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特表2025-502711無方向性電気鋼板、その製造方法及びそれを含むモーターコア
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2025-01-28
(54)【発明の名称】無方向性電気鋼板、その製造方法及びそれを含むモーターコア
(51)【国際特許分類】
C22C 38/00 20060101AFI20250121BHJP
C22C 38/38 20060101ALI20250121BHJP
C22C 38/60 20060101ALI20250121BHJP
C21D 8/12 20060101ALI20250121BHJP
H01F 1/147 20060101ALI20250121BHJP
H02K 1/02 20060101ALI20250121BHJP
C21D 9/46 20060101ALN20250121BHJP
【ＦＩ】
C22C38/00 303U
C22C38/38
C22C38/60
C21D8/12 A
H01F1/147 183
H02K1/02 Z
C21D9/46 501B
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024537877
(86)(22)【出願日】2022-12-21
(85)【翻訳文提出日】2024-08-07
(86)【国際出願番号】 KR2022020964
(87)【国際公開番号】W WO2023121295
(87)【国際公開日】2023-06-29
(31)【優先権主張番号】10-2021-0184605
(32)【優先日】2021-12-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522492576
【氏名又は名称】ポスコ カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000051
【氏名又は名称】弁理士法人共生国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】クォン， スビン
【テーマコード（参考）】
4K033
5E041
5H601
【Ｆターム（参考）】
4K033AA01
4K033CA00
4K033CA01
4K033CA02
4K033CA03
4K033CA04
4K033CA05
4K033CA06
4K033CA07
4K033CA08
4K033CA09
4K033DA01
4K033FA01
4K033FA13
4K033FA14
4K033HA00
4K033HA06
4K033KA00
4K033KA01
4K033KA03
4K033RA03
4K033TA03
5E041AA02
5E041AA19
5E041BC01
5E041BD09
5E041CA04
5E041HB11
5E041NN01
5E041NN18
5H601AA09
5H601AA26
5H601CC01
5H601CC11
5H601EE33
5H601HH07
5H601HH18
5H601KK10
(57)【要約】
【課題】Ｃｒの含有量を適切に調整することにより、応力除去焼鈍中の絶縁皮膜へのＭｎの拡散を防止し、絶縁皮膜の密着性を向上させた無方向性電気鋼板、その製造方法及びそれを含むモーターコアを提供する
【解決手段】本発明の無方向性電気鋼板は、重量％で、Ｓｉ：２．０～６．５％、Ａｌ：０．１～１．３％、Ｍｎ：０．３～２．０％、Ｃｒ：０．００５～０．０６％を含み、残部がＦｅ及びその他不可避的不純物からなる鋼板母材及び鋼板母材上に位置する絶縁皮膜を含み、応力除去焼鈍前には、下記式１を満たし、応力除去焼鈍後は、下記式２を満たすことを特徴とする。
［式１］
０．１≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］
［式２］
１０≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］≧１
（式１及び式２中、［Ｍｎ皮膜］は、絶縁皮膜内の平均Ｍｎ含有量（重量％）を示し、［Ｍｎ５０］は、鋼板母材及び絶縁皮膜の界面から鋼板母材内部方向に５０μｍの深さにおけるＭｎ含有量（重量％）を示す）
【選択図】図１
【解決手段】本発明の無方向性電気鋼板は、重量％で、Ｓｉ：２．０～６．５％、Ａｌ：０．１～１．３％、Ｍｎ：０．３～２．０％、Ｃｒ：０．００５～０．０６％を含み、残部がＦｅ及びその他不可避的不純物からなる鋼板母材及び鋼板母材上に位置する絶縁皮膜を含み、応力除去焼鈍前には、下記式１を満たし、応力除去焼鈍後は、下記式２を満たすことを特徴とする。
［式１］
０．１≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］
［式２］
１０≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］≧１
（式１及び式２中、［Ｍｎ皮膜］は、絶縁皮膜内の平均Ｍｎ含有量（重量％）を示し、［Ｍｎ５０］は、鋼板母材及び絶縁皮膜の界面から鋼板母材内部方向に５０μｍの深さにおけるＭｎ含有量（重量％）を示す）
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
重量％で、Ｓｉ：２．０～６．５％、Ａｌ：０．１～１．３％、Ｍｎ：０．３～２．０％、Ｃｒ：０．００５～０．０６％を含み、残部がＦｅ及びその他不可避的不純物からなる鋼板母材及び、前記鋼板母材上に位置する絶縁皮膜を含み、
応力除去焼鈍の前は下記式１を満たし、応力除去焼鈍の後は下記式２を満たすことを特徴とする無方向性電気鋼板。
［式１］
０．１≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］
［式２］
１０≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］≧１
（式１及び式２中、［Ｍｎ皮膜］は、絶縁皮膜内の平均Ｍｎ含有量（重量％）を示し、［Ｍｎ５０］は、鋼板母材及び絶縁皮膜の界面から鋼板母材内部方向に５０μｍの深さにおけるＭｎ含有量（重量％）を示す）
【請求項2】
前記鋼板母材は、Ｓｎ：０．０６重量％以下、及びＳｂ：０．０６重量％以下のうち１種以上をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の無方向性電気鋼板。
【請求項3】
前記鋼板母材は、Ｃ、Ｎ、Ｓ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＶのうち１種以上を０．００５重量％以下をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の無方向性電気鋼板。
【請求項4】
前記鋼板母材は、Ｃｕ：０．０１～０．２重量％、Ｐ：０．１００重量％以下、Ｂ：０．００２重量％以下、Ｍｏ：０．０１重量％以下、Ｍｇ：０．００５重量％以下、及びＺｒ：０．００５重量％以下のうち１種以上をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の無方向性電気鋼板。
【請求項5】
前記応力除去焼鈍は、７００℃～８５０℃の温度で１０分～３００分の時間行われることを特徴とする請求項１に記載の無方向性電気鋼板。
【請求項6】
重量％で、Ｓｉ：２．０～６．５％、Ａｌ：０．１～１．３％、Ｍｎ：０．３～２．０％、Ｃｒ：０．００５～０．０６％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるスラブを熱間圧延して熱延板を製造するステップ、前記熱延板表面に存在するスケールを除去するステップ、
前記スケールが除去された熱延板を冷間圧延して冷延板を製造するステップ、及び
前記冷延板を冷延板焼鈍するステップを含み、
前記スケールを除去するステップは、ショットボールを１５～３５ｋｇ／（ｍｉｎ・ｍ２）の量で鋼板に投射してスケールを除去するステップを含むことを特徴とする無方向性電気鋼板の製造方法。
【請求項7】
前記ショットボールの平均粒度は０．１～１ｍｍであり、１秒～６０秒間投射することを特徴とする請求項６に記載の無方向性電気鋼板の製造方法。
【請求項8】
