CN117651785A - 无方向性电磁钢板及其制造方法 - Google Patents

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财前善彰
宫本幸乃
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JFE Steel Corp
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Abstract

本发明提供具有适用于转子铁芯的良好的疲劳特性且具有适用于定子铁芯的优异的磁特性的无方向性电磁钢板。该无方向性电磁钢板具有如下成分组成：以质量％计包含C：0.01％以下、Si：2.0％～5.0％、Mn：0.05％～5.00％、P：0.1％以下、S：0.01％以下、Al：3.0％以下和N：0.005％以下，Si+Al为4.5％以上，剩余部分为Fe和不可避免的杂质；对于钢板中的晶粒，平均晶体粒径X1为60μm～200μm，晶体粒径分布的标准偏差S1满足S1/X1＜0.75，并且晶体粒径分布的偏斜度γ1为1.50以下。

Description

无方向性电磁钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及无方向性电磁钢板及其制造方法。
背景技术
近年来，对电子设备的节能化的要求在世界范围内不断提高。伴随于此，对用于旋转机的铁芯的无方向性电磁钢板也开始要求更优异的磁特性。另外，最近，在HEV(混合动力车)、EV(电动汽车)的驱动马达等中，小型化、高输出化的需求强烈，为了应对该需求，正在研究提高马达的转速。
马达铁芯分为定子铁芯和转子铁芯，HEV驱动马达的转子铁芯由于其外径大，所以作用有大的离心力。另外，转子铁芯结构上存在称为转子铁芯桥接部的非常窄的部分(宽度：1～2mm)，该部分在马达驱动中成为应力特别高的状态。进而，因马达反复旋转和停止而使由离心力带来的大的反复应力作用在转子铁芯上，因此用于转子铁芯的电磁钢板需要具有优异的疲劳特性。特别是由于马达的驱动，转子铁芯的温度上升到100℃～150℃左右，因此用于转子铁芯的电磁钢板需要在100℃附近具有优异的疲劳特性。
另一方面，为了实现马达的小型化、高输出化，用于定子铁芯的电磁钢板优选为高磁通密度且低铁损。即，作为用于马达铁芯的电磁钢板所要求的特性，理想的是转子铁芯用的电磁钢板具有优异的疲劳特性，另外定子铁芯用的电磁钢板为高磁通密度且低铁损。
这样，即使是用于相同的马达铁芯的电磁钢板，对转子铁芯与定子铁芯要求的特性也大相径庭。但是，在马达铁芯的制造中，为了提高材料成品率和生产率，优选通过冲裁加工同时从同一坯材钢板采取转子铁芯材料和定子铁芯材料，然后层叠各个钢板而组装成转子铁芯或定子铁芯。
作为制造马达铁芯用的高强度且低铁损的无方向性电磁钢板的技术，例如专利文献1中公开了如下的从同一坯材制造高强度的转子铁芯和低铁损的定子铁芯的技术：制造高强度的无方向性电磁钢板，通过冲裁加工从该钢板采取转子铁芯材料和定子铁芯材料，进行层叠并组装成转子铁芯和定子铁芯，然后仅对定子铁芯实施去应力退火。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008－50686号公报
发明内容
然而，根据本发明人等的研究可知，在上述专利文献1公开的技术中，通过使用高强度的无方向性电磁钢板来提高屈服应力，但担心作为最重要特性的温热下的冲裁疲劳强度未必提高。这里，冲裁疲劳强度是指在实施冲裁加工后不进行研磨等端面加工时的疲劳强度。进而，在专利文献1公开的技术中，就为了促进晶粒生长而要求高温下的去应力退火的方面而言，为此导入设备会花费成本，因此除了已经具有退火设备的一部分制造商以外，从经济性观点出发存在难以推进技术的普及的问题。
本发明是鉴于上述现有技术存在的问题而完成的，其目的在于提供具有适用于转子铁芯的良好的疲劳特性且具有适用于定子铁芯的优异的磁特性的无方向性电磁钢板，并且提出了一种低成本制造该无方向性电磁钢板的方法。
本发明人等为了解决上述问题而进行了深入研究，结果发现通过控制晶体粒径分布，可以得到冲裁疲劳强度、特别是温热下的冲裁疲劳强度高且低铁损的无方向性电磁钢板。进而，还发现通过优化冷轧的最终道次的条件，可以控制晶体粒径分布。
本发明是基于该见解而完成的，具有以下构成。
[1]一种无方向性电磁钢板，其特征在于，具有如下成分组成：
以质量％计包含：C：0.01％以下、Si：2.0％～5.0％、Mn：0.05％～5.00％、P：0.1％以下、S：0.01％以下、Al：3.0％以下和N：0.0050％以下，Si+Al为4.5％以上，剩余部分为Fe和不可避免的杂质；
