JP4123675B2

JP4123675B2 - Non-oriented electrical steel sheet

Info

Publication number: JP4123675B2
Application number: JP2000090455A
Authority: JP
Inventors: ゆか小森; 修近藤; 一道佐志; 正樹河野; 厚人本田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-03-29
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2020-03-29
Also published as: JP2001279397A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、磁気特性に優れる無方向性電磁鋼板、特に商用周波数よりも高い周波数において用いる場合に良好な磁気特性を有し、また使用における騒音の少ない無方向性電磁鋼板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Fe−Si合金は、軟質磁気特性に優れる材料として知られていて、主にSi量が3.5 mass％以下の電磁鋼板として商用周波数用の各種鉄心を中心に多用されている。しかし、使用周波数が商用周波数よりも高い場合には、かかるSi量3.5 mass％以下の電磁鋼板では鉄損が大きくなる不利がある。そのため、このような商用周波数よりも高い周波域での鉄損特性を改善するためには、更に電気抵抗の高い材料が求められている。
【０００３】
ここに、鋼中のSi量を増やせば電気抵抗が増大するから、上記のような高周波域での鉄損を低減する上で好都合である。しかし、その一方で、Si量が3.5 mass％を超えると、合金が極めて硬く脆くなり、加工性が劣ってしまうので圧延による製造、加工が困難となる。特にSi量が5.0 mass％を超える場合には、冷間加工はもちろんのこと、温間加工も不可能になってしまう。
【０００４】
この高Si鋼の加工性を改良し、6.5 mass％程度のSiを含有しても工業的に鋼板を製造できる技術としては、特開昭６１−１６６９２３号公報に開示されている低温強圧下の熱間圧延による方法、そして特開昭６２−２２７０７８号公報に開示されているSiの拡散浸透処理による方法が代表的である。
【０００５】
しかし、前者の特開昭６１−１６６９２３号公報に開示された技術は、合金としての脆性を見かけ上改善すべく圧延組織の微妙な調整が必要とされ、製造過程で厳密な制御を行うことから、工業的に安定して生産するのは困難と推定される。一方、後者の特開昭６２−２２７０７８号公報に開示された技術では、特殊な拡散浸透法を用いるため、工業的な製造を行う場合にはコストにおいて極めて不利と考えられる。しかも、良好な高周波磁気特性を得るために更に電気抵抗を上げるには限界があるものの、Si量をこれらの方法で増量しても、高々80μΩcmの水準までにとどまらざるを得ない。特に、通常の工業的な圧延法で製造できる3.5 mass％以下のSi量の場合、50μΩcm台までの比抵抗しか得られなかった。また、これらのFe−Si合金は、耐食性が劣る点も鉄心などの用途においては問題とされていた。
【０００６】
また、Alは磁気特性の観点でSiと同様に電気抵抗を増大させる効果があり、しかもSi程は加工性を劣化させないことから、Siの一部をAlで置換することにより、加工性が改善されることが知られている。AlはSiよりコスト高であり、磁束密度の減少が大きいなどの弱点があるが、例えばSi：3 mass％、Al：0.7 mass％の組成の鋼は、Si：3.7 mass％の組成の鋼よりも加工性、冷延性が良好であり、磁気特性がほぼ同等である。
【０００７】
しかし、Si：3 mass％以上の鋼において、SiとAlとの合計量が４mass％以上になると、冷間圧延が不能となり、更に、SiとAlとの合計量が６mass％を超える場合には、温間圧延も困難になっていた。しかも、この場合も結局、工業的には60μΩcm未満の比抵抗しか得られていなかった。
【０００８】
いずれにしても、単なるSiやAlの増加により高周波域での鉄損低減を図るよりも、本質的に加工性の改善された新たな成分系に従う合金によって、高周波域にわたる磁気特性と共に、加工性をも確保し、更に、耐食性と低廉性を満たすことが望ましい。
【０００９】
そこで、発明者らは、Fe−Si合金やFe−Si−Al合金について、高い固有抵抗と合金の良好な加工性の両立を達成すべく研究開発を行った末に、Crを共存させることが有効であることの知見を得て、その成果を特開平１１−３４３５４４号公報に開示した。すなわち、これまでは、Fe−Si合金やFe−Si−Al合金において、Crを添加するほど靱性は劣化すると考えられてきたが、Siが3 mass％以上の含有量であっても、Ｃ及びＮの含有量を十分に低減した上で、一定量以上のCrを含有させることにより、むしろ高い靱性が得られること、またCrをSiやAlとともに含有させることにより、電気抵抗の増大に起因して高周波域での鉄損低減が実現されること、をそれぞれ見出した。特に、製造時の加工性が改善されるならば、板厚の薄い鋼板とすることが可能となるから、更なる高周波磁気特性の改善が期待できるのである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
かように電磁鋼板に必要とされる基本的な性能の向上が実現したが、無方向性電磁鋼板にはさらに様々な性能が必要とされ、とりわけ高周波磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板においては使用時の騒音の低減が大きな課題となっている。すなわち、無方向性電磁鋼板における騒音は、該鋼板を電気機器の鉄心に用いた際などに、主に磁歪振動に起因して生じるものであり、特に使用周波数が高い場合には、騒音の抑制は必須である。
