CN102105615A - 无方向性电磁钢铸坯及其制造方法 - Google Patents

无方向性电磁钢铸坯及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种无方向性电磁钢铸坯及其制造方法，在无方向性电磁钢铸坯的制造方法中，制造以质量％计含有Si：0.1％～7.0％、Mn：0.1％以上、Al：0.2％～5.0％及Cr：0.1％～10％等、剩余部分包含Fe及不可避免的杂质的钢水；在所述钢水中添加REM：0.0005％～0.03％；对所述添加有REM的钢水进行铸造，由此制造无方向性电磁钢铸坯。

Description

无方向性电磁钢铸坯及其制造方法
技术领域
本发明涉及适合于在高频区域使用的无方向性电磁钢板的无方向性电磁钢铸坯及其制造方法。
背景技术
近年来，为了节约能源，要求冷暖气设备的马达及电动汽车的主马达等降低电力消耗。这些马达多以高旋转使用。因此，对于马达的铁心中所使用的无方向性电磁钢板，要求对高于商用频率即50Hz～60Hz的频率区域的铁损进行改善并提高强度。提高强度是为了避免高速旋转时的变形及破坏。
关于无方向性电磁钢板的在高频区域的铁损的改善，已知有通过增加Si或Al的含量来提高电阻以及降低无方向性电磁钢板本身的厚度是有效的。
可是，如果增加Si或Al的含量，则脆性显著恶化。因此，在制造时多发生钢板断裂等操作异常，使得生产率显著降低，成本显著增加。此外，如果使无方向性电磁钢板减薄，则难以确保强度，因而在高速旋转时有时发生较大变形。
此外，为了改善无方向性电磁钢板的在高频区域的铁损，对通过添加Cr来使电阻上升的技术进行了研究。
但是，如果用与不含Cr的无方向性电磁钢板同样的方法制造含有Cr的无方向性电磁钢板，则钢水中的溶解氮量增加，在退火时容易析出大量微细的A1N夹杂物。其结果是，因钉扎效应而阻碍晶粒的生长，晶粒成为微细的形态。其结果是，即使电阻上升，也不能充分改善铁损。
这是因为含有Cr的钢水的氮溶解度高于不含Cr的钢水的氮溶解度。例如，含有5质量％左右的Cr的钢水的氮溶解度比不含Cr的钢水的氮溶解度高百分之几十。
为了抑制溶解氮量的增加，可考虑防止钢水与大气接触。可是，即使在不含Cr的无方向性电磁钢板的制造中，也采取了防止钢水与大气接触的对策，但要完全防止接触是困难的。如果对不含Cr的无方向性电磁钢板的制造设备及制造方法实施改进，并加强气氛的调整等，则可进一步抑制接触，但需要极大的成本来充分抑制。此外，为了抑制微细的AlN夹杂物的析出，还考虑了使退火温度低温化，但需要进行长时间的退火，导致生产率的下降及成本的上升。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-229095号公报
专利文献2：日本特开昭64-226号公报
非专利文献
非专利文献1：日本鉄鋼協会編、鉄鋼便覧第3版I基礎編，p.159
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的是提供一种能够使无方向性电磁钢板在高频区域的铁损及强度变为良好的无方向性电磁钢铸坯及其制造方法。
解决课题的手段
本发明的要旨如下：
(1)一种无方向性电磁钢铸坯，其特征在于，以质量％计含有：
Si：0.1％～7.0％、
Mn：0.1％以上、
Al：0.2％～5.0％、
Cr：0.1％～10％、及
REM：0.0005％～0.03％，
C的含量为0.005％以下、
P的含量为0.2％以下、
S的含量为0.005％以下、
N的含量为0.005％以下、
O的含量为0.005％以下，
剩余部分包含Fe及不可避免的杂质。
