WO2014142100A1 - 磁気特性に優れる無方向性電磁鋼板 - Google Patents

磁気特性に優れる無方向性電磁鋼板 Download PDF

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    • C21D8/12—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties

Definitions

  • the present invention relates to a non-oriented electrical steel sheet having excellent magnetic properties, and particularly to a non-oriented electrical steel sheet having a high magnetic flux density.
  • such an induction motor core material is required to have a low excitation effective current at a designed magnetic flux density in addition to low iron loss in a steel plate as a material. ing. In order to reduce the excitation current, it is effective to increase the magnetic flux density of the core material. Further, in recent years, drive motors used in hybrid vehicles and electric vehicles that have been rapidly spreading are required to have a high torque at the time of starting and accelerating, and thus further improvement in magnetic flux density is desired.
  • Patent Document 1 discloses a non-oriented electrical steel sheet in which 0.1 to 5 mass% of Co is added to steel of Si ⁇ 4 mass%.
  • non-oriented electrical steel sheets used for the motor, the excitation direction rotates within the plate surface when the motor rotates. Also affects the motor characteristics. Therefore, it is strongly desired that non-oriented electrical steel sheets not only have excellent magnetic properties in the L and C directions but also have a small difference in magnetic properties between the L and C directions, that is, low anisotropy. Yes.
  • the present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object thereof is to provide a non-oriented electrical steel sheet having a high magnetic flux density without causing an increase in manufacturing cost.
  • the inventors have intensively studied to solve the above problems. As a result, it was found that by adding P to steel with reduced Al and further reducing As, it is possible to increase the magnetic flux density without requiring a special additive element, and the present invention is developed. It came to.
  • the present invention includes C: 0.01 mass% or less, Si: 1 to 4 mass%, Mn: 0.05 to 3 mass%, P: 0.03 to 0.2 mass%, S: 0.01 mass% or less, Al : Non-oriented electrical steel sheet containing 0.004 mass% or less, N: 0.005 mass% or less, and As: 0.003 mass% or less, with the balance being composed of Fe and inevitable impurities.
  • the non-oriented electrical steel sheet of the present invention further includes one or two selected from Sb: 0.001 to 0.1 mass% and Sn: 0.001 to 0.1 mass%. It is characterized by containing.
  • non-oriented electrical steel sheet of the present invention may be one or two selected from Ca: 0.001 to 0.005 mass% and Mg: 0.001 to 0.005 mass% in addition to the above component composition. It contains seeds.
  • the non-oriented electrical steel sheet of the present invention has a ratio (B 50L / B 50C ) of the magnetic flux density B 50L in the rolling direction (L direction) to the magnetic flux density B 50C in the direction perpendicular to the rolling direction (C direction). It is 05 or less.
  • the non-oriented electrical steel sheet of the present invention is characterized in that the plate thickness is 0.05 to 0.30 mm.
  • a non-oriented electrical steel sheet having a high magnetic flux density can be provided at a low cost. Therefore, a high-efficiency induction motor, a drive motor for a hybrid vehicle or an electric vehicle that requires high torque, a high power generation efficiency Can be suitably used as a core material of a high-efficiency generator that requires
  • the content of Al and P is a graph showing the effect on the magnetic flux density B 50. It is a graph which shows the influence which content of Al and P has on the anisotropy ( B50L / B50C ) of magnetic flux density.
  • Content of As is a graph showing the effect on the magnetic flux density B 50. It is a graph which shows the influence which content of As has on the anisotropy ( B50L / B50C ) of magnetic flux density.
  • a test piece having a width of 30 mm and a length of 280 mm was taken from the cold-rolled annealed plate thus obtained, and the magnetic flux density B 50 was measured by the Epstein method. The result was obtained as the relationship between the P content and the magnetic flux density B 50. It was shown in FIG. Here, the magnetic flux density B 50, and the longitudinal direction of the rolling direction of the test piece, the longitudinal direction is measured using by half the perpendicular direction of the test piece in the rolling direction, is the magnetic flux density at a magnetizing force 5000A / m . From this figure, it can be seen that the Al-added steel does not improve the magnetic flux density even when P is added, but the Al-less steel improves the magnetic flux density by adding P of 0.03 mass% or more.
  • the magnetic flux density B 50L in the rolling direction (L direction) and the magnetic flux density B in the direction perpendicular to the rolling direction (C direction) 50C was measured, and the influence of the P content on the anisotropy of the magnetic flux density was investigated.
