(57)【要約】【課題】鋼板内部に内部酸化層を形成し、絶縁特性、加工性および磁性が同時に優れた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】本発明の一実施例による無方向性電磁鋼板は、重量％で、Ｓｉ：２．５〜６．０％、Ａｌ：０．２〜３．５％、Ｍｎ：０．２〜４．５％、Ｃｒ：０．０１〜０．２％、Ｐ：０．００５〜０．０８％、Ｍｇ：０．０００５〜０．０５％および残部はＦｅおよび不可避不純物を含み、下記数１を満足し、素地鋼板の内部に０．２〜５μｍ厚さの内部酸化層が形成される。［数１］  −２．５≦［Ｐ］／［Ｃｒ］−［Ｍｇ］×１００≦６．５（数１において、［Ｐ］、［Ｃｒ］および［Ｍｇ］はそれぞれＰ、ＣｒおよびＭｇの含有量（重量％）を表す。）【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、Ｓｉ：２．５〜６．０％、Ａｌ：０．２〜３．５％、Ｍｎ：０．２〜４．５％、Ｃｒ：０．０１〜０．２％、Ｐ：０．００５〜０．０８％、Ｍｇ：０．０００５〜０．０５％および残部はＦｅおよび不可避不純物からなり、下記数１を満足し、素地鋼板の内部に０．２〜５μｍ厚さの内部酸化層が形成された、ことを特徴とする無方向性電磁鋼板。
［数１］
−２．５≦［Ｐ］／［Ｃｒ］−［Ｍｇ］×１００≦６．５
（数１において、［Ｐ］、［Ｃｒ］および［Ｍｇ］はそれぞれＰ、ＣｒおよびＭｇの含有量（重量％）を表す。）
【請求項２】
前記内部酸化層は、前記素地鋼板の表面から前記素地鋼板の内部方向に５μｍ以下の範囲に形成された、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】
前記内部酸化層は、Ｃｒ２Ｏ３またはＭｇＯの中の１種以上の酸化物を含む、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４】
前記内部酸化層と前記素地鋼板の界面の平均粗度は１〜５μｍ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５】
前記素地鋼板の表面に接し、前記素地鋼板の内部方向に形成された表面酸化層をさらに含む、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６】
前記内部酸化層および前記表面酸化層は、酸素を０．０５重量％以上含む、ことを特徴とする請求項５に記載の無方向性電磁鋼板。
【請求項７】
前記内部酸化層の厚さが前記表面酸化層の厚さより厚い、ことを特徴とする請求項５に記載の無方向性電磁鋼板。
【請求項８】
前記無方向性電磁鋼板の比抵抗は、４５μΩ・ｃｍ以上である、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９】
前記無方向性電磁鋼板は、Ｃ、Ｓ、Ｎ、Ｔｉ、ＮｂおよびＶの中の１種以上をそれぞれ０．００４重量％以下でさらに含む、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１０】
重量％で、Ｓｉ：２．５〜６．０％、Ａｌ：０．２〜３．５％、Ｍｎ：０．２〜４．５％、Ｃｒ：０．０１〜０．２％、Ｐ：０．００５〜０．０８％、Ｍｇ：０．０００５〜０．０５％および残部はＦｅおよび不可避不純物からなり、下記数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、を含み、
前記最終焼鈍する段階は、昇温速度１５℃／秒以上で昇温する急速昇温段階、一般昇温段階、および均熱段階、を含み、
前記急速昇温段階は、露点温度−１０〜６０℃で行われる、ことを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
［数１］
−２．５≦［Ｐ］／［Ｃｒ］−［Ｍｇ］×１００≦６．５
（数１において、［Ｐ］、［Ｃｒ］および［Ｍｇ］はそれぞれスラブ内のＰ、ＣｒおよびＭｇの含有量（重量％）を表す。）
【請求項１１】
前記急速昇温段階は、前記冷延板を４５０〜６００℃まで昇温する、ことを特徴とする請求項１０に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１２】
前記一般昇温段階は昇温速度が１〜１５℃／秒であり、露点温度−５０〜−２０℃で行われる、ことを特徴とする請求項１０に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１３】
