TWI551689B - Method for manufacturing non - directional electromagnetic steel sheet - Google Patents

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Description

無方向性電磁鋼片之製造方法
本發明係關於一種電磁鋼片之製造方法，特別係關於一種無方向性電磁鋼片之製造方法。
電磁鋼片中介在物的存在係會對磁氣性質有著不利的影響，因此透過減少介在物生成，可有效改善鋼片鐵損。
習知在改善鋼片鐵損方面大多以減少微小介在物生成為主，鮮少探討大型介在物對鋼片鐵損之影響，其原因應是大型介在物並不像微小介在物(100奈米以下)會明顯阻礙晶粒成長。
然而，事實上大型介在物亦會對鋼片鐵損造成不良影響。理由是大型介在物的數量過多時，會不利於磁域壁之移動，進而使磁化更加困難。此外，大型介在物本身亦為非磁性或弱磁性物質，此二種特性皆會造成鋼片鐵損增加。
因此，有必要提供一創新且具進步性之無方向性電磁鋼片之製造方法，以減少大型介在物之生成。
本發明提供一種無方向性電磁鋼片之製造方法，包括以下步驟：(a)提供一鋼液；(b)對該鋼液進行一脫碳步驟，該脫碳步驟之鋼液自由氧含量為0.013%至0.04%；(c)對脫碳後之鋼液進行一鋁脫氧步驟，以使鋼液自由氧含量降至0.002%至0.01%；(d)添加合金至鋁脫氧後之鋼液中，以調整鋼液成份；以及(e)利用成份調整後之鋼液製成 無方向性電磁鋼片。
本發明透過控制脫碳步驟(鋁脫氧前)之鋼液自由氧含量於0.013%至0.04%及藉由鋁脫氧步驟(合金添加前)將鋼液自由氧含量降至0.002%至0.01%，可使所製成之鋼片中的矽氧化物比例降低，進而可減少大型或長鏈型介在物之生成及降低鋼片鐵損。
為了能夠更清楚瞭解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，並且為了讓本發明所述目的、特徵和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，並配合附圖，詳細說明如下。
S11~S15‧‧‧步驟
圖1顯示本發明無方向性電磁鋼片之製造方法流程圖；圖2顯示發明例1電磁鋼片之清淨度光學顯微鏡觀察結果；圖3顯示比較例3電磁鋼片之清淨度光學顯微鏡觀察結果；圖4顯示發明例1電磁鋼片之介在物電子顯微鏡觀察結果；圖5顯示比較例3電磁鋼片之介在物電子顯微鏡觀察結果；圖6顯示發明例1電磁鋼片之介在物成份分析結果；圖7顯示比較例3電磁鋼片之介在物成份分析結果；及圖8顯示合金添加前鋼液自由氧含量對鐵損值的影響分析結果。
圖1顯示本發明無方向性電磁鋼片之製造方法流程圖。參閱圖1之步驟S11，提供一鋼液。在本實施例中，該鋼液成份包括碳、矽、鋁、錳、磷、鈦、硫、氮、鐵及不可避免之不純物。
參閱步驟S12，對該鋼液進行一脫碳步驟，該脫碳步驟之鋼液自由氧含量為0.013%至0.04%。在脫碳時，較高的自由氧含量有助於脫碳反應進行，因此，在該脫碳步驟中，會以吹氧方式促進脫碳反應。然而，當自由氧含量過高時，則必須在脫碳後使用更多的鋁來進行脫 氧，如此不僅會造成合金成本增加，亦會增加介在物殘留於鋼液中之機率。因此，較佳地，該脫碳步驟之鋼液自由氧含量的上限應設定在0.04%。此外，為了避免造成脫碳之困難，較佳地，該脫碳步驟之鋼液自由氧含量的下限應設定在0.013%，如此亦可減少介在物在鋼液中的殘留。
另外，為了將鋼液自由氧含量控制在0.013%至0.04%，在此步驟中，係可添加一增碳劑至鋼液中，以調整鋼液自由氧含量。
參閱步驟S13，對脫碳後之鋼液進行一鋁脫氧步驟，以使鋼液自由氧含量降至0.002%至0.01%。在該鋁脫氧步驟中，係添加鋁錠或鋁粒至鋼液中，以降低鋼液自由氧含量。
在本實施例中，由於鋼液中之矽所佔的含量相當高，且矽亦屬於脫氧劑的一種，又是在合金添加時才加入，因此介在物中矽氧化物會占有不小的比例。此外，由於矽合金加入後會造成鋼液黏度上升，此時生成的介在物將會難以上浮排出，進而可能形成大型與大量的介在物存在於鋼液內，而大型介在物會在軋延時破碎形成長鏈型介在物，導致清淨度明顯變差。