【００１１】
そこで、この発明は、Crを含有させた成分系によって、優れた高周波磁気特性を獲得した無方向性電磁鋼板において、その使用時に問題となる騒音を抑制する方途について提案することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
すなわち、この発明の要旨構成は次のとおりである。
（１）Cr：1.5mass％以上20mass％以下及びSi：2.5mass％以上10mass％以下を含有し、Ｃ及びＮを合計量で100ppm以下に低減し、残部は鉄及び不可避的不純物の成分組成に成り、かつ比抵抗が60μΩcm以上である無方向性電磁鋼板において、
鋼板表面に目付量が0.1〜10g／m²の絶縁被膜を有し、該絶縁被膜中に５mass％以上の樹脂を含み、
樹脂のガラス転移点Ｘ（℃）と樹脂の目付量Ｙ（ｇ／ m ² ）とが、下記式を満足することを特徴とする無方向性電磁鋼板。
記
ln （Ｙ）≧ 0.04 Ｘ− 3.5---- （イ）
【００１３】
（２）上記（１）において、鋼板がさらに、 Al ：５ mass ％以下を含有することを特徴とする無方向性電磁鋼板。
【００１４】
（３）上記（１）または（２）において、鋼板がさらに、 Mn 及びＰのいずれか１種又は２種のそれぞれを１ mass ％以下で含有することを特徴とする無方向性電磁鋼板。
【００１６】
（４）上記（１）ないし（３）のいずれかにおいて、樹脂のガラス転移点が140℃以下であることを特徴とする無方向性電磁鋼板。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の無方向性電磁鋼板について、まず、その成分組成の各成分範囲の限定理由を説明する。
Cr：1.5 mass％以上20.0mass％以下
Crは、Siまたは／及びAlとの相乗効果によって電気抵抗を大幅に向上させて高周波域での鉄損を低減し、更には耐食性を向上させる基本的な合金成分であり、特に、3.5 mass％以上のSiを含有する場合、又は３mass％以上のSiかつ１mass％を超えるAlを含有する場合であっても、温間圧延可能な程度の靱性を得るのに極めて有効であり、その観点からは２mass％以上を要する。なお、Si量やAl量が上記範囲よりも少ない場合には、Cr量が２mass％未満でも加工性が確保できるが、Crの加工性向上効果を発揮させ、かつ合金の比抵抗を60μΩcm以上とするためには、1.5 mass％以上のCrが必須である。一方、Cr量が20mass％を超えると靱性向上の効果が飽和するとともに、コスト上昇を招くため、Crの含有量は1.5 mass％以上20mass％以下、好ましくは10mass％以下と規定する。
【００１９】
Si：2.5 mass％以上10mass％以下
Siは、Crとの相乗効果によって電気抵抗を大幅に上昇させ、高周波域での鉄損を低減するのに有効な成分である。しかし、Si量が2.5 mass％未満ではCrやAlを併用しても磁束密度をあまり犠牲にせずに60μΩcm以上の比抵抗を得るには至らない。一方、10mass％を超えるとCrを含有させても温間圧延可能なまでの靱性が確保できないため、Siの含有量は2.5 mass％以上10mass％以下、好ましくは７mass％以下、より好ましくは3.5 mass％以上７mass％以下とする。
【００２０】
Al：5 mass％以下
Alは、Siと同様、Crとの相乗効果によって電気抵抗を大幅に向上させ、高周波域での鉄損を低減するのに有効な成分であるため、この発明では必要に応じてAlを含有させることができる。しかし、Al量が５mass％を超えるとコスト上昇を招く上に、Crの含有によっても温間圧延可能なまでの靱性が確保できなくなるため、Alは５mass％以下の下で含有させる必要がある。一方、Alの下限は特に限定する必要はないが、脱酸や結晶粒成長性の改善を所期する場合は、0.005 〜0.3 mass％程度を含有させ、またAlを積極的に電気抵抗の増大のために活用する場合は、0.5 mass％以上の範囲で含有させることが好ましい。したがって、Alは0.005mass％以上で含有させることが好ましく、より好ましくは0.5 mass％以上３mass％以下とする。
【００２１】
Ｃ及びＮ：合計量で100 ppm 以下
Ｃ及びＮは、Fe−Cr−Si系合金の靱性を劣化させるためにできる限り低減する必要があり、この発明に従うCr量、Si量及びAl量の下で高靱性を確保するためには、合計量で100 ppm 以下に抑えることが肝要である。好ましくは、Ｃ及びＮの各々が50 ppm以下、より好ましくは各30 ppm以下とする。
【００２２】
なお、Ｃ及びＮ以外の不純物量は特に限定されないが、例えばＳについては20ppm 以下、好ましくは10ppm 以下、より好ましくは５ppm 以下に、Ｏについては50ppm 以下、好ましくは30ppm 以下、より好ましくは15ppm 以下に、又は、不純物Ｃ＋Ｓ＋Ｎ＋Ｏの合計量で120 ppm 以下、好ましくは50ppm 以下に、規制することが推奨される。
【００２３】
Mn及びＰのいずれか１種又は２種のそれぞれを１mass％以下
Mn及びＰは、Fe−Cr−Si系合金に更に添加することにより、一層の電気抵抗の上昇を与えることができる。これらの成分の添加により、この発明の趣旨が損なわれることなく、更なる鉄損の低減が達成できる。しかし、これらの成分を大量に添加するとコスト上昇を招くため、それぞれの添加量は１mass％を上限とする。より好ましくは、それぞれ0.5 mass％以下とする。
【００２６】
