專利名稱：無(wú)方向性電磁鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于馬達(dá)的鐵心等的無(wú)方向性電磁鋼板及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，從防止地球變暖的觀點(diǎn)等出發(fā)，要求進(jìn)一步降低冷暖氣設(shè)備的馬達(dá)及電動(dòng)車的主馬達(dá)等的消耗電力。這些馬達(dá)多在高旋轉(zhuǎn)下使用。因此，對(duì)于用于馬達(dá)的鐵心的無(wú)方向性電磁鋼板，要求改善(降低)在比商用頻率即50Hz 60Hz高頻的400Hz 800Hz 區(qū)域中的鐵損。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)降低鐵損能降低消耗電力，能降低能量的消耗量。并且，以往，作為改善高頻區(qū)域中的鐵損的技術(shù)，采用使Si及Al的含量增加、使電阻增加的技術(shù)。在Si的原料及Al的原料還含有Ti，伴隨著Si及Al的含量的增加，不可避免地混入到無(wú)方向性電磁鋼板中的Ti的量也增多。Ti在無(wú)方向性電磁鋼板的處理過(guò)程等中，在無(wú)方向性電磁鋼板中生成TiN、TiS和 /或TiC等夾雜物(以下有時(shí)記為Ti夾雜物)。Ti夾雜物在無(wú)方向性電磁鋼板的退火時(shí)阻礙晶粒成長(zhǎng)，抑制磁特性的提高。特別是Ti夾雜物在消除應(yīng)力退火中在晶界處容易微細(xì)且大量地析出。并且，需要者有時(shí)將從制造者出貨的無(wú)方向性電磁鋼板沖裁加工，然后，例如通過(guò)750°C下2小時(shí)左右的消除應(yīng)力退火使晶粒成長(zhǎng)。該情況下，即使出貨時(shí)Ti夾雜物非常少，需要者在進(jìn)行消除應(yīng)力退火后Ti夾雜物也會(huì)大量存在。因此，即使進(jìn)行消除應(yīng)力退火，因大量的Ti夾雜物抑制晶粒的成長(zhǎng)，也難以使磁特性充分提高。為了減少Ti夾雜物，考慮作為Si原料及Al原料使用Ti含量少的材料，但是，這樣的原料非常高價(jià)。此外，也可以考慮降低無(wú)方向性電磁鋼板中的N、S及C的含量。通過(guò)真空脫氣處理等將S及C的含量降低在技術(shù)上是可能的，但是需要長(zhǎng)時(shí)間的處理，生產(chǎn)率降低。此外，N在大氣中大量含有，因此難以避免N混入到鋼水中。即使加強(qiáng)精煉容器的密封性，不僅制造成本上升，且難以充分抑制N的混入?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2007-016278號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2007-162062號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開(kāi)2008-132534號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本特開(kāi)平9-316535號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5 日本特開(kāi)平8-188825號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題本發(fā)明的目的在于提供能抑制伴隨Ti夾雜物的生成而發(fā)生的鐵損的上升的無(wú)方向性電磁鋼板及其制造方法。用于解決課題的手段
本發(fā)明的要點(diǎn)如下所述。本發(fā)明的第1觀點(diǎn)涉及的無(wú)方向性電磁鋼板的特征在于，含有Si :1.0質(zhì)量％以上且3. 5質(zhì)量％以下、Al 0. 1質(zhì)量％以上且3. 0質(zhì)量％以下、Mn :0. 1質(zhì)量％以上且2. 0質(zhì)量％以下、Ti 0. 001質(zhì)量％以上且0.01質(zhì)量％以下、及Bi 0. 001質(zhì)量％以上且0.01質(zhì)量％以下，C含量為0. 01質(zhì)量％以下，P含量為0. 1質(zhì)量％以下，S含量為0. 005質(zhì)量％以下，N含量為0. 005質(zhì)量％以下，剩余部分包含！^及不可避免的雜質(zhì)，將Ti含量(質(zhì)量％ ) 表示為[Ti]、將Bi含量(質(zhì)量％)表示為[Bi]時(shí)，滿足下述(1)式。[Ti]彡 0. 8 X [Bi]+0. 002 (1)本發(fā)明的第2觀點(diǎn)涉及的無(wú)方向性電磁鋼板除了第1觀點(diǎn)的特征之外，其特征還在于，滿足下述(2)式。[Ti]彡 0. 65 X [Bi]+0. 0015 (2)本發(fā)明的第3觀點(diǎn)涉及的無(wú)方向性電磁鋼板的特征在于，含有Si 1. 0質(zhì)量％以上且3. 5%質(zhì)量以下、Al :0. 1質(zhì)量％以上且3.0質(zhì)量％以下、Mn :0. 1質(zhì)量％以上且2.0質(zhì)量％以下、Ti 0. 001質(zhì)量％以上且0.01質(zhì)量％以下、Bi 0. 001質(zhì)量％以上且0.01質(zhì)量％ 以下、以及選自REM和Ca中的至少一種，C含量為0. 01質(zhì)量％以下，P含量為0. 1質(zhì)量％以下，S含量為0. 01質(zhì)量％以下，N含量為0. 005質(zhì)量％以下，剩余部分包含！^及不可避免的雜質(zhì)，將Ti含量(質(zhì)量％)表示為[Ti]、將Bi含量(質(zhì)量％)表示為[Bi]時(shí)，滿足下述⑴式，將S含量(質(zhì)量％ )表示為[S]、將REM含量(質(zhì)量％ )表示為[REM]、將Ca含量(質(zhì)量％ )表示為[Ca]時(shí)，滿足下述(3)式。[Ti]彡 0. 8 X [Bi]+0. 002 (1)[S] - (0. 23 X [REM] +0. 4 X [Ca]) ( 0. 005 (3)另外，REM是原子序數(shù)為57的鑭至原子序數(shù)為71的镥的15種元素加上原子序數(shù)為21的鈧及原子序數(shù)為39的釔而成的合計(jì)17種元素的總稱。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，由于含有適當(dāng)量的Bi，因此能抑制Ti夾雜物的生成，能抑制伴隨著 Ti夾雜物的生成而發(fā)生的鐵損的上升。


