(57)【要約】【課題】打ち抜き性が良く、工具寿命が延長でき、かつ打ち抜きによる磁気特性の劣化が少なく、品質に優れた無方向性電磁鋼板を提供することを目的とする。【解決手段】質量％で、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．１％以上７．０％以下、Ａｌ：０．０１％以上３．０％以下、Ｍｎ：０．１％以上２．０％以下、Ｎ：０．００５％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｏ：０．００５％以上０．０２％以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、かつ、直径２μｍ以上２５μｍ以下のアルミナまたはシリカの１種以上からなる酸化物を、１００個／ｍｍ３以上１０００００個／ｍｍ３以下含有することを特徴とする打ち抜き加工性と鉄損に優れた無方向性電磁鋼板。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．１％以上７．０％以下、Ａｌ：０．０１％以上３．０％以下、Ｍｎ：０．１％以上２．０％以下、Ｎ：０．００５％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｏ：０．００５％以上０．０２％以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、かつ、直径２μｍ以上２５μｍ以下のアルミナまたはシリカの１種以上からなる酸化物を、１００個／ｍｍ３以上１０００００個／ｍｍ３以下含有することを特徴とする、打ち抜き加工性と鉄損に優れた無方向性電磁鋼板。
【請求項２】
質量％で、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．１％以上７．０％以下、Ａｌ：０．０１％以上３．０％以下、Ｍｎ：０．１％以上２．０％以下、Ｎ：０．００５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｏ：０．００５％以上０．０２％以下、ＲＥＭ：０．０００５％以上０．０５％以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、かつ、直径２μｍ以上２５μｍ以下の、ＲＥＭ酸硫化物、もしくはＲＥＭ酸化物およびＲＥＭ酸硫化物、またはこれに加えてアルミナもしくはシリカの１種以上からなる酸化物を、１００個／ｍｍ３以上１０００００個／ｍｍ３以下含有することを特徴とする、打ち抜き加工性と鉄損に優れた無方向性電磁鋼板。
【請求項３】
質量％で、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．１％以上７．０％以下、Ａｌ：０．０１％以上３．０％以下、Ｍｎ：０．１％以上２．０％以下、Ｎ：０．００５％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｏ：０．００５％以上０．０２％以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる溶鋼に、アルミナまたはシリカの１種以上からなる酸化物を添加し鋳造することを特徴とする、打ち抜き加工性と鉄損に優れた無方向性電磁鋼鋳片の製造方法。
【請求項４】
質量％で、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．１％以上７．０％以下、Ａｌ：０．０１％以上３．０％以下、Ｍｎ：０．１％以上２．０％以下、Ｎ：０．００５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｏ：０．００５％以上０．０２％以下、ＲＥＭ：０．０００５％以上０．０５％以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる溶鋼に、アルミナ、シリカ、ＲＥＭ酸化物あるいはＲＥＭ酸硫化物の１種以上からなる酸化物を添加し鋳造することを特徴とする、打ち抜き加工性と鉄損に優れた無方向性電磁鋼鋳片の製造方法。
【請求項５】
酸化物を鋳型内に添加し鋳造することを特徴とする、請求項３または４に記載の打ち抜き加工性と鉄損に優れた無方向性電磁鋼鋳片の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、打ち抜き加工等により所定の形状に加工された後にモーターやトランスの鉄芯などに用いられ、磁気特性に優れ、かつ打ち抜き性が良好な無方向性電磁鋼板を提供することを目的とする。
【背景技術】
【０００２】
無方向性電磁鋼板は需要家で所定の鉄芯形状に合わせて打ち抜き加工を施され使用される。その際、打ち抜き破面の周辺に加工歪が残留し磁気特性が劣化する場合が多い。この対策として、Ｓｉ量やＡｌ量を多くして要求される製品特性より高いグレードの高級鋼板を適用するか、あるいは打ち抜き加工後に焼鈍を施して歪を除去することが一般的に行われている。しかしいずれの場合も、所用合金量の増加や工程増加などによるコストアップが避けられない。
