(57)【要約】【課題】透磁率が高く高周波鉄損が低く、かつ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。【解決手段】本発明による無方向性電磁鋼板は、重量％でＳｉ：２．０〜３．５％、Ａｌ：０．３〜３．５％、Ｍｎ：０．２〜４．５％、Ｓｎ：０．００３０〜０．２％、Ｓｂ：０．００３０〜０．１５％、Ｐ：０．００４０〜０．１８％、Ｚｎ：０．０００５〜０．０２％およびＹ：０．０００５〜０．０１％の中の１種以上、および残部はＦｅおよび不可避不純物を含み、下記式１を満足する。  ［式１］  ０．０５≦（［Ｓｎ］＋［Ｓｂ］）／［Ｐ］≦２５  （ただし、［Ｓｎ］、［Ｓｂ］および［Ｐ］はそれぞれＳｎ、ＳｂおよびＰの含有量（重量％）を表す。）【選択図】図１
2021508781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、Ｓｉ：２．０〜３．５％、Ａｌ：０．３〜３．５％、Ｍｎ：０．２〜４．５％、Ｓｎ：０．００３０〜０．２％、Ｓｂ：０．００３０〜０．１５％、Ｐ：０．００４０〜０．１８％、Ｚｎ：０．０００５〜０．０２％およびＹ：０．０００５〜０．０１％の中の１種以上、および残部はＦｅおよび不可避不純物を含み、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
（ただし、［Ｓｎ］、［Ｓｂ］および［Ｐ］はそれぞれＳｎ、ＳｂおよびＰの含有量（重量％）を表す。）
【請求項２】
Ｚｎ：０．０００５〜０．０２％およびＹ：０．０００５〜０．０１％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３】
下記式２を満足することを特徴とする請求項２に記載の無方向性電磁鋼板。
［式２］
［Ｚｎ］／［Ｙ］＞１
（ただし、［Ｚｎ］および［Ｙ］はそれぞれＺｎおよびＹの含有量（重量％）を表す。）
【請求項４】
下記式３を満足することを特徴とする請求項２に記載の無方向性電磁鋼板。
［式３］
［Ｚｎ］＋［Ｙ］≦０．０２５
（ただし、［Ｚｎ］および［Ｙ］はそれぞれＺｎおよびＹの含有量（重量％）を表す。）
【請求項５】
Ｎ：０．００４０％以下（０％を除く）、Ｃ：０．００４０％以下（０％を除く）、Ｓ：０．００４０％以下（０％を除く）、Ｔｉ：０．００４０％以下（０％を除く）、Ｎｂ：０．００４０％以下（０％を除く）およびＶ：０．００４０％以下（０％を除く）の中の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６】
前記無方向性電磁鋼板は介在物を含み、直径０．５〜１．０μｍである介在物が全体介在物の４０体積％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７】
直径２μｍ以下である介在物が全体介在物の８０体積％以上であることを特徴とする請求項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は介在物を含み、全体無方向性電磁鋼板の面積に対して前記介在物全体の面積は０．２％以下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】
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１０】
重量％で、Ｓｉ：２．０〜３．５％、Ａｌ：０．３〜３．５％、Ｍｎ：０．２〜４．５％、Ｓｎ：０．００３０〜０．２％、Ｓｂ：０．００３０〜０．１５％、Ｐ：０．００４０〜０．１８％、Ｚｎ：０．０００５〜０．０２％およびＹ：０．０００５〜０．０１％の中の１種以上、および残部はＦｅおよび不可避不純物を含み、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
（ただし、［Ｓｎ］、［Ｓｂ］および［Ｐ］はそれぞれＳｎ、ＳｂおよびＰの含有量（重量％）を表す。）
【請求項１１】
前記スラブは、Ｚｎ：０．０００５〜０．０２％およびＹ：０．０００５〜０．０１％を含む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】
前記スラブは、下記式２を満足することを特徴とする請求項１１に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
［式２］
［Ｚｎ］／［Ｙ］＞１
（ただし、［Ｚｎ］および［Ｙ］はそれぞれＺｎおよびＹの含有量（重量％）を表す。）
【請求項１３】
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１１に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
［式３］
［Ｚｎ］＋［Ｙ］≦０．０２５
（ただし、［Ｚｎ］および［Ｙ］はそれぞれＺｎおよびＹの含有量（重量％）を表す。）
【請求項１４】
