專利名稱：無方向性電磁鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合電動機(jī)的鐵心的無方向性電磁鋼板及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，從環(huán)境保護(hù)及節(jié)能等觀點(diǎn)出發(fā)，對電動汽車的關(guān)注日益高漲。而且，對于電動汽車的驅(qū)動用電動機(jī)，要求高速旋轉(zhuǎn)及小型化，與此同時，驅(qū)動頻率達(dá)到800Hz左右。在這樣的驅(qū)動用電動機(jī)工作時，數(shù)倍于驅(qū)動頻率的高頻成分與驅(qū)動頻率疊加。因此，對于驅(qū)動用電動機(jī)的鐵心材料即無方向性電磁鋼板，在要求可高速旋轉(zhuǎn)及小型化的機(jī)械特性的同時，還要求在400Hz 2kHz的高頻區(qū)的磁特性、特別是鐵損特性優(yōu)良。鐵損可大致分為渦流損耗及磁滯損耗。渦流損耗與無方向性電磁鋼板的厚度的平方成正比，與固有電阻成反比。因而，以往，為了降低渦流損耗，嘗試了減薄無方向性電磁鋼板的厚度。此外，還嘗試了通過提高無方向性電磁鋼板中的Si量及/或Al量來提高固有電阻。在提高Si量及/或Al量的情況下，還能提高機(jī)械強(qiáng)度(轉(zhuǎn)子剛性)。但是，根據(jù)以往的技術(shù)，不能充分降低例如400Hz 2kHz的高頻區(qū)的鐵損?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2007-247047號公報專利文獻(xiàn)2 日本特開平07-258863號公報專利文獻(xiàn)3 日本特開平11-323511號公報專利文獻(xiàn)4 日本特開2005-240185號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠充分降低高頻區(qū)的鐵損的無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)明人等著眼于在400Hz 2kHz的高頻區(qū)僅從鋼板表面到50 μ m左右的深度流過渦電流的情況，對增加從鋼板表面到50 μ m深度的區(qū)域的電阻的技術(shù)進(jìn)行了銳意研其結(jié)果是，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)如果在鋼板表面鍍覆電阻增加率大的Mn或V，通過退火使其在鋼中擴(kuò)散至從鋼板表面到所需的深度，從而形成Mn濃度或V濃度的梯度，則能夠降低高頻鐵損。本發(fā)明是基于上述見識而完成的，其要旨如下。本發(fā)明的無方向性電磁鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計含有C :0. 005%以下、Si 2 % 4%、Mn及V:總量計為11%以下及Al :3 %以下，剩余部分包含狗及不可避免的雜質(zhì)；板厚方向的Mn濃度(質(zhì)量％)及V濃度(質(zhì)量％)滿足下式，
0. 1 < (Xsfc、v-Xcfc、v)/tfc、v < 100式中，Χ ^、ν是鋼板表面的Mn濃度(質(zhì)量％ )及V濃度(質(zhì)量％ )的和，Xcfcv是鋼板中心的Mn濃度(質(zhì)量％ )及V濃度(質(zhì)量％ )的和，tfc、v是Mn濃度(質(zhì)量％)及V濃度(質(zhì)量％ )的和與Xcfc、v相同時距鋼板表面的深度(mm)。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，由于適當(dāng)?shù)匾?guī)定了 Mn及V的濃度，因此能夠充分降低例如400Hz 2kHz左右的高頻區(qū)的鐵損。


圖IA是表示在900°C下退火3小時時的鍍Mn皮膜的厚度與Mn濃度分布的關(guān)系的圖。圖IB是表示在900°C下退火10小時時的Mn鍍覆皮膜的厚度與Mn濃度分布的關(guān)系的圖。圖IC是表示在900°C下退火30小時時的Mn鍍覆皮膜的厚度與Mn濃度分布的關(guān)系的圖。圖2是表示Mn鍍覆皮膜的厚度與鐵損Ww4tltl的關(guān)系的圖。圖3是表示Mn鍍覆皮膜的厚度與鐵損Ww8tltl的關(guān)系的圖。圖4是表示Mn鍍覆皮膜的厚度與鐵損Wwi2tltl的關(guān)系的圖。圖5是表示Mn鍍覆皮膜的厚度與鐵損Wicimtltl的關(guān)系的圖。圖6A是表示在900°C下退火3小時時的鍍V皮膜的厚度與V濃度分布的關(guān)系的圖。圖6B是表示在900°C下退火10小時時的V鍍覆皮膜的厚度與V濃度分布的關(guān)系的圖。圖6C是表示在900°C下退火30小時時的V鍍覆皮膜的厚度與V濃度分布的關(guān)系的圖。圖7是表示V鍍覆皮膜的厚度與鐵損Wiciacici的關(guān)系的圖。圖8是表示V鍍覆皮膜的厚度與鐵損Wwscici的關(guān)系的圖。圖9是表示V鍍覆皮膜的厚度與鐵損Wwi2tltl的關(guān)系的圖。圖10是表示V鍍覆皮膜的厚度與鐵損Wicimtltl的關(guān)系的圖。
