CN108350545A - 取向电工钢板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种取向电工钢板及其制造方法，可提供如下的取向电工钢板及其制造方法。该取向电工钢板以重量％计包括：2.0％以上且5.0％以下的Si、0.005％以上且0.04％以下的酸溶Al、0.01％以上且0.2％以下的Mn、大于0％且0.01％以下的N、大于0％且0.01％以下的S、0.01％以上且0.05％以下的Sb、0.02％以上且0.08％以下的C、0.0005％以上且0.045％以下的P、0.03％以上且小于0.08％的Sn、以及0.01％以上且0.2％以下的Cr，并且包括余量的Fe及其他不可避免的杂质。

Description

取向电工钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种取向电工钢板及其制造方法。

背景技术

取向电工钢板在轧制方向上呈现出钢片织构为{110}<001>的高斯织构(Gosstexture)，因此其为一方向或轧制方向上磁特性优异的软磁性材料。为了表现这种织构，需要复杂的工序如炼钢中的成分控制、热轧中的板坯再加热及热轧工艺因素控制、热轧板退火热处理、初次再结晶退火及二次再结晶退火等，而这些工序又需要非常精密而严格的管理。另外，作为表现高斯织构的一种因素的抑制剂即晶粒生长抑制剂的控制也非常重要，该晶粒生长抑制剂用于抑制初次再结晶晶粒的杂乱无章的生长，在产生二次再结晶时只让高斯织构能够生长。为了在最终退火中获得高斯织构，直至产生二次再结晶之前需要抑制所有初次再结晶晶粒的生长，为了获得充分的抑制力来实现该目的，需要有足够多的抑制剂，抑制剂的分布也必须均匀。另外，为了在高温的最终退火工序期间均产生二次再结晶，抑制剂的热稳定性必须优异，从而不易分解。二次再结晶是在最终退火时用于抑制初次再结晶晶粒生长的抑制剂在适当的温度区间中分解或丧失抑制力而产生的现象，此时，如高斯晶粒的特定晶粒在较短的时间内急剧生长。

一般来说，取向电工钢板的质量可由代表性的磁特性即磁通密度和铁损来评价，高斯织构的精度越高，磁特性越优异。而且，质量优异的取向电工钢板因其材料特性能够制造高效的电力设备，能够实现电力设备的小型化和高效化。

以往技术为了提高取向电工钢板的磁特性，在增加硅含量之后通过热轧克服冷轧局限性，或者通过浸硅来增加电阻率或减少铁损，但此时不仅需要额外的工序，还存在制造成本增加的问题。而且，虽然记载了通过添加Ti、B、Se、Sb、Sn、Cr等合金元素来提高晶粒生长抑制力的技术的大致架构，但合金元素范围的记载大部分过于广泛，而且对各合金元素效果的记载很少，没有以单独的合金元素的效果为主进行描述，大部分只描述了包含两种以上合金元素时的效果。即，只描述了可通过添加迄今公知技术所述的Ti、B、Se、Sb、Sn、Cr等来提高磁性，但基本上没有描述直接效果或适当的含量、以及当添加两种以上合金元素时由元素之间相互作用引起的协同效果方面的研究。即，目前未提供能够正常发挥上述合金元素效果的具体方案，即使提出了这种方案，其原因或关系方面的研究尚不充分。

发明内容

要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种铁损较少且磁通密度优异的取向电工钢板及其制造方法。

技术方案

本发明的一实现例提供一种取向电工钢板，所述取向电工钢板以重量％计包括：2.0％以上且5.0％以下的Si、0.005％以上且0.04％以下的酸溶Al、0.01％以上且0.2％以下的Mn、大于0％且0.01％以下的N、大于0％且0.01％以下的S、0.01％以上且0.05％以下的Sb、0.02％以上且0.08％以下的C、0.0005％以上且0.045％以下的P、0.03％以上且小于0.08％的Sn、以及0.01％以上且0.2％以下的Cr，并且包括余量的Fe及其他不可避免的杂质。

具体地，所述钢板可为满足由各成分的含量(重量％)计算的以下式1的取向电工钢板。

[式1]

-0.32Mn+0.012Si+0.016≤C≤-0.014Mn+0.02Si

具体地，所述钢板可为满足由各成分的含量(重量％)计算的以下式2的取向电工钢板。

[式2]

Sn+Sb≤5Cr

更为具体地，所述钢板可为满足由各成分的含量(重量％)计算的以下式1和式2的取向电工钢板。

[式1]

-0.32Mn+0.012Si+0.016≤C≤-0.014Mn+0.02Si

[式2]

