本發(fā)明涉及一種無(wú)取向電工鋼板及其制造方法。
背景技術(shù)：
無(wú)取向電工鋼板對(duì)決定電氣設(shè)備的能效起到重要的作用，因?yàn)闊o(wú)取向電工鋼板用作電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)器和小型變壓器等電氣設(shè)備的鐵芯材料，將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。
電工鋼板的磁性能指標(biāo)有鐵損和磁通密度，鐵損為能量損失，因此鐵損越低越好。此外，當(dāng)表征易磁化性質(zhì)的磁通密度高時(shí)，即使施加更少的電流也能獲得相同的磁通密度，因此可以降低銅線圈中產(chǎn)生的熱量即銅損，故磁通密度越高越好。
為了改善無(wú)取向電工鋼板的磁性能中的鐵損，通常使用的方法是添加si、al、mn等電阻率大的合金元素以增加電阻。然而，添加合金元素雖然可以降低鐵損，但是飽和磁通密度降低，從而導(dǎo)致磁通密度也不可避免地減小。
此外，硅(si)和鋁(al)的添加量增加時(shí)，加工性下降導(dǎo)致冷軋困難，從而造成生產(chǎn)性降低，并且硬度也會(huì)增加導(dǎo)致加工性下降。
為了改善這種集合組織，所使用的有效方法是添加微量的合金元素。通過(guò)所述方法減少無(wú)益的集合組織，即減少相對(duì)于板面沿垂直方向<111>軸平行的晶粒的分?jǐn)?shù)，或者大幅減少雜質(zhì)的量，從而可以制造純凈鋼。
然而，這些技術(shù)都會(huì)導(dǎo)致制造成本上升，并且批量生產(chǎn)困難，因此有必要提出一種制造成本不會(huì)上升太多而磁性改善效果優(yōu)異的技術(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
技術(shù)問(wèn)題
本發(fā)明的一實(shí)施例提供一種無(wú)取向電工鋼板。
本發(fā)明的另一實(shí)施例提供一種無(wú)取向電工鋼板的制造方法。
技術(shù)方案
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的無(wú)取向電工鋼板，其以重量％計(jì)包含ti:0.0030％以下(不包括0％)、nb:0.0035％以下(不包括0％)、v:0.0040％以下(不包括0％)及b:0.0003％至0.0020％以下，余量為fe和其他不可避免的雜質(zhì)，而且([ti]+0.8[nb]+0.5[v])/(10*[b])的值可為0.17至7.8。
所述電工鋼板的晶粒粒徑可為60μm至95μm。
所述電工鋼板以重量％計(jì)還可以包含c:0.004％以下(不包括0％)、si:2.5％至3.5％、al:0.5％至1.8％、mn:0.05％至0.9％、n:0.0030％以下(不包括0％)及s:0.0030％以下(不包括0％)。
對(duì)于所述電工鋼板，鋼板的軋制方向作為x軸，寬度方向作為y軸，xy面的法線方向作為z軸時(shí)，yz面上測(cè)定的(y軸方向的晶粒的長(zhǎng)度)/(z軸方向的晶粒的長(zhǎng)度)的值可為1.5以下。
所述電工鋼板中包含ti、nb、v及b的夾雜物可為500個(gè)/mm2以下。
對(duì)于所述電工鋼板，以電工鋼板的總組分為100重量％計(jì)還可以包含p:0.005％至0.08％、sn:0.01％至0.08％、sb:0.005％至0.05％或它們的組合，而且滿足[p]+[sn]+[sb]:0.01％至0.1％。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的無(wú)取向電工鋼板的制造方法，其包括：將板坯加熱后進(jìn)行熱軋以制造熱軋板的步驟，所述板坯以重量％計(jì)包含ti:0.0030％以下(不包括0％)、nb:0.0035％以下(不包括0％)、v:0.0040％以下(不包括0％)及b:0.0003％至0.0020％以下，余量為fe和其他不可避免的雜質(zhì)，而且([ti]+0.8[nb]+0.5[v])/(10*[b])的值為0.17至7.8；對(duì)所述熱軋板進(jìn)行冷軋以制造冷軋板的步驟；以及對(duì)所述冷軋板進(jìn)行冷軋板退火的步驟。
上文中，[ti]、[nb]、[v]及[b]分別為ti、nb、v及b的添加量(重量％)。
所述板坯以重量％計(jì)還可以包含c:0.004％以下(不包括0％)、si:2.5％至3.5％、al:0.5％至1.8％、mn:0.05％至0.9％、n:0.0030％以下(不包括0％)及s:0.0030％以下(不包括0％)。
