TWI706044B - 無方向性電磁鋼板及其製造方法 - Google Patents

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尾田善彦
大久保智幸
田中孝明
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Abstract

對以質量%計含有C：0.0050%以下、Si：2.8%～6.5%、Mn：0.05%～2.0%、P：0.10%以下、S：0.0050%以下、Al：0.3%～2.0%、N：0.0050%以下、Zn：0.0005%～0.0050%的板坯進行熱軋、熱軋板退火、冷軋、最終退火而製造無方向性電磁鋼板時，藉由將所述熱軋板退火時的露點設為0℃～70℃、將所述最終退火時的環境的含氮量設為30 vol%以下且將露點設為-20℃以下，並且藉由將總板厚中以AlN形式存在的氮量相對於自鋼板的單側表面至板厚1/20的層中以AlN形式存在的氮量之比設為5.0以上，而在不導致磁通密度的降低及生產性的降低的情況下獲得高磁通密度-高頻低鐵損的無方向性電磁鋼板。

Description

無方向性電磁鋼板及其製造方法
本發明是有關於一種無方向性電磁鋼板及其製造方法，具體而言是有關於一種高頻範圍中的鐵損低的無方向性電磁鋼板及其製造方法。
近年來，出於對全球暖化等環境的考慮，要求減少CO2 排放量及節能化，於汽車領域中，正在進行將發動機與馬達併用的混合動力電動汽車（hybrid electric vehicle，HEV）、僅由電動馬達驅動的電動汽車（electric vehicle，EV）及燃料電池車（fuel cell electric vehicle，FCEV）等的開發。關於所述HEV、EV及FCEV等中所使用的馬達，為了實現馬達效率的高效率化，一般是以有利於高速旋轉的高頻範圍來驅動。所述馬達的鐵芯材料中多使用無方向性電磁鋼板，為了達成馬達的高效率化，對於所述鋼板，強烈要求高頻範圍中的低鐵損化。
無方向性電磁鋼板先前主要藉由添加矽（Si）或鋁（Al）等合金元素來提高固有電阻、或者使板厚變薄來降低渦流損失，從而實現低鐵損化。但是，合金元素的大量添加即使可達成低鐵損化，亦會導致飽和磁通密度的降低。磁通密度的降低會導致馬達的銅損增加，因此會導致馬達效率的降低。另外，板厚的降低需要使熱軋鋼板的板厚變薄，或者提高冷軋壓下率，因此亦存在導致生產性降低的問題。因此，若能夠開發出不會降低磁通密度、或者不會導致生產性降低的高磁通密度-高頻低鐵損的無方向性電磁鋼板，則認為會大大有助於電氣設備的高效率化。
作為於高頻範圍獲得低鐵損的無方向性電磁鋼板的技術，例如於專利文獻1中揭示有藉由添加鉻（Cr）而提高鋼的固有電阻，達成高頻範圍中的低鐵損的方法。 [現有技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開平11-343544號公報
[發明所欲解決之課題] 然而，由於Cr是使飽和磁通密度降低的元素，因此於專利文獻1所揭示的技術中，不能兼具高磁通密度與高頻低鐵損，無法充分滿足近來對無方向性電磁鋼板的要求。
本發明是鑒於現有技術存在的所述問題點而完成，其目的在於提供一種不會導致磁通密度的降低及生產率的降低的高磁通密度-高頻低鐵損的無方向性電磁鋼板，並且提出其有利的製造方法。
[解決課題之手段] 為解決所述課題，發明者等人著眼於表面狀態對無方向性電磁鋼板的磁特性造成的影響，反覆進行深入研究。結果發現，藉由將鋼中所含的鋅（Zn）的含量控制在規定的範圍內，並將最終退火後的鋼板表層中的鋼中氮量與總厚度中的鋼中氮量控制在規定的範圍內，能夠在不導致磁通密度的降低的情況下降低鐵損，從而開發出本發明。
基於所述見解的本發明為一種無方向性電磁鋼板，具有如下的成分組成，即，含有碳（C）：0.0050質量%以下、矽（Si）：2.8質量%～6.5質量%、錳（Mn）：0.05質量%～2.0質量%、磷（P）：0.10質量%以下、硫（S）：0.0050質量%以下、鋁（Al）：0.3質量%～2.0質量%、氮（N）：0.0050質量%以下、鋅（Zn）：0.0005質量%～0.0050質量%、鈦（Ti）：0.0030質量%以下、鈮（Nb）：0.0030質量%以下及氧（O）：0.0050質量%以下，且剩餘部分包含鐵（Fe）及不可避免的雜質，所述無方向性電磁鋼板的特徵在於，當將鋼板的板厚設為t（mm）、將自鋼板的單側表面至板厚1/20的層中以AlN形式存在的氮濃度設為N1 （質量%）、將總板厚中以AlN形式存在的氮濃度設為N2 （質量%）時，所述t、N1 及N2 滿足下述（1）式： （t×N2 ）/{（t/10）×N1 }≧5.0      …（1）
本發明的無方向性電磁鋼板的特徵在於，除了所述成分組成以外，進而含有選自錫（Sn）：0.005質量%～0.20質量%及銻（Sb）：0.005質量%～0.20質量%中的一種或兩種。
本發明的無方向性電磁鋼板的特徵在於，除了所述成分組成以外，進而含有下述A群組及B群組中的至少一群組的成分。 記 ･A群組：合計為0.0005質量%～0.020質量%的選自鈣（Ca）、鎂（Mg）及稀土金屬（Rare Earth Metal，REM）中的一種或兩種以上 ･B群組：合計為0.01質量%～1.0質量%的選自銅（Cu）、鎳（Ni）及鉻（Cr）中的一種或兩種以上
