JP2008223045A - 時効熱処理用無方向性電磁鋼板ならびに無方向性電磁鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、質量%で、C:0.02%以下、Si:0%以上1%以下、Mn:1%以下、P:0.2%以下、S:0.03%以下、Al:2%以上4%以下、Ni:0.1以上2%以下およびCu:1%超3%以下を含有し、残部がFeおよび不純物からなる鋼組成を有することを特徴とする時効熱処理用無方向性電磁鋼板を提供することにより、上記目的を達成する。
【選択図】図1
Description
上記特許文献2に記載された発明では、仕上げ焼鈍温度が低いために、鋼板の結晶粒径が非常に小さく、鉄損が非常に劣るという問題がある。
上記特許文献3に記載された発明では、仕上げ焼鈍条件を適正化していないために、さらに強度を向上させる余地がある。また、熱間圧延鋼板に焼鈍を実施しないか、あるいは980℃の高温で焼鈍するため、熱間圧延鋼板内部にCuが微細分散し、熱間圧延鋼板が非常に硬質となる。そのため、その後の冷間圧延が困難となり、生産性に劣る問題がある。
また、上記特許文献4、特許文献5および特許文献6に記載された発明では、強度と磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板が製造できるものの、熱間圧延後の工程、例えば調質圧延、酸洗、焼鈍、および冷間圧延において熱間圧延鋼板が破断して、歩留まりを低下させる場合がある。
本発明によれば、優れた磁気特性および強度特性を兼備し、製造性が改善された無方向性電磁鋼板とすることができる。
本発明によれば、磁気特性および強度特性に優れた無方向性電磁鋼板を歩留まり良く製造することができる。
本発明の時効熱処理用無方向性電磁鋼板は、質量%で、C:0.02%以下、Si:0%以上1%以下、Mn:1%以下、P:0.2%以下、S:0.03%以下、Al:2%以上4%以下、Ni:0.1%以上2%以下およびCu:1%超3%以下を含有し、残部がFeおよび不純物からなる鋼組成を有することを特徴とするものである。
なお、各元素の含有量を示す「%」は、特に断りのない限り「質量%」を意味するものである。
以下、本発明の時効熱処理用無方向性電磁鋼板の鋼組成および製造方法について説明する。
(1)C
Cは鋼板の強度を高めるのに有効な元素である。しかしながら、C含有量が0.02%を超えるとセメンタイト、εカーバイドなどの炭化物が析出し、磁気特性劣化が顕著になる場合がある。したがって、C含有量は0.02%以下とする。また、より一層の磁気特性向上、特に鉄損を向上させるにはC含有量の上限を0.005%にするのが好ましい。一方、Ti,Nb,V,Zrなどの炭化物生成元素を0.01%以上含有させて析出強化を図る場合には、C含有量を0.005%〜0.02%に制御することが好ましい。
Siは鋼板の強度を高め、磁気特性を改善するには有効な元素であるが、本発明のようにCuを含有することを必須とする鋼板においては、熱間圧延鋼板が熱間圧延以降の製造工程において破断する可能性がある。Si含有量が1%超では熱間圧延鋼板の靭性が劣化して熱間圧延鋼板が破断することにより製品歩留まりが低下する場合がある。したがって、Si含有量は1%以下とする。さらに製造性を改善するには、Si含有量を0.2%以下にするのが好ましい。なお、Si含有量は低いほど好ましく、その下限を特に限定する必要はないので、Si含有量の下限は0%とする。
Mnは不可避的不純物であり、添加する必要はない。しかしながら、Mnは鋼の比抵抗を高め、鉄損低減に有効である。その効果を得るには0.1%以上含有させることが好ましい。一方、Mn含有量が1%を超えると原料コストが大きくなる場合がある。したがって、Mn含有量は1%以下に限定する。
