CN100476004C

CN100476004C - 铁损优良的无方向性电磁钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN100476004C
Application number: CNB2004800121015A
Authority: CN
Inventors: 大桥渡; 清濑明人; 宫崎雅文; 久保田猛; 黑崎洋介; 有田吉宏; 宫本健一郎; 泽井隆
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-05-06
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2024-04-28
Also published as: CN1784504A

Abstract

一种无方向性电磁钢板，其特征在于：钢板内所含有的当量球直径低于100nm的夹杂物的个数密度为1×10¹⁰[个/mm³]或以下；再者，以质量%计，含有C：0.01%或以下、Si：0.1%～7.0%、Al：0.1%～3.0%、Mn：0.1%～2.0%、REM：0.0003%～0.05%、Ti：0.02%或以下、S：0.005%或以下、以及N：0.005%或以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成，而且以[Al]表示的Al的质量%、以[N]表示的N的质量%、以及以[Ti]表示的Ti的质量%满足下式(1)。log([Ti]×[N])-1.19×log([Al]×[N])+1.84＞0 (1)。

Description

铁损优良的无方向性电磁钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及马达的铁心等所使用的无方向性电磁钢板及其制造方法，涉及铁损、特别是消除应力退火后的铁损优良的无方向性电磁钢板及其制造方法。

背景技术

众所周知，无方向性电磁钢板在晶粒直径为150μm左右时铁损最小。因此，从产品特性、简化制造工艺以及提高生产率的角度考虑，希望获得最终退火的晶粒生长特性更加良好的钢板。

再者，用户在进行铁心的冲裁加工时，晶粒越细小，则冲裁加工时的冲裁精度越高，晶粒直径例如优选为40μm或以下。这样，铁损以及冲裁加工精度对晶粒直径的要求往往是相反的。

特别地，为了满足这样的相反的要求，目前采用的是如下的策略：即以成品板的晶粒直径得以细化的状态交货，由用户进行冲裁加工，然后例如在750℃进行2小时左右的消除应力退火而使晶粒得以生长。近年来，用户对低铁损材料的需求增强，而且用户因生产率的提高而志在将消除应力退火的时间缩短，从而使得对消除应力退火的晶粒生长特性更好的成品板的需求增大。

阻碍晶粒生长的主要原因之一是钢中弥散分布的夹杂物。人们业已知道：产品中含有的夹杂物的个数增加得越多或者尺寸越细小，就越能阻碍晶粒的生长。

也就是说，正如齐纳(Zener)所提出的那样，用夹杂物的当量球半径r和夹杂物在钢中所占有的体积占有率f表示的r/f值越小，则对晶粒生长越不利。因此，为了使晶粒生长向良好的方面发展，更为减少夹杂物的个数当然不用说，使夹杂物的尺寸更加粗大化也是重要的。

关于无方向性电磁钢板的夹杂物粒径以及个数的优选范围，例如在特开2001-271147号公报中已经公开：使夹杂物粒径为0.1[μm]～1[μm]、以及超过1[μm]的夹杂物每单位断面积的个数分别在5000～10⁵[个/mm²]、以及500或以下[个/mm²]的范围内。

为了使方案更容易被理解，当将该数值换算成单位体积的钢中所存在的夹杂物的个数、即换算成夹杂物的个数密度时，则分别为5×10⁶～1×10⁹[个/mm³]、以及5×10⁵[个/mm³]或以下的范围。

作为阻碍无方向性电磁钢板的晶粒生长的夹杂物，为人所知的有：二氧化硅和氧化铝等氧化物、硫化锰等硫化物、氮化铝和氮化钛等氮化物。

为了去除这些夹杂物，可以在炼钢阶段力求高纯化是不言自明的，而作为其它的方法，有若干为人所知的在钢中添加各种元素力求使夹杂物无害化的方法。

关于氧化物，由于技术的进步，通过充分添加作为强脱氧元素的Al以充分确保氧化物的上浮去除时间，可以在炼钢阶段去除氧化物而实现无害化。

关于硫化物，除了在炼钢阶段力求高纯化以外，例如像特开昭51-62115号公报、特开昭56-102550号公报以及日本专利3037878号公报等所公开的那样，为人所知的还有通过添加脱硫元素REM等而固定S的方法。另外，关于氮化物，正如日本专利1167896号公报和日本专利1245901号公报等所公开的那样，为人所知的有通过B的添加而以粗大夹杂物的形式固定N的方法。

但是，在炼钢阶段的高纯化将不可避免地带来炼钢成本的上升，因而是不优选的。另外，在诸如成品板的最终退火或冲裁加工后的消除应力退火之类的退火处理时，进而在处理条件向低温、短时间方向发展的情况下，采用上述添加元素的方法对于晶粒生长向良好的方面发展以及铁损的降低也是不充分的。

应该特别说明的是，即使在特开2001-271147号公报所公开的推荐范围内调整夹杂物的个数密度，当使消除应力退火向低温、短时间方向发展时，晶粒的生长有时仍然不能得到改善。

