TWI834443B - 晶粒取向性電氣片材及用於細化其中之磁域的方法 - Google Patents

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Abstract

根據本發明的範例性具體實例，一種晶粒取向性電氣片材包括：在該電氣片材的表面上，沿著軋製方向形成複數個變形部分，其中在該變形部分間之區間係因應藉由下列方程式1所計算出的靈敏度指數Ks隨著該片材之整體長度而變化，及存在有至少二個具有在該變形部分間之區間不同的區域。 [方程式1] Ks=(0.7×Ds+0.3×B8)/10 (在方程式1中，Ks表示靈敏度指數，Ds表示晶粒的粒子尺寸(毫米)及B8表示在磁場強度800安培/公尺下測量的磁通量密度T。)

Description

晶粒取向性電氣片材及用於細化其中之磁域的方法
發明領域
本發明係關於一種晶粒取向性電氣片材及用於細化其中之磁域的方法。更特別的是，本發明係關於一種在變壓器操作區段中之磁通量密度上具有優良的鐵損之晶粒取向性電氣片材及用於細化其中之磁域的方法。
發明背景
晶粒取向性電氣片材係使用作為使用電磁感應之變壓器的鐵心材料，及該變壓器係使用在50/60赫茲交流電中且可藉由減少無載損失來最大化該變壓器的效率。
為了減少該變壓器的無載損失，較佳為使用在該變壓器的操作區段中之磁通量密度上具有優良的鐵損之電氣片材。
該晶粒取向性電氣片材包括大量Si且係一功能性片材，在其中的二次再結晶晶粒之紋理構造係透過熔融製程、鑄造製程、熱軋製程、熱軋片材退火製程、冷軋製程、初次再結晶退火製程、高溫退火製程及其類似製程，在相同Goss取向({110}＜001＞)中取向為軋製方向。
此晶粒取向性電氣片材的磁化特徵係藉由在磁域之移動及轉動期間發生磁化的容易度來微觀地決定，及特別是，藉由呈現在該產物片材的二次再結晶晶粒中之180°基本磁域形式來決定。
細化在晶粒取向性電氣片材中的磁域之技術係透過諸如雷射、電漿及蝕刻方法在該片材的表面上形成溝槽而形成一自由表面，及當藉由在該片材的表面上進一步形成一絕緣塗層以於軋製方向上對該自由表面施加張力時，會由於該溝槽之形成而產生一減少靜磁能量的靜磁效應。結果，當施加磁場來最小化該靜磁效應時，會藉由減少在二次晶粒中之180 o磁域寬度而改良鐵損特徵。
為此理由，該已接受磁域細化處理之晶粒取向性電氣片材具有改良的鐵損特徵且已廣泛使用作為用於變壓器之鐵心材料。
在此方式中，細化磁域的技術會在該片材的表面上形成溝槽以藉由該自由表面獲得該靜磁效應。但是，當該溝槽之深度相同時，該靜磁效應係藉由該Goss紋理構造的取向比率及該二次再結晶的尺寸來決定，及該Goss紋理構造之取向比率與該二次再結晶之尺寸係根據該電氣片材的製造製程條件而變化。
此外，在製造該電氣片材的製程中，形成該二次再結晶的最後高溫退火經常以捲繞狀態在成批爐中進行。因為這些捲繞物的尺寸大，該最後高溫退火狀態會依該捲繞物的場所，也就是說，內部、中間及表面而不同。因此，在進行該最後高溫退火後，不可避免地會依該最後捲繞產物的場所而於該二次再結晶晶粒的方向及尺寸上發生差異。
因此，因為根據該捲繞物的寬度/長度方向在該二次再結晶晶粒之尺寸及取向上的差異在鐵損值上顯示出變化，當在該二次再結晶後或前形成該溝槽時，根據在掃描線區間及溝槽角度上之變化，甚至於相同的溝槽深度條件下，需要在該片材之橫軸方向上於不同掃描線區間及角度下形成該溝槽。
發明概要 工藝問題
本發明已使勁地製得而提供一種晶粒取向性電氣片材及用於細化其中之磁域的方法。特別是，本發明已使勁地製得而提供一種晶粒取向性電氣片材及用於細化其中之磁域的方法，其具有根據該二次再結晶的尺寸及該二次再結晶晶粒之取向特徵，藉由調整雷射照射條件來進行磁域細化以增加鐵損改良比例的優點。 工藝解決方案
本發明的範例性具體實例提供一種晶粒取向性電氣片材，其包括：在該電氣片材之表面上，沿著軋製方向形成複數個變形部分，其中在該變形部分間之區間可因應藉由下列方程式1所計算出的靈敏度指數Ks來隨著該片材之整體長度而變化，及可有至少二個具有在該變形部分間之區間不同的區域。 [方程式1] Ks=(0.7×Ds+0.3×B8)/10 (在方程式1中，Ks表示靈敏度指數，Ds表示晶粒的粒子尺寸(毫米)及B8表示在磁場強度800安培/公尺下測量之磁通量密度T。)
該靈敏度指數Ks及在該變形部分間之區間(D G，毫米)可滿足下列方程式2。 [方程式2] (0.20×Ks)+1.0≤D G≤(0.36×Ks)+4.3
藉由在該片材的橫軸方向上劃分出區段，可根據每個區段的靈敏度指數Ks形成每個區段不同之在變形部分間的區間。
藉由在該片材的軋製方向上劃分出區段，可根據每個區段的靈敏度指數Ks形成每個區段不同之在變形部分間的區間。
本發明的另一個具體實例提供一種晶粒取向性電氣片材，其包括：在該電氣片材的表面上，沿著軋製方向形成複數個變形部分，其中該變形部分與軋製垂直方向的角度可因應藉由下列方程式1所計算出的靈敏度指數Ks來隨著該片材之整體長度而變化，及可有至少二個具有不同的該變形部分與該軋製垂直方向之角度的區域。 [方程式1] Ks=(0.7×Ds+0.3×B8)/10 (在方程式1中，Ks表示靈敏度指數，Ds表示晶粒的粒子尺寸(毫米)，及B8表示在磁場強度800安培/公尺下測量的磁通量密度T。)
該靈敏度指數Ks及該變形部分與該軋製的垂直方向之角度(A G，°)可滿足下列方程式3。 [方程式3] (-0.45×Ks)+0.8≤|A G|≤(-0.25×Ks)+6.5
藉由在該片材的橫軸方向上劃分出區段，可根據每個區段的靈敏度指數Ks形成每個區段不同之該變形部分與該軋製垂直方向的角度。
藉由在該片材的軋製方向上劃分出區段，可根據每個區段的靈敏度指數Ks形成每個區段不同之該變形部分與該軋製垂直方向的角度。
該變形部分可包括一暫時磁域變形部分、一永久磁域變形部分或其組合。
該變形部分可包括該永久磁域變形部分，及該永久磁域變形部分之深度可係10至30微米。
本發明的更另一個具體實例提供一種用於細化在晶粒取向性電氣片材中的磁域之方法，其包括：測量該片材的晶粒粒子尺寸及磁通量密度；以所測量之晶粒粒子尺寸及磁通量密度值為基準來計算下列方程式1之靈敏度指數Ks；及因應該靈敏度指數Ks，藉由決定在該變形部分間之區間來形成一變形部分，其中可形成該變形部分以便有至少二個在該變形部分間之區間係不同的區域。可形成該變形部分以便有至少二個在該變形部分間之區間係不同的區域。 [方程式1] Ks=(0.7×Ds+0.3×B8)/10 (在方程式1中，Ks表示靈敏度指數，Ds表示晶粒的粒子尺寸(毫米)，及B8表示在磁場強度800安培/公尺下測量的磁通量密度T。)
該靈敏度指數Ks及在該變形部分間之區間(D G，毫米)可滿足下列方程式2。 [方程式2] (0.20×Ks)+1.0≤D G≤(0.36×Ks)+4.3
本發明的更另一個具體實例提供一種用於細化在晶粒取向性電氣片材中的磁域之方法，其包括：測量該片材的晶粒粒子尺寸及磁通量密度；以所測量之晶粒粒子尺寸及磁通量密度值為基準來計算下列方程式1之靈敏度指數Ks；及因應該靈敏度指數Ks，藉由決定該變形部分與該軋製垂直方向的角度來形成一變形部分，其中可形成該變形部分以便有至少二個該變形部分與該軋製垂直方向的角度係不同之區域。 [方程式1] Ks=(0.7×Ds+0.3×B8)/10 (在方程式1中，Ks表示靈敏度指數，Ds表示晶粒的粒子尺寸(毫米)，及B8表示在磁場強度800安培/公尺下測量的磁通量密度T。)
該靈敏度指數Ks及該變形部分與該軋製的垂直方向之角度(A G，°)可滿足下列方程式3。 [方程式3] (-0.45×Ks)+0.8≤|A G|≤(-0.25×Ks)+6.5
