(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量割合で、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：２．５％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｓ：０．００５〜０．０５０％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００５〜１．５％、Ｐ：０．００５〜０．１５％、Ｎ：０．００８％以下、残部Ｆｅおよび不可避不純物から成る鋼組成を有する、酸化物系介在物が硫化物によって包囲されたシャフト圧入時の耐疵付け性に優れた無方向性電磁鋼板。
【請求項２】
脱炭処理および脱酸処理を経て取鍋における二次精錬を行って、成分調整後にあるいは成分調整と同時に、硫黄分を添加して下記の鋼組成とし、さらに連続鋳造あるいは造塊工程および圧延工程を行うことを特徴とする酸化物系介在物が硫化物によって包囲されたシャフト圧入時の耐疵付け性に優れた無方向性電磁鋼板の製造方法。
Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：２．５％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｓ：０．００５〜０．０５０％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００５〜１．５％、Ｐ：０．００５〜０．１５％、Ｎ：０．００８％以下、残部Ｆｅおよび不可避不純物。
【請求項３】
脱炭処理および脱酸処理を経て取鍋における二次精錬を行って、成分調整後にあるいは成分調整と同時に、硫黄分を添加して下記の鋼組成とし、次いで、このように調整された鋼組成の溶鋼を連続鋳造工程および熱間圧延工程を経て電磁鋼板とする際に、連続鋳造工程後、３００℃以下の温度に低下させることなく、該熱間圧延工程の加熱温度を１１５０℃以下とし、仕上げ焼鈍処理として、７００〜１１００℃で連続焼鈍を行うことを特徴とする酸化物系介在物が硫化物によって包囲されたシャフト圧入時の耐疵付け性とともに磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板の製造方法。
Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：２．５％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｓ：０．００５〜０．０５０％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００５〜１．５％、Ｐ：０．００５〜０．１５％、Ｎ：０．００８％以下、残部Ｆｅおよび不可避不純物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シャフト圧入性と磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無方向性電磁鋼板は、モータやトランスに使用されるが、近年、作業効率の向上や生産のコストダウンを図るためモータ組立工程での自動化、検査工程の簡略化や、コストダウンに伴うシャフト材質のグレードダウンが図られるようになってきている。特に、シャフト材質のグレードダウンに伴って、例えば大量生産を行う小型モータでは、ロータにシャフトを圧入する際にシャフトに疵が付く問題が顕在化した。
【０００３】
従来技術では、例えば特開平６−2078号公報や特開平５−331601号公報あるいは特開平10−226853号公報などに記載されている通り、電磁鋼板の鋼中介在物の組成や大きさを抑制する方法が提案されている。
しかしながら、かかる従来技術における改善効果は十分とは言えず、さらなる改善が求められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここに、本発明の課題は、小型モータ用のロータ等の安価な大量生産品を製造する素材である無方向性電磁鋼板において、所定の磁気特性を確保しながら、シャフトへの圧入に際してのシャフトに疵が付くのを防止できる技術を開発することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、シャフト圧入時の疵を防止するために、介在物の性質をシャフトに疵を付ける硬いものから柔らかく疵付けない介在物に変えることに着目した。
