(57)【要約】【課題】Ａｌフリー系の電磁鋼板において磁性焼鈍後の鉄損の低い無方向性電磁鋼板を提供する。【解決手段】ｍａｓｓ％で、Ｃ：０．００５％以下、Ｓｉ：１．５％以下、Ａｌ：０．００４％以下、Ｐ：０．２％以下、Ｍｎ：０．１〜１％、Ｓ：０．００１〜０．０２％、Ｖ：０．００１〜０．０１％、Ｎ：０．００５％以下を含み、ＶＮとＭｎＳが以下の関係を満たす磁性焼鈍後の鉄損の低い無方向性電磁鋼板。ＭｎＳとＶＮの複合析出物数／（ＭｎＳ＋ＶＮ＋ＭｎＳとＶＮの複合析出物数）≧０．２【選択図】　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｍａｓｓ％で、Ｃ：０．００５％以下、Ｓｉ：１．５％以下、Ａｌ：０．００４％以下、Ｐ：０．２％以下、Ｍｎ：０．１〜１％、Ｓ：０．００１〜０．０２％、Ｖ：０．００１〜０．０１％、Ｎ：０．００５％以下を含み、ＶＮとＭｎＳが以下の関係を満たすことを特徴とする磁性焼鈍後の鉄損の低い無方向性電磁鋼板。
ＭｎＳとＶＮの複合析出物数／（ＭｎＳ＋ＶＮ＋ＭｎＳとＶＮの複合析出物数）≧０．２
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁性焼鈍後の鉄損の低い無方向性電磁鋼板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無方向性電磁鋼板はその製造方法によりフルプロセス材とセミプロセス材に分けられる。このうち、フルプロセス材は鉄鋼メーカー側の仕上焼鈍により所定の磁気特性を得るものであり、一方、セミプロセス材は、需要家において打抜き加工後に歪取り焼鈍を行うことにより、所定の磁気特性を得るものである。
【０００３】
セミプロセス材においては、歪取り焼鈍時に、加工歪みの除去と同時に結晶粒も成長することから、より一層の鉄損の低減が可能となる。このため歪取り焼鈍は「磁性焼鈍」とも呼ばれている。
【０００４】
この磁性焼鈍時の粒成長性を良好にするためには、鋼板中の介在物、析出物量を低減することが効果的である。特に、不純物として混入するＶはＳＲＡ時にＶＮとして析出し、粒成長性を阻害するため、ＶＮの無害化方法が各種提案されている。
【０００５】
例えば、特開平１０−１８００６号公報には、Ａｌを０．１〜１．０％添加することによりＮをＡｌＮとして固定し、ＶＮを無害化する技術が開示されている。
【０００６】
しかし、最近、モータリサイクルの観点から、モータコアを溶解し、鋳物としてモータ枠等に使用される場合があり、Ａｌを添加した電磁鋼板をスクラップとして鋳物用にリサイクル使用する場合には、鋳込み時に溶鋼の粘性が増大して引け巣が生じるためリサイクルすることが難しく、実質的にＡｌはフリーとする必要が生じている。
【０００７】
Ａｌフリー鋼において鉄損を低減する手法として、特許第２７１８４１０号公報にはＳｉ：１．０％以下、Ａｌ：０．００４％以下とし鋼中ＶとＮの関係をｌｏｇ（Ｖ×Ｎ）＜　−５．４４　とすることにより鉄損の低減を図った電磁鋼板が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、安定してＶを低減するためには、高価な低Ｖ鉱を使用するか、製鋼段階での長時間精錬を行う必要があり、コスト増大となることは避けられず、現実的ではない。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、Ａｌフリー系の電磁鋼板において磁性焼鈍後の鉄損の低い無方向性電磁鋼板を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、Ａｌフリ−系電磁鋼板において、磁性焼鈍後の鉄損の低い無方向性電磁鋼板について、鋭意検討を行った結果、下記の知見を得た。すなわち、本発明者らがＶ混入材の磁性焼鈍時の粒成長向上について検討したところ、ＭｎＳを核としてＶＮを凝集させることにより、粒成長性が著しく向上し、低鉄損化が可能となる。
【００１１】
本発明は上記知見に基づきなされたものであり、以下のような構成を有する。
【００１２】
ｍａｓｓ％で、Ｃ：０．００５％以下、Ｓｉ：１．５％以下、Ａｌ：０．００４％以下、Ｐ：０．２％以下、Ｍｎ：０．１〜１％、Ｓ：０．００１〜０．０２％、Ｖ：０．００１〜０．０１％、Ｎ：０．００５％以下を含み、ＶＮとＭｎＳが以下の関係を満たすことを特徴とする磁性焼鈍後の鉄損の低い無方向性電磁鋼板。
【００１３】
ＭｎＳとＶＮの複合析出物数／（ＭｎＳ＋ＶＮ＋ＭｎＳとＶＮの複合析出物数）≧０．２
