JP2005126748A - High fatigue strength non-oriented magnetic steel sheet superior in magnetic properties, and manufacturing method therefor - Google Patents

High fatigue strength non-oriented magnetic steel sheet superior in magnetic properties, and manufacturing method therefor Download PDF

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JP2005126748A JP2003362071A JP2003362071A JP2005126748A JP 2005126748 A JP2005126748 A JP 2005126748A JP 2003362071 A JP2003362071 A JP 2003362071A JP 2003362071 A JP2003362071 A JP 2003362071A JP 2005126748 A JP2005126748 A JP 2005126748A
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Masaaki Kono
雅昭 河野
Minoru Takashima
稔 高島
Masaki Kono
正樹 河野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-oriented magnetic steel sheet having adequate magnetic properties together with high strength and high fatigue strength. <P>SOLUTION: This non-oriented magnetic steel sheet has an elemental composition comprising 0.02% or less C, 4.5% or less Si, 3.0% or less Mn, less than 0.2% Al, 0.5% or less P, 0.2% to 4.0% Cu, 0.5% to 5.0% Ni, further one or two elements of Sb and Sn in an amount of 0.005-0.2% in total, and the balance Fe with unavoidable impurities; has a tensile strength TS of 500 MPa or higher; and a ratio FS/TS of 10<SP>7</SP>fatigue limit strength FS to the tensile strength TS of 0.85 or more. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、無方向性電磁鋼板、特に高速回転モータ、磁石埋設型モータおよびシンクロナスリラクタンスモータ等のロータを典型例とする、大きな応力がかかる部品に用いて好適な、高強度でかつ低鉄損の特性を有する無方向性電磁鋼板およびその製造方法に関するものである。   The present invention is a non-oriented electrical steel sheet, particularly a high-strength and low-iron suitable for use in parts subjected to large stress, such as rotors such as high-speed rotation motors, magnet-embedded motors and synchronous reluctance motors. The present invention relates to a non-oriented electrical steel sheet having a loss characteristic and a manufacturing method thereof.

近年、モータの駆動システムの発達により、駆動電源の周波数制御が可能となり、可変速運転や商用周波数以上で高速回転を行うモータが増加している。このような高速回転を行うモータでは、高速回転に耐え得るロータが必要になる。すなわち、回転体に作用する遠心力は回転半径に比例し、回転速度の2乗に比例して大きくなるため、中・大型の高速モータではロータに作用する応力が600MPaを超える場合もある。従って、こうした高速回転モータでは、ロータの強度が高いことが必要となる。   In recent years, with the development of motor drive systems, it is possible to control the frequency of the drive power supply, and the number of motors that perform variable speed operation and high-speed rotation above the commercial frequency is increasing. In such a motor that performs high-speed rotation, a rotor that can withstand high-speed rotation is required. That is, since the centrifugal force acting on the rotating body is proportional to the radius of rotation and increases in proportion to the square of the rotational speed, the stress acting on the rotor may exceed 600 MPa in medium and large high-speed motors. Therefore, in such a high-speed rotary motor, it is necessary that the strength of the rotor is high.

また、近年のモータ効率向上の観点から増加した、ロータに永久磁石を埋め込んだ磁石埋設型DCインバータ制御モータでは、遠心力でロータから磁石が飛び出そうとするため、ロータに使用された電磁鋼板には、この飛び出しを抑える際に大きな力が掛かる。特に、モータ特性の向上を所期して、磁石挿入孔(ブリッジ)の間隔(幅)を狭めた部分では、一層の応力集中が生じるため、この種のモータ、特にロータに使用される電磁鋼板には、高強度が必要とされている。   In addition, the magnet-embedded DC inverter control motor, in which permanent magnets are embedded in the rotor, has been increased from the viewpoint of improving motor efficiency in recent years, because the magnet tends to jump out of the rotor by centrifugal force. Takes a great deal of power in suppressing this pop-up. In particular, in areas where the gap (width) between the magnet insertion holes (bridges) is narrowed in order to improve motor characteristics, further stress concentration occurs. High strength is needed.

さらに、高価な磁石を省略あるいは磁石の使用量を削減して低コスト化を実現するために開発されている、シンクロナスリラクタンスモータでは、ロータに多数のスリットが設けられるため、同様にブリッジ部の強度が重要となる。   Furthermore, the synchronous reluctance motor, which has been developed to reduce the cost by omitting expensive magnets or reducing the amount of magnets used, has many slits in the rotor. Strength is important.

また、これらのモータをハイブリッド自動車の駆動モータ等の用途に使用した場合、加減速運転に応じた回転数変化、車体振動、磁石挿入孔内での磁石の振動などに起因する、応力変化を伴なう環境下での使用となるため、単に、高速回転時や応力集中部に適用できる高強度性だけでなく、降伏応力以下の繰り返し応力下での疲労特性、すなわち疲労強度が高いことも併せて求められる。
ここで疲労強度は、一定応力を107回繰り返し負荷した時に破壊しない限界強度(疲労限強度)として表すことができる。
In addition, when these motors are used in applications such as drive motors for hybrid vehicles, they are accompanied by stress changes caused by changes in the number of rotations according to acceleration / deceleration operation, body vibrations, and vibrations of magnets in the magnet insertion holes. Therefore, it is not only high strength that can be applied to high-speed rotation and stress concentration part, but also fatigue characteristics under repeated stress below yield stress, that is, high fatigue strength. Is required.
Here, the fatigue strength can be expressed as a limit strength (fatigue limit strength) that does not break when a constant stress is repeatedly applied 10 7 times.

一方で、モータ、発電機などの回転機器は、電磁気現象を利用するため、その素材には磁気特性、すなわち低鉄損、高磁束密度であることが望ましい。通常、ロータコアはプレス打ち抜きした無方向性電磁鋼板を積層して使用するが、高速回転モータにおいてロータ素材が上述の機械強度が満足できない場合は、より高強度の鋳鋼製ロー夕などを使用せざるを得ないのが現状である。しかしながら、鋳物製ロー夕は一体物であるため、ロータに作用するリップル損と呼ばれる高周波磁束による渦電流損が電磁鋼板を積層したロータより大きく、モータ効率が低下してしまう要因となっている。従って、磁気特性に優れ、かつ高強度の電磁鋼板がロータ用素材として要望されているのである。   On the other hand, rotating devices such as motors and generators use an electromagnetic phenomenon, and therefore, it is desirable that the material has magnetic characteristics, that is, low iron loss and high magnetic flux density. Normally, the rotor core is used by laminating non-oriented electrical steel sheets that are stamped and punched. However, if the rotor material does not satisfy the above-mentioned mechanical strength in a high-speed rotary motor, it is necessary to use a higher strength cast steel material. It is the present condition that we cannot get. However, since the casting made of cast iron is an integral object, the eddy current loss due to the high-frequency magnetic flux called ripple loss acting on the rotor is larger than that of the rotor laminated with the electromagnetic steel sheets, which causes a reduction in motor efficiency. Therefore, a magnetic steel sheet having excellent magnetic properties and high strength is demanded as a rotor material.

