(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁被膜を被成した無方向性電磁鋼板であって、その地鉄につき、
Ｃ：0.01wt％以下、
Si：0.1 〜1.5 wt％、
Mn：0.1 〜1.5 wt％、
Al：0.5 〜1.5 wt％及び
Ｐ：0.2 wt％以下
を含有し、残部はFe及び不可避的不純物の組成よりなり、かつこの地鉄表面に形成した絶縁被膜中のＣ量が、鋼板単位面積あたり20mg/m2 以上160mg/m2以下であることを特徴とする磁気特性及び被膜密着性に優れるコンプレッサーモーター用無方向性電磁鋼板。
【請求項２】
絶縁被膜中のＣ量が、鋼板単位面積あたり20mg/m2 以上50mg/m2 以下である請求項１記載のコンプレッサーモーター用無方向性電磁鋼板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、無方向性電磁鋼板、なかでも磁気特性及び被膜密着性に優れるコンプレッサーモーター用低Si無方向性電磁鋼板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無方向性電磁鋼板は、モーター、発電機、変圧器などの鉄心材料として広く用いられている。エアコン、冷蔵庫等に用いられるコンプレッサーモーターにも、無方向性電磁鋼板が使用され、近年のエアコン、冷蔵庫の生産台数の増加と共に、これらのコンプレッサーモーターに用いられる電磁鋼板の需要が増加している。したがって、かかるコンプレッサーモーターに適合する無方向性電磁鋼板が望まれている。
【０００３】
コンプレッサーモーターに用いられる電磁鋼板においても、他の用途と同様に省エネルギーの観点から優れた磁気特性が要求されるのであるが、特にコンプレッサーモーターの用途では、電磁鋼板は需要家において打抜後、歪取焼鈍されることが多いために、歪取焼鈍後の磁気特性に優れることが重要である。
【０００４】
無方向性電磁鋼板において、歪取焼鈍後の磁気特性を改善する手段としては、特開平１−１５２２３９号公報に開示された、ＳｉＯ２，ＭｎＯ  及びＡｌ２Ｏ３  の３種の介在物を制御する方法、特開平１−１４２０５０号公報に開示された、Ｍｎ量を高めた鋼にＮｉ、Ｃｒを適当量添加する方法又は特開平２−２６３９５２号公報等に開示された、鋼にＳｎ及びＣｕを少量添加し、熱延板焼鈍もしくは自己焼鈍により熱延板の平均結晶粒径を５０μｍ  以上にする方法等がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の方法により、歪取焼鈍後の磁気特性は確かに向上したのであるが、需要家で行われる歪取焼鈍条件は多種多様であり、この歪取焼鈍条件によっては、上記の方法を採用したとしても、十分満足できる磁気特性が得られないことがあるという問題点があった。
【０００６】
その一方で、コンプレッサーモーターを使用する密閉型圧縮機においては、長時間の運転によりコンプレッサーモーターで加圧された冷媒を循環させる細い管であるキャピラリーノズルが詰まり、冷却能が低下するというトラブルが生じることがあった。この原因は、次のように考えられている。すなわち、密閉型圧縮機では圧縮機と電動機が一体化され、同一筐体内に組み込まれるので、コンプレッサーモーターは通常のモーターとは異なり、フロンなどの冷媒雰囲気中で運転されることになる。したがって、かかるコンプレッサーモーターに使用する無方向性電磁鋼板の絶縁被膜の密着性が良くない場合には、モーターの運転中に被膜が部分的に剥がれて冷媒蒸気中に混入してしまう。かくして長時間の運転では、キャピラリーノズルが、この剥がれた被膜で詰まったものと考えられる。
