TW202138581A - 無方向性電磁鋼板及其製造方法 - Google Patents

Abstract

[課題]提供一種具有高強度及優異磁特性之無方向性電磁鋼板。 [解決手段]一種無方向性電磁鋼板，其母材之化學組成為：以質量%計，C：0.0050%以下、Si：3.8~5.0%、Mn：大於0.2%且小於2.0%、P：0.030%以下、S：0.0030%以下、Al：0.005%以上且小於0.050%、N：0.0005~0.0030%、Ti：小於0.0050%、Nb：小於0.0050%、Zr：小於0.0050%、V：小於0.0050%、Cu：小於0.20%、Ni：小於0.50%、Sn：0~0.10%、Sb：0~0.10%及剩餘部分：Fe及不純物，且滿足[Si+0.5×Mn≧4.3]；並且母材之平均結晶粒徑為10~80µm。

Description

無方向性電磁鋼板及其製造方法

本發明有關一種無方向性電磁鋼板及其製造方法。

近年來，因馬達之驅動系統的發達，而逐漸可控制驅動電源的頻率。隨之，對於進行可變速運轉或在商用頻率以上的高速旋轉之馬達的需求正在增加。作用於構成進行高速旋轉之馬達的轉子的離心力會與旋轉速度之平方成比例變大。因此，對於用來作為高速馬達之轉子的鋼材會要求更高強度化。

另外，在動力混合車或電動汽車的驅動馬達、或在空調的壓縮機馬達等中採用的埋入磁鐵型換流器控制馬達中，於轉子外周部設有狹縫且埋設有磁鐵。因此，透過馬達高速旋轉時的離心力，應力會集中於轉子外周與狹縫之間等的狹小橋接部。所以，對於用於轉子的鐵芯材料係要求恰有不會因離心力而變形破壞之強度。

除此之外，在高速旋轉馬達中會因高頻磁通而產生渦電流，導致馬達效率降低並且發熱。若該發熱量變多，埋入於轉子內的磁鐵會消磁，因而亦要求在高頻區的鐵損要低。

提升鋼板強度之方法已知有活用固溶強化、析出強化、晶粒微細強化及複合組織強化等的方法。然而，該些方法大多會使磁特性劣化或使冷軋延時的加工性劣化，因此一般而言極難高度兼顧強度與磁特性。

以前述為背景，而在例如專利文獻1~3中作了用以實現優異磁特性及高強度的嘗試。

先前技術文獻 專利文獻 專利文獻1：日本特開2004-300535號公報 專利文獻2：日本特開2007-186791號公報 專利文獻3：日本特開2012-140676號公報

發明欲解決之課題 但是，要實現近年來電動汽車或動力混合車的馬達所要求的節能特性，以如專利文獻1~3中揭示之技術而言，低鐵損化並不充分且成本高。

本發明係為了解決如上述之問題而作成者，其目的在於以低成本且穩定的方式提供一種具有高強度及優異磁特性之無方向性電磁鋼板。

用以解決課題之手段 本發明主旨在於下述無方向性電磁鋼板及其製造方法。

(1)一種無方向性電磁鋼板，其母材之化學組成為： 以質量%計， C：0.0050%以下、 Si：3.8~5.0%、 Mn：大於0.2%且小於2.0%、 P：0.030%以下、 S：0.0030%以下、 Al：0.005以上且小於0.050%、 N：0.0005~0.0030%、 Ti：小於0.0050%、 Nb：小於0.0050%、 Zr：小於0.0050%、 V：小於0.0050%、 Cu：小於0.20%、 Ni：小於0.50%、 Sn：0~0.10%、 Sb：0~0.10%及 剩餘部分：Fe及不純物，且 滿足下述(i)式；並且 前述母材之平均結晶粒徑為10~80µm。 Si+0.5×Mn≧4.3・・・(i) 惟，上述式中之元素符號為各元素之含量(質量%)。

(2)如上述(1)之無方向性電磁鋼板，其拉伸強度為650MPa以上。

(3)如上述(1)或(2)之無方向性電磁鋼板，其中前述化學組成含有選自於以下中之1種或2種元素： 以質量%計， Sn：0.005~0.10%及 Sb：0.005~0.10%。