【０００６】
ところで、一般に鋼中に含まれる介在物は製鋼の際に生じる酸化物系 (シリカ、アルミナ、酸化マンガンなどからなるもの) 、窒化物系 (窒化アルミニウムなどからなるもの) 、硫化物系 (硫化マンガン、硫化カルシウムなどからなるもの) 等があり、これらの介在物のうち酸化物、窒化物は硬くシャフトに疵をつけるが、硫化物系は柔らかく潤滑性を持つことが知られている。
【０００７】
しかしながら、鋼中の介在物をすべて硫化物系に変えることはできず、また硫化物系の介在物が余り増大すると磁気特性の劣化も免れない。
なお、一般に酸化物系介在物が主要部を占めるために、従来は、専らそれらに着目し、それらのサイズ、割合を調整するものであった。
【０００８】
ここに、本発明者らは、製鋼時に発生する上述のような硬い介在物を柔らかい硫化物で覆い、結果として硬い介在物を柔らかい介在物とすることで、シャフトに疵が付かないとの着想を得、そのための手段として、磁気特性を確保しながら、硬い介在物を硫化物の介在物で覆うためには、Si:2.5％以下、Mn:1.5％以下、そしてsol.Al:0.0005 〜1.5 ％に鋼組成を調整した無方向性電磁鋼板において、Ｓ：0.005 〜0.050 ％に調整すること、さらには取鍋における最終成分調整に際してそのような多量の硫黄含有量を調整することが有効であることを見出して、本発明を完成した。
【０００９】
さらに本発明者らの知見によれば、転炉での脱酸を行ってから二次精錬で成分調整する際に、まず、マンガンを添加し、さらにシリコンおよびアルミニウム等の還元剤を添加し、環流してから所要量の硫黄を添加すると予想外にも酸化物系介在物の低減に効果があるとともに、酸化物系介在物が硫化物によって包囲される結果、シャフト圧入時の疵発生を効果的に防止できることを知り、本発明を完成した。
【００１０】
よって、本発明の要旨とするところは次の通りである。
【００１１】
（１）重量割合で、
Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：２．５％以下、Ｍｎ：１．５％以下、
Ｓ：０．００５〜０．０５０％、
ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００５〜１．５％、
Ｐ：０．００５〜０．１５％、
Ｎ：０．００８％以下、
残部Ｆｅおよび不可避不純物
から成る鋼組成を有する、酸化物系介在物が硫化物によって包囲されたシャフト圧入時の耐疵付け性に優れた無方向性電磁鋼板。
【００１２】
（２）脱炭処理および脱酸処理を経て取鍋における二次精錬を行って、成分調整後にあるいは成分調整と同時に、硫黄分を添加して下記の鋼組成とし、さらに連続鋳造あるいは造塊工程および圧延工程を行うことを特徴とする酸化物系介在物が硫化物によって包囲されたシャフト圧入時の耐疵付け性に優れた無方向性電磁鋼板の製造方法。
Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：２．５％以下、Ｍｎ：１．５％以下、
Ｓ：０．００５〜０．０５０％、
ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００５〜１．５％、
Ｐ：０．００５〜０．１５％
Ｎ：０．００８％以下、
残部Ｆｅおよび不可避不純物。
【００１３】
（３）脱炭処理および脱酸処理を経て取鍋における二次精錬を行って、成分調整後にあるいは成分調整と同時に、硫黄分を添加して下記の鋼組成とし、
Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：２．５％以下、Ｍｎ：１．５％以下、
Ｓ：０．００５〜０．０５０％、
ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００５〜１．５％、
Ｐ：０．００５〜０．１５％
Ｎ：０．００８％以下、
残部Ｆｅおよび不可避不純物