另外，本發明的無方向性電磁鋼板的特徵在於，板厚為0.30 mm以下。
另外，本發明提出一種無方向性電磁鋼板的製造方法，其中對具有如以上任一項所述的成分組成的鋼坯進行熱軋、熱軋板退火、一次的冷軋或隔著中間退火的兩次以上的冷軋而製成最終板厚後，實施最終退火，所述無方向性電磁鋼板的製造方法的特徵在於，將所述熱軋板退火時的加熱帶及均熱帶的露點控制在0℃～70℃的範圍內，並且將所述最終退火時的環境設為選自氮、氫及稀有氣體中的一種氣體或兩種以上的混合氣體，且將所述環境的含氮量設為30 vol%（體積%）以下，將露點設為-20℃以下。
本發明的無方向性電磁鋼板的製造方法的特徵在於，將所述最終板厚設為0.30 mm以下。
[發明的效果] 根據本發明，能夠在不導致磁通密度的降低的情況下實現高頻範圍中的鐵損降低，因此可較佳地用作混合動力電動汽車或電動汽車、高速發電機、空氣調節器壓縮機、清掃機、機床等的馬達芯用材料。
首先，對成為開發本發明的契機的實驗進行說明。 ＜實驗1＞ 將含有C：0.0025質量%、Si：3.3質量%、Mn：0.6質量%、P：0.01質量%、S：0.0022質量%、Al：0.9質量%、N：0.0019質量%、Ti：0.0011質量%、Nb：0.0009質量%及O：0.0024質量%，進而在0.0001質量%～0.01質量%的範圍內發生各種變化地含有Zn，且剩餘部分具有Fe及不可避免的雜質的鋼，於真空爐中熔煉，鑄造成鋼塊後，熱軋成板厚2.0 mm的熱軋板，進行950℃×30秒（加熱帶、均熱帶的露點：55℃）的熱軋板退火並進行酸洗後，冷軋成最終板厚0.25 mm的冷軋板，於以vol%比計H2 ：N2 =30：70、露點：-55℃的環境下實施1025℃×10秒的最終退火。
自以所述方式獲得的最終退火板的軋製方向（L方向）及寬度方向（C方向），切出寬30 mm×長180 mm的試驗片，利用愛普斯坦（Epstein）試驗來測定（L+C）方向的高頻鐵損W10/400 。圖1表示所述測定的結果，在Zn為0.0005質量%～0.0050質量%的範圍內可見鐵損的降低。
為了調查該因Zn的微量添加所引起的鐵損降低的原因，利用掃描式電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope，SEM）來觀察最終退火後的鋼板的軋製方向剖面，結果，於觀察到鐵損的增加的鋼板中，在鋼板表層、具體而言自鋼板的單側表面至板厚1/20的深度的層中可見微細的AlN的析出，推測藉由該微細的氮化物而鐵損增加。
因此，對於該最終退火板，藉由電解提取來分析自鋼板的單側表面至板厚1/20的層中以AlN形式存在的N的濃度N1 （質量%）及鋼板總厚度中以AlN形式存在的N的濃度N2 （質量%）。結果可知：由下述（1）式： （t×N2 ）/{（t/10）×N1 }≧5.0                           …（1） 所表示的、鋼板總厚度中形成AlN的氮量相對於自鋼板的單側表面至板厚1/20的層（表層）中形成AlN的氮量之比與鐵損特性有很強的相關性。圖2表示總板厚中形成AlN的氮量相對於所述表層中形成AlN的氮量之比（所述（1）式的左邊）與鐵損W10/400 之間的關係，可知所述比為5.0以上時鐵損大幅降低，而且可知，所述比為5.0以上的鋼板均為Zn的含量處於0.0005質量%～0.0050質量%的範圍內。
根據所述實驗結果可認為，添加有微量的Zn的鋼板中可見鐵損降低的原因在於，最終退火時於鋼板表層形成鋅的氧化皮膜，抑制了氮向鋼板中的侵入（氮化）。
＜實驗2＞ 接下來，調查熱軋板退火時的露點對磁特性帶來的影響。 將為如下的成分組成，即，含有C：0.0021質量%、Si：3.7質量%、Mn：0.4質量%、P：0.01質量%、S：0.0016質量%、Al：0.6質量%、N：0.0022質量%、Zn：0.0028質量%、Ti：0.0014質量%、Nb：0.0010質量%及O：0.0025質量%，且剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質的鋼，於真空爐中熔煉，鑄造成鋼塊後，熱軋成板厚1.8 mm的熱軋板，實施900℃×30秒的熱壓板退火。此時，使熱軋板退火時（加熱帶、均熱帶）的露點在-30℃至70℃的範圍內發生各種變化。其後，對所述熱軋板退火後的鋼板進行酸洗，並冷軋成最終板厚0.20 mm的冷軋板，於以vol%比計H2 ：N2 =50：50、露點：-55℃的環境下實施1000℃×10秒的最終退火。
繼而，自所述最終退火後的鋼板的軋製方向（L方向）及寬度方向（C方向），切出寬30 mm×長180 mm的試驗片，利用愛普斯坦試驗來測定（L+C）方向的磁特性。將結果示於圖3中，可知藉由將熱壓板退火時的露點設為0℃以上，可獲得優異的鐵損特性。
＜實驗3＞ 接下來，調查最終退火時的氮分壓對磁特性帶來的影響。 將含有C：0.0028質量%、Si：3.6質量%、Mn：0.4質量%、P：0.01質量%、S：0.0018質量%、Al：1.2質量%、N：0.0021質量%、Zn：0.0025質量%、Ti：0.0013質量%、Nb：0.0009質量%及O：0.0024質量%，且剩餘部分具有Fe及不可避免的雜質的鋼，於真空爐中熔煉，鑄造成鋼塊後，熱軋成板厚1.8 mm的熱軋板，實施920℃×30秒的熱壓板退火（加熱帶、均熱帶的露點：65℃）並進行酸洗後，冷軋成最終板厚0.27 mm的冷軋板，實施1020℃×10秒的最終退火。此時，將最終退火時的環境設為氫與氮的混合氣體（露點-55℃），使混合環境中的氮分壓在0 vol%～100 vol%的範圍內發生各種變化。