  • the ratio of the magnetic flux density B 50L in the rolling direction (L direction) to the magnetic flux density B 50C in the direction perpendicular to the rolling direction (C direction) (B 50L / B 50C ). was used. The closer this value is to 1, the smaller the anisotropy.
  • the ratio (B 50L / B50C ) between the magnetic flux density B 50L in the rolling direction (L direction) and the magnetic flux density B 50C in the direction perpendicular to the rolling direction (C direction) (B 50L / B 50C ) is hereinafter simply referred to as “anisotropic (B 50L / B50C ) ".
  • FIG. 2 shows the relationship between the P content and anisotropy (B 50L / B 50C ). From this figure, in the Al-less steel, anisotropy is reduced by adding P, and B is an index of anisotropy by making the addition amount of P 0.03 mass% or more. It can be seen that 50L / B 50C can be reduced to the development target of 1.05 or less. As described above, the reason why the anisotropy is improved by adding P to the Al-less steel is not yet fully clarified at this time. However, there is some change in the texture due to the segregation of P to the grain boundaries. It is assumed that the anisotropy of the magnetic flux density is reduced.
  • C 0.0020 mass%, Si: 3.00 mass%, Mn: 0.20 mass%, P: 0.06 mass%, S: 0.0012 mass% , Al: 0.002 mass% and N: 0.0018 mass% steel is charged 10 times, hot rolled to a hot rolled sheet with a thickness of 1.6 mm, and annealed at 1000 ° C. for 30 sec. After pickling, pickling, and cold rolling to obtain a cold-rolled sheet having a thickness of 0.35 mm, finish annealing was performed at 1000 ° C. for 10 seconds in a 20 vol% H 2 -80 vol% N 2 atmosphere.
  • C 0.0015 mass%, Si: 3.10 mass%, Mn: 0.15 mass%, P: 0.05 mass%, S: 0.0009 mass%, Al : 0.30 mass% and N: 0.0018 mass% steel (Al-added steel), C: 0.0016 mass%, Si: 3.00 mass%, Mn: 0.15 mass%, P: 0.05 mass%, S : As for the two types of steels of 0.0009 mass%, Al: 0.002 mass%, and N: 0.0020 mass% (Al-less steel).
  • a test piece having a width of 30 mm and a length of 280 mm was taken from the cold-rolled annealed plate thus obtained, and the magnetic flux density B 50 was measured by the Epstein method. The result was obtained as the relationship between the As content and the magnetic flux density B 50. This is shown in FIG. From this figure, it can be seen that when the As content exceeds 0.003 mass%, the magnetic flux density decreases.
  • B 50L and B 50C were measured using the test pieces obtained in the above experiment, and the relationship between the As content and (B 50L / B 50C ) is shown in FIG. From this figure, when the As content is 0.003 mass% or less, the anisotropy of the magnetic flux density becomes small, and the anisotropy index (B 50L / B 50C ) is the target value of 1.05 or less. I understood that I can do it. The reason for this is that when As is reduced, the amount of As segregated at the grain boundaries is reduced, and the segregation of P, which is the same segregating element, is promoted to the grain boundaries. As a result, the texture is improved. This is probably because the anisotropy reduction effect by the added P was further promoted.
  • the present invention has been developed based on the above novel findings.
  • C 0.01 mass% or less Since C will cause magnetic aging if it exceeds 0.01 mass% in the product plate, the upper limit is made 0.01 mass%. Preferably, it is 0.005 mass% or less.
  • Si 1 to 4 mass% Since Si is an element effective in increasing the specific resistance of steel and reducing iron loss, 1 mass% or more is added in the present invention. On the other hand, if it exceeds 4 mass%, the excitation effective current increases remarkably. Therefore, the present invention sets Si in the range of 1 to 4 mass%. Preferably, the lower limit of Si is 2.0 mass%, and the upper limit is 3.5 mass%.
  • Mn 0.05-3 mass% Mn needs to be added in an amount of 0.05 mass% or more in order to prevent brittleness during hot rolling. However, if it exceeds 3 mass%, the saturation magnetic flux density is lowered and the magnetic flux density is lowered. Therefore, Mn is set in the range of 0.05 to 3 mass%. Preferably, the lower limit of Mn is 0.05 mass%, and the upper limit is 2.0 mass%.
  • P 0.03-0.2 mass% P is one of the important elements in the present invention.
  • the steel becomes hard and cold rolling becomes difficult, so the upper limit is made 0.2 mass%.
