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TWI557241B - Electromagnetic steel plate - Google Patents

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TWI557241B
TWI557241B TW104120927A TW104120927A TWI557241B TW I557241 B TWI557241 B TW I557241B TW 104120927 A TW104120927 A TW 104120927A TW 104120927 A TW104120927 A TW 104120927A TW I557241 B TWI557241 B TW I557241B
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Taiwan
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steel sheet
equation
electromagnetic steel
cube
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TW104120927A
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TW201606097A (zh
Inventor
Hirotoshi Tada
Satoshi Kano
Ichiro Tanaka
Hiroyoshi Yashiki
Original Assignee
Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp
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Publication date
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Application filed by Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp filed Critical Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp
Publication of TW201606097A publication Critical patent/TW201606097A/zh
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Description

電磁鋼板 技術領域
本發明有關於一種電磁鋼板。
背景技術
近年來，因下降地球暖化氣體之必要性，於汽車、家電製品等領域正在開發耗能少之製品。例如，汽車領域方面，有組合汽油引擎與馬達之油電驅動車、或馬達驅動之電動車等低耗燃汽車。又，家電製品領域中，有年度耗電量低之高效率冷氣、冰箱等。該等之共通技術為馬達，馬達之高效率化便成為了重要的技術。
此外，近年來，馬達之定子多採用利於捲線設計或良率佳之分裂鐵心。通常、分裂鐵心多藉由加熱嵌入固定於殼體，藉由加熱嵌入對電磁鋼板作用壓縮應力時，電磁鋼板之磁性將下降。迄今仍在進行可抑制如此之磁性下降的研究。
然而，以往之電磁鋼板易受壓縮應力之影響，例如，使用作為分裂鐵心但無法發揮優異之磁性。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2008-189976號公報
專利文獻2：日本專利特開2000-104144號公報
專利文獻3：日本專利特開2000-160256號公報
專利文獻4：日本專利特開2000-160250號公報
專利文獻5：日本專利特開平11-236618號公報
專利文獻6：日本專利特開2014-77199號公報
專利文獻7：日本專利特開2012-36457號公報
專利文獻8：日本專利特開2012-36454號公報
發明概要
本發明之目的為提供一種於壓縮應力作用下仍可發揮優異之磁性的電磁鋼板。
本發明人等專心地研究以究明於使用以往之電磁鋼板作為分裂鐵心時，未能得到優異之磁性的原因。結果，發現壓縮應力作用之方向與電磁鋼板之結晶方位的關係極為重要。
此處，說明作用於電磁鋼板之壓縮應力。因油電汽車之驅動馬達或冷氣之壓縮馬達為多極，通常，使流經定子之齒部(tooth)之磁通量的方向與電磁鋼板之軋延方向(以下，稱作「L方向」)一致，使流經軛部(yoke)之磁通量的方向與垂直於軋延方向及板厚方向之方向(以下，稱作「C 方向」)一致。並且，於利用加熱嵌入將分裂鐵心固定於殼體等時，C方向之壓縮應力對軛部之電磁鋼板作用，而無應力作用於齒部之電磁鋼板。因此，期望分裂鐵心所使用之電磁鋼板可於無應力下發揮優異之L方向的磁性，並於C方向作用之壓縮應力下可發揮優異之C方向的磁性。
