TWI665311B - 無方向性電磁鋼捲及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種無方向性電磁鋼捲及其製造方法，其中此製造方法包含對特定組成之合金胚進行熱軋、冷軋、第一次退火、調質軋延及第二次退火，從而獲得具有良好磁性及機械性質的無方向性電磁鋼捲。
Description
本發明提供一種無方向性電磁鋼捲及其製造方法，且特別是有關於一種容易加工且可節省後續加工熱處理時間的無方向性電磁鋼捲及其製造方法。
一般而言，經半製程所製得的電磁鋼捲主要應用於冷媒壓縮機製造產業。由於壓縮機馬達鐵芯的製造工藝大多包含應力消除退火製程(stress release annealing；SRA)，故可使用需退火且價格相對低廉的半製程產品來製造。半製程電磁鋼捲的生產流程包含退火和調質軋延，其中調質軋延會在電磁鋼捲中導入應變能，致使電磁鋼捲在出廠時的強度極高。
當應用端(例如製造壓縮機馬達鐵芯的業者)欲將此電磁鋼捲製成壓縮機馬達鐵芯時，需先對此電磁鋼捲進行衝壓形成鐵芯，及對此鐵芯進行應力消除退火製程，其中在衝壓時，強度高的電磁鋼捲對衝壓模具的損傷大。另一方面，為了使鐵芯獲得充分晶粒成長動能，需進行長時間(至
少6小時)及高溫(不小於750℃)的應力消除退火製程，從而提高製造成本。此外，鐵芯經長時間的應力消除退火製程後，其強度顯著下降，造成在後續加工製程(例如轉子鑄鋁、入軸、定子繞線等)時，鐵芯產生塑性變形的機率增加，使得不良率提高。
鑒於上述種種問題，目前亟需提出一種無方向性電磁鋼捲及其製造方法。此無方向性電磁鋼捲可具有適當的磁性，且當應用端加工此無方向性電磁鋼捲時，可縮短應力消除退火製程的時間或降低其溫度。再者，此無方向性電磁鋼捲具有適當的強度，可降低衝壓時對模具的損傷，但在應力消除退火製程後仍保持此適當的強度，以避免加工所造成的塑性變形。
因此，本發明的一個態樣在於提供一種無方向性電磁鋼捲的製造方法，其主要是在調質軋延後加入另一道退火製程，以釋放蓄積於鋼捲中的應變能，並誘發鋼捲中的晶粒成長。
本發明的另一個態樣在於提供一種無方向性電磁鋼捲，其是以上述無方向性電磁鋼捲的製造方法所製得。此無方向性電磁鋼捲具有良好的鐵損值及磁通量，並具有適當的強度。
根據本發明的上述態樣，提供一種無方向性電磁鋼捲的製造方法。在一些實施例中，此製造方法包含下述
步驟。首先，提供合金胚，其包含0.20重量百分比(wt.%)至2.70wt.%的矽、不大於0.6wt.%的鋁、不大於0.10wt.%的磷、不大於1.10wt.%的錳、餘量的鐵及不可避免的雜質。接下來，對此合金胚進行熱軋步驟，以形成熱軋材。然後，對熱軋材進行冷軋步驟，以形成冷軋材。之後，對冷軋材進行第一退火步驟，以形成退火材，其中第一退火步驟係於600℃至800℃之溫度下進行。接著，對退火材進行調質軋延步驟，以形成處理材，其中調質軋延步驟的裁減率為1.0%至6.0%。然後，對處理材進行第二退火步驟，以製得無方向性電磁鋼捲，其中第二退火步驟係於700℃至1000℃之溫度下進行。
依據本發明的一些實施例，第一退火步驟係進行30秒至90秒。
依據本發明的一些實施例，第二退火步驟係進行30秒至90秒。
依據本發明的一些實施例，合金胚之碳含量不大於40ppm。
依據本發明的一些實施例，於第二次退火步驟後，此製造方法更包含塗覆步驟。
依據本發明的一些實施例，第一退火步驟之溫度等於或小於第二退火步驟之溫度。
依據本發明的一些實施例，於塗覆步驟後，此製造方法更包含對無方向性電磁鋼捲進行衝壓步驟。
依據本發明的一些實施例，於衝壓步驟後，此
製造方法更包含應力消除退火製程。
根據本發明的上述態樣，提出一種無方向性電磁鋼捲，其是使用上述之無方向性電磁鋼捲的製造方法所製得，其中該無方向性電磁鋼捲之W15/50鐵損值小於4.7W/Kg。
依據本發明的一些實施例，無方向性電磁鋼捲之強度與經應力消除退火製程的無方向性電磁鋼捲之強度之間的差異小於10%。
100‧‧‧方法
110‧‧‧提供合金胚
120‧‧‧對合金胚進行熱軋步驟，以形成熱軋材
130‧‧‧對熱軋材進行冷軋步驟，以形成冷軋材
140‧‧‧對冷軋材進行第一退火步驟，以形成退火材
