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JP7849644B2 - Non-oriented electrical steel sheets, motor cores, and motors - Google Patents
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JP7849644B2 - Non-oriented electrical steel sheets, motor cores, and motors - Google Patents

Non-oriented electrical steel sheets, motor cores, and motors

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JP7849644B2 JP2025536722A JP2025536722A JP7849644B2 JP 7849644 B2 JP7849644 B2 JP 7849644B2 JP 2025536722 A JP2025536722 A JP 2025536722A JP 2025536722 A JP2025536722 A JP 2025536722A JP 7849644 B2 JP7849644 B2 JP 7849644B2
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Description

本発明は、無方向性電磁鋼板、モータコアおよびモータに関する。This invention relates to non-oriented electrical steel sheets, motor cores, and motors.

近年、地球環境問題が注目されており、省エネルギーへの取り組みに対する要求は、一段と高まってきている。なかでも電気機器の高効率化が強く要望されている。このため、モータまたは発電機等の鉄心材料として広く使用されている無方向性電磁鋼板においても、磁気特性の向上に対する要請がさらに強まっている。電気自動車およびハイブリッド自動車用の駆動モータならびにエアコンのコンプレッサ用モータにおいては、その傾向が顕著である。In recent years, global environmental issues have attracted increasing attention, and the demand for energy conservation efforts has grown significantly. In particular, there is a strong demand for increased efficiency in electrical equipment. Therefore, the need for improved magnetic properties in non-oriented electrical steel sheets, which are widely used as core materials for motors and generators, is becoming even stronger. This trend is particularly pronounced in drive motors for electric and hybrid vehicles, as well as in motors for air conditioner compressors.

モータの高効率化の達成には、損失の主体となる鉄損の低減が重要となる。鉄損低減にはモータの鉄心として使用される電磁鋼板の鉄損低減が有効である。鉄損低減には、結晶粒の粗大化が有効であるが、MnS等の微細な析出物は結晶粒成長に有害であることが知られている(例えば、特許文献1を参照。)。Reducing iron loss, which is the main source of losses, is crucial for achieving high-efficiency motors. Reducing iron loss in the electrical steel sheet used as the motor core is an effective way to achieve this. While grain coarsening is effective in reducing iron loss, it is known that fine precipitates such as MnS are detrimental to grain growth (see, for example, Patent Document 1).

特開2019-99854号公報Japanese Patent Publication No. 2019-99854

MnSは、熱間圧延工程において再固溶し、その後の熱延板焼鈍工程で微細に析出することで、焼鈍中の粒成長を阻害する。その結果、MnSは、製品においては磁化した際に磁壁移動を阻害し、鉄損を増加させる要因となる。そのため、熱間圧延工程および熱延板焼鈍工程での加熱温度を低温化する等により、MnSの再固溶を抑制する操業が行われている。しかし、スラブおよび熱延板の全長および全幅にわたって適切に温度制御を行うことは困難であり、コイル内での鉄損のばらつきが歩留まり低下等の要因になっている。MnS redissolves during the hot rolling process and then precipitates finely during the subsequent hot-rolled sheet annealing process, inhibiting grain growth during annealing. As a result, MnS inhibits magnetic domain wall movement when magnetized in the product, increasing iron loss. Therefore, operations are being carried out to suppress the redissolution of MnS by lowering the heating temperature in the hot rolling and hot-rolled sheet annealing processes. However, it is difficult to properly control the temperature over the entire length and width of the slab and hot-rolled sheet, and variations in iron loss within the coil are contributing to factors such as reduced yield.

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、コイル内での鉄損のばらつきが少ない無方向性電磁鋼板を提供することを目的とする。This invention was made to solve these problems and aims to provide a non-oriented electrical steel sheet with less variation in iron loss within the coil.

本発明は、下記の無方向性電磁鋼板、モータコアおよびモータを要旨とする。The present invention is essentially a non-oriented electrical steel sheet, a motor core, and a motor, as described below.

(1)母材の化学組成が、質量%で、
C:0.010%以下、
Si:1.20%超4.00%以下、
Al:0.12%超2.50%以下、
Mn:0.10~1.00%、
P:0.20%以下、
S:0.0010~0.050%、
O:0.0050%以下、
N:0.0040%未満、
Zr:0.0030~0.10%、
Ti:0.0030%未満、
Nb:0.0030%未満、
V:0.0030%未満、
REM:0.0050%以下、
Ca:0.0050%以下、
Mg:0.0050%以下、
Cu:0.50%以下、
Mo:0.050%以下、
Sn:0.20%以下、
Sb:0.20%以下、
Ni:0.050%以下、
Cr:0.50%以下、
B:0.0030%以下、
残部:Feおよび不純物であり、
下記(i)式を満足する、
無方向性電磁鋼板。
1.0≦Zr/S≦3.0 ・・・(i)
但し、上記式中の元素記号は、各元素の含有量(質量%)である。
(1) The chemical composition of the base material is, in mass%,
C: 0.010% or less,
Si: more than 1.20% and less than 4.00%,
Al: more than 0.12% and less than 2.50%,
Mn: 0.10-1.00%,
P: 0.20% or less,
S: 0.0010-0.050%,
O: 0.0050% or less,
N: Less than 0.0040%
Zr: 0.0030 to 0.10%,
Ti: Less than 0.0030%
Nb: Less than 0.0030%
V: Less than 0.0030%,
REM: 0.0050% or less,
Ca: 0.0050% or less,
Mg: 0.0050% or less,
Cu: 0.50% or less,
Mo: 0.050% or less
Sn: 0.20% or less,
Sb: 0.20% or less,
Ni: 0.050% or less,
Cr: 0.50% or less,
B: 0.0030% or less,
The remainder consists of Fe and impurities.
The following equation (i) is satisfied:
Non-oriented electrical steel sheet.
1.0≦Zr/S≦3.0...(i)
However, the element symbols in the above formula represent the content (mass %) of each element.

(2)前記母材の化学組成が、さらに下記(ii)式を満足する、
上記(1)に記載の無方向性電磁鋼板。
Al/Zr≧25.0 ・・・(ii)
但し、上記式中の元素記号は、各元素の含有量(質量%)である。
(2) The chemical composition of the base material further satisfies the following formula (ii):
The non-oriented electrical steel sheet described in (1) above.
Al/Zr≧25.0...(ii)
However, the element symbols in the above formula represent the content (mass %) of each element.

(3)前記母材の表面から1/4厚さ位置での、前記母材の表面に平行な断面において、円相当径が1μm以上の粒子のうち、Zr濃度が30at%以上の粒子の個数割合が30%以上である、
上記(1)または(2)に記載の無方向性電磁鋼板。
(3) In a cross-section parallel to the surface of the base material at a position 1/4 thickness from the surface of the base material, the number ratio of particles with a circular equivalent diameter of 1 μm or more that have a Zr concentration of 30 at% or more is 30% or more.
Non-oriented electrical steel sheet as described in (1) or (2) above.

(4)上記(1)から(3)までのいずれかに記載の無方向性電磁鋼板が積層された、
モータコア。
(4) Laminates the non-oriented electrical steel sheets described in any of (1) to (3) above,
Motor core.

(5)上記(4)に記載のモータコアを含む、
モータ。
(5) Including the motor core described in (4) above,
Motor.

本発明によれば、コイル内での鉄損のばらつきが少ない無方向性電磁鋼板を得ることができる。According to the present invention, it is possible to obtain a non-oriented electrical steel sheet with less variation in iron loss within the coil.

図1は、試験片の採取位置を説明するための図である。Figure 1 is a diagram illustrating the sampling locations for the test specimens.

本発明者らが上記の課題を解決するために、鋭意検討を行った結果、以下の知見を得るに至った。As a result of diligent research conducted by the inventors to solve the above problems, we have obtained the following findings.

Sとの親和性の高いZrを所定量以上含有させることでSをZrとして固定し、微細なMnSの析出を抑制することが可能である。ZrはMnSより高温で晶析出するため、粗大であり、粒成長を阻害しにくい特徴がある。また、ZrはMnSに比べて、高温域で安定して存在するため、熱間圧延工程または熱延板焼鈍工程においても再固溶するおそれが少ない。 By including a predetermined amount or more of Zr, which has a high affinity for S , it is possible to fix S as Zr₂S₃ and suppress the precipitation of fine MnS. Since Zr₂S₃ crystallizes at a higher temperature than MnS, it is coarser and has the characteristic of not inhibiting grain growth. In addition, since Zr₂S₃ exists more stably in the high-temperature range than MnS, there is less risk of re-solution during the hot rolling process or the hot-rolled sheet annealing process.

ただし、ZrはSだけでなくNとの親和性も高く、Zr(N,C)としても晶析出する可能性があるため、所定量以上のAlを含有させ、NをAlNとして固定する必要がある。However, since Zr has a high affinity not only for S but also for N, and may crystallize as Zr(N,C), it is necessary to include a certain amount or more of Al to fix N as AlN.

また、Ti、NbおよびVを多量に含有すると、これらの炭窒化物を核として、MnS等の硫化物が複合して析出しやすくなる。加えて、Ti、NbおよびVの炭窒化物が微細に析出すると、これと複合してZrも微細に析出し、粒成長に悪影響を与えるおそれがある。そのため、Ti、NbおよびVの含有量を制限する必要がある。 Furthermore, if large amounts of Ti, Nb, and V are present, sulfides such as MnS tend to precipitate in combination with these carbonitrides, using them as nuclei. In addition, when Ti, Nb, and V carbonitrides precipitate in fine particles, Zr₂S₃ may also precipitate in combination with them, potentially adversely affecting grain growth. Therefore, it is necessary to limit the content of Ti, Nb, and V.

本発明は上記の知見に基づいてなされたものである。以下、本発明の各要件について詳しく説明する。This invention is based on the above findings. The requirements of this invention will be described in detail below.

1.母材の化学組成
各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「%」は、「質量%」を意味する。
1. Chemical composition of the base material. The reasons for limiting each element are as follows. In the following explanation, "%" for content refers to "mass%".

C:0.010%以下
C(炭素)は、無方向性電磁鋼板の鉄損の増加を引き起こす元素である。C含有量が0.010%を超えると、無方向性電磁鋼板の鉄損が増加し、良好な磁気特性を得ることができない。したがって、C含有量は0.010%以下とする。C含有量は0.0080%以下であるのが好ましく、0.0060%以下であるのがより好ましく、0.0040%以下であるのがさらに好ましい。なお、C含有量に下限を設ける必要はなく、0%であってもよい。ただし、Cは無方向性電磁鋼板の高強度化に寄与することから、その効果を得たい場合には、C含有量は0%超であるのが好ましく、0.0005%以上であるのがより好ましく、0.0010%以上であるのがさらに好ましい。
C: 0.010% or less. Carbon (C) is an element that causes an increase in iron loss in non-oriented electrical steel sheets. If the C content exceeds 0.010%, the iron loss of the non-oriented electrical steel sheet increases, and good magnetic properties cannot be obtained. Therefore, the C content should be 0.010% or less. Preferably, the C content is 0.0080% or less, more preferably 0.0060% or less, and even more preferably 0.0040% or less. Note that there is no lower limit to the C content, and it may be 0%. However, since C contributes to increasing the strength of non-oriented electrical steel sheets, if this effect is to be obtained, it is preferable that the C content is greater than 0%, more preferably 0.0005% or more, and even more preferably 0.0010% or more.

