WO2019117096A1 - 複層型電磁鋼板 - Google Patents

複層型電磁鋼板 Download PDF

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WO2019117096A1
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steel sheet
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善彰 財前
尾田　善彦
多津彦 平谷
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Ｊｆｅスチール株式会社
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    • H01F1/14766—Fe-Si based alloys
    • H01F1/14775—Fe-Si based alloys in the form of sheets

Definitions

  • the present invention relates to a multilayer electromagnetic steel sheet, and more particularly, to a multilayer electromagnetic steel sheet in which low-frequency iron loss and high magnetic flux density are compatible.
  • Motors for hybrid electric vehicles and vacuum cleaners are driven in a high frequency range of 400 Hz to 2 kHz from the viewpoint of downsizing and high efficiency. Therefore, a non-oriented electrical steel sheet used as a core material of such a motor is required to have a high magnetic flux density and a low high frequency core loss.
  • Patent Document 1 proposes an electromagnetic steel sheet having a concentration gradient of Si in the thickness direction and having a higher Si concentration on the surface of the steel sheet than in the central portion of the thickness of the steel sheet.
  • the Si concentration in the central portion of the plate thickness is 3.4% or more
  • surface layer portions having a Si concentration of 5 to 8% by mass are provided on both surfaces of the steel plate.
  • the thickness of the surface layer portion is 10% or more of the plate thickness.
  • This invention is made in view of the said situation, and an object of this invention is to provide the multilayer electromagnetic steel sheet which made the low-frequency core loss and the high magnetic flux density make compatible.
  • the present inventors appropriately control the Si concentration difference between the surface layer portion and the inner layer portion of the steel sheet to reduce high frequency iron loss, and It has been found that it is important to add one or more selected from the group consisting of Sb.
  • the present invention has been made based on the above-described findings, and the summary of the invention is as follows.
  • a multilayer electromagnetic steel sheet comprising an inner layer portion and surface layer portions provided on both sides of the inner layer portion,
  • the surface layer is, by mass%, Si: 2.5 to 6.0%, and P: 0.01 to 0.1%, Sn: 0.001 to 0.1%, and Sb: 0.001 to 0.1% Containing one or more of It has a component composition in which the balance is Fe and unavoidable impurities,
  • the inner layer portion is, by mass%, Si: 1.5 to 5.0%, and P: 0.01 to 0.1%, Sn: 0.001 to 0.1%, and Sb: 0.001 to 0.1%.
  • the Si content in the surface layer portion The difference between the Si content in [Si] 1 and the Si content in the inner layer portion: [Si] 0 ([Si] 1- [Si] 0 ), ⁇ Si is 0.5 to 4.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a structure of a multilayer electromagnetic steel sheet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view showing an example of the Si content profile in the thickness direction of the multilayer electromagnetic steel sheet.
  • the vertical axis in FIG. 2 indicates the position in the thickness direction, where 0 represents one surface of the multilayer electromagnetic steel sheet, and t represents the other surface of the multilayer electromagnetic steel sheet.
  • the multilayer electromagnetic steel sheet 1 (hereinafter sometimes referred to simply as “steel sheet”) of the present invention comprises an inner layer portion 10 and surface layer portions 20 provided on both sides of the inner layer portion 10.
  • the surface layer 20 and the inner layer 10 have different Si contents.
  • the Si content may change continuously in the thickness direction of the steel plate (FIG. 2 (a)) or may change stepwise (FIG. 2 (b)).
  • the Si content changes stepwise, the Si content can be changed in any two or more stages.
  • the “surface layer portion” refers to the surface layer portions provided on the surfaces on both sides of the multilayer electromagnetic steel sheet. Therefore, in the present invention, both the first surface layer portion provided on one surface of the multi-layered electromagnetic steel sheet and the second surface layer portion provided on the other surface satisfy the conditions described below.
  • a portion in which the Si content is higher than the average value of the Si content in the entire thickness of the steel sheet is defined as a “surface layer portion”, and a portion in which the Si content is lower than the average value is defined as an “inner layer portion”.
  • the portion made of the high Si material is usually The surface layer portion and the portion made of the low Si material become the inner layer portion. In that case, the amount of Si in the surface layer portion is substantially constant, and the amount of Si in the inner layer portion is also substantially constant.
  • both the first surface layer portion provided on one surface of the multi-layered magnetic steel sheet and the second surface layer portion provided on the other surface have the component compositions described below.
  • the component composition of the first surface layer portion and the component composition of the second surface layer portion may be the same, but both may be different.
  • content of the element in a surface layer part shall refer to the average content of the said element in one surface layer part here.
  • Si 2.5 to 6.0% Si is an element having the function of increasing the electrical resistance of the steel plate and reducing the eddy current loss. If the Si content ([Si] 1 ) in the surface layer portion is less than 2.5%, the eddy current loss can not be effectively reduced. Therefore, the Si content in the surface layer portion is 2.5% or more, preferably 3.0% or more, and more preferably 3.5% or more. On the other hand, when the Si content in the surface layer portion exceeds 6.0%, the magnetic flux density decreases due to the decrease in saturation magnetization. Therefore, the Si content in the surface layer portion is 6.0% or less, preferably less than 5.5%, and more preferably 5.0% or less.
  • the average Si content in the first surface layer is 2.5 to 6.0%
  • the average Si content in the second surface layer is 2.5 to 6.0%
  • the average Si content in the first surface layer portion and the average Si content in the second surface layer portion may be the same or different. Similar definitions apply to other elements.
  • the component composition of the surface layer is further selected from the group consisting of P: 0.01 to 0.1%, Sn: 0.001 to 0.1%, and Sb: 0.001 to 0.1%. Or 2 or more.
  • P 0.01 to 0.1%
  • the texture can be greatly improved, the magnetic flux density can be improved, and the hysteresis loss can be reduced.
  • P the P content is made 0.01% or more in order to obtain the above effect.
  • the P content exceeds 0.1%, in addition to the effect being saturated, the productivity is lowered and the cost is increased. Therefore, the P content is 0.1% or less.
  • Sn 0.001 to 0.1% Similar to P, by adding Sn, the texture can be greatly improved, the magnetic flux density can be improved, and the hysteresis loss can be reduced. In the case of adding Sn, the Sn content is set to 0.001% or more in order to obtain the above effect. On the other hand, when the Sn content exceeds 0.1%, in addition to the effect being saturated, the productivity is lowered and the cost is increased. Therefore, the Sn content is 0.1% or less.
  • Sb 0.001 to 0.1% Similar to P and Sn, by adding Sb, the texture can be greatly improved, the magnetic flux density can be improved, and the hysteresis loss can be reduced.
  • Sb is added, the Sb content is made 0.001% or more in order to obtain the above effect.
  • the Sb content exceeds 0.1%, in addition to the effect being saturated, the productivity decreases and the cost increases. Therefore, the Sb content is 0.1% or less.
  • the surface layer portion has a component composition containing the above-described element, with the balance being Fe and unavoidable impurities.
  • Al is mentioned as an example of the element which may be contained in a multilayer electromagnetic steel sheet as said unavoidable impurity. If the Al content is suppressed to 0.1% or less, the magnetic flux density can be further improved. Therefore, it is preferable to suppress the Al content to 0.1% or less.
  • the component composition of the surface layer portion can further contain Mo in the following amounts.