圖1是表示檢查的結(jié)果的圖。圖2是表示Ti含量及Bi含量的范圍的圖。圖3是表示添加Bi的方法的一例的圖。圖4是表示Bi含量的變化的圖。
具體實(shí)施例方式本申請(qǐng)發(fā)明人們通過(guò)以下所示的實(shí)驗(yàn)新發(fā)現(xiàn)了在無(wú)方向性電磁鋼板中含有適當(dāng)量的Bi的情況下，進(jìn)行退火后的Ti夾雜物(TiN、TiS、TiC)減少，晶粒變得容易成長(zhǎng)，磁特性提高。本申請(qǐng)發(fā)明人們首先使用真空熔煉爐制作無(wú)方向性電磁鋼板用的鋼，使其凝固而得到板坯。接著，進(jìn)行板坯的熱軋而制作熱軋鋼板，進(jìn)行熱軋鋼板的退火而制作了退火鋼板。然后，進(jìn)行退火鋼板的冷軋而制作冷軋鋼板，進(jìn)行冷軋鋼板的最終退火而制作無(wú)方向性電磁鋼板。此外，進(jìn)行了無(wú)方向性電磁鋼板的消除應(yīng)力退火。另外，作為無(wú)方向性電磁鋼板用的鋼，使用含有Si :1.0質(zhì)量％以上且3.5質(zhì)量％以下、Al :0. 1質(zhì)量％以上且3.0質(zhì)量％ 以下、Mn :0. 1質(zhì)量％以上且2.0%質(zhì)量以下、及Ti 0. 0005質(zhì)量％以上且0. 02質(zhì)量％以下， 且C含量為0. 01質(zhì)量％以下、P含量為0. 1質(zhì)量％以下、S含量為0. 005質(zhì)量％以下、N含量為0. 005質(zhì)量％以下、Bi含量為0. 02質(zhì)量％以下，剩余部分由!^e及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的各種組成的鋼。并且，進(jìn)行了 Ti夾雜物、晶粒及磁特性的檢查。在Ti夾雜物的檢查中，首先，對(duì)無(wú)方向性電磁鋼板從表面進(jìn)行鏡面研磨直至規(guī)定的厚度為止，制作夾雜物檢查用的試樣。然后，對(duì)試樣實(shí)施規(guī)定的蝕刻后，采取試樣的復(fù)型 (replica)，將復(fù)制到復(fù)型上的Ti夾雜物使用場(chǎng)致發(fā)射型透射式電子顯微鏡及場(chǎng)致發(fā)射型掃描式電子顯微鏡進(jìn)行觀察。在蝕刻中，通過(guò)黑澤等的方法(黑澤文夫、田口勇、松本龍?zhí)扇毡窘饘賹W(xué)會(huì)志、43(1979)，p. 1068)在非水溶性溶劑液中使試樣電解腐蝕。根據(jù)該蝕刻方法，能在Ti夾雜物殘留在試樣中的狀態(tài)下僅使母材(鋼)溶解而提取Ti夾雜物。在晶體粒徑的檢查中，將最終退火后的無(wú)方向性電磁鋼板的截面進(jìn)行鏡面研磨后制作了晶體粒徑檢查用的試樣。然后，實(shí)施硝酸乙醇(nital)蝕刻使晶粒出現(xiàn)，測(cè)定平均晶體粒徑。在磁特性的檢查中，從無(wú)方向性電磁鋼板切出長(zhǎng)25cm的試樣，根據(jù)JIS_C_2550所示的愛(ài)潑斯坦法進(jìn)行測(cè)定。另外，TiN, TiS、及金屬Bi夾雜物的量在消除應(yīng)力退火前后基本沒(méi)有變化，但是， TiC在消除應(yīng)力退火時(shí)生成。因此，為了更可靠地進(jìn)行這些Ti夾雜物的檢查，在TiN及TiS 的檢查中，從消除應(yīng)力退火前的無(wú)方向性電磁鋼板制作試樣，在TiC的檢查中，從消除應(yīng)力退火后的無(wú)方向性電磁鋼板制作試樣。這些檢查結(jié)果示于圖1。圖1中的X符號(hào)表示Ti夾雜物大量存在、磁特性不良的試樣。在這些試樣中，球當(dāng)量直徑為0. 01 μ m 0. 05 μ m的TiN及TiS在每Imm3的無(wú)方向性電磁鋼板中存在1 X IO8 個(gè) 3 X IO9個(gè)，球當(dāng)量直徑為0. 01 μ m 0. 05 μ m的TiC在每1 μ m晶界中存在5個(gè) 50 個(gè)。認(rèn)為晶粒的成長(zhǎng)被這些Ti夾雜物阻礙，磁特性變得不良。圖1中的Δ符號(hào)表示金屬Bi夾雜物大量存在、磁特性不良的試樣。在這些試樣中，觀察到了球當(dāng)量直徑為0. 1 μ m 數(shù)μ m的單質(zhì)的金屬Bi夾雜物、和/或球當(dāng)量直徑為 0. Iym 數(shù)μ m的MnS與金屬Bi復(fù)合析出的夾雜物。并且，它們?cè)诿縧mm3無(wú)方向性電磁鋼板中總計(jì)存在50個(gè) 2000個(gè)。金屬Bi夾雜物是過(guò)飽和的Bi析出而成的物質(zhì)。此外， MnS與金屬Bi復(fù)合析出的夾雜物是由于Bi與MnS的親和力強(qiáng)從而它們復(fù)合析出而成的物質(zhì)。認(rèn)為晶粒的成長(zhǎng)被這些含有金屬Bi的夾雜物阻礙，磁特性變得不良。另外，金屬Bi夾雜物被認(rèn)為是由于Bi不固溶于母相中、且未進(jìn)行晶界偏析而生成的。圖1中的〇符號(hào)表示Ti夾雜物及金屬Bi夾雜物少、磁特性良好的試樣。此外，◎ 符號(hào)是表示未觀察到Ti夾雜物及金屬Bi夾雜物、磁特性更良好的試樣。從圖1所示的結(jié)果可知，即使在無(wú)方向性電磁鋼板的Ti含量少的情況下，若Bi含量低于0. 001質(zhì)量％，則存在大量Ti夾雜物，磁特性不良。因此，無(wú)方向性電磁鋼板的Bi 含量必須為0. 001質(zhì)量％以上。