(2)根据上述(1)所述的无方向性电磁钢铸坯，其特征在于，Mn的含量为2.0质量％以下。
(3)根据上述(1)或(2)所述的无方向性电磁钢铸坯，其特征在于，REM的含量为0.001质量％以上。
(4)根据上述(1)或(2)所述的无方向性电磁钢铸坯，其特征在于，REM的含量为0.002质量％以上。
(5)根据上述(1)～(3)中任一项所述的无方向性电磁钢铸坯，其特征在于，以质量％计进一步含有选自以下元素之中的至少1种元素：
Cu：1.0％以下、
Ca及Mg：以总量计为0.05％以下、
Ni：3.0％以下、及
Sn及Sb：以总量计为0.3％以下。
(6)一种无方向性电磁钢铸坯的制造方法，其特征在于，具有以下工序：
制作钢水的工序，所述钢水以质量％计含有：
Si：0.1％～7.0％、
Mn：0.1％以上、
Al：0.2％～5.0％、及
Cr：0.1％～10％，
C的含量为0.005％以下、
P的含量为0.2％以下、
S的含量为0.005％以下、
N的含量为0.005％以下、
O的含量为0.005％以下，
剩余部分包含Fe及不可避免的杂质；
在所述钢水中添加REM：0.0005％～0.03％的工序；和
对所述添加了REM的钢水进行铸造的工序。
(7)根据上述(6)所述的无方向性电磁钢铸坯的制造方法，其特征在于，在向所述钢水中添加REM的工序与对所述钢水进行铸造的工序之间，具有使所述添加有REM的钢水从浇包向中间包移动的工序。
(8)根据上述(7)所述的无方向性电磁钢铸坯的制造方法，其特征在于，在使所述添加有REM的钢水进行移动的工序之前，预先使所述中间包内的氮浓度在1体积％以下。
(9)根据上述(7)或(8)所述的无方向性电磁钢铸坯的制造方法，其特征在于，所述钢水中的Mn的含量为2.0质量％以下。
(10)根据上述(7)～(9)中的任一项所述的无方向性电磁钢铸坯的制造方法，其特征在于，所述REM的添加量为0.001质量％以上。
(11)根据上述(7)～(9)中的任一项所述的无方向性电磁钢铸坯的制造方法，其特征在于，所述REM的添加量为0.002质量％以上。
(12)根据上述(7)～(11)中的任一项所述的无方向性电磁钢铸坯的制造方法，其特征在于，所述钢水以质量％计进一步含有选自以下元素中的至少1种元素：
Cu：1.0％以下、
Ca及Mg：以总量计为0.05％以下、
Ni：3.0％以下、及
Sn及Sb：以总量计为0.3％以下。
发明效果
根据本发明，因含有适量的Cr而能够通过提高电阻来降低铁损。此外，即使含有Cr，由于含有REM，因此也能抑制制造过程中的氮的侵入。因此，即使对该无方向性电磁钢铸坯进行退火，也能够对阻碍晶粒生长的AlN夹杂物的生成进行抑制。所以，即使不进行损害强度这样的薄板化，也能够得到铁损良好的无方向性电磁钢铸坯。
附图说明
图1是表示无方向性电磁钢铸坯的制造设备的示意图。
图2是表示实验1的结果的曲线图。
具体实施方式
首先，对无方向性电磁钢铸坯的制造中使用的设备进行说明。图1是表示无方向性电磁钢铸坯的制造设备的示意图。如图1所示，在无方向性电磁钢铸坯的制造设备中设置有浇包1、中间包2、铸型3及输送辊4等。在中间包2中设有延伸到铸型3的浸渍喷嘴2a。将进行了转炉中的精炼、及2次精炼装置中的脱气处理等的无方向性电磁钢的钢水11注入到浇包1中。然后，从浇包1将钢水11排出到中间包2中，一边调节流量及流速，一边从中间包2经由浸渍喷嘴2a将钢水11供给至铸型3。然后，在铸型3中，使钢水11凝固，排出无方向性电磁钢的铸坯12。通过输送辊4输送钢坯12。
