沖裁加工導(dǎo)致的鐵損特性劣化較小的無(wú)方向性電磁鋼板的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供沖裁加工前的鐵損特性?xún)?yōu)秀且沖裁加工導(dǎo)致的鐵損特性劣化較小的無(wú)方向性電磁鋼板，其具有如下組成成分：含有0.005質(zhì)量％以下的C、2～7質(zhì)量％的Si、0.03～3質(zhì)量％的Mn、3質(zhì)量％以下的Al、0.2質(zhì)量％以下的P、0.005質(zhì)量％以下的S、0.005質(zhì)量％以下的N、0.0001～0.0005質(zhì)量％的Se以及0.0005～0.005質(zhì)量％的As，剩余部分由Fe以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，50Hz、1.5T勵(lì)磁時(shí)的鐵損W15/50為3.5W/kg以下，并且鋼板沖裁時(shí)的塌陷量x與板厚t的比(x/t)為0.15以下，其中，x、t的單位為mm。
【專(zhuān)利說(shuō)明】沖裁加工導(dǎo)致的鐵損特性劣化較小的無(wú)方向性電磁鋼板

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種不僅沖裁加工前的鐵損特性?xún)?yōu)秀、沖裁加工導(dǎo)致的鐵損特性劣化 也較小的無(wú)方向性電磁鋼板。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年，在節(jié)能化的世界潮流中，即便在電器設(shè)備中，也強(qiáng)烈追求高效率化。與之相 伴，在作為電器設(shè)備的鐵芯材料而廣泛使用的無(wú)方向性電磁鋼板中，為了實(shí)現(xiàn)電器設(shè)備的 高效率化，而減少鐵損成為大的課題。為了滿(mǎn)足上述要求，在無(wú)方向性電磁鋼板中，以往主 要通過(guò)添加Si、Al等元素提高固有阻抗、減少板厚來(lái)實(shí)現(xiàn)低鐵損化。
[0003] 然而，公知有如下情況：在作為馬達(dá)等的鐵芯材料而使用無(wú)方向性電磁鋼板的情 況下，該馬達(dá)等的特性與坯料鋼板的特性相比變差?？紤]這其中之一的原因是，對(duì)無(wú)方向性 電磁鋼板的特性而言，通常，相對(duì)于通過(guò)使用30_寬的試片的愛(ài)潑斯坦試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)的 情況，真機(jī)的馬達(dá)的齒寬、軛寬為5?IOmm的較窄寬度的情況較多，因在沖裁加工時(shí)引入的 變形而導(dǎo)致鐵損特性劣化。作為這樣的沖裁加工導(dǎo)致的磁特性劣化較小的材料，例如，專(zhuān)利 文獻(xiàn)1中公開(kāi)一種通過(guò)添加0. 015?0. 035wt%的S縮小剪切阻力從而減小變形量的無(wú)方 向性電磁鋼板。
[0004] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :日本專(zhuān)利第2970436號(hào)公報(bào)
[0005] 然而，專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)的鋼板與現(xiàn)有的無(wú)方向性電磁鋼板相比含有大量的S，所 以沖裁加工前的坯料鋼板本身的磁特性較差，因而無(wú)法充分滿(mǎn)足現(xiàn)今對(duì)鐵損特性的嚴(yán)格要 求。因此，強(qiáng)烈希望開(kāi)發(fā)出一種不僅沖裁加工前的鐵損特性?xún)?yōu)秀，沖裁加工后的鐵損特性也 優(yōu)秀即沖裁加工導(dǎo)致的鐵損特性劣化較小的無(wú)方向性電磁鋼板。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明是鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題而完成的，其目的在于提供一種沖裁加工 前的鐵損特性?xún)?yōu)秀且沖裁加工導(dǎo)致的鐵損特性劣化較小的無(wú)方向性電磁鋼板。
