(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：２．０〜４．０％、Ａｌ：０．０５〜１．５％、Ｍｎ：０．０５〜２．５％、Ｃ：０．００５％以下（０％を除外する）、Ｎ：０．００５％以下（０％を除外する）、Ｓｎ：０．００１〜０．１％、Ｓｂ：０．００１〜０．１％、Ｐ：０．００１〜０．１％、Ａｓ：０．００１〜０．０１％、Ｓｅ：０．０００５〜０．０１％、Ｐｂ：０．０００５〜０．０１％、Ｂｉ：０．０００５〜０．０１％および残部はＦｅおよび不可避不純物からなり、鋼板内に含まれている各結晶粒のテイラー因子（Ｔａｙｌｏｒ  Ｆａｃｔｏｒ、Ｍ）が下記式１で表され、鋼板の平均テイラー因子値が２．７５以下であることを特徴とする。［式１］2021509154.tif 000010（式１中、σは巨視的応力を意味し、τＣＲＳＳは臨界分解せん断応力（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｒｅｓｏｌｖｅｄ  Ｓｈｅａｒ  Ｓｔｒｅｓｓ）を意味する。）【選択図】なし
2021509154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、Ｓｉ：２．０〜４．０％、Ａｌ：０．０５〜１．５％、Ｍｎ：０．０５〜２．５％、Ｃ：０．００５％以下（０％を除外する）、Ｎ：０．００５％以下（０％を除外する）、Ｓｎ：０．００１〜０．１％、Ｓｂ：０．００１〜０．１％、Ｐ：０．００１〜０．１％、Ａｓ：０．００１〜０．０１％、Ｓｅ：０．０００５〜０．０１％、Ｐｂ：０．０００５〜０．０１％、Ｂｉ：０．０００５〜０．０１％および残部はＦｅおよび不可避不純物からなり、鋼板内に含まれている各結晶粒のテイラー因子（Ｔａｙｌｏｒ  Ｆａｃｔｏｒ、Ｍ）が下記式１で表され、鋼板の平均テイラー因子値が２．７５以下であることを特徴とする無方向性電磁鋼板。
［式１］
2021509154.tif 000009
（式１中、σは巨視的応力、τＣＲＳＳは臨界分解せん断応力（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｒｅｓｏｌｖｅｄ  Ｓｈｅａｒ  Ｓｔｒｅｓｓ）を意味する。）
【請求項２】
下記式２および式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２］
３×（［Ｃ］＋［Ｎ］）≦（［Ｓｎ］＋［Ｓｂ］＋［Ｐ］＋［Ａｓ］＋［Ｓｅ］＋［Ｐｂ］＋［Ｂｉ］）≦１５×（［Ｃ］＋［Ｎ］）
［式３］
（［Ｓｎ］＋［Ｓｂ］）≧［Ｐ］≧（［Ａｓ］＋［Ｓｅ］）≧（［Ｐｂ］＋［Ｂｉ］）
（但し、式２および式３中、［Ｃ］、［Ｎ］、［Ｓｎ］、［Ｓｂ］、［Ｐ］、［Ａｓ］、［Ｓｅ］、［Ｐｂ］および［Ｂｉ］はそれぞれＣ、Ｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｅ、ＰｂおよびＢｉの含量（重量％）を示す。）
【請求項３】
Ｎｂ：０．０００５〜０．０１重量％、Ｔｉ：０．０００５〜０．０１重量％およびＶ：０．０００５〜０．０１重量％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４】
下記式４を満足することを特徴とする請求項３に記載の無方向性電磁鋼板。
［式４］
（［Ｎｂ］＋［Ｔｉ］＋［Ｖ］）≦（［Ｃ］＋［Ｎ］）
（但し、式４中、［Ｃ］、［Ｎ］、［Ｎｂ］、［Ｔｉ］および［Ｖ］はそれぞれ、Ｃ、Ｎ、ＮｂおよびＶの含量（重量％）を示す。）
【請求項５】
Ｓ：０．００５重量％以下、Ｃｕ：０．０２５重量％以下、Ｂ：０．００２重量％以下、Ｍｇ：０．００５重量％以下、およびＺｒ：０．００５重量％以下のうちの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６】
平均結晶粒粒径が６０〜１７０μｍ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】
重量％で、Ｓｉ：２．０〜４．０％、Ａｌ：０．０５〜１．５％、Ｍｎ：０．０５〜２．５％、Ｃ：０．００５％以下（０％を除外する）、Ｎ：０．００５％以下（０％を除外する）、Ｓｎ：０．００１〜０．１％、Ｓｂ：０．００１〜０．１％、Ｐ：０．００１〜０．１％、Ａｓ：０．００１〜０．０１％、Ｓｅ：０．０００５〜０．０１％、Ｐｂ：０．０００５〜０．０１％、Ｂｉ：０．０００５〜０．０１％および残部はＦｅおよび不可避不純物からな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。
【請求項８】
前記スラブは、下記式２および式３を満足することを特徴とする請求項７に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
［式２］
３×（［Ｃ］＋［Ｎ］）≦（［Ｓｎ］＋［Ｓｂ］＋［Ｐ］＋［Ａｓ］＋［Ｓｅ］＋［Ｐｂ］＋［Ｂｉ］）≦１５×（［Ｃ］＋［Ｎ］）
［式３］
