(57)【要約】【課題】  電気機器鉄心材料等として使用される磁気特性の優れた快削電磁鋼を提供する。【解決手段】  質量％で、Ｓｉ：０．１〜３．５％、Ｓ：０．００１〜０．０２％、Ｃｒ：１０％以下、Ａｌ：５〜４０ｐｐｍ、Ｃａ：５〜４０ｐｐｍを含有し、Ｃ：０．０２％以下、Ｍｎ：０．５％以下、Ｐ：０．０３０％以下、Ｎｉ：０．２％以下、Ｍｏ：０．２％以下、Ｃｕ：０．２％以下、Ｎ：１５０ｐｐｍ以下とし、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、かつ、Ｃａ／Ｓ：０．６以下、Ｃａ／Ａｌ：１．３〜３．８、および介在物融点を１４００℃以下とすることを特徴とする磁気特性の優れた快削電磁鋼。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｓｉ：０．１〜３．５％、
Ｓ：０．００１〜０．０２％、
Ｃｒ：１０％以下、
Ａｌ：５〜４０ｐｐｍ、
Ｃａ：５〜４０ｐｐｍ、
を含有し、
Ｃ：０．０２％以下、
Ｍｎ：０．５％以下、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｎｉ：０．２％以下、
Ｍｏ：０．２％以下、
Ｃｕ：０．２％以下、
Ｎ：１５０ｐｐｍ以下、
とし、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、かつ、Ｃａ／Ｓ：０．６以下、Ｃａ／Ａｌ：１．３〜３．８、および介在物融点を１４００℃以下とすることを特徴とする磁気特性の優れた快削電磁鋼。
【請求項２】
請求項１に加えて、さらにＰｂ：０．０１〜０．１５％としたことを特徴とする磁気特性の優れた快削電磁鋼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機器鉄心材料等として使用される磁気特性の優れた快削電磁鋼に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に電気機器の効率化は電力エネルギーの低減のためにも必要なことである。このため、直流・交流用電磁弁鉄心材等の磁気特性、特に磁化特性および快削性に優れた電磁鋼が望まれている。例えば特許第２９７１０８０号公報（特許文献１）に開示されているように、脱酸元素としてＡｌを用い、同時にＣａ／Ｓを規定してＳをＣａＳとして固定し、ＭｎＳとＡｌＮの析出を抑制して、磁性に有害なＡｌ2 Ｏ3 をＡｌ2 Ｏ3 −ＣａＯに形態制御させ、磁気特性を向上させる磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板が提案されている。    
【０００３】
また、特公昭４７−２５２４７号公報（特許文献２）に開示されているように、Ｃ：０．０４％以下、Ｓｉ：０．４％以下、Ｍｎ：１．０％以下、残部Ｆｅおよび不純物よりなる純鉄にＣａを０．００１０〜０．０１００％を添加含有せしめ、Ｃａを溶鉄に添加する時は溶鉄中の酸素、硫黄、その他の不純物の脱除能力が大で、清浄度の高い磁性純鉄を得ることができる快削電磁純鉄が提案されている。
【０００４】
一方、特開２００１−１４００３４号公報（特許文献３）に開示されているように、電磁鋼の被削性向上には一般にＰｂ添加やＴｉ、Ｓ添加によるＴｉ炭硫化物を利用する方法が提案されている。また、電磁鋼以外では、特開２００１−２３４２９８号公報（特許文献３）に開示されているように、一部でＰｓｅｕｄｏ−Ｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅ−Ａｎｏｒｔｈｉｔｅ等の低融点介在物を生成させて、改善を図る方法が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特許第２９７１０８０号公報
【特許文献２】特公昭４７−２５２４７号公報
【特許文献３】特開２００１−１４００３４号公報
【特許文献４】特開２００１−２３４２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１は、磁気特性に有害なＡｌ2 Ｏ3 をＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 に介在物制御させて磁気特性を改善したものであるが、被削性重視の用途では、ＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 系介在物の材料は特性が劣り、磁気特性、被削性の両面で優れた材料の特性改善としては十分でない。