次いで、このように調整された鋼組成の溶鋼を連続鋳造工程および熱間圧延工程を経て電磁鋼板とする際に、連続鋳造工程後、３００℃以下の温度に低下させることなく、該熱間圧延工程の加熱温度を１１５０℃以下とし、仕上げ焼鈍処理として、７００〜１１００℃で連続焼鈍を行うことを特徴とする酸化物系介在物が硫化物によって包囲されたシャフト圧入時の耐疵付け性とともに磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板の製造方法。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、安価な鋼成分によってシャフト圧入性および磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板が得られるのであって、以下においてその製造方法の限定理由および鋼組成の限定理由をそれぞれ説明する。
【００１５】
まず、本発明にあっては、製鋼時転炉にてまず脱炭のために酸素を吹込みその後脱酸を行うが、その脱酸方法として、まずマンガン脱酸を行いその後シリコン、アルミニウム等の還元剤を投入しさらに脱酸を行う。脱炭、脱酸工程は慣用のものをそのまま使用すればよく、その限りにおいて制限はない。
【００１６】
本発明によれば、転炉での脱酸を行った後、大量に浮遊する酸化物を浮上させるための環流を行うが、二次精錬にて所定の成分に調整する際も、まずマンガンを添加しさらにシリコン、アルミニウム等の還元剤を添加し、環流後あるいは環流中に必要量の硫黄を添加する。なお、硫黄添加に先立って行う還元・環流における還元剤の添加の態様は特に制限されないが、好ましくは上述の順序で行うのが好ましい。これにより酸化物系介在物の数を大幅に低減できる。
【００１７】
このようにして所定成分に調整された溶鋼は連続鋳造機などにてスラブとし、300 ℃以上の温度で引き続き熱間圧延のために1200℃以下の温度の再加熱炉に装入する。
ここまでの段階で酸化物表面に析出した硫化物を再溶解させないことが重要である。
【００１８】
熱間圧延後、酸洗し冷間圧延、あるいは熱延板焼鈍し酸洗後冷間圧延、あるいは熱延板焼鈍後酸洗し中間厚まで冷間圧延し、中間焼鈍後最終板厚に冷間圧延したのち連続焼鈍を行ってから、使用用途によっては表面に無機バインダーを含む樹脂あるいは樹脂のみよりなる有機・無機の複合あるいは有機コーティングを施す。
【００１９】
本発明にかかる無方向性電磁鋼板の組成割合の限定理由を以下に示す。
成分
Ｃ：
0.01％を越えて含有すると磁気特性を劣化させるため0.01％以下とする。好ましくは0.005 ％以下である。
【００２０】
Si：
磁気特性改善に必須の元素であるが2.5 ％を越えて含有させると鋼自体が硬くなりシャフトを疵つけるため、2.5 ％以下とした。好ましくは 1.5％以下である。
【００２１】
Mn：
磁気特性改善に有効な元素であるが1.5 ％を越えて添加するとシャフト圧入時に疵がつくので、1.5 ％以下とした。好ましくは 1.0％以下である。
【００２２】
Ｓ：
Ｓの添加はシャフト圧入性にとって必須である。0.005 ％以下では製鋼時に生成した酸化物を包むのに不十分で0.05％を越えると磁気特性の劣化が著しく、Ｓは0.005 ％以上0.05％以下とした。好ましくは0.015 ％超、さらに好ましいは0.025 ％以上である。
【００２３】
酸可溶Al：
磁気特性を改善するのに重要な元素であるが、0.0005％未満では超清浄鋼となり製造コストが著しく増大し現実的ではなく、一方、1.5 ％を超えて含有すると冷間圧延時の破断が起こりやすくなり製造が困難となるため1.5 ％以下とした。好ましくは下限は0.001 ％または0.2 ％である。より好ましくは0.2 〜1.0 ％である。
【００２４】
Ｐ：
打抜き性を確保するための機械的性質を改善するのに重要であるが0.15％を越えて含有すると冷間圧延時の破断を引き起こすため0.15％以下とし、一方、0.005 ％未満とするには脱燐処理のコストが増大するため0.005 ％以上0.15％以下とした。好ましくは、0.01〜0.1 ％である。
【００２５】
Ｎ：
磁気特性にとって有害であるため0.008 ％以下とした。0.008 ％を超えると磁気特性の劣化があるばかりでなく、窒化物が増大し硫化物での被覆ができなくなりシャフトに疵をつけてしまう。
【００２６】
上記成分組成を実現するには製鋼時、転炉にてまず脱炭のために酸素を吹込み、その後同じく転炉での脱酸工程において、まずマンガン脱酸を行いその後アルミニウムを投入しさらに脱酸を行う。
