無方向性電磁鋼板およびその製造方法
【課題】Ｌ方向の磁気特性が優れ、Ｌ方向の磁気特性がＣ方向の磁気特性よりも優れ、さらに、Ｌ方向に重み付けを行ったＬ方向とＣ方向とを加重平均した磁気特性を全周方向の平均磁気特性により規格化した値が大きい無方向性電磁鋼板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】質量％で、Ｃ：０．００５％以下、Ｓｉ：１．５％以上４．０％以下、Ｍｎ：０．０５％以上３．０％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．４％以上３．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１％以下およびＮ：０．０１％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有し、平均結晶粒径が４０μｍ以上１８０μｍ以下である鋼組織を有し、Ｂ50L≧１．６８０、Ｂ50L／Ｂ50C≧１．０３５、および｛（２×Ｂ50L＋Ｂ50C）／３｝／｛（Ｂ50L＋２×Ｂ50D＋Ｂ50C）／４｝≧１．０２５を満足する磁気特性を有し、板厚が０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下である。
【解決手段】質量％で、Ｃ：０．００５％以下、Ｓｉ：１．５％以上４．０％以下、Ｍｎ：０．０５％以上３．０％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．４％以上３．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１％以下およびＮ：０．０１％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有し、平均結晶粒径が４０μｍ以上１８０μｍ以下である鋼組織を有し、Ｂ50L≧１．６８０、Ｂ50L／Ｂ50C≧１．０３５、および｛（２×Ｂ50L＋Ｂ50C）／３｝／｛（Ｂ50L＋２×Ｂ50D＋Ｂ50C）／４｝≧１．０２５を満足する磁気特性を有し、板厚が０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無方向性電磁鋼板およびその製造方法に関する。より詳しくは、本発明は、エアコンや冷蔵庫などのコンプレッサーモータ、電気自動車やハイブリッド自動車などの駆動モータおよび発電機など、主に高効率分割鉄心型モータの固定子（ステータ）鉄心に使用することが好適な無方向性電磁鋼板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化ガスを削減する必要性から、自動車、家電製品等の分野では消費エネルギーの少ない製品が開発されている。例えば、自動車分野においては、ガソリンエンジンとモータとを組み合わせたハイブリッド駆動自動車、モータ駆動の電気自動車等の低燃費自動車がある。また、家電製品分野においては、年間電気消費量の少ない高効率エアコン、冷蔵庫等がある。これらに共通する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。
【０００３】
上記のようなモータは多極であるケースが多く、多極モータのモータ効率は固定子（ステータ）のティース部の磁気特性の影響を大きく受けることが知られている。従来のモータでは一体打抜き型の鉄心が固定子に採用されるケースが多かった。一体打抜きの場合、各々のティース部の方向は電磁鋼板の圧延方向に対して様々な方向をとることになる。このため、一体打抜き型の鉄心材料には全周方向の磁気特性が良好な無方向性電磁鋼板が求められてきた。
【０００４】
一方、近年では、固定子には巻き線設計や歩留りの面で有利な分割鉄心が採用されるケースが増加している。分割鉄心の場合、ティース部の方向を電磁鋼板の磁気特性が良好な方向、例えば圧延方向（以下、「Ｌ方向」ともいう。）に一致させることが可能となる。
【０００５】
Ｌ方向の磁気特性が優れた電磁鋼板として一方向性電磁鋼板が知られている。しかしながら、一方向性電磁鋼板は圧延直角方向（以下、「Ｃ方向」ともいう。）の磁気特性が極めて悪いため、Ｃ方向にも相当量の磁束が流れる分割鉄心用材料としては適していない。さらに、このような一方向性電磁鋼板を製造するには、高温長時間の２次再結晶焼鈍や脱炭焼鈍が可能な特殊な設備を要するため製造コストが高いという問題がある。
【０００６】
そこで、特許文献１および特許文献２には、一方向性電磁鋼板についてＣ方向の磁気特性が悪いという問題を解決するために、Ｃ方向の鉄損が低減された分割鉄心用の電磁鋼板に関する技術が開示されている。
また、特許文献３〜特許文献５には、分割鉄心用の無方向性電磁鋼板に関する技術が開示されている。
【０００７】
また、従来、無方向性電磁鋼板の磁気特性を高める方法として２回冷延法が知られている（特許文献６〜特許文献９参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１０００２５号公報
【特許文献２】特開２００４−１０００２６号公報
【特許文献３】特開２００８−１２７６００号公報
【特許文献４】特開２００８−１２７６０８号公報
【特許文献５】特開２００８−１２７６１２号公報
【特許文献６】特開昭５１−１５１２１５号公報
【特許文献７】特開昭５９−７４２２５号公報
【特許文献８】特開平１１−２３６６１８号公報
【特許文献９】特開２０００−１７３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、分割鉄心の場合、ティース部の方向を電磁鋼板の磁気特性が良好な方向、例えば圧延方向（Ｌ方向）に一致させることが可能となる。この場合、ティース部の方向に次いで相当量の磁束が流れるヨーク部の方向が圧延直角方向（Ｃ方向）に一致する。磁束は主にＬ方向とＣ方向に流れ、特にＬ方向に多く流れ、圧延方向に対して４５°方向（以下、「Ｄ方向」ともいう。）にはあまり流れない。したがって、分割鉄心用材料には、Ｌ方向の磁気特性が優れ、Ｌ方向の磁気特性がＣ方向の磁気特性よりも優れる無方向性電磁鋼板が適している。さらに、Ｌ方向に重み付けを行ったＬ方向とＣ方向とを加重平均した磁気特性を全周方向の平均磁気特性により規格化した値が大きい無方向性電磁鋼板が適している。
【００１０】
ところが、特許文献１および特許文献２に開示された電磁鋼板は、Ｃ方向の鉄損を低減することを指向するものの、Ｃ方向の磁束密度については低い方が好ましいとされており、Ｃ方向にも相当量の磁束が流れる分割鉄心用材料としては適していない。また、これらの電磁鋼板を製造するには、一方向性電磁鋼板と同様に、高温長時間の２次再結晶焼鈍や脱炭焼鈍が可能な特殊な設備を要するため、製造コストが嵩むという問題を有している。
【００１１】
また、特許文献３〜特許文献５には、分割鉄心用の無方向性電磁鋼板が開示されているが、Ｌ方向とＤ方向の磁気特性の関係、または、Ｃ方向とＤ方向の磁気特性の関係にのみ着目しており、Ｌ方向とＣ方向の磁気特性の関係について検討されていないため、分割鉄心用の無方向性電磁鋼板として適しているとはいえない。
【００１２】
また、特許文献６および特許文献７に開示された無方向性電磁鋼板の製造方法は、異方性を低減することを目的とするものであり、特許文献８および特許文献９に開示された無方向性電磁鋼板の製造方法は、Ｌ方向とＣ方向の単純な平均磁気特性を向上させることを目的とするものであり、いずれも全周方向の磁気特性が良好な無方向性電磁鋼板を得ることを目的としている。そのため、分割鉄心用の無方向性電磁鋼板として適しているとはいえない。
【００１３】