故針對上述之高矽含量鋼液，當添加合金調整成份前之鋼液自由氧含量過高時，除了會影響合金回收率外，亦會使鋼液中出現大型或長鏈型介在物，並導致鋼液清淨度明顯變差。因此，較佳地，添加合金調整成份前之鋼液自由氧含量上限應設定在0.01%。此外，雖然此階段之鋼液自由氧含量下限越低越好，但對於低鋁型電磁鋼片而言，在使用鋁進行脫氧的情況下，若要達到極低之鋼液自由氧含量，勢必會有提高鋼中溶解鋁含量之風險，而這些微量鋁會與氮形成大量且細微之氮化鋁(AlN)顆粒，該等氮化鋁顆粒會在退火製程中抑制晶 粒成長，進而造成鐵損增加。因此，在同時考量煉鋼操作可能存在的變異下，較佳地，添加合金調整成份前之鋼液自由氧含量下限應設定在0.002%。
參閱步驟S14，添加合金至鋁脫氧後之鋼液中，以調整鋼液成份。在此步驟中，所添加之合金至少包括矽鐵。此外，所添加之合金可另包括如下的其中一種：錳鐵及磷鐵。
參閱步驟S15，利用成份調整後之鋼液製成無方向性電磁鋼片。在本實施例中，該無方向性電磁鋼片的成份包括：小於0.01重量%之碳；0.1至5.0重量%之矽；小於0.01重量%之鋁；0.1至2.0重量%之錳；小於1.0重量%之磷；小於0.005重量%之鈦；小於0.01重量%之硫；小於0.005重量%之氮；以及其餘為實質的鐵與不可避免之不純物。
本發明透過控制脫碳步驟(鋁脫氧前)之鋼液自由氧含量於0.013%至0.04%及藉由鋁脫氧步驟(合金添加前)將鋼液自由氧含量降至0.002%至0.01%，可使所製成之鋼片中的矽氧化物比例降低，進而可減少大型或長鏈型介在物之生成及降低鋼片鐵損。
茲以下列實例予以詳細說明本發明，唯並不意謂本發明僅侷限於此等實例所揭示之內容。
參閱表1，在脫碳步驟(鋁脫氧前)之鋼液自由氧含量皆小於上限0.04%的情況下，發明例1-4為有進行鋁脫氧步驟降低鋼液自由氧含量(皆小於上限0.01%)，即發明例1-4為有對合金添加前鋼液自由氧含量進行管控，而比較例1-3則是沒有進行管控。如表1所示，發明例1-4所得到的鋼片清淨度皆相當好，其長鏈型介在物(OS)評級皆落在0~1之間(數字越大表示鏈越長，清淨度越差)，且皆獲得較低之鐵損 值(W15/50)，尤其是鋼液自由氧含量小於0.006%的發明例1-3。
相反地，比較例1-3則因合金添加前鋼液自由氧含量未進行管控，而得到較差的OS評級，且鐵損值(W15/50)也明顯較差，尤其是比較例3。
圖2顯示發明例1電磁鋼片之清淨度光學顯微鏡觀察結果。圖3顯示比較例3電磁鋼片之清淨度光學顯微鏡觀察結果。配合參閱圖2及圖3，可得知發明例1之清淨度明顯優於比較例3。
圖4顯示發明例1電磁鋼片之介在物電子顯微鏡觀察結果。圖5顯示比較例3電磁鋼片之介在物電子顯微鏡觀察結果。配合參閱圖4及圖5，可發現發明例1較大顆之介在物尺寸約為5微米，而比較例3則出現許多20~30微米之大型介在物。
圖6顯示發明例1電磁鋼片之介在物成份分析結果。圖7顯示比較例3電磁鋼片之介在物成份分析結果。配合參閱圖6及圖7，以能量散佈光譜儀(EDS)分析發明例1及比較例3之介在物成份，可發現發明例1之介在物的矽氧化物比例約落在35~55%之間，而比較例3之介在 物的矽氧化物比例則約略落在90%左右，顯示比較例3有不少的自由氧與矽進行反應而生成大量矽氧化物。
參閱圖8，其係顯示合金添加前鋼液自由氧含量對鐵損值的影響分析結果。如圖8所示，在一般正常煉鋼作業下，且不特別控制其他可能影響鐵損值之參數，其鐵損值會隨著合金添加前鋼液自由氧含量的下降而降低，尤其是當鋼液自由氧含量小於0.008%時，更容易製得鐵損值低於5.8W/kg之電磁鋼片。
上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，並非限制本發明，因此習於此技術之人士對上述實施例進行修改及變化仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。
S11~S15‧‧‧步驟