[0007] 發(fā)明人們?yōu)榱私鉀Q上述課題，著眼于鋼板的組成成分和在沖裁加工中所產(chǎn)生的鋼 板的塌陷的大?。ㄒ院螅卜Q(chēng)為"塌陷量（sag)"）對(duì)鐵損特性的影響而重復(fù)進(jìn)行深入研究。 其結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)如下情況，即在沖裁加工中所產(chǎn)生的鋼板的塌陷的大小與鐵損特性的劣化 率存在密切關(guān)聯(lián)，且通過(guò)添加適量的Se以及As可以減小該塌陷的大小而不使坯料鋼板的 鐵損特性劣化，進(jìn)而能夠抑制沖裁加工導(dǎo)致的鐵損特性劣化，由此開(kāi)發(fā)了本發(fā)明。
[0008] 基于上述認(rèn)識(shí)的本發(fā)明涉及一種無(wú)方向性電磁鋼板，其特征在于，具有如下組成 成分：含有〇. 〇〇5質(zhì)量％以下的C、2?7質(zhì)量％的Si、0. 03?3質(zhì)量％的Mn、3質(zhì)量％以下 的A1、0. 2質(zhì)量％以下的P、0. 005質(zhì)量％以下的S、0. 005質(zhì)量％以下的N、0. 0001?0. 0005 質(zhì)量％的Se以及0. 0005?0. 005質(zhì)量％的As，剩余部分由Fe以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成， 50Hz、l. 5T勵(lì)磁時(shí)的鐵損W15/5Q為3. 5W/kg以下，并且鋼板沖裁時(shí)的塌陷量X與板厚t的比 (x/t)為0? 15以下，其中，x、t的單位為mm。
[0009] 本發(fā)明的無(wú)方向性電磁鋼板的特征在于，平均結(jié)晶粒徑為30?150 ii m。
[0010] 另外，本發(fā)明的無(wú)方向性電磁鋼板的特征在于，除所述組成成分之外，還含有 0. 003?0. 5質(zhì)量％的Sn以及0. 003?0. 5質(zhì)量％的Sb中的任1種或2種。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明，能夠穩(wěn)定地提供一種不僅沖裁加工前的鐵損特性?xún)?yōu)秀且沖裁加工后 的鐵損特性也優(yōu)秀即沖裁加工導(dǎo)致的鐵損特性劣化較小的無(wú)方向性電磁鋼板，所以大有助 于使用由沖裁加工制造的鐵芯的馬達(dá)等電器設(shè)備的高效率化。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是定義沖裁加工導(dǎo)致的塌陷量的圖。
[0013] 圖2是對(duì)利用愛(ài)潑斯坦試驗(yàn)測(cè)量寬30mm的試片和寬IOmm的試片的鐵損的方法進(jìn) 行說(shuō)明的圖。
[0014] 圖3是表示塌陷量X與板厚t的比（x/t)對(duì)鐵損劣化率的影響的圖表。
[0015] 圖4是表示Se含量對(duì)塌陷量X與板厚t的比（x/t)以及鐵損W15/5(l的影響的圖表。
[0016] 圖5是表示As含量對(duì)塌陷量X與板厚t的比（x/t)以及鐵損W15/5(l的影響的圖表。
[0017] 圖6是表示平均結(jié)晶粒徑對(duì)塌陷量X與板厚t的比（x/t)以及鐵損W15/5(l的影響 的圖表。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 對(duì)作為開(kāi)發(fā)本發(fā)明的契機(jī)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說(shuō)明。
[0019] 〈實(shí)驗(yàn) 1>
