TW469295B - Non-oriented electrical steel sheet excellent in permeability and method of producing the same - Google Patents

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46929 b A7 B7 五、發明說明（1 ) 發明背景 1.發明領域 本發明係關於一種具有南導磁率及絕佳電氣性質可做 為電氣設備鐵心材料之無定向電爐鋼板，以及無定向電爐 鋼板製法。 2.相關技術之說明 針對於全球背景轉向經由節省電力及其他形式的能源 、限制氟利昂（Freon)氣體的使用及其他措施來保護地球環 境’出現一種快速展開的推動力要求提高電氣設備的效率 ’特別轉動式機器、小型變壓器及其他使用無定向電爐鋼 板作為磁鐵心材料的領域。如此也造成無定向電爐鋼板變 成需要改良性質的目標，亦即要求無定向電爐鋼板具有高 導磁率β 習知降低無定向電爐鋼板之鐵心耗損的努力通常係 仰賴極高矽或鋁等含量之方法》此係基於提高電阻可降低 渦流損耗’此種方法的缺點為無可避免的降低導磁率。為 了克服此項問題，使用粗化熱軋鋼板之晶粒直徑俾提升導 磁率及鐵心耗損性質之方法。 它方面，具有轉變至無定向電爐鋼板中，習知實務性 接近α區的上限結束熱軋，藉此在冷乾之前已經獲得需要 的晶粒直徑’結果可提高產物導磁率。由此觀點，日本專 利公開案第56(1981)-38420號教示一種提高熱軋結晶結構 粗度之方法’係經由於或低於ΑΓ3點與六^點中途溫度之溫 度完成熱軋且於680°C或以上之溫度進行盤鋼。但單純經由 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS)A4規格（210x297公！） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -— — — III— ^ ·11111111 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _______B7 五、發明說明（2 ) 控制熱軋條件仍達成無定向電爐鋼板導磁率的改良有限β 作為經由改良主要再結晶結構而提升無定向電爐鋼 板之導磁率之方法，日本專利公開案第55( 1980)-158252號 教示添加錫’曰本專利公開案第620987)-180014號教示添 加錫及銅’以及日本專利公開案第59(1984)-100217號教示 添加銻作為提升結晶結構因而製造電氣性質絕佳之無定向 電爐鋼板之方法。但添加結晶結構控制元素例如錫、銅或 録的成本不小。因此難以以低成本提供無定向電爐鋼板。 於製造過程中執行的手段，例如日本專利公開案第 57(1982)-35626教示的完成退火週期的創新可達成鐵心耗 損的減少，但對導磁率的改良效果不大β 發明概述 發明人進行深度分析，尋求克服前述先前技術之性質 之手段。透過此項研究，發現使用低合金組合物系統，執 行經過控制的熱軋’以及控制鋼的電阻率於特定範圍可製 造具有絕佳的導磁率及鐵心耗損的無定向鋼板β 本發明之目的係經由提供一種導磁率絕佳的無定向鋼 板及無定向電爐鋼板之製法克服先前技術之問題。 本發明之特色如後： (1)一種導磁率絕佳的無定向鋼板以重·量百分比計，其 鋼含量 0.1% 1.0% 0.1% S Mng 0.8% 〇·4% 各 A]^ 1.0%，以及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） — — — —— —— — — HI — * I I (請先《讀背面之注意事項再填寫本I) -&J· -線

五、發明說明（3) 差額為Fe及無法避免的雜質，及其具有α 7轉變，電 阻率不低於10xl〇-8Qm及不高於32χ1〇-8Ωιη，以及導磁率 # 15/60不低於 1500(高斯/Oe) » (2) —種用於無定向電爐鋼板之熱軋鋼板，以重量百分 比計，其鋼含量 〇·1%ί Si^l.O% 0.1% ^ Mn^ 0,8% 0.4% S A1S 1,0%，以及 差額為Fe及無法避免的雜質，及其具有a r轉變，電 阻率不低於10χ1(Γ8Ωπι及不高於32χ10·8Ωπι，於熱乾 鋼板截面觀視再結晶結構之晶粒直徑不小於5微米而 小於50微米，以及於熱軋鋼板截面觀視加工結構面積 比不大於80%。 (3) —種用於無定向電爐鋼板之熱軋鋼板，以重量百分 比計，其鋼含量 0.1% 1.0% 0.1% ^ Mn^ 0.8% 0.4% S A1S 1.0%，以及 差額為Fe及無法避免的雜質，及其具有α r轉變，電 阻率不低於10χ1〇-8Ωπι及不高於32xHT8Qm，及晶粒直徑 不小於50微米且不大於500微米。 (4) 一種製造導磁率絕佳之無定向電爐鋼板之方法，包 含下列步驟：一種鋼含有以重量百分比計， 0.1% 1.0% 本紙張尺度適用中固囷家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） -II — — — — — — —— 1^ « — — — — — — It — — — — — III — (請先Μΐι背面之沒$項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _____B7___ 五、發明說明（4 ) 0.1% ^ Mn^ 0.8% 〇·4% 客 A1S 1.0%，以及 差額為Fe及無法避免的雜質，及其具有〇： r轉變，電 阻率不低於10χ1〇-8Ωιη及不高於32χ10-8Ωιη，於不低於850 °(：及不高於l〇5(TC也不高於（Ar3+Ari)/2完成熱軋之熱軋完 成溫度接受熱軋。 較佳具體實施例之說明 現在說明本發明之細節。 發明人進行徹底研究意圖克服先前技術之缺點且同時 達成低鐵心耗損及高通密度。結果發現於具有轉變之無定 向電爐鋼板之例，當含有0.1%-1.0% Si，0.4%-1.0% A1 •及0 ‘ 1 % -0.8 % Μη之鋼於組成設計成具有α 7轉變時，結 果所鋼於規定條件下經過控制的熱軋來形成特定熱軋結構 ，熱軋鋼板用作起始物料，可製造導磁率及鐵心耗損絕佳 的無定向電爐鋼板。 習知用以無定向電爐鋼板導磁率之方法係於冷軋之前 粗化結晶結構。於導致本發明之研究中，發明人證實於熱 軋前經由進行熱軋鋼板退火來粗化結晶結構可更額外改良 導磁率，進一步發現即使未進行熱軋退火仍可獲得導磁率 可嫂美經由本發明之熱軋鋼板退火所得材料之導磁率的無 定向電爐鋼板。 首先說明鋼組成。添加*夕（Si)提高鋼板的比電阻，藉 此降低·'尚流損耗及改良鐵心耗損值。碎添加不低於〇. 1 %含 量，原因在於於低於0.1 %無法獲得足夠比電阻。矽含量進 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 丨！！ -裝-----II訂！ I _線 <請先《讀背面之注意事項再填寫本頁> 9295 A7 B7 五、發明說明（5) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 一步限於不大於丨.0%，原因在於超過1%含量時導磁率降 低。 猛（Μη)類似矽也用於經由鋼板的比電阻降低渦流損 耗。需要不低於0.1%錳含量來獲得此種效果。錳含量進一 步限於不大於0.8%，原因在於含量超過〇8%時導磁率下 降。 銘（Α1)類似矽’也用來提高鋼板的比電阻而降低渴流 損耗。特別當希望獲得低鐵心耗損時較佳添加不低於〇4 %。銘含量不低於0.6對提升導磁率及提高電阻率而言為較 佳。紹含量進一步限於不大於1·0%，原因在於超過1〇% 含量時導磁率下降。 鋼之電阻率界定為不低於1 〇χ 1 〇'8 Ω m，原因在於電阻 率低於10χ1〇-8Ωιη時’鐵心耗損性質下降。電阻率界定為 不大於32χ10_8Ω m，原因在於電阻率大於32χ10·8Ω m時導 磁率下降。 P ' B ' Ni、Sn、Cu及Sb中之一或多者可攙混於鋼俾改 良產物的機械性質、磁力性質及防鏽性質或用於其他多種 目的·'添加此等元素不會降低本發明之效果。 碳（C)需控制為不高於0.004%。當碳含量超過0.004% 時，鐵心耗損性質於產物使用期間由於磁力老化而劣化， 此外於雜質元素反應產生的碳化物抑制完成退火期間晶粒 的生長’如此也使鐵心耗損性質劣化。因此碳含量需限於 不高於0.004%。 硫（S)及氮（N)於熱軋步驟之扁鋼坯加熱步驟期間部分 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝

丨 —訂· II丨I 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（6 ) 再度進入固體溶液。如此導致熱軋期間形成硫化物例如 MnS及氮化物例如A1N。由於此等化合物抑制再結晶退火期 間的晶粒生長，故硫及氮含量較佳限於不高於0.003%。 磷（P)可改良產物之衝壓性質，因此較佳添加高達O.i %。只要p S 0.2% ’則由產物磁力觀點看來不會成問題。 本發明之製程條件說明如後。 因本發明之鋼具有α 7轉變，故於熱軋完成期間熱軋 溫度超過（Ar2 + Ari)/2時，及熱軋變形阻力傾向於起伏波動 。由於如此造成無法獲得鋼板厚度絕佳的熱軋鋼板，因此 熱軋完成溫度界定為不大於（Are Aq)/。當熱軋完成溫度不 大於1050°C時，於6501或以下之溫度盤鋼變困難。因此熱 軋完成溫度上限設定於l〇50°C也設定於（Ar3+Ar〗）/2。當熱 軋完成溫度低於850°C時’由於熱軋變形阻力造成軋製變困 難，故其下限設定於8501。 具有前述組成的扁鋼匹係經由轉爐精煉及連續缚造或 镇k初軋。扁鋼匹藉已知方法加熱。加熱後的鋼匹熱軋至 固定厚度。 於熱軋鋼板載面觀視’再結晶結構之平均晶粒直徑須 不小於5微米而不大於50微米，於熱軋鋼板截面於軋製方向 所取觀視，加工結構之面積比須不大於8〇0/<^當熱軋鋼板 之晶粒直徑小於5微米時，無法獲得本發明之高導磁率目標 。因此熱軋鋼板之再結晶晶粒直徑界定為不小於5微米。當 晶粒直徑超過50微米時，無法於加工結構共存之下獲得高 導磁率。因此上限設定為5〇微米。 - — III—— — — — — — — — — — — — 1111111· ί請先閲讀背面之注$項再填寫本頁>

469295 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（7 ) 本發明中，於熱軋鋼板截面之軋製方向所取裁面觀視 的加工結構之面積比須不大於80 %。 當使用此熱軋鋼板時，藉由單次冷軋及退火可獲得絕 佳導磁率"15/60，不低於1500高斯/〇e。 當加工結構之面積比超過8〇 %時，於軋製後由於出現 成脊現象而使產物的表面條件劣化。故面積比界定為不大 於80 %。於具有本發明界定之組成之熱軋鋼板，當保有某 些加工結構時更容易獲得高導磁率。 加工結構」用於本發明表示具有高密度存在的異位 結構以及具有蝕刻形成之暗色以及軋製產生之細長晶粒之 結構兩部分。「再結晶結構」用於本發明表示由等軸晶體組 成的結構ί5 熱軋鋼板於冷軋之前接受熱軋鋼板退火來粗化結晶結 構。此時熱軋鋼板之晶粒直徑必須不小於5〇微米而不大於 500微米。於熱軋鋼板退火後，當熱札結晶結構的直徑小於 50微米時’熱軋鋼板退火無效。因此要求晶粒直徑不小於 50微米。於熱軋鋼板退火後，當熱軋結晶結構的晶粒直徑 大於500微米時，冷軋後鋼板表面條件低劣β因此晶粒直徑 上限界定為不大於500微米。 為了防止晶粒由於轉變而變細，熱軋鋼板退火的較佳 係於不高於AC!點的溫度進行。 「# 1 5/60導磁率」用於本發明如下所得數值，經由測 量於激勵磁通密度1_5泰施拉（Tesla)及頻率60赫茲導磁率 以高斯表示作為磁通單位及〇6作為激勵磁場強度以及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 * 297公爱〉 10 - - --------f · I I I I--I ^ i— — — — — — I (請先Μ讀背面之沒意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明說明（8) 激勵磁場強度作為磁通密度所得值。 現在說明本發明實例。 實例1 表面顯示組成之扁鋼匹用以製造無定向鋼。各扁鋼巴 藉尋常方法加熱及熱軋至終厚度2.5毫米。然後熱軋鋼板冷 軋至終厚度0.5毫米，以及於730°C之連續退火爐退火30秒 。由退火後的鋼板切下依斯坦（Epstein)樣本接受電氣性質 測量。表1顯示本發明實例及比較例之組成及導磁率測量值 〇 可知經由使用組成落入本發明界定之範圍内的鋼，可 獲得具有高導磁率及絕佳電氣性質之無定向電爐鋼板。 -------------裝--- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) S1. 表1 C (%) Si (%) Μη (%) P (%) s (%) A1 N (%) (%) 電阻率 Qm rf?斯 太發明你Π 0.0011 0.70 0.50 0.050 0.0009 0.60 0.0008 28.5xl0·8 1560 太窃^明例2 0.0014 0.80 0.45 0.050 0.0010 0.70 0.0009 30.8xl0'8 1600 th齡制1 0.0038 0.50 0.40 0.050 0.0010 1.20 0.0010 33.7xl0'8 1310 出康'5制2 0.0009 1.25 0.35 0.050 0.0015 0.70 0.0009 35.4xl〇·8 1250 --線· .經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 比較例2 表2顯示組成的扁鋼匹用來製造無定向電爐鋼板。