JP2013044011A - 無方向性電磁鋼板、無方向性電磁鋼板の製造方法、および冷間圧延性の評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、高効率モータ鉄心に使用することが好適な、磁気特性と生産性に優れた無方向性電磁鋼板を提供することを主目的とする。
【解決手段】本発明は、質量％で、Ｓｉ：２．０％以上３．５％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．１％以上２．５％以下、Ｍｎ：０．０５％以上２．５％以下、Ｐ：０．０３％以上０．１０％以下、Ｓ：０．００１０％以上０．００５０％以下、Ｃ：０．００５０％以下、Ａｓ：０．００５０％以下、Ｎｂ：０．００３０％以下、Ｔｉ：０．００３０％以下、Ｖ：０．００３０％以下、Ｚｒ：０．００３０％以下およびＮ：０．００５０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなるとともに、Ｓｉ＋ｓｏｌ．Ａｌ＋０．５×Ｍｎ≧３．３およびＳ＋Ａｓ＋Ｎｂ＋Ｔｉ＋Ｖ＋Ｚｒ＋Ｎ≦０．０１８を満足する化学組成を有し、平均結晶粒径が６０μｍ以上１８０μｍ以下である鋼組織を有し、板厚が０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下であることを特徴とする無方向性電磁鋼板を提供する。
【選択図】なし

Description

本発明は、無方向性電磁鋼板およびその製造方法に関する。より詳しくは、本発明は、エアコンや冷蔵庫などのコンプレッサーモータ、電気自動車やハイブリッド自動車などの駆動モータおよび発電機などの高効率モータの鉄心に使用することが好適な無方向性電磁鋼板に関する。また、本発明は、冷間圧延性の評価方法にも関する。

地球温暖化ガスを削減する必要性から、自動車、家電製品等の分野では消費エネルギーの少ない製品の普及が急速に進んでいる。例えば、自動車分野においては、ガソリンエンジンとモータとを組み合わせた駆動系を持つハイブリッド自動車、モータ駆動の電気自動車等の低燃費自動車がある。また、家電製品分野においては、年間電気消費量の少ない高効率エアコン、冷蔵庫等がある。これらに共通する技術はモータであり、モータの高効率化が重要な技術となっており、モータの高効率化のために、鉄心材料である無方向性電磁鋼板の鉄損低減と磁束密度向上が要求されている。

鉄損低減の手段としては、ＳｉやＡｌなどの比抵抗を増加させる作用を有する合金元素の含有量を増加させる手段が一般的である。しかしながら、合金含有量の増加によって磁束密度が劣化するという問題や、鋼板が硬化されて冷間圧延での破断率が高まるという問題が生じる。
上記のような冷間圧延での破断を抑制する手段としては、温間圧延が一般的である。例えば特許文献１には、熱延板焼鈍板の衝撃試験における遷移温度、すなわち冷間圧延前の鋼板の遷移温度を６０℃以下とすることが開示されている。

また、磁束密度を向上させる手段としては、Ｐを積極的に添加する手段が提案されている（特許文献２参照）。

特開２００７−２４７０４７号公報 特開２００５−２００７５６号公報

特許文献２に開示された発明は、磁束密度を向上させることにより、あるいはさらなる合金元素量の増加による鉄損低減を可能にすることにより、モータの高効率化に寄与する非常に優れた発明である。しかしながら、近年のさらなるモータの高効率化の要求により、より一層の磁束密度の向上を可能にする手段が求められている。

また、冷間圧延での破断を抑制する手段としては、上述したように温間圧延が一般的ではあるが、温間圧延には特殊な設備が必要であるため、コスト面で劣る。また、特許文献１において評価されている熱延板焼鈍板の衝撃試験はシャルピー衝撃試験であり、このシャルピー衝撃試験の歪速度は５００〜１０００／ｓ程度であり、圧延での歪速度である１０〜１００／ｓとは大きく乖離しており、冷間圧延性の評価方法として適切とはいえない。さらに、特許文献１において遷移温度の上限値を６０℃としているのは、破断が生じる可能性のある酸洗、冷間圧延、仕上焼鈍の製造工程において、７０℃の鋼板温度を確保できるためと記載されているが、鋼板温度を７０℃以上にするには、ヒーターなどの加熱設備が必要となるため製造コストも増加する。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題はエアコンや冷蔵庫などのコンプレッサーモータ、電気自動車やハイブリッド自動車などの駆動モータおよび発電機などの高効率モータの鉄心に使用することが好適な、磁気特性と生産性に優れた無方向性電磁鋼板を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決すべく、磁束密度に及ぼすＰの影響のみならず、磁束密度に及ぼすＰと他の元素との相互作用の影響について新たに着目し、これらの相互作用を利用することによりさらなる磁束密度の向上を図ることを新たに着想し、鋭意検討を行った。その結果、以下の新知見を得た。

