(57)【要約】【課題】無方向性電磁鋼板およびその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の無方向性電磁鋼板は、重量％でＳｉ：２．０〜３．５％、Ａｌ：０．３〜２．５％、Ｍｎ：０．３〜３．５％、Ｓｎ：０．００３０〜０．２％、Ｓｂ：０．００３０〜０．１５％、Ｐ：０．００４０〜０．１８％、およびＧａおよびＧｅのうちの１種以上をそれぞれ単独またはその合計量で０．０００５〜０．０３％および残部はＦｅおよび避けられない不純物からなり、下記式１を満足することを特徴とする。［式１］  ０．０５≦（［Ｓｎ］＋［Ｓｂ］）／［Ｐ］≦２５  （但し、［Ｓｎ］、［Ｓｂ］および［Ｐ］はそれぞれ、Ｓｎ、ＳｂおよびＰの含量（重量％）を示す。）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％でＳｉ：２．０〜３．５％、Ａｌ：０．３〜２．５％、Ｍｎ：０．３〜３．５％、Ｓｎ：０．００３０〜０．２％、Ｓｂ：０．００３０〜０．１５％、Ｐ：０．００４０〜０．１８％、およびＧａおよびＧｅのうちの１種以上をそれぞれ単独またはその合計量で０．０００５〜０．０３％および残部はＦｅおよび避けられない不純物からなり、下記式１を満足することを特徴とする無方向性電磁鋼板。
［式１］
０．０５≦（［Ｓｎ］＋［Ｓｂ］）／［Ｐ］≦２５
（但し、［Ｓｎ］、［Ｓｂ］および［Ｐ］はそれぞれ、Ｓｎ、ＳｂおよびＰの含量（重量％）を示す。）
【請求項２】
Ｎ：０．００４０％以下（０％を除外する）、Ｃ：０．００４０％以下（０％を除外する）、Ｓ：０．００４０％以下（０％を除外する）、Ｔｉ：０．００３０％以下（０％を除外する）、Ｎｂ：０．００３０％以下（０％を除外する）およびＶ：０．００４０％以下（０％を除外する）のうちの１種以上をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の無方向性電磁鋼板。
【請求項３】
下記式２を満足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。
［式２］
０．２≦（［Ｓｉ］＋［Ａｌ］＋０．５×［Ｍｎ］）／（（［Ｇａ］＋［Ｇｅ］）×１０００）≦５．２７
（但し、［Ｓｉ］、［Ａｌ］、［Ｍｎ］、［Ｇａ］および［Ｇｅ］はそれぞれ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｎ、ＧａおよびＧｅの含量（重量％）を示す。）
【請求項４】
Ｇａ：０．０００５〜０．０２重量％およびＧｅ：０．０００５〜０．０２重量％含むことを特徴とする請求項１に記載の無方向性電磁鋼板。
【請求項５】
下記式３を満足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。
［式３］
３．３≦（［Ｓｉ］＋［Ａｌ］＋０．５×［Ｍｎ］）≦５．５
（但し、［Ｓｉ］、［Ａｌ］および［Ｍｎ］はそれぞれ、Ｓｉ、ＡｌおよびＭｎの含量（重量％）を示す。）
【請求項６】
鋼板厚さの１／２ｔ〜１／４ｔ領域をＸＲＤ試験する時、集合組織の強度比がＰ２００／（Ｐ２１１＋Ｐ３１０）≧０．５を満足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。
（但し、１／２ｔとは全体鋼板厚さ（ｔ）において１／２の厚さを意味し、１／４ｔとは全体鋼板厚さにおいて１／４の厚さを意味し、Ｐ２００はＸＲＤ試験から出た２００面１５度以内で得られた回折ピークの強度を意味し、Ｐ２１１は２１１面１５度以内で得られた回折ピークの強度を意味し、Ｐ３１１は３１１面１５度以内で得られた回折強度のピークを意味する。）
【請求項７】
平均結晶粒径が５０〜９５μｍであ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。
【請求項８】
重量％でＳｉ：２．０〜３．５％、Ａｌ：０．３〜２．５％、Ｍｎ：０．３〜３．５％、Ｓｎ：０．００３０〜０．２％、Ｓｂ：０．００３０〜０．１５％、Ｐ：０．００４０〜０．１８％およびＧａおよびＧｅのうちの１種以上をそれぞれ単独またはその合計量で０．０００５〜０．０３％および残部はＦｅおよび避けられない不純物からなり、下記式１を満足するスラブを製造する段階、
前記スラブを加熱する段階、
前記スラブを熱間圧延して熱延板を製造する段階、
前記熱延板を冷間圧延して冷延板を製造する段階および
前記冷延板を最終焼鈍する段階を含むことを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
［式１］
０．０５≦（［Ｓｎ］＋［Ｓｂ］）／［Ｐ］≦２５
（但し、［Ｓｎ］、［Ｓｂ］および［Ｐ］はそれぞれ、Ｓｎ、ＳｂおよびＰの含量（重量％）を示す。）
【請求項９】
前記スラブは、Ｎ：０．００４０％以下（０％を除外する）、Ｃ：０．００４０％以下（０％を除外する）、Ｓ：０．００４０％以下（０％を除外する）、Ｔｉ：０．００３０％以下（０％を除外する）、Ｎｂ：０．００３０％以下（０％を除外する）およびＶ：０．００４０％以下（０％を除外する）のうちの１種以上をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１０】
