无方向性电磁钢板制造技术

提供一种低铁损且拉伸强度及疲劳强度优异的无方向性电磁钢板，其具有下述成分组成：C：0.005质量％以下、Si：3～5质量％、Mn：5质量％以下、P：0.1质量％以下、S：0.01质量％以下、Al：3质量％以下、N：0.005质量％以下及Zn：0.0005～0.003质量％，余量为Fe及不可避免的杂质，关于所述无方向性电磁钢板，平均晶体粒径为40μm以下，直径为5μm以上的夹杂物为5个/mm

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无方向性电磁钢板
本专利技术涉及无方向性电磁钢板，具体来说，涉及适于电机的转子铁芯使用的无方向性电磁钢板。
技术介绍
对于电动汽车、空调的电机而言，由于要求高效率，因此通常使用内置磁铁式电机(IPM电机)。IPM电机的转子铁芯中，在狭缝(slot)部中埋入有永久磁铁，在高速旋转时，因离心力而会在桥部施加很大应力。从确保转子强度的观点出发使桥部的宽度增宽即可，但在该情况下，永久磁铁的漏磁通增多而使得电机效率下降，因而，桥宽在能够确保转子强度的范围内设计得尽可能窄。因此，电机铁芯中使用的电磁钢板需要能够耐受高速旋转时的离心力的拉伸强度及应对反复负荷的疲劳强度。另外，在集中绕组的电机中，由于在转子铁芯表面产生由高次谐波引起的铁损，因此，转子铁芯中使用的电磁钢板还需要高频铁损低。作为满足以上要求的转子铁芯用材料，例如，专利文献1中公开了具有Si：0.2～3.5质量％、Al：2.50质量％以下、Nb：0.05～8.0质量％的成分组成的高强度电磁钢板。另外，专利文献2中公开了一种高强度电磁钢板，其具有Si：2.0～3.5质量％、Al：0.02～3.0质量％、N：0.005～0.020质量％的成分组成，从制品板表面到深度为10μm的平均晶体粒径为10μm以下。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-159494号公报专利文献2：日本特开2005-113252号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，上述专利文献1中公开的技术由于利用了Nb的析出强化，因此虽然强度高，但存在铁损增加的问题。另外，上述专利文献2中公开的技术中，也由于含氮量高而存在铁损增加的问题。此外，作为谋求提高电磁钢板的拉伸强度及疲劳强度的手段，减少C、S、N等杂质元素并实现细粒化是有效的，但存在强度不均大的问题。本专利技术是鉴于现有技术存在的上述问题提出的，其目的在于，提供低铁损且拉伸强度及疲劳强度优异的无方向性电磁钢板。用于解决课题的手段本申请的专利技术人为了解决上述课题而反复进行深入研究。其结果发现，通过减少钢中夹杂物并减少作为杂质含有的Zn，从而能够在保持低铁损的同时，提高拉伸强度和疲劳强度、且能够减少强度不均，进而提出了本专利技术。即，本专利技术的无方向性电磁钢板具有下述成分组成，上述成分组成含有C：0.005质量％以下、Si：3～5质量％、Mn：5质量％以下、P：0.1质量％以下、S：0.01质量％以下、Al：3质量％以下、N：0.005质量％以下及Zn：0.0005～0.003质量％，余量为Fe及不可避免的杂质，平均晶体粒径为40μm以下，直径为5μm以上的夹杂物为5个/mm2以下，拉伸强度为600MPa以上且疲劳强度为450MPa以上。本专利技术的无方向性电磁钢板的特征在于，在前述成分组成的基础上，还含有0.1～5质量％的Cr。另外，本专利技术的无方向性电磁钢板的特征在于，在前述成分组成的基础上，还含有0.001～0.005质量％的Ca。另外，本专利技术的无方向性电磁钢板的特征在于，在前述成分组成的基础上，还含有从Sn：0.001～0.1质量％及Sb：0.001～0.1质量％中选择的1种或2种。另外，本专利技术的无方向性电磁钢板的特征在于，在前述成分组成的基础上，还含有从Ni：0.1～2质量％、Mo：0.001～0.05质量％、Cu：0.01～0.2质量％、Mg：0.001～0.005质量％、REM：0.001～0.005质量％及(Ti+V)：0.005～0.05质量％中选择的至少1种成分。专利技术的效果根据本专利技术，能够提供低铁损且拉伸强度及疲劳强度优异的无方向性电磁钢板。并且，通过使用上述无方向性电磁钢板，从而能够稳定地提供高频铁损特性优异的高速旋转电机的转子铁芯材料。附图说明图1是示出平均晶体粒径与疲劳强度的关系的曲线图。图2是示出圆当量直径为5μm以上的夹杂物个数与疲劳强度的关系的曲线图。