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CN202180028014.2无取向性电磁钢板及其制造方法

一种无取向性电磁钢板,其母材的化学组成以质量%计为:C:0.0010~0.0040%、Si:3.5~4.9%、Mn:0.05~0.20%、Al:0.05~0.45%、P:0.030%以下、S:0.0030%以下、N:0.0030%以下、O:0.0100~0.0400%、Ca:不足0.0010%、Ti:不足0.0050%、Nb:不足0.0050%、Zr:不足0.0050%、V:不足0.0050%、Cu:不足0.20%、Ni:不足0.50%、Sn:0~0.05%、Sb:0~0.05%、剩余部分:Fe和杂质;满足[4.0≦Si+Al≦5.0];除了从母材的表面到深度方向10μm的位置以外的区域的O含量不足0.0050%。

基本信息

申请号:CN202180028014.2

申请日期:20210416

公开号:CN202180028014.2

公开日期:20221122

申请人:日本制铁株式会社

申请人地址:日本东京都

发明人:屋铺裕义;名取义显;富田美穗;竹田和年;松本卓也

当前权利人:日本制铁株式会社

代理机构:北京天达共和知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 11586

代理人:张嵩;薛仑

主权利要求

1.一种无取向性电磁钢板,其母材的化学组成以质量%计为:C:0.0010~0.0040%、Si:3.5~4.9%、Mn:0.05~0.20%、Al:0.05~0.45%、P:0.030%以下、S:0.0030%以下、N:0.0030%以下、O:0.0100~0.0400%、Ca:不足0.0010%、Ti:不足0.0050%、Nb:不足0.0050%、Zr:不足0.0050%、V:不足0.0050%、Cu:不足0.20%、Ni:不足0.50%、Sn:0~0.05%、Sb:0~0.05%、以及剩余部分:Fe和杂质,且满足下述(i)式:4.0≦Si+Al≦5.0···(i)其中,所述式(i)中的元素符号为所述母材中各元素的含量的质量%,除了从所述母材的表面到深度方向上10μm的位置为止以外的区域中的O含量不足0.0050%。

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权利要求

1.一种无取向性电磁钢板,其母材的化学组成以质量%计为:

C:0.0010~0.0040%、

Si:3.5~4.9%、

Mn:0.05~0.20%、

Al:0.05~0.45%、

P:0.030%以下、

S:0.0030%以下、

N:0.0030%以下、

O:0.0100~0.0400%、

Ca:不足0.0010%、

Ti:不足0.0050%、

Nb:不足0.0050%、

Zr:不足0.0050%、

V:不足0.0050%、

Cu:不足0.20%、

Ni:不足0.50%、

Sn:0~0.05%、

Sb:0~0.05%、以及

剩余部分:Fe和杂质,

且满足下述(i)式:

4.0≦Si+Al≦5.0···(i)

其中,所述式(i)中的元素符号为所述母材中各元素的含量的质量%,

除了从所述母材的表面到深度方向上10μm的位置为止以外的区域中的O含量不足0.0050%。

2.如权利要求1所述的无取向性电磁钢板,其拉伸强度达600MPa以上。

3.如权利要求1或权利要求2所述的无取向性电磁钢板,在所述母材的表面具有绝缘被膜。

4.一种无取向性电磁钢板的制造方法,是制造权利要求1至权利要求3中任一项所述的无取向性电磁钢板的方法,

对具有如下化学组成的铸锭顺次实施热轧工序、冷轧工序、精加工退火工序,该精加工退火工序中均热温度为750~1050℃、均热时间为1~300s、露点为0~50℃,

所述化学组成以质量%计为:

C:0.0020~0.0060%、

Si:3.5~4.9%、

Mn:0.05~0.20%、

Al:0.05~0.45%、

P:0.030%以下、

S:0.0030%以下、

N:0.0030%以下、

O:不足0.0050%、

Ca:不足0.0010%、

Ti:不足0.0050%、

Nb:不足0.0050%、

Zr:不足0.0050%、

V:不足0.0050%、

Cu:不足0.20%、

Ni:不足0.50%、

Sn:0~0.05%、

Sb:0~0.05%、以及

剩余部分:Fe和杂质,

且满足下述(i)式:

4.0≦Si+Al≦5.0···(i)

