TWI579387B - Non - directional electrical steel sheet and manufacturing method thereof - Google Patents

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TWI579387B
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Kenichi Murakami
Yoshiaki Natori
Takuya Matsumoto
Hiroki Hori
Takeaki Wakisaka
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Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp
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Description

無方向性電磁鋼板及其製造方法 技術領域
本發明有關於無方向性電磁鋼板及其製造方法。
背景技術
於各種馬達中使用有無方向性電磁鋼板。於例如，空調機及冰箱之壓縮機馬達、及電動車及油電混合車之驅動馬達中使用有無方向性電磁鋼板。空調機及冰箱之壓縮機馬達主要是以變頻方式驅動，為提升其效率，降低商用頻率(50Hz及60Hz)之鐵損、及降低高頻率(100Hz~1000Hz)之鐵損係為重要。汽車之驅動馬達可對應汽車之行進速度改變旋轉速度。又，汽車發動時需要高馬達轉矩。
由該等理由，對無方向性電磁鋼板期待高磁通量密度、商用頻率之低鐵損、及高頻率之低鐵損(以下，稱作「高頻鐵損」)。此外，馬達鐵芯大致分成一體型及分割型，因主要使用一體型馬達鐵芯，故期待等向之磁性。然而，以往之無方向性電磁鋼板無法滿足該等條件。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2010-185119號公報
專利文獻2：日本專利特開2003-213385號公報
專利文獻3：日本專利特開2013-91837號公報
專利文獻4：日本專利特開2007-162096號公報
專利文獻5：日本專利特開平7-188752號公報
專利文獻6：日本專利特開2013-44010號公報
發明概要
本發明之目的為提供可兼具高磁通量密度、商用頻率之低鐵損、低高頻鐵損、及磁性之等向性的無方向性電磁鋼板及其製造方法。
本發明人等為解決前述課題專心地進行研究。結果，發現為兼具高磁通量密度、商用頻率之低鐵損、及低高頻鐵損，需含有適量的Sb、Sn或該等兩者，含有適量的P、Ni及C，以及板厚小等係為重要。
本發明人等依據如此之觀察所得知識更加致力地反覆研究，結果，思及以下所示之發明諸態樣。
(1)一種無方向性電磁鋼板，特徵在於具有以下所示之化學組成：以質量%計，Si：3.0%~3.6%、Al：0.50%~1.25%、 Mn：0.5%~1.5%、Sb、Sn或該等兩者：將Sb含量表示為[Sb]、Sn含量表示為[Sn]時，[Sb]+[Sn]/2為0.0025%~0.05%、P：0.010%~0.150%、Ni：0.010%~0.200%、C：0.0010%~0.0040%、N：0.0030%以下、S：0.0020%以下、Ti：0.0030%以下、Cu：0.0500%以下、Cr：0.0500%以下、Mo：0.0500%以下、Bi：0.0050%以下、Pb：0.0050%以下、V：0.0050%以下、B：0.0050%以下，且剩餘部分：Fe及雜質；厚度為0.15mm~0.30mm；並具有以下所示之磁性：將厚度表示為t(mm)時，磁通量密度B50：「0.2×t+1.52」T以上；磁通量密度差△B50：0.08T以下；鐵損W10/50：0.95W/kg以下，且鐵損W10/400：「20×t+7.5」W/kg以下；相對於結晶粒內析出之粒內碳化物及結晶粒界析出之 粒界碳化物的總數，前述粒內碳化物之數量比例為0.50以下。
(2)如(1)記載之無方向性電磁鋼板，其中前述化學組成滿足：P：0.015%~0.100%、Ni：0.020%~0.100%、或C：0.0020%~0.0030%、或該等之任意組合。
