(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．００５０ｍａｓｓ％以下、Ｓｉ：２．８〜６．５ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．０５〜２．０ｍａｓｓ％、Ｐ：０．１０ｍａｓｓ％以下、Ｓ：０．００５０ｍａｓｓ％以下、Ａｌ：０．３〜２．０ｍａｓｓ％、Ｎ：０．００５０ｍａｓｓ％以下、Ｚｎ：０．０００５〜０．００５０ｍａｓｓ％、Ｔｉ：０．００３０ｍａｓｓ％以下、Ｎｂ：０．００３０ｍａｓｓ％以下およびＯ：０．００５０ｍａｓｓ％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる成分組成を有する無方向性電磁鋼板において、
鋼板の板厚をｔ（ｍｍ）、鋼板の片側表面から板厚１／２０までの層においてＡｌＮとして存在する窒素濃度をＮ１（ｍａｓｓ％）、全板厚においてＡｌＮとして存在する窒素濃度をＮ２（ｍａｓｓ％）としたとき、上記ｔ、Ｎ１およびＮ２が下記（１）式を満たすことを特徴とする無方向性電磁鋼板。
記
（ｔ×Ｎ２）／｛（ｔ／１０）×Ｎ１｝≧５．０  ・・・（１）
【請求項２】
上記成分組成に加えてさらに、Ｓｎ：０．００５〜０．２０ｍａｓｓ％およびＳｂ：０．００５〜０．２０ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種を含有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。
【請求項３】
上記成分組成に加えてさらに、下記Ａ群およびＢ群のうちの少なくとも１群の成分を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の無方向性電磁鋼板。
記
・Ａ群；Ｃａ，ＭｇおよびＲＥＭから選ばれる１種または２種以上を合計で０．０００５〜０．０２０ｍａｓｓ％
・Ｂ群；Ｃｕ，ＮｉおよびＣｒから選ばれる１種または２種以上を合計で０．０１〜１．０ｍａｓｓ％
【請求項４】
板厚が０．３０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の無方向性電磁鋼板。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の成分組成を有する鋼スラブを熱間圧延し、熱延板焼鈍し、１回の冷間圧延または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延して最終板厚とした後、仕上焼鈍を施す無方向性電磁鋼板の製造方法において、
上記熱延板焼鈍時の加熱帯および均熱帯の露点を０〜７０℃の範囲に制御するとともに、
上記仕上焼鈍時の雰囲気を、窒素、水素および希ガスから選ばれる１種のガスまたは２種以上の混合ガスとし、かつ、上記雰囲気の窒素含有量を３０ｖｏｌ％以下、露点を−２０℃以下とすることによって、鋼板の板厚をｔ（ｍｍ）、鋼板の片側表面から板厚１／２０までの層においてＡｌＮとして存在する窒素濃度をＮ１（ｍａｓｓ％）、全板厚においてＡｌＮとして存在する窒素濃度をＮ２（ｍａｓｓ％）としたとき、上記ｔ、Ｎ１およびＮ２が下記（１）式を満たす鋼板を得ることを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
記
（ｔ×Ｎ２）／｛（ｔ／１０）×Ｎ１｝≧５．０  ・・・（１）
【請求項６】
