TWI881720B

TWI881720B - 無方向性電磁鋼板

Info

Publication number: TWI881720B
Application number: TW113106257A
Authority: TW
Inventors: 末廣龍一; 大久保智幸; 財前善彰; 齋藤勇人
Original assignee: 日商杰富意鋼鐵股份有限公司
Priority date: 2023-04-13
Filing date: 2024-02-22
Publication date: 2025-04-21
Also published as: JPWO2024214371A1; MX2025012106A; WO2024214371A1; CN120936738A; TW202442893A; EP4692403A1; KR20250166318A

Abstract

一種無方向性電磁鋼板，對減少電動機的雜訊或振動有效，其具有如下成分組成，即，以質量%計含有C：0.0050%以下、Si：2.0%～5.0%、Mn：2.0%以下、P：0.20%以下、S：0.0050%以下、Al：2.0%以下、N：0.0050%以下、Ti：0.0030%以下、Nb：0.0010%以下、V：0.0050%以下及O：0.0050%以下，於將在鋼板軋製面內的軋製方向（ ^RD）、板寬方向（ ^TD）及與軋製方向呈45°的角度的方向（ ^DD）上，以頻率成為50 Hz且最大磁通密度B _m成為1.5 T的方式施加交流磁場時的與各磁場方向垂直且與軋製面平行的方向的磁致伸縮的零峰值分別標記為λ _⊥ _H ^RD、λ _⊥ _H ^TD及λ _⊥ _H ^DD時，磁致伸縮的面內平均值λ _⊥ _H ^ave的絕對值為5×10 ^-6以下。

Description

無方向性電磁鋼板

本發明是有關於一種無方向性電磁鋼板，且特別是有關於一種可減少在電動機(旋轉機)等的鐵心中使用時的雜訊或振動的無方向性電磁鋼板。

近年來，伴隨對電氣設備的節能化的要求的提高，強烈要求電氣設備的高效率化。伴隨於此，對電動機的鐵心(馬達芯)中使用的無方向性電磁鋼板亦要求更優異的磁特性。

馬達芯包含定子芯與轉子芯，但為了滿足近年來的對於針對混合動力車輛(Hybrid Electric Vehicle，HEV)驅動馬達等的小型、高輸出化的要求，強烈要求定子芯中使用的無方向性電磁鋼板具有高磁通密度且低鐵損的優異的磁特性。

且說，近年來，對於針對HEV驅動馬達等的低雜訊、低振動的要求亦越來越高。作為馬達的雜訊或振動的原因，有無勵磁狀態下的齒槽轉矩或勵磁狀態下的轉矩脈動等。除此之外，已知作為馬達的鐵心材料使用的無方向性電磁鋼板的磁致伸縮亦成為馬達的雜訊或振動的原因。

馬達芯是將加工成馬達芯的剖面形狀的多個無方向性電磁鋼板積層，並利用鉚接或焊接、螺栓緊固等進行固定。此處，當定子芯被勵磁時，由磁致伸縮引起無方向性電磁鋼板的伸縮，該伸縮自定子芯傳播至馬達殼體並作為振動音放射。

因此，為了減少由磁致伸縮引起的馬達的雜訊或振動，理想的是儘量減少鐵心中使用的無方向性電磁鋼板的磁致伸縮。作為減少無方向性電磁鋼板的磁致伸縮的技術，例如，在專利文獻1中揭示了一種藉由對鋼成分進行調整來減少磁致伸縮常數λ₁₀₀的技術。

[現有技術文獻]

[專利文獻]

專利文獻1：日本專利特開2010-248559號公報

然而，所述專利文獻1所揭示的技術存在如下問題，即，為了減少磁致伸縮常數λ₁₀₀，必須對Si與Al的平衡進行調整，從而難以兼顧磁致伸縮特性與馬達芯的鐵損特性。進而，亦存在即便減小磁致伸縮常數λ₁₀₀，馬達芯的雜訊或振動亦未必變小的問題。

本發明是鑒於先前技術存在的所述問題點而成，其目的在於提供一種對減少電動機的雜訊或振動有效的磁致伸縮小的無方向性電磁鋼板。

為了解決所述課題，發明者等人著眼於定子芯的後磁軛部的勵磁過程中的磁致伸縮變形，反覆進行了深入研究。其結果發現，藉由減少在成為馬達芯的原材料的無方向性電磁鋼板的軋製方向、板寬方向(軋製直角方向)及與軋製方向呈45°的角度的方向上施加交流磁場時的與各磁場方向垂直且與軋製面平行的方向的磁致伸縮的面內平均值，能夠製造低雜訊、低振動的電動機，從而開發了本發明。