ちなみに、この発明の磁性材料に優れる高加工性Fe−Cr−Si系合金薄板を製造するには、原料として純度99.9mass％以上の高純度の電解鉄、電解クロム、金属Si、金属Alを用いることが好ましい。Mn、Ｐを添加する場合には、これらも高純度原料を用いる。あるいは、転炉法で製造する場合には、所定の純度にまで十分に精錬し、かつ後工程での汚染を受けないように注意が必要である。
溶製に際しては、転炉法の他、例えば、高真空（10^-3Torr以下の圧力）の真空溶解炉を用いることが好ましい。
【００２７】
次いで、熱間圧延は、極力薄くまで圧延することによって、次工程の冷間圧延ないしは温間圧延における加工性、すなわち圧延性を良好にすることができる。これは、この発明のFe−Cr−Si系合金組成の場合には、熱延板の表面部分の方が中心部分よりも靱性が高く、加工性が優れているとの新知見に基づくものである。そのための熱延板の厚みは３mm以下、好ましくは2.5 mm以下、より好ましくは2.0 mm以下とする。
【００２８】
熱延板の靱性が改善されているため、更に温間や冷間で圧延して0.4 mm以下の厚みの薄板とすることができる。一般に、板厚を減じると、とりわけ高周波において渦電流損が有利に抑制され、低鉄損になることは周知である。しかし、これまでは高電気抵抗の材料は圧延性が悪く、通常の圧延法によっては0.5 mm程度までしか減厚されていなかった。また、単に厚みを減じてもヒステリシス損失のために、十分な鉄損低減ができないとされてきた。この点、この発明では、成分系と純度を選ぶことにより、減厚した場合の高周波鉄損特性の効果を促進し得ることを見出したのである。かかる減厚の効果を得るためには、板厚を0.4 mm以下とすることが有効である。ただし、0.01mmよりも薄くするには、コスト上、工業的に無理があるため、板厚の範囲を0.01〜0.4 mm、好ましくは0.03〜0.35mmと規定する。
【００２９】
このような減厚のための圧延においては、材料の加工性が優れているため、特に従来のように熱延板を焼鈍したり、冷間圧延ないし温間圧延の途中で中間焼鈍したりして圧延性を確保することが必ずしも必要でなく、熱延板焼鈍や中間焼鈍を省略して作業能率向上、省エネルギー化、コスト低減を図ることができる。その後の焼鈍や表面仕上げは、通常の電磁鋼板や電磁ステンレス鋼板と同様の工程が適用できる。
【００３０】
最後に、かくして得られた鋼板の表面に目付量：0.1 〜10ｇ／ｍ² にて絶縁被膜を形成する。この絶縁被膜の形成は、どのような方法でも構わないが、例えば、ロールコータ、バーコータ、フローコータ、スプレー塗装、ナイフコータ、静電塗装および電着塗装等の種々の方法が適用可能であり、必要に応じて焼き付けを実施すればよい。また、焼き付け方法も、熱風式、赤外線式および誘導加熱式等、特に規制するものではない。
【００３１】
ここで、絶縁被膜は、５〜100 mass％の樹脂を含むことが、肝要である。なぜなら、絶縁被膜中に樹脂が含まれていると、騒音の原因となる鋼板同士の振動が吸収される結果、磁気歪みによる振動を効果的に低減できるからである。この効果は、絶縁被膜中の樹脂含有量が５mass％以上において発揮されるから、樹脂含有量は５mass％以上、好ましくは10mass％以上とする。なお、上限については、特に規制する必要はなく、絶縁被膜が全て樹脂であってもよい。また、配合する樹脂の成分は、どのような種類のものでも、５mass％以上の添加で振動低減の効果を発揮する。
【００３２】
この絶縁被膜は、鋼板表面に目付量：0.1 〜10ｇ／ｍ² で形成する。すなわち、目付量が0.1 ｇ／ｍ² 未満では、均一塗布が困難となるため、一定の騒音吸収能力を確保するのが困難になる。一方10ｇ／ｍ² をこえると、被膜密着性が低下する傾向があり、また占積率も低下して実用的でなくなる。
【００３３】
また、絶縁被膜に含ませる樹脂には、該樹脂のガラス転移点Ｘ（℃）と絶縁被膜における樹脂の目付量Ｙ（ｇ／ｍ² ）とが、上記した式（イ）を満足するものを適用する。ここに、Ｃ：５ppm 、Si：3.8 mass％、Mn：0.006mass％、Cr：4.9 mass％、Al：0.006 mass％、Ｎ：12ppm およびＯ：14ppm の成分組成に成り、かつ比抵抗が83μΩcmである無方向性電磁鋼板の表面に、樹脂目付量およびガラス転移点を種々に変化させた、絶縁被膜を形成し、得られた鋼板について鉄心積層時の騒音を調査した。なお、騒音の調査は、ＤＣブラシレス型のモデルモータ（外径：108mm φ、内径：56mmφおよび積層：70mm）を作製して騒音を調査した。
【００３４】
その結果を図１に示すように、ｌｎ（Ｙ）＝0.04Ｘ−3.5 を境に、騒音の低減効果に差があり、上記した式（イ）を満足する範囲において、騒音が著しく低減されることがわかる。従って、絶縁被膜には、上記した式（イ）を満足する樹脂を適用することが有利である。
【００３５】
とりわけ、樹脂のガラス転移点が140 ℃以下であることが、推奨される。なぜなら、ガラス転移点が低くなるほど、無方向性電磁鋼板の使用温度域で軟らかくなって、衝撃吸収能力が高くなるからである。
【００３６】
ちなみに、樹脂種は、どのようなものでもよいが、例えばアクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、アミド樹脂、イミド樹脂またはこれらの２種以上の共重合や混合樹脂などが挙げられる。
【００３７】
【実施例】
小型溶解炉にて、表１に示す種々の成分組成になる合金を10kgずつ溶製した。これらの鋳塊を40mm×60mm×100 mmのサイズに切り出し、Ar中で1100℃に加熱して30min 保持した後、60mmを20mmに減厚する形状に粗圧延し、更に1100℃に再加熱して15min 保持してから、板厚2.3 mmまでに熱間圧延した。
【００３８】
【表１】