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此外可知，無(wú)方向性電磁鋼板的Ti含量越高，為了得到良好的磁特性，需要的Bi 含量也越高。但是，若Bi含量超過(guò)0.01質(zhì)量％，則含有Bi的夾雜物大量存在，磁特性變得不良。因此，無(wú)方向性電磁鋼板的Bi含量必須為0. 01質(zhì)量％以下。此外可知，在Bi含量為0. 001質(zhì)量％以上且0. 01質(zhì)量％以下的范圍內(nèi)，在Ti含量為一定的情況下，伴隨著B(niǎo)i含量的增加，Ti夾雜物減少。并且，從圖1所示的結(jié)果來(lái)看，在 Bi含量為0. 001質(zhì)量％以上且0. 01質(zhì)量％以下的范圍內(nèi)，可得到X符號(hào)的區(qū)域和可得到 〇符號(hào)的區(qū)域的邊界由下述(1')式表示。這里，[Ti]表示無(wú)方向性電磁鋼板的Ti含量 (質(zhì)量％)，[Bi]表示無(wú)方向性電磁鋼板的Bi含量(質(zhì)量％)。并且，若Ti含量(左邊) 小于等于右邊，即(1)式成立，則可得到〇符號(hào)。[Ti] = 0. 8 X [Bi]+0. 002 (1')[Ti]彡 0. 8 X [Bi]+0. 002 (1)進(jìn)而，從圖1所示的結(jié)果來(lái)看，在Bi含量為0. 001質(zhì)量％以上且0. 01質(zhì)量％以下的范圍內(nèi)，可得到〇符號(hào)的區(qū)域與可得到◎符號(hào)的區(qū)域的邊界由下述⑶)式表示。并且， 如果Ti含量(左邊)小于等于右邊，S卩(2)式成立，則可得到◎符號(hào)。[Ti] = 0. 65 X [Bi]+0. 0015 (2')[Ti]彡 0. 65 X [Bi]+0. 0015 (2)根據(jù)這些式子可知，例如在Ti含量為0. 006質(zhì)量％的情況下，Bi含量低于0. 005 質(zhì)量％時(shí)，可得到X符號(hào)的結(jié)果，若Bi含量超過(guò)0. 005質(zhì)量％，則可得到〇符號(hào)的結(jié)果，若 Bi含量超過(guò)0.007質(zhì)量％，則可得到◎符號(hào)的結(jié)果。即，伴隨著B(niǎo)i含量的增加，Ti夾雜物減少，若Bi含量進(jìn)一步增高，則Ti夾雜物的減少效果更高。通過(guò)該檢查，本申請(qǐng)發(fā)明人們最早獲知了這樣的現(xiàn)像。即，由這些檢查結(jié)果可知，在含有適合于無(wú)方向性電磁鋼板的量的 Bi的情況下，進(jìn)行退火后的Ti夾雜物減少，晶粒容易成長(zhǎng)，磁特性提高。另外，在無(wú)方向性電磁鋼板的Ti含量低于0.001質(zhì)量％的情況下，Ti含量非常少， 基本不會(huì)生成Ti夾雜物。因此，認(rèn)為在Ti含量低于0. 001質(zhì)量％的情況下，基本得不到Ti 夾雜物的減少效果。在含有適當(dāng)量的Bi的情況下，Ti夾雜物的生成被抑制的機(jī)理不清楚。但是，若考慮到即使Bi含量為至多0. 001質(zhì)量％左右的微少的量也能獲得效果、及未觀察到Bi夾雜物，則可以認(rèn)為固溶在無(wú)方向性電磁鋼板中的Bi和/或偏析到晶界的Bi呈現(xiàn)出減少Ti夾雜物的作用。因此，如圖1、(1)式及(2)式所示，可以認(rèn)為Ti含量越多，則為了減少Ti夾雜物，所需要的Bi含量變得越多，它們之間的比例關(guān)系成立。由此可知，在無(wú)方向性電磁鋼板含有0. 001質(zhì)量％以上且0. 01質(zhì)量％以下的Bi 的情況下，若滿足⑴式，則能減少Ti夾雜物及金屬Bi夾雜物，改善晶粒的成長(zhǎng)及磁特性， 若滿足( 式，則能進(jìn)一步減少Ti夾雜物及金屬Bi夾雜物，進(jìn)一步改善晶粒的成長(zhǎng)及磁特性。圖2中示出進(jìn)行了上述檢查的Ti含量及Bi含量的范圍、以及Bi 0. 001質(zhì)量％以上且0.01質(zhì)量％以下、Ti 0. 001質(zhì)量％、且滿足(1)式或(2)式的范圍。本申請(qǐng)發(fā)明人們進(jìn)一步進(jìn)行了關(guān)于無(wú)方向性電磁鋼板中的S的影響的實(shí)驗(yàn)。在該實(shí)驗(yàn)中，首先，使用真空熔煉爐制作無(wú)方向性電磁鋼板用的鋼，使其凝固而得到板坯。接著， 進(jìn)行板坯的熱軋而制作熱軋鋼板，進(jìn)行熱軋鋼板的退火而制作退火鋼板。然后，進(jìn)行退火鋼
8板的冷軋而制作冷軋鋼板，進(jìn)行冷軋鋼板的最終退火而制作無(wú)方向性電磁鋼板。此外，進(jìn)行了無(wú)方向性電磁鋼板的消除應(yīng)力退火。另外，作為無(wú)方向性電磁鋼板用的鋼，使用含有Si 1.0質(zhì)量％以上且3. 5質(zhì)量％以下、Al :0. 1質(zhì)量％以上且3.0質(zhì)量％以下、Mn :0. 1質(zhì)量％ 以上且2. 0質(zhì)量％以下、Ti 0. 001質(zhì)量％以上且0. 01質(zhì)量％以下、Bi 0. 001質(zhì)量％以上且0. 01質(zhì)量％以下、及S 0. 001質(zhì)量％以上且0. 015質(zhì)量％以下，且C含量為0. 01質(zhì)量％ 以下、P含量為0. 1質(zhì)量％以下、N含量為0. 005質(zhì)量％以下、REM含量為0. 03%以下、Ca含量為0. 005%以下，剩余部分由!^e及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的各種組成的鋼。并且，與上述實(shí)驗(yàn)同樣地進(jìn)行了 Ti夾雜物、晶粒及磁特性的檢查。該結(jié)果明確了即使在滿足⑴式或(2)式的情況下，有時(shí)也無(wú)法得到良好的磁特性。