JP2019178372A - 無方向性電磁鋼板およびその製造方法、並びにモータコアおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇの少なくとも１種を含有しても、鉄損の悪化が抑制され、かつ打ち抜き性が良好な無方向性電磁鋼板、及びその製造方法、並びに、この無方向性電磁鋼板を利用したモータコアを提供すること。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．００１０〜０．００５０％、Ｓｉ：２．５〜５．０％、Ａｌ：０．０２〜２．００％、Ｍｎ：０．１０〜２．００％、Ｎ：０．００１０〜０．００５０％、Ｐ：０．０２００％以下、Ｓ：０．００５０％以下、並びに残部：Ｆｅおよび不純物を含有し、かつＮｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇの少なくとも１種を合計量で０．００１０〜０．１０００％含有する化学組成を有し、鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域において、すべてのＡｌＮ析出物に対する針状のＡｌＮ析出物の個数密度の比（針状のＡｌＮ析出物の個数密度）／（すべてのＡｌＮ析出物の個数密度）が、０．５０以上である。【選択図】なし
Description
本発明は、無方向性電磁鋼板およびその製造方法、並びにモータコアおよびその製造方法に関するものである。
近年、特に、回転機、中小型変圧器、電装品等の電気機器の分野において、世界的な電力削減、エネルギー節減、ＣＯ２排出量削減等に代表される地球環境の保全の動きの中で、モータの高効率化及び小型化の要請はますます強まりつつある。このような社会環境下において、モータのコア材料として使用される無方向性電磁鋼板に対する性能向上は、喫緊の課題である。
例えば、自動車分野では、ハイブリッド駆動自動車（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等の駆動モータのコアとして無方向性電磁鋼板が使用されている。そして、ＨＥＶで使用される駆動モータは、設置スペースの制約および重量減による燃費低減のため小型化の需要が高まっている。
駆動モータの小型化の需要、および自動車に搭載する電池容量には制限があることから、モータにおけるエネルギー損失を低くする必要がある。そのため、無方向性電磁鋼板には、さらなる低鉄損化が求められている。
鉄損を悪化させる要因の一つとして微細な硫化物の析出があるが、硫化物を粗大化させる目的で、ＲＥＭ（Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅを含む元素の総称）、Ｃａ、Ｍｇ等の元素を含有させる技術が知られている（特許文献１〜３参照）。
無方向性電磁鋼板は、用途に応じて所望の形状に打ち抜き加工されて用いられる。この際、Ｓｉを含有し硬質な無方向性電磁鋼板では、打ち抜きによる金型の損耗に伴う形状精度低下が大きいため、打ち抜き工程でのダレやバリの発生が問題とされやすく、鋼材としての打ち抜き性の向上が要求されている。
打ち抜き性については、特許文献４、５では、硬度や降伏応力などの制御が、特許文献６では、強度にも関連した結晶粒径の制御が行われるなど、主として機械的特性の制御が中心として行われている。さらに表層の硬化がバリの抑制に有効であることが特許文献７で示されている。
鋼板中に形成される析出物は、上述のような各種特性に影響を及ぼすことは良く知られている。析出物の影響としては、その個数密度やサイズに加え、形態の影響が考えられるが、無方向性電磁鋼板において析出物の形態を制御して特性を改善する試みは多くはない。酸化物や硫化物について特許文献８〜１０のような例がみられるものの、窒化物の形態を制御した例はほとんど見られない。
Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ、Ｍｇ等の元素を含有させると、硫化物は粗大化するものの、仕上げ焼鈍時に窒化が促進され、鋼板の表層にＡｌＮ析出物が析出することがある。ＡｌＮ析出物は硫化物と同様に鉄損を悪化させる要因となるため、硫化物粗大化による鉄損低下効果の十分な享受を阻害することとなる。
一方で、窒化により形成したＡｌＮ析出物は、鋼板を硬質化させるため打ち抜き金型の摩耗を促進してしまう懸念はあるものの、硬質化は鋼板表層のみにとどまり金型の摩耗への影響は小さい。むしろ鋼板表層のみが硬質化することで、打ち抜き時のダレやバリの発生を顕著に抑制することが期待できる。
一方で、窒化により形成したＡｌＮ析出物は、鋼板を硬質化させるため打ち抜き金型の摩耗を促進してしまう懸念はあるものの、硬質化は鋼板表層のみにとどまり金型の摩耗への影響は小さい。むしろ鋼板表層のみが硬質化することで、打ち抜き時のダレやバリの発生を顕著に抑制することが期待できる。
本発明の課題は、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇの少なくとも１種を含有した際に、窒化により、鋼板表層に不可避的に生成することがあるＡｌＮ析出物を積極的に活用し、ＡｌＮ析出物の分布および形態を適切に制御することで、ＡｌＮ析出物に起因する鉄損の悪化が抑制され、かつ打ち抜き性が良好な無方向性電磁鋼板、及びその製造方法、並びに、この無方向性電磁鋼板を利用したモータコアを提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。
＜１＞
質量％で、
Ｃ ：０．００１０〜０．００５０％、
Ｓｉ：２．５〜５．０％、
Ａｌ：０．０２〜２．００％、
Ｍｎ：０．１０〜２．００％、
Ｎ ：０．００１０〜０．００５０％、
Ｐ ：０．０２００％以下、
Ｓ ：０．００５０％以下、並びに
残部：Ｆｅおよび不純物を含有し、かつＮｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇの少なくとも１種を合計量で０．００１０〜０．１０００％含有する化学組成を有し、
鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域において、すべてのＡｌＮ析出物に対する針状のＡｌＮ析出物の個数密度の比
（針状のＡｌＮ析出物の個数密度）／（すべてのＡｌＮ析出物の個数密度）
が、０．５０以上である無方向性電磁鋼板。
＜２＞
鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域における、すべてのＡｌＮ析出物の個数密度が、３０〜５００個／μｍ２である＜１＞に記載の無方向性電磁鋼板。
＜３＞
鋼板の表面からの深さが２０〜４０μｍの内層領域における、すべてのＡｌＮ析出物の個数密度が、３０個／μｍ２未満である＜１＞又は＜２＞に記載の無方向性電磁鋼板。
＜４＞
鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域における、前記針状のＡｌＮ析出物の平均径が１０〜３００ｎｍである＜１＞〜＜３＞のいずれか１項に記載の無方向性電磁鋼板。
＜５＞
鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域における、平均結晶粒径が０．１〜１０μｍである＜１＞〜＜４＞のいずれか１項に記載の無方向性電磁鋼板。
＜６＞
スラブを１１８０〜１２８０℃に加熱した後、仕上げ圧延時の最終圧延温度９５０〜１２８０℃で熱延する熱延工程と、
熱延後の熱延板を、巻き取り温度７００〜１０００℃で巻き取る巻き取り工程と、
巻き取り後の熱延板を、熱延板焼鈍を実施することなく、圧下率７０〜９０％で冷延する冷延工程と、
均熱温度９５０〜１０５０℃、冷延板に付与する張力１〜５ＭＰａで、かつ少なくとも７５０℃以上の温度域の雰囲気を露点０〜５０℃および窒素分率８０〜９０％とし、冷延後の冷延板を仕上げ焼鈍する仕上げ焼鈍工程と、
を有する＜１＞〜＜５＞のいずれか１項に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
＜７＞
＜１＞〜＜５＞のいずれか１項に記載の無方向性電磁鋼板を積層したモータコア。
＜８＞
＜１＞〜＜５＞のいずれか１項に記載の無方向性電磁鋼板に打ち抜き加工を施して打ち抜き部材を得る打ち抜き工程と、
前記打ち抜き部材を積層する積層工程と、
を有するモータコアの製造方法。
＜１＞
質量％で、
Ｃ ：０．００１０〜０．００５０％、
Ｓｉ：２．５〜５．０％、
Ａｌ：０．０２〜２．００％、
Ｍｎ：０．１０〜２．００％、
Ｎ ：０．００１０〜０．００５０％、
Ｐ ：０．０２００％以下、
Ｓ ：０．００５０％以下、並びに
残部：Ｆｅおよび不純物を含有し、かつＮｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇの少なくとも１種を合計量で０．００１０〜０．１０００％含有する化学組成を有し、
鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域において、すべてのＡｌＮ析出物に対する針状のＡｌＮ析出物の個数密度の比
（針状のＡｌＮ析出物の個数密度）／（すべてのＡｌＮ析出物の個数密度）
が、０．５０以上である無方向性電磁鋼板。
＜２＞
鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域における、すべてのＡｌＮ析出物の個数密度が、３０〜５００個／μｍ２である＜１＞に記載の無方向性電磁鋼板。
＜３＞
鋼板の表面からの深さが２０〜４０μｍの内層領域における、すべてのＡｌＮ析出物の個数密度が、３０個／μｍ２未満である＜１＞又は＜２＞に記載の無方向性電磁鋼板。
＜４＞
鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域における、前記針状のＡｌＮ析出物の平均径が１０〜３００ｎｍである＜１＞〜＜３＞のいずれか１項に記載の無方向性電磁鋼板。
＜５＞
鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域における、平均結晶粒径が０．１〜１０μｍである＜１＞〜＜４＞のいずれか１項に記載の無方向性電磁鋼板。
＜６＞
スラブを１１８０〜１２８０℃に加熱した後、仕上げ圧延時の最終圧延温度９５０〜１２８０℃で熱延する熱延工程と、
熱延後の熱延板を、巻き取り温度７００〜１０００℃で巻き取る巻き取り工程と、
巻き取り後の熱延板を、熱延板焼鈍を実施することなく、圧下率７０〜９０％で冷延する冷延工程と、
均熱温度９５０〜１０５０℃、冷延板に付与する張力１〜５ＭＰａで、かつ少なくとも７５０℃以上の温度域の雰囲気を露点０〜５０℃および窒素分率８０〜９０％とし、冷延後の冷延板を仕上げ焼鈍する仕上げ焼鈍工程と、
を有する＜１＞〜＜５＞のいずれか１項に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
