TW201207121A - Method for manufacturing non-oriented electromagnetic steel sheet and continuous annealing facility - Google Patents

Description

201207121 x— 的一次再結晶粒徑變得不均勻，結果在線圈内產生磁特性 的偏差。 因此’發明者們為了解決上述問題反覆進行努力研 究，結果獲得如下見解：為了將起因於藉由急速加熱而產 生的溫度分佈的一次再結晶粒的不均勻消除，關鍵在於將 一次再結晶退火步驟設為急速加熱步驟、降溫步驟（第一 冷卻步驟）、再加熱步驟、均熱步驟以及第二冷卻步驟，尤 八疋恰虽地控制急速加熱後的降溫步驟以及再加执步驟的 條件。 本發明立足於上述見解。 即’本發明的主旨構成如下所述。 i一種無方向性電磁鋼板的製造方法，對如下鋼坯進 仃輥軋而成為最終板厚後，實施一次再結晶退火，上述鋼 柱以質量百分比計而含有 C :小於等於0.02%，且 含有選自

Sl :小於等於4.5%、

Mn :小於等於3.0%、 A1 :小於等於3.0%、以及 P •小於等於〇.5〇〇/0 中的一種或兩種以上，且剩餘部分由Fe以及不玎避 、雜質所構成，其特徵在於： 大於^上述一。次再結晶退火時，首先利用直接加熱方式以 於HOC/s的升温速度加熱至大於等於7〇〇〇c的溫 6 201207121 ^»//ypit 度區，然後暫時降溫至小於等於70(TC的溫度區為止後， 利用間接加熱枝在平均升溫速度：小於等於4G°C/s的條 件下再加熱至均熱溫度為止。 2·如上述1所述的無方向性電磁鋼板的製造方法，其 中上述鋼坯以質量百分比計而更含有選自 Sn :小於等於0.5%、

Sb :小於等於0.5%、以及 Cr :小於等於5.0% 中的一種或兩種以上。 、3·如上述1或2所述的無方向性電磁鋼板的製造方 法其中對上述鋼坯實施熱軋，且視需要實施熱軋板退火 後，實施冷軋或溫軋而成為最終板厚。 4.種無方向性電磁鋼板的連續退火設備，包括具有 直接加熱機構的加熱帶、第一冷卻帶、具有間接加熱機構 的加熱帶及均熱帶、以及第二冷卻帶。 [發明之效果] 根據本發明的製造方法，可獲得即便在一次再結晶退 火時實施急速純處理的情況下，亦不餘線_產生磁 特性的偏差，且遍及線圈整體具有優異的磁特性的無方向 性電磁鋼板。 而且，使用本發明的連續退火設備，可消除在利用急 =熱處理的-次再結晶退火時所擔憂的遍及板寬方向二 -次再結晶粒的不均勻，其結果可獲得具有遍及線圈整體 無偏差且優異的磁特性的無方向性電磁鋼板。 201207121 為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特 舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。 【實施方式】 以下，對本發明進行具體說明。 首先，對成為本發明的由來的實驗結果進行說明。另 L本中表示鋼組成的百分號(％)只要無特別說明 則表不質量％ (質量百分比）。 <實驗1> 利用連續鑄造而製造含有c : 〇 〇〇25%、Si: 、