なお、本明細書において、鋼の成分を示す％はすべてｍａｓｓ％である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
まず、本発明を実験結果に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
鉄損に及ぼすＶ、Ｎの影響を調査するため、Ｃ：０．００３０％、Ｓｉ：０．３０％、Ｍｎ：０．３０％、Ｐ：０．１００％、Ａｌ：ｔｒ、Ｓ：０．００２％、Ｎ：０．００２５％とし、Ｖ：ｔｒ．とＶ：０．００４％の２鋼種を実験室にて溶解し、熱延後、酸洗を行った。引き続きこの熱延板を板厚０．５ｍｍまで冷間圧延し、７２０℃×１ｍｉｎ間の仕上焼鈍を施し、さらに７５０℃×２ｈｒの磁性焼鈍を行った。表１にこのようにして得られたサンプルの鉄損値を示す。ここで、磁気特性の測定は２５ｃｍエプスタイン試験片を用いて行った。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
表１より、Ｖ：０．００４％材ではＶ：ｔｒ．に比べ鉄損が著しく高いことがわかる。この原因を調査するため、ＴＥＭにてＳＲＡ後のサンプルの組織観察を行った。ＴＥＭの観察結果、Ｖ：０．００４％材においては８０ｎｍ程度の非常に微細なＶＮが粒界に多数認められ、このＶＮが粒成長性を阻害しているものと判明した。
【００１８】
以上のＴＥＭ観察結果から、鉄損を低減するためには、Ｖを低減することが単純かつ効果的な手法と考えられる。Ｖを安定して低減するためには、Ｖ混入量の少ない低Ｖ鉱を使用するか、製鋼段階でＶを低減する必要がある。しかし、低Ｖ鉱のみを使用することは鉄鉱石の弾力運用ができないばかりでなく大幅なコストアップに繋がる。また、製鋼段階でＶを低減するためには、スラグボリュームを増やすことによりＶを溶鋼からスラグ中に移動させる必要があり、スラグ量の増大に繋がることとなる。
【００１９】
そこで、Ｖ混入を前提とした粒成長性向上手法について検討を行った。Ｃ：０．００２５％、Ｓｉ：０．５％、Ｍｎ：０．５０％、Ｐ：０．１００％、Ａｌ：ｔｒ、Ｓ：０．００３％、Ｎ：０．００２０％、Ｖ：０．００４％とした鋼を溶解し、熱延後、酸洗した。引き続き、熱延板焼鈍をまず８００℃×３ｈｒの条件で、次いで、７２０℃×０．１〜６ｈｒと変化させて行うことにより析出物形態を変化させ、次いで、板厚０．５ｍｍまで冷間圧延を行った。次いで、７２０℃×１ｍｉｎ間の仕上焼鈍を施し、さらに、７５０℃×２ｈｒの磁性焼鈍を施した。
【００２０】
このようにして得られたサンプルの析出物形態を調査するため、板厚中央部から薄膜を採取し、析出物のサイズに応じ倍率１０００〜１００００倍にてＴＥＭ観察を行った。観察視野は０．０５ｍｍ２　とした。その結果、上記成分系において観察される析出物はＶＮ、ＭｎＳであり、熱延板焼鈍条件の違いにより、析出物のサイズ、凝集状態が異なっていることが観察された。そこでＭｎＳ、ＶＮが複合析出し粗大化している個数と、ＭｎＳ、ＶＮがそれぞれ個別に存在している個数で整理を行った。
【００２１】
図１は、このようにして得られたサンプルの鉄損Ｗ１５／５０と析出物との関係を示したものである。
【００２２】
図１より、ＭｎＳとＶＮの複合析出物の個数が、ＭｎＳ、ＶＮの個別に存在している個数を含む全析出物数の２０％以上となった場合に鉄損が低下していることがわかる。
【００２３】
この複合析出により粒成長性が向上するメカニズムは以下のように考えられる。
【００２４】
熱延の巻取時に微細に単独析出したＶＮは、仕上焼鈍時に再固溶するが、ＳＲＡ時に再度ＶＮとして結晶粒界に優先析出し、粒界を強固にピンニングすることにより粒成長性を低下させる。これに対し、熱延板焼鈍条件の適正化により、ＭｎＳを核として複合析出したＶＮは、熱力学的に安定なため短時間仕上焼鈍時にはほとんど固溶しない。このため、ＳＲＡ時に単独析出する微細なＶＮ量が少なくなり粒成長性が向上したものと考えられる。
【００２５】
以上のことから、ＳＲＡ時の粒成長性を向上させるためにはＶＮをＭｎＳに複合析出させることが効果的であり、図１より複合析出物個数が全析出物数の２０％以上となった場合に鉄損が低下することから、本発明では、（ＭｎＳとＶＮの複合析出物数）／（ＭｎＳ＋ＶＮ＋ＭｎＳとＶＮの複合析出物数）≧０．２とする。
【００２６】
次に、その他の成分の限定理由について説明する。
【００２７】