該片材之晶粒粒子尺寸可藉由下列進行測量：對該片材的表面施加磁力以磁化該片材，偵測由晶界所形成的雜散場，及計算所偵測的雜散場以測量該晶粒的粒子尺寸。
該片材的磁通量密度可經由連續式磁通量密度計量器，藉由改變在該片材之橫軸及縱軸方向上之磁通量密度來測量。
該變形部分之形成可包括藉由對該片材照射雷射、電子束及電漿之至少一種來移除用以防止表面蝕刻的塗佈溶液；使用酸或碰撞粒子蝕刻。
該變形部分之形成可包括使用雷射照射該片材以形成一永久磁域變形部分或一暫時磁域變形部分。
根據本發明的範例性具體實例，該晶粒取向性電氣片材係一種電氣片材，其包括2.0至6.5重量%的Si及剩餘部分為Fe，包括其它無法避免的雜質；且具有一在其表面上形成的鎂橄欖石層，其係藉由最後高溫退火及在其中形成二次再結晶；其中該片材可具有鐵損靈敏度指數Ks值係0.9至3.2，其係以該二次再結晶的尺寸及該磁通量密度值為基準根據下列方程式1決定；及可藉由在與軋製方向相交之方向上照射雷射，在該片材的表面上形成一具有深度10至35微米之溝槽。 0.9≤(0.7Ds+0.3B)/10≤3.2--------------1 (其中Ds：二次再結晶的尺寸，B：完成二次再結晶的片材之磁通量密度)
相交該軋製方向所形成的溝槽可係點線式連續或不連續溝槽。此外，相交該軋製方向所形成的溝槽可係連續或不連續形成的線性溝槽，及可藉由在該片材的橫軸方向上劃分出至少二或更多條而形成該線性溝槽。
該點線式或線性溝槽可具有2.0至4.5毫米的照射區間及0至5°的照射角度。
該點線式或線性溝槽可藉由使用奈秒、皮秒或飛秒雷射之任何一種作為脈衝雷射，及最高50公尺/秒或較少之掃描速度而形成。
該片材可進一步包括以重量%計0.10%或較少的C(排除0%)、0.005至1.0%的Mn、0.05%或較少的Nb+V+Ti(排除0%)、0.8%或較少的Cr+Sn(排除0%)、3.0%或較少的Al(排除0%)、0.09%或較少的P+S(排除0%)及總量0.5%或較少(排除0%)的稀土元素及其它雜質，同時滿足方程式Sn%+Sb%-0.7Cr%≤0.07。
根據本發明的範例性具體實例，該用於細化在晶粒取向性電氣片材中的磁域之方法包括製備一冷軋片材的步驟：加熱由2.0至6.5重量%的Si、其它無法避免的雜質及剩餘部分為Fe製得之扁胚，然後在該扁胚上進行熱軋及冷軋；去除碳素及/或氮化步驟(或初次再結晶步驟)：藉由將大氣氣體的露點溫度控制至40至70 ℃，及在溫度700至900 ℃下的Fe 2SiO 4/SiO 2比率係0.5至3.0，於該經冷軋的片材表面上形成一氧化物層；將一包括MgO的退火隔層施加至該片材的表面之步驟；最後高溫退火步驟(或二次再結晶退火步驟)，以在該片材的表面上形成一鎂橄欖石層及在該片材的內部上形成該二次再結晶；計算由下列方程式1所定義的靈敏度指數Ks值之步驟：藉由相關於該上面已形成該二次再結晶的片材來測量該二次再結晶的尺寸及磁通量密度；藉由決定與該靈敏度指數Ks相應在變形部分間之區間來形成一變形部分的步驟；及以單一或複合式膠體氧化矽及金屬磷酸鹽之絕緣塗佈溶液來絕緣體塗佈該上面已形成溝槽的片材之步驟。 [方程式1] Ks=(0.7×Ds+0.3×B8)/10 (在方程式1中，Ks表示靈敏度指數，Ds表示晶粒的粒子尺寸(毫米)，及B8表示在磁場強度800安培/公尺下測量的磁通量密度T。)
該溝槽可在形成該變形部分的步驟中形成，及所形成的溝槽可具有點線式連續或不連續形式。
在形成該變形部分的步驟中所形成之溝槽可係連續或不連續地形成的線性溝槽，及可藉由在該片材的橫軸方向上劃分出至少二或更多條來形成該線性溝槽。
該在形成該變形部分的步驟中所形成之點線式或線性溝槽可具有2.0至4.5毫米的照射區間及0至5°的照射角度。
在形成該變形部分的步驟中，可照射雷射，及該雷射可係一具有30瓦或更大的輸出之脈衝雷射，及可使用奈秒、皮秒及飛秒雷射之任何一種。
此雷射的掃描速度可係最高50公尺/秒或較小。
可進一步在形成該變形部分的步驟與進行該絕緣體塗佈的步驟間提供平整化退火步驟、第一絕緣體塗佈步驟、或僅有該形式係經修正的二次再結晶完成步驟之至少一個中間步驟。
根據本發明的具體實例，在該用於細化在晶粒取向性電氣片材中的磁域之方法中所使用的片材可進一步包括以重量%計0.10%或較少的C(排除0%)、0.005至1.0%的Mn、0.05%或較少的Nb+V+Ti(排除0%)、0.8%或較少的Cr+Sn(排除0%)、3.0%或較少的Al(排除0%)、0.09%或較少的P+S(排除0%)及總量0.5%或較少(排除0%)的稀土元素及其它雜質，同時滿足方程式Sn%+Sb%-0.7Cr%≤0.07。 優良的效應
根據本發明的具體實例，可藉由調整雷射掃描條件以便在經最後高溫退火的片材表面上形成線性溝槽，及藉由以該二次再結晶的紋理構造之尺寸及積合度與磁通量密度值為基準來導出鐵損靈敏度指數，以將該片材之雷射照射區間與照射角度控制在鐵損靈敏度之最理想的範圍內來保證高鐵損改良效應。
此外，根據該用於細化本發明之晶粒取向性電氣片材的方法，可根據在最後高溫退火後，於該片材的縱軸及橫軸方向上之二次再結晶晶粒的尺寸及磁通量密度值來控制照射區間及角度而製造出具有優良的鐵損改良特徵之晶粒取向性電氣片材。
發明模式
用語「第一」、「第二」、「第三」及其類似用語係使用來描述但不限於多個部分、構件、區域、層及/或區段。這些用語僅使用來區別一部分、構件、範圍、層或區段與其它部分、構件、範圍、層或區段。此外，下列所描述的第一部分、構件、區域、層或區段可指為第二部分、構件、範圍、層或區段而沒有離開本揭示之範圍。
於本文中所使用的術語僅提及特定實施例而非限制本發明。於本文中所使用的單一形式包括複數形式，只要該措辭未明確地指示出有相反的意義。在本專利說明書中所使用的用語「包括」具體指示出特定的性質、範圍、整數、步驟、操作、元素及/或構件，且不排除其它性質、範圍、整數、步驟、操作、元素及/或構件之存在或加入。
當一部分係指為「在」其它部分「之上」或「上」時，其可直接在其它部分之上或上，或可在其之間包括其它部分。比較上，當一部分係指為「直接在」另一部分「之上」時，於其之間並無包含其它部分。
除非其它方面有所定義，否則於本文中所使用的包括工藝用語及科學用語之全部用語皆具有與一般由熟習本發明所涉及的該項技術者所了解之意義相同的意義。除非其它方面有所定義，否則於本文中所使用的包括工藝用語及科學用語之全部用語皆具有與一般由熟習本發明所涉及的該項技術者所了解之意義相同的意義。
於此之後，將詳細地描述本發明的範例性具體實例以便普通熟習本發明所涉及的技藝之人士可容易地執行本發明。如熟習該項技術者將認知到，所描述的具體實例可經多種不同方式修改而全部沒有離開本發明之精神或範圍。
本發明的範例性具體實例係藉由因應該片材的晶粒粒子尺寸及磁通量密度所計算出之靈敏度指數Ks來調整在變形部分間之區間及/或該變形部分與該軋製垂直方向的角度來改良磁力。
在該晶粒取向性電氣片材的情況中，該製造方法非常複雜，及有多個控制該晶粒的粒子尺寸及磁通量密度之因素。理想上，較佳為在該晶粒取向性電氣片材之整體長度上形成相同晶粒尺寸的晶粒及相等地控制該磁通量密度；但是實際上，在該片材之橫軸方向(TD方向)及軋製方向(RD方向)中，於該晶粒的粒子尺寸及磁通量密度上有相當大地偏差。
習知上，雖然事實是在晶粒的粒子尺寸上實際上存在偏差，但機械性施用具有相同區間的變形部分。但是，根據本發明的範例性具體實例，藉由因應自該晶粒的粒子尺寸及磁通量密度所計算出的靈敏度指數Ks，多樣地改變在該變形部分間之區間及/或該變形部分與該軋製垂直方向的角度，即使在該晶粒的粒子尺寸及磁通量密度上有偏差，該電氣片材之磁力係經全面改良。
圖1至3闡明根據本發明的具體實例之已接受磁域細化處理的晶粒取向性電氣片材100之示意圖。