在这样的制造设备中，优选用熔融助熔剂等被覆材覆盖注入到浇包1中的钢水11的表面。此外，优选的是，在中间包2上设置盖，用Ar气等不活泼气体填充中间包2内的空间。这是为了抑制钢水11与大气的接触。但是，即使通过这些也不能防止钢水11与大气的接触，有时钢水11吸收氮。例如，有时因钢水11的流动中产生紊流而不能利用被覆材充分覆盖钢水11的表面。此外，在浇包1与中间包2之间也存在尽管是微小的间隙，因而可从此处向中间包2内混入大气。
因此，在以往的方法中，含有Cr的无方向性电磁钢的钢水中的溶解氮量增高。
特别是，在为了改善铁损而采用含有0.2质量％以上的Al的钢水来制造无方向性电磁钢板时，因退火时Al与溶解氮结合而析出当量圆直径为0.1μm～10μm左右的微细的AlN夹杂物。由于0.2质量％以上的Al浓度在AlN夹杂物的析出中十分高，所以AlN夹杂物的个数支配性地影响钢中的溶解氮量。而且，如果AlN夹杂物大量析出，则退火时的晶粒生长因钉扎效应而受到阻碍。
与此相对，本发明者们发现：即使在采用如此的制造设备的情况下，如后述的那样，只要在铸造时在钢水中含有适量的稀土类元素(REM)，就可抑制脱气处理后的溶解氮量的增加。也就是说，发现了通过抑制溶解氮量的增加，能够抑制AlN夹杂物的析出，从而使晶粒适当地生长。
为了得到良好的铁损值，优选无方向性电磁钢板中的平均粒径为50μm～200μm左右。根据齐纳(Zener)，为了通过进行750℃～1100℃、5秒钟～5分钟的普通的退火来得到50μm～200μm左右的平均晶粒直径，优选微细的AlN夹杂物的个数密度为1011个/cm3以下。
这里，假设将无方向性电磁钢铸坯(也包括轧制后的那些)中的溶解氮全部被用于生成微细的AlN夹杂物，为了使微细的AlN夹杂物的个数密度为1011个/cm3以下，需要使铸坯中的溶解氮量在0.005质量％以下。
铸坯中的溶解氮可大致分为从脱气处理前存在的溶解氮和脱气处理以后混入的溶解氮。
利用以往的技术，也可通过脱气处理显著地降低从脱气处理前溶解的氮量。可是，要降低到低于0.001质量％，则需要很高的成本。此外，即使达到低于0.001质量％，如前所述，其后也不能避免钢水与大气接触。特别是，在钢水含有Cr的情况下，因与大气的接触而使得溶解氮容易增加。因此，优选避免通过脱气处理使溶解氮量降低到低于0.001质量％。
另一方面，即使通过脱气处理而使钢水中的溶解氮量为0.001质量％，只要将从脱气处理后混入到铸造中的溶解氮量抑制在0.004质量％以下，铸坯中的溶解氮量就可达到0.005质量％以下。也就是说，只要能将脱气处理后的溶解氮量的增加抑制在0.004质量％以下，即使不进行需要很高成本的脱气处理，也能够通过抑制AlN夹杂物的析出，从而使晶粒充分生长。
因而，本发明者们对为将脱气处理后的溶解氮量的增加抑制在0.004质量％以下进行了锐意研究，结果是，如前所述，想到使钢水含有适量的REM。这里，所谓REM，是将从原子序号为57的镧到原子序号为71的镥这15种元素与原子序号为21的钪和原子序号为39的钇相加所得到的合计17种元素的总称。
REM是强脱氧元素，当在钢水中含有适量的REM时，REM的一部分与钢水中的氧结合而成为REM氧化物，另一部分作为溶解REM而溶解于钢水中。
如果该钢水与大气接触，则溶解REM在钢水表面与大气中的氧结合。其结果是，在钢水表面形成氧化物皮膜。所以，即使在利用熔融助熔剂等被覆材的被覆不充分时，也能够抑制来自大气中的氮向钢水11中的侵入。也就是说，在本发明中，通过如此的REM的作用，能够抑制脱气处理后的溶解氮量的增加。
再有，为了得到如此的作用，在脱气处理后的容易与大气接触的时候，需要在钢水中溶解有REM。特别是，在从浇包1注入到中间包2中的时候，优选在钢水中溶解有REM。因此，钢水中含有的REM的量存在下限值。
