時効熱処理用無方向性電磁鋼板ならびに無方向性電磁鋼板およびその製造方法
【課題】本発明は、時効熱処理によって強度上昇を図ることができ、高周波での鉄損が低く、かつ製造性に優れた時効熱処理用無方向性電磁鋼板ならびに無方向性電磁鋼板およびその製造方法を提供することを主目的とする。
【解決手段】本発明は、質量％で、Ｃ：０．０２％以下、Ｓｉ：０％以上１％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｐ：０．２％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ａｌ：２％以上４％以下、Ｎｉ：０．１以上２％以下およびＣｕ：１％超３％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる鋼組成を有することを特徴とする時効熱処理用無方向性電磁鋼板を提供することにより、上記目的を達成する。
【解決手段】本発明は、質量％で、Ｃ：０．０２％以下、Ｓｉ：０％以上１％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｐ：０．２％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ａｌ：２％以上４％以下、Ｎｉ：０．１以上２％以下およびＣｕ：１％超３％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる鋼組成を有することを特徴とする時効熱処理用無方向性電磁鋼板を提供することにより、上記目的を達成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速で回転するモータのロータ用鉄心の素材として好適な無方向性電磁鋼板を得るための時効熱処理用無方向性電磁鋼板ならびに無方向性電磁鋼板およびその製造方法に関する。特に、本発明は、回転時の応力または加減速時の応力変動に耐え、優れた強度特性および磁気特性が要求される、磁石埋め込み型モータ（ＩＰＭモータ）や突極型表面磁石モータ（突極型ＳＲＭモータ）のロータ用鉄心の素材として好適な無方向性電磁鋼板を得るための時効熱処理用無方向性電磁鋼板ならびに無方向性電磁鋼板およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化ガスを削減するため、自動車や家電製品などの分野では消費エネルギーの少ない新製品開発が必要である。例えば、自動車分野では、低燃費化するためガソリンエンジンとモータとのハイブリッド駆動自動車（ＨＥＶ）あるいはモータ駆動の電気自動車がある。また、家電製品分野では、年間電気消費量の少ない高効率エアコンや冷蔵庫などがある。それらの共通した技術はモータであり、モータの高効率化が重要な技術となっている。モータ高効率化の過程において、モータの駆動システムは高度化し、さまざまな回転駆動制御が可能になっている。すなわち、駆動電源の周波数制御により、可変速運転、商用周波数以上での高速運転を可能としたモータが増加してきている。
【０００３】
このような高速回転機の実現には、高速回転に耐え得る構造のロータを開発する必要がある。一般に、ロータに作用する遠心力は回転半径に比例し、回転速度の二乗に比例する。このため高速回転で運転する際には、そのロータに作用する力が例えば５００ＭＰａを超える場合もある。したがって、ロータには降伏強度の高い材料が必要となる。さらに、ロータ高速回転運転中には、外部からの振動や頻繁な加減速といった繰り返し応力が発生する場合も想定されるので、ロータ材料には、単に降伏強度が高いだけでなく疲労強度が高いことも必要とされる。疲労強度を高める手段としては引張強度を高めることが最も有効であることから、高速回転するロータの材料には高い降伏強度と高い引張強度とが必要であると言い換えることができる。
【０００４】
通常、モータロータには、積層した無方向性電磁鋼板が使用されるが、上記のような高速回転するモータでは所要の強度を満足できない場合がある。その際にはロータ材料として高強度の鋳鋼などが用いられている。しかしながら、モータロータは、回転時に磁気的性質を利用するものであるから、その材料としては、上述のように、機械特性とともに磁気特性に優れていることが要求される。すなわち、一体物の鋳鋼製ロータでは、渦電流損が非常に大きくなるのでモータの効率が低下してしまうという問題があるのである。また、ＩＰＭモータの場合はそのロータでの損失による発熱で磁石特性が劣化するという問題も生じる。
【０００５】
このように、上記のような高速回転するモータのロータ鉄心材料としては、機械的には高い強度を有し、かつ磁気的には高周波低鉄損を有するものでなければならない。鋼板の強度を高める手段として、冷延鋼板の分野では一般に、固溶強化、析出強化、細粒化強化、変態強化などの方法が用いられるが、高い強度および高周波低鉄損という優れた磁気特性は一般に相反する関係にあり、これらを同時に満足させることは極めて困難であった。
【０００６】
このような問題を解決するため、最近では、高い抗張力を有する無方向性電磁鋼板についてのいくつかの提案がなされてきている。例えば特許文献１では、Ｓｉ含有量を３．５〜７．０％と高め、これに固溶硬化の大きい元素を添加し、抗張力を高める方法が提案されている。特許文献２では、通常の無方向性電磁鋼板に２．０％以上４．０％未満のＳｉを含有させると同時に、Ｎｂ，Ｚｒの１種または２種、もしくはＴｉ，Ｖの１種または２種の炭窒化物を活用し、さらには熱間圧延条件および仕上げ焼鈍条件を制御することにより、機械特性および磁気特性を兼備した降伏強度の高い無方向性電磁鋼板を製造する方法が提案されている。特許文献３では、鋼材内部に直径１．０μｍ以下のＣｕからなる金属相を含有させることにより、抗張力を高める方法が提案されている。特許文献４では微細なＣｕ析出相を分散させることにより、特許文献５および特許文献６ではＣｕ析出相とＴｉ，Ｎｂを含む炭窒化物相とを分散させることにより、それぞれ抗張力を高める方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６０−２３８４２１号公報
【特許文献２】特開平６−３３０２５５号公報
【特許文献３】特開２００４−８４０５３号公報
【特許文献４】特開２００４−３００５３５号公報
【特許文献５】特開２００５−３４４１５６号公報
【特許文献６】特開２００７−３１７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に記載された発明により得られる鋼板は非常に脆いため、冷間圧延時に破断しやすく歩留まりが非常に低いという問題がある。
上記特許文献２に記載された発明では、仕上げ焼鈍温度が低いために、鋼板の結晶粒径が非常に小さく、鉄損が非常に劣るという問題がある。
上記特許文献３に記載された発明では、仕上げ焼鈍条件を適正化していないために、さらに強度を向上させる余地がある。また、熱間圧延鋼板に焼鈍を実施しないか、あるいは９８０℃の高温で焼鈍するため、熱間圧延鋼板内部にＣｕが微細分散し、熱間圧延鋼板が非常に硬質となる。そのため、その後の冷間圧延が困難となり、生産性に劣る問題がある。