前記スラブは、Ｎ：０．００４０％以下（０％を除く）、Ｃ：０．００４０％以下（０％を除く）、Ｓ：０．００４０％以下（０％を除く）、Ｔｉ：０．００４０％以下（０％を除く）、Ｎｂ：０．００４０％以下（０％を除く）およびＶ：０．００４０％以下（０％を除く）の中の１種以上をさらに含む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】
本発明は、無方向性電磁鋼板およびその製造方法に関し、具体的には、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、かつ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。
【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の低減など地球環境改善のために電気エネルギの効率的な使用が、大きいイシュー（ｉｓｓｕｅ：論点）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。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、電気車、燃料電池車）分野の急激な発展につれ、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。
【０００３】
一方、電動機の高効率化のためには素材の選択から設計、組み立て、制御に至るまですべての領域で最適化が大変重要である。特に素材の側面では電磁鋼板の磁性特性が最も重要であり、低鉄損および高磁束密度に対する要求が高い。商用周波数領域だけでなく高周波領域でも駆動しなければならない自動車駆動モータやエアコンコンプレッサ用モータは高周波低鉄損特性が非常に重要である。このような高周波低鉄損特性を得るために鋼板の製造過程ではＳｉ、Ａｌ、Ｍｎのような比抵抗元素を多量添加しなければならず、鋼板内部に存在する介在物および微細析出物を積極的に制御し、これらが磁壁移動を妨げないようにしなければならない。しかし、介在物および微細析出物の制御のために不純物元素であるＣ、Ｓ、Ｎ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖなどのような元素を製鋼で極低に精製するためには高級原料を使用しなければならず、さらに２次精練に多くの時間がかかって生産性が劣る問題がある。したがって、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｎのような比抵抗元素の多量添加方法および不純物元素の極低制御のための研究がなされているが、これに対する実質的な適用結果は僅かな水準である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、製鋼で２次精練を強化しなくても介在物、析出物など微細な不純物を最小化して磁壁移動を円滑にして磁性を改善できる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。本発明の他の目的は、生産性だけでなく磁性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ことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による無方向性電磁鋼板は、重量％でＳｉ：２．０〜３．５％、Ａｌ：０．３〜３．５％、Ｍｎ：０．２〜４．５％、Ｓｎ：０．００３０〜０．２％、Ｓｂ：０．００３０〜０．１５％、Ｐ：０．００４０〜０．１８％、Ｚｎ：０．０００５〜０．０２％およびＹ：０．０００５〜０．０１％の中の１種以上、および残部はＦｅおよび不可避不純物を含み、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
（ただし、［Ｓｎ］、［Ｓｂ］および［Ｐ］はそれぞれＳｎ、ＳｂおよびＰの含有量（重量％）を表す。）
【０００６】
Ｚｎ：０．０００５〜０．０２％およびＹ：０．０００５〜０．０１％を含むことを特徴とする。
【０００７】
下記式２を満足することを特徴とする。
［式２］
［Ｚｎ］／［Ｙ］＞１
（ただし、［Ｚｎ］および［Ｙ］はそれぞれＺｎおよびＹの含有量（重量％）を表す。）
【０００８】
下記式３を満足することことを特徴とする。
［式３］
［Ｚｎ］＋［Ｙ］≦０．０２５
（ただし、［Ｚｎ］および［Ｙ］はそれぞれＺｎおよびＹの含有量（重量％）を表す。）
【０００９】
Ｎ：０．００４０％以下（０％を除く）、Ｃ：０．００４０％以下（０％を除く）、Ｓ：０．００４０％以下（０％を除く）、Ｔｉ：０．００３０％以下（０％を除く）、Ｎｂ：０．００３０％以下（０％を除く）およびＶ：０．００４０％以下（０％を除く）の中の１種以上をさらに含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明の一実施例による無方向性電磁鋼板は、介在物を含み、直径０．５〜１．０μｍである介在物が全体介在物の４０体積％以上であることを特徴とする。
【００１１】
直径２μｍ以下である介在物が全体介在物の８０体積％以上であることを特徴とする。
