CN110100023B - 取向电工钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一个实施例的取向电工钢板，以重量％计，所述钢板包含Si：1.0％至7.0％和Y：0.005％至0.5％，余量包含Fe和不可避免的杂质，每平方毫米面积上包含10个或更少的夹杂物，所述夹杂物包含Y且直径为30nm至5μm。

Description

取向电工钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及取向电工钢板及其制造方法。更具体地，本发明涉及一种析出含有Y的夹杂物使其适当分布的取向电工钢板及其制造方法。
背景技术
取向电工钢板是由具有高斯(Goss)取向的晶粒组成的软磁材料，其沿轧制方向的磁性能优异，高斯取向是指钢板的晶体取向为{110}<001>。
通常，可以用磁通密度和铁损来表征磁性能，通过使晶粒精确地排列成{110}<001>取向，可以获得较高的磁通密度。磁通密度高的电工钢板不仅能减小电气设备的铁芯材料尺寸，还能降低磁滞损耗，从而可以同时实现电气设备的小型化和高效化。铁损是对钢板施加任意交流磁场时消耗成热能的功率损耗，根据钢板的磁通密度和板厚、钢板中的杂质量、电阻率及二次再结晶晶粒尺寸等有很大变化，磁通密度和电阻率越高以及板厚和钢板中的杂质量越小，铁损越降低，从而增加电气设备的效率。
目前，全世界正在减少二氧化碳排放以应对全球变暖，节能和产品高效化已成趋势，随着对推广普及用电量少的高效电气设备的需求增加，社会上对开发低铁损性能更优异的取向电工钢板的需求不断增大。
通常，对于磁性能优异的取向电工钢板，{110}<001>取向的高斯组织(Gosstexture)应该沿钢板轧制方向高度发达，为了形成这样的织构，需通过晶粒异常生长的二次再结晶来形成高斯取向晶粒。这种非正常的结晶生长不同于常规的晶粒生长是在正常的晶粒生长因析出物、夹杂物或者固溶或晶界偏析的元素而受到正常生长的晶界迁移被抑制时发生的。如此抑制晶粒生长的析出物或夹杂物等被称为晶粒生长抑制剂(inhibitor)，对基于{110}<001>取向的二次再结晶的取向电工钢板制造技术的研究致力于使用强抑制剂来形成相对于{110}<001>取向的聚集度较高的二次再结晶以确保优异的磁性能。
在现有取向电工钢板技术中，作为晶粒生长抑制剂主要利用AlN、MnS[Se]等析出物。作为一个实例有如下制造方法：一次冷轧后进行脱碳，然后通过利用氨气的独立的氮化工艺向钢板内部供氮，以通过发挥强大的晶粒生长抑制效果的铝基氮化物来引发二次再结晶。
然而，在高温退火过程中，基于炉内环境的脱氮或渗氮导致析出物的不稳定性加剧以及需要在高温下长时间退火30小时或更长时间，从而增加制造工艺上的复杂性和成本负担。
由于上述理由，近年来提出了作为晶粒生长抑制剂不使用AlN、MnS等析出物的取向电工钢板的制造方法。例如，有一种制造方法是使用晶界偏析元素如钡(Ba)和钇(Y)等。
Ba和Y具有优异的晶粒生长抑制效果，足以形成二次再结晶，并且在高温退火过程中不受炉内环境的影响，但是存在制造工艺过程中在钢板内部形成大量的二次化合物如Ba和Y的碳化物、氮化物、氧化物或Fe化合物等的缺点。这种二次化合物会导致最终产品的铁损特性恶化。
发明内容
技术问题
本发明的一个实施例旨在提供一种析出含有Y的夹杂物使其适当分布以提高磁性的取向电工钢板及其制造方法。
技术方案
根据本发明的一个实施例的取向电工钢板，以重量％计，所述钢板包含Si：1.0％至7.0％和Y：0.005％至0.5％，余量包含Fe和不可避免的杂质，每平方毫米面积上包含10个或更少的夹杂物，所述夹杂物包含Y且直径为30nm至5μm。