また、上記特許文献４、特許文献５および特許文献６に記載された発明では、強度と磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板が製造できるものの、熱間圧延後の工程、例えば調質圧延、酸洗、焼鈍、および冷間圧延において熱間圧延鋼板が破断して、歩留まりを低下させる場合がある。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、時効熱処理によって強度上昇を図ることができ、高周波での鉄損が低く、かつ製造性に優れた時効熱処理用無方向性電磁鋼板ならびに無方向性電磁鋼板およびその製造方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、時効熱処理による析出強化で強度を高め、かつ優れた磁気特性を有する鋼板ができないかとの観点から鋭意研究を積み重ねた結果、磁気特性および強度特性の両方に有利なＳｉ，Ａｌ含有の鋼をベースに、析出強化元素としてＣｕを活用し、必要に応じてＴｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒの炭化物をも活用し、さらに仕上げ焼鈍条件を適正化することにより、強度特性および磁気特性を兼ね備えた無方向性電磁鋼板が得られることを見出した（上記特許文献５および特許文献６参照）。
【００１１】
しかしながら、その熱間圧延鋼板は非常に硬質であるため、熱間圧延後の製造工程において破断することがあり、歩留まりを低下させる場合があることが判明した。そこで本発明者らは、熱間圧延鋼板の破断を防止しつつ、製品としての優れた強度特性・磁気特性を有する無方向性電磁鋼板を開発するため、さらに鋭意研究を積み重ねた結果、磁気特性向上に有用なＳｉの含有量を減らし、Ａｌ含有量を極力高め、かつＮｉを添加することにより、製造性に優れた高強度無方向性電磁鋼板が得られることを見出し、本発明を完成させた。
【００１２】
すなわち、本発明は、質量％で、Ｃ：０．０２％以下、Ｓｉ：０％以上１％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｐ：０．２％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ａｌ：２％以上４％以下、Ｎｉ：０．１％以上２％以下およびＣｕ：１％超３％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる鋼組成を有することを特徴とする時効熱処理用無方向性電磁鋼板を提供する。
【００１３】
本発明によれば、鋼板の鋼組成を適正に制御することにより、製造性および磁気特性が良好な時効熱処理用無方向性電磁鋼板とすることができる。また、本発明の時効熱処理用無方向性電磁鋼板に時効熱処理を施すことにより、強度特性も改善された無方向性電磁鋼板を得ることができる。このように本発明の時効熱処理用無方向性電磁鋼板を用いることにより、運転中に変形や破壊が生じることなく安定して使用可能なモータロータに好適な無方向性電磁鋼板を提供することが可能である。
【００１４】
さらに本発明においては、上記鋼組成が、上記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｔｉ、Ｎｂ、ＶおよびＺｒからなる群から選択される少なくとも１種の元素を合計で０．０１％以上０．１％以下の範囲内で含有することが好ましい。これらの元素を所定量含有することにより、強度特性を効果的に向上させることができるからである。
【００１５】
また本発明は、上述の鋼組成を有し、降伏強度が５００ＭＰａ以上であることを特徴とする無方向性電磁鋼板を提供する。
本発明によれば、優れた磁気特性および強度特性を兼備し、製造性が改善された無方向性電磁鋼板とすることができる。
【００１６】
さらに本発明は、上記の無方向性電磁鋼板の製造方法であって、上述の時効熱処理用無方向性電磁鋼板に時効熱処理を施すことを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法を提供する。
本発明によれば、磁気特性および強度特性に優れた無方向性電磁鋼板を歩留まり良く製造することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高周波での鉄損の低い時効熱処理用無方向性電磁鋼板を得ることができ、この時効熱処理用無方向性電磁鋼板に時効熱処理を施した場合には、鉄損が低いだけでなく強度が高い無方向性電磁鋼板を効率良く製造することが可能である。このような無方向性電磁鋼板を用いて製造した鉄心が高速回転するモータロータに組み込まれれば、モータ効率が高くなることはもちろん、運転中に変形や破壊することなく長期間にわたり安定して使用可能となる。このような省エネルギー効果により地球環境に負荷の少ない未来社会創造に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例における熱間圧延鋼板のエッジ部分の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の時効熱処理用無方向性電磁鋼板ならびに無方向性電磁鋼板およびその製造方法について詳細に説明する。
【００２０】
Ａ．時効熱処理用無方向性電磁鋼板
本発明の時効熱処理用無方向性電磁鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０２％以下、Ｓｉ：０％以上１％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｐ：０．２％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ａｌ：２％以上４％以下、Ｎｉ：０．１％以上２％以下およびＣｕ：１％超３％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる鋼組成を有することを特徴とするものである。
なお、各元素の含有量を示す「％」は、特に断りのない限り「質量％」を意味するものである。
【００２１】
本発明によれば、鋼板の鋼組成を適正に制御することにより、特にＳｉ、ＡｌおよびＮｉの含有量を適正に制御することにより、製造性を改善し、優れた磁気特性を得ることができる。また、本発明の時効熱処理用無方向性電磁鋼板は、時効熱処理に供する無方向性電磁鋼板であるので、本発明の時効熱処理用無方向性電磁鋼板に時効熱処理を施すことにより、強度特性にも優れたものとすることができる。
以下、本発明の時効熱処理用無方向性電磁鋼板の鋼組成および製造方法について説明する。
【００２２】
１．鋼組成
（１）Ｃ
Ｃは鋼板の強度を高めるのに有効な元素である。しかしながら、Ｃ含有量が０．０２％を超えるとセメンタイト、εカーバイドなどの炭化物が析出し、磁気特性劣化が顕著になる場合がある。したがって、Ｃ含有量は０．０２％以下とする。また、より一層の磁気特性向上、特に鉄損を向上させるにはＣ含有量の上限を０．００５％にするのが好ましい。一方、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒなどの炭化物生成元素を０．０１％以上含有させて析出強化を図る場合には、Ｃ含有量を０．００５％〜０．０２％に制御することが好ましい。
