TWI771916B - 無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板 - Google Patents

無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板 Download PDF

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Abstract

一種無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板，特徵在於：其以質量%計含有：C：0.0010~0.0050%、Si：1.90%~3.50%、Al：0.10%~3.00%、Mn：0.05~2.00%、P：0.100%以下、S：0.005%以下、N：0.0040%以下、B：0.0060%以下、Sn：0~0.50%、Sb：0~0.50%、Cu：0~0.50%、REM：0~0.0400%、Ca：0~0.0400%及Mg：0~0.0400%，且剩餘部分為Fe及不純物；並且，在無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板之板寬方向端部中，板厚中心部(1/2t位置)之加工組織的硬度HD 為Hv220以下。

Description

無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板
本發明主要涉及無方向性電磁鋼板用之熱軋鋼板，該鋼板係作為電性機器鐵芯材料使用且磁特性佳。 本案係依據已於2020年2月20日於日本提申之特願2020-027497主張優先權，並於此援引其內容。
近年來，在電性機器領域，尤其是在使用無方向性電磁鋼板作為其鐵芯材料之旋轉機、中小型變壓器及電組件等之領域中，在全球性的以省電、節能及減少CO2 等為代表之保護地球環境之趨勢當中，高效率化及小型化之訴求日益增強。在所述社會環境下，針對無方向性電磁鋼板，其性能之提升亦理所當然地為緊要課題。
有關提升馬達之特性，針對無方向性電磁鋼板所要求之特性有鐵損與磁通密度。截至目前，一直係藉由熱軋之高溫捲取來使60%以上之區域再結晶，藉此控制製品板之集合組織而改善其等。
專利文獻1中揭示藉由在熱軋板階段產生再結晶及晶粒成長，會影響退火後之製品階段的晶粒及集合組織，而會改善磁特性。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開昭63-210237號公報
發明欲解決之課題 隨著無方向性電磁鋼板(以下亦簡稱為「電磁鋼板」)的需求攀高，亦愈發要求低成本化。作為減低製造成本的方法之一，可考慮藉由在熱軋步驟中提高熱軋溫度來省略熱軋後之退火的手法。然而，在提高再結晶率後之熱軋鋼板中，韌性會降低。該韌性降低在連續產線上之伴隨彎曲-折回之熱軋後的酸洗步驟中，會成為從鋼板端部產生裂痕而斷裂的主要原因。若僅省略熱軋後之退火，韌性會惡化，鋼板斷裂的風險變大。
有鑑於上述情況，本發明之課題在於提供一種業經提升韌性之無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板，該鋼板即便省略熱軋後之退火，仍可抑制因後續之酸洗步驟的彎曲-折回所致之斷裂，並且在做成電磁鋼板時具有優異磁特性。
用以解決課題之手段 本案發明人等潛心反覆研究在無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板中，省略熱軋步驟中之退火，並且兼顧足以抑制酸洗時鋼板端部發生斷裂之熱軋板韌性與電磁鋼板之磁特性的手法。
其結果，本案發明人等發現以下旨趣：控制藉由熱軋延後之高溫捲取所行之熱軋板自行退火時的均熱溫度與時間、及冷卻速度，藉此可在板厚中心部(1/2t部)使硬度為Hv220以下之加工組織的區域增加。其結果，本案發明人等發現再結晶率為約60%以上且約80%以下亦能提升熱軋鋼板之韌性，可防止因彎曲-折回所致之斷裂，並且在做成無方向性電磁鋼板時可實現優異磁特性。
