WO2024142579A1 - 打ち抜き加工性に優れる無方向性電磁鋼板 - Google Patents

打ち抜き加工性に優れる無方向性電磁鋼板 Download PDF

Info

Publication number
WO2024142579A1
WO2024142579A1 PCT/JP2023/039033 JP2023039033W WO2024142579A1 WO 2024142579 A1 WO2024142579 A1 WO 2024142579A1 JP 2023039033 W JP2023039033 W JP 2023039033W WO 2024142579 A1 WO2024142579 A1 WO 2024142579A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mass
less
steel sheet
class
particle size
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2023/039033
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
龍一 末廣
智幸 大久保
善彰 財前
勇人 齋藤
幸乃 宮本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JFE Steel Corp filed Critical JFE Steel Corp
Priority to EP23911363.2A priority Critical patent/EP4624618A4/en
Priority to CN202380080245.7A priority patent/CN120187883A/zh
Priority to JP2024504964A priority patent/JP7552952B1/ja
Priority to KR1020257019007A priority patent/KR20250096858A/ko
Publication of WO2024142579A1 publication Critical patent/WO2024142579A1/ja
Priority to MX2025007521A priority patent/MX2025007521A/es
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/008Heat treatment of ferrous alloys containing Si
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/004Very low carbon steels, i.e. having a carbon content of less than 0,01%
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/005Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/008Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/08Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/10Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing cobalt
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/14Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/16Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/34Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/60Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147Alloys characterised by their composition
    • H01F1/14766Fe-Si based alloys
    • H01F1/14775Fe-Si based alloys in the form of sheets
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147Alloys characterised by their composition
    • H01F1/14766Fe-Si based alloys
    • H01F1/14791Fe-Si-Al based alloys, e.g. Sendust
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2261/00Machining or cutting being involved

