JP6690714B2 - 無方向性電磁鋼板、無方向性電磁鋼板の製造方法及びモータコアの製造方法 - Google Patents
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Description
質量%で、
C:0.0010%〜0.0050%、
Si:2.5%〜4.0%、
Al:0.0001%〜2.0%、
Mn:0.1%〜3.0%、
P:0.005%〜0.15%、
S:0.0001%〜0.0030%、
Ti:0.0005%〜0.0030%、
N:0.0010%〜0.0030%、
Sn:0.00%〜0.2%、
Sb:0.00%〜0.2%、
Ni:0.00%〜0.2%、
Cu:0.00%〜0.2%、
Cr:0.00%〜0.2%、
Ca:0.0000%〜0.0025%、
REM:0.0000%〜0.0050%、かつ
残部:Fe及び不純物、
で表される化学組成を有し、
平均結晶粒径が46μm以下であり、
地鉄の表面から、前記地鉄の表面からの深さが2μmまでの範囲におけるMn濃度の平均値を[Mn2]、前記地鉄の表面からの深さが10μmの位置におけるMn濃度を[Mn10]としたときに、前記地鉄は下記の式1を満たすことを特徴とする無方向性電磁鋼板。
0.1≦[Mn2]/[Mn10]≦0.9 (式1)
前記無方向性電磁鋼板は、
Sn:0.01%〜0.2%、及び
Sb:0.01%〜0.2%
からなる群から選択された1種以上を含むことを特徴とする(1)に記載の無方向性電磁鋼板。
前記無方向性電磁鋼板は、
Ni:0.01%〜0.2%、
Cu:0.01%〜0.2%、及び
Cr:0.01%〜0.2%
からなる群から選択された1種以上を含むことを特徴とする(1)又は(2)に記載の無方向性電磁鋼板。
前記無方向性電磁鋼板は、
Ca:0.0005%〜0.0025%、及び
REM:0.0005%〜0.0050%
からなる群から選択された1種以上を含むことを特徴とする(1)乃至(3)のいずれか1つに記載の無方向性電磁鋼板。
前記地鉄の表面に絶縁被膜を備え、
前記絶縁被膜の付着量が、400mg/m2以上1200mg/m2以下であり、
前記絶縁被膜における2価のFe含有量及び3価のFe含有量が、合計で10mg/m2以上250mg/m2以下であることを特徴とする(1)乃至(4)のいずれか1つに記載の無方向性電磁鋼板。
鋼塊の熱間圧延を行って熱延鋼板を得る工程と、
前記熱延鋼板の熱延板焼鈍を行う工程と、
前記熱延板焼鈍の後、酸洗を行う工程と、
前記酸洗の後、冷間圧延を行って冷延鋼板を得る工程と、
前記冷延鋼板の仕上焼鈍を行って、地鉄の表面から、前記地鉄の表面からの深さが2μmまでの範囲におけるMn濃度の平均値を[Mn 2 ]、前記地鉄の表面からの深さが10μmの位置におけるMn濃度を[Mn 10 ]としたときに、前記地鉄が下記の式1を満たす無方向性電磁鋼板を得る工程と、
を有し、
前記熱延板焼鈍は、露点を−40℃以上60℃以下とし、焼鈍温度を900℃以上1100℃以下とし、均熱時間を1秒以上300秒以下として、前記熱間圧延中に生じたスケールを残したまま行われ、
前記酸洗は、地鉄の表面から、前記地鉄の表面からの深さが5μmまでの範囲におけるMn濃度の平均値を[Mn5]、前記地鉄の表面からの深さが10μmの位置におけるMn濃度を[Mn10]としたときに、前記酸洗の後の前記地鉄が下記の式2を満たすように行われ、
前記仕上焼鈍では、焼鈍温度を900℃未満とし、
前記鋼塊は、質量%で、
C:0.0010%〜0.0050%、
Si:2.5%〜4.0%、
Al:0.0001%〜2.0%、
Mn:0.1%〜3.0%、
P:0.005%〜0.15%、
S:0.0001%〜0.0030%、
Ti:0.0005%〜0.0030%、
N:0.0010%〜0.0030%、
Sn:0.00%〜0.2%、
Sb:0.00%〜0.2%、
Ni:0.00%〜0.2%、
Cu:0.00%〜0.2%、
Cr:0.00%〜0.2%、
Ca:0.0000%〜0.0025%、
