TW498107B - Low iron loss non-oriented electrical steel sheet excellent in workability and method for producing the same - Google Patents

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8107 Λ7 B7 五、發明說明（ 濟 部 智 慧 財 產 局 消 費 合 作 社 發明背景 1.發明領域 本發明係有關一種加工性及鐵損性質絕佳之非定向電 氣鋼板，其可用作為電氣裝置的鐵心材料及其製法。 2·相關技術說明 在目前全球朝向省電及節省能源以及環保的趨勢下迫 切需要改良電氣裝置效率。特別更為晚近隨著旋轉機效率 升級的發展，需要有比目前材料具有更佳磁力性質亦即更 佳鐵損性質的材料作為用於轉子或定子的非定向電氣鋼板 〇 至於降低非定向電氣鋼板鐵損的手段，廣泛且概略使 用一種經由提高合金化元素如石夕、紹及猛等含量以及提高 電阻而降低渦流損失之方法。進一步於測定成分後，重 地須嘗試經由調整鋼板產品晶粒直徑至約〗〇〇至丨5〇微米 嘗試獲得最理想的鐵損。 至於加工性，晚近證實若鋼板製品的晶粒直徑過大 則於馬達鐵心衝壓過程中會發生粗糙脊及毛邊的問題。 方面，若鋼板製品的晶粒直徑過小則未造成馬達鐵心的 損劣化問題。為了因應該等問題，需要有於鐵心衝壓期 縮小晶粒直徑的手段以及於鐵心接受應力解除退火期間 大晶粒至某種程度的手段。 眾所周知阻止晶粒生長之最有害的沈澱雜質為硫化錳 ，硫化錳具有相當低溶液溫度。雖然降低硫含量本身可減 少精煉製鋼過程的沈澱，但其於業界的應用有限。為了因 要 而 它 鐵間長 請 先 閱' 讀 背 面; 之 注 意 事 項 冉I 本 頁 裝 訂 i 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A〗規格（2】0 X 297公茇） 4 -

，經濱部智慧財產局員工消費合作社印 應此:f重愔、- '，揭示使用稀土元素（REM)例如鈽及_等將硫 定於鋼内成為具有高溶液溫度的沈澱的手段（日本專利 ]案第S51-62115號）以及藉使用鈣而固定硫之手段（曰 本專利公開案第S59•期3號）之手段抑制細小的硫化猛沈 澱之方法。 但稀土元素與硫的沈澱（舉例）實際上為含氧的複雜形 式口而邛份溶解，原因在於其為化合沈澱，即使於高溶 液溫度時為單—物質，但再度沈殿成為帶枝的細小沈殿 。此種情況下，若稀土元素朗H變成硫化㈣沈殿核 、J可避免如述問題。但硫化I弓（辦與硫的沈殿，舉例）與硫 化猛的晶袼相干性不佳，含有硫至某種程度或以上時作為 沈澱核的效能不良，無法避免硫化錳的形成。 發明概要 本發明提供一種低鐵損非定向電氣鋼板，其於馬達鐵 心衝壓期間具有小晶粒直徑及絕佳加工性，同時於使用者 進行應力解除退火後具有充分生長的大型晶粒直徑以及絕 佳加工性，及其製法。 本發明之目的如下： (1)種加工性絕佳之低鐵損非定向電氣鋼板，其特 徵為含有以重量百分比計〇·，/。或以下碳、G⑴5%猛 、0」至4%矽、(U至4%鋁，其中後三種元素滿足關係式

Si+Mn+AG 5·0% ’ 〇·_5至〇 〇2〇〇%鎂以及差額係由鐵及 無法避免的雜質組成， (2)—種加工性絕佳之低鐵損非定向電氣鋼板，其含

本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】〇χ 297公爱） U-------- (請先閱讀背面之注意事項冉4芎本頁)

