JP7127308B2 - 無方向性電磁鋼板 - Google Patents

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Description

本発明は、無方向性電磁鋼板に関する。
無方向性電磁鋼板は、例えばモータの鉄心に使用され、無方向性電磁鋼板には、その板面に平行なすべての方向(以下、「板面内の全方向」ということがある)において優れた磁気特性、例えば低鉄損及び高磁束密度が要求される。これまで種々の技術が提案されているが、板面内の全方向において十分な磁気特性を得ることは困難である。例えば、板面内のある特定の方向で十分な磁気特性が得られるとしても、他の方向では十分な磁気特性が得られないことがある。
特開平3-126845号公報 特開2006-124809号公報 特開昭61-231120号公報 特開2004-197217号公報 特開平5-140648号公報 特開2008-132534号公報 特開2004-323972号公報 特開昭62-240714号公報 特開2011-157603号公報 特開2008-127659号公報
本発明は、板面内の全方向において優れた磁気特性を得ることができる無方向性電磁鋼板を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。この結果、化学組成、厚さ及び平均結晶粒径を適切なものとすることが重要であることが明らかになった。このような無方向性電磁鋼板の製造には、熱延鋼帯等の冷間圧延に供する鋼帯を得る際に、溶鋼の鋳造又は急速凝固における柱状晶率及び平均結晶粒径を制御し、冷間圧延の圧下率を制御し、仕上げ焼鈍時の通板張力及び冷却速度を制御することが重要であることも明らかになった。
さらに本発明者らは鋭意検討を行った結果、従来は不可避的不純物として認識されていたNbに着目し、Nbの含有量をさらに少なくすることにより、炭窒化物の析出を抑え、さらに磁気特性が向上することを見出した。
本発明者らは、このような知見に基づいて更に鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
(1)
質量%で、
C:0.0030%以下、
Si:2.00%~4.00%、
Al:0.10%~3.00%、
Mn:0.10%~2.00%、
S:0.0030%以下、
Mg、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn及びCdからなる群から選択された一種以上:総計で0.0015%~0.0100%、
Nb:0.0020%以下、
Si含有量(質量%)を[Si]、Al含有量(質量%)を[Al]、Mn含有量(質量%)を[Mn]としたときに式1で表されるパラメータQ:2.00以上、
Sn:0.00%~0.40%、
Cu:0.0%~1.0%、
Cr:0.0%~10.0%、かつ
残部:Fe及び不純物、
で表される化学組成を有し、
Mg、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn及びCdからなる群から選択された一種以上の硫化物又は酸硫化物もしくはその両方に含まれるSの総質量が、無方向性電磁鋼板に含まれるSの総質量の40%以上であり、
{100}結晶方位強度が4.7以上であり、
厚さが0.15mm~0.30mmであり、
平均結晶粒径が65μm~100μmであることを特徴とする無方向性電磁鋼板。
Q=[Si]+2[Al]-[Mn] (式1)
(2)
前記化学組成において、
Sn:0.02%~0.40%、若しくは
Cu:0.1%~1.0%、
又はこれらの両方が満たされることを特徴とする(1)に記載の無方向性電磁鋼板。
(3)
前記化学組成において、
Cr:0.2%~10.0%
が満たされることを特徴とする(1)又は(2)に記載の無方向性電磁鋼板。
本発明によれば、化学組成、厚さ及び平均結晶粒径が適切であるため、板面内の全方向において優れた磁気特性を得ることができる。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
先ず、本発明の実施形態に係る無方向性電磁鋼板及びその製造に用いる溶鋼の化学組成について説明する。詳細は後述するが、本発明の実施形態に係る無方向性電磁鋼板は、溶鋼の鋳造及び熱間圧延又は溶鋼の急速凝固、冷間圧延、並びに仕上げ焼鈍等を経て製造される。従って、無方向性電磁鋼板及び溶鋼の化学組成は、無方向性電磁鋼板の特性のみならず、これらの処理を考慮したものである。以下の説明において、無方向性電磁鋼板又は溶鋼に含まれる各元素の含有量の単位である「%」は、特に断りがない限り「質量%」を意味する。本実施形態に係る無方向性電磁鋼板は、C:0.0030%以下、Si:2.00%~4.00%、Al:0.10%~3.00%、Mn:0.10%~2.00%、S:0.0030%以下、Mg、Ca、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn及びCdからなる群から選択された一種以上:総計で0.0015%~0.0100%、Nb:0.0020%以下、Si含有量(質量%)を[Si]、Al含有量(質量%)を[Al]、Mn含有量(質量%)を[Mn]としたときに式1で表されるパラメータQ:2.00以上、Sn:0.00%~0.40%、Cu:0.0%~1.0%、Cr:0.0%~10.0%、かつ残部:Fe及び不純物で表される化学組成を有している。不純物としては、鉱石やスクラップ等の原材料に含まれるもの、製造工程において含まれるもの、が例示される。
Q=[Si]+2[Al]-[Mn] (式1)
(C:0.0030%以下)
Cは、鉄損を高めたり、磁気時効を引き起こしたりする。従って、C含有量は低ければ低いほどよい。このような現象は、C含有量が0.0030%超で顕著である。このため、C含有量は0.0030%以下とする。C含有量の低減は、板面内の全方向における磁気特性の均一な向上にも寄与する。
(Si:2.00%~4.00%)
Siは、電気抵抗を増大させて、渦電流損を減少させ、鉄損を低減したり、降伏比を増大させて、鉄心への打ち抜き加工性を向上したりする。Si含有量が2.00%未満では、これらの作用効果を十分に得られない。従って、Si含有量は2.00%以上とする。一方、Si含有量が4.00%超では、磁束密度が低下したり、硬度の過度な上昇により打ち抜き加工性が低下したり、冷間圧延が困難になったりする。従って、Si含有量は4.00%以下とする。
(Al:0.10%~3.00%)