上記最終板厚を０．３０ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項５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、無方向性電磁鋼板とその製造方法に関し、具体的には、高周波域での鉄損が低い無方向性電磁鋼板とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化等の環境への配慮から、ＣＯ２排出量の削減および省エネルギー化が求められており、自動車分野では、エンジンとモータを併用したハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、電動モータのみで駆動する電気自動車（ＥＶ）および燃料電池車（ＦＣＥＶ）などの開発が進められている。上記ＨＥＶ，ＥＶおよびＦＣＥＶ等に用いられるモータは、モータ効率の高効率化のため、高速回転に有利な高周波域で駆動されるのが一般的である。上記モータの鉄心材料には無方向性電磁鋼板が多く使用されており、モータの高効率化を達成するため、上記鋼板には高周波域での低鉄損化が強く求められている。【０００３】
無方向性電磁鋼板は、従来、主にＳｉやＡｌ等の合金元素を添加して固有抵抗を高めたり、板厚を薄くしたりして渦電流損を低減することで低鉄損化を図ってきた。しかし、合金元素の多量の添加は、低鉄損化は達成できても、飽和磁束密度の低下を招く。磁束密度の低下は、モータの銅損増加を招くため、モータ効率の低下につながる。また、板厚の低減は、熱延鋼板の板厚を薄くしたり、冷延圧下率を高めたりする必要があるため、生産性の低下を招くという問題もある。そこで、磁束密度を低下したり、生産性の低下を招いたりすることのない高磁束密度−高周波低鉄損の無方向性電磁鋼板が開発できれば、電気機器の高効率化に大いに寄与するものと考えられる。【０００４】
高周波域で低鉄損の無方向性電磁鋼板を得る技術としては、例えば特許文献１には、Ｃｒを添加することで鋼の固有抵抗を高め、高周波域での低鉄損を達成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３４３５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、Ｃｒは、飽和磁束密度を低下させる元素であるため、特許文献１に開示の技術では、高磁束密度と高周波低鉄損を両立させることができず、昨今の無方向性電磁鋼板に対する要求には十分に応えることができない。【０００７】
本発明は、従来技術が抱える上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁束密度の低下や生産性の低下を招くことのない、高磁束密度−高周波低鉄損の無方向性電磁鋼板を提供するとともに、その有利な製造方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者らは、上記課題の解決に向け、無方向性電磁鋼板の磁気特性に及ぼす表面状態の影響に着目して鋭意検討を重ねた。その結果、鋼中に含まれるＺｎの含有量を所定の範囲に制御した上で、仕上焼鈍後の鋼板表層の鋼中窒素量と全厚の鋼中窒素量を所定の範囲に制御することで、磁束密度の低下を招くことなく、鉄損を低減することができることを見出し、本発明を開発するに至った。【０００９】