Pは不可避的不純物であり、添加する必要はない。しかしながら、Pは固溶強化により鋼板の強度を高めるのに有効な元素であり、その効果を得るには0.05%以上含有させることが好ましい。一方、P含有量が0.2%を超えると鋼板の靱性が劣化し、熱間圧延鋼板が破断するおそれがある。したがって、P含有量は0.2%以下に限定する。
Sは不可避的不純物であり、添加する必要はない。S含有量が0.03%を超えると粗大なMn,Cu含有硫化物が形成され、鋼の靭性が劣化し、冷間圧延時に破断するおそれがある。したがって、S含有量は0.03%以下に限定する。また、磁気特性を改善するには、S含有量を0.006%以下とすることが好ましい。
Alは鋼の比抵抗を高め、鉄損低減に有効である。本発明では同様の効果を有するSi含有量を低減しているので積極的に添加する必要がある。しかしながら、Al含有量が4%を超えると飽和磁束密度が著しく低下し、鉄心性能が劣化する可能性がある。一方、高周波の鉄損低減にはAlを2%以上含有させることが必要である。したがって、Al含有量は2%以上4%以下に限定する。さらに好ましくは、2.5%以上3.5%以下である。
Niは熱間圧延鋼板の耳割れ疵を抑制し、熱間圧延鋼板の破断を防止するのに有効である。また、Niは固溶強化により鋼板の強度を高めるのに有効でもある。それら効果を得るには0.1%以上含有させることが必要である。一方、Ni含有量が2%を超えると原料コストが大きくなる。したがって、Ni含有量は0.1%以上2%以下に限定する。さらに好ましくは、0.2%以上1%以下である。
Cuは本発明において必須の元素である。上述したように、Cu析出物が非常に微細である場合には、磁気特性をほとんど劣化させることなく、強度特性を向上させる効果がある。しかしながら、Cu含有量が1%以下ではCu析出による強度上昇が十分得られない可能性がある。一方、Cu含有量が増加するにつれて時効硬化量は大きくなるが、3%を超えると仕上げ焼鈍時にCu析出物が不均一に分散して時効熱処理後の強度が低下し、また鋼板の磁束密度も低下する場合がある。したがって、Cu含有量は1%超3%以下に限定する。
Ti,Nb,VおよびZrは炭化物を形成し、磁気特性を劣化させるので、特に添加する必要はない。しかしながら、強度特性を向上させるにはTi,Nb,VおよびZrの合計含有量を0.01%以上とすることが有効である。一方、Ti,Nb,VおよびZrの合計含有量が0.1%を超えると炭化物が粗大分散して熱間圧延鋼板の靭性が著しく劣化する可能性がある。したがって、Ti,Nb,VおよびZrの合計含有量は0.01%以上0.1%以下とすることが好ましい。
なお、本発明において、Ti,Nb,V,Zrの炭化物には、これらの炭窒化物が含まれるものとする。
本発明の時効熱処理用無方向性電磁鋼板は、例えば、上述した鋼組成を有する熱間圧延鋼板に600℃以上900℃以下の温度域で10秒間以上保持する熱延板焼鈍を施す熱延板焼鈍工程と、熱延板焼鈍が施された上記熱間圧延鋼板に冷間圧延を施して冷間圧延鋼板とする冷間圧延工程と、上記冷間圧延鋼板に仕上げ焼鈍を施す仕上げ焼鈍工程とを有する製造方法により製造することが好ましい。
以下、上記製造方法における各工程について説明する。
上記製造方法においては、上述した鋼組成を有するスラブを所定の温度としたのちに、熱間圧延を施す熱間圧延工程を行ってもよい。本工程により得られる熱間圧延鋼板は、後述する冷間圧延鋼板の素材となるものである。
上記製造方法における熱延板焼鈍工程は、上述した鋼組成を有する熱間圧延鋼板に、600℃以上900℃以下の温度で10秒間以上保持する熱延板焼鈍を施す工程である。熱延板焼鈍工程は、続いて行われる冷間圧延の能率を高めることを可能とするのに有用な工程である。
上記製造方法における冷間圧延工程は、熱延板焼鈍が施された上記熱間圧延鋼板に冷間圧延を施して冷間圧延鋼板とする工程である。