REM:0.0000%〜0.0050%、かつ
残部:Fe及び不純物、
で表される化学組成を有することを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
0.1≦[Mn 2 ]/[Mn 10 ]≦0.9 (式1)
0.1≦[Mn5]/[Mn10]≦0.9 (式2)
前記仕上焼鈍の後、前記地鉄の表面に絶縁被膜を形成する工程を更に有することを特徴とする(6)に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
前記鋼塊は、
Sn:0.01%〜0.2%、及び
Sb:0.01%〜0.2%
からなる群から選択された1種以上を含むことを特徴とする(6)又は(7)に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
前記鋼塊は、
Ni:0.01%〜0.2%、
Cu:0.01%〜0.2%、及び
Cr:0.01%〜0.2%
からなる群から選択された1種以上を含むことを特徴とする(6)乃至(8)のいずれか1つに記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
前記鋼塊は、
Ca:0.0005%〜0.0025%、及び
REM:0.0005%〜0.0050%
からなる群から選択された1種以上を含むことを特徴とする(6)乃至(9)のいずれか1つに記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
無方向性電磁鋼板をコア形状に打ち抜く工程と、
前記打ち抜いた無方向性電磁鋼板を積層する工程と、
前記積層した無方向性電磁鋼板の歪取り焼鈍を行う工程と、
を有し、
前記歪取り焼鈍では、焼鈍雰囲気中の窒素の割合を70体積%以上とし、歪取り焼鈍温度を750℃以上900℃以下とし、
前記無方向性電磁鋼板は、質量%で、
C:0.0010%〜0.0050%、
Si:2.5%〜4.0%、
Al:0.0001%〜2.0%、
Mn:0.1%〜3.0%、
P:0.005%〜0.15%、
S:0.0001%〜0.0030%、
Ti:0.0005%〜0.0030%、
N:0.0010%〜0.0030%、
Sn:0.00%〜0.2%、
Sb:0.00%〜0.2%、
Ni:0.00%〜0.2%、
Cu:0.00%〜0.2%、
Cr:0.00%〜0.2%、
Ca:0.0000%〜0.0025%、
REM:0.0000%〜0.0050%、かつ
残部:Fe及び不純物、
で表される化学組成を有し、
平均結晶粒径が46μm以下であり、
地鉄の表面から、前記地鉄の表面からの深さが2μmまでの範囲におけるMn濃度の平均値を[Mn2]、前記地鉄の表面からの深さが10μmの位置におけるMn濃度を[Mn10]としたときに下記の式1を満たすことを特徴とするモータコアの製造方法。
0.1≦[Mn2]/[Mn10]≦0.9 (式1)
前記地鉄の表面に絶縁被膜を備えることを特徴とする(11)に記載のモータコアの製造方法。
前記無方向性電磁鋼板は、
Sn:0.01%〜0.2%、及び
Sb:0.01%〜0.2%
からなる群から選択された1種以上を含むことを特徴とする(11)又は(12)に記載のモータコアの製造方法。
前記無方向性電磁鋼板は、
Ni:0.01%〜0.2%、
Cu:0.01%〜0.2%、及び
Cr:0.01%〜0.2%
からなる群から選択された1種以上を含むことを特徴とする(11)乃至(13)のいずれか1つに記載のモータコアの製造方法。
前記無方向性電磁鋼板は、
Ca:0.0005%〜0.0025%、及び
REM:0.0005%〜0.0050%
からなる群から選択された1種以上を含むことを特徴とする(11)乃至(14)のいずれか1つに記載のモータコアの製造方法。