前記スラブは、下記式２を満足することを特徴とする請求項８に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
［式２］
０．２≦（［Ｓｉ］＋［Ａｌ］＋０．５×［Ｍｎ］）／（（［Ｇａ］＋［Ｇｅ］）×１０００）≦５．２７
（但し、［Ｓｉ］、［Ａｌ］、［Ｍｎ］、［Ｇａ］および［Ｇｅ］はそれぞれ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｎ、ＧａおよびＧｅの含量（重量％）を示す。）
【請求項１１】
前記スラブは、Ｇａ：０．０００５〜０．０２重量％およびＧｅ：０．０００５〜０．０２重量％含むことを特徴とする請求項８に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１２】
前記スラブは、下記式３を満足することを特徴とする請求項８に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
［式３］
３．３≦（［Ｓｉ］＋［Ａｌ］＋０．５×［Ｍｎ］）≦５．５
（但し、［Ｓｉ］、［Ａｌ］および［Ｍｎ］はそれぞれ、Ｓｉ、ＡｌおよびＭｎの含量（重量％）を示す。）
【請求項１３】
前記熱延板を製造する段階以後、
前記熱延板を熱延板焼鈍する段階をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１４】
前記熱延板焼鈍する段階で、前記熱延板を１０５０〜１１５０℃の温度で焼鈍することを特徴とする請求項１３に記載の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、無方向性電磁鋼板およびその製造方法に係り、より詳しくは、鋼板に含まれる偏析元素の含有量を相互制御することによって、透磁率が高く高周波鉄損が低く磁束密度が高い無方向性電磁鋼板およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、微細埃発生低減および温室ガス低減のために環境にやさしい自動車に対する認識が増えるにつれて自動車駆動モータ用として使用される無方向性電磁鋼板に対する需要が急激に増加している。エンジンを使用する既存の内燃機関自動車とは異なり、環境にやさしい自動車（ハイブリッド、プラグインハイブリッド、電気自動車、燃料電池自動車）は駆動モータがエンジンの代わりをするようになり、同時に駆動モータの外にも多様なモータが追加的に必要となる。
環境にやさしい自動車の走行距離は、駆動モータを始めとする多様なモータの効率に密接に関連しており、これらモータの効率は電磁鋼板の磁性と直接関連する。したがって、走行距離を増やすためには磁性に優れた無方向性電磁鋼板を使用することが必須である。
【０００３】
自動車用モータのうちの駆動モータは、一般モータとは異なり、低速から高速に達するすべての領域で優れた特性を示さなければならないので、低速や加速時には大きなトルクを出さなければならなく、定速および高速走行時には損失が少なくなければならないなど各領域で適した特性が必要である。
このような特性を出すために、モータ鉄芯材料である無方向性電磁鋼板では、低速回転時には大きな磁束密度特性を有しなければならなく、高速回転時には高周波鉄損が少なくなければならなく、同時に高速回転時に発生する遠心力を耐えなければならないため高い機械的強度が必要である。
【０００４】
電磁鋼板において、高周波低鉄損および高磁束密度特性を得るためには、低磁場で透磁率が高く、保磁力が低くなければならない。このためには、鋼板内の集合組織制御が必須である。比抵抗元素および不純物元素の変化による磁性変化に対する研究は多く行われているが、Ｇａ、Ｇｅのような微量元素およびＳｎ、Ｓｂ、Ｐなどの偏析元素同時添加に対する研究は行われていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的とするところは、無方向性電磁鋼板およびその製造方法を提供することにある。具体的には、Ｇａ、Ｇｅ含量およびＳｎ、Ｓｂ、Ｐなどの偏析元素の含量を同時に調節することによって、透磁率が高く高周波鉄損が低く磁束密度が高い無方向性電磁鋼板およびその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態による無方向性電磁鋼板は、重量％でＳｉ：２．０〜３．５％、Ａｌ：０．３〜２．５％、Ｍｎ：０．３〜３．５％、Ｓｎ：０．００３０〜０．２％、Ｓｂ：０．００３０〜０．１５％、Ｐ：０．００４０〜０．１８％、およびＧａおよびＧｅのうちの１種以上をそれぞれ単独またはその合計量で０．０００５〜０．０３％および残部はＦｅおよび避けられない不純物からなり、下記式１を満足することを特徴とする。
［式１］              
０．０５≦（［Ｓｎ］＋［Ｓｂ］）／［Ｐ］≦２５
（但し、［Ｓｎ］、［Ｓｂ］および［Ｐ］はそれぞれ、Ｓｎ、ＳｂおよびＰの含量（重量％）を示す。）
【０００７】
前記無方向性電磁鋼板は、Ｎ：０．００４０％以下（０％を除外する）、Ｃ：０．００４０％以下（０％を除外する）、Ｓ：０．００４０％以下（０％を除外する）、Ｔｉ：０．００３０％以下（０％を除外する）、Ｎｂ：０．００３０％以下（０％を除外する）およびＶ：０．００４０％以下（０％を除外する）のうちの１種以上をさらに含むことができる。