本發明人等為了解可發揮如此之磁性的構造，更加全心地進行研究。結果，發現Goss方位之結晶粒不易受C方向之壓縮應力影響，即使於C方向施加壓縮應力仍不易造成C方向之磁性下降、及Cube方位之結晶粒容易受C方向之壓縮應力影響，於C方向施加壓縮應力時容易造成C方向之磁性下降。此外，發現藉由適當地控制(001)[100]方位之聚集度、及(011)[100]方位之聚集度，可得優異之磁性。
本發明人等依據如此之觀察所得知識，更加全心地反覆研究，結果，思及以下所示之發明的諸態樣。
(1)一種電磁鋼板，具有以下所示之化學組成：以質量%計，C：0.010%以下、Si：1.30%~3.50%、Al：0.0000%~1.6000%、Mn：0.01%~3.00%、S：0.0100%以下、N：0.010%以下、P：0.000%~0.150%、Sn：0.000%~0.150%、 Sb：0.000%~0.150%、Cr：0.000%~1.000%、Cu：0.000%~1.000%、Ni：0.000%~1.000%、Ti：0.010%以下、V：0.010%以下、Nb：0.010%以下，且剩餘部分：Fe及雜質；結晶粒徑為20μm~300μm；並具有下述集合組織：當將(001)[100]方位之聚集度表示為ICube、(011)[100]方位之聚集度表示為IGoss時，滿足式1、式2及式3之關係。
IGoss+ICube≧10.5…式1
IGoss/ICube≧0.50…式2
ICube≧2.5…式3
(2)如(1)記載之電磁鋼板，其中前述集合組織滿足式4、式5及式6。
IGoss+ICube≧10.7…式4
IGoss/ICube≧0.52…式5
ICube≧2.7…式6
(3)如(1)或(2)記載之電磁鋼板，其具有下述磁性：當將飽和磁通量密度表示為Bs、以5000A/m之磁化力磁化後之軋延方向的磁通量密度表示為B50L、與以5000A/m之磁化力磁化後之軋延方向及板厚方向呈垂直方 向(板寬方向)的磁通量密度表示為B50C時，滿足式7及式8之關係。
B50C/Bs≧0.790…式7
(B50L-B50C)/Bs≧0.070…式8
(4)如(3)記載之電磁鋼板，其中前述磁性具有滿足式9之關係的磁性。
(B50L-B50C)/Bs≧0.075…式9
(5)如(3)或(4)記載之電磁鋼板，其中前述磁性滿足式10之關係。
B50C/Bs≦0.825…式10
(6)如(1)至(5)中任一者記載之電磁鋼板，其中前述化學組成滿足：P：0.001%~0.150%、Sn：0.001%~0.150%、或Sb：0.001%~0.150%、或者該等之任意組合。
(7)如(1)至(6)中任一者記載之電磁鋼板，其中前述化學組成滿：足Cr：0.005%~1.000%、Cu：0.005%~1.000%、Ni：0.005%~1.000%、或者該等之任意組合。
(8)如(1)至(7)中任1項記載之電磁鋼板，其厚度為0.10mm以上且0.50mm以下。
利用本發明，因具有適當之集合組織，於作用有壓縮應力時亦可發揮優異之磁性。
圖1係顯示第1試驗所得之聚集度與鐵損 W15/400L之關係的圖。
圖2係顯示第1試驗所得之聚集度與鐵損W15/400C之關係的圖。
圖3係顯示第1試驗中聚集度之分布的圖。
圖4係顯示第1試驗中磁通量密度之分布的圖。
用以實施發明之形態
以下，一面參照附加圖式，一面詳細地說明本發明之實施形態。
首先，說明本發明之實施形態之電磁鋼板之集合組織。本發明之實施形態之電磁鋼板具有當將(001)[100]方位(以下，稱作「Cube方位」)之聚集度表示為ICube、(011)[100]方位(以下，稱作「Goss方位」)之聚集度表示為IGoss時，滿足式1、式2及式3的集合組織。此處，某方位之聚集度係相對於該方位之強度的隨機強度之比(隨機比)之意，係表示集合組織時通常使用的指標。
IGoss+ICube≧10.5…式1
IGoss/ICube≧0.50…式2
ICube≧2.5…式3
Goss方位之結晶粒特別有助於提升L方向之磁性。Cube方位之結晶粒則有助於提升L方向之磁性及C方向之磁性。如前述，本發明人等了解Goss方位之結晶粒不易受C方向之壓縮應力影響，即使於C方向施加壓縮應力仍不易造成C方向之磁性下降、及Cube方位之結晶粒容易受C方 向之壓縮應力影響，於C方向施加壓縮應力時容易造成C方向之磁性下降。
「IGoss+ICube」之值小於10.5時，未能得到無應力 下充分之L方向的磁性。因此，需滿足式1之關係。為於無應力下得到較優異之L方向的磁性，「IGoss+ICube」之值以10.7以上為佳，較佳者是11.0以上。
「IGoss/ICube」之值小於0.50時，於C方向施加壓 縮應力時，未能得到充分之C方向的磁性。因此，需滿足式2之關係。為於C方向之壓縮應力下得到較優異之C方向的磁性，「IGoss/ICube」之值以0.52以上為佳，較佳者是0.55以上。「IGoss/ICube」之值與C方向之壓縮應力下C方向之磁性的關係尚未明瞭，但可視如以下。一般而言，壓縮應力於<100>方向上作用時，相較於作用有與<110>方向平行之壓縮應力的情形，磁性容易劣化。(001)[100]方位(Cube方位)之結晶粒的C方向相當於[010]方向，(011)[100]方位(Goss方位)之結晶粒的C方向相當於[01-1]方向。因此，可知「IGoss/ICube」之值越低，即Cube方位之結晶粒的比例越高，<100>方向與C方向平行之結晶粒的比例越高，藉由C方向之壓縮應力電磁鋼板之磁性容易下降。