前記均熱段階の均熱温度は、８５０〜１０５０℃である、ことを特徴とする請求項１０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】
無方向性電磁鋼板およびその製造方法に係り、詳しくは、鋼板にＰ、Ｃｒ、Ｍｇ元素を適量添加して鋼板内部に内部酸化層を形成し、絶縁特性、加工性および磁性が同時に優れた無方向性電磁鋼板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
省エネルギ、微細粉塵発生の低減および温室ガス低減など地球環境の改善のために電気エネルギの効率的な使用が大きな課題になっている。現在発電される全体電気エネルギの５０％以上が電動機で消費されているので、電気の効率的な使用のためには電動機の高効率化が必ず必要な実情である。
【０００３】
最近、環境に優しい自動車（ハイブリッド、プラグインハイブリッド、電気自動車、燃料電池車）分野が急激に発展するにつれ、高効率駆動モータに対する関心が急増しており、さらに家電用高効率モータ、重電機用スーパープレミアムモータなど高効率化に対する認識および政府規制が持続しており、効率的な電気エネルギ使用のための要求がこれまで以上に高いと言える。
【０００４】
一方、モータの素材として使用される電磁鋼板は、渦電流損失を低減するために薄い鋼板を複数枚積み重ねて製作し、この時、各鋼板は絶縁が維持されて電流が流れない状態にならなければならない。このために電磁鋼板の表面には絶縁コーティングを塗布している。
【０００５】
通常絶縁コーティングは、有、無機複合材料で構成されている。この絶縁コーティングは積層された上下鋼板間絶縁を維持させて渦電流損失を低減させるので、厚く塗布して鋼板を完全絶縁させるとモータ効率がより向上する長所がある。しかし、絶縁コート層の厚さが増加すると、占積率の低下によりモータ効率が低下し、打ち抜き時の粉塵など異物の形成により金型損傷が発生して生産性が低下する問題がある。したがって、絶縁コーティングを最小限にして塗布してコート層の厚さを薄くしながらも絶縁性を確保する必要がある。
【０００６】
従来においては素地鋼板の内部に酸化層を形成する技術が一部提案された。しかし、Ｐ、ＣｒおよびＭｇを適量添加せず、目的とする絶縁特性および磁性を十分に確保できない限界があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の一実施例は、無方向性電磁鋼板およびその製造方法を提供する。具体的には、鋼板にＰ、Ｃｒ、Ｍｇ元素を適量添加し、鋼板内部に内部酸化層を形成し、絶縁特性、加工性および磁性が同時に優れた無方向性電磁鋼板およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施例による無方向性電磁鋼板は、重量％で、Ｓｉ：２．５〜６．０％、Ａｌ：０．２〜３．５％、Ｍｎ：０．２〜４．５％、Ｃｒ：０．０１〜０．２％、Ｐ：０．００５〜０．０８％、Ｍｇ：０．０００５〜０．０５％および残部はＦｅおよび不可避不純物からなり、下記数１を満足し、素地鋼板の内部に０．２〜５μｍ厚さの内部酸化層が形成される。
［数１］
−２．５≦［Ｐ］／［Ｃｒ］−［Ｍｇ］×１００≦６．５
（数１において、［Ｐ］、［Ｃｒ］および［Ｍｇ］はそれぞれＰ、ＣｒおよびＭｇの含有量（重量％）を表す。）
【０００９】
前記内部酸化層は、前記素地鋼板の表面から前記素地鋼板の内部方向に５μｍ以下の範囲に形成され得る。
【００１０】
前記内部酸化層は、Ｃｒ２Ｏ３またはＭｇＯの中の１種以上の酸化物を含み得る。
【００１１】
前記内部酸化層と前記素地鋼板の界面の平均粗度は、１〜５μｍでありうる。
【００１２】
前記素地鋼板の表面に接し、前記素地鋼板の内部方向に形成された表面酸化層をさらに含み得る。
【００１３】
前記内部酸化層および表面酸化層は、酸素を０．０５重量％以上含み得る。
前記内部酸化層の厚さが前記表面酸化層の厚さより厚くてもよい。
【００１４】
本発明の一実施例による無方向性電磁鋼板の比抵抗は、４５μΩ・ｃｍ以上でありうる。
【００１５】
本発明の一実施例による無方向性電磁鋼板は、Ｃ、Ｓ、Ｎ、Ｔｉ、ＮｂおよびＶの中の１種以上をそれぞれ０．００４重量％以下でさらに含み得る。
【００１６】
本発明の一実施例による無方向性電磁鋼板の製造方法は、重量％で、Ｓｉ：２．５〜６．０％、Ａｌ：０．２〜３．５％、Ｍｎ：０．２〜４．５％、Ｃｒ：０．０１〜０．２％、Ｐ：０．００５〜０．０８％、Ｍｇ：０．０００５〜０．０５％および残部はＦｅおよび不可避不純物からなり、下記数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。