即，本發明是一種無方向性電磁鋼板，其具有如下成分組成，即，含有C：0.0050質量(mass)%以下、Si：2.0質量%~5.0質量%、Mn：2.0質量%以下、P：0.20質量%以下、S：0.0050質量%以下、Al：2.0質量%以下、N：0.0050質量%以下、Ti：0.0030質量%以下、Nb：0.0010質量%以下、V：0.0050質量%以下及O：0.0050質量%以下，且剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質，所述無方向性電磁鋼板的特徵在於，於將在鋼板軋製面內的軋製方向(^RD)、板寬方向(^TD)及與軋製方向呈45°的角度的方向(^DD)上，施加頻率50Hz且最大磁通密度B_m 1.5T的交流磁場時的與各磁場方向垂直且與軋製面平行的方向的磁致伸縮的零峰值分別標記為λ_⊥H ^RD、λ_⊥H ^TD及λ_⊥H ^DD時，由下述(1)式：

定義的磁致伸縮的面內平均值λ_⊥H ^ave的絕對值為5×10^-6以下。

本發明的無方向性電磁鋼板的特徵在於，在含有所述成分組成的基礎上，更含有下述A群組~L群組中的至少一群組的成分。

記

．A群組：選自Sn：0.005質量%~0.20質量%及Sb：0.005質量%~0.20質量%中的至少一種

．B群組：選自Ca：0.0005質量%~0.100質量%、Mg：0.0005質量%~0.100質量%及REM：0.0005質量%~0.100質量%中的至少一種

．C群組：選自Cr：0.01質量%~1.0質量%及Cu：0.01質量%~1.0質量%中的至少一種

．D群組：Ni：0.01質量%~1.0質量%

．E群組：選自Mo：0.0005質量%~0.1質量%及W：0.001質量%~0.1質量%中的至少一種

．F群組：Co：0.01質量%~1.0質量%

．G群組：選自As：0.001質量%~0.05質量%及B：0.0001質量%~0.005質量%中的至少一種

．H群組：Pb：0.00001質量%~0.010質量%

．I群組：Zn：0.0001質量%~0.02質量%

．J群組：Ta：0質量%~0.0020質量%

．K群組：選自Zr：0質量%~0.0050質量%、Se：0質量%~0.0050質量%及Bi：0質量%~0.0020質量%中的至少一種

．L群組：選自Ge：0質量%~0.030質量%及Ga：0質量%~ 0.030質量%中的至少一種

藉由本發明，能夠製造低雜訊且低振動的電動機。

圖1是對用於調查雜訊的環芯的結構進行說明的示意圖。

圖2是表示最終退火時沿板厚方向施加的磁場對製品板的與磁場方向垂直且與軋製面平行的方向的磁致伸縮帶來的影響的圖表。

圖3是表示製品板的與磁場方向垂直且與軋製面平行的方向的磁致伸縮的面內平均值λ_⊥H ^ave對環芯的雜訊帶來的影響的圖表。

首先，對成為開發本發明的契機的實驗進行說明。

對鋼坯進行熱軋而製成板厚1.8mm的熱軋板，所述鋼坯具有如下成分組成，即，含有C：0.001質量%、Si：3.2質量%、Mn：0.6質量%、P：0.01質量%、S：0.0020質量%、Al：0.50質量%、N：0.0015質量%、Ti：0.0010質量%、Nb：0.0001質量%、V：0.0005質量%及O：0.0010質量%，且剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質。接著，在對該熱軋板實施950℃×30s的熱軋板退火後，進行酸洗，並進行第一次冷軋，在實施900℃×30s的中間退火後，進行將壓下率設為60%的第二次冷軋，從而製成最終板厚0.25mm的冷軋板。接著，對於所述冷軋板，以平均加熱速度100℃/s對自 200℃至700℃為止的溫度區域進行急速加熱，並且在所述溫度區域中沿板厚方向施加不同大小的直流磁場。之後，不自700℃進行冷卻而加熱至980℃，並實施980℃×10s的最終退火。

利用衝壓加工自如此獲得的最終退火後的鋼板採集為外徑80mm、內徑60mm的環狀且如圖1所示般在環外周部具有8處切口的試驗片。接著，將所述環狀試驗片沿板厚方向積層100片，並藉由6處的V形鉚接進行固定，從而製作環芯。之後，將所述環芯以40μm的熱壓配合量熱壓配合至厚度3mm、內徑80mm的鋁合金製殼體。

之後，如圖1所示，在所述環芯纏繞一次繞組及二次繞組後，以頻率50Hz、最大磁通密度B_m 1.5T進行勵磁。此時，在距殼體外周部50mm的位置設置雜訊計，以對環芯的雜訊的大小進行測定。

進而，自所述最終退火後的鋼板，以軋製方向、板寬方向及與軋製方向呈45°的角度的方向成為長度方向的方式切出寬30mm×長280mm的矩形試驗片，使用應變計對在試驗片的長度方向上施加頻率50Hz、最大磁通密度B_m 1.5T的交流磁場進行勵磁時的、與各磁場方向垂直且與軋製面平行的方向的磁致伸縮的零峰值進行測定。再者，在本發明中，將在鋼板的軋製方向、板寬方向及與軋製方向呈45°的方向的各個方向上進行勵磁時的、與各磁場方向垂直且與軋製面平行的方向的磁致伸縮的零峰值分別標記為λ_⊥H ^RD、λ_⊥H ^TD及λ_⊥H ^DD。

