JP6662501B1 - 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
<実験1>
発明者らは、鉄損に優れる無方向性電磁鋼板を開発するべく、Mn量増加による鉄損低減効果に改めて着目し、鉄損に及ぼすMnの影響を調査した。なお、以下の成分組成に関する「%」表示は特に断らない限り「質量%」を意味する。
C:0.002%、Si:2.0%、P:0.01%、S:0.002%、Al:0.001%、N:0.0015%、B:0.0005%およびV:0.0010%を含有する鋼組成をベースとし、これらにMnを0.5〜3.0%の範囲で変化させて添加した、種々の鋼塊を供試材とした。これらの供試材を熱間圧延して板厚2.0mmの熱延板とした。その際、熱間圧延後の冷却は、800℃〜650℃の間の平均冷却速度を35℃/sとして行った。次いで、650℃の温度で巻き取り処理を施した後、1000℃×10sの熱延板焼鈍を実施した。なお、熱延板焼鈍後の800〜650℃の間の平均冷却速度は35℃/sとした。その後、冷間圧延して板厚0.25mmの冷延板とし、最後に、20vol%H2−80vol%N2雰囲気下で1000℃×10sの仕上焼鈍を施した。かくして得られた鋼板の鉄損W15/50を25cmエプスタイン装置で測定した。
なお、本発明におけるSi−Mn窒化物とは、EDS(エネルギー分散型X線分析:Energy dispersive X-ray spectrometry)により得られる原子数比にて、SiおよびMnの比率の合計が10%以上およびNの比率が5%以上となる、析出物とする。ここで、Mn量が1.0%以上の鋼板において、上記に従って特定される上記の微細なSi−Mn窒化物について、磁壁移動に大きな影響を及ぼす、平均直径が50nm〜500nmである個数を特定した。
Mn量が1.0%以上の高Mn鋼において、鉄損に及ぼす熱延板の巻き取り温度の影響を調査した。すなわち、C:0.002%、Si:2.0%、Mn:2.0%、P:0.02%、S:0.002%、Al:0.001%、N:0.0015%およびNb:0.0005%を含有する鋼塊を供試材とした。この供試材を熱間圧延して板厚2.0mmの熱延板とした。その際、熱間圧延後の冷却は800℃〜650℃の間の平均冷却速度を35℃/sとした。次いで、500〜700℃の温度で巻き取り処理を施した後、1000℃×10sの熱延板焼鈍を実施した。なお、熱延板焼鈍後の800〜650℃の間の平均冷却速度は35℃/sとした。その後、冷間圧延して板厚0.25mmの冷延板とし、最後に、20vol%H2−80vol%N2雰囲気下で1000℃×10sの仕上焼鈍を施した。かくして得られた鋼板の鉄損W15/50を25cmエプスタイン装置で測定した。
1.質量%で、
C:0.0050%以下、
Si:2.0%以上6.0%以下、
Mn:1.0%以上3.0%以下、
P:0.20%以下、
S:0.0050%以下、
N:0.0050%以下および
Al:0.0050%以下
を含有し、さらに、
B:0.0001%以上0.0050%以下、
Nb:0.0001%以上0.0050%以下および
V:0.0005%以上0.0500%以下
から選ばれる1種以上を含有し、残部Feおよび不可避的不純物の成分組成を有し、平均直径50nm以上500nm以下のSi−Mn窒化物の個数密度が1個/μm3以下である無方向性電磁鋼板。
Sn:0.01%以上0.50%以下および
Sb:0.01%以上0.50%以下
から選ばれる1種または2種を含有する前記1に記載の無方向性電磁鋼板。
Ca:0.0001%以上0.0300%以下、
Mg:0.0001%以上0.0300%以下および
REM:0.0001%以上0.0300%以下
から選ばれる1種以上を含有する前記1または2に記載の無方向性電磁鋼板。
Ni:0.01%以上5.00%以下および
Co:0.01%以上5.00%以下
から選ばれる1種または2種を含有する前記1、2または3に記載の無方向性電磁鋼板。
前記熱間圧延後の熱延板に800℃以下650℃以上の間の平均冷却速度が30℃/s以上の冷却を施してから、前記巻き取りを650℃以下で行う無方向性電磁鋼板の製造方法。