【００１２】
前記無方向性電磁鋼板は介在物を含み、全体無方向性電磁鋼板の面積に対して前記介在物全体の面積は０．２％以下であることを特徴とする。
【００１３】
平均結晶粒径が５０〜９５μｍであることを特徴とする。
【００１４】
本発明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：０．３〜３．５％、Ｍｎ：０．２〜４．５％、Ｓｎ：０．００３０〜０．２％、Ｓｂ：０．００３０〜０．１５％、Ｐ：０．００４０〜０．１８％、Ｚｎ：０．０００５〜０．０２％およびＹ：０．０００５〜０．０１％の中の１種以上、および残部はＦｅおよび不可避不純物を含み、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
（ただし、［Ｓｎ］、［Ｓｂ］および［Ｐ］はそれぞれＳｎ、ＳｂおよびＰの含有量（重量％）を表す。）
【００１５】
スラブは、Ｚｎ：０．０００５〜０．０２％およびＹ：０．０００５〜０．０１％を含むことを特徴とする。
【００１６】
スラブは、下記式２を満足することを特徴とする。
［式２］
［Ｚｎ］／［Ｙ］＞１
（ただし、［Ｚｎ］および［Ｙ］はそれぞれＺｎおよびＹの含有量（重量％）を表す。）
【００１７】
スラブは、下記式３を満足することを特徴とする。
［式３］
［Ｚｎ］＋［Ｙ］≦０．０２５
（ただし、［Ｚｎ］および［Ｙ］はそれぞれＺｎおよびＹの含有量（重量％）を表す。）
【００１８】
スラブは、Ｎ：０．００４０％以下（０％を除く）、Ｃ：０．００４０％以下（０％を除く）、Ｓ：０．００４０％以下（０％を除く）、Ｔｉ：０．００４０％以下（０％を除く）、Ｎｂ：０．００４０％以下（０％を除く）およびＶ：０．００４０％以下（０％を除く）の中の１種以上をさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明による無方向性電磁鋼板は、ＺｎおよびＹを特定範囲に含むことによって、溶鋼の清浄度が改善され、介在物および析出物が粗大化される。
また、偏析元素であるＳｎ、Ｓｂ、Ｐを添加して集合組織を改善して高周波鉄損および低磁場特性が改善されて高速回転に適した無方向性電磁鋼板を製造することができる。
これにより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電動機を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例（区分１）で製造した方向性電磁鋼板で介在物を拡大した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
第１、第２および第３等の用語は、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われる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われる。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することができる。
【００２２】
ここで使われる用語は、単に特定の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。ここで使われる単数形は、文脈上これと明らかに逆の意味を示さない限り複数形も含む。明細書で使われる「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。
【００２３】
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にまたは上にあるか、その間に他の部分が介在し得る。対照的に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。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。辞書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合う意味を有する。
【００２４】
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。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。
以下、本発明の実施例について実施できるように詳細に説明する。本発明は様々な異なる形態で実現することができ、この実施例に限定されない。
【００２５】
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Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｎの範囲を最適化するだけでなく微量元素であるＺｎ、Ｙの添加量を限定して同時にＳｎ、Ｓｂ、Ｐなどの偏析元素を調整し、集合組織および磁性を顕著に改善する。
【００２６】
