本發(fā)明涉及一種取向電工鋼板及其制造方法。

背景技術(shù)：

通常，對于磁性能優(yōu)秀的取向電工鋼板，{110}<001>取向的高斯組織(gosstexture)應(yīng)該沿鋼板軋制方向高度發(fā)達(dá)，為了形成這樣的織構(gòu)，需通過晶粒異常生長的2次再結(jié)晶來形成高斯取向晶粒。

這種非正常的結(jié)晶生長不同于常規(guī)的晶粒生長是在正常的晶粒生長因析出物、夾雜物或者固溶或晶界偏析的元素而受到正常生長的晶界遷移被抑制時(shí)發(fā)生。

取向電工鋼板主要采用作為晶粒生長抑制劑利用aln、mns等析出物來引發(fā)2次再結(jié)晶的制造方法。這種將aln、mns析出物用作晶粒生長抑制劑的取向電工鋼板制造方法存在如下問題。

為了將aln、mns析出物用作晶粒生長抑制劑，需要使析出物非常微細(xì)且均勻地分布在鋼板中。

如此，為了使微細(xì)的析出物均勻地分布，需要將板坯以1300℃以上的高溫長時(shí)間加熱，以使鋼中存在的粗大析出物固溶后，并在非常快的時(shí)間內(nèi)實(shí)施熱軋，以在未發(fā)生析出的狀態(tài)下結(jié)束熱軋。

為此需要大規(guī)模的板坯加熱設(shè)備，而且為了最大限度地抑制析出，需要非常嚴(yán)格地管理熱軋和卷取工藝，還需要通過管理使熱軋后的熱軋板退火工藝中固溶的析出物微細(xì)析出。

另外，將板坯以高溫加熱時(shí)，由于形成低熔點(diǎn)的fe2sio4，因此產(chǎn)生板洗(washing)現(xiàn)象，從而導(dǎo)致成品率下降。

此外，在2次再結(jié)晶結(jié)束后，為了除去析出物組分，需要在1200℃的高溫下進(jìn)行30小時(shí)以上的長時(shí)間凈化退火，因此存在制造工藝上的復(fù)雜性和成本負(fù)擔(dān)所帶來的問題。

而且，在這種凈化退火過程中，aln析出物在分解成al和n后，al會遷移到鋼板表面與表面氧化層的氧進(jìn)行反應(yīng)，因而形成al2o3氧化物。

如此形成的al基氧化物或者凈化退火過程中未分解的aln析出物在鋼板內(nèi)或表面附近妨礙磁疇的移動(dòng)，從而成為導(dǎo)致鐵損劣化的原因。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明一實(shí)施例提供一種取向電工鋼板。

本發(fā)明另一實(shí)施例提供一種取向電工鋼板的制造方法。

(二)技術(shù)方案

本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的取向電工鋼板，其基底鋼板中ba單獨(dú)包含0.005重量％至0.5重量％或者y單獨(dú)包含0.005重量％至0.5重量％或者ba和y共同包含0.005％至0.5％，余量包含fe和雜質(zhì)。

所述基底鋼板中以重量％計(jì)還可包含si：1.0％至7.0％、c：0.0050％以下(不包括0％)、al：0.005％以下(不包括0％)、n：0.0055％以下(不包括0％)、s：0.0055％以下(不包括0％)、及mn：0.01％至0.5％。

