(57)【要約】【課題】自動車の電装品である発電機用コアなどに使用されるらせんコア素材である無方向性電磁鋼板の製造方法に関し、特にヘリカル加工されるらせんコアに対応した、加工性に優れた無方向性電磁鋼板の製造方法を提供する。【解決手段】平面内で曲げ加工されるらせんコア素材の製造方法において、質量％で、Ｃ≦０．００５％、０．０５％≦Ｓｉ≦１．５％、Ａｌ≦１％、Ｓ≦０．０２％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的成分からなる熱延板を冷延し、再結晶焼鈍し、その後スキンパス圧延を伸び率０．１％以上０．４％未満で実施するらせんコア用の無方向性電磁鋼板の製造方法。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面内で曲げ加工されるらせんコア素材の製造方法において、質量％で、Ｃ≦０．００５％、０．０５％≦Ｓｉ≦１．５％、Ａｌ≦１％、Ｓ≦０．０２％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的成分からなる熱延板を冷延し、再結晶焼鈍し、その後スキンパス圧延を伸び率０．１％以上０．４％未満で実施することを特徴とするらせんコア用の無方向性電磁鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の電装品である発電機用コアなどに使用されるらせんコア素材である無方向性電磁鋼板の製造方法に関し、特に、鋼板の平面曲げであるヘリカル加工されるらせんコアに対応した加工性に優れた無方向性電磁鋼板の製造方法に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車用の電装品には数多くの小型モータが用いられている。これらのモータへの要求特性としては、小型化、高効率、安価である。電装品モータのうちで、発電機用モータ（オルタネータとも呼ばれる）のステータについては、従来からＳＰＣＣ（冷延鋼板）が使用されていた。また、このＳＰＣＣを打ち抜き後の積層ではなく、ヘリカル加工により平面曲げされて、へびのとぐろ状に巻かれて積層されていた。ここでヘリカル加工とは、鋼板を板面方向に曲げ加工することをいう。これは、ロータが同じＳＰＣＣではなく、棒鋼の加工品であることから、打ち抜き加工ではロータ部分の歩留ロスが大きいことによるものであろう。このヘリカル加工されたコアは「らせんコア」と呼称されている。
【０００３】
らせんコアは通常、加工後も焼鈍しないで用いられている。らせんコアは、従来の発電機用モータ以外の例えば電気自動車の駆動モータなどにも採用されるなど拡大の動きもある。
このらせんコアは最近、モータ効率改善の面から高周波駆動とするため板厚が薄くて、かつＳｉを含有する無方向性電磁鋼板がＳＰＣＣに代わって使用されるようになってきた。この技術は、例えば下記特許文献１で公開されている。すなわち、成分のＳｉ量としては０．０５〜０．３０％で、熱延板を冷延、連続焼鈍、スキンパス圧延を伸び率０．８％以上で実施する技術である。確かにこの技術では、従来のＳＰＣＣよりも鉄損が優れたものが得られたが、スキンパス伸び率が大きいため鉄損が不満であり、またヘリカル加工性にも難点があった。また、許容されるＳｉの成分範囲が狭く、例えば０．６％Ｓｉの優れた鉄損を得ようとしても硬くてヘリカル加工に無理があった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２５６１１９号公報
【０００５】
下記の特許文献２では、Ｃ量と結晶粒径を特定範囲に規制することにより、時効による降伏点伸びの再発現を防止したオルタネータなどへの加工性の優れた無方向性電磁鋼板が開示されている。しかしながら、スキンパス伸び率が０．４％以上と大きいので、鉄損の劣化が大きく、またヘリカル加工でしわが生じる問題があった。
【０００６】
【特許文献２】
特開２００１−３１６７７８号公報
【０００７】
下記特許文献３では、ＳｉとＡｌ量とを厳密に制御することによって、限定された降伏点を得たオルタネータコア用鋼板を開示している。しかしながら、実施例に示されているように調圧率１．０％と強圧下なため、鉄損劣化が大きく、ヘリカル加工時にもしわが発生する問題があった。
【０００８】
【特許文献３】
特開２０００−２８２１９０号公報