本発明による無方向性電磁鋼板は、重量％でＳｉ：２．０〜３．５％、Ａｌ：０．３〜３．５％、Ｍｎ：０．２〜４．５％、Ｓｎ：０．００３０〜０．２％、Ｓｂ：０．００３０〜０．１５％、Ｐ：０．００４０〜０．１８％、Ｚｎ：０．０００５〜０．０２％およびＹ：０．０００５〜０．０１％の中の１種以上、および残部はＦｅおよび不可避不純物を含み、下記式１を満足する。
【００２７】
先に無方向性電磁鋼板の成分限定の理由から説明する。
【００２８】
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くする役割をし、過度に少なく添加される場合、高周波鉄損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２．３〜３．３重量％を含む。
【００２９】
Ａｌ：０．３〜３．５重量％
アルミニウム（Ａｌ）は、材料の比抵抗を高めて鉄損を低くする役割をし、過度に少なく添加される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０．５〜３．３重量％を含む。
【００３０】
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、硫化物を形成させる役割をし、過度に少なく添加されるとＭｎＳが微細に析出されて磁性を低下させる。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させる。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０．７〜３．５重量％を含む。
【００３１】
Ｓｎ：０．００３０〜０．２重量％およびＳｂ：０．００３０〜０．１５重量％
スズ（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するので、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いと、その効果が微々たるものである。ＳｎまたはＳｂが過度に多く添加されると、結晶粒界偏析が激しくなって集合組織の集積度が減少し、硬度が上昇して冷延板破断を起こす。したがって、Ｓｎ、Ｓｂそれぞれ０．２重量％以下、０．１５重量％以下で添加する。ＳｎおよびＳｂの含有量が０．２重量％以下である場合、冷間圧延が容易に行われる。より具体的には、Ｓｎを０．００５〜０．１５重量％およびＳｂを０．００５〜０．１３重量％を含む。
【００３２】
Ｐ：０．００４０〜０．１８重量％
リン（Ｐ）は、材料の比抵抗を高める役割をするだけでなく、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する。Ｐの添加量が過度に少ないと偏析量が過度に少なく集合組織改善効果がない。Ｐの添加量が過度に多いと磁性に不利な集合組織の形成をもたらし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て生産が難しくなる。より具体的には、Ｐを０．００７〜０．１７重量％含む。
【００３３】
本発明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
（ただし、［Ｓｎ］、［Ｓｂ］および［Ｐ］はそれぞれＳｎ、ＳｂおよびＰの含有量（重量％）を表す。）
【００３４】
式１の値が０．０５未満の場合、過度なＰの偏析により磁性に不利な＜１１１＞方向が鋼板圧延面の法線方向（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。式１の値が２５を超える場合には、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まって焼鈍生産性も低下する。
【００３５】
Ｚｎ：０．０００５〜０．０２重量％およびＹ：０．０００５〜０．０１重量％の中の１種以上
亜鉛（Ｚｎ）は、不純物元素と反応して溶鋼中の清浄度を向上させる役割をする。過度に少なく添加されると、介在物などを粗大化して溶鋼清浄度を向上させる役割をすることができない。反対に過度に多く添加すると微細な析出物の形成を助長する。したがって、前述した範囲でＺｎを添加することができる。
【００３６】
イットリウム（Ｙ）は、追加で添加されてＺｎの介在物の粗大化を助ける添加剤の役割をする。Ｙが追加で添加される場合、Ｚｎの介在物の粗大化を助けて後続焼鈍工程で発生する介在物の再溶解を抑制して微細析出物を減らす役割をする。過度に多く添加すると、微細な析出物の形成を助長して鉄損を低下させる。
【００３７】
本発明の一実施例においてＺｎおよびＹの１種以上が含まれる。すなわち、Ｚｎのみを単独で含んだり、Ｙのみを単独で含んだり、ＺｎおよびＹを同時に含む。Ｚｎのみを単独で含む場合、Ｚｎが０．０００５〜０．０２重量％含まれ得る。Ｙのみを単独で含む場合、Ｙが０．０００５〜０．０１重量％含まれる。ＺｎおよびＹを同時に含む場合、Ｚｎが０．０００５〜０．０２重量％およびＹが０．０００５〜０．０１重量％含まれる。
【００３８】