(3)一種無方向性電磁鋼板之製造方法，具有：進行鋼片之熱軋延，得到熱軋鋼板的步驟、進行前述熱軋鋼板之冷軋延，得到冷軋鋼板的步驟、於前述冷軋延結束前進行前述熱軋鋼板之第1退火的步驟、及進行前述冷軋鋼板之第2退火的步驟；進行前述第1退火的步驟，具有：將前述熱軋鋼板於850℃~1100℃之第1溫度範圍內保持10秒鐘~120秒鐘的步驟、及之後，於從850℃至600℃為止之溫度域以5℃/秒~50℃/秒之速度冷卻的步驟；進行前述第2退火的步驟，具有：將前述冷軋鋼板於900℃~1100℃之第2溫度範圍內保持10秒鐘~240秒鐘的步驟、及之後，於從900℃至300℃為止之溫度域以10℃/秒~40℃/秒之速度冷卻的步驟；前述鋼片具有以下所示之化學組成：以質量%計，Si：3.0%~3.6%、 Al：0.50%~1.25%、Mn：0.5%~1.5%、Sb、Sn或該等兩者：將Sb含量表示為[Sb]、Sn含量表示為[Sn]時，[Sb]+[Sn]/2為0.0025%~0.05%、P：0.010%~0.150%、Ni：0.010%~0.200%、C：0.0010%~0.0040%、N：0.0030%以下、S：0.0020%以下、Ti：0.0030%以下、Cu：0.0500%以下、Cr：0.0500%以下、Mo：0.0500%以下、Bi：0.0050%以下、Pb：0.0050%以下、V：0.0050%以下、B：0.0050%以下，且剩餘部分：Fe及雜質。
(4)如(3)記載之無方向性電磁鋼板之製造方法，其中前述第1退火為於前述冷軋延之前進行熱軋板退火。
(5)如(3)記載之無方向性電磁鋼板之製造方法，其具有於前述冷軋延之前進行熱軋板退火的步驟；前述第1退火為於前述冷軋延之間進行中間退火。
(6)如(3)~(5)中任一者記載之無方向性電磁鋼板之製造方法，其中前述化學組成滿足：P：0.015%~0.100%、Ni：0.020%~0.100%、或C：0.0020%~0.0030%、或該等之任意組合。
(7)如(3)~(6)中任一者記載之無方向性電磁鋼板之製造方法，其中前述冷軋鋼板之厚度為0.15mm~0.30mm。
依據本發明，因化學組成，與相對於粒內碳化物及粒界碳化物之總數的粒內碳化物之數量比例等適當，故可得優異之磁性。
用以實施發明之形態
以下，詳細地說明本發明之實施形態。
首先，說明本發明之實施形態之無方向性電磁鋼板及其製造所使用之鋼片的化學組成。詳細內容稍待後述，本發明之實施形態之無方向性電磁鋼板經由鋼片之熱軋延、熱軋板退火、冷軋延、完工退火等所製造。因此，無方向性電磁鋼板及鋼片之化學組成該考慮無方向性電磁鋼板之特性，以及該等處理。以下說明中，若無特別說明，無方向性電磁鋼板或鋼片所含之各元素的含量單位「%」為「質量%」之意。本實施形態之無方向性電磁鋼板，具有以下 所示之化學組成：Si：3.0%~3.6%、Al：0.50%~1.25%、Mn：0.5%~1.5%、Sb、Sn或該等兩者：將Sb含量表示為[Sb]、Sn含量表示為[Sn]時，[Sb]+[Sn]/2為0.0025%~0.05%、P：0.010%~0.150%、Ni：0.010%~0.200%、C：0.0010%~0.0040%、N：0.0030%以下、S：0.0020%以下、Ti：0.0030%以下、Cu：0.0500%以下、Cr：0.0500%以下、Mo：0.0500%以下、Bi：0.0050%以下、Pb：0.0050%以下、V：0.0050%以下、B：0.0050%以下，且剩餘部分：Fe及雜質。雜質可例示如包含於礦石、廢料等原材料中者、製造步驟中所含者。
(Si：3.0%~3.6%)
Si可使比電阻增加，減少鐵損。Si含量小於3.0%時，未能充分地減少鐵損。因此，將Si含量設為3.0%以上，以3.2%以上為佳。另一方面，Si含量大於3.6%時，韌性將劣化，冷軋延變得困難。因此，將Si含量設為3.6%以下。
(Al：0.50%~1.25%)
Al可使比電阻增加，降低鐵損(特別是高頻鐵損)。Al含量小於0.50%時，將未能充分地降低高頻鐵損。因此，將Al含量設為0.50%以上。另一方面，Al含量大於1.25%時，磁滯損失將增加，商用頻率之鐵損增加。因此，將Al含量設為1.25%以下。
(Mn：0.5%~1.5%)
Mn可降低鐵損。Mn含量小於0.5%時，將未能充分地降低鐵損。有形成微細之析出物、鐵損增加的情形。因此，將Mn含量設為0.5%以上，以0.7%以上為佳。另一方面， Mn含量大於1.5%時，將大量形成Mn碳化物，鐵損增加。因此，將Mn含量設為1.5%以下。
(Sb、Sn或該等兩者：[Sb]+[Sn]/2為0.0025%~0.05%)