【０００３】
また、打ち抜き加工は通常、連続的に打ち抜かれるが、打ち抜き回数を重ねるにつれ工具の端面が磨耗し、さらに打ち抜き回数を重ねると鋼板の打ち抜き端面にダレが生じて、製品の積み精度が悪化する問題が生じることがある。
【０００４】
以上を鑑みると、打ち抜き性が良く、かつ磁気特性が良好な打ち抜き製品を得るためには、打ち抜き加工時に鋼板がより破断し易いこと、すなわちより軽い荷重かつより短いストロークで打ち抜けることが好ましい。この特性をこれ以降、打ち抜き性が良いと称する。
【０００５】
打ち抜き性を改善するための方法として、鋼板の成分や金属組織を調整して鋼板の硬度を調整するなど種々の方法が開示されているが、別法として、鋼板内部の介在物を活用する技術が開示されている。
【０００６】
例えば、（特許文献１）、（特許文献２）、などに開示されるように、鋼中のＣを質量％で０．１％から１．０％と通常使用される電磁鋼板より高くし、鋼中に粗大なグラファイトを析出させ、粗大グラファイトのせん断滑りにより鋼板のせん断抵抗を減少させ、鋼板の塑性変形領域を減少させ、打ち抜き後の磁気特性の劣化を抑制する方法が知られている。
【０００７】
また、（特許文献３）、（特許文献４）、などに開示されるように、鋼の成分ならびに熱処理の温度履歴を調整することにより鋼中のＭｎＳを粗大化させ、粗大ＭｎＳのせん断滑りによる潤滑効果を利用して鋼板のせん断抵抗を減少させ、鋼板の塑性変形領域を減少させ、打ち抜き後の磁気特性の劣化を抑制する方法が知られている。
【０００８】
さらにまた、（特許文献５）などに開示されるように、比較的稠密な介在物の間隙に割れが伝播し易いことを活用して、鋼板の内部に割れの起点かつ伝播点となるよう列状に並んだ介在物を与えて打ち抜き加工時の割れを促進し、鋼板の塑性変形領域を減少させ、打ち抜き後の磁気特性の劣化を抑制する方法が知られている。
【０００９】
【特許文献１】特許第１８７４２８１号公報
【特許文献２】特許第１８７４２８２号公報
【特許文献３】特許第１８７００７０号公報
【特許文献４】特許第３７３１６２５号公報
【特許文献５】特開２０００−１６０３０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
打ち抜き性を改善するため、例えばＡｌ含有量を下げＳｉ含有量を上げて固有抵抗を保ちつつ鋼板の硬度を調整する、あるいはＭｎやＰなどを添加して鋼板の硬度を上げるなどの、鋼板の成分を変更する方法によると、所定の打ち抜き性と磁気特性を得るための合金添加量が増えてコスト高になるという問題がある。
【００１１】
また、鋼板の結晶粒径を細かくして打ち抜き加工時の割れの伝播を促進し破断し易くする方法によると、結晶粒径が細かいことにより鉄損が増加して磁気特性が劣位となり、あるいは打ち抜き加工後の焼鈍を充分に行って結晶粒を成長させなければならず、工程が煩雑となりコスト高となる。
【００１２】
一方、鋼板内部の介在物を活用して打ち抜き性を改善する技術によると、上記の問題を回避することができる。しかし上記に開示された方法によると、以下に述べる問題が発生する場合がある。
【００１３】
鋼中のＣ含有量を高めて粗大なグラファイトを析出させ、それを活用する場合、鋼中のＣが全て粗大グラファイトの形成に消費されず、フリーＣが鋼中に残留し、鋼板の焼鈍段階において鋼中に不可避的に存在する不純物元素と反応し、例えばＴｉＣなどの低温析出物を形成する場合がある。低温析出物はそれ自体の析出温度が低温なため成長せず、鋼中に微細に分散析出し、焼鈍段階での鋼板結晶粒の成長を阻害し、磁気特性が劣化する場合がある。
【００１４】
また、鋼中に粗大なＭｎＳを形成させて活用する場合、ＭｎＳの粗大化のためＳを充分高める必要があるが、鋼中のＳが全て粗大ＭｎＳの形成に消費されず、フリーＳが鋼中に残留し、これによって鋼板の焼鈍段階において微細なＭｎＳが析出し、焼鈍段階での鋼板結晶粒の成長を阻害し、磁気特性が劣化する場合がある。
【００１５】
また、列状に並んだ介在物により打ち抜き加工時の割れを促進する場合、鋼板の圧延により介在物を圧延方向に延伸させ破断させて介在物を列状とすることが通常であるが、圧延方向に列状に並んだ介在物は鋼板の板厚方向の結晶粒成長を阻害するばかりでなく、板厚方向の磁壁移動の障害となり透磁率が低下して磁気特性が劣化するため好ましくない。さらに、打ち抜き時に圧延方向に列状に並んだ介在物に沿って割れが伝播すると、本来は板厚方向に貫通すべき割れが圧延方向に伝播することとなり、打ち抜き後の寸法精度が低下するという問題が生じる。
【００１６】
