JP2002241905A - 磁気特性と打ち抜き加工性に優れた無方向性電磁鋼板 - Google Patents
磁気特性と打ち抜き加工性に優れた無方向性電磁鋼板Info
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Abstract
に優れた特性を有する無方向性電磁鋼板を提供する。 【解決手段】 質量%で、C:0.010%以下、S
i:0.1〜3.0%、Al:0.4〜3.5%、M
n:0.1〜1.5%を含有し、残部Fe及び不可避不
純物元素よりなる鋼において、ビッカース硬度が180
以下で、かつ降伏比が0.65以上であることを特徴と
する磁気特性と打ち抜き加工性に優れた無方向性電磁鋼
板。前記の鋼含有成分に加えP:0.15%以下を含有
し、更にまたSn:0.02〜0.40%、Cu:0.
1〜1.0%の1種または2種を含有させてもよい。
Description
として使用される、磁気特性が優れ、かつ打ち抜き加工
性にも優れた無方向性電磁鋼板に関するものである。
がその鉄心材料として使用される回転機、中小型変圧
器、電装品等の分野においては、世界的な電力・エネル
ギー節減、地球環境保全の動きの中で、高効率化、小型
化の要請はますます強まりつつある。このような社会環
境下において、当然、無方向性電磁鋼板に対しても、そ
の性能向上は喫緊の課題である。
は、その性能向上に対して数多の手段がとられてきた。
鉄損低減についてみると、一般には、電気抵抗増大によ
る渦電流損低減の観点から、SiあるいはAl等の含有
量を高める方法がとられてきた。しかしこの方法では、
反面、磁束密度の低下は避け得ないという問題点があっ
た。
高めるのみではなく、C,S,N等の高純度鋼化や、特
開平3−126845号公報に記載されているような、
Ca添加等の化学的処置による不純物の無害化等による
鉄損低減もなされてきた。さらに特開昭61−2311
20号公報に記載されているような、仕上焼鈍条件の工
夫等の製造プロセス上の処置もなされてきた。
−325629号公報に記載されているような、熱延板
焼鈍条件と冷延条件の工夫等の製造プロセス上の処置
や、特開平5−140648号公報に記載されているよ
うな、Sn,Cu等の合金元素添加による一次再結晶集
合組織改善による処置等がなされてきた。
電磁鋼板の磁気特性の向上はなされても、回転機等の鉄
心として電気機器に使用される場合には、加工時の磁気
特性変化を考慮する必要がある。特に、無方向性電磁鋼
板が鉄心素材として打ち抜き加工を受ける場合には、打
ち抜き端面やカシメ部等の形状が鉄心性能に影響を及ぼ
すばかりではなく、鉄心としての積層性、成形性を左右
する。すなわち、鉄心として所定の形状に成形されなけ
れば、無方向性電磁鋼板の素材としての磁気特性を発揮
することはできない。
磁気特性と打ち抜き加工性の両面に優れた特性を有する
無方向性電磁鋼板を提供するものである。
電磁鋼板において磁気特性向上のために添加される合金
元素成分と製品板結晶粒径等を変化させることにより、
機械的性質を打ち抜き加工に適した状態に制御できない
かとの観点から鋭意研究を積み重ねてきた。その結果、
硬度と降伏比を一定範囲に制御すれば、磁気特性を損な
うことなく打ち抜き加工性を向上させ得ることを究明し
た。
であり、その要旨は、質量%で、C:0.010%以
下、Si:0.1〜3.0%、Al:0.4〜3.5
%、Mn:0.1〜1.5%を含有し、残部Feおよび
不可避不純物元素よりなる鋼において、ビッカース硬度
が180以下で、かつ降伏比が0.65以上であること
を特徴とする磁気特性と打ち抜き加工性に優れた無方向
性電磁鋼板にある。また他の要旨は、前記の鋼含有成分
に加えP:0.15%以下を含有するところにある。さ
らにまた他の要旨は、前記の鋼成分に加え、Sn:0.