本發明係根據上述知識見解而做成者，其主旨如下。
(1)一種無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板，特徵在於：其以質量%計含有：C：0.0010~0.0050%、Si：1.90%~3.50%、Al：0.10%~3.00%、Mn：0.05~2.00%、P：0.100%以下、S：0.005%以下、N：0.0040%以下、B：0.0060%以下、Sn：0~0.50%、Sb：0~0.50%、Cu：0~0.50%、REM：0~0.0400%、Ca：0~0.0400%及Mg：0~0.0400%，且剩餘部分為Fe及不純物；並且，在前述無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板之板寬方向端部中，板厚中心部(1/2t位置)之加工組織的硬度HD 為Hv220以下。
(2)如前述(1)之無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板，其中硬度HD 與硬度HU 之硬度差HS =HD -HU 在Hv20以內，該硬度HD 為前述加工組織的硬度，該硬度HU 為在前述無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板之板寬方向端部中，板厚表層部(1/8t位置)之再結晶組織的硬度。
(3)如前述(1)或(2)之無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板，其含有以下之1種或2種以上元素：以質量%計，Sn：0.01%以上且0.50%以下、Sb：0.01%以上且0.50%以下、Cu：0.01以上且0.50%以下、REM：0.0005%以上且0.0400%以下、Ca：0.0005%以上且0.0400%以下及Mg：0.0005%以上且0.0400%以下。
發明效果 根據本發明，可提供一種無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板，該鋼板即便省略了熱軋步驟中之退火，仍具備充分的熱軋板韌性，並且在做成無方向性電磁鋼板後可兼顧低鐵損與高磁通密度。
用以實施發明之形態 以下，詳細說明本發明一態樣之無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板。 又，無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板為無方向性電磁鋼板之材料，以下有時會簡稱為「熱軋鋼板」。藉由對熱軋鋼板施行冷軋延及精加工退火，可獲得無方向性電磁鋼板。歷經上述步驟後之無方向性電磁鋼板的機械特性及金屬組織會與熱軋鋼板之機械特性及金屬組織完全不同。一般而言，無方向性電磁鋼板係較熱軋鋼板更軟質。其原因在於再結晶組織會較加工組織更軟質，且在無方向性電磁鋼板中，再結晶組織的量會因精加工退火而增加。 本實施形態熱軋鋼板之加工組織係指藉由熱軋延而延伸後之組織。另外，本實施形態熱軋鋼板的再結晶組織係指藉由熱軋延而暫時延伸後，藉由自行退火而再結晶之組織。又，只要為熟知此技藝之人士，便可容易判別加工組織與再結晶組織。例如，在「鋼鐵之組織控制」(牧正志著，2015年，內田老鶴圃)第30頁之圖2.22「由冷加工材之退火(annealing)所帶來之組織與性質的變化(回復→再結晶→晶粒成長)」中，示意說明了加工組織與再結晶組織之視覺上的相異點。本實施形態之熱軋鋼板雖非冷加工材，但本實施形態之熱軋鋼板中的加工組織及再結晶組織係呈現與上述文獻所說明之加工組織及再結晶組織相同的模樣。 另外，雖然本實施形態之熱軋鋼板的課題之一為在歷經上述步驟而成為電磁鋼板後之階段中發揮優異磁特性，但無須考慮熱軋鋼板本身的磁特性。以下，在本實施形態之熱軋鋼板的說明中，磁特性並非熱軋鋼板本身的磁特性，而是指將熱軋鋼板供給至上述步驟而獲得之無方向性電磁鋼板的磁特性。
