JPWO2016002904A1 - 無方向性電磁鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
質量%で、
Si:3.0%〜3.6%、
Al:0.50%〜1.25%、
Mn:0.5%〜1.5%、
Sb若しくはSn又はこれらの両方:Sb含有量を[Sb]、Sn含有量を[Sn]と表したとき、[Sb]+[Sn]/2が0.0025%〜0.05%、
P:0.010%〜0.150%、
Ni:0.010%〜0.200%、
C:0.0010%〜0.0040%、
N:0.0030%以下、
S:0.0020%以下、
Ti:0.0030%以下、
Cu:0.0500%以下、
Cr:0.0500%以下、
Mo:0.0500%以下、
Bi:0.0050%以下、
Pb:0.0050%以下、
V:0.0050%以下、
B:0.0050%以下、かつ
残部:Fe及び不純物、
で表される化学組成を有し、
厚さが0.15mm〜0.30mmであり、
厚さをt(mm)と表したとき、
磁束密度B50:「0.2×t+1.52」T以上、
磁束密度差ΔB50:0.08T以下、
鉄損W10/50:0.95W/kg以下、かつ
鉄損W10/400:「20×t+7.5」W/kg以下、
で表される磁気特性を有し、
結晶粒内に析出した粒内炭化物及び結晶粒界に析出した粒界炭化物の総数に対する前記粒内炭化物の数の割合が0.50以下であることを特徴とする無方向性電磁鋼板。
前記化学組成において、
P:0.015%〜0.100%、
Ni:0.020%〜0.100%、若しくは
C:0.0020%〜0.0030%、
又はこれらの任意の組み合わせ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。
鋼片の熱間圧延を行って熱延鋼板を得る工程と、
前記熱延鋼板の冷間圧延を行って冷延鋼板を得る工程と、
前記冷間圧延の完了前に前記熱延鋼板の第1の焼鈍を行う工程と、
前記冷延鋼板の第2の焼鈍を行う工程と、
を有し、
前記第1の焼鈍を行う工程は、
前記熱延鋼板を850℃〜1100℃の第1の温度範囲内に10秒間〜120秒間保持する工程と、
その後に、850℃から600℃までの温度域を5℃/秒〜50℃/秒の速度で冷却する工程と、
を有し、
前記第2の焼鈍を行う工程は、
前記冷延鋼板を900℃〜1100℃の第2の温度範囲内に10秒間〜240秒間保持する工程と、
その後に、900℃から300℃までの温度域を10℃/秒〜40℃/秒の速度で冷却する工程と、
を有し、
前記鋼片は、
質量%で、
Si:3.0%〜3.6%、
Al:0.50%〜1.25%、
Mn:0.5%〜1.5%、
Sb若しくはSn又はこれらの両方:Sb含有量を[Sb]、Sn含有量を[Sn]と表したとき、[Sb]+[Sn]/2が0.0025%〜0.05%、
P:0.010%〜0.150%、
Ni:0.010%〜0.200%、
C:0.0010%〜0.0040%、
N:0.0030%以下、
S:0.0020%以下、
Ti:0.0030%以下、
Cu:0.0500%以下、
Cr:0.0500%以下、
Mo:0.0500%以下、
Bi:0.0050%以下、
Pb:0.0050%以下、
V:0.0050%以下、
B:0.0050%以下、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。
前記第1の焼鈍として、前記冷間圧延の前に熱延板焼鈍を行うことを特徴とする(3)に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
前記冷間圧延の前に熱延板焼鈍を行う工程を有し、
前記第1の焼鈍として、前記冷間圧延の間に中間焼鈍を行うことを特徴とする(3)に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
前記化学組成において、
P:0.015%〜0.100%、
Ni:0.020%〜0.100%、若しくは
C:0.0020%〜0.0030%、
又はこれらの任意の組み合わせが満たされることを特徴とする(3)〜(5)のいずれかに記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