「ICube」之值小於2.5時，若施加C方向之壓縮應 力，將未能得到充分之C方向的磁性。因此，需滿足式3之關係。為於C方向之壓縮應力下得到較優異之C方向的磁性，「ICube」之值以2.7以上為佳，較佳者是3.0以上。
於滿足式2之關係但未滿足式3之關係時，雖不易 因C方向之壓縮應力造成C方向之磁性下降，但於無應力下未能得到充分之C方向的磁性，故C方向之壓縮應力下C方向的磁性並非充分。於未滿足式2及式3之關係時，無應力下未能得到充分之C方向的磁性，且因C方向之壓縮應力造成C方向之磁性下降，故C方向之壓縮應力下C方向的磁性並非充分。於滿足式3之關係但未滿足式2之關係時，於無應力下雖可得到充分之C方向的磁性，但因C方向之壓縮應力造成C方向之磁性下降，故C方向之壓縮應力下C方向的磁性並非充分。於滿足式2及式3之關係時，無應力下可得充分之C方向的磁性，且不易因C方向之壓縮應力造成C方向之磁性下降，故C方向之壓縮應力下可得優異之C方向的磁性。
聚集度IGoss及聚集度ICube可如下地測量。首先，藉由X射線繞射之舒爾茲法(Schultz method)測量作為測量對象之電磁鋼板的(110)、(200)及(211)極點圖。此時，測量位置為自電磁鋼板表面起之深度為厚度之1/4位置(以下，稱作「1/4位置」)及厚度之1/2位置(以下，稱作「1/2位置」)。接著，使用極點圖，藉由級數展開法進行3次元方位解析。接著，分別針對藉由解析所得之(001)[100]方位(Cube方位)及(011)[100]方位(Goss方位)，算出1/4位置及1/2位置之3次元方位分布密度的平均值。可將如此所得之2種值分別作為聚集度IGoss及聚集度ICube。
如前述，集合組織以滿足式4、式5及式6之關便為佳。
IGoss+ICube≧10.7…式4
IGoss/ICube≧0.52…式5
ICube≧2.7…式6
接著，說明本發明之實施形態之電磁鋼板的磁性。本發明之實施形態之電磁鋼板以具有於當將飽和磁通量密度表示為Bs、以5000A/m之磁化力磁化後之軋延方向的磁通量密度表示為B50L、與以5000A/m之磁化力磁化後之軋延方向及板厚方向呈垂直方向(板寬方向)的磁通量密度表示為B50C時，滿足式7及式8之關係的磁性為佳。
B50C/Bs≧0.790…式7
(B50L-B50C)/Bs≧0.070…式8
「B50C/Bs」之值小於0.790時，於壓縮應力下將未能得到充分之C方向的磁性。因此，以滿足式7之關便為佳。為於C方向之壓縮應力下得到更優異之C方向的磁性，「B50C/Bs」之值以0.795以上較佳，更佳者為0.800以上。另一方面，「B50C/Bs」過高時，容易因壓縮應力使磁性劣化，故「B50C/Bs」之值以0.825以下為佳，更佳者為0.820以下，尤佳者係0.815以下。
「(B50L-B50C)/Bs」之值小於0.070時，於壓縮應力下將未能得到充分之C方向的磁性。因此，以滿足式8之關便為佳。容易因壓縮應力使磁性劣化，故「(B50L-B50C)/Bs」之值以0.075以上較佳，更佳者為0.080以上。
如前述，磁性以滿足式9或式10或該等兩者之關 便為佳。
(B50L-B50C)/Bs≧0.075…式9
B50C/Bs≦0.825…式10
接著，說明本發明之實施形態之電磁鋼板及其製造中使用之扁胚的化學組成。詳細內容稍待後述，本發明之實施形態之電磁鋼板經由扁胚之熱軋延、熱軋板退火、第1冷軋延、中間退火、第2冷軋延、完工退火等所製造。因此，電磁鋼板及扁胚之化學組成不僅該考量電磁鋼板之特性，亦需考量該等處理。以下說明中，若無特別說明，電磁鋼板所含之各元素的含量單位「%」為「質量%」之意。本實施形態之電磁鋼板具有以下所示之化學組成：C：0.010%以下，Si：1.30%~3.50%、Al：0.0000%~1.6000%、Mn：0.01%~3.00%、S：0.0100%以下，N：0.010%以下，P：0.000%~0.150%、Sn：0.000%~0.150%、Sb：0.000%~0.150%、Cr：0.000%~1.000%、Cu：0.000%~1.000%、Ni：0.000%~1.000%、Ti：0.010%以下，V：0.010%以下，Nb：0.010%以下，且剩餘部分：Fe及雜質。雜質可例示如礦石或廢料等原材料中所含者、或製造步驟中所含者。
(Si：1.30%~3.50%)
Si為有效提高比電阻，降低鐵損的元素。藉使Si含量為1.30%以上，可更確實地得到該比電阻提升效果。因此，將Si含量設為1.30%以上。Si含量以1.60%以上為佳，較佳者是1.90%以上。另一方面，Si含量大於3.50%時，未能得到所期之集合組織，無法得到所期之磁通量密度。因此，將S i含量設為3.50%以下。Si含量以3.30%以下為佳，較佳者是3.10%以下。Si含量大於3.50%時未能得到所期之集合組織的理由，可視為隨著Si含量之增加於冷軋延中產生變形行為的改變之故。