繼而，自所述最終退火後的鋼板的軋製方向（L方向）及寬度方向（C方向），切出寬30 mm×長180 mm的試驗片，利用愛普斯坦試驗來測定（L+C）方向的磁特性。將所述結果示於圖4中，可知藉由將最終退火時的氮分壓降低至30 vol%以下，可獲得優異的鐵損特性。 本發明是對所述＜實驗1＞～＜實驗3＞的結果進一步加以研究而完成。
接下來，說明對本發明的無方向性電磁鋼板的成分組成加以限定的理由。 C：0.0050質量%以下 製品板中所含的C是引起磁時效，形成碳化物並析出，使鐵損特性劣化的有害元素。因此，將原材料中所含的C限制為0.0050質量%以下。較佳為0.0040質量%以下。再者，C的下限並無特別規定，就抑制精鍊步驟中的脫碳成本的觀點而言，較佳為設為0.0001質量%左右。
Si：2.8質量%～6.5質量% Si具有提高鋼的固有電阻、降低鐵損的效果。另外，由於具有藉由固溶強化而提高鋼的強度的效果，因此含有2.8質量%以上。另一方面，若超過6.5質量%，則難以軋製，因此上限設為6.5質量%。較佳為3.0質量%～6.0質量%的範圍。
Mn：0.05質量%～2.0質量% Mn與Si同樣，是對於提高鋼的固有電阻及強度而言有用的元素。另外，由於亦為形成硫化物而改善熱脆性的元素，故含有0.05質量%以上。另一方面，超過2.0質量%的添加會引起板坯（slab）裂紋等，使煉鋼中的操作性惡化，因此上限設為2.0質量%。較佳為0.1質量%～1.5質量%的範圍。
P：0.10質量%以下 P是提高固有電阻、降低渦流損失的效果大的元素，因此可適當添加。但是，P的過度添加會導致冷軋性的惡化，故上限設為0.10質量%。較佳為0.05質量%以下。
S：0.0050質量%以下 S成為硫化物而形成析出物或夾雜物，使製造性（熱軋性）或製品板的磁特性降低，故越少越佳。因此，於本發明中將S的上限設為0.0050質量%。較佳為0.0030質量%以下。
Al：0.3質量%～2.0質量% Al與Si同樣具有提高鋼的固有電阻、降低鐵損的效果。但是，若超過2.0質量%，則鋼脆化，變得難以軋製，因此上限設為2.0質量%。另一方面，若Al小於0.3質量%，則會形成微細的氮化物並析出，反而會使鐵損特性惡化，因此下限設為0.3質量%。較佳為0.4質量%～1.5質量%的範圍。
N：0.0050質量%以下 N是形成氮化物而使磁特性劣化的有害元素，因此限制為0.0050質量%以下。較佳為0.0040質量%以下。
Zn：0.0005質量%～0.0050質量% 如所述＜實驗3＞中所說明般，Zn具有抑制最終退火時的氮化的效果，因此添加0.0005質量%以上。另一方面，若添加超過0.0050質量%，則會形成硫化物，反而會使鐵損增加，因此限制為0.0050質量%以下。較佳為0.001質量%～0.004質量%的範圍。
再者，Zn是蒸汽壓高的元素，因此通常是不混入鋼中的元素，但於精煉步驟中以溫度調整等為目的而在脫酸後的熔融鋼中添加廢料（scrap）時有時會混入。因此，為了將Zn的含量控制在適當範圍內，重要的是嚴格選擇所使用的原料及廢料。
Ti：0.0030質量%以下、Nb：0.0030質量%以下 Ti及Nb是形成微細的碳氮化物並析出，使鐵損增加的有害元素。尤其是若超過0.0030質量%，則所述不良影響變得顯著，因此將各自的上限設為0.0030質量%。較佳為分別為0.0020質量%以下。
O：0.0050質量%以下 O是形成氧化物而使磁特性劣化的有害元素，因此限制為0.0050質量%以下。較佳為0.0040質量%以下。
本發明的無方向性電磁鋼板中，除所述成分之外的剩餘部分為Fe及不可避免的雜質，除了所述成分以外，亦可根據要求特性而含有以下的成分。 Sn：0.005質量%～0.20質量%、Sb：0.005質量%～0.20質量% Sn及Sb具有改善再結晶織構、改善磁通密度或鐵損的效果。為了獲得所述效果，需要添加0.005質量%以上。但是，即使添加超過0.20質量%，所述效果亦飽和。因此，於添加Sn及Sb的情況下，較佳為分別設為0.005質量%～0.20質量%的範圍。
Ca、Mg及REM：合計為0.0005質量%～0.020質量% Ca、Mg及REM（稀土金屬：Rare Earth Metal）形成穩定的硫化物，具有改善晶粒成長性的效果。為了獲得所述效果，需要添加合計為0.0005質量%以上的Ca、Mg及REM。但是，即使添加超過0.020質量%，所述效果亦會飽和。因此，於添加Ca、Mg及REM的情況下，較佳為設為合計為0.0005質量%～0.020質量%的範圍。
Cu、Ni及Cr：合計為0.01質量%～1.0質量% Cu、Ni及Cr具有提高鋼的固有電阻、降低鐵損、並且提高鋼的強度的效果。為了獲得所述效果，需要添加合計為0.01質量%以上的Cu、Ni及Cr。但是，超過1.0質量%的添加會導致原料成本的上升。因此，於添加Cu、Ni及Cr的情況下，較佳為設為合計為0.01質量%～1.0質量%的範圍。更佳為0.1質量%～0.5質量%的範圍。
