JP2022030684A - 無方向性電磁鋼板およびその製造方法 - Google Patents
無方向性電磁鋼板およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022030684A JP2022030684A JP2020134849A JP2020134849A JP2022030684A JP 2022030684 A JP2022030684 A JP 2022030684A JP 2020134849 A JP2020134849 A JP 2020134849A JP 2020134849 A JP2020134849 A JP 2020134849A JP 2022030684 A JP2022030684 A JP 2022030684A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- less
- steel sheet
- plate
- layer
- oriented electrical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910000565 Non-oriented electrical steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 36
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 84
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 84
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 9
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 claims description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 50
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 38
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 22
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 17
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 15
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 13
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 11
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 9
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 9
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 5
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910001224 Grain-oriented electrical steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000002648 laminated material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
【課題】鋼板表面に酸化物層を形成することなく、鋼板に張力を付与した無方向性電磁鋼板を提供すること。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．００５％以下、Ｓｉ：１．０％以上７．０％以下、Ｍｎ：０．０２％以上４．０％以下、Ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１％以上４．０％以下、Ｐ：０．００１％以上０．２％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｎ：０．００５％以下を含有し、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、格子定数が、板厚中心の格子定数より０．００２Å以上大きい領域であるＡ層を両表面に有し、前記Ａ層の表面から板厚方向への深さが２０μｍ以下である、無方向性電磁鋼板。【選択図】なし
Description
本発明は、無方向性電磁鋼板およびその製造方法に関し、特に、モータの鉄心に使用される無方向性電磁鋼板とその製造方法に関する。
無方向性電磁鋼板はモータやトランスの鉄心として使用される材料であり、これら電気機器の効率向上の観点から無方向性電磁鋼板には低鉄損が要求される。無方向性電磁鋼板の鉄損低減には固有抵抗の増加や薄手化が有効である。しかしながら、無方向性電磁鋼板の固有抵抗を増加するには合金コストが、薄手化するには圧延や焼鈍のコストが増加するという課題があり、新たな鉄損低減手法の確立が望まれている。
固有抵抗や薄手化以外の鉄損低減手法として、無方向性電磁鋼板に張力を加えることでヒステリシス損を改善する手法が知られている。特許文献１にあるように、方向性電磁鋼板では鋼板表面に酸化物からなる皮膜を形成し、ガラスコーティングを施すことで、皮膜と鋼板との熱膨張差により張力を付与する方法がとられている。