また、特許文献２は、ＡｌレスでＣａの単独添加による清浄度向上により磁気特性を改善させたもので、積極的に介在物を生成させて、適切な清浄度に調整し磁気特性、被削性を改善させたものではなく、磁気特性、被削性としては十分でないという問題がある。また、特許文献３でのＴｉ炭硫化物は硬質なため、ドリル穿孔性が悪く部品の生産性が落ちる欠点があった。さらに、特許文献４での低融点介在物は清浄度が比較的悪い条件で生成させるので、電磁鋼には採用されていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述したような問題を解消するために、発明者らは鋭意開発を進め、電磁鋼にＰｓｅｕｄｏ−Ｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅ等の低融点化合物の利用を検討した結果、Ｓｉ脱酸としてＡｌ、Ｃａ量およびＣａ／Ａｌ量を狭い範囲で制限し、鋼中介在物の融点を１４００℃以下に制御してやれば、磁気特性を損なうことのない被削性の優れた電磁材料が得られることを見出した。本発明は、介在物の低融点化により熱間圧延において非金属介在物が延伸し微細化されることを利用し、材料に優れた被削性と高い磁気特性を同時に付与したものである。
【０００８】
その発明の要旨とするところは、
（１）質量％で、Ｓｉ：０．１〜３．５％、Ｓ：０．００１〜０．０２％、Ｃｒ：１０％以下、Ａｌ：５〜４０ｐｐｍ、Ｃａ：５〜４０ｐｐｍ、を含有し、
Ｃ：０．０２％以下、Ｍｎ：０．５％以下、Ｐ：０．０３０％以下、Ｎｉ：０．２％以下、Ｍｏ：０．２％以下、Ｃｕ：０．２％以下、Ｎ：１５０ｐｐｍ以下、とし、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、かつ、Ｃａ／Ｓ：０．６以下、Ｃａ／Ａｌ：１．３〜３．８、および介在物融点を１４００℃以下とすることを特徴とする磁気特性の優れた快削電磁鋼。
（２）前記（１）に加えて、さらにＰｂ：０．０１〜０．１５％としたことを特徴とする磁気特性の優れた快削電磁鋼にある。
【発明の効果】
【０００９】
以上述べたように、本発明により直流・交流用電磁弁鉄心材や良好な軟磁化特性が必要な部品等の特性としての高磁束密度化を図ることができる磁性特性、かつ被削性の優れた快削電磁鋼の製造が可能となり、工業上極めて有利な材料を提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る化学成分組成の限定理由を説明する。
Ｃ：０．０２％以下
Ｃは、磁気特性を悪化させる成分であるので、０．０２％以下とする。
Ｓｉ：０．１〜３．５％
Ｓｉは、脱酸、介在物制御のため必要な成分で０．１％以上とする。高い固有抵抗が必要な場合は必要に応じて含有量を増加させる。しかし、３．５％を超えると脆化による製造性を悪化させることから、その上限を３．５％とした。
【００１１】
Ｍｎ：０．５％以下
Ｍｎは、脱酸のため必要な元素であるが、磁気特性を悪化させる成分であるので、その上限を０．５％とした。
Ｐ：０．０３０％以下
Ｐは、磁気特性を悪化させる成分であるので、その上限を０．０３０％とした。
Ｓ：０．００１〜０．０２％
Ｓは、被削性を向上させるために必要な成分で、０．００１％以上とする。しかし、０．０２％を超えると磁気特性を悪化させるために、その上限を０．０２％とした。
【００１２】
Ｎｉ：０．２％以下
Ｎｉは、磁気特性を悪化させる成分であるので、その上限を０．２％とした。
Ｃｒ：１０％以下
Ｃｒは、耐食性を向上させる成分であり、必要に応じて含有量を増加させる。しかし、１０％を超える場合は低級酸化物として介在物中に混入し介在物融点の制御が困難となるので、その上限を１０％とした。なお、材料として電磁軟鉄や３％珪素鋼を選択する場合には不純物レベルとする。
【００１３】
Ｍｏ：０．２％以下
Ｍｏは、磁気特性を悪化させる成分である。従って、その上限を０．２％とした。
Ｃｕ：０．２％以下
Ｃｕは、Ｍｏと同様に、磁気特性を悪化させる成分である。従って、その上限を０．２％とした。
【００１４】
Ａｌ：５〜４０ｐｐｍ
Ａｌは、介在物制御のために必要な成分で、その作用のためには５ｐｐｍ以上含有させることが必要である。一方、その含有量が４０ｐｐｍを超えると１４００℃以下の低融点介在物を生成させることが困難となるので、その上限を４０ｐｐｍとした。
【００１５】
Ｃａ：５〜４０ｐｐｍ
Ｃａは、介在物組成制御のために必要な成分で、その効果を得るためには５ｐｐｍ以上必要である。しかし、４０ｐｐｍを超える添加は１４００℃以下の低融点介在物を生成させることが困難になるため、その上限を４０ｐｐｍとした。
【００１６】
Ｎ：１５０ｐｐｍ以下