Alは、電気抵抗を増大させて、渦電流損を減少させ、鉄損を低減する。Alは、飽和磁束密度に対する磁束密度B50の相対的な大きさの向上にも寄与する。ここで、磁束密度B50とは、5000A/mの磁場における磁束密度である。Al含有量が0.10%未満では、これらの作用効果を十分に得られない。従って、Al含有量は0.10%以上とする。一方、Al含有量が3.00%超では、磁束密度が低下したり、降伏比を低下させて、打ち抜き加工性を低下させたりする。従って、Al含有量は3.00%以下とする。
(Mn:0.10%~2.00%)
Mnは、電気抵抗を増大させて、渦電流損を減少させ、鉄損を低減する。Mnが含まれると、一次再結晶で得られる集合組織が、板面に平行な面が{100}面の結晶(以下、「{100}結晶」ということがある)が発達したものになりやすい。{100}結晶は、板面内の全方向における磁気特性の均一な向上に好適な結晶である。また、Mn含有量が高いほど、MnSの析出温度が高くなり、析出してくるMnSが大きなものとなる。このため、Mn含有量が高いほど、仕上げ焼鈍における再結晶及び結晶粒の成長を阻害する粒径が100nm程度の微細なMnSが析出しにくい。Mn含有量が0.10%未満では、これらの作用効果を十分に得られない。従って、Mn含有量は0.10%以上とする。一方、Mn含有量が2.00%超では、仕上げ焼鈍において結晶粒が十分に成長せず、鉄損が増大する。従って、Mn含有量は2.00%以下とする。
(S:0.0030%以下)
Sは、必須元素ではなく、例えば鋼中に不純物として含有される。Sは、微細なMnSの析出により、仕上げ焼鈍における再結晶及び結晶粒の成長を阻害する。従って、S含有量は低ければ低いほどよい。このような再結晶及び結晶粒成長の阻害による鉄損の増加および磁束密度の低下は、S含有量が0.0030%超で顕著である。このため、S含有量は0.0030%以下とする。
(Mg、Ca、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn及びCdからなる群から選択された一種以上:総計で0.0015%~0.0100%)
Mg、Ca、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn及びCdは、溶鋼の鋳造又は急速凝固時に溶鋼中のSと反応して硫化物若しくは酸硫化物又はこれらの両方の析出物を生成する。以下、Mg、Ca、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn及びCdを総称して「粗大析出物生成元素」ということがある。粗大析出物生成元素の析出物の粒径は1μm~2μm程度であり、MnS、TiN、AlN等の微細析出物の粒径(100nm程度)よりはるかに大きい。このため、これら微細析出物は粗大析出物生成元素の析出物に付着し、仕上げ焼鈍における再結晶及び結晶粒の成長を阻害しにくくなる。粗大析出物生成元素の含有量が総計で0.0015%未満では、これらの作用効果を十分に得られない。従って、粗大析出物生成元素の含有量は総計で0.0015%以上とする。一方、粗大析出物生成元素の含有量が総計で0.0100%超では、硫化物若しくは酸硫化物又はこれらの両方の総量が過剰となり、仕上げ焼鈍における再結晶及び結晶粒の成長が阻害される。従って、粗大析出物生成元素の含有量は総計で0.0100%以下とする。
(Nb:0.0020%以下)
Nbは、必須元素ではなく、例えば鋼中に不純物として含有される。Nbは、微細なNb炭窒化物として析出される。前述したように、MnS、TiN、AlN等の微細析出物は、Mg、Ca、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn及びCdの粗大析出物に付着されることにより、仕上げ焼鈍における再結晶及び結晶粒の成長を阻害しにくくできる。しかしながら、Nb炭窒化物は微細析出物ではあるが、MnS、TiN、AlN等の微細析出物とは異なり、単独で析出して仕上げ焼鈍等における再結晶及び結晶粒の成長を阻害する。従って、Nb含有量は低ければ低いほどよい。このような再結晶及び結晶粒成長の阻害による鉄損の増加および磁束密度の低下は、Nb含有量が0.0020%超で顕著である。このため、Nb含有量は0.0020%以下とする。尚、Nb含有量は0.0003%未満としても、再結晶及び結晶粒成長の阻害による鉄損の増加および磁束密度の低下に対する影響度低減は飽和傾向となる。また、Nb含有量を0.0003%未満とするには、高純度の材料を選定するなど、コストが増大してしまう。従って、Nb含有量は0.0003%以上とすることが好ましい。
(パラメータQ:2.00以上)
式1で表されるパラメータQが2.00未満では、フェライト-オーステナイト変態(α-γ変態)が生じ得るため、溶鋼の鋳造又は急速凝固に際し、一旦生成した柱状晶がα-γ変態により壊されたり、平均結晶粒径が小さくなったりする。また、仕上げ焼鈍時にα-γ変態が生じることもある。このため、パラメータQが2.00未満では、所望の磁気特性が得られない。従って、パラメータQは2.00以上とする。
Sn、Cu及びCrは、必須元素ではなく、無方向性電磁鋼板に所定量を限度に適宜含有されていてもよい任意元素である。
(Sn:0.00%~0.40%、Cu:0.0%~1.0%)
Sn及びCuは、磁気特性の向上に好適な結晶を一次再結晶で発達させる。このため、Sn若しくはCu又はこれらの両方が含まれると、板面内の全方向における磁気特性の均一な向上に好適な{100}結晶が発達した集合組織が一次再結晶で得られやすい。Snは、仕上げ焼鈍時の鋼板の表面の酸化及び窒化を抑制したり、結晶粒の大きさのばらつきを抑制したりする。従って、Sn若しくはCu又はこれらの両方が含有されていてもよい。これらの作用効果を十分に得るために、好ましくは、Sn:0.02%以上若しくはCu:0.1%以上又はこれらの両方とする。一方、Snが0.40%超では、上記作用効果が飽和して徒にコストが高くなったり、仕上げ焼鈍において結晶粒の成長が抑制されたりする。従って、Sn含有量は0.40%以下とする。Cu含有量が1.0%超では、鋼板が脆化し、熱間圧延及び冷間圧延が困難になったり、仕上げ焼鈍の焼鈍ラインの通板が困難になったりする。従って、Cu含有量は1.0%以下とする。
(Cr:0.0%~10.0%)
Crは、高周波鉄損を低減する。高周波鉄損の低減は回転機の高速回転化に寄与し、高速回転化は回転機の小型化及び高効率化に寄与する。Crは、電気抵抗を増大させて、渦電流損を減少させ、高周波鉄損等の鉄損を低減する。Crは、応力感受性を低下させ、鉄心を形成する際に導入される圧縮応力に伴う磁気特性の低下及び高速回転時に作用する圧縮応力に伴う磁気特性の低下の軽減にも寄与する。従って、Crが含有されていてもよい。これらの作用効果を十分に得るために、好ましくは、Cr:0.2%以上とする。一方、Cr含有量が10.0%超では、磁束密度が低下したり、コストが高くなったりする。従って、Cr含有量は10.0%以下とする。