前記無方向性電磁鋼板は、下記式２を満足することが好ましい。
［式２］
０．２≦（［Ｓｉ］＋［Ａｌ］＋０．５×［Ｍｎ］）／（（［Ｇａ］＋［Ｇｅ］）×１０００）≦５．２７
（但し、［Ｓｉ］、［Ａｌ］、［Ｍｎ］、［Ｇａ］および［Ｇｅ］はそれぞれ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｎ、ＧａおよびＧｅの含量（重量％）を示す。）
【０００８】
前記無方向性電磁鋼板は、鋼板厚さの１／２ｔ〜１／４ｔ領域をＸＲＤ試験する時、集合組織の強度比がＰ２００／（Ｐ２１１＋Ｐ３１０）≧０．５を満足することができる。この時、１／２ｔとは全体鋼板厚さ（ｔ）において１／２の厚さを意味し、１／４ｔとは全体鋼板厚さにおいて１／４の厚さを意味し、Ｐ２００はＸＲＤ試験から出た２００面１５度以内で得られた回折ピークの強度を意味し、Ｐ２１１は２１１面１５度以内で得られた回折ピークの強度を意味し、Ｐ３１１は３１１面１５度以内で得られた回折強度のピークを意味する。
前記無方向性電磁鋼板は、平均結晶粒径が５０〜９５μｍであることがよい。
【０００９】
本発明の一実施形態による無方向性電磁鋼板の製造方法は、重量％でＳｉ：２．０〜３．５％、Ａｌ：０．３〜２．５％、Ｍｎ：０．３〜３．５％、Ｓｎ：０．００３０〜０．２％、Ｓｂ：０．００３０〜０．１５％、Ｐ：０．００４０〜０．１８％およびＧａおよびＧｅのうちの１種以上をそれぞれ単独またはその合計量で０．０００５〜０．０３％および残部はＦｅおよび避けられない不純物からなり、下記式１を満足するスラブを製造する段階、スラブを加熱する段階、スラブを熱間圧延して熱延板を製造する段階、熱延板を冷間圧延して冷延板を製造する段階、および冷延板を最終焼鈍する段階を含むことを特徴とする。
［式１］
０．０５≦（［Ｓｎ］＋［Ｓｂ］）／［Ｐ］≦２５
（但し、［Ｓｎ］、［Ｓｂ］および［Ｐ］はそれぞれ、Ｓｎ、ＳｂおよびＰの含量（重量％）を示す。）
【００１０】
前記スラブは、Ｎ：０．００４０％以下（０％を除外する）、Ｃ：０．００４０％以下（０％を除外する）、Ｓ：０．００４０％以下（０％を除外する）、Ｔｉ：０．００３０％以下（０％を除外する）、Ｎｂ：０．００３０％以下（０％を除外する）、およびＶ：０．００４０％以下（０％を除外する）のうちの１種以上をさらに含むことができる。
前記スラブは、下記式２を満足することが好ましい。
［式２］
０．２≦（［Ｓｉ］＋［Ａｌ］＋０．５×［Ｍｎ］）／（（［Ｇａ］＋［Ｇｅ］）×１０００）≦５．２７
（但し、［Ｓｉ］、［Ａｌ］、［Ｍｎ］、［Ｇａ］および［Ｇｅ］はそれぞれ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｎ、ＧａおよびＧｅの含量（重量％）を示す。）
前記スラブは、Ｇａ：０．０００５〜０．０２重量％およびＧｅ：０．０００５〜０．０２重量％含むことがよい。
【００１１】
前記スラブは、下記式３を満足することが好ましい。
［式３］
３．３≦（［Ｓｉ］＋［Ａｌ］＋０．５×［Ｍｎ］）≦５．５
（但し、［Ｓｉ］、［Ａｌ］および［Ｍｎ］はそれぞれ、Ｓｉ、ＡｌおよびＭｎの含量（重量％）を示す。）
前記熱延板を製造する段階以後、熱延板を熱延板焼鈍する段階をさらに含むことができる。
前記熱延板焼鈍する段階で、前記熱延板を１０５０〜１１５０℃の温度で焼鈍することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、本発明の一実施形態によって製造された無方向性電磁鋼板は、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐを添加して集合組織を改善し、同時に新たな微量添加元素であるＧａ、Ｇｅを添加することによって、集合組織をさらに改善することができる。
結果的に、生産性だけでなく透磁率が高く高周波鉄損が低く磁束密度が高い無方向性電磁鋼板を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１、第２および第３などの用語は多様な部分、成分、領域、層および／またはセクションを説明するために使用されるが、これらに限定されない。これら用語は、ある部分、成分、領域、層またはセクションを他の部分、成分、領域、層またはセクションと区別するためにのみ使用される。したがって、以下で叙述する第１部分、成分、領域、層またはセクションは、本発明の範囲を逸脱しない範囲内で、第２部分、成分、領域、層またはセクションと言及できる。
【００１４】
ここで使用される専門用語は、単に特定実施形態を言及するためのものであり、本発明を限定することを意図しない。ここで使用される単数形態は、文句がこれと明確に反対の意味を示さない限り複数形態も含む。明細書で使用される“含む”の意味は、特定特性、領域、整数、段階、動作、要素および／または成分を具体化し、他の特性、領域、整数、段階、動作、要素および／または成分の存在や付加を除外させるのではない。