還包括對(duì)所述熱軋板進(jìn)行退火的步驟，其中所述熱軋板的退火溫度可為850℃至1150℃。
在所述冷軋板退火步驟中，冷軋板退火溫度可為950℃至1150℃。
所述冷軋板退火步驟可以在對(duì)鋼板施加0.6kgf/mm2以下的張力的狀態(tài)下實(shí)施。
所述的施加的張力大小可為0.2kgf/mm2至0.6kgf/mm2。
所述板坯以板坯的總組分為100重量％計(jì)還可以包含p:0.005％至0.08％、sn:0.01％至0.08％、sb:0.005％至0.05％或它們的組合，而且滿足[p]+[sn]+[sb]:0.01％至0.1％。
有益效果
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例可以提供一種鐵損低、磁通密度優(yōu)異的無(wú)取向電工鋼板。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)附圖及詳細(xì)后述的實(shí)施例，應(yīng)能清楚理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征、以及用于實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)和特征的方法。但是，本發(fā)明并不局限于以下公開(kāi)的實(shí)施例，可由各種不同的形式實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施例只是用于完整地公開(kāi)本發(fā)明，且為了向本領(lǐng)域技術(shù)人員完整地告知發(fā)明的范疇而提供的，本發(fā)明應(yīng)以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。在說(shuō)明書(shū)全文中相同的附圖標(biāo)記表示相同的構(gòu)成要素。
因此，為了避免本發(fā)明解釋不清楚，在一些實(shí)現(xiàn)例中未具體說(shuō)明公知的技術(shù)。除非另有定義，在本說(shuō)明書(shū)中使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))所表達(dá)的含義是本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義。在說(shuō)明書(shū)全文中，當(dāng)提到某一部分“包括(或包含)”某構(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)成要素。此外，除非另有說(shuō)明，否則單數(shù)形式也意在包括復(fù)數(shù)形式。
除非有特別說(shuō)明，否則％表示重量％。
下面說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的無(wú)取向電工鋼板的制造方法。
首先，將板坯加熱后進(jìn)行軋制以制造熱軋板。
所述板坯以重量％計(jì)可以包含ti:0.0030％以下(不包括0％)、nb:0.0035％以下(不包括0％)、v:0.0040％以下(不包括0％)及b:0.0003％至0.0020％以下，余量為fe和其他不可避免的雜質(zhì)。
并且，([ti]+0.8[nb]+0.5[v])/(10*[b])的值可為0.17至7.8。
上文中，[ti]、[nb]、[v]及[b]分別為ti、nb、v及b的添加量(重量％)。
另外，所述板坯以重量％計(jì)還可以包含c:0.004％以下(不包括0％)、si:2.5％至3.5％、al:0.5％至1.8％、mn:0.05％至0.9％、n:0.0015％至0.0030％及s:0.0030％以下。
所述板坯以重量％計(jì)還可以包含p:0.005％至0.08％、sn:0.01％至0.08％、sb:0.005％至0.05％或它們的組合，而且滿足[p]+[sn]+[sb]:0.01％至0.1％。其中[p]、[sn]及[sb]分別為p、sn及sb的添加量(重量％)。
下面說(shuō)明限制所述板坯的組分的理由。
當(dāng)c超過(guò)0.004％時(shí)，可能導(dǎo)致產(chǎn)生磁時(shí)效的問(wèn)題。
si起到提高電阻率而降低鐵損的作用。當(dāng)si的含量不足2.5％時(shí)，鐵損的改善效果不足，當(dāng)超過(guò)3.5％時(shí)，硬度會(huì)上升，有可能導(dǎo)致生產(chǎn)性及沖壓性能變差。