在所述電工鋼板中，具有2mm以下粒徑的晶粒的面積比率可為10％以下。

在所述電工鋼板中，具有2mm以上粒徑的晶粒的平均粒徑可為10mm以上。

另外，在所述電工鋼板中，<100>面與鋼板的板面所形成的角度之差可為3.5°以下。

在所述鋼板中，1000a/m的磁場下測定的磁通密度b10可為1.88以上。

所述電工鋼板可包含偏析到晶界的ba、y或者它們的組合。

本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的取向電工鋼板的制造方法包括：對板坯進(jìn)行加熱的步驟，所述板坯中ba單獨(dú)包含0.005重量％至0.5重量％或者y單獨(dú)包含0.005重量％至0.5重量％或者ba和y共同包含0.005％至0.5％，余量包含fe和其他不可避免的雜質(zhì)；對所述板坯進(jìn)行熱軋以制造熱軋板的步驟；對所述熱軋板進(jìn)行冷軋以制造冷軋板的步驟；對所述冷軋板進(jìn)行1次再結(jié)晶退火的步驟；以及對1次再結(jié)晶退火完畢的電工鋼板進(jìn)行2次再結(jié)晶退火的步驟。

所述板坯以重量％計(jì)還可包含si：1.0％至4.5％、c：0.001％至0.1％、al：0.005％以下、n：0.0055％以下、s：0.0055％以下、及mn：0.01％至0.5％。

在所述對板坯進(jìn)行加熱的步驟中板坯加熱溫度可為1280℃以下。

所述2次再結(jié)晶退火時(shí)均熱溫度可為900℃至1250℃。

所述熱軋步驟后，還可包括實(shí)施熱軋板退火的步驟。

所述1次再結(jié)晶退火中可將冷軋板在750℃以上的溫度下保持30秒以上。

(三)有益效果

本發(fā)明一實(shí)施例的取向電工鋼板穩(wěn)定地形成高斯晶粒，因而鐵損低且磁性能優(yōu)秀。

此外，作為晶粒生長抑制劑不使用aln及mns，因而不需要在1300℃以上的高溫下進(jìn)行板坯再加熱。

而且，不需要進(jìn)行用于除去aln及mns等析出物的高溫凈化退火，因而節(jié)省制造成本。

另外，由于不需要在高溫退火后除去n及s等，因而不存在凈化退火工藝中n、s的氣化反應(yīng)所造成的表面缺陷。

具體實(shí)施方式

參照附圖和下述實(shí)施例就可以清楚地理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)、特征及實(shí)現(xiàn)這些的方法。然而，本發(fā)明能夠以各種不同的方式實(shí)施，并不局限于下面公開的實(shí)施例。提供下述實(shí)施例的目的在于，充分公開本發(fā)明以使所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員對發(fā)明內(nèi)容有整體和充分的了解，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。通篇說明書中相同的附圖標(biāo)記表示相同的構(gòu)成要素。

因此，在一些實(shí)施例中，對眾所周知的技術(shù)不再贅述，以避免本發(fā)明被解釋得模糊不清。除非另有定義，否則本說明書中使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)的含義就是所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的意思。在通篇說明書中，某一部分“包括(或包含)”某一構(gòu)成要素時(shí)，除非有特別相反的記載，否則表示還可以包括其他構(gòu)成要素而非排除其他構(gòu)要素。除非另有說明，否則單數(shù)形式也意在包括復(fù)數(shù)形式。

此外，在沒有特別提到的情況下，％表示重量％，1ppm為0.0001重量％。

下面對本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的取向電工鋼板的制造方法進(jìn)行說明。

提供板坯，所述板坯中ba單獨(dú)包含0.005重量％至0.5重量％或者y單獨(dú)包含0.005重量％至0.5重量％或者ba和y共同包含0.005％至0.5％，余量包含fe和其他不可避免的雜質(zhì)。

所述板坯以重量％計(jì)還可包含si：1.0％至4.5％、c：0.005％以下、al：0.005％以下、n：0.0055％以下、s：0.0055％以下、及mn：0.01％至0.5％。