Sb及Sn可提升磁通量密度。Sb將發揮Sn之2倍效果。將Sb含量表示為[Sb]、Sn含量表示為[Sn]時，於[Sb]+[Sn]/2小於0.0025%時，未能得到充分之磁通量密度。因此，將[Sb]+[Sn]/2設為0.0025%以上。另一方面，[Sb]+[Sn]/2大於0.05%時，磁通量密度之提升效果達到飽和，徒增成本。因此，將[Sb]+[Sn]/2設為0.05%以下。
(P：0.010%~0.150%)
藉由本發明人等可知P有助於提升磁通量密度。P含量小於0.010%時，未能得到充分之磁通量密度。因此，將P含量設為0.010%以上，以0.015%以上為佳。另一方面，P含量大於0.150%時，鐵損將增加。因此，將P含量設為0.150%以下，以0.100%以下為佳。
(Ni：0.010%~0.200%)
藉由本發明人等可知Ni有助於提升磁通量密度。Ni含量小於0.010%時，未能得到充分之磁通量密度。因此，將Ni含量設為0.010%以上，以0.020%以上為佳。另一方面，Ni含量大於0.200%時，鐵損將增加。因此，將Ni含量設為0.200%以下，以0.100%以下為佳。
(C：0.0010%~0.0040%)
藉由本發明人等可知C有助於提升磁通量密度。C含量 小於0.0010%時，未能得到充分之磁通量密度。因此，將C含量設為0.0010%以上，以0.0020%以上為佳。若含有0.5%以上之Mn時，C含量大於0.0040%時，將大量形成Mn碳化物，鐵損增加。因此，將C含量設為0.0040%以下，以0.0030%以下為佳。
(N：0.0030%以下)
N並非必要元素，例如作為鋼中之雜質所含有。N可引發磁老化使鐵損增加。因此，以N含量越低越佳。如此之鐵損增加於N含量大於0.0030%時便為顯著。因此，將N含量設為0.0030%以下。為使N含量減少至小於0.0001%需要相當之成本。因此，亦可不使N含量減少至小於0.0001%。
(S：0.0020%以下)
S並非必要元素，例如作為鋼中之雜質所含有。S將形成微細析出物，使鐵損增加。因此，以S含量越低越佳。如此之鐵損增加於S含量大於0.0020%便為顯著。因此，將S含量設為0.0020%以下。為使S含量減少至小於0.0001%需要相當之成本。因此，亦可不使S含量減少至小於0.0001%。
(Ti：0.0030%以下)
Ti並非必要元素，例如作為鋼中之雜質所含有。Ti將形成微細析出物，使鐵損增加。因此，以Ti含量越低越佳。如此之鐵損增加於Ti含量大於0.0030%便為顯著。因此，將Ti含量設為0.0030%以下。為使Ti含量小於0.0001%需要相當之成本。因此，亦可不使Ti含量減少至小於0.0001%。
(Cu：0.0500%以下)
Cu並非必要元素，例如作為鋼中之雜質所含有。Cu有形成微細之硫化物使磁性劣化的疑慮。因此，以Cu含量越低越佳。如此之Cu硫化物的形成於Cu含量大於0.0500%便為顯著。因此，將Cu含量設為0.0500%以下。為使Cu含量減少至小於0.0001%需要相當之成本。因此，亦可不使Cu含量減少至小於0.0001%。
(Cr：0.0500%以下)
Cr並非必要元素，例如作為鋼中之雜質所含有。Cr有形成碳化物使磁性劣化的疑慮。因此，以Cr含量越低越佳。如此之Cr碳化物的形成於Cr含量大於0.0500%便為顯著。因此，將Cr含量設為0.0500%以下。為使Cr含量減少至小於0.0001%需要相當之成本。因此，亦可不使Cr含量減少至小於0.0001%。
(Mo：0.0500%以下)
Mo並非必要元素，例如作為鋼中之雜質所含有。Mo有形成碳化物使磁性劣化的疑慮。因此，以Mo含量越低越佳。如此之Mo碳化物的形成於Mo含量大於0.0500%便為顯著。因此，將Mo含量設為0.0500%以下。為使Mo含量減少至小於0.0001%需要相當之成本。因此，亦可不使Mo含量減少至小於0.0001%。
(Bi：0.0050%以下)
Bi並非必要元素，例如作為鋼中之雜質所含有。Bi有微細化Mn硫化物使磁性劣化的疑慮。因此，以Bi含量越低越佳。如此之Mn硫化物的微細化於Bi含量大於0.0050%便 為顯著。因此，將Bi含量設為0.0050%以下。為使Bi含量減少至小於0.0001%需要相當之成本。因此，亦可不使Bi含量減少至小於0.0001%。
(Pb：0.0050%以下)
Pb並非必要元素，例如作為鋼中之雜質所含有。Pb有微細化Mn硫化物使磁性劣化的疑慮。因此，以Pb含量越低越佳。如此之Mn硫化物的微細化於Pb含量大於0.0050%便為顯著。因此，將Pb含量設為0.0050%以下。為使Pb含量減少至小於0.0001%需要相當之成本。因此，亦可不使Pb含量減少至小於0.0001%。