al起到提高電阻率而降低鐵損的作用。當(dāng)al的含量不足0.5％時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生降低高頻鐵損的效果，而且氮化物細(xì)微形成而導(dǎo)致磁性變差，當(dāng)超過(guò)1.8％時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致磁通密度變差，并且在煉鋼和連續(xù)鑄造時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)性下降。
mn起到提高電阻率改善鐵損并形成硫化物的作用。當(dāng)mn的含量不足0.05％時(shí)，mns細(xì)微析出而導(dǎo)致磁性變差，當(dāng)超過(guò)0.9％時(shí)，可能會(huì)形成[111]集合組織而導(dǎo)致磁通密度減小。
當(dāng)n超過(guò)0.0030％時(shí)，與ti、nb、v結(jié)合而形成氮化物，從而會(huì)抑制晶粒生長(zhǎng)及磁疇遷移。因此，在本發(fā)明的一實(shí)施例中可以不添加n，但是考慮到在煉鋼工藝中不可避免地被混入的量，可以添加0.0015以上。
p起到提高材料的電阻率并偏析到晶界改善集合組織而提高磁性的作用。當(dāng)添加量不足0.005％時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生改善集合組織的效果，當(dāng)超過(guò)0.08％時(shí)，晶界偏析過(guò)量，可能會(huì)導(dǎo)致軋制性變差以及沖壓性能下降。
sn可以改善集合組織，從而提高磁性。當(dāng)sn的添加量不足0.01％時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生提高磁性的效果,當(dāng)超過(guò)0.08％時(shí)，不僅會(huì)引起晶界弱化，而且形成微細(xì)的夾雜物而導(dǎo)致磁性變差。
sb可以改善集合組織，從而提高磁性。當(dāng)sb的添加量不足0.005％時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生提高磁性的效果，當(dāng)超過(guò)0.05％時(shí)，不僅會(huì)引起晶界弱化，而且形成微細(xì)的夾雜物而導(dǎo)致磁性變差。
當(dāng)[p]+[sn]+[sb]的含量不足0.01％時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生提高磁性的效果,當(dāng)超過(guò)0.1％時(shí)，晶界偏析量增多會(huì)導(dǎo)致晶粒生長(zhǎng)性變差，并形成[111]集合組織而導(dǎo)致磁性變差。
當(dāng)s超過(guò)0.0030％時(shí)會(huì)形成微細(xì)的硫化物，從而抑制晶粒的生長(zhǎng)，有可能導(dǎo)致鐵損變差。
當(dāng)ti的添加量超過(guò)0.0030％時(shí)會(huì)形成微細(xì)的氮化物，從而導(dǎo)致晶粒的生長(zhǎng)性降低。
當(dāng)nb添加量超過(guò)0.0035％時(shí)會(huì)形成微細(xì)的氮化物，從而導(dǎo)致晶粒的生長(zhǎng)性降低。
當(dāng)v的添加量超過(guò)0.0040％時(shí)會(huì)形成微細(xì)的氮化物，從而導(dǎo)致晶粒的生長(zhǎng)性降低。
當(dāng)b不足0.0003％時(shí)會(huì)形成微細(xì)的氮化物，從而導(dǎo)致磁性變差,當(dāng)超過(guò)0.0020％時(shí)，沒(méi)有形成氮化物的余量b會(huì)阻礙磁疇遷移，從而導(dǎo)致磁性降低。
此外，當(dāng)([ti]+0.8[nb]+0.5[v])/(10*[b])的值不足0.17或超過(guò)7.8時(shí)，夾雜物不會(huì)變得粗大，有可能導(dǎo)致電工鋼板的磁性變差，并且可能形成對(duì)磁性不利的[111]集合組織。
對(duì)所述基底的板坯進(jìn)行加熱。對(duì)板坯進(jìn)行加熱的溫度可為1100℃至1250℃。板坯加熱完畢后，對(duì)板坯進(jìn)行熱軋以制造熱軋板。熱軋時(shí)終軋可在800℃以上的溫度下實(shí)施。
