CN108431267B

CN108431267B - 取向电工钢板及其制备方法

Info

Publication number: CN108431267B
Application number: CN201680075512.1A
Authority: CN
Inventors: 高琼濬; 梁日南; 林才洙
Original assignee: Posco Co Ltd
Current assignee: Posco Holdings Inc
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2021-02-26
Anticipated expiration: 2036-12-22
Also published as: WO2017111511A1; KR101707451B1; CN108431267A

Abstract

本发明的一实施例的取向电工钢板，以重量％计，包括：Si：2.0至4.5％、C：大于0且0.005％以下、Al：0.015至0.04％、N：0.01至0.1％、S：大于0且0.01％以下、Mn：0.04至0.15％及余量的Fe及其他不可避免的杂质，该取向电工钢板满足下式1，平均晶粒直径为3cm以下，其中直径为1cm以下的晶粒的面积分率为10％以下。[式1]：[Mn]×[S]<0.0004，在式1中，[Mn]及[S]分别表示以重量％计的Mn及S的含量。

Description

取向电工钢板及其制备方法

技术领域

本申请涉及一种取向电工钢板及其制备方法。

背景技术

取向电工钢板是通过抑制初次再结晶晶粒的生长，并在最终退火工序中选择性地使抑制了生长的晶粒中{110}<001>取向(下称高斯取向)的晶粒生长，从而在轧制方向上表现出优异磁特性的钢板。这种只在被选择的取向上进行的生长称为二次再结晶，为了进行二次再结晶，在最终高温退火之前，需要在钢板内均匀地分散如MnS及AlN的微小的抑制剂，从而在高温退火中抑制具有除高斯取向外取向的初次再结晶晶粒的生长，并使二次再结晶晶粒具有精确的高斯取向的同时进行生长，从而能够获得优异的磁特性、即增加磁通密度和减少铁损的效果。

若要有效地控制二次再结晶，需要在产生二次再结晶之前有效地抑制初次再结晶晶粒的生长。而为了有效地抑制初次再结晶晶粒的生长，需要充分地满足以下条件：第一、抑制剂应以充分的量和适当的大小均匀地分布；第二、抑制剂在开始产生二次再结晶的高温之前应处于热稳定状态，不易分解。在这种抑制剂生长或被消灭，从而失去抑制初次再结晶晶粒生长的力量的温度范围内开始形成二次再结晶，此时在较短的时间内在整个钢板部位上产生均匀的二次再结晶。

迄今已经判明AlN、MnS、MnSe、CuS等抑制剂为有效的晶粒生长抑制剂。并且，已知这些抑制剂能够抑制晶粒生长的条件，例如坯料加热温度、热轧温度和卷取温度、热轧板退火条件、冷轧率和初次再结晶退火及最终高温退火等条件。

在通过炼钢、坯料制备、坯料加热、热轧、预备退火、脱碳、涂覆退火分离剂和最终高温退火来制备常规的取向电工钢板的制备中，对坯料中包含的MnS或AlN等，在高温下长时间进行再加热而进行固溶，才能在热轧后的冷却过程中制出大小和分布适当的析出物，并且将其作为抑制剂来使用，但为此必须在高温下对坯料进行加热。如此在高温下长时间加热坯料时，具有如下的问题：因使用热量较多而导致制备成本的上升；由于坯料的表面部达到熔化状态而流下，加热炉的维护费上升，且缩短加热炉的使用寿命。尤其是，若在长时间的高温加热下坯料的柱状晶组织生长为粗大组织的情况下，在后续热轧工序中，沿板的宽度方向会产生断裂而显著降低实收率。

因此，若能在降低坯料的加热温度的情况下制备取向电工钢板，就能在制备成本和实收率方面上带来很多有益效果。为此，在起到二次再结晶的抑制剂作用的AlN部分固溶化的温度范围内进行坯料加热。当坯料只被加热至部分固溶化的温度时，在铸造工序中的析出物和热轧工序中的再析出物之间的大小分布有较大的差异。为了使用该方法，在坯料的加热工序后面，必须设置进一步生成氮化物类抑制剂的工序。

在坯料的再加热温度较低的电工钢板的制备过程中，重要的是形成均匀的初次再结晶显微组织。Sn、Sb及P作为晶界偏析元素，在脱碳退火工序中起到调整晶粒生长的辅助抑制剂作用，其有助于形成大小适当及大小分布均匀的初次再结晶晶粒。为了进一步提高取向电工钢板的磁性，添加含量范围适当的Sn、Sb及P来实现该目的。其中，Sn及Sb等偏析元素具有强力的晶界偏析效果，因此随着其成分含量的增加，在脱碳退火工序中具有对增加初次再结晶晶粒的大小分布的粗大粒进行抑制的效果。

