TWI753651B - 無方向性電磁鋼板 - Google Patents

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TWI753651B TW109139787A TW109139787A TWI753651B TW I753651 B TWI753651 B TW I753651B TW 109139787 A TW109139787 A TW 109139787A TW 109139787 A TW109139787 A TW 109139787A TW I753651 B TWI753651 B TW I753651B
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藤村浩志
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Abstract

本發明提供一種無方向性電磁鋼板，其具有以下化學組成：以質量%計含有：C：0.010%以下、Si：1.50%~4.00%、sol.Al：0.0001%~1.0%、S：0.010%以下、N：0.010%以下、選自於由Mn、Ni、Co、Pt、Pb、Cu及Au所構成群組中之1種或複數種：總計2.50%~5.00%，且剩餘部分由Fe及不純物所構成；該無方向性電磁鋼板之金屬組織之再結晶率為1%~99%，且板厚為0.50mm以下，並且在800℃下退火2小時後測出磁通密度B50時，相對於軋延方向為45°方向之磁通密度B50為1.75T以上。

Description

無方向性電磁鋼板
本發明關於無方向性電磁鋼板。 本案係依據已於2019年11月15日於日本提申之日本特願2019-206709號、以及於2019年11月15日於日本提申之日本特願2019-206813號主張優先權，並於此援引其內容。
無方向性電磁鋼板例如係用於馬達之鐵芯，對於無方向性電磁鋼板，係要求在平行於其板面之所有方向的平均(以下，有時稱為「板面內之全周平均(全方向平均)」)上具優異磁特性、例如低鐵損及高磁通密度。截至目前雖已提出各種技術，但仍難以在板面內之全方向上獲得充分之磁特性。例如，會有即使在板面內之某個特定方向上可獲得充分之磁特性，但在其他方向上仍無法獲得充分之磁特性的情況。
譬如，專利文獻3中係以提升磁特性為其目的，且揭示有利用相變態來使{100}晶粒發達之技術。然而，在該方法中，如專利文獻3之實施例所示地必須將熱軋延後之板厚加厚成4mm左右。該厚度會有難以捲取熱軋延後之熱軋延鋼板、在酸洗步驟中之捲取或生產線操作變得困難之課題。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特許第4029430號公報 專利文獻2：日本專利特許第6319465號公報 專利文獻3：日本專利特開2017-193731號公報
發明欲解決之課題 有鑑於前述問題點，本發明之目的在於提供可在全周平均(全方向平均)上獲得優異磁特性之無方向性電磁鋼板。
用以解決課題之手段 (1)本發明一態樣之無方向性電磁鋼板，其特徵在於： 具有以下化學組成： 以質量%計含有： C：0.010%以下、 Si：1.50%~4.00%、 sol.Al：0.0001%~1.0%、 S：0.010%以下、 N：0.010%以下、 選自於由Mn、Ni、Co、Pt、Pb、Cu及Au所構成群組中之1種或複數種：總計2.50%~5.00%、 Sn：0.000%~0.400%、 Sb：0.000%~0.400%、 P：0.000%~0.400%及 選自於由Mg、Ca、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn及Cd所構成群組中之1種或複數種：總計0.0000%~0.0100%， 令Mn含量(質量%)為[Mn]、Ni含量(質量%)為[Ni]、Co含量(質量%)為[Co]、Pt含量(質量%)為[Pt]、Pb含量(質量%)為[Pb]、Cu含量(質量%)為[Cu]、Au含量(質量%)為[Au]、Si含量(質量%)為[Si]及sol.Al含量(質量%)為[sol.Al]，此時滿足以下(1)式， 且剩餘部分由Fe及不純物所構成； 該無方向性電磁鋼板之金屬組織之再結晶率為1%~99%，且板厚為0.50mm以下；並且 在800℃下退火2小時後測出磁通密度B50時，相對於軋延方向為45°方向之磁通密度B50為1.75T以上。 ([Mn]+[Ni]+[Co]+[Pt]+[Pb]+[Cu]+[Au])-([Si]+[sol.Al])＞0%…(1)