ある部分が他の部分“の上に”または“上に”あると言及する場合、これは直ぐ他の部分の上にまたは上にあるか、その間に他の部分が伴われてもよい。対照的に、ある部分が他の部分の“真上に”あると言及する場合、その間に他の部分が介されない。
【００１５】
異なって定義してはいないが、ここに使用される技術用語および科学用語を含むすべての用語は本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が一般に理解する意味と同一な意味を有する。通常使用される辞典に定義された用語は関連技術文献と現在開示された内容に符合する意味を有するものと追加解釈され、定義されない限り理想的であるか非常に公式的な意味に解釈されない。
また、特に言及しない限り、％は重量％を意味し、１ｐｐｍは０．０００１重量％である。
本発明の一実施形態で追加元素をさらに含むことの意味は、追加元素の追加量だけ残部の鉄（Ｆｅ）を代替して含むことを意味する。
以下、本発明の実施形態について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、本発明は様々な異なる形態に実現でき、ここで説明する実施形態に限定されない。
【００１６】
本発明の一実施形態では、無方向性電磁鋼板内の組成、添加成分であるＳｉ、Ａｌ、Ｍｎの範囲を最適化するだけでなく、微量元素であるＧａ、Ｇｅの添加量を限定し、同時にＳｎ、Ｓｂ、Ｐなどの偏析元素を調節して、集合組織および磁性を顕著に改善する。
本発明の一実施形態による無方向性電磁鋼板は、重量％でＳｉ：２．０〜３．５％、Ａｌ：０．３〜２．５％、Ｍｎ：０．３〜３．５％、Ｓｎ：０．００３０〜０．２％、Ｓｂ：０．００３０〜０．１５％、Ｐ：０．００４０〜０．１８％、およびＧａおよびＧｅのうちの１種以上をそれぞれ単独またはその合計量で０．０００５〜０．０３％および残部はＦｅおよび避けられない不純物を含む。
【００１７】
まず、無方向性電磁鋼板の成分限定の理由から説明する。
Ｓｉ：２．０〜３．５重量％
ケイ素（Ｓｉ）は、材料の比抵抗を高めて鉄損を低める役割を果たし、過度に少なく添加される場合、高周波鉄損改善効果が不足することがある。逆に、過度に多く添加される場合、材料の硬度が上昇して冷間圧延性が極度に悪化して生産性および打抜き性が低下する虞がある。したがって、上記の範囲でＳｉを添加することが好ましい。さらに具体的に、Ｓｉは２．３〜３．３重量％含むことがより好ましい。
【００１８】
Ａｌ：０．３〜２．５重量％
アルミニウム（Ａｌ）は、材料の比抵抗を高めて鉄損を低める役割を果たし、過度に少なく添加されれば、高周波鉄損低減に効果がなく窒化物が微細に形成されて磁性を低下させる虞がある。逆に、過度に多く添加されれば、製鋼と連続鋳造などのすべての工程上に問題を発生させて生産性を大きく低下させる虞がある。したがって、上記の範囲でＡｌを添加することが好ましい。さらに具体的に、Ａｌを０．５〜１．５重量％含むことがより好ましい。
【００１９】
Ｍｎ：０．３〜３．５重量％
マンガン（Ｍｎ）は、材料の比抵抗を高めて鉄損を改善し硫化物を形成させる役割を果たし、過度に少なく添加されれば、ＭｎＳが微細に析出されて磁性を低下させることがある。逆に、過度に多く添加されれば、磁性に不利な［１１１］集合組織の形成を助長して磁束密度が減少する虞がある。したがって、前述上記の範囲でＭｎを添加することが好ましい。さらに具体的に、Ｍｎを１〜３．３重量％含むことがより好ましい。
【００２０】
Ｓｎ：０．００３０〜０．２重量％およびＳｂ：０．００３０〜０．１５重量％
錫（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）は、材料の集合組織を改善し表面酸化を抑制する役割を果たすので、磁性を向上させるために添加することができる。ＳｎおよびＳｂの添加量がそれぞれ過度に少なければ、その効果が微小であることがある。ＳｎまたはＳｂが過度に多く添加されれば、結晶粒界偏析が激しくなって集合組織の直接度が減少し、硬度が上昇して冷延板破断を起こす虞がある。したがって、Ｓｎ、Ｓｂそれぞれ０．２重量％以下、０．１重量％以下で添加することが好ましい。ＳｎおよびＳｂの含量が０．２重量％以下である場合、冷間圧延が容易に行われ得る。さらに具体的に、Ｓｎを０．００５〜０．１５重量％およびＳｂを０．００５〜０．１３重量％含むことがより好ましい。
【００２１】
Ｐ：０．００４０〜０．１８重量％
リン（Ｐ）は、材料の比抵抗を高める役割を果たすだけでなく、粒界に偏析して集合組織を改善して磁性を向上させる役割を果たす。Ｐの添加量が過度に少なければ、偏析量が過度に少なくて集合組織改善効果がないことがある。Ｐの添加量が過度に多ければ、磁性に不利な集合組織の形成を招いて集合組織改善の効果がなく、粒界に過度に偏析して圧延性が低下し生産が難しくなる虞がある。さらに具体的に、Ｐを０．００７〜０．１７重量％含むことが好ましい。
【００２２】
ＧａおよびＧｅ：０．０００５〜０．０３重量％
ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）は、鋼板の表面および結晶粒界に偏析して焼鈍時表面酸化を抑制し集合組織を改善する役割を果たす。本発明の一実施形態で、ＧａおよびＧｅのうちの１種以上が含まれてもよい。即ち、Ｇａのみを単独で含むか、Ｇｅのみを単独で含むか、ＧａおよびＧｅを同時に含むことができる。Ｇｅのみを単独で含む場合、Ｇｅが０．０００５〜０．０３重量％含まれてもよい。Ｇａのみを単独で含む場合、Ｇａが０．０００５〜０．０３重量％含まれてもよい。ＧａおよびＧｅを同時に含む場合、ＧａおよびＧｅの合計量が０．０００５〜０．０３重量％になるように含まれてもよい。ＧａおよびＧｅのうちの１種以上が過度に少なく添加されれば、その効果がなく、過度に多く添加されれば、結晶粒界に偏析されて材料の靭性を低下させて磁性改善と比較して生産性が低下するので好ましくない。具体的に、ＧａおよびＧｅを同時に含み、Ｇａを０．０００５〜０．０２重量％およびＧｅを０．０００５〜０．０２重量％含むことができる。さらに具体的に、Ｇａを０．０００５〜０．０１重量％およびＧｅを０．０００５〜０．０１重量％含むことが好ましい。
【００２３】
Ｎ：０．００４０重量％以下
窒素（Ｎ）は、母材内部に微細で長いＡｌＮ析出物を形成するだけでなく、その他の不純物と結合して微細な窒化物を形成し結晶粒成長を抑制して鉄損を悪化させるので、０．００４０重量％以下、より具体的には０．００３０重量％以下に制限することがよい。
【００２４】
Ｃ：０．００４０重量％以下
炭素（Ｃ）は、磁気時効を起こしその他の不純物元素と結合して炭化物を生成し磁気的特性を低下させるので、０．００４０重量％以下、より具体的には、０．００３０重量％以下に制限することがよい。
【００２５】
Ｓ：０．００４０重量％以下
硫黄（Ｓ）は、Ｍｎと反応してＭｎＳなどの硫化物を形成し結晶粒成長性を低下させ磁区移動を抑制する役割を果たすので、０．００４０重量％以下に制御することが好ましい。より具体的には、０．００３０重量％以下に制限することがより好ましい。
【００２６】
Ｔｉ：０．００３０重量％以下
チタン（Ｔｉ）は、炭化物または窒化物を形成して結晶粒成長性および磁区移動を抑制する役割を果たすので、０．００３０重量％以下、より具体的には、０．００２０重量％以下に制限することがよい。
【００２７】
Ｎｂ：０．００３０重量％以下
ニオブ（Ｎｂ）は、炭化物または窒化物を形成して結晶粒成長性および磁区移動を抑制する役割を果たすので、０．００３０重量％以下、より具体的には、０．００２０重量％以下に制限することが好ましい。
【００２８】
Ｖ：０．００３０重量％以下
バナジウム（Ｖ）は、炭化物または窒化物を形成して結晶粒成長性および磁区移動を抑制する役割を果たすので、０．００３０重量％以下、より具体的には、０．００２０重量％以下に制限することが好ましい。
【００２９】
その他の不純物
前述の元素以外にもＭｏ、Ｍｇ、Ｃｕなどのやむをえず混入される不純物が含まれてもよい。これら元素は、微量であるが、鋼内介在物形成などによる磁性悪化を招くことがあるので、Ｍｏ、Ｍｇ：それぞれ０．００５重量％以下、Ｃｕ：０．０２５重量％以下に管理されなければならない。
【００３０】
本発明の一実施形態による無方向性電磁鋼板は、下記式１を満足する。
［式１］
０．０５≦（［Ｓｎ］＋［Ｓｂ］）／［Ｐ］≦２５
（但し、［Ｓｎ］、［Ｓｂ］および［Ｐ］はそれぞれ、Ｓｎ、ＳｂおよびＰの含量（重量％）を示す。）
式１の値が０．０５未満である場合、Ｐの偏析が過度で、磁性に不利な＜１１１＞方向が鋼板圧延面法線方向（ＮＤ方向）に１５度以内で平行に置かれている集合組織（以下、＜１１１＞／／ＮＤ集合組織ともいう）の形成を助長して磁性が低下することがある。式１の値が２５を超過する場合には結晶粒成長性が低下して集合組織改善効果がなく、焼鈍温度が過度に高めて焼鈍生産性も低下することがある。
【００３１】
本発明の一実施形態による無方向性電磁鋼板は、下記式２を満足することができる。
［式２］
０．２≦（［Ｓｉ］＋［Ａｌ］＋０．５×［Ｍｎ］）／（（［Ｇａ］＋［Ｇｅ］）×１０００）≦５．２７
（但し、［Ｓｉ］、［Ａｌ］、［Ｍｎ］、［Ｇａ］および［Ｇｅ］はそれぞれ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｎ、ＧａおよびＧｅの含量（重量％）を示す。）
式２の値が０．２未満である場合、ＧａおよびＧｅの添加効果が微小であって、磁性が低下することがある。式２の値が５．２７を超過するようになれば、ＧａおよびＧｅの多量添加によって集合組織が低下し、飽和磁束密度が減少して高周波磁性改善効果がなくなることがある。
【００３２】
本発明の一実施形態による無方向性電磁鋼板は、下記式３を満足することができる。
［式３］
３．３≦（［Ｓｉ］＋［Ａｌ］＋０．５×［Ｍｎ］）≦５．５
（但し、［Ｓｉ］、［Ａｌ］および［Ｍｎ］はそれぞれ、Ｓｉ、ＡｌおよびＭｎの含量（重量％）を示す。）
前述の式３の値を満足する時、冷間圧延性を確保することができる。