(V：0.0050%以下)
V並非必要元素，例如作為鋼中之雜質所含有。V有形成碳化物或氮化物使磁性劣化的疑慮。因此，以V含量越低越佳。如此之V碳化物或氮化物的形成於V含量大於0.0050%便為顯著。因此，將V含量設為0.0050%以下。為使V含量減少至小於0.0001%需要相當之成本。因此，亦可不使V含量減少至小於0.0001%。
(B：0.0050%以下)
B並非必要元素，例如作為鋼中之雜質所含有。B有形成氮化物或包含之Fe析出物使磁性劣化的疑慮。因此，以B含量越低越佳。如此之氮化物或析出物的形成於B含量大於0.0050%便為顯著。因此，將B含量設為0.0050%以下。為使B含量減少至小於0.0001%需要相當之成本。因此，亦可不使B含量減少至小於0.0001%。
接著，說明本發明之實施形態之無方向性電磁鋼 板的厚度。本實施形態之無方向性電磁鋼板的厚度為0.15mm以上0.30mm以下。厚度大於0.30mm時，未能得到優異之高頻鐵損。因此，將厚度設為0.30mm以下。厚度小於0.15mm時，完工退火之退火產線的通板便為困難。因此，將厚度設為0.15mm以上。
接著，說明本發明之實施形態之無方向性電磁鋼 板的磁性。本實施形態之無方向性電磁鋼板具有以下磁性：於將厚度表示為t(mm)時，磁通量密度B50：「0.2×t+1.52」T以上、磁通量密度差△B50：0.08T以下、鐵損W10/50：0.95W/kg以下，且鐵損W10/400：「20×t+7.5」W/kg以下。
(磁通量密度B50：「0.2×t+1.52」T以上)
磁通量密度B50為5000A/m之磁場的磁通量密度。無方向性電磁鋼板之磁通量密度B50，使用軋延方向(以下，稱作「L方向」)之磁通量密度B50，與於軋延方向及板厚方向上垂直之方向(以下，稱作「C方向」)之磁通量密度B50的平均值。磁通量密度B50小於「0.2×t+1.52」T時，未能確保使用該無方向性電磁鋼板所製造之馬達具充分之馬達轉矩。裝載有如此之馬達的汽車，例如，油電混合車、電動汽車於發動時有障礙。因此，將磁通量密度B50設為「0.2×t+1.52」T以上。以磁通量密度B50越大越佳。
(磁通量密度差△B50：0.08T以下)
L方向與C方向之間的磁通量密度B50之差△B50大於0.08T時，異向性過剩，一體型馬達鐵芯未能得到優異之特 性。因此，將磁通量密度差△B50設為0.08T以下。
(鐵損W10/50：0.95W/kg以下)
鐵損W10/50為1.0T之磁通量密度、50Hz之頻率的鐵損。無方向性電磁鋼板之鐵損W10/50，使用L方向之鐵損W10/50與C方向之鐵損W10/50的平均值。鐵損W10/50大於0.95W/kg時，使用該無方向性電磁鋼板所製造之馬達鐵芯的能源損耗過大，將導致發熱量之增加及發電機體積的增加。因此，將鐵損W10/50設為0.95W/kg以下。以鐵損W10/50越小越佳。
(鐵損W10/400：「20×t+7.5」W/kg以下)
鐵損W10/400為1.0T之磁通量密度、400Hz之頻率的鐵損。無方向性電磁鋼板之鐵損W10/400，使用L方向之鐵損W10/400與C方向之鐵損W10/400的平均值。鐵損W10/400大於「20×t+7.5」W/kg時，使用該無方向性電磁鋼板所製造之馬達鐵芯的能源損耗過大，將導致發熱量之增加及發電機體積的增加。因此，將鐵損W10/400設為「20×t+7.5」W/kg以下。以鐵損W10/400越小越佳。
磁通量密度B50、鐵損W10/50、鐵損W10/400可藉由例如，JIS C 2550所規定之愛普斯坦(Epstein)試驗法、或JIS C 2556所規定之單板磁性試驗法(single sheet tester：SST)測量。
接著，說明本發明之實施形態之無方向性電磁鋼板所含的碳化物。本實施形態之無方向性電磁鋼板中，相對於結晶粒內析出之粒內碳化物及結晶粒界析出之粒界碳 化物的總數，粒內碳化物之數量比例為0.50以下。該比例大於0.50時，粒內碳化物過剩，鐵損變高。因此，將該比例設為0.50以下。粒內碳化物之數量及粒界碳化物之數量均可藉由掃描顯微鏡觀察來特定。
接著，說明實施形態之無方向性電磁鋼板之製造 方法。該製造方法中，進行熱軋延、熱軋板退火、冷軋延及完工退火等。
熱軋延中，例如，進行具有前述化學組成之扁胚 等鋼片的加熱(扁胚加熱)，並進行粗軋延及完工軋延。扁胚加熱之溫度，以設為1000℃以上1250℃以下為佳。藉由熱軋延所得之熱軋鋼板的厚度，以設為1.6mm以上2.6mm以下為佳。熱軋延後，進行熱軋鋼板之退火(熱軋板退火)。熱軋板退火後，進行熱軋鋼板之冷軋延，得到冷軋鋼板。冷軋延可僅進行1次，亦可間隔有中間退火地進行2次以上。