例如含有0.2质量％以上的Al的钢水中的溶解氧量为0.002质量％以下。在这种情况下，为了使REM溶解于钢水中，根据脱氧平衡关系，需要含有0.0005质量％以上的REM。溶解REM的量没有特别的限定，但优选在钢水中存在0.0002质量％以上的溶解REM，更优选存在0.0005质量％以上的溶解REM。
另外，为了通过增加溶解REM的量来提高阻碍氮侵入的效果，REM的含量优选为0.001质量％以上，更优选为0.002质量％以上。
另一方面，如果REM过多，则成本增高。此外，因钢水的流动性降低而引起浸渍喷嘴的闭塞，使铸造的稳定性降低。因此，将REM的含量规定为0.03质量％以下。此外，如果考虑到REM的作用及成本，则REM的含量优选为0.01质量％以下，更优选为0.005质量％以下。
接着，对本发明的无方向性电磁钢铸坯的制造中所用的钢水的铸造时的成分组成的限定理由进行说明。
C：0.005质量％以下
C不仅对磁特性有害，而且因C的析出使磁时效显著。因此，将C的含量的上限规定为0.005质量％。再有，C的含量优选为0.004质量％以下，更优选为0.003质量％以下，进一步优选为0.0025质量％以下。也可以完全不含C。
Si：0.1质量％～7.0质量％
Si是使铁损减少的元素，如果Si的含量低于0.1质量％，则不能得到良好的铁损。因此，将Si的含量的下限规定为0.1质量％。为了使铁损进一步减少，Si的含量优选为0.3质量％以上，更优选为0.7质量％以上，进一步优选为1.0质量％以上。另一方面，如果Si的含量超过7.0质量％，则加工性显著下降。因此将Si的含量的上限规定为7.0质量％。特别是如果考虑到冷轧性，则Si的含量优选为4.0质量％以下，更优选为3.0质量％以下，进一步优选为2.5质量％以下。
Mn：0.1质量％以上
Mn使无方向性电磁钢板的硬度增加，改善冲裁性。为得到此效果，将Mn的含量的上限规定为0.1质量％以上。再有，考虑到成本，Mn的含量优选为2.0质量％以下。
P：0.2质量％以下
P提高无方向性电磁钢板的强度，并改善加工性。即使P的含量为微量也可得到此效果。另一方面，如果P的含量超过0.2质量％，则冷轧性降低。因此，将P的含量的上限规定为0.2质量％。关于下限，没有特别规定。
S：0.005质量％以下
S与必需元素即Mn结合而生成MnS夹杂物。而且，如果含有Ti时，S与Ti结合而生成TiS夹杂物。此外，有时也与其它金属元素结合而生成硫化物夹杂物。其结果是，阻碍退火时的晶粒的生长，使铁损增大。因此，将S的含量的上限规定为0.005质量％。此外，S的含量优选为0.003质量％以下，也可以完全不含S。
Al：0.2质量％～5.0质量％
Al与Si同样，是使铁损减少的元素，如果Al的含量低于0.2质量％，则不能得到良好的铁损。因此，将Al的含量的下限规定为0.2质量％。为了使铁损进一步减少，Al的含量优选为0.3质量％以上，更优选为0.6质量％以上，进一步优选为1.0质量％以上。另一方面，如果Al的含量超过5.0质量％，则成本的增加显著。因此将Al的含量的上限规定为5.0质量％。此外，为了抑制AlN夹杂物的析出，优选Al的含量低。例如，Al的含量优选为4.0质量％以下，更优选为3.0质量％以下。
Cr：0.1质量％～10质量％