Claims (7)

  1. 一種無方向性電磁鋼片之製造方法，包括以下步驟：(a)提供一鋼液；(b)對該鋼液進行一脫碳步驟，該脫碳步驟之鋼液自由氧含量為0.013%至0.04%；(c)對脫碳後之鋼液進行一鋁脫氧步驟，以使鋼液自由氧含量降至0.002%至0.008%；(d)添加合金至鋁脫氧後之鋼液中，以調整鋼液成份；以及(e)利用成份調整後之鋼液製成無方向性電磁鋼片。
  2. 如請求項1之無方向性電磁鋼片之製造方法，其中步驟(b)之該脫碳步驟包括以吹氧方式促進脫碳反應。
  3. 如請求項1之無方向性電磁鋼片之製造方法，其中步驟(b)包括添加一增碳劑至鋼液中，以調整鋼液自由氧含量。
  4. 如請求項1之無方向性電磁鋼片之製造方法，其中步驟(c)之該鋁脫氧步驟包括添加鋁錠或鋁粒至鋼液中，以降低鋼液自由氧含量。
  5. 如請求項1之無方向性電磁鋼片之製造方法，其中步驟(d)所添加之合金至少包括矽鐵。
  6. 如請求項5之無方向性電磁鋼片之製造方法，其中步驟(d)所添加之合金另包括如下的其中一種：錳鐵及磷鐵。
  7. 如請求項1之無方向性電磁鋼片之製造方法，其中步驟(e)之無方向性電磁鋼片的成份包括：小於0.01重量% 之碳；0.1至5.0重量%之矽；小於0.01重量%之鋁；0.1至2.0重量%之錳；小於1.0重量%之磷；小於0.005重量%之鈦；小於0.01重量%之硫；小於0.005重量%之氮；以及其餘為實質的鐵與不可避免之不純物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101768653A (zh) * 2008-12-30 2010-07-07 宝山钢铁股份有限公司 一种无取向硅钢的rh精炼脱氧控制方法
CN102534095A (zh) * 2012-02-03 2012-07-04 南京钢铁股份有限公司 一种超纯净管线钢的冶炼工艺
CN102796948A (zh) * 2011-05-27 2012-11-28 宝山钢铁股份有限公司 极低Ti含量的无取向电工钢板及其冶炼方法

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