JP7415136B2 - 無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、無方向性電磁鋼板の製造方法に関する。
無方向性電磁鋼板は、例えばモータの鉄心に使用され、無方向性電磁鋼板には、その板面に平行なすべての方向の平均（以下、「板面内の全周平均（全方向平均）」ということがある）において優れた磁気特性、例えば低鉄損及び高磁束密度が要求される。これまで種々の技術が提案されているが、板面内の全方向において十分な磁気特性を得ることは困難である。例えば、板面内のある特定の方向で十分な磁気特性が得られるとしても、他の方向では十分な磁気特性が得られないことがある。
本発明は前述の問題点を鑑み、全周平均（全方向平均）で優れた磁気特性を得ることができる無方向性電磁鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。この結果、全方向に対して優れた磁気特性を得ることができる無方向性電磁鋼板の製造には、α－γ変態系の化学組成を前提とし、熱間圧延時にオーステナイトからフェライトへの変態で組織を微細化し、さらに冷間圧延では従来よりも高い圧下率とし、その後の焼鈍で温度を所定の範囲内に制御して張出再結晶（以下、バルジング）を発生させることによって、通常は発達しにくい｛１００｝結晶粒を発達させやすくすることが重要であることが明らかになった。また、冷間圧延の圧下率を高く設定することにより、焼鈍後にスキンパス圧延を行わなくても｛１００｝結晶粒を発達させやすくすることができ、製造工程を一部省略できることもわかった。
本発明者らは、このような知見に基づいて更に鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
（１）
質量％で、
Ｃ：０．０１０％以下、
Ｓｉ：１．５０％～４．００％、
ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００１％～１．０％、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｎ：０．０１０％以下、
Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ａｕからなる群から選ばれる１種以上：総計で２．５０％～５．００％、
Ｓｎ：０．０００％～０．４００％、
Ｓｂ：０．０００％～０．４００％、
Ｐ：０．０００％～０．４００％、及び
Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｚｎ、及びＣｄからなる群から選ばれる１種以上：総計で０．００００％～０．０１００％を含有し、
Ｍｎ含有量（質量％）を［Ｍｎ］、Ｎｉ含有量（質量％）を［Ｎｉ］、Ｃｏ含有量（質量％）を［Ｃｏ］、Ｐｔ含有量（質量％）を［Ｐｔ］、Ｐｂ含有量（質量％）を［Ｐｂ］、Ｃｕ含有量（質量％）を［Ｃｕ］、Ａｕ含有量（質量％）を［Ａｕ］、Ｓｉ含有量（質量％）を［Ｓｉ］、ｓｏｌ．Ａｌ含有量（質量％）を［ｓｏｌ．Ａｌ］としたときに、以下の（１）式を満たし、
残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有する鋼材に対して熱間圧延を行い、熱間圧延鋼板を得る工程と、
前記熱間圧延鋼板に対して冷間圧延を行い、板厚が０．１５～０．３５ｍｍの冷間圧延鋼板を得る工程と、
前記冷間圧延の後に焼鈍を行う工程と、を有し、
前記熱間圧延時の仕上げ圧延の最終パスをＡｒ１以上の温度で行い、前記冷間圧延は、９３％～９７％の圧下率で行うことを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
（［Ｍｎ］＋［Ｎｉ］＋［Ｃｏ］＋［Ｐｔ］＋［Ｐｂ］＋［Ｃｕ］＋［Ａｕ］）－（［Ｓｉ］＋［ｓｏｌ．Ａｌ］）＞０％ ・・・（１）
質量％で、
Ｃ：０．０１０％以下、
Ｓｉ：１．５０％～４．００％、
ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００１％～１．０％、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｎ：０．０１０％以下、
Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ａｕからなる群から選ばれる１種以上：総計で２．５０％～５．００％、
Ｓｎ：０．０００％～０．４００％、
Ｓｂ：０．０００％～０．４００％、
Ｐ：０．０００％～０．４００％、及び
Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｚｎ、及びＣｄからなる群から選ばれる１種以上：総計で０．００００％～０．０１００％を含有し、
Ｍｎ含有量（質量％）を［Ｍｎ］、Ｎｉ含有量（質量％）を［Ｎｉ］、Ｃｏ含有量（質量％）を［Ｃｏ］、Ｐｔ含有量（質量％）を［Ｐｔ］、Ｐｂ含有量（質量％）を［Ｐｂ］、Ｃｕ含有量（質量％）を［Ｃｕ］、Ａｕ含有量（質量％）を［Ａｕ］、Ｓｉ含有量（質量％）を［Ｓｉ］、ｓｏｌ．Ａｌ含有量（質量％）を［ｓｏｌ．Ａｌ］としたときに、以下の（１）式を満たし、
残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有する鋼材に対して熱間圧延を行い、熱間圧延鋼板を得る工程と、
前記熱間圧延鋼板に対して冷間圧延を行い、板厚が０．１５～０．３５ｍｍの冷間圧延鋼板を得る工程と、
前記冷間圧延の後に焼鈍を行う工程と、を有し、
前記熱間圧延時の仕上げ圧延の最終パスをＡｒ１以上の温度で行い、前記冷間圧延は、９３％～９７％の圧下率で行うことを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
（［Ｍｎ］＋［Ｎｉ］＋［Ｃｏ］＋［Ｐｔ］＋［Ｐｂ］＋［Ｃｕ］＋［Ａｕ］）－（［Ｓｉ］＋［ｓｏｌ．Ａｌ］）＞０％ ・・・（１）
（２）
前記鋼材は、質量％で、
Ｓｎ：０．０２０％～０．４００％、
Ｓｂ：０．０２０％～０．４００％、及び、
Ｐ：０．０２０％～０．４００％からなる群から選ばれる１種以上を含有することを特徴とする上記（１）に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
前記鋼材は、質量％で、
Ｓｎ：０．０２０％～０．４００％、
Ｓｂ：０．０２０％～０．４００％、及び、
Ｐ：０．０２０％～０．４００％からなる群から選ばれる１種以上を含有することを特徴とする上記（１）に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
（３）
前記鋼材は、質量％で、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｚｎ、及びＣｄからなる群から選ばれる１種以上：総計で０．０００５％～０．０１００％を含有することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
前記鋼材は、質量％で、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｚｎ、及びＣｄからなる群から選ばれる１種以上：総計で０．０００５％～０．０１００％を含有することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
（４）
前記焼鈍は、Ａｃ１未満の温度で行うことを特徴とする上記（１）～（３）のいずれかに記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
前記焼鈍は、Ａｃ１未満の温度で行うことを特徴とする上記（１）～（３）のいずれかに記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
本発明によれば、全周特性の優れた磁気特性を得ることができる無方向性電磁鋼板の製造方法を提供することができる。
以下、本発明に実施形態について詳細に説明する。
