JP5321764B2 - 無方向性電磁鋼板、その製造方法、モータ鉄心用積層体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、電気機器の鉄心材料に好適な無方向性電磁鋼板及びその製造方法等に関する。
近年、電気自動車及びハイブリッド自動車等の駆動モータとして、高速で回転する比較的容量が大きいモータが増えてきている。このため、駆動モータに用いられる鉄心の材料には、商用周波数よりも高い、数100Hz〜数kHzの範囲での低鉄損化が求められている。また、回転子に用いられる鉄心には、遠心力及び応力変動に耐えるため、所要の機械強度も要求される。このような要求は、自動車の駆動モータ以外に用いられる鉄心の材料に求められることもある。
従来、鉄損の低減及び/又は強度の向上等を図った技術が提案されている(特許文献1〜12)。
しかしながら、これらの技術では、鉄損の低減及び強度の向上の両立を達成することは困難である。また、実際には無方向性電磁鋼板を製造することが困難なものもある。
本発明は、鉄損の低減及び強度の向上の両立を達成することができる無方向性電磁鋼板及びその製造方法等を提供することを目的とする。
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、その要旨は、以下のとおりである。
(1) 質量%で、
C:0.002%以上0.01%以下、
Si:2.0%以上4.0%以下、
Mn:0.05%以上0.5%以下、及び
Al:0.01%以上3.0%以下、
を含有し、
更に、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含有し、
残部がFe及び不可避不純物からなり、
Ti、V、Zr、Nb、Cの含有量(質量%)をそれぞれ[Ti]、[V]、[Zr]、[Nb]、[C]と表したとき、「Q=([Ti]/48+[V]/51+[Zr]/91+[Nb]/93)/([C]/12)」で表されるパラメータQの値が0.9以上1.1以下であり、
金属組織の母相がフェライト相であり、
前記金属組織は未再結晶組織を含まず、
前記フェライト相を構成するフェライト粒の平均粒径が30μm以上200μm以下であり、
前記フェライト粒内に、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含む析出物が1個/μm3以上の密度で存在し、
前記析出物の平均粒径が0.002μm以上0.2μm以下であることを特徴とする無方向性電磁鋼板。
C:0.002%以上0.01%以下、
Si:2.0%以上4.0%以下、
Mn:0.05%以上0.5%以下、及び
Al:0.01%以上3.0%以下、
を含有し、
更に、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含有し、
残部がFe及び不可避不純物からなり、
Ti、V、Zr、Nb、Cの含有量(質量%)をそれぞれ[Ti]、[V]、[Zr]、[Nb]、[C]と表したとき、「Q=([Ti]/48+[V]/51+[Zr]/91+[Nb]/93)/([C]/12)」で表されるパラメータQの値が0.9以上1.1以下であり、
金属組織の母相がフェライト相であり、
前記金属組織は未再結晶組織を含まず、
前記フェライト相を構成するフェライト粒の平均粒径が30μm以上200μm以下であり、
前記フェライト粒内に、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含む析出物が1個/μm3以上の密度で存在し、
前記析出物の平均粒径が0.002μm以上0.2μm以下であることを特徴とする無方向性電磁鋼板。
(2) 更に、質量%で、
N:0.001%以上0.004%以下、
Cu:0.5%以上1.5%以下、及び
Sn:0.05%以上0.5%以下、
からなる群から選択された少なくとも一種を含有することを特徴とする(1)に記載の無方向性電磁鋼板。
N:0.001%以上0.004%以下、
Cu:0.5%以上1.5%以下、及び
Sn:0.05%以上0.5%以下、
からなる群から選択された少なくとも一種を含有することを特徴とする(1)に記載の無方向性電磁鋼板。
(3) 前記析出物が、炭化物、窒化物及び炭窒化物からなる群から選択された少なくとも一種であ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。
(4) スラブの熱間圧延を行って熱間圧延鋼板を得る工程と、
前記熱間圧延鋼板の冷間圧延を行って冷間圧延鋼板を得る工程と、
前記冷間圧延鋼板の仕上げ焼鈍を、均熱温度が950℃以上1100℃以下、均熱時間が20秒間以上、前記均熱温度から700℃までの平均冷却速度が2℃/sec以上60℃/sec以下の条件下で行う工程と、
を有し、
前記スラブが、
質量%で、
C:0.002%以上0.01%以下、
Si:2.0%以上4.0%以下、
Mn:0.05%以上0.5%以下、及び
Al:0.01%以上3.0%以下、
を含有し、
更に、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含有し、
残部がFe及び不可避不純物からなり、
Ti、V、Zr、Nb、Cの含有量(質量%)をそれぞれ[Ti]、[V]、[Zr]、[Nb]、[C]と表したとき、「Q=([Ti]/48+[V]/51+[Zr]/91+[Nb]/93)/([C]/12)」で表されるパラメータQの値が0.9以上1.1以下であることを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
前記熱間圧延鋼板の冷間圧延を行って冷間圧延鋼板を得る工程と、
前記冷間圧延鋼板の仕上げ焼鈍を、均熱温度が950℃以上1100℃以下、均熱時間が20秒間以上、前記均熱温度から700℃までの平均冷却速度が2℃/sec以上60℃/sec以下の条件下で行う工程と、
を有し、
前記スラブが、
質量%で、
C:0.002%以上0.01%以下、
Si:2.0%以上4.0%以下、
Mn:0.05%以上0.5%以下、及び
Al:0.01%以上3.0%以下、
を含有し、
更に、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含有し、
残部がFe及び不可避不純物からなり、
Ti、V、Zr、Nb、Cの含有量(質量%)をそれぞれ[Ti]、[V]、[Zr]、[Nb]、[C]と表したとき、「Q=([Ti]/48+[V]/51+[Zr]/91+[Nb]/93)/([C]/12)」で表されるパラメータQの値が0.9以上1.1以下であることを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
(5) 前記スラブが、更に、質量%で、
N:0.001%以上0.004%以下、
Cu:0.5%以上1.5%以下、及び
Sn:0.05%以上0.5%以下、
からなる群から選択された少なくとも一種を含有することを特徴とする(4)に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
N:0.001%以上0.004%以下、
Cu:0.5%以上1.5%以下、及び
Sn:0.05%以上0.5%以下、
からなる群から選択された少なくとも一種を含有することを特徴とする(4)に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
(6) 前記冷間圧延を行う工程の前に、前記熱間圧延鋼板の熱延板焼鈍を行う工程を有することを特徴とする(4)又は(5)に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
(7) スラブの熱間圧延を行って熱間圧延鋼板を得る工程と、
前記熱間圧延鋼板の冷間圧延を行って冷間圧延鋼板を得る工程と、
前記冷間圧延鋼板の冷延板焼鈍を、第1の均熱温度が950℃以上1100℃以下、均熱時間が20秒間以上、前記第1の均熱温度から700℃までの平均冷却速度が20℃/sec以上の条件下で行う工程と、