(2)如上述(1)之無方向性電磁鋼板在800℃下退火2小時後，令軋延方向之磁通密度B50的值為B50L、從軋延方向傾斜45°之方向之磁通密度B50的值為B50D1、從軋延方向傾斜90°之方向之磁通密度B50的值為B50C、從軋延方向傾斜135°之方向之磁通密度B50的值為B50D2，此時亦可滿足以下(2)式。 (B50D1+B50D2)/2＞(B50L+B50C)/2…(2) (3)如上述(2)之無方向性電磁鋼板亦可滿足以下(3)式。 (B50D1+B50D2)/2＞1.1×(B50L+B50C)/2…(3) (4)如上述(1)至(3)中任一項之無方向性電磁鋼板以質量%計，亦可含有選自於由以下所構成群組中之1種或複數種： Sn：0.020%~0.400%、 Sb：0.020%~0.400%及 P：0.020%~0.400%。 (5)如上述(1)至(4)中任一項之無方向性電磁鋼板以質量%計，亦可含有選自於由Mg、Ca、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn及Cd所構成群組中之1種或複數種：總計0.0005%~0.0100%。 (6)如上述(1)至(5)中任一項之無方向性電磁鋼板在前述金屬組織中，再結晶率亦可為50%~99%。 (7)如上述(1)至(6)中任一項之無方向性電磁鋼板在前述金屬組織中，再結晶率亦可為80%~99%。
發明效果 根據本發明，可提供可在全周平均(全方向平均)上獲得優異磁特性之無方向性電磁鋼板。
用以實施發明之形態 本案發明人等為解決上述課題而致力進行了研討。其結果，明白重要作法係設定為適當化學組成、厚度及再結晶率。並且還明白要製造如上述之無方向性電磁鋼板，重要作法係以α-γ變態系的化學組成為前提，透過於熱軋延時從沃斯田鐵變態成肥粒鐵來使結晶組織微細化，並且將冷軋延設為預定軋縮率，將中間退火的溫度控制在預定範圍內，使其發生鼓脹再結晶(以下稱之為脹大)，從而使通常不易發達之{100}晶粒變得容易發達。
本案發明人等根據所述知識見解進一步再三致力研討，結果思及本發明。
以下，詳細說明本發明實施形態。另，本說明書中，使用「~」來表示之數值範圍意指包含「~」之前後記載的數值作為下限值及上限值之範圍。又，以下實施形態之各要素當然可分別加以組合。
首先，說明本發明實施形態之無方向性電磁鋼板及其製造方法中所用之鋼材之化學組成。在以下說明中，無方向性電磁鋼板或鋼材所含之各元素的含量單位「%」，只要無特別說明則意指「質量%」。又，無方向性電磁鋼板之化學組成係顯示令排除皮膜等之母材為100%時的含量。
本實施形態之無方向性電磁鋼板及鋼材具有會產生肥粒鐵-沃斯田鐵變態(以下稱為α-γ變態)之化學組成，該化學組成含有：C：0.010%以下、Si：1.50%~4.00%、sol.Al：0.0001%~1.0%、S：0.010%以下、N：0.010%以下、選自於由Mn、Ni、Co、Pt、Pb、Cu及Au所構成群組中之1種或複數種：總計2.50%~5.00%、Sn：0.000%~0.400%、Sb：0.000%~0.400%、P：0.000%~0.400%及選自於由Mg、Ca、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn及Cd所構成群組中之1種或複數種：總計0.0000%~0.0100%，且剩餘部分由Fe及不純物所構成。
本實施形態之無方向性電磁鋼板及鋼材之Mn、Ni、Co、Pt、Pb、Cu、Au、Si及sol.Al之含量更滿足後述之預定條件。且不純物可例示礦石或廢料等原材料所包含者、於製造步驟中所包含者。
(C：0.010%以下) C會提高鐵損或引起磁老化。因此，C含量越低越好。上述現象在C含量大於0.010%時十分顯著。故，C含量設為0.010%以下。減低C含量也有助於均勻提升板面內之全方向上的磁特性。又，C含量之下限雖無特別限定，但基於精煉時脫碳處理的成本，宜設為0.0005%以上。