其中,所述式(i)中的元素符号为所述铸锭中各元素的含量的质量%。

5.如权利要求4所述的无取向性电磁钢板的制造方法,在所述热轧工序和所述冷轧工序之间,进一步具备热轧板退火工序。

说明书

无取向性电磁钢板及其制造方法

技术领域

本公开涉及无取向性电磁钢板及其制造方法。

背景技术

近年来,地球环境问题备受关注,对节能举措的要求也愈发高涨。其中便迫切需求电气设备的高效率化。为此,作为电机或发电机等的铁芯材料而被广泛使用的无取向性电磁钢板也在磁特性的提高上有了更高的要求。电动汽车和混合动力汽车用的驱动电机以及空调的压缩机用电机中,此种倾向尤为显著。

所述的各种电机的电机铁芯由作为固定件的定子和作为转动件的转子构成。构成电机铁芯的定子和转子所需求的特性互不相同,定子需要有优秀的磁特性(低铁损和高磁通密度),特别是需要低铁损,而与之相对地,转子则需要有优秀的机械特性(高强度)。

从定子和转子所需求的特性不同出发,通过分别制造定子用的无取向性电磁钢板和转子用的无取向性电磁钢板,从而能够实现所期望的特性。然而,准备2种无取向性电磁钢板会招致成品率低下。因此,为实现转子所需求的高强度的同时,实现低铁损,一直以来强度优秀且磁特性亦优秀的无取向性电磁钢板都备受研究。

例如,专利文献1~3中,为实现优秀的磁特性和高强度而做出了尝试。另外,专利文献4中,在高磁通密度且广泛的频率范围内为实现低铁损而做出了尝试。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:特开2004-300535号公报

专利文献2:特开2007-186791号公报

专利文献3:特开2012-140676号公报

专利文献4:特开平11-092891号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

然而,为实现近年来电动汽车或混合动力汽车的电机所需求的节能特性,专利文献1~3公开的技术中,作为定子素材的低铁损化并不充分。另外,在专利文献4公开的技术中,没有考虑强度。

本公开旨在解决这些问题,并以通过低成本稳定获得具有高强度和优秀的磁特性的无取向性电磁钢板为目的。

用于解决问题的技术手段

本公开主旨在于下述无取向性电磁钢板及其制造方法。

(1)一种无取向性电磁钢板,以质量%计其母材的化学组成为:

C:0.0010~0.0040%、

Si:3.5~4.9%、

Mn:0.05~0.20%、

Al:0.05~0.45%、

P:0.030%以下、

S:0.0030%以下、

N:0.0030%以下、

O:0.0100~0.0400%、

Ca:不足0.0010%、

Ti:不足0.0050%、

Nb:不足0.0050%、

Zr:不足0.0050%、

V:不足0.0050%、

Cu:不足0.20%、

Ni:不足0.50%、

Sn:0~0.05%、

Sb:0~0.05%、以及

剩余部分:Fe和杂质;且

满足下述(i)式,

4.0≦Si+Al≦5.0···(i)

所述式(i)中的元素符号为所述母材中各元素的含量(质量%),

除了从所述母材的表面到深度方向上10μm的位置为止以外的区域中的O含量不足0.0050%。

(2)如所述(1)记载的无取向性电磁钢板,其拉伸强度在600MPa以上。

(3)如所述(1)或(2)记载的无取向性电磁钢板,所述母材的表面具有绝缘被膜。

(4)一种无取向性电磁钢板的制造方法,是制造所述(1)至(3)任一项记载的无取向性电磁钢板的方法:

对具有如下化学组成的铸锭顺次实施热轧工序、冷轧工序、精加工退火工序,该精加工退火工序中均热温度为750~1050℃、均热时间为1~300s、露点为0~50℃,

所述化学组成以质量%计为:

C:0.0020~0.0060%、

Si:3.5~4.9%、

Mn:0.05~0.20%、

Al:0.05~0.45%、

P:0.030%以下、

S:0.0030%以下、

N:0.0030%以下、

O:不足0.0050%、

Ca:不足0.0010%、

Ti:不足0.0050%、

Nb:不足0.0050%、

Zr:不足0.0050%、

V:不足0.0050%、

Cu:不足0.20%、

Ni:不足0.50%、

Sn:0~0.05%、

Sb:0~0.05%、以及

剩余部分:Fe和杂质,并且

满足下述(i)式:

