(57)【要約】【課題】本発明は、磁束密度が高く、鉄損が低い急冷凝固した無方向性電磁鋼板を提供する。【解決手段】所定の成分を含有する溶鋼を移動更新する冷却体表面によって凝固せしめて鋳造鋼帯とする際に、溶鋼にREM, Caの1種または2種以上を合計の含有量で0.0020〜0.01%含有し、鋳造雰囲気をAr, Heまたはそれらの混合雰囲気で鋳造する磁束密度が高く、かつ鉄損が低い無方向性電磁鋼板の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で，C：0.003%以下，Si：1.5%〜3.5%、Al：0.2%〜3.0%、1.9%≦（％Si＋％Al）、Mn：0.02％以上1.0%以下、S：0.0030%以下、N：0.0030%以下、Ti：0.0050%以下、Cu：0.2%以下、T.O：0.001〜0.005%を含み、残部Fe及び不可避的不純物よりなる溶鋼を移動更新する冷却体表面によって凝固せしめて鋳造鋼帯とし、次いで、該当鋳造鋼帯を冷間圧延し、次いで仕上焼鈍する無方向性電磁鋼板の製造方法において、溶鋼のREM, Caのいずれかを1種または2種以上を合計の含有量で0.0020〜0.01%とし、鋳造雰囲気をAr、Heまたはそれらの混合雰囲気とすることを特徴とする磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項２】
溶鋼にSn, Sbの1種または2種を各々の含有量で0.005%〜0.3%含有することを特徴とする請求項1に記載の磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁束密度が高く、鉄損が低い無方向性電磁鋼板を得る製造方法を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
無方向性電磁鋼板は、大型発電機、モータ、音響機器用や安定器などの小型静止器に使用され、磁束密度が高く、鉄損が低い、磁気特性が優れた無方向性電磁鋼板が求められる。
【０００３】
磁束密度の高い無方向性電磁鋼板の製造方法の一つに急冷凝固法がある。すなわち、移動更新する冷却体表面によって溶鋼を凝固せしめて鋳造鋼帯とし、次いで、該当鋳造鋼帯を冷間圧延して所定の厚さとした後、仕上焼鈍して無方向性電磁鋼板を得る方法である。特許文献1〜5には、急冷凝固法による磁束密度の高い無方向性電磁鋼板の製造方法が提案されている。
【０００４】
一方、微細な析出物は仕上焼鈍における結晶粒成長を抑制したり、磁化過程において磁壁の移動を妨げ鉄損を劣化させる。NはAlNを生成するが、微細なAlNの析出を抑制するためにAlを0.15%以上添加する方法が一般的である。また、微細な硫化物を制御する方法として、例えば特許文献6にREMを添加してSを固定する方法が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭62-240714号公報
【特許文献２】特開平5-306438号公報
【特許文献３】特開平6-306467号公報
【特許文献４】特開2004-323972号公報
【特許文献５】特開2005-298876号公報
【特許文献６】特開昭51-62115号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
省エネルギー、省資源が求められるなか、磁束密度が高く、鉄損の低い鋼板が求められており、特許文献1〜5の急冷凝固法では、高い磁束密度を得られるが、低鉄損という点で満足できるものではなかった。また、特許文献6はREMで硫化物を制御する方法であり、磁束密度は満足できるものではなかった。
【０００７】
本発明は、特許文献1〜6の方法では得られなかった、磁束密度の高く、かつ鉄損の低い無方向性電磁鋼板を製造する方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