前記冷延板焼鈍の後に、前記冷間圧延鋼板の仕上げ焼鈍を、第2の均熱温度が400℃以上800℃以下、均熱時間が10分間以上10時間以下、前記第2の均熱温度から300℃までの平均冷却速度が0.0001℃/sec以上0.1℃/sec以下の条件下で行う工程と、
を有し、
前記スラブが、
質量%で、
C:0.002%以上0.01%以下、
Si:2.0%以上4.0%以下、
Mn:0.05%以上0.5%以下、及び
Al:0.01%以上3.0%以下、
を含有し、
更に、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含有し、
残部がFe及び不可避不純物からなり、
Ti、V、Zr、Nb、Cの含有量(質量%)をそれぞれ[Ti]、[V]、[Zr]、[Nb]、[C]と表したとき、「Q=([Ti]/48+[V]/51+[Zr]/91+[Nb]/93)/([C]/12)」で表されるパラメータQの値が0.9以上1.1以下であることを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
前記熱間圧延鋼板の冷間圧延を行って冷間圧延鋼板を得る工程と、
前記冷間圧延鋼板の冷延板焼鈍を、第1の均熱温度が950℃以上1100℃以下、均熱時間が20秒間以上、前記第1の均熱温度から700℃までの平均冷却速度が20℃/sec以上の条件下で行う工程と、
前記冷延板焼鈍の後に、前記冷間圧延鋼板の仕上げ焼鈍を、第2の均熱温度が400℃以上800℃以下、均熱時間が10分間以上10時間以下、前記第2の均熱温度から300℃までの平均冷却速度が0.0001℃/sec以上0.1℃/sec以下の条件下で行う工程と、
を有し、
前記スラブが、
質量%で、
C:0.002%以上0.01%以下、
Si:2.0%以上4.0%以下、
Mn:0.05%以上0.5%以下、及び
Al:0.01%以上3.0%以下、
を含有し、
更に、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含有し、
残部がFe及び不可避不純物からなり、
Ti、V、Zr、Nb、Cの含有量(質量%)をそれぞれ[Ti]、[V]、[Zr]、[Nb]、[C]と表したとき、「Q=([Ti]/48+[V]/51+[Zr]/91+[Nb]/93)/([C]/12)」で表されるパラメータQの値が0.9以上1.1以下であることを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
(8) 前記スラブが、更に、質量%で、
N:0.001%以上0.004%以下、
Cu:0.5%以上1.5%以下、及び
Sn:0.05%以上0.5%以下、
からなる群から選択された少なくとも一種を含有することを特徴とする(7)に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
N:0.001%以上0.004%以下、
Cu:0.5%以上1.5%以下、及び
Sn:0.05%以上0.5%以下、
からなる群から選択された少なくとも一種を含有することを特徴とする(7)に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
(9) 前記冷間圧延を行う工程の前に、前記熱間圧延鋼板の熱延板焼鈍を行う工程を有することを特徴とする(7)又は(8)に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
(10) 互いに積層された複数の無方向性電磁鋼板を有し、
前記無方向性電磁鋼板が、
質量%で、
C:0.002%以上0.01%以下、
Si:2.0%以上4.0%以下、
Mn:0.05%以上0.5%以下、及び
Al:0.01%以上3.0%以下、
を含有し、
更に、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含有し、
残部がFe及び不可避不純物からなり、
Ti、V、Zr、Nb、Cの含有量(質量%)をそれぞれ[Ti]、[V]、[Zr]、[Nb]、[C]と表したとき、「Q=([Ti]/48+[V]/51+[Zr]/91+[Nb]/93)/([C]/12)」で表されるパラメータQの値が0.9以上1.1以下であり、
金属組織の母相がフェライト相であり、
前記金属組織は未再結晶組織を含まず、
前記フェライト相を構成するフェライト粒の平均粒径が30μm以上200μm以下であり、
前記フェライト粒内に、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含む析出物が1個/μm3以上の密度で存在し、
前記析出物の平均粒径が0.002μm以上0.2μm以下であることを特徴とするモータ鉄心用積層体。
前記無方向性電磁鋼板が、
質量%で、
C:0.002%以上0.01%以下、
Si:2.0%以上4.0%以下、
Mn:0.05%以上0.5%以下、及び
Al:0.01%以上3.0%以下、
を含有し、
更に、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含有し、
残部がFe及び不可避不純物からなり、
Ti、V、Zr、Nb、Cの含有量(質量%)をそれぞれ[Ti]、[V]、[Zr]、[Nb]、[C]と表したとき、「Q=([Ti]/48+[V]/51+[Zr]/91+[Nb]/93)/([C]/12)」で表されるパラメータQの値が0.9以上1.1以下であり、
金属組織の母相がフェライト相であり、
前記金属組織は未再結晶組織を含まず、
前記フェライト相を構成するフェライト粒の平均粒径が30μm以上200μm以下であり、
前記フェライト粒内に、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含む析出物が1個/μm3以上の密度で存在し、
前記析出物の平均粒径が0.002μm以上0.2μm以下であることを特徴とするモータ鉄心用積層体。
(11) 前記無方向性電磁鋼板が、更に、質量%で、
N:0.001%以上0.004%以下、
Cu:0.5%以上1.5%以下、及び
Sn:0.05%以上0.5%以下、
からなる群から選択された少なくとも一種を含有することを特徴とする(10)に記載のモータ鉄心用積層体。
N:0.001%以上0.004%以下、
Cu:0.5%以上1.5%以下、及び
Sn:0.05%以上0.5%以下、
からなる群から選択された少なくとも一種を含有することを特徴とする(10)に記載のモータ鉄心用積層体。
(12) 前記析出物が、炭化物、窒化物及び炭窒化物からなる群から選択された少なくとも一種であることを特徴とする(10)又は(11)に記載のモータ鉄心用積層体。
(13) 複数の無方向性電磁鋼板を互いに積層して積層体を得る工程と、
前記積層体に、均熱温度が400℃以上800℃以下、均熱時間が2分間以上10時間以下、前記均熱温度から300℃までの冷却速度が0.0001℃/sec以上0.1℃/sec以下の条件下で焼鈍を行う工程と、
を有し、
前記無方向性電磁鋼板が、
質量%で、
C:0.002%以上0.01%以下、
Si:2.0%以上4.0%以下、
Mn:0.05%以上0.5%以下、及び
Al:0.01%以上3.0%以下、
を含有し、
更に、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含有し、
残部がFe及び不可避不純物からなり、
Ti、V、Zr、Nb、Cの含有量(質量%)をそれぞれ[Ti]、[V]、[Zr]、[Nb]、[C]と表したとき、「Q=([Ti]/48+[V]/51+[Zr]/91+[Nb]/93)/([C]/12)」で表されるパラメータQの値が0.9以上1.1以下であり、
金属組織の母相がフェライト相であり、
前記金属組織は未再結晶組織を含まず、
前記フェライト相を構成するフェライト粒の平均粒径が30μm以上200μm以下であり、
前記フェライト粒内に、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含む析出物が1個/μm3以上の密度で存在し、
前記析出物の平均粒径が0.002μm以上0.2μm以下であることを特徴とするモータ鉄心用積層体の製造方法。