Sn+Sb≤5Cr

所述钢板可为钢板内奥氏体相的分数为20至30％的取向电工钢板。

所述取向电工钢板可为，在最短直径长度为3mm以上的晶粒中，晶粒的最长直径和最短直径之比为1.0以上的晶粒的面积在全部晶粒的面积中所占的比率为5％以上的取向电工钢板。

本发明的另一实现例提供一种取向电工钢板的制造方法，所述方法包括以下步骤：

对钢板坯进行再加热，所述钢板坯以重量％计包括：2.0％以上且5.0％以下的Si、0.005％以上且0.04％以下的酸溶Al、0.01％以上且0.2％以下的Mn、大于0％且0.01％以下的N、大于0％且0.01％以下的S、0.01％以上且0.05％以下的Sb、0.02％以上且0.08％以下的C、0.0005％以上且0.045％以下的P、0.03％以上且小于0.08％的Sn、以及0.01％以上且0.2％以下的Cr，并且包括余量的Fe及其他不可避免的杂质；

对经过再加热的所述钢板坯实施热轧、热轧板退火及冷轧而制造钢板；

对经过冷轧的所述钢板实施脱碳退火及氮化退火；及

对经过脱碳退火及氮化退火的所述钢板进行最终退火。

具体地，所述方法可为所述钢板坯满足由各成分的含量(重量％)计算的以下式1的取向电工钢板的制造方法。

[式1]

-0.32Mn+0.012Si+0.016≤C≤-0.014Mn+0.02Si

具体地，所述方法可为所述钢板坯满足由各成分的含量(重量％)计算的以下式2的取向电工钢板的制造方法。

[式2]

Sn+Sb≤5Cr

所述方法可为所述钢板坯满足由各成分的含量(重量％)计算的以下式1和式2的取向电工钢板的制造方法。

[式1]

-0.32Mn+0.012Si+0.016≤C≤-0.014Mn+0.02Si

[式2]

Sn+Sb≤5Cr

所述方法可为所述再加热的步骤中的温度为1000℃至1250℃的取向电工钢板的制造方法。

所述方法可为对经过再加热的所述钢板坯实施热轧、热轧板退火及冷轧而制造钢板的步骤中的热轧板退火温度为900℃至1200℃的取向电工钢板的制造方法。

所述方法可为对经过再加热的所述钢板坯实施热轧、热轧板退火及冷轧而制造钢板的步骤中的冷轧厚度为0.10mm以上且0.50mm以下的取向电工钢板的制造方法。

所述方法可为对经过再加热的所述钢板坯实施热轧、热轧板退火及冷轧而制造钢板的步骤中的冷轧以87％以上的冷轧压下率进行单次冷轧的取向电工钢板的制造方法。

所述方法可为在对经过冷轧的所述钢板实施脱碳退火及氮化退火的步骤中，将所述脱碳退火及所述氮化退火同时实施，或者在脱碳退火以后单独实施氮化退火，或者在氮化退火以后单独实施脱碳退火的取向电工钢板的制造方法。

所述方法可为在对经过冷轧的所述钢板实施脱碳退火及氮化退火的步骤中，所述脱碳退火及所述氮化退火同时实施且退火温度为800℃至950℃的取向电工钢板的制造方法。

所述方法可为在对经过脱碳退火及氮化退火的所述钢板进行最终退火之前还包括在经过脱碳退火及氮化退火的所述钢板上涂敷退火分离剂的步骤的取向电工钢板的制造方法。

所述方法可为在对经过脱碳退火及氮化退火的所述钢板进行最终退火的步骤中的最终退火温度为800℃至1250℃的取向电工钢板的制造方法。

所述方法可为对经过脱碳退火及氮化退火的所述钢板进行最终退火的步骤在包含氮和氢中的一种以上物质的气氛中进行，并且在达到最终退火温度之后在100％的氢气氛中进行的取向电工钢板的制造方法。

有益效果

本发明提供一种铁损较少且磁通密度优异的取向电工钢板及其制造方法。

最佳实施方式

下面，详细说明本发明的实现例。不过，这些实现例作为示例来提供的，本发明并不局限于这些实现例，本发明只通过所附的权利要求书的范畴来定义。

除非有其他定义，本申请文件中的“％”表示重量％。

本发明的一实现例提供一种取向电工钢板，所述取向电工钢板以重量％计包括：2.0％以上且5.0％以下的Si、0.005％以上且0.04％以下的酸溶Al、0.01％以上且0.2％以下的Mn、大于0％且0.01％以下的N、大于0％且0.01％以下的S、0.01％以上且0.05％以下的Sb、0.02％以上且0.08％以下的C、0.0005％以上且0.045％以下的P、0.03％以上且小于0.08％的Sn、以及0.01％以上且0.2％以下的Cr，并且包括余量的Fe及其他不可避免的杂质。

