(57)【要約】【課題】高剛性でかつ磁気特性にも優れる無方向性電磁鋼板を提供する。【解決手段】Ｃ：0.05％以下、Ｐ：0.2％以下、Si：５％以下、Mn：５％以下、Al：３％以下、Ｓ：0.02％以下およびＮ：0.01％以下を含み、残部Feおよび不可避不純物の成分組成を有し、板面内での（222）および（200）の各面についてのＸ線積分反射強度の理論強度に対する比をP（hkl）とした場合に、下記式で表されるTP値を1.3以上、かつ再結晶率を20％以下でする。                      記  TP＝P（222）／P（200）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：0.05％以下、
Ｐ：0.2％以下、
Si：５％以下、
Mn：５％以下、
Al：３％以下、
Ｓ：0.02％以下および
Ｎ：0.01％以下
を含み、残部Feおよび不可避不純物の成分組成を有し、板面内での（222）および（200）の各面についてのＸ線積分反射強度の理論強度に対する比をP（hkl）とした場合に、下記式で表されるTP値が1.3以上であり、かつ再結晶率が20％以下であることを特徴とする無方向性電磁鋼板。
記
TP＝P（222）／P（200）
【請求項２】
前記鋼板の厚みが0.05〜0.30mmである請求項１に記載の無方向性電磁鋼板。
【請求項３】
質量％で、
C：0.05％以下、
P：0.2％以下、
Si：５％以下、
Mn：５％以下、
Al：３％以下、
S：0.02％以下および
N：0.01％以下
を含み、残部Feおよび不可避不純物になる鋼素材に、熱間圧延を施し、熱延板焼鈍を施さないか、もしくは950℃以下で熱延板焼鈍を施したのち、冷間圧延を行い、次いで仕上焼鈍、そして磁性焼鈍を施す、一連の工程に従って無方向性電磁鋼板を製造するに当り、前記冷間圧延での圧下率を86％以上とし、冷間圧延まま、もしくは680℃以下で仕上焼鈍を施し、打ち抜き加工後に磁性焼鈍を施すことを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項４】
前記冷間圧延後の板厚を0.05〜0.30mmと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、特に電気自動車およびハイブリッド自動車の駆動モータ、或いは電動エアコン用モータなど、高周波域で駆動されるモータのコア材を典型例とする、打ち抜き加工を経て供される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】
電気自動車用駆動モータや電動エアコン用モータは、小型化および高効率化の観点より、数百〜数kHzといった高周波域で駆動されている。このようなモータのコア材として使用される無方向性電磁鋼板には、高周波鉄損の低い特性が要望されている。
【０００３】
ここで、無方向性電磁鋼板の高周波鉄損を低減するためには、板厚の低減が効果的である。しかし、板厚を0.1〜0.25mm程度に低減した場合には、コアの形状に打ち抜き加工した際に、剛性低下に起因して、板が撓んだり、腰折れが発生する結果、かような材料を打ち抜き後、積層するための搬送が難しくなるところに問題を残していた。
【０００４】
このような電磁鋼板の剛性低下を改善する技術として、例えば特許文献１には、Si含有量を1.6〜2.8％とすることにより、剛性を向上する技術が開示されている。しかし、Siは鋼板の強度上昇に有効であるものの、ヤング率を低下させる元素であるため、むしろSi添加により剛性は低下するのが一般的である。
【０００５】
また、特許文献２には、板厚の比較的薄い鋼板の結晶粒径や絶縁被膜塗布量等を制御することにより、高周波鉄損を低くすることが開示されているが、剛性の観点からは板厚を0.25mm以上とせざるを得ない旨が明記されており、板厚0.25mm以下の材料の剛性を向上する手法に関しては何ら開示されていない。