[0020] 首先，為了調(diào)查在沖裁加工中所產(chǎn)生的塌陷的大?。ㄋ萘浚?duì)鐵損特性的影響， 對(duì)含有〇. 0025質(zhì)量％的(：、3. 0質(zhì)量％的51、0. 5質(zhì)量％的八1、0. 5質(zhì)量％的此、0. 01質(zhì)量％ 的P、0. 0018質(zhì)量％的N、0. 0019質(zhì)量％的S、0. 0001質(zhì)量％的Se以及0. 0010質(zhì)量％的As 的鋼坯以IKKTC加熱30分，之后，進(jìn)行熱軋而形成板厚2. Omm的熱軋板，在以980°C實(shí)施30 秒的熱軋板退火之后，通過(guò)1次冷軋而形成具有各種板厚〇. 20?0. 50mm的冷軋板，然后， 以950°C實(shí)施10秒的最終退火，形成絕緣覆膜，從而成為無(wú)方向性電磁鋼板（制品板）。此 夕卜，利用線段法求得上述制品板的軋制方向（L方向）剖面的平均結(jié)晶粒徑，約為SOym。
[0021] 接下來(lái)，通過(guò)將間距（clearance)設(shè)定為5%的沖裁加工來(lái)從上述制品板的L方向 以及C方向選取長(zhǎng)180mmX寬30mm以及長(zhǎng)180mmX寬IOmm的試片。這里，上述間距是指 上模與下模的間隙除以被加工件的板厚所得的值（％)。另外，對(duì)沖裁加工為寬1〇_的試 片的端面的塌陷的大小（塌陷量）進(jìn)行測(cè)量。這里，上述塌陷量如圖1所示那樣進(jìn)行定義。
[0022] 另外，利用愛(ài)潑斯坦試驗(yàn)測(cè)量上述試片的鐵損W15/5(l。此時(shí)，如圖2所示那樣以沿寬 度方向排列3片試片而形成為寬30mm的方式對(duì)寬IOmm的試片進(jìn)行測(cè)量。在如此測(cè)量鐵損 的情況下，寬30mm的試片之中含有兩處切斷部分，所以能夠評(píng)價(jià)沖裁加工對(duì)鐵損特性的影 響。此外，沖裁加工對(duì)鐵損的影響如下述式子所定義的那樣，用寬IOmm的試片的鐵損W 15/5(l 相對(duì)于寬30mm的試片的鐵損W15/5(l的劣化率（鐵損劣化率）進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0023] 注
[0024] 鐵損劣化率（％) = {(W15/5CI(10mm寬））-(W15/5CI(30mm寬））V(W 15/5CI(30mm寬））XlOO
[0025] 針對(duì)上述測(cè)量結(jié)果，圖3中示出了沖裁加工時(shí)的塌陷量X與板厚t的比（x/t)和 鐵損劣化率之間的關(guān)系。從該圖中可以知道，通過(guò)使塌陷量X與板厚t的比（x/t)為0.15 以下能夠?qū)㈣F損劣化率降低至20%以下?？紤]這是因?yàn)?，若塌陷量與板厚的比（x/t)較大， 則在由沖裁加工產(chǎn)生的端面的附近殘留有壓縮應(yīng)力，從而磁特性劣化。從該結(jié)果出發(fā)，在本 發(fā)明中，使塌陷量X與板厚t的比（x/t)為0.15以下。
[0026] 〈實(shí)驗(yàn) 2>
[0027] 接下來(lái)，作為減小由上述沖裁加工產(chǎn)生的端面的塌陷量的對(duì)策，發(fā)明人們著眼于 作為晶界偏析型的削弱晶界強(qiáng)度的元素的Se與As，進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)。
[0028] 對(duì)含有0. 0030質(zhì)量％的(：、2. 5質(zhì)量％的51、1質(zhì)量％的八1、0. 5質(zhì)量％的此、0. 01 質(zhì)量％的P、〇. 0020質(zhì)量％的N、0. 0022質(zhì)量％的S，且含有0. 0001?0. 002質(zhì)量％范圍的 Se和0.0001?0.010質(zhì)量％范圍的As的鋼坯以IKKTC加熱30分，之后，進(jìn)行熱軋而形成 板厚2. Omm的熱軋板，在以980°C實(shí)施30秒的熱軋板退火之后，通過(guò)1次冷軋而形成板厚 0. 50mm的冷軋板，然后，以970°C實(shí)施10秒的最終退火，形成絕緣覆膜，從而成為無(wú)方向性 電磁鋼板（制品板）。