【００２３】
（２）Ｓｉ
Ｓｉは鋼板の強度を高め、磁気特性を改善するには有効な元素であるが、本発明のようにＣｕを含有することを必須とする鋼板においては、熱間圧延鋼板が熱間圧延以降の製造工程において破断する可能性がある。Ｓｉ含有量が１％超では熱間圧延鋼板の靭性が劣化して熱間圧延鋼板が破断することにより製品歩留まりが低下する場合がある。したがって、Ｓｉ含有量は１％以下とする。さらに製造性を改善するには、Ｓｉ含有量を０．２％以下にするのが好ましい。なお、Ｓｉ含有量は低いほど好ましく、その下限を特に限定する必要はないので、Ｓｉ含有量の下限は０％とする。
【００２４】
（３）Ｍｎ
Ｍｎは不可避的不純物であり、添加する必要はない。しかしながら、Ｍｎは鋼の比抵抗を高め、鉄損低減に有効である。その効果を得るには０．１％以上含有させることが好ましい。一方、Ｍｎ含有量が１％を超えると原料コストが大きくなる場合がある。したがって、Ｍｎ含有量は１％以下に限定する。
【００２５】
（４）Ｐ
Ｐは不可避的不純物であり、添加する必要はない。しかしながら、Ｐは固溶強化により鋼板の強度を高めるのに有効な元素であり、その効果を得るには０．０５％以上含有させることが好ましい。一方、Ｐ含有量が０．２％を超えると鋼板の靱性が劣化し、熱間圧延鋼板が破断するおそれがある。したがって、Ｐ含有量は０．２％以下に限定する。
【００２６】
（５）Ｓ
Ｓは不可避的不純物であり、添加する必要はない。Ｓ含有量が０．０３％を超えると粗大なＭｎ，Ｃｕ含有硫化物が形成され、鋼の靭性が劣化し、冷間圧延時に破断するおそれがある。したがって、Ｓ含有量は０．０３％以下に限定する。また、磁気特性を改善するには、Ｓ含有量を０．００６％以下とすることが好ましい。
【００２７】
（６）Ａｌ
Ａｌは鋼の比抵抗を高め、鉄損低減に有効である。本発明では同様の効果を有するＳｉ含有量を低減しているので積極的に添加する必要がある。しかしながら、Ａｌ含有量が４％を超えると飽和磁束密度が著しく低下し、鉄心性能が劣化する可能性がある。一方、高周波の鉄損低減にはＡｌを２％以上含有させることが必要である。したがって、Ａｌ含有量は２％以上４％以下に限定する。さらに好ましくは、２．５％以上３．５％以下である。
【００２８】
（７）Ｎｉ
Ｎｉは熱間圧延鋼板の耳割れ疵を抑制し、熱間圧延鋼板の破断を防止するのに有効である。また、Ｎｉは固溶強化により鋼板の強度を高めるのに有効でもある。それら効果を得るには０．１％以上含有させることが必要である。一方、Ｎｉ含有量が２％を超えると原料コストが大きくなる。したがって、Ｎｉ含有量は０．１％以上２％以下に限定する。さらに好ましくは、０．２％以上１％以下である。
【００２９】
（８）Ｃｕ
Ｃｕは本発明において必須の元素である。上述したように、Ｃｕ析出物が非常に微細である場合には、磁気特性をほとんど劣化させることなく、強度特性を向上させる効果がある。しかしながら、Ｃｕ含有量が１％以下ではＣｕ析出による強度上昇が十分得られない可能性がある。一方、Ｃｕ含有量が増加するにつれて時効硬化量は大きくなるが、３％を超えると仕上げ焼鈍時にＣｕ析出物が不均一に分散して時効熱処理後の強度が低下し、また鋼板の磁束密度も低下する場合がある。したがって、Ｃｕ含有量は１％超３％以下に限定する。
【００３０】
（９）Ｔｉ，Ｎｂ，ＶおよびＺｒ
Ｔｉ，Ｎｂ，ＶおよびＺｒは炭化物を形成し、磁気特性を劣化させるので、特に添加する必要はない。しかしながら、強度特性を向上させるにはＴｉ，Ｎｂ，ＶおよびＺｒの合計含有量を０．０１％以上とすることが有効である。一方、Ｔｉ，Ｎｂ，ＶおよびＺｒの合計含有量が０．１％を超えると炭化物が粗大分散して熱間圧延鋼板の靭性が著しく劣化する可能性がある。したがって、Ｔｉ，Ｎｂ，ＶおよびＺｒの合計含有量は０．０１％以上０．１％以下とすることが好ましい。
なお、本発明において、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒの炭化物には、これらの炭窒化物が含まれるものとする。
【００３１】
本発明においては、鋼組成が、Ｔｉ，Ｎｂ，ＶおよびＺｒからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含有することが好ましく、この際、上述したようにＴｉ，Ｎｂ，ＶおよびＺｒの合計含有量が０．０１％以上０．１％以下であることが好ましいのであるが、炭化物生成による析出強化を確実に図るには、Ｔｉ，Ｎｂ，ＶまたはＺｒのいずれか一つの元素の含有量を単独で０．０１％以上とすることが好ましい。
【００３２】
２．時効熱処理用無方向性電磁鋼板の製造方法
本発明の時効熱処理用無方向性電磁鋼板は、例えば、上述した鋼組成を有する熱間圧延鋼板に６００℃以上９００℃以下の温度域で１０秒間以上保持する熱延板焼鈍を施す熱延板焼鈍工程と、熱延板焼鈍が施された上記熱間圧延鋼板に冷間圧延を施して冷間圧延鋼板とする冷間圧延工程と、上記冷間圧延鋼板に仕上げ焼鈍を施す仕上げ焼鈍工程とを有する製造方法により製造することが好ましい。
【００３３】
上記製造方法によれば、鋼板の鋼組成を適正に制御し、さらに所定の条件で熱延板焼鈍を施すことにより、鋼板の延性を向上させ冷間圧延工程での破断を効果的に抑制することができ、磁気特性に優れ、時効熱処理による高強度化が可能な時効熱処理用無方向性電磁鋼板を歩留まり良く製造することができる。
【００３４】
上記製造方法において、熱間圧延鋼板は、通常、上述した鋼組成を有する鋼塊または鋼片（以下、スラブということもある。）を所定の温度としたのちに熱間圧延を施す熱間圧延工程により得られる。
以下、上記製造方法における各工程について説明する。
【００３５】
（１）熱間圧延工程
上記製造方法においては、上述した鋼組成を有するスラブを所定の温度としたのちに、熱間圧延を施す熱間圧延工程を行ってもよい。本工程により得られる熱間圧延鋼板は、後述する冷間圧延鋼板の素材となるものである。
【００３６】
熱間圧延としては一般的な方法を用いることができる。スラブ温度、熱間圧延での仕上げ温度、巻取り温度等の条件は、スラブの鋼組成、目的とする鋼板の板厚などにより適宜選択するものとする。なお、熱間圧延鋼板の靱性を向上させるには、巻き取り温度を５５０℃以上とすることが好ましい。
【００３７】
（２）熱延板焼鈍工程
上記製造方法における熱延板焼鈍工程は、上述した鋼組成を有する熱間圧延鋼板に、６００℃以上９００℃以下の温度で１０秒間以上保持する熱延板焼鈍を施す工程である。熱延板焼鈍工程は、続いて行われる冷間圧延の能率を高めることを可能とするのに有用な工程である。
【００３８】
熱延板焼鈍での焼鈍温度は、６００℃以上９００℃以下とする。焼鈍温度が上記範囲未満であると、かえって鋼板の強度が高くなりすぎ、冷間圧延が困難となる場合がある。一方、焼鈍温度が上記範囲を超えても、Ｃｕの固溶・再析出が起こり、鋼板の強度が高くなり、冷間圧延が困難となる可能性がある。さらに好ましい焼鈍温度は、６５０℃以上８５０℃以下である。
【００３９】