【００３９】
この鋼板から、板厚1.5 mm、幅10mm、長さ55mm、切り欠き2 mmＶノッチのシャルピー試験片を圧延方向と平行に採取し、25℃おきの温度でシャルピー衝撃値を測定して、脆性破面率が50％になる温度、すなわち延性−靱性遷移温度を靱性の指標として求めた。
【００４０】
次に、先の2.3 mm厚の熱延板の表面をショットブラストで手入れをしてから、途中焼鈍なしで冷間圧延を行って0.20mm厚の薄鋼板に仕上げた。但し、遷移温度が室温を超える場合には、300 ℃に予熱して温間圧延とした。また、特に遷移温度が200 ℃を超える場合には、加熱温度を450 ℃とし、パスごとに再加熱する方法で温間圧延とした。続いて、これらの薄鋼板から、外径30mm、内径20mmのリング状試験片を切り出し、水素中1000℃で60min の焼鈍ののち、BHアナライザにより周波数10kHz 、磁束密度0.1 Ｔに対する鉄損値を測定した。また、同じ薄鋼板から別途、幅30mm、長さ280 mmの試験片を切り出して上述と同様に焼鈍し、四端子法によって比抵抗を測定した。表２に各鋼種の遷移温度と温間圧延の加熱方法、比抵抗及び鉄損値を示す。
また、耐食性はJIS Z2371 に準拠した塩水噴霧試験を2 時間行い、板表面の錆発生面積率が20％以下なら「良」、20％を超え80％以下なら「中」、80％超えなら「劣」と判定した。
【００４１】
【表２】