このように、分割鉄心用の電磁鋼板には、Ｌ方向の磁気特性が優れ、Ｌ方向の磁気特性がＣ方向の磁気特性よりも優れ、さらに、Ｌ方向に重み付けを行ったＬ方向とＣ方向とを加重平均した磁気特性を全周方向の平均磁気特性により規格化した値が大きい無方向性電磁鋼板が適しているのであるが、従来技術においては斯かる観点から詳細な検討がなされていないのが実情である。
【００１４】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題はエアコンや冷蔵庫などのコンプレッサーモータ、電気自動車やハイブリッド自動車などの駆動モータおよび発電機など、主に高効率分割鉄心型モータの固定子（ステータ）鉄心に使用することが好適な、Ｌ方向の磁気特性が優れ、Ｌ方向の磁気特性がＣ方向の磁気特性よりも優れ、さらに、Ｌ方向に重み付けを行ったＬ方向とＣ方向とを加重平均した磁気特性を全周方向の平均磁気特性により規格化した値が大きい無方向性電磁鋼板およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは上記課題を解決すべく、Ｌ方向、Ｃ方向およびＤ方向の磁気特性について詳細に調査した。その結果、Ｌ方向の磁気特性が優れ、Ｌ方向の磁気特性がＣ方向の磁気特性よりも優れ、さらに、Ｌ方向に重み付けを行ったＬ方向とＣ方向とを加重平均した磁気特性を全周方向の平均磁気特性により規格化した値が大きい無方向性電磁鋼板を得るには、磁気特性の異方性を大きくすることが有効であることを見出した。そして、斯かる磁気特性を得るには、２回冷延法を採用するとともに、冷間圧延に供する熱延鋼板の板厚、冷間圧延の圧下率、中間焼鈍条件および仕上焼鈍条件を適正化することが重要であることを見出した。このような新知見に基づく本発明の要旨は以下の通りである。
【００１６】
すなわち、本発明は、質量％で、Ｃ：０．００５％以下、Ｓｉ：１．５％以上４．０％以下、Ｍｎ：０．０５％以上３．０％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．４％以上３．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１％以下およびＮ：０．０１％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有し、平均結晶粒径が４０μｍ以上１８０μｍ以下である鋼組織を有し、下記式（１）〜（３）を満足する磁気特性を有し、板厚が０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下であることを特徴とする無方向性電磁鋼板を提供する。
Ｂ50L≧１．６８０ （１）
Ｂ50L／Ｂ50C≧１．０３５ （２）
｛（２×Ｂ50L＋Ｂ50C）／３｝／｛（Ｂ50L＋２×Ｂ50D＋Ｂ50C）／４｝
≧１．０２５ （３）
（ここで、
Ｂ50L：磁化力５０００Ａ／ｍで磁化した際の圧延方向の磁束密度（Ｔ）
Ｂ50C：磁化力５０００Ａ／ｍで磁化した際の圧延直角方向の磁束密度（Ｔ）
Ｂ50D：磁化力５０００Ａ／ｍで磁化した際の圧延方向に対して４５°方向の磁束密度（Ｔ）
である。）
【００１７】
また本発明は、下記工程（Ａ）〜（Ｄ）を有する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。
（Ａ）上述の化学組成を有する板厚１．８ｍｍ以上３．５ｍｍ以下の熱延鋼板に１０％以上７５％以下の圧下率での冷間圧延を施す第１冷間圧延工程
（Ｂ）上記第１冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に７００℃以上９００℃以下の温度域に３時間以上４０時間以下保持する中間焼鈍を施す中間焼鈍工程
（Ｃ）上記中間焼鈍工程により得られた中間焼鈍鋼板に５０％以上８５％以下の圧下率の冷間圧延を施して０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下の板厚とする第２冷間圧延工程
（Ｄ）上記第２冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に、９００℃以上１２００℃以下の焼鈍温度で仕上焼鈍を施す仕上焼鈍工程
【００１８】
本発明の無方向性電磁鋼板の製造方法は、上記第１冷間圧延工程に供する熱延鋼板に、７００℃以上９００℃以下の温度域に３時間以上４０時間以下保持する箱焼鈍による、または、９００℃以上１１５０℃以下の温度域に１秒間以上３００秒間以下保持する連続焼鈍による、熱延板焼鈍を施す熱延板焼鈍工程を有していてもよい。磁気特性をさらに高めることができるからである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る無方向性電磁鋼板により、分割鉄心型モータのモータ効率の向上が期待できる。また、本発明に係る無方向性電磁鋼板の製造方法は特殊な設備を要しないため、製造コスト面でも優れている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例における第１冷間圧延工程および第２冷間圧延工程の圧下率と磁気特性との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の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。
【００２２】
Ａ．無方向性電磁鋼板
本発明の無方向性電磁鋼板は、質量％で、Ｃ：０．００５％以下、Ｓｉ：１．５％以上４．０％以下、Ｍｎ：０．０５％以上３．０％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．４％以上３．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１％以下およびＮ：０．０１％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有し、平均結晶粒径が４０μｍ以上１８０μｍ以下である鋼組織を有し、上記式（１）〜（３）を満足する磁気特性を有し、板厚が０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
【００２３】
以下、本発明の無方向性電磁鋼板における各構成について詳細に説明する。
【００２４】
（化学組成）
まず、鋼板の化学組成の限定理由について説明する。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。
【００２５】
Ｃは、不純物として含有され、磁気特性を劣化させる元素である。このため、Ｃ含有量は０．００５％以下とする。好ましくは、０．００３％以下である。
【００２６】
Ｓｉは、鋼板の比抵抗を高めて鉄損を低減させるのに有効な元素である。したがって、Ｓｉ含有量は１．５％以上とする。好ましくは２．０％以上である。一方、Ｓｉを過剰に含有させると磁束密度が著しく低下する。このため、Ｓｉ含有量は４．０％以下とする。好ましくは３．５％以下である。
【００２７】
Ａｌは、鋼板の比抵抗を高めて鉄損を低減させるのに有効な元素である。したがって、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は０．４％以上とする。好ましくは０．６％以上、さらに好ましくは０．８％以上である。一方、過剰に含有させると磁束密度が著しく低下する。このため、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は３．０％以下とする。好ましくは２．５％以下である。
【００２８】
