無(wú)方向性電磁鋼板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用作電氣設(shè)備的鐵芯材料的無(wú)方向性電磁鋼板及其制造方法，特 別涉及鐵損優(yōu)良的無(wú)方向性電磁鋼板及其制造方法。
[0002] 本申請(qǐng)基于2013年04月09日在日本申請(qǐng)的特愿2013-081078號(hào)主張優(yōu)先權(quán)，在 此引用其內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0003] 無(wú)方向性電磁鋼板可用作重型電機(jī)、家電用等各種發(fā)動(dòng)機(jī)的鐵芯材料。用于商業(yè) 時(shí)，以鐵損分級(jí)，可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)或變壓器的設(shè)計(jì)特性區(qū)分使用。近年來(lái)，從節(jié)能的觀點(diǎn)出發(fā)， 迫切要求無(wú)方向性電磁鋼板進(jìn)一步低鐵損化和高磁通密度化。
[0004] 一般而言，若鋼板中存在微細(xì)的析出物，則退火時(shí)的晶粒成長(zhǎng)會(huì)受到阻礙，鐵損發(fā) 生劣化。特別是不可避免地混入至鋼板中的Cu會(huì)生成微細(xì)的Cu硫化物，該微細(xì)的Cu硫化 物會(huì)阻礙無(wú)方向性電磁鋼板的晶粒成長(zhǎng)。結(jié)果，鐵損發(fā)生劣化。而且，鋼板中存在的微細(xì)的 Cu硫化物會(huì)使磁滯損耗劣化。磁滯損耗的劣化也會(huì)導(dǎo)致鐵損的劣化。
[0005] 因此，以往，為了改善無(wú)方向性電磁鋼板的鐵損，提出了控制熱乳中硫化物的析 出、利用脫硫減少硫化物的方法、最終退火后利用快速冷卻控制Cu硫化物的析出等方法。
[0006] 例如專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，公開(kāi)有如下方法：將含有0. 2%以下的Cu的鋼坯在900~ 1100°C的范圍內(nèi)保持30分鐘以上，之后，保持1150°C的高溫，接著開(kāi)始進(jìn)行乳制，并且將最 終熱乳中的冷卻速度抑制為50°C /秒以下，從而將Cu硫化物的分散狀態(tài)控制為對(duì)于無(wú)方向 性電磁鋼板的磁特性、即鐵損和磁通密度而言?xún)?yōu)選的狀態(tài)。然而，此方法中，在生產(chǎn)率方面 存在問(wèn)題，即因板坯加熱溫度的低溫化所致的乳制負(fù)載的增大、或冷卻速度難以嚴(yán)格控制 等。
[0007] 專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了如下方法：直至鑄造結(jié)束時(shí)，向鋼水中添加CaSi，將S含量控 制為0. 005%以下，以1000°C以上的溫度對(duì)板坯進(jìn)行加熱之后，進(jìn)行熱乳，在特定的溫度區(qū) 域進(jìn)行卷材卷取，從而避免生成微細(xì)的析出物。然而，此方法中，需要高純度鋼，但無(wú)法避免 因以不可避免的程度混入的Cu導(dǎo)致形成微細(xì)Cu硫化物，因此存在因Cu混入反而使磁特性 劣化的問(wèn)題。
[0008]而且，專(zhuān)利文獻(xiàn)3中公開(kāi)了如下技術(shù)：最終退火后，在500~600°C的溫度區(qū)域至 300°C之間，以10~50°C /秒的冷卻速度進(jìn)行驟冷，抑制Cu硫化物的析出。然而，根據(jù)非 專(zhuān)利文獻(xiàn)1和2等可知在50°C /秒以上的冷卻速度下Cu硫化物也會(huì)在冷卻中析出這一事 實(shí)。也就是說(shuō)，在進(jìn)行10~50°C /秒左右的冷卻的專(zhuān)利文獻(xiàn)3的技術(shù)中，難以完全地抑制 Cu硫化物的析出。
[0009] 專(zhuān)利文獻(xiàn)4~6中公開(kāi)了如下技術(shù)：通過(guò)控制最終退火后的冷卻速度而期待磁特 性的提升。然而，這些方法中，無(wú)法使Cu硫化物無(wú)害化。
[0010] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0011] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0012] 專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)2010-174376號(hào)公報(bào)
[0013] 專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)平10-183244號(hào)公報(bào)