Cは、鉄損の劣化を引き起こす。C含有量が0.0050%超では、鋼板において鉄損が劣化し、良好な磁気特性を得ることができない。従って、C含有量は0.0050%以下とし、好ましくは0.0040%以下とし、より好ましくは0.0030%以下とする。一方、C含有量が0.0010%未満では、鋼板において磁束密度が低下し、良好な磁気特性を得ることができない。従って、C含有量は0.0010%以上とし、好ましくは0.0015%以上とする。
Siは、鋼の電気抵抗を上昇させて渦電流損を低減させ、高周波鉄損を改善させる。また、Siは、固溶強化により鋼板の強度を向上させる。Si含有量が2.5%未満では、この作用による効果が十分に得られない。従って、Si含有量は2.5%以上とし、好ましくは2.7%以上、より好ましくは3.0%以上とする。一方、Si含有量が4.0%超では、加工性が著しく劣化し、冷間圧延を実施することが困難となる。従って、Si含有量は4.0%以下とし、好ましくは3.7%以下とし、より好ましくは3.5%以下とする。
Alは、鋼板の電気抵抗を上昇させることで渦電流損を低減させ、高周波鉄損を改善させる。一方で、Alは、鋼板の製造過程における加工性と、製品の磁束密度とを低下させるため、この観点では、Alは少なく含有させることが好ましい。Al含有量が0.0001%未満では、製鋼での負荷が高く、コストが増加してしまう。従って、Al含有量は0.0001%以上とし、好ましくは0.0010%以上とし、より好ましくは0.0100%以上とする。一方、Al含有量が2.0%超では、鋼板の磁束密度が著しく低下し、又は脆化することで冷間圧延を実施することが困難となる。従って、Al含有量は2.0%以下とし、好ましくは1.0%以下とし、より好ましくは0.7%以下とする。
Mnは、鋼の電気抵抗を上昇させて渦電流損を低減させ、高周波鉄損を改善させる。Mn含有量が0.1%未満では、この作用による効果が十分に得られない。従って、Mn含有量は0.1%以上とし、好ましくは0.3%以上とし、より好ましくは0.5%以上とする。一方、Mn含有量が3.0%超では、磁束密度の低下が顕著となる。従って、Mn含有量は3.0%以下とし、好ましくは2.0%以下とし、より好ましくは1.3%以下とする。
Pは、固溶強化能が大きく、磁気特性の向上に有利な{100}集合組織を増加させるため、高強度と高磁束密度とを両立させる。更に、{100}集合組織の増加は、無方向性電磁鋼板の板面内における機械特性の異方性を低減することにも寄与するため、Pは、無方向性電磁鋼板の打ち抜き加工時の寸法精度を改善させる。P含有量が0.005%未満では、この作用による効果が十分に得られない。従って、P含有量は0.005%以上とし、好ましくは0.01%以上とし、より好ましくは0.04%以上とする。一方、P含有量が0.15%超では、無方向性電磁鋼板の延性が著しく低下する。従って、P含有量は0.15%以下とし、好ましくは0.10%以下とし、より好ましくは0.08%以下とする。
Sは、MnSの微細析出物を形成することで鉄損を増加させ、無方向性電磁鋼板の磁気特性を劣化させる。従って、S含有量は0.0030%以下とし、好ましくは0.0020%以下とし、より好ましくは0.0010%以下とする。一方、S含有量が0.0001%未満では、コストが増加してしまう。従って、S含有量は0.0001%以上とし、好ましくは0.0003%以上とする。窒化によるN濃度の増加を抑制する観点から、S含有量は、より好ましくは0.0005%以上とする。
Nは、磁気時効を引き起こして鉄損を増加させ、無方向性電磁鋼板の磁気特性を劣化させる。従って、N含有量は0.0030%以下とし、好ましくは0.0025%以下とし、より好ましくは0.0020%以下とする。一方、N含有量が0.0010%未満では、コストが増加してしまう。従って、N含有量は0.0010%以上とし、好ましくは0.0015%以上とする。
Tiは、C、N、Mn等と結合して介在物を形成し、歪取り焼鈍中の結晶粒の成長を阻害して磁気特性を劣化させる。従って、Ti含有量は0.0030%以下とし、好ましくは0.0015%以下とし、より好ましくは0.0010%以下とする。一方、Ti含有量が0.0005%未満では、コストが増加してしまう。従って、Ti含有量は0.0005%以上とし、好ましくは0.0006%以上とする。