在本發明的範例性具體實例中，於該電氣片材100的表面上，沿著軋製方向形成複數個變形部分，其中在該變形部分間之區間可因應藉由下列方程式1所計算出的靈敏度指數Ks隨著該片材之整體長度而變化，及有至少二個具有在該變形部分間之區間D G不同的區域。 [方程式1] Ks=(0.7×Ds+0.3×B8)/10 (在方程式1中，Ks表示靈敏度指數，Ds表示晶粒的粒子尺寸(毫米)，及B8表示在磁場強度800安培/公尺下測量的磁通量密度T。)
如在圖1及2中闡明，於本發明的範例性具體實例中，假設磁通量密度相同，如在圖1中般，當該晶粒的粒子尺寸係相對小時，在該變形部分間形成之區間D G係相對地寬。此外，當該在相同片材內之晶粒的粒子尺寸係相對大時，如於圖2中闡明，在該變形部分間形成之區間D G係相對地窄。
當該晶粒的粒子尺寸改變時，在稱為磁域的內部結構中發生差異，因為在該晶粒內之磁穩定性狀態改變。換句話說，在相同Goss取向中，當該晶粒的粒子尺寸大時，所座落之具有類似磁域的簇大；及當該晶粒的粒子尺寸小時，所座落之具有類似磁域的簇小。
另一方面，當該晶粒的粒子尺寸係相對小時，以在該變形部分間具有相對大的區間D G來進行磁域細化並無問題；但是當該晶粒的粒子尺寸係相對大時，需要讓該區間D G變小。儘管該晶粒的粒子尺寸小，當以在該變形部分間小的區間D G來進行該磁域細化時，會繞著邊界產生許多不利於磁化的磁域，此可造成鐵損惡化。因此，可藉由將該在變形部分間之區間改變成與每個晶粒的粒子尺寸相應來進一步改良該鐵損。
此外，如在圖1及3中闡明，於本發明的範例性具體實例中，假設該晶粒的粒子尺寸相同，如在圖1中，當該磁密度係相對小時，於該變形部分間形成之區間D G係相對地大。此外，當該在相同片材內的磁密度係相對大時，如於圖3中闡明，於該變形部分間形成之區間D G係相對地小。在圖3中，該磁通量密度係以暗色指示出而意謂著其係相對地高。
當該變形部分20存在時，該磁通量密度不可避免地會惡化。此外，當有許多變形部分時，也就是說，當在該變形部分間之區間D G係小時，於此該磁通量密度會成比例地惡化。
在本發明的範例性具體實例中，藉由根據該磁通量密度來調整在該變形部分間之區間，於該磁通量密度係相對低的區域中，由該變形部分所惡化的磁通量密度之量會減少；及在該磁通量密度係相對高的區域中，由該變形部分所惡化的磁通量密度之量會相對地增加，因此進一步改良隨著該片材之整體長度的磁通量密度。
在本發明的範例性具體實例中，該晶粒的粒子尺寸係以該軋表面(ND表面)為主的粒子尺寸。此外，該晶粒的粒子尺寸意謂著具有與該晶粒相同面積之虛擬圓形的粒子直徑。
理想上，可對每個晶粒或最小面積製得完全不同之變形部分的區間D G，但是難以在快速移動的片材設備內執行此。
在本發明的範例性具體實例中，於該片材之橫軸方向(TD方向)上進行該區段劃分，及可根據在每個區段中所包括之晶粒10的粒子尺寸及磁密度形成每個區段在變形部分20間之區間D G不同。特別是，獲得包括在每個區段中之晶粒10的平均粒子尺寸及磁通量密度，及可根據該靈敏度指數Ks來形成該在變形部分間之區間D G。特別是，可對該片材的整體寬度劃分成2至9個區段。
圖4係藉由在該片材的軋製垂直方向(TD方向)上劃分出於該變形部分間形成不同區間之區段的示意圖。
在本發明的範例性具體實例中，於該片材的軋製方向(RD方向)上劃分出區段，及可根據包括在每個區段中之晶粒10的粒子尺寸及磁密度來形成每個區段在變形部分20間之區間D G不同。特別是，獲得包括在每個區段中之晶粒10的平均粒子尺寸及磁通量密度，及可根據靈敏度指數Ks來形成在該變形部分間之區間D G。特別是，可在該片材的軋製方向(RD方向)上劃分出1至50公分長的區間之區段。
圖5係藉由在該片材的軋製方向(RD方向)上劃分出形成於該變形部分間的區間不同之區段的示意圖。在圖4及5中，為了解釋，每個區段之晶粒的粒子尺寸係以快速改變表示出，但是在實際的片材中，該晶粒的粒子尺寸及磁通量密度可在該區段邊界前及後呈梯度變化。亦可藉由在該片材的軋製垂直方向(TD方向)與軋製方向(RD方向)上劃分出在該變形部分間之區間不同的區段，也就是說，呈網柵形式。
如上所述，在本發明的範例性具體實例中，因應反映出該晶粒的粒子尺寸及磁通量密度二者之靈敏度指數Ks來改變在該變形部分間之區間D G。當在該變形部分間之區間D G係單獨藉由晶粒的粒子尺寸或磁通量密度來決定時，該磁通量密度隨著該片材之整體長度的偏差或在鐵損上的偏差變劇烈，如此隨著該片材之整體長度的磁力可惡化。更特別是，當在該片材的整體長度之每個區域中的靈敏度指數Ks大時，於該變形部分間之區間D G係相對地窄；及當該靈敏度指數Ks小時，在該變形部分間之區間D G可相對寬地變化。
更特別是，該靈敏度指數Ks及在該變形部分間之區間(D G，毫米)可滿足下列方程式2。 [方程式2] (0.25×Ks)+1.2≤D G≤(0.35×Ks)+4.2
當未滿足方程式2時，該鐵損及磁通量密度特徵明顯惡化。如在相關技藝中，當不管晶粒的粒子尺寸及磁通量密度而均勻地提供在該變形部分間之區間D G時，可依在該晶粒的粒子尺寸及磁通量密度上的偏差而無法滿足上述方程式2，及該鐵損及磁通量密度特徵可惡化。
更特別是，該靈敏度指數Ks及在該變形部分間之區間(D G，毫米)可滿足下列方程式2-1。 [方程式2-1] (0.23×Ks)+1.4≤D G≤(0.3×Ks)+3.5
更特別是，該靈敏度指數Ks及在該變形部分間之區間(D G，毫米)可滿足下列方程式2-2。 [方程式2-2] (0.25×Ks)+1.2≤D G≤(0.35×Ks)+4.2
更特別是，該靈敏度指數Ks及在該變形部分間之區間(D G，毫米)可滿足下列方程式2-3。 [方程式2-3] (0.3×Ks)+1.9≤D G≤(0.3×Ks)+2.3
該變形部分可包括一暫時磁域變形部分、一永久磁域變形部分或其組合。該暫時磁域變形部分係一該磁域係藉由對該片材的表面施加熱衝擊來細化之變形部分。該暫時磁域變形部分可無法與其它片材的表面視覺地區別。該暫時磁域變形部分係一當浸入濃度5%鹽酸中10分鐘時以溝槽形式進行蝕刻的部分，及此可與其它未經蝕刻之片材的表面部分區別。該永久磁域變形部分係一該磁域係藉由在該片材的表面上形成溝槽而細化之變形部分。該永久磁域變形部分的深度可係10至30微米。
如在圖1至3中闡明，該變形部分可在該電氣片材的一或二者邊上於與該軋製方向相交的方向(RD方向)上形成。如在圖1至3中闡明，同樣地該變形部分可以線性形式形成。任擇地，雖然未闡明，該變形部分可以點形式形成且呈與該軋製方向相交的方向(RD方向)安排。
該線性變形部分20或點線式變形部分係沿著該軋製方向呈複數個形成，該線性變形部分20或點線式變形部分可連續或不連續地形成，及可藉由在該片材的軋製垂直方向(TD方向)上劃分成至少二個而形成該線性變形部分20或點線式變形部分。於此之後，將主要地描述該線性變形部分20。
如於圖1至3中闡明，在該線性變形部分20係於與該軋製方向相交的方向(RD方向)上形成之電氣片材中，藉由晚後描述的最後高溫退火製程於該片材的表面上形成一鎂橄欖石層，及在該片材之上面形成有該鎂橄欖石層的表面上及在該線性變形部分20上連續地形成一絕緣塗層40。
該電氣片材100具有在該片材內部形成之二次再結晶，及在該電氣片材100上形成之該二次再結晶的粒子尺寸及磁通量密度較佳為具有鐵損靈敏度指數(Ks)值0.9至3.2，其係根據下列方程式1決定。 0.9≤(0.7Ds+0.3B)/10≤3.2--------------1 (其中Ds：二次再結晶的粒子尺寸，B：完成二次再結晶之片材的磁通量密度)
鐵損靈敏度指數係一藉由計算該電氣片材的二次再結晶晶粒尺寸(單位：毫米)及磁通量密度(在磁場強度800安培/公尺下測量之磁通量密度T)值並移除單位所獲得的指數。