金属学的には、高強度化の手段として、固溶強化、析出強化および結晶粒微細化の3つの方法が知られており、電磁鋼板に適用した例も見られる。例えば、固溶強化を利用したものとしては、特許文献1には、Si含有量を3.5〜7.0%に高めたうえに固溶強化能の大きい元素を添加する方法が開示されている。また、特許文献2には、Si含有量を2.0〜3.5%とし、NiあるいはNiとMnの両方の含有量を高め、650〜850℃という低温焼鈍により製造することで再結晶粒径を制御する方法が開示されている。さらに、析出強化を利用する方法としては、特許文献3に、Si含有量を2.0〜4.0%とし、Nb,Zr,Ti,Vの微細な炭化物、窒化物を析出させる方法が開示されている。
特開昭60−238421号公報 特開昭62−256917号公報 特開平6−330255号公報
In metallurgy, three methods of solid solution strengthening, precipitation strengthening, and crystal grain refinement are known as means for increasing strength, and examples applied to electrical steel sheets are also seen. For example, as a method utilizing solid solution strengthening, Patent Document 1 discloses a method of adding an element having a large solid solution strengthening capability while increasing the Si content to 3.5 to 7.0%. Further, in Patent Document 2, the recrystallized grain size is controlled by setting the Si content to 2.0 to 3.5%, increasing the content of Ni or both Ni and Mn, and manufacturing by low temperature annealing at 650 to 850 ° C. A method is disclosed. Furthermore, as a method of utilizing precipitation strengthening, Patent Document 3 discloses a method in which the Si content is set to 2.0 to 4.0% and fine carbides and nitrides of Nb, Zr, Ti, and V are precipitated.
JP-A-60-238421 JP 62-256917 A JP-A-6-330255

これらの方法により、ある程度の高強度を有する電磁鋼板が得られる。しかしながら、特許文献1に記載されるようなSi量が多い鋼では、冷間圧延性が著しく低下し、安定的な工業生産が困難となる不利がある。さらに、この技術により得られる鋼板は磁束密度B50が1.56〜1.60Tと大幅に低下してしまうという問題もあった。 By these methods, an electrical steel sheet having a certain degree of strength can be obtained. However, the steel having a large amount of Si as described in Patent Document 1 has a disadvantage that the cold rolling property is remarkably lowered and stable industrial production becomes difficult. Furthermore, the steel plate obtained by this technique has a problem that the magnetic flux density B 50 is significantly reduced to 1.56 to 1.60 T.

特許文献2における方法では、機械強度を高めるため低温焼鈍による再結晶粒成長の抑制が必要となるため、磁気特性、特に比較的周波数の低い商用周波数から数100Hzでの鉄損が低下するという問題があった。そのため、これらの周波数域での鉄損が重要となるステータ部材には使用することが出来ないため、モータ打ち抜き加工時の歩留まりが大幅な低下が余儀なくされていた。すなわち、ステータおよびロータを打抜く際、通常は同じ1枚の鋼板から、まず円環状のステータを打ち抜く一方で、その中空部からロータを打抜くことにより無駄を少なくしているが、特許文献2の方法では両者を別々の鋼板から打ち抜く必要があり、歩留まりが低下してしまうのである。   In the method in Patent Document 2, since it is necessary to suppress recrystallized grain growth by low-temperature annealing in order to increase mechanical strength, there is a problem that iron loss at several hundred Hz from a commercial frequency having a relatively low frequency is lowered. was there. For this reason, it cannot be used for a stator member in which iron loss in these frequency ranges is important, and the yield during motor punching has been significantly reduced. That is, when punching out the stator and rotor, normally, the annular stator is first punched out from the same sheet of steel, while the rotor is punched out from the hollow portion to reduce waste. In this method, both of them need to be punched from separate steel plates, resulting in a decrease in yield.

一方、特許文献3に記載の方法では、炭、窒化物自体が磁壁移動の障壁となるため、また炭、窒化物が電磁鋼板の結晶粒成長を妨げるため、鉄損に劣るという問題がある。   On the other hand, the method described in Patent Document 3 has a problem that iron loss is inferior because charcoal and nitride itself serve as a barrier for domain wall movement and charcoal and nitride hinder crystal grain growth of the electromagnetic steel sheet.

以上のように、従来の方法は、安定的に工業生産可能な電磁鋼板において、高強度と低鉄損とを両立するという観点からは、いずれも満足できるものでは無かった。さらに、従来の各方法では、モータの使用状態を鑑みたときに本質的に重要な要素となる、疲労特性に関して、何ら検討がなされていない。   As described above, none of the conventional methods is satisfactory from the viewpoint of achieving both high strength and low iron loss in an electromagnetic steel sheet that can be stably industrially produced. Further, in each of the conventional methods, no study has been made regarding fatigue characteristics, which are essentially important factors when considering the use state of the motor.

本発明は、良好な磁気特性と高強度および高疲労強度とを両立した無方向性電磁鋼板およびこの鋼板を工業的に安定して生産することを可能とする製造方法について提案することを目的とする。   An object of the present invention is to propose a non-oriented electrical steel sheet that has both good magnetic properties and high strength and high fatigue strength, and a manufacturing method that enables industrially stable production of this steel sheet. To do.

発明者らは、上記課題を解決するために、Cuを含んだ鋼の時効硬化現象に着目して種々の検討を行った結果、良好な鉄損と高強度とを両立するための手段を確立するに到った。すなわち、鋼中の析出物は高強度化に寄与すると同時に、磁壁移動を抑制して劣化させるという、従来の知見に反して、鋼中にCuを適量添加して時効処理を行うことにより、20nm以下の極微細にCuを析出させることが可能であること、そして、こうして得られた極微細析出物は、高強度化に非常に有効であるが、鉄損(履歴損)はほとんど劣化させないことを新規に知見し、特願2002−353250号明細書に示した。   In order to solve the above-mentioned problems, the inventors have made various studies focusing on the age hardening phenomenon of Cu-containing steel, and as a result, established means for achieving both good iron loss and high strength. I arrived. That is, the precipitate in steel contributes to high strength, and at the same time, suppresses domain wall movement and deteriorates, contrary to the conventional knowledge, by adding an appropriate amount of Cu to the steel and performing an aging treatment, 20 nm It is possible to precipitate Cu in the following ultrafine, and the ultrafine precipitate obtained in this way is very effective for increasing the strength, but iron loss (historical loss) is hardly deteriorated. Was newly discovered and shown in the specification of Japanese Patent Application No. 2002-353250.

さらに、発明者らは、このCu析出による高強度化に加えて、疲労特性を改善する技術について鋭意究明した。すなわち、疲労特性に与える、種々の合金元素およびCuの極微細析出の影響について検討した結果、CuとNi、またはCuとMoを複合添加し、さらにAlを低減した上で、Sbおよび/またはSnを添加することにより、非常に良好な高疲労特性が得られることを見出し本発明を完成するに到った。   Furthermore, the inventors diligently studied a technique for improving fatigue characteristics in addition to the increase in strength by this Cu precipitation. That is, as a result of studying the influence of various alloy elements and ultrafine precipitation of Cu on fatigue characteristics, Cu and Ni or Cu and Mo were added together, and Al was further reduced, and then Sb and / or Sn It was found that very good high fatigue characteristics can be obtained by adding, and the present invention has been completed.

本発明の要旨構成は、以下の通りである。
(1)質量%で、
C:0.02%以下、
Si:4.5%以下、
Mn:3.0%以下、
Al:0.2%未満、
P:0.5%以下、
Cu:0.2%以上4.0%以下および
Ni:0.5%以上5.0%以下
を含み、さらに
SbおよびSnの1種または2種を合計で0.005〜0.2%
を含有し、残部Feおよび不可避的不純物の成分組成を有し、引張強さTSが500MPa以上であり、かつ10疲労限強度FSと引張強さTSとの比FS/TSが0.85以上であることを特徴とする磁気特性の優れた高疲労強度無方向性電磁鋼板。
The gist configuration of the present invention is as follows.
(1) In mass%,
C: 0.02% or less,
Si: 4.5% or less,
Mn: 3.0% or less,
Al: less than 0.2%,
P: 0.5% or less,
Cu: 0.2% to 4.0% and
Ni: Including 0.5% to 5.0%
One or two of Sb and Sn in total 0.005-0.2%
Contains, has a component composition of the balance Fe and unavoidable impurities, the tensile strength TS of not less than 500 MPa, and 107 the ratio FS / TS of the fatigue limit strength FS and tensile strength TS is at least 0.85 A high fatigue strength non-oriented electrical steel sheet with excellent magnetic properties.