＜７＞
＜１＞〜＜５＞のいずれか１項に記載の無方向性電磁鋼板を積層したモータコア。
＜８＞
＜１＞〜＜５＞のいずれか１項に記載の無方向性電磁鋼板に打ち抜き加工を施して打ち抜き部材を得る打ち抜き工程と、
前記打ち抜き部材を積層する積層工程と、
を有するモータコアの製造方法。
本発明によれば、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇの少なくとも１種を含有しても、ＡｌＮ析出物に起因する鉄損の悪化が抑制され、かつ打ち抜き性が良好な無方向性電磁鋼板、及びその製造方法、並びに、この無方向性電磁鋼板を利用したモータコアを提供できる。
以下、本発明の好ましい実施形態の一例について詳細に説明する。
なお、本明細書中において、「〜」を用いて表される数値範囲は、特に断りがない場合、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
化学組成の元素の含有量は、元素量（例えば、Ｃ量、Ｓｉ量等）と表記する。
なお、本明細書中において、「〜」を用いて表される数値範囲は、特に断りがない場合、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
化学組成の元素の含有量は、元素量（例えば、Ｃ量、Ｓｉ量等）と表記する。
＜無方向性電磁鋼板＞
本実施形態に係る無方向電磁鋼板（以下、「電磁鋼板」又は「鋼板」とも称する）は、質量％で、Ｃ ：０．００１０〜０．００５０％、Ｓｉ：２．５〜５．０％、Ａｌ：０．０２〜２．００％、Ｍｎ：０．１０〜２．００％、Ｎ ：０．００１０〜０．００５０％、Ｐ ：０．０２００％以下、Ｓ ：０．００５０％以下、並びに残部：Ｆｅおよび不純物を含有し、かつＮｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇの少なくとも１種を合計量で０．００１０〜０．１０００％含有する化学組成を有する。
そして、本実施形態に係る電磁鋼板は、鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域において、すべてのＡｌＮ析出物に対する針状のＡｌＮ析出物の個数密度の比、（針状のＡｌＮ析出物の個数密度）／（すべてのＡｌＮ析出物の個数密度）、が、０．５０以上である。
本実施形態に係る無方向電磁鋼板（以下、「電磁鋼板」又は「鋼板」とも称する）は、質量％で、Ｃ ：０．００１０〜０．００５０％、Ｓｉ：２．５〜５．０％、Ａｌ：０．０２〜２．００％、Ｍｎ：０．１０〜２．００％、Ｎ ：０．００１０〜０．００５０％、Ｐ ：０．０２００％以下、Ｓ ：０．００５０％以下、並びに残部：Ｆｅおよび不純物を含有し、かつＮｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇの少なくとも１種を合計量で０．００１０〜０．１０００％含有する化学組成を有する。
そして、本実施形態に係る電磁鋼板は、鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域において、すべてのＡｌＮ析出物に対する針状のＡｌＮ析出物の個数密度の比、（針状のＡｌＮ析出物の個数密度）／（すべてのＡｌＮ析出物の個数密度）、が、０．５０以上である。
本実施形態に係る電磁鋼板は、上記構成により、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇの少なくとも１種を含有しても、ＡｌＮ析出物に起因する鉄損の悪化が抑制された電磁鋼板となる。そして、本実施形態に係る電磁鋼板は、次に示す知見により見出された。
本発明者らは、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ、及びＭｇの各元素の含有により生成が促進され鉄損を悪化させるＡｌＮ析出物の形状及び析出位置について、鋭意研究を重ねた結果、次の知見を得た。
ＡｌＮ析出物による鉄損の悪化が生じる電磁鋼板を調べたところ、ＡｌＮ析出物の形状は、球状であった。また、球状のＡｌＮ析出物は、鋼板内部深くまで確認された。
このうち、鋼板板厚の中心領域に存在するＡｌＮ析出物は、本発明者らが注目する窒化とは別に、スラブ時点で含有していたＡｌとＮが結合して形成されるものと考えられる。
ＡｌＮ析出物による鉄損の悪化が生じる電磁鋼板を調べたところ、ＡｌＮ析出物の形状は、球状であった。また、球状のＡｌＮ析出物は、鋼板内部深くまで確認された。
このうち、鋼板板厚の中心領域に存在するＡｌＮ析出物は、本発明者らが注目する窒化とは別に、スラブ時点で含有していたＡｌとＮが結合して形成されるものと考えられる。
そこで、本発明者らは、仕上げ焼鈍以降の工程での窒化により形成される鋼板表層領域のＡｌＮ析出物について、その形状を制御することでの特性改善を検討した。その結果、鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域に存在するＡｌＮ析出物の形状を針状とすると、ＡｌＮ析出物による鉄損の悪化が抑制されるとの知見を得た。この理由は、定かではないが、球状のＡｌＮ析出物よりも針状のＡｌＮ析出物の方が、析出物形成に伴う個数密度の変化（個数密度の増加の程度）も影響して、鋼板を磁化した際の磁壁の移動を妨げない状況になるため、ＡｌＮ析出物による鉄損の悪化が抑制されると推測される。
さらに、鋼板表層領域のＡｌＮ析出物の形状が針状に制御された電磁鋼板は、打ち抜き加工におけるバリの発生が抑制されることが確認された。この理由は、球状のＡｌＮ析出物より針状のＡｌＮ析出物の方が、外力が作用した際に破壊しやすく、また、析出物周囲での鋼板母相への応力集中も大きくなるため、鋼板が破壊されやすく、延性的な変形で発生するバリが生じにくくなるためと推測される。
以上の知見により、本実施形態に係る電磁鋼板は、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇの少なくとも１種を含有しても、ＡｌＮ析出物に起因する鉄損の悪化が抑制され、かつ打ち抜き性が良好な電磁鋼板となることが見出された。
以下、本実施形態に係る電磁鋼板の詳細について説明する。
（化学組成）
本実施形態に係る電磁鋼板は、Ｃ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｎ、Ｐ、およびＳと、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇの少なくとも１種と、を含有し、残部：Ｆｅおよび不純物からなる化学組成を有することがよい。
本実施形態に係る電磁鋼板は、Ｃ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｎ、Ｐ、およびＳと、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇの少なくとも１種と、を含有し、残部：Ｆｅおよび不純物からなる化学組成を有することがよい。
−Ｃ ：０．００１０〜０．００５０％−
Ｃは、鋼中に固溶Ｃとして存在して、温間圧延時の動的ひずみ時効による集合組織改善効果を発現することにより、磁束密度を向上させる。その効果を得るために、Ｃ量は０．００１０％以上とする。一方、Ｃ量は０．００５０％を超えると微細な炭化物が析出して磁気特性が劣化する。従って、Ｃ量は０．００１０％以上、０．００５０％以下とする。Ｃ量は、好ましくは０．００１０％以上０．００４０％以下である。
Ｃは、鋼中に固溶Ｃとして存在して、温間圧延時の動的ひずみ時効による集合組織改善効果を発現することにより、磁束密度を向上させる。その効果を得るために、Ｃ量は０．００１０％以上とする。一方、Ｃ量は０．００５０％を超えると微細な炭化物が析出して磁気特性が劣化する。従って、Ｃ量は０．００１０％以上、０．００５０％以下とする。Ｃ量は、好ましくは０．００１０％以上０．００４０％以下である。
−Ｓｉ：２．５〜５．０％−
Ｓｉは、鋼板の固有抵抗を増加させ、渦電流損を低減する作用を呈する。また、Ｓｉは、ヒステリシス損を低減する作用も有する。このため、Ｓｉを積極的に含有させることが望ましく、Ｓｉ量は２．５％以上が必要である。一方、Ｓｉ量が５．０％を超えると、温間圧延での圧延性、および打抜き加工性が低下する。従って、Ｓｉ量は２．５％以上、５．０％以下とする。Ｓｉ量は、好ましくは３．０％以上４．５％以下である。
Ｓｉは、鋼板の固有抵抗を増加させ、渦電流損を低減する作用を呈する。また、Ｓｉは、ヒステリシス損を低減する作用も有する。このため、Ｓｉを積極的に含有させることが望ましく、Ｓｉ量は２．５％以上が必要である。一方、Ｓｉ量が５．０％を超えると、温間圧延での圧延性、および打抜き加工性が低下する。従って、Ｓｉ量は２．５％以上、５．０％以下とする。Ｓｉ量は、好ましくは３．０％以上４．５％以下である。
−Ａｌ：０．０２〜２．００％−
Ａｌは、製鋼工程において脱酸材として一般的に使用される元素であるが、ＡｌＮ析出物を形成し、その形態を制御する必須の元素である。この効果を得るために、Ａｌ量は０．０２％以上とする。また、Ａｌは、Ｓｉと同様に鋼の固有抵抗を増加させ鉄損を低減させる。さらに比較的多量に含有させれば、本実施形態の特徴的な製法でもある窒化により形成させる鋼板の表層領域のＡｌＮ析出物の存在とは無関係に、窒化よりも前の工程で鋼板内層領域に形成されるＡｌＮ析出物を粗大にして無害化することもできる。これらの作用を得るためには、Ａｌ量は０．１０％以上が好ましい。一方、Ａｌ量が過剰になると酸洗の能率低下、ヒステリシス損増加という悪影響が顕著になるため、２．００％以下とする。Ａｌ量は、好ましくは０．２０％以上１．５０％以下である。
なお、Ａｌ量は、ｓｏｌ．Ａｌ量を意味する。
Ａｌは、製鋼工程において脱酸材として一般的に使用される元素であるが、ＡｌＮ析出物を形成し、その形態を制御する必須の元素である。この効果を得るために、Ａｌ量は０．０２％以上とする。また、Ａｌは、Ｓｉと同様に鋼の固有抵抗を増加させ鉄損を低減させる。さらに比較的多量に含有させれば、本実施形態の特徴的な製法でもある窒化により形成させる鋼板の表層領域のＡｌＮ析出物の存在とは無関係に、窒化よりも前の工程で鋼板内層領域に形成されるＡｌＮ析出物を粗大にして無害化することもできる。これらの作用を得るためには、Ａｌ量は０．１０％以上が好ましい。一方、Ａｌ量が過剰になると酸洗の能率低下、ヒステリシス損増加という悪影響が顕著になるため、２．００％以下とする。Ａｌ量は、好ましくは０．２０％以上１．５０％以下である。
なお、Ａｌ量は、ｓｏｌ．Ａｌ量を意味する。
−Ｍｎ：０．１０〜２．００％−
Ｍｎは、鋼の固有抵抗を高め、硫化物を粗大化して無害化する作用を呈する。この作用を得るため、Ｍｎ量は０．１０％以上が必要である。一方、Ｍｎ量が２．００％を超えると、磁束密度の低下及びコストの上昇を招く。従って、Ｍｎ量は０．１０％以上２．００％以下とする。Ｍｎ量は、好ましくは０．２０％以上１．５０％以下である。