150‧‧‧對退火材進行調質軋延步驟，以形成處理材
160‧‧‧對處理材進行第二退火步驟
170‧‧‧進行塗覆步驟，以製得無方向性電磁鋼捲
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：[圖1]為根據本發明的一些實施例所述之無方向性電磁鋼捲的製造方法的示意流程圖。
[圖2A]為本發明實施例的無方向性電磁鋼捲進行應力消除退火製程前的光學顯微鏡圖。
[圖2B]為本發明實施例的無方向性電磁鋼捲進行應力消除退火製程後的光學顯微鏡圖。
[圖3A]為比較例的無方向性電磁鋼捲進行應力消除退火製程前的光學顯微鏡圖。
[圖3B]為比較例的無方向性電磁鋼捲進行應力消除退火製程後的光學顯微鏡圖。
本發明的一個目的在於提供無方向性電磁鋼捲及其製造方法。本發明之製造方法包含在原本半製程的調質軋延後，額外進行另一退火步驟，來提高晶粒尺寸，在後續應用此無方向性電磁鋼捲時，晶粒尺寸的提高有助於降低所需進行的應力消除退火製程的溫度及/或時間。此外，可適當地降低鋼捲的強度，以減少後續衝壓步驟對模具的損耗。即便在應力消除退火製程後，使用本發明之方法所製得的無方向性電磁鋼捲，也透過增加固溶強化元素，仍可保持適當的強度，以避免其在之後的加工製程中產生非預定的塑性變形。
本發明此處所稱之半製程可依序包含煉鋼、熱軋、冷軋、退火、調質軋延及塗覆等步驟。
本發明此處所稱之強度可包含硬度、降伏強度、抗拉強度等。此外，在特定製程前後，伸長率的變化幅度通常反向地代表強度的變化幅度。即，當伸長率的變化幅度小時，代表在此特定製程前後，電磁鋼捲維持一定強度。
圖1為根據本發明的一些實施例所述之無方向性電磁鋼捲的製造方法的示意流程圖。以下配合圖1說明本發明的無方向性電磁鋼捲的製造方法100。
如圖1的步驟110所示，先提供一合金胚。在一些實施例中，此合金胚可包含0.20重量百分比(wt.%)至2.70wt.%的矽、不大於0.6wt.%的鋁、不大於0.10wt.%的磷、不大於1.10wt.%的錳、餘量的鐵及不可避免的雜質。在一些例子中，可例如將上述成分進行熔煉、澆鑄成型
等步驟，以獲得所述合金胚。在一些例子中，此合金胚的碳含量小於或等於40ppm。
接著，如步驟120所示，對合金胚進行熱軋步驟，以形成熱軋材。之後，如步驟130所示，對熱軋材進行冷軋步驟，以形成冷軋材。本發明之熱軋步驟及冷軋步驟可參照目前已知之無方向性電磁鋼捲的製造方法之製程參數，此處不另贅述。
接下來，如步驟140所示，對冷軋材進行第一退火步驟，以形成退火材。在一些實施例中，第一退火步驟可例如於600℃至800℃之溫度下進行。在又一些實施例中，第一退火步驟可進行30秒至90秒。
然後，如步驟150所示，對退火材進行調質軋延步驟，以形成處理材。在一些實施例中，可先對退火材進行降溫步驟後，再進行此調質軋延步驟，例如降溫至室溫。在一些實施例中，此調質軋延步驟的裁剪率為1%至6%。特別說明的是，本發明之第一退火步驟的溫度和時間，係與特定的調質軋延步驟的裁剪率配合，以使所製得的無方向性電磁鋼捲，在進行後續的應力消除退火製程前，也可具有適當的鐵損值。因此，倘若第一退火步驟的溫度或時間，或是調質軋延步驟的裁剪率未落於本發明所揭露的範圍，則無方向性電磁鋼捲的鐵損值過高。在應用此無方向性電磁鋼捲時，為了降低此過高的鐵損值，則必須延長應力消除退火的時間或提高其溫度，因而致使製造成本的增加。
接著，如步驟160所示，對上述處理材進行第
二退火步驟，以製得無方向性電磁鋼捲。在一些實施例中，此第二退火步驟可於700℃至1000℃之溫度下進行。在另一些實施例中，此第二退火步驟可進行30秒至90秒。在又一些實施例中，前述第一退火步驟的溫度小於或等於第二退火步驟的溫度。此第二退火步驟具有熱整平功能，可改善調質軋延後的板形、提高合格率，也可使晶粒成長至適當的尺寸，並降低處理材的強度。此處所稱之降低強度係指使無方向性電磁鋼捲維持適當的強度，當對此無方向性電磁鋼捲進行後續加工製程(例如衝壓步驟)時，可減少對衝壓模具的損壞。此外，由於晶粒的成長有助於鐵損值得降低，故藉由第二退火步驟使晶粒成長到適當的大小，可使後續加工製程需進行的退火製程(例如應力消除退火製程)的時間或溫度減少，但仍可具有低鐵損值。換言之，此第二退火製程旨在分擔應用此無方向性電磁鋼捲時所需進行的退火製程，以簡化應用端的工序。因此，倘若第二退火製程的時間或溫度未落於上述範圍中，則無法達到上述功效。