(Si：1.50%~4.00%) Si會增大電阻，減少渦電流損耗而減低鐵損，或者會增大降伏比而提升對鐵芯之衝孔加工性。Si含量低於1.50%時，無法充分獲得該等作用效果。因此，Si含量設為1.50%以上。另一方面，Si含量大於4.00%時，會有磁通密度降低、因硬度過度上升而使衝孔加工性降低、或者冷軋延變得困難的情況。因此，Si含量設為4.00%以下。
(sol. Al：0.0001%~1.0%) sol.Al會增大電阻，減少渦電流損耗而減低鐵損。sol.Al也有助於提升磁通密度B50相對於飽和磁通密度之相對大小。sol.Al含量低於0.0001%時，無法充分獲得該等作用效果。並且，Al還具有在製鋼中促進脫硫的效果。因此，sol.Al含量設為0.0001%以上。另一方面，sol.Al含量大於1.0%時，會有磁通密度降低、或者使降伏比降低而使衝孔加工性降低的情況。因此，sol.Al含量設為1.0%以下。
在此，所謂磁通密度B50係5000A/m之磁場中的磁通密度。
(S：0.010%以下) S並非必要元素，且例如係作為不純物被含有於鋼中。S會因微細MnS的析出，而阻礙退火中之再結晶及晶粒的成長。因此，S含量越低越好。由所述阻礙再結晶及晶粒成長所造成之鐵損增加及磁通密度降低的情形，在S含量大於0.010%時十分顯著。因此，S含量設為0.010%以下。又，S含量之下限雖無特別限定，但基於精煉時脫硫處理之成本，宜設為0.0003%以上。
(N：0.010%以下) N係與C同樣會使磁特性劣化，故N含量越低越好。因此，N含量設為0.010%以下。又，N含量之下限雖無特別限定，但基於精煉時脫氮處理之成本，宜設為0.0010%以上。
(選自於由Mn、Ni、Co、Pt、Pb、Cu及Au所構成群組中之1種或複數種：總計2.50%~5.00%) 由於Mn、Ni、Co、Pt、Pb、Cu及Au在用以產生α-γ變態上係必要元素，因此必須含有總計2.50%以上之該等元素中之至少1種或複數種。另外，該等元素之含量從提高電阻且降低鐵損的觀點來看，較佳係使該等元素中之至少1種或複數種總計大於2.50%。另一方面，若該等元素之含量總計大於5.00%，則成本變高，有時亦會導致磁通密度降低。因此，將該等元素中之至少1種設為總計在5.00%以下。
並且，本實施形態之無方向性電磁鋼板及鋼材設為進一步滿足以下條件來作為會產生α-γ變態之條件者。亦即，設為令Mn含量(質量%)為[Mn]、Ni含量(質量%)為[Ni]、Co含量(質量%)為[Co]、Pt含量(質量%)為[Pt]、Pb含量(質量%)為[Pb]、Cu含量(質量%)為[Cu]、Au含量(質量%)為[Au]、Si含量(質量%)為[Si]及sol.Al含量(質量%)為[sol.Al]，此時以質量%計滿足以下(1)式者。
([Mn]+[Ni]+[Co]+[Pt]+[Pb]+[Cu]+[Au])-([Si]+[sol.Al])＞0%…(1)
不滿足前述(1)式時不會產生α-γ變態，故磁通密度變低。
(Sn：0.000%~0.400%、Sb：0.000%~0.400%、P：0.000%~0.400%) Sn、Sb會改善冷軋延及再結晶後之集合組織，使其磁通密度提升。因此，可視需求含有該等元素，但若含有過多會使鋼脆化。故，Sn含量與Sb含量皆設為0.400%以下。此外，為了確保再結晶後的鋼板硬度，亦可含有P，但若含有過多會招致鋼脆化。因此，P含量設為0.400%以下。
要賦予磁特性等之更進一步的效果時，宜含有選自於由0.020%~0.400%之Sn、0.020%~0.400%之Sb及0.020%~0.400%之P所構成群組中之1種或複數種。
(選自於由Mg、Ca、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn及Cd所構成群組中之1種或複數種：總計0.0000%~0.0100%) Mg、Ca、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn及Cd在鑄造熔鋼時會與熔鋼中的S反應而生成硫化物、氧硫化物或該二者之析出物。以下，有時會將Mg、Ca、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn及Cd總稱為「粗大析出物生成元素」。粗大析出物生成元素之析出物的粒徑為1µm~2µm左右，遠遠大於MnS、TiN、AlN等微細析出物的粒徑(100nm左右)。因此，該等微細析出物會附著於粗大析出物生成元素之析出物上，而變得難以阻礙中間退火等之退火中之再結晶及晶粒的成長。為了充分獲得該等作用效果，粗大析出物生成元素之總計宜為0.0005%以上。惟，若該等元素之總計大於0.0100%，則硫化物、氧硫化物或該二者的總量會過多，而阻礙中間退火等之退火中之再結晶及晶粒的成長。因此，粗大析出物生成元素之含量設為總計在0.0100%以下。