前記積層体に、均熱温度が400℃以上800℃以下、均熱時間が2分間以上10時間以下、前記均熱温度から300℃までの冷却速度が0.0001℃/sec以上0.1℃/sec以下の条件下で焼鈍を行う工程と、
を有し、
前記無方向性電磁鋼板が、
質量%で、
C:0.002%以上0.01%以下、
Si:2.0%以上4.0%以下、
Mn:0.05%以上0.5%以下、及び
Al:0.01%以上3.0%以下、
を含有し、
更に、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含有し、
残部がFe及び不可避不純物からなり、
Ti、V、Zr、Nb、Cの含有量(質量%)をそれぞれ[Ti]、[V]、[Zr]、[Nb]、[C]と表したとき、「Q=([Ti]/48+[V]/51+[Zr]/91+[Nb]/93)/([C]/12)」で表されるパラメータQの値が0.9以上1.1以下であり、
金属組織の母相がフェライト相であり、
前記金属組織は未再結晶組織を含まず、
前記フェライト相を構成するフェライト粒の平均粒径が30μm以上200μm以下であり、
前記フェライト粒内に、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含む析出物が1個/μm3以上の密度で存在し、
前記析出物の平均粒径が0.002μm以上0.2μm以下であることを特徴とするモータ鉄心用積層体の製造方法。
(14) 前記無方向性電磁鋼板が、更に、質量%で、
N:0.001%以上0.004%以下、
Cu:0.5%以上1.5%以下、及び
Sn:0.05%以上0.5%以下、
からなる群から選択された少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項(13)に記載のモータ鉄心用積層体の製造方法。
N:0.001%以上0.004%以下、
Cu:0.5%以上1.5%以下、及び
Sn:0.05%以上0.5%以下、
からなる群から選択された少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項(13)に記載のモータ鉄心用積層体の製造方法。
(15) 前記析出物が、炭化物、窒化物及び炭窒化物からなる群から選択された少なくとも一種であることを特徴とする(13)又は(14)に記載のモータ鉄心用積層体の製造方法。
本発明によれば、無方向性電磁鋼板の組成及び組織を適切に規定しているため、鉄損の低減及び強度の向上の両立を達成することができる。
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方法について説明する。
本実施形態に係る無方向性電磁鋼板は、所定の組成を有しており、金属組織の母相がフェライト相であり、金属組織は未再結晶組織を含まない。また、フェライト相を構成するフェライト粒の平均粒径が30μm以上200μm以下であり、フェライト粒内に、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含む析出物が1個/μm3以上の密度で存在し、析出物の平均粒径が0.002μm以上0.2μm以下である。このような構成により、鉄損の低減及び強度の向上の両立を達成することができる。この結果、モータの高効率化等に大きく寄与することができる。
また、本実施形態に係る無方向性電磁鋼板の第1の製造方法では、所定の組成のスラブの熱間圧延を行って熱間圧延鋼板を得る。次に、熱間圧延鋼板の冷間圧延を行って冷間圧延鋼板を得る。次に、冷間圧延鋼板の仕上げ焼鈍を、均熱温度が950℃以上1100℃以下、均熱時間が20秒間以上、前記均熱温度から700℃までの平均冷却速度が2℃/sec以上60℃/sec以下の条件下で行う。
また、本実施形態に係る無方向性電磁鋼板の第2の製造方法では、所定の組成のスラブの熱間圧延を行って熱間圧延鋼板を得る。次に、熱間圧延鋼板の冷間圧延を行って冷間圧延鋼板を得る。次に、冷間圧延鋼板の冷延板焼鈍を、第1の均熱温度が950℃以上1100℃以下、均熱時間が20秒間以上、第1の均熱温度から700℃までの平均冷却速度が20℃/sec以上の条件下で行う。次に、冷延板焼鈍の後に、冷間圧延鋼板の仕上げ焼鈍を、第2の均熱温度が400℃以上800℃以下、均熱時間が10分間以上10時間以下、第2の均熱温度から300℃までの平均冷却速度が0.0001℃/sec以上0.1℃/sec以下の条件下で行う。
ここで、無方向性電磁鋼板の組成について説明する。以下、含有量の単位である「%」は「質量%」を意味する。また、スラブの組成はそのまま無方向性電磁鋼板に引き継がれるため、ここで説明する無方向性電磁鋼板の組成は、その製造に用いるスラブの組成でもある。本実施形態に係る無方向性電磁鋼板は、例えば、C:0.002%以上0.01%以下、Si:2.0%以上4.0%以下、Mn:0.05%以上0.5%以下、及びAl:0.01%以上3.0%以下を含有し、更に、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含有する。また、無方向性電磁鋼板の残部がFe及び不可避不純物からなり、Ti、V、Zr、Nb、Cの含有量(質量%)をそれぞれ[Ti]、[V]、[Zr]、[Nb]、[C]と表したとき、「Q=([Ti]/48+[V]/51+[Zr]/91+[Nb]/93)/([C]/12)」で表されるパラメータQの値が0.9以上1.1以下である。
<C:0.002%以上0.01%以下>
Cは、Ti、V、Zr及びNbと微細な析出物を形成する。この微細な析出物は鋼の強度の向上に寄与する。C含有量が0.002%未満であると、強度の向上に十分な量の析出物が得られない。C含有量が0.01%超であると、析出物が粗大に析出しやすい。粗大な析出物は強度の向上に寄与しにくい。また、析出物が粗大に析出すると、鉄損が劣化しやすい。従って、C含有量は0.002%以上0.01%以下とする。また、C含有量は0.006%以上であることが好ましく、0.008%以下であることも好ましい。
Cは、Ti、V、Zr及びNbと微細な析出物を形成する。この微細な析出物は鋼の強度の向上に寄与する。C含有量が0.002%未満であると、強度の向上に十分な量の析出物が得られない。C含有量が0.01%超であると、析出物が粗大に析出しやすい。粗大な析出物は強度の向上に寄与しにくい。また、析出物が粗大に析出すると、鉄損が劣化しやすい。従って、C含有量は0.002%以上0.01%以下とする。また、C含有量は0.006%以上であることが好ましく、0.008%以下であることも好ましい。
<Si:2.0%以上4.0%以下>
Siは、鋼の固有抵抗を高めて鉄損を低減する。Si含有量が2.0%未満であると、この効果を十分に得られない。Si含有量が4.0%超であると、鋼が脆化し、圧延が困難になる。従って、Si含有量は2.0%以上4.0%以下とする。また、Si含有量は3.5%以下であることが好ましい。
Siは、鋼の固有抵抗を高めて鉄損を低減する。Si含有量が2.0%未満であると、この効果を十分に得られない。Si含有量が4.0%超であると、鋼が脆化し、圧延が困難になる。従って、Si含有量は2.0%以上4.0%以下とする。また、Si含有量は3.5%以下であることが好ましい。
<Mn:0.05%以上0.5%以下>
Mnは、Siと同様に、鋼の固有抵抗を高めて鉄損を低減する。また、Mnは、硫化物を粗大化して無害化する。Mn含有量が0.05%未満であると、これらの効果を十分に得られない。Mn含有量が0.5%超であると、磁束密度が低下したり、冷間圧延時に割れが発生しやすくなったりする。また、コストの上昇も顕著になる。従って、Mn含有量は0.05%以上0.5%以下とする。また、Mn含有量は0.1%以上であることが好ましく、0.3%以下であることも好ましい。
Mnは、Siと同様に、鋼の固有抵抗を高めて鉄損を低減する。また、Mnは、硫化物を粗大化して無害化する。Mn含有量が0.05%未満であると、これらの効果を十分に得られない。Mn含有量が0.5%超であると、磁束密度が低下したり、冷間圧延時に割れが発生しやすくなったりする。また、コストの上昇も顕著になる。従って、Mn含有量は0.05%以上0.5%以下とする。また、Mn含有量は0.1%以上であることが好ましく、0.3%以下であることも好ましい。