(4)如上述(1)至(3)中任一項之無方向性電磁鋼板，其於前述母材表面具有絕緣被膜。

(5)一種無方向性電磁鋼板之製造方法，係製造如上述(1)至(4)中任一項之無方向性電磁鋼板的方法； 該方法係對具有如上述(1)至(3)中任一項之化學組成的鋼塊施行熱軋延，接著進行以下步驟1或步驟2： (步驟1)不進行熱軋板退火而依序進行冷軋延及完工退火； (步驟2)在950℃以下之溫度下進行熱軋板退火，接著依序進行前述冷軋延及前述完工退火； 其中，前述完工退火係將均熱溫度設為750~1000℃，且將均熱時間設為1~300秒來進行。

發明效果 根據本發明，可以低成本且穩定的方式獲得具有高強度及優異磁特性之無方向性電磁鋼板。

本發明人等為了解決上述課題而進行了精闢研討，結果終至獲得以下知識見解。

Si、Mn及Al係具有以下效果的元素：使鋼之電阻上升而使渦電流損耗減低的效果。並且，該等元素亦為有助於鋼的高強度化的元素。

上述元素中，又以Si為最會有效助益電阻上升的元素，並且亦為最會有效助益強度上升的元素。Al亦與Si同樣具有可有效使電阻上升的效果。然而，若同時大量添加Al與Si，會有使鋼的韌性降低並使加工性劣化的問題。相對於此，雖然相較於Si及Al，Mn的使電阻上升的效果較低，但有不易產生加工性的劣化的優點。

基於以上，在本實施形態中係藉由將Si及Mn的含量調整到適當範圍內，來達成高強度化及提升磁特性，並且確保加工性。

此外，為了高強度化與提升磁特性，控制結晶粒徑亦很重要。從高強度化的觀點來看，鋼中的結晶宜為細粒。

另外，以用來作為電動汽車及動力混合車用的驅動馬達、以及空調的壓縮機用馬達的鐵芯材料之無方向性電磁鋼板的磁特性而言，必須改善鐵損、尤其係在高頻區的鐵損。鐵損主要由磁滯損失與渦電流損耗所構成。在此，為了減低磁滯損失係以使晶粒粗大化為佳，而為了減低渦電流損耗則以使晶粒微細化為佳。亦即，兩者之間存在抵換關係。

於是，本發明人等進一步反覆進行研討，結果發現到有用以達成高強度化及減低高頻鐵損之較佳粒徑範圍，並且必須將Al及N含量調整到適當範圍。

本實施形態之無方向性電磁鋼板係根據上述知識見解而作成者。以下，詳細說明本實施形態無方向性電磁鋼板之各要件。

1.整體構成 本發明之無方向性電磁鋼板具有特別高的強度，故適於轉子，並且因其磁特性亦優異而亦適於定子。另，本發明之無方向性電磁鋼板宜在以下所說明之母材表面具備有絕緣被膜。

2.母材之化學組成 限定各元素的理由係如以下所述。另，以下說明中有關含量之「%」意指「質量%」。又，本實施形態中，使用「~」表示之數值範圍係指包含「~」之前後記載的數值作為下限值及上限值之範圍。

C：0.0050%以下 C(碳)係一種會引起鐵損劣化的元素。若C含量大於0.0050%，在無方向性電磁鋼板中會產生鐵損劣化，而無法獲得良好磁特性。因此，C含量設為0.0050%以下。C含量在0.0040%以下為佳，在0.0035%以下較佳。又，C有助於鋼板之高強度化，所以在欲獲得該效果時，C含量宜為0.0005%以上，在0.0010%以上較佳。

Si：3.8~5.0% Si(矽)係一種會使鋼之電阻上升而減低渦電流損耗並改善高頻鐵損的元素。並且，由於Si之固溶強化能力大，因此在鋼板之高強度化方面亦為有效元素。另一方面，Si含量若過多，加工性會明顯劣化而變得難以實施冷軋延。因此，Si含量設為3.8~5.0%。Si含量在3.9%以上為佳，在4.0%以上較佳。並且，Si含量在4.8%以下為佳，在4.5%以下較佳。