Ｍｎは、鋼の固有抵抗を高め、硫化物を粗大化して無害化する作用を呈する。この作用を得るため、Ｍｎ量は０．１０％以上が必要である。一方、Ｍｎ量が２．００％を超えると、磁束密度の低下及びコストの上昇を招く。従って、Ｍｎ量は０．１０％以上２．００％以下とする。Ｍｎ量は、好ましくは０．２０％以上１．５０％以下である。
−Ｎ ：０．００１０〜０．００５０％−
最終製品（鋼板）におけるＮ量は、表層領域へのＡｌＮ析出物の形成手段の一つでもある窒化に伴い増加するＮ量を含めた含有量で規定する。また窒化に伴い鋼板の板厚方向にはＮ量の少なからざる変化が生じ、表層領域のＮ量が高くなる。このため、例えば表層領域のＡｌＮ析出物の制御を考慮してＮ量を決定する場合、表層領域のＮ量だけが重要となる。一方で鋼板全体でのＡｌＮ析出物による鉄損への悪影響を考慮する場合は、内層領域のＮ量を含めた検討が必要となる。これらの影響を別々に考慮すること自体は、一般的に窒化を意識（活用または抑制）して鋼板を製造している当業者において、日常業務ともいえる程度のものであり、困難なものではない。つまり、表層領域および内層領域におけるＡｌＮ析出物の形成を考慮したＮ量の制御自体は、特別な配慮が必要な事項ではない。
このような事情から本実施形態に係る鋼板の実現において、これらを分けて規定することにさほど大きな意味はないと判断し、本実施形態では、Ｎの影響を表層領域と内層領域に分けることなく、Ｎ量を全板厚の平均により規定する。
最終製品（鋼板）におけるＮ量は、表層領域へのＡｌＮ析出物の形成手段の一つでもある窒化に伴い増加するＮ量を含めた含有量で規定する。また窒化に伴い鋼板の板厚方向にはＮ量の少なからざる変化が生じ、表層領域のＮ量が高くなる。このため、例えば表層領域のＡｌＮ析出物の制御を考慮してＮ量を決定する場合、表層領域のＮ量だけが重要となる。一方で鋼板全体でのＡｌＮ析出物による鉄損への悪影響を考慮する場合は、内層領域のＮ量を含めた検討が必要となる。これらの影響を別々に考慮すること自体は、一般的に窒化を意識（活用または抑制）して鋼板を製造している当業者において、日常業務ともいえる程度のものであり、困難なものではない。つまり、表層領域および内層領域におけるＡｌＮ析出物の形成を考慮したＮ量の制御自体は、特別な配慮が必要な事項ではない。
このような事情から本実施形態に係る鋼板の実現において、これらを分けて規定することにさほど大きな意味はないと判断し、本実施形態では、Ｎの影響を表層領域と内層領域に分けることなく、Ｎ量を全板厚の平均により規定する。
Ｎは、ＡｌＮ析出物を構成する元素であり必須である。この効果を得るためにＮ量は０．００１０％以上とする。ここで、例えば、窒化により表層領域のＡｌＮ形成が制御されている場合、板厚平均でＮ量０．００１０％であるとすると、表層領域ではＮ量０．００２０％、内層部ではＮ量０．０００５％というような状況が考えられる。つまり、板厚平均でＮ量が０．００１０％以上であれば、少なくとも表層領域でもＮ量が０．００１０％以上となり、表層領域に適切にＡｌＮ析出物が析出する。
一方、Ｎ量は０．００５０％を超えるとＡｌＮ析出物の量が過剰となり磁気特性の劣化を避けることが困難となる。よって、Ｎ量は０．００５０％以下とする。
ここで、例えば、窒化により表層領域のＡｌＮ形成が制御されている場合、板厚平均でＮ量０．００５０％であるとすると、表層領域ではＮ量０．００５５％、内層領域ではＮ量０．００４５％というような状況が考えられる。この場合は、Ｎ量０．００５０％超えとなる表層領域では過剰なＡｌＮ析出物が析出されることなる。しかし、表層領域及び内層領域を含む鋼板全体としては、過剰なＡｌ析出物の析出が抑えられており、鉄損の低下が抑制される。
また、別の例としては、表層領域ではＮ量０．００８０％、内層領域ではＮ量０．０００５％と、板厚方向に顕著なＮ量の変動が形成され、板厚平均でＮ量０．００５０％となっているような状況が考えられる。この場合は、Ｎ量０．００１０％以下となる内層領域にはＡｌＮ析出物はほとんど形成されないが、Ｎ量０．０５０％超えとなる表層領域に多量に形成されるＡｌＮ析出物が鋼板の鉄損を低下させていることになる。しかし、表層領域及び内層領域を含む鋼板全体としては、過剰なＡｌ析出物の析出が抑えられており、鉄損の低下が抑制される。
なお、Ｎ量は、好ましくは０．００１０％以上０．００４０％以下である。
一方、Ｎ量は０．００５０％を超えるとＡｌＮ析出物の量が過剰となり磁気特性の劣化を避けることが困難となる。よって、Ｎ量は０．００５０％以下とする。
ここで、例えば、窒化により表層領域のＡｌＮ形成が制御されている場合、板厚平均でＮ量０．００５０％であるとすると、表層領域ではＮ量０．００５５％、内層領域ではＮ量０．００４５％というような状況が考えられる。この場合は、Ｎ量０．００５０％超えとなる表層領域では過剰なＡｌＮ析出物が析出されることなる。しかし、表層領域及び内層領域を含む鋼板全体としては、過剰なＡｌ析出物の析出が抑えられており、鉄損の低下が抑制される。
また、別の例としては、表層領域ではＮ量０．００８０％、内層領域ではＮ量０．０００５％と、板厚方向に顕著なＮ量の変動が形成され、板厚平均でＮ量０．００５０％となっているような状況が考えられる。この場合は、Ｎ量０．００１０％以下となる内層領域にはＡｌＮ析出物はほとんど形成されないが、Ｎ量０．０５０％超えとなる表層領域に多量に形成されるＡｌＮ析出物が鋼板の鉄損を低下させていることになる。しかし、表層領域及び内層領域を含む鋼板全体としては、過剰なＡｌ析出物の析出が抑えられており、鉄損の低下が抑制される。
なお、Ｎ量は、好ましくは０．００１０％以上０．００４０％以下である。
−Ｐ ：０．０２００％以下−
Ｐ量が０．０２００％超では、冷間圧延時に破断を生じる可能性がある。したがって、Ｐ量は、０．０２００％以下とする。Ｐ量の下限値は、特に制限はないが、脱Ｐのコスト及び生産性の観点から、０．０１００％とすることが好ましい。
Ｐ量が０．０２００％超では、冷間圧延時に破断を生じる可能性がある。したがって、Ｐ量は、０．０２００％以下とする。Ｐ量の下限値は、特に制限はないが、脱Ｐのコスト及び生産性の観点から、０．０１００％とすることが好ましい。
−Ｓ ：０．００５０％以下−
Ｓ量が０．００５０％を超えるとＭｎＳ等の硫化物量が多くなり、鉄損が増加する。従って、Ｓ量は０．００５０％以下とする。Ｓ量の下限値は、特に制限はないが、脱Ｓのコスト及び生産性の観点から、０．００１０％以上とすることが好ましい。
Ｓ量が０．００５０％を超えるとＭｎＳ等の硫化物量が多くなり、鉄損が増加する。従って、Ｓ量は０．００５０％以下とする。Ｓ量の下限値は、特に制限はないが、脱Ｓのコスト及び生産性の観点から、０．００１０％以上とすることが好ましい。
−Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇ少なくとも１種の合計量：０．００１０〜０．１０００％−
Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇは、ＭｎＳ硫化物を粗大化し、無害化する作用を呈する。そのため、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇの少なくとも１種の合計量は、０．００１０％以上とする。Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇの少なくとも１種の合計量が過度に多すぎると、磁性に影響をもたらさない適切なＡｌＮ析出物の粒径を保つことができなくなる。そのため、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇの少なくとも１種の合計量は、０．１０００％以下とする。従って、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇの少なくとも１種の合計量は、０．００１０〜０．１０％とする。Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇの少なくとも１種の合計量は、好ましくは０．００１０％〜０．００５０％である。
Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇは、ＭｎＳ硫化物を粗大化し、無害化する作用を呈する。そのため、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇの少なくとも１種の合計量は、０．００１０％以上とする。Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇの少なくとも１種の合計量が過度に多すぎると、磁性に影響をもたらさない適切なＡｌＮ析出物の粒径を保つことができなくなる。そのため、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇの少なくとも１種の合計量は、０．１０００％以下とする。従って、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇの少なくとも１種の合計量は、０．００１０〜０．１０％とする。Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇの少なくとも１種の合計量は、好ましくは０．００１０％〜０．００５０％である。
同観点から、Ｎｄ、Ｐｒ、ＬａおよびＣｅの合計量は、０．００１０〜０．０３０％が好ましく、０．００１０〜０．０２００％がより好ましい。
Ｃａ量は、０．００１０〜０．０３０％が好ましく、０．００１０〜０．０２００％がより好ましい。
Ｍｇ量は、０．００１０〜０．０３００％が好ましく、０．００１０〜０．０２００％がより好ましい。
ここで、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇは、少なくとも１種含有すればよいので、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇのうち、１種を含めば、他の元素量は０％であってもよい。
Ｃａ量は、０．００１０〜０．０３０％が好ましく、０．００１０〜０．０２００％がより好ましい。
Ｍｇ量は、０．００１０〜０．０３００％が好ましく、０．００１０〜０．０２００％がより好ましい。
ここで、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇは、少なくとも１種含有すればよいので、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇのうち、１種を含めば、他の元素量は０％であってもよい。
なお、Ｎｄ、Ｐｒ、ＬａおよびＣｅは、ミッシュメタルに含有される。このため、例えば、Ｎｄ、Ｐｒ、ＬａおよびＣｅは、ミッシュメタルの形で添加してもよい。