(Al：0.0000%~1.6000%)
Al為降低飽和磁通量密度之元素。Al含量大於1.6000%時，未能得到所期之集合組織，無法得到所期之磁通量密度。因此，將Al含量設為1.6000%以下。Al含量以1.4000%以下為佳，較佳者是1.2000%以下，更佳者為0.8000%以下。Al含量大於1.6000%時未能得到所期之集合組織的理由，可視為隨著Al含量之增加於冷軋延中產生變形行為的改變之故。並未特別限定Al含量之下限。Al具有提高比電阻，降低鐵損之效果，為得該效果，Al含量以0.0001%以上為佳，較佳者是0.0003%以上。
(Mn：0.01%~3.00%)
Mn為有效提高比電阻，降低鐵損的元素。藉使Mn含量為0.01%以上，可更確實地得到該比電阻提升效果。因此，將Mn含量設為0.01%以上。Mn含量以0.03%以上為佳，較佳者是0.05%以上。另一方面，於含有過剩之Mn時，磁通量密度將下降。如此之現象於Mn含量大於3.00%時變得顯著。因此，將Mn含量設為3.00%以下。Mn含量以2.70%以下為佳，較佳者是2.50%以下，更佳者為2.40%以下。
(C：0.010%以下)
C並非必要元素，例如作為鋼中之雜質所含有。C為利 用磁老化使磁性劣化之元素。因此，以C含量越低越佳。如此之磁性劣化於C含量大於0.010%時變得顯著。因此，將C含量設為0.010%以下。C含量以0.008%以下為佳，較佳者是0.005%以下。
(S：0.0100%以下)
S並非必要元素，例如作為鋼中之雜質所含有。S將與鋼中之Mn結合形成微細之MnS，阻礙完工退火中之粒成長，使磁性劣化。因此，以S含量越低越佳。如此之磁性劣化於S含量大於0.0100%時變得顯著。因此，將S含量設為0.0100%以下。S含量以0.0080%以下為佳，較佳者是0.0050%以下。S有助於提升磁通量密度。為得該效果，亦可含有0.0005%以上之S。S可提升磁通量密度之理由，可視為S阻礙了對磁性不利之方位的粒成長之故。
(N：0.010%以下)
N並非必要元素，例如作為鋼中之雜質所含有。N將與鋼中之Al結合形成微細之AlN，阻礙完工退火中的粒成長，使磁性劣化。因此，以N含量越低越佳。如此之磁性劣化於N含量大於0.010%時變得顯著。因此，將N含量設為0.010%以下。N含量以0.008%以下為佳，較佳者是0.005%以下。
P、Sn、Sb、Cr、Cu及Ni並非必要元素，為電磁鋼板中可適當地含有預定量的任意元素。
(P：0.000%~0.150%、Sn：0.000%~0.150%、Sb：0.000%~0.150%)
P、Sn及Sb具有改善電磁鋼板之集合組織，提升磁性的 作用。因此，亦可含有P、Sn、或Sb、或者該等之任意組合。為充分地得到該效果，以P：0.001%以上、Sn：0.001%以上、或Sb：0.001%以上、或者該等之任意組合為佳，較佳者是P：0.003%以上、Sn：0.003%以上、或Sb：0.003%以上、或者該等之任意組合。但，過剩之P、Sn及Sb將於結晶粒徑偏析使鋼板之延性下降，冷軋延變得困難。如此之延性下降於P：大於0.150%、Sn：大於0.150%、或Sb：大於0.150%、或者該等之任意組合下便為顯著。因此，設為P：0.150%以下、Sn：0.150%以下且Sb：0.150%以下。以P：0.100%以下、Sn：0.100%以下、或Sb：0.100%以下、或者該等之任意組合為佳，較佳者是P：0.050%以下、Sn：0.050%以下、或Sb：0.050%以下、或者該等之任意組合。換言之，以滿足P：0.001%~0.150%、Sn：0.001%~0.150%、或Sb：0.001%~0.150%、或者該等之任意組合為佳。
(Cr：0.000%~1.000%、Cu：0.000%~1.000%、Ni：0.000%~1.000%)
Cr、Cu及Ni為有效提高比電阻，降低鐵損的元素。因此，亦可含有Cr、Cu、或Ni、或者該等之任意組合。為充分地得到該效果，以Cr：0.005%以上、Cu：0.005%以上、或Ni：0.005%以上、或者該等之任意組合為佳，較佳者是Cr：0.010%以上、Cu：0.010%以上、或Ni：0.010%以上、或者該等之任意組合。但，過剩之Cr、Cu及Ni將使磁通量密度劣化。如此之磁通量密度的劣化於Cr：大於1.000%、Cu：大於1.000%、或Ni：大於1.000%、或者該等之任意組合 下便為顯著。因此，設為Cr：1.000%以下、Cu：1.000%以下、Ni：1.000%以下。以Cr：0.500%以下、Cu：0.500%以下、或Ni：0.500%以下、或者該等之任意組合為佳，較佳者是Cr：0.300%以下、Cu：0.300%以下、或Ni：0.300%以下、或者該等之任意組合。換言之，以滿足Cr：0.005%~1.000%、Cu：0.005%~1.000%、或Ni：0.005%~1.000%、或者該等之任意組合為佳。
(Ti：0.010%以下，V：0.010%以下，Nb：0.010%以下)