  • the lower limit of P is 0.05 mass%, and the upper limit is 0.10 mass%.
  • S 0.01 mass% or less
  • S is a harmful element that forms sulfides such as MnS, inhibits grain growth, and increases iron loss. Therefore, the upper limit is set to 0.01 mass%.
  • S is also a grain boundary segregation type element, and when S increases, grain boundary segregation of P tends to be suppressed. Therefore, from the viewpoint of promoting grain boundary segregation of P, preferably 0.0009 mass% or less. It is.
  • Al 0.004 mass% or less Al is one of the important elements in the present invention. If the content exceeds 0.004 mass%, the effect of improving the magnetic flux density by adding P described above cannot be obtained. 004 mass%. Preferably it is 0.002 mass% or less.
  • N 0.005 mass% or less N is a harmful element that forms nitrides, inhibits grain growth, and increases iron loss. Therefore, the upper limit is set to 0.005 mass%. Preferably it is 0.003 mass% or less.
  • the As content is limited to 0.003 mass% or less. Preferably it is 0.002 mass% or less, More preferably, it is 0.001 mass% or less.
  • the non-oriented electrical steel sheet of the present invention may further contain one or two of Sb and Sn in the following range in addition to the above components.
  • Sb 0.001 to 0.1 mass%
  • Sn 0.001 to 0.1 mass%
  • Sb is a grain boundary segregation element and has the effect of improving the magnetic flux density, but has little influence on P segregation, so it can be added in the range of 0.001 to 0.1 mass%.
  • Sn is a grain boundary segregation element, but has little effect on P segregation. Rather, it has the effect of promoting the formation of deformation bands in the grains and improving the magnetic flux density. It can be added in the range of 1 mass%. More preferably, the lower limit of Sb and Sn is 0.005 mass%, and the upper limit is 0.05 mass%.
  • the non-oriented electrical steel sheet of the present invention can further contain one or two of Ca and Mg in the following ranges in addition to the above components.
  • Ca and Mg have the effect of coarsening sulfides to promote grain growth and reduce iron loss, and can therefore be added in the range of 0.001 to 0.005 mass%, respectively. More preferably, the lower limit of Ca and Mg is 0.0015 mass%, and the upper limit is 0.003 mass%.
  • the balance other than the above components is Fe and inevitable impurities. However, as long as the effects of the present invention are not impaired, the inclusion of other elements is not rejected.
  • the manufacturing method of the non-oriented electrical steel sheet of this invention is not particularly limited with respect to conditions other than that the steel components, particularly Al, P and As, need to be controlled within the above-described component composition range, and is usually non-oriented. Can be produced under the same conditions as those of the heat-resistant electrical steel sheet.
  • a steel having a composition suitable for the present invention is melted and made into a steel material (slab) by continuous casting or ingot-bundling rolling, followed by hot rolling. If necessary, it can be manufactured by a method of annealing by hot-rolled sheet, finishing to a predetermined plate thickness by one or more cold rolling or two or more cold rolling sandwiching intermediate annealing.
  • the non-oriented electrical steel sheet of the present invention has a high magnetic flux density, it can be suitably used for a high-efficiency induction motor and a compressor motor for an air conditioner in addition to a drive motor used for a hybrid vehicle or an electric vehicle.