【００１７】
最終焼鈍する段階は、昇温速度１５℃／秒以上で昇温する急速昇温段階、一般昇温段階、および均熱段階、を含み、急速昇温段階は露点温度−１０〜６０℃で行われる。
【００１８】
前記急速昇温段階は、冷延板を４５０〜６００℃まで昇温する。
【００１９】
前記一般昇温段階は、昇温速度が１〜１５℃／秒であり、露点温度−５０〜−２０℃で行われ得る。
【００２０】
前記均熱段階の均熱温度は、８５０〜１０５０℃でありうる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の一実施例による無方向性電磁鋼板は、鋼板にＰ、Ｃｒ、Ｍｇ元素を適量添加し、鋼板内部に内部酸化層を形成し、絶縁特性、加工性および磁性が同時に優れた無方向性電磁鋼板を得ることができる。
【００２２】
したがって、絶縁層の厚さを最小化することができ、これによって占積率が上昇し、無方向性電磁鋼板から製造されるモータの効率が向上する。
【００２３】
究極的には環境に優しい自動車用モータ、高効率家電用モータ、スーパープレミアム級の電動機を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施例による無方向性電磁鋼板の概略的な側断面図である。
【図２】鋼種で製造した無方向性電磁鋼板の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
第１、第２および第３等の用語を、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うが、これらに限定されない。これらの用語は、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使う。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され得る。
【００２６】
ここで使用する専門用語は、単に特定実施例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。ここで使用する単数形は文面にこれと明確に反対の意味を示さない限り複数形も含む。明細書で使う「含む」の意味は、特定の特性、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ものではない。
【００２７】
ある部分が他の部分「上に」または「の上に」あると言及する場合、これは他の部分のすぐ上または上にあるか、その間に他の部分が介在し得る。一方、ある部分が他の部分の「すぐ上に」あると言及する場合、その間に他の部分が介在しない。
【００２８】
特に定義していないが、ここに使われる技術用語および科学用語を含むすべての用語は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が一般的に理解する意味と同じ意味を有する。普通使われる辞書で定義されている用語は、関連技術文献と開示する内容に合う意味を有するものと解釈され、定義しない限り理想的や公式的過ぎる意味に解釈されない。
【００２９】
また、特記しない限り、％は重量％を意味し、１ｐｐｍは０．０００１重量％である。
【００３０】
本発明の一実施例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である鉄（Ｆｅ）を代替して含むことを意味する。
【００３１】
以下、本発明の実施例について本発明が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細に説明する。しかし、本発明は様々な異なる形態で実現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。
【００３２】
本発明の一実施例では無方向性電磁鋼板内の組成、特に主な添加成分であるＰ、Ｃｒ、Ｍｇの範囲を最適化し、鋼板内部に内部酸化層を形成し、絶縁特性、加工性および磁性を同時に改善する。
【００３３】
本発明の一実施例による無方向性電磁鋼板は、重量％で、Ｓｉ：２．５〜６．０％、Ａｌ：０．２〜３．５％、Ｍｎ：０．２〜４．５％、Ｃｒ：０．０１〜０．２％、Ｐ：０．００５〜０．０８％、Ｍｇ：０．０００５〜０．０５％および残部はＦｅおよび不可避不純物からなる。
【００３４】