Ｎは、磁気特性を悪化させる成分である。従って、その上限を１５０ｐｐｍとした。
Ｐｂ：０．０１〜０．１５％
Ｐｂは、被削性を向上させる成分で、所望の被削性を得るために必要に応じて適当量含有させる。しかし、０．０１％以上で効果があるが、０．１５％を超えるとその効果が飽和し、コスト高になるため、その上限を０．１５％とした。
【００１７】
Ｃａ／Ｓ：０．６以下
Ｃａ／Ｓは、製造性のため制限を設ける。しかし、０．６を超えるとＣａＳ生成が多量となり鋳造の際にノズル閉塞を生じ易くなって鋳造困難となるため、その上限を０．６とした。
【００１８】
Ｃａ／Ａｌ：１．３〜３．８
Ｃａ／Ａｌは、本発明の最大の特徴とする介在物制御のために必要な条件である。しかし、１．３％未満では介在物中のＡｌ濃度が増し１４００℃以下の低融点介在物が生成しない。また、３．８を超えると介在物中のＣａ濃度が増し所望の低融点介在物が生成しない。従って、その範囲を１．３〜３．８とした。
【００１９】
上述したような成分組成として、素地中の非金属介在物であるＳｉＯ2 −ＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 系介在物の融点を１４００℃以下に制御し熱間圧延を行うと、介在物が延伸されて微細化し磁気特性が向上する。さらに、１４００℃以下という介在物低融点化およびその微細分散効果により、同時に被削性も向上する。このように本発明は、Ａｌ、ＣａおよびＣａ／Ａｌを極めて狭い範囲に規定して介在物の融点を１４００℃以下に制御することにより磁気特性と被削性を同時に高めたものである。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
表１に示した成分組成の鋼を１００ｋｇ真空誘導溶解炉でインゴットに鋳造し、φ６０およびφ２０に鍛伸した。磁気特性は、８００〜９００℃で焼鈍したφ２０の素材を、１３ｍｍ×９ｍｍ×５ｍｍの磁気リングに加工し、８５０℃で真空磁気焼鈍を行ったものを試料とし、直流磁気測定装置で磁束密度を測定して評価した。一方、被削性は、８００〜９００℃で焼鈍したφ６０の素材の径方向断面をＳＫＨ５１ドリル（φ５）、推力４１４Ｎ、回転数１１９０ｒｐｍの条件で、ドリル１本当たり５つ穴あけし、それを３回繰り返して、それらの穿孔時間を平均化して評価した。介在物の融点は、焼鈍後の素材断面を研磨後、エネルギー分散型Ｘ線分析装置を用いて基材中の介在物を任意に１０ケ所分析し、それぞれの融点をＳｉＯ2 −ＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 の三元系状態図から求め平均化して求めた。それらの結果を表２に示す。
【００２１】
【表１】
2006225675.tif 000002
【００２２】
【表２】
2006225675.tif 000003
【００２３】
表２に示すように、Ｎｏ．１〜３、Ｎｏ．７〜８、Ｎｏ．１１〜１３は本発明鋼であり、Ｎｏ．４〜６、Ｎｏ．９〜１０、Ｎｏ．１４〜１６は比較鋼である。比較鋼Ｎｏ．４、比較鋼Ｎｏ．９、および比較鋼Ｎｏ．１４は、Ｃａ／Ａｌの値が低いため、いずれも１４００℃を超える融点の介在物が生成していて、いずれも磁気特性が劣っている。また、被削性も劣っている。また、比較鋼Ｎｏ．５、比較鋼Ｎｏ．１０、および比較鋼Ｎｏ．１５は、前記Ｃａ／Ａｌの値が高いため、前記同様に、いずれも１４００℃を超える融点の介在物が生成していて、いずれも磁気特性が劣っている。また、被削性も劣っている。
【００２４】
さらに、比較鋼Ｎｏ．６、および比較鋼Ｎｏ．１６は、Ｃａ／Ａｌの値が低く、かつ、Ａｌ含有量が高く１２ＣａＯ−７Ａｌ2 Ｏ3 ないし３ＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 が存在したものであり、また、融点が１４００℃を超えたために磁気特性が劣る。これに対し、本発明鋼であるＮｏ．１〜３、Ｎｏ．７〜８、Ｎｏ．１１〜１３は、いずれも融点が１４００℃以下に介在物の融点を制御されており、被削性と磁気特性が同時に優れていることが分かる。
【００２５】
上述したように、Ｓｉ脱酸としてＡｌ、ＣａおよびＣａ／Ａｌを極めて狭い範囲に規定して、素地中の非金属介在物であるＳｉＯ2 −ＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 系介在物の融点を１４００℃以下に制御し、熱間圧延における介在物の延伸による微細分散効果により、磁性特性と被削性の極めて優れた電磁鋼を得ることことを可能にした。
特許出願人  山陽特殊製鋼株式会社
代理人    弁理士    椎  名    彊