(57)【要約】【課題】  Ｓｉ＋Ａｌが１．９％以上の成分系で安定して高い全周の磁束密度を得られる無方向性電磁鋼板の製造方法を提供する。【解決手段】  特性成分を含有し、熱延板焼鈍後の平均結晶粒径を３００μｍ以上、冷間圧延において下記式で表されるＭ値を０．１以上５以下、冷延率を８５％〜９３％とすることを特徴とした全周の磁束密度の高い無方向性電磁鋼板の製造方法。【数１】2006291346.tif 000013  ここで、ｎ：冷延パス回数、Ｈi：ｉパス目の入り側板厚、Ｈi+1：ｉパス目の出側板厚（ｉ＋１パス目の入り側板厚）、Ｒi：ｉパス目の圧延ロール径【選択図】    図１
2006291346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ  ：０．００４％以下、
Ｓｉ：１．５％〜３．５％、
Ａｌ：０．２％〜３．０％、
１．９％≦（％Ｓｉ＋％Ａｌ）、
Ｍｎ：０．０２〜１．０％、
Ｓ  ：０．００３０％以下、
Ｎ  ：０．００３０％以下、
残部Ｆｅ及び不可避的不純物の組成よりなるスラブをスラブ加熱し、熱延し、熱延板焼鈍を行い、冷延、仕上焼鈍を行う無方向性電磁鋼板の製造方法において、熱延板焼鈍後の平均結晶粒径を３００μｍ以上、冷間圧延において下記式で表されるＭ値を０．１以上５以下、冷延率を８５％〜９３％とすることを特徴とした全周の磁束密度の高い無方向性電磁鋼板の製造方法。
【数１】
2006291346.tif 000012
ここで、ｎ：冷延パス回数、Ｈi：ｉパス目の入り側板厚、Ｈi+1：ｉパス目の出側板厚（ｉ＋１パス目の入り側板厚）、Ｒi：ｉパス目の圧延ロール
径
【請求項２】
質量％で、Ｓｎ，Ｓｂの１種または２種を各々の含有量で０．０２〜０．４％含有させることを特徴とする請求項１に記載の全周の磁束密度の高い無方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項３】
質量％で、ＲＥＭ，Ｍｇ，Ｃａの１種または２種以上を各々の含有量で０．０００５％〜０．０２０％を含有させることを特徴とする請求項１または２に記載の全周の磁束密度の高い無方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項４】
冷間圧延を１８０〜３５０℃で行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の全周の磁束密度の高い無方向性電磁鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機鉄心材料として望ましい、鋼板の板面内全周磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板の製造方法を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
無方向性電磁鋼板は、大型発電機、モータ、音響機器用や安定器などの小型静止器に使用される。最近の省エネルギー、省資源のニーズが強く、エアコン、冷蔵庫などのコンプレッサーモータや、電気自動車の駆動モータでは特に高効率化が指向され、これらにはＳｉ＋Ａｌが１．９％以上のクラスの磁束密度が高く鉄損の少ない高効率無方向性電磁鋼板が使用される場合が多い。
【０００３】
回転機などの鉄心として電気機器に使用される場合には、通常、ＪＩＳ等で規定されている鋼板の圧延方向（以下、「Ｌ方向」と記す）とその直角方向（以下、「Ｃ方向」と記す）の平均の磁気特性のみでなく、鋼板板面内の全周磁気特性が優れていることが求められる。この目的のためには、鋼板面内に鉄の磁化容易軸を含まない｛１１１｝方位粒を可能な限り減らし、鋼板面内に鉄の磁化容易軸を含む｛１００｝方位粒を極力集合組織を発達させることが望ましい。
【０００４】
Ｓｉ＋Ａｌが１．９％以上のクラス無方向性電磁鋼板は、一般に熱延板焼鈍が適用され、｛１１１｝方位粒を少なくしようとはしているものの、それでも｛１１１｝方位粒は多く存在するのが現状である。｛１１１｝方位粒を減らし、その上で｛１００｝方位粒を増やし、一段と全周の磁束密度を高め、鉄損を下げることが重要である。