具体的にはＺｎおよびＹを同時に含み、Ｚｎが０．０００５〜０．０２重量％およびＹが０．０００５〜０．０１重量％含まれる。より具体的には、Ｚｎが０．００１〜０．０１重量％およびＹが０．０００７〜０．００５重量％含まれる。
ＺｎおよびＹは、下記式２を満足することができる。
［式２］
［Ｚｎ］／［Ｙ］＞１
（ただし、［Ｚｎ］および［Ｙ］はそれぞれＺｎおよびＹの含有量（重量％）を表す。）
【００３９】
ＹはＺｎの役割を補助する元素であるため、Ｙの添加量がＺｎより多いとかえって介在物の粗大化を妨げて微細析出を助長する。したがって、式２のようにその比率を限定することができる。
【００４０】
ＺｎおよびＹは、下記式３を満足することができる。
［式３］
［Ｚｎ］＋［Ｙ］≦０．０２５
（ただし、［Ｚｎ］および［Ｙ］はそれぞれＺｎおよびＹの含有量（重量％）を表す。）
【００４１】
ＺｎおよびＹの合量が過度に多くなると、微細な析出物の形成を助長して鉄損を低下させる。したがって、式３のようにその合量を限定することができる。
【００４２】
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、その他不純物と結合して微細な窒化物を形成して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％以下に制限した方が良い。
【００４３】
Ｃ：０．００４０重量％以下
炭素（Ｃ）は、磁気時効を起こし、その他不純物元素と結合して炭化物を生成して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％以下に制限した方が良い。
【００４４】
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て結晶粒成長性を低下させて磁区移動を抑制する役割をするので、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％以下に制限した方が良い。
【００４５】
Ｔｉ：０．００４０重量％以下
チタニウム（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するので、０．００４０重量％以下、より具体的には０．００２０重量％以下に制限した方が良い。
【００４６】
Ｎｂ：０．００４０重量％以下
ニオビウム（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するので、０．００４０重量％以下、より具体的には０．００２０重量％以下に制限した方が良い。
【００４７】
Ｖ：０．００４０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するので、０．００４０重量％以下、より具体的には０．００２０重量％以下に制限した方が良い。
【００４８】
その他不純物
前述した元素の他にもＭｏ、Ｍｇ、Ｃｕなどの不可避に混入される不純物が含まれ得る。これら元素は、微量であるが、鋼内介在物の形成等による磁性悪化を引き起こすので、Ｍｏ、Ｍｇ：それぞれ０．００５重量％以下、Ｃｕ：０．０２５重量％以下で管理されなければならない。
本発明の一実施例ではＺｎおよびＹとともに偏析元素であるＳｎ、Ｓｂ、Ｐを特定量添加することによって介在物の大きさを適宜制御し、究極的に無方向性電磁鋼板の磁性を向上させる。具体的には、本発明による無方向性電磁鋼板は、直径０．５〜１．０μｍである介在物が、全体介在物の４０体積％以上である。この時、介在物の直径とは、介在物と同じ面積の仮想の円を想定し、その円の直径を意味する。このような介在物は磁区移動性を向上させて優れた磁気的特性を示させる。より具体的には、直径２μｍ以下である介在物が全体介在物の８０体積％以上である。
無方向性電磁鋼板は、介在物を含み、全体無方向性電磁鋼板の面積に対して介在物全体の面積は０．２％以下である。
【００４９】
本発明による無方向性電磁鋼板は、平均結晶粒径が５０〜９５μｍである。前述した範囲で無方向性電磁鋼板の磁性がより優れたものとなる。
本発明による無方向性電磁鋼板は、前述したように、高周波鉄損および低磁場特性が改善される。具体的には５０Ｈｚ  １００Ａ／ｍで磁束密度は０．８Ｔ以上であり、０．１Ｔで高周波鉄損比率（１０００Ｈｚ／１００００Ｈｚ×１００）が３．２％以下である。これは数百Ｈｚ領域だけでなく数十ｋＨｚ領域でも高周波鉄損が優れることを意味する。３．２％を超えると高速回転と低速回転での鉄損差が大きく全体モータ効率が悪くなる原因になる。
【００５０】
本発明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：０．３〜３．５％、Ｍｎ：０．２〜４．５％、Ｓｎ：０．００３０〜０．２％、Ｓｂ：０．００３０〜０．１５％、Ｐ：０．００４０〜０．１８％、Ｚｎ：０．０００５〜０．０２％およびＹ：０．０００５〜０．０１％の中の１種以上、および残部はＦｅおよび不可避不純物を含む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。
【００５１】