【０００９】
更に下記特許文献４では、ＳｉとＡｌ量とを厳密に制御することと同時に表面粗度制御によって、ヘリカル積層された後のうず電流損増加を抑えている。しかしながら、実施例に示されているように調圧率１．０％と強圧下なため、鉄損が大きく劣化し、ヘリカル加工でもしわが生じる問題があった。
【００１０】
【特許文献４】
特開２０００−２８２１９１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の点に鑑み、ヘリカル加工性に優れたらせんコア用無方向性電磁鋼板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、平面内で曲げ加工されるらせんコア素材の製造方法において、質量％で、Ｃ≦０．００５％、０．０５％≦Ｓｉ≦１．５％、Ａｌ≦１％、Ｓ≦０．０２％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的成分からなる熱延板を冷延し、再結晶焼鈍し、その後スキンパス圧延を伸び率０．１％以上０．４％未満で実施することを特徴とするらせんコア用の無方向性電磁鋼板の製造方法を要旨とする。
【００１３】
本発明のポイントは３点ある。一つは、ヘリカル加工において問題となる不均一変形によるしわ、座屈、スプリングバックの改善には、焼鈍後の降伏点よりもスキンパス圧延後の降伏点が低下することが最重要であって、降伏点伸びはほとんど問題とならないことが分かった。二つ目は、従来のＳｉを含む電磁鋼板においては、スキンパス圧延によって加工硬化する、すなわち降伏点が上昇すると考えられていたが、スキンパス圧延の伸び率によってはスキンパス前よりも逆に降伏点が減少することが分かった。この伸び率範囲は０．１以上、０．４％未満であった。三点目としては、この軽圧下のスキンパス圧延は、工業的技術として十分可能なことである。
【００１４】
なお、再結晶焼鈍後の降伏点がスキンパスによって低下することがヘリカル加工でのしわなどを改善する理由については、未だ明確ではないものの、スキンパスによる微弱な塑性変形量が活動転位を増加させて、結晶すべりの核を増加させ変形を容易にしたためと考えている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
まず、本発明における成分限定理由を説明する。成分含有量は質量％である。Ｃ量は、０．００５％以下とする。この範囲に限定したのは、０．００５％を超すＣ量では磁気時効に問題があるためである。
Ｓｉ量は、０．０５％以上、１．５％以下とする。Ｓｉは鉄損を改善するのに有効で、そのため０．０５％は必要である。また１．５％を超えると、降伏点が高すぎてヘリカル加工に問題がある。
【００１６】
Ａｌ量は１％以下とする。Ａｌも鉄損を改善するのに有効であるが、添加コストの問題から１％以下とする。
Ｓ量は０．０２％以下に制限する。Ｓ量が０．０２％を超えると、ＭｎＳやＣｕ２  Ｓまたは（Ｍｎ、Ｃｕ）１．８  Ｓ型の複合硫化物が増え、鉄損が劣化するので避ける。
【００１７】
Ｍｎ量は１％以下が望ましい。ＭｎはＦｅＳによる熱間圧延時の赤熱脆性を緩和するのに有効であるが、１％超では添加コストの問題があるためである。
Ｐ量については特に制限しないが、０．３％以下が好ましい。Ｐは打ち抜きでのかえりの防止に効果があるが、凝固偏析によって鉄損が劣化しやすいためである。
ＮおよびＯ量は、従来のように鉄損の面から少ないほうが好ましく、それぞれ０．０１％以下が望ましい。
Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒ，Ｍｇなども微細な析出物を形成して鉄損を劣化させることが知られている。それぞれ０．０１％以下が好ましい。
【００１８】
その他、再結晶集合組織を改善する元素として知られているＣｕ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｂなどは、添加コストの面から０．５％以下が好ましい。なお、有害なＳを無害化させるべく公知のＣａ，ＲＥＭなどの添加（約０．０００５〜０．００５％）によって、粗大なオキシサルファイドを鋳造での冷却段階で析出させる技術を採用することも有効である。
【００１９】
次に本発明の製造方法について説明する。
熱延は通常のスラブ加熱、熱間圧延、巻取により熱延板を得る。