根据本发明的一个实施例的取向电工钢板，以重量％计，所述钢板还包含Mn：0.01％至0.5％、C：大于0％且小于等于0.005％、Al：大于0％且小于等于0.005％、N：大于0％且小于等于0.0055％及S：大于0％且小于等于0.0055％。
根据本发明的一个实施例的取向电工钢板，其还可包含P、Cu、Cr、Sb、Sn及Mo中的一种或更多种元素，所述元素各自单独或合计含量为0.01重量％至0.2重量％。
夹杂物可包含Y的碳化物、Y的氮化物、Y的氧化物及Fe-Y化合物中的一种或更多种化合物。
每平方毫米面积上可包含3个至9个夹杂物。
根据本发明的一个实施例的取向电工钢板的制造方法，其包含：对板坯进行加热的步骤，以重量％计，所述板坯包含Si：1.0％至7.0％和Y：0.005％至0.5％，余量包含Fe和不可避免的杂质；对板坯进行热轧以制造热轧板的步骤；对热轧板进行冷轧以制造冷轧板的步骤；对冷轧板进行初次再结晶退火的步骤；以及对初次再结晶退火完毕的冷轧板进行二次再结晶退火的步骤。
初次再结晶退火的步骤包含加热步骤和均热步骤，加热步骤是在氧气分压(PH2O/PH2)为0.20至0.40的环境下实施，均热步骤是在氧气分压(PH2O/PH2)为0.50至0.70的环境下实施。
二次再结晶退火后的钢板可在每平方毫米面积上包含10个或更少的夹杂物，所述夹杂物包含Y且直径为30nm至5μm。
以重量％计，板坯还可包含Mn：0.01％至0.5％、C：0.02％至0.1％、Al：大于0％且小于等于0.005％、N：大于0％且小于等于0.0055％及S：大于0％且小于等于0.0055％。
板坯还可包含P、Cu、Cr、Sb、Sn及Mo中的一种或更多种元素，其含量各自为0.01重量％至0.2重量％。
在对板坯进行加热的步骤中，可加热到1000℃至1280℃。
在初次再结晶退火时，加热步骤可以大于等于10℃/s的速度进行加热。
在初次再结晶退火时，均热步骤可在800℃至900℃的温度下实施。
初次再结晶退火的步骤可在氢气和氮气的混合气体环境下实施。
二次再结晶退火的步骤包含升温步骤和均热步骤，均热步骤的温度可为900℃至1250℃。
二次再结晶退火的升温步骤可在氢气和氮气的混合气体环境下实施，二次再结晶退火的均热步骤可在氢气环境下实施。
发明效果
根据本发明的一个实施例的取向电工钢板稳定地形成高斯晶粒，从而具有优异的磁性能。
此外，作为晶粒生长抑制剂不使用AlN和MnS，因此不需要将板坯加热至1300℃或更高的高温。
另外，通过在钢板内部形成少量的夹杂物，可以获得优异的磁通密度和铁损特性。
具体实施方式
文中术语第一、第二、第三等用于描述各种部分、成分、区域、层和/或段，但这些部分、成分、区域、层和/或段不应该被这些术语限制。这些术语仅用于区分某一部分、成分、区域、层和/或段与另一部分、成分、区域、层和/或段。因此，在不脱离本发明的范围内，下面描述的第一部分、成分、区域、层和/或段也可以被描述为第二部分、成分、区域、层和/或段。
本文所使用的术语只是出于描述特定实施例，并不意在限制本发明。除非上下文中另给出明显相反的含义，否则本文所使用的单数形式也意在包含复数形式。还应该理解的是，术语“包含”可以具体指某一特性、领域、整数、步骤、动作、要素及/或成分，但并不排除其他特性、领域、整数、步骤、动作、要素、成分及/或组的存在或附加。
如果某一部分被描述为在另一个部分之上，则可以直接在另一个部分上面或者其间存在其他部分。当某一部分被描述为直接在另一个部分上面时，其间不会存在其他部分。
虽然没有另作定义，但本文使用的所有术语(包含技术术语和科学术语)的含义与所属领域的技术人员通常理解的意思相同。对于辞典里面有定义的术语，应该被解释为具有与相关技术文献和本文中公开的内容一致的意思，而不应该以理想化或过于正式的含义来解释它们的意思。