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Abstract

Ｃ：０．０１ｍａｓｓ％以下、Ｓｉ：１～４ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．０５～３ｍａｓｓ％、Ｐ：０．０３～０．２ｍａｓｓ％、Ｓ：０．０１ｍａｓｓ％以下、Ａｌ：０．００４ｍａｓｓ％以下、Ｎ：０．００５ｍａｓｓ％以下およびＡｓ：０．００３ｍａｓｓ％以下を含有し、好ましくはさらに、Ｓｂ：０．００１～０．１ｍａｓｓ％およびＳｎ：０．００１～０．１ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種、あるいはさらに、Ｃａ：０．００１～０．００５ｍａｓｓ％およびＭｇ：０．００１～０．００５ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種を含有する、高い磁束密度を有し、かつ、その異方性が小さい無方向性電磁鋼板。

Description

磁気特性に優れる無方向性電磁鋼板
　本発明は、磁気特性に優れる無方向性電磁鋼板に関し、特に磁束密度が高い無方向性電磁鋼板に関するものである。
　近年、省エネルギーへの要求の高まりから、高効率誘導モータが使用されるようになっている。このモータでは、効率を向上させるため、鉄心積厚を増やしたり、巻線の充填率を向上させたりしている。さらに、鉄心に使用される電磁鋼板についても、従来の低グレード材から、より鉄損の低い高グレード材への切り替えが進められている。
　ところで、このような誘導モータコア材には、銅損を低減する観点から、素材となる鋼板には、低鉄損であることに加えて、設計磁束密度での励磁実効電流が低いことが要求されている。励磁電流を低減するためには、コア材の磁束密度を高めることが有効である。
　さらに、近年、急速に普及が進んでいるハイブリッド自動車や電気自動車に用いられる駆動モータでは、発進時や加速時に高トルクが必要となることから、磁束密度のより一層の向上が望まれている。
　磁束密度の高い電磁鋼板としては、例えば、特許文献１には、Ｓｉ≦４ｍａｓｓ％の鋼にＣｏを０．１～５ｍａｓｓ％添加した無方向性電磁鋼板が開示されている。
特開２０００－１２９４１０号公報
　しかしながら、Ｃｏは非常に高価であるため、特許文献１に記載の材料を、モータのコア材に適用した場合には、製造コストが著しくアップするという問題点がある。そのため、製造コストの上昇を招くことなく、磁束密度を高めた無方向性電磁鋼板の開発が望まれている。
　また、モータに用いられる無方向性電磁鋼板では、モータ回転時には、励磁方向が板面内で回転するため、圧延方向（Ｌ方向）だけでなく、圧延方向に直角方向（Ｃ方向）の磁気特性もモータ特性に影響する。そのため、無方向性電磁鋼板には、Ｌ方向およびＣ方向の磁気特性に優れるだけでなく、Ｌ方向とＣ方向の磁気特性の差が小さい、すなわち、異方性が小さいことが強く望まれている。
　本願発明は、従来技術の上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造コストの上昇を招くことなく、磁束密度の高い無方向性電磁鋼板を提供することにある。
　発明者らは、上記課題の解決に向けて鋭意検討を重ねた。その結果、Ａｌを低減した鋼にＰを添加し、さらにＡｓを低減することによって、特別な添加元素を必要とすることなく高磁束密度化が可能となることを知見し、本発明の開発するに至った。
　すなわち、本発明は、Ｃ：０．０１ｍａｓｓ％以下、Ｓｉ：１～４ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．０５～３ｍａｓｓ％、Ｐ：０．０３～０．２ｍａｓｓ％、Ｓ：０．０１ｍａｓｓ％以下、Ａｌ：０．００４ｍａｓｓ％以下、Ｎ：０．００５ｍａｓｓ％以下およびＡｓ：０．００３ｍａｓｓ％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する無方向性電磁鋼板である。