  • Mo 0.001 to 0.1%
  • Mo is an element having the effect of further reducing iron loss by suppressing the oxidation of the surface layer of the steel sheet.
  • the Mo content is made 0.001% or more in order to obtain the above-mentioned effect.
  • the Mo content exceeds 0.1%, carbide is formed and iron loss increases. Therefore, the Mo content is 0.1% or less.
  • the surface layer in one embodiment of the present invention is, by mass%, Si: 2.5 to 6.0%, P: 0.01 to 0.1%, Sn: 0.001 to 0.1%, and Sb: one or more selected from the group consisting of 0.001 to 0.1%, Optionally contains Mo: 0.001 to 0.1%, It can have a component composition in which the remainder is composed of Fe and unavoidable impurities.
  • the surface layer portion in another embodiment of the present invention is, by mass%, Si: 2.5 to 6.0%, P: 0.01 to 0.1%, Sn: 0.001 to 0.1%, and Sb: one or more selected from the group consisting of 0.001 to 0.1%, Optionally, Mo: 0.001 to 0.1%, It can have a component composition consisting of the balance of Fe and unavoidable impurities.
  • the component composition of the inner layer portion refers to the average content of the element in the inner layer portion.
  • Si 1.5 to 5.0% If the Si content ([Si] 0 ) in the inner layer portion is less than 1.5%, high frequency iron loss increases. Therefore, the Si content in the inner layer portion is 1.5% or more. On the other hand, when the Si content in the inner layer portion exceeds 5.0%, there arises a problem that the core is broken at the time of punching the motor core. Therefore, the Si content in the inner layer portion is 5.0% or less.
  • the Si content of the inner layer portion is preferably 4.0% or less, more preferably 2.8% or less.
  • the component composition of the inner layer portion is further selected from the group consisting of P: 0.01 to 0.1%, Sn: 0.001 to 0.1%, and Sb: 0.001 to 0.1%. Or 2 or more.
  • P 0.01 to 0.1%
  • the texture can be greatly improved, the magnetic flux density can be improved, and the hysteresis loss can be reduced.
  • P the P content is made 0.01% or more in order to obtain the above effect.
  • the P content exceeds 0.1%, in addition to the effect being saturated, the productivity is lowered and the cost is increased. Therefore, the P content is 0.1% or less.
  • Sn 0.001 to 0.1% Similar to P, by adding Sn, the texture can be greatly improved, the magnetic flux density can be improved, and the hysteresis loss can be reduced. In the case of adding Sn, the Sn content is set to 0.001% or more in order to obtain the above effect. On the other hand, when the Sn content exceeds 0.1%, in addition to the effect being saturated, the productivity is lowered and the cost is increased. Therefore, the Sn content is 0.1% or less.
  • Sb 0.001 to 0.1% Similar to P and Sn, by adding Sb, the texture can be greatly improved, the magnetic flux density can be improved, and the hysteresis loss can be reduced.
  • Sb is added, the Sb content is made 0.001% or more in order to obtain the above effect.
  • the Sb content exceeds 0.1%, in addition to the effect being saturated, the productivity decreases and the cost increases. Therefore, the Sb content is 0.1% or less.
  • the inner layer portion has a component composition containing the above-described element, with the balance being Fe and unavoidable impurities.
  • Al is mentioned as an example of the element which may be contained in a multilayer electromagnetic steel sheet as said unavoidable impurity. If the Al content is suppressed to 0.1% or less, the magnetic flux density can be further improved. Therefore, it is preferable to suppress the Al content to 0.1% or less.
  • the component composition of the inner layer portion can further contain Mo in the following amounts.
  • Mo 0.001 to 0.1%
  • Mo is an element having an effect of further reducing iron loss by suppressing oxidation of the surface layer of the steel sheet.
  • Mo may be present in the surface layer portion of the steel sheet for the purpose of oxidation prevention, Mo may be added to the inner layer portion.
  • Mo may be added to the entire steel plate. Exists.
  • Mo may be added to the inner layer portion. From the viewpoint of production, when adding Mo to the inner layer part, the Mo content of the inner layer part is made 0.001% or more, similarly to the Mo content of the surface layer part. On the other hand, when the Mo content exceeds 0.1%, carbide is formed and iron loss increases. Therefore, the Mo content is 0.1% or less.
  • the inner layer portion in one embodiment of the present invention is, by mass%, Si: 1.5 to 5.0%, P: 0.01 to 0.1%, Sn: 0.001 to 0.1%, and Sb: one or more selected from the group consisting of 0.001 to 0.1%, Optionally contains Mo: 0.001 to 0.1%, It can have a component composition in which the remainder is composed of Fe and unavoidable impurities.
  • the inner layer portion in another embodiment of the present invention is, by mass%, Si: 1.5 to 5.0%, P: 0.01 to 0.1%, Sn: 0.001 to 0.1%, and Sb: one or more selected from the group consisting of 0.001 to 0.1%, Optionally, Mo: 0.001 to 0.1%, It can have a component composition consisting of the balance of Fe and unavoidable impurities.
  • the steel for the surface layer is attached to both sides of the steel for the inner layer so that the ratio of the thickness of the surface layer to the thickness (full thickness) of the multi-layer electromagnetic steel sheet is 0.30, and hot Rolled.
  • the steel for the surface layer portion and the steel for the inner layer portion are melted to have desired component compositions to form an ingot.
  • the Si content [Si] 0 of the inner layer portion was 2.0%, and the Si content [Si] 1 of the surface layer portion was changed in the range of 2.1% to 6.5%.
  • the Al content was 0.001% and the Sn content was 0.04% for both the surface layer portion and the inner layer portion.
  • the balance of all the component compositions of the surface layer portion and the inner layer portion was Fe and unavoidable impurities. Further, the component composition of the surface layer portion was the same on both sides.
  • the test piece of width 30 mm and length 180 mm was extract
  • L-direction test pieces collected such that the length direction of the test piece is the rolling direction (L direction), and collected such that the length direction of the test pieces is the rolling perpendicular direction (C direction)
  • Equal amounts of C direction test pieces were used to evaluate the average value of the magnetic characteristics in the L direction and the C direction.
  • FIG. 3 ⁇ Si (mass%) defined as the difference ([Si] 1- [Si] 0 ) of the Si content in the surface layer portion and the inner layer portion, and the total iron loss at 1.0 T, 1 kHz: W 10 / The correlation with 1 k (W / kg) is shown. Further, FIG. 4 shows the correlation between ⁇ Si and the magnetic flux density ratio.
  • the "magnetic flux density ratio” refers to the ratio of magnetic flux density at a magnetic field: B 10 to magnetic flux density at a magnetic field of 1000 A / m: B 10 : B 1 ratio (B 1 / B 10 It shall point to).
  • ⁇ Si which is defined as the difference between the Si content in the surface layer portion and the Si content in the inner layer portion ([Si] 1- [Si] 0 ), is 0.5 to 4.0 mass% I assume.
  • the magnetostriction of the surface layer portion and the inner layer portion is strongly influenced by the amount of Si, but is also influenced by the texture. For example, when the amounts of impurities in the surface layer portion and the inner layer portion are different, the formation of a texture at the time of finish annealing largely differs, so that the magnetostriction difference between the surface layer portion and the inner layer portion becomes large.
  • Al is an element that greatly affects the formation of texture.