Mn：大於0.2%且小於2.0% Mn(錳)在用以使鋼之電阻上升來減低渦電流損耗並改善高頻鐵損方面為有效元素。然而，若Mn含量過多，磁通密度便會明顯降低。因此，Mn含量設為大於0.2%且小於2.0%。Mn含量在0.3%以上為佳，在0.4%以上較佳，大於0.5%更佳，在0.6%以上又更佳。並且，Mn含量在1.8%以下為佳，在1.7%以下較佳，小於1.5%更佳，在1.4%以下又更佳，在1.2%以下再更佳，在1.0%以下又再更佳。

在本發明中，藉由適當控制Si及Mn含量來確保鋼之電阻。因此，除了Si及Mn含量分別在上述範圍內之外，還必須滿足下述(i)式。(i)式左邊值在4.4以上為佳，在4.5以上較佳。 Si+0.5×Mn≧4.3・・・(i) 惟，上述式中之元素符號為各元素之含量(質量%)。 式(i)的主旨如下。 如上所述，在本實施形態中係藉由將Si及Mn含量調整到適當範圍內，來達成高強度化及提升磁特性，並且確保加工性。首先，若著眼於Si，則Si係會使鋼之電阻上升而減低渦電流損耗並改善高頻鐵損的元素。並且，由於Si之固溶強化能力大，因此在鋼板之高強度化方面亦為有效元素。另一方面，Si含量若過多，加工性會明顯劣化而變得難以實施冷軋延。基於上述觀點，Si含量設為3.8~5.0%。

若對比Si含量範圍與式(i)，則Si含量達4.3~5.0%時，不論Mn含量為何，式(i)皆獲滿足。從而，在此情況下(在已滿足本實施形態之無方向性電磁鋼板的其他要件之前提下)會獲得良好磁特性。並且，由於Si含量滿足本實施形態之要件，故無方向性電磁鋼板呈高強度。另一方面，雖然Si從加工性的觀點看來係不利的元素，但Si含量至少在5.0%以下，故加工性也良好。

另一方面，當Si含量成為3.8%以上且小於4.3%時，無法僅以Si含量來滿足式(i)。亦即，僅以Si可能無法獲得所欲磁特性。於是，係以Mn來補充不足之磁特性。亦即，在大於0.2%且小於2.0%的範圍內提高Mn含量來滿足式(i)。藉此，無方向性電磁鋼板之磁特性便會提高。另一方面，Si達3.8%以上，故無方向性電磁鋼板之強度亦變高。關於加工性，由於Si含量小於4.3%，因此相較於上述情況(亦即在Si含量達4.3%以上的情況)，加工性有提升之傾向。在此，由於Mn不易對加工性造成影響，故即便提高了Mn含量來滿足式(i)，加工性也不易降低。此外，提高Mn含量之舉動，雖程度不如Si但仍有提高強度的效果。

如上所述，在本實施形態中係設定成Si含量及Mn含量成為在上述數值範圍內之值並且滿足式(i)，故能達成無方向性電磁鋼板之高強度化及磁特性之提升，並可確保加工性。

P：0.030%以下 P(磷)係作為不純物而含有於鋼中，其含量若過多，鋼板的延性便會明顯降低。因此，P含量設為0.030%以下。P含量在0.025%以下為佳，在0.020%以下較佳。

S：0.0030%以下 S(硫)係以下元素：因形成MnS的微細析出物而使鐵損增加，從而會使鋼板的磁特性劣化的元素。因此，S含量設為0.0030%以下。S含量在0.0025%以下為佳，在0.0020%以下較佳。又，極度減低S含量恐會招致製造成本增加，因此S含量在0.0001%以上為佳，在0.0003%以上較佳，在0.0005%以上則更佳。