具體實施例方式(第1實施方式)本發(fā)明的第1實施方式的無方向性電磁鋼板，以質(zhì)量％計含有C :0. 005%以下、 Si 4%、Mn 以下及Al 以下，剩余部分包含狗及不可避免的雜質(zhì)；板厚方向的Mn濃度(質(zhì)量％ )滿足下式⑴或下式(2)。0. 1 < (Xsfc-Xcsfa) /tm < 100(1)0. 1 < (Xsfc，-Xcfc) Ztwn < 100 (2)Xsfc 鋼板表面的Mn濃度(質(zhì)量％ )
Xsfc'鋼板表面附近的最大Mn濃度(質(zhì)量％ )Xcfc 鋼板中心的Mn濃度(質(zhì)量％ )=Mn濃度(質(zhì)量％ )與^Ccsfa相同時距鋼板表面的深度(mm)在制造第1實施方式的無方向性電磁鋼板時，通過對具有規(guī)定的成分組成的母鋼板的表面實施Mn鍍覆而形成鍍Mn皮膜，然后，通過實施退火使Mn向鋼中擴(kuò)散。在該退火時，也產(chǎn)生母鋼板的再結(jié)晶。作為實施了鍍Mn的母鋼板，例如，采用將實施了退火的熱軋鋼板(退火熱軋鋼板)冷軋到規(guī)定厚度(例如制品板厚)的冷軋鋼板。在這種情況下，通過 Mn鍍覆得到鍍Mn冷軋鋼板，然后，進(jìn)行Mn鍍覆冷軋鋼板的退火。此外，作為母鋼板，也可以采用退火熱軋鋼板。在這種情況下，通過Mn鍍覆得到Mn鍍覆熱軋鋼板，然后，進(jìn)行Mn鍍覆熱軋鋼板的冷軋，得到Mn鍍覆冷軋鋼板。然后，進(jìn)行Mn鍍覆冷軋鋼板的退火。這里，對規(guī)定第1實施方式的成分組成的理由進(jìn)行說明。再有，％意味著質(zhì)量％。C使消除應(yīng)力退火后的鐵損惡化。為了不表現(xiàn)出該作用，將母鋼板中的C含量規(guī)定為0. 005%以下。Si對于使電阻增加、降低鐵損是有效的元素。如果Si含量低于2%，則得不到此作用。另一方面，如果Si含量超過4%，則冷軋性顯著惡化。所以，將母鋼板中的Si含量規(guī)定為2% 4%。Mn與Si同樣，對于使電阻增加是有效的元素。此外，Mn與鋼中的S反應(yīng)生成MnS， 使S無害化。為了得到上述作用，母鋼板中的Mn含量優(yōu)選為0.1%以上。另一方面，如果母鋼板中的Mn含量超過1%，則阻礙退火中的晶粒生長。所以，將母鋼板中的Mn含量規(guī)定為以下。此外，對于無方向性電磁鋼板中的Mn含量，由于形成鍍Mn皮膜，因而高于母鋼板中的Mn含量。另外，如果無方向性電磁鋼板中的Mn含量超過10%，則飽和磁通密度下降， 磁特性降低。所以，無方向性電磁鋼板中的Mn含量優(yōu)選為10%以下。Al與Si同樣，對于使電阻增力卩、降低鐵損是有效的元素。為了得到此作用，母鋼板中的Al含量優(yōu)選為0. 1 %以上，更優(yōu)選為0. 5%以上。另一方面，如果Al含量超過3%，則鋼(鋼水)的鑄造性惡化。所以，將母鋼板中的Al含量規(guī)定為3%以下。V與Si同樣，對于使電阻增加、降低鐵損是有效的元素。可是，如果V含量超過 1%，則退火熱軋鋼板的冷軋容易變得困難。所以，母鋼板中的V含量優(yōu)選為以下。此外，無方向性電磁鋼板中的Mn及V的總含量優(yōu)選為11 %以下。P是提高抗拉強(qiáng)度的效果顯著的元素，但在第1實施方式中不需要含有。如果P含量超過0. 3%，則脆化加劇，難進(jìn)行工業(yè)規(guī)模的熱軋、冷軋等處理。因此，母鋼板中的P含量優(yōu)選為0. 3%以下，更優(yōu)選為0. 2%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0. 15%以下。S的含量優(yōu)選盡可能低。即，母鋼板中的S含量優(yōu)選為0. 04%以下，更優(yōu)選為 0. 02%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.01%以下。Cu在不對磁特性產(chǎn)生不良影響的范圍內(nèi)具有提高強(qiáng)度的效果。所以，母鋼板中也可以含有5%以下的Cu。Nb不僅作為固有Nb，而且在鋼板中以Nb為主析出碳氮化物，使鋼板的再結(jié)晶延遲。此外，還具有通過微細(xì)的Nb析出物在不對磁特性產(chǎn)生不良影響的范圍內(nèi)提高強(qiáng)度的效果。所以，母鋼板中也可以含有以下的Nb。
