(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
mass％で、Ｃ：0.005％以下、Ｐ：0.2％以下、Si：４％以下、Mn：0.05〜１％、Al：0.1〜３％、Ｓ：0.02％以下、Ｎ：0.005％以下、Cr：0.4〜５％、Sb：0.002〜0.05％を含み、残部がＦｅ及び不可避不純物からなることを特徴とする無方向性電磁鋼板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄損およびかしめ性に優れた無方向性電磁鋼板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電気機器の省エネルギーの観点より、より鉄損の低い電磁鋼板が求められるようになっている。鉄損を低減するためにはSi、Al量を増大させることにより固有抵抗を増大させることが効果的である。このため、従来、低鉄損が特に要求される無方向性電磁鋼板においてはSi＋Al＝４％程度の高級材が用いられてきた。
【０００３】
例えば、特開昭５３-６６８１６号公報には、Si＝1.6〜3.5％、Al＝0.2〜2.5％とし、二冷圧により低鉄損の材料を製造する技術が開示されている。また、特公昭５６-２２９３１号公報には、Si：2.5〜3.5％、Al：0.3〜1.0％の鋼において、Ｓ：50ppm以下、Ｏ：25ppm以下とすることにより鉄損を低下させる技術が開示されている。
【０００４】
さらに特開平５-１４０６４７号公報には、Si：2.0〜4.0％、Al：0.10〜2.0％の鋼において、Ｓ：30ppm以下、Ti、Zr、Nb、Ｖをそれぞれ50ppm以下とすることにより鉄損を低下させる技術が開示されている。
【０００５】
しかしながら、前記技術により得られる鋼板は、固溶強化元素であるSi、Al量が多いことから、鋼板が非常に硬く、鋼板の打ち抜き時に金型が激しく損耗するという問題を有しており、金型を頻繁に交換せざるを得ず生産性を著しく低下させている。これに対し、Cr添加により固有抵抗を高めた場合には硬度アップを生じることなく鉄損低減が可能となることを発明者らは見出し、特願２０００−１８２９２４号として特許出願した。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記技術により得られる鋼板は、大幅な硬度アップを生じないにもかかわらず、かしめ性が従来の鋼板より低下するという問題を有している。本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、鉄損が低くかつかしめ性に優れた無方向性電磁鋼板を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らが上記課題の解決に関し鋭意検討したところ、Crを添加した鋼板の炭化物析出を抑制することでかしめ性に優れた電磁鋼板が得られることを見出した。
【０００８】
本発明はかかる知見に基づきなされたもので、以下のような構成を有する。
【０００９】
すなわち、前記課題は、mass％で、Ｃ：0.005％以下、Ｐ：0.2％以下、Si：４％以下、Mn：0.05〜１％、Al：0.1〜３％、Ｓ：0.02％以下、Ｎ：0.005％以下、Cr：0.4〜５％、Sb：0.002〜0.05％を含み、残部がＦｅ及び不可避不純物からなることを特徴とする無方向性電磁鋼板（請求項１）により解決される。
【００１０】
本明細書において、鋼の成分を示す％はすべてmass％である。
【００１１】
（発明に至る経緯と主な成分の限定理由）
以下、本発明に至る経緯と主な成分の限定理由を説明する。
最初に、Cr添加鋼のかしめ性について調査するため、Ｃ：0.0035％、Si：2.3％、Al：0.6％、Mn：0.20％、Ｐ：0.01％、Ｓ：0.002％、Ｎ：0.0021％、とし、Cr量がtr.の鋼Ａと、Cr：2.5％の鋼Ｂを実験室にて溶解し、熱間圧延後、酸洗を行った。引き続きこの熱間圧延板にバッチ炉にて75％Ｈ２-25％Ｎ２雰囲気で830℃×３ｈｒの熱延板焼鈍を施し、さらに、板厚0.35mmまで冷間圧延し、10％Ｈ２-90％Ｎ２雰囲気で950℃×30sec間の仕上焼鈍を行った。さらに得られた鋼板に膜厚0.7μｍの無機有機皮膜を塗布した。
【００１２】
このようにして得られた供試材を用い、内径70mm、外径100mmのリング形状のサンプルを打ち抜きにより作製し、20枚重ねとし、４ヶ所を平かしめした。かしめ位置を図1に示す。かしめ力の評価はリングサンプルを上下に引っ張り、リングサンプルが剥離した際の加重をかしめ数４で割ることによりかしめ力とした。