(1) 質量％で，C：0.003%以下，Si：1.5%〜3.5%、Al：0.2%〜3.0%、1.9%≦（％Si＋％Al）、Mn：0.02％以上1.0%以下、S：0.0030%以下、N：0.0030%以下、Ti：0.0050%以下、Cu：0.2%以下、T.O：0.001〜0.005%を含み、残部Fe及び不可避的不純物よりなる溶鋼を移動更新する冷却体表面によって凝固せしめて鋳造鋼帯とし、次いで、該当鋳造鋼帯を冷間圧延し、次いで仕上焼鈍する無方向性電磁鋼板の製造方法において、溶鋼のREM, Caのいずれかを1種または2種以上を合計の含有量で0.0020〜0.01%とし、鋳造雰囲気をAr、Heまたはそれらの混合雰囲気とすることを特徴とする磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法。
(2) 溶鋼にSn, Sbの1種または2種を各々の含有量で0.005%〜0.3%含有することを特徴とする請求項1に記載の磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、回転機、小型静止器などの鉄心用途に、磁束密度が高く、鉄損の低い無方向性電磁鋼板を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の詳細について説明する。
【００１１】
本発明者らは磁束密度の高く、かつ鉄損の低い無方向性電磁鋼板用の製造方法を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、急冷凝固法において、溶鋼のREM, Caいずれかを1種または2種以上を合計の含有量で0.0020〜0.01%とし、鋳造雰囲気をAr、Heまたはそれらの混合雰囲気とすることが非常に有効であることを見いだした。
【００１２】
以下は、本発明者らが行なった実験結果の一例である。C：0.0012%，Si：3.0%、Al：1.4%，Mn：0.24%、S：0.0022%、N：0.0023%、Ti：0.0015%、Cu：0.09%、T.O：0.0030%を含む溶鋼を双ロール法により鋳造雰囲気N2で急冷凝固し、2.0mm厚の鋳片を作成した。これを0.35mm厚に冷間圧延し、N2 70% + H2 30%の雰囲気で1050℃×30秒の仕上焼鈍を行った。仕上焼鈍板中の析出物を電子顕微鏡で観察した結果、μmサイズのAlNと数十〜100nm程度のMn-Cu-Sが観察され、特にAlNが非常に多かった。そこで鋳片、仕上焼鈍板のNを分析したところ、溶鋼Nが23ppmであったのに対し鋳片、仕上焼鈍板ともに89ppmもあり、鋳造で窒化していることが判明し、これにより多量のAlNを生成させていたことが分かった。
【００１３】
次に、C：0.0011〜0.0012%，Si：3.0%、Al：1.4%，Mn：0.24%、S：0.0022〜0.0025%、N：0.0021〜0.0023%、Ti：0.0015%、Cu：0.09%、T.O：0.0032%を含む溶鋼を双ロール法により鋳造雰囲気を変えて急冷凝固し、2.0mm厚の鋳片を作成し、0.35mm厚に冷間圧延し、N2 70% + H2 30%の雰囲気で1050℃×30秒の仕上焼鈍を行った。そして、鋳片Nを分析した結果を表1に示す。これより鋳造雰囲気をN2や大気とすると鋳造中に浸窒し、鋳片中のNが著しく増加してしまうが、Ar, Heとすると窒化を抑えられることが判明した。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
Ar雰囲気で鋳造した試料の鋳片と仕上焼鈍板の析出物を板厚中心層で電子顕微鏡で観察したところ、鋳片では析出物は少なく少数のμmサイズのAlNと数十〜100nm程度のMn-Cu-Sがわずかに認められるだけであったが、仕上焼鈍板ではμmサイズのAlNと特に数十nmクラスのMn-Cu-Sが鋳片よりも増え、多く観察された。これより、急冷凝固法では冷却速度が速いために溶鋼Sは鋳片ではほとんどが固溶Sとして存在し、仕上焼鈍で数十nmクラスの微細なMn-Cu-Sとして析出することが分かった。
【００１６】