【０００７】
それゆえ、コンプレッサーモーター用の無方向性電磁鋼板としては、絶縁被膜の密着性が良好であることも望まれる。かかる絶縁被膜の密着性は、コンプレッサーモーター用だけでなく、他の使途に電磁鋼板を用いる場合にも必要であることはいうまでもない。
【０００８】
この発明は、上記問題を有利に解決するもので、需要家における種々の歪取り焼鈍条件でも磁気特性の劣化がなく、しかも絶縁被膜の密着性が良好なコンプレッサーモーター用無方向性電磁鋼板を提案することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
さて、発明者らは、上述した問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、地鉄組成及び被膜組成が、歪取焼鈍後の磁気特性及び被膜密着性に関連があり、これらの要件を適正化することで、歪取焼鈍後の磁気特性に優れ、被膜密着性も良好でコンプレッサーモーターに使用した場合でもキャピラリーノズルの詰まりのない無方向性電磁鋼板を得ることができることを見出した。
この発明は、上記の知見に立脚するものである。
【００１０】
すなわち、この発明は、絶縁被膜を被成した無方向性電磁鋼板であって、その地鉄につき、
Ｃ：0.01wt％以下、
Si：0.1 〜1.5 wt％、
Mn：0.1 〜1.5 wt％、
Al：0.5 〜1.5 wt％及び
Ｐ：0.2 wt％以下
を含有し、残部はFe及び不可避的不純物の組成よりなり、かつこの地鉄表面に形成した絶縁被膜中のＣ量が、鋼板単位面積あたり20mg/m2 以上160mg/m2以下であることを特徴とする磁気特性及び被膜密着性に優れるコンプレッサーモーター用無方向性電磁鋼板である。
【００１１】
より好ましくは、絶縁被膜中のＣ量を、鋼板単位面積あたり２０ｍｇ／ｍ２  以上５０ｍｇ／ｍ２  以下とする。
【００１２】
【作用】
最初に、この発明をなすに至った実験及びその結果について述べる。
まず、歪取焼鈍後の磁気特性に及ぼす鋼成分（地鉄成分）、焼鈍条件の影響について調査した。
【００１３】
表１に示す成分組成になる２種類の鋼スラブを熱間圧延し、８００  ℃，５時間の熱延板焼鈍を施した後、冷間圧延して板厚０．５  ｍｍとした。これらの冷延板に７５０  ℃，３０ｓ  の仕上焼鈍を施してから、リン酸塩を主成分とする絶縁被膜を被成して成品とした。この成品をエプスタイン試験片に剪断し、次いで７００  ℃から８００  ℃の種々の温度で均熱時間が２時間、雰囲気がＮ２である歪取焼鈍を施した後、磁気測定に供した。
【００１４】
【表１】
0003603385.tif 000002
【００１５】
図１に、得られた磁気特性を、各焼鈍温度でプロットして示す。図１より、歪取焼鈍温度が７５０  ℃では、磁気特性向上のためにＡｌ量を高めている鋼  Ｎｏ．２のほうが磁気特性に優れているけれども、歪取焼鈍温度が７７５  ℃〜８００  ℃の条件では逆に高Ａｌ成分である鋼  Ｎｏ．２の方が磁気特性に劣ることが明らかとなった。
【００１６】
この原因について解明すべく、８００  ℃歪取焼鈍後の成品について調べた。図２に、鋼板表層断面の金属組織写真を示す。この図２より、前述した高温歪取焼鈍で磁気特性が劣る高Ａｌ成分系鋼（鋼  Ｎｏ．２）では、鋼板表面近傍に析出物が多数認められ、この析出物が磁気特性劣化の原因であることが判明した。この析出物を分析したところＡｌＮ  であった。
【００１７】
次に、絶縁被膜中にＣを含有させると、絶縁被膜が被成された鋼板の打ち抜き性が向上することから、絶縁被膜処理液中にＣ成分が添加される場合がある。そこで、この鋼板表面の絶縁被膜中のＣ量が、磁気特性に及ぼす影響について調べた。