【００１３】
表1に、このようにして得られた供試材のかしめ力を示す。これよりCrフリー鋼に比べCr添加鋼ではかしめ力が低下していることがわかる。
（表１）
【００１４】
【表１】
0003952762.tif 000002
【００１５】
この原因を調査するため、Cr添加鋼とCrフリー鋼のかしめ部のＳＥＭ観察を行った。その結果、Cr添加鋼においてはCrフリー鋼に比べせん断面の割合が低下していることが明らかとなった。これはCr添加鋼の場合、粒界での非常に微細なCr炭化物析出に伴い粒界強度が低下し、打ち抜き時にせん断面から破断面への移行が早期に生じるためではないかと考えられる。このことにより、Cr添加鋼ではせん断面比率が低下しかしめ力が弱くなったものと考えられる。
【００１６】
このCr炭化物は、熱延板焼鈍後の徐冷時に粒界に粗大に析出し、この析出した炭化物が短時間の仕上焼鈍中には完全に鋼中に溶解せず粒界に残留したものと考えられる。このため、連続熱延板焼鈍のような高温、短時間で焼鈍を行い比較的冷却速度が速い場合には仕上げ焼鈍後の炭化物析出は非常に少なくなるものと考えられる。
【００１７】
次にCr添加鋼のかしめ性向上の観点から、Ｃ量低減の効果について調査するため、Si：２.３％、Ｐ：０．００５％、Al：０.６％、Ｎ：0.0021％、Ｓ：0.002％ 、Cr：2.6％とし、Ｃを0.0002〜0.0050％の範囲で変化させた鋼を実験室にて溶解し、熱間圧延後、酸洗を行った。引き続きこの熱間圧延板にバッチ炉にて75％Ｈ２-25％Ｎ２雰囲気で830℃×３ｈｒの熱延板焼鈍を施し、さらに、板厚0.35mmまで冷間圧延し、10％Ｈ２-90％Ｎ２雰囲気で９５０℃×30sec間の仕上焼鈍を行った。
【００１８】
図２に、このようにして得られた供試材のＣ量とかしめ力との関係を示す。ここで、かしめ力の測定は図１と同様の方法により行った。
【００１９】
図２より、Ｃが0.0009％以下の範囲でかしめ力が向上することがわかる。この理由は、Ｃが0.0009％以下の範囲でCr炭化物の析出が抑制されせん断面比率が増大したためである。以上のことから、請求項１に係る発明においては、Ｃ量を0.0009％以下とする。
【００２０】
ところで、Ｃ≦0.0009％の鋼を製造するためには製鋼段階でＣを低減するか熱延板もしくは冷延板に脱炭処理を施す手法が考えられるが、いずれもコストアップを招くことは避けられない。そこで、Cr炭化物の粒界析出を抑制する手法として粒界偏析元素であるSb添加について検討した。
【００２１】
Sb量の影響を調査するため、Ｃ：0.004％、Si：2.3％、Ｐ：0.005％、Al：0.6％、Ｎ：0.0021％、Ｓ：0.002％ 、Cr：2.6％とし、Sbをtr.〜0.060％の範囲で変化させた鋼を実験室にて溶解し、熱間圧延後、酸洗を行った。引き続きこの熱間圧延板にバッチ炉にて75％Ｈ２-25％Ｎ２雰囲気で830℃×３ｈｒの熱延板焼鈍を施し、さらに、板厚0.35mmまで冷間圧延し、10％Ｈ２-90％Ｎ２雰囲気で950℃×30sec間の仕上焼鈍を行った。
【００２２】
図３にかしめ性に及ぼすSb量の影響を示す。これより、Sb＞0.002％以上でかしめ性が向上しすることがわかる。これはSbが粒界に偏析したため、粒界でのＣ濃度が低下しCr炭化物析出量が少なくなったためと考えられる。一方、Sbが0.05％を超えるとかしめ性が低下するが、これはSbの粒界偏析量が多くなりすぎるために、Sb自体が粒界強度を低下させ破断面比率が増加したためと考えられる。以上のことから、請求項１に係る発明においては、Sbを0.002〜0.05％とする。
【００２３】
Sb添加を行った場合にはＣ量の上限は緩和され0.005％以下であれば良好なかしめ性を得ることができる。しかし、C＞0.005％となった場合には磁気時効の問題があるため0.005%以下とする。
【００２４】
（その他の成分の限定理由）
次に、その他の成分の限定理由について説明する。
Si：  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４％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４％とし、かしめ性向上の観点から好ましくは2.4％以下とする。
Al：  AlはSiと同様、固有抵抗を上げるために有効な元素であるが、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％とする。また、0.1％未満の場合にはAlＮが微細化し粒成長性が低下するため下限を0.1％とする。