Ti、V及Nb並非必要元素，例如作為鋼中之雜質所含有。Ti、V及Nb將與C、N、Mn等結合形成夾雜物，阻礙退火中之結晶粒的成長，使磁性劣化。因此，以Ti含量、V含量及Nb含量越低越佳。如此之磁性劣化於Ti：大於0.010%、V：大於0.010%、或Nb：大於0.010%、或者該等之任意組合下便為顯著。因此，設為Ti：0.010%以下、V：0.010%以下、Nb：0.010%以下。以Ti：0.007%以下、V：0.007%以下、或Nb：0.007%以下、或者該等之任意組合為佳，較佳者是Ti：0.004%以下、V：0.004%以下、或Nb：0.004%以下、或者該等之任意組合。
接著，說明本發明之實施形態之電磁鋼板的平均結晶粒徑。平均結晶粒徑過大或過小鐵損仍劣化。如此之鐵損劣化於平均結晶粒徑小於20μm、或大於300μm時便為顯著。因此，將平均結晶粒徑設為20μm以上且300μm以下。平均結晶粒徑之下限以30μm為佳，更佳者為40μm。平均結 晶粒徑之上限以250μm為佳，更佳者為200μm。
平均結晶粒徑可使用，與板厚方向及軋延方向平 行之縱截面組織照片中，於板厚方向及軋延方向上藉由切斷法測量之結晶粒徑的平均值。縱截面組織照片可使用光學顯微鏡照片，可使用例如以50倍之倍率拍攝的照片。
接著，說明本發明之實施形態之電磁鋼板的厚 度。電磁鋼板過薄時，生產性將劣化，不易以高生產性製造厚度小於0.10mm之電磁鋼板。因此，板厚以0.10mm以上為佳。電磁鋼板之板厚以0.15mm以上較佳，更佳者為0.20mm以上。另一方面，電磁鋼板過厚時，鐵損將劣化。 如此之鐵損劣化於板厚大於0.50mm時便為顯著。因此，以板厚設為0.50mm以下為佳。電磁鋼板之板厚以0.35mm以下較佳，更佳者為0.30mm以下。
接著，說明製造實施形態之電磁鋼板的較佳方 法。該製造方法中，進行扁胚之熱軋延、熱軋板退火、第1冷軋延、中間退火、第2冷軋延、完工退火。
熱軋延時，例如，將具前述化學組成之扁胚置入 加熱爐後進行熱軋延。扁胚溫度高時，亦可不置入加熱爐地開始熱軋延。並未特別限定熱軋延之各種條件。例如，可藉由連續鑄造鋼取得扁胚、或將鋼塊分塊軋延後取得扁胚。
熱軋延後，對自熱軋延所得之熱軋鋼板進行退火 (熱軋板退火)。熱軋板退火可使用箱型爐，亦可進行連續退火來作為熱軋板退火。以下，有將使用有箱型爐之退火稱 作箱型退火的情形。熱軋板退火之溫度過低時或時間過短時，未能充分地粗大化結晶粒，有未能得到所期之磁性的情形。另一方面，熱軋板退火之溫度過高時或時間過長時，製造成本將上升。於進行箱型退火時，以例如，保持熱軋鋼板於700℃以上且1100℃以下之溫度域1小時以上且200小時以下為佳。進行箱型退火時之保持溫度以730℃以上較佳，更佳者為750℃以上。進行箱型退火時之保持溫度以1050℃以下較佳，更佳者為1000℃以下。進行箱型退火時之保持時間以2小時以上較佳，更佳者為3小時以上。進行箱型退火時之保持時間以150小時以下較佳，更佳者為100小時以下。進行連續退火時，以例如，使熱軋鋼板於750℃1250℃以下之溫度域中於1秒鐘以上且600秒鐘以下通過為佳。進行連續退火時之保持溫度，較佳者是780℃以上，更佳者為800℃以上。進行連續退火時之保持溫度，較佳者是1220℃以下，更佳者為1200℃以下。進行連續退火時之保持時間，較佳者是3秒鐘以上，更佳者為5秒鐘以上。進行連續退火時之保持時間，較佳者是500秒鐘以下，更佳者為400秒鐘以下。藉由熱軋板退火所得之退火鋼板的平均結晶粒徑，以20μm以上為佳，較佳者是35μm以上，更佳者為40μm以上。
熱軋板退火後，進行退火鋼板之冷軋延(第1冷軋 延)。第1冷軋延之冷軋延率(以下，稱作「第1冷軋延率」)，以40%以上且85%以下為佳。第1冷軋延率小於40%且大於85%時，將未能得到所期之集合組織，無法得到所期之磁 通量密度及鐵損。第1冷軋延率，較佳者是45%以上，更佳者為50%以上。第1冷軋延率，較佳者是80%以下，更佳者為75%以下。
第1冷軋延後，對自第1冷軋延所得之冷軋鋼板 (以下，稱作「中間冷軋鋼板」)進行退火(中間退火)。可進行箱型退火作為中間退火，亦可進行連續退火作為中間退火。中間退火之溫度過低時或時間過短時，將未能充分地粗大化結晶粒，無法得到所期之磁性。另一方面，中間退火之溫度過高時或時間過長時，製造成本將上升。於進行箱型退火時，以例如，使冷軋鋼板於850℃以上且1100℃以下之溫度域中保持1小時以上且200小時以下為佳。進行箱型退火時之保持溫度，較佳者是880℃以上，更佳者為900℃以上。進行箱型退火時之保持溫度，較佳者是1050℃以下，更佳者為1000℃以下。進行箱型退火時之保持時間，較佳者是2小時以上，更佳者為3小時以上。進行箱型退火時之保持時間，較佳者是150小時以下，更佳者為100小時以下。進行連續退火時，以例如，使熱軋鋼板於1050℃以上且1250℃以下之溫度域中於1秒鐘以上且600秒鐘以下通過為佳。進行連續退火時之保持溫度，較佳者是1080℃以上，更佳者為1110℃以上。進行連續退火時之保持溫度，較佳者是1220℃以下，更佳者為1200℃以下。進行連續退火時之保持時間，較佳者是2秒鐘以上，更佳者為3秒鐘以上。進行連續退火時之保持時間，較佳者是500秒鐘以下，更佳者為400秒鐘以下。藉由中間退火所得之中間退火鋼板 的平均結晶粒徑，以140μm以上為佳，較佳者是170μm以上，更佳者為200μm以上。中間退火以箱型退火較連續退火佳。