具体地，所述取向电工钢板可为满足由各成分的含量(重量％)计算的以下式1的取向电工钢板。

[式1]

-0.32Mn+0.012Si+0.016≤C≤-0.014Mn+0.02Si

具体地，所述取向电工钢板可为满足由各成分的含量(重量％)计算的以下式2的取向电工钢板。

[式2]

Sn+Sb≤5Cr

更为具体地，所述取向电工钢板可为满足由各成分的含量(重量％)计算的以下式1和式2的取向电工钢板。

[式1]

-0.32Mn+0.012Si+0.016≤C≤-0.014Mn+0.02Si

[式2]

Sn+Sb≤5Cr

Mn、Si、C的含量被控制为以重量％计满足所述式1。这是在制造所述取向电工钢板时为了将钢板坯再加热、热轧及其后续的热轧板退火的温度范围中不可避免地发生的奥氏体相的相变分数保持在20至30％。当奥氏体相过少时，在高温退火后，热轧板的微观组织可能会残留到最终产品，导致磁性变差。当奥氏体相过多时，初次再结晶退火(脱碳退火)中的α+γ相过于活跃，可能会导致高斯(Goss)织构损害。

Sn、Sb、Cr的含量被控制为以重量％计满足所述式2。这是为了适当地形成脱碳退火板的氧化层，该氧化层为底涂基础。

所述取向电工钢板可为，在最短直径长度为3mm以上的晶粒中，晶粒的最长直径和最短直径之比为1.0以上的晶粒的面积在全部晶粒的面积中所占的比率为5％以上的取向电工钢板。就轧制方向上更加生长的晶粒较多的取向电工钢板而言，取向电工钢板本身要求的轧制方向上的磁性可能更加优异。

下面，详细说明限定各成分含量的理由。％表示重量％。

Si：2.0％以上且5.0％以下

Si是电工钢板的基本组成，其起到通过增加材料的电阻率来降低铁损(coreloss)的作用。当Si的含量小于2.0％时，电阻率降低，涡流损耗增加，导致铁损特性变差。此外，铁素体和奥氏体之间的相变在脱碳氮化退火过程中变得活跃，会严重损害初次再结晶织构。此外，在高温退火过程中，铁素体和奥氏体之间会发生相变，二次再结晶变得不稳定，并且{110}高斯织构严重受损。

当Si含量超过5.0％时，在脱碳氮化退火过程中所形成的SiO2和Fe2SiO4氧化层过于致密，从而延迟脱碳行为。由此，在脱碳氮化退火处理期间，铁素体和奥氏体之间的相变会持续发生，严重损害初次再结晶织构。此外，由于上述致密氧化层形成导致的脱碳行为延迟效应使氮化行为延迟，不能充分形成(Al，Si，Mn)N和AlN等氮化物，不能确保高温退火过程中二次再结晶所需的足够的晶粒抑制力。此外，当Si含量超过5.0％时，电工钢板的机械特性中的脆性会增加，韧性会降低，从而加重轧制过程中板材断裂的发生率。由此，板对板的可焊性降低，不能确保易加工性。

结果，如果Si含量未控制在所述规定的范围内，则二次再结晶的形成变得不稳定。由此，磁特性受到严重损害，加工性也恶化。因此，优选将Si限制在2.0％以上且5.0％以下。

酸溶Al：0.005％以上且0.04％以下

Al在热轧和热轧板退火过程中形成微细析出的AlN，或者在冷轧后的退火工序中通过氨气导入的氮离子与以固溶态存在于钢中的Al、Si、Mn结合产生(Al，Si，Mn)N和AlN型氮化物。所述物质起到强大的晶粒生长抑制剂的作用。

当Al的含量小于0.005％时，所述物质的形成数量和体积相当小，因此不能期待有作为抑制剂的充分的效果。

当Al的含量超过0.04％时，会形成粗大的氮化物，从而导致晶体生长抑制力变差。因此，Al的含量限制为0.005％以上且0.04％以下。

Mn：0.01％以上且0.2％以下

Mn与Si同样地通过增加电阻率来降低涡流损耗，从而降低总铁损。此外，Mn在素钢状态下与S进行反应形成Mn系硫化物，或者同Si一起与通过氮化处理导入的氮进行反应形成(Al，Si，Mn)N的析出物。因此，Mn是抑制初次再结晶晶粒的生长并引起二次再结晶的重要元素。