Definitions

  • the present invention relates to a non-oriented electrical steel sheet that has low iron loss and excellent punching workability.
  • Patent Document 1 discloses a non-oriented electrical steel that contains Si: 1.5 mass% or less, Mn: 0.4 mass% to 1.5 mass% or less, sol. Al: 0.01 mass% to 0.04 mass% or less, Ti: 0.0015 mass% or less, N: 0.0030 mass% or less, S: 0.0010 mass% to 0.0040 mass% or less, B with a B/N ratio of 0.5 to 1.5, and the remainder being Fe and unavoidable impurities, in which 10% or more of sulfides containing Mn are compound precipitated with B precipitates to obtain an appropriate crystal grain size, thereby ensuring punching workability.
  • Patent Document 2 also discloses a non-oriented electrical steel with excellent magnetic properties and punching workability, which contains C: 0.003 mass% or less, Si: 1.0 mass% to 3.0 mass% or less, Al: 0.1 mass% to 3.0 mass% or less, Mn: 0.1 mass% to 1.0 mass% or less, the Al and Si contents satisfy the relationship 0.2 ⁇ Al/(Si+Al) ⁇ 0.6, the balance being Fe and unavoidable impurities.
  • Patent Document 2 also discloses a non-oriented electrical steel with excellent magnetic properties and punching workability, which has a yield ratio expressed as (yield strength/tensile strength) of 0.6 or more and a Vickers hardness of 200 or less.
  • the electrical steel sheet described in Patent Document 1 has a Si content of 1.5 mass% or less, and cannot be applied directly to non-oriented electrical steel sheets with a higher Si content.
  • the electrical steel sheet described in Patent Document 2 must have a Vickers hardness of 200 or less, and therefore cannot be applied to non-oriented electrical steel sheets with a high Si content.
  • the non-oriented electrical steel sheet described in Patent Document 1 and the non-oriented electrical steel sheet described in Patent Document 2 are technologies that improve punching workability by controlling the crystal grain size and by controlling the mechanical properties of the parent phase, respectively, but it is difficult to achieve further improvements in punching workability using these methods alone.
  • the present invention was made in consideration of the above problems with the conventional technology, and its purpose is to provide a high-Si non-oriented electrical steel sheet that improves punching workability without deteriorating iron loss characteristics, using a method different from that of the conventional technology.
  • the inventors conducted extensive research to achieve the above object. As a result, they discovered that adding Pb to the steel material improves the punching workability of the steel sheet, and that the deterioration of magnetic properties caused by the addition of Pb can be prevented by adding an appropriate amount of Zn to control the particle size distribution of second phase particles such as inclusions present in the steel sheet within an appropriate range, thereby improving punching workability without causing deterioration of iron loss, which led to the development of the present invention.
  • the present invention provides a steel sheet having a composition of C: 0.0050 mass% or less, Si: 2.5 to 6.5 mass%, Mn: 0.05 to 2.0 mass%, P: 0.10 mass% or less, S: 0.0050 mass% or less, Al: 0.30 to 2.0 mass%, N: 0.010 mass% or less, Pb: 0.00010 to 0.010 mass%, Zn: 0.0 0.005 to 0.020 mass%, Ti: 0.0050 mass% or less, Nb: 0.0050 mass% or less, V: 0.0050 mass% or less, and O: 0.0050 mass% or less, and the contents (mass%) of Pb and Zn are represented as [Pb] and [Zn], respectively, and the [Pb] and [Zn] are represented by the following formula (1); [Zn]/[Pb] ⁇ 1.58 ...
  • (1) and the balance consisting of Fe and unavoidable impurities, and the particle size distribution of second phase particles having a particle size of 0.10 ⁇ m or more and less than 5.00 ⁇ m present in a sheet thickness cross section in the rolling direction is represented in a histogram with the particle size as classes, the number density as frequencies, and the class width as 0.10 ⁇ m, the particle size distribution satisfies the following formula (2):
  • d i class value ( ⁇ m) of class i
  • N si frequency of class i (pieces/ ⁇ m 2 )
  • the non-oriented electrical steel sheet is characterized by satisfying the following:
  • the non-oriented electrical steel sheet of the present invention is characterized in that the average grain size of second phase particles having a grain size of 0.10 ⁇ m or more and less than 5.00 ⁇ m within the sheet thickness cross section in the rolling direction is 0.40 ⁇ m or more.
  • the non-oriented electrical steel sheet of the present invention is characterized in that it further contains, in addition to the above-mentioned chemical composition, at least one component selected from the following groups A to I: Group A: At least one of Sn and Sb: 0.005 to 0.20 mass% in total Group B: At least one of Ca, Mg and REM: 0.0005 to 0.020 mass% in total C group: at least one of Cr, Cu and Ni: 0.01 to 1.0 mass% in total Group D: at least one of Mo: 0.001 to 0.050 mass% and W: 0.001 to 0.050 mass% Group E: B: 0.0001 to 0.0040 mass% Group F: Co: 0.0005 to 0.0200 mass% G group: Ta: 0 to 0.0020 mass% H group; As: 0 to 0.020 mass% Group I: at least one of Ge: 0 to 0.030 mass% and Ga: 0 to 0.030 mass%
  • the present invention makes it possible to improve the punching workability of non-oriented electrical steel sheets with a high Si content without causing deterioration of the iron loss characteristics, making it possible to provide non-oriented electrical steel sheets suitable as core materials for motors, transformers, and the like, which are manufactured by punching.
  • 1 is a graph showing the effect of Pb content on the burr height of a punched cut surface. 1 is a graph showing the effect of Zn content on the pinning force of a domain wall. 1 is a graph showing the effect of the pinning force of a domain wall on iron loss.
  • Example 1 A steel having a component composition containing C: 0.0020 mass%, Si: 2.9 mass%, Mn: 0.2 mass%, P: 0.01 mass%, S: 0.0020 mass%, Al: 0.4 mass%, N: 0.0012 mass%, Ti: 0.0010 mass%, Nb: 0.0001 mass%, V: 0.0005 mass%, and O: 0.0010 mass%, and further containing Pb in a range of 0.00001 to 0.022 mass%, with the balance being Fe and unavoidable impurities, was melted in a vacuum melting furnace and cast into a steel ingot.
  • the above steel ingot was hot rolled to form a hot-rolled sheet having a thickness of 1.8 mm, which was subjected to hot-rolled sheet annealing at 1000°C for 30 seconds, followed by pickling and cold rolling to form a cold-rolled sheet having a final thickness of 0.25 mm, which was then subjected to finish annealing at 1000°C for 10 seconds.
  • disk-shaped test pieces with a diameter of 10 mm were taken from the steel sheets after the above-mentioned finish annealing by punching with a clearance set to 5%.
  • a new die was used for punching for each steel sheet, and the height of the burrs that occurred at the cut ends at both ends in the rolling direction of the disk-shaped test pieces after punching 1 million times was measured, and the punchability of the steel sheet was evaluated from the average value of these values.
  • Figure 1 shows the relationship between the Pb content in the steel material and the burr height after 1 million punchings. This figure shows that by adding 0.00010 mass% or more of Pb, the burr height is reduced to 30 ⁇ m or less, improving punching workability.
  • Example 2 A steel having a component composition containing C: 0.0020 mass%, Si: 3.1 mass%, Mn: 0.3 mass%, P: 0.01 mass%, S: 0.0020 mass%, Al: 0.8 mass%, N: 0.0010 mass%, Pb: 0.003 mass%, Ti: 0.0015 mass%, Nb: 0.0002 mass%, V: 0.0010 mass%, and O: 0.0010 mass%, Zn content varying in the range of 0.0001 to 0.052 mass%, and the balance being Fe and unavoidable impurities, was melted in a vacuum melting furnace and cast into a steel ingot.
  • the above steel ingot was hot rolled to form a hot-rolled sheet having a thickness of 1.5 mm, which was then subjected to hot-rolled sheet annealing at 1020°C for 30 seconds, followed by pickling and cold rolling to form a cold-rolled sheet having a final thickness of 0.25 mm.
  • the cold-rolled sheet was then subjected to finish annealing at 1000°C for 10 seconds.
  • test pieces each having a width of 30 mm and a length of 280 mm, were taken from the steel sheet after the above-mentioned finish annealing by shearing, with the length direction being the rolling direction (L direction) or the sheet width direction (C direction).
  • L direction rolling direction
  • C direction sheet width direction
  • the same number of test pieces in the L direction and C direction were stacked in an Epstein testing machine, and the iron loss W 10/400 was measured by the method described in JIS C 2550.
  • the plate thickness cross section (total plate thickness) in the rolling direction of the test piece was observed over a range of 2 mm2 or more using a scanning microscope SEM, and the particle size of the second phase particles present in the above range was measured.
  • the second phase particles refer to inclusions or precipitates that form a phase other than the ferrite phase, which is the parent phase, and specifically refer to oxide-based inclusions, carbonitrides, sulfides, borides, and their composites.
  • the particle size of the second phase particles refers to the average value of the Feret diameter in the rolling direction and the Feret diameter in the plate thickness direction.
  • the second phase particles whose particle size was measured were those with a particle size of 0.10 ⁇ m or more.
  • an SEM is used to measure the particle size of the second phase particles, but there are no particular limitations on the method as long as it is capable of observing particles of 0.10 ⁇ m or more. However, it is preferable to use an SEM in terms of ease of sample preparation and the ability to observe a wide range.
  • the iron loss W 10/400 also decreases as the pinning force of the domain wall decreases, and in particular, when the pinning force of the domain wall is 0.0015 pieces ⁇ m ⁇ 1 or less, the iron loss W 10/400 shows a good value of 10.0 W/kg or less. From the above results, it was found that in order to suppress the iron loss deterioration due to the addition of Pb, it is important to add Zn to optimize the particle size distribution of the second phase particles and reduce the "pinning force of the domain wall" defined by the above formula (3) to a predetermined value or less.
  • Al 0.30 to 2.0 mass%
  • Al is an element that has the effect of increasing the resistivity of steel, reducing iron loss, and increasing the strength of steel.
  • the content exceeds 2.0 mass%, the steel becomes brittle and difficult to roll, so the upper limit is set to 2.0 mass%.
  • the content of Al is less than 0.30 mass%, fine nitrides are formed and precipitated, which deteriorates the iron loss characteristics, so the lower limit is set to 0.30 mass%.
  • the preferred range is 0.4 to 1.5 mass%.
  • N 0.010 mass% or less N is a harmful element that forms nitrides and precipitates, degrading magnetic properties, so it is limited to 0.010 mass% or less, preferably 0.0060 mass% or less.
  • 0 to 0.020 mass% As is an element that increases the hardness of steel and can be added to adjust mechanical properties. In order to reliably obtain the above effect, it is preferable to add 0.001 mass% or more. On the other hand, As is also an element that embrittles steel, and the above adverse effects become significant especially when it exceeds 0.020 mass%, so the upper limit is set to 0.020 mass%. More preferably, it is in the range of 0.003 to 0.010 mass%.
  • the non-oriented electrical steel sheet of the present invention may be produced by any known method without any particular limitation, but an example of a preferred production method will be described below.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)