上記知見に基づく本発明は、Ｃ：０．００５０ｍａｓｓ％以下、Ｓｉ：２．８〜６．５ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．０５〜２．０ｍａｓｓ％、Ｐ：０．１０ｍａｓｓ％以下、Ｓ：０．００５０ｍａｓｓ％以下、Ａｌ：０．３〜２．０ｍａｓｓ％、Ｎ：０．００５０ｍａｓｓ％以下、Ｚｎ：０．０００５〜０．００５０ｍａｓｓ％、Ｔｉ：０．００３０ｍａｓｓ％以下、Ｎｂ：０．００３０ｍａｓｓ％以下およびＯ：０．００５０ｍａｓｓ％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる成分組成を有する無方向性電磁鋼板において、鋼板の板厚をｔ（ｍｍ）、鋼板の片側表面から板厚１／２０までの層においてＡｌＮとして存在する窒素濃度をＮ１（ｍａｓｓ％）、全板厚においてＡｌＮとして存在する窒素濃度をＮ２（ｍａｓｓ％）としたとき、上記ｔ、Ｎ１およびＮ２が下記（１）式；
（ｔ×Ｎ２）／｛（ｔ／１０）×Ｎ１｝≧５．０  ・・・（１）
を満たすことを特徴とする無方向性電磁鋼板である。【００１０】
本発明の無方向性電磁鋼板は、上記成分組成に加えてさらに、Ｓｎ：０．００５〜０．２０ｍａｓｓ％およびＳｂ：０．００５〜０．２０ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種を含有することを特徴とする。【００１１】
本発明の無方向性電磁鋼板は、上記成分組成に加えてさらに、下記Ａ群およびＢ群のうちの少なくとも１群の成分を含有することを特徴とする。
記
・Ａ群；Ｃａ，ＭｇおよびＲＥＭから選ばれる１種または２種以上を合計で０．０００５〜０．０２０ｍａｓｓ％
・Ｂ群；Ｃｕ，ＮｉおよびＣｒから選ばれる１種または２種以上を合計で０．０１〜１．０ｍａｓｓ％【００１２】
また、本発明の無方向性電磁鋼板は、板厚が０．３０ｍｍ以下であることを特徴とする。【００１３】
また、本発明は、上記のいずれかに記載の成分組成を有する鋼スラブを熱間圧延し、熱延板焼鈍し、１回の冷間圧延または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延して最終板厚とした後、仕上焼鈍を施す無方向性電磁鋼板の製造方法において、上記熱延板焼鈍時の加熱帯および均熱帯の露点を０〜７０℃の範囲に制御するとともに、上記仕上焼鈍時の雰囲気を、窒素、水素および希ガスから選ばれる１種のガスまたは２種以上の混合ガスとし、かつ、上記雰囲気の窒素含有量を３０ｖｏｌ％以下、露点を−２０℃以下とすることを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法を提案する。【００１４】
本発明の無方向性電磁鋼板の製造方法は、上記最終板厚を０．３０ｍｍ以下とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、磁束密度の低下を招くことなく高周波域での鉄損低減が図れるので、ハイブリッド電気自動車や電気自動車、高速発電機、エアコンコンプレッサー、掃除機、工作機械等のモータコア用材料として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】Ｚｎ含有量が高周波鉄損に及ぼす影響を示すグラフである。
【図２】ＡｌＮとして存在する窒素量の、表層に対する全厚の比が高周波鉄損に及ぼす影響を示すグラフである。
【図３】熱延板焼鈍時の露点が高周波鉄損に及ぼす影響を示すグラフである。
【図４】仕上焼鈍時の窒素分圧が高周波鉄損に及ぼす影響を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
まず、本発明を開発する契機となった実験について説明する。
＜実験１＞