未進行中間退火時於熱軋板退火中、進行中間退火時於中間退火中，將熱軋鋼板於850℃~1100℃之第1溫度範圍內保持10秒鐘~120秒鐘，之後，於從850℃至600℃為止之溫度域以5℃/秒~50℃/秒之速度冷卻。未進行中間退火時熱軋板退火為第1退火之一例，進行中間退火時中間退火為第1退火之一例。保持之溫度(第1保持溫度)小於850℃時，結晶粒未能充分地粗大化，未能得充分之磁通量密度B50。因此，將第1保持溫度設為850℃以上，以950℃以上為佳。第1保持溫度大於1100℃時，韌性減少，之後之冷軋延中容易產生斷裂。因此，將第1保持溫度設為1100℃以下。保持 之時間(第1保持時間)小於10秒鐘時，結晶粒未能充分地粗大化，未能得到充分之磁通量密度B50。因此，將第1保持時間設為10秒鐘以上。第1保持時間大於120秒鐘時，韌性減少，之後之冷軋延中容易產生斷裂。因此，將第1保持時間設為120秒鐘以下。保持後之冷卻速度(第1冷卻速度)小於5℃/s時，未能得到充分之磁通量密度B50，鐵損W10/50及鐵損W10/400變高。因此，將第1冷卻速度設為5℃/s以上，以20℃/s以上為佳。第1冷卻速度大於50℃/s時，鋼板將大幅地變形，之後之冷軋延中容易產生斷裂。因此，將第1冷卻速度設為50℃/s以下。
冷軋延後，進行冷軋鋼板之完工退火。完工退火 為第2退火之一例。完工退火中，將冷軋鋼板於900℃~1100℃之第2溫度範圍內保持10秒鐘~240秒鐘，之後，於從900℃至300℃為止之溫度域以10℃/秒~40℃/秒之速度冷卻。保持之溫度(第2保持溫度)小於900℃時，結晶粒未能充分地粗大化，未能得到優異之磁性。因此，將第2保持溫度設為900℃以上，以950℃以上為佳。第2保持溫度大於1100℃時，結晶粒將過度地粗大化，高頻鐵損增加。因此，將第2保持溫度設為1100℃以下，以1050℃以下為佳。保持之時間(第2保持時間)小於10秒鐘時，結晶粒未能充分地粗大化，未能得到優異之磁性。因此，將第2保持時間設為10秒鐘以上，以15秒鐘以上為佳。第2保持時間大於240秒鐘時，結晶粒將過度地粗大化，高頻鐵損增加。因此，將第2保持時間設為240秒鐘以下，以200秒鐘以下為佳。保持後之冷卻速度 (第2冷卻速度)大於40℃/s時，相對於粒內碳化物及粒界碳化物之總數的粒內碳化物之數量比例將大於0.50，鐵損變高。因此，將第2冷卻速度設為40℃/s以下，以30℃/s以下為佳。第2冷卻速度小於10℃/s時，鐵損之減少效果達到飽和，生產性減少。因此，將第2冷卻速度設為10℃/s以下。
如此，可製造本實施形態之無方向性電磁鋼板。完工退火後，亦可藉由塗布及燒附形成絕緣被膜。
如此之本實施形態之無方向性電磁鋼板可使用於例如，馬達之鐵心，可充分地幫助降低空調機、冰箱、電動汽車及油電混合車等的能源消耗量。
以上，詳細地說明本發明之較佳實施形態，但本發明並未受該等例所限定。只要為本發明所屬技術領域中具通常知識者，於專利申請範圍記載之技術思想範疇內，所思及的各種變更例或修正例自然屬於本發明之技術範圍。
[實施例]
接著，一面例示實施例，一面具體地說明本發明之實施形態之無方向性電磁鋼板。以下所示之實施例僅為本發明之實施形態之無方向性電磁鋼板的一例，本發明之無方向性電磁鋼板並未受下述例所限定。
(第1試驗)
第1試驗中，使用真空熔解爐，製作以質量%計，含有：C：0.0022%、S：0.0012%、Ti：0.0015%、N：0.0018%、Sn：0.022%、P：0.016%、Ni：0.031%、及Cu：0.024%， 且剩餘部分由Si、Al、Mn、Fe及雜質所構成的鋼塊。於表1顯示各鋼塊中Si、Al及Mn的含量。
接著，將鋼塊於加熱爐中以1150℃加熱1小時， 自加熱爐取出，進行合計6道次之熱軋延，得到厚度2.0mm的熱軋鋼板。之後，於熱軋板退火中將熱軋鋼板於1000℃內保持60秒鐘。保持後之冷卻中從850℃至600℃為止的冷卻速度為25℃/s。接著，進行熱軋鋼板之冷軋延，得到厚度0.30mm之冷軋鋼板。然後，於完工退火中將冷軋鋼板於1000℃內保持20秒鐘。保持後之冷卻中從900℃至300℃為止的冷卻速度為15℃/s。之後，藉由塗布及燒附形成絕緣被膜。如此製造無方向性電磁鋼板。