まず、本発明の実施形態に係る無方向性電磁鋼板及びその製造方法で用いられる鋼材の化学組成について説明する。以下の説明において、無方向性電磁鋼板又は鋼材に含まれる各元素の含有量の単位である「％」は、特に断りがない限り「質量％」を意味する。本実施形態に係る無方向性電磁鋼板及び鋼材は、フェライト－オーステナイト変態（以下、α－γ変態）が生じ得る化学組成であって、Ｃ：０．０１０％以下、Ｓｉ：１．５０％～４．００％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００１％～１．０％、Ｓ：０．０１０％以下、Ｎ：０．０１０％以下、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ａｕからなる群から選ばれる１種以上：総計で２．５０％～５．００％、Ｓｎ：０．０００％～０．４００％、Ｓｂ：０．０００％～０．４００％、Ｐ：０．０００％～０．４００％、及びＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｚｎ、及びＣｄからなる群から選ばれる１種以上：総計で０．００００％～０．０１００％を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有する。さらに、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｓｉおよびｓｏｌ．Ａｌの含有量が後述する所定の条件を満たす。不純物としては、鉱石やスクラップ等の原材料に含まれるもの、製造工程において含まれるもの、が例示される。
（Ｃ：０．０１０％以下）
Ｃは、鉄損を高めたり、磁気時効を引き起こしたりする。従って、Ｃ含有量は低ければ低いほどよい。このような現象は、Ｃ含有量が０．０１０％超で顕著である。このため、Ｃ含有量は０．０１０％以下とする。Ｃ含有量の低減は、板面内の全方向における磁気特性の均一な向上にも寄与する。なお、Ｃ含有量の下限は特に限定しないが、精錬時の脱炭処理のコストを踏まえ、０．０００５％以上とすることが好ましい。
Ｃは、鉄損を高めたり、磁気時効を引き起こしたりする。従って、Ｃ含有量は低ければ低いほどよい。このような現象は、Ｃ含有量が０．０１０％超で顕著である。このため、Ｃ含有量は０．０１０％以下とする。Ｃ含有量の低減は、板面内の全方向における磁気特性の均一な向上にも寄与する。なお、Ｃ含有量の下限は特に限定しないが、精錬時の脱炭処理のコストを踏まえ、０．０００５％以上とすることが好ましい。
（Ｓｉ：１．５０％～４．００％）
Ｓｉは、電気抵抗を増大させて、渦電流損を減少させ、鉄損を低減したり、降伏比を増大させて、鉄心への打ち抜き加工性を向上したりする。Ｓｉ含有量が１．５０％未満では、これらの作用効果を十分に得られない。従って、Ｓｉ含有量は１．５０％以上とする。一方、Ｓｉ含有量が４．００％超では、磁束密度が低下したり、硬度の過度な上昇により打ち抜き加工性が低下したり、冷間圧延が困難になったりする。従って、Ｓｉ含有量は４．００％以下とする。
Ｓｉは、電気抵抗を増大させて、渦電流損を減少させ、鉄損を低減したり、降伏比を増大させて、鉄心への打ち抜き加工性を向上したりする。Ｓｉ含有量が１．５０％未満では、これらの作用効果を十分に得られない。従って、Ｓｉ含有量は１．５０％以上とする。一方、Ｓｉ含有量が４．００％超では、磁束密度が低下したり、硬度の過度な上昇により打ち抜き加工性が低下したり、冷間圧延が困難になったりする。従って、Ｓｉ含有量は４．００％以下とする。
（ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００１％～１．０％）
ｓｏｌ．Ａｌは、電気抵抗を増大させて、渦電流損を減少させ、鉄損を低減する。ｓｏｌ．Ａｌは、飽和磁束密度に対する磁束密度Ｂ５０の相対的な大きさの向上にも寄与する。ここで、磁束密度Ｂ５０とは、５０００Ａ／ｍの磁場における磁束密度である。ｓｏｌ．Ａｌ含有量が０．０００１％未満では、これらの作用効果を十分に得られない。また、Ａｌには製鋼での脱硫促進効果もある。従って、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は０．０００１％以上とする。一方、ｓｏｌ．Ａｌ含有量が１．０％超では、磁束密度が低下したり、降伏比を低下させて、打ち抜き加工性を低下させたりする。従って、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は１．０％以下とする。