【００１８】
前記の仕上焼鈍を施した鋼板に絶縁被膜の被成を、リン酸塩を主成分とする絶縁被膜処理液にエチレングリコールを種々の量で添加したものを用いて行い、成品とした。この成品をエプスタイン試験片に剪断し、次いで８００  ℃にて均熱時間が２時間、雰囲気がＮ２の歪取焼鈍を施した後、磁気測定に供した。また成品の被膜中Ｃ量を分析した。
【００１９】
図３に、磁気特性と絶縁被膜中のＣ量との関係をグラフにして示す。図３から明らかなように、鋼中にＡｌを殆ど含有していない鋼  Ｎｏ．１では、磁気特性は被膜中Ｃ量にかかわらず変化しないが、Ａｌ量を高めた鋼  Ｎｏ．２では被膜中のＣ量の増加に従い、高温歪取焼鈍後の磁気特性が改善された。
このようにＡｌ量を高めた鋼において、被膜中のＣ量の増加に伴って磁気特性が改善される理由は、被膜中のＣ量の増加により、窒化が減少しＡｌＮ  析出量が減少したためと考えられる。
【００２０】
次に、無方向性電磁鋼板の絶縁被膜中のＣ量が、被膜密着性に及ぼす影響を調べるため、種々の被膜中Ｃ量になる無方向性電磁鋼板を使用した各コンプレッサーモーターにより、モデル冷凍機を５００  時間運転して、被膜組成が、キャピラリーノズル詰まりに及ぼす影響を調査した。調査結果は、詰まり量によって５段階評価した。
【００２１】
図４に、キャピラリーノズル詰まりに及ぼす成品被膜中のＣ量（鋼板単位面積あたり）の影響を示す。同図より、キャピラリーノズル詰まりは、成品被膜中Ｃ量が、１６０ｍｇ／ｍ２を超えると顕著に生じること、また、成品被膜中Ｃ量が５０ｍｇ／ｍ２  以下の場合に、特にノズル詰まりが少ない良好な結果が得られたことが明らかとなった。
【００２２】
さらに、ノズル詰まりが生じた場合について、その原因となった物質を分析したところ、被膜成分が多量に含まれていた。これらの事実から、ノズル詰まりの原因は、絶縁被膜中にＣが多量に含まれている場合には被膜密着性が悪く、そのためにこの被膜の一部が剥離することにあると考えられる。
【００２３】
以上の各実験により、磁気特性を向上させるためにＡｌを含有する無方向性けい素鋼板において、歪取焼鈍後の磁気特性劣化を防止することと、絶縁被膜密着性の向上とを両立させるには、表面に形成した絶縁被膜中のＣ量を、鋼板単位面積あたり２０ｍｇ／ｍ２  以上１６０ｍｇ／ｍ２以下にすることが必要であることが明らかとなり、この発明に至ったのである。なお、従来本発明のごとき高Ａｌ成分の低鉄損無方向性電磁鋼板では、絶縁被膜中のＣは、全く含有されないか、絶縁性向上のために多量に含有されるかのいずれかであり、この発明のように２０ｍｇ／ｍ２  以上１６０ｍｇ／ｍ２以下の範囲で含有することはなかったのである。
【００２４】
次に、この発明の各構成要件について詳述する。まず鋼板（地鉄）の成分組成範囲を限定した理由について述べる。
Ｃ：０．０１ｗｔ％以下
Ｃは、多量に含有させると、炭化物の析出により磁気特性を劣化させることから、０．０１％以下の含有量とした。
【００２５】
Ｓｉ：０．１  〜１．５  ｗｔ％
Ｓｉは、固有抵抗を高めることによって、鉄損を低減する有用な成分である。しかしながら、Ｓｉの添加は硬度を高めるため、余りに多量の含有では打抜精度を劣化させる。そこで、Ｓｉは０．１  〜１．５  ｗｔ％の範囲とした。
【００２６】
Ｍｎ：０．１  〜１．５  ｗｔ％
Ｍｎは、Ｓを粗大ＭｎＳ  として固定する働きがあり、そのために０．１  ｗｔ％以上、望ましくは０．５  ｗｔ％以上を含有させる。一方、Ｍｎ含有量の増加は磁束密度を劣化させることになるため、１．５  ｗｔ％以下、望ましくは１．０  ｗｔ％以下の範囲で含有させることとした。
【００２７】