本発明は、アルミナやシリカのような硬質の酸化物介在物（以下、介在物と称する）を、結晶粒成長や磁壁移動の障害とならないように径と密度を所定の範囲に調整して鋼板内部に分散させることで、打ち抜き加工時の割れ発生の起点として作用させ、打ち抜き性を向上させつつ、破面周辺の母材への加工歪の蓄積を最小化して鋼板の磁気特性の劣化を抑制し、打ち抜き後の焼鈍を簡省略化して磁気特性を良好化することが可能な無方向性電磁鋼板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の要旨は次の通りである。
（１）質量％で、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．１％以上７．０％以下、Ａｌ：０．０１％以上３．０％以下、Ｍｎ：０．１％以上２．０％以下、Ｎ：０．００５％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｏ：０．００５％以上０．０２％以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、かつ直径２μｍ以上２５μｍ以下の、アルミナまたはシリカの１種以上からなる酸化物を１００個／ｍｍ３以上１０００００個／ｍｍ３以下含有することを特徴とする、打ち抜き加工性と鉄損に優れた無方向性電磁鋼板。
（２）質量％で、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．１％以上７．０％以下、Ａｌ：０．０１％以上３．０％以下、Ｍｎ：０．１％以上２．０％以下、Ｎ：０．００５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｏ：０．００５％以上０．０２％以下、ＲＥＭ：０．０００５％以上０．０５％以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなり、かつ直径２μｍ以上２５μｍ以下の、ＲＥＭ酸硫化物、もしくはＲＥＭ酸化物およびＲＥＭ酸硫化物、またはこれに加えてアルミナもしくはシリカの１種以上からなる酸化物を１００個／ｍｍ３以上１０００００個／ｍｍ３以下含有することを特徴とする、打ち抜き加工性と鉄損に優れた無方向性電磁鋼板。
【００１８】
（３）質量％で、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．１％以上７．０％以下、Ａｌ：０．０１％以上３．０％以下、Ｍｎ：０．１％以上２．０％以下、Ｎ：０．００５％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｏ：０．００５％以上０．０２％以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる溶鋼に、アルミナまたはシリカの１種以上からなる酸化物を添加し鋳造することを特徴とする、打ち抜き加工性と鉄損に優れた無方向性電磁鋼鋳片の製造方法。
（４）質量％で、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．１％以上７．０％以下、Ａｌ：０．０１％以上３．０％以下、Ｍｎ：０．１％以上２．０％以下、Ｎ：０．００５％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｏ：０．００５％以上０．０２％以下、ＲＥＭ：０．０００５％以上０．０５％以下を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる溶鋼に、アルミナ、シリカ、ＲＥＭ酸化物あるいはＲＥＭ酸硫化物の１種以上からなる酸化物を添加し鋳造することを特徴とする、打ち抜き加工性と鉄損に優れた無方向性電磁鋼鋳片の製造方法。
（５）酸化物を鋳型内に添加し鋳造することを特徴とする、（３）または（４）に記載の打ち抜き加工性と鉄損に優れた無方向性電磁鋼鋳片の製造方法。
【００１９】
なお、上記の（２）において、ＲＥＭ酸硫化物、もしくはＲＥＭ酸化物およびＲＥＭ酸硫化物、またはこれに加えてアルミナもしくはシリカの１種以上からなる酸化物とは、「ＲＥＭ酸硫化物」、「ＲＥＭ酸化物およびＲＥＭ酸硫化物」でも良く、さらに「ＲＥＭ酸硫化物に加えて、アルミナもしくはシリカの１種以上からなる酸化物」、「ＲＥＭ酸化物およびＲＥＭ酸硫化物に加えて、アルミナもしくはシリカの１種以上からなる酸化物」でも良いことを意味している。
【００２０】
また、上記の直径２μｍ以上２５μｍ以下の「アルミナ、シリカ、ＲＥＭ酸硫化物、ＲＥＭ酸化物」を、介在物と記載する場合がある。
また、上記の介在物の直径とは円球相当直径を意味する。以降下、介在物の球相当直径を単に直径と略記する。なお、円相当直径とは、介在物の断面積と同じ面積の円の直径を意味している。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、打ち抜きの寸法精度が良く、工具寿命が延長でき、かつ打ち抜きによる磁気特性の劣化が少ない無方向性電磁鋼板を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明の作用およびメカニズムについて詳細に説明する。