（ａ）Ｓを微量に含有させたうえで、Ｓ、Ａｓ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、ＺｒおよびＮの合計含有量の上限を規制することにより、Ｐ添加による磁束密度の向上作用が効果的に高められる。
（ｂ）Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｐなどの合金元素量が多くなるほど、冷間圧延での破断率が高まるが、冷間圧延における破断について詳細に調査した結果、冷間圧延の１〜３パス目の前段パスで生じる破断と、冷間圧延の４パス目以降の後段パスで生じる破断の２種類に大別される。
（ｃ）前段パスで生じる破断は、歪速度が１０〜３０／ｓ程度となる圧延の開始時に起こりやすい。
（ｄ）このような冷間圧延性を適切に評価するには、実際の圧延における歪速度に近い条件で試験することが必要であるところ、ＪＩＳ Ｚ ２２４８：２００６で規定するＶブロック法において、「試験片の中央部に押金具を当て、徐々に試験力を加えて規定の形に曲げる」ことに代えて、「試験片の中央部に、試験片に対して所定の高さから押金具を落錘させて規定の形に曲げる」とした試験を行うことにより、実際の圧延における歪速度を付与する試験を簡便に行うことが可能となり、冷間圧延性を適切に評価することができる。
（ｅ）上記（ｄ）の試験において、落錘時の試験片に対する押金具の高さを１．２ｍとし、曲げ角度：９０°かつ内側半径：５ｍｍとすれば、歪速度を１０〜３０／ｓとすることができ、前段パスで生じる破断の危険性を的確に評価することができ、斯かる試験条件下における破断率を４０％以下とすることにより、前段パスで生じる破断を効果的に防止することができる。
（ｆ）冷間圧延に供する熱延鋼板に所定の熱延板焼鈍を施すことにより、上記破断率を確実に４０％以下とすることができる。
（ｇ）Ｐを０．０３％以上含有する鋼板は、約３０％圧下された鋼板を冷間圧延する際に最も破断が生じやすい。このため、斯かる条件を回避するように冷間圧延の圧下率を設定することにより、冷間圧延時の破断を効果的に防止することができる。
（ｈ）後段パスで生じる破断は、冷間圧延に供する鋼板のエッジや表面に存在する微細な損傷が主な原因であり、これらの損傷を抑制するには、仕上温度、巻取温度および板厚を所定の条件として熱間圧延を施すことが有効である。

本発明はこれらの新たな知見に基づくものであり、その要旨は以下のとおりである。
すなわち、本発明は、質量％で、Ｓｉ：２．０％以上３．５％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．１％以上２．５％以下、Ｍｎ：０．０５％以上２．５％以下、Ｐ：０．０３％以上０．１０％以下、Ｓ：０．００１０％以上０．００５０％以下、Ｃ：０．００５０％以下、Ａｓ：０．００５０％以下、Ｎｂ：０．００３０％以下、Ｔｉ：０．００３０％以下、Ｖ：０．００３０％以下、Ｚｒ：０．００３０％以下およびＮ：０．００５０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなるとともに、下記式（１）および（２）を満足する化学組成を有し、平均結晶粒径が６０μｍ以上１８０μｍ以下である鋼組織を有し、板厚が０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下であることを特徴とする無方向性電磁鋼板を提供する。
Ｓｉ＋ｓｏｌ．Ａｌ＋０．５×Ｍｎ≧３．３ （１）
Ｓ＋Ａｓ＋Ｎｂ＋Ｔｉ＋Ｖ＋Ｚｒ＋Ｎ≦０．０１８ （２）
（ここで、式中の各元素記号は鋼中の各元素の含有量（単位：質量％）を示す。）

また本発明は、下記工程（Ａ）、（Ｂ１）、（Ｃ）および（Ｄ）を有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供する。
（Ａ）上述の化学組成を有するスラブに、仕上温度：７００℃以上および巻取温度：３００℃以上の熱間圧延を施して板厚が１．４ｍｍ以上３．５ｍｍ以下の熱延鋼板とする熱間圧延工程；
（Ｂ１）上記熱延圧延工程により得られた熱延鋼板に、７３０℃以上の温度域に１時間以上保持する熱延板焼鈍を施して、下記落錘曲げ試験における破断率が４０％以下である熱延焼鈍板とする熱延板焼鈍工程；
（Ｃ）上記熱延板焼鈍工程により得られた熱延焼鈍板に、１パス目の圧下率を１０％以上２５％以下、１パス目および２パス目の合計圧下率を３５％以上５５％以下とする、多パス冷間圧延を施して板厚０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下の冷延鋼板とする冷間圧延工程；および
（Ｄ）上記冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に仕上焼鈍を施す仕上焼鈍工程
［落錘曲げ試験］
ＪＩＳ Ｚ ２２４８：２００６で規定するＶブロック法において、「試験片の中央部に押金具を当て、徐々に試験力を加えて規定の形に曲げる」ことに代えて、「試験片の中央部に、試験片に対して１．２ｍ高さから押金具を落錘させて規定の形に曲げる」とした試験であり、曲げ角度：９０°かつ内側半径：５ｍｍとした試験である。