　本発明の無方向性電磁鋼板は、上記成分組成に加えてさらに、Ｓｂ：０．００１～０．１ｍａｓｓ％およびＳｎ：０．００１～０．１ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種を含有することを特徴とする。
　また、本発明の無方向性電磁鋼板は、上記成分組成に加えてさらに、Ｃａ：０．００１～０．００５ｍａｓｓ％およびＭｇ：０．００１～０．００５ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種を含有することを特徴とする。
　また、本発明の無方向性電磁鋼板は、圧延方向（Ｌ方向）の磁束密度Ｂ５０Ｌと圧延方向に直角方向（Ｃ方向）の磁束密度Ｂ５０Ｃの比（Ｂ５０Ｌ／Ｂ５０Ｃ）が１．０５以下であることを特徴とする。
　また、本発明の無方向性電磁鋼板は、板厚が０．０５～０．３０ｍｍであることを特徴とする。
　本発明によれば、高い磁束密度を有する無方向性電磁鋼板を安価に提供することができるので、高効率誘導モータや、高トルクが要求されるハイブリッド自動車や電気自動車の駆動モータ、高い発電効率が要求される高効率発電機のコア材料等として好適に用いることができる。
ＡｌとＰの含有量が磁束密度Ｂ５０に及ぼす影響を示すグラフである。 ＡｌとＰの含有量が磁束密度の異方性（Ｂ５０Ｌ／Ｂ５０Ｃ）に及ぼす影響を示すグラフである。 Ａｓの含有量が磁束密度Ｂ５０に及ぼす影響を示すグラフである。 Ａｓの含有量が磁束密度の異方性（Ｂ５０Ｌ／Ｂ５０Ｃ）に及ぼす影響を示すグラフである。
　以下、本発明を開発するに至った実験について説明する。
　先ず、鉄損に及ぼすＰの影響を調査するため、Ｃ：０．００２５ｍａｓｓ％、Ｓｉ：３．０５ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．２５ｍａｓｓ％、Ｓ：０．００２１ｍａｓｓ％、Ａｌ：０．３０ｍａｓｓ％およびＮ：０．００２１ｍａｓｓ％を含有する鋼（Ａｌ添加鋼）と、Ｃ：０．００２２ｍａｓｓ％、Ｓｉ：３．００ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．２４ｍａｓｓ％、Ｓ：０．００１８ｍａｓｓ％、Ａｌ：０．００２ｍａｓｓ％およびＮ：０．００２０ｍａｓｓ％を含有する鋼（Ａｌレス鋼）の２種類の鋼に対してＰをｔｒ．～０．１５ｍａｓｓ％の範囲で種々に変化させて添加した鋼を実験室にて溶解し、鋼塊とした後、熱間圧延して板厚１．６ｍｍの熱延板とした。次いで、この熱延板に１０００℃×３０ｓｅｃの熱延板焼鈍を施し、酸洗し、冷間圧延して板厚０．２０ｍｍの冷延板とし、２０ｖｏｌ％Ｈ２－８０ｖｏｌ％Ｎ２雰囲気で１０００℃×１０ｓｅｃの仕上焼鈍を施した。
　斯くして得た冷延焼鈍板から幅３０ｍｍ×長さ２８０ｍｍの試験片を採取し、エプスタイン法で磁束密度Ｂ５０を測定し、その結果を、Ｐ含有量と磁束密度Ｂ５０との関係として図１に示した。ここで、磁束密度Ｂ５０とは、長手方向が圧延方向の試験片と、長手方向が圧延方向に直角方向の試験片とを半量ずつ用いて測定した、磁化力５０００Ａ／ｍにおける磁束密度である。この図から、Ａｌ添加鋼では、Ｐを添加しても磁束密度の向上は認められないが、Ａｌレス鋼では、０．０３ｍａｓｓ％以上のＰ添加によって磁束密度が向上していることがわかる。
　上記のように、Ａｌレス鋼においてのみＰ添加による磁束密度向上効果が得られる理由は、まだ十分に明らかとはなっていないが、Ｐは結晶粒界に偏析することによって磁束密度を向上させる効果を有するものと考えられる。一方、Ａｌ添加鋼では、Ａｌを添加することによって、冷延前のＰの偏析挙動に何らかの影響を及ぼし、結晶粒界へのＰ偏析が抑制されたためと考えられる。
　次いで、上記の実験で得たＡｌ添加鋼とＡｌレス鋼の２種類の冷延焼鈍板について、圧延方向（Ｌ方向）の磁束密度Ｂ５０Ｌと圧延方向に直角方向（Ｃ方向）の磁束密度Ｂ５０Ｃを測定し、Ｐの含有量が、磁束密度の異方性に及ぼす影響を調査した。なお、本発明では、上記異方性を表わす指標として、圧延方向（Ｌ方向）の磁束密度Ｂ５０Ｌと圧延方向に直角方向（Ｃ方向）の磁束密度Ｂ５０Ｃの比（Ｂ５０Ｌ／Ｂ５０Ｃ）を用いた。この値が１に近いほど異方性が小さいことを意味している。そして、本発明は、上記比（Ｂ５０Ｌ／Ｂ５０Ｃ）を１．０５以下とすることを開発目標とする。なお、上記圧延方向（Ｌ方向）の磁束密度Ｂ５０Ｌと圧延方向に直角方向（Ｃ方向）の磁束密度Ｂ５０Ｃの比（Ｂ５０Ｌ／Ｂ５０Ｃ）を、以降、単に「異方性（Ｂ５０Ｌ／Ｂ５０Ｃ）」ともいう。