Al：0.005%以上且小於0.050% Al(鋁)會與N鍵結形成AlN，而在穩定的晶粒微細化方面係有效元素。為了發揮該效果，必須含有0.005%以上。另一方面，若含有0.050%以上，晶粒的微細化效果就會減少。因此，Al含量設為0.005%以上且小於0.050%。Al含量在0.008%以上為佳，在0.010%以上較佳，在0.015%以上更佳，在0.020%以上又更佳。並且，Al含量在0.048%以下為佳，在0.045%以下較佳。又，本說明書中，Al含量係指母材所含之Al總含量。

N：0.0005～0.0030% N(氮)會與Al鍵結形成AlN，而在穩定的晶粒微細化方面係有效元素。另一方面，若大量含有則會形成過多的AlN而招致鐵損劣化。因此，N含量設為0.0005~0.0030%。N含量在0.0007%以上為佳，在0.0010%以上較佳。並且，N含量在0.0027%以下為佳，在0.0025%以下較佳。

Ti：小於0.0050% Ti(鈦)係無法避免地會混入的元素，並且會與碳或氮鍵結而形成析出物(碳化物、氮化物)。當形成有碳化物或氮化物時，該等析出物本身會使得磁特性劣化。而且還會阻礙完工退火中之晶粒成長，使得磁特性劣化。因此，Ti含量設為小於0.0050%。Ti含量在0.0040%以下為佳，在0.0030%以下較佳，在0.0020%以下更佳。又，極度減低Ti含量恐會招致製造成本增加，因此Ti含量在0.0005%以上為佳。

Nb：小於0.0050% Nb(鈮)係一種會與碳或氮鍵結形成析出物(碳化物、氮化物)，藉此而有助於高強度化的元素，但該等析出物本身會使磁特性劣化。因此，Nb含量設為小於0.0050%。Nb含量在0.0040%以下為佳，在0.0030%以下較佳，在0.0020%以下更佳。並且Nb含量愈低愈好，以測定極限以下為佳。

Zr：小於0.0050% Zr(鋯)係一種會與碳或氮鍵結形成析出物(碳化物、氮化物)，藉此而有助於高強度化的元素，但該等析出物本身會使磁特性劣化。因此，Zr含量設為小於0.0050%。Zr含量在0.0040%以下為佳，在0.0030%以下較佳，在0.0020%以下更佳。並且Zr含量愈低愈好，以測定極限以下為佳。

V：小於0.0050% V(釩)係一種會與碳或氮鍵結形成析出物(碳化物、氮化物)，藉此而有助於高強度化的元素，但該等析出物本身會使磁特性劣化。因此，V含量設為小於0.0050%。V含量在0.0040%以下為佳，在0.0030%以下較佳，在0.0020%以下更佳。並且V含量愈低愈好，以測定極限以下為佳。

Cu：小於0.20% Cu(銅)係無法避免地會混入的元素。刻意添加Cu會使鋼板的製造成本增加。因此，在本發明中無須積極添加，而為不純物等級即可。Cu含量設為在製造步驟中無法避免地會混入之最大值、亦即小於0.20%。Cu含量在0.15%以下為佳，在0.10%以下較佳。又，Cu含量的下限值並無特別限定，然極度減低Cu含量恐會招致製造成本增加。因此，Cu含量在0.001%以上為佳，在0.003%以上較佳，在0.005%以上更佳。

Ni：小於0.50% Ni(鎳)係無法避免地會混入的元素。但因Ni亦為可使鋼板強度提升的元素，故亦可刻意添加。然而，由於Ni價格昂貴，故在刻意添加時將其含量設為小於0.50%。Ni含量在0.40%以下為佳，在0.30%以下較佳。又，Ni含量的下限值並無特別限定，然極度減低Ni含量恐會招致製造成本增加。因此，Ni含量在0.001%以上為佳，在0.003%以上較佳，在0.005%以上更佳。

Sn：0~0.10% Sb：0~0.10% Sn(錫)及Sb(銻)會於表面偏析而抑制退火中的氧化及氮化，故在確保低鐵損方面係有用元素。並且，其會於結晶晶界偏析而改善集合組織，亦有提高磁通密度的效果。因此，亦可視需要來含有Sn及Sb之至少一者。然而，若該等元素的含量過多，鋼的韌性便會降低而可能難以冷軋延。因此，Sn及Sb的含量各設為0.10%以下。Sn及Sb的含量各在0.06%以下為佳。又，欲獲得上述效果時，Sn及Sb之至少一者的含量宜設為0.005%以上，設為0.010%以上較佳。