また、特許文献２では、無方向性電磁鋼板において鋼板表面に酸化物を主体とする複層構造の被膜を形成することで、被膜と鋼板の密着性を損なうことなく鋼板に張力を付与する方法が開示されている。
しかしながら、前記特許文献１、２に開示された方法では、鋼板表面に硬い酸化物層を形成することから、打ち抜きによりモータ鉄心に加工する際に金型の寿命を縮めてしまい、生産性が低下、コストが増加するという問題がある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、鋼板表面に酸化物層を形成することなく、鋼板に張力を付与した無方向性電磁鋼板を提供することを目的とする。
また、本発明は、前記無方向性電磁鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、前記無方向性電磁鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題の解決に向け、α－Ｆｅに固溶し格子定数に及ぼす鋼成分の影響に着目して検討を重ねた。その結果、特定の固溶元素を鋼板表面に濃化させることで、鋼板表層と板厚中心層の格子定数差により、引張応力が生じることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の要旨構成は次の通りである。
［１］質量％で、
Ｃ：０．００５％以下、
Ｓｉ：１．０％以上７．０％以下、
Ｍｎ：０．０２％以上４．０％以下、
Ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１％以上４．０％以下、
Ｐ：０．００１％以上０．２％以下、
Ｓ：０．００５％以下、
Ｎ：０．００５％以下を含有し、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、
格子定数が、板厚中心の格子定数より０．００２Å以上大きい領域であるＡ層を両表面に有し、前記Ａ層の表面から板厚方向への深さが２０μｍ以下である、無方向性電磁鋼板。
［２］前記成分組成に加えて、さらに、質量％で、
Ｓｂ：０．００２％以上０．５％以下、
Ｓｎ：０．００２％以上０．５％以下、
Ｗ：０．００２％以上０．５％以下、
Ｚｎ：０．００２％以上０．５％以下から選んだ１種もしくは２種以上を含有する、［１］に記載の無方向性電磁鋼板。
［３］質量％で、
Ｃ：０．００５％以下、
Ｓｉ：１．０％以上７．０％以下、
Ｍｎ：０．０２％以上４．０％以下、
Ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１％以上４．０％以下、
Ｐ：０．００１％以上０．２％以下、
Ｓ：０．００５％以下、
Ｎ：０．００５％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼スラブを熱間圧延して熱延板とし、前記熱延板に熱延板焼鈍を施した後または熱延板焼鈍を施すことなく、１回または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延を施して最終板厚の冷延板とした後、仕上焼鈍を施す無方向性電磁鋼板の製造方法において、
ＣＶＤ、ＰＶＤ、メッキ、クラッドのいずれかの処理を施すことにより、
格子定数が、板厚中心の格子定数より０．００２Å以上大きい領域であるＡ層を両表面に有し、前記Ａ層の表面から板厚方向への深さが２０μｍ以下となる無方向性電磁鋼板を製造する、無方向性電磁鋼板の製造方法。
［４］前記成分組成に加えて、さらに、質量％で、
Ｓｂ：０．００２％以上０．５％以下、
Ｓｎ：０．００２％以上０．５％以下、
Ｗ：０．００２％以上０．５％以下、
Ｚｎ：０．００２％以上０．５％以下から選んだ１種もしくは２種以上を含有する、［３］に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
［１］質量％で、
Ｃ：０．００５％以下、
Ｓｉ：１．０％以上７．０％以下、
Ｍｎ：０．０２％以上４．０％以下、
Ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１％以上４．０％以下、
Ｐ：０．００１％以上０．２％以下、
Ｓ：０．００５％以下、
Ｎ：０．００５％以下を含有し、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、
格子定数が、板厚中心の格子定数より０．００２Å以上大きい領域であるＡ層を両表面に有し、前記Ａ層の表面から板厚方向への深さが２０μｍ以下である、無方向性電磁鋼板。
［２］前記成分組成に加えて、さらに、質量％で、
Ｓｂ：０．００２％以上０．５％以下、
Ｓｎ：０．００２％以上０．５％以下、
Ｗ：０．００２％以上０．５％以下、
Ｚｎ：０．００２％以上０．５％以下から選んだ１種もしくは２種以上を含有する、［１］に記載の無方向性電磁鋼板。
［３］質量％で、
Ｃ：０．００５％以下、
Ｓｉ：１．０％以上７．０％以下、
Ｍｎ：０．０２％以上４．０％以下、
Ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１％以上４．０％以下、
Ｐ：０．００１％以上０．２％以下、
Ｓ：０．００５％以下、