Si:1.20%超4.00%以下
Si(ケイ素)は、鋼の電気抵抗を上昇させて渦電流損を低減させ、無方向性電磁鋼板の高周波鉄損を改善する元素である。この効果を得るために、Si含有量は1.20%超とする。Si含有量は1.50%以上であるのが好ましく、2.00%以上であるのがより好ましく、2.50%以上であるのがさらに好ましい。一方、Si含有量が過剰であると、加工性が低下する。したがって、Si含有量は4.00%以下とする。Si含有量は3.70%以下であるのが好ましく、3.50%以下であるのがより好ましい。
Si: Over 1.20% and up to 4.00% Si (silicon) is an element that increases the electrical resistance of steel, reduces eddy current loss, and improves high-frequency iron loss in non-oriented electrical steel sheets. To obtain this effect, the Si content should be over 1.20%. Preferably, the Si content is 1.50% or more, more preferably 2.00% or more, and even more preferably 2.50% or more. On the other hand, if the Si content is too high, the workability will decrease. Therefore, the Si content should be 4.00% or less. Preferably, the Si content is 3.70% or less, and more preferably 3.50% or less.

Al:0.12%超2.50%以下
Al(アルミニウム)は、鋼の電気抵抗を上昇させることで渦電流損を低減し、無方向性電磁鋼板の高周波鉄損を改善する効果を有する元素である。また、Alには、集合組織を改善することで鉄損を改善する効果もある。加えて、Alは、NをAlNとして固定することで、Zrの生成を間接的に促進する効果も有する。これらの効果を得るために、Al含有量は0.12%超とする。Al含有量は0.25%以上であるのが好ましく、0.40%以上であるのがより好ましい。しかしながら、Al含有量が過剰であると、靱性が低下する。したがって、Al含有量は2.50%以下とする。Al含有量は2.00%以下であるのが好ましく、1.00%以下であるのがより好ましい。
Al: greater than 0.12% and less than or equal to 2.50%. Aluminum (Al) is an element that reduces eddy current loss by increasing the electrical resistance of steel, thereby improving high-frequency iron loss in non-oriented electrical steel sheets. In addition, Al also has the effect of improving iron loss by improving the texture. Furthermore, Al also has the effect of indirectly promoting the formation of Zr₂S₃ by fixing N as AlN. To obtain these effects, the Al content should be greater than 0.12%. The Al content is preferably 0.25% or more, and more preferably 0.40% or more. However, if the Al content is excessive, the toughness will decrease. Therefore, the Al content should be 2.50% or less. The Al content is preferably 2.00% or less, and more preferably 1.00% or less.

Mn:0.10~1.00%
Mn(マンガン)は、鋼の電気抵抗を上昇させて渦電流損を低減し、無方向性電磁鋼板の高周波鉄損を改善するために有効な元素である。この効果を得るために、Mn含有量は0.10%以上とする。Mn含有量は0.15%以上であるのが好ましく、0.20%以上であるのがより好ましい。一方、Mn含有量が過剰であると、Zrを活用する本発明においてもMnSの生成を抑制できず、鉄損が増加するおそれがある。したがって、Mn含有量は1.00%以下とする。Mn含有量は1.00%未満であるのが好ましく、0.90%以下であるのがより好ましく、0.80%以下であるのがさらに好ましく、0.70%以下であるのがさらに好ましく、0.60%以下であるのがさらに好ましく、0.50%以下であるのがさらに好ましく、0.40%以下であるのがさらに好ましい。
Mn: 0.10-1.00%
Manganese (Mn) is an effective element for increasing the electrical resistance of steel, reducing eddy current losses, and improving high-frequency iron loss in non-oriented electrical steel sheets. To obtain this effect, the Mn content should be 0.10% or more. Preferably, the Mn content should be 0.15% or more, and more preferably 0.20% or more. On the other hand, if the Mn content is excessive, the formation of MnS cannot be suppressed even in the present invention which utilizes Zr, and iron loss may increase. Therefore, the Mn content should be 1.00% or less. Preferably, the Mn content should be less than 1.00%, more preferably 0.90% or less, even more preferably 0.80% or less, even more preferably 0.70% or less, even more preferably 0.60% or less, even more preferably 0.50% or less, and even more preferably 0.40% or less.

P:0.20%以下
P(リン)は、不純物として鋼中に含まれ、その含有量が過剰であると、無方向性電磁鋼板の靱性が著しく低下する。したがって、P含有量は0.20%以下とする。P含有量は0.10%以下であるのが好ましく、0.030%以下であるのがより好ましい。なお、P含有量に下限を設ける必要はなく、その下限値は0%である。ただし、P含有量の極度の低減は製造コストの増加を引き起こす場合があるため、P含有量は0%超であるのが好ましく、0.003%以上であるのがより好ましく、0.005%以上であるのがさらに好ましい。
P: 0.20% or less. Phosphorus (P) is present in steel as an impurity, and if its content is excessive, the toughness of the non-oriented electrical steel sheet will be significantly reduced. Therefore, the P content should be 0.20% or less. Preferably, the P content is 0.10% or less, and more preferably 0.030% or less. There is no lower limit for the P content, and the lower limit is 0%. However, since extreme reduction of the P content may lead to an increase in manufacturing costs, it is preferable that the P content be greater than 0%, more preferably 0.003% or more, and even more preferably 0.005% or more.

S:0.0010~0.050%
S(硫黄)は、MnSの微細析出物を形成することで鉄損を増加させ、無方向性電磁鋼板の磁気特性を低下させる元素である。しかし、本実施形態においては、ZrによりSをZrとして固定し、微細なMnSの析出を抑制することが可能である。したがって、コスト低減の観点からS含有量の極度の低減は行わず、0.0010%以上とする。S含有量は0.0020%以上であるのが好ましく、0.0050%以上であるのがより好ましい。ただし、S含有量が0.050%を超える場合には、Zrを活用する本発明においても磁気特性の低下が顕著となる。したがって、S含有量は0.050%以下とする。S含有量は0.040%以下であるのが好ましく、0.030%以下であるのがより好ましい。
S: 0.0010-0.050%
S (sulfur) is an element that increases iron loss by forming fine MnS precipitates, thereby degrading the magnetic properties of non-oriented electrical steel sheets. However, in this embodiment, it is possible to fix S as Zr₂S₃ using Zr , thereby suppressing the precipitation of fine MnS. Therefore, from the viewpoint of cost reduction, the S content is not reduced to an extreme degree, and is set to 0.0010% or more. The S content is preferably 0.0020% or more, and more preferably 0.0050% or more. However, if the S content exceeds 0.050%, the degradation of magnetic properties becomes significant even in this invention that utilizes Zr. Therefore, the S content is set to 0.050% or less. The S content is preferably 0.040% or less, and more preferably 0.030% or less.

O:0.0050%以下
O(酸素)は、酸化物系介在物を形成することで、無方向性電磁鋼板の磁気特性を低下させる元素である。したがって、O含有量は0.0050%以下とする。O含有量は0.0040%以下であるのが好ましく、0.0020%以下であるのがより好ましい。なお、O含有量に下限を設ける必要はなく、その下限値は0%である。ただし、O含有量の極度の低減は製造コストの増加を引き起こす場合があるため、O含有量は0%超であるのが好ましく、0.0001%以上であるのがより好ましく、0.0003%以上であるのがさらに好ましい。
O: 0.0050% or less. Oxygen (O) is an element that reduces the magnetic properties of non-oriented electrical steel sheets by forming oxide inclusions. Therefore, the O content should be 0.0050% or less. Preferably, the O content is 0.0040% or less, and more preferably 0.0020% or less. There is no lower limit for the O content, and the lower limit is 0%. However, since extreme reduction of the O content may lead to increased manufacturing costs, it is preferable that the O content be greater than 0%, more preferably 0.0001% or more, and even more preferably 0.0003% or more.

N:0.0040%未満
N(窒素)は、鋼中に不可避的に混入する元素であり、微細な窒化物を形成して鉄損を増加させ、無方向性電磁鋼板の磁気特性を低下させる元素である。したがって、N含有量は0.0040%未満とする。N含有量は0.0030%以下であるのが好ましく、0.0020%以下であるのがより好ましい。なお、N含有量に下限を設ける必要はなく、その下限値は0%である。ただし、N含有量の極度の低減は製造コストの増加を引き起こす場合があるため、N含有量は0%超であるのが好ましく、0.0001%以上であるのがより好ましく、0.0003%以上であるのがさらに好ましい。
N: Less than 0.0040% Nitrogen (N) is an element that is inevitably mixed into steel, and it forms fine nitrides, increasing iron loss and degrading the magnetic properties of non-oriented electrical steel sheets. Therefore, the N content should be less than 0.0040%. Preferably, the N content is 0.0030% or less, and more preferably 0.0020% or less. There is no lower limit for the N content, and the lower limit is 0%. However, since extreme reduction of the N content may lead to an increase in manufacturing costs, it is preferable that the N content be greater than 0%, more preferably 0.0001% or more, and even more preferably 0.0003% or more.

Zr:0.0030~0.10%
Zr(ジルコニウム)は、SをZrとして固定することで、微細なMnSの析出を抑制する効果を有する元素である。この効果を得るために、Zr含有量は0.0030%以上とする。Zr含有量は0.0035%以上であるのが好ましく、0.0040%以上であるのがより好ましく、0.0045%以上であるのがさらに好ましい。一方、Zr含有量が過剰であると、Zrを含む粒子の量が過剰となり鉄損が増加するおそれがある。したがって、Zr含有量は0.10%以下とする。Zr含有量は0.080%以下であるのが好ましく、0.050%以下であるのがより好ましく、0.030%以下であるのがさらに好ましく、0.010%以下であるのがさらに好ましい。
Zr: 0.0030-0.10%
Zr (zirconium) is an element that has the effect of suppressing the precipitation of fine MnS by fixing S as Zr₂S₃ . To obtain this effect, the Zr content should be 0.0030% or more. Preferably, the Zr content should be 0.0035% or more, more preferably 0.0040% or more, and even more preferably 0.0045% or more. On the other hand, if the Zr content is excessive, the amount of particles containing Zr will be excessive, which may increase iron loss. Therefore, the Zr content should be 0.10% or less. Preferably, the Zr content should be 0.080% or less, more preferably 0.050% or less, even more preferably 0.030% or less, and even more preferably 0.010% or less.

