JP6724478B2 - Non-oriented electrical steel sheet, motor core, and method for manufacturing non-oriented electrical steel sheet - Google Patents
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Description
本発明は、無方向性電磁鋼板、モータコア、及び無方向性電磁鋼板の製造方法に関する。 The present invention relates to a non-oriented electrical steel sheet, a motor core, and a method for manufacturing a non-oriented electrical steel sheet.
近年、地球環境問題に対する取り組みへの高まりから、例えば、自動車（ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車など）や家電製品（エアコン、冷蔵庫など）の分野では、消費エネルギーの少ない製品の普及が進んでいる。これらの製品には、高速回転する高効率モータが使用されており、高効率モータのモータコア（以下、モータコアを単に「コア」と称する場合がある）の材料として無方向性電磁鋼板が使用されている。 In recent years, with the increase in efforts to address global environmental problems, for example, in the fields of automobiles (hybrid vehicles, electric vehicles, fuel cell vehicles, etc.) and home appliances (air conditioners, refrigerators, etc.), products with low energy consumption have become widespread. There is. High-efficiency motors that rotate at high speeds are used in these products, and non-oriented electrical steel sheets are used as the material for the motor cores of high-efficiency motors (hereinafter, motor cores may be simply referred to as "cores"). There is.
高効率モータのコアに用いられる無方向性電磁鋼板は、高速回転に耐え得る強度、及びリラクタンストルクを有効活用するために、高い飽和磁束密度が要求される。高い飽和磁束密度を得るためには、低合金系の無方向性電磁鋼板を採用することが好適である。しかしながら、低合金系の無方向性電磁鋼板は、鉄損が大きく、鋼板の強度も低い。そのため、低合金系の無方向性電磁鋼板は、高速回転する高効率モータのコアに用いることは不向きとされている。 The non-oriented electrical steel sheet used for the core of the high-efficiency motor is required to have high saturation magnetic flux density in order to effectively use the strength capable of withstanding high-speed rotation and the reluctance torque. In order to obtain a high saturation magnetic flux density, it is preferable to employ a low alloy non-oriented electrical steel sheet. However, a low alloy non-oriented electrical steel sheet has a large iron loss and a low strength. Therefore, the low alloy non-oriented electrical steel sheet is not suitable for use in the core of a high efficiency motor that rotates at high speed.
したがって、高効率モータのコアに用いるための無方向性電磁鋼板としては、高合金化された鋼板が求められている。例えば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｎなどの成分を添加して高合金化された無方向性電磁鋼板は、強度が向上する点で有効である。 Therefore, a highly alloyed steel sheet is required as a non-oriented electrical steel sheet for use in the core of a high efficiency motor. For example, a non-oriented electrical steel sheet that is highly alloyed by adding components such as Si, Al, and Mn is effective in improving strength.
一方、単純に強度を高めた無方向性電磁鋼板とするのみでは、高効率モータのコアに適用したとき、特に、モータ駆動時のトルクの低下が顕著となる。これは、高合金化したことによるＢｓ（飽和磁化）の低下が大きな要因となっていると考えられる。
そのため、強度の上昇と、Ｂｓ（飽和磁化）の低下とのバランスを図る点から、高合金化された無方向性電磁鋼板としては、Ｐが添加された鋼板が知られている。
On the other hand, when the non-oriented electrical steel sheet is simply increased in strength, when it is applied to the core of a high-efficiency motor, the reduction of the torque when driving the motor becomes remarkable. It is considered that this is largely due to the decrease in Bs (saturation magnetization) due to the high alloying.
Therefore, in order to balance the increase in strength and the decrease in Bs (saturation magnetization), a steel sheet containing P is known as a highly alloyed non-oriented electrical steel sheet.
例えば、特許文献１には、Ｐの含有量が質量％で、０．１００％以上０．３０％以下であり、磁束密度がＢ５０で１．７０Ｔ以上、降伏強度が３００ＭＰａ以上である無方向性電磁鋼板が開示されている。 For example, Patent Document 1, in mass% content of P, not more than 0.30% or more 0.100%, the magnetic flux density is 1.70T or more B 50, no direction yield strength is at least 300MPa A magnetic electrical steel sheet is disclosed.
また、特許文献２には、Ｐの含有量が質量％で、０．２５％以下であり、再結晶部分の面積比率が９０％未満、圧延方向から４５°方向の引張り強さが６００ＭＰａ以上、圧延方向から４５°方向の磁束密度がＢ５０で１．６８Ｔ以上である無方向性電磁鋼板が開示されている。 Further, in Patent Document 2, the content of P is 0.25% or less by mass%, the area ratio of the recrystallized portion is less than 90%, the tensile strength in the 45° direction from the rolling direction is 600 MPa or more, Disclosed is a non-oriented electrical steel sheet in which the magnetic flux density in the 45° direction from the rolling direction is B 50 of 1.68 T or more.
ところで、Ｐを含有している無方向性電磁鋼板は、単純に降伏点および引張強さを向上させても、高効率モータのコアに適用された場合、磁気特性が低下し易い。 By the way, the non-oriented electrical steel sheet containing P easily deteriorates in magnetic properties when applied to the core of a high-efficiency motor even if the yield point and the tensile strength are simply improved.
例えば、上記の特許文献１及び特許文献２に開示された無方向性電磁鋼板は、良好な強度特性と磁気特性とを兼ね備えており、高効率モータへの適用が好適であるとされている。
しかしながら、高効率モータは、さらなる高速回転化の検討が進められている。そのため、Ｐが添加された従来の無方向性電磁鋼板は、従来の高効率モータよりも、さらに高速回転で回転する高効率モータのコアの材料として適用された場合、磁気特性が低下する傾向が見られることが分かった。
For example, the non-oriented electrical steel sheets disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 described above have both good strength characteristics and magnetic characteristics, and are said to be suitable for application to high-efficiency motors.
However, high-efficiency motors are being studied for higher speed rotation. Therefore, when the conventional non-oriented electrical steel sheet containing P is applied as a core material of a high-efficiency motor that rotates at a higher speed than that of a conventional high-efficiency motor, the magnetic properties tend to deteriorate. I found it to be seen.
このように、従来のＰが添加された無方向性電磁鋼板は、従来の高効率モータよりも、さらに高速回転化された高効率モータのコアに適用される場合、十分な磁気特性が得られ難いため、さらなる磁気特性の向上が求められていた。 As described above, the conventional non-oriented electrical steel sheet to which P is added has sufficient magnetic characteristics when applied to the core of a high-efficiency motor that is rotated at a higher speed than the conventional high-efficiency motor. Since it is difficult, further improvement in magnetic characteristics has been demanded.
したがって、本発明の課題は、高速回転する高効率モータのコアとして使用された場合であっても、磁気特性の低下が抑制された無方向性電磁鋼板を提供するものである。また、この無方向性電磁鋼板を用いたモータコアを提供するものである。さらに、この無方向性電磁鋼板の製造方法を提供するものである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a non-oriented electrical steel sheet in which deterioration of magnetic properties is suppressed even when used as a core of a high-efficiency motor that rotates at high speed. Further, the present invention provides a motor core using this non-oriented electrical steel sheet. Further, the present invention provides a method for manufacturing the non-oriented electrical steel sheet.
本発明者らは、上記事情に鑑み、Ｐが添加された無方向性電磁鋼板について、高速回転する高効率モータのコアに適用する場合に求められる磁気特性に着目して検討を進めた。
ところで、高速回転する高効率モータのコアとして、無方向性電磁鋼板を適用すると、無方向性電磁鋼板には、遠心力による応力が加えられるために変形が生じる。その一方で、モータの回転が止まると、無方向性電磁鋼板の変形は戻る。これまで、無方向性電磁鋼板の磁気特性に及ぼす応力の影響ついて、磁歪との関連で検討された報告は見られる。しかしながら、弾性域から塑性域へ遷移する過程での微小な変形挙動（転位形成挙動）を制御することで高速回転モータの効率向上を図るという観点では、一般的には認識されていなかった。そこで、本発明者らは、この過程における無方向性電磁鋼板の変形を制御することで高速回転モータの効率を好ましく制御できると考え、検討を進めた。本発明者らの検討によれば、弾性域から塑性域へ遷移する過程における無方向性電磁鋼板の変形挙動が磁気特性に影響を及ぼすことが分かってきた。そこで、本発明者らは、上記過程での磁気特性の影響についてさらに検討を進めた。
In view of the above circumstances, the present inventors have advanced the study of the non-oriented electrical steel sheet containing P by focusing on the magnetic characteristics required when applied to the core of a high-efficiency motor that rotates at high speed.
By the way, when a non-oriented electrical steel sheet is applied as a core of a high-efficiency motor that rotates at a high speed, the non-oriented electrical steel sheet is deformed due to stress applied by centrifugal force. On the other hand, when the motor stops rotating, the deformation of the non-oriented electrical steel sheet returns. Up to now, there have been reports on the influence of stress on the magnetic properties of non-oriented electrical steel sheets, which have been studied in relation to magnetostriction. However, it has not been generally recognized from the viewpoint of improving the efficiency of the high-speed rotation motor by controlling a minute deformation behavior (dislocation formation behavior) in the process of transition from the elastic region to the plastic region. Therefore, the present inventors considered that it is possible to preferably control the efficiency of the high-speed rotation motor by controlling the deformation of the non-oriented electrical steel sheet in this process, and proceeded with the study. According to the studies by the present inventors, it has been found that the deformation behavior of the non-oriented electrical steel sheet in the process of transition from the elastic region to the plastic region affects the magnetic properties. Therefore, the present inventors have further studied the influence of the magnetic characteristics in the above process.