为了使这种初次再结晶晶粒的大小分布均匀，初次再结晶的退火条件较为重要。此外，还有一个重要的因素是，通过在初次再结晶退火之前的工序中存在的微小析出物来调整晶粒生长抑制力。初次再结晶退火之前的微小析出物的体积分率、尺寸、界面能量及分散状态等有可能影响晶粒生长抑制力。

在1200℃以上的高温坯料加热工艺中，通过使用在初次再结晶前形成的微小析出物来产生二次再结晶，因此重要的是将初次再结晶前的析出物制成微小及均匀的析出物。为了使初次再结晶前的微小析出物能够以均匀及微小的状态析出，已知有将从酸溶性Al(下称sAl)中扣除N当量的AlR作为指标来调整制备条件的方法。此外，已知有利用Cu来对以复合及微小状态析出AlN的制备条件进行调整的方法。

在低于1200℃的低温坯料加热工艺中，重要的是去除在初次再结晶前形成的不均匀析出物作为抑制剂的影响。虽然在初次再结晶显微组织的形成中使用所述不均匀析出物，但在初次再结晶工序或其后续工序中通过渗氮来形成的微小析出物控制二次再结晶。该工艺根据酸溶性Al和N提出热轧板退火热处理条件。此外，考虑到添加Ti时形成TiN，规定了热轧板退火热处理温度及渗氮量。

发明内容

要解决的技术问题

本发明的一实施例提供一种取向电工钢板。

本发明的另一实施例提供一种取向电工钢板的制备方法。

技术方案

本发明的一实施例的取向电工钢板，以重量％计，包括：Si：2.0至4.5％、C：大于0且0.005％以下、Al：0.015至0.04％、N：0.01至0.1％、S：大于0且0.01％以下、Mn：0.04至0.15％及余量的Fe及其他不可避免的杂质，该取向电工钢板满足下式1，平均晶粒直径为3cm以下，其中直径为1cm以下的晶粒的面积分率为10％以下。

[式1]

[Mn]×[S]<0.0004

在式1中，[Mn]及[S]分别表示以重量％计的Mn及S的含量。

可满足下式2。

[式2]

[Mn]+14×[S]<0.18

在式2中，[Mn]及[S]分别表示以重量％计的Mn及S的含量。

以重量％计，可进一步包括：Sb：0.01至0.05％、Sn：0.03至0.12％、Cr：0.02至0.15％及P：0.01至0.05％。

以重量％计，可进一步包括：Cu：0.01至0.2％及Mo：0.01至0.05％。

本发明的一实施例的取向电工钢板的制备方法，以重量％计，包括：Si：2.0至4.5％、C：0.03至0.09％、Al：0.015至0.04％、N：大于0且0.006％以下、S：大于0且0.01％以下、Mn：0.04至0.15％及余量的Fe及其他不可避免的杂质，并且包括步骤：对满足下式1的坯料进行加热；通过热轧所述坯料来制备热轧板；对所述热轧板以满足下式3的退火温度T进行退火；通过冷轧所述热轧板来制备冷轧板；对所述冷轧板进行初次再结晶退火；及对完成初次再结晶退火的电工钢板进行二次再结晶退火。

[式1]

[Mn]×[S]<0.0004

在式1中，[Mn]及[S]分别表示以重量％计的Mn及S的含量。

[式3]

1100-20×[Al]/[N]<T<1200-20×[Al]/[N]

在式3中，[Al]及[N]分别表示以重量％计的Al及N的含量，T在对热轧板进行退火的步骤中表示退火温度，所述退火温度的单位为℃。

坯料可满足下式2。

[式2]