Ｃ：０．００２５ｍａｓｓ％、Ｓｉ：３．３ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．６ｍａｓｓ％、Ｐ：０．０１ｍａｓｓ％、Ｓ：０．００２２ｍａｓｓ％、Ａｌ：０．９ｍａｓｓ％、Ｎ：０．００１９ｍａｓｓ％、Ｔｉ：０．００１１ｍａｓｓ％、Ｎｂ：０．０００９ｍａｓｓ％およびＯ：０．００２４ｍａｓｓ％を含有し、さらに、Ｚｎを０．０００１〜０．０１ｍａｓｓ％の範囲で種々に変化して含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物を有する鋼を真空炉で溶製し、鋳造して鋼塊とした後、熱間圧延して板厚２．０ｍｍの熱延板とし、９５０℃×３０ｓｅｃ（加熱帯、均熱帯の露点：５５℃）の熱延板焼鈍し、酸洗した後、冷間圧延して最終板厚０．２５ｍｍの冷延板とし、ｖｏｌ％比でＨ２：Ｎ２＝３０：７０、露点：−５５℃の雰囲気下で１０２５℃×１０ｓｅｃの仕上焼鈍を施した。
【００１８】
斯くして得た仕上焼鈍板の圧延方向（Ｌ方向）および幅方向（Ｃ方向）から、幅３０ｍｍ×長さ１８０ｍｍの試験片を切り出し、エプスタイン試験にて（Ｌ＋Ｃ）方向の高周波鉄損Ｗ１０／４００を測定した。図１は、上記測定の結果を示したものであり、Ｚｎが０．０００５〜０．００５０ｍａｓｓ％の範囲で鉄損の低下が認められた。
【００１９】
このＺｎの微量添加による鉄損低下の原因を調査するため、仕上焼鈍後の鋼板の圧延方向断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察したところ、鉄損の増加が認められた鋼板には、鋼板表層、具体的には鋼板の片側表面から板厚１／２０の深さまでの層に微細なＡｌＮの析出が認められ、この微細な窒化物によって鉄損が増加したものと推定された。
【００２０】
そこで、この仕上焼鈍板について、電解抽出によって鋼板の片側表面から板厚１／２０までの層においてＡｌＮとして存在しているＮの濃度Ｎ１（ｍａｓｓ％）および鋼板全厚においてＡｌＮとして存在しているＮの濃度Ｎ２（ｍａｓｓ％）を分析した。その結果、下記（１）式；
（ｔ×Ｎ２）／｛（ｔ／１０）×Ｎ１｝≧５．０  ・・・（１）
で表される、鋼板の片側表面から板厚１／２０までの層（表層）においてＡｌＮを形成している窒素量に対する、鋼板全厚においてＡｌＮを形成している窒素量の比が鉄損特性と強い相関があることがわかった。図２は、上記表層においてＡｌＮを形成している窒素量に対する全板厚においてＡｌＮを形成している窒素量の比（上記（１）式の左辺）と鉄損Ｗ１０／４００との関係を示したものであり、上記比が５．０以上で鉄損を大きく低下すること、また、上記比が５．０以上である鋼板は、いずれもＺｎの含有量が０．０００５〜０．００５０ｍａｓｓ％の範囲内にあることがわかった。
【００２１】
上記の実験結果から、Ｚｎを微量添加した鋼板で鉄損の低下が認められた原因は、仕上焼鈍時に鋼板表層に亜鉛の酸化皮膜が形成され、鋼板中への窒素の侵入（窒化）が抑制されたためと考えられる。
【００２２】
＜実験２＞
次に、磁気特性におよぼす熱延板焼鈍時の露点の影響について調査した。
Ｃ：０．００２１ｍａｓｓ％、Ｓｉ：３．７ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．４ｍａｓｓ％、Ｐ：０．０１ｍａｓｓ％、Ｓ：０．００１６ｍａｓｓ％、Ａｌ：０．６ｍａｓｓ％、Ｎ：０．００２２ｍａｓｓ％、Ｚｎ：０．００２８ｍａｓｓ％、Ｔｉ：０．００１４ｍａｓｓ％、Ｎｂ：０．００１０ｍａｓｓ％およびＯ：０．００２５ｍａｓｓ％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成の鋼を真空炉で溶製し、鋳造して鋼塊とした後、熱間圧延して板厚１．８ｍｍの熱延板とし、９００℃×３０ｓｅｃの熱延板焼鈍を施した。この際、熱延板焼鈍時（加熱帯、均熱帯）の露点を−３０℃から７０℃の範囲で種々に変化させた。その後、上記熱延板焼鈍後の鋼板を酸洗し、冷間圧延して最終板厚０．２０ｍｍの冷延板とし、ｖｏｌ％比でＨ２：Ｎ２＝５０：５０、露点：−５５℃の雰囲気下で１０００℃×１０ｓｅｃの仕上焼鈍を施した。