前記ショットボールの材料は、Ｆｅ系合金であることを特徴とする請求項６に記載の無方向性電気鋼板の製造方法。
【請求項9】
前記冷延板焼鈍するステップは、７００～１１００℃の温度で１０～１０００秒間焼鈍することを特徴とする請求項６に記載の無方向性電気鋼板の製造方法。
【請求項10】
前記スケールを除去するステップの前に、熱延板焼鈍するステップをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の無方向性電気鋼板の製造方法。
【請求項11】
前記冷延板焼鈍するステップの後、応力除去焼鈍するステップをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の無方向性電気鋼板の製造方法。
【請求項12】
複数の無方向性電気鋼板が積層されてなる固定子及び複数の無方向性電気鋼板が積層されてなる回転子を含み、前記回転子内の無方向性電気鋼板は、重量％で、Ｓｉ：２．０～６．５％、Ａｌ：０．１～１．３％、Ｍｎ：０．３～２．０％、Ｃｒ：０．００５～０．０６％を含み、残部がＦｅ及びその他不可避的不純物からなる鋼板母材及び鋼板母材上に位置する絶縁皮膜を含み、下記式１を満たし、
前記固定子内の無方向性電気鋼板は、重量％で、Ｓｉ：２．０～６．５％、Ａｌ：０．１～１．３％、Ｍｎ：０．３～２．０％、Ｃｒ：０．００５～０．０６％を含み、残部がＦｅ及びその他不可避的不純物からなる鋼板母材及び鋼板母材上に位置する絶縁皮膜を含み、下記式２を満たすことを特徴とするモーターコア。
［式１］
０．１≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］
［式２］
１０≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］≧１
（式１及び式２中、［Ｍｎ皮膜］は、絶縁皮膜内の平均Ｍｎ含有量（重量％）を示し、［Ｍｎ５０］は、鋼板母材及び絶縁皮膜の界面から鋼板母材内部方向に５０μｍの深さにおけるＭｎ含有量（重量％）を示す）
【請求項13】
前記固定子及び回転子内に含まれる無方向性電気鋼板は、同一コイルから由来することを特徴とする請求項１２に記載のモーターコア。
【請求項14】
前記固定子及び前記回転子内に含まれる前記無方向性電気鋼板間のＳｉ、Ａｌ及びＭｎ含有量の差が、０．２０重量％以下であることを特徴とする請求項１２に記載のモーターコア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無方向性電気鋼板、その製造方法及びそれを含むモーターコアに係り、より詳しくは、Ｃｒの含有量を適切に調整し、スケール除去時のショットボール投射量を高め、応力除去焼鈍中の絶縁皮膜へのＭｎ拡散を防止することにより、絶縁皮膜の密着性を向上させた無方向性電気鋼板、その製造方法及びそれを含むモーターコアに関する。
【背景技術】
【0002】
無方向性電気鋼板は、電気エネルギーを機械的エネルギーに変換させるモーターに主に使用されるが、その過程で高い効率を発揮するために、無方向性電気鋼板の優れた磁気的特性が要求される。特に近年、親環境技術が注目されるようになり、全体の電気エネルギー使用量の過半を占めるモーター効率を増加させることが非常に重要視されており、そのために優れた磁気的特性を有する無方向性電気鋼板の需要も増加している。
無方向性電気鋼板の磁気的特性は、主に鉄損と磁束密度で評価される。鉄損は、特定磁束密度と周波数で発生するエネルギー損失を意味し、磁束密度は、特定磁場下で得られる磁化の程度を意味する。鉄損が低いほど同じ条件でエネルギー効率の高いモーターを製造することができ、磁束密度が高いほどモーターを小型化したり、銅損を減らしたりすることができるので、低い鉄損と高い磁束密度を有する無方向性電気鋼板を作ることが重要である。
無方向性電気鋼板の磁気的特性は、主に鉄損と磁束密度で評価される。鉄損は、特定磁束密度と周波数で発生するエネルギー損失を意味し、磁束密度は、特定磁場下で得られる磁化の程度を意味する。鉄損が低いほど同じ条件でエネルギー効率の高いモーターを製造することができ、磁束密度が高いほどモーターを小型化したり、銅損を減らしたりすることができるので、低い鉄損と高い磁束密度を有する無方向性電気鋼板を作ることが重要である。
【0003】
モーター作動条件によって、考慮しなければならない無方向性電気鋼板の特性も変わってくる。モーターに使用される無方向性電気鋼板の特性を評価するための基準に、多くのモーターが商用周波数５０Ｈｚで１．５Ｔ磁場が印加された時の鉄損のＷ１５／５０を最も重要視している。しかし、様々な用途のモーターが全てＷ１５／５０の鉄損を最も重要視しているわけではなく、主な作動条件によって他の周波数や印加磁場での鉄損を評価することもある。特に最近の電気自動車駆動モーターに使用される無方向性電気鋼板では、１．０Ｔ叉はそれ以下の低磁場と４００Ｈｚ以上の高周波での磁気的特性が重要な場合が多いため、Ｗ１０／４００などの鉄損で無方向性電気鋼板の特性を評価するようになる。
【0004】
無方向性電気鋼板からモーター叉は変圧機などの製品を製造するためには、無方向性電気鋼板を特定の形状にスリッティングしなければならない。この過程で無方向性電気鋼板に応力が付与され、この応力を除去するために応力除去焼鈍を行う。
応力除去焼鈍過程で、鋼板内のＭｎ成分が絶縁皮膜に拡散し、これは鋼板と絶縁皮膜の密着性の低下の原因となる。Ｓｂ、Ｓｎ添加及びＡｌ、Ｍｎ間の含有量関係を調整してＭｎの拡散を抑制しようとする試みがあったが、このような試みには限界があった。表面偏析元素層及び表面酸化層形成によるＭｎの拡散抑制は効果が微々であり、これにより絶縁コーティングと母材間の結合力が弱くなる結果をもたらした。
応力除去焼鈍過程で、鋼板内のＭｎ成分が絶縁皮膜に拡散し、これは鋼板と絶縁皮膜の密着性の低下の原因となる。Ｓｂ、Ｓｎ添加及びＡｌ、Ｍｎ間の含有量関係を調整してＭｎの拡散を抑制しようとする試みがあったが、このような試みには限界があった。表面偏析元素層及び表面酸化層形成によるＭｎの拡散抑制は効果が微々であり、これにより絶縁コーティングと母材間の結合力が弱くなる結果をもたらした。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、無方向性電気鋼板、その製造方法及びそれを含むモーターコアを提供することを目的とする。具体的に、本発明は、Ｃｒの含有量を適切に調整することにより、応力除去焼鈍中の絶縁皮膜へのＭｎの拡散を防止し、絶縁皮膜の密着性を向上させた無方向性電気鋼板、その製造方法及びそれを含むモーターコアを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の無方向性電気鋼板は、重量％で、Ｓｉ：２．０～６．５％、Ａｌ：０．１～１．３％、Ｍｎ：０．３～２．０％、Ｃｒ：０．００５～０．０６％を含み、残部がＦｅ及びその他の不可避的不純物からなる鋼板母材及び鋼板母材上に位置する絶縁皮膜を含み、応力除去焼鈍の前は下記式１を満たし、応力除去焼鈍の後は下記式２を満たす。
［式１］
０．１≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］
［式２］
１０≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］≧１
（式１及び式２中、［Ｍｎ皮膜］は、絶縁皮膜内の平均Ｍｎ含有量（重量％）を示し、［Ｍｎ５０］は、鋼板母材及び絶縁皮膜の界面から鋼板母材内部方向に５０μｍの深さにおけるＭｎ含有量（重量％）を示す）
鋼板母材は、Ｓｎ：０．０６重量％以下、及びＳｂ：０．０６重量％以下のうち１種以上をさらに含むことができる。
鋼板母材は、Ｃ、Ｎ、Ｓ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＶのうち１種以上を０．００５重量％以下さらに含むことができる。
鋼板母材は、Ｃｕ：０．０１～０．２重量％、Ｐ：０．１００重量％以下、Ｂ：０．００２重量％以下、Ｍｏ：０．０１重量％以下、Ｍｇ：０．００５重量％以下、及びＺｒ：０．００５重量％以下のうち１種以上をさらに含むことができる。
応力除去焼鈍は、７００℃～８５０℃の温度で１０分～３００分の時間で行うことができる。
［式１］
０．１≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］