本発明者らは、介在物が打ち抜き性に及ぼす影響を明らかにするために、打ち抜き性の良い鋼板の打ち抜き破断面を詳細に調査検討した。その結果の一例として、打ち抜き性の良い鋼板の打ち抜き後の破断面を図１および図２に示す。
【００２３】
打ち抜き性の良い鋼板では、図１のＡおよび図２のＢに示す介在物が起点となって割れが発生し、打ち抜き方向に割れが伝播しており、このような形態の破断面が多数見出された。一方、比較のために打ち抜き性が劣る鋼板の破断面を調査したところ、破断面には介在物による影響が認められなかった。即ち、打ち抜き性の良い鋼板では介在物が起点となって割れ、打ち抜き方向に割れが伝播し、打ち抜き時の荷重が軽くなることが明らかであった。
【００２４】
また、上述の鋼板の表面から板厚中心まで研磨し、光学顕微鏡により介在物を調査したところ、種々直径の介在物が観察されたが、打ち抜き後の破断面で割れ起点となった介在物の直径は２μｍから２５μｍまでの範囲内にあり、この範囲外の大きさの介在物は割れ起点として作用しないことが判明した。
【００２５】
次いで、本発明者らは以下に示す実験を行い、鋼板中の介在物と鋼板の磁気特性ならびに打ち抜き性との関係について鋭意検討した。
【００２６】
成分を表１に示す通りに種々変更した鋼を溶解し、後述の実施例１に示す方法によって酸化物を添加し、連続鋳造し、熱間圧延し、厚さ０．５ｍｍに冷間圧延し、８５０℃×３０秒の仕上げ焼鈍を施し、絶縁皮膜を塗布して製品板を作成した。
次に、製品板の表面から板厚中心まで研磨し、光学顕微鏡により介在物の直径と個数を測定し、割れ起点として作用する直径が２μｍ以上２５μｍ以下の介在物について個数密度を算出した。介在物の組成はＳＥＭ−ＥＤＸにより分析した。また、製品板を高速打ち抜き機により、クリアランス０．１mmで２５cm長に打ち抜き、ＪＩＳ−Ｃ−２５５０エプスタイン法により磁気特性を調査した。
【００２７】
打ち抜き性に関しては、以下の方法で調査し評価した。まず、高速打ち抜き機により、クリアランス０．１mmで径１２mmの円形に打ち抜き加工した。その際、ポンチにセットしたロードセルにより打ち抜き荷重を測定した。さらに、連続打ち抜きを行い、打ち抜き後の鋼板のダレ高さを測定し、ダレ高さが板厚の１割（５０μｍ）となるまでの打ち抜き回数、及び１０５回連続打ち抜き後の工具の磨耗状態を調査した。以上の結果を表１、表２および図３に示す。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
【表２】
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【００３０】
表２のＮo.１−１からＮo.１−６に示すように、製品板中の直径が２μｍ以上２５μｍ以下の介在物の組成、ならびに個数密度が本発明範囲内にある場合、打ち抜き加工後の製品板の鉄損（W１５／５０）値は４．９〜５．１ｗ／ｋｇと低く、磁気特性が良好であった。また、打ち抜き時の破断荷重が６．４５〜６．５ｋＮと低く、連続可能な打ち抜き回数が１．８×１０５〜２．２×１０５回と多く、所定回数の連続打ち抜き後の工具磨耗も問題なく、打ち抜き性が良好であった。このとき、打ち抜き後の破断面には、図１および図２に示すような介在物が起点となった割れが多数観察された。
【００３１】
一方、表２のＮo.１−７、１−８、１−１１に示すように、製品板中の直径が２μｍ以上２５μｍ以下の介在物の個数密度が本発明範囲を下回る場合には、打ち抜き加工後の製品板の鉄損値は４．９〜５．０ｗ／ｋｇと低く、磁気特性が良好であった。しかし、打ち抜き時の破断荷重が６．７５〜６．８０ｋＮと高く、また打ち抜き回数が０．７×１０５〜０．８×１０５回で打ち抜き後の工具に端面のダレが発生し、工具の調整が必要となり、打ち抜き性が劣位であった。
【００３２】
また、表２のＮo.１−９とＮo.１−１０に示すように、製品板中の直径が２μｍ以上２５μｍ以下の介在物の個数密度が本発明範囲を上回る場合には、打ち抜き時の破断荷重が６．４ｋＮと低く、連続可能な打ち抜き回数が２×１０５〜２．５×１０５回と多く、所定回数の連続打ち抜き後の工具磨耗も問題なく、打ち抜き性が良好であったものの、打ち抜き加工後の製品板の鉄損値は５．９〜６．３ｗ／ｋｇと高く、磁気特性が不良であった。
【００３３】
以上示した通り、鋼板中における直径が２μｍ以上２５μｍ以下の介在物の個数密度と、打ち抜き時の最大荷重の関係は、図３に示す通りであり、介在物の個数密度が１００個／ｍｍ３を上回ると、最大荷重が低下し、より小さい加重で打ち抜けるようになり、打ち抜き性が向上することが判った。また、介在物の個数密度が１０００個／ｍｍ３を上回ると、最大荷重がさらに低下し、さらに小さい加重で打ち抜けるようになり、打ち抜き性がさらに向上することが判った。