次に、本発明の実施形態に係る無方向性電磁鋼板におけるSの形態について説明する。本実施形態に係る無方向性電磁鋼板では、粗大析出物生成元素の硫化物又は酸硫化物もしくはその両方に含まれるSの総質量が、無方向性電磁鋼板に含まれるSの総質量の40%以上(割合RSが40%以上)である。上記のように、粗大析出物生成元素は、溶鋼の鋳造又は急速凝固時に溶鋼中のSと反応して硫化物若しくは酸硫化物又はこれらの両方の析出物を生成する。従って、粗大析出物生成元素の硫化物又は酸硫化物もしくはその両方に含まれるSの総質量の、無方向性電磁鋼板に含まれるSの総質量に対する割合が高いことは、十分な量の粗大析出物生成元素が無方向性電磁鋼板に含まれ、この析出物にMnS等の微細析出物が効果的に付着していることを意味する。このため、上記割合が高いほど、仕上げ焼鈍における再結晶及び結晶粒の成長が促進されており、優れた磁気特性が得られる。そして、上記割合が40%未満では、仕上げ焼鈍における再結晶及び結晶粒の成長が十分ではなく、優れた磁気特性が得られない。
この効果は、Nbの含有量を0.0020%以下とし,微細なNb炭窒化物の単独析出を抑制することにより、仕上げ焼鈍における再結晶及び結晶粒の成長が相乗的に促進され、磁気特性がさらに一層優れたものとなる。Nbは鉄鉱石や成分調整で添加する合金などに不純物として含有されており、また、Nb炭窒化物も微細析出物であることから観察されにくく、注目されにくかったため、Nbは意図的に添加した場合を除いて不可避的不純物として認識されていた。鉄鋼石や合金の銘柄によってNb含有量は異なっており、低コストの材料であれば、鋼板中にNbは0.0020%超含まれている。従って、Nbの含有量の制限は、鉄鉱石の産地の限定や、製鋼工程において成分調整のために添加する合金銘柄の限定等により実現可能である。
次に、本発明の実施形態に係る無方向性電磁鋼板の集合組織について説明する。本実施形態に係る無方向性電磁鋼板では、{100}結晶方位強度が3.0以上である。{100}結晶方位強度が3.0未満では、磁束密度の低下及び鉄損の増加が生じたり、板面に平行な方向間での磁気特性のばらつきが生じたりする。{100}結晶方位強度は、X線回折法又は電子線後方散乱回折(electron backscatter diffraction:EBSD)法により測定することができる。X線及び電子線の試料からの反射角等が結晶方位毎に異なるため、ランダム方位試料を基準にしてこの反射強度等で結晶方位強度を求めることができる。
次に、本発明の実施形態に係る無方向性電磁鋼板の平均結晶粒径について説明する。本実施形態に係る無方向性電磁鋼板の平均結晶粒径は65μm~100μmである。平均結晶粒径が65μm未満であるか、100μm超では、鉄損W10/800が高い。ここで、鉄損W10/800とは、1.0Tの磁束密度、800Hzの周波数における鉄損である。
次に、本発明の実施形態に係る無方向性電磁鋼板の厚さについて説明する。本実施形態に係る無方向性電磁鋼板の厚さは、例えば0.15mm以上0.30mm以下である。厚さが0.30mm超であると、優れた高周波鉄損を得ることができない。従って、厚さは0.30mm以下とする。厚さが0.15mm未満であると、安定性が低い無方向性電磁鋼板の表面における磁気特性が、安定性が高い内部における磁気特性よりも支配的になる。また、厚さが0.15mm未満であると、仕上げ焼鈍の焼鈍ラインの通板が困難になったり、一定の大きさの鉄心に必要とされる無方向性電磁鋼板の数が増加して、工数の増加に伴う生産性の低下及び製造コストの上昇が引き起こされたりする。従って、厚さは0.15mm以上とする。
次に、本発明の実施形態に係る無方向性電磁鋼板の磁気特性について説明する。本実施形態に係る無方向性電磁鋼板は、例えば、リング磁気測定での磁束密度B50:1.67T以上、かつ、鉄損W10/800:無方向性電磁鋼板の厚さをt(mm)と表したときに28×[0.45+0.55×{0.5×(t/0.20)+0.5×(t/0.20)2}]W/kg以下で表される磁気特性を呈することができる。
リング磁気測定では、無方向性電磁鋼板から採取したリング状の試料、例えば外径が5インチ(12.70cm)、内径が4インチ(10.16cm)のリング状の試料を励磁し、磁束を試料の全周に流す。リング磁気測定により得られる磁気特性は、板面内の全方向の構造を反映したものとなる。
次に、実施形態に係る無方向性電磁鋼板の第1の製造方法について説明する。この第1の製造方法では、溶鋼の鋳造、熱間圧延、冷間圧延、仕上げ焼鈍等を行う。
溶鋼の鋳造及び熱間圧延では、上記化学組成を有する溶鋼の鋳造を行ってスラブ等の鋼塊を作製し、この熱間圧延を行って、スラブ等の鋼塊における柱状晶を出発鋳造組織とした熱延結晶組織の割合が面積分率で80%以上、かつ、平均結晶粒径が0.1mm以上の鋼帯を得る。
柱状晶は、無方向性電磁鋼板の磁気特性、特に板面内の全方向における磁気特性の均一な向上に望ましい{100}<0vw>集合組織を有する。{100}<0vw>集合組織とは、板面に平行な面が{100}面で圧延方向が<0vw>方位の結晶が発達した集合組織である(v及びwは任意の実数である(v及びwがともに0である場合を除く))。柱状晶の割合が80%未満では、仕上げ焼鈍によって{100}結晶が発達した集合組織を得ることができない。従って、柱状晶の割合は80%以上とする。柱状晶の割合は顕微鏡観察で特定することができる。第1の製造方法において、柱状晶の割合を80%以上とするためには、例えば、凝固時の鋳片の一方の表面と他方の表面との間の温度差を40℃以上とする。この温度差は、鋳型の冷却構造、材質、モールドテーパー、モールドフラックス等により制御することができる。このような柱状晶の割合が80%以上となる条件で溶鋼を鋳造した場合、Mg、Ca、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn又はCdの硫化物若しくは酸硫化物又はこれらの両方が容易に生成し、MnS等の微細硫化物の生成が抑制される。
鋼帯の平均結晶粒径が小さいほど、結晶粒の数が多く、結晶粒界の面積が広い。仕上げ焼鈍の再結晶では、結晶粒内及び結晶粒界から結晶が成長するところ、結晶粒内から成長する結晶は磁気特性に望ましい{100}結晶であるのに対し、結晶粒界から成長する結晶は{111}<112>結晶等の磁気特性に望ましくない結晶である。従って、鋼帯の平均結晶粒径が大きいほど、仕上げ焼鈍にて磁気特性に望ましい{100}結晶が発達しやすく、特に鋼帯の平均結晶粒径が0.1mm以上の場合に、優れた磁気特性が得やすい。従って、鋼帯の平均結晶粒径は0.1mm以上とする。鋼帯の平均結晶粒径は、熱間圧延の開始温度及び巻取温度等により調整することができる。例えば、開始温度を900℃以下、かつ巻取温度を650℃以下とした場合、鋼帯に含まれる結晶粒は未再結晶で圧延方向に延伸した結晶粒となるため、平均結晶粒径が0.1mm以上の鋼帯が得られる。