Ｍｎは、鋼板の比抵抗を高めて鉄損を低減させるのに有効な元素である。したがって、Ｍｎ含有量は０．０５％以上とする。一方、Ｍｎ含有量が多くなると、ＭｎはＳｉやＡｌに比べて合金コストが高いため、経済的に不利となる。このため、Ｍｎ含有量は３．０％以下とする。好ましくは２．５％以下である。
【００２９】
Ｐは、一般に不純物として含有される。本発明においてＰ含有量は０．０４％以下とする。
【００３０】
Ｓは、不純物として含有され、鋼中のＭｎと結合して微細なＭｎＳを形成し、焼鈍時の結晶粒の成長を阻害し、無方向性電磁鋼板の磁気特性を劣化させる。このため、Ｓ含有量は０．０１％以下とする。好ましくは０．００５％以下である。
【００３１】
Ｎは、不純物として含有され、Ａｌと結合して微細なＡｌＮを形成し、焼鈍時の結晶粒の成長を阻害し、磁気特性を劣化させる。このため、Ｎ含有量を０．０１％以下とする。好ましくは０．００５％以下である。
【００３２】
（平均結晶粒径）
結晶粒径は大きくし過ぎても、小さくし過ぎても鉄損が劣化する。したがって、平均結晶粒径は４０μｍ以上１８０μｍ以下とする。
なお、平均結晶粒径は、縦断面組織写真において、板厚方向および圧延方向について切断法により測定した結晶粒径の平均値を用いればよい。この縦断面組織写真としては光学顕微鏡写真を用いることができ、例えば５０倍の倍率で撮影した写真を用いればよい。
【００３３】
（磁気特性）
Ｌ方向の磁気特性が優れ、Ｌ方向の磁気特性がＣ方向の磁気特性よりも優れた磁気特性を有するものとして、本発明においては、下記式（１）および（２）を満足する磁気特性を有するものとする。
さらに、Ｌ方向に重み付けを行ったＬ方向とＣ方向とを加重平均した磁気特性を全周方向の平均磁気特性により規格化した値が大きくなるような異方性が大きい無方向性電磁鋼板とすることが重要である。そこで、本発明においては、Ｌ方向の磁気特性をＣ方向の磁気特性に対して２倍の重み付けを行った磁気特性を全周方向の平均磁気特性により規格化した値を指標として用い、下記式（３）を満足する磁気特性を有するものとする。
Ｂ50L≧１．６８０ （１）
Ｂ50L／Ｂ50C≧１．０３５ （２）
｛（２×Ｂ50L＋Ｂ50C）／３｝／｛（Ｂ50L＋２×Ｂ50D＋Ｂ50C）／４｝
≧１．０２５ （３）
ここで、
Ｂ50L：磁化力５０００Ａ／ｍで磁化した際の圧延方向の磁束密度（Ｔ）
Ｂ50C：磁化力５０００Ａ／ｍで磁化した際の圧延直角方向の磁束密度（Ｔ）
Ｂ50D：磁化力５０００Ａ／ｍで磁化した際の圧延方向に対して４５°方向の磁束密度（Ｔ）
である。
【００３４】
（板厚）
エアコンや冷蔵庫などのコンプレッサーモータ、電気自動車やハイブリッド自動車などの駆動モータおよび発電機は高速回転域で使用されるため、鉄心材料である無方向性電磁鋼板は高周波域での鉄損が低いものが望ましい。高周波条件下での鉄損低減には板厚が薄い方が好ましい。したがって、板厚は０．３５ｍｍ以下とする。好ましくは０．３０ｍｍ以下である。一方、過度の薄肉化は鋼板やモータの生産性を著しく低下させる。したがって、板厚は０．１０ｍｍ以上とする。好ましくは０．１５ｍｍ以上である。
【００３５】
（製造方法）
本発明の無方向性電磁鋼板は、後述する無方向性電磁鋼板の製造方法により製造することが好適である。
【００３６】
Ｂ．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、下記工程（Ａ）〜（Ｄ）を有することを特徴とする。
（Ａ）上述の化学組成を有する板厚１．８ｍｍ以上３．５ｍｍ以下の熱延鋼板に１０％以上７５％以下の圧下率での冷間圧延を施す第１冷間圧延工程
（Ｂ）上記第１冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に７００℃以上９００℃以下の温度域に３時間以上４０時間以下保持する中間焼鈍を施す中間焼鈍工程
（Ｃ）上記中間焼鈍工程により得られた中間焼鈍鋼板に５０％以上８５％以下の圧下率の冷間圧延を施して０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下の板厚とする第２冷間圧延工程
（Ｄ）上記第２冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に、９００℃以上１２００℃以下の焼鈍温度で仕上焼鈍を施す仕上焼鈍工程
【００３７】
以下、本発明に係る無方向性電磁鋼板の製造方法における各工程について説明する。
【００３８】
（第１冷間圧延工程）
第１冷間圧延工程においては、上述の化学組成を有する板厚１．８ｍｍ以上３．５ｍｍ以下の熱延鋼板に１０％以上７５％以下の圧下率での冷間圧延を施す。
【００３９】
第１冷間圧延工程に供する熱延鋼板の板厚が厚いほど良好な磁気特性が得られる。したがって、第１冷間圧延工程に供する熱延鋼板の板厚は１．８ｍｍ以上とする。好ましくは２．０ｍｍ以上、さらに好ましくは２．２ｍｍ以上である。一方、第１冷間圧延工程に供する熱延鋼板の板厚が過度に厚くなると冷間圧延の負荷が過大となり冷間圧延が困難となる場合がある。したがって、第１冷間圧延工程に供する熱延鋼板の板厚は３．５ｍｍ以下とする。好ましくは３．３ｍｍ以下である。
【００４０】
第１冷間圧延工程における圧下率が１０％未満または７５％超では、目的とする磁気特性を得ることができない場合がある。したがって、第１冷間圧延工程における圧下率は１０％以上７５％以下とする。さらに好ましくは１５％以上７５％以下である。
【００４１】
冷間圧延時の鋼板温度、圧延ロール径など、冷間圧延の他の条件は特に限定されるものではなく、熱延鋼板の化学組成、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。
熱延鋼板は、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。後述するように熱延鋼板に熱延板焼鈍を施す場合には、熱延板焼鈍前あるいは熱延板焼鈍後のいずれかにおいて酸洗すればよい。
【００４２】
（中間焼鈍工程）
中間焼鈍工程においては、上記第１冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に７００℃以上９００℃以下の温度域に３時間以上４０時間以下保持する中間焼鈍を施す。
中間焼鈍工程における焼鈍温度（以下、「中間焼鈍温度」ともいう。）が７００℃未満であったり、７００℃以上の温度域に保持する時間が３時間未満であったりすると、中間焼鈍後の結晶粒が粗大化されないために、目的とする磁気特性を得ることができない場合がある。一方、中間焼鈍温度を９００℃超とするには特殊な設備が必要となりコストの増加を招く。また、７００℃以上の温度域に保持する時間を４０時間超としても効果が飽和してしまうので、コスト的に不利となる。したがって、中間焼鈍は７００℃以上９００℃以下の温度域に３時間以上４０時間以下保持するものとする。保持時間は５時間以上３５時間以下とすることが好ましい。
中間焼鈍の他の条件は特に限定されるものではない。
【００４３】
（第２冷間圧延工程）
第２冷間圧延工程においては、上記中間焼鈍工程により得られた中間焼鈍鋼板に５０％以上８５％以下の圧下率の冷間圧延を施して０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下の板厚とする。
第２冷間圧延工程における圧下率が５０％未満または８５％超であると、目的とする磁気特性を得ることができない場合がある。したがって、第２冷間圧延工程における圧下率は５０％以上８５％以下とする。下限については、５４％以上が好ましい。さらに好ましくは５８％以上である。上限については８０％以下が好ましい。
また、上述の「Ａ．無方向性電磁鋼板」の項に記載した理由により、第２冷間圧延後の板厚は０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下とする。
