JP2011236486A - 無方向性電磁鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、質量%で、C:0.005%以下、Si:1.0%以上4.0%以下、sol.Al:2.5%未満、Mn:0.1%以上3.0%以下、P:0.2%以下、S:0.005%以下およびN:0.005%以下を含有し、残部がFeおよび不純物からなるとともに、Siおよびsol.Alの合計含有量が4.5%未満である化学組成を有し、板厚が0.10mm以上0.35mm以下であり、平均結晶粒径が30μm以上200μm以下であり、X=(2×B50L+B50C)/(3×Is)で規定されるX値が0.845以上であり、鉄損W10/1kが80W/kg以下であることを特徴とする無方向性電磁鋼板を提供することにより、上記目的を達成する。
【選択図】図1
Description
一方、近年では、固定子に巻き線設計の面で有利な分割鉄心が採用されるケースが増加しており、このようなモータの鉄心材料としては、圧延方向(以下、「L方向」ともいう。)の磁気特性が良好な無方向性電磁鋼板が求められている。
本発明は上記新知見に基づいてなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
X=(2×B50L+B50C)/(3×Is) (1)
(ここで、B50Lは磁化力5000A/mで磁化した際の圧延方向の磁束密度、B50Cは磁化力5000A/mで磁化した際の圧延直角方向の磁束密度、Isは室温における自発磁化である。)
(A)上述の化学組成を有する熱延鋼板に10%以上75%以下の圧下率の冷間圧延を施す第1冷間圧延工程
(B)上記第1冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に700℃以上900℃以下の温度域に1時間以上40時間以下保持する中間焼鈍を施す中間焼鈍工程
(C)上記中間焼鈍工程により得られた中間焼鈍鋼板に50%以上85%以下の圧下率の冷間圧延を施して0.10mm以上0.35mm以下の板厚とする第2冷間圧延工程
(D)上記第2冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に900℃以上1200℃以下の温度域に保持する仕上焼鈍を施す仕上焼鈍工程
本発明の無方向性電磁鋼板は、質量%で、C:0.005%以下、Si:1.0%以上4.0%以下、sol.Al:2.5%未満、Mn:0.1%以上3.0%以下、P:0.2%以下、S:0.005%以下およびN:0.005%以下を含有し、残部がFeおよび不純物からなるとともに、Siおよびsol.Alの合計含有量が4.5%未満である化学組成を有し、板厚が0.10mm以上0.35mm以下であり、平均結晶粒径が30μm以上200μm以下であり、下記式(1)で規定されるX値が0.845以上であり、磁束密度1.0T、周波数1kHzで励磁した際の鉄損W10/1kが80W/kg以下であることを特徴とするものである。
X=(2×B50L+B50C)/(3×Is) (1)
(ここで、B50Lは磁化力5000A/mで磁化した際の圧延方向の磁束密度、B50Cは磁化力5000A/mで磁化した際の圧延直角方向の磁束密度、Isは室温における自発磁化である。)
まず、本発明の無方向性電磁鋼板の化学組成の限定理由について説明する。なお、各元素の含有量を示す「%」は、特に断りのない限り「質量%」を意味するものである。
磁束密度に関しては、分割鉄心の場合、C方向よりもL方向が重視される。そこで、下記式(1)で規定されるX値が0.845以上とする。
X=(2×B50L+B50C)/(3×Is) (1)
ここで、B50Lは磁化力5000A/mで磁化した際の圧延方向の磁束密度、B50Cは磁化力5000A/mで磁化した際の圧延直角方向の磁束密度、Isは室温における自発磁化である。
Isは、下記式(2)および(3)により求める。なお、式(2)は、鋼板の自発磁化がFe以外の元素によって単純に希釈されると仮定して自発磁化を求めるものである。また、式(2)における鋼板の密度はJIS Z8807に従って測定すればよい。
Is=2.16×{(鋼板の密度)/(Feの密度)}×[Feの含有量(質量%)]/100 (2)
Feの含有量(質量%)=100(質量%)−[C、Si、Mn、sol.Al、P、S、N、Sn、Sb、Caの合計含有量(質量%)] (3)