Mn: 0·3%、A1:㈣以及p:㈣且剩餘部分由Fe及°不 構成的她，加熱至崎後，藉由熱乾 i mm的熱軋板，接著在9()(rc下實施80秒 板退火。然後，藉由冷軋而加工成板厚：035 mm 的冷軋板後’在非氧化性環境下實施一次再結晶退火。該 。人再、’。Ba退火是首先藉由通電加熱方式以2叱4〜細 速度急速加熱至6〇〇t〜8〇〇t：為止，然後藉由 J用輻射g (radmmtube)的氣體加熱方式以2〇t：/s的平 句升溫速度加熱至誦。(:為止，並在刚叱下保持ι〇秒。 *該實驗是對磁特性及-次再結晶粒的粒徑進行研 二磁特㈣評估是㈣-半與她方向平行的試驗片、 軋方向成直角的試驗片’在剪切的狀態下依照jis 巾所揭_方絲進行。在以後的實驗例、實例中 的方法評估磁特性。另外，為了研究板寬方向的 磁性變動，如圖i所示將線圈沿寬度方向分割為5份 8 201207121 DO / /^pil 疋各°卩分的磁特性並進行比較。一次再結晶粒的粒徑是藉 由光學顯微鏡進行組織觀察，並換算為近似圓的直徑而求 出。急速加熱時的溫度、升溫速度是採用圖2所示的板寬 方向5處的測溫位置中最低的溫度及升溫速度。 圖3的（a)、（b)表示對在寬度方向中央位置上急速 加熱時的升溫速度對磁特性所產生的影響進行研究的结 果。 ' 如圖3所示，可知若以升溫速度：大於等於15(rc/s 急速加熱到至少700°C為止，則鐵損及磁通密度均得以大 幅改善。 其次’圖4的（a)、（b)表示對在以60°C/s及200°C /s的升溫速度升溫至8〇〇〇c為止的情況下，升溫速度對鋼 板的寬度方向磁特性所產生的影響進行研究的結果。 如圖4所示，可知在磁特性得以大幅改善的升溫速度 (200C/S)下’板寬方向的磁特性的變動較大。 另外，圖5中，表示對在以6〇°c/s及2〇(rc/s的升溫 速度升溫至80(TC為止的情況下的遍及板寬方向的一次再 結晶粒的粒徑進行研究的結果。 =根據圖5顯而易見，在磁特性得以大幅改善的條件 上200C/S)下，一次再結晶粒徑的在板寬方向上的變動非 令大’暗不了遍及板寬方向的溫度分佈的偏差增大的可能 性。 〈實驗2> 該實驗是對急速加熱結束時的板寬方向溫度分佈與 201207121 均熱時的板寬方向溫度分佈的關係進行研究。直至冷軋為 止，以與實驗1相同的方法製作樣本。一次再結晶i火是 首先藉由通電加熱方式以2〇t：/s〜600t/s的升溫速度急 速加熱至8GG°C為止，錢藉由輻射f的|^加^ 式以10°C/s的平均升溫速度加熱至98〇ΐ為止，並在98〇 °C下保持2G秒。-次再結晶退火環境為非氧化性環境。 圖6中，表示急速加熱結束時與均熱時的板寬方向的 最大溫差的關係。板寬方向的溫差是根據圖2所示的5處 的測溫結果而求出。 根據圖6可知，為了抑制均熱時的溫度分佈必須抑 制急速加熱結束時的溫度分佈。 <實驗3> 實驗2中明確可知’關鍵在於急速加熱時的溫度分佈 控制’但可進行急速加熱的直接加熱 佈，極難叫為與絲關接加財式 ^ 為相同程度的溫度分佈。 L/s 乂卜 因此，並不重新研究急速加熱方法，而是對藉由變更 曲線(heatpattem)，來消除：二 勻進行研究。具體而言，研究藉由 =方向時降低溫度的降溫步驟而控制均熱時 利用連續鑄造而製造含有 Μη: 0.15%、Ai: 02% 以及 p: 不可避免的雜質所構成的鋼坯 c : 0.0010% . Si ： 3.0% ' 0.2%且剩餘部分由Fe以及 ，加熱至1050。(：後，藉由熱 201207121 J6//ypn 軋製成板厚：2.0 mm的熱軋板，接著在95〇°c下實施12〇 秒的熱軋板退火。然後，藉由冷軋而加工成板厚：〇 5〇 mm 的冷軋板後，在非氧化性環境下實施一次再結晶退火。一 次再結晶退火是利用下述兩種加熱方式來進行。首先，藉 由通電加熱方式以60(TC/S的升溫速度急速加熱至85〇< 。為止後，暫時降溫至某個溫度（80(rc、75(rc、7〇〇。〇、65〇 C女600 C、550 C、500 C)為止，然後，藉由利用輻射管 的氣體加熱方仏2(^料均升溫速度加熱至麵 匕ΐί I’。下保持5秒。冷卻是藉由將冷卻用氣體 導入系統内的所謂氣體冷卻來進行。 圖7中’絲對在魏加減暫軸行冷卻 小於由在急速城㈣時降溫至 另外，圖8的(:^ 行冷卻時的降溫Γ㈣上表讀在急速加熱後暫時進 的結果。/皿I、板寬方向的磁特性的關係進行研究 。(：為卜θ :示明確可知在藉由暫時降溫至小於箸於观 =方=除均熱時的板寬方向溫度分佈的情兄下1 板2向的磁特性的偏差亦得以消除。以下’遍 根據以上的實驗顯而易見，在實施了急速加熱的樣本 201207121 中，遍及板寬方向的磁特性的偏差變大的原因在於藉由利 用直接加熱方式的急速加熱而產生的溫度分佈在均熱時亦 不會被消除。 〈實驗4> 其次，由於上述暫時降溫後所進行的再加熱時的升溫 速度亦有可能對均熱時的溫度分佈造成影響，因此在該實 驗中，對再加熱時的升溫速度與均熱時的溫度分佈的^係 進行研究。直至冷軋為止，以與實驗3相同的方法製作樣 本。-次再結晶退火是以如下方式進行：首先藉由通電加 熱方式以400°C/s的升溫速度急速加熱至9〇〇ΐ為止 時降溫至_°C為止，然後藉由利用輻射管的氣體加轨方 式以UTC/S〜75t/s的平均升溫速度加熱至麵t為止，