冷間圧延時の鋼板温度、圧延ロール径など、冷間圧延の他の条件は特に限定されるものではなく、鋼板の化学組成、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。
【００４４】
（仕上焼鈍工程）
仕上焼鈍工程においては、上記第２冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に、９００℃以上１２００℃以下の焼鈍温度で仕上焼鈍を施す。
仕上焼鈍における焼鈍温度（以下、「仕上焼鈍温度」ともいう。）が９００℃未満では、粒成長不足により平均結晶粒径が４０μｍ未満となって十分な磁気特性が得られない場合がある。一方、仕上焼鈍温度が１２００℃超では、粒成長が過度に進行してしまい平均結晶粒径が１８０μｍ超となって十分な磁気特性が得られない場合がある。さらに、このような高温焼鈍には特殊な設備が必要になる場合があるためにコスト増加を招く恐れがある。したがって、仕上焼鈍温度は９００℃以上１２００℃以下とする。
仕上焼鈍の他の条件は特に限定されるものではない。
【００４５】
（熱延板焼鈍）
上記第１冷間圧延工程に供する熱延鋼板には、熱延板焼鈍を施してもよい。熱延板焼鈍を施すことにより、一層良好な磁気特性が得られる。
熱延板焼鈍は箱焼鈍および連続焼鈍のいずれによって行ってもよい。箱焼鈍により行う場合には、７００℃以上９００℃以下の温度域に３時間以上４０時間以下保持することが好ましい。連続焼鈍により行う場合には、９００℃以上１１５０℃以下の温度域に１秒間以上３００秒間以下保持することが好ましい。熱延板焼鈍は箱焼鈍でも連続焼鈍でも所望の磁気特性を得ることができるが、Ｌ方向の磁気特性を重視する場合には箱焼鈍が好ましい。
熱延板焼鈍の他の条件は特に限定されるものではない。
【００４６】
（熱間圧延工程）
上記冷間圧延工程に供する熱延鋼板は、上述の化学組成を有する鋼塊または鋼片（以下、「スラブ」ともいう。）に熱間圧延を施すことにより得ることができる。
熱間圧延においては、上記化学組成を有する鋼を、連続鋳造法あるいは鋼塊を分塊圧延する方法など一般的な方法によりスラブとし、加熱炉に装入して熱間圧延を施す。この際、スラブ温度が高い場合には加熱炉に装入しないで熱間圧延を行ってもよい。
熱間圧延での諸条件は特に規定しないが、仕上温度７００℃以上、巻取温度３００℃以上とするのが好ましい。
【００４７】
（その他の工程）
上記仕上焼鈍工程後に、一般的な方法に従って、有機成分のみ、無機成分のみ、あるいは有機無機複合物からなる絶縁被膜を鋼板表面に塗布するコーティングを施してもよい。環境負荷軽減の観点から、クロムを含有しない絶縁被膜を塗布するものであっても構わない。また、コーティングは、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ものであってもよい。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。
【００４８】
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】
【００４９】
以下、実施例および比較例を例示して、本発明を具体的に説明する。
下記表１に示す化学組成を有するスラブを仕上温度８００℃、巻取温度５５０℃で熱間圧延を施して板厚１．６ｍｍ〜３．１ｍｍの熱延鋼板とし、酸洗を施した。これらの酸洗鋼板について、一部を除いて熱延板焼鈍を施さずに中間焼鈍を挟む第１冷間圧延工程および第２冷間圧延工程によって仕上板厚０．２０ｍｍ〜０．３５ｍｍの冷延鋼板とした。一部は、箱焼鈍または連続焼鈍による熱延板焼鈍を施して、この内の一部は種々の条件での中間焼鈍を挟む第１冷間圧延工程および第２冷間圧延工程によって仕上板厚の冷延鋼板とし、残りは１回の冷間圧延工程にて仕上板厚の冷延鋼板とした。これらの冷延鋼板に９５０℃以上１１８０℃以下の温度で１０秒間保持する仕上焼鈍を施して、平均結晶粒径５５μｍ〜１６２μｍの無方向性電磁鋼板とした。
【００５０】
これらの無方向性電磁鋼板について、磁化力５０００Ａ／ｍで磁化した際のＬ方向の磁束密度Ｂ50L、Ｃ方向の磁束密度Ｂ50C、Ｄ方向の磁束密度Ｂ50Dを測定した。そして、これらの磁気特性値が上記式（１）〜（３）を満足するか否かを確認した。
【００５１】
この結果を製造条件と併せて下記表２に示す。また、図１に鋼板Ｎｏ．１〜１０、１９〜２２の第１冷間圧延工程および第２冷間圧延工程の圧下率と磁気特性との関係を示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
【表２】
【００５４】
鋼板Ｎｏ．１〜８は熱延鋼板の板厚、２回の冷間圧延の圧下率、中間焼鈍条件、仕上焼鈍条件、平均結晶粒径が所定の範囲内であるため、所望の磁気特性が得られた。また、鋼板Ｎｏ．９、１０に示すように、熱延鋼板の板厚が厚いほど磁気特性が良好になる傾向があった。さらに、鋼板Ｎｏ．１１、１２に示すように、熱延板焼鈍を施しても所望の磁気特性を得ることができ、箱焼鈍による熱延板焼鈍を施した鋼板Ｎｏ．１１の方が、連続焼鈍による熱延板焼鈍を施した鋼板Ｎｏ．１２よりも磁気特性が良好であった。
一方、鋼板Ｎｏ．１３〜１５は２回冷延法ではないため、鋼板Ｎｏ．１６は熱延鋼板の板厚が所定の範囲外であるため、鋼板Ｎｏ．１７、１８は中間焼鈍が連続焼鈍であるため、鋼板Ｎｏ．１９、２０は第１冷間圧延工程の圧下率が所定の範囲外であるため、鋼板Ｎｏ．２１、２２は第２冷間圧延工程の圧下率が所定の範囲外であるため、所望の磁気特性を得られなかった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無方向性電磁鋼板およびその製造方法に関する。より詳しくは、本発明は、エアコンや冷蔵庫などのコンプレッサーモータ、電気自動車やハイブリッド自動車などの駆動モータおよび発電機など、主に高効率分割鉄心型モータの固定子（ステータ）鉄心に使用することが好適な無方向性電磁鋼板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化ガスを削減する必要性から、自動車、家電製品等の分野では消費エネルギーの少ない製品が開発されている。例えば、自動車分野においては、ガソリンエンジンとモータとを組み合わせたハイブリッド駆動自動車、モータ駆動の電気自動車等の低燃費自動車がある。また、家電製品分野においては、年間電気消費量の少ない高効率エアコン、冷蔵庫等がある。これらに共通する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。
【０００３】
上記のようなモータは多極であるケースが多く、多極モータのモータ効率は固定子（ステータ）のティース部の磁気特性の影響を大きく受けることが知られている。従来のモータでは一体打抜き型の鉄心が固定子に採用されるケースが多かった。一体打抜きの場合、各々のティース部の方向は電磁鋼板の圧延方向に対して様々な方向をとることになる。このため、一体打抜き型の鉄心材料には全周方向の磁気特性が良好な無方向性電磁鋼板が求められてきた。
【０００４】
一方、近年では、固定子には巻き線設計や歩留りの面で有利な分割鉄心が採用されるケースが増加している。分割鉄心の場合、ティース部の方向を電磁鋼板の磁気特性が良好な方向、例えば圧延方向（以下、「Ｌ方向」ともいう。）に一致させることが可能となる。
【０００５】
Ｌ方向の磁気特性が優れた電磁鋼板として一方向性電磁鋼板が知られている。しかしながら、一方向性電磁鋼板は圧延直角方向（以下、「Ｃ方向」ともいう。）の磁気特性が極めて悪いため、Ｃ方向にも相当量の磁束が流れる分割鉄心用材料としては適していない。さらに、このような一方向性電磁鋼板を製造するには、高温長時間の２次再結晶焼鈍や脱炭焼鈍が可能な特殊な設備を要するため製造コストが高いという問題がある。