当Mn的含量小于0.01％时，所述物质的形成数量和体积小，因此不能期待有作为抑制剂的充分的效果。

当Mn的含量超过0.2％时，在钢板表面上除了形成Fe2SiO4之外，还形成大量的(Fe，Mn)和Mn氧化物，这将阻碍在高温退火过程中形成的底涂层的形成，从而降低表面质量。此外，在高温退火工序中会引起铁素体与奥氏体之间的相变，从而严重损害织构，并且使磁特性大幅变差。因此，Mn的含量限制为0.01％以上且0.2％以下。

N：0.01％以下(0％除外)

N是与Al和B反应生成AlN和BN的重要元素，在炼钢工艺中优选添加0.01％以下。

如果N的添加量超过0.01％，则在热轧后的工序中，会因氮扩散而导致起泡等表面缺陷。另外，由于在板坯状态下形成过多的氮化物，轧制会变得困难，这可能会成为后续工序复杂且制造成本增加的原因。另外，对于为了形成(Al，Si，Mn)N、AlN、(B，Si，Mn)N、(Al，B)N、BN等氮化物而额外需要的N，则在冷轧后的退火工序中使用氨气实施氮化处理来补充到钢中。

C：0.02％以上且0.08％以下

C是有助于在铁素体和奥氏体之间引起相变以使晶粒细化并且提高伸长率的元素。C是用于提高脆性大而轧制性差的电工钢板的轧制性的必要元素。然而，C是当残留在最终产品中时，由于磁老化效应而形成的碳化物在产品板中析出，从而导致磁特性变差的元素，因此需要将C的含量控制在适当的含量。

如果在上述Si含量范围内C的含量小于0.02％，则奥氏体相变不充分，板坯和热轧微观组织变得不均匀。由此会损害冷轧性。

如果在上述Si含量范围内C的含量超过0.08％，则在脱碳退火工序中不能实现充分的脱碳，除非加入额外的工序或设备。由此而产生的相变现象，会严重损害二次再结晶织构。进而当最终产品应用于电力设备时，由于磁老化导致磁特性变差。

因此，C的含量限制在0.02％以上且0.08％以下。

S：0.01％以下(0％除外)

当S的含量超过0.01％时，在板坯中会形成MnS析出物，从而抑制晶粒生长。此外，在铸造过程中，S会在板坯中心偏析，从而难以控制后续工序中的微观组织。此外，由于在本发明中不使用MnS作为晶粒生长抑制剂，因此添加不可避免的含量以上的S而导致析出是不可取的。因此，S的含量优选为0.01％以下。

P：0.0005％以上且0.045％以下

P在晶界中偏析，阻碍晶界移动的同时可起到抑制晶粒生长的辅助作用。因此在微观结构方面上具有改善{110}<001>织构的效果。当P的含量小于0.0005％时，没有添加效果，当P的含量超过0.045％时，会增加脆性，从而轧制性大幅降低，因此P的含量优选限制在0.0005％以上且0.045％以下。

Sb：0.01％以上且0.05％以下

Sb像P那样具有通过在晶界中偏析而抑制晶粒生长的效果，并且具有使二次再结晶稳定化的效果。然而，由于熔点低，在初次再结晶退火过程中容易扩散到表面，从而阻碍脱碳或氧化层形成以及通过氮化的浸氮。因此，如果添加超过规定水平的Sb，则会阻碍脱碳，并且抑制形成将成为底涂基础的氧化层，因此添加量有上限。

本发明的发明人通过持续的研究发现，Sb至少添加0.01％以上时才会表现出抑制晶粒生长的效果。此外，如果超过0.05％，则抑制效果和向表面的扩散变得严重，反而不能得到稳定的二次再结晶。除此之外，还发现了表面质量变差。因此，Sb优选在0.01％以上且0.05％以下的范围内。

Sn：0.03％以上且小于0.08％

由于Sn是与P同样作为晶界偏析元素阻碍晶界移动的元素，所以Sn已知为晶粒生长抑制剂。在本发明的规定的Si含量范围下，用于实现在高温退火过程中顺利的二次再结晶行为的晶粒生长抑制力不足。因此，必须有通过在晶界中偏析而阻碍晶界移动的Sn。

