WO2014148328A1 - 高周波鉄損特性に優れる無方向性電磁鋼板 - Google Patents

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尾田　善彦
広朗 戸田
多津彦 平谷
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    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/14766—Fe-Si based alloys
    • H01F1/14791—Fe-Si-Al based alloys, e.g. Sendust

Definitions

  • the present invention relates to a non-oriented electrical steel sheet having excellent high-frequency iron loss characteristics.
  • Motors for hybrid vehicles and electric vehicles are driven in the high frequency range of 400 to 2 kHz from the viewpoint of miniaturization and high efficiency.
  • the non-oriented electrical steel sheet used for the core material of such a high-frequency motor is desired to have low iron loss at high frequencies.
  • the method of reducing the plate thickness not only makes handling difficult due to a decrease in the rigidity of the material, but also increases the number of stamping steps and the number of loading steps, resulting in a decrease in productivity.
  • the method for increasing the specific resistance does not have the disadvantages as described above, it can be said that it is desirable as a high-frequency iron loss reduction method.
  • Si is an element having a large solid solution strengthening ability
  • Mn has a smaller solid solution strengthening ability than Si, it is possible to reduce high-frequency iron loss while suppressing a decrease in manufacturability.
  • Patent Document 1 discloses Si: 0.5 to 2.5 mass%, Mn: 1.0 to 3.5 mass%, Al: 1.0 to 3.
  • a non-oriented electrical steel sheet containing 0 mass% is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses a non-oriented electrical steel sheet containing Si: 3.0 mass% or less, Mn: 1.0-4.0 mass%, Al: 1.0-3.0 mass%. .
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and its purpose is to provide a non-oriented electrical steel sheet having stable and excellent high-frequency iron loss characteristics even when it contains a large amount of Mn. It is to provide.
  • the inventors have made extensive studies focusing on the impurity components contained in the steel sheet in order to solve the above problems.
  • the high-frequency iron loss characteristics of the high Mn-added steel are caused by the presence of Bi contained as impurities. Therefore, by suppressing the Bi content, the high-frequency iron loss can be reduced even at a high Mn content.
  • the inventors have found that it can be stably reduced, and have developed the present invention.
  • C 0.005 mass% or less
  • Si 1.5-4 mass%
  • Mn 1.0-5 mass%
  • P 0.1 mass% or less
  • S 0.005 mass% or less
  • This is a non-oriented electrical steel sheet containing Al: 3 mass% or less, N: 0.005 mass% or less, Bi: 0.0030 mass% or less, and the balance being composed of Fe and inevitable impurities.
  • the non-oriented electrical steel sheet of the present invention further includes one or two kinds selected from Ca: 0.0005 to 0.005 mass% and Mg: 0.0002 to 0.005 mass% in addition to the above component composition. It is characterized by containing.
  • non-oriented electrical steel sheet of the present invention may be one or two selected from Sb: 0.0005 to 0.05 mass% and Sn: 0.0005 to 0.05 mass% in addition to the above component composition. It contains seeds.
  • non-oriented electrical steel sheet of the present invention is characterized by further containing Mo: 0.0005 to 0.0030 mass% in addition to the above component composition.
  • the non-oriented electrical steel sheet of the present invention is characterized in that the Ti content is 0.002 mass% or less.
  • the ⁇ marks in FIG. 1 show the experimental results as the relationship between the Mn addition amount and the iron loss W 10/400 . From this result, when Mn is less than 1 mass%, the iron loss decreases as the amount of added Mn increases. However, when 1 mass% or more, the iron loss decreases gradually, and when it exceeds 4 mass%, the iron loss increases conversely. all right. In order to investigate this cause, when a steel sheet containing 2 mass% of Mn was observed with TEM, granular Bi was observed at the grain boundaries.
  • C 0.0014 mass%
  • Si 3.33 mass%
  • Al 1.2 mass%
  • P 0.014 mass%
  • S 0.0006 mass%
  • N steel containing 0.0020 mass%
  • Bi based on high-purity steel with 0.0010 mass% or less
  • Mn being added in various ways within the range of 0.1 to 5.2 mass%
  • Bi is generally an impurity mixed in from scrap, and not only the amount mixed but also the variation gradually increases with the recent increase in scrap usage ratio.