T δ丄υ/ 經濟茄智慧財產局員工消費合作社印製 Λ7 Β7 五、發明說明（3 ) 有以重量百分比計0·010%或以下碳、〇 1至1 5%錳、〇」至 4%矽、0.1至4%鋁，其中後三種元素滿足關係式Si+Mn+A1 $5.0%，〇·〇005%或以上鎂，〇 〇〇5%或以上鈣其中鎂及 鈣總置為0.0200%或以下，以及差額係由鐵及無法避免的 雜質組成， (3) —種加工性絕佳之低鐵損非定向電氣鋼板，其含 有以重量百分比計0.010%或以下碳、〇 1至1 5%錳、〇」至 4%矽、0.1至4%鋁，其中後三種元素滿足關係sSi+Mn+A1 $ 5.0%，0.0005%或以上鎂，〇 〇〇5%或以上稀土元素，其 中鎂及稀土元素總量為0·0200%或以下，以及差額係由鐵 及無法避免的雜質組成， (4) 一種加工性絕佳之低鐵損非定向電氣鋼板，其含 有以重置百分比計0.010%或以下碳、〇丨至丨5%錳、〇」至 4%石夕、〇·1至4%紹，其中後三種元素滿足關係式Si+Mn+Ai $ 5.0/。，0.0005%或以上鎮，〇 〇〇5%或以上辦以及〇 _5〇/〇 或以上稀土元素，其中鎂、鈣及稀土元素總量為 或以下，以及差額係由鐵及無法避免的雜質組成， (5) 如第（1)或（2)項之加工性絕佳之低鐵損非定向電氣 鋼板，其特徵為鋼板之硫含量以重量百分比計不超過 0.010%， (6) —種製造加工性絕佳之低鐵損非定向電氣鋼板之 方法，其特徵為使用叙將炼鋼脫氧以及然後於精煉鋼過程 中添加鎂源，鋼以重量百分比計含有〇 〇1〇%或以下碳、〇 ι 至1.5%錳、0.1至4%矽、〇」至4%鋁、〇 〇〇〇5至〇 嶋鎂 本纸張尺度_巾關家鮮(CN·!規格⑵〇χ 297公髮） ------------^--------^--------- (請先阶讀背&.之注意事項再4寫本頁) 6 五、發明說明（4 ) 以及差額係由鐵及無法避免的雜質組成， ⑺-種製造加工性絕佳之低鐵損非定向電氣鋼板之 ,I法，其特徵為於精煉鋼時於使賴絲鋼脫氧後添加鑛 源、妈源、及稀土元素源中之至少一者或多者至炼鋼，鋼 ， 以重量百分比計含有0.010%或以下碳、0.m5%猛、0」 至4%石夕、〇.1至4%紹、0 0005%或以上鎮、〇 〇〇〇5%或以上 > _、〇.〇〇〇5%或以上稀土元素，其中鎮、每及稀土元素總 量為0.0200%或以下，以及差額係由鐵及無法避免的雜質 組成， (8) 如第（6)或（7)項之製造加工性絕佳之低鐵損非定向 電氣鋼板之方法，其特徵為再度加熱含有該等成分的板坯 ，熱軋板坯，於熱軋後酸浸經過熱軋的鋼板或於熱軋後隨 後退火，藉單次冷軋或二或多次冷軋同時於冷軋間有中間 退火而製造具有製品厚度的鋼板，以及然後於連續退火線 於700至l，l〇(TC溫度光整退火鋼板， (9) 如第（6)至（8)項中任一項之製造具有絕佳加工性之 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 低鐵損非定向電氣鋼板之方法，其特徵為鋼板之硫含量不 超過0.010%重量比。 - 較佳具體實施例之說明 本發明將詳細解說如後。 發明人考慮下列重點作為製造具有絕佳晶粒生長性質 的材料指南，將選定的元素添加 至鋼板。換言之，發明人 為了不讓細小硫化錳沈澱，選擇元素（1)其硫化物開始沈 殿溫度係高於硫化錳開始沈澱溫度的元素以及（2)其硫化 票準（cns)m規格⑵〇 x 297公爱) ：--- 4P8107 ____B7 五、發明說明（5 ) 物或氧化物即使於硫化猛沈澱時可作為硫化錳的沈殿核之 元素。 作為（1)之候選者，發明人選用鎂而非曰本專利公開 案第S5 1-62115號採用的鈽以及日本專利公開案第S59_ 74213號採用的鈣。雖然硫化鎂的沈殿資料尚未徹底了解 ’但估计硫化鎮開始沈殿溫度比硫化龜開始沈澱溫度高， 原因在於由自由月t*觀點視之硫化鎮比硫化筵更穩定之故。 至於（2)之候選者’除了前述元素外，非定向電氣鋼 板所含元素係藉硫化錳與其硫化合物以及氧化物之晶格扭 曲5評估。晶格扭曲5定義如下： δ =|a-a〇|/a〇 其中’ ·硫化銘·之晶格常數 a :各個硫化合物或氧化物之晶格常數。 結果示於表1。表1表示隨著硫化猛晶格常數5的縮小 ，與硫化錳的相干性變佳，而當硫化錳沈澱時更容易形成 晶核。此種情況下須了解硫化鎂比較其它化合物作為硫化 錳沈澱核的功能更為有效。 -----------裝--------訂---------^9. (請先阶讀背面"之注意事項再m本頁) •s;f.v一W智慧財產局Μ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（2〗〇 X 297公釐）