对于钢板中的晶粒，平均晶体粒径X1为60μm～200μm，晶体粒径分布的标准偏差S1满足下式(1)，并且晶体粒径分布的偏斜度γ1为1.50以下。
S1/X1＜0.75…(1)
[2]根据上述[1]所述的无方向性电磁钢板，其中，上述成分组成以质量％计进一步包含Co：0.0005％～0.0050％。
[3]根据上述[1]或[2]所述的无方向性电磁钢板，其中，上述成分组成以质量％计包含Cr：0.05％～5.00％。
[4]根据上述[1]～[3]中任一项所述的无方向性电磁钢板，其中，上述成分组成以质量％计进一步包含Ca：0.001％～0.100％、Mg：0.001％～0.100％和REM：0.001％～0.100％中的任1种或2种以上。
[5]根据上述[1]～[4]中任一项所述的无方向性电磁钢板，其中，上述成分组成以质量％计进一步包含Sn：0.001％～0.200％和Sb：0.001％～0.200％中的任1种或2种。
[6]根据上述[1]～[5]中任一项所述的无方向性电磁钢板，其中，上述成分组成以质量％计进一步包含：Cu：0％～0.5％、Ni：0％～0.5％、Ti：0％～0.005％、Nb：0％～0.005％、V：0％～0.010％、Ta：0％～0.002％、B：0％～0.002％、Ga：0％～0.005％、Pb：0％～0.002％、Zn：0％～0.005％、Mo：0％～0.05％、W：0％～0.05％、Ge：0％～0.05％和As：0％～0.05％中的任1种或2种以上。
[7]一种无方向性电磁钢板的制造方法，是制造上述[1]～[6]中任一项所述的无方向性电磁钢板的方法，具备如下工序：
热轧工序，对具有上述[1]～[6]中任一项所述的成分组成的钢坯材实施热轧而得到热轧板；
酸洗工序，对上述热轧板实施酸洗；
冷轧工序，对实施了上述酸洗的上述热轧板在最终道次入口侧温度T1为50℃以上、最终道次的压下率r为15％以上、以及最终道次的应变速度εm为100s－1～1000s－1的条件下实施冷轧而得到冷轧板；以及
退火工序，将上述冷轧板在从500℃到700℃的平均升温速度V1为10℃/s以上的条件下加热到875℃～1050℃的退火温度T2后，进行冷却，得到作为无方向性电磁钢板的冷轧退火板。
根据本发明，可以提供一种兼具温热下的冲裁疲劳强度高这样的适用于转子铁芯的特性和磁特性优异这样的适用于定子铁芯的特性的无方向性电磁钢板。因此，通过使用本发明的无方向性电磁钢板，可以材料成品率良好且廉价地提供高性能的马达铁芯。应予说明，即使以降低冲裁时的应变所导致的铁损的上升为目的而对本发明的钢板实施去应力退火，上述效果也不受任何影响。
具体实施方式
以下，对本发明的详细情况及其限定理由一并进行说明。
＜无方向性电磁钢板的成分组成＞
对本发明的无方向性电磁钢板所具有的优选成分组成进行说明。成分组成中的元素含量的单位均为“质量％”，以下，只要没有特别说明，仅以“％”表示。
C：0.01％以下
C是在马达的使用中形成碳化物而产生磁时效、使铁损特性劣化的有害元素。为了避免磁时效，钢板中的C含量为0.01％以下。优选地，C含量为0.004％以下。应予说明，C含量的下限没有特别规定，但过度地降低了C的钢板非常昂贵，因此C含量优选为0.0001％以上。
Si：2.0％～5.0％
Si具有提高钢的固有电阻、降低铁损的效果，另外，具有通过固溶强化来提高钢的强度的效果。为了得到这样的效果，使Si含量为2.0％以上。另一方面，如果Si含量超过5.0％，则伴随饱和磁通密度的降低，磁通密度显著降低，因此Si含量的上限为5.0％。因此，Si含量为2.0％～5.0％的范围。Si含量优选为2.5％～5.0％，更优选为3.0％～5.0％。
Mn：0.05％～5.00％
Mn与Si同样是对提高钢的固有电阻和强度有用的元素。为了得到这样的效果，需要使Mn含量为0.05％以上。另一方面，如果Mn含量超过5.00％，则有时促进MnC的析出而使磁特性劣化，因此Mn含量的上限为5.00％。因此，Mn含量为0.05％～5.00％。Mn含量优选为0.1％以上，另外，优选为3.0％以下。
P：0.1％以下
P是用于调整钢的强度(硬度)的有用的元素。但是，如果P含量超过0.1％，则韧性降低，加工时容易产生裂纹，因此P含量为0.1％以下。应予说明，P含量的下限没有特别规定，但过度地降低了P的钢板非常昂贵，因此P含量优选为0.001％以上。P含量优选为0.003％以上，另外，优选为0.08％以下。
S：0.01％以下