  • Such an increase in Bi content is not a big problem in a magnetic steel sheet having a low Mn content, but in a steel having a high Mn content, the grain growth property is reduced due to the Mn solution drag, so that the trace amount is small. It is considered that it is greatly influenced by Bi.
  • FIG. 2 shows the results of the experiment as the relationship between the Bi content and the iron loss W 10/400 . From this figure, it can be seen that the iron loss is greatly reduced when the Bi content is 0.0030 mass% or less (30 massppm or less). This is presumably because grain growth was improved by reducing Bi. From this result, it was found that the Bi content must be reduced to 0.0030 mass% or less in order to suppress the adverse effect of Bi on grain growth.
  • the present invention is based on the above novel findings.
  • C 0.005 mass% or less
  • C is an element that forms carbide with Mn. If the amount exceeds 0.005 mass%, the amount of the Mn carbide increases to inhibit grain growth, so the upper limit is set to 0.005 mass%. And Preferably it is 0.002 mass% or less.
  • Si 1.5-4 mass% Since Si is an element effective in increasing the specific resistance of steel and reducing iron loss, it is added in an amount of 1.5 mass% or more. On the other hand, if the addition exceeds 4 mass%, the magnetic flux density decreases, so the upper limit is set to 4 mass%. Preferably, the lower limit of Si is 2.0 mass%, and the upper limit is 3.0 mass%.
  • Mn 1.0-5 mass%
  • Mn is an important component in the present invention, which is effective in increasing the specific resistance of steel and reducing iron loss without greatly impairing workability, and is added in an amount of 1.0 mass% or more. In order to further obtain the iron loss reduction effect, addition of 1.6 mass% or more is preferable. On the other hand, if added over 5 mass%, the magnetic flux density is lowered, so the upper limit is made 5 mass%. Preferably, the lower limit of Mn is 2 mass% and the upper limit is 3 mass%.
  • P 0.1 mass% or less
  • P is an element having a large solid solution strengthening ability, and if it exceeds 0.1 mass%, the steel sheet becomes too hard and the productivity is reduced, so that it is limited to 0.1 mass% or less. .
  • it is 0.05 mass% or less.
  • S 0.005 mass% or less S is an unavoidable impurity, and if contained in excess of 0.005 mass%, grain growth is inhibited by precipitation of MnS and iron loss increases, so the upper limit is 0.005 mass%. To do. Preferably it is 0.001 mass% or less.
  • Al 3 mass% or less
  • Al is an element effective in increasing the specific resistance of steel and reducing iron loss.
  • the upper limit is 3 mass%.
  • the Al content is less than 0.1 mass%, fine AlN precipitates to inhibit grain growth and increase iron loss, so the lower limit is preferably set to 0.1 mass%.
  • N 0.005 mass% or less N is an unavoidable impurity that penetrates into the steel from the atmosphere. When the content is large, grain growth is inhibited by precipitation of AlN and iron loss increases.
  • the upper limit is limited to 0.005 mass%. Preferably it is 0.003 mass% or less.
  • Bi 0.0030 mass% or less Bi is an important element to be controlled that adversely affects high-frequency iron loss characteristics in the present invention. As can be seen from FIG. 2 described above, the Bi content is 0.0030 mass%. When it exceeds, iron loss will increase rapidly. Therefore, Bi is limited to 0.0030 mass% or less. Preferably it is 0.0010 mass% or less.
  • the non-oriented electrical steel sheet of the present invention preferably further contains any one or two of Ca and Mg in addition to the above component composition.
  • Ca: 0.0005 to 0.005 mass% Ca is an element that is effective in suppressing the harmful effects of Bi and reducing iron loss by forming sulfides and complexing with Bi to be coarsened. In order to obtain such an effect, 0.0005 mass% or more is preferably added. However, if added over 0.005 mass%, the amount of precipitated CaS becomes too large, and conversely, iron loss increases, so the upper limit is preferably set to 0.005 mass%. More preferably, the lower limit of Ca is 0.001 mass%, and the upper limit is 0.004 mass%.