中間退火後，對自中間退火所得之中間退火鋼板 進行冷軋延(第2冷軋延)。第2冷軋延之冷軋延率(以下，稱作「第2冷軋延率」)，以45%以上且85%以下為佳。第2冷軋延率小於45%或大於85%時，未能得到所期之集合組織，無法得到所期之磁通量密度及鐵損。第2冷軋延率，較佳者是50%以上，更佳者為55%以上。第2冷軋延率，較佳者是80%以下，更佳者為75%以下。
第2冷軋延後，對自第2冷軋延所得之冷軋鋼板進 行退火(完工退火)。完工退火之溫度過低時或時間過短時，有未能得到20μm以上之平均結晶粒徑，無法得到所期之磁性的情形。另一方面，為以大於1250℃進行完工退火，需特殊之設備，由經濟面來看便為不利。完工溫度之時間大於600小時時，生產性低，由經濟面來看便為不利。完工退火之溫度，以700℃以上且1250℃以下為佳，完工退火之時間，以1秒鐘以上且600秒鐘以下為佳。完工退火之溫度，較佳者是750℃以上。完工退火之溫度，較佳者是1200℃以下。完工退火之時間，較佳者是3秒鐘以上。完工退火之時間，較佳者是500秒鐘以下。
完工退火後亦可於電磁鋼板表面形成絕緣被 膜。絕緣被膜可為以下任一者：僅由有機成分所構成者、僅由無機成分所構成者、由有機無機複合物所構成者。由 減低環境負擔之觀點來看，亦可形成未含有鉻之絕緣被膜。塗布方面，可施行藉由加熱．加壓發揮接著能力之絕緣塗布。可發揮接著能力之塗布材料，可使用例如，丙烯酸樹脂、酚樹脂、環氧樹脂或三聚氰胺樹脂等。
如此之本實施形態之電磁鋼板以高效率馬達之 鐵心，特別是高效率分裂鐵心型馬達之定子(靜子)鐵心為佳。高效率馬達可舉例如，空調機及冰箱等壓縮機馬達、及電動汽車及油電汽車等驅動馬達及發電機馬達。
以上，詳細地說明本發明之較佳實施形態，但本 發明並未受該等例所限定。只要為本發明所屬技術領域具通常知識者，於專利申請範圍記載之技術思想範疇內，所思及的各種變更例或修正例自然屬於本發明之技術範圍。
實施例
接著，一面顯示實施例，一面具體地說明本發明之實施形態之電磁鋼板。以下所示之實施例僅為本發明之實施形態之電磁鋼板之一例，本發明之電磁鋼板並未受下述例所限定。
(第1試驗)
第1試驗中，調查集合組織與磁性之關係。首先，製作以質量%計，含有C：0.002%、Si：2.10%、Al：0.0050%、Mn：0.20%、S：0.002%、N：0.002%、P：0.012%、Sn：0.002%、Sb：0.001%、Cr：0.01%、Cu：0.02%、Ni：0.01%、Ti：0.002%、V：0.002%、及Nb：0.003%，剩餘部分由Fe及雜質所構成的複數扁胚。扁胚之一部分於藉由熱軋 延作成板厚2.5mm的熱軋鋼板後，施行於800℃下保持10小時之箱型退火或於1000℃下保持30秒之連續退火的熱軋板退火，得到退火鋼板。接著，對退火鋼板施行1次或中間隔著中間退火之2次冷軋延，得到板厚0.30mm的冷軋鋼板。 中間退火方面進行了於950℃下保持10小時的箱型退火、或於或900℃以上且1100℃以下之溫度下保持30秒的連續退火。剩餘之扁胚則以熱軋延之粗軋延作成10mm之板厚後，藉由表裡面之研削加工得到厚度3mm的研削板。接著，以1150℃加熱研削板30分後、於850℃中應變速度35s-1之條件下施行1道次的完工軋延，得到板厚1.0mm之熱軋鋼板。之後，施行於1000℃下保持30秒之熱軋板退火後，藉由冷軋延得到板厚0.30mm的冷軋鋼板。
冷軋延後，施行以1000℃保持冷軋鋼板1秒鐘之 完工退火，得到電磁鋼板。利用前述之舒爾茲法進行測量時，如下述表1所示，聚集度ICube為0.1以上且10.0以下，聚集度IGoss為0.3以上且23.8以下。利用使用前述縱截面組織照片之方法進行測量時，平均結晶粒徑為66μm以上且72μm以下。
並且，測量各試料之鐵損及磁通量密度。鐵損係 測量400Hz之頻率下至1.5T之磁通量密度為止朝L方向磁化後的鐵損W15/400L、及400Hz之頻率下至1.5T之磁通量密度為止朝C方向磁化後的鐵損W15/400C。磁通量密度係測量以5000A/m之磁化力磁化後之L方向的磁通量密度B50L及以5000A/m之磁化力磁化後之C方向的磁通量密度 B50C。鐵損W15/400L及磁通量密度B50L之測量於不施加壓縮應力下進行，鐵損W15/400C及磁通量密度B50C之測量於C方向施加有40MPa之壓縮應力之狀態下進行。磁性之測量係依據JIS C 2556，藉由55mm見方之單板磁性試驗法(single sheet tester：SST)進行。於表1、圖1及圖2顯示結果。表1中之底線顯示該數值超出本發明之範圍或較佳範圍。再者，表1中之飽和磁通量密度Bs係由下式所得。此處，[Si]、[Mn]、[Al]為Si、Mn、Al分別之含量。
Bs=2.1561-0.0413×[Si]-0.0198×[Mn]-0.0604×[Al]
如圖1所示，「IGoss+ICube」之值越高，鐵損W15/400L越低。如上述，推測此因Goss方位及Cube方位均為有助於提升L方向之磁性的方位之故。