【００３４】
一方、介在物の個数密度と磁気特性との関係については、図３に示す通り、鋼板中における直径が２μｍ以上２５μｍ以下の介在物の個数密度が１０００００個／ｍｍ３を上回ると、磁気特性が劣化することが明らかであった。これは、介在物によって結晶粒成長がピン止め阻害される作用と、介在物によって磁壁移動がピン止め阻害される作用による影響と思われる。
【００３５】
以上により、打ち抜き性を良好としつつ磁気特性を良好に保つための、介在物の個数密度に適正な範囲があることが判明した。
【００３６】
さらに、本発明の介在物の具備すべき条件について、より詳細に説明する。
上述の鋼板にはＭｎＳなどの比較的低い融点の介在物が少数ながら観察されたが、それらは破断の起点に存在せず、割れ起点となった介在物の組成はアルミナやシリカであった。これらの酸化物は融点が比較的高く、熱間圧延や焼鈍中に軟質化して変形することはなく、圧延によって延伸することがない。
【００３７】
この理由は、低融点の介在物は比較的軟質であるため、鋼板に打ち抜き応力が加わったときに介在物の表面で滑りが発生してしまい、有効な割れ起点にならないが、高融点の介在物は熱間圧延中や焼鈍中に軟質化し延伸することがなく、また鋼板の打ち抜き加工時には、介在物が比較的硬質で変形しないため、割れ起点として有効に作用すると考えられる。以下、アルミナやシリカの介在物を硬質酸化物と称する。
【００３８】
また、鋼中のＭｎやＳの含有量が比較的多いとき、硬質介在物の周囲にＭｎＳなどの硫化物が析出し、硬質介在物が覆われる場合がある。硬質介在物が硫化物で覆われると、硬質介在物の表面で滑りが発生してしまい、有効な割れ起点にならず好ましくない。よって、硫化物で覆われた介在物は硬質介在物に含まない。また、鋼中のＭｎやＳの含有量が比較的多いときに、硬質介在物を打ち抜き加工時の破断起点として有効に機能させるためには、ＭｎＳなどの硫化物を抑制することが好ましい。
【００３９】
電磁鋼中の硫化物を抑制する方法として、ＣａやＲＥＭなどの硫化物形成元素の添加によりＣａやＲＥＭなどの硫化物系介在物を鋼中に生成させて、鋼中のＳを固定し、鋼中のフリーＳを減少させる技術は従来から知られている。ここで、打ち抜き性を改善する観点では、後述の理由により、ＲＥＭの添加が好ましい。なお、ＲＥＭとは、原子番号が５７のランタンから７１のルテシウムまでの１５元素に原子番号が２１のスカンジウムと原子番号が３９のイットリウムを加えた合計１７元素の総称である。
【００４０】
打ち抜き時に、上記で述べた適正な硬質介在物が起点となって破断した場合、破断は硬質介在物の周囲から発生し鋼板に伝播するため、硬質介在物のない場合に比べて鋼板への歪の蓄積が少なくなり、打ち抜き後の鉄損が良好となる。また、鋼板がシャープに破断するため、打ち抜き後のダレが少なくなり、積み精度が向上するとともに工具調整の頻度が少なくなり生産性が向上する。
【００４１】
一方、従来知見に基づいて、潤滑性を持つ比較的軟質な介在物によって打ち抜き性を変化させた場合、鋼板内部での滑りによる歪の蓄積や、打ち抜き後のダレが避けられず、上記の効果を有効に奏することができない。
【００４２】
さらにまた、電磁鋼中の硫化物を抑制するために、硫化物形成元素としてＣａを添加した場合、鋼中に形成されるＣａＳ自身が圧延により延伸し、延伸したＣａＳによって磁気特性や打ち抜き性の劣化が生じるので好ましくない。一方、硫化物形成元素としてＲＥＭを添加した場合、鋼中にＲＥＭ酸化物やＲＥＭ酸硫化物が形成されるが、いずれも圧延によって延伸することがない。そのため、ＭｎＳなどの軟質な介在物の生成を抑制する上、打ち抜き時の破断起点となって硬質介在物として効果を発揮するので好適である。
【００４３】
以上示した通り、製品板中の介在物が硬質介在物であり、かつその直径ならびに個数密度が本発明範囲内にある場合には、打ち抜き加工後の製品板の磁気特性が良好であり、打ち抜き性に優れ、工具寿命の延長が図れることが確認された。
【００４４】
次に、本発明における成分組成の好ましい含有量の限定理由について説明する。
［Ｃ］：Ｃは、磁気特性に有害となるばかりか、Ｃの析出による磁気時効が著しくなるので、上限を０．０１質量％とした。下限は０質量％を含む。
［Ｓｉ］：Ｓｉは鉄損を減少させる元素である。下限の０．１質量％より少ないと鉄損が悪化する。また、上限の７．０質量％を超えると打ち抜き性が著しく不良となるため、上限を７．０質量％とした。
【００４５】
［Ａｌ］：ＡｌはＳｉ同様に鉄損を減少させる元素である。下限の０．０１質量％未満では鉄損が悪化し、上限の３．０質量％を超えるとコストの増加が著しい。 また、製品板中にアルミナを生成させる観点から、Ａｌの下限として好ましくは０．０１５質量％、より好ましくは０．０２質量％とする。
［Ｍｎ］：Ｍｎは鋼板の硬度を増加させ、打ち抜き性を改善するために、０．１質量％以上添加する。なお、上限の２．０質量％は経済的理由によるものである。
【００４６】
