JP6451873B2 - 無方向性電磁鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
C:0.0050%以下、
Si:1.50%以上4.00%以下、
Al:0.500%以下、
Mn:0.10%以上5.00%以下、
S:0.0200%以下、
P:0.200%以下、
N:0.0050%以下、
O:0.0200%以下および
Ca: 0.0010%以上0.0050%以下
を含有し、残部はFeおよび不可避不純物である成分組成を有し、Ar3変態点が700℃以上、結晶粒径が80μm以上200μm以下、ビッカース硬度が140HV以上230HV以下である無方向性電磁鋼板。
質量%で、
Ni:0.010%以上3.000%以下
を含有する、上記1に記載の無方向性電磁鋼板。
質量%で、
Ti:0.0030%以下、
Nb:0.0030%以下、
V:0.0030%以下および
Zr:0.0020%以下
に抑制する、上記1または2に記載の無方向性電磁鋼板。
最初に、磁気特性に及ぼす二相域の影響について調査するため、表1の成分組成を含有する鋼Aから鋼Cを実験室にて溶製して得たスラブについて、熱間圧延を行った。熱間圧延は7パスで行い、熱延の初パス(F1)の入り側温度は1030℃、熱延の最終パス(F7)入り側温度は910℃とした。
Cは磁気時効防止の観点から0.0050%以下とする。一方、Cは磁束密度を向上させる効果があるため0.0010%以上が好ましい。
Siは鋼板の固有抵抗を上げるために有効な元素であるため1.50%以上とする。一方、4.00%を超えると飽和磁束密度の低下に伴い磁束密度が低下するため上限は4.00%とする。好ましくは、3.00%以下とする。これは3.00%を超えると二相域とするために多量のMnを添加する必要があり、いたずらにコストアップとなるためである。
Alはγ域閉鎖型の元素であるため少ないほうが好ましく、0.500%以下、好ましくは0.020%以下、より好ましくは0.002%以下とする。なお、0.0005%未満とするのは工業的規模の製造では難しいため、0.0005%以上の含有は許容される。
Mnはγ域を拡大するために効果的な元素であるため、下限を0.10%とする。一方、5.00%超になると磁束密度を低下させるので上限を5.00%とする。好ましくは、3.00%以下とする。これは3.00%を超えるといたずらにコストアップとなるためである。
Sは0.0200%を超えるとMnSの析出により鉄損が増大するため、上限を0.0200%とする。なお、0.0001%未満とするのは工業的規模の製造では難しいため、0.0001%以上の含有は許容される。
Pは0.200%を超えて添加すると鋼板が硬くなるため0.200%以下、より好ましくは0.100%以下とする。さらに好ましくは0.010%以上0.050%以下とする。これはPが表面偏析して窒化を抑制する効果があるためである。
Nは、含有量が多い場合にはAlNの析出量が多くなり、鉄損を増大させるため0.0050%以下とする。なお、0.0005%未満とするのは工業的規模の製造では難しいため、0.0005%以上の含有は許容される。
Oは、含有量が多い場合には酸化物が多くなり、鉄損を増大させるため0.0200%以下とする。なお、0.0010%未満とするのは工業的規模の製造では難しいため、0.0010%以上の含有は許容される。
Caは硫化物をCaSとして固定し鉄損を低減できる。このため下限を0.0010%とする。一方、0.0050%を超えるとCaSが多量に析出し、鉄損を増加させるため上限を0.0050%とする。なお、鉄損を安定して低減するため、0.0015%以上0.0035%以下とすることが好ましい。
Niはγ域を拡大するために効果的な元素であるため、下限を0.010%とする。一方、3.000%超になるといたずらにコストアップを招くため、上限を3.000%とし、より好ましい範囲は0.100%以上1.000%以下である。なお、Niは0%であってもよい。