本実施形態においては、Zr含有量をS含有量に応じて調整する必要がある。そのため、SおよびZrの含有量がそれぞれ上記の範囲内であることに加えて、下記(i)式を満足する必要がある。下記(i)式の中辺の値が1.0未満では、ZrによるSの固定効果が不十分となる。一方、下記(i)式の中辺の値が3.0を超えると、微細なZrN、ZrC、ZrO等が晶析出し、鉄損が増加する。下記(i)式の中辺の値は、1.2以上であるのが好ましく、1.3以上であるのがより好ましく、1.4以上であるのがさらに好ましく、1.5以上であるのがさらに好ましい。また、下記(i)式の中辺の値は、2.8以下であるのが好ましく、2.7以下であるのがより好ましく、2.6以下であるのがさらに好ましく、2.5以下であるのがさらに好ましい。
1.0≦Zr/S≦3.0 ・・・(i)
但し、上記式中の元素記号は、各元素の含有量(質量%)である。
In this embodiment, the Zr content needs to be adjusted according to the S content. Therefore, in addition to the S and Zr content being within the above ranges, the following equation (i) must be satisfied. If the value of the middle side of equation (i) is less than 1.0, the fixing effect of S by Zr will be insufficient. On the other hand, if the value of the middle side of equation (i) exceeds 3.0, fine ZrN, ZrC, ZrO2, etc. will crystallize, and iron loss will increase. The value of the middle side of equation (i) is preferably 1.2 or more, more preferably 1.3 or more, even more preferably 1.4 or more, and even more preferably 1.5 or more. Furthermore, the value of the middle side of equation (i) is preferably 2.8 or less, more preferably 2.7 or less, even more preferably 2.6 or less, and even more preferably 2.5 or less.
1.0≦Zr/S≦3.0...(i)
However, the element symbols in the above formula represent the content (mass %) of each element.

加えて、本実施形態においては、Al含有量をZr含有量に応じて調整することが好ましい。具体的には、AlおよびZrの含有量がそれぞれ上記の範囲内であることに加えて、下記(ii)式を満足することが好ましい。下記(ii)式を満足することにより、N含有量が高い場合であっても、NをAlによって固定し、ZrNの析出を抑制することが可能となる。下記(ii)式の左辺の値は、30.0以上であるのがより好ましく、35.0以上であるのがさらに好ましい。下記(ii)式の左辺の値に上限を設ける必要はなく、実質的な上限は833.3である。下記(ii)式の左辺の値は500.0以下であるのが好ましく、250.0未満であるのがより好ましく、200.0以下であるのがさらに好ましい。
Al/Zr≧25.0 ・・・(ii)
但し、上記式中の元素記号は、各元素の含有量(質量%)である。
In addition, in this embodiment, it is preferable to adjust the Al content according to the Zr content. Specifically, in addition to the Al and Zr content being within the above ranges, it is preferable that the following equation (ii) is satisfied. By satisfying the following equation (ii), even when the N content is high, it is possible to fix N with Al and suppress the precipitation of ZrN. The value on the left side of the following equation (ii) is more preferably 30.0 or more, and even more preferably 35.0 or more. There is no need to set an upper limit on the value on the left side of the following equation (ii), and the practical upper limit is 833.3. The value on the left side of the following equation (ii) is preferably 500.0 or less, more preferably less than 250.0, and even more preferably 200.0 or less.
Al/Zr≧25.0...(ii)
However, the element symbols in the above formula represent the content (mass %) of each element.

Ti:0.0030%未満
Nb:0.0030%未満
V:0.0030%未満
Ti(チタン)、Nb(ニオブ)およびV(バナジウム)は、鋼中に不可避的に混入する元素である。上述のように、Ti、NbおよびVの含有量が過剰であると、これらの炭窒化物を核として、MnS等の硫化物が複合して析出しやすくなる。加えて、Ti、NbおよびVの炭窒化物が微細に析出すると、これと複合してZrも微細に析出し、粒成長に悪影響を与えるおそれがある。そのため、Ti、NbおよびVの含有量は、いずれも0.0030%未満とする。Ti、NbおよびVの含有量は、いずれも0.0025%以下であるのが好ましく、0.0020%以下であるのがより好ましい。また、同様の理由から、Ti、NbおよびVの合計含有量は、0.0060%以下であるのが好ましく、0.0055%以下であるのがより好ましく、0.0050%以下であるのがさらに好ましい。なお、Ti、NbおよびVの含有量の下限値は、特に限定されるものではないが、これらの含有量の極度の低減は製造コストの増加を引き起こす場合がある。そのため、Ti、NbおよびVの含有量はいずれも0%超であるのが好ましく、0.0001%以上であるのがより好ましく、0.0005%以上であるのがさらに好ましい。
Ti: Less than 0.0030% Nb: Less than 0.0030% V: Less than 0.0030% Ti (titanium), Nb (niobium), and V (vanadium) are elements that inevitably become mixed into steel. As mentioned above, if the content of Ti, Nb, and V is excessive, sulfides such as MnS tend to precipitate in combination with these carbonitrides, using them as nuclei. In addition, if carbonitrides of Ti, Nb, and V precipitate finely, Zr₂S₃ may also precipitate finely in combination with them, potentially adversely affecting grain growth. For this reason, the content of Ti, Nb, and V should all be less than 0.0030%. Preferably, the content of Ti, Nb, and V should all be 0.0025% or less, and more preferably 0.0020% or less. For similar reasons, the total content of Ti, Nb, and V is preferably 0.0060% or less, more preferably 0.0055% or less, and even more preferably 0.0050% or less. While there are no particular lower limits to the content of Ti, Nb, and V, extreme reductions in their content may lead to increased manufacturing costs. Therefore, the content of Ti, Nb, and V is preferably greater than 0%, more preferably 0.0001% or more, and even more preferably 0.0005% or more.

REM:0.0050%以下
Ca:0.0050%以下
Mg:0.0050%以下
REM(希土類元素)、Ca(カルシウム)およびMg(マグネシウム)は、鋼中に不純物として混入し得る元素である。意図的にこれらの元素を含有させると、無方向性電磁鋼板の製造コストが増加する。したがって、本実施形態においては、REM、CaおよびMgは積極的に含有させる必要はなく、不純物レベルでよい。そのため、REM、CaおよびMgの含有量は、いずれも0.0050%以下とする。REM、CaおよびMgの含有量は、いずれも0.0030%以下であるのが好ましく、0.0010%以下であるのがより好ましい。なお、REM、CaおよびMgの含有量の下限値は、特に限定されるものではなく、その下限値は0%である。ただし、これらの含有量の極度の低減は製造コストの増加を引き起こす場合がある。そのため、REM、CaおよびMgの含有量は、いずれも0%超であるのが好ましく、0.0001%以上であるのがより好ましく、0.0003%以上であるのがさらに好ましい。なお、本実施形態においてREMとは、Sc、Yおよびランタノイドからなる合計17元素を指し、上記REMの含有量とは、これらの元素の合計の含有量を指す。
REM: 0.0050% or less Ca: 0.0050% or less Mg: 0.0050% or less REM (rare earth elements), Ca (calcium), and Mg (magnesium) are elements that can be mixed into steel as impurities. Intentionally including these elements increases the manufacturing cost of non-oriented electrical steel sheets. Therefore, in this embodiment, it is not necessary to actively include REM, Ca, and Mg, and impurity levels are sufficient. For this reason, the content of REM, Ca, and Mg is set to 0.0050% or less for each. Preferably, the content of REM, Ca, and Mg is 0.0030% or less for each, and more preferably 0.0010% or less. The lower limit of the content of REM, Ca, and Mg is not particularly limited, and the lower limit is 0%. However, extreme reduction of these contents may lead to an increase in manufacturing costs. Therefore, the content of REM, Ca, and Mg is preferably greater than 0%, more preferably 0.0001% or more, and even more preferably 0.0003% or more. In this embodiment, REM refers to a total of 17 elements consisting of Sc, Y, and lanthanides, and the REM content refers to the total content of these elements.

Cu:0.50%以下
Cu(銅)は、鋼中に不純物として混入し得る元素である。意図的にCuを含有させると、無方向性電磁鋼板の製造コストが増加する。したがって、本実施形態においては、Cuは積極的に含有させる必要はなく、不純物レベルでよい。そのため、Cu含有量は0.50%以下とする。Cu含有量は0.30%以下であるのが好ましく、0.10%以下であるのがより好ましく、0.050%以下であるのがさらに好ましい。なお、Cu含有量の下限値は、特に限定されるものではなく、その下限値は0%である。ただし、Cu含有量の極度の低減は製造コストの増加を引き起こす場合がある。そのため、Cu含有量は0%超であるのが好ましく、0.0005%以上であるのがより好ましい。
Cu: 0.50% or less. Cu (copper) is an element that can be mixed into steel as an impurity. Intentionally including Cu increases the manufacturing cost of non-oriented electrical steel sheets. Therefore, in this embodiment, it is not necessary to actively include Cu, and an impurity level is sufficient. For this reason, the Cu content is set to 0.50% or less. Preferably, the Cu content is 0.30% or less, more preferably 0.10% or less, and even more preferably 0.050% or less. The lower limit of the Cu content is not particularly limited, and the lower limit is 0%. However, an extreme reduction in Cu content may lead to an increase in manufacturing costs. For this reason, it is preferable that the Cu content is greater than 0%, and more preferably 0.0005% or more.

Mo:0.050%以下
Mo(モリブデン)は、鋼中に不純物として混入し得る元素である。意図的にMoを含有させると、無方向性電磁鋼板の製造コストが増加する。したがって、本実施形態においては、Moは積極的に含有させる必要はなく、不純物レベルでよい。そのため、Mo含有量は0.050%以下とする。Mo含有量は0.030%以下であるのが好ましく、0.010%以下であるのがより好ましく、0.0050%以下であるのがさらに好ましい。なお、Mo含有量の下限値は、特に限定されるものではなく、その下限値は0%である。ただし、Mo含有量の極度の低減は製造コストの増加を引き起こす場合がある。そのため、Mo含有量は0%超であるのが好ましく、0.0005%以上であるのがより好ましい。
Mo: 0.050% or less. Molybdenum (Mo) is an element that can be mixed into steel as an impurity. Intentionally including Mo increases the manufacturing cost of non-oriented electrical steel sheets. Therefore, in this embodiment, it is not necessary to actively include Mo, and an impurity level is sufficient. For this reason, the Mo content is set to 0.050% or less. Preferably, the Mo content is 0.030% or less, more preferably 0.010% or less, and even more preferably 0.0050% or less. The lower limit of the Mo content is not particularly limited, and its lower limit is 0%. However, an extreme reduction in the Mo content may lead to an increase in manufacturing costs. For this reason, it is preferable that the Mo content is greater than 0%, and more preferably 0.0005% or more.

Sn:0.20%以下
Sn(スズ)は、鋼中に不純物として混入し得る元素である。Snは、磁気特性向上に好ましい集合組織を発達させる効果があるが、過剰に含有させてもその効果は飽和し、製造コストが増加する。したがって、本実施形態においては、Sn含有量は0.20%以下とする。Sn含有量は0.15%以下であるのが好ましく、0.10%以下であるのがより好ましく、0.050%以下であるのがさらに好ましく、0.025%以下であるのがさらに好ましい。なお、Sn含有量の下限値は、特に限定されるものではなく、その下限値は0%である。ただし、上記したSnの効果を得たい場合には、Sn含有量は0.0005%以上であるのがより好ましく、0.0010%以上であるのがさらに好ましく、0.010%以上であるのがさらに好ましい。
Sn: 0.20% or less. Sn (tin) is an element that can be mixed into steel as an impurity. Sn has the effect of developing a texture favorable for improving magnetic properties, but if it is included in excess, the effect saturates and manufacturing costs increase. Therefore, in this embodiment, the Sn content is 0.20% or less. The Sn content is preferably 0.15% or less, more preferably 0.10% or less, even more preferably 0.050% or less, and still more preferably 0.025% or less. The lower limit of the Sn content is not particularly limited, and the lower limit is 0%. However, if the above-mentioned effects of Sn are to be obtained, the Sn content is more preferably 0.0005% or more, even more preferably 0.0010% or more, and still more preferably 0.010% or more.