粗大析出物生成元素は、製鋼工程における鋳造前の最後の鍋の底に投入しておき、当該鍋に粗大析出物生成元素以外の元素を含んだ溶鋼を注入し、溶鋼中に粗大析出物生成元素を溶解させることが好ましい。これにより、粗大析出物生成元素を溶鋼から飛散しにくくすることができ、また、粗大析出物生成元素とSとの反応を促進し、割合RSを調整することができる。製鋼工程における鋳造前の最後の鍋は、例えば連続鋳造機のタンディッシュ直上の鍋である。
冷間圧延の圧下率を90%超とすると、仕上げ焼鈍の際に、磁気特性に望ましい{100}結晶に比べて、磁気特性の向上を阻害する集合組織、例えば{111}<112>集合組織が発達しやすい。従って、冷間圧延の圧下率は好ましくは90%以下とする。冷間圧延の圧下率を40%未満とすると、無方向性電磁鋼板の厚さの精度及び平坦度の確保が困難になることがある。従って、冷間圧延の圧下率は好ましくは40%以上とする。
以上より、第1の製造方法においては、製品板の{100}結晶方位強度は、スラブ等の鋼塊における柱状晶の割合、冷間圧延の圧下率、鋼帯の平均結晶粒径等を制御することにより、当業者であれば、所望の値以上(3.0以上)とすることが出来る。
また、割合RSは、スラブ等の鋼塊における柱状晶の割合、Mg、Ca、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn又はCdの添加量、添加方法等を制御することにより、当業者であれば所望の値以上(40%以上)とすることが出来る。
仕上げ焼鈍により、一次再結晶及び結晶粒の成長を生じさせ、平均結晶粒径を65μm~100μmとする。この仕上げ焼鈍により、板面内の全方向における磁気特性の均一な向上に好適な{100}結晶が発達した集合組織が得られる。仕上げ焼鈍では、例えば、保持温度を900℃以上1000℃以下とし、保持時間を10秒間以上60秒間以下とする。
仕上げ焼鈍の通板張力を3MPa超とすると、異方性を有する弾性歪が無方向性電磁鋼板内に残存しやすくなる。異方性を有する弾性歪は集合組織を変形させるため、{100}結晶が発達した集合組織が得られていても、これが変形し、板面内における磁気特性の均一性が低下してしまう。従って、仕上げ焼鈍の通板張力は3MPa以下とするのが好ましい。仕上げ焼鈍の950℃~700℃における冷却速度を1℃/秒超とした場合も、異方性を有する弾性歪が無方向性電磁鋼板内に残存しやすくなる。従って、仕上げ焼鈍の950℃~700℃における冷却速度は1℃/秒以下とするのが好ましい。
このようにして、本実施形態に係る無方向性電磁鋼板を製造することができる。仕上げ焼鈍の後に、塗布及び焼き付けにより絶縁被膜を形成してもよい。
次に、実施形態に係る無方向性電磁鋼板の第2の製造方法について説明する。この第2の製造方法では、溶鋼の急速凝固、冷間圧延、仕上げ焼鈍等を行う。
溶鋼の急速凝固では、上記化学組成を有する溶鋼を、移動更新する冷却体の表面で急速凝固させ、柱状晶の割合が面積分率で80%以上、かつ、平均結晶粒径が0.1mm以上の鋼帯を得る。柱状晶の割合が面積分率で80%以上、かつ、平均結晶粒径が0.1mm以上の鋼帯とする理由は、第1の製造方法と同様である。
第2の製造方法において、柱状晶の割合を80%以上とするためには、例えば、溶鋼の移動更新する冷却体の表面に注入する温度を凝固温度よりも25℃以上高める。特に溶鋼の温度を凝固温度よりも40℃以上高めた場合には、柱状晶の割合をほぼ100%にすることができる。このような柱状晶の割合が80%以上となる条件で溶鋼を凝固させた場合、Mg、Ca、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn又はCdの硫化物若しくは酸硫化物又はこれらの両方が容易に生成し、MnS等の微細硫化物の生成が抑制される。
第2の製造方法においても、鋼帯の平均結晶粒径は0.1mm以上とする。鋼帯の平均結晶粒径は、急速凝固時において冷却体の表面に注入する際の溶鋼の温度や冷却体の表面での冷却速度等により調整することができる。
急速凝固に際し、粗大析出物生成元素は、製鋼工程における鋳造前の最後の鍋の底に投入しておき、当該鍋に粗大析出物生成元素以外の元素を含んだ溶鋼を注入し、溶鋼中に粗大析出物生成元素を溶解させることが好ましい。これにより、粗大析出物生成元素を溶鋼から飛散しにくくすることができ、また、粗大析出物生成元素とSとの反応を促進し、割合RSを調整することができる。製鋼工程における鋳造前の最後の鍋は、例えば急速凝固させる鋳造機のタンディッシュ直上の鍋である。
冷間圧延及び仕上げ焼鈍は第1の製造方法と同様の条件で行えばよい。
以上より、第2の製造方法においては、製品板の{100}結晶方位強度は、急速凝固後の柱状晶の割合、冷間圧延の圧下率、鋼帯の平均結晶粒径等を制御することにより、当業者であれば、所望の値以上(3.0以上)とすることが出来る。
また、割合RSは、急速凝固後の柱状晶の割合、Mg、Ca、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn又はCdの添加量、添加方法等を制御することにより、当業者であれば所望の値以上(40%以上)とすることが出来る。
このようにして、本実施形態に係る無方向性電磁鋼板を製造することができる。仕上げ焼鈍の後に、塗布及び焼き付けにより絶縁被膜を形成してもよい。
このような本実施形態に係る無方向性電磁鋼板は、板面内の全方向において均一な優れた磁気特性を呈し、回転機、中小型変圧器及び電装品等の電気機器の鉄心に用いられる。また、本実施形態に係る無方向性電磁鋼板は、回転機の高効率化及び小型化にも寄与することができる。
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
次に、本発明の実施形態に係る無方向性電磁鋼板について、実施例を示しながら具体的に説明する。以下に示す実施例は、本発明の実施形態に係る無方向性電磁鋼板のあくまでも一例にすぎず、本発明に係る無方向性電磁鋼板が下記の例に限定されるものではない。
(第1の試験)
第1の試験では、表1に示す化学組成を有する溶鋼を鋳造してスラブを作製し、このスラブの熱間圧延を行って鋼帯を得た。表1中の空欄は、当該元素の含有量が検出限界未満であったことを示し、残部はFe及び不純物である。表1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。このとき、試料によってMg、Ca、Sr、Ba、Ce、Zn又はCdの添加量、添加方法を変化させ、さらに鋳造の際に鋳片の2表面間の温度差を調整して鋼帯の出発素材であるスラブの柱状晶の割合並びに熱間圧延の開始温度及び巻取温度を調整して鋼帯の平均結晶粒径を変化させた。次いで、鋼帯の冷間圧延及び仕上げ焼鈍を行って種々の無方向性電磁鋼板を作製した。このとき、圧下率及び板厚を試料によって調整した。そして、各無方向性電磁鋼板の、粗大析出物生成元素の硫化物又は酸硫化物もしくはその両方に含まれるSの総質量の当該無方向性電磁鋼板に含まれるSの総質量に対する割合RS、{100}結晶方位強度I、厚さt及び平均結晶粒径rを測定した。この結果を表2に示す。表2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。