−Ｆｅおよび不純物−
鋼板の残部は、Ｆｅおよび不純物元素である。ここで、不純物元素とは、原材料に含まれる成分、または、製造の過程で混入する成分であって、意図的に鋼板に含有させたものではない成分を指す。
鋼板の残部は、Ｆｅおよび不純物元素である。ここで、不純物元素とは、原材料に含まれる成分、または、製造の過程で混入する成分であって、意図的に鋼板に含有させたものではない成分を指す。
−その他元素−
本実施形態に係る電磁鋼板は、次の元素の少なくとも１種を含有していてもよい。
Ｃｕ：０〜０．２０％（好ましくは０超え〜０．２０％、より好ましくは０．０５〜０．２０％）
Ｎｉ：０〜０．２％（好ましくは０超え〜０．２％、より好ましくは０．０５〜０．２％）
Ｃｒ：０〜０．３％（好ましくは０超え〜０．３％、より好ましくは０．０５〜０．２％）
Ｓｎ：０〜０．２０％（好ましくは０超え〜０．２０％、より好ましくは０．１〜０．２０％）
Ｔｉ：０〜０．００５％（好ましくは０超え〜０．００５％、より好ましくは０．００１〜０．００３％）
Ｍｏ：０〜０．２０％（好ましくは０超え〜０．１０％、より好ましくは０．００５〜０．０５％）
Ｓｂ：０〜０．２０％（好ましくは０超え〜０．１５％、より好ましくは０．０１０〜０．１０％）
本実施形態に係る電磁鋼板は、次の元素の少なくとも１種を含有していてもよい。
Ｃｕ：０〜０．２０％（好ましくは０超え〜０．２０％、より好ましくは０．０５〜０．２０％）
Ｎｉ：０〜０．２％（好ましくは０超え〜０．２％、より好ましくは０．０５〜０．２％）
Ｃｒ：０〜０．３％（好ましくは０超え〜０．３％、より好ましくは０．０５〜０．２％）
Ｓｎ：０〜０．２０％（好ましくは０超え〜０．２０％、より好ましくは０．１〜０．２０％）
Ｔｉ：０〜０．００５％（好ましくは０超え〜０．００５％、より好ましくは０．００１〜０．００３％）
Ｍｏ：０〜０．２０％（好ましくは０超え〜０．１０％、より好ましくは０．００５〜０．０５％）
Ｓｂ：０〜０．２０％（好ましくは０超え〜０．１５％、より好ましくは０．０１０〜０．１０％）
上記化学組成は、鋼板を構成する鋼の組成である。測定試料となる鋼板が、表面に絶縁皮膜等を有している場合は、これを除去した後に測定する。
無方向性電磁鋼板の絶縁皮膜等を除去する方法としては、例えば、次の方法が挙げられる。
まず、絶縁皮膜等を有する無方向性電磁鋼板を、水酸化ナトリウム水溶液（ＮａＯＨ：１０質量％＋Ｈ２Ｏ：９０質量％）に、８０℃で１５分間、浸漬する。次いで、硫酸水溶液（Ｈ２ＳＯ４：１０質量％＋Ｈ２Ｏ：９０質量％）に、８０℃で３分間、浸漬する。その後、硝酸水溶液（ＨＮＯ３：１０質量％＋Ｈ２Ｏ：９０質量％）によって、常温（２５℃）で１分間弱、浸漬して洗浄する。最後に、温風のブロアーで１分間弱、乾燥させる。これにより、絶縁皮膜等が除去された鋼板を得ることができる。
無方向性電磁鋼板の絶縁皮膜等を除去する方法としては、例えば、次の方法が挙げられる。
まず、絶縁皮膜等を有する無方向性電磁鋼板を、水酸化ナトリウム水溶液（ＮａＯＨ：１０質量％＋Ｈ２Ｏ：９０質量％）に、８０℃で１５分間、浸漬する。次いで、硫酸水溶液（Ｈ２ＳＯ４：１０質量％＋Ｈ２Ｏ：９０質量％）に、８０℃で３分間、浸漬する。その後、硝酸水溶液（ＨＮＯ３：１０質量％＋Ｈ２Ｏ：９０質量％）によって、常温（２５℃）で１分間弱、浸漬して洗浄する。最後に、温風のブロアーで１分間弱、乾燥させる。これにより、絶縁皮膜等が除去された鋼板を得ることができる。
鋼板中の各元素の含有割合は、例えば、ガス分析、カントバック（ＱＶ）分析（分光分析）、又は化学分析にて各元素量を確認することができる。
（鋼組織）
本実施形態に係る電磁鋼板は、鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域（以下、単に「表層領域」とも称する。）に、針状のＡｌＮ析出物が存在する。
本実施形態に係る電磁鋼板は、鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域（以下、単に「表層領域」とも称する。）に、針状のＡｌＮ析出物が存在する。
−ＡｌＮ析出物の定量化−
「針状のＡｌＮ析出物」とは、ＡｌＮ析出物のアスペクト比（長径／短径）を測定したとき、アスペクト比が５〜１０の範囲にあるＡｌＮ析出物を意味する。針状のＡｌＮ析出物のアスペクト比が５未満であると、ＡｌＮ析出物による鉄損の悪化が生じるとともに打ち抜き加工時のバリ発生の抑制効果が小さくなる。ＡｌＮ析出物のアスペクト比が１０を超えると、鉄損に悪影響を及ぼし始めることがある。
「針状のＡｌＮ析出物」とは、ＡｌＮ析出物のアスペクト比（長径／短径）を測定したとき、アスペクト比が５〜１０の範囲にあるＡｌＮ析出物を意味する。針状のＡｌＮ析出物のアスペクト比が５未満であると、ＡｌＮ析出物による鉄損の悪化が生じるとともに打ち抜き加工時のバリ発生の抑制効果が小さくなる。ＡｌＮ析出物のアスペクト比が１０を超えると、鉄損に悪影響を及ぼし始めることがある。
ＡｌＮ析出物のアスペクト比は、次の方法により測定される。
測定対象の鋼板から、圧延方向かつ板厚方向に沿って切断した切断面（以下「Ｌ断面」とも称する）を有する試料を採取し、Ｌ断面を鏡面研磨する。
次に、走査型顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過型顕微鏡（ＴＥＭ）により、試料の鏡面研磨されたＬ断面のうち、鋼板の表面から深さ２０μｍ、幅２０μｍに相当する領域（つまり、鋼板の表面を一辺とする２０μｍ×２０μｍの領域）を１０００〜５００００倍率で観察する。
次に、観察画像において、ＡｌＮ析出物の析出物を識別する。ＡｌＮ析出物の識別は、ＳＥＭ又はＴＥＭ付属機能のＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光器）の点分析にて実施する。観察される析出物内の中央部に電子線を照射し、得られるスペクトルでＡｌとＮが同時に検出されるものをＡｌＮ析出物と判定する。
また、状況によっては複数の析出物が観察方向に重なった状態で観察されることもあるが、基本的に１個の析出物は略円形〜略四角形（略長円形〜略長方形）であるものとして、分離して１個の析出物として計測を行うものとする。
次に、ＡｌＮ析出物の長径及び短径を測定し、アスペクト比を算出する。ここで、長径は、ＡｌＮ析出物の最大長とする。短径は、長径に沿った方向（つまり長軸）に直交する方向に沿ったＡｌＮ析出物の長さのうち、最も大きい長さとする。そして、このアスペクト比の算出を、上記の観察領域内のすべてのＡｌＮ析出物について行う。
そして、長径と短径の平均を個々のＡｌＮ析出物の径とするとともに、観察視野の面積および観察個数から、ＡｌＮ析出物の個数密度を計算する。
測定対象の鋼板から、圧延方向かつ板厚方向に沿って切断した切断面（以下「Ｌ断面」とも称する）を有する試料を採取し、Ｌ断面を鏡面研磨する。
次に、走査型顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過型顕微鏡（ＴＥＭ）により、試料の鏡面研磨されたＬ断面のうち、鋼板の表面から深さ２０μｍ、幅２０μｍに相当する領域（つまり、鋼板の表面を一辺とする２０μｍ×２０μｍの領域）を１０００〜５００００倍率で観察する。
次に、観察画像において、ＡｌＮ析出物の析出物を識別する。ＡｌＮ析出物の識別は、ＳＥＭ又はＴＥＭ付属機能のＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光器）の点分析にて実施する。観察される析出物内の中央部に電子線を照射し、得られるスペクトルでＡｌとＮが同時に検出されるものをＡｌＮ析出物と判定する。
また、状況によっては複数の析出物が観察方向に重なった状態で観察されることもあるが、基本的に１個の析出物は略円形〜略四角形（略長円形〜略長方形）であるものとして、分離して１個の析出物として計測を行うものとする。
次に、ＡｌＮ析出物の長径及び短径を測定し、アスペクト比を算出する。ここで、長径は、ＡｌＮ析出物の最大長とする。短径は、長径に沿った方向（つまり長軸）に直交する方向に沿ったＡｌＮ析出物の長さのうち、最も大きい長さとする。そして、このアスペクト比の算出を、上記の観察領域内のすべてのＡｌＮ析出物について行う。
そして、長径と短径の平均を個々のＡｌＮ析出物の径とするとともに、観察視野の面積および観察個数から、ＡｌＮ析出物の個数密度を計算する。
また、鋼板表面から深さ２０〜４０μｍの領域（以下、単に「内層領域」とも称する。）において、ＡｌＮ析出物の個数密度を同様に算出する。観察領域は、試料のＬ断面において、鋼板厚さ方向に鋼板表面から２０〜４０μｍ、圧延方向に任意に幅２０μｍである２０μｍ×２０μｍの領域である。なお、内層領域については、アスペクト比を考慮して分類する必要はなく、形状によらず、すべてのＡｌＮ析出物についての個数密度を算出すれば十分である。
−表層領域におけるＡｌＮ析出物の個数密度−
鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域において、すべてのＡｌＮ析出物に対する針状のＡｌＮ析出物の個数密度の比、（針状のＡｌＮ析出物の個数密度（個／μｍ２））／（すべてのＡｌＮ析出物の個数密度（個／μｍ２））、は、０．５０以上とする。
これは、表層領域においては、ＡｌＮ析出物の過半数が針状となっていることを意味する。すべてのＡｌＮ析出物の析出量および個数密度が同じである前提で比較すると、この比が０．５０未満では、ＡｌＮ析出物による鉄損への悪影響が大きくなるとともに打ち抜き加工時のバリ発生の抑制効果を十分に得ることができない。
すべてのＡｌＮ析出物に対する針状のＡｌＮ析出物の個数密度の比は、好ましくは０．７０以上、さらに好ましくは０．９０以上である。表層領域に存在するすべてのＡｌＮ析出物が針状であることが好ましいが、後述するようにＡｌＮ析出物を特定の熱処理で制御することを前提とすると、窒化よりも前の工程、溶解〜凝固〜熱延工程で形成されたＡｌＮ析出物は球状の形態となりやすく、窒化後もこの球状のＡｌＮ析出物が少なからず残存することが考えられる。さらに基本的には窒化は抑制することが好ましいことも考慮すると、窒化により新たに形成されるＡｌＮ析出物の量にもよるが、実用的には上記比の上限は０．９９程度となる。
鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域において、すべてのＡｌＮ析出物に対する針状のＡｌＮ析出物の個数密度の比、（針状のＡｌＮ析出物の個数密度（個／μｍ２））／（すべてのＡｌＮ析出物の個数密度（個／μｍ２））、は、０．５０以上とする。
これは、表層領域においては、ＡｌＮ析出物の過半数が針状となっていることを意味する。すべてのＡｌＮ析出物の析出量および個数密度が同じである前提で比較すると、この比が０．５０未満では、ＡｌＮ析出物による鉄損への悪影響が大きくなるとともに打ち抜き加工時のバリ発生の抑制効果を十分に得ることができない。