[Mn]+14×[S]<0.18

在式2中，[Mn]及[S]分别表示以重量％计的Mn及S的含量。

以重量％计，坯料可进一步包括：Sb：0.01至0.05％、Sn：0.03至0.12％、Cr：0.02至0.15％及P：0.01至0.05％。

以重量％计，坯料可进一步包括：Cu：0.01至0.2％及Mo：0.01至0.05％。

对热轧板进行退火的步骤后，可进一步包括：对热轧板进行冷却的步骤，从700至850℃的温度到300℃，以10℃/秒至300℃/秒的冷却速度进行冷却。

对所述坯料进行加热的步骤中，可对坯料以1050至1200℃的温度进行加热。

所述进行初次再结晶退火的步骤可包括：以满足所述式3的退火温度T退火5至100秒；及在比所述退火温度T低10至100℃的温度下退火30至300秒。

在进行初次再结晶退火的步骤中，可同时产生或者分别产生脱碳及渗氮。

在进行初次再结晶退火的步骤之后，平均初次再结晶晶粒直径可为15至25μm。

在进行初次再结晶退火的步骤之后，在初次再结晶板厚度的1/4的厚度上观察显微组织时，40μm以上晶粒的面积分率可为整个面积的30％以下。

制备后钢板的平均晶粒直径可为3cm以下，其中直径为1cm以下的晶粒的面积分率可为10％以下。

有益效果

本发明的一实施例的取向电工钢板在整个产品上均匀地生长了具有精确高斯(Exact Goss)取向的二次再结晶，因此磁性非常优异，产品特性均匀。

此外，本发明的一实施例的取向电工钢板的制备方法，根据再加热温度限制Mn和S成分范围的同时，限定热轧板退火条件，从而去除初次再结晶前析出物的不均匀性来抑制在初次再结晶板的显微组织中不均匀的粗大粒的形成，并且使具有精确高斯取向的二次再结晶能够在整个产品上均匀地生长，从而能够制备磁性非常优异、产品特性均匀的取向电工钢板。

具体实施方式

第一、第二、第三等用语用于说明多种部分、成分、区域、层及/或者分段(section)，但并不限定于此。这些用语仅为了将某一部分、成分、区域、层或者分段区别于其他部分、成分、区域、层或者分段而使用。因此，下面描述的第一部分、成分、区域、层或者分段在不脱离本发明的范围内也可用第二部分、成分、区域、层或者分段来描述。

在此使用的专业用语仅用于提及特定实施例，而不限定本发明。在此使用的单数形式，只要在句子中未表示明显相反的意思，还包括复数形式。说明书中使用的“包括”的含义是用于将特定的特性、区域、常数、步骤、动作、因素及/或者成分具体化，不排除其他的特性、区域、常数、步骤、动作、因素及/或者成分的存在或者附加。

当涉及某部分设置在另一部分之“上面”或“上”时，表示该某部分直接在该另一部分上形成，或者两者之间可能会存在其他部分。与此相对地，当涉及某部分设置在另一部分的“正上方”时，表示两者之间不存在其他部分。

虽然不另行定义，但包括在此使用的技术用语及科学用语在内的所有用语具有与本发明所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。通常使用的词典中定义的用语可补充解释为具有符合相关技术文献和现今公开的内容的含义，在不下定义的情况下不被解释为理想的或者极为正式的含义。

此外，在没有特别提到的情况下，％表示重量％，1ppm表示0.0001重量％。

下面，参照附图详细说明本发明的实施例，以使本发明所属技术领域的技术人员能够容易实施。但本发明并不局限于在此说明的实施例，可用多种形式实现本发明。

本发明的一实施例的取向电工钢板，以重量％计，包括：Si：2.0至4.5％、C：0.005％以下(除0％)、Al：0.015至0.04％、N：0.01至0.1％、S：0.01％以下(除0％)、Mn：0.04至0.15％及余量的Fe及其他不可避免的杂质。

首先，从限定取向电工钢板成分的理由开始说明。

[Si：2.0至4.5重量％]

硅(Si)起到通过增加取向电工钢板材料的比电阻而降低铁心损失(core loss)即铁损的作用。当Si含量低于2.0重量％时，比电阻降低而铁损变差，当Si的含量超过4.5重量％从而过剩时，会增加钢的脆性，且降低韧性，从而在轧制过程中增加板破裂的发生率，并且焊接特性变差，在冷轧作业中产生负荷，且在冷轧中达不到老化所需的板温，二次再结晶的形成不稳定。因此，Si的含量限定为2.0至4.5重量％。

[C：0.005重量％以下]

碳(C)为引导形成奥氏体相的元素，随着坯料内C含量的增加，在热轧工序中铁氧体-奥氏体的相转移活化，并且增加在热轧工序中所形成的长形延伸的热轧带组织，从而在热轧板退火工序中，抑制铁氧体晶粒的生长。此外，随着坯料内C含量的增加，会增加与铁氧体组织相比强度高的延伸的热轧带组织，并且引起冷轧初始组织即热轧板退火组织的初始粒子的微小化，从而在冷轧之后改善集合组织，尤其增加高斯分率。这是因为热轧板的退火后在钢板内存在的残留C会提高冷轧中老化效果，从而增加初次再结晶晶粒内的高斯分率。因此，C含量越多则越有利，但之后的脱碳氮化退火时，脱碳退火时间变长，且有损生产性，并且在加热初的脱碳不够充分时，会导致初次再结晶晶粒的不均匀，进而导致二次再结晶的不稳定。此外，磁老化现象会降低磁特性，因此坯料内的C含量限制在0.03至0.09重量％范围内。坯料内存在的C在制备过程中通过脱碳来去除，最终制备的电工钢板内的C含量可为0.005重量％以下。