此外，自各無方向性電磁鋼板製作6個55mm見方 之試料，以SST法測量各試料之L方向及C方向的鐵損W10/400、鐵損10/50及磁通量密度B50。算出各試料之L方向之鐵損W10/400與C方向之鐵損W10/400的平均值、L方向之鐵損W10/50與C方向之鐵損W10/50的平均值、L方向之磁通量密度B50與C方向之磁通量密度B50的平均值、及L方向之磁通量密度B50與C方向之磁通量密度B50的差△B50。使用該等平均值，算出各無方向性電磁鋼板的6個試料之鐵損W10/400的平均值、6個試料之鐵損W10/50的平均值、及6個試料之鐵損B50的平均值。算出各無方向性電磁鋼板的6個試料之L方向之磁通量密度B50的平均值、6個試料之C方向之磁通量密度B50的平均值、6個試料之磁通量密度差△B50的平均值。亦於表1顯示該等結果。表1中之底線顯示該 數值超出本發明之範圍。
對各無方向性電磁鋼板於面積0.25mm2之視野 內進行掃描顯微鏡觀察，求出相對於粒內碳化物及粒界碳化物之總數的粒內碳化物之數量比例，發現該比例於任一無方向性電磁鋼板中均為0.50以下。
如表1所示，試料No.1-2、No.1-4、No.1-6~No.1-9、 No.1-11、No.1-12、No.1-14及No.1-15中，化學組成於本發明之範圍內，可得良好之磁性。試料No.1-7~No.1-9、No.1-11、No.1-14及No.1-15中，Si含量及Mn含量於較佳範圍內，可得特別優異之磁性。
試料No.1-1中，因Si含量小於本發明範圍之下限， 故鐵損高。試料No.1-3中，因Al含量小於本發明範圍之下 限，故鐵損高。試料No.1-5中，因Mn含量小於本發明範圍之下限，故鐵損高。試料No.1-10中，因Mn含量大於本發明範圍之上限，故鐵損高。試料No.1-13中，因Al含量大於本發明範圍之上限，故商用頻率之鐵損高，磁通量密度差大。 試料No.1-16中，因Si含量大於本發明範圍之上限，故冷軋延中產生斷裂，未能測量磁性。
(第2試驗)
第2試驗中，使用真空溶解爐，製作以質量%計，含有：Si：3.2%、Al：0.80%、Mn：0.9%、C：0.0029%、S：0.0019%、Ti：0.0012%、N：0.0024%、Sb：0.010%、Sn：0.042%、P：0.025%、Ni：0.024%、及Cr：0.02%，且剩餘部分由Fe及雜質所構成的鋼塊。
接著，將鋼塊於加熱爐中以1100℃加熱1小時， 自加熱爐取出，進行合計6道次之熱軋延，得到厚度2.0mm的熱軋鋼板。之後，進行熱軋板退火。於表2顯示熱軋板退火之第1保持溫度T1、第1保持時間t1及第1冷卻速度R1。接著，進行熱軋鋼板之冷軋延，得到厚度0.25mm的冷軋鋼板。 然後，於完工退火中將冷軋鋼板於980℃內保持25秒鐘。保持後之冷卻中從900℃至300℃為止的冷卻速度為20℃/s。之後，藉由塗布及燒附形成絕緣被膜。如此製造無方向性電磁鋼板。
之後，與第1試驗相同地進行磁性之測量。亦於 表2顯示該結果。表2中之底線顯示該數值超出本發明之範圍。與第1試驗相同地，求出相對於粒內碳化物及粒界碳化 物之總數的粒內碳化物之數量比例，該比例於任一無方向性電磁鋼板中均為0.50以下。
如表2所示，試料No.2-3、No.2-5~No.2-9及 No.2-11中，第1退火條件於本發明之範圍內，可得優異之磁性。試料No.2-7~No.2-9及No.2-11中，第1保持溫度及第1冷卻速度於較佳之範圍，可得特別優異之磁性。
試料No.2-1中，因第1保持溫度T1小於本發明範 圍之下限，故鐵損高，磁通量密度低。試料No.2-2中，因第1保持時間t1小於本發明範圍之下限，故鐵損高，磁通量密度低。試料No.2-4中，因第1冷卻速度R1小於本發明範圍之下限，故鐵損高，磁通量密度低。試料No.2-10中，因第 1冷卻速度R1大於本發明範圍之上限，故鋼板將大幅地變形，冷軋延中產生斷裂，未能測量磁性。試料No.2-12中，因第1保持時間t1大於本發明範圍之上限，故韌性減少，冷軋延中產生斷裂，未能測量磁性。試料No.2-13中，因第1保持溫度T1大於本發明範圍之上限，故韌性減少，冷軋延中產生斷裂，未能測量磁性。
(第3試驗)
第3試驗中，使用真空溶解爐，製作以質量%計，含有：Si：3.4%、Al：0.80%、Mn：0.9%、C：0.0010%、S：0.0014%、Ti：0.0018%、N：0.0022%、Sb：0.022%、Sn：0.051%、P：0.018%、Ni：0.034%、Cr：0.03%、Cu：0.04%、Mo：0.01%、及B：0.0009%，且剩餘部分由Fe及雜質所構成的鋼塊。
