TW202231881A - 高粗糙度電磁鋼片與其製作方法 - Google Patents

Abstract

本發明有關於一種高粗糙度電磁鋼片與其製作方法。此製作方法係先對鋼液進行連鑄製程，以形成鋼胚。然後，對鋼胚進行熱軋製程與冷軋製程，以形成冷軋鋼片。其中，冷軋製程之最末道次軋延係採用具特定輥徑之工輥來進行，而可調整冷軋鋼片之粗糙度。接著，對冷軋鋼片進行退火製程，即可製得高粗糙度電磁鋼片。本發明之電磁鋼片具有高粗糙度，且不具有一般之翹曲缺陷，故可滿足應用需求。

Description

高粗糙度電磁鋼片與其製作方法

本發明係有關一種鋼片的方法，特別是提供一種具有高粗糙度之電磁鋼片的製作方法。

電磁鋼片一般係用以生產馬達鐵芯。馬達鐵芯之製程可例如為衝片與疊片，其中疊片通常係藉由鉚接來達成。為了進一步提升疊片之結合性，一般係額外進行銲接。然而，銲接之高溫易使電磁鋼片表面的塗層(如絕緣層)裂解氧化，而生成二氧化碳等氣體，進而導致銲接處產生氣孔，並降低銲接強度。為了避免銲接處產生氣孔，電磁鋼片之表面粗糙度係被提升，以於電磁鋼片間形成間隙，而可供氣體逸散，進而提升銲接品質。

一般係藉由調質軋延來提升電磁鋼片之表面粗糙度，惟所形成之電磁鋼片易翹曲，而無法滿足應用需求。一種習知技術係藉由特定之粗糙型態(如直角型凹坑)與特定之粗糙度來逸散銲接形成之氣體，並調整絕緣塗層的配方，以提升電磁鋼片的銲接性。然而，此習知技術難以滿足不同規格之應用需求，而無法實際應用於量產技術。

另一種習知技術係於冷軋製程後進行鋼捲預退火(溫度為650℃至700℃)，然後以噴砂輥對鋼捲進行裁減率為1%之調質軋延。接著，進行高溫退火，並塗覆絕緣層於鋼片表面。然而，此技術之預退火製程與調質軋延易使鋼片殘留內應力，而於高溫退火時，促使晶粒成長，並形成混晶組織。其中，由於軋延力之影響，鋼片表面之晶粒尺寸係大於鋼片心部的晶粒尺寸，而導致鋼片之表面強度小於心部強度，故於後續盤捲時，當盤捲所施加之應力大於鋼片之降伏強度時，鋼片將翹曲，而無法滿足應用需求。

有鑑於此，亟須提供一種高粗糙度電磁鋼片與其製作方法，以改進習知高粗糙度電磁鋼片的缺陷。

因此，本發明之一態樣是在提供一種高粗糙度電磁鋼片的製作方法，其藉由具有特定輥徑的工輥來進行冷軋製程之最末道次軋延，而可有效地賦予冷軋鋼片粗糙度，以滿足應用需求。

本發明之另一態樣是在提供一種高粗糙度電磁鋼片，其係藉由前述之製作方法所製成。

本發明之又一態樣是在提供另一種高粗糙度電磁鋼片，其係利用前述之製作方法所製成，且具有絕緣層。

根據本發明之一態樣，提出一種高粗糙度電磁鋼片的製作方法。此方法係先對鋼液進行連鑄製程，以形成鋼胚。然後，對鋼胚依序進行熱軋製程與冷軋製程，以分別形成熱軋鋼板和冷軋鋼片。其中。冷軋製程之最末道次軋延係採用兩工輥來進行，且每一個工輥之輥徑為510 mm至590 mm。接著，對冷軋鋼片進行退火製程，即可形成高粗糙度電磁鋼片。

依據本發明之一些實施例，前述之鋼胚包含不大於0.005重量百分比的碳、不大於0.5重量百分比的錳、0.08重量百分比至0.1重量百分比的磷、不大於0.006重量百分比的硫、不大於0.8重量百分比的矽、不大於0.006重量百分比的鋁、不大於0.006重量百分比的氮、不大於0.006重量百分比的鈮、不大於0.006重量百分比的鈦、不大於0.1重量百分比的不可避免雜質，以及餘量的鐵。

