JP2015040308A - 無方向性電磁鋼板とその熱延鋼板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】mass%で、C:0.0050%以下、Si:1.5%超え5.0%以下、Mn:0.10%以下、sol.Al:0.0050%以下、P:0.040%超え0.2%以下、S:0.0050%以下、N:0.0040%以下およびCa:0.001〜0.01%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、鋼板中に存在する酸化物系介在物におけるCaOの組成比率が0.4以上および/またはAl2O3の組成比率が0.3以上である無方向性電磁鋼板およびその素材となる熱延鋼板。
【選択図】図1
Description
CaO/(SiO2+Al2O3+CaO) ・・・(1)
で定義されるCaOの組成比率が0.4以上、および/または、下記(2)式;
Al2O3/(SiO2+Al2O3+CaO) ・・・(2)
で定義されるAl2O3の組成比率が0.3以上である無方向性電磁鋼板である。
CaO/(SiO2+Al2O3+CaO) ・・・(1)
で定義されるCaOの組成比率が0.4以上、および/または、下記(2)式;
Al2O3/(SiO2+Al2O3+CaO) ・・・(2)
で定義されるAl2O3の組成比率が0.3以上であることを特徴とする熱延鋼板である。
そこで、発明者らは、Caを添加し、SをCaSとして固定し、析出させれば、液相のFeSの生成を防止し、熱間圧延での脆性を防止できると考え、以下の実験を行った。
以上のことから、熱間圧延での割れや破断の防止には、Caの添加が有効であることがわかった。
また、仕上焼鈍板の圧延方向に直角な断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、酸化物系介在物の成分組成を分析し、下記(1)式;
CaO/(SiO2+Al2O3+CaO) ・・・(1)
で定義されるCaOの組成比率、および、下記(2)式;
Al2O3/(SiO2+Al2O3+CaO) ・・・(2)
で定義されるAl2O3の組成比率を求めた。
なお、上記CaOおよびAl2O3の組成比率は、いずれも20個以上の酸化物系介在物についての平均値である。
さらに、磁束密度B50が劣位であった仕上焼鈍板について、圧延方向断面に観察される酸化物系介在物を光学顕微鏡で観察したところ、いずれも圧延方向に伸びた形態を有していた。
CaOの組成比率(CaO/(SiO2+Al2O3+CaO))が0.4未満かつAl2O3の組成比率(Al2O3/(SiO2+Al2O3+CaO))が0.3未満の酸化物系介在物は、融点が低いため、熱間圧延の際に圧延方向に伸長する傾向がある。圧延方向に伸長した介在物は、熱延板焼鈍での粒成長を阻害し、最終冷延前の結晶粒径を小さくすると考えられる。また、仕上焼鈍では、冷間圧延により変形した組織の結晶粒界から、磁気特性に不利な{111}方位を持つ再結晶核が発生すると言われているが、最終冷延前の粒径が小さくなることによって、粒界からの{111}方位の生成数が増加し、{111}組織の発達が促進される結果、磁束密度B50が劣化したものと考えられる。
本発明は、上記の新規な知見に基いて、開発したものである。
C:0.0050mass%以下
Cは、鉄損を増加させる元素であり、特に、0.0050mass%を超えると、鉄損の増加が顕著となることから、0.0050mass%以下に制限する。好ましくは0.0030mass%以下である。なお、下限については、少ないほど好ましいので、特に規定しない。
Siは、一般には鋼の脱酸剤として添加されるが、電磁鋼板においては、電気抵抗を高めて鉄損を低減するのに有効な元素である。特に、本発明では、Al,Mnなど、他の電気抵抗を高める元素を添加しないため、Siは電気抵抗を高める主要な元素であるので、1.5mass%を超えて積極的に添加する。しかし、Siが5.0mass%を超えると、冷間圧延中に亀裂を生じるほど製造性が低下し、また、磁束密度も低下するため、上限は5.0mass%とする。好ましくは3.0〜4.5mass%の範囲である。