【００４２】
さらに、上記の薄鋼板の表面に、ロールコータ塗布にて、表３および４に示す種々の絶縁被膜を形成し、該被膜付き鋼板を外径：108mm φおよび内径：56mmφに打ち抜き、それを70mm厚さに積層してボルト締めし、ＤＣブラシレス型モデルモータを作製して騒音を測定した。その結果を、表３および４に併記する。
【００４３】
【表３】

【００４４】
【表４】

【００４５】
【発明の効果】
この発明によれば、従来のSi量6.5 mass％までのFe−Si合金やFe−Al合金に比べて同等以上の高周波磁気特性を、優れた加工性および耐食性に併せて獲得した無方向性電磁鋼板において、その使用時に問題となる騒音を有利に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】絶縁被膜中樹脂のガラス転移点および目付量と騒音との関係を示す図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-oriented electrical steel sheet having excellent magnetic characteristics, and more particularly to a non-oriented electrical steel sheet having good magnetic characteristics when used at a frequency higher than a commercial frequency and having little noise during use.
[0002]
[Prior art]
Fe-Si alloys are known as materials having excellent soft magnetic properties, and are mainly used mainly as various types of iron cores for commercial frequencies as electromagnetic steel sheets having a Si content of 3.5 mass% or less. However, when the operating frequency is higher than the commercial frequency, there is a disadvantage that the iron loss is increased in the electrical steel sheet having the Si amount of 3.5 mass% or less. Therefore, in order to improve the iron loss characteristics in a frequency range higher than the commercial frequency, a material having higher electric resistance is required.
[0003]
Here, increasing the amount of Si in the steel increases the electrical resistance, which is advantageous in reducing the iron loss in the high frequency region as described above. However, on the other hand, if the Si content exceeds 3.5 mass%, the alloy becomes extremely hard and brittle, and the workability is inferior, so that it becomes difficult to manufacture and process by rolling. Especially when the Si content exceeds 5.0 mass%, not only cold working but also warm working becomes impossible.
[0004]
As a technique for improving the workability of this high-Si steel and industrially producing a steel sheet even if it contains about 6.5 mass% of Si, it is possible to apply the low-temperature strong pressure disclosed in JP-A-61-166923. A typical method is a method using hot rolling and a method using diffusion diffusion treatment of Si disclosed in JP-A-62-227078.
[0005]
However, the technique disclosed in the former Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-166923 requires fine adjustment of the rolling structure in order to apparently improve brittleness as an alloy, and performs strict control in the manufacturing process. It is estimated that it is difficult to produce industrially stable. On the other hand, in the latter technique disclosed in JP-A-62-227078, since a special diffusion permeation method is used, it is considered extremely disadvantageous in terms of cost when industrial production is performed. Moreover, although there is a limit to further increasing the electrical resistance in order to obtain good high-frequency magnetic characteristics, even if the amount of Si is increased by these methods, it must remain at a level of 80 μΩcm at the maximum. In particular, in the case of an Si amount of 3.5 mass% or less that can be produced by a normal industrial rolling method, only a specific resistance of the order of 50 μΩcm was obtained. Moreover, the point that these Fe-Si alloys are inferior in corrosion resistance has been a problem in applications such as iron cores.
[0006]
In addition, Al has the effect of increasing electrical resistance in the same way as Si in terms of magnetic properties, and it does not degrade workability as much as Si, so workability is improved by replacing part of Si with Al. It is known that Al is more expensive than Si and has weaknesses such as a large decrease in magnetic flux density. For example, steel with a composition of Si: 3 mass% and Al: 0.7 mass% is better than steel with a composition of Si: 3.7 mass%. Also have good workability and cold-rollability and almost the same magnetic properties.
[0007]
However, when the total amount of Si and Al is 4 mass% or more in steel with Si: 3 mass% or more, cold rolling becomes impossible, and when the total amount of Si and Al exceeds 6 mass%. Warm rolling has also become difficult. Moreover, in this case, only a specific resistance of less than 60 μΩcm was obtained industrially.
[0008]
In any case, rather than simply reducing iron loss in the high frequency range by simply increasing Si or Al, the alloy according to the new component system with essentially improved workability, along with magnetic properties over the high frequency range, workability In addition, it is desirable to satisfy corrosion resistance and low cost.
[0009]
Therefore, the inventors have made it possible to coexist Cr with Fe-Si alloy and Fe-Si-Al alloy after conducting research and development to achieve both high resistivity and good workability of the alloy. Obtaining knowledge that it is effective, the result was disclosed in JP-A-11-343544. That is, until now, in Fe-Si alloys and Fe-Si-Al alloys, it has been thought that the toughness deteriorates as Cr is added, but even if the Si content is 3 mass% or more, C and By reducing the N content sufficiently and adding more than a certain amount of Cr, rather high toughness can be obtained, and by adding Cr together with Si and Al, this is due to an increase in electrical resistance. And found that reduction of iron loss in the high frequency range was realized. In particular, if the workability at the time of manufacture is improved, it is possible to make a steel plate with a thin plate thickness, so that further improvement in high-frequency magnetic properties can be expected.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In this way, the basic performance required for electrical steel sheets has been improved, but non-oriented electrical steel sheets require more performance, especially in non-oriented electrical steel sheets with excellent high-frequency magnetic properties. Reduction of noise during use is a major issue. That is, noise in a non-oriented electrical steel sheet is mainly caused by magnetostrictive vibration when the steel sheet is used in an iron core of an electrical device. In particular, when the operating frequency is high, noise suppression is performed. Is essential.
[0011]
Accordingly, an object of the present invention is to propose a method for suppressing noise that becomes a problem during use in a non-oriented electrical steel sheet that has acquired excellent high-frequency magnetic properties by a component system containing Cr.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
That is, the gist configuration of the present invention is as follows.
(1) Cr: 1.5mass% or more and 20mass% or less and Si: 2.5mass% or more and 10mass% or less, C and N are reduced to 100ppm or less in the total amount, and the balance is the component composition of iron and inevitable impurities In a non-oriented electrical steel sheet having a specific resistance of 60 μΩcm or more,
The steel sheet has an insulating coating with a basis weight of 0.1 to 10 g / m ² , and the insulating coating contains 5 mass% or more of resin ,
The glass transition point of the resin X (° C.) and a resin unit weight Y (g / m ^2), but non-oriented electrical steel sheet you and satisfies the following expression.
Record
ln (Y) ≧ 0.04 X- 3.5 ---- (I)
[0013]
(2) In the above (1), the steel sheet further, Al: 5 mass% non-oriented electrical steel sheet you characterized by containing the following.
[0014]
(3) above (1) or (2), the steel sheet further non-oriented electrical steel sheet characterized by containing each of any one or two of Mn and P in 1 mass% or less.
[0016]
(4) The non-oriented electrical steel sheet according to any one of the above (1) to (3) , wherein the glass transition point of the resin is 140 ° C. or lower.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, with respect to the non-oriented electrical steel sheet of the present invention, first, the reasons for limiting each component range of the component composition will be described.
Cr: 1.5 mass% or more and 20.0 mass% or less
Cr is a basic alloy component that greatly improves electrical resistance by reducing the iron loss in the high frequency region and further improves the corrosion resistance due to the synergistic effect with Si and / or Al. Even if it contains more Si or more than 3 mass% Si and more than 1 mass% Al, it is extremely effective in obtaining toughness that can be warm-rolled. Requires 2 mass% or more. In addition, when the amount of Si or Al is less than the above range, workability can be secured even if the Cr amount is less than 2 mass%, but the Cr workability improvement effect is exhibited and the specific resistance of the alloy is set to 60 μΩcm or more. In order to achieve this, 1.5 mass% or more of Cr is essential. On the other hand, if the Cr content exceeds 20 mass%, the effect of improving toughness is saturated and the cost is increased, so the Cr content is defined as 1.5 mass% or more and 20 mass% or less, preferably 10 mass% or less.
[0019]
Si: 2.5 mass% or more and 10 mass% or less