此外，在没有特别提及的情况下，％表示重量％，1ppm是0.0001重量％。
本发明的一个实施例中进一步包含附加元素是指余量的铁(Fe)中一部分被附加元素替代，替代量相当于附加元素的加入量。
下面详细描述本发明的实施例，以使本发明所属领域的普通技术人员容易实施本发明。本发明能够以各种不同方式实施，并不局限于本文所述的实施例。
在现有取向电工钢板技术中，作为晶粒生长抑制剂使用析出物如AlN、MnS等，所有工艺严格控制析出物的分布，因为一些旨在去除二次再结晶钢板中残留的析出物的条件，工艺条件受到极大限制。
相比之下，在本发明的一个实施例中，作为晶粒生长抑制剂不使用析出物如AlN、MnS等。在本发明的一个实施例中，作为晶粒生长抑制剂使用Y来增加高斯晶粒分数，可以获得磁性优异的电工钢板。此外，通过尽量抑制Y夹杂物的析出，可以获得优异的磁通密度和铁损特性。
根据本发明的一个实施例的取向电工钢板，以重量％计，所述钢板包含Si：1.0％至7.0％和Y：0.005％至0.5％，余量包含Fe和不可避免的杂质。
下面具体描述各成分。
钇(Y)在本发明的一个实施例中起到晶粒生长抑制剂的作用，在二次再结晶退火时，除了高斯晶粒之外，抑制其他取向的晶粒生长，从而提高电工钢板的磁性。板坯和取向电工钢板中Y的含量可为0.005重量％至0.5重量％。如果Y的含量过少，则难以发挥充分的抑制力。相反地，如果Y的含量过多，则钢板的脆性增加导致产生轧制裂纹的概率变高，还会与Fe、C、N及O形成复合相导致析出很多夹杂物，对最终产品的磁性能产生不良影响。
硅(Si)的作用是增加材料的电阻率降低铁损。板坯和取向电工钢板中Si的含量可为1.0重量％至7.0重量％。如果板坯和电工钢板中Si的含量过少，则电阻率降低，从而铁损特性可能会下降。相反地，如果取向电工钢板中Si的含量过多，则制造变压器时可能会难以加工。
碳(C)是奥氏体稳定化元素，板坯中加入大于等于0.02重量％的碳，可以使连铸过程中产生的粗大柱状组织细化，并且可以抑制S的板坯中心偏析。此外，碳在冷轧中促进钢板的加工硬化，从而还可以促进钢板中{110}<001>取向的二次再结晶晶核生成。然而，如果碳的含量大于0.1％，就有可能在热轧中产生边缘裂纹(edge-crack)。总之，板坯中C的含量可为0.02重量％至0.1重量％。
取向电工钢板的制造工艺中会经过脱碳退火，在脱碳退火之后，最终制造的取向电工钢板中C的含量可小于等于0.005重量％，更具体地可小于等于0.003重量％。
在本发明的一个实施例中，作为晶粒生长抑制剂不使用MnS，因此可以不加入锰(Mn)。但是，Mn作为电阻率元素具有改善磁性的效果，因此可以作为任意成分进一步包含在板坯和电工钢板中。当进一步包含Mn时，Mn的含量可大于等于0.01重量％。然而，如果锰的含量大于0.5重量％，则二次再结晶后引起相变，可能会造成磁性变差。在本发明的一个实施例中，当进一步包含其他元素时，可以理解为加入其他元素替代一部分余量的铁(Fe)。
在本发明的一个实施例中，作为晶粒生长抑制剂不使用析出物如AlN、MnS等，因此将普通取向电工钢板中的必要元素如铝(Al)、氮(N)、硫(S)等控制在杂质范围。也就是说，当不可避免地进一步包含Al、N、S等时，Al的含量可小于等于0.005重量％，S的含量可小于等于0.006重量％，N的含量可小于等于0.006重量％。更具体地，Al的含量可小于等于0.005重量％，S的含量可小于等于0.0055重量％，N的含量可小于等于0.0055重量％。
在本发明的一个实施例中，作为晶粒生长抑制剂可以不使用AlN，从而可以极力抑制铝(Al)含量。因此，在本发明的一个实施例中，取向电工钢板中可以不加入Al或者控制成小于等于0.005重量％。此外，在制造工艺过程中，Al可能会从板坯去除，因此Al的含量可小于等于0.01重量％。