【００２３】
次いで、上記仕上焼鈍後の鋼板の圧延方向（Ｌ方向）および幅方向（Ｃ方向）から、幅３０ｍｍ×長さ１８０ｍｍの試験片を切り出し、エプスタイン試験にて（Ｌ＋Ｃ）方向の磁気特性を測定した。結果を図３に示したが、熱延板焼鈍時の露点を０℃以上にすることで、優れた鉄損特性が得られることがわかった。
【００２４】
＜実験３＞
次に、磁気特性におよぼす仕上焼鈍時の窒素分圧の影響について調査した。
Ｃ：０．００２８ｍａｓｓ％、Ｓｉ：３．６ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．４ｍａｓｓ％、Ｐ：０．０１ｍａｓｓ％、Ｓ：０．００１８ｍａｓｓ％、Ａｌ：１．２ｍａｓｓ％、Ｎ：０．００２１ｍａｓｓ％、Ｚｎ：０．００２５ｍａｓｓ％、Ｔｉ：０．００１３ｍａｓｓ％、Ｎｂ：０．０００９ｍａｓｓ％およびＯ：０．００２４ｍａｓｓ％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物を有する鋼を真空炉で溶製し、鋳造して鋼塊とした後、熱間圧延して板厚１．８ｍｍの熱延板とし、９２０℃×３０ｓｅｃの熱延板焼鈍（加熱帯、均熱帯の露点：６５℃）を施し、酸洗した後、冷間圧延して最終板厚０．２７ｍｍの冷延板とし、１０２０℃×１０ｓｅｃの仕上焼鈍を施した。この際、仕上焼鈍時の雰囲気を水素と窒素の混合ガス（露点−５５℃）とし、混合雰囲気中の窒素分圧を０〜１００ｖｏｌ％の範囲で種々に変化させた。
【００２５】
次いで、上記仕上焼鈍後の鋼板の圧延方向（Ｌ方向）および幅方向（Ｃ方向）から、幅３０ｍｍ×長さ１８０ｍｍの試験片を切り出し、エプスタイン試験にて（Ｌ＋Ｃ）方向の磁気特性を測定した。上記の結果を図４に示したが、仕上焼鈍時の窒素分圧を３０ｖｏｌ％以下に低減することで優れた鉄損特性が得られることがわかった。
本発明は、上記＜実験１＞〜＜実験３＞の結果に、さらに検討を加えて完成したものである。
【００２６】
次に、本発明の無方向性電磁鋼板の成分組成を限定する理由について説明する。
Ｃ：０．００５０ｍａｓｓ％以下
製品板中に含まれるＣは、磁気時効を起こし、炭化物を形成して析出し、鉄損特性を劣化させる有害元素である。そのため素材中に含まれるＣは０．００５０ｍａｓｓ％以下に制限する。好ましくは、０．００４０ｍａｓｓ％以下である。なお、Ｃの下限は、特に規定しないが、精錬工程での脱炭コストを抑制する観点から、０．０００１ｍａｓｓ％程度とするのが好ましい。
【００２７】
Ｓｉ：２．８〜６．５ｍａｓｓ％
Ｓｉは、鋼の固有抵抗を高め、鉄損を低減する効果がある。また、固溶強化により鋼の強度を高める効果があるため、２．８ｍａｓｓ％以上含有させる。一方、６．５ｍａｓｓ％を超えると、圧延することが困難になるため、上限は６．５ｍａｓｓ％とする。好ましくは３．０〜６．０ｍａｓｓ％の範囲である。
【００２８】
Ｍｎ：０．０５〜２．０ｍａｓｓ％
Ｍｎは、Ｓｉと同様、鋼の固有抵抗と強度を高めるのに有用な元素である。また、硫化物を形成して熱間脆性を改善する元素でもあるので、０．０５ｍａｓｓ％以上含有させる。一方、２．０ｍａｓｓ％を超える添加は、スラブ割れ等を引き起こして、製鋼での操業性を悪化するため、上限は２．０ｍａｓｓ％とする。好ましくは０．１〜１．５ｍａｓｓ％の範囲である。
【００２９】
Ｐ：０．１０ｍａｓｓ％以下