[無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板之化學成分] 首先，說明本實施形態之無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板之成分的限定理由。以下，有關熱軋鋼板之成分的「%」意指「質量%」。
C：0.0010~0.0050% C會於晶界偏析而使韌性強化，因此宜含有0.0010%以上。另一方面，由於其為會使鐵損劣化的有害成分，亦會成為磁老化的原因，故C含量設為0.0050%以下。C含量為0.0015%以上、0.0020%以上或0.0025%以上更佳。且C含量宜為0.0040%以下、0.0035%以下或0.0030%以下。
Si：1.90%~3.50% Si會使電阻增加且使渦電流損耗減少，因而為具有減低鐵損之作用的成分，又，其會使降伏比增大，而亦具有提升沖裁成鐵芯之沖裁加工性的作用。為了發揮該等作用，必須含有1.90%以上的Si。另一方面，Si含量若增加，磁通密度會降低，並且在無方向性電磁鋼板的製造步驟本身中，冷軋等之作業性亦會降低且成本會變高，故Si含量設為3.50%以下。Si含量宜設為2.00%以上、2.20%以上或2.50%以上。且Si含量宜為3.20%以下、3.00%以下或2.80%以下。
Al：0.10%~3.00% Al亦與Si同樣會使電阻增加且使渦電流損耗減少，因而為具有減低鐵損之作用的成分。然而，與Si相較之下，由Al所帶來之硬度上升量較少。因此，必須含有0.10%以上的Al。另一方面，Al含量若增加，飽和磁通密度會降低而招致磁通密度降低，並且會招致降伏比減少，使得沖裁精度亦劣化，故Al含量設為3.00%以下。且宜設為2.50%以下。
Mn：0.05~2.00% Mn具有以下效果：使電阻增加且減少渦電流損耗的同時，會改善一次再結晶集合組織，而使在軋延方向磁特性的提升上較理想之{110}＜001＞結晶方位發達。並且，Mn還具有降低扁胚中所含之MnS的溶解度的效果。藉此，會在扁胚加熱時溶解的MnS量減少，而在扁胚冷卻時會再次出現之微細MnS的析出量減少。亦即，藉由添加Mn，會抑制對晶粒成長有害之MnS等微細硫化物的析出。 為了該等目的，必須含有0.05%以上的Mn。然而，Mn含量若增加，退火時的晶粒成長性本身會降低且鐵損會增加，故Mn含量設為2.00%以下。Mn含量宜為0.20%以上、0.40%以上或0.80%以上。且Mn含量宜為1.50%以下、1.20%以下或1.00%以下。
P：0.100%以下 P具有提升沖裁精度的效果，亦可於熱軋鋼板中含有。然而，P含量若增加，含有2%以上的Si之鋼板會變得非常脆弱。因此，P含量設為0.100%以下，且宜設為0.10%以下、0.080%以下、0.05%以下、0.050%以下或0.030%以下。P含量亦可為0%，然為了避免精煉成本的高漲，例如亦可設為0.001%以上、0.002%以上或0.003%以上。
S：0.005%以下 S會因MnS等硫化物的微細析出，而阻礙精加工退火時的再結晶及晶粒成長。因此，S含量設為0.005%以下，且宜設為0.004%以下、0.003%以下或0.002%以下。S含量亦可為0%，然為了避免精煉成本的高漲，例如亦可設為0.0001%以上、0.0002%以上或0.0003%以上。
N：0.0040%以下 N會因在熱軋板退火或精加工退火時生成之AlN等氮化物的微細析出，而降低在熱軋板表面之內部氧化層的被覆率，而且還會阻礙精加工退火時等的再結晶及晶粒成長。因此，N含量設為0.0040%以下，且宜設為0.0030%以下、0.0020%以下或0.0010%以下。N含量亦可為0%，然為了避免精煉成本的高漲，例如亦可設為0.0001%以上、0.0002%以上或0.0003%以上。
B：0.0060%以下 B會因BN等氮化物的微細析出，而阻礙精加工退火時的再結晶及晶粒成長。因此，B含量設為0.0060%以下，且宜設為0.0040%以下、0.0030%以下或0.0020%以下。B含量亦可為0%，然為了避免精煉成本的高漲，例如亦可設為0.0001%以上、0.0002%以上或0.0003%以上。