圖2中示出最終退火時沿板厚方向施加的直流磁場的大小、與利用所述方法測定出的與各磁場方向垂直且與軋製面平行的方向的磁致伸縮的零峰值λ_⊥H ^RD、λ_⊥H ^TD及λ_⊥H ^DD的關係。根據該圖可知，隨著最終退火時沿板厚方向施加的磁場變大，製品板的與各磁場方向垂直且與軋製面平行的方向的磁致伸縮的零峰值的絕對值變小。

另外，圖3中示出由以下的(1)式：

定義的製品板的與各磁場方向垂直且與軋製面平行的方向的軋製面內的磁致伸縮的平均值λ_⊥H ^ave(在本發明中亦稱為「面內平均值」)與在環芯測定出的雜訊值的關係。根據該圖可知，磁致伸縮的面內平均值λ_⊥H ^ave的絕對值越小，雜訊越小。

關於磁致伸縮的面內平均值λ_⊥H ^ave對熱壓配合後的環芯的雜訊帶來影響的機制尚未十分清楚，但發明者等人認為如以下所述。

當以交流對環芯進行勵磁時，在環芯的周向上被勵磁，藉由磁致伸縮而產生向與磁場方向垂直且與軋製面平行的方向、即環芯的徑向的伸縮。環芯的周向與原材料鋼板的軋製方向所成的角度根據位置而變化。一般而言，無方向性電磁鋼板的磁致伸縮在軋製面內具有各向異性，因此徑向的伸縮量根據周向的位置而變化。因此，若磁致伸縮的各向異性大，則在環芯的周向上會產生徑向伸縮量大的位置與小的位置。可認為，若產生此種不均勻，則環芯的振動的對稱性混亂，因此會產生在無磁致伸縮的各向異性的情況下不會出現的固有振動的峰值，從而振動變大，雜訊增大。因此，為了減小環芯的徑向的伸縮量來減少雜訊或振動，認為有效的是在環芯的整周方向上減少與磁場方向垂直且與軋製面平行的方向的磁致伸縮、即減小所述磁致伸縮的面內平均值λ_⊥H ^ave的絕對值。

本發明是基於所述新穎的見解而開發。

接著，對本發明的無方向性電磁鋼板的用途進行說明。

本發明的無方向性電磁鋼板的特徵在於具有抑制由磁致伸縮所產生的壓縮應力引起的雜訊或振動的增大的效果，因此有效用於定子芯。但是，並不限制對轉子芯的應用。因此，亦可自本發明的無方向性電磁鋼板同時採集定子芯與轉子芯。

接著，對本發明的無方向性電磁鋼板的成分組成進行說明。

C：0.0050質量%以下

製品板中包含的C是發生磁時效而形成碳化物，使鐵損特性劣化的有害元素。因此，原材料中包含的C的上限限制為0.0050質量%。較佳為0.0040質量%以下。再者，C的下限並無特別規定，但就減少精煉步驟中的脫碳成本的觀點而言，較佳為設為0.0001質量%左右。

Si：2.0質量%~5.0質量%

Si具有提高鋼的固有電阻、減少鐵損的效果、或藉由固溶強化提高鋼的強度的效果，因此含有2.0質量%以上。另一方面，若超過5.0質量%，則變得難以軋製，因此上限設為5.0質量%。較佳為2.8質量%~4.5質量%的範圍。進而佳為3.2質量%~4.0質量%的範圍。

Mn：2.0質量%以下

Mn與Si同樣地是對提高鋼的固有電阻與強度有效的元素。另外，亦是改善熱加工性的元素。但是，超過2.0質量%的添加會引起板坯裂紋等，使煉鋼步驟中的操作性惡化，因此上限設為2.0質量%。較佳為0.1質量%~1.5質量%的範圍。

P：0.20質量%以下

P是用於鋼的強度(硬度)調整的有用的元素。但是，若超過0.20質量%，則鋼脆化，變得難以軋製，因此上限設為0.20質量%。再者，下限並無特別規定，但就減少精煉步驟中的脫P成本的觀點而言，較佳為設為0.001質量%左右。較佳為0.01質量%~0.1質量%的範圍。

S：0.0050質量%以下

S是形成微細析出物，阻礙最終退火時及消除應變退火時的晶粒生長，對鐵損特性帶來不良影響的元素。特別是若含量超過0.0050質量%，則該不良影響變得顯著，因此將上限限制為0.0050質量%。較佳為0.003質量%以下。

Al：2.0質量%以下

Al與Si同樣地是具有提高鋼的電阻率、減少鐵損的效果的有用的元素。但是，若超過2.0質量%，則鋼脆化，變得難以軋製，因此Al的上限設為2.0質量%。較佳為1.5質量%以下。再者，若Al過少，則提高電阻率的效果變小，因此較佳為含有0.1質量%以上。

