无方向性电磁钢板及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种比以往进一步降低了铁损的无方向性电磁钢板。本发明专利技术的无方向性电磁钢板的特征在于，具有以下成分组成：以质量％计，含有C：0.05％以下、Si：0.1％～7.0％、Al：0.1％～3.0％、Mn：0.03％～3.0％、P：0.2％以下、S：0.005％以下、N：0.005％以下、以及O：0.01％以下，进一步任意地含有规定量的Sn、Sb、Ca、Mg、REM、Cr、Ti、Nb、V及Zr中的1种或2种以上，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，且板厚小于0.30mm，在截止波长λc＝20μm下的基体钢表面的算术平均粗糙度Ra为0.2μm以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适于HEV、EV的驱动电机等以较高的速度旋转的电机的铁芯材料的无方向性电磁钢板及其制造方法。
技术介绍
无方向性电磁钢板是用作电机或变压器的铁芯的材料，从提高这些电气设备的效率的观点考虑，要求低铁损。为了降低铁损，有效的是固有电阻的增加、薄板化，但存在如下问题，即，在增加固有电阻时合金成本增加，在薄板化时轧制、退火的成本增加，而期望确立新的铁损降低方法。作为固有电阻的增加、薄板化以外的铁损降低方法，已知在方向性电磁钢板中，通过除去镁橄榄石被膜，使表面平滑化，从而降低磁滞损耗。这是因为表面的凹凸减少而磁畴壁容易移动。专利文献1中提出了如下技术：将最终退火前的钢板的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计设为0.3μm以下，使用氧化铝系的分离剂作为退火分离剂。与此相对，认为无方向性电磁钢板中表面粗糙度对铁损造成的影响小。作为降低无方向性电磁钢板的表面粗糙度的技术，提出了专利文献2、3。专利文献2中记载了通过将钢板表面的Ra设为0.5μm以下而抑制了占空系数的降低的无方向性电磁钢板。专利文献3中记载了通过含有1.5质量％～20质量％的Cr，且将钢板表面的Ra设为0.5μm以下，从而降低了高频下的铁损的无方向性电磁钢板。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-228117号公报专利文献2：日本特开2001-192788号公报专利文献3：日本特开2001-279403号公报
技术实现思路
然而，专利文献1中提出的技术是关于方向性电磁钢板的技术，并没有对降低无方向性电磁钢板的铁损进行任何启示。另外，专利文献2中记载的技术虽然是关于无方向性电磁钢板，但目的在于改善占空系数，并不旨在降低铁损。专利文献3中提出的技术旨在降低无方向性电磁钢板的高频铁损，但要求进一步降低铁损。本专利技术鉴于上述课题，其目的在于提供比以往进一步降低了铁损的无方向性电磁钢板及其制造方法。本专利技术的专利技术人等对表面凹凸的影响进行如下考察，得到了关于控制表面粗糙度的新的构思。即，在对表面具有凹凸的钢板外加外部磁场而使磁畴壁移动的情况下，表面的静磁能相应于磁畴壁的移动而增加，因而磁畴壁受到复原力。该复原力不仅受到凹凸的深度的影响，还应该受到凹凸的波长的影响。即，认为在具有在比磁畴壁的移动距离大的波长下变化的凹凸时，即使磁畴壁移动，静磁能的变化也小，因而磁畴壁所受到的复原力也小。反过来，在具有在比磁畴壁的移动距离小的波长下变化的凹凸(即细小的凹凸)时，对磁畴壁施加大的复原力。方向性电磁钢板的晶粒直径为10mm左右，磁畴宽度为1mm左右，因此磁畴壁的移动距离为1mm左右。与此相对，无方向性电磁钢板的晶粒直径为100μm左右，磁畴宽度、磁畴壁的移动距离均非常小，为10μm左右。因此，本专利技术的专利技术人等认为，为了降低无方向性电磁钢板的铁损，需要对在几十μm左右的截止波长下去除了长波长侧的起伏而得的微小凹凸进行评价，并减小该微小凹凸。以下，将该微小凹凸也称为“微粗糙度”。专利文献1中记载了对方向性电磁钢板减小钢板表面的Ra，专利文献2、3中记载了对无方向性电磁钢板减小钢板表面的Ra。但是，截止波长不明确，且未着眼于如上述的微粗糙度。本专利技术的专利技术人等关注的是比磁畴壁的移动距离小的波长的微粗糙度，技术思想与现有技术在根本上不同。基于上述构思，本专利技术人等进行了深入研究，其结果可知，若以通常的制法将无方向性电磁钢板的板厚设为小于0.30mm，则磁滞损耗增加，此外，若降低微粗糙度，则抑制该磁滞损耗的增加，从而完成了本专利技术。解决上述课题的本专利技术的主旨构成如下。(1)一种无方向性电磁钢板，其特征在于，具有如下成分组成：以质量％计含有C：0.05％以下、Si：0.1％～7.0％、Al：0.1％～3.0％、Mn：0.03％～3.0％、P：0.2％以下、S：0.005％以下、N：0.005％以下、以及O：0.01％以下，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，且板厚小于0.30mm，截止波长λc＝20μm下的基体钢表面的算术平均粗糙度Ra为0.2μm以下。