Sn：0~0.50% Sb：0~0.50% Sn及Sb雖非必要元素，但具有以下效果：改善鋼板之一次再結晶集合組織而使在提升軋延方向磁特性上較理想之{110} ＜001＞集合組織發達，並且抑制在磁特性上較不理想之{111} ＜112＞集合組織等。因此，亦可視需求使熱軋鋼板含有Sn及Sb。為了該等目的，宜分別含有0.01%以上的Sn及Sb之一者或兩者。另一方面，即便Sn及Sb的含量增加，作用仍會達飽和，有時反而會使熱軋板之韌性降低。因此，含有Sn及Sb時，Sn及Sb的含量亦分別設為0.50%以下。Sn含量之下限值及Sb含量之下限值亦可各自為0.02%、0.03%或0.05%。並且，Sn含量之上限值及Sb含量之上限值亦可各自為0.45%、0.40%或0.20%。
Cu：0~0.50% Cu雖非必要元素，但由於其會在鋼中析出而呈現提升強度之作用，故亦可視需求於熱軋鋼板中含有。為了獲得該作用，宜含有0.01%以上的Cu。另一方面，若含有大於0.50%的Cu，有時會在軋延時發生破裂及瑕疵。因此，Cu含量宜為0.50%以下。Cu含量亦可為0.02%以上、0.03%以上或0.05%以上。且Cu含量亦可為0.40%以下、0.30%以下或0.20%以下。
REM：0~0.0400%以下 Ca：0~0.0400%以下 Mg：0~0.0400%以下 REM、Ca及Mg雖非必要元素，但為會促進晶粒成長的元素，亦可視需求於熱軋鋼板中含有。為了獲得該效果，選自於由REM、Ca及Mg所構成群組中之一種以上元素各自的含量宜設為0.0005%以上，更宜為0.0010%以上，又更宜為0.0050%以上或0.0100%以上。另一方面，REM、Ca及Mg各自的含量若大於0.0400%，磁特性會劣化，故設為0.0040%以下。並且，不論哪個元素的含量皆以0.0300%以下為佳，較佳為0.0200%以下或0.0150%以下。 又，「REM」之用語係指由Sc、Y及鑭系元素所構成之合計17種元素，上述「REM的含量」係指該等17種元素的合計含量。使用鑭系元素作為REM時，在工業上REM係以稀土金屬合金的形態來添加。
除上述成分以外，本實施形態熱軋鋼板之成分的剩餘部分為Fe及不純物元素。所謂不純物係指例如在工業上製造鋼材時，因如礦石或廢料等的原料或因製造步驟的種種因素而混入之成分，且係指在不會對本實施形態之熱軋鋼板造成不良影響的範圍內所容許之物。
藉由將熱軋鋼板設為如上述之成分，在將熱軋鋼板做成電磁鋼板時，可獲得具有優異磁特性之無方向性電磁鋼板。
＜熱軋板之加工組織的硬度＞ 接著，本實施形態熱軋鋼板之特徵在於：板厚中心部(1/2t位置)之加工組織的硬度HD 為Hv220以下。在此，「t」意指板厚。
若熱軋鋼板之板厚中心部(1/2t位置)之加工組織的硬度HD 大於Hv220，在將該加工組織冷軋後，因退火而從該處出現之會使磁特性劣化的{111}晶粒的再結晶驅動力會變高。因此，無方向性電磁鋼板的磁特性劣化。只要加工組織的硬度HD 在Hv220以下，{111}晶粒的再結晶驅動力會與可改善磁特性之{110}晶粒幾乎相同，故磁特性不會變差。因此，熱軋鋼板之板厚中心部(1/2t位置)之加工組織的硬度HD 宜為Hv220以下。熱軋鋼板之板厚中心部(1/2t位置)之加工組織的硬度HD 更宜為Hv215以下、Hv210以下或Hv200以下。
一般而言，加工組織較再結晶組織更硬質。熱軋板中加工組織的比率若多，熱軋板的硬度會變高。若將所述高硬度之熱軋板進行冷軋，冷軋板之{211}＜011＞之聚集度就會提高。而且，藉由退火，從{211}＜011＞之聚集度高之處出現的{111}方位之聚集度會提升，因此磁特性劣化。以往，為了抑制磁特性劣化，會將熱軋板退火以極力減少熱軋板之加工組織，使熱軋板之再結晶區域增加至約80%以上，然後再對其進行冷軋及退火。然而，雖然再結晶組織係較加工組織更軟質，但其會影響韌性之差排較少。因此，若使再結晶區域增加至約80%以上，熱軋鋼板之韌性會降低，因在後續之酸洗及冷軋產線中的彎曲-折回而導致鋼板斷裂的可能性提高。故而，為了使熱軋鋼板之韌性提升且改善從熱軋鋼板獲得之無方向性電磁鋼板的磁特性，較理想的作法係在可行範圍內抑制熱軋鋼板之再結晶(例如，令熱軋鋼板的再結晶率為約60%以上且約80%以下)，藉此在熱軋鋼板中留下加工組織，並且使板厚中心部(1/2t位置)之加工組織的硬度HD 為Hv220以下。亦即，本實施形態之熱軋鋼板係在令加工組織之量為預定值以上的同時，使該加工組織軟質化，藉此降低熱軋鋼板之硬度。