在本發明的範例性具體實例中，引進鐵損靈敏度指數Ks的理由係如下。
在該電氣片材的表面上形成一變形部分之細化磁域的技術係在該片材的表面上形成線性溝槽，以藉由該自由表面獲得該靜磁效應。但是，當該溝槽深度係相同時，該靜磁效應係藉由該Goss紋理結構之取向與該二次再結晶晶粒的尺寸決定，及該Goss紋理結構的取向及該二次再結晶晶粒的尺寸依該電氣片材之製造製程條件而改變。
也就是說，該晶粒取向性電氣片材係接受熱軋、熱軋片材退火、冷軋、除碳(或初次再結晶退火)及最後高溫退火(或二次再結晶退火)，以形成該二次再結晶。以此方式形成的二次再結晶受其它前述製程條件大大地影響，但是係由在該最後高溫退火方法的溫度提高製程中用於一次晶粒之生長的驅動力量及由晶界析出物及晶粒內析出物及偏析的元素之抑制力量所決定。再者，因為該最後高溫退火方法係一種該電氣片材係呈捲繞物捲繞且在成批爐中處理一段長時間的方法，於該最後高溫退火製程期間，於該二次再結晶開始如同該析出物分解開始的溫度會依在該成批爐內部的溫度曲線、該析出物的尺寸及分佈、及該捲繞物的內部、中間及外部之場所等等而具有不同溫度史，如此該二次再結晶晶粒的尺寸會在該捲繞物之寬度/縱軸方向上不可避免地不同。
因此，為了藉由在該電氣片材上形成該變形部分20來最大化靜磁效應，需要檢查該Goss紋理結構的取向及該二次再結晶晶粒的粒子尺寸，及此外，控制該磁域細化條件。
在本發明中，該Goss紋理結構之取向係透過該Goss紋理結構的積合度藉由測量該電氣片材之磁通量密度來間接檢查，及該二次再結晶晶粒的尺寸係一Hall感測器(Hall-Sensor)方法，其測量在晶界處的雜散場。
其次，將解釋將鐵損靈敏度指數Ks值限制至0.9至3.2之理由。
當根據本發明的具體實例之鐵損靈敏度指數值高時，當該變形部分的區間D G係相對寬時，可獲得最大鐵損改良比例。但是，當該鐵損靈敏度指數值太低時，該二次晶粒太小，及如在下列描述，可無法在該變形部分間之區間D G係2.0至4.5毫米處獲得該鐵損改良效應；及當該鐵損靈敏度指數值太大時，該二次晶粒的尺寸太大，及甚至在該變形部分間之區間D G係好的條件下，該鐵損改良效應亦不明顯。更特別是，該鐵損靈敏度指數Ks之值可係1.2至2.0。
圖6至8闡明根據本發明的另一個具體實例之已接受磁域細化處理的晶粒取向性電氣片材100之示意圖。
本發明的另一個具體實例提供一種晶粒取向性電氣片材，其包括：在該電氣片材的表面上，沿著軋製方向形成複數個變形部分，其中該變形部分與該軋製垂直方向的角度可因應藉由下列方程式1所計算出的靈敏度指數Ks隨著該片材之整體長度而變化，及可有至少二個具有不同的該變形部分與該軋製垂直方向之角度的區域。 [方程式1] Ks=(0.7×Ds+0.3×B8)/10(在方程式1中，Ks表示靈敏度指數，Ds表示晶粒的粒子尺寸(毫米)，及B8表示在磁場強度800安培/公尺下測量的磁通量密度T。)
該變形部分與該軋製垂直方向之角度θ在該片材的軋表面(ND表面)上係線性變形部分的情況中，意謂著於該變形部分之縱軸方向與該片材的軋製垂直方向(TD方向)間之角度；及在點線式變形部分的情況中，意謂著在該變形部分之安排方向與該片材的軋製垂直方向(TD方向)間之角度θ。在本發明的一個範例性具體實例中，負/正角度顯示出沒有區別。
如在圖6及7中闡明，在本發明的範例性具體實例中，假設磁通量密度相同，如在圖6中，當該晶粒的粒子尺寸係相對小時，該變形部分與該軋製垂直方向所形成之角度θ係相對地小。此外，當該在相同片材內晶粒的粒子尺寸係相對地大時，如在圖7中闡明，該變形部分與該軋製垂直方向的角度θ係相對地大。
當該晶粒的粒子尺寸係不同時，該稱為磁域的內部結構係不同，因為在該晶粒內部的磁性質係不同。換句話說，當該晶粒的粒子尺寸大時，所座落之具有類似磁域的簇大；及當該晶粒的粒子尺寸小，所座落之具有類似磁域的簇小。
另一方面，當該晶粒的粒子尺寸係相對小時，即使以該變形部分與該軋製垂直方向之相對小的角度θ來進行該磁域細化也無問題；但是當該晶粒的粒子尺寸係相對大時，該變形部分與該軋製垂直方向的角度θ必需增加。儘管該晶粒的小粒子尺寸，當該磁域係經細化以便該該變形部分與該軋製的垂直方向之角度θ大時，由於去磁化效應減少，可發生該磁性材料的鐵損改良比例減少的問題。因此，可藉由將該變形部分與該軋製垂直方向之角度θ改變成與每個晶粒的粒子尺寸相應來進一步改良該鐵損。
此外，如在圖6及8中闡明，在本發明的範例性具體實例中，假設晶粒的粒子尺寸相同，如在圖6中，當磁通量密度係相對小時，該變形部分與該軋製垂直方向所形成之角度θ係相對地小。此外，當該在相同片材內的磁密度係相對地大時，如在圖8中闡明，該變形部分與該軋製垂直方向之角度θ係相對地大。在圖8中，該磁通量密度係以暗色指示出以意謂著其係相對地高。
當該變形部分20存在時，該磁通量密度會不可避免地惡化。此外，當該變形部分與該軋製的垂直方向之角度θ大時，與該磁通量密度比較，該鐵損改良效應係快速地減少。
在本發明的範例性具體實例中，藉由根據磁通量密度來調整在該變形部分與該軋製垂直方向間之角度θ，在該磁通量密度係相對低的區域中，由該變形部分所惡化的磁通量密度之量係減少；及在該磁通量密度係相對高的區域中，由該變形部分所惡化的磁通量密度之量係相對地增加，因此進一步改良隨著該片材之整體長度的磁通量密度。
最理想的是，對每個晶粒或最小區域製得該變形部分與該軋製垂直方向的角度θ全部皆不同，但是實際上難以在快速移動式鋼板設備中執行此。
在本發明的範例性具體實例中，於該片材的軋製垂直方向(TD方向)上劃分出該區段，及可根據包括在每個區段中之晶粒10的粒子尺寸及磁密度來形成每個區段之該變形部分20與該軋製垂直方向的角度θ係不同。特別是，獲得包括在每個區段中之晶粒10的平均粒子尺寸及磁通量密度，及可根據靈敏度指數Ks來形成該變形部分與該軋製垂直方向之角度θ。特別是，可對該片材之整體寬度劃分出2至9個區段。
在圖4中，因為已經描述出在該片材軋製的垂直方向(TD方向)中劃分出區段之實施例，將省略重複的描述。
任擇地，在本發明的範例性具體實例中，於該片材的軋製方向(TD方向)上劃分出該區段，及可根據包括在每個區段中之晶粒10的粒子尺寸及磁密度來形成每個區段之該變形部分20與該軋製垂直方向的角度θ係不同。特別是，獲得包括在每個區段中之晶粒10的平均粒子尺寸及磁通量密度，及可根據靈敏度指數Ks來形成該變形部分與該軋製垂直方向的角度θ。特別是，可在該片材的軋製方向(RD方向)上將該區段劃分出1至50公分長的區間。
在圖5中，因為已經描述出在該片材軋製的軋製方向(RD方向)上劃分出區段的實施例，將省略重複的描述。亦可藉由在該片材的軋製垂直方向(TD方向)與軋製方向(RD方向)上劃分出區段來在該變形部分間製得不同區間，也就是說，呈網柵形式。
如上所述，在本發明的範例性具體實例中，該變形部分與該軋製垂直方向之角度θ係因應反映出該晶粒的粒子尺寸及磁通量密度二者之靈敏度指數Ks而改變。當該變形部分與該軋製垂直方向之角度θ係單獨藉由晶粒的粒子尺寸或磁通量密度來決定時，磁通量密度隨著該片材之整體長度的偏差或在鐵損上的偏差變劇烈，如此隨著該片材之整體長度的磁力可惡化。更特別是，當在該片材的整體長度之每個區域中的靈敏度指數Ks大時，該變形部分與該軋製垂直方向之角度θ係相對地大；及當該靈敏度指數Ks小時，該變形部分與該軋製垂直方向的角度θ變化可相對地小。
更特別是，該靈敏度指數Ks及該變形部分與該軋製垂直方向的角度(A G，°)可滿足下列方程式3。 [方程式3] (-0.45×Ks)+0.8≤|A G|≤(-0.25×Ks)+6.5
因為其它變形部分的說明係與上述描述的那些共用，將省略重覆的說明。