［Ｎ］：ＮはＡｌＮやＴｉＮなどの窒化物となり鉄損を悪化させるため、上限として０．００５質量％とした。下限は０質量％を含む。
［Ｓ］：ＳはＭｎＳ等の硫化物となり、粒成長性を悪化させ、鉄損を悪化させる。また、硬質介在物を覆って析出する場合もあるが、この場合は打ち抜きの破断起点としての硬質介在物の効果を損ねるため、上限を０．００５質量％とした。
但し、後述の通り、ＲＥＭを添加すると酸硫化物を形成してＳが固定されるので、ＲＥＭを添加した場合にはＳの上限は０．０１質量％でよい。なお下限は０質量％を含む。
【００４７】
［Ｏ］：Ｏは打ち抜きの破断起点としての硬質介在物を生成させ、有効に機能させる。鋼中のＯには酸化物を形成するものと溶存するものがあるが、本願発明範囲においては微量の溶存Ｏが存在するものの、実質的には酸化物を構成しており、０．００５質量％以上は必要である。ただし、Ｏは過剰に含有されると酸化物が多数生成し、この酸化物によって磁壁移動や結晶粒成長が阻害されるので、０．０２質量％以下とする。
【００４８】
以上に述べた成分組成の鋼において、本発明の作用効果を発揮させるための別の形態として、ＲＥＭを添加しても良い。
［ＲＥＭ］：ＲＥＭは酸硫化物を形成してＳを固定し、ＭｎＳなどの比較的軟質な介在物が多数生成することを抑制する。０．０００５質量％以上であれば充分であるが、経済的な理由により上限を０．０５質量％とする。
【００４９】
以上、述べてきた元素の他にも、本願の鋼の効果を大きくさまたげるものでなければ、公知の元素を添加することが可能である。以下に、選択元素について説明する。尚、これらの含有量の下限値は、微量でも含有されていれば良いため、すべて０質量％超とする。
【００５０】
［Ｐ］：Ｐは材料の強度を高め、打ち抜き性を改善する。但し、過剰な場合は冷延性を損ねるため、０．１質量％以下が好ましい。
［Ｃｕ］：Ｃｕは耐食性を向上させ、また固有抵抗を高めて鉄損を改善する。但し、過剰な場合は製品板の表面にヘゲ疵などが発生して表面品位を損ねるため、０．５質量％以下が好ましい。
［Ｃａ］：Ｃａは脱硫元素であり、鋼中のＳと反応してサルファイドを形成し、Ｓを固定する。しかしＲＥＭと異なり、過剰にＣａ添加すると、鋼中に生成したＣａＳが圧延により延伸し、磁気特性や打ち抜き性の劣化の原因となる。よって０．０５質量％以下が好ましい。
【００５１】
次に、本発明における好ましい製造条件、ならびにその規定理由について説明する。
まず製鋼段階において、転炉や２次精錬炉などの常法により精錬し、所望の組成範囲内の溶鋼を溶製した後、取鍋からノズルを介して鋳型内に溶鋼を注入し、連続鋳造、ないしインゴット鋳造を行ってスラブ等の鋳片を鋳造する。
鋳造に際し、酸素源としての酸化物（以下、これを酸素源と称する）を溶鋼に供給して所定の介在物を作りこむ。
尚、酸化源としては、アルミナやシリカが、入手が容易であることから、最も推奨される。また、鋼中にＲＥＭを含有させる場合は、含有ＲＥＭ酸化物やＲＥＭ酸硫化物を用いても良い。
【００５２】
これらの酸素源を溶鋼に添加すると、酸素源は溶鋼中で一旦分解して酸素を溶鋼に放出し、その酸素が溶鋼と反応して酸化物を形成した結果、硬質酸化物が多数生成すると推察される。このとき、取鍋以前の溶鋼に酸素源を供給すると、溶鋼中で酸素源が浮上分離して歩留まりが悪化する上、前述のノズルが酸素源によって閉塞して鋳型への溶鋼供給が阻害される場合もあり好ましくない。そこで、ノズルから鋳型内に溶鋼が吐出された後に酸素源を供給し、溶鋼と酸素源を混合させて鋳造を行えばよい。
【００５３】
溶鋼に酸素源を供給する方法は種々あるが、その一例として、酸素源にアルミナを用いた場合で説明すると、所定のアルミナを薄肉鉄管に詰めたワイヤーを用い、ワイヤーをノズル吐出流に供給して酸素源を溶鋼と混合すればよい。この方法により、製品板中の硬質酸化物の組成、サイズならびに個数密度を本発明範囲内に調整するためには、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）と酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を質量比で３：１〜１：３の範囲内に配合して混合した粉末を薄肉鉄管に詰めたワイヤーを用いるとよい。この粉末としては直径が１mm以下の粉粒を焼結せず用いると、溶鋼中での分散性が良く好適である。
【００５４】
なお、アルミナと酸化鉄を混合する理由は、酸素源と溶鋼の濡れ性を改善し、溶鋼中での酸素源クラスターの生成を抑制し、クラスターの浮上による酸素源ロスを低減して酸素歩留まりと分散性を改善するためである。ここで、酸素歩留まりとは、供給した酸素源中の含有酸素量に対する、酸素源供給によって増加した鋼中の酸素量の割合を意味する。ワイヤー供給による酸素歩留まりが２０〜４０％であることを考慮し、供給した酸素源によって溶鋼中に酸素が供給され、鋼中の硬質酸化物の組成、サイズならびに個数密度が本発明範囲内になるように、溶鋼の吐出流量に応じたワイヤー供給速度で供給する。これにより、本発明範囲を具備した硬質介在物を鋼中に生成させることが可能となる。