その結果、本発明者らは、特にＰを質量％で、０．０１０％〜０．１５０％の範囲で含有する無方向性電磁鋼板において、伸び０．１％における引張強さをσＡ、及び伸び０．２％における引張強さをσＢとしたとき、σＡとσＢとの差（σＢ−σＡ）が、４０ＭＰａ〜２００ＭＰａ（４０ＭＰａ≦（σＢ−σＡ）≦２００ＭＰａ）の範囲にあることで、高い磁気特性が確保され、高速回転する高効率モータのコアの材料に適用した場合でも、磁気特性の低下を抑制できるとの知見を得た。さらに、磁気特性の低下をより抑制するために検討を進めたところ、（σＢ−σＡ）≧１０００×Ｐｃ＋３０の関係を満足することで、高速回転する高効率モータのコアに使用された場合の鉄損をより低減できるとの知見を得た。 As a result, the inventors have determined that the tensile strength at an elongation of 0.1% is σ A , in a non-oriented electrical steel sheet containing P in the range of 0.010% to 0.150% by mass%. and when the tensile strength at elongation of 0.2% was sigma B, the difference (σ B -σ a) the sigma a and sigma B is, 40MPa~200MPa (40MPa ≦ (σ B -σ a) ≦ 200MPa) It has been found that high magnetic properties can be ensured within this range and even when applied to the material of the core of a high-efficiency motor that rotates at high speed, deterioration of magnetic properties can be suppressed. Furthermore, as a result of further study to further suppress the deterioration of magnetic properties, it was used in the core of a high-efficiency motor that rotates at high speed by satisfying the relationship of (σ B −σ A )≧1000×P c +30. We obtained the knowledge that the iron loss can be further reduced.
また、本発明者らは、特にＰを質量％で、０．０１０％〜０．１５０％の範囲で含有する無方向性電磁鋼板を製造するにあたり、製造工程の検討を進めた。その結果、仕上げ焼鈍工程の冷却過程において、鋼板の温度が、８０℃から４０℃までの間の冷却速度を５℃／秒以上とした条件で製造されることにより、伸び０．１％における引張強さをσＡ、及び伸び０．２％における引張強さをσＢとしたとき、σＡとσＢとの差（σＢ−σＡ）が、４０ＭＰａ〜２００ＭＰａの範囲となる無方向性電磁鋼板が得られた。さらに、磁気特性の低下をより抑制するために、製造工程の検討をさらに行ったところ、上記の８０℃から４０℃までの間の冷却速度の条件に加えて、仕上げ焼鈍工程の冷却過程において、８００℃から５００℃になるまでの間の張力を４ＭＰａ以下とすることで、（σＢ−σＡ）が上記範囲であって、（σＢ−σＡ）≧１０００×Ｐｃ＋３０の関係を満足する無方向性電磁鋼板が得られた。そして、この製造方法によって無方向性電磁鋼板を得ることにより、得られた無方向性電磁鋼板は、高い磁気特性が確保されており、高速回転する高効率モータのコアの材料に適用した場合でも、磁気特性の低下を抑制できるとの知見を得た。 In addition, the present inventors proceeded with the examination of the manufacturing process particularly when manufacturing the non-oriented electrical steel sheet containing P in the range of 0.010% to 0.150% by mass. As a result, in the cooling process of the finish annealing step, the temperature of the steel sheet was manufactured under the condition that the cooling rate between 80° C. and 40° C. was 5° C./sec or more, so that the tensile strength at elongation 0.1% strength sigma a, and when the tensile strength at elongation of 0.2% was sigma B, the difference between the sigma a and σ B (σ B -σ a) is non-directional as the range of 40MPa~200MPa A magnetic steel sheet was obtained. Furthermore, in order to further suppress the deterioration of the magnetic properties, the manufacturing process was further examined. As a result, in addition to the condition of the cooling rate between 80° C. and 40° C., in the cooling process of the finish annealing process, By setting the tension from 800° C. to 500° C. to 4 MPa or less, (σ B −σ A ) is in the above range, and the relationship of (σ B −σ A )≧1000×P c +30 is satisfied. A satisfactory non-oriented electrical steel sheet was obtained. Then, by obtaining the non-oriented electrical steel sheet by this manufacturing method, the obtained non-oriented electrical steel sheet has high magnetic properties, and even when applied to the material of the core of a high-efficiency motor that rotates at high speed. It was found that the deterioration of magnetic properties can be suppressed.
すなわち、本発明は、これらの知見を元になされたものである。つまり、本発明の要旨は次の通りである。 That is, the present invention is based on these findings. That is, the gist of the present invention is as follows.
＜１＞ 質量％で、
０．５％≦Ｓｉ≦４．０％、
０．２％≦Ａｌ≦２．０％、
０．１％≦Ｍｎ≦３．０％、
０．０１０％≦Ｐ≦０．１５０％、
Ｃ≦０．００５％、
Ｓ≦０．０１０％、
Ｎ≦０．００５％、
並びに、残部としてＦｅおよび不純物元素を含有し、
鋼板の伸び０．１％における引張強さをσＡ、および鋼板の伸び０．２％における引張強さをσＢとしたとき、前記σＡと前記σＢとの差（σＢ−σＡ）が、４０ＭＰａ≦（σＢ−σＡ）≦２００ＭＰａである無方向性電磁鋼板。
<1> In mass%,
0.5% ≤ Si ≤ 4.0%,
0.2%≦Al≦2.0%,
0.1%≦Mn≦3.0%,
0.010%≦P≦0.150%,
C≦0.005%,
S≦0.010%,
N≦0.005%,
And containing Fe and an impurity element as the balance,
When the tensile strength of the sigma A in elongation of 0.1% of the steel sheet, and the tensile strength at elongation of 0.2% of the steel sheet was sigma B, the sigma difference between A and the σ B (σ B -σ A ) Is a non-oriented electrical steel sheet in which 40 MPa≦(σ B −σ A )≦200 MPa.
＜２＞ 前記Ｐの含有量をＰｃ（質量％）をとしたとき、前記σＡと前記σＢとの差、及び前記Ｐｃの関係が、（σＢ−σＡ）≧１０００×Ｐｃ＋３０を満足する＜１＞に記載の無方向性電磁鋼板。 <2> When the content of P is P c (mass %), the difference between the σ A and the σ B and the relationship between the P c are (σ B −σ A )≧1000×P The non-oriented electrical steel sheet according to <1>, which satisfies c +30.
＜３＞ ＜１＞又は＜２＞に記載の無方向性電磁鋼板を使用したモータコアであって、回転数１００００ｒｐｍ以上で回転するモータに使用されるモータコア。 <3> A motor core using the non-oriented electrical steel sheet according to <1> or <2>, which is used for a motor rotating at a rotation speed of 10,000 rpm or more.
＜４＞ ＜１＞に記載の化学組成を有するスラブを加熱した後、熱間圧延する熱間圧延工程と、
前記熱間圧延後の鋼板を焼鈍する熱延板焼鈍工程と、
前記焼鈍後の鋼板を冷間圧延する冷間圧延工程と、
前記冷間圧延後の鋼板を仕上げ焼鈍する仕上げ焼鈍工程であって、仕上げ焼鈍工程における鋼板の温度が８０℃から４０℃になるまでの間、５℃／秒以上の冷却速度で冷却する仕上げ焼鈍工程と、
を有する＜１＞または＜２＞に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
<4> A hot rolling step of heating the slab having the chemical composition according to <1> and then hot rolling,
A hot rolled sheet annealing step of annealing the steel sheet after the hot rolling,
A cold rolling step of cold rolling the steel sheet after the annealing,
A finish annealing step of finish annealing the steel sheet after cold rolling, wherein the finish annealing step cools the steel sheet at a cooling rate of 5°C/sec or more until the temperature of the steel sheet changes from 80°C to 40°C. Process,
The method for producing a non-oriented electrical steel sheet according to <1> or <2>.
＜５＞ 前記仕上げ焼鈍工程における鋼板の温度が８５０℃から５００℃になるまでの間、４ＭＰａ以下の張力で冷却する＜４＞に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。 <5> The method for producing a non-oriented electrical steel sheet according to <4>, wherein the steel sheet in the finish annealing step is cooled with a tension of 4 MPa or less until the temperature of the steel sheet rises from 850°C to 500°C.
本発明によれば、高速回転する高効率モータのコアとして使用された場合であっても、磁気特性の低下が抑制された無方向性電磁鋼板が提供できる。また、この無方向性電磁鋼板を用いたモータコアが提供できる。さらに、この無方向性電磁鋼板の製造方法が提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a non-oriented electrical steel sheet in which deterioration of magnetic properties is suppressed even when used as a core of a high-efficiency motor that rotates at high speed. Also, a motor core using this non-oriented electrical steel sheet can be provided. Furthermore, the manufacturing method of this non-oriented electrical steel sheet can be provided.
以下、本発明について詳細に説明する。
なお、本明細書中において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In addition, in this specification, the numerical range represented using "-" means the range which includes the numerical values described before and after "-" as a lower limit and an upper limit.
＜無方向性電磁鋼板＞
本発明者らは、研究の結果、無方向性電磁鋼板が上記構成を有することで、高速回転する高効率モータのコアとして使用された場合であっても、磁気特性の低下が抑制されることを見出した。そして、本発明の無方向性電磁鋼板を高速回転する高効率モータのコアとして適用すると、モータ効率が向上することを見出した。その理由は定かではないが、例えば、次のように推測している。
<Non-oriented electrical steel sheet>
The inventors of the present invention have found that the non-oriented electrical steel sheet having the above-described configuration suppresses the deterioration of magnetic characteristics even when used as a core of a high-efficiency motor that rotates at high speed. Found. Then, they have found that when the non-oriented electrical steel sheet of the present invention is applied as a core of a high-efficiency motor that rotates at high speed, the motor efficiency is improved. The reason for this is not clear, but, for example, the following assumptions are made.
一般的に、金属材料の変形は弾性域と塑性域とに区別されるが、現実的な材料では、これらの各領域の境界は明確とは言えない。
例えば、図１は、無方向性電磁鋼板の応力−歪曲線（ｓｔｒｅｓｓ−ｓｔｒａｉｎ ｃｕｒｖｅ）を示す模式図である。図１に示すように、電磁鋼板に荷重を負荷したときに変形する初期の領域（本明細書中では「比例域」と称する。）では、応力と歪との関係は、ほぼ完全に弾性率（ヤング率）に比例する。この比例域は、基本的には結晶格子の変形の範囲内の現象として理解される。
しかし、一般的には降伏応力以下と考えられている応力範囲（弾性域）でも、無方向性電磁鋼板に荷重をかけたときの変形が一定値を超えると、応力と歪との関係は、弾性率との厳密な比例関係から外れて変形が進行する領域（本明細書中では「初期硬化域」と称する。）となる。この初期硬化域では、何らかの新たな格子欠陥が発生していると考えられる。これは一般的には転位と考えることが自然であり、本明細書では新たな転位が発生するものとして説明する。初期硬化域では、荷重による変形により転位は発生するものの、荷重を除けば、転位のほとんどは、転位の発生とは逆方向に移動して、転位が消滅する。
Generally, the deformation of a metallic material is divided into an elastic region and a plastic region, but in a realistic material, the boundary between these regions cannot be said to be clear.