Ｐは、固有抵抗を高めて、渦電流損を低減する効果が大きい元素であるため、適宜添加することができる。しかし、Ｐの過剰な添加は、冷間圧延性の悪化を招くので、上限は０．１０ｍａｓｓ％とする。好ましくは０．０５ｍａｓｓ％以下である。
【００３０】
Ｓ：０．００５０ｍａｓｓ％以下
Ｓは、硫化物となって析出物や介在物を形成し、製造性（熱間圧延性）や製品板の磁気特性を低下させるので、少ないほど好ましい。そこで、本発明ではＳの上限を０．００５０ｍａｓｓ％とする。好ましくは０．００３０ｍａｓｓ％以下である。
【００３１】
Ａｌ：０．３〜２．０ｍａｓｓ％
Ａｌは、Ｓｉと同様、鋼の固有抵抗を高めて、鉄損を低減する効果がある。しかし、２．０ｍａｓｓ％を超えると、鋼が脆化し、圧延することが困難になるため、上限は２．０ｍａｓｓ％とする。一方、Ａｌが０．３ｍａｓｓ％未満となると、微細な窒化物を形成して析出し、却って鉄損特性を悪化させるため、下限は０．３ｍａｓｓ％とする。好ましくは０．４〜１．５ｍａｓｓ％の範囲である。
【００３２】
Ｎ：０．００５０ｍａｓｓ％以下
Ｎは、窒化物を形成して磁気特性を劣化させる有害元素であるため、０．００５０ｍａｓｓ％以下に制限する。好ましくは０．００４０ｍａｓｓ％以下である。
【００３３】
Ｚｎ：０．０００５〜０．００５０ｍａｓｓ％
Ｚｎは、上記＜実験３＞で説明したように、仕上焼鈍時の窒化を抑制する効果があるため、０．０００５ｍａｓｓ％以上添加する。一方、０．００５０ｍａｓｓ％を超えて添加すると、硫化物を形成し、却って鉄損を増加させるため、０．００５０ｍａｓｓ％以下に制限する。好ましくは０．００１〜０．００４ｍａｓｓ％の範囲である。
【００３４】
なお、Ｚｎは、蒸気圧が高い元素であるため、通常は鋼中に混入しない元素であるが、精錬工程で脱酸後の溶鋼に温度調整等を目的としてスクラップを添加したときに混入することがある。そのため、Ｚｎの含有量を適正範囲に制御するためには、使用する原料やスクラップを厳選することが重要である。
【００３５】
Ｔｉ：０．００３０ｍａｓｓ％以下、Ｎｂ：０．００３０ｍａｓｓ％以下
ＴｉおよびＮｂは、微細な炭窒化物を形成して析出し、鉄損を増加させる有害元素である。特に０．００３０ｍａｓｓ％を超えると、上記悪影響が顕著になるため、それぞれの上限を０．００３０ｍａｓｓ％とする。好ましくはそれぞれ０．００２０ｍａｓｓ％以下である。
【００３６】
Ｏ：０．００５０ｍａｓｓ％以下
Ｏは、酸化物を形成し、磁気特性を劣化させる有害元素であるため、０．００５０ｍａｓｓ％以下に制限する。好ましくは０．００４０ｍａｓｓ％以下である。
【００３７】
本発明の無方向性電磁鋼板は、上記成分以外の残部はＦｅおよび不可避的不純物であるが、上記成分に加えて、要求特性に応じて、以下の成分を含有してもよい。
Ｓｎ：０．００５〜０．２０ｍａｓｓ％、Ｓｂ：０．００５〜０．２０ｍａｓｓ％
ＳｎおよびＳｂは、再結晶集合組織を改善し、磁束密度や鉄損を改善する効果がある。上記効果を得るためには０．００５ｍａｓｓ％以上の添加が必要である。しかし、０．２０ｍａｓｓ％を超えて添加しても、上記効果が飽和してしまう。よって、ＳｎおよびＳｂを添加する場合は、それぞれ０．００５〜０．２０ｍａｓｓ％の範囲とするのが好ましい。
【００３８】
Ｃａ，ＭｇおよびＲＥＭ：合計で０．０００５〜０．０２０ｍａｓｓ％
Ｃａ，ＭｇおよびＲＥＭ（希土類金属：Rare Earth Metal）は、安定な硫化物を形成し、粒成長性を改善する効果がある。上記効果を得るためには、Ｃａ，ＭｇおよびＲＥＭを合計で０．０００５ｍａｓｓ％以上添加する必要がある。しかし、０．０２０ｍａｓｓ％を超えて添加しても、上記効果は飽和してしまう。よって、Ｃａ，ＭｇおよびＲＥＭを添加する場合は、合計で０．０００５〜０．０２０ｍａｓｓ％の範囲とするのが好ましい。
