JP2002030397A - 無方向性電磁鋼板とその製造方法 - Google Patents

無方向性電磁鋼板とその製造方法

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JP2002030397A
JP2002030397A JP2000212870A JP2000212870A JP2002030397A JP 2002030397 A JP2002030397 A JP 2002030397A JP 2000212870 A JP2000212870 A JP 2000212870A JP 2000212870 A JP2000212870 A JP 2000212870A JP 2002030397 A JP2002030397 A JP 2002030397A
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steel sheet
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hot
sheet
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Taisei Nakayama
大成 中山
Noriyuki Honjo
法之 本庄
Hiroyoshi Yashiki
裕義 屋鋪
Ichiro Tanaka
一郎 田中
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 400Hz 磁束密度1.5Tでの鉄損が70W/kg以下、
50Hz磁束密度1.5Tでの鉄損が3.0W/kg 以下、かつ表面ヴ
ィッカース硬度が220 以下の無方向性電磁鋼板とその製
造方法を提供する。 【解決手段】 C:0.01%以下、Si:3.0 %以下、M
n:1.0 %以上4.0 %以下、S:0.01%以下、酸可溶A
l:1.0 %以上3.0 %以下、P:0.1 %以下、N:0.005
%以下、残部不可避不純物よりなり、[Si]≦[Al]+[M
n]([ ]内は各元素の質量%) の式を満たし鋼組成を有す
るスラブを1300℃以下の温度で加熱し熱間圧延を行った
後、600 〜1000℃の熱延板焼鈍を行うか、あるいは熱延
まま冷間圧延を1回または中間焼鈍をはさんで2回以上
行い、最終板厚を0.10mm以上0.65mm以下に仕上げ、次い
で700 〜1150℃での連続焼鈍にて仕上げ焼鈍を行い、必
要によりさらに、有機または、有機および無機の複合物
よりなる表面コーティングを鋼板表面に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、無方向性電磁鋼板
とその製造方法に関する。より詳述すれば、エアコンの
コンプレッサに使用されるハーメティックモータ、パソ
コンのハードディスクなどに使用されるスピンドルモー
タ、ハイブリッド自動車や電気自動車の主モータやスタ
ータジェネレータ用のモータ、掃除機や真空ポンプなど
に用いられる高速回転モータ、多極モータであるサーボ
モータなど、主として高効率モータに使用される高性能
電磁鋼板とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、無方向性電磁鋼板はモータや
トランスに使用されるが、近年、環境問題とエネルギー
問題で火力発電所あるいは自動車から排出されるCO2
窒素酸化物等の削減が求められている。
【0003】かかる排出ガスの削減方法の一つとして
は、消費電力の削減のためにモータの高効率化が求めら
れ、また自動車のエンジンのかわりに電気モータで駆動
する電気自動車やエンジンと電気モータを組み合わせる
ことで排出ガスを削減したハイブリッド電気自動車が開
発されている。
【0004】このような最近の傾向から、より効率的モ
ータが強く求められている。従来技術では、たとえばエ
アコン用のコンプレッサのハーメティックモータにおい
て、誘導モータの鉄心として使用される電磁鋼板はJIS
で規定された50A1300 程度であった。かかる鋼板は、鉄
損が悪く、効率の低いものであるが、Siの含有量が低い
ため、打抜性は良好で、超硬金型の研磨までに300 〜40
0 万パンチは可能であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところがモータの高効
率化とともに永久磁石を使用した同期モータが主流とな
り、また効率改善のためにSiを多量に含有した電磁鋼板
の使用が主流となってきた。これらの用途に用いられる
電磁鋼板はたとえば特開昭57−35626 号公報などに提案
されたJIS 35A230相当の電磁鋼板や、特開平8−60252
号公報や特開平8−49044 号公報などで提案された高周
波特性に優れた薄物電磁鋼板がある。しかし、いずれも
Siを多用するために[Si]>[Al]+[Mn]となりヴィッカー
ス硬度の上昇を招き、例えばモータコア製造において図
1に示すように打抜き性の低下で金型の摩耗が著しく金
型研磨コストの上昇をまねき生産性の低下は免れなかっ
た。
【0006】ここに、本発明の課題は、加工性と磁気特
性の両者の優れた無方向性電磁鋼板およびその製造方法
を提供することである。より具体的には、本発明の課題
は、インバータなどの非正弦波励磁による磁気特性が、
400Hz 磁束密度1.5Tでの鉄損70W/kg以下、50Hz磁束密度
1.5Tでの鉄損3.0W/kg 以下であり、かつ表面ヴィッカー
ス硬度が220 以下の無方向性電磁鋼板とその製造方法を
提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、本発明者らは、成分コントロールと表面ヴィッカ
ース硬さのコントロールを行うことで加工性と磁気特性
の両者の優れた無方向性電磁鋼板が得られることを知っ
た。
【0008】本発明の要旨とするところは、所定成分よ
りなるスラブを熱間圧延を行った後、酸洗し冷間圧延を
行い、あるいは熱延板の焼鈍を行ってから酸洗そして冷
間圧延を行って、所定の板厚まで一回または中間焼鈍を
はさみ2回以上の冷間圧延によって仕上げた後、連続焼
鈍を行い、使用用途によっては、表面に無機バインダー
を含む樹脂あるいは樹脂のみよりなる有機−無機の複合
あるいは有機コーティングを施すことにある。
【0009】ここに、本発明は次の通りである。 (1) 質量%で、C:0.01%以下、Si:3.0 %以下、Mn:
1.0 %以上4.0 %以下、S:0.01%以下、酸可溶Al:1.