  • Mg 0.0002 to 0.005 mass%
  • Mg is an element that is effective in suppressing the harmful effects of Bi and reducing iron loss by forming oxides and complexing and coarsening with Bi. In order to obtain such an effect, it is preferable to add 0.0002 mass% or more. However, it is difficult to add over 0.005 mass%, and the cost is unnecessarily increased, so the upper limit is preferably made 0.005%. More preferably, the lower limit of Mg is 0.001 mass%, and the upper limit is 0.004 mass%.
  • the non-oriented electrical steel sheet of the present invention preferably further contains the following components.
  • Sb 0.0005 to 0.05 mass%
  • Sn 0.0005 to 0.05 mass% Since Sb and Sn have the effect of improving the texture and increasing the magnetic flux density, they can be added individually or in combination in an amount of 0.0005 mass% or more. More preferably, it is 0.01 mass% or more.
  • the upper limit is preferably set to 0.05 mass%. More preferably, the lower limit of Sb and Sn is 0.01% by mass, and the upper limit is 0.04% by mass.
  • Mo 0.0005 to 0.0030 mass% Mo has the effect of coarsening the formed carbide and reducing iron loss, so 0.0005 mass% or more is preferably added. However, addition of 0.0030 mass% or more increases the amount of carbides and increases the iron loss. Therefore, the upper limit is preferably set to 0.0030 mass%. More preferably, the lower limit of Mo is 0.0010 mass% and the upper limit is 0.0020 mass%.
  • Ti 0.002 mass% or less
  • Ti is an element that forms carbonitride, and when the content is large, the amount of carbonitride precipitated becomes too large to inhibit grain growth and increase iron loss. Therefore, in the present invention, Ti is preferably limited to 0.002 mass% or less. More preferably, it is 0.001 mass% or less.