【００３９】
Ｃｕ，ＮｉおよびＣｒ：合計で０．０１〜１．０ｍａｓｓ％
Ｃｕ，ＮｉおよびＣｒは、鋼の固有抵抗を高めて鉄損を低減するとともに、鋼の強度を高める効果がある。上記効果を得るためには、Ｃｕ，ＮｉおよびＣｒを合計で０．０１ｍａｓｓ％以上添加する必要がある。しかし、１．０ｍａｓｓ％を超える添加は、原料コストの上昇を招く。よって、Ｃｕ，ＮｉおよびＣｒを添加する場合は、合計で０．０１〜１．０ｍａｓｓ％の範囲とするのが好ましい。より好ましくは０．１〜０．５ｍａｓｓ％の範囲である。
【００４０】
次に、本発明の無方向性電磁鋼板の製造方法について説明する。
本発明の無方向性電磁鋼板は、上記した成分組成を有する鋼素材（スラブ）を製造し、該スラブを熱間圧延して熱延板とし、熱延板焼鈍を施した後、１回または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延により最終板厚の冷延板とし、仕上焼鈍を施す一連の工程からなる製造方法で製造することができる。以下、具体的に説明する。
【００４１】
まず、本発明の無方向性電磁鋼板の製造に用いる鋼スラブは、上記した本発明に適合する成分組成を有する鋼を、転炉や電気炉、真空脱ガス装置等を用いた通常公知の精錬プロセスで溶製し、常法の連続鋳造法あるいは造塊−分塊圧延法で製造することができる。なお、直接鋳造法で１００ｍｍ以下の厚さの薄鋳片を製造してもよい。
【００４２】
次いで、上記鋼スラブは、通常公知の方法で熱間圧延して熱延板とする。この際、上記鋼スラブは、通常、加熱炉で所定の温度に再加熱してから熱間圧延に供するが、鋳造後、再加熱することなく直ちに熱間圧延に供してもよい。また、薄鋳片の場合は、熱間圧延しても良いし、熱間圧延を省略して、そのまま以後の工程に進めてもよい。
【００４３】
熱間圧延に続く熱延板焼鈍は、均熱温度を８００〜１１００℃の範囲とするのが好ましい。８００℃未満では、熱延板焼鈍の効果が小さく、十分な磁気特性改善効果が得られず、一方、１１００℃を超えると、結晶粒が粗大化して、冷間圧延時の脆性破壊（板破断）を助長したり、製造コスト的に不利となったりする。また、均熱時間は、生産性を確保する観点から、３ｍｉｎ以下とするのが好ましい。より好ましくは、均熱温度は８５０〜１０００℃、均熱時間は１ｍｉｎ以下である。
【００４４】
なお、熱延板焼鈍における加熱帯および均熱帯の露点は、０℃以上７０℃以下とする必要がある。露点が０℃未満であると、焼鈍時に生成した表面の酸化層が酸洗時に除去され易くなることから、仕上焼鈍時に窒化し易くなり、鉄損が増加する原因となる。一方、露点が７０℃を超えると、鋼板表面の酸化が進行し過ぎて、焼鈍時に生成したスケールが除去され難くなることで、酸洗負荷が増大し、生産性を阻害するためである。
【００４５】
上記熱延板焼鈍後の鋼板は、次いで、１回の冷間圧延または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延により最終板厚の冷延板とする。冷間圧延の最終板厚（製品板厚）は、鉄損低減効果を得る観点から０．３０ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００４６】
次いで、上記冷延板は、仕上焼鈍を施し、必要に応じて絶縁被膜を塗布して製品板とする。上記仕上焼鈍の均熱条件は、結晶粒径を粗大化させて鉄損を低減する観点から、９００〜１２００℃×１〜１２０ｓｅｃの範囲とするのが好ましい。より好ましくは１０００〜１１００℃×５〜６０ｓｅｃの範囲である。