(2)質量%で、
C:0.02%以下、
Si:4.5%以下、
Mn:3.0%以下、
Al:0.2%未満、
P:0.5%以下、
Cu:0.2%以上4.0%以下および
Mo:1.0%以上3.0%以下
を含み、さらに
SbおよびSnの1種または2種を合計で0.005〜0.2%
を含有し、残部Feおよび不可避的不純物の成分組成を有し、引張強さTSが500MPa以上であり、かつ10疲労限強度FSと引張強さTSとの比FS/TSが0.85以上であることを特徴とする磁気特性の優れた高疲労強度無方向性電磁鋼板。
(2) In mass%,
C: 0.02% or less,
Si: 4.5% or less,
Mn: 3.0% or less,
Al: less than 0.2%,
P: 0.5% or less,
Cu: 0.2% to 4.0% and
Mo: Including 1.0% to 3.0%
One or two of Sb and Sn in total 0.005-0.2%
Contains, has a component composition of the balance Fe and unavoidable impurities, the tensile strength TS of not less than 500 MPa, and 107 the ratio FS / TS of the fatigue limit strength FS and tensile strength TS is at least 0.85 A high fatigue strength non-oriented electrical steel sheet with excellent magnetic properties.

(3)質量%で、
C:0.02%以下、
Si:4.5%以下、
Mn:3.0%以下、
Al:0.2%未満、
P:0.5%以下、
Cu:0.2%以上4.0%以下、
Ni:0.2%以上5.0%以下および
Mo:0.2%以上3.0%以下
を含み、さらに
SbおよびSnの1種または2種を合計で0.005〜0.2%
を含有し、残部Feおよび不可避的不純物の成分組成を有し、引張強さTSが500MPa以上であり、かつ10疲労限強度FSと引張強さTSとの比FS/TSが0.85以上であることを特徴とする磁気特性の優れた高疲労強度無方向性電磁鋼板。
(3) In mass%,
C: 0.02% or less,
Si: 4.5% or less,
Mn: 3.0% or less,
Al: less than 0.2%,
P: 0.5% or less,
Cu: 0.2% to 4.0%,
Ni: 0.2% to 5.0% and
Mo: Including 0.2% to 3.0%
One or two of Sb and Sn in total 0.005-0.2%
Contains, has a component composition of the balance Fe and unavoidable impurities, the tensile strength TS of not less than 500 MPa, and 107 the ratio FS / TS of the fatigue limit strength FS and tensile strength TS is at least 0.85 A high fatigue strength non-oriented electrical steel sheet with excellent magnetic properties.

(4)質量%で、
C:0.02%以下、
Si:4.5%以下、
Mn:3.0%以下、
Al:0.2%未満、
P:0.5%以下、
Cu:0.2%以上4.0%以下および
Ni:0.5%以上5.0%以下
を含み、さらに
SbおよびSnの1種または2種を合計で0.005〜0.2%
を含有する鋼スラブに、熱間圧延を施した後、冷間圧延あるいは温間圧延を施して最終板厚とした後、最終到達温度が650〜1100℃かつ900℃〜400℃の温度域での冷却速度が1℃/s以上である、仕上げ焼鈍を施した後、400℃以上650℃以下の温度にて時効処理を施すことを特徴とする磁気特性の優れた高疲労強度無方向性電磁鋼板の製造方法。
(4) In mass%,
C: 0.02% or less,
Si: 4.5% or less,
Mn: 3.0% or less,
Al: less than 0.2%,
P: 0.5% or less,
Cu: 0.2% to 4.0% and
Ni: Including 0.5% to 5.0%
One or two of Sb and Sn in total 0.005-0.2%
The steel slab containing slab is hot-rolled, then cold-rolled or warm-rolled to the final sheet thickness, and the final temperature reached 650-1100 ° C and 900-400 ° C. A high-fatigue strength non-directional electromagnetic with excellent magnetic properties, characterized in that the cooling rate is 1 ° C / s or higher, and after finishing annealing, aging treatment is performed at a temperature of 400 ° C to 650 ° C. Manufacturing method of steel sheet.

(5)質量%で、
C:0.02%以下、
Si:4.5%以下、
Mn:3.0%以下、
Al:0.2%未満、
P:0.5%以下、
Cu:0.2%以上4.0%以下および
Mo:1.0%以上3.0%以下
を含み、さらに
SbおよびSnの1種または2種を合計で0.005〜0.2%
を含有する鋼スラブに、熱間圧延を施した後、冷間圧延あるいは温間圧延を施して最終板厚とした後、最終到達温度が650〜1100℃かつ900℃〜400℃の温度域での冷却速度が1℃/s以上である、仕上げ焼鈍を施した後、400℃以上650℃以下の温度にて時効処理を施すことを特徴とする磁気特性の優れた高疲労強度無方向性電磁鋼板の製造方法。
(5) In mass%,
C: 0.02% or less,
Si: 4.5% or less,
Mn: 3.0% or less,
Al: less than 0.2%,
P: 0.5% or less,
Cu: 0.2% to 4.0% and
Mo: Including 1.0% to 3.0%
One or two of Sb and Sn in total 0.005-0.2%
The steel slab containing slab is hot-rolled, then cold-rolled or warm-rolled to the final sheet thickness, and the final temperature reached 650-1100 ° C and 900-400 ° C. A high-fatigue strength non-directional electromagnetic with excellent magnetic properties, characterized in that the cooling rate is 1 ° C / s or higher, and after finishing annealing, aging treatment is performed at a temperature of 400 ° C to 650 ° C. Manufacturing method of steel sheet.

(6)質量%で、
C:0.02%以下、
Si:4.5%以下、
Mn:3.0%以下、
Al:0.2%未満、
P:0.5%以下、
Cu:0.2%以上4.0%以下、
Ni:0.2%以上5.0%以下および
Mo:0.2%以上3.0%以下
を含み、さらに
SbおよびSnの1種または2種を合計で0.005〜0.2%
を含有する鋼スラブに、熱間圧延を施した後、冷間圧延あるいは温間圧延を施して最終板厚とした後、最終到達温度が650〜1100℃かつ900℃〜400℃の温度域での冷却速度が1℃/s以上である、仕上げ焼鈍を施した後、400℃以上650℃以下の温度にて時効処理を施すことを特徴とする磁気特性の優れた高疲労強度無方向性電磁鋼板の製造方法。
(6) In mass%,
C: 0.02% or less,
Si: 4.5% or less,
Mn: 3.0% or less,
Al: less than 0.2%,
P: 0.5% or less,
Cu: 0.2% to 4.0%,
Ni: 0.2% to 5.0% and
Mo: Including 0.2% to 3.0%
One or two of Sb and Sn in total 0.005-0.2%
The steel slab containing slab is hot-rolled, then cold-rolled or warm-rolled to the final sheet thickness, and the final temperature reached 650-1100 ° C and 900-400 ° C. A high-fatigue strength non-directional electromagnetic with excellent magnetic properties, characterized in that the cooling rate is 1 ° C / s or higher, and after finishing annealing, aging treatment is performed at a temperature of 400 ° C to 650 ° C. Manufacturing method of steel sheet.

本発明によれば、磁気特性に優れ、高い強度を有するとともに疲労特性に優れた電磁鋼板を安定して提供することできる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can provide stably the magnetic steel plate which was excellent in a magnetic characteristic, has high intensity | strength, and was excellent in the fatigue characteristic.

次に、本発明について、その構成要件毎に詳述する。
(鋼板の成分組成)
まず、成分組成範囲およびその限定理由を説明する。なお、本明細書において鋼組成を表す%は、特にことわらない限り質量%を意味するものである。
C:0.02%以下
C量が0.02%を超えると磁気時効により鉄損が著しく劣化するため、0.02%以下に制限する。
Next, the present invention will be described in detail for each constituent requirement.
(Component composition of steel sheet)
First, the component composition range and the reason for limitation will be described. In the present specification, “%” representing a steel composition means “% by mass” unless otherwise specified.
C: 0.02% or less If the C content exceeds 0.02%, the iron loss deteriorates significantly due to magnetic aging, so it is limited to 0.02% or less.

