JP4267215B2 - 鉄損と脆性特性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータや小型トランスに使用される無方向性電磁鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地球環境の観点から、近年省資源、省エネルギーの要求が高まっている。このためモータや小型トランスに使用される無方向性電磁鋼板においても、鉄損低減が強く求められている。
従来、無方向性電磁鋼板の製造技術として、鉄損を改善する目的で、Ｓｉ，Ａｌ等を添加して電機抵抗を増やすこと、また不純物、即ちＳ，Ｎ，Ｏ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ等を極力少なくして、溶鋼を高純度にする努力が払われている。
【０００３】
また、製品の結晶粒径を１５０μｍ程度にすべく、高温の再結晶焼鈍が実施されている。さらには製品の結晶粒径を粗大化、あるいは磁化容易軸方位粒を有する集合組織にするために、冷延前の結晶粒径を粗大化して、冷延後の再結晶集合組織において、磁化Ｋ困難軸＜１１１＞方位粒を減少させるために熱延板の高温焼鈍が行われている。
【０００４】
しかしこれらの技術は、脆性面から見た場合は大きな問題であった。即ち、熱延板焼鈍後の鋼板において、曲げ変形が加わる箇所で割れたり、冷延時に破断したりしているのが現状である。
なお、脆性破断の問題が発生する鋼板については、原板から切出した小片での繰曲げ機器（曲げの添付け部分の半径５ｍｍ）による試験で、１回で割れることが経験的に知られている。
【０００５】
脆性破断の問題に対しては、これまでも様々な試みがなされている。例えば特開平１０−２５１７５４号公報が挙げられるが、この方法では、冷却開始温度 （均熱温度）から１００℃までの平均冷却速度を４０℃／秒としているため、冷却帯の設備が大きくなりすぎたり、あるいは通板速度を大きく下げる等の工業的な面から課題が残り、問題であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる問題を解消し、鉄損得性の優れた積層鉄芯用無方向性電磁鋼板の製造方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴とするところは、以下の通りである。即ち、
質量％で、
Ｃ ≦０．００３％、 Ｓｉ：２．０〜４．５％、
Ａｌ：０．１〜３．０％、 Ｍｎ：０．０７〜３％、
Ｐ ≦０．０５％、 Ｓ ≦０．００２％、
Ｎ ≦０．００３％、 Ｏ ≦０．００４％、
残部Ｆｅ及び不可避的成分を含有する熱延鋼板に、連続熱延板焼鈍を実施し、次いで冷延、再結晶焼鈍を行う無方向性電磁鋼板の製造方法において、連続熱延板焼鈍の冷却過程で、４５０℃以上の保持温度までの一次冷却速度を５０℃／秒以上１００℃／秒以下とし、上記保持温度で３０秒間以上保持した後、上記保持温度からの二次冷却速度を５０℃／秒以下とし、Ｗ _{１５／５０} で２．９０Ｗ／ kg 以下とすることを特徴とする鉄損と脆性特性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法。
【０００８】
本発明のポイントは以下の３点である。第１点は、熱延板焼鈍冷却過程において４５０℃以上の温度で３０秒間以上保持すること、第２点は上記保持温度までの冷却速度は５０℃／秒以上１００℃／秒までよいこと、第３点は保持以降の冷却速度は５０℃／秒までよいことである。
この発明により、鉄損特性の優れた無方向性電磁鋼板を、脆性破断の問題を生じることなく、かつ工業生産規模で製造できることが可能になった。
【０００９】
脆性対策の考え方は、いかに残留歪量を少なくするか、さらに言えば、いかに板厚方向の残留歪分布を平坦化するかである。
本発明の技術ポイントは以下のように考える。熱延板焼鈍冷却過程において４５０℃以上の温度で３０秒間以上保持することは、上記保持持温度までの冷却で導入された歪を解放するためにある。
【００１０】
また、上記保持温度の効果により、保持温度までの冷却速度は、前述した従来技術の４０℃／秒に比べて、５０℃／秒以上１００℃／秒までの速い速度範囲まで適用することが可能となる。
さらに保持温度以降の冷却速度は、そのまま歪が残留し、板厚方向に分布して鋼板の脆性特性となるため、ある範囲に限定されるが、その前に、４５０℃以上の温度で３０秒間以上保持されて歪が解放されているため、前述した従来技術の４０℃／秒に比べて、５０℃／秒までの速い速度範囲まで適用することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明者らは、いわゆる熱延板焼鈍を有する無方向性電磁鋼板の製造方法において、種々の研究を鋭意重ねた結果、熱延板焼鈍後の冷却方法を規定することによって、鉄損特性の優れた無方向性電磁鋼板を脆性問題を生じることなく、かつ工業生産規模で製造することに成功した。
【００１２】
まず、本発明における成分限定理由を説明する。
Ｃ量を０．００３％以下に規定したのは、これを超える量では磁気時効が生じるからである。
【００１３】
Ｓｉ量を２．０〜４．５％に規定したのは、２．０％未満では本発明の目的とする脆性がほとんど問題にならないためである。一方４．５％超では、本発明の脆性対策を取っても脆性課題が残るためである。
【００１４】
Ａｌ量を０．１〜３．０％に規定したのは、０．１％未満では鉄損特性に問題があり、３．０％超では添加コストが問題となるためである。
【００１５】
Ｍｎ量は、０．０７％未満の場合は熱延での耳荒れが問題となり、３．０％超ではコスト上好ましくないため、０．０７〜３．０％とする。
【００１６】
Ｐ量は、０．０５％超になると鉄損が劣化するため、０．０５％以下とする。
【００１７】
Ｓ量は、０．００２％超になるとＭｎＳ等の硫化物が増え、熱延板の結晶粒径が小さくなると同時に、製品での磁壁移動を阻害して、鉄損特性を劣化させるので、０．００２％以下とする。
【００１８】
Ｎ量は０．００３％以下に制限する。０．００３％を超えると、ブリスターと呼ばれるフクレ状の表面欠陥が生じるためである。
【００１９】
Ｏは酸化物を形成し、磁壁移動を阻害して鉄損特性を劣化させるので、０．００４％以下にする必要がある。
【００２０】
以上の元素の他、公知のＳｎ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｓｂ，Ｃｒ等を添加しても、本発明の効果は損なわない。
【００２１】
次に、本発明の製造方法について説明する。
上記の範囲に規定された溶鋼を、通常の方法でスラブ、熱延鋼板に仕上げる。スラブ加熱温度は特に規定しないが、微細析出物の発生を防ぐため、９５０〜１２００℃が好ましい。熱延板厚についても、その後の冷延率、あるいは工業生産性を考慮して、０．８〜２．５ｍｍが好ましい。
【００２２】
次いで熱延板の連続焼鈍を行う。焼鈍温度としては冷延前結晶粒径を確保するために、８００〜１１５０℃が必要である。その後の冷却過程で４５０℃以上の保持温度で３０秒間以上保持する。保持温度を４５０℃以上としたのは、それ未満の温度では歪解放が充分に生じないためである。保持時間についても同様で、３０秒未満では不充分である。
【００２３】
また上記冷却過程において、４５０℃以上の保持温度までの一次冷却速度を５０〜１００℃／秒とする。冷却過程で、４５０℃以上の保持温度までの一次冷却速度を１００℃／秒超とした場合、その後の保持過程で充分に歪解放がされず、また板厚方向の残留歪分布も緩和されないので限定した。また、一次冷却速度を５０℃／秒以上に限定したのは、後述する実施例（表２）の結果に基づいている。
【００２４】
加えて、上記保持温度で３０秒間以上保持した後、上記保持温度からの二次冷却速度を５０℃／秒以下とする。上記保持温度からの二次冷却速度を５０℃／秒以下としたのは、それを超える冷却速度とした場合、導入された歪量が多いため、工業生産規模で製造するには課題となる脆性問題が残るためである。
【００２５】
熱延板焼鈍後は、冷延によって所定の板厚に仕上げ、その後、再結晶焼鈍と絶縁被膜塗布を行う。
冷延に関して、その方法は特に規定しない。タンデム圧延でもリバース圧延でも本発明の効果は損なわれない。
【００２６】
再結晶温度は従来と同様に９００〜１２５０℃を採用するが、特に結晶粒径を１５０μｍ程度に制御する必要がある。焼鈍雰囲気は、特開昭５６−１６６２３号公報にあるように還元性雰囲気が好ましい。また絶縁被膜は、有機と無機の混合、あるいは無機質成分系のものを塗布、焼付ける。
【００２７】
【実施例】
真空溶解で、表１に示す成分を含有するインゴットを作製して、１０５０℃で加熱後、２．０ｍｍ厚の熱延板に仕上げた。
【００２８】
【表１】