對(duì)該原因進(jìn)行了深入研究，結(jié)果明確了在無(wú)方向性電磁鋼板中含有S的情況下， 由于Bi向MnS復(fù)合析出，從而呈現(xiàn)減少Ti夾雜物的作用的Bi量減少。特別是越是MnS大量存在，向MnS復(fù)合析出的Bi量也越是增加，因此，難以減少Ti夾雜物。因此，在一定量以上的S含在無(wú)方向性電磁鋼板中的情況下，通過(guò)減少M(fèi)nS，減少向MnS中復(fù)合析出的Bi量，確保對(duì)于減少Ti夾雜物有貢獻(xiàn)的Bi量非常重要。為了減少M(fèi)nS，減少無(wú)方向性電磁鋼板中的自由的S的量是有效的。在圖1的實(shí)驗(yàn)中，若滿足(1)式或(2)式，則能確保對(duì)減少Ti夾雜物有貢獻(xiàn)的Bi量。由此可以認(rèn)為， 若自由的S的量降低至與圖1的實(shí)驗(yàn)相同程度(0. 005質(zhì)量％以下)為止，則能確保對(duì)減少 Ti夾雜物有貢獻(xiàn)的Bi量?；谶@樣的見(jiàn)解，本申請(qǐng)發(fā)明人們發(fā)現(xiàn)，即使在無(wú)方向性電磁鋼板含有比0.005 質(zhì)量％多的S的情況下，若含有適當(dāng)量的作為脫硫元素的REM或Ca中的至少一種，則生成它們的硫化物，因此自由的S的量成為0. 005質(zhì)量％以下，能確保對(duì)減少Ti夾雜物有貢獻(xiàn)的Bi量。S卩，本申請(qǐng)發(fā)明人們對(duì)無(wú)方向性電磁鋼板中的MnS與金屬Bi夾雜物的關(guān)系進(jìn)行了檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在滿足下述C3)式的情況下，金屬Bi夾雜物難以向MnS中復(fù)合析出。這里， [S]表示無(wú)方向性電磁鋼板的S含量(質(zhì)量％ )，[REM]表示無(wú)方向性電磁鋼板的REM含量 (質(zhì)量％)，[Ca]表示無(wú)方向性電磁鋼板的Ca含量(質(zhì)量％)。 [S] - (0. 23 X [REM] +0. 4 X [Ca]) ( 0. 005 (3)REM在無(wú)方向性電磁鋼板中形成氧化物、硫氧化物和/或硫化物。檢查了 REM硫氧化物及REM硫化物中的S相對(duì)于REM的質(zhì)量比率，平均為0. 23。Ca在無(wú)方向性電磁鋼板中生成Ca硫化物。Ca硫化物中的S相對(duì)于Ca的質(zhì)量比率為0. 8，但是，檢查結(jié)果是，無(wú)方向性電磁鋼板中的Ca量的一半生成了 Ca硫化物。即，Ca 硫化物中的S相對(duì)于Ca的質(zhì)量比率為0. 4。從這些檢查結(jié)果來(lái)看，除去被REM夾雜物或Ca夾雜物固定的S的自由的S的量由 (3)式的左邊表示。然后，若該值為0. 005質(zhì)量％以下，則向MnS復(fù)合析出的金屬Bi夾雜物顯著減少，能確保對(duì)Ti夾雜物的減少有貢獻(xiàn)的Bi量。這樣的Bi的作用效果是在無(wú)方向性電磁鋼板中引起Ti夾雜物減少的效果。艮口， Bi在熱軋板的退火及冷軋板的最終退火中抑制TiN、TiS的析出，并且在消除應(yīng)力退火中抑制TiC的析出。
接著，對(duì)無(wú)方向性電磁鋼板的成分的限定理由進(jìn)行說(shuō)明。[C] =C在無(wú)方向性電磁鋼板中形成TiC而使磁特性變差。此外，因C的析出而使磁時(shí)效變得顯著。因此，C含量設(shè)為0.01質(zhì)量％以下。C也可以不含有，但是若考慮到脫碳所需要的成本，優(yōu)選C含量為0. 0005質(zhì)量％以上。[Si] =Si是降低鐵損的元素。若Si含量低于1. 0質(zhì)量％，則無(wú)法充分降低鐵損。 另一方面，若Si含量超過(guò)3.5質(zhì)量％，則加工性顯著降低。因此，Si含量為1.0質(zhì)量％以上且3. 5質(zhì)量％以下。為了進(jìn)一步降低鐵損，優(yōu)選Si含量為1. 5質(zhì)量％以上，更優(yōu)選為2. 0 質(zhì)量％以上。此外，為了使冷軋時(shí)的加工性變得更好，Si含量?jī)?yōu)選為3. 1質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為3. 0質(zhì)量％以下，進(jìn)一步優(yōu)選為2. 5質(zhì)量％。[Al] :A1與Si同樣，是降低鐵損的元素。若Al含量低于0.1質(zhì)量％，則無(wú)法使鐵損充分降低。另一方面，若Al含量超過(guò)3.0質(zhì)量％，則成本的增加顯著。因此，Al含量為 0. 1質(zhì)量％以上且3. 0質(zhì)量％以下。為了進(jìn)一步降低鐵損，優(yōu)選Al含量為0. 2質(zhì)量％以上， 更優(yōu)選為0. 3質(zhì)量％以上，進(jìn)一步優(yōu)選為0. 4質(zhì)量％以上。此外，為了降低成本，Al含量?jī)?yōu)選為2. 5質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為2.0質(zhì)量％以下，進(jìn)一步優(yōu)選為1.8質(zhì)量％以下。[Mn] =Mn使無(wú)方向性電磁鋼板的硬度增加，改善沖裁性。若Mn含量低于0. 1質(zhì)量％，則無(wú)法得到這樣的效果。另一方面，若Mn含量超過(guò)2.0質(zhì)量％，則成本增加顯著。因此，Mn含量為0. 1質(zhì)量％以上且2. 0質(zhì)量％以下。[P] :P提高無(wú)方向性電磁鋼板的強(qiáng)度，改善加工性。若P含量低于0.0001質(zhì)量％， 則難以得到這樣的效果。因此，P含量?jī)?yōu)選為0.0001質(zhì)量％以上。另一方面，若P含量超過(guò)0. 1質(zhì)量％，則冷軋時(shí)的加工性降低。因此，P含量為0. 1質(zhì)量％以下。[Bi]如上所述，Bi抑制Ti夾雜物的生成，但是，若低于0. 