（［Ｓｎ］＋［Ｓｂ］）≧［Ｐ］≧（［Ａｓ］＋［Ｓｅ］）≧（［Ｐｂ］＋［Ｂｉ］）
（但し、式２および式３中、［Ｃ］、［Ｎ］、［Ｓｎ］、［Ｓｂ］、［Ｐ］、［Ａｓ］、［Ｓｅ］、［Ｐｂ］および［Ｂｉ］はそれぞれＣ、Ｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｅ、ＰｂおよびＢｉの含量（重量％）を示す。）
【請求項９】
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７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、平均テイラー因子（Ｔａｙｌｏｒ  Ｆａｃｔｏｒ）を低減することによって、残留応力を低減し、また鋼板に含まれる微量元素の含有量を相互制御することによって、窮極的に低磁場磁性を向上させる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】
無方向性電磁鋼板は、電気エネルギーを機械的エネルギーに変換させるモータに主に使用され、その過程で高い効率を発揮するために無方向性電磁鋼板の優れた磁気的特性が要求される。特に最近では環境にやさしい技術が注目されるにつれて、全体の電気エネルギー使用量の過半を占めるモータの効率を増加させることが大変重要であり、このために優れた磁気的特性を有する無方向性電磁鋼板の需要が増加している。
【０００３】
無方向性電磁鋼板の磁気的特性は、主に鉄損と磁束密度で評価する。鉄損は特定磁束密度と周波数で発生するエネルギー損失を意味し、磁束密度は特定磁場下で得られる磁化の程度を意味する。鉄損が低いほど同一の条件でエネルギー効率の高いモータを製造することができ、磁束密度が高いほどモータを小型化させるか銅損を減少させることができるので、低い鉄損と高い磁束密度を有する無方向性電磁鋼板をつくることが重要である。
モータの作動条件によって、考慮しなければならない無方向性電磁鋼板の特性も変わる。モータに使用される無方向性電磁鋼板の特性を評価するための基準として、多数のモータが商用周波数５０Ｈｚで１．５Ｔ磁場が印加された時の鉄損であるＷ１５／５０が最も重要とされている。しかし、多様な用途のモータの全てにおいてＷ１５／５０鉄損が最も重要であるのではなく、主作動条件によって異なる周波数や印加磁場での鉄損が評価されている。特に最近の大型発電機や電気自動車駆動モータに使用される無方向性電磁鋼板の中では１．０Ｔまたはそれ以下の低磁場で磁気的特性が重要な場合が多いので、Ｗ１０／５０またはＷ１０／４００などの低磁場鉄損で無方向性電磁鋼板の特性が評価されている。
【０００４】
無方向性電磁鋼板の磁気的特性を増加させるために通常使用される方法は、Ｓｉなどの合金元素を添加することである。このような合金元素の添加によって鋼の比抵抗を増加させることができ、比抵抗が高まるほど渦電流損が減少して全体鉄損を低めることができるようになる。反面、Ｓｉ添加量が増加するほど磁束密度が劣位となり脆性が増加する短所があり、一定量以上添加すれば冷間圧延が不可能であって商業的生産が不可能になる。特に電磁鋼板は厚さを薄くするほど鉄損が低減される効果を得ることができるが、脆性による圧延性低下は致命的な問題になる。追加的な鋼の比抵抗増加のためにＡｌ、Ｍｎなどの元素を添加して磁性に優れた最高級無方向性電磁鋼板を生産することができる。
無方向性電磁鋼板の低磁場鉄損を低減させるためには、前述の比抵抗と厚さ以外にも鋼内に析出される炭化物、窒化物などを低減し鋼板に残留する応力を低めることが重要である。低磁場では磁壁の移動を円滑にすることが鉄損に大きな影響を与えるようになり、析出物と残留応力は磁壁の移動を妨害して低磁場磁性を悪くするためである。
【０００５】
残留応力は、連続焼鈍ラインで印加される張力によっても発生する。無方向性電磁鋼板を連続ラインで最終焼鈍する時、斜行を防止するために不可避的にコイルに張力を印加するにつれて鋼板に残留応力が発生する。
一方、ヒ素（Ａｓ）、セレニウム（Ｓｅ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）を適切に制御することによって、磁性を向上させようとする試みは、これまでなされてなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、平均テイラー因子（Ｔａｙｌｏｒ  Ｆａｃｔｏｒ）を低減することによって、残留応力を低減し、また鋼板に含まれる微量元素の含有量を相互制御することによって、窮極的に低磁場磁性を向上させる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】
【０００７】