Cr可通过提高电阻率来改善铁损，此外，使无方向性电磁钢板的强度增加。如果Cr的含量低于0.1质量％，则不能充分得到这些效果。因此将Cr的含量的下限规定为0.1质量％。此外，为了得到更高的强度，Cr的含量优选为0.2质量％以上，更优选为0.3质量％以上，进一步优选为0.5质量％以上。再有，Cr的含量越高钢水的氮溶解度越增加，因此随之利用REM来抑制氮吸收的效果变显著。特别是，在Cr的含量为0.5质量％以上时效果变显著，在1.0质量％时效果更显著，在2.0质量％以上时效果进一步显著。另一方面，如果Cr的含量超过10质量％，则钢水的氮溶解度显著增加，钢水吸收氮的速度显著增加。因此，即使含有REM，也不能充分抑制氮的吸收，钢水中的氮含量容易增加。而且，在退火时AlN夹杂物大量析出，阻碍晶粒的生长。因此，将Cr的含量的上限规定为10质量％。此外，如果Cr的含量在5质量％以下，则氮的吸收速度就更低，因此能够更稳定地抑制氮增加，且能够抑制磁通密度的降低。因此，Cr的含量优选为5质量％以下，更优选为3质量％以下。
N：0.005质量％以下
N成为AlN等氮化物，通过钉扎效应阻碍退火时的晶粒生长，使铁损恶化。因此，如前所述，优选使微细的AlN夹杂物的个数密度在1011个/cm3以下。因此，将N的含量的上限规定为0.005质量％。此外，为了进一步降低AlN夹杂物的个数而促进晶粒的生长，N的含量优选为0.003质量％以下，更优选为0.0025质量％以下，进一步优选为0.002质量％以下。也可以完全不含N。
REM：0.0005质量％～0.03质量％
对于溶解REM，如前所述，在钢水表面与氧反应而生成氧化物，抑制氮在钢水中的吸收。因此，如前所述，将REM的含量的下限规定为0.0005质量％。此外，REM的含量优选为0.001质量％以上，更优选为0.002质量％以上。此外，优选在钢水中存在0.0002质量％以上的溶解REM，更优选存在0.0005质量％以上的溶解REM。另一方面，对于REM的含量的上限，如前所述，从铸造的稳定性等观点出发，规定为0.03质量％。此外，REM的含量优选为0.01质量％以下，更优选为0.005质量％以下。
再有，REM以怎样的形态添加到钢水中都可以，例如也可以以铈合金(也称为混合稀土合金)等合金的形态添加。在这种情况下，作为REM，例如添加镧及铈。作为REM，只要其量在适当的范围内，无论添加1种元素还是添加2种以上的元素，都可以获得本发明的效果。
O：0.005质量％以下
如果在钢水中含有大于0.005质量％的O，则生成数量多的氧化物，因该氧化物而阻碍磁畴壁的移动及晶粒的生长。因此，将O的含量的上限规定为0.005质量％。也可以完全不含O。
此外，也可以在钢水中含有以下所示的元素。
Ti：0.02质量％以下
Ti即使是很少也与所含有的溶解氮结合而生成TiN夹杂物。此外，在含有S时，Ti与S结合而生成TiS夹杂物。此外，有时也与其它元素结合而生成化合物夹杂物。其结果是，阻碍退火时的晶粒生长，有时铁损增大。因此，Ti含量优选为0.02质量％以下，更优选为0.01质量％，进一步优选为0.005质量％以下。也可以完全不含Ti。
Cu：1.0质量％以下
Cu使无方向性电磁钢板的耐腐蚀性提高，此外通过提高电阻率来改善铁损。即使在Cu含量为微量时也能得到此效果。另一方面，如果Cu含量超过1.0质量％，则有时在无方向性电磁钢板表面发生鳞状折叠缺陷等，导致表面品位降低。因此，Cu的含量优选为1.0质量％以下。关于下限，没有特别的限定。
Ca及Mg：以总量计为0.05％质量以下
Ca及Mg是脱硫元素，与钢水中的S反应而生成硫化物，从而固定S。Ca及Mg的含量越高脱硫效果越好。即使Ca及Mg的含量是微量也可得到此效果。另一方面，如果Ca及Mg的总含量超过0.05质量％，则硫化物的数量增多，有时阻碍晶粒生长。因此，Ca及Mg的含量以总量计优选为0.05质量％以下。关于下限，没有特别的限定。
Ni：3.0质量％以下
Ni使对磁特性有利的织构发达，改善铁损。即使Ni含量是微量也可得到此效果。但是，如果超过3.0质量％，则成本上升，而且铁损的改善效果也开始饱和。因此，Ni的含量优选为3.0质量％以下。关于下限，没有特别的限定。