For example, FIG. 1 is a schematic diagram showing a stress-strain curve of a non-oriented electrical steel sheet. As shown in FIG. 1, in the initial region (referred to as a “proportional region” in the present specification) that is deformed when a load is applied to a magnetic steel sheet, the relationship between stress and strain is almost completely elastic modulus. Proportional to (Young's modulus). This proportional region is basically understood as a phenomenon within the deformation of the crystal lattice.
However, even in the stress range (elastic range) that is generally considered to be less than the yield stress, when the deformation when a load is applied to the non-oriented electrical steel sheet exceeds a certain value, the relationship between stress and strain becomes This is a region where the deformation progresses outside the strict proportional relationship with the elastic modulus (referred to as "initial curing region" in this specification). It is considered that some new lattice defect has occurred in this initial hardening region. Generally, it is natural to consider this as a dislocation, and in the present specification, it is explained that a new dislocation occurs. In the initial hardening region, although dislocations are generated due to the deformation due to the load, most of the dislocations move in the direction opposite to the dislocation generation except the load, and the dislocations disappear.
ところで、高速回転下にあるモータのコアは、モータが回転する遠心力のため、コアに適用した無方向性電磁鋼板の一部が少なからず変形してしまう。その際に、「初期硬化域」での硬化が大きい材料ほど、コアに適用した無方向性電磁鋼板自体の変形を抑制し得る。これは逆の見方をすると、遠心力による荷重が一定であれば変形量が小さく、形成される転位の密度が低下することとなる。転位密度の低下は磁壁移動の障害が減ることになるため透磁率の低下を回避でき、結果として、高速回転に伴う磁気特性の低下が抑制される。 By the way, in the core of the motor under high-speed rotation, a part of the non-oriented electrical steel sheet applied to the core is deformed to some extent due to the centrifugal force of the rotation of the motor. At that time, a material having a higher degree of hardening in the “initial hardening zone” can suppress the deformation of the non-oriented electrical steel sheet itself applied to the core. From the opposite viewpoint, if the load due to the centrifugal force is constant, the amount of deformation is small and the density of dislocations formed is reduced. A decrease in dislocation density reduces obstacles to domain wall movement, so that a decrease in magnetic permeability can be avoided, and as a result, a decrease in magnetic characteristics due to high-speed rotation is suppressed.
本発明者らは、この現象を添加元素の種類、量、及び製造方法などを変化させて広範に調査した。その結果、固溶強化元素として活用されるＡｌやＳｉではその含有量を高めても、初期硬化域での硬化挙動はそれほど大きくは変化しないが、Ｐを特定の範囲で含有する無方向性電磁鋼板については、初期硬化域での硬化挙動が大きく変化することを明確に確認できた。 The present inventors have extensively investigated this phenomenon by changing the type, amount, and manufacturing method of the additive element. As a result, even if the content of Al or Si used as a solid solution strengthening element is increased, the hardening behavior in the initial hardening region does not change so much, but a non-directional electromagnetic wave containing P in a specific range is used. For the steel sheet, it was clearly confirmed that the hardening behavior in the initial hardening zone changed significantly.
上記の現象は、特に初期硬化域の硬化挙動に関連して発生するものである。初期硬化域での硬化挙動は、鋼板の弾性域での歪量が異なる２点での引張強さの差により表すことができる。つまり、初期硬化域での硬化挙動は、初期硬化が起きていないか、または初期硬化が小さい歪量での引張強さσＡと、初期硬化が発生している大きい歪み量での引張強さσＢの差により表される。 The above phenomenon occurs particularly in relation to the curing behavior in the initial curing region. The hardening behavior in the initial hardening region can be expressed by the difference in tensile strength at two points where the strain amount in the elastic region of the steel sheet is different. In other words, the hardening behavior in the initial hardening region is the tensile strength σ A at a strain amount where initial hardening does not occur or the initial hardening is small and the tensile strength at a large strain amount where initial hardening occurs. It is represented by the difference in σ B.
引張強さσＡは、比例域内、又は初期硬化域内のいずれで測定した値であっても構わない。初期硬化域内での硬化挙動の差異を明確にするため、引張強さσＡは、比例域内であっても初期硬化域に近く、又は初期硬化域内であっても低歪量となる領域で測定した値を採用することがよい。一般的な無方向性電磁鋼板は、無方向性電磁鋼板の伸びを０．１％としたときに、この領域での値を表す指標として妥当なものとなると考えられる。そこで、本発明の無方向性電磁鋼板では、引張強さσＡを鋼板の伸び０．１％における引張強さの値で規定する。
また、引張強さσＢは、少なくとも初期硬化域内の歪量で得られるものとする。一般的な無方向性電磁鋼板では、引張伸び０．２％において、比例域を超え、初期硬化域内となることが妥当と考えられる。そこで、本発明の無方向性電磁鋼板では、σＢを引張伸び０．２％における引張強さの値で規定する。
The tensile strength σ A may be a value measured either within the proportional range or within the initial curing range. In order to clarify the difference in curing behavior within the initial curing region, the tensile strength σ A is measured in the proportional region, close to the initial curing region, or in the region where the amount of strain is low even in the initial curing region. It is advisable to adopt the specified value. A general non-oriented electrical steel sheet is considered to be appropriate as an index showing a value in this region when the elongation of the non-oriented electrical steel sheet is 0.1%. Therefore, in the non-oriented electrical steel sheet of the present invention, the tensile strength σ A is defined by the value of the tensile strength at an elongation of 0.1% of the steel sheet.
Further, the tensile strength σ B is obtained by at least the strain amount in the initial hardening region. In a general non-oriented electrical steel sheet, at a tensile elongation of 0.2%, it is considered appropriate to exceed the proportional range and fall within the initial hardening range. Therefore, in the non-oriented electrical steel sheet of the present invention, σ B is defined by the value of tensile strength at a tensile elongation of 0.2%.
上記の挙動を模式的に図１で説明する。図１に示す無方向性電磁鋼板の応力−歪曲線において、本発明の無方向性電磁鋼板（図１中、本発明鋼と表記）のσＡおよび降伏応力は、従来の無方向性電磁鋼板（図１中、従来鋼と表記）と同じである。しかし、本発明鋼のσＢは、従来鋼のσＢに比べ高い。これは、本発明鋼は、従来鋼よりも、初期硬化域での硬化が大きい（つまり、初期硬化能が高い）ことを示している。
図１より、σＢが高い本発明鋼に相当する初期硬化挙動を有する材料は、鋼板が微小に変形する程度の初期硬化域において、一定応力下での歪量、特に比例域を超えた範囲での歪量が、従来鋼よりも小さくなることが理解できる。
The above behavior will be schematically described with reference to FIG. In the stress-strain curve of the non-oriented electrical steel sheet shown in FIG. 1, σ A and the yield stress of the non-oriented electrical steel sheet of the present invention (indicated as the present invention steel in FIG. 1) are the conventional non-oriented electrical steel sheet. (Indicated as conventional steel in FIG. 1). However, sigma B of the present invention steel is higher than that sigma B of the conventional steels. This indicates that the steel of the present invention has a larger hardening in the initial hardening zone (that is, a higher initial hardening ability) than the conventional steel.
From FIG. 1, a material having an initial hardening behavior corresponding to the steel of the present invention having a high σ B is a strain amount under a constant stress, particularly a range exceeding the proportional range, in the initial hardening region where the steel sheet is slightly deformed. It can be understood that the strain amount at is smaller than that of the conventional steel.
この結果、本発明の無方向性電磁鋼板が、高速回転（例えば、１００００ｒｐｍ以上）するモータのコアの材料に適用された場合、遠心力による負荷が加えられても、初期硬化域での変形が抑制され、転位密度が少なくなる。そのため、磁壁移動の障害が減り透磁率の低下が回避され、結果として磁気特性の低下が抑制される。 As a result, when the non-oriented electrical steel sheet of the present invention is applied to the material of the core of a motor that rotates at high speed (for example, 10000 rpm or more), the deformation in the initial hardening region does not occur even if a load due to centrifugal force is applied. It is suppressed, and the dislocation density is reduced. Therefore, the obstacle of the movement of the domain wall is reduced, the decrease of the magnetic permeability is avoided, and the decrease of the magnetic characteristics is suppressed as a result.
なお、上記の説明において、「比例域」と「初期硬化域」とを用いて説明したが、注意を要するのは、上記の「比例域」と「初期硬化域」との境界は、無方向性電磁鋼板の組成や製法などにより変化するものである。また、これらの各領域を厳密に区別することはできないものである。そして、本発明では、この境界を厳密に決定するものではなく、その必要があるものでもない。 In the above description, the “proportional range” and the “initial curing range” are used, but it should be noted that the boundary between the “proportional range” and the “initial curing range” is non-directional. It changes depending on the composition of the magnetic electrical steel sheet and the manufacturing method. Moreover, these areas cannot be strictly distinguished from each other. Further, the present invention does not strictly determine this boundary, and does not require it.