  • the content of Al contained as an unavoidable impurity in the surface layer portion the content of [Al] 1 and the content of Al contained as an unavoidable impurity in the inner layer portion: [Al] 0 absolute value (
  • ) be 0.05% by mass or less.
  • the lower limit of ⁇ Al is not particularly limited, but may be 0.
  • the ratio (t 1 / t) of the total thickness of the surface layer portion to the thickness t of the multilayer electromagnetic steel sheet: t 1 (hereinafter sometimes referred to as “multilayer ratio”) affects the magnetic characteristics
  • the multi-layer type magnetic steel sheet from which multi-layer ratio differs was produced in the following procedures, and the magnetic characteristic was evaluated.
  • the total thickness of the surface layer portion refers to the sum of the thicknesses of the surface layer portions provided on both sides.
  • the steel for the surface layer portion and the steel for the inner layer portion were pasted together so as to have a multilayer ratio of 0.02 to 0.80 and hot-rolled.
  • the steel for the surface layer and the steel for the inner layer portion are melted to have desired component compositions to form an ingot.
  • the Si content [Si] 0 of the surface layer part was 4.5%
  • the Si content [Si] 1 of the inner layer part was 2.0%.
  • the balance was Fe and unavoidable impurities.
  • the component composition of the surface layer portion was the same on both sides.
  • FIG. 5 shows the correlation between the multilayer ratio (t 1 / t) and the total iron loss (W 10 / 1k ). From this result, it can be seen that the core loss is greatly reduced when the multilayer ratio is 0.10 to 0.70. This decrease in iron loss is considered to be due to the following reasons.
  • the multilayer ratio is less than 0.10, the ratio of the surface layer portion having high resistance is low, so that the eddy current concentrated on the surface layer portion can not be effectively reduced.
  • the multilayer ratio exceeds 0.70, the magnetic permeability difference between the surface layer portion and the inner layer portion decreases, so that the magnetic flux penetrates to the inner layer portion, and eddy current loss also occurs from the inner layer portion. Therefore, the core loss can be reduced by setting the multilayer ratio to 0.10 to 0.70. From the above reasons, in the present invention, the multilayer ratio (t 1 / t) is set to 0.10 to 0.70.
  • the thickness t of the multilayer electromagnetic steel sheet is not particularly limited, and can be any value. However, if the multilayer electromagnetic steel sheet is too thin, cold rolling and annealing in the production of the multilayer electromagnetic steel sheet become difficult, and there may be a problem of cost increase. Therefore, it is preferable to set t to 0.03 mm or more from the viewpoint of manufacturing cost reduction. On the other hand, if t is 0.3 mm or less, the eddy current loss can be further reduced, and as a result, the total iron loss can be further reduced. Therefore, t is preferably 0.3 mm or less.
  • the multilayer electromagnetic steel sheet of the present invention has a high magnetic flux density, specifically, the magnetic flux density at a magnetic field strength of 1000 A / m: B 10 is 1.3 T or more is there.
  • Increasing the magnetic flux density of the magnetic steel sheet is effective for improving the torque of a motor manufactured using the magnetic steel sheet. Further, when the magnetic flux density is high, the same torque can be obtained with a small current, and as a result, the copper loss can be reduced.
  • the magnetic field strength : B 1 / B 10 flux density at 100A / m: the ratio of B 1 to (B 1 / B 10) 0.45 or more.
  • the multilayer electromagnetic steel sheet of the present invention has high magnetic flux density and low iron which are contradictory properties by controlling the component composition and multilayer ratio of the surface layer portion and the inner layer portion of the steel plate as described above. It is compatible with the loss.
  • the multilayer electromagnetic steel sheet of the present invention is not particularly limited, and can be manufactured by any method.
  • a manufacturing method the method of cladding the steel raw material from which Si content differs is mentioned.
  • the component composition of the steel material can be adjusted, for example, by blowing materials having different components in a converter and degassing the molten steel.
  • the method of cladding is not particularly limited, for example, a steel slab for the surface layer portion and a steel slab for the inner layer portion having the above-described component composition are prepared, and a thickness such that the final double layer ratio becomes a desired value.
  • the steel slab for the surface layer may be bonded to both sides of the steel slab for the inner layer and then rolled.
  • the rolling may be, for example, one or more selected from the group consisting of hot rolling, warm rolling, and cold rolling. Generally, a combination of hot rolling and subsequent warm rolling, or a combination of hot rolling and subsequent cold rolling is preferred. It is preferable to perform hot-rolled sheet annealing after the said hot rolling. Moreover, the warm rolling and the cold rolling may be performed twice or more with the intermediate annealing interposed.
  • the finishing temperature and the coiling temperature in hot rolling are not particularly limited, and may be determined according to a conventional method. After the rolling, finish annealing is performed.
  • a multilayer electromagnetic steel sheet obtained by cladding steel materials different in Si content has, for example, a Si content profile as shown in FIG. 2 (b).
  • siliconizing treatment can also be used.
  • the silicon content of the surface layer portion on both sides of the steel plate can be increased by subjecting the steel plate having the Si content constant in the thickness direction to the siliconizing treatment.
  • the method of siliconization treatment is not particularly limited, and may be performed by any method. For example, a method of depositing Si on the surface of a steel plate by a chemical vapor deposition method (CVD method), and then performing heat treatment to diffuse Si into the inside of the steel plate can be used.
  • the Si content in the surface layer portion and the inner layer portion can be controlled by adjusting the deposition amount of Si by the CVD method and the heat treatment conditions.
  • the multilayer electromagnetic steel sheet obtained by the siliconizing treatment has, for example, a Si content profile as shown in FIG. 2 (a).
  • a multilayer electromagnetic steel sheet was manufactured according to the procedure described below, and its magnetic characteristics were evaluated.
  • the laminated steel slabs were heated at 1130 ° C. for 1 hour, and then hot-rolled to obtain a hot-rolled steel plate having a thickness of 2.0 mm.
  • the hot rolling finish temperature in the hot rolling was set to 800 ° C.
  • the hot rolled steel sheet was taken up at a winding temperature of 610 ° C., and then subjected to hot rolled sheet annealing at 940 ° C. ⁇ 30 s. Thereafter, pickling and cold rolling were performed, and annealing was performed at the finish annealing temperature shown in Table 1 to obtain a multilayer electromagnetic steel sheet.
  • the thickness of the finally obtained multilayered electromagnetic steel plates: t and the thickness of the surface layer portion to the t: the ratio of t 1 (multilayer ratio) was as shown in Table 2.
  • the 33 multilayer electromagnetic steel sheets were manufactured by the siliconizing method. Specifically, siliconizing treatment was performed at 1200 ° C. on a cold-rolled steel plate having a Si content of 2.0% and a plate thickness of 0.2 mm. The average value of the Si content in the entire thickness of the steel plate was calculated, and the portion where the Si concentration was higher than the average value was regarded as the surface layer portion, and the portion where the Si concentration was lower was regarded as the inner layer portion.
  • the Si content in the surface layer is an average value of the amount of Si in the surface layer.
  • magnetostriction of a surface layer part and an inner layer part the magnetostriction of the steel plate in which Si content is the same as the average value of said Si content, and the other component composition is the same is described.
  • Magnetic characteristics were measured for each of the obtained multilayer electromagnetic steel sheets.