本发明的发明人通过持续的研究发现，当以小于0.03％的含量添加Sn时，与根本没有Sn时相比具有提高磁特性的效果，但其效果不明显。此外，当添加量为0.08％以上时，如果在初次再结晶退火区间中不对升温速度进行调节或者不予保持规定时间，则因晶粒生长抑制力过强，不能得到稳定的二次再结晶。因此，Sn的含量优选为0.03％以上且小于0.08％。

Cr：0.01％以上且0.2％以下

Cr促进在热轧板退火板中形成硬质相，在冷轧时促进高斯织构的{110}<001>的形成。此外，通过在脱碳退火过程中促进C的脱碳，减少奥氏体相变保持时间，从而防止织构受损。此外，Cr促进在脱碳退火过程中形成的表面上氧化层的形成，从而弥补因Sn和Sb阻碍氧化层形成的缺点。

本发明的发明人通过持续的研究发现，当以小于0.01％的含量添加Cr时，与根本没有添加时相比，上述效果略微表现出来，但该效果不明显。此外发现，当以超过0.2％的含量添加时，在脱碳退火过程中形成与氧化层形成时相比更加致密的氧化层。因此，具有氧化层的形成变差且阻碍脱碳及浸氮的缺点。另外，由于Cr是昂贵的合金元素，因此优选将其上限值限制在0.2％以下。

上述本发明的电工钢板可通过本发明所属技术领域中众所周知的电工钢板制造方法来制造，但更加优选通过以下的制造方法制造。下面说明更加优选的制造方法。至于在下面没有具体描述的条件，可以认为是依照常规条件。

本发明的另一实现例提供一种取向电工钢板的制造方法，所述方法包括以下步骤：对钢板坯进行再加热，所述钢板坯以重量％计包括：以重量％计包括：2.0％以上且5.0％以下的Si、0.005％以上且0.04％以下的酸溶Al、0.01％以上且0.2％以下的Mn、大于0％且0.01％以下的N、大于0％且0.01％以下的S、0.01％以上且0.05％以下的Sb、0.02％以上且0.08％以下的C、0.0005％以上且0.045％以下的P、0.03％以上且小于0.08％的Sn、以及0.01％以上且0.2％以下的Cr，并且包括余量的Fe及其他不可避免的杂质；对经过再加热的所述钢板坯实施热轧、热轧板退火及冷轧而制造钢板；对经过冷轧的所述钢板实施脱碳退火及氮化退火；及对经过脱碳退火及氮化退火的所述钢板进行最终退火。

具体地，所述方法可为所述钢板坯满足由各成分的含量(重量％)计算的以下式1的取向电工钢板的制造方法。

[式1]

-0.32Mn+0.012Si+0.016≤C≤-0.014Mn+0.02Si

具体地，所述方法可为所述钢板坯满足由各成分的含量(重量％)计算的以下式2的取向电工钢板的制造方法。

[式2]

Sn+Sb≤5Cr

更为具体地，所述方法可为所述钢板坯满足由各成分的含量(重量％)计算的以下式1和式2的取向电工钢板的制造方法。

[式1]

-0.32Mn+0.012Si+0.016≤C≤-0.014Mn+0.02Si

[式2]

Sn+Sb≤5Cr

下面，详细说明所述取向电工钢板的制造方法。

在进行钢板坯再加热时，优选根据被固溶的Al、N、Mn和S的化学当量关系，在使得Al系氮化物或Mn系硫化物的析出物不完全固溶或完全固溶的温度范围内进行所述再加热。

如果析出物不完全固溶，与完全固溶相比析出物的尺寸大，所以即使析出量大，能够进行单次冷轧。

相反，当析出物完全固溶时，在热轧板退火热处理后形成大量的微细氮化物或硫化物。因此，可能会不易进行作为后续工序的单次冷轧，但在根据化学当量关系析出物的析出量较少时，能够进行单次冷轧。

通过板坯再加热在素钢中再固溶的N和S的含量分别优选为20ppm至50ppm和20ppm至50ppm。对于再固溶的N及S的含量，需要考虑素钢中所含的Al及Mn的含量。这是因为用作晶粒生长抑制剂的氮化物和硫化物是(Al，Si，Mn)N、AlN及MnS。

Iwayama提出纯3％硅钢板的Al及N固溶度的相关关系式，具体如下。

例如，假设酸溶铝为0.028％且N为0.0050％时，Iwayama公式中的理论固溶温度为1258℃。若要加热这种电工钢板的板坯，需要以1300℃进行加热。

但是，当以1280℃以上的温度加热板坯时，在钢板中会生成低熔点硅和作为种子金属的铁的化合物铁橄榄石。由此，钢板表面会熔化，热加工性变得非常困难，并且由于熔化铁水增加加热炉的维护。