接下來，對本發明的無方向性電磁鋼板的製造方法進行說明。 本發明的無方向性電磁鋼板可藉由包括如下的一系列步驟的製造方法來製造：製造具有以上所述的成分組成的鋼原材料（板坯），將該板坯熱軋成熱軋板，並實施熱軋板退火後，藉由一次或隔著中間退火的兩次以上的冷軋而製成最終板厚的冷軋板，實施最終退火。以下進行具體說明。
首先，本發明的無方向性電磁鋼板的製造中使用的鋼坯，可藉由使用轉爐或電爐、真空除氣裝置等的通常公知的精煉製程，對具有所述適合於本發明的成分組成的鋼進行熔製，並藉由常法的連續鑄造法或鑄塊-分塊軋製法而進行製造。再者，亦可藉由直接鑄造法而製造100 mm以下的厚度的薄鑄片。
繼而，所述鋼坯藉由通常公知的方法而熱軋成熱軋板。此時，所述鋼坯通常於加熱爐中再加熱至規定的溫度後供於熱軋，但亦可在鑄造後，不進行再加熱而直接供於熱軋。另外，於薄鑄片的情況下，可進行熱軋，亦可省略熱軋而直接進入至以後的步驟。
繼熱軋之後的熱軋板退火較佳為將均熱溫度設為800℃～1100℃的範圍。若小於800℃，則熱軋板退火的效果小，無法獲得充分的磁特性改善效果，另一方面，若超過1100℃，則晶粒粗大化，助長冷軋時的脆性破壞（板斷裂），或者於製造成本上不利。另外，就確保生產性的觀點而言，均熱時間較佳為設為3分鐘以下。更佳為均熱溫度為850℃～1000℃，均熱時間為1分鐘以下。
再者，熱軋板退火中的加熱帶及均熱帶的露點需要設為0℃以上且70℃以下。其原因在於：若露點小於0℃，則容易將退火時生成的表面的氧化層於酸洗時除去，因此於最終退火時容易氮化，成為鐵損增加的原因；另一方面，若露點超過70℃，則鋼板表面的氧化過度進行，退火時生成的鏽皮（scale）難以除去，藉此酸洗負荷增大，阻礙生產性。
所述熱軋板退火後的鋼板繼而藉由一次的冷軋或隔著中間退火的兩次以上的冷軋而製成最終板厚的冷軋板。就獲得鐵損降低效果的觀點而言，冷軋的最終板厚（製品板厚）較佳為設為0.30 mm以下。
繼而，對所述冷軋板實施最終退火，根據需要塗佈絕緣被膜而製成製品板。就使結晶粒徑粗大化而降低鐵損的觀點而言，所述最終退火的均熱條件較佳為設為900℃～1200℃×1秒～120秒的範圍。更佳為1000℃～1100℃×5秒～60秒的範圍。
此處，於所述最終退火中重要的是，為了抑制自鋼板表面的滲氮、降低鋼板表層中以AlN形式存在的氮量，需要將環境及露點控制在適當範圍內。具體而言，就抑制退火時的氮化的觀點而言，最終退火的環境氣體需要為選自N2 、H2 及稀有氣體中的一種或兩種以上的混合氣體，並且所述環境氣體中的N2 的含量需要為30 vol%以下。例如，較佳為設為以vol%比計H2 ：N2 =80：20的環境。較佳的氮分壓為50 vol%以下。另外，就防止鋼板表面的氧化的觀點而言，露點需要設為-20℃以下。較佳的露點為-40℃以下。 [實施例]
將具有表1-1、表1-2所示的各種成分組成的鋼坯於1120℃下加熱30分鐘後，熱軋成板厚1.8 mm的熱軋板。繼而，於表2-1、表2-2所示的條件下對所述熱軋板實施熱軋板退火並進行酸洗後，冷軋成同樣為表2-1、表2-2所示的最終板厚的冷軋板，於同樣為表2-1、表2-2所示的條件下實施最終退火，製成製品板。 自以所述方式獲得的製品板選取樣品，自軋製方向（L方向）及寬度方向（C方向）切出寬30 mm×長180 mm的試驗片，利用愛普斯坦試驗來測定（L+C）方向的鐵損W10/400 。另外，自所述樣品選取試驗片，進行電解提取分析，分析自鋼板的單側表面至板厚1/20的深度中以AlN形式存在的氮濃度N1 （質量%）、總板厚中以AlN形式存在的氮濃度N2 （質量%），並求出自鋼板的單側表面至板厚1/20的深度中的氮量與總板厚中的氮量之比（（t×N2 ）/{（t/10）×N1 }）。
將所述結果一併記於表2-1、表2-2中。由該結果可知，使用具有適合於本發明的成分組成的鋼原材料（板坯），於適合於本發明的條件下製造的鋼板均具有優異的鐵損特性。
[表1-1]
鋼 No. 化   學   成   分  （質量%） 備註
C Si Mn P S Al N Zn Ti Nb O Sn Sb Ca、Mg、REM Cu、Ni、Cr
1 0.0025 3.6 0.4 0.01 0.0018 0.8 0.0027 0.0021 0.0011 0.0009 0.0024 0.04 - - - 發明鋼
2 0.0025 3.6 0.4 0.01 0.0018 0.8 0.0027 0.0021 0.0011 0.0009 0.0024 0.04 - - - 發明鋼
3 0.0025 3.6 0.4 0.01 0.0018 0.8 0.0027 0.0021 0.0011 0.0009 0.0024 0.04 - - - 發明鋼
4 0.0025 3.6 0.4 0.01 0.0018 0.8 0.0027 0.0021 0.0011 0.0009 0.0024 0.04 - - - 發明鋼
5 0.0025 3.6 0.4 0.01 0.0018 0.8 0.0027 0.0003 0.0011 0.0009 0.0024 0.04 - - - 比較鋼
6 0.0025 3.8 0.5 0.01 0.0019 0.6 0.0024 0.0029 0.0013 0.0011 0.0025 - - - - 發明鋼
