TWI325893B - Non-oriented electrical steel sheet excellent in magnetic properties in rolling direction and method of production of same - Google Patents

Description

1325893 九、發明說明： L發明所屬之技術領域3 技術領域 本發明係有關一種可作為電器設備之鐵心材料使用的 5 無方向性電磁鋼板及其製造方法，特別是有關一種弛力退 火後之輥軋方向磁性質優異之無方向性電磁鋼板。 C先前技3 背景技術 近年，由於全球電器設備省能源化的提昇，因此對於 ίο 可使用作為電動機之鐵心材料的無方向性電磁鋼板之低鐵 損及高磁通密度的要求也更強烈。一般而言係添加Si以提 高比電阻，並且增加製品粒徑以減少鐵損，更藉由適當調 整熱軋鋼板退火或冷軋壓下率以達到高磁通密度化。 另一方面，小型電動機之工法近年增加了分割式工 15 法。該方法係以業經小分割之形狀沖切定子再積層，而於 捲線後接續形成圓弧狀的定子鐵心，因此具有可提昇鋼板 生產良率及捲線填充率之優點。再者，由於磁性質優異之 鋼板的特定方向可與例如集中磁通之齒向相同，因此可提 昇電動機效率。 20 雖然前述分割核心用之鋼板可考慮使用輥軋方向磁性 質極為優異之方向性電磁鋼板，但由於方向性電磁鋼板沖 切性差且成本高，因此幾乎從未採用過，目前仍採用與習 知發電機相同之無方向性電磁鋼板。即，若是可明顯地提 昇無方向性電磁鋼板之特定方向磁性質的話，應該可成為 5 可見識到L方向磁性質急速的提昇，以完成本發明。以下， 針對完成本發明之實驗結果作說明。 (實驗1) 首先，炼化以質量％計，Si在2.0%以下、恤在30%以 下、A1在1.0%以上、3.0%以下的鋼。接著，熱軋該等鋼塊 使其成為厚度2.7mm之板，再以進行6〇秒之熱軋鋼 板退火，並進行一次冷軋使板之厚度成為〇 37mm。冷軋鋼 板係以800°C進行30秒之最終退火，並在進行壓下率5%之 表皮輥軋之後，再以780°C進行一小時之弛力退火，以測定 L方向磁性質。該結果如表1所示，藉該表可得知八丨量在1〇% 以上之試樣4、5可得到低鐵損及高磁通密度。此處同時記 載有飽和磁通密度之計算值，根據該值可得知，雖然4、5 之飽和磁通密度低，但仍可得到高磁通密度。這是因為容 易磁化之晶向集成在L方向的緣故。當評量B50/Bs作為顯示 前述集成程度之參數時，可得知試樣4、5之L方向的B50/Bs 到達0.85以上。 表1 試樣 Si(°/〇) Al(%) W15/50 (W/kg) B50l (T) Bs (T) B50l/Bs 備註 1 0.001 2.6 1.71 2.11 0.81 比較例 2 1.1 0.2 2.5 1.70 2.10 0.81 比較例 3 0.4 2.2 1.69 2.09 0.81 比較例 4 1.0 1.9 1.74 2.05 0.85 發明例 5 2.5 1.8 1.73 1.96 0.88 發明例 (實驗2) 接著，熔化多數改變Si與A1量之鋼，並以與實驗1相同 1325893 之實驗條件評量，以驗證實驗1所得到之效果中Si量之影 響。該結果如表2所示，當Si超過2 〇%時，無論姆多寡， 旮無法得到提昇£方向之鐵損及磁通密度的效果。另一方 面從添加有2.0%以下之Si及1.0%以上之μ的試樣3、4、7、 5 8、11、12中，可見識到鐵損及磁通密度快速地上昇且 B50/Bs也得到0.85以上之高數值。 表2 試樣 1 Si(°/〇) Al(%) W15/50l (W/kg) B50l (T) B50l/Bs 備註 1 0.8 0.2 2.7 1.69 0.81 比較例 2 0.5 2.3 1.70 0.83 比較例 3 1.2 2.1 1.74 — —0.86 發明例 4 2.5 2.0 1.74 0.90 發明例 5 1.5 0.2 2.4 1.67 0.80 比較例 6 — 0.5 2.0 1.68 0.82 比較例 7 1.2 1.8 1.72 0.85 發明例 8 2.5 1.7 1.72 0.89 發明例 9 2.0 0.2 2.3 1.65 0.80 比較例 10 0.5 2.1 1.65 0.81 比較例 11 12~~' 1.2 1.7 1.69 0.85 發明例 2.5 1.6 1.70 「0.89 發明例 13 2.5 fe.2 2.3 1.67 0.82 比較例 14 0.5 2.2 1.66 0.82 比較例 15 1.2 2.2 1.63 0.82 比較例 16 2.5 2.2 1.58 0.83 比較例 故，根據本發明可首次見識到藉由將si控制在2 〇%以 下，並對含有1〇%以上高含量之八丨的鋼板進行最終退火及 1〇表皮輥軋，接著再進行弛力退火，可明顯地提昇L方向之磁 陵質。效果顯現之要因可能是雖然利用添加1〇%以上之A1 僅使最終退火時之高斯（G〇ss)方位（{〗丨〇 } <〇〇丨〉)及該附近 方位稍微增加，但這在表皮輥軋後之弛力退火時會優先成 10 長的緣故。又’當Si超過2·0%時則無法顯出效果之理由雖 然不明，但Si被認為是比八丨更容易受硬化材料作用大小之 影響者。 針對藉習知之表皮輥軋改善磁特性，例如特開昭 57-203718號公報所示，係以促進弛力退火後之晶粒成長及 得到低鐵損為目的，可適用於全部的以量較低之低級鋼 種。其原因係因為添加2〜3¾左右Si之高級材料不會變質的 緣故，因此即使不靠表皮輥軋，也可藉由高溫化的最終退 火等單純的方法達到晶粒粗大化及低鐵損。 本發明之表皮輥軋不只是使晶粒粒徑粗大化之方法， 亦是控制晶向以快速地改善L方向磁性質之方法。特別是於 藉由添加1.0%以上之A1而顯出效果的方面具有重要的意 義。其原因係因為A1之增加於降低鐵損時不可欠缺之比電 阻的效果大致與Si—樣大的緣故，而前述鐵損特別是指高 頻鐵損。即，包含將添加於高級材料2〜3%左右之Si的一部 份或全部替換成A1，再藉由使用本發明之方法，而可實現 迄今為止特別是薄且高級材料所缺乏之顯著的L方向磁性 質優勢。 作為前述快速地提昇L方向磁性質之習知知識，特開平 5-247537號公報中揭示有於相對於鋼板之縱向45°以内之 角度方向進行表皮輥軋，推測係因為於斜向進行表皮輥軋 具有工業上之困難。 又，特開2002-146490號公報及特開2005-240050號公報 中揭示有以與本發明相同之高A1進行表皮輥軋的無方向性 1325893 電磁鋼板，但以同一公報之方法’無法得到如本發明之 B50L/Bsg〇_85的無方向性電磁鋼板。其原因係因為在該等 發明例中未實施熱軋鋼板退火’因此顯出特性時所需的表 皮輥軋前之高斯（Goss)方位（{11〇}<〇〇1>)及其附近方位無 5 法充分的增加。 接著，針對本發明製品中數值限定理由作說明。