首先說明限制成分的理由。

ba和y起到晶粒生長抑制劑的作用，在2次再結(jié)晶退火時(shí)抑制高斯晶粒除外的其他取向晶粒的生長，從而提高電工鋼板的磁性。ba和y分別可單獨(dú)加入或者共同加入，其含量小于0.005％時(shí)，難以發(fā)揮充分的抑制力，而大于0.5％時(shí)，鋼板的脆性會增加，有可能導(dǎo)致軋制時(shí)產(chǎn)生裂紋。

si起到增加材料的電阻率以降低鐵損的作用。在板坯及電工鋼板中si含量小于1.0％時(shí)，電阻率減小，有可能導(dǎo)致鐵損性能下降。另外，板坯中的si含量大于4.5％時(shí)，冷軋會變得困難。但，在冷軋后，可將si粉末涂覆到鋼板的表面上或者沉積在鋼板的表面上后使si擴(kuò)散到鋼板的內(nèi)部，因此在最終材料的電工鋼板中si的含量可為4.5％以上。然而，如果取向電工鋼板中si含量大于7％，則在制造變壓器時(shí)難以加工，因此取向電工鋼板中的si含量可為7％以下。

c是奧氏體穩(wěn)定元素，板坯中加入0.001％以上，以使連鑄過程中產(chǎn)生的粗大柱狀組織細(xì)化，還可以抑制s的板坯中心偏析。而且，在冷軋中促進(jìn)鋼板的加工硬化，從而還可以促進(jìn)鋼板中{110}<001>取向的2次再結(jié)晶成核。然而，c含量大于0.1％時(shí)，熱軋中會產(chǎn)生邊緣裂紋(edge-crack)。但，制造電工鋼板時(shí)經(jīng)過脫碳退火，脫碳退火后c含量可為0.0050重量％以下。更具體地，可為0.0030重量％以下。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，作為晶粒生長抑制劑可以不使用aln，因而可以有效抑制al含量。因此，在本發(fā)明一實(shí)施例中，al不會被加入或者可以控制在0.005％以下。

n會形成aln、(al，mn)n、(al，si，mn)n、si3n4等析出，因此本發(fā)明一實(shí)施例中n不會被加入或者可以控制為0.0055％以下。具體地，可為0.0035％以下。更具體地，可為0.0015％以下。

s是熱軋時(shí)固溶溫度高且偏析嚴(yán)重的元素，因此本發(fā)明一實(shí)施例中可以不加入或者控制為0.0055％以下。具體地，可為0.0035％以下。更具體地，可為0.0015％以下。

在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案中，作為晶粒生長抑制劑不使用mns，因此可以不加入mn。但mn作為電阻率元素具有可以改善磁性的效果，因此板坯及電工鋼板中的mn含量可為0.01％以上。然而，mn含量大于0.5％時(shí)，2次再結(jié)晶后會引起相變，從而有可能導(dǎo)致磁性變差。

ti、mg、ca等成分在鋼中與氧進(jìn)行反應(yīng)而形成氧化物，優(yōu)選不加入。但，考慮到鋼中的雜質(zhì)，分別可控制在0.005％以下。

對所述板坯進(jìn)行加熱。板坯的加熱溫度不受限制，但對板坯以1280℃以下的溫度進(jìn)行加熱時(shí)，可避免板坯的柱狀結(jié)晶組織生長得粗大，從而防止在熱軋工藝中產(chǎn)生裂紋。因此，板坯的加熱溫度可為1000℃以上且1280℃以下。

板坯的再加熱完畢后進(jìn)行熱軋。熱軋溫度或冷卻溫度不受限制，一實(shí)施例中可在950℃以下的溫度下結(jié)束熱軋，水冷后可在600℃以下的溫度下進(jìn)行卷取。

熱軋后的熱軋板可根據(jù)需要實(shí)施熱軋板退火或者不實(shí)施熱軋板退火，再進(jìn)行冷軋。當(dāng)實(shí)施熱軋板退火時(shí)，為了使熱軋組織均勻，可以900℃以上的溫度加熱實(shí)現(xiàn)均熱后，再進(jìn)行冷卻。