維氏硬度係在從熱軋鋼板之板寬方向端面往板寬方向中心部10mm的位置(以下稱為板寬方向端部)中，在平行於軋延方向且垂直於板面的截面中測定。沿與軋延方向平行的方向，以10µm間隔測定10處該截面之板厚中心部(1/2t位置)之加工組織的硬度HD 、與板厚表層部(1/8t位置)之再結晶組織的硬度HU 。維氏硬度係依據JIS Z 2244(2009年)來測定。具體之測定條件為以下： 壓頭=對面角136°之維氏四角錐鑽石壓頭， 壓入荷重=10gf， 壓入時間=20秒。
另外，藉由在無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板之板寬方向端部中，將板厚中心部(1/2t位置)之加工組織的硬度HD 與板厚表層部(1/8t位置)之再結晶組織的硬度HU 之硬度差HS =HD -HU 做成Hv20以內，可更提升磁特性。其原因在於雖然熱軋板之Hv越高，在冷軋後退火中越可容易產生再結晶，然藉由熱軋板之中心部與表層部之間的硬度差較小，在冷軋及退火後於鋼板表層部出現之有利於磁特性的再結晶組織會變得不易受到於鋼板中心部出現之不利於磁特性的再結晶組織的影響。板厚表層部(1/8t位置)之再結晶組織的硬度HU 亦可利用與板厚中心部(1/2t位置)之加工組織的硬度HD 同樣的方法來測定。 再者，在熱軋鋼板中，表層通常會較中心部更硬。其原因為在熱軋鋼板中，表層之再結晶組織的量較中心部更多。考慮以上情況，在本實施形態之熱軋鋼板中，係將預期為最硬質之中心部的硬度控制在預定值以下。另一方面，在對熱軋鋼板進行冷軋延及精加工退火而獲得之無方向性電磁鋼板中，表層與中心部之間的硬度差通常較小或幾乎不存在。
[製造方法] 接著，說明本實施形態之無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板之製造方法。本實施形態之無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板之製造方法具有下述步驟： 連續鑄造具有前述成分之熔鋼來獲得扁胚之步驟； 將扁胚加熱至1080~1200℃之溫度範圍內之步驟； 將在1080~1200℃之溫度範圍內的扁胚在精加工溫度850~1000℃下進行熱軋延來獲得熱軋板之步驟； 在捲取溫度700~850℃下捲取熱軋板之步驟； 在保熱溫度670℃以上及維持時間1分鐘以上且2小時以下，使熱軋板產生自行退火之步驟；及， 將從熱軋延後之捲取溫度至400℃為止的平均冷卻速度CR1、及/或自行退火後之600~400℃之溫度範圍的平均冷卻速度CR2設為30~120℃/小時，來冷卻產生自行退火後之熱軋板之步驟。
本實施形態之無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板係藉由以下來製造：藉由連續鑄造將具有前述成分之熔鋼做成扁胚，並進一步施行熱軋延來做成熱軋板，且在熱軋後利用經捲取後之卷料的熱來自行退火而製造。製造扁胚的方法以常規方法即可。
＜熱軋延＞ 接著，宜將扁胚加熱至1080~1200℃，且供給至熱軋延。加熱溫度設為1080℃以上為佳這點，係為了使精加工溫度達850℃以上且如後述方式來省略藉由捲取後之再加熱所行之退火。加熱溫度設為1200℃以下為佳這點，係為了防止硫化物等不純物之固溶及微細析出且使鐵損不增大。
熱軋延中之精加工溫度宜設為850~1000℃。其係為了以後述方式將捲取溫度設為700~850℃，利用卷料的熱來自行退火，藉此提高再結晶率並且省略由再加熱所行之退火。又，精加工溫度若低，熱加工性會降低，恐會導致沿鋼板寬度方向之板厚的均一性、亦即板厚精度降低。另一方面，為了防止由肥粒鐵粒徑之粗大化所致之韌性降低，精加工溫度宜設為1000℃以下。