<Al:0.01%以上3.0%以下>
Alは、Siと同様に、鋼の固有抵抗を高めて鉄損を低減する。また、Alは、脱酸材として作用する。Al含有量が0.01%未満であると、これらの効果を十分に得られない。Al含有量が3.0%超であると、鋼が脆化し、圧延が困難になる。従って、Al含有量は0.01%以上3.0%以下とする。また、Al含有量は0.3%以上であることが好ましく、2.0%以下であることも好ましい。
Alは、Siと同様に、鋼の固有抵抗を高めて鉄損を低減する。また、Alは、脱酸材として作用する。Al含有量が0.01%未満であると、これらの効果を十分に得られない。Al含有量が3.0%超であると、鋼が脆化し、圧延が困難になる。従って、Al含有量は0.01%以上3.0%以下とする。また、Al含有量は0.3%以上であることが好ましく、2.0%以下であることも好ましい。
<Ti、V、Zr、Nb>
Ti、V、Zr及びNbは、C及び/又はNと微細な析出物を形成する。この析出物は鋼の強度の向上に寄与する。パラメータQの値が0.9未満であると、Ti、V、Zr及びNbに対してCが過剰であるため、仕上げ焼鈍後にCが鋼板内に固溶状態で存在する傾向が強くなる。Cが固溶状態で存在すると、磁気時効が生じやすい。パラメータQの値が1.1超であると、Ti、V、Zr及びNbに対してCが不足するため、微細な析出物を得ることが困難となり、所望の強度が得られない。従って、パラメータQの値は0.9以上1.1以下とする。また、パラメータQの値は0.95以上であることが好ましく、1.05以下であることも好ましい。
Ti、V、Zr及びNbは、C及び/又はNと微細な析出物を形成する。この析出物は鋼の強度の向上に寄与する。パラメータQの値が0.9未満であると、Ti、V、Zr及びNbに対してCが過剰であるため、仕上げ焼鈍後にCが鋼板内に固溶状態で存在する傾向が強くなる。Cが固溶状態で存在すると、磁気時効が生じやすい。パラメータQの値が1.1超であると、Ti、V、Zr及びNbに対してCが不足するため、微細な析出物を得ることが困難となり、所望の強度が得られない。従って、パラメータQの値は0.9以上1.1以下とする。また、パラメータQの値は0.95以上であることが好ましく、1.05以下であることも好ましい。
本実施形態に係る無方向性電磁鋼板が、更に、N:0.001%以上0.004%以下、Cu:0.5%以上1.5%以下、及びSn:0.05%以上0.5%以下からなる群から選択された少なくとも一種を含有していてもよい。
<N:0.001%以上0.004%以下>
Nは、Cと同様に、Ti、V、Zr及びNbと微細な析出物を形成する。この微細な析出物は鋼の強度の向上に寄与する。N含有量が0.001%未満であると、強度の更なる向上に十分な量の析出物が得られない。従って、N含有量は0.001%以上であることが好ましい。N含有量が0.004%超であると、析出物が粗大に析出しやすい。従って、N含有量は0.004%以下とする。
Nは、Cと同様に、Ti、V、Zr及びNbと微細な析出物を形成する。この微細な析出物は鋼の強度の向上に寄与する。N含有量が0.001%未満であると、強度の更なる向上に十分な量の析出物が得られない。従って、N含有量は0.001%以上であることが好ましい。N含有量が0.004%超であると、析出物が粗大に析出しやすい。従って、N含有量は0.004%以下とする。
<Cu:0.5%以上1.5%以下>
本発明者らは、Cuが鋼に含有されていると、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含有する析出物が微細に析出しやすいことを見出した。この微細な析出物は鋼の強度の向上に寄与する。Cu含有量が0.5%未満であると、この効果を十分に得られない。従って、Cu含有量は0.5%以上であることが好ましい。また、Cu含有量は0.8%以上であることがより好ましい。Cu含有量が1.5%超であると、鋼が脆化しやすい。従って、Cu含有量は1.5%以下とする。また、Cu含有量は1.2%以下であることも好ましい。
本発明者らは、Cuが鋼に含有されていると、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含有する析出物が微細に析出しやすいことを見出した。この微細な析出物は鋼の強度の向上に寄与する。Cu含有量が0.5%未満であると、この効果を十分に得られない。従って、Cu含有量は0.5%以上であることが好ましい。また、Cu含有量は0.8%以上であることがより好ましい。Cu含有量が1.5%超であると、鋼が脆化しやすい。従って、Cu含有量は1.5%以下とする。また、Cu含有量は1.2%以下であることも好ましい。
Cuが鋼に含有されている場合に、上記の析出物が微細に析出する理由は明確でないが、本発明者らは、マトリックス内にCuの局所的な濃度分布が生じて、炭化物の析出サイトになるためであると推定している。従って、上記の析出物を析出させる際にCuが析出していなくてもよい。その一方で、Cuの析出物は無方向性電磁鋼板の強度の向上に寄与する。従って、Cuが析出していてもよい。
<Sn:0.05%以上0.5%以下>
本発明者らは、Snが鋼に含有されていると、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含有する析出物が微細に析出しやすいことも見出した。この微細な析出物は鋼の強度の向上に寄与する。Sn含有量が0.05%未満であると、この効果を十分に得られない。従って、Sn含有量は0.05%以上であることが好ましい。また、Sn含有量は0.08%以上であることがより好ましい。Sn含有量が0.5%超であると、鋼が脆化しやすい。従って、Sn含有量は0.5%以下とする。また、Sn含有量は0.2%以下であることも好ましい。
本発明者らは、Snが鋼に含有されていると、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含有する析出物が微細に析出しやすいことも見出した。この微細な析出物は鋼の強度の向上に寄与する。Sn含有量が0.05%未満であると、この効果を十分に得られない。従って、Sn含有量は0.05%以上であることが好ましい。また、Sn含有量は0.08%以上であることがより好ましい。Sn含有量が0.5%超であると、鋼が脆化しやすい。従って、Sn含有量は0.5%以下とする。また、Sn含有量は0.2%以下であることも好ましい。
<その他の成分>
0.5%以上5%以下のNi、0.005以上0.1%以下のPが含有されていてもよい。Ni及びPは、鋼板の固溶硬化等に寄与する。
0.5%以上5%以下のNi、0.005以上0.1%以下のPが含有されていてもよい。Ni及びPは、鋼板の固溶硬化等に寄与する。
次に、無方向性電磁鋼板の金属組織について説明する。
上述のように、本実施形態に係る無方向性電磁鋼板の金属組織の母相(マトリックス)はフェライト相であり、金属組織に未再結晶組織は含まれていない。未再結晶組織は強度を向上する一方で、鉄損を著しく劣化させるためである。また、フェライト相を構成するフェライト粒の平均粒径が30μm未満であると、ヒステリシス損失が高くなる。フェライト粒の平均粒径が200μm超であると、細粒硬化の効果が著しく低下する。従って、フェライト粒の平均粒径は30μm以上200μm以下とする。また、フェライト粒の平均粒径は50μm以上であることが好ましく、80μm以上であることがより好ましい。フェライト粒の平均粒径は100μm以下であることも好ましい。
本実施形態では、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含む析出物がフェライト粒内に存在している。この析出物が小さいほど、また、この析出物の個数密度が高いほど、高い強度を得ることができる。更に、析出物のサイズは、磁気特性の観点からも重要である。例えば、析出物の直径が磁壁の厚さより小さい場合、磁壁移動のピン止めによるヒステリシス損失の劣化(増加)を防ぐことができる。析出物の平均粒径が0.2μm超であると、これらの効果を十分に得られない。従って、析出物の平均粒径は0.2μm以下とする。この平均粒径は0.1μm以下であることが好ましく、0.05μm以下であることがより好ましく、0.01μm以下であることが更に好ましい。