ｓｏｌ．Ａｌは、電気抵抗を増大させて、渦電流損を減少させ、鉄損を低減する。ｓｏｌ．Ａｌは、飽和磁束密度に対する磁束密度Ｂ５０の相対的な大きさの向上にも寄与する。ここで、磁束密度Ｂ５０とは、５０００Ａ／ｍの磁場における磁束密度である。ｓｏｌ．Ａｌ含有量が０．０００１％未満では、これらの作用効果を十分に得られない。また、Ａｌには製鋼での脱硫促進効果もある。従って、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は０．０００１％以上とする。一方、ｓｏｌ．Ａｌ含有量が１．０％超では、磁束密度が低下したり、降伏比を低下させて、打ち抜き加工性を低下させたりする。従って、ｓｏｌ．Ａｌ含有量は１．０％以下とする。
（Ｓ：０．０１０％以下）
Ｓは、必須元素ではなく、例えば鋼中に不純物として含有される。Ｓは、微細なＭｎＳの析出により、焼鈍における再結晶及び結晶粒の成長を阻害する。従って、Ｓ含有量は低ければ低いほどよい。このような再結晶及び結晶粒成長の阻害による鉄損の増加および磁束密度の低下は、Ｓ含有量が０．０１０％超で顕著である。このため、Ｓ含有量は０．０１０％以下とする。なお、Ｓ含有量の下限は特に限定しないが、精錬時の脱硫処理のコストを踏まえ、０．０００３％以上とすることが好ましい。
Ｓは、必須元素ではなく、例えば鋼中に不純物として含有される。Ｓは、微細なＭｎＳの析出により、焼鈍における再結晶及び結晶粒の成長を阻害する。従って、Ｓ含有量は低ければ低いほどよい。このような再結晶及び結晶粒成長の阻害による鉄損の増加および磁束密度の低下は、Ｓ含有量が０．０１０％超で顕著である。このため、Ｓ含有量は０．０１０％以下とする。なお、Ｓ含有量の下限は特に限定しないが、精錬時の脱硫処理のコストを踏まえ、０．０００３％以上とすることが好ましい。
（Ｎ：０．０１０％以下）
ＮはＣと同様に、磁気特性を劣化させるので、Ｎ含有量は低ければ低いほどよい。したがって、Ｎ含有量は０．０１０％以下とする。なお、Ｎ含有量の下限は特に限定しないが、精錬時の脱窒処理のコストを踏まえ、０．００１０％以上とすることが好ましい。
ＮはＣと同様に、磁気特性を劣化させるので、Ｎ含有量は低ければ低いほどよい。したがって、Ｎ含有量は０．０１０％以下とする。なお、Ｎ含有量の下限は特に限定しないが、精錬時の脱窒処理のコストを踏まえ、０．００１０％以上とすることが好ましい。
（Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ａｕからなる群から選ばれる１種以上：総計で２．５０％～５．００％）
これらの元素は、α－γ変態を生じさせるために必要な元素であることから、これらの元素の少なくとも１種を総計で２．５０％以上含有させる必要がある。一方で、総計で５．００％を超えると、コスト高となり、磁束密度が低下する場合もある。したがって、これらの元素の少なくとも１種を総計で５．００％以下とする。
これらの元素は、α－γ変態を生じさせるために必要な元素であることから、これらの元素の少なくとも１種を総計で２．５０％以上含有させる必要がある。一方で、総計で５．００％を超えると、コスト高となり、磁束密度が低下する場合もある。したがって、これらの元素の少なくとも１種を総計で５．００％以下とする。
また、α－γ変態が生じ得る条件として、さらに以下の条件を満たしているものとする。つまり、Ｍｎ含有量（質量％）を［Ｍｎ］、Ｎｉ含有量（質量％）を［Ｎｉ］、Ｃｏ含有量（質量％）を［Ｃｏ］、Ｐｔ含有量（質量％）を［Ｐｔ］、Ｐｂ含有量（質量％）を［Ｐｂ］、Ｃｕ含有量（質量％）を［Ｃｕ］、Ａｕ含有量（質量％）を［Ａｕ］、Ｓｉ含有量（質量％）を［Ｓｉ］、ｓｏｌ．Ａｌ含有量（質量％）を［ｓｏｌ．Ａｌ］としたときに、質量％で、以下の（１）式を満たすものとする。
（［Ｍｎ］＋［Ｎｉ］＋［Ｃｏ］＋［Ｐｔ］＋［Ｐｂ］＋［Ｃｕ］＋［Ａｕ］）－（［Ｓｉ］＋［ｓｏｌ．Ａｌ］）＞０％ ・・・（１）
（［Ｍｎ］＋［Ｎｉ］＋［Ｃｏ］＋［Ｐｔ］＋［Ｐｂ］＋［Ｃｕ］＋［Ａｕ］）－（［Ｓｉ］＋［ｓｏｌ．Ａｌ］）＞０％ ・・・（１）
前述の（１）式を満たさない場合には、α－γ変態が生じないため、磁束密度が低くなる。
（Ｓｎ：０．０００％～０．４００％、Ｓｂ：０．０００％～０．４００％、Ｐ：０．０００％～０．４００％）