在一些實施例中，進行應力消除退火前，此無方向性電磁鋼捲可具有50μm至100μm的平均晶粒粒徑。在另一些實施例中，進行應力消除退火前，此無方向性電磁鋼捲可具有小於4.7W/Kg的W15/50鐵損值。
選擇性地，可於第二退火製程後進行塗覆步驟，如步驟170所示。此塗覆步驟可包括含鉻塗層塗覆或不含鉻塗層塗覆，其主要目的為增加無方向性電磁鋼捲的耐蝕性。可使用任何已知的塗覆步驟進行，本發明並無特別限制。
在一些實施例中，此無方向性電磁鋼捲可應用於製造冷媒壓縮機的馬達鐵芯或任何其他在後續加工製程中涉及退火製程的領域。在一些實施例中，可將無方向性電磁鋼捲進行分條、衝壓及鉚接(或焊接)，以形成鐵芯。本發明的無方向性電磁鋼捲具有適當的強度，故進行衝壓時對模具的損傷較小。
之後，可對鐵芯進行應力消除退火製程，以導入熱能使晶粒進一步成長並優化鐵芯的鐵損值及磁通量。在一例子中，應力消除退火製程可例如於700℃至750℃下進行。在另一些例子中，應力消除退火製程可例如進行2小時至4小時。鐵芯退火後，可接著進行如定子繞線/轉子鑄鋁、組裝馬達等步驟，以製得壓縮機馬達。特別說明的是，使用本發明的無方向性電磁鋼捲的製造方法所得的無方向性電磁鋼捲，在上述應力消除退火製程後仍具有良好的強度，故可降低所述的定子繞線、轉子鑄鋁等加工步驟造成之塑性變形機率。
在一些實施例中，進行應力消除退火製程前的無方向性電磁鋼捲之降伏強度，與進行應力消除退火製程後的無方向性電磁鋼捲之降伏強度之差異小於10%。在另一些實施例中，進行應力消除退火製程前的無方向性電磁鋼捲之抗拉強度，與進行應力消除退火製程後的無方向性電磁鋼捲之抗拉強度之差異小於10%。在又一些實施例中，進行應力消除退火製程後的無方向性電磁鋼捲可具有大於100μm至150μm的平均晶粒粒徑。
以下利用實施例與比較例具體說明本發明的無方向性電磁鋼捲的製造方法之施行方式及功效。
實施例
實施例是使用前述所提之合金胚，進行熱軋、冷軋、第一退火步驟、調質軋延、第二退火步驟以及塗覆後所形成的無方向性電磁鋼捲。其中，第一退火步驟係於700℃下進行40秒，調質軋延步驟的裁剪率為3.5%，以及第二退火步驟係於950℃下進行40秒。所得的無方向性電磁鋼捲先測量其W15/50鐵損值、磁通量、硬度、降伏強度、抗拉強度及伸長率。之後，將此無方向性電磁鋼捲進行衝切，於750℃下進行應力消除退火製程(SRA)達2小時，並再次測量上述磁性及機械性質。關於實施例之評價結果悉如表1、圖2A和圖2B所示。
比較例
比較例係以與實施例相同的方式進行，不同的是，比較例改變上述各製程的參數。具體而言，比較例僅於700℃下進行第一退火步驟達40秒，以及調質軋延步驟的裁剪率為3.5%，但未進行第二退火步驟。關於比較例之評價結果悉如表1、圖3A和圖3B所示。
如表1可知，使用本發明的無方向性電磁鋼捲的製造方法，在進行應力消除退火製程前，所得的無方向性電磁鋼捲已經具備一定的晶粒尺寸(平均粒徑為約70μm，如圖2A所示)，且其W15/50鐵損值及B50磁通密度佳。而在進行應力消除退火製程後，實施例的無方向性電磁鋼捲之W15/50鐵損值可被進一步改善(晶粒進一步成長，平均粒徑為約120μm，如圖2B所示)，並維持良好的B50磁通密度。此外，在應力消除退火製程前後，無方向性電磁鋼捲的硬度、降伏強度、抗拉強度及伸長率改變幅度並不大。換言之，即使在進行應力消除退火製程後，本發明的無方向性電磁鋼捲仍可保持良好的強度。
另一方面，在進行應力消除退火製程前，比較例的電磁鋼捲之W15/50鐵損值高、晶粒小(如圖3A所示)，且硬度大、伸長率低。而在進行應力消除退火製程後，比較例的電磁鋼捲雖然可達到與實施例相當的W15/50鐵損值和B50磁通量(晶粒尺寸大幅成長，如圖3B所示)，但其機械性質大幅下降，特別是降伏強度和抗拉強度遠低於實施例的無方向性電磁鋼捲。換言之，比較例不僅需使用較高溫或較長時間的應力消除退火製程來達到預定的磁性，經此應力消除退火製程後的比較例的電磁鋼捲之強度也不足，提高其在後續加工製程中產生塑性變形的風險。