更特別是，該靈敏度指數Ks及該變形部分的與該軋製垂直方向之角度(A G，°)可滿足下列方程式3-1。 [方程式3-1] (-0.4×Ks)+0.8≤|A G|≤(-0.3×Ks)+6.5
更特別是，該靈敏度指數Ks及該變形部分與該軋製垂直方向的角度(A G，°)可滿足下列方程式3-2。 [方程式3-2] (-0.35×Ks)+3≤|A G|≤(-0.35×Ks)+4.5
在方程式3至3-2中，|A G|意謂著A G的絕對值，及當左邊或右邊經計算係小於0時，其係解釋作為0。 本發明的另一個具體實例提供一種用於細化在晶粒取向性電氣片材中的磁域之方法，其包括：測量該片材之晶粒粒子尺寸及磁通量密度；以所測量之晶粒粒子尺寸及磁通量密度值為基準來計算下列方程式1之靈敏度指數Ks；及因應該靈敏度指數Ks來決定在該變形部分間之區間而形成一變形部分，其中可形成該變形部分以便有至少二個在該變形部分間之區間係不同的區域。於此情況中，可形成該變形部分以便有至少二個在該變形部分間之區間係不同的區域。
首先，測量該片材之晶粒粒子尺寸及磁通量密度。在本發明的範例性具體實例中，至於該用來測量晶粒粒子尺寸之方法，可使用能即時測量該晶粒粒子尺寸及反映出當形成晚後所描述的變形部分時所測量之晶粒粒子尺寸之任何方法而沒有限制。
至於該用來測量片材之晶粒粒子尺寸的方法之實施例，可使用漏磁通量方法。特別是，測量該晶粒的粒子尺寸之步驟可包括藉由對該片材的表面施加磁力來磁化該片材，偵測由晶界所形成的雜散場，及藉由計算所偵測的雜散場來測量該晶粒尺寸。
晶粒在該晶粒內部與該晶界間具有不同的磁性質。由於此，當該磁感測器係設置在相應位置處時，在測量信號的大小上會由於在晶界處的磁場改變而發生大改變。
圖9闡明磁場變化。其係在由箭號指示出的部分中該測量信號的大小改變之部分，及此可測量該晶界存在。
使用此，該晶粒的粒子尺寸可藉由測量該晶界來測量。此外，當該等感測器係一起放置在與該掃描方向垂直之方向中時，可根據該感測器區間以高解析度二維影像來顯示出該晶粒，如此可明確地辨別出該晶粒的粒子尺寸。
換句話說，該片材係在某一方向上以磁化器(電磁鐵或永久磁鐵)進行磁化，及該缺陷係使用磁感測器諸如Hall Sensor或GMR，藉由測量由於存在於該片材中的缺陷而泄漏至外部之磁場來偵測。由該磁化器所產生的磁場會在特定方向上磁化該鐵磁性片材，及該磁場會在晶粒的內部區域中均勻地流動，但是在該晶粒系統中會發生磁通量泄漏，及該泄漏的磁通量之垂直分量係藉由Hall感測器或其類似感測器之磁感測器來測量。
有多種方法，諸如區域測量方法及重疊區域測量方法可自所測量的晶界來獲得該晶粒之粒子尺寸，及其不特別限制。例如，在區域測量方法中，該晶粒的粒子尺寸可藉由下列獲得：在某一區域中繪製一條任意線，測量遇到該晶界的區域數目，然後藉由將所測量的區域除以總區域來轉換所測量的區域。圖10闡明模擬圖。在圖10中，在對某一區域對角地繪製二條線後，測量及轉換與該晶界碰撞的區域(劃圓圈區域)數目。
磁通量密度係一藉由積分藉由施加至該一次線圈及單位面積的磁場於該二次線圈中所感應的電壓一段單位時間所獲得之值，及可對在該片材的橫軸方向上之單位長度進行測量。
該晶粒的粒子尺寸及磁通量密度可同步或相繼地測量。如上所述，其可藉由在軋製垂直方向上、在軋製方向上或在該片材的軋製垂直方向與軋製方向上劃分出區段，根據對每個區段所測量之晶粒的平均粒子尺寸及平均磁通量密度來形成每個區段在變形部分間之區間不同。
其次，該靈敏度指數Ks係以所測量之晶粒粒子尺寸及磁通量密度值為基準來進行計算。因為上述已經描述出靈敏度指數，將省略其詳細說明。
其次，該變形部分係因應該靈敏度指數Ks藉由決定在該變形部分間之區間而形成。
該靈敏度指數Ks及在該變形部分間之區間(D G，毫米)可滿足下列方程式2。 [方程式2] (0.20×Ks)+1.0≤D G≤(0.36×Ks)+4.3
至於該用來形成變形部分的方法，可使用多種方法而沒有限制。特別是，該方法可包括對該片材照射雷射、電子束或電漿之至少一種；使用酸、碰撞粒子來蝕刻。
例如，使用來在該片材上形成永久變形部分20的雷射可使用具有平均輸出300瓦及束品質M2≤1.80的不連續或連續式雷射束。使用在此範圍中的雷射，藉由以該束照射該電氣片材的表面，由該片材吸收一高於該片材的熔化熱之熱源，及結果，同步發生熔融、蒸發及***現象而形成溝槽。
當照射一連續波雷射時，在該熔融***過程期間顯露出如為熔融***之焊濺物的散射程度係依在雷射照射期間所使用之惰性氣體型式而稍微不同，但是完全抑制在該焊濺物散射中的差異有困難；及當照射一非連續波雷射時，該焊濺物散射可藉由對片材供應高於蒸發熱的熱而最小化至某些程度，但是可在蒸發期間產生一些細微的粉塵，及與連續波雷射照射比較，其可顯露出低掃描速度。
因此，為了最小化缺陷之形成，諸如在該電氣片材的表面上靠近該溝槽形成焊濺物或山丘，可使用脈衝雷射。就此脈衝雷射來說，使用具有輸出30瓦或更大的奈秒、皮秒或飛秒雷射，及該掃描速度可設定為最大50公尺/秒或較小。在變形部分20間之區間可係2.0至4.5毫米，及該變形部分20在該軋製方向中的寬度可係10至40微米。
本發明的另一個具體實例提供一種用於細化在晶粒取向性電氣片材中的磁域之方法，其包括：測量該片材之晶粒粒子尺寸及磁通量密度；以所測量之晶粒粒子尺寸及磁通量密度值為基準來計算下列方程式1之靈敏度指數Ks；及因應該靈敏度指數Ks，藉由決定該變形部分與該軋製垂直方向的角度來形成一變形部分，其中可形成該變形部分以便有至少二個該變形部分與該軋製垂直方向的角度係不同的區域。 [方程式1] Ks=(0.7×Ds+0.3×B8)/10 (在方程式1中，Ks表示靈敏度指數，Ds表示晶粒的粒子尺寸(毫米)，及B8表示在磁場強度800安培/公尺下測量的磁通量密度T。)
因為測量該晶粒的粒子尺寸及磁通量密度之步驟、計算該靈敏度指數Ks之步驟及形成該變形部分的步驟係與上述所描述的那些相同，將省略重複的描述。因為該用來測定該變形部分與該軋製垂直方向的角度之方法亦相關於上述所描述的晶粒取向性電氣片材已有特別描述，將省略重複的描述。
該靈敏度指數Ks及該變形部分與該軋製的垂直方向之角度(A G，°)可滿足下列方程式3。 [方程式3] (-0.45×Ks)+0.8≤|A G|≤(-0.25×Ks)+6.5
該變形部分可包括一暫時磁域變形部分、一永久磁域變形部分或其組合。該暫時磁域變形部分係一該磁域係藉由對該片材的表面施加熱衝擊來細化之變形部分。於此之後，為了描述方便，該變形部分係統一及表示出如為線性溝槽。
根據本發明的範例性具體實例，雷射磁域細化係在與該軋製方向相交的方向上將一雷射照射至一具有鐵損靈敏度指數值係0.9至3.2之片材以形成一具有深度10至35微米的線性變形部分20，其中該雷射束的照射區間較佳為在2.0至4.5毫米之範圍及照射角度照射係在0至5°之範圍。該藉由雷射束所形成之線性變形部分的寬度可係10至40微米。
至於該使用來在電氣片材上形成線性溝槽20之雷射，較佳為使用具有平均輸出300瓦及束品質M2≤1.80之不連續或連續雷射束。使用在此範圍內的雷射，藉由以該束來照射該電氣片材之表面，由該片材吸收一高於該片材的熔化熱之熱源，及結果，發生同步地熔化、蒸發及***現象而形成溝槽。
當照射一連續波雷射時，在熔融***過程期間顯露出如為熔融***之焊濺物的散射程度依在雷射照射期間所使用之惰性氣體型式而稍微不同，但是完全抑制在該焊濺物散射上的差異有困難，及當照射一非連續波雷射時，可藉由對該片材供應高於蒸發熱的熱將焊濺物散射最小化至某些程度，但是可在蒸發期間產生一些細微粉塵，及與連續波雷射照射比較，其可顯露出低掃描速度。
因此，為了最小化缺陷之形成，諸如在該電氣片材的溝槽部分中形成焊濺物或山丘，可使用脈衝雷射。就脈衝雷射來說，使用具有輸出30瓦或更大的奈秒、皮秒或飛秒雷射，及掃描速度可較佳為設定為最大50公尺/秒或較小。