[0014] 專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)平9-302414號(hào)公報(bào)
[0015] 專(zhuān)利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)2011-006721號(hào)公報(bào)
[0016] 專(zhuān)利文獻(xiàn)5:日本特開(kāi)2006-144036號(hào)公報(bào)
[0017] 專(zhuān)利文獻(xiàn)6:日本特開(kāi)2003-113451號(hào)公報(bào)
[0018] 非專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0019]非專(zhuān)利文獻(xiàn) I :CAMP-ISIJ Vol. 25(2012)，pl080
[0020] 非專(zhuān)利文獻(xiàn) 2 :CAMP-ISIJ Vol. 22 (2009)，pl284
[0021] 非專(zhuān)利文獻(xiàn) 3 :j. Flux Growth vol. 5 (2010)，p48
[0022] 非專(zhuān)利文獻(xiàn) 4 〖Materials Transactions vol. 53 (2012)，p645
[0023]非專(zhuān)利文獻(xiàn) 5 :Tetsu_t〇-Hagane vol. 83 (1997)，p479
[0024]非專(zhuān)利文獻(xiàn) 6 :Tetsu_t〇-Hagane vol. 92 (2006)，p609

【發(fā)明內(nèi)容】

[0025] 發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0026] 本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題，其目的在于提供一種通過(guò)在使Cu硫化物無(wú)害化的同時(shí)使 結(jié)晶粒徑粗大化、從而在不導(dǎo)致成本增加或生產(chǎn)率下降的情況下使鐵損優(yōu)良的無(wú)方向性電 磁鋼板、及其制造方法。
[0027] 用于解決技術(shù)問(wèn)題的手段
[0028] 為了解決上述課題，本發(fā)明關(guān)于鋼板的化學(xué)成分和制造條件對(duì)硫化物的狀態(tài)與鐵 損的關(guān)系的影響進(jìn)行了反復(fù)討論。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在不同的制造條件下所得的無(wú)方向性電磁鋼 板中，有下述情況：雖然以往所知的對(duì)鐵損有影響的硫化物的大小或數(shù)密度為相同程度，但 是鐵損會(huì)產(chǎn)生大的差別。因此，本發(fā)明人們對(duì)硫化物的形態(tài)和結(jié)構(gòu)進(jìn)一步進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，發(fā) 現(xiàn)了 Cu硫化物的原子結(jié)構(gòu)的差別導(dǎo)致鐵損存在差別的可能性，具體而言，是作為母相的Fe 的晶格與Cu硫化物的匹配性對(duì)磁疇壁移動(dòng)產(chǎn)生影響的可能性。本發(fā)明基于上述見(jiàn)解而完 成，將以下（1)~（8)作為要旨。
[0029] (1)也就是說(shuō)，本發(fā)明的一個(gè)方式的無(wú)方向性電磁鋼板中，化學(xué)成分以質(zhì)量％計(jì) 含有 C :0? 0001 ~0? 01%、Si :0? 05 ~7. 0%、Mn :0? 01 ~3. 0%、Al :0? 0020 ~3. 0%、S: 0? 0001 ~0? 1%、P :0? 0010 ~0? 15%、N :0? 0010 ~0? 01%、Cu :0? 01 ~5. 0%，剩余部分包 含F(xiàn)e和雜質(zhì)；在對(duì)電解提取殘?jiān)M(jìn)行的X射線衍射中所得的、2 0 = 46.4°時(shí)出現(xiàn)的具有 Hexagonal結(jié)構(gòu)（最密六方晶結(jié)構(gòu)）的Cu硫化物的衍射強(qiáng)度I2 0 = 46.4、與2 0 = 32. 3°時(shí) 出現(xiàn)的具有Cubic結(jié)構(gòu)（立方晶結(jié)構(gòu)）的Cu硫化物的衍射強(qiáng)度I2 0 = 32.3滿(mǎn)足下述式1。
[0030]I20 = 46.4/I20 = 32.0? 5式1
