無(wú)取向性電磁鋼板及其熱軋鋼板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)用電動(dòng)機(jī)等的鐵芯 材料所使用的高磁通密度且低鐵損的無(wú)取向性電磁鋼板、以及作為其原材料的熱乳鋼板。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，混合動(dòng)力汽車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)的實(shí)用化在快速發(fā)展。對(duì)于這些汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng) 機(jī)、發(fā)電機(jī)用電動(dòng)機(jī)而言，隨著驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展，能夠?qū)︱?qū)動(dòng)電源的頻率進(jìn)行控制，因此，為 了使電動(dòng)機(jī)小型化，可變速運(yùn)行、以高于商用頻率的高頻區(qū)域進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)正在 增加。與此相伴，從實(shí)現(xiàn)高效率化和高輸出化的觀點(diǎn)考慮，對(duì)于用于這樣的電動(dòng)機(jī)的鐵芯的 無(wú)取向性電磁鋼板而言，強(qiáng)烈地要求其高磁通密度化和在高頻區(qū)域的低鐵損化。
[0003] 作為降低無(wú)取向性電磁鋼板的鐵損的方法，以往通常使用通過(guò)增加 Si、Al、Mn等提 高電阻率的元素的添加量來(lái)降低渦流損耗的方法。但是，對(duì)于這種方法而言，存在無(wú)法避免 磁通密度降低的問(wèn)題。
[0004] 因此，提出了若干提高無(wú)取向性電磁鋼板的磁通密度的技術(shù)。例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)1中 提出了在C: 0.005質(zhì)量％以下、Si :0.1~1.0質(zhì)量％、sol. A1:小于0.002質(zhì)量％的鋼原材料 中添加0.05~0.200質(zhì)量％范圍的P，且將Μη降低至0.20質(zhì)量％以下，由此實(shí)現(xiàn)高磁通密度 化的技術(shù)。但是，將該方法應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，存在乳制工序等中頻繁發(fā)生板斷裂等不良情 況，而不得不停止生產(chǎn)線、使成品率降低等問(wèn)題。另外，由于Si含量低至0.1~1.0質(zhì)量％，因 此存在鐵損、特別是高頻區(qū)域的鐵損較高的問(wèn)題。
[0005] 另外，專(zhuān)利文獻(xiàn)2中提出了使含有Si :1.5~4.0質(zhì)量％和此:0.005~11.5質(zhì)量％的 鋼原材料中的A1含量為0.017質(zhì)量％以下來(lái)實(shí)現(xiàn)高磁通密度化的技術(shù)。但是，由于該方法中 的冷乳采用了室溫下的1次乳制法，因此無(wú)法獲得足夠的磁通密度提高效果。需要說(shuō)明的 是，雖然如果將上述冷乳設(shè)為中間夾有中間退火的兩次以上的冷乳則能夠?qū)崿F(xiàn)磁通密度的 提高，但存在制造成本增高的問(wèn)題。另外，將上述冷乳設(shè)為使板溫為200°C左右進(jìn)行乳制的 溫乳對(duì)于磁通密度的提高也是有效的，但存在需要對(duì)應(yīng)該溫乳的設(shè)備、工序管理等的問(wèn)題。
[0006] 另外，與降低Μη、Α1的含量、添加 P的方法不同，專(zhuān)利文獻(xiàn)3等公開(kāi)了以下內(nèi)容:為了 實(shí)現(xiàn)高磁通密度化，可以向以重量％計(jì)(：:0.02%以下、31或31+41:4.0%以下、111 :1.0%以 下、P:0.2%以下的鋼坯中添加 Sb、Sn。
[0007] 另外，專(zhuān)利文獻(xiàn)4中提出了如下技術(shù):將以重量％計(jì)含有C<0.008%、Si <4%、A1 < 2.5%、Mn < 1.5%、P < 0.2%、S < 0.005%、N < 0.003%的熱乳板中的氧化物類(lèi)夾雜物的 組成比率控制為ΜηΟ/(3?〇2+Α?2〇3+ε&0+ΜηΟ)< 0.35,由此使乳制方向上拉伸的夾雜物數(shù)量 減少，提高晶粒生長(zhǎng)性。然而，該技術(shù)在Μη含量較低的情況下存在由于微細(xì)的MnS等硫化物 析出而使磁特性、特別是鐵損特性變差的問(wèn)題。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0010] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特公平06-080169號(hào)公報(bào)