在該晶粒取向性電氣片材中，該冷軋片材係藉由加熱一由2.0至6.5重量%的Si、其它無法避免的雜質及剩餘部分為Fe製得之扁胚，然後在該扁胚上進行熱軋及冷軋來製備。
於此，該晶粒取向性電氣片材包括以重量%計0.10%或較少的C(排除0%)、0.005至1.0%的Mn、0.05%或較少的Nb+V+Ti(排除0%)、0.8%或較少的Cr+Sn(排除0%)、3.0%或較少的Al(排除0%)、0.09%或較少的P+S(排除0%)及總量0.5%或較少(排除0%)的稀土元素及其它雜質，同時滿足方程式Sn%+Sb%-0.7Cr%≤0.07。本發明係關於該晶粒取向性電氣片材之磁域細化，及由於該變形部分之形成不管該晶粒取向性電氣片材的鋼組分而具有磁性改良效應，但是不限於上述提及的鋼組分。於此之後，將補充性描述限制該晶粒取向性電氣片材的組成物之理由。 [C：0.10%或較少(排除0%)]
碳(C)係無法避免會併入鋼的元素，但是其會由於磁老化而惡化磁性質，如此較佳為將該含量控制至適當程度。當在該片材中的C含量太少時，會於製造製程期間無法充分發生相轉換，導致該片材的微結構之不均勻性及不穩定的二次再結晶式樣；及當包括在該片材中的C含量太少時，於製造製程期間，碳化物變粗糙及析出物的量過量。結果，無法充分進行除碳及Goss紋理結構的積合度惡化，此可損傷該二次再結晶紋理構造。因此，該片材的C含量係0.10%或較少，及更佳為0.001至0.040%。 [Si：2.0至6.5%]
矽(Si)作為該晶粒取向性電氣片材的基本組成物，其提供以藉由增加該片材的比電阻來降低鐵損。當該Si含量太少時，比電阻會減少、渦電流損失會增加及鐵損特徵會惡化，如此無法期望加入Si的效應。當所包括的Si含量太多時，該片材的易碎性增加及韌性減少，其可在該軋製程期間造成片材破損，及因為在製造製程期間無法充分形成氮化物，其無法保證在最後高溫退火製程中用以形成二次再結晶所需要之足夠的結晶晶粒抑制能量。因此，Si較佳為2.0至6.5%。 [Mn：0.005至1.0%]
錳(Mn)具有藉由增加比電阻來減少渦電流損失以減少總鐵損的效應，及其在平靜狀態下與S反應以形成Mn基硫化物，和與藉由氮化所引進的氮與Si一起反應而形成(Al、Si、Mn)N之析出物，如此其係一種重要的元素，其不僅藉由抑制初次再結晶晶粒生長來造成二次再結晶，而且影響最後產物的表面品質。但是，當所包括的Mn太少時，最後產物的表面品質可惡化。此外，當所包括的Mn太多時，沃斯田體相之分量大大增加，Goss紋理結構受損傷，磁通量密度減少，及在除碳退火期間氧化物層過度形成，其可妨礙該除碳。因此，Mn較佳為0.005至1.0%。 [Nb+V+Ti：0.05%或較少(排除0%)]
鈮(Nb)、釩(V)及鈦(Ti)係藉由在製造製程期間與C及N反應形成析出物之元素，但是當鈮(Nb)、釩(V)及鈦(Ti)加入太多時，因為鈮(Nb)、釩(V)及鈦(Ti)甚至在二次再結晶退火後會餘留在該片材中及惡化該片材之磁性質，較佳為將選自於Nb、V及Ti的至少一種元素之總量控制至0.05%或較少。 [Cr+Sn：0.8%或較少(排除0%)]
為了藉由促進Goss紋理結構形成來減少鐵損之目的加入鉻(Cr)，及為了藉由抑制晶粒生長最終改良磁通量密度的目的加入Sn。因此，在此標的範圍內，較佳為加入0.8%或較少的這些元素全部。 [Al：3.0%或較少(排除0%)]
除了在製造製程期間析出的Al基氮化物外，鋁(Al)係在初次再結晶製程期間與藉由氮化處理所引進的N耦合，及存在於鋼的固態溶液中之Al、Si及Mn會形成(Al、Si、Mn)N及AlN型式氮化物，及因此，提供作為強晶粒生長抑制劑。但是，當所包括的Al太多時，較佳為加入少於3.0%，因為析出物不均勻及二次再結晶的形成不穩定及該片材的磁性質降低。 [P+S：0.09%或較少(排除0%)]
磷(P)會在晶粒系統中偏析以阻礙該晶粒系統移動及同時在抑制晶粒生長上扮演輔助角色。當S加入太多時，二次再結晶之形成變成不穩定。此外，P及S係在該電氣片材的製造製程期間無法避免加入的元素，及較佳為將總P及S控制至0.09%或較少。 [Sn%+Sb%-0.7Cr%≤0.07]
錫(Sn)及鉻(Cr)係如上所述，及銻(Sb)具有藉由在晶粒系統中偏析來抑制晶粒生長以穩定二次再結晶的效應。因為這三種元素全部與二次再結晶結構之形成具有相互的關係，較佳為將Sn、Sb及0.7×Cr的總和控制為0.07或較少。 [總稀土元素及其它雜質係0.5%或較少]
根據本發明的範例性具體實例，該晶粒取向性電氣片材可包括稀土元素諸如鈰(Ce)或鐠(Pr)及其它雜質，及即使包括任何稀土元素及雜質，其總和較佳為0.5%或較少。稀土元素及無法避免的雜質指為在煉鋼及該晶粒取向性電氣片材之製造製程期間故意引進或不可避免地混合的雜質。因為無法避免的雜質已廣泛知曉，省略詳細說明。在本發明的範例性具體實例中，不排除加入除了上述描述的合金組分外之元素，及可在不損害本發明的工藝精神之範圍內各式各樣地包括其。當包括額外的元素時，它們包括取代剩餘部分的Fe。
其次，藉由下列方法將具有上述組成物之扁胚的片材製成具有厚度在0.1至0.5毫米之範圍內：連續鑄造來製備該扁胚，接著以習知的方式加熱及熱軋，及如需要，選擇性退火該熱軋片材，接著冷軋。於此，當冷軋時，可進行一次冷軋或二或更多次冷軋且與於此之間***中間退火。
此外，讓已接受冷軋的冷軋片材透過同步除碳或後除碳硝化方法接受初次再結晶退火。在藉由同步除碳來初次再結晶退火的情況中，讓在該退火製程期間變形的冷軋結構接受包括再結晶之除碳退火。為了這目的，其係在混合氮、氫及濕氣的混合氣體大氣氛中進行。此外，在除碳後氮化之情況中，該氮化處理可藉由在除碳後使用氨氣將氮離子引進該片材中來進行。
在同步除碳的情況中，對負載在700至900 ℃之範圍的爐中之冷軋片材，將該大氣氣體的露點溫度設定為40至70 ℃及該表面的Fe 2SiO 4/SiO 2比率控制至0.5至3.0，以在該電氣片材的表面上形成一氧化物層。
然後，將一以MgO為主的退火隔層施加至這些電氣片材之表面，然後將溫度提高至1,000 ℃或較高及進行裂紋退火一段長時間，以造成該二次再結晶，如此該片材的{110}表面係與該軋表面平行，＜001＞方向形成與該軋製方向平行的Goss取向之紋理構造。藉由該最後高溫退火製程，在該片材的表面上形成一鎂橄欖石層及在該片材內部形成該二次再結晶。
在此方法中，對藉由最後高溫退火步驟於該片材內部形成之二次再結晶來說，因為該二次再結晶具有每個捲繞物位置之再結晶開始溫度不同，對每個捲繞物位置來測量所產生的二次再結晶之尺寸及磁通量密度。
於此情況中，由方程式1所定義之用於所測量的二次再結晶的尺寸及磁通量密度之鐵損靈敏度指數Ks值可在0.9至3.2之範圍內。
將雷射照射在該電氣片材的表面上以於與該軋製方向相交的方向上形成具有深度10至35微米的線性溝槽。於此情況中，較佳為將該雷射束的照射區間設定為2.0至4.5毫米及照射該雷射束的照射角度係在0至5°之範圍內。
該用於細化磁域的方法係使用上述描述的脈衝雷射來在該片材的表面上形成線性溝槽。
然後，使用膠體氧化矽與金屬磷酸鹽之單一或耦合的絕緣塗佈溶液來塗佈該具有線性溝槽之片材，然後退火以在該電氣片材的表面上形成一絕緣塗層。
可使用一形成此絕緣塗層的方法而沒有特別的限制，及例如，可藉由施加一包括磷酸鹽的絕緣塗佈液體來形成一絕緣塗層。就絕緣塗佈液體來說，較佳為使用一包括膠體氧化矽及金屬磷酸鹽的塗佈液體。於此情況中，該金屬磷酸鹽可係Al磷酸鹽、Mg磷酸鹽或其組合，及該Al、Mg或其組合之含量相關於該絕緣塗佈溶液的重量可係15重量%或更大。
在進行該絕緣體塗佈後，可進一步包括一應力釋放退火(SRA)步驟。在SRA期間的溫度可係700至900 ℃。