接下來，說明本實施形態之無方向性電磁鋼板之金屬組織。關於製造方法之詳細內容將於後說明，本實施形態之無方向性電磁鋼板係呈會產生α-γ變態之化學組成，若熱軋延完成後被冷卻，就會從沃斯田鐵變態為肥粒鐵，而結晶組織微細化。並且，本實施形態之無方向性電磁鋼板具有再結晶率為1%~99%之金屬組織。若如所述地留下一部分未再結晶，磁通密度B50會更提升。以所述方式加以控制之理由在於：為了減少具有從磁特性的觀點來看期望發達之{100}結晶方位以外之結晶方位之再結晶粒。
再結晶率小於1%或再結晶率大於99%時，無法獲得提升磁通密度的效果。又，較佳係再結晶率為55%~95%，再結晶率為80%~90%更佳。
又，無方向性電磁鋼板之再結晶率可藉由以下程序來特定。首先，將從無方向性電磁鋼板採取之試樣研磨成板厚成為1/2，且以電子背向散射繞射(EBSD：Electron Back Scattering Diffraction)法觀察該研磨面。然後，將滿足以下(a)、(b)之任一條件之晶粒判定為未再結晶部，以未再結晶率=未再結晶部之面積/整個觀察視野之面積來計算。 (a)晶粒之平均粒徑大於300µm者。 (b)在晶粒的長寬比中，滿足(軋延方向的長度)/(從軋延方向起90度之方向的長度)＞2者。又，觀察視野係觀察8mm2 以上之範圍。
接下來，說明本實施形態之無方向性電磁鋼板之厚度。本實施形態之無方向性電磁鋼板之厚度在0.50mm以下。若厚度大於0.50mm，便無法獲得優異的高頻鐵損。因此，厚度設為0.50mm以下。另外，從易於製造的觀點來看，本實施形態之無方向性電磁鋼板之厚度在0.10mm以上較佳。
又，本實施形態之無方向性電磁鋼板亦可進一步做成在整體上具有可對全方向獲得高磁通密度的應變分布。例如，在觀察任意截面時，令{100}方位晶粒之面積率為Sac，{110}方位晶粒之面積率為Sag，從KAM(Kernel Average Misorientation)值高之側起算20%為止之區域中之{100}方位晶粒之面積率為Sbc且令該區域中之{110}方位晶粒之面積率為Sbg，此時較佳係呈Sac＞Sbc＞Sag＞Sbg。所謂{100}晶粒(或{110}晶粒)係定義為從對象之結晶方位起公差(Tolerance)10°以內的晶粒。另，{100}晶粒(或{110}晶粒等)與{100}方位晶粒(或者{110}方位晶粒等)意思相同。
在此，為了求算上述關係，可藉由例如EBSD法在業經研磨成鋼板板厚達1/2之材料的研磨面中求算晶粒之面積率。又，KAM值可藉由從EBSD之觀察視野計算IPF(Inverse Pole Figure)來求算。
KAM值係表示某測定點之與在同一晶粒內鄰接之測定點的方位差。在應變多之處，KAM值會變高。藉由挑選出上述從KAM高之側起算20%為止之區域，可僅提取出高應變區域。測定點係以任意像素構成之區域。從KAM高之側起算20%為止之區域意指在將KAM值之度數圖轉換成累積度數圖後的圖表中，從KAM高之側起算20%為止之度數所佔之區域。
上述不等式之Sac＞Sag之關係表示在所佔整體比率上係{100}方位晶粒較{110}方位晶粒更多。在平整加工後的退火中，{100}方位晶粒與{110}方位晶粒兩者變得容易成長。在此，全周平均之磁特性係以{100}方位晶粒較{110}方位晶粒更優異，故較佳係使{100}方位晶粒增加。在高應變區域中之Sbc＞Sbg之關係亦相同。
接著，Sac＞Sbc之關係意味著{100}方位晶粒中應變多之區域相對較少。已知在平整加工後的退火中，應變少的晶粒會蠶食應變多的晶粒。因此，該不等式意味著{100}方位晶粒容易成長。又，KAM值係利用EBSD法測定之值，應變多之處的KAM值會變得較其周圍更高。Sag＞Sbg之關係亦相同。
接著，說明本實施形態之無方向性電磁鋼板之磁特性。在調查磁特性時，對本實施形態之無方向性電磁鋼板更進一步以在800℃下2小時之條件實施退火後測定磁通密度。本實施形態之無方向性電磁鋼板，在與軋延方向所成角度中較小角度呈45°的2個方向上，磁特性最優異。另一方面，與軋延方向所成角度為0°、90°的2個方向上，磁特性最差。在此，該「45°」為理論上的值，在實際製造時有時不易使其在45°上一致。因此，在理論上為磁特性最優異的方向係與軋延方向所成角度中較小角度呈45°的2個方向的話，在實際之無方向性電磁鋼板中，該45°視為亦包含沒有(嚴格上)在45°上一致者。此情況在該「0°」、「90°」中亦相同。