すべてのＡｌＮ析出物に対する針状のＡｌＮ析出物の個数密度の比は、好ましくは０．７０以上、さらに好ましくは０．９０以上である。表層領域に存在するすべてのＡｌＮ析出物が針状であることが好ましいが、後述するようにＡｌＮ析出物を特定の熱処理で制御することを前提とすると、窒化よりも前の工程、溶解〜凝固〜熱延工程で形成されたＡｌＮ析出物は球状の形態となりやすく、窒化後もこの球状のＡｌＮ析出物が少なからず残存することが考えられる。さらに基本的には窒化は抑制することが好ましいことも考慮すると、窒化により新たに形成されるＡｌＮ析出物の量にもよるが、実用的には上記比の上限は０．９９程度となる。
また、表層領域における、すべてのＡｌＮ析出物の個数密度は、３０〜５００個／μｍ２が好ましい。
ＡｌＮ析出物が鉄損に悪影響を及ぼすことは良く知られており、鉄損の観点からＡｌＮ析出物の個数密度が低いことが好ましいことは当業者においては常識とも言える。つまり、ＡｌＮ析出物の個数密度が低い領域では本発明の課題のひとつである鉄損の悪化抑制が達成されることは自明であり、課題自体が存在しなくなる。また、本発明のもう一つの課題である窒化物を活用して打ち抜き性を改善することが困難となる。これらを考慮し、本発明においては、表層領域における、すべてのＡｌＮ析出物の個数密度の下限を３０個／μｍ２と設定することがよい。５０個／μｍ２以上、さらには８０個／μｍ２以上であれば、発明効果をより顕著に得ることが可能となる。
一方、ＡｌＮ析出物の析出量が多すぎると、その大部分が針状であったとしても鉄損の悪化を避けることは困難となるため、すべてのＡｌＮ析出物の個数密度の上限を５００個／μｍ２とすることがよい。好ましくは３００個／μｍ２以下である。
ＡｌＮ析出物が鉄損に悪影響を及ぼすことは良く知られており、鉄損の観点からＡｌＮ析出物の個数密度が低いことが好ましいことは当業者においては常識とも言える。つまり、ＡｌＮ析出物の個数密度が低い領域では本発明の課題のひとつである鉄損の悪化抑制が達成されることは自明であり、課題自体が存在しなくなる。また、本発明のもう一つの課題である窒化物を活用して打ち抜き性を改善することが困難となる。これらを考慮し、本発明においては、表層領域における、すべてのＡｌＮ析出物の個数密度の下限を３０個／μｍ２と設定することがよい。５０個／μｍ２以上、さらには８０個／μｍ２以上であれば、発明効果をより顕著に得ることが可能となる。
一方、ＡｌＮ析出物の析出量が多すぎると、その大部分が針状であったとしても鉄損の悪化を避けることは困難となるため、すべてのＡｌＮ析出物の個数密度の上限を５００個／μｍ２とすることがよい。好ましくは３００個／μｍ２以下である。
本発明では、上記のように表層領域でのＡｌＮ析出物の個数密度をその形状によらずすべてのＡｌＮ析出物の個数密度で規定しているが、本発明の基本的な規定において、表層領域における針状のＡｌＮ析出物のすべてのＡｌＮ析出物に対する個数密度の比、（針状のＡｌＮ析出物の個数密度）／（すべてのＡｌＮ析出物の個数密度）、を０．５０以上としていることを考慮すると、表層領域での「針状の」ＡｌＮ析出物の個数密度は、１５〜５００個／μｍ２の範囲の値となる。
−内層領域におけるＡｌＮ析出物の個数密度−
本発明は、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇを添加した際に不可避的に生ずる窒化によるＡｌＮ析出物の形成を背景とし、表層領域のＡｌＮ析出物による悪影響を回避するとともに積極的に活用するものであることは前述の通りである。発明鋼は、鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域の特徴で規定できることは既に説明した。これによる効果は、鋼板の表面からの深さが２０μｍ超となる領域のＡｌＮ析出物の状態によらず得られるものではあるが、窒化によるＡｌＮ析出物の形成領域が２０μｍを超えて鋼板の内部にまで及ぶことにメリットはなく、特に磁気特性にとっては好ましいものではない。本発明ではこれを考慮し、鋼板の表面からの深さが２０μｍ超となる領域のＡｌＮ析出物の状態を規定する。これは、鋼板の表面からの深さが２０μｍ超となる領域にまでは窒化により鋼板表面から侵入した窒素原子が十分には到達していない状態を想定するものである。つまり、鋼板の表面からの深さが２０μｍである位置よりも鋼板の中心側の領域（内層領域）では、鋼中の窒素濃度は表層領域の窒素濃度よりも有意に低く、ＡｌＮ析出物の析出量（個数密度および析出径）は十分に小さな値となる。また、窒化によるＡｌＮ析出物がほとんど存在しないことから、形態についても針状であるものは少なく、ＡｌＮ析出物の大部分がアスペクト比５未満の球状の形態を有するものとなる。
本発明は、このような状況を代表するものとして、鋼板の表面からの深さが２０〜４０μｍの内層領域（つまり、鋼板の表面からの深さが２０μｍを超え４０μｍ以内の内層領域）における、ＡｌＮ析出物の個数密度が、３０個／μｍ２未満であることを好ましい形態として規定する。好ましくは１５個／μｍ２未満、さらに好ましくは５個／μｍ２未満である。ＡｌＮ析出物の個数密度の下限は、０個／μｍ２が最も好ましいが、製造上の観点から、０．５個／μｍ２が現実的である。
なお、本発明では定量的な規定はしないが、鋼板の表面からの深さが４０μｍである位置よりもさらに鋼板の中心側の任意の領域についても同様の状況にあることは言うまでもない。
本発明は、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇを添加した際に不可避的に生ずる窒化によるＡｌＮ析出物の形成を背景とし、表層領域のＡｌＮ析出物による悪影響を回避するとともに積極的に活用するものであることは前述の通りである。発明鋼は、鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域の特徴で規定できることは既に説明した。これによる効果は、鋼板の表面からの深さが２０μｍ超となる領域のＡｌＮ析出物の状態によらず得られるものではあるが、窒化によるＡｌＮ析出物の形成領域が２０μｍを超えて鋼板の内部にまで及ぶことにメリットはなく、特に磁気特性にとっては好ましいものではない。本発明ではこれを考慮し、鋼板の表面からの深さが２０μｍ超となる領域のＡｌＮ析出物の状態を規定する。これは、鋼板の表面からの深さが２０μｍ超となる領域にまでは窒化により鋼板表面から侵入した窒素原子が十分には到達していない状態を想定するものである。つまり、鋼板の表面からの深さが２０μｍである位置よりも鋼板の中心側の領域（内層領域）では、鋼中の窒素濃度は表層領域の窒素濃度よりも有意に低く、ＡｌＮ析出物の析出量（個数密度および析出径）は十分に小さな値となる。また、窒化によるＡｌＮ析出物がほとんど存在しないことから、形態についても針状であるものは少なく、ＡｌＮ析出物の大部分がアスペクト比５未満の球状の形態を有するものとなる。
本発明は、このような状況を代表するものとして、鋼板の表面からの深さが２０〜４０μｍの内層領域（つまり、鋼板の表面からの深さが２０μｍを超え４０μｍ以内の内層領域）における、ＡｌＮ析出物の個数密度が、３０個／μｍ２未満であることを好ましい形態として規定する。好ましくは１５個／μｍ２未満、さらに好ましくは５個／μｍ２未満である。ＡｌＮ析出物の個数密度の下限は、０個／μｍ２が最も好ましいが、製造上の観点から、０．５個／μｍ２が現実的である。
なお、本発明では定量的な規定はしないが、鋼板の表面からの深さが４０μｍである位置よりもさらに鋼板の中心側の任意の領域についても同様の状況にあることは言うまでもない。
−表層領域における針状のＡｌＮ析出物の平均径−
表層領域における針状のＡｌＮ析出物の平均径は、１０〜３００ｎｍが好ましく、７０〜３００ｎｍがより好ましく、１００〜２５０ｎｍがより好ましい。
「表層領域における針状のＡｌＮ析出物の平均径」とは、表層の２０μｍ×２０μｍの領域内の針状のＡｌＮ析出物について前述のように測定した個々のＡｌＮ析出物の径（長径と短径の平均値）を、領域内のすべての針状のＡｌＮ析出物について平均したものである。注意を要するのは、平均の対象となるのは「針状」のものだけであり、球状（アスペクト比が５未満）またはアスペクト比が１０超のＡｌＮ析出物は平均の対象ではないことである。
針状のＡｌＮ析出物の平均径が小さすぎると、鉄損が悪くなることがある。一方、針状のＡｌＮ析出物の平均径が大きすぎると、表層領域の硬質化が不十分となり打ち抜き加工性が十分に向上しないことがある。よって、針状のＡｌＮ析出物の平均径は、上記範囲が好ましい。
表層領域における針状のＡｌＮ析出物の平均径は、１０〜３００ｎｍが好ましく、７０〜３００ｎｍがより好ましく、１００〜２５０ｎｍがより好ましい。
「表層領域における針状のＡｌＮ析出物の平均径」とは、表層の２０μｍ×２０μｍの領域内の針状のＡｌＮ析出物について前述のように測定した個々のＡｌＮ析出物の径（長径と短径の平均値）を、領域内のすべての針状のＡｌＮ析出物について平均したものである。注意を要するのは、平均の対象となるのは「針状」のものだけであり、球状（アスペクト比が５未満）またはアスペクト比が１０超のＡｌＮ析出物は平均の対象ではないことである。
針状のＡｌＮ析出物の平均径が小さすぎると、鉄損が悪くなることがある。一方、針状のＡｌＮ析出物の平均径が大きすぎると、表層領域の硬質化が不十分となり打ち抜き加工性が十分に向上しないことがある。よって、針状のＡｌＮ析出物の平均径は、上記範囲が好ましい。
−平均結晶粒径−
鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域における平均結晶粒径は０．１〜１０μｍが好ましい。
本実施形態に係る鋼板は焼鈍での窒化に伴う表層領域でのＡｌＮ析出物の形成のため、表層領域の粒成長が少なからず抑制され表層領域に微細結晶粒が残存することがある。一般的に微細な結晶粒は磁気特性、特に鉄損にとっては好ましからざる状態であるが、微細結晶粒の残存範囲は極表層に限定されるため、この悪影響は比較的小さい。むしろ、本実施形態に係る鋼板においては、上述のＡｌＮ析出物の形態の異方性と相まって、打ち抜き性に有利に作用する。
鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域おける平均結晶粒径が上記範囲であると、打ち抜き加工時のバリの発生が抑制され易くなる。
鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域における平均結晶粒径は０．１〜１０μｍが好ましい。
本実施形態に係る鋼板は焼鈍での窒化に伴う表層領域でのＡｌＮ析出物の形成のため、表層領域の粒成長が少なからず抑制され表層領域に微細結晶粒が残存することがある。一般的に微細な結晶粒は磁気特性、特に鉄損にとっては好ましからざる状態であるが、微細結晶粒の残存範囲は極表層に限定されるため、この悪影響は比較的小さい。むしろ、本実施形態に係る鋼板においては、上述のＡｌＮ析出物の形態の異方性と相まって、打ち抜き性に有利に作用する。
鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域おける平均結晶粒径が上記範囲であると、打ち抜き加工時のバリの発生が抑制され易くなる。
平均結晶粒径は、次の方法により測定する。
測定対象の鋼板から、圧延方向及び板厚方向に沿って切断した切断面（以下「Ｌ断面」とも称する）を有する試料を採取する。
次に、試料のＬ断面を鏡面研磨の後、ナイタールエッチングし、Ｌ断面の粒界を腐食させて発現させる。
次に、光学顕微鏡又は走査型顕微鏡（ＳＥＭ）により、試料のＬ断面のうち、鋼板の表面から深さ２０μｍ、幅１０００μｍに相当する領域（つまり、鋼板の表面を一辺とする２０μｍ×１０００μｍの領域）を観察する。
次に、次に、線分法により、観察画像の深さ方向中央（深さ１０μｍの位置）で圧延方向に沿った試験線を引き、結晶粒内を横切る試験線の長さを測定する。
同様の観察を、結晶粒内を横切る試験線の測定数の合計が１００以上、つまり結晶粒径の測定データが１００以上となるような視野数で実施する。そして、得られたすべての試験線の長さの平均値を、表層領域における平均結晶粒径とする。
測定対象の鋼板から、圧延方向及び板厚方向に沿って切断した切断面（以下「Ｌ断面」とも称する）を有する試料を採取する。
次に、試料のＬ断面を鏡面研磨の後、ナイタールエッチングし、Ｌ断面の粒界を腐食させて発現させる。
次に、光学顕微鏡又は走査型顕微鏡（ＳＥＭ）により、試料のＬ断面のうち、鋼板の表面から深さ２０μｍ、幅１０００μｍに相当する領域（つまり、鋼板の表面を一辺とする２０μｍ×１０００μｍの領域）を観察する。
次に、次に、線分法により、観察画像の深さ方向中央（深さ１０μｍの位置）で圧延方向に沿った試験線を引き、結晶粒内を横切る試験線の長さを測定する。
同様の観察を、結晶粒内を横切る試験線の測定数の合計が１００以上、つまり結晶粒径の測定データが１００以上となるような視野数で実施する。そして、得られたすべての試験線の長さの平均値を、表層領域における平均結晶粒径とする。
＜無方向性電磁鋼板の製造方法＞
本実施形態に係る電磁鋼板を得るための製造方法は、特に制限はないが、次の（１）〜（４）の工程を有する製造方法が好ましい。次の（１）〜（４）の工程を有する製造方法によれば、上記特性を有する針状のＡｌＮ析出物が表層領域に存在する電磁鋼板が得られる。
本実施形態に係る電磁鋼板を得るための製造方法は、特に制限はないが、次の（１）〜（４）の工程を有する製造方法が好ましい。次の（１）〜（４）の工程を有する製造方法によれば、上記特性を有する針状のＡｌＮ析出物が表層領域に存在する電磁鋼板が得られる。
（１）本実施形態に係る電磁鋼板の化学組成となる化学組成を有するスラブを１１８０〜１２８０℃に加熱した後、最終圧延温度時の最終圧延温度９５０〜１２８０℃で熱延する熱延工程
（２）熱延後の熱延板を、巻き取り温度７００〜１０００℃で巻き取る巻き取り工程
（３）巻き取り後の熱延板を、熱延板焼鈍を実施することなく、圧下率７０〜９０％で冷延する冷延工程
（４）均熱温度９５０〜１０５０℃、冷延板に付与する張力１〜５ＭＰａで、かつ少なくとも７５０℃以上の温度域の雰囲気を露点０〜５０℃および窒素分率８０〜９０％とし、冷延後の冷延板を仕上げ焼鈍する仕上げ焼鈍する仕上げ焼鈍工程
（２）熱延後の熱延板を、巻き取り温度７００〜１０００℃で巻き取る巻き取り工程
（３）巻き取り後の熱延板を、熱延板焼鈍を実施することなく、圧下率７０〜９０％で冷延する冷延工程
（４）均熱温度９５０〜１０５０℃、冷延板に付与する張力１〜５ＭＰａで、かつ少なくとも７５０℃以上の温度域の雰囲気を露点０〜５０℃および窒素分率８０〜９０％とし、冷延後の冷延板を仕上げ焼鈍する仕上げ焼鈍する仕上げ焼鈍工程
以下、各工程の詳細について説明する。
（１）熱延工程
熱延工程では、スラブを１１８０〜１２８０℃（好ましくは１２００〜１２６０℃）に加熱する。
なお、スラブは、次の方法により製出する。まず、転炉、電気炉等により溶製し、さらに必要に応じて真空脱ガス処理して、溶鋼を得る。そして、得られた溶鋼を、連続鋳造または造塊後分塊圧延し、３０〜４００ｍｍ程度の厚さのスラブを製出する。
ここで、スラブの厚さが３０〜７０ｍｍの範囲である薄いスラブ（いわゆる薄スラブ）であれば、以降の熱延工程において、仕上げ圧延前の粗圧延を省略できる。
熱延工程では、スラブを１１８０〜１２８０℃（好ましくは１２００〜１２６０℃）に加熱する。
なお、スラブは、次の方法により製出する。まず、転炉、電気炉等により溶製し、さらに必要に応じて真空脱ガス処理して、溶鋼を得る。そして、得られた溶鋼を、連続鋳造または造塊後分塊圧延し、３０〜４００ｍｍ程度の厚さのスラブを製出する。
ここで、スラブの厚さが３０〜７０ｍｍの範囲である薄いスラブ（いわゆる薄スラブ）であれば、以降の熱延工程において、仕上げ圧延前の粗圧延を省略できる。
ここで。スラブの化学組成は、基本的には最終製品である電磁鋼板に相当するものとなるが、本発明は、一般的な製法であれば仕上げ焼鈍工程で窒化が生じることを前提としているため、Ｎ量については、スラブの化学組成は最終製品（本発明鋼板）の含有量よりも０．０００１〜０．００４％程度低いものとなる。本発明においては、最終製品である鋼板の時点でのＮ量を規定しており、この鋼板を製造する際の素材（スラブ）の化学組成は、窒化によるＮ量の上昇を考慮したものとする必要がある。このような組成の変化の考慮自体は、一般的に窒化を意識（活用または抑制）して鋼板を製造している当業者において、これを考慮した設計は日常業務ともいえる程度のものであり、困難なものではない。
次に、加熱されたスラブを圧延する。具体的には、例えば、加熱されたスラブに対して、粗圧延、仕上げ圧延を順次実施する。なお、上述のように粗圧延は省略してもよい。
仕上げ圧延時の最終圧延温度は、９５０〜１２８０℃（好ましくは１０００〜１１００℃）とする。
最終圧延温度を９５０〜１２８０℃と高温にすることは、後述の熱延板焼鈍を実施しないことと合わせることで、打ち抜き加工性に有利に作用する。この理由は明確ではないが以下のように推測している。最終圧延温度を高温として熱延板焼鈍を実施しない場合、冷延および仕上げ焼鈍後の鋼板の、特に表層領域の結晶方位のランダム化が進行する。針状のＡｌＮ析出物は、ＡｌＮ析出物が仕上げ焼鈍で再結晶した結晶粒の特定の結晶面に沿った方向に優先的に成長することで針状の形態を持つようになると考えられる。表層領域の結晶方位がランダムになることで、表層領域でのＡｌＮ析出物の鋼板面に対する相対的方位もランダムとなる。これにより、打ち抜き加工性時の応力が様々な方向に適度に分散され、母鋼板の破断が容易に進行するものと考えられる。
最終圧延温度を９５０〜１２８０℃と高温にすることは、後述の熱延板焼鈍を実施しないことと合わせることで、打ち抜き加工性に有利に作用する。この理由は明確ではないが以下のように推測している。最終圧延温度を高温として熱延板焼鈍を実施しない場合、冷延および仕上げ焼鈍後の鋼板の、特に表層領域の結晶方位のランダム化が進行する。針状のＡｌＮ析出物は、ＡｌＮ析出物が仕上げ焼鈍で再結晶した結晶粒の特定の結晶面に沿った方向に優先的に成長することで針状の形態を持つようになると考えられる。表層領域の結晶方位がランダムになることで、表層領域でのＡｌＮ析出物の鋼板面に対する相対的方位もランダムとなる。これにより、打ち抜き加工性時の応力が様々な方向に適度に分散され、母鋼板の破断が容易に進行するものと考えられる。
なお、最終圧延温度（ＦＴ）とは、熱延された圧延板が最終スタンドから排出されたとときの圧延板の表面温度を示す。
仕上げ圧延の圧下率は、特に制限はないが、９２〜９７％が好ましく、９４〜９６％がより好ましい。
（巻き取り工程）
巻き取り工程では、例えば、熱延後の熱延板を、コイラーにより巻き取る。
巻き取り温度は、巻き取り温度７００〜１０００℃（好ましくは８００〜９５０℃）とする。
巻き取り温度を７００〜１０００℃と高温にすると、後述の熱延板焼鈍を実施しないことと合わせることで、上記同様に、冷延および仕上げ焼鈍後の鋼板の、特に表層領域の結晶方位のランダム化が進行し、打ち抜き加工性に有利に作用する。
巻き取り工程では、例えば、熱延後の熱延板を、コイラーにより巻き取る。
巻き取り温度は、巻き取り温度７００〜１０００℃（好ましくは８００〜９５０℃）とする。
巻き取り温度を７００〜１０００℃と高温にすると、後述の熱延板焼鈍を実施しないことと合わせることで、上記同様に、冷延および仕上げ焼鈍後の鋼板の、特に表層領域の結晶方位のランダム化が進行し、打ち抜き加工性に有利に作用する。
なお、巻き取り温度とは、巻き取られた直後のコイル状の熱延板の表面温度を示す。
（熱延板焼鈍工程）
本実施形態に係る鋼板の製造においては、上記のように、熱延の最終圧延温度を高温とし、巻き取り温度を高温とし、さらに熱延板焼鈍を実施しないことで、冷延および仕上げ焼鈍後の鋼板の、特に表層領域の結晶方位のランダム化が進行し、打ち抜き加工性に有利に作用する。
また、さらに再加熱工程となる熱延板焼鈍を必要としないことは、エネルギーコストの観点でも有利となる。
本実施形態に係る鋼板の製造においては、上記のように、熱延の最終圧延温度を高温とし、巻き取り温度を高温とし、さらに熱延板焼鈍を実施しないことで、冷延および仕上げ焼鈍後の鋼板の、特に表層領域の結晶方位のランダム化が進行し、打ち抜き加工性に有利に作用する。
また、さらに再加熱工程となる熱延板焼鈍を必要としないことは、エネルギーコストの観点でも有利となる。
（冷延工程）
冷延工程では、巻き取り後の熱延板を、熱延板焼鈍を実施することなく冷延する。
冷延の圧下率は、７０〜９０％（好ましくは７５〜８９％）とする。
冷延の圧下率を７０〜９０％にすると、粒成長に望ましい集合組織の発達が調整される。
冷延工程では、巻き取り後の熱延板を、熱延板焼鈍を実施することなく冷延する。
冷延の圧下率は、７０〜９０％（好ましくは７５〜８９％）とする。
冷延の圧下率を７０〜９０％にすると、粒成長に望ましい集合組織の発達が調整される。
冷延の温度は、特に制限はないが、一般的に０〜３００℃の温度範囲で実施される。
（仕上げ焼鈍工程）
仕上げ焼鈍工程では、冷延後の冷延板を焼鈍する。具体的には、冷延板を昇温し、目的とする温度で均熱した後、冷却する。
仕上げ焼鈍工程では、冷延後の冷延板を焼鈍する。具体的には、冷延板を昇温し、目的とする温度で均熱した後、冷却する。
仕上げ焼鈍の条件は、少なくとも７５０℃以上の温度域、好ましくは６００℃以上の温度域、さらに好ましくは４５０℃以上の温度域について、雰囲気の露点０〜５０℃（好ましくは３０〜４５℃）、雰囲気の窒素分率８０〜９０％（好ましくは８５〜８９％）とする。そして、冷延板に付与する張力１〜５ＭＰａ（好ましくは２〜４．５ＭＰａ）とし、均熱温度（最高到達温度）９５０〜１０５０℃（好ましくは１０００〜１０３０℃）とする。
