JP2009524742A

JP2009524742A - 特に電磁鋼板の積層体の製造に適した熱延鋼板

Info

Publication number: JP2009524742A
Application number: JP2008551963A
Authority: JP
Inventors: アルヴェーディ、ジョヴァンニ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-01-26
Filing date: 2006-01-26
Publication date: 2009-07-02
Also published as: AU2006336817B2; WO2007086087A1; AU2006336817A1; EG26387A; RU2404265C2; CN101336304A; RU2008134725A; CA2636651A1; CN100558915C; BRPI0621050A2; US20100221140A1

Abstract

厚さ０．６５〜１．５ｍｍのシリコン含有量を減らした熱延低炭素鋼板は冷却状態で切断して積層体や、平行度や平面性に優れバリがないことが要求される多数の鋼板を重ねた構造の製品を製造するのに適しており、従来このような製品を作る際に使用されてきた冷間圧延の無方向性粒子シリコン鋼板の代用品として有効に使用できる。前記鋼板はシリコンの含有量が０．０３質量％未満であり、厚さは好ましくは０．６５〜１ｍｍの間でその公差を±０．０５ｍｍに減少させ、平行度は０．０２ｍｍ未満で、フェライト粒子の７０質量％がＡＳＴＭＥ１１２規格のグレード９〜１２で均一的な粒子構造を備えることを特徴とする。

Description

本発明は電動機のステータ材やロータ材のように切断される積層体を製造するに当たって現在まで使用されてきた冷間圧延鋼板に代わる特徴を備える低炭素熱延鋼板に関する。

例えば特許文献１（ＷＯ２００４／０１３３６５）、特許文献２（ＥＰ１４１１１３８）には、冷間圧延と焼鈍処理をすることによって切断後に電動機のステータ材やロータ材のような積層体を製造するのに適した化学的‐物理的特徴を備える無方向性電磁鋼板が開示されている。

一般的に冷間圧延は所要コストや時間を考えると多少厄介な工程サイクルを含んでいる。更にシリコンの含有量が比較的高く、粒子があまり細かくない構造であることもまたこの種の鋼板の特徴である。実に上記の用途に通常使用される鋼板は一般的にシリコンの含有量が０．５質量％超で、透磁率を高めるためにフェライト粒子があまり微細でなく通常ＡＳＴＭ規格のグレード７よりもかなり劣る。
ＷＯ２００４／０１３３６５ＥＰ１４１１１３８

本発明の目的は、シリコンの含有量を減少させた厚さが０．６５から１．５ｍｍの低炭素熱延鋼板で、後の冷間圧延や追加処理が無くても、上記の用途に適した多層体を切断して形成できる積層構造を製造することができるような平面的特性や硬度と同様に金属学的特性や幾何学的特徴を特に示す熱延鋼板を提供することである。（即ち本発明は、微粒子構造を備えた厚さ０．６５〜１．５ｍｍの電磁鋼板を製造するための熱延鋼板において、シリコン含有量は０．０３質量％未満、平行度は０．０２ｍｍ未満、フェライト粒子の７０質量％がＡＳＴＭＥ１１２規格のグレード９〜１２の間であるという特徴を備え、この特徴を焼鈍工程、冷間圧延工程といった追加工程を経ずに得られることを特徴とする熱延鋼板である。）

本発明の鋼板は好ましくは、図５に概略的に示した本出願人名義の国際公報ＷＯ２００４／０２６４９７に記載される薄型スラブインラインシステムにより製造する。請求項１に記載するように本発明は、シリコン含有量が少なく（０．０３質量％未満）、ＡＳＴＭＥ１１２規格のグレード９より高い粒度を備えた微細構造で、厚さは０．６５〜１．５ｍｍ、平行度は０．０２ｍｍ未満で、粗さは１．３μｍ以上であることを特徴とする。（好ましくは請求項２記載のように、フェライト粒子のうち少なくとも８０質量％が前記規格のグレード９に対応する大きさよりも小さいことがよい。）

平均厚さは±０．０５ｍｍの厳格な公差で０．６５〜１．０ｍｍであることが好ましく、平行度は好ましくは０．０１ｍｍより更に少ないことが好ましい。酸洗や仕上工程を経た場合、本発明の鋼板の硬度はＨＲＢ５５／７０つまりＨＶ１１０／１４０に達する。