ＳｎやＳｂは冷間圧延、再結晶後の集合組織を改善して、その磁束密度を向上させる。そのため、これらの元素を必要に応じて含有させてもよいが、過剰に含まれると鋼を脆化させる。したがって、Ｓｎ含有量、Ｓｂ含有量はいずれも０．４００％以下とする。また、Ｐは再結晶後の鋼板の硬度を確保するために含有させてもよいが、過剰に含まれると鋼の脆化を招く。したがって、Ｐ含有量は０．４００％以下とする。以上のように磁気特性等のさらなる効果を付与する場合には、０．０２０％～０．４００％のＳｎ、０．０２０％～０．４００％のＳｂ、及び０．０２０％～０．４００％のＰからなる群から選ばれる１種以上を含有することが好ましい。
ＳｎやＳｂは冷間圧延、再結晶後の集合組織を改善して、その磁束密度を向上させる。そのため、これらの元素を必要に応じて含有させてもよいが、過剰に含まれると鋼を脆化させる。したがって、Ｓｎ含有量、Ｓｂ含有量はいずれも０．４００％以下とする。また、Ｐは再結晶後の鋼板の硬度を確保するために含有させてもよいが、過剰に含まれると鋼の脆化を招く。したがって、Ｐ含有量は０．４００％以下とする。以上のように磁気特性等のさらなる効果を付与する場合には、０．０２０％～０．４００％のＳｎ、０．０２０％～０．４００％のＳｂ、及び０．０２０％～０．４００％のＰからなる群から選ばれる１種以上を含有することが好ましい。
（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｚｎ、及びＣｄからなる群から選ばれる１種以上：総計で０．００００％～０．０１００％）
Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｚｎ及びＣｄは、溶鋼の鋳造時に溶鋼中のＳと反応して硫化物若しくは酸硫化物又はこれらの両方の析出物を生成する。以下、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｚｎ及びＣｄを総称して「粗大析出物生成元素」ということがある。粗大析出物生成元素の析出物の粒径は１μｍ～２μｍ程度であり、ＭｎＳ、ＴｉＮ、ＡｌＮ等の微細析出物の粒径（１００ｎｍ程度）よりはるかに大きい。このため、これら微細析出物は粗大析出物生成元素の析出物に付着し、焼鈍における再結晶及び結晶粒の成長を阻害しにくくなる。これらの作用効果を十分に得るためには、これらの元素の総計が０．０００５％以上であることが好ましい。但し、これらの元素の総計が０．０１００％を超えると、硫化物若しくは酸硫化物又はこれらの両方の総量が過剰となり、焼鈍における再結晶及び結晶粒の成長が阻害される。従って、粗大析出物生成元素の含有量は総計で０．０１００％以下とする。
Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｚｎ及びＣｄは、溶鋼の鋳造時に溶鋼中のＳと反応して硫化物若しくは酸硫化物又はこれらの両方の析出物を生成する。以下、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｚｎ及びＣｄを総称して「粗大析出物生成元素」ということがある。粗大析出物生成元素の析出物の粒径は１μｍ～２μｍ程度であり、ＭｎＳ、ＴｉＮ、ＡｌＮ等の微細析出物の粒径（１００ｎｍ程度）よりはるかに大きい。このため、これら微細析出物は粗大析出物生成元素の析出物に付着し、焼鈍における再結晶及び結晶粒の成長を阻害しにくくなる。これらの作用効果を十分に得るためには、これらの元素の総計が０．０００５％以上であることが好ましい。但し、これらの元素の総計が０．０１００％を超えると、硫化物若しくは酸硫化物又はこれらの両方の総量が過剰となり、焼鈍における再結晶及び結晶粒の成長が阻害される。従って、粗大析出物生成元素の含有量は総計で０．０１００％以下とする。
次に、本実施形態に係る無方向性電磁鋼板の集合組織について説明する。製造方法の詳細については後述するが、本実施形態に係る無方向性電磁鋼板はα－γ変態が生じ得る化学組成であり、冷間圧延での圧下率を通常よりも高い９３～９７％として組織を微細化することによって｛１００｝結晶粒が成長した組織となる。これにより、本実施形態に係る無方向性電磁鋼板は例えば｛１００｝＜０１１＞方位の集積強度が５以上となり、圧延方向に対して４５°方向の磁束密度Ｂ５０が特に高くなる。このように特定の方向で磁束密度が高くなるが、全体的に全方向平均で高い磁束密度が得られる。｛１００｝＜０１１＞方位の集積強度が５未満になると、磁束密度を低下させる｛１１１｝＜１１２＞方位の集積強度が高くなり、全体的に磁束密度が低下してしまう。