ここで、「破断率」とは、落錘曲げ試験に供した試験片の個数に対する、破断が生じた試験片の個数の個数割合である。

さらに本発明は、下記工程（Ａ）、（Ｂ２）、（Ｃ）および（Ｄ）を有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供する。
（Ａ）上述の化学組成を有するスラブに、仕上温度：７００℃以上および巻取温度：３００℃以上の熱間圧延を施して板厚が１．４ｍｍ以上３．５ｍｍ以下の熱延鋼板とする熱間圧延工程；
（Ｂ２）上記熱延圧延工程により得られた熱延鋼板に、７３０℃以上８１０℃以下の温度域に１時間以上保持する熱延板焼鈍を施して熱延焼鈍板とする熱延板焼鈍工程；
（Ｃ）上記熱延板焼鈍工程により得られた熱延焼鈍板に、１パス目の圧下率を１０％以上２５％以下、１パス目および２パス目の合計圧下率を３５％以上５５％以下とする、多パス冷間圧延を施して板厚０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下の冷延鋼板とする冷間圧延工程；および
（Ｄ）上記冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に仕上焼鈍を施す仕上焼鈍工程

また本発明は、ＪＩＳ Ｚ ２２４８：２００６で規定するＶブロック法において、「試験片の中央部に押金具を当て、徐々に試験力を加えて規定の形に曲げる」ことに代えて、「試験片の中央部に、試験片に対して所定の高さから押金具を落錘させて規定の形に曲げる」とした試験を行うことを特徴とする冷間圧延性の評価方法を提供する。

本発明に係る無方向性電磁鋼板により、モータ効率の向上が期待できる。また、本発明に係る無方向性電磁鋼板の製造方法は特殊な設備を要しないため、製造コスト面でも優れている。

以下、本発明の無方向性電磁鋼板、無方向性電磁鋼板の製造方法、および冷間圧延性の評価方法について詳細に説明する。

Ａ．無方向性電磁鋼板
まず、本発明の無方向性電磁鋼板における各構成について説明する。

１．化学組成
はじめに、鋼板の化学組成の限定理由について説明する。なお、各元素の含有量を示す「％」は、特に断りのない限り「質量％」を意味するものである。

Ｓｉ、ｓｏｌ．Ａｌ、Ｍｎは、鋼板の比抵抗を高めて鉄損を低減させるのに有効な元素である。したがって、Ｓｉ含有量は２．０％以上、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は０．１％以上、Ｍｎ含有量は０．０５％以上とし、さらに下記式（１）を満足するものとする。Ｍｎ含有量は好ましくは０．４％以上である。一方、これらの元素を過剰に含有させると鋼板が硬化し、冷間圧延での破断率が増加する。したがって、Ｓｉ含有量は３．５％以下、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は２．５％以下、Ｍｎ含有量は２．５％以下とする。
Ｓｉ＋ｓｏｌ．Ａｌ＋０．５×Ｍｎ≧３．３ （１）
（ここで、式中の各元素記号は鋼中の各元素の含有量（単位：質量％）を示す。）

Ｐは、集合組織を改善して磁気特性を向上させる作用を有する。したがって、Ｐ含有量は０．０３％以上とする。好ましくは０．０４％以上である。一方、Ｐ含有量が過剰になると、Ｐの粒界偏析が顕著となり冷間圧延での破断率が増加する。したがって、Ｐ含有量は０．１０％以下とする。好ましくは、０．０８％以下である。

Ｓは、一般に不純物として鋼中に含有される元素であり、鋼中のＭｎと結合して微細なＭｎＳを形成し、焼鈍時の結晶粒の成長を阻害して磁気特性を劣化させることから、従来はその含有量を低減することが求められてきた元素である。しかしながら、上述した本発明者らの検討によって、Ｓを微量に含有させたうえで、Ｓ、Ａｓ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、ＺｒおよびＮの合計含有量の上限を規制することにより、Ｐ添加による磁束密度の向上作用が効果的に高められることが初めて明らかとなった。したがって、Ｓ含有量は０．００１０％以上とする。一方、Ｓ含有量が過剰になると、焼鈍時の結晶粒の成長の阻害により磁気特性の劣化が顕著となる。したがって、Ｓ含有量は０．００５０％以下とする。好ましくは０．００３５％以下である。

Ｃは、不純物として含有され、磁気特性を劣化させる元素である。このため、Ｃ含有量は０．００５０％以下とする。好ましくは、０．００３５％以下である。

Ａｓ、Ｎｂ、Ｔｉ、ＶおよびＺｒは不純物として含有され、磁気特性を劣化させる元素である。したがって、Ａｓ含有量は０．００５０％以下、Ｎｂ含有量は０．００３０％以下、Ｔｉ含有量は０．００３０％以下、Ｖ含有量は０．００３０％以下、Ｚｒ含有量は０．００３０％以下とする。好ましくは、Ａｓ含有量は０．００３５％以下、Ｎｂ含有量は０．００２０％以下、Ｔｉ含有量は０．００２０％以下、Ｖ含有量は０．００２０％以下、Ｚｒ含有量は０．００２０％以下である。