Si is an effective component for greatly increasing electric resistance and reducing iron loss in a high frequency range by a synergistic effect with Cr. However, when the Si content is less than 2.5 mass%, even if Cr or Al is used in combination, a specific resistance of 60 μΩcm or more cannot be obtained without sacrificing the magnetic flux density. On the other hand, if it exceeds 10 mass%, the toughness until warm rolling cannot be ensured even if Cr is contained, the Si content is 2.5 mass% or more and 10 mass% or less, preferably 7 mass% or less, more preferably 3.5 mass. % To 7 mass%.
[0020]
Al: 5 mass% or less
Al, like Si, is an effective component for greatly improving electric resistance and reducing iron loss in the high frequency range due to a synergistic effect with Cr. Therefore, in the present invention, Al is contained as necessary. be able to. However, if the amount of Al exceeds 5 mass%, the cost increases, and the toughness until warm rolling can not be ensured by the inclusion of Cr. Therefore, Al needs to be contained under 5 mass% or less. On the other hand, there is no need to limit the lower limit of Al. However, when deoxidation and improvement of grain growth are expected, 0.005 to 0.3 mass% is added, and Al is actively increased in electrical resistance. When it is utilized for the purpose, it is preferably contained in the range of 0.5 mass% or more. Therefore, Al is preferably contained at 0.005 mass% or more, more preferably 0.5 mass% or more and 3 mass% or less.
[0021]
C and N: 100 ppm or less in total amount C and N must be reduced as much as possible in order to deteriorate the toughness of the Fe-Cr-Si alloy. In order to ensure high toughness, it is important to keep the total amount below 100 ppm. Preferably, each of C and N is 50 ppm or less, more preferably 30 ppm or less.
[0022]
The amount of impurities other than C and N is not particularly limited. For example, S is 20 ppm or less, preferably 10 ppm or less, more preferably 5 ppm or less, and O is 50 ppm or less, preferably 30 ppm or less, more preferably 15 ppm or less. Alternatively, it is recommended that the total amount of impurities C + S + N + O be regulated to 120 ppm or less, preferably 50 ppm or less.
[0023]
1 mass% or less of either one or two of Mn and P
By further adding Mn and P to the Fe—Cr—Si alloy, it is possible to further increase the electric resistance. By adding these components, the iron loss can be further reduced without impairing the gist of the present invention. However, if these components are added in a large amount, the cost increases, so the amount of each added is 1 mass%. More preferably, it is 0.5 mass% or less respectively.
[0026]
Incidentally, in order to manufacture a highly workable Fe-Cr-Si alloy thin plate excellent in the magnetic material of the present invention, high purity electrolytic iron, electrolytic chromium, metallic Si, and metallic Al with a purity of 99.9 mass% or more are used as raw materials. It is preferable. When adding Mn and P, these also use high purity raw materials. Or when manufacturing by a converter method, care is required so that it may refine | purify enough to predetermined purity, and may not receive the contamination in a post process.
In melting, it is preferable to use a vacuum melting furnace of high vacuum (pressure of 10 ⁻³ Torr or less) in addition to the converter method.
[0027]
Next, in hot rolling, the workability in the next step of cold rolling or warm rolling, that is, rollability, can be improved by rolling to a minimum thickness. This is based on the new knowledge that in the case of the Fe-Cr-Si alloy composition of the present invention, the surface portion of the hot-rolled sheet has higher toughness and excellent workability than the central portion. is there. For this purpose, the thickness of the hot rolled sheet is 3 mm or less, preferably 2.5 mm or less, more preferably 2.0 mm or less.
[0028]
Since the toughness of the hot-rolled sheet is improved, it can be further rolled hot or cold to form a thin sheet having a thickness of 0.4 mm or less. In general, it is well known that reducing the plate thickness advantageously suppresses eddy current loss, especially at high frequencies, resulting in low iron loss. However, until now, materials with high electrical resistance have poor rollability, and the thickness has been reduced only to about 0.5 mm by a normal rolling method. Further, it has been said that even if the thickness is simply reduced, sufficient iron loss cannot be reduced due to hysteresis loss. In this regard, in the present invention, it has been found that the effect of the high-frequency iron loss characteristic when the thickness is reduced can be promoted by selecting the component system and the purity. In order to obtain such a thickness reduction effect, it is effective to set the plate thickness to 0.4 mm or less. However, in order to make the thickness thinner than 0.01 mm, it is not industrially possible from the viewpoint of cost. Therefore, the thickness range is defined as 0.01 to 0.4 mm, preferably 0.03 to 0.35 mm.
[0029]
In rolling for such thickness reduction, the workability of the material is excellent, so in particular, the hot-rolled sheet is annealed as in the past, or the intermediate annealing is performed in the middle of cold rolling or warm rolling. Therefore, it is not always necessary to ensure the rollability, and it is possible to improve the work efficiency, save energy, and reduce the cost by omitting hot-rolled sheet annealing and intermediate annealing. Subsequent annealing and surface finishing can be applied to the same processes as those for normal electromagnetic steel sheets and electromagnetic stainless steel sheets.
[0030]
Finally, an insulating coating is formed on the surface of the steel sheet thus obtained with a basis weight of 0.1 to 10 g / m ² . Any method can be used to form this insulating film, but various methods such as roll coater, bar coater, flow coater, spray coating, knife coater, electrostatic coating and electrodeposition coating are applicable and necessary. Depending on the case, baking may be performed. Also, the baking method is not particularly limited, such as a hot air type, an infrared type, and an induction heating type.
[0031]
Here, it is important that the insulating coating contains 5 to 100 mass% of resin. This is because when the resin is contained in the insulating coating, the vibration caused by the magnetostriction can be effectively reduced as a result of the vibration of the steel plates that cause noise being absorbed. Since this effect is exhibited when the resin content in the insulating coating is 5 mass% or more, the resin content is 5 mass% or more, preferably 10 mass% or more. The upper limit is not particularly restricted, and the insulating coating may be entirely made of resin. Moreover, whatever kind of resin component is blended, the effect of reducing vibration is exhibited by addition of 5 mass% or more.
[0032]
This insulating coating is formed on the steel sheet surface with a basis weight of 0.1 to 10 g / m ² . That is, when the basis weight is less than 0.1 g / m ² , uniform coating becomes difficult, and it becomes difficult to secure a certain noise absorbing capability. On the other hand, if it exceeds 10 g / m ² , the film adhesion tends to decrease, and the space factor also decreases, making it impractical.
[0033]
In addition, the resin to be included in the insulating film is such that the glass transition point X (° C.) of the resin and the basis weight Y (g / m ² ) of the resin in the insulating film satisfy the above formula (A). We want to apply. Here, the composition is C: 5 ppm, Si: 3.8 mass%, Mn: 0.006 mass%, Cr: 4.9 mass%, Al: 0.006 mass%, N: 12 ppm and O: 14 ppm, and the specific resistance is 83 μΩcm. An insulating coating was formed on the surface of a non-oriented electrical steel sheet with various changes in the resin weight and glass transition point, and the resulting steel sheet was investigated for noise during the lamination of the iron core. The noise was investigated by making a DC brushless model motor (outer diameter: 108 mmφ, inner diameter: 56 mmφ and lamination: 70 mm).
[0034]
The results are as shown in FIG. 1, the boundary of ln (Y) = 0.04X- 3.5, there is a difference in the effect of reducing noise, in a range satisfying formula (I) described above, noise is significantly reduced I understand that. Therefore, it is advantageous to apply a resin that satisfies the above formula (A) to the insulating coating.
[0035]
In particular, it is recommended that the glass transition point of the resin be 140 ° C. or lower. This is because the lower the glass transition point, the softer the working temperature range of the non-oriented electrical steel sheet, and the higher the impact absorbing ability.
[0036]
By the way, any kind of resin may be used, for example, acrylic resin, urethane resin, epoxy resin, alkyd resin, polyolefin resin, styrene resin, vinyl acetate resin, phenol resin, melamine resin, amide resin, imide resin or these. 2 or more types of copolymerization, mixed resin, etc. are mentioned.
[0037]
【Example】
In a small melting furnace, 10 kg of alloys having various component compositions shown in Table 1 were melted. These ingots were cut into a size of 40 mm x 60 mm x 100 mm, heated in Ar to 1100 ° C and held for 30 min, then roughly rolled into a shape that reduced the thickness of 60 mm to 20 mm, and then reheated to 1100 ° C. For 15 minutes, and then hot rolled to a thickness of 2.3 mm.
[0038]
[Table 1]