B7 明說明（ 表1 各種化合物與硫化錳之晶格扭曲 化合物

MgS

Ce2〇3 Ca〇

CaS MnO

Mg〇

Ti〇2

Si〇, 與硫化錳之晶格扭曲5(%) 0.6 2.2 3.8 8.5 9.0 15.7 19.8 23.8 27.0 33.5 ?£濟忠智慧財產局員工消費合作社印製 尺 一張 I紙 本 由釣述11平估顯然易知可有效添加鎂作為抑制硫化I孟細 小沈澱的添加元素且於鋼板產生硫化鎂，硫化錳細小沈澱 對晶粒生長造成不利影響。 其次’發明人進行下述實驗來證實鎂的效果，鎂經由 月il述考里結果被判定為有效。熔融材料之製法係於實驗室 中化加真空炫化以及添加2.0%石夕、〇·4% |呂、〇·2%猛、 0.0015%碳以及〇·〇〇32%硫作為鐵的添加元素。此時熔融 材料之氧充分夠低約為0·0003%。然後將熔融材料區分且 倒入4個主體内。其中一者不含任何添加，而另外三者添 加鈣化合物、鈽化合物及鎂化合物。 如前述製造的鋼鑄錠於再度加熱至u〇(rc溫度後接 叉熱軋而製造厚度2.3毫米之熱軋鋼板。熱軋鋼板於95〇至 l，l〇〇°C溫度退火60秒然後利用冷軋縮小至最終厚度〇5〇 毫米。進一步，鋼板於75〇t：接受連續退火6〇秒，其平均 g用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------狀衣--------訂-------I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 498107 A7 B7 五、發明說明（7 ) 晶粒直徑係藉分段方法測量，然後鋼板於750°C接受箱退 火120分鐘，於使用者進行衝壓鐵心後獲得應力解除退火 ，以及測量磁性及平均晶粒直徑。 表2顯示各種添加劑及其添加量，連續退火後之晶粒 直徑，以及箱退火後磁性及晶粒直徑測量結果。此處磁性 係藉SST方法測量，於W15/50的鐵心損失值（於最大磁通 密度1.5T以及頻率50赫的鐵損）係以L及C方向的平均表示 〇 由表2，須了解參考編號7及8之樣本表示添加鎂之案 例於箱退火後之晶粒生長比其它試樣更佳。結果於箱退火 後於W15/50之鐵損值不高於2.8瓦/千克故為極佳。 表2 各種添加劑與磁力性質以及晶粒生長間之關係 參考編號 添加劑 熱軋鋼板退 火溫度 (°C) 箱退火前晶 粒直徑 (微米） 相退火後晶 粒直徑 (微米） 鐵損 W15/50 (瓦/千克） 備註 1 無 950 25 65 2.92 比較例 2 1100 20 44 3.23 比較例 3 Ca 32 ppm 950 30 91 2.81 比較例 4 1100 25 76 2.86 比較例 5 Ce 40 ppm 950 30 82 2.84 比較例 6 1100 25 67 2.90 比較例 7 Mg 19 ppm 950 30 105 2.73 發明例 8 1100 25 105 2.73 發明例 如前述，發明人新近發現一種形成硫化鎂作為改良非 定向電氣鋼板之晶粒生長性質的手段之方法因而完成本發 明。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) |裝--------訂---- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10 .經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ----------- B7__ 五、發明說明（8 ) 發明人考慮下列情況作為製造具有絕佳晶粒生長性質 材料指南而選擇欲添加至鋼板的材料。亦即⑴再加'熱二 4或於高溫火熱軋鋼板的冑況以及(2)鋼纟豐富硫之 況。 ；,L月 (1)為熱軋完成後藉由於高溫再加熱板坯而充分生長 晶粒之案例；或試圖經由於高溫退火熱軋鋼板而獲得較高 I山度之案例。它方面，（2)為實際煉鋼過程 盔 避免的雜質之硫含量案例。 ”] 案例（2)如前述係有關獲得硫化鎂作為硫化錳沈澱核 的功fb，硫化鎂與硫化猛具有極佳晶格相干性。但於板堪 再熱溫度或熱軋鋼板退火溫度極高時，硫化鎂的熱安定性 成問題。因此發明人改成合併形成硫化鈣及/或稀土元素 硫化物，該等化合物即使於高溫也極為穩定，容易變成粗 大沈澱來因應案例（1)。 首先，對岸例（1)於高溫退火熱軋鋼板進行下述實驗 。於實驗室中藉由施加真空熔化以及添加1 7%石夕、〇 4% 鋁、0.2%錳、0·0015%碳及〇 〇〇24%硫作為添加元素至鐵 而製造炫融材料。此時溶融材料之氧夠低約為〇 〇〇〇3%。 然後將炼融材料分成5份倒入5個主體。其中一者未添加添 加劑’而另外4個主體添加鎂合金或鎂合金加鈣合金。 前述製成的鋼鑄錠於再加熱至l，l〇〇°C溫度後接受熱 軋而製成厚2.3毫米的熱軋鋼板。熱軋鋼板於950及1，150 °C退火60秒然後藉冷軋縮小至最終厚度0.50毫米。進一步 鋼板於800°C溫度接受連續退火3〇秒，然後鋼板於750。(：接 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^-----------------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 11 A7

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（9 ) 受箱退火2小時，於使用者衝壓鐵心後接受應力解除退火 並測量磁性。 表3顯示各種添加劑的添加量以及磁性測量結果。此 處磁性係藉SST方法測量，於W15/50之鐵損值（於最高磁 通密度1 ·5Τ及頻率50赫的鐵損）係以L及C方向之平均值表 7J\ 〇 表3 各種添加劑之添加量與磁性間之關係 試樣參 考編號 鎂含量 (ppm) 約含量 (ppm) 熱軋鋼板退 火溫度(°C) 磁通密度 B50(T) 鐵損W15/50 (瓦/千克） 備註 1 無 無 950 1.695 3.03 比較例 2 1150 1.709 3.65 3 12 無 950 1.700 2.85 比較例 4 1150 1.713 2.90 5 12 6 950 1.701 2.77 發明例 6 1150 1·715 2.84 7 12 14 950 1.702 2.75 發明例 8 1150 1.717 2.79 — 9 12 26 950 1.702 2.75 發明例 10 1150 1.717 2.78 根據表3 ’當熱軋鋼板退火溫度低抵95〇°c時，鐵心損 失值不大於3.0瓦/千克，由於鎂添加量為12卯爪故良好， 如試樣3、5、7及9所示。其原因相信為硫變成硫化鎂，硫 化鎂為熱穩定之化合物，且硫化鎂的沈澱比硫化錳晶粒粗 大，硫化錳的熱穩定性低劣。 以熱軋鋼板退火溫度高達l，15〇t：為例，鐵損比於95〇 c溫度處理的試樣差。原因在於硫化錳再度於I，〗％。。溶 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公爱） -----------裝--------訂------------------ 、 / 螓 Η (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 12 ，經濟部智慧財產局員工消費'合作社印製 498107 五、發明說明（10 解，於隨後的連續退火時形成細小沈殿，而阻礙於應力解 除退火時的晶粒生長。試樣4其中僅添加12 ppm鎂，其效 果低但比4樣2其中未添加任何鎖更佳。如此顯示硫化 鎮可此於1，150 C溶解至某種程度，結果於連續退火期間 形成細小硫化錳。 它方面，於試樣6、8及1〇其中除了添加12 ppm鎂之 外’進一步添加鈣，鐵損值不高於3〇瓦/千克，即使熱軋 鋼板退火酿度為1，150 C鐵損值仍然良好。其原因估計為 ”開始時預期般，即使於U5(rc之高i，仍然形成極 為穩定的硫化_。因此於案例⑴於高溫再度加熱板述或 退火熱軋鋼板，單純添加鎂並不足夠而需要添加鈣。 其次，對案例（2)鋼含豐富硫進行下述實驗。於實驗 室藉施加真空熔化’添加2·1%矽、〇·3%鋁、〇·2%錳及 0.0012%碳以及兩種含量（28卯爪及叨ppm)之不等量硫作 為添加元素至鐵而製造熔融材料。此時，熔融材料的氧含 置夠低約為0·0003%。然後熔融材料分成5份倒入5個主體 。其中一者未含添加劑，其餘4個主體添加鈣合金或鈣合 金加鎭合金。 月ίι述製造的鋼鑄錠於再加熱至後接受熱軋， 且製造成厚2.3毫米的熱軋鋼板。熱軋鋼板於溫度 退火，然後藉冷軋減薄至最終厚度〇·5〇毫米。進一步，鋼 板於800°C溫度接受連續退火30秒，然後鋼板於衝壓鐵心 後於750°C溫度接受箱退火2小時而獲得應力解除退火，以 及測量磁性。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^----------------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 13