本發明無方向性電磁鋼板之母材的化學組成中，剩餘部分為Fe及不純物。此處所謂的「不純物」係指在工業上製造鋼時，由礦石、廢料等原料或因製造步驟的種種因素而混入之成分，且係指在不會對本發明造成不良影響的範圍內所容許之物。

又，作為不純物元素，有關Cr及Mo的含量並不特別規定。本實施形態之無方向性電磁鋼板中，即便含有0.5%以下之該等元素也不會特別影響本發明效果。另外，即便按0.002%以下的範圍分別含有Ca及Mg也不會特別影響本發明效果，並且即便按0.004%以下的範圍含有稀土族元素(REM)也不會特別影響本發明效果。

O亦為不純物元素，但即便按0.05%以下的範圍含有其，也不會影響本發明效果。O有時亦會在退火步驟中混入，因此在扁胚階段(亦即，澆桶取樣分析值)的含量中，即便按0.01%以下的範圍含有也不會特別影響本發明效果。

並且，除上述元素外，還可含有Pb、Bi、As、B及Se等元素，而只要各含量係在0.0050%以下的範圍，便不會損害本發明效果。

上述母材之化學成分只要利用一般分析方法來測定即可。例如，鋼成分只要用感應耦合電漿原子發射光譜(ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry))來測定即可。又，C及S只要採用燃燒-紅外線吸收法，N採用非活性氣體熔解-熱導法，O採用非活性氣體熔解-非分散式紅外線吸收法來測定即可。

3.結晶粒徑 如上述，從高強度化的觀點看來，鋼中的結晶宜為細粒。除此之外，為了減低磁滯損失係以使晶粒粗大化為佳，而為了減低渦電流損耗則以使晶粒微細化為佳。

母材之平均結晶粒徑小於10µm時，磁滯損失明顯惡化而難以改善磁特性。另一方面，若平均結晶粒徑大於80µm，鋼的強度會降低。因此，母材之平均結晶粒徑設為10~80µm。平均結晶粒徑在12µm以上為佳，在14µm以上較佳。並且，平均結晶粒徑在70µm以下為佳，在60µm以下較佳。

又，本發明中，母材之平均結晶粒徑設為依據JIS G 0551(2013)「鋼-結晶粒度之顯微鏡試驗方法」求出者。

4.磁特性 本發明之無方向性電磁鋼板中，所謂磁特性優異係指鐵損W_10/400 低且磁通密度B₅₀ 高。在此，上述磁特性設為依據JIS C 2550-1(2011)所規定之愛普斯坦法來進行測定。

5.機械特性 本發明之無方向性電磁鋼板中，所謂具有高強度係設為指拉伸強度在650MPa以上。並且，拉伸強度在660MPa以上為佳。在此，拉伸強度設為藉由進行以JIS Z 2241(2011)為準據之拉伸試驗來進行測定。

6.絕緣被膜 如上述，本發明之無方向性電磁鋼板中，宜在母材表面形成有絕緣被膜。無方向性電磁鋼板係在沖裁出鐵芯毛胚後進行積層，然後才加以使用，因此，藉由於母材表面設置絕緣被膜，可減低板間的渦電流，從而作為鐵芯可減低渦電流損耗。

絕緣被膜的種類並無特別限定，可使用被用作無方向性電磁鋼板的絕緣被膜之周知絕緣被膜。上述絕緣被膜可舉譬如以無機物為主體且更含有有機物的複合絕緣被膜。此處，所謂複合絕緣被膜係譬如以下絕緣被膜：以鉻酸金屬鹽、磷酸金屬鹽、或膠質氧化矽、Zr化合物、Ti化合物等無機物中之至少一者為主體，且有微細有機樹脂粒子分散的絕緣被膜。尤其，基於近年需求逐漸高漲之減低製造時的環境負荷之觀點，宜採用使用有磷酸金屬鹽、Zr或Ti之耦合劑、或者將該等之碳酸鹽或銨鹽用作起始物質的絕緣被膜。

