JP2021509153A - 無方向性電磁鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[数1]
−2.5≦[P]/[Cr]−[Mg]×100≦6.5
(数1において、[P]、[Cr]および[Mg]はそれぞれP、CrおよびMgの含有量(重量%)を表す。)
前記内部酸化層の厚さが前記表面酸化層の厚さより厚くてもよい。
Si:2.5〜6.0重量%
ケイ素(Si)は、材料の比抵抗を高めて鉄損を低下させる役割をし、過度に少なく添加される場合、高周波鉄損の改善効果が足りないこともある。反対に過度に多く添加される場合、材料の硬度が上昇して冷間圧延性が極度に悪化して生産性および打抜性が低下し得る。したがって、前述した範囲でSiを添加することができる。より具体的には、Siは2.6〜4.5重量%含み得る。
アルミニウム(Al)は、材料の比抵抗を高めて鉄損を低下させる役割をし、添加量が過度に少ないと、高周波鉄損低減に効果がなく、窒化物が微細に形成されて磁性を低下させ得る。反対に過度に多く添加されると、製鋼と連続鋳造などのすべての工程上に問題を発生させて生産性を大きく低下させ得る。したがって、前述した範囲でAlを添加することができる。より具体的には、Alを0.4〜3.3重量%含み得る。
マンガン(Mn)は、材料の比抵抗を高めて鉄損を改善して硫化物を形成させる役割をし、添加量が過度に少ないと、MnSが微細に析出されて磁性を低下させ得る。反対に過度に多く添加されると、磁性に不利な{111}集合組織の形成を助長して磁束密度が減少し得る。したがって、前述した範囲でMnを添加することができる。より具体的には、Mnを0.3〜3.5重量%含み得る。
比抵抗は、13.25+11.3×([Si]+[Al]+[Mn]/2)から計算された値である。この時、[Si]、[Al]、[Mn]は、それぞれSi、Al、Mnの含有量(重量%)を表す。比抵抗が高いほど鉄損を低下させる役割をする。比抵抗が過度に低いと、鉄損が劣り高効率モータとしての使用は難しい。より具体的には、比抵抗は50〜80μΩ・cmでありうる。
Cr:0.01〜0.2重量%
リン(P)は、表面に濃縮され、内部酸化層の分率を制御する役割をする。Pの添加量が過度に少ないと均一な内部酸化層の形成が難しい。Pの添加量が過度に多いとSi系酸化物の融点が変動し、内部酸化層が急激に形成される得る。したがって、前述した範囲でPの含有量を制御することができる。より具体的には、Pを0.005〜0.07重量%含み得る。
マグネシウム(Mg)は、酸化性雰囲気でCr、Pの表面濃縮を図る役割をする。Mgが過度に少なく含まれる時、前述した役割を適切に行うことはできない。Mgを過度に多く含むと、Cr、Pの過度な表面濃縮で内部酸化層が厚く形成されて磁性の劣化を発生させる。したがって、前述した範囲でMgの含有量を制御することができる。より具体的には、Mgを0.001〜0.03重量%含み得る。
[数1]
−2.5≦[P]/[Cr]−[Mg]×100≦6.5
(数1において、[P]、[Cr]および[Mg]はそれぞれP、CrおよびMgの含有量(重量%)を表す。)
前述した元素の他にも炭素(C)、硫黄(S)、窒素(N)、チタニウム(Ti)、ニオビウム(Nb)、バナジウム(V)等の不可避に混入される不純物が含まれ得る。
Sは、硫化物を形成して結晶粒成長性を劣位させる。
まず、スラブを製造する。スラブ内の各組成の添加比率を限定した理由は、前述した無方向性電磁鋼板の組成の限定理由と同様であるため、重複する説明は省略する。後述する熱間圧延、熱延板焼鈍、冷間圧延、最終焼鈍などの製造過程でスラブの組成は実質的に変動しないので、スラブの組成と無方向性電磁鋼板の組成が実質的に同一である。
急速昇温段階は、露点温度−10〜60℃で行われる。このような酸化性雰囲気により内部酸化層が適切に形成され得る。露点温度が過度に低いと、内部酸化層が形成され難い。反対に、露点温度が過度に高いと、内部酸化層が過度に厚く形成され、磁性が劣り、打ち抜き時の粉塵などが発生して生産性が劣る。