[Al：0.015至0.04重量％]

铝(Al)与N结合后以AlN的形式析出，但在同时进行脱碳和渗氮的退火中，会形成微小析出物(Al，Si，Mn)N及AlN形式的氮化物，起到强力抑制晶粒生长的作用。需要规定量以上的多余的固溶Al。当Al的含量低于0.015重量％时，所形成的析出物数量和体积分率较低，对晶粒生长的抑制效果不够充分，当Al的含量过高时，析出物生长成粗大状，降低对晶粒生长的抑制效果。因此，添加0.015至0.04重量％的Al。

[N：0.001至0.01重量％]

氮(N)为与Al等进行反应从而将晶粒微小化的元素。当这些元素适当分布时，如上所述，能够将冷轧后的组织适当地微小化，从而有助于保证初次再结晶的适当的粒度，但当N的含量过高时，初次再结晶晶粒过分微小，结果会因微小的晶粒增强二次再结晶时引起晶粒生长的驱动力，有可能使得不希望的取向的晶粒生长，因此不优选。此外，当N的含量超过0.01重量％时，会提升二次再结晶的开始温度，降低磁特性。因此，将N的含量定为0.01重量％以下。当在冷轧和二次再结晶退火之间实施增加氮量的渗氮处理时，只要坯料内N的含量为0.006重量％以下即可。

[S：0.01重量％以下]

硫磺(S)为在热轧时固溶温度高、严重偏析的元素，最好尽可能不包含，但其为在炼钢时含有的不可避免的一种杂质。此外，S形成MnS，影响初次再结晶晶粒的大小，因此优选S的含量限制在0.01重量％以下。

[Mn：0.04至0.15重量％]

锰(Mn)与Si同样地具有增加比电阻而降低铁损的效果，其为与Si一起与通过氮化处理导入的氮进行反应后形成(Al，Si，Mn)N的析出物，从而抑制初次再结晶晶粒的生长，引起二次再结晶的重要元素。然而，当Mn的添加量超过0.15重量％时，在钢板表面上会大量形成除Fe₂SiO₄外的(Fe，Mn)氧化物及Mn氧化物，阻碍在高温退火中形成的底涂层的形成，降低表面质量。并且在高温退火工序中会引发铁氧体和奥氏体间的相转移的不均匀，导致初次再结晶晶粒的大小不均匀，结果导致二次再结晶不稳定。因此，Mn的含量定为0.15重量％以下。

[Sb：0.01至0.05重量％]

锑(Sb)具有如下效果：增加在冷轧工序中生成的高斯取向的晶核，从而提高初次再结晶集合组织中具有高斯取向的晶粒分率。此外，Sb在初次再结晶晶界中偏析，从而在二次再结晶高温退火中提升具有高斯集合组织的晶粒的二次再结晶开始温度，以获取聚集度优异的二次再结晶显微组织，且提高磁通密度。在进一步包含Sb的情况下，当其含量低于0.01重量％时，难以正常发挥其作用，当其含量超过0.05重量％时，因初次再结晶晶粒的大小过小而降低二次再结晶开始温度，降低磁特性，或者对晶粒生长的抑制力变得过大，有可能不能形成二次再结晶。因此，当钢板内增加Sb时，Sb的含量定在0.01至0.05重量％的范围。

[Sn：0.03至0.12重量％]