4.0≦Si+Al≦5.0···(i)

所述式(i)中的元素符号为所述铸锭中各元素的含量(质量%)。

(5)如所述(4)记载的无取向性电磁钢板的制造方法,所述热轧工序和所述冷轧工序之间,进一步具备热轧板退火工序。

发明效果

根据本公开,能够以低成本稳定获得具有高强度和优秀磁特性的无取向性电磁钢板。

具体实施方式

本公开的发明人们为解决所述的问题,进行了深入研究,并得到了以下见解。

意图达成钢的高强度化时,经常采用使之大量含有Cu、Ni、Ti、V等合金元素的方法。然而,使钢含有大量Cu、Ni、Ti、V等合金元素时,不仅成本会增加,还会招致磁特性的降低。

为了在尽量不含有高价的合金元素的情况下达到高强度化,活用Si和Al是十分有效的。另外,为了使无取向性电磁钢板的磁特性提高,有必要改善高频铁损,铁损主要由磁滞损耗和涡流损耗组成。Si和Al也具有使钢的电阻上升而减少涡流损耗的效果。

另一方面,Si含量的增加使韧性劣化,招致冷轧时的脆化裂纹,因此存在制造困难的问题。作为其对策,为了抑制冷轧时的脆化裂纹,考虑通过使C在晶粒晶界偏析从而强化晶界。但是,C会通过在使用环境中作为碳化物析出,从而阻碍磁畴壁移动,是使磁滞损耗增加的主要原因。

因此,期望在冷轧时含有一定程度的C,但在其后脱碳,从而降低最终制品中的C含量。由此,能够兼顾冷加工性的提高和铁损的降低。

需要说明的是,对于高强度化的贡献以及提高电阻的效果相对较低的Mn,降低其含量。

本公开基于所述见解而完成。以下,对本公开的各要件进行详细说明。

需要说明的是,在本公开中以“~”表示的数值范围表示含有以“~”的前后记载的数值为下限值和上限值的范围。

“~”的前后所记载的数值附有“超过”或“不足”时,表示不包含以这些数值为下限值或上限值的范围。

“工序”的用语并不仅指独立的工序,与其他的工序未明确区分的情况下,只要能够达成其工序所期望的目的便也包含在本用语中。

在本公开的分段式记载的数值范围中,以一个数值范围来记载的上限值也可以替换为其它分段式记载的数值范围的上限值,或者以一个数值范围来记载的下限值也可以换为其他分段式记载的数值范围的下限值。

另外,本公开所记载的数值范围中,其数值范围的上限值或下限值也可以换为实施例中所示的值。

在本公开中,优选方式的组合为更优选的方式。

1.整体构成

本公开的无取向性电磁钢板具有高强度及优秀的磁特性,因此对定子和转子两者均适用。另外,本公开的无取向性电磁钢板以以下说明中母材的表面具备绝缘被膜为优选。

2.母材化学组成

各元素的限定理由如下。需要说明的是,以下的说明中有关含量的“%”表示“质量%”。

C:0.0010~0.0040%

C(碳)是会引起铁损劣化的元素。C含量若超过0.0040%,则无取向性电磁钢板中会发生铁损劣化,从而无法获得良好的磁特性。另一方面,C是对钢板的高强度化有效的元素。因此,使C含量为0.0010~0.0040%。C含量在0.0012%以上为优选,0.0015%以上为更优选。C含量在0.0035%以下为优选,在0.0030%以下为更优选。

Si:3.5~4.9%

Si(硅)使钢的电阻上升从而使涡流损耗降低,是改善高频铁损的元素。另外,Si的固溶强化能大,因此也是对钢板的高强度化有效的元素。另一方面,若Si含量过剩,则加工性会显著劣化,实施冷轧会变得困难。因此,使Si含量为3.5~4.9%。Si含量在3.6%以上为优选,3.7%以上为更优选。另外,Si含量在4.8%以下为优选,在4.7%以下为更优选。

Mn:0.05~0.20%

Mn(锰)使钢的电阻上升从而降低涡流损耗,具有改善高频铁损的效果,但与Si和Al相比其效果较弱。另一方面,随着Mn含量的增加,会招致磁通密度的降低。但是,Mn会因为钢中不可避免地含有的S而具有抑制热轧时的脆化的效果。因此,Mn含量设为0.05~0.20%。Mn含量在0.06~0.19%以下为优选,在0.07~0.18%以下为更优选。