應用本發明的無方向性電磁鋼捲及其製造方法，可減少無方向性電磁鋼捲出廠前的強度，使得應用端使
用此無方向性電磁鋼捲時，可減少對模具的損傷，且此無方向性電磁鋼捲已具備適當的磁性，也降低為達特定磁性而施予的應力消除退火製程的溫度及/或時間等，從而可降低應用端的製造成本。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Claims (9)
- 一種無方向性電磁鋼捲的製造方法，包含：提供一合金胚，包含0.20重量百分比(wt.%)至2.70wt.%的矽、不大於0.6wt.%的鋁、不大於0.10wt.%的磷、不大於1.10wt.%的錳、不大於40ppm的碳、餘量的鐵及不可避免的雜質；對該合金胚進行一熱軋步驟，以形成一熱軋材；對該熱軋材進行一冷軋步驟，以形成一冷軋材；對該冷軋材進行一第一退火步驟，以形成一退火材，其中該第一退火步驟係於600℃至800℃之一溫度下進行；對該退火材進行一調質軋延步驟，以形成一處理材，其中該調質軋延步驟的一裁減率為1.0%至6.0%；對該處理材進行一第二退火步驟，以製得一無方向性電磁鋼捲，其中該第二退火步驟係於700℃至1000℃之一溫度下進行；以及對該無方向性電磁鋼捲進行一應力消除退火製程，其中該應力消除退火製程是於700℃至750℃的一溫度下進行。
- 如申請專利範圍第1項所述之無方向性電磁鋼捲的製造方法，其中該第一退火步驟係進行30秒至90秒。
- 如申請專利範圍第1項所述之無方向性電磁鋼捲的製造方法，其中該第二退火步驟係進行30秒至90秒。
- 如申請專利範圍第1項所述之無方向性電磁鋼捲的製造方法，其中於該第二次退火步驟後，該製造方法更包含一塗覆步驟。
- 如申請專利範圍第1項所述之無方向性電磁鋼捲的製造方法，其中該第一退火步驟之該溫度等於或小於該第二退火步驟之該溫度。
- 如申請專利範圍第4項所述之無方向性電磁鋼捲的製造方法，其中於該塗覆步驟後，該製造方法更包含對該無方向性電磁鋼捲進行一衝壓步驟。
- 如申請專利範圍第6項所述之無方向性電磁鋼捲的製造方法，其中於該衝壓步驟後，進行該應力消除退火製程。
- 一種無方向性電磁鋼捲，其係使用如申請專利範圍第1至7項任一項所述之無方向性電磁鋼捲的製造方法所製得，其中該無方向性電磁鋼捲之W15/50鐵損值小於4.7W/Kg。
- 如申請專利範圍第8項所述之無方向性電磁鋼捲，其中該無方向性電磁鋼捲之一強度與經一應力消除退火製程的該無方向性電磁鋼捲之一強度之間的差異小於10%。
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| TWI403614B (zh) * | 2010-02-18 | 2013-08-01 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | Non-oriented electrical steel sheet and a manufacturing method |
| TWI635188B (zh) * | 2017-09-08 | 2018-09-11 | 中國鋼鐵股份有限公司 | 無方向性電磁鋼片及其製造方法 |
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2018
- 2018-10-26 TW TW107138060A patent/TWI665311B/zh active
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN112570985A (zh) * | 2020-10-12 | 2021-03-30 | 江阴市创佳电器有限公司 | 一种便捷自动化的电机铁芯生产工艺 |
| CN112570985B (zh) * | 2020-10-12 | 2022-09-13 | 江阴市创佳电器有限公司 | 一种便捷自动化的电机铁芯生产工艺 |
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