Abstract

mass%で、C:0.0050%以下、Si:2.5~6.5%、Mn:0.05~2.0%、P:0.10%以下、S:0.0050%以下、Al:0.30~2.0%、N:0.010%以下、Pb:0.00010~0.010%、Zn:0.0005~0.020%を含有し、かつ、上記PbとZnの含有量(mass%)の比[Zn]/[Pb]が1.58以上である成分組成を有し、圧延方向の板厚断面内に存在する粒径が0.10μm以上5.00μm未満の第2相粒子の粒径分布を、粒径を階級、個数密度を度数、階級幅を0.10μmとするヒストグラムに表したとき、上記粒径分布から下記(3)式;ここで、d:階級iの階級値(μm)、Nsi:階級iの度数(個/μm) で計算される磁壁のピン止め力が0.0015以下である低鉄損で打ち抜き加工性に優れる無方向性電磁鋼板。

Description

打ち抜き加工性に優れる無方向性電磁鋼板
 本発明は、低鉄損であるとともに、打ち抜き加工性にも優れる無方向性電磁鋼板に関するものである。
 近年、省エネルギー化への要求が高まっており、電気機器に対しても高効率化が強く求められている。そのため、電気機器の鉄心材料として広く用いられている無方向性電磁鋼板にも、鉄損低減等、さらなる特性の向上が望まれるようになってきている。従来、上記の要求に対しては、SiやAl等、鋼の固有抵抗を高める成分を多量に添加したり、板厚を低減したりすることで対応してきた。
 一方、モータなどの鉄心(コア)として、コア形状を有する鋼板(コア材)を積層した積鉄心を採用する場合には、無方向性電磁鋼板からコア材を採取する方法としては一般的に打ち抜き加工が用いられている。しかし、この打ち抜き加工によって切断部近傍に導入される歪みや、ダレ、バリといった切断端面の形状変化により、鉄心の磁気特性が劣化することが知られている。
 そのため、無方向性電磁鋼板の打ち抜き加工性を向上する方策について、これまで多くの検討がなされてきた。たとえば、特許文献1には、Si:1.5mass%以下、Mn:0.4mass%以上1.5mass%以下、sol.Al:0.01mass%以上0.04mass%以下、Ti:0.0015mass%以下、N:0.0030mass%以下、S:0.0010mass%以上0.0040mass%以下、BをB/Nで0.5以上1.5以下含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、Mnを含む硫化物のうちの個数割合で10%以上をB析出物と複合析出させ、適切な結晶粒径とすることで打ち抜き加工性を確保した無方向性電磁鋼が開示されている。
 また、特許文献2には、C:0.003mass%以下、Si:1.0mass%以上3.0mass%以下、Al:0.1mass%以上3.0mass%以下、Mn:0.1mass%以上1.0mass%以下を含有し、AlとSiの含有量が0.2≦Al/(Si+Al)≦0.6の関係を満たし、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼成分を有し、かつ、(降伏強度/引張強度)で表される降伏比が0.6以上、ビッカース硬度が200以下である、磁気特性と打ち抜き加工性に優れた無方向性電磁鋼が開示されている。
国際公開第2005/100627号 特開2015-214758号公報
 しかしながら、上記特許文献1に記載の電磁鋼板は、Siの含有量が1.5mass%以下であり、より高いSiを含有する無方向性電磁鋼板にはそのまま適用することができない。また、特許文献2に記載の電磁鋼板は、ビッカース硬度が200以下である必要があるため、やはりSi含有量の高い無方向性電磁鋼板には適用できない。さらに、特許文献1に記載の無方向性電磁鋼板は、結晶粒径を制御することで、また、特許文献2に記載の無方向性電磁鋼板は、母相の機械的特性を制御することで打ち抜き加工性を向上する技術であるが、これらの手法のみではさらなる打ち抜き加工性の向上を達成するのは困難である。
 本発明は、従来技術が抱える上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来技術とは異なる方法で、鉄損特性の劣化を招くことなく打ち抜き加工性を向上した、高Siの無方向性電磁鋼板を提供することにある。
 発明者らは、上記課題を達成するべく鋭意検討を重ねた。その結果、鋼素材中にPbを添加することで鋼板の打ち抜き加工性の向上を図るとともに、上記Pb添加による磁気特性の劣化を、適正量のZnを添加して鋼板中に存在する介在物等の第2相粒子の粒径分布を適正範囲に制御することで、鉄損の劣化を招くことなく打ち抜き加工性を向上することができることを見出し、本発明を開発するに至った。
 上記知見に基づく本発明は、C:0.0050mass%以下、Si:2.5~6.5mass%、Mn:0.05~2.0mass%、P:0.10mass%以下、S:0.0050mass%以下、Al:0.30~2.0mass%、N:0.010mass%以下、Pb:0.00010~0.010mass%、Zn:0.0005~0.020mass%、Ti:0.0050mass%以下、Nb:0.0050mass%以下、V:0.0050mass%以下およびO:0.0050mass%以下を含有し、かつ、PbとZnの含有量(mass%)をそれぞれ[Pb]および[Zn]と表すとしたとき、上記[Pb]および[Zn]が下記(1)式;
 [Zn]/[Pb]≧1.58 ・・・(1)
を満たし、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、圧延方向の板厚断面内に存在する粒径が0.10μm以上5.00μm未満の第2相粒子の粒径分布を、粒径を階級、個数密度を度数、階級幅を0.10μmとするヒストグラムに表したとき、上記粒径分布が下記(2)式;
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
 ここで、d:階級iの階級値(μm)、Nsi:階級iの度数(個/μm
を満たすことを特徴とする無方向性電磁鋼板である。
 本発明の上記無方向性電磁鋼板は、圧延方向の板厚断面内に存在する、粒径が0.10μm以上5.00μm未満の第2相粒子の平均粒径が0.40μm以上であることを特徴とする。
 また、本発明の上記無方向性電磁鋼板は、上記成分組成に加えてさらに、下記A~I群のうちの少なくとも1群の成分を含有することを特徴とする。
     記
 ・A群;SnおよびSbのうちの少なくとも1種:合計で0.005~0.20mass%
 ・B群;Ca、MgおよびREMのうちの少なくとも1種:合計で0.0005~0.020mass%
 ・C群;Cr、CuおよびNiのうちの少なくとも1種:合計で0.01~1.0mass%
 ・D群;Mo:0.001~0.050mass%およびW:0.001~0.050mass%のうちの少なくとも1種
 ・E群;B:0.0001~0.0040mass%
 ・F群;Co:0.0005~0.0200mass%
 ・G群;Ta:0~0.0020mass%
 ・H群;As:0~0.020mass%
 ・I群;Ge:0~0.030mass%およびGa:0~0.030mass%のうちの少なくとも1種
 本発明によれば、Si含有量が高い無方向性電磁鋼板の打ち抜き加工性を、鉄損特性の劣化を招くことなく向上することができるので、打ち抜き加工して製造するモータや変圧器等の鉄心素材として好適な無方向性電磁鋼板を提供することが可能となる。
打ち抜き加工した切断面のカエリ高さに及ぼすPb含有量の影響を示すグラフである。 Zn含有量が磁壁のピン止め力に及ぼす影響を示すグラフである。 磁壁のピン止め力が鉄損に及ぼす影響を示すグラフである。