Al:0.05~0.45%

Al(铝)通过使钢的电阻上升从而降低涡流损耗,是具有改善高频铁损的效果的元素。另外,虽不如Si,但也是因固溶强化而对高强度化有利的元素。另一方面,Si含量在3.5%以上的高Si钢的情况下,若Al含量过剩,则韧性的劣化会变得显著,从而招致冷轧时的脆化裂纹。因此,Al含量设为0.05~0.45%。Al含量在0.10%以上为优选,0.15%以上为更优选。另外,Al含量在0.40%以下为优选,在0.38%以下为更优选,在0.35%以下为进一步优选。

在本公开中,通过适当地控制Si和Al的含量,以保证钢的电阻。另外,从确保强度和韧性的观点出发,有适当控制的必要。因此,除Si和Al的含量分别在所属的范围内以外,还有必要满足下述(i)式。Si+sol.Al的值在4.2以上为优选,在4.8以下为优选。

4.0≦Si+Al≦5.0···(i)

所述式(i)中的元素符号为各元素的含量(质量%)。

P:0.030%以下

P(磷)作为杂质而在钢中含有,若其含量过剩,则钢板的韧性会显著降低。因此,使P含量在0.030%以下。P含量在0.025%以下为优选,在0.020%以下为更优选。需要说明的是,P含量的过度降低有招致制造成本的增加的可能,因此P含量在0.0005%以上即可,0.0008%以上亦可,0.001%以上亦可。

S:0.0030%以下

S(硫)通过形成MnS的微细析出物而使铁损增加,是使钢板的磁特性劣化的元素。因此,使S含量在0.0030%以下。S含量在0.0020%以下为优选,在0.0015%以下为更优选。需要说明的是,S含量的过度降低有招致制造成本增加的可能,因此S含量在0.0001%以上即可,0.0003%以上亦可,0.0005%以上亦可。

N:0.0030%以下

N(氮)是不可避免地混入的元素,形成氮化物而使铁损增加,从而使钢板的磁特性劣化。因此,使N含量在0.0030%以下。N含量在0.0025%以下为优选,在0.0020%以下为更优选。需要说明的是,N含量的过度降低有招致制造成本增加的可能,因此N含量在0.0005%以上亦可。

O:0.0100~0.0400%

O(氧)是不可避免地混入的元素,形成氧化物而使铁损增加,从而使钢板的磁特性劣化。因此,O含量越低越优选。然而,由于O在脱碳时于表层形成氧化层,因此降低其含量是很困难的。但母材表层的过度氧化也会招致磁通密度的劣化。因此,使母材的全厚中O的平均含量为0.0100~0.0400%。O含量在0.0350%以下为优选,在0.0300%以下为更优选。

另外,如上所述,虽母材的表层上氧化层的形成不可避免,但期望能够极力降低除了表层以外区域中的O含量。具体来说,有必要使除了从母材的表面到深度方向10μm的位置为止以外的区域中O含量不足0.0050%。距母材表面10μm以上的母材中心部的氧被认为是制钢工序的凝固时形成的氧化物所含的氧。即在精加工退火工序中控制露点而使表层部氧化时,内部氧化为数μm的程度,与在距母材表面10μm以上的深度制钢时的O含量相当。此处的氧量若达0.0050%以上,则会大量形成母材的氧化物,从而增大磁滞损耗。因此,使除了从母材的表面到深度方向10μm的位置为止以外的区域中O含量不足0.0050%。除了从母材的表面到深度方向10μm的位置为止以外的区域中O含量优选为0.0045%以下,更优选为0.0040%以下。

除了从母材的表面到深度方向10μm的位置为止以外的区域中O含量可以以如下方式测定:以氢氟酸和过氧化氢的混合水溶液通过化学研磨除去从母材的正反面到10μm的位置为止后,通过惰性气体熔融-非分散型红外线吸收法测定。

Ca:不足0.0010%

Ca(钙)作为脱硫剂而在制钢阶段被添加。而后残留于母材中的Ca与S结合形成Ca系硫化物。该硫化物存在粗大地析出从而使产品的疲劳强度劣化的可能性,并且不必要添加大量的Ca,成本也会上升。因此,使Ca含量不足0.0010%。Ca含量在0.0008%以下为优选,在0.0005%以下为更优选。需要说明的是,Ca含量的过度降低有招致制造成本增加的可能,因此Ca含量也可以在0.0001%以上。