Ａｌ：０．５  〜１．５  ｗｔ％
Ａｌは、０．５  ｗｔ％以上含有させることより、歪取焼鈍後の磁気特性が著しく改善される。一方、Ａｌ添加量が増加すると、却って磁束密度の低下を招くために上限を１．５  ｗｔ％とする。なお、かかる０．５  〜１．５  ｗｔ％の範囲のＡｌ量では歪取焼鈍後に磁気特性が劣化する場合があるため、後述するように鋼板表面の絶縁被膜組成を適正化することが、歪取焼鈍後に良好な磁気特性を安定的に得るために必須である。
【００２８】
Ｐ：０．２  ｗｔ％以下
Ｐは、打抜精度向上のため０．２  ｗｔ％以下の範囲で添加することができるが、０．２  ｗｔ％を超える含有量では冷延性が劣化するので、０．２  ｗｔ％以下に限定した。この発明では、不純物成分であるＳ、Ｎ及びＯについて特に限定するものではないが次の範囲とすることが好適である。
【００２９】
Ｓ：０．０１ｗｔ％以下
Ｓは、Ｍｎと共にＭｎＳ  を形成し、磁壁移動、粒成長の障害となり、磁気特性を劣化させるので、０．０１ｗｔ％以下とすることが望ましい。
【００３０】
Ｎ：０．０１ｗｔ％以下
Ｎは、窒化物を生成し、磁壁移動、粒成長の障害となり、磁気特性を劣化させるので、０．０１ｗｔ％以下とすることが望ましい。
【００３１】
Ｏ：５０ｗｔｐｐｍ  以下
Ｏは５０ｗｔｐｐｍ  を超えて含まれると、磁壁移動、粒成長の障害となり、磁気特性を劣化させるので、５０ｗｔｐｐｍ  以下とすることが望ましい。
【００３２】
次に、絶縁被膜について説明する。鋼板表面に被成する絶縁被膜は、リン酸塩系、重フロム酸塩系など公知のものいずれもが適応し得るのであるが、この発明では、絶縁被膜中のＣ量が、鋼板単位面積あたり２０ｍｇ／ｍ２  以上１６０ｍｇ／ｍ２以下であることが肝要である。
【００３３】
絶縁被膜中のＣ量が、鋼板単位面積あたり２０ｍｇ／ｍ２  未満であると、この発明の成分系では、歪取焼鈍条件によっては窒化（ＡｌＮ  の形成）が起こり、磁気特性が劣化する。一方、絶縁被膜中のＣ量が、鋼板単位面積あたり１６０ｍｇ／ｍ２を超えると、前述のように、被膜密着性が劣化して、コンプレーサーモーターに使用したときには被膜の一部が剥離してキャピラリーノズル詰まりを生じる。
【００３４】
絶縁被膜中のＣ量の特に望ましい範囲は、鋼板単位面積あたり２０ｍｇ／ｍ２  以上５０ｍｇ／ｍ２  以下である。というのは、Ｃ量が５０ｍｇ／ｍ２  以下の場合に、特に密着性が良好であり、ノズル詰まりが生じにくいためである。
【００３５】
なお、ここでのＣ量とは鋼板１ｍ２あたりの被膜Ｃ量すなわち絶縁被膜が両面コーティングのときには被膜面積にすれば２ｍ２でのＣ量である。
【００３６】
次に、この発明の無方向性電磁鋼板の製造方法について説明する。
前述した成分組成範囲になる鋼を、転炉、脱ガス等、常法の製鋼方法により溶製し、連続鋳造あるいは鋳造−造塊法によりスラブとなす。その後、このスラブを熱間圧延に供する。その際、スラブを再加熱した後に熱延する方法、スラブ加熱せずに、連続鋳造後直ちに熱延する直送圧延法のいずれもが適用できる。
【００３７】
熱延後は、熱延板焼鈍、もしくは、熱延後巻取時の自己焼鈍により、熱延板の結晶粒を粗大化させ、集合組織を改善することができ、特に、製品特性として高い磁束密度が必要な場合には有効である。この熱延板焼鈍には、箱焼鈍（例えば８５０  ℃，１時間）あるいは、連続焼鈍（例えば９５０  ℃，２分）のいずれもが適合する。
【００３８】
酸洗後、冷間圧延を施す。この冷間圧延には、１回の冷間圧延により製品厚みとする方法、又は中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延を施する方法のいずれもが適用できる。冷間圧延後は、仕上焼鈍を施す。この仕上焼鈍は、常用されいてるいずれの方法も適合する。