Sn及びSbは、鋼板の表面に偏析し焼鈍中の酸化を抑制することで、低い鉄損を確保する。従って、Sn又はSbが含有されていてもよい。Sn及びSbからなる群から選択された1種以上の含有量がそれぞれ0.01%未満では、この作用による効果が十分に得られないことがある。従って、Sn及びSbからなる群から選択された1種以上の含有量は、それぞれ好ましくは0.01%以上とし、より好ましくは0.03%以上とする。一方、Sn及びSbからなる群から選択された1種以上の含有量がそれぞれ0.2%超では、地鉄の延性が低下して冷間圧延が困難となる。従って、Sn及びSbからなる群から選択された1種以上の含有量は、それぞれ0.2%以下とし、好ましくは0.1%以下とする。
Ni、Cu及びCrは、比抵抗を高めて鉄損を低減させる。従って、Ni、Cu又はCrが含有されていてもよい。Ni、Cu及びCrからなる群から選択された1種以上の含有量がそれぞれ0.01%未満では、この作用による効果が十分に得られないことがある。従って、Ni、Cu及びCrからなる群から選択された1種以上の含有量は、それぞれ好ましくは0.01%以上とし、より好ましくは0.03%以上とする。一方、Ni、Cu及びCrからなる群から選択された1種以上の含有量がそれぞれ0.2%超では、磁束密度が劣化する。従って、Ni、Cu及びCrからなる群から選択された1種以上の含有量は、それぞれ0.2%以下とし、好ましくは0.1%以下とする。
Ca及びREM(Rare Earth Metal:希土類元素)は、仕上焼鈍時における結晶粒成長を促進させる。従って、Ca又はREMが含有されていてもよい。Ca及びREMからなる群から選択された1種以上の含有量がそれぞれ0.0005%未満では、この作用による効果が十分に得られないことがある。従って、Ca及びREMからなる群から選択された1種以上の含有量は、それぞれ好ましくは0.0005%以上とし、より好ましくは0.0010%以上とする。一方、Ca含有量が0.0025%超では、上記効果が飽和し、コストが増加してしまう。従って、Ca含有量は0.0025%以下とする。REM含有量が0.0050%超では、上記効果が飽和し、コストが増加してしまう。従って、REM含有量は0.0050%以下とし、好ましくは0.0030%以下とする。
さらに、本実施形態に係る無方向性電磁鋼板は、Pb、Bi、V、As、B等をそれぞれ0.0001%〜0.0050%含有してもよい。
0.1≦[Mn2]/[Mn10]≦0.9 (式1)
0.1≦[Mn5]/[Mn10]≦0.9 (式2)
表1に示す化学組成を有するスラブを1150℃に加熱した後、仕上圧延温度を850℃とし、仕上板厚を2.0mmとした熱間圧延を行い、650℃で巻取って熱延鋼板を得た。鋼板の表面に生成したスケールを付着させたまま、雰囲気中の露点を10℃とした窒素雰囲気にて1000℃×50秒の熱延板焼鈍を行い、その後塩酸で酸洗した。酸洗を行う際は、酸洗時の酸液の酸濃度、温度、時間を変更することで、上記[Mn5]/[Mn10]の値が表2及び表3に示す値となるような酸洗板を製造した。これらの酸洗板は、板厚を0.25mmとした冷間圧延を行い、冷延鋼板を得た。その後、水素20%、窒素80%、露点を0℃とした混合雰囲気にて、表2及び表3に示す条件で仕上焼鈍を行い、絶縁被膜を塗布し、無方向性電磁鋼板を得た。なお、熱延板焼鈍時における800℃〜500℃までの温度域での冷却速度を40℃/秒とし、仕上焼鈍時における950℃以下700℃以上の温度域での加熱速度を100℃/秒とし、仕上焼鈍時における900℃以下500℃以上の温度域での冷却速度を30℃/秒とした。絶縁被膜については、リン酸アルミニウムと粒径が0.2μmであるアクリル−スチレン共重合体樹脂エマルジョンとからなる絶縁被膜を所定の付着量となるように塗布し、大気中、350℃で焼付けることによって形成した。GDSによるMn濃度分布の分析及び鋼中の窒素濃度の分析については、熱アルカリにより絶縁被膜を除去した後に行った。表1〜表3中の下線は、その数値が本発明の範囲から外れていることを示す。