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、１．５％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を１．５％以下とした。
【００２８】
Ａｌは、微量に添加した場合には微細なＡｌＮを形成し、磁気特性を阻害するため、０．００４％以下とした。
【００２９】
Ｃは磁気時効の問題があるため０．００５％以下とした。
【００３０】
Ｍｎは熱間圧延時の赤熱脆性を防止するために、０．１％以上必要であるが、１％を超えると磁束密度を低下させるので０．１〜１％とした。
【００３１】
Ｓは一般にはＭｎＳを形成し粒成長性を阻害するため、極力低減することが求められている。しかし、本発明ではＶＮの析出核として重要な役割を果たす元素であり、下限を０．００１％とする。Ｓが０．０２％超えとなった場合にはＭｎＳの析出量が多くなり、粒成長性が低下するため上限を０．０２％とする。
【００３２】
Ｖは０．０１％超となると、窒化物以外のたとえば炭化物等を形成し粒成長性を阻害するため０．０１％以下が好ましい。また、Ｖを０．００１％以下とすることは著しいコストアップとなるため下限を０．００１％とする。
【００３３】
Ｐは鋼板の打ち抜き性を改善するために必要な元素であるが、０．２％を超えて添加すると鋼板が脆化するため０．２％以下とした。
【００３４】
なお、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｂ、Ｚｒを磁気特性向上のために添加することは何ら差しつかえない。
【００３５】
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。
【００３６】
本発明においては、鋼板中のＭｎＳとＶＮの析出形態が所定の範囲内となっていればよく、例えば、７５０〜８５０℃程度で３〜１０時間程度の長時間熱延板焼鈍を行うことによりＭｎＳのオストワルド成長を図り、引き続きＶＮの析出域となる７００〜７５０℃程度で３〜１０時間程度の熱延板焼鈍を行うことによりＭｎＳ−ＶＮ複合析出物を形成させることができる。上記は一例であって、本発明の無方向性電磁鋼板の製造方法はこの方法に限定されるものではない。鋼板中のＭｎＳとＶＮの析出形態をはじめ、他の成分についても本発明範囲を満たしていればよく、製造方法について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。熱間圧延後、熱延板焼鈍を施し、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した後に、最終焼鈍を行う。
【００３７】
【実施例】
表２に示す鋼を用い、転炉で吹練した後に脱ガス処理を行うことにより所定の成分に調整後鋳造し、板厚２．０ｍｍまで熱間圧延を行った。次にこの熱延板を酸洗し、ＭｎＳとＶＮの析出物形態を制御するため表２に示す種々の条件で熱延板焼鈍を行った。その後、板厚０．５ｍｍまで冷間圧延を行い、表２に示す仕上焼鈍条件で焼鈍を行い、さらに７５０℃×２ｈｒの磁性焼鈍を行った。
【００３８】
これら鋼板サンプルについて、磁気特性を評価した。磁気特性は２５ｃｍエプスタイン試験片を用いて行った。各鋼板の磁気特性を表２に併せて示す。
【００３９】
【表２】
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【００４０】
表２より、ＭｎＳとＶＮの析出物形態を本発明の範囲に制御した本発明鋼では、磁性焼鈍後の鉄損の非常に低い鋼板が得られることがわかる。
【００４１】
一方、成分もしくはＭｎＳとＶＮの析出物形態が本発明範囲外である比較例では、磁性焼鈍後の鉄損の値が非常に高いか、鉄損の値は低いが磁束密度の低下という別の問題を生じていることがわかる。
【００４２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、Ａｌフリ−系の電磁鋼板において、磁性焼鈍後の鉄損の低い鋼板を得ることができる。また、本発明はＶ混入を前提としているため、高価な低Ｖ鉱を使用したり製綱段階での長時間製錬を行ったりする必要はなく、経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＭｎＳ−ＶＮ複合析出物比率と鉄損との関係を示す図。
【図１】
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