02〜0.40%、Cu:0.1〜1.0%の1種また
は2種を含有するところにある。
まず、鋼成分の限定理由について述べる。以下の説明に
おいて含有成分の%は質量%である。Cは、鉄損を高め
る有害な成分で、磁気時効の原因ともなるので、0.0
10%以下とする。
減少させることにより、鉄損を低減する作用のある成分
であり、この作用を奏するためには0.1%以上含有さ
せる必要がある。一方、その含有量が増えると磁束密度
が低下し、かつ硬度の上昇を招いて打ち抜き加工性を劣
化させ、また無方向性電磁鋼板の製造工程そのものにお
いても、冷延等の作業性の低下、コスト高ともなるの
で、3.0%以下とする。
て渦電流損を減少させることにより、鉄損を低減する作
用のある成分であるが、Siに比較し硬度の上昇が少な
い。この作用を奏するためには0.4%以上含有させる
必要がある。一方、その含有量が増えると磁束密度が低
下し、かつ降伏比の減少を招いて打ち抜き加工性を劣化
させるので、3.5%以下とする。
減少させるとともに、一次再結晶集合組織を改善してヒ
ステリシス損を減少させ、磁束密度も向上させる効果を
有する。この目的のためには0.1%以上含有させる必
要がある。しかし、その含有量が増えると焼鈍時の結晶
粒成長性が低下するので、1.5%以下とする。
を改善する効果を有する成分であり、必要に応じて添加
するが、その含有量が増えると硬度が上昇しすぎ、かつ
鋼板の脆化を招き、無方向性電磁鋼板の製造工程そのも
のや需要家での作業性に問題が生じるので、0.15%
以下とする。
気特性に望ましい(100)、もしくは、(110)集
合組織に発達させ、かつ磁気特性に望ましくない(11
1)集合組織を抑制することにより、磁束密度を向上さ
せるとともに、ヒステリシス損を低減する効果を有する
ので、必要に応じて添加する。この目的のためには0.
02%以上含有させる必要がある。一方、その含有量が
増えても作用は飽和し、むしろ焼鈍時の結晶粒成長性が
抑制され、磁気特性が劣化する結果となるので、0.4
0%以下とする。
合組織を磁気特性に望ましいものに発達させる効果を有
するので、必要に応じて添加する。この効果を発現させ
るためには0.1%以上含有させる必要がある。しか
し、その含有量が増えると熱間脆化を招き、無方向性電
磁鋼板の製造工程における熱延等での作業性を低下させ
るので、1.0%以下とする。
物元素である。前記成分からなる無方向性電磁鋼板は、
打ち抜き加工性に優れたものとするために、以下の機械
的性質を具備させるが、その限定理由について述べる。
硬度は、無方向性電磁鋼板を回転機の鉄心等への打ち抜
き加工をする際に、金型設定と併せて、打ち抜き端面の
せん断面と破断面比率を調整する指標である。ただし硬
度が高すぎると、金型調整をもってしても、せん断面と
破断面比率を調整することが困難となるため、ビッカー
ス硬度で180以下とする必要がある。
電磁鋼板であっても、打ち抜き加工時に端面のダレが著
しい場合には、打ち抜いた鋼板を鉄心に積層カシメする
際にカシメが不十分であったり、またカシメ自体が困難
となる。さらに、打ち抜いた鋼板の真円度が損なわれ、
回転機のシャフトを挿入する際に不具合が生じたりす
る。これらの不具合を回避するためには、ビッカース硬
度を180以下にするとともに、打ち抜き加工時の塑性
加工開始から完了までの素過程を調整する指標として、
降伏比を考慮することが有効である。この目的のために
は、降伏比は0.65以上とする必要がある。降伏比が
0.65未満の場合には、無方向性電磁鋼板の打ち抜き
加工時に、塑性変形開始後、破断に至るまでの伸びが大
きくなり、かつ機械的性質の異方性の影響も受けやすく
なり、打ち抜き加工時の端面ダレや真円度不良をもたら
す。
調整には、前記の鋼成分の限定理由で述べたような化学
成分の選定、および、無方向性電磁鋼板の製造工程にお
ける仕上焼鈍条件の調整等による鋼板結晶粒径の選定に
より、適宜実施することができる。
(0.50mmt)をエアコンコンプレッサモータ用鉄心と
して、打ち抜きを含む加工処理を施した。モータ鉄心用
素材として要求される磁気特性は、歪取焼鈍後で、鉄損
W15/50 が3.0w/kg以下、磁束密度B50が1.71T
以上であった。結果を併せて表1に示す。
鈍において結晶粒が成長し過ぎ、それに伴い降伏比が低
下し、打ち抜き加工時に端面ダレを生じたものである。