N：0.0050質量%以下

N是形成微細析出物，阻礙最終退火時及消除應變退火時的晶粒生長，對鐵損特性帶來不良影響的元素。特別是若含量超過0.0050質量%，則該不良影響變得顯著，因此將上限限制為0.0050質量%。較佳為0.003質量%以下。

Ti：0.0030質量%以下

Ti同樣地是形成微細析出物，阻礙最終退火時及消除應變退火時的晶粒生長，對鐵損特性帶來不良影響的元素。特別是，若超過0.0030質量%，則該不良影響變得顯著，因此將上限限制為0.0030質量%。較佳為0.002質量%以下。

Nb：0.0010質量%以下

Nb與Ti同樣地是形成微細析出物，阻礙最終退火時及消除應變退火時的晶粒生長，對鐵損特性帶來不良影響的元素。特別是若超過0.0010質量%，則該不良影響變得顯著，因此將上限限制為0.0010質量%。較佳為0.0005質量%以下。

V：0.0050質量%以下

V與Ti或Nb同樣地是形成微細析出物，阻礙最終退火時及消除應變退火時的晶粒生長，對鐵損特性帶來不良影響的元素。特別是若超過0.0050質量%，則該不良影響變得顯著，因此將上限限制為0.0050質量%。較佳為0.0003質量%以下。

O：0.0050質量%以下

O是形成氧化物系夾雜物，阻礙晶粒生長，使鐵損增加的有害元素。特別是若超過0.0050質量%，則所述不良影響變得顯著，因此將上限設為0.0050質量%。較佳為0.0030質量%以下。

本發明的無方向性電磁鋼板的製造中使用的鋼原材料除所述成分以外的剩餘部分實質上是Fe及不可避免的雜質。但是，根據要求特性，可在含有所述成分的基礎上進一步適宜含有以下成分。

選自Sn：0.005質量%~0.20質量%及Sb：0.005質量%~0.20質量%中的至少一種

Sn及Sb具有改善再結晶織構、減少鐵損的效果。為了獲得所述效果，分別需要添加0.005質量%以上。另一方面，即便分別添加超過0.20質量%，所述效果亦會飽和。因此，Sn及Sb較佳分別以0.005質量%~0.20質量%的範圍添加。更佳為分別為0.01質量%~0.10質量%的範圍。

選自Ca：0.0005質量%~0.100質量%、Mg：0.0005質量%~0.100質量%及REM：0.0005質量%~0.100質量%中的至少一種

Ca、Mg及REM具有藉由形成穩定的硫化物來減少微細硫化物而促進晶粒生長並改善鐵損特性的效果。為了獲得所述效果，分別需要添加0.0005質量%以上。另一方面，若分別添加超過0.100質量%，則鐵損反而會劣化。因此，Ca、Mg及REM較佳為分別以0.0005質量%~0.100質量%的範圍添加。更佳為分別為0.001質量%~0.05質量%的範圍。

另外，本發明的無方向性電磁鋼板的製造中使用的鋼原材可在含有所述成分的基礎上進一步適宜含有以下成分。但是，該些成分的原料成本比較昂貴，因此理想的是將添加量抑制為必要最小限度。

選自Cr：0.01質量%~1.0質量%及Cu：0.01質量%~1.0質量%中的至少一種

Cr及Cu與Si、Al同樣地具有提高鋼的電阻率、減少鐵損的效果。但是，由於與Si、Al相比固溶強化能力小，因此較佳為在不降低軋製性而欲減少鐵損的情況下添加。但是，在各自的添加量小於0.01質量%時，無法充分獲得所述效果，另一方面，若超過1.0質量%，則鐵損改善效果飽和。因此，Cr及Cu較佳為分別以0.01質量%~1.0質量%的範圍添加。

Ni：0.01質量%~1.0質量%

Ni是固溶強化能力大，對使鋼高強度化有效的元素。但是，在添加量低於0.01質量%時，無法充分獲得所述效果，另一方面，若超過1.0質量%，則會導致原料成本的上升。因此，Ni較佳為以 0.01質量%~1.0質量%的範圍添加。

選自Mo：0.0005質量%~0.1質量%及W：0.001質量%~0.1質量%中的至少一種

Mo及W具有使碳化物粗大化而減少鐵損的效果。但是，在Mo的添加量小於0.0005質量%、W的添加量小於0.001質量%時，無法充分獲得所述效果，另一方面，若Mo及W的添加量分別超過0.1質量%，則所述鐵損改善效果飽和。因此，Mo及W較佳為分別以0.0005質量%~0.1質量%及0.001質量%~0.1質量%的範圍添加。

Co：0.01質量%~1.0質量%

Co具有增大Fe合金的磁矩而提高磁通密度的效果及減少鐵損的效果。但是，在添加量小於0.01質量%時，無法充分獲得所述效果，另一方面，若超過1.0質量%，則會導致原料成本的上升。因此，Co較佳為以0.01質量%~1.0質量%的範圍添加。