Ｎ：０．００５％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼スラブを熱間圧延して熱延板とし、前記熱延板に熱延板焼鈍を施した後または熱延板焼鈍を施すことなく、１回または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延を施して最終板厚の冷延板とした後、仕上焼鈍を施す無方向性電磁鋼板の製造方法において、
ＣＶＤ、ＰＶＤ、メッキ、クラッドのいずれかの処理を施すことにより、
格子定数が、板厚中心の格子定数より０．００２Å以上大きい領域であるＡ層を両表面に有し、前記Ａ層の表面から板厚方向への深さが２０μｍ以下となる無方向性電磁鋼板を製造する、無方向性電磁鋼板の製造方法。
［４］前記成分組成に加えて、さらに、質量％で、
Ｓｂ：０．００２％以上０．５％以下、
Ｓｎ：０．００２％以上０．５％以下、
Ｗ：０．００２％以上０．５％以下、
Ｚｎ：０．００２％以上０．５％以下から選んだ１種もしくは２種以上を含有する、［３］に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
本発明によれば、鋼板表面に酸化物層を形成することなく、鋼板に張力を付与した無方向性電磁鋼板を提供できる。
本発明による無方向性電磁鋼板は、打ち抜き加工での生産性と優れた鉄損特性を両立するものである。本発明の無方向性電磁鋼板はモータコア用として好適である。
まず、本発明の無方向性電磁鋼板の成分組成について説明する。なお、各元素の含有量を示す「％」は、特に断らない限り質量％を意味する。また、板厚方向で濃度が変化する元素は、板厚方向での平均値をその元素の含有量とする。
Ｃ：０．００５％以下
Ｃは、磁気時効の原因となり製品板の磁気特性を劣化させる有害元素であるので、本発明ではＣ含有量を０．００５％以下に制限する。Ｃは極力低減させたい元素であり、Ｃ含有量は、好ましくは０．００３％以下である。
Ｃは、磁気時効の原因となり製品板の磁気特性を劣化させる有害元素であるので、本発明ではＣ含有量を０．００５％以下に制限する。Ｃは極力低減させたい元素であり、Ｃ含有量は、好ましくは０．００３％以下である。
Ｓｉ：１．０％以上７．０％以下
Ｓｉは、鋼板の固有抵抗を高め、鉄損を低減するのに有効な元素であるので、本発明ではＳｉ含有量を１．０％以上とする。一方、７．０％を超えるＳｉの添加は鋼を著しく脆化するので、Ｓｉ含有量を７．０％以下に制限する。Ｓｉ含有量は、好ましくは１．５％以上であり、より好ましくは１．８％以上である。また、Ｓｉ含有量は、好ましくは６．５％以下であり、より好ましくは４．８％以下である。
Ｓｉは、鋼板の固有抵抗を高め、鉄損を低減するのに有効な元素であるので、本発明ではＳｉ含有量を１．０％以上とする。一方、７．０％を超えるＳｉの添加は鋼を著しく脆化するので、Ｓｉ含有量を７．０％以下に制限する。Ｓｉ含有量は、好ましくは１．５％以上であり、より好ましくは１．８％以上である。また、Ｓｉ含有量は、好ましくは６．５％以下であり、より好ましくは４．８％以下である。
Ｍｎ：０．０２％以上４．０％以下
Ｍｎは、熱間圧延時の赤熱脆性を防止するため、０．０２％以上添加する必要がある。しかし、４．０％を超えると、磁束密度が低下し、脆化も顕著となる。よって、Ｍｎ含有量は０．０２％以上４．０％以下の範囲とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは０．０２％以上２．０％以下の範囲である。Ｍｎは、α－Ｆｅに固溶することで格子定数を増加させる元素であることから鋼板表層側のＡ層に多く固溶させることが好ましい。
Ｍｎは、熱間圧延時の赤熱脆性を防止するため、０．０２％以上添加する必要がある。しかし、４．０％を超えると、磁束密度が低下し、脆化も顕著となる。よって、Ｍｎ含有量は０．０２％以上４．０％以下の範囲とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは０．０２％以上２．０％以下の範囲である。Ｍｎは、α－Ｆｅに固溶することで格子定数を増加させる元素であることから鋼板表層側のＡ層に多く固溶させることが好ましい。
Ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１％以上４．０％以下
Ａｌは、鋼板の固有抵抗を高め、鉄損を低減するのに有効な元素であるので、本発明では０．００１％以上添加する。しかし、４．０％を超えて添加すると脆化が問題になる。よって、Ａｌ含有量は、Ｓｏｌ．Ａｌとして０．００１％以上４．０％以下の範囲とする。Ａｌは、α－Ｆｅに固溶することで格子定数を増加させる元素であることから鋼板表層側のＡ層に多く固溶させることが好ましい。
Ａｌは、鋼板の固有抵抗を高め、鉄損を低減するのに有効な元素であるので、本発明では０．００１％以上添加する。しかし、４．０％を超えて添加すると脆化が問題になる。よって、Ａｌ含有量は、Ｓｏｌ．Ａｌとして０．００１％以上４．０％以下の範囲とする。Ａｌは、α－Ｆｅに固溶することで格子定数を増加させる元素であることから鋼板表層側のＡ層に多く固溶させることが好ましい。
Ｐ：０．００１％以上０．２％以下
Ｐは、０．２％を超えて添加すると脆化が激しく、生産性を著しく低下させるので、本発明ではＰ含有量を０．２％以下とする。また、Ｐ含有量を０．００１％未満とするためにはコストが著しく増加することからＰ含有量の下限を０．００１％とする。
Ｐは、０．２％を超えて添加すると脆化が激しく、生産性を著しく低下させるので、本発明ではＰ含有量を０．２％以下とする。また、Ｐ含有量を０．００１％未満とするためにはコストが著しく増加することからＰ含有量の下限を０．００１％とする。
Ｓ：０．００５％以下
Ｓは、ＭｎＳ等の硫化物を生成し、鉄損を増加させる有害元素であるため、Ｓ含有量の上限を０．００５％とする。Ｓ含有量は、好ましくは０．００３％以下である。