 まず、本発明を開発するに至った実験について説明する。
(実験1)
 C:0.0020mass%、Si:2.9mass%、Mn:0.2mass%、P:0.01mass%、S:0.0020mass%、Al:0.4mass%、N:0.0012mass%、Ti:0.0010mass%、Nb:0.0001mass%、V:0.0005mass%およびO:0.0010mass%を含有し、さらに、Pbを0.00001~0.022mass%の範囲で種々に変化して含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼を真空溶解炉で溶製し、鋳造して鋼塊とした。次いで、上記鋼塊を熱間圧延して板厚1.8mmの熱延板とし、該熱延板に1000℃×30秒の熱延板焼鈍を施した後、酸洗し、冷間圧延して最終板厚0.25mmの冷延板とし、該冷延板に1000℃×10秒の仕上焼鈍を施した。
 次いで、上記仕上焼鈍後の鋼板から、直径10mmの円盤状の試験片を、クリアランスを5%に設定した打ち抜き加工により採取した。この際、それぞれの鋼板に対しては新しい金型を使用して打ち抜き加工を行い、100万回打ち抜き加工後の円盤状試験片について、圧延方向の両端2箇所の切断端部に発生したカエリの高さを測定し、それらの平均値からその鋼板の打ち抜き加工性を評価した。
 図1に、鋼素材中のPb含有量と100万回打ち抜き加工後のカエリ高さとの関係を示した。この図から、Pbを0.00010mass%以上添加することで、カエリ高さが30μm以下に低減しており、打ち抜き加工性が向上していることがわかる。
 Pb添加によって打ち抜き加工性が向上する理由については、以下のように考えている。Pbは、鋼中に固溶せず、微細な粒状(金属介在物)として鋼中に分散するため、打ち抜き加工時にそれらの金属介在物に応力が集中して亀裂の発生・伝播が促進されて、金型の摩耗が軽減される。
 上記の実験の結果、Pbの適量添加によって打ち抜き加工性が向上することが確認された。しかし、その一方で、Pbの添加によって結晶粒が細粒化し、磁気特性、特に鉄損特性が劣化するという新たな問題が発生することが明らかとなった。そこで、発明者らは、鉄損特性に及ぼす介在物等の第2相粒子の影響に着目し、良好な鉄損を得るのに必要な第2相粒子の粒径および粒径分布について調査する以下の実験を行った。
(実験2)
 C:0.0020mass%、Si:3.1mass%、Mn:0.3mass%、P:0.01mass%、S:0.0020mass%、Al:0.8mass%、N:0.0010mass%、Pb:0.003mass%、Ti:0.0015mass%、Nb:0.0002mass%、V:0.0010mass%およびO:0.0010mass%を含有し、Znを0.0001~0.052mass%の範囲で種々に変化して含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼を真空溶解炉で溶製し、鋳造して鋼塊とした。次いで、上記鋼塊を熱間圧延して板厚1.5mmの熱延板とし、該熱延板に1020℃×30秒の熱延板焼鈍を施した後、酸洗し、冷間圧延して最終板厚0.25mmの冷延板とした後、該冷延板に1000℃×10秒の仕上焼鈍を施した。
 次いで、上記仕上焼鈍後の鋼板から、剪断加工により、長さ方向を圧延方向(L方向)または板幅方向(C方向)とする幅30mm×長さ280mmの2種類の試験片を採取し、エプスタイン試験機に同数のL方向とC方向の試験片を積層して、JIS C 2550に記載の方法で鉄損W10/400を測定した。
 また、試験片の圧延方向の板厚断面(全板厚)を、走査型顕微鏡SEMを用いて2mm以上の範囲に亘って観察し、上記範囲内に存在する第2相粒子の粒径を測定した。ここで、上記第2相粒子とは、母相であるフェライト相以外の相をなす介在物または析出物のことをいい、具体的には、酸化物系介在物や炭窒化物、硫化物、硼化物ならびにそれらの複合物のことをいう。また、上記第2相粒子の粒径とは、圧延方向のフェレ径および板厚方向のフェレ径の平均値のことをいう。なお、粒径を測定する第2相粒子は、上記粒径が0.10μm以上のものを対象とした。これは、粒径が0.10μm未満の粒子は、磁壁との相互作用が小さく、磁壁のピン止め効果が小さいためである。また、5.00μm以上の粒子も、磁壁との相互作用が小さいため、測定対象から除外する。なお、本発明では第2相粒子の粒径の測定にSEMを用いたが、0.10μm以上の粒子が観察できる方法であれば特に制限はない。しかし、試料調整の容易さ、広範囲の観察が可能である点からSEMを用いるのが好ましい。
 次いで、上記のようにして測定した第2相粒子の粒径の測定データを、粒径0.10μmピッチで区切り、各区間内にある第2相粒子の個数を求め、この値を測定面積で除して、各区間内に存在する第2相粒子の個数密度N(個/μm)を求めた。次いで、各区間内にある第2相粒子の粒径(階級値)を当該区間の中心値と見做し(例えば、粒径が0.10μm以上0.20μm未満の区間内にある粒子の粒径は0.15μmとして扱う)、階級を第2相粒子の粒径、度数を第2相粒子の個数密度Nsiとして、階級幅を0.10μmとするヒストグラムを作成した。
 次いで、上記のようにして求めたヒストグラムから、以下の(3)式;
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
 ここで、d:階級iの階級値(μm)、Nsi:階級iの度数(個/μm
で定義される指標値(個・μm-1)を求めた。この指標値は、磁壁の移動を抑制する力の大きさを示している。そこで、本発明では、上記磁壁の移動を抑制する力を「磁壁のピン止め力」とも称する。
 図2に、上記磁壁のピン止め力とZn含有量との関係を示した。この図から、Zn含有量が増大するのに従って磁壁のピン止め力が低下していること、特に、Zn添加量が0.0005mass%以上では磁壁のピン止め力が0.0015個・μm-1以下に低減していることがわかる。また、図3は、上記磁壁のピン止め力と鉄損W10/400との関係を示したものである。この図から、磁壁のピン止め力が低下するのに伴って鉄損W10/400も低減していること、特に、磁壁のピン止め力が0.0015個・μm-1以下では鉄損W10/400が10.0W/kg以下の良好な値を示していることがわかる。上記の結果から、Pb添加による鉄損劣化を抑制するには、Znを添加して第2相粒子の粒径分布を適正化し、上記(3)式で定義される「磁壁のピン止め力」を所定値以下に低減することが重要であることがわかった。
 なお、上記のようにZnの添加が磁壁のピン止め力に影響を及ぼすメカニズムについては、現時点では十分に明らかとなっていないが、発明者らは以下のように推察している。
 溶鋼中のZn濃度が増すと、Znが溶鋼中のOやSと結合して酸化物や硫化物を形成し、系外に排出されたり、粗大に成長したりして、微細な酸化物系介在物や微細な析出物の形成が抑制される。その結果、磁壁のピン止め力が低減して、良好な鉄損が得られる。
 本発明は、上記した新規な知見に、さらに検討を加えて開発したものである。
 次に、本発明の無方向性電磁鋼板の成分組成について説明する。
C:0.0050mass%以下
 製品板に含まれるCは、磁気時効により炭化物を形成して析出し、鉄損特性を劣化させる有害元素である。そのため、鋼素材中に含まれるCは0.0050mass%以下に制限する。好ましくは、0.0040mass%以下である。なお、Cの下限は、特に規定しないが、精錬工程での脱炭コストを抑制する観点から、0.0001mass%程度とするのが好ましい。
Si:2.5~6.5mass%