【０００６】
そこで、特許文献１および特許文献２には、一方向性電磁鋼板についてＣ方向の磁気特性が悪いという問題を解決するために、Ｃ方向の鉄損が低減された分割鉄心用の電磁鋼板に関する技術が開示されている。
また、特許文献３〜特許文献５には、分割鉄心用の無方向性電磁鋼板に関する技術が開示されている。
【０００７】
また、従来、無方向性電磁鋼板の磁気特性を高める方法として２回冷延法が知られている（特許文献６〜特許文献９参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１０００２５号公報
【特許文献２】特開２００４−１０００２６号公報
【特許文献３】特開２００８−１２７６００号公報
【特許文献４】特開２００８−１２７６０８号公報
【特許文献５】特開２００８−１２７６１２号公報
【特許文献６】特開昭５１−１５１２１５号公報
【特許文献７】特開昭５９−７４２２５号公報
【特許文献８】特開平１１−２３６６１８号公報
【特許文献９】特開２０００−１７３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、分割鉄心の場合、ティース部の方向を電磁鋼板の磁気特性が良好な方向、例えば圧延方向（Ｌ方向）に一致させることが可能となる。この場合、ティース部の方向に次いで相当量の磁束が流れるヨーク部の方向が圧延直角方向（Ｃ方向）に一致する。磁束は主にＬ方向とＣ方向に流れ、特にＬ方向に多く流れ、圧延方向に対して４５°方向（以下、「Ｄ方向」ともいう。）にはあまり流れない。したがって、分割鉄心用材料には、Ｌ方向の磁気特性が優れ、Ｌ方向の磁気特性がＣ方向の磁気特性よりも優れる無方向性電磁鋼板が適している。さらに、Ｌ方向に重み付けを行ったＬ方向とＣ方向とを加重平均した磁気特性を全周方向の平均磁気特性により規格化した値が大きい無方向性電磁鋼板が適している。
【００１０】
ところが、特許文献１および特許文献２に開示された電磁鋼板は、Ｃ方向の鉄損を低減することを指向するものの、Ｃ方向の磁束密度については低い方が好ましいとされており、Ｃ方向にも相当量の磁束が流れる分割鉄心用材料としては適していない。また、これらの電磁鋼板を製造するには、一方向性電磁鋼板と同様に、高温長時間の２次再結晶焼鈍や脱炭焼鈍が可能な特殊な設備を要するため、製造コストが嵩むという問題を有している。
【００１１】
また、特許文献３〜特許文献５には、分割鉄心用の無方向性電磁鋼板が開示されているが、Ｌ方向とＤ方向の磁気特性の関係、または、Ｃ方向とＤ方向の磁気特性の関係にのみ着目しており、Ｌ方向とＣ方向の磁気特性の関係について検討されていないため、分割鉄心用の無方向性電磁鋼板として適しているとはいえない。
【００１２】
また、特許文献６および特許文献７に開示された無方向性電磁鋼板の製造方法は、異方性を低減することを目的とするものであり、特許文献８および特許文献９に開示された無方向性電磁鋼板の製造方法は、Ｌ方向とＣ方向の単純な平均磁気特性を向上させることを目的とするものであり、いずれも全周方向の磁気特性が良好な無方向性電磁鋼板を得ることを目的としている。そのため、分割鉄心用の無方向性電磁鋼板として適しているとはいえない。
【００１３】
このように、分割鉄心用の電磁鋼板には、Ｌ方向の磁気特性が優れ、Ｌ方向の磁気特性がＣ方向の磁気特性よりも優れ、さらに、Ｌ方向に重み付けを行ったＬ方向とＣ方向とを加重平均した磁気特性を全周方向の平均磁気特性により規格化した値が大きい無方向性電磁鋼板が適しているのであるが、従来技術においては斯かる観点から詳細な検討がなされていないのが実情である。
【００１４】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題はエアコンや冷蔵庫などのコンプレッサーモータ、電気自動車やハイブリッド自動車などの駆動モータおよび発電機など、主に高効率分割鉄心型モータの固定子（ステータ）鉄心に使用することが好適な、Ｌ方向の磁気特性が優れ、Ｌ方向の磁気特性がＣ方向の磁気特性よりも優れ、さらに、Ｌ方向に重み付けを行ったＬ方向とＣ方向とを加重平均した磁気特性を全周方向の平均磁気特性により規格化した値が大きい無方向性電磁鋼板およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは上記課題を解決すべく、Ｌ方向、Ｃ方向およびＤ方向の磁気特性について詳細に調査した。その結果、Ｌ方向の磁気特性が優れ、Ｌ方向の磁気特性がＣ方向の磁気特性よりも優れ、さらに、Ｌ方向に重み付けを行ったＬ方向とＣ方向とを加重平均した磁気特性を全周方向の平均磁気特性により規格化した値が大きい無方向性電磁鋼板を得るには、磁気特性の異方性を大きくすることが有効であることを見出した。そして、斯かる磁気特性を得るには、２回冷延法を採用するとともに、冷間圧延に供する熱延鋼板の板厚、冷間圧延の圧下率、中間焼鈍条件および仕上焼鈍条件を適正化することが重要であることを見出した。このような新知見に基づく本発明の要旨は以下の通りである。
【００１６】
すなわち、本発明は、質量％で、Ｃ：０．００５％以下、Ｓｉ：１．５％以上４．０％以下、Ｍｎ：０．０５％以上３．０％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．４％以上３．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１％以下およびＮ：０．０１％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有し、平均結晶粒径が４０μｍ以上１８０μｍ以下である鋼組織を有し、下記式（１）〜（３）を満足する磁気特性を有し、板厚が０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下であることを特徴とする無方向性電磁鋼板を提供する。
Ｂ50L≧１．６８０ （１）
Ｂ50L／Ｂ50C≧１．０３５ （２）
｛（２×Ｂ50L＋Ｂ50C）／３｝／｛（Ｂ50L＋２×Ｂ50D＋Ｂ50C）／４｝
≧１．０２５ （３）
（ここで、
Ｂ50L：磁化力５０００Ａ／ｍで磁化した際の圧延方向の磁束密度（Ｔ）
Ｂ50C：磁化力５０００Ａ／ｍで磁化した際の圧延直角方向の磁束密度（Ｔ）
Ｂ50D：磁化力５０００Ａ／ｍで磁化した際の圧延方向に対して４５°方向の磁束密度（Ｔ）
である。）
【００１７】
また本発明は、下記工程（Ａ）〜（Ｄ）を有する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。
（Ａ）上述の化学組成を有する板厚１．８ｍｍ以上３．５ｍｍ以下の熱延鋼板に１０％以上７５％以下の圧下率での冷間圧延を施す第１冷間圧延工程
（Ｂ）上記第１冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に７００℃以上９００℃以下の温度域に３時間以上４０時間以下保持する中間焼鈍を施す中間焼鈍工程
（Ｃ）上記中間焼鈍工程により得られた中間焼鈍鋼板に５０％以上８５％以下の圧下率の冷間圧延を施して０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下の板厚とする第２冷間圧延工程
（Ｄ）上記第２冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に、９００℃以上１２００℃以下の焼鈍温度で仕上焼鈍を施す仕上焼鈍工程
【００１８】