本発明の無方向性電磁鋼板は、鋼板の引張伸び０．１％における引張強さをσＡ、及び鋼板の引張伸び０．２％における引張強さをσＢとしたとき、σＡとσＢとの差（σＢ−σＡ）が４０ＭＰａ〜２００ＭＰａの範囲である。σＢ−σＡが４０ＭＰａ〜２００ＭＰａであることは、前述のように、初期硬化能が高められた鋼板であることを意味しており、この値が高いほど、高速回転するモータのコアに適用した場合の磁気特性の低下（モータ効率の低下）を抑制する効果が顕著になる。σＢ−σＡが４０ＭＰａ未満では、初期硬化域での硬化挙動の変化が小さく、高速回転する高効率モータのコアに適用したとしても上記効果は発現しない。 Non-oriented electrical steel sheet of the present invention, when the tensile strength of the tensile strength at a tensile elongation of 0.1% of the steel sheet in sigma A, and tensile elongation of 0.2% of the steel sheet was sigma B, sigma A and sigma the difference between B (σ B -σ a) is in the range of 40MPa～200MPa. The fact that σ B −σ A is 40 MPa to 200 MPa means that it is a steel sheet having an increased initial hardening ability, as described above. The higher this value, the more applicable to the core of the motor that rotates at high speed. In this case, the effect of suppressing the deterioration of the magnetic characteristics (the deterioration of the motor efficiency) becomes remarkable. When σ B −σ A is less than 40 MPa, the change in curing behavior in the initial curing region is small, and the above effect is not exhibited even when applied to the core of a high-efficiency motor that rotates at high speed.
σＢ−σＡは、上記効果をより得やすくする点で、４５ＭＰａ以上が好ましく、５０ＭＰａ以上がより好ましい。一方、この値を非常に大きくするには粒界への元素偏析が必要となるため粒界が脆化する傾向がある。このため、σＢ−σＡの上限は２００ＭＰａ以下とする。σＢ−σＡの上限は１７０ＭＰａ以下が好ましく、１２０ＭＰａ以下がより好ましい。 [sigma] B-[ sigma] A is preferably 45 MPa or more, more preferably 50 MPa or more, from the viewpoint of making it easier to obtain the above effects. On the other hand, in order to make this value very large, it is necessary to segregate the elements to the grain boundaries, so that the grain boundaries tend to become brittle. Therefore, the upper limit of σ B −σ A is 200 MPa or less. The upper limit of σ B −σ A is preferably 170 MPa or less, more preferably 120 MPa or less.
なお、σＡおよびσＢは、ＪＩＳ Ｚ２２４１に準拠した引張試験を行い得られた応力-ひずみ曲線から読み取る。 Note that σ A and σ B are read from a stress-strain curve obtained by performing a tensile test according to JIS Z2241.
本発明の無方向性電磁鋼板が、４０ＭＰａ≦（σＢ−σＡ）≦２００ＭＰａの関係を満足するためには、例えば、Ｐの含有量（質量％）が０．０１０％〜０．１５０％である鋼板を仕上げ焼鈍するとき、後述する仕上げ焼鈍工程の冷却過程における８０℃〜４０℃に至るまでの間の冷却速度を５℃／秒以上とすることがよい。 In order for the non-oriented electrical steel sheet of the present invention to satisfy the relationship of 40 MPa≦(σ B −σ A )≦200 MPa, for example, the P content (mass %) is 0.010% to 0.150%. When the steel sheet which is No. 2 is finish-annealed, it is preferable that the cooling rate in the cooling process of the finish-annealing process described later up to 80°C to 40°C is 5°C/sec or more.
その理由としては、定かではないが次のように考えられる。仕上げ焼鈍工程での冷却過程において、Ｐが上記の範囲で添加されている鋼板を、上記条件で冷却する場合、Ｐが粒界近傍に偏析する。粒界は変形時の転位発生源となることが知られており、粒界近傍にＰが偏析することによって粒界から転位が発生するとき、粒界近傍領域で早期に硬化が起きるものと考えられる。その結果として、本発明の無方向性電磁鋼板は、Ｐの粒界偏析に伴って、鋼板の初期硬化能が大きくなる。
このように、Ｐの偏析は転位発生源となる粒界近傍領域での硬化を促進する効果を発揮すると考えられるが、一方で、ＣもＰと同様に粒界に偏析することが知られており、Ｃの偏析はＰが発揮する効果を打ち消してしまうものと思われる。
しかしながら、鋼板の温度が８０℃から４０℃に至るまでの間、５℃／秒以上の冷却速度で冷却することで、鋼中のＰは粒界へ偏析されるものの、鋼中のＣは粒界への偏析が抑制される。以上から、鋼板の初期硬化能が高められるのは、このような現象に関連していると推測される。
The reason for this is not clear, but it can be considered as follows. In the cooling process in the finish annealing step, when the steel sheet to which P is added in the above range is cooled under the above conditions, P segregates near the grain boundaries. It is known that grain boundaries serve as dislocation generation sources during deformation. When dislocation occurs from grain boundaries due to segregation of P in the vicinity of grain boundaries, it is thought that early hardening occurs in the grain boundary vicinity region. To be As a result, in the non-oriented electrical steel sheet of the present invention, the initial hardening ability of the steel sheet increases with the grain boundary segregation of P.
As described above, segregation of P is considered to exert the effect of promoting hardening in the region near the grain boundary, which is a source of dislocation, but on the other hand, it is known that C segregates at the grain boundary similarly to P. Therefore, the segregation of C seems to cancel the effect of P.
However, by cooling at a cooling rate of 5° C./sec or more while the temperature of the steel sheet reaches from 80° C. to 40° C., P in the steel is segregated to grain boundaries, but C in the steel is grainy. Segregation to the field is suppressed. From the above, it is presumed that the increase in the initial hardening ability of the steel sheet is related to such a phenomenon.
また、本発明の無方向性電磁鋼板は、（σＢ−σＡ）≧１０００×Ｐｃ＋３０の関係を満足することが好ましい。この関係を満たす無方向性電磁鋼板であれば、粒界脆化の問題を回避した上で、過剰なＰが粒内に残留することが無く、高速回転する高効率モータのコアに使用された場合の鉄損が低減され、磁気特性の低下抑制効果を十分に得ることができる。なお、ＰｃはＰの含有量（質量％）である。 Further, the non-oriented electrical steel sheet of the present invention preferably satisfies the relationship of (σ B −σ A )≧1000×P c +30. A non-oriented electrical steel sheet satisfying this relationship has been used for the core of a high-efficiency motor that rotates at high speed without avoiding the problem of grain boundary embrittlement and without excessive P remaining in the grain. In this case, iron loss is reduced, and the effect of suppressing deterioration of magnetic characteristics can be sufficiently obtained. Note that P c is the content of P (% by mass).
本発明の無方向性電磁鋼板が、（σＢ−σＡ）≧１０００×Ｐｃ＋３０（ＰｃはＰの含有量（質量％）を表す）の関係を満足するためには、例えば、Ｐの含有量（質量％）が０．０１０％〜０．１５０％である鋼板を仕上げ焼鈍するとき、後述する仕上げ焼鈍工程の冷却過程における鋼板の温度が８０℃〜４０℃に至るまでの間の冷却速度を５℃／秒以上とすることに加えて、仕上げ焼鈍工程の冷却過程における鋼板の温度が８５０℃から５００℃になるまでの間の張力を４ＭＰａ以下とすることがよい。このように冷却することで、上記特定範囲で含有する鋼板は、Ｐの含有量の増加と共に（σＢ−σＡ）の値の上昇効果が大きくなる。 In order for the non-oriented electrical steel sheet of the present invention to satisfy the relationship of (σ B −σ A )≧1000×P c +30 (P c represents the P content (mass %)), for example, P When the steel sheet whose content (mass %) is 0.010% to 0.150% is finish-annealed, the temperature of the steel sheet in the cooling process of the finish annealing step described below is between 80°C and 40°C. In addition to setting the cooling rate to 5° C./sec or more, it is preferable to set the tension between the temperature of the steel plate in the cooling process of the finish annealing step and 850° C. to 500° C. to 4 MPa or less. By cooling in this way, the steel sheet contained in the above specific range has a greater effect of increasing the value of (σ B −σ A ) as the content of P increases.
この理由としては、例えば、次のように考えられる。仕上げ焼鈍工程での冷却過程において、鋼板の温度が８５０℃から５００℃になるまでの間、鋼板の圧延方向に対する張力を４ＭＰａ以下とすることで、Ｃのトラップサイトとなり得る残留ひずみが適度に導入される。それによって、Ｃの粒界への偏析が抑制され、過剰なＰが粒内に残ることが無く、Ｐを上記範囲で含有することで得られる効果が顕著になると考えられる。一方で、鋼板の温度が８５０℃から５００℃になるまでの間の張力が４ＭＰａ超の場合、鋼板に過剰な残留ひずみが導入されるため、鉄損が低減されない。
そして、仕上げ焼鈍工程の冷却過程における鋼板の温度が８０℃〜４０℃に至るまでの間の冷却速度を５℃／秒以上とすることで、前述の作用が得られ、Ｐの含有量が上記範囲内で増加すると、鋼板の初期硬化能も増加する。よって、上記理由により、Ｐの含有量の増加と共に、（σＢ−σＡ）が増加すると推測している。
上記関係を満たす無方向性電磁鋼板であれば、粒界脆化の問題を回避した上で、高速回転する高効率モータのコアに使用された場合の磁気特性の低下抑制効果を十分に得ることができる。
The reason for this is considered as follows, for example. During the cooling process in the finish annealing process, the tensile strain in the rolling direction of the steel sheet is set to 4 MPa or less until the temperature of the steel sheet rises from 850°C to 500°C, so that the residual strain that can become the trap site of C is appropriately introduced. To be done. It is considered that the segregation of C to the grain boundaries is suppressed, excess P does not remain in the grains, and the effect obtained by containing P in the above range becomes remarkable. On the other hand, when the tension between the temperature of the steel sheet and 850° C. to 500° C. is more than 4 MPa, excessive residual strain is introduced into the steel sheet, so that the iron loss is not reduced.
Then, by setting the cooling rate during which the temperature of the steel sheet in the cooling process of the finish annealing step reaches 80° C. to 40° C. to 5° C./sec or more, the above-described action is obtained, and the P content is the above. When it is increased within the range, the initial hardening ability of the steel sheet is also increased. Therefore, for the above reason, it is estimated that (σ B −σ A ) increases as the P content increases.
If it is a non-oriented electrical steel sheet that satisfies the above relationship, it is necessary to avoid the problem of grain boundary embrittlement and to sufficiently obtain the effect of suppressing the deterioration of magnetic properties when used in the core of a high-efficiency motor that rotates at high speed. You can
本発明の無方向性電磁鋼板の成分組成の詳細を説明する。
なお、鋼板の成分組成について、「％」は「質量％」である。
Details of the composition of the non-oriented electrical steel sheet of the present invention will be described.