このような仕上げ焼鈍条件において、ＡｌＮ析出物が本発明にとって好ましい形態になる理由は明確ではないが、この仕上げ焼鈍条件とすると、低温域（例えば８５０℃以下）から乾燥状態で鋼板の表面の酸化が抑制された状況で早期に窒化が進行するため、ＡｌＮ析出物の形成初期段階で特定方向への優先的な選択成長が起きやすくなり、最終的に針状のＡｌＮ析出物の比率が増加するものと思われる。
このような仕上げ焼鈍条件において、ＡｌＮ析出物が本発明にとって好ましい形態になる理由は明確ではないが、この仕上げ焼鈍条件とすると、低温域（例えば８５０℃以下）から乾燥状態で鋼板の表面の酸化が抑制された状況で早期に窒化が進行するため、ＡｌＮ析出物の形成初期段階で特定方向への優先的な選択成長が起きやすくなり、最終的に針状のＡｌＮ析出物の比率が増加するものと思われる。
冷延板に付与する張力は、仕上げ焼鈍炉の入り口側のローラと出口側のローラとの間で付与される張力である。
他の仕上げ焼鈍の条件としては、特に制限はないが、冷延板の昇温速度１０〜３００℃／ｓ（好ましくは２０〜１５０℃／ｓ）、均熱時間１０〜６０ｓ（好ましくは１５〜３０ｓ）、冷却速度度１〜２０℃／ｓ（好ましくは５〜１５℃／ｓ）とすることがよい。
なお、本実施形態に係る電磁鋼板を得るために、上記の工程以外に、従来の電磁鋼板の製造工程と同様のその他の工程を設けてもよい。その他の工程の各条件は、従来の電磁鋼板の製造工程と同様の条件を採用してもよい。具体的には、例えば、仕上げ焼鈍工程後の鋼板（電磁鋼板）の表面に絶縁皮膜を設ける絶縁皮膜形成工程を有していてもよい。
絶縁皮膜の形成方法は特に限定されないが、例えば、樹脂または無機物を溶剤に溶解した絶縁皮膜形成用組成物を調製し、絶縁皮膜形成用組成物を、鋼板表面に公知の方法で均一に塗布することにより絶縁皮膜を形成することができる。
以上の工程を有する製造方法によって、本実施形態に係る電磁鋼板が得られる。
＜用途＞
本実施形態に係る無方向性電磁鋼板は、電気機器の各種コア材料、特に、回転機、中小型変圧器、電装品等のモータのコア材料として好適に適用できる。
本実施形態に係る無方向性電磁鋼板は、電気機器の各種コア材料、特に、回転機、中小型変圧器、電装品等のモータのコア材料として好適に適用できる。
＜モータコアおよびその製造方法＞
以下、本実施形態に係る無方向性電磁鋼板をモータコアに適用する場合について説明する。
本実施形態に係るモータコアは、本実施形態に係る電磁鋼板が積層された形態が挙げられる。この場合、モータコアを構成する鋼板は、打ち抜き前に本実施形態に係る電磁鋼板の特徴を有したものである必要はない。言い換えれば、モータコア用に使用する素材としての鋼板は、本実施形態に係る電磁鋼板の特徴を有したものである必要はなく、最終的にモータコアを構成する鋼板が本実施形態に係る電磁鋼板であればよい。つまり、素材としての鋼板の打ち抜き、積層一体化、さらにコア製造工程において歪取り焼鈍などの必要に応じた熱処理を実施し、最終的にモータコアを構成する鋼板が、本実施形態に係る電磁鋼板として表層領域のＡｌＮ析出物に関する規定の範囲内となる特徴を有していれば良い。最終的にモータコアを構成する鋼板が本実施形態に係る電磁鋼板に相当する特徴を有していれば、少なくとも表層領域のＡｌＮ析出物に起因する鉄損に関しての工業的なメリットを得ることが可能である。
さらに、本実施形態に係る無方向性電磁鋼板を打ち抜いて、打ち抜き部材（鋼板ブランク）を作製し、この打ち抜き部材を積層一体化したモータコアが挙げられる。この場合は、モータコアの製造過程で熱処理が実施されなければ、素材の鋼板が有していた表層領域のＡｌＮ析出物に関する特徴は、モータコアを構成する鋼板にそのまま継承されることになる。結果として、モータコアにおいて表層領域のＡｌＮ析出物に起因する鉄損に関しての工業的なメリットを得ることが可能である。また、この例においては、モータコアの製造過程で必要に応じて熱処理を実施すると、素材の鋼板が有していた表層領域のＡｌＮ析出物に関する特徴が変化する状況が考えられる。熱処理を含めたモータコア製造工程を経て、最終的にモータコアを構成する鋼板が本実施形態に係る電磁鋼板の特徴の範囲内にとどまるものであれば、モータコアにおいて表層領域のＡｌＮ析出物に起因する鉄損に関しての工業的なメリットを得ることが可能である。モータコアの製造過程で実施する熱処理の条件次第では、最終的にモータコアを構成する鋼板は本実施形態に係る電磁鋼板の特徴を満たさないものにもなりうるが、モータコアを構成する鋼板の最終的な特徴によらず、モータコアの製造の打ち抜き工程において表層領域のＡｌＮ析出物に起因する打ち抜き性に関しての工業的なメリットを得ることが可能である。
以下、本実施形態に係る無方向性電磁鋼板をモータコアに適用する場合について説明する。
本実施形態に係るモータコアは、本実施形態に係る電磁鋼板が積層された形態が挙げられる。この場合、モータコアを構成する鋼板は、打ち抜き前に本実施形態に係る電磁鋼板の特徴を有したものである必要はない。言い換えれば、モータコア用に使用する素材としての鋼板は、本実施形態に係る電磁鋼板の特徴を有したものである必要はなく、最終的にモータコアを構成する鋼板が本実施形態に係る電磁鋼板であればよい。つまり、素材としての鋼板の打ち抜き、積層一体化、さらにコア製造工程において歪取り焼鈍などの必要に応じた熱処理を実施し、最終的にモータコアを構成する鋼板が、本実施形態に係る電磁鋼板として表層領域のＡｌＮ析出物に関する規定の範囲内となる特徴を有していれば良い。最終的にモータコアを構成する鋼板が本実施形態に係る電磁鋼板に相当する特徴を有していれば、少なくとも表層領域のＡｌＮ析出物に起因する鉄損に関しての工業的なメリットを得ることが可能である。
さらに、本実施形態に係る無方向性電磁鋼板を打ち抜いて、打ち抜き部材（鋼板ブランク）を作製し、この打ち抜き部材を積層一体化したモータコアが挙げられる。この場合は、モータコアの製造過程で熱処理が実施されなければ、素材の鋼板が有していた表層領域のＡｌＮ析出物に関する特徴は、モータコアを構成する鋼板にそのまま継承されることになる。結果として、モータコアにおいて表層領域のＡｌＮ析出物に起因する鉄損に関しての工業的なメリットを得ることが可能である。また、この例においては、モータコアの製造過程で必要に応じて熱処理を実施すると、素材の鋼板が有していた表層領域のＡｌＮ析出物に関する特徴が変化する状況が考えられる。熱処理を含めたモータコア製造工程を経て、最終的にモータコアを構成する鋼板が本実施形態に係る電磁鋼板の特徴の範囲内にとどまるものであれば、モータコアにおいて表層領域のＡｌＮ析出物に起因する鉄損に関しての工業的なメリットを得ることが可能である。モータコアの製造過程で実施する熱処理の条件次第では、最終的にモータコアを構成する鋼板は本実施形態に係る電磁鋼板の特徴を満たさないものにもなりうるが、モータコアを構成する鋼板の最終的な特徴によらず、モータコアの製造の打ち抜き工程において表層領域のＡｌＮ析出物に起因する打ち抜き性に関しての工業的なメリットを得ることが可能である。
本実施形態に係るモータコアは、一例として、図１に示すモータコアが挙げられる。
図１は、分割コアの一例を表す模式図である。図１に示すように、モータコア１００は、８枚の分割コア用の打ち抜き部材１１を円環状に連結し、円環状に連結した打ち抜き部材１１を８層に積層して一体化した積層体１３として形成されている。分割コア用の打ち抜き部材１１は、電磁鋼板に打ち抜き加工が施され、円弧上のヨーク部１７と、ヨーク部１７の内周面から径方向内側に向かって突出しているティース部１５とを備えている。なお、モータコア１００は、図１に示すモータコア１００を形成する打ち抜き部材１１の形状、個数、積層数などに限らず、目的に応じて設計すればよい。
図１は、分割コアの一例を表す模式図である。図１に示すように、モータコア１００は、８枚の分割コア用の打ち抜き部材１１を円環状に連結し、円環状に連結した打ち抜き部材１１を８層に積層して一体化した積層体１３として形成されている。分割コア用の打ち抜き部材１１は、電磁鋼板に打ち抜き加工が施され、円弧上のヨーク部１７と、ヨーク部１７の内周面から径方向内側に向かって突出しているティース部１５とを備えている。なお、モータコア１００は、図１に示すモータコア１００を形成する打ち抜き部材１１の形状、個数、積層数などに限らず、目的に応じて設計すればよい。
以上、図１に示すモータコアについて説明したが、本実施形態に係るモータコアはこれに限定されるものではない。
次に、モータコアのメリットをその製造方法との関連で説明する。
本実施形態に係るモータコアの製造方法は、特に限定されず、通常工業的に採用されている製造方法によって製造すればよい。
以下、本実施形態に係るモータコアの好ましい製造方法の一例について説明する。
本実施形態に係るモータコアの好ましい製造方法の一例は、本実施形態に係る電磁鋼板に、打ち抜き加工を施して打ち抜き部材を得る打ち抜き工程と、打ち抜き部材を積層する積層工程と、を有する。
本実施形態に係るモータコアの製造方法は、特に限定されず、通常工業的に採用されている製造方法によって製造すればよい。
以下、本実施形態に係るモータコアの好ましい製造方法の一例について説明する。
本実施形態に係るモータコアの好ましい製造方法の一例は、本実施形態に係る電磁鋼板に、打ち抜き加工を施して打ち抜き部材を得る打ち抜き工程と、打ち抜き部材を積層する積層工程と、を有する。
（打ち抜き工程）
まず、本実施形態の電磁鋼板を、目的に応じて、ティース部とヨーク部とを有する所定の形状に打ち抜き、積層枚数等に応じて、所定の枚数の打ち抜き部材を作製する。電磁鋼板を打ち抜いて、打ち抜き部材を作成する方法は特に限定されず、従来公知のいずれの方法を採用してもよい。
なお、打ち抜き部材は、所定の形状に打ち抜かれるときに、打ち抜き部材を積層して固定するための凹凸部を形成してもよい。
「本実施形態の電磁鋼板」を素材として使用することで、打ち抜きの際のバリ発生を十分に抑制することが可能となる。
まず、本実施形態の電磁鋼板を、目的に応じて、ティース部とヨーク部とを有する所定の形状に打ち抜き、積層枚数等に応じて、所定の枚数の打ち抜き部材を作製する。電磁鋼板を打ち抜いて、打ち抜き部材を作成する方法は特に限定されず、従来公知のいずれの方法を採用してもよい。
なお、打ち抜き部材は、所定の形状に打ち抜かれるときに、打ち抜き部材を積層して固定するための凹凸部を形成してもよい。
「本実施形態の電磁鋼板」を素材として使用することで、打ち抜きの際のバリ発生を十分に抑制することが可能となる。
（積層工程）
打ち抜き工程で作成した打ち抜き部材を積層することによりモータコアが得られる。具体的には、ティース部とヨーク部とを有する所定の形状の分割コア用の打ち抜き部材を、所定枚数組み合わせて円環状に連結させ、これを積層する。