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：２．５〜６．０重量％
ケイ素（Ｓｉ）は、材料の比抵抗を高めて鉄損を低下させる役割をし、過度に少なく添加される場合、高周波鉄損の改善効果が足りないこともある。反対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性が低下し得る。したがって、前述した範囲でＳｉを添加することができる。より具体的には、Ｓｉは２．６〜４．５重量％含み得る。
【００３５】
Ａｌ：０．２〜３．５重量％
アルミニウム（Ａｌ）は、材料の比抵抗を高めて鉄損を低下させる役割をし、添加量が過度に少ないと、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得る。反対に過度に多く添加されると、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得る。したがって、前述した範囲でＡｌを添加することができる。より具体的には、Ａｌを０．４〜３．３重量％含み得る。
【００３６】
Ｍｎ：０．２〜４．５重量％
マンガン（Ｍｎ）は、材料の比抵抗を高めて鉄損を改善して硫化物を形成させる役割をし、添加量が過度に少ないと、ＭｎＳが微細に析出されて磁性を低下させ得る。反対に過度に多く添加されると、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し得る。したがって、前述した範囲でＭｎを添加することができる。より具体的には、Ｍｎを０．３〜３．５重量％含み得る。
【００３７】
比抵抗４５μΩ・ｃｍ以上
比抵抗は、１３．２５＋１１．３×（［Ｓｉ］＋［Ａｌ］＋［Ｍｎ］／２）から計算された値である。この時、［Ｓｉ］、［Ａｌ］、［Ｍｎ］は、それぞれＳｉ、Ａｌ、Ｍｎの含有量（重量％）を表す。比抵抗が高いほど鉄損を低下させる役割をする。比抵抗が過度に低いと、鉄損が劣り高効率モータとしての使用は難しい。より具体的には、比抵抗は５０〜８０μΩ・ｃｍでありうる。
Ｃｒ：０．０１〜０．２重量％
【００３８】
クロム（Ｃｒ）は、耐食性元素として表面層に濃縮されて耐食性を向上させて酸化層の生成を抑制する役割をする。Ｃｒが過度に少なく含まれると、酸化が急激に進行して内部酸化層の形成を制御することが難しい。Ｃｒが過度に多く含まれると、反対に、酸化が抑制され、内部酸化層が形成されにくくなる。より具体的には、Ｃｒを０．０１５〜０．１５重量％含み得る。
【００３９】
Ｐ：０．００５〜０．０８重量％
リン（Ｐ）は、表面に濃縮され、内部酸化層の分率を制御する役割をする。Ｐの添加量が過度に少ないと均一な内部酸化層の形成が難しい。Ｐの添加量が過度に多いとＳｉ系酸化物の融点が変動し、内部酸化層が急激に形成される得る。したがって、前述した範囲でＰの含有量を制御することができる。より具体的には、Ｐを０．００５〜０．０７重量％含み得る。
【００４０】
Ｍｇ：０．０００５〜０．０５重量％
マグネシウム（Ｍｇ）は、酸化性雰囲気でＣｒ、Ｐの表面濃縮を図る役割をする。Ｍｇが過度に少なく含まれる時、前述した役割を適切に行うことはできない。Ｍｇを過度に多く含むと、Ｃｒ、Ｐの過度な表面濃縮で内部酸化層が厚く形成されて磁性の劣化を発生させる。したがって、前述した範囲でＭｇの含有量を制御することができる。より具体的には、Ｍｇを０．００１〜０．０３重量％含み得る。
【００４１】
本発明の一実施例による無方向性電磁鋼板は、下記数１を満足する。
［数１］
−２．５≦［Ｐ］／［Ｃｒ］−［Ｍｇ］×１００≦６．５
（数１において、［Ｐ］、［Ｃｒ］および［Ｍｇ］はそれぞれＰ、ＣｒおよびＭｇの含有量（重量％）を表す。）
【００４２】
［Ｐ］／［Ｃｒ］−［Ｍｇ］×１００値が−２．５未満では内部酸化層の形成がほとんど起きなく、反面、６．５を超える時、内部酸化層が過度に形成されて適切な範囲内で制御される必要がある。より具体的には、［Ｐ］／［Ｃｒ］−［Ｍｇ］×１００値は−１．５〜１．０である。
【００４３】
その他不純物
前述した元素の他にも炭素（Ｃ）、硫黄（Ｓ）、窒素（Ｎ）、チタニウム（Ｔｉ）、ニオビウム（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）等の不可避に混入される不純物が含まれ得る。
【００４４】
Ｎは、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖと結合して窒化物を形成し、結晶粒成長性を低下させる役割をする。