於此之後，本發明將透過實施例更詳細地描述。但是，這些實施例僅用來闡明本發明，及本發明不限於此。 實驗性實施例1
藉由在具有顯示於下列表1中的組成物之扁胚上熱軋及冷軋來製造一具有厚度0.23毫米的冷軋片材。
在表1中，元素%意謂著重量%。 (表1)
C (%) Si (%) Mn (%) Nb (%) V (%) Ti (%) Cr (%) Sn (%) Al (%) P (%) S (%) Sb (%) 剩餘部分
0.05 3.45 0.10 0.001 0.001 0.002 0.10 0.052 0.029 0.03 0.01 0.02 Fe
在潮溼的氫、氮及氨混合氣體大氣氛(露點溫度係69 ℃，及Fe 2SiO 4/SiO 2比率係控制至1.2)中，將該經冷軋的片材維持在溫度840 ℃下150秒，及接受除碳退火及氮化處理，包括初次再結晶退火。對該片材施加MgO退火隔層及接受二次再結晶退火，在25體積%的氮及75體積%的氫之混合大氣氛中接受該二次再結晶退火至最高1,150 ℃，及在到達1,150 ℃後維持於100體積%氫大氣氛中約8小時，及然後，爐冷卻。
對已經透過該最後高溫退火製程完成二次再結晶退火之片材，測量該二次再結晶晶粒的尺寸及磁通量密度值，此可間接證實紋理構造的積合度。
於此，使用Hall-Sensor方法來測量該二次再結晶晶粒的尺寸，其測量在晶界處的雜散場；及使用磁通量密度計量器，在磁場強度800安培/公尺下測量該磁通量密度值(B8，Tesla)。在圖9及10中闡明藉由漏磁通量方法所分析的相片。
以所測量之二次再結晶晶粒的尺寸及所測量之該片材的磁通量密度為基準，使用方程式1來計算鐵損靈敏度指數。
然後，當改變所計算之鐵損靈敏度指數值及亦將該雷射束的照射區間自2.0改變至4.5毫米時，於該片材的表面上，在與該軋製方向相交之方向上形成該線性溝槽。
至於該使用於磁域細化的雷射，使用具有輸出300瓦、掃描速度及掃描距離各別為0.5公尺/秒及60毫米、及照射角度係在1°或較小下的脈衝雷射照射來形成該線性溝槽。於此情況中，所形成的線性溝槽之深度係20微米及該線性溝槽的寬度係15微米。
將一包括膠體氧化矽奈米粒子與金屬磷酸鹽之混合物的塗佈溶液施加至該經線性開槽的片材表面，及在870 ℃下進行熱處理55秒以對該晶粒取向性電氣片材形成該絕緣塗層。
在形成該絕緣塗層後，於840 ℃下進行應力釋放退火(SRA)處理。
在此方法中，對該具有線性溝槽及所形成的絕緣塗層之片材測量該片材在SRA處理前及後的鐵損值，及總整理在下列表2中，及該鐵損改良比例係以這些測量值為基準來計算。 (表2)
靈敏度指數Ks 照射區間(毫米) 在處理前之鐵損(瓦/公斤) 在磁域細化處理後之鐵損(瓦/公斤) 鐵損改良比例(%) 分派
0.9 2.0 0.82 0.75 8.5 實施例
2.2 0.82 0.72 12.2 實施例
2.4 0.82 0.75 8.5 實施例
4.5 0.82 0.79 3.7 實施例
6.0 0.82 0.82 0 比較例
1.8 2.0 0.82 0.75 8.5 實施例
2.6 0.82 0.72 12.2 實施例
2.9 0.82 0.74 9.8 實施例
4.5 0.82 0.79 3.7 實施例
3.2 0.2 0.82 0.84 -2.3 比較例
2.0 0.82 0.76 7.3 實施例
2.9 0.82 0.72 12.2 實施例
4.5 0.82 0.79 3.7 實施例
0.8 4.5 0.82 0.83 -1.2 比較例
2.0 0.82 0.81 1.2 比較例
3.3 4.5 0.82 0.84 -2.4 比較例
2.0 0.82 0.85 -3.6 比較例
如可在上述表2中看見，於具有鐵損靈敏度指數值在0.9至3.2之範圍的片材中，當該靈敏度指數值較大及該照射區間相對寬時，該鐵損經進一步改良。
但是，當該靈敏度指數Ks值係低於0.8時，該二次晶粒的尺寸太小，如此甚至在2.0至4.5毫米之照射區間下，該鐵損改良效應可無法獲得。此外，甚至當該靈敏度指數Ks增加超過2.7時，該二次晶粒的尺寸太大，如此該鐵損改良效應在該照射區間條件下顯示出低，如此可看見鐵損未改良。
此外，即使該靈敏度指數Ks值的值係在適當範圍內，若在該變形部分間之區間太窄或太寬而無法滿足方程式2時，此可證實該鐵損改良效應係不足夠。
其次，為了證實根據該鐵損靈敏度指數Ks值與該雷射的照射角度相依性，在下列條件下製造該電氣片材：將表2之雷射照射區間設定至2.0毫米及照射角度自0改變至5°，同時藉由雷射來形成該線性溝槽，剩餘實驗及測量係與在表2中者相同，然後，以磁通量密度計量器來測量該片材在SRA處理前及後之磁通量密度，其係總整理在下列表3中。以所測量的鐵損失值為基準來計算該鐵損失改良比例。 (表3)
靈敏度指數Ks 照射角度 在處理前之鐵損(瓦/公斤) 在磁域細化處理後之鐵損(瓦/公斤) 鐵損改良比例(%) 分派
0.9 0 0.82 0.85 -3.7 比較例
0.5 0.82 0.75 8.5 實施例
3 0.82 0.72 12.2 實施例
5 0.82 0.76 7.3 實施例
1.8 0 0.82 0.75 8.5 實施例
3 0.82 0.74 9.8 實施例
5 0.82 0.76 7.3 實施例
7 0.82 0.83 1.2 比較例
0.8 0 0.82 0.81 1.2 比較例
3 0.82 0.8 2.4 比較例
5 0.82 0.82 0.0 比較例
如在表3中顯示出，可看見在本發明的範圍內之在0.9至1.8之範圍的靈敏度指數Ks值及在0至5°之範圍內的照射角度可保證該鐵損改良比例係7.3%或更多。 實驗性實施例2
使用與在上述描述的實驗性實施例1中相同之方式來製備一晶粒取向性電氣片材，及製備樣品。該晶粒的平均粒子尺寸及磁通量密度係藉由將該樣品劃分成複數個區域來進行測量，及已證實每個區域之靈敏度指數Ks值係在0.9至1.8之範圍內不同地分佈。
將每個區域之在該變形部分間的區間調整至滿足方程式2-3，及該變形部分係以與在使用作為實施例之實驗性實施例1中相同的方式形成。該變形部分的角度係固定在3°。
在比較例1至3中，全體各別施用於該變形部分間之區間係2.0毫米、2.9毫米及4.5毫米，及在某些區域中未滿足方程式2-3。在比較例4及5中，僅藉由反映出該晶粒的粒子尺寸或磁通量密度而非該靈敏度指數Ks值來調整於該變形部分間之區間，及在某些區域中未滿足方程式2-3。 測量實施例及比較例1至5之最大鐵損(W17/50)及最小磁通量密度B8並顯示在下列表4中。 (表4)
變形部分區間 鐵損(W17/50，瓦/公斤) 磁通量密度(B8，T)
實施例 在2毫米至4.5毫米之範圍中變化施用 0.72 1.91
比較例1 成批施用2.0毫米 0.79 1.89
比較例2 成批施用2.9毫米 0.78 1.90
比較例3 成批施用4.5毫米 0.80 1.90
比較例4 因應晶粒尺寸來變化施用 0.76 1.90
比較例5 因應磁通量密度來變化施用 0.77 1.90
如在表4中顯示出，可看見與比較例1至3比較，該變形部分區間係根據靈敏度指數Ks經適當地控制的實施例有明顯改良磁力。比較例4及比較例5亦難以在某些區域中滿足方程式2-3，此證實該磁力改良不足夠。 實驗性實施例3
使用與在上述描述的實驗性實施例1中相同之方式來製備一晶粒取向性電氣片材，及製備樣品。藉由將樣品劃分成複數個區域來測量該晶粒的平均粒子尺寸及磁通量密度，及已證實每個區域的靈敏度指數Ks值係在0.9至1.8之範圍內不同地分佈。
該變形部分與該軋製垂直方向的角度係進行調整以便每個區域滿足方程式3-2，及該變形部分係以與在使用作為實施例的實驗性實施例1中相同之方式形成。在變形部分間之區間係固定在2.9毫米。