選自As：0.001質量%~0.05質量%及B：0.0001質量%~0.005質量%中的至少一種

As及B是晶界偏析元素，具有經由織構的改善而減少鐵損的效果。所述效果利用添加0.001質量%以上的As、0.0001質量%以上的B而獲得。但是，As是亦導致晶界脆化的元素，特別是所述弊端在超過0.05質量%時變得顯著。因此，As較佳為以0.001質量%~0.05質量%的範圍添加。另外，B若超過0.005質量%，則抑制晶界移動的不良影響變大。因此，B較佳為以0.0001質量% ~0.005質量%的範圍添加。

Pb：0.00001質量%~0.010質量%

Pb是藉由作為金屬夾雜物而微細分散於鋼中並在最終退火後亦殘留在鋼中，從而在衝壓時成為應力集中的起點，促進龜裂的發展，抑制模具的磨損，提高衝壓性的元素。但是，在Pb小於0.00001質量%時，無法充分獲得所述衝壓性提高效果，另一方面，若超過0.010質量%，則晶粒生長抑制力變得過大而無法獲得良好的鐵損，因此設為0.00001質量%~0.010質量%的範圍。較佳為0.00003質量%~0.0050質量%的範圍。

Zn：0.0001質量%~0.02質量%

Zn形成穩定且粗大的硫化物或氧化物，而具有改善晶粒成長性、或減少磁壁的釘紮力的效果。為了獲得所述效果，需要添加0.0001質量%以上的Zn。但是，即便添加超過0.02質量%，所述效果亦會飽和。因此，Zn較佳為設為0.0001質量%~0.02質量%的範圍。

Ta：0質量%~0.0020質量%

Ta是對鋼的加工性改善或高強度化有效的元素，可適宜添加。為了可靠地獲得所述效果，較佳為添加0.0001質量%以上。另一方面，Ta是使鐵損增加的元素，特別是若超過0.0020質量%，則所述不良影響會明顯化，因此上限較佳為設為0.0020質量%。更佳為0.0003質量%~0.0010質量%的範圍。

選自Zr：0質量%~0.0050質量%、Se：0質量%~0.0050 質量%及Bi：0質量%~0.0020質量%中的至少一種

Zr、Se及Bi均為作為夾雜物而微細分散於鋼中，對加工性進行改善並且使晶粒微細化而提高鋼的強度的元素，因此可適宜添加。但是，若Zr及Se分別超過0.0050質量%、Bi超過0.0020質量%，則晶粒生長抑制力變得過大，而無法獲得良好的鐵損，因此較佳為將所述值設為上限值。更佳為Zr：0.0005質量%~0.0030質量%、Se：0.0001質量%~0.0030質量%及Bi：0.0001質量%~0.0010質量%的範圍。

選自Ge：0質量%~0.030質量%及Ga：0質量%~0.030質量%中的至少一種

Ge及Ga均為對織構進行改善的元素。為了可靠地獲得所述效果，較佳為分別添加0.001質量%以上。另一方面，即便分別添加超過0.030質量%，所述效果亦會飽和，因此上限較佳為分別設為0.030質量%。更佳為分別為0.003質量%~0.010質量%的範圍。

接著，對本發明的無方向性電磁鋼板的磁致伸縮特性進行說明。

磁致伸縮的面內平均值λ_⊥H ^ave的絕對值：5×10^-6以下

在定子芯的後磁軛部中，鋼板主要沿周向被勵磁，因此後磁軛部根據其位置沿鋼板的軋製面內的所有方向被勵磁。當鋼板被勵磁時，會在與被勵磁的方向(磁場方向)垂直且與軋製面平行的方向上伸長/收縮。此時，若被勵磁時的鋼板的軋製面內的各方向的磁致伸縮大，則根據後磁軛的位置，與勵磁方向垂直的方向、即徑向的伸縮變得不均勻。於是，在進行勵磁時，會產生在無由磁致伸縮引起的不均勻的情況下不會出現的固有振動的峰值，並增大馬達芯的振動，並且雜訊亦變大。特別是若磁致伸縮的平均值λ_⊥H ^ave的絕對值超過5×10^-6，則如圖3所示，雜訊顯著增大。因此，在本發明中，將磁致伸縮的平均值λ_⊥H ^ave的絕對值限制為5×10^-6以下。再者，若磁致伸縮的平均值λ_⊥H ^ave的絕對值為3×10^-6以下，則馬達芯的振動抑制效果進一步變大，因此更佳。

所述磁致伸縮的面內平均值λ_⊥H ^ave由以下的(1)式定義。

此處，所述式中的λ_⊥H ^RD、λ_⊥H ^TD及λ_⊥H ^DD是在鋼板軋製面內的軋製方向(^RD)、板寬方向(^TD)及與軋製方向呈45°的角度的方向(^DD)上以頻率50Hz、最大磁通密度B_m 1.5T進行勵磁時的、與各個磁場方向垂直且與軋製面平行的方向的磁致伸縮的零峰值。