本発明の無方向性電磁鋼板の製造方法は、上記第１冷間圧延工程に供する熱延鋼板に、７００℃以上９００℃以下の温度域に３時間以上４０時間以下保持する箱焼鈍による、または、９００℃以上１１５０℃以下の温度域に１秒間以上３００秒間以下保持する連続焼鈍による、熱延板焼鈍を施す熱延板焼鈍工程を有していてもよい。磁気特性をさらに高めることができるからである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る無方向性電磁鋼板により、分割鉄心型モータのモータ効率の向上が期待できる。また、本発明に係る無方向性電磁鋼板の製造方法は特殊な設備を要しないため、製造コスト面でも優れている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例における第１冷間圧延工程および第２冷間圧延工程の圧下率と磁気特性との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の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。
【００２２】
Ａ．無方向性電磁鋼板
本発明の無方向性電磁鋼板は、質量％で、Ｃ：０．００５％以下、Ｓｉ：１．５％以上４．０％以下、Ｍｎ：０．０５％以上３．０％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．４％以上３．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１％以下およびＮ：０．０１％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有し、平均結晶粒径が４０μｍ以上１８０μｍ以下である鋼組織を有し、上記式（１）〜（３）を満足する磁気特性を有し、板厚が０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
【００２３】
以下、本発明の無方向性電磁鋼板における各構成について詳細に説明する。
【００２４】
（化学組成）
まず、鋼板の化学組成の限定理由について説明する。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。
【００２５】
Ｃは、不純物として含有され、磁気特性を劣化させる元素である。このため、Ｃ含有量は０．００５％以下とする。好ましくは、０．００３％以下である。
【００２６】
Ｓｉは、鋼板の比抵抗を高めて鉄損を低減させるのに有効な元素である。したがって、Ｓｉ含有量は１．５％以上とする。好ましくは２．０％以上である。一方、Ｓｉを過剰に含有させると磁束密度が著しく低下する。このため、Ｓｉ含有量は４．０％以下とする。好ましくは３．５％以下である。
【００２７】
Ａｌは、鋼板の比抵抗を高めて鉄損を低減させるのに有効な元素である。したがって、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は０．４％以上とする。好ましくは０．６％以上、さらに好ましくは０．８％以上である。一方、過剰に含有させると磁束密度が著しく低下する。このため、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は３．０％以下とする。好ましくは２．５％以下である。
【００２８】
Ｍｎは、鋼板の比抵抗を高めて鉄損を低減させるのに有効な元素である。したがって、Ｍｎ含有量は０．０５％以上とする。一方、Ｍｎ含有量が多くなると、ＭｎはＳｉやＡｌに比べて合金コストが高いため、経済的に不利となる。このため、Ｍｎ含有量は３．０％以下とする。好ましくは２．５％以下である。
【００２９】
Ｐは、一般に不純物として含有される。本発明においてＰ含有量は０．０４％以下とする。
【００３０】
Ｓは、不純物として含有され、鋼中のＭｎと結合して微細なＭｎＳを形成し、焼鈍時の結晶粒の成長を阻害し、無方向性電磁鋼板の磁気特性を劣化させる。このため、Ｓ含有量は０．０１％以下とする。好ましくは０．００５％以下である。
【００３１】
Ｎは、不純物として含有され、Ａｌと結合して微細なＡｌＮを形成し、焼鈍時の結晶粒の成長を阻害し、磁気特性を劣化させる。このため、Ｎ含有量を０．０１％以下とする。好ましくは０．００５％以下である。
【００３２】
（平均結晶粒径）
結晶粒径は大きくし過ぎても、小さくし過ぎても鉄損が劣化する。したがって、平均結晶粒径は４０μｍ以上１８０μｍ以下とする。
なお、平均結晶粒径は、縦断面組織写真において、板厚方向および圧延方向について切断法により測定した結晶粒径の平均値を用いればよい。この縦断面組織写真としては光学顕微鏡写真を用いることができ、例えば５０倍の倍率で撮影した写真を用いればよい。
【００３３】
（磁気特性）
Ｌ方向の磁気特性が優れ、Ｌ方向の磁気特性がＣ方向の磁気特性よりも優れた磁気特性を有するものとして、本発明においては、下記式（１）および（２）を満足する磁気特性を有するものとする。
さらに、Ｌ方向に重み付けを行ったＬ方向とＣ方向とを加重平均した磁気特性を全周方向の平均磁気特性により規格化した値が大きくなるような異方性が大きい無方向性電磁鋼板とすることが重要である。そこで、本発明においては、Ｌ方向の磁気特性をＣ方向の磁気特性に対して２倍の重み付けを行った磁気特性を全周方向の平均磁気特性により規格化した値を指標として用い、下記式（３）を満足する磁気特性を有するものとする。
Ｂ50L≧１．６８０ （１）
Ｂ50L／Ｂ50C≧１．０３５ （２）
｛（２×Ｂ50L＋Ｂ50C）／３｝／｛（Ｂ50L＋２×Ｂ50D＋Ｂ50C）／４｝
≧１．０２５ （３）
ここで、
Ｂ50L：磁化力５０００Ａ／ｍで磁化した際の圧延方向の磁束密度（Ｔ）
Ｂ50C：磁化力５０００Ａ／ｍで磁化した際の圧延直角方向の磁束密度（Ｔ）
Ｂ50D：磁化力５０００Ａ／ｍで磁化した際の圧延方向に対して４５°方向の磁束密度（Ｔ）
である。
【００３４】
（板厚）
エアコンや冷蔵庫などのコンプレッサーモータ、電気自動車やハイブリッド自動車などの駆動モータおよび発電機は高速回転域で使用されるため、鉄心材料である無方向性電磁鋼板は高周波域での鉄損が低いものが望ましい。高周波条件下での鉄損低減には板厚が薄い方が好ましい。したがって、板厚は０．３５ｍｍ以下とする。好ましくは０．３０ｍｍ以下である。一方、過度の薄肉化は鋼板やモータの生産性を著しく低下させる。したがって、板厚は０．１０ｍｍ以上とする。好ましくは０．１５ｍｍ以上である。
【００３５】
（製造方法）
本発明の無方向性電磁鋼板は、後述する無方向性電磁鋼板の製造方法により製造することが好適である。
【００３６】
Ｂ．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、下記工程（Ａ）〜（Ｄ）を有することを特徴とする。
（Ａ）上述の化学組成を有する板厚１．８ｍｍ以上３．５ｍｍ以下の熱延鋼板に１０％以上７５％以下の圧下率での冷間圧延を施す第１冷間圧延工程
（Ｂ）上記第１冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に７００℃以上９００℃以下の温度域に３時間以上４０時間以下保持する中間焼鈍を施す中間焼鈍工程
（Ｃ）上記中間焼鈍工程により得られた中間焼鈍鋼板に５０％以上８５％以下の圧下率の冷間圧延を施して０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下の板厚とする第２冷間圧延工程
（Ｄ）上記第２冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に、９００℃以上１２００℃以下の焼鈍温度で仕上焼鈍を施す仕上焼鈍工程
【００３７】
以下、本発明に係る無方向性電磁鋼板の製造方法における各工程について説明する。
【００３８】