N與C同樣，使磁特性劣化。所以，母鋼板中的N含量優(yōu)選為0. 02%以下。除此以外，在現(xiàn)有技術(shù)的高強(qiáng)度電磁鋼板中為高強(qiáng)度化而利用的大部分元素，不僅添加成本成為問題，而且對磁特性產(chǎn)生不小的不良影響，因此絲毫沒有含有的必要。在硬要含有的情況下，從兼顧再結(jié)晶延遲效果、高強(qiáng)度化效果、成本上升和磁特性劣化的角度出發(fā)，例如采用Ti、B、Ni及/或Cr。在這種情況下，它們的含量優(yōu)選為Ti 以下、B :0.01% 以下、Ni 以下、Cr 以下左右。此外，關(guān)于其它微量元素，除了從礦石及/或廢鐵等中不可避免地含有的程度的量以外，即使以公知的各種目的添加，對第1實施方式的效果也沒有任何損害。此外，也有其含量至少會形成微細(xì)的碳化物、硫化物、氮化物及/或氧化物等析出物、顯示絕對不小的再結(jié)晶延遲效果的元素。這些微細(xì)的析出物對磁特性的不良影響也大，而且在含有Cu或Nb 的情況下，由于通過Cu或Nb可得到充分的再結(jié)晶延遲效果，因此絲毫沒有含有這些元素的必要。有關(guān)這些微量元素的不可避免的含量，通常，各元素都為0.005%以下左右，但根據(jù)不同的目的，也可以含有0.01%左右以上。此時，也從兼顧成本及磁特性的角度出發(fā)，優(yōu)選 Mo、W、Sn、Sb、Mg、Ca、Ce及Co的含量總計為0. 5%以下。再有，關(guān)于無方向性電磁鋼板中的上述元素的含量，除了 Mn隨著鍍Mn皮膜的形成比母鋼板中的含量略有些低?？墒?，鍍Mn皮膜的厚度與母鋼板的厚度相比非常薄，因此無方向性電磁鋼板中的Mn以外的元素的含量能夠看成與母鋼板中的含量相等。另一方面，無方向性電磁鋼板中的Mn含量如上所述為10%以下。而且，在形成無方向性電磁鋼板中的 Mn含量為10%以下的程度的厚度的鍍Mn皮膜的情況下，Mn幾乎不會從Mn鍍覆皮膜擴(kuò)散到母鋼板的中心。所以，無方向性電磁鋼板的板厚中心的Mn含量可看成與母鋼板中的含量相等。所以，作為母鋼板，例如，能夠采用含有C :0. 005%以下、Si 4%、Mn 以下(優(yōu)選0. 1%以上)、及々1 以下，剩余部分包含!^e及不可避免的雜質(zhì)的冷軋鋼板。此外，也可以采用進(jìn)一步含有1 %以下的V的冷軋鋼板。母鋼板(冷軋鋼板)的厚度沒有特別的限定?？紤]到作為最終制品的無方向性電磁鋼板的厚度及冷軋工序中的壓下率來適宜地確定即可。作為最終制品的無方向性電磁鋼板的厚度也沒有特別的限定，但從降低高頻鐵損方面出發(fā)，優(yōu)選為0. Imm 0. 3mm。對母鋼板實施Mn鍍覆的方法也沒有限定在特定的方法。從能夠容易調(diào)整鍍覆厚度(鍍Mn皮膜的厚度)的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選從水溶液或非水溶液的電鍍、熔融鹽電解、熱浸鍍、物理氣相沉積(PVD physical vapor deposition)及化學(xué)氣相沉積(CVD :chemical vapor deposition)等氣相鍍覆等。鍍Mn皮膜的厚度沒有特別的限定，但優(yōu)選為能夠充分確?？上蚰镐摪逯袛U(kuò)散的 Mn量的程度，例如優(yōu)選為1 μ m 10 μ m左右。對母鋼板實施了 Mn鍍覆后，通過實施退火使Mn向母鋼板中擴(kuò)散，形成滿足上述式 ⑴或式(2)的Mn濃度梯度(關(guān)于此點(diǎn)后述)。關(guān)于退火條件(溫度及時間等)，只要Mn 向母鋼板中擴(kuò)散，可得到上述Mn濃度梯度，就不特別限定。如果以間歇退火為前提，優(yōu)選為 “1000°C以下、1小時以上”。也可以以連續(xù)退火為前提來設(shè)定退火條件。接著，對第1實施方式中規(guī)定式⑴及(2)的理由進(jìn)行說明。圖IA 圖IC中示出鍍Mn皮膜的厚度與無方向性電磁鋼板的厚度方向的Mn濃度分布的關(guān)系。在得到此關(guān)系時，制作了含有C :0. 002%、Si :3. 0%、Mn :0. 3%及Al 0.6%, 剩余部分包含狗及不可避免的雜質(zhì)的冷軋鋼板(母鋼板)。