Claims (15)
- 質量%で、
C:0.0010%〜0.0050%、
Si:2.5%〜4.0%、
Al:0.0001%〜2.0%、
Mn:0.1%〜3.0%、
P:0.005%〜0.15%、
S:0.0001%〜0.0030%、
Ti:0.0005%〜0.0030%、
N:0.0010%〜0.0030%、
Sn:0.00%〜0.2%、
Sb:0.00%〜0.2%、
Ni:0.00%〜0.2%、
Cu:0.00%〜0.2%、
Cr:0.00%〜0.2%、
Ca:0.0000%〜0.0025%、
REM:0.0000%〜0.0050%、かつ
残部:Fe及び不純物、
で表される化学組成を有し、
平均結晶粒径が46μm以下であり、
地鉄の表面から、前記地鉄の表面からの深さが2μmまでの範囲におけるMn濃度の平均値を[Mn2]、前記地鉄の表面からの深さが10μmの位置におけるMn濃度を[Mn10]としたときに、前記地鉄は下記の式1を満たすことを特徴とする無方向性電磁鋼板。
0.1≦[Mn2]/[Mn10]≦0.9 (式1) - 前記無方向性電磁鋼板は、
Sn:0.01%〜0.2%、及び
Sb:0.01%〜0.2%
からなる群から選択された1種以上を含むことを特徴とする請求項1に記載の無方向性電磁鋼板。 - 前記無方向性電磁鋼板は、
Ni:0.01%〜0.2%、
Cu:0.01%〜0.2%、及び
Cr:0.01%〜0.2%
からなる群から選択された1種以上を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の無方向性電磁鋼板。 - 前記無方向性電磁鋼板は、
Ca:0.0005%〜0.0025%、及び
REM:0.0005%〜0.0050%
からなる群から選択された1種以上を含む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。 - 前記地鉄の表面に絶縁被膜を備え、
前記絶縁被膜の付着量が、400mg/m2以上1200mg/m2以下であり、
前記絶縁被膜における2価のFe含有量及び3価のFe含有量が、合計で10mg/m2以上250mg/m2以下であ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。 - 鋼塊の熱間圧延を行って熱延鋼板を得る工程と、
前記熱延鋼板の熱延板焼鈍を行う工程と、
前記熱延板焼鈍の後、酸洗を行う工程と、
前記酸洗の後、冷間圧延を行って冷延鋼板を得る工程と、
前記冷延鋼板の仕上焼鈍を行って、地鉄の表面から、前記地鉄の表面からの深さが2μmまでの範囲におけるMn濃度の平均値を[Mn 2 ]、前記地鉄の表面からの深さが10μmの位置におけるMn濃度を[Mn 10 ]としたときに、前記地鉄が下記の式1を満たす無方向性電磁鋼板を得る工程と、
を有し、
前記熱延板焼鈍は、露点を−40℃以上60℃以下とし、焼鈍温度を900℃以上1100℃以下とし、均熱時間を1秒以上300秒以下として、前記熱間圧延中に生じたスケールを残したまま行われ、
前記酸洗は、地鉄の表面から、前記地鉄の表面からの深さが5μmまでの範囲におけるMn濃度の平均値を[Mn5]、前記地鉄の表面からの深さが10μmの位置におけるMn濃度を[Mn10]としたときに、前記酸洗の後の前記地鉄が下記の式2を満たすように行われ、
前記仕上焼鈍では、焼鈍温度を900℃未満とし、
前記鋼塊は、質量%で、
C:0.0010%〜0.0050%、
Si:2.5%〜4.0%、
Al:0.0001%〜2.0%、
Mn:0.1%〜3.0%、
P:0.005%〜0.15%、
S:0.0001%〜0.0030%、
Ti:0.0005%〜0.0030%、
N:0.0010%〜0.0030%、
Sn:0.00%〜0.2%、
Sb:0.00%〜0.2%、
Ni:0.00%〜0.2%、
Cu:0.00%〜0.2%、