如圖2所示，「ICube」之值為2.5以上時，「IGoss/ICube」之值越高，鐵損W15/400C越低。如上述，推測此因「IGoss/ICube」之值越高，容易受C方向之壓縮應力影響的Cube方位之結晶粒比例越高之故。
如圖2所示，「ICube」之值小於2.5時，鐵損W15/400C並未像「ICube」之值為2.5以上時低。如上述，推測此因有助於提升C方向之磁性的Cube方位之結晶粒少之故。
於圖3顯示前述發明例及比較例之聚集度IGoss及聚集度ICube，與式1、式2及式3之關係。由圖1、圖2及圖3可知，於完全滿足式1、式2及式3之關係時，於無應力下可取得優異之L方向的磁性，且於C方向之壓縮應力下可得優異之C方向的磁性。
圖4顯示相對於飽和磁通量密度Bs之磁通量密度B50L的比例(B50L/Bs)，與相對於飽和磁通量密度Bs之磁通量密度B50C的比例(B50C/Bs)之關係。如圖4所示，發明例滿足式7及式8之關係。
B50C/Bs≧0.790…式7
(B50L-B50C)/Bs≧0.070…式8
(第2試驗)
第2試驗中，調查中間退火之條件與聚集度及磁性的關 係。首先，製作以質量%計，含有C：0.002%、Si：1.99%、Al：0.0190%、Mn：0.20%、S：0.002%、N：0.002%、及P：0.012%，剩餘部分由Fe及雜質所構成之板厚2.5mm的複數熱軋鋼板。接著，對熱軋鋼板施行於800℃之溫度下保持10小時的箱型熱軋板退火，得到退火鋼板。退火鋼板之平均結晶粒徑為70μm。之後，藉由對退火鋼板施行第1冷軋延率為60%之第1冷軋延，得到板厚1.0mm之中間冷軋鋼板。接著，藉對中間冷軋鋼板以下述表2所示之條件施行中間退火，得到中間退火鋼板。如表2所示，中間退火鋼板之平均結晶粒徑係71μm以上且355μm以下。然後，藉由對中間退火鋼板施行第2冷軋延，得到板厚0.30mm的冷軋鋼板。之後，對冷軋鋼板施行於1000℃下保持15秒鐘之完工退火，得到電磁鋼板。利用前述舒爾茲法進行測量後，如下述表2所示，聚集度ICube為2.3以上且4.1以下，聚集度IGoss為6.5以上且24.5以下。藉由使用前述縱截面組織照片之方法進行測量後，如表2所示，平均結晶粒徑為70μm以上且82μm以下。
此外，與第1試驗同樣地測量磁通量密度B50L及 磁通量密度B50C。於表2顯示該結果。表2中之底線顯示該數值超出本發明之範圍或較佳範圍。
如表2所示，試料No.23~No.27中，因以較佳之條件進行中間退火，可得所期之集合組織，可得滿足式7及式8之關係的磁性。另一方面，試料No.21~No.22中，因中間退火之條件超出較佳範圍，未能得到所期之集合組織，磁性未滿足式8之關係。
(第3試驗)
第3試驗中，調查成分與聚集度及磁性之關係。首先，製作包含表3所示之成分，更含有Ti：0.002%、V：0.003%、及Nb：0.002%，剩餘部分由Fe及雜質所構成之板厚2.0mm之複數熱軋鋼板。接著，施行於1000℃下保持30秒之連續退火作為熱軋板退火，得到退火鋼板。退火鋼板之平均結晶粒徑為72μm以上且85μm以下。之後，藉由對退火鋼板施行第1冷軋延率為70%之第1冷軋延，得到板厚0.6mm的中間冷軋鋼板。接著，藉由對中間冷軋鋼板施行於950℃下保持100小時之箱型中間退火，得到中間退火鋼板。中間退火鋼板之平均結晶粒徑為280μm以上且343μm以下。然後，藉由對中間退火鋼板施行第2冷軋延率為58%之第2冷軋延，得到板厚0.25mm的冷軋鋼板。之後，對冷軋鋼板施行於1050℃之溫度下保持30秒鐘的完工退火，得到電磁鋼板。利用前述舒爾茲法進行測量後，如下述表4所示，聚集度ICube為1.9以上且3.9以下，聚集度IGoss為8.0以上且21.3以下。藉由使用前述縱截面組織照片之方法進行測量後，如表4所示，平均結晶粒徑為105μm以上且123μm以下。
此外，與第1試驗同樣地測量磁通量密度B50L及 磁通量密度B50C。於表4顯示該結果。表3或表4中之底線顯示該數值超出本發明之範圍或較佳範圍。
試料No.31~No.38中，因成分於本發明範圍內， 故可得所期之集合組織，可得滿足式7及式8之關係的磁性。另一方面，試料No.39~No.41中，因Al含量或Si含量超出本發明範圍，故未能得到所期之集合組織，磁性未滿足式8之關係。
(第4試驗)
第4試驗中，調查熱軋板退火、第1冷軋延及第2冷軋延之條件與磁性之關係。首先，製作以質量%計，含有C：0.002%、Si：2.15%、Al：0.0050%、Mn：0.20%、S：0.003%、N：0.001%、P：0.016%、Sn：0.003%、Sb：0.002%、Cr：0.02%、Cu：0.01%、Ni：0.01%、Ti：0.003%、V：0.001%、及Nb：0.002%，剩餘部分由Fe及雜質所構成之板厚1.6mm以上且2.5mm以下的熱軋鋼板。接著，藉由對熱軋鋼板以下述表5所示之條件施行熱軋板退火，得到退火鋼板。如表5所示，退火鋼板之平均結晶粒徑為24μm以上且135μm以下。之後，對退火鋼板施行第1冷軋延率為35%以上且75%以下之第1冷軋延，得到板厚0.5mm以上且1.3mm以下的中間冷軋鋼板。接著，對中間冷軋鋼板施行於950℃下保持10小時之箱型中間退火，得到中間退火鋼板。中間退火鋼板之平均結晶粒徑為295μm以上且314μm以下。接著，藉由對中間退火鋼板施行第2冷軋延率在30%以上且86%以下之第2冷軋延，得到板厚0.15mm以上且0.35mm以下的冷軋鋼板。之後，對冷軋鋼板施行於800℃以上且1120℃下保持15秒鐘以上且60秒鐘以下之完工退火，得到電磁鋼板。藉由 前述舒爾茲法進行測量後，如下述表6所示，聚集度ICube為1.5以上且3.7以下，聚集度IGoss為5.5以上且16.4以下。藉由使用前述縱截面組織照片之方法進行測量後，如表6所示，平均結晶粒徑為32μm以上且192μm以下。