 Siは、鋼の固有抵抗を高め、鉄損を低減するのに有効な元素である。また、固溶強化により鋼の強度を高める効果もある。よって、本発明では、Siを2.5mass%以上含有させる。一方、Siが6.5mass%を超えると、圧延して製造することが困難になるため、上限は6.5mass%とする。好ましくは2.8~6.0mass%の範囲である。
Mn:0.05~2.0mass%
 Mnは、Siと同様、鋼の固有抵抗と強度を高めるのに有用な元素である。また、硫化物を形成して熱間加工性を向上する元素でもあるので、本発明では0.05mass%以上含有させる。一方、Mnの2.0mass%を超える添加は、スラブ割れ等を引き起こして、製鋼工程での操業性を悪化するため、上限は2.0mass%とする。好ましくは0.1~1.5mass%の範囲である。
P:0.10mass%以下
 Pは、鋼の固有抵抗を高めて、渦電流損を低減する効果が大きい元素である。また、鋼の硬度を高めて打ち抜き加工性を改善する効果もあるため、適宜添加することができる。しかし、Pの過剰な添加は、冷間圧延性の悪化を招くので、上限は0.10mass%とする。好ましくは0.05mass%以下である。
S:0.0050mass%以下
 Sは、硫化物となって析出物や介在物を形成し、製造性(熱間圧延性)や製品板の磁気特性を悪化させる有害元素であるので、極力低減するのが好ましい。そこで、本発明ではSの上限を0.0050mass%とする。好ましくは0.0030mass%以下である。
Al:0.30~2.0mass%
 Alは、Siと同様、鋼の固有抵抗を高めて、鉄損を低減する効果や鋼の強度を高める効果がある元素である。しかし、2.0mass%を超えると鋼が脆化し、圧延することが困難になるため、上限は2.0mass%とする。一方、Alが0.30mass%未満となると、微細な窒化物を形成して析出し、却って鉄損特性を悪化させるため、下限は0.30mass%とする。好ましくは0.4~1.5mass%の範囲である。
N:0.010mass%以下
 Nは、窒化物を形成して析出し、磁気特性を劣化させる有害元素であるため、0.010mass%以下に制限する。好ましくは0.0060mass%以下である。
Pb:0.00010~0.010mass%
 Pbは、微細な粒状の金属介在物として鋼中に分散し、仕上焼鈍後も鋼中に残留することで、打ち抜き加工時に応力が集中して亀裂の起点となったり亀裂の伝播を促進したりすることで、打ち抜き加工性を改善したり、金型の摩耗を抑制したりする効果がある。しかし、Pbが0.00010mass%未満では、上記効果が十分に得られず、一方、0.010mass%を超えると、粒成長を阻害するようになり、良好な鉄損が得られなくなる。よって、Pbは0.00010~0.010mass%の範囲とする。好ましくは0.0003~0.0050mass%の範囲である。
Zn:0.0005~0.020mass%
 Znは、安定かつ粗大な硫化物または酸化物を形成する、すなわち、鋼中の第2相粒子を粗大化して、第2相粒子による磁壁のピン止め力を弱め、前述したPb添加による鉄損増加を抑止する効果がある。上記効果を得るためには、Znを0.0005mass%以上添加する必要がある。しかし、0.020mass%を超えて添加しても、上記効果は飽和してしまう。よって、Znの含有量は0.0005~0.020mass%の範囲とする。好ましくは0.001~0.010mass%の範囲である。
Ti:0.0050mass%以下、Nb:0.0050mass%以下およびV:0.0050mass%以下
 Ti、NbおよびVは、いずれも微細な炭窒化物を形成して析出し、鉄損を増加させる有害元素である。特に、それぞれの元素が0.0050mass%を超えると、上記悪影響が顕著になるため、それぞれの元素の上限は0.0050mass%に制限する。好ましくはそれぞれ0.0030mass%以下である。
O:0.0050mass%以下
 Oは、酸化物を形成して、粒界および磁壁の移動をピン止めし、磁気特性を劣化させる有害元素であるため、極力低減する必要がある。そのため、本発明では0.0050mass%以下に制限する。好ましくは0.0040mass%以下である。
[Zn]/[Pb]≧1.58
 本発明の無方向性電磁鋼板は、上記範囲でPbおよびZnを含有することに加えて、PbとZnの含有量(mass%)をそれぞれ[Zn]および[Pb]で表すとしたとき、上記[Zn]および[Pb]が、下記(1)式;
 [Zn]/[Pb]≧1.58 ・・・(1)
を満たす必要がある。前述した実験結果から明らかなように、Pbを添加すると、鉄損が劣化するが、Znを上記(1)式を満たして添加することで、磁壁のピン止め力が低下して、良好な鉄損を得ることができる。好ましくは、[Zn]/[Pb]≧2.5である。
 本発明の無方向性電磁鋼板は、上記成分以外の残部は、Feおよび不可避的不純物である。ただし、要求特性に応じて、上記成分に加えてさらに以下の成分を適宜含有することができる。
SnおよびSbのうちの少なくとも1種:合計で0.005~0.20mass%
 SnおよびSbは、いずれも再結晶集合組織を改善し、磁束密度や鉄損特性を改善する効果がある。上記効果を得るためには上記成分のうちの少なくとも1種を合計で0.005mass%以上添加する必要がある。しかし、0.20mass%を超えて添加しても、上記効果が飽和してしまう。よって、SnおよびSbを添加する場合は、少なくとも1種を合計で0.005~0.20mass%の範囲とするのが好ましい。より好ましくは合計で0.010~0.10mass%の範囲である。
Ca、MgおよびREMのうちの少なくとも1種:合計で0.0005~0.020mass%
 Ca、MgおよびREMは、いずれも安定かつ粗大な硫化物または酸化物を形成することで、第2相粒子の磁壁のピン止め力を低減する効果がある。上記効果を得るためには、Ca、MgおよびREMのうちの少なくとも1種を合計で0.0005mass%以上添加する必要がある。しかし、0.020mass%を超えて添加しても、上記効果は飽和してしまう。よって、Ca、MgおよびREMを添加する場合は、少なくとも1種を合計で0.0005~0.020mass%の範囲とするのが好ましい。より好ましくは合計で0.0010~0.010mass%の範囲である。
Cu、NiおよびCrのうちの少なくとも1種:合計で0.01~1.0mass%
 Cu、NiおよびCrは、いずれも鋼の固有抵抗を高めて鉄損を低減する効果がある。上記効果を得るためには、Cu、NiおよびCrのうちの少なくとも1種を合計で0.01mass%以上添加するのが好ましい。しかし、1.0mass%を超える添加は、原料コストの上昇を招く。よって、上記元素は少なくとも1種を合計で0.01~1.0mass%の範囲で添加するのが好ましい。より好ましくは、合計で0.03~0.8mass%の範囲である。
Mo:0.001~0.050mass%およびW:0.001~0.050mass%のうちの少なくとも1種
 MoおよびWは、いずれも鋼板の表面欠陥(ヘゲ)を抑制するのに有効な元素である。特に本発明の鋼板は高合金鋼であり、表面が酸化され易いため、表面割れに起因するヘゲが発生し易いが、高温強度を高める元素であるMoやWを微量添加することで、上記割れを抑制することができる。上記効果は、Mo、Wの含有量がそれぞれ0.001mass%を下回ると十分ではなく、一方、それぞれ0.050mass%を超えて添加しても、上記効果が飽和し、合金コストが上昇するだけである。よって、MoおよびWを添加する場合は、少なくとも1種をそれぞれ上記範囲とするのが好ましい。より好ましくは0.0050~0.050mass%の範囲である。
B:0.0001~0.0040mass%