並，1_。(:下保持5秒。此時，與之前同樣地在板 5處進行板溫測定。 見万D 圖9中’表示對均熱時的板寬方向5處的最大溫 再加熱時的升溫速度的關錢行研究的 ^ 速度為圖2的域料上的败5處料料^度 。。/如二9當所不，觀察到若再加熱時的升溫速度超過40 則板寬方向的溫差將敎的傾向n 為了抑綱_的溫差，較在 接加熱方歧行的情況下，亦 ft度刀佈的間 抑制為小於等於咐‘ 、铸加熱時的升溫速度 加見，查明了在藉由急速 ‘，、、處理改善爾性時先前成為問題的、__磁特性的 12 201207121 ^oz/ypii 偏差大的課題能夠以如下方式消除：在一次再結晶退火 中，當急速加熱時以大於等於15(TC/S的升溫速度加熱至 大於等於70〇£>c的溫度區，然後，暫時降溫至小於等於700 C的/JnL度區為止後，在接下來的再加熱時將均熱溫度之前 的平均升溫速度設為小於等於4(Tc/s。 其次，對本發明中將鋼坯的成分組成限定為上述範圍 的理由進行說明。 c :小於等於0.02% 若碳（C)量超過0.02%，則由於磁老化（magnetic agmg )而致使鐵損顯著劣化，因此將c量限制為小於等於 〇’〇2 。另外，關於下限，雖不含〇的鋼链亦不會產生問 題’但工業上存在含有超過〇%的碳的情況。 選自Si :小於等於4.5%、Mn :小於等於3 〇%、A1 : 小於等於3.0%以及P :小於等於〇 5〇%中的—種或任意組 合下的兩種以上

Si、Μη、A1以及p均為可藉由添加而提高電阻，且 董子在不損害本發明的主旨的狀態下進一步改善鐵損有用的 兀素。因此，含有由si、Mn、A1以及ρ所組成的族群中 的種或者以任意組合含有兩種以上。 就鐵損降低效果的方面而言，較佳為含有大於等於 〇.5%的Si、大於等於0 〇5%的Μη、大於等於〇 1%的αι =及大於等於〇〇1%的p。另—方面，若大量添加該些元 素，則加工性會劣化，因此將Si ·· 4.5%、Μη : 3.0%、A1 : 3·0/〇 Ρ · 0.5%設為上限。然而，即便不添加該些元素的 13 201207121 即便Si:小於0.5%、 :小於0.01%，亦不 一部分，亦可充分獲得本發明的效果， Μη :小於 0.05%、A1 :小於 〇 1%、p 會產生任何問題。 W以上’對基本成分進行了說明，但除上述成分以外， 可早獨或以任意組合複合添加作為磁特性的改善元素而眾 所周知的Sb、Sn、〇。該些元素的添加量為s 、Sb :小於等於咖以及〜小於等於5.〇%。其 改！二击即丨便各元素均超過上限而添加’亦由於磁特性 改善效果達到飽和，而無法期待上述效果以上的改善效 f ’倒不如說會導致伴隨著合金元素添加的成本上升。較 下限為 Sn . 0.005〇/〇、Sb : 〇 〇〇5%以及 & : 〇 〇5%，但 便含有小於馳㈣量作為㈣，亦不會_產生問題。 上述成分以外的剩餘部分為不可避免的雜質以及 ^。此處’作為不可避免_質，可解小於上述添加量