本発明の一実施形態では、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐなどの偏析元素およびＧａおよびＧｅを特定量添加することによって集合組織が改善される。より具体的に、鋼板厚さの１／２ｔ〜１／４ｔ領域をＸＲＤ試験する時、集合組織の強度比がＰ２００／（Ｐ２１１＋Ｐ３１０）≧０．５を満足することができる。この時、１／２ｔとは全体鋼板厚さにおいて１／２厚さを意味し、１／４ｔとは全体鋼板厚さにおいて１／４厚さを意味し、Ｐ２００はＸＲＤ試験から出た２００面１５度以内で得られた回折ピークの強度を意味し、Ｐ２１１は２１１面１５度以内で得られた回折ピークの強度を意味し、Ｐ３１１は３１１面１５度以内で得られた回折強度のピークを意味する。＜２００＞方向が鋼板圧延面法線方向に１５度以内で平行に置かれている集合組織（即ち、＜２００＞／／ＮＤ）は磁化容易軸が含まれていて、その比率が多いほど磁性に役立つ。また、＜２１１＞方向が鋼板圧延面法線方向に１５度以内で平行に置かれている集合組織（即ち、＜２１１＞／／ＮＤ）および＜３１０＞面が鋼板圧延面法線方向に１５度以内で平行に置かれている集合組織（即ち、＜３１０＞／／ＮＤ）は磁化困難軸に近くて、その比率が少ないほど磁性に役立つ。本発明の一実施形態では改善された集合組織を通じて低磁場領域で磁性改善効果を得たし、これは高周波鉄損改善に核心的な役割を果たすと分析される。
【００３３】
本発明の一実施形態による無方向性電磁鋼板は、平均結晶粒径が５０〜９５μｍであってもよい。前述の範囲で高周波鉄損が優れる。
本発明の一実施形態による無方向性電磁鋼板は、透磁率および保磁力が向上して高速回転に適する。結果的に、環境にやさしい自動車のモータに適用する時、走行距離向上に寄与することができる。具体的に、本発明の一実施形態による無方向性電磁鋼板は、１００Ａ／ｍでの透磁率が８０００以上であり、Ｂ＝２．０Ｔでの保磁力が４０Ａ／ｍ以下であってもよい。
本発明の一実施形態による無方向性電磁鋼板は、比抵抗が５５〜７５μΩ・ｃｍであってもよい。比抵抗が過度に高ければ、磁束密度が低下してモータに適しなくなる。
【００３４】
本発明の一実施形態による無方向性電磁鋼板の製造方法は、重量％でＳｉ：２．０〜３．５％、Ａｌ：０．３〜２．５％、Ｍｎ：０．３〜３．５％、Ｓｎ：０．００３０〜０．２％、Ｓｂ：０．００３０〜０．１５％、Ｐ：０．００４０〜０．１８％およびＧａおよびＧｅのうちの１種以上をそれぞれ単独またはその合計量で０．０００５〜０．０３％および残部はＦｅおよび避けられない不純物を含み、下記式１および式２を満足するスラブを製造する段階、スラブを加熱する段階、スラブを熱間圧延して熱延板を製造する段階、熱延板を冷間圧延して冷延板を製造する段階、および冷延板を最終焼鈍する段階を含む。
［式１］
０．２≦（［Ｓｉ］＋［Ａｌ］＋０．５×［Ｍｎ］）／（（［Ｇａ］＋［Ｇｅ］）×１０００）≦５．２７
［式２］
０．０５≦（Ｓｎ＋Ｓｂ）／Ｐ≦２５
（但し、［Ｓｉ］、［Ａｌ］、［Ｍｎ］、［Ｓｎ］、［Ｓｂ］、［Ｐ］、［Ｇａ］および［Ｇｅ］はそれぞれ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐ、ＧａおよびＧｅの含量（重量％）を示す。）
【００３５】
まず、スラブを製造する。スラブ内の各組成の添加比率を限定した理由は、前述の無方向性電磁鋼板の組成限定理由と同一なので、繰り返される説明を省略する。後述の熱間圧延、熱延板焼鈍、冷間圧延、最終焼鈍などの製造過程でスラブの組成は実質的に変動しないので、スラブの組成と無方向性電磁鋼板の組成が実質的に同一である。
スラブは、溶鋼にＳｉ合金鉄、Ａｌ合金鉄、およびＭｎ合金鉄を添加する段階、溶鋼にＧａおよびＧｅのうちの１種以上を添加する段階、およびＳｎ、ＳｂおよびＰを添加して連続鋳造して製造することができる。Ｓｉ合金鉄、Ａｌ合金鉄、Ｍｎ合金鉄、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐなどは、前述のスラブの組成範囲に該当するように調節して投入することができる。
【００３６】
その次に、スラブを加熱する。具体的に、スラブを加熱炉に装入して１１００〜１２５０℃で加熱する。１２５０℃を超過する温度で加熱時、析出物が再溶解されて熱間圧延以後微細に析出されることがある。
加熱されたスラブは、２〜２．３ｍｍで熱間圧延して熱延板に製造される。熱延板を製造する段階で、熱間仕上げ圧延温度は８００〜１０００℃であってもよい。
熱延板を製造する段階以後、熱延板を熱延板焼鈍する段階をさらに含んでもよい。この時、熱延板焼鈍温度は１０５０〜１１５０℃に調節して、磁性に有利な結晶方位を増加させることができる。熱延板焼鈍温度が１０５０℃未満であれば、組織は十分に成長するが、磁性に不利な（２１１）面の強度が磁性に有利な（２００）面の強度より強くて磁束密度の上昇効果が少なく、焼鈍温度が１，１５０℃を超過すれば、（２１１）面の強度が再び増加して磁気特性が低下し、また、板状の変形によって圧延作業性が悪くなる虞があるので、その温度範囲は１０５０〜１１５０℃に制限する。この温度範囲内では、（２１１）の面強度より（２００）の面強度がさらに強くて集合組織が改善される。熱延板焼鈍は必要によって磁性に有利な方位を増加させるために行われることであり、省略も可能である。
【００３７】
その次に、熱延板を酸洗し、所定の板厚になるように冷間圧延する。熱延板厚さによって異なって適用できるが、７０〜９５％の圧下率を適用して最終厚さが０．２〜０．６５ｍｍになるように冷間圧延することができる。