Ti:不足0.0050%

Ti(钛)是不可避免地混入的元素,可能与碳或氮结合而形成析出物(碳化物或氮化物)。形成碳化物或氮化物的情况下,这些析出物其本身会使磁特性劣化。进而,阻碍精加工退火中的晶粒成長,使磁特性劣化。因此,使Ti含量不足0.0050%。Ti含量在0.0040%以下为优选,在0.0030%以下为更优选,在0.0020%以下为进一步优选。需要说明的是,Ti含量过度降低有招致制造成本增加的可能,因此Ti含量也可以在0.0005%以上。

Nb:不足0.0050%

Nb(铌)是通过与碳或氮结合形成析出物(碳化物)从而有利于高强度化的元素,但这些析出物其本身会使磁特性劣化。因此,使Nb含量不足0.0050%。Nb含量在0.0040%以下为优选,在0.0030%以下为更优选,在0.0020%以下为进一步优选。Nb含量越低越优选,且优选在测定极限以下。

Zr:不足0.0050%

Zr(锆)是通过与碳或氮结合形成析出物(碳化物、氮化物)从而利于高强度化的元素,但这些析出物其本身会使磁特性劣化。因此,Zr含量应不足0.0050%。Zr含量在0.0040%以下为优选,在0.0030%以下为更优选,在0.0020%以下为进一步优选。Zr含量越低越优选,且优选为在测定极限以下。

V:不足0.0050%

V(矾)是与碳或氮结合形成析出物(碳化物、氮化物)从而有利于高强度化的元素,但这些析出物本身会使磁特性劣化。因此,V含量应不足0.0050%。V含量在0.0040%以下为优选,在0.0030%以下为更优选,在0.0020%以下为进一步优选。V含量越低越优选,且优选在测定极限以下。

Cu:不足0.20%

Cu(铜)是不可避免地混入的元素。有意的添加Cu,会使钢板的制造成本增加。因此,在本公开中没有必要主动添加,为杂质等级即可。Cu含量设为小于在制造工序中可能不可避免地混入的最大值即0.20%。Cu含量在0.15%以下为优选,在0.10%以下为更优选。需要说明的是,Cu含量的下限值虽不做特殊限定,但Cu含量的过度降低有招致制造成本增加的可能。因此,Cu含量在0.001%以上亦可,在0.003%以上亦可,在0.005%以上亦可。

Ni:不足0.50%

Ni(镍)是不可避免地混入的元素。但是,Ni也是使钢板强度提高的元素,因此也可以有意地进行添加。但是,Ni价格高,在有意进行添加的情况下,其含量应不足0.50%。Ni含量在0.40%以下为优选,在0.30%以下为更优选。需要说明的是,Ni含量的下限值虽不做特殊限定,但Ni含量的过度降低有招致制造成本的增加的可能。因此,Ni含量可以在0.001%以上,也可以在0.003%以上,也可以在0.005%以上。

Sn:0~0.05%

Sb:0~0.05%

Sn(锡)和Sb(锑)是通过在表面偏析抑制退火中的氧化和氮化,从而对确保低铁损有益的元素。另外,还具有在晶粒晶界偏析从而改善织构,提高磁通密度的效果。因此,可以根据必要使钢含有Sn和Sb至少一种。然而,这些元素的含量若过剩,则钢的韧性会降低,从而存在难以冷轧的可能。因此,Sn和Sb的含量分别应在0.05%以下。Sn和Sb的含量优选为分别在0.03%以下。需要说明的是,在期望获得所述效果的情况下,优选为使Sn和Sb至少一种的含量在0.005%以上,更优选为0.01%以上。

本公开的无取向性电磁钢板的母材的化学组成中,剩余部分为Fe和杂质。此处的“杂质”是指:在工业制造钢时,矿石、废料等的原料、以及因制造工序的多种原因而混入,且在未对本公开的效果产生恶劣影响的范围内被容许的成分。