S是形成微细析出物而对铁损特性造成不良影响的元素。特别是如果S含量超过0.01％，则其不良影响变得显著，因此S含量为0.01％以下。应予说明，S含量的下限没有特别规定，但过度地降低了S的钢板非常昂贵，因此S含量优选为0.0001％以上。S含量优选为0.0003％以上，另外，优选为0.0080％以下，更优选为0.005％以下。
Al：3.0％以下
Al与Si同样是具有提高钢的固有电阻、降低铁损的效果的有用的元素。为了得到这样的效果，优选使Al含量为0.005％以上。Al含量更优选为0.01％以上，进一步优选为0.015％以上。另一方面，如果Al含量超过3.0％，则有时助长钢板表面的氮化，使磁特性劣化，因此Al含量的上限为3.0％。Al含量优选为2.0％以下。
N：0.0050％以下
N是形成微细析出物而对铁损特性造成不良影响的元素。特别是如果N含量超过0.0050％，则其不良影响变得显著，因此N含量为0.0050％以下。N含量优选为0.003％以下。应予说明，N含量的下限没有特别规定，但过度地降低了N的钢板非常昂贵，因此N含量优选为0.0005％以上。N含量优选为0.0008％以上，另外，优选为0.0030％以下。
Si+Al：4.5％以上
通过使Si+Al(Si和Al的合计含量)为4.5％以上并进一步在适当的条件下实施冷轧，具有降低冷轧退火板的晶体粒径分布的偏斜度的效果。由此，冲裁疲劳强度上升。因此，Si+Al为4.5％以上。应予说明，通过使Si+Al为4.5％以上并进一步组合适当的冷轧而使晶体粒径分布的偏斜度降低的理由尚不清楚。但是，关于这一点，本发明人等推测是通过冷轧时活动的滑移体系的平衡变化、再结晶的成核部位均匀地分散于冷轧板中而产生的效果。
在一个实施方式的电磁钢板的成分组成中，上述成分以外的剩余部分为Fe和不可避免的杂质。但是，其他实施方式的电磁钢板的成分组成可以进一步根据要求特性，除了上述成分(元素)之外，含有规定量的选自后述的元素中的1种或2种以上。
Co：0.0005％～0.0050％
Co具有加强通过Si+Al和冷轧条件的适当控制而使退火板的晶体粒径分布的偏斜度降低的作用的效果。即，通过微量添加Co，可以稳定地降低晶体粒径分布的偏斜度。为了得到这样的效果，可以使Co含量为0.0005％以上。另一方面，如果Co的含量超过0.0050％，则效果饱和，徒然导致成本的上升，因此在添加Co的情况下，使Co含量的上限为0.0050％。因此，上述成分组成优选进一步包含Co：0.0005％～0.0050％。
Cr：0.05％～5.00％
Cr是具有提高钢的固有电阻、降低铁损的效果。为了得到这样的效果，可以使Cr含量为0.05％以上。另一方面，如果Cr的含量超过5.00％，则伴随饱和磁通密度的降低，磁通密度显著降低，因此在添加Cr的情况下，使Cr含量的上限为5.00％。因此，上述成分组成优选进一步包含Cr：0.05％～5.00％。
Ca：0.001％～0.100％
Ca是将S固定为硫化物、有助于降低铁损的元素。为了得到这样的效果，可以使Ca含量为0.001％以上。另一方面，如果Ca的含量超过0.100％，则效果饱和，徒然导致成本的上升，因此在添加Ca的情况下，使Ca含量的上限为0.100％。
Mg：0.001％～0.100％
Mg是将S固定为硫化物、有助于降低铁损的元素。为了得到这样的效果，可以使Mg含量为0.001％以上。另一方面，如果Mg的含量超过0.100％，则效果饱和，徒然导致成本的上升，因此在添加Mg的情况下，使Mg含量的上限为0.100％。
REM：0.001％～0.100％
REM是将S固定为硫化物、有助于降低铁损的元素组。为了得到这样的效果，可以使REM含量为0.001％以上。另一方面，如果REM的含量超过0.100％，则效果饱和，徒然导致成本的上升，因此在添加REM的情况下，使REM含量的上限为0.100％。
从同样的观点出发，上述成分组成优选进一步包含Ca：0.001％～0.100％、Mg：0.001％～0.100％和REM：0.001％～0.100％中的任1种或2种以上。
Sn：0.001％～0.200％
Sn是通过改善织构来提高磁通密度和降低铁损的有效元素。为了得到这样的效果，可以使Sn含量为0.001％以上。另一方面，如果Sn的含量超过0.200％，则效果饱和，徒然导致成本的上升，因此在添加Sn的情况下，使Sn含量的上限为0.200％。
Sb：0.001％～0.200％
Sb是通过改善织构来提高磁通密度和降低铁损的有效元素。为了得到这样的效果，可以使Sb含量为0.001％以上。另一方面，如果Sb的含量超过0.200％，则效果饱和，徒然导致成本的上升，因此在添加Sb的情况下，使Sb含量的上限为0.200％。