前記冷延鋼板の厚さを0.15mm〜0.30mmとすることを特徴とする(3)〜(6)のいずれかに記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
Siは、固有抵抗を増加させ、鉄損を低減する。Si含有量が3.0%未満であると、鉄損を十分に低減することができない。従って、Si含有量は3.0%以上とし、好ましくは3.2%以上とする。一方、Si含有量が3.6%超であると、靱性が劣化し、冷間圧延が困難となる。従って、Si含有量は3.6%以下とする。
Alは、固有抵抗が増加させ、鉄損、特に、高周波鉄損を低減する。Al含有量が0.50%未満であると、高周波鉄損を十分に低減することができない。従って、Al含有量は0.50%以上とする。一方、Al含有量が1.25%超であると、ヒステリシス損失が増加し、商用周波数での鉄損が増加する。従って、Al含有量は1.25%以下とする。
Mnは鉄損を低減する。Mn含有量が0.5%未満であると、鉄損を十分に低減することができない。微細な析出物が形成されて鉄損が増加することもある。従って、Mn含有量は、0.5%以上とし、好ましくは0.7%以上とする。一方、Mn含有量が1.5%超であると、Mn炭化物が多く形成され、鉄損が増加する。従って、Mn含有量は1.5%以下とする。
Sb及びSnは、磁束密度を向上させる。SbはSnの2倍の効果を発揮する。Sb含有量を[Sb]、Sn含有量を[Sn]と表したとき、[Sb]+[Sn]/2が0.0025%未満であると、十分な磁束密度が得られない。従って、[Sb]+[Sn]/2は0.0025%以上とする。一方、[Sb]+[Sn]/2が0.05%超であると、磁束密度の向上の効果が飽和し、徒にコストが上昇する。従って、[Sb]+[Sn]/2は0.05%以下とする。
本発明者らにより、Pが磁束密度の向上に寄与することが明らかになった。P含有量が0.010%未満であると、十分な磁束密度が得られない。従って、P含有量は0.010%以上とし、好ましくは0.015%以上とする。一方、P含有量が0.150%超であると、鉄損が増加する。従って、P含有量は0.150%以下とし、好ましくは0.100%以下とする。
本発明者らにより、Niが磁束密度の向上に寄与することが明らかになった。Ni含有量が0.010%未満であると、十分な磁束密度が得られない。従って、Ni含有量は0.010%以上とし、好ましくは0.020%以上とする。一方、Ni含有量が0.200%超であると、鉄損が増加する。従って、Ni含有量は0.200%以下とし、好ましくは0.100%以下とする。
本発明者らにより、Cが磁束密度の向上に寄与することが明らかになった。C含有量が0.0010%未満であると、十分な磁束密度が得られない。従って、C含有量は0.0010%以上とし、好ましくは0.0020%以上とする。0.5%以上のMnが含有されている場合にC含有量が0.0040%超であると、Mn炭化物が多く形成され、鉄損が増加する。従って、C含有量は0.0040%以下とし、好ましくは0.0030%以下とする。
N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。Nは、磁気時効を引き起こし、鉄損を増加させる。従って、N含有量は低ければ低いほどよい。このような鉄損の増加は、N含有量が0.0030%超で顕著である。このため、N含有量は0.0030%以下とする。N含有量を0.0001%未満まで低下させるためには相当なコストを要する。従って、N含有量を0.0001%未満まで低下させなくてもよい。
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、微細析出物を形成し、鉄損を増加させる。従って、S含有量は低ければ低いほどよい。このような鉄損の増加は、S含有量が0.0020%超で顕著である。このため、S含有量は0.0020%以下とする。S含有量を0.0001%未満まで低下させるためには相当なコストを要する。従って、S含有量を0.0001%未満まで低下させなくてもよい。
Ti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。Tiは、微細析出物を形成し、鉄損を増加させる。従って、Ti含有量は低ければ低いほどよい。このような鉄損の増加は、Ti含有量が0.0030%超で顕著である。このため、Ti含有量は0.0030%以下とする。Ti含有量を0.0001%未満まで低下させるためには相当なコストを要する。従って、Ti含有量を0.0001%未満まで低下させなくてもよい。