Si:4.5%以下
Siは、脱酸剤として有用であることに加え、電気抵抗の増加により電磁鋼板の鉄損を低減する効果が大きい。さらに、固溶強化により強度向上に寄与する。脱酸剤としては、0.05%以上の含有で効果が顕著となる。また、鉄損低減および固溶強化のためには0.5%以上、さらに好適には1.2%以上で含有させる。しかし、4.5%を超えると、鋼板の圧延性の劣化が激しくなるため、その含有量は4.5%以下に制限する。
Si: 4.5% or less
In addition to being useful as a deoxidizer, Si has a great effect of reducing the iron loss of the electrical steel sheet by increasing the electrical resistance. Furthermore, it contributes to strength improvement by solid solution strengthening. As a deoxidizer, the effect becomes remarkable when the content is 0.05% or more. Further, for reducing iron loss and strengthening solid solution, it is contained at 0.5% or more, more preferably 1.2% or more. However, if it exceeds 4.5%, the rollability of the steel sheet deteriorates severely, so its content is limited to 4.5% or less.

Mn:3.0%以下
Mnは、固溶強化による強度向上に有効な元素であることに加え、熱間脆性の改善に有効な元素であり、好ましくは0.05%以上で含有させる。しかし、過剰な添加は鉄損の劣化をもたらすため、その含有量を3.0%以下に制限する。
Mn: 3.0% or less
Mn is an element effective for improving hot brittleness in addition to being an element effective for improving strength by solid solution strengthening, and is preferably contained at 0.05% or more. However, excessive addition causes deterioration of iron loss, so its content is limited to 3.0% or less.

Al:0.2%未満
Alは、本発明において特に制限が必要となる重要な元素である。Alは脱酸剤として有効であり、また、鋼の電気抵抗を高めることによる鉄損低減効果も大きいため、電磁鋼板にはSiとともに一般的に添加される元素である。しかしながら、0.2%以上を含有すると疲労強度が低下することが判明した。これは0.2%以上のAlを含有する場合、鋼板を仕上げ焼鈍した際に生成する表面スケールおよび内部スケールが疲労破壊の起点になるためと考えられる。したがって、Alの含有量は0.2%未満、好ましくは0.15%以下とする。
Al: Less than 0.2%
Al is an important element that needs to be particularly restricted in the present invention. Al is an element generally added to Si steel sheets together with Si because Al is effective as a deoxidizer and also has a large effect of reducing iron loss by increasing the electrical resistance of steel. However, it has been found that when 0.2% or more is contained, the fatigue strength decreases. This is presumably because, when 0.2% or more of Al is contained, the surface scale and the internal scale generated when the steel sheet is subjected to finish annealing become the starting point of fatigue failure. Therefore, the Al content is less than 0.2%, preferably 0.15% or less.

P:0.5%以下
Pは、比較的少量の添加でも大幅な固溶強化能が得られるため、高強度化に極めて有効な元素であり、0.01%以上で含有させることが好ましい。
一方、過剰な含有は偏析による脆化を引きおこし、粒界割れや圧延性低下をもたらすので、その含有量は0.5%以下に制限する。
P: 0.5% or less P is an element that is extremely effective for increasing the strength because a substantial solid solution strengthening ability can be obtained even when added in a relatively small amount, and is preferably contained at 0.01% or more.
On the other hand, excessive content causes embrittlement due to segregation and causes intergranular cracking and deterioration of rolling properties, so the content is limited to 0.5% or less.

次に、Cuと、Niおよび/またはMoの添加は、本発明において最も重要な事項である。
Cu:0.2%以上4.0%以下
Cuは、時効処理によって微細な析出物を形成することにより、ほとんど鉄損(履歴損)の劣化を伴わずに、大幅な強度上昇をもたらす。その効果を得るには、後述するNiを含有する条件において0.2%以上が必要である。一方、4.0%を超えると粗大な析出物が形成されるため、鉄損の劣化が大きくなるとともに、強度上昇代も低下する。従って、Cuの含有量は0.2%以上4.0%以下、好適には0.3%以上2.0%以下の範囲とする。
Next, the addition of Cu and Ni and / or Mo is the most important matter in the present invention.
Cu: 0.2% to 4.0%
By forming fine precipitates by aging treatment, Cu brings about a significant increase in strength with almost no deterioration of iron loss (history loss). In order to obtain the effect, 0.2% or more is necessary under the condition of containing Ni described later. On the other hand, if it exceeds 4.0%, coarse precipitates are formed, so that the deterioration of the iron loss increases and the strength increase margin also decreases. Therefore, the Cu content is in the range of 0.2% to 4.0%, preferably 0.3% to 2.0%.

Ni:0.5%以上(または0.2%以上)5.0%以下
Niは、それ自体が固溶強化による高強度化に有効な元素であるが、Cuとともに添加するとCuの固溶析出状態に影響し、時効により極めて微細なCu析出物を安定的に析出させる効果を有する。その結果、Cu時効析出による高強度化効果を大幅に高める一方、この析出に伴う磁気特性の劣化を確実に抑制することが可能となる。
Ni: 0.5% or more (or 0.2% or more) 5.0% or less
Ni itself is an element effective for increasing the strength by solid solution strengthening, but when added with Cu, it affects the solid solution precipitation state of Cu, and the effect of stably depositing extremely fine Cu precipitates by aging Have As a result, it is possible to greatly enhance the effect of increasing the strength due to Cu aging precipitation while reliably suppressing the deterioration of the magnetic properties accompanying this precipitation.

また、Niは鋼板の疲労特性を大幅に高める効果も有する。この理由については必ずしも明らかではないが、鋼中に固溶したNiが繰り返しの応力の存在下におけるCu析出物の安定性を大幅に高めているものと推定される。この効果を得るための添加量は、後述するMo添加の有無によって異なり、Moを添加しない場合には0.5%以上のNiが必要である。一方、0.2%以上のMoと複合添加する場合には、Niを0.2%以上で添加することによって効果が発揮される。
さらに、Cuを多量に添加した鋼ではヘゲと呼ばれる熱延板表面の欠陥が問題となる場合があるが、Niは熱延板のへゲを減少し鋼板歩留まりを改善する効果も有する。これらの効果を得るために、0.5%以上の添加が好ましい。一方、5.0%を超えると、その効果は飽和しコスト高をまねくだけになるため、その上限を5.0%とする。より好適には、1.0%以上3.5%以下の範囲とする。
Ni also has the effect of significantly increasing the fatigue properties of the steel sheet. The reason for this is not necessarily clear, but it is presumed that Ni dissolved in the steel greatly enhances the stability of Cu precipitates in the presence of repeated stress. The addition amount for obtaining this effect varies depending on the presence or absence of Mo addition described later, and when not adding Mo, 0.5% or more of Ni is necessary. On the other hand, in the case where 0.2% or more Mo is added in combination, the effect is exhibited by adding Ni at 0.2% or more.
Furthermore, in steels to which a large amount of Cu is added, defects on the surface of the hot-rolled sheet called “hege” may become a problem, but Ni also has the effect of reducing the sag of the hot-rolled sheet and improving the yield of the steel sheet. In order to obtain these effects, addition of 0.5% or more is preferable. On the other hand, if it exceeds 5.0%, the effect will be saturated and only increase the cost, so the upper limit is set to 5.0%. More preferably, the range is 1.0% or more and 3.5% or less.