なお、純鉄の磁壁の理論上の厚さは、交換エネルギー及び異方性エネルギーから見積ると0.1μm程度であるが、実際の磁壁の厚さは、磁壁が形成される方位によって変化する。また、無方向性電磁鋼板のように、Fe以外の元素が含まれている場合には、磁壁の厚さは、その種類及び量等の影響も受ける。この観点からも0.2μm以下という析出物の平均粒径は妥当であると考えられる。
析出物の平均粒径が0.002μm(2nm)未満であると、機械的強度の上昇の効果が飽和する。また、0.002μm未満の範囲で析出物の平均粒径を制御することは困難である。従って、析出物の平均粒径は0.002μm以上とする。
また、析出物の個数密度が高いほど、高い強度を得ることができ、フェライト粒内の析出物の個数密度が1個/μm3未満であると、所望の強度を得にくい。このため、析出物の個数密度は、1個/μm3以上とする。この個数密度は100個/μm3以上であることが好ましく、1000個/μm3以上であることがより好ましく、10000個/μm3以上であることが更に好ましく、100000個/μm3以上であることがより一層好ましい。
次に、無方向性電磁鋼板の製造方法について説明する。本実施形態に係る無方向性電磁鋼板の第1の製造方法では、上述のように、所定の組成のスラブの熱間圧延を行って熱間圧延鋼板を得る。次に、熱間圧延鋼板の冷間圧延を行って冷間圧延鋼板を得る。次に、冷間圧延鋼板の仕上げ焼鈍を、均熱温度が950℃以上1100℃以下、均熱時間が20秒間以上、前記均熱温度から700℃までの平均冷却速度が2℃/sec以上60℃/sec以下の条件下で行う。また、第2の製造方法では、所定の組成のスラブの熱間圧延を行って熱間圧延鋼板を得る。次に、熱間圧延鋼板の冷間圧延を行って冷間圧延鋼板を得る。次に、冷間圧延鋼板の冷延板焼鈍を、第1の均熱温度が950℃以上1100℃以下、均熱時間が20秒間以上、第1の均熱温度から700℃までの平均冷却速度が20℃/sec以上の条件下で行う。次に、冷延板焼鈍の後に、冷間圧延鋼板の仕上げ焼鈍を、第2の均熱温度が400℃以上800℃以下、均熱時間が10分間以上10時間以下、第2の均熱温度から300℃までの平均冷却速度が0.0001℃/sec以上0.1℃/sec以下の条件下で行う。
先ず、第1の製造方法について説明する。
熱間圧延のスラブ加熱温度が1050℃未満であると、熱間圧延が困難になりやすい。スラブ加熱温度が1200℃超であると、硫化物等が一旦溶解し、熱間圧延の冷却過程で硫化物等が微細に析出するため、仕上げ焼鈍(冷間圧延後の焼鈍)におけるフェライト粒の成長が阻害されやすくなる。従って、スラブ加熱温度は1050℃以上1200℃以下とすることが好ましい。
熱間圧延では、例えば、粗圧延及び仕上げ圧延を行う。仕上げ圧延の終了温度(仕上げ温度)は750℃以上950℃以下とすることが好ましい。高い生産性を得るためである。
熱間圧延鋼板の厚さは特に限定されない。ただし、熱間圧延鋼板の厚さを1.6mm未満にすることは容易ではなく、また、生産性の低下にもつながる。一方、熱間圧延鋼板の厚さが2.7mmであると、その後の冷間圧延における圧下率を過剰に高くする必要が生じることがある。冷間圧延における圧下率が過剰に高い場合、無方向性電磁鋼板の集合組織が劣化して磁気特性(磁束密度、鉄損)が劣化することがある。従って、熱間圧延鋼板の厚さは1.6mm以上2.7mm以下とすることが好ましい。
冷間圧延は、1回のみ行ってもよく、中間焼鈍を間に挟みながら2回以上行ってもよい。冷間圧延における最後の圧下率は60%以上90%以下とすることが好ましい。仕上げ焼鈍後の無方向性電磁鋼板の金属組織(集合組織)をより良好なものとし、高い磁束密度及び低い鉄損を得るためである。また、中間焼鈍を行う場合、その温度は900℃以上1100℃以下とすることが好ましい。金属組織をより良好なものとするためである。最後の圧下率は65%以上とすることがより好ましく、82%以下とすることもより好ましい。
仕上げ焼鈍では、均熱過程において、冷間圧延鋼板に含まれる、Ti、V、Zr及び/又はNbを含む析出物を一旦固溶させ、その後の冷却過程において、Ti、V、Zr及び/又はNbを含む析出物を微細に析出させる。均熱温度が950℃未満であると、フェライト粒を十分に成長させること、並びにTi、V、Zr及び/又はNbを含む析出物を十分に固溶させることが困難である。均熱温度が1100℃超であると、エネルギーの消費量が大きくなったり、ハースロール等の付帯設備が傷みやすくなったりする。従って、均熱温度は950℃以上1100℃以下とする。また、均熱時間が20秒間未満であると、フェライト粒を十分に成長させること、並びにTi、V、Zr及び/又はNbを含む析出物を十分に固溶させることが困難である。従って、均熱温度は20秒間以上とする。均熱時間が2分間超であると、生産性の低下が顕著となる。従って、均熱温度は2分間未満とすることが好ましい。
なお、Ti、V、Zr及び/又はNbを含む析出物の溶解温度は、Ti、V、Zr、Nb、C及びNの含有量の影響を受ける。このため、Ti、V、Zr、Nb、C及びNの含有量に応じて仕上げ焼鈍の温度を調整することが好ましい。つまり、仕上げ焼鈍の温度を適切に調整することにより、より高い機械的強度(引張強度)を得ることが可能となる。
仕上げ焼鈍の冷却過程において、上記のように、Ti、V、Zr及び/又はNbを含む析出物を微細に析出させる。均熱温度から700℃までの平均冷却速度が2℃/sec未満であると、析出物が粗大に析出しやすく、十分な強度を得ることができない。この平均冷却速度が60℃/sec超であると、Ti、V、Zr及び/又はNbを含む析出物を十分に析出させることができず、十分な強度を得ることができない。従って、均熱温度から700℃までの平均冷却速度は2℃/sec以上60℃/sec以下とする。
なお、冷間圧延を行う前に、熱間圧延鋼板の焼鈍、すなわち熱延板焼鈍を行ってもよい。適切な熱延板焼鈍を行うことにより、無方向性電磁鋼板の集合組織をより望ましいものとし、より優れた磁束密度を得ることが可能となる。熱延板焼鈍の均熱温度が850℃未満の場合、及び均熱時間が30秒間未満の場合、集合組織をより望ましいものとすることが困難である。均熱温度が1100℃超の場合、及び均熱時間が5分間超の場合、エネルギーの消費量が大きくなったり、ハースロール等の付帯設備が傷みやすくなったりし、コストの上昇が顕著になる。従って、熱延板焼鈍における均熱温度は850℃以上1100℃以下とすることが好ましく、均熱時間は30秒間以上5分間以下とすることが好ましい。
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。そして、このようにして製造された無方向性電磁鋼板は、上記のような金属組織を備えており、高い強度及び低い鉄損を得ることができる。つまり、仕上げ焼鈍の均熱過程において再結晶が生じて上記のフェライト相が生成し、その後の冷却過程において上記の析出物が生成する。なお、仕上げ焼鈍後に、必要に応じて絶縁皮膜を形成してもよい。
次に、第2の製造方法について説明する。
第2の製造方法では、第1の製造方法と同様の条件下で、熱間圧延及び冷間圧延を行う。なお、第1の製造方法においてスラブ加熱温度を1200℃以下とするのは、上述のように、スラブ加熱温度が1200℃超であると、仕上げ焼鈍におけるフェライト粒の成長が阻害されやすくなるためであるが、第1の製造方法においてスラブ加熱温度を1200℃以下とするのは、スラブ加熱温度が1200℃超であると、冷延板焼鈍(冷間圧延後の焼鈍)におけるフェライト粒の成長が阻害されやすくなるためである。また、第1の製造方法と同様の条件下で熱延板焼鈍を行ってもよい。