In addition, regarding the component composition of the steel sheet, “%” is “mass %”.
本発明の無方向性電磁鋼板は、質量％で、０．５％≦Ｓｉ≦４．０％、０．２％≦Ａｌ≦２．０％、０．１％≦Ｍｎ≦３．０％、０．０１０％≦Ｐ≦０．１５０％、Ｃ≦０．００５％、Ｓ≦０．０１０％、Ｎ≦０．００５％、並びに、残部としてＦｅおよび不純物元素からなる。 The non-oriented electrical steel sheet of the present invention is, in mass %, 0.5%≦Si≦4.0%, 0.2%≦Al≦2.0%, 0.1%≦Mn≦3.0%, 0.010%≦P≦0.150%, C≦0.005%, S≦0.010%, N≦0.005%, and the balance Fe and impurity elements.
（０．５％≦Ｓｉ≦４．０％）
Ｓｉは鋼板の電気抵抗を高めて渦電流損を減少させ、鉄損を低減する作用がある。さらに、鋼板の集合組織を電磁鋼板に好ましいものとして磁束密度を向上させる。また鋼板の強度を高めるためにも利用される。
これらの効果を得るために、Ｓｉの含有量は、０．５％以上とする。Ｓｉの含有量は、１．５％以上であることが好ましく、２．０％以上であることがより好ましい。
Ｓｉの含有量が多すぎると、鋼板の飽和磁束密度が低下する。また、冷間圧延時の鋼板の割れが発生し易い。そのため、Ｓｉの含有量は４．０％以下とする。Ｓｉの含有量は３．８％以下であることが好ましく、３．６％以下であることがより好ましい。
ただし、Ｓｉを増加させても、初期硬化域での硬化挙動はそれほど大きくは変化しない。
(0.5%≦Si≦4.0%)
Si has the effect of increasing the electrical resistance of the steel sheet, reducing eddy current loss, and reducing iron loss. Further, the magnetic flux density is improved by making the texture of the steel sheet preferable for the electromagnetic steel sheet. It is also used to increase the strength of steel sheets.
In order to obtain these effects, the Si content is 0.5% or more. The Si content is preferably 1.5% or more, more preferably 2.0% or more.
If the Si content is too high, the saturation magnetic flux density of the steel sheet will decrease. Moreover, cracking of the steel sheet is likely to occur during cold rolling. Therefore, the Si content is 4.0% or less. The Si content is preferably 3.8% or less, and more preferably 3.6% or less.
However, even if Si is increased, the curing behavior in the initial curing region does not change so much.
（０．１％≦Ａｌ≦２．０％）
Ａｌは、Ｓｉとほぼ同程度の鋼の電気抵抗を高める作用があり、渦電流損を低減して鉄損を低減させることができる。さらに、鋼板の集合組織を電磁鋼板に好ましいものとして磁束密度を向上させる。また鋼板の強度を高めるためにも利用される。
そのため、Ａｌの含有量は０．１％以上とする。Ａｌの含有量は０．１５％以上であることが好ましく、０．２％以上であることがより好ましい。
一方、Ａｌの含有量が多すぎると、鋼板の飽和磁束密度が低下する。そのため、Ａｌの含有量は２．０％以下とする。Ａｌ含有量は１．５％以下であることが好ましく、１．２％以下であることがより好ましい。
ただし、Ａｌを増加させても、初期硬化域での硬化挙動はそれほど大きくは変化しない。
(0.1%≦Al≦2.0%)
Al has a function of increasing the electric resistance of steel, which is almost the same as Si, and can reduce eddy current loss and iron loss. Further, the magnetic flux density is improved by making the texture of the steel sheet preferable for the electromagnetic steel sheet. It is also used to increase the strength of steel sheets.
Therefore, the Al content is 0.1% or more. The Al content is preferably 0.15% or more, more preferably 0.2% or more.
On the other hand, when the content of Al is too large, the saturation magnetic flux density of the steel sheet decreases. Therefore, the Al content is 2.0% or less. The Al content is preferably 1.5% or less, more preferably 1.2% or less.
However, even if Al is increased, the hardening behavior in the initial hardening region does not change so much.
（０．１％≦Ｍｎ≦２．０％）
ＭｎはＳｉと同様に鋼の電気抵抗を高め、鉄損を低減する作用がある。さらに、鋼板の集合組織を電磁鋼板に好ましいものとして磁束密度を向上させる。しかも、Ｍｎは鋼板の飽和磁束密度低下量が小さい点も有利である。また鋼板の強度を高めるためにも利用される。そのため、Ｍｎの含有量は０．１％以上とする。Ｍｎの含有量は０．２％以上であることが好ましく、０．５％以上であることがより好ましい。
Ｍｎの含有量が多すぎると、合金コストが上昇するため、Ｍｎの含有量は２．０％以下とする。Ｍｎの含有量は１．８％以下であることが好ましく、１．５％以下であることがより好ましい。ただし、Ｍｎを増加させても、初期硬化域での硬化挙動はそれほど大きくは変化しない。
(0.1%≦Mn≦2.0%)
Like Mn, Mn has the action of increasing the electric resistance of steel and reducing iron loss. Further, the magnetic flux density is improved by making the texture of the steel sheet preferable for the electromagnetic steel sheet. Moreover, Mn is also advantageous in that the amount of decrease in the saturation magnetic flux density of the steel sheet is small. It is also used to increase the strength of steel sheets. Therefore, the Mn content is set to 0.1% or more. The Mn content is preferably 0.2% or more, more preferably 0.5% or more.
If the Mn content is too large, the alloy cost increases, so the Mn content is set to 2.0% or less. The Mn content is preferably 1.8% or less, more preferably 1.5% or less. However, even if Mn is increased, the curing behavior in the initial curing region does not change so much.
（０．０１０％≦Ｐ≦０．１５０％）
Ｐは鋼の磁束密度を低下させることなく強度を高める作用がある。また、Ｐは、前述のように、初期硬化挙動に関する初期硬化能を高めるために重要な元素である。このため、Ｐの含有量は、０．０１０％〜０．１５０％に限定する。
本発明の効果をより効果的に得る点で、Ｐの含有量は、好ましくは０．０２０％以上、さらに好ましくは０．０３０％以上である。他方、Ｐを過剰に含有させると鋼の靱性を損ない、鋼板に破断が生じやすくなる。そのため、Ｐの含有量は０．１５０％以下とするのが好ましい。より好ましくは０．１２０％以下、さらに好ましくは０．１００％以下である。
(0.010%≦P≦0.150%)
P has the effect of increasing the strength without reducing the magnetic flux density of steel. Further, P is an important element for enhancing the initial curing ability regarding the initial curing behavior, as described above. Therefore, the content of P is limited to 0.010% to 0.150%.
From the viewpoint of more effectively obtaining the effects of the present invention, the P content is preferably 0.020% or more, and more preferably 0.030% or more. On the other hand, when P is contained excessively, the toughness of the steel is impaired and the steel sheet is apt to break. Therefore, the P content is preferably 0.150% or less. It is more preferably 0.120% or less, still more preferably 0.100% or less.
（Ｃ≦０．００５％）
Ｃは、含有量が多いと、炭化物の析出量が増加することにより、鉄損に悪影響を及ぼすので少ないほどよい。したがって、Ｃの含有量は０．００５％以下とすることがよい。
Ｃの含有量の下限は特に限定されないが、工業的な純化技術を考慮すると実用的にはＣの含有量は０．０００１％以上であり、製造コストも考慮すると０．０００５％以上となる。
(C≦0.005%)
When the content of C is high, the precipitation amount of carbides increases, which adversely affects the iron loss. Therefore, the C content is preferably 0.005% or less.
The lower limit of the C content is not particularly limited, but practically, the C content is 0.0001% or more in consideration of the industrial purification technique, and 0.0005% or more in consideration of the manufacturing cost.
（Ｓ≦０．０１０％）
Ｓは、含有量が多いと、硫化物の増加により、鉄損に悪影響を及ぼすので少ないほどよい。したがって、Ｓの含有量は０．０１０％以下とすることがよい。
Ｓの含有量の下限は特に限定されないが、工業的な純化技術を考慮すると実用的にはＳの含有量は０．０００１％以上であり、製造コストも考慮すると０．０００５％以上となる。
(S≦0.010%)
The higher the content of S, the more the sulfide increases, which adversely affects the iron loss. Therefore, the lower the content of S, the better. Therefore, the S content is preferably 0.010% or less.
The lower limit of the S content is not particularly limited, but in consideration of industrial purification technology, the S content is practically 0.0001% or more, and also considering the manufacturing cost, it is 0.0005% or more.
（Ｎ≦０．００５％）
Ｎは、含有量が多いと、窒化物の増加により、鉄損に悪影響を及ぼすので少ないほどよい。したがって、Ｎの含有量としては０．００５％以下とすることがよい。
Ｎの含有量の下限は特に限定されないが、工業的な純化技術を考慮すると実用的にはＮの含有量は０．０００１％以上であり、製造コストも考慮すると０．０００５％以上となる。
(N≦0.005%)
The higher the content of N, the more the nitrides increase, which adversely affects the iron loss. Therefore, the lower the content, the better. Therefore, the N content is preferably 0.005% or less.
The lower limit of the N content is not particularly limited, but practically, the N content is 0.0001% or more in consideration of the industrial purification technique, and 0.0005% or more in consideration of the manufacturing cost.
（Ｆｅおよび不純物元素）
鋼板の残部は、Ｆｅおよび不純物元素である。さらにＦｅに代えて任意元素として、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃａ、Ｍｇ、ＲＥＭなどを、無方向性電磁鋼板において公知の範囲で含有することは本発明の効果を失わせるものではない。ここで、不純物元素とは、原材料に含まれる成分、または、製造の過程で混入する成分であって、意図的に鋼板に含有させたものではない成分を指す。
(Fe and impurity element)
The balance of the steel sheet is Fe and impurity elements. Further, containing Sn, Cr, Cu, Ni, Ti, Nb, Ca, Mg, REM or the like as an optional element in place of Fe in a known range in the non-oriented electrical steel sheet causes the effect of the present invention to be lost. Not a thing. Here, the impurity element means a component contained in the raw material or a component mixed in the manufacturing process and not intentionally contained in the steel sheet.