Mo:1.0%以上(または0.2%以上)3.0%以下
MoもNiと同様に、Cuとともに添加するとCuの固溶析出状態に影響し、時効により極めて微細なCu析出物を安定的に析出させる効果に加えて、繰り返しの応力の存在下におけるCu析出物の安定性を高める効果を有する。その結果、Cu時効析出による大幅な高強度化およびこの析出に伴う磁気特性の劣化抑制と、疲労特性の大幅な向上とが可能となる。これらの効果を得るために必要なMoの添加量は、Ni添加の有無によって異なり、Niを添加しない場合には1.0%以上が必要である。一方、0.2%以上のNiと複合添加する場合には、Moを0.2%以上で添加することによって効果が発揮される。一方、3.0%を超えると、その効果は飽和するばかりでなく、鋼板の仕上げ焼鈍での結晶粒成長を妨げて鉄損の劣化を招くため、その上限を3.0%とする。
Mo: 1.0% or more (or 0.2% or more) 3.0% or less
When Mo is added together with Cu as well as Ni, it affects the solid solution precipitation state of Cu, and in addition to the effect of stable precipitation of extremely fine Cu precipitates by aging, Cu precipitates in the presence of repeated stresses Has the effect of increasing the stability of As a result, it is possible to greatly increase the strength by Cu aging precipitation, to suppress the deterioration of magnetic properties accompanying this precipitation, and to greatly improve the fatigue properties. The amount of Mo necessary for obtaining these effects varies depending on whether or not Ni is added. If Ni is not added, 1.0% or more is necessary. On the other hand, when adding together with 0.2% or more of Ni, the effect is exhibited by adding Mo at 0.2% or more. On the other hand, if it exceeds 3.0%, the effect is not only saturated, but also the grain growth in the finish annealing of the steel sheet is hindered, leading to deterioration of iron loss, so the upper limit is made 3.0%.

SbおよびSn:1種または2種を合計で0.005〜0.2%
本発明において、SbおよびSnは疲労特性の向上に有効な元素である。この効果は、Al含有量を0.2%未満に制限した鋼に、SbおよびSnの1種または2種を合計で0.005%以上、好ましくは0.01%以上を添加した場合に発揮される。この理由は明確ではないが、Sb、Snは、ともに鋼板表面に偏析し、焼鈍中の酸化窒化を抑制するため、酸化・窒化を促進する作用のあるAlの含有を制限し、かつSbもしくはSnを添加することによって、疲労破壊の起点となる表面スケールおよび内部スケールの生成を抑制したものと考えられる。一方、0.2%を超えると粒成長を妨げて鉄損劣化を招くので、上限は0.2%とする。
Sb and Sn: 1 type or 2 types in total 0.005-0.2%
In the present invention, Sb and Sn are effective elements for improving fatigue characteristics. This effect is exhibited when one or two of Sb and Sn are added in total to 0.005% or more, preferably 0.01% or more, to a steel whose Al content is limited to less than 0.2%. The reason for this is not clear, but Sb and Sn both segregate on the surface of the steel sheet to suppress oxynitridation during annealing, so the content of Al, which has the effect of promoting oxidation and nitridation, is limited, and Sb or Sn It is considered that the formation of the surface scale and the internal scale that becomes the starting point of fatigue fracture is suppressed by adding. On the other hand, if it exceeds 0.2%, grain growth is hindered and iron loss is deteriorated, so the upper limit is made 0.2%.

上記元素の他は、Fe(鉄)および不可避的不純物である。不可避的不純物としてのSおよびNは、鉄損の観点からそれぞれ0.01%以下とすることが望ましい。   In addition to the above elements, they are Fe (iron) and inevitable impurities. S and N as inevitable impurities are each preferably 0.01% or less from the viewpoint of iron loss.

本発明に係わる無方向性電磁鋼板の基本組成は以上の通りであるが、上記成分に加えて、磁気特性の改善元素として知られるZr,V,Ge,B,Ca,希土類元素およびCoを単独または複合で添加することが出来る。しかし、その添加量は本発明の目的を害さない程度にすべきである。具体的には、
Zr,Vについては0.1〜3.0%
Geについては0.002〜0.5%
B,Ca,および希土類元素については0.001〜0.01%
Coについては0.2〜5.0%
である。
The basic composition of the non-oriented electrical steel sheet according to the present invention is as described above. In addition to the above components, Zr, V, Ge, B, Ca, rare earth elements and Co, which are known as elements for improving magnetic properties, are used alone. Alternatively, they can be added in combination. However, the amount added should be such that the object of the present invention is not impaired. In particular,
For Zr and V, 0.1 to 3.0%
0.002-0.5% for Ge
0.001 to 0.01% for B, Ca, and rare earth elements
0.2 to 5.0% for Co
It is.

本発明では、上記の成分範囲ならびに後述の製造条件とすることにより、時効後のCu析出を安定して適正化することができ、その結果、引張強さTSが500MPa以上、かつ10疲労限強度FSと引張強さTSとの比FS/TSが0.85以上となる。
ここで、無方向性電磁鋼板の引張強度および疲労強度は、SiやAl、Mnなどの合金成分によって到達レベルが大きく異なり、本発明においても、必要とされる強度と磁気特性レベルに応じて適宜基本合金組成を選択することができるが、本発明の目的とする高速回転機やスリット間隔の狭い設計のロータ材として使用し、その特徴を発揮するには、500MPa以上の引張強さが必要である。本発明の無方向性電磁鋼板は、Siの添加量が同等レベルの従来鋼に対して、極めて高い引張強さを有するだけでなく、繰り返し応力の働く疲労環境下においても高い疲労限度を有することが特徴であり、その10疲労限強度FSは、引張強さTS に対する比FS/TSで0.85以上を有するものとなる。
In the present invention, by the manufacturing conditions of the above composition range and below, can be stably optimizing the Cu precipitation after aging, resulting in tensile strength TS is 500MPa or more and 10 7 fatigue limit The ratio FS / TS between strength FS and tensile strength TS is 0.85 or more.
Here, the tensile strength and fatigue strength of the non-oriented electrical steel sheet vary greatly depending on the alloy components such as Si, Al, and Mn, and also in the present invention, depending on the required strength and magnetic property level. Although the basic alloy composition can be selected, it is necessary to have a tensile strength of 500 MPa or more in order to use it as a high-speed rotating machine for the purpose of the present invention or a rotor material designed with a narrow slit interval. is there. The non-oriented electrical steel sheet of the present invention has not only a very high tensile strength but also a high fatigue limit even in a fatigue environment where repeated stress is applied, compared to conventional steels with the same amount of Si. There is a feature, the 10 7 fatigue limit strength FS comes to have a 0.85 or a ratio FS / TS relative to the tensile strength TS.

すなわち、従来の種々の電磁鋼板における上記比FS/TSは、0.65〜0.8程度に留まっているのが普通であり、特に引張強さの高い材料では、比FS/TSが0.75以下であるのが実状であった。例え引張強さが高くとも、疲労限度が低い鋼板では、ロータとして用いた場合、短時間の高速回転には耐えられても、それより低い常用回転での長時間運転で疲労破壊が発生する、おそれがあるため、常用回転数や磁石埋め込みスリット間隔などの運転および設計の条件の大幅な緩和が余儀なくされるのである。   In other words, the ratio FS / TS in various conventional electrical steel sheets is usually kept at about 0.65 to 0.8, and the ratio FS / TS is 0.75 or less, particularly in a material having a high tensile strength. It was real. Even if the tensile strength is high and the steel plate has a low fatigue limit, when used as a rotor, even if it can withstand high-speed rotation for a short time, fatigue failure will occur in long-term operation at lower normal rotation. Therefore, the operation and design conditions such as the normal rotation speed and the gap between the magnet embedded slits must be greatly relaxed.