基于上述理由，即为了能够适当地控制加热炉维护、冷轧和初次再结晶织构，优选以1250℃以下的温度再加热板坯。具体可为900℃至1250℃、900℃至1200℃、900℃至1150℃、1000℃至1250℃、1100℃至1250℃、1000℃至1250℃、1000℃至1200℃。

此外，Iwayama提出纯3％硅钢板的Mn及S的固溶度的相关关系式，具体如下。

例如，假设锰为0.04％且s为0.004％时，Iwayama公式的理论固溶温度为1126℃。当为了加热这种电工钢板板坯，以1150℃的温度对其进行加热时，能够使Mn系硫化物完全固溶。此外，假设锰为0.06％且S为0.003％时，理论固溶温度为1130℃。因此，当在1150℃下加热电工钢板板坯时，能够使Mn系硫化物完全固溶。

然而，假设锰为0.1％且S为0.003％时，理论固溶温度为1163℃。当以1150℃的温度加热电工钢板板坯时，虽然不能使Mn系硫化物完全固溶，但能够使之基本上完全溶解。

在经过热轧的热轧板中，由于应力而在轧制方向上存在沿轧制方向延伸的变形组织，在热轧过程中会使AlN或MnS等析出。因此，为了在冷轧前获得均匀的再结晶微观组织和微小的AlN析出物分布，再次将热轧板加热至板坯加热温度以下。重要的是通过加热使变形组织再结晶化，并确保足够的奥氏体相而促进如AlN和MnS的晶粒生长抑制剂的固溶。

因此，为了使奥氏体分数最大化，热轧板的退火温度优选为900℃至1200℃。此外，优选采用在所述温度范围内进行裂纹热处理后进行冷却的方法。在进行采用上述热处理模式的热轧板退火处理后，带材中析出物的平均尺寸在的范围内。

在热轧板的退火后，通过反向轧机或串列式轧机进行冷轧，其中冷轧厚度为0.10mm以上且0.50mm以下。优选进行单次冷轧，其为在中间过程中不进行变形组织的退火热处理，而是直接从最初的热轧厚度轧制到最终产品厚度的方式。

通过单次冷轧，{110}<001>取向的低集成度的取向旋转到变形方向。由此，在冷轧板中仅存在以{110}<001>取向排列的高斯晶粒。在二次以上的轧制方法下，在冷轧板中也存在低集成度的取向。由此，在最终退火过程中低集成度的取向也进行二次再结晶，从而磁通密度和铁损特性变差。因此，作为冷轧，优选以87％以上的冷轧压下率进行单次强冷轧。具体地，冷轧压下率可为87％至90％、87％至91％、87％至92％、87％至93％、87％至94％、87％至95％、87％至96％、87％至97％、87％至98％、以及87％至99％。

针对经过如上冷轧的板材进行脱碳、变形组织的再结晶、以及使用氨气的氮化处理。脱碳和氮化过程为以下方法中的任一种：即，完成脱碳和再结晶后使用氨气进行氮化处理，或者与脱碳的同时使用氨气来进行氮化处理。这些方法均不会影响发挥本发明的效果。

在脱碳处理、再结晶和氮化处理中，优选在800～950℃的钢板退火温度下进行热处理。如果钢板的退火温度低于800℃，则脱碳需要很多时间。如果退火温度高于950℃，则生长的再结晶晶粒粗大，从而晶体生长驱动力下降。因此，形不成稳定的二次再结晶。而且，退火时间对发挥本发明效果的影响不会很大，但考虑到生产率，一般优选在5分钟内进行处理。

在脱碳氮化退火热处理即将结束之前至结束之后，可在还原气氛中通过对脱碳氮化退火后的钢板表面上形成的外部氧化层中存在的一些或全部氧化层进行还原而去除。之后，可在钢板上涂覆以MgO为主的退火分离剂，之后进行长时间的最终退火引起二次再结晶，从而形成{110}<001>织构，该织构为钢板的{110}面与轧制面平行，<001>方向与轧制方向平行的织构。由此，能够制造磁特性优异的取向电工钢板。

最终退火的目的主要如下：通过二次再结晶形成{110}<001>织构；通过在脱碳过程中形成的氧化层和MgO的反应而形成玻璃质覆膜，从而赋予绝缘性；以及去除损害磁特性的杂质。最终退火温度优选为脱碳退火温度以上且1250℃以下。具体可为800℃至1250℃、850℃至1250℃、以及900℃至1250℃。作为最终退火方法，可以在引起二次再结晶之前的温度上升区间内保持含有氮或氢中的一种以上物质的气氛。