在此，絕緣被膜之附著量並無特別限定，而以設為譬如每單面為200~1500mg/m² 左右為佳，設為每單面為300~1200mg/m² 較佳。藉由以成為上述範圍的附著量之方式來形成絕緣被膜，便可維持優異均一性。又，於事後測定絕緣被膜的附著量時，可利用周知的各種測定法，只要適當利用譬如測定浸漬於氫氧化鈉水溶液之前與之後的質量差之方法、或使用有檢量線法之螢光X射線法等即可。

7.製造方法 本發明之無方向性電磁鋼板之製造方法並無特別限制，例如可藉由對具有上述化學成分之鋼塊施行熱軋延，接著進行以下步驟1或步驟2來製造。 (步驟1)不進行熱軋板退火而依序進行冷軋延及完工退火。 (步驟2)在950℃以下之溫度下進行熱軋板退火，接著依序進行冷軋延及完工退火。 另外，要於母材表面形成絕緣被膜時，係在上述完工退火後形成絕緣被膜。以下，詳細說明各步驟。

＜熱軋延步驟＞ 加熱具有上述化學組成的鋼塊(扁胚)，並對加熱後之鋼塊進行熱軋延，製得熱軋板。在此，關於供於熱軋延時之鋼塊的加熱溫度並無特別規定，但宜設為例如1050~1250℃。另，關於熱軋延後之熱軋板的板厚亦無特別規定，考慮到母材之最終板厚則宜設為譬如1.5~3.0mm左右。

＜熱軋板退火步驟＞ 然後，以使鋼板的磁通密度上升為目的，亦可實施熱軋板退火。亦即，在步驟1中係省略熱軋板退火步驟。而在步驟2中進行熱軋板退火步驟。進行熱軋板退火步驟時，若進行高於950℃之高溫退火則恐會在冷軋延時發生斷裂。因此，退火溫度設為950℃以下。當係連續退火時，宜對熱軋鋼板進行藉由在700~950℃下10~150秒之均熱所行退火。均熱條件較佳係設為在800~930℃下10~150秒。

又，當係箱式退火時，則以對熱軋鋼板藉由在600~850℃下均熱30分鐘~24小時來退火為佳。較佳係在650~800℃下1小時~20小時之均熱。又，雖然與實施了熱軋板退火步驟的情況相較之下磁特性會較差，但為了削減成本，亦可省略上述熱軋板退火步驟(步驟1)。

＜酸洗步驟＞ 在上述熱軋板退火之後，亦可實施酸洗。藉由該酸洗，可去除生成於母材表面之鏽皮層。在此，酸洗所用之酸的濃度、酸洗所用之促進劑的濃度及酸洗液之溫度等酸洗條件並無特別限定，可設為周知之酸洗條件。又，熱軋板退火為箱式退火時，從去鏽皮性的觀點看來，酸洗步驟宜在熱軋板退火前實施。此時，無須於熱軋板退火後實施酸洗。當省略了熱軋板退火時，在從熱軋延後之熱軋板去除鏽皮層之目的下，亦可對熱軋板進行上述酸洗。

＜冷軋延步驟＞ 在步驟1中係在熱軋延步驟後，在步驟2中則在上述酸洗後(以箱式退火實施熱軋板退火時，有時也會在熱軋板退火步驟後)實施冷軋延。在冷軋延中，以例如母材之最終板厚成為0.10~0.35mm的軋縮率來軋延經除去鏽皮層之酸洗板。

＜完工退火步驟＞ 在上述冷軋延後實施完工退火。在本實施形態之無方向性電磁鋼板之製造方法中，對於完工退火宜使用連續退火爐。完工退火步驟係用以控制母材之平均結晶粒徑的重要步驟。

在此，關於完工退火條件，宜將均熱溫度設為750~1000℃，將均熱時間設為1~300秒，將氣體環境設為H₂ 比率為10~100體積%的H₂ 及N₂ 之混合氣體環境(亦即，H₂ +N₂ =100體積%)，並且將氣體環境之露點設為30℃以下。