从同样的观点出发，上述成分组成优选进一步包含Sn：0.001％～0.200％和Sb：0.001％～0.200％中的任1种或2种。
Cu：0％～0.5％
Cu是提高钢的韧性的元素，可以适当添加。但是，如果Cu的含量超过0.5％，则效果饱和，因此在添加Cu的情况下，使Cu含量的上限为0.5％。在添加Cu的情况下，Cu含量更优选为0.01％以上，另外，更优选为0.1％以下。应予说明，Cu含量也可以为0％。
Ni：0％～0.5％
Ni是提高钢的韧性的元素，可以适当添加。但是，如果Ni的含量超过0.5％，则效果饱和，因此在添加Ni的情况下，使Ni含量的上限为0.5％。在添加Ni的情况下，Ni含量更优选为0.01％以上，另外，更优选为0.1％以下。应予说明，Ni含量也可以为0％。
Ti：0％～0.005％
Ti形成微细的碳氮化物并通过析出强化来提高钢板强度，从而提高温热下的冲裁疲劳强度，因此可以适当添加。另一方面，如果Ti的含量超过0.005％，则使退火工序中的晶粒生长性劣化，导致铁损的增加。因此，在添加Ti的情况下，使Ti含量的上限为0.005％。Ti含量更优选为0.002％以下。应予说明，Ti含量也可以为0％。
Nb：0％～0.005％
Nb形成微细的碳氮化物并通过析出强化来提高钢板强度，从而提高温热下的冲裁疲劳强度，因此可以适当添加。另一方面，如果Nb的含量超过0.005％，则使退火工序中的晶粒生长性劣化，导致铁损的增加。因此，在添加Nb的情况下，使Nb含量的上限为0.005％。Nb含量更优选为0.002％以下。应予说明，Nb含量也可以为0％。
V：0％～0.010％
V形成微细的碳氮化物并通过析出强化来提高钢板强度，从而提高温热下的冲裁疲劳强度，因此可以适当添加。另一方面，如果V的含量超过0.010％，则使退火工序中的晶粒生长性劣化，导致铁损的增加。因此，在添加V的情况下，使V含量的上限为0.010％。V含量更优选为0.005％以下。应予说明，V含量也可以为0％。
Ta：0％～0.002％
Ta形成微细的碳氮化物并通过析出强化来钢板强度，从而提高温热下的冲裁疲劳强度，因此可以适当添加。另一方面，如果Ta的含量超过0.002％，则使退火工序中的晶粒生长性劣化，导致铁损的增加。因此，在添加Ta的情况下，使Ta含量的上限为0.0020％。Ta含量更优选为0.001％以下。应予说明，Ta含量也可以为0％。
B：0％～0.002％
B形成微细的氮化物并通过析出强化来提高钢板强度，从而提高温热下的冲裁疲劳强度，因此可以适当添加。另一方面，如果B的含量超过0.002％，则使退火工序中的晶粒生长性劣化，导致铁损的增加。因此，在添加B的情况下，使B含量的上限为0.002％。B含量更优选为0.001％以下。应予说明，B含量也可以为0％。
Ga：0％～0.005％
Ga形成微细的氮化物并通过析出强化来提高钢板强度，从而提高温热下的冲裁疲劳强度，因此可以适当添加。另一方面，如果Ga的含量超过0.005％，则使退火工序中的晶粒生长性劣化，导致铁损的增加。因此，在添加Ga的情况下，使Ga含量的上限为0.005％。Ga含量更优选为0.002％以下。应予说明，Ga含量也可以为0％。
Pb：0％～0.002％
Pb形成微细的Pb粒子并通过析出强化来提高钢板强度，从而提高温热下的冲裁疲劳强度，因此可以适当添加。另一方面，如果Pb的含量超过0.002％，则使退火工序中的晶粒生长性劣化，导致铁损的增加。因此，在添加Pb的情况下，使Pb含量的上限为0.002％。Pb含量更优选为0.001％以下。应予说明，Pb含量也可以为0％。
Zn：0％～0.005％
Zn是使微细夹杂物增加、铁损增加的元素，特别是含量超过0.005％时，不良影响变得显著。因此，即使在添加Zn的情况下，Zn含量也为0％～0.005％的范围。Zn含量更优选为0.003％以下。应予说明，Zn含量也可以为0％。
Mo：0％～0.05％
Mo形成微细碳化物并通过析出强化来提高钢板强度，从而提高温热下的冲裁疲劳强度，因此可以适当添加。另一方面，如果Mo的含量超过0.05％，则使退火工序中的晶粒生长性劣化，导致铁损的增加。因此，在添加Mo的情况下，使Mo含量的上限为0.05％。Mo含量更优选为0.02％以下。应予说明，Mo含量也可以为0％。
W：0％～0.05％
W形成微细碳化物并通过析出强化来提高钢板强度，从而提高温热下的冲裁疲劳强度，因此可以适当添加。另一方面，如果W的含量超过0.05％，则使退火工序中的晶粒生长性劣化，导致铁损的增加。因此，在添加W的情况下，使W含量的上限为0.05％。W含量更优选为0.02％以下。应予说明，W含量也可以为0％。
Ge：0％～0.05％