[0029] 通過(guò)將間距設(shè)定為5%的沖裁加工來(lái)從如此獲得的制品板的L方向以及C方向選 取長(zhǎng)180_X寬IOmm的試片，以與上述〈實(shí)驗(yàn)1>相同的方式測(cè)量沖裁端面的塌陷量，并利 用愛(ài)潑斯坦試驗(yàn)測(cè)量鐵損W 15/5(l。此外，以沿寬度方向排列3片試片而形成為寬30_的方式 對(duì)上述寬IOmm的試片的鐵損進(jìn)行測(cè)量。
[0030] 圖4是表示Se含量對(duì)塌陷量X與板厚t的比（x/t)以及鐵損W15/5(l的影響的圖， 另外，圖5是表示As含量對(duì)塌陷量X與板厚t的比（x/t)以及鐵損W 15/5(l的影響的圖。從 上述圖中可以知道，通過(guò)使Se彡0.0001質(zhì)量％、As彡0.0005質(zhì)量％能夠縮小塌陷的大小。 考慮這是因?yàn)?，Se以及As是晶界偏析型元素，具有削弱晶界強(qiáng)度的效果，所以沖裁加工時(shí) 的剪切阻力變小，而塌陷減小。另一方面，還可以知道，若Se > 0. 0005質(zhì)量％、As > 0. 005 質(zhì)量％，則鐵損特性大幅度劣化?？紤]這是因?yàn)椋艉写罅縎e、As，則形成大量析出物，從 而磁滯損耗增大。
[0031] 從以上的結(jié)果出發(fā)，在本發(fā)明中，添加0. 0001?0. 0005質(zhì)量％范圍的Se、 0? 0005?0? 005質(zhì)量％范圍的As。
[0032] 〈實(shí)驗(yàn) 3>
[0033] 接下來(lái)，發(fā)明人們進(jìn)行了調(diào)查結(jié)晶粒徑對(duì)塌陷量的影響的實(shí)驗(yàn)。
[0034] 對(duì)含有0. 0020質(zhì)量％的(：、2. 5質(zhì)量％的51、0. 001質(zhì)量％的八1、0. 5質(zhì)量％的此、 0? 01質(zhì)量％的P、0. 0019質(zhì)量％的N、0. 0024質(zhì)量％的S、0. 0001質(zhì)量％的Se以及0? 0008 質(zhì)量％的As的鋼坯以IKKTC加熱30分，之后，進(jìn)行熱軋而形成板厚2. Omm的熱軋板，在以 1000°C實(shí)施30秒的熱軋板退火，并通過(guò)1次冷軋而形成板厚0. 35mm的冷軋板之后，實(shí)施在 750?IKKTC的范圍的各種溫度下保持10秒的最終退火，從而形成結(jié)晶粒徑不同的無(wú)方向 性電磁鋼板（制品板）。
[0035] 通過(guò)將間距設(shè)定為5%的沖裁加工來(lái)從如此獲得的制品板的L方向以及C方向選 取長(zhǎng)180mmX寬30mm以及長(zhǎng)180mmX寬IOmm的試片，以與上述〈實(shí)驗(yàn)1>相同的方式測(cè)量 沖裁端面的塌陷量，并利用愛(ài)潑斯坦試驗(yàn)測(cè)量鐵損W 15/5(l，并利用線段法求得制品板的軋制 方向（L方向）剖面的平均結(jié)晶粒徑。此外，以沿寬度方向排列3片試片而形成為寬30mm 的方式對(duì)上述寬IOmm的試片的鐵損進(jìn)行測(cè)量。
[0036] 圖6(a)是表示結(jié)晶粒徑對(duì)塌陷量x與板厚t的比（x/t)的影響的圖。從該圖中 可以知道，通過(guò)使平均結(jié)晶粒徑為150pm以下能夠減小沖裁加工時(shí)的塌陷量?？紤]這是 因?yàn)?，若結(jié)晶粒徑變小，則晶界的存在頻率變高，從而沖裁加工時(shí)的剪切阻力變小。另外， 圖6(b)是表示結(jié)晶粒徑對(duì)鐵損W 15/5(l的影響的圖。從該圖中可以知道，若平均結(jié)晶粒徑為 30 y m以下，則鐵損W15/5(l劣化?？紤]這是因?yàn)?，若結(jié)晶粒徑變小，則磁滯損耗變大。