依據本發明之一些實施例，前述每一個工輥之粗糙度為4 μm至4.5 μm。

依據本發明之一些實施例，前述最末道次軋延之裁減率不大於2%。

依據本發明之一些實施例，前述最末道次軋延之軋延力為740噸至760噸。

依據本發明之一些實施例，前述最末道次軋延之軋延油的濃度為0.4%至0.6%。

依據本發明之一些實施例，於進行前述之退火製程後，此製作方法可選擇性地塗佈絕緣層於高粗糙度電磁鋼片之表面上。

依據本發明之一些實施例，前述絕緣層之厚度為0.5 μm至0.7 μm。

根據本發明之另一態樣，提出一種高粗糙度電磁鋼片，其係藉由前述之製作方法所製成。其中，此高粗糙度電磁鋼片之表面粗糙度為0.8 μm至1.2 μm。

根據本發明之又一態樣，提出另一種高粗糙度電磁鋼片，其係藉由前述之製作方法所製成。其中，此高粗糙度電磁鋼片之表面粗糙度係大於或等於0.4 μm。

應用本發明高粗糙度電磁鋼片與其製作方法，其係利用具有特定輥徑之工輥來進行冷軋製程的最末道次軋延，而可提升所形成之冷軋鋼片的粗糙度。於滿足粗糙度要求之前提下，特定之輥徑亦可有效地提升軋輥壽命，而可降低電磁鋼片之製作成本。其次，最末道次軋延係藉由特定之裁減率來進行，而可避免所製得之冷軋鋼片翹曲。再者，進行冷軋製程的最末道次軋延之前，本發明之製作方法不包含退火製程，故冷軋製程所製得之冷軋鋼片不易殘留內應力，而可避免應用時翹曲的習知缺陷。

以下仔細討論本發明實施例之製造和使用。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的發明概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論之特定實施例僅供說明，並非用以限定本發明之範圍。

請參照圖1，其係繪示依照本發明之一些實施例之高粗糙度電磁鋼片的製作方法之流程示意圖。方法100係先對熔融鋼液進行連鑄製程，以形成鋼胚，如操作110所式。其中，連鑄製程係採用本發明所屬技術領域慣用之技術手段來進行，故在此不另贅述。在一些實施例中，為了滿足後端應用之需求，基於鋼胚為100重量百分比，鋼胚可包含不大於0.005重量百分比的碳、不大於0.5重量百分比的錳、0.08重量百分比至0.1重量百分比的磷、不大於0.006重量百分比的硫、不大於0.8重量百分比的矽、不大於0.006重量百分比的鋁、不大於0.006重量百分比的氮、不大於0.006重量百分比的鈮、不大於0.006重量百分比的鈦、不大於0.1重量百分比的不可避免雜質，以及餘量的鐵。

然後，對鋼胚進行熱軋製程，以形成熱軋鋼板，如操作120所示。其中，熱軋製程係先藉由加熱鋼胚來降低鋼胚之變形阻抗，進而可利用軋機大幅裁減鋼胚厚度，以使所形成之鋼板尺寸接近應用之需求，並可減輕後續冷軋製程的軋機負荷。本發明之熱軋製程可於習知之溫度下進行，且其裁減率與軋延道次沒有特別之限制，僅須使所形成之熱軋鋼板的尺寸接近電磁鋼片應用時所需之尺寸即可。可理解的，為使後續所製得之電磁鋼片滿足應用之要求，本發明所屬技術領域具有通常知識者可參酌現有技術來調整熱軋製程之參數條件(如：所施加之軋延力、軋延道次與裁減率等)。舉例而言，本發明之熱軋製程可於1000℃至1200℃下進行。

於進行熱軋製程後，對熱軋鋼板進行冷軋製程，以形成冷軋鋼片，如操作130所示。本發明之冷軋鋼片可包含複數道次軋延，且每一道次軋延之參數可彼此相同或不相同。其中，冷軋製程之最末道次軋延(即冷軋製程之最後一道軋延)所採用之工輥對的軋輥輥徑可為510 mm至590 mm。若工輥對的輥徑小於510 mm時，冷軋製程所形成之冷軋鋼片無法具有高粗糙度，而無法滿足應用需求。若工輥對的輥徑大於590 mm時，較大之工輥雖可使冷軋鋼片具有高粗糙度，但其對於粗糙度之效益未有顯著提升，加以所需之背輥及軋機其他組件的配置亦須調整變化，而使得設備成本大幅提升，故無法滿足應用需求。較佳地，工輥對的輥徑可為514 mm至584 mm。