在比較例5至8中，全體各別施用該變形部分與該軋製垂直方向的角度係如為0°、3°及5°，及在某些區域中無法滿足方程式3-2。在比較例9及比較例10中，僅藉由反映出該晶粒的粒子尺寸或磁通量密度而非靈敏度指數Ks值來調整在該變形部分間之區間，及在某些區域中未滿足方程式3-2。
測量實施例及比較例6至10之最大鐵損(W17/50)及最小磁通量密度B8並顯示在下列表5中。 (表5)
變形部分區間 鐵損(W17/50，瓦/公斤) 磁通量密度(B8，T)
實施例 在0°至5°之範圍內變化施用 0.71 1.91
比較例6 在0°處成批施用 0.77 1.90
比較例7 在3°處成批施用 0.77 1.89
比較例8 在5°處成批施用 0.78 1.90
比較例9 僅因應晶粒尺寸來變化施用 0.75 1.89
比較例10 僅因應磁通量密度來變化施用 0.76 1.90
如在表5中顯示出，與比較例6至8比較，可看見該變形部分區間係根據靈敏度指數Ks經適當地控制的實施例有明顯改良磁力。比較例9及比較例10亦難以在某些區域中滿足方程式3-2，此證實磁力改良不足夠。
本發明不限於該些典型的具體實例，而是可以多種不同形式製造及本發明可以多種不同形式製造，及普通熟悉本發明涉及的技藝之人士將了解本發明可以其它特定形式執行而沒有改變本發明的工藝精神或基本特徵。因此，應瞭解上述提及的範例性具體實例在全部態樣中皆係範例性，但不限於此。
10:晶粒 20:變形部分 100:晶粒取向性電氣片材
圖1係根據本發明的範例性具體實例之晶粒取向性電氣片材的軋表面(ND表面)之示意圖。
圖2係根據本發明的另一個範例性具體實例之晶粒取向性電氣片材的軋表面(ND表面)之示意圖。
圖3係根據本發明的又另一個範例性具體實例之晶粒取向性電氣片材的軋表面(ND表面)之示意圖。
圖4係根據本發明的另一個範例性具體實例之晶粒取向性電氣片材的軋表面(ND表面)之示意圖。
圖5係根據本發明的另一個範例性具體實例之晶粒取向性電氣片材的軋表面(ND表面)之示意圖。
圖6係根據本發明的另一個範例性具體實例之晶粒取向性電氣片材的軋表面(ND表面)之示意圖。
圖7係根據本發明的另一個範例性具體實例之晶粒取向性電氣片材的軋表面(ND表面)之示意圖。
圖8係根據本發明的另一個範例性具體實例之晶粒取向性電氣片材的軋表面(ND表面)之示意圖。
圖9及10係闡明根據本發明的具體實例之用於測量晶粒尺寸的方法之示意圖。
圖11及12係藉由根據本發明的具體實例之方法來測量晶粒尺寸之結果。
10:晶粒
20:變形部分
100:晶粒取向性電氣片材
D:區間

Claims (18)

  1. 一種晶粒取向性電氣片材，其包含：在該電氣片材的表面上，沿著軋製方向形成的複數個變形部分；其中在該變形部分間之區間係因應藉由下列方程式1所計算出的靈敏度指數Ks隨著該片材之整體長度而變化；及存在有至少二個在變形部分間具有不同區間之區域：[方程式1]Ks=(0.7×Ds+0.3×B8)/10(在方程式1中，Ks表示靈敏度指數，Ds表示晶粒的粒子尺寸(毫米)及B8表示在磁場強度800安培/公尺下測量的磁通量密度T)。
  2. 如請求項1之晶粒取向性電氣片材，其中：該靈敏度指數Ks及在該變形部分間之區間(DG，毫米)滿足下列方程式2：
    Figure 111149240-A0305-02-0039-1
  3. 如請求項1之晶粒取向性電氣片材，其中：藉由在該片材的橫軸方向上劃分出區段，根據每個區段的靈敏度指數Ks形成每個區段不同之在該變形部分間的區間。
  4. 如請求項1之晶粒取向性電氣片材，其中：藉由在該片材的軋製方向上劃分出區段，根據每個區段的靈敏度指數Ks形成每個區段不同之在該變形部分間的區間。
  5. 一種晶粒取向性電氣片材，其包含：在該電氣片材的表面上，沿著軋製方向形成的複數個變形部分；其中該變形部分與軋製垂直方向的角度係因應藉由下列方程式1所計算出的靈敏度指數Ks隨著該片材之整體長度而變化；及有至少二個具有不同的該變形部分與該軋製垂直方向的角度之區域： [方程式1]Ks=(0.7×Ds+0.3×B8)/10(在方程式1中，Ks表示靈敏度指數，Ds表示晶粒的粒子尺寸(毫米)及B8表示在磁場強度800安培/公尺下測量的磁通量密度T)。
  6. 如請求項5之晶粒取向性電氣片材，其中：該靈敏度指數Ks及該變形部分與該軋製的垂直方向之角度(AG，°)滿足下列方程式3：
    Figure 111149240-A0305-02-0040-2
  7. 如請求項5之晶粒取向性電氣片材，其中：藉由在該片材的橫軸方向上劃分出區段，根據每個區段的靈敏度指數Ks形成每個區段不同之該變形部分與該軋製垂直方向的角度。
  8. 如請求項5之晶粒取向性電氣片材，其中：藉由在該片材的軋製方向上劃分出區段，根據每個區段的靈敏度指數Ks形成每個區段不同之該變形部分與該軋製垂直方向的角度。
  9. 如請求項1或5之晶粒取向性電氣片材，其中：該變形部分包括一暫時磁域變形部分、一永久磁域變形部分或其組合。
  10. 如請求項9之晶粒取向性電氣片材，其中：該變形部分包括該永久磁域變形部分，及該永久磁域變形部分的深度係10至30微米。
  11. 一種用於細化在晶粒取向性電氣片材中的磁域之方法，該方法包含：測量該片材的晶粒粒子尺寸及磁通量密度；以所測量之晶粒粒子尺寸及磁通量密度值為基準來計算下列方程式1之靈敏度指數Ks；及 因應該靈敏度指數Ks，藉由決定在變形部分間之區間來形成一變形部分；其中形成該變形部分以便有至少二個在該變形部分間之區間係不同的區域：[方程式1]Ks=0.7×Ds+0.3×B8(在方程式1中，Ks表示靈敏度指數，Ds表示晶粒的粒子尺寸(毫米)及B8表示在磁場強度800安培/公尺下測量的磁通量密度T)。
  12. 如請求項11之方法，其中：形成該變形部分以便該靈敏度指數Ks及在該變形部分間之區間(DG，毫米)滿足下列方程式2：
    Figure 111149240-A0305-02-0041-3
  13. 一種用於細化在晶粒取向性電氣片材中的磁域之方法，該方法包含：測量該片材的晶粒粒子尺寸及磁通量密度；以所測量之晶粒粒子尺寸及磁通量密度值為基準來計算下列方程式1之靈敏度指數Ks；及因應該靈敏度指數Ks，藉由決定變形部分與軋製垂直方向的角度來形成一變形部分；其中形成該變形部分以便有至少二個該變形部分與該軋製垂直方向的角度係不同的區域：[方程式1]Ks=(0.7×Ds+0.3×B8)/10(在方程式1中，Ks表示靈敏度指數，Ds表示晶粒的粒子尺寸(毫米)及B8表示在磁場強度800安培/公尺下測量的磁通量密度T)。
  14. 如請求項13之方法，其中：該靈敏度指數Ks及該變形部分與該軋製的垂直方向之角度(AG，°)滿足下列方程式3：
    Figure 111149240-A0305-02-0042-4
  15. 如請求項11或13之方法，其中：該片材的晶粒粒子尺寸及磁通量密度之測量包括：對該片材的表面施加磁力以磁化該片材，偵測由晶界所形成的雜散場，及計算所偵測的雜散場來測量該晶粒的粒子尺寸。
  16. 如請求項11或13之方法，其中：在該片材的晶粒粒子尺寸及磁通量密度之測量中，該磁通量密度係一藉由積分一藉由施加至一次線圈及單位面積的磁場於二次線圈中所感應的電壓一段單位時間所獲得之值，及其係在該片材的橫軸方向上的一段單位長度進行測量。
  17. 如請求項11或13之方法，其中：該變形部分之形成包括以雷射、電子束及電漿之至少一種照射該片材；使用酸或碰撞粒子蝕刻。
  18. 如請求項17之方法，其中：該變形部分之形成包括以雷射照射該片材來形成一永久磁域變形部分或一暫時磁域變形部分。
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