［式２］
１０≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］≧１
（式１及び式２中、［Ｍｎ皮膜］は、絶縁皮膜内の平均Ｍｎ含有量（重量％）を示し、［Ｍｎ５０］は、鋼板母材及び絶縁皮膜の界面から鋼板母材内部方向に５０μｍの深さにおけるＭｎ含有量（重量％）を示す）
鋼板母材は、Ｓｎ：０．０６重量％以下、及びＳｂ：０．０６重量％以下のうち１種以上をさらに含むことができる。
鋼板母材は、Ｃ、Ｎ、Ｓ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＶのうち１種以上を０．００５重量％以下さらに含むことができる。
鋼板母材は、Ｃｕ：０．０１～０．２重量％、Ｐ：０．１００重量％以下、Ｂ：０．００２重量％以下、Ｍｏ：０．０１重量％以下、Ｍｇ：０．００５重量％以下、及びＺｒ：０．００５重量％以下のうち１種以上をさらに含むことができる。
応力除去焼鈍は、７００℃～８５０℃の温度で１０分～３００分の時間で行うことができる。
【0007】
本発明の無方向性電気鋼板の製造方法は、重量％で、Ｓｉ：２．０～６．５％、Ａｌ：０．１～１．３％、Ｍｎ：０．３～２．０％、Ｃｒ：０．００５～０．０６％、を含み、残部Ｆｅが不可避的不純物からなるスラブを熱間圧延して熱延板を製造するステップ、熱延板の表面に存在するスケールを除去するステップ、；スケールが除去された熱延板を冷間圧延して冷延板を製造するステップ；及び冷延板を冷延板焼鈍するステップを含み、スケールを除去するステップは、ショットボールを１５～３５ｋｇ／（ｍｉｎ・ｍ２）の量で鋼板に投射してスケールを除去するステップを含む。
ショットボールの平均粒度は０．１～１ｍｍであり、１秒～６０秒間投射することができる。
ショットボールの材料はＦｅ系合金であってもよい。
冷延板焼鈍ステップは、７００℃～１１００℃の温度で１０～１０００秒間焼鈍することができる。
スケールを除去するステップの前に、熱延板焼鈍するステップをさらに含むことができる。
冷延板焼鈍するステップの後、応力除去焼鈍するステップをさらに含むことができる。
ショットボールの平均粒度は０．１～１ｍｍであり、１秒～６０秒間投射することができる。
ショットボールの材料はＦｅ系合金であってもよい。
冷延板焼鈍ステップは、７００℃～１１００℃の温度で１０～１０００秒間焼鈍することができる。
スケールを除去するステップの前に、熱延板焼鈍するステップをさらに含むことができる。
冷延板焼鈍するステップの後、応力除去焼鈍するステップをさらに含むことができる。
【0008】
本発明のモーターコアは、複数の無方向性電気鋼板が積層されてなる固定子及び複数の無方向性電気鋼板が積層されてなる回転子を含み、
回転子内の無方向性電気鋼板は、重量％で、Ｓｉ：２．０～６．５％、Ａｌ：０．１～１．３％、Ｍｎ：０．３～２．０％、Ｃｒ：０．００５～０．０６％含み、残部Ｆｅ及びその他不可避的不純物を含む鋼板母材及び鋼板母材上に位置する絶縁皮膜を含み、下記式１を満たし、
固定子内の無方向性電気鋼板は、重量％で、Ｓｉ：２．０～６．５％、Ａｌ：０．１～１．３％、Ｍｎ：０．３～２．０％、Ｃｒ：０．００５～０．０６％を含み、残部がＦｅ及びその他不可避的不純物からなる鋼板母材及び鋼板母材上に位置する絶縁皮膜を含み、下記式２を満たす。
［式１］
０．１≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］
［式２］
１０≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］≧１
（式１及び式２中、［Ｍｎ皮膜］は、絶縁皮膜内の平均Ｍｎ含有量（重量％）を示し、
［Ｍｎ５０］は、鋼板母材及び絶縁皮膜の界面から鋼板母材内部方向に５０μｍの深さにおけるＭｎ含有量（重量％）を示す）
固定子及び回転子内に含まれる無方向性電気鋼板は、同一コイルから由来した無方向性電気鋼板であってもよい。
固定子及び前記回転子内に含まれる前記無方向性電気鋼板間のＳｉ、Ａｌ及びＭｎ含有量の差が０．２０重量％以下であってもよい。
回転子内の無方向性電気鋼板は、重量％で、Ｓｉ：２．０～６．５％、Ａｌ：０．１～１．３％、Ｍｎ：０．３～２．０％、Ｃｒ：０．００５～０．０６％含み、残部Ｆｅ及びその他不可避的不純物を含む鋼板母材及び鋼板母材上に位置する絶縁皮膜を含み、下記式１を満たし、
固定子内の無方向性電気鋼板は、重量％で、Ｓｉ：２．０～６．５％、Ａｌ：０．１～１．３％、Ｍｎ：０．３～２．０％、Ｃｒ：０．００５～０．０６％を含み、残部がＦｅ及びその他不可避的不純物からなる鋼板母材及び鋼板母材上に位置する絶縁皮膜を含み、下記式２を満たす。
［式１］
０．１≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］
［式２］
１０≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］≧１
（式１及び式２中、［Ｍｎ皮膜］は、絶縁皮膜内の平均Ｍｎ含有量（重量％）を示し、
［Ｍｎ５０］は、鋼板母材及び絶縁皮膜の界面から鋼板母材内部方向に５０μｍの深さにおけるＭｎ含有量（重量％）を示す）
固定子及び回転子内に含まれる無方向性電気鋼板は、同一コイルから由来した無方向性電気鋼板であってもよい。
固定子及び前記回転子内に含まれる前記無方向性電気鋼板間のＳｉ、Ａｌ及びＭｎ含有量の差が０．２０重量％以下であってもよい。
【0009】
本発明の無方向性電気鋼板の製造方法は、重量％で、Ｓｉ：２．０～６．５％、Ａｌ：０．１～１．３％、Ｍｎ：０．３～２．０％、Ｃｒ：０．００５～０．０６％を含み、残部がＦｅ及びその他不可避的不純物からなるスラブを熱間圧延して熱延板を製造するステップ、熱延板上に存在するスケールを除去するステップ、熱延板を冷間圧延して冷延板を製造するステップ、冷延板を焼鈍する冷延板焼鈍ステップ、冷延板上に絶縁皮膜を形成するステップ及び応力除去焼鈍ステップを含み、応力除去焼鈍ステップの前は下記式１を満たし、前記応力除去焼鈍ステップの後は下記式２を満たす。
［式１］
０．１≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］
［式２］
１０≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］≧１
（式１及び式２中、［Ｍｎ皮膜］は、絶縁皮膜内の平均Ｍｎ含有量（重量％）を示し、［Ｍｎ５０］は、鋼板母材及び絶縁皮膜の界面から鋼板母材内部方向に５０μｍの深さにおけるＭｎ含有量（重量％）を示す）
前記スケールを除去するステップは、ショットボールを１５ｋｇ／（ｍ２・ｍｉｎ）～３５ｋｇ／（ｍ２・ｍｉｎ）の量で鋼板に投射してスケールを除去することができる。
冷延板焼鈍ステップは、７００℃～１１００℃の温度で１０～１０００秒間焼鈍することができる。
応力除去焼鈍ステップは、７００℃～８５０℃の温度で１０分～３００分の時間で行うことができる。
［式１］
０．１≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］
［式２］
１０≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］≧１
（式１及び式２中、［Ｍｎ皮膜］は、絶縁皮膜内の平均Ｍｎ含有量（重量％）を示し、［Ｍｎ５０］は、鋼板母材及び絶縁皮膜の界面から鋼板母材内部方向に５０μｍの深さにおけるＭｎ含有量（重量％）を示す）
前記スケールを除去するステップは、ショットボールを１５ｋｇ／（ｍ２・ｍｉｎ）～３５ｋｇ／（ｍ２・ｍｉｎ）の量で鋼板に投射してスケールを除去することができる。
冷延板焼鈍ステップは、７００℃～１１００℃の温度で１０～１０００秒間焼鈍することができる。
応力除去焼鈍ステップは、７００℃～８５０℃の温度で１０分～３００分の時間で行うことができる。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、Ｃｒを一定範囲に含むことにより、応力除去焼鈍過程において、鋼板母材に含まれるＭｎ成分が絶縁皮膜に拡散することを防止し、応力除去焼鈍の後も絶縁皮膜と鋼板母材との間の結合力を維持させる。
これにより、親環境自動車用モーター、高効率家電用モーター、スーパープレミアム級電動機の性能を応力除去焼鈍によりさらに改善することができる。