由此，保护作为粒子生长抑制剂的氮化物，使二次再结晶能够良好地生长。在结束二次再结晶后，通过在100％氢气氛中长时间保持去除杂质。

具体实施方式

下面，记载本发明的优选实施例和比较例。然而，以下实施例仅仅是本发明的一个优选实施例，本发明并不限于以下实施例。

[实施例1]

对取向电工钢板进行真空熔化后制造钢锭，所述取向电工钢板含有0.004％的S、0.0042％的N、0.028％的酸溶Al、0.028％的Sb、0.07％的Sn、0.028％的P及0.03％的Cr，并且含有如表1那样含量根据Si及Mn改变的C，剩余成分为余量的Fe及其他不可避免包含的杂质。接着以1150℃的温度加热之后热轧成2.3mm的厚度。对于热轧板以1085℃的温度进行加热后，在920℃下保持160秒，之后在水中进行速冷。对热轧板退火板进行酸洗后，单次轧制成0.23mm的厚度。对冷轧后的板，在860℃的温度下，在潮湿的氢和氮以及氨混合气体气氛中保持200秒，从而同时进行脱碳氮化退火热处理，使得氮含量成为170ppm。

在该钢板上涂覆退火分离剂MgO并进行最终退火，最终退火在按体积比计25％氮+75％氢的混合气氛中进行直至温度达到1200℃，在达到1200℃后，在100％的氢气氛中保持10小时以上后进行炉冷。在表1中示出在各种条件下的磁特性检测值。

[表1]

从上表1可知，C的含量满足Si、Mn及C的含量关系“-0.32×Mn(wt％+0.012×Si(wt％)+0.016C(wt％)-0.014×Mn(wt％)+0.02×Si(wt％)”的发明材料与比较材料相比，其磁特性得到显著的提高。

[实施例2]

对取向电工钢板进行真空熔化后制造钢锭，所述取向电工钢板含有3.35％的Si、0.061％的C、0.058％的Mn、0.004％的S、0.004％的N、0.029％的酸溶SAl及0.032％的P，并且包含如表2那样含量改变的Sn、Sb和Cr，剩余成分为余量的Fe及其他不可避免包含的杂质。接着以1140℃的温度加热之后热轧成2.3mm的厚度。对于热轧板以1080℃的温度进行加热后，在915℃下保持162秒，之后在水中进行速冷。对热轧板退火板进行酸洗后，单次轧制成0.23mm的厚度。对冷轧后的板，在850℃的温度下，在潮湿的氢和氮以及氨混合气体气氛中保持200秒，从而同时进行脱碳氮化退火热处理，使得氮含量成为180ppm。

在该钢板上涂覆退火分离剂MgO并进行最终退火，最终退火在按体积比计25％氮+75％氢的混合气氛中进行直至温度达到1200℃，在达到1200℃后，在100％的氢气氛中保持10小时以上后进行炉冷。在表2中示出在各种条件下的磁特性检测值。

[表2]

从上表2可知，Cr的含量满足Sn、Sb及Cr的含量关系“Sn(wt％)+Sb(wt％))≤5xCr(wt％)”的发明材料与比较材料相比，其磁特性得到提高。

本发明并不限于上述实施例，可由不同的多种形式进行制造。本发明所属技术领域的技术人员应能理解，在不改变本发明技术思想或必要特征的基础上可由其他具体形式实施本发明。因此应该理解，以上所述的实施例在所有方面是示意性的，而不是限制性的。

Claims (19)

1.一种取向电工钢板，以重量％计包括：2.0％以上且5.0％以下的Si、0.005％以上且0.04％以下的酸溶Al、0.01％以上且0.2％以下的Mn、大于0％且0.01％以下的N、大于0％且0.01％以下的S、0.01％以上且0.05％以下的Sb、0.02％以上且0.08％以下的C、0.0005％以上且0.045％以下的P、0.03％以上且小于0.08％的Sn、以及0.01％以上且0.2％以下的Cr，并且包括余量的Fe及其他不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的取向电工钢板，其中，

所述取向电工钢板满足由各成分的含量计算的以下式1，其中所述含量为重量％，

[式1]

-0.32Mn+0.012Si+0.016≤C≤-0.014Mn+0.02Si。

3.根据权利要求1所述的取向电工钢板，其中，

所述取向电工钢板满足由各成分的含量计算的以下式2，其中所述含量为重量％，

[式2]