【０００５】
｛１００｝方位粒を増やした鋼板の製造方法としては下記が提案されている。
特許文献１（特開平３−２９４４２２号）には、熱延板焼鈍を１０００℃以上１２００℃以下の温度で３０秒から５分間行い、冷延を８０％以上９０％以下の冷延率とし、仕上焼鈍を８５０℃以上１０００℃以下で１５秒〜２分間行うことを特徴とする方法が提案されている。
【０００６】
特許文献２（特開２００４−１９７２１７号）には、熱延板焼鈍後の平均結晶粒径を４００μｍ以上とし、冷間圧延を圧下率８０％以上９０％以下で施し、仕上焼鈍を８００℃以上９５０℃以下で１０秒以上１分以下施すことを特徴とする方法が提案されている。
【０００７】
特許文献３（特開平８−１００２１５号）には、冷間圧延時の板厚と圧延ロール径の関係について、下記（１）式のＭ値を０．１〜７とする方法が提案されている。
【数１】
2006291346.tif 000003
ここで、ｎ：冷延パス回数、Ｈi：ｉパス目の入り側板厚、Ｈi+1：ｉパス目の出側板厚（ｉ＋１パス目の入り側板厚）、Ｒi：ｉパス目の圧延ロール径
【０００８】
非特許文献１には、０．２６％Ｓｉ成分系、熱延板焼鈍なし、冷延率８２％の条件で、上記（１）式のＭ値が小さい方が、冷延に続く再結晶処理後の鋼板の１／５層の｛１１１｝方位粒が抑制され、キューブ方位粒が増加すると報告されている。
【０００９】
特許文献４（特許２５７８０７４号）には、無方向性電磁鋼板の冷間圧延時の板温度を、１５０℃〜４７０℃の温度域で圧延する方法が提案されている。
【特許文献１】特開平３−２９４４２２号公報
【特許文献２】特開２００４−１９７２１７号公報
【特許文献３】特開平８−１００２１５号公報
【特許文献４】特許２５７８０７４号公報
【非特許文献１】R.Kawamata, T.Kubota and K.Yamada : JMEPEG, 6(1997), p.701
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特開平３−２９４４２２号公報、特開平８−１００２１５号公報の方法は、Ｌ，Ｃ方向の磁束密度を高くする技術である。加えて、特開平８−１００２１５号公報の方法は、Ｓｉ＋Ａｌが１．９％以上では磁束密度の向上が少ない。非特許文献１の方法も測定例にＢ50と記載があるが、無方向性電磁鋼板はＪＩＳ  Ｃ２５５０により、Ｌ，Ｃ方向の試料により測定すると規程されているので、これもＬ，Ｃ方向の磁束密度で評価したものと考えられ、Ｌ，Ｃ方向の磁束密度を高くする技術と解される。
【００１１】
特開２００４−１９７２１７号公報の方法は、明細書にも記載されているとおり、｛１００｝集合組織の発達を目的とした技術であるが、特に冷延率を９０％超に上げた場合、｛１１１｝方位粒の発達による全周磁束密度の低下を招いてしまうという欠点があった。  本発明は、前記の従来の技術の課題を解決した、冷延率が９０％超の場合においても全周の磁束密度の高い無方向性電磁鋼板を提供するものである。
【００１２】
特許２５７８０７４号では、請求項１に板温度１５０℃〜４７０℃で圧延することが規定されているが、これはＳｉ：４．５重量％〜７．１重量％含有されており、脆いために圧延時のわれ対策として温度を上げて圧延するものであって、本発明とは目的が異なり、また成分も異なる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
すなわち本発明は、
（１）質量％で、
Ｃ  ：０．００４％以下、    Ｓｉ：１．５％〜３．５％、
Ａｌ：０．２％〜３．０％、  １．９％≦（％Ｓｉ＋％Ａｌ）、
Ｍｎ：０．０２〜１．０％、  Ｓ  ：０．００３０％以下、
Ｎ  ：０．００３０％以下、
残部Ｆｅ及び不可避的不純物の組成よりなるスラブをスラブ加熱し、熱延し、熱延板焼鈍を行い、冷延、仕上焼鈍を行う無方向性電磁鋼板の製造方法において、熱延板焼鈍後の平均結晶粒径を３００μｍ以上、冷間圧延において下記式で表されるＭ値を０．１以上５以下、冷延率を８５％〜９３％とすることを特徴とした全周の磁束密度の高い無方向性電磁鋼板の製造方法。