前記熱間圧延後の熱延板に800℃以下650℃以上の間の平均冷却速度が30℃/s以上の冷却を施してから、前記巻き取りを650℃以下で行い、
前記熱延板焼鈍後に800℃以下650℃以上の間の平均冷却速度が30℃/s以上の冷却を施す無方向性電磁鋼板の製造方法。
C:0.0050%以下
Cは、製品板における磁気時効を引き起こすため0.0050%以下に制限する。好ましくは、0.0040%以下である。一方、Cを0.0005%未満に抑制するには、多大の製造コストを要するため、コスト面からはC量を0.0005%以上とすることが好ましい。
Siは、鋼の固有抵抗を高めて鉄損を低減するのに有効な元素であるため、2.0%以上で積極的に添加する。ただし、過剰に添加すると著しく脆化して冷間圧延することが困難となるため、上限は6.0%とする。好ましくは2.5%以上4.0%以下の範囲である。
Mnは、鋼の固有抵抗を高めて鉄損を低減するのに有効な元素であるため、1.0%以上で積極的に添加する。しかし、3.0%を超えると冷間圧延性が低下したり、磁束密度の低下を招いたりするため、上限は3.0%とする。好ましくは1.0%以上2.0%以下の範囲である。より好ましくは、1.2%以上、さらに好ましくは1.4%以上である。
Pは、固溶強化能に優れるため、硬さ調整および打抜加工性の改善に有効な元素である。P含有量が0.20%を超えると、脆化が顕著となるため、上限は0.20%とする。好ましくは0.050%以下である。一方、Pを0.0005%未満に抑制するには、多大の製造コストを要するため、コスト面からはP量を0.0005%以上とすることが好ましい。
Sは、硫化物を生成して鉄損を増加させる有害な元素であるため、上限を0.0050%とする。好ましくは0.0040%以下である。一方、Sを0.0001%未満に抑制するには、多大の製造コストを要するため、コスト面からはS量を0.0001%以上とすることが好ましい。
Nは、上記したようにSi−Mn窒化物を生成して、鉄損を増加させる有害な元素であるため、上限を0.0050%とする。好ましくは0.0030%以下、さらに好ましくは0.0015%以下である。一方、Nを0.0001%未満に抑制するには、多大の製造コストを要するため、コスト面からはN量を0.0001%以上とすることが好ましい。
Alは、リサイクルの観点から実質無添加であることが望ましく、また、微量に存在すると、微細なAlNを形成して粒成長を阻害し、磁気特性を害するため、上限を0.0050%とする。好ましくは0.0030%以下である。なお、上記のAlが実質無添加であるとは、Al量がゼロである場合を含み、不可避混入分を許容する範囲でAlが存在することを意味する。
SnおよびSbは、集合組織を改善するため、磁束密度向上に有効な元素である。両元素とも、0.01%以上添加しなければ効果がないが、0.50%を超えて添加しても、上記効果が飽和する。よって、SnおよびSbはそれぞれ0.01%以上0.50%以下の範囲とする。好ましくは、0.03%以上0.50%以下の範囲である。
Ca、MgおよびREMは、いずれもSを固定し、硫化物の微細析出を抑制するため、鉄損低減に有効な元素である。いずれの元素も0.0001%以上添加しなければ効果がないが、0.0300%を超えて添加しても、上記効果は飽和する。よって、Ca、MgおよびREMはそれぞれ0.0001%以上0.0300%以下の範囲とする。好ましくは、0.0020%以上0.0300%以下の範囲である。
NiおよびCoは、鋼の固有抵抗を高めて鉄損を低減するのに有効な元素である。両元素とも、0.01%以上添加しなければ効果がないが、5.00%超えて添加すると、合金コストが上昇する。よって、NiおよびCoはそれぞれ0.01%以上5.00%以下の範囲とする。好ましくは、0.05%以上5.00%以下の範囲である。
