JP2010248559A - 無方向性電磁鋼板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】無方向性電磁鋼板は、質量%で、Si:2.0%〜4.0%、Al:0.01%〜1.0%、及びMn:0.05%〜1.0%を含有し、Cの含有量が0.0040%以下、Pの含有量が0.3%以下、Sの含有量が0.0040%以下、Nの含有量が0.0040%以下であり、残部がFe及び不可避的不純物からなり、磁歪定数λ100が35×10-6以下である。
【選択図】図2
Description
先ず、表1に示す組成のインゴットを溶製し、このインゴット中に存在する大きな結晶粒から、厚さが30μm、幅が1mm、長さが10mmの板状の単結晶試料を切り出した。なお、表1に示す組成の残部は、Fe及び不可避的不純物である。このとき、単結晶試料の長手方向の方位を<001>方向とし、表面の方位を(110)面又は(100)面とし、誤差は3°以内とした。次いで、乾燥水素中で800℃、2時間の焼鈍を施した。
次に、表3に示すように、磁歪定数λ100が相違する試料を作製した。このとき、固有抵抗は51μΩcmと一定にした。試料の作製に当たっては、先ず、表3に示す組成のインゴットを溶製し、このインゴットに対し、加熱温度が1100℃、仕上温度が850℃、仕上厚が2.3mmの熱間圧延を行うことにより、熱間圧延板を得た。次いで、この熱間圧延板に1000℃、2分間の焼鈍を施し、その後、酸洗いを施し、0.35mmまで冷間圧延を行うことにより、冷間圧延板を得た。続いて、この冷間圧延板に1000℃、30秒間の仕上焼鈍を施し、その後、55mm×55mmの正方形板状に圧延方向を辺の方向に合わせて切り出し、750℃、2時間の歪取り焼鈍を施した。
Siは、鋼の固有抵抗を増加させ、応力印加なしの状態で鉄損を低減する。この作用を得るためには、2.0質量%以上含まれている必要がある。その一方で、Siが4.0質量%を超えて含有されていると、鋼が脆化し、圧延性が低下する。従って、Siの含有量は2.0質量%〜4.0質量%(好ましくは2.3質量%〜3.8質量%、更に好ましくは2.5質量%〜3.6質量%)とする。
上述のように、Al含有量が低いほど応力印加状態では鉄損が低くなる傾向がある。そして、この傾向はAl含有量が1.0質量%以下の場合に顕著となり、Al含有量の上限は、好ましくは0.5質量%であり、より好ましくは0.2質量%であり、更に好ましくは0.1質量%である。その一方で、Alは、鋼の固有抵抗を増加させ応力印加なしの状態の鉄損を減少させる。また、脱酸材としても機能する。この作用を得るためには、0.01質量%以上含まれている必要がある。従って、Alの含有量は0.01質量%〜1.0質量%(好ましくは0.5質量、より好ましくは0.2質量%、更に好ましくは0.1質量%)とする。
上述のように、磁歪定数λ100は低いことが好ましく、磁歪定数λ100が35×10-6以下の場合に、特に磁気特性が応力の影響を受けにくくなる。このとき、Si含有量(質量%)を[Si]、Al含有量(質量%)を[Al]と表わすと、次式(1)が成り立つ。
0.7[Si]−[Al]≧−0.6・・・(1)
また、磁歪定数λ100がより低い30×10-6以下の場合、次式(2)が成り立つ。
0.7[Si]−[Al]≧0.4・・・(2)
また、磁歪定数λ100が更に低い25×10-6以下の場合、次式(3)が成り立つ。
0.7[Si]−[Al]≧1.4・・・(3)
Si含有量とAl含有量との関係は、式(1)を満たしている必要があり、式(2)を満たしていることが好ましく、式(3)を満たしていることがより好ましい。
12.4[Si]+10[Al]≧25.1・・・(4)
一方、無方向性電磁鋼板では、添加元素が過剰に添加されると加工性が低下することがある。次式(5)が満たされるときに高い加工性を確保しやすい。
12.4[Si]+10[Al]≦55.1・・・(5)
従って、Si含有量とAl含有量との関係に関し、次式(6)が満たされていることが好ましい。
25.1≦12.4[Si]+10[Al]≦48.5・・・(6)
Mnは、鋼の固有抵抗を高め応力印加なしの鉄損を低減させる。また、硫化物を粗大化して無害化する作用を呈する。この作用を得るためには、0.05質量%以上含まれている必要がある。その一方で、Mnが1.0質量%を超えて含有されていると、磁束密度の低下及びコストの上昇を招くと共に冷延時に割れやすくなるなど、加工性も劣化する。従って、Mnの含有量は0.05質量%〜1.0質量%(好ましくは0.1質量%〜0.8質量%、更に好ましくは0.1質量%〜0.5質量%)とする。
Cは、鉄損を上昇させる作用を呈する。従って、Cの含有量は0.0040質量%以下(好ましくは0.0020質量%以下)とする。Cが全く含まれていなくてもよい。つまり、C含有量が0質量%であってもよい。
Pは、集合組織を改善したり、打ち抜き性を改善したり、機械的強度を向上させる作用を呈する。但し、Pは必ずしも含有されている必要はなく、0.3質量%を超えて含有されていると、鋼が脆化する。従って、Pの含有量は0.3質量%以下(好ましくは0.1質量%以下、更に好ましくは0.05質量以下)とする。Pが全く含まれていなくてもよい。つまり、P含有量が0質量%であってもよい。