锡(Sn)为晶界偏析元素，其阻碍晶界移动，因此已知锡为晶体生长抑制剂。此外，在初次再结晶集合组织中，Sn会增加高斯取向的晶粒分率，由此增加生长为二次再结晶集合组织的高斯取向的晶核，减小二次再结晶显微组织的大小。因此，晶粒大小越小，则涡电流损耗越小，降低最终产品的铁损。另外，Sn在晶界中偏析，从而在抑制晶粒生长中起到重要作用，这不仅能够提高对微小的初次再结晶显微组织的晶粒生长驱动力进行抑制的抑制效果，还能防止如下现象：在用于形成二次再结晶集合组织的高温退火过程中，(Al，Si，Mn)N及AlN等引起晶粒生长抑制效果的粒子粗大化而降低晶粒生长抑制力。在钢板内增加Sn的情况下，当Sn的含量低于0.03重量％时，没有添加效果，当其含量超过0.12重量％时，过分增加晶粒生长抑制力，于是为了相对增加晶粒生长驱动力，需要降低初次再结晶显微组织的晶粒大小，因此需要在低温下实施脱碳退火，由此不能控制形成适当的氧化层，不能保证良好的表面。此外，在机械特性方面上，晶界偏析元素的过分偏析会增加脆性，在制备过程中有可能导致板的破裂，因此在钢板内增加Sn时，优选Sn的含量为0.12重量％以下。

[Cr：0.02至0.15重量％]

将铬(Cr)作为促进氧化物形成的元素，以0.02至0.15重量％的范围添加时，抑制表层部的致密氧化层的形成，并且帮助沿深度方向形成微小的氧化层。在添加Sb和Sn的同时添加含量范围适当的Cr时，更加易于形成均匀性优异的初次再结晶。当添加Cr时，能够克服Sb及Sn的含量增加拖延脱碳及渗氮而导致的初次再结晶晶粒不均匀的现象，从而形成均匀性优异的初次再结晶晶粒，并且提高磁性。当根据Sb和Sn含量，将Cr含量按上述所提出的范围添加时，会形成更深的内部氧化层，并且加快渗氮及脱碳速度，因此能够克服以下的问题：由于Sb及Sn的添加而形成的致密而薄的氧化层，在同时进行的脱碳和渗氮工序中难以调整初次再结晶晶粒的大小且难以保证均匀性。在钢板内增加Cr的情况下，当Cr的含量低于下限值时，效果微乎其微，当超过上限值时，因过分形成氧化层，降低其效果，且因添加昂贵的合金导致成本上升，因此不优选。

[P：0.01至0.05重量％]

磷(P)为表现出与Sn和Sb相似效果的元素，其通过在晶界中偏析而阻碍晶界移动，并能起到抑制晶粒生长的辅助作用，在显微组织方面上具有改善{110}<001>集合组织的效果。在钢板内增加P的情况下，当P的含量低于0.01重量％时，没有添加效果，当P的添加量超过0.05重量％时，会增加脆性，轧制特性变差，因此优选限定为0.01至0.05重量％。

[Cu：0.01至0.2重量％]

Cu与S结合后以CuS的形式析出，主要与MnS混合后形成(Mn，Cu)S形式，起到抑制晶粒生长的作用。此外，与Mo同样地，Cu在热轧表面部的组织上形成很多精确高斯取向的粒子，由此减小二次再结晶后晶粒的大小，并且减小涡电流的损耗，因此减小最终产品的铁损。并且，由于生长出很多精确高斯取向的粒子，还会提高磁通密度。在钢板内增加Cu的情况下，当其含量低于0.01重量％时，其效果不够充分，当其含量超过0.2重量％时，所生长的析出物粗大，降低晶粒生长抑制效果。

[Mo：0.01至0.05重量％]

当取向电工钢板的热轧时添加钼(Mo)时，在热轧表面部的组织上形成很多精确高斯取向的粒子，初次再结晶热处理后也留下很多该粒子，从而增加引起二次再结晶的高斯粒子。因此，在二次再结晶之后，晶粒大小变小，涡电流损耗变小，因此降低最终产品的铁损，并且因有很多精确高斯取向的粒子生长，还会提高磁通密度。

此外，与Sn同样地，Mo起到通过在晶界中偏析来抑制晶粒生长的重要作用，并且起到通过稳定的控制使得二次再结晶能够在高温中产生的作用，因此起到使更加精确的高斯取向粒子生长的作用，从而提高磁通密度。Mo的原子大小较大，熔点为2623℃，非常高，因此在铁中的扩散速度较慢，其偏析效果能够良好地保持到高温，因此Mo为非常有效的晶粒生长抑制用的偏析元素。

在钢板内增加Mo的情况下，当Mo的含量低于0.01重量％时，虽然有提高磁特性的效果，但该效果微乎其微，并且提高高斯集合组织聚集度的效果较低，反而对基底内存在的粒子的晶粒生长抑制力进行补偿的效果较低，因此磁性提高效果微乎其微。另外，当Mo的含量超过0.05重量％时，过分增加晶粒生长抑制力，因此为了相对增加晶粒生长驱动力，需要降低初次再结晶显微组织的晶粒大小，需要在低温下实施脱碳退火，由此不能控制形成适当的氧化层，不能保证良好的表面。因此，优选Mo的含量定为0.01重量％至0.05重量％。