氮(N)形成AlN、(Al,Mn)N、(Al,Si,Mn)N、Si3N4、BN等析出物，因此本发明的一个实施例中可以不加入N或者控制成小于等于0.006重量％，更具体地可小于等于0.0030重量％。在本发明的一个实施例中，可以省略渗氮工艺，因此板坯中的N含量实质上与最终电工钢板中的N含量相同。
硫(S)是热轧时固溶温度高且偏析严重的元素，因此本发明的一个实施例中可以不加入或者控制成小于等于0.006重量％，更具体地可小于等于0.0035重量％。
在本发明的一个实施例中，取向电工钢板还可以任意包含P、Cu、Cr、Sb、Sn及Mo中的一种或更多种元素，按照各成分的含量为0.01重量％至0.2重量％。
磷(P)不仅增加初次再结晶板中具有{110}<001>取向的晶粒数量而降低最终产品的铁损，而且使初次再结晶板中{111}<112>织构高度发达提高最终产品的{110}<001>聚集度，进而磁通密度也会提高，因此可任意加入P。此外，P还具有二次再结晶退火时直至约1000℃的高温度偏析到晶界而增强抑制力的作用。为了正常发挥这种P的作用，需要包含大于等于0.01重量％的P。然而，如果P含量过高，则初次再结晶晶粒的尺寸反而会减小，不仅二次再结晶变得不稳定，还会增加脆性，从而妨碍冷轧性。
铜(Cu)作为奥氏体形成元素有助于一部分AlN的固溶及微析出，可以起到弥补结晶生长抑制力的作用，因此可任意加入Cu。然而，当Cu含量变高时，存在导致二次再结晶退火步骤中形成的膜层不良的缺点。
铬(Cr)是铁素体扩展元素，具有使初次再结晶晶粒生长的作用，并且增加初次再结晶板中{110}<001>取向的晶粒，因此可任意加入Cr。如果Cr的加入量过多，则同时实施的脱碳、氮化工艺中在钢板表面形成致密的氧化层，从而妨碍渗氮。
锑(Sb)和锡(Sn)是偏析元素妨碍晶界的移动，可以期待进一步的结晶生长抑制效果，因此可任意加入Sb和Sn。此外，Sb和Sn增加初次再结晶织构中高斯晶粒的分数，进而增加生长为二次再结晶织构的高斯取向晶粒数量，从而可以改善最终产品的铁损特性。然而，当过量加入时，脆性会增加，从而成为制造过程中造成板裂的原因，并且初次退火过程中偏析到表面而形成氧化层以及妨碍脱碳。
钼(Mo)在热轧时偏析到晶界增加钢板的变形阻力，因此热轧组织中高斯晶粒的分数会增加，可以提高钢板的磁通密度，因此可任意加入Mo。此外，Mo起到重要的作用，同Sn一样偏析到晶界抑制晶粒生长，并且稳定地控制二次再结晶，使得二次再结晶在高温下发生，因此起到促使取向更精确的高斯晶粒生长的作用，从而提高磁通密度。
另外，作为不可避免的杂质，Ti、Mg、Ca等成分在钢中与氧发生反应而形成氧化物，这些氧化物作为夹杂物妨碍最终产品的磁畴移动，有可能成为磁性变差的原因，需要强力抑制。因此，当含有不可避免的杂质时，可以将各杂质成分分别控制在小于等于0.005重量％。
根据本发明的一个实施例的取向电工钢板，其在每平方毫米面积上包含10个或更少的夹杂物，所述夹杂物包含Y且直径为30nm至5μm。此时，夹杂物的直径是指外接于夹杂物的虚拟圆的直径。在本发明的一个实施例中，作为测定夹杂物数量的标准，直径限制在30nm至5μm。直径小于30nm的夹杂物对取向电工钢板的磁性不会产生实际影响。
钢板在外加磁场下被磁化时，夹杂物会妨碍内部磁畴的移动，从而导致铁损特性下降。因此，内部夹杂物的数量越少磁性越优异。在本发明的一个实施例中，将夹杂物的数量限制在每平方毫米面积上10个或更少。更具体地，每平方毫米面积上可包含3个至9个夹杂物。此时，夹杂物的数量是在垂直于钢板厚度方向的面上观察到的数量。
作为含有Y的夹杂物可以是Y的碳化物、Y的氮化物、Y的氧化物及Fe-Y化合物中的一种或更多种化合物。