　図２に、Ｐの含有量と、異方性（Ｂ５０Ｌ／Ｂ５０Ｃ）との関係を示した。この図から、Ａｌレス鋼では、Ｐを添加することによって異方性が低減されていること、そして、Ｐの添加量を０.０３ｍａｓｓ％以上とすることで、異方性の指標であるＢ５０Ｌ／Ｂ５０Ｃを開発目標の１．０５以下に低減できることがわかる。
　このように、Ａｌレス鋼にＰを添加することによって異方性が改善される理由は、現時点ではまだ十分に明らかとなっていないが、Ｐの粒界への偏析によって集合組織に何らかの変化が生じ、磁束密度の異方性が低減されたものと推察している。
　次いで、Ｐを添加した鋼の製造安定性を調査するため、Ｃ：０．００２０ｍａｓｓ％、Ｓｉ：３．００ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．２０ｍａｓｓ％、Ｐ：０．０６ｍａｓｓ％、Ｓ：０．００１２ｍａｓｓ％、Ａｌ：０．００２ｍａｓｓ％およびＮ：０．００１８ｍａｓｓ％を含有する鋼を１０チャージ出鋼し、熱間圧延して板厚１．６ｍｍの熱延板とし、１０００℃×３０ｓｅｃの熱延板焼鈍を施し、酸洗し、冷間圧延して板厚０．３５ｍｍの冷延板とした後、２０ｖｏｌ％Ｈ２－８０ｖｏｌ％Ｎ２雰囲気で１０００℃×１０ｓｅｃの仕上焼鈍を施した。
　斯くして得た冷延焼鈍板について磁束密度Ｂ５０を調査したところ、Ｂ５０の測定結果が大きくばらついていた。そこで、磁束密度が低い材料について成分分析を行ったところ、Ａｓが０．００２０～０．００３５ｍａｓｓ％含まれており、Ａｓが粒界に偏析し、Ｐの粒界偏析が抑止された結果、磁束密度が低下したものと考えられた。
　Ａｓは、一般には、スクラップから混入してくる不純物であり、近年におけるスクラップの使用比率の高まりに伴って、混入してくる量のみならず、ばらつきも徐々に大きくなってきていることから、上記のような結果になったものと考えられた。
　次いで、磁束密度に及ぼすＡｓの影響を調査するため、Ｃ：０．００１５ｍａｓｓ％、Ｓｉ：３．１０ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．１５ｍａｓｓ％、Ｐ：０．０５ｍａｓｓ％、Ｓ：０．０００９ｍａｓｓ％、Ａｌ：０．３０ｍａｓｓ％およびＮ：０．００１８ｍａｓｓ％の鋼（Ａｌ添加鋼）と、Ｃ：０．００１６ｍａｓｓ％、Ｓｉ：３．００ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．１５ｍａｓｓ％、Ｐ：０．０５ｍａｓｓ％、Ｓ：０．０００９ｍａｓｓ％、Ａｌ：０．００２ｍａｓｓ％およびＮ：０．００２０ｍａｓｓ％の鋼（Ａｌレス鋼）の２種類の鋼に対し、Ａｓをｔｒ．～０．００８ｍａｓｓ％の範囲で変化させて添加した鋼を実験室的に溶解し、鋼塊とした後、熱間圧延して板厚１．６ｍｍの熱延板とし、次いで、この熱延板に１０００℃×３０ｓｅｃの熱延板焼鈍を施し、酸洗し、冷間圧延して板厚０．３５ｍｍの冷延板とし、２０ｖｏｌ％Ｈ２－８０ｖｏｌ％Ｎ２雰囲気で１０００℃×１０ｓｅｃの仕上焼鈍を施した。
　斯くして得た冷延焼鈍板から幅３０ｍｍ×長さ２８０ｍｍの試験片を採取し、エプスタイン法で磁束密度Ｂ５０を測定し、その結果を、Ａｓ含有量と磁束密度Ｂ５０との関係として図３に示した。この図から、Ａｓの含有量が０．００３ｍａｓｓ％を超えると、磁束密度が低下することがわかる。
　次いで、上記実験で得た試験片を用いて、Ｂ５０ＬとＢ５０Ｃを測定し、Ａｓの含有量と（Ｂ５０Ｌ／Ｂ５０Ｃ）との関係を図４に示した。この図から、Ａｓの含有量を０．００３ｍａｓｓ％以下とすると、磁束密度の異方性が小さくなり、異方性の指標である（Ｂ５０Ｌ／Ｂ５０Ｃ）を目標値である１．０５以下にできることがわかった。この理由としては、Ａｓを低減すると粒界へのＡｓの偏析量が少なくなり、同じ偏析元素であるＰの粒界への偏析が促進される結果、集合組織が改善され、図２から明らかとなったＰ添加による異方性低減効果がより助長されたためであると考えられる。
