高强度无方向性电磁钢板及其制造方法技术

通过以质量％计，抑制为Ｃ：０．０１０％以下、Ｎ：０．０１０％以下、且Ｃ＋Ｎ≤０．０１０％，含有Ｓｉ：１．５％～５．０％，含有总计为０．８％以下的Ｔｉ或Ｔｉ＋Ｖ，且满足（Ｔｉ＋Ｖ）／（Ｃ＋Ｎ）≥１６，或进而使未再结晶恢复组织的存在比率为５０％以上，提供一种高强度且磁特性优良、制造性也优良的无方向性电磁钢板。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及高强度无方向性电磁钢板(high-strength non-oriented electrical steel sheet)及其制造方法。本专利技术的钢板特别适合用在将高 速旋转机的转子作为典型例的、施加有较大应力的电磁部件上。在这 里作为高速旋转机，例如可列举汽轮发电机、电动汽车和混合动力汽 车的驱动马达或机器人、工作机械的伺服马达等。
技术介绍
近年来，因马达的驱动系统的发展，能够进行驱动电源的频率控 帝ij，从而迸行可变速运转的马达、以商用频率以上进行高速旋转的马 达正在增加。在伴随这种高速旋转的马达中，作用于转子(rotor)上 的离心力与旋转半径成比例，并且与旋转速度的平方成比例而变大。 因此，特别是大中型高速马达的转子材料要求高强度(特别是较高的 抗拉强度(tensile strength))。并且，近年来在混合动力汽车的驱动马达、压縮机马达等中的釆 用增加的、埋入磁石型DC变换控制马达(inverter controlled brushless DC motor)中，在转子上设置狭缝而埋设磁石。因此，在马达旋转时 应力集中在狭缝之间的狭窄的跨接部上，因而在转子中使用的磁心材 料要求较高的机械强度(mechanical strength)。并且，由于应力状态 随着马达的加减速运转、振动而发生变化，因而在转子中使用的磁心 (铁心)材料优选具有较高的疲劳强度。另一方面，马达、发电机等旋转机器，由于利用电磁现象，因而 其磁心原材还要求电磁特性(electromagnetical properties)优良(即铁 损(iron loss))较低，优选的是磁通密度(magnetic flus density)也较高。特别是，在高速旋转马达中，由于由高频磁通产生的涡电流成为马达效率(mortor efficiency)降低的原因，因而重要的是高频铁损要 低(即高频铁损特性优良)。通常，转子用磁心层压使用进行冲压穿孔后的无方向性电磁钢板， 但在高速旋转马达中转子的原材不能满足上述机械强度的情况下，不 得不使用更高强度铸钢制转子等。但是，由于铸件制转子是一体物而 非层压体，因而存在所谓涡电流损(eddy current loss)比层压电磁钢板 的转子大幅度上升的问题。因此，要求磁特性优良且高强度的电磁钢板作为转子用原材。作为钢板的高强度化方法，公知有固溶强化(solid solution hardening)、析出强化(precipitation hardening)、结晶颗粒微细化强 化(fine-grain hardening)以及复合组织强化(complex-phase hardening)等，由于这些强化方法都使磁特性变差，因而一般极难同时具有强度 和磁特性。在这种状况下，对于具有高强度的无方向性电磁钢板，提出了若 干技术。例如，在日本特开昭60-238421号公报中公开了下述方法使Si 含量提高至3.5 7.0% (质量％，以下相同)，并且为了固溶强化添加 Ti、 W、 Mo、 Mn、 Ni、 Co、 Al等元素而实现高强度化。并且，在日 本特开昭62-112723号公报中除了上述强化方法以外公开了下述方法 通过控制最终退火(final annealing)条件，使结晶粒径在0.01 5.0mm, 从而改善磁特性。但是，在将上述方法应用于工厂生产的情况下，在热轧后的轧制 生产线中容易产生钢板断裂等问题，存在成品率降低、不得不停止生产线等的问题。另外，对于钢板断裂，将冷轧设为钢板温度为数百'c 的温轧(warm rolling)则可减少。但是，需要用于温轧的设备应对， 生产上的制约变大等，增加工序管理上的负担。并且，在日本特开平2-22442号公报中公开了在Si含量2.0 3.5% 的钢中通过Mn和Ni实施固溶强化的方法。并且，在日本特开平 6-330255号公报中公开了在Si含量在2.0以上、不足4.0的钢中，利 用基于Nb、 Zr、 Ti和V的碳氮化物(carbonitride)的析出强化和细粒 化硬化的技术；并且日本特开平2-8346号公报中公开了在此基础上附 加添加Mn和Ni引起的固溶强化，同时实现高强度和磁特性的技术。但是，在日本特开平2-22442号公报记载的方法中不能得到充分 的强度，在日本特开平6-330255号公报和日本特开平2-8346号公报的 方法中得到高强度的情况下，留有所谓磁特性降低较大的技术课题。并且对于通过上述方法制作出的钢板，得知即使在评价疲劳特性 时得到高强度的情况下也不能得到符合期待的疲劳特性。即，只提高 钢的耐力(yield strength)、抗拉强度，不能提高疲劳特性的情况较多， 还未确立考虑到疲劳特性的材料设计方法，这就是现状。作为着眼于疲劳特性的高强度电磁钢板，在日本特开2001-234303 号公报中公开了下述技术对于Si含量在3.3。