无方向性电磁钢板及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用作电气设备的铁芯材料的无方向性电磁钢板及其制造方法，特 别涉及铁损优良的无方向性电磁钢板及其制造方法。
[0002] 本申请基于2013年04月09日在日本申请的特愿2013-081078号主张优先权，在 此引用其内容。
【背景技术】
[0003] 无方向性电磁钢板可用作重型电机、家电用等各种发动机的铁芯材料。用于商业 时，以铁损分级，可根据发动机或变压器的设计特性区分使用。近年来，从节能的观点出发， 迫切要求无方向性电磁钢板进一步低铁损化和高磁通密度化。
[0004] 一般而言，若钢板中存在微细的析出物，则退火时的晶粒成长会受到阻碍，铁损发 生劣化。特别是不可避免地混入至钢板中的Cu会生成微细的Cu硫化物，该微细的Cu硫化 物会阻碍无方向性电磁钢板的晶粒成长。结果，铁损发生劣化。而且，钢板中存在的微细的 Cu硫化物会使磁滞损耗劣化。磁滞损耗的劣化也会导致铁损的劣化。
[0005] 因此，以往，为了改善无方向性电磁钢板的铁损，提出了控制热乳中硫化物的析 出、利用脱硫减少硫化物的方法、最终退火后利用快速冷却控制Cu硫化物的析出等方法。
[0006] 例如专利文献1中，公开有如下方法：将含有0. 2%以下的Cu的钢坯在900~ 1100°C的范围内保持30分钟以上，之后，保持1150°C的高温，接着开始进行乳制，并且将最 终热乳中的冷却速度抑制为50°C /秒以下，从而将Cu硫化物的分散状态控制为对于无方向 性电磁钢板的磁特性、即铁损和磁通密度而言优选的状态。然而，此方法中，在生产率方面 存在问题，即因板坯加热温度的低温化所致的乳制负载的增大、或冷却速度难以严格控制 等。
[0007] 专利文献2中公开了如下方法：直至铸造结束时，向钢水中添加CaSi，将S含量控 制为0. 005%以下，以1000°C以上的温度对板坯进行加热之后，进行热乳，在特定的温度区 域进行卷材卷取，从而避免生成微细的析出物。然而，此方法中，需要高纯度钢，但无法避免 因以不可避免的程度混入的Cu导致形成微细Cu硫化物，因此存在因Cu混入反而使磁特性 劣化的问题。
[0008]而且，专利文献3中公开了如下技术：最终退火后，在500~600°C的温度区域至 300°C之间，以10~50°C /秒的冷却速度进行骤冷，抑制Cu硫化物的析出。然而，根据非 专利文献1和2等可知在50°C /秒以上的冷却速度下Cu硫化物也会在冷却中析出这一事 实。也就是说，在进行10~50°C /秒左右的冷却的专利文献3的技术中，难以完全地抑制 Cu硫化物的析出。
[0009] 专利文献4~6中公开了如下技术：通过控制最终退火后的冷却速度而期待磁特 性的提升。然而，这些方法中，无法使Cu硫化物无害化。
[0010] 现有技术文献
[0011] 专利文献
[0012] 专利文献I :日本特开2010-174376号公报
[0013] 专利文献2:日本特开平10-183244号公报
[0014] 专利文献3:日本特开平9-302414号公报
[0015] 专利文献4:日本特开2011-006721号公报
[0016] 专利文献5:日本特开2006-144036号公报
[0017] 专利文献6:日本特开2003-113451号公报
[0018] 非专利文献
[0019]非专利文献 I :CAMP-ISIJ Vol. 25(2012)，pl080
[0020] 非专利文献 2 :CAMP-ISIJ Vol. 22 (2009)，pl284
[0021] 非专利文献 3 :j. Flux Growth vol. 5 (2010)，p48
[0022] 非专利文献 4 〖Materials Transactions vol. 53 (2012)，p645
[0023]非专利文献 5 :Tetsu_t〇-Hagane vol. 83 (1997)，p479
[0024]非专利文献 6 :Tetsu_t〇-Hagane vol. 92 (2006)，p609
【发明内容】
[0025] 发明要解决的技术问题
[0026] 本发明鉴于上述问题，其目的在于提供一种通过在使Cu硫化物无害化的同时使 结晶粒径粗大化、从而在不导致成本增加或生产率下降的情况下使铁损优良的无方向性电 磁钢板、及其制造方法。
[0027] 用于解决技术问题的手段