 Bは、鋼板組織を細粒化し、打ち抜き加工性の改善に寄与する元素である。この効果を得るためには0.0001mass%以上添加するのが好ましい。一方、0.0040mass%を超えると、上記の効果が飽和するだけでなく、硼化物が過剰に生成して却って鉄損が増加するようになるため、上限は0.0040mass%とするのが好ましい。より好ましくは0.0005~0.0020mass%の範囲である。
Co:0.0005~0.0200mass%
 Coは、仕上焼鈍時の窒化を抑制する効果があり、上記効果を得るためには、0.0005mass%以上添加するのが好ましい。一方、0.0200mass%を超えて添加しても、上記効果が飽和し、合金コストが増大するだけである。よって、Coを添加する場合は、0.0005~0.0200mass%の範囲とするのが好ましい。より好ましくは0.001~0.010mass%の範囲である。
Ta:0~0.0020mass%
 Taは、鋼の加工性改善や高強度化のために添加することができる。上記効果を確実に得るためには0.0001mass%以上添加するのが好ましい。一方、Taは、鉄損を増加させる元素でもあり、特に0.0020mass%を超えると上記悪影響が著しくなるため、上限は0.0020mass%とする。より好ましくは0.0003~0.0010mass%の範囲である。
As:0~0.020mass%
 Asは、鋼の硬度を高める元素であり、機械特性の調整のため添加することができる。上記効果を確実に得るためには0.001mass%以上添加するのが好ましい。一方、Asは、鋼を脆化させる元素でもあり、特に0.020mass%を超えると上記悪影響が著しくなるため、上限は0.020mass%とする。より好ましくは0.003~0.010mass%の範囲である。
Ge:0~0.030mass%およびGa:0~0.030mass%のうちの少なくとも1種
 GeおよびGaは、いずれも集合組織を改善する元素である。上記効果を確実に得るためには上記元素のうちの少なくとも1種をそれぞれ0.001mass%以上添加するのが好ましい。一方、0.030mass%を超えて添加しても上記効果が飽和するため、上限はそれぞれ0.030mass%とする。より好ましい範囲はそれぞれ0.003~0.010mass%である。
 次に、本発明の無方向性電磁鋼板について説明する。
 本発明の無方向性電磁鋼板は、鋼板中に存在する粒径が0.10μm以上5.00μm未満の第2相粒子の粒径および個数密度から、下記(3)式;
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
 ここで、d:階級iの階級値(μm)、Nsi:階級iの度数(個/μm
によって求められる磁壁ピン止め力が0.0015個・μm-1以下であることが必要である。上記磁壁ピン止め力が0.0015個・μm-1を超えると、磁壁の移動が妨げられるため、Zn添加による鉄損劣化を打ち消すことができなくなる。好ましくは0.0012個・μm-1以下である。
 また、本発明の無方向性電磁鋼板は、鉄損増加の原因となる磁壁のピン止め力をより低減する観点から、鋼板中に存在する粒径が0.10μm以上5.00μm未満の範囲内の第2相粒子の粒径の平均値が0.40μm以上であることが好ましい。さらに好ましくは0.6μm以上である。
 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。
 本発明の無方向性電磁鋼板は、公知の方法で製造すればよく、特に限定しないが、好ましい製造方法の一例を以下に説明する。
 まず、前述した本発明に適合する成分組成を有する鋼を、転炉や電気炉、真空脱ガス装置等を用いる公知の精錬プロセスで溶製した後、公知の連続鋳造法あるいは造塊-分解圧延法で鋼素材(スラブ)を製造する。上記の溶製プロセスにおいて、市中から発生した鉄スクラップを原料とする電気炉を用いることで、不純物としてPbおよびZnを含有する低廉なスクラップを鉄源として活用することができるので、原料コストの低減に貢献できる。また、上記のスラブの製造においては、後工程の冷延圧下率を低減し、磁束密度を向上する目的で、スラブ厚が200mm以下の薄スラブを製造してもよい。
 また、連続鋳造でスラブを製造するときは、凝固時の冷却速度が大きいと、介在物が微細化して粒成長を阻害したり磁壁をピン止めする力が大きくなったりするので、スラブの厚さ中心部における凝固温度から1400℃までの平均冷却速度は1.0℃/s以下とするのが好ましい。より好ましくは0.5℃/s以下である。なお、上記凝固時の冷却速度は、鋳造するスラブの厚さを大きくしたり、鋳造速度を下げたりすることでも制御することができる。
 なお、第2相粒子の粒径を粗大化して無害化を促進する方法としては、上記した連続鋳造時の冷却速度を低減することの他に、粗大な硫化物・酸化物を形成するCa、MgおよびREMなどを添加することも有効である。
 次いで、上記の方法で製造したスラブは、熱間圧延し、必要に応じて熱延板焼鈍し、酸洗し、冷間圧延し、仕上焼鈍し、必要に応じて絶縁被膜を被成して無方向性電磁鋼板の製品板とする。これらの製造工程は、従来公知の条件で行えばよく、特に限定しない。また、上記冷間圧延は1回の冷間圧延で最終板厚(製品板厚)としても良いし、中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延で最終板厚としてもよい。
 表1に示す種々の成分を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼素材(スラブ)を連続鋳造法で製造し、熱間圧延して板厚1.5mmの熱延板とした。次いで、上記熱延板に1080℃×30秒の熱延板焼鈍を施した後、酸洗し、冷間圧延して最終板厚0.25mmの冷延板とした。なお、No.A1およびNo.A4は、冷間圧延中に破断を起こしたため、冷間圧延以降の評価を中止した。その後、上記冷延板に1000℃×15秒の仕上焼鈍を施し、製品板とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 次いで、上記仕上焼鈍後の鋼板(製品板)から、クリアランスを5%に設定した金型で打ち抜き加工して直径10mmの円盤状の試験片を採取した。この際、上記打ち抜き金型は、鋼板ごとに新たな金型に交換し、100万回打ち抜き後の円盤状試験片について、圧延方向の両端2箇所の打ち抜き加工端部のカエリの高さを測定し、平均値を算出した。
 また、仕上焼鈍後の鋼板から、長手方向を圧延方向(L方向)または幅方向(C方向)とする幅30mm×長さ280mmの2種類の試験片を、せん断加工により切り出した。次いで、エプスタイン試験機に同数のL方向とC方向の試験片を積層し、JIS C 2550に記載の方法で鉄損W10/400を測定した。
 さらに、上記鋼板の圧延方向の断面を(全板厚×圧延方向)で2mm以上に亘ってSEMで観察し、上記断面内の存在する粒径が0.10μm以上5.00μm未満のすべての第2相粒子の粒径を測定した。次いで、上記粒径測定データを粒径0.10μmピッチで分別し、粒径分布のヒストグラムを作成し、上記ヒストグラムから、下記(3)式;
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
 ここで、d:階級iの階級値(μm)、Nsi:階級iの度数(個/μm
で定義される磁壁のピン止力を求めた。
 上記測定の結果(100万回打ち抜き加工後のカエリ高さ、鉄損W10/400、第2相粒子による磁壁のピン止め力および第2相粒子の平均粒径)を表2に示した。この結果から、本発明の条件を満たす鋼板は、いずれも打ち抜き加工性に優れ、かつ、鉄損特性にも優れていることがわかる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011