Mnは、磁束密度を高めるためには少ないほど望ましい。また、Mnは、SとMnSを形成して析出すると、磁壁の移動の妨げになるだけでなく、粒成長を阻害し、磁気特性を劣化する有害元素である。斯かる観点から、Mnは0.10mass%以下に制限する。好ましくは0.08mass%以下である。なお、下限は、少ないほど好ましいので、とくに規定しない。
Pは、磁束密度を高める効果があるため、本発明では0.040mass%超え添加する。しかし、Pの過剰な添加は、圧延性の低下をもたらすので、上限は0.2mass%とする。好ましくは、0.05〜0.1mass%の範囲である。
Sは、析出物や介在物を形成し、製品の磁気特性を劣化させるので、少ないほど好ましい。なお、本発明では、Caを添加し、Sの悪影響を抑制するので、上限は0.0050mass%まで許容される。なお、磁気特性を劣化させないためには0.0025mass%以下とするのが好ましい。なお、Sは少ないほど好ましいので、含有量の下限は特に規定しない。
Alは、Siと同様、一般には鋼の脱酸剤として添加されるが、電磁鋼板においては、電気抵抗を高めて鉄損を低減するのに有効な元素である。しかし、Alは、窒化物を形成して析出し、粒成長を阻害して磁束密度が低下させる元素でもある。そこで、本発明では、磁束密度を向上するため、sol.Al(酸可溶Al)で、0.0050mass%以下に制限する。好ましくは0.0010mass%以下である。なお、下限については、少ないほど好ましいので、とくに規定しない。
Nは、前述したCと同様、磁気特性を劣化させるので、0.0040mass%以下に制限する。好ましくは0.0030mass%以下である。なお、下限については、少ないほど好ましいので、とくに規定しない。
Caは、鋼中でSを固定し、液相のFeSの生成を防止することで、熱間圧延性を良好にする効果がある。本発明では、Mn含有量が、通常の無方向性電磁鋼板に比べて低いため、Caの添加は必須である。また、Caは、Mn含有量が低い本発明の鋼では、Sを固定し、粒成長を促進することによって、磁束密度を向上する効果がある。これらの効果を得るためには、0.001mass%以上の添加が必要である。一方、0.01mass%を超える添加は、Caの硫化物や酸化物が増加し、粒成長を阻害して、磁束密度を低下させるため、上限は0.01mass%とする必要がある。好ましくは0.002〜0.004mass%の範囲である。
Sn,Sb:0.01〜0.1mass%
SnおよびSbは、いずれも、集合組織を改善し、磁気特性を高める効果を有するが、その効果を得るには、単独または複合して添加する場合のいずれでもそれぞれ0.01mass%以上の添加するのが好ましい。一方、過剰に添加すると、鋼が脆化し、製造途中での板破断やヘゲ等の表面欠陥を引き起こすため、単独添加、複合添加のいずれの場合にもそれぞれ0.1mass%以下とするのが好ましい。より好ましくはそれぞれ0.02〜0.05mass%の範囲である。
本発明の無方向性電磁鋼板が、優れた磁気特性を有するためには、製品板(仕上焼鈍板)、および、その素材となる熱延板において、鋼中に存在する酸化物系介在物のCaOの組成比率(CaO/(SiO2+Al2O3+CaO))が0.4以上および/またはAl2O3の組成比率(Al2O3/(SiO2+Al2O3+CaO))が0.3以上であることが必要である。上記範囲を外れると、酸化物系介在物が、圧延により伸展するため、熱延板焼鈍における粒成長を阻害して、磁気特性を劣化させるからである。好ましくは、CaOの組成比率が0.5以上および/またはAl2O3の組成比率が0.4以上の範囲である。
なお、鋼板中に存在する酸化物系介在物のCaOの組成比率およびAl2O3の組成比率は、鋼板の圧延方向に直角な断面をSEM(走査型電子顕微鏡)で観察し、20個以上の酸化物系介在物の成分組成を分析したときの平均値から算出した値である。
介在物の成分組成、特に、CaOの組成比率およびAl2O3の組成比率を、上記の適正範囲に制御するためには、二次精錬工程における脱酸剤としてのSiやAlの添加量や、Caの添加量、脱酸時間等を適正化することが必要である。
具体的には、Al2O3の組成比率を高めるためには、脱酸剤としてのAlの添加量を増加させる。ただし、Alの添加量を増加すると、sol.Alも増加するので、sol.Alが0.0050mass%以下となる範囲でAlの添加量を増加させる。一方、CaOの組成比率を高めるためには、CaSi等のCa源を添加する。これより、鋼中に存在する酸化物系介在物の組成比率を上記範囲に制御することができる。なお、Alは窒化物形成元素であり、Caは硫化物形成元素であるため、脱酸剤としてのAlやCa源の添加量は、NやSの含有量に応じて、上記のCaOの組成比率およびAl2O3の組成比率となるよう調整することも重要である。