根据本发明的一个实施例的取向电工钢板，其稳定地形成高斯晶粒，同时形成少量的夹杂物，从而具有优异的磁性能。具体地，根据本发明的一个实施例的取向电工钢板，其在800A/m的磁场下测定的磁通密度B8大于等于1.90T，在1.7Tesla和50Hz的条件下测定的铁损W17/50小于等于1.10W/Kg。
根据本发明的一个实施例的取向电工钢板的制造方法，其包含：对板坯进行加热的步骤，以重量％计，所述板坯包含Si：1.0％至7.0％和Y：0.005％至0.5％，余量包含Fe和不可避免的杂质；对板坯进行热轧以制造热轧板的步骤；对热轧板进行冷轧以制造冷轧板的步骤；对冷轧板进行初次再结晶退火的步骤；以及对初次再结晶退火完毕的冷轧板进行最终退火的步骤。
下面按照各步骤详细描述取向电工钢板的制造方法。
首先，对板坯进行加热。
对于板坯的组分，上面已经描述了有关电工钢板的组分，因此省略重复的描述。
对板坯的加热温度没有限制，但是将板坯加热至小于等于1280℃时，可以防止板坯的柱状结晶组织粗大生长，从而防止热轧工艺中钢板产生裂纹。因此，板坯的加热温度可为1000℃至1280℃。特别是，在本发明的一个实施例中，作为晶粒生长抑制剂不使用AlN和MnS，因此不需要将板坯加热至1300℃或更高的高温。
接下来，对板坯进行热轧以制造热轧板。对热轧温度没有限制，作为一个实施例，可在950℃或更低的温度下结束热轧，然后进行水冷，可在600℃或更低的温度下卷取。
接下来，根据需要，可以对热轧板实施热轧板退火。当实施热轧板退火时，可以加热至900℃或更高，并且均热后冷却，以使热轧组织均匀。
接下来，对热轧板进行冷轧以制造冷轧板。冷轧利用可逆式(Reverse)轧机或串列式(Tandom)轧机，并通过一次冷轧、多次冷轧或包含中间退火的多次冷轧法，可以制造出厚度为0.1mm至0.5mm的冷轧板。
此外，在冷轧过程中，可以实施钢板温度保持在100℃或更高的温轧。
接下来，对冷轧后的冷轧板实施初次再结晶退火。在此过程中会脱碳以及生成高斯晶粒。
初次再结晶退火步骤中重要的是完全去除钢板内部的未脱碳区域，从而将残留碳量降低至小于等于0.005重量％，以诱使高斯晶粒生长。如果钢板内部残留大量的碳，就会形成Y碳化物，而这些Y碳化物成为夹杂物，或者自由碳引起磁时效而损害变压器的特性。
在初次再结晶退火步骤中，脱碳的同时引起生成高斯晶粒晶核的初次再结晶。
脱碳过程通过如下方式进行：如下述反应式1存在于钢板内部的碳扩散到表层，这些碳与氧发生反应作为一氧化碳(CO)气体逸出。
[反应式1]
C+H2O→CO(气体)+H2
对于钢板中的碳，固溶于组织中的碳是所有碳的约10重量％，而大部分碳是存在于从热轧时生成的奥氏体相变而形成的珠光体或贝氏体组织中(根据冷却模式存在于局部)，或者以碎成微小组织的珠光体形式存在于局部。
脱碳过程中分解并脱出的碳需要通过珠光体晶粒和晶界扩散到表层，但是低温下碳的扩散速度低，而且珠光体的碳固溶度低，因此无法顺利脱碳。
此外，氧必须固溶渗透到钢板表层遇碳发生反应式1的反应，但是在低于800℃的温度下沿深度方向固溶渗透进来的氧量极少，脱碳反应不会活跃。
在800℃至900℃的温度区，氧开始真正沿厚度方向渗透，此时渗透进来的氧遇到碳正式进行脱碳反应，同时氧遇到内部的Si在钢板表层沿厚度方向形成SiO2内部氧化层。
因此，为了顺利完成脱碳，需要将板温提高到800℃或更高，以实现内部碳的表面扩散以及氧的厚度方向渗透，同时形成氧化性环境，以使氧沿厚度方向渗透。
此时，需要注意的是在脱碳未完毕的状态下，如果板温过度升高，就会发生局部奥氏体相变。这种现象主要发生在脱碳最晚的中心部，并且妨碍晶粒生长，从而形成局部细粒导致严重的组织不均匀。因此，优选在低于900℃的温度下进行初次再结晶退火。