Ge是通过改善织构来提高磁通密度和降低铁损的有效元素，因此可以适当添加。另一方面，如果Ge的含量超过0.05％，则效果饱和，因此在添加Ge的情况下，使Ge含量的上限为0.05％以下。Ge含量更优选为0.002％以上，另外，更优选为0.01％以下。应予说明，Ge含量也可以为0％。
As：0％～0.05％
As是通过改善织构来提高磁通密度和降低铁损的有效元素，因此可以适当添加。另一方面，如果As的含量超过0.05％，则效果饱和，因此在添加As的情况下，使As含量的上限为0.05％以下。As含量更优选为0.002％以上，另外，更优选为0.01％以下。应予说明，As含量也可以为0％。
在以上的成分组成中，上述成分以外的剩余部分为Fe和不可避免的杂质。
＜无方向性电磁钢板的微观组织＞
接下来，对本发明的无方向性电磁钢板中的微观组织(晶粒的形态)进行说明。
(平均晶体粒径X1：60μm～200μm)
根据本发明人等的研究，明确了由于钢板中的晶粒微细，冲裁疲劳强度提高。即，如果平均晶体粒径X1为200μm以下，则温热下的冲裁疲劳强度能够满足应用于HEV或EV的马达(以下称为HEV/EV马达)的转子用材料所需的值，因此在本发明的无方向性电磁钢板中，使平均晶体粒径X1为200μm以下。这里，对于温热下的冲裁疲劳强度，转子用材料所需的值为300MPa以上。
另一方面，如果平均晶体粒径X1过度微细，则铁损增加。因此，在本发明的无方向性电磁钢板中，使平均晶体粒径X1为60μm以上。由此，可以实现目标铁损特性(W10/400≤13.0(W/kg))。
(晶体粒径分布的标准偏差S1：满足式(1))
在晶体粒径分布的标准偏差的值大于平均晶体粒径的情况下，存在许多不利于降低铁损的过于微细的晶粒、过于粗大的晶粒，因此铁损增加。因此，在本发明的无方向性电磁钢板中，为了使铁损显示HEV/EV马达的定子用材料所需的上述目标值，使晶体粒径分布的标准偏差S1满足下式(1)：
S1/X1＜0.75…(1)。
另外，本发明的无方向性电磁钢板中优选晶体粒径分布的标准偏差S1满足下式(1’)：
S1/X1＜0.70…(1’)。
(晶体粒径分布的偏斜度γ1：1.50以下)
本发明人等发现通过控制晶体粒径分布的偏斜度，可以实现温热下的冲裁疲劳强度高且低铁损的无方向性电磁钢板。通过同时控制晶体粒径分布的偏斜度和上述晶体粒径分布的标准偏差S1，可以得到这样的效果。即，晶体粒径分布的偏斜度大意味着晶体粒径分布显示粗大晶粒侧的长尾的分布，相对于平均粒径为相当粗大的晶粒高概率地存在。这种粗大的晶粒不仅在冲裁时容易产生裂纹，而且容易产生局部的应变集中。在100℃左右的温热条件下，应变集中部因应变时效而硬质化，在组织中硬度的不均匀增强，因此特别使100℃左右的温热下的冲裁疲劳特性劣化。进而，粗大的晶粒诱发涡流损耗的增加，使钢板整体的铁损特性劣化。具体而言，如果晶体粒径分布的偏斜度γ1为1.50以下，则温热下的冲裁疲劳限满足HEV/EV马达的转子用材料所需的上述值，并且铁损显示HEV/EV马达的定子用材料所需的上述值。因此，在本发明的无方向性电磁钢板中，使晶体粒径分布的偏斜度γ1为1.50以下。晶体粒径分布的偏斜度γ1优选为1.20以下，更优选为1.00以下。应予说明，上述偏斜度γ1的下限无需特别规定，但即使在运用本发明的方法来制造的情况下也通常为0以上。
应予说明，偏斜度γ1可以按照后述的实施例记载的步骤来求出。
＜马达铁芯＞
马达铁芯可以由上述无方向性电磁钢板的层叠体的转子铁芯和上述无方向性电磁钢板的层叠体的定子铁芯形成。该马达铁芯由于转子铁芯的温热下的冲裁疲劳强度高且定子铁芯的磁特性优异，因此可以容易地实现小型化且高输出化。
＜无方向性电磁钢板的制造方法＞
接下来，对本发明的无方向性电磁钢板的制造方法进行说明。
概略而言，是以具有上述成分组成的钢坯材为起始坯材并依次进行热轧工序、任意的热轧板退火工序、酸洗工序、冷轧工序、退火工序的方法，由此，可以得到上述本发明的无方向性电磁钢板。在本发明中，如果钢坯材的成分组成、冷轧工序和退火工序的条件为规定的范围内，则除此之外的条件没有特别限定。应予说明，关于马达铁芯的制造方法，没有特别限定，可以使用通常公知的方法。
(钢坯材)
钢坯材只要是具有上述已说明的无方向性电磁钢板的成分组成的钢坯材，就没有特别限定。
作为钢坯材的熔炼方法，没有特别限定，可以采用使用转炉或电炉等的公知的熔炼方法。从生产率等问题考虑，优选在熔炼后通过连续铸造法制成板坯(钢坯材)，但也可以通过铸锭－开坯轧制法或薄板坯连铸法等的公知的铸造方法制成板坯。
(热轧工序)
热轧工序是通过对具有上述成分组成的钢坯材实施热轧而得到热轧板的工序。热轧工序只要是对具有上述成分组成的钢坯材进行加热、实施热轧而得到规定尺寸的热轧板的工序，就没有特别限定，可以应用常用的热轧工序。