Ｓは、ＭｎＳ等の硫化物を生成し、鉄損を増加させる有害元素であるため、Ｓ含有量の上限を０．００５％とする。Ｓ含有量は、好ましくは０．００３％以下である。
Ｎ：０．００５％以下
Ｎは、窒化物を生成し、鉄損を増加させる有害元素であるため、Ｎ含有量の上限を０．００５％とする。Ｎ含有量は、好ましくは０．００３％以下である。
Ｎは、窒化物を生成し、鉄損を増加させる有害元素であるため、Ｎ含有量の上限を０．００５％とする。Ｎ含有量は、好ましくは０．００３％以下である。
本発明の無方向性電磁鋼板は、上記成分を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有することが好ましい。
また、本発明の無方向性電磁鋼板は、上記成分組成に加えて、Ｓｂ：０．００２％以上０．５％以下、Ｓｎ：０．００２％以上０．５％以下、Ｗ：０．００２％以上０．５％以下、Ｚｎ：０．００２％以上０．５％以下から選んだ１種または２種以上を含有することが出来る。これらの元素はα－Ｆｅに固溶することで格子定数を増加させる元素であることから、鋼板表層側のＡ層に多く固溶させることが好ましい。
次に、本発明の無方向性電磁鋼板の成分傾斜と鋼板内の応力状態について説明する。
本発明の無方向性電磁鋼板は、鋼板表層の領域と、板厚中心の領域が、異なる格子定数を有する。具体的には、本発明の無方向性電磁鋼板は、格子定数が、板厚中心（板厚中心面）の格子定数よりも０．００２Å以上大きい領域であるＡ層を両表面に有する。そして、前記Ａ層の間には、格子定数が、板厚中心の格子定数と０．００２Å未満の差を有する領域であるＢ層を有する。
本発明の無方向性電磁鋼板は、上記Ａ層を表層に有することで、鋼板に張力を付与できる。このため、本発明の無方向性電磁鋼板は、鋼板に張力を付与するための酸化物層を形成しなくても、鋼板に張力を付与することができる。
上述したＡ層の深さ（厚さ）は、表面から２０μｍ以下（Ａ層の厚さが２０μｍ以下）である。Ａ層は、Ｂ層から圧縮応力がかかるため、Ａ層の深さが２０μｍを超えた場合、無方向性電磁鋼板の鉄損が劣化する。Ａ層の深さは、好ましくは１５μｍ以下である。
また、十分な鉄損改善効果を得るために、上記Ａ層がＢ層に及ぼす引張応力は０．１ＭＰａ以上であることが好ましい。
十分な鉄損改善効果を得るために、Ａ層とＢ層の境界における板厚方向深さに対する格子定数の勾配は０．０００１Å／μｍ以上であることが好ましい。
Ａ層は、例えば、鋼板表層にＡｌ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｗ、Ｚｎ等のα－Ｆｅに固溶することで格子定数を増加させる元素を濃化させて存在させることで形成できる。すなわち、鋼板表層（Ａ層）のＡｌ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｗ、Ｚｎ濃度を、板厚中心よりも高くする（濃化する）ことで形成できる。なお、このような成分傾斜は、後述するＣＶＤ、ＰＶＤ、メッキ、クラッドにより実施できる。また、上述のＳｂ、Ｓｎ、Ｗ、Ｚｎから選んだ１種または２種以上をＣＶＤ、ＰＶＤ、メッキ、クラッドにより鋼板に含有させる場合には、これらの元素は、鋼板表層（Ａ層）のみに含まれてもよい。
次に、本発明の無方向性電磁鋼板の製造方法について述べる。
本発明の無方向性電磁鋼板の製造方法は、鋼スラブを熱間圧延して熱延板とし、前記熱延板に熱延板焼鈍を施した後または熱延板焼鈍を施すことなく、１回または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延を施して最終板厚の冷延板とした後、仕上焼鈍を施す無方向性電磁鋼板の製造方法において、さらに、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）、メッキ、クラッドのいずれかの処理を施すことにより、鋼板表層の領域の格子定数を増加させる工程を有する。
本発明の無方向性電磁鋼板の製造方法は、鋼スラブを熱間圧延して熱延板とし、前記熱延板に熱延板焼鈍を施した後または熱延板焼鈍を施すことなく、１回または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延を施して最終板厚の冷延板とした後、仕上焼鈍を施す無方向性電磁鋼板の製造方法において、さらに、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）、メッキ、クラッドのいずれかの処理を施すことにより、鋼板表層の領域の格子定数を増加させる工程を有する。
各工程について、詳細に説明する。まず、上記の好適成分組成に調整した溶鋼から、鋼スラブを製造する。鋼スラブは、通常の造塊－分塊法や連続鋳造法によって製造してもよいし、１００ｍｍ以下の厚さの薄鋳片を直接鋳造法で製造してもよい。
次いで、鋼スラブは通常の方法で加熱して熱間圧延に供するが、鋳造後加熱せずに直ちに熱間圧延に供してもよい。ここで、上記熱間圧延後の鋼板（熱延板）の板厚は、１．０～５．０ｍｍの範囲とするのが好ましい。１．０ｍｍ未満では、熱間圧延での圧延トラブルが増加する傾向となり、一方、５．０ｍｍ超えでは、冷延圧下率が高くなり過ぎ、集合組織が劣化するおそれがあるからである。
熱間圧延後に熱延板焼鈍を施す場合には、均熱温度は９００～１２００℃の範囲とするのが好ましい。均熱温度が９００℃以上であると、熱延板焼鈍の効果をより享受することができ磁気特性をより高めやすくなる。また、均熱温度が１２００℃以下であると、コスト的に有利となる他、スケール起因の表面疵の発生を抑制しやすくなる。