上述したように、エアコンや冷蔵庫などのコンプレッサーモータ、電気自動車やハイブリッド自動車などの駆動モータや発電機などの高効率分割鉄心型モータは高速回転域で使用される場合が多いので、高周波条件下における鉄損が低いことが求められる。結晶粒径が過大であっても過小であっても高周波条件での鉄損が劣化するため、平均結晶粒径は30μm以上200μm以下とする。
高周波条件下における鉄損を低減するには板厚が薄いほど好ましいので、板厚は0.35mm以下とする。好ましくは0.30mm以下である。一方、過度の薄肉化は鋼板やモータの生産性を著しく低下させるので、板厚は0.10mm以上とする。好ましくは、0.15mm以上である。
上記磁気特性を備える無方向性電磁鋼板は、後述する無方向性電磁鋼板の製造方法により製造することが好適である。
本発明の無方向性電磁鋼板の製造方法は、下記工程(A)〜(D)を有することを特徴とするものである。
(A)上述の化学組成を有する熱延鋼板に10%以上75%以下の圧下率の冷間圧延を施す第1冷間圧延工程
(B)第1冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に700℃以上900℃以下の温度域に1時間以上40時間以下保持する中間焼鈍を施す中間焼鈍工程
(C)中間焼鈍工程により得られた中間焼鈍鋼板に50%以上85%以下の圧下率の冷間圧延を施して0.10mm以上0.35mm以下の板厚とする第2冷間圧延工程
(D)第2冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に900℃以上1200℃以下の温度域に保持する仕上焼鈍を施す仕上焼鈍工程
第1冷間圧延工程においては、上記化学組成を有する熱延鋼板に10%以上75%以下の圧下率の冷間圧延を施す。
第1冷間圧延工程における圧下率が10%未満もしくは75%超であると、目的とする磁気特性を得ることができない場合がある。したがって、第1冷間圧延工程における圧下率は10%以上75%以下とする。
中間焼鈍工程においては、上記第1冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に700℃以上900℃以下の温度域に1時間以上40時間以下保持する中間焼鈍を施す。
中間焼鈍工程における中間焼鈍温度が700℃未満であったり、700℃以上の温度域に保持する時間が1時間未満であったりすると、目的とする磁気特性を得ることができない場合がある。一方、中間焼鈍温度を900℃超とするには特殊な設備が必要となり、700℃以上の温度域に保持する時間を40時間超としても効果が飽和してしまうので、いずれもコストの増加を招く。したがって、中間焼鈍工程は700℃以上900℃以下の温度域に1時間以上40時間以下保持するものとする。
中間焼鈍の他の条件は特に限定されるものではない。
第2冷間圧延工程においては、上記中間焼鈍工程により得られた中間焼鈍鋼板に50%以上85%以下の圧下率の冷間圧延を施して0.10mm以上0.35mm以下の板厚とする。
仕上焼鈍工程においては、上記第2冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に900℃以上1200℃以下の温度域に保持する仕上焼鈍を施す。
仕上焼鈍工程における仕上焼鈍温度が900℃未満では、粒成長不足により平均結晶粒径が30μm未満となって十分な磁気特性が得られない場合がある。したがって、仕上焼鈍温度は900℃以上とする。一方、仕上焼鈍温度が1200℃超では、粒成長が過度に進行してしまい平均結晶粒径が200μm超となって十分な磁気特性が得られない場合がある。したがって、仕上焼鈍温度は1200℃以下とする。
900℃以上1200℃以下の温度域に保持する仕上焼鈍時間は特に規定せずともよいが、良好な磁気特性をより確実に得るには1秒間以上とすることが好ましい。一方、生産性の観点からは仕上焼鈍時間を120秒間以下とすることが好ましい。
仕上焼鈍の他の条件は特に限定されるものではない。
上記第1冷間圧延工程に供する熱延鋼板には、熱延板焼鈍を施してもよい。熱延板焼鈍を施すことにより、一層良好な磁気特性が得られる。
熱延板焼鈍は箱焼鈍および連続焼鈍のいずれによって行ってもよい。箱焼鈍により行う場合には、700℃以上900℃以下の温度域に1時間以上20時間以下保持することが好ましい。連続焼鈍により行う場合には、900℃以上1100℃以下の温度域に1秒間以上180秒間以下保持することが好ましい。
熱延板焼鈍の他の条件は特に限定されるものではない。
上記第1冷間圧延工程に供する熱延鋼板は、上記化学組成を有する鋼塊または鋼片(以下、「スラブ」ともいう。)に熱間圧延を施すことにより得ることができる。
熱間圧延の各種条件は特に限定されるものではない。