B、NbおよびVは、いずれもNを固定し、Si−Mn窒化物の微細析出を抑制するため、鉄損低減に有効な元素である。そのためには、BおよびNbはそれぞれ少なくとも0.0001%以上、Vは0.0005%以上で添加する。一方、BおよびNbは0.0050%を超えると、Vは0.0500%を超えると、仕上焼鈍の加熱時に固溶されずに、粒成長を妨げることになる。よって、BおよびNbはそれぞれ0.0001%以上0.0050%以下の範囲に、そしてVは0.0005%以上0.0500%以下の範囲にする。好ましくは、BおよびNbがそれぞれ0.0010%以上0.0040%以下、そしてVが0.0010%以上0.0200%以下の範囲である。
本発明の無方向性電磁鋼板は、その製造に用いる鋼素材として、上記した成分組成を有するものを用い、かつ熱間圧延後の冷却条件および巻き取り温度が規定の範囲内であれば、公知の無方向性電磁鋼板の製造方法を用いて製造することができる。例えば、転炉あるいは電気炉などの精錬プロセスで上記所定の成分組成に調整した鋼を溶製し、脱ガス設備等で二次精錬し、連続鋳造して鋼スラブとした後、熱間圧延し、必要に応じて熱延板焼鈍した後、酸洗し、冷間圧延し、仕上焼鈍し、さらに歪取焼鈍する方法を採用することができる。
なお、上記冷延板の板厚(最終板厚)は、0.1 mmから0.5mmの範囲とするのが好ましい。なぜなら、0.1mm未満では、生産性が低下し、一方、0.5mm超えでは鉄損の低減効果が小さいからである。
Claims (6)
- 質量%で、
C:0.0050%以下、
Si:2.0%以上6.0%以下、
Mn:1.0%以上3.0%以下、
P:0.20%以下、
S:0.0050%以下、
N:0.0050%以下および
Al:0.0050%以下
を含有し、さらに、
B:0.0001%以上0.0050%以下、
Nb:0.0001%以上0.0050%以下および
V:0.0005%以上0.0500%以下
から選ばれる1種以上を含有し、残部Feおよび不可避的不純物の成分組成を有し、平均直径50nm以上500nm以下のSi−Mn窒化物の個数密度が1個/μm3以下である無方向性電磁鋼板。 - 前記成分組成は、さらに、質量%で、
Sn:0.01%以上0.50%以下および
Sb:0.01%以上0.50%以下
から選ばれる1種または2種を含有する請求項1に記載の無方向性電磁鋼板。 - 前記成分組成は、さらに、質量%で、
Ca:0.0001%以上0.0300%以下、
Mg:0.0001%以上0.0300%以下および
REM:0.0001%以上0.0300%以下
から選ばれる1種以上を含有する請求項1または2に記載の無方向性電磁鋼板。 - 前記成分組成は、さらに、質量%で、
Ni:0.01%以上5.00%以下および
Co:0.01%以上5.00%以下
から選ばれる1種または2種を含有する請求項1、2または3に記載の無方向性電磁鋼板。 - 平均直径50nm以上500nm以下のSi-Mn窒化物の個数密度が1個/μm 3 以下である無方向性電磁鋼板を製造する方法であって、
請求項1から4のいずれかに記載の成分組成を有するスラブを熱間圧延して熱延板とする熱間圧延工程と、該熱延板をコイルに巻き取る巻取工程と、一回または中間焼鈍を挟む二回の冷間圧延を行って冷延板とする冷間圧延工程と、該冷延板に仕上焼鈍を行う仕上焼鈍工程と、を有し、
前記熱間圧延後の熱延板に800℃以下650℃以上の間の平均冷却速度が30℃/s以上の冷却を施してから、前記巻き取りを650℃以下で行う無方向性電磁鋼板の製造方法。 - 平均直径50nm以上500nm以下のSi-Mn窒化物の個数密度が1個/μm 3 以下である無方向性電磁鋼板を製造する方法であって、
請求項1から4のいずれかに記載の成分組成を有するスラブを熱間圧延して熱延板とする熱間圧延工程と、該熱延板をコイルに巻き取る巻取工程と、熱延板焼鈍を施した後、一回または中間焼鈍を挟む二回の冷間圧延を行って冷延板とする冷間圧延工程と、該冷延板に仕上焼鈍を行う仕上焼鈍工程と、を有し、
前記熱間圧延後の熱延板に800℃以下650℃以上の間の平均冷却速度が30℃/s以上の冷却を施してから、前記巻き取りを650℃以下で行い、
前記熱延板焼鈍後に800℃以下650℃以上の間の平均冷却速度が30℃/s以上の冷却を施す無方向性電磁鋼板の製造方法。
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