五、 發明說明（11 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表4顯示各種添加劑之添加量以及磁性測量結果。此 處磁性係藉SST方法測量，於W15/50之鐵損值（於最大磁 通密度1·5Τ及頻率50赫之鐵損值）係以L及C方向之平均表 示。根據表4於硫含量低抵28 ppm之例，鐵損值不高於3 〇 瓦/千克，而於添加20 ppm鈣時良好，如試樣3、5、7及9 所示。其原因相信為硫變成硫化鈣，硫化鈣為熱安定性化 合物’而硫化鈣的沈澱比硫化錳粗大，硫化錳的熱安定性 低劣。 於硫含置豐富南達47 ppm之例，鐵損比硫含量低抵28 ppm之例差。原因在於對晶粒生長有不良影響的硫化錳含 i增加’因而妨礙於應力解除退火時的晶粒生長。試樣4 其中僅添加20 ppm鈣，其效果小，但比未添加任何鈣的 試樣2更佳。相信原因在於當硫含量豐富時不僅存在有硫 化I弓同時也無法避免地變成存在有硫化猛之故。 它方面，於試樣6、8及10其中除了添加2〇 ppm鈣之 外進一步添加鎮，鐵損值不大於3.0瓦/千克，即使硫含量 豐富高達47 ppm時鐵損值仍然良好。其原因相信如最初 預期’即使硫未固定成為粗大的硫化鈣沈澱，經由形成小 1與硫化猛具良好晶格相干性的硫化鎂，硫化鎮可充分發 揮作為硫化錳沈澱核的功能。因此於例（2)含豐富硫量， 單純添加鈣不足而須額外添加錳。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------裝---- *W (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---- 14 498107 A7 B7 五、發明說明（12) 表4 各種添加劑之添加量與磁性間之關係 試樣參 考編號 鈣含量 (ppm) 鎂含量 (ppm) 硫含量 (ppm) 磁通密度 B50(T) 鐵損W15/50 (瓦/千克） 備註 1 無 無 28 1.701 3.01 比較例 2 47 1.693 3.22 3 21 無 28 1.710 2.92 比較例 4 47 1.703 3.03 5 21 5 28 1.712 2.79 發明例 6 47 1.708 2.87 7 21 16 28 1.713 2.78 發明例 8 47 1.710 2.84 9 21 26 28 1.713 2.78 發明例 10 47 1.711 2.83 ----------------I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 基於前述結果，發明人新發現一種假設於案例（1)於 高溫再加熱板坯或退火熱軋鋼板以及（2)鋼含豐富量硫， 添加鎂與鈣的組合作為改良非定向電氣鋼板之晶粒生長性 質之方法，因而完成本發明。 進一步，發明人新發現添加鎂及稀土元素，或添加鎂 、鈣及稀土元素作為改良非定向電氣鋼板之晶粒生長性質 之手段之方法，如實例6或7所示因而完成本發明。 其次，限制本發明之條件數值理由說明如後。 設定碳上限為0.010%之原因在於若碳化物存在量超 過0.010%則鐵損值低劣。 設定鎂下限於0.1%而上限於1.5%的原因在於若錳低 於0.1%，則硫化錳之沈澱細小而對晶粒生長性質造成重 大不良影響；以及若鎂含量超過1.5%，固體溶液中之鎂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） - -|線· k濟部智慧財產局員工消費合作社印製 15 498107 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（13) 造成晶粒生長性質低劣。進一步鎂之更期望範圍為〇·2 ^ Mn$ 1.0%。 石夕及紹之範圍分別設定為石夕〇· 1至以及叙〇· 1至 。原因在於於矽及鋁含量過低之範圍，由於比電阻小而於 W15/50之鐵損值低劣；以及當矽及鋁含量過高時，晶粒 生長性質低劣。故須決定前述範圍。進一步，矽、紹、及 錳總量設定不高於5.0%。原因在於當總量超過5 〇%時， 晶粒生長性質不佳。又較佳範圍為〇 5 $ Sig 2 5%，〇 A1S 2.5%及 1.5 $ Si+Mn+Alg 3.5%。 鎂之添加量範圍設定為0·0005至〇 〇2〇〇%。原因在於 如Κ例1所示，當鎮含量低於〇.〇〇〇5%時，硫化鎮形成量 過低而對晶粒生長性質改良無效；而鎂含量超過0 0200〇/〇 時屬於鎂添加效果飽和之範圍，結果只造成合金成本的增 冋此點極為非期望。於鎮含量範圍期望為〇 〇〇1〇至〇 ’更希望鎂含量控制為〇.〇〇15至〇.〇〇5〇〇/0。 進一步，當合併添加鎂及鈣時，鎂及鈣含量設定為 0.0005%或以上。原因在於藉添加5 ppm或以上可獲得晶 粒生長性質的改良效果，如表3及4所示。進一步鎂及鈣之 總量設定為0.0200%或以下。原因在於若添加量高於所需 則效果飽和，結果僅造成合金成本的增高此點極為非期望 。至於鎂及鈣之含量，期望範圍為〇 〇〇1〇至〇 0100%，更 佳進一步希望將含量控制為0.0015至0.0050%。 ¥合併添加錤及稀土元素時，鎮及稀土元素之含量分 別a又疋為〇·0005%或以上。原因在於如表ι〇所示，藉添加 本紙張尺度·中國國家標準（CNS)A4規格⑵〇 χ 297公爱） 16 -----------裝--------訂--------- Ψ - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 498107 ,經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（Η) 5 ppm或以上可驗證晶粒生長性質的改良。進一步，鎂及 稀土元素總量設定為0.0200%或以下。原因在於若其添加 量高於所需則效果飽和，結果僅導致合金成本增高，此點 極為非期望。就鎂及稀土元素之含量而言期望範圍為 - 0·⑽10%至0.0100%，進一步較佳將含量控制為0.0015%至 0.0050% 〇 此外，當合併添加鎂、鈣及稀土元素時，個別含量設 定為0.0005%或以上。