於進行冷軋製程的最末道次軋延前，熱軋鋼板可先利用多個軋機來軋延，而使其尺寸符合應用所需之規格。換言之，於冷軋製程中，最末道次軋延前的軋延係用以使鋼板形變，以滿足規格要求。其中，此些軋機個別之裁減率與其他軋延參數可根據軋機之軋延能力、電磁鋼片的規格要求與裁減道次來調整，以使形成之冷軋鋼片滿足應用需求。其次，此些軋機所裝配之工輥輥徑沒有特別之限制，且所使用之工輥亦可選擇性地具有粗糙的表面紋路。

於進行冷軋製程之最末道次軋延時，其所使用之工輥對可具有4 μm至4.5 μm的粗糙度，以較有效地使所形成之冷軋鋼片具有高粗糙度。在一些實施例中，最末道次軋延之裁減率可例如係不大於2%，以更有效地避免習知之翹曲缺陷，且同時可使冷軋鋼片具有所需之粗糙度。可理解的，由於最末道次軋延之裁減率較小，故其係用以提升冷軋鋼片的粗糙度，而非調整冷軋鋼片的尺寸規格。較佳地，最末道次軋延之裁減率可不大於1%。

在一些實施例中，最末道次軋延對於鋼片所施加之軋延應力可例如為740噸至760噸。在其他實施例中，最末道次軋延所使用之軋延油的濃度可為0.4%至0.6%。當最末道次軋延所施加之軋延應力與/或所使用之軋延油的濃度為前述範圍時，所使用之工輥對可更有效地提升冷軋鋼片的粗糙度，且可延長工輥對之使用壽命。

於本發明之冷軋製程中，進行最末道次軋延前不進行退火製程，以避免鋼片具有殘留之內應力，而可有效避免習知之翹曲缺陷。

在一些具體例中，本發明之冷軋製程的軋延道次可例如為四道次、五道次、六道次，或其他適當道次。然而，本發明並不以此為限，在其他實施例中，冷軋製程亦可包含更多或更少道次之軋延。惟，可理解的，本發明之冷軋製程的軋延道次至少為二道次。

於進行冷軋製程後，對冷軋鋼片進行退火製程，即可形成本發明之高粗糙度電磁鋼片，如操作140與操作150所示。其中，本發明所製得之電磁鋼片係非方向性電磁鋼片(矽含量不大於0.8重量百分比)。當進行退火製程時，高溫效應可調整冷軋鋼片中之晶粒組織，而有助於生成晶粒，進而可調整所製得電磁鋼片的電磁特性(如鐵損值等)。本發明之退火製程可於一般電磁鋼片之退火溫度下進行。舉例而言，本發明之退火製程可於770℃至830℃下進行。

在一些具體例中，所製得之高粗糙度電磁鋼片的厚度不小於0.5 mm，且其表面粗糙度可為0.8 μm至1.2 μm，而可滿足應用之需求。再者，藉由冷軋製程之最末道次軋延，所製得之電磁鋼片可具有前述範圍之粗糙度，且於應用時，不會產生習知之翹曲缺陷。

在一些實施例中，於進行前述之退火製程後，本發明之製作方法可選擇性地塗佈絕緣層於高粗糙度電磁鋼片的表面上。其中，絕緣層之厚度沒有特別的限制，其僅須可使電磁鋼片具有電絕緣性即可。具有良好電絕緣性之電磁鋼片可藉由疊片方式來生產馬達鐵芯，而可提升鐵芯之電磁特性。另外，由於絕緣層之塗覆會降低電磁鋼片之粗糙度，故絕緣層之厚度可例如為0.5 μm至0.7 μm，以兼顧電磁鋼片之粗糙度與電絕緣性。在一些具體例中，絕緣層之塗覆重量可例如為1.0 g/m ²至1.4 g/m ²。在此些具體例中，塗覆有絕緣層之電磁鋼片的表面粗糙度可不小於0.4 μm。可理解的，由於具有絕緣層之電磁鋼片係藉由塗佈絕緣層於電磁鋼片的表面上來形成，故具有絕緣層之電磁鋼片的表面粗糙度係小於未塗佈絕緣層之電磁鋼片的表面粗糙度。舉例而言，具有絕緣層之電磁鋼片的表面粗糙度係大於或等於0.4 μm且小於1.2 μm。