Ｎは、不純物として含有され、Ａｌなどと結合して微細な介在物を形成し、焼鈍時の結晶粒の成長を阻害して磁気特性を劣化させる元素である。したがって、Ｎ含有量は０．００５０％以下とする。好ましくは０．００３５％以下である。

不純物元素であるＳ、Ａｓ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、ＺｒおよびＮの含有量を低減することで、鉄損が低減されることは従来知られていた。しかしながら、上述した本発明者らの検討によって、Ｓを微量に含有させたうえで、Ｓ、Ａｓ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、ＺｒおよびＮの合計含有量の上限を規制することにより、Ｐ添加による磁束密度の向上作用が効果的に高められることが初めて明らかとなった。したがって、Ｓ、Ａｓ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、ＺｒおよびＮの合計含有量は下記式（２）を満足するものとする。中でも、下記式（３）を満足することが好ましく、下記式（４）を満足することがさらに好ましい。
Ｓ＋Ａｓ＋Ｎｂ＋Ｔｉ＋Ｖ＋Ｚｒ＋Ｎ≦０．０１８ （２）
Ｓ＋Ａｓ＋Ｎｂ＋Ｔｉ＋Ｖ＋Ｚｒ＋Ｎ≦０．０１６ （３）
Ｓ＋Ａｓ＋Ｎｂ＋Ｔｉ＋Ｖ＋Ｚｒ＋Ｎ≦０．０１４ （４）
（ここで、式中の各元素記号は鋼中の各元素の含有量（単位：質量％）を示す。）

２．平均結晶粒径
結晶粒径は、大き過ぎても小さ過ぎても鉄損が劣化する。したがって、平均結晶粒径は６０μｍ以上１８０μｍ以下とする。
なお、平均結晶粒径は、縦断面組織写真において、板厚方向および圧延方向について切断法により測定した結晶粒径の平均値を用いればよい。この縦断面組織写真としては光学顕微鏡写真を用いることができ、例えば、５０倍や１００倍の倍率で撮影した写真を用いればよい。

３．板厚
板厚が薄いほど鉄損が低減されるため、板厚は０．３５ｍｍ以下とする。好ましくは０．３０ｍｍ以下である。一方、過度の薄肉化は鋼板やモータの生産性を著しく低下させる。したがって、板厚は０．１０ｍｍ以上とする。好ましくは０．１５ｍｍ以上である。

Ｂ．無方向性電磁鋼板の製造方法
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の製造方法は、２つの実施態様を有する。以下、各実施態様に分けて説明する。

１．第１実施態様
本実施態様の無方向性電磁鋼板の製造方法は、下記工程（Ａ）、（Ｂ１）、（Ｃ）および（Ｄ）を有することを特徴とする。
（Ａ）上述の化学組成を有するスラブに、仕上温度：７００℃以上および巻取温度：３００℃以上の熱間圧延を施して板厚が１．４ｍｍ以上３．５ｍｍ以下の熱延鋼板とする熱間圧延工程；
（Ｂ１）上記熱延圧延工程により得られた熱延鋼板に、７３０℃以上の温度域に１時間以上保持する熱延板焼鈍を施して、下記落錘曲げ試験における破断率が４０％以下である熱延焼鈍板とする熱延板焼鈍工程；
（Ｃ）上記熱延板焼鈍工程により得られた熱延焼鈍板に、１パス目の圧下率を１０％以上２５％以下、１パス目および２パス目の合計圧下率を３５％以上５５％以下とする、多パス冷間圧延を施して板厚０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下の冷延鋼板とする冷間圧延工程；および
（Ｄ）上記冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に仕上焼鈍を施す仕上焼鈍工程
［落錘曲げ試験］
ＪＩＳ Ｚ ２２４８：２００６で規定するＶブロック法において、「試験片の中央部に押金具を当て、徐々に試験力を加えて規定の形に曲げる」ことに代えて、「試験片の中央部に、試験片に対して１．２ｍ高さから押金具を落錘させて規定の形に曲げる」とした試験であり、曲げ角度：９０°かつ内側半径：５ｍｍとした試験である。

以下、本実施態様の無方向性電磁鋼板の製造方法における各工程について説明する。

（１）熱間圧延工程
熱間圧延工程における仕上温度は７００℃以上、巻取温度は３００℃以上とする。仕上温度が上記範囲未満であったり、巻取温度が上記範囲未満であったりすると、熱間圧延時や巻取り時に鋼板表面に微小な損傷が導入されて、冷間圧延の後段パスで破断する場合がある。好ましくは、仕上温度は７５０℃以上、巻取温度は３５０℃以上である。仕上温度および巻取温度の上限は、冷間圧延性の観点からは特に規定する必要はないが、スケールロスによる歩留り低下を抑制する観点から、仕上温度は１０００℃以下とすることが好ましく、巻取温度は８００℃以下とすることが好ましい。