(製造方法)
本発明に係わる鉄損に優れた高疲労強度無方向性電磁鋼板を製造するためには、まず、転炉あるいは電気炉などにて、前記した所定成分に溶製された鋼を、連続鋳造あるいは造塊後の分塊圧延により鋼スラブとする。次いで、得られたスラブを熱間圧延し、必要に応じて熱延板焼鈍を施し、一回あるいは中間焼鈍を挟む二回以上の冷間圧延あるいは温間圧延を施して製品板厚とし、仕上げ焼鈍を施す。さらに、必要に応じて、絶縁被膜の塗布および焼き付け処理を行う。微細なCu析出物を得るための時効処理は、仕上げ焼鈍後或いは絶縁被膜焼き付け後に実施してもよいし、モータコアなどに打抜き加工後に実施してもよい。
(Production method)
In order to produce a high fatigue strength non-oriented electrical steel sheet excellent in iron loss according to the present invention, first, a steel melted in the above-mentioned predetermined components in a converter or an electric furnace is continuously cast or A steel slab is formed by ingot rolling after ingot forming. Next, the obtained slab is hot-rolled, subjected to hot-rolled sheet annealing as necessary, and is subjected to cold rolling or warm rolling twice or more with intermediate or intermediate annealing to obtain a product sheet thickness, and finished. Apply annealing. Furthermore, if necessary, an insulating coating is applied and baked. The aging treatment for obtaining fine Cu precipitates may be performed after finish annealing or baking an insulating film, or may be performed after punching a motor core or the like.

本発明では、素材のSi量を著しく高めることにより高強度化を達成するのではなく、後工程の時効処理によって高強度化を実現するため、通常の冷間圧延により製造することが可能である。なお、温間圧延には集合組織を改善し鉄損および磁束密度を向上させる効果を有するため、温間圧延を採用することもできる。   In the present invention, it is possible not to achieve high strength by significantly increasing the Si content of the material, but to achieve high strength by aging treatment in the subsequent process, and thus can be manufactured by ordinary cold rolling. . In addition, since warm rolling has the effect of improving the texture and improving iron loss and magnetic flux density, warm rolling can also be employed.

上記の仕上げ焼鈍は、圧延による歪を除去するとともに、必要な鉄損特性を得るため再結晶により適切な結晶粒径を得ることを目的とする。適切な結晶粒径は求められる鉄損レベルにもよるが、一般に20〜200μmであり、そのためには仕上げ焼鈍の最終到達温度は700℃以上が必要である。一方、1100℃を超える焼鈍を行うと、粗大粒となり粒界割れを起こしやすくなるとともに、鋼板表面の酸化窒化に伴う鉄損劣化ならびに疲労強度の低下が大きくなるため、その上限は1100℃とする。   The above-mentioned finish annealing is intended to remove distortion caused by rolling and to obtain an appropriate crystal grain size by recrystallization in order to obtain necessary iron loss characteristics. Although an appropriate crystal grain size depends on the required iron loss level, it is generally 20 to 200 μm, and for this purpose, the final ultimate temperature of finish annealing needs to be 700 ° C. or higher. On the other hand, if the annealing exceeds 1100 ° C, it becomes coarse grains and easily causes intergranular cracking, and the iron loss deterioration and fatigue strength reduction accompanying oxynitriding on the steel sheet surface increase, so the upper limit is 1100 ° C .

発明者らは、Cuの微細析出を活用する場合、仕上げ焼鈍の冷却条件が重要であることを見出した。すなわち、仕上げ焼鈍の冷却過程において、Cuの固溶温度から600℃までの冷却速度が十分に速くないと、一部のCuが冷却中に粗大に析出するため、鉄損の劣化要因となり、またその後の時効焼鈍によっても粗大な析出物の量が増加し十分な強度が得られない場合があるのである。ここで、Cuのみ含有しNiやMoを含有しない場合、その冷却速度は900℃〜400℃の温度域で10℃/s以上であることが必要であった。   The inventors have found that the cooling conditions for finish annealing are important when utilizing the fine precipitation of Cu. That is, in the cooling process of finish annealing, if the cooling rate from the solid solution temperature of Cu to 600 ° C is not fast enough, some Cu precipitates coarsely during cooling, which causes deterioration of iron loss. Subsequent aging annealing may increase the amount of coarse precipitates and may not provide sufficient strength. Here, in the case of containing only Cu and not containing Ni or Mo, the cooling rate was required to be 10 ° C./s or more in the temperature range of 900 ° C. to 400 ° C.

ところが、Cuとともに本発明範囲のNiおよび/またはMoを含有した場合、冷却速度は1℃/s以上であれば冷却中の粗大な析出が抑制出来、その後の時効処理によって鉄損の大幅な劣化を伴うことなく十分な強度上昇が得られる。つまり、CuとNiやMoを複合添加して時効処理を行う場合には、Ni、Moを添加しない場合と比較して、より多様な仕上げ焼鈍条件で安定した特性を得ることができる。したがって、仕上げ焼鈍後の冷却の際、焼鈍における最高到達温度が900℃を超える場合には900℃から、焼鈍最高到達温度が900℃以下の場合には仕上げ焼鈍温度から、400℃までの温度域での冷却速度を1℃/s以上に制限する。   However, when Ni and / or Mo within the scope of the present invention are contained together with Cu, if the cooling rate is 1 ° C./s or more, coarse precipitation during cooling can be suppressed, and the iron loss is greatly deteriorated by the subsequent aging treatment. A sufficient increase in strength can be obtained without accompanying. That is, when performing aging treatment by adding Cu and Ni or Mo in combination, stable characteristics can be obtained under more various finish annealing conditions than when Ni and Mo are not added. Therefore, when cooling after finish annealing, the temperature range from 900 ° C if the maximum temperature reached in annealing exceeds 900 ° C, and from the finish annealing temperature to 400 ° C if the maximum temperature reached in annealing is 900 ° C or less. The cooling rate is limited to 1 ° C / s or more.

引き続く時効処理は、400℃以上650℃以下の温度で行う。すなわち、400℃未満の場合には、微細Cuの析出が不十分となり、高強度が得られない。一方、650℃を越えるとCu析出物が粗大化するため、鉄損が劣化し強度上昇量も減少するため、良好な強度−鉄損バランスを有する電磁鋼板が得られない。なお、適切な時効時間は処理温度にも依存するが、10min〜1000hが好適である。この時効処理の実施時期は、絶縁被膜の塗布焼付け前、焼付け後、プレス打ち抜きなどの加工後、などのいずれのタイミングで実施してもよい。   The subsequent aging treatment is performed at a temperature of 400 ° C. or higher and 650 ° C. or lower. That is, when the temperature is lower than 400 ° C., the precipitation of fine Cu becomes insufficient and high strength cannot be obtained. On the other hand, when the temperature exceeds 650 ° C., the Cu precipitates become coarse, so that the iron loss is deteriorated and the increase in strength is also reduced, so that an electrical steel sheet having a good strength-iron loss balance cannot be obtained. An appropriate aging time depends on the processing temperature, but is preferably 10 min to 1000 h. The aging treatment may be carried out at any timing before the insulating film is applied and baked, after baking, or after processing such as press punching.

表1に示す、Si:3%、Mn:0.2%およびAl:0.5%を含む鋼Aを基準として、固溶強化(鋼B)、結晶粒微細化強化(鋼Aを利用)、炭化物析出強化(鋼C)、Cu時効析出強化(鋼D〜O)の各種強化手法を加味した組成の鋼を溶製して得た、鋼スラブを、熱間圧延したのち、表2に示す条件にて熱延板焼鈍を施した後、冷間圧延または温間圧延(高Si鋼)により板厚0.35mmに仕上げてから、均熱時間30sの仕上げ焼鈍を行った。その際、900℃〜400℃の温度域での冷却速度を10℃/sの条件で冷却した。Cuの時効析出強化を利用する条件5〜16については、500℃で2hの熱処理をさらに実施した。なお、得られた鋼板での成分組成はスラブ段階とほぼ同様であった。   Based on steel A containing Si: 3%, Mn: 0.2% and Al: 0.5% shown in Table 1, solid solution strengthening (steel B), grain refinement strengthening (using steel A), carbide precipitation strengthening (Steel C) After hot rolling a steel slab obtained by melting a steel having a composition that incorporates various strengthening techniques of Cu aging precipitation strengthening (steel D to O), the conditions shown in Table 2 were used. After hot-rolled sheet annealing, the sheet thickness was finished to 0.35 mm by cold rolling or warm rolling (high Si steel), and then finish annealing was performed for a soaking time of 30 s. At that time, the cooling was performed at a cooling rate of 10 ° C./s in the temperature range of 900 ° C. to 400 ° C. For conditions 5 to 16 using the aging precipitation strengthening of Cu, a heat treatment was further performed at 500 ° C. for 2 hours. In addition, the component composition in the obtained steel plate was substantially the same as that in the slab stage.