以下利用實施例以說明本發明之應用，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。

應用例1

應用例1係先藉由連鑄製程形成矽含量為0.62重量百分比至0.77重量百分比，且鋁含量不大於0.003重量百分比的鋼胚(其餘組成如前所述)。然後，進行熱軋製程與冷軋製程，以形成冷軋鋼片。其中，冷軋製程包含五道次之軋延，其裁減率分別為25.87%、36.09%、35.01%、28.15%與0.65%，且各軋機間之鋼片張力為9 kg/mm ²、9.3 kg/mm ²、9.7 kg/mm ²與11.3 kg/mm ²。其次，冷軋製程之最末道次軋延所使用之工輥對的輥徑為510 mm至590 mm，且其粗糙度為4.0 μm至4.4 μm。最末道次軋延的軋延力為740噸至760噸，軋延油濃度為1.9%至2.1%，且軋延速度為1100 mpm至1300 mpm。冷軋製程所形成之冷軋鋼片的粗糙度控制為0.8 μm至1.2 μm。

於批次生產下，以尺寸(厚*寬*重)為0.5 mm*1200 mm*20噸的冷軋鋼片作為每一鋼捲生產序的單位規格。據此，藉由軋輥里程可計算出冷軋鋼片的生產序，並紀錄每一生產序之冷軋鋼片的表面粗糙度。

於進行冷軋製程後，分別對每一生產序之冷軋鋼片進行退火製程，並塗佈絕緣層於退火後之電磁鋼片的表面上。其中，絕緣層的塗佈厚度控制為0.5 μm至0.7 μm，且塗佈重量控制為1.0 g/m ²至1.4 g/m ²。另外，紀錄每一生產序之塗佈有絕緣層的電磁鋼片之表面粗糙度。

應用例1之每一生產序的冷軋鋼片與塗佈有絕緣層的電磁鋼片之表面粗糙度變化如圖2A所示。其中，實心標記「■」之折線代表冷軋鋼片之表面粗糙度變化，而空心標記「○」之折線代表塗佈有絕緣層之電磁鋼片的表面粗糙度變化。

應用例2

應用例2之製作流程與應用例1之流程大致上相同，兩者之差異在於應用例2之軋延裁減率分別為35%、36%、31%、23%與1%，而各軋機間之鋼片張力為8.1 kg/mm ²、8.4 kg/mm ²、8.7 kg/mm ²與12.5 kg/mm ²。第四道次軋延之工輥輥徑為425 mm至495 mm，且其粗糙度為0.8 μm至1.0 μm。最末道次軋延之工輥輥徑為425 mm至495 mm，且其粗糙度為4.0 μm至4.4 μm。所使用之軋延油的濃度為0.4%至0.6%，且軋延速度為500 mpm至600 mpm。

相同地，冷軋製程所製得之冷軋鋼片的表面粗糙度控制為0.8 μm至1.2 μm，並以相同於應用例1之單位規格來計算生產序，且記錄每一生產序之冷軋鋼片的表面粗糙度。

於進行冷軋製程後，對冷軋鋼片進行退火製程，並以相同於應用例1之條件來塗佈絕緣層於所得電磁鋼片之表面上，而可製得應用例2之電磁鋼片，且紀錄每一生產序之電磁鋼片的表面粗糙度。

應用例2之每一生產序的冷軋鋼片與塗佈有絕緣層的電磁鋼片之表面粗糙度變化如圖2B所示。其中，實心標記「■」之折線代表冷軋鋼片之表面粗糙度變化，而空心標記「○」之折線代表塗佈有絕緣層之電磁鋼片的表面粗糙度變化。

