JP5954527B2 - 高周波鉄損特性に優れる極薄電磁鋼板 - Google Patents
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Description
C:0.0082mass%、Si:3.10mass%を含有する鋼スラブを熱間圧延して板厚2.2mmの熱延板とし、酸洗してスケールを除去した後、冷間圧延して最終板厚0.08mmの冷延板とした。次いで、この冷延板を、1000〜1200℃の温度で100〜1400秒の時間、10vol%SiCl4+90vol%N2雰囲気中で浸珪処理を施し、さらに、浸珪処理後、Siの板厚方向の濃度勾配を緩やかにする目的で、1100℃で0〜1200秒の拡散焼鈍をN2雰囲気下で施して、種々のSi濃度勾配を有する鋼板を作製した。なお、上記浸珪処理では、どの条件でも板厚方向の平均Si量が5.5mass%程度となるように処理条件を調整した。
特許文献3に記載されているように、板厚が厚い場合には、高周波励磁したときの磁束は鋼板の表層付近に集中するため、表層付近の透磁率を高めることで、渦電流損を低減できる。しかし、板厚を薄くすると、表層と中心層との距離が縮まるため、中心層にもある程度の磁束が流れるようになる。
そこで、発明者らは、Siが固溶した時の鉄の格子定数の変化に着目して考察した。Fe格子は、常温では体心立方格子であるが、Siが固溶してFe原子がSi原子で置換された場合、Fe格子は縮まることが知られている。すなわち、浸珪処理して鋼板表層のSi量を高めると、鋼板表層は収縮しようとする。しかし、鋼板中心層はSi量が低く収縮量も少ないため、鋼板表層は中心層から引張応力を付与された状態になる。これは、正に鋼板表面に張力コーティングを付与したときと同じであり、この引張応力の効果で、渦電流損が低減するものと考えられる。
本発明の電磁鋼板は、C:0.010mass%未満、Si:2〜10mass%の成分組成を有することが必要である。
C:0.010mass%未満
Cは、磁気時効を起こして磁気特性を劣化させるため、少ないほど望ましい。しかし、Cの過度の低減は、製造コストの上昇を招く。そこで、Cは、磁気時効が実用上問題とならない0.010mass%未満に制限する。好ましくは0.005mass%未満である。
Siは、鋼の比抵抗を高め、鉄損特性を改善する必須の元素であり、全板厚の平均で2mass%以上含有させる必要がある。その理由は、板厚方向にSi濃度勾配を大きく付けることを前提とする本発明では、表層付近のSi最高濃度を、透磁率が増加する4mass%超えとする必要があるが、その際のSiの最低濃度を0mass%とすると、板厚平均では2mass%となるからである。しかし、10mass%を超えて含有させると、飽和磁束密度が顕著に低下するようになる。よって、本発明では、Siは全板厚の平均で2〜10mass%の範囲とする。
Mnは、熱間圧延時の加工性を改善するために0.005〜1.0mass%の範囲で含有させるのが好ましい。0.005mass%未満では、上記加工性改善効果が小さく、一方、1.0mass%を超えると、磁気特性が低下するからである。ただし、Mnは低減することが困難な元素であり、不純物レベルとして0.01mass%程度混入していることから、敢えて添加しなくてもよい。
Niは、磁気特性を向上させる効果があるため添加することができる。添加量が0.010mass%未満では磁気特性向上効果が小さく、一方、1.50mass%を超えると、飽和磁束密度が低下する。よって、Niは、0.010〜1.50mass%の範囲で添加するのが好ましい。
これらは、いずれも鉄損の低減に有効な元素であり、斯かる効果を得るためには、上記範囲内で1種または2種以上を含有させることが好ましい。含有量が上記下限値より少ない場合には鉄損低減効果がなく、一方、上記上限値を超えると、飽和磁束密度が低下するので好ましくない。
本発明の電磁鋼板の板厚は、0.10mm未満とする。というのは、本発明で明らかにした板厚に起因する問題は、0.10mm未満の板厚で発生するからである。しかし、0.01mm未満となると、最終板厚まで圧延することや、浸珪処理設備に通板させることが困難となり、生産性が著しく阻害されるので、板厚の下限は0.01mmとする。
本発明の電磁鋼板は、電磁鋼板の製造方法として一般的な方法を利用して製造することができる。すなわち、前記した所定の成分組成に調整した鋼を溶製して鋼スラブとし、熱間圧延し、得られた熱延板に必要に応じて熱延板焼鈍を施した後、1回もしくは中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延をして最終板厚の冷延板とし、浸珪処理を施し、必要に応じて絶縁被膜をコーティングして製造する。
浸珪処理した鋼板は、その後、積層して使用するときの鋼板の絶縁性を確保するため、絶縁コーティングを付与することが好ましい。
また、得られた鋼板の磁気特性を、JIS C2550に記載の方法で測定した。さらに、得られた鋼板の断面を長さ50mmにわたって光学顕微鏡で観察し、全結晶粒に対する板厚貫通粒の割合を測定し、それらの結果を表1に併記した。
また、得られた鋼板の磁気特性をJIS C2550に記載の方法で測定した。さらに、得られたサンプルの断面を長さ50mmにわたって光学顕微鏡で観察し、全結晶粒のうちの板厚貫通粒の割合を測定した。
Claims (2)
- C:0.010mass%未満、Si:2〜10mass%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、板厚が0.01〜0.08mmである電磁鋼板において、
鋼板中のSi濃度が、板厚表層が高くて中心部が低く、板厚方向の濃度勾配が30mass%/mm以上である濃度分布を有すると共に、
板厚貫通粒の個数割合が50%以上で、かつ、Goss方位からのずれ角が15°以下である結晶粒の個数割合が4%以下である鋼板組織を有することを特徴とする極薄電磁鋼板。 - 前記電磁鋼板は、上記成分組成に加えてさらに、Mn:0.005〜1.0mass%、Ni:0.010〜1.50mass%、Cr:0.01〜0.50mass%、Cu:0.01〜0.50mass%、P:0.005〜0.50mass%、Sn:0.005〜0.50mass%、Sb:0.005〜0.50mass%、Bi:0.005〜0.50mass%、Mo:0.005〜0.100mass%およびAl:0.02〜6.0mass%のうちから選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の極薄電磁鋼板。
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