以下では各段階別に詳細に説明する。
先にスラブを製造する。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限定の理由と同様であるため、重複する説明を省略する。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。
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ＺｎおよびＹの１種以上を添加する段階、溶鋼にＳｎ、ＳｂおよびＰを添加し、不活性ガスを用いてバブリングする段階、および連続鋳造する段階により製造することができる。Ｓｉ合金鉄、Ａｌ合金鉄、Ｍｎ合金鉄、Ｚｎなどは前述したスラブの組成範囲に該当するように調整して投入することができる。不活性ガスを用いてバブリングする段階で不活性ガスはＡｒガスでありうる。バブリングする段階は、Ｚｎ、Ｙ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐなどが十分に反応できるように５分以上のバブリング（Ｂｕｂｂｌｉｎｇ）を実施することができる。
【００５２】
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して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る。
加熱したスラブは２〜２．３ｍｍに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℃である。
熱延板を製造する段階の後、熱延板を熱延板焼鈍する段階をさらに含む。この時、熱延板焼鈍温度は８５０〜１１５０℃である。熱延板焼鈍温度が８５０℃未満であれば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℃である。より具体的には、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ものであり、省略も可能である。
【００５３】
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されるが、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８５０〜１０５０℃である。最終焼鈍温度が過度に低いと再結晶が十分に発生できず、最終焼鈍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する。より具体的には、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）再結晶される。
【００５４】
最終焼鈍後には、６００℃まで２５〜５０℃／秒の冷却速度で冷却することができる。適切な冷却速度で冷却することによって介在物の粗大化を助長する。
製造された無方向性電磁鋼板は、直径０．５〜１．０μｍである介在物が全体介在物の４０体積％以上である。直径２μｍ以下である介在物が全体介在物の８０体積％以上である。全体無方向性電磁鋼板の面積に対して介在物全体の面積は０．２％以下である。
【００５５】
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、下記実施例に限定されるものではない。
【００５６】
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１０００℃温度で４５秒間最終焼鈍を行った。その後、３０℃／ｓｅｃの冷却速度で６００℃まで冷却して最終的に無方向性電磁鋼板を製造した。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３に示した。介在物は光学顕微鏡を用いて観察し、倍率は５００倍、観察面は圧延垂直方向の断面（ＴＤ面）であり、面積は最小４ｍｍ２以上を観察した。図１に実施例（区分１）の介在物写真を示した。介在物の直径は同じ面積の円を仮定してその直径で表した。介在物の全体面積に対して直径が０．５〜１．０μｍである介在物の面積比率を下記表３に整理した。
【００５７】
【表１】
2021508781.tif 000003
【００５８】
【表２】
2021508781.tif 000004
【００５９】
【表３】
2021508781.tif 000005
【００６０】
表１〜表３に示すように、実施例の鋼種の場合、一定直径を有する介在物の比率が増えて磁性に優れることを確認することができる。これに対し、Ｚｎ、Ｙの添加量が範囲を外れ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐの添加量が範囲を外れる比較例の鋼種の場合、介在物の特性および結晶粒径の範囲を満たすことができず、磁性が劣悪であることを確認することができる。
【００６１】
本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実施できる。したがって、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。