本発明の無方向性電磁鋼板は、通常の無方向性電磁鋼板に適用されている製造設備および通常の製造工程で製造することができる。すなわち、本発明の無方向性電磁鋼板の製造方法は、まず、転炉あるいは電気炉などで溶製した鋼を脱ガス処理設備等で二次精錬し、所定の成分組成に調製した後、連続鋳造法または造塊−分塊圧延法により鋼素材(スラブ)とする。
次いで、上記鋼スラブを1050〜1130℃の温度に再加熱後、熱間圧延して板厚2.0mmに熱延板とし、連続焼鈍で均熱温度1000℃の熱延板焼鈍を施した後、冷間圧延して最終板厚0.35mmの冷延板とし、均熱温度1000℃で仕上焼鈍し、絶縁被膜を被成し、無方向性電磁鋼板(製品板)とした。なお、上記表1に示した鋼EおよびQは、冷間圧延中に割れが生じたため、その後の工程は中止した。
また、上記製品板の圧延方向(L)および圧延直角方向(C)からエプスタイン試験片を切り出して、磁束密度B50(磁化力5000A/mにおける磁束密度)および鉄損W15/50(磁束密度1.5T、周波数50Hzで励磁したときの鉄損)をJIS C2552に準拠して測定した。
次いで、上記鋼スラブを1050〜1110℃の温度に再加熱後、熱間圧延して板厚1.6mmに熱延板とし、連続焼鈍で均熱温度1000℃の熱延板焼鈍を施した後、冷間圧延して最終板厚0.15mmの冷延板とし、その後、均熱温度1000℃で仕上焼鈍し、絶縁被膜を被成し、無方向性電磁鋼板(製品板)とした。
また、上記製品板の圧延方向(L)および圧延直角方向(C)からエプスタイン試験片を切り出して、磁束密度B50(磁化力5000A/mにおける磁束密度)および鉄損W10/800(磁束密度1.0T、周波数800Hzで励磁したときの鉄損)をJIS C2552に準拠して測定した。
Claims (4)
- C:0.0050mass%以下、Si:1.5mass%超え5.0mass%以下、Mn:0.10mass%以下、sol.Al:0.0050mass%以下、P:0.040mass%超え0.2mass%以下、S:0.0050mass%以下、N:0.0040mass%以下およびCa:0.001〜0.01mass%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
鋼板中に存在する酸化物系介在物における、下記(1)式で定義されるCaOの組成比率が0.4以上、および/または、下記(2)式で定義されるAl2O3の組成比率が0.3以上である無方向性電磁鋼板。
記
CaO/(SiO2+Al2O3+CaO) ・・・(1)
Al2O3/(SiO2+Al2O3+CaO) ・・・(2) - 上記成分組成に加えてさらに、SnおよびSbのうちから選ばれる1種または2種をそれぞれ0.01〜0.1mass%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。
- 請求項1または2に記載の無方向性電磁鋼板の素材となる熱延鋼板であって、
C:0.0050mass%以下、Si:1.5mass%超5.0mass%以下、Mn:0.10mass%以下、sol.Al:0.0050mass%以下、P:0.040mass%超え0.2mass%以下、S:0.0050mass%以下、N:0.0040mass%以下およびCa:0.001〜0.01mass%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
鋼板中に存在する酸化物系介在物における、下記(1)式で定義されるCaOの組成比率が0.4以上、および/または、下記(2)式で定義されるAl2O3の組成比率が0.3以上であることを特徴とする熱延鋼板。
記
CaO/(SiO2+Al2O3+CaO) ・・・(1)
Al2O3/(SiO2+Al2O3+CaO) ・・・(2) - 上記成分組成に加えてさらに、SnおよびSbのうちから選ばれる1種または2種をそれぞれ0.01〜0.1mass%含有することを特徴とする請求項3に記載の熱延鋼板。
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