【００５５】
この後、鋳片を熱間圧延し、必要に応じて熱延板焼鈍し、一回または中間焼鈍を挟む二回以上の冷間圧延により製品厚に仕上げ、次いで仕上げ焼鈍し、絶縁皮膜を塗布する。以上述べた方法により、製品板中の介在物を本発明範囲内に制御することが可能となる。
【実施例１】
【００５６】
成分を表１に示す通りに種々変更した鋼を溶解し、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）と酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を質量比で１：１で混合した平均粒径０．８mmの酸化物粉末をワイヤーに被覆して３〜４ｋｇ／ｍｉｎの供給速度で鋳型内に供給し、鋳型への溶鋼の吐出流量を３トン／ｍｉｎとして連続鋳造し、熱間圧延し、厚さ０．５ｍｍに冷間圧延し、８５０℃×３０秒の仕上げ焼鈍を施し、通常の無方向性電磁鋼板に塗布される有機成分と無機成分を含有する絶縁皮膜を塗布して製品板を作成した。
【００５７】
次に、製品板の直径が２μｍ以上２５μｍ以下の介在物について個数密度を光学顕微鏡により調査し、また、介在物組成をＳＥＭ−ＥＤＸにより分析した。また、製品板を高速打ち抜き機によりクリアランス０．１mmで２５cm長に打ち抜き、ＪＩＳ−Ｃ−２５５０に示すエプスタイン法で磁気特性を調査した。また、高速打ち抜き機によりクリアランス０．１mmで径１２mmの円形に打ち抜き加工し、打ち抜き荷重を測定した。さらに、連続打ち抜きを行い、打ち抜き後の鋼板のダレ高さを測定し、ダレ高さが板厚の１割（５０μｍ）となるまでの打ち抜き回数、及び１０５回連続打ち抜き後の工具の磨耗状態を調査した。  また、打ち抜き破断面をＳＥＭ−ＥＤＸにより調査し、介在物組成を分析した。なお、打ち抜きに際して水溶性の潤滑油を用いた。
【００５８】
以上の結果を表２及び図１〜３に示す。打ち抜き破断面の割れ起点には直径２μｍ以上２５μｍ以下の硬質介在物が観察され、それ以外の介在物は観察されなかった。また、表２及び図３に示した通り、化学成分及び介在物が本発明の範囲内の製品板は、鉄損値ならびに打ち抜き性に関して良好な結果が得られた。一方、化学成分及び介在物が本発明範囲外の製品板は、鉄損値や打ち抜き性が劣る結果が得られた。
【実施例２】
【００５９】
成分を表３に示す通りに調整した鋼を溶解し、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）と酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を質量比で１：１で混合した平均粒径０．８mmの酸化物粉末をワイヤーに被覆して３〜４ｋｇ／ｍｉｎの供給速度で鋳型内に供給し、溶鋼の吐出流量を３トン／ｍｉｎとして連続鋳造し、熱間圧延し、厚さ０．５ｍｍに冷間圧延し、８５０℃×３０秒の仕上げ焼鈍を施し、通常の無方向性電磁鋼板に塗布される有機成分と無機成分を含有する絶縁皮膜を塗布して製品板を作成した。
【００６０】
【表３】
2008285721.tif 000005
【００６１】
次に、製品板の直径が２μｍ以上２５μｍ以下の介在物について個数密度を光学顕微鏡により調査し、また、介在物組成をＳＥＭ−ＥＤＸにより分析した。また、製品板を高速打ち抜き機によりクリアランス０．１mmで２５cm長に打ち抜き、ＪＩＳ−Ｃ−２５５０に示すエプスタイン法で磁気特性を調査した。また、高速打ち抜き機によりクリアランス０．１mmで径１２mmの円形に打ち抜き加工し、打ち抜き荷重を測定した。さらに、連続打ち抜きを行い、打ち抜き後の鋼板のダレ高さを測定し、ダレ高さが板厚の１割（５０μｍ）となるまでの打ち抜き回数、及び１０５回連続打ち抜き後の工具の磨耗状態を調査した。また、打ち抜き破断面をＳＥＭ−ＥＤＸにより調査し、介在物組成を分析した。なお、打ち抜きに際して水溶性の潤滑油を用いた。
【００６２】
以上の結果を表４に示す。打ち抜き破断面の割れ起点には直径２μｍ以上２５μｍ以下の硬質介在物が観察され、それ以外の介在物は観察されなかった。また、表４のＮo.２−１からＮo.２−３に示すように、製品板中の介在物の組成ならびに個数密度が本発明範囲内にある場合、打ち抜き加工後の製品板の鉄損値は比較的低く、磁気特性が良好であり、かつ打ち抜き時の破断荷重は比較的低く、所定回数の連続打ち抜き後の工具磨耗も問題なく、打ち抜き性が良好であった。
【００６３】