 

Claims (3)

  1. C:0.0050mass%以下、Si:2.5~6.5mass%、Mn:0.05~2.0mass%、P:0.10mass%以下、S:0.0050mass%以下、Al:0.30~2.0mass%、N:0.010mass%以下、Pb:0.00010~0.010mass%、Zn:0.0005~0.020mass%、Ti:0.0050mass%以下、Nb:0.0050mass%以下、V:0.0050mass%以下およびO:0.0050mass%以下を含有し、かつ、PbとZnの含有量(mass%)をそれぞれ[Pb]および[Zn]と表すとしたとき、上記[Pb]および[Zn]が下記(1)式を満たし、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
    圧延方向の板厚断面内に存在する粒径が0.10μm以上5.00μm未満の第2相粒子の粒径分布を、粒径を階級、個数密度を度数、階級幅を0.10μmとするヒストグラムに表したとき、上記粒径分布が下記(2)式を満たすことを特徴とする無方向性電磁鋼板。
           記
     [Zn]/[Pb]≧1.58 ・・・(1)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
     ここで、d:階級iの階級値(μm)、Nsi:階級iの度数(個/μm
  2. 圧延方向の板厚断面内に存在する、粒径が0.10μm以上5.00μm未満の第2相粒子の平均粒径が0.40μm以上であることを特徴とする請求項1に記載の無方向性電磁鋼板。
  3. 上記成分組成に加えてさらに、下記A~I群のうちの少なくとも1群の成分を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の無方向性電磁鋼板。
         記
     ・A群;SnおよびSbのうちの少なくとも1種:合計で0.005~0.20mass%
     ・B群;Ca、MgおよびREMのうちの少なくとも1種:合計で0.0005~0.020mass%
     ・C群;Cr、CuおよびNiのうちの少なくとも1種:合計で0.01~1.0mass%
     ・D群;Mo:0.001~0.050mass%およびW:0.001~0.050mass%のうちの少なくとも1種
     ・E群;B:0.0001~0.0040mass%
     ・F群;Co:0.0005~0.0200mass%
     ・G群;Ta:0~0.0020mass%
     ・H群;As:0~0.020mass%
     ・I群;Ge:0~0.030mass%およびGa:0~0.030mass%のうちの少なくとも1種
PCT/JP2023/039033 2022-12-27 2023-10-30 打ち抜き加工性に優れる無方向性電磁鋼板 Ceased WO2024142579A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP23911363.2A EP4624618A4 (en) 2022-12-27 2023-10-30 Non-oriented magnetic steel sheet exhibiting excellent punching properties
CN202380080245.7A CN120187883A (zh) 2022-12-27 2023-10-30 冲裁加工性优良的无取向性电磁钢板
JP2024504964A JP7552952B1 (ja) 2022-12-27 2023-10-30 打ち抜き加工性に優れる無方向性電磁鋼板
KR1020257019007A KR20250096858A (ko) 2022-12-27 2023-10-30 타발 가공성이 우수한 무방향성 전기 강판
MX2025007521A MX2025007521A (es) 2022-12-27 2025-06-25 Lamina de acero electrico no orientado con excelentes propiedades de estampado