＜捲取及自行退火＞ 接著，在700~850℃下將結束精整軋延後之熱軋鋼板進行捲取。藉由在700~850℃下捲取，可利用捲取後之卷料所蓄積的熱來進行自行退火。藉由該自行退火，即便在熱軋鋼板中提高再結晶率並且省略由再加熱所行之退火，仍可抑制會對磁特性造成不良影響之{111}方位晶粒的發達。為了使磁特性、尤其磁通密度提升，宜增加冷軋延前之熱軋鋼板組織的再結晶區域，然若退火溫度高，再結晶率會大於60%，加工組織變少而無法獲得提升韌性的效果。因此，捲取溫度宜設為850℃以下。
＜保熱＞ 為了使冷軋延前之熱軋鋼板的結晶粒徑粗大化，會在捲取後之卷料上覆蓋保熱罩來保熱。從降低熱軋板之加工組織的硬度的觀點來看，保熱溫度設為670℃以上，維持時間設為1分鐘以上。另一方面，若再結晶率變得過高，在酸洗步驟及冷軋步驟中會變得容易發生斷裂，故維持時間宜為2小時以下。再者，所謂維持時間為將保熱罩覆蓋在卷料上的時間。 又，亦可在不使用保熱罩下實施保熱步驟。在此情況下，保熱步驟係指從捲取熱軋鋼板而形成卷料後的時間點至卷料溫度開始下降的時間點為止。所謂形成卷料後的時間點，係從一條熱軋鋼板捲好一卷卷料後的時間點。另外，所謂卷料溫度開始下降的時間點係卷料之冷卻速度改變的時間點，換言之，係冷卻速度曲線上之反曲點。視保熱溫度之不同，在從捲好卷料後的時間點起算預定時間，有時卷料之溫度變化極小，若經過預定時間，卷料溫度會開始急速下降。
＜冷卻＞ 在本實施形態中，為了降低加工組織的硬度，控制冷卻速度十分重要。具體而言，宜將從熱軋延後之捲取溫度至400℃為止的平均冷卻速度CR1、及/或保熱步驟中之維持後之600~400℃之溫度範圍的平均冷卻速度CR2設為30~120℃/小時。 在此，「從熱軋延後之捲取溫度至400℃為止的平均冷卻速度CR1」係從捲取至開始保熱的期間、及從結束保熱起至卷料溫度達400℃的期間之冷卻速度平均值。換言之，「從熱軋延後之捲取溫度至400℃為止的平均冷卻速度CR1」為利用下述式算出之值。 CR1=(捲取溫度-400℃)/(從捲取溫度到達400℃為止的時間-覆蓋著保溫罩的時間) 另外，所謂「保熱步驟中之維持後之600~400℃之溫度範圍的平均冷卻速度CR2」係卷料溫度從600℃至達400℃的期間之冷卻速度平均值。換言之，「保熱步驟中之維持後之600~400℃之溫度範圍的平均冷卻速度CR2」為利用下述式算出之值。 CR2=(600℃-400℃)/(從600℃到達400℃為止的時間) 又，保熱步驟中之維持後的冷卻宜在剛卸除上述罩蓋後即開始進行。或者，冷卻步驟宜在至卷料溫度開始下降的時間點為止之期間開始進行。
在本實施形態之熱軋鋼板之製造中應用的平均冷卻速度係較通常情況慢許多。若為通常情況，捲取後之卷料會被水冷，其平均冷卻速度遠遠大於120℃/小時。可認為若將卷料進行水冷，平均冷卻速度至少會達150℃/小時。將卷料水冷之理由係為了縮短製造無方向性電磁鋼板所需之時間。為了將熱軋鋼板進行冷軋延，必須事先使熱軋鋼板溫度達室溫。若不使用水冷等冷卻手段將熱軋鋼板急冷，至開始冷軋延為止的等待時間就會變長，製造無方向性電磁鋼板所需之時間變長。只要無特別的理由，通常會視為宜將卷料水冷。另外，在無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板中，以往技術中並不存在應縮小加工組織之硬度的知識見解。 然而，本案發明人等得知為了縮小熱軋鋼板之加工組織的硬度，必須將保熱後之卷料徐冷。平均冷卻速度CR1及/或CR2若過大，便無法充分降低加工組織的硬度。又，平均冷卻速度若過小，自行退火的時間會變長而失去加工組織，韌性劣化。因此，平均冷卻速度CR1及/或CR2宜設為30℃/小時以上且120℃/小時以下。
又，保熱後之冷卻係在捲取鋼板而做成卷料後的狀態下進行。上述冷卻速度為卷料外周部的冷卻速度。又，如上所述，會產生裂痕而導致鋼板斷裂的係鋼板端部，故上述冷卻速度為鋼板端部(卷料之卷芯方向的兩端部)的速度。
此外，上述CR1及CR2之中，有關從捲取溫度至400℃為止的平均冷卻速度CR1，亦可更理想地控制。藉由將CR1設為50~80℃/小時，在無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板之端部中，加工組織的硬度HD 與板厚表層部(1/8t位置)之再結晶組織的硬度HU 之硬度差HS =HD -HU 可做成在Hv20以內。藉此，可進一步提升熱軋鋼板之韌性。