又，理論上，磁特性最優異的2個方向的磁特性會相同，但在實際製造時，有時不易使該2個方向的磁特性相同。因此，在理論上為磁特性最優異的2個方向的磁特性相同的話，該「相同」視為亦包含沒有(嚴格上)相同者。該情況在磁特性最差的2個方向上亦相同。另，以上之角度係視為在順時針及逆時針之任一方向的角度皆具正值來標示。以順時針方向為負方向且以逆時針方向為正方向時，前述之與軋延方向所成角度中較小角度呈45°的2個方向會係前述之與軋延方向所成角度中絕對值較小之角度呈45°、-45°的2個方向。又，前述之與軋延方向所成角度中較小角度呈45°的2個方向，亦可標示為與軋延方向所成角度呈45°、135°的2個方向。
若測定本實施形態之無方向性電磁鋼板之磁通密度，相對於軋延方向為45°方向之磁通密度B50(相當於B50D1及B50D2)達1.75T以上。又，本實施形態之無方向性電磁鋼板中，雖然相對於軋延方向為45°方向之磁通密度高，但在全周平均(全方向平均)上亦可獲得高磁通密度。
本實施形態之無方向性電磁鋼板若在800℃下退火2小時後，令軋延方向之磁通密度B50的值為B50L、從軋延方向傾斜45°之方向之磁通密度B50的值為B50D1、從軋延方向傾斜90°之方向之磁通密度B50的值為B50C、從軋延方向傾斜135°之方向之磁通密度B50的值為B50D2，則可觀察到B50D1及B50D2為最高且B50L及B50C為最低之磁通密度的各向異性。
在此，例如考慮以順時針(亦可為逆時針)方向為正方向之磁通密度的全方位(0°~360°)分布時，令軋延方向為0°(一方向)及180°(另一方向)，則B50D1會係45°及225°之磁通密度B50的值，B50D2係135°及315°之磁通密度B50的值。同樣地，B50L會係0°及180°之磁通密度B50的值，B50C係90°及270°之磁通密度B50的值。45°之磁通密度B50的值與225°之磁通密度B50的值嚴格上會一致，且135°之磁通密度B50的值與315°之磁通密度B50的值嚴格上會一致。然而，B50D1與B50D2由於在實際製造時有時不易使磁特性相同，因此會有嚴格上並不一致的情況。同樣地，0°之磁通密度B50的值與180°之磁通密度B50的值嚴格上會一致，且90°之磁通密度B50的值與270°之磁通密度B50的值嚴格上會一致，但另一方面，有時B50L與B50C嚴格上不會一致。在所製出之無方向性電磁鋼板中，無法區別其軋延方向之一方向與另一方向(與軋延方向完全相反之方向)。因此本實施形態中，所謂軋延方向係指其一方向及另一方向之兩方向。
在本實施形態之無方向性電磁鋼板中，較宜採用B50D1及B50D2之平均值、與B50L及B50C之平均值，且滿足以下(2)式。
(B50D1+B50D2)/2＞(B50L+B50C)/2…(2)
因具有所述之磁通密度之高各向異性，故有適於分割鐵芯型馬達材料之優點。
又，本實施形態之無方向性電磁鋼板藉由滿足以下(3)式，而可更宜用來作為分割鐵芯型馬達材料。
(B50D1+B50D2)/2＞1.1×(B50L+B50C)/2…(3)
磁通密度之測定可從相對於軋延方向為45°、0°方向等切出55mm見方之試樣，使用單板磁測定裝置來進行。
接下來，說明本實施形態無方向性電磁鋼板之製造方法之一例。在本實施形態中，說明熱軋延、冷軋延、中間退火及平整軋延等。
首先，將上述鋼材加熱並實施熱軋延。鋼材係例如藉由一般之連續鑄造來製造的扁胚。熱軋延之粗軋延及精整軋延係在γ區(Ar1溫度以上)之溫度下進行。亦即，宜以使通過精整軋延的最終道次時之溫度(精加工溫度)達Ar1溫度以上之方式進行熱軋延。藉此，透過其後之冷卻而從沃斯田鐵變態成肥粒鐵，結晶組織因而微細化。若在結晶組織被微細化後的狀態下施行後續的冷軋延，則容易發生脹大，而可使通常不易成長之{100}晶粒變得容易成長。另外，在本實施形態中，Ar1溫度係從以1℃/秒的平均冷卻速度進行冷卻中之鋼材(鋼板)的熱膨脹變化求算。又，在本實施形態中，Ac1溫度係從以1℃/秒的平均加熱速度進行加熱中之鋼材(鋼板)的熱膨脹變化求算。