001質(zhì)量％，則無(wú)法得到該效果。另一方面，如上所述，若Bi含量超過(guò)0. 01質(zhì)量％，則生成單質(zhì)的金屬Bi夾雜物， 或生成MnS和金屬Bi復(fù)合析出而成的夾雜物，阻礙晶粒的成長(zhǎng)，無(wú)法得到良好的磁特性。因此，Bi含量為0. 001質(zhì)量％以上且0. 01質(zhì)量％以下。為了進(jìn)一步抑制Ti夾雜物的生成， Bi含量?jī)?yōu)選為0. 0015%以上，更優(yōu)選為0. 002%以上，進(jìn)一步優(yōu)選為0. 003%以上。此外， 為了降低成本，Bi含量?jī)?yōu)選為0.005質(zhì)量％以下。進(jìn)而，如上所述，必須滿足(1)式，優(yōu)選滿足⑵式。[S] :S生成TiS及MnS等硫化物。并且，TiS妨礙晶粒的成長(zhǎng)，使鐵損上升。此外， MnS作為金屬Bi的復(fù)合析出位點(diǎn)起作用，使由Bi帶來(lái)的抑制Ti夾雜物生成的效果降低。 因此，在不含后述的量的REM及Ca的情況下，S含量為0. 005質(zhì)量％以下，優(yōu)選為0. 003質(zhì)量％以下。另一方面，在含有后述的量的REM及Ca的情況下，S含量可以超過(guò)0. 005質(zhì)量％， 但是，S含量為0.01質(zhì)量％。這是因?yàn)槿鬝含量超過(guò)0.01質(zhì)量％，則REM及Ca的硫化物增多，阻礙晶粒的成長(zhǎng)。另外，S含量可以為0質(zhì)量％。[N] :N生成TiN等氮化物，使鐵損變差。因此，N含量為0.005質(zhì)量％以下，優(yōu)選為 0. 003質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為0. 0025質(zhì)量％以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0. 002質(zhì)量％以下。但是， 完全除去N是困難的，因此也可以殘留N，N含量可以超過(guò)0質(zhì)量％。例如，考慮到工業(yè)制造工藝中可能的脫氮，N含量可以為0.001質(zhì)量％以上。此外，在極限脫氮的情況下，若降低至0. 0005質(zhì)量％，則氮化物進(jìn)一步減少，更為優(yōu)選。[Ti] =Ti生成TiN、TiS及TiC等Ti析出物(微細(xì)夾雜物)，阻礙晶粒的成長(zhǎng)，使鐵
10損變差。這些微細(xì)夾雜物的生成可以通過(guò)含有Bi來(lái)抑制，但是，如上所述，Bi含量與Ti含量之間需要滿足(1)式。此外，Bi含量為0. 01質(zhì)量％以下。因此，Ti含量為0. 01質(zhì)量％ 以下。此外，如上所述，優(yōu)選滿足(2)式。另外，在Ti含量低于0.001質(zhì)量％的情況下，Ti 析出物的生成量極度減少，即使不含Bi，也基本不會(huì)阻礙晶粒的成長(zhǎng)。S卩，在Ti含量低于 0. 001質(zhì)量％的情況下，伴隨著B(niǎo)i的含有的效果難以顯現(xiàn)。因此，Ti含量為0. 001質(zhì)量％ 以上。[REM]及[Ca] :REM及Ca為脫硫元素，在無(wú)方向性電磁鋼板中將S固定，抑制MnS 等硫化物夾雜物的生成。因此，S含量比0.005質(zhì)量％多地含有的情況下，需要滿足(3) 式。為了可靠地得到該效果，優(yōu)選REM含量為0. 001質(zhì)量％以上，優(yōu)選Ca含量為0. 0003質(zhì)量％以上。另一方面，若REM含量超過(guò)0.02質(zhì)量％，則成本顯著上升。此外，若Ca含量超過(guò)0.0125質(zhì)量％，則有時(shí)發(fā)生耐火物的熔損等。因此，REM含量?jī)?yōu)選為0.02質(zhì)量％以下， Ca含量?jī)?yōu)選為0.0125質(zhì)量％以下。另外，REM的元素的種類沒(méi)有特別限定，可以僅含一種， 也可以含有而二種以上，只要滿足(3)式，就能獲得效果。無(wú)方向性電磁鋼板也可以含有下述元素。另外，雖然不需要含有這些元素，但是如果微量地含有，則能起到效果。因此，優(yōu)選這些元素的含量超過(guò)0質(zhì)量％。[Cu] =Cu使耐腐蝕性提高，并且提高固有阻抗，改善鐵損。為了得到該效果，Cu含量?jī)?yōu)選為0. 005質(zhì)量％以上。但是，若Cu含量超過(guò)0. 5質(zhì)量％，則容易在無(wú)方向性電磁鋼板的表面產(chǎn)生鱗狀折疊瑕疵等而降低表面品質(zhì)。因此，Cu含量?jī)?yōu)選為0. 5質(zhì)量％以下。[Cr] =Cr使耐腐蝕性提高，并提高固有阻抗，改善鐵損。為了得到該效果，Cr含量?jī)?yōu)選為0.005質(zhì)量％以上。但是，若Cr含量超過(guò)20質(zhì)量％，則成本容易增高。因此，Cr含量?jī)?yōu)選為20質(zhì)量％以下。[Sn]及[Sb] =Sn及Sb為偏析元素，阻礙使磁特性變差的(111)面的織構(gòu)的成長(zhǎng)， 改善磁特性。僅含有Sn或Sb的任一者或者含有兩者，能得到效果。為了得到該效果，Sn及 Sb的含量?jī)?yōu)選合計(jì)為0. 001質(zhì)量％以上。但是，若Sn及Sb的含量合計(jì)超過(guò)0. 3質(zhì)量％，則冷軋的加工性容易變差。因此，Sn及Sb的含量?jī)?yōu)選合計(jì)為0. 3質(zhì)量％以下。[Ni] =Ni使對(duì)于磁特性有利的織構(gòu)發(fā)達(dá)，改善鐵損。為了得到該效果，Ni含量?jī)?yōu)選為0.001質(zhì)量％以上。但是，若Ni含量超過(guò)1.0質(zhì)量％，則成本容易增高。因此，Ni含量?jī)?yōu)選為1.0質(zhì)量％以下。另外，作為不可避免的雜質(zhì)，可以舉出以下元素。[Zr] : 即使微量也阻礙晶粒成長(zhǎng)，易使消除應(yīng)力退火后的鐵損變差。