熱延鋼板の板厚は１．４ｍｍ以上３．５ｍｍ以下とする。熱延鋼板の板厚が上記範囲未満では、エッジが損傷されて冷間圧延の後段パスで破断する場合がある。好ましくは１．６ｍｍ以上である。一方、熱延鋼板の板厚が上記範囲超では、冷間圧延に長時間要するようになり、製造コストが増加する。好ましくは３．０ｍｍ以下であり、さらに好ましくは２．５ｍｍ以下である。

熱間圧延工程における他の条件は特に規定されるものではない。

（２）熱延板焼鈍工程
熱延板焼鈍温度は７３０℃以上とする。熱延板焼鈍温度が上記範囲未満では、再結晶の促進が不十分となり、優れた磁気特性を得ることが困難である。好ましくは、７５０℃以上である。
一方、熱延板焼鈍温度が過度に高いと、上記落錘曲げ試験による破断率が高くなり、冷間圧延の前段パスにおいて破断が生じる場合がある。したがって、熱延板焼鈍温度は８１０℃以下とすることが好ましい。さらに好ましくは８００℃以下、特に好ましくは７９０℃以下である。
なお、熱延板焼鈍温度が高くとも上記落錘曲げ試験による破断率が４０％以下であれば、冷間圧延の前段パスにおける破断を効果的に防止することができる。

熱延板焼鈍時間は１時間以上とする。熱延板焼鈍時間が上記範囲未満では、再結晶の促進が不十分となり、優れた磁気特性を得ることが困難である。好ましくは３時間以上である。熱延板焼鈍時間の上限は特に規定する必要はないが、過度に長時間とすると製造コストが嵩むため、５０時間以下とすることが好ましい。さらに好ましくは４０時間以下である。

熱延焼鈍板の上記落錘曲げ試験による破断率は４０％以下とする。上記破断率が上記範囲超では、冷間圧延の前段パスにおいて破断が生じる場合がある。上記破断率が上記範囲内であれば、上述したように熱延板焼鈍温度が高くとも冷間圧延の前段パスにおける破断を効果的に防止することができる。上記破断率は、好ましくは３０％以下である。

熱延板焼鈍工程における他の条件は特に規定されるものではない。
また、熱延板焼鈍の前または後に酸洗を施してもよい。

（３）冷間圧延工程
Ｐを０．０３％以上含有する鋼板を冷間圧延する際に生じる破断について詳細に調査した結果、約３０％圧下された鋼板を冷間圧延する際に最も破断が生じやすいことが判明した。具体的には、１パス目の圧下率を約３０％とすると、２パス目で破断し、２パス後の合計圧下率を約３０％とすると、３パス目で破断した。この理由は明らかではないが、次の通りであると推察される。
すなわち、圧延後の鋼板の組織を詳細に調査したところ、約３０％圧下された鋼板に導入された加工組織が最も不均一であるという結果が得られた。このことより、圧下率３０％程度の鋼板を冷間圧延する際に最も破断しやくなったのは、不均一な加工組織が存在することにより、冷間圧延時に応力が集中したためであると推察される。
したがって、斯かる条件を回避するように冷間圧延の圧下率を設定することにより、冷間圧延時の破断を効果的に防止することができる。具体的には、１パス目の圧下率を１０％以上２５％以上、２パス後の合計圧下率を３５％以上５５％以下とするパススケジュールを採用することで、前段パスでの破断を回避できる。ここで、１パス目の圧下率の下限は生産性の観点から、上限は１パス目の圧延における破断を抑制する観点から、２パス後の合計圧下率の下限は上述した条件を回避する観点から、上限は設備負荷の観点から、それぞれ規定される。生産コストや板厚精度の観点からは、１パス目の圧下率は１５％以上２５％以下、２パス後の合計圧下率は３５％以上５０％以下とするのが好ましい。

冷間圧延工程では、１回の冷間圧延によって仕上板厚としてもよく、中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延によって仕上板厚としてもよい。
後者の場合、２回の冷間圧延が上記条件を満たせばよく、中間焼鈍条件は熱延板焼鈍条件と同じ条件を満たせばよい。

冷延鋼板の板厚は薄いほど鉄損が低減されるため、０．３５ｍｍ以下とする。好ましくは０．３０ｍｍ以下である。一方、過度の薄肉化は鋼板やモータの生産性を著しく低下させるため、板厚は０．１０ｍｍ以上とする。好ましくは０．１５ｍｍ以上である。

冷間圧延工程における他の条件は特に規定されるものではない。

（４）仕上焼鈍工程
仕上焼鈍工程における諸条件は特に規定されるものではないが、十分な粒成長を促して優れた磁気特性を確保する観点から、焼鈍温度は９００℃以上とすることが好ましく、焼鈍時間は１秒間以上とすることが好ましい。一方、設備への負荷や製造コストの観点から、焼鈍温度は１１８０℃以下とすることが好ましく、焼鈍時間は３００秒間以下とすることが好ましい。

２．第２実施態様
本実施態様の無方向性電磁鋼板の製造方法は、下記工程（Ａ）、（Ｂ２）、（Ｃ）および（Ｄ）を有することを特徴とする。
（Ａ）上述の化学組成を有するスラブに、仕上温度：７００℃以上および巻取温度：３００℃以上の熱間圧延を施して板厚が１．４ｍｍ以上３．５ｍｍ以下の熱延鋼板とする熱間圧延工程；
（Ｂ２）上記熱延圧延工程により得られた熱延鋼板に、７３０℃以上８１０℃以下の温度域に１時間以上保持する熱延板焼鈍を施して熱延焼鈍板とする熱延板焼鈍工程；
（Ｃ）上記熱延板焼鈍工程により得られた熱延焼鈍板に、１パス目の圧下率を１０％以上２５％以下、１パス目および２パス目の合計圧下率を３５％以上５５％以下とする、多パス冷間圧延を施して板厚０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下の冷延鋼板とする冷間圧延工程；および
（Ｄ）上記冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に仕上焼鈍を施す仕上焼鈍工程

なお、熱間圧延工程、冷間圧延工程および仕上焼鈍工程については、上記第１実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。以下、本実施態様の無方向性電磁鋼板の製造方法における他の工程について説明する。

（熱延板焼鈍工程）
熱延板焼鈍温度は７３０℃以上８１０℃以下とする。熱延板焼鈍温度が上記範囲未満では、再結晶の促進が不十分となり、優れた磁気特性を得ることが困難である。好ましくは、７５０℃以上である。一方、熱延板焼鈍温度が上記範囲超では、上記落錘曲げ試験による破断率が高くなり、冷間圧延の前段パスにおいて破断が生じる場合がある。好ましくは８００℃以下、さらに好ましくは７９０℃以下である。

なお、熱延板焼鈍時間については、上記第１実施態様と同様であるので、ここでの説明は省略する。

熱延板焼鈍工程における他の条件は特に規定されるものではない。
また、熱延板焼鈍の前または後に酸洗を施してもよい。

Ｃ．冷間圧延性の評価方法
次に、本発明の冷間圧延性の評価方法について説明する。
本発明の冷間圧延性の評価方法は、ＪＩＳ Ｚ ２２４８：２００６で規定するＶブロック法において、「試験片の中央部に押金具を当て、徐々に試験力を加えて規定の形に曲げる」ことに代えて、「試験片の中央部に、試験片に対して所定の高さから押金具を落錘させて規定の形に曲げる」とした試験を行うことを特徴としている。

本発明の冷間圧延性の評価方法によれば、実際の圧延における歪速度に近い条件で試験することができ、冷間圧延性を適切に評価することができる。
上記試験においては、落錘時の試験片に対する押金具の高さを１．２ｍとし、曲げ角度を９０°かつ内側半径を５ｍｍとすることが好ましい。実際の圧延における歪速度に近い条件とすることができ、前段パスで生じる破断の危険性を的確に評価することができるからである。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

以下、実施例および比較例を例示して、本発明を具体的に説明する。

［実施例１］
下記表１に示す化学組成を有するスラブに、仕上温度：８００℃、巻取温度：５００℃の熱間圧延を施して板厚２．０ｍｍの熱延鋼板とし、酸洗を施した。これらの酸洗鋼板に７９０℃で１０〜２０時間保持する熱延板焼鈍を施して、結晶粒径を１００μｍに揃えた。これらの熱延焼鈍板に、１パス目の圧下率を２２％、２パス後の合計圧下率を３６％とした冷間圧延を施して仕上板厚０．２５ｍｍの冷延鋼板とした。このとき、一部は冷間圧延にて破断した。破断が生じなかった冷延鋼板に１１００℃の温度で１０秒間保持する仕上焼鈍を施して、平均結晶粒径９７〜１３４μｍの無方向性電磁鋼板とした。

これらの無方向性電磁鋼板について、磁化力５０００Ａ／ｍで磁化した際の磁束密度Ｂ₅₀を測定した。ここで、鋼板Ｎｏ．１はＰがほとんど添加されていない基準材であり、この基準材のＢ₅₀と鋼板Ｎｏ．２〜１１のＢ₅₀との差ΔＢ₅₀を算出して、Ｐ添加によるＢ₅₀の向上効果の大きさを評価した。ΔＢ₅₀が大きくなるほどＰ添加によるＢ₅₀の向上効果が大きくなることを意味している。また、Ｐ含有量が多いほどΔＢ₅₀は大きくなるため、その点を考慮して、下記式（５）よりＸを算出し、Ｘが０以上であることを目標特性とした。
Ｘ＝ΔＢ₅₀−０．４×（Ｐ−０．０１） （５）