Sb:0.20%以下
Sb(アンチモン)は、鋼中に不純物として混入し得る元素である。Sbは、磁気特性向上に好ましい集合組織を発達させる効果があるが、過剰に含有させてもその効果は飽和し、製造コストが増加する。したがって、本実施形態においては、Sb含有量は0.20%以下とする。Sb含有量は0.15%以下であるのが好ましく、0.10%以下であるのがより好ましく、0.050%以下であるのがさらに好ましく、0.025%以下であるのがさらに好ましい。なお、Sb含有量の下限値は、特に限定されるものではなく、その下限値は0%である。ただし、上記したSbの効果を得たい場合には、Sb含有量は0%超であるのが好ましく、0.0005%以上であるのがより好ましく、0.0010%以上であるのがさらに好ましく、0.010%以上であるのがさらに好ましい。
Sb: 0.20% or less. Sb (antimony) is an element that can be mixed into steel as an impurity. Sb has the effect of developing a texture favorable for improving magnetic properties, but if it is included in excess, the effect saturates and manufacturing costs increase. Therefore, in this embodiment, the Sb content is 0.20% or less. The Sb content is preferably 0.15% or less, more preferably 0.10% or less, even more preferably 0.050% or less, and even more preferably 0.025% or less. The lower limit of the Sb content is not particularly limited, and the lower limit is 0%. However, if the above-mentioned effects of Sb are to be obtained, the Sb content is preferably greater than 0%, more preferably 0.0005% or more, even more preferably 0.0010% or more, and even more preferably 0.010% or more.

Ni:0.050%以下
Ni(ニッケル)は、鋼中に不純物として混入し得る元素である。意図的にNiを含有させると、無方向性電磁鋼板の製造コストが増加する。したがって、本実施形態においては、Niは積極的に含有させる必要はなく、不純物レベルでよい。そのため、Ni含有量は0.050%以下とする。Ni含有量は0.030%以下であるのが好ましく、0.010%以下であるのがより好ましく、0.0050%以下であるのがさらに好ましい。なお、Ni含有量の下限値は、特に限定されるものではなく、その下限値は0%である。ただし、Ni含有量の極度の低減は製造コストの増加を引き起こす場合がある。そのため、Ni含有量は0%超であるのが好ましく、0.0005%以上であるのがより好ましい。
Ni: 0.050% or less. Nickel (Ni) is an element that can be mixed into steel as an impurity. Intentionally including Ni increases the manufacturing cost of non-oriented electrical steel sheets. Therefore, in this embodiment, it is not necessary to actively include Ni, and an impurity level is sufficient. For this reason, the Ni content is set to 0.050% or less. Preferably, the Ni content is 0.030% or less, more preferably 0.010% or less, and even more preferably 0.0050% or less. The lower limit of the Ni content is not particularly limited, and the lower limit is 0%. However, an extreme reduction in Ni content may lead to an increase in manufacturing costs. For this reason, it is preferable that the Ni content is greater than 0%, and more preferably 0.0005% or more.

Cr:0.50%以下
Cr(クロム)は、鋼中に不純物として混入し得る元素である。意図的にCrを含有させると、無方向性電磁鋼板の製造コストが増加する。したがって、本実施形態においては、Crは積極的に含有させる必要はなく、不純物レベルでよい。そのため、Cr含有量は0.50%以下とする。Cr含有量は0.30%以下であるのが好ましく、0.10%以下であるのがより好ましく、0.050%以下であるのがさらに好ましい。なお、Cr含有量の下限値は、特に限定されるものではなく、その下限値は0%である。ただし、Cr含有量の極度の低減は製造コストの増加を引き起こす場合がある。そのため、Cr含有量は0%超であるのが好ましく、0.0005%以上であるのがより好ましい。
Cr: 0.50% or less. Cr (chromium) is an element that can be mixed into steel as an impurity. Intentionally including Cr increases the manufacturing cost of non-oriented electrical steel sheets. Therefore, in this embodiment, it is not necessary to actively include Cr, and an impurity level is sufficient. For this reason, the Cr content is set to 0.50% or less. Preferably, the Cr content is 0.30% or less, more preferably 0.10% or less, and even more preferably 0.050% or less. The lower limit of the Cr content is not particularly limited, and the lower limit is 0%. However, an extreme reduction in Cr content may lead to an increase in manufacturing costs. For this reason, it is preferable that the Cr content is greater than 0%, and more preferably 0.0005% or more.

B:0.0030%以下
B(ホウ素)は、鋼中に不純物として混入し得る元素である。意図的にBを含有させると、無方向性電磁鋼板の製造コストが増加する。したがって、本実施形態においては、Bは積極的に含有させる必要はなく、不純物レベルでよい。そのため、B含有量は0.0030%以下とする。B含有量は0.0020%以下であるのが好ましく、0.0010%以下であるのがより好ましい。なお、B含有量の下限値は、特に限定されるものではなく、その下限値は0%である。ただし、B含有量の極度の低減は製造コストの増加を引き起こす場合がある。そのため、B含有量は0%超であるのが好ましく、0.0001%以上であるのが好ましく、0.0003%以上であるのがより好ましい。
B: 0.0030% or less Boron (B) is an element that can be mixed into steel as an impurity. Intentionally including B increases the manufacturing cost of non-oriented electrical steel sheets. Therefore, in this embodiment, it is not necessary to actively include B, and an impurity level is sufficient. For this reason, the B content is set to 0.0030% or less. Preferably, the B content is 0.0020% or less, and more preferably 0.0010% or less. The lower limit of the B content is not particularly limited, and the lower limit is 0%. However, an extreme reduction in the B content may lead to an increase in manufacturing costs. For this reason, preferably, the B content is greater than 0%, preferably 0.0001% or more, and more preferably 0.0003% or more.

本発明の無方向性電磁鋼板の母材の化学組成において、残部はFeおよび不純物である。ここで「不純物」とは、鋼を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。不純物には、例えば、Bi、As、Te、Pb、Zn、W、Co、Ba、Cd、Pt、Au、In、Ga、Ge、Sc、およびHfが含まれ、これらの元素から選択される1種以上を、それぞれ0.005%以下含有してもよい。In the chemical composition of the base material of the non-oriented electrical steel sheet of the present invention, the remainder is Fe and impurities. Here, "impurities" means components that are mixed in during the industrial production of steel due to various factors in the raw materials such as ore and scrap, and the manufacturing process, and are acceptable within a range that does not adversely affect the present invention. Examples of impurities include Bi, As, Te, Pb, Zn, W, Co, Ba, Cd, Pt, Au, In, Ga, Ge, Sc, and Hf, and one or more elements selected from these may be contained in amounts of 0.005% or less of each.

本実施形態に係る無方向性電磁鋼板の母材の化学組成は、公知の各種測定法を組み合わせて測定することが可能である。元素の含有量に応じて、ICP発光分光分析法(ICP-AES)、およびICP質量分析法(ICP-MS)を用いて測定すればよい。また、CおよびSは燃焼-赤外線吸収法を用い、Nは不活性ガス燃焼-熱伝導度法を用い、Oは不活性ガス融解-非分散型赤外線吸収法を用いて測定すればよい。The chemical composition of the base material of the non-oriented electrical steel sheet according to this embodiment can be measured by combining various known measurement methods. Depending on the element content, it may be measured using ICP emission spectrometry (ICP-AES) and ICP mass spectrometry (ICP-MS). Furthermore, C and S may be measured using combustion-infrared absorption spectrometry, N may be measured using inert gas combustion-thermal conductivity spectrometry, and O may be measured using inert gas fusion-non-dispersive infrared absorption spectrometry.

2.粒子
本実施形態においては、母材の化学組成を制御することにより、微細なMnSの析出を抑制し、コイル内での鉄損のばらつきを低減することが可能である。そのため、鋼中の粒子の存在状態については特に制限されない。しかし、鉄損のばらつきをより確実に低減する観点からは、後述するように熱間圧延条件を適正化することにより、粗大な粒子に占めるZrを含有する粒子の個数割合を一定量以上とすることが好ましい。
2. Particles In this embodiment, by controlling the chemical composition of the base material, it is possible to suppress the precipitation of fine MnS and reduce the variation in iron loss within the coil. Therefore, there are no particular restrictions on the state in which the particles exist in the steel. However, from the viewpoint of more reliably reducing the variation in iron loss, it is preferable to optimize the hot rolling conditions, as described later, so that the number ratio of Zr-containing particles to coarse particles is above a certain amount.

本明細書において、粒子には、液相中で晶出した化合物および固相中で析出した化合物が含まれ、例えば、炭化物、窒化物、炭窒化物、硫化物、酸化物、およびこれらが複合したものが含まれる。In this specification, particles include compounds crystallized in the liquid phase and compounds precipitated in the solid phase, such as carbides, nitrides, carbonitrides, sulfides, oxides, and composites thereof.

具体的には、母材の表面から1/4厚さ位置での、母材の表面に平行な断面(以下、「t/4でのZ断面」ともいう。)において、円相当径が1μm以上の粒子(以下、「粗大粒子」ともいう。)のうち、Zr濃度が30at%以上の粒子(以下、「Zr含有粒子」ともいう。)の個数割合が30%以上であることが好ましく、35%以上であることがより好ましい。前記個数割合の上限は特に定める必要はないが、例えば、65%以下、または、55%以下としてもよい。ここで、「円相当径」とは、粒子の面積に等しい面積を有する円の直径を意味する。Specifically, in a cross-section parallel to the surface of the base material at a thickness of 1/4 from the surface of the base material (hereinafter also referred to as the "Z-section at t/4"), it is preferable that the number ratio of particles with a Zr concentration of 30 at% or more (hereinafter also referred to as "Zr-containing particles") among particles with an equivalent circle diameter of 1 μm or more (hereinafter also referred to as "coarse particles") is 30% or more, and more preferably 35% or more. There is no particular need to set an upper limit for the number ratio, but for example, it may be 65% or less, or 55% or less. Here, "equivalent circle diameter" means the diameter of a circle having an area equal to the area of the particle.

Zr含有粒子の個数密度について、特に限定する必要はないが、Sの固定効果をより確実に得るためには、40/mm以上とすることが好ましい。 While there is no particular limit to the number density of Zr-containing particles, it is preferable to set it to 40/ mm² or higher in order to more reliably obtain the fixation effect of S.

なお、本発明において、粗大粒子に対するZr含有粒子の個数割合およびZr含有粒子の個数密度は、粒子自動測定機能の付いた走査電子顕微鏡(SEM)により測定する。In this invention, the number ratio of Zr-containing particles to coarse particles and the number density of Zr-containing particles are measured using a scanning electron microscope (SEM) equipped with an automatic particle measurement function.