  • the magnetic measurement was performed using a 25 cm Epstein frame according to JIS C 2550-1.
  • As the magnetic properties iron loss at 1.0 T, 1 kHz: W 10/1 k (W / kg), magnetic field strength: magnetic flux density at 1000 A / m: B 10 , and magnetic field strength: 100 A / m Magnetic flux density: B 1 was measured. The measurement results were as shown in Table 2.
  • the multilayer electromagnetic steel sheet of the invention example satisfying the conditions of the present invention has excellent properties such as low high frequency core loss and high magnetic flux density. There is. Therefore, the multilayer electromagnetic steel sheet of the present invention is used as a core material for a motor core such as a hybrid electric car, an electric car, a vacuum cleaner, a high speed generator, an air conditioner compressor, a machine tool, etc. It can be used very suitably.
  • a motor core such as a hybrid electric car, an electric car, a vacuum cleaner, a high speed generator, an air conditioner compressor, a machine tool, etc. It can be used very suitably.

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Abstract

低高周波鉄損と高磁束密度を両立させた複層型電磁鋼板を提供する。　内層部と、前記内層部の両側に設けられた表層部とからなる複層型電磁鋼板であって、前記表層部および内層部が所定の成分組成を有し、前記表層部と内層部のＳｉ含有量の差：ΔＳｉが０．５～４．０質量％であり、前記表層部と内層部のＡｌ含有量の差の絶対値：ΔＡｌが０．０５質量％以下であり、前記複層型電磁鋼板の板厚：ｔに対する前記表層部の厚さ：ｔ1の比率（ｔ1／ｔ）が０．１０～０．７０であり、磁界の強さ:１０００Ａ／ｍにおける磁束密度：Ｂ10が１．３Ｔ以上であり、前記Ｂ10に対する、磁界の強さ：１００Ａ／ｍにおける磁束密度：Ｂ1の比（Ｂ1／Ｂ10）が０．４５以上であり、かつ、周波数：１ｋＨｚ、最大磁束密度：１．０Ｔにおける鉄損：Ｗ10/1k（Ｗ／ｋｇ）と、前記板厚：ｔ（ｍｍ）とが、下記（１）式を満たす、複層型電磁鋼板。 Ｗ10/1k≦１５＋１４０×ｔ　…（１）

Description

複層型電磁鋼板
　本発明は、複層型電磁鋼板に関し、特に、低高周波鉄損と高磁束密度を両立させた複層型電磁鋼板に関する。
　ハイブリッド電気自動車用や掃除機用のモータは、小型化、高効率化の観点より、４００Ｈｚ～２ｋＨｚといった高周波域での駆動が行われている。そのため、このようなモータのコア材として使用される無方向性電磁鋼板には、高周波鉄損が低く、磁束密度の高い電磁鋼板が要望されている。
　高周波鉄損を低減するためには固有抵抗の増大が効果的である。そのため、Ｓｉ量を増加させることによって固有抵抗を増加させた高Ｓｉ鋼の開発が行われてきた。しかし、Ｓｉは非磁性元素であるため、Ｓｉ量の増加に伴って飽和磁化が低下するという問題があった。
　そこで、高周波鉄損低減と高磁束密度を両立させる手法として、電磁鋼板の板厚方向におけるＳｉ濃度勾配を制御した、Ｓｉ傾斜磁性材料が開発されている。例えば、特許文献１では、板厚方向にＳｉの濃度勾配を有し、鋼板表面のＳｉ濃度が鋼板の板厚中心部のＳｉ濃度よりも高い電磁鋼板が提案されている。具体的には、前記電磁鋼板では、板厚中心部のＳｉ濃度が３．４％以上である一方、Ｓｉ濃度が５～８質量％である表層部が鋼板の両表面に設けられている。そして、前記表層部の厚さが、板厚の１０％以上とされている。
特開平１１－２９３４２２号公報
　しかし、特許文献１で提案されているような従来のＳｉ傾斜磁性材料には、最高周波数が数ｋＨｚである電気機器の鉄心材料として使用すると、ヒステリシス損が高いため、鉄損が十分に低下しないという問題があった。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、低高周波鉄損と高磁束密度を両立させた複層型電磁鋼板を提供することを目的とする。
　本発明者らは、上記課題を解決する方法について鋭意検討した結果、高周波鉄損を低減するためには、鋼板表層部と内層部におけるＳｉ濃度差を適切に制御するとともに、Ｐ、Ｓｎ、およびＳｂからなる群より選択される１または２以上を添加することが重要であることを見出した。本発明は前記知見に基づいてなされたものであり、その要旨構成は以下のとおりである。
１．内層部と、前記内層部の両側に設けられた表層部からなる複層型電磁鋼板であって、
　前記表層部が、質量％で、
　　Ｓｉ：２．５～６．０％、ならびに
　　Ｐ：０．０１～０．１％、Ｓｎ：０．００１～０．１％、およびＳｂ：０．００１～０．１％からなる群より選択される１または２以上を含み、
　　残部がＦｅおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、
　前記内層部が、質量％で、
　　Ｓｉ：１．５～５．０％、ならびに
　　Ｐ：０．０１～０．１％、Ｓｎ：０．００１～０．１％、およびＳｂ：０．００１～０．１％からなる群より選択される１または２以上を含み、
　　残部がＦｅおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、
　前記表層部におけるＳｉ含有量：［Ｓｉ］1と前記内層部におけるＳｉ含有量：［Ｓｉ］0の差（［Ｓｉ］1－［Ｓｉ］0）として定義されるΔＳｉが０．５～４．０質量％であり、
　前記表層部に不可避的不純物として含まれるＡｌの含有量：［Ａｌ］1と前記内層部に不可避的不純物として含まれるＡｌの含有量：［Ａｌ］0の差の絶対値（｜［Ａｌ］1－［Ａｌ］0｜）として定義されるΔＡｌが０．０５質量％以下であり、