作为常用的热轧工序，例如可举出如下热轧工序：将钢坯材加热到1000℃～1200℃的温度，对经加热的钢坯材在800℃～950℃的精轧出口侧温度下实施热轧，热轧结束后，实施适当的轧制后冷却(例如在450℃～950℃的温度范围以20℃/s～100℃/s的平均冷却速度进行冷却)，在400℃～700℃的卷绕温度下进行卷绕，制成规定尺寸形状的热轧板。
(热轧板退火工序)
热轧板退火工序是通过对上述热轧板进行加热并保持高温来对热轧板进行退火的工序。热轧板退火工序没有特别限定，可以应用常用的热轧板退火工序。应予说明，该热轧板退火工序并不是必需的，也可以省略。
(酸洗工序)
酸洗工序是对上述热轧工序或任意的上述热轧板退火工序之后的热轧板实施酸洗的工序。酸洗工序只要是可以酸洗至能够对酸洗后的钢板实施冷轧的程度的工序，则没有特别限定，例如可以应用使用盐酸或硫酸等的常用的酸洗工序。该酸洗工序在进行上述热轧板退火工序的情况下，可以与该热轧板退火工序在同一生产线内连续实施，也可以在另一生产线上实施。
(冷轧工序)
冷轧工序是对实施了上述酸洗的热轧板(酸洗板)实施冷轧的工序。更详细而言，在冷轧工序中，对实施了上述酸洗的热轧板在最终道次入口侧温度T1为50℃以上、最终道次的压下率r为15％以上、以及最终道次的应变速度εm为100s－1～1000s－1的条件下实施冷轧，得到冷轧板。应予说明，在冷轧工序中，只要满足上述冷轧条件，就也可以根据需要通过隔着中间退火的两次以上的冷轧来制成规定尺寸的冷轧板。作为此时的中间退火的条件，没有特别限定，可以应用常用的中间退火。
[最终道次入口侧温度T1：50℃以上]
在冷轧工序中，最终道次入口侧温度T1为50℃以上。使最终道次入口侧温度T1为50℃以上的理由在于是为了使得到的无方向性电磁钢板中的晶体粒径分布的偏斜度γ1为1.50以下，以形成所期望的钢板组织。
在最终道次入口侧温度T1小于50℃的情况下，冷轧板的应变分布产生偏差，在后续的退火工序中强调晶粒生长的选择性，因此退火板的晶体粒径分布的偏斜度变大。该理由尚未明确，但发明人等推测，通过使最终道次入口侧温度T1小于50℃，活动的滑移体系的种类受到限制，容易引起不均匀的变形。
另一方面，在最终道次入口侧温度T1为50℃以上的情况下，在后述的退火工序后，晶体粒径分布的偏斜度γ1成为1.50以下。其结果，可以得到所期望的钢板组织。
最终道次入口侧温度T1优选为55℃以上，更优选为60℃以上。应予说明，最终道次入口侧温度T1的上限没有特别限定，但从钢板向辊的烧粘的观点出发，最终道次入口侧温度T1优选为300℃以下。
[最终道次的压下率r：15％以上]
在冷轧工序中，最终道次的压下率r为15％以上。使最终道次的压下率r为15％以上的理由在于是为了得到一系列的冷轧控制的效果，以形成所期望的钢板组织。
在最终道次的压下率r小于15％的情况下，由于压下率过低，所以难以控制退火后的组织。另一方面，在最终道次的压下率r为15％以上的情况下，发挥一系列的冷轧控制的效果。其结果，可得到所期望的钢板组织。
最终道次的压下率r优选为20％以上。应予说明，最终道次的压下率r的上限没有特别限定，但过高的压下率要求很大的装置能力，另外冷轧板的形状控制也变得困难，因此最终道次的压下率r通常为50％以下。
[最终道次的应变速度εm：100s－1～1000s－1]
在冷轧工序中，最终道次的应变速度εm为100s－1～1000s－1。使最终道次的应变速度εm为100s－1～1000s－1的理由在于是为了在抑制轧制中的断裂的同时，使得到的无方向性电磁钢板中的晶体粒径分布的偏斜度γ1为1.50以下，以形成所期望的钢板组织。
在最终道次的应变速度εm小于100s－1的情况下，冷轧板的应变分布产生偏差，在后续的退火工序中强调晶粒生长的选择性，因此退火板的晶体粒径分布的偏斜度γ1变大。该理由尚未明确，但发明人等推测，由于应变速度低而流动应力降低，应变容易集中在容易变形的晶体取向的晶粒上，容易产生不均匀的变形。另一方面，在最终道次的应变速度εm超过1000s－1的情况下，流动应力过度增大，容易产生轧制中的脆性断裂。
在最终道次的应变速度εm为100s－1～1000s－1的情况下，在抑制轧制中的断裂的同时，在后述的退火工序后晶体粒径分布的偏斜度γ1成为1.50以下。其结果，可以得到所期望的钢板组织。
最终道次的应变速度εm优选为150s－1以上，另外优选为800s－1以下。
应予说明，冷轧时的各道次中的应变速度εm是使用下述的Ekelund的近似式导出的。
这里，vR为辊圆周速度(mm/s)，R’为辊半径(mm)，h1为辊入口侧板厚(mm)，r为压下率(％)。