原因在於如表11所示，添加5 ppm 或以上證實藉由改良晶粒生長性質的效果。又鎂、辦及稀 土元素總量設定為0.0200%或以下。原因在於若其添加量 高於所需則效果飽和結果僅導致合金成本的增高而此點極 為非期望。至於鎂、鈣及稀土元素總量，期望範圍為〇 〇〇15 至0.0100% ’更特別進一步希望將總量控制於〇•⑼15至 0.0050% 〇 鋼存在的硫含量上限設定為0.010%。原因在於如實 例2及5所示，當硫含量超過〇〇1〇%時，形成極為大量的 細小硫化錳，故即使添加鈣或鎂也無法改良晶粒生長性質 - 。若硫含量係於0·010%或以下之範圍，較佳範圍為0.005% • 或以下，由磁性觀點視之更期望將硫含量控制於0.003% 或以下。 其次，將各製程的操作條件說明如後。 於包含别述成分之鋼，各成分係於製鋼過程的精煉步 驟調整。雖然鎮、似稀土元素係於該步驟添加但其中 至少一者須於使用鋁將熔鋼脫氧後添加。原因在於若脫氧 -------------^--------t---------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 17 498107 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（I5) 不足，則即使添加鎂或鈣或稀土元素仍無法形成硫化鎂、 硫化鈣或稀土元素硫化物，反而形成氧化鎂、氧化鈣或稀 土元素氧化物，如此改良晶粒生長性質消失。此處於鋁氧 化前可合併採用使用矽將熔鋼初步脫氧之方法。 鎂及#§源之類別並無特殊規定，但由處理容易等觀點 視之以Fe-Mg-X以及Fe-Ca-X(X為第三種元素）組成的合金 為較佳。至於REM來源，由處理容易之觀點視之REM合 金也較佳。 同柃，添加鎂之非定向電氣鋼板揭示於日本專利公開 案第H10-212555號，其目的係為了形成氧化鎂，以及增 加含氧組成中的氧化鎮比例，同時降低對磁力有不良影塑 的氧化錳比例。但因添加可溶性鋁量低抵〇〇〇〇1至〇〇〇2% ，故脫氧比本發明不足，因而幾乎無法形成硫化鎂。它方 面，發明人獲得的新穎知識為藉添加〇·1%或以上紹而進 行充分脫氧後添加鎂用以形成硫化鎂而非形成氧化鎮。就 别文說明’本發明為一項基於於曰本專利公開案第Η1 〇 212555號揭示之技術全然不同構想的發明。 於隨後製鋼過程中，板坯於再熱後接受熱軋，熱軋鋼 板於熱軋後或熱軋以及隨後退火之後接受酸浸，藉單文A 軋或兩次或兩次以上冷軋縮小製品厚度，同時於冷札進行 退火。此處最終冷收縮比並無特殊規定，但由磁性觀點視 之較佳設定為7〇至90%。 最終退火溫度之上限及下限分別設定為7〇〇。(^及1 1〇〇 °C。原因在於當溫度低於700°C時，再結晶變不足，因而 -----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 18 498107 ,經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（l6) 於隨後箱退火時晶粒生長變困難；若溫度超過1，1 Q〇， 則晶粒直徑過大，結果導致加工性例如馬達鐵心的衝壓等 以及鐵損性質低劣。於前述範圍中，更佳退火溫度係於7〇〇 至1，050 C之範圍。退火時間並無特殊規定，但由促進再 結晶以及提升生產力觀點視之較佳係於丨〇至12〇秒之範圍 〇 實例1 具有組成1.0%矽、0·9%鋁、〇 3%錳、〇 〇〇 15%碳及 0.0038%硫之熔融材料於實驗室接受真空熔化。進一步於 分開熔融材料且傾倒時加入鎂合金，最終製造含4至2 i 〇 ppm鎂之鋼鑄錠。再加熱鋼鑄錠後，製造厚2·3毫米之熱 軋鋼板，於l，〇8〇°C退火80秒及酸浸。然後藉冷軋將熱軋 鋼板減薄至0_50毫米厚度，然後於75〇。〇接受最終退火4〇 移。進一步切割試樣進行SST測量，以及接受75〇之箱 退火2小時而獲得應力解除退火。 於箱退火前及後測量晶粒直徑結果以及於箱退火後之 磁性測量結果顯示於表5。鎂添加量為5 ppm或以上之試 樣2至9於箱退火後具有大晶粒直徑，於W15/5〇之鐵損值 ，為2.8瓦/千克或以下故為良好。此等試樣中，添加量超過 200 ppm之試樣9由本發明排除，原因在於鎂的效果飽和 ，故添加鎂僅造成合金成本的升高。此等試樣中，驗證具 有足夠對應鎮添加量效果的試樣為鎂量0⑼…至〇 〇1〇〇% 之試樣3至7。 本紙張尺度_巾關家標準（CNS)A4規格（iFx 297公爱）-- -19 - -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 498107 A7 B7 五、發明說明（17) 表5 鎮添加量與磁力性質以及晶粒生長間之關係 參考 編號 鎂量 (ppm) 箱退火前晶粒 直徑(微米） 箱退火後晶粒 直徑(微米） 鐵損W15/50 (瓦/千克） 備註 1 4 20 66 2.90 比較例 2 8 25 95 2.78 發明例 3 14 25 100 2.76 發明例 4 29 25 105 2.74 發明例 5 55 25 110 2.72 發明例 6 76 25 115 2.70 發明例 7 96 25 117 2.69 發明例 8 155 25 120 2.68 發明例 9 210 25 120 2.68 比較例 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 實例2 含有 2.0%矽、0.6%鋁、0.2%錳、0.0011%碳、0.0020% 鎂及不等硫含量之熔融材料於實驗室接受真空熔化。由該 材料製造厚2.2毫米之熱軋鋼板，於1，080°C退火50秒及酸 浸。然後藉冷軋將熱軋鋼板減薄至0.50毫米厚度，以及於 750°C接受最終退火40秒。進一步切割樣品接受SST測量 ，以及於750°C進行箱退火2小時而獲得應力解除退火。 於箱退火前及後之晶粒直徑以及箱退火後之磁性測 量結果示於表6。