[0039]
A Charpy specimen with a thickness of 1.5 mm, width of 10 mm, length of 55 mm, and a notch of 2 mm V-notch was taken from this steel plate in parallel with the rolling direction, and Charpy impact value was measured at a temperature of every 25 ° C. The temperature at which the area ratio becomes 50%, that is, the ductile-toughness transition temperature was determined as an index of toughness.
[0040]
Next, the surface of the hot-rolled sheet having a thickness of 2.3 mm was cared for by shot blasting, and then cold-rolled without intermediate annealing to finish a thin steel sheet having a thickness of 0.20 mm. However, when the transition temperature exceeded room temperature, it was preheated to 300 ° C. and warm rolling was performed. In particular, when the transition temperature exceeded 200 ° C., the heating temperature was set to 450 ° C., and warm rolling was performed by reheating each pass. Subsequently, a ring-shaped test piece with an outer diameter of 30 mm and an inner diameter of 20 mm was cut out from these thin steel sheets, annealed in hydrogen at 1000 ° C for 60 min, and then measured for iron loss with a BH analyzer at a frequency of 10 kHz and a magnetic flux density of 0.1 T. did. Separately, a test piece having a width of 30 mm and a length of 280 mm was cut out from the same thin steel plate and annealed in the same manner as described above, and the specific resistance was measured by the four-terminal method. Table 2 shows the transition temperature and heating method, specific resistance, and iron loss value of each steel type.
In addition, the corrosion resistance is a salt spray test in accordance with JIS Z2371 for 2 hours. If the area of rust on the plate surface is 20% or less, it is “good”, if it exceeds 20% and 80% or less, “medium”, and if it exceeds 80%, “ It was judged as “poor”.
[0041]
[Table 2]