また、冷間圧延に供する鋼板について、室温にて上述した落錘曲げ試験を行って破断率を測定した（ｎ＝２０）。
下記表２に磁気特性と落錘曲げ試験での破断率を併せて示す。

鋼板Ｎｏ．２はＳ含有量が低かったため、鋼板Ｎｏ．５はＳ＋Ａｓ＋Ｎｂ＋Ｔｉ＋Ｖ＋Ｚｒ＋Ｎの合計含有量が高かったため、鋼板Ｎｏ．６はＴｉ、Ｎ含有量が高かったため、鋼板Ｎｏ．７はＮｂ、Ｖ含有量が高かったため、鋼板Ｎｏ．８はＺｒ、Ｎ含有量が高かったため、鋼板Ｎｏ．９はＡｓ、Ｔｉ含有量が高かったために、所望のＰ添加によるＢ₅₀の向上効果を得られなかった。鋼板Ｎｏ．１２はＰ含有量が多かったために、落錘曲げ試験での破断率が高く、冷間圧延にて破断した。

［実施例２］
下記表３に示す化学組成を有するスラブに、熱間圧延を施して板厚１．６〜２．５ｍｍの熱延鋼板とし、酸洗を施した。これらの酸洗鋼板に７５０〜７９０℃の温度で５〜３０時間保持する熱延板焼鈍を施した。これらの焼鈍板に、１パス目の圧下率を１８％、２パス後の合計圧下率を３８％とする冷間圧延を施して仕上板厚０．２０〜０．３０ｍｍの冷延鋼板とした。これらの冷延鋼板に９５０〜１１３０℃の温度で２０〜９０秒間保持する仕上焼鈍を施して、平均結晶粒径７５〜１５６μｍの無方向性電磁鋼板とした。

これらの無方向性電磁鋼板について、磁束密度Ｂ₅₀を測定した。ここで、鋼板Ｎｏ．１３′は、鋼板Ｎｏ．１３と同じ製造条件で製造されたものであり、Ｐがほとんど添加されておらず、鋼板Ｎｏ．１３とはＰ含有量のみが異なり、Ｐ添加によるＢ₅₀の向上効果の大きさを算出するための基準材に相当する。同様に、鋼板Ｎｏ．１４′〜１８′はそれぞれ鋼板Ｎｏ．１４〜１８の基準材に相当する。各基準材のＢ₅₀と鋼板Ｎｏ．１３〜１８のＢ₅₀との差ΔＢ₅₀を算出した。また、上記式（５）よりＸを算出し、Ｘが０以上であることを目標特性とした。

また、熱延板焼鈍後の鋼板を用いて、室温にて上述した落錘曲げ試験を行って破断率を測定した（ｎ＝２０）。
下記表４に、製造条件、平均結晶粒径、落錘曲げ試験での破断率、および磁気特性を示す。

Ｓｉ、ｓｏｌ．ＡｌおよびＭｎの含有量、Ｓなどの不純物元素量、板厚、製造条件が所定の範囲内であれば、所望のＰ添加によるＢ₅₀向上効果を得ることができた。

［実施例３］
下記表５に示す化学組成を有するスラブを、熱間圧延にて１．２〜２．０ｍｍの熱延鋼板とした。これらの熱延鋼板を酸洗後に、７００〜８２０℃の温度域で１５〜３０時間保持する熱延板焼鈍を施した。これらの熱延焼鈍板に１パス目の圧下率を１７〜３０％、２パス目開始時の鋼板の温度を３０〜６０℃、２パス後の合計圧下率を３０〜４２％とした冷間圧延を施した。このとき、一部は冷間圧延にて破断した。破断しなかった冷延鋼板に１０８０℃の温度で２０秒間保持する仕上焼鈍を施して平均結晶粒径１０８〜１１６μｍの無方向性電磁鋼板とした。

これらの無方向性電磁鋼板について、磁束密度Ｂ₅₀を測定した。ここで、組成Ｂは、Ｐがほとんど添加されておらず、組成ＡとはＰ含有量のみが異なり、Ｐ添加によるＢ₅₀改善効果を測定するための基準材に相当する。組成Ｂを用いて、組成Ａを用いた鋼板Ｎｏ．１９〜２７とそれぞれ同じ製造条件で製造し、基準材とした。各基準材のＢ₅₀と鋼板Ｎｏ．１９〜２７のＢ₅₀との差ΔＢ₅₀を算出した。また、上記式（５）よりＸを算出し、Ｘが０以上であることを目標特性とした。

また、熱延板焼鈍後の鋼板を用いて、室温にて上述した落錘曲げ試験を行って破断率を測定した（ｎ＝２０）。
下記表６に、製造条件、落錘曲げ試験での破断率、平均結晶粒径、および磁気特性を併せて示す。

鋼板Ｎｏ．１９は熱間圧延での仕上温度と巻取温度が低かったため、鋼板Ｎｏ．２０は熱延鋼板の板厚が薄かったために、冷間圧延の後段パスにて破断した。鋼板Ｎｏ．２１は熱延板焼鈍温度が高かったために、落錘曲げ試験の破断率が所定の範囲外となり、冷間圧延の１パス目で破断した。鋼板Ｎｏ．２２〜２３は冷間圧延条件が所定の範囲外であったために、冷間圧延の前段パスにて破断した。鋼板Ｎｏ．２４は熱延板焼鈍温度が低かったため、所望のＰ添加によるＢ₅₀の向上効果を得ることができなかった。

Claims (4)

1. 質量％で、Ｓｉ：２．０％以上３．５％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．１％以上２．５％以下、Ｍｎ：０．０５％以上２．５％以下、Ｐ：０．０３％以上０．１０％以下、Ｓ：０．００１０％以上０．００５０％以下、Ｃ：０．００５０％以下、Ａｓ：０．００５０％以下、Ｎｂ：０．００３０％以下、Ｔｉ：０．００３０％以下、Ｖ：０．００３０％以下、Ｚｒ：０．００３０％以下およびＮ：０．００５０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなるとともに、下記式（１）および（２）を満足する化学組成を有し、平均結晶粒径が６０μｍ以上１８０μｍ以下である鋼組織を有し、板厚が０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下であることを特徴とする無方向性電磁鋼板。
   Ｓｉ＋ｓｏｌ．Ａｌ＋０．５×Ｍｎ≧３．３ （１）
   Ｓ＋Ａｓ＋Ｎｂ＋Ｔｉ＋Ｖ＋Ｚｒ＋Ｎ≦０．０１８ （２）
   （ここで、式中の各元素記号は鋼中の各元素の含有量（単位：質量％）を示す。）
2. 下記工程（Ａ）、（Ｂ１）、（Ｃ）および（Ｄ）を有することを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法：
   （Ａ）請求項１に記載の化学組成を有するスラブに、仕上温度：７００℃以上および巻取温度：３００℃以上の熱間圧延を施して板厚が１．４ｍｍ以上３．５ｍｍ以下の熱延鋼板とする熱間圧延工程；
   （Ｂ１）前記熱延圧延工程により得られた熱延鋼板に、７３０℃以上の温度域に１時間以上保持する熱延板焼鈍を施して、下記落錘曲げ試験における破断率が４０％以下である熱延焼鈍板とする熱延板焼鈍工程；
   （Ｃ）前記熱延板焼鈍工程により得られた熱延焼鈍板に、１パス目の圧下率を１０％以上２５％以下、１パス目および２パス目の合計圧下率を３５％以上５５％以下とする、多パス冷間圧延を施して板厚０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下の冷延鋼板とする冷間圧延工程；および
   （Ｄ）前記冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に仕上焼鈍を施す仕上焼鈍工程。
   ［落錘曲げ試験］
   ＪＩＳ Ｚ ２２４８：２００６で規定するＶブロック法において、「試験片の中央部に押金具を当て、徐々に試験力を加えて規定の形に曲げる」ことに代えて、「試験片の中央部に、試験片に対して１．２ｍ高さから押金具を落錘させて規定の形に曲げる」とした試験であり、曲げ角度：９０°かつ内側半径：５ｍｍとした試験である。
3. 下記工程（Ａ）、（Ｂ２）、（Ｃ）および（Ｄ）を有することを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法：
   （Ａ）請求項１に記載の化学組成を有するスラブに、仕上温度：７００℃以上および巻取温度：３００℃以上の熱間圧延を施して板厚が１．４ｍｍ以上３．５ｍｍ以下の熱延鋼板とする熱間圧延工程；
   （Ｂ２）前記熱延圧延工程により得られた熱延鋼板に、７３０℃以上８１０℃以下の温度域に１時間以上保持する熱延板焼鈍を施して熱延焼鈍板とする熱延板焼鈍工程；
   （Ｃ）前記熱延板焼鈍工程により得られた熱延焼鈍板に、１パス目の圧下率を１０％以上２５％以下、１パス目および２パス目の合計圧下率を３５％以上５５％以下とする、多パス冷間圧延を施して板厚０．１０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下の冷延鋼板とする冷間圧延工程；および
   （Ｄ）前記冷間圧延工程により得られた冷延鋼板に仕上焼鈍を施す仕上焼鈍工程。
4. ＪＩＳ Ｚ ２２４８：２００６で規定するＶブロック法において、「試験片の中央部に押金具を当て、徐々に試験力を加えて規定の形に曲げる」ことに代えて、「試験片の中央部に、試験片に対して所定の高さから押金具を落錘させて規定の形に曲げる」とした試験を行うことを特徴とする冷間圧延性の評価方法。