各扁 鋼匹藉尋常方法加熱及熱軋至終厚度2.5毫米。 然後熱軋鋼板經酸浸及冷軋至終厚度〇·50毫米。冷軋 鋼板於730°C連續退火爐退火30秒。由退火後鋼板切下依施 坦樣本，於750°C接受使用者水平退火兩小時然後接受電氣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210*297公釐） 11 46 929 5 A7 _______ B7 五、發明說明（9 ) 性質量測。 表3顯示本發明實例及比較例之熱軋鋼板退火溫度及 測得之電氣性質。比較例產生成脊現象由於表面條件顯著 劣化故不適合使用。 表2 C (%) Si (%) Μη (%) P (%) s (%) A1 (%) N (%) 電阻率 Ω m 0.0011 0.75 0.50 0.010 0.0010 0.60 0.0011 29.1xl0·8 表3 熱軋結晶結 構之加工結 構面積比 (%) 熱軋再結 晶結構晶 粒直徑 雷葡.性質 β 15/60 (高斯/Oe) 備註 本發明例 0.01 35 1650 本發明例 0.50 30 1600 本發明例 20.0 25 1550 成脊 比較体ί 90.0 30 1640 <請先Μ讀背面之注#m*項再填寫本頁) 裝------ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印數 可知經由使用至少含規定量加工結構之熱軋鋼板可製 造具有高導磁率之熱軋鋼板。 實例3 表2顯示組成之扁鋼匹用於製造無定向電爐鋼板。各扁 鋼匹藉尋常方法加熱及熱軋終厚度2.5毫米。 然後熱軋鋼板經酸浸及使用光亮輥冷軋至終厚度0.50 微米。冷軋鋼板於730°C連續退火爐退火30秒。由退火鋼板 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 12 經濟部智慧財產局員工消費合作社印t A7 五、發明說明（10) 刀下依斯坦樣本，於75〇 C接受使用者水平之軋製經歷2小 時後接受電氣性質測量。 表4顯示本發明實例及比較例之熱軋鋼板退火溫度及 測得之電氣性質。比較例之導磁率高但出現成脊現象，由 於表面條件顯著低劣因此不適合使用。 表4 熱軋結晶結 構之加工結 i面转比ί%) 熱軋再結晶結 構晶粒直經 電氩性晳 β 15/60 f Jjf /ΠρΊ 備註 本發明例 0.02 36 0 1 00 本發明例 0.45 32 2090 本發明例 22.0 27 2150 成脊 —iLM 例 88.0 29 2050 可知經由使用含有含規定量加工結構之熱軋鋼板可製 造具有高導磁率之鋼板。 實例4 表5顯示組成之扁鋼匹用於製造無定向電爐鋼板，各扁 鋼⑤藉尋常方法加熱及熱軋至終厚度2.3毫米。熱軋鋼板於 不高於Ac!點950°C之溫度退火。退火溫度改變而於冷軋前 獲得不同的晶粒直徑。然後熱軋鋼板經_酸浸及使用光亮輥 冷軋至終厚度0.5毫求。部分冷軋鋼板用來製造全加工鋼板 ，及部分用來製造半加工鋼板》全加工鋼板之獲得方式係 於於7301之連續退火爐退火冷軋鋼板30秒》然後於750°C 接受使用者水平之退火2小時。半加工鋼板之獲得方式係經 由於700°C連續退火爐退火冷軋鋼板20秒，藉表皮通過式軋 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 13 — — — I1IIIIIII1 * — — 1111— — — — — — — (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 6 9 2 9 5 Α7 Β7 五、發明說明（η) I光整成為終厚度0.47毫米獲得。由各半加工鋼板切下依 斯坦樣本’於7 5 0 C接受使用者水平2小時，然後進行電氣 性質量測。 表6及7顯示本發明實例及比較例之電氣性質測量值。 由於表面條件因軋製而顯著劣化，故比較例不適合使用。 表5 C (%) Si (%) Μη (%) P (%) s (%) A1 (%) N f%) Ti 電阻率Ωηι 0.0016 0.75 0.55 0.010 0.0010 0.65 0.0010 0.0010 29.1x10 8 表6 全加工鋼板 冷軋前結構 之晶粒直徑 ί撒米） ^ fin ^ β 15/60 ί高斯/Od 備註 本發明例 60 2300 本發明例 80 2290 本發明例 150 2350 比軔例 600 2250 表面條件劣化 (諳先《讀背面之注意事項再填寫本I) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表7 半加工鋼板 冷軋前結構之 晶粒直徑（微米） 磁力W皙 β 15/60 f高斯/Oe) 備註 本發明例 60 2400 本發明例 80 2350 本發明例 150 2550 比龄例 600 2450 表面條件劣化 可知經由執行熱軋鋼板退火來獲得適當晶粒直徑可製 造具有高導磁率值無方定向電爐Μ板。