一方、Ｎo.２−１に対してＮo.２−４は、鋼の成分が同等グレードであるが、製品板中の介在物の個数密度が本発明範囲を上回っており、鉄損値が比較的高く、磁気特性が不良であった。また、Ｎo.２−２に対してＮo.２−５は、鋼の成分が同等グレードであるが、製品板中の介在物の個数密度が本発明範囲を下回っており、打ち抜き回数が０．７×１０５回で打ち抜き後の工具に端面のダレが発生し、工具の調整が必要となり、打ち抜き性が劣位であった。また、Ｎo.２−３に対してＮo.２−６及びＮo.２−７は、鋼の成分が同等グレードであるが、Ｎo.２−６は製品板中の介在物の個数密度が本発明範囲を下回っており、打ち抜き回数が０．６×１０５回で打ち抜き後の工具に端面のダレが発生し、工具の調整が必要となり、打ち抜き性が劣位であり、またＮo.２−７は製品板中の介在物の個数密度が本発明範囲を上回っており、鉄損値が比較的高く、磁気特性が不良であった。
以上に示した通り、化学成分及び介在物が本発明範囲内の製品板は、化学成分及び介在物が本発明範囲外の製品板に比べ、鉄損値や打ち抜き性が良好な結果が得られた。
【００６４】
【表４】
2008285721.tif 000006
【実施例３】
【００６５】
成分を表５に示す通りに種々変更した鋼を溶解し、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）と酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を質量比で１：１で混合した平均粒径０．８mmの酸化物粉末をワイヤーに被覆して３〜４ｋｇ／ｍｉｎの供給速度で鋳型内に供給し、溶鋼の吐出流量を３トン／ｍｉｎとして連続鋳造し、熱間圧延し、厚さ０．５ｍｍに冷間圧延し、８５０℃×３０秒の仕上げ焼鈍を施し、通常の無方向性電磁鋼板に塗布される有機成分と無機成分を含有する絶縁皮膜を塗布して製品板を作成した。
【００６６】
【表５】
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【００６７】
次に、製品板の直径が２μｍ以上２５μｍ以下の介在物について個数密度を光学顕微鏡により調査し、また、介在物組成をＳＥＭ−ＥＤＸにより分析した。また、製品板を高速打ち抜き機によりクリアランス０．１mmで２５cm長に打ち抜き、ＪＩＳ−Ｃ−２５５０に示すエプスタイン法で磁気特性を調査した。また、高速打ち抜き機によりクリアランス０．１mmで径１２mmの円形に打ち抜き加工し、打ち抜き荷重を測定した。さらに、連続打ち抜きを行い、打ち抜き後の鋼板のダレ高さを測定し、ダレ高さが板厚の１割（５０μｍ）となるまでの打ち抜き回数、及び１０５回連続打ち抜き後の工具の磨耗状態を調査した。また、打ち抜き破断面をＳＥＭ−ＥＤＸにより調査し、介在物組成を分析した。なお、打ち抜きに際して水溶性の潤滑油を用いた。
【００６８】
以上の結果を表６に示す。打ち抜き破断面の割れ起点には直径２μｍ以上２５μｍ以下の硬質介在物が観察され、それ以外の介在物は観察されなかった。また、ＲＥＭを添加したＮo.３−１は、介在物のサイズと個数密度が本発明の範囲内にあり、かつ生成した介在物が粒状単体のアルミナであり、鉄損値や打ち抜き性が良好な結果が得られた。一方、ＲＥＭ含有量が下限値を外れたＮo.３−２は、介在物のサイズと個数密度が本発明の範囲内にあったが、生成した介在物がＭｎＳに周囲を覆われたアルミナであり、鉄損値は良好であったが、打ち抜き性が劣る結果が得られた。また、Ｃａ添加を行ったＮo.３−３では、介在物のサイズと個数密度が本発明の範囲内にあったが、生成した介在物が延伸したＣａＳであり、打ち抜き性は良好であったが、鉄損値が劣る結果が得られた。
【００６９】
【表６】
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【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上説明した通り、本発明に基づいて無方向性電磁鋼板中に内包される硬質介在物を適正に制御することにより、打ち抜き性が良く、工具寿命が延長でき、かつ打ち抜きによる磁気特性の劣化が少なく、品質に優れた無方向性電磁鋼板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】打ち抜き性が良好な製品板を打ち抜いた破断面のＳＥＭ像を示す図である。
【図２】打ち抜き性が良好な製品板を打ち抜いた破断面の、介在物が起点となり破断した箇所のＳＥＭ像を示す図である。
【図３】製品板中の硬質介在物の個数密度と、製品板の鉄損値ならびに打ち抜き時の破断荷重との相関を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
Ａ    打ち抜き加工時の破断起点となる介在物の存在箇所
Ｂ    打ち抜き加工時の破断起点となる介在物
【図３】
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【図１】
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【図２】
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