中間焼鈍での焼鈍温度等の条件は、熱延板焼鈍と同様にすることが好ましい。
上記製造方法における仕上げ焼鈍工程は、上記冷間圧延鋼板に仕上げ焼鈍を施す工程である。
仕上げ焼鈍温度は、900℃以上1100℃以下とすることが好ましい。仕上げ焼鈍温度が上記範囲未満では、再結晶粒成長が不十分となり磁気特性が著しく劣化する可能性がある。一方、仕上げ焼鈍温度が上記範囲を超えると、鋼板の粒径が著しく粗大化し、時効熱処理後のCu析出物が不均一に分散し、強度が低下する場合がある。より一層の鉄損低減には仕上げ焼鈍温度が高ければ高いほどよく、950℃以上とすることがより好ましい。
上記製造方法においては、上記仕上げ焼鈍工程後に、一般的な方法にしたがって、有機成分のみ、無機成分のみ、あるいは有機無機複合体からなる絶縁皮膜を鋼板表面に塗布するコーティング工程を行ってもよい。また、コーティング工程は、加熱・加圧することにより接着能を発揮する絶縁コーティングを施す工程であってもよい。接着能を発揮するコーティング材料としては、アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂またはメラミン樹脂などを用いることができる。
本発明の無方向性電磁鋼板は、上述した鋼組成を有し、降伏強度が500MPa以上であることを特徴とするものである。
本発明の無方向性電磁鋼板は、上述の時効熱処理用無方向性電磁鋼板と同一の鋼組成を有し、降伏強度が500MPa以上であるので、磁気特性、強度特性および製造性が良好である。
ここで、上記降伏強度は、JIS−Z−2241に規定の方法にて測定することができる。
本発明の無方向性電磁鋼板の製造方法は、上記無方向性電磁鋼板の製造方法であって、上述の時効熱処理用無方向性電磁鋼板に時効熱処理を施すことを特徴とするものである。
時効熱処理での温度、時間、雰囲気等の条件は、所定の降伏強度が得られる条件であれば特に限定されるものではなく、鋼組成、目的とする強度などにより適宜選択するものとする。
下記表1に示す鋼組成を有するスラブを加熱炉で1200℃まで加熱し、厚さ2.5mmまで熱間圧延し、600℃から徐冷して、熱間圧延鋼板を得た。このようにして得られた熱間圧延鋼板から、靱性を評価するためにシャルピー試験片(圧延直角方向に2mmのVノッチ)を採取し、25℃にてシャルピー衝撃試験を行った。なお、靱性の評価は、衝撃値100J/cm2超を○、衝撃値70J/cm2以上100J/cm2以下を△、衝撃値70J/cm2未満を×とした。
下記の表1に強度、磁気特性および熱間圧延鋼板の靭性のデータを併せて示す。
Claims (4)
- 質量%で、C:0.02%以下、Si:0%以上1%以下、Mn:1%以下、P:0.2%以下、S:0.03%以下、Al:2%以上4%以下、Ni:0.1以上2%以下およびCu:1%超3%以下を含有し、残部がFeおよび不純物からなる鋼組成を有することを特徴とする時効熱処理用無方向性電磁鋼板。
- 前記鋼組成が、前記Feの一部に代えて、質量%で、Ti、Nb、VおよびZrからなる群から選択される少なくとも1種の元素を合計で0.01%以上0.1%以下の範囲内で含有することを特徴とする請求項1に記載の時効熱処理用無方向性電磁鋼板。
- 請求項1または請求項2に記載の鋼組成を有し、降伏強度が500MPa以上であることを特徴とする無方向性電磁鋼板。
- 請求項3に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法であって、請求項1または請求項2に記載の時効熱処理用無方向性電磁鋼板に時効熱処理を施すことを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
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