Cr:0.00%〜0.2%、
Ca:0.0000%〜0.0025%、
REM:0.0000%〜0.0050%、かつ
残部:Fe及び不純物、
で表される化学組成を有することを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
0.1≦[Mn 2 ]/[Mn 10 ]≦0.9 (式1)
0.1≦[Mn5]/[Mn10]≦0.9 (式2) - 前記仕上焼鈍の後、前記地鉄の表面に絶縁被膜を形成する工程を更に有することを特徴とする請求項6に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
- 前記鋼塊は、
Sn:0.01%〜0.2%、及び
Sb:0.01%〜0.2%
からなる群から選択された1種以上を含むことを特徴とする請求項6又は7に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。 - 前記鋼塊は、
Ni:0.01%〜0.2%、
Cu:0.01%〜0.2%、及び
Cr:0.01%〜0.2%
からなる群から選択された1種以上を含むことを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。 - 前記鋼塊は、
Ca:0.0005%〜0.0025%、及び
REM:0.0005%〜0.0050%
からなる群から選択された1種以上を含むことを特徴とする請求項6乃至9のいずれか1項に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。 - 無方向性電磁鋼板をコア形状に打ち抜く工程と、
前記打ち抜いた無方向性電磁鋼板を積層する工程と、
前記積層した無方向性電磁鋼板の歪取り焼鈍を行う工程と、
を有し、
前記歪取り焼鈍では、焼鈍雰囲気中の窒素の割合を70体積%以上とし、歪取り焼鈍温度を750℃以上900℃以下とし、
前記無方向性電磁鋼板は、質量%で、
C:0.0010%〜0.0050%、
Si:2.5%〜4.0%、
Al:0.0001%〜2.0%、
Mn:0.1%〜3.0%、
P:0.005%〜0.15%、
S:0.0001%〜0.0030%、
Ti:0.0005%〜0.0030%、
N:0.0010%〜0.0030%、
Sn:0.00%〜0.2%、
Sb:0.00%〜0.2%、
Ni:0.00%〜0.2%、
Cu:0.00%〜0.2%、
Cr:0.00%〜0.2%、
Ca:0.0000%〜0.0025%、
REM:0.0000%〜0.0050%、かつ
残部:Fe及び不純物、
で表される化学組成を有し、
平均結晶粒径が46μm以下であり、
地鉄の表面から、前記地鉄の表面からの深さが2μmまでの範囲におけるMn濃度の平均値を[Mn2]、前記地鉄の表面からの深さが10μmの位置におけるMn濃度を[Mn10]としたときに下記の式1を満たすことを特徴とするモータコアの製造方法。
0.1≦[Mn2]/[Mn10]≦0.9 (式1) - 前記地鉄の表面に絶縁被膜を備えることを特徴とする請求項11に記載のモータコアの製造方法。
- 前記無方向性電磁鋼板は、
Sn:0.01%〜0.2%、及び
Sb:0.01%〜0.2%
からなる群から選択された1種以上を含むことを特徴とする請求項11又は12に記載のモータコアの製造方法。 - 前記無方向性電磁鋼板は、
Ni:0.01%〜0.2%、
Cu:0.01%〜0.2%、及び
Cr:0.01%〜0.2%
からなる群から選択された1種以上を含むことを特徴とする請求項11乃至13のいずれか1項に記載のモータコアの製造方法。 - 前記無方向性電磁鋼板は、
Ca:0.0005%〜0.0025%、及び
REM:0.0005%〜0.0050%
からなる群から選択された1種以上を含むことを特徴とする請求項11乃至14のいずれか1項に記載のモータコアの製造方法。
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