添加硫量100 ppm或以下至試樣1至5於 箱退火後具有大型晶粒直徑，其於W15/50之鐵損值為2.8 瓦/千克或以下故為優異。硫之較佳添加量為0.005%或以 下如試樣1至3表示，更特別以硫含量為0.003%或以下之 試樣1及2為遠更佳。 -----------裝--------訂--------- (請先I讀背*.之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 20 498107 A7 B7 五、發明說明（18) 表6 硫添加量與磁力性質以及晶粒生長間之關係 參考 編號 硫量 (ppm) 箱退火前晶粒 直徑(微米） 箱退火後晶粒 直徑(微米） 鐵損W15/50 (瓦/千克） 備註 1 19 25 114 2.65 發明例 2 26 20 110 2.67 發明例 〇 45 20 103 2.69 發明例 4 56 20 88 2.77 發明例 5 89 15 81 2.79 發明例 6 105 15 55 3.01 比較例 實例3 --------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 於實驗室内進行真空熔化而製造鋼鑄錠，其組成為 2.0%矽、0.4%鋁、0.5%錳、0.0012%碳、0.0031 %硫及 0.0021 % 鎂。藉再度加熱及熱軋材料製造厚度2.2毫米之熱軋鋼板 ，於1，080°C退火60秒及酸浸。然後藉冷軋將熱軋鋼板厚 度減薄至0.50毫米且於各種溫度接受光整退火40秒。進一 步切割試樣接受SST測量，以及於750°C接受箱退火2小時 獲得應力解除退火。 ,經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於箱退火前及後之晶粒直徑以及箱退火後之磁性測量 結果述於表7。於具有光整退火溫度700至1，100°C之試樣2 至8，於W1 5/50之鐵損值為2.8瓦/千克或以下且良好。於 試樣1之例，由於光整退火溫度過低，故再結晶不足而無 法測量晶粒直徑；此外因試樣通過再結晶處理以及隨後於 箱退火之晶粒生長過程，故箱退火後晶粒直徑小。於試樣 9之例，因光整退火後晶粒直徑過大，偏離最適合獲得良 好鐵損性質的晶粒直徑，故磁力性質低劣。光整退火溫度 之較佳範圍為700至1，050°C，如試樣2至7所示。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 21 498107 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（19) 表7 光整退火溫度與磁力性質以及晶粒生長間之關係 參考 編號 光整退火 溫度(°C) 箱退火前晶粒 直徑(微米） 箱退火後晶粒 直徑(微米） 鐵損W15/50 (瓦/千克） 備註 1 650 無法測量 71 2.81 比較例 2 700 20 103 2.76 發明例 3 750 25 104 2.75 發明例 4 800 36 106 2.75 發明例 5 900 51 108 2.74 發明例 6 1000 102 110 2.73 發明例 7 1050 140 140 2.71 發明例 8 1100 179 179 2.73 發明例 9 1150 231 231 2.86 比較例 實例4 於實驗室具有組成1.1%矽、1.3%鋁、0.3%錳、0.0015% 碳及0.0039%硫之熔融材料接受真空熔化。進一步將熔融 材料平分倒入6個本體時，添加鎂及鈣合金而製造鋼鑄錠 。於再熱鋼鑄錠至1，1〇〇^溫度後，獲得厚度2.3毫米之熱 軋鋼板，於950及1，150°C退火60秒。然後酸浸熱軋鋼板， 藉冷軋減薄至0.50毫米厚度，然後於800°C接受光整退火 晶粒40秒。進一步切割試樣進行SST測量，以及於750°C 接受箱退火2小時獲得應力解除退火。 箱退火後磁性測量結果示於表8。於試樣5至12其中鎂 及鈣之總添加量為10 ppm或以上，鐵損值為3.0瓦/千克或 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 22 -----------裝--------訂---------^9— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 498107 — A7 B7 五、發明說明（20) 以下且良好。此等試樣中，對應鎂及鈣添加量具有足夠效 果之試樣為試樣5至10，其中鎂及鈣之總含量係於0.0010 至0.0050%之範圍。於試樣11及12之例，該效果為飽和。 表8 各種添加劑之添加量與磁力性質間之關係 試樣參 考編號 鎮含量 (ppm) 鈣含量 (ppm) 鎂+鈣 (ppm) 熱軋鋼板退 火溫度(°C) 磁通岔度 B50 (T) 鐵損W15/50 (瓦/千克） 備註 1 無 無 0 950 1.685 3.02 比較例 2 1150 1.700 3.59 3 3 3 6 950 1.685 3.01 比較例 4 1150 1.701 3.45 5 5 5 10 950 1.689 2.88 發明例 6 1150 1.702 2.98 7 11 10 21 950 1.691 2.79 發明例 8 1150 1.703 2.81 9 18 19 37 950 1.692 2.77 發明例 10 1150 1.704 2.79 11 27 28 55 950 1.692 2.77 發明例 12 1150 1.704 2.79 --------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --線· 實例5 .經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於實驗室中含2.0%矽、0.4%鋁、0.2%錳、0.0011%碳 、0.001 5%鎂、0.001 9%鈣及不等硫含量之熔融材料接受 真空熔化。由該材料製造厚2.2毫米之熱軋鋼板，於970°C 退火50秒及酸浸。