[0037] 從以上內(nèi)容可以知道，優(yōu)選本發(fā)明的無(wú)方向性電磁鋼板的平均結(jié)晶粒徑為30? 150 u m的范圍。
[0038] 接下來(lái)，對(duì)本發(fā)明的無(wú)方向性電磁鋼板（制品板）的組成成分進(jìn)行說(shuō)明。
[0039] C :0.005 質(zhì)量％ 以下
[0040] 若含有超過(guò)0. 005質(zhì)量％的C，則會(huì)引起磁時(shí)效，從而存在鐵損劣化的擔(dān)憂。因此， C為0.005質(zhì)量％以下。
[0041] Si :2 ?7 質(zhì)量％
[0042] Si是對(duì)提高鋼的固有阻抗、減小鐵損有效的元素，但上述效果在Si不足2質(zhì)量％ 時(shí)較弱。另一方面，若Si超過(guò)7質(zhì)量％，則鋼硬質(zhì)化，難以進(jìn)行軋制制造。因此，Si為2? 7質(zhì)量％的范圍。
[0043] Mn :0.03 ?3 質(zhì)量％
[0044] Mn是為改善熱加工性所需要的元素，但上述效果在Mn不足0. 03質(zhì)量％時(shí)不充分， 另一方面，添加超過(guò)3質(zhì)量％會(huì)導(dǎo)致原料成本上升。因此，Mn為0. 03?3質(zhì)量％的范圍。
[0045] Al: 3質(zhì)量％以下
[0046] Al與Si相同，是對(duì)提高鋼的固有阻抗、減小鐵損有效的元素。然而，添加超過(guò)3質(zhì) 量％會(huì)導(dǎo)致鋼硬質(zhì)化，從而難以進(jìn)行軋制制造。因此，Al為3質(zhì)量％以下。
[0047] P :0.2質(zhì)量％以下
[0048] P在本發(fā)明中是為了提高鋼的固有阻抗、減小鐵損而添加的，但若添加超過(guò)0. 2質(zhì) 量％，則鋼的脆化變顯著，冷軋時(shí)會(huì)引起斷裂。因此，P限制為〇. 2質(zhì)量％以下。
[0049] S :0? 005質(zhì)量％以下，N :0? 005質(zhì)量％以下
[0050] S以及N均是不可避免的雜質(zhì)元素，若含有超過(guò)0. 005質(zhì)量％，則會(huì)使磁特性劣化。 因此，S以及N分別限制為0. 005質(zhì)量％以下。
[0051] Se :0? 0001 ?0? 0005 質(zhì)量％，As :0? 0005 ?0? 005 質(zhì)量％
[0052] 如上所述，Se以及As是晶界偏析型元素，削弱晶界強(qiáng)度，由此具有抑制沖裁加工 時(shí)產(chǎn)生塌陷的效果。通過(guò)添加0. 0001質(zhì)量％以上的Se、0. 0005質(zhì)量％以上的As能夠獲 得上述效果。另一方面，添加超過(guò)0.0005質(zhì)量％的Se以及超過(guò)0.005質(zhì)量％的As會(huì)形 成大量析出物，從而磁滯損耗增大，所以鐵損特性劣化。因此，Se以及As為如下范圍，Se : 0? 0001 ?0? 0005 質(zhì)量％、As :0? 0005 ?0? 005 質(zhì)量％。
[0053] 對(duì)本發(fā)明的無(wú)方向性電磁鋼板而言，除上述必須成分以外的剩余部分是Fe以及 不可避免的雜質(zhì)。但是，以改善鐵損特性為目的，可以添加0. 003?0. 5質(zhì)量％的Sn以及 0. 003?0. 5質(zhì)量％的Sb中的任1種或者2種。
[0054] Sn以及Sb是抑制鋼板表層的氧化、氮化、以及與此相隨的表層微小顆粒的生成， 具有防止磁特性劣化的作用效果的元素。為了呈現(xiàn)這種效果，優(yōu)選分別含有〇. 003質(zhì)量％ 以上。另一方面，若超過(guò)〇. 5質(zhì)量％，則會(huì)阻礙結(jié)晶粒的生長(zhǎng)，存在導(dǎo)致磁特性劣化的擔(dān)憂。 因此，優(yōu)選Sn以及Sb分別添加0. 003?0. 5質(zhì)量％的范圍。