　前記複層型電磁鋼板の板厚：ｔに対する前記表層部の合計厚さ：ｔ1の比率（ｔ1／ｔ）が０．１０～０．７０であり、
　磁界の強さ:１０００Ａ／ｍにおける磁束密度：Ｂ10が１．３Ｔ以上であり、
　前記Ｂ10に対する、磁界の強さ：１００Ａ／ｍにおける磁束密度：Ｂ1の比（Ｂ1／Ｂ10）が０．４５以上であり、かつ、
　周波数：１ｋＨｚ、最大磁束密度：１．０Ｔにおける鉄損：Ｗ10/1k（Ｗ／ｋｇ）と、前記板厚：ｔ（ｍｍ）とが、下記（１）式を満たす、複層型電磁鋼板。
Ｗ10/1k≦１５＋１４０×ｔ　…（１）
２．前記表層部の成分組成と前記内層部の成分組成のいずれか一方または両方が、さらに、質量％で、
　　Ｍｏ：０．００１～０．１％を含む、上記１に記載の複層型電磁鋼板。
　本発明によれば、低高周波鉄損と高磁束密度を両立させた複層型電磁鋼板を提供することが出来る。
本発明の一実施形態における複層型電磁鋼板の構造を示す模式図である。 複層型電磁鋼板の板厚方向における、Ｓｉ含有量プロファイルの例を示す模式図である。 表層部と内層部におけるＳｉ含有量の差（ΔＳｉ）と全鉄損（Ｗ10/1k）との相関を示すグラフである。 表層部と内層部におけるＳｉ含有量の差（ΔＳｉ）と磁束密度比（Ｂ1／Ｂ10）との相関を示すグラフである。 複層型電磁鋼板の板厚：ｔに対する前記表層部の合計厚さ：ｔ1の比として定義される複層比と全鉄損（Ｗ10/1k）との相関を示すグラフである。
　以下、本発明を実施する方法について具体的に説明する。なお、以下の説明は、本発明の好適な実施形態の例を示すものであって、本発明はこれに限定されない。
［複層型電磁鋼板］
　図１は、本発明の一実施形態における複層型電磁鋼板の構造を示す模式図である。また、図２は、複層型電磁鋼板の板厚方向における、Ｓｉ含有量プロファイルの例を示す模式図である。図２における縦軸は板厚方向の位置を示しており、０が複層型電磁鋼板の一方の表面を、ｔが該複層型電磁鋼板の他方の表面を、それぞれ表している。
　図１に示したように、本発明の複層型電磁鋼板１（以下、単に「鋼板」という場合がある）は、内層部１０と、内層部１０の両側に設けられた表層部２０からなり、表層部２０と内層部１０は、Ｓｉ含有量が異なっている。Ｓｉ含有量は、鋼板の板厚方向において、連続的に変化しいてもよく（図２（ａ））、段階的に変化していてもよい（図２（ｂ））。Ｓｉ含有量が段階的に変化している場合、２段階以上の任意の段階でＳｉ含有量を変化させることができる。なお、以下の説明において「表層部」とは、複層型電磁鋼板の両側の表面に設けられた表層部を指すものとする。したがって、本発明においては、複層型電磁鋼板の一方の面に設けられた第１の表層部と他方の面に設けられた第２の表層部の両者が、以下に述べる条件を満たす。
　ここで、鋼板の全板厚におけるＳｉ含有量の平均値よりもＳｉ含有量が高い部分を「表層部」、前記平均値よりもＳｉ含有量が低い部分を「内層部」と定義する。なお、後述するように、Ｓｉ量の異なる２種の鋼材（高Ｓｉ材と低Ｓｉ材）をクラッドすることによって複層型電磁鋼板を製造した場合は、通常、前記高Ｓｉ材からなる部分が表層部、前記低Ｓｉ材からなる部分が内層部となる。そしてその場合、表層部内のＳｉ量は実質的に一定であり、内層部内のＳｉ量も実質的に一定である。
［成分組成］
　まず、前記表層部と内層部の成分組成について説明する。なお、以下の説明において、各元素の含有量を表す「％」は、特に断らない限り「質量％」を表すものとする。
［表層部の成分組成］
　まず、前記表層部の成分組成について説明する。本発明においては、複層型電磁鋼板の一方の面に設けられた第１の表層部と他方の面に設けられた第２の表層部の両者が、以下に述べる成分組成を有する。一般的には、第１の表層部の成分組成と第２の表層部の成分組成は同一とすればよいが、両者が異なっていてもよい。また、ここで表層部における元素の含有量とは、１つの表層部における当該元素の平均含有量を指すものとする。
Ｓｉ：２．５～６．０％
　Ｓｉは、鋼板の電気抵抗を高め、渦電流損を低減する作用を有する元素である。表層部のＳｉ含有量（［Ｓｉ］1）が２．５％未満であると、効果的に渦電流損を低減することができない。そのため、表層部のＳｉ含有量は２．５％以上、好ましくは３．０％以上、より好ましくは３．５％超とする。一方、表層部のＳｉ含有量が６．０％を超えると、飽和磁化の低下により磁束密度が低下する。そのため、表層部のＳｉ含有量は６．０％以下、好ましくは５．５％未満、より好ましくは５．０％以下とする。なお、上述したように、表層部におけるＳｉ含有量が２．５～６．０％であるとは、第１の表層部における平均Ｓｉ含有量が２．５～６．０％であり、かつ第２の表層部における平均Ｓｉ含有量が２．５～６．０％であることを意味する。第１の表層部における平均Ｓｉ含有量と第２の表層部における平均Ｓｉ含有量とは同じであっても、異なっていてもよい。他の元素についても同様の定義が適用される。
　上記表層部の成分組成は、さらにＰ：０．０１～０．１％、Ｓｎ：０．００１～０．１％、およびＳｂ：０．００１～０．１％からなる群より選択される１または２以上を含む。
Ｐ：０．０１～０．１％
　Ｐを添加することにより、集合組織が大きく改善し、磁束密度が向上するとともにヒステリシス損を低下させることができる。Ｐを添加する場合、前記効果を得るためにＰ含有量を０．０１％以上とする。一方、Ｐ含有量が０．１％を超えると効果が飽和することに加えて、製造性の低下およびコストの上昇を招く。そのため、Ｐ含有量は０．１％以下とする。
Ｓｎ：０．００１～０．１％
　Ｐと同様に、Ｓｎを添加することにより、集合組織が大きく改善し、磁束密度が向上するとともにヒステリシス損を低下させることができる。Ｓｎを添加する場合、前記効果を得るためにＳｎ含有量を０．００１％以上とする。一方、Ｓｎ含有量が０．１％を超えると効果が飽和することに加えて、製造性の低下およびコストの上昇を招く。そのため、Ｓｎ含有量は０．１％以下とする。
Ｓｂ：０．００１～０．１％
　ＰおよびＳｎと同様に、Ｓｂを添加することにより、集合組織が大きく改善し、磁束密度が向上するとともにヒステリシス損を低下させることができる。Ｓｂを添加する場合、前記効果を得るためにＳｂ含有量を０．００１％以上とする。一方、Ｓｂ含有量が０．１％を超えると効果が飽和することに加えて、製造性の低下およびコストの上昇を招く。そのため、Ｓｂ含有量は０．１％以下とする。
　本発明の一実施形態では、前記表層部が、上記元素を含み、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる成分組成を有する。
　なお、前記不可避的不純物として複層型電磁鋼板に含まれうる元素の例としては、Ａｌが挙げられる。Ａｌ含有量を０．１％以下に抑制すれば、磁束密度をさらに向上させることができる。そのため、Ａｌ含有量は０．１％以下に抑制することが好ましい。