本発明者らは、Sの制御について鋭意検討した結果、溶鋼にREM, Caを含有させることが非常に有効であることが分かった。C：0.0010%，Si：3.0%、Al：1.4%，Mn：0.24%、S：0.0025%、N：0.0022%、Ti：0.0019%、Cu：0.08%、T.O：0.0022%、REMを種々の量を含む溶鋼を双ロール法により鋳造雰囲気ArとN2で急冷凝固し、2.0mm厚の鋳片を作成した。これを0.35mm厚に冷間圧延し、N2 70% + H2 30%の雰囲気で1050℃×30秒の仕上焼鈍を行った。そして、Ar雰囲気で鋳造した鋳片と仕上焼鈍板の析出物を板厚中心層で電子顕微鏡で観察した。鋳片も仕上焼鈍板も析出形態は同じで、REM2O2SにAlNがμmサイズで複合析出したものが主であり、数十nmクラスの析出物はほとんどなかった。このことより、REMを加えると、溶鋼でREM2O2Sを晶出してSをスカベンジし、更にそれをサイトにAlNやTiNが複合析出してNも著しく無害化されることを見出したのである。図1にはREM含有量、鋳造雰囲気と鉄損W15/50の関係を示す。これより、REMを20〜100ppm含有させ、鋳造雰囲気Arで鋳造した場合に鉄損の低下が著しいことが分かる。Caについても実験し、同様な効果を得られることを確認した。
【００１７】
本発明者は、更に調査を進め、上記のREM 35ppmを含有する試料の仕上焼鈍板を観察した結果、表層部に析出物が観察され、これを電子顕微鏡で観察、分析したところ、微細なAlNであることが分かった。そこで、鋳片の表層を観察したが、鋳片には認められなかった。微細なAlNは、仕上焼鈍で窒化により生成したものであった。そこで、C：0.0008%，Si：3.0%、Al：1.4%，Mn：0.23%、S：0.0020%、N：0.0019%、Ti：0.0017%、Cu：0.08%、T.O：0.0022%、REM：0.0030%、Sn なしと0.03%を含む溶鋼を双ロール法により鋳造雰囲気Arで急冷凝固し、2.0mm厚の鋳片を作成した。これを0.35mm厚に冷間圧延し、N2 70% + H2 30%の雰囲気で1050℃×30秒の仕上焼鈍を行い、鉄損W15/50を測定し、表層部を電子顕微鏡で観察した。Sn 0.03%添加では表層のAlNなし、W15/50 1.89W/kg, Snなしでは窒化による表層のAlNが認められ、W15/50 1.92W/kgであり、Snを添加して窒化を抑えることにより更に鉄損が改善することが分かる。REMを添加するとSをREM2O2Sとしてスカベンジングするため、Sの表面偏析がなくなり窒化を起こすが、Snを添加するとSnが表面に偏析し、窒化を効果的に抑制するものと考えられる。Sbについても実験し、同様な効果を得られることを確認した。
【００１８】
以下に本発明の限定理由を説明する。
【００１９】
Cは，オーステナイト、フェライト2相域とせず、フェライト1相とし、柱状晶をできるだけ発達させるため0.003%以下とした。また、Cは微細なTiCの析出を抑えることからも0.003%以下とする。
【００２０】
Si：1.5%〜3.5%、Al：0.2%〜3.0%、1.9%≦（％Si＋％Al）：Cが0.003%以下で、1.9%≦（％Si＋％Al）であればオーステナイト、フェライト2相域とならずフェライト1相となるため1.9%≦（％Si＋％Al）とした。Si, Alは電気抵抗を上げ、渦電流損失を下げるため、下限は各々1.5%, 0.2%とした。Si, Alを各々3.5%, 3.0%超添加すると加工性が著しく劣化する。
【００２１】
Mnは、脆性を改善するため0.02%以上とする。上限の1.0%はこれを超えて添加すると磁束密度が劣化する。
【００２２】
Sは、硫化物をつくり、鉄損に有害な作用を演ずるため、0.0030%以下とする。
【００２３】
Nは、AlN, TiNなど微細な窒化物をつくり、鉄損に有害な作用を演ずるため、0.2%以下とする。
【００２４】
Tiは、TiN, TiCなどの微細な析出物をつくり、鉄損に有害な作用を演ずるため、0.0050%以下とする。
【００２５】
Cuは、Mn-Cu-Sなど微細な硫化物をつくるため、鉄損に有害な作用を演ずるため、0.2%以下とする。
【００２６】
T.Oは、REM2O2S、Ca-O-Sをできるだけ生成させ、Sをスカベンジし、AlN, TiNを粗大に複合析出させるため下限を0.001%とした。上限の0.005%を超えるとAl2O3が生成し、AlN, TiNが粗大に複合析出しにくくなる。
【００２７】