0 %以上3.0 %以下、P:0.1 %以下、N:0.0050%以
下、残部Feおよび不可避不純物よりなり、[Si]≦[Al]+
[Mn]([ ]内は各元素の質量%)の式を満たして化学組成
を有し、最終製品の板厚が0.10mm以上0.65mm以下で、か
つ硬さがヴィッカース硬度荷重1kg測定で220 を越えな
い無方向性電磁鋼板。
【0010】(2) 上記(1) 記載の化学組成を有するスラ
ブを1300℃以下の温度で加熱して熱間圧延を行った後、
600 〜1000℃の熱延板焼鈍を行うか、あるいは熱延まま
冷間圧延を1回または中間焼鈍をはさんで2回以上の冷
間圧延を行い、最終板厚を0.10mm以上0.65mm以下に仕上
げ、次いで700 〜1150℃での連続焼鈍にて表面ヴィッカ
ース硬度が荷重1kgで測定して220 を越えないように仕
上げ焼鈍を行うことを特徴とする無方向性電磁鋼板の製
造方法。
【0011】(3) 前記仕上げ焼鈍を行ってから有機樹脂
または、有機樹脂および無機バインダの複合物よりなる
表面コーティングを鋼板表面に形成する、上記(2) 記載
の無方向性電磁鋼板の製造方法。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、本発明において鋼組成およ
び製造条件を上述のように規定したが、その限定理由を
以下に示す。なお、化学組成を規定する「%」はとくに
ことわりがない限り、「質量%」である。化学組成 C:0.01%を越えて含有すると磁気時効が起こり磁気特
性を劣化させるため0.01%以下とする。好ましくは0.00
5 %以下とする。
【0013】Si:磁気特性改善に必須の元素であるが、
3.0 %を越えて含有させるとヴィッカース硬度の上昇を
招くため、3.0 %以下とした。好ましくは2.2 %以下で
ある。
【0014】Mn:磁気特性改善に有効な元素であるが、
1.0 %未満では効果がなく、4.0 %を越えて添加すると
冷間圧延が困難となるため、1.0 %以上、4.0 %以下と
した。好ましくは、1.5 %以上4.0 %以下である。さら
に好ましくは、2.0 %以上4.0 %以下である。
【0015】S:Sの添加は磁気特性を劣化させるた
め、Sは0.01%以下とした。好ましくは、0.005 %以下
である。 酸可溶Al:磁気特性を改善するのに重要な元素である
が、1.0 %未満では効果がなく、3.0 %を超えて含有す
ると硬さの著しい上昇を招き冷間圧延が困難となるた
め、1.0 %以上、3.0 %以下とした。好ましくは1.2 %
以上2.5 %以下である。
【0016】P:打抜き性を確保するための機械的性質
を改善するのに重要であるが、0.1%を越えて含有する
と冷間圧延時の破断を引き起こすため、0.1 %以下とし
た。また、0.005 %未満では打抜き性確保の効果が薄く
なるので、好ましくは、0.005 %以上とした。
【0017】N:Nは磁気特性にとって有害であり、Al
と結合してAlN を形成し結晶粒を微細化させ磁気特性の
劣化を招くので、Nを0.0050%以下とした。 [Si]≦[Al]+[Mn]: 再結晶組織においてSi、Al、Mnの存
在は鉄損を低減させるために固有抵抗を増加させるが、
その添加により硬さが上昇する。鉄損低減と硬さ上昇と
をバランスさせるべく該当の式を満たすとき、ヴィッカ
ース硬さが220以下を満足させることができることを知
り、Si含有量をAlとMnとの合計含有量以下に制限した。
【0018】その他、Cr、Ni、Ti、Nb、V、Mo、W、S
b、Sn、Zr等の元素が微量存在していてもよい。 製品板厚:0.10mm未満では圧延のコスト高となり、また
占積率の低下が著しく、0.65mmを越えると高周波鉄損の
増加が著しいので0.10mm以上0.65mm以下とした。
【0019】上記の鋼組成を有するスラブは、1300℃以
下の温度で加熱し通常の熱間圧延を行う。1300℃を越え
た加熱温度は鋼中のMnS を溶解させ磁気特性の劣化を招
く。圧延性を確保するために、好ましくは1100〜1250℃
である。
【0020】熱間圧延後、場合により磁気特性改善のた
めに熱延板焼鈍を行ってもよい。熱延板焼鈍温度は600
℃未満では効果がなく、1100℃を越えると結晶粒が過度
に粗大化し、冷間圧延時に破断等のトラブルを引き起こ
す。
【0021】熱延まま、あるいは熱延板焼鈍後に、酸洗
を行ってから冷間圧延を行うが、このときの冷間圧延は
1回または中間焼鈍をはさみ2回以上行い、上述のよう
に0.1mm 〜0.65mmと所定の厚みに仕上げる。
【0022】仕上げ焼鈍は連続焼鈍で700 〜1150℃で行
う。仕上焼鈍温度が700 ℃未満では再結晶組織が十分得
られず磁気特性は不良となりかつ硬さの上昇を招く。11
50℃超では結晶粒が著しく粗大化しモータコア抜き加工
の際、割れを生じ加工性が劣るので1150℃以下とする。
好ましくは、950 〜1150℃である。
【0023】仕上げ焼鈍後、打抜性を重視する用途に