7 0.0025 3.8 0.5 0.01 0.0019 0.6 0.0024 0.0029 0.0013 0.0011 0.0025 - - - - 發明鋼
8 0.0025 3.8 0.5 0.01 0.0019 0.6 0.0024 0.0029 0.0013 0.0011 0.0025 - - - - 發明鋼
9 0.0025 3.8 0.5 0.01 0.0019 0.6 0.0024 0.0029 0.0013 0.0011 0.0025 - - - - 發明鋼
10 0.0025 3.8 0.5 0.01 0.0019 0.6 0.0024 0.0029 0.0013 0.0011 0.0025 - - - - 發明鋼
11 0.0025 3.8 0.5 0.01 0.0019 0.6 0.0024 0.0029 0.0013 0.0011 0.0025 - - - - 發明鋼
12 0.0028 3.2 0.8 0.01 0.0024 1.2 0.0019 0.0024 0.0008 0.0012 0.0021 0.03 - - - 發明鋼
13 0.0028 3.2 0.8 0.01 0.0024 1.8 0.0020 0.0024 0.0008 0.0012 0.0021 0.03 - - - 發明鋼
14 0.0029 3.5 2.5 0.01 0.0024 0.5 0.0028 0.0021 0.0008 0.0011 0.0021 - - - - 比較鋼
15 0.0025 3.3 0.1 0.01 0.0024 2.5 0.0021 0.0015 0.0008 0.0011 0.0021 - - - - 比較鋼
16 0.0019 4.2 0.3 0.01 0.0015 0.3 0.0027 0.0026 0.0014 0.0012 0.0019 - 0.01 - - 發明鋼
17 0.0019 5.6 0.3 0.01 0.0015 0.3 0.0027 0.0027 0.0014 0.0012 0.0019 - - - - 發明鋼
18 0.0022 7.2 0.2 0.01 0.0024 0.3 0.0028 0.0038 0.0008 0.0011 0.0021 - - - - 比較鋼
19 0.0021 4.0 0.4 0.01 0.0026 0.6 0.0024 0.0032 0.0011 0.0013 0.0028 0.03 - - - 發明鋼
20 0.0021 4.1 0.4 0.01 0.0026 0.6 0.0024 0.0032 0.0011 0.0013 0.0028 0.03 - - - 發明鋼
21 0.0026 3.2 0.1 0.25 0.0026 1.5 0.0024 0.0025 0.0011 0.0013 0.0028 0.06 - - - 比較鋼
22 0.0024 3.4 1.2 0.01 0.0019 0.9 0.0021 0.0024 0.0016 0.0014 0.0027 0.03 - - - 發明鋼
23 0.0024 3.3 1.8 0.01 0.0019 0.7 0.0021 0.0024 0.0016 0.0014 0.0027 0.03 - - - 發明鋼
24 0.0018 3.5 0.2 0.01 0.0015 0.9 0.0021 0.0021 0.0012 0.0009 0.0027 - 0.05 - - 發明鋼
[表1-2]
鋼 No. 化   學   成   分  （質量%） 備註
C Si Mn P S Al N Zn Ti Nb O Sn Sb Ca、Mg、REM Cu、Ni、Cr
25 0.0017 3.6 0.5 0.01 0.0024 0.8 0.0021 0.0027 0.0016 0.0014 0.0027 - - Ca：0.0034 - 發明鋼
26 0.0017 3.6 0.5 0.01 0.0026 0.8 0.0021 0.0027 0.0016 0.0014 0.0027 - - Mg：0.0025 - 發明鋼
27 0.0017 3.6 0.5 0.01 0.0027 0.8 0.0021 0.0027 0.0016 0.0014 0.0027 - - REM：0.0072 - 發明鋼
28 0.0025 3.3 0.6 0.01 0.0059 0.9 0.0026 0.0019 0.0018 0.0013 0.0029 0.04 - - - 比較鋼
29 0.0025 3.8 0.2 0.01 0.0015 0.5 0.0026 0.0021 0.0041 0.0013 0.0029 0.04 - - - 比較鋼
30 0.0025 3.8 0.2 0.01 0.0015 0.5 0.0026 0.0021 0.0007 0.0038 0.0029 0.04 - - - 比較鋼
31 0.0025 3.8 0.2 0.01 0.0015 0.5 0.0026 0.0021 0.0007 0.0011 0.0064 0.04 - - - 比較鋼
32 0.0025 3.8 0.2 0.01 0.0015 0.5 0.0065 0.0021 0.0007 0.0011 0.0021 0.04 - - - 比較鋼