当Mn含量及S含量满足下式1时，会析出微小及均匀的MnS，由此改善初次及二次再结晶晶粒的大小的均匀性，产品的磁性优异且特性均匀。

[式1]

[Mn]×[S]<0.0004

(在式1中，[Mn]及[S]分别表示Mn及S的含量(重量％))

更具体地，当Mn含量及S含量满足下式2时，产品的磁性优异且特性均匀。

[式2]

[Mn]+14×[S]<0.18

(在式2中，[Mn]及[S]分别表示Mn及S的含量(重量％))

由于在低温坯料加热工艺中，精确的高斯取向具有有助于晶粒生长的优点，因此形成经过高温退火时间期间的充分生长，粒径达1cm以上的二次再结晶晶粒。粒径为1cm以下的二次再结晶晶粒大部分具有从精确的高斯取向偏离的取向。

二次再结晶晶粒的直径(即，钢板的晶粒直径)越小则磁区大小越小，从而有可能具有降低铁损的效果，但晶粒的大小小于1cm时，相比具有降低铁损的效果，更会引起晶粒在各位置上的大小分布不均匀，并且因从高斯取向偏离的晶粒的增加，会引起磁性偏差。因此，当1cm以下的晶粒的面积分率为10％以下时，会改善磁特性及不均匀性。进而，当平均晶粒直径调整为3cm以下时，产品的磁性优异，且产品特性均匀。

下面，对本发明的一实施例的取向电工钢板的制备方法进行具体说明。

本发明的一实施例的取向电工钢板的制备方法，以重量％计，包括：Si：2.0至4.5％、C：0.03至0.09％、Al：0.015至0.04％、N：0.006％以下(除0％)、S：0.01％以下(除0％)、Mn：0.04至0.15％及余量的Fe及其他不可避免的杂质，并且包括步骤：对满足下式1的坯料进行加热；通过热轧坯料来制备热轧板；对热轧板以满足下式3的退火温度(T)进行退火；通过冷轧热轧板来制备冷轧板；对冷轧板进行初次再结晶退火；及对完成初次再结晶退火的电工钢板进行二次再结晶退火。

[式1]

[Mn]×[S]<0.0004

(在式1中，[Mn]及[S]分别表示Mn及S的含量(重量％))

[式3]

1100-20×[Al]/[N]<T<1200-20×[Al]/[N]

(在式3中，[Al]及[N]分别表示Al及N的含量(重量％)，T在对热轧板进行退火的步骤中表示退火温度(℃))

首先，加热坯料。对于坯料的组成，在上述电工钢板的组成的说明中已描述了限定成分的理由，因此省略重复说明。具体地，在1050至1200℃温度下对坯料进行加热。这是因为，若提高坯料加热温度，则会增加钢板制备成本，并且因坯料表面部的熔化，需要维护加热炉，且会缩短加热炉的寿命。同时，若以1200℃以下的温度加热坯料，则能防止坯料的柱状晶组织的粗大生长，从而防止在后续热轧工序中沿板的宽度方向产生的断裂，提高实收率。更为具体地，可在1100至1150℃温度下对坯料进行加热。

对坯料的加热结束后进行热轧。热轧温度和冷却温度不受限。在一个实施例中，可在950℃以下温度下结束热轧后进行水冷，在600℃以下温度下进行卷取。可通过热轧来制备2.0至3.5mm厚度的热轧板。

对经过热轧的热轧板实施热轧板退火。在实施热轧板退火时，将退火温度(T)调整为满足下式3。

[式3]

1100-20×[Al]/[N]<T<1200-20×[Al]/[N]

当满足上述式3时，会析出微小及均匀的MnS，由此改善初次及二次再结晶晶粒的大小均匀性，产品的磁性优异，且产品特性均匀。在本发明的一实施例中，尤其根据[Al]/[N]的比率来确定退火温度(T)，从而去除初次再结晶前的析出物的不均匀性。作为退火时间，可在上述退火温度(T)中退火5至100秒。

此外，在上述退火工序的基础上可进一步包括比退火温度(T)低10至100℃的温度中退火30至300秒的步骤。

此外，对热轧板进行退火的步骤之后，可进一步包括对热轧板进行冷却的步骤。具体在冷却步骤中，可从700至850℃的温度至300℃，以10℃/秒至300℃/秒的冷却速度进行冷却。