冷延板焼鈍では、冷間圧延鋼板に含まれる、Ti、V、Zr及び/又はNbを含む析出物を固溶させる。均熱温度が950℃未満であると、フェライト粒を十分に成長させること、並びにTi、V、Zr及び/又はNbを含む析出物を十分に固溶させることが困難である。均熱温度が1100℃超であると、エネルギーの消費量が大きくなったり、ハースロール等の付帯設備が傷みやすくなったりする。従って、均熱温度は950℃以上1100℃以下とする。また、均熱時間が20秒間未満であると、フェライト粒を十分に成長させること、並びにTi、V、Zr及び/又はNbを含む析出物を十分に固溶させることが困難である。熱時間が2分間超であると、生産性の低下が顕著となる。従って、均熱温度は2分間未満とすることが好ましい。
冷延板焼鈍の冷却過程では、固溶したTi、V、Zr及び/又はNbをなるべく析出させずに、そのままの固溶状態を維持する。均熱温度から700℃までの平均冷却速度が20℃/sec未満であると、Ti、V、Zr及び/又はNbが多量に析出しやすい。従って、均熱温度から700℃までの平均冷却速度は20℃/sec以上とする。この平均冷却速度は60℃/sec以上であることが好ましく、100℃/sec以上であることがより好ましい。
仕上げ焼鈍では、冷延板焼鈍後の冷間圧延鋼板に固溶しているTi、V、Zr及び/又はNbを用いて、Ti、V、Zr及び/又はNbを含む析出物を微細に析出させる。均熱温度が400℃未満である場合、及び均熱時間が10分間未満の場合、Ti、V、Zr及び/又はNbを含む析出物を十分に析出させることが困難である。均熱温度が800℃超である場合、及び均熱時間が10時間超の場合、エネルギーの消費量が大きくなったり、ハースロール等の付帯設備が傷みやすくなったりし、コストの上昇が顕著になる。更に、析出物が粗大に析出して、十分な強度を得ることができない。従って、均熱温度は400℃以上800℃以下とし、均熱時間は10分間以上10時間以下とする。また、均熱温度は500℃以上とすることが好ましい。均熱温度から300℃までの平均冷却速度が0.0001℃/sec未満であると、析出物が粗大に析出しやすく、十分な強度を得ることができない。この平均冷却速度が0.1℃/sec超であると、Ti、V、Zr及び/又はNbを含む析出物を十分に析出させることができず、十分な強度を得ることができない。従って、均熱温度から300℃までの平均冷却速度は0.0001℃/sec以上0.1℃/sec以下とする。
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。そして、このようにして製造された無方向性電磁鋼板は、上記のような金属組織を備えており、高い強度及び低い鉄損を得ることができる。つまり、冷延板焼鈍において再結晶が生じて上記のフェライト相が生成し、その後の仕上げ焼鈍において上記の析出物が生成する。なお、仕上げ焼鈍後に、必要に応じて絶縁皮膜を形成してもよい。
なお、冷延板焼鈍での冷却からそのまま仕上げ焼鈍を行ってもよい。すなわち、冷延板焼鈍での700℃までの冷却の後に、400℃未満まで冷却することなく、400℃以上800℃以下の範囲で仕上げ焼鈍を開始してもよい。
このように、第1の製造方法及び第2の製造方法のいずれにおいても、冷間圧延の後の焼鈍において、フェライト粒を十分に成長させてから、析出物を析出させる。このため、析出物により結晶粒の成長が阻害されることを未然に回避することができる。また、析出物を磁壁の厚さより小さく析出させることも可能である。従って、磁壁移動のピン止めによる鉄損の劣化を抑制することもできる。
次に、本実施形態に係る無方向性電磁鋼板を用いて構成されたモータ鉄心用の積層体について説明する。図1は、本実施形態に係る無方向性電磁鋼板を用いて構成されたモータ鉄心用積層体を示す模式図である。
図1に示すモータ鉄心用積層体2には、本実施形態に係る無方向性電磁鋼板1が複数含まれている。このモータ鉄心用積層体2は、例えば、複数の無方向性電磁鋼板1を打ち抜き等の方法で所望の形状とし、積層し、かしめ等の方法で固定することにより得ることができる。無方向性電磁鋼板1が含まれているため、モータ鉄心用積層体2の鉄損が低く、機械的強度が高い。
モータ鉄心用積層体2は、上記のような固定が済んだ時点で完成としてもよい。また、上記の固定の後に、均熱温度が400℃以上800℃以下、均熱時間が2分間以上10時間以下、前記均熱温度から300℃までの平均冷却速度が0.0001℃/sec以上0.1℃/sec以下の条件下で焼鈍を行い、このような焼鈍が済んでから完成としてもよい。このような焼鈍を行うことにより、析出物の析出によって強度をより向上させることができる。
この焼鈍の均熱温度が400℃未満の場合、及び均熱時間が2分間未満の場合、析出物を十分に析出させることが困難である。均熱温度が800℃超の場合、及び均熱時間が10時間超の場合、エネルギーの消費量が大きくなったり、付帯設備が傷みやすくなったりし、コストの上昇が顕著になる。更に、析出物が粗大に析出して、十分に強度を上昇させることが困難なこともある。従って、均熱温度は400℃以上800℃以下とすることが好ましく、均熱時間は2分間以上10時間以下とすることが好ましい。また、均熱時間は500℃以上とすることがより好ましく、均熱時間は10分間以上とすることがより好ましい。均熱温度から300℃までの平均冷却速度が0.0001℃/sec未満であると、炭化物が粗大に析出しやすい。この平均冷却速度が0.1℃/sec超であると、析出物を十分に析出させることが困難である。従って、均熱温度から300℃までの平均冷却速度は0.0001℃/sec以上0.1℃/sec以下とすることが好ましい。
次に、本発明者らが行った実験について説明する。これらの実験における条件等は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した例であり、本発明は、これらの例に限定されるものではない。
(実験例1)
先ず、表1に示す種々の組成の鋼を真空溶解にて溶製した。次いで、得られたスラブの熱間圧延を行って熱間圧延鋼板を得た。熱間圧延鋼板(熱延板)の厚さは2.0mmとした。続いて、熱間圧延鋼板の酸洗を行い、熱間圧延鋼板の冷間圧延を行って冷間圧延を得た。冷間圧延鋼板(冷延板)の厚さは0.35mmとした。次いで、冷間圧延鋼板の仕上げ焼鈍を行った。仕上げ焼鈍では、均熱温度を1000℃とし、均熱時間を30秒間とし、均熱温度(1000℃)から700℃までの平均冷却速度を20℃/secとした。このようにして、種々の無方向性電磁鋼板を作製した。その後、各無方向性電磁鋼板について、金属組織の観察を行った。金属組織の観察では、例えば、粒径の測定(JIS G 0552)及び析出物の観察を行った。また、各無方向性電磁鋼板からJIS5号試験片を切り出し、その機械的特性を測定した。更に、各無方向性電磁鋼板から55mm×55mmの試験片を切り出し、その磁気特性を単板磁気特性試験法(JIS C 2556)で測定した。磁気特性としては、周波数が400Hz、最大磁束密度が1.0Tの条件下での鉄損(W10/400)を測定した。また、磁気時効の影響を見るために、鉄損(W10/400)は、200℃で1日間の時効処理後にも測定した。つまり、各無方向性電磁鋼板について、時効処理の前後で鉄損(W10/400)を測定した。これらの結果を表2に示す。
先ず、表1に示す種々の組成の鋼を真空溶解にて溶製した。次いで、得られたスラブの熱間圧延を行って熱間圧延鋼板を得た。熱間圧延鋼板(熱延板)の厚さは2.0mmとした。続いて、熱間圧延鋼板の酸洗を行い、熱間圧延鋼板の冷間圧延を行って冷間圧延を得た。冷間圧延鋼板(冷延板)の厚さは0.35mmとした。次いで、冷間圧延鋼板の仕上げ焼鈍を行った。仕上げ焼鈍では、均熱温度を1000℃とし、均熱時間を30秒間とし、均熱温度(1000℃)から700℃までの平均冷却速度を20℃/secとした。このようにして、種々の無方向性電磁鋼板を作製した。その後、各無方向性電磁鋼板について、金属組織の観察を行った。金属組織の観察では、例えば、粒径の測定(JIS G 0552)及び析出物の観察を行った。また、各無方向性電磁鋼板からJIS5号試験片を切り出し、その機械的特性を測定した。更に、各無方向性電磁鋼板から55mm×55mmの試験片を切り出し、その磁気特性を単板磁気特性試験法(JIS C 2556)で測定した。磁気特性としては、周波数が400Hz、最大磁束密度が1.0Tの条件下での鉄損(W10/400)を測定した。また、磁気時効の影響を見るために、鉄損(W10/400)は、200℃で1日間の時効処理後にも測定した。つまり、各無方向性電磁鋼板について、時効処理の前後で鉄損(W10/400)を測定した。これらの結果を表2に示す。