次いで、得られた鋼板より圧延方向と平行にJIS5号引張試験片、および最狭部幅15mmでR155mmの平行部なし疲労試験片をそれぞれ切り出し、引張試験および繰返速度20Hz、応力比0.1の引張−引張タイプの疲労試験を行い、10回疲労限強度を評価した。さらに、圧延方向に平行および直角に切り出した25cmエプスタイン試験片を用いて磁気測定を行った。その結果を表2に示すとともに、特性毎の関係に整理した結果を図1〜3に示す。 Next, JIS No. 5 tensile test piece and the narrowest part width of 15mm R155mm fatigue test piece were cut out from the obtained steel plate in parallel with the rolling direction, respectively, and the tensile test and the tensile rate of 20Hz and stress ratio of 0.1 were cut. - performs a fatigue test of the tension type, was assessed 10 7 times fatigue limit strength. Furthermore, magnetic measurements were performed using 25 cm Epstein specimens cut parallel and perpendicular to the rolling direction. The results are shown in Table 2, and the results arranged in relation to each characteristic are shown in FIGS.

Figure 2005126748
Figure 2005126748

Figure 2005126748
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表2に示すように、基準となる条件1に対して、Siを高めて固溶強化を図った鋼B(条件2)では、TSの上昇に対してFSの上昇代が小さく比FS/TSは0.78と低い。さらに、磁束密度が大幅に低下するという欠点も有する。
また、基準鋼Aを用い、焼鈍温度を800℃として結晶粒微細化強化を図った条件3では、鉄損の劣化が著しい。炭化物の析出強化を図った鋼C(条件4)では、鉄損および磁束密度がともに大幅に劣化してしまう。
Cuの時効析出強化を図った鋼D(条件5)では、基準となる条件1と比較して大幅なTSの上昇を示す。一方で、磁気特性の劣化は軽微である。しかしながら、TSの向上代に対して疲労限強度FSの向上代が小さく、比FS/TSは0.75と劣っている。
As shown in Table 2, in Steel B (Condition 2), in which Si was strengthened by solid solution strengthening with respect to the standard condition 1, the increase in FS was small with respect to the increase in TS, and the ratio FS / TS Is as low as 0.78. In addition, the magnetic flux density is greatly reduced.
In addition, under the condition 3 in which the reference steel A is used and the annealing temperature is set to 800 ° C. to strengthen the grain refinement, the iron loss is remarkably deteriorated. In Steel C (Condition 4) in which carbide precipitation strengthening is performed, both the iron loss and the magnetic flux density are significantly deteriorated.
Steel D (Condition 5) with enhanced aging precipitation strengthening of Cu shows a significant increase in TS as compared with Condition 1 as a reference. On the other hand, the deterioration of the magnetic characteristics is slight. However, the improvement margin of the fatigue limit strength FS is small compared with the improvement margin of TS, and the ratio FS / TS is inferior at 0.75.

一方、本発明に従うCuとNiおよびMoの1種または2種を複合で添加した鋼E,F,G,H,I,J(条件6,7,8,9,10,11)は、他の強化機構を採用した条件2〜4と比較して、非常に良好な低鉄損および高磁束密度を有しつつ、高いTSを示している。さらに、TSの向上に見合った疲労限強度の向上を示し、比FS/TSも0.91〜0.88と良好である。
しかしながら、SbおよびSnの含有量が本発明範囲を満足しない鋼K,Lならびに(条件12,13)Sbおよび/またはSnは含有するもののAlが本発明範囲を超える鋼M,N,O(条件14,15,16)では高いTSを示すものの疲労限強度が低下した。
On the other hand, steels E, F, G, H, I, J (conditions 6, 7, 8, 9, 10, 11) to which one or two of Cu, Ni and Mo according to the present invention are added in combination are other Compared with the conditions 2 to 4 employing the strengthening mechanism, a high TS is shown while having a very good low iron loss and high magnetic flux density. Furthermore, the fatigue limit strength is improved corresponding to the improvement of TS, and the ratio FS / TS is also good at 0.91 to 0.88.
However, steels K and L whose Sb and Sn contents do not satisfy the scope of the present invention, and (Conditions 12 and 13) Steels M, N, and O that contain Sb and / or Sn but whose Al exceeds the scope of the present invention (Conditions) 14, 15, and 16) showed high TS but reduced fatigue limit strength.

表3に示す、Si:0.85%を含む鋼PおよびSi:2.62%を含む鋼Tに対し、Cu,Ni,Moの添加量を変化させた、鋼Q、R、Sと鋼UおよびVとを溶製し、表4に示した条件で板厚0.35mmの鋼板を製造した。なお、得られた鋼板での成分組成はスラブ段階とほぼ同様であった。次いで、500℃で5時間の時効処理を施した後、実施例1と同様に引張特性、疲労特性および磁気特性を評価した。その評価結果を、表4に示す。   Steels Q, R, and S, steels U and V with varying amounts of Cu, Ni, and Mo added to steel P containing Si: 0.85% and steel T containing Si: 2.62% shown in Table 3 A steel plate having a thickness of 0.35 mm was manufactured under the conditions shown in Table 4. In addition, the component composition in the obtained steel plate was substantially the same as that in the slab stage. Next, after aging treatment at 500 ° C. for 5 hours, the tensile properties, fatigue properties, and magnetic properties were evaluated in the same manner as in Example 1. The evaluation results are shown in Table 4.

Figure 2005126748
Figure 2005126748

Figure 2005126748
Figure 2005126748

Cuを添加していない鋼P(条件17)に対し、Cuを添加した鋼Q(条件18)は大幅な強度上昇を示すが、比FS/TSは小さく、時効析出強化の疲労特性に対する効果は十分とは言えない。一方、Cuとともに本発明条件を満たすNiまたはMoを添加した鋼RおよびS(条件19,20)は引張強さおよび疲労強度をともに十分に向上しつつ、優れた磁気特性も維持している。また、鋼Sに対して仕上げ焼鈍時の冷却速度が本発明の範囲を逸脱する条件21では、時効による強度上昇が十分でないばかりか、鉄損の劣化も招いている。これは、2.6%Si鋼(鋼T,U,V)についても同様である。   Steel P to which Cu is not added (Condition 17), Steel Q to which Cu is added (Condition 18) shows a significant increase in strength, but the ratio FS / TS is small, and the effect of aging precipitation strengthening on the fatigue characteristics is That's not enough. On the other hand, steels R and S added with Ni or Mo satisfying the present invention together with Cu (conditions 19 and 20) sufficiently improve both tensile strength and fatigue strength while maintaining excellent magnetic properties. Further, in the condition 21 in which the cooling rate at the time of finish annealing for the steel S deviates from the range of the present invention, not only the strength increase due to aging is not sufficient, but also the iron loss is deteriorated. The same applies to 2.6% Si steel (steel T, U, V).

引張強さTSと比FS/TSとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between tensile strength TS and ratio FS / TS. 疲労限強度と鉄損との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between fatigue limit strength and iron loss. 疲労限強度と磁束密度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between fatigue limit strength and magnetic flux density.