【００３９】
仕上焼鈍の後、絶縁被膜を被成して製品とする。この絶縁被膜を被成するにあたっては、前述したように製品の絶縁被膜中のＣ量が、鋼板単位面積あたり２０ｍｇ／ｍ２  以上１６０  ｍｇ／ｍ２  以下、好ましくは５０ｍｇ／ｍ２  以下となるように制御する必要がある。かかる絶縁被膜中のＣ量を制御する具体的手段としては、絶縁被膜処理液中にＣを含有する材料を含有させる方法があり、このＣを含有する材料としては、例えば、エチレングリコール、ポリエチレン、スチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂等がある。
【００４０】
なお、この発明の無方向性電磁鋼板は、仕上焼鈍後に圧下率１〜１５％のスキンパス圧延を施して、セミプロセス電磁鋼板とすることもできる。
【００４１】
【実施例】
実施例１
転炉、脱ガス処理後、連続鋳造によって表２に示す成分組成になるスラブを製造した。このスラブを１１００℃に再加熱後、熱間圧延を施して熱延鋼板とした。その後、酸洗、１回の冷間圧延により仕上板厚０．５  ｍｍとし、この冷延板に８００  ℃，１５秒の仕上焼鈍を行った。その後、リン酸塩を主成分とし、種々の量のポリエチレンを添加した処理液により絶縁被膜を被成して製品とした。
【００４２】
この製品につき３０ｍｍ×２８０  ｍｍのサイズに剪断後、７５０  ℃で２時間、又は８００  ℃で２時間、窒素雰囲気中での歪取焼鈍を行ってから、２５ｃｍエプスタイン法により磁気測定を行った。また、被膜密着性を調べるために、製品鋼板をコンプレッサーモーターに組み込んだモデル冷凍機を５００  時間運転後のキャピラリーノズル詰まり状況を調査した。
【００４３】
かかる製品の地鉄の成分組成、絶縁被膜のＣ量並びに歪取焼鈍後の磁気特性及びモデル冷凍機のキャピラリーノズル詰まりの評価を、表２に併記した。なお表２において、絶縁被膜中のＣ量は鋼板１ｍ２あたりのＣ重量、すなわち絶縁被膜が両面コーティングのときは被膜面積２ｍ２でのＣ重量である。また、キャピラリーノズル詰まりの評価は、良好なものを５、不良のものを１というように５段階評価で示している。
【００４４】
【表２】
0003603385.tif 000003
【００４５】
表２より明らかなように、この発明の実施例である  Ｎｏ．１，２，３及び４は、いずれも優れた歪取焼鈍後の鉄損特性を有し、しかもキャピラリーノズル詰まりが少ない。特に  Ｎｏ．２はノズル詰まりが皆無であった。
【００４６】
【発明の効果】
この発明の無方向性電磁鋼板は、絶縁被膜中のＣ量が、鋼板単位面積あたり２０ｍｇ／ｍ２  以上１６０ｍｇ／ｍ２以下であることにより、歪取焼鈍後であっても優れた磁気特性が安定して得られ、しかも被膜密着性が良好で、コンプレッサーモーターに使用した場合でも、キャピラリーノズル詰まりがない。したがって、エアコンや冷蔵庫の高効率化に大きく寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】製品の磁気特性に及ぼす焼鈍温度の影響を示すグラフである。
【図２】歪取焼鈍後の鋼板表層断面の金属組織写真である。
【図３】製品の磁気特性に及ぼす絶縁被膜中のＣ量の影響を示すグラフである。
【図４】キャピラリーノズル詰まりに及ぼす成品被膜中のＣ量の影響を示すグラフである。
【図１】
0003603385.tif 000004
【図３】
0003603385.tif 000005
【図２】
0003603385.tif 000006
【図４】
0003603385.tif 000007