(2)根据上述(1)所述的无方向性电磁钢板，其特征在于，上述成分组成以质量％计含有合计为0.01％～0.2％的Sn和Sb中的1种或2种。(3)根据上述(1)或(2)所述的无方向性电磁钢板，其特征在于，上述成分组成以质量％计含有合计为0.0005％～0.010％的Ca、Mg和REM中的1种或2种以上。(4)根据上述(1)～(3)中任一项所述的无方向性电磁钢板，其特征在于，上述成分组成以质量％计含有Cr：0.1％～20％。(5)根据上述(1)～(4)中任一项所述的无方向性电磁钢板，其特征在于，上述成分组成以质量％计含有合计为0.01％～1.0％的Ti、Nb、V及Zr中的1种或2种以上。(6)一种无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，包括如下工序：对具有上述(1)～(5)中任一项所述的成分组成的钢坯进行加热；对该钢坯进行热轧而制成热轧钢板；对该热轧钢板实施或不实施热轧板退火；对上述热轧钢板实施1次冷轧或隔着中间退火的2次以上的冷轧而制成板厚小于0.30mm的冷轧钢板；对该冷轧钢板实施最终退火，将最后的冷轧的最终道次的轧制辊表面的在截止波长λc＝20μm下的算术平均粗糙度Ra制成0.2μm以下。根据本专利技术的无方向性电磁钢板，通过降低基体钢表面的微粗糙度，可以不会对钢成分施加大的限制地降低铁损。另外，根据本专利技术的无方向性电磁钢板的制造方法，可有利地制造降低基体钢表面的微粗糙度而降低铁损的无方向性电磁钢板。附图说明图1是表示各种板厚下的基体钢表面的算术平均粗糙度Ra(截止波长λc＝20μm)与磁滞损耗Wh10/50的关系的图。具体实施方式(无方向性电磁钢板)以下，对本专利技术的一个实施方式的无方向性电磁钢板进行说明。首先，对钢的成分组成的限定理由进行叙述。应予说明，本说明书中，表示各成分元素的含量的“％”意味着“质量％”。C：0.05％以下C可用于钢的强度提升。若C含量大于0.05％，则加工变得困难，因此将C含量的上限设为0.05％。在不用于强度提升的情况下，为了抑制磁时效，优选降低至0.005％以下。Si：0.1％～7.0％Si具有通过添加0.1％以上而使钢的电阻率增加而且降低铁损的效果。但是，若添加大于7.0％则铁损反而会变差。因此，Si含量的范围设为0.1％～7.0％。从铁损与加工性的平衡的观点考虑，更优选的范围为1.0％～5.0％。Al：0.1％～3.0％Al具有通过添加0.1％以上而使钢的电阻率增加而且降低铁损的效果。但是，若添加大于3.0％则铸造变得困难。因此，Al含量设为0.1％～3.0％。进一步优选的范围为0.3％～1.5％。Mn：0.03％～3.0％Mn通过添加0.03％以上可防止钢的热脆性。另外，也具有使电阻率增加而降低铁损的效果。若添加大于3.0％则铁损反而会增加，因此Mn含量的范围设为0.03％～3.0％。更优选的范围为0.1％～2.0％。P：0.2％以下P可用于钢的强化。但是，若添加大于0.2％则钢会脆化而加工变得困难。因此，P含量设为0.2％以下。进一步优选的范围为0.01％～0.1％。S：0.005％以下若S含量大于0.005％，则MnS等析出物增加，晶粒生长性劣化。因此，S含量的上限设为0.005本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无方向性电磁钢板，其特征在于，具有如下成分组成：以质量％计含有C：0.05％以下、Si：0.1％～7.0％、Al：0.1％～3.0％、Mn：0.03％～3.0％、P：0.2％以下、S：0.005％以下、N：0.005％以下、以及O：0.01％以下，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，且板厚小于0.30mm，截止波长λc＝20μm下的基体钢表面的算术平均粗糙度Ra为0.2μm以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.27 JP 2014-1729931.一种无方向性电磁钢板，其特征在于，具有如下成分组成：以质量％计含有C：0.05％以下、Si：0.1％～7.0％、Al：0.1％～3.0％、Mn：0.03％～3.0％、P：0.2％以下、S：0.005％以下、N：0.005％以下、以及O：0.01％以下，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，且板厚小于0.30mm，截止波长λc＝20μm下的基体钢表面的算术平均粗糙度Ra为0.2μm以下。2.根据权利要求1所述的无方向性电磁钢板，其特征在于，所述成分组成以质量％计含有合计为0.01％～0.2％的Sn和Sb中的1种或2种。3.根据权利要求1或2所述的无方向性电磁钢板，其特征在于，所述成分组成以质量％计含有合计为0.0005％～0....

【专利技术属性】
技术研发人员：大久保智幸，尾田善彦，中岛宏章，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP