JP4855220B2 - 分割コア用無方向性電磁鋼板 - Google Patents

Description

本発明は、モーターやトランスのコア（鉄芯）材料として用いる無方向性電磁鋼板に関する。

近年、環境保全や、省エネルギーの観点から、電気自動車への関心が高まり、駆動用モーターには、高速回転と小型化とともに、周波数４００〜数ｋＨｚで駆動できることが求められている。

このため、モーターのコア材料である無方向性電磁鋼板においては、渦電流損失を低減するため、板厚を薄くするとともに、固有抵抗を高め、さらに、鋼板強度（ローター剛性を上げる）を改善するため、Ｓｉ量及びＡｌ量を増加する必要がある。さらに、無方向性電磁鋼板には、モーターの初動トルクを改善するため、高い磁束密度も要求される。

モーターコアは、無方向性電磁鋼板を打ち抜いて製造されるが、最近は、打抜き歩留りを改善する観点や、巻き線を効率化して銅損を低減する観点から、モーターコアを、ティース部分で個々に分割した分割コアで構成する傾向にある。そして、分割コアのティース部分には、長さ方向及び幅方向に磁界が印加されるので、磁束密度が高いことが要求される。

通常、無方向性電磁鋼板から、一つのモーターコアを打ち抜く場合、無方向性電磁鋼板の磁気特性には、鋼板の圧延方向（コイル長手方向、以下「Ｌ方向」ということがある。）、Ｌ方向と直角の方向（コイル幅方向、以下「Ｃ方向」ということがある。）、Ｌ方向と４５°の方向（以下「Ｘ方向」ということがある。）において、差（異方性）が小さいことが望まれる（特許文献１〜５、参照）。

しかし、分割コアを打ち抜く場合、磁気特性の優れた方向に沿って、ティース部分を打ち抜けばよいから、無方向性電磁鋼板を分割コア専用として用いる場合、Ｌ方向、Ｃ方向、及び、Ｘ方向における磁気特性の異方性は、必ずしも、小さくなくてもよい。つまり、磁気特性の異方性が大きいほうが、即ち、Ｘ方向の磁気特性を犠牲にして、Ｌ方向とＣ方向の磁気特性を改善したほうが、分割コアの設計において、分割コアのティース部分で所要の磁気特性を確保することができる点で、好ましい。

特開２００１−１６４３４３号公報 特開２００６−４５６１３号公報 特開２００６−４５６４１号公報 特開２００６−１４４０３６号公報 特開２００６−１９９９９９号公報

本発明者は、無方向性電磁鋼板において、磁気特性を高めるため、鋼板の板厚を薄くし、かつ、Ｓｉ量及び／又はＡｌ量を増加すると、磁束密度の異方性が小さくなるという現象に気がついた。即ち、特定の方向、例えば、Ｌ方向やＣ方向の磁束密度が低下し、所望の磁束密度が得られず、結局、このような磁気特性を有する無方向性電磁鋼板は、分割コア用に適さないという問題に遭遇した。

そこで、本発明は、モーターやトランスの分割コア用として最適な磁気特性を有する無方向性電磁鋼板を提供することを目的とする。

本発明者は、質量％で、Ｓｉ：２〜４％、及び、Ａｌ：１超〜２％を含有する板厚０．１５〜０．３ｍｍの無方向性電磁鋼板において、Ｓｎを０．００３〜０．２％添加して、ゴス方位の結晶粒を増加し、Ｌ方向及びＣ方向の磁気特性（磁束密度）を改善することを基本思想とし、分割コア用として最適な磁気特性を確保する手法について、鋭意研究した。その結果、次の知見を得るに至った。

（ｘ）Ｌ、Ｃ、及び、Ｘ方向の磁気特性の差（異方性）は、板厚（製品板厚）、冷間圧延での圧下率、再結晶焼鈍後の結晶粒径に密接に関連するが、最終的に、これらを制御すれば、異方性の大きい所要の磁束密度Ｂ₅₀（磁化力５０００Ａ／ｍで得られる磁束密度［Ｔ］）を確保することができる。

（ｙ）Ｌ方向とＣ方向の磁気特性を繋ぐ、Ｘ方向の磁束密度Ｂ₅₀を低減すると、Ｌ方向及びＣ方向の磁束密度Ｂ₅₀が改善される傾向にあるから、Ｘ方向の磁気特性は、分割コア用無方向性電磁鋼板の磁気特性を評価する上で重要な指標であり、Ｃ方向の磁気特性との関係で、所定の範囲に維持する必要がある。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。

（１） 質量％で、Ｃ：０．００５％以下、Ｓｉ：２．２〜４％、Ｍｎ：１％以下、Ａｌ：１超〜２％、Ｓｎ：０．００３〜０．２％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純 物からなる熱延板に焼鈍を施した後、冷間圧延を一回施し、次いで、再結晶焼鈍を施して製造した板厚：０．１５〜０．３ｍｍの無方向性電磁鋼板であって、
（ｉ）平均結晶粒径が４０〜２００μｍの再結晶組織を有し、かつ、
（ii）圧延方向（Ｌ方向）と９０°の方向（Ｃ方向）の磁束密度Ｂ₅₀(C)と、圧延方向（Ｌ方向）と４５°の方向（Ｘ方向）の磁束密度Ｂ₅₀(X)が、下記式（１）を満たす磁気特性を有する
ことを特徴とする分割コア用無方向性電磁鋼板。
Ｂ₅₀(C)／Ｂ₅₀(X)≧−０．５３３３×ｔ^２＋０．３９０７×ｔ＋０．９４５ （１）
ここで、ｔ：板厚（ｍｍ）

（２） 前記磁気特性において、圧延方向（Ｌ方向）の磁束密度Ｂ₅₀(L)が、下記式（２）を満たすことを特徴とする前記（１）に記載の分割コア用無方向性電磁鋼板。
Ｂ₅₀(L)／Bs≧０．８２ （２）
ここで、Ｂs：飽和磁束密度

（３） 前記磁気特性において、鉄損Ｗ_10／800が４０Ｗ／ｋｇ以下であることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の分割コア用無方向性電磁鋼板。

（４） 前記冷間圧延が、レバース圧延であることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の分割コア用無方向性電磁鋼板。

（５） 前記冷間圧延において、圧下率が７５〜８９％であることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載の分割コア用無方向性電磁鋼板。

（６） 前記再結晶焼鈍において、昇温速度が１００〜５０００℃／秒であることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載の分割コア用無方向性電磁鋼板。

（７） 前記熱延板の焼鈍温度が９００℃超であることを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれかに記載の分割コア用無方向性電磁鋼板。

本発明によれば、モーターやトランスの分割コア用として最適な磁気特性を有する無方向性電磁鋼板を提供することができる。また、本発明によれば、分割コアの形状、及び／又は、分割コアのティース部分に求める磁気特性に応じて、分割コアを設計し、打ち抜くことができるので、無方向性電磁鋼板の利用度が増す。

本発明は、質量％で、Ｃ：０．００５％以下、Ｓｉ：２．２〜４％、Ｍｎ：１％以下、Ａｌ：１超〜２％、Ｓｎ：０．００３〜０．２％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる熱延板に焼鈍を施した後、冷間圧延を一回施し、次いで、再結晶焼鈍を施した板厚：０．１５〜０．３ｍｍの無方向性電磁鋼板であって、
（ｉ）平均結晶粒径が４０〜２００μｍの再結晶組織を有し、かつ、
（ii）Ｃ方向（Ｌ方向と９０°）の磁束密度Ｂ₅₀(C)と、Ｘ方向（Ｌ方向と４５°）の磁束密度Ｂ₅₀(X)が、下記式（１）を満たす磁気特性を有することを特徴とする。
Ｂ₅₀(C)／Ｂ₅₀(X)≧−０．５３３３×ｔ^２＋０．３９０７×ｔ＋０．９４５ （１）
ここで、ｔ：板厚（ｍｍ）

Ｂ₅₀(C)は、鋼板面上で、Ｃ方向に５０００Ａ／ｍで磁化して測定したＣ方向の磁束密度（単位：Ｔ）である。Ｂ₅₀(X)は、鋼板面上で、Ｘ方向に５０００Ａ／ｍで磁化して測定したＸ方向の磁束密度である。なお、Ｂ₅₀(L)は、Ｌ方向に５０００Ａ／ｍで磁化して測定したＬ方向の磁束密度である。

まず、熱延板の成分組成を限定する理由について説明する。なお、以下、％は、質量％を意味する。

Ｃは、鋼板を強化する元素であるが、磁気特性の点で有害な元素であり、極力低減するのが好ましいので、Ｃは、０．００５％以下に限定した。好ましくは、０．００３％以下である。

Ｓｉは、鋼板の電気抵抗を高め、鉄損を低減する元素であるので、２％以上を含有する。４％を超えて含有すると、鋼板が脆化し、また、所要の磁束密度Ｂ50が得られないので、Ｓｉの上限を４％とした。なお、本発明では、下限を実施例で確認されている２．２％とした。

Ｍｎは、熱間圧延時に、ＭｎＳとしてＳを固定し、熱間圧延時の鋼板耳割れを防止する元素である。固溶Ｍｎは、鋼板の電気抵抗を高め、鉄損を低減するが、Ｍｎが多すぎると結晶粒成長性が阻害されるので、Ｍｎの上限を１％とした。

Ａｌは、Ｓｉと同様に、鋼板の電気抵抗を高め、鉄損を低減する元素であるので、１％を超えて含有する。ただし、Ａｌが多くなると，磁束密度の異方性が小さくなる傾向にあるので、本発明で採用する各種の対策が必要となる。一方、２％を超えて含有すると、添加コストの問題や、飽和磁束密度の低下が懸念されるので、上限を２％とした。

Ｓｎは、Ｓｉ：２〜４％、及び、Ａｌ：１超〜２％を含有する無方向性電磁鋼板の再結集組織において、Goss方位粒を増加し、特に、Ｌ方向の磁気特性（磁束密度）を改善するために、０．００３％以上含有する必要がある。一方、０．２％を超えて含有しても、上記改善効果は飽和するし、熱間脆性の問題で疵が増加するので、上限を０．２％とした。

本発明は、上記元素の他、不可避的不純物として、Ｓ、Ｐ、Ｎ、Ｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃａ等を、本発明の機械特性及び磁気特性を損なわない範囲で含有してもよい。ただし、従来どおり、不純物としてのＳ、Ｎ、及び、Ｏは、少ないほうが好ましい。それら各成分は、それぞれ、０．００１％以下、０．００２５％以下、及び、０．００３％以下が好ましい。

また，狙いの異方性を阻害しないことを確認している範囲は、Ｃｕ＜０．２％、Ｎｉ＜０．１％、Ｃｒ＜０．１％、Ｃａ＜０．０１％、Ｎｂ＜０．００２％、Ｔｉ＜０．００３％であるので、これら元素は、それぞれ上記範囲内に抑制するのが好ましい。なお，Ｓｂは、異方性を小さくするので、添加してはならない。Ｓｂは、不可避的に含有する場合、０．００１％未満が好ましい。

上記成分組成の熱延板に焼鈍を施した後、冷間圧延を一回施し、次いで、再結晶焼鈍を施して、平均結晶粒径が４０〜２００μｍの再結晶組織を形成する。

本発明においては、前述した知見（ｘ）に基づいて、再結晶組織の平均結晶粒径を４０〜２００μｍに限定する。平均結晶粒径が大きいと、鉄損特性は改善されるが、磁束密度の異方性が小さくなる傾向にある。この傾向からすれば、平均結晶粒は小さいほうがよいが、４０μｍ未満であると、所望の高周波鉄損Ｗ_10/800が得られない。

一方、平均結晶粒径が２００μｍを超えると、磁束密度の異方性が小さくなり、本発明の狙う所望のＢ₅₀(C)／Ｂ₅₀(X)を確保することが困難となる。高周波鉄損をさらに改善する意味では，再結晶組織の平均結晶粒径は７０〜２００μｍが好ましい。

なお，平均結晶粒径は，鋼板断面を光学顕微鏡で観察した組織において，Ｌ方向の線分と交差する結晶粒界の個数を数え、平均化して求めた。

本発明は、平均結晶粒径４０〜２００μｍの再結晶組織を有する板厚０．１５〜０．３ｍｍの無方向性電磁鋼板が、下記式（１)を満たす磁気特性を有することを特徴とする。
Ｂ₅₀(C)／Ｂ₅₀(X)≧−０．５３３３×ｔ^２＋０．３９０７×ｔ＋０．９４５ （１）
ここで、ｔ：板厚（ｍｍ）

なお、Ｂ₅₀(C)、Ｂ₅₀(X)、及び、Ｂ₅₀(L)については、前述したとおりである。

Ｘ方向のＢ₅₀(X)は、Ｌ方向のＢ₅₀(L)がＣ方向のＢ₅₀(C)（通常、Ｂ₅₀(L)＞Ｂ₅₀(C)）へ遷移する過程で、両者を繋ぐ磁束密度Ｂ₅₀である。そして、本発明者は、Ｘ方向のＢ₅₀(X)に着目した。

Ｂ₅₀(C)／Ｂ₅₀(X)は、Ｘ方向のＢ₅₀(X)に着目し、Ｂ₅₀(C)とＢ₅₀(X)の差を、両者の比で評価する指標であり、この比を所定の範囲内に規定することは、Ｂ₅₀(C)とＢ₅₀(X)の差を、所定の範囲内に抑制することを意味している。

本発明者は、この意味するところは、下記の理由で、無方向性電磁鋼板の分割コア用としての適確性を判断する上で、極めて重要であるとの認識に立ち、分割コア用無方向性電磁鋼板の磁気特性を評価する指標として、「Ｂ₅₀(C)／Ｂ₅₀(X)」を導入した。

図１（ａ）及び（ｂ）に、分割コアの打ち抜き態様を示す。図１（ａ）は、分割コアのティース部分をＣ方向（Ｌ方向と９０°）に設定し、打抜き歩留りを最優先して打ち抜く態様（以下「打抜き態様Ａ」ということがある。）を示し、図１（ｂ）は、分割コアのティース部分をＬ方向に設定し、打抜き歩留りとともに、鉄心特性（ティース部の磁束密度）を重視して打ち抜く態様（以下「打抜き態様Ｂ」ということがある。）を示す。

直近、電動モーターの分野では、従来の一体コアに加え、打抜き歩留まりの向上や、巻き線の効率化による銅損向上の観点から、分割コアを用いるケースが増加している。分割コアは、圧延後コイル状に巻き取った電磁鋼板コイルの圧延方向（Ｌ方向）に対し、打抜き態様Ａ又は打抜き態様Ｂで打ち抜かれる場合が多い。

一般に、工業的に製造される無方向性電磁鋼板は、Ｃ方向及びＸ方向の磁気特性（磁化特性、鉄損特性）が、Ｌ方向の磁気特性（磁化特性、鉄損特性）に比べ劣位であり、Ｃ方向又はＸ方向の磁気特性が、分割コア鉄心全体の磁気特性を左右することになる。

そして、分割コア鉄芯の磁束流には、打抜き態様Ａ及び打抜き態様Ｂで打ち抜かれた分割コアのいずれの場合も、磁束がＬ方向からＣ方向に回転する途中に、遷移的なＸ方向の磁束流が存在するが、分割コアでは，このＸ方向の遷移的な磁束流領域は少なく、分割コア鉄心の磁気特性に及ぼす影響度は小さいと推測される。

つまり、本発明者は、Ｃ方向の磁気特性とＸ方向の磁気特性の比：Ｂ₅₀(C)／Ｂ₅₀(X)が大きくなるように材料設計すれば、分割コア鉄心全体の磁気特性を改善することができると発想した。

なお、Ｌ方向とＣ方向における適正な磁気特性のバランスは、分割コア一片の寸法、形状により決定される。

Ｂ₅₀(C)／Ｂ₅₀(X)を所定の範囲に規定することは、無方向性電磁鋼板の磁気特性の異方性を所定の範囲に限定することであるから、分割コアを設計する際、分割コア鉄心全体の磁気特性の向上を考慮して、分割コアの形状、及び、打ち抜き態様を設計することができる。

したがって、Ｂ₅₀(C)／Ｂ₅₀(X)は、無方向性電磁鋼板の分割コア用としての適確性を判断する上で、極めて重要な指標である。

しかし、無方向性電磁鋼板における磁気特性の異方性は、板厚の影響を受け、板厚が薄くなるに従い、異方性は小さくなる傾向にあるので、本発明においては、Ｂ₅₀(C)／Ｂ₅₀(X)を、単に、数値限定するのではなく、無方向性電磁鋼板の板厚ｔ（０．１５〜０．３ｍｍ）との関係で、下記式（１）を規定した。
Ｂ₅₀(C)／Ｂ₅₀(X)≧−０．５３３３×ｔ^２＋０．３９０７×ｔ＋０．９４５ （１）

前述したように、無方向性電磁鋼板の板厚は、無方向性電磁鋼板の磁気特性の異方性に大きく影響し、板厚が薄くなるに従い、磁気特性の異方性が小さくなる。

そこで、本発明者は、Ｌ及びＣ方向とＸ方向において、所要の磁束密度の異方性を維持し、かつ、分割コアの磁気特性上重要なＬ方向及びＣ方向において、所要の磁束密度を確保するため、Ｂ₅₀(C)／Ｂ₅₀(X)と板厚（ｔ）との関係を、回帰分析法を用いて鋭意分析した。

板厚０．１５〜０．３ｍｍの範囲において、板厚が大きくなるのに従い、磁気特性の異方性がゆるやかに大きくなる傾向を見いだしたので、本発明者は、上記関係を、板厚ｔの２次関数で近似することとして回帰分析を行なった。その結果、上記式（１）が成立することを見いだした。

即ち、Ｂ₅₀(C)／Ｂ₅₀(X)が、上記式（１）の右辺の値（＝Ａ値、以下「Ａ値」ということがある。）より小さければ、磁気特性の異方性は小さくなり、無方向性電磁鋼板の磁気特性を評価する上で重要なＬ方向とＣ方向において、所要の磁束密度を確保することが困難となる。

なお、上記式（１）は、無方向性電磁鋼板の板厚が０．１５〜０．３ｍｍの場合に成立する関係式である。板厚が上記範囲を超える場合は、係数が変わるので、板厚が上記範囲を超える無方向性電磁鋼板に適用することはできない。

例えば、板厚ｔが０．３ｍｍを超えると、Ｂ₅₀(C)／Ｂ₅₀(X)が急激に大きくなり、分割コア用としての磁気特性としては満足できるが、高周波用のコアとしては不適格である。

本発明は、板厚が薄くても（薄ければ、磁気特性の異方性が小さくなる）、なおかつ、Ｂ₅₀(C)／Ｂ₅₀(X)が大きい（即ち、磁気特性の異方性が大きい）分割コア用無方向性電磁鋼板の開発に取り組み、その結果、なされたものである。

即ち、本発明は、分割コア用としての無方向性電磁鋼板の磁気特性を評価するため、磁気特性の異方性を表示する指標「Ｂ₅₀(C)／Ｂ₅₀(X)」を導入し、該指標と、磁気特性に影響を及ぼす板厚との関係で、その下限を規定することを基本思想とするものである。

上記式（１）に従う、磁気特性の異方性と板厚との相関関係については、後述する実施例において、実験結果で実証するが、上記相関関係の詳細については、今後の研究課題である。

本発明者は、板厚が薄くなると、表面の磁区構造が変化し、該変化が、特に、Ｘ方向の磁化過程に大きく影響し、その結果、上記式（１）で解析できる磁気特性の異方性が発現するものと推定している。

分割コアを設計する場合、上記式（１）には現れないＬ方向の磁束密度Ｂ₅₀(L)も重要な指標である。Ｂ₅₀(L)の値は、当然のことながら、鋼板の成分組成によっても変化するので、飽和磁束密度Ｂsとの比：Ｂ₅₀(L)／Ｂs（結晶方位指標）を採用し、この比によっても、無方向性電磁鋼板の磁気特性を評価することが好ましい。

より優れた磁気特性を有する分割コアを得る場合には、Ｂ₅₀(L)／Ｂsが、下記式（２）を満たすように材料設計をすることが必要である。
Ｂ₅₀(L)／Ｂs≧０．８２ （２）

結晶方位指標Ｂ₅₀(L)／Ｂsが０．８２未満であると、分割コアとしての磁気特性が不十分である。

本発明は、熱延板に焼鈍を施した後、冷間圧延を一回施し、次いで、再結晶焼鈍を施すことを要件とするものであるので、次に、好ましい製造要件について、説明する。

熱延板の焼鈍は、高温で行うことが好ましい。この焼鈍で熱延板の結晶粒径を粗大化すると、冷間圧延後の再結晶で、Goss方位粒が形成され易く、磁束密度の異方性が大きくなる。それ故、焼鈍温度は、できるだけ高温側がよく、９００℃超が好ましい。

焼鈍後の冷間圧延は、レバース圧延が好ましい。この圧延によれば、一方向圧延のいわゆるタンデム圧延に比較し、Ｂ₅₀(L)を０．０２Ｔ程度改善することができる。レバース圧延は，通常のゼンジミャーミル圧延などで実施することができる。

冷間圧延での圧下率は、指標Ｂ₅₀(C)／Ｂ₅₀(X)、及び、Ｂ₅₀(L)/Ｂsに敏感に影響するので重要である。圧下率が小さいほうが、Ｂ₅₀(C)／Ｂ₅₀(X)、及び、Ｂ₅₀(L)/Ｂsは、ともに改善されるが、圧下率が７５％未満であると、熱延板の板厚を、工業的に難しい薄い領域内の板厚にすることが必要となり、このことは、実質的に不可能である。一方、圧下率が８９％超であると、所要のＢ₅₀(C)／Ｂ₅₀(X)、及び、Ｂ₅₀(L)/Ｂsを確保することが難しくなる。

再結晶焼鈍においては、昇温速度を、少なくとも６００〜７００℃の範囲で、１００〜５０００℃／秒とし、急速加熱することが好ましい。この急速加熱により、再結晶組織中にGoss方位粒を増加させ、特に、Ｂ₅₀(C)／Ｂ₅₀(X)を改善することができる。昇温速度が１００℃／秒未満では、上記改善効果が少なく，また、５０００℃／秒以上では、工業的な設備コストの面で無理がある。

また、無方向性電磁鋼板の磁気特性を評価する場合、鉄損特性も重要であり、本発明においては、鉄損Ｗ_10／800が４０Ｗ／ｋｇ以下であることが好ましい。コンパクトなモーターコアにするための高速回転仕様に適用するためである。

次に、本発明の実施例について説明するが、実施例の条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

（実施例１）
鋼を真空溶解炉で溶解しつつ、成分組成を調整し、表１に示す成分組成を有するインゴットを鋳造した。これを、１２００℃に加熱して熱間圧延し、１．５ｍｍ厚の熱延板とした。次いで、Ｎ₂雰囲気中、９２０℃で９０秒均熱して焼鈍を行った。酸洗後、冷間圧延を施して、板厚０．２５ｍｍ（圧下率８３．３％）の冷延板とした。

その後、冷延板を、Ｈ₂雰囲気中、１０００℃で２０秒均熱し、冷延板に再結晶焼鈍を施した。再結晶焼鈍時の加熱速度は、１０℃／秒であった。冷延板の平均結晶粒径は、４０〜６０μｍの範囲に入っていた。磁気特性を、５５ｍｍ角ＳＳＴで、角度別に測定した。得られた結果を、表１に、併せて示す。

磁束密度Ｂ₅₀は，磁化力５０００Ａ／ｍでの磁束密度（単位Ｔ）である。

飽和磁束密度Ｂsは、振動試料型磁力計（Vibrating Sample Magnetometer）で計測した。Ｗ_10/800は、磁束密度１．０Ｔ、周波数８００Ｈzでの鉄損であり、Ｌ方向とＣ方向での測定値を平均したものである。

Ａ値は、以下の式で定義した。
Ａ値＝−０．５３３３×ｔ²＋０．３９０７×ｔ＋０．９４５（ｔ：板厚）

なお、実施例２以下も、上記記号及び式に従うものである。

実験Ｎｏ．１〜５は、Ｓｎ量を変更したものである。表１から、本発明の範囲内のＳｎ量で、優れた磁束密度の異方性：Ｂ₅₀(L)／Ｂ₅₀(C)が得られていることと、また、Ｓｎ量の増加に伴い、Ｌ方向の磁束密度Ｂ₅₀(L)が改善されていることが分かる。

実験Ｎｏ．６〜１０は、Ａｌ量を変更したものである。Ａｌ量が多くなると，磁束密度の異方性：Ｂ₅₀(C)／Ｂ50(X)が低下する。つまり、Ａｌ量の増大により、磁束密度の異方性の確保が難しくなる傾向にあることが分かる。

本発明は、Ａｌ量が多い、即ち、磁気特性の異方性を確保することが困難となる領域で、分割コア用の無方向性電磁鋼板を提供するものである。また、Ａｌ量が本発明の範囲内にあれば，優れた高周波鉄損Ｗ_10/800が得られていることが分かる。

（実施例２）
質量％で、Ｃ：０．００３％、Ｓｉ：３％、Ｍｎ：０．１５％、Ａｌ：１．５％、Ｓ：０．０００１％、Ｎ：０．００１０％、Ｓｎ：０．０５％を含むインゴットを１０５０℃に加熱し、表２に示す各種板厚の熱延板を製造した。次に、熱延板を、Ｎ₂雰囲気中で、１１５０℃で６０秒均熱し、熱延板に焼鈍を施し、その後、冷間圧延を施し、表２に示す板厚の冷延板を製造した。

次いで、再結晶焼鈍を、２０％Ｈ₂＋８０％Ｎ₂雰囲気中、１１００℃で１０秒均熱して行なった。加熱は、ラジアントチューブを用い、２０℃／秒の加熱速度で昇温した。平均結晶粒径は、１５０μｍであった。得られた結果を、表２に示す。

実験Ｎｏ．１〜６は、熱延板の板厚を調整したが、冷延板の板厚を固定し、磁気特性に及ぼす冷延率（圧下率）の影響を調査したものである。表２に示すように、冷延率が本発明の範囲内にあれば、優れた磁束密度の異方性が得られている。

実験Ｎｏ．７〜１２は、熱延板の板厚を固定し、冷延板の板厚を変更したものである。冷延板の板厚（即ち、製品板厚）が、本発明の範囲内にあれば、優れた高周波鉄損Ｗ_10/800が得られ、また、冷延率が、本発明の範囲内にあれば、優れた磁束密度の異方性が得られている。冷延率が、本発明の範囲を超えると、Ｂ₅₀(L)が大きく劣化する。

また，冷延板の板厚は、製品板の板厚と見なしてよいが、板厚が薄くなると、異方性Ｂ₅₀(C)／Ｂ₅₀(X)が減少すること、特に、０．３２ｍｍから０．３０ｍｍにかけて、この異方性が著しく減少することが分かる。

なお，０．３５ｍｍ厚（実験Ｎｏ．７）と０．３２ｍｍ厚（実験Ｎｏ．８）については、前記式（１）で定義するＡ値の板厚範囲を外れるものであるが、強引に、その板厚を代入して求めた値を、Ａ値として示してある。この二次曲線上のＡ値と、実測したＢ₅₀(C)／Ｂ₅₀(X)を対比すると、板厚の厚い０．３５ｍｍ厚と０．３２ｍｍ厚については、値が大きく乖離し、実測値が大きいことが分かる。即ち、板厚が０．３０ｍｍを超える場合、異方性：Ｂ₅₀(C)／Ｂ₅₀(X)を大きくすることは容易であることが分かる。

しかし、本発明は、特に、磁束密度の異方性の急激な減少が避けられない０．３０ｍｍ以下の薄い板厚領域において、敢えて、磁束密度の異方性を改善したものである。

（実施例３）
質量%で、Ｃ：０．００２％、Ｓｉ：２．３％、Ｍｎ：０．１７％、Ａｌ：１．８％、Ｓ：０．０００４％、Ｎ：０．００１９％、Ｓｎ：０．１７％を含むスラブを１１５０℃に加熱し、１．３ｍｍ厚の熱延コイルを製造した。その他の成分（不可避的不純物として）を分析すると、Ｃｕ：０．１％、Ｎｉ：０．０５％、Ｃｒ：０．０５％、Ｃａ：０．０００３％、Ｖ：０．００１％、Ｔｉ：０．００１％、Ｎｂ：０．００１％、Ｍｏ：０．００２％、Ｓｂ：０．０００１％であった。

この熱延コイルを、Ｎ₂雰囲気中、１１００℃で１００秒均熱して、焼鈍し、その後、レバース圧延（圧下率８８．５％）で、板厚０．１５ｍｍの冷延板を製造した。次いで，表３に示すように、誘導加熱方式により、各種の昇温速度で、Ｎ₂雰囲気中、室温から１１００℃まで昇温し、その後、５０％Ｈ₂＋５０％Ｎ₂雰囲気中で、１５秒均熱を行った。平均粒径は、２００μｍであった。結果を表３示す。

表３から、昇温速度が上昇すると，磁束密度の異方性が大きく改善されることが分かる。特に、昇温速度が１００℃／秒以上において、従来にない異方性：Ｂ₅₀(C)／Ｂ₅₀(X)が得られていることが分かる。なお、５０００℃/秒を超える昇温速度は、電源などのコスト問題があり、工業的ではない。

前述したように、本発明によれば、モーターやトランスの分割コア用として最適な磁気特性を有し、かつ、利用度の高い無方向性電磁鋼板を提供することができる。したがって、本発明は、無方向性電磁鋼板を素材として用いる電気機器製造産業において利用可能性が大きいものである。

分割コアの打ち抜き態様を示す図である。（ａ）は、分割コアのティース部分をＣ方向（Ｌ方向に９０℃の方向）に設定して打ち抜く態様を示し、（ｂ）は、分割コアのティース部分をＬ方向に設定して打ち抜く態様を示す。

符号の説明

１ 分割コア
２ ティース部分

Claims (7)

1. 質量％で、Ｃ：０．００５％以下、Ｓｉ：２．２〜４％、Ｍｎ：１％以下、Ａｌ：１超〜２％、Ｓｎ：０．００３〜０．２％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純 物からなる熱延板に焼鈍を施した後、冷間圧延を一回施し、次いで、再結晶焼鈍を施して製造した板厚：０．１５〜０．３ｍｍの無方向性電磁鋼板であって、
   （ｉ）平均結晶粒径が４０〜２００μｍの再結晶組織を有し、かつ、
   （ii）圧延方向（Ｌ方向）と９０°の方向（Ｃ方向）の磁束密度Ｂ₅₀(C)と、圧延方向（Ｌ方向）と４５°の方向（Ｘ方向）の磁束密度Ｂ₅₀(X)が、下記式（１）を満たす磁気特性を有する
   ことを特徴とする分割コア用無方向性電磁鋼板。
   Ｂ₅₀(C)／Ｂ₅₀(X)≧−０．５３３３×ｔ^２＋０．３９０７×ｔ＋０．９４５ （１）
   ここで、ｔ：板厚（ｍｍ）
2. 前記磁気特性において、圧延方向（Ｌ方向）の磁束密度Ｂ₅₀(L)が、下記式（２）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の分割コア用無方向性電磁鋼板。
   Ｂ₅₀(L)／Bs≧０．８２ （２）
   ここで、Ｂs：飽和磁束密度
3. 前記磁気特性において、鉄損Ｗ_10／800が４０Ｗ／ｋｇ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の分割コア用無方向性電磁鋼板。
4. 前記冷間圧延が、レバース圧延であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の分割コア用無方向性電磁鋼板。
5. 前記冷間圧延において、圧下率が７５〜８９％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の分割コア用無方向性電磁鋼板。
6. 前記再結晶焼鈍において、昇温速度が１００〜５０００℃／秒であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の分割コア用無方向性電磁鋼板。
7. 前記熱延板の焼鈍温度が９００℃超であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の分割コア用無方向性電磁鋼板。

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