TWI588265B - 電磁鋼片製造方法 - Google Patents

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李欣怡
蕭一清
蔡明欽
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中國鋼鐵股份有限公司
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電磁鋼片製造方法
本發明是有關於一種金屬片的製造方法，且特別是有關於一種電磁鋼片製造方法。
近年來大型高轉速馬達和永磁無刷馬達的需求量已有明顯擴增的趨勢，而電磁鋼片產品的特性要求也需隨之變化與增進。對於中大型又高轉速的馬達而言，使用鋼材的機械強度已成為極需加強的重點，如此才可避免因離心力過大而造成馬達的斷裂。
由於上述的需求，電磁鋼片未來發展方向為：低鐵損、高磁通、高強度及薄尺寸。高強度電磁鋼片強度可能需為一般產品之兩倍，但仍維持低鐵損的高頻特性，可用於極高轉速馬達。未來開發的電磁鋼片，厚度越薄，其高頻率鐵損越低，且可保有適當磁通密度。
因此，本案之申請人針對上述需求提出高強度電磁鋼片的製作方法。
因此，本發明之一態樣是提供一種高強度電磁鋼片製造方法，藉以生產厚度越薄、鐵損越低且可保有適當磁通密度的電磁鋼片。
根據本發明之上述態樣，提出一種電磁鋼片製造方法，其包含將冷軋後的鋼片以2~10℃/秒的升溫速度加熱至700~880℃範圍的持溫溫度，並在持溫溫度維持30~120秒，接著以1~10℃/秒的降溫速度冷卻鋼片。
依據本發明之一實施例，該電磁鋼片包含化學元素的重量百分率為Si 3.2%、Mn 1%以及P 0.02~0.08%，剩餘部份為鐵及不可避免的雜質。
依據本發明之一實施例，該冷軋係將該鋼片從厚度2.3mm的冷軋至厚度0.35mm。
依據本發明之一實施例，更包含在冷軋前將鋼胚再加熱至1000~1200℃後，進行熱軋，完成熱軋後的溫度為800~1000℃，鋼胚熱軋成鋼片後盤捲的存放溫度為650~750℃。
依據本發明之一實施例，更包含在熱軋後進行熱軋退火，製程參數包含以退火溫度850~1100℃維持50~300秒。
應用本發明之電磁鋼片製造方法，其經由煉鋼、連鑄、熱軋及熱軋退火製程，而後進行冷軋，並施加冷軋後的最終退火。冷軋後的最終退火製程將鋼片以2~10℃ /秒的升溫速度加熱至700~880℃範圍的持溫溫度，並在持溫溫度維持30~120秒，接著以1~10℃/秒的降溫速度冷卻鋼片，可獲得降伏強度大幅的提升，最佳磁性之鐵損值、高頻鐵損值及磁通量。
[圖1]係繪示本發明之實施例1、2與比較例之硬度與退火溫度的比較關係圖。
[圖2]係繪示本發明之實施例1、2與比較例之降伏強度與退火溫度的比較關係圖。
[圖3]係繪示本發明之實施例1、2與比較例之磁通量與退火溫度的比較關係圖。
[圖4]係繪示本發明之實施例1、2與比較例之鐵損值與退火溫度的比較關係圖。
[圖5]係繪示本發明之實施例1、2與比較例之高頻鐵損值與退火溫度的比較關係圖。
為生產厚度越薄、鐵損越低且可保有適當磁通密度的電磁鋼片，本發明透過價格較為低廉的Si、Mn、P元素固溶強化，再搭配調整最終退火溫度至顯微組織發展到回復及再結晶階段，藉由固溶強化與組織細化的雙重複合機構來達到電磁鋼片強化及兼顧磁性的目的。
本發明電磁鋼片之Si、Mn、P元素的化學元素的重量百分率為Si 3.2%、Mn 1%以及P 0.02~0.08%，剩餘部份為鐵及不可避免的雜質，且將冷軋後的最終退火製程將鋼片以2~10℃/秒的升溫速度加熱至700~880℃範圍的持溫溫度，並在該持溫溫度維持30~120秒，接著以1~10℃/秒的降溫速度冷卻鋼片，可獲得強度(降伏強度)最高約200MPa的提升，最佳磁性之鐵損值(W15/50)能小於等於4W/kg；高頻鐵損值(W10/400)能小於等於25W/kg；磁通量(B50)不至於降低許多，接近於1.65T。
上述的冷軋係將鋼片從厚度2.3mm的冷軋至厚度0.35mm(裁減率84.8%)。
本發明之電磁鋼片係採取成分為Si 3.2%、Mn 1%以及P 0.02~0.08%的合金成分，經由煉鋼、連鑄、熱軋及熱軋退火製程，而後從度厚度2.3mm的冷軋至厚度0.35mm(裁減率84.8%)，並施加冷軋後的最終退火。
上述的熱軋係將鋼胚再加熱至1000~1200℃後，進行熱軋，完成熱軋後的溫度為800~1000℃，鋼胚熱軋成鋼片後盤捲的存放溫度為650~750℃。
上述熱軋後進行的熱軋退火，製程參數包含以退火溫度850~1100℃維持50~300秒。以下將藉實施1、2與比較例各種參數的比較，藉以說明本發明之電磁鋼片的產品性能提昇。