冷軋可利用可逆式(reverse)軋機(jī)或串列式(tandom)軋機(jī)，通過包括1次冷軋、多次冷軋、或中間退火的多次冷軋法制造0.1mm至0.5mm的冷軋板。

另外，冷軋中可實(shí)施將鋼板溫度保持在100℃以上的溫軋。而且，冷軋可通過1次冷軋制造成0.1mm至0.5mm的最終厚度。

對冷軋完畢的鋼板進(jìn)行1次再結(jié)晶退火。在1次再結(jié)晶退火中發(fā)生脫碳及高斯晶粒成核的1次再結(jié)晶。

所述1次再結(jié)晶退火中可將冷軋板在750℃以上的溫度下保持30秒以上。溫度低于750℃時(shí)，無法提供用于晶粒生長的充分的能量，而且時(shí)間短于30秒時(shí)，晶粒生長不充分，從而有可能導(dǎo)致磁性下降。

另外，在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案的取向電工鋼板的制造方法中，脫碳退火后可以省略氮化退火工藝。在現(xiàn)有的aln用作晶粒生長抑制劑的取向電工鋼板的制造方法中，為了形成aln而需要進(jìn)行氮化退火。然而，在本發(fā)明一實(shí)施例的取向電工鋼板的制造方法中，作為晶粒生長抑制劑不使用aln，因此不需要氮化退火工藝。

1次再結(jié)晶退火完畢的鋼板涂覆包含mgo的退火隔離劑，再實(shí)施2次再結(jié)晶退火。所述2次再結(jié)晶退火時(shí)均熱溫度可為900℃至1250℃。溫度低于900℃時(shí)，高斯晶粒不會充分生長，從而有可能降低磁性，而溫度高于1250℃時(shí)，晶粒生長得粗大，從而有可能降低電工鋼板的性能。

在本發(fā)明一實(shí)施例的取向電工鋼板的制造方法中，2次再結(jié)晶退火完畢后可以省略凈化退火工藝。

在現(xiàn)有的mns、aln用作晶粒生長抑制劑的取向電工鋼板的制造方法中，為了除去aln及mns等析出物，需要進(jìn)行高溫凈化退火，但本發(fā)明一實(shí)施例的取向電工鋼板的制造方法中不需要凈化退火工藝。

對于本發(fā)明一實(shí)施例的取向電工鋼板，基底鋼板中ba單獨(dú)包含0.005重量％至0.5重量％或者y單獨(dú)包含0.005重量％至0.5重量％或者ba和y共同包含0.005％至0.5％，余量包含fe和雜質(zhì)?；卒摪迨侵感纬捎谌∠螂姽や摪灞砻嫔系耐繉映獾牟糠?。

而且，所述基底鋼板中以重量％計(jì)還可包含si：1.0％至7.0％、c：0.005％以下、al：0.005％以下、n：0.0055％以下、s：0.0055％以下、及mn：0.01％至0.5％。

此外，ba、y或它們的組合可包含0.02％至0.35％。

另外，在所述電工鋼板中，相對于總晶粒面積100％，具有2mm以下粒徑的晶粒的面積比率可為10％以下。相對于總晶粒面積100％，具有2mm以下粒徑的晶粒的面積比率大于10％時(shí)，晶粒沒有充分生長，從而有可能降低磁性。

此外，在所述電工鋼板中，具有2mm以上粒徑的晶粒的平均粒徑可為10mm以上。具有2mm以上粒徑的晶粒的平均粒徑小于10mm時(shí)，晶粒沒有充分生長，從而有可能降低磁性。

另外，在所述電工鋼板中，<100>面與鋼板的板面所形成的角度之差可為3.5°以下。鋼板的軋制方向定為x軸且寬度方向定為y軸時(shí)，鋼板的板面是指xy面。當(dāng)大于3.5°時(shí)，鋼板的磁性會降低。