　本発明は、上記の新規な知見に基づき開発したものである。
　次に、本発明の無方向性電磁鋼板における成分組成について説明する。
Ｃ：０．０１ｍａｓｓ％以下
　Ｃは、製品板中に０．０１ｍａｓｓ％を超えて含有すると、磁気時効を起こすため、上限は０．０１ｍａｓｓ％とする。好ましくは、０．００５ｍａｓｓ％以下である。
Ｓｉ：１～４ｍａｓｓ％
　Ｓｉは、鋼の固有抵抗を高め、鉄損を低減するのに有効な元素であるため、本発明では１ｍａｓｓ％以上を添加する。一方、４ｍａｓｓ％を超えると、励磁実効電流が著しく増大する。よって、本発明は、Ｓｉを１～４ｍａｓｓ％の範囲とする。好ましくはＳｉの下限は２．０ｍａｓｓ％、上限は３．５ｍａｓｓ％である。
Ｍｎ：０．０５～３ｍａｓｓ％
　Ｍｎは、熱間圧延時の脆性を防止するために、０．０５ｍａｓｓ％以上添加する必要がある。しかし、３ｍａｓｓ％を超えると、飽和磁束密度が低下し、磁束密度が低下する。よって、Ｍｎは０．０５～３ｍａｓｓ％の範囲とする。好ましくはＭｎの下限は０．０５ｍａｓｓ％、上限は２．０ｍａｓｓ％である。
Ｐ：０．０３～０．２ｍａｓｓ％
　Ｐは、本発明における重要元素の一つであり、前述した図１からわかるように、Ａｌを０．００４ｍａｓｓ％以下に低減した鋼に０．０３ｍａｓｓ％以上添加することによって、磁束密度を高める効果がある。しかし、０．２ｍａｓｓ％を超えて添加すると、鋼が硬質化し、冷間圧延することが困難となるので、上限は０．２ｍａｓｓ％とする。好ましくはＰの下限は０．０５ｍａｓｓ％、上限は０．１０ｍａｓｓ％である。
Ｓ：０．０１ｍａｓｓ％以下
　Ｓは、ＭｎＳ等の硫化物を形成し、粒成長を阻害し、鉄損を増加させる有害な元素であるため、上限を０．０１ｍａｓｓ％とする。なお、Ｓも粒界偏析型の元素であり、Ｓが多くなると、Ｐの粒界偏析が抑制される傾向となるため、Ｐの粒界偏析を促進する観点から、好ましくは０．０００９ｍａｓｓ％以下である。
Ａｌ：０．００４ｍａｓｓ％以下
　Ａｌは、本発明における重要元素の一つであり、０．００４ｍａｓｓ％を超えて含有すると、上述したＰ添加による磁束密度向上効果が得られなくなるため、上限を０．００４ｍａｓｓ％とする。好ましくは０．００２ｍａｓｓ％以下である。
Ｎ：０．００５ｍａｓｓ％以下
　Ｎは、窒化物を形成し、粒成長を阻害し、鉄損を増加させる有害元素であるため、上限を０．００５ｍａｓｓ％とする。好ましくは０．００３ｍａｓｓ％以下である。
Ａｓ：０．００３ｍａｓｓ％以下
　Ａｓは、本発明における重要元素の一つであり、前述したように、低Ａｌ，Ｐ添加鋼においては、粒界に偏析してＰの粒界偏析を抑止し、磁束密度を低下させる有害元素である。よって、本発明においては、Ａｓの含有量を０．００３ｍａｓｓ％以下に制限する。好ましくは０．００２ｍａｓｓ％以下、より好ましくは０．００１ｍａｓｓ％以下である。
　本発明の無方向性電磁鋼板は、上記成分に加えてさらに、ＳｂおよびＳｎのうちの１種または２種を、下記の範囲で含有することができる。
Ｓｂ：０．００１～０．１ｍａｓｓ％、Ｓｎ：０．００１～０．１ｍａｓｓ％
　Ｓｂは、粒界偏析元素であり、磁束密度を向上する効果があるが、Ｐ偏析に及ぼす影響は少ないため、０．００１～０．１ｍａｓｓ％の範囲で添加することができる。
　一方、Ｓｎは、粒界偏析元素であるが、Ｐ偏析に及ぼす影響は少なく、むしろ、粒内の変形帯の形成を促進し、磁束密度を向上させる効果があるため、０．００１～０．１ｍａｓｓ％の範囲で添加することができる。より好ましいＳｂおよびＳｎの下限は０．００５ｍａｓｓ％、上限は０．０５ｍａｓｓ％である。
　本発明の無方向性電磁鋼板は、上記成分に加えてさらに、ＣａおよびＭｇのうちの１種または２種を下記の範囲で含有することができる。
Ｃａ：０．００１～０．００５ｍａｓｓ％、Ｍｇ：０．００１～０．００５ｍａｓｓ％
　ＣａおよびＭｇは、硫化物を粗大化して粒成長を促進し、鉄損を低減する効果があるため、それぞれ０．００１～０．００５ｍａｓｓ％の範囲で添加することができる。より好ましいＣａおよびＭｇの下限は０．００１５ｍａｓｓ％、上限は０．００３ｍａｓｓ％である。