[0011 ] 專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本專(zhuān)利第4126479號(hào)公報(bào)
[0012] 專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本專(zhuān)利第2500033號(hào)公報(bào)
[0013] 專(zhuān)利文獻(xiàn)4:日本專(zhuān)利第3378934號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 發(fā)明要解決的課題
[0015] 然而，對(duì)于上述現(xiàn)有技術(shù)而言，實(shí)際情況是:在不需要新的相應(yīng)設(shè)備、工序管理的 情況下，難以以較低成本、生產(chǎn)率良好地制造在渦流損耗足夠低的Si含量超過(guò)3.0質(zhì)量％的 范圍中磁通密度較高、且在高頻區(qū)域的鐵損較低的無(wú)取向性電磁鋼板。
[0016] 本發(fā)明是鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題而完成的，其目的在于提供一種高磁通密度， 而且不僅在商用頻率、在高頻區(qū)域也具有低鐵損的無(wú)取向性電磁鋼板、以及作為其原材料 的熱乳鋼板。
[0017]解決問(wèn)題的方法
[0018] 發(fā)明人等為了解決上述課題，著眼于鋼板中存在的氧化物類(lèi)夾雜物反復(fù)進(jìn)行了深 入研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，為了提高無(wú)取向性電磁鋼板的磁通密度，采取以下方法是有效的：盡 量降低Μη和sol. A1，并且添加 Ca，使熱乳鋼板中及制品板中存在的氧化物類(lèi)夾雜物的組成 比率控制在特定范圍內(nèi)，從而完成了本發(fā)明。
[0019] 即，本發(fā)明為一種無(wú)取向性電磁鋼板，其具有如下成分組成:含有C: 0.0050質(zhì)量％ 以下、Si:超過(guò)1.5質(zhì)量％且為5.0質(zhì)量％以下、Mn :0.10質(zhì)量％以下、sol. A1:0.0050質(zhì)量％ 以下、P:超過(guò)0.040質(zhì)量％且為0.2質(zhì)量％以下、S:0.0050質(zhì)量％以下、N:0.0040質(zhì)量％以下 及Ca:0.001~0.01質(zhì)量％，余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，
[0020] 在鋼板中存在的氧化物類(lèi)夾雜物中，以下述式（1)定義的CaO的組成比率為0.4以 上，
[0021] CaO/(Si〇2+Al2〇3+CaO) · · · (1)，
[0022] 和/或，以下述式(2)定義的Al2〇3的組成比率為0.3以上，
[0023] Al2〇3/(Si〇2+Al2〇3+CaO) · · · (2)。
[0024] 本發(fā)明的無(wú)取向性電磁鋼板的特征在于，除了上述成分組成以外，還分別含有 0.01~0.1質(zhì)量％的選自Sn和Sb中的一種或兩種。
[0025] 另外，本發(fā)明為一種熱乳鋼板，其作為上述無(wú)取向性電磁鋼板的原材料，所述熱乳 鋼板具有如下成分組成：含有C:0.0050質(zhì)量％以下、Si:超過(guò)1.5質(zhì)量％且為5.0質(zhì)量％以 下、Mn :0.10質(zhì)量％以下、sol. A1:0.0050質(zhì)量％以下、P:超過(guò)0.040質(zhì)量％且為0.2質(zhì)量％以 下、S:0.0050質(zhì)量％以下、N:0.0040質(zhì)量％以下及Ca:0.001~0.01質(zhì)量％，余量由Fe及不可 避免的雜質(zhì)構(gòu)成，
[0026] 在鋼板中存在的氧化物類(lèi)夾雜物中，以下述式（1)定義的CaO的組成比率為0.4以 上，
[0027] CaO/(Si〇2+Al2〇3+CaO) · · · (1)
[0028] 和/或，以下述式(2)定義的Al2〇3的組成比率為0.3以上，