まず、t/4でのZ断面が観察面になるよう、試験片を切り出し、鏡面研磨を行う。そして、粒子自動測定機能のついたSEMを用いて、上記観察面に対して、倍率:500倍、加速電圧:20keV、ビーム径:0.79μm、Work distance:17mm、測定面積:25mm以上の条件で反射電子像を撮像し、さらに、SEMに付属のエネルギー分散型X線分析装置(EDS)によって、視野中に含まれる粗大粒子の化学分析を行う。この際、C、Si、Mn、P、S、Al、Ti、N、OおよびZrの10元素を測定対象元素とし、これらの合計含有量が100%となるよう、各元素の含有量を求める。そして、粗大粒子のZr濃度が30at%以上であった場合には、当該粗大粒子はZr含有粒子であると判断する。 First, a test specimen is cut out so that the Z-section at t/4 becomes the observation surface, and then mirror-polished. Then, using a SEM equipped with an automatic particle measurement function, a backscattered electron image is captured on the observation surface under the following conditions: magnification: 500x, acceleration voltage: 20 keV, beam diameter: 0.79 μm, work distance: 17 mm, and measurement area: 25 mm² or higher. Furthermore, a chemical analysis of coarse particles contained in the field of view is performed using an energy-dispersive X-ray analyzer (EDS) attached to the SEM. In this process, ten elements—C, Si, Mn, P, S, Al, Ti, N, O, and Zr—are used as the target elements, and the content of each element is determined so that the total content of these elements equals 100%. If the Zr concentration of the coarse particles is 30 at% or higher, the coarse particles are determined to be Zr-containing particles.

上記の分析を複数の視野に対して実施し、粗大粒子の合計個数が1000個以上でかつ25mm以上の測定面積となった時点で終了とする。そして、分析対象となった粗大粒子の合計個数に対するZr含有粒子の個数割合(%)を算出する。また、分析を行った全視野において確認されたZr含有粒子の合計個数を、全視野の合計面積で除することで、Zr含有粒子の個数密度(/mm)を求める。 The above analysis is performed on multiple fields of view, and the analysis is terminated when the total number of coarse particles exceeds 1000 and the measurement area exceeds 25 mm² . The percentage of Zr-containing particles relative to the total number of coarse particles analyzed is then calculated. The number density of Zr-containing particles (/ mm² ) is determined by dividing the total number of Zr-containing particles observed in all analyzed fields by the total area of all fields.

3.磁気特性
本実施形態に係る無方向性電磁鋼板は、コイル内での鉄損W10/400のばらつきが少ない。ここで、コイル内での鉄損のばらつきが少ないとは、コイルの幅方向における中央部と端部との鉄損の差が小さく、かつコイルの長手方向における中央部と端部との鉄損の差が小さいことを意味する。また、鉄損W10/400は、JIS C 2556:2015に規定された単板磁気特性測定法(Single Sheet Tester:SST)に則して、測定することとする。ただし、SSTによる測定は、55mm×55mmの試験片に対して、それに対応した小型の単板試験器を用いて行う。なお、鉄損W10/400は、最大磁束密度が1.0Tで周波数400Hzという条件下で発生する鉄損を意味する。また、鉄損を測定するに際して、励磁方向は、圧延方向と平行な方向(以下、L方向)および圧延方向と垂直な方向(以下、C方向)の2方向とし、それぞれの方向で測定された値の平均値を材料の鉄損値として算出する。
3. Magnetic Properties The non-oriented electrical steel sheet according to this embodiment exhibits little variation in iron loss W 10/400 within the coil. Here, little variation in iron loss within the coil means that the difference in iron loss between the center and the ends in the width direction of the coil is small, and the difference in iron loss between the center and the ends in the longitudinal direction of the coil is small. Furthermore, the iron loss W 10/400 shall be measured in accordance with the Single Sheet Tester (SST) method specified in JIS C 2556:2015. However, the SST measurement shall be performed on a 55 mm x 55 mm test piece using a corresponding small single sheet tester. Note that the iron loss W 10/400 refers to the iron loss that occurs under the conditions of a maximum magnetic flux density of 1.0 T and a frequency of 400 Hz. Furthermore, when measuring iron loss, the excitation direction is set to two directions: one parallel to the rolling direction (hereinafter referred to as the L direction) and one perpendicular to the rolling direction (hereinafter referred to as the C direction). The average value of the values measured in each direction is calculated as the iron loss value of the material.

コイル内での鉄損のばらつきの評価方法について、詳しく説明する。図1は、試験片の採取位置を説明するための図である。まず、コイルの長手方向における中心部であり、かつ幅方向における中心部から55mm×55mmの試験片を採取する。さらに、当該試験片の採取位置の、コイルの長手方向における両側に隣接した位置から、それぞれ、間隔が1cm以内になるよう55mm×55mmの試験片を1つずつ採取する。これら3つの試験片を幅方向中心部試験片とする。The method for evaluating the variation in iron loss within a coil will be explained in detail. Figure 1 is a diagram illustrating the sampling location of the test specimens. First, a 55 mm x 55 mm test specimen is taken from the center of the coil in both the longitudinal and width directions. Furthermore, one 55 mm x 55 mm test specimen is taken from each of the adjacent positions on both sides of the coil in the longitudinal direction, with a spacing of no more than 1 cm between them. These three test specimens are designated as the width-direction center test specimens.

さらに、上記の3つの幅方向中心部試験片の採取位置と、コイルの長手方向における位置が一致し、コイルの幅方向における両端からそれぞれ2cm離れた位置から、合計6つの55mm×55mmの試験片を採取し、これらを幅方向端部試験片とする。Furthermore, the sampling locations of the three widthwise central test specimens mentioned above coincide with their positions in the longitudinal direction of the coil. A total of six 55 mm x 55 mm test specimens are taken from positions 2 cm away from each end in the widthwise direction of the coil, and these are designated as widthwise end test specimens.

得られた試験片に対して、H:100%の雰囲気において、800℃で2時間加熱する歪取焼鈍を施した後、上述の方法により鉄損W10/400を測定する。そして、下記(I)式を満足する場合に、幅方向における鉄損のばらつきが少ないと判断することとする。
(|Wmcl-Wme|)/Wmcl<0.080 ・・・(I)
但し、上記式中の記号の意味は、以下の通りである。
mcl:幅方向中心部試験片の鉄損W10/400の平均値(W/kg)
me:幅方向端部試験片の鉄損W10/400の平均値(W/kg)
The obtained test specimens are subjected to stress-relieving annealing by heating at 800°C for 2 hours in an H2 :100% atmosphere, and then the iron loss W 10/400 is measured using the method described above. If the following equation (I) is satisfied, it is determined that the variation in iron loss in the width direction is small.
(|W mcl -W me |)/W mcl <0.080...(I)
However, the meanings of the symbols in the above formula are as follows:
W mcl : Average value of iron loss W 10/400 in the central part of the specimen in the width direction (W/kg)
W me : Average value of iron loss W 10/400 (W/kg) of the end specimen in the width direction.

次に、コイルの長手方向における中心部であり、かつ幅方向における中心部から55mm×55mmの試験片を採取する。さらに、当該試験片の採取位置の、コイルの幅方向における両側に隣接した位置から、それぞれ、間隔が1cm以内になるよう55mm×55mmの試験片を1つずつ採取する。これら3つの試験片を長手方向中心部試験片とする。Next, a 55 mm x 55 mm test specimen is taken from the center of the coil in both its longitudinal and widthwise directions. Furthermore, one 55 mm x 55 mm test specimen is taken from each of the adjacent positions in the widthwise direction of the coil, with a spacing of no more than 1 cm between each. These three test specimens are designated as the longitudinal center test specimens.

さらに、上記の3つの長手方向中心部試験片の採取位置と、コイルの幅方向における位置が一致し、コイルの最内周側の端から5m離れた位置から、3つの試験片を採取し、これらを長手方向トップ部試験片とする。同様に、上記の3つの長手方向中心部試験片の採取位置と、コイルの幅方向における位置が一致し、コイルの最外周側の端から5m離れた位置から、3つの試験片を採取し、これらを長手方向ボトム部試験片とする。Furthermore, three test specimens are taken from a position where the sampling locations of the three longitudinal center test specimens described above coincide with their positions in the width direction of the coil, and are located 5 m away from the innermost end of the coil. These specimens are designated as the longitudinal top test specimens. Similarly, three test specimens are taken from a position where the sampling locations of the three longitudinal center test specimens described above coincide with their positions in the width direction of the coil, and are located 5 m away from the outermost end of the coil. These specimens are designated as the longitudinal bottom test specimens.

得られた試験片に対して、H:100%の雰囲気において、800℃で2時間加熱する歪取焼鈍を施した後、上述の方法により鉄損W10/400を測定する。そして、下記(II)式を満足する場合に、長手方向における鉄損のばらつきが少ないと判断することとする。
(|Wmcc-(Wtc+Wbc)/2|)/Wmcc<0.080 ・・・(II)
但し、上記式中の記号の意味は、以下の通りである。
mcc:長手方向中心部試験片の鉄損W10/400の平均値(W/kg)
tc:長手方向トップ部試験片の鉄損W10/400の平均値(W/kg)
bc:長手方向ボトム部試験片の鉄損W10/400の平均値(W/kg)
The obtained test specimens are subjected to stress-relieving annealing by heating at 800°C for 2 hours in an H2 :100% atmosphere, and then the iron loss W 10/400 is measured using the method described above. If the following equation (II) is satisfied, it is determined that the variation in iron loss in the longitudinal direction is small.
(|W mcc -(W tc +W bc )/2|)/W mcc <0.080...(II)
However, the meanings of the symbols in the above formula are as follows:
W mcc : Average value of iron loss W 10/400 in the longitudinal center of the test specimen (W/kg)
W tc : Average value of iron loss W 10/400 of the longitudinal top section of the test specimen (W/kg)
W bc : Average value of iron loss W 10/400 of the longitudinal bottom portion of the test specimen (W/kg)

4.板厚
本実施形態に係る無方向性電磁鋼板の母材の板厚については、特に制限はない。しかし、製造コストの観点から、母材の板厚を0.10mm以上とすることが好ましい。一方、鉄損低減の観点から、母材の板厚を0.50mm以下とすることが好ましい。母材の板厚は、0.20~0.40mmであるのがより好ましい。
4. Plate Thickness There are no particular restrictions on the plate thickness of the base material of the non-oriented electrical steel sheet according to this embodiment. However, from the viewpoint of manufacturing cost, it is preferable that the plate thickness of the base material be 0.10 mm or more. On the other hand, from the viewpoint of reducing iron loss, it is preferable that the plate thickness of the base material be 0.50 mm or less. It is more preferable that the plate thickness of the base material be 0.20 to 0.40 mm.