また、上記焼鈍温度での保持時間は１０秒間以上とする。保持時間が上記範囲未満の場合、熱間圧延鋼板の強度が高くなり、冷間圧延が困難となる場合がある。保持時間は２時間以上がより好ましい。一方、保持時間の上限は特に限定されないが、経済性の観点から４８時間以下にすることが望ましい。
【００４０】
熱間圧延鋼板は、通常、熱間圧延の際に鋼板表面に生成したスケールを酸洗により除去してから冷間圧延に供される。酸洗は、熱延板焼鈍前または熱延板焼鈍後のいずれに行ってもよい。
【００４１】
（３）冷間圧延工程
上記製造方法における冷間圧延工程は、熱延板焼鈍が施された上記熱間圧延鋼板に冷間圧延を施して冷間圧延鋼板とする工程である。
【００４２】
本工程は、熱間圧延鋼板に中間焼鈍をはさんだ二回以上の冷間圧延を施す工程であってもよい。中間焼鈍は、必ずしも必須ではないが、中間焼鈍を行うことにより鋼板の延性が向上し冷間圧延での破断が少なくなるという利点を有する。
中間焼鈍での焼鈍温度等の条件は、熱延板焼鈍と同様にすることが好ましい。
【００４３】
（４）仕上げ焼鈍工程
上記製造方法における仕上げ焼鈍工程は、上記冷間圧延鋼板に仕上げ焼鈍を施す工程である。
【００４４】
時効熱処理後の強度特性および磁気特性をさらに改善するためには、仕上げ焼鈍条件を適正に制御することが好ましい。
仕上げ焼鈍温度は、９００℃以上１１００℃以下とすることが好ましい。仕上げ焼鈍温度が上記範囲未満では、再結晶粒成長が不十分となり磁気特性が著しく劣化する可能性がある。一方、仕上げ焼鈍温度が上記範囲を超えると、鋼板の粒径が著しく粗大化し、時効熱処理後のＣｕ析出物が不均一に分散し、強度が低下する場合がある。より一層の鉄損低減には仕上げ焼鈍温度が高ければ高いほどよく、９５０℃以上とすることがより好ましい。
【００４５】
（５）その他の工程
上記製造方法においては、上記仕上げ焼鈍工程後に、一般的な方法にしたがって、有機成分のみ、無機成分のみ、あるいは有機無機複合体からなる絶縁皮膜を鋼板表面に塗布するコーティング工程を行ってもよい。また、コーティング工程は、加熱・加圧することにより接着能を発揮する絶縁コーティングを施す工程であってもよい。接着能を発揮するコーティング材料としては、アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂またはメラミン樹脂などを用いることができる。
【００４６】
また、上記製造方法により製造される時効熱処理用無方向性電磁鋼板に、時効熱処理を施すことにより無方向性電磁鋼板を製造することができる。
【００４７】
Ｂ．無方向性電磁鋼板
本発明の無方向性電磁鋼板は、上述した鋼組成を有し、降伏強度が５００ＭＰａ以上であることを特徴とするものである。
本発明の無方向性電磁鋼板は、上述の時効熱処理用無方向性電磁鋼板と同一の鋼組成を有し、降伏強度が５００ＭＰａ以上であるので、磁気特性、強度特性および製造性が良好である。
【００４８】
降伏強度は、５００ＭＰａ以上であり、好ましくは６００ＭＰａ以上とする。降伏強度を上記範囲とすることにより、本発明の無方向性電磁鋼板を用いて例えばモータロータとした際に、運転中に変形や破壊が発生することなく安定して使用することが可能となるからである。また、降伏強度の上限値としては特に限定されないが、遅れ破壊抑制の観点より１５００ＭＰａ以下とすることが好ましい。
ここで、上記降伏強度は、ＪＩＳ−Ｚ−２２４１に規定の方法にて測定することができる。
【００４９】
なお、鋼組成については、上記「Ａ．時効熱処理用無方向性電磁鋼板」に記載したので、ここでの説明は省略する。
【００５０】
Ｃ．無方向性電磁鋼板の製造方法
本発明の無方向性電磁鋼板の製造方法は、上記無方向性電磁鋼板の製造方法であって、上述の時効熱処理用無方向性電磁鋼板に時効熱処理を施すことを特徴とするものである。
【００５１】
本発明によれば、上記時効熱処理用無方向性電磁鋼板を用いるので、磁気特性および強度特性に優れる無方向性電磁鋼板を効率良く製造することができる。
【００５２】
時効熱処理は、無方向性電磁鋼板の強度を高めるのに有効である。
時効熱処理での温度、時間、雰囲気等の条件は、所定の降伏強度が得られる条件であれば特に限定されるものではなく、鋼組成、目的とする強度などにより適宜選択するものとする。
【００５３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例を例示して、本発明を具体的に説明する。
下記表１に示す鋼組成を有するスラブを加熱炉で１２００℃まで加熱し、厚さ２．５ｍｍまで熱間圧延し、６００℃から徐冷して、熱間圧延鋼板を得た。このようにして得られた熱間圧延鋼板から、靱性を評価するためにシャルピー試験片（圧延直角方向に２ｍｍのＶノッチ）を採取し、２５℃にてシャルピー衝撃試験を行った。なお、靱性の評価は、衝撃値100J/cm2超を○、衝撃値70J/cm2以上100J/cm2以下を△、衝撃値70J/cm2未満を×とした。
【００５５】
また、上記熱間圧延鋼板について、１％調質圧延後に酸洗脱スケールして、７５０℃で１０時間焼鈍後、厚さ０．３５ｍｍまで冷間圧延し、１０００℃で仕上げ焼鈍した。このようにして得られた鋼板から５５ｍｍ角の単板磁気試験片を採取し、５００℃で２時間の時効熱処理を行った後、鉄損Ｗ10/400および磁束密度Ｂ50を測定した。それらの磁気特性は、圧延方向およびその直角方向についての平均値とした。さらに、時効熱処理後の鋼板からＪＩＳ１３Ｂ号の引張試験片を採取し、上記同様の時効熱処理後にＪＩＳ−Ｚ−２２４１に規定の引張試験を行い、降伏強度ＹＳおよび引張強度ＴＳを測定した。
下記の表１に強度、磁気特性および熱間圧延鋼板の靭性のデータを併せて示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】
本発明鋼板は、強度および磁気特性に優れることはもちろんのこと、熱間圧延鋼板の衝撃値がＣｕトレースの従来鋼（マークＪ）と同等であり、破断の可能性が小さい。一方、Ｓｉ含有量の高い比較鋼（マークＧ，Ｈ，Ｉ）は、従来の特許文献にあるように強度および磁気特性に優れるが、熱間圧延鋼板の衝撃特性が低く破断しやすい。中でも、Ｎｉを含有しない比較鋼（マークＩ）にのみ、破断の起点になりうる熱間圧延鋼板の耳割れが顕著であった。図１に熱間圧延鋼板のエッジ部分の外観写真を示す。図１（ａ）は本発明鋼（マークＣ）の熱間圧延鋼板、図１（ｂ）は比較鋼（マークＩ）の熱間圧延鋼板である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速で回転するモータのロータ用鉄心の素材として好適な無方向性電磁鋼板を得るための時効熱処理用無方向性電磁鋼板ならびに無方向性電磁鋼板およびその製造方法に関する。特に、本発明は、回転時の応力または加減速時の応力変動に耐え、優れた強度特性および磁気特性が要求される、磁石埋め込み型モータ（ＩＰＭモータ）や突極型表面磁石モータ（突極型ＳＲＭモータ）のロータ用鉄心の素材として好適な無方向性電磁鋼板を得るための時効熱処理用無方向性電磁鋼板ならびに無方向性電磁鋼板およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化ガスを削減するため、自動車や家電製品などの分野では消費エネルギーの少ない新製品開発が必要である。例えば、自動車分野では、低燃費化するためガソリンエンジンとモータとのハイブリッド駆動自動車（ＨＥＶ）あるいはモータ駆動の電気自動車がある。また、家電製品分野では、年間電気消費量の少ない高効率エアコンや冷蔵庫などがある。それらの共通した技術はモータであり、モータの高効率化が重要な技術となっている。モータ高効率化の過程において、モータの駆動システムは高度化し、さまざまな回転駆動制御が可能になっている。すなわち、駆動電源の周波数制御により、可変速運転、商用周波数以上での高速運転を可能としたモータが増加してきている。