＜無方向性電磁鋼板の製造方法＞
次に、本発明の無方向性電磁鋼板の製造方法について説明する。
本発明の電磁鋼板は、特にＰが前述の範囲の量で添加されており、前述の通り、粒界に偏析したＰの作用、及びＣの粒界偏析が抑制される作用が本発明の特徴的な初期硬化能の向上を発現させる一因となっていると考えているが、単純にＰを含有させただけでは初期硬化能の向上は十分に得られるものではない。初期硬化能が高められた無方向性電磁鋼板は、鋼成分に加えて、以下の製造方法によることで得ることが可能なものである。
なお、本発明の無方向性電磁鋼板の製造方法は、本発明の無方向性電磁鋼板が有する初期硬化挙動を示す鋼板が得られるのであれば、その製造方法は、特に限定されるものでないことは言うまでもない。
<Method of manufacturing non-oriented electrical steel sheet>
Next, a method for manufacturing the non-oriented electrical steel sheet of the present invention will be described.
In the electrical steel sheet of the present invention, particularly, P is added in an amount within the above range, and as described above, the action of P segregated at the grain boundaries and the action of suppressing the grain boundary segregation of C are features of the present invention. It is considered that this is one of the factors that cause the improvement of the initial curing ability, but the simple improvement of the initial curing ability cannot be obtained by simply adding P. The non-oriented electrical steel sheet with improved initial hardening ability can be obtained by the following manufacturing method in addition to the steel components.
The production method of the non-oriented electrical steel sheet of the present invention is not particularly limited as long as a steel sheet having the initial hardening behavior of the non-oriented electrical steel sheet of the present invention can be obtained. Needless to say.
本発明の無方向性電磁鋼板は、上記本発明の無方向性電磁鋼板の化学組成のスラブを加熱した後、熱間圧延する熱間圧延工程と、前記熱間圧延後の鋼板を焼鈍する熱延板焼鈍工程と、前記焼鈍後の鋼板を冷間圧延する冷間圧延工程と、前記冷間圧延後の鋼板を仕上げ焼鈍する仕上げ焼鈍工程であって、仕上げ焼鈍工程における鋼板の温度が８０℃から４０℃になるまでの間、５℃／秒以上の冷却速度で冷却する仕上げ焼鈍工程と、を有する製造工程を経ることで得ることができる。 The non-oriented electrical steel sheet of the present invention is, after heating the slab of the chemical composition of the non-oriented electrical steel sheet of the present invention, a hot rolling step of hot rolling, and a heat treatment for annealing the steel sheet after the hot rolling. A rolled sheet annealing step, a cold rolling step of cold rolling the steel sheet after the annealing, and a finish annealing step of finish annealing the steel sheet after the cold rolling, wherein the temperature of the steel sheet in the finish annealing step is 80°C. It can be obtained by going through a manufacturing process having a finish annealing process of cooling at a cooling rate of 5° C./sec or more from 1 to 40° C.
鋼板の温度が８０℃から４０℃になるまでの間の冷却速度は、透磁率の低下をより抑制する点で、８℃／秒以上とすることがより好ましい。一方、冷却速度の上限は特に限定されないが、例えば、生産性の点から、５０℃／秒以下とすることがよい。
上記の冷却速度を得る方法としては、例えば、鋼板の温度が８０℃になった時点で、鋼板を２０℃の冷却水に浸漬するなどの方法が挙げられる。
The cooling rate during which the temperature of the steel sheet changes from 80° C. to 40° C. is more preferably 8° C./sec or more in order to further suppress the decrease in magnetic permeability. On the other hand, the upper limit of the cooling rate is not particularly limited, but from the viewpoint of productivity, it is preferably 50° C./second or less.
As a method for obtaining the above cooling rate, for example, when the temperature of the steel sheet reaches 80° C., the steel sheet may be immersed in cooling water at 20° C.
また、過剰なＰが粒内に残留することが無く、高速回転する高効率モータのコアに使用された場合の鉄損をより低減する点で、仕上げ焼鈍工程における鋼板の温度が８５０℃から５００℃になるまでの間、４ＭＰａ以下（好ましくは、３ＭＰａ以下）の張力で冷却することがよい。張力の下限値としては、特に限定されないが、１ＭＰａ以上であることがよい。なお、この張力は、圧延方向に付加する張力を表す。 In addition, since excessive P does not remain in the grains and the iron loss when used in the core of a high-efficiency motor that rotates at high speed is further reduced, the temperature of the steel sheet in the finish annealing step is from 850°C to 500°C. It is preferable to cool with a tension of 4 MPa or less (preferably 3 MPa or less) until the temperature reaches 0°C. The lower limit of the tension is not particularly limited, but is preferably 1 MPa or more. In addition, this tension represents the tension applied in the rolling direction.
以下、上述の仕上げ焼鈍の冷却過程以外の製造条件について説明する。この製造条件については、本発明の効果を得るうえで特別な条件とする必要はなく、一般的に知られている条件を適用すれば良い。注意するとすれば、Ｐの粒界偏析について一般的に知られている製法を適用してこれを促進することは、本発明の効果を得る上で積極的に適用してもよい。 Hereinafter, manufacturing conditions other than the cooling process of the above-described finish annealing will be described. The manufacturing conditions do not have to be special conditions in order to obtain the effects of the present invention, and generally known conditions may be applied. It should be noted that applying a generally known production method for grain boundary segregation of P and promoting this may be positively applied in obtaining the effect of the present invention.
（熱間圧延工程）
熱間圧延工程は、例えば、上記の化学組成を有するスラブを加熱した後、熱間圧延する工程である。具体的には、上記の化学組成を有する鋼を、連続鋳造法又は鋼塊を分塊圧延する方法等の一般的な方法により得られたスラブとし、加熱炉に装入して熱間圧延を施す工程である。なお、スラブ温度が高い場合には加熱炉に装入しないで熱間圧延を施してもよい。この工程によって、熱間圧延板が得られる。
熱間圧延を施すときのスラブ加熱温度は特に限定されるものではないが、コストおよび熱間圧延性の観点から１０００℃〜１３００℃とすることが好ましい。スラブ加熱温度は、より好ましくは１０５０℃〜１２５０℃である。
熱間圧延を施すときの各条件は特に限定するものではないが、例えば、仕上げ温度は８００℃〜１１００℃、巻き取り温度は５００℃〜７５０℃で行うことがよい。
(Hot rolling process)
The hot rolling step is, for example, a step of heating a slab having the above chemical composition and then hot rolling it. Specifically, a steel having the above chemical composition is a slab obtained by a general method such as a continuous casting method or a method of slab-rolling a steel ingot, and is charged into a heating furnace for hot rolling. This is the process of applying. When the slab temperature is high, hot rolling may be performed without charging the heating furnace. Through this process, a hot rolled plate is obtained.
The slab heating temperature when performing hot rolling is not particularly limited, but it is preferably 1000°C to 1300°C from the viewpoint of cost and hot rolling property. The slab heating temperature is more preferably 1050°C to 1250°C.
Each condition for performing hot rolling is not particularly limited, but for example, the finishing temperature may be 800°C to 1100°C, and the winding temperature may be 500°C to 750°C.
（熱延板焼鈍工程）
熱延板焼鈍工程は、熱間圧延工程後の鋼板（熱間圧延板）を焼鈍する工程である。熱延板焼鈍は、箱焼鈍および連続焼鈍のいずれの方法で実施してもよい。
熱延板焼鈍を施す条件は特に限定されないが、例えば、設備への負荷や製造コストの観点から、焼鈍温度は８００℃〜１２５０℃（好ましくは９００℃〜１１００℃）とし、焼鈍時間は１秒〜２時間（好ましくは２０秒〜１時間）とすることがよい。
なお、必要に応じて、焼鈍する前の鋼板（熱間圧延板）、又は熱間圧延板を焼鈍した後の鋼板（焼鈍鋼板）を酸洗する酸洗工程を設けてもよい。
(Hot rolled sheet annealing process)
The hot rolled sheet annealing step is a step of annealing the steel sheet (hot rolled sheet) after the hot rolling step. The hot rolled sheet annealing may be carried out by any of box annealing and continuous annealing.
The conditions for performing hot-rolled sheet annealing are not particularly limited, but for example, from the viewpoint of load on equipment and manufacturing cost, the annealing temperature is 800°C to 1250°C (preferably 900°C to 1100°C), and the annealing time is 1 second. ~2 hours (preferably 20 seconds to 1 hour).
If necessary, a pickling step of pickling the steel sheet before annealing (hot rolled sheet) or the steel sheet after annealing the hot rolled sheet (annealed steel sheet) may be provided.
（冷間圧延工程）
冷間圧延工程は、熱延板焼鈍工程で得た鋼板（焼鈍鋼板）を、冷間圧延する工程である。冷間圧延工程では、焼鈍鋼板を１回の冷間圧延により、所定の板厚の冷間圧延板としてもよく、又は、焼鈍鋼板に中間焼鈍を介して２回以上の冷間圧延により、所定の板厚の冷間圧延板としてもよい。最終の冷間圧延における圧下率（最終冷間圧下率）は７８％以上とすることがよい。また、冷間圧延終了後の冷間圧延板の板厚は、目的とする板厚にすればよいが、例えば、０．１５ｍｍ〜０．５０ｍｍの範囲とするのがよい。
(Cold rolling process)
The cold rolling step is a step of cold rolling the steel sheet (annealed steel sheet) obtained in the hot rolled sheet annealing step. In the cold rolling step, the annealed steel plate may be cold-rolled once to be a cold-rolled plate having a predetermined plate thickness, or the annealed steel plate may be cold-rolled twice or more via intermediate annealing to obtain a predetermined thickness. It may be a cold-rolled plate having a plate thickness of. The rolling reduction (final cold rolling reduction) in the final cold rolling is preferably 78% or more. Further, the plate thickness of the cold rolled plate after completion of the cold rolling may be a target plate thickness, and for example, it is preferable to be in the range of 0.15 mm to 0.50 mm.