　なお、本発明の無方向性電磁鋼板は、上記成分以外の残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。ただし、本発明の作用効果を害しない範囲内であれば、他の元素の含有を拒むものではない。
　次に、本発明の無方向性電磁鋼板の製造方法について説明する。
　本発明の無方向性電磁鋼板の製造方法は、鋼成分、特にＡｌ，ＰおよびＡｓを上述した成分組成範囲内に制御する必要があること以外の条件については特に制限はなく、通常の無方向性電磁鋼板と同様の条件で製造することができる。例えば、転炉や脱ガス処理装置等で、本発明に適合する成分組成の鋼を溶製し、連続鋳造や造塊－分塊圧延等で鋼素材（スラブ）とした後、熱間圧延し、必要に応じて熱延板焼鈍し、１回の冷間圧延、もしくは中間焼鈍をはさんだ２回以上の冷間圧延により所定の板厚とし、仕上焼鈍する方法で製造することができる。
　転炉で吹練した溶鋼を脱ガス処理して表１に示した各種成分組成を有する鋼を溶製した後、連続鋳造してスラブとし、１１４０℃×１ｈｒの再加熱を行った後、仕上圧延温度を８００℃とする熱間圧延し、６１０℃の温度でコイルに巻き取り、板厚１．６ｍｍの熱延板とした。次いで、この熱延板に、１００ｖｏｌ％Ｎ２雰囲気中で１０００℃×３０ｓｅｃの熱延板焼鈍を施した後、冷間圧延して板厚０．２５ｍｍの冷延板とし、２０ｖｏｌ％Ｈ２－８０ｖｏｌ％Ｎ２雰囲気で、同じく表１に示した条件で仕上焼鈍を施し、冷延焼鈍板とした。
　斯くして得た冷延焼鈍板から、幅３０ｍｍ×長さ２８０ｍｍのエプスタイン試験片を圧延方向（Ｌ方向）および圧延方向に直角方向（Ｃ方向）から切り出し、ＪＩＳ　Ｃ２５５０に準拠して、鉄損Ｗ１０／４００および磁束密度Ｂ５０、異方性（Ｂ５０Ｌ／Ｂ５０Ｃ）をそれぞれ測定し、その結果を表１中に併記した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表１の結果から、鋼成分、特に、Ａｌ，ＰおよびＡｓの含有量を本発明の範囲に制御した無方向性電磁鋼板は、いずれも磁束密度Ｂ５０が１．６８Ｔ以上と優れているだけでなく、異方性（Ｂ５０Ｌ／Ｂ５０Ｃ）が１．０５以下と小さくなっていることがわかる。
　本発明の無方向性電磁鋼板は、磁束密度が高いので、ハイブリッド自動車や電気自動車に用いられる駆動モータの他、高効率の誘導モータ、エアコンのコンプレッサーモータにも好適に用いることができる。

Claims (5)

  1. Ｃ：０．０１ｍａｓｓ％以下、Ｓｉ：１～４ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．０５～３ｍａｓｓ％、Ｐ：０．０３～０．２ｍａｓｓ％、Ｓ：０．０１ｍａｓｓ％以下、Ａｌ：０．００４ｍａｓｓ％以下、Ｎ：０．００５ｍａｓｓ％以下およびＡｓ：０．００３ｍａｓｓ％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する無方向性電磁鋼板。
  2. 上記成分組成に加えてさらに、Ｓｂ：０．００１～０．１ｍａｓｓ％およびＳｎ：０．００１～０．１ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種を含有することを特徴とする請求項１に記載の無方向性電磁鋼板。
  3. 上記成分組成に加えてさらに、Ｃａ：０．００１～０．００５ｍａｓｓ％およびＭｇ：０．００１～０．００５ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の無方向性電磁鋼板。
  4. 圧延方向（Ｌ方向）の磁束密度Ｂ５０Ｌと圧延方向に直角方向（Ｃ方向）の磁束密度Ｂ５０Ｃの比（Ｂ５０Ｌ／Ｂ５０Ｃ）が１．０５以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の無方向性電磁鋼板。
  5. 板厚が０．０５～０．３０ｍｍであることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の無方向性電磁鋼板。
     
     
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