Sn及Sb：以总量计为0.3质量％以下
Sn及Sb是偏析元素，阻碍使磁特性恶化的(111)面的织构，从而改善磁特性。为了得到此效果，只要含有Sn及Sb中的至少一方就可以。此外，即使Sn及Sb的含量是微量也可得到此效果。另一方面，如果Sn及Sb的含量以总量计超过0.3质量％，则冷轧性降低。因此，Sn及Sb的含量以总量计优选为0.3质量％以下。关于下限，没有特别的限定。
Zr：0.01质量％以下
Zr即使是微量也阻碍晶粒生长，使消除应力退火后的铁损恶化。因此，Zr的含量优选尽量低，特别是优选为0.01质量％以下。也可以完全不含Zr。
V：0.01质量％以下
V成为氮化物及碳化物，阻碍磁畴壁的移动及晶粒生长。因此，V含量优选为0.01质量％以下。也可以完全不含V。
B：0.005质量％以下
B是晶界偏析元素，成为氮化物。如果生成氮化物，则妨碍晶界的移动，铁损恶化。因此，B的含量优选尽量低，特别优选为0.005质量％以下。关于下限，没有特别的限定。
再有，只要不会较大地妨碍本发明的效果，除上述元素以外，也可以含有其它各种元素。例如，也可以在钢水中含有可改善磁特性的元素即Bi及Ge等。
接着，参照图1对采用上述钢水的无方向性电磁钢铸坯的制造方法的一例子进行说明。
首先，通过进行例如采用了转炉的精炼及采用了2次精炼炉的脱气处理，制作含有从上述成分中除去Al及REM的元素的钢水11。脱气处理后的溶解氮量为0.005质量％以下，例如优选设定为0.001质量％左右。
接着，在钢水11中添加Al。在脱气处理后进行脱氧元素即Al的添加是为了得到高的成品率。Al的添加量如前所述为0.2质量％～5.0质量％。其结果是，溶解在钢水11中的氧量根据Al的脱氧平衡为0.002质量％以下。其后，在钢水11中添加REM。其结果是，REM的一部分成为氧化物，另一部分成为溶解REM。
接着，将该钢水11注入浇包1中。接着，将钢水11排出到中间包2中。然后，经由浸渍喷嘴2a将钢水11供给到铸型3内。然后，通过铸型3进行铸造，形成铸坯12。
在进行如此的处理时，只要钢水11的组成为上述的组成，铸造时的钢水11中的溶解氮量就为0.005质量％以下，得到的铸坯12的溶解氮量也为0.005质量％以下。其它成分的含量在铸造前后不变。所以，制造的铸坯12的Al的含量、Si的含量、Cr的含量及REM的含量等为与钢水11中的含量一致。
再有，如前所述，优选的是，通过在中间包2上设置盖，用Ar气等不活泼气体填充中间包2内的空间。在这种情况下，优选使中间包2内的氮浓度在1体积％以下。
此外，为了使铸坯12中的N的含量在0.005质量％以下，将脱气处理后的钢水11中的溶解氮量规定为0.005质量％以下。
此外，也可以按以下调整钢水中的REM的含量。首先，通过实验等，求出钢水中的REM的含量与该钢水中的溶解氮的增加量的关系。然后，在制作铸坯时，对采用了2次精炼炉等的脱气处理后的钢水中的溶解氮量进行测定，求出直至铸造所容许的溶解氮的增加量，基于该容许增加量调整REM的含量。只要如此进行调整，就能够避免以所需以上的量消耗高价的REM。
此外，在采用按以上得到的无方向性电磁钢铸坯而制造无方向性电磁钢板的情况下，例如首先热轧铸坯，根据需要进行退火，并进行冷轧。可以只进行1次冷轧，也可以夹着中间退火同时进行2次以上的冷轧。然后，在冷轧后进行最终退火，形成绝缘皮膜。根据这样的方法，能够不受溶解氮的影响地得到所希望尺寸的晶粒，能够制造具有良好的铁损的无方向性电磁钢板。