[0029] Al2〇3/(Si〇2+Al2〇3+CaO) · · · (2)。
[0030] 本發(fā)明的熱乳鋼板的特征在于，除了上述成分組成以外，還分別含有0.01~0.1質(zhì) 量％的選自Sn和Sb中的一種或兩種。
[0031] 發(fā)明的效果
[0032] 根據(jù)本發(fā)明，能夠不需要新的相應(yīng)設(shè)備、工序管理而低成本且生產(chǎn)率良好地提供 具有較高磁通密度且在商用頻率、高頻率區(qū)域鐵損較低的無(wú)取向性電磁鋼板。因此，本發(fā)明 的無(wú)取向性電磁鋼板可以?xún)?yōu)選用作電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)用電 動(dòng)機(jī)等鐵芯材料。
【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1是示出鋼板中存在的氧化物類(lèi)夾雜物的組成比率對(duì)磁通密度B5Q的影響的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]首先，發(fā)明人等參考上述現(xiàn)有技術(shù)，使用盡量降低了 Μη和A1的含量、且添加了 P和 Sn和/或Sb的成分系的鋼坯，具體來(lái)說(shuō)，使用了含有C:0.0017質(zhì)量％、31:3.3質(zhì)量％、111: 0.03質(zhì)量％、？:0.08質(zhì)量％、5:0.0020質(zhì)量％、8〇1^1:0.0009質(zhì)量％、10.0018質(zhì)量％及 Sn:0.03質(zhì)量％的鋼坯，進(jìn)行了對(duì)通過(guò)改善集合組織來(lái)提高磁通密度的方案進(jìn)行研究的實(shí) 驗(yàn)，。
[0035] 但是，以1100°C對(duì)上述鋼坯進(jìn)行加熱后熱乳至2.0mm厚度時(shí)，發(fā)生了部分材料由于 脆性而發(fā)生破裂、斷裂的問(wèn)題。因此，為了闡明破裂的原因，對(duì)破裂的熱乳過(guò)程中的鋼板進(jìn) 行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，破裂部中S變濃。在該S變濃的部分未確認(rèn)到Μη的變濃，因此推測(cè)其脆 性的原因是由于鋼中的S在熱乳時(shí)形成了低熔點(diǎn)的FeS。
[0036] 為了防止因生成FeS而導(dǎo)致的脆性，可以降低S，但降低S會(huì)增加脫硫成本，因此受 到限制。另一方面，也有添加 Μη來(lái)抑制因 S導(dǎo)致的脆性的方法，但Μη的添加對(duì)于提高磁通密 度是不利的。
[0037]因此，發(fā)明人等考慮到如果添加 Ca將S固定為CaS而使其析出，則能夠防止液態(tài)FeS 的生成而能夠防止熱乳時(shí)的脆性，并進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)。
[0038] 將含有 C:0.0017質(zhì)量 ％、51:3.3質(zhì)量％、]?11:0.03質(zhì)量％、？:0.09質(zhì)量％、5:0.0018 質(zhì)量％、8〇1.厶1 :0.0005質(zhì)量％川:0.0016質(zhì)量％、511:0.03質(zhì)量％及03:0.0030質(zhì)量％的鋼 坯再加熱至ll〇〇°C的溫度，并熱乳至2.0_厚度時(shí)，未發(fā)生破裂、斷裂。
[0039] 由以上結(jié)果可知，添加 Ca對(duì)于防止熱乳時(shí)的破裂、斷裂是有效的。
[0040] 接下來(lái)，發(fā)明人等用掃描電子顯微鏡（SEM)觀察了以上述成分體系的鋼坯為原材 料而制造的熱乳板和產(chǎn)品板(最終退火板）的與乳制方向垂直的截面(C截面），對(duì)鋼板中存 在的氧化物類(lèi)夾雜物的成分組成進(jìn)行分析，研究了其分析結(jié)果與產(chǎn)品板的磁特性之間的關(guān) 系。其結(jié)果確認(rèn)了磁特性因鋼板中存在的氧化物類(lèi)夾雜物的成分組成、特別是CaO的組成比 率和Ah〇3的組成比率而發(fā)生變動(dòng)的傾向。
[0041]因此，發(fā)明人等為了使上述成分體系的鋼中的氧化物類(lèi)夾雜物的成分組成發(fā)生改 變，還對(duì)將用作脫氧劑的A1和Ca的添加量進(jìn)行了各種改變的鋼進(jìn)行熔煉，并進(jìn)行連續(xù)鑄造 而制成鋼坯，所述鋼具體而言是具有C: 0.001