【００４５】
Ｃは、Ｎ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖなどと反応して微細な炭化物を作って結晶粒成長性および磁区移動を妨げる役割をする。
Ｓは、硫化物を形成して結晶粒成長性を劣位させる。
【００４６】
このように不純物元素をさらに含む場合、Ｃ、Ｓ、Ｎ、Ｔｉ、ＮｂおよびＶの中の１種以上をそれぞれ０．００４重量％以下で含み得る。
【００４７】
本発明の一実施例による無方向性電磁鋼板は、内部に内部酸化層を形成し、絶縁特性、加工性および磁性が同時に優れた効果を得ることができる。図１を参照し、本発明の一実施例による無方向性電磁鋼板の構造を説明する。図１の無方向性電磁鋼板は単に本発明を例示するためであり、本発明はこれに限定されるものではない。したがって、無方向性電磁鋼板の構造を多様に変形することができる。
【００４８】
図１に示すように、本発明の一実施例による無方向性電磁鋼板１００は素地鋼板１０の内部に内部酸化層１１が形成される。このように内部酸化層１１が形成されることによって、絶縁層２０を薄く形成しても、適切な絶縁特性を確保することができる。
【００４９】
内部酸化層１１は、素地鋼板１０の内部に形成されるものとして、素地鋼板１０の外部に形成される絶縁層２０とは区分される。より具体的には、内部酸化層１１は、素地鋼板１０の表面から素地鋼板１０の内部方向に５μｍ以下の範囲に形成され得る。素地鋼板１０の内部方向に５μｍ以下の範囲は図１にｇで表している。すなわち、素地鋼板１０の表面から内部酸化層１１の最内面までの距離が５μｍ以下でありうる。内部酸化層１１が過度に素地鋼板１０の内側に形成されると、すなわち、図１のｇが過度に大きいと、目的とする絶縁特性を得ることができず、かえって磁性特性が劣化する問題が発生し得る。図１のｇの最小値は内部酸化層１１の厚さになり、図１のｇが内部酸化層１１の厚さｄ１と同じである場合、内部酸化層１１が鋼板表面に接して形成されることを意味する。
【００５０】
内部酸化層１１の厚さｄ１は０．２〜５μｍでありうる。内部酸化層１１の厚さｄ１が過度に薄いと、目的とする絶縁特性を適切に確保できなくなる。内部酸化層１１の厚さｄ１が過度に厚いと、鋼板の磁性が劣化する問題が発生し得る。より具体的には、内部酸化層１１の厚さは１〜３μｍでありうる。
【００５１】
内部酸化層１１は素地鋼板１０と合金成分が同一であるが、酸素を０．０５重量％以上含む点で、酸素を極微量含む素地鋼板１０とは区別される。前述したように、素地鋼板１０はＣｒ、Ｍｇを含むので、内部酸化層１１での酸素およびＣｒ、Ｍｇが反応し、Ｃｒ２Ｏ３またはＭｇＯの中の１種以上の酸化物を形成することができる。より具体的には、内部酸化層１１は酸素を０．１重量％以上含み得る。
【００５２】
図１では内部酸化層１１と素地鋼板１０の界面が平たく表現されているが、実質的には図２のように非常に粗く形成される。これは製造過程で素地鋼板１０の内部に酸素が急激に流入し、素地鉄が酸化することにより生成されるからであり、粗く形成される方が絶縁において有利である。より具体的には、内部酸化層１１と素地鋼板１０の界面の平均粗度は１〜５μｍでありうる。この時界面は内部酸化層１１の上面および下面をすべて意味する。このように内部酸化層１１の表面に粗度が存在するので、本発明の一実施例で内部酸化層１１の厚さｄ１は、測定位置により変わり、内部酸化層１１の厚さｄ１とは鋼板全体に対する平均厚さを意味する。
【００５３】
図１に示すように、本発明の一実施例による無方向性電磁鋼板１００は、素地鋼板１０の表面に接し、素地鋼板１０の内部方向に形成された表面酸化層１２をさらに含み得る。表面酸化層１２は素地鋼板１０と合金成分が同一であるが、酸素を０．０５重量％以上含む点で、素地鋼板１０とは区別される。また、表面酸化層１２は内部酸化層１１より素地鋼板１０の表面の側に形成される点で内部酸化層１１とも区別される。
【００５４】
表面酸化層１２は、素地鋼板１０の表面に接して非常に薄く形成され得、内部酸化層１１の厚さｄ１が表面酸化層１２の厚さｄ２より厚い。内部酸化層１１の厚さｄ１が厚く形成される場合にのみ適切な絶縁特性および磁性を確保することができる。より具体的には、内部酸化層１１が表面酸化層１２厚さｄ２の２倍以上厚くてもよい。
【００５５】