Cu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。Cuは、微細な硫化物を形成して磁気特性を劣化させるおそれがある。従って、Cu含有量は低ければ低いほどよい。このようなCu硫化物の形成は、Cu含有量が0.0500%超で顕著である。このため、Cu含有量は0.0500%以下とする。Cu含有量を0.0001%未満まで低下させるためには相当なコストを要する。従って、Cu含有量を0.0001%未満まで低下させなくてもよい。
Cr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。Crは、炭化物を形成して磁気特性を劣化させるおそれがある。従って、Cr含有量は低ければ低いほどよい。このようなCr炭化物の形成は、Cr含有量が0.0500%超で顕著である。このため、Cr含有量は0.0500%以下とする。Cr含有量を0.0001%未満まで低下させるためには相当なコストを要する。従って、Cr含有量を0.0001%未満まで低下させなくてもよい。
Mo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。Moは、炭化物を形成して磁気特性を劣化させるおそれがある。従って、Mo含有量は低ければ低いほどよい。このようなMo炭化物の形成は、Mo含有量が0.0500%超で顕著である。このため、Mo含有量は0.0500%以下とする。Mo含有量を0.0001%未満まで低下させるためには相当なコストを要する。従って、Mo含有量を0.0001%未満まで低下させなくてもよい。
Bi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。Biは、Mn硫化物を微細にして磁気特性を劣化させるおそれがある。従って、Bi含有量は低ければ低いほどよい。このようなMn硫化物の微細化は、Bi含有量が0.0050%超で顕著である。このため、Bi含有量は0.0050%以下とする。Bi含有量を0.0001%未満まで低下させるためには相当なコストを要する。従って、Bi含有量を0.0001%未満まで低下させなくてもよい。
Pb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。Pbは、Mn硫化物を微細にして磁気特性を劣化させるおそれがある。従って、Pb含有量は低ければ低いほどよい。このようなMn硫化物の微細化は、Pb含有量が0.0050%超で顕著である。このため、Pb含有量は0.0050%以下とする。Pb含有量を0.0001%未満まで低下させるためには相当なコストを要する。従って、Pb含有量を0.0001%未満まで低下させなくてもよい。
V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。Vは、炭化物又は窒化物を形成して磁気特性を劣化させるおそれがある。従って、V含有量は低ければ低いほどよい。このようなV炭化物又は窒化物の形成は、V含有量が0.0050%超で顕著である。このため、V含有量は0.0050%以下とする。V含有量を0.0001%未満まで低下させるためには相当なコストを要する。従って、V含有量を0.0001%未満まで低下させなくてもよい。
B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。Bは、窒化物又はFeを含む析出物を形成して磁気特性を劣化させるおそれがある。従って、B含有量は低ければ低いほどよい。このような窒化物又は析出物の形成は、B含有量が0.0050%超で顕著である。このため、B含有量は0.0050%以下とする。B含有量を0.0001%未満まで低下させるためには相当なコストを要する。従って、B含有量を0.0001%未満まで低下させなくてもよい。