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：２．０〜４．０％、Ａｌ：０．０５〜１．５％、Ｍｎ：０．０５〜２．５％、Ｃ：０．００５％以下（０％を除外する）、Ｎ：０．００５％以下（０％を除外する）、Ｓｎ：０．００１〜０．１％、Ｓｂ：０．００１〜０．１％、Ｐ：０．００１〜０．１％、Ａｓ：０．００１〜０．０１％、Ｓｅ：０．０００５〜０．０１％、Ｐｂ：０．０００５〜０．０１％、Ｂｉ：０．０００５〜０．０１％および残部はＦｅおよび不可避不純物からなり、鋼板内に含まれている各結晶粒のテイラー因子（Ｔａｙｌｏｒ  Ｆａｃｔｏｒ、Ｍ）が下記式１で表され、鋼板の平均テイラー因子値が２．７５以下であることを特徴とする。
［式１］
2021509154.tif 000003
（式１中、σは巨視的応力、τＣＲＳＳは臨界分解せん断応力（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｒｅｓｏｌｖｅｄ  Ｓｈｅａｒ  Ｓｔｒｅｓｓ）を意味する。）
【０００８】
前記無方向性電磁鋼板は、下記式２および式３を満足することができる。
［式２］
３×（［Ｃ］＋［Ｎ］）≦（［Ｓｎ］＋［Ｓｂ］＋［Ｐ］＋［Ａｓ］＋［Ｓｅ］＋［Ｐｂ］＋［Ｂｉ］）≦１５×（［Ｃ］＋［Ｎ］）
［式３］
（［Ｓｎ］＋［Ｓｂ］）≧［Ｐ］≧（［Ａｓ］＋［Ｓｅ］）≧（［Ｐｂ］＋［Ｂｉ］）
（但し、式２および式３中、［Ｃ］、［Ｎ］、［Ｓｎ］、［Ｓｂ］、［Ｐ］、［Ａｓ］、［Ｓｅ］、［Ｐｂ］および［Ｂｉ］はそれぞれ、Ｃ、Ｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｅ、ＰｂおよびＢｉの含量（重量％）を示す。）
前記無方向性電磁鋼板は、Ｎｂ：０．０００５〜０．０１重量％、Ｔｉ：０．０００５〜０．０１重量％およびＶ：０．０００５〜０．０１重量％をさらに含むことが好ましい。
【０００９】
前記無方向性電磁鋼板は、下記式４を満足することができる。
［式４］
（［Ｎｂ］＋［Ｔｉ］＋［Ｖ］）≦（［Ｃ］＋［Ｎ］）
（但し、式４中、［Ｃ］、［Ｎ］、［Ｎｂ］、［Ｔｉ］および［Ｖ］はそれぞれ、Ｃ、Ｎ、ＮｂおよびＶの含量（重量％）を示す。）
前記無方向性電磁鋼板は、Ｎｂ：０．０００５〜０．０１重量％、Ｔｉ：０．０００５〜０．０１重量％およびＶ：０．０００５〜０．０１重量％をさらに含むことが好ましい。
前記無方向性電磁鋼板は、下記式４を満足することができる。
［式４］
（［Ｎｂ］＋［Ｔｉ］＋［Ｖ］）≦（［Ｃ］＋［Ｎ］）
（但し、式４中、［Ｃ］、［Ｎ］、［Ｎｂ］、［Ｔｉ］および［Ｖ］はそれぞれ、Ｃ、Ｎ、ＮｂおよびＶの含量（重量％）を示す。）
【００１０】
前記無方向性電磁鋼板は、Ｓ：０．００５重量％以下、Ｃｕ：０．０２５重量％以下、Ｂ：０．００２重量％以下、Ｍｇ：０．００５重量％以下、およびＺｒ：０．００５重量％以下のうちの１種以上をさらに含むことが好ましい。
前記無方向性電磁鋼板は、平均結晶粒粒径が６０〜１７０μｍであることができる。
【００１１】
本発明の無方向性電磁鋼板の製造方法は、重量％で、Ｓｉ：２．０〜４．０％、Ａｌ：０．０５〜１．５％、Ｍｎ：０．０５〜２．５％、Ｃ：０．００５％以下（０％を除外する）、Ｎ：０．００５％以下（０％を除外する）、Ｓｎ：０．００１〜０．１％、Ｓｂ：０．００１〜０．１％、Ｐ：０．００１〜０．１％、Ａｓ：０．００１〜０．０１％、Ｓｅ：０．０００５〜０．０１％、Ｐｂ：０．０００５〜０．０１％、Ｂｉ：０．０００５〜０．０１％および残部はＦｅおよび不可避不純物からな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。
【００１２】
スラブは、下記式２および式３を満足することができる。
［式２］
３×（［Ｃ］＋［Ｎ］）≦（［Ｓｎ］＋［Ｓｂ］＋［Ｐ］＋［Ａｓ］＋［Ｓｅ］＋［Ｐｂ］＋［Ｂｉ］）≦１５×（［Ｃ］＋［Ｎ］）
［式３］
（［Ｓｎ］＋［Ｓｂ］）≧［Ｐ］≧（［Ａｓ］＋［Ｓｅ］）≧（［Ｐｂ］＋［Ｂｉ］）
（但し、式２および式３中、［Ｃ］、［Ｎ］、［Ｓｎ］、［Ｓｂ］、［Ｐ］、［Ａｓ］、［Ｓｅ］、［Ｐｂ］および［Ｂｉ］はそれぞれ、Ｃ、Ｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｅ、ＰｂおよびＢｉの含量（重量％）を示す。）
前記無方向性電磁鋼板の製造方法は、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。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、本発明の無方向性電磁鋼板は、テイラー因子を低く制御することによって、残留応力を除去し、窮極的に低磁場磁性を向上させることができる。
また、微量元素であるＡｓ、Ｓｅ、Ｐｂ、Ｂｉそれぞれの含量およびＣ、Ｎとの相対含量を制御することによって、鋼内炭化物および窒化物の生成が抑制され、窮極的に低磁場磁性を向上させることができる。
これによって、環境にやさ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。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