図１に示すように、内部酸化層１１と表面酸化層１２との間に間隙が形成され得る。より具体的には、その間隙（ｇ−ｄ１−ｄ２）は、０．５〜３μｍでありうる。内部酸化層１１と表面酸化層１２との間に適切な間隙が形成される場合にのみ、絶縁特性および磁性をさらに確保することができる。間隙が形成された場合、図１に示すように、素地鋼板１０、内部酸化層１１、素地鋼板１０、表面酸化層１２順に層が形成される。このような間隙は、酸化性が高いＣｒ、Ｐ、Ｍｇが表面付近の特定部位に濃縮されるので形成される。
【００５６】
図１に示すように、素地鋼板１０上には絶縁層２０がさらに形成され得る。絶縁層２０は素地鋼板１０表面上、すなわち素地鋼板１０の外部に形成されるものであって、前述した内部酸化層１１および表面酸化層１２とは区別される。本発明の一実施例で内部酸化層１１が適切に形成されたので、絶縁層２０の厚さを薄く形成しても十分な絶縁性を確保することができる。絶縁層２０の厚さを薄く形成して占積率が増加し、打ち抜き時の金型損傷が低減される。具体的には、絶縁層２０の厚さは０．７〜１．０μｍでありうる。絶縁層２０については無方向性電磁鋼板の技術分野で広く知られているので、詳細な説明は省略する。
【００５７】
本発明の一実施例による無方向性電磁鋼板は、前述したように、絶縁特性および磁性を同時に確保することができる。絶縁特性は、絶縁層２０厚さ１μｍを基準として５．０Ωｃｍ２以上でありうる。具体的には６．０Ωｃｍ２以上でありうる。また、５０００Ａ／ｍの磁場で誘導される磁束密度Ｂ５０は１．６４Ｔ以上でありうる。０．２５ｍｍ厚さ基準に、４００Ｈｚの周波数で１．０Ｔの磁束密度を誘起した時の鉄損Ｗ１０／４００は１５．０Ｗ／ｋｇ以下でありうる。
【００５８】
本発明の一実施例による無方向性電磁鋼板の製造方法は、重量％で、Ｓｉ：２．５〜６．０％、Ａｌ：０．２〜３．５％、Ｍｎ：０．２〜４．５％、Ｃｒ：０．０１〜０．２％、Ｐ：０．００５〜０．０８％、Ｍｇ：０．０００５〜０．０５％および残部はＦｅおよび不可避不純物を含み、下記数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。
【００５９】
以下では各段階別に具体的に説明する。
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、前述した無方向性電磁鋼板の組成の限定理由と同様であるため、重複する説明は省略する。後述する熱間圧延、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。
【００６０】
次にスラブを加熱する。具体的にはスラブを加熱炉に裝入下で１１００〜１２５０℃で加熱する。１２５０℃を超える温度で加熱時析出物が再溶解されて熱間圧延以後に微細に析出され得る。
【００６１】
加熱したスラブは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仕上げ圧延温度は８００〜１０００℃でありうる。
【００６２】
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み得る。この時の熱延板焼鈍温度は８５０〜１１５０℃でありうる。熱延板焼鈍温度が８５０℃未満の場合、組織が成長しないか、または微細に成長して磁束密度の上昇効果が少なく、焼鈍温度が１１５０℃を超えると磁気特性がかえって低下し、板形状の変形により圧延作業性が悪くなる。より具体的には、温度範囲は９５０〜１１２５℃でありうる。さらに具体的には、熱延板の焼鈍温度は９００〜１１００℃である。熱延板焼鈍は必要に応じて磁性に有利な方位を増加させるために行われるため、省略することも可能である。
【００６３】
次に、熱延板を酸洗して所定の板厚みになるように冷間圧延する。熱延板厚さに応じて異なるように適用できるが、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。
【００６４】
最終冷間圧延された冷延板は最終焼鈍を実施する。この時、適切な内部酸化層の形成のために、最終焼鈍する段階は急速昇温段階、一般昇温段階および均熱段階を含む。
【００６５】
急速昇温段階は、冷延板を１５℃／秒以上の高い加熱速度で昇温する段階である。昇温速度が充分でないと、内部酸化層が適切に形成されない。
急速昇温段階は、露点温度−１０〜６０℃で行われる。このような酸化性雰囲気により内部酸化層が適切に形成され得る。露点温度が過度に低いと、内部酸化層が形成され難い。反対に、露点温度が過度に高いと、内部酸化層が過度に厚く形成され、磁性が劣り、打ち抜き時の粉塵などが発生して生産性が劣る。
【００６６】
急速昇温段階は、冷延板を４５０〜６００℃まで昇温する段階を意味する。