下記表1のように組成されるスラブを製造した。表1に記載された成分以外のC、S、N、Tiなどはいずれも0.003重量%に制御した。スラブを1150℃で加熱し、850℃で熱間仕上げ圧延して板厚み2.0mmの熱延板を製作した。熱間圧延された熱延板は1100℃で4分間焼鈍した後酸洗した。その後、冷間圧延して板厚みを0.25mmにした後最終焼鈍を実施した。500℃までの急速昇温段階の昇温速度および露点条件を下記表2に整理した。その後、1000℃まで昇温し、1000℃で45秒間維持した。その後、1μm厚さの絶縁層を形成した。
10:素地鋼板
11:内部酸化層
12:表面酸化層
20:絶縁層
100:無方向性電磁鋼板
Claims (13)
- 重量%で、Si:2.5〜6.0%、Al:0.2〜3.5%、Mn:0.2〜4.5%、Cr:0.01〜0.2%、P:0.005〜0.08%、Mg:0.0005〜0.05%および残部はFeおよび不可避不純物からなり、下記数1を満足し、素地鋼板の内部に0.2〜5μm厚さの内部酸化層が形成された、ことを特徴とする無方向性電磁鋼板。
[数1]
−2.5≦[P]/[Cr]−[Mg]×100≦6.5
(数1において、[P]、[Cr]および[Mg]はそれぞれP、CrおよびMgの含有量(重量%)を表す。) - 前記内部酸化層は、前記素地鋼板の表面から前記素地鋼板の内部方向に5μm以下の範囲に形成された、ことを特徴とする請求項1に記載の無方向性電磁鋼板。
- 前記内部酸化層は、Cr2O3またはMgOの中の1種以上の酸化物を含む、ことを特徴とする請求項1に記載の無方向性電磁鋼板。
- 前記内部酸化層と前記素地鋼板の界面の平均粗度は1〜5μmである、ことを特徴とする請求項1に記載の無方向性電磁鋼板。
- 前記素地鋼板の表面に接し、前記素地鋼板の内部方向に形成された表面酸化層をさらに含む、ことを特徴とする請求項1に記載の無方向性電磁鋼板。
- 前記内部酸化層および前記表面酸化層は、酸素を0.05重量%以上含む、ことを特徴とする請求項5に記載の無方向性電磁鋼板。
- 前記内部酸化層の厚さが前記表面酸化層の厚さより厚い、ことを特徴とする請求項5に記載の無方向性電磁鋼板。
- 前記無方向性電磁鋼板の比抵抗は、45μΩ・cm以上である、ことを特徴とする請求項1に記載の無方向性電磁鋼板。
- 前記無方向性電磁鋼板は、C、S、N、Ti、NbおよびVの中の1種以上をそれぞれ0.004重量%以下でさらに含む、ことを特徴とする請求項1に記載の無方向性電磁鋼板。
- 重量%で、Si:2.5〜6.0%、Al:0.2〜3.5%、Mn:0.2〜4.5%、Cr:0.01〜0.2%、P:0.005〜0.08%、Mg:0.0005〜0.05%および残部はFeおよび不可避不純物からなり、下記数1を満足するスラブを製造する段階、
前記スラブを加熱する段階、
前記スラブを熱間圧延して熱延板を製造する段階、
前記熱延板を冷間圧延して冷延板を製造する段階、および
前記冷延板を最終焼鈍する段階、を含み、
前記最終焼鈍する段階は、昇温速度15℃/秒以上で昇温する急速昇温段階、一般昇温段階、および均熱段階、を含み、
前記急速昇温段階は、露点温度−10〜60℃で行われる、ことを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
[数1]
−2.5≦[P]/[Cr]−[Mg]×100≦6.5
(数1において、[P]、[Cr]および[Mg]はそれぞれスラブ内のP、CrおよびMgの含有量(重量%)を表す。) - 前記急速昇温段階は、前記冷延板を450〜600℃まで昇温する、ことを特徴とする請求項10に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
- 前記一般昇温段階は昇温速度が1〜15℃/秒であり、露点温度−50〜−20℃で行われる、ことを特徴とする請求項10に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
- 前記均熱段階の均熱温度は、850〜1050℃である、ことを特徴とする請求項10に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
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