【数２】
2006291346.tif 000004
ここで、ｎ：冷延パス回数、Ｈi：ｉパス目の入り側板厚、Ｈi+1：ｉパス目の出側板厚（ｉ＋１パス目の入り側板厚）、Ｒi：ｉパス目の圧延ロール径
【００１４】
（２）質量％で、Ｓｎ，Ｓｂの１種または２種を各々の含有量で０．０２〜０．４％含有させることを特徴とする前記（１）に記載の全周の磁束密度の高い無方向性電磁鋼板の製造方法。
【００１５】
（３）質量％で、ＲＥＭ，Ｍｇ，Ｃａの１種または２種以上を各々の含有量で０．０００５％〜０．０２０％を含有させることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の全周の磁束密度の高い無方向性電磁鋼板の製造方法。
【００１６】
（４）冷間圧延を１８０〜３５０℃で行うことを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の全周の磁束密度の高い無方向性電磁鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、冷延率が８５％〜９３％と高い場合に、熱延板焼鈍後の平均結晶粒径を３００μｍ以上、かつ、前記（１）式のＭ値を０．１以上５以下に制御することにより、｛１１１｝方位粒の減少と｛１００｝方位粒の発達の効果によって、従来の方法よりも全周磁束密度の非常に高い磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板を製造する方法を提供できる。エアコン、冷蔵庫などのコンプレッサーモータや、電気自動車の駆動モータなどの高効率モータの鉄心に使用されるＳｉ＋Ａｌが１．９％以上のクラスの無方向性電磁鋼板への要請に十分応えたものであり、その工業的価値は極めて高いものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の詳細について説明する。
本発明者らはＳｉ＋Ａｌが１．９％以上のクラスで全周磁束密度の高い無方向性電磁鋼板を製造する方法を鋭意検討した結果、熱延板焼鈍後の平均結晶粒径を３００μｍ以上、冷間圧延において前記（１）式で表される定数Ｍが０．１以上５以下とし、冷延率８５％〜９３％とすることが非常に有効であり、冷延を１８０〜３５０℃で行うと更に有効であることを見いだした。
【００１９】
表１は、本発明者が行なった実験結果の一例である。Ｃ：０．００２５％、Ｓｉ：２．１％、Ａｌ：０．３％、Ｍｎ：０．２３％、Ｓ：０．００１７％、Ｎ：０．００１５％、残部不可避的不純物を含むスラブをスラブ加熱し、３．９０ｍｍ厚と１．４０ｍｍ厚に熱延し（冷延前板厚ｔ：３．９０ｍｍ，１．４０ｍｍ）、１１００℃×１分の熱延板焼鈍を行い、熱延板焼鈍板の平均結晶粒径を３５２μｍとした。そして、冷延ワークロール径を２００ｍｍφとし、５パスで７５％と９１％の圧下率で０．３５ｍｍに冷間圧延し、８５０℃で１分の仕上焼鈍を行い、磁気測定した。全周磁束密度ｙ-Rは、圧延方向からＸ度方向の磁束密度の値をｙ-Xとして下記の式で求めた。
ｙ-R＝｛ｙ-0＋ｙ-90＋２×（ｙ-22.5＋ｙ-45＋ｙ-67.5）｝／８
冷延の圧下率、圧延スケジュール、Ｍ値と全周磁束密度の関係を表１に示す。図１には、圧延方向からの角度と磁束密度の関係を示す。
【００２０】
【表１】
2006291346.tif 000005
【００２１】
冷延率が９１％でＭ値が４．７１の本発明例では、０度，９０度方向共に高い磁束密度を得られ、４５度方向も比較例と比べ高く、比較例１〜３と比べ全周磁束密度が非常に高くなることが分かる。
【００２２】