【０００３】
このような高速回転機の実現には、高速回転に耐え得る構造のロータを開発する必要がある。一般に、ロータに作用する遠心力は回転半径に比例し、回転速度の二乗に比例する。このため高速回転で運転する際には、そのロータに作用する力が例えば５００ＭＰａを超える場合もある。したがって、ロータには降伏強度の高い材料が必要となる。さらに、ロータ高速回転運転中には、外部からの振動や頻繁な加減速といった繰り返し応力が発生する場合も想定されるので、ロータ材料には、単に降伏強度が高いだけでなく疲労強度が高いことも必要とされる。疲労強度を高める手段としては引張強度を高めることが最も有効であることから、高速回転するロータの材料には高い降伏強度と高い引張強度とが必要であると言い換えることができる。
【０００４】
通常、モータロータには、積層した無方向性電磁鋼板が使用されるが、上記のような高速回転するモータでは所要の強度を満足できない場合がある。その際にはロータ材料として高強度の鋳鋼などが用いられている。しかしながら、モータロータは、回転時に磁気的性質を利用するものであるから、その材料としては、上述のように、機械特性とともに磁気特性に優れていることが要求される。すなわち、一体物の鋳鋼製ロータでは、渦電流損が非常に大きくなるのでモータの効率が低下してしまうという問題があるのである。また、ＩＰＭモータの場合はそのロータでの損失による発熱で磁石特性が劣化するという問題も生じる。
【０００５】
このように、上記のような高速回転するモータのロータ鉄心材料としては、機械的には高い強度を有し、かつ磁気的には高周波低鉄損を有するものでなければならない。鋼板の強度を高める手段として、冷延鋼板の分野では一般に、固溶強化、析出強化、細粒化強化、変態強化などの方法が用いられるが、高い強度および高周波低鉄損という優れた磁気特性は一般に相反する関係にあり、これらを同時に満足させることは極めて困難であった。
【０００６】
このような問題を解決するため、最近では、高い抗張力を有する無方向性電磁鋼板についてのいくつかの提案がなされてきている。例えば特許文献１では、Ｓｉ含有量を３．５〜７．０％と高め、これに固溶硬化の大きい元素を添加し、抗張力を高める方法が提案されている。特許文献２では、通常の無方向性電磁鋼板に２．０％以上４．０％未満のＳｉを含有させると同時に、Ｎｂ，Ｚｒの１種または２種、もしくはＴｉ，Ｖの１種または２種の炭窒化物を活用し、さらには熱間圧延条件および仕上げ焼鈍条件を制御することにより、機械特性および磁気特性を兼備した降伏強度の高い無方向性電磁鋼板を製造する方法が提案されている。特許文献３では、鋼材内部に直径１．０μｍ以下のＣｕからなる金属相を含有させることにより、抗張力を高める方法が提案されている。特許文献４では微細なＣｕ析出相を分散させることにより、特許文献５および特許文献６ではＣｕ析出相とＴｉ，Ｎｂを含む炭窒化物相とを分散させることにより、それぞれ抗張力を高める方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６０−２３８４２１号公報
【特許文献２】特開平６−３３０２５５号公報
【特許文献３】特開２００４−８４０５３号公報
【特許文献４】特開２００４−３００５３５号公報
【特許文献５】特開２００５−３４４１５６号公報
【特許文献６】特開２００７−３１７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に記載された発明により得られる鋼板は非常に脆いため、冷間圧延時に破断しやすく歩留まりが非常に低いという問題がある。
上記特許文献２に記載された発明では、仕上げ焼鈍温度が低いために、鋼板の結晶粒径が非常に小さく、鉄損が非常に劣るという問題がある。
上記特許文献３に記載された発明では、仕上げ焼鈍条件を適正化していないために、さらに強度を向上させる余地がある。また、熱間圧延鋼板に焼鈍を実施しないか、あるいは９８０℃の高温で焼鈍するため、熱間圧延鋼板内部にＣｕが微細分散し、熱間圧延鋼板が非常に硬質となる。そのため、その後の冷間圧延が困難となり、生産性に劣る問題がある。
また、上記特許文献４、特許文献５および特許文献６に記載された発明では、強度と磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板が製造できるものの、熱間圧延後の工程、例えば調質圧延、酸洗、焼鈍、および冷間圧延において熱間圧延鋼板が破断して、歩留まりを低下させる場合がある。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、時効熱処理によって強度上昇を図ることができ、高周波での鉄損が低く、かつ製造性に優れた時効熱処理用無方向性電磁鋼板ならびに無方向性電磁鋼板およびその製造方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、時効熱処理による析出強化で強度を高め、かつ優れた磁気特性を有する鋼板ができないかとの観点から鋭意研究を積み重ねた結果、磁気特性および強度特性の両方に有利なＳｉ，Ａｌ含有の鋼をベースに、析出強化元素としてＣｕを活用し、必要に応じてＴｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒの炭化物をも活用し、さらに仕上げ焼鈍条件を適正化することにより、強度特性および磁気特性を兼ね備えた無方向性電磁鋼板が得られることを見出した（上記特許文献５および特許文献６参照）。
【００１１】
しかしながら、その熱間圧延鋼板は非常に硬質であるため、熱間圧延後の製造工程において破断することがあり、歩留まりを低下させる場合があることが判明した。そこで本発明者らは、熱間圧延鋼板の破断を防止しつつ、製品としての優れた強度特性・磁気特性を有する無方向性電磁鋼板を開発するため、さらに鋭意研究を積み重ねた結果、磁気特性向上に有用なＳｉの含有量を減らし、Ａｌ含有量を極力高め、かつＮｉを添加することにより、製造性に優れた高強度無方向性電磁鋼板が得られることを見出し、本発明を完成させた。
【００１２】
すなわち、本発明は、質量％で、Ｃ：０．０２％以下、Ｓｉ：０％以上１％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｐ：０．２％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ａｌ：２％以上４％以下、Ｎｉ：０．１％以上２％以下およびＣｕ：１％超３％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる鋼組成を有することを特徴とする時効熱処理用無方向性電磁鋼板を提供する。