Sは、Mn及びCu等と結合して微細析出物を形成し、結晶粒の成長を阻害する。そして、結晶粒の成長が阻害されると、磁気特性が低下してしまう。このような作用は、Sが0.0040質量%を超えて含有されている場合に顕著となる。従って、Sの含有量は0.0040質量%以下(好ましくは0.0030質量%以下)とする。Sが全く含まれていなくてもよい。つまり、S含有量が0質量%であってもよい。
Nは、Al、Ti及びB等と結合して微細析出物を形成し、結晶粒の成長を阻害する。そして、結晶粒の成長が阻害されると、磁気特性が低下してしまう。このような作用は、Nが0.0040質量%を超えて含有されている場合に顕著となる。従って、Nの含有量は0.0040質量%以下(好ましくは0.0030質量%以下)とする。Nが全く含まれていなくてもよい。つまり、N含有量が0質量%であってもよい。
REMは、Sを、REM−S又はREM−O−Sとして固定し、硫化物の微細析出を抑制する作用を呈する。この作用を得るためには、REMが0.0010質量%以上含有されている必要がある。そして、Sを固定する能力はREM量に比例して高まるため、REMの含有量は0.0020質量%以上であることが好ましく、0.0030質量%以上であることがより好ましい。その一方で、0.0300質量%を超えて含有されていても、上記の作用は飽和してしまいコストが上昇するだけである。従って、REMの含有量は0.0300質量%以下であることが好ましい。なお、ここでいうREMとは、原子番号が57のLaから原子番号が71のRuまでの15元素に、原子番号が21のSc及び原子番号が39のYを加えた合計で17元素の総称を意味する。
Al含有量が数100ppm以下のように低い場合、N含有量によってはAlN析出物が微細に析出することがあり、この結果、結晶粒の成長が阻害され、磁気特性が低下することがある。しかしながら、REMが含有され、かつ、Tiが含有されている場合には、AlN析出物の析出が抑制されることが判明した。これは、TiがNと結合してTiNが生成され、このTiNがREM−S及び/又はREM−O−S等の介在物と複合析出するためであると考えられる。このような作用を得るためには、Tiが0.0010質量%以上含有されていることが好ましい。0.0015質量%以上含有されているとさらに好ましい。その一方で、Tiが0.0100質量%を超えて含有されていると、固溶Tiが仕上焼鈍後の鋼板内に残存し、歪取り焼鈍時にTiC析出物等として析出して、結晶粒の成長が阻害されることがある。従って、Tiの含有量は0.0100質量%以下であることが好ましい。なお、REMが添加されていない場合は、Ti含有量は少なければ少ないほど好ましい。従って、REM含有量が0.0010質量%以下の場合は、Ti含有量は0.0040質量%以下であることが好ましく、0.0030質量%以下であることがより好ましく、0.0015質量%以下であることが更に好ましい。Tiが全く含まれていなくてもよい。つまり、Ti含有量が0質量%であってもよい。
TiがREMと共に含有されている場合と同様に、Bが含有されている場合にも、AlN析出物の析出が抑制されることが判明した。これは、BがNと結合して粗大なBN析出物が生じるためである。このような作用を得るためには、Bが0.0005質量%以上含有されていることが好ましい。その一方で、Bが0.0050質量%を超えて含有されていると、鋼が脆化する。従って、Bの含有量は0.0050質量%以下であることが好ましく、0.0010質量%〜0.0030質量%であることがより好ましい。
Sn及びSbは、集合組織を改善したり、焼鈍時の窒化及び酸化を抑制する。このような作用を得るためには、Sn及び/又はSbが総計で0.01質量%以上含有されていることが好ましい。その一方で、Sn及び/又はSbが総計で0.10質量%を超えて含有されていると、へげ疵が生じることがある。従って、Sn及びSbの含有量は総計で0.10質量%以下であることが好ましく、0.03質量%〜0.08質量%であることがより好ましい。
Claims (5)
- 質量%で、
Si:2.0%〜4.0%、
Al:0.01%〜1.0%、及び
Mn:0.05%〜1.0%
を含有し、
Cの含有量が0.0040%以下、
Pの含有量が0.3%以下、
Sの含有量が0.0040%以下、
Nの含有量が0.0040%以下であり、
残部がFe及び不可避的不純物からなり、
磁歪定数λ100が35×10-6以下であることを特徴とする無方向性電磁鋼板。 - 質量%で、
REM:0.0010%〜0.0300%を含有することを特徴とする請求項1に記載の無方向性電磁鋼板。 - 質量%で、
Ti:0.0010%〜0.0100%を含有することを特徴とする請求項2に記載の無方向性電磁鋼板。 - 質量%で、
B:0.0005%〜0.0050%を含有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の無方向性電磁鋼板。 - Sn及びSbからなる群から選択された少なくとも1種を総計で0.01質量%〜0.10質量%含有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の無方向性電磁鋼板。
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