接著，對本發明的無方向性電磁鋼板的製造方法進行說明。再者，在以下所說明的製造方法中，最終退火以外的步驟是製造本發明的無方向性電磁鋼板的方法、條件的一例，並不排斥根據不同的方法、條件來製造。

首先，利用使用轉爐或電爐、真空脫氣裝置等的通常公知的精煉製程對具有符合所述本發明的成分組成的鋼進行熔煉後，利用連續鑄造法或鑄錠-初軋法製成鋼原材料(板坯)，在通常公知的方法、條件下對該板坯進行熱軋而製成熱軋板。

再者，本發明所使用的鋼原材料中可包含的元素中的Cu、Sn、Ni、Cr及Mo等元素是在利用電爐對鋼進行熔煉時自成為原料的廢料中混入的元素。因此，在使用電爐鋼時，無需減少所述元素，而且，亦無需特意添加，因此有助於減少原料成本及精煉成本。另外，熔煉後的鋼的鑄造以及熱軋亦可使用連續鑄造機與熱軋機直接連結而成的薄板坯連鑄機。薄板坯連鑄機可鑄造板坯厚度為200mm以下的薄板坯，並利用與鑄造設備直接連結的熱軋機直接進行熱軋，因此與通常的熱軋相比可使最終厚度變薄。因此，接下來的冷軋中的軋製負荷減少，生產性提高，並且由於冷軋壓下率的降低，織構得到改善，因此對減少鐵損亦有效。

亦可根據需要對所述熱軋板實施熱軋板退火，此時的均熱溫度較佳為設為800℃~1100℃的範圍。在小於800℃時，熱軋板退火的效果小，無法充分獲得磁特性改善效果。另一方面，若超過1100℃，則有在製造成本上不利，或助長冷軋時的脆性破壞(板斷裂)之虞。

所述熱軋後或熱軋板退火後的熱軋板之後藉由一次冷軋或插入中間退火的兩次以上的冷軋而製成最終板厚的冷軋板。此時，就提高磁通密度的觀點而言，要形成最終板厚的冷軋較佳為採用將鋼板溫度提高至200℃以上進行軋製的溫軋。

再者，所述最終板厚(製品板厚)較佳為設為0.1mm~ 0.3mm的範圍。其原因在於，在小於0.1mm時，生產性降低，另一方面，在超過0.3mm時，鐵損減少效果小。

對於形成了最終板厚的冷軋板之後實施最終退火，但該條件較佳為設為以700℃~1100℃的溫度均熱1s~300s的連續退火。其原因在於，在均熱溫度小於700℃時，不僅再結晶無法充分進行，無法獲得良好的磁特性，而且無法充分獲得由連續退火帶來的形狀矯正效果。另一方面，若超過1100℃，則晶粒粗大化，鋼板強度降低。

另外，在所述最終退火的加熱過程中，較佳為以100℃/s以上對自200℃至700℃為止的溫度區域進行急速加熱。藉由將加熱速度設為100℃/s以上，可使一次再結晶晶粒的成核方位隨機化，減少磁致伸縮的面內平均值λ_⊥H ^ave的絕對值。若加熱速度小於100℃/s，則無法充分獲得所述隨機化的效果。較佳為500℃/s以上。再者，加熱速度的上限並無特別規定，但就即便將加熱速度提高至超過2000℃/s，磁致伸縮減少效果亦飽和、或抑制過剩的能量消耗的觀點而言，較佳為設為2000℃/s左右。

此處，在本發明中重要的是，在所述最終退火的加熱過程中的200℃~700℃間的溫度區域，需要沿板厚方向施加直流磁場。由於冷軋後的組織的一次再結晶在500℃以上、特別是600℃以上的溫度下產生，因此當在500℃~700℃間的溫度區域沿板厚方向施加直流磁場時，在板厚方向上具有易磁化軸的結晶方位優先成核，軋製面內的易磁化軸隨機化而可進一步減小磁致伸縮的面內平均值λ_⊥H ^ave的絕對值。

再者，就充分確保由直流磁場引起的磁致伸縮的面內平均值λ_⊥H ^ave的絕對值的減少效果，並且抑制藉由直流磁場在鋼板產生的磁場力，防止鋼板自搬送線脫離的觀點而言，施加所述直流磁場的溫度區域較佳為設為鋼的自發磁化變小的600℃以上。施加的磁場強度需要為1T以上，為了進一步提高所述效果，較佳為設為5T以上。

接著，關於所述最終退火後的鋼板，為了確保將鋼板積層而使用時的絕緣性，較佳為在鋼板表面被覆形成絕緣被膜。關於該絕緣被膜，在欲確保良好的衝壓性的情況下，理想的是選擇含有樹脂的有機被膜，另一方面，在重視焊接性的情況下，理想的是選擇半有機或無機被膜。