【００１３】
本発明によれば、鋼板の鋼組成を適正に制御することにより、製造性および磁気特性が良好な時効熱処理用無方向性電磁鋼板とすることができる。また、本発明の時効熱処理用無方向性電磁鋼板に時効熱処理を施すことにより、強度特性も改善された無方向性電磁鋼板を得ることができる。このように本発明の時効熱処理用無方向性電磁鋼板を用いることにより、運転中に変形や破壊が生じることなく安定して使用可能なモータロータに好適な無方向性電磁鋼板を提供することが可能である。
【００１４】
さらに本発明においては、上記鋼組成が、上記Ｆｅの一部に代えて、質量％で、Ｔｉ、Ｎｂ、ＶおよびＺｒからなる群から選択される少なくとも１種の元素を合計で０．０１％以上０．１％以下の範囲内で含有することが好ましい。これらの元素を所定量含有することにより、強度特性を効果的に向上させることができるからである。
【００１５】
また本発明は、上述の鋼組成を有し、降伏強度が５００ＭＰａ以上であることを特徴とする無方向性電磁鋼板を提供する。
本発明によれば、優れた磁気特性および強度特性を兼備し、製造性が改善された無方向性電磁鋼板とすることができる。
【００１６】
さらに本発明は、上記の無方向性電磁鋼板の製造方法であって、上述の時効熱処理用無方向性電磁鋼板に時効熱処理を施すことを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法を提供する。
本発明によれば、磁気特性および強度特性に優れた無方向性電磁鋼板を歩留まり良く製造することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高周波での鉄損の低い時効熱処理用無方向性電磁鋼板を得ることができ、この時効熱処理用無方向性電磁鋼板に時効熱処理を施した場合には、鉄損が低いだけでなく強度が高い無方向性電磁鋼板を効率良く製造することが可能である。このような無方向性電磁鋼板を用いて製造した鉄心が高速回転するモータロータに組み込まれれば、モータ効率が高くなることはもちろん、運転中に変形や破壊することなく長期間にわたり安定して使用可能となる。このような省エネルギー効果により地球環境に負荷の少ない未来社会創造に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例における熱間圧延鋼板のエッジ部分の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の時効熱処理用無方向性電磁鋼板ならびに無方向性電磁鋼板およびその製造方法について詳細に説明する。
【００２０】
Ａ．時効熱処理用無方向性電磁鋼板
本発明の時効熱処理用無方向性電磁鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０２％以下、Ｓｉ：０％以上１％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｐ：０．２％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ａｌ：２％以上４％以下、Ｎｉ：０．１％以上２％以下およびＣｕ：１％超３％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる鋼組成を有することを特徴とするものである。
なお、各元素の含有量を示す「％」は、特に断りのない限り「質量％」を意味するものである。
【００２１】
本発明によれば、鋼板の鋼組成を適正に制御することにより、特にＳｉ、ＡｌおよびＮｉの含有量を適正に制御することにより、製造性を改善し、優れた磁気特性を得ることができる。また、本発明の時効熱処理用無方向性電磁鋼板は、時効熱処理に供する無方向性電磁鋼板であるので、本発明の時効熱処理用無方向性電磁鋼板に時効熱処理を施すことにより、強度特性にも優れたものとすることができる。
以下、本発明の時効熱処理用無方向性電磁鋼板の鋼組成および製造方法について説明する。
【００２２】
１．鋼組成
（１）Ｃ
Ｃは鋼板の強度を高めるのに有効な元素である。しかしながら、Ｃ含有量が０．０２％を超えるとセメンタイト、εカーバイドなどの炭化物が析出し、磁気特性劣化が顕著になる場合がある。したがって、Ｃ含有量は０．０２％以下とする。また、より一層の磁気特性向上、特に鉄損を向上させるにはＣ含有量の上限を０．００５％にするのが好ましい。一方、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒなどの炭化物生成元素を０．０１％以上含有させて析出強化を図る場合には、Ｃ含有量を０．００５％〜０．０２％に制御することが好ましい。
【００２３】
（２）Ｓｉ
Ｓｉは鋼板の強度を高め、磁気特性を改善するには有効な元素であるが、本発明のようにＣｕを含有することを必須とする鋼板においては、熱間圧延鋼板が熱間圧延以降の製造工程において破断する可能性がある。Ｓｉ含有量が１％超では熱間圧延鋼板の靭性が劣化して熱間圧延鋼板が破断することにより製品歩留まりが低下する場合がある。したがって、Ｓｉ含有量は１％以下とする。さらに製造性を改善するには、Ｓｉ含有量を０．２％以下にするのが好ましい。なお、Ｓｉ含有量は低いほど好ましく、その下限を特に限定する必要はないので、Ｓｉ含有量の下限は０％とする。
【００２４】
（３）Ｍｎ
Ｍｎは不可避的不純物であり、添加する必要はない。しかしながら、Ｍｎは鋼の比抵抗を高め、鉄損低減に有効である。その効果を得るには０．１％以上含有させることが好ましい。一方、Ｍｎ含有量が１％を超えると原料コストが大きくなる場合がある。したがって、Ｍｎ含有量は１％以下に限定する。
【００２５】
（４）Ｐ
Ｐは不可避的不純物であり、添加する必要はない。しかしながら、Ｐは固溶強化により鋼板の強度を高めるのに有効な元素であり、その効果を得るには０．０５％以上含有させることが好ましい。一方、Ｐ含有量が０．２％を超えると鋼板の靱性が劣化し、熱間圧延鋼板が破断するおそれがある。したがって、Ｐ含有量は０．２％以下に限定する。
【００２６】
（５）Ｓ
Ｓは不可避的不純物であり、添加する必要はない。Ｓ含有量が０．０３％を超えると粗大なＭｎ，Ｃｕ含有硫化物が形成され、鋼の靭性が劣化し、冷間圧延時に破断するおそれがある。したがって、Ｓ含有量は０．０３％以下に限定する。また、磁気特性を改善するには、Ｓ含有量を０．００６％以下とすることが好ましい。
【００２７】
（６）Ａｌ
Ａｌは鋼の比抵抗を高め、鉄損低減に有効である。本発明では同様の効果を有するＳｉ含有量を低減しているので積極的に添加する必要がある。しかしながら、Ａｌ含有量が４％を超えると飽和磁束密度が著しく低下し、鉄心性能が劣化する可能性がある。一方、高周波の鉄損低減にはＡｌを２％以上含有させることが必要である。したがって、Ａｌ含有量は２％以上４％以下に限定する。さらに好ましくは、２．５％以上３．５％以下である。
【００２８】
（７）Ｎｉ