[0031] (2)上述⑴所述的無(wú)方向性電磁鋼板，其中，當(dāng)將上述Cu的以質(zhì)量％計(jì)的含量設(shè) 為[% Cu]、將上述S的以質(zhì)量％計(jì)的含量設(shè)為[% S]時(shí)，上述[% Cu]與上述[% S]可滿(mǎn) 足[% Cu]/[% S]彡 2. 5。
[0032] (3)上述⑴或⑵所述的無(wú)方向性電磁鋼板，其中，含有Cu且具有5~500nm的 直徑的硫化物可含有0. 5~50個(gè)/ y m3。
[0033] (4)本發(fā)明的另一方式的無(wú)方向性電磁鋼板的制造方法是制造上述（1)~（3)中 任一項(xiàng)所述的無(wú)方向性電磁鋼板的制造方法，其具有：對(duì)鋼坯進(jìn)行熱乳、獲得熱乳鋼板的熱 乳工序；對(duì)上述熱乳鋼板進(jìn)行退火的熱乳板退火工序；對(duì)上述熱乳鋼板進(jìn)行酸洗的酸洗工 序；對(duì)上述熱乳鋼板進(jìn)行冷乳、獲得冷乳鋼板的冷乳工序；及對(duì)上述冷乳鋼板進(jìn)行退火的 最終退火工序；上述最終退火工序中，對(duì)上述冷乳鋼板在下述式2所示的Tl~1530°C下保 持30~3600秒之后，當(dāng)將上述T1°C至式3所示的T2°C的平均冷卻速度以°C /秒為單位設(shè) 為CR1、將上述T2°C至式4所示的T3°C的平均冷卻速度以°C /秒為單位設(shè)為CR2時(shí)，按照上 述CRl與上述CR2滿(mǎn)足下述式5、式6和式7的方式，將上述冷乳鋼板冷卻至T3°C以下的溫 度區(qū)域。
[0034] Tl = 17000/(14 - log10([% CuJ 2X [% S])) - 273 式 2
[0035] T2 = 17000/(14 - log10([% CuJ 2X [% S])) - 323 式 3
[0036] T3 = 17000/(14 - log10([% CuJ 2X [% S])) - 473 式 4
[0037] CRl > CR2 式 5
[0038] 5 ^ CRl ^ 500 式 6
[0039] 0? 5 彡 CR2 彡 50 式 7
[0040] 其中，[% Cu]是Cu的以質(zhì)量％計(jì)的含量，[% S]是S的以質(zhì)量％計(jì)的含量。
[0041] (5)上述（4)所述的無(wú)方向性電磁鋼板的制造方法，其中，上述CRl可進(jìn)一步滿(mǎn)足 下述式8。
[0042] CRl > 20 式 8
[0043] (6)上述⑷或（5)所述的無(wú)方向性電磁鋼板的制造方法，其中，上述CR2可進(jìn)一 步滿(mǎn)足下述式9。
[0044] CR2 彡 20 式 9
[0045] (7)上述⑷~（6)中任一項(xiàng)所述的無(wú)方向性電磁鋼板的制造方法，其中，接著上 述最終退火工序，可進(jìn)一步具備在上述T2°C以下且上述T3°C以上的溫度范圍內(nèi)保持30秒 以上的追加退火工序。
[0046] (8)上述⑷~（7)中任一項(xiàng)所述的無(wú)方向性電磁鋼板的制造方法，其中，在上述 熱乳板退火工序中，可按照上述T1°C至室溫的平均冷卻速度CR3為15°C /秒以上的方式對(duì) 上述熱乳鋼板進(jìn)行冷卻。
[0047] 發(fā)明效果
[0048] 根據(jù)本發(fā)明的上述方式，即便不對(duì)無(wú)方向性電磁鋼板實(shí)施高純度化、板坯加熱溫 度的低溫化、熱乳條件的最佳化等，也能使微細(xì)Cu硫化物無(wú)害化，因此可提供鐵損良好的 無(wú)方向性電磁鋼板。
[0049] 另外，根據(jù)本發(fā)明的上述方式，無(wú)方向性電磁鋼板所要求的除了鐵損以外的特性 (磁通密度、加工性等）能確保在以往材料同等的水平以上。
【附圖說(shuō)明】
[0050] 圖1是表示I2 0 = 46.4/I2e =32.3與鐵損的關(guān)系的圖表。
[0051] 圖2是表示本實(shí)施方式的無(wú)方向性電磁鋼板的制造工序的一個(gè)例子的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0052] 以下，對(duì)于本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的無(wú)方向性電磁鋼板（有稱(chēng)為本實(shí)施方式的無(wú) 方向性電磁鋼板的情況）及其制造方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。含量的％全部為質(zhì)量％。
[0053] C :0? 0001~0? 01%
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