【００２９】
表１に示す熱延板を、表２の様々な熱延板焼鈍条件と冷却条件で処理をした。処理後、３０ｍｍ幅×３２０ｍｍ長の小片を切出し、ＪＩＳ Ｃ ２５５０の繰曲げ試験方法に準拠して、繰曲げ回数の測定を行った。ｎ数を５として、最低回数をその試験片の繰曲げ回数とした。
【００３０】
一方、熱延板焼鈍後の鋼板をリバース圧延で０．３５ｍｍ厚に仕上げて、脱脂、１０００℃で２０秒均熱の再結晶焼鈍を還元雰囲気中で実施した。得られた鋼板を１００ｍｍ角に試料調整して、ＳＳＴ測定に供した。なお、鉄損値（Ｗ_15/50 ）はＬ方向とＣ方向の値を平均値を用いた。結果を表２に示す。
【００３１】
【表２】

【００３２】
表２から分かるように、連続熱延板焼鈍の冷却過程で、４５０℃以上の保持温度までの一次冷却速度を５０〜１００℃／秒とし、上記保持温度で３０秒間以上保持した後、上記保持温度からの二次冷却速度を５０℃／秒以下とすることで、鉄損と脆性特性の優れた無方向性電磁鋼板が得られている。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、鉄損特性と脆性特性と生産性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法を提供するものであり、その工業的効果は甚大である。

Claims (1)

1. 質量％で、
   Ｃ ≦０．００３％、
   Ｓｉ：２．０〜４．５％、
   Ａｌ：０．１〜３．０％、
   Ｍｎ：０．０７〜３％、
   Ｐ ≦０．０５％、
   Ｓ ≦０．００２％、
   Ｎ ≦０．００３％、
   Ｏ ≦０．００４％、
   残部Ｆｅ及び不可避的成分を含有する熱延鋼板に、連続熱延板焼鈍を実施し、次いで冷延、再結晶焼鈍を行う無方向性電磁鋼板の製造方法において、連続熱延板焼鈍の冷却過程で、４５０℃以上の保持温度までの一次冷却速度を５０℃／秒以上１００℃／秒以下とし、上記保持温度で３０秒間以上保持した後、上記保持温度からの二次冷却速度を５０℃／秒以下とし、Ｗ _{１５／５０} で２．９０Ｗ／ kg 以下とすることを特徴とする鉄損と脆性特性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法。