Figure 0007127308000001
Figure 0007127308000002
そして、各無方向性電磁鋼板の磁気特性を測定した。この測定には、外径が5インチ、内径が4インチのリング試験片を用いた。つまり、リング磁気測定を行った。この結果を表3に示す。表3中の下線は、その数値が所望の範囲にないことを示している。すなわち、鉄損W10/800の欄の下線は、式2で表される評価基準W0(W/kg)超であることを示す。
W0=28×[0.45+0.55×{0.5×(t/0.20)+0.5×(t/0.20)2}] (式2)
Figure 0007127308000003
表3に示すように、試料No.12~No.21では、化学組成が本発明の範囲内にあり、割合RS、{100}結晶方位強度I、厚さt及び平均結晶粒径rが本発明の範囲内にあるため、リング磁気測定において良好な結果が得られた。
試料No.1では、割合RSが低すぎたため、鉄損W10/800が大きかった。試料No.2では、{100}結晶方位強度Iが低すぎたため、鉄損W10/800が大きかった。試料No.3では、厚さtが小さすぎたため、鉄損W10/800が大きかった。試料No.4では、厚さtが大きすぎたため、鉄損W10/800が大きかった。試料No.5では、平均結晶粒径rが小さすぎたため、鉄損W10/800が大きかった。試料No.6では、平均結晶粒径rが大きすぎたため、鉄損W10/800が大きかった。試料No.7では、S含有量が高すぎたため、鉄損W10/800が大きかった。試料No.8では、粗大析出物生成元素の総含有量が低すぎたため、鉄損W10/800が大きかった。試料No.9では、粗大析出物生成元素の総含有量が高すぎたため、鉄損W10/800が大きかった。試料No.10では、パラメータQが小さすぎたため、鉄損W10/800が大きかった。試料No.11では、Nb含有量が高すぎたため、鉄損W10/800が大きかった。
(第2の試験)
第2の試験では、質量%で、C:0.0018%、Si:3.39%、Al:0.66%、Mn:0.32%、S:0.0003%、Nb:0.0013%及びPr:0.0048%を含有し、残部がFe及び不純物からなる溶鋼を鋳造してスラブを作製し、このスラブの熱間圧延を行って、厚さが1.4mmの鋼帯を得た。鋳造の際に鋳片の2表面間の温度差を調整して鋼帯の出発素材であるスラブの柱状晶の割合並びに熱間圧延の開始温度及び巻取温度を調整して鋼帯の平均結晶粒径を変化させた。表4に、2表面間の温度差、柱状晶の割合及び鋼帯の平均結晶粒径を示す。次いで、78.6%の圧下率で冷間圧延を行って、厚さが0.30mmの鋼板を得た。その後、950℃で30秒間の連続仕上げ焼鈍を行って、無方向性電磁鋼板を得た。そして、各無方向性電磁鋼板の、粗大析出物生成元素の硫化物又は酸硫化物もしくはその両方に含まれるSの総質量の当該無方向性電磁鋼板に含まれるSの総質量に対する割合RS、{100}結晶方位強度I、厚さt及び平均結晶粒径rを測定した。この結果も表4に示す。表4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。
Figure 0007127308000004
そして、各無方向性電磁鋼板の磁気特性を測定した。この測定には、外径が5インチ、内径が4インチのリング試験片を用いた。つまり、リング磁気測定を行った。この結果を表5に示す。表5中の下線は、その数値が所望の範囲にないことを示している。すなわち、鉄損W10/800の欄の下線は評価基準W0(W/kg)以上であることを示し、磁束密度B50の欄の下線は1.67T未満であることを示す。
Figure 0007127308000005
表5に示すように、出発素材であるスラブの柱状晶の割合が適切な鋼帯を用いた試料No.33では、割合RS、{100}結晶方位強度I、厚さt及び平均結晶粒径rが本発明の範囲内にあるため、リング磁気測定において良好な結果が得られた。
出発素材であるスラブの柱状晶の割合が低すぎる鋼帯を用いた試料No.31では、割合RS及び{100}結晶方位強度Iが低すぎたため、鉄損W10/800が大きく、磁束密度B50が低かった。出発素材であるスラブの柱状晶の割合が低すぎる鋼帯を用いた試料No.32では、{100}結晶方位強度Iが低すぎたため、鉄損W10/800が大きく、磁束密度B50が低かった。
(第3の試験)
第3の試験では、表6に示す化学組成を有する溶鋼を鋳造してスラブを作製し、このスラブの熱間圧延を行って、厚さが1.2mmの鋼帯を得た。残部はFe及び不純物であり、表6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。鋳造の際に鋳片の2表面間の温度差を調整して鋼帯の出発素材であるスラブの柱状晶の割合並びに熱間圧延の開始温度及び巻取温度を調整して鋼帯の平均結晶粒径を変化させた。2表面間の温度差は53℃~64℃とした。表7に、柱状晶の割合及び鋼帯の平均結晶粒径を示す。次いで、79.2%の圧下率で冷間圧延を行って、厚さが0.25mmの鋼板を得た。その後、920℃で45秒間の連続仕上げ焼鈍を行って、無方向性電磁鋼板を得た。そして、各無方向性電磁鋼板の、粗大析出物生成元素の硫化物又は酸硫化物もしくはその両方に含まれるSの総質量の当該無方向性電磁鋼板に含まれるSの総質量に対する割合RS、{100}結晶方位強度I、厚さt及び平均結晶粒径rを測定した。この結果も表7に示す。表7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。
Figure 0007127308000006
Figure 0007127308000007
そして、各無方向性電磁鋼板の磁気特性を測定した。この測定には、外径が5インチ、内径が4インチのリング試験片を用いた。つまり、リング磁気測定を行った。この結果を表8に示す。表8中の下線は、その数値が所望の範囲にないことを示している。すなわち、鉄損W10/800の欄の下線は評価基準W0(W/kg)以上であることを示し、磁束密度B50の欄の下線は1.67T未満であることを示す。
Figure 0007127308000008
