[發(fā)明專利]電磁鋼板的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380010606.7
• 申請日: 2013-02-21
• 公開（公告）號: CN104160043A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 中西匡;財前善彰;尾田善彥;戶田廣朗
• 申請（專利權(quán)）人: 杰富意鋼鐵株式會社
• 主分類號: C21D8/12
• 分類號: C21D8/12;C22C38/00;C22C38/60;H01F1/16
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 高培培;車文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種適合用于以渦輪發(fā)電機(jī)、電動車、混合動力車的驅(qū)動電動機(jī)、機(jī)床用電動機(jī)等高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子為典型例子的被附加大的應(yīng)力的零件的、高強(qiáng)度、疲勞特性優(yōu)良且具有優(yōu)良的磁特性的電磁鋼板的制造方法。

背景技術(shù)

近年來，由于電動機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展，可以進(jìn)行驅(qū)動電源的頻率控制，進(jìn)行可變速運(yùn)轉(zhuǎn)、商用頻率以上的高速旋轉(zhuǎn)的電動機(jī)在增加。在這種進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)的電動機(jī)中，在轉(zhuǎn)子那樣的旋轉(zhuǎn)體上作用的離心力與旋轉(zhuǎn)半徑成比例關(guān)系，且與旋轉(zhuǎn)速度的平方成比例地變大，因此，尤其是作為中/大型的高速電動機(jī)的轉(zhuǎn)子材料，需要為高強(qiáng)度。

另外，近年來，在混合動力車的驅(qū)動電動機(jī)、壓縮機(jī)電動機(jī)等中采用增加的埋入式磁鐵型DC逆變器控制電動機(jī)，其中在轉(zhuǎn)子外周部設(shè)置縫隙而埋設(shè)磁鐵。因此，由于電動機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時的離心力，應(yīng)力集中在狹窄的橋部(轉(zhuǎn)子外周和縫隙之間的部分等)。而且，應(yīng)力狀態(tài)根據(jù)電動機(jī)的加減速運(yùn)轉(zhuǎn)、振動而變化，因此，轉(zhuǎn)子所使用的鐵芯材料需要高強(qiáng)度并且需要高的疲勞強(qiáng)度。

另外，在高速旋轉(zhuǎn)電動機(jī)中，因高頻磁通而產(chǎn)生渦電流，電動機(jī)效率下降，并且引起發(fā)熱。如果該發(fā)熱量變多，則被埋入轉(zhuǎn)子內(nèi)的磁鐵被去磁，因此，還要求在高頻帶的鐵損較低。

因此，作為轉(zhuǎn)子用材料，希望磁特性優(yōu)良且疲勞特性也優(yōu)良的高強(qiáng)度的電磁鋼板。

作為鋼板的強(qiáng)化方法，固溶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化、結(jié)晶晶粒微細(xì)強(qiáng)化及復(fù)合組織強(qiáng)化等是公知的，但由于這些強(qiáng)化方法大多會使磁特性劣化，因此，一般來說，強(qiáng)度和磁特性的兼得是困難的。

在這種狀況下，對于具有高張力的電磁鋼板提出了幾個方案。

例如，在專利文獻(xiàn)1中提出了如下方法，即，將Si含量提高到3.5～7.0％，為了進(jìn)一步的固溶強(qiáng)化而添加Ti、W、Mo、Mn、Ni、Co、Al等元素而實現(xiàn)高強(qiáng)度化。

另外，在專利文獻(xiàn)2中，在上述強(qiáng)化法的基礎(chǔ)上，提出了通過改進(jìn)最終退火條件而使結(jié)晶晶粒徑為0.01～5.0mm，從而改善磁特性的方法。

但是，將這些方法應(yīng)用于工廠生產(chǎn)時，在熱軋后的連續(xù)退火工序、其后的軋制工序等中容易產(chǎn)生板斷裂等麻煩，存在成品率下降、強(qiáng)行使生產(chǎn)線停止等問題。

在這一點上，如果將冷軋設(shè)定為板溫為數(shù)百℃的溫軋，雖然可減少板斷裂，但是不僅需要溫軋用的設(shè)備對應(yīng)，而且生產(chǎn)上的限制變多等工序管理上的問題也較大。

另外，在專利文獻(xiàn)3中提出了對Si含量為2.0～3.5％的鋼，用Mn、Ni實現(xiàn)固溶強(qiáng)化的方法，但在專利文獻(xiàn)4中，提出了對Si含量2.0～4.0％的鋼，利用Mn、Ni的添加進(jìn)行固溶強(qiáng)化，再利用Nb、Zr、Ti、V等的碳氮化物來實現(xiàn)高強(qiáng)度和磁特性并存的技術(shù)。

但是，在這些方法中，存在因大量添加Ni等高價的元素、或鱗狀折疊等缺陷增加造成的成品率的下降而變?yōu)楦叱杀镜膯栴}。另外，實際情況是，對于利用這些公開技術(shù)所獲得的材料的疲勞特性沒有做充分的研究。

另外，作為著眼于耐疲勞特性的高強(qiáng)度電磁鋼板，在專利文獻(xiàn)5中公開了一種通過根據(jù)Si含量為3.3％以下的電磁鋼板的鋼組成來控制結(jié)晶晶粒徑，從而達(dá)成350MPa以上的疲勞極限的技術(shù)。

但是，該方法中，疲勞極限的到達(dá)水平本身較低，不能滿足近來的要求水平，例如疲勞極限強(qiáng)度：500MPa以上。

另一方面，在專利文獻(xiàn)6及專利文獻(xiàn)7中，提出了一種在鋼板中殘留有未再結(jié)晶組織的高強(qiáng)度電磁鋼板。根據(jù)這些方法，可以維持熱軋后的制造性并能夠比較容易地獲得高強(qiáng)度。

但是，發(fā)明者們等對于像這樣殘留有未再結(jié)晶組織的材料，對機(jī)械性特性的穩(wěn)定性進(jìn)行了評價，結(jié)果判明，存在偏差大的趨勢。即，雖然平均性地顯示出高機(jī)械性特性，但是偏差較大，因此判明，有時即使是比較小的應(yīng)力也會在短時間內(nèi)發(fā)生斷裂。

如果這種機(jī)械性特性的偏差較大，則需要使在偏離的機(jī)械性特性的范圍內(nèi)最差的機(jī)械性特性提高到需要的機(jī)械性特性。作為為此采用的一個方法，可考慮提高平均的機(jī)械性特性，為此，殘留有未再結(jié)晶組織的材料中，需要使最終退火低溫化等而增加未再結(jié)晶組織。由此，雖然機(jī)械性特性的偏差本身并未消除，但是通過提高機(jī)械性特性比較低的部分的特性，可以防止斷裂等的麻煩。

但是，在使最終退火低溫化并使未再結(jié)晶組織增加的情況下，存在鐵損增加的問題。

即，如果機(jī)械性特性的偏差變大，則不可回避鐵損的增加。

因此，使機(jī)械性特性的偏差本身減小對鐵損的減少也是有效的。