接著，將鋼塊於加熱爐中以1170℃加熱1小時， 自加熱爐取出，進行合計6道次之熱軋延，得到厚度2.1mm的熱軋鋼板。之後，於熱軋板退火中將熱軋鋼板於980℃內保持50秒鐘。保持後之冷卻中從850℃至600℃為止的冷卻速度為29℃/s。接著，進行熱軋鋼板之冷軋延，得到厚度0.25mm之冷軋鋼板。然後，進行完工退火。於表3顯示完工退火之第2保持溫度T2、第2保持時間t2及第2冷卻速度R2。 之後，藉由塗布及燒附形成絕緣被膜。如此製造無方向性電磁鋼板。
此外，與第1試驗相同地進行磁性之測量，亦於 表3顯示相對於粒內碳化物及粒界碳化物之總數的粒內碳化物之數量比例。亦顯示該等結果。表3中之底線顯示該數 值超出本發明之範圍。
如表3所示，試料No.3-2、No.3-4~No.3-7及 No.3-10~No.3-16中，第2退火條件於本發明之範圍內，可得優異之磁性。試料No.3-5~No.3-7及No.3-11~No.3-13中，第2保持溫度、第2保持時間及第2冷卻速度於較佳之範圍，可得特別優異之磁性。
試料No.3-1中，因第2保持溫度T2小於本發明範 圍之下限，故鐵損高。試料No.3-3中，第2保持時間t2小於本發明範圍之下限，故鐵損高。試料No.3-8中，第2保持時間t2大於本發明範圍之上限，故高頻鐵損高。試料No.3-9中，第2冷卻速度R2大於本發明範圍之上限，故粒內碳化物 之比例高，鐵損高。試料No.3-17中，因第2保持溫度T2大於本發明範圍之上限，故高頻鐵損高。
(第4試驗)
第1試驗中，使用真空溶解爐，製作以質量%計，含有：Si：3.2%、Al：0.80%、Mn：1.0%、S：0.0010%、Ti：0.0012%、N：0.0020%、Sn：0.041%、及Cu：0.022%，剩餘部分由P、Ni、C、Fe及雜質所構成的鋼塊。於表4顯示各鋼塊之P、Ni、C含量。
接著，將鋼塊於加熱爐中以1140℃加熱1小時， 自加熱爐取出，進行合計6道次之熱軋延，得到厚度2.0mm的熱軋鋼板。之後，於熱軋板退火中將熱軋鋼板於880℃下保持40秒鐘。保持後之冷卻中從850℃至600℃為止的冷卻速度為29℃/s。接著，進行熱軋鋼板之冷軋延，得到厚度0.30mm的冷軋鋼板。然後，於完工退火中將冷軋鋼板於1000℃內保持12秒鐘。保持後之冷卻中從900℃至300℃為止的冷卻速度為25℃/s。之後，藉由塗布及燒附形成絕緣被膜。如此製造無方向性電磁鋼板。
之後，與第1試驗相同地進行磁性測量。亦於表4顯示該結果。表4中之底線顯示該數值超出本發明之範圍。與第1試驗相同地，求出相對於粒內碳化物及粒界碳化物之總數的粒內碳化物之數量比例，該比例於任一無方向性電磁鋼板中均為0.50以下。
[表4]
如表4所示，試料No.4-2~No.4-9中，化學組成於 本發明之範圍內，可得優異之磁性。試料No.4-6~No.4-8中，P含量、Ni含量及C含量於較佳之範圍，可得特別優異之磁性。
試料No.4-1中，因P含量、Ni含量及C含量小於本 發明範圍之下限，故磁通量密度低。試料No.4-10及No.4-11中，P含量、Ni含量及C含量大於本發明範圍之上限，故鐵損高。
(第5試驗)
第5試驗中，使用真空溶解爐，製作以質量%計，含有：Si：3.3%、Al：0.80%、Mn：1.1%、C：0.0012%、S：0.0018%、Ti：0.0015%、N：0.0024%、Sb：0.004%、Sn：0.058%、P：0.015%、Ni：0.018%、Cr：0.005%、及Cu：0.010%，且剩餘部分由Fe及雜質所構成的鋼塊。
接著，將鋼塊於加熱爐中以1160℃加熱1小時， 自加熱爐取出，進行合計6道次之熱軋延，得到厚度2.0mm 的熱軋鋼板。之後，於熱軋板退火中將熱軋鋼板於1000℃內保持60秒鐘。保持後之冷卻中從850℃至600℃的冷卻速度為28℃/s。接著，進行熱軋鋼板之冷軋延，得到厚度0.15mm的冷軋鋼板。然後，進行完工退火。於表5顯示完工退火之第2保持溫度T2、第2保持時間t2及第2冷卻速度R2。 之後，藉由塗布及燒附形成絕緣被膜。如此製造無方向性電磁鋼板。
之後，與第1試驗相同地進行磁性之測量。亦於 表5顯示該結果。表5中之底線顯示該數值超出本發明之範圍。與第1試驗相同地，求出相對於粒內碳化物及粒界碳化物之總數的粒內碳化物之數量比例，該比例於任一無方向性電磁鋼板中均為0.50以下。
如表5所示，試料No.5-2、No.5-4~No.5-7及 No.5-9~No.5-11中，第2退火條件於本發明之範圍內，可得優異之磁性。試料No.5-4~No.5-7、No.5-9及No.5-10中，第2保持溫度、第2保持時間及第2冷卻速度於較佳之範圍，可得特別優異之磁性。