（仕上げ焼鈍工程）
仕上げ焼鈍工程は、冷間圧延工程後の鋼板（冷間圧延板）を仕上げ焼鈍する工程である。仕上げ焼鈍工程における諸条件は特に規定されるものではないが、設備への負荷や製造コストの観点から、仕上げ焼鈍温度は８５０℃〜１１００℃（好ましくは８５０℃〜１０５０℃）、仕上げ焼鈍時間は５秒〜５時間（好ましくは１０秒〜３時間）とすることが好ましい。
(Finishing annealing process)
The finish annealing step is a step of finish annealing the steel sheet (cold rolled sheet) after the cold rolling step. Although various conditions in the finish annealing step are not particularly specified, the finish annealing temperature is 850° C. to 1100° C. (preferably 850° C. to 1050° C.), and the finish annealing time is from the viewpoint of load on the equipment and manufacturing cost. It is preferably 5 seconds to 5 hours (preferably 10 seconds to 3 hours).
（その他の工程）
本発明の無方向性電磁鋼板の製造方法は、例えば、必要に応じて、仕上げ焼鈍工程後の鋼板（無方向性電磁鋼板）の表面に絶縁膜を設ける絶縁膜形成工程を有していてもよい。絶縁膜は、例えば、有機成分のみ、無機成分のみ、又は有機成分と無機成分との混合物からなる絶縁被膜が挙げられる。また、絶縁膜は、加熱・加圧することにより接着能を発揮する絶縁膜であってもよい。接着能を発揮する絶縁膜の材料としては、アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、又はメラミン樹脂などが挙げられる。
(Other processes)
The method for producing a non-oriented electrical steel sheet of the present invention may include an insulating film forming step of providing an insulating film on the surface of the steel sheet (non-oriented electrical steel sheet) after the finish annealing step, if necessary. Good. Examples of the insulating film include an insulating film made of only an organic component, only an inorganic component, or a mixture of an organic component and an inorganic component. Further, the insulating film may be an insulating film that exhibits an adhesive ability by being heated and pressed. Examples of the material of the insulating film that exhibits adhesiveness include acrylic resin, phenol resin, epoxy resin, and melamine resin.
以上から、本発明の製造方法によって得られた無方向性電磁鋼板は、初期硬化能が高いため、高速回転する高効率モータのコアとして使用された場合であっても、磁気特性の低下が抑制された無方向性電磁鋼板が得られる。
したがって、本発明の無方向性電磁鋼板は、モータコアの材料として好適である。具体的には、例えば、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車等に搭載される駆動モータ；エアコンや冷蔵庫などのコンプレッサーモータ；二輪車および家庭用コージェネレーションシステムに搭載される小型発電機；などの高速回転（例えば、１００００ｒｐｍ）する高効率モータのコアの材料として好適である。
From the above, since the non-oriented electrical steel sheet obtained by the manufacturing method of the present invention has a high initial hardening ability, even when used as a core of a high-efficiency motor that rotates at high speed, deterioration of magnetic properties is suppressed. The obtained non-oriented electrical steel sheet is obtained.
Therefore, the non-oriented electrical steel sheet of the present invention is suitable as a material for a motor core. Specifically, for example, high-speed drive motors installed in hybrid vehicles, electric vehicles, fuel cell vehicles, etc.; compressor motors such as air conditioners and refrigerators; small generators installed in motorcycles and household cogeneration systems; It is suitable as a core material of a high-efficiency motor that rotates (for example, 10000 rpm).
＜モータコア＞
次に、本発明の無方向性電磁鋼板を使用したモータコアの一例について図を参照して説明する。
<Motor core>
Next, an example of a motor core using the non-oriented electrical steel sheet of the present invention will be described with reference to the drawings.
図２は、本発明のモータコアの構造の一例を示す模式図である。図２に示すモータコア１００は、無方向性電磁鋼板の打ち抜き板１１を複数枚積層して一体化した積層体２１として形成されている。打ち抜き板１１は、図２に示すように、永久磁石を埋め込むため矩形の切欠き１３が４か所形成されている。なお、図２に示す切欠き１３は、打ち抜き板１１に４か所形成されているが、これに限定されるものではない。切欠き１３に永久磁石を埋め込んだときに、隣り合った永久磁石が反対の磁極を持つようにするために、切欠き１３は偶数か所設けられていればよい。 FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the structure of the motor core of the present invention. The motor core 100 shown in FIG. 2 is formed as a laminated body 21 in which a plurality of punched plates 11 of non-oriented electrical steel sheets are laminated and integrated. As shown in FIG. 2, the punched plate 11 is provided with four rectangular notches 13 for embedding a permanent magnet. The notches 13 shown in FIG. 2 are formed in the punched plate 11 at four places, but the present invention is not limited to this. The cutouts 13 may be provided in even numbers so that the adjacent permanent magnets have opposite magnetic poles when the permanent magnets are embedded in the cutouts 13.
図３は、本発明のモータコアの構造の他の例を示す模式図である。図３に示すモータコア１２０は、無方向性電磁鋼板の打ち抜き板１５を複数枚積層して一体化した積層体２３として形成されている。打ち抜き板１５は、図３に示すように、円弧上のヨーク部１９と、ヨーク部１９の内周壁面から径方向内側に向かって突出しているティース部１７とを有している。ヨーク部１９とティース部１７とは打ち抜き板１５にそれぞれ３か所形成されている。なお、図３に示すヨーク部１９及びティース部１７は、打ち抜き板１１に３か所形成されているが、これに限定されるものではない。ヨーク部１９及びティース部１７は、目的とする個数に応じて設ければよい。図３に示すモータコア１２０は、積層体２３のティース部１７に銅線コイルを巻きつけて使用され得る。 FIG. 3 is a schematic view showing another example of the structure of the motor core of the present invention. The motor core 120 shown in FIG. 3 is formed as a laminated body 23 in which a plurality of punched plates 15 of non-oriented electrical steel sheets are laminated and integrated. As shown in FIG. 3, the punched plate 15 has an arc-shaped yoke portion 19 and a tooth portion 17 that protrudes radially inward from the inner peripheral wall surface of the yoke portion 19. The yoke portion 19 and the teeth portion 17 are formed on the punched plate 15 at three positions respectively. The yoke portion 19 and the teeth portion 17 shown in FIG. 3 are formed on the punched plate 11 at three places, but the present invention is not limited to this. The yoke portion 19 and the teeth portion 17 may be provided according to the intended number. The motor core 120 shown in FIG. 3 can be used by winding a copper wire coil around the tooth portion 17 of the laminated body 23.
なお、図２、図３に示すモータコア１００は、本発明のモータコアの構造を示す一例として説明したものであり、本発明のモータコアは、これに限定されるわけではない。 Note that the motor core 100 shown in FIGS. 2 and 3 is described as an example showing the structure of the motor core of the present invention, and the motor core of the present invention is not limited to this.
モータコアを製造する方法の一例について、符号は省略して説明する。
モータコアを製造する方法としては、特に限定されず、通常工業的に採用されている製造方法によって製造すればよい。具体的には、例えば、まず、本発明の無方向性電磁鋼板を所定の形状に打ち抜き、所定の枚数の打ち抜き板を作製する。打ち抜き板は、所定の形状に打ち抜かれるときに、積層して一体化するための凹凸部が形成される。
次に、所定の形状に打ち抜かれた打ち抜き板は、所定の枚数の打ち抜き板が積層され、かしめ加工される。かしめ加工により、各々の打ち抜き板に形成された凹凸部が機械的に相互に嵌め合わされて固定され、打ち抜き板が一体化された積層体が得られる。この得られた積層体をモータコアとする。又は、必要に応じて、この積層体に焼鈍を施した後、モータコアとしてもよい。
An example of a method for manufacturing the motor core will be described with reference numerals omitted.
The method for manufacturing the motor core is not particularly limited, and the motor core may be manufactured by a manufacturing method that is generally used industrially. Specifically, for example, first, the non-oriented electrical steel sheet of the present invention is punched into a predetermined shape to produce a predetermined number of punched plates. The punched plate is provided with a concavo-convex portion for stacking and integrating when punched into a predetermined shape.
Next, the punched plates punched into a predetermined shape are laminated with a predetermined number of punched plates and caulked. By the caulking process, the concavo-convex portions formed on each punched plate are mechanically fitted and fixed to each other to obtain a laminated body in which the punched plates are integrated. The obtained laminated body is used as a motor core. Alternatively, if necessary, the laminated body may be annealed and then used as the motor core.
本発明の無方向性電磁鋼板を用いたモータコアは、回転数１００００ｒｐｍ以上（好ましくは１５０００ｒｐｍ以上）で回転するモータ（高効率モータ）に使用されるのがよい。この高効率モータの回転数の上限は特に限定されないが、高効率モータの生産性等の点から、１７０００ｒｐｍ以下であることがよい。 The motor core using the non-oriented electrical steel sheet of the present invention is preferably used for a motor (high efficiency motor) that rotates at a rotation speed of 10,000 rpm or more (preferably 15,000 rpm or more). The upper limit of the rotation speed of the high-efficiency motor is not particularly limited, but is preferably 17,000 rpm or less from the viewpoint of productivity of the high-efficiency motor.
なお、本発明は、上記に限定されるものではない。上記は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above. The above is an exemplification, and any technology having substantially the same configuration as the technical idea described in the scope of the claims of the present invention and exhibiting the same operational effect is the technology of the present invention. It is included in the target range.
以下、実施例を例示して、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. It is obvious to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the idea described in the claims, and naturally, they also belong to the technical scope of the present invention. Understood.