實施1為成分：Si 3.2wt%、Mn 1wt%、P 0.02wt%的合金成分，經由煉鋼、連鑄、熱軋及熱軋退火製程， 而後從度厚度2.3mm的冷軋至厚度0.35mm(裁減率84.8%)，並施加冷軋後的最終退火。其中熱軋係以鋼胚再加熱至溫度1100℃、完軋溫度900℃、盤捲溫度650℃。熱軋退火製程係加熱至920℃且維持100秒。冷軋後的最終退火係以升溫速率5℃/秒、持溫溫度800℃、持溫時間60秒、降溫速率5℃/秒。
實施2為成分：Si 3.2wt%、Mn 1wt%、P 0.08wt%的合金成分，經由煉鋼、連鑄、熱軋及熱軋退火製程，而後從度厚度2.3mm的冷軋至厚度0.35mm(裁減率84.8%)，並施加冷軋後的最終退火。其中熱軋係以鋼胚再加熱至溫度1050℃、完軋溫度850℃、盤捲溫度600℃。熱軋退火製程係加熱至950℃且維持100秒。冷軋後的最終退火係以升溫速率8℃/秒、持溫溫度800℃、持溫時間60秒、降溫速率8℃/秒。
比較例之為成分：Si 3.2wt%、Mn 0.2wt%、P 0.02wt%的合金成分，經由煉鋼、連鑄、熱軋及熱軋退火製程，而後從度厚度2.3mm的冷軋至厚度0.35mm(裁減率84.8%)，並施加冷軋後的最終退火。其中熱軋係以鋼胚再加熱至溫度1050℃、完軋溫度850℃、盤捲溫度580℃。熱軋退火製程係加熱至950℃且維持100秒。冷軋後的最終退火係以升溫速率8℃/秒、持溫溫度880℃、持溫時間60秒、降溫速率8℃/秒。比較例於退火溫度880℃時獲得降伏強度為480MPa。
請參照圖1，其係繪示本發明之實施例1、2與 比較例之硬度與退火溫度的比較關係圖。本發明除了藉由添加高量的Si、Mn、P元素進行固溶強化外，亦配合控制冷軋後的最終退火溫度，以晶粒細化的方式強化鋼材。為了解冷軋板材於退火後之再結晶行為與其對應機械性質，並獲取理想的退火溫度範圍。先取不同成分之冷軋板材於500至980℃退火60秒，並量測其硬度值。從圖1中可以看到實施例1、2與比較例的鋼材在500~600℃時處於回復狀態，約在650℃產生再結晶，並且接近750℃時完成再結晶。超過750℃後，因硬度值緩步下降，顯示晶粒逐漸成長，直到900℃後硬度值趨於平緩。圖1也可看出隨著固溶量增加，整體曲線往右偏移，顯示再結晶行為隨著固溶量增加而稍被延遲。由於本發明的目的為提高產品的降伏強度，但高頻鐵損值(W10/400)亦不可太高，故退火溫度不宜太低，以免材料內部留有大量的回復組織，影響磁性。但退火溫度也不宜過高，避免造成晶粒粗大，強度不足。因此，退火溫度將選取接近再結晶完成溫度的範圍(即700~880℃)，進行以下磁性、機械性質等分析。
請參照圖2~5，實施1之電磁鋼片於退火溫度800℃時獲得降伏強度600MPa(高出比較例之電磁鋼片約120MPa)；鐵損值(W15/50)等於6.2W/kg；高頻鐵損值(W10/400)等於33W/kg；磁通量(B50)大於1.64T。實施2之電磁鋼片於退火溫度800℃時獲得降伏強度625MPa(高出比較例之電磁鋼片約145MPa)；鐵損值(W15/50)等於5.9W/kg；高頻鐵損值(W10/400)等於33.2W/kg；磁通量 (B50)大於1.65T。
應用本發明之電磁鋼片製造方法，其經由煉鋼、連鑄、熱軋及熱軋退火製程，而後進行冷軋，並施加冷軋後的最終退火。冷軋後的最終退火製程將鋼片以2~10℃/秒的升溫速度加熱至700~880℃範圍的持溫溫度，並在持溫溫度維持30~120秒，接著以1~10℃/秒的降溫速度冷卻鋼片，可獲得降伏強度大幅的提升，最佳磁性之鐵損值、高頻鐵損值及磁通量。
雖然本發明已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (3)

  1. 一種電磁鋼片製造方法，包含：將一鋼胚熱軋成一鋼片後，進行熱軋退火，其中該鋼片包含化學元素的重量百分率為Si 3.2%、Mn 1%以及P 0.02~0.08%，剩餘部份為鐵及不可避免的雜質，該鋼胚熱軋成鋼片後盤捲的存放溫度為650~750℃，且該熱軋退火之製程參數包含以退火溫度850~1100℃維持50~100秒；對該鋼片進行冷軋；將冷軋後的最終退火製程將鋼片以2~10℃/秒的升溫速度加熱至700~880℃範圍的持溫溫度，並在該持溫溫度維持30~120秒，接著以1~10℃/秒的降溫速度冷卻該鋼片。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電磁鋼片製造方法，其中該冷軋係將該鋼片從厚度2.3mm的冷軋至厚度0.35mm。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電磁鋼片製造方法，更包含在該熱軋前進行：將鋼胚再加熱至1000~1200℃後，進行該熱軋，完成該熱軋後的溫度為800~1000℃。
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