另外，适量加入氧对脱碳非常重要。氧的加入量必须考虑氧化性环境(露点、氢气环境)和表层的氧化层形状及板温。通常，可通过氧气分压(PH2O/PH2)来表示炉内的氧量，只是氧气分压高，不一定快速发生脱碳反应。
初次再结晶退火的步骤包含将冷轧板加热至前述的均热步骤的温度的加热步骤和均热步骤。
初次再结晶退火时，如果加热步骤中氧化能力过高，则表层上会形成致密的氧化物如SiO2、铁橄榄石等，当形成这种氧化物时，将会起到妨碍氧的深度方向渗透的作用，从而妨碍后续氧的内部渗透。
钢中的Si与退火环境气体中存在的水分发生反应而形成氧化层，Si含量越增加，这种趋势越大。特别是，Y与氧的反应性优于Si，因此初次再结晶退火过程中需要适当地控制初始加热步骤和后续均热步骤的氧化能力。具体地，本发明的一个实施例中建议，加热步骤应在氧气分压(PH2O/PH2)为0.20至0.40的环境下实施，而均热步骤应在氧气分压(PH2O/PH2)为0.50至0.70的环境下实施。在下文中，将详细描述如此限制的理由。
在初次再结晶退火步骤的加热过程中，将环境的氧气分压(PH2O/PH2)控制在0.20至0.40范围内。如果氧气分压小于0.20，则引起脱碳的氧量不足，如果氧气分压大于0.40，则初始阶段会形成致密的氧化层，从而妨碍后续均热过程的脱碳。
在初次再结晶退火步骤的均热过程中，将环境的氧气分压(PH2O/PH2)控制在0.50至0.70范围内。如果氧气分压小于0.50，则不足以去除钢板中心的残留碳包含在内所有碳，如果氧气分压大于0.70，则氧化层的形成量过大，不仅降低最终产品的表面性能，而且形成Si和Y的氧化物，还会对磁性能产生不良影响。
在初次再结晶退火时，加热步骤可以大于等于10℃/s的速度进行加热。如果加热步骤的速度过低，则时间变长，有可能不利于形成适当的氧化层。
如前所述，均热步骤的温度可为800℃至900℃。
初次再结晶退火步骤可在氢气和氮气的混合气体环境下实施。也就是说，初次再结晶退火步骤的加热步骤和均热步骤可在氢气和氮气的混合气体环境下实施。
此外，在根据本发明的一个实施例的取向电工钢板的制造方法中，初次再结晶退火之后，可以省略氮化退火工艺。现有的作为晶粒生长抑制剂使用AlN的取向电工钢板的制造方法需要氮化退火，以形成AlN。然而，根据本发明的一个实施例的取向电工钢板的制造方法中作为晶粒生长抑制剂不使用AlN，因此不需要氮化退火工艺，可以省略氮化工艺。
接下来，对初次再结晶退火完毕的冷轧板进行二次再结晶退火。此时，初次再结晶退火完毕的冷轧板上涂覆退火隔离剂后，可以实施二次再结晶退火。在此情况下，对退火隔离剂没有特别限制，可以使用作为主成分包含MgO的退火隔离剂。
二次再结晶退火的步骤包含升温步骤和均热步骤。升温步骤是将初次再结晶退火完毕的冷轧板升温至均热步骤的温度。均热步骤的温度可为900℃至1250℃。如果低于900℃，则高斯晶粒不会充分生长，可能会导致磁性下降，如果高于1250℃，则晶粒生长得粗大，可能会导致电工钢板的特性下降。升温步骤可在氢气和氮气的混合气体环境下实施，而均热步骤可在氢气环境下实施。
根据本发明的一个实施例的取向电工钢板的制造方法中，作为晶粒生长抑制剂不使用AlN、MnS，因此二次再结晶退火完毕后，可以省略净化退火工艺。现有的作为晶粒生长抑制剂使用MnS、AlN的取向电工钢板的制造方法中，需要实施用于去除AlN和MnS等析出物的高温净化退火，但是根据本发明的一个实施例的取向电工钢板的制造方法中不需要实施净化退火工艺。
二次再结晶退火后的钢板可在每平方毫米面积上包含10个或更少的夹杂物，所述夹杂物包含Y且直径为30nm至5μm。对夹杂物的描述与前述的内容相同，因此省略重复的描述。在本发明的一个实施例中，通过精确地控制初次再结晶退火步骤中的氧气分压，可使夹杂物少量析出，最终提高磁性。