【００２７】
このように転炉での脱酸を行った後、大量に浮遊する酸化物を浮上させるための環流を行うが、二次精錬にてさらに脱炭し所定の成分に調整する際も、まずマンガンを添加しさらにアルミニウムを添加、環流後必要量の硫黄を添加する。
【００２８】
次いで、所定成分に調整された溶鋼は連続鋳造機などにてスラブとし、引き続き熱間圧延すべく１１５０℃以下の温度に加熱するために３００℃以上の温度で再加熱炉に装入する。３００℃未満にすると再加熱時の温度むらでスラブ表面近傍では鋼中酸化物を覆っている硫化物が再固溶し酸化物表面が露出するためである。再加熱炉で１１５０℃超に加熱すると、この場合も同様に鋼中酸化物を覆っている硫化物が再固溶し酸化物表面が露出するため、加熱温度は１１５０℃以下である。このような加熱温度は、また、圧延性を確保するためには、１０００〜１１５０℃が好ましい。
【００２９】
熱間圧延後、場合により磁気特性改善のために、600 〜1100℃で熱延板焼鈍を行う。熱延板焼鈍温度は600 ℃未満では効果がなく、1100℃を越えると結晶粒が過度に粗大化し、冷間圧延時に破断等のトラブルを引き起こす。場合により冷間圧延の中間厚で600 〜1000℃の中間焼鈍を行う。
【００３０】
仕上げ焼鈍は連続焼鈍で700 〜1100℃で行う。仕上げ焼鈍温度700 ℃未満では再結晶組織が十分得られず磁気特性が不良となり、1100℃では結晶粒が著しく粗大化し加工性が劣化する、または、α−γ変態が起こり磁気特性、鋼板の平坦度が劣化する。焼鈍後、打抜性を重視する用途には鋼板表面に、樹脂のみあるいは、樹脂と無機バインダーの混合物からなる表面コーティングを施す。かかる表面コーティングは慣用のものを用いればよく、本発明においても特に制限はされない。
【００３１】
このようにして得られた本発明にかかる無方向性電磁鋼板は、従来の無方向性電磁鋼板の酸化物系介在物の量を100 としたときに、その酸化物指数が70以下、好ましくは50以下に低減でき、しかもそれらは硫化物系介在物で覆われているため、シャフト圧入時の疵発生を効果的に防止できる。
【００３２】
【実施例】
［実施例１］
製鋼時転炉にてまず脱炭のために酸素を吹込み、その後脱酸工程において、最初マンガン脱酸を行い、次いでシリコン脱酸を行い、アルミニウムを投入してさらに脱酸を行う。転炉での脱酸を行った後、大量に浮遊する酸化物を浮上させるための環流を行うが、二次精錬にてさらに脱炭し所定の成分に調整する際も、まずマンガンを添加しさらにアルミニウムを添加、環流後必要量の硫黄を添加し、表１に示す組成の２２７ｍｍ厚、１０００ｍｍ幅のスラブを鋳造した。
【００３３】
このようにして得たスラブを表２に示す条件によって、再加熱および熱間圧延を行い2.3 mm厚の熱延コイルに仕上げた。得られた熱延コイルは通常の酸洗後、冷間圧延で0.5 mm厚の冷延コイルに仕上げた。
【００３４】
この冷延コイルは、表２に示す温度での連続焼鈍にて再結晶仕上げ焼鈍を行った後、アクリル樹脂エマルジョン、クロム酸マグネシウム、ほう酸より成る膜厚0.4 μｍの表面コーティング層をロールコータ方式により鋼板表面に形成させた。
【００３５】
このようにして製造された無方向性電磁鋼板の磁気特性を、JIS C2550 に規定された25cmエブスタイン試験器で切断のまま (フルプロセス) と、750 ℃、２時間の歪取り焼鈍後 (セミプロセス) の試料で評価した。
【００３６】
シャフト圧入性を評価するために直径50mmに打ち抜き、中央に直径2.95mmのドリル穴をあけた鋼板を10枚積層した。積層後中央のドリル穴に直径3.0 mmのみがき丸棒 (材質：SCM415) を圧入し、表面に疵が付くかどうかでシャフト圧入性を判定した。
結果は表２にまとめて示す。
【００３７】
これからも分かるように、本発明によれば、従来の無方向性電磁鋼板の酸化物系介在物の量を100(比較例No.5参照) としたときの、介在物指数は70以下となっていることが分かり、また、比較例11と本発明例No.1もしくは３とを比較すると、本発明の場合にはシャフト圧入時の疵が全く見られないことから介在物が硫化物によって包み込まれているのが分かる。
【００３８】
【表１】
0003780725.tif 000002
【００３９】
【表２】
0003780725.tif 000003