表2に示すように、本発明の範囲内にある条件No.C1〜No.C19において、550MPa以上の引張強度及び30W/kg以下の鉄損(W10/400)を得ることができた。一方、本発明の範囲から外れる条件No.D1〜No.D8では、引張強度及び鉄損の両立が困難であった。
(実験例2)
先ず、表1に示す鋼No.A11のスラブの熱間圧延を行って熱間圧延鋼板を得た。熱間圧延鋼板の厚さは2.0mmとした。その後、一部(条件No.E7)の熱間圧延鋼板の焼鈍(熱延板焼鈍)を表3に示す条件下で行った。続いて、熱間圧延鋼板の酸洗を行い、熱間圧延鋼板の冷間圧延を行って冷間圧延を得た。冷間圧延鋼板の厚さは0.35mmとした。次いで、冷間圧延鋼板の仕上げ焼鈍を表3に示す条件下で行った。このようにして、種々の無方向性電磁鋼板を作製した。その後、各無方向性電磁鋼板について、実験例1と同様の評価を行った。この結果も表3に示す。
先ず、表1に示す鋼No.A11のスラブの熱間圧延を行って熱間圧延鋼板を得た。熱間圧延鋼板の厚さは2.0mmとした。その後、一部(条件No.E7)の熱間圧延鋼板の焼鈍(熱延板焼鈍)を表3に示す条件下で行った。続いて、熱間圧延鋼板の酸洗を行い、熱間圧延鋼板の冷間圧延を行って冷間圧延を得た。冷間圧延鋼板の厚さは0.35mmとした。次いで、冷間圧延鋼板の仕上げ焼鈍を表3に示す条件下で行った。このようにして、種々の無方向性電磁鋼板を作製した。その後、各無方向性電磁鋼板について、実験例1と同様の評価を行った。この結果も表3に示す。
表3に示すように、本発明の範囲内にある条件No.E1〜No.E7において、550MPa以上の引張強度及び30W/kg以下の鉄損(W10/400)を得ることができた。一方、本発明の範囲から外れる条件No.F1〜No.F5では、引張強度及び鉄損の両立が困難であった。
(実験例3)
先ず、表1に示す鋼No.A11、No.A17及びNo.B2のスラブの熱間圧延を行って熱間圧延鋼板を得た。熱間圧延鋼板の厚さは2.0mmとした。その後、熱間圧延鋼板の酸洗を行い、熱間圧延鋼板の冷間圧延を行って冷間圧延を得た。冷間圧延鋼板の厚さは0.35mmとした。続いて、冷間圧延鋼板の冷延板焼鈍及び仕上げ焼鈍を表4に示す条件下で行った。このようにして、種々の無方向性電磁鋼板を作製した。その後、各無方向性電磁鋼板について、実験例1と同様の評価を行った。この結果も表4に示す。
先ず、表1に示す鋼No.A11、No.A17及びNo.B2のスラブの熱間圧延を行って熱間圧延鋼板を得た。熱間圧延鋼板の厚さは2.0mmとした。その後、熱間圧延鋼板の酸洗を行い、熱間圧延鋼板の冷間圧延を行って冷間圧延を得た。冷間圧延鋼板の厚さは0.35mmとした。続いて、冷間圧延鋼板の冷延板焼鈍及び仕上げ焼鈍を表4に示す条件下で行った。このようにして、種々の無方向性電磁鋼板を作製した。その後、各無方向性電磁鋼板について、実験例1と同様の評価を行った。この結果も表4に示す。
表4に示すように、本発明の範囲内にある条件No.G1〜No.G12において、550MPa以上の引張強度及び30W/kg以下の鉄損(W10/400)を得ることができた。一方、本発明の範囲から外れる条件No.H1〜No.H10では、引張強度及び鉄損の両立が困難であった。
(実験例4)
先ず、表1に示す鋼No.A11及びNo.A17のスラブの熱間圧延を行って熱間圧延鋼板を得た。熱間圧延鋼板の厚さは2.0mmとした。その後、熱間圧延鋼板の酸洗を行い、熱間圧延鋼板の冷間圧延を行って冷間圧延を得た。冷間圧延鋼板の厚さは0.35mmとした。続いて、冷間圧延鋼板の冷延板焼鈍(条件No.I7及びNo.14のみ)及び仕上げ焼鈍を表5に示す条件下で行った。次いで、仕上げ焼鈍後の冷間圧延鋼板の表面に絶縁皮膜を形成した。このようにして、種々の無方向性電磁鋼板を作製した。
先ず、表1に示す鋼No.A11及びNo.A17のスラブの熱間圧延を行って熱間圧延鋼板を得た。熱間圧延鋼板の厚さは2.0mmとした。その後、熱間圧延鋼板の酸洗を行い、熱間圧延鋼板の冷間圧延を行って冷間圧延を得た。冷間圧延鋼板の厚さは0.35mmとした。続いて、冷間圧延鋼板の冷延板焼鈍(条件No.I7及びNo.14のみ)及び仕上げ焼鈍を表5に示す条件下で行った。次いで、仕上げ焼鈍後の冷間圧延鋼板の表面に絶縁皮膜を形成した。このようにして、種々の無方向性電磁鋼板を作製した。
その後、各無方向性電磁鋼板から、圧延方向のサイズが300mm、圧延方向に直交する方向のサイズが60mmの鋼板を30枚打ち抜いた。このような形状及びサイズの鋼板は、実際のモータコアに用いられることがある。そして、30枚の鋼板を互いに積層して積層体を得た。続いて、各積層体の焼鈍の焼鈍を表5に示す条件下で行った。次いで、各積層体から試験用の鋼板を抜き出し、この鋼板について、実験例1と同様の評価を行った。つまり、モータコアに用いられる積層体を想定した評価を行った。この結果も表5に示す。ここでは、焼鈍の条件が上記の好ましい条件から外れるものを比較例とした。
表5に示すように、焼鈍の条件と磁気特性、機械特性を表4に示す。表4から、高強度と低鉄損が同時に得られていることが解る。
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
本発明は、例えば、電磁鋼板製造産業及びモータ等の電磁鋼板利用産業において利用することができる。
Claims (20)
- 質量%で、
C:0.002%以上0.01%以下、
Si:2.0%以上4.0%以下、
Mn:0.05%以上0.5%以下、及び
Al:0.01%以上3.0%以下、
を含有し、
更に、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含有し、
残部がFe及び不可避不純物からなり、
Ti、V、Zr、Nb、Cの含有量(質量%)をそれぞれ[Ti]、[V]、[Zr]、[Nb]、[C]と表したとき、「Q=([Ti]/48+[V]/51+[Zr]/91+[Nb]/93)/([C]/12)」で表されるパラメータQの値が0.9以上1.1以下であり、
金属組織の母相がフェライト相であり、
前記金属組織は未再結晶組織を含まず、
前記フェライト相を構成するフェライト粒の平均粒径が30μm以上200μm以下であり、
前記フェライト粒内に、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含む析出物が1個/μm3以上の密度で存在し、
前記析出物の平均粒径が0.002μm以上0.2μm以下であることを特徴とする無方向性電磁鋼板。 - 更に、質量%で、
N:0.001%以上0.004%以下、
Cu:0.5%以上1.5%以下、及び
Sn:0.05%以上0.5%以下、
からなる群から選択された少なくとも一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。 - 前記析出物が、炭化物、窒化物及び炭窒化物からなる群から選択された少なくとも一種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。
- 前記析出物が、炭化物、窒化物及び炭窒化物からなる群から選択された少なくとも一種であることを特徴とする請求項2に記載の無方向性電磁鋼板。
- スラブの熱間圧延を行って熱間圧延鋼板を得る工程と、
前記熱間圧延鋼板の冷間圧延を行って冷間圧延鋼板を得る工程と、
前記冷間圧延鋼板の仕上げ焼鈍を、均熱温度が950℃以上1100℃以下、均熱時間が20秒間以上、前記均熱温度から700℃までの平均冷却速度が2℃/sec以上60℃/sec以下の条件下で行う工程と、
を有し、
前記スラブが、
質量%で、
C:0.002%以上0.01%以下、
Si:2.0%以上4.0%以下、
Mn:0.05%以上0.5%以下、及び
Al:0.01%以上3.0%以下、
を含有し、