图3是示出Zn含量与拉伸强度TS的标准偏差σ的关系的曲线图。具体实施方式说明作为开发本专利技术的契机的实验。＜实验1＞首先，为了调查晶体粒径对疲劳强度的影响，将含有C：0.0018质量％、Si：3.4质量％、Mn：0.6质量％、P：0.01质量％、S：0.002质量％、Al：0.9质量％、N：0.0013质量％、Zn：0.0012质量％及O：0.0020质量％的钢在实验室中熔解、在铸造以制成钢锭后，进行热轧以制成板厚2mm的热轧板。接下来，在100体积％的N2气氛下实施1000℃×30s的热轧板退火后进行酸洗，并进行冷轧以制成板厚0.25mm的冷轧板，在20体积％H2-80体积％的N2气氛下，将均热时间设为10s，使均热温度在650～1000℃的范围各种变化，并实施最终退火。接下来，将轧制方向设为长度方向，从上述最终退火板采集具有宽度为5mm、长度为150mm的平行部的疲劳试验片，供于疲劳试验。此时，针对平行部实施3.2S的精加工(基于JISB0601(1970)。以下相同)，沿长度方向使用800号的砂纸实施研磨。疲劳试验在拉伸-拉伸、应力比0.1、频率20Hz的条件下进行，将107次重复中也未发生断裂的应力振幅设为疲劳极限。另外，关于试验片的平均晶体粒径，在对轧制方向剖面进行研磨并使用硝酸乙醇进行蚀刻后，基于JISG0551进行测定。图1中示出平均晶体粒径与疲劳极限的关系。从该图可知，通过使平均晶体粒径微细化，疲劳极限提高，具体来说，通过使平均晶体粒径为40μm以下，疲劳极限达到450MPa以上。另外，通过使平均晶体粒径为40μm以下，还能够确保拉伸强度为600MPa以上的强度。根据该结果可知，在本专利技术中，将制品板的平均晶体粒径规定为40μm以下。优选为30μm以下。在此，上述疲劳极限450MPa为HEV/EV电机的转子用材料所需要的避免转子的桥部的因重复使用而破坏的下限值。需要说明的是，优选的疲劳极限为470MPa以上、拉伸强度为650MPa以上。＜实验2＞接下来，为了调查制造性，在将含有C：0.0020质量％、Si：3.5质量％、Mn：0.4质量％、P：0.01质量％、S：0.001质量％、Al：0.7质量％、N：0.0016质量％及Zn：0.0011质量％的钢在实验室中以10次装载进行熔解、铸造以制成钢锭后，进行热轧以制成板厚2mm的热轧板。接下来，对该热轧板在100体积％的N2气氛下实施1000℃×30s的热轧板退火后进行酸洗，并进行冷轧以制成板厚0.25mm的冷轧板，在20体积％H2-80体积％的N2气氛下，实施800℃×10s的最终退火。针对由上述10次装载得到的各最终退火板评价疲劳特性，在由部分的装载得到的最终退火板中确认到疲劳极限显著低。为了调查其原因，对钢板表面进行50μm研磨，使用SEM(扫描型电子显微镜)观察研磨后的表面，在疲劳极限低的材料中观察到粗大的夹杂物。根据该结果，认为粗大的夹杂物作为疲劳试验时的龟裂的起点起作用，使疲劳极限降低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.无方向性电磁钢板，其具有下述成分组成，所述成分组成含有C：0.005质量％以下、Si：3～5质量％、Mn：5质量％以下、P：0.1质量％以下、S：0.01质量％以下、Al：3质量％以下、N：0.005质量％以下及Zn：0.0005～0.003质量％，余量为Fe及不可避免的杂质，/n平均晶体粒径为40μm以下，/n直径为5μm以上的夹杂物为5个/mm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181227 JP 2018-245590;20190905 JP PCT/JP2019/0341.无方向性电磁钢板，其具有下述成分组成，所述成分组成含有C：0.005质量％以下、Si：3～5质量％、Mn：5质量％以下、P：0.1质量％以下、S：0.01质量％以下、Al：3质量％以下、N：0.005质量％以下及Zn：0.0005～0.003质量％，余量为Fe及不可避免的杂质，
平均晶体粒径为40μm以下，
直径为5μm以上的夹杂物为5个/mm2以下，
拉伸强度为600MPa以上且疲劳强度为450MPa以上。


2.根据权利要求1所述的无方向性电磁钢板，其特征在于，在上述成分组成的基础...

【专利技术属性】
技术研发人员：尾田善彦，财前善彰，大久保智幸，田中孝明，宫本幸乃，
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