熱延板は酸洗され、通常の冷間圧延を行う。次いで、脱脂されてから再結晶焼鈍がなされる。再結晶焼鈍は結晶粒径の均一性、すなわち品質の安定の面から連続焼鈍が好ましい。温度は通常の再結晶温度６７０℃以上である。焼鈍は高温熟熱ほど結晶粒が粗大となり、降伏点の低下をはかることが可能である。しかし、高温熟熱は生産性を阻害する問題がある。また、α→γ変態すると冷却でのγ→α変態歪のためと考えられる鉄損劣化が生じるため、α域での焼鈍が望ましい。なお、冷薄鋼板の連続焼鈍で通常採用される３００〜５００℃でのカーバイドの過時効処理も可能である。また、通常の絶縁皮膜を塗布乾燥してもよいし、コスト面から省略することも可能である。
【００２０】
最終のスキンパス圧延での鋼板伸び率は、０．１％以上、０．４％未満に制限する。スキンパス圧延は、降伏点を低下させるのに有効であって、０．１％以上が必要であり、また０．４％以上では加工硬化により降伏点が上昇するため、伸び率範囲を０．１％以上、０．４％未満とする。この特定の伸び率範囲において降伏点がスキンパス前よりも低下する理由は、本発明成分を含む鋼板中に転位が導入されてこの転位が塑性変形をスタートさせ易くしたものと現時点では考えている。
【００２１】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例】
〔実施例−１〕
表１に示す各種成分を含有する鋼塊を真空溶解で作製し、加熱温度を１１００℃として熱延を行い、２．０ｍｍ厚の熱延板を得た。この熱延板を酸洗し、冷延して０．３５ｍｍとした。脱脂してから、連続焼鈍を８００℃で５秒均熱、窒素中で実施した。次いでスキンパス圧延を伸び率０．３％とした。磁気特性は、５０ｍｍ×５０ｍｍの単板試料のＬとＣ方向とを測定し平均化した。降伏点ＹＰは、５号試験片をＣ方向に切り出し、引張試験を行って測定した。結果を表１に示す。
【００２２】
【表１】
2004162081.tif 000002
【００２３】
実験  Ｎｏ．１は、Ｓｉが低くて鉄損が不満である。実験  Ｎｏ．４は、降伏点が高すぎる。また実験  Ｎｏ．７と８は、Ｓ量が多く鉄損劣化が大きい。実験  Ｎｏ．２、３、５、６については、本発明の範囲内の成分であって、優れた鉄損と機械的性質を示した。
【００２４】
〔実施例−２〕
質量％で、０．００４％Ｃ、０．４％Ｓｉ、０．２％Ａｌ、０．１％Ｍｎ、０．１２％Ｐ、０．００１％Ｓ、０．０７％Ｐを含み、残部は不可避的不純物であるが分析すると、０．００１７％Ｎ、０．０５％Ｎｉ、０．０９％Ｃｒ、０．２％Ｃｕ、０．００５％Ｖ、０．０４％Ｓｎ、０．０００５％Ｔｉ、０．００１％Ｎｂ、０．０００４％Ｓｂ、０．００６％Ｍｏ、０．００２％Ｏ、０．００１２％Ｍｇ、０．００１３％Ｃａであった連続鋳造スラブを、連続熱延の加熱炉で１１５０℃×３０分均熱した。３ｍｍ厚の熱延板とする熱間圧延してから、酸洗後、０．５０ｍｍ厚に冷延した。次いで、７５０℃×１０秒の連続焼鈍を水素・窒素混合気流中で行った。スキンパス圧延条件を表２のように変更した。
【００２５】
次いで幅１０ｍｍにスリットしてから、３００ｍｍ直径の丸鋼に１ターンをヘリカル巻きつけした。外周または内周部分に発生したしわの個数をカウントした。また、鉄損Ｗ１５／５０  をエプスタイン法でＪＩＳに準じて測定した。降伏点ＹＰおよび降伏点伸びＹＰ−Ｅｌは、５号試験片をＣ方向に切り出し、引張試験を行って測定した。なお、しわは予備試験で、Ｃ方向試片でのＹＰとの相関がよかったため、Ｃ方向に引っ張りを行った。結果を表２に示す。
【００２６】
【表２】
2004162081.tif 000003
【００２７】
実験  Ｎｏ．１のスキンパス圧延を実施しなかったものは、降伏点が大きく、しわも発生した。また、本発明範囲外の大きなスキンパス圧下率を採用した実験  Ｎｏ．５と６でも降伏点が高く、しわが発生した。実験  Ｎｏ．２〜３での本発明範囲内のスキンパス圧下で、焼鈍後よりも降伏点が低下して、ヘリカル加工後のしわのない優れた鋼板形状が得られた。なお、ＹＰ−Ｅｌはスキンパス圧下率を大きくすると、減少する方向ではあるが、ヘリカル加工後のしわとは直接的な傾向が認められなかった。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によりヘリカル加工性に優れたらせんコア用の無方向性電磁鋼板を得ることができる。