【００６７】
次に、一般昇温段階は急速昇温された冷延板を均熱温度まで昇温させる段階である。具体的には、一般昇温段階の開始温度は４５０〜６００℃であり、終了温度は８５０〜１０５０℃である。前述した急速昇温段階で内部酸化層が適切に形成されたので、一般昇温段階では昇温速度を高めたり、雰囲気を酸化性雰囲気に制御する必要がない。具体的には、一般昇温段階は昇温速度が１〜１５℃／秒であり、露点温度−５０〜−２０℃で行われ得る。
【００６８】
次に、均熱段階は８５０〜１０５０℃の均熱温度で３０秒〜３分間焼鈍することができる。均熱温度が過度に高いと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し得る。より具体的には、９００〜１０００℃の均熱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である冷間圧延段階で形成された加工組織がすべて（すなわち、９９％以上）再結晶され得る。
【００６９】
その後、絶縁層を形成する段階をさらに含み得る。厚さを薄く形成することを除いては一般的な方法を用いて絶縁層を形成することができる。絶縁層の形成方法については無方向性電磁鋼板の技術分野で広く知られているので、詳細な説明は省略する。
【００７０】
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、下記実施例は本発明の好ましい一実施例であり、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００７１】
実施例
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などはいずれも０．００３重量％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み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分間焼鈍した後酸洗した。その後、冷間圧延して板厚みを０．２５ｍｍにした後最終焼鈍を実施した。５００℃までの急速昇温段階の昇温速度および露点条件を下記表２に整理した。その後、１０００℃まで昇温し、１０００℃で４５秒間維持した。その後、１μｍ厚さの絶縁層を形成した。
【００７２】
絶縁特性はフランクリンテスターで測定し、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に整理した。
【表１】
2021509153.tif 000003
【表２】
2021509153.tif 000004
【００７３】
表１および表２に示すように、実施例のうち鋼種および急速昇温時の昇温速度および露点条件を満足する実施例は、適切な内部酸化層が形成され、絶縁抵抗特性および磁性がいずれも優れることを確認することができる。
【００７４】
反面、Ｐ、Ｃｒ、Ｍｇを適量含むことが出来なかった鋼種２、７、１１、１２、１３は、磁性特性が劣悪であることを確認することができる。特に、鋼種１１、１３は、急速昇温時の昇温速度および露点条件を満足しても、内部酸化層が適切に形成されることができず、絶縁抵抗の特性も劣悪であることを確認することができた。特に、鋼種１３はＰ、Ｍｇを含まないために、Ｃｒが少なく含まれたにもかかわらず、内部酸化層が適切に形成されないことを確認することができる。
【００７５】
一方、鋼種４、６、９はＰ、Ｃｒ、Ｍｇを適量含むが、急速昇温時の昇温速度および露点条件を満足できず、適切な内部酸化層が形成されなかった。内部酸化層が過度に薄く形成された鋼種４、６は、絶縁抵抗特性が特に劣悪であり、内部酸化層が過度に厚く形成された鋼種９は磁性特性が非常に劣悪であった。
【００７６】
図２には鋼種３で製造した無方向性電磁鋼板の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した写真を示した。図２に示すように、内部酸化層が適切に形成されることを確認することができる。
【００７７】
本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、異なる多様な形態で製造することができ、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の技術的思想や必須の特徴を変更せず、他の具体的な形態で実施できることを理解することができる。したがって、以上記述した実施例はすべての面で例示的なものであり、限定的なものではないと理解しなければならない。