鋼板の粗さが１．３μｍ以上であるという特徴により、粗さによって出来た隙間に空気が存在するので、切断片を多層に積み上げる際に互いに密着して結合することを防止できる。また一般に上記特徴によってこの種の熱延鋼板は特に精度の良い切断に適したものとなるので、切断片のトリミングや矯正が不要である。このように、その後の通常インラインで自動的に行われる積層工程への準備が出来た状態となり、従来のシステムでは必要であったトリミングや矯正作業を排除することができる。（従って請求項６に記載のように積層係数（Ｐ／Ｐ´）が０．９０以上であるのがよい。そして本発明は「Ｃ≦０．０６質量％、Ｍｎ０．１０〜０．２０質量％、Ｓｉ＜０．０３質量％、Ｐ≦０．０１０質量％、Ｓ≦０．００５質量％、Ｃｒ≦０．１０質量％、Ｎｉ≦０．１２質量％、Ｍｏ≦０．０３質量％、Ａｌ０．０３０〜０．０５０質量％の成分を含むのがよい。」

本発明による鋼板の上記及び他の目的、利点、特徴を、図面を参照説明した以下の記載により明らかにする。

上述したように、本発明の熱延鋼板は焼鈍処理せずに切断して電磁鋼板の積層体を作るための冷間圧延鋼板に代用できる。この鋼板の厚さは０．６５〜１．５ｍｍで、好ましくは±０．０５ｍｍという厳格な公差で０．６５〜１．０ｍｍとし、平行度は０．０２未満で好ましくは０．０１ｍｍ未満とする。

従来の電磁鋼板はシリコン含有量が０．５質量％を超えておりフェライト粒子の粒度はＡＳＴＭＥ１１２規格のグレード７より低く透磁性が高いが、本発明の鋼板はシリコン含有量が極めて少なく（０．０３質量％未満）、粒度は上記規格でグレード９より高いにも関わらず、熱延の後に焼鈍処理をしてフェライト粒子のサイズを大きくした無方向性粒子シリコンベース鋼板と同様の磁性的特徴を示す。これはフェライト粒子がほぼ均等であって、粒子の７０質量％が上記ＡＳＴＭ規格のレベル９〜１２の粒度であることにより、鋼板の磁性が特に透過性に優れたものになる。鋼の透磁率に関しては基本的に粒子径サイズに左右されるが、実際にはどのサイズでも粒子の均一性も極めて重要であることが実験によって示されている。

図１に関して、本発明の鋼板の微細構造が如何に細かいかがわかる。実に粒子の８０質量％以上がＡＳＴＭＥ１１２規格のグレード９に対応するサイズよりも小さく、粒度はグレード９より優れている。

細かく一様であるという、フェライト粒子の均一性の特徴は図２に示す１０００倍に拡大したマイクロ写真からも特に分かる。

ここで、本発明の鋼板の別の特徴、つまり切断バリが低いという特徴に移る。市場で要求される切断バリ高さの上限は０．０４ｍｍであるが、図３のグラフでは０．０４ｍｍの値に達していないことが分かるので、本発明の鋼板はこの限界値を充分に満たしていることは明らかである。

意図する用途の製品、つまり限定はしないが特に電動機のステータ材やロータ材の製造に使用される電磁板積層体において鋼板の平面性と平行度を測定するために、形が整った多層体の重さ（Ｐ）と同じサイズの固体スチールブロックの重さ（Ｐ´）の比率として規定された積層係数を通常参照する。左側に多層体、右側に固体スチールブロックが描かれた図４から、積層係数の最大値が１であることは明らかである。前記係数Ｐ／Ｐ´より多層体の平行度を測定することができる。つまりバリや厚さの不均等性から隙間の存在が確認できるのである。鋼板の各位置で行われた実験によると、この係数は０．９０〜０．９９と冷間圧延鋼板に比べてとても高いだけでなく、平行度も０．０２ｍｍ未満や、更に低い０．０１ｍｍ未満に対応する高い評価の領域に属する。

本発明の鋼板は図５に概略的に描かれるような連続熱延の設備で製造する。これは国際公開公報ＷＯ２００４／０２６４９７の主題であり、この設備によって上記特徴を備えた本発明の鋼板を得ることができる。特に図の下部は圧延ステップが終わった鋼板に施すことも可能な酸洗工程と仕上工程に関し、この工程によりＨＲＢ５５／７７つまりＨＶ１１０／１４０の硬度に達する。

図６のフローチャートでは右側には本発明となる鋼板の製造サイクルの主な工程を示したものであり、冷間圧延を含んだ従来の製造サイクルよりも工程数が少ないことを示しているが、製品の品質は同等である。

本発明の鋼板が無方向性粒子を有する冷間圧延シリコンベース鋼板の代用品としてその適用において細かな磁性的特徴を要求しない場合には有効であることが、結果を以下の表１に記載した実験により証明された。尚、実験は本発明の鋼板、つまり追加的処理なしの熱延鋼板で製造した多層体で行い、冷間圧延、焼鈍し、仕上げ（１質量％）処理をした従来の鋼板で製造した同様の多層体と比較した。