然後熱軋鋼板藉冷軋減薄至0.50毫米厚 度，及於790°C接受光整退火40秒。進一步，切割樣品接 受SST測量以及接受750°C之箱退火2小時表示於使用者處 獲得應力解除退火。 箱退火前及後之晶粒直徑以及箱退火後之磁性測量結 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 23 A7 B7 五、發明說明（21 ) 果示於表9。試樣1至5之硫添加量為10〇 ppm或以下，鐵 損值為3.0瓦/千克或以下且良好。硫添加量較佳為〇 〇〇5% (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 或以下之範圍’如試樣1至3表示。 表9 各種添加劑之添加量與磁力性質間之關係 試樣參 考編號 鎂含量 (PPm) 鈣含量 (ppm) 硫含量 (ppm) 磁通密度B50 (T) 鐵損W15/50 備註 1 21 1.713 2.74 發明例 2 34 1.710 2.77 發明例 3 15 19 48 1.708 2.79 發明例 4 74 1.706 2.86 發明例 5 91 1.704 2.96 發明例 6 106 1.698 3.11 比較例 實例6 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於實驗室具有組成1·2%矽、1.2%鋁、〇.3%錳、0.0018% 碳及0.0032%硫之熔融材料接受真空熔化。進一步於熔融 材料被平分倒入6個本體中時加入鎂及稀土元素合金及製 造鋼鑄錠。再加入鋼鑄錠至l，l〇〇°C溫度後，獲得厚度為2 3 亳米之熱軋鋼板。於950及1，150°C溫度退火60秒。然後酸 /文熱軋鋼板’藉冷軋而減薄至〇 · 5 〇毫米厚度，然後於8 2 〇 C接受光整退火30秒。進一步，切割試樣接受SST測量以 及於750°C接受箱退火.2小時獲得應力解除退火。 箱退火後磁性測量結果示於表1 〇。試樣5至12其中鎮 及稀土元素之總添加量為10 ppm或以上，鐵損值為3·〇瓦/ 千克或以下’故鐵損值良好。此等試樣中，驗證具有足夠 對應鎂及稀土元素添加量效果之試樣為含總量於〇 〇〇1〇至 0.0050%範圍之試樣5至1〇。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 24 498107 A7 B7 五、發明說明（22) 表10 各種添加劑添加量與磁力性質間之關係 試樣參 考編號 鎂含量 (ppm) 稀土元 素含量 (ppm) 鎮+稀土 元素 (ppm) 熱軋鋼板 退火溫度 (°C) 磁通密度 B50 (T) 鐵損W15/50 (瓦/千克） 備註 1 無 無 0 950 1.687 3.02 比較例 2 1150 1.698 3.60 3 3 5 8 950 1.687 3.01 比較例 4 1150 1.699 3.46 5 6 8 14 950 1.691 2.87 發明例 6 1150 1.700 2.99 7 11 15 26 950 1.693 2.78 發明例 8 1150 1.701 2.82 9 16 22 38 950 1.694 2.76 發明例 10 1150 1.702 2.79 11 25 31 56 950 1.694 2.76 發明例 12 1150 1.702 2.79 --------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 實例7 於實驗室具有組成1.0%矽、1.4%鋁、0.3%錳、0.0014% 碳及0.0034%硫之炼融材料接受真空、熔化。進一步於熔融 材料被平分倒入6個本體中時加入鎮、妈及稀土元素合金 及製造鋼鑄錠。再加入鋼鑄錠至1，100°C溫度後，獲得厚 度為2.3毫米之熱軋鋼板。於950及1，150°C溫度退火60秒 。然後酸浸熱軋鋼板，藉冷軋而減薄至0.50毫米厚度，然 後於800°C接受光整退火45秒。進一步，切割試樣接受SST 測量以及於750°C接受箱退火2小時獲得應力解除退火。 箱退火後磁性測量結果示於表11。試樣5至12其中鎂 及稀土元素之總添加量為10 ppm或以上，鐵損值為3.0瓦/ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 線· 經濟部智慧財產局員，工消費合作社印製 25 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 498107 A7 B7_ 五、發明說明（23) 千克或以下，故鐵損值良好。此等試樣中，驗證具有足夠 對應鎂、鈣及稀土元素添加量效果之試樣為含總量於 0.0015至0.0050%範圍之試樣5至10。 表11 各種添加劑添加量與磁力性質間之關係 試樣參 考編號 鎂含量 (ppm) 妈含量 (ppm) 稀土元 素含量 (ppm) 鎂+鈣+稀 土元素 (ppm) 熱軋鋼板 退火溫度 (°c) 磁通密度 B50 (T) 鐵損 W15/50 (瓦/千克) 備註 1 無 無 無 0 950 1.688 3.04 比較例 2 1150 1.696 3.61 3 3 2 4 9 950 1.688 3.02 比較例 4 1150 1.697 3.47 5 6 5 6 17 950 1.692 2.88 發明例 6 1150 1.698 2.98 7 10 9 12 31 950 1.694 2.79 發明例 8 1150 1.699 2.81 9 15 10 18 43 950 1.695 2.75 發明例 10 1150 1.700 2.78 11 20 15 22 57 950 1.695 2.75 發明例 12 1150 1.700 2.78 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------------^------------------ • > - 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 26