【図１】
2021508781.tif 000006
【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：０．３〜３．５％、Ｍｎ：０．２〜４．５％、Ｓｎ：０．００３０〜０．２％、Ｓｂ：０．００３０〜０．１５％、Ｐ：０．００４０〜０．１８％、Ｚｎ：０．０００５〜０．０２％およびＹ：０．０００５〜０．０１％の中の１種以上、および残部はＦｅおよび不可避不純物を含み、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
（ただし、［Ｓｎ］，［Ｓｂ］および［Ｐ］はそれぞれＳｎ、ＳｂおよびＰの含有量（重量％）を表す。）
【請求項２】
Ｚｎ：０．０００５〜０．０２％およびＹ：０．０００５〜０．０１％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２に記載の無方向性電磁鋼板。
［式２］
［Ｚｎ］／［Ｙ］＞１
（ただし、［Ｚｎ］および［Ｙ］はそれぞれＺｎおよびＹの含有量（重量％）を表す。）
【請求項４】
下記式３を満足することを特徴とする請求項２又は３に記載の無方向性電磁鋼板。
［式３］
［Ｚｎ］＋［Ｙ］≦０．０２５
（ただし、［Ｚｎ］および［Ｙ］はそれぞれＺｎおよびＹの含有量（重量％）を表す。）
【請求項５】
Ｎ：０．００４０％以下（０％を除く）、Ｃ：０．００４０％以下（０％を除く）、Ｓ：０．００４０％以下（０％を除く）、Ｔｉ：０．００４０％以下（０％を除く）、Ｎｂ：０．００４０％以下（０％を除く）およびＶ：０．００４０％以下（０％を除く）の中の１種以上をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の無方向性電磁鋼板。
【請求項６】
前記無方向性電磁鋼板は介在物を含み、直径０．５〜１．０μｍである介在物が全体介在物の４０体積％以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の無方向性電磁鋼板。
【請求項７】
直径２μｍ以下である介在物が全体介在物の８０体積％以上であることを特徴とする請求項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は介在物を含み、全体無方向性電磁鋼板の面積に対して前記介在物全体の面積は０．２％以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の無方向性電磁鋼板。
【請求項９】
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：２．０〜３．５％、Ａｌ：０．３〜３．５％、Ｍｎ：０．２〜４．５％、Ｓｎ：０．００３０〜０．２％、Ｓｂ：０．００３０〜０．１５％、Ｐ：０．００４０〜０．１８％、Ｚｎ：０．０００５〜０．０２％およびＹ：０．０００５〜０．０１％の中の１種以上、および残部はＦｅおよび不可避不純物を含み、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
（ただし、［Ｓｎ］，［Ｓｂ］および［Ｐ］はそれぞれＳｎ、ＳｂおよびＰの含有量（重量％）を表す。）
【請求項１１】
前記スラブは、Ｚｎ：０．０００５〜０．０２％およびＹ：０．０００５〜０．０１％含む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】
前記スラブは、下記式２を満足することを特徴とする請求項１１に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
［式２］
［Ｚｎ］／［Ｙ］＞１
（ただし、［Ｚｎ］および［Ｙ］はそれぞれＺｎおよびＹの含有量（重量％）を表す。）
【請求項１３】
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１１又は１２に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
［式３］
［Ｚｎ］＋［Ｙ］≦０．０２５
（ただし、［Ｚｎ］および［Ｙ］はそれぞれＺｎおよびＹの含有量（重量％）を表す。）
【請求項１４】
前記スラブは、Ｎ：０．００４０％以下（０％を除く）、Ｃ：０．００４０％以下（０％を除く）、Ｓ：０．００４０％以下（０％を除く）、Ｔｉ：０．００４０％以下（０％を除く）、Ｎｂ：０．００４０％以下（０％を除く）およびＶ：０．００４０％以下（０％を除く）の中の１種以上をさらに含むことを特徴とする請求項１０乃至１３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】
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2021508781.tif 000008
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