需要说明的是作为杂质元素,对Cr和Mo的含量不做特殊规定。在本公开的无取向性电磁钢板中,即使含有这些元素0.5%以下,对本公开的效果也不会有特殊影响。另外,即在0.002%以下的范围含有Mg,对本公开的效果也不会有特殊影响,且即使在0.004%以下的范围含有稀土类元素(REM),对本公开的效果也不会有特殊影响。REM是Sc、Y和镧系元素的合计17种元素的总称,REM的含量是指REM中1种以上元素的合计含量。

另外,除所述元素以外,也可以含有Pb、Bi、As、B、Se等元素,只要分别的含量在0.0050%以下的范围,就不会影响本公开的效果。

3.磁特性

在本公开的无取向性电磁钢板中,磁特性优异是指,铁损W
10/400低且磁通密度B
50高。在此,所述的磁特性通过JIS C 2550-1(2011)所规定的爱普斯坦因法测定。需要说明的是,试验片较小等情况下,难以用爱普斯坦因法来测定时,也可以遵循JIS C 2556(2015)规定的单板磁特性测定法(Single Sheet Tester:SST),以修正为与爱普斯坦因法的测定值同等的方式测定。在本公开中,铁损W
10/400低是指板厚在0.26mm以上时铁损在30.0W/kg以下,板厚0.21~0.25mm时在22.0W/kg以下,板厚0.20mm以下时在18.0W/kg以下。磁通密度B
50高是指在1.60T以上而与板厚无关。

4.机械特性

在本公开的无取向性电磁钢板中,具有高强度是指,拉伸强度优选为600MPa以上。拉伸强度更优选在610MPa以上,进一步优选在630MPa以上。在此,拉伸强度通过进行遵循JIS Z 2241(2011)的拉伸试验而测定。

5.绝缘被膜

如上所述,在本公开的无取向性电磁钢板中,优选为母材表面形成绝缘被膜。由于无取向性电磁钢板在冲裁铁芯胚料后被层叠使用,因此通过在母材的表面设置绝缘被膜,能够降低板间的涡电流,从而作为铁芯能够降低涡流损耗。

绝缘被膜的种类不做特殊限定,可以使用作为无取向性电磁钢板的绝缘被膜而被使用的公知的绝缘被膜。作为这样的绝缘被膜,例如,可以举出为以无机物为主体,进而含有有机物的复合绝缘被膜。在此,复合绝缘被膜是指例如:以铬酸金属盐、磷酸金属盐、或胶体二氧化硅、Zr化合物、Ti化合物等无机物的至少一种为主体,且分散有微细的有机树脂的颗粒的绝缘被膜。尤其从近年来的需求增大的在制造时降低环境负荷的观点出发,优选为使用以磷酸金属盐、Zr或Ti的偶联剂、或它们的碳酸盐或铵盐为出发物质而使用的绝缘被膜。

在此,绝缘被膜的附着量不做特殊限定,但优选为例如每个单面200~1500mg/m
2程度,更优选为,每个单面300~1200mg/m
2。通过以所述范围的附着量形成绝缘被膜,从而能够保持优秀的均一性。需要说明的是,在事后测定绝缘被膜的附着量的情况下,能够利用公知的各种测定法,例如合理利用测定氢氧化钠水溶液浸渍前后的质量差的方法、或使用了检量线法的荧光X射线法等。

6.制造方法

对本公开的无取向性电磁钢板的制造方法进行说明。本公开的无取向性电磁钢板,以质量%计为:C:0.0020~0.0060%、Si:3.5~4.9%、Mn:0.05~0.20%、Al:0.05~0.45%、P:0.030%以下、S:0.0030%以下、N:0.0030%以下、O:不足0.0050%、Ca:不足0.0010%、Ti:不足0.0050%、Nb:不足0.0050%、Zr:不足0.0050%、V:不足0.0050%、Cu:不足0.20%、Ni:不足0.50%、Sn:0~0.05%、Sb:0~0.05%、剩余部分:Fe和杂质;且能够通过对具有满足所述(i)式的化学组成的铸锭,依次施行热轧工序、冷轧工序、精加工退火工序而制造,所述精加工退火工序中均热温度为750~1050℃、均热时间为1~300s且露点0~50℃。热轧工序和冷轧工序之间,也可以进一步具备热轧板退火工序。另外,在母材表面形成绝缘被膜的情况下,在所述精加工退火后进行绝缘被膜的形成。以下对各工序进行详细说明。