33 0.0021 4.1 0.5 0.01 0.0023 0.7 0.0022 0.0024 0.0012 0.0013 0.0023 0.03 - - - 發明鋼
34 0.0021 4.1 0.5 0.01 0.0023 0.7 0.0022 0.0024 0.0012 0.0013 0.0023 0.03 - - - 發明鋼
35 0.0021 4.1 0.5 0.01 0.0023 0.7 0.0022 0.0024 0.0012 0.0013 0.0023 0.03 - - - 發明鋼
36 0.0026 3.4 0.9 0.01 0.0026 1.4 0.0023 0.0019 0.0018 0.0012 0.0021 0.03 - - - 發明鋼
37 0.0026 3.4 0.9 0.01 0.0026 1.4 0.0023 0.0019 0.0018 0.0012 0.0021 0.03 - - - 發明鋼
38 0.0026 3.4 0.9 0.01 0.0026 1.4 0.0023 0.0019 0.0018 0.0012 0.0021 0.03 - - - 發明鋼
39 0.0025 3.7 0.8 0.01 0.0021 0.8 0.0031 0.0021 0.0013 0.0013 0.0032 0.03 - Ca：0.0029 - 發明鋼
40 0.0021 3.5 0.9 0.01 0.0017 0.6 0.0023 0.0019 0.0011 0.0009 0.0019 0.04 - - Cu：0.3 發明鋼
41 0.0021 3.3 0.9 0.01 0.0017 1.2 0.0023 0.0019 0.0012 0.0009 0.0019 0.03 - - Ni：0.2 發明鋼
42 0.0021 3.4 0.6 0.01 0.0017 1.0 0.0024 0.0019 0.0018 0.0009 0.0019 0.03 - - Cr：0.5 發明鋼
43 0.0021 3.6 0.5 0.01 0.0017 0.9 0.0025 0.0019 0.0013 0.0009 0.0019 0.03 - - Cu：0.2、Cr：0.3 發明鋼
44 0.0025 3.7 0.6 0.01 0.0015 0.8 0.0025 0.0019 0.0011 0.0009 0.0019 0.03 - - Cu：0.2、Ni：0.1 發明鋼
45 0.0026 3.1 1.2 0.01 0.0023 1.2 0.0023 0.0019 0.0011 0.0009 0.0019 0.03 - - Ni：0.1、Cr：0.4 發明鋼
46 0.0022 3.1 0.9 0.01 0.0017 1.5 0.0023 0.0019 0.0011 0.0013 0.0019 0.03 - - Cu：0.1、Ni：0.1、Cr：0.2 發明鋼
47 0.0021 3.4 1.2 0.008 0.0017 0.9 0.0023 0.0019 0.0012 0.0013 0.0019 0.03 - - - 發明鋼
48 0.0021 3.6 0.5 0.01 0.0017 0.8 0.0023 0.0021 0.0018 0.0013 0.0019 0.03 - - Cu：0.02、Ni：0.03 發明鋼
49 0.0021 3.7 0.5 0.01 0.0017 0.5 0.0023 0.0024 0.0013 0.0012 0.0019 0.03 - - Ni：0.05、Cr：0.05 發明鋼
50 0.0021 3.6 0.5 0.01 0.0017 0.9 0.0025 0.0019 0.0013 0.0009 0.0019 0.03 - - Cu：0.4、Cr：0.4 發明鋼
[表2-1]
鋼 No. 熱軋板退火條件 最終 板厚 （mm） 最終退火條件 最終退火後的N 鐵損 W10/400 （W/kg） 備註
溫度 （℃） 時間 （秒） 露點 （℃） 溫度 （℃） 時間 （秒） 環境 （vol%） 露點 （℃） 1/20層 （質量%） 總板厚 （質量%） （1）式左邊 *1
1 940 30 60 0.25 1020 10 N2 ：H2 =20：80 -55 0.0032 0.0026 8.1 11.4 發明例
2 940 30 60 0.30 1020 10 N2 ：H2 =20：80 -55 0.0029 0.0027 9.3 12.9 發明例
3 940 30 50 0.20 1000 10 N2 ：H2 =20：80 -55 0.0035 0.0028 8.0 10.2 發明例
4 940 30 50 0.15 1000 10 N2 ：H2 =20：80 -55 0.0037 0.0029 7.8 9.0 發明例
5 940 30 50 0.25 1000 10 N2 ：H2 =20：80 -55 0.0061 0.0029 4.8 13.5 比較例
6 950 30 45 0.25 1020 10 N2 =100 -50 0.0082 0.0031 3.8 14.2 比較例
7 950 30 45 0.25 1000 10 H2 =100 -50 0.0024 0.0024 10.0 11.2 發明例