なお、熱延板焼鈍に代えて、熱間圧延後、巻き取ったコイルの自己焼鈍を活用してもよく、その場合には、コイル巻取温度は６００℃以上とすることが好ましい。
熱間圧延後の熱延板または熱延板焼鈍後の熱延焼鈍板に、１回または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延を施し冷延板とする。特に、最終の冷間圧延は、設備上や生産制約上、コスト的に問題がなければ、磁束密度を向上する目的で、板温を２００℃程度に昇温して圧延する温間圧延を採用することが好ましい。
なお、上記冷延板の板厚（最終板厚）は、０．１～１．０ｍｍの範囲とするのが好ましい。冷延板の板厚が０．１ｍｍ以上であると、板厚を薄くすることによって生じる生産性の低下を抑制しやすくなる。冷延板の板厚が１．０ｍｍ以下であると、鉄損の低減効果を高めやすくなる。
本発明の無方向性電磁鋼板の製造方法においては、さらに、ＣＶＤ、ＰＶＤ、メッキ、クラッドのいずれかの処理を施す。
（クラッドによる処理）
上記熱間圧延または冷間圧延の際に、母鋼板（母材）に、母鋼板よりも格子定数が大きい薄板（合わせ板）を板厚方向の上下に重ね合わせて圧着するクラッド処理を施すことで、鋼板表層の領域の格子定数を増加することができる。この際、母鋼板の板厚に対して、圧着する薄板（合わせ板）の板厚は５％以下であることが好ましい。
上記熱間圧延または冷間圧延の際に、母鋼板（母材）に、母鋼板よりも格子定数が大きい薄板（合わせ板）を板厚方向の上下に重ね合わせて圧着するクラッド処理を施すことで、鋼板表層の領域の格子定数を増加することができる。この際、母鋼板の板厚に対して、圧着する薄板（合わせ板）の板厚は５％以下であることが好ましい。
具体的には、クラッド処理は、上述の鋼スラブを熱間圧延して熱延板とする際、前記鋼スラブを母材とし、その両表面に前記母材よりも格子定数が大きい薄板（合わせ板）を重ね合わせて圧着する処理とすることができる。また、クラッド処理は、熱延板または冷延板を母材とし、その両表面に前記母材よりも格子定数が大きい薄板（合わせ板）を重ね合わせて圧着する処理としてもよい。なお、薄板は、母材よりも格子定数が大きいものであれば、特に限定されないが、母材と同様に、上述の好適成分組成を有することが好ましく、さらにＳｂ、Ｓｎ、Ｗ、Ｚｎを含む成分組成を有することが好ましい。
（ＣＶＤ、ＰＶＤ、メッキによる処理）
また、上記冷間圧延後の冷延板に対して、ＣＶＤ、ＰＶＤ、メッキのいずれかの処理を行うことでＡｌ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｗ、Ｚｎ等のα－Ｆｅに固溶することで格子定数を増加させる元素の濃化層を鋼板表面に形成し、鋼板表層の領域の格子定数を増加させてもよい。その場合には、上記濃化層の厚みは、鋼板片面側２０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１０μｍ以下、更に好ましくは３μｍ以下である。
また、上記冷間圧延後の冷延板に対して、ＣＶＤ、ＰＶＤ、メッキのいずれかの処理を行うことでＡｌ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｗ、Ｚｎ等のα－Ｆｅに固溶することで格子定数を増加させる元素の濃化層を鋼板表面に形成し、鋼板表層の領域の格子定数を増加させてもよい。その場合には、上記濃化層の厚みは、鋼板片面側２０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１０μｍ以下、更に好ましくは３μｍ以下である。
その後、上記最終板厚とした冷延板に仕上焼鈍を施す。仕上焼鈍は、７００～１１００℃の温度で１～３０００秒間均熱する連続焼鈍を採用するのが好ましい。均熱温度が７００℃以上であると、再結晶を十分に進行させることができ、良好な磁気特性が得られやすくなることに加え、連続焼鈍における形状矯正効果が十分に得られやすくなる。また、均熱温度が１１００℃以下であると、結晶粒が過度に粗大化することを抑制しやすくなり、強度の低下や靭性の低下を抑制しやすくなる。均熱温度は、より好ましくは８００～１１００℃である。均熱時間は、より好ましくは１～１００秒である。
なお、上記Ａｌ、Ｍｎ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｗ、Ｚｎ等の元素をＣＶＤ、ＰＶＤ、メッキ処理により鋼板表面に濃化させた場合、仕上焼鈍により鋼中に上記元素を拡散させることが必要である。この際、拡散距離が長くなると引張応力が付与される体積が減り、十分な鉄損低減効果が得られなくなることから、上記元素の拡散距離は鋼板表面から２０μｍ以下となるように仕上焼鈍時間と温度を制御する必要がある。
ここで、上記連続焼鈍の均熱時における雰囲気は、酸化性であると表層で急激に成長した酸化物が粒成長を阻害し、鉄損を劣化させるため、酸素ポテンシャルＰＨ２Ｏ／ＰＨ２が０．００１以下の非酸化性雰囲気とするのが好ましい。酸素ポテンシャルは、より好ましくは０．０００５以下である。
前記仕上焼鈍後に、必要に応じて絶縁コーティングを施し、製品板とする。絶縁コーティングは公知のものを用いることができ、無機コーティング、有機コーティング、無機－有機混合コーティングなどを目的に応じて使い分ければよい。
なお、本発明の無方向性電磁鋼板は、上述のＡ層を表層に有することで、あえて鋼板に張力を付与するための皮膜（酸化物層等）を形成しなくても、鋼板に張力を付与することができる。
次に、本発明の無方向性電磁鋼板の評価方法について説明する。