这是因为正如后面所叙述的那样，基于以前的见解而调整的夹杂物粒径和个数密度与实际上阻碍晶粒生长的夹杂物的组成、粒径以及个数不同。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无方向性电磁钢板，其可能使晶粒充分粗化生长而实现低铁损化，特别地，即使冲裁加工后的退火在更低的温度且在更短的时间下进行，也可能使晶粒充分粗化生长而实现低铁损化。

本发明的要点如下：

(1)一种铁损优良的无方向性电磁钢板，其特征在于：钢板内所含有的当量球直径低于100nm的夹杂物的个数密度为1×10¹⁰[个/mm³]或以下。

(2)一种铁损优良的无方向性电磁钢板，其特征在于：钢板内所含有的当量球直径低于50nm的夹杂物的个数密度为2.5×10⁹[个/mm³]或以下。

(3)根据(1)或(2)所述的铁损优良的无方向性电磁钢板，其特征在于：所述无方向性电磁钢板以质量％计，含有C：0.01％或以下、Si：0.1％～7.0％、Al：0.1％～3.0％、Mn：0.1％～2.0％、REM：0.0003％～0.05％、Ti：0.02％或以下、S：0.005％或以下、以及N：0.005％或以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成，而且以[Al]表示的Al的质量％、以[N]表示的N的质量％、以及以[Ti]表示的Ti的质量％满足下式(1)。

log([Ti]×[N])-1.19×log([Al]×[N])+1.84＞0 (1)

(4)根据(3)所述的铁损优良的无方向性电磁钢板，其特征在于：所述无方向性电磁钢板以质量％计，还进一步含有下列成分之中的一种或多种：P：0.1％或以下，Cu：0.5％或以下，Ca或Mg：0.05％或以下，Cr：20％或以下，Ni：1.0％或以下，Sn以及Sb之中的一种或二种的总计：0.3％或以下，Zr：0.01％或以下，V：0.01％或以下，O：0.005％或以下以及B：0.005％或以下。

(5)一种铁损优良的无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于：使具有下述特征的钢在1200℃～1300℃的温度范围经历1分钟或以上，其中所述钢以质量％计，含有C：0.01％或以下、Si：0.1％～7.0％、Al：0.1％～3.0％、Mn：0.1％～2.0％、REM：0.0003％～0.05％、Ti：0.02％或以下、S：0.005％或以下、以及N：0.005％或以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成，而且以[Al]表示的Al的质量％、以[N]表示的N的质量％、以及以[Ti]表示的Ti的质量％满足下式(1)。

log([Ti]×[N])-1.19×log([Al]×[N])+1.84＞0 (1)

(6)根据(5)所述的铁损优良的无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于：所述钢以质量％计，还进一步含有下列成分之中的一种或多种：P：0.1％或以下，Cu：0.5％或以下，Ca或Mg：0.05％或以下，Cr：20％或以下，Ni：1.0％或以下，Sn以及Sb之中的一种或二种的总计：0.3％或以下，Zr：0.01％或以下，V：0.01％或以下，O：0.005％或以下以及B：0.005％或以下。

附图说明

图1是粒径低于100nm的夹杂物的存在密度与退火后的晶粒直径以及铁损值之间的关系曲线。

图2是粒径低于50nm的夹杂物的存在密度与退火后的晶粒直径以及铁损值之间的关系曲线。

图3是表示在REM的硫氧化物周边复合的TiN夹杂物的显微镜照片。

图4是由式(1)求出的指标与微细TiN的有无之间的关系曲线。

图5是由式(1)求出的指标与退火后的晶粒直径以及铁损值之间的关系曲线。

具体实施方式

下面就本发明进行具体的说明。

本发明者着眼于钢板中内部含有的微细夹杂物对无方向性电磁钢板的磁特性的影响，最新发现了用于表现良好的磁特性以及冲裁性能的夹杂物的尺寸与个数密度的适宜范围。

关于夹杂物的尺寸以及个数密度对磁特性的影响，用以下所示的钢进行说明。但是，该钢是一个例子，本发明并不受其限制。

所述钢含有C、Si、Al、Mn、REM、Ti、S以及N，余量由Fe和不可避免的杂质构成。将具有这种成分的钢进行连续铸造、热轧，继而对热轧板进行热轧板退火，并冷轧成0.5mm的厚度，然后进行850℃×30秒钟的最终退火，进而涂敷绝缘涂膜，从而制作出成品。然后，对这样制作的作为成品的成品板施以750℃×1.5小时的消除应力退火。

然后，就消除应力退火后的成品板的夹杂物的密度、晶粒直径以及铁损进行研究，其结果如表1以及图1和图2所示。

由表1以及图1可知：退火后的晶粒直径以及铁损与当量球直径(以下对本发明的夹杂物，将当量球直径记为夹杂物直径或直径)低于100nm的夹杂物的个数密度(每1mm³的个数)之间存在相关关系，如果夹杂物的个数密度为1×10¹⁰[个/mm³]或以下，则晶粒生长以及铁损是良好的。

另外，如图2所示，当夹杂物直径低于50nm的夹杂物的个数密度为2.5×10⁹[个/mm³]或以下时，特性明显良好。

另一方面，即使夹杂物直径低于100nm的夹杂物的个数密度为1×10⁹[个/mm³]或以下，但当夹杂物直径低于100nm的夹杂物的个数密度超过1×10¹⁰[个/mm³]时，其特性也是不好的。