上記仕上焼鈍工程後に、一般的な方法に従って、有機成分のみ、無機成分のみ、あるいは有機無機複合物からなる絶縁皮膜を鋼板表面に塗布するコーティング工程を行ってもよい。環境負荷軽減の観点から、クロムを含有しない絶縁皮膜を塗布しても構わない。また、コーティング工程は、加熱・加圧することにより接着能を発揮する絶縁コーティングを施す工程であってもよい。接着能を発揮するコーティング材料としては、アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂またはメラミン樹脂などを用いることができる。
下記表1に示す化学組成を有するスラブを熱間圧延によって板厚2.0mm〜2.3mmの熱延鋼板とし、酸洗を施した。これらの酸洗鋼板について、一部を除いて熱延板焼鈍を施さずに中間焼鈍を挟む第1冷間圧延工程および第2冷間圧延工程によって仕上板厚0.20mm〜0.50mmの冷延鋼板とした。一部は、800℃10時間の箱焼鈍または950℃20秒間の連続焼鈍による熱延板焼鈍を施して、中間焼鈍を挟む第1冷間圧延工程および第2冷間圧延工程によって仕上板厚の冷延鋼板とした。残りは、900℃10時間の箱焼鈍による熱延板焼鈍を施して、1回の冷間圧延工程により仕上板厚の冷延鋼板とした。これらの冷延鋼板に950℃以上1180℃以下の温度で30秒間保持する仕上焼鈍を施して、平均結晶粒径51μm〜162μmの無方向性電磁鋼板とした。
Claims (5)
- 質量%で、C:0.005%以下、Si:1.0%以上4.0%以下、sol.Al:2.5%未満、Mn:0.1%以上3.0%以下、P:0.2%以下、S:0.005%以下およびN:0.005%以下を含有し、残部がFeおよび不純物からなるとともに、Siおよびsol.Alの合計含有量が4.5%未満である化学組成を有し、板厚が0.10mm以上0.35mm以下であり、平均結晶粒径が30μm以上200μm以下であり、下記式(1)で規定されるX値が0.845以上であり、磁束密度1.0T、周波数1kHzで励磁した際の鉄損W10/1kが80W/kg以下であることを特徴とする無方向性電磁鋼板。
X=(2×B50L+B50C)/(3×Is) (1)
(ここで、B50Lは磁化力5000A/mで磁化した際の圧延方向の磁束密度、B50Cは磁化力5000A/mで磁化した際の圧延直角方向の磁束密度、Isは室温における自発磁化である。) - 前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、Sn:0.1質量%以下およびSb:0.1質量%以下からなる群から選択される1種または2種を含有す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。
- 前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、Ca:0.01質量%以下を含有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の無方向性電磁鋼板。
- 下記工程(A)〜(D)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:
(A)請求項1から請求項3までのいずれかの請求項に記載された化学組成を有する熱延鋼板に10%以上75%以下の圧下率の冷間圧延を施す第1冷間圧延工程;
(B)前記第1冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に700℃以上900℃以下の温度域に1時間以上40時間以下保持する中間焼鈍を施す中間焼鈍工程;
(C)前記中間焼鈍工程により得られた中間焼鈍鋼板に50%以上85%以下の圧下率の冷間圧延を施して0.10mm以上0.35mm以下の板厚とする第2冷間圧延工程;および
(D)前記第2冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に900℃以上1200℃以下の温度域に保持する仕上焼鈍を施す仕上焼鈍工程。 - 前記第1冷間圧延工程に供する熱延鋼板に、700℃以上900℃以下の温度域に1時間以上20時間以下保持する箱焼鈍による、または、900℃以上1100℃以下の温度域に1秒間以上180秒間以下保持する連続焼鈍による、熱延板焼鈍を施す熱延板焼鈍工程を有することを特徴とする請求項4に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
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