再者，在將本發明的無方向性電磁鋼板用於鐵心材料來製造定子芯的情況下，一般在利用衝壓加工等將最終退火後的鋼板加工成芯形狀，並進行積層、固定而組裝定子芯後，實施消除應變退火。該消除應變退火較佳為在惰性氣體環境中，在780℃~950℃×0.1hr~10hr的條件下進行。其原因在於，在消除應變退火溫度小於780℃時，由消除應變退火產生的鐵損改善效果小，另一方面，若超過950℃，則難以確保積層後的鋼板間的絕緣。

[實施例1]

對鋼坯進行熱軋而製成板厚1.8mm的熱軋板，所述鋼坯具有如下成分組成，即，含有C：0.001質量%、Si：3.4質量%、 Mn：0.4質量%、P：0.01質量%、S：0.0020質量%、Al：0.80質量%、N：0.0015質量%、Ti：0.0010質量%、Nb：0.0001質量%、V：0.0005質量%及O：0.0010質量%，且剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質。接著，在對該熱軋板實施950℃×30s的熱軋板退火後，進行酸洗，並進行第一次冷軋，在實施900℃×30s的中間退火後，進行壓下率60%的第二次冷軋，從而製成最終板厚0.25mm的冷軋板。之後，對於所述冷軋板，以平均加熱速度1000℃/s對自200℃至700℃為止的溫度區域進行急速加熱，並且在所述溫度區域中沿板厚方向施加0T~20T的不同大小的直流磁場。之後，在不自所述700℃的溫度起進行冷卻而加熱至980℃，並實施980℃×10s的最終退火後，被覆形成絕緣被膜而製成製品板。

利用衝壓加工自如此獲得的製品板採集為外徑80mm、內徑60mm的環狀，且如圖1所示般在環外周部的八處具有切口的試驗片後，沿板厚方向積層100片並藉由六處的V形鉚接進行固定，從而製成環芯。接著，將所述環芯以熱壓配合量40μm熱壓配合至厚度3mm、內徑80mm的沃斯田鐵系不鏽鋼製殼體。之後，如圖1所示，在熱壓配合後的環芯纏繞一次繞組及二次繞組後，以頻率50Hz、最大磁通密度B_m 1.5T進行勵磁。此時，在距殼體外周部50mm的位置設置雜訊計，以對勵磁中的環芯的雜訊進行測定。再者，雜訊值根據板厚和環芯的尺寸而不同，但在由板厚0.25mm的製品板製作的所述環芯中，若為40dBA以下，則可判斷為雜訊特性優異。

另外，自所述製品板以軋製方向、板寬方向及相對於軋製方向為45°的方向成為長度方向的方式切出寬30mm×長280mm的矩形形狀試驗片，使用應變計對在長度方向上以頻率50Hz、最大磁通密度B_m 1.5T進行勵磁時的、與磁場方向垂直且與軋製面平行的方向的磁致伸縮的零峰值λ_⊥H ^RD、零峰值λ_⊥H ^TD及零峰值λ_⊥H ^DD進行測定，並利用以下的(1)式求出磁致伸縮的面內平均值λ_⊥H ^ave。

將所述測定的結果示於表1中。根據該表可知，使用在符合本發明的條件下製造的無方向性電磁鋼板而製作的環芯均具有優異的雜訊特性。

[表1]

[實施例2]

對具有含有表2所示的各種成分，剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質的成分組成的鋼坯進行熱軋而製成板厚1.8mm的熱軋板。接著，在對所述熱軋板實施950℃×30s的熱軋板退火後，進行酸洗並進行第一次冷軋，在進行900℃×30s的中間退火後，進行壓下率55%的第二次冷軋，從而製成最終板厚0.25mm的冷軋板。接著，對於所述冷軋板，以平均加熱速度1000℃/s對自200℃至700℃為止的溫度區域進行急速加熱，並且在所述溫度區域中沿板厚方向在0T~8T的範圍內施加各種大小的直流磁場。之後，在不自所述700℃的溫度起進行冷卻而加熱至980℃，實施980℃×10s的最終退火後，被覆形成絕緣被膜而製成製品板。

利用衝壓加工自如此獲得的製品板採集為外徑80mm、內徑60mm的環狀，且如圖1所示般在環外周部的八處具有切口的試驗片後，沿板厚方向積層100片並藉由六處的焊接進行固定，從而製成環芯。接著，將所述環芯以熱壓配合量40μm熱壓配合至厚度3mm、內徑80mm的沃斯田鐵系不鏽鋼製殼體。之後，如圖1所示，在所述熱壓配合後的環芯纏繞一次繞組及二次繞組後，對以頻率50Hz、最大磁通密度B_m 1.5T進行勵磁時的鐵損W_15/50進行測定，若為20.0W/kg以下，則評價為鐵損特性良好。進而，在距殼體外周部50mm的位置設置雜訊計，以對勵磁中的雜訊進行測定，若為40dBA以下，則評價為雜訊特性優異。

將所述測定的結果示於表2中。根據該表可知，使用利用具有符合本發明的成分組成的鋼原材料且在符合本發明的條件下製造的無方向性電磁鋼板而製作的環芯均具有優異的鐵損特性與雜訊特性。再者，表2中的No.20(比較例)的鋼板由於利用冷軋而斷裂，因此無法製成製品板。

[實施例3]

使用電爐對鋼進行熔煉後，使用連續鑄造設備與熱軋設備直接連結而成的薄板坯連鑄機，鑄造成厚度為100mm的薄板坯，然後進行熱軋而製成板厚0.8mm的熱軋板，所述鋼為如下成分組成，即，含有C：0.0015質量%、Si：3.4質量%、Mn：0.7質量%、P：0.020質量%、S：0.0005質量%、Al：1.0質量%、N：0.0020質量%、Ti：0.0020質量%、Nb：0.0001質量%、V：0.0002質量%、O：0.0010質量%、Sn：0.01質量%、Cu：0.05質量%、Ni：0.05質量%、Cr：0.02質量%、Mo：0.02質量%、B：0.0003質量%、Pb：0.0001質量%、As：0.0003質量%、Zn：0.0020質量%、Co：0.0030質量%及Ga：0.0030質量%。接著，在對所述熱軋板實施1000℃×30s的熱軋板退火後，進行酸洗，並進行冷軋而製成最終板厚0.25mm的冷軋板。接著，對於所述冷軋板，以平均加熱速度1000℃/s對自200℃至700℃為止的溫度區域進行急速加熱，並且在所述溫度區域中沿板厚方向施加5T的直流磁場。之後，在不自所述700℃的溫度起進行冷卻而加熱至1000℃，實施1000℃×10s的最終退火後，被覆形成絕緣被膜而製成製品板。

另外，自所述製品板以軋製方向、板寬方向及相對於軋製方向為45°的方向成為長度方向的方式切出寬30mm×長280mm的矩形形狀試驗片，使用應變計對在試驗片的長度方向上以頻率50Hz、最大磁通密度B_m 1.5T進行勵磁時的、與磁場方向垂直且與軋製面平行的方向的磁致伸縮的零峰值λ_⊥H ^RD、零峰值λ_⊥H ^TD及零峰值λ_⊥H ^DD進行測定，並利用以下的(1)式求出磁致伸縮的面內平均值λ_⊥H ^ave。

將所述測定的結果示於表3中。根據該表可知，使用利用具有符合本發明的成分組成的鋼原材料且在符合本發明的條件下製造的無方向性電磁鋼板而製作的環芯均具有優異的鐵損特性與雜訊特性。

[表3]

Claims

一種無方向性電磁鋼板，具有如下成分組成，即，含有C：0.0050質量%以下、Si：2.0質量%~5.0質量%、Mn：2.0質量%以下、P：0.20質量%以下、S：0.0050質量%以下、Al：2.0質量%以下、N：0.0050質量%以下、Ti：0.0030質量%以下、Nb：0.0010質量%以下、V：0.0050質量%以下及O：0.0050質量%以下，且剩餘部分包含Fe及不可避免的雜質，所述無方向性電磁鋼板的特徵在於，於將在鋼板軋製面內的軋製方向(^RD)、板寬方向(^TD)及與軋製方向呈45°的角度的方向(^DD)上，施加頻率50Hz且最大磁通密度B_m 1.5T的交流磁場時的與各磁場方向垂直且與軋製面平行的方向的磁致伸縮的零峰值分別標記為λ_⊥H ^RD、λ_⊥H ^TD及λ_⊥H ^DD時，由下述(1)式定義的磁致伸縮的面內平均值λ_⊥H ^ave的絕對值為5×10^-6以下，
如請求項1所述的無方向性電磁鋼板，其中，在含有所述成分組成的基礎上，更含有下述A群組~L群組中的至少一群組的成分，．A群組：選自Sn：0.005質量%~0.20質量%及Sb：0.005質量%~0.20質量%中的至少一種；．B群組：選自Ca：0.0005質量%~0.100質量%、Mg：0.0005質量%~0.100質量%及REM：0.0005質量%~0.100質量%中的至少一種；．C群組：選自Cr：0.01質量%~1.0質量%及Cu：0.01質量%~1.0質量%中的至少一種；．D群組：Ni：0.01質量%~1.0質量%；．E群組：選自Mo：0.0005質量%~0.1質量%及W：0.001質量%~0.1質量%中的至少一種；．F群組：Co：0.01質量%~1.0質量%；．G群組：選自As：0.001質量%~0.05質量%及B：0.0001質量%~0.005質量%中的至少一種；．H群組：Pb：0.00001質量%~0.010質量%；．I群組：Zn：0.0001質量%~0.02質量%；．J群組：Ta：0質量%~0.0020質量%；．K群組：選自Zr：0質量%~0.0050質量%、Se：0質量%~0.0050質量%及Bi：0質量%~0.0020質量%中的至少一種；．L群組：選自Ge：0質量%~0.030質量%及Ga：0質量%~0.030質量%中的至少一種。