【００４７】
ここで、上記仕上焼鈍において重要なことは、鋼板表面からの浸窒を抑制し、鋼板表層にＡｌＮとして存在する窒素量を低減するため、雰囲気と露点を適正範囲に制御する必要があるということである。具体的には、仕上焼鈍における雰囲気ガスは、焼鈍時の窒化を抑制する観点から、Ｎ２，Ｈ２および希ガスのうちから選ばれる１種または２種以上の混合ガスであり、かつ、上記雰囲気ガス中のＮ２の含有量が３０ｖｏｌ％以下であることが必要である。例えば、ｖｏｌ％比でＨ２：Ｎ２＝８０：２０の雰囲気とするのが好ましい。好ましい窒素分圧は５０ｖｏｌ％以下である。また、露点は、鋼板表面の酸化を防止する観点から、−２０℃以下とする必要がある。好ましい露点は−４０℃以下である。
【実施例】
【００４８】
表１に示す種々の成分組成を有するスラブを１１２０℃で３０ｍｉｎ加熱した後、熱間圧延して板厚１．８ｍｍの熱延板とした。次いで、上記熱延板に表２に示す条件で熱延板焼鈍を施し、酸洗した後、冷間圧延して同じく表２に示した最終板厚の冷延板とし、同じく表２に示した条件で仕上焼鈍を施し、製品板とした。
斯くして得た製品板からサンプルを採取し、圧延方向（Ｌ方向）および幅方向（Ｃ方向）から、幅３０ｍｍ×長さ１８０ｍｍの試験片を切り出し、エプスタイン試験にて（Ｌ＋Ｃ）方向の鉄損Ｗ１０／４００を測定した。また、上記サンプルから試験片を採取し、電解抽出分析して、鋼板の片側表面から板厚１／２０の深さまでにおいてＡｌＮとして存在している窒素濃度Ｎ１（ｍａｓｓ％）、全板厚においてＡｌＮとして存在している窒素濃度Ｎ２（ｍａｓｓ％）を分析し、鋼板の片側表面から板厚１／２０の深さまでの窒素量と全板厚の窒素量の比（（ｔ×Ｎ２）／｛（ｔ／１０）×Ｎ１｝）を求めた。【００４９】
上記の結果を表２に併記した。この結果から、本発明に適合する成分組成を有する鋼素材（スラブ）を用いて、本発明に適合する条件で製造した鋼板は、いずれも優れた鉄損特性を有していることがわかる。【００５０】
【表１−１】
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【００５１】
【表１−２】
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【００５２】
【表２−１】
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【００５３】
【表２−２】
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【要約】
質量％で、Ｃ：０．００５０％以下、Ｓｉ：２．８〜６．５％、Ｍｎ：０．０５〜２．０％、Ｐ：０．１０％以下、Ｓ：０．００５０％以下、Ａｌ：０．３〜２．０％、Ｎ：０．００５０％以下、Ｚｎ：０．０００５〜０．００５０％を含有するスラブを熱間圧延し、熱延板焼鈍し、冷間圧延し、仕上焼鈍して無方向性電磁鋼板を製造する際、上記熱延板焼鈍時の露点を０〜７０℃、上記仕上焼鈍時の雰囲気の窒素含有量を３０ｖｏｌ％以下、露点を−２０℃以下とすることで、鋼板の片側表面から板厚１／２０までの層においてＡｌＮとして存在する窒素量に対する、全板厚においてＡｌＮとして存在する窒素量の比を５．０以上とすることで、磁束密度の低下や生産性の低下を招くことなく、高磁束密度−高周波低鉄損の無方向性電磁鋼板を得る。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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