表8に示すように、化学組成、出発素材であるスラブの柱状晶の割合及び平均結晶粒径が適切な鋼帯を用いた試料No.44では、割合RS、{100}結晶方位強度I、厚さt及び平均結晶粒径rが本発明の範囲内にあるため、リング磁気測定において良好な結果が得られた。
平均結晶粒径が低すぎる鋼帯を用いた試料No.41及びNo.42では、{100}結晶方位強度Iが低すぎたため、磁束密度B50が低かった。試料No.43では、粗大析出物生成元素の総含有量が低すぎたため、磁束密度B50が低かった。試料No.45では,Nbの含有量が高すぎ、平均結晶粒径rが小さすぎたため、また、試料No.46では、粗大析出物生成元素の総含有量が高すぎ、平均結晶粒径rが小さすぎたため、いずれも鉄損W10/800が高く、磁束密度B50が低かった。
(第4の試験)
第4の試験では、表9に示す化学組成を有する溶鋼を鋳造してスラブを作製し、このスラブの熱間圧延を行って、表10に示す厚さの鋼帯を得た。表9中の空欄は、当該元素の含有量が検出限界未満であったことを示し、残部はFe及び不純物である。鋳造の際に鋳片の2表面間の温度差を調整して鋼帯出発素材であるスラブの柱状晶の割合並びに熱間圧延の開始温度及び巻取温度を調整して鋼帯の平均結晶粒径を変化させた。2表面間の温度差は49℃~76℃とした。表10に、柱状晶の割合及び鋼帯の平均結晶粒径も示す。次いで、表10に示す圧下率で冷間圧延を行って、厚さが0.20mmの鋼板を得た。その後、930℃で40秒間の連続仕上げ焼鈍を行って、無方向性電磁鋼板を得た。そして、各無方向性電磁鋼板の、粗大析出物生成元素の硫化物又は酸硫化物もしくはその両方に含まれるSの総質量の当該無方向性電磁鋼板に含まれるSの総質量に対する割合RS、{100}結晶方位強度I、厚さt及び平均結晶粒径rを測定した。この結果も表10に示す。表10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。
Figure 0007127308000009
Figure 0007127308000010
そして、各無方向性電磁鋼板の磁気特性を測定した。この測定には、外径が5インチ、内径が4インチのリング試験片を用いた。つまり、リング磁気測定を行った。この結果を表11に示す。表11中の下線は、その数値が所望の範囲にないことを示している。すなわち、鉄損W10/800の欄の下線は評価基準W0(W/kg)以上であることを示し、磁束密度B50の欄の下線は1.67T未満であることを示す。
Figure 0007127308000011
表11に示すように、化学組成、出発素材であるスラブ柱状晶の割合及び平均結晶粒径が適切な鋼帯を用い、適切な圧下量で冷間圧延を行った試料No.51~No.55では、割合RS、{100}結晶方位強度I、厚さt及び平均結晶粒径rが本発明の範囲内にあるため、リング磁気測定において良好な結果が得られた。適量のSn又はCuを含有する試料No.53及びNo.54において、特に優れた磁束密度B50が得られた。適量のCrを含有する試料No.55において、特に優れた鉄損W10/800が得られた。
冷間圧延の圧下率を高くしすぎた試料No.56では、{100}結晶方位強度Iが低すぎたため、鉄損W10/800が大きく、磁束密度B50が低かった。
(第5の試験)
第5の試験では、質量%で、C:0.0016%、Si:3.01%、Al:0.32%、Mn:1.51%、S:0.0017%、Nb:0.0008%及びSr:0.0043%を含有し、残部がFe及び不純物からなる溶鋼を鋳造してスラブを作製し、このスラブの熱間圧延を行って、厚さが0.8mmの鋼帯を得た。鋳造の際に鋳片の2表面間の温度差を61℃として鋼帯の出発素材であるスラブの柱状晶の割合を90%とし、熱間圧延の開始温度及び巻取温度を調整して鋼帯の平均結晶粒径を0.17mmとした。次いで、81.3%の圧下率で冷間圧延を行って、厚さが0.15mmの鋼板を得た。その後、970℃で20秒間の連続仕上げ焼鈍を行って、無方向性電磁鋼板を得た。仕上げ焼鈍では、通板張力及び950℃から700℃までの冷却速度を変化させた。表12に通板張力及び冷却速度を示す。そして、各無方向性電磁鋼板の、粗大析出物生成元素の硫化物又は酸硫化物もしくはその両方に含まれるSの総質量の当該無方向性電磁鋼板に含まれるSの総質量に対する割合RS、{100}結晶方位強度I、厚さt及び平均結晶粒径rを測定した。この結果も表12に示す。
Figure 0007127308000012
そして、各無方向性電磁鋼板の磁気特性を測定した。この測定には、外径が5インチ、内径が4インチのリング試験片を用いた。つまり、リング磁気測定を行った。この結果を表13に示す。
Figure 0007127308000013
表13に示すように、試料No.61~No.64では、化学組成が本発明の範囲内にあり、割合RS、{100}結晶方位強度I、厚さt及び平均結晶粒径rが本発明の範囲内にあるため、リング磁気測定において良好な結果が得られた。通板張力を3MPa以下とした試料No.62、No.63、及びNo64において、弾性歪異方性が低く、特に優れた鉄損W10/800及び磁束密度B50が得られた。950℃から700℃までの冷却速度を1℃/秒以下とした試料No.64においては、その中でも更に弾性歪異方性が低く、更に優れた鉄損W10/800及び磁束密度B50が得られた。なお、弾性歪異方性の測定では、各辺の長さが55mmで、2辺が圧延方向に平行で、2辺が圧延方向に垂直な方向(板幅方向)に平行な平面形状が4角形の試料を各無方向性電磁鋼板から切り出し、弾性歪の影響で変形した後の各辺の長さを測定した。そして、圧延方向に垂直な方向の長さが圧延方向の長さよりどれだけ大きいかを求めた。
(第6の試験)
第6の試験では、表14に示す化学組成を有する溶鋼を双ロール法により急速凝固させて鋼帯を得た。表14中の空欄は、当該元素の含有量が検出限界未満であったことを示し、残部はFe及び不純物である。表14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。このとき、試料によってMg、Ca、Sr、Ba、La、Zn又はCdの添加量、添加方法を変化させ、さらに注入温度を調整して鋼帯の柱状晶の割合及び鋼帯の平均結晶粒径を変化させた。次いで、鋼帯の冷間圧延及び仕上げ焼鈍を行って種々の無方向性電磁鋼板を作製した。このとき、圧下率及び板厚を試料によって調整した。そして、各無方向性電磁鋼板の、粗大析出物生成元素の硫化物又は酸硫化物もしくはその両方に含まれるSの総質量の当該無方向性電磁鋼板に含まれるSの総質量に対する割合RS、{100}結晶方位強度I、厚さt及び平均結晶粒径rを測定した。この結果を表15に示す。表15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。
Figure 0007127308000014
Figure 0007127308000015