次に、熱延板焼鈍板平均結晶粒径の影響を検討した。表１の実験と同じＣ：０．００２５％、Ｓｉ：２．１％、Ａｌ：０．３％、Ｍｎ：０．２３％、Ｓ：０．００１７％、Ｎ：０．００１５％、残部不可避的不純物を含むスラブをスラブ加熱し、３．９０ｍｍ厚に熱延し（冷延前板厚ｔ：３．９０ｍｍ）、種々の温度で熱延板焼鈍し、平均結晶粒径を変更した。そして、冷延ワークロール径：２００ｍｍφ、５パスで表１の本発明例，Ｍ：４．７１と比較例１，Ｍ：６．７５の圧延スケジュールで０．３５ｍｍに冷延率９１％で冷間圧延し、８５０℃、１分の仕上焼鈍を行い、磁気測定した。このときの熱延板焼鈍板平均結晶粒径と全周磁束密度の関係を図２に示す。これより、Ｍ値が４．７１、かつ、熱延板焼鈍板平均結晶粒径が３００μｍ以上の場合に顕著に高い磁束密度を得られることが分かる。
【００２３】
以下に本発明の限定理由を説明する。
Ｃは、オーステナイト、フェライト２相域とせず、フェライト１相とするため０．００４％以下とした。
【００２４】
Ｓｉ：１．５％〜３．５％、Ａｌ：０．２％〜３．０％、１．９％≦（％Ｓｉ＋％Ａｌ）：Ｃが０．００４％以下で、１．９％≦（％Ｓｉ＋％Ａｌ）であればオーステナイト、フェライト２相域とならずフェライト１相となるため、１．９％≦（％Ｓｉ＋％Ａｌ）とした。Ｓｉ，Ａｌは電気抵抗を上げ、渦電流損失を下げるため、下限は各々１．５％，０．２％とした。Ｓｉ，Ａｌを各々３．５％超，３．０％超添加すると加工性が著しく劣化する。
【００２５】
Ｍｎは、脆性を改善するため、０．０２％以上とする。上限の１％は、これ以上添加すると磁束密度が劣化する。
【００２６】
Ｓは、微細な硫化物をつくり、鉄損に有害な作用を演ずるため、０．００３０％以下とする。
【００２７】
ＮはＡｌＮなど微細な窒化物をつくり、鉄損に有害な作用を演ずるため、０．００３０％以下とする。
【００２８】
熱延板焼鈍後の平均結晶粒径は３００μｍ以上とする。図２に示すように３００μｍ未満であると高い磁束密度を得られない。
【００２９】
また更に磁気特性を向上させたい場合には、下記の手段を採用することができる。
Ｓｎ，Ｓｂの１種または２種を各々の含有量で０．０２〜０．４％含有させる。０．０２％以上とすると磁束密度Ｂ50を高くできる。上限の０．４％は効果が飽和するためである。
【００３０】
ＲＥＭ，Ｍｇ，Ｃａを１種または２種以上を各々の含有量で０．０００５％以上含有すると、鋼中のＳがＲＥＭ硫化物、Ｍｇ硫化物、Ｃａ硫化物を粗大に生成し、微細な硫化物が少なくなり、良好な磁気特性を得られる。上限の０．０２０％は、これを超えて含有するとかえって磁気特性が悪化するためである。
【００３１】
下記式のＭ値は０．１〜５とする。５を超えると高い磁束密度を得られず、０．１未満では、冷延のパス回数が多くなりすぎたり、冷延ワークロール径が小さくなりすぎるなどの生産上の負荷が大きくなりすぎる。
【数３】
2006291346.tif 000006
ここで、ｎ：冷延パス回数、Ｈi：ｉパス目の入り側板厚、Ｈi+1：ｉパス目の出側板厚（ｉ＋１パス目の入り側板厚）、Ｒi：ｉパス目の圧延ロール径
【００３２】
冷延率は８５％〜９３％とする。８５％未満や９３％を超えると高い全周磁束密度を得られない。
【００３３】
冷間圧延の温度は、１８０〜３５０℃とする。１８０℃未満や３５０℃超では、実施例に示すように良好な磁気特性改善効果を得られないためである。
【実施例１】
【００３４】
Ｃ：０．００１４％、Ｓｉ：２．２１％、Ｍｎ：０．１９％、Ａｌ：０．３０％、Ｓ：０．００１２％、Ｎ：０．００１９％を含有するスラブを１１５０℃で加熱し、２．７０ｍｍ厚に熱間圧延した。１０５０℃で１２０秒の熱延板焼鈍を行い、熱延板焼鈍板平均結晶粒径を３２１μｍとした。そして、種々の条件でＭ値を変えて０．３５ｍｍに冷延し、９８０℃×６０秒の連続焼鈍し、絶縁皮膜を塗布して製品とした。このとき冷延率は８７％である。全周磁束密度または全周鉄損は、全周値をｙ-R、Ｘ度方向の実測値をｙ-Xとして下記の式で求めた。
ｙ-R＝｛ｙ-0＋ｙ-90＋２×（ｙ-22.5＋ｙ-45＋ｙ-67.5）｝／８
この時の冷延条件と磁気特性の関係を表２に示す。
これより、本発明例では良好な磁気特性を得られることが分かる。
【００３５】
【表２】
2006291346.tif 000007
【実施例２】
【００３６】