　また、本発明の他の実施形態においては、上記表層部の成分組成が、さらにＭｏを、以下の量で含有することができる。
Ｍｏ：０．００１～０．１％
　Ｍｏは、鋼板表層の酸化を抑制することによって鉄損をさらに低減する効果を有する元素である。Ｍｏを添加する場合、前記効果を得るために、Ｍｏ含有量を０．００１％以上とする。一方、Ｍｏ含有量が０．１％を超えると、炭化物を形成し、鉄損が増加する。そのため、Ｍｏ含有量は０．１％以下とする。
　本発明の一実施形態における前記表層部は、質量％で、
　　Ｓｉ：２．５～６．０％と、
　　Ｐ：０．０１～０．１％、Ｓｎ：０．００１～０．１％、およびＳｂ：０．００１～０．１％からなる群より選択される１または２以上と、
　　任意に、Ｍｏ：０．００１～０．１％とを含み、
　　残部がＦｅおよび不可避不純物からなる成分組成を有することができる。
　また、本発明の他の実施形態における前記表層部は、質量％で、
　　Ｓｉ：２．５～６．０％と、
　　Ｐ：０．０１～０．１％、Ｓｎ：０．００１～０．１％、およびＳｂ：０．００１～０．１％からなる群より選択される１または２以上と、
　　任意に、Ｍｏ：０．００１～０．１％と、
　　残部のＦｅおよび不可避不純物とからなる成分組成を有することができる。
［内層部の成分組成］
　次に、内層部の成分組成について説明する。ここで内層部における元素の含有量とは、内層部における当該元素の平均含有量を指すものとする。
Ｓｉ：１．５～５．０％
　内層部のＳｉ含有量（［Ｓｉ］0）が１．５％未満であると高周波鉄損が増加する。そのため、内層部のＳｉ含有量は１．５％以上とする。一方、内層部のＳｉ含有量が５．０％を超えると、モータコアの打ち抜き時にコアが割れるといった問題が生じる。そのため、内層部のＳｉ含有量は５．０％以下とする。内層部のＳｉ含有量は、４．０％以下とすることが好ましく、２．８％以下とすることがより好ましい。
　上記内層部の成分組成は、さらにＰ：０．０１～０．１％、Ｓｎ：０．００１～０．１％、およびＳｂ：０．００１～０．１％からなる群より選択される１または２以上を含む。
Ｐ：０．０１～０．１％
　Ｐを添加することにより、集合組織が大きく改善し、磁束密度が向上するとともにヒステリシス損を低下させることができる。Ｐを添加する場合、前記効果を得るためにＰ含有量を０．０１％以上とする。一方、Ｐ含有量が０．１％を超えると効果が飽和することに加えて、製造性の低下およびコストの上昇を招く。そのため、Ｐ含有量は０．１％以下とする。
Ｓｎ：０．００１～０．１％
　Ｐと同様に、Ｓｎを添加することにより、集合組織が大きく改善し、磁束密度が向上するとともにヒステリシス損を低下させることができる。Ｓｎを添加する場合、前記効果を得るためにＳｎ含有量を０．００１％以上とする。一方、Ｓｎ含有量が０．１％を超えると効果が飽和することに加えて、製造性の低下およびコストの上昇を招く。そのため、Ｓｎ含有量は０．１％以下とする。
Ｓｂ：０．００１～０．１％
　ＰおよびＳｎと同様に、Ｓｂを添加することにより、集合組織が大きく改善し、磁束密度が向上するとともにヒステリシス損を低下させることができる。Ｓｂを添加する場合、前記効果を得るためにＳｂ含有量を０．００１％以上とする。一方、Ｓｂ含有量が０．１％を超えると効果が飽和することに加えて、製造性の低下およびコストの上昇を招く。そのため、Ｓｂ含有量は０．１％以下とする。
　本発明の一実施形態では、前記内層部が、上記元素を含み、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる成分組成を有する。
　なお、前記不可避的不純物として複層型電磁鋼板に含まれうる元素の例としては、Ａｌが挙げられる。Ａｌ含有量を０．１％以下に抑制すれば、磁束密度をさらに向上させることができる。そのため、Ａｌ含有量は０．１％以下に抑制することが好ましい。
　また、本発明の他の実施形態においては、上記内層部の成分組成が、さらにＭｏを、以下の量で含有することができる。
Ｍｏ：０．００１～０．１％
　Ｍｏは、上述したように、鋼板表層の酸化を抑制することによって鉄損をさらに低減する効果を有する元素である。酸化防止のためには鋼板の表層部にＭｏが存在すればよいが、内層部にＭｏを添加してもよい。例えば、後述する浸珪処理によって複層型電磁鋼板を製造する場合、表層部にＭｏを添加するためには、鋼板全体にＭｏを添加すればよく、したがって、その場合、内層部にもＭｏが存在する。また、浸珪処理以外の方法で製造する場合でも、内層部にＭｏを添加してよい。製造上の観点から、内層部にＭｏを添加する場合、内層部のＭｏ含有量を表層部のＭｏ含有量と同様、０．００１％以上とする。一方、Ｍｏ含有量が０．１％を超えると、炭化物を形成し、鉄損が増加する。そのため、Ｍｏ含有量は０．１％以下とする。
　本発明の一実施形態における前記内層部は、質量％で、
　　Ｓｉ：１．５～５．０％と、
　　Ｐ：０．０１～０．１％、Ｓｎ：０．００１～０．１％、およびＳｂ：０．００１～０．１％からなる群より選択される１または２以上と、
　　任意に、Ｍｏ：０．００１～０．１％とを含み、
　　残部がＦｅおよび不可避不純物からなる成分組成を有することができる。
　また、本発明の他の実施形態における前記内層部は、質量％で、
　　Ｓｉ：１．５～５．０％と、
　　Ｐ：０．０１～０．１％、Ｓｎ：０．００１～０．１％、およびＳｂ：０．００１～０．１％からなる群より選択される１または２以上と、
　　任意に、Ｍｏ：０．００１～０．１％と、
　　残部のＦｅおよび不可避不純物とからなる成分組成を有することができる。
［Ｓｉ含有量の差］
　表層部と内層部のＳｉ含有量の差（ΔＳｉ）が磁気特性に与える影響について検討するために、ΔＳｉが異なる複層型電磁鋼板を以下の手順で作製し、その磁気特性を評価した。
　まず、複層型電磁鋼板の板厚（全厚）に対する表層部の厚さの比率が０．３０となるように、内層部用の鋼の両面に表層部用の鋼を貼り合わせ、熱間圧延した。前記表層部用の鋼と内層部用の鋼は、いずれも所望の成分組成となるように溶製してインゴットとした。内層部のＳｉ含有量［Ｓｉ］0は２．０％とし、表層部のＳｉ含有量［Ｓｉ］1は２．１％～６．５％の範囲で変化させた。なお、表層部と内層部のいずれについても、Ａｌ含有量を０．００１％、Ｓｎ含有量を０．０４％とした。表層部および内層部のいずれの成分組成も、残部はＦｅおよび不可避的不純物とした。また、表層部の成分組成は、両面とも同じとした。
　前記熱間圧延後、９５０℃×３０ｓの熱延板焼鈍を行い、次いで、冷間圧延により板厚を０．２０ｍｍとした。その後、１０００℃×３０ｓの仕上焼鈍を行って、複層型電磁鋼板を得た。
　得られた複層型電磁鋼板のそれぞれから、幅３０ｍｍ、長さ１８０ｍｍの試験片を採取し、エプスタイン試験を行って磁気特性を評価した。前記エプスタイン試験では、試験片の長さ方向が圧延方向（Ｌ方向）となるように採取したＬ方向試験片と、試験片の長さ方向が圧延直角方向（Ｃ方向）となるように採取したＣ方向試験片を等量用い、Ｌ方向とＣ方向における磁気特性の平均値を評価した。