これにより、親環境自動車用モーター、高効率家電用モーター、スーパープレミアム級電動機の性能を応力除去焼鈍によりさらに改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の無方向性電気鋼板の断面の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
第１、第２及び第３などの用語は、様々な部分、成分、領域、層及び／叉はセクションを説明するために使用されるが、これらに限定されない。これらの用語は、ある部分、成分、領域、層叉はセクションを他の部分、成分、領域、層叉はセクションと区別するためにのみ使用される。したがって、以下で説明する第１部分、成分、領域、層叉はセクションは、本発明の範囲を逸脱しない範囲で、第２部分、成分、領域、層叉はセクションとして言及することができる。
ここで使用される専門用語は、単に特定の実施形態を言及するためのものであり、本発明を限定することを意図するものではない。本明細書で使用される単数形は、文言が明確に反対の意味を示さない限り、複数形も含む。本明細書で使用される「含む」の意味は、特定の特性、領域、整数、ステップ、動作、要素及び／又は成分を具体化するものであり、他の特性、領域、整数、ステップ、動作、要素及び／又は成分の存在又は付加を排除するものではない。
ここで使用される専門用語は、単に特定の実施形態を言及するためのものであり、本発明を限定することを意図するものではない。本明細書で使用される単数形は、文言が明確に反対の意味を示さない限り、複数形も含む。本明細書で使用される「含む」の意味は、特定の特性、領域、整数、ステップ、動作、要素及び／又は成分を具体化するものであり、他の特性、領域、整数、ステップ、動作、要素及び／又は成分の存在又は付加を排除するものではない。
【0013】
ある部分が他の部分「上」叉は「の上」にあると記載されている場合、それはまさに他の部分の上叉は上にある可能性があり、叉はその間に他の部分を伴う可能性がある。対照的に、ある部分が他の部分の「直上」にあると述べる場合、その間に他の部分が介在することはない。
また、特に記載がない限り、％は重量％を意味し、１ｐｐｍは０．０００１重量％である。
本発明において、追加元素をさらに含むという意味は、追加元素の追加量だけ残部である鉄（Ｆｅ）を代替して含むことを意味する。
別に定義していないが、ここで使用される技術用語及び科学用語を含むすべての用語は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が一般的に理解する意味と同じ意味を持つ。通常使用される辞書で定義された用語は、関連技術文献と現在開示された内容に合致する意味を持つものと追加的に解釈され、定義されない限り、理想的叉は非常に正式な意味に解釈されない。
また、特に記載がない限り、％は重量％を意味し、１ｐｐｍは０．０００１重量％である。
本発明において、追加元素をさらに含むという意味は、追加元素の追加量だけ残部である鉄（Ｆｅ）を代替して含むことを意味する。
別に定義していないが、ここで使用される技術用語及び科学用語を含むすべての用語は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が一般的に理解する意味と同じ意味を持つ。通常使用される辞書で定義された用語は、関連技術文献と現在開示された内容に合致する意味を持つものと追加的に解釈され、定義されない限り、理想的叉は非常に正式な意味に解釈されない。
【0014】
以下、本発明について、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は、様々な異なる形態で実施することができ、ここで説明する実施例に限定されない。
図１では、本発明の無方向性電気鋼板の断面を概略的に示す。図１に示すように、無方向性電気鋼板１００は、鋼板母材１０及び鋼板母材１０の表面に位置する絶縁皮膜２０を含む。鋼板母材１０内には、母材表面から内部方向に形成された表面部３０が存在することができる。
図１では、本発明の無方向性電気鋼板の断面を概略的に示す。図１に示すように、無方向性電気鋼板１００は、鋼板母材１０及び鋼板母材１０の表面に位置する絶縁皮膜２０を含む。鋼板母材１０内には、母材表面から内部方向に形成された表面部３０が存在することができる。
【0015】
本発明の鋼板母材１０は、重量％で、Ｓｉ：２．０～６．５％、Ａｌ：０．１～１．３％、Ｍｎ：０．３～２．０％、Ｃｒ：０．００５～０．０６％を含み、残部がＦｅ及びその他不可避的不純物からなる。
以下、鋼板母材１０の成分限定の理由から説明する。 Ｓｉ：２．０～６．５重量％
ケイ素（Ｓｉ、シリコン）は、材料の非抵抗を高め、鉄損を下げる役割を果たし、添加量が少なすぎる場合、高周波鉄損改善効果が不足することがある。逆に添加しすぎると、材料の硬度が上昇し、冷間圧延性が極度に悪化し、生産性及び打抜性が劣る可能性がある。したがって、前述の範囲でＳｉを添加することができる。より具体的に、２．５～５．０重量％含むことができる。より具体的に、３．０～４．０重量％含むことができる。
以下、鋼板母材１０の成分限定の理由から説明する。 Ｓｉ：２．０～６．５重量％
ケイ素（Ｓｉ、シリコン）は、材料の非抵抗を高め、鉄損を下げる役割を果たし、添加量が少なすぎる場合、高周波鉄損改善効果が不足することがある。逆に添加しすぎると、材料の硬度が上昇し、冷間圧延性が極度に悪化し、生産性及び打抜性が劣る可能性がある。したがって、前述の範囲でＳｉを添加することができる。より具体的に、２．５～５．０重量％含むことができる。より具体的に、３．０～４．０重量％含むことができる。
【0016】
Ａｌ：０．１～１．３重量％
アルミニウム（Ａｌ）は、材料の非抵抗を高め、鉄損を下げる役割を果たす。添加量が少なすぎると、高周波鉄損低減に効果がなく、硝酸塩が微細に形成され、磁性を劣化させることができる。逆に添加量が多すぎると、製鋼と連続鋳造などの全ての工程上に問題を発生させ、生産性を大きく低下させる可能性がある。したがって、前述の範囲でＡｌを添加することができる。より具体的に、０．５～１．２重量％含むことができる。より具体的に、０．７～１．０重量％含むことができる。
アルミニウム（Ａｌ）は、材料の非抵抗を高め、鉄損を下げる役割を果たす。添加量が少なすぎると、高周波鉄損低減に効果がなく、硝酸塩が微細に形成され、磁性を劣化させることができる。逆に添加量が多すぎると、製鋼と連続鋳造などの全ての工程上に問題を発生させ、生産性を大きく低下させる可能性がある。したがって、前述の範囲でＡｌを添加することができる。より具体的に、０．５～１．２重量％含むことができる。より具体的に、０．７～１．０重量％含むことができる。
【0017】
Ｍｎ：０．３～２．０重量％
マンガン（Ｍｎ）は、材料の非抵抗を高め、鉄損を改善して硫化物を形成させる役割を果たす元素である。Ｍｎの添加量が少なすぎると、硫化物が微細に析出し、磁性を低下させる可能性がある。逆にＭｎが添加量が多すぎると、磁性に不利な｛１１１｝集合組織の形成を助長し、磁束密度が低下する可能性があるため、前述の範囲でＭｎを添加することができる。より具体的に、Ｍｎを０．５～１．５重量％含むことができる。
本発明で、非抵抗は５５～８０Μω・ｃｍであることができる。
マンガン（Ｍｎ）は、材料の非抵抗を高め、鉄損を改善して硫化物を形成させる役割を果たす元素である。Ｍｎの添加量が少なすぎると、硫化物が微細に析出し、磁性を低下させる可能性がある。逆にＭｎが添加量が多すぎると、磁性に不利な｛１１１｝集合組織の形成を助長し、磁束密度が低下する可能性があるため、前述の範囲でＭｎを添加することができる。より具体的に、Ｍｎを０．５～１．５重量％含むことができる。
本発明で、非抵抗は５５～８０Μω・ｃｍであることができる。
【0018】
Ｃｒ：０．００５～０．０６０重量％
クロム（Ｃｒ）は、材料の非抵抗を高め、鉄損を減少させる役割を果たす。また、応力除去焼鈍ステップで母材のＭｎが絶縁皮膜に拡散することを防ぐ役割を果たす。したがって、前述の範囲でＣｒを添加することができる。より具体的に、０．０１０～０．０５０重量％含むことができる。より具体的に、０．０５０～０．０４０重量％含むことができる。