上述したような製造方法で製造された仕上焼鈍後の板（無方向性電磁鋼板、以下、仕上焼鈍板ともいう）から、圧延方向に対してなす角度φがφ=０°、９０°となる方向に長い３００ｍｍ×１００ｍｍの試験片を採取し、単板磁気測定試験で１．５Ｔ、５０Ｈｚの正弦波により励磁した際の鉄損Ｗ１５／５０を測定し、φ＝０°と９０°の試験片の鉄損の平均値を求めた。
仕上焼鈍板から、１０ｍｍ角の試験片を採取し、Ｃモールドに埋め込んだのち、表面を研磨することで鋼板断面観察用試験片を作製し、ＥＰＭＡ（Electron Probe Micro Analyzer）により板厚方向の元素分布を評価した。
仕上焼鈍板から、３０ｍｍ角のＸ線回折用試験片を採取し、化学研磨により段階的に鋼板を削りながらＸ線回折を行うことで鋼板表面から鋼板の板厚中心層（鋼板の板厚中心面）までの格子定数の変化を評価した。また、板厚中心の格子定数よりも格子定数が０．００２Å以上大きい格子定数を有する領域をＡ層、板厚中心の格子定数に対する格子定数の差が０．００２Å未満となる領域をＢ層として、Ａ層の表面からの深さ（厚み）を評価した。
仕上焼鈍板から、３００ｍｍ×３０ｍｍの応力測定用試験片を採取し、該試験片の片面から５０μｍの領域を化学研磨により除去したのち、鋼板の反り量を計測することで鋼板表面から加えられる応力（引張応力）を評価した。
（実施例１）
Ｃ：０．００２０、Ｓｉ：２．５％、Ｍｎ：０．５％、Ｓｏｌ．Ａｌ：０．７％、Ｐ：０．０５％、Ｓ：０．００２０％、Ｎ：０．００２３％となる成分組成の鋼を実験室で溶解し、熱間圧延を行い、板厚２．０ｍｍの熱延板を得た。前記熱延板に１０００℃で１０秒の熱延焼鈍を施し、酸洗したのち、仕上げ厚０．３０ｍｍとなる冷間圧延を施し冷延板とした。前記冷延板に、アルミ有機金属ガスを用いたＣＶＤ処理あるいはＮ２雰囲気での熱処理を９５０℃で１００秒の条件で行い、それぞれの条件の冷延板にさらに９５０℃のＮ２雰囲気中で３０から１５０００秒の間で均熱時間を変更した仕上焼鈍を施し、仕上焼鈍板（無方向性電磁鋼板）を作製した。得られた仕上焼鈍板から磁気測定試験片と断面観察用試験片、Ｘ線回折用試験片を作製し、磁気特性と板厚方向の元素分布を測定した。
Ｃ：０．００２０、Ｓｉ：２．５％、Ｍｎ：０．５％、Ｓｏｌ．Ａｌ：０．７％、Ｐ：０．０５％、Ｓ：０．００２０％、Ｎ：０．００２３％となる成分組成の鋼を実験室で溶解し、熱間圧延を行い、板厚２．０ｍｍの熱延板を得た。前記熱延板に１０００℃で１０秒の熱延焼鈍を施し、酸洗したのち、仕上げ厚０．３０ｍｍとなる冷間圧延を施し冷延板とした。前記冷延板に、アルミ有機金属ガスを用いたＣＶＤ処理あるいはＮ２雰囲気での熱処理を９５０℃で１００秒の条件で行い、それぞれの条件の冷延板にさらに９５０℃のＮ２雰囲気中で３０から１５０００秒の間で均熱時間を変更した仕上焼鈍を施し、仕上焼鈍板（無方向性電磁鋼板）を作製した。得られた仕上焼鈍板から磁気測定試験片と断面観察用試験片、Ｘ線回折用試験片を作製し、磁気特性と板厚方向の元素分布を測定した。
一部の条件（後掲の表１の条件２、３、７）について、図１に板厚方向の元素分布を示す。ＣＶＤ処理を施した試験片の鋼板表面ではＡｌ濃度が高く、板厚中心に近づくほど低下し、板厚中心付近でほぼ一定となった。また、図２に示すように格子定数はＡｌ濃度の低下とともに減少し、板厚中心付近でほぼ一定となった。
表１に引張応力と鉄損の評価結果を示す。仕上焼鈍を３０秒施した場合、鋼板に５０ＭＰａ程度の引張応力が付与されたが（条件２）、仕上焼鈍を１５０００秒施した場合、応力の変化は認められなかった（条件７）。これは拡散時間を長くしたことでＡｌが長距離拡散し、板厚中心と表層との格子定数差がほとんどなくなったことが原因と考えられる。鉄損Ｗ１５／５０は引張応力が付与された試験片の方が低い値となった。
以上の結果から、鋼板表面にＡｌを固溶、拡散させ、格子定数の大きい領域を鋼板表層に形成し、鋼板に引張応力を付与したため、鉄損が低減することを見出した。
（実施例２）
表２に示す成分組成の鋼を実験室で溶解し、厚みが１ｍｍあるいは１４０ｍｍとなるよう鋼塊を切断したのち、表面を平滑にし、表３にある組み合わせで厚み１４０ｍｍの鋼塊（母材）の上下に１ｍｍの鋼塊（合わせ材）を積層し、真空雰囲気中で電子ビーム溶接した。溶接した鋼塊に熱間圧延を行い、板厚１．８ｍｍの熱延板を得た。前記熱延板に１０００℃で１０秒の熱延板焼鈍を施し、酸洗したのち、仕上げ厚０．３０ｍｍとなる冷間圧延を施し冷延板とした。前記冷延板に、１０００℃のＮ２雰囲気中で１０秒仕上焼鈍を施し、鉄損と鋼板表面からの応力を評価した。評価結果を表３に示す。この結果から、格子定数の大きい鋼板表層を形成し、鋼板内部に引張応力を付与することで鉄損が改善することが分かる。
表２に示す成分組成の鋼を実験室で溶解し、厚みが１ｍｍあるいは１４０ｍｍとなるよう鋼塊を切断したのち、表面を平滑にし、表３にある組み合わせで厚み１４０ｍｍの鋼塊（母材）の上下に１ｍｍの鋼塊（合わせ材）を積層し、真空雰囲気中で電子ビーム溶接した。溶接した鋼塊に熱間圧延を行い、板厚１．８ｍｍの熱延板を得た。前記熱延板に１０００℃で１０秒の熱延板焼鈍を施し、酸洗したのち、仕上げ厚０．３０ｍｍとなる冷間圧延を施し冷延板とした。前記冷延板に、１０００℃のＮ２雰囲気中で１０秒仕上焼鈍を施し、鉄損と鋼板表面からの応力を評価した。評価結果を表３に示す。この結果から、格子定数の大きい鋼板表層を形成し、鋼板内部に引張応力を付与することで鉄損が改善することが分かる。
Claims (4)
- 質量％で、
Ｃ：０．００５％以下、
Ｓｉ：１．０％以上７．０％以下、