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格<210 X 297公釐） 14 A7 B7 五、發明說明（I2) 實例5 表5顯示組成之扁鋼匹用於製造無定向電爐鋼板。各扁 鋼匹藉尋常方法加熱及熱軋至終厚度2 3毫米。熱軋鋼板於 不尚於Ac 1點950°C之溫度退火。退火時間改變俾於冷礼前 獲得不同的晶粒直徑。 然後各退火鋼板經酸浸及使用毛面輥冷軋至終厚度 〇.5毫米。冷軋鋼板於730°C之連續退火爐退火2〇秒，藉表 皮通過時軋製光整至終厚度0.47毫米。由各鋼板切下依斯 坦樣本’於75〇r接受使用者水平退火2小時，然後接受電 氣性質量測。 表8顯示本發明實例及比較例之熱軋鋼板退火溫度及 ‘ 測得知電氣性質。比較例由於藉軋製造成表面條件顯著劣 化故不適合使用。 .經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表8 全加工鋼板 冷軋前結構 之晶粒直徑 (檄来） 磁力忡皙 β 15/60 ί高斯/Oe) 货 ........ 備註 本發明例 75 1650 本發明例 140 1700 本發明例 250 1800 —比敕例 620 1790 表面條侔次A 可知經由執行熱軋鋼板來獲得適當晶粒直徑，可製造 具有高導磁率值的無定向電爐鋼板。 如前文說明，本發明可製造具有高導磁率與絕佳電氣 性質之無定向電爐鋼板。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 15 --------------- — ——II - - · - I - — — II C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁>

Claims (1)

10 9 2 9 S 098829 ABCD 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1. 一種導磁率絕佳的無定向鋼板以重量百分比計，其鋼含 量， 0.1% ^ Si< 1.0% 0.1% έΜη^Ο.8% 0.4% S A1S 1.0%，以及 差額為Fe及無法避免的雜質，及其具有α τ轉變， 電阻率不低於10χ1(Γ8Ω m及不高於32χ10-8Ω m，以及導 磁率// 15/60不低於1500(高斯/Oe)。 2. —種用於無定向電爐鋼板之熱軋鋼板，以重量百分比計 ，其鋼含量 0.1% ^ Si^ 1.0% 0.1% ^ Mn^ 0.8% 0.4% S A1S 1·0%，以及 差額為Fe及無法避免的雜質，及其具有α τ轉變， 電阻率不低於10χ10·8Ωιη及不高於32χ10_8Ωιη，於熱軋 鋼板截面觀視再結晶結構之晶粒直徑不小於5微米而小 於50微米，以及於熱軋鋼板截面觀視加工結構面積比不 大於80%。 .3. —種用於無定向電爐鋼板之熱軋鋼板，以重量百分比計 ，其鋼含量 0.1% s Sis 1.0% 0.1% S MnS 0.8% 0.4% 刍 A1S 1·0%，以及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） !ll! — i!1 A----------I I I I 1--^ I . (請先閉讀臂面之注意事項再填寫本頁) 16 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 差額為Fe及無法避免的雜質，及其具有α 7轉變 ，電阻率不低於l〇xl〇-8Qm及不高於32xl(TsQm，及晶 粒直徑不小於50微米且不大於500微米。 4. 一種製造導磁率絕佳之無定向電爐鋼板之方法，包含下 列步驟：一種鋼含有以重量百分比計， 0.1% ^ Si^ 1.0% 0.1% ^Mn^0.8% 0.4% S A1S 1.0%，以及 差額為Fe及無法避免的雜質，及其具有α τ轉變， 電阻率不低於1〇χ1〇·8Ω m及不高於32χ1(Γ8Ω m ’於不低 於850°C及不高於1〇50°C也不高於（ArdArOQ完成熱幸L 之熱軋完成溫度接受熱軋。 -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）