｛１００｝＜０１１＞方位の集積強度は、Ｘ線回折法又は電子線後方散乱回折（electron backscatter diffraction：ＥＢＳＤ）法により測定することができる。Ｘ線及び電子線の試料からの反射角等が結晶方位毎に異なるため、ランダム方位試料を基準にしてこの反射強度等で結晶方位強度を求めることができる。
次に、本実施形態に係る無方向性電磁鋼板の磁気特性について説明する。磁気特性を調べる際には、本実施形態に係る無方向性電磁鋼板に対して、さらに８００℃で２時間の条件で焼鈍を施した後に磁束密度を測定する。この無方向性電磁鋼板は、圧延方向となす角度のうち小さい方の角度が４５°となる２つの方向において、磁気特性が最も優れる。一方、圧延方向となす角度が０°、９０°の２つの方向において、磁気特性が最も劣る。ここで、当該４５°は、理論的な値であり、実際の製造に際しては４５°に一致させることが容易でない場合がある。したがって、理論的には、磁気特性が最も優れる方向が、圧延方向となす角度のうち小さい方の角度が４５°となる２つの方向であれば、実際の無方向性電磁鋼板においては、当該４５°は、（厳密に）４５°に一致していないものも含むものとする。このことは、当該０°、９０°においても同じである。また、理論的には、磁気特性が最も優れる２つの方向の磁気特性は同じになるが、実際の製造に際しては当該２つの方向の磁気特性を同じにすることが容易でない場合がある。したがって、理論的には、磁気特性が最も優れる２つの方向の磁気特性が同じであれば、当該同じは、（厳密に）同じでないものも含むものとする。このことは、磁気特性が最も劣る２つの方向においても同じである。尚、以上の角度は、時計回りおよび反時計回りの何れの向きの角度も正の値を有するものとして表記したものである。時計回りの方向を負の方向とし、反時計回りの方向を正の方向とする場合、前述した圧延方向となす角度のうち小さい方の角度が４５°となる２つの方向は、前述した圧延方向となす角度のうち絶対値の小さい方の角度が４５°、－４５°となる２つの方向となる。また、前述した圧延方向となす角度のうち小さい方の角度が４５°となる２つの方向は、圧延方向となす角度が４５°、１３５°となる２つの方向とも表記できる。本実施形態において磁束密度を測定すると、圧延方向に対して４５°方向の磁束密度Ｂ５０が１．８Ｔ以上となる。なお、圧延方向に対して４５°方向の磁束密度が高いものの、全周平均（全方向平均）でも高い磁束密度が得られる。
磁束密度の測定は、圧延方向に対して４５°、０°方向等から５５ｍｍ角の試料を切り出し，単板磁気測定装置を用いて行うことができる。
次に、本実施形態に係る無方向性電磁鋼板の製造方法について説明する。本実施形態では、熱間圧延、冷間圧延、および焼鈍を行う。
まず、上述した鋼材を加熱し、熱間圧延を施す。鋼材は、例えば通常の連続鋳造によって製造されるスラブである。熱間圧延の粗圧延および仕上げ圧延はγ域（Ａｒ１以上）の温度で行う。つまり、仕上げ圧延の仕上温度がＡｒ１以上となるように熱間圧延を行う。これにより、その後の冷却によってオーステナイトからフェライトへ変態することにより組織は微細化する。微細化された状態でその後冷間圧延を施すと、張出再結晶（以下、バルジング）が発生しやすく、通常は成長しにくい｛１００｝結晶粒を成長させやすくすることができる。
その後、熱間圧延板焼鈍は行わずに巻き取り、酸洗を経て、熱間圧延鋼板に対して冷間圧延を行う。ここで、圧下率が高いほどその後のバルジングによって｛１００｝結晶粒が成長しやすくなるため、冷間圧延では圧下率を９３％～９７％とする。このような高い圧下率で冷間圧延を行うため、その後の焼鈍でバルジングが発生し、｛１００｝結晶粒が成長しやすくなる。また、９３％～９７％という高い圧下率で冷間圧延を行うため、焼鈍後にスキンパス圧延を行わなくても成長しづらい｛１００｝結晶粒を増えやすくすることができ、さらにスキンパス圧延のような冷間圧延の工程を省略でき、工程を簡略化することができる。