そして、各無方向性電磁鋼板の磁気特性を測定した。この測定には、外径が5インチ、内径が4インチのリング試験片を用いた。つまり、リング磁気測定を行った。この結果を表16に示す。表16中の下線は、その数値が所望の範囲にないことを示している。すなわち、鉄損W10/800の欄の下線は、式2で表される評価基準W0(W/kg)超であることを示す。
W0=28×[0.45+0.55×{0.5×(t/0.20)+0.5×(t/0.20)2}] (式2)
Figure 0007127308000016
表16に示すように、試料No.112~No.121では、化学組成が本発明の範囲内にあり、割合RS、{100}結晶方位強度I、厚さt及び平均結晶粒径rが本発明の範囲内にあるため、リング磁気測定において良好な結果が得られた。
試料No.101では、割合RSが低すぎたため、鉄損W10/800が大きかった。試料No.102では、{100}結晶方位強度Iが低すぎたため、鉄損W10/800が大きかった。試料No.103では、厚さtが小さすぎたため、鉄損W10/800が大きかった。試料No.104では、厚さtが大きすぎたため、鉄損W10/800が大きかった。試料No.105では、平均結晶粒径rが小さすぎたため、鉄損W10/800が大きかった。試料No.106では、平均結晶粒径rが大きすぎたため、鉄損W10/800が大きかった。試料No.107では、S含有量が高すぎたため、鉄損W10/800が大きかった。試料No.108では、粗大析出物生成元素の総含有量が低すぎたため、鉄損W10/800が大きかった。試料No.109では、粗大析出物生成元素の総含有量が高すぎたため、鉄損W10/800が大きかった。試料No.110では、パラメータQが小さすぎたため、鉄損W10/800が大きかった。試料No.111では、Nb含有量が高すぎたため、鉄損W10/800が大きかった。
(第7の試験)
第7の試験では、質量%で、C:0.0018%、Si:3.39%、Al:0.66%、Mn:0.32%、S:0.0003%、Nb:0.0013%及びNd:0.0048%を含有し、残部がFe及び不純物からなる溶鋼を双ロール法により急速凝固させて、厚さが1.4mmの鋼帯を得た。このとき、注入温度を調整して鋼帯の柱状晶の割合及び鋼帯の平均結晶粒径を変化させた。表17に、注入温度と凝固温度との差、柱状晶の割合及び鋼帯の平均結晶粒径を示す。次いで、78.6%の圧下率で冷間圧延を行って、厚さが0.30mmの鋼板を得た。その後、950℃で30秒間の連続仕上げ焼鈍を行って、無方向性電磁鋼板を得た。そして、各無方向性電磁鋼板の、粗大析出物生成元素の硫化物又は酸硫化物もしくはその両方に含まれるSの総質量の当該無方向性電磁鋼板に含まれるSの総質量に対する割合RS、{100}結晶方位強度I、厚さt及び平均結晶粒径rを測定した。この結果も表17に示す。表17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。
Figure 0007127308000017
そして、各無方向性電磁鋼板の磁気特性を測定した。この測定には、外径が5インチ、内径が4インチのリング試験片を用いた。つまり、リング磁気測定を行った。この結果を表18に示す。表18中の下線は、その数値が所望の範囲にないことを示している。すなわち、鉄損W10/800の欄の下線は評価基準W0(W/kg)以上であることを示し、磁束密度B50の欄の下線は1.67T未満であることを示す。
Figure 0007127308000018
表18に示すように、柱状晶の割合が適切な鋼帯を用いた試料No.133では、割合RS、{100}結晶方位強度I、厚さt及び平均結晶粒径rが本発明の範囲内にあるため、リング磁気測定において良好な結果が得られた。
柱状晶の割合が低すぎる鋼帯を用いた試料No.131では、割合RS及び{100}結晶方位強度Iが低すぎたため、鉄損W10/800が大きく、磁束密度B50が低かった。柱状晶の割合が低すぎる鋼帯を用いた試料No.132では、{100}結晶方位強度Iが低すぎたため、鉄損W10/800が大きく、磁束密度B50が低かった。
(第8の試験)
第8の試験では、表19に示す化学組成を有する溶鋼を双ロール法により急速凝固させて、厚さが1.2mmの鋼帯を得た。残部はFe及び不純物であり、表19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。このとき、注入温度を調整して鋼帯の柱状晶の割合及び鋼帯の平均結晶粒径を変化させた。注入温度は凝固温度よりも29℃~35℃高くした。表20に、柱状晶の割合及び鋼帯の平均結晶粒径を示す。次いで、79.2%の圧下率で冷間圧延を行って、厚さが0.25mmの鋼板を得た。その後、920℃で45秒間の連続仕上げ焼鈍を行って、無方向性電磁鋼板を得た。そして、各無方向性電磁鋼板の、粗大析出物生成元素の硫化物又は酸硫化物もしくはその両方に含まれるSの総質量の当該無方向性電磁鋼板に含まれるSの総質量に対する割合RS、{100}結晶方位強度I、厚さt及び平均結晶粒径rを測定した。この結果も表20に示す。表20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。
Figure 0007127308000019
Figure 0007127308000020
そして、各無方向性電磁鋼板の磁気特性を測定した。この測定には、外径が5インチ、内径が4インチのリング試験片を用いた。つまり、リング磁気測定を行った。この結果を表21に示す。表21中の下線は、その数値が所望の範囲にないことを示している。すなわち、鉄損W10/800の欄の下線は評価基準W0(W/kg)以上であることを示し、磁束密度B50の欄の下線は1.67T未満であることを示す。
Figure 0007127308000021
表21に示すように、化学組成、柱状晶の割合及び平均結晶粒径が適切な鋼帯を用いた試料No.144では、割合RS、{100}結晶方位強度I、厚さt及び平均結晶粒径rが本発明の範囲内にあるため、リング磁気測定において良好な結果が得られた。
平均結晶粒径が低すぎる鋼帯を用いた試料No.141及びNo.142では、{100}結晶方位強度Iが低すぎたため、磁束密度B50が低かった。試料No.143では、粗大析出物生成元素の総含有量が低すぎたため、磁束密度B50が低かった。試料No.145では,Nbの含有量が高すぎ、平均結晶粒径rが小さすぎたため、また、試料No.146では、粗大析出物生成元素の総含有量が高すぎ、平均結晶粒径rが小さすぎたため、鉄損W10/800が高く、磁束密度B50が低かった。
(第9の試験)