試料No.5-1中，因第2保持溫度T2小於本發明範 圍之下限，故鐵損高，磁通量密度低。試料No.5-3中，第2保持時間t2小於本發明範圍之下限，故鐵損高。試料No.5-8中，因第2保持時間t2大於本發明範圍之上限，故鐵損高，通量密度高。試料No.5-12中，因第2保持溫度T2大於本發明範圍之上限，故鐵損高，磁通量密度高。
產業上之可利用性
本發明可使用於無方向性電磁鋼板之製造產業及無方向性電磁鋼板之利用產業。

Claims (8)

  1. 一種無方向性電磁鋼板，特徵在於具有以下所示之化學組成：以質量%計，Si：3.0%~3.6%、Al：0.50%~1.25%、Mn：0.5%~1.5%、Sb、Sn或該等兩者：將Sb含量表示為[Sb]、Sn含量表示為[Sn]時，[Sb]+[Sn]/2為0.0025%~0.05%、P：0.010%~0.150%、Ni：0.010%~0.200%、C：0.0010%~0.0040%、N：0.0030%以下、S：0.0020%以下、Ti：0.0030%以下、Cu：0.0500%以下、Cr：0.0500%以下、Mo：0.0500%以下、Bi：0.0050%以下、Pb：0.0050%以下、V：0.0050%以下、B：0.0050%以下，且剩餘部分：Fe及雜質；厚度為0.15mm~0.30mm； 並具有以下所示之磁性：將厚度表示為t(mm)時，磁通量密度B50：「0.2×t+1.52」T以上；磁通量密度差△B50：0.08T以下；鐵損W10/50：0.95W/kg以下，且鐵損W10/400：「20×t+7.5」W/kg以下；相對於結晶粒內析出之粒內碳化物及結晶粒界析出之粒界碳化物的總數，前述粒內碳化物之數量比例為0.50以下。
  2. 如請求項1之無方向性電磁鋼板，其中前述化學組成滿足：P：0.015%~0.100%、Ni：0.020%~0.100%、或C：0.0020%~0.0030%、或該等之任意組合。
  3. 一種無方向性電磁鋼板之製造方法，係用以製造如請求項1之無方向性電磁鋼板的方法，其具有下述步驟：進行鋼片之熱軋延，得到熱軋鋼板的步驟、進行前述熱軋鋼板之冷軋延，得到冷軋鋼板的步驟、於前述冷軋延結束前進行前述熱軋鋼板之第1退火的步驟、及進行前述冷軋鋼板之第2退火的步驟；進行前述第1退火的步驟，具有：將前述熱軋鋼板於850℃~1100℃之第1溫度範 圍內保持10秒鐘~120秒鐘的步驟、及之後，於從850℃至600℃為止之溫度域以5℃/秒~50℃/秒之速度冷卻的步驟；進行前述第2退火的步驟，具有：將前述冷軋鋼板於900℃~1100℃之第2溫度範圍內保持10秒鐘~240秒鐘的步驟、及之後，於從900℃至300℃為止之溫度域以10℃/秒~40℃/秒之速度冷卻的步驟；前述鋼片具有以下所示之化學組成：以質量%計，Si：3.0%~3.6%、Al：0.50%~1.25%、Mn：0.5%~1.5%、Sb、Sn或該等兩者：將Sb含量表示為[Sb]、Sn含量表示為[Sn]時，[Sb]+[Sn]/2為0.0025%~0.05%、P：0.010%~0.150%、Ni：0.010%~0.200%、C：0.0010%~0.0040%、N：0.0030%以下、S：0.0020%以下、Ti：0.0030%以下、Cu：0.0500%以下、Cr：0.0500%以下、Mo：0.0500%以下、Bi：0.0050%以下、 Pb：0.0050%以下、V：0.0050%以下、B：0.0050%以下，且剩餘部分：Fe及雜質。
  4. 如請求項3之無方向性電磁鋼板之製造方法，其中前述第1退火為於前述冷軋延之前進行熱軋板退火。
  5. 如請求項3之無方向性電磁鋼板之製造方法，其具有於前述冷軋延之前進行熱軋板退火的步驟；前述第1退火為於前述冷軋延之間進行中間退火。
  6. 如請求項3至5中任一項之無方向性電磁鋼板之製造方法，其中前述化學組成滿足：P：0.015%~0.100%、Ni：0.020%~0.100%、或C：0.0020%~0.0030%、或該等之任意組合。
  7. 如請求項3至5中任一項之無方向性電磁鋼板之製造方法，其中前述冷軋鋼板之厚度為0.15mm~0.30mm。
  8. 如請求項6之無方向性電磁鋼板之製造方法，其中前述冷軋鋼板之厚度為0.15mm~0.30mm。
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