Ｎｉは熱間圧延鋼板の耳割れ疵を抑制し、熱間圧延鋼板の破断を防止するのに有効である。また、Ｎｉは固溶強化により鋼板の強度を高めるのに有効でもある。それら効果を得るには０．１％以上含有させることが必要である。一方、Ｎｉ含有量が２％を超えると原料コストが大きくなる。したがって、Ｎｉ含有量は０．１％以上２％以下に限定する。さらに好ましくは、０．２％以上１％以下である。
【００２９】
（８）Ｃｕ
Ｃｕは本発明において必須の元素である。上述したように、Ｃｕ析出物が非常に微細である場合には、磁気特性をほとんど劣化させることなく、強度特性を向上させる効果がある。しかしながら、Ｃｕ含有量が１％以下ではＣｕ析出による強度上昇が十分得られない可能性がある。一方、Ｃｕ含有量が増加するにつれて時効硬化量は大きくなるが、３％を超えると仕上げ焼鈍時にＣｕ析出物が不均一に分散して時効熱処理後の強度が低下し、また鋼板の磁束密度も低下する場合がある。したがって、Ｃｕ含有量は１％超３％以下に限定する。
【００３０】
（９）Ｔｉ，Ｎｂ，ＶおよびＺｒ
Ｔｉ，Ｎｂ，ＶおよびＺｒは炭化物を形成し、磁気特性を劣化させるので、特に添加する必要はない。しかしながら、強度特性を向上させるにはＴｉ，Ｎｂ，ＶおよびＺｒの合計含有量を０．０１％以上とすることが有効である。一方、Ｔｉ，Ｎｂ，ＶおよびＺｒの合計含有量が０．１％を超えると炭化物が粗大分散して熱間圧延鋼板の靭性が著しく劣化する可能性がある。したがって、Ｔｉ，Ｎｂ，ＶおよびＺｒの合計含有量は０．０１％以上０．１％以下とすることが好ましい。
なお、本発明において、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒの炭化物には、これらの炭窒化物が含まれるものとする。
【００３１】
本発明においては、鋼組成が、Ｔｉ，Ｎｂ，ＶおよびＺｒからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含有することが好ましく、この際、上述したようにＴｉ，Ｎｂ，ＶおよびＺｒの合計含有量が０．０１％以上０．１％以下であることが好ましいのであるが、炭化物生成による析出強化を確実に図るには、Ｔｉ，Ｎｂ，ＶまたはＺｒのいずれか一つの元素の含有量を単独で０．０１％以上とすることが好ましい。
【００３２】
２．時効熱処理用無方向性電磁鋼板の製造方法
本発明の時効熱処理用無方向性電磁鋼板は、例えば、上述した鋼組成を有する熱間圧延鋼板に６００℃以上９００℃以下の温度域で１０秒間以上保持する熱延板焼鈍を施す熱延板焼鈍工程と、熱延板焼鈍が施された上記熱間圧延鋼板に冷間圧延を施して冷間圧延鋼板とする冷間圧延工程と、上記冷間圧延鋼板に仕上げ焼鈍を施す仕上げ焼鈍工程とを有する製造方法により製造することが好ましい。
【００３３】
上記製造方法によれば、鋼板の鋼組成を適正に制御し、さらに所定の条件で熱延板焼鈍を施すことにより、鋼板の延性を向上させ冷間圧延工程での破断を効果的に抑制することができ、磁気特性に優れ、時効熱処理による高強度化が可能な時効熱処理用無方向性電磁鋼板を歩留まり良く製造することができる。
【００３４】
上記製造方法において、熱間圧延鋼板は、通常、上述した鋼組成を有する鋼塊または鋼片（以下、スラブということもある。）を所定の温度としたのちに熱間圧延を施す熱間圧延工程により得られる。
以下、上記製造方法における各工程について説明する。
【００３５】
（１）熱間圧延工程
上記製造方法においては、上述した鋼組成を有するスラブを所定の温度としたのちに、熱間圧延を施す熱間圧延工程を行ってもよい。本工程により得られる熱間圧延鋼板は、後述する冷間圧延鋼板の素材となるものである。
【００３６】
熱間圧延としては一般的な方法を用いることができる。スラブ温度、熱間圧延での仕上げ温度、巻取り温度等の条件は、スラブの鋼組成、目的とする鋼板の板厚などにより適宜選択するものとする。なお、熱間圧延鋼板の靱性を向上させるには、巻き取り温度を５５０℃以上とすることが好ましい。
【００３７】
（２）熱延板焼鈍工程
上記製造方法における熱延板焼鈍工程は、上述した鋼組成を有する熱間圧延鋼板に、６００℃以上９００℃以下の温度で１０秒間以上保持する熱延板焼鈍を施す工程である。熱延板焼鈍工程は、続いて行われる冷間圧延の能率を高めることを可能とするのに有用な工程である。
【００３８】
熱延板焼鈍での焼鈍温度は、６００℃以上９００℃以下とする。焼鈍温度が上記範囲未満であると、かえって鋼板の強度が高くなりすぎ、冷間圧延が困難となる場合がある。一方、焼鈍温度が上記範囲を超えても、Ｃｕの固溶・再析出が起こり、鋼板の強度が高くなり、冷間圧延が困難となる可能性がある。さらに好ましい焼鈍温度は、６５０℃以上８５０℃以下である。
【００３９】
また、上記焼鈍温度での保持時間は１０秒間以上とする。保持時間が上記範囲未満の場合、熱間圧延鋼板の強度が高くなり、冷間圧延が困難となる場合がある。保持時間は２時間以上がより好ましい。一方、保持時間の上限は特に限定されないが、経済性の観点から４８時間以下にすることが望ましい。
【００４０】
熱間圧延鋼板は、通常、熱間圧延の際に鋼板表面に生成したスケールを酸洗により除去してから冷間圧延に供される。酸洗は、熱延板焼鈍前または熱延板焼鈍後のいずれに行ってもよい。
【００４１】
（３）冷間圧延工程
上記製造方法における冷間圧延工程は、熱延板焼鈍が施された上記熱間圧延鋼板に冷間圧延を施して冷間圧延鋼板とする工程である。
【００４２】
本工程は、熱間圧延鋼板に中間焼鈍をはさんだ二回以上の冷間圧延を施す工程であってもよい。中間焼鈍は、必ずしも必須ではないが、中間焼鈍を行うことにより鋼板の延性が向上し冷間圧延での破断が少なくなるという利点を有する。
中間焼鈍での焼鈍温度等の条件は、熱延板焼鈍と同様にすることが好ましい。
【００４３】
（４）仕上げ焼鈍工程
上記製造方法における仕上げ焼鈍工程は、上記冷間圧延鋼板に仕上げ焼鈍を施す工程である。
【００４４】
時効熱処理後の強度特性および磁気特性をさらに改善するためには、仕上げ焼鈍条件を適正に制御することが好ましい。
仕上げ焼鈍温度は、９００℃以上１１００℃以下とすることが好ましい。仕上げ焼鈍温度が上記範囲未満では、再結晶粒成長が不十分となり磁気特性が著しく劣化する可能性がある。一方、仕上げ焼鈍温度が上記範囲を超えると、鋼板の粒径が著しく粗大化し、時効熱処理後のＣｕ析出物が不均一に分散し、強度が低下する場合がある。より一層の鉄損低減には仕上げ焼鈍温度が高ければ高いほどよく、９５０℃以上とすることがより好ましい。
【００４５】
（５）その他の工程
上記製造方法においては、上記仕上げ焼鈍工程後に、一般的な方法にしたがって、有機成分のみ、無機成分のみ、あるいは有機無機複合体からなる絶縁皮膜を鋼板表面に塗布するコーティング工程を行ってもよい。また、コーティング工程は、加熱・加圧することにより接着能を発揮する絶縁コーティングを施す工程であってもよい。接着能を発揮するコーティング材料としては、アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂またはメラミン樹脂などを用いることができる。
【００４６】
また、上記製造方法により製造される時効熱処理用無方向性電磁鋼板に、時効熱処理を施すことにより無方向性電磁鋼板を製造することができる。
【００４７】
Ｂ．無方向性電磁鋼板
