专利名称：消除应力退火后铁损低、无取向的电工钢板及电动机或变电器用铁芯的制作方法
技术领域：
本发明是关于磁性优良的，Si含量为1.0%以下的无取向电工钢板。
尤其是以在冲裁加工后即使在低温短时间进行消除应力退火仍显著提高铁损性能为目的。
含有1.0%以下的Si的无取向电工钢板，由于价格低，所以广泛使用于小型电动机或变压器的铁芯。近年来，以节能为目的，电气机械能的高效率化已成为重要。为了提高电动机或变压器的能效率，必须降低占这些能耗中的大部分的铁损，为此，即使电动机或变压器的铁芯采用无取向电工钢板，低铁损化的要求仍在提高。
电动机或变压器的铁芯，在需要无取向电工钢板作绕组时，通过(1)冲裁、(2)叠层、(3)消除应力退火来制造。(3)的主要目的是通过消除冲裁时引起的应变而恢复铁损，但是同时具有降低由于晶粒长大而引起铁损的目的。
近年来，为了降低生产成本，在需要时谋求在冲裁叠层后进行的消除应力退火的低温短时间化(例如，从以往的750℃×2小时变更至725℃×1小时)。
因而，本发明是在低温短时间进行冲裁叠层后的消除应力退火的情况下，提供能显著提高铁损等磁性能的无取向电工钢板。
作为含有1.0%以下的Si的低价格无取向电工钢板的低铁损化技术，已采取特开平3-215627和特开昭52-2824中描述的添加REM(稀土元素)的手段。这些手段主要是减少由硫化物组成的细小析出物，促进最终退火和消除应力退火时的晶粒长大，谋求低铁损化。
但是，在低温短时间进行消除应力退火的条件下，阻碍晶粒长大，不形成低铁损(例如，W15/50≤4.0W/kg)。另外，在这些方法中残留Zr为100ppm程度，Ti为30ppm程度。
本发明人深入研究在现有技术中在低温短时间进行消除应力退火不能达到低铁损化的原因，发现极细小的析出物在消除应力退火过程中阻碍晶粒长大。为了减少这样的极细小析出物，发现在添加适量的REM的同时，降低Zr、Ti是重要的，因而完成了本发明。
即，本发明是含有REM2ppm以上、80ppm以下，作为杂质，Ti15ppm以下，Zr80ppm以下的低温短时间消除应力退火后铁损优良的无取向电工钢板。
本发明的其他构成状态由权利要求范围和本发明的详细说明可以明了。
附图的简单说明
图1表示使用类似本发明成分的钢，Zr和REM对725℃×1时消除应力退火后的铁损(W15/50)的影响。
图2表示使用类似本发明成分的钢，Ti和REM对725℃×1小时消除应力退火后的铁损(W15/50)的影响。
图3表示使用类似本发明成分的钢，REM对725℃×1小时消除应力退火后的铁损(W15/50)的影响。
下面根据实施例具体说明本发明。
(1)Zr和REM对低温短时间消除应力退火后的铁损影响。
将Si0.5%、Al0.3%、Mn0.55%、Ti5ppm，具有各种Zr浓度的REM 20ppm的钢和不添加REM的钢热轧、冷轧，然后进行780℃×30秒的最终退火，作为制品板。剪切成爱泼斯坦铁损测定尺寸(280×30mm)，为了消除剪切时引起的应变，进行725℃×1小时的消除应力退火，进行磁性测定。结果示于图1。即使不添加REM，如果降低Zr，也降低铁损。但是其效果不充分。添加REM，通过使Zr≤80ppm，能够得到W15/50≤4.0W/kg的良好铁损。特别是通过使Zr≤60ppm，能够得到W15/50≤3.5W/kg的更良好的铁损。因而，Zr被限定在80ppm以下，最好是60ppm以下。
(2)Ti和REM对低温短时间消除应力退火后的铁损影响。
将Si0.5%、Al0.3%、Mn0.55%、Zr5ppm，具有各种Ti浓度的REM20ppm钢和不添加REM的钢热轧、冷轧，然后进行780℃×30秒的最终退火，作为制品板。剪切成爱泼斯坦铁损测定尺寸(280×30mm)，为了消除剪切时引起的应变，进行725℃×1小时的消除应力退火，进行磁性测定。结果示于图2。即使不添加REM，如果降低Ti，也降低铁损。但是其效果不充分。添加REM，通过使Ti≤15ppm，能够得到W15/50≤4.0W/kg的良好铁损。特别是通过使Ti≤10ppm，能够得到W15/50≤3.5W/kg的更良好的铁损。因而，Ti被限定在15ppm以下，最好是在10ppm以下。
(3)REM对低温短时间消除应力退火后的铁损的影响将Si0.5%、Al0.3%、Mn0.55%、Ti7ppm、Zr40ppm，具有各种REM浓度的钢热轧、冷轧，然后进行780℃×30秒的最终退火，作为制品板。制品板的晶粒尺寸是23-26μm。剪切成爱泼斯坦铁损测定尺寸(280×30mm)，为了消除在剪切时引起的应变，进行725℃×1小时的消除应力退火，进行磁性测定。结果示于图3。仅降低Ti和Zr，如果REM的范围在合适的范围之外，不能降低铁损。通过使2≤REM≤80ppm，能够得到W15/50≤40W/kg的良好铁损。另外，通过使5≤REM≤50ppm，能够得到W15/50≤3.5W/kg的更良好的铁损。因而，REM的范围限定在2≤REM≤80ppm，最好是在5≤REM≤50ppm。
(4)实验结果的考察推断以上的结果是由下面所述的机理产生的。在不添加REM的情况下，即使Zr降低到≤80ppm或Ti降低到≤15ppm，残留的Zr或Ti作为氮化物极细小地大量析出。像这样的极细小析出物在以往的消除应力退火条件下，因为容易固溶，所以不阻碍晶粒长大。另一方面，像这样的极细小的析出物在低温短时间的退火时既不固溶也不移动，照样是极细小的，大量地弥散着，所以阻碍晶粒长大。可是在添加REM的情况下，以固定在REM上的硫化物作为晶核而析出氮化物。因为这种复合析出物是粗大的，不大量弥散，所以不阻碍晶粒长大。若REM过分少，则粗大化的效果小。若过多，则REM本身使铁损劣化。因而，REM有适合的范围，其范围如上所述。
(5)其他成分因为Si提高固有电阻，所以是降低铁损的有用元素。但是，添加量超过1.0%，会提高成本，也恶化磁通密度。
Mn固定对磁性有害的S，是有无害化作用的有用元素。含有0.1%以上，希望含有0.5%以上。因为Mn添加量增加，恶化磁通密度，所以是1.5%以下，希望是1.0%以下。
Al固定对磁性有害的O，是有无害化作用的有用元素。在0.2%以下时，生成细小的AIN，恶化晶粒长大性。另外，添加超过1.5%的Al，会提高成本，也恶化磁通密度。
另外，借助调整Si、Mn、Al的添加量来调整在冲裁加工时为重要的表面硬度。
因为C通过析出碳化物恶化磁性，所以希望C是0.01%以下。
(6)在本发明中的制造方法本发明的无取向电工钢板的制造方法不特别限定。然而理想的是像下述那样制造。
利用转炉、脱气等常规的制钢方法进行熔炼。在脱气时进行添加REM。并且通过控制在转炉或脱气中的处理时间、温度、碱度等，降低Ti和Zr。
所得到的钢水利用连续铸锭或铸模-铸锭法制成扁锭。
利用热轧将所得的扁锭制成热轧钢板。将扁锭再加热后热轧的方法、不加热扁锭直接热轧方法中的哪种方法都可使用。根据需要，所得的热轧钢板可以进行装箱退火或连续退火或在刚热轧之后高温卷取进行自退火。这些根据作为目标的磁通密度适当进行。
所得的热轧钢板经冷轧制成制品厚度的冷轧钢板。1次冷轧形成制品厚度的方法，用第1次冷轧形成中间厚度、进行退火、用第2次冷轧形成制品厚度的方法中的哪种方法都可以使用。
对所得到的冷轧钢板进行最终退火而形成制品。任何常规方法都适应于最终退火。但是，若制品的晶粒直径大，则表面硬度不足，显著损害冲裁精度，调整退火温度和退火时间，以形成40μm以下，最好是10-30μm的范围的晶粒。
另外，在钢板表面也可能形成绝缘涂层。
实施例的说明实施例1在转炉和脱气处理后，进行连续铸造，得到表1的成分的扁锭。在扁锭不冷却下进行热轧，制成热轧钢板。对所得的热轧钢板进行950℃×2分钟的热轧板退火。退火后的钢板进行酸洗，利用冷轧形成0.5mm的板厚。对所得的冷轧钢板进行800℃×15秒的最终退火，然后涂覆绝缘涂层，制成制品。制品的晶粒直径是35μm以下。剪切成爱泼斯坦铁损测定尺寸，然后在氮气气氛中进行725℃×1小时的消除应力退火，进行磁性测定。消除应力退火后的磁性测定的结果示于表1中。
本发明范围内的No.1、2、3、4都得到良好磁性能，尤其是在No.1中能够得到显著良好的磁性能。
实施例2在转炉和脱气处理后，利用连续铸造得到表2成分的扁坯。将所得的扁坯在再加热后进行热轧，制成热轧钢板。所得的热轧钢板进行酸洗，利用冷轧形成0.5mm板厚。对所得的冷轧钢板进行800℃×15秒的最终退火，涂覆绝缘涂层，作为制品。制品的晶粒直径是35μm以下。剪切成爱泼斯坦铁损测定尺寸，然后在氮气气氛中进行725℃×1小时的消除应力退火，进行磁性测定。消除应力退火后的磁性测定的结果示于表2中。
本发明范围内的No.1、2、3、4都得到良好磁性能，特别是在No.1中能够得到显著良好的磁性能。
另外，本发明不局限在在此所示的实施例的范围内。
权利要求
1.低温短时间消除应力退火后铁损优良的无取向电工钢板，其特征在于，C0.01%(重量)以下，Si1.0%(重量)以下，Mn0.1%(重量)以上、1.5%(重量)以下，A10.2%(重量)以上、1.5%(重量)以下，REM 2ppm以上、80ppm以下，作为杂质的Ti和Zr，Ti15ppm以下，Zr 80ppm以下。
2.权利要求1所述的无取向电工钢板，其中725℃×1小时的消除应力退火后，铁损(W15/50)是4.0W/kg以下。
3.权利要求1所述的无取向电工钢板，其中Ti是10ppm以下。
4.权利要求1所述的无取向电工钢板，其中Zr是60ppm以下。
5.权利要求1所述的无取向电工钢板，其中REM是5ppm以上、50ppm以下。
6.无取向电工钢板，其特征在于，C0.01%(重量)以下，Si1.0%(重量)以下，Mn0.1%(重量)以上、1.5%(重量)以下，Al0.2%(重量)以上、1.5%(重量)以下，REM5ppm以上、50ppm以下，作为杂质的Ti和Zr，Ti10ppm以下，Zr60ppm以下，725℃×1小时的消除应力退火后的铁损(W15/50)是3.5W/kg以下。
7.将权利要求1所述的无取向电工钢板进行冲裁加工、叠层、消除应力退火得到的铁损低的电动机或变压器用铁芯。
8.将权利要求2所述的无取向电工钢板进行冲裁加工、叠层、消除应力退火得到的铁损低的电动机或变压器用铁芯。
9.将权利要求6所述的无取向电工钢板进行冲裁加工、叠层、消除应力退火得到的铁损低的电动机或变压器用铁芯。
全文摘要
本发明是关于磁性优良的含有1.0％以下Si的无取向电工钢板。特别在冲裁加工后即使进行用于消除加工应变的低温短时间的消除应力退火，也显著提高铁损性能。添加REM，降低Zr、Ti，使阻碍在低温短时间的消除应力退火过程中的晶粒长大的极细小析出物粗大化，无害化，能够得到低温短时间的消除应力退火后的铁损优良的无取向电工钢板。
文档编号H01F41/02GK1112962SQ9510575
公开日1995年12月6日 申请日期1995年4月22日 优先权日1994年4月22日
发明者高岛稔, 佐藤圭司, 小原隆史 申请人:川崎制铁株式会社