クロム（Ｃｒ）は、材料の非抵抗を高め、鉄損を減少させる役割を果たす。また、応力除去焼鈍ステップで母材のＭｎが絶縁皮膜に拡散することを防ぐ役割を果たす。したがって、前述の範囲でＣｒを添加することができる。より具体的に、０．０１０～０．０５０重量％含むことができる。より具体的に、０．０５０～０．０４０重量％含むことができる。
【0019】
鋼板母材１０は、Ｓｎ：０．０６重量％以下、及びＳｂ：０．０６重量％以下のうち１種以上をさらに含むことができる。
Ｓｎ：０．０６重量％以下、及びＳｂ：０．０６重量％以下のうち１種以上
錫（Ｓｎ）とアンチモン（Ｓｂ）は、結晶粒界に偏析元素として結晶粒界を通る窒素の拡散を抑制し、磁性に有害な｛１１１｝集合組織（ｔｅｘｔｕｒｅ）を抑制し、有利な｛１００｝集合組織を増加させて磁気的特性を向上させるために添加する。ＳｎとＳｂがそれぞれ過剰に添加されると、結晶粒の成長を妨害して磁性を低下させ、圧延性状が悪くなる。したがって、前述の範囲でＳｎ、Ｓｂを添加することができる。より具体的に、Ｓｎ：０．００５～０．０５０重量％、及びＳｂ：０．００５～０．０５０重量％含むことができる。より具体的に、Ｓｎ：０．０１～０．０２重量％、及びＳｂ：０．０１～０．０２重量％含むことができる。前述のように、追加元素をさらに含む場合、残部のＦｅを代替して含むようになる。
Ｓｎ：０．０６重量％以下、及びＳｂ：０．０６重量％以下のうち１種以上
錫（Ｓｎ）とアンチモン（Ｓｂ）は、結晶粒界に偏析元素として結晶粒界を通る窒素の拡散を抑制し、磁性に有害な｛１１１｝集合組織（ｔｅｘｔｕｒｅ）を抑制し、有利な｛１００｝集合組織を増加させて磁気的特性を向上させるために添加する。ＳｎとＳｂがそれぞれ過剰に添加されると、結晶粒の成長を妨害して磁性を低下させ、圧延性状が悪くなる。したがって、前述の範囲でＳｎ、Ｓｂを添加することができる。より具体的に、Ｓｎ：０．００５～０．０５０重量％、及びＳｂ：０．００５～０．０５０重量％含むことができる。より具体的に、Ｓｎ：０．０１～０．０２重量％、及びＳｂ：０．０１～０．０２重量％含むことができる。前述のように、追加元素をさらに含む場合、残部のＦｅを代替して含むようになる。
【0020】
鋼板母材１０は、Ｃｕ：０．０１～０．２重量％、Ｐ：０．１００重量％以下、Ｂ：０．００２重量％以下、Ｍｏ：０．０１重量％以下、Ｍｇ：０．００５重量％以下、及びＺｒ：０．００５重量％以下のうち１種以上をさらに含むことができる。
Ｃｕ：０．０１～０．２０重量％
銅（Ｃｕ）は、Ｍｎと共に硫化物を形成させる役割を果たす。Ｃｕをさらに添加する場合、添加量が少なすぎると、ＣｕＭｎＳが微細に析出し、磁性を劣化させる可能性がある。Ｃｕが添加量が多すぎると、高温脆性が発生し、連続鋳造や熱延時にクラックを形成する可能性がある。より具体的に、Ｃｕを０．０５～０．１０重量％さらに含むことができる。
Ｃｕ：０．０１～０．２０重量％
銅（Ｃｕ）は、Ｍｎと共に硫化物を形成させる役割を果たす。Ｃｕをさらに添加する場合、添加量が少なすぎると、ＣｕＭｎＳが微細に析出し、磁性を劣化させる可能性がある。Ｃｕが添加量が多すぎると、高温脆性が発生し、連続鋳造や熱延時にクラックを形成する可能性がある。より具体的に、Ｃｕを０．０５～０．１０重量％さらに含むことができる。
【0021】
Ｐ０．１００重量％以下
リン（Ｐ）は、材料の非抵抗を高める役割を果たすだけでなく、粒界に偏析して集合組織を改善して非抵抗を増加させ、鉄損を下げる役割を果たすので、追加で添加することができる。ただし、Ｐの添加量が多すぎると、磁性に不利な集合組織の形成をもたらし、集合組織改善の効果がなく、粒界に過度に偏析して圧延性及び加工性が低下し、生産が困難になる可能性がある。したがって、前述の範囲でＰを添加することができる。より具体的に、Ｐを０．００１～０．０９０重量％含むことができる。より具体的に、Ｐを０．００５～０．０８５重量％含むことができる。
リン（Ｐ）は、材料の非抵抗を高める役割を果たすだけでなく、粒界に偏析して集合組織を改善して非抵抗を増加させ、鉄損を下げる役割を果たすので、追加で添加することができる。ただし、Ｐの添加量が多すぎると、磁性に不利な集合組織の形成をもたらし、集合組織改善の効果がなく、粒界に過度に偏析して圧延性及び加工性が低下し、生産が困難になる可能性がある。したがって、前述の範囲でＰを添加することができる。より具体的に、Ｐを０．００１～０．０９０重量％含むことができる。より具体的に、Ｐを０．００５～０．０８５重量％含むことができる。
【0022】
Ｂ：０．００２重量％以下、Ｍｏ：０．０１重量％以下、Ｍｇ：０．００５重量％以下、及びＺｒ：０．００５重量％以下
ホウ素（Ｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ジルコニウム（Ｚｒ）の場合、不純物元素と反応して微細な硫化物、炭化物及び硝酸塩を形成して磁性に有害な影響を及ぼすので、これら含有量を前述のように制限することができる。
鋼板母材１０はＣ、Ｎ、Ｓ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＶのうち１種以上をそれぞれ０．００５重量％以下さらに含むことができる。
ホウ素（Ｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ジルコニウム（Ｚｒ）の場合、不純物元素と反応して微細な硫化物、炭化物及び硝酸塩を形成して磁性に有害な影響を及ぼすので、これら含有量を前述のように制限することができる。
鋼板母材１０はＣ、Ｎ、Ｓ、Ｔｉ、Ｎｂ、及びＶのうち１種以上をそれぞれ０．００５重量％以下さらに含むことができる。
【0023】
Ｃ：０．００５重量％以下
炭素（Ｃ）は多く添加される場合、オーステナイト領域を拡大し、相変態区間を増加させ、焼鈍時にフェライトの結晶粒成長を抑制して鉄損を高める効果を示し、また、Ｔｉなどと結合して炭化物を形成し、磁性を劣らせ、最終製品から電気製品に加工した後、使用時に磁気時効によって鉄損を高める。したがって、前述の範囲でＣを添加することができる。より具体的に、Ｃを０．００３重量％以下含むことができる。
炭素（Ｃ）は多く添加される場合、オーステナイト領域を拡大し、相変態区間を増加させ、焼鈍時にフェライトの結晶粒成長を抑制して鉄損を高める効果を示し、また、Ｔｉなどと結合して炭化物を形成し、磁性を劣らせ、最終製品から電気製品に加工した後、使用時に磁気時効によって鉄損を高める。したがって、前述の範囲でＣを添加することができる。より具体的に、Ｃを０．００３重量％以下含むことができる。
【0024】
Ｓ：０．００５重量％以下
硫黄（Ｓ）は、母材内部に微細な硫化物を形成して結晶粒成長を抑制し、鉄損を弱化させるので、できるだけ低く添加することが好ましい。Ｓが多量含まれる場合、Ｍｎなどと結合して析出物を形成したり、熱間圧延中に高温脆性を引き起こす可能性がある。したがって、Ｓを０．００５重量％以下さらに含むことができる。具体的に、Ｓを０．００３０重量％以下さらに含むことができる。より具体的に、Ｓを０．０００１～０．００３０重量％さらに含むことができる。
硫黄（Ｓ）は、母材内部に微細な硫化物を形成して結晶粒成長を抑制し、鉄損を弱化させるので、できるだけ低く添加することが好ましい。Ｓが多量含まれる場合、Ｍｎなどと結合して析出物を形成したり、熱間圧延中に高温脆性を引き起こす可能性がある。したがって、Ｓを０．００５重量％以下さらに含むことができる。具体的に、Ｓを０．００３０重量％以下さらに含むことができる。より具体的に、Ｓを０．０００１～０．００３０重量％さらに含むことができる。
【0025】
Ｎ：０．００５重量％以下
窒素（Ｎ）は、Ａｌ、Ｔｉなどと強く結合することによって、硝酸塩を形成して結晶粒成長を抑制し、析出される場合、磁区移動を妨げるため、少なく含有させることが好ましい。したがって、前述の範囲でＮを添加することができる。より具体的に、Ｎを０．００３重量％以下含むことができる。
窒素（Ｎ）は、Ａｌ、Ｔｉなどと強く結合することによって、硝酸塩を形成して結晶粒成長を抑制し、析出される場合、磁区移動を妨げるため、少なく含有させることが好ましい。したがって、前述の範囲でＮを添加することができる。より具体的に、Ｎを０．００３重量％以下含むことができる。
【0026】
Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖ：それぞれ０．００５重量％以下
チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）なども強力な炭質貨物形成元素であるため、可能な限り添加しないことが望ましく、それぞれ０．０１重量％以下含まれるようにする。
チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム（Ｖ）なども強力な炭質貨物形成元素であるため、可能な限り添加しないことが望ましく、それぞれ０．０１重量％以下含まれるようにする。
【0027】
残部はＦｅ及び不可避的不純物からなる。不可避的不純物については、製鋼ステップ及び方向性電気鋼板の製造工程過程で混入される不純物であり、これは当該分野で広く知られているので、具体的な説明は省略する。本発明において、前述の合金成分以外の元素の追加を排除するものではなくて、本発明の技術思想を損なわない範囲内で様々に含むことができる。追加元素をさらに含む場合、残部のＦｅを代替して含む。
本発明では、鋼板母材１０にＣｒ添加することにより、応力除去焼鈍ステップで絶縁皮膜２０へのＭｎ拡散を抑制することができる。
本発明では、鋼板母材１０にＣｒ添加することにより、応力除去焼鈍ステップで絶縁皮膜２０へのＭｎ拡散を抑制することができる。
【0028】
絶縁皮膜２０へのＭｎ拡散が多くなり、絶縁皮膜のＭｎ成分が高すぎると、絶縁皮膜の絶縁性が低下する可能性がある。また、絶縁皮膜と母材間の結合力を弱める可能性がある。
鋼板母材１０表面から母材内部方向に深さ５０μｍのＭｎ濃度を［Ｍｎ５０］、絶縁皮膜２０のＭｎ濃度を［Ｍｎ皮膜］とした時、応力除去焼鈍の前は下記式１を満たし、応力除去焼鈍の後は下記式２を満たす。
［式１］
０．１≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］
［式２］
１０≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］≧１
鋼板母材１０表面から母材内部方向に深さ５０μｍのＭｎ濃度を［Ｍｎ５０］、絶縁皮膜２０のＭｎ濃度を［Ｍｎ皮膜］とした時、応力除去焼鈍の前は下記式１を満たし、応力除去焼鈍の後は下記式２を満たす。
［式１］
０．１≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］
［式２］
１０≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］≧１
【0029】
応力除去焼鈍は、７００℃～８５０℃の温度で１０分～３００分の時間で行うことができる。より具体的に、８００～８５０℃の温度で３０分～１２０分の時間で行うことができる。より具体的に、８２５℃の温度で６０分行うことができる。
鋼板母材１０にＣｒを添加することにより、鋼板母材１０の表面から母材内部方向にＣｒ及びＯが濃化された表面部３０が形成される。即ち、鋼板母材１０及び絶縁皮膜２０の界面に表面部３０が存在する。この表面部３０は、鋼板母材１０から絶縁皮膜２０へＭｎが拡散することを妨げる役割を果たす。表面部３０は、酸素含有量が５重量％以上の部分を意味し、製造工程で酸素に露出され、雰囲気中の酸素が鋼板内部に浸透して表面から内部方向に形成される。
鋼板母材１０にＣｒを添加することにより、鋼板母材１０の表面から母材内部方向にＣｒ及びＯが濃化された表面部３０が形成される。即ち、鋼板母材１０及び絶縁皮膜２０の界面に表面部３０が存在する。この表面部３０は、鋼板母材１０から絶縁皮膜２０へＭｎが拡散することを妨げる役割を果たす。表面部３０は、酸素含有量が５重量％以上の部分を意味し、製造工程で酸素に露出され、雰囲気中の酸素が鋼板内部に浸透して表面から内部方向に形成される。
【0030】
このように区分された表面部３０の厚さは１０～１００ｎｍであることができる。表面部３０があまりにも薄く形成されると、前述のＭｎ拡散を適切に防止することが困難である。表面部３０があまりにも厚く形成されると、磁性が劣る可能性がある。したがって、前述の範囲の厚さで表面部３０が存在することができる。より具体的に、表面部の厚さは１５～８０ｎｍであることができる。
表面部３０は、Ｃｒを０．５～５重量％、及びＯを５～５０重量％含むことができる。前述のように、表面部３０内のＣｒ及びＯの含有量は、厚さ方向に濃度勾配が存在し、前述の範囲は、表面部３０の厚さ方向への平均含有量を意味する。残りの成分は、鋼板母材１０と同じであってもよい。
表面部３０は、Ｃｒを０．５～５重量％、及びＯを５～５０重量％含むことができる。前述のように、表面部３０内のＣｒ及びＯの含有量は、厚さ方向に濃度勾配が存在し、前述の範囲は、表面部３０の厚さ方向への平均含有量を意味する。残りの成分は、鋼板母材１０と同じであってもよい。
【0031】
絶縁皮膜２０は、鋼板母材１０の表面上に位置する。絶縁皮膜２０は、無方向性電気鋼板を積層して製品を製造する時に、無方向性電気鋼板間が絶縁されるようにする役割を果たす。絶縁皮膜２０は、有機質、無機質及び有機－無機複合皮膜で処理することができ、その他の絶縁が可能な皮膜剤で処理して形成することができる。
例えば、リン酸塩系絶縁皮膜組成物を利用して絶縁皮膜２０を形成した場合、絶縁皮膜は、Ｐ：５～５０重量％、Ｍｎ：０．０１重量％以下含むことができる。このように、応力除去焼鈍前の絶縁皮膜２０は、Ｍｎを少量含む。残部はＯであってもよい。Ｓｉを１～１０重量％さらに含むことができる。
応力除去焼鈍前の絶縁皮膜２０は、下記式１を満たすことができる。
［式１］
０．１≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］
（式１中、［Ｍｎ皮膜］は、絶縁皮膜内の平均Ｍｎ含有量（重量％）を示し、［Ｍｎ５０］は、鋼板母材及び絶縁皮膜の界面から鋼板母材内部方向に５０μｍの深さにおけるＭｎ含有量（重量％）を示す）
例えば、リン酸塩系絶縁皮膜組成物を利用して絶縁皮膜２０を形成した場合、絶縁皮膜は、Ｐ：５～５０重量％、Ｍｎ：０．０１重量％以下含むことができる。このように、応力除去焼鈍前の絶縁皮膜２０は、Ｍｎを少量含む。残部はＯであってもよい。Ｓｉを１～１０重量％さらに含むことができる。
応力除去焼鈍前の絶縁皮膜２０は、下記式１を満たすことができる。
［式１］
０．１≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］
（式１中、［Ｍｎ皮膜］は、絶縁皮膜内の平均Ｍｎ含有量（重量％）を示し、［Ｍｎ５０］は、鋼板母材及び絶縁皮膜の界面から鋼板母材内部方向に５０μｍの深さにおけるＭｎ含有量（重量％）を示す）
【0032】
一方、応力除去焼鈍後の絶縁皮膜は、鋼板母材１０内のＭｎが一部拡散して、２．０～１０．０重量％を含むことができる。残りの成分は、応力除去焼鈍の前と同じであってもよい。即ち、応力除去焼鈍後の絶縁皮膜２０は、下記式２を満たすことができる。
［式２］
１０≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］≧１
（式２中、［Ｍｎ皮膜］は、絶縁皮膜内の平均Ｍｎ含有量（重量％）を示す）
より具体的に、式２の値は、１．１０～５．０であってもよい。
即ち、応力除去焼鈍後の絶縁皮膜２０は、Ｐ：５～５０重量％、Ｍｎ２．０～１０．０重量％含むことができる。残部はＯであってもよい。Ｓｉを１～１０重量％さらに含むことができる。
［式２］
１０≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］≧１
（式２中、［Ｍｎ皮膜］は、絶縁皮膜内の平均Ｍｎ含有量（重量％）を示す）
より具体的に、式２の値は、１．１０～５．０であってもよい。
即ち、応力除去焼鈍後の絶縁皮膜２０は、Ｐ：５～５０重量％、Ｍｎ２．０～１０．０重量％含むことができる。残部はＯであってもよい。Ｓｉを１～１０重量％さらに含むことができる。
【0033】
絶縁皮膜２０へのＭｎの拡散が適正量進行する場合、絶縁皮膜の無機物比率が高くなり、高温での安定性が改善される。この場合、応力除去焼鈍ステップで安定性を確保し、その後も母材及び絶縁皮膜２０間の結合力を維持することができる。この結果、応力除去焼鈍の後、結合力テストＡＳＴＭ Ｄ３５５９クロスカットテスト結果、５Ｂ以上の結合力を維持することができる。
【0034】