接著，在該冷軋鋼板的表面，通過蒸鍍法形成厚度為2 μ m、5 μ m或10 μ m的Mn鍍覆皮膜。然后，通過退火得到無方向性電磁鋼板。冷軋鋼板的厚度設(shè)為0. 3mm。圖IA表示在900°C下退火3小時(hr)的情況，圖IB表示在900°C下退火10小時的情況，圖IC表示在900°C下退火30小時的情況。圖IA 圖IC中的(χ)表示Mn鍍覆皮膜的厚度為5 μ m時的Mn濃度分布，(y)表示Mn鍍覆皮膜的厚度為2 μ m時的Mn濃度分布， (w)表示Mn鍍覆皮膜的厚度為10 μ m時的Mn濃度分布，(ζ)表示在不形成Mn鍍覆皮膜的情況下進(jìn)行退火時的Mn濃度分布。如圖IA 圖IC所示，在形成有Mn鍍覆皮膜的無方向性電磁鋼板中，Mn濃度(質(zhì)量％ )從表面的Mn濃度(質(zhì)量％ )或表面附近的最大Mn濃度(質(zhì)量％ )向鋼板中心部大致直線地減少。本發(fā)明人等進(jìn)一步對這些無方向性電磁鋼板的鐵損特性進(jìn)行了測定。圖2中示出Mn鍍覆皮膜的厚度與鐵損W1(1/4(1(1 (W/kg)的關(guān)系。圖2中的鐵損W1(1/4(1(1 的值是L方向(軋制方向)上的鐵損WiciZ4tici(L)的值和C方向(與軋制方向垂直的方法)上的鐵損Ww4cici(C)的值的平均值(L+C)。由圖2可以說，通過適宜選擇Mn鍍覆皮膜的厚度及退火時間，能夠降低鐵損Wiciacici (ff/kg)。圖3中示出Mn鍍覆皮膜的厚度與鐵損W1(1/8。。(W/kg)的關(guān)系，圖4中示出Mn鍍覆皮膜的厚度與鐵損Wwi2tltl (W/kg)的關(guān)系，圖5中示出Mn鍍覆皮膜的厚度與鐵損Wicimtltl(W/kg) 的關(guān)系。從圖3 圖5得知，當(dāng)在冷軋鋼板上形成Mn鍍覆皮膜后，在900°C下實施10小時退火的情況下，與不實施Mn鍍覆時相比，高頻鐵損特性提高。如此，對于高頻區(qū)中的鐵損特性提高的理由，正如圖1所示，認(rèn)為是由于距鋼板表面50 μ m深的區(qū)域中的Mn濃度由于退火造成的Mn擴(kuò)散而上升，該區(qū)域中的鐵損特性提高而導(dǎo)致的。本發(fā)明人等進(jìn)一步對退火后的Mn濃度(質(zhì)量％ )分布和高頻鐵損的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行了調(diào)查。其結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)為了降低高頻鐵損，重要的是板厚方向的Mn濃度(質(zhì)量％ )滿足下式(1)。0. 1 < (Xsfc-Xcsfa) /tm < 100 (1)Xsfc 鋼板表面的Mn濃度(質(zhì)量％ )Xcfc 鋼板中心的Mn濃度(質(zhì)量％ )=Mn濃度(質(zhì)量％ )與^Ccsfa相同時距鋼板表面的深度(mm)如果(Xsifa-Xcfc)/tfc的值為0. 1以下，則Mn可在鋼板中的大致整個區(qū)域均勻地擴(kuò)散分布，鋼板表層部的鐵損不降低。所以，將(Xsfc-Xcfc)八_的值規(guī)定為超過0.1，優(yōu)選 (Xsfc-Xcsfa) 的值超過 0. 5。如果(Xssfa-XcsfaVtfc的值為100以上，則Mn濃度的梯度在很窄的范圍成為陡峭的梯度，勵磁時的上升特性顯著劣化。所以，將(Xsfc-Xcfc)/t-的值規(guī)定為低于100。再有，沒有特別的限制。只要包含發(fā)生高頻感應(yīng)的渦電流的表層部(距表面 50 μ m左右深度的區(qū)域)就可以。
在上述式(1)中，采用鋼板表面的Mn濃度(Xsfc)，但在實際算出Mn濃度分布時， 有時采用鋼板表面附近的最大Mn濃度(Xsfc’)。因而，也可以取代上述式(1)，而采用下述式O)。在這種情況下，所謂鋼板表面附近，指的是電磁鋼板中以位于絕緣被膜下的基底金屬的最上層部作為起點(diǎn)，并以距此5 μ m的靠近鋼板中心部的地點(diǎn)作為終點(diǎn)的范圍。0. 1 < (Xsfc，-Xcfc) Ztwn < 100……(2)Xsfc'鋼板表面附近的最大Mn濃度(質(zhì)量％ )在第1實施方式中，也可以根據(jù)需要分開使用上述式(1)及式(2)。(第2實施方式)本發(fā)明的第2實施方式的無方向性電磁鋼板，以質(zhì)量％計含有C 0. 005%以下、 Si 4%、Mn 以下、V :10%以下及Al 以下，剩余部分包含!^e及不可避免的雜質(zhì)，板厚方向的V濃度(質(zhì)量％)滿足下式C3)或下式G)。0. 1 < (Xsv-Xcv) /tv < 100 (3)0. 