＜Sn、Sb＞ 又，於鋼板添加了Sn、Sb時，該等元素有助於低鐵損與高磁通密度化，故可降低保熱溫度，以結果而言可提升韌性。此時，將保熱之溫度設為850℃以下，且宜設為800℃以下，750℃以下較佳，藉此可高度地兼顧適當之韌性、低鐵損化及高磁通密度化。
關於添加Sn、Sb會有助於低鐵損與高磁通密度化之機制，可認為原因在於該等元素可抑制會對磁特性帶來不良影響之{111}方位晶粒的成長。
以上述方式進行而獲得之本實施形態之無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板，可藉由利用常規方法施行酸洗、冷軋延及精加工退火，來獲得磁特性優異之無方向性電磁鋼板。此時，如上所述，本實施形態之無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板由於韌性優異，因此即便以通常方法施行酸洗，仍不會因彎曲-折回而發生破裂。
實施例 接著，說明本發明之實施例，惟實施例中之條件係為了確認本發明之可實施性及效果而採用的一條件例，本發明並不限於此一條件例。只要能在不脫離本發明主旨下達成本發明之目的，則本發明可採用各種條件。
＜實施例1＞ 以表1所示之成分來鑄造鋼且進行熱軋，製作出板厚2.0mm之熱軋板。其後，以表2所記載之條件捲取成卷料，且在保熱後進行冷卻。又，製造符號B0為在捲取卷料並冷卻後，在氮100%氣體環境中施行了熱軋板退火之參考例。於表3中顯示沙丕試驗中之破裂面轉變溫度的測定結果，該沙丕試驗係為了評估所做成之熱軋板在端部之熱軋板加工組織的硬度與韌性而進行之試驗。
鋼板端部的硬度係在從鋼板之板寬方向端面往板寬方向中心部10mm的位置(板寬方向端部)且平行於軋延方向之截面中，沿與軋延方向平行的方向，以10µm間隔測定10點板厚中心部(1/2t位置)之加工組織的硬度HD 與板厚表層部(1/8t位置)之再結晶組織的硬度HU 。維氏硬度係依據JIS Z 2244(2009年)來測定HV10。具體之測定條件為以下：壓頭=對面角136°之維氏四角錐鑽石壓頭，壓入荷重=10gf，壓入時間=20秒。
破裂面轉變溫度係依據JIS Z 2242進行沙丕試驗來測定。在本實施例中，破裂面轉變溫度低於0℃時判斷為韌性良好。
另外，依據JIS C 2556測定所得之無方向性電磁鋼板的磁特性。
關於鐵損，係從無方向性電磁鋼板採取55mm見方之試樣，以單板試驗法(Single Sheet Tester(SST))測定W15/50(以50Hz將鋼板磁化至磁通密度達1.5T時之鐵損)來評估。磁通密度係使用在磁場強度5000A/m下之磁通密度B50來評估。將該測定結果一併列示於表3。關於電磁特性，係將B50為1.60以上且W15/50為2.6W/kg以下之試樣判斷為合格。
[表1]
Figure 02_image001
[表2]
Figure 02_image003
[表3]
Figure 02_image005
可確認藉由使用本發明之無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板，能在酸洗中不發生鋼板斷裂下獲得無方向性電磁鋼板，該無方向性電磁鋼板具有與使用了施行以往之熱軋板退火之無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板而得之無方向性電磁鋼板同樣優異的特性。
＜實施例2＞ 使用表1所示之鋼與表2所示之製造方法，同樣地製作無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板，然後獲得無方向性電磁鋼板。
針對所得之熱軋鋼板，除了實施例1之測定結果之外，還在無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板之板寬方向端部中，測定了板厚中心部(1/2t位置)之加工組織的硬度HD 與板厚表層部(1/8t位置)之再結晶組織的硬度HU 之硬度差HS =HD -HU 。針對無方向性電磁鋼板，以與實施例1同樣方式測定了磁特性。且將結果列示於表4。