【００２５】
Cr：  CrはSiと同様、固有抵抗を上げるために有効な元素であるため下限を0.4％とする。但し、Cr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を５％とした。
Mn：  Ｍｎは熱間圧延時の赤熱脆性を防止するために、0.05％以上必要であるが、１％以上になると磁束密度を低下させるので0.05〜１％とする。
【００２６】
Ｐ：  Ｐは0.2％を超えて添加すると鋼板が硬くなるため0.2％以下とする。
Ｎ：  Ｎは、含有量が多い場合にはAlＮの析出量が多くなり、鉄損を増大させるため0.005％以下とする。
Ｓ：  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、上限を0.02％とする。
【００２７】
（製造方法）
本発明においては、本発明で規定する成分が本発明の範囲内であれば、製造方法は通常の無方向性電磁鋼板を製造する方法でかまわない。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、通常使用されている範囲でかまわない。また、熱延後の熱延板焼鈍は行ってもよいが必須ではない。次いで１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。
【００２８】
【実施例】
転炉で吹練した溶鋼を脱ガス処理し、表２の成分に鋳造後、1140℃×１ｈｒのスラブ加熱を行った後、板厚2.0mmまで熱間圧延を行った。熱間圧延仕上げ温度は800℃、巻取り温度は610℃とした。巻取り後、75％Ｈ２-25％Ｎ２雰囲気で830℃×３ｈｒの熱延板焼鈍を施した。その後、板厚0.35mmまで冷間圧延を行い、10％Ｈ２-90％Ｎ２雰囲気で表２に示す条件において仕上焼鈍を行い、膜厚0.7μｍの無機有機絶縁皮膜を塗布した。
【００２９】
磁気特性（鉄損Ｗ１０／８００、磁束密度Ｂ５０）の測定は、２５ｃｍエプスタイン試験片を用い、圧延方向（Ｌ方向）および圧延方向と直角の方向（Ｃ方向）の平均値を測定した。
【００３０】
また、かしめ力の評価は、上記により得られた鋼板を内径70mm、外径100mmのリング形状に打ち抜き、４箇所を平かしめし、引っ張り試験によりかしめ部が剥離する加重をかしめ数４で割ることにより求めた。
【００３１】
0003952762.tif 000003
【００３２】
表２より、成分値が本発明の範囲内である本発明鋼（No.4〜No.19）において、磁気特性に優れ（鉄損が低く）、かしめ性に優れた鋼板が得られることがわかる。
【００３３】
これに対しNo.20〜No.24の鋼板は、Ｃの範囲が本発明の範囲を外れているので、かしめ力が小さく、鉄損Ｗ１０／８００も高くなっている。
No.25、No.26の鋼板は、Crが本発明の範囲を下回っているので、固有抵抗が高くなり、その結果鉄損が高くなっている。
【００３４】
No.27の鋼板は、Crが本発明の範囲を上回っているので、磁束密度が低くなっている。
No.28の鋼板は、Siが本発明の範囲を外れているので、かしめ力が小さくなっている。
【００３５】
No.29の鋼板は、Alが本発明の範囲を外れているので、磁束密度が低くなっていると共に、かしめ力も小さくなっている。
【００３６】
No.30の鋼板は、Mnが本発明の範囲を外れているので、磁束密度が低くなっていると共に、かしめ力も小さくなっている。
No.31の鋼板は、Ｓが本発明の範囲を外れているので、磁束密度が低くなっている。
【００３７】
No.32の鋼板は、Ｎが本発明の範囲を外れているので、鉄損が高くなると共にかしめ力が小さくなっている。
No.33の鋼板は、Sbが本発明の範囲を下回っているので、かしめ力が小さくなっている。
No.34の鋼板は、Sbが本発明の範囲を上回っているので、やはり、かしめ力が小さくなっている。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、鉄損が低くかしめ性に優れた無方向性電磁鋼板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】   かしめを行った鋼板の形状とかしめ箇所を示す模式図である。
【図２】   かしめ性に及ぼすＣの影響を示す図である。
【図３】   かしめ性に及ぼすSbの影響を示す図である。
【図１】
0003952762.tif 000004
【図２】
0003952762.tif 000005
【図３】
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