/。以下的电磁钢板，通过 根据其钢组成控制结晶粒径，达成350MPa以上的疲劳极限。但是，在 该方法中，疲劳极限的到达级别本身较低(实绩为最大大约430MPa)， 不能满足近来要求的级别，例如疲劳极限(fatigue limit) 500MPa以 上。作为高强度电磁钢板的制造方法，此外在日本特开2005-113185号公报中公开了下述技术相对于含0.2 3.5。/。的Si的钢，通过在钢材内部残留加工组织(work hardening structure)来实施高强度化。作为 其具体方法公开了下述方法在冷轧后不进行热处理，或即使进行热 处理也不到达相当于750。C以上、保持30秒以上的程度，优选设为700 'C以下，进而优选650'C以下、60(TC以下、55(TC以下以及50(TC以下。 其中，作为实绩而例示以750°C- 30秒的退火使加工组织率为5%，以 700°C- 30秒使其为20%、以600°C- 30秒使其为50°/。。在这种情况下，由于退火温度为低温，因而存在所谓不能进行充 分的轧制带钢的形状矫正的问题。如果钢板形状不良，则产生层压加 工成马达用磁心等后的占空比(lamination factor)降低、作为转子高速 旋转时的应力分布不均匀等问题。并且， 一般惯例是无方向性电磁钢板的最终退火利用连续退火炉 进行，炉内为了抑制钢板表面的氧化而调整为含数％以上的氢气的气 氛。在这种连续退火设备中，实施如低于70(TC的低温退火时，不仅是 炉温设定的切换需要时间，为了防止氢爆发而还需要置换炉内气氛， 产生较多的操作上的制约。并且，在高温最终退火、涂层涂布-烧结处理等后，例如通过再轧 制导入加工组织而应用该技术的情况下，要追加制造工序，成本上升， 发生设备上的制约。并且，还产生最终退火后涂布、烧结的钢板表面 的绝缘涂层，在其后的加工处理中被破坏而绝缘性降低的问题。并且在日本特开平4-337050号公报中公开了下述技术对Si为 4.0 7.0M的组成的冷轧后钢板以与Si含量的关系所规定的特定温度进 行热处理，使结晶组织的再结晶率在95%以下，余量实际上为轧制组 织而实现强化。在该式中，例如以700'C进行热处理的情况下，需要大 约5.9%以上的Si。在该技术中可得到兼具80kgf/mm2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度无方向性电磁钢板，其中，具有下述成分组成：　　　　以质量％计，　　　　将Ｃ和Ｎ抑制为Ｃ：０．０１０％以下和Ｎ：０．０１０％以下、　　　　且Ｃ＋Ｎ≤０．０１０％，含有　　　　Ｓｉ：１．５％以上、５．０％以下、Ｍｎ：３．０％以下、　　　　Ａｌ：３．０％以下、Ｐ：０．２％以下、　　　　Ｓ：０．０１％以下，　　　　并且在满足Ｔｉ／（Ｃ＋Ｎ）≥１６的范围内含有Ｔｉ：０．０５％以上、０．８％以下，　　　　余量为Ｆｅ和不可避免的杂质；　　　　并且，钢板中的未再结晶恢复组织的存在比率以面积率计为５０％以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-12-15 361995/2005;JP 2005-12-15 362020/2001.一种高强度无方向性电磁钢板，其中，具有下述成分组成以质量％计，将C和N抑制为C0.010％以下和N0.010％以下、且C+N≤0.010％，含有Si1.5％以上、5.0％以下、Mn3.0％以下、Al3.0％以下、P0.2％以下、S0.01％以下，并且在满足Ti/(C+N)≥16的范围内含有Ti0.05％以上、0.8％以下，余量为Fe和不可避免的杂质；并且，钢板中的未再结晶恢复组织的存在比率以面积率计为50％以上。2. 如权利要求l所述的高强度无方向性电磁钢板，其中，以质量 %计，Si为1.5。/o以上、4.0%以下。3. 如权利要求1或2所述的高强度无方向性电磁钢板，其中，以 质量％计，还含有选自Ni: 0,1 5.0%、 Sb: 0.002 0.1%、 Sn: 0雄 0.1%、 B: 0.001 0.01%、 Ca: 0.001 0.01%、 Rem: 0.001 0.01%以 及Co: 0.2 5.0%中的至少1种。4. 一种高强度无方向性电磁钢板，其中，具有下述组成以质量％计，使C和N为C: 0.010%以下和N: 0.010%以下、 且C+N《0.010%，含有Si:大于3.5%且在5.0%以下、Mn: 3.0%以下、Al: 3.0%以下、P: 0.2%以下、以及S: 0.01%以下，或还含有Ni: 5.0%以下，并且在满足(Ti+V) / (C+N)》16的范围内含有总计为0.01%以 上、0.8。/。以下的Ti、 V中的任意l种或2种， 余量为Fe和不可避免的杂质。5. —种高强度无方向性电磁钢板，其中，具有下述组成 以质量％计，使C和N为C: 0.010。/o以下和N: 0.010%以下、 且C+N《0.0100/0，含有Si:大于3.5%且在5.0%以下、Mn: 3.0%以下、Al: 3.0%以下、P: 0.2%以下、以及S: 0.01%以下，或还含有Ni: 5.0%以下，并且在满足(Nb+Zr) / (C+N)》10的范围内含有总计为0...

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