No.2,3はNo.1を基準に、仕上焼鈍条件を調整
し結晶粒径を制御するとともに化学成分も調整すること
により、降伏比を0.65以上としたものである。表1
から明らかなように、本発明法によれば、磁気特性と打
ち抜き加工性に優れた無方向性電磁鋼板の提供が可能で
あることがわかる。
電磁鋼板(0.50mmt)を電気自動車メインモータ用鉄
心として、打ち抜きを含む加工処理を施した。モータ鉄
心用素材として要求される磁気特性は、鉄損W15/50 が
3.0w/kg以下、磁束密度B50が1.68T以上であっ
た。結果を併せて表2に示す。表2において、No.1
1は硬度が高すぎるために打ち抜き加工精度不良を生じ
た。No.12は、硬度は低下したものの降伏比も低下
してしまい、打ち抜き加工時に端面ダレを生じた。N
o.13,14は、化学成分を調整することにより硬度
と降伏比を制御し、良好な打ち抜き性を得たものであ
る。表2から明らかなように、本発明法によれば、磁気
特性を損なうことなく、打ち抜き加工性に優れた無方向
性電磁鋼板を提供できることがわかる。
0.34%、Al:1.08%、Mn:0.25%を基
本化学成分として含有する無方向性電磁鋼板(0.35
mmt)に、表3に示す化学成分を添加し、磁気特性と打ち
抜き加工性を同時に満足させることを試み、汎用モータ
用鉄心として、打ち抜きを含む加工処理を施した。モー
タ鉄心用素材として要求される磁気特性は、鉄損W
15/50 が3.5w/kg以下、磁束密度B50が1.80T以
上であった。結果を併せて表3に示す。No.21は、
磁気特性は目標値を満足しているものの、低硬度、低降
伏比のため、打ち抜き加工時に端面ダレを生じたもので
ある。No.22では化学成分としてPを添加して硬度
と降伏比を制御し、またNo.23,24では、Sn,
Cuをそれぞれさらに添加して磁気特性の向上も得たも
のである。表3から明らかなように、本発明法によれ
ば、磁気特性と打ち抜き加工性に優れた無方向性電磁鋼
板を提供できることがわかる。
特性を損なうことなく、打ち抜き加工性に優れた無方向
性電磁鋼板を得ることができ、電気機器、特に無方向性
電磁鋼板がその鉄心材料として使用される回転機等の分
野における要請に十分に応えることができ、その工業的
価値は極めて高いものである。
Claims (3)
- 【請求項1】 質量%で、 C :0.010%以下、 Si:0.1〜3.0%、 Al:0.4〜3.5%、 Mn:0.1〜1.5% を含有し、残部Feおよび不可避不純物元素よりなる鋼
において、ビッカース硬度が180以下で、かつ降伏比
が0.65以上であることを特徴とする磁気特性と打抜
加工性に優れた無方向性電磁鋼板。 - 【請求項2】 質量%で、さらに P :0.15%以下 を含有することを特徴とする請求項1に記載の磁気特性
と打ち抜き加工性に優れた無方向性電磁鋼板。 - 【請求項3】 質量%で、さらに Sn:0.02〜0.40%、 Cu:0.1〜1.0% の1種または2種を含有することを特徴とする請求項1
または2に記載の磁気特性と打ち抜き加工性に優れた無
方向性電磁鋼板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001336044A JP2002241905A (ja) | 2000-12-11 | 2001-11-01 | 磁気特性と打ち抜き加工性に優れた無方向性電磁鋼板 |
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---|---|---|---|
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JP2000-376254 | 2000-12-11 | ||
JP2001336044A JP2002241905A (ja) | 2000-12-11 | 2001-11-01 | 磁気特性と打ち抜き加工性に優れた無方向性電磁鋼板 |
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2001
- 2001-11-01 JP JP2001336044A patent/JP2002241905A/ja active Pending
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