（第１冷間圧延工程）
第１冷間圧延工程においては、上述の化学組成を有する板厚１．８ｍｍ以上３．５ｍｍ以下の熱延鋼板に１０％以上７５％以下の圧下率での冷間圧延を施す。
【００３９】
第１冷間圧延工程に供する熱延鋼板の板厚が厚いほど良好な磁気特性が得られる。したがって、第１冷間圧延工程に供する熱延鋼板の板厚は１．８ｍｍ以上とする。好ましくは２．０ｍｍ以上、さらに好ましくは２．２ｍｍ以上である。一方、第１冷間圧延工程に供する熱延鋼板の板厚が過度に厚くなると冷間圧延の負荷が過大となり冷間圧延が困難となる場合がある。したがって、第１冷間圧延工程に供する熱延鋼板の板厚は３．５ｍｍ以下とする。好ましくは３．３ｍｍ以下である。
【００４０】
第１冷間圧延工程における圧下率が１０％未満または７５％超では、目的とする磁気特性を得ることができない場合がある。したがって、第１冷間圧延工程における圧下率は１０％以上７５％以下とする。さらに好ましくは１５％以上７５％以下である。
【００４１】
冷間圧延時の鋼板温度、圧延ロール径など、冷間圧延の他の条件は特に限定されるものではなく、熱延鋼板の化学組成、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。
熱延鋼板は、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。後述するように熱延鋼板に熱延板焼鈍を施す場合には、熱延板焼鈍前あるいは熱延板焼鈍後のいずれかにおいて酸洗すればよい。
【００４２】
（中間焼鈍工程）
中間焼鈍工程においては、上記第１冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に７００℃以上９００℃以下の温度域に３時間以上４０時間以下保持する中間焼鈍を施す。
中間焼鈍工程における焼鈍温度（以下、「中間焼鈍温度」ともいう。）が７００℃未満であったり、７００℃以上の温度域に保持する時間が３時間未満であったりすると、中間焼鈍後の結晶粒が粗大化されないために、目的とする磁気特性を得ることができない場合がある。一方、中間焼鈍温度を９００℃超とするには特殊な設備が必要となりコストの増加を招く。また、７００℃以上の温度域に保持する時間を４０時間超としても効果が飽和してしまうので、コスト的に不利となる。したがって、中間焼鈍は７００℃以上９００℃以下の温度域に３時間以上４０時間以下保持するものとする。保持時間は５時間以上３５時間以下とすることが好ましい。
中間焼鈍の他の条件は特に限定されるものではない。
【００４３】
（第２冷間圧延工程）
第２冷間圧延工程においては、上記中間焼鈍工程により得られた中間焼鈍鋼板に５０％以上８５％以下の圧下率の冷間圧延を施して０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下の板厚とする。
第２冷間圧延工程における圧下率が５０％未満または８５％超であると、目的とする磁気特性を得ることができない場合がある。したがって、第２冷間圧延工程における圧下率は５０％以上８５％以下とする。下限については、５４％以上が好ましい。さらに好ましくは５８％以上である。上限については８０％以下が好ましい。
また、上述の「Ａ．無方向性電磁鋼板」の項に記載した理由により、第２冷間圧延後の板厚は０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下とする。
冷間圧延時の鋼板温度、圧延ロール径など、冷間圧延の他の条件は特に限定されるものではなく、鋼板の化学組成、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。
【００４４】
（仕上焼鈍工程）
仕上焼鈍工程においては、上記第２冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に、９００℃以上１２００℃以下の焼鈍温度で仕上焼鈍を施す。
仕上焼鈍における焼鈍温度（以下、「仕上焼鈍温度」ともいう。）が９００℃未満では、粒成長不足により平均結晶粒径が４０μｍ未満となって十分な磁気特性が得られない場合がある。一方、仕上焼鈍温度が１２００℃超では、粒成長が過度に進行してしまい平均結晶粒径が１８０μｍ超となって十分な磁気特性が得られない場合がある。さらに、このような高温焼鈍には特殊な設備が必要になる場合があるためにコスト増加を招く恐れがある。したがって、仕上焼鈍温度は９００℃以上１２００℃以下とする。
仕上焼鈍の他の条件は特に限定されるものではない。
【００４５】
（熱延板焼鈍）
上記第１冷間圧延工程に供する熱延鋼板には、熱延板焼鈍を施してもよい。熱延板焼鈍を施すことにより、一層良好な磁気特性が得られる。
熱延板焼鈍は箱焼鈍および連続焼鈍のいずれによって行ってもよい。箱焼鈍により行う場合には、７００℃以上９００℃以下の温度域に３時間以上４０時間以下保持することが好ましい。連続焼鈍により行う場合には、９００℃以上１１５０℃以下の温度域に１秒間以上３００秒間以下保持することが好ましい。熱延板焼鈍は箱焼鈍でも連続焼鈍でも所望の磁気特性を得ることができるが、Ｌ方向の磁気特性を重視する場合には箱焼鈍が好ましい。
熱延板焼鈍の他の条件は特に限定されるものではない。
【００４６】
（熱間圧延工程）
上記冷間圧延工程に供する熱延鋼板は、上述の化学組成を有する鋼塊または鋼片（以下、「スラブ」ともいう。）に熱間圧延を施すことにより得ることができる。
熱間圧延においては、上記化学組成を有する鋼を、連続鋳造法あるいは鋼塊を分塊圧延する方法など一般的な方法によりスラブとし、加熱炉に装入して熱間圧延を施す。この際、スラブ温度が高い場合には加熱炉に装入しないで熱間圧延を行ってもよい。
熱間圧延での諸条件は特に規定しないが、仕上温度７００℃以上、巻取温度３００℃以上とするのが好ましい。
【００４７】
（その他の工程）
上記仕上焼鈍工程後に、一般的な方法に従って、有機成分のみ、無機成分のみ、あるいは有機無機複合物からなる絶縁被膜を鋼板表面に塗布するコーティングを施してもよい。環境負荷軽減の観点から、クロムを含有しない絶縁被膜を塗布するものであっても構わない。また、コーティングは、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ものであってもよい。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。
【００４８】
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】
【００４９】
以下、実施例および比較例を例示して、本発明を具体的に説明する。
下記表１に示す化学組成を有するスラブを仕上温度８００℃、巻取温度５５０℃で熱間圧延を施して板厚１．６ｍｍ〜３．１ｍｍの熱延鋼板とし、酸洗を施した。これらの酸洗鋼板について、一部を除いて熱延板焼鈍を施さずに中間焼鈍を挟む第１冷間圧延工程および第２冷間圧延工程によって仕上板厚０．２０ｍｍ〜０．３５ｍｍの冷延鋼板とした。一部は、箱焼鈍または連続焼鈍による熱延板焼鈍を施して、この内の一部は種々の条件での中間焼鈍を挟む第１冷間圧延工程および第２冷間圧延工程によって仕上板厚の冷延鋼板とし、残りは１回の冷間圧延工程にて仕上板厚の冷延鋼板とした。これらの冷延鋼板に９５０℃以上１１８０℃以下の温度で１０秒間保持する仕上焼鈍を施して、平均結晶粒径５５μｍ〜１６２μｍの無方向性電磁鋼板とした。
【００５０】
これらの無方向性電磁鋼板について、磁化力５０００Ａ／ｍで磁化した際のＬ方向の磁束密度Ｂ50L、Ｃ方向の磁束密度Ｂ50C、Ｄ方向の磁束密度Ｂ50Dを測定した。そして、これらの磁気特性値が上記式（１）〜（３）を満足するか否かを確認した。
【００５１】