Claims (1)

1. 07双面影印 A8 B8 C8 D8 條 六、申請專利範圍 第90108185號專利申請案申請專利範圍修正本 1 填諳委员明示QI年^ΜσΗ所提之 修正本有無變更.甚^^容是否准予修正 4. 修正日期：91年04月 一種加工性絕佳之低鐵損非定向電氣鋼板，其特徵為含 有以重量百分比計0.010%或以下碳、0.1至1.5%錳、0.1 至4%矽、0.1至4%鋁，其中後三種元素滿足關係式 Si+Mn+Al$ 5.0%，0.0005至0.0200%鎂以及差額係由鐵 及無法避免的雜質組成。 一種加工性絕佳之低鐵損非定向電氣鋼板，其特徵為含 有以重量百分比計0.010%或以下碳、0.1至1.5%錳、0.1 至4%矽、0.1至4%鋁，其中後三種元素滿足關係式 Si+Mn+AlS 5.0%，0.0005%或以上鎂，0.005%或以上鈣 ，其中鎂及鈣總量為0.0200%或以下，以及差額係由鐵 及無法避免的雜質組成。 一種加工性絕佳之低鐵損非定向電氣鋼板，其含有以重 量百分比計0.010%或以下碳、0.1至1.5%錳、0·1至4% 矽、0.1至4%鋁，其中後三種元素滿足關係式Si+Mn+Al $5.0%，0.0005%或以上鎂，0.005%或以上稀土元素， 其中鎂及稀土元素總量為0.0200%或以下，以及差額係 由鐵及無法避免的雜質組成。 一種加工性絕佳之低鐵損非定向電氣鋼板，其含有以重 量百分比計0.010%或以下碳、0.1至1.5%錳、0.1至4% 矽、0.1至4%鋁，其中後三種元素滿足關係式Si+Mn+Al S 5.0%，0.0005%或以上鎂，0.005%或以上鈣以及 0.0005%或以上稀土元素，其中鎂、鈣及稀土元素總量 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,、可| · 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210 X 297公釐） 27 498107 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 為0.0200%或以下，以及差額係由鐵及無法避免的雜質 一組成。 5. 如申請專利範圍第1或2項之加工性絕佳之低鐵損非定 向電氣鋼板，其特徵為鋼板之硫含量以重量百分比計不 超過0.010% 〇 6. —種製造加工性絕佳之低鐵損非定向電氣鋼板之方法 ，其特徵為使用鋁將熔鋼脫氧以及然後於精煉鋼過程中 > 添加鎂源，鋼以重量百分比計含有0.010%或以下碳、 0.1 至 1.5%錳、0.1 至 4%矽、0.1 至 4%鋁、0.0005至 0.0200% 鎂以及差額係由鐵及無法避免的雜質組成。 7. —種製造加工性絕佳之低鐵損非定向電氣鋼板之方法 ，其特徵為於精煉鋼時，於使用鋁將熔鋼脫氧後，添加 鎂源、鈣源、及稀土元素源中之至少一者或多者至熔鋼 ，鋼以重量百分比計含有0.010%或以下碳、0.1至1.5% 錳、0.1 至4%矽、0.1 至4%鋁、0.0005%或以上鎂、0.0005% > 或以上鈣、0.0005%或以上稀土元素，其中鎂、鈣及稀 土元素總量為0.0200%或以下，以及差額係由鐵及無法 避免的雜質組成。 8·如申請專利範圍第6或7.項之製造加工性絕佳之低鐵損 非定向電氣鋼板之方法，其特徵為再度加熱含有該等成 分的板链，熱軋板述，於熱軋後酸浸經過熱軋的鋼板或 於熱軋後隨後退火，藉單次冷軋或二或多次冷軋同時於 冷軋間有中間退火而製造具有製品厚度的鋼板，以及然 後於連續退火線於700至1，100°C溫度光整退火鋼板。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 28 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、可I :線丨 498107 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 9.如申請專利範圍第6或7項之製造專有之低 '鐵損非定向電氣鋼板之方法，其特徵為i鈉承之硫含量木 超過0.010%重量比。 SV*·； . •.-1 'ί 一4 10·如申請專利範圍第8項之製造罢靠絕佳之低鐵損 非定向電氣鋼板之方法，其特徵為鋼板之硫含量不超過 0.010%重量比。 (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 、可I 蠊· 29 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210 X 297公釐）