Ti:0.0030%以下
Tiは、含有量が多い場合にはTiNの析出量が多くなり、鉄損を増大させるおそれがあるため0.0030%以下とする。なお、Tiは0%であってもよい。
Nbは、含有量が多い場合にはNbCの析出量が多くなり、鉄損を増大させるおそれがあるため0.0030%以下とする。なお、Nbは0%であってもよい。
Vは、含有量が多い場合にはVN、VCの析出量が多くなり、鉄損を増大させるおそれがあるため0.0030%以下とする。なお、Vは0%であってもよい。
Zrは、含有量が多い場合にはZrNの析出量が多くなり、鉄損を増大させるおそれがあるため0.0020%以下とする。なお、Zrは0%であってもよい。
平均結晶粒径は80μm以上200μm以下とする。平均結晶粒径が80μm未満では、低Siの材料でビッカース硬度を140HV以上とすることもできるが、このように結晶粒径が小さいと鉄損が増加する。このため、結晶粒径は80μm以上とする。一方、結晶粒径が200μmを超える場合には、打ち抜きやカシメによる塑性変形が大きくなり、鉄損が増加することとなる。このため結晶粒径の上限を200μmとする。ここで、平均結晶粒径は、鋼板圧延方向の断面を研磨し、ナイタールにてエッチングしたのち、JIS G0051に準拠して測定する。結晶粒径を80μm以上200μm以下とするためには仕上焼鈍温度を適切に制御することが必要である。すなわち、仕上焼鈍温度を900℃〜1050℃とすることにより所定の結晶粒径に制御することができる。また、平均結晶粒径は、鉄損の観点から、100μm以上150μm以下であることが好ましい。
転炉で吹練した溶鋼を脱ガス処理し、表3に示す種々の成分組成に溶製し、鋳造によってスラブとした。その後、1120℃×1hのスラブ加熱を行い、板厚2.0mmまで熱間圧延を行った。熱間の仕上圧延は7パスで行い、初パスおよび最終パスの入り側板温は表3に示す温度とし、巻き取り温度は650℃とした。その後、酸洗を行い、板厚0.35mmまで冷間圧延を行った。かくして得られた鋼板につき、20%H2−80%N2雰囲気で表3に示す条件において焼鈍時間10秒で仕上焼鈍を行い、磁気特性(W15/50、B50)および硬度(HV)を評価した。磁気測定は鋼板の圧延方向および圧延直角方向よりエプスタインサンプルを切り出し、エプスタイン測定を行った。ビッカース硬度はJIS Z2244に準拠し、鋼板の圧延直交方向の断面に500gのダイヤモンド圧子を押し込むことにより測定した。結晶粒径は同断面を研磨し、ナイタールにてエッチングした後、JIS G0551に準拠して測定した。
2 Vカシメ
Claims (4)
- 質量%で、
C:0.0050%以下、
Si:1.50%以上4.00%以下、
Al:0.500%以下、
Mn:0.10%以上5.00%以下、
S:0.0200%以下、
P:0.200%以下、
N:0.0050%以下、
O:0.0200%以下および
Ca: 0.0010%以上0.0050%
を含有し、残部はFeおよび不可避不純物である成分組成を有し、Ar3変態点が700℃以上1000℃以下、結晶粒径が80μm以上200μm以下、ビッカース硬度が140HV以上230HV以下である無方向性電磁鋼板。 - 前記成分組成は、さらに、
質量%で、
Ni:0.010%以上3.000%以下
を含有する、請求項1に記載の無方向性電磁鋼板。 - 前記成分組成は、さらに、
質量%で、
Ti:0.0030%以下、
Nb:0.0030%以下、
V:0.0030%以下および
Zr:0.0020%以下
に抑制する、請求項1または2に記載の無方向性電磁鋼板。 - 請求項1から3のいずれかに記載の無方向性電磁鋼板を製造する方法であって、γ相からα相の二相域において少なくとも1パスの熱間圧延を行う無方向性電磁鋼板の製造方法。
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