磁束密度B50とは、5000A/mの磁場における磁束密度である。無方向性電磁鋼板の磁束密度B50としては、圧延方向(以下、「L方向」ということがある)の磁束密度B50と圧延方向及び板厚方向に直交する方向(以下、「C方向」ということがある)の磁束密度B50との平均値を用いる。磁束密度B50が「0.2×t+1.52」T未満であると、この無方向性電磁鋼板を用いて製造されたモータが十分なモータトルクを確保できない。このようなモータを搭載した自動車、例えばハイブリッド自動車、電気自動車は発進の際に支障を受ける。従って、磁束密度B50は「0.2×t+1.52」T以上とする。磁束密度B50は、大きければ大きいほど好ましい。
L方向とC方向との間の磁束密度B50の差ΔB50が0.08T超であると、異方性が過剰であり、一体型モータコアにおいて優れた特性が得られない。従って、磁束密度差ΔB50は0.08T以下とする。
鉄損W10/50とは、1.0Tの磁束密度、50Hzの周波数における鉄損である。無方向性電磁鋼板の鉄損W10/50としては、L方向の鉄損W10/50とC方向の鉄損W10/50との平均値を用いる。鉄損W10/50が0.95W/kg超であると、この無方向性電磁鋼板を用いて製造されたモータコアのエネルギ損失が過大となり、発熱量の増加及び発電機体格の増加につながる。従って、鉄損W10/50は0.95W/kg以下とする。鉄損W10/50は小さければ小さいほど好ましい。
鉄損W10/400とは、1.0Tの磁束密度、400Hzの周波数における鉄損である。無方向性電磁鋼板の鉄損W10/400としては、L方向の鉄損W10/400とC方向の鉄損W10/400との平均値を用いる。鉄損W10/400が「20×t+7.5」W/kg超であると、この無方向性電磁鋼板を用いて製造されたモータコアのエネルギ損失が過大となり、発熱量の増加及び発電機体格の増加につながる。従って、鉄損W10/400は「20×t+7.5」W/kg以下とする。鉄損W10/400は小さければ小さいほど好ましい。
第1の試験では、真空溶解炉を用い、質量%で、C:0.0022%、S:0.0012%、Ti:0.0015%、N:0.0018%、Sn:0.022%、P:0.016%、Ni:0.031%、及びCu:0.024%を含み、残部がSi、Al、Mn、Fe及び不純物からなる鋼塊を作製した。各鋼塊のSi、Al及びMnの含有量を表1に示す。
第2の試験では、真空溶解炉を用い、質量%で、Si:3.2%、Al:0.80%、Mn:0.9%、C:0.0029%、S:0.0019%、Ti:0.0012%、N:0.0024%、Sb:0.010%、Sn:0.042%、P:0.025%、Ni:0.024%、及びCr:0.02%を含み、残部がFe及び不純物からなる鋼塊を作製した。
第3の試験では、真空溶解炉を用い、質量%で、Si:3.4%、Al:0.80%、Mn:0.9%、C:0.0010%、S:0.0014%、Ti:0.0018%、N:0.0022%、Sb:0.022%、Sn:0.051%、P:0.018%、Ni:0.034%、Cr:0.03%、Cu:0.04%、Mo:0.01%、及びB:0.0009%を含み、残部がFe及び不純物からなる鋼塊を作製した。
第1の試験では、真空溶解炉を用い、質量%で、Si:3.2%、Al:0.80%、Mn:1.0%、S:0.0010%、Ti:0.0012%、N:0.0020%、Sn:0.041%、及びCu:0.022%を含み、残部がP、Ni、C、Fe及び不純物からなる鋼塊を作製した。各鋼塊のP、Ni、Cの含有量を表4に示す。
第5の試験では、真空溶解炉を用い、質量%で、Si:3.3%、Al:0.80%、Mn:1.1%、C:0.0012%、S:0.0018%、Ti:0.0015%、N:0.0024%、Sb:0.004%、Sn:0.058%、P:0.015%、Ni:0.018%、Cr:0.005%、及びCu:0.010%を含み、残部がFe及び不純物からなる鋼塊を作製した。
第4の試験では、真空溶解炉を用い、質量%で、Si:3.2%、Al:0.80%、Mn:1.0%、S:0.0010%、Ti:0.0012%、N:0.0020%、Sn:0.041%、及びCu:0.022%を含み、残部がP、Ni、C、Fe及び不純物からなる鋼塊を作製した。各鋼塊のP、Ni、Cの含有量を表4に示す。
Claims (7)
- 質量%で、
Si:3.0%〜3.6%、
Al:0.50%〜1.25%、
Mn:0.5%〜1.5%、
Sb若しくはSn又はこれらの両方:Sb含有量を[Sb]、Sn含有量を[Sn]と表したとき、[Sb]+[Sn]/2が0.0025%〜0.05%、