然后，根据需要，可以在取向电工钢板的表面上形成绝缘膜层或者实施磁畴细化处理。在本发明的一个实施例中，取向电工钢板的合金成分是指绝缘膜层等涂层除外的基底钢板的合金成分。
下面通过实施例进一步详细描述本发明。然而，下述实施例只是用于例示本发明，本发明不限于下述实施例。
实施例1
准备板坯，以重量％计，所述板坯包含Si：3.15％、C：0.053％、Y：0.08％、Mn：0.1％、S：0.0045％、N：0.0028％及Al：0.008％，余量由Fe和不可避免混入的杂质组成。
在1150℃的温度下，将所述板坯加热90分钟后进行热轧，从而制造出厚度为2.6mm的热轧板。将该热轧板加热至1050℃或更高的温度，然后在930℃下保持90秒，水冷后进行酸洗。接着，利用可逆式(Reverse)轧机冷轧至厚度为0.30mm。冷轧后的钢板在氢气：50体积％和氮气：50体积％的混合气体环境下加热步骤中以50℃/s的速度加热至均热温度，如下表1所示改变氧气分压(PH2O/PH2)及均热温度条件并保持120秒，以进行初次再结晶退火，使得钢板中的碳含量小于等于0.003重量％。
然后，涂覆MgO，再卷取成卷板状并实施二次再结晶退火。二次再结晶退火是在氮气：25体积％和氢气：75体积％的混合气体环境下以15℃/hr的速度升温至1200℃，当达到1200℃后，在100体积％的氢气环境下保持20小时，然后实施炉冷。
对最终得到的钢板进行表面清洗后，利用单片(single sheet)测试法在磁场强度为800A/m的条件下测定了磁通密度，在1.7Tesla和50Hz的条件下测定了铁损。
此外，利用SEM-EDS测定了钢板内部中尺寸小于等于5μm的Y夹杂物的数量。
【表1】
Figure BDA0002104130410000151
Figure BDA0002104130410000161
如表1的结果所示，适当地控制初次再结晶退火的均热温度以及加热步骤和均热步骤中的氧气分压的发明材料与对比材料相比具有优异的磁性能，而且夹杂物的数量较少。
实施例2
准备板坯，以重量％计，所述板坯包含Si：3.35％、C：0.058％、Y：0.12％、Mn：0.06％、S：0.0030％、N：0.0030％、Al：0.005％、P：0.015％、Cu：0.02％及Cr：0.03％，余量由Fe和不可避免混入的杂质组成。
在1150℃的温度下，将所述板坯加热90分钟后进行热轧，从而制造出厚度为2.3mm的热轧板。将该热轧板加热至1050℃或更高的温度，然后在910℃下保持90秒，水冷后进行酸洗。接着，利用可逆式(Reverse)轧机冷轧至厚度为0.23mm。冷轧后的钢板在氢气：50体积％和氮气：50体积％的混合气体环境下加热步骤中以50℃/s的速度加热至均热温度，如下表2所示改变氧气分压(PH2O/PH2)及均热温度条件并在850℃的均热温度下保持120秒，以进行初次再结晶退火。
然后，涂覆MgO，再卷取成卷板状并实施二次再结晶退火。二次再结晶退火是在氮气：25体积％和氢气：75体积％的混合气体环境下以15℃/hr的速度升温至1200℃，当达到1200℃后，在100体积％的氢气环境下保持20小时，然后实施炉冷。
对最终得到的钢板进行表面清洗后，利用单片(single sheet)测试法在磁场强度为800A/m的条件下测定了磁通密度，在1.7Tesla和50Hz的条件下测定了铁损。
此外，利用SEM-EDS测定了钢板内部的夹杂物数量和成分。
【表2】
Figure BDA0002104130410000171
如表2的结果所示，适当地控制初次再结晶退火的均热温度以及加热步骤和均热步骤中的氧气分压的发明材料与对比材料相比具有优异的磁性能，而且夹杂物的数量较少。此外，测定夹杂物成分的结果表明，夹杂物都是含有Y的复合化合物，其种类包含Y的碳化物、氮化物、氧化物及Fe-Y化合物中的一种或至少两种。