再有，无方向性电磁钢铸坯及无方向性电磁钢板中的夹杂物(析出物)及晶粒直径的调查方法没有特别的限定。作为一例子，可列举如下的例子。在析出物的调查中，首先对试样(无方向性电磁钢铸坯及无方向性电磁钢板)进行镜面研磨，利用黑泽等的方法(黑泽文夫、田口勇、松本龙太郎：日本金属学会志，43(1979)，p.1068)，在非水溶溶剂液中电解腐蚀试样。其结果是，只有母材溶解，提取AlN夹杂物。然后，采用SEM(扫描型电子显微镜)-EDX(能量分散型荧光X射线分析装置)调查提取的AlN夹杂物。此外，采取复制试样(replica)，利用场致发光型透射电子显微镜调查被转印在复制试样上的夹杂物。在晶粒直径的调查中，采用硝酸乙醇腐蚀液对镜面研磨过的试样进行腐蚀，采用光学显微镜进行观察。
实施例
接着，对本发明者们进行的实验进行说明。
(实验1)
在实验1中，首先，采用转炉及真空脱气装置制作钢水，将钢水注入浇包中。作为钢水，制作以质量％计含有C：0.002％、Si：2.0％、Mn：0.3％、P：0.05％、S：0.0019％、Al：2.0％、Cr：2.0％及O：0.001％、进一步含有各种量的REM、且剩余部分包含Fe及不可避免的杂质的钢水。再有，采用镧及铈作为REM。钢水中的REM的含量示于表1中。浇包内的钢水的氮含量为0.002质量％。
接着，将钢水注入通过Ar气清扫而使气氛氮浓度为0.5体积％的中间包内。然后，采用浸渍喷嘴，将钢水从中间包供给至铸型内，利用连续铸造法制造铸坯。接着，热轧铸坯，进行退火，然后冷轧到厚度为0.3mm。然后，在1000℃下进行30秒钟的最终退火，涂布绝缘皮膜。如此制造无方向性电磁钢板。
另外，利用上述的方法调查了无方向性电磁钢板中的AlN夹杂物及晶粒直径。此外，还测定了无方向性电磁钢板的铁损。在铁损的测定中，将无方向性电磁钢板切断成长度为25cm，利用JIS-C-2550中所示的爱普斯坦因法进行了测定。此外，对无方向性电磁钢板的氮含量进行了光电直读式真空发射光谱分析(quantovac analysis)。表1及图2中示出其结果。
表1
Figure BDA0000044991930000131
如表1及图1中所示，在钢水的REM的含量在本发明范围内的实施例No.1～No.4中，无方向性电磁钢板的氮含量为0.0028质量％～0.0044质量％、和0.005质量％以下。因此，无方向性电磁钢板的平均晶粒直径为120μm～160μm，铁损W10/800充分降低，为38.7W/kg～39.5W/kg。此外，能够稳定地进行连续铸造。
另一方面，在钢水的REM的含量低于本发明范围的下限的比较例No.5及No.6中，无方向性电磁钢板的氮含量提高到0.0063质量％、0.0069质量％。因此，观察到多个当量圆直径为0.1μm～10μm的AlN夹杂物，晶粒直径显著减小，铁损W10/800显著增大。这是因为钉扎效应阻碍了晶粒生长。此外，在钢水的REM的含量超过本发明范围的上限的比较例No.7中，在铸造时发生浸渍喷嘴的闭塞，使连续铸造中断。
(实验2)
在实验2中，首先，采用转炉及真空脱气装置制作钢水，注入浇包中。作为钢水，制作以质量％计含有C：0.002％、Si：2.2％、Mn：0.2％、P：0.1％、S：0.002％、Al：2.0％、进一步含有各种量的Cr及REM、且剩余部分包含Fe及不可避免的杂质的钢水。再有，采用镧及铈作为REM。钢水中的Cr及REM的数量示于表2中。浇包内的钢水的氮含量为0.002质量％。
接着，将钢水注入通过Ar气清扫而使气氛氮浓度为0.5体积％的中间包内。然后，采用浸渍喷嘴，将钢水从中间包供给至铸型内，利用连续铸造法制造铸坯。
此外，热轧铸坯，进行退火，然后冷轧到厚度为0.3mm。然后，在1000℃下进行30秒钟的最终退火，涂布绝缘皮膜。如此制造无方向性电磁钢板。然后，与实验1同样地，进行晶粒直径、铁损W10/800及N的含量的测定。其结果示于表2中。