[表4]
Figure 02_image007
可確認藉由使板厚中心部(1/2t位置)之加工組織的硬度HD 與板厚表層部(1/8t位置)之再結晶組織的硬度HU 之硬度差HS 在HV20以內，會獲得更優異的韌性。
＜實施例3＞ 針對表3所揭示之發明例C1及比較例c16，將冷軋延條件設為軋縮率75%且將精加工退火條件中之均熱條件設為1000℃×30秒，來實施冷軋延及精加工退火，做成無方向性電磁鋼板。在該等無方向性電磁鋼板之板寬方向端部中，測定板厚中心部(1/2t位置)的硬度。 無方向性電磁鋼板之端部的硬度測定係按以下程序進行。將從鋼板之板寬方向端面往板寬方向中心部10mm的位置(板寬方向端部)且平行於軋延方向之截面設為測定面。在該測定面中，沿與軋延方向平行的方向，以10µm間隔測定10點板厚中心部(1/2t位置)的硬度。維氏硬度係依據JIS Z 2244(2009年)來測定HV10。具體之測定條件為以下：壓頭=對面角136°之維氏四角錐鑽石壓頭，壓入荷重=10gf，壓入時間=20秒。將測定結果列示於表5。
[表5]
Figure 02_image009
C1及c16之化學成分相同，且在做成無方向性電磁鋼板後之階段中的硬度亦幾乎為相同水準，然在熱軋鋼板之階段中的加工組織硬度差異甚大。換言之，難以從在無方向性電磁鋼板之階段中測得的硬度來推斷在熱軋鋼板之階段中的硬度。
產業上之可利用性 根據本發明，可提供一種無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板，該鋼板即便省略了熱軋步驟中之退火，仍具備充分的熱軋板韌性，並且在做成無方向性電磁鋼板後可兼顧低鐵損與高磁通密度。藉此，可在不致斷裂下穩定生產並提供低鐵損及高磁通密度之無方向性電磁鋼板，因此在使用無方向性電磁鋼板作為其鐵芯材料之該等電性機器領域中，可充分回應緊要之大量生產化，其工業價值極高。
(無)

Claims (3)

  1. 一種無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板，特徵在於： 其以質量%計含有： C：0.0010~0.0050%、 Si：1.90%~3.50%、 Al：0.10%~3.00%、 Mn：0.05~2.00%、 P：0.100%以下、 S：0.005%以下、 N：0.0040%以下、 B：0.0060%以下、 Sn：0~0.50%、 Sb：0~0.50%、 Cu：0~0.50%、 REM：0~0.0400%、 Ca：0~0.0400%及 Mg：0~0.0400%，且 剩餘部分為Fe及不純物；並且， 在前述無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板之板寬方向端部中，板厚中心部(1/2t位置)之加工組織的硬度HD 為Hv220以下。
  2. 如請求項1之無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板，其中硬度HD 與硬度HU 之硬度差HS =HD -HU 在Hv20以內，該硬度HD 為前述加工組織的硬度，該硬度HU 為在前述無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板之板寬方向端部中，板厚表層部(1/8t位置)之再結晶組織的硬度。
  3. 如請求項1或2之無方向性電磁鋼板用熱軋鋼板，其含有以下之1種或2種以上元素：以質量%計，Sn：0.01%以上且0.50%以下、Sb：0.01%以上且0.50%以下、Cu：0.01以上且0.50%以下、REM：0.0005%以上且0.0400%以下、Ca：0.0005%以上且0.0400%以下及Mg：0.0005%以上且0.0400%以下。
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