Si係可有效增加電抗阻之元素，當添加超過2_〇。/❶時， 則無法得到充分地L方向磁性質改善效果，因此以2.0%為上 限。又’由於Si可增加電抗阻，因此下限以在0.4%以上為 10佳’尤以〇.5°/❶以上為佳，特別是以0.7%以上為佳。特別地， 在具有如本發明之高A1的情況下，當Si過低時酸洗後之 Ab〇3水垢會增加，因此si最好超過1.〇%。 由於Μη具有產生硫化物及提高電抗阻之效果，因此以 添加0.1%以上為佳。又，上限係考慮到成本而規定在3 〇%。 15 Α1係本發明之必要元素。當Α1未滿1.0%時，在最終退 火時之高斯（Goss)方位（{110}<001>)及其附近方位無法充 分發達，而無法得到弛力退火後優異之L方向磁性質，因此 A1須在1.0%以上。又，若是從B5〇l/Bs之觀點觀之，八丨以在 15%以上為佳，尤以在2 〇%以上為佳。又由於添加…可 2〇得到與Sl一樣高的比抗阻，因此可配合目標之鐵損調整添 加里。特別地，最好係積極地添加A1以減低高頻鐵損。但 是考慮到鑄造等之生產性，故以3 〇%為上限。又，當考慮 到操作的難易度時，則以在27%以下為佳 ，尤以在2.5%以 下為佳。 12 ㊣ 由於Sn及Sb具有增加最終退火時之高斯(g〇ss)方位的 效果，並且具有控制退火時氮化或氧化之效果因此以添 加為佳又，可得到效果之添加量係在〇 〇〇2%以上。又， 如果添加朗0.5%的話效果料紗，因縣加量規定在 0.5%以下。 由於Cu及Ni具有㈣退火時氮化或氧化之效果，因此 亦可添加，特別係最好與Sn__起添加。又可得到效果之 添加量係在0.002〇/〇以上。又，如果添加超過〇 5%的話效果 則會飽和，因此添加量規定在〇5%以下。