P:0.010%〜0.150%、
Ni:0.010%〜0.200%、
C:0.0010%〜0.0040%、
N:0.0030%以下、
S:0.0020%以下、
Ti:0.0030%以下、
Cu:0.0500%以下、
Cr:0.0500%以下、
Mo:0.0500%以下、
Bi:0.0050%以下、
Pb:0.0050%以下、
V:0.0050%以下、
B:0.0050%以下、かつ
残部:Fe及び不純物、
で表される化学組成を有し、
厚さが0.15mm〜0.30mmであり、
厚さをt(mm)と表したとき、
磁束密度B50:「0.2×t+1.52」T以上、
磁束密度差ΔB50:0.08T以下、
鉄損W10/50:0.95W/kg以下、かつ
鉄損W10/400:「20×t+7.5」W/kg以下、
で表される磁気特性を有し、
結晶粒内に析出した粒内炭化物及び結晶粒界に析出した粒界炭化物の総数に対する前記粒内炭化物の数の割合が0.50以下であることを特徴とする無方向性電磁鋼板。 - 前記化学組成において、
P:0.015%〜0.100%、
Ni:0.020%〜0.100%、若しくは
C:0.0020%〜0.0030%、
又はこれらの任意の組み合わせが満たされ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。 - 鋼片の熱間圧延を行って熱延鋼板を得る工程と、
前記熱延鋼板の冷間圧延を行って冷延鋼板を得る工程と、
前記冷間圧延の完了前に前記熱延鋼板の第1の焼鈍を行う工程と、
前記冷延鋼板の第2の焼鈍を行う工程と、
を有し、
前記第1の焼鈍を行う工程は、
前記熱延鋼板を850℃〜1100℃の第1の温度範囲内に10秒間〜120秒間保持する工程と、
その後に、850℃から600℃までの温度域を5℃/秒〜50℃/秒の速度で冷却する工程と、
を有し、
前記第2の焼鈍を行う工程は、
前記冷延鋼板を900℃〜1100℃の第2の温度範囲内に10秒間〜240秒間保持する工程と、
その後に、900℃から300℃までの温度域を10℃/秒〜40℃/秒の速度で冷却する工程と、
を有し、
前記鋼片は、
質量%で、
Si:3.0%〜3.6%、
Al:0.50%〜1.25%、
Mn:0.5%〜1.5%、
Sb若しくはSn又はこれらの両方:Sb含有量を[Sb]、Sn含有量を[Sn]と表したとき、[Sb]+[Sn]/2が0.0025%〜0.05%、
P:0.010%〜0.150%、
Ni:0.010%〜0.200%、
C:0.0010%〜0.0040%、
N:0.0030%以下、
S:0.0020%以下、
Ti:0.0030%以下、
Cu:0.0500%以下、
Cr:0.0500%以下、
Mo:0.0500%以下、
Bi:0.0050%以下、
Pb:0.0050%以下、
V:0.0050%以下、
B:0.0050%以下、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。 - 前記第1の焼鈍として、前記冷間圧延の前に熱延板焼鈍を行うことを特徴とする請求項3に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
- 前記冷間圧延の前に熱延板焼鈍を行う工程を有し、
前記第1の焼鈍として、前記冷間圧延の間に中間焼鈍を行うことを特徴とする請求項3に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。 - 前記化学組成において、
P:0.015%〜0.100%、
Ni:0.020%〜0.100%、若しくは
C:0.0020%〜0.0030%、
又はこれらの任意の組み合わせが満たされることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1項に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。 - 前記冷延鋼板の厚さを0.15mm〜0.30mmとすることを特徴とする請求項3乃至6のいずれか1項に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
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