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。
【００１５】
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。
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全ての用語は、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。
【００１６】
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。
本発明の一実施形態では、平均テイラー因子（Ｔａｙｌｏｒ  Ｆａｃｔｏｒ）を低減することによって、残留応力を低減する。
残留応力は連続焼鈍ラインで印加される張力によって発生するか、または連続ラインで最終焼鈍する時、斜行を防止するために不可避的にコイルに張力を印加するにつれて残留応力が発生する。
この時、同一な大きさの張力が印加されても鋼板に発生する残留応力の大きさは異なることがあり、残留応力の大きさは素材の結晶方位から計算されるテイラー因子（Ｔａｙｌｏｒ  ｆａｃｔｏｒ）と密接な関連を有する。
【００１７】
ＢＣＣ結晶構造を有する鉄鋼素材は、主に｛１１０｝＜１１１＞、｛１２３｝＜１１１＞、｛１１２｝＜１１１＞の三つのスリップ系（ｓｌｉｐ  ｓｙｓｔｅｍ）が作用して焼成変形を起こすようになり、変形モードによって作用するスリップ系の作用が変わる。特定変形モードで特定結晶方位に作用するスリップ系作用量をテイラー因子（Ｔａｙｌｏｒ  ｆａｃｔｏｒ）で示すことができ、テイラー因子をＭという時、下記式１のように計算することができる。
［式１］
2021509154.tif 000004
（式１中、σは巨視的応力、τＣＲＳＳは臨界分解せん断応力（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｒｅｓｏｌｖｅｄ  Ｓｈｅａｒ  Ｓｔｒｅｓｓ）を意味する。）
【００１８】
テイラー因子値が大きいほど、同一な張力を印加した時、鋼板内残留応力が大きく発生すると見ることができる。無方向性電磁鋼板の連続焼鈍ラインではコイル進行方向に一軸引張変形モードがつくられるので、一軸引張時、高いＴａｙｌｏｒ  ｆａｃｔｏｒを有する方位の分率が高まるほど、鋼板内残留応力が増加するようになる。したがって、鋼板の十分に広い面積の結晶方位データから一軸引張時、Ｔａｙｌｏｒ  ｆａｃｔｏｒを計算してその平均値が低いように集合組織を発達させれば、低磁場鉄損を大きく改善させることができる。
具体的に、平均テイラー因子値は、試片の全体厚さが含まれる圧延垂直方向断面（ＴＤ面）をＥＢＳＤで測定して計算することができる。より具体的には、（全体厚さ）×５０００μｍの面積を２μｍステップ間隔を適用して重畳しないように２０回測定し、そのデータを併合してＴａｙｌｏｒ  ｆａｃｔｏｒを計算することができる。この時、変形モードは、圧延方向一軸引張条件であり、Ｓｌｉｐ  ｓｙｓｔｅｍは｛１１０｝＜１１１＞、｛１１２｝＜１１１＞、｛１２３｝＜１１１＞に同一な値のＣＲＳＳを適用して求めることができる。
【００１９】
平均テイラー因子
2021509154.tif 000005
とは、各測定ポイントのテイラー因子値に対する総合を測定ポイント数で割って平均した値を意味する。本発明の一実施形態で平均テイラー因子値とは、少なくとも５０００個以上の結晶粒が含まれる面積に対する結晶方位をＥＢＳＤでポイントごとに測定し、各測定ポイントのテイラー因子値の総合を測定ポイント数で割って、平均値を求めて、これを全体測定面積の平均値と仮定する。
本発明の一実施形態では、平均テイラー因子値を２．７５以下に低く制御することによって、残留応力を除去し、窮極的に低磁場磁性を向上させることができる。具体的に、微量元素であるＡｓ、Ｓｅ、Ｐｂ、Ｂｉそれぞれの含量およびＣ、Ｎとの相対含量を制御して、平均テイラー因子値を低め、低磁場磁性を向上させることができる。さらに具体的に、平均テイラー因子値は２．５〜２．７５になってもよい。
【００２０】
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：２．０〜４．０％、Ａｌ：０．０５〜１．５％、Ｍｎ：０．０５〜２．５％、Ｃ：０．００５％以下（０％を除外する）、Ｎ：０．００５％以下（０％を除外する）、Ｓｎ：０．００１〜０．１％、Ｓｂ：０．００１〜０．１％、Ｐ：０．００１〜０．１％、Ａｓ：０．００１〜０．０１％、Ｓｅ：０．０００５〜０．０１％、Ｐｂ：０．０００５〜０．０１％、Ｂｉ：０．０００５〜０．０１％および残部はＦｅおよび不可避不純物を含む。
【００２１】