表2
Figure BDA0000044991930000141
如表2所示，在钢水的Cr的含量及REM的含量在本发明范围内的实施例No.11～No.14中，无方向性电磁钢板的氮含量为0.005质量％以下。因此，无方向性电磁钢板的平均晶粒直径增大，铁损W10/800充分降低。
另一方面，在钢水的Cr的含量及/或REM的含量在本发明范围外的比较例No.15～No.20中，无方向性电磁钢板的氮含量超过0.005质量％。因此，平均晶粒直径减小，铁损W10/800显著增大。
产业上的可利用性
本发明能够在例如马达等在高频区域使用的无方向性电磁钢板的制造等中利用。

Claims (12)

1.一种无方向性电磁钢铸坯，其特征在于，以质量％计含有：
Si：0.1％～7.0％、
Mn：0.1％以上、
Al：0.2％～5.0％、
Cr：0.1％～10％、及
REM：0.0005％～0.03％，
C的含量为0.005％以下、
P的含量为0.2％以下、
S的含量为0.005％以下、
N的含量为0.005％以下、
O的含量为0.005％以下，
剩余部分包含Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的无方向性电磁钢铸坯，其特征在于，Mn的含量为2.0质量％以下。
3.根据权利要求1所述的无方向性电磁钢铸坯，其特征在于，REM的含量为0.001质量％以上。
4.根据权利要求1所述的无方向性电磁钢铸坯，其特征在于，REM的含量为0.002质量％以上。
5.根据权利要求1所述的无方向性电磁钢铸坯，其特征在于，以质量％计进一步含有选自以下元素之中的至少1种元素：
Cu：1.0％以下、
Ca及Mg：以总量计为0.05％以下、
Ni：3.0％以下、及
Sn及Sb：以总量计为0.3％以下。
6.一种无方向性电磁钢铸坯的制造方法，其特征在于，具有以下工序：
制作钢水的工序，所述钢水以质量％计含有：
Si：0.1％～7.0％、
Mn：0.1％以上、
Al：0.2％～5.0％、及
Cr：0.1％～10％，
C的含量为0.005％以下、
P的含量为0.2％以下、
S的含量为0.005％以下、
N的含量为0.005％以下、
O的含量为0.005％以下，
剩余部分包含Fe及不可避免的杂质；
在所述钢水中添加REM：0.0005％～0.03％的工序；和
对所述添加有REM的钢水进行铸造的工序。
7.根据权利要求6所述的无方向性电磁钢铸坯的制造方法，其特征在于，在向所述钢水中添加REM的工序与对所述钢水进行铸造的工序之间，具有使所述添加有REM的钢水从浇包向中间包移动的工序。
8.根据权利要求7所述的无方向性电磁钢铸坯的制造方法，其特征在于，在使所述添加有REM的钢水进行移动的工序之前，预先使所述中间包内的氮浓度在1体积％以下。
9.根据权利要求7所述的无方向性电磁钢铸坯的制造方法，其特征在于，所述钢水中的Mn的含量为2.0质量％以下。
10.根据权利要求7所述的无方向性电磁钢铸坯的制造方法，其特征在于，所述REM的添加量为0.001质量％以上。
11.根据权利要求7所述的无方向性电磁钢铸坯的制造方法，其特征在于，所述REM的添加量为0.002质量％以上。
12.根据权利要求7所述的无方向性电磁钢铸坯的制造方法，其特征在于，所述钢水以质量％计进一步含有选自以下元素之中的至少1种元素：
Cu：1.0％以下、
Ca及Mg：以总量计为0.05％以下、
Ni：3.0％以下、及
Sn及Sb：以总量计为0.3％以下。
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