5.絶縁被膜
本実施形態に係る無方向性電磁鋼板においては、母材の表面に絶縁被膜を有することが好ましい。無方向性電磁鋼板は、コアブランクを打ち抜いた後に積層されてから使用されるため、母材の表面に絶縁被膜を設けることで、板間の渦電流を低減することができ、コアとして渦電流損を低減することが可能となる。
5. Insulating Coating In the non-oriented electrical steel sheet according to this embodiment, it is preferable to have an insulating coating on the surface of the base material. Since the non-oriented electrical steel sheet is used after being laminated after punching out the core blank, providing an insulating coating on the surface of the base material can reduce eddy currents between sheets, thereby reducing eddy current losses as a core.

絶縁被膜の種類については特に限定されず、無方向性電磁鋼板の絶縁被膜として用いられる公知の絶縁被膜を用いることが可能である。このような絶縁被膜として、例えば、無機物を主体とし、さらに有機物を含んだ複合絶縁被膜を挙げることができる。ここで、複合絶縁被膜とは、例えば、クロム酸金属塩、リン酸金属塩、または、コロイダルシリカ、Zr化合物、Ti化合物等の無機物の少なくともいずれかを主体とし、微細な有機樹脂の粒子が分散している絶縁被膜である。特に、近年ニーズの高まっている製造時の環境負荷低減の観点からは、リン酸金属塩、ZrもしくはTiのカップリング剤、または、ZrもしくはTiの炭酸塩もしくはアンモニウム塩を出発物質として用いた絶縁被膜が好ましく用いられる。The type of insulating coating is not particularly limited, and known insulating coatings used as insulating coatings for non-oriented electrical steel sheets can be used. Examples of such insulating coatings include composite insulating coatings mainly composed of inorganic materials and further containing organic materials. Here, a composite insulating coating is an insulating coating mainly composed of at least one of the following: metal chromate salts, metal phosphate salts, or inorganic materials such as colloidal silica, Zr compounds, or Ti compounds, with fine organic resin particles dispersed within it. In particular, from the viewpoint of reducing the environmental impact during manufacturing, which has been a growing need in recent years, insulating coatings using metal phosphate salts, Zr or Ti coupling agents, or Zr or Ti carbonates or ammonium salts as starting materials are preferably used.

絶縁被膜の付着量は、特に限定するものではないが、例えば、片面あたり200~3000mg/m程度とすることが好ましく、片面あたり300~2500mg/mとすることがより好ましい。上記範囲内の付着量となるように絶縁被膜を形成することで、優れた被膜の絶縁性とコア接着時の均一性とを保持することが可能となる。なお、絶縁被膜の付着量を、事後的に測定する場合には、公知の各種測定法を利用することが可能であり、例えば、水酸化ナトリウム水溶液浸漬前後の質量差を測定する方法、または検量線法を用いた蛍光X線法等を適宜利用すればよい。 The amount of insulating film applied is not particularly limited, but it is preferably about 200 to 3000 mg/ per side, and more preferably 300 to 2500 mg/ per side. By forming the insulating film with an application amount within the above range, it is possible to maintain excellent insulating properties of the film and uniformity during core adhesion. When measuring the amount of insulating film applied afterward, various known measurement methods can be used, such as measuring the mass difference before and after immersion in a sodium hydroxide aqueous solution, or using a calibration curve method with X-ray fluorescence, as appropriate.

6.モータコアおよびモータ
本発明の一実施形態に係るモータコアは、上述した無方向性電磁鋼板が積層されたものである。上記モータコアは、所定の形状に打ち抜かれた複数枚の無方向性電磁鋼板を積層し、必要に応じて歪取焼鈍を施すことで得られる。積層する複数枚の無方向性電磁鋼板のうちの一部または全部が、上記の無方向性電磁鋼板であればよい。また、本発明の一実施形態に係るモータは、上記モータコアを含むものである。
6. Motor Core and Motor The motor core according to one embodiment of the present invention is made by laminating the above-mentioned non-oriented electrical steel sheets. The motor core is obtained by laminating a plurality of non-oriented electrical steel sheets punched into a predetermined shape and performing stress-relieving annealing as necessary. Some or all of the plurality of non-oriented electrical steel sheets to be laminated are the above-mentioned non-oriented electrical steel sheets. Furthermore, the motor according to one embodiment of the present invention includes the above-mentioned motor core.

7.製造方法
本実施形態に係る無方向性電磁鋼板は、熱間圧延工程、熱延板焼鈍工程、冷間圧延工程および仕上焼鈍工程を順に実施することによって製造することが可能である。なお、熱延板焼鈍工程の前後のいずれかには、酸洗工程を行うのが好ましい。また、絶縁被膜を母材の表面に形成する場合には、上記仕上焼鈍工程の後に絶縁被膜形成工程が行われる。
7. Manufacturing Method The non-oriented electrical steel sheet according to this embodiment can be manufactured by sequentially carrying out a hot rolling process, a hot-rolled sheet annealing process, a cold rolling process, and a finish annealing process. It is preferable to perform a pickling process either before or after the hot-rolled sheet annealing process. Furthermore, if an insulating coating is to be formed on the surface of the base material, an insulating coating formation process is performed after the finish annealing process.

<熱間圧延工程>
上記の化学組成を有する鋼塊を加熱し、加熱された鋼塊に対して熱間圧延を行い、熱延板を得る。ここで、熱間圧延に供する際の鋼塊の加熱温度については、特に規定するものではないが、例えば、1050~1250℃とすることが好ましい。
<Hot rolling process>
A steel ingot having the above chemical composition is heated, and the heated steel ingot is hot-rolled to obtain a hot-rolled sheet. There is no particular requirement for the heating temperature of the steel ingot when subjecting it to hot rolling, but it is preferably, for example, 1050 to 1250°C.

ただし、t/4でのZ断面における粗大粒子に対するZr含有粒子の個数割合を30%以上としたい場合には、Zrの析出を十分に促進させる観点から、上記加熱温度は1150℃以上とする。加えて、上記個数割合を30%以上としたい場合には、熱間圧延工程における仕上圧延開始温度を950℃以下とする。上記加熱温度は1150℃以上とするとともに、仕上圧延開始温度を950℃以下とすることにより、仕上圧延開始までに十分な量のZrの析出を促進することができるためである。仕上圧延開始温度の下限は特に限定する必要はないが、過度な熱延負荷を防止するか点から、例えば、910℃以上としてもよい。 However, if the ratio of Zr-containing particles to coarse particles in the Z cross-section at t/4 is to be 30% or more, the heating temperature should be 1150°C or higher from the viewpoint of sufficiently promoting the precipitation of Zr₂S₃ . In addition, if the ratio of Zr-containing particles is to be 30% or more, the finish rolling start temperature in the hot rolling process should be 950°C or lower. This is because by setting the heating temperature to 1150°C or higher and the finish rolling start temperature to 950° C or lower, it is possible to promote the precipitation of a sufficient amount of Zr₂S₃ before the start of finish rolling. There is no particular need to limit the lower limit of the finish rolling start temperature, but it may be set to, for example, 910°C or higher from the viewpoint of preventing excessive hot rolling load.

なお、上記の好適な条件での熱間圧延工程では、熱間圧延前の加熱温度を高くするとともに、仕上圧延開始温度を低く管理する必要がある。このような条件においては、粗圧延終了後、仕上圧延開始までの間に、熱延板の放冷を行う。上記放冷を行うことで、Zrの析出をより促進することが可能となる。放冷時間については特に制限はなく、仕上圧延開始温度が950℃以下となるまで適宜放冷すればよい。 Furthermore, in the hot rolling process under the above-mentioned preferred conditions, it is necessary to increase the heating temperature before hot rolling and to control the start temperature of finish rolling at a low level. Under these conditions, the hot-rolled sheet is allowed to cool between the end of rough rolling and the start of finish rolling. This cooling process can further promote the precipitation of Zr₂S₃ . There are no particular restrictions on the cooling time; it is sufficient to allow the sheet to cool as needed until the start temperature of finish rolling falls below 950°C.

仕上圧延終了温度についても特に制限はないが、仕上圧延開始温度を950℃以下とする場合には、仕上圧延終了温度は800℃未満となる。仕上圧延終了温度は、790℃以下としてもよく、さらに780℃以下としてもよい。仕上圧延終了温度の下限は特に限定する必要はないが、例えば、740℃としてもよい。仕上圧延完了後は、巻き取りを行う。巻取温度については特に制限はなく、500~600℃とするのが好ましい。There are no particular restrictions on the finish rolling completion temperature, but if the finish rolling start temperature is 950°C or lower, the finish rolling completion temperature will be less than 800°C. The finish rolling completion temperature may be 790°C or lower, and even 780°C or lower. There is no particular need to limit the lower limit of the finish rolling completion temperature, but for example, it may be 740°C. After the finish rolling is completed, winding is performed. There are no particular restrictions on the winding temperature, but it is preferable to set it to 500 to 600°C.

熱間圧延後の熱延板の板厚についても、特に規定するものではないが、母材の最終板厚を考慮して、例えば、1.5~3.0mm程度とすることが好ましい。特に限定されないが、例えば、粗圧延後の板厚を35mm~45mm程度とし、仕上圧延の圧下率91%~97%とすることが好ましい。While there are no specific requirements for the thickness of the hot-rolled sheet after hot rolling, it is preferable to set it to approximately 1.5 to 3.0 mm, taking into account the final thickness of the base material. Although not particularly limited, it is preferable, for example, to set the thickness after rough rolling to approximately 35 to 45 mm and the reduction ratio for finish rolling to 91% to 97%.

<熱延板焼鈍工程>
その後、鋼板の鉄損を低減させることを目的として、必要に応じて、熱延板焼鈍を実施する。連続焼鈍の場合には、熱延板に対して、例えば、750~1200℃で、10秒~10分の均熱による焼鈍が実施されてもよい。また、箱焼鈍の場合、熱延鋼板に対して、例えば、650~950℃で、30分~24時間の均熱による焼鈍が実施されてもよい。なお、熱延板焼鈍工程を実施した場合と比較して磁気特性は劣ることとなるが、コスト削減のために、熱延板自己焼鈍等を施すか、または、熱延板焼鈍工程を省略してもよい。
<Hot-rolled sheet annealing process>
Subsequently, hot-rolled sheet annealing is performed as needed, with the aim of reducing iron loss in the steel sheet. In the case of continuous annealing, the hot-rolled sheet may be annealed by soaking at, for example, 750 to 1200°C for 10 seconds to 10 minutes. In the case of box annealing, the hot-rolled steel sheet may be annealed by soaking at, for example, 650 to 950°C for 30 minutes to 24 hours. Although the magnetic properties will be inferior compared to when the hot-rolled sheet annealing process is performed, self-annealing of the hot-rolled sheet may be performed or the hot-rolled sheet annealing process may be omitted to reduce costs.

<酸洗工程>
上記熱間圧延後または熱延板焼鈍後の鋼板には、酸洗が実施され、母材の表面に生成したスケール層が除去される。なお、熱延板焼鈍が箱焼鈍である場合、脱スケール性の観点から、酸洗工程は、熱延板焼鈍前に実施することが好ましい。ここで、酸洗に用いられる酸の濃度、酸洗に用いる促進剤の濃度、酸洗液の温度等の酸洗条件は、特に限定されるものではなく、公知の酸洗条件とすることができる。
<Acid washing process>
After hot rolling or hot-rolled sheet annealing, the steel sheet is subjected to pickling to remove the scale layer formed on the surface of the base material. If the hot-rolled sheet annealing is box annealing, it is preferable to perform the pickling process before hot-rolled sheet annealing from the viewpoint of descaling. Here, the pickling conditions, such as the concentration of the acid used, the concentration of the accelerator used, and the temperature of the pickling solution, are not particularly limited and can be those of known pickling conditions.