【符号の説明】
【００７８】
３：鋼種
１０：素地鋼板
１１：内部酸化層
１２：表面酸化層
２０：絶縁層
１００：無方向性電磁鋼板
【図１】
2021509153.tif 000005
【図２】
2021509153.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和2年6月26日(2020.6.26)
【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：２．５〜６．０％、Ａｌ：０．２〜３．５％、Ｍｎ：０．２〜４．５％、Ｃｒ：０．０１〜０．２％、Ｐ：０．００５〜０．０８％、Ｍｇ：０．０００５〜０．０５％および残部はＦｅおよび不可避不純物からなり、下記式１を満足し、素地鋼板の内部に０．２〜５μｍ厚さの内部酸化層が形成された、無方向性電磁鋼板。
［式１］
−２．５≦［Ｐ］／［Ｃｒ］−［Ｍｇ］×１００≦６．５
（式１において、［Ｐ］、［Ｃｒ］および［Ｍｇ］はそれぞれＰ、ＣｒおよびＭｇの含有量（重量％）を表す。）
【請求項２】
前記内部酸化層は、前記素地鋼板の表面から前記素地鋼板の内部方向に５μｍ以下の範囲に形成された、請求項１に記載の無方向性電磁鋼板。
【請求項３】
前記内部酸化層は、Ｃｒ２Ｏ３またはＭｇＯの中の１種以上の酸化物を含む、請求項１または請求項２に記載の無方向性電磁鋼板。
【請求項４】
前記内部酸化層と前記素地鋼板の界面の平均粗度は１〜５μｍである、請求項１〜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】
前記素地鋼板の表面に接し、前記素地鋼板の内部方向に形成された表面酸化層をさらに含む、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の無方向性電磁鋼板。
【請求項６】
前記内部酸化層および前記表面酸化層は、酸素を０．０５重量％以上含む、請求項５に記載の無方向性電磁鋼板。
【請求項７】
前記内部酸化層の厚さが前記表面酸化層の厚さより厚い、請求項５または請求項６に記載の無方向性電磁鋼板。
【請求項８】
前記無方向性電磁鋼板の比抵抗は、４５μΩ・ｃｍ以上である、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の無方向性電磁鋼板。
【請求項９】
前記無方向性電磁鋼板は、Ｃ、Ｓ、Ｎ、Ｔｉ、ＮｂおよびＶの中の１種以上をそれぞれ０．００４重量％以下でさらに含む、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の無方向性電磁鋼板。
【請求項１０】
重量％で、Ｓｉ：２．５〜６．０％、Ａｌ：０．２〜３．５％、Ｍｎ：０．２〜４．５％、Ｃｒ：０．０１〜０．２％、Ｐ：０．００５〜０．０８％、Ｍｇ：０．０００５〜０．０５％および残部はＦｅおよび不可避不純物からなり、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、を含み、
前記最終焼鈍する段階は、昇温速度１５℃／秒以上で昇温する急速昇温段階、一般昇温段階および均熱段階を含み、
前記急速昇温段階は、露点温度−１０〜６０℃で行われる、無方向性電磁鋼板の製造方法。
［式１］
−２．５≦［Ｐ］／［Ｃｒ］−［Ｍｇ］×１００≦６．５
（式１において、［Ｐ］、［Ｃｒ］および［Ｍｇ］はそれぞれスラブ内のＰ、ＣｒおよびＭｇの含有量（重量％）を表す。）
【請求項１１】
前記急速昇温段階は、前記冷延板を４５０〜６００℃まで昇温する、請求項１０に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１２】
前記一般昇温段階は昇温速度が１〜１５℃／秒であり、露点温度−５０〜−２０℃で行われる、請求項１０または請求項１１に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１３】
前記均熱段階の均熱温度は、８５０〜１０５０℃である、請求項１０〜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。
【国際調査報告】
2021509153.tif 000007
2021509153.tif 000008
2021509153.tif 000009
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