【特許文献１】特開2001−172752号公報
【特許文献２】特開2000−96195号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したように、無方向性電磁鋼板に剛性を付与する方策がいくつか提案されているものの、必要な剛性と良好な磁気特性を確保するまでには到っていないのが現状である。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、高剛性でかつ磁気特性にも優れる無方向性電磁鋼板およびその製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者らが上記課題の解決に開し鋭意検討したところ、電磁鋼板を冷延まま、もしくは低温で仕上焼鈍を行った状態にて、打ち抜き加工に供することにより、剛性の低下を低減できることを知見した。
本発明はかかる知見に基づきなされたものであって、その要旨は以下のとおりである。
【０００９】
（１）質量％で、
Ｃ：0.05％以下、
Ｐ：0.2％以下、
Si：５％以下、
Mn：５％以下、
Al：３％以下、
Ｓ：0.02％以下および
Ｎ：0.01％以下
を含み、残部Feおよび不可避不純物の成分組成を有し、板面内での（222）および（200）の各面についてのＸ線積分反射強度の理論強度に対する比をP（hkl）とした場合に、下記式で表されるTP値が1.3以上であり、かつ再結晶率が20％以下であることを特徴とする無方向性電磁鋼板。
記
TP＝P（222）／P（200）
【００１０】
（２）前記鋼板の厚みが0.05〜0.30mmである前記（１）に記載の無方向性電磁鋼板。
【００１１】
（３）質量％で、
C：0.05％以下、
P：0.2％以下、
Si：５％以下、
Mn：５％以下、
Al：３％以下、
S：0.02％以下および
N：0.01％以下
を含み、残部Feおよび不可避不純物になる鋼素材に、熱間圧延を施し、熱延板焼鈍を施さないか、もしくは950℃以下で熱延板焼鈍を施したのち、冷間圧延を行い、次いで仕上焼鈍、そして磁性焼鈍を施す、一連の工程に従って無方向性電磁鋼板を製造するに当り、前記冷間圧延での圧下率を86％以上とし、冷間圧延まま、もしくは680℃以下で仕上焼鈍を施し、打ち抜き加工後に磁性焼鈍を施すことを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
【００１２】
（４）前記冷間圧延後の板厚を0.05〜0.30mmとすることを特徴とする前記（３）に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、剛性が高く垂れ量の小さ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最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の詳細を、その限定理由とともに説明する。なお、成分組成に関する「％」表示は特に断らない限り「質量％」を示すこととする。
まず、本発明を導くに到った実験結果から、順に説明する。
最初に、剛性に及ぼす素材処理条件の影響について調査するため、C：0.0018％、Si：2.8％、Al：1.0％、Mn：0.5％、Ｐ：0.01％、Ｓ：0.002％およびN：0.0013％を含み、残部Feおよび不可避不純物の組成になる鋼を溶製し、スラブとしたのち板厚２mmまで熱間圧延を行った。引き続き、この熱間圧延板に100％N２雰囲気で850℃×30ｓの熱延板焼鈍を施し、さらに、板厚0.15mmまで冷間圧延し、冷間圧延ままおよび20％H２−80％N２雰囲気にて500〜800℃間で10ｓ保持する仕上焼鈍を行い、その後、材料の剛性を調査した。剛性評価の方法は、以下の通りである。
【００１５】