[0055] 接下來(lái)，在本發(fā)明中對(duì)無(wú)方向性電磁鋼板的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0056] 優(yōu)選，本發(fā)明的無(wú)方向性電磁鋼板的制造方法由以下一系列工序構(gòu)成，即按照使 用轉(zhuǎn)爐、電爐、真空脫氣裝置等的常規(guī)精煉工序?qū)哂猩鲜鲞m于本發(fā)明的組成成分的鋼進(jìn) 行熔煉，并利用連續(xù)鑄造法或造塊_分塊軋制法形成鋼坯，之后，對(duì)該鋼坯進(jìn)行熱軋，并根 據(jù)需要進(jìn)行熱軋板退火、冷軋、最終退火，形成絕緣覆膜。
[0057] 在上述制造方法中，對(duì)熱軋板退火以前的制造條件不作特別限定，可以按照通常 公知的條件進(jìn)行制造。
[0058] 另外，對(duì)上述冷軋而言，可以進(jìn)行1次冷軋，也可以進(jìn)行夾著中間退火的2次以上 冷軋。另外，其壓下率也可以與通常的無(wú)方向性電磁鋼板的制造條件相同。
[0059] 另外，上述最終退火除將退火條件設(shè)定為平均結(jié)晶粒徑是本發(fā)明的優(yōu)選范圍 (30?150pm)以外，不作特別限定，只要以通常的無(wú)方向性電磁鋼板的退火條件為基準(zhǔn)來(lái) 實(shí)施即可。此外，為將結(jié)晶粒徑控制在上述范圍內(nèi)，退火溫度優(yōu)選為770?1050°C的范圍， 更優(yōu)選為800?1020°C的范圍。
[0060] 實(shí)施例
[0061] 在以IKKTC對(duì)具有表1中示出的各種組成成分的鋼坯再加熱30分之后，進(jìn)行熱軋 而形成板厚2. Omm的熱軋板，在以1000°C實(shí)施30秒的熱軋板退火之后，通過(guò)1次冷軋形成 表2中示出的各種板厚的冷軋板，然后，均實(shí)施在表2中示出的各種溫度下保持10秒的最 終退火，從而形成無(wú)方向性電磁鋼板（制品板）。
[0062] [表 1]
[0063]

【權(quán)利要求】
1. 一種無(wú)方向性電磁鋼板，其特征在于， 具有如下組成成分：含有0. 005質(zhì)量％以下的C、2?7質(zhì)量％的Si、0. 03?3質(zhì)量％ 的Mn、3質(zhì)量％以下的A1、0. 2質(zhì)量％以下的P、0. 005質(zhì)量％以下的S、0. 005質(zhì)量％以下的 N、0. 0001?0. 0005質(zhì)量％的Se以及0. 0005?0. 005質(zhì)量％的As，剩余部分由Fe以及不 可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，50Hz、l. 5T勵(lì)磁時(shí)的鐵損W15/5(l為3. 5W/kg以下，并且鋼板沖裁時(shí)的塌陷 量X與板厚t的比（x/t)為0. 15以下，其中，X、t的單位為mm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)方向性電磁鋼板，其特征在于， 平均結(jié)晶粒徑為30?150 μ m。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無(wú)方向性電磁鋼板，其特征在于， 除所述組成成分之外，還含有〇. 003?0. 5質(zhì)量％的Sn以及0. 003?0. 5質(zhì)量％的Sb 中的任1種或2種。
【文檔編號(hào)】C22C38/00GK104302801SQ201380025093
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2013年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月21日
【發(fā)明者】財(cái)前善彰, 尾田善彥, 戶(hù)田廣朗 申請(qǐng)人:杰富意鋼鐵株式會(huì)社