<冷間圧延工程>
上記熱延板焼鈍後の鋼板には、冷間圧延が実施される。冷間圧延では、例えば、母材の最終板厚が0.10~0.50mmとなるような圧下率で圧延される。
<Cold Rolling Process>
Cold rolling is performed on the steel sheet after annealing the hot-rolled sheet described above. In cold rolling, the sheet is rolled at a reduction ratio such that the final thickness of the base material is 0.10 to 0.50 mm.

<仕上焼鈍工程>
上記冷間圧延の後には、仕上焼鈍が実施される。仕上焼鈍には、連続焼鈍炉を使用することが好ましい。仕上焼鈍は、均熱温度が880~1080℃で均熱時間が1秒~10分の条件で行われる。雰囲気をHの割合が1~100体積%であるHおよびNの混合雰囲気(すなわち、H+N=100体積%)とし、雰囲気の露点を-50~+10℃とすることが好ましい。
<Finishing Annealing Process>
Following the cold rolling described above, finish annealing is performed. For finish annealing, it is preferable to use a continuous annealing furnace. Finish annealing is carried out under conditions of a soaking temperature of 880 to 1080°C and a soaking time of 1 second to 10 minutes. It is preferable to use a mixed atmosphere of H₂ and N₂ with an H₂ content of 1 to 100 volume percent (i.e., H₂ + N₂ = 100 volume percent) and a dew point of the atmosphere of -50 to +10°C.

均熱温度が880℃未満の場合には、結晶粒径が細かくなり、鉄損が増加して好ましくなく、均熱温度が1080℃を超える場合には、強度不足となるだけでなく、表層部における窒化が生じることで鉄損も増加するため、好ましくない。また、均熱時間が1秒未満であると、十分に結晶粒成長することができない。一方、均熱時間が10分を超えると、製造コストの増加を引き起こす。If the soaking temperature is below 880°C, the grain size becomes finer and iron loss increases, which is undesirable. If the soaking temperature exceeds 1080°C, not only is the strength insufficient, but nitriding occurs in the surface layer, increasing iron loss, which is also undesirable. Furthermore, if the soaking time is less than 1 second, sufficient grain growth cannot occur. On the other hand, if the soaking time exceeds 10 minutes, it leads to an increase in manufacturing costs.

<絶縁被膜形成工程>
上記仕上焼鈍の後には、必要に応じて、絶縁被膜形成工程が実施される。ここで、絶縁被膜の形成方法は、特に限定されるものではなく、下記に示すような公知の絶縁被膜を形成する処理液を用いて、公知の方法により処理液の塗布および乾燥を行えばよい。公知の絶縁被膜として、例えば、無機物を主体とし、さらに有機物を含んだ複合絶縁被膜を挙げることができる。
<Insulating film formation process>
Following the above-mentioned finish annealing, an insulating coating formation process is carried out as needed. Here, the method for forming the insulating coating is not particularly limited, and the treatment solution may be applied and dried using a known method using a known insulating coating forming solution as shown below. Examples of known insulating coatings include composite insulating coatings mainly composed of inorganic materials and further containing organic materials.

絶縁被膜が形成される母材の表面は、処理液を塗布する前に、アルカリなどによる脱脂処理、または塩酸、硫酸、リン酸などによる酸洗処理など、任意の前処理を施してもよい。これら前処理を施さずに仕上焼鈍後のまま、母材の表面に処理液を塗布してもよい。The surface of the base material on which the insulating coating is formed may be subjected to any pretreatment before applying the treatment solution, such as degreasing with an alkali or pickling with hydrochloric acid, sulfuric acid, or phosphoric acid. Alternatively, the treatment solution may be applied to the surface of the base material directly after finish annealing without any prior pretreatment.

さらに、得られた無方向性電磁鋼板に対して、例えば、以下に示す条件で打ち抜き工程および積層工程を順に実施することによって、モータコア等を製造することが可能である。なお、得られたモータコア等に関して、低鉄損をより重視する場合には、積層工程の後に、歪取焼鈍工程をさらに実施してもよい。Furthermore, motor cores and the like can be manufactured from the obtained non-oriented electrical steel sheet by sequentially performing a punching process and a lamination process under the conditions shown below. If lower iron loss is a greater consideration for the obtained motor cores and the like, a stress-relieving annealing process may be further performed after the lamination process.

<打ち抜き工程>
上記のようにして得られた無方向性電磁鋼板には、打ち抜き加工が施され、ロータコアまたはステータコアの素材としての形状となる。加工条件については特に制限されず、一般的な方法を採用することができる。
<Punching Process>
The non-oriented electrical steel sheet obtained as described above is subjected to punching to form a shape suitable for use as a rotor core or stator core material. There are no particular restrictions on the processing conditions, and general methods can be used.

<積層工程>
打ち抜き加工が施された無方向性電磁鋼板は、複数枚が積層され、モータコアとなる。
<Lamination process>
Multiple sheets of non-oriented electrical steel, which have undergone a punching process, are laminated together to form a motor core.

<歪取焼鈍工程>
積層されたモータコアに対して、必要に応じて、歪取焼鈍が施される。歪取焼鈍を施したモータコアは、再結晶と粒成長とが進んで鉄損が低減するため、モータ効率を大幅に向上させることができる。
<Stress Removal Annealing Process>
The stacked motor cores are subjected to stress-relieving annealing as needed. Stress-relieving annealing promotes recrystallization and grain growth in the motor cores, reducing iron loss and significantly improving motor efficiency.

歪取焼鈍の条件については特に制限はないが、磁気特性を改善する観点から、高温で歪取焼鈍を行うことが好ましく、具体的には、焼鈍温度を750~900℃の温度範囲とすることが好ましい。焼鈍時間についても制限はなく、例えば、0.5~5.0時間とすることが好ましい。なお、焼鈍時間はモータコアが750℃以上となっている時間であり、750℃未満での昇温時間、冷却時間は適宜設定して構わない。There are no particular restrictions on the conditions for stress relief annealing, but from the viewpoint of improving magnetic properties, it is preferable to perform stress relief annealing at a high temperature. Specifically, it is preferable to set the annealing temperature in the range of 750 to 900°C. There are also no restrictions on the annealing time, but for example, it is preferable to set it to 0.5 to 5.0 hours. Note that the annealing time is the time during which the motor core is at 750°C or higher, and the heating time below 750°C and the cooling time may be set as appropriate.

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。The present invention will be described more specifically below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

表1に示す化学組成を有するスラブを、表2に示す温度まで加熱した後、仕上板厚2.0mmとなる条件で熱間圧延を施し、600℃で巻き取って熱延鋼板とした。この際、仕上圧延開始温度は、粗圧延後に必要に応じて放冷を行うことで調整し、表2に示す温度とした。得られた熱延鋼板に対して、連続焼鈍炉において1000℃で1分加熱する熱延板焼鈍を施した。こうして得られた鋼板に対して、酸洗によりスケールを除去した後、冷間圧延により板厚0.35mmの冷延鋼板とした。さらに、H:25%、N:75%の混合雰囲気にて、表2に示す条件で仕上焼鈍を施した。 Slabs having the chemical composition shown in Table 1 were heated to the temperatures shown in Table 2, then hot-rolled to a finished thickness of 2.0 mm, and wound at 600°C to obtain hot-rolled steel sheets. The starting temperature for finish rolling was adjusted by allowing cooling as needed after rough rolling, resulting in the temperatures shown in Table 2. The obtained hot-rolled steel sheets were then subjected to hot-rolled sheet annealing in a continuous annealing furnace at 1000°C for 1 minute. After removing scale from the resulting steel sheets by pickling, they were cold-rolled to a thickness of 0.35 mm. Furthermore, finish annealing was performed in a mixed atmosphere of H₂ : 25% and N₂ : 75% under the conditions shown in Table 2.

以上の工程により製造されたコイルの長手方向における中心部であり、かつ幅方向における中心部から、t/4でのZ断面が観察面になるよう、試験片を切り出し、鏡面研磨を行った。その後、粒子自動測定機能の付いたSEMを用いて、上記観察面に対して、倍率:500倍、加速電圧:20keV、Work distance:17mm、測定面積:25mmの条件で反射電子像を撮像し、さらに、SEMに付属のEDSによって、視野中に含まれる粗大粒子の化学分析を行った。この際、C、Si、Mn、P、S、Al、Ti、N、OおよびZrの10元素を測定対象元素とし、これらの合計含有量が100%となるよう、各元素の含有量を求めた。また、測定は、粒子に含有される元素のピーク強度が2500カウントに達するか、1000カウントを超えかつ測定時間が0.5秒に達した時点で終了とした。そして、粗大粒子のZr濃度が30at%以上であった場合には、当該粗大粒子はZr含有粒子であると判断した。 A test piece was cut from the center of the coil manufactured by the above process, with the Z-section at t/4 from the center in both the longitudinal and width directions serving as the observation surface, and then mirror-polished. Subsequently, a backscattered electron image was captured on the observation surface using an SEM equipped with an automatic particle measurement function under the following conditions: magnification: 500x, acceleration voltage: 20 keV, work distance: 17 mm, and measurement area: 25 mm². Furthermore, a chemical analysis of coarse particles contained in the field of view was performed using an EDS attached to the SEM. In this process, ten elements—C, Si, Mn, P, S, Al, Ti, N, O, and Zr—were selected as the target elements, and the content of each element was determined so that the total content of these elements equaled 100%. The measurement was terminated when the peak intensity of the elements contained in the particles reached 2500 counts, or when it exceeded 1000 counts and the measurement time reached 0.5 seconds. Furthermore, if the Zr concentration of the coarse particles was 30 at% or higher, the coarse particles were determined to be Zr-containing particles.

上記の分析を複数の視野に対して実施し、粗大粒子の合計個数が1000個以上でかつ25mm以上の測定面積となった時点で終了とした。そして、分析対象となった粗大粒子の合計個数に対するZr含有粒子の個数割合を算出した。また、分析を行った全視野において確認されたZr含有粒子の合計個数を、全視野の合計面積で除することで、Zr含有粒子の個数密度を求めた。 The above analysis was performed on multiple fields of view, and the analysis was terminated when the total number of coarse particles exceeded 1000 and the measurement area was 25 mm² or larger. The ratio of Zr-containing particles to the total number of coarse particles analyzed was then calculated. In addition, the number density of Zr-containing particles was determined by dividing the total number of Zr-containing particles observed in all analyzed fields of view by the total area of all fields of view.