最終冷間圧延された冷延板は、平均結晶粒径が５０〜９５μｍになるように最終焼鈍を実施する。最終焼鈍温度は、７５０〜１０５０℃であってもよい。最終焼鈍温度が過度に低ければ再結晶が十分に発生せず、最終焼鈍温度が過度に高ければ結晶粒の急激な成長が発生して磁束密度と高周波鉄損が低下する虞がある。さらに具体的に、９００〜１０００℃の温度で最終焼鈍することができる。最終焼鈍過程で前段階の冷間圧延段階で形成された加工組織が全て（即ち、９９％以上）再結晶できる。
【００３８】
以下、本発明の好ましい実施例および比較例を記載する。しかし、下記の実施例は本発明の好ましい一実施例に過ぎず、本発明が下記の実施例に限定されるのではない。
【実施例】
【００３９】
下記表１のように組成されるスラブを製造した。表１に記載された成分以外のＣ、Ｓ、Ｎ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖなどは全て０．００３％以下に制御した。スラブを１１５０℃で加熱し、８５０℃で熱間仕上げ圧延して板厚２．０ｍｍの熱延板を製作した。熱間圧延された熱延板は１１００℃で４分間焼鈍した後に酸洗いした。その後、冷間圧延して板厚を０．２５ｍｍにした後、１０００℃温度で３８秒間最終焼鈍を行った。磁性はＳｉｎｇｌｅ  Ｓｈｅｅｔ  ｔｅｓｔｅｒを用いて圧延方向および垂直方向の平均値で決定して下記表２に示した。透磁率は１００Ａ／ｍでの透磁率であり、保磁力はＢ＝２．０Ｔでの保磁力である。集合組織は１／２ｔまで鋼板を切削し、ＸＲＤ（Ｘ線回折分析）試験方法を用いてそれぞれの面強度を求めた。
【００４０】
【表１】
2021509447.tif 000002
【００４１】
【表２】
2021509447.tif 000003
【００４２】
表１および表２に示されているように、実施例の鋼種の場合、集合組織が改善されて透磁率が大きく保磁力が小さい。反面、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐの添加量が本発明の範囲を逸脱する比較例の鋼種の場合、集合組織が改善されずに透磁率および保磁力が低下した。
【００４３】
本発明は上記の実施例に限定されるわけではなく、互いに異なる多様な形態に製造でき、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は本発明の技術的な思想や必須の特徴を変更せず他の具体的な形態に実施できるということが理解できるはずである。したがって、以上で記述した実施例はすべての面で例示的なものであり限定的ではないと理解しなければならない。
【手続補正書】
【提出日】令和2年6月29日(2020.6.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％でＳｉ：２．０〜３．５％、Ａｌ：０．３〜２．５％、Ｍｎ：０．３〜３．５％、Ｓｎ：０．００３０〜０．２％、Ｓｂ：０．００３０〜０．１５％、Ｐ：０．００４０〜０．１８％、およびＧａおよびＧｅのうちの１種以上をそれぞれ単独またはその合計量で０．０００５〜０．０３％および残部はＦｅおよび避けられない不純物からなり、下記式１を満足することを特徴とする無方向性電磁鋼板。
［式１］
０．０５≦（［Ｓｎ］＋［Ｓｂ］）／［Ｐ］≦２５
（但し、［Ｓｎ］、［Ｓｂ］および［Ｐ］はそれぞれ、Ｓｎ、ＳｂおよびＰの含量（重量％）を示す。）
【請求項２】
Ｎ：０．００４０％以下（０％を除外する）、Ｃ：０．００４０％以下（０％を除外する）、Ｓ：０．００４０％以下（０％を除外する）、Ｔｉ：０．００３０％以下（０％を除外する）、Ｎｂ：０．００３０％以下（０％を除外する）およびＶ：０．００４０％以下（０％を除外する）のうちの１種以上をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の無方向性電磁鋼板。
【請求項３】
下記式２を満足することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無方向性電磁鋼板。
［式２］
０．２≦（［Ｓｉ］＋［Ａｌ］＋０．５×［Ｍｎ］）／（（［Ｇａ］＋［Ｇｅ］）×１０００）≦５．２７
（但し、［Ｓｉ］、［Ａｌ］、［Ｍｎ］、［Ｇａ］および［Ｇｅ］はそれぞれ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｎ、ＧａおよびＧｅの含量（重量％）を示す。）
【請求項４】
Ｇａ：０．０００５〜０．０２重量％およびＧｅ：０．０００５〜０．０２重量％含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の無方向性電磁鋼板。
【請求項５】
下記式３を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の無方向性電磁鋼板。
［式３］
３．３≦（［Ｓｉ］＋［Ａｌ］＋０．５×［Ｍｎ］）≦５．５
（但し、［Ｓｉ］、［Ａｌ］および［Ｍｎ］はそれぞれ、Ｓｉ、ＡｌおよびＭｎの含量（重量％）を示す。）
【請求項６】
鋼板厚さの１／２ｔ〜１／４ｔ領域をＸＲＤ試験する時、集合組織の強度比がＰ２００／（Ｐ２１１＋Ｐ３１０）≧０．５を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の無方向性電磁鋼板。