於圖2A中，當第18個鋼捲生產序(相當於軋輥里程為不大於78 km)時，應用例1之冷軋鋼片的表面粗糙度仍可控制於0.8 μm至1.2 μm，且其電磁鋼片之表面粗糙度亦可控制為不小於0.4 μm。於圖2B中，當第8個鋼捲生產序(相當於軋輥里程為不大於35 km)時，應用例2之冷軋鋼片的表面粗糙度已降至0.82 μm，而其電磁鋼片之表面粗糙度已降至0.48 μm。當第9個鋼捲生產序時，應用例2之冷軋鋼片與電磁鋼片的表面粗糙度已分別降至0.77 μm與0.39 μm。

據此，於冷軋製程之最末道次軋延中，具有特定輥徑之工輥可有效地提升冷軋鋼片之粗糙度，而可滿足應用之需求，並可有效地延長軋輥之使用壽命。其中，最末道次軋延的特定裁減率亦可使冷軋鋼片更加平整，故可解決習知電磁鋼片易翹曲的缺陷。另外，進行本發明之冷軋製程的最末道次軋延之前，本發明之電磁鋼片的製作方法不須進行退火製程，故所製得之冷軋鋼片不易殘留內應力，進而更可避免翹曲的習知缺陷。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:方法 110,120,130,140,150:操作

為了對本發明之實施例及其優點有更完整之理解，現請參照以下之說明並配合相應之圖式。必須強調的是，各種特徵並非依比例描繪且僅係為了圖解目的。相關圖式內容說明如下。 圖1係繪示依照本發明之一些實施例之高粗糙度電磁鋼片的製作方法之流程示意圖。 圖2A係繪示依照本發明之應用例1所生產之每一生產序的冷軋鋼片與電磁鋼片的表面粗糙度變化。 圖2B係繪示依照本發明之應用例2所生產之每一生產序的冷軋鋼片與電磁鋼片的表面粗糙度變化。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

100:方法

110,120,130,140,150:操作

Claims (10)

1. 一種高粗糙度電磁鋼片的製作方法，包含： 對一鋼液進行一連鑄製程，以形成一鋼胚； 對該鋼胚進行一熱軋製程，以形成一熱軋鋼板； 對該熱軋鋼胚進行一冷軋製程，以形成一冷軋鋼片，其中該冷軋製程之一最末道次軋延係採用兩工輥來進行，且每一該些工輥之一輥徑為510 mm至590 mm；以及 對該冷軋鋼片進行一退火製程，以形成該高粗糙度電磁鋼片。
2. 如請求項1所述之高粗糙度電磁鋼片的製作方法，其中該鋼胚包含： 不大於0.005重量百分比的碳； 不大於0.5重量百分比的錳； 0.08重量百分比至0.1重量百分比的磷； 不大於0.006重量百分比的硫； 不大於0.8重量百分比的矽； 不大於0.006重量百分比的鋁； 不大於0.006重量百分比的氮； 不大於0.006重量百分比的鈮； 不大於0.006重量百分比的鈦； 不大於0.1重量百分比的不可避免雜質；以及 餘量的鐵。
3. 如請求項1所述之高粗糙度電磁鋼片的製作方法，其中每一該些工輥之一粗糙度為4 μm至4.5 μm。
4. 如請求項1所述之高粗糙度電磁鋼片的製作方法，其中該最末道次軋延之一裁減率不大於2%。
5. 如請求項1所述之高粗糙度電磁鋼片的製作方法，其中該最末道次軋延之一軋延力為740噸至760噸。
6. 如請求項1所述之高粗糙度電磁鋼片的製作方法，其中該最末道次軋延之一軋延油的濃度為0.4%至0.6%。
7. 如請求項1所述之高粗糙度電磁鋼片的製作方法，於進行該退火製程後，該製作方法更包含： 塗佈一絕緣層於該高粗糙度電磁鋼片之表面上。
8. 如請求項7所述之高粗糙度電磁鋼片的製作方法，其中該絕緣層之厚度為0.5 μm至0.7 μm。
9. 一種高粗糙度電磁鋼片，藉由如請求項1至6中之任一項所述的製作方法所製成，其中該高粗糙度電磁鋼片之一表面粗糙度為0.8 μm至1.2 μm。
10. 一種高粗糙度電磁鋼片，藉由如請求項1、7或8所述的製作方法所製成，其中該高粗糙度電磁鋼片之一表面粗糙度係大於或等於0.4 μm。

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