次に、上記のコイルについて、鉄損のばらつきを評価するため、上述した手順で、幅方向中心部試験片、幅方向端部試験片、長手方向中心部試験片、長手方向トップ部試験片および長手方向ボトム部試験片を採取した。得られた試験片に対して、H:100%の雰囲気において、800℃で2時間加熱する歪取焼鈍を施した後、鉄損W10/400の測定を行った。鉄損W10/400は、JIS C 2556:2015に規定されたSSTに則して、測定した。ただし、SSTによる測定は、55mm×55mmの試験片に対して、それに対応した小型の単板試験器を用いて行った。なお、鉄損を測定するに際して、励磁方向は、L方向およびC方向の2方向とし、それぞれの方向で測定された値の平均値を材料の鉄損値として算出した。 Next, to evaluate the variation in iron loss of the above coil, specimens were taken from the center in the width direction, the ends in the width direction, the center in the longitudinal direction, the top in the longitudinal direction, and the bottom in the longitudinal direction, following the procedure described above. The obtained specimens were subjected to stress-relieving annealing by heating at 800°C for 2 hours in an H2 :100% atmosphere, and then the iron loss W 10/400 was measured. The iron loss W 10/400 was measured in accordance with the SST specified in JIS C 2556:2015. However, the SST measurement was performed on a 55 mm × 55 mm specimen using a corresponding small single-sheet tester. When measuring the iron loss, the excitation direction was set to two directions, the L direction and the C direction, and the average value of the values measured in each direction was calculated as the material's iron loss value.

その結果を表2に併せて示す。本実施例においては、上述した(I)式および(II)式を満足し、かつWmccが18.0W/kg以下である場合に、コイル内での鉄損のばらつきが小さく、安定的に低い鉄損を有すると判断した。 The results are shown in Table 2. In this embodiment, it was determined that the variation in iron loss within the coil was small and that the coil had a consistently low iron loss when equations (I) and (II) described above were satisfied and W mcc was 18.0 W/kg or less.

表2に示されるように、本発明の規定を全て満足する試験No.1~21は、コイル内での鉄損のばらつきが小さく、安定的に低い鉄損を有する。なお、同じ鋼種Aを用いた試験No.1~4を比較すると、製造条件が好適な条件を満足する試験No.1および2では、好適な条件から外れる試験No.3および4に比べて、Zr含有粒子の個数割合が高くなり、その結果、コイル内での鉄損のばらつきをより低減できることが分かる。同様に、同じ鋼種Eを用いた試験No.9~11を比較すると、製造条件が好適な条件を満足する試験No.9および10では、好適な条件から外れる試験No.11に比べて、Zr含有粒子の個数割合が高くなり、その結果、コイル内での鉄損のばらつきがより少なくなった。As shown in Table 2, Tests No. 1 to 21, which satisfy all the provisions of the present invention, exhibit small variations in iron loss within the coil and consistently low iron loss. Furthermore, comparing Tests No. 1 to 4 using the same steel grade A, it can be seen that in Tests No. 1 and 2, where the manufacturing conditions satisfy the favorable conditions, the proportion of Zr-containing particles is higher compared to Tests No. 3 and 4, where the conditions do not meet the favorable conditions. As a result, variations in iron loss within the coil can be further reduced. Similarly, comparing Tests No. 9 to 11 using the same steel grade E, in Tests No. 9 and 10, where the manufacturing conditions satisfy the favorable conditions, the proportion of Zr-containing particles is higher compared to Test No. 11, where the conditions do not meet the favorable conditions. As a result, variations in iron loss within the coil are further reduced.

これらに対して、本発明の規定から外れる試験No.22~35は、コイル内での鉄損のばらつきが大きくなるか、鉄損が高くなる結果となった。In contrast, tests No. 22 to 35, which deviated from the provisions of this invention, resulted in either greater variation in iron loss within the coil or higher iron loss.

具体的には、試験No.22では、Zr含有量が規定値未満であるため、微細なMnSの析出を抑制できず、鉄損のばらつきが大きくなった。試験No.23では、Zr含有量が過剰であるため、粒子の量が過剰となり鉄損が増加する結果となった。試験No.24では、(i)式の中辺の値が規定値未満であるため、微細なMnSの析出を抑制できず、鉄損のばらつきが大きくなった。Specifically, in Test No. 22, the Zr content was below the specified value, so the precipitation of fine MnS could not be suppressed, resulting in a large variation in iron loss. In Test No. 23, the Zr content was excessive, resulting in an excessive amount of particles and an increase in iron loss. In Test No. 24, the value of the middle side of equation (i) was below the specified value, so the precipitation of fine MnS could not be suppressed, resulting in a large variation in iron loss.

試験No.25では、(i)式の中辺の値が過剰であるため、粒子の量が過剰となり鉄損が増加する結果となった。試験No.26~29では、Ti、NbおよびVの少なくともいずれかの含有量が過剰であるため、微細なMnSおよびZrが析出しやすくなり、鉄損のばらつきが大きくなった。 In test No. 25, the value of the middle side of equation (i) was excessive, resulting in an excess of particles and increased iron loss. In tests No. 26 to 29, the content of at least one of Ti, Nb, and V was excessive, making it easier for fine MnS and Zr₂S₃ to precipitate, resulting in greater variability in iron loss.

試験No.30では、Al含有量が規定値未満であるため、鉄損を低減できなかった。加えて、NをAlNとして十分に固定することができず、Zrの生成を促進できなかったため、鉄損のばらつきが大きくなった。試験No.31では、Mn含有量が過剰であるため、MnSの生成を抑制できず、鉄損が増加し、さらに鉄損のばらつきが大きくなった。 In test No. 30, the Al content was below the specified value, so iron loss could not be reduced. In addition, N could not be sufficiently fixed as AlN, and the formation of Zr₂S₃ could not be promoted, resulting in a large variation in iron loss. In test No. 31, the Mn content was excessive, so the formation of MnS could not be suppressed, resulting in increased iron loss and an even larger variation in iron loss.

試験No.32では、Si含有量が規定値未満であるため、鉄損を低減できなかった。試験No.33では、Al含有量が過剰であるため、冷間圧延中に割れが発生した。試験No.34では、N含有量が過剰であるため、Zrの一部がZrNとして消費され、ZrによるSの固定効果が不十分となり、鉄損のばらつきが大きくなった。試験No.35では、S含有量が規定値未満であり、それによって(i)式の中辺の値が過剰であるため、微細なZrN、ZrC、ZrO等が晶析出し、鉄損のばらつきが大きくなった。 In Test No. 32, the Si content was below the specified value, so the iron loss could not be reduced. In Test No. 33, the Al content was excessive, causing cracks to occur during cold rolling. In Test No. 34, the N content was excessive, so some of the Zr was consumed as ZrN, resulting in insufficient fixing effect of S by Zr and a large variation in iron loss. In Test No. 35, the S content was below the specified value, and as a result the value of the middle side of equation (i) was excessive, causing fine ZrN, ZrC, ZrO2 , etc. to crystallize and a large variation in iron loss.

以上のように、本発明によれば、コイル内での鉄損のばらつきが少ない無方向性電磁鋼板を得ることができる。As described above, according to the present invention, a non-oriented electrical steel sheet with less variation in iron loss within the coil can be obtained.

Claims (6)

母材の化学組成が、質量%で、
C:0.010%以下、
Si:1.20%超4.00%以下、
Al:0.12%超2.50%以下、
Mn:0.10~1.00%、
P:0.20%以下、
S:0.0010~0.050%、
O:0.0050%以下、
N:0.0040%未満、
Zr:0.0035~0.10%、
Ti:0.0030%未満、
Nb:0.0030%未満、
V:0.0030%未満、
REM:0.0050%以下、
Ca:0.0050%以下、
Mg:0.0050%以下、
Cu:0.50%以下、
Mo:0.050%以下、
Sn:0.20%以下、
Sb:0.20%以下、
Ni:0.050%以下、
Cr:0.50%以下、
B:0.0030%以下、
残部:Feおよび不純物であり、
下記(i)式を満足
前記母材の表面から1/4厚さ位置での、前記母材の表面に平行な断面において、円相当径が1μm以上の粒子のうち、Zr濃度が30at%以上の粒子の個数割合が15%以上であり、かつ個数密度が20/mm 以上である、
無方向性電磁鋼板。
1.0≦Zr/S≦3.0 ・・・(i)
但し、上記式中の元素記号は、各元素の含有量(質量%)である。
The chemical composition of the base material is, in mass percent,
C: 0.010% or less,
Si: more than 1.20% and less than 4.00%,
Al: more than 0.12% and less than 2.50%,
Mn: 0.10-1.00%,
P: 0.20% or less,
S: 0.0010-0.050%,
O: 0.0050% or less,
N: Less than 0.0040%
Zr: 0.0035 to 0.10%,
Ti: Less than 0.0030%
Nb: Less than 0.0030%
V: Less than 0.0030%,
REM: 0.0050% or less,
Ca: 0.0050% or less,
Mg: 0.0050% or less,
Cu: 0.50% or less,
Mo: 0.050% or less
Sn: 0.20% or less,
Sb: 0.20% or less,
Ni: 0.050% or less,
Cr: 0.50% or less,
B: 0.0030% or less,
The remainder consists of Fe and impurities.
The following equation (i) is satisfied,
In a cross-section parallel to the surface of the base material at a position 1/4 thickness from the surface of the base material, among particles with an equivalent circular diameter of 1 μm or more, the number proportion of particles with a Zr concentration of 30 at% or more is 15% or more, and the number density is 20/mm² or more .
Non-oriented electrical steel sheet.
1.0≦Zr/S≦3.0...(i)
However, the element symbols in the above formula represent the content (mass %) of each element.
前記母材の化学組成が、さらに下記(ii)式を満足する、
請求項1に記載の無方向性電磁鋼板。
Al/Zr≧25.0 ・・・(ii)
但し、上記式中の元素記号は、各元素の含有量(質量%)である。
The chemical composition of the aforementioned base material further satisfies the following equation (ii):
The non-oriented electrical steel sheet according to claim 1.
Al/Zr≧25.0...(ii)
However, the element symbols in the above formula represent the content (mass %) of each element.
前記母材の表面から1/4厚さ位置での、前記母材の表面に平行な断面において、円相当径が1μm以上の粒子のうち、Zr濃度が30at%以上の粒子の個数割合が30%以上である、
請求項1に記載の無方向性電磁鋼板。
In a cross-section parallel to the surface of the base material at a position 1/4 thickness from the surface of the base material, the number proportion of particles with a circular equivalent diameter of 1 μm or more that have a Zr concentration of 30 at% or more is 30% or more.
The non-oriented electrical steel sheet according to claim 1.
前記母材の表面から1/4厚さ位置での、前記母材の表面に平行な断面において、円相当径が1μm以上の粒子のうち、Zr濃度が30at%以上の粒子の個数割合が30%以上である、
請求項2に記載の無方向性電磁鋼板。
In a cross-section parallel to the surface of the base material at a position 1/4 thickness from the surface of the base material, the number proportion of particles with a circular equivalent diameter of 1 μm or more that have a Zr concentration of 30 at% or more is 30% or more.
The non-oriented electrical steel sheet according to claim 2.
請求項1から請求項4までのいずれかに記載の無方向性電磁鋼板が積層された、
モータコア。
A laminate of non-oriented electrical steel sheets according to any one of claims 1 to 4,
Motor core.
請求項5に記載のモータコアを含む、
モータ。
Including the motor core described in claim 5,
Motor.
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