（但し、１／２ｔとは全体鋼板厚さにおいて１／２厚さを意味し、１／４ｔとは全体鋼板厚さにおいて１／４厚さを意味し、Ｐ２００はＸＲＤ試験から出た２００面１５度以内で得られた回折ピークの強度を意味し、Ｐ２１１は２１１面１５度以内で得られた回折ピークの強度を意味し、Ｐ３１１は３１１面１５度以内で得られた回折強度のピークを意味する。）
【請求項７】
平均結晶粒径が５０〜９５μｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の無方向性電磁鋼板。
【請求項８】
重量％でＳｉ：２．０〜３．５％、Ａｌ：０．３〜２．５％、Ｍｎ：０．３〜３．５％、Ｓｎ：０．００３０〜０．２％、Ｓｂ：０．００３０〜０．１５％、Ｐ：０．００４０〜０．１８％およびＧａおよびＧｅのうちの１種以上をそれぞれ単独またはその合計量で０．０００５〜０．０３％および残部はＦｅおよび避けられない不純物からなり、下記式１を満足するスラブを製造する段階、
前記スラブを加熱する段階、
前記スラブを熱間圧延して熱延板を製造する段階、
前記熱延板を冷間圧延して冷延板を製造する段階および
前記冷延板を最終焼鈍する段階を含むことを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
［式１］
０．０５≦（［Ｓｎ］＋［Ｓｂ］）／［Ｐ］≦２５
（但し、［Ｓｎ］、［Ｓｂ］および［Ｐ］はそれぞれ、Ｓｎ、ＳｂおよびＰの含量（重量％）を示す。）
【請求項９】
前記スラブは、Ｎ：０．００４０％以下（０％を除外する）、Ｃ：０．００４０％以下（０％を除外する）、Ｓ：０．００４０％以下（０％を除外する）、Ｔｉ：０．００３０％以下（０％を除外する）、Ｎｂ：０．００３０％以下（０％を除外する）およびＶ：０．００４０％以下（０％を除外する）のうちの１種以上をさらに含む、請求項８に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１０】
前記スラブは、下記式２を満足することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
［式２］
０．２≦（［Ｓｉ］＋［Ａｌ］＋０．５×［Ｍｎ］）／（（［Ｇａ］＋［Ｇｅ］）×１０００）≦５．２７
（但し、［Ｓｉ］、［Ａｌ］、［Ｍｎ］、［Ｇａ］および［Ｇｅ］はそれぞれ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｎ、ＧａおよびＧｅの含量（重量％）を示す。）
【請求項１１】
前記スラブは、Ｇａ：０．０００５〜０．０２重量％およびＧｅ：０．０００５〜０．０２重量％含むことを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれか一項に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１２】
前記スラブは、下記式３を満足することを特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれか一項に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
［式３］
３．３≦（［Ｓｉ］＋［Ａｌ］＋０．５×［Ｍｎ］）≦５．５
（但し、［Ｓｉ］、［Ａｌ］および［Ｍｎ］はそれぞれ、Ｓｉ、ＡｌおよびＭｎの含量（重量％）を示す。）
【請求項１３】
前記熱延板を製造する段階以後、
前記熱延板を熱延板焼鈍する段階をさらに含むことを特徴とする請求項８乃至請求項１２のいずれか一項に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１４】
前記熱延板焼鈍する段階で、前記熱延板を１０５０〜１１５０℃の温度で焼鈍することを特徴とする請求項１３に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
本発明の一実施形態による無方向性電磁鋼板の製造方法は、重量％でＳｉ：２．０〜３．５％、Ａｌ：０．３〜２．５％、Ｍｎ：０．３〜３．５％、Ｓｎ：０．００３０〜０．２％、Ｓｂ：０．００３０〜０．１５％、Ｐ：０．００４０〜０．１８％およびＧａおよびＧｅのうちの１種以上をそれぞれ単独またはその合計量で０．０００５〜０．０３％および残部はＦｅおよび避けられない不純物を含み、下記式１および式２を満足するスラブを製造する段階、スラブを加熱する段階、スラブを熱間圧延して熱延板を製造する段階、熱延板を冷間圧延して冷延板を製造する段階、および冷延板を最終焼鈍する段階を含む。
［式１］
０．０５≦（Ｓｎ＋Ｓｂ）／Ｐ≦２５
［式２］
０．２≦（［Ｓｉ］＋［Ａｌ］＋０．５×［Ｍｎ］）／（（［Ｇａ］＋［Ｇｅ］）×１０００）≦５．２７
（但し、［Ｓｉ］、［Ａｌ］、［Ｍｎ］、［Ｓｎ］、［Ｓｂ］、［Ｐ］、［Ｇａ］および［Ｇｅ］はそれぞれ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐ、ＧａおよびＧｅの含量（重量％）を示す。）
【国際調査報告】
2021509447.tif 000004
2021509447.tif 000005
2021509447.tif 000006
2021509447.tif 000007