表１において、
‐Ｗ１ＴとＷ１．５Ｔは、５０Ｈｚの交番磁場においてそれぞれ１．０及び１．５テスラの電磁誘導（分極）で計測した鋼１Ｋｇ中の磁気損失（Ｗａｔｔ／Ｋｇ）である。
‐Ｂ２５００、Ｂ５０００、Ｂ１００００は５０Ｈｚの交流で磁場の強さＨをそれぞれ２５００、５０００、１００００Ａ／ｍで計測した電磁誘導（分極）の値（単位テスラ）である。
‐サイクル１：熱延＋酸洗＋仕上げ
‐サイクル２：熱延＋酸洗＋冷間圧延（７０質量％超）＋焼鈍し＋仕上げ

表に記載した結果を見ると、本発明の熱間圧延鋼の性能はクオリティー面で冷間圧延、焼鈍し、仕上げという工程を経る従来の鋼板と全く同等である。透磁性の値も実際かなり近く（最大でもＢ１００００で０．６質量％の違いである）、磁気損失は本発明の鋼板の方が更に少ない。

本発明の鋼板製造は上記の通りシリコンの含有量が少なく冷間圧延、焼鈍工程を排除できるので従来技術に比べてより経済的である。これにより製造コスト全体の約１５質量％を削減できる。

本発明による鋼の他の利点は、従来の無方向性粒子のシリコン鋼が臨界状態にならないようにできることである。従来のシリコン鋼のスラブは、シリコンを含まない他の鋼よりも高い温度で熱して、後の圧延工程の前に制御された工程でかなりゆっくり冷却することによりスラブに亀裂が入るのを防いでいた。

最後に、以下に本発明による鋼板の組成分析の標準例を示す。尚、既に説明した通り、低炭素、シリコン分以外は結合構造ではない。その組成分析はＣ≦０．０６質量％、Ｍｎ０．１０〜０．２０質量％、Ｓｉ＜０．０３質量％、Ｐ≦０．０１０質量％、Ｓ≦０．００５質量％、Ｃｒ≦０．１０質量％、Ｎｉ≦０．１２質量％、Ｍｏ≦０．０３質量％、Ａｌ０．０３０〜０．０５０質量％である。

本発明による鋼板コイルの先頭部、中間部、終端部それぞれにおいて特定サイズの粒子の存在を多数の鋼板コイルで統計的に検知した度数分布グラフ図である。本発明による鋼板の微細構造を１０００倍の倍率で見た図である。本発明による鋼板の多数の切断片で実験的に検出したバリ高さの分布図である。（単位ｍｍ）平行度及び積層された切断片におけるバリの存在の指標として以下で参照される積層係数（イタリア基準ＵＮＩＥＮ１０１２６による圧延変数）の計算方法を図式化したものである。本発明の鋼板の製造に使用することが好ましい上記公開公報ＷＯ２００４／０２６４９７に示されるタイプの設備を概略的に示した図である。従来技術と本発明の鋼板製造サイクルを比較するフローチャートである。

Claims

微粒子構造を備えた厚さ０．６５〜１．５ｍｍの電磁鋼板を製造するための熱延鋼板において、シリコン含有量は０．０３質量％未満、平行度は０．０２ｍｍ未満、フェライト粒子の７０質量％がＡＳＴＭＥ１１２規格のグレード９〜１２の間であるという特徴を備え、この特徴を焼鈍工程、冷間圧延工程といった追加工程を経ずに得られることを特徴とする熱延鋼板。
フェライト粒子のうち少なくとも８０質量％が前記規格のグレード９に対応する大きさよりも小さいことを特徴とする請求項１記載の熱延鋼板。
前記厚さ０．６５〜１ｍｍの公差が±０．０５ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱延鋼板。
前記平行度は０．０１ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱延鋼板。
更に、粗さが１．３μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱延鋼板。
積層係数（Ｐ／Ｐ´）が０．９０以上であることを特徴とする請求項４又は５に記載の熱延鋼板。
酸洗と仕上げ処理後に硬度がＨＲＢ５５／７０つまりＨＶ１１０／１４０になることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱延鋼板。
Ｃ≦０．０６質量％、Ｍｎ０．１０〜０．２０質量％、Ｓｉ＜０．０３質量％、Ｐ≦０．０１０質量％、Ｓ≦０．００５質量％、Ｃｒ≦０．１０質量％、Ｎｉ≦０．１２質量％、Ｍｏ≦０．０３質量％、Ａｌ０．０３０〜０．０５０質量％の成分を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁鋼板。