因此，^ 含量?jī)?yōu)選為0.01質(zhì)量％以下。[V] =V生成氮化物或碳化物，容易阻礙磁疇壁的移動(dòng)和晶粒的成長(zhǎng)。因此，V含量?jī)?yōu)選為0.01質(zhì)量％以下。[Mg] =Mg是脫硫元素，與無(wú)方向性電磁鋼板中的S反應(yīng)而生成硫化物，將S固定。 若Mg含量增高，則脫硫效果提高，但是，如果Mg含量超過(guò)0. 05質(zhì)量％，則Mg硫化物過(guò)量地生成而容易妨礙晶粒的成長(zhǎng)。因此，Mg含量?jī)?yōu)選為0. 05質(zhì)量％以下。若在溶解及非溶解的總量中0含量超過(guò)0.005質(zhì)量％，則生成大量氧化物，該氧化物容易阻礙磁疇壁的移動(dòng)及晶粒的成長(zhǎng)。因此，O含量?jī)?yōu)選為0. 005質(zhì)量％以下。[B] :B是晶界偏析元素，并且生成氮化物。B氮化物妨礙晶界的移動(dòng)，鐵損易變差。
11因此，B含量?jī)?yōu)選為0. 005質(zhì)量％以下。根據(jù)這樣的無(wú)方向性電磁鋼板，即使之后進(jìn)行消除應(yīng)力退火等的退火，也能將鐵損抑制地較低。即，抑制退火時(shí)的Ti夾雜物的產(chǎn)生，使晶粒充分成長(zhǎng)，能得到低鐵損。因此， 即使不使用成本顯著上升或生產(chǎn)率顯著降低的方法，也能得到良好的磁特性。并且，在將這樣的無(wú)方向性電磁鋼板用于馬達(dá)的情況下，能減少能量的消耗量。接著，對(duì)無(wú)方向性電磁鋼板的制造方法的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。首先，在煉鋼階段中，使用轉(zhuǎn)爐或2次精煉爐等進(jìn)行精煉，將除Bi以外的各元素的含量在上述范圍內(nèi)的鋼水熔煉。此時(shí)，在將S脫硫至0. 005質(zhì)量％以下的情況下，不需要添加REM及Ca，但是，在將S脫硫至超過(guò)0. 005質(zhì)量％且為01質(zhì)量％以下的情況下，在2次精煉爐等中按照滿足(3)式的方式添加REM和/或Ca。 然后，將鋼水加入到澆包中，通過(guò)中間包，邊添加Bi邊將鋼水注入到鑄型中，通過(guò)連續(xù)鑄造或鋼錠鑄造而鑄造板坯等鑄坯。即，Bi添加到向鑄型流通中的鋼水中。此時(shí)，優(yōu)選盡量在即將注入到鑄型中之前將Bi添加到鋼水中。其原因是，Bi的沸點(diǎn)為1560°C，相對(duì)于此，注入時(shí)的鋼水的溫度比其高，因此早期注入的Bi隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)進(jìn)行蒸發(fā)而失去。本申請(qǐng)發(fā)明人們通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由鋼水引起的Bi的加熱、溶解、沸騰及蒸發(fā)在Bi 的添加后的3分鐘以后變得顯著。因此，從Bi的材料利用率的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選按照從Bi的添加至鋼水開(kāi)始凝固為止的時(shí)間為3分鐘以下的方式添加Bi。例如，如圖3所示，優(yōu)選在設(shè)置在中間包1的底部的朝向鑄型2的注入口 3附近，向鋼水10供給絲狀的金屬Bill。通過(guò)該方法，能夠容易地將從金屬Bill溶解在鋼水10中到在鑄型2中鋼水10開(kāi)始凝固為止的時(shí)間調(diào)整在3分鐘以內(nèi)。鋼水10在凝固后以鑄坯12的形式被排出，通過(guò)輸送輥4進(jìn)行輸送。另外，Bi的材料利用率根據(jù)鋼水的溫度及添加的時(shí)機(jī)而不同，但是大致為5% 15 %的范圍內(nèi)，若預(yù)先測(cè)定，則能在考慮材料利用率后確定應(yīng)當(dāng)添加的量。此外，可以將金屬Bi直接添加到鋼水中，但是，如果將Bi用!^e等被覆后添加，則能減少伴隨蒸發(fā)的損失，改善材料利用率。因此，為了將無(wú)方向性電磁鋼板的Bi含量設(shè)為0.001%以上且0.01%以下，例如， 將添加了用狗被覆的Bi時(shí)的Bi的材料利用率按照其與鋼水的溫度及添加的時(shí)機(jī)的關(guān)系預(yù)先測(cè)定，將考慮了該材料利用率的值的量的Bi在規(guī)定的時(shí)機(jī)添加即可。如此得到鑄坯后，將鑄坯熱軋而得到熱軋鋼板。然后，根據(jù)需要將熱軋鋼板進(jìn)行熱軋板退火之后，進(jìn)行冷軋而得到冷軋鋼板。冷軋鋼板的厚度例如設(shè)為想要制造的無(wú)方向性電磁鋼板的厚度。冷軋可以只進(jìn)行一次，也可以隔著中間退火而進(jìn)行二次以上。接著，對(duì)冷軋鋼板進(jìn)行最終退火，涂布絕緣皮膜。根據(jù)這樣的方法，能得到抑制了 Ti夾雜物的產(chǎn)生的無(wú)方向性電磁鋼板。另外，夾雜物的檢查方法及磁特性的測(cè)定方法等并不限定于上述方法。例如，在檢查Ti夾雜物時(shí)，也可以不采用復(fù)型法，制作薄膜的試樣，使用場(chǎng)致發(fā)射型透射式電子顯微鏡進(jìn)行觀察。實(shí)施例接著，本發(fā)明人們對(duì)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說(shuō)明。這些實(shí)驗(yàn)的條件等是為了確認(rèn)本發(fā)明的實(shí)施可能性及效果而采用的例子，本發(fā)明不限定于這些例子。
