JP3964964B2

JP3964964B2 - 低磁場特性ｂ１の優れたセミプロセス無方向性電磁鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP3964964B2
Application number: JP20819597A
Authority: JP
Inventors: 高英島津
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-08-01
Filing date: 1997-08-01
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2017-08-01
Also published as: JPH1150208A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にエアコン用のモータや小型トランスの素材であるセミプロセス無方向性電磁鋼板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気機器であるモータや小型トランスでは、用途によって必要な磁気特性が異なる。特に低磁場の磁束密度、即ち１．０Ｔ（テスラ）前後で、あるいは１．５Ｔまでの範囲でモータを設計し、コアとしての鉄損を低減させたり、蛍光燈などの小型トランスでも励磁曲線の立ち上がりである所謂、初期透磁率を問題にするケースがある。近年、特にエアコン用のコンプレッサーモータなどで、この低磁場設計の動きが出てきている。
【０００３】
このような場合は、顧客（電気メーカまたは打抜き加工業者）でコアを打抜いてから、焼鈍されることが多い。この場合、鉄鋼メーカの製造工程で最終製品とならないで、顧客での焼鈍で最終工程となることから、セミプロセス無方向性電磁鋼板と称される。
【０００４】
コアを打抜いてからの焼鈍（磁性焼鈍）は、通常、７５０℃×２hr程度であるが、目的は、結晶粒径を粗大化させて鉄損を軽減すること、打抜き歪みを開放して鉄損を低減すること、並びに低磁場の磁束密度を改善することであった。
【０００５】
従来、低磁場の磁束密度を改善するためには内部応力が少ないこと、即ち、打抜き歪みなどを開放することが効果があるとされてされていたため、磁性焼鈍されてきた。とはいえ、磁性焼鈍を行っても、低磁場の磁束密度がさほど向上しない場合も多く、改善が求められていた。しかしながら、従来の無方向性電磁鋼板は、５０００Ａ／ｍ程度の磁化力の所謂、磁束密度Ｂ50、または、せいぜい、２５００Ａ／ｍでのＢ25特性で測定評価されており、Ｂ1 または、Ｂ3 程度の低磁場特性に関して研究された例は、殆どなく、基本的な研究と同時に、大幅な改善が求められているのが今日的課題である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の点に鑑み、従来にない優れた低磁場特性有するセミプロセス無方向性電磁鋼板並びにその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、質量％で、
Ｃ ≦０．００５％、Ｓｉ≦２％、
Sol.Ａｌ：０．００１〜０．００９％、Ｍｎ≦１．０％、
Ｐ ≦０．１％、Ｓ ≦０．０２％、Ｎ ≦０．００６％、
残部がＦｅおよび不可避的不純物に調整する製鋼段階の真空脱ガス装置内において、脱炭後にシリコン添加前にアルミで脱酸を行い、その後に介在物の組成比率Ａｌ₂Ｏ₃／（ＳｉＯ ₂＋Ａｌ₂Ｏ₃＋ＭｎＯ）≧０．２に調整したスラブとし、このスラブを熱延し、次いで、熱延板焼鈍することなくそのまま、または熱延板焼鈍もしくは自己焼鈍を施し、冷延し、連続焼鈍して結晶粒径を５〜７０μｍとなしてから、２〜１５％のスキンパス圧延を行うことを特徴とする低磁場特性Ｂ１が０．９５Ｔ以上の優れたセミプロセス無方向性電磁鋼板の製造方法である。
【０００８】
本発明のポイントは３点である。低磁場の磁気特性（Ｂ 1)を改善するためには、スキンパスプロセスが有効であること。Sol.Ａｌ量並びにＡｌ₂Ｏ₃量を他の介在物とのバランスで制御する必要があること。このＡｌ₂Ｏ₃量を制御するには、製鋼の脱酸過程で調整すればよいことである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に詳細に説明する。まず含有する元素の限定理由について説明する。
Ｃ量は、０．００５％以下に制限する。Ｃ量は磁気時効の面から少ない方がよく、その上限を０．００５％とする。
【００１０】
Ｓｉ量は、２％以下とする。Ｓｉは鋼板の固有抵抗を増やして鉄損を低減させるのに有効であるが、多くなると磁束密度が低下する。また、スキンパス材は硬いので、Ｓｉが多いと打抜き金型を破損する恐れがある。このため、Ｓｉ量は、２％以下とする。
【００１１】
Sol.Ａｌ量は、０．００１〜０．００９％に制限する。０．００１〜０．００９％範囲外のSol.Ａｌの量では、低磁場特性が劣化するためである。また、０．００１％未満では、後述のＡｌ₂Ｏ₃の比率≧０．２を確保できない。なお、Sol.Ａｌ量は、酸可溶性のＡｌ量の意味である。
【００１２】