  • 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 demonstrated. If the manufacturing method of the non-oriented electrical steel sheet of the present invention is manufactured within the range of the present invention described above, the other conditions are not particularly limited, and the same as the normal non-oriented electrical steel sheet. Can be produced under the following conditions. For example, in a converter or degassing apparatus, etc., 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.
  • a steel sheet satisfying the component composition of the present invention is excellent in high-frequency iron loss characteristics despite its high Mn content.

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Abstract

ｍａｓｓ％で、Ｃ：０．００５％以下、Ｓｉ：１．５～４％、Ｍｎ：１．０～５％、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ａｌ：３％以下、Ｎ：０．００５％以下、Ｂｉ：０．００３０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物の成分組成からなる、あるいは、Ｃ：０．００５％以下、Ｓｉ：１．５～４％、Ｍｎ：１．０～５％、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ａｌ：３％以下、Ｎ：０．００５％以下、Ｂｉ：０．００３０％以下を含有し、さらに、Ｃａ：０．０００５～０．００５％およびＭｇ：０．０００２～０．００５％のうちから選ばれる１種または２種を含有する成分組成からなり、Ｍｎを多量に含有する場合でも、安定して優れた高周波鉄損特性を有する無方向性電磁鋼板。

Description

高周波鉄損特性に優れる無方向性電磁鋼板
　本発明は、高周波鉄損特性に優れる無方向性電磁鋼板に関するものである。
　ハイブリッド自動車や電気自動車用のモータは、小型化、高効率化の観点から、４００～２ｋＨｚの高周波域で駆動されている。このような高周波モータのコア材に使用される無方向性電磁鋼板には、高周波における鉄損が低いことが望まれている。
　高周波における鉄損を低減するためには、板厚低減と固有抵抗の増大が効果的である。しかし、板厚を低減する方法は、材料の剛性低下により、取り扱いが難しくなるばかりでなく、打ち抜き工数や積み工数が増加するため、生産性が低下するという問題がある。これに対して、固有抵抗を高める方法は、上記のような不利な点がないため、高周波鉄損低減手法として望ましいものと言える。
　固有抵抗を高めるためには、Ｓｉの添加が効果的である。しかし、Ｓｉは、固溶強化能の大きい元素であるため、Ｓｉ添加量の増加に伴って材料が硬化し、圧延性が低下するという問題がある。この問題を解決する手段の一つとして、Ｓｉの代わりにＭｎを添加する方法がある。Ｍｎは、Ｓｉに比べて固溶強化能が小さいため、製造性の低下を抑制しつつ高周波鉄損を低減することができる。
　上記Ｍｎの添加効果を活用した技術としては、例えば、特許文献１には、Ｓｉ：０．５～２．５ｍａｓｓ％、Ｍｎ：１．０～３．５ｍａｓｓ％、Ａｌ：１．０～３．０ｍａｓｓ％を含有する無方向性電磁鋼板が開示されている。また、特許文献２には、Ｓｉ：３．０ｍａｓｓ％以下、Ｍｎ:１．０～４．０ｍａｓｓ％、Ａｌ:１．０～３．０ｍａｓｓ％を含有する無方向性電磁鋼板が開示されている。
特開２００２－　４７５４２号公報 特開２００２－　３０３９７号公報
　しかし、上記特許文献１および２に開示の技術は、いずれも、Ｍｎ添加量の増加に伴って、ヒステリシス損が増加し、所期した鉄損低減効果が得られない場合があるという問題があった。
　本発明は、従来技術が抱える上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、Ｍｎを多量に含有する場合でも、安定して優れた高周波鉄損特性を有する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、鋼板に含まれる不純物成分に着目して鋭意検討を重ねた。その結果、高Ｍｎ添加鋼の高周波鉄損特性の劣化は、不純物として含まれるＢｉの存在によるものであること、したがって、Ｂｉの含有量を抑制することによって、高いＭｎ含有量でも高周波鉄損を安定して低減し得ることを見出し、本発明を開発するに至った。