Sn+Sb≤5Cr。

4.根据权利要求1所述的取向电工钢板，其中，

所述取向电工钢板满足由各成分的含量计算的以下式1和式2，其中所述含量为重量％，

[式1]

-0.32Mn+0.012Si+0.016≤C≤-0.014Mn+0.02Si

[式2]

Sn+Sb≤5Cr。

5.根据权利要求4所述的取向电工钢板，其中，

所述取向电工钢板的钢板内奥氏体相的分数为20至30％。

6.根据权利要求5所述的取向电工钢板，其中，

在所述取向电工钢板中的最短直径长度为3mm以上的晶粒中，晶粒的最长直径和最短直径之比为1.0以上的晶粒的面积在全部晶粒的面积中所占的比率为5％以上。

7.一种取向电工钢板的制造方法，包括以下步骤：

对钢板坯进行再加热，所述钢板坯以重量％计包括：2.0％以上且5.0％以下的Si、0.005％以上且0.04％以下的酸溶Al、0.01％以上且0.2％以下的Mn、大于0％且0.01％以下的N、大于0％且0.01％以下的S、0.01％以上且0.05％以下的Sb、0.02％以上且0.08％以下的C、0.0005％以上且0.045％以下的P、0.03％以上且小于0.08％的Sn、以及0.01％以上且0.2％以下的Cr，并且包括余量的Fe及其他不可避免的杂质；

对经过再加热的所述钢板坯实施热轧、热轧板退火及冷轧而制造钢板；

对经过冷轧的所述钢板实施脱碳退火及氮化退火；及

对经过脱碳退火及氮化退火的所述钢板进行最终退火。

8.根据权利要求7所述的取向电工钢板的制造方法，其中，

所述钢板坯满足由各成分的含量计算的以下式1，其中所述含量为重量％，

[式1]

-0.32Mn+0.012Si+0.016≤C≤-0.014Mn+0.02Si。

9.根据权利要求7所述的取向电工钢板的制造方法，其中，

所述钢板坯满足由各成分的含量计算的以下式2，其中所述含量为重量％，

[式2]

Sn+Sb≤5Cr。

10.根据权利要求7所述的取向电工钢板的制造方法，其中，

所述钢板坯满足由各成分的含量计算的以下式1和式2，其中所述含量为重量％，

[式1]

-0.32Mn+0.012Si+0.016≤C≤-0.014Mn+0.02Si

[式2]

Sn+Sb≤5Cr。

11.根据权利要求10所述的取向电工钢板的制造方法，其中，

进行所述再加热的步骤中的温度为1000℃至1250℃。

12.根据权利要求11所述的取向电工钢板的制造方法，其中，

对经过再加热的所述钢板坯实施热轧、热轧板退火及冷轧而制造钢板的步骤中的热轧板退火温度为900℃至1200℃。

13.根据权利要求12所述的取向电工钢板的制造方法，其中，

对经过再加热的所述钢板坯实施热轧、热轧板退火及冷轧而制造钢板的步骤中的冷轧厚度为0.10mm以上且0.50mm以下。

14.根据权利要求13所述的取向电工钢板的制造方法，其中，

对经过再加热的所述钢板坯实施热轧、热轧板退火及冷轧而制造钢板的步骤中的冷轧以87％以上的冷轧压下率进行单次冷轧。

15.根据权利要求14所述的取向电工钢板的制造方法，其中，

在对经过冷轧的所述钢板实施脱碳退火及氮化退火的步骤中，将所述脱碳退火及所述氮化退火同时实施，或者在脱碳退火以后单独实施氮化退火，或者在氮化退火以后单独实施脱碳退火。

16.根据权利要求15所述的取向电工钢板的制造方法，其中，

在对经过冷轧的所述钢板实施脱碳退火及氮化退火的步骤中，

所述脱碳退火及所述氮化退火同时实施且退火温度为800℃至950℃。

17.根据权利要求16所述的取向电工钢板的制造方法，其中，

在对经过脱碳退火及氮化退火的所述钢板进行最终退火之前，还包括：

在经过脱碳退火及氮化退火的所述钢板上涂敷退火分离剂的步骤。

18.根据权利要求17所述的取向电工钢板的制造方法，其中，

在对经过脱碳退火及氮化退火的所述钢板进行最终退火的步骤中的最终退火温度为800℃至1250℃。

19.根据权利要求18所述的取向电工钢板的制造方法，其中，

对经过脱碳退火及氮化退火的所述钢板进行最终退火的步骤在包含氮和氢中的一种以上物质的气氛中进行，并且在达到最终退火温度之后在100％的氢气氛中进行。