は、鋼板表面に樹脂のみあるいは、アクリル樹脂、ポリ
エステル樹脂、ビニル樹脂等の有機樹脂とクロム、マグ
ネシウム、アルミニウム、モリブデン等の各元素の酸化
物または水酸化物、あるいは硫化物、さらにはホウ酸、
珪酸等の無機バインダーの混合物からなる表面コーティ
ングを施す。有機樹脂単独の表面コーティングを例えば
厚さ0.1 〜1.0 μm行ってもよい。
【0024】
【実施例】[実施例1]表1に示した化学組成よりなるス
ラブを、同表中に示した条件にて、加熱して、板厚さ
1.6〜2.8mm にまで熱間圧延を行い、酸洗後、熱延板焼
鈍を行いあるいは行わずに、冷間圧延を行い、それぞれ
表中の板厚に仕上げた。冷間圧延の際の中間焼鈍は、80
0 〜1000℃に加熱することで行った。
【0025】その後、表中の温度で連続焼鈍を実施、再
結晶焼鈍による仕上げ焼鈍を行ってから、アクリル樹脂
エマルジョン、クロムおよびマグネシウムの酸化物、ほ
う酸よりなる膜厚0.4 μmの表面コーティングをロール
コータ方式により鋼板表面に形成させた。
【0026】このようにして製造した電磁鋼板から試験
片を適宜採取して次のような要領で磁気特性および打抜
き性( 表面硬度で代用) を評価した。磁気特性は、可聴
周波数25cmエプスタイン試験枠を用い、非正弦波のうち
PWM (パルス幅変調) によりキャリア周波数3kHz 、
励磁周波数50Hzと400 Hzで磁束密度1.5Tの時の鉄損をJI
S C-2550の方法に従い測定した。
【0027】表面硬さはJIS Z-2255に従い測定した。鉄
損W15/50は3W/kg以下、W15/400 は70W/kg以下を良好と
した。結果は同じく表1にまとめて示す。
【0028】
【表1】
【0029】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、40
0Hz における磁束密度1.5Tでの鉄損70W/kg以下、50Hzに
おける磁束密度1.5Tでの鉄損3.0W/kg 以下であり、かつ
表面ヴィッカース硬度が220 以下の無方向性電磁鋼板が
得られ、高効率モータの製作を経済的にも可能とするの
であって、実用上の本発明の意義は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】表面硬さと打抜加工性の関係を示すグラフであ
る。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01F 1/18 H01F 1/18 (72)発明者 屋鋪 裕義 和歌山県和歌山市湊1850番地 住友金属工 業株式会社和歌山製鉄所内 (72)発明者 田中 一郎 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内 Fターム(参考) 4K033 AA01 CA08 CA09 FA01 FA13 HA01 HA03 JA00 4K044 AA02 AB02 BA21 BB01 BC05 BC14 CA53 5E041 AA02 AA19 BC01 BC05 CA04 HB05 HB07 HB11 NN01 NN06 NN18

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】質量%で、 C:0.01%以下、Si:3.0 %以下、Mn:1.0 %以上4.0
    %以下、S:0.01%以下、酸可溶Al:1.0 %以上3.0 %
    以下、P:0.1 %以下、N:0.0050%以下、残部Feおよ
    び不可避不純物よりなり、[Si]≦[Al]+[Mn]([ ]内は各
    元素の質量%)の式を満たす化学組成を有し、最終製品
    の板厚が0.10mm以上0.65mm以下で、かつ硬さがヴィッカ
    ース硬度荷重1kg測定で220 を越えない無方向性電磁鋼
    板。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の化学組成を有するスラブ
    を1300℃以下の温度で加熱して熱間圧延を行った後、60
    0 〜1000℃の熱延板焼鈍を行うか、あるいは熱延まま冷
    間圧延を1回または中間焼鈍をはさんで2回以上の冷間
    圧延を行い、最終板厚を0.10mm以上0.65mm以下に仕上
    げ、次いで700 〜1150℃での連続焼鈍にて表面ヴィッカ
    ース硬度が荷重1kgで測定して220 を越えないように仕
    上げ焼鈍を行うことを特徴とする無方向性電磁鋼板の製
    造方法。
  3. 【請求項3】 前記仕上げ焼鈍を行ってから有機樹脂ま
    たは、有機樹脂および無機バインダの複合物よりなる表
    面コーティングを鋼板表面に形成する、請求項2記載の
    無方向性電磁鋼板の製造方法。
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