更に、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含有し、
残部がFe及び不可避不純物からなり、
Ti、V、Zr、Nb、Cの含有量(質量%)をそれぞれ[Ti]、[V]、[Zr]、[Nb]、[C]と表したとき、「Q=([Ti]/48+[V]/51+[Zr]/91+[Nb]/93)/([C]/12)」で表されるパラメータQの値が0.9以上1.1以下であることを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。 - 前記スラブが、更に、質量%で、
N:0.001%以上0.004%以下、
Cu:0.5%以上1.5%以下、及び
Sn:0.05%以上0.5%以下、
からなる群から選択された少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項5に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。 - 前記冷間圧延を行う工程の前に、前記熱間圧延鋼板の熱延板焼鈍を行う工程を有することを特徴とする請求項5に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
- 前記冷間圧延を行う工程の前に、前記熱間圧延鋼板の熱延板焼鈍を行う工程を有することを特徴とする請求項6に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
- スラブの熱間圧延を行って熱間圧延鋼板を得る工程と、
前記熱間圧延鋼板の冷間圧延を行って冷間圧延鋼板を得る工程と、
前記冷間圧延鋼板の冷延板焼鈍を、第1の均熱温度が950℃以上1100℃以下、均熱時間が20秒間以上、前記第1の均熱温度から700℃までの平均冷却速度が20℃/sec以上の条件下で行う工程と、
前記冷延板焼鈍の後に、前記冷間圧延鋼板の仕上げ焼鈍を、第2の均熱温度が400℃以上800℃以下、均熱時間が10分間以上10時間以下、前記第2の均熱温度から300℃までの平均冷却速度が0.0001℃/sec以上0.1℃/sec以下の条件下で行う工程と、
を有し、
前記スラブが、
質量%で、
C:0.002%以上0.01%以下、
Si:2.0%以上4.0%以下、
Mn:0.05%以上0.5%以下、及び
Al:0.01%以上3.0%以下、
を含有し、
更に、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含有し、
残部がFe及び不可避不純物からなり、
Ti、V、Zr、Nb、Cの含有量(質量%)をそれぞれ[Ti]、[V]、[Zr]、[Nb]、[C]と表したとき、「Q=([Ti]/48+[V]/51+[Zr]/91+[Nb]/93)/([C]/12)」で表されるパラメータQの値が0.9以上1.1以下であることを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。 - 前記スラブが、更に、質量%で、
N:0.001%以上0.004%以下、
Cu:0.5%以上1.5%以下、及び
Sn:0.05%以上0.5%以下、
からなる群から選択された少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項9に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。 - 前記冷間圧延を行う工程の前に、前記熱間圧延鋼板の熱延板焼鈍を行う工程を有することを特徴とする請求項9に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
- 前記冷間圧延を行う工程の前に、前記熱間圧延鋼板の熱延板焼鈍を行う工程を有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。
- 互いに積層された複数の無方向性電磁鋼板を有し、
前記無方向性電磁鋼板が、
質量%で、
C:0.002%以上0.01%以下、
Si:2.0%以上4.0%以下、
Mn:0.05%以上0.5%以下、及び
Al:0.01%以上3.0%以下、
を含有し、
更に、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含有し、
残部がFe及び不可避不純物からなり、
Ti、V、Zr、Nb、Cの含有量(質量%)をそれぞれ[Ti]、[V]、[Zr]、[Nb]、[C]と表したとき、「Q=([Ti]/48+[V]/51+[Zr]/91+[Nb]/93)/([C]/12)」で表されるパラメータQの値が0.9以上1.1以下であり、
金属組織の母相がフェライト相であり、
前記金属組織は未再結晶組織を含まず、
前記フェライト相を構成するフェライト粒の平均粒径が30μm以上200μm以下であり、
前記フェライト粒内に、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含む析出物が1個/μm3以上の密度で存在し、
前記析出物の平均粒径が0.002μm以上0.2μm以下であることを特徴とするモータ鉄心用積層体。 - 前記無方向性電磁鋼板が、更に、質量%で、
N:0.001%以上0.004%以下、
Cu:0.5%以上1.5%以下、及び
Sn:0.05%以上0.5%以下、
からなる群から選択された少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項13に記載のモータ鉄心用積層体。 - 前記析出物が、炭化物、窒化物及び炭窒化物からなる群から選択された少なくとも一種であることを特徴とする請求項13に記載のモータ鉄心用積層体。
- 前記析出物が、炭化物、窒化物及び炭窒化物からなる群から選択された少なくとも一種であることを特徴とする請求項14に記載のモータ鉄心用積層体。
- 複数の無方向性電磁鋼板を互いに積層して積層体を得る工程と、
前記積層体に、均熱温度が400℃以上800℃以下、均熱時間が2分間以上10時間以下、前記均熱温度から300℃までの冷却速度が0.0001℃/sec以上0.1℃/sec以下の条件下で焼鈍を行う工程と、
を有し、
前記無方向性電磁鋼板が、
質量%で、
C:0.002%以上0.01%以下、
Si:2.0%以上4.0%以下、
Mn:0.05%以上0.5%以下、及び
Al:0.01%以上3.0%以下、
を含有し、
更に、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含有し、
残部がFe及び不可避不純物からなり、
Ti、V、Zr、Nb、Cの含有量(質量%)をそれぞれ[Ti]、[V]、[Zr]、[Nb]、[C]と表したとき、「Q=([Ti]/48+[V]/51+[Zr]/91+[Nb]/93)/([C]/12)」で表されるパラメータQの値が0.9以上1.1以下であり、
金属組織の母相がフェライト相であり、
前記金属組織は未再結晶組織を含まず、
前記フェライト相を構成するフェライト粒の平均粒径が30μm以上200μm以下であり、
前記フェライト粒内に、Ti、V、Zr及びNbからなる群から選択された少なくとも一種を含む析出物が1個/μm3以上の密度で存在し、
前記析出物の平均粒径が0.002μm以上0.2μm以下であることを特徴とするモータ鉄心用積層体の製造方法。 - 前記無方向性電磁鋼板が、更に、質量%で、
N:0.001%以上0.004%以下、
Cu:0.5%以上1.5%以下、及び
Sn:0.05%以上0.5%以下、
からなる群から選択された少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項17に記載のモータ鉄心用積層体の製造方法。 - 前記析出物が、炭化物、窒化物及び炭窒化物からなる群から選択された少なくとも一種であることを特徴とする請求項17に記載のモータ鉄心用積層体の製造方法。
- 前記析出物が、炭化物、窒化物及び炭窒化物からなる群から選択された少なくとも一種であることを特徴とする請求項18に記載のモータ鉄心用積層体の製造方法。
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