對(duì)于熱軋后的熱軋板，根據(jù)需要在850℃至1150℃的溫度下進(jìn)行熱軋板退火，從而增加對(duì)磁性有利的結(jié)晶取向。當(dāng)熱軋板退火溫度低于850℃時(shí)，組織不會(huì)生長(zhǎng)或微生長(zhǎng)，因此磁通密度的上升效果較少，當(dāng)退火溫度超過(guò)1150℃時(shí)，反而會(huì)導(dǎo)致磁性能變差，而且板形狀可能產(chǎn)生變形。更具體地，熱軋板退火溫度范圍可為950℃至1150℃。接著，對(duì)所述熱軋板進(jìn)行酸洗后，以70％至95％的壓下率進(jìn)行冷軋，從而制造冷軋板。
對(duì)所述冷軋板進(jìn)行冷軋板退火。冷軋板退火溫度可為950℃至1150℃。當(dāng)溫度低于950℃時(shí)，所產(chǎn)生的再結(jié)晶不夠充分，當(dāng)超過(guò)1050℃時(shí)，晶粒變大，可能導(dǎo)致高頻鐵損耗變差。
冷軋板退火時(shí)產(chǎn)生晶粒生長(zhǎng)，通過(guò)控制冷軋板退火溫度和冷軋板退火時(shí)間，可使晶粒大小成為60μm至95μm。當(dāng)小于60μm時(shí)，所產(chǎn)生的再結(jié)晶不夠充分，磁性不會(huì)得到提高，當(dāng)超過(guò)95μm時(shí)，晶粒生長(zhǎng)過(guò)多，可能導(dǎo)致高頻鐵損耗變差。
對(duì)所述冷軋板進(jìn)行退火時(shí)，借由卷筒(woundroll)對(duì)鋼板施加張力的狀態(tài)下實(shí)施。
對(duì)鋼板施加的張力大小可為0.6kgf/mm2以下。通過(guò)對(duì)鋼板施加張力的狀態(tài)下實(shí)施冷軋板退火,可以調(diào)整電工鋼板的晶粒大小比率，從而提高電工鋼板的磁性。然而，當(dāng)施加的張力超過(guò)0.6kgf/mm2時(shí)，晶粒過(guò)于變形，可能導(dǎo)致磁性變差。并且，對(duì)鋼板施加的張力小于0.2kgf/mm2時(shí)，基于晶粒變形有可能難以提高磁性。
下面說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的無(wú)取向電工鋼板。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的無(wú)取向電工鋼板，其以重量％計(jì)包含ti:0.0030％以下(不包括0％)、nb:0.0035％以下(不包括0％)、v:0.0040％以下(不包括0％)及b:0.0003％至0.0020％以下，余量為fe和其他不可避免的雜質(zhì)，而且([ti]+0.8[nb]+0.5[v])/(10*[b])的值可為0.17至7.8。
所述電工鋼板以重量％計(jì)還可以包含c:0.004％以下(不包括0％)、si:2.5％至3.5％、al:0.5％至1.8％、mn:0.05％至0.9％、n:0.0030％以下(不包括0％)及s:0.0030％以下(不包括0％)。在無(wú)取向電工鋼板中限定組分的理由與限定板坯的組分的理由相同。另外，所述電工鋼板的晶粒粒徑可為60μm至95μm。
對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的無(wú)取向電工鋼板,鋼板的軋制方向作為x軸，寬度方向作為y軸，xy面的法線方向作為z軸時(shí)，yz面上測(cè)定的(y軸方向的晶粒的長(zhǎng)度)/(z軸方向的晶粒的長(zhǎng)度)的值可為1.5以下。因?yàn)槔滠埌逋嘶饡r(shí)施加的張力，晶粒大小會(huì)產(chǎn)生變化，此時(shí)，當(dāng)(y軸方向的晶粒的長(zhǎng)度)/(z軸方向的晶粒的長(zhǎng)度)的值超過(guò)1.5時(shí)，晶粒過(guò)于變形，可能導(dǎo)致磁性降低。另外，(y軸方向的晶粒的長(zhǎng)度)/(z軸方向的晶粒的長(zhǎng)度)的值可為1.18以上。當(dāng)小于1.18時(shí)，無(wú)法期待通過(guò)晶粒變形而提高磁性的效果。
此外，所述電工鋼板以重量％計(jì)可以包含p:0.005％至0.08％、sn:0.01％至0.08％、sb:0.005％至0.05％或它們的組合，而且滿足[p]+[sn]+[sb]:0.01％至0.1％。其中，[p]、[sn]及[sb]分別為p、sn及sb的添加量(重量％)。
所述電工鋼板中包含ti、nb、v及b的夾雜物可為500個(gè)/mm2以下，更具體地可為5個(gè)/mm2以下。當(dāng)夾雜物超過(guò)5個(gè)/mm2時(shí)，夾雜物會(huì)過(guò)多，可能導(dǎo)致磁性變差。