8 950 30 45 0.20 1025 10 Ar=100 -50 0.0024 0.0024 10.0 9.9 發明例
9 950 30 45 0.25 1025 10 H2 =100 -5 0.0071 0.0029 4.1 13.8 比較例
10 950 30 -10 0.25 1025 10 H2 =100 -50 0.0068 0.0029 4.3 13.7 比較例
11 950 30 50 0.25 1025 10 H2 ：Ar=20：80 -60 0.0024 0.0024 10.0 11.1 發明例
12 980 30 50 0.27 1000 10 H2 ：Ar=20：80 -50 0.0019 0.0019 10.0 12.5 發明例
13 960 30 50 0.25 1000 10 H2 ：Ar=20：80 -50 0.0020 0.0020 10.0 11.5 發明例
14 - - - - - - - - - - - - 比較例
15 - - - - - - - - - - - - 比較例
16 890 30 50 0.25 1000 10 H2 =100 -45 0.0027 0.0027 10.0 10.5 發明例
17 870 30 50 0.25 1000 20 H2 =100 -45 0.0027 0.0027 10.0 9.7 發明例
18 - - - - - - - - - - - - 比較例
19 910 30 60 0.30 1000 10 N2 ：H2 =10：90 -50 0.0026 0.0024 9.2 12.2 發明例
20 910 30 60 0.20 1000 10 N2 ：H2 =10：90 -50 0.0026 0.0024 9.2 9.4 發明例
21 - - - - - - - - - - - - 比較例
22 960 30 60 0.25 1000 10 N2 ：H2 =20：80 -55 0.0024 0.0021 8.8 11.2 發明例
23 940 30 60 0.25 1000 10 N2 ：H2 =20：80 -55 0.0025 0.0022 8.8 11.0 發明例
24 970 30 40 0.27 1050 10 N2 ：H2 =10：90 -58 0.0025 0.0022 8.8 11.7 發明例
*1：（1）式左邊＝（t×N2 ）/{（t/10）×N1 }≧5.0 註：No.14、No.15及No.18產生板坯破裂，無法形成製品。另外，No.21藉由冷軋而產生板斷裂，無法形成製品。
[表2-2]
鋼 No. 熱軋板退火條件 最終 板厚 （mm） 最終退火條件 最終退火後的N 鐵損 W10/400 （W/kg） 備註
溫度 （℃） 時間 （秒） 露點 （℃） 溫度 （℃） 時間 （秒） 環境 （vol%） 露點 （℃） 1/20層 （質量%） 總板厚 （質量%） （1）式左邊 *1
25 950 30 30 0.25 1000 10 N2 ：H2 =10：90 -60 0.0023 0.0021 9.1 10.9 發明例
26 950 30 30 0.25 1000 10 N2 ：H2 =10：90 -60 0.0023 0.0021 9.1 10.9 發明例
27 950 30 30 0.25 1000 10 N2 ：H2 =10：90 -60 0.0023 0.0021 9.1 10.9 發明例
28 950 30 50 0.25 1000 10 N2 ：H2 =20：80 -50 0.0027 0.0026 9.6 14.1 比較例
29 950 30 50 0.25 1000 10 N2 ：H2 =20：80 -50 0.0031 0.0027 8.7 15.3 比較例
30 950 30 50 0.25 1000 10 N2 ：H2 =20：80 -50 0.0035 0.0027 7.7 14.9 比較例
31 950 30 50 0.25 1000 10 N2 ：H2 =20：80 -50 0.0036 0.0027 7.5 14.6 比較例
32 950 30 50 0.25 1000 10 N2 ：H2 =20：80 -50 0.0081 0.0027 3.3 16.2 比較例
33 920 30 60 0.20 1020 10 Ar=100 -54 0.0022 0.0022 10.0 9.3 發明例
34 920 30 60 0.25 1020 10 H2 ：Ar=20：80 -54 0.0025 0.0022 8.8 10.5 發明例
35 920 30 60 0.30 1050 10 N2 ：H2 =20：80 -54 0.0024 0.0022 9.2 11.9 發明例
36 900 30 60 0.15 1000 10 N2 ：H2 =20：80 -59 0.0026 0.0022 8.5 8.8 發明例
37 900 30 60 0.20 1000 10 Ar=100 -60 0.0023 0.0023 10.0 9.5 發明例
38 900 30 60 0.25 1000 10 N2 ：H2 =10：90 -55 0.0024 0.0023 9.6 10.7 發明例
