无取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实质上没有添加Al并且Si和Mn的添加量多的铁损低的无取向性电磁钢板。设定为：含有C：0.0050％以下、Si：2.0～6.0％、Mn：1.0～3.0％、P：0.20％以下、S：0.0050％以下、N：0.0050％以下和Al：0.0050％以下、余量为Fe和不可避免的杂质的成分组成，以及平均直径为50～500nm的Si‑Mn氮化物的个数密度为1个/μm

Non-Oriented Electromagnetic Steel Plate and Its Manufacturing Method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无取向性电磁钢板及其制造方法
本专利技术涉及无取向性电磁钢板及其制造方法。
技术介绍
无取向性电磁钢板是被广泛用作例如电动机等的铁芯材料的、软磁性材料的一种。近年来，在世界性节电以及地球环境保护的趋势中，强烈期望电气设备的高效率化。因此，对于被广泛用作旋转机械或中小型变压器等的铁芯材料的无取向性电磁钢板而言，对于提高磁特性的要求也日益增强。特别是对于旋转机械的高效率化发展的电动汽车用或压缩机用电动机而言，该倾向显著。为了应对上述要求，以往通过添加Si、Al等合金元素、减小板厚、控制表面状态、控制析出物来提高晶粒生长性等，由此实现低铁损化。例如，在专利文献1中公开了：添加1.0％以上的Si、0.7％以上的Al，并控制冷轧后的钢板表面的粗糙度、最终退火的气氛的氢-水蒸气的分压比，由此，钢板表层的Al氧化物层减少，铁损降低。但是，最近，从实现电动机的再利用的观点出发，具有将使用过的电动机芯熔化并以铸件的形式再次用于电动机框架等的趋势。专利文献1中公开的电磁钢板由于添加了Al，因此，将其再利用时，存在浇铸时的钢水粘度增大、产生缩孔的问题。因此，将电动机芯作为铸件生铁进行再利用的情况下，优选实质上没有添加Al。作为实质上没有添加Al的、铁损优良的无取向性电磁钢板的制作方法，有专利文献2中公开的技术。其为如下所述的技术：添加Si：0.01～1％、Mn：1.5％以下，适当地调节预脱氧中的溶解氧量，由此，SiO2-MnO-Al2O3系夹杂物非延性化，最终退火中的晶粒生长性提高。在该技术中应用的Si和Mn的添加量较少，期望通过增加Si和/或Mn的添加量来进一步降低铁损。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第3490048号专利文献2：日本专利第4218136号
技术实现思路
专利技术所要解决的问题本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种实质上没有添加Al并且Si和Mn的添加量多的铁损低的无取向性电磁钢板和容易地制造该无取向性电磁钢板的方法。用于解决问题的方法本专利技术人为了解决上述问题反复进行了深入研究。其结果发现，对于没有添加Al的钢并且添加了大量Si和Mn的钢而言，通过降低热轧后的卷取温度来抑制Si-Mn氮化物的析出，最终退火时的晶粒生长性提高，能够降低铁损，从而开发出本专利技术。首先，对于成为开发出本专利技术的契机的实验进行说明。<实验1>本专利技术人为了开发出铁损优良的无取向性电磁钢板，重新着眼于Mn量增加所带来的铁损降低效果，调查了Mn给铁损带来的影响。需要说明的是，只要没有特别说明，以下与成分组成有关的“％”标示是指“质量％”。以含有C：0.002％、Si：2.0％、P：0.01％、S：0.002％、Al：0.001％和N：0.0015％的钢作为基础，使Mn在0.5～3.0％的范围内变化地添加到上述钢中，将由此得到的钢块作为供试材料。对这些供试材料进行热轧而制成板厚为2.0mm的热轧板。此时，热轧后的冷却是将800℃至650℃之间的平均冷却速度设定为35℃/秒来进行的。接着，在650℃的温度下实施卷取处理后，实施1000℃×10秒的热轧板退火。需要说明的是，热轧板退火后的800℃至650℃之间的平均冷却速度设定为35℃/秒。然后，进行冷轧而制成板厚为0.25mm的冷轧板，最后，在20体积％H2-80体积％N2气氛下实施1000℃×10秒的最终退火。利用25cm爱泼斯坦装置测定这样得到的钢板的铁损W15/50。图1中示出Mn量与铁损W15/50的关系。得到了如下的与以往见解同样的结果：Mn量小于1.0％时，铁损随着Mn量的增加而降低。但是，新发现了：Mn量为1.0％以上时，不会遵从Mn量小于1.0％时的铁损的下降程度(图中的虚线)，而是随着Mn量的增加，铁损的降低变小，几乎没有降低。为了调查其原因，利用光学显微镜对最终退火后的钢板的截面显微组织进行了观察，结果了解到，Mn量为1.0％以上的钢板的结晶粒径减小。另外，使用提取复型法利用透射电子显微镜(TEM)进行钢板的析出物观察，结果在Mn量为1.0％以上的钢板中发现了大量微细的Si-Mn氮化物。