(第1實(shí)驗(yàn))首先，將含有C 0. 0017 質(zhì)量％、Si 2. 9 質(zhì)量％、Mn :0. 5 質(zhì)量％、P :0. 09 質(zhì)量％、 S 0. 0025質(zhì)量％、Al :0. 4質(zhì)量％、及N :0. 0023質(zhì)量％、還含有表1所示的成分、剩余部分由狗及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的鋼通過(guò)轉(zhuǎn)爐及真空脫氣裝置進(jìn)行精煉，加入到澆包。接著， 經(jīng)由中間包，通過(guò)浸漬噴嘴將鋼水供給到鑄型內(nèi)，通過(guò)連續(xù)鑄造得到鑄坯。另外，Bi的添加通過(guò)將厚度為Imm的用狗膜被覆的直徑為5mm的絲狀金屬Bi從鑄型浸漬噴嘴的正上方的位置插入到中間包內(nèi)的鋼水中來(lái)進(jìn)行。此時(shí)，按照從Bi的添加至鋼水開(kāi)始凝固為止的時(shí)間成為1. 5分鐘的方式，確定插入的位置。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)方向性電磁鋼板，其特征在于， 含有Si :1.0質(zhì)量％以上且3.5質(zhì)量％以下、 Al 0. 1質(zhì)量％以上且3. 0質(zhì)量％以下、Mn 0. 1質(zhì)量％以上且2. 0質(zhì)量％以下、 Ti 0. 001質(zhì)量％以上且0.01質(zhì)量％以下、及 Bi 0. 001質(zhì)量％以上且0. 01質(zhì)量％以下， C含量為0.01質(zhì)量％以下， P含量為0.1質(zhì)量％以下， S含量為0. 005質(zhì)量％以下， N含量為0. 005質(zhì)量％以下， 剩余部分包含狗及不可避免的雜質(zhì)，將Ti含量(質(zhì)量％)表示為[Ti]、將Bi含量(質(zhì)量％)表示為[Bi]時(shí)，滿足下述(1)式，[Ti]彡 0. 8 X [Bi]+0. 002 (1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)方向性電磁鋼板，其特征在于，還滿足下述(2)式， [Ti] ( 0. 65 X [Bi]+0. 0015 (2)。
3.一種無(wú)方向性電磁鋼板，其特征在于， 含有Si :1.0質(zhì)量％以上且3. 5%質(zhì)量以下、 Al 0. 1質(zhì)量％以上且3. 0質(zhì)量％以下、Mn 0. 1質(zhì)量％以上且2. 0質(zhì)量％以下、 Ti 0. 001質(zhì)量％以上且0. 01質(zhì)量％以下、 Bi 0. 001質(zhì)量％以上且0. 01質(zhì)量％以下、以及選自REM及Ca中的至少一種， C含量為0.01質(zhì)量％以下， P含量為0.1質(zhì)量％以下， S含量為0.01質(zhì)量％以下， N含量為0. 005質(zhì)量％以下， 剩余部分包含狗及不可避免的雜質(zhì)，將Ti含量(質(zhì)量％)表示為[Ti]、將Bi含量(質(zhì)量％)表示為[Bi]時(shí)，滿足下述(1)式，將S含量(質(zhì)量％)表示為[S]、將REM含量(質(zhì)量％)表示為[REM]、將Ca含量(質(zhì)量％ )表示為[Ca]時(shí)，滿足下述(3)式， [Ti]彡 0. 8 X [Bi]+0. 002 (1) [S] - (0. 23 X [REM] +0. 4 X [Ca]) ( 0. 005 (3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)方向性電磁鋼板，其特征在于，還含有選自Cu0. 5質(zhì)量％ 以下及Cr 20質(zhì)量％以下中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)方向性電磁鋼板，其特征在于，還含有選自Cu0. 5質(zhì)量％ 以下及Cr 20質(zhì)量％以下中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)方向性電磁鋼板，其特征在于，還含有合計(jì)為0.3質(zhì)量％以下的選自Sn及Sb中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)方向性電磁鋼板，其特征在于，還含有合計(jì)為0.3質(zhì)量％以下的選自Sn及Sb中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)方向性電磁鋼板，其特征在于，還含有M:1. 0質(zhì)量％以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)方向性電磁鋼板，其特征在于，還含有M:1. 0質(zhì)量％以下。
10.一種無(wú)方向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，具有下述工序 制作含有Si :1.0質(zhì)量％以上且3. 5質(zhì)量％以下、Al 0. 1質(zhì)量％以上且3. 0質(zhì)量％以下、 Mn 0. 1質(zhì)量％以上且2. 0質(zhì)量％以下、及 Ti 0. 001質(zhì)量％以上且0.01質(zhì)量％以下、 C含量為0.01質(zhì)量％以下、 P含量為0.1質(zhì)量％以下、 N含量為0. 005質(zhì)量％以下、 S含量為0. 005質(zhì)量％以下的鋼水的工序，按照無(wú)方向性電磁鋼板中的Bi含量成為0. 001質(zhì)量％以上且0. 01質(zhì)量％以下、在將 Ti含量(質(zhì)量％ )表示為[Ti]、將Bi含量(質(zhì)量％ )表示為[Bi]時(shí)滿足下述(1)式的方式，向所述鋼水中添加Bi的工序，[Ti]彡 0. 8 X [Bi]+0. 002 (1)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的無(wú)方向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，在添加所述 Bi時(shí)，進(jìn)一步按照滿足下述( 式的方式調(diào)整Bi的添加量，[Ti] < 0. 65 X [Bi]+0. 0015 (2)。