　上記知見に基く本発明は、Ｃ：０．００５ｍａｓｓ％以下、Ｓｉ：１．５～４ｍａｓｓ％、Ｍｎ：１．０～５ｍａｓｓ％、Ｐ：０．１ｍａｓｓ％以下、Ｓ：０．００５ｍａｓｓ％以下、Ａｌ：３ｍａｓｓ％以下、Ｎ：０．００５ｍａｓｓ％以下、Ｂｉ：０．００３０ｍａｓｓ％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物の成分組成からな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、Ｃａ:０．０００５～０．００５ｍａｓｓ％およびＭｇ:０．０００２～０．００５ｍａｓｓ％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、上記成分組成に加えてさらに、Ｓｂ:０．０００５～０．０５ｍａｓｓ％およびＳｎ:０．０００５～０．０５ｍａｓｓ％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、Ｍｏ:０．０００５～０．００３０ｍａｓｓ％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、Ｔｉの含有量が０．００２ｍａｓｓ％以下であることを特徴とする。
　本発明によれば、不純物として含まれるＢｉの含有量を抑制することによって、高Ｍｎ添加量でも、安定して高周波鉄損特性に優れる無方向性電磁鋼板を生産性よく製造することが可能となる。
Ｍｎ含有量と高周波鉄損Ｗ１０/４００との関係に及ぼす、Ｂｉ含有の影響を示すグラフである。 Ｂｉ含有量と高周波鉄損Ｗ１０/４００との関係を示すグラフである。
　先ず、本発明を開発する契機となった実験について説明する。
　Ｃ：０．００１６ｍａｓｓ％、Ｓｉ：３．３５ｍａｓｓ％、Ｐ：０．０１３ｍａｓｓ％、Ｓ：０．０００４ｍａｓｓ％、Ａｌ：１．４ｍａｓｓ％およびＮ：０．００１８ｍａｓｓ％を含有する鋼をベースとし、これにＭｎを０．１～５．２ｍａｓｓ％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、熱間圧延し、１００ｖｏｌ％Ｎ２雰囲気下で１０００℃×３０ｓｅｃの熱延板焼鈍を施した後、冷間圧延して板厚０．３０ｍｍの冷延板とし、２０ｖｏｌ％Ｈ２－８０ｖｏｌ％Ｎ２雰囲気中で１０００℃×３０ｓｅｃの仕上焼鈍を施した。
　図１の●印は、上記実験結果を、Ｍｎ添加量と鉄損Ｗ１０／４００との関係として示したものである。この結果から、Ｍｎが１ｍａｓｓ％未満では、鉄損がＭｎ添加量の増大に伴い低下するが、１ｍａｓｓ％以上では鉄損低下が緩やかとなり、４ｍａｓｓ％を超えると逆に鉄損が増加することがわかった。この原因を調査するため、Ｍｎを２ｍａｓｓ％含有する鋼板をＴＥＭで観察したところ、粒界に粒状のＢｉが観察された。
　そこで、磁気特性に及ぼすＢｉの影響をさらに調査するため、Ｃ：０．００１４ｍａｓｓ％、Ｓｉ：３．３３ｍａｓｓ％、Ａｌ：１．２ｍａｓｓ％、Ｐ：０．０１４ｍａｓｓ％、Ｓ：０．０００６ｍａｓｓ％、Ｎ：０．００２０ｍａｓｓ％を含有し、Ｂｉの含有量が０．００１０ｍａｓｓ％以下の高純度鋼をベースとし、これにＭｎを０．１～５．２ｍａｓｓ％の範囲で種々に変えて添加した鋼を実験室にて溶解し、上記実験と同様にして、冷延焼鈍板とし、鉄損Ｗ１０／４００を測定した。
　斯くして得た実験結果を図１中に▲印で示した。この結果から、Ｂｉを低減した高純度鋼を用いた冷延焼鈍板では、Ｍｎ添加量を高めるほど、●印で示した鋼板に対して鉄損が低下していることがわかる。また、Ｍｎを２ｍａｓｓ％含有する鋼板をＴＥＭで観察したところ、粒界には粒状のＢｉは観察されなかった。この結果から、上記●印の鋼板におけるＭｎ添加量の増加に伴う鉄損の増大は、Ｂｉの微細析出によるヒステリシス損の増加によるものであると推定された。
　一方、Ｍｎが１ｍａｓｓ％未満の鋼板では、Ｂｉ低減による鉄損の改善効果は認められるものの、その割合は小さい理由は、まだ十分に明らかとなっていないが、Ｍｎを高めた鋼では、Ｍｎのｓｏｌｕｔｅ　ｄｒａｇによって、粒成長の駆動力が低下しているため、微量なＢｉの存在によって、粒成長が大きな影響を受け易くなっているためではないかと考えている。
　Ｂｉは、一般に、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。このようなＢｉ含有量の増加は、Ｍｎ含有量の低い電磁鋼板では大きな問題となっていないが、Ｍｎ含有量が高い鋼では、Ｍｎのｓｏｌｕｔｅ　ｄｒａｇによって粒成長性が低下しているため、微量なＢｉにより大きな影響を受けるものと考えられる。