然後，不進行熱軋延板退火而將之捲取。捲取時之溫度宜高於250℃且在600℃以下。藉由在高於250℃且在600℃以下捲取熱軋延後的熱軋延鋼板，可將冷軋前之結晶組織微細化，而可獲得能在脹大時使磁特性優異之{100}方位增量的效果。捲取時之溫度較佳為400℃~500℃，更佳為400℃~480℃。
然後，歷經酸洗後，對熱軋延鋼板進行冷軋延。在冷軋延中宜將軋縮率設為80%~92%。另，軋縮率愈高，越容易透過後續之脹大使{100}晶粒成長，但會難以捲取熱軋延鋼板，而易變得難以操作。
冷軋延一結束，便接著進行中間退火。在本實施形態中係將中間退火的溫度控制在低於Ac1溫度，藉此使再結晶率為1%~99%。又，中間退火的溫度若太低，有時無法產生再結晶而不會發生脹大，因此有時{100}晶粒無法充分成長，磁通密度不會變高。故，中間退火的溫度宜設為600℃以上。另外，中間退火的溫度在Ac1溫度以上時，雖然肥粒鐵的再結晶率接近100%，但具有從磁特性的觀點來看期望發達之{100}結晶方位以外之結晶方位之再結晶粒的存在比率變高，故磁通密度不會變高。雖然藉由進行中間退火會產生脹大，{100}晶粒變得容易成長，在本實施形態中可進一步透過使未再結晶與再結晶混合存在，而使{100}晶粒更成長。又，中間退火的時間宜設為5~60秒。
從完工退火或弛力退火後{100}方位晶粒變得更容易成長的觀點來看，再結晶率在中間退火後的時間點宜為50%以上。
中間退火一結束，便接著進行平整軋延。如上所述，若在發生脹大的狀態下進行軋延，{100}晶粒會以發生脹大的部分為起點進一步成長。平整軋延之軋縮率宜設為5%~25%，從獲得磁通密度之高各向異性的觀點來看，平整軋延之軋縮率更宜設為5%~15%。
另，在無方向性電磁鋼板中要做成具有前述應變之分布時，係令冷軋延之軋縮率(%)為Rm、平整軋延時之軋縮率(%)為Rs，此時宜調整冷軋延及平整軋延之軋縮率，使其滿足86＜Rm+0.2×Rs＜92、且5＜Rs＜20。
在實際之馬達鐵芯等製品之製造步驟中，為了製成所欲之鋼鐵構件，會進行無方向性電磁鋼板之成形加工等。並且，為了去除在由無方向性電磁鋼板所構成之鋼鐵構件中因成形加工等(例如沖裁)而產生的應變等，有時會對鋼鐵構件實施弛力退火。在對本實施形態之無方向性電磁鋼板實施弛力退火時，宜將弛力退火的溫度設為例如800℃左右，弛力退火的時間設為2小時左右。
如以上方式進行，便可製造本實施形態之無方向性電磁鋼板。
由本實施形態之無方向性電磁鋼板所構成之鋼鐵構件例如可應用於旋轉電機之鐵芯(馬達鐵芯)。此時，係從本實施形態之無方向性電磁鋼板切出各個平板狀薄板，並適當積層該等平板狀薄板，藉此製作出用於旋轉電機之鐵芯。該鐵芯應用了具有優異磁特性之無方向性電磁鋼板，故鐵損被抑制得較低，而實現具有優異轉矩之旋轉電機。由本實施形態之無方向性電磁鋼板所構成之鋼鐵構件亦可應用於旋轉電機之鐵芯以外的製品、例如線性馬達或靜止電機(電抗器、變壓器)等之鐵芯。
實施例 接著，針對本發明實施形態之無方向性電磁鋼板，顯示實施例並加以具體說明。以下所示實施例僅為本發明實施形態之無方向性電磁鋼板之一例，本發明之無方向性電磁鋼板並不受限於下述示例。
(第1實施例) 藉由鑄造熔鋼，製作出以下表1所示之成分的鑄錠。然後，將製作出的鑄錠加熱至1150℃並進行熱軋延，軋延成板厚達2.5mm。並且，於精整軋延結束後進行水冷並捲取熱軋延鋼板。此時在精整軋延之最終道次的階段中之溫度(精加工溫度)為830℃，皆為高於Ar1溫度之溫度。又，不會發生γ-α變態之No.108係將精加工溫度設為850℃。另外，捲取時之捲取溫度設為500℃。在此，表中之「式左邊」係表示前述(1)式之左邊的值。
接著，在熱軋延鋼板中藉由酸洗去除鏽皮，且進行冷軋延直到成為目標板厚之1.1倍的板厚(0.110~0.550mm)為止。然後，在無氧化氣體環境中進行30秒中間退火，並控制中間退火的溫度在550~800℃的範圍內，使其等分別成為表1所示之再結晶率。接下來，進行第2次冷軋延(平整軋延)直到成為目標板厚(0.10~0.50mm)為止。惟，No.117係以冷軋延製成厚0.360mm，且在中間退火後進行第2次冷軋延直到成為0.35mm為止。