表１に示す化学組成を有するスラブを準備し、このスラブを１１５０℃で加熱する。その後、８２０℃で仕上げ熱間圧延を行い、６５０℃で巻き取り、厚さが２．０ｍｍの熱間圧延鋼板を得る。熱間圧延鋼板の酸洗後、熱延板焼鈍を行い、１回の冷間圧延により板厚０．２７ｍｍの冷間圧延板を得る。冷間圧延板に、１０００℃で３０秒間保持して仕上げ焼鈍を行い、仕上げ焼鈍終了後の鋼板の温度が８５０℃から５００℃になるまでの間の張力、及び仕上げ焼鈍終了後の鋼板の温度が８０℃から４０℃になるまでの間の冷却速度を表１に示す条件で冷却を行う。
以上の工程により、種々の無方向性電磁鋼板を得る。種々の無方向性電磁鋼板について、後述する評価を行う。
なお、表１において、「ＦＡ工程」は「仕上げ焼鈍工程」を示す。
A slab having the chemical composition shown in Table 1 is prepared, and this slab is heated at 1150°C. Then, finish hot rolling is performed at 820° C. and winding is performed at 650° C. to obtain a hot rolled steel sheet having a thickness of 2.0 mm. After pickling the hot-rolled steel sheet, hot-rolled sheet annealing is carried out to obtain a cold-rolled sheet having a sheet thickness of 0.27 mm by one cold rolling. The cold-rolled sheet is held at 1000° C. for 30 seconds for finish annealing, the tension until the temperature of the steel sheet after finishing annealing is changed from 850° C. to 500° C., and the temperature of the steel sheet after finishing annealing. Cooling is performed under the conditions shown in Table 1 for the cooling rate from 80°C to 40°C.
Through the above steps, various non-oriented electrical steel sheets are obtained. Various non-oriented electrical steel sheets are evaluated as described below.
In addition, in Table 1, "FA process" shows a "finish annealing process."
＜評価＞
得られた各例の無方向性電磁鋼板について、下記に示す各評価を行う。
<Evaluation>
Each of the obtained non-oriented electrical steel sheets of each example is evaluated as follows.
（磁気特性）
単板特性及び引張り歪０．２％付与時の特性の各条件において、下記物性を測定して磁気特性を評価する。
・単板特性（無負荷）：単板磁気特性試験法（ＪＩＳ Ｃ ２５５６）の条件で測定する。
・引張り歪０．２％付与時の特性：単板特性での評価に用いた装置と同じ装置を使用し、引張り変形を付加（引張り変形は励磁方向に平行な向きに伸び０．２％を付加）した状態で磁気特性を測定する。
・磁束密度：Ｂ５０（Ｔ）（磁化力５０００Ａ／ｍにおける磁束密度）
・鉄損：Ｗ１０／８００（最大磁束密度１．０Ｔ、周波数８００Ｈｚの条件下での鉄損）
(Magnetic characteristics)
Under the respective conditions of the veneer characteristics and the characteristics when a tensile strain of 0.2% is applied, the following physical properties are measured to evaluate the magnetic characteristics.
-Veneer characteristics (no load): Measured under the conditions of the single-plate magnetic characteristic test method (JIS C 2556).
-Characteristics when tensile strain of 0.2% is applied: Tensile deformation is added by using the same device as used for evaluation of single plate characteristics (tensile deformation is 0.2% elongation in the direction parallel to the excitation direction. The magnetic characteristics are measured in the state of (added).
Magnetic flux density: B 50 (T) (magnetic flux density at a magnetizing force of 5000 A/m)
・Iron loss: W 10/800 (Iron loss under conditions of maximum magnetic flux density of 1.0 T and frequency of 800 Hz)
（機械的特性）
・σＡ、σＢ、及びσＢ−σＡ
無方向性電磁鋼板の伸び０．１％における引張強さ（σＡ）、及び、伸び０．２％における引張強さ（σＢ）を既述の方法により測定する。そして、得られた各値から、σＢ−σＡを求める。なお、単位は、ＭＰａである。
(Mechanical properties)
-[Sigma] A , [sigma] B , and [sigma] B-[ sigma] A
The tensile strength (σ A ) at an elongation of 0.1% and the tensile strength (σ B ) at an elongation of 0.2% of the non-oriented electrical steel sheet are measured by the methods described above. Then, σ B −σ A is calculated from the obtained values. The unit is MPa.
・ビッカース硬さ
各例で得られた無方向性電磁鋼板について、ＪＩＳ Ｚ２２４４に準拠した方法で測定する。測定する面は鋼板の板面に垂直な面とし、測定する位置は、板厚中心の位置である。
-Vickers hardness The non-oriented electrical steel sheet obtained in each example is measured by a method according to JIS Z2244. The surface to be measured is a surface perpendicular to the plate surface of the steel sheet, and the position to be measured is the center of the plate thickness.
表２に示す評価結果から、発明例の鋼板は、比較例の鋼板よりも、単板特性での磁束密度と引張り歪０．２％付与時の特性での磁束密度との差が小さいことがわかる。また、発明例の鋼板は、比較例の鋼板よりも、単板特性での鉄損と引張り歪０．２％付与時の特性での鉄損との差が小さいことがわかる。これにより、発明例の鋼板は、比較例の鋼板と比べて、磁気特性の低下が抑制されることがわかる。なお、鋼板２２は、Ｐの含有量が０．１５０％を超えているが、この鋼板は脆化のため、生産性が低下する。また、発明例の鋼板と比べて、磁気特性が低下することがわかる。 From the evaluation results shown in Table 2, the steel sheet of the invention example has a smaller difference between the magnetic flux density in the single plate characteristics and the magnetic flux density in the characteristics when the tensile strain of 0.2% is applied, than the steel sheets of the comparative examples. Recognize. Further, it can be seen that the steel sheet of the invention example has a smaller difference between the iron loss in the single plate characteristic and the iron loss in the characteristic when the tensile strain of 0.2% is applied than the steel sheet of the comparative example. From this, it can be seen that the steel sheet of the invention example is suppressed in deterioration of magnetic properties as compared with the steel sheet of the comparative example. Although the steel sheet 22 has a P content of more than 0.150%, the steel sheet 22 becomes brittle, and thus the productivity is reduced. Further, it can be seen that the magnetic properties are lower than those of the steel sheets of the invention examples.
（モータ効率の評価）
種々の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枚打ち抜く。その後、３０枚の鋼板を互いに積層して、かしめ加工により積層体を得る。続いて、この積層体を７５０℃、２時間の条件で焼鈍を行う。そして、この焼鈍後の積層体をモータコアとする。
次に、このモータコアをインバータ制御で駆動される４極の永久磁石埋め込み式同期モータに組み込み、モータ効率の評価を行う。モータ効率は、回転数５０００ｒｐｍで回転させた場合、１００００ｒｐｍで回転させた場合、及び、回転数１５０００ｒｐｍ回転で回転させた場合について評価する。
なお、モータ効率は、下記式で表される入力電気エネルギーに対する出力電気エネルギーの比で算出される値である。
式：モータ効率＝（出力電気エネルギー／入力電気エネルギー）×１００
(Evaluation of motor efficiency)
From various non-oriented electrical steel sheets, 30 steel sheets having a size in the rolling direction of 300 mm and a size in the direction orthogonal to the rolling direction of 60 mm are punched. After that, thirty steel plates are laminated on each other and caulked to obtain a laminated body. Then, this laminated body is annealed at 750° C. for 2 hours. Then, the laminated body after the annealing is used as a motor core.
Next, this motor core is incorporated into a 4-pole permanent magnet embedded synchronous motor driven by inverter control, and the motor efficiency is evaluated. The motor efficiency is evaluated in the case of rotating at a rotation speed of 5000 rpm, the case of rotating at a speed of 10000 rpm, and the case of rotating at a rotation speed of 15000 rpm.
The motor efficiency is a value calculated by the ratio of the output electric energy to the input electric energy represented by the following formula.
Formula: Motor efficiency=(output electric energy/input electric energy)×100
表３に示す評価結果から、実施例の鋼板は、比較例の鋼板に比べ、高速回転する高効率モータに適用した場合でも、モータ効率が良好であることがわかる。 From the evaluation results shown in Table 3, it can be seen that the steel sheets of the examples have better motor efficiency than the steel sheets of the comparative example even when applied to a high-efficiency motor that rotates at high speed.
１１、１５ 打ち抜き板 １３ 切欠き １７ ティース部 １９ ヨーク部 ２１、２３積層体 １００、１２０ モータコア 11, 15 Punching plate 13 Notch 17 Teeth part 19 Yoke part 21, 23 Laminated body 100, 120 Motor core
Claims (5)
０．５％≦Ｓｉ≦４．０％、
０．２％≦Ａｌ≦２．０％、
０．１％≦Ｍｎ≦３．０％、
０．０１０％≦Ｐ≦０．１５０％、
Ｃ≦０．００５％、
Ｓ≦０．０１０％、
Ｎ≦０．００５％、
並びに、残部としてＦｅおよび不純物元素からなる、
鋼板の伸び０．１％における引張強さをσＡ、及び鋼板の伸び０．２％における引張強さをσＢとしたとき、前記σＡと前記σＢとの差（σＢ−σＡ）が、４０ＭＰａ≦（σＢ−σＡ）≦２００ＭＰａである無方向性電磁鋼板。 0.5% ≤ Si ≤ 4.0% in mass%,
0.2%≦Al≦2.0%,
0.1%≦Mn≦3.0%,
0.010%≦P≦0.150%,
C≦0.005%,
S≦0.010%,
N≦0.005%,
And, Fe and impurity elements as balance,
When the tensile strength of the sigma A in elongation of 0.1% of the steel sheet, and the tensile strength at elongation of 0.2% of the steel sheet was sigma B, the sigma difference between A and the σ B (σ B -σ A ) Is a non-oriented electrical steel sheet in which 40 MPa≦(σ B −σ A )≦200 MPa.
前記熱間圧延後の鋼板を焼鈍する熱延板焼鈍工程と、
前記焼鈍後の鋼板を冷間圧延する冷間圧延工程と、
前記冷間圧延後の鋼板を仕上げ焼鈍する仕上げ焼鈍工程であって、仕上げ焼鈍工程における鋼板の温度が８０℃から４０℃になるまでの間、５℃／秒以上の冷却速度で冷却する仕上げ焼鈍工程と、
を有する請求項１または請求項２に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。 A hot rolling step of hot rolling after heating the slab having the chemical composition according to claim 1;
A hot rolled sheet annealing step of annealing the steel sheet after the hot rolling,
A cold rolling step of cold rolling the steel sheet after the annealing,
A finish annealing step of finish annealing the steel sheet after cold rolling, wherein the finish annealing step cools the steel sheet at a cooling rate of 5°C/sec or more until the temperature of the steel sheet changes from 80°C to 40°C. Process,
The method for manufacturing a non-oriented electrical steel sheet according to claim 1 or 2, further comprising:
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