　次に、鉄損に及ぼすＢｉ含有量の影響を調査するため、Ｃ：０．００２２ｍａｓｓ％、Ｓｉ：３．２０ｍａｓｓ％、Ｍｎ：１．７ｍａｓｓ％、Ａｌ：１．３ｍａｓｓ％、Ｐ：０．０１４ｍａｓｓ％、Ｓ：０．０００５ｍａｓｓ％、Ｎ：０．００２０ｍａｓｓ％を含有する鋼をベースとし、これにＢｉの含有量をｔｒ．～０．００４５ｍａｓｓ％の範囲で種々に変化させた鋼を実験室にて溶解し、上記実験と同様にして、板厚０．３０ｍｍの冷延焼鈍板とし、鉄損Ｗ１０／４００を測定した。
　図２に、上記実験結果を、Ｂｉ含有量と鉄損Ｗ１０／４００との関係として示した。この図から、Ｂｉ含有量が０．００３０ｍａｓｓ％以下（３０ｍａｓｓｐｐｍ以下）で鉄損が大きく低下していることがわかる。これは、Ｂｉを低減したことにより、粒成長性が向上したためと考えられる。この結果から、Ｂｉによる粒成長に及ぼす悪影響を抑止するためには、Ｂｉの含有量を０．００３０ｍａｓｓ％以下に低減する必要があることがわかった。本発明は、上記新規な知見に基くものである。
　次に、本発明の無方向性電磁鋼板の成分組成について説明する。
Ｃ：０．００５ｍａｓｓ％以下
　Ｃは、Ｍｎと炭化物を形成する元素であり、０．００５ｍａｓｓ％を超えると、上記Ｍｎ系炭化物の量が増加し粒成長を阻害するため、上限を０．００５ｍａｓｓ％とする。好ましくは０．００２ｍａｓｓ％以下である。
Ｓｉ：１．５～４ｍａｓｓ％
　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、１．５ｍａｓｓ％以上添加する。一方、４ｍａｓｓ％を超えて添加すると、磁束密度が低下するため上限は４ｍａｓｓ％とする。好ましくは、Ｓｉの下限は２．０ｍａｓｓ％、上限は３．０ｍａｓｓ％である。
Ｍｎ：１．０～５ｍａｓｓ％
　Ｍｎは、加工性を大きく害することなく、鋼の固有抵抗を高め、鉄損を低減するのに有効な、本発明においては重要な成分であり、１．０ｍａｓｓ％以上を添加する。鉄損低減効果をより得るためには、１．６ｍａｓｓ％以上の添加が好ましい。一方、５ｍａｓｓ％を超えて添加すると、磁束密度を低下させるので、上限は５ｍａｓｓ％とする。好ましくは、Ｍｎの下限は２ｍａｓｓ％、上限は３ｍａｓｓ％である。
Ｐ：０．１ｍａｓｓ％以下
　Ｐは、固溶強化能が大きい元素であり、０．１ｍａｓｓ％を超えて含有すると、鋼板が硬質化し過ぎて製造性が低下するため０．１ｍａｓｓ％以下に制限する。好ましくは０．０５ｍａｓｓ％以下である。
Ｓ：０．００５ｍａｓｓ％以下
　Ｓは、不可避的不純物であり、０．００５ｍａｓｓ％を超えて含有すると、ＭｎＳの析出により粒成長が阻害され、鉄損が増大するため、上限は０．００５ｍａｓｓ％とする。好ましくは０．００１ｍａｓｓ％以下である。
Ａｌ：３ｍａｓｓ％以下
　Ａｌは、Ｓｉと同様、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が、３ｍａｓｓ％を超えて添加すると、磁束密度が低下するため、上限は３ｍａｓｓ％とする。好ましくは２ｍａｓｓ％以下である。ただし、Ａｌの含有量が０．１ｍａｓｓ％未満になると、微細なＡｌＮが析出して粒成長が阻害され、鉄損が増加するため、下限は０．１ｍａｓｓ％とするのが好ましい。
Ｎ：０．００５ｍａｓｓ％以下
　Ｎは、大気中から鋼中に侵入してくる不可避的不純物であり、含有量が多い場合には、ＡｌＮの析出により粒成長が阻害されて鉄損が増加するため、上限を０．００５ｍａｓｓ％に制限する。好ましくは０．００３ｍａｓｓ％以下である。
Ｂｉ：０．００３０ｍａｓｓ％以下
　Ｂｉは、本発明においては高周波鉄損特性に悪影響を及ぼす重要な管理すべき元素であり、先述した図２からわかるように、Ｂｉの含有量が０．００３０ｍａｓｓ％を超えると、急激に鉄損が増大するようになる。よって、Ｂｉは０．００３０ｍａｓｓ％以下に制限する。好ましくは０．００１０ｍａｓｓ％以下である。
　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、ＣａおよびＭｇのいずれか１種または２種を含有するのが好ましい。
Ｃａ:０．０００５～０．００５ｍａｓｓ％
　Ｃaは、硫化物を形成し、Ｂｉと複合析出して粗大化することによって、Ｂｉの弊害を抑制し、鉄損を低減するのに有効な元素である。斯かる効果を得るためには０．０００５ｍａｓｓ％以上添加するのが好ましい。しかし、０．００５ｍａｓｓ％を超えて添加すると、ＣaＳの析出量が多くなり過ぎ、逆に鉄損が増加するようになるので、上限は０．００５ｍａｓｓ％とするのが好ましい。より好ましくは、Ｃａの下限は０．００１ｍａｓｓ％、上限は０．００４ｍａｓｓ％である。
Ｍｇ:０．０００２～０．００５ｍａｓｓ％