1 < (Xs/ -Xcv) /tv < 100 (4)Xsv 鋼板表面的V濃度(質(zhì)量％ )Xs/ 鋼板表面附近的最大V濃度(質(zhì)量％ )Xcv 鋼板中心的V濃度(質(zhì)量％ )tv =V濃度(質(zhì)量％ )與Xcv相同時距鋼板表面的深度(mm)在制造第2實施方式的無方向性電磁鋼板時，通過對具有規(guī)定的成分組成的母鋼板的表面實施V鍍覆，形成鍍V皮膜，然后通過實施退火使V向鋼中擴(kuò)散。在該退火時，也產(chǎn)生母鋼板的再結(jié)晶。作為實施V鍍覆的母鋼板，例如與第1實施方式同樣，采用冷軋鋼板。 在這種情況下，通過V鍍覆得到V鍍覆冷軋鋼板，然后，進(jìn)行V鍍覆冷軋鋼板的退火。此外， 作為母鋼板，也可以采用退火熱軋鋼板。在這種情況下，通過V鍍覆得到V鍍覆熱軋鋼板， 然后，進(jìn)行V鍍覆熱軋鋼板的冷軋，得到V鍍覆冷軋鋼板。然后，進(jìn)行V鍍覆冷軋鋼板的退火。這里，對規(guī)定第2實施方式的成分組成的理由進(jìn)行說明。再有，％意味著質(zhì)量％。母鋼板中的C、Si、Al、Mn及V等含量與第1實施方式相同。無方向性電磁鋼板中的V含量由于形成V鍍覆皮膜而高于母鋼板中的V含量。另外，如果無方向性電磁鋼板中的V含量超過10%，則飽和磁通密度下降，磁特性降低。所以， 無方向性電磁鋼板中的V含量優(yōu)選為10%以下。此外，無方向性電磁鋼板中的Mn及V的總含量優(yōu)選為11%以下。再有，關(guān)于無方向性電磁鋼板中的這些元素的含量，除了 V隨著V鍍覆皮膜的形成比母鋼板中的含量略有些低。可是，V鍍覆皮膜的厚度與母鋼板的厚度相比非常薄，因此無方向性電磁鋼板中的V以外的元素的含量能夠看成與母鋼板中的含量相等。另一方面，無方向性電磁鋼板中的V含量如上所述為10%以下。而且，在形成無方向性電磁鋼板中的V 含量達(dá)到10%以下的程度的厚度的V鍍覆皮膜的情況下，V幾乎不會從V鍍覆皮膜擴(kuò)散到母鋼板的中心。所以，無方向性電磁鋼板的板厚中心的V含量可看成與母鋼板中的含量相寸。此外，與第1實施方式同樣，也可以含有其它元素，例如，Sn、Sb、B等。此外，作為不可避免的雜質(zhì)，也可以含有P、S、N、0等。
所以，作為母鋼板，例如，能夠采用含有C :0. 005%以下、Si 4%、Mn 以下(優(yōu)選0. 1%以上)、及々1 以下，剩余部分包含!^e及不可避免的雜質(zhì)的冷軋鋼板。此外，也可以采用進(jìn)一步含有1 %以下的V的冷軋鋼板。對母鋼板實施V鍍覆的方法不限定于特定的方法，可采用與第1實施方式相同的方法。V鍍覆皮膜的厚度沒有特別的限定，但優(yōu)選為能夠充分確?？上蚰镐摪逯袛U(kuò)散的 V量的程度，例如優(yōu)選為1 μ m 10 μ m。對母鋼板實施了 V鍍覆后，通過實施退火使V向母鋼板中擴(kuò)散，形成滿足上述式 (3)或式的V濃度梯度(關(guān)于此點(diǎn)后述)。關(guān)于退火條件(溫度及時間等)，只要V向母鋼板中擴(kuò)散可得到上述V濃度梯度，就不特別限定。如果以間歇退火為前提，優(yōu)選與第1 實施方式相同，為“1000°C以下、1小時以上”。也可以以連續(xù)退火為前提設(shè)定退火條件。接著，對第2實施方式中規(guī)定式(3)及式的理由進(jìn)行說明。圖6A 圖6C中示出V鍍覆皮膜的厚度與無方向性電磁鋼板的厚度方向的V濃度分布的關(guān)系。在得到此關(guān)系時，制作了含有C :0. 002%、Si :3.0%,Mn :0.3%,Al :0.6%及 V :0. 01%，剩余部分包含!^e及不可避免的雜質(zhì)的冷軋鋼板(母鋼板)。接著，在該冷軋鋼板的表面，通過蒸鍍法形成厚度為Iym或5μπι的V鍍覆皮膜。然后，通過退火得到無方向性電磁鋼板。冷軋鋼板的厚度設(shè)為0. 3mm。圖6A表示在900°C下退火3小時的情況，圖6B表示在900°C下退火10小時的情況，圖6C表示在900°C下退火30小時的情況。圖6A 圖6C中的(χ)表示V鍍覆皮膜的厚度為5 μ m時的V濃度分布，(y)表示V鍍覆皮膜的厚度為1 μ m時的V濃度分布。如圖6A 圖6C所示，V濃度(質(zhì)量％)從表面的V濃度(質(zhì)量％)或表面附近的最大V濃度(質(zhì)量％)向鋼板中心部大致直線地減少。本發(fā)明人等進(jìn)一步對這些無方向性電磁鋼板的鐵損特性進(jìn)行了測定。圖7中示出V鍍覆皮膜的厚度與鐵損Wltl/-(W/kg)的關(guān)系。圖7中的鐵損Wltl/-的值是L方向(軋制方向)上的鐵損WiciZ4tici(L)的值和C方向(與軋制方向垂直的方法)上的鐵損Ww4tltl(C)的值的平均值(L+C)。由圖7可以說，通過適宜選擇V鍍覆皮膜的厚度及退火時間，能夠降低鐵損Wiciacici (ff/kg)。圖8中示出V鍍覆皮膜的厚度與鐵損Wltl/, (W/kg)的關(guān)系，圖9中示出V鍍覆皮膜的厚度與鐵損Wwi2tltl (W/kg)的關(guān)系，圖10中示出V鍍覆皮膜的厚度與鐵損Wicimtltl(W/kg) 的關(guān)系。從圖8 圖10得知，當(dāng)在冷軋鋼板上形成V鍍覆皮膜后，在900°C下實施10小時的退火的情況下，與不實施V鍍覆時相比，高頻鐵損特性提高。如此，關(guān)于高頻區(qū)中的鐵損特性提高的理由，如圖6所示，認(rèn)為是由于距鋼板表面 50 μ m深度的區(qū)域中的V濃度由于退火造成的V擴(kuò)散而上升，該區(qū)域中的鐵損特性提高而導(dǎo)致的。本發(fā)明人等進(jìn)一步對退火后的V濃度(質(zhì)量％ )分布與高頻鐵損的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行了調(diào)查。其結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)為了降低高頻鐵損，重要的是板厚方向的V濃度(質(zhì)量％)滿足下式⑶。0. 1 < (Xsv-Xcv) /tv < 100(3)
Xsv 鋼板表面的V濃度(質(zhì)量％ )Xcv 鋼板中心的V濃度(質(zhì)量％ )tv =V濃度(質(zhì)量％ )與Xcv相同時距鋼板表面的深度(mm)如果(Xsv-Xcv)/tv的值為0. 1以下，則V可在鋼板中的大致整個區(qū)域均勻地擴(kuò)散分布，鋼板表層部的鐵損不降低。所以，將(Xsv-Xcv)/、的值規(guī)定為超過0. 1，優(yōu)選(Xsv-Xcv)/ 、的值超過0.5。如果(Xsv-Xcv)/tv的值為100以上，則V濃度的梯度在很窄的范圍成為陡峭的梯度，勵磁時的上升特性顯著劣化。所以，將(Xsv-Xcv)/、的值規(guī)定為低于100。再有，tv沒有特別的限制。只要包含發(fā)生高頻感應(yīng)的渦電流的表層部(距表面 50 μ m左右深度的區(qū)域)就可以。在上述式(3)中，采用鋼板表面的V濃度(Xsv)，但在實際算出V濃度時，有時采用鋼板表面附近的最大V濃度(Xsv’)。因而，也可以取代上述式(3)，而采用下述式0)。在這種情況下，所謂鋼板表面附近，指的是電磁鋼板中以位于絕緣被膜下的基底金屬的最上層部作為起點(diǎn)，并以距此5μπι的靠近鋼板中心部的地點(diǎn)作為終點(diǎn)的范圍。0. 1 < (Xs/ -Xcv) /tv < 100(4)Xsv'鋼板表面附近的最大V濃度(質(zhì)量％ )在第2實施方式中，也可以根據(jù)需要分開使用上述式(3)及式(4)。再有，也可以組合第1實施方式和第2實施方式。例如，在形成鍍Mn皮膜及V鍍覆皮膜雙方后，也可以以滿足式(1) 的方式進(jìn)行退火。此外，在形成Mn及V的混合鍍覆皮膜后，也可以以滿足式(1) (4)的方式進(jìn)行退火。也就是說，在利用這些方法制造的無方向性電磁鋼板中，應(yīng)滿足下述式(5)或(6)。0. 1 < (Xsfc、v_Xcfc、v)/tfc、v < 100(5)0. 1 < (Xsfciv' -Xcsfaiv)/Vv < 100 (6)Xsfcv 鋼板表面的Mn濃度(質(zhì)量％ )及V濃度(質(zhì)量％ )的和Xsfcv'鋼板表面附近的Mn濃度(質(zhì)量％ )及V濃度(質(zhì)量％ )的和的最大值Xcfcv 鋼板中心的Mn濃度(質(zhì)量％ )及V濃度(質(zhì)量％ )的和tfc、v:Mn濃度(質(zhì)量％)及V濃度(質(zhì)量％)的和與^Ccfc v相同時距鋼板表面的深度(mm)接著，對本申請發(fā)明人實際進(jìn)行的種種實驗進(jìn)行說明。這些實驗中的條件等是為確認(rèn)本發(fā)明的可實施性及效果而采用的例子，本發(fā)明并不限定于這些例子。本發(fā)明在不脫離本發(fā)明的要旨、實現(xiàn)本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)可采用多種條件。(第1實驗)首先，制作以質(zhì)量％計含有C :0. 002%、Si :3. 0%、Mn :0. 2%及Al :0. 6%，剩余部分包含狗及不可避免的雜質(zhì)的熱軋鋼板。熱軋鋼板的厚度為1.6mm。接著，通過對熱軋鋼板在1050°C下實施1分鐘的退火而得到退火熱軋鋼板。然后，進(jìn)行退火熱軋鋼板的冷軋，得到厚度為0. 25mm的冷軋鋼板(母鋼板)。接著，在冷軋鋼板的兩表面上形成多種厚度(參照表1)的鍍Mn皮膜，得到4種試樣。此外，也制作了沒有形成鍍Mn皮膜的試樣。然后，對各試樣在900°C下進(jìn)行6小時的退火，得到無方向性電磁鋼板。通過該退火，在形成有Mn鍍覆皮膜的試樣中，產(chǎn)生Mn從Mn鍍覆皮膜向母鋼板的擴(kuò)散及母鋼板的再結(jié)晶；在沒有形成Mn鍍覆皮膜的試樣中，產(chǎn)生母鋼板的再結(jié)晶。然后，采用單板磁測定裝置測定了各試樣的磁特性(鐵損Ww8cJ15此外，采用電子探針微量分析儀(ΕΡΜΑ electron probe micro analyzer)，通過與軋制方向(L方向)垂直的鋼板斷面的線分析，測定了板厚方向的Mn濃度。其結(jié)果示于表1。表1中的表示鋼板中心的Mn濃度(即熱軋鋼板的Mn含量)。此外，濃度梯度為(Xssfa-Xcsfa) 的值。表 權(quán)利要求
1.一種無方向性電磁鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計含有C :0. 005%以下、Si 4%、Mn及V 總量計為11%以下及Al 3% 以下，剩余部分包含F(xiàn)e及不可避免的雜質(zhì)；板厚方向的Mn濃度及V濃度滿足下式，其中，Mn濃度及V濃度的單位都是質(zhì)量％，·0. 1 < (Xsln, V-^cMn, v) /^Mn, V < 100式中，Xsfc、v是鋼板表面的Mn濃度及V濃度的和，XcsfaiV是鋼板中心的Mn濃度及V濃度的和，tfc、v是胞濃度及V濃度的和與)(Csfa、v相同時距鋼板表面的深度，其單位是mm。
2.一種無方向性電磁鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計含有C :0. 005%以下、Si 4%、Mn及V 總量計為11%以下及Al 3% 以下，剩余部分包含F(xiàn)e及不可避免的雜質(zhì)；板厚方向的Mn濃度及V濃度滿足下式，其中，Mn濃度及V濃度的單位都是質(zhì)量％， 0· 1 < (XSmi1n v' "XCmi1nν) / Μη,ν < 100式中，X^fa、/是鋼板表面附近的Mn濃度及V濃度的和的最大值， XcsfaiV是鋼板中心的Mn濃度及V濃度的和，tfc、v是胞濃度及V濃度的和與)(Csfa、v相同時距鋼板表面的深度，其單位是mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無方向性電磁鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計進(jìn)一步含有選自P 0. 3%以下、S 0. 04%以下、N 0. 02%以下、Cu 以下、Nb 以下、Ti 以下、B :0. 01%以下、Ni 以下及Cr 以下之中的至少一種；進(jìn)一步含有總計0. 5%以下的選自Mo、W、Sn、Sb、Mg、Ca、Ce及Co之中的至少1種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無方向性電磁鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計進(jìn)一步含有選自P 0. 3%以下、S 0. 04%以下、N 0. 02%以下、Cu 以下、Nb 以下、Ti 以下、B :0. 01%以下、Ni 以下及Cr 15%以下之中的至少一種；進(jìn)一步含有總計0. 5%以下的選自Mo、W、Sn、Sb、Mg、Ca、Ce及Co之中的至少1種。
5.一種無方向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，其具有下述工序通過對熱軋鋼板進(jìn)行退火而得到退火熱軋鋼板的工序，所述熱軋鋼板以質(zhì)量％計含有 C 0. 005%以下、Si 4%、Mn 以下及Al 以下，剩余部分包含!^e及不可避免的雜質(zhì)；通過對所述退火熱軋鋼板進(jìn)行冷軋而得到冷軋鋼板的工序；通過對所述冷軋鋼板的表面實施Mn鍍覆或V鍍覆中的至少一種而得到鍍覆冷軋鋼板的工序；和接著，對所述鍍覆冷軋鋼板進(jìn)行退火的工序。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無方向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，通過所述鍍覆冷軋鋼板的退火，使所述無方向性電磁鋼板的板厚方向的Mn濃度及V濃度滿足下式，其中，Mn濃度及V濃度的單位都是質(zhì)量％，·0. 1 < (Xsln, V-^cMn, v) /^Mn, V < 100 式中，Xsfc、v是鋼板表面的Mn濃度及V濃度的和，Xcsfaiv是鋼板中心的Mn濃度及V濃度的和，tfc、v是胞濃度及V濃度的和與)(Csfa、v相同時距鋼板表面的深度，其單位是mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無方向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，通過所述Mn鍍覆冷軋鋼板的退火，使所述無方向性電磁鋼板的板厚方向的Mn濃度及 V濃度滿足下式，其中，Mn濃度及V濃度的單位都是質(zhì)量％，、0. 1 < (Xsmii^ ν‘ "Xcmii^v)/^Mn,ν〈 100式中，X^fa、/是鋼板表面附近的Mn濃度及V濃度的和的最大值， XcsfaiV是鋼板中心的Mn濃度及V濃度的和，tfc、v是胞濃度及V濃度的和與)(Csfa、v相同時距鋼板表面的深度，其單位是mm。
8.一種無方向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，其具有下述工序通過對熱軋鋼板進(jìn)行退火而得到退火熱軋鋼板的工序，所述熱軋鋼板以質(zhì)量％計含有 C 0. 005%以下、Si 4%、Mn 以下及Al 以下，剩余部分包含!^e及不可避免的雜質(zhì)；通過對所述退火熱軋鋼板的表面實施Mn鍍覆或V鍍覆中的至少一種而得到鍍覆熱軋鋼板的工序；通過對所述鍍覆熱軋鋼板進(jìn)行冷軋而得到鍍覆冷軋鋼板的工序；和接著，對所述鍍覆冷軋鋼板進(jìn)行退火的工序。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無方向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，通過所述鍍覆冷軋鋼板的退火，使所述無方向性電磁鋼板的板厚方向的Mn濃度及V濃度滿足下式，其中，Mn濃度及V濃度的單位都是質(zhì)量％，、0. 1 < (Xsln, V-^cMn, v) /^Mn, V < 100式中，Xsfc、v是鋼板表面的Mn濃度及V濃度的和，XcsfaiV是鋼板中心的Mn濃度及V濃度的和，tfc、v是胞濃度及V濃度的和與)(Csfa、v相同時距鋼板表面的深度，其單位是mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無方向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，通過所述鍍覆冷軋鋼板的退火，使所述無方向性電磁鋼板的板厚方向的Mn濃度及V濃度滿足下式，其中，Mn濃度及V濃度的單位都是質(zhì)量％，、0. 1 < (Xsmii^ ν‘ "Xcmii^v)/^Mn,ν〈 100式中，X^fa、/是鋼板表面附近的Mn濃度及V濃度的和的最大值， XcsfaiV是鋼板中心的Mn濃度及V濃度的和，tfc、v是胞濃度及V濃度的和與Xcmuv相同時距鋼板表面的深度，其單位是mm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種無方向性電磁鋼板，其特征在于，以質(zhì)量％計含有C0.005％以下、Si2％～4％、Mn及V總量計為11％以下及Al3％以下，剩余部分包含F(xiàn)e及不可避免的雜質(zhì)；板厚方向的Mn濃度(質(zhì)量％)及V濃度(質(zhì)量％)滿足下式0.1＜(XsMn、V-XcMn、V)/tMn、V＜100，式中，XsMn、V是鋼板表面的Mn濃度(質(zhì)量％)及V濃度(質(zhì)量％)的和，XcMn、V是鋼板中心的Mn濃度(質(zhì)量％)及V濃度(質(zhì)量％)的和，tMn、V是Mn濃度(質(zhì)量％)及V濃度(質(zhì)量％)的和與XcMn、V相同時距鋼板表面的深度(mm)。
文檔編號C23C10/28GK102348826SQ20108001159
公開日2012年2月8日 申請日期2010年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者新井聰, 森本康秀, 石塚清和, 竹田和年 申請人:新日本制鐵株式會社