Ｍｎ量は、１．０％以下とする。Ｍｎは固有抵抗を増加させると同時に集合組織を改善する作用があるが、多くなり過ぎると低磁場特性が劣化するので、１．０％以下でなければならない。
【００１３】
Ｐ量は、０．１％以下に制限する。Ｐは打抜き工程で鋼板のだれ、かえりを低減するのに有効であるが、多過ぎるとスラブでの割れの問題が生じるので０．１％以下に限定する。
【００１４】
Ｓ量は、０．０２％以下に制限する。ＳはＭｎＳやＣｕ_xＳ（ｘ≒１．６）などの微細な硫化物を形成して鉄損を劣化させるので少ない方がよいが、０．０２％を超えると磁性の劣化代も大きくなるので避けなければならない。
【００１５】
Ｎ量は、０．００６％以下に制限する。Ｎ量が多くなると、焼鈍後の鋼板表面にブリスターと称される窒素ガスに起因するふくれが発生するので少ないほうがよいが、この表面欠陥を防ぐ目的で０．００６％以下でなければならない。
【００１６】
介在物の組成比率Ａｌ₂Ｏ₃／（ＳｉＯ ₂＋Ａｌ₂Ｏ＋ＭｎＯ）は、０．２以上に制限する。Ａｌ₂Ｏ₃比率は、磁性焼鈍後の低磁場特性に大きく影響し、Ａｌ₂Ｏ₃／（ＳｉＯ ₂＋Ａｌ₂Ｏ₃＋ＭｎＯ）を０．２未満とするのは、低磁場特性が劣化するので避けなければならない。理由としては、アルミナ系の介在物が低磁場での磁化過程に作用する効果が支配的なためと推定されるが、詳細は未だ不明である。
Ａｌ₂Ｏ₃の比率制御は製鋼段階で行う。例えば、真空脱ガス処理では、脱炭の後に行うフリー酸素を減ずる手段として、ＳｉやＭｎの添加の前にＡｌをまず添加してから、次いでその他の合金を添加する方法が有効である。なお、この真空脱ガス処理中に行う元素添加は通常、フェロシリコン、フェロマンガン、アルミ棒など各種の形などで投入される。
【００１８】
熱延は通常の公知条件で実施する。
次いで、熱延板焼鈍すれば磁束密度が向上することが、一般的にも知られているが、生産コストの面から省略することも可能である。
【００１９】
熱延板の酸洗後の冷延については、特に制限しない。公知の如く、レバース圧延で小径ロール圧延の方が若干、高磁束密度が得られるが、生産性の面からはタンデム圧延が有利である。ロール粗度については、制限する必要がない。
【００２０】
続く、焼鈍で再結晶後の結晶粒径は、５〜７０μｍに制限する。この結晶粒径は、断面組織の平均結晶粒径で定義される。結晶粒径は、最小５μｍが低磁場特性Ｂ１を満足させるために必要で、それ以上であれば問題ないが、あまり粗大化させるには高温熟熱の焼鈍が必要となって生産性を低下させるので、上限を７０μｍとする。結晶粒径の制御は、焼鈍の温度と時間とで制御することができる。但し、この場合、成分系によって再結晶温度や粒成長性が異なるので注意しなければならない。例えば、Ｓｉ量が増えると再結晶温度が高くなるし、ＭｎＯ系の介在物やＴｉ，Ｎｂなどの不純物が多くなると結晶粒成長が劣化する。このため、一概には、温度×時間を特定できないが、連続焼鈍であれば、６５０〜１１００℃の温度範囲に１〜３００秒保持するのが適当である。結晶粒径の管理は、光顕組織を直接観察するのが好ましいが、例えば鉄損や保磁力と結晶粒径との関係を予め調べておいて、その鉄損や保磁力で間接的にコントロールする方法が簡便である。
【００２１】
鋼板の再結晶焼鈍の後で、絶縁皮膜を塗布・焼付けする。絶縁皮膜は、通常の絶縁性と打抜き性の両者を改善した公知の無機・有機混合コーティングを塗布焼付けする。なお、必要に応じて、絶縁皮膜は全面無機または全面有機皮膜とすることもできる。絶縁皮膜の厚みは、通常０．５〜３μｍである。また、この絶縁皮膜の塗布・焼付けをスキンパスの前ではなくて、スキンパス圧延の後に行うことも可能ではあるが、焼鈍のラインには通常、コーティング装置が付いているので再結晶焼鈍と同じタイミングで実施するのがコスト的に簡便である。
【００２２】
スキンパス圧延は、２〜１５％圧下率とする。２％未満および１５％超では、磁性焼鈍での結晶粒成長が充分でなく、低磁場特性Ｂ１が不満なので避けるのがよい。また、スキンパスのロールは、従来のスムースロールまたはダルロールのいずれで行ってもよい。
【００２３】
【実施例】
［実施例１］
成分が表１に示す値に調整し、溶解しスラブを鋳造した。Ａｌ₂Ｏ₃比率の制御は、真空脱ガス装置RHでのＡｌ粒の添加タイミングをＦｅ−Ｓｉの添加の前後で変更することで実施した。素材Ｎｏ．１〜４およびＮｏ．７，８は、Ａｌで先行脱酸し、素材Ｎｏ．５，６についてはＳｉで先行脱酸した。スラブを１１００℃で加熱し、熱延仕上温度８７０℃、巻取温度６５０℃で２．０mm熱延板とした。この熱延板を酸洗してから、タンデム冷延し、続いて、脱脂してから焼鈍温度を水素中で調整し、３０秒の均熱を実施して表２の板厚断面厚み方向の平均結晶粒径を得た。また、無機・有機混合の絶縁皮膜を片面１μｍ厚に両面を塗布焼付けした。次いで、５％スキンパス圧延を実施し、０．５mmの鋼板を得た。エプスタイン試料を打抜きしてから、７５０℃で２時間の窒素中焼鈍を行い、圧延方向と幅方向と半数ずつを加えたものの磁気特性を測定し、表２の結果を得た。なお、Ｂ1 は、１００Ａ／ｍの磁化力における磁束密度を示す。
【００２４】
【表１】