Cr具有長：幵尚比抗阻及耐鏽性之效果，而p具有改善與 晶向之衝孔性的絲，又，REM、Ca、Mg具纽善熱乳鋼 板退火、最終退火及弛力退火時晶粒成長之效果，而前述 任一者皆可改善無方向性電磁鋼板之特性。又，可得到效 果之添加量係在0.002。/❶以上。又，如果添加超過〇 5%的話 效果則會飽和，因此添加量規定在〇5%以下。 針對L方向磁性質，根據實驗結果，磁通密度與飽和磁 通密度之比(B50L/Bs)規定在0.85以上，而商用頻率之鐵損 W15/5〇L規定在2.0W/kg以下。其中，飽和磁通密度Bs係以 質量％之2.1561 -0.0413>< Si —0_0198χ Μη — 0·0604χ A1 之 异式鼻出者。 接著，表示本發明之製造條件的限定理由。 針對熱乳鋼板退火及過程退火’根據使晶粒充分成長 之必要性，溫度須在800 C以上。但，若是晶粒過大則會損 傷表面之特性，因此溫度規定在1100°CUT。 1325893 實施例1 首先’溶化以質量0辑，Si在1.0〜3.0% 、Μη在 0.5%、 Α1在0.3%〜2.4%的鋼。接著，熱軋該等鋼塊使其成為厚度 之板，再以1〇耽進行60秒之熱軋鋼板退火，並進 5行—人冷軋使板之厚度成為〇.37mm。冷軋鋼板係以850°C 進行15秒之最終退火而使其具有約4〇μιη之粒徑 ，且在經過 壓下率5%之表皮輥軋之後，以8〇(rc進行一小時之弛力退 火，再針對前述試樣進行測定L方向之磁性質。該結果如表 3所示’ Si在2.0%以下且A1在1.0%之試樣3、4、7、8的鐵損 10及磁通密度皆良好，W15/50L在2.0W/kg以下’ B50L/Bs在 0.85以上。 表3 試樣 Si(%) Al(%) W15/50l (W/kg) B50l (T) B50l/Bs 備註 1 1.2 0.3 3.42 1.72 0.83 比較例 2 0.6 3.05 1.71 0.83 比較例 3 1.2 1.95 1.76 0.87 發明例 4 2.4 1.77 1.74 0.89 發明例 5 1.8 0.3 3.11 1.68 0.82 比較例 6 0.6 2.86 1.67 0.82 比較例 7 1.2 1.88 1.73 0.87 發明例 8 2.4 1.74 1.72 0.89 發明例 9 2.4 0.3 3.03 1.67 0.82 比較例 10 0.6 2.33 1.65 0.82 比較例 11 1.2 2.21 1.63 0.83 比較例 12 2.4 2.16 1.58 0.83 比較例 實施例2 首先，熔化以質量％計，Si在1.3%、Μη在1.0%、A1在 15 1.8% ' Sn在0.003〜0.2°/。的鋼。接著，熱軋該等鋼塊使成為 15 1325893

