TWI397590B - Radiation Annealing Process of Directional Electromagnetic Steel Sheet - Google Patents

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Description

方向性電磁鋼片之滲氮退火程序
本發明是有關於一種滲氮退火程序，特別是指一種用於製備方向性電磁鋼片之滲氮退火程序。
由於方向性電磁鋼片在軋延方向具有{110}<001>集合組織，因此在該方向具有優異之磁通(induction,B8 >1.78T)及極低之鐵損(iron loss,W17/50 <1.55W/kg)，此取向性發生之冶金原理乃取決於最終之高溫退火時的二次再結晶之完整發生，二次再結晶組織是通過抑制一次再結晶之晶粒成長，並且有選擇性地使{110}<001>晶粒在二次再結晶時成長而獲得，其晶粒成長的原動力為該一次再結晶之晶界能，且成長過程亦受到AlN、MnS等晶粒抑制劑的影響，而一般所長成之晶粒尺寸則為數公分不等。
用於製備方向性電磁鋼片常使用的製程有兩類：一為高溫鋼胚製程(鋼胚再熱溫度為>1300℃)；另一為低溫鋼胚製程(鋼胚再熱溫度為1100~1300℃)。因高溫鋼胚製程中之熱軋前，板胚需長時間高溫下加熱才能固溶AlN或MnS等晶粒抑制劑，且隨後在熱軋後的冷卻過程中，使得該等晶粒抑制劑形成分佈適宜的析出相。在實際製程中，則往往需要加熱到1400℃，以確使鋼板可達到均溫之狀態，如此的高溫將增加高溫鋼胚製程之能量耗損，並使得板胚表面易熔化、修爐費用增加、爐子壽命減短、板胚內部形成柱狀晶而在後續熱軋時形成橫向裂紋等。
為改進上述高溫鋼胚製程之缺點，低溫鋼製程採用後續加入晶粒抑制劑的方式，所以初期於鋼胚再加熱時，便不需要加熱至高溫以完全固溶所有的晶粒抑制劑。又由於低溫鋼胚製程主要是利用AlN作為晶粒抑制劑，其方式為將N原子在滲氮退火程序時加入鋼胚中，使得N原子於二次再結晶退火之低溫期與Al原子結合並形成AlN，以抑制Goss方位以外之晶粒成長的發生，而有助於產出良好磁性之方向性電磁鋼片。因此，低溫鋼胚製程常採用之滲氮退火程序例如：於高溫退火隔離劑中加入一可氮化之化學製劑，經塗覆後，在高溫下進行滲氮退火；在高溫退火的加熱階段，把氮化氣體加入一可控氣氛當中，以形成一氮化劑；或於脫碳後，在一氮化氣氛下，以形成一氮化劑，其介質則為分解氨。
然而低溫鋼胚製程亦衍生出其它未解決之相關問題：(1)由於方向性電磁鋼片之冶金製程長，且各階段程序之關聯性高，為避免不可預期之磁性變異，於製程中須嚴格管控鋼胚中的多種化學成分含量在一極窄的範圍之內[例如：C之含量為400~500ppm(重量百萬分率,parts per million,ppm)、Si之含量為3.2~3.3wt%(重量百分率)、Al之含量為270~300ppm，以及Ti之含量須小於30ppm]，當以不符控制範圍之鋼胚進行後續製程時，將無法獲得合格的產品(磁通B8 >1.78T及鐵損W17/50 <1.55W/kg)，造成產品的剔退與損失，且亦會增加製造成本；(2)此外，後續的熱軋退火、冷軋、脫碳退火、滲氮退火、氧化鎂塗覆、二次再結晶退火等程序中的製程參數，亦須被限制在一極小的窗口範圍中操作，尤其是經滲氮退火程序所得方向性電磁鋼片之半成品鋼胚的總氮量之目標值須控制在如200±20ppm(約0.02wt%)的範圍內。由此可知，傳統之低溫鋼胚製程若未能同時嚴格控制鋼胚之各種成分含量及總氮量目標值，將無法獲得良好磁性之方向性電磁鋼片。
由上述可知，尋求一更具彈性與操作適性的方向性電磁鋼片製程，以有效降低於滲氮退火程序中的參數限制、產品之剔退率以及成本，是目前產業界亟需突破的瓶頸。
鑒於上述之方向性電磁鋼片製程主要是利用滲氮退火程序中所析出之AlN作為晶粒抑制劑，故後續於二次再結晶的過程中，能否造成{110}<001>Goss方位晶粒的成長且大幅併吞其它晶粒，以產出具有良好磁性之方向性電磁鋼片，則受到該析出之AlN晶粒抑制劑的控制，而此AlN析出的數量、散佈情形、晶體尺寸等，亦受到鋼胚之Al含量、滲氮後之總氮含量的影響。本案發明人基於上述之冶金原理，觀察到鋼胚中的Al、Ti於二次再結晶過程中與N原子結合以形成AlN及TiN的競爭關係，跳脫傳統須嚴格控制鋼胚之化學成分含量於一狹窄範圍的思考模式，經過持續不斷地研究，提出一鋼胚中之成份含量與總氮量之間的關係式，以於滲氮退火程序中調整滲氮量，而達到一與該Al、Ti量相關的總氮量之目標值，並成功地發展出一具有彈性與操作適性的方向性電磁鋼片製程。