的 Sn、Sb 及 Cr、以及 〇、B、Ti、Nb、v、N

Mo等。 u r及 說明 其次，對本發明的無方向性電磁鋼板的製造方法進行

首先，利用轉爐（converter)或電爐等將調整為上 幸f佳成为組成的熔鋼（m〇lten Steel)熔&後，藉由連續“ 造法或鑄旋·開枝製成細。然後，對所獲得的鋼堪進r 輥軋而成為最終板厚。此處，作為上述輥軋處理 Z 對鋼达進行魏，且視需要實施熱軋阪退火後，實施一二 冷乾（包括溫軋的情況）或者插人中間退火的大於等於二 201207121 *38 / /ypit =的，軋（包括-部分或全部採用溫軋的情況）而成為最 終板厚。接著，實施-次再結晶退火。糾，自炼化至A 軋的步驟條件只要基於公知的技術進行適#決定即可^ 且，在-次再結晶退火時，㈣成本上有利的連續退火設 備較為有利。該-次再結晶退火是經過如下步驟，即，進 行急速加熱後，暫時進行降溫，然後騎再加熱 熱後，進行冷卻的步驟。 在上述急速加齡財，_直接加财以大於 於15〇C/s的升溫速度加熱至大於等於7〇〇t>c的溫 二。然後’暫時降溫至小於等於·。C的溫度區為G為 利用間接加熱方式在平均升溫速度：小 件下再加熱至職溫度為止。 C/s_ 心速加熱的目的是改善—次再結晶集合組織， 從而賴升溫至―:欠躲晶結束的溫賴轻，因此 加熱溫度限定為大於等於·。C。關於較H 的觀點而言為㈣。C。此外，較佳為設為均熱溫度以下成本 需大所述’為了改善—次再結晶集合組織，必 S3 /s的升溫速度m關於升溫速 义的上限，就成本的觀點而言較佳為000°C/s。 該些步料溫度㈣必彡貞敍她整體錢行，因 冷點亦必須滿足該條件。即，在急速加熱時 =將板寬方向的溫度最低的點加熱至大於等於·。C為 另卜就效率性的觀點而言，急速加熱方式限定為感 15 201207121 應加熱（inductionheating)或通電加熱等直接加熱方式。 ^述急速加熱後暫時降溫至小於等於7〇〇。(：的溫度區 為止是為了使急速加熱時所產生的寬度方向溫度分佈在均 熱過程之前消除。 ^該降溫處理的溫度控制亦必須遍及鋼板整體來進 行因此板寬方向的最熱點亦必須小於等於7〇〇°c。即， 冷卻疋以使板寬方向的溫度最高的點小等 式而進行。關於較佳下限，就成本的觀點^為方 冷部方式較佳為氣體冷卻。 ^將以上述方式使板寬方向的溫度分佈均勻化後所進 灯的再加熱設為難以產生溫度分佈的間接加熱方式，將升 溫速度限定為小於等於4〇t/s。另一方面，關於下限，就 ^本的觀點而言較佳為A於科5t：/s。將此時的升溫速度 ，為遍及板寬方向的平均升溫速度。間接加熱方式有例如 裒兄加熱及輻射加熱（radiati〇n heatjng)等，連續退火爐 中通常所採用的環境加熱（利賴射管的氣體加熱方式等） 在成本及維護的方面較佳。均熱溫度為公知的範圍即可， 較佳為9〇〇°C〜1020Ϊ的範圍。 #作為用以進行如上所述的一次再結晶退火的連續退 火例如可列舉包括具有直接加熱機構的加熱帶、第 一冷部帶、具有間接加熱機構的加熱帶及均熱帶、以及第 二冷卻帶的連續退火設備。 —另外，上述均熱處理以及之後的冷卻處理並無特別限 定’依照常时法進行即可。接著，進賴緣覆膜的塗佈 201207121 JO / /^pil 以及燒附處理而製成成品。 藉由利用以上的方法進行製造，可獲得線圈内的磁特 性的偏差少且磁特性優異的無方向性電磁鋼板。 實例 將包含表1所示的成分組成的鋼熔化，藉由連續鑄造 而製成鋼坯後，利用熱軋製成2.4 mm厚的熱軋板。然後， 在1050°C下進行30秒的熱軋板退火後，藉由冷軋而成為 板厚：0.35 mm的最終板厚後，在表2所示的條件下實施 一次再結晶退火。接著’在鋼板表面形成公知的有機系、 無機系或者有機-無機混合系的絕緣覆膜而製成成品板。 將對如此獲得的各成品板的板寬方向5處的平均磁特 性（W15/50、B5q)以及最大磁特性差進 行研究的結果一併記於表2中。 [表1] 表1 鋼符號 成分組成（質量％) C Si Μη A1 P Cr Sb Sn A 0.002 1.5 0.02 0.3 0.1 tr tr tr B 0.003 2.8 0.3 0.5 tr tr tr tr C 0.001 0.4 1.0 1.2 0.08 tr tr tr D 0.003 3.3 0.15 0.01 0.03 tr tr tr E 0.004 1 2.2 1.1 1.5 0.05 2.0 0.05 tr F 0.0015 2.5 0.6 0.3 0.01 tr 0.03 0.07 G 0.0025 3.0 0.5 0.01 0.3 tr tr 0.1 Η 0.0025 3.7 0.01 0.01 0.01 tr 0.05 tr 17 201207121 【3d s 5^φ ίφ5φ 5^ 5^φ f^s餘 (1) sgv (1) OSg io i.o i -0·0 1.0 1.0 so s.0