厚度2.0mm之板，再以95(rc進行6〇秒之熱乾鋼板退火另 外再進行過程冷軋使板之厚度成為〇 65〜2 〇_(2 〇·無過 程冷車L)，#著再以90(TC進行6〇秒之過程退火(2 〇丽無過 程退火）’之後再以最終冷軋使板之厚度成為Q 26mm。冷乳 5鋼板係在最終退火使粒徑約為3〇μιη之後，再經過壓下率5 %之表皮輥軋，並以750°C進行兩小時之弛力退火，再針對 前述試樣進行測定L方向之磁性質。該結果如表4所示，別 在2.0%以下且八丨在^%之試樣3、4、7、8的鐵損及磁通密 度皆良好，且任一試樣皆得到W15/5〇l在2 〇w/kg以下，而 10 B50L/Bs在0.85以上之良好的磁特性，特別是添加〇 〇1%以上 Sn且最終冷軋壓下率為60〜75%之試樣5、6、9、1〇，可得 到極良好的鐵損與磁通密度。 表4 試樣 Si(°/〇) 過程 冷軋 厚度 (mm) 最終冷 軋壓下 率(％) W15/50l (W/kg) B50l (T) B50l/Bs 備註 1 0.7 62.9 1.79 1.73 0.88 〇 2 0.003 1.0 74.0 1.88 1.72 0.87 〇 3 1.5 82.7 1.91 1.70 0.86 〇 4 2.0 87.0 1.96 1.68 0.85 〇 5 0.7 62.9 1.72 1.77 0.90 ◎ 6 0.02 1.0 74.0 1.83 1.76 0.89 ◎ 7 1.5 82.7 1.86 1.73 0.88 〇 8 2.0 87.0 1.91 1.71 0.87 〇 9 0.7 62.9 1.68 1.78 0.90 ◎ 10 0.12 1.0 74.0 1.71 1.77 0.90 ◎ 11 1.5 82.7 1.76 1.74 0.88 〇 12 2.0 87.0 1.81 1.72 0.87 〇

16 〇良好 ◎特別良好 實施例3 首先，溶化以質量％計，Si在1.5%、Μη在1.5%、A1在 2.3%、Sn在0.05%、Cu在0.2%、Ni在0.3%的鋼。接著，熱 軋該等鋼塊使其成為厚度2.5mm之板，再以1〇〇〇°C進行60 秒之熱軋鋼板退火，之後再將冷軋厚度改變成 0.30〜0.35mm 〇冷軋鋼板係在最終退火使粒徑約為30μηι之 後’再進行表皮輥軋使板之厚度成為〇.30mm(冷軋厚度 0.30mm無表皮輥軋），且以750°c進行兩小時之弛力退火， 再針對前述試樣進行測定L方向之磁性質。該結果如表5所 示’最終退火之粒徑在5〇μιη以下且表皮輥軋之壓下率在 3〜10%之試樣4、5、7、8、10、11皆可得到極良好的鐵損 與磁通密度。 表5 試樣 冷軋 厚度 (mm) 最終 退火 後之 粒徑 (μηι) 表皮輥 軋壓下 率(％) W15/50l (W/kg) B50l (T) B50l/Bs 備註 1 0.30 25 0 2.87 1.61 0.84 比較例 2 0 2.55 1.60 0.83 比較例 3 0 2.34 1.60 0.83 比較例 4 0.31 26 3.2 1.81 1.71 0.89 發明例 5 3.2 1.94 1.70 0.88 發明例 6 66 3.2 2.31 1.60 0.83 比較例 7 ft 22 6.3 1.82 1.71 0.89 發明例 8 \β 43 6.3 1.73 1.73 0.90 發明例 1325893 9 68 6.3 2.23 1.60 0.83 比較例 10 0.33 23 9.1 1.82 1.68 0.87 發明例 11 44 9.1 1.79 1.70 0.88 發明例 12 64 9.1 2.16 1.61 0.84 比較例 13 0.35 24 14.3 2.58 1.58 0.82 比較例 14 45 14.3 2.51 1.59 0.83 比較例 15 63 14.3 2.44 1.58 0.82 比較例 I：圖式簡單說明3 無 • 【主要元件符號說明】 無