需要说明的是，本专利技术中的Si-Mn氮化物是指以利用EDS(能量色散X射线分析：EnergydispersiveX-rayspectrometry)得到的原子数比计Si和Mn的比率的合计为10％以上、N的比率为5％以上的析出物。在此，关于上述析出物观察的结果，在图2中示出Mn量与平均直径为50nm～500nm的Si-Mn氮化物的个数密度的关系。可知：Mn量为1.0％以上时，Si-Mn氮化物的个数密度超过1个/μm3。由此认为，铁损增加的理由是因为：由于晶粒生长性随着Si-Mn氮化物的个数密度的增加而降低，因而磁滞损耗增加。<实验2>为了降低高Mn钢的Si-Mn氮化物的个数密度，接着对热轧板的卷取温度给铁损带来的影响进行了调查。即，以含有C：0.002％、Si：2.0％、Mn：2.0％、P：0.02％、S：0.002％、Al：0.001％和N：0.0015％的钢块作为供试材料。对该供试材料进行热轧而制成板厚为2.0mm的热轧板。此时，热轧后的冷却中，将800℃至650℃之间的平均冷却速度设定为35℃/秒。接着，在500～700℃的温度下实施卷取处理后，实施1000℃×10秒的热轧板退火。需要说明的是，热轧板退火后的800℃至650℃之间的平均冷却速度设定为35℃/秒。然后，进行冷轧而制成板厚为0.25mm的冷轧板，最后，在20体积％H2-80体积％N2气氛下实施1000℃×10秒的最终退火。利用25cm爱泼斯坦装置测定这样得到的钢板的铁损W15/50。将热轧板的卷取温度与铁损W15/50的关系示于图3中。可知：如图3所示，将卷取温度设定为650℃以下时，铁损降低。为了调查其原因，进行了最终退火后的钢板的截面显微组织的光学显微镜观察，结果可知：将卷取处理温度设定为650℃以下时，结晶粒径增大。因此，使用提取复型法利用TEM进行最终退火板的析出物的观察。图4中示出热轧板的卷取温度与平均直径为50nm～500nm的Si-Mn氮化物的个数密度的关系。可知如该图所示的那样，将卷取温度设定为650℃以下时，Si-Mn氮化物减少至1个/μm3以下。如上所述，可知：将卷取温度设定为650℃以下时，即使在Mn量为1.0％以上的情况下，也能够抑制卷取处理中的Si-Mn氮化物的析出，能够提高最终退火中的晶粒生长性。在此，将卷取温度设定为650℃以下时能够抑制Si-Mn氮化物的析出的理由还不清楚，但认为是由于：通过降低卷取温度，Si和Mn的扩散没有充分发生，没有发生Si-Mn氮化物的析出。根据这些结果可知，对于实质上没有添加Al并且添加了大量Si和Mn的钢而言，通过将热轧后的卷取温度设定为适当的条件，Si-Mn氮化物的析出得到抑制，铁损降低。本专利技术是基于上述新的见解开发而成的。即，本专利技术的主旨构成如下所述。1.一种无取向性电磁钢板，其特征在于，具有以质量％计含有C：0.0050％以下、Si：2.0～6.0％、Mn：1.0～3.0％、P：0.20％以下、S：0.0050％以下、N：0.0050％以下和Al：0.0050％以下、余量为Fe和不可避免的杂质的成分组成，平均直径为50本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无取向性电磁钢板，其具有以质量％计含有C：0.0050％以下、Si：2.0～6.0％、Mn：1.0～3.0％、P：0.20％以下、S：0.0050％以下、N：0.0050％以下和Al：0.0050％以下、余量为Fe和不可避免的杂质的成分组成，平均直径为50～500nm的Si‑Mn氮化物的个数密度为1个/μm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.25 JP 2016-2291131.一种无取向性电磁钢板，其具有以质量％计含有C：0.0050％以下、Si：2.0～6.0％、Mn：1.0～3.0％、P：0.20％以下、S：0.0050％以下、N：0.0050％以下和Al：0.0050％以下、余量为Fe和不可避免的杂质的成分组成，平均直径为50～500nm的Si-Mn氮化物的个数密度为1个/μm3以下。2.如权利要求1所述的无取向性电磁钢板，其中，所述成分组成以质量％计还含有选自Sn：0.01～0.50％和Sb：0.01～0.50％中的一种或两种。3.如权利要求1或2所述的无取向性电磁钢板，其中，所述成分组成以质量％计还含有选自Ca：0.0001～0.0300％、Mg：0.0001～0.0300％和REM：0.0001～0.0300％中的一种或两种以上。4.如权利要求1、2或3所述的无取向性电磁钢板，其中，所述成分组成以质量％计还含有选自Ni：0.01～5....

【专利技术属性】
技术研发人员：中岛宏章，上坂正宪，财前善彰，大久保智幸，尾田善彦，
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