但し、圧下率が９７％を超えると、熱間圧延鋼板の板厚を過剰に大きくする必要があるため、熱間圧延鋼板の巻取りが困難になる。また、圧下率が９３％未満では、１回の冷間圧延ではバルジングの発生が不十分となり、その後、スキンパス圧延等の工程を追加する必要が生じてしまう。本実施形態のような９３％～９７％という高い圧下率は、例えばリバース圧延機を用いる、もしくはリバース圧延機とタンデム圧延機との両方を用いることによって実現できる。
冷間圧延が終了すると、続いて焼鈍を行う。本実施形態では、オーステナイトへ変態しない温度で焼鈍を行う。つまり、焼鈍の温度をＡｃ１未満とすることが好ましい。このように焼鈍を行うことによってバルジングが生じ、｛１００｝結晶粒が成長しやすくなる。また、焼鈍の時間は、５～６０秒とすることが好ましい。
以上のように本実施形態に係る無方向性電磁鋼板を製造することができる。
次に、本発明の実施形態に係る無方向性電磁鋼板の製造方法について、実施例を示しながら具体的に説明する。以下に示す実施例は、本発明の実施形態に係る無方向性電磁鋼板の製造方法のあくまでも一例にすぎず、本発明に係る無方向性電磁鋼板の製造方法が下記の例に限定されるものではない。
（第１の実施例）
溶鋼を鋳造することにより、以下の表１に示す成分のインゴットを作製した。ここで、式左辺とは、前述の（１）式の左辺の値を表している。その後、作製したインゴットを１１５０℃まで加熱して熱間圧延を行い、板厚が表１に記載の値となるように圧延した。そして、仕上げ圧延終了後に水冷し熱間圧延鋼板を巻き取った。この時の仕上げ圧延の最終パスの段階での温度（仕上温度）は８００℃であり、Ａｒ１よりも高い温度であった。また、巻き取り時の巻取り温度は５００℃とした。
溶鋼を鋳造することにより、以下の表１に示す成分のインゴットを作製した。ここで、式左辺とは、前述の（１）式の左辺の値を表している。その後、作製したインゴットを１１５０℃まで加熱して熱間圧延を行い、板厚が表１に記載の値となるように圧延した。そして、仕上げ圧延終了後に水冷し熱間圧延鋼板を巻き取った。この時の仕上げ圧延の最終パスの段階での温度（仕上温度）は８００℃であり、Ａｒ１よりも高い温度であった。また、巻き取り時の巻取り温度は５００℃とした。
次に、熱間圧延鋼板において酸洗によりスケールを除去し、表１に記載の圧下率で冷間圧延を行った。そして、無酸化雰囲気中でＡｃ１よりも低い８００℃まで加熱して焼鈍を行った。
さらに、磁気特性を調べるために、上記焼鈍の後に５５ｍｍ角試料を採取し、８００℃で２時間の歪取焼鈍を行い、磁束密度Ｂ５０を測定した。測定試料は５５ｍｍ角の試料を圧延方向に０°と４５°の２種類の方向に採取した。そして、この２種類の試料を測定し、圧延方向に対して、４５°方向の値を４５°方向の磁束密度Ｂ５０とし、圧延方向に対して、０°、４５°、９０°、１３５°の平均値を磁束密度Ｂ５０の全周平均とした。
表１中の下線は、本発明の範囲から外れた条件を示している。発明例であるＮｏ．１０１～Ｎｏ．１１２は、４５°方向及び全周平均共に磁束密度Ｂ５０は良好な値であった。一方、比較例であるＮｏ．１１３、Ｎｏ．１１４は冷間圧延の圧下率が低いため、バルジングを起こしにくく、磁気特性が悪かった。また、比較例であるＮｏ．１１５は、磁気特性はよいものの、熱間圧延鋼板が８ｍｍという厚さで熱間圧延での巻き取りや後工程での処理が非常に困難であった。また、比較例Ｎｏ．１１６は、熱間圧延後の厚みは薄かったが、鋼板が薄くなりすぎたため、途中で割れて試験を中断した。
（第２の実施例）
溶鋼を鋳造することにより、以下の表２に示す成分のインゴットを作製した。ここで、式左辺とは、前述の（１）式の左辺の値を表している。その後、作製したインゴットを１１５０℃まで加熱して熱間圧延を行い、板厚が３．０ｍｍになるように圧延した。そして、仕上げ圧延終了後に水冷し熱間圧延鋼板を巻き取った。この時の仕上げ圧延の最終パスの段階での温度（仕上温度）は８００℃であり、Ａｒ１よりも高い温度であった。また、巻き取り時の巻取り温度は５００℃とした。
