无方向性电磁钢板及其制造方法_2

文档序号:9400882阅读:来源:国知局
54] C会根据磁时效而使铁损显著劣化。因此,将C含量的上限设为0.01 %。从改善 铁损的观点出发,C含量优选为0.0020%以下。另一方面,当C含量小于0.0001%时,磁通 密度发生劣化。因此,为了确保充分的磁通密度,将C含量的下限设为0.0001%。C含量优 选为 0? 0005 ~0? 0015%,更优选为 0? 0007 ~0? 0010%。
[0055] Si :0.05~7.0%
[0056] 从兼顾确保铁损和通板性的观点出发,将Si含量设为0. 05~7. 0%。若Si含量 小于0. 05 %,则无法获得良好的铁损。另一方面,若Si含量超过7. 0 %,则钢板发生脆化,制 造工序中的通板性会显著发生劣化。Si含量优选为2. 3~3. 5%,更优选为2. 9~3. 3%, 进一步优选为3. 0~3. 2 %。
[0057] Mn :0.01~3.0%
[0058] Mn与S反应而形成硫化物,因此在本发明中Mn是重要元素。当钢中存在Mn时,因 会析出MnS,所以Cu硫化物的晶体结构的转化温度下降。在此情况下,难以生成具有Cubic 结构的Cu硫化物。因此,将Mn含量的上限设为3.0%。另一方面,若Mn含量小于0.01%, 则热乳时钢板发生脆化。因此,将Mn含量的下限设为0.01 %。Mn含量优选为0.05%~ 2.0%,更优选为0? 1~1.0%。
[0059] Al :0? 0020~3. 0%
[0060] 通过Al固溶于钢中,从而会提高钢的电阻、使铁损下降。因此,为了改善铁损(低 铁损化),提高钢中Al的含量是有利的。然而,Al含量高的钢水会在使铸造时的操作性恶化 的同时,导致钢板的脆化。因此,将Al含量的上限设为3. 0%。另一方面,若Al含量少,则无 法充分生成促进钢板的晶粒成长的A1N,代替AlN而生成阻碍晶粒成长的微细TiN,磁通密 度显著地发生劣化。因此,将Al含量的下限设为0.0020%。Al含量优选为0.1~2.0%, 更优选为I. 〇~1. 5%。
[0061] S :0? 0001~0? 1%
[0062] S含量直接关系到硫化物量。若S含量过剩,则S以固溶状态存在于钢中,当热乳 时钢发生脆化。因此,将S含量的上限设为0. 1 %。另一方面,若S含量小于0. 0001 %,则与 钢板的晶粒成长温度相比,Cu硫化物(Cubic)的析出温度区域(后述的T2~T3°C的温度 区域)会大大下降,因此无法获得改善铁损的效果。因此,将S含量的下限设为0.0001 %。 S含量优选为0. 01~0. 05 %,更优选为0. 02~0. 03 %。
[0063] P :0? 0010~0? 15%
[0064] P具有提高钢板硬度、提升冲裁性的作用。而且,微量的P具有改善磁通密度的效 果。为了获得这些效果,将P含量的下限设为0.0010%。然而,若P含量过剩,则磁通密度发 生劣化,因此将P含量的上限设为0. 15%。P含量优选为0.005~0. 1%,更优选为0.01~ 0? 07%〇
[0065] N :0? 0010~0? 01%
[0066] N是与Ti等形成氮化物的元素。若N含量过剩,则TiN等氮化物的析出量会变多, 该氮化物会阻碍晶粒的成长。因此,将N含量的上限设为0.0 l %。然而,通过含有微量的N, 可获得抑制微细的TiC的析出、促进钢板的晶粒成长的效果。因此,为了确保充分的磁通密 度,将N含量的下限设为0. 0010 %。N含量优选为0. 0030~0. 0080 %,更优选为0. 0040~ 0? 0080 %,进一步优选为 0? 0050 ~0? 0070 %。
[0067] Cu :0.01 ~5.0%
[0068] Cu与Mn同样为形成硫化物的元素,是特别重要的元素。若Cu含量过多,则Cu固 溶于钢板中,固溶Cu导致热乳中的钢板脆化。因此,将Cu含量的上限设为5.0%。另一方 面,热乳中,为了使Cu硫化物比MnS更优先地析出,需要使Cu硫化物的生成温度达到高温, 且需要将Cu含量的下限设为0. 01 %。Cu含量优选为0. 1~1. 5%,更优选为0. 8~1. 2%。 [0069] 本实施方式的无方向性电磁钢板的基本在于含有上述化学成分,且剩余部分包含 Fe和杂质。然而,为了磁特性的进一步提升、强度、耐腐蚀性或疲劳特性等结构构件所要 求的特性的提升、铸造性或通板性的提升、碎肩使用等带来的生产率的提升,也可在合计为 0? 5% 以下的范围内含有 Mo、W、In、Sn、Bi、Sb、Ag、Te、Ce、V、Cr、Co、Ni、Se、Re、Os、Nb、Zr、 Hf、Ta等微量元素。而且,即便在合计为0. 5%以下的范围内混入有这些元素,也不会损及 本实施方式的效果。就Mg、Ca、Zn、Ti等硫化物生成元素而言,为了影响Cu硫化物的固溶 温度,优选它们的含量合计为〇. 2%以下。
[0070] 接着,对于本实施方式的无方向性电磁钢板的重要的控制因子即Cu硫化物的状 态进行说明。