应该特别说明的是，在夹杂物直径为0.1μm(＝100nm)或以上的夹杂物的个数密度为1×10⁹[个/mm³]或以下的试料中，也检测出许多低于100nm的夹杂物。由此可以特别认定：夹杂物直径低于100nm、特别是低于50nm的微细夹杂物是阻碍晶粒生长的主要原因，进而成为导致铁损恶化的原因。

此外，以上的结果是在进行750℃×1.5小时的消除应力退火的情况下获得的，是时间比通常进行的750℃×2小时的消除应力退火为短的结果，而在进行与从前相同程度的消除应力退火的情况下，由微细夹杂物的钉扎作用引起的晶粒生长的差别更加明显，因此不言而喻，以上所述的晶粒生长特性以及铁损的适宜/不适宜变得更加明确。

根据以上的情况并参考以前的见解已经判明：单凭特定夹杂物直径为100nm或以上的夹杂物的个数密度，未必能够得到所希望的产品特性。进而本次已经明确：通过特定直径低于100nm的夹杂物的个数密度可以得到优选的产品特性，以及通过特定直径低于50nm的夹杂物的个数密度可以获得更加良好的产品特性。

在本发明中，只要满足钢板中的夹杂物的尺寸以及个数密度的范围，即可以发挥出良好的产品特性，而构成钢的成分并不受到特别的限定。

在此，作为夹杂物的调查方法的一个例子，下面就上述的调查中实际应用的方法加以说明。从表面开始将作为试料的成品板研磨至适宜的厚度并使之成为镜面，施以后述的侵蚀后进行萃取复型，将复型复制的夹杂物用场致发射型透射电子显微镜进行观察。此时，也可以不作复型而制成薄膜进行观察。

夹杂物的直径以及个数密度通过计量一定观察面积中所有的夹杂物来评价。另外，夹杂物的组成通过能量分散型X射线分析装置以及衍射图谱的解析来决定。

关于夹杂物的最小尺寸，由于夹杂物的晶格常数是数埃(

)左右，因此，不存在比其更小的尺寸是不言自明的，而稳定存在的夹杂物核的直径的下限值大约为5nm左右，因此，可以选择能够在这-水平上进行观察的方法(例如放大倍数等)。

关于侵蚀方法，例如采用黑泽等人的方法(黑泽文夫、田口勇、松本能太郎：日本金属学会志，43(1979)，p.1068)，在非水溶性溶剂中对试样进行电解腐蚀，在夹杂物得以残留的状态下仅仅使钢产生溶解，从而提取出夹杂物。

采用这样的方法，调查了上述含有Ti的钢的产品中微细夹杂物的组成，其结果已经判明：在直径低于100nm的夹杂物中，主要夹杂物(个数在50％或以上)是TiN、TiS或TiC等的Ti化合物。

下面对此进行说明。在电磁钢中，通过另外的研究已经明确：TiN、TiS以及TiC的生成开始温度分别为1200～1300℃、1000～1100℃以及700～800℃的范围内。也就是说，TiN是在板坯等铸造后的冷却过程中生成，TiS以及TiC在板坯等铸造后的冷却过程中生成后，于常规的热轧工序的加热温度下溶解，并在随后的冷却过程中再次生成。

此时，钢中的Ti的扩散移动速度在各自的生成开始温度区域比其它金属元素慢，约为数分之一左右，所以Ti化合物与其它夹杂物相比，不会充分地生长，Ti化合物的直径难以达到100nm或以上，是直径低于100nm或依情况的不同低于50nm的微细的夹杂物。

此外，如上所述，夹杂物直径更细小者，其夹杂物的个数必然增多，所以它们更加加强烈地阻碍晶粒的生长，这是不言自明的。但是，尤其强烈地阻碍电磁钢中晶粒生长的主要夹杂物是其直径低于100nm的微细的夹杂物，通过限定它们的个数密度以明显改善晶粒生长乃至铁损，并且这些夹杂物直径低于100nm的夹杂物多为TiN、TiS或TiC等的Ti化合物，这些乃本发明首先公开的见解。

此外，在制造工序中防止微量Ti的混入通常是比较困难的。也就是说，在通常的炼钢工序中，除了电磁钢以外，也制造含有相当量Ti的钢种，因此，由于炉衬上附着钢以及附着炉渣等，电磁钢中往往不可避免地会混入Ti。

另外，即使在只生产电磁钢的工序中，例如Ti有时也从硅成分调节用硅铁合金中混入，而且炉渣与钢水反应，炉渣内的氧化钛被还原，也有时在钢中出现金属Ti。

以前已经知道：不可避免地微量混入的Ti阻碍晶粒的生长，而通过本发明者的调查业已判明：不可避免地混入的Ti是容许的，进而通过积极的添加而对Ti量加以控制，以便使Ti处在优选的范围内，藉此可以获得晶粒生长特性更加优良的无方向性电磁钢板。