なお、積層した打ち抜き部材を固定する方法は、特に限定されず、従来公知のいずれの方法を採用してもよい。例えば、打ち抜き部材に、公知の接着剤を塗布して接着剤層を形成し、接着剤層を介して固定してもよい。また、かしめ加工を適用して、各々の打ち抜き部材に形成された凹凸部を機械的に相互に嵌め合わして固定してもよい。
打ち抜き工程で作成した打ち抜き部材を積層することによりモータコアが得られる。具体的には、ティース部とヨーク部とを有する所定の形状の分割コア用の打ち抜き部材を、所定枚数組み合わせて円環状に連結させ、これを積層する。
なお、積層した打ち抜き部材を固定する方法は、特に限定されず、従来公知のいずれの方法を採用してもよい。例えば、打ち抜き部材に、公知の接着剤を塗布して接着剤層を形成し、接着剤層を介して固定してもよい。また、かしめ加工を適用して、各々の打ち抜き部材に形成された凹凸部を機械的に相互に嵌め合わして固定してもよい。
また、本実施形態に係るモータコアは、積層する前の打ち抜き部材に、または打ち抜き部材を積層した後に、特定条件（加熱速度：３０℃／ｈｒ〜５００℃／ｈｒ、最高到達温度：７５０℃〜８５０℃、７５０℃以上での保持時間：０．５時間〜１００時間）で熱処理（歪取り焼鈍）を施してもよい。この熱処理を行うことで、モータコアは、不要な歪が解放され、低鉄損化が図られる。
注意を要するのは、この熱処理は鋼板中のＡｌＮ析出物の形態を変化させるのに十分なものである点である。この熱処理後にも、コアを構成する鋼板が、打ち抜き前の素材が有していた本実施形態に係る鋼板の特徴である「表層領域での針状ＡｌＮ析出物」に関する特徴を維持していれば、表層領域に比較的多量のＡｌＮ析出物を有する鋼板で構成されたコアであっても、素材とした本実施形態に係る鋼板の磁気特性上の効果である低鉄損のメリットを享受することが可能である。一方、上記熱処理が高温長時間となると、針状ＡｌＮ析出物は球状化してしまい、「針状ＡｌＮ析出物であるメリット」は失われるが、同時に十分な粗大化も進行するため、鉄損への悪影響を問題とする必要がなくなる。
注意を要するのは、この熱処理は鋼板中のＡｌＮ析出物の形態を変化させるのに十分なものである点である。この熱処理後にも、コアを構成する鋼板が、打ち抜き前の素材が有していた本実施形態に係る鋼板の特徴である「表層領域での針状ＡｌＮ析出物」に関する特徴を維持していれば、表層領域に比較的多量のＡｌＮ析出物を有する鋼板で構成されたコアであっても、素材とした本実施形態に係る鋼板の磁気特性上の効果である低鉄損のメリットを享受することが可能である。一方、上記熱処理が高温長時間となると、針状ＡｌＮ析出物は球状化してしまい、「針状ＡｌＮ析出物であるメリット」は失われるが、同時に十分な粗大化も進行するため、鉄損への悪影響を問題とする必要がなくなる。
以下、実施例を例示して、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
＜実施例１＞
表１に示す化学組成のスラブを、表２に示す加熱温度で加熱し、厚みが４０ｍｍになるように粗熱延する。その後、粗熱延板を、表２に示す最終圧延温度、圧下率９５．５％（板厚４０ｍｍ→板厚１．８ｍｍ）で仕上げ熱延する。
そして、熱延板を、表２に示す巻取り温度で巻き取る。
次に、巻き取られた圧延板を、表２に示す圧下率で冷延する。
次に、冷延板を、昇温速度７０℃／ｓ、表２に示す均熱温度、均熱時間３０ｓ、冷却速度１００℃／ｓ、表２に示す雰囲気（露点、窒素分率、水素分率）、表２に示す張力（冷延板に付与する張力）で焼鈍する。なお、少なくとも７５０℃以上の温度域で表２に示す雰囲気とした。
以上の工程を経て、試験例Ｎｏ．１〜２７の無方向性電磁鋼板を得た。
なお、得られた無方向性電磁鋼板のＮ量（表中「製品Ｎ量」と表記）を表３に示す。
表１に示す化学組成のスラブを、表２に示す加熱温度で加熱し、厚みが４０ｍｍになるように粗熱延する。その後、粗熱延板を、表２に示す最終圧延温度、圧下率９５．５％（板厚４０ｍｍ→板厚１．８ｍｍ）で仕上げ熱延する。
そして、熱延板を、表２に示す巻取り温度で巻き取る。
次に、巻き取られた圧延板を、表２に示す圧下率で冷延する。
次に、冷延板を、昇温速度７０℃／ｓ、表２に示す均熱温度、均熱時間３０ｓ、冷却速度１００℃／ｓ、表２に示す雰囲気（露点、窒素分率、水素分率）、表２に示す張力（冷延板に付与する張力）で焼鈍する。なお、少なくとも７５０℃以上の温度域で表２に示す雰囲気とした。
以上の工程を経て、試験例Ｎｏ．１〜２７の無方向性電磁鋼板を得た。
なお、得られた無方向性電磁鋼板のＮ量（表中「製品Ｎ量」と表記）を表３に示す。
＜各種測定＞
得られた各無方向性電磁鋼板のＡｌＮ析出物について、次の測定を既述の方法に従って実施する。結果を表３に示す。
１）鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域における、すべてのＡｌＮ析出物に対する針状のＡｌＮ析出物の個数密度の比（針状のＡｌＮ析出物の個数密度）／（すべてのＡｌＮ析出物の個数密度）（表中「ＡｌＮ比（針状／全ＡｌＮ）」と表記）
２）鋼板の表面からの深さが２０〜４０μｍの内層領域における、すべてのＡｌＮ析出物の個数密度（表中「全ＡｌＮの個数密度」と表記）
３）鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域における平均結晶粒径
４）鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域における、針状のＡｌＮ析出物の平均径（表中「針状ＡｌＮの平均径」と表記）
５）鋼板の表面からの深さが２０〜４０μｍの内層領域における、すべてのＡｌＮ析出物の個数密度（表中「全ＡｌＮの個数密度」と表記）
得られた各無方向性電磁鋼板のＡｌＮ析出物について、次の測定を既述の方法に従って実施する。結果を表３に示す。
１）鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域における、すべてのＡｌＮ析出物に対する針状のＡｌＮ析出物の個数密度の比（針状のＡｌＮ析出物の個数密度）／（すべてのＡｌＮ析出物の個数密度）（表中「ＡｌＮ比（針状／全ＡｌＮ）」と表記）
２）鋼板の表面からの深さが２０〜４０μｍの内層領域における、すべてのＡｌＮ析出物の個数密度（表中「全ＡｌＮの個数密度」と表記）
３）鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域における平均結晶粒径
４）鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域における、針状のＡｌＮ析出物の平均径（表中「針状ＡｌＮの平均径」と表記）
５）鋼板の表面からの深さが２０〜４０μｍの内層領域における、すべてのＡｌＮ析出物の個数密度（表中「全ＡｌＮの個数密度」と表記）
また、得られた各無方向性電磁鋼板の鉄損（Ｗ１５／５０）の測定、打ち抜き試験を実施する。
鉄損（Ｗ１５／５０）は、圧延方向に沿う方向（０°）、及び圧延方向に沿う方向と垂直な方向（９０°）の平均の鉄損であり、最大磁束密度１．５Ｔ、周波数５０Ｈｚの条件下で測定する。
打ち抜き性は、仕上げ焼鈍板にアクリル樹脂エマルジョン、クロム酸マグネシウムおよびホウ酸の混合物からなる一般的な半有機の絶縁皮膜（膜厚０．５μｍ）を塗布した絶縁被膜付き電磁鋼板に対して、１５ｍｍφの打ち抜き金型を用いて、クリアランス７％で３０万回の打ち抜きを行い、その時点で発生するバリ高さで評価した。
本実施形態に係る電磁鋼板に該当する発明例は、比較例に比べ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇの少なくとも１種を含有しても、鉄損の悪化が抑制されていることがわかる。また、打ち抜き加工性も良好である。
１１ 打ち抜き部材、１３ 積層体、１５ ティース部、１７ ヨーク部、１００ モータコア
Claims (8)
- 質量％で、
Ｃ ：０．００１０〜０．００５０％、
Ｓｉ：２．５〜５．０％、
Ａｌ：０．０２〜２．００％、
Ｍｎ：０．１０〜２．００％、
Ｎ ：０．００１０〜０．００５０％、
Ｐ ：０．０２００％以下、
Ｓ ：０．００５０％以下、並びに
残部：Ｆｅおよび不純物を含有し、かつＮｄ、Ｐｒ、Ｌａ、Ｃｅ、ＣａおよびＭｇの少なくとも１種を合計量で０．００１０〜０．１０００％含有する化学組成を有し、
鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域において、すべてのＡｌＮ析出物に対する針状のＡｌＮ析出物の個数密度の比
（針状のＡｌＮ析出物の個数密度）／（すべてのＡｌＮ析出物の個数密度）
が、０．５０以上である無方向性電磁鋼板。 - 鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域における、すべてのＡｌＮ析出物の個数密度が、３０〜５００個／μｍ２である請求項１に記載の無方向性電磁鋼板。
- 鋼板の表面からの深さが２０〜４０μｍの内層領域における、すべてのＡｌＮ析出物の個数密度が、３０個／μｍ２未満である請求項１又は請求項２に記載の無方向性電磁鋼板。
- 鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域における、前記針状のＡｌＮ析出物の平均径が１０〜３００ｎｍである請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の無方向性電磁鋼板。
- 鋼板の表面から深さ２０μｍまでの表層領域における、平均結晶粒径が０．１〜１０μｍである請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の無方向性電磁鋼板。
- スラブを１１８０〜１２８０℃に加熱した後、仕上げ圧延時の最終圧延温度９５０〜１２８０℃で熱延する熱延工程と、
熱延後の熱延板を、巻き取り温度７００〜１０００℃で巻き取る巻き取り工程と、
巻き取り後の熱延板を、熱延板焼鈍を実施することなく、圧下率７０〜９０％で冷延する冷延工程と、
均熱温度９５０〜１０５０℃、冷延板に付与する張力１〜５ＭＰａで、かつ少なくとも７５０℃以上の温度域の雰囲気を露点０〜５０℃および窒素分率８０〜９０％とし、冷延後の冷延板を仕上げ焼鈍する仕上げ焼鈍工程と、
を有する請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。 - 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の無方向性電磁鋼板を積層したモータコア。
- 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の無方向性電磁鋼板に打ち抜き加工を施して打ち抜き部材を得る打ち抜き工程と、
前記打ち抜き部材を積層する積層工程と、
を有するモータコアの製造方法。
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