[0071] 本发明人们有下述见解:钢板中所含的Cu硫化物的结构至少存在两种结构。一种 是Cubic结构(立方晶结构),另一种是Hexagonal结构(最密六方晶结构)。Cubic结构 是稳定相,Hexagonal结构是准稳定相。
[0072] 钢板中难以完全不存在硫化物,因此,本实施方式的无方向性电磁钢板中,通过积 极地使S以Cu硫化物的形式析出、而且对于析出的Cu硫化物进行控制以使具有Cubic结 构的硫化物成为主体,从而避免铁损的劣化。因此,Cu硫化物的晶体结构的控制非常重要。
[0073] 本实施方式中,以如下方式进行控制:例如当对钢板的电解提取残渣进行X射线 衍射(XRD)时,使2 0 = 46. 4±2°时Cu硫化物(Hexagonal)的衍射强度I2 0 = 46.4、与2 0 =32. 3±2°时Cu硫化物(Cubic)的衍射强度I2 0 = 32.3满足下述式1的条件。
[0074] I2 0 = 46.4/I2 0 = 32.0? 5式1
[0075] 如图1所示,若I2e = 46. 4/l2e =32. 3变小,则改善铁损。
[0076] I20 =46.4/I2e =32.3的下限并不需要特别限定,但当不存在Hexagonal结构的Cu硫 化物时,I20 = 46. 4/120 =32. 3为〇,因为也可将〇设为下限。
[0077] 另外,本实施方式中,Cu硫化物(Hexagonal)表示具有Hexagonal结构的Cu硫化 物,Cu硫化物(Cubic)表示具有Cubic结构的Cu硫化物。而且,衍射峰值的鉴定使用作为晶格数据库的JCPDS-CARD进行对照即可。例如,Cu硫化物(Hexagonal)可使用JCPDS-CARD: 00-023-0958进行鉴定,Cu硫化物(Cubic)可使用JCPDS-CARD :00-024-0051等进行鉴定。 另外,关于铁中的Cu硫化物,由于Fe或Mn原子的固溶等,因而Cu :S的化学键比会在1 :1~ 2:1的范围内变动。因此,2 0包含作为误差范围的±2°。一般而言,XRD衍射强度是指光 谱的背景到峰的高度。本实施方式中的XRD衍射强度(峰强度)也是使用非专利文献3、4 中记载的软件除去背景后求出。
[0078] 作为除了 Cu硫化物以外的硫化物的微细FeS或微细MnS有使铁损劣化的可能性。 因此,优选:相对于S含量充分提高Cu含量,积极地析出Cu硫化物。具体而言,优选:以当 将以质量%计的Cu含量设为[% Cu]、将S含量设为[% S]时、满足[% Cu]/[% S]彡2.5 的方式控制Cu含量和Mn含量。更优选为120彡[% Cu]/[% S] > 40,进一步优选为70 > [% Cu]/[% S] > 50。
[0079] 进而,从改善铁损的观点出发,更进一步优选:当将以质量%计的Mn含量设为[% Mn]时,满足([%Cu] X [%Mn])/[% S]彡 2。虽然通过设为([%Cu] X [%Mn])/[% S]彡 2 而改善铁损的理由并不明确,但本发明人们认为其原因在于存在因Mn的影响而促进Cu硫 化物(Cubic)的生成的倾向。更优选为([% Cu] X [% Mn])/[% S]彡15。
[0080] 而且,本实施方式的无方向性电磁钢板中,当进一步改善铁损时,优选:钢板中,含 有Cu且具有5~500nm的直径的硫化物以单位面积的个数密度计存在0. 5~50个/ y m3。 若上述硫化物的个数密度小于0. 5个/ y m3,则无法充分发挥效果。因此,优选硫化物的个数 密度为〇. 5个/ y m3以上。另一方面,若个数密度超过50个/ y m3,则晶粒成长性发生恶化, 从而有磁通密度发生劣化的可能性。因此,优选个数密度的上限为50个/ym 3。为了确实 地改善铁损,硫化物的个数密度更优选为〇. 5~I. 0个/ ym3的范围,进一步优选为0. 5~ 0. 7个/ y m3的范围。含有上述硫化物的析出物的观察利用腐蚀了表面的钢板的SEM(扫描 式电子显微镜)、或采用抽提复制法、薄膜法的TEM(透射式电子显微镜)进行即可。一般 而言,Cu硫化物极其微细(例如小于5nm)。然而,本实施方式的无方向性电磁钢板中,由于 Cu硫化物的晶体结构主体成为Cubic,因而硫化物发生粗大化,因此能将Cu硫化物的直径 控制在5~500nm的范围。对于铁损而言,优选的Cu硫化物的直径为50~300nm,更优选 的Cu硫化物的直径为100~200nm〇
[0081] 关于Cu硫化物,硫化物主体的晶体结构需要具有Cubic结构,且只要使如上所述 利用XRD获得的X射线衍射强度满足I 2 0 = 46.4/I2e =32.3彡0. 5即可。另一方面,当利用显 微镜直接观察时,观察到的大多数Cu硫化物为Cubic结构,即具有Cubic结构的Cu硫化物 的体积分率优选为Cu硫化物整体的50%以上。具有Cubic结构的Cu硫化物的体积分率更 优选为66. 7%以上,进一步优选为80%以上。此处,Cu硫化物是指,不仅为Cu硫化物单独 的析出物,还包括与Mn
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