(退火工序)
退火工序是对经过冷轧工序的冷轧板实施退火的工序。更详细而言，在退火工序中，将经过冷轧工序的冷轧板在从500℃到700℃的平均升温速度V1为10℃/s以上的条件下加热到875℃～1050℃的退火温度T2后，进行冷却，得到冷轧退火板(无方向性电磁钢板)。应予说明，在退火工序之后，可以对表面实施绝缘涂布。作为涂布的方法和涂布的种类，没有特别限定，可以应用常用的绝缘涂布工序。
[从500℃到700℃的平均升温速度V1：10℃/s以上]
在退火工序中，从500℃到700℃的平均升温速度V1为10℃/s以上。使平均升温速度V1为10℃/s以上的理由在于是为了使得到的无方向性电磁钢板中的晶体粒径分布的标准偏差S1满足上述式(1)，以形成所期望的钢板组织。
在平均升温速度V1小于10℃/s的情况下，由于过度的恢复而再结晶核的生成频率降低，再结晶核数的位置依赖性变大。其结果，微细的晶粒和粗大的晶粒混合存在，晶体粒径分布的标准偏差S1变大，不再满足上述式(1)。
另一方面，在平均升温速度V1为10℃/s以上的情况下，再结晶核的生成频率变高，再结晶核数的位置依赖性变小。其结果，晶体粒径分布的标准偏差S1变小，满足上述式(1)。
从500℃到700℃的平均升温速度V1优选为20℃/s以上，更优选为50℃/s以上。应予说明，平均升温速度V1的上限没有特别限定，但如果升温速度过高，则容易产生温度不均，因此平均升温速度V1优选为500℃/s以下。
[退火温度T2：875℃～1050℃]
在退火工序中，退火温度T2为875℃～1050℃。使退火温度T2为875℃～1050℃的理由如下。
在退火温度T2小于875℃的情况下，再结晶晶粒无法充分进行晶粒生长，不能使得到的无方向性电磁钢板中的平均晶体粒径X1为60μm以上。另一方面，在退火温度T2为875℃以上的情况下，可以产生充分的晶粒生长，使平均晶体粒径为60μm以上，可以得到所期望的钢板组织。退火温度T2优选为900℃以上。
另一方面，在退火温度T2超过1050℃的情况下，再结晶晶粒过度生长，不能使平均晶体粒径X1为200μm以下。因此，退火温度T2为1050℃以下。退火温度T2优选为1025℃以下。
在退火工序中，加热到上述退火温度T2后进行冷却。从防止冷却不均的观点出发，该冷却优选以50℃/s以下的冷却速度进行。
实施例
以下列举实施例对本发明进行具体说明。但是，本发明不限定于此。
＜冷轧退火板(无方向性电磁钢板)的制造＞
将具有表1所示的成分组成的钢水通过通常公知的方法进行熔炼，进行连续铸造而制成厚度230mm的板坯(钢坯材)。
通过对得到的板坯实施热轧，得到板厚2.0mm的热轧板。对得到的热轧板通过公知的方法实施热轧板退火和酸洗，接着实施冷轧至表2所示的板厚，得到冷轧板。
对得到的冷轧板在表2所示的条件下实施退火，接着通过公知的方法实施涂布，得到冷轧退火板(无方向性电磁钢板)。
＜评价＞
(微观组织的观察)
从得到的冷轧退火板采取组织观察用的试验片。接着，以轧制面(ND面)上相当于板厚的1/4的位置成为观察面的方式，将采取的试验片利用化学研磨进行减厚并镜面化。对经镜面化的观察面实施电子背散射衍射(EBSD)测定，得到局部取向数据。此时，步长：10μm、测定区域：100mm2以上。适当调整测定区域的宽度以使得在后续的分析中晶粒的数量成为5000个以上。应予说明，测定可以在一次扫描中对整个区域中进行，也可以利用Combo Scan功能组合多次扫描结果。使用分析软件：OIM Analysis 8，对得到的局部取向数据进行分析。
在数据分析之前，利用分析软件的Partition Properties在Formula：GCI[&；5.000,2,0.000,0,0,8.0,1,1,1.0,0；]＞0.1的条件下进行晶粒平均数据点的筛选，排除不适合分析的数据点。此时，有效的数据点为98％以上。
对于如上调整的数据，作为晶界的定义，将Grain Tolerance Angle设为5°，将Minimum Grain Size设为2，将Minimum Anti Grain Size设为2，Multiple RowsRequirement和Anti-Grain Multiple Rows Requirement均设为OFF，进行以下的分析。
对于实施了预处理的数据，使用Export Grain File功能输出晶粒的信息。将Grain File Type 2的Grain Size(Diameter in microns)用作晶体粒径(Xi)。对于得到的所有晶粒的信息，分别计算平均晶体粒径X1、标准偏差S1和偏斜度γ1。计算中使用下述各式。