本発明の無方向性電磁鋼板は、上述した鋼組成を有し、降伏強度が５００ＭＰａ以上であることを特徴とするものである。
本発明の無方向性電磁鋼板は、上述の時効熱処理用無方向性電磁鋼板と同一の鋼組成を有し、降伏強度が５００ＭＰａ以上であるので、磁気特性、強度特性および製造性が良好である。
【００４８】
降伏強度は、５００ＭＰａ以上であり、好ましくは６００ＭＰａ以上とする。降伏強度を上記範囲とすることにより、本発明の無方向性電磁鋼板を用いて例えばモータロータとした際に、運転中に変形や破壊が発生することなく安定して使用することが可能となるからである。また、降伏強度の上限値としては特に限定されないが、遅れ破壊抑制の観点より１５００ＭＰａ以下とすることが好ましい。
ここで、上記降伏強度は、ＪＩＳ−Ｚ−２２４１に規定の方法にて測定することができる。
【００４９】
なお、鋼組成については、上記「Ａ．時効熱処理用無方向性電磁鋼板」に記載したので、ここでの説明は省略する。
【００５０】
Ｃ．無方向性電磁鋼板の製造方法
本発明の無方向性電磁鋼板の製造方法は、上記無方向性電磁鋼板の製造方法であって、上述の時効熱処理用無方向性電磁鋼板に時効熱処理を施すことを特徴とするものである。
【００５１】
本発明によれば、上記時効熱処理用無方向性電磁鋼板を用いるので、磁気特性および強度特性に優れる無方向性電磁鋼板を効率良く製造することができる。
【００５２】
時効熱処理は、無方向性電磁鋼板の強度を高めるのに有効である。
時効熱処理での温度、時間、雰囲気等の条件は、所定の降伏強度が得られる条件であれば特に限定されるものではなく、鋼組成、目的とする強度などにより適宜選択するものとする。
【００５３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００５４】
以下、実施例を例示して、本発明を具体的に説明する。
下記表１に示す鋼組成を有するスラブを加熱炉で１２００℃まで加熱し、厚さ２．５ｍｍまで熱間圧延し、６００℃から徐冷して、熱間圧延鋼板を得た。このようにして得られた熱間圧延鋼板から、靱性を評価するためにシャルピー試験片（圧延直角方向に２ｍｍのＶノッチ）を採取し、２５℃にてシャルピー衝撃試験を行った。なお、靱性の評価は、衝撃値100J/cm2超を○、衝撃値70J/cm2以上100J/cm2以下を△、衝撃値70J/cm2未満を×とした。
【００５５】
また、上記熱間圧延鋼板について、１％調質圧延後に酸洗脱スケールして、７５０℃で１０時間焼鈍後、厚さ０．３５ｍｍまで冷間圧延し、１０００℃で仕上げ焼鈍した。このようにして得られた鋼板から５５ｍｍ角の単板磁気試験片を採取し、５００℃で２時間の時効熱処理を行った後、鉄損Ｗ10/400および磁束密度Ｂ50を測定した。それらの磁気特性は、圧延方向およびその直角方向についての平均値とした。さらに、時効熱処理後の鋼板からＪＩＳ１３Ｂ号の引張試験片を採取し、上記同様の時効熱処理後にＪＩＳ−Ｚ−２２４１に規定の引張試験を行い、降伏強度ＹＳおよび引張強度ＴＳを測定した。
下記の表１に強度、磁気特性および熱間圧延鋼板の靭性のデータを併せて示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】
本発明鋼板は、強度および磁気特性に優れることはもちろんのこと、熱間圧延鋼板の衝撃値がＣｕトレースの従来鋼（マークＪ）と同等であり、破断の可能性が小さい。一方、Ｓｉ含有量の高い比較鋼（マークＧ，Ｈ，Ｉ）は、従来の特許文献にあるように強度および磁気特性に優れるが、熱間圧延鋼板の衝撃特性が低く破断しやすい。中でも、Ｎｉを含有しない比較鋼（マークＩ）にのみ、破断の起点になりうる熱間圧延鋼板の耳割れが顕著であった。図１に熱間圧延鋼板のエッジ部分の外観写真を示す。図１（ａ）は本発明鋼（マークＣ）の熱間圧延鋼板、図１（ｂ）は比較鋼（マークＩ）の熱間圧延鋼板である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．０２％以下、Ｓｉ：０％以上１％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｐ：０．２％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ａｌ：２％以上４％以下、Ｎｉ：０．１以上２％以下およびＣｕ：１％超３％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる鋼組成を有することを特徴とする時効熱処理用無方向性電磁鋼板。
【請求項２】
請求項１に記載の鋼組成を有し、降伏強度が５００ＭＰａ以上であることを特徴とする無方向性電磁鋼板。
【請求項３】
請求項２に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法であって、請求項１に記載の時効熱処理用無方向性電磁鋼板に時効熱処理を施すことを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．０２％以下、Ｓｉ：０％以上１％以下、Ｍｎ：１％以下、Ｐ：０．２％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ａｌ：２％以上４％以下、Ｎｉ：０．１以上２％以下およびＣｕ：１％超３％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる鋼組成を有することを特徴とする時効熱処理用無方向性電磁鋼板。
【請求項２】
請求項１に記載の鋼組成を有し、降伏強度が５００ＭＰａ以上であることを特徴とする無方向性電磁鋼板。
【請求項３】
請求項２に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法であって、請求項１に記載の時効熱処理用無方向性電磁鋼板に時効熱処理を施すことを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１３−３６１２０（Ｐ２０１３−３６１２０Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２０１８５０（Ｐ２０１２−２０１８５０）
【出願日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【分割の表示】特願２００７−５８５５０（Ｐ２００７−５８５５０）の分割
【原出願日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【出願人】（０００００６６５５）新日鐵住金株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【分割の表示】特願２００７−５８５５０（Ｐ２００７−５８５５０）の分割
【原出願日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【出願人】（０００００６６５５）新日鐵住金株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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