均熱溫度低於750℃時，未再結晶組織會增加且鐵損劣化而不佳，均熱溫度高於1000℃時，則呈強度不足之狀態且鐵損亦劣化，故不佳。均熱溫度較佳為760~980℃，770~960℃則更佳。氣體環境中之H₂ 比率較佳為15~90體積%。氣體環境之露點在20℃以下較佳，在10℃以下更佳。

＜絕緣被膜形成步驟＞ 在上述完工退火後，亦可實施形成絕緣被膜的步驟。在此，關於形成絕緣被膜的步驟並無特別限定，只要使用如上述之周知絕緣被膜處理液，以周知方法進行處理液之塗佈及乾燥即可。

又，欲形成絕緣被膜之母材表面，可在塗佈處理液之前施行以鹼等進行之脫脂處理、或以鹽酸、硫酸及磷酸等進行之酸洗處理等任意之前置處理，亦可不施行該等前置處理而仍為完工退火後之狀態的表面。

如以上所述，根據本實施形態，可藉由將Si及Mn含量調整到適當範圍內(亦即式(i)所示範圍)，來達成無方向性電磁鋼板之高強度化及提升磁特性，並且確保加工性。並且，由於母材之平均結晶粒徑成為10~80µm，故以此點而言亦可提高無方向性電磁鋼板之強度，並且提高磁特性。如此一來，在本實施形態中，可不大量添加如專利文獻1之Ni及Cu、如專利文獻2之Ti及V、以及如專利文獻3之Ca等昂貴的特殊元素，即能達成無方向性電磁鋼板之高強度化及提升磁特性，並且確保加工性。此外，在本實施形態中，因適量添加低成本的Al，而容易確保冷軋延時之加工性與控制完工退火時之結晶粒徑，從而製品產率提升。因此，可以低成本且穩定的方式提供具有高強度及優異磁特性之無方向性電磁鋼板。 以下，利用實施例更具體地說明本發明，惟本發明並不限於該等實施例。 實施例

在將具有表1所示化學組成之扁胚加熱至1150℃後，以完工溫度850℃且完工板厚2.0mm來實施熱軋延，並在650℃下進行捲取而製成熱軋鋼板。在一部分試驗編號中，對所得熱軋鋼板按表2所示退火溫度施行熱軋板退火，並藉由酸洗去除表面之鏽皮。熱軋板退火中之均熱時間皆設為30秒。將以上述方式獲得之酸洗板(省略了熱軋板退火時，係經去除熱軋鋼板之鏽皮的酸洗板)藉由冷軋延製成板厚0.25mm之冷軋鋼板。

並且，在H₂ ：25%、N₂ ：75%且露點0℃之混合氣體環境下，以成為如以下表2所示平均結晶粒徑之方式改變完工退火條件(均熱溫度(退火溫度)及均熱時間)來進行退火。具體而言，要控制成使平均結晶粒徑變大時，係更提高均熱溫度及/或更延長均熱時間。並且，要控制成使平均結晶粒徑變小時，則設為與上述相反。於表2列示具體的均熱溫度(退火溫度)及均熱時間。然後，塗佈絕緣被膜，製出無方向性電磁鋼板並製成試驗材。

另外，上述絕緣被膜係藉由以成為預定附著量之方式塗佈絕緣被膜後，在大氣中以350℃燒附而形成，該絕緣被膜係由磷酸鋁及粒徑0.2μm之丙烯酸-苯乙烯共聚物樹脂乳液所構成。

[表1]

[表2]

針對所得各試驗材以上述測定方法確認了化學組成，結果可確認到係與扁胚之化學組成幾乎相同。並且，依據JIS G 0551(2013)「鋼-結晶粒度之顯微鏡試驗方法」測量母材之平均結晶粒徑。並且，從各試驗材的軋延方向及寬度方向採取愛普斯坦試驗片，藉由依據JIS C 2550-1(2011)之愛普斯坦試驗評估了磁特性(鐵損W_10/400 、磁通密度B₅₀ )。磁通密度B₅₀ 係以1.60T以上為合格等級，鐵損W_10/400 係以22.0W/kg以下為合格等級。此外，依據JIS Z 2241(2011)，以長邊方向係與鋼板的軋延方向一致之方式從各試驗材採取JIS5號拉伸試驗片。然後，使用上述試驗片依據JIS Z 2241(2011)進行拉伸試驗，測定了拉伸強度。拉伸強度係以650MPa以上為合格等級。將上述結果一併列示於表2。