この結果を製造条件と併せて下記表２に示す。また、図１に鋼板Ｎｏ．１〜１０、１９〜２２の第１冷間圧延工程および第２冷間圧延工程の圧下率と磁気特性との関係を示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
【表２】
【００５４】
鋼板Ｎｏ．１〜８は熱延鋼板の板厚、２回の冷間圧延の圧下率、中間焼鈍条件、仕上焼鈍条件、平均結晶粒径が所定の範囲内であるため、所望の磁気特性が得られた。また、鋼板Ｎｏ．９、１０に示すように、熱延鋼板の板厚が厚いほど磁気特性が良好になる傾向があった。さらに、鋼板Ｎｏ．１１、１２に示すように、熱延板焼鈍を施しても所望の磁気特性を得ることができ、箱焼鈍による熱延板焼鈍を施した鋼板Ｎｏ．１１の方が、連続焼鈍による熱延板焼鈍を施した鋼板Ｎｏ．１２よりも磁気特性が良好であった。
一方、鋼板Ｎｏ．１３〜１５は２回冷延法ではないため、鋼板Ｎｏ．１６は熱延鋼板の板厚が所定の範囲外であるため、鋼板Ｎｏ．１７、１８は中間焼鈍が連続焼鈍であるため、鋼板Ｎｏ．１９、２０は第１冷間圧延工程の圧下率が所定の範囲外であるため、鋼板Ｎｏ．２１、２２は第２冷間圧延工程の圧下率が所定の範囲外であるため、所望の磁気特性を得られなかった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．００５％以下、Ｓｉ：１．５％以上４．０％以下、Ｍｎ：０．０５％以上３．０％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．４％以上３．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１％以下およびＮ：０．０１％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有し、
平均結晶粒径が４０μｍ以上１８０μｍ以下である鋼組織を有し、
下記式（１）〜（３）を満足する磁気特性を有し、
板厚が０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下であることを特徴とする無方向性電磁鋼板。
Ｂ50L≧１．６８０ （１）
Ｂ50L／Ｂ50C≧１．０３５ （２）
｛（２×Ｂ50L＋Ｂ50C）／３｝／｛（Ｂ50L＋２×Ｂ50D＋Ｂ50C）／４｝
≧１．０２５ （３）
（ここで、
Ｂ50L：磁化力５０００Ａ／ｍで磁化した際の圧延方向の磁束密度（Ｔ）
Ｂ50C：磁化力５０００Ａ／ｍで磁化した際の圧延直角方向の磁束密度（Ｔ）
Ｂ50D：磁化力５０００Ａ／ｍで磁化した際の圧延方向に対して４５°方向の磁束密度（Ｔ）
である。）
【請求項２】
下記工程（Ａ）〜（Ｄ）を有することを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法：
（Ａ）請求項１に記載された化学組成を有する板厚１．８ｍｍ以上３．５ｍｍ以下の熱延鋼板に１０％以上７５％以下の圧下率での冷間圧延を施す第１冷間圧延工程；
（Ｂ）前記第１冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に７００℃以上９００℃以下の温度域に３時間以上４０時間以下保持する中間焼鈍を施す中間焼鈍工程；
（Ｃ）前記中間焼鈍工程により得られた中間焼鈍鋼板に５０％以上８５％以下の圧下率の冷間圧延を施して０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下の板厚とする第２冷間圧延工程；および
（Ｄ）前記第２冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に、９００℃以上１２００℃以下の焼鈍温度で仕上焼鈍を施す仕上焼鈍工程。
【請求項３】
前記第１冷間圧延工程に供する熱延鋼板に、７００℃以上９００℃以下の温度域に３時間以上４０時間以下保持する箱焼鈍による、または、９００℃以上１１５０℃以下の温度域に１秒間以上３００秒間以下保持する連続焼鈍による、熱延板焼鈍を施す熱延板焼鈍工程を有することを特徴とする請求項２に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．００５％以下、Ｓｉ：１．５％以上４．０％以下、Ｍｎ：０．０５％以上３．０％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．４％以上３．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１％以下およびＮ：０．０１％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有し、
平均結晶粒径が４０μｍ以上１８０μｍ以下である鋼組織を有し、
下記式（１）〜（３）を満足する磁気特性を有し、
板厚が０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下であることを特徴とする無方向性電磁鋼板。
Ｂ50L≧１．６８０ （１）
Ｂ50L／Ｂ50C≧１．０３５ （２）
｛（２×Ｂ50L＋Ｂ50C）／３｝／｛（Ｂ50L＋２×Ｂ50D＋Ｂ50C）／４｝
≧１．０２５ （３）
（ここで、
Ｂ50L：磁化力５０００Ａ／ｍで磁化した際の圧延方向の磁束密度（Ｔ）
Ｂ50C：磁化力５０００Ａ／ｍで磁化した際の圧延直角方向の磁束密度（Ｔ）
Ｂ50D：磁化力５０００Ａ／ｍで磁化した際の圧延方向に対して４５°方向の磁束密度（Ｔ）
である。）
【請求項２】
下記工程（Ａ）〜（Ｄ）を有することを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法：
（Ａ）請求項１に記載された化学組成を有する板厚１．８ｍｍ以上３．５ｍｍ以下の熱延鋼板に１０％以上７５％以下の圧下率での冷間圧延を施す第１冷間圧延工程；
（Ｂ）前記第１冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に７００℃以上９００℃以下の温度域に３時間以上４０時間以下保持する中間焼鈍を施す中間焼鈍工程；
（Ｃ）前記中間焼鈍工程により得られた中間焼鈍鋼板に５０％以上８５％以下の圧下率の冷間圧延を施して０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下の板厚とする第２冷間圧延工程；および
（Ｄ）前記第２冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に、９００℃以上１２００℃以下の焼鈍温度で仕上焼鈍を施す仕上焼鈍工程。
【請求項３】
前記第１冷間圧延工程に供する熱延鋼板に、７００℃以上９００℃以下の温度域に３時間以上４０時間以下保持する箱焼鈍による、または、９００℃以上１１５０℃以下の温度域に１秒間以上３００秒間以下保持する連続焼鈍による、熱延板焼鈍を施す熱延板焼鈍工程を有することを特徴とする請求項２に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−３６４５６（Ｐ２０１２−３６４５６Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７８２５８（Ｐ２０１０−１７８２５８）
【出願日】平成２２年８月９日（２０１０．８．９）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月９日（２０１０．８．９）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
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