[0042]
Furthermore, various insulating coatings shown in Tables 3 and 4 were formed on the surface of the above thin steel plate by roll coater coating, and the coated steel plate was punched out to an outer diameter of 108 mmφ and an inner diameter of 56 mmφ, which was 70 mm. It was laminated to a thickness and bolted, and a DC brushless model motor was produced to measure noise. The results are also shown in Tables 3 and 4.
[0043]
[Table 3]

[0044]
[Table 4]

[0045]
【The invention's effect】
According to the present invention, non-directional electromagnetic waves that have obtained high-frequency magnetic properties equivalent to or better than conventional Fe-Si alloys and Fe-Al alloys with a Si content of up to 6.5 mass%, combined with excellent workability and corrosion resistance. In a steel sheet, noise that becomes a problem during use can be advantageously suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a relationship between a glass transition point and a basis weight of a resin in an insulating film and noise.

Claims

Cr: 1.5mass% or more and 20mass% or less and Si: 2.5mass% or more and 10mass% or less, C and N are reduced to 100ppm or less in the total amount, and the balance is composed of iron and inevitable impurities. In a non-oriented electrical steel sheet having a specific resistance of 60 μΩcm or more,
The steel sheet has an insulating coating with a basis weight of 0.1 to 10 g / m ² , and the insulating coating contains 5 mass% or more of resin,
A non-oriented electrical steel sheet, wherein the glass transition point X (° C.) of the resin and the basis weight Y (g / m ² ) of the resin satisfy the following formula.
Record
ln (Y) ≧ 0.04X−3.5

The non-oriented electrical steel sheet according to claim 1, wherein the steel sheet further contains Al: 5 mass% or less.

3. The non-oriented electrical steel sheet according to claim 1, wherein the steel sheet further contains any one or two of Mn and P at 1 mass% or less.

The non-oriented electrical steel sheet according to any one of claims 1 to 3 , wherein the resin has a glass transition point of 140 ° C or lower.