[0028] 为了解决上述课题，本发明关于钢板的化学成分和制造条件对硫化物的状态与铁 损的关系的影响进行了反复讨论。结果发现，在不同的制造条件下所得的无方向性电磁钢 板中，有下述情况：虽然以往所知的对铁损有影响的硫化物的大小或数密度为相同程度，但 是铁损会产生大的差别。因此，本发明人们对硫化物的形态和结构进一步进行详细调查，发 现了 Cu硫化物的原子结构的差别导致铁损存在差别的可能性，具体而言，是作为母相的Fe 的晶格与Cu硫化物的匹配性对磁畴壁移动产生影响的可能性。本发明基于上述见解而完 成，将以下（1)~（8)作为要旨。
[0029] (1)也就是说，本发明的一个方式的无方向性电磁钢板中，化学成分以质量％计 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Fe和杂质；在对电解提取残渣进行的X射线衍射中所得的、2 0 = 46.4°时出现的具有 Hexagonal结构（最密六方晶结构）的Cu硫化物的衍射强度I2 0 = 46.4、与2 0 = 32. 3°时 出现的具有Cubic结构（立方晶结构）的Cu硫化物的衍射强度I2 0 = 32.3满足下述式1。
[0030]I20 = 46.4/I20 = 32.0? 5式1
[0031] (2)上述⑴所述的无方向性电磁钢板，其中，当将上述Cu的以质量％计的含量设 为[% Cu]、将上述S的以质量％计的含量设为[% S]时，上述[% Cu]与上述[% S]可满 足[% Cu]/[% S]彡 2. 5。
[0032] (3)上述⑴或⑵所述的无方向性电磁钢板，其中，含有Cu且具有5~500nm的 直径的硫化物可含有0. 5~50个/ y m3。
[0033] (4)本发明的另一方式的无方向性电磁钢板的制造方法是制造上述（1)~（3)中 任一项所述的无方向性电磁钢板的制造方法，其具有：对钢坯进行热乳、获得热乳钢板的热 乳工序；对上述热乳钢板进行退火的热乳板退火工序；对上述热乳钢板进行酸洗的酸洗工 序；对上述热乳钢板进行冷乳、获得冷乳钢板的冷乳工序；及对上述冷乳钢板进行退火的 最终退火工序；上述最终退火工序中，对上述冷乳钢板在下述式2所示的Tl~1530°C下保 持30~3600秒之后，当将上述T1°C至式3所示的T2°C的平均冷却速度以°C /秒为单位设 为CR1、将上述T2°C至式4所示的T3°C的平均冷却速度以°C /秒为单位设为CR2时，按照上 述CRl与上述CR2满足下述式5、式6和式7的方式，将上述冷乳钢板冷却至T3°C以下的温 度区域。
[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的以质量％计的含量，[% S]是S的以质量％计的含量。
[0041] (5)上述（4)所述的无方向性电磁钢板的制造方法，其中，上述CRl可进一步满足 下述式8。
[0042] CRl > 20 式 8
[0043] (6)上述⑷或（5)所述的无方向性电磁钢板的制造方法，其中，上述CR2可进一 步满足下述式9。
[0044] CR2 彡 20 式 9
[0045] (7)上述⑷~（6)中任一项所述的无方向性电磁钢板的制造方法，其中，接着上 述最终退火工序，可进一步具备在上述T2°C以下且上述T3°C以上的温度范围内保持30秒 以上的追加退火工序。
[0046] (8)上述⑷~（7)中任一项所述的无方向性电磁钢板的制造方法，其中，在上述 热乳板退火工序中，可按照上述T1°C至室温的平均冷却速度CR3为15°C /秒以上的方式对 上述热乳钢板进行冷却。
[0047] 发明效果
[0048] 根据本发明的上述方式，即便不对无方向性电磁钢板实施高纯度化、板坯加热温 度的低温化、热乳条件的最佳化等，也能使微细Cu硫化物无害化，因此可提供铁损良好的 无方向性电磁钢板。
[0049] 另外，根据本发明的上述方式，无方向性电磁钢板所要求的除了铁损以外的特性 (磁通密度、加工性等）能确保在以往材料同等的水平以上。
【附图说明】
[0050] 图1是表示I2 0 = 46.4/I2e =32.3与铁损的关系的图表。
[0051] 图2是表示本实施方式的无方向性电磁钢板的制造工序的一个例子的流程图。
【具体实施方式】
[0052] 以下，对于本发明的一个实施方式的无方向性电磁钢板（有称为本实施方式的无 方向性电磁钢板的情况）及其制造方法进行详细说明。含量的％全部为质量％。
[0053] C :0? 0001~0? 01%
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