<铸锭的化学组成>

关于铸锭的化学组成,除C和O以外与钢板的化学组成相同,故省略说明。以下对C和O的限定理由进行说明。

C:0.0020~0.0060%

C通过在晶界偏析从而具有抑制冷轧时的脆化裂纹的效果。为了获得该效果,优选为铸锭中的C含量在0.0020%以上。然而,如上所述,最终制品中若含有过剩的C则无法获得良好的磁特性。在本公开中,在精加工退火工序中进行脱碳,从而使最终制品中的C含量降低,但铸锭中的C含量若超过0.0060%,则难以控制最终制品中的C含量在0.0040%以下。因此,铸锭中的C含量优选为0.0020~0.0060%,更优选为0.0025~0.0055%,进一步优选为0.0030~0.0050%。

O:不足0.0050%

O是不可避免地混入的元素,是形成氧化物而使铁损增加,从而使钢板的磁特性劣化的元素。如上所述,在最终制品中,为使除了从母材表面到深度方向10μm的位置为止以外的区域中的O含量不足0.0050%,优选为使铸锭中的O含量不足0.0050%。

<热轧工序>

加热具有所述化学组成的钢锭(钢坯),对被加热的铸锭进行热轧,获得热轧板。在此,关于供热轧时的铸锭的加热温度未做特殊规定,但例如优选为1050~1250℃。关于热轧后的热轧板的板厚亦未做特殊规定,但考虑到母材的最终板厚,因此例如优选为1.5~3.0mm程度。

<热轧板退火工序>

其后,以使钢板的磁通密度提高为目的,根据需要实施热轧板退火。关于热轧板退火的热处理条件未作特殊规定,但优选为例如在950℃以下的温度下加热。另外,加热时间优选为1~300s。需要说明的是,虽与实施热轧板退火工序的情况相比磁特性较差,但为了削减成本,也可以省略所述的热轧板退火工序。

<酸洗工序>

所述热轧板退火后,实施酸洗,除去母材表面生成的氧化层。在此,酸洗所用的酸的浓度、酸洗所用的促进剂的浓度、酸洗液的温度等酸洗条件不做特殊限定,以公知的酸洗条件即可。

<冷轧工序>

所述酸洗后实施冷轧。冷轧时,在母材的最终板厚达0.10~0.35mm的压下率下,轧制除去了氧化层的酸洗板。

<精加工退火工序>

所述冷轧后实施精加工退火。在本公开的无取向性电磁钢板的制造方法中,精加工退火时使用连续退火炉。精加工退火工序是为了进行脱碳且控制母材中的C含量和晶粒粒径的重要工序。

在此,精加工退火条件优选为:均热温度750~1050℃、均热时间1~300s、以H
2的比例为10~100体积%的H
2和N
2的混合氛围气(即H
2+N
2=100体积%)为氛围气、氛围气的露点为0~50℃。

均热温度不足750℃的情况下,晶粒粒径会变细,进而未再晶粒区域的比率变高,铁损劣化而不优选,均热温度超过1050℃的情况下,强度不足,铁损亦会劣化,故不优选。均热温度更优选为770~1020℃,进一步优选为800~1000℃。氛围气中H
2的比例更优选为15~90体积%。通过使氛围气的露点在0℃以上,能够充分地脱碳,并降低母材中的C含量。另外,通过使氛围气的露点在50℃以下,能够抑制母材表面的过剩的氧化。氛围气的露点更优选为10~40℃,进一步优选为15~35℃。

<绝缘被膜形成工序>

所述精加工退火后,根据需要实施绝缘被膜的形成工序。在此,对绝缘被膜的形成工序不做特殊限定,使用所述公知的绝缘被膜处理液,以公知的方法进行处理液的涂布和干燥即可。

需要说明的是,形成有绝缘被膜的母材的表面在涂布处理液前可以施行通过碱等进行的脱脂处理,或盐酸、硫酸、磷酸等进行的酸洗处理等任意的前处理,也可以不施行这些前处理而是精加工退火后的原样的表面。