已知在鋼板的化學組成及完工退火後的平均結晶粒徑滿足本發明規定之試驗編號3、4、6、7、9、10、13~17、20、22~30、37中，鐵損及磁通密度優異，特別係鐵損低，並且具有650MPa以上的高拉伸強度。尤其，在各化學成分的含量為理想範圍內之值的情況下，該等特性中之任一者有變得更良好的傾向。

相對於此，在比較例之試驗編號1、2、5、8、11~12、18、19、21、31~36中，磁特性及強度之至少任一者差，或者韌性明顯劣化而難以製造。

具體而言，在試驗編號1中因Si含量較規定範圍更低，而呈拉伸強度差的結果。另外，若比較化學組成滿足規定之試驗編號2~5，在編號2中因平均結晶粒徑較規定更小而鐵損差，在試驗編號5、35、36中則因平均結晶粒徑較規定更大而呈拉伸強度差的結果。

另外，在試驗編號8中Si含量超出規定範圍，在試驗編號12中P含量超出規定範圍，在試驗編號18中熱軋板退火溫度超出規定範圍，以致韌性劣化而在冷軋延時斷裂，無法實施平均結晶粒徑、拉伸強度及磁特性之測定。並且，在試驗編號11、34中因Mn含量超出規定範圍，而呈磁通密度差的結果。在試驗編號32中因Mn含量低於規定範圍，而呈鐵損差的結果。

在試驗編號19中Al含量低於規定範圍，在試驗編號21、33中Al含量超出規定範圍，而難以調整平均結晶粒徑，呈拉伸強度差的結果。在試驗編號31中因不滿足(i)式，而呈鐵損差的結果。

產業上之可利用性 如以上，根據本發明，可以低成本且穩定的方式獲得具有高強度及優異磁特性之無方向性電磁鋼板。

(無)

Claims (5)

1. 一種無方向性電磁鋼板，其母材之化學組成為： 以質量%計， C：0.0050%以下、 Si：3.8~5.0%、 Mn：大於0.2%且小於2.0%、 P：0.030%以下、 S：0.0030%以下、 Al：0.005%以上且小於0.050%、 N：0.0005~0.0030%、 Ti：小於0.0050%、 Nb：小於0.0050%、 Zr：小於0.0050%、 V：小於0.0050%、 Cu：小於0.20%、 Ni：小於0.50%、 Sn：0~0.10%、 Sb：0~0.10%及 剩餘部分：Fe及不純物，且 滿足下述(i)式；並且 前述母材之平均結晶粒徑為10~80µm； Si+0.5×Mn≧4.3・・・(i) 惟，上述式中之元素符號為各元素之含量(質量%)。
2. 如請求項1之無方向性電磁鋼板，其拉伸強度為650MPa以上。
3. 如請求項1或請求項2之無方向性電磁鋼板，其中前述化學組成含有選自於以下中之1種或2種元素： 以質量%計， Sn：0.005~0.10%及 Sb：0.005~0.10%。
4. 如請求項1至請求項3中任一項之無方向性電磁鋼板，其於前述母材的表面具有絕緣被膜。
5. 一種無方向性電磁鋼板之製造方法，係製造如請求項1至請求項4中任一項之無方向性電磁鋼板的方法； 該方法係對具有如請求項1至請求項3中任一項之化學組成的鋼塊施行熱軋延，接著進行以下步驟1或步驟2： (步驟1)不進行熱軋板退火而依序進行冷軋延及完工退火； (步驟2)在950℃以下之溫度下進行熱軋板退火，接著依序進行前述冷軋延及前述完工退火； 其中，前述完工退火係將均熱溫度設為750~1000℃，且將均熱時間設為1~300秒來進行。