接著，為了調查磁特性，於第2次冷軋延(平整軋延)後在800℃下進行2小時弛力退火後，測出磁通密度B50。測定試樣係在軋延方向上於0°與45°之2種方向上採取55mm見方之試樣。然後，測定該2種試樣之磁通密度B50，令相對於軋延方向傾斜45°之方向之磁通密度B50的值為B50D1，令相對於軋延方向傾斜135°之方向之磁通密度B50的值為B50D2，令軋延方向之磁通密度B50的值為B50L，且令相對於軋延方向傾斜90°之方向之磁通密度B50的值為B50C。並且，以B50D1、B50D2、B50L及B50C的平均值作為磁通密度B50之全周平均。於表1及表2列示該等條件及測定結果。
[表1]
Figure 02_image001
[表2]
Figure 02_image003
表1及表2中的底線表示落在本發明範圍外的條件。發明例之No.101~No.107、No.109~No.111、No.114~No.119，其等在45°方向及全周平均上磁通密度B50皆為良好之值。另一方面，比較例之No.108因Si濃度高，式左邊之值為0以下且為不會發生α-γ變態之組成，故磁密度B50皆低。比較例之No.112因中間退火的溫度較其他更低，故再結晶率為0，因而磁通密度B50皆低。相反地，比較例之No.113因再結晶率為100，故落在本發明範圍外，磁通密度B50皆低。No.117雖然磁特性良好，但因變更了平整軋延中之軋縮率而沒有滿足(3)式。
(第2實施例) 藉由鑄造熔鋼，製作出以下表3所示之成分的鑄錠。然後，將製作出的鑄錠加熱至1150℃並進行熱軋延，軋延成板厚達2.5mm。並且，於精整軋延結束後進行水冷並捲取熱軋延鋼板。此時在精整軋延之最終道次的階段中之精加工溫度為830℃，皆為高於Ar1溫度之溫度。另外，捲取時之捲取溫度設為500℃。
接著，在熱軋延鋼板中藉由酸洗去除鏽皮，且以85%之軋縮率進行冷軋延直到板厚成為0.385mm為止。然後，在無氧化氣體環境中進行30秒中間退火，並控制中間退火的溫度，使再結晶率成為85%。接下來，以9%之軋縮率進行第2次冷軋延(平整軋延)直到板厚成為0.35mm為止。惟，No.215係以冷軋延製成厚0.360mm，且在中間退火後進行第2次冷軋延直到成為0.35mm為止。
接著，為了調查磁特性，於第2次冷軋延(平整軋延)後在800℃下進行2小時弛力退火後，與第1實施例同樣地測出各方向之磁通密度B50以及鐵損W10/400。關於磁通密度B50，係以與第1實施例同樣的程序進行測定。另一方面，鐵損W10/400係作為以使最大磁通密度成為1.0T之方式施加400Hz之交流磁場時在試樣產生之全周平均的能量損失(W/kg)來測定。於表3及表4列示該等條件及結果。
[表3]
Figure 02_image005
[表4]
Figure 02_image007
No.201~No.217皆為發明例，磁特性皆良好。可認為係因調整無方向性電磁鋼板之成分，而獲得了該等結果。No.215雖然磁特性良好，但因變更了平整軋延中之軋縮率而沒有滿足(3)式。
(第3實施例) 藉由鑄造熔鋼，製作出以下表5所示之成分的鑄錠。然後，將製作出的鑄錠加熱至1150℃並進行熱軋延，軋延成板厚達2.5mm。並且，於精整軋延結束後進行水冷並捲取熱軋延鋼板。此時在精整軋延之最終道次的階段中之精加工溫度為830℃，皆為高於Ar1溫度之溫度。又，係在表6所示之各個捲取溫度下進行捲取。
接著，在熱軋延鋼板中藉由酸洗去除鏽皮，且以85%之軋縮率進行冷軋延直到板厚成為0.385mm為止。然後，在無氧化氣體環境中進行30秒中間退火，並控制中間退火的溫度，使再結晶率成為85%。接下來，以9%之軋縮率進行第2次冷軋延(平整軋延)直到板厚成為0.35mm為止。
接著，為了調查磁特性，於第2次冷軋延(平整軋延)後在800℃下進行2小時弛力退火後，測出磁通密度B50及鐵損W10/400。關於各方向之磁通密度B50，係以與第1實施例同樣的程序進行測定。另一方面，鐵損W10/400係作為以使最大磁通密度成為1.0T之方式施加400Hz之交流磁場時在試樣產生之全周平均的能量損失(W/kg)來測定。於表5及表6列示該等條件及結果。
[表5]
Figure 02_image009
[表6]
Figure 02_image011
表6之底線表示落在本發明範圍外的條件。發明例之No.301、No.302、No.304、No.305、No.307、No.308、No.310、No.311、No.313、No.314、No.316、No.317、No.319及No.322，其等在45°方向及全周平均上磁通密度B50皆為良好之值。另一方面，比較例之No.303、No.306、No.309、No.312、No.315、No.318、No.320、No.321、No.323及No.324中，捲取溫度落在最佳範圍外，故磁密度B50皆低，且小於1.75T。