如此，通过热轧板的退火来析出析出物，析出物的平均直径为300至

接下来，通过冷轧热轧板来制备冷轧板。作为冷轧，可使用反向(Reverse)轧机或串联(Tandom)轧机进行一次冷轧、多次冷轧或包含中间退火的多次冷轧工艺，以制备板厚为0.1至0.5mm的冷轧板。更为具体地，可制备板厚为0.15至0.35mm的冷轧板。

对完成冷轧的钢板进行初次再结晶退火。在初次再结晶退火中进行脱碳、渗氮及生成高斯晶粒的核的初次再结晶化。可同时进行脱碳和渗氮，或者可在进行脱碳后再进行渗氮。渗氮可采用氨气。脱碳后钢板内的碳可为0.005重量％，渗氮后钢板内的氮可为0.01至0.1重量％。作为初次再结晶退火，可将冷轧板在800至900℃的温度中保持30秒以上。当低于800℃时，不能提供用于晶粒生长的足够的能量，当短于30秒时，有可能因晶粒生长不够充分而降低磁性。

对完成初次再结晶退火的钢板，涂覆包含MgO的退火分离剂后实施二次再结晶退火。在所述二次再结晶退火过程中，均热温度可为900℃至1250℃。当低于900℃时，有可能因高斯晶粒的生长不够充分而降低磁性，当超过1250℃时，有可能因晶粒粗大生长而降低电工钢板的特性。

二次再结晶退火的目的大体在于，通过二次再结晶来形成{110}<001>集合组织，并通过脱碳时形成的氧化层和MgO的反应来形成玻璃质皮膜，从而赋予绝缘性，并且去除损害磁特性的杂质。关于最终退火的方法，在产生二次再结晶前的升温区间由氮和氢的混合气来保持，以保护晶粒生长抑制剂—氮化物，从而使二次再结晶的发育良好，在结束二次再结晶之后，在100％的氢氛围中长时间保持，以去除杂质。

下面，通过实施例对本发明进行进一步详细说明。但这种实施例只是用于例示本发明，本发明并不局限于此。

实施例1

将钢材真空熔化后制成锭，接下来在1200℃温度下加热210分钟后进行热轧，制备厚度为2.3mm的热轧板。其中，所述钢材包含Si：3.23重量％、C：0.055重量％及P：0.028重量％，并且包含如下表1改变添加量的Mn、S及改变Al/N比率的Al和N，剩余成分为余量的Fe和其他不可避免包含的杂质。

对该热轧板以下表2的温度进行30秒的热处理后，降温50℃进一步进行100秒的热处理，之后在水中急冷并酸洗后以0.23mm的厚度进行一次强冷轧。冷轧后的板以大约860℃的温度在湿润的氢、氮及氨的混合气的氛围中保持180秒，以同时进行脱碳及渗氮退火热处理，以使碳含量成为50ppm以下，氮含量成为200ppm。

在该钢板上涂覆退火分离剂MgO，并以线圈状最终退火。最终退火如下：1200℃为止在25％氮+75％氢的混合氛围中进行，达到1200℃后在100％氢氛围中保持10小时后进行炉冷。在各条件下检测的磁特性如表2所示。

【表1】

【表2】

如上表1所示，可以看到当采用满足式1的组成，在满足式3条件的温度下进行热轧板退火时磁性优异。

实施例2

将钢材真空熔化后制成锭，接下来在1180℃温度下加热210分钟后进行热轧，制备厚度为2.6mm的热轧板。其中，所述钢材中包含Si：3.17重量％、C：0.051重量％及P：0.035重量％，并且包含如下表3改变添加量的Mn、S及改变Al/N比率的Al和N，剩余成分为余量的Fe和其他不可避免包含的杂质。

对该热轧板以下表4的温度进行30秒的热处理后，降温50℃进一步进行100秒的热处理，之后在水中急冷并酸洗后以0.27mm的厚度进行一次强冷轧。冷轧后的板以大约860℃的温度在湿润的氢、氮及氨的混合气的氛围中保持180秒，以同时进行脱碳及渗氮退火热处理，以使氮含量成为200ppm。检测脱碳板的1/4厚度剖面的显微组织的结果，看到初次再结晶的平均晶粒直径为15至25μm，40μm以上的粗大晶粒的面积分率满足整个面积的30％以下。