因此，本發明之目的，即在提供一種方向性電磁鋼片之滲氮退火程序，包含下列步驟：(a)檢測一鋼胚中之Al、Ti的含量；(b)將該鋼胚中之Al、Ti的含量代入一由下式(I)所示之關係式，以得到一總氮量目標值：
(WAl /1.93)/[WN -(WTi /3.42)]=0.45~1.70　(I)
於式(I)中，WAl 表示該鋼胚中之Al的含量，WTi 表示該鋼胚中之Ti的含量，及WN 表示總氮量目標值，而WAl 、WTi 及WN 則應一致以重量百分率(wt%)或重量百萬分率(ppm)表示；以及(c)依該步驟(b)所得之總氮量目標值進行一滲氮退火，以製得一方向性電磁鋼片之半成品。
本發明方向性電磁鋼片之滲氮退火程序的功效在於：提供一鋼胚中之Al、Ti含量與總氮量目標值的關係式，依該關係式可知總氮量目標值，進而可彈性地調整於滲氮退火程序中所需的滲氮量，不僅減少煉鋼時因化學成分含量之範圍限制所造成的剔退損失，更提昇了產品之合格率與良率，且大幅降低生產成本。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下將進一步於實施方式與其等之實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
本發明經實驗將一系列具有不同的Al、Ti含量(WAl 、WTi )之方向性電磁鋼片先設定不同的總氮量目標值(WN ：130、170、200、250ppm)以調整滲氮退火程序中的滲氮量，經過滲氮處理後，將WAl 、WTi 、WN 之值代入公式：(WAl /1.93)/[WN -(WTi /3.42)]中計算，經分析其數據結果而得知當上述之公式的計算值介於0.45至1.70之間所對應之樣本點具有鐵損值(W17/50 )為1.55W/kg以下之產品合格所需的磁性，此結果亦可由以下所提之實施例及比較例得到證實。故本發明方向性電磁鋼片之滲氮退火程序將上述公式值設定於0.45至1.70之間[即關係式(I)]。
本發明經實驗亦發現，當使用之鋼胚中的Al含量(WAl )小於200ppm時，經滲氮退火後的AlN析出量會不足，無法有效抑制Goss方位以外之晶粒成長，而若WAl 高於400ppm時，則易因析出之AlN量過高而阻礙後續於二次再結晶中Goss方位之晶粒成長的速度；且該Ti含量(WTi )範圍由0ppm提高至100ppm以上，會使得Ti加強與Al競爭結合N原子，所形成的TiN析出量亦會增加，而影響了AlN之析出量與其做為抑制劑的效果。故較佳地，本發明建議採行之鋼胚的Al含量(WAl )是介於200~400ppm，且Ti含量(WTi )是介於0~100ppm，即可運用關係式(I)之總氮量目標值(WN )的計算以調整出一適合的滲氮退火程序之參數，而不需如傳統製程要同時嚴格管控C、Si、Al、Ti等化學成分之組成在一極窄的範圍之內。
本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該等實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。
[鋼片鐵損值及磁通測試方法]
下列實施例或比較例中用以測試方向性電磁鋼片之鐵損值(W17/50 )及磁通(B8 )特性之儀器，為使用符合JIS C 2550(量測方式)、JIS C 2553(方向性電磁鋼片規格)及JIS C 2556(量測設備)等標準規範之磁性量測儀(購自於Brockhaus Messtechnik公司)。
<實施例1 >
實施例1為取一高矽鋼胚(0.05C-3.5Si)進行低溫鋼胚製程，經檢測鋼胚的Al、Ti含量(WAl =208ppm、WTi =40ppm)之後，將所得之WAl 、WTi 之值代入本發明所提之關係式(I)中，並設定該關係式(I)之值等於0.45，可計算得到一相對應的總氮量目標值(WN =250ppm)，接著依該WN 之值調整需施加之滲氮量以進行一滲氮退火程序，並製得一方向性電磁鋼片之半成品。
<實施例2~15 >
實施例2~15是以與實施例1相同的程序步驟以製備方向性電磁鋼片之半成品，不同之處在於：採用之鋼胚所含的Al、Ti含量(WAl 、WTi )、關係式(I)之設定值，以及將其等代入該關係式(I)經計算所得到相對應的總氮量目標值(WN )，包括實施例1之參數值皆列於下表1中。
<比較例1~11 >