本発明の無方向性電気鋼板の製造方法は、スラブを熱間圧延して熱延板を製造するステップ、熱延板を冷間圧延して冷延板を製造するステップ、冷延板を焼鈍する冷延板焼鈍ステップを含む。
まず、スラブを熱間圧延する。
スラブの合金成分については、前述の無方向性電気鋼板の合金成分で説明したので、重複する説明は省略する。無方向性電気鋼板の製造過程で合金成分が実質的に変動しないので、無方向性電気鋼板とスラブの合金成分は実質的に同じである。
具体的に、スラブは、重量％で、Ｓｉ：２．０～６．５％、Ａｌ：０．１～１．３％、Ｍｎ：０．３～２．０％、Ｃｒ：０．００５～０．０６％を含み、残部がＦｅ及びその他の不可避的不純物からなる。
その他の追加元素については、無方向性電気鋼板の合金成分で説明したので、重複する説明は省略する。
まず、スラブを熱間圧延する。
スラブの合金成分については、前述の無方向性電気鋼板の合金成分で説明したので、重複する説明は省略する。無方向性電気鋼板の製造過程で合金成分が実質的に変動しないので、無方向性電気鋼板とスラブの合金成分は実質的に同じである。
具体的に、スラブは、重量％で、Ｓｉ：２．０～６．５％、Ａｌ：０．１～１．３％、Ｍｎ：０．３～２．０％、Ｃｒ：０．００５～０．０６％を含み、残部がＦｅ及びその他の不可避的不純物からなる。
その他の追加元素については、無方向性電気鋼板の合金成分で説明したので、重複する説明は省略する。
【0035】
スラブを熱間圧延する前に加熱することができる。スラブの加熱温度は限定されないが、スラブを１１００～１２５０℃で加熱することができる。スラブ加熱温度が高すぎると、磁性を損なう析出物が再溶解し、熱間圧延後に微細に析出される可能性がある。
次に、スラブを熱間圧延して熱延板を製造する。熱延板の厚さは２～３．０ｍｍにすることができる。
熱延板を製造するステップの後、熱延板を熱延板焼鈍するステップをさらに含むことができる。熱延板焼鈍は、相変態のない高級電気鋼板を製造する際には実施することが好ましく、最終焼鈍板の集合組織を改善して磁束密度を向上させるのに有効である。
次に、スラブを熱間圧延して熱延板を製造する。熱延板の厚さは２～３．０ｍｍにすることができる。
熱延板を製造するステップの後、熱延板を熱延板焼鈍するステップをさらに含むことができる。熱延板焼鈍は、相変態のない高級電気鋼板を製造する際には実施することが好ましく、最終焼鈍板の集合組織を改善して磁束密度を向上させるのに有効である。
【0036】
この時、熱延板を焼鈍するステップは、８５０～１２００℃の温度で焼鈍することができる。熱延板の焼鈍温度が低すぎると、未満であれば、組織が成長しないか、叉は微細に成長し、磁束密度の上昇効果を期待できなくなる。熱延板の焼鈍温度が高すぎると、むしろ磁気特性が劣化し、板状の変形により圧延作業性が悪くなる可能性がある。熱延板焼鈍は、必要に応じて磁性に有利な方位を増加させるために行われるものであり、省略も可能である。
次に、熱間圧延された熱延板叉は熱延板焼鈍された熱延板の表面に存在するスケールを除去する。本発明では、ショットボールの投射量を増加させることにより、最終製品における母材表面のＣｒ酸化層形成に寄与し、これをより、応力除去焼鈍ステップでの絶縁皮膜へのＭｎ拡散を調整する。
次に、熱間圧延された熱延板叉は熱延板焼鈍された熱延板の表面に存在するスケールを除去する。本発明では、ショットボールの投射量を増加させることにより、最終製品における母材表面のＣｒ酸化層形成に寄与し、これをより、応力除去焼鈍ステップでの絶縁皮膜へのＭｎ拡散を調整する。
【0037】
スケールを除去するステップは、ショットボールを１５～３５ｋｇ／（ｍｉｎ・ｍ２）の量で鋼板に投射してスケールを除去するステップを含む。ショットボールの投射量が少なすぎると、表面の残留酸化層が最終焼鈍ステップでのＣｒ酸化層の形成を妨げ、応力除去焼鈍ステップでのＭｎの拡散を調整することが困難となる。逆に、ショットボールの投射量が多すぎると、鋼板表面が多量に損傷するため、上限を適切に調整することができる。より具体的に、１７～３０ｋｇ／（ｍｉｎ・ｍ２）の量で鋼板に投射することができる。面積当たり同じ量を投射しても、その投射される時間の長さによってＣｒ酸化層の形成及びＭｎ拡散に差が生じるため、本発明の一実施例では、時間及び面積に応じた投射量を定義する。
【0038】
ショットボールの平均粒度は０．１～１ｍｍであり、１秒～６０秒間投射することができる。より具体的に、ショットボールの平均粒度は０．３～０．８ｍｍであり、５秒～３０秒間投射することができる。ショットボールの平均粒度及びショットボール投射時間も、Ｍｎの絶縁皮膜に拡散に影響を与える可能性がある。
ショットボールの材料は特に限定されないが、Ｆｅ系合金を使用することができる。
次に、熱延板を冷間圧延して冷延板を製造する。冷間圧延は、０．１５ｍｍ～０．６５ｍｍの厚さに最終圧延する。必要に応じて、１次冷間圧延と中間焼鈍後、２次冷間圧延することができ、最終圧下率は５０～９５％の範囲にすることができる。
ショットボールの材料は特に限定されないが、Ｆｅ系合金を使用することができる。
次に、熱延板を冷間圧延して冷延板を製造する。冷間圧延は、０．１５ｍｍ～０．６５ｍｍの厚さに最終圧延する。必要に応じて、１次冷間圧延と中間焼鈍後、２次冷間圧延することができ、最終圧下率は５０～９５％の範囲にすることができる。
【0039】
次に、冷延板を焼鈍する。冷延板焼鈍は、鋼板断面での結晶粒の大きさが５０～１５０μｍになるように、７００～１１００℃の範囲内で１０～１０００秒間実施する。最終焼鈍温度が低すぎると結晶粒が小さくなり、鉄損が劣化する可能性がある。温度が高すぎると、結晶粒が粗大化され、異常渦流損が大きくなり、全体鉄損が高くなる。より具体的に、９００～１０５０℃の範囲で焼鈍することができる。
冷延板焼鈍後、鋼板は冷間圧延で加工された組織を全部（９９％以上）再結晶させることができる。
冷延板焼鈍時の亀裂温度までの昇温速度は３０～１５０℃／秒である。昇温速度が適切に調整されることにより、表面部が薄く緻密に形成され、Ｍｎの拡散を防止することができる。
冷延板焼鈍後、鋼板は冷間圧延で加工された組織を全部（９９％以上）再結晶させることができる。
冷延板焼鈍時の亀裂温度までの昇温速度は３０～１５０℃／秒である。昇温速度が適切に調整されることにより、表面部が薄く緻密に形成され、Ｍｎの拡散を防止することができる。
【0040】
冷延板焼鈍するステップは、冷延板を水素（Ｈ２）４０体積％以下及び窒素６０体積％以上含み、露点が０～－４０℃の雰囲気下で焼鈍することができる。具体的に、水素０～１０体積％、及び窒素９０～１００体積％含む雰囲気で焼鈍することができる。焼鈍雰囲気を適切に調整することで、表面部が薄く緻密に形成され、Ｍｎの拡散を防止することができる。
次に、冷延板焼鈍後、絶縁皮膜を形成することができる。絶縁皮膜は、有機質、無機質及び有機－無機複合皮膜で処理することができ、その他の絶縁が可能な皮膜剤で処理することも可能である。例えば、金属リン酸塩４０～７０重量％、及びシリカ０．５～１０重量％含む絶縁皮膜形成組成物を塗布して形成することができる。絶縁皮膜は、金属リン酸塩内のＰを５重量％以上多量含み、Ｐを５重量％未満含む鋼板母材とは区分される。
次に、応力除去焼鈍するステップを行う。応力除去焼鈍ステップは、７００℃～８５０℃の温度で１０分～３００分の時間で行う。
次に、冷延板焼鈍後、絶縁皮膜を形成することができる。絶縁皮膜は、有機質、無機質及び有機－無機複合皮膜で処理することができ、その他の絶縁が可能な皮膜剤で処理することも可能である。例えば、金属リン酸塩４０～７０重量％、及びシリカ０．５～１０重量％含む絶縁皮膜形成組成物を塗布して形成することができる。絶縁皮膜は、金属リン酸塩内のＰを５重量％以上多量含み、Ｐを５重量％未満含む鋼板母材とは区分される。
次に、応力除去焼鈍するステップを行う。応力除去焼鈍ステップは、７００℃～８５０℃の温度で１０分～３００分の時間で行う。
【0041】
本発明のモーターコアは、複数の無方向性電気鋼板が積層されてなる固定子及び複数の無方向性電気鋼板が積層されてなる回転子を含み、
回転子内の無方向性電気鋼板は、重量％で、Ｓｉ：２．０～６．５％、Ａｌ：０．１～１．３％、Ｍｎ：０．３～２．０％、Ｃｒ：０．００５～０．０６％を含み、残部がＦｅ及びその他不可避的不純物からなる鋼板母材及び鋼板母材上に位置する絶縁皮膜を含み、下記式１を満たす。