第9の試験では、表22に示す化学組成を有する溶鋼を双ロール法により急速凝固させて、表23に示す厚さの鋼帯を得た。表22中の空欄は、当該元素の含有量が検出限界未満であったことを示し、残部はFe及び不純物である。このとき、注入温度を調整して鋼帯の柱状晶の割合及び鋼帯の平均結晶粒径を変化させた。注入温度は凝固温度よりも28℃~37℃高くした。表23に、柱状晶の割合及び鋼帯の平均結晶粒径も示す。次いで、表23に示す圧下率で冷間圧延を行って、厚さが0.20mmの鋼板を得た。その後、930℃で40秒間の連続仕上げ焼鈍を行って、無方向性電磁鋼板を得た。そして、各無方向性電磁鋼板の、粗大析出物生成元素の硫化物又は酸硫化物もしくはその両方に含まれるSの総質量の当該無方向性電磁鋼板に含まれるSの総質量に対する割合RS、{100}結晶方位強度I、厚さt及び平均結晶粒径rを測定した。この結果も表23に示す。表23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。
Figure 0007127308000022
Figure 0007127308000023
そして、各無方向性電磁鋼板の磁気特性を測定した。この測定には、外径が5インチ、内径が4インチのリング試験片を用いた。つまり、リング磁気測定を行った。この結果を表24に示す。表24中の下線は、その数値が所望の範囲にないことを示している。すなわち、鉄損W10/800の欄の下線は評価基準W0(W/kg)以上であることを示し、磁束密度B50の欄の下線は1.67T未満であることを示す。
Figure 0007127308000024
表24に示すように、化学組成、柱状晶の割合及び平均結晶粒径が適切な鋼帯を用い、適切な圧下量で冷間圧延を行った試料No.151~No.155では、割合RS、{100}結晶方位強度I、厚さt及び平均結晶粒径rが本発明の範囲内にあるため、リング磁気測定において良好な結果が得られた。適量のSn又はCuを含有する試料No.153及びNo.154において、特に優れた磁束密度B50が得られた。適量のCrを含有する試料No.155において、特に優れた鉄損W10/800が得られた。
冷間圧延の圧下率を高くしすぎた試料No.156では、{100}結晶方位強度Iが低すぎたため、鉄損W10/800が大きく、磁束密度B50が低かった。
(第10の試験)
第10の試験では、質量%で、C:0.0016%、Si:3.01%、Al:0.32%、Mn:1.51%、S:0.0017%、Nb:0.0008%及びSr:0.0043%を含有し、残部がFe及び不純物からなる溶鋼を双ロール法により急速凝固させて、厚さが0.8mmの鋼帯を得た。このとき、注入温度を凝固温度よりも32℃高くして鋼帯の柱状晶の割合を90%、鋼帯の平均結晶粒径を0.17mmとした。次いで、81.3%の圧下率で冷間圧延を行って、厚さが0.15mmの鋼板を得た。その後、970℃で20秒間の連続仕上げ焼鈍を行って、無方向性電磁鋼板を得た。仕上げ焼鈍では、通板張力及び950℃から700℃までの冷却速度を変化させた。表25に通板張力及び冷却速度を示す。そして、各無方向性電磁鋼板の、粗大析出物生成元素の硫化物又は酸硫化物もしくはその両方に含まれるSの総質量の当該無方向性電磁鋼板に含まれるSの総質量に対する割合RS、{100}結晶方位強度I、厚さt及び平均結晶粒径rを測定した。この結果も表25に示す。
Figure 0007127308000025
そして、各無方向性電磁鋼板の磁気特性を測定した。この測定には、外径が5インチ、内径が4インチのリング試験片を用いた。つまり、リング磁気測定を行った。この結果を表26に示す。
Figure 0007127308000026
表26に示すように、試料No.161~No.164では、化学組成が本発明の範囲内にあり、割合RS、{100}結晶方位強度I、厚さt及び平均結晶粒径rが本発明の範囲内にあるため、リング磁気測定において良好な結果が得られた。通板張力を3MPa以下とした試料No.162、No.163及びNo.164において、弾性歪異方性が低く、特に優れた鉄損W10/800及び磁束密度B50が得られた。950℃から700℃までの冷却速度を1℃/秒以下とした試料No.164においては、その中でも更に弾性歪異方性が低く、更に優れた鉄損W10/800及び磁束密度B50が得られた。なお、弾性歪異方性の測定では、各辺の長さが55mmで、2辺が圧延方向に平行で、2辺が圧延方向に垂直な方向(板幅方向)に平行な平面形状が4角形の試料を各無方向性電磁鋼板から切り出し、弾性歪の影響で変形した後の各辺の長さを測定した。そして、圧延方向に垂直な方向の長さが圧延方向の長さよりどれだけ大きいかを求めた。
本発明は、例えば、無方向性電磁鋼板の製造産業及び無方向性電磁鋼板の利用産業において利用することができる。

Claims (3)

  1. 質量%で、
    C:0.0030%以下、
    Si:2.00%~4.00%、
    Al:0.10%~3.00%、
    Mn:0.10%~2.00%、
    S:0.0030%以下、
    Mg、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn及びCdからなる群から選択された一種以上:総計で0.0015%~0.0100%、
    Nb:0.0020%以下、
    Si含有量(質量%)を[Si]、Al含有量(質量%)を[Al]、Mn含有量(質量%)を[Mn]としたときに式1で表されるパラメータQ:2.00以上、
    Sn:0.00%~0.40%、
    Cu:0.0%~1.0%、
    Cr:0.0%~10.0%、かつ
    残部:Fe及び不純物、
    で表される化学組成を有し、
    Mg、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn及びCdからなる群から選択された一種以上の硫化物又は酸硫化物もしくはその両方に含まれるSの総質量が、無方向性電磁鋼板に含まれるSの総質量の40%以上であり、
    {100}結晶方位強度が4.7以上であり、
    厚さが0.15mm~0.30mmであり、
    平均結晶粒径が65μm~100μmであることを特徴とする無方向性電磁鋼板。
    Q=[Si]+2[Al]-[Mn] (式1)
  2. 前記化学組成において、
    Sn:0.02%~0.40%、若しくは
    Cu:0.1%~1.0%、
    又はこれらの両方が満たされることを特徴とする請求項に記載の無方向性電磁鋼板。
  3. 前記化学組成において、
    Cr:0.2%~10.0%
    が満たされる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。
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