　図３に、表層部と内層部におけるＳｉ含有量の差（［Ｓｉ］1－［Ｓｉ］0）として定義されるΔＳｉ（質量％）と、１．０Ｔ、１ｋＨｚにおける全鉄損：Ｗ10/1k（Ｗ／ｋｇ）との相関を示す。また、図４に、ΔＳｉと、磁束密度比との相関を示す。ここで、前記「磁束密度比」とは、磁界の強さ:１０００Ａ／ｍにおける磁束密度：Ｂ10に対する、磁界の強さ：１００Ａ／ｍにおける磁束密度：Ｂ1の比（Ｂ1／Ｂ10）を指すものとする。
　図３に示した結果から分かるように、ΔＳｉが０．５質量％以上、４．０質量％以下であれば、鉄損を低く抑えることができる。また、図４に示した結果から分かるように、ΔＳｉが４．０質量％を超えると、磁束密度比が急激に低下する。これは、次のような理由によると考えられる。すなわち、表層部のＳｉ量が内層部に比べて高い場合、表層部の透磁率が内層部より高くなる。その結果、磁束が表層部に集中し、渦電流損が低下する。しかし、ΔＳｉが過度に大きいと、それにともなって表層部と内層部との格子定数の差および磁歪の差が大きくなる。その結果、鋼板を磁化した際にかかる応力が増大するため、ヒステリシス損が増加し、低中磁場域における磁束密度は低下する。
　以上の理由により、本発明では表層部におけるＳｉ含有量と前記内層部におけるＳｉ含有量の差（［Ｓｉ］1－［Ｓｉ］0）として定義されるΔＳｉを０．５～４．０質量％とする。
［Ａｌ含有量の差］
　表層部と内層部の磁歪はＳｉ量の影響を強く受けるが、集合組織の影響も受ける。例えば、表層部と内層部の不純物量が異なっていると、仕上げ焼鈍時の集合組織形成が大きく異なってくるため、表層部と内層部の磁歪差が大きくなる。特にＡｌは集合組織形成に大きく影響する元素である。そのため、表層部に不可避的不純物として含まれるＡｌの含有量：［Ａｌ］1と内層部に不可避的不純物として含まれるＡｌの含有量：［Ａｌ］0の差の絶対値（｜［Ａｌ］1－［Ａｌ］0｜）として定義されるΔＡｌを０．０５質量％以下とする。一方、ΔＡｌの下限についてはとくに限定されないが、０であってよい。
［複層比］
　次に、複層型電磁鋼板の板厚：ｔに対する表層部の合計厚さ：ｔ1の比率（ｔ1／ｔ）（以下、「複層比」という場合がある）が磁気特性に与える影響について検討するために、複層比が異なる複層型電磁鋼板を以下の手順で作製し、その磁気特性を評価した。ここで、「表層部の合計厚さ」とは、両側に設けられている表層部の厚さの和を指す。
　まず、表層部用の鋼と内層部用の鋼を、複層比が０．０２～０．８０となるように貼り合わせ、熱間圧延した。前記表層用の鋼と内層部用の鋼は、いずれも所望の成分組成となるように溶製してインゴットとした。表層部のＳｉ含有量［Ｓｉ］0は４．５％、内層部のＳｉ含有量［Ｓｉ］1は２．０％とした。また、表層部および内層部のいずれにおいても、Ｐ含有量：０．０５％、Ｓｎ含有量：０．０５％、Ｓｂ含有量、不可避的不純物として含まれるＡｌの含有量：０．００１％とし、残部はＦｅおよび不可避的不純物とした。また、表層部の成分組成は、両面とも同じとした。
　前記熱間圧延後、９５０℃×３０ｓの熱延板焼鈍を行い、次いで、冷間圧延により板厚を０．１０ｍｍとした。その後、１０００℃×３０ｓの仕上焼鈍を行って、複層型電磁鋼板を得た。
　図５に、複層比（ｔ1／ｔ）と全鉄損（Ｗ10/1k）との相関を示す。この結果より、複層比が０．１０～０．７０の場合に鉄損が大きく低下していることがわかる。この鉄損の低下は、以下の理由によると考えられる。まず、複層比が０．１０未満である場合、高抵抗である表層部の割合が低いため、表層部に集中する渦電流を効果的に低減することができない。一方、複層比が０．７０を超える場合には表層部と内層部の透磁率差が小さくなるため、内層部にまで磁束が浸透し、内層部からも渦電流損が発生する。したがって、複層比を０．１０～０．７０とすることによって鉄損を低減できる。以上の理由から、本願発明では複層比（ｔ1／ｔ）を０．１０～０．７０とする。
［板厚］
　なお、上記複層型電磁鋼板の板厚：ｔは特に限定されず、任意の値とすることができる。しかし、複層型電磁鋼板が薄すぎると、該複層型電磁鋼板の製造における冷間圧延、焼鈍が困難となり、コストアップが問題となる場合がある。そのため、製造コスト削減の観点からは、ｔを０．０３ｍｍ以上とすることが好ましい。一方、ｔを０．３ｍｍ以下とすれば、渦電流損をさらに低減し、その結果、全鉄損を一層低下させることができる。そのため、ｔは０．３ｍｍ以下とすることが好ましい。
［磁束密度］
Ｂ10：１．３Ｔ以上
　本発明の複層型電磁鋼板は、高い磁束密度を備えており、具体的には、磁界の強さ:１０００Ａ／ｍにおける磁束密度：Ｂ10が１．３Ｔ以上である。電磁鋼板の高磁束密度化は、該電磁鋼板を用いて製造されるモータのトルク向上に有効である。また、磁束密度が高いと、少ない電流で同じトルクを得ることができるため、その結果、銅損を低減することができる。
Ｂ1／Ｂ10：０．４５以上
　前記Ｂ10に対する、磁界の強さ：１００Ａ／ｍにおける磁束密度：Ｂ1の比（Ｂ1／Ｂ10）を０．４５以上とする。Ｂ1／Ｂ10を高くすることにより、小型モータで使用される設計磁束密度領域における磁化曲線の立ち上がりを良好にすることができる。これより、所定のトルクを得るために必要なモータ電流が少なくなるため、銅損を低減し、モータ効率を改善することができる。
［鉄損］
　本発明においては、周波数：１ｋＨｚ、最大磁束密度：１．０Ｔにおける鉄損（全鉄損）：Ｗ10/1k（Ｗ／ｋｇ）と、前記板厚：ｔ（ｍｍ）とが、下記（１）式を満たす必要がある。
Ｗ10/1k≦１５＋１４０×ｔ　…（１）
　上記（１）式の関係を満たさない場合、ステータコアの発熱が非常に大きくなり、モータ効率が著しく低下してしまうためである。なお、鉄損は板厚に依存するため、上記（１）式では板厚の影響を考慮して鉄損の上限値を規定した。
　電磁鋼板では、通常、磁束密度を高くすると鉄損が増大してしまうため、一般的なモータコアは磁束密度が１．０Ｔ程度となるように設計される。これに対して、本発明の複層型電磁鋼板は、上述したように鋼板の表層部と内層部の成分組成および複層比を制御することにより、相反する性質である高磁束密度と低鉄損とを両立させている。
［製造方法］
　本発明の複層型電磁鋼板は、特に限定されることなく、任意の方法で製造することができる。製造方法の一例としては、Ｓｉ含有量の異なる鋼素材をクラッドする方法が挙げられる。前記鋼素材の成分組成は、例えば、成分の異なる材料を転炉で吹練し、溶鋼を脱ガス処理することによって調整することができる。