上述式中，n为晶粒的数量，Xi为各晶体粒径数据(i：1、2、···、n)。
(温热下的冲裁疲劳强度的评价)
通过冲裁从得到的冷轧退火板采取以轧制方向为长度方向的拉伸疲劳试验片(依据JIS Z2275：1978的1号试验片，与b：15mm、R：100mm相同的形状)，供于温热下的疲劳试验。上述疲劳试验在试验温度：100℃、拉伸－拉伸(脉冲)、应力比(＝最小应力/最大应力)：0.1和频率：20Hz的条件下进行，测定在反复数107次不引起疲劳断裂的最大应力作为温热冲裁疲劳限。在温热冲裁疲劳限为300MPa以上的情况下，评价为温热下的冲裁疲劳强度优异。
(磁特性的评价)
从得到的冷轧退火板采取以长度方向为轧制方向和轧制直角方向的宽度30mm、长度280mm的磁测定用试验片，依据JIS C2550-1：2011，通过爱泼斯坦法测定冷轧退火板的铁损W10/400。在W10/400≤13.0(W/kg)的情况下，评价为铁损特性好。
将上述结果示于表3。
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[表2]
表2
注)下划线部分表示发明范围外
表2(续)
注)下划线部分表示发明范围外
[表3]
表3
注)下划线部分表示发明范围外
表3(续)
注)下划线部分表示发明范围外
由3的结果可知，根据本发明的无方向性电磁钢板均兼具优异的温热下的冲裁疲劳强度和优异的铁损特性。应予说明，将层叠根据本发明的冷轧退火板而成的转子铁芯与层叠该热处理板而成的定子铁芯组合而得到的马达铁芯具有优异的温热疲劳特性。
进而，出于恢复冲裁时的应变所导致的铁损降低的目的而对钢板实施去应力退火，结果对本发明的效果没有任何影响，兼具优异的温热下的冲裁疲劳强度和优异的铁损特性。

Claims (7)

1.一种无方向性电磁钢板，其特征在于，具有如下成分组成：以质量％计包含C：0.01％以下、Si：2.0％～5.0％、Mn：0.05％～5.00％、P：0.1％以下、S：0.01％以下、Al：3.0％以下和N：0.0050％以下，Si+Al为4.5％以上，剩余部分为Fe和不可避免的杂质；
对于钢板中的晶粒，平均晶体粒径X1为60μm～200μm，晶体粒径分布的标准偏差S1满足下式(1)，并且晶体粒径分布的偏斜度γ1为1.50以下，
S1/X1＜0.75…(1)。
2.根据权利要求1所述的无方向性电磁钢板，其中，所述成分组成以质量％计进一步包含Co：0.0005％～0.0050％。
3.根据权利要求1或2所述的无方向性电磁钢板，其中，所述成分组成以质量％计进一步包含Cr：0.05％～5.00％。
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，所述成分组成以质量％计进一步包含Ca：0.001％～0.100％、Mg：0.001％～0.100％和REM：0.001％～0.100％中的任1种或2种以上。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的无方向性电磁钢板，其中，所述成分组成以质量％计进一步包含Sn：0.001％～0.200％和Sb：0.001％～0.200％中的任1种或2种。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的无方向性电磁钢板，其中，所述成分组成以质量％计进一步包含Cu：0％～0.5％、Ni：0％～0.5％、Ti：0％～0.005％、Nb：0％～0.005％、V：0％～0.010％、Ta：0％～0.002％、B：0％～0.002％、Ga：0％～0.005％、Pb：0％～0.002％、Zn：0％～0.005％、Mo：0％～0.05％、W：0％～0.05％、Ge：0％～0.05％和As：0％～0.05％中的任1种或2种以上。
7.一种无方向性电磁钢板的制造方法，是制造权利要求1～6中任一项所述的无方向性电磁钢板的方法，具备如下工序：
热轧工序，对具有权利要求1～6中任一项所述的成分组成的钢坯材实施热轧而得到热轧板；
酸洗工序，对所述热轧板实施酸洗；
冷轧工序，对实施了所述酸洗的所述热轧板在最终道次入口侧温度T1为50℃以上、最终道次的压下率r为15％以上以及最终道次的应变速度εm为100s－1～1000s－1的条件下实施冷轧而得到冷轧板；以及
退火工序，将所述冷轧板在从500℃到700℃的平均升温速度V1为10℃/s以上的条件下加热到875℃～1050℃的退火温度T2后，进行冷却，得到作为无方向性电磁钢板的冷轧退火板。
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