Ｍｎ：０．０２％以上４．０％以下、
Ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１％以上４．０％以下、
Ｐ：０．００１％以上０．２％以下、
Ｓ：０．００５％以下、
Ｎ：０．００５％以下を含有し、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、
格子定数が、板厚中心の格子定数より０．００２Å以上大きい領域であるＡ層を両表面に有し、前記Ａ層の表面から板厚方向への深さが２０μｍ以下である、無方向性電磁鋼板。 - 前記成分組成に加えて、さらに、質量％で、
Ｓｂ：０．００２％以上０．５％以下、
Ｓｎ：０．００２％以上０．５％以下、
Ｗ：０．００２％以上０．５％以下、
Ｚｎ：０．００２％以上０．５％以下から選んだ１種もしくは２種以上を含有する、請求項１に記載の無方向性電磁鋼板。 - 質量％で、
Ｃ：０．００５％以下、
Ｓｉ：１．０％以上７．０％以下、
Ｍｎ：０．０２％以上４．０％以下、
Ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１％以上４．０％以下、
Ｐ：０．００１％以上０．２％以下、
Ｓ：０．００５％以下、
Ｎ：０．００５％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼スラブを熱間圧延して熱延板とし、前記熱延板に熱延板焼鈍を施した後または熱延板焼鈍を施すことなく、１回または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延を施して最終板厚の冷延板とした後、仕上焼鈍を施す無方向性電磁鋼板の製造方法において、
ＣＶＤ、ＰＶＤ、メッキ、クラッドのいずれかの処理を施すことにより、
格子定数が、板厚中心の格子定数より０．００２Å以上大きい領域であるＡ層を両表面に有し、前記Ａ層の表面から板厚方向への深さが２０μｍ以下となる無方向性電磁鋼板を製造する、無方向性電磁鋼板の製造方法。 - 前記成分組成に加えて、さらに、質量％で、
Ｓｂ：０．００２％以上０．５％以下、
Ｓｎ：０．００２％以上０．５％以下、
Ｗ：０．００２％以上０．５％以下、
Ｚｎ：０．００２％以上０．５％以下から選んだ１種もしくは２種以上を含有する、請求項３に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020134849A JP7331802B2 (ja) | 2020-08-07 | 2020-08-07 | 無方向性電磁鋼板およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020134849A JP7331802B2 (ja) | 2020-08-07 | 2020-08-07 | 無方向性電磁鋼板およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022030684A true JP2022030684A (ja) | 2022-02-18 |
| JP7331802B2 JP7331802B2 (ja) | 2023-08-23 |
Family
ID=80324232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020134849A Active JP7331802B2 (ja) | 2020-08-07 | 2020-08-07 | 無方向性電磁鋼板およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7331802B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024070489A1 (ja) * | 2022-09-30 | 2024-04-04 | 日本製鉄株式会社 | 無方向性電磁鋼板および無方向性電磁鋼板の製造方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04354861A (ja) * | 1991-05-31 | 1992-12-09 | Nkk Corp | 連続ラインによる珪素鋼板の製造方法 |
| JPH11293414A (ja) * | 1998-04-10 | 1999-10-26 | Nkk Corp | 高周波磁気特性に優れた高珪素鋼板およびその製造方法 |
| WO2009072394A1 (ja) * | 2007-12-03 | 2009-06-11 | Nippon Steel Corporation | 高周波鉄損の低い無方向性電磁鋼板及びその製造方法 |
| WO2010104067A1 (ja) * | 2009-03-13 | 2010-09-16 | 新日本製鐵株式会社 | 無方向性電磁鋼板及びその製造方法 |
| JP2014196539A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-16 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 電磁鋼板 |
| JP2015061940A (ja) * | 2013-08-22 | 2015-04-02 | 新日鐵住金株式会社 | 優れた磁気特性を有するＦｅ系金属板 |
-
2020