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：２．０〜４．０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、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、材料の脆性が増加して圧延生産性が急激に低下されることがある。したがって、前述の範囲でＳｉを添加することができる。さらに具体的に、Ｓｉは２．３〜３．７重量％含むことができる。
【００２２】
Ａｌ：０．０５〜１．５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ことがある。逆に、過度に多く添加されれば、窒化物が過多に形成されて磁性を劣化させ、製鋼と連続鋳造などの全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０．１〜１．３重量％含むことがよい。
【００２３】
Ｍｎ：０．０５〜２．５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、硫化物が微細に析出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、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、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０．１〜１．５重量％含むことがよい。
【００２４】
Ｃ：０．００５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、０．００５重量％以下、より具体的には０．００３重量％以下に制限することが好ましい。
【００２５】
Ｎ：０．００５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、０．００５重量％以下、より具体的には０．００３重量％以下に制限することが好ましい。
【００２６】
Ｓｎ：０．００１〜０．１重量％
錫（Ｓｎ）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の添加量が過度に少なければ、その効果が微小なことがある。Ｓｎ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表面品質が劣化し、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、前述の範囲でＳｎを添加することが好ましい。さらに具体的に、Ｓｎを０．００２〜０．０５重量％含むことがより好ましい。
【００２７】
Ｓｂ：０．００１〜０．１重量％
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。Ｓｂの添加量が過度に少なければ、その効果が微小なことがある。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表面品質が劣化し、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、前上の範囲でＳｂを添加することが好ましい。さらに具体的に、Ｓｂを０．００２〜０．０５重量％含むことがより好ましい
【００２８】
Ｐ：０．００１〜０．１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虞がある。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。したがって、上記の範囲でＰを添加することが好ましい。さらに具体的に、Ｐを０．００３〜０．０５重量％含むことがより好ましい。
【００２９】
Ａｓ：０．００１〜０．０１重量％、Ｓｅ：０．０００５〜０．０１重量％、Ｐｂ：０．０００５〜０．０１重量％、Ｂｉ：０．０００５〜０．０１重量％
ヒ素（Ａｓ）、セレニウム（Ｓｅ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）は、母材の表面または結晶粒界に偏析して表面エネルギーと粒界エネルギーを低めて酸化層と析出物形成を抑制し磁性に有利な集合組織を発達させる。それぞれその含量が過度に少なければ、その効果の発現が不充分なことがある。それぞれその含量が過度に多ければ、微細析出物を形成するか結晶粒界に偏析して鋼中結晶粒間の結合力を減少させること虞がある。したがって、Ａｓ、Ｓｅ、Ｐｂ、Ｂｉをそれぞれ上記の範囲で含むことが好ましい。より具体的に、Ａｓ：０．００２〜０．００７重量％、Ｓｅ：０．００１〜０．００５重量％、Ｐｂ：０．００１〜０．００５重量％、Ｂｉ：０．００１〜０．００５重量％含むことがより好ましい。
【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２および式３を満足する。
［式２］
３×（［Ｃ］＋［Ｎ］）≦（［Ｓｎ］＋［Ｓｂ］＋［Ｐ］＋［Ａｓ］＋［Ｓｅ］＋［Ｐｂ］＋［Ｂｉ］）≦１５×（［Ｃ］＋［Ｎ］）
［式３］
（［Ｓｎ］＋［Ｓｂ］）≧［Ｐ］≧（［Ａｓ］＋［Ｓｅ］）≧（［Ｐｂ］＋［Ｂｉ］）