Ｃ：０．００１２％、Ｓｉ：２．１９％、Ｍｎ：０．１７％、Ａｌ：０．３３％、Ｓ：０．００２０％、Ｎ：０．００１２％を含有するスラブを１１５０℃で加熱し、２．７０ｍｍ厚に熱間圧延した。種々の温度で１２０秒の熱延板焼鈍を行い、熱延板焼鈍板平均結晶粒径を変化させた。そして、実施例１のＮｏ．２の冷延スケジュールで０．３５ｍｍに冷延し、９８０℃×６０秒の連続焼鈍し、絶縁皮膜を塗布して製品とした。
この時の、熱延板焼鈍温度、熱延板焼鈍板平均結晶粒径と磁気特性の関係を表３に示す。全周磁束密度または全周鉄損は、全周値をｙ-R、Ｘ度方向の実測値をｙ-Xとして下記の式で求めた。
ｙ-R＝｛ｙ-0＋ｙ-90＋２×（ｙ-22.5＋ｙ-45＋ｙ-67.5）｝／８
これより、本発明例では良好な磁気特性を得られることが分かる。
【００３７】
【表３】
2006291346.tif 000008
【実施例３】
【００３８】
Ｃ：０．００１９％、Ｓｉ：２．００％、Ｍｎ：０．３１％、Ａｌ：０．２９％、Ｓ：０．０００９％、Ｎ：０．００１４％を含有するスラブを１１５０℃で加熱し、種々の板厚に熱間圧延した。１０５０℃で９０秒の熱延板焼鈍を行い、熱延板焼鈍板平均結晶粒径を３２１μｍとした。そして、表４の条件で０．３５ｍｍに冷延し、９８０℃×６０秒の連続焼鈍し、絶縁皮膜を塗布して製品とした。この時の、冷延率、冷延条件と磁気特性の関係を表４に示す。全周磁束密度または全周鉄損は、全周値をｙ-R、Ｘ度方向の実測値をｙ-Xとして下記の式で求めた。
ｙ-R＝｛ｙ-0＋ｙ-90＋２×（ｙ-22.5＋ｙ-45＋ｙ-67.5）｝／８
これより、本発明例では良好な磁気特性を得られることが分かる。
【００３９】
【表４】
2006291346.tif 000009
【実施例４】
【００４０】
Ｃ：０．００１１％、Ｓｉ：３．０４％、Ｍｎ：０．１９％、Ａｌ：０．６０％、Ｓ：０．０００９％、Ｎ：０．００１１％を含有し、表５に示す成分を含有するスラブを１１００℃で加熱し、２．７０ｍｍ厚に熱間圧延した。１１００℃で９０秒の熱延板焼鈍を行い、熱延板焼鈍板平均結晶粒径を３３４μｍとした。そして、冷延ロール径７０ｍｍφで表６に示す条件で０．３５ｍｍに冷延し、１０２０℃×６０秒の連続焼鈍し、絶縁皮膜を塗布して製品とした。この時の、成分と磁気特性の関係を表５に示す。全周磁束密度または全周鉄損は、全周値をｙ-R、Ｘ度方向の実測値をｙ-Xとして下記の式で求めた。
ｙ-R＝｛ｙ-0＋ｙ-90＋２×（ｙ-22.5＋ｙ-45＋ｙ-67.5）｝／８
これより、Ｓｎ，Ｓｂを含有するとＢ50が高くなり、ＲＥＭ，Ｃａ，Ｍｇを含有するとＷ15/50が低くなることが分かる。
【００４１】
【表５】
2006291346.tif 000010
【実施例５】
【００４２】
Ｃ：０．００１２％、Ｓｉ：２．１９％、Ｍｎ：０．２１％、Ａｌ：０．３１％、Ｓ：０．００１０％、Ｎ：０．００１７％を含有するスラブを１１５０℃で加熱し、２．７０ｍｍ厚に熱間圧延した。１０５０℃で１２０秒の熱延板焼鈍を行い、熱延板焼鈍板平均結晶粒径を３２２μｍとした。そして、表２のＮｏ．１とＮｏ．４の冷延条件で種々の温度で０．３５ｍｍに冷延し、９８０℃×６０秒の連続焼鈍し、絶縁皮膜を塗布して製品とした。このとき冷延率は８７％である。全周磁束密度または全周鉄損は、全周値をｙ-R、Ｘ度方向の実測値をｙ-Xとして下記の式で求めた。
ｙ-R＝｛ｙ-0＋ｙ-90＋２×（ｙ-22.5＋ｙ-45＋ｙ-67.5）｝／８
この時の、冷延条件、冷延温度と磁気特性の関係を表６に示す。
これより、冷延温度を１８０〜３５０℃とすると、更に良好な磁気特性を得られることが分かる。
【００４３】
【表６】
2006291346.tif 000011
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】冷延率、Ｍ値とＢ50の角度特性を示す図である。
【図２】熱延板焼鈍板平均結晶粒径、Ｍ値と全周Ｂ50の関係を示す図である。
【図１】
2006291346.tif 000014
【図２】
2006291346.tif 000015