下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。但，下述實(shí)施例只是用于例示本發(fā)明，本發(fā)明的內(nèi)容不限于下述實(shí)施例。
【實(shí)施例1】
準(zhǔn)備如下表1所示的組分的板坯(表1中，％表示重量％)。此后，將所述板坯在1150℃的溫度下加熱后進(jìn)行熱軋。熱軋時(shí)終軋?jiān)?50℃的溫度下實(shí)施，從而制造了厚度為2.0mm的熱軋板。
此后，對(duì)所述熱軋板在1100℃的溫度下進(jìn)行熱軋板退火4分鐘，再進(jìn)行酸洗。
此后，經(jīng)過(guò)冷軋制造了厚度為0.35mm的冷軋板。
此后，在如表2的條件下進(jìn)行冷軋板退火40秒。
【表1】
【表2】
可知，在本發(fā)明的一實(shí)施例的范圍內(nèi)的鋼種，即a2至a4、b2、b3、c2至c4的晶粒生長(zhǎng)性好，即使在較低的溫度下進(jìn)行最終退火，晶粒粒徑也大，獲得了磁性優(yōu)異的無(wú)取向電工鋼板。剩余的鋼種超出本發(fā)明的范圍，晶粒生長(zhǎng)性變差，與在類似的溫度下進(jìn)行最終退火的發(fā)明例相比，晶粒粒徑小且磁性較差。
【實(shí)施例2】
準(zhǔn)備如下表3所示的組分的板坯。此后，將所述板坯在1150℃的溫度下加熱后進(jìn)行熱軋。熱軋時(shí)終軋?jiān)?50℃的溫度下實(shí)施，從而制造了厚度為2.0mm的熱軋板。
此后，對(duì)所述熱軋板在1100℃的溫度下進(jìn)行熱軋板退火4分鐘，再進(jìn)行酸洗。
此后，經(jīng)過(guò)冷軋制造了厚度為如表4的冷軋板。
此后，在970℃的溫度下進(jìn)行冷軋板退火35秒。
【表3】
在表3中，％表示重量％。
【表4】
可知，在本發(fā)明的范圍內(nèi)的鋼種的晶粒生長(zhǎng)性好，而且通過(guò)復(fù)合添加p、sn、sb集合組織得到改善，因此磁性非常優(yōu)異。剩余的鋼種超出本發(fā)明的范圍，晶粒生長(zhǎng)性變差，與在類似的溫度下進(jìn)行最終退火的發(fā)明例相比，晶粒粒徑小且磁性較差。
[實(shí)施例3]
對(duì)如表5的組分的板坯以與實(shí)施例2相同的方法進(jìn)行加熱、熱軋、熱軋板退火及冷軋。
此后，在970℃的溫度下進(jìn)行冷軋板退火35秒，并施加如表6的條件的張力進(jìn)行退火。
【表5】
在表5中，％表示重量％。
【表6】
在表6中，長(zhǎng)度方向延伸率是指，鋼板的軋制方向作為x軸，寬度方向作為y軸，xy面的法線方向作為z軸時(shí)，yz面上測(cè)定的(y軸方向的晶粒的長(zhǎng)度)/(z軸方向的晶粒的長(zhǎng)度)的值。
測(cè)定夾雜物所使用的方法為通過(guò)tem進(jìn)行觀察并通過(guò)eds進(jìn)行分析。對(duì)于tem觀察，在隨機(jī)選擇的區(qū)域，將倍率設(shè)定為清楚地觀察到大小為0.01μm以上的夾雜物，然后拍攝至少100張以上的圖片，并測(cè)定圖片中出現(xiàn)的所有夾雜物的大小及分布,再通過(guò)eds光譜(spectrum)對(duì)夾雜物的種類進(jìn)行分析。
屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)的f2、f4、f6、f7，在退火時(shí)張力為0.6kgf/mm2以下，且張力方向的延伸率為1.5以下，因此高頻鐵損優(yōu)異。相比之下，超出本發(fā)明的范圍進(jìn)行退火時(shí)，如果張力為0.6kgf/mm2以上，長(zhǎng)度方向延伸率會(huì)變大，分布密度也會(huì)增加，800hz鐵損變得更差。
以上，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在不改變技術(shù)思想或必要特征的情況下，本發(fā)明可由其他形式實(shí)施。
因此，上述實(shí)施例在所有方面上是示意性的，而不是限制性的。本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所附的權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)而非上述詳細(xì)說(shuō)明，由權(quán)利要求書(shū)的含義、范圍及等同概念導(dǎo)出的所有變更或變更后的形式，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。