以下虽根据实施例对本公开进行了更具体的说明,但本公开并不局限于实施例。

实施例

加热具有表1所示化学组成的钢坯至1150℃,在精加工温度850℃、精加工板厚2.0mm下施行热轧,并在650℃选卷取制成热轧钢板。在表2所示的试验No.1~18、No.20~25中,对得到的热轧钢板通过连续退火炉施行900℃×40s的热轧板退火,并通过酸洗除去表面的氧化层。另外,在表2所示的试验No.19中,对得到的热轧钢板通过酸洗除去表面的氧化层后,省略热轧板退火。将如此获得的钢板通过冷轧制成板厚为0.25mm的冷轧钢板。

进而,在H
2:20%、N
2:80%的混合氛围气下,为了成为下方表2所示的化学组成,改变精加工退火条件(均热温度、均热时间和露点)进行了退火。另外,在进行控制以使C含量低的情况下,使露点升高。在进行控制以使C含量不变化的情况下,使露点降低。而后,涂布绝缘被膜,制造无取向性电磁钢板使之成为试验材料。

另外,所述的绝缘被膜通过将由磷酸铝和粒径0.2μm的丙烯酸-苯乙烯类共聚物乳液构成的绝缘被膜以预定附着量涂布,并在大气中350℃下烧结而形成。

表1

除从母材的表面到深度方向10μm的位置为止以外的区域的O含量通过所述方法测定。

从得到的各试验材的轧制方向和宽度方向采集爱普斯坦因试验片,通过遵循JISC 2550-1(2011)的爱普斯坦因试验,评价磁特性(铁损W
10/400和磁通密度B
50)。进而,遵从JIS Z 2241(2011),从各试验材料上以长度方向与钢板的轧制方向一致的方式采集JIS5号拉伸试验片。进而,用所述试验片进行遵循JIS Z 2241(2011)的拉伸试验,测定拉伸强度。所述结果如表2所示。

需要说明的是,在表1和表2中,化学成分的下划线表示在本公开的范围外,化学成分以外的下划线表示在优选范围外。

表2

表2

在钢板的化学组成和精加工退火后的均热温度、均热时间和露点满足本公开规定的试验No.2、4、6、7、13、15、16、18~21中,发现铁损和磁通密度优秀,尤其是铁损低且具有600MPa以上的高拉伸强度。

于此相对,在比较例的试验No.1、3、5、8~12、14、17、22~25中,磁特性和强度至少一方较差,且韧性显著劣化而使制造变得困难。

具体来说,在试验No.1中,由于Si含量比规定范围更低,Al含量比规定范围更高,且比(i)式的规定值更低,因此导致了拉伸强度变差的结果。另外,比较化学组成满足规定的试验No.3~6,在试验No.3中,精加工退火的均热温度比规定范围更低因此铁损劣化,在试验No.5中,精加工退火的均热温度比规定范围更高因此拉伸强度变差。

另外,在试验No.8中,比(i)式的规定值更高,在试验No.9中,铸锭的C含量比规定范围更低,在试验No.14中,Al含量超过了规定范围,因此韧性劣化从而在冷轧时断裂,未能实施拉伸强度和磁特性的测定。在试验No.10中,母材的C含量高,因此结果铁损变差。在试验No.11中,Mn含量比规定值更高,因此结果磁通密度变差。在试验No.12中,Al含量比规定值更低,因此结果铁损劣化。

在试验No.17中,由于精加工退火的露点低于规定范围且母材的C含量超过规定范围,故铁损劣化。

在试验No.22中,与试验No.14相同地,Al含量超过了规定范围,因此韧性劣化从而在冷轧时断裂,未能实施拉伸强度和磁特性的测定。

在试验No.23中,由于钢板(母材)的除表层10μm以外的区域的O含量超过了规定范围,因此结果铁损劣化。

在试验No.24中,虽Si含量及Al含量均在规定范围,但Si含量和Al含量的合计比(i)式的规定值更低,因此结果拉伸强度劣化。

在试验No.25中,Si含量比规定值低,进而Si和Al含量的合计比(i)式的规定值低,因此结果拉伸强度劣化。

工业可利用性

如上所述,根据本公开,能够以低成本且稳定地获取具有高强度和优秀磁特性的无取向性电磁钢板。

将2020年4月16日申请的日本专利申请2020-073211的公开其整体作为参照,援引于本说明书中。本说明书记载的所有文献、专利申请、和技术规格与各个文献、专利申请、和技术规格被具体且分别记载的情况相同程度地,作为参照援引于本说明书中。

原文链接:http://1guigang.com/down/patent/45093.html,转载请注明出处~~~
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