　クラッドする方法は特に限定されないが、例えば、上述した成分組成を有する表層部用の鋼スラブと内層部用の鋼スラブを用意し、最終的な複層比が所望の値となるような厚さで内層部用の鋼スラブの両面に表層部用の鋼スラブを貼り合わせ、圧延すればよい。前記圧延は、例えば、熱間圧延、温間圧延、および冷間圧延からなる群より選択される１または２以上とすることができる。一般的には、熱間圧延と、その後の温間圧延の組み合わせ、または熱間圧延と、その後の冷間圧延の組み合わせとすることが好ましい。前記熱間圧延の後には、熱延板焼鈍を行うことが好ましい。また、前記温間圧延および冷間圧延は、中間焼鈍を挟んで２回以上行うこともできる。熱間圧延における仕上温度、巻取り温度は特に限定されず、常法に従って決定すればよい。前記圧延の後、仕上焼鈍を行う。Ｓｉ含有量の異なる鋼素材をクラッドすることによって得られる複層型電磁鋼板は、例えば、図２（ｂ）に示したようなＳｉ含有量プロファイルを有する。
　また、他の製造方法としては、浸珪処理を用いることもできる。浸珪処理を用いる場合は、Ｓｉ含有量が厚さ方向に一定である鋼板に対して浸珪処理を施すことにより、鋼板両面の表層部のＳｉ含有量を高めることができる。浸珪処理の方法は特に限定されず、任意の方法で行うことができる。例えば、化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）により鋼板表面にＳｉを堆積させ、その後、熱処理を行ってＳｉを鋼板の内部へ拡散させる方法を用いることができる。表層部と内層部のＳｉ含有量は、ＣＶＤ法によるＳｉの堆積量や、熱処理条件を調整することによって制御できる。浸珪処理によって得られる複層型電磁鋼板は、例えば、図２（ａ）に示したようなＳｉ含有量プロファイルを有する。
　本発明の効果を確認するために、以下に述べる手順で複層型電磁鋼板を製造し、その磁気特性を評価した。
　まず、表１に示す成分組成を有する表層部用と内層部用の２種類の鋼スラブを用意した。次に、前記内層部用の鋼スラブの両面に前記表層部用の鋼スラブを積層し、積層された鋼スラブの外周を溶接した。したがって、表層部の成分組成は両側とも同じである。前記鋼スラブの成分組成は、転炉で吹練した後に脱ガス処理を行うことによって調整した。なお、前記成分組成は、最終的に得られる複層型電磁鋼板においても保持されている。
　次いで、積層された前記鋼スラブを１１３０℃で１ｈｒ加熱した後、熱間圧延を行って板厚２．０ｍｍまでの熱延鋼板とした。前記熱間圧延における熱延仕上げ温度は８００℃とした。前記熱延鋼板を巻取り温度：６１０℃で巻取り、次いで、９４０℃×３０ｓの熱延板焼鈍を施した。その後、酸洗および冷間圧延を行い、表１に示した仕上焼鈍温度で焼鈍を行って複層型電磁鋼板を得た。最終的に得られた複層型電磁鋼板の板厚：ｔと、前記ｔに対する前記表層部の厚さ：ｔ1の比率（複層比）は表２に示すとおりとした。
　なお、比較のために、クラッドしていない通常の電磁鋼板を用いて同様の試験を行った（Ｎｏ．１、２）。これらの比較例の電磁鋼板では、表層部と内層部の成分組成が等しい。
　また、Ｎｏ．３３の複層型電磁鋼板は浸珪法により製造した。具体的には、Ｓｉ含有量：２．０％、板厚０．２ｍｍの冷延鋼板に対して、１２００℃で浸珪処理を行った。鋼板の全板厚におけるＳｉ含有量の平均値を算出し、前記平均値よりもＳｉ濃度が高い部分を表層部、低い部分を内層部とした。表層部のＳｉ含有量は、前記表層部におけるＳｉ量の平均値である。また、表層部と内層部の磁歪としては、Ｓｉ含有量が前記Ｓｉ含有量の平均値と同じであり、かつ他の成分組成が同じである鋼板の磁歪を記載している。
（磁気特性）
　次いで、得られた複層型電磁鋼板のそれぞれについて、磁気特性を測定した。前記磁気測定は、ＪＩＳ　Ｃ　２５５０－１に準じて、２５ｃｍエプスタイン枠を用いて行った。前記磁気特性としては、１．０Ｔ、１ｋＨｚにおける鉄損：Ｗ10/1k（Ｗ／ｋｇ）、磁界の強さ:１０００Ａ／ｍにおける磁束密度：Ｂ10、および磁界の強さ：１００Ａ／ｍにおける磁束密度：Ｂ1を測定した。測定結果は、表２に示したとおりであった。
　表１および表２に示した結果から分かるように、本発明の条件を満たす発明例の複層型電磁鋼板は、高周波鉄損が低く、かつ磁束密度が高いという、優れた特性を有している。そのため、本発明の複層型電磁鋼板は、高周波で駆動されるハイブリッド電気自動車、電気自動車、掃除機、高速発電機、エアコンコンプレッサー、工作機械等のモータコアさらには変圧器、リアクトル等のコア材料として、極めて好適に用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　　１　複層型電磁鋼板
　１０　内層部
　２０　表層部

Claims (2)

  1. 　内層部と、前記内層部の両側に設けられた表層部からなる複層型電磁鋼板であって、
    　前記表層部が、質量％で、
    　　Ｓｉ：２．５～６．０％、ならびに
    　　Ｐ：０．０１～０．１％、Ｓｎ：０．００１～０．１％、およびＳｂ：０．００１～０．１％からなる群より選択される１または２以上を含み、
    　　残部がＦｅおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、
    　前記内層部が、質量％で、
    　　Ｓｉ：１．５～５．０％、ならびに
    　　Ｐ：０．０１～０．１％、Ｓｎ：０．００１～０．１％、およびＳｂ：０．００１～０．１％からなる群より選択される１または２以上を含み、
    　　残部がＦｅおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、
    　前記表層部におけるＳｉ含有量：［Ｓｉ］1と前記内層部におけるＳｉ含有量：［Ｓｉ］0の差（［Ｓｉ］1－［Ｓｉ］0）として定義されるΔＳｉが０．５～４．０質量％であり、
    　前記表層部に不可避的不純物として含まれるＡｌの含有量：［Ａｌ］1と前記内層部に不可避的不純物として含まれるＡｌの含有量：［Ａｌ］0の差の絶対値（｜［Ａｌ］1－［Ａｌ］0｜）として定義されるΔＡｌが０．０５質量％以下であり、
    　前記複層型電磁鋼板の板厚：ｔに対する前記表層部の合計厚さ：ｔ1の比率（ｔ1／ｔ）が０．１０～０．７０であり、
    　磁界の強さ:１０００Ａ／ｍにおける磁束密度：Ｂ10が１．３Ｔ以上であり、
    　前記Ｂ10に対する、磁界の強さ：１００Ａ／ｍにおける磁束密度：Ｂ1の比（Ｂ1／Ｂ10）が０．４５以上であり、かつ、
    　周波数：１ｋＨｚ、最大磁束密度：１．０Ｔにおける鉄損：Ｗ10/1k（Ｗ／ｋｇ）と、前記板厚：ｔ（ｍｍ）とが、下記（１）式を満たす、複層型電磁鋼板。
    Ｗ10/1k≦１５＋１４０×ｔ　…（１）
  2. 　前記表層部の成分組成と前記内層部の成分組成のいずれか一方または両方が、さらに、質量％で、
    　　Ｍｏ：０．００１～０．１％を含む、請求項１に記載の複層型電磁鋼板。
     
     
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