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 11 3 前所述， 优选使微细的 AlN 夹杂物的个数密度在 10 个 /cm 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
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。