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022209327 2022-12-27
JP2022-209327 2022-12-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024142579A1 true WO2024142579A1 (ja) 2024-07-04

Family

ID=91716992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/039033 Ceased WO2024142579A1 (ja) 2022-12-27 2023-10-30 打ち抜き加工性に優れる無方向性電磁鋼板

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP4624618A4 (ja)
JP (1) JP7552952B1 (ja)
KR (1) KR20250096858A (ja)
CN (1) CN120187883A (ja)
MX (1) MX2025007521A (ja)
TW (1) TWI871091B (ja)
WO (1) WO2024142579A1 (ja)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005100627A1 (ja) 2004-04-16 2005-10-27 Nippon Steel Corporation 打抜き加工性と歪取焼鈍後の磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板とその製造方法
JP2015214758A (ja) 2015-07-10 2015-12-03 新日鐵住金株式会社 磁気特性と打ち抜き加工性に優れた無方向性電磁鋼板
WO2016002904A1 (ja) * 2014-07-02 2016-01-07 新日鐵住金株式会社 無方向性電磁鋼板及びその製造方法
JP2020094252A (ja) * 2018-12-14 2020-06-18 日本製鉄株式会社 無方向性電磁鋼板およびその製造方法、ipmモータのロータコア鉄心
WO2020137500A1 (ja) * 2018-12-27 2020-07-02 Jfeスチール株式会社 無方向性電磁鋼板
JP2020139198A (ja) * 2019-02-28 2020-09-03 日本製鉄株式会社 無方向性電磁鋼板
CN114540711A (zh) * 2022-02-25 2022-05-27 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 一种高牌号无取向电工钢及其制备方法
WO2022196807A1 (ja) * 2021-03-19 2022-09-22 日本製鉄株式会社 無方向性電磁鋼板およびその製造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4592412A4 (en) * 2022-10-14 2025-12-24 Jfe Steel Corp NON-ORIENTED ELECTROMAGNETIC STEEL SHEET AND ITS MANUFACTURING PROCESS

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005100627A1 (ja) 2004-04-16 2005-10-27 Nippon Steel Corporation 打抜き加工性と歪取焼鈍後の磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板とその製造方法
WO2016002904A1 (ja) * 2014-07-02 2016-01-07 新日鐵住金株式会社 無方向性電磁鋼板及びその製造方法
JP2015214758A (ja) 2015-07-10 2015-12-03 新日鐵住金株式会社 磁気特性と打ち抜き加工性に優れた無方向性電磁鋼板
JP2020094252A (ja) * 2018-12-14 2020-06-18 日本製鉄株式会社 無方向性電磁鋼板およびその製造方法、ipmモータのロータコア鉄心
WO2020137500A1 (ja) * 2018-12-27 2020-07-02 Jfeスチール株式会社 無方向性電磁鋼板
JP2020139198A (ja) * 2019-02-28 2020-09-03 日本製鉄株式会社 無方向性電磁鋼板
WO2022196807A1 (ja) * 2021-03-19 2022-09-22 日本製鉄株式会社 無方向性電磁鋼板およびその製造方法
CN114540711A (zh) * 2022-02-25 2022-05-27 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 一种高牌号无取向电工钢及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4624618A1

Also Published As

Publication number Publication date
CN120187883A (zh) 2025-06-20
MX2025007521A (es) 2025-08-01
JP7552952B1 (ja) 2024-09-18
EP4624618A4 (en) 2026-03-25
JPWO2024142579A1 (ja) 2024-07-04
TW202432857A (zh) 2024-08-16
EP4624618A1 (en) 2025-10-01
TWI871091B (zh) 2025-01-21
KR20250096858A (ko) 2025-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101682284B1 (ko) 무방향성 전기 강판
JP6738056B1 (ja) 無方向性電磁鋼板およびその製造方法
CN110651058B (zh) 取向性电磁钢板及其制造方法
JP6043808B2 (ja) 無方向性電磁鋼板およびその製造方法
CN115135794B (zh) 无取向电工钢板及其制造方法
KR20240021880A (ko) 무방향성 전자 강판과 그의 제조 방법
WO2013121924A1 (ja) 無方向性電磁鋼板
WO2023149249A1 (ja) 無方向性電磁鋼板およびその製造方法
TWI550104B (zh) 高頻率鐵損特性優良的無方向性電磁鋼板
TWI850132B (zh) 無方向性電磁鋼板的製造方法
JP6900889B2 (ja) 無方向性電磁鋼板
JP5200376B2 (ja) 無方向性電磁鋼板およびその製造方法
WO2023149248A1 (ja) 無方向性電磁鋼板およびその製造方法
JP4259177B2 (ja) 無方向性電磁鋼板およびその製造方法
WO2020090156A1 (ja) 無方向性電磁鋼板の製造方法
JP6816516B2 (ja) 無方向性電磁鋼板
JP7736157B2 (ja) 無方向性電磁鋼板とその製造方法
US12590358B2 (en) Non-oriented electrical steel sheet and manufacturing method therefor
RU2768098C1 (ru) Лист из неструктурированной электротехнической стали и способ изготовления сляба, используемого в качестве материала для него
JP7552952B1 (ja) 打ち抜き加工性に優れる無方向性電磁鋼板
CN121241157A (zh) 无取向性电磁钢板及其制造方法
JPH0967653A (ja) 鉄損特性の優れた無方向性電磁鋼板
JPH0967654A (ja) 鉄損特性の優れた無方向性電磁鋼板
JP7473862B1 (ja) 無方向性電磁鋼板の製造方法
JP7594213B2 (ja) 無方向性電磁鋼板用熱延鋼板及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2024504964

Country of ref document: JP

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23911363

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202380080245.7

Country of ref document: CN

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20257019007

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020257019007

Country of ref document: KR

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 202380080245.7

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2501004239

Country of ref document: TH

Ref document number: 202517059842

Country of ref document: IN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: MX/A/2025/007521

Country of ref document: MX

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023911363

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1020257019007

Country of ref document: KR

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 202517059842

Country of ref document: IN

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2023911363

Country of ref document: EP

Effective date: 20250627

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: MX/A/2025/007521

Country of ref document: MX

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2023911363

Country of ref document: EP