（但し、式２および式３中、［Ｃ］、［Ｎ］、［Ｓｎ］、［Ｓｂ］、［Ｐ］、［Ａｓ］、［Ｓｅ］、［Ｐｂ］および［Ｂｉ］はそれぞれ、Ｃ、Ｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｅ、ＰｂおよびＢｉの含量（重量％）を示す。）
【００３１】
Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｐｂ、Ｂｉは、母材の表面または結晶粒界に偏析して表面エネルギーと粒界エネルギーを低めて酸化層と析出物形成を抑制し磁性に有利な集合組織を発達させる。上記の元素の含量合計がＣとＮの含量合計の３〜１５倍を満足すれば、炭化物と窒化物形成が抑制されながらＴａｙｌｏｒ  ｆａｃｔｏｒの低い方位が発達して低磁場鉄損を改善することができる。特に、前述の式３を同時に満足する時、前述の効果がさらに増大できる。
本発明の一実施形態による無方向性電磁鋼板は、Ｎｂ：０．０００５〜０．０１重量％、Ｔｉ：０．０００５〜０．０１重量％およびＶ：０．０００５〜０．０１重量％をさらに含んでもよい。
【００３２】
Ｎｂ：０．０００５〜０．０１重量％、Ｔｉ：０．０００５〜０．０１重量％、Ｖ：０．０００５〜０．０１重量％
ニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）は、鋼内析出物形成傾向が非常に強い元素であり、母材内部に微細な炭化物または窒化物を形成して結晶粒成長を抑制することによって鉄損を劣化させる。したがって、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖをそれぞれ上記の範囲でさらに含むことが好ましい。さらに具体的に、Ｎｂ：０．００１〜０．００５重量％、Ｔｉ：０．００１〜０．００５重量％、Ｖ：０．００１〜０．００５重量％含むことがより好ましい。
【００３３】
本発明の一実施形態による無方向性電磁鋼板は、下記式４を満足することができる。
［式４］
（［Ｎｂ］＋［Ｔｉ］＋［Ｖ］）≦（［Ｃ］＋［Ｎ］）
（但し、式４中、［Ｃ］、［Ｎ］、［Ｎｂ］、［Ｔｉ］および［Ｖ］はそれぞれ、Ｃ、Ｎ、ＮｂおよびＶの含量（重量％）を示す。）
Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖの合計量がＣおよびＮの合計量以下に添加されれば、炭化物と窒化物形成傾向が弱くなるので、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖの添加による低磁場磁性改善効果を得ることができる。
【００３４】
その他の不純物
上記の元素以外にも、Ｓ、Ｃｕ、Ｂ、Ｍｇ、Ｚｒなどの不可避的に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引き起こす虞があるので、Ｓ：０．００５重量％以下、Ｃｕ：０．０２５重量％以下、Ｂ：０．００２重量％以下、Ｍｇ：０．００５重量％以下、Ｚｒ：０．００５重量％以下に管理ですることが好ましい。
【００３５】
本発明の一実施形態による無方向性電磁鋼板は、平均結晶粒粒径が６０〜１７０μｍであることが好ましい。上記の範囲で、無方向性電磁鋼板の磁性がさらに優れることができる。
本発明の一実施形態による無方向性電磁鋼板は、厚さが０．１〜０．６５ｍｍになってもよい。
【００３６】
本発明の一実施形態による無方向性電磁鋼板は、上記のように、低磁場特性が改善される。具体的に、５０００Ａ／ｍの磁場で誘導される磁束密度Ｂ５０は、１．６６Ｔ以上である。０．５０ｍｍ厚さ基準にして、５０Ｈｚの周波数で１．０Ｔの磁束密度を誘起した時の鉄損Ｗ１０／５０は０．９５Ｗ／ｋｇ以下であり、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２４Ｗ／ｋｇ以下である。０．２５ｍｍ厚さ基準にして、５０Ｈｚの周波数で１．０Ｔの磁束密度を誘起した時の鉄損Ｗ１０／５０は、０．８０Ｗ／ｋｇ以下であり、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１２Ｗ／ｋｇ以下であることがよい。
このように、本発明の一実施形態による無方向性電磁鋼板は、低磁場特性が優れるため、低磁場で磁気的特性が重要な発電機および電気自動車の駆動モータとして特に有用に使用できる。
【００３７】
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：２．０〜４．０％、Ａｌ：０．０５〜１．５％、Ｍｎ：０．０５〜２．５％、Ｃ：０．００５％以下（０％を除外する）、Ｎ：０．００５％以下（０％を除外する）、Ｓｎ：０．００１〜０．１重量％、Ｓｂ：０．００１〜０．１％、Ｐ：０．００１〜０．１重量％、Ａｓ：０．００１〜０．０１％、Ｓｅ：０．０００５〜０．０１％、Ｐｂ：０．０００５〜０．０１％、Ｂｉ：０．０００５〜０．０１％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。