本发明能以各种不同方式实施并不局限于所述的实施例，本发明所属领域的普通技术人员可以理解在不变更本发明的技术思想或必要特征的情况下通过其他具体方式能够实施本发明。因此，应该理解上述的实施例是示例性的，而不是用来限制本发明的。

Claims (12)

1.一种取向电工钢板，其特征在于：
以重量％计，所述钢板包含Si：1.0％至7.0％和Y：0.005％至0.5％，余量包含Fe和不可避免的杂质，且
所述钢板还包含Mn：0.01％至0.5％、C：大于0％且小于等于0.005％、Al：大于0％且小于等于0.005％、N：大于0％且小于等于0.006％及S：大于0％且小于等于0.006％，
每平方毫米面积上包含10个或更少的夹杂物，所述夹杂物包含Y且直径为30nm至5μm。
2.根据权利要求1所述的取向电工钢板，其特征在于：
所述钢板还包含P、Cu、Cr、Sb、Sn及Mo中的一种或更多种元素，所述元素各自单独或合计含量为0.01重量％至0.2重量％。
3.根据权利要求1所述的取向电工钢板，其特征在于：
所述夹杂物包含Y的碳化物、Y的氮化物、Y的氧化物及Fe-Y化合物中的一种或更多种化合物。
4.根据权利要求1所述的取向电工钢板，其特征在于：
每平方毫米面积上包含3个至9个所述夹杂物。
5.一种取向电工钢板的制造方法，其特征在于，所述制造方法包含：
对板坯进行加热的步骤，以重量％计，所述板坯包含Si：1.0％至7.0％和Y：0.005％至0.5％，余量包含Fe和不可避免的杂质，且所述板坯还包含Mn：0.01％至0.5％、C：0.02％至0.1％、Al：大于0％且小于等于0.01％、N：大于0％且小于等于0.006％及S：大于0％且小于等于0.006％；
对所述板坯进行热轧以制造热轧板的步骤；
对所述热轧板进行冷轧以制造冷轧板的步骤；
对所述冷轧板进行初次再结晶退火的步骤；以及
对初次再结晶退火完毕的冷轧板进行二次再结晶退火的步骤，
所述初次再结晶退火的步骤包含加热步骤和均热步骤，
所述加热步骤是在氧气分压(PH2O/PH2)为0.20至0.40的环境下实施，
所述均热步骤是在氧气分压(PH2O/PH2)为0.50至0.70的环境下且在800℃至900℃的温度下实施。
6.根据权利要求5所述的取向电工钢板的制造方法，其特征在于：
二次再结晶退火后的钢板在每平方毫米面积上包含10个或更少的夹杂物，所述夹杂物包含Y且直径为30nm至5μm。
7.根据权利要求5所述的取向电工钢板的制造方法，其特征在于：
所述板坯还包含P、Cu、Cr、Sb、Sn及Mo中的一种或更多种元素，所述元素各自单独或合计含量为0.01重量％至0.2重量％。
8.根据权利要求5所述的取向电工钢板的制造方法，其特征在于：
在所述对板坯进行加热的步骤中，板坯被加热到1000℃至1280℃。
9.根据权利要求5所述的取向电工钢板的制造方法，其特征在于：
所述加热步骤是以大于等于10℃/s的速度进行加热。
10.根据权利要求5所述的取向电工钢板的制造方法，其特征在于：
所述初次再结晶退火的步骤是在氢气和氮气的混合气体环境下实施。
11.根据权利要求5所述的取向电工钢板的制造方法，其特征在于：
所述二次再结晶退火的步骤包含升温步骤和均热步骤，所述均热步骤的温度为900℃至1250℃。
12.根据权利要求11所述的取向电工钢板的制造方法，其特征在于：
所述二次再结晶退火的升温步骤是在氢气和氮气的混合气体环境下实施，所述二次再结晶退火的均热步骤是在氢气环境下实施。
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