【００２５】
【表２】

【００２６】
実施例に示すように成分元素のＭｎ，Sol.ＡｌとＡｌ₂Ｏ₃の比率、並びに結晶粒径とを、本発明範囲に厳密に制御したものは、優れた低磁場磁気特性Ｂ1 が得られた。なお、素材Ｎｏ．３の７２０℃焼鈍材をスキンパス圧延と７５０℃×２時間の磁性焼鈍を施すことなくそのまま測定すると、Ｂ1 は０．２１Ｔと非常に低い値を示した。
【００２７】
［実施例２］
実施例１の素材Ｎｏ．３の熱延板を用い、冷延後の連続焼鈍で結晶粒径を２０μｍにそろえ、絶縁皮膜を塗布乾燥してから、スキンパスの圧下率を調整して、０．５mmの製品となし、７５０℃×２時間の焼鈍をしてから、実施例１と同様に磁性を測定した結果を表３に示す。
【００２８】
【表３】

【００２９】
表３に示すようにスキンパスの圧下率を本発明範囲に制御したものは、優れた磁気特性が得られた。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、低磁場特性が優れたセミプロセス無方向性電磁鋼板が得られた。

Claims

質量％で、
Ｃ≦０．００５％、
Ｓｉ≦２％、
SOl.Ａｌ：０．００１〜０．００９％、
Ｍｎ≦１．０％、
Ｐ≦０．１％、
Ｓ≦０．０２％、
Ｎ≦０．００６％、
残部がＦｅおよび不可避的不純物
に調整する製鋼段階の真空脱ガス装置内において、脱炭後にシリコン添加前にアルミで脱酸を行い、その後に介在物の組成比率Ａｌ₂Ｏ₃／（ＳｉＯ ₂＋Ａｌ₂Ｏ₃＋ＭｎＯ）≧０．２に調整したスラブとし、このスラブを熱延し、次いで、熱延板焼鈍することなくそのまま、または熱延板焼鈍もしくは自己焼鈍を施し、冷延し、連続焼鈍して結晶粒径を５〜７０μｍとなしてから、２〜１５％のスキンパス圧延を行うことを特徴とする低磁場特性Ｂ１が０．９５Ｔ以上の優れたセミプロセス無方向性電磁鋼板の製造方法。