12.一種無(wú)方向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，具有如下工序 制作含有Si :1.0質(zhì)量％以上且3. 5質(zhì)量％以下、Al 0. 1質(zhì)量％以上且3. 0質(zhì)量％以下、 Mn 0. 1質(zhì)量％以上且2. 0質(zhì)量％以下、 Ti 0. 001質(zhì)量％以上且0. 01質(zhì)量％以下、以及選自REM及Ca中的至少一種、 C含量為0.01質(zhì)量％以下、 P含量為0.1質(zhì)量％以下、 N含量為0. 005質(zhì)量％以下、 S含量為0.01質(zhì)量％以下、在將S含量(質(zhì)量％ )表示為[S]、將REM含量(質(zhì)量％ )表示為[REM]、將Ca含量 (質(zhì)量％ )表示為[Ca]時(shí)滿足下述(3)式的鋼水的工序，按照無(wú)方向性電磁鋼板中的Bi含量成為0. 001質(zhì)量％以上且0. 01質(zhì)量％以下、在將 Ti含量(質(zhì)量％ )表示為[Ti]、將Bi含量(質(zhì)量％ )表示為[Bi]時(shí)滿足下述(1)式的方式，向所述鋼水中添加Bi的工序，[Ti]彡 0. 8 X [Bi]+0. 002 (1)[S] - (0. 23 X [REM] +0. 4 X [Ca]) ( 0. 005 (3)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的無(wú)方向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，具有在添加所述Bi的工序之后將所述鋼水流入到鑄型中使其凝固的工序，所述Bi添加到朝向所述鑄型流通中的鋼水中。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的無(wú)方向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，具有在添加所述Bi的工序之后將所述鋼水流入到鑄型中使其凝固的工序，所述Bi添加到朝向所述鑄型流通中的鋼水中。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的無(wú)方向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，所述Bi從所述鋼水開(kāi)始凝固的時(shí)間點(diǎn)回溯在3分鐘以內(nèi)添加。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的無(wú)方向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，所述Bi從所述鋼水開(kāi)始凝固的時(shí)間點(diǎn)回溯在3分鐘以內(nèi)添加。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的無(wú)方向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，所述鋼水還含有選自Cu 0. 5質(zhì)量％以下及Cr 20質(zhì)量％以下中的至少一種。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的無(wú)方向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，所述鋼水還含有選自Cu 0. 5質(zhì)量％以下及Cr 20質(zhì)量％以下中的至少一種。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的無(wú)方向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，所述鋼水還含有合計(jì)為0.3質(zhì)量％以下的選自Sn及Sb中的至少一種。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的無(wú)方向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，所述鋼水還含有合計(jì)為0. 3質(zhì)量％以下的選自Sn及Sb中的至少一種。
21.根據(jù)權(quán)利要求10所述的無(wú)方向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，所述鋼水還含有Ni :1.0質(zhì)量％以下。
22.根據(jù)權(quán)利要求12所述的無(wú)方向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，所述鋼水還含有Ni :1.0質(zhì)量％以下。
全文摘要
本發(fā)明的無(wú)方向性電磁鋼板中含有Si1.0質(zhì)量％以上且3.5質(zhì)量％以下、Al0.1質(zhì)量％以上且3.0質(zhì)量％以下、Ti0.001質(zhì)量％以上且0.01質(zhì)量％以下、及Bi0.001質(zhì)量％以上且0.01質(zhì)量％以下等。將Ti含量(質(zhì)量％)表示為[Ti]、將Bi含量(質(zhì)量％)表示為[Bi]時(shí)，滿足下述(1)式。[Ti]≤0.8×[Bi]+0.002(1)。
文檔編號(hào)B22D11/00GK102459675SQ201080024288
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月3日
發(fā)明者久保田猛, 宮崎雅文, 山村英明, 川上和人, 水上和實(shí), 脅坂岳顯, 黑崎洋介 申請(qǐng)人:新日本制鐵株式會(huì)社