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Q 2 Μ ν〇 Ο κ Γ ΟΟ 2 201207121 jo / /yyii 如，2所示，可知依照本發明而製造的 常良好的磁特性，而且磁特性的‘ 雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定 本發明，任何所屬麟傾+具有通料财， :發明之精神和範圍内，當可作些許之更動 ==視後附之申請專利範圍所界定者為準。 圖。圖1是表示將線圈沿寬度方向分割為5份的狀態的 圖2是表示溫度的測定位置的圖。 圖3是表示-次再結晶退火時的升溫 及磁通密度⑻所產生的影響的圖。貝⑷

料Γ 示在一次再結晶退火時以60°C/s及20(TC/S ，升>皿速度升溫至為止的情形下的板寬方向的鐵損 (a)及磁通密度（b)的變動行為的圖。 2示在·"次再結晶退火時以60°C/s及20(TC/S =升>皿速度升溫至_為止的情況下的鋼板的遍及板寬 方向的-次再結晶粒的粒徑的變動行為的圖。 大、田速加熱結束時與均熱時的板寬方向的最 大>JBL差的關係的圖。 均轨加熱後暫時進行冷卻時的降溫溫度與 均熱時的板寬方向的溫差的關係的圖。 圖8是表示急速加熱後暫時進行冷卻時的降溫溫度與 19 201207121 W f f〆p羼太 板寬方向的鐵損（a)及磁通密度（b)的關係的圖。 圖9是表示再加熱時的升溫速度與均熱時的板寬方向 的最大溫差的關係的圖。 【主要元件符號說明】 無 20 201207121 38779pif 發明專利說明書 (本說明書格式、順序及粗體字’請勿任意更動’※記號部分請勿填寫） ※申請案號： ※申請曰期： 一、發明名稱：（中文/英文) 分類（2㈤6.〇1) (2006.01) 無方向性電磁鋼板的製造方法以及連續退火設備

METHOD FOR MANUFACTURING N0N-0RIENTED Ο

ELECTROMAGNETIC STEEL SHEET AND CONTINUOUS ANNEALING FACILITY 二、中文發明摘要： 在無方向性電磁鋼板的製造步驟中，尤其是在一次再 結晶退火步驟中’依照本發明’首先利用直接加熱方式以 大於等於150C/S的升溫速度加熱至大於等於7〇〇。〇的溫 〇 ^ 暫時降溫至小於等於·。c的溫度區為止後， 接加財式在平均升溫速度：小於等於攸&的條 祕备加熱至均熱溫度為止，藉此可獲得線圈内的磁特性 磁銦^且遍及線圈整體具有優異的磁特性的無方向性電 201207121 38779pif 三、英文發明摘要： A method for manufacturing a non-oriented electromagnetic steel sheet includes a step for performing a primary recrystallization annealing especially, wherein a direct heating type with a temperature-rising rate of > 150°C/s to a temperature range of >700°C is used, according to the invention. A cooling is then performed to a temperature range of < 700 °C for a while. After that, an indirect heating type is performed with an average heating rate of > 400 C/s for heating to a soaking temperature. The non-oriented electromagnetic steel sheet having a small fluctuation of magnetic characteristics inside the coil and having excellent magnetic characteristics in the whole coil can be obtained. 2

Claims (1)

1. 201207121 寬度方向 (1) (2) (3) ⑷ (5) 端部a端部a〜中央部中央部中央部〜端部b端部b輥軋方向 圖1 寬度方向

   端部a端部a〜中央部中央部中央部〜端部b端部b輥軋方向 201207121 (a)鐵損2.3 (3VSS/9LM 寬度方向中央部 2 10 9 8 2 2 2 1 1 1

   100 200 升溫速度(°c/s) 300 (b)磁通密度 寬度方向中央部