溶鋼を鋳造することにより、以下の表２に示す成分のインゴットを作製した。ここで、式左辺とは、前述の（１）式の左辺の値を表している。その後、作製したインゴットを１１５０℃まで加熱して熱間圧延を行い、板厚が３．０ｍｍになるように圧延した。そして、仕上げ圧延終了後に水冷し熱間圧延鋼板を巻き取った。この時の仕上げ圧延の最終パスの段階での温度（仕上温度）は８００℃であり、Ａｒ１よりも高い温度であった。また、巻き取り時の巻取り温度は５００℃とした。
次に、熱間圧延鋼板において酸洗によりスケールを除去し、９５％の圧下率で板厚が０．１５ｍｍになるまで冷間圧延を行った。そして、無酸化雰囲気中でＡｃ１よりも低い８００℃まで加熱して焼鈍を行った。
さらに、磁気特性を調べるために、上記焼鈍の後に５５ｍｍ角試料を採取し、８００℃で２時間の歪取焼鈍を行い、磁束密度Ｂ５０と鉄損Ｗ１０／４００を測定した。磁束密度Ｂ５０に関しては第１の実施例と同様の手順で測定した。一方で鉄損Ｗ１０／４００は、最大磁束密度が１．０Ｔになるように４００Ｈｚの交流磁場をかけた時に試料に生じる全周平均のエネルギーロス（Ｗ／ｋｇ）として測定した。測定結果を表３に示す。
Ｎｏ．２０１～Ｎｏ．２１４は全て発明例であり、いずれも打ち抜き精度、浮上り量、磁気特性が良好であった。特に、Ｎｏ．２０２～Ｎｏ．２０４はＮｏ．２０１、Ｎｏ．２０５～Ｎｏ．２１４よりも磁束密度Ｂ５０が高く、Ｎｏ．２０５～Ｎｏ．２１４はＮｏ．２０１～Ｎｏ．２０４よりも鉄損Ｗ１０／４００が低かった。
Claims (4)
- 質量％で、
Ｃ：０．０１０％以下、
Ｓｉ：１．５０％～４．００％、
ｓｏｌ．Ａｌ：０．０００１％～１．０％、
Ｓ：０．０１０％以下、
Ｎ：０．０１０％以下、
Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐｔ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ａｕからなる群から選ばれる１種以上：総計で２．５０％～５．００％、
Ｓｎ：０．０００％～０．４００％、
Ｓｂ：０．０００％～０．４００％、
Ｐ：０．０００％～０．４００％、及び
Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｚｎ、及びＣｄからなる群から選ばれる１種以上：総計で０．００００％～０．０１００％を含有し、
Ｍｎ含有量（質量％）を［Ｍｎ］、Ｎｉ含有量（質量％）を［Ｎｉ］、Ｃｏ含有量（質量％）を［Ｃｏ］、Ｐｔ含有量（質量％）を［Ｐｔ］、Ｐｂ含有量（質量％）を［Ｐｂ］、Ｃｕ含有量（質量％）を［Ｃｕ］、Ａｕ含有量（質量％）を［Ａｕ］、Ｓｉ含有量（質量％）を［Ｓｉ］、ｓｏｌ．Ａｌ含有量（質量％）を［ｓｏｌ．Ａｌ］としたときに、以下の（１）式を満たし、
残部がＦｅおよび不純物からなる化学組成を有する鋼材に対して熱間圧延を行い、熱間圧延鋼板を得る工程と、
前記熱間圧延鋼板に対して冷間圧延を行い、板厚が０．１５～０．３５ｍｍの冷間圧延鋼板を得る工程と、
前記冷間圧延の後に焼鈍を行う工程と、を有し、
前記熱間圧延時の仕上げ圧延の最終パスをＡｒ１以上の温度で行い、前記冷間圧延は、９３％～９７％の圧下率で行うことを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
（［Ｍｎ］＋［Ｎｉ］＋［Ｃｏ］＋［Ｐｔ］＋［Ｐｂ］＋［Ｃｕ］＋［Ａｕ］）－（［Ｓｉ］＋［ｓｏｌ．Ａｌ］）＞０％ ・・・（１） - 前記鋼材は、質量％で、
Ｓｎ：０．０２０％～０．４００％、
Ｓｂ：０．０２０％～０．４００％、及び、
Ｐ：０．０２０％～０．４００％からなる群から選ばれる１種以上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の製造方法。 - 前記鋼材は、質量％で、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｚｎ、及びＣｄからなる群から選ばれる１種以上：総計で０．０００５％～０．０１００％を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
- 前記焼鈍は、Ａｃ１未満の温度で行う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の製造方法。
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