すなわち、圧延方向に幅30mmおよび長さ260mmの試験片を切り出し、試験片の一端より長さ方向に30mmの部分までを固定することにより、板厚方向に重力が加わる状態で試験片を水平に保持した。この片持ち梁の状態にて、自由端の垂れを測定した。ここで、組織観察は光学顕微鏡にて行い、歪みのない結晶の割合より再結晶率を求めた。鋼板板面の集合組織は、鋼板板厚の1／4まで減厚した後、Ｘ線回折装置を用いて反射法に基づいてＸ線回折パターンを測定し、（211）、（222）、（321）、（332）、（200）、（110）及び（310）各面のＸ線積分反射強度Ｉから、下記の（1）式で定義されるP値を求め、さらに、このP値から下記の（2）式で示すTP値を求め、このTP値の大小にて評価した。
記
P（hkl）＝７×［Ｉ／Ｉ０（hkl）］／［ΣＩ／Ｉ０（hkl）］  …（l）
ただし、Ｉ（hkl）：（hkl）面におけるＸ線積分強度
Ｉ０（hkl）：（hkl）面における理論強度
TP＝P（222）／P（200）                              …（2）
【００１６】
ここで（222）面と（200）面との比を用いたのは、（222）面は鉄原子の密度が高い面であることから、当該面は剛性を高めることに寄与し、一方（200）面は鉄原子が粗であることから、剛性が低くなることに寄与するとの推察に基づいている。
【００１７】
このようにして得られた試験片の垂れ量と仕上焼鈍温度および集合組織との関係を、表１に示す。同表の結果から、仕上焼鈍温度が680℃を超えると、垂れ量が大きくなり、P（222）／P（200）の比率も低下してくることがわかる。さらに、焼鈍温度の上昇に伴い、圧延方向に伸びた繊維状の組織が再結晶により破壊されることから、焼鈍温度の上昇による垂れ量の増大は、集合組織変化と再結晶率の増大の両者に起因したものと考えられる。
【００１８】
以上のことから、仕上焼鈍温度は680℃以下とし、より好ましくは600℃以下とする。また、P（222）／P（200）は1.3以上、好ましくは1.5以上とする。再結晶率は20％以下好ましくは5％以下とする。
【００１９】
【表１】
2008202070.tif 000002
【００２０】
次に、垂れ量に及ぼす圧下量の影響について検討するため、C：0.0020％、Si：3.5％、Al：0.5％、Mn：0.7％、P：0.01％、Ｓ：0.002％およびＮ：0.0009％を含み、残部Feおよび不可避不純物の組成になる鋼を溶製し、スラブとしたのち熱間圧延を行った。熱間圧延後の板厚は0.9〜3.0mmとした。引き続き、この熱間圧延板に100％Ｎ２雰囲気で860℃×30ｓの熱延板焼鈍を施し、さらに、板厚0.15mmまで冷間圧延し、20％H２−80％N２雰取気で600℃×10ｓ間の仕上焼鈍を行い材料の剛性を調査した。本材料の再結晶率は０％であった。
表２に、冷間圧延での圧下率と垂れ量との開係を示す。これより圧下率86％以上で垂れ量が減少することがわかる。これは、圧下率の上昇に伴いP（222）／P（200）比率が上昇するとともに、圧延方向に繊維状の組織が発達するためと考えられる。
【００２１】
【表２】
2008202070.tif 000003
【００２２】
ここで、電磁鋼板に圧延組織を残留させる技術としては、特開2006−169611号公報に記載のものがあるが、これは電磁鋼板の高強度化を図るための技術であり、薄電磁鋼板の高剛性化を狙った本発明とは技術思想が全く異なっている。また、材料の高強度化を図ったとしても、剛性が向上しないことは公知の事実である。さらに、この技術では、高強度化の観点から磁性焼鈍は不可であるが、本発明では磁性焼鈍を前提としていることも異なっている。
【００２３】
次に、本発明の成分組成について、成分毎の限定理由を示す。
Ｃ：0.05％以下
Ｃは、炭化物析出による鉄損の増大を抑制するために、0.05％以下に抑制する。
【００２４】
Ｐ：0.2％以下
Pは、0.2％を超えて添加すると鋼板が硬くなるため、0.2％以下に抑制する。
【００２５】
Si：５％以下