此外，與第1試驗同樣地測量磁通量密度B50L及 磁通量密度B50C。於表6顯示該結果。表5或表6中之底線顯示該數值超出本發明之範圍或較佳範圍。
試料No.51~No.53因以較佳之條件進行熱軋板退 火、第1冷軋延及第2冷軋延，故可得所期之集合組織，可得滿足式7及式8之關係的磁性。另一方面，試料No.54~No.57因熱軋板退火、第1冷軋延或第2冷軋延之條件超出較佳範圍，故未能得到所期之集合組織，磁性未滿足式7或式8之關係。
(第5試驗)
第5試驗中，將試料No.3、試料No.7、試料No.8之電磁鋼板作為鐵心材料，製作4極6節流之內藏結構永久磁鐵(int erior permanent magnet：IPM)分裂鐵心馬達，測量負載轉矩為1Nm、2Nm、3Nm下的轉矩常數。IMP分裂鐵心馬達中，使電磁鋼板之L方向與馬達鐵心之齒部平行，C方向與背軛部平行。轉矩常數便為得出預定之轉矩所需之電流值，而將預定之轉矩規格化後的值。換言之，轉矩常數相當於每電流1A之轉矩，以越高越佳。於表7顯示該結果。表7中之底線顯示該數值超出本發明之範圍或較佳範圍。
[表7]
如表7所示，於所有負載轉矩當中，以試料No.3作為鐵心材料之分裂鐵心馬達的轉矩常數優於以試料No.7、試料No.8作為鐵心材料之分裂鐵心馬達的轉矩常數。另一方面，以試料No.7或試料No.8作為鐵心材料之分裂鐵心馬達的轉矩常數特別於負載轉矩低之條件下為低。
產業上之可利用性
本發明可使用於例如，電磁鋼板之製造產業及馬達等電磁鋼板之利用產業。

Claims (10)

  1. 一種電磁鋼板，特徵在於具有以下所示之化學組成：以質量%計，C：0.010%以下、Si：1.30%~3.50%、Al：0.0000%~1.6000%、Mn：0.01%~3.00%、S：0.0100%以下、N：0.010%以下、P：0.000%~0.150%、Sn：0.000%~0.150%、Sb：0.000%~0.150%、Cr：0.000%~1.000%、Cu：0.000%~1.000%、Ni：0.000%~1.000%、Ti：0.010%以下、V：0.010%以下、Nb：0.010%以下，且剩餘部分：Fe及雜質；結晶粒徑為20μm~300μm；並具有下述集合組織：當將(001)[100]方位之聚集度表示為ICube、(011)[100]方位之聚集度表示為IGoss時，滿足式1、式2及式3之關係： IGoss+ICube≧10.5…式1；IGoss/ICube≧0.50…式2；ICube≧2.5…式3；且其中前述集合組織滿足式4、式5及式6：IGoss+ICube≧10.7…式4；IGoss/ICube≧0.52…式5；ICube≧2.7…式6。
  2. 如請求項1之電磁鋼板，其具有下述磁性：當將飽和磁通量密度表示為Bs、以5000A/m之磁化力磁化後之軋延方向的磁通量密度表示為B50L、與以5000A/m之磁化力磁化後之軋延方向及板厚方向呈垂直方向(板寬方向)的磁通量密度表示為B50C時，滿足式7及式8之關係：B50C/Bs≧0.790…式7；(B50L-B50C)/Bs≧0.070…式8。
  3. 如請求項2之電磁鋼板，其中前述磁性具有滿足式9之關係的磁性：(B50L-B50C)/Bs≧0.075…式9。
  4. 如請求項2之電磁鋼板，其中前述磁性滿足式10之關係：B50C/Bs≦0.825…式10。
  5. 如請求項1之電磁鋼板，其中前述化學組成滿足：P：0.001%~0.150%、Sn：0.001%~0.150%、或Sb：0.001%~0.150%、 或者該等之任意組合。
  6. 如請求項2之電磁鋼板，其中前述化學組成滿足：P：0.001%~0.150%、Sn：0.001%~0.150%、或Sb：0.001%~0.150%、或者該等之任意組合。
  7. 如請求項1之電磁鋼板，其中前述化學組成滿足：Cr：0.005%~1.000%、Cu：0.005%~1.000%、Ni：0.005%~1.000%、或者該等之任意組合。
  8. 如請求項2之電磁鋼板，其中前述化學組成滿足：Cr：0.005%~1.000%、Cu：0.005%~1.000%、Ni：0.005%~1.000%、或者該等之任意組合。
  9. 如請求項1之電磁鋼板，其厚度為0.10mm以上且0.50mm以下。
  10. 如請求項2之電磁鋼板，其厚度為0.10mm以上且0.50mm以下。
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