本发明就钢成分对夹杂物的影响进行了更为详细的研究，下面基于该研究的内容进行说明。在Ti化合物中，当将TiS进行无害化处理时，使用REM的技术即通过添加REM来固定S、从而使硫化物系夹杂物得以减少的技术是以前已经公开的。

在此，所谓REM是指从原子序数57的镧到71的镥这15个元素、加上原子序数21的钪以及原子序数39的钇总计17个元素的总称。

本发明者对添加REM引起的现象进行了仔细的研究，结果发现了合适的成分范围，其中REM以硫氧化物或硫化物的形式将S固定下来，藉此能够抑制微细的TiS的生成，而且在REM硫氧化物或REM硫化物上复合析出TiN，藉此可以将Ti排除(清除)。

也就是说，在电磁钢中，TiN以及AlN的生成开始温度接近，在数量上Al占压倒的优势，因此，在AlN的生成开始温度稍稍超过TiN的生成开始温度的情况下，钢中的N由于与Al优先结合生成AlN而得以消耗，因而与Al相比，在数量上极少的Ti与N相结合的机会明显减少。

尽管如此，因为处在TiN的生成条件下，所以还是生成TiN。但是，因N量不充分而不能充分生长，而且剥夺了在REM硫氧化物以及REM硫化物上进行生长的机会，因此，TiN以单独而微细的方式得以生成。

因此，左右微细TiN生成的必要条件是TiN的生成温度超过AlN的生成温度，这是由溶解度积决定的。

也就是说，当以[Ti]表示Ti的质量％、以[N]表示N的质量％、以[Al]表示Al的质量％时，TiN和AlN的生成温度分别与[Ti]×[N]、[Al]×[N]相对应。

本发明者进行了潜心的研究，结果发现：当REM含量在0.0003～0.05质量％的范围内时，在成分值满足下式(1)的情况下，借助于REM硫氧化物或REM硫化物以TiN的形式使Ti得以排除(清除)，而且微细TiN的生成受到抑制。

log([Ti]×[N])-1.19×log([Al]×[N])+1.84＞0 (1)

由此，可以将钢板内所含有的当量球直径低于100nm的夹杂物的个数密度设定为1×10¹⁰[个/mm³]或以下，或者将钢板内所含有的当量球直径低于50nm的夹杂物的个数密度设定为2.5×10⁹[个/mm³]或以下。因此，即使在同样的退火条件也可以使晶粒生长更加良好，因而能够提供可以使退火时间缩短的无方向性电磁钢板。尤其是对于消除应力退火，在低温短时间可以获得良好的铁损。另外，通过以前一般消除应力退火条件下的750℃×2小时的退火，可以获得更低的铁损。

下面参照表2等就本发明的效果等进行具体的说明。

表2中的No.11是以质量％计、含有C：0.0024％、Si：2.1％、Al：0.32％、Mn：0.2％、S：0.0025％、Ti：0.0016％、N：0.0019％、REM：0.0045％的钢。

另外，No.12～No.20是以质量％计、含有C：0.0024％、Si：2.1％、Mn：0.2％、S：0.0025％、P：0.02％、Cu：0.01％且Al、Ti、N以及REM的含量如表4所示那样进行各种变更的钢。

对这些钢进行连续铸造、热轧、热轧板退火，并冷轧成0.5mm的厚度，然后施以850℃×30秒钟的最终退火，进而涂敷绝缘涂膜，从而制作出成品板。此时成品板的晶粒直径均在30～33μm的范围内。

其次，对这些成品板施以比通常进行的时间更短的750℃×1.5小时的短时间消除应力退火。然后，进行了晶粒直径以及磁特性的调查。其结果如表2以及图3和图4所示。

正如No.11～No.14所示的那样，在产品的成分值适当、夹杂物量在本发明的范围内时，由于晶粒的生长，施以消除应力退火后的晶粒直径为67～71μm，而且磁特性(铁损：W15/50)良好，为2.7[W/kg]或以下。

采用上述的方法调查了该成品板中夹杂物的直径、个数密度以及组成，其结果是，在No.11中，粒径低于100nm的MnS存在0.6×10¹⁰[个/mm³]，在No.12～No.14中，粒径低于100nm的Cu₂S存在0.3～0.5×10¹⁰[个/mm³]，夹杂物的个数密度均在1.0×10¹⁰[个/mm³]或以下。另外，在成品中，存在粒径为0.2[μm]～2.0[μm]的REM硫氧化物以及REM硫化物。

图3是表示REM硫氧化物的一个例子。正如图3所示的那样，在含有REM的夹杂物的周围，复合析出TiN而使之粗大化。

这样就已经清楚地表明：钢中的REM形成硫氧化物或者REM硫化物而使S得以固定，藉此可以防止或者抑制微细硫化物的生成，进而在REM硫氧化物或者REM硫化物上复合析出粒径超过数十nm的TiN，从而使Ti得以排除(清除)，藉此可以防止含有微细Ti的夹杂物的生成。

在No.15中，虽然REM量在0.0003～0.05质量％的范围内，但Ti量超过0.02质量％，在该成品板中存在2.5×10¹⁰[个/mm³]粒径低于100nm的TiS，由此使晶粒生长受到阻碍，施以消除应力退火后的晶粒直径停留在35nm[μm]的水平，W15/50之值是不好的，为3.06[W/kg]。

此时，作为粒径超过100nm的夹杂物，观察到有附带着TiN的REM硫氧化物以及REM硫化物的存在，因而如前所述，表现出了Ti的清除效果，但由于Ti量过多，因此，不能由REM硫氧化物或REM硫化物完全排除(清除)，而是在钢中有Ti的残留。一般认为：由于该钢中的Ti的作用，在热轧工序以后的温度随时间的变化过程(historyof temperature)中大量生成TiC。由此，Ti含量的上限优选为0.02质量％。

在No.16、No.17以及N o.18中，REM量在0.0003～0.05质量％的范围内，且Ti量为0.02质量％或以下，但其成分值偏离了上述的评价式(1)所规定的范围，因此，作为粒径超过100nm的夹杂物，在这些成品板中观察到有AlN的存在。

另外，还存在1.6～1.8×10¹⁰[个/mm³]粒径低于100nm的TiN，因此，施以消除应力退火后的晶粒直径是38～41[μm]，W15/50之值是不好的，为2.76～2.83[W/kg]。

其次，图4表示式(1)左边的值与是否存在夹杂物粒径低于100nm的微细TiN之间的关系。图4清楚地表明：在满足式(1)的情况下，微细的TiN受到抑制。

另外，图5表示式(1)左边的值与退火后的晶粒直径以及铁损值之间的关系。图5清楚地表明：在满足式(1)的情况下，晶粒生长特性良好，且铁损值优良。

在此应该特别说明的是，正如No.17以及No.18所示的那样，在Ti量较少时，反而时常有微细TiN的生成。这是因为：也如式(1)所表明的那样，当Ti量过少时，AlN更加优先地生成。

根据以往的见解，极力减少Ti量是优选的，因此，无论耗费多大的劳力也需要防止Ti在钢中的混入；而根据本发明，在降低Ti量方面不必耗费大量的劳力，根据情况还优选积极地添加Ti，从而在不可避免地混入的Ti量的基础上，提高钢中的Ti量。由此，TiN在REM硫氧化物上或REM硫化物上复合生成，从而从钢中将Ti排除(清除)，因此，在热轧后的热过程中，TiN不会再度溶解，从而也不会单独地以微细的状态再析出。因此，热轧规范的设定自由度增大，而且可能获得良好的产品特性。也就是说，为了获得晶粒生长特性良好且铁损优良的电磁钢板，可以在上述Ti量的适宜范围内使限制得以缓和或进行控制，这一点是本发明与以前的技术完全不同的。

再者，在TiN的生成开始温度更加切实地超过AlN的生成开始温度的条件下，便可以更加稳定地抑制微细TiN的生成。作为上述TiN以及AlN的生成开始温度之差，大约以10℃左右或以上为基准。

本发明者同时发现，为获得该温度差的条件是，Ti、N以及Al的含量可以满足下式(2)。

log([Ti]×[N])-1.19×log([Al]×[N])+1.70＞0 (2)

其中，[Ti]表示Ti的质量％、[N]表示N的质量％、[Al]表示Al的质量％。

另外，如果TiN以及AlN的生成开始温度之差为约15℃或以上，则TiN的生成开始温度会更加切实地超过AlN的生成开始温度，从而可以更加稳定地抑制微细TiN的生成，因而是更为优选的。

本发明者同时发现，为获得该温度差的条件是，Ti、N以及Al的各含量满足下式(3)。

log([Ti]×[N])-1.19×log([Al]×[N])+1.58＞0 (3)

再者，如果TiN以及AlN的生成开始温度之差为约20℃或以上，则TiN的生成开始温度会进一步切实地超过AlN的生成开始温度，从而可以进一步稳定地抑制微细TiN的生成，因而是进一步优选的。

本发明者同时发现，为获得该温度差的条件是，Ti、N以及Al的各含量满足下式(4)。

log([Ti]×[N])-1.19×log([Al]×[N])+1.49＞0 (4)

本发明者同时发现，更进一步优选的是，Ti、N以及Al的各含量满足下式(5)。

log([Ti]×[N])-1.19×log([Al]×[N])+1.35＞0 (5)

可是，No.19完全没有添加REM，另外，No.20的REM为0.0002质量％，两者均不足0.0003质量％。采用上述的方法就该成品板中的夹杂物进行了调查，其结果是，存在2.3～2.9×10¹⁰[个/mm³]微细的TiS。因此可以判定，在这种情况下，REM对S的固定是不充分的。

它们在退火后的晶粒直径停留在33～36[μm]的水平上，晶粒没有生长，并且15W/50值是不好的，为3.0[W/kg]左右。

但是，以上的结果是时间比通常进行的消除应力退火为短的结果，而在进行与从前相同程度的消除应力退火的情况下，由微细夹杂物的钉扎作用引起的晶粒生长的差别更加明显，因此不言而喻，以上所述的晶粒生长特性以及铁损的适宜/不适宜变得更加明确。

其次，就本发明的成分组成的优选含量的限定理由进行说明。

[C]：C不仅对磁特性有害，而且因C的析出引起的磁时效变得显著，所以上限设定为0.01质量％，下限为含有0质量％。

[Si]：Si是使铁损减小的元素，在比0.1质量％的下限少时，铁损恶化。此外，从进一步使铁损减小的角度考虑，更优选的下限是1.0质量％。优选的下限为0.3质量％，更优选为0.7质量％，进一步优选为1.0质量％。另外，在超过7.0质量％的上限时，加工性能明显变差，因此上限设定为7.0质量％。此外，作为上限，更优选的值为冷轧性能更好的4.0质量％，进一步优选的值为3.0质量％，更进一步优选的值为2.5质量％。

[Al]：Al与Si同样是使铁损减小的元素。在低于0.1质量％的下限时，铁损恶化，而在超过3.0质量％的上限时，成本明显增加。从铁损的角度考虑，Al的下限优选设定为0.2质量％，更优选设定为0.3质量％，进一步优选设定为0.6质量％。

[Mn]：Mn使钢板的硬度增加，为了改善冲裁性，添加0.1质量％或以上。此外，基于经济的原因，上限为2.0质量％。

[S]：S形成MnS和TiS等硫化物，致使晶粒生长特性恶化，并使铁损恶化。在本发明中，虽然能够以REM夹杂物的形式被排除(清除)，但在实际应用方面，作为其上限，设定为0.005质量％，更优选设定为0.003质量％；下限含有0质量％。

[N]：N形成AlN或TiN等氮化物，使铁损恶化。在本发明中，虽然可以在REM夹杂物中作为TiN而得以排除(清除)，但在实际应用方面，作为其上限，设定为0.005质量％。此外，基于上述的理由，作为上限，优选为0.003质量％，更优选为0.0025质量％，进一步优选为0.002质量％。

另外，基于上述的理由，N优选的是尽可能少一些，但无限地接近于0质量％在工业上所受到的制约较多，因此下限设定为超过0质量％。此外，作为实用方面的下限，以0.001质量％为基准，下降到0.0005质量％时，氮化物受到抑制，因而是更优选地，如果下降到0.0001质量％，则是进一步优选的。

[Ti]：Ti生成TiN或TiS等微细夹杂物，使晶粒生长恶化，并使铁损恶化。在本发明中，虽然可以在REM夹杂物中作为TiN而得以排除(清除)，但在实际应用方面，作为其上限，设定为0.02质量％。此外，基于上述的理由，作为上限，优选为0.01质量％，更优选为0.005质量％。

此外，如上所述，下限超过0质量％。但是，Ti量过少时，不能发挥在REM夹杂物上的消除(清除)效果。而Ti量超过0.0012质量％时，可以发挥在REM夹杂物上的清除效果，因而是优选的；当超过0.0015质量％时，可以强化清除效果，因而是更优选的；当在0.002质量％或以上时，则是进一步优选的；当在0.0025质量％或以上时，则是更进一步优选的。

[REM]：REM形成硫氧化物或硫化物而将S固定下来，可防止或抑制微细硫化物的生成。另外，又成为TiN的复合生成位置，发挥对Ti的清除效果。在低于下限值0.0003质量％时，上述效果不太充分，而在超过上限值0.05质量％时，由于含REM夹杂物而阻止晶粒的生长，因此，将0.0003质量％～0.05质量％作为适宜的范围。

另外，如果是属于REM的元素，则无论是只使用1种，还是将2种或更多种元素组合使用，只要在本发明的范围内，均可发挥上述效果。

此外，固定S的效果与REM量成正比地提高，因此作为REM的下限值，优选为0.001质量％或以上；更优选为0.002质量％或以上；再优选为0.0025质量％或以上；进一步优选为0.003质量％或以上。

此外，如上所述，通过在REM硫氧化物或硫化物上生成TiN并使之生长，可以使Ti得以排除(清除)，因此，相对于Ti量而言，REM量越多，则作为TiN生成位置的REM硫氧化物或REM硫化物越增加，显而易见可以加强上述的效果。

在实际应用方面，REM相对于Ti量的比例即[REM]/[Ti]值只要超过0.25即足够使用，但当[REM]/[Ti]值超过0.5时，可加强上述的效果，因而是优选的；如果[REM]/[Ti]值超过1.0，则是更优选的；如果[REM]/[Ti]值超过1.25，则是进一步优选的。

在以上所述的成分以外的元素中，只要不过分阻碍本发明钢的效果，也就可以含有，属于本发明的技术范围。

下面就选择元素进行说明。此外，它们的含量的下限值，因为只要微量含有就行，所以均设定为超过0质量％。

[P]：P可以提高强度、改善加工性能。但在过剩的情况下，则对冷轧性能造成损害，因此优选为0.1质量％或以下。

[Cu]：Cu使耐蚀性提高，而且可提高电阻率，改善铁损。但在过剩的情况下，在成品板表面产生鳞片折叠缺陷等而有损表面等级，因此优选为0.5质量％或以下。

[Ca]以及[Mg]：Ca以及Mg是脱硫元素，与钢中的硫反应形成硫化物而使S得以固定。但是，与REM不同，复合析出TiN的效果较小。如果添加量较多，则可以强化脱硫效果，但当超过上限的0.05质量％时，由于过剩的Ca以及Mg的硫化物的作用而妨碍晶粒生长，因此，优选为0.05质量％或以下。

[Cr]：Cr使耐蚀性提高，并可提高电阻率，改善铁损。但是，过量添加将导致成本提高，因此上限设定为20质量％。

[Ni]：Ni使得对磁特性有利的织构发达并改善铁损。但是，过量添加将导致成本提高，因此上限设定为1.0质量％。

[Sn]以及[Sb]：Sn以及Sb是偏析元素，阻碍使磁特性恶化的(111)面的织构的形成并改善磁特性。它们无论是只使用1种，还是组合使用2种，均可以发挥出上述的效果。但是，在超过0.3质量％时，导致冷轧性能恶化，因此上限设定为0.3质量％。

[Zr]：Zr即使微量也可以阻止晶粒生长，使消除应力退火后的铁损恶化。因此应尽量降低，优选设定为0.01质量％或以下。

[V]：V形成氮化物或碳化物，阻止磁畴壁的移动和晶粒生长，因此，优选设定为0.01质量％或以下。

[O]：O在含量超过0.005质量％时，生成大量氧化物，由于这些氧化物阻止磁畴壁的移动和晶粒生长，因此，设定优选为0.005质量％或以下。

[B]：B是晶界偏析元素，且形成氮化物，该氮化物阻碍晶界移动，并使铁损恶化。因此，应尽量降低，优选设定为0.005质量％或以下。

除添加上述元素以外，还可以添加公知的元素，例如可以将Bi和Ge等用作改善磁特性的元素，可以根据需要的磁特性对它们加以适当的选择。

下面就本发明优选的制造条件及其限定理由加以说明。首先，在炼钢阶段，在以常规的方法用转炉以及2次精炼炉等进行精练时，将渣的氧化度即渣中的FeO和MnO的总质量比优选设定在1.0～3.0％的范围内。

其原因在于：当渣的氧化度低于1.0％时，在电磁钢的Si范围内由于Si的影响导致Ti的活度增加，因此很难有效防止从渣中复Ti(因还原而出现金属Ti)，导致钢中的Ti量不必要地上升；而且渣的氧化度在超过3.0％时，由渣中供给氧而导致钢中的REM不必要地被氧化，从而不能形成硫化物，不能充分固定钢中的S。

再者，选择炉衬耐火材料等以竭力排除外来性的氧化源也是重要的。另外，在添加REM时，不可避免地要使生成的REM氧化物的上浮保持足够的时间，因此从添加REM到铸造为止的时间优选为10分钟或以上。根据上述的应对措施可以制造目标组成范围内的钢。

根据上述的方法熔炼出所要求的组成的范围内的钢液后，通过连续铸造或钢锭模铸铸造板坯等铸坯。

此时，在REM硫氧化物或硫化物上复合生成TiN，而非必须地放缓铸坯的冷却速度，从确保复合生成的TiN足够生长的时间这一角度考虑是重要的，进而为了得到本发明预定尺寸的夹杂物的个数密度也是重要的。

也就是说，适当地调整在TiN的生成开始温度即在1200℃～1300℃的温度范围内的存在时间是重要的。在此必须附加说明的是，所要求的组成范围内的钢在从高温状态首先到达TiN的开始生成温度时，TiN首次生成，此时如果迅速通过1200℃～1300℃的温度范围，则与含有REM的夹杂物伴生的TiN就不能充分地生长，而排除(清除)就变得不充分。另外，一旦对排除(清除)造成损害，Ti将成为TiS或TiC等在比TiN更低的温度下生成的夹杂物，因后工序的热处理而再次溶解再次析出，成为微细的夹杂物。因此，最初通过上述温度范围时的温度控制是很重要的。

此外，最佳温度曲线随制造的成分的不同而存在各种差异，但在TiN的开始生成温度即1200℃～1300℃的温度范围内，经历至少1分钟或以上、优选为5分钟或以上、更优选为20分钟或以上是重要的。作为钢的温度的测定方法，能够适用使用辐射温度计等进行的测定、以及基于传热计算的计算解析。

从上述的表2中可知，No.11以及No.12在1200℃～1300℃的温度范围内，使其经历大于等于1分钟但小于20分钟；而No.13以及No.14进一步把温度曲线调节成经过数倍的时间而进行缓冷，从而消除应力退火后的晶粒直径以及铁损值进一步得到改善。

此时，通过另外的调查，对粒径比100nm还微细的低于50nm的夹杂物进行了调查，其结果为：No.13以及No.14的成品中含有的粒径低于50nm的夹杂物的个数密度分别为2.1×10⁹[个/mm³]以及2.3×10⁹[个/mm³]，两者均为2.5×10⁹[个/mm³]或以下。

也就是说，如果进一步延长在1200℃～1300℃的温度范围内的存在时间，则很明显，排除(清除)上述的Ti的效果更加显著，低于50nm的微细夹杂物的个数密度更为减少，因此产品特性进一步提高。

此外，在1200℃～1300℃的温度范围内的存在时间只是一个例子，但本发明并不限定于此。

调整在1200℃～1300℃的范围内的存在时间的方法，根据铸造设备的不同而多种多样，可以应用使铸坯保温的设备当然自不待言，即使没有保温设备，例如也可以通过冷却水的流速调整、或铸造尺寸或者铸造速度的调整来实行。

之后再进行热轧，继而根据需要进行热轧板退火，通过一次冷轧或附带中间退火的二次或以上的冷轧将其加工成成品厚度，接着进行最终退火，涂敷绝缘皮膜。根据以上所述的方法，可以将成品板中的夹杂物控制在本发明范围内。

(实施例)

对于以质量％计，含有C：0.0024％、Si：2.1％、Mn：0.2％以及S：0.0025％、且含有表2所示成分的钢，以及进一步含有P：0.02％以及Cu：0.01％的钢，经过熔化精练后进行连续铸造，此时，将板坯温度从1300℃降低到1200℃的时间调整为3分钟，然后经过热轧、热轧板退火以及冷轧，制造出板厚为0.5mm的冷轧板。

其次，施以850℃×30秒钟的最终退火，涂敷绝缘皮膜，从而制造出成品板，再施以750℃×1.5小时的消除应力退火，然后进行成品板中的夹杂物调查、晶粒直径调查、以及采用25cm爱泼斯坦因(Epstein)法进行磁特性调查。夹杂物的调查按照上述要领进行。晶粒直径的调查按下述方法进行，即对板厚断面进行镜面研磨，施以硝酸乙醇侵蚀，使其晶粒显现出来，然后测定平均晶粒直径。

由上述表2清楚地表明，根据本发明的成品板，就晶粒生长以及铁损值而言，获得了良好的结果。另一方面，如果本发明范围外的成品板，则得到的结果是晶粒生长以及铁损值不佳。

根据本发明，通过将无方向性电磁钢中含有的微细夹杂物的尺寸和个数密度调整到适宜的范围内，即使进行简单的退火也能够得到充分良好的磁特性。尤其是进行简单的消除应力退火便可以获得充分良好的磁特性，能够满足用户的需求且有利于能源的消费量的降低。

Claims

1.一种铁损优良的无方向性电磁钢板，其特征在于：钢板内所含有的当量球直径低于100nm的夹杂物的个数密度为1×10¹⁰[个/mm³]以下；

所述无方向性电磁钢板以质量％计，含有C：0.01％以下、Si：0.1％～7.0％、Al：0.1％～3.0％、Mn：0.1％～2.0％、REM：0.0003％～0.05％、Ti：0.02％以下、S：0.005％以下、以及N：0.005％以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成，而且以[Al]表示的Al的质量％、以[N]表示的N的质量％、以及以[Ti]表示的Ti的质量％满足下式(1)；

log([Ti]×[N])-1.19×log([Al]×[N])+1.84＞0 (1)。

2.一种铁损优良的无方向性电磁钢板，其特征在于：钢板内所含有的当量球直径低于50nm的夹杂物的个数密度为2.5×10⁹[个/mm³]以下；

log([Ti]×[N])-1.19×log([Al]×[N])+1.84＞0 (1)。

3.根据权利要求1所述的铁损优良的无方向性电磁钢板，其特征在于：所述无方向性电磁钢板以质量％计，还进一步含有下列成分之中的一种或多种：P：0.1％以下，Cu：0.5％以下，Ca或Mg：0.05％以下，Cr：20％以下，Ni：1.0％以下，Sn以及Sb之中的一种或二种的总计：0.3％以下，Zr：0.01％以下，V：0.01％以下，O：0.005％以下以及B：0.005％以下。

4.根据权利要求2所述的铁损优良的无方向性电磁钢板，其特征在于：所述无方向性电磁钢板以质量％计，还进一步含有下列成分之中的一种或多种：P：0.1％以下，Cu：0.5％以下，Ca或Mg：0.05％以下，Cr：20％以下，Ni：1.0％以下，Sn以及Sb之中的一种或二种的总计：0.3％以下，Zr：0.01％以下，V：0.01％以下，O：0.005％以下以及B：0.005％以下。

5.一种铁损优良的无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于：使具有下述特征的钢在1200℃～1300℃的温度范围经历1分钟以上，其中所述钢以质量％计，含有C：0.01％以下、Si：0.1％～7.0％、Al：0.1％～3.0％、Mn：0.1％～2.0％、REM：0.0003％～0.05％、Ti：0.02％以下、S：0.005％以下、以及N：0.005％以下，余量由Fe和不可避免的杂质构成，而且以[Al]表示的Al的质量％、以[N]表示的N的质量％、以及以[Ti]表示的Ti的质量％满足下式(1)；

log([Ti]×[N])-1.19×log([Al]×[N])+1.84＞0 (1)。

6.根据权利要求5所述的铁损优良的无方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于：所述钢以质量％计，还进一步含有下列成分之中的一种或多种：P：0.1％以下，Cu：0.5％以下，Ca或Mg：0.05％以下，Cr：20％以下，Ni：1.0％以下，Sn以及Sb之中的一种或二种的总计：0.3％以下，Zr：0.01％以下，V：0.01％以下，O：0.005％以下以及B：0.005％以下。