Claims (6)

質量%で、
C:0.02%以下、
Si:4.5%以下、
Mn:3.0%以下、
Al:0.2%未満、
P:0.5%以下、
Cu:0.2%以上4.0%以下および
Ni:0.5%以上5.0%以下
を含み、さらに
SbおよびSnの1種または2種を合計で0.005〜0.2%
を含有し、残部Feおよび不可避的不純物の成分組成を有し、引張強さTSが500MPa以上であり、かつ10疲労限強度FSと引張強さTSとの比FS/TSが0.85以上であることを特徴とする磁気特性の優れた高疲労強度無方向性電磁鋼板。
% By mass
C: 0.02% or less,
Si: 4.5% or less,
Mn: 3.0% or less,
Al: less than 0.2%,
P: 0.5% or less,
Cu: 0.2% to 4.0% and
Ni: Including 0.5% to 5.0%
One or two of Sb and Sn in total 0.005-0.2%
Contains, has a component composition of the balance Fe and unavoidable impurities, the tensile strength TS of not less than 500 MPa, and 107 the ratio FS / TS of the fatigue limit strength FS and tensile strength TS is at least 0.85 A high fatigue strength non-oriented electrical steel sheet with excellent magnetic properties.
質量%で、
C:0.02%以下、
Si:4.5%以下、
Mn:3.0%以下、
Al:0.2%未満、
P:0.5%以下、
Cu:0.2%以上4.0%以下および
Mo:1.0%以上3.0%以下
を含み、さらに
SbおよびSnの1種または2種を合計で0.005〜0.2%
を含有し、残部Feおよび不可避的不純物の成分組成を有し、引張強さTSが500MPa以上であり、かつ10疲労限強度FSと引張強さTSとの比FS/TSが0.85以上であることを特徴とする磁気特性の優れた高疲労強度無方向性電磁鋼板。
% By mass
C: 0.02% or less,
Si: 4.5% or less,
Mn: 3.0% or less,
Al: less than 0.2%,
P: 0.5% or less,
Cu: 0.2% to 4.0% and
Mo: Including 1.0% to 3.0%
One or two of Sb and Sn in total 0.005-0.2%
Contains, has a component composition of the balance Fe and unavoidable impurities, the tensile strength TS of not less than 500 MPa, and 107 the ratio FS / TS of the fatigue limit strength FS and tensile strength TS is at least 0.85 A high fatigue strength non-oriented electrical steel sheet with excellent magnetic properties.
質量%で、
C:0.02%以下、
Si:4.5%以下、
Mn:3.0%以下、
Al:0.2%未満、
P:0.5%以下、
Cu:0.2%以上4.0%以下、
Ni:0.2%以上5.0%以下および
Mo:0.2%以上3.0%以下
を含み、さらに
SbおよびSnの1種または2種を合計で0.005〜0.2%
を含有し、残部Feおよび不可避的不純物の成分組成を有し、引張強さTSが500MPa以上であり、かつ10疲労限強度FSと引張強さTSとの比FS/TSが0.85以上であることを特徴とする磁気特性の優れた高疲労強度無方向性電磁鋼板。
% By mass
C: 0.02% or less,
Si: 4.5% or less,
Mn: 3.0% or less,
Al: less than 0.2%,
P: 0.5% or less,
Cu: 0.2% to 4.0%,
Ni: 0.2% to 5.0% and
Mo: Including 0.2% to 3.0%
One or two of Sb and Sn in total 0.005-0.2%
Contains, has a component composition of the balance Fe and unavoidable impurities, the tensile strength TS of not less than 500 MPa, and 107 the ratio FS / TS of the fatigue limit strength FS and tensile strength TS is at least 0.85 A high fatigue strength non-oriented electrical steel sheet with excellent magnetic properties.
質量%で、
C:0.02%以下、
Si:4.5%以下、
Mn:3.0%以下、
Al:0.2%未満、
P:0.5%以下、
Cu:0.2%以上4.0%以下および
Ni:0.5%以上5.0%以下
を含み、さらに
SbおよびSnの1種または2種を合計で0.005〜0.2%
を含有する鋼スラブに、熱間圧延を施した後、冷間圧延あるいは温間圧延を施して最終板厚とした後、最終到達温度が650〜1100℃かつ900℃〜400℃の温度域での冷却速度が1℃/s以上である、仕上げ焼鈍を施した後、400℃以上650℃以下の温度にて時効処理を施すことを特徴とする磁気特性の優れた高疲労強度無方向性電磁鋼板の製造方法。
% By mass
C: 0.02% or less,
Si: 4.5% or less,
Mn: 3.0% or less,
Al: less than 0.2%,
P: 0.5% or less,
Cu: 0.2% to 4.0% and
Ni: Including 0.5% to 5.0%
One or two of Sb and Sn in total 0.005-0.2%
The steel slab containing slab is hot-rolled, then cold-rolled or warm-rolled to the final sheet thickness, and the final temperature reached 650-1100 ° C and 900-400 ° C. A high-fatigue strength non-directional electromagnetic with excellent magnetic properties, characterized in that the cooling rate is 1 ° C / s or higher, and after finishing annealing, aging treatment is performed at a temperature of 400 ° C to 650 ° C. Manufacturing method of steel sheet.
質量%で、
C:0.02%以下、
Si:4.5%以下、
Mn:3.0%以下、
Al:0.2%未満、
P:0.5%以下、
Cu:0.2%以上4.0%以下および
Mo:1.0%以上3.0%以下
を含み、さらに
SbおよびSnの1種または2種を合計で0.005〜0.2%
を含有する鋼スラブに、熱間圧延を施した後、冷間圧延あるいは温間圧延を施して最終板厚とした後、最終到達温度が650〜1100℃かつ900℃〜400℃の温度域での冷却速度が1℃/s以上である、仕上げ焼鈍を施した後、400℃以上650℃以下の温度にて時効処理を施すことを特徴とする磁気特性の優れた高疲労強度無方向性電磁鋼板の製造方法。
% By mass
C: 0.02% or less,
Si: 4.5% or less,
Mn: 3.0% or less,
Al: less than 0.2%,
P: 0.5% or less,
Cu: 0.2% to 4.0% and
Mo: Including 1.0% to 3.0%
One or two of Sb and Sn in total 0.005-0.2%
The steel slab containing slab is hot-rolled, then cold-rolled or warm-rolled to the final sheet thickness, and the final temperature reached 650-1100 ° C and 900-400 ° C. A high-fatigue strength non-directional electromagnetic with excellent magnetic properties, characterized in that the cooling rate is 1 ° C / s or higher, and after finishing annealing, aging treatment is performed at a temperature of 400 ° C to 650 ° C. Manufacturing method of steel sheet.
質量%で、
C:0.02%以下、
Si:4.5%以下、
Mn:3.0%以下、
Al:0.2%未満、
P:0.5%以下、
Cu:0.2%以上4.0%以下、
Ni:0.2%以上5.0%以下および
Mo:0.2%以上3.0%以下
を含み、さらに
SbおよびSnの1種または2種を合計で0.005〜0.2%
を含有する鋼スラブに、熱間圧延を施した後、冷間圧延あるいは温間圧延を施して最終板厚とした後、最終到達温度が650〜1100℃かつ900℃〜400℃の温度域での冷却速度が1℃/s以上である、仕上げ焼鈍を施した後、400℃以上650℃以下の温度にて時効処理を施すことを特徴とする磁気特性の優れた高疲労強度無方向性電磁鋼板の製造方法。
% By mass
C: 0.02% or less,
Si: 4.5% or less,
Mn: 3.0% or less,
Al: less than 0.2%,
P: 0.5% or less,
Cu: 0.2% to 4.0%,
Ni: 0.2% to 5.0% and
Mo: Including 0.2% to 3.0%
One or two of Sb and Sn in total 0.005-0.2%
The steel slab containing slab is hot-rolled, then cold-rolled or warm-rolled to the final sheet thickness, and the final temperature reached 650-1100 ° C and 900-400 ° C. A high-fatigue strength non-directional electromagnetic with excellent magnetic properties, characterized in that the cooling rate is 1 ° C / s or higher, and after finishing annealing, aging treatment is performed at a temperature of 400 ° C to 650 ° C. Manufacturing method of steel sheet.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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