- 2020-08-07 JP JP2020134849A patent/JP7331802B2/ja active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04354861A (ja) * | 1991-05-31 | 1992-12-09 | Nkk Corp | 連続ラインによる珪素鋼板の製造方法 |
| JPH11293414A (ja) * | 1998-04-10 | 1999-10-26 | Nkk Corp | 高周波磁気特性に優れた高珪素鋼板およびその製造方法 |
| WO2009072394A1 (ja) * | 2007-12-03 | 2009-06-11 | Nippon Steel Corporation | 高周波鉄損の低い無方向性電磁鋼板及びその製造方法 |
| WO2010104067A1 (ja) * | 2009-03-13 | 2010-09-16 | 新日本製鐵株式会社 | 無方向性電磁鋼板及びその製造方法 |
| JP2014196539A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-16 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 電磁鋼板 |
| JP2015061940A (ja) * | 2013-08-22 | 2015-04-02 | 新日鐵住金株式会社 | 優れた磁気特性を有するＦｅ系金属板 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024070489A1 (ja) * | 2022-09-30 | 2024-04-04 | 日本製鉄株式会社 | 無方向性電磁鋼板および無方向性電磁鋼板の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7331802B2 (ja) | 2023-08-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2018179871A1 (ja) | 無方向性電磁鋼板の製造方法、モータコアの製造方法およびモータコア | |
| JP5610084B2 (ja) | 方向性電磁鋼板およびその製造方法 | |
| JP6236470B2 (ja) | 磁気特性に優れる無方向性電磁鋼板 | |
| JP6738056B1 (ja) | 無方向性電磁鋼板およびその製造方法 | |
| TWI665313B (zh) | 無方向性電磁鋼板及其製造方法 | |
| KR20180016522A (ko) | 방향성 전자 강판과 그의 제조 방법 | |
| TWI692534B (zh) | 複層型電磁鋼板 | |
| JPWO2020262063A1 (ja) | 無方向性電磁鋼板の製造方法とモータコアの製造方法およびモータコア | |
| JPWO2017022360A1 (ja) | 磁気特性に優れる無方向性電磁鋼板の製造方法 | |
| JP2018115362A (ja) | 無方向性電磁鋼板およびその製造方法 | |
| JP2017122247A (ja) | 方向性電磁鋼板の製造方法 | |
| JP6769587B1 (ja) | 方向性電磁鋼板およびその製造方法 | |
| JP7218794B2 (ja) | 無方向性電磁鋼板およびその製造方法 | |
| JP7331802B2 (ja) | 無方向性電磁鋼板およびその製造方法 | |
| JP4810777B2 (ja) | 方向性電磁鋼板およびその製造方法 | |
| JP2560579B2 (ja) | 高透磁率を有する高珪素鋼板の製造方法 | |
| JP4457835B2 (ja) | 低温酸化被膜形成処理用軟磁性鋼板および軟磁性鋼板、ならびにそれらの製造方法 | |
| JP5954527B2 (ja) | 高周波鉄損特性に優れる極薄電磁鋼板 | |
| JP4259002B2 (ja) | 方向性電磁鋼板の製造方法 | |
| TWI718051B (zh) | 無方向性電磁鋼板 | |
| WO2023149269A1 (ja) | 無方向性電磁鋼板およびその製造方法 | |
| WO2023132197A1 (ja) | 無方向性電磁鋼板 | |
| JPH04337050A (ja) | 磁気特性の優れた高抗張力磁性材料およびその製造方法 | |
| JPH03140442A (ja) | 磁気特性に優れた珪素鋼板及びその製造方法 | |
| WO2023090138A1 (ja) | 無方向性電磁鋼板とその製造方法並びにモータコアの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220323 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230217 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230228 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230417 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230711 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230724 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7331802 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |