CN112789363A

CN112789363A - 无方向性电磁钢板和作为其材料的板坯铸片的制造方法

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Publication number: CN112789363A
Application number: CN201980064888.6A
Authority: CN
Inventors: 原田晃史; 松井章敏; 尾田善彦; 大久保智幸; 上坂正宪
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2018-10-02
Filing date: 2019-09-05
Publication date: 2021-05-11
Anticipated expiration: 2039-09-05
Also published as: JPWO2020071048A1; CA3111121A1; WO2020071048A1; KR102528345B1; US20210332463A1; US12146209B2; KR20210052519A; TW202020184A; CA3111121C; US20250034685A1; JP6989000B2; CN112789363B; RU2768098C1; MX2021003795A; TWI718670B

Abstract

本发明提供一种低Al含量、铁废料的可回收性优异且高磁通密度且低铁损的无方向性电磁钢板。本发明涉及的无方向性电磁钢板具有如下的成分组成，含有C：0.0050质量％以下、Si：1.5～5.0质量％、Mn：0.2～3.0质量％、sol.Al：0.0030质量％以下、P：0.2质量％以下、S：0.0050质量％以下、N：0.0040质量％以下、T.Ca：0.0010～0.0080质量％、T.O：0.0100质量％以下以及REM：0.0001～0.0050质量％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，上述T.Ca、上述REM、上述T.O以及上述S的4种成分的质量比((T.Ca+REM)/(T.O+S))为0.4以上。

Description

无方向性电磁钢板和作为其材料的板坯铸片的制造方法

技术领域

本发明涉及一种作为电气设备的铁心材料等使用的无方向性电磁钢板以及作为其材料的板坯铸片的制造方法。

背景技术

近年来，伴随着对节能的关注日益增长，对家庭用空调等中使用的马达要求消耗电力少、能量损失少。因此，对马达的铁心材料所使用的无方向性电磁钢板，也强烈要求高性能的磁特性、例如为了降低马达铁损而要求低铁损、为了降低马达的铜损而要求高磁通密度，开发了大量具有优异的磁特性的钢板。并且，同时还要求将这些具有高性能的磁气特性的钢在精炼阶段针对要求成分适当地熔炼，并且进行钢中的非金属夹杂物(氧化物系夹杂物和硫化物系夹杂物)的组成控制和形态控制。

无方向性电磁钢板中，除了氧化物系夹杂物以外，若存在MnS这样的比较微细的硫化物系夹杂物，在最终退火的阶段阻碍晶粒生长，从制品特性的观点考虑，重要的是微细的硫化物系夹杂物的形态控制。因此，以往提出了通过添加各种元素而实现MnS这样的微细的硫化物系夹杂物的无害化的技术。

例如，专利文献1中提出了一种高磁通密度的无方向性电磁钢板，通过在降低钢中Al(铝)浓度，并且添加Ca(钙)，将氧化物系夹杂物的组成控制在特定组成，并且将钢中的S(硫)以CaS的形式固定。

专利文献2中提出了一种在含有0.1～3质量％的Al，并且通过添加稀土元素(以下，记载为“REM”)而固定钢中的S的低铁损的无方向性电磁钢板。这里，REM是指在原子序数从57的La(镧)到71的镥的15种元素中加入原子序数为21的Sc(钪)和原子序数为39的Y(钇)的合计17种元素的总称。专利文献2是在利用Al将钢水脱氧后，添加CaO将氧化物系夹杂物改性成CaO-Al₂O₃系，之后以规定的浓度范围添加REM，从而兼具通过REM的添加控制TiN的析出形态和通过REM氧化物等防止中间包喷嘴阻塞的技术。

并且，专利文献3中提出了一种含有0.05～3.0质量％的Al和1.0～3.5质量％的Cu(钢)，并且用Ca、REM以及Mg(镁)固定钢中的S得到的高强度无方向性电磁钢板。根据专利文献3，由于Mg在高温下也优先形成硫化物，所以在钢水中生成粗大的硫化物，能够改善晶粒的生长性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5790953号公报

专利文献2：日本专利第4276613号公报

专利文献3：日本特开2017-137537号公报

发明内容

然而，上述以往技术中存在以下问题。

即，专利文献1中，Ca是向钢水添加的成品率低的元素，因为操作的不同，在钢水中的Ca浓度低的情况下，或者钢水中的T.O(全部氧)浓度高的情况下，氧化物系夹杂物未充分改性，成为低熔点组成。其结果是在热轧时，氧化物系夹杂物在轧制方向上伸长，退火时抑制晶粒的成长，存在晶粒小，阻碍畴壁的移动，铁损劣化的问题。特别是如果降低钢中的Al浓度，则有在钢水的精练工序难以使钢中的溶解氧、S充分降低的趋势，有可能无法充分控制钢板中的氧化物系夹杂物、硫化物系夹杂物的形态。

专利文献2中由于钢中Al浓度基本很高，所以存在磁通密度低的问题。另一方面，在Al浓度在规定范围的低的区域中，利用CaO添加进行氧化物系夹杂物的形态控制无效，需要有效进行钢中的氧化物系夹杂物、硫化物系夹杂物的形态控制的技术。另外，利用REM固定钢中的S，所以能够抑制MnS的析出，但对于氧化物系夹杂物的形态控制，从利用TiN作为析出核、抑制喷嘴阻塞的观点出发，研究了钢水中各成分浓度，根据钢中的REM浓度、O(氧)浓度、S浓度等条件，氧化物系夹杂物会低熔点化，轧制时存在拉伸化的问题。

专利文献3针对Ca、REM、Mg的添加元素的影响，仅考虑硫化物系夹杂物的形态控制而进行了研究，对于氧化物系夹杂物的形态控制所需的条件没有明确记载。因此，专利文献3中与专利文献2同样地，可能根据这些添加量、钢中的O(氧)浓度、S浓度等的条件，氧化物系夹杂物会成为低熔点组成，轧制时拉伸化。

本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于提供一种低Al含量、铁废料的可回收性优异且高磁通密度、低铁损的无方向性电磁钢板，并且提供一种成为该无方向性电磁钢板的材料的板坯铸片的制造方法。

发明人等为了解决上述课题，着眼于无方向性电磁钢板的成分组成和夹杂物组成、以及作为无方向性电磁钢板的材料的板坯铸片的制造方法、与无方向性电磁钢板的制品钢板的磁特性之间的关系，反复进行了研究。

其结果是为了得到上述无方向性电磁钢板，发现抑制钢中的MnS这样的微细硫化系夹杂物的析出，并且将钢中的氧化物系夹杂物和氧硫化物系夹杂物设为非延性组成，进一步为了提高无方向性电磁钢板的磁通密度而降低铁损，重要的是将钢中成分的质量比((T.Ca+REM)/(T.O+S))、质量比(T.Ca/REM)控制在适当范围。另外，适当地进行无方向性电磁钢板的材料即板坯铸片的制造方法对钢中夹杂物的形态控制是有效的。

本发明鉴于上述情况而完成，其主旨如下。

[1]一种无方向性电磁钢板，具有如下的成分组成，含有C：0.0050质量％以下、Si：1.5～5.0质量％、Mn：0.2～3.0质量％、sol.Al：0.0030质量％以下、P：0.2质量％以下、S：0.0050质量％以下、N：0.0040质量％以下、T.Ca：0.0010～0.0080质量％、T.O：0.0100质量％以下和REM：0.0001～0.0050质量％，剩余部分为Fe和不可避免的杂质构成，

上述T.Ca、上述REM、上述T.O和上述S的4种成分的质量比((T.Ca+REM)/(T.O+S))为0.4以上。

[2]一种无方向性电磁钢板，具有如下的成分组成，含有C：0.0050质量％以下、Si：1.5～5.0质量％、Mn：0.2～3.0质量％、sol.Al：0.0030质量％以下、P：0.2质量％以下、S：0.0050质量％以下、N：0.0040质量％以下、T.Ca：0.0010～0.0080质量％、T.O：0.0100质量％以下、以及REM：0.0001～0.0050质量％，进一步含有选自下述的A组～C组中的至少1组的化学成分，剩余成分为Fe和不可避免的杂质构成，

A组：选自各0.01～0.1质量％的Sn、Sb中的1种或2种

B组：Mg：0.0001～0.0050质量％

C群：选自各0.01～0.5质量％的Cu、Ni、Cr中的1种或2种以上

[3]根据上述[1]或上述[2]所述的无方向性电磁钢板，其中，进一步上述T.Ca与上述REM的2种成分的质量比(T.Ca/REM)为1.0以上

[4]根据上述[1]～上述[3]中任一项所述的无方向性电磁钢板，其中，金属组织的平均晶体粒径为40μm以上。

[5]一种成为无方向性电磁钢板的材料的板坯铸片的制造方法，是作为含有Si、REM和Ca作为成分组成的无方向性电磁钢板的材料的板坯铸片的制造方法，

利用真空脱气设备将从转炉或电炉出钢的钢水进行精炼，真空脱气设备的精炼结束后，在钢水中添加含Ca合金，其后，利用连续铸造对添加了含Ca合金的钢水进行连续铸造而制造板坯铸片的过程中，

在上述真空脱气设备的精炼中在钢水中添加金属Si或含Si合金对钢水进行Si脱氧，

钢水被Si脱氧后，在上述真空脱气设备的精炼中添加含REM合金或者在上述真空脱气设备的精炼结束后添加含REM合金，

其后在钢包内的钢水中添加含Ca合金。

根据本发明的无方向性电磁钢板，能够通过将钢中成分的T.Ca、REM、T、O和S的4种成分的质量比((T.Ca+REM)/(T.O+S))控制在0.4以上，从而抑制钢中的拉伸状的硫化物系夹杂物的生成，并且将钢中的氧化物系夹杂物设为为粒状的非拉伸状。由此，实现了提供一种高磁通密度且低铁损的无方向性电磁钢板，并且sol.Al为0.0030质量％以下这样的低Al含量，因此作为铁废料的可回收性优异。

并且，根据作为本发明的无方向性电磁钢板的材料的板坯铸片的制造方法，在将钢水Si脱氧后，添加含REM合金，所以能够高效地将含REM合金添加到钢水中。另外，由于在添加含REM合金后，添加含Ca合金，所以实现利用添加REM实现了S(硫)的固定和除去，实现了以低成本制造成为无方向性电磁钢板的材料的板坯铸片。

具体实施方式

以下，详细说明本发明。

本发明人将作为无方向性电磁钢板的材料的板坯铸片在转炉出钢后利用真空脱气设备进行精炼后，利用连续铸造机进行制造，将得到的板坯铸片作为材料制造制品钢板(最终退火钢板)，对钢组成与铁损W_15/50之间的关系进行评价，该板坯铸片含有C：0.0050质量％以下、Si：1.5～5.0质量％、Mn：0.2～3.0质量％、sol.Al：0.0030质量％以下、P：0.2质量％以下、S：0.0050质量％以下、N：0.0040质量％以下、T.Ca(总钙)：0.0010～0.0080质量％、T.O(总氧)：0.0100质量％以下和REM：0.0001～0.0050质量％，剩余部分为Fe和不可避免的杂质构成。这里，REM浓度在添加含有Ce(铈)、La(镧)、Nd(钕)、Pr(镨)的含REM合金的情况下，以这些成分浓度的合计来表示。

其结果发现钢组成与铁损W_15/50存在相关性。另外，进行制品钢板的调查，其结果在制品钢板中观察到的非金属夹杂物(氧化物系夹杂物和硫化物系夹杂物)根据钢组成的形态而不同，观察到粒状、在轧制方向拉伸的形状等。

即，铁损W_15/50良好是指钢中的T.Ca浓度和REM浓度相对于T.O浓度、S浓度高，观察到大量氧化物系夹杂物为粒状的非拉伸状的形态。另一方面，铁损W_15/50差是指钢中的T.Ca浓度、REM浓度相对于T.O浓度、S浓度低，观察到大量的氧化物系夹杂物在轧制方向上拉伸。

本发明中作为对象的无方向性电磁钢板中，由于钢中的Si浓度高，且添加了含Ca合金和含REM合金，因此钢中的氧化物系夹杂物基本上是含有REM氧化物的CaO－SiO₂系。另外，通过钢包熔渣中存在的Al₂O₃被钢中的Si、Ca和REM还原，会在钢水中生成Al，因此在氧化物系夹杂物中也含有Al₂O₃。

伸延状的氧化物系夹杂物与非伸延状的粒状氧化物系夹杂物相比，夹杂物中的CaO浓度和REM氧化物浓度低，且Al₂O₃浓度高。认为这是因为T.Ca浓度、REM浓度不充分，氧化物系夹杂物成为低熔点组成，认为在热轧时向轧制方向拉伸。这样的氧化物系夹杂物在冷轧时断裂，退火时无方向性电磁钢板的晶粒的生长受到抑制，晶粒变小，阻碍畴壁的移动，因此铁损W_15/50劣化。

另外，对于硫化物系夹杂物，观察到CaS、MnS和REM硫化物。特别是拉伸状的硫化物系夹杂物观察到夹杂物中的MnS浓度高，另外，还观察到在晶粒内微细析出的情况。根据这些现象可知若T.Ca浓度、REM浓度不足，则硫化物系夹杂物的形态也发生控制不良，成为铁损W_15/50劣化的一个因素。

根据上述的结果可知为了实现良好的铁损W_15/50，需要将氧化物系夹杂物控制成高熔点组成，且抑制MnS这样的微细的硫化物系夹杂物。也就是可知需要相对于钢中的T.O浓度、S浓度充分提高T.Ca浓度和REM浓度。

为了提高T.Ca浓度、REM浓度是提高氧化物系夹杂物中的CaO浓度、REM氧化物浓度，有助于氧化物系夹杂物的高熔点化。另外，硫化物系夹杂物通过Ca的添加、REM的添加，能够将S以CaS、REM硫化物的形式固定在钢水中，由于在高温区域生成，所以成为粗大的硫化物，不影响晶粒的生长。

另外，若在CaO－SiO₂系的氧化物系夹杂物含有REM氧化物，则氧化物系夹杂物的硫化物容量增加，能够期待利用氧化物系夹杂物作为硫化物的析出核。如果能够使硫化物在氧化物系夹杂物上析出，则能够减少在晶粒内析出的硫化物系夹杂物，因此能够期待磁特性的提高。

基于以上的观点，整理上述调查中的钢组成与非金属夹杂物组成之间的关系。其结果可知钢中成分的T.Ca、REM、T.O和S这4种成分的质量比((T.Ca+REM)/(T.O+S))存在适当的范围。即若钢中成分的质量比((T.Ca+REM)/(T.O+S))比0.4小，则对于氧化物系夹杂物的高熔点化和MnS的生成抑制而言，Ca量和REM量不足，不能避免低熔点的氧化物系夹杂物和MnS，成为铁损W_15/50的劣化的原因。因此在本发明涉及的无方向性电磁钢板中，需要将钢中成分的质量比((T.Ca+REM)/(T.O+S))控制在0.4以上，上述质量比优选控制在0.8以上，更优选控制在1.2以上。

另外，进一步的调查结果，可知钢中的T.Ca浓度与REM浓度之间的关系也存在优选的范围。即可知在钢中成分的T.Ca和REM这2种成分的质量比(T.Ca/REM)比1.0低的情况下，氧化物系夹杂物中的REM氧化物浓度变高，氧化物系夹杂物发生低熔点化。另外，含REM合金的过量的添加导致成本增加，因此期望REM起到Ca的辅助作用。因此，在本发明所涉及的无方向性电磁钢板中优选将钢中成分的质量比(T.Ca/REM)控制在1.0以上。

并且，从金属组织的观点考虑，可知在无方向性电磁钢板的平均晶体粒径比40μm小的情况下使铁损劣化，会有无法稳定地得到良好的磁特性的情况。因此，在本发明中，无方向性电磁钢板的平均晶体粒径优选为40μm以上，更优选为70μm。应予说明，本说明书中的平均晶体粒径是在板宽度方向中心位置，与轧制方向平行地将无方向性电磁钢板沿板厚方向切断，在所形成的截面测定的晶粒直径的平均值。

另外可知在制造上述成分的无方向性电磁钢板时，在成为无方向性电磁钢板的材料的板坯铸片的制造方法中存在适当的方法。即可知为了得到优异的铁损的制品钢板，如上所述，需要将钢中成分的质量比((T.Ca+REM)/(T.O+S))控制在0.4以上，并且在精炼工序中向钢水中添加含REM合金的时期很重要。

本发明中作为对象的Si含量高的无方向性电磁钢板利用从转炉或电气炉出钢的钢水利用RH真空脱气装置这样的真空脱气设备进行精炼(包含Si添加)进行制造。在利用Si将钢水脱氧前，添加含REM合金时，需要大量的含REM合金，可能产生成品率降低、成本增加。为了防止该现象，需要添加规定量的Si并将钢水Si脱氧后，添加含REM合金。

另外，由于REM与Ca相比稳定地形成硫化物，所以能够期待REM硫化物形式的S固定和S除去。为了得到该效果，需要在添加含Ca合金前添加含REM合金。但是，REM硫化物的比重高达5.0，在静置浴中很难上浮，希望在Si脱氧后的真空脱气处理中的流动浴中添加含REM合金。当然，本发明并不否认在真空脱气处理结束后的静置浴中，在添加含Ca合金前进行含REM合金的添加。

这样通过在添加含Ca合金前进行含REM合金的添加，能够提高Ca的夹杂物(氧化物系夹杂物和硫化物系夹杂物)形态控制的有效作用量，能够得到良好的夹杂物(氧化物系夹杂物和硫化物系夹杂物)形态。即在本发明中，在制造作为无方向性电磁钢板的材料的板坯铸片时，在真空脱气处理中进行Si脱氧，在Si脱氧后的真空脱气处理中添加含REM合金，或者在真空脱气处理结束后的添加Ca含有合金前添加含REM合金。其后在真空脱气处理结束后，在添加了含REM合金后的钢水中添加含Ca合金，利用连续铸造机对添加了含Ca合金的钢水进行连续铸造，制造板坯铸片。

本发明中如上所述规定无方向性电磁钢板的化学成分的理由如下。

C(碳)：0.0050质量％以下

C是起到磁时效使铁损增加的元素，特别是若超过0.0050质量％，则铁损的增加显著，因此限制在0.0050质量％以下。优选为0.0030质量％以下。应予说明，下限越少越好，没有特别规定。

Si(硅)：1.5～5.0质量％

Si是对提高钢的电阻并减少铁损有效的元素。特别是在本发明中，为了减少具有与Si相同的效果的Al，含有Si 1.5质量％以上。然而，若Si超过5.0质量％，则不仅磁通密度降低，而且钢脆化，冷轧中产生裂纹等大幅降低制造性。因此，上限为5.0质量％。进一步优选为1.5～3.8质量％。

Mn(锰)：0.2～3.0质量％

Mn是与Si同样对提高钢的电阻并减少铁损有效的元素。因此，本发明中，包含Mn0.2质量％以上。另一方面，若Mn超过3.0质量％，则磁通密度降低，上限为3.0质量％。

sol.Al(酸可溶铝)：0.0030质量％以下

Al(铝)是与Si同样对提高钢的电阻并减少铁损有效的元素。然而，从将该方向性电磁钢板的铁废料作为铸造生铁的原料进行回收的观点考虑，Al优选小于0.05质量％，越低越好。另外从改善集合组织并提高磁通密度的目的考虑，进一步减少Al，以sol.Al计限制在0.0030质量％以下。优选以sol.Al计为0.0020质量％以下，更优选为0.0010质量％以下。下限越少越好，没有特别规定。

P(磷)：0.2质量％以下

P是以微量的含量提高钢的硬度的效果大的有用元素，根据所要求的硬度适当地含有。然而，P的过量含有会导致冷轧性的降低，P的上限为0.2质量％。

S(硫)：0.0050质量％以下

S成为硫化物而形成夹杂物，使制造性(热轧性)、制品钢板的磁特性降低，因此越少越优选。因此，本发明中的上限可被允许到0.0050质量％，但在重视磁特性的情况下，优选为0.0025质量％以下。应予说明，S越少越好，下限没有特别规定。

N(氮)：0.0040质量％以下

N与上述C同样是使磁特性劣化的元素，特别是在低Al含量的钢中，上述负面影响显著，因此限制在0.0040质量％以下。优选为0.0030质量％以下。应予说明，下限越少越好，没有特别规定。

T.Ca(总钙)：0.0010～0.0080质量％

Ca(钙)成为CaS，形成粗大的硫化物，抑制MnS等微细的硫化物的析出，因此有改善晶粒的生长并减少铁损的效果。因此，T.Ca设为0.0010质量％以上。另一方面，若T.Ca超过0.0080质量％，则Ca硫化物、Ca氧化物的量增加，阻碍晶粒的生长，反之铁损特性劣化。因此，将上限设为0.0080质量％。应予说明，T.Ca浓度(总钙浓度)是钢中的酸可溶Ca浓度与酸不可溶Ca浓度的和。

T.O(总氧)；0.0100质量％以下

O(氧)以T.O计超过0.0100质量％时，钢中的氧化物系夹杂物量增加并阻碍晶粒的生长，使铁损特性劣化，因此将T.O设为0.0100质量％以下。优选为0.0060质量％以下。这里T.O是指固溶在钢中的O(氧)与作为氧化物存在于钢中的O(氧)的合计。

REM：0.0001～0.0050质量％

REM如上所述在高温下生成稳定的硫化物，具有提高磁特性的效果。另外，还能够期待使Ca的有效作用量增加的辅助的效果。因此，需要含有至少0.0001质量％以上。另一方面，过量含有，也可能导致效果的饱和、成本增加、氧化物系夹杂物的低熔点化，因此将上限设为0.0050质量％。

本发明涉及的无方向性电磁钢板除了上述化学成分，还可以含有下述A组～C组中的至少1组化学成分。

A组：选自各0.01～0.1质量％的Sn(锡)、Sb(锑)中的1种或2种

Sn和Sb均具有改善集合组织并提高磁特性的效果。为了得到上述效果，优选单独或复合地分别含有0.01质量％以上。然而若过量地含有，则钢脆化，在钢板的制造过程中引起板断裂、刨花(ヘゲ)等表面缺陷，因此上限分别优选为0.1质量％。

B组：Mg(镁)：0.0001～0.0050质量％

Mg在高温下生成比MnS、Cu₂S更稳定的硫化物，是具有提高磁特性的效果的元素，可以含有该元素。为了得到上述效果，优选含有0.0001质量％以上。另一方面，即使过量地含有，效果也会饱和、氧化物系夹杂物也可能低熔点化，上限优选为0.0050质量％。

C组：选自各0.01～0.5质量的Cu(铜)、Ni(镍)、Cr(铬)％中的1种或2种以上

Cu、Ni、Cr是对提高钢板的电阻率、减少铁损有效的元素，因此可以含有这些元素中的1种或2种以上。为了得到上述效果，优选分别含有0.01质量％以上。另一方面，这些元素与Si、Al比较更昂贵，因此各自的含量优选为0.5质量％以下。

本发明中制造的无方向性电磁钢板的上述成分以外的剩余部分为Fe和不可避免的杂质。但是，如果在不损害本发明的作用效果的范围内，则并不排除含有其他元素，例如作为不可避免的杂质而含有的含量，如果V(钒)为0.004质量％以下，Nb(铌)为0.004质量％以下，B(硼)为0.0005质量％以下，Ti为0.002质量％以下，Cu为0.01质量％以下，Ni为0.01质量％以下，Cr为0.01质量％以下可被允许。

接下来，对本发明的无方向性电磁钢板中存在的氧化物系夹杂物的成分组成进行说明。

在本发明中，为了使无方向性电磁钢板具有优异的磁特性，在制品钢板(最终退火钢板)中存在的氧化物系夹杂物、甚至是作为其材料的热轧钢板、板坯铸片中存在的氧化物系夹杂物中的CaO与REM氧化物的成分组成比((质量％CaO+质量％REM-oxide)/(质量％CaO+质量％REM-oxide+质量％SiO₂+质量％Al₂O₃))为0.50以上，且氧化物系夹杂物中的Al₂O₃的成分组成比(质量％Al₂O₃/(质量％CaO+质量％REM-oxide+质量％SiO₂+质量％Al₂O₃))必须为0.20以下。这些可以通过将钢中成分的T.Ca、REM、T.O和S这4种成分的质量比((T.Ca+REM)/(T.O+S))设为0.4以上而得到。

若氧化物系夹杂物的成分组成在上述范围外，则氧化物系夹杂物发生低熔点化，因热轧而伸展，阻碍热轧后的自退火和热轧钢板的退火、最终退火的晶粒的生长性，使磁特性劣化。优选氧化物系夹杂物的CaO与REM氧化物的成分组成比((质量％CaO+质量％REM-oxide)/(质量％CaO+质量％REM-oxide+质量％SiO₂+质量％Al₂O₃))为0.6以上，另外，氧化物系夹杂物中的Al₂O₃的成分组成比(质量％Al₂O₃/(质量％CaO+质量％REM-oxide+质量％SiO₂+质量％Al₂O₃))为0.1以下。应予说明，上述CaO与REM氧化物的成分组成比和上述Al₂O₃的成分组成比是用SEM(扫描式电子显微镜)观察100个以上与钢板的轧制方向平行的截面(L截面)中存在的氧化物系夹杂物，利用附属于SEM的EDX(能量分散型X射线段析)对它们的成分组成进行分析时的平均值计算得到的值。这里，上述EDX的电子束的电子束直径为1μm。

接下来，对成为上述无方向性电磁钢板的材料的板坯铸片的制造方法进行说明。

本发明所涉及的作为无方向性电磁钢板的材料的板坯铸片的制造方法是作为上述成分组成的无方向性电磁钢板的材料的板坯铸片的制造方法，利用真空脱气设备对从转炉或电炉出钢的钢水进行精炼，在真空脱气设备的精炼结束后在钢水中添加含Ca合金，利用连续铸造机对添加了含Ca合金的钢水进行连续铸造，形成板坯铸片。在制造该板坯铸片的过程中，在上述真空脱气设备的精炼中在钢水中添加含Si物质，将钢水中的Si浓度调整到1.5～5.0质量％的范围。调整钢水的Si浓度后，在上述真空脱气设备的精炼中添加含REM合金或在真空脱气设备的精炼结束后添加含REM合金，将钢水中的REM浓度调整为0.0001～0.0050质量％的范围。其后在上述真空脱气设备的精炼结束后，在添加有含REM合金后的钢包内的钢水中添加含Ca合金，将钢水中的T.Ca浓度调整在0.0010～0.0080质量％的范围。

以下，对上述板坯铸片的制造方法具体进行说明。

将利用转炉或电炉熔制而成的钢水出钢到钢包中，使用RH真空脱气装置等具有真空精炼功能的真空脱气设备将出钢的钢水在减压下进行精炼(称为“真空脱气处理”)。通过该真空脱气处理，将钢水中的C脱碳(称为“真空脱碳处理”)到极低浓度(0.0050质量％以下)，同时除去(“脱氮”)钢水中的N。因为需要利用真空脱气设备将钢水中的C进行真空脱碳处理到极低浓度，所以将钢水保持未脱氧的状态从转炉或电炉出钢。

利用真空脱碳处理使钢水中的C浓度达到0.0050质量％以下后，添加金属Si、含Si合金(Fe－Si合金等)进行Si脱氧。将钢水中的Si浓度调整到1.5～5.0质量％的范围内的规定值后，添加金属Mn等其它合金成分进行成分调整。另外，在真空脱气处理中添加含REM合金的情况下，与添加金属Mn等其它合金成分同时或在其后添加含REM合金来调整REM含量。其后，进一步通过规定时间的回流处理来进行氧化物系夹杂物和酸硫化物系夹杂物从钢水中浮上分离，其后结束真空脱气处理。应予说明，含REM合金以外的合金的一部分可以在从转炉或电炉出钢时添加。在真空脱气处理后添加含REM合金的情况下，在真空脱气处理结束后，在钢包内的钢水，在大气压下的条件下添加含REM合金，调整REM含量。在大气压下的含REM合金的添加方法可以使用喷射法、铁包覆线送丝机添加法等。

在真空脱气处理结束后，在添加了含REM合金后的钢包内的钢水中，在大气压下的条件下，添加含Ca合金(Ca－Si合金等)，使钢水中的T.Ca浓度为0.0010～0.0080质量％的范围，且将钢中成分的质量比((T.Ca+REM)/(T.O+S))调整为0.4以上的范围。含Ca合金的添加方法可以使用喷射法、铁包覆线送丝机添加法等。

这里，经成分调整的钢水中的T.Ca浓度需要钢中成分的质量比((T.Ca+REM)/(T.O+S))为0.4以上，另外优选钢中成分的质量比(T.Ca/REM)为1.0以上。因此，提高添加到钢水中的含Ca合金量，或者通过真空脱气处理充分确保Si脱氧后的时间而减少钢中T.O量，以及利用铁水或钢水的脱硫处理将钢水中的S含量降低到0.0025质量％以下是有效的。另外，为了提高钢水中的Ca成品率以及抑制N从大气的夹带，在添加含Ca合金时在钢包安装盖，进一步吹入氩气等非活性气体来阻断空气是有效的。

其后，利用连续铸造机对该钢水进行连续铸造，制造具有规定的厚度和长度的板坯铸片。应予说明，还可以利用铸锭－开坯轧制法制造具有规定的厚度和长度的板坯钢片，本发明并不否定利用铸锭－开坯轧制法制造作为无方向性电磁钢板的材料的板坯钢片。

接下来，对本发明涉及的无方向性电磁钢板的制造方法进行说明。

对无方向性电磁钢板的材料即上述板坯铸片进行热轧，制成热轧钢板。该热轧的板坯铸片的加热温度(SRT)优选为1000～1250℃。若SRT超过1250℃，则能量损失变大，不仅不经济，而且板坯铸片的高温强度降低，可能产生板坯下垂等制造上的麻烦。另一方面，若SRT小于1000℃，则热变形电阻增大，热轧变得困难。其后的热轧的条件可以在通常的条件下进行。

对于利用热轧制造的热轧钢板的板厚而言，从确保生产率的观点考虑，优选为1.5～2.8mm的范围。若钢板的板厚小于1.5mm，则热轧的轧制阻碍增加，另一方面，超过2.8mm时，冷轧压下率变得过高，集合组织劣化，因此不优选。更优选的热轧钢板的板厚为1.7～2.4mm的范围。

热轧后的热轧钢板的退火可以实施另外也可以省略，任一者均可，从降低制造成本的观点考虑，省略较为有利。这里，在省略热轧钢板的退火的情况下，优选将热轧后的卷材的卷绕温度设为550℃以上。这是由于如果卷绕温度小于550℃，则热轧钢板卷材的自退火变得不充分，冷轧前的钢板没有充分再结晶的情况下，产生鼓起(リジング)或磁通密度降低。在省略热轧钢板的退火的情况下，更优选为将热轧后的卷材的卷绕温度设为600℃以上。

另一方面，在进行热轧钢板的退火的情况下，优选将热轧钢板退火的均热温度设为900～1150℃的范围。这是因为在均热温度小于900℃时，轧制组织残存，无法得到充分的磁特性的改善效果，另一方面，若均热温度超过1150℃时，晶粒粗大化，通过冷轧容易产生裂纹，另外，经济上也不利的缘故。应予说明，在进行热轧钢板的退火的情况下，当然也可以将卷材卷绕温度设为550℃以上。

利用1次或隔着中间退火的2次以上的冷轧将上述热轧后的钢板和上述热轧钢板退火后的钢板制成最终板厚的冷轧钢板。此时，为了提高磁通密度，优选采用将钢板温度提高到200℃左右的温度进行轧制的、所谓的温轧压延。另外，冷轧钢板的厚度(最终板厚)没有特别规定，优选为0.10～0.60mm的范围。这是由于小于0.10mm时生产率降低，另一方面，超过0.60mm时，铁损降低效果小的缘故。为了提高铁损降低效果，冷轧钢板的厚度(最终板厚)更优选为0.10～0.35mm的范围。

冷轧的上述冷轧钢板其后利用连续退火实施最终退火。该最终退火的均热温度优选设为700～1150℃的范围。若均热温度小于700℃，则再结晶不充分进行，得不到良好的磁特性，另外，也得不到由连续退火产生的形状矫正效果。另一方面，若均热温度超过1150℃，则能量损失变大，变得不经济。

为了更进一步降低铁损，优选在最终退火后的上述钢板表面涂布烧结绝缘被膜。应予说明，上述绝缘被膜在想要确保良好的冲裁性的情况下，优选为含有树脂的有机被膜，另外在重视焊接性的情况下，优选制成半有机被膜、无机被膜。

如上说明，根据本发明，能够提供一种无方向性电磁钢板，其通过将钢中成分的T.Ca、REM、T.O和S这4种成分的质量比((T.Ca+REM)/(T.O+S))控制在0.4以上，从而抑制钢中的拉伸状的硫化物系夹杂物的生成，并且，能够使钢中的氧化物系夹杂物为粒状的非拉伸状。因此，能够提供一种高磁通密度的低铁损的无方向性电磁钢板，并且因低Al含量而作为铁废料料的可回收性优异。

实施例1

利用1次装料的钢水量约200吨规模的实机，在具有“转炉→RH真空脱气装置→Ca－Si合金的送丝机添加→连续铸造机”的各工序的板坯铸片制造工序中，通过改变钢中成分浓度，使钢中成分的T.Ca、REM、T.O和S这4种成分的质量比((T.Ca+REM)/(T.O+S))作各种变化进行试验。含REM合金的添加在RH真空脱气装置的精炼中在Si脱氧后进行。表1示出了各试验的化学成分。

[表1]

将利用连续铸造得到的板坯铸片加热到1050～1130℃的温度后，实施热轧，制成板厚2.3mm的热轧钢板。此时，卷材卷绕温度全部设为680℃。对得到的热轧钢板进行酸洗，酸洗后，进行冷轧，制成最终板厚0.50mm的冷轧钢板，以均热温度1000℃进行最终退火，其后，涂布烧结绝缘被膜，制成无方向性电磁钢板(制品钢板)。

利用SEM(扫描式电子显微镜)观察如上述那样得到的制品钢板的与轧制方向平行的截面(L截面)，分析100个以上的氧化物系夹杂物的成分组成。求出得到的分析值的平均值，计算出氧化物系夹杂物的CaO与REM氧化物的成分组成比((质量％CaO+质量％REM-oxide)/(质量％CaO+质量％REM-oxide+质量％SiO₂+质量％Al₂O₃))以及氧化物系夹杂物的Al₂O₃的成分组成比(质量％Al₂O₃/(质量％CaO+质量％REM-oxide+质量％SiO₂+质量％Al₂O₃))。

另外，在上述制品钢板中测定平均晶体粒径。平均晶体粒径通过利用JIS G0552的钢的铁素体晶粒度试验方法中记载的比较法、切断法测定晶粒的平均截面积，将与得到的面积等价的圆的直径设为平均晶体粒径而求出。另外，从上述制品钢板的轧制方向和轧制直角方向切出爱泼斯坦试验片，按照JIS C2552测定磁通密度B₅₀(磁化力5000A/m下的磁通密度)和铁损W_15/50(以磁通密度1.5T、频率50Hz励磁时的铁损)。

表2中示出了上述夹杂物的调查结果以及平均晶体粒径、磁通密度B₅₀、铁损W_15/50的测定结果。

[表2]

(注1)(C+R)/(C+R+S+A)；{(质量％CaO)+(质量％REM-oxide)}/{(质量％CaO)+(质量％REM-oxide)+(质量％SiO₂)+(质量％Al₂O₃)}

(注2)A/(C+R+S+A)；(质量％Al₂O₃)/{(质量％CaO)+(质量％REM-oxide)+(质量％SiO₂)+(质量％Al₂O₃)}

如表2所示，符合本发明的条件的钢板(本发明例1～14)为低铁损，铁损W_15/50为2.87W/kg以下，且磁通密度B₅₀良好，为1.708T以上，具有优异的磁特性。相反地，不符合本发明的条件的比较例1～5的钢板的磁特性的铁损W_15/50和/或磁通密度B₅₀差。

实施例2

使用与实施例1的板坯铸片制造工序相同的工序，制造表3示出的符合本发明的化学成分的板坯铸片。但是，使含REM合金的添加时期变为在RH真空脱气装置的Si脱氧后和RH真空脱气装置的处理结束后的含Ca合金添加前这2个阶段。

使用与实施例1相同的方法将得到的板坯铸片制成无方向性电磁钢板(制品钢板)。对于得到的制品钢板，利用与实施例1相同的方法算出氧化物系夹杂物中的CaO与REM氧化物的成分组成比((质量％CaO+质量％REM-oxide)/(质量％CaO+质量％REM-oxide+质量％SiO₂+质量％Al₂O₃))以及氧化物系夹杂物中的Al₂O₃的成分组成比(质量％Al₂O₃/(质量％CaO+质量％REM-oxide+质量％SiO₂+质量％Al₂O₃))，并且测定平均晶体粒径以及磁通密度B₅₀和铁损W_15/50。

表4中示出上述夹杂物的调查结果以及平均晶体粒径、磁通密度B₅₀、铁损W_15/50的测定结果。

[表4]

(注1)(C+R)/(C+R+S+A)；{(质量％CaO)+(质量％REM-oxide)}/{(质量％CaO)+(质量％REM-oxide)+(质量％SiO2)+(质量％Al₂O₃)]

(注2)A/(C+R+S+A)；(质量％Al₂O₃)/{(质量％CaO)+(质量％REM-oxide)+

(质量％SiO₂)+(质量％Al₂O₃)}

如表4所示，在RH真空脱气装置的处理中的Si脱氧后添加含REM合金的条件的钢板(本发明例21～24)为低铁损，铁损W_15/50为2.62W/kg以下，且为高磁通密度，磁通密度B₅₀为1.716T以上，与在RH真空脱气装置的处理结束后的添加含Ca合金前添加含REM合金的条件的钢板(本发明例25～28)相比，具有更优异的磁特性。

Claims

1.一种无方向性电磁钢板，具有如下的成分组成，含有C：0.0050质量％以下、Si：1.5～5.0质量％、Mn：0.2～3.0质量％、sol.Al：0.0030质量％以下、P：0.2质量％以下、S：0.0050质量％以下、N：0.0040质量％以下、总Ca：0.0010～0.0080质量％、总O：0.0100质量％以下和REM：0.0001～0.0050质量％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，

所述总Ca、所述REM、所述总O和所述S这4种成分的质量比、即(总Ca+REM)/(总O+S)为0.4以上。

2.一种无方向性电磁钢板，具有如下的成分组成，含有C：0.0050质量％以下、Si：1.5～5.0质量％、Mn：0.2～3.0质量％、sol.Al：0.0030质量％以下、P：0.2质量％以下、S：0.0050质量％以下、N：0.0040质量％以下、总Ca：0.0010～0.0080质量％、总O：0.0100质量％以下、以及REM：0.0001～0.0050质量％，进一步含有选自下述A组～C组中的至少1组化学成分，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，

所述总Ca、所述REM、所述总O和所述S这4种成分的质量比、即(总Ca+REM)/(总O+S)为0.4以上，

A组：选自各0.01～0.1质量％的Sn、Sb中的1种或2种，

B组：Mg：0.0001～0.0050质量％，

C组：选自各0.01～0.5质量％的Cu、Ni、Cr中的1种或2种以上。

3.根据权利要求1或2所述的无方向性电磁钢板，其中，进一步所述总Ca和所述REM的2种成分的质量比、即总Ca/REM为1.0以上。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的无方向性电磁钢板，其中，金属组织的平均晶体粒径为40μm以上。

5.一种成为无方向性电磁钢板的材料的板坯铸片的制造方法，是成为含有Si、REM和Ca作为成分组成的无方向性电磁钢板的材料的板坯铸片的制造方法，

利用真空脱气设备将从转炉或电炉出钢的钢水进行精炼，在真空脱气设备的精炼结束后，在钢水中添加含Ca合金，其后，利用连续铸造机将添加了含Ca合金的钢水进行连续铸造而制造板坯铸片的过程中，

在所述真空脱气设备的精炼中在钢水中添加金属Si或含Si合金将钢水进行Si脱氧，

钢水被Si脱氧后，在利用所述真空脱气设备的精炼中添加含REM合金，或者在所述真空脱气设备的精炼结束后添加含REM合金，

其后，在钢包内的钢水中添加含Ca合金。