固定子内の無方向性電気鋼板は、重量％で、Ｓｉ：２．０～６．５％、Ａｌ：０．１～１．３％、Ｍｎ：０．３～２．０％、Ｃｒ：０．００５～０．０６％を含み、残部がＦｅ及びその他不可避的不純物からなる鋼板母材及び鋼板母材上に位置する絶縁皮膜を含み、下記式２を満たす。
［式１］
０．１≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］
［式２］
１０≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］≧１
（式１及び式２中、［Ｍｎ皮膜］は、絶縁皮膜内の平均Ｍｎ含有量（重量％）を示し、［Ｍｎ５０］は、鋼板母材及び絶縁皮膜の界面から鋼板母材内部方向に５０μｍの深さにおけるＭｎ含有量（重量％）を示す）。
回転子内の無方向性電気鋼板は、重量％で、Ｓｉ：２．０～６．５％、Ａｌ：０．１～１．３％、Ｍｎ：０．３～２．０％、Ｃｒ：０．００５～０．０６％を含み、残部がＦｅ及びその他不可避的不純物からなる鋼板母材及び鋼板母材上に位置する絶縁皮膜を含み、下記式１を満たす。
固定子内の無方向性電気鋼板は、重量％で、Ｓｉ：２．０～６．５％、Ａｌ：０．１～１．３％、Ｍｎ：０．３～２．０％、Ｃｒ：０．００５～０．０６％を含み、残部がＦｅ及びその他不可避的不純物からなる鋼板母材及び鋼板母材上に位置する絶縁皮膜を含み、下記式２を満たす。
［式１］
０．１≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］
［式２］
１０≧［Ｍｎ皮膜］／［Ｍｎ５０］≧１
（式１及び式２中、［Ｍｎ皮膜］は、絶縁皮膜内の平均Ｍｎ含有量（重量％）を示し、［Ｍｎ５０］は、鋼板母材及び絶縁皮膜の界面から鋼板母材内部方向に５０μｍの深さにおけるＭｎ含有量（重量％）を示す）。
【0042】
固定子（ｓｔａｔｏｒ）の場合、機械的特性に比べて磁性特性がより重要であり、打抜及び積層後、ＳＲＡを通して磁性の向上を図ることができる。したがって、ＳＲＡ後、無方向性電気鋼板の特性が固定子に現れる。無方向性電気鋼板の鋼成分、Ｍｎの拡散及び絶縁皮膜内のＭｎ含有量については、前述の無方向性電気鋼板と関連して説明したので、重複する説明は省略する。
【0043】
回転子（ｒｏｔｏｒ）の場合、磁性特性に比べて、機械的特性がより重要である。したがって、機械的特性が低下する可能性のあるＳＲＡ工程を省略することができる。これにより、ＳＲＡ前の無方向性電気鋼板の特性が得られる。無方向性電気鋼板の鋼成分、Ｍｎの拡散及び絶縁皮膜内Ｍｎ含有量については、前述の無方向性電気鋼板と関連して説明したので、重複する説明は省略する。
一方、固定子及び回転子は、およそドーナッツ叉はディスク状に打抜される。固定子及び回転子をそれぞれ別々の無方向性電気鋼板のコイルから打抜して固定子及び回転子を製造する場合、打抜された残りの部分はスクラップ処理され。これは工程費用の上昇と資源及びエネルギーの浪費につながる。固定子及び回転子を同一コイルから打抜して製造する場合、スクラップ処理される部分を最小化することができる。
一方、固定子及び回転子は、およそドーナッツ叉はディスク状に打抜される。固定子及び回転子をそれぞれ別々の無方向性電気鋼板のコイルから打抜して固定子及び回転子を製造する場合、打抜された残りの部分はスクラップ処理され。これは工程費用の上昇と資源及びエネルギーの浪費につながる。固定子及び回転子を同一コイルから打抜して製造する場合、スクラップ処理される部分を最小化することができる。
【0044】
そこで、本発明において、固定子及び回転子内に含まれる無方向性電気鋼板は、同一コイルから由来した無方向性電気鋼板であることができる。本発明において同一コイルから由来するという意味は、固定子及び回転子に含まれる無方向性内のＳｉ、Ａｌ及びＭｎなどの鋼成分が実質的に同一であることを意味する。具体的に、固定子及び回転子間のＳｉ、Ａｌ及びＭｎ含有量の差が０．２０重量％以下であることを意味する。より具体的に、固定子及び回転子間のＳｉ、Ａｌ及びＭｎ含有量の差が０．１０重量％以下であることを意味する。より具体的に、固定子及び回転子間のＳｉ、Ａｌ及びＭｎ含有量の差が０．０５重量％以下であることを意味する。より具体的に、固定子及び回転子間のＳｉ、Ａｌ及びＭｎ含有量の差が０．０１重量％以下であることを意味する。Ｃｒの場合、固定子及び回転子間の含有量差が０．０１重量％以下であってもよい。より具体的に、０．００５重量％以下であってもよい。絶縁皮膜の成分も、固定子及び回転子間で実質的に同じであってもよい。
【0045】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。しかし、このような実施例は、単に本発明を例示するためのものであり、本発明がこれに限定されるものではない。
実施例１
下記表１、表２及び残部Ｆｅ及びその他の不可避的に添加される不純物からなるスラブを製造した。スラブを１１５０℃に加熱し、８５０℃で熱間仕上げ圧延して板厚さ２．３ｍｍの熱延板を製作した。熱間圧延された熱延板は、１１００℃で４分間焼鈍した後、下記表３にまとめたショットボール投射量でプラストしてスケールを除去した。その後、冷間圧延して板厚さを０．２７ｍｍにした後、１００℃／秒で昇温し、窒素雰囲気で９７０℃で５分間最終焼鈍した。絶縁皮膜は、Ａｌリン酸塩５０重量％、及びシリカ５重量％含む絶縁皮膜組成物を利用して０．５μｍの厚さに形成した。
その後、応力除去のために８２５℃の温度で１時間焼鈍した。これにより、最終的に応力が除去された無方向性電気鋼板を製造した。深さ方向成分は、Ｇｌｏｗ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒで３回測定し、Ｍｎ皮膜とＭｎ５０の平均値を下表３に実験条件によって示した。
密着性は、Ｃｒｏｓｓｃｕｔ Ｔｅｓｔ（ＡＳＴＭ Ｄ３３５９）の方法で測定した。
実施例１
下記表１、表２及び残部Ｆｅ及びその他の不可避的に添加される不純物からなるスラブを製造した。スラブを１１５０℃に加熱し、８５０℃で熱間仕上げ圧延して板厚さ２．３ｍｍの熱延板を製作した。熱間圧延された熱延板は、１１００℃で４分間焼鈍した後、下記表３にまとめたショットボール投射量でプラストしてスケールを除去した。その後、冷間圧延して板厚さを０．２７ｍｍにした後、１００℃／秒で昇温し、窒素雰囲気で９７０℃で５分間最終焼鈍した。絶縁皮膜は、Ａｌリン酸塩５０重量％、及びシリカ５重量％含む絶縁皮膜組成物を利用して０．５μｍの厚さに形成した。
その後、応力除去のために８２５℃の温度で１時間焼鈍した。これにより、最終的に応力が除去された無方向性電気鋼板を製造した。深さ方向成分は、Ｇｌｏｗ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒで３回測定し、Ｍｎ皮膜とＭｎ５０の平均値を下表３に実験条件によって示した。
密着性は、Ｃｒｏｓｓｃｕｔ Ｔｅｓｔ（ＡＳＴＭ Ｄ３３５９）の方法で測定した。
【0046】
【表1】
【0047】
【表2】
【0048】
【表3】
【0049】
表１～表３に示すように、Ｃｒを適正量含めてＭｎの拡散を防ぐ実施例の場合、応力除去焼鈍を行った後、絶縁皮膜にＭｎ成分が適切に分布していることが確認できる。一方、合金成分が適切に調整されていないＮｏ．８～Ｎｏ．１５は、絶縁皮膜にＭｎが十分に拡散しないことが確認できる。
一方、合金組成が適切に調整されても、ショットボール投射量が適切に調整されていない場合、酸化層表面部が厚く形成され、絶縁皮膜にＭｎが十分に拡散できないことが確認できる。
一方、合金組成が適切に調整されても、ショットボール投射量が適切に調整されていない場合、酸化層表面部が厚く形成され、絶縁皮膜にＭｎが十分に拡散できないことが確認できる。
【0050】
本発明は、実施例に限定されるものではなく、互いに異なる様々な形態で製造することができ、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者は、本発明の技術的な思想やや本質的な特徴を変更することなく、他の具体的な形態で実施することができることを理解できるであろう。したがって、前記で説明した実施例は、すべての面で例示的なものであり、限定的ではないことと理解されるべきである。
【符号の説明】
【0051】
１０ 鋼板母材
２０ 絶縁皮膜
３０ 表面部
１００ 無方向性電気鋼板
２０ 絶縁皮膜
３０ 表面部
１００ 無方向性電気鋼板
【図1】
【国際調査報告】