39 950 30 60 0.25 1025 10 H2 ：Ar=10：90 -55 0.0031 0.0031 10.0 10.9 發明例
40 950 30 65 0.25 1025 10 Ar=100 -55 0.0029 0.0024 8.3 10.4 發明例
41 950 30 65 0.25 1025 10 H2 ：Ar=20：80 -50 0.0031 0.0024 7.7 10.3 發明例
42 950 30 65 0.25 1025 10 H2 ：Ar=20：80 -50 0.0030 0.0024 8.0 10.4 發明例
43 950 30 65 0.25 1025 10 H2 ：Ar=20：80 -50 0.0034 0.0025 7.4 10.3 發明例
44 950 30 65 0.25 1025 10 H2 ：Ar=20：80 -50 0.0032 0.0025 7.8 10.2 發明例
45 950 30 65 0.25 1025 10 Ar=100 -50 0.0033 0.0026 7.9 10.4 發明例
46 950 30 65 0.25 1025 10 Ar=100 -50 0.0032 0.0023 7.2 10.4 發明例
47 950 30 65 0.25 1025 10 H2 =100 -50 0.0032 0.0023 7.2 10.3 發明例
48 950 30 65 0.25 1025 10 H2 =100 -50 0.0032 0.0023 7.2 10.4 發明例
49 950 30 65 0.25 1025 10 H2 ：Ar=20：80 -50 0.0032 0.0023 7.2 10.5 發明例
50 950 30 65 0.25 1025 10 H2 ：Ar=20：80 -50 0.0034 0.0025 7.4 10.9 發明例
*1：（1）式左邊＝（t×N2 ）/{（t/10）×N1 }≧5.0
無
圖1是表示Zn含量對高頻鐵損造成的影響的曲線圖。 圖2是表示總厚度中以AlN形式存在的氮量相對於表層中以AlN形式存在的氮量之比對高頻鐵損造成的影響的曲線圖。 圖3是表示熱軋板退火時的露點對高頻鐵損造成的影響的曲線圖。 圖4是表示最終退火時的氮分壓對高頻鐵損造成的影響的曲線圖。

Claims (7)

  1. 一種無方向性電磁鋼板，其具有如下的成分組成，即，含有碳：0.0050質量%以下、矽：2.8質量%~6.5質量%、錳：0.05質量%~2.0質量%、磷：0.10質量%以下、硫：0.0050質量%以下、鋁：0.3質量%~2.0質量%、氮：0.0050質量%以下、鋅：0.0005質量%~0.0050質量%、鈦：0.0030質量%以下、鈮：0.0030質量%以下及氧：0.0050質量%以下，且剩餘部分包含鐵及不可避免的雜質，所述無方向性電磁鋼板的特徵在於：當將鋼板的板厚設為t(mm)、將自鋼板的單側表面至板厚1/20的層中以AlN形式存在的氮濃度設為N1(質量%)、將總板厚中以AlN形式存在的氮濃度設為N2(質量%)時，所述t、N1及N2滿足下述(1)式：(t×N2)/{(t/10)×N1}≧5.0 ...(1)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的無方向性電磁鋼板，其中除了所述成分組成以外，進而含有選自錫：0.005質量%~0.20質量%及銻：0.005質量%~0.20質量%中的一種或兩種。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的無方向性電磁鋼板，其中除了所述成分組成以外，進而含有下述A群組及下述B群組中的至少一群組的成分：．A群組：合計為0.0005質量%~0.020質量%的選自鈣、鎂及稀土金屬中的一種或兩種以上．B群組：合計為0.01質量%~1.0質量%的選自銅、鎳及鉻 中的一種或兩種以上。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的無方向性電磁鋼板，其中板厚為0.30mm以下。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的無方向性電磁鋼板，其中板厚為0.30mm以下。
  6. 一種無方向性電磁鋼板的製造方法，其中對具有如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的無方向性電磁鋼板的成分組成的鋼坯進行熱軋、熱軋板退火、一次的冷軋或隔著中間退火的兩次以上的冷軋而製成最終板厚後，實施最終退火，所述無方向性電磁鋼板的製造方法的特徵在於：將所述熱軋板退火時的加熱帶及均熱帶的露點控制在0℃~70℃的範圍內，並且將所述最終退火時的環境設為選自氮、氫及稀有氣體中的一種氣體或兩種以上的混合氣體，且將所述環境的含氮量設為30體積%以下，將露點設為-20℃以下。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的無方向性電磁鋼板的製造方法，其中將所述最終板厚設為0.30mm以下。
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