【００３８】
以下、各段階について詳細に説明する。
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。
まず、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すると、析出物が再溶解されて熱間圧延以後微細に析出される虞がある。
【００３９】
加熱されたスラブは、１．０〜２．３ｍｍ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℃であることがよい。
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、８５０〜１１５０℃であることがよい。熱延板焼鈍温度が８５０℃未満であれば、組織が成長しないか微細に成長して磁束密度の上昇効果が少なく、一方、焼鈍温度が１１５０℃を超過すれば、磁気特性がむしろ低下し、板状の変形によって圧延作業性が悪くなる虞がある。具体的に、温度範囲は９５０〜１１２５℃であることが好ましく、熱延板の焼鈍温度は９００〜１１００℃であることがより好ましい。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、省略することも可能である。
【００４０】
その次に、熱延板を酸洗いし、所定の板厚になるように冷間圧延する。熱延板の厚さによって異なるが、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６０〜１７０μｍになるように最終焼鈍を実施する。最終焼鈍温度は、８５０〜１０５０℃であることがよい。最終焼鈍温度が過度に低ければ、再結晶が十分に行われず、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好ましい。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は全て（即ち、９９％以上）再結晶できる。
【００４１】
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形態に過ぎず、本発明が下記実施例に限定されるのではない。
【実施例】
【００４２】
実施例
下記表１および表２のように組成されるスラブを製造した。スラブを１１５０℃で加熱し、８８０℃の仕上げ温度で熱間圧延して、板厚２．０ｍｍの熱延板を製造した。熱間圧延された熱延板は１０３０℃で１００秒間熱延板焼鈍後、酸洗いおよび冷間圧延して厚さを０．２５ｍｍと０．５０ｍｍとし、１０００℃で１１０秒間再結晶焼鈍を行った。
式２、式３、式４を満足するかどうか、平均Ｔａｙｌｏｒ  ｆａｃｔｏｒ、平均結晶粒粒径、Ｗ１０／５０鉄損、Ｗ１０／４００鉄損、Ｂ５０磁束密度を下記表３に示した。磁束密度、鉄損などの磁気的特性は、それぞれの試片に対して幅６０ｍｍ×長さ６０ｍｍ×枚数５枚の試片を切断して、Ｓｉｎｇｌｅ  ｓｈｅｅｔ  ｔｅｓｔｅｒで圧延方向と圧延垂直方向に測定して平均値を示した。この時、Ｗ１０／４００は４００Ｈｚの周波数で１．０Ｔの磁束密度を誘起した時の鉄損であり、Ｗ１０／５０は５０Ｈｚの周波数で１．０Ｔの磁束密度を誘起した時の鉄損であり、Ｂ５０は５０００Ａ／ｍの磁場で誘導される磁束密度を意味する。
【００４３】
Ｔａｙｌｏｒ  ｆａｃｔｏｒは、試片の全体厚さが含まれる圧延垂直方向断面（ＴＤ面）をＥＢＳＤで測定して計算し、より詳しくは、２５０μｍ×５０００μｍまたは５００μｍ×５０００μｍ（結晶粒約１０００個以上）の面積を２μｍステップ間隔を適用して重畳しないように２０回測定し、そのデータを併合して平均Ｔａｙｌｏｒ  ｆａｃｔｏｒを計算した。この時、変形モードは圧延方向一軸引張条件であり、Ｓｌｉｐ  ｓｙｓｔｅｍは｛１１０｝＜１１１＞、｛１１２｝＜１１１＞、｛１２３｝＜１１１＞に同一な値のＣＲＳＳを適用した。
【００４４】
【表１】
2021509154.tif 000006
【００４５】
【表２】
2021509154.tif 000007
【００４６】
【表３】
2021509154.tif 000008
【００４７】
表１〜表３に示されているように、実施例鋼種の場合、Ｔａｙｌｏｒ  ｆａｃｔｏｒが低減され、式２および式３を満足して、低磁場鉄損Ｗ１０／５０、Ｗ１０／４００および磁束密度Ｂ５０値が優れるのが確認された。反面、比較例の鋼種はＴａｙｌｏｒ  ｆａｃｔｏｒが基準より大きく、式２および式３を満足せずに、低磁場鉄損Ｗ１０／５０、Ｗ１０／４００および磁束密度Ｂ５０値が劣悪であるのを確認することができる。
実施例鋼種の中でも式４を満足せずに、結晶粒粒径の小さな鋼種Ａ２に比べて、式４を満足し、結晶粒粒径が適切な鋼種が低磁場鉄損Ｗ１０／５０、Ｗ１０／４００および磁束密度Ｂ５０値が優れるのが確認された。
【００４８】