REM, Caは、いずれかを1種または2種以上を合計の含有量で0.002%〜0.01%とする。REM2O2SまたはCa-O-Sをできるだけ生成させ、Sをスカベンジし、AlN、TiNを粗大に複合析出させるため下限を0.002%とした。上限の0.01%を超えるとかえって磁気特性が劣化する。ここでREMとは、ランタンからルテシウムまでの15元素にスカンジウムとイットリウムを加えた合計17元素の総称であるが、そのうちの１種だけを用いても、あるいは２種以上の元素を組み合わせて用いても本発明の範囲内であれば、上記効果は発揮される。REMとCaは1種でも良いし、2種以上組み合わせても良い。
【００２８】
Sn, Sbは、いずれかを1種または2種以上を合計の含有量で0.005%〜0.3%とする。Sn, Sbは表面に偏析し仕上焼鈍での窒化を抑制する。0.005%未満であると窒化が抑制されず、上限の0.3%は効果が飽和するためである。Sn, Sbの添加は、窒化の抑制のみならず、磁束密度の改善にも効果がある。SnとSbは1種でも良いし、2種以上組み合わせても良い。
【００２９】
溶鋼は、移動更新する冷却体表面によって凝固せしめて鋳造鋼帯とする。単ロール法、双ロール法などが用いられる。
【００３０】
鋳造雰囲気は、Ar, Heまたはそれらの混合雰囲気とする。N2や大気雰囲気であると鋳造時に窒化してしまう。これを抑止するためAr、Heまたはそれらの混合雰囲気とする。
【実施例１】
【００３１】
C：0.0012%、Si：3.0%、Mn：0.22%、Sol.Al：1.4%、S：0.0015〜0.0018%、N：0.0019〜0.0025%、T.O：0.0020〜0.0025%、Ti：0.0012〜0.0015%、Cu：0.08%、REM：0.0025%を含有する溶鋼を種々の鋳造雰囲気で双ロール法により急冷凝固し、2.0mm厚に鋳造した。続いて酸洗し、0.35mmに冷延し、N2 70% + H2 30%の雰囲気で1075℃×30秒の連続焼鈍し、絶縁皮膜を塗布して製品とした。この時の、鋳造雰囲気、溶鋼N、鋳片Nと磁気特性の関係をを表2に示す。これより、鋳造雰囲気をAr、Heまたはその混合雰囲気とすることにより、高い磁束密度でかつ低い鉄損を得られることが分かる。
【００３２】
【表２】
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【実施例２】
【００３３】
C：0.0011%、Si：3.0%、Mn：0.25%、Sol.Al：1.4%、N：0.0022〜0.0028%、Ti：0.0016〜0.0015%、Cu：0.11%、T.O、S、REM、Caを種々含有する溶鋼を鋳造雰囲気Arで双ロール法により急冷凝固し、2.0mm厚に鋳造した。続いて酸洗し、0.35mmに冷延し、N2 70% + H2 30%の雰囲気で1075℃×30秒の連続焼鈍し、絶縁皮膜を塗布して製品とした。この時の、T.O、S、REM、Caの含有量と磁気特性の関係をを表3に示す。これより、本発明範囲であると高い磁束密度でかつ低い鉄損を得られることが分かる。
【００３４】
【表３】
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【実施例３】
【００３５】
C：0.0010%、Si：2.9%、Mn：0.20%、S：0.0019〜0.0022%、Sol.Al：1.2%、N：0.0019〜0.0029%、Ti：0.0012〜0.0013%、Cu：0.11%、T.O：0.0011〜0.0016%、REM：0.0080〜0.0085%、Sn, Sbを種々含有する溶鋼を鋳造雰囲気Arで双ロール法により急冷凝固し、2.0mm厚に鋳造した。続いて酸洗し、0.35mmに冷延し、N2 70% + H2 30%の雰囲気で1075℃×30秒の連続焼鈍し、絶縁皮膜を塗布して製品とした。この時の、Sn, Sbの含有量と仕上焼鈍板表面窒化の有無、磁気特性の関係をを表4に示す。これより、Sn, Sbが本発明範囲であると窒化を抑制され、高い磁束密度でかつ低い鉄損を得られることが分かる。
【００３６】
【表４】
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【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図1は、REM含有量、鋳造雰囲気とW15/50の関係図である。
【図１】
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