在该钢板上涂覆退火分离剂MgO，并以线圈状最终退火。最终退火如下：1200℃为止在25％氮+75％氢的混合氛围中进行，达到1200℃后在100％氢氛围中保持10小时后进行炉冷。对各条件下的试样，用50％盐酸溶液进行蚀刻后，观察二次再结晶晶粒，将其结果记于表4中。

【表3】

【表4】

从表4可知，当使用满足式1的组成，并以满足式3条件的温度进行热轧板退火时，提高了晶粒大小的均匀性，且磁性优异。

本发明并不局限于实施例，可通过不同的各种形式来制备，在本发明所属技术领域的技术人员可以理解，在不改变本发明的技术思想及必要技术特征的情况下也能以其他具体形式实施本发明。因此，上述实施例在各方面均为示意性的说明，而不应理解为仅限于此。

Claims

1.一种取向电工钢板，其中，以重量％计，由Si：2.0至4.5％、C：大于0且0.005％以下、Al：0.015至0.04％、N：0.01至0.1％、S：大于0且0.01％以下、Mn：0.04至0.15％、Sb：0.01至0.05％、Sn：0.03至0.12％、Cr：0.02至0.15％、P：0.01至0.05％及余量的Fe及其他不可避免的杂质组成，该取向电工钢板满足下式1，平均晶粒直径为3cm以下，其中直径为1cm以下的晶粒的面积分率为10％以下，

[式1]

[Mn]×[S]<0.0004

在式1中，[Mn]及[S]分别表示以重量％计的Mn及S的含量。

2.根据权利要求1所述的取向电工钢板，其中，满足下式2，

[式2]

[Mn]+14×[S]<0.18

在式2中，[Mn]及[S]分别表示以重量％计的Mn及S的含量。

3.根据权利要求1所述的取向电工钢板，其中，以重量％计，进一步包括：

Cu：0.01至0.2％及Mo：0.01至0.05％。

4.一种取向电工钢板的制备方法，其中，以重量％计，由Si：2.0至4.5％、C：0.03至0.09％、Al：0.015至0.04％、N：大于0且0.006％以下、S：大于0且0.01％以下、Mn：0.04至0.15％、Sb：0.01至0.05％、Sn：0.03至0.12％、Cr：0.02至0.15％、P：0.01至0.05％及余量的Fe及其他不可避免的杂质组成，并且包括步骤：

对满足下式1的坯料进行加热；

通过热轧所述坯料来制备热轧板；

对所述热轧板以满足下式3的退火温度T进行退火5至100秒，并且在比所述退火温度T低10至100℃的温度下进行退火30至300秒；

通过冷轧所述热轧板来制备冷轧板；

对所述冷轧板进行初次再结晶退火；及

对完成初次再结晶退火的电工钢板进行二次再结晶退火，

[式1]

[Mn]×[S]<0.0004

在式1中，[Mn]及[S]分别表示以重量％计的Mn及S的含量，

[式3]

1100-20×[Al]/[N]<T<1200-20×[Al]/[N]

5.根据权利要求4所述的取向电工钢板的制备方法，其中，

所述坯料满足下式2，

[式2]

[Mn]+14×[S]<0.18

在式2中，[Mn]及[S]分别表示以重量％计的Mn及S的含量。

6.根据权利要求4所述的取向电工钢板的制备方法，其中，

以重量％计，所述坯料进一步包括：Cu：0.01至0.2％及Mo：0.01至0.05％。

7.根据权利要求4所述的取向电工钢板的制备方法，其中，

对所述热轧板进行退火的步骤后，进一步包括对热轧板进行冷却的步骤，从700至850℃的温度到300℃，以10℃/秒至300℃/秒的冷却速度进行冷却。

8.根据权利要求4所述的取向电工钢板的制备方法，其中，

对所述坯料进行加热的步骤中，对坯料以1050至1200℃的温度进行加热。

9.根据权利要求4所述的取向电工钢板的制备方法，其中，

在所述进行初次再结晶退火的步骤中，同时产生或者分别产生脱碳及渗氮。

10.根据权利要求4所述的取向电工钢板的制备方法，其中，

在所述进行初次再结晶退火的步骤之后，平均初次再结晶晶粒直径为15至25μm。

11.根据权利要求10所述的取向电工钢板的制备方法，其中，

在所述进行初次再结晶退火的步骤之后，在初次再结晶板的1/4厚度上观察显微组织时，40μm以上晶粒的面积分率为整个面积的30％以下。

12.根据权利要求4所述的取向电工钢板的制备方法，其中，

制备后钢板的平均晶粒直径为3cm以下，其中直径为1cm以下的晶粒的面积分率为10％以下。