比較例1~11是以與實施例1相同的程序步驟以製備方向性電磁鋼片之半成品，不同之處在於：採用之鋼胚所含的Al、Ti含量(WAl 、WTi )，以及將WAl 、WTi 代入關係式(I)之設定值不介於0.45~1.7，各比較例之參數值亦列於下表1中。
[鋼片鐵損值及磁通測試結果]
由上表1之測試結果可知，本發明依不同的鋼胚之Al、Ti含量以關係式(I)調整滲氮退火程序之滲氮量參數，由實施例1~15所得之半成品經完成後續之低溫鋼胚製程，可獲得鐵損且磁通以上之具有優良磁性之方向性電磁鋼片產品。當關係式(I)之設定值低於0.45(比較例1~8)或高於1.7(比較例9~11)時，便難以獲得具有良好磁性之產品。
綜上所述，本發明方向性電磁鋼片之滲氮退火程序，所提出之關係式(I)可以較傳統製程更具彈性地調整滲氮退火程序中所需之滲氮量，並大幅地降低了製程鋼胚因化學成分含量及總氮量目標值之窄範圍限制所造成的剔退率，明顯改進了方向性電磁鋼片之製備方法，以突破本領域之產業的技術瓶頸並大為降低生產成本。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (2)

  1. 一種方向性電磁鋼片之滲氮退火程序，包含下列步驟：(a)檢測一鋼胚中之Al、Ti的含量；(b)將該鋼胚中之Al、Ti的含量代入一由下式(I)所示之關係式，以得到一總氮量之目標值：(WAl /1.93)/[WN -(WTi /3.42)]=0.45~1.70　(I)於式(I)中，WAl 表示該鋼胚中之Al的含量，WTi 表示該鋼胚中之Ti的含量，及WN 表示總氮量之目標值；以及(c)依該步驟(b)所得之總氮量之目標值進行一滲氮退火，以製得一方向性電磁鋼片之半成品。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之方向性電磁鋼片之滲氮退火程序，其中，該關係式(I)中的WAl 是介於200~400ppm，且該WTi 是介於0~100ppm。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1263872C (zh) * 2001-07-24 2006-07-12 杰富意钢铁株式会社 方向性电磁钢板的制造方法
TWI270578B (en) * 2004-11-10 2007-01-11 Jfe Steel Corp Grain oriented electromagnetic steel plate and method for producing the same
CN101395284A (zh) * 2006-03-07 2009-03-25 新日本制铁株式会社 磁特性非常优异的方向性电磁钢板的制造方法
CN101466851A (zh) * 2006-06-16 2009-06-24 新日本制铁株式会社 高强度电磁钢板及其制造方法
CN100523257C (zh) * 2004-11-30 2009-08-05 杰富意钢铁株式会社 方向性电磁钢板及其制造方法
CN101528950A (zh) * 2006-10-18 2009-09-09 Posco公司 具有均匀玻璃覆膜和优良磁性能的晶粒取向电磁钢板用退火隔离剂及制备所述晶粒取向电磁钢板的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1263872C (zh) * 2001-07-24 2006-07-12 杰富意钢铁株式会社 方向性电磁钢板的制造方法
TWI270578B (en) * 2004-11-10 2007-01-11 Jfe Steel Corp Grain oriented electromagnetic steel plate and method for producing the same
CN100523257C (zh) * 2004-11-30 2009-08-05 杰富意钢铁株式会社 方向性电磁钢板及其制造方法
CN101395284A (zh) * 2006-03-07 2009-03-25 新日本制铁株式会社 磁特性非常优异的方向性电磁钢板的制造方法
CN101466851A (zh) * 2006-06-16 2009-06-24 新日本制铁株式会社 高强度电磁钢板及其制造方法
CN101528950A (zh) * 2006-10-18 2009-09-09 Posco公司 具有均匀玻璃覆膜和优良磁性能的晶粒取向电磁钢板用退火隔离剂及制备所述晶粒取向电磁钢板的方法

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