本発明は前記実施例に限定されるのではなく、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に他の具体的な形態に実施できるということを理解するはずである。したがって、以上で記述した実施形態は全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：２．０〜４．０％、Ａｌ：０．０５〜１．５％、Ｍｎ：０．０５〜２．５％、Ｃ：０．００５％以下（０％を除外する）、Ｎ：０．００５％以下（０％を除外する）、Ｓｎ：０．００１〜０．１％、Ｓｂ：０．００１〜０．１％、Ｐ：０．００１〜０．１％、Ａｓ：０．００１〜０．０１％、Ｓｅ：０．０００５〜０．０１％、Ｐｂ：０．０００５〜０．０１％、Ｂｉ：０．０００５〜０．０１％および残部はＦｅおよび不可避不純物からなり、鋼板内に含まれている各結晶粒のテイラー因子（Ｔａｙｌｏｒ  Ｆａｃｔｏｒ、Ｍ）が下記式１で表され、鋼板の平均テイラー因子値が２．７５以下であることを特徴とする無方向性電磁鋼板。
［式１］
2021509154.tif 000011
（式１中、σは巨視的応力、τＣＲＳＳは臨界分解せん断応力（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｒｅｓｏｌｖｅｄ  Ｓｈｅａｒ  Ｓｔｒｅｓｓ）を意味する。）
【請求項２】
下記式２および式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２］
３×（［Ｃ］＋［Ｎ］）≦（［Ｓｎ］＋［Ｓｂ］＋［Ｐ］＋［Ａｓ］＋［Ｓｅ］＋［Ｐｂ］＋［Ｂｉ］）≦１５×（［Ｃ］＋［Ｎ］）
［式３］
（［Ｓｎ］＋［Ｓｂ］）≧［Ｐ］≧（［Ａｓ］＋［Ｓｅ］）≧（［Ｐｂ］＋［Ｂｉ］）
（但し、式２および式３中、［Ｃ］、［Ｎ］、［Ｓｎ］、［Ｓｂ］、［Ｐ］、［Ａｓ］、［Ｓｅ］、［Ｐｂ］および［Ｂｉ］はそれぞれＣ、Ｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｅ、ＰｂおよびＢｉの含量（重量％）を示す。）
【請求項３】
Ｎｂ：０．０００５〜０．０１重量％、Ｔｉ：０．０００５〜０．０１重量％およびＶ：０．０００５〜０．０１重量％をさらに含む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。
【請求項４】
下記式４を満足することを特徴とする請求項３に記載の無方向性電磁鋼板。
［式４］
（［Ｎｂ］＋［Ｔｉ］＋［Ｖ］）≦（［Ｃ］＋［Ｎ］）
（但し、式４中、［Ｃ］、［Ｎ］、［Ｎｂ］、［Ｔｉ］および［Ｖ］はそれぞれ、Ｃ、Ｎ、ＮｂおよびＶの含量（重量％）を示す。）
【請求項５】
Ｓ：０．００５重量％以下、Ｃｕ：０．０２５重量％以下、Ｂ：０．００２重量％以下、Ｍｇ：０．００５重量％以下、およびＺｒ：０．００５重量％以下のうちの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。
【請求項６】
平均結晶粒粒径が６０〜１７０μｍであ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。
【請求項７】
重量％で、Ｓｉ：２．０〜４．０％、Ａｌ：０．０５〜１．５％、Ｍｎ：０．０５〜２．５％、Ｃ：０．００５％以下（０％を除外する）、Ｎ：０．００５％以下（０％を除外する）、Ｓｎ：０．００１〜０．１％、Ｓｂ：０．００１〜０．１％、Ｐ：０．００１〜０．１％、Ａｓ：０．００１〜０．０１％、Ｓｅ：０．０００５〜０．０１％、Ｐｂ：０．０００５〜０．０１％、Ｂｉ：０．０００５〜０．０１％および残部はＦｅおよび不可避不純物からな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。
【請求項８】
前記スラブは、下記式２および式３を満足することを特徴とする請求項７に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
［式２］
３×（［Ｃ］＋［Ｎ］）≦（［Ｓｎ］＋［Ｓｂ］＋［Ｐ］＋［Ａｓ］＋［Ｓｅ］＋［Ｐｂ］＋［Ｂｉ］）≦１５×（［Ｃ］＋［Ｎ］）
［式３］
（［Ｓｎ］＋［Ｓｂ］）≧［Ｐ］≧（［Ａｓ］＋［Ｓｅ］）≧（［Ｐｂ］＋［Ｂｉ］）
（但し、式２および式３中、［Ｃ］、［Ｎ］、［Ｓｎ］、［Ｓｂ］、［Ｐ］、［Ａｓ］、［Ｓｅ］、［Ｐｂ］および［Ｂｉ］はそれぞれＣ、Ｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｅ、ＰｂおよびＢｉの含量（重量％）を示す。）
【請求項９】
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７または請求項８に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
【国際調査報告】
2021509154.tif 000012
2021509154.tif 000013
2021509154.tif 000014
2021509154.tif 000015