如同從以上實施例中亦可理解地，本發明之無方向性電磁鋼板藉由適當控制化學組成、熱軋延條件、冷軋延條件、退火條件及再結晶率，而在全周平均(全方向平均)上具有優異磁特性。
產業上之可利用性 根據本發明，可提供可在全周平均(全方向平均)上獲得優異磁特性之無方向性電磁鋼板，故在產業上極為有用。
(無)

Claims (13)

  1. 一種無方向性電磁鋼板，其特徵在於：具有以下化學組成：以質量%計含有：C：0.010%以下、Si：1.50%~4.00%、sol.Al：0.0001%~1.0%、S：0.010%以下、N：0.010%以下、選自於由Mn、Ni、Co、Pt、Pb、Cu及Au所構成群組中之1種或複數種：總計2.50%~5.00%、Sn：0.000%~0.400%、Sb：0.000%~0.400%、P：0.000%~0.400%及選自於由Mg、Ca、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn及Cd所構成群組中之1種或複數種：總計0.0000%~0.0100%，令Mn含量(質量%)為[Mn]、Ni含量(質量%)為[Ni]、Co含量(質量%)為[Co]、Pt含量(質量%)為[Pt]、Pb含量(質量%)為[Pb]、Cu含量(質量%)為[Cu]、Au含量(質量%)為[Au]、Si含量(質量%)為[Si]及sol.Al含量(質量%)為[sol.Al]，此時滿足以下(1)式，且剩餘部分由Fe及不純物所構成；該無方向性電磁鋼板之金屬組織之再結晶率為1%~99%，且板厚為0.50mm以下；並且在800℃下退火2小時後測出磁通密度B50時，相對於軋延方向為45°方向之 磁通密度B50為1.75T以上；([Mn]+[Ni]+[Co]+[Pt]+[Pb]+[Cu]+[Au])-([Si]+[sol.Al])>0%…(1)。
  2. 如請求項1之無方向性電磁鋼板，其在800℃下退火2小時後，令軋延方向之磁通密度B50的值為B50L、從軋延方向傾斜45°之方向之磁通密度B50的值為B50D1、從軋延方向傾斜90°之方向之磁通密度B50的值為B50C、從軋延方向傾斜135°之方向之磁通密度B50的值為B50D2，此時滿足以下(2)式；(B50D1+B50D2)/2>(B50L+B50C)/2…(2)。
  3. 如請求項2之無方向性電磁鋼板，其滿足以下(3)式；(B50D1+B50D2)/2>1.1×(B50L+B50C)/2…(3)。
  4. 如請求項1之無方向性電磁鋼板，其以質量%計含有選自於由以下所構成群組中之1種或複數種：Sn：0.020%~0.400%、Sb：0.020%~0.400%及P：0.020%~0.400%。
  5. 如請求項2之無方向性電磁鋼板，其以質量%計含有選自於由以下所構成群組中之1種或複數種：Sn：0.020%~0.400%、Sb：0.020%~0.400%及P：0.020%~0.400%。
  6. 如請求項3之無方向性電磁鋼板，其以質量%計含有選自於由以下所構成群組中之1種或複數種：Sn：0.020%~0.400%、Sb：0.020%~0.400%及 P：0.020%~0.400%。
  7. 如請求項1至6中任一項之無方向性電磁鋼板，其以質量%計含有選自於由Mg、Ca、Sr、Ba、Ce、La、Nd、Pr、Zn及Cd所構成群組中之1種或複數種：總計0.0005%~0.0100%。
  8. 如請求項1至6中任一項之無方向性電磁鋼板，其中在前述金屬組織中，再結晶率為50%~99%。
  9. 如請求項7之無方向性電磁鋼板，其中在前述金屬組織中，再結晶率為50%~99%。
  10. 如請求項1至6中任一項之無方向性電磁鋼板，其中在前述金屬組織中，再結晶率為80%~99%。
  11. 如請求項7之無方向性電磁鋼板，其中在前述金屬組織中，再結晶率為80%~99%。
  12. 如請求項8之無方向性電磁鋼板，其中在前述金屬組織中，再結晶率為80%~99%。
  13. 如請求項9之無方向性電磁鋼板，其中在前述金屬組織中，再結晶率為80%~99%。
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