此外，在所述鋼板中1000a/m的磁場下測定的磁通密度b10可為1.88以上。而且，所述ba、y或它們的組合起到抑制劑作用，可能會偏析到晶界。

下面通過實(shí)施例詳細(xì)說明。但，下述實(shí)施例是本發(fā)明的示例而已，本發(fā)明的內(nèi)容不限于下述實(shí)施例。

[實(shí)施例1]

準(zhǔn)備板坯，所述板坯以重量％計(jì)包含si：3.2％、c：0.051％、mn：0.112％、s：0.0052％、n：0.005％、及al：0.029％，而且以如表1所示的含量包含鋇(ba)和釔(y)，余量由fe和其他不可避免混入的雜質(zhì)組成。

將所述板坯在1150℃的溫度下加熱90分鐘后進(jìn)行熱軋，從而制造了厚度為2.6mm的熱軋板。將該熱軋板以1050℃以上的溫度進(jìn)行加熱后在910℃下保持90秒，再進(jìn)行水冷后酸洗。接著，冷軋成厚度為0.29mm。冷軋的鋼板在爐內(nèi)升溫后，在氫(50體積％)和氮(50體積％)的混合氣體保護(hù)下以及60℃的露點(diǎn)溫度和850℃的退火溫度下保持120秒以進(jìn)行1次再結(jié)晶退火。1次再結(jié)晶退火后，碳為0.0030重量％。然后，涂覆mgo后卷取成卷材狀，并進(jìn)行2次再結(jié)晶退火。

最終退火是在氮(25體積％)和氫(75體積％)的混合氣體保護(hù)下升溫至1200℃，溫度達(dá)到1200℃后，在氫氣(100體積％)保護(hù)下保持20小時(shí)進(jìn)行爐內(nèi)冷卻。

【表1】

從表1可以確認(rèn)，將ba和y的含量控制在本發(fā)明的0.005％至0.5％范圍內(nèi)發(fā)明材料的磁性優(yōu)于對比材料。

[實(shí)施例2]

準(zhǔn)備板坯，所述板坯以重量％計(jì)包含si：3.2％、c：0.051％、mn：0.112％、s：0.0052％、n：0.005％、及al：0.029％，而且以如表2所示的含量包含鋇(ba)和釔(y)，余量由fe和其他不可避免的雜質(zhì)組成。

將所述板坯在1150℃的溫度下加熱90分鐘后進(jìn)行熱軋，從而制造了厚度為2.6mm的熱軋板。將該熱軋板以1050℃以上的溫度進(jìn)行加熱后在910℃下保持90秒，再進(jìn)行水冷后酸洗。接著，冷軋成厚度為0.29mm。冷軋的鋼板在爐內(nèi)升溫后，在氫(50體積％)和氮(50體積％)的混合氣體保護(hù)下以及60℃的露點(diǎn)溫度和850℃的退火溫度下保持120秒以進(jìn)行1次再結(jié)晶退火。1次再結(jié)晶退火后，碳為0.0030重量％。然后，涂覆mgo后卷取成卷材狀，并進(jìn)行2次再結(jié)晶退火。

最終退火是在氮(25體積％)和氫(75體積％)的混合氣體保護(hù)下升溫至1200℃，溫度達(dá)到1200℃后，在氫氣(100體積％)保護(hù)下保持20小時(shí)進(jìn)行爐內(nèi)冷卻。

【表2】

請參見表3，在本發(fā)明一實(shí)施例的電工鋼板中大小為1mm以下的晶粒的面積比率(％)顯示為10％以下，大小為1mm以上的晶粒的平均大小顯示為10mm以上。

以上參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了說明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在不改變技術(shù)思想及必要特征的情況下，本發(fā)明能夠以其他具體實(shí)施方式實(shí)施。

因此，上述實(shí)施例只是示例性的并非限制性的。本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書為準(zhǔn)而非上述說明，由權(quán)利要求書的含義、范圍及等效概念導(dǎo)出的所有變更或者變更的形式，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。