　Ｍｇは、酸化物を形成し、Ｂｉと複合析出して粗大化することによって、Ｂｉの弊害を抑制し、鉄損を低減するのに有効な元素である。斯かる効果を得るためには０．０００２ｍａｓｓ％以上添加するのが好ましい。しかし、０．００５ｍａｓｓ％を超えて添加することは困難であり、いたずらにコストアップを招くだけであるため、上限は０．００５％とするのが好ましい。より好ましくは、Ｍｇの下限は０．００１ｍａｓｓ％、上限は０．００４ｍａｓｓ％である。
　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、以下の成分を含有するのが好ましい。
Ｓｂ:０．０００５～０．０５ｍａｓｓ％、Ｓｎ:０．０００５～０．０５ｍａｓｓ％
　ＳｂおよびＳｎは、集合組織を改善し、磁束密度を向上する効果があるため、単独または複合してそれぞれ０．０００５ｍａｓｓ％以上添加することができる。より好ましくは０．０１ｍａｓｓ％以上である。しかし、０．０５ｍａｓｓ％を超える添加は、鋼板の脆化を招くので、上限は０．０５ｍａｓｓ％とするのが好ましい。より好ましくは、ＳｂおよびＳｎの下限はそれぞれ０．０１ｍａｓｓ％、上限はそれぞれ０．０４ｍａｓｓ％である。
Ｍｏ:０．０００５～０．００３０ｍａｓｓ％
　Ｍｏは、形成される炭化物を粗大化し、鉄損を低減する効果があるため、０．０００５ｍａｓｓ％以上添加するのが好ましい。しかし、０．００３０ｍａｓｓ％以上の添加は、炭化物の量が多くなり過ぎ、却って、鉄損が増加するようになるので、上限は０．００３０ｍａｓｓ％とするのが好ましい。より好ましくは、Ｍｏの下限は０．００１０ｍａｓｓ％、上限は０．００２０ｍａｓｓ％である。
Ｔｉ:０．００２ｍａｓｓ％以下
　Ｔｉは、炭窒化物を形成する元素であり、含有量が多いと、炭窒化物の析出量が多くなり過ぎて粒成長を阻害し、鉄損を増大させる。よって、本発明においては、Ｔｉは０．００２ｍａｓｓ％以下に制限するのが好ましい。より好ましくは０．００１ｍａｓｓ％以下である。
　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、鋼板の成分組成を上記した本発明の範囲内として製造すれば、それ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、１１００℃×１ｈｒのスラブ加熱を行った後、熱間圧延仕上温度を８００℃とする熱間圧延し、６１０℃の温度でコイルに巻き取り、板厚１．８ｍｍ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０．３５ｍｍの冷延板とし、２０ｖｏｌ％Ｈ２－８０ｖｏｌ％Ｎ２雰囲気で、９８０℃×１５ｓｅｃの仕上焼鈍を施し、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および圧延直角方向から切り出し、ＪＩＳ　Ｃ２５５０に準拠して、鉄損Ｗ１０／４００および磁束密度Ｂ５０を測定し、その結果を表１中に併記した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表１からわかるように、本発明の成分組成を満たす鋼板、特にＢｉを低減した鋼板は、高いＭｎ含有量であるにも拘らず、高周波鉄損特性に優れていることがわかる。
 
 

Claims (5)

  1. Ｃ：０．００５ｍａｓｓ％以下、Ｓｉ：１．５～４ｍａｓｓ％、Ｍｎ：１．０～５ｍａｓｓ％、Ｐ：０．１ｍａｓｓ％以下、Ｓ：０．００５ｍａｓｓ％以下、Ａｌ：３ｍａｓｓ％以下、Ｎ：０．００５ｍａｓｓ％以下、Ｂｉ：０．００３０ｍａｓｓ％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物の成分組成からなる無方向性電磁鋼板。
  2. 上記成分組成に加えてさらに、Ｃａ:０．０００５～０．００５ｍａｓｓ％およびＭｇ:０．０００２～０．００５ｍａｓｓ％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、Ｓｂ:０．０００５～０．０５ｍａｓｓ％およびＳｎ:０．０００５～０．０５ｍａｓｓ％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. 上記成分組成に加えてさらに、Ｍｏ:０．０００５～０．００３０ｍａｓｓ％を含有す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. Ｔｉの含有量が０．００２ｍａｓｓ％以下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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