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Claims (1)

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第95105225號專利申請案申請yj範圍替換本__年2月 十、申請專利範圍 1. 一種輥軋方向磁性質優異之無方向性電磁鋼板，其特徵 在於··以質量％計，係由2.0%以下之Si、3.0%以下之Μη、 1.0%以上、3.0%以下之a卜殘餘部分之Fe及不町避免的 雜質所構成’且弛力退火後之輥軋方向的磁通密度B5〇l 與飽和磁通密度Bs之比（B50l/Bs)在0.85以上。 2·如申請專利範圍第1項之輥軋方向磁性質優異之無方向 性電磁鋼板，其中前述鋼板之退火後輥軋方向的鐵損 w15/5〇tjL2.0W/kg以下。 3.如申請專利範圍第1或2項之輥軋方向磁性質優異之無 方向性電磁鋼板，其中前述鋼板以質量％計更含有 0.002%以上、0.5%以下之Sn或Sb。 4·如申請專利範圍第1或2項之輥軋方向磁性質優異之無 方向性電磁鋼板，其中前述鋼板以質量％計更含有合計 為0.002%以上 ' 0.5%以下之Cu、Ni、Cr、P、REM、Ca 及]Vlg中之至少一種。 5· 一種輥軋方向磁性質優異之無方向性電磁鋼板之製造 方法，而該無方向性電磁鋼板以質量％計係由2.0%以下 之&、3.0%以下之Μπ、1.0%以上、3.0%以下之Α1、殘 餘部分之Fe及不玎避免的雜質所組成；且該製造方法係 在進行熱軋、熱軋鋼板退火、酸洗、冷軋、最終退火及 表皮輥軋之製造步雜中’將具有犯卜爪以下晶粒粒徑之 最终退火後的锏板以3%以上、10%以下之壓下率施加表 皮輥軋後，進行弛力退火。 19 1325893 5

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20 ^年I月)日修(更)正替換茲 6. —種輥軋方向磁性質優異之無方向性電磁鋼板之製造 方法，該無方向性電磁鋼板以質量％計係由2.0%以下之 Si、3.0%以下之Μη、1.0%以上、3.0%以下之Α卜殘餘 部分之Fe及不可避免的雜質所組成者；又，該製造方法 係在熱軋、進行或省略熱軋鋼板退火、酸洗、其中介有 製程退火之兩次以上之冷軋、最終退火以及表皮輥軋之 製造步驟中，將具有50μπι以下晶粒粒徑之最終退火後 的鋼板以3%以上、5%以下之壓下率施加表皮輥軋後， 進行弛力退火。 7. 如申請專利範圍第5或6項之輥軋方向磁性質優異之無 方向性電磁鋼板之製造方法，其中前述鋼板更含有 0.002%以上、0.5%以下之Sn、Sb、Cu、Ni、Cr、P、REM、 Ca及Mg中之一種以上。 8. 如申請專利範圍第5或6項之輥軋方向磁性質優異之無 方向性電磁鋼板之製造方法，其中前述冷軋之最終冷軋 壓下率在60%以上、75%以下。 9. 如申請專利範圍第5或6項之輥軋方向磁性質優異之無 方向性電磁鋼板之製造方法，其係以800°C以上、1100 °C以下進行30秒以上之前述熱軋鋼板退火及前述製程 退火中之至少最後進行的退火。 20