Siは、鋼板の固有抵抗を上げるために有効な元素であるが、５％を超えると飽和磁束密度の低下に伴い磁束密度が低下するため、上限は５％とした。好適下限は、0.5％である。
【００２６】
Mn：５％以下
Mnは、鋼板の固有抵抗を上げるために有効な元素であり、好ましくは0.2％以上で含有させるが、５％を超えると磁束密度を低下させることから、上限を５％とした。
【００２７】
Al：３％以下
Alは、Siと同様に、固有抵抗を上げるために有効な元素であり、好ましくは0.2％以上で含有させるが、３％を超えると飽和磁束密度の低下に伴い磁束密度が低下するため、上限を３％とした。
【００２８】
Ｓ：0.02％以下
Ｓは、0.02％を超えるとMnSの析出により鉄損が増大するため、0.02％以下に抑制する。
【００２９】
Ｎ：0.01％以下
Nは、含有量が多い場合には窒化物の析出量が多くなり、鉄損を増大させるため0.01％以下とした。
【００３０】
次に、本発明の鋼板の製造方法について説明する。
ここで、本発明においては、本発明で規定する成分、冷間圧延条件が本発明の範囲内であれば、それ以外の製造方法は通常の方法でかまわない。
すなわち、転炉で吹練した溶鋼を脱ガス処理し所定の成分に調整し、引き続き、鋳造、熱間圧延を行う。熱間圧延時の仕上焼鈍温度、巻取り温度は、特に規定する必要はなく、通常でかまわない。また、熱延後の熱延板焼鈍は行っても良いが、必須ではない。Si+Al≧1.7％の鋼では、700℃以上で熱延板焼鈍を行うことによりリジングが回避できる。但し、熱延板焼鈍を行う場合には、（222）集合組織が発達するように、上限は950℃とする。
【００３１】
次いで、一回の冷間圧延、もしくは中間焼鈍をはさんだ2回以上の冷間圧延により所定の板厚とする。なお、冷間圧延での圧下率は、上述のとおりである。冷延板を冷間圧延まま、もしくは680℃以下の温度で仕上焼鈍した後、打ち抜き加工を行う。
【００３２】
ここで、仕上焼鈍を行うことにより回復組織となり、材料を軟質化することが可能となり打抜き性が向上する。しかし、680℃以上で焼鈍した場合には、集合組織が変化し剛性が低下するため、680℃以下とする必要がある。
【００３３】
引き続き、結晶粒径を粗大化させて鉄損を低減するために、磁性焼鈍を行う。すなわち、磁性焼鈍は、700〜850℃にて１〜２時間程度行うことが好ましい。ここで、圧下量86％以上を確保するには、板厚0.30mm超では熱延板の厚みが厚くなり、冷延時に割れを生じやすくなるため、最終板厚の上限は0.30mm以下が望ましく、より好ましくは0.25mm以下である。一方、板厚0.05mm以下では、圧延が困難になるため、下限は0.05mmとする。
【実施例】
【００３４】
転炉で吹練した溶鋼を脱ガス処理し、表３に示す成分組成の溶鋼から鋳造後、1140℃×１ｈのスラブ加熱を行った後、熱間圧延を行った。熱間圧延の仕上げ温度は800℃、巻取り温度は610℃とした。巻取り後、100％N２雰囲気で表３に示す条件にて熱延板焼鈍を施した。その後、板厚0.15mmまで冷間圧延を行い、一部の材料については20％H２−80％N２雰囲気で表３に示す条件において仕上焼鈍を行った。その後、試験片を打ち抜き、その剛性を調査した。
【００３５】
また、磁気測定用の試験片については、750℃×２ｈ、100％N２中で磁性焼鈍を行った。磁気測定は、圧延方向および圧延直角方向より、同量のエプスタイン試験片を切り出し、JIS  C2550の方法に従って測定を行った。垂れ量の測定は、磁性焼鈍前の材料より圧延方向に幅30mmおよび長さ260mmの試験片を切り出し、試験片の一端より長さ方向に30mmの部分までを固定することにより板厚方向に重力が加わる状態で試験片を水平保持した。この片持ち梁の状態で、自由端の垂れを測定した。表３より、本発明による例では、垂れ量が小さく（すなわち剛性が高く）、鉄損および磁束密度がともに良好となっている。
【００３６】
【表３】
2008202070.tif 000004