CN111527218B - 无取向电工钢板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明介绍了一种无取向电工钢板，以重量％计包含：Si：1.5至4.0％、Al：0.1至1.5％、Mn：0.1至1.5％、C：0.005％以下(0％除外)、N：0.005％以下(0％除外)、Ti：0.005％以下(0％除外)、S：0.001至0.005％、P：0.1％以下(0％除外)、Sn和Sb中至少一种：0.02至0.2％、余量的Fe以及不可避免的杂质。

Description

无取向电工钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及无取向电工钢板及其制造方法。具体地，涉及一种铁损低且通过以板厚度方向控制晶粒尺寸使磁性优异的无取向电工钢板及其制造方法。

背景技术

无取向电工钢板在电机、发电机等旋转设备及小型变压器等的电气设备中作为铁芯材料而使用，并起到使机械能转换为电能或者电能转换为机械能或者电能之间相互转换的重要作用。无取向电工钢板是如上所述的能量变换系统中决定电气设备的能效的十分重要的材料，为了保存及节约能量，需要不断地开发具有更优异特性的无取向电工钢板，特别是铁损优异的无取向电工钢板，今后为了提高特性会不断地进行各种尝试。

无取向电工钢板的典型磁特性为铁损和磁通密度，铁损与电子设备使用中损失的能量有关，磁通密度与电气设备的扭矩有关。最近，为了满足电动机及发电机的高效率特性需求，低铁损特性变得十分重要，因此需要一种具有更低铁损特性的无取向电工钢板。作为降低铁损的有效方法包括增加Si的添加量或者使钢板的厚度变薄，所述Si为无取向电工钢板中主要添加的必要合金元素，而且是电阻率大的元素。电工钢板中的铁损可分为磁滞损耗和涡流耗损，这些方法可以说对于减少涡流耗损十分有效。

此外，厚度薄的钢板因加工性差具有使加工费用增加的缺点。因此，为了通过增加电阻率来减少额外的铁损，最高级别的产品中会增加Si、Al、Mn的添加量。但是，即使增加Si、Al、Mn的添加量，也不能绝对减小铁损，而应通过最佳组合来进行控制。此外，由于无法仅通过控制Si、Al、Mn来显著减少铁损，因此，显著改善铁损是非常难的技术。

另外，对于电机或者发电机中使用的无取向电工钢板而言，由于其作为旋转的电气设备的铁芯材料使用，因此不同于只有轧制方向单方向的特性重要的取向电工钢板，最好在所有方向上具有均匀的特性。因此，虽然优选轧制方向和轧制垂直方向的铁损偏差较小的无取向电工钢板，但现实情况中对于利用商业方法生产的无取向电工钢板而言，存在一定程度的铁损偏差，而用于减少该偏差的方法仍不那么简单。

因此，为了改善铁损，正在尝试通过利用REM等特殊添加元素来改善织构使得磁性提高的技术等。但是，这种技术虽然出于改善铁损的目的而开发，但是均引起制造成本上升或者不易大量生产，因此需要开发一种铁损特性优异且易于商业生产的技术。

发明内容

【技术问题】

本发明的一实施例通过Si、Al、Mn、P、Sn、Sb含量关系式来控制成分，在制造方法中通过平均加热速度与均热温度下的均热时间比来控制工艺条件，从而提供磁性提高、织构特性改善的无取向电工钢板及其制造方法。

【解决方法】

根据本发明一实施例的无取向电工钢板，以重量％计包含：Si：1.5至4.0％、Al：0.1至1.5％、Mn：0.1至1.5％、C：0.005％以下(0％除外)、N：0.005％以下(0％除外)、Ti：0.005％以下(0％除外)、S：0.001至0.005％、P：0.1％以下(0％除外)、Sn和Sb中至少一种：0.02至0.2％、余量的Fe以及不可避免的杂质，且满足下式1、式2及式3：

[式1]

0.9≤[Al]+[Mn]≤2.1

[式2]

0.2≤([Si]+[Al]+[Mn]/2)*([P]+[Sn]+[Sb])≤0.4

[式3]

(Gs_中心-Gs_表面)/(Gs_中心*t)≤0.5

(在式1和式2中、[Al]、[Mn]、[Si]、[P]、[Sn]及[Sb]分别表示Al、Mn、Si、P、Sn及Sb的含量(重量％)，在式3中，t表示无取向电工钢板的厚度(mm)，Gs_表面表示以无取向电工钢板的厚度方向为基准在0至t/4或者3t/4至t上的平均晶粒粒径(μm)，Gs_中心表示以无取向电工钢板的厚度方向为基准超过t/4且不足3t/4上的平均晶粒粒径(μm))。

可还可包含：Cu：0.05％以下(0％除外)、Ni：0.05％以下(0％除外)、Cr：0.05％以下(0％除外)、Zr：0.01％以下(0％除外)、Mo：0.01％以下(0％除外)及V：0.01％以下(0％除外)中至少一种。

可以满足下式4：

[式4]

0.2≤(V_{012}<121>+V_{111}<112>)/(V_{001}<310>+V_{139}<310>)≤0.8

(在式4中，V_{012}<121>、V_{111}<112>、V_{001}<310>及V_{139}<310>分别表示在{012}<121>、{111}<112>、{001}<310>、{139}<310>具有15°以内的取向的织构体积分数)。

根据本发明一实施例的无取向电工钢板的制造方法，包括：对板坯进行加热的步骤，该板坯以重量％计包含：Si：1.5至4.0％、Al：0.1至1.5％、Mn：0.1至1.5％、C：0.005％以下(0％除外)、N：0.005％以下(0％除外)、Ti：0.005％以下(0％除外)、S：0.001至0.005％、P：0.1％以下(0％除外)、Sn和Sb中至少一种：0.02至0.2％、余量的Fe以及不可避免的杂质，且满足下式1及式2；通过热轧所述板坯来制造热轧板的步骤；通过冷轧所述热轧板来制造冷轧板的步骤；以及对冷轧板进行退火以使所述冷轧板满足下式5的步骤。

[式1]

0.9≤[Al]+[Mn]≤2.1

[式2]

0.2≤([Si]+[Al]+[Mn]/2)*([P]+[Sn]+[Sb])≤0.4

[式5]

0.2≤v/s≤0.6

(在式1和式2中，[Al]、[Mn]、[Si]、[P]、[Sn]及[Sb]分别表示Al、Mn、Si、P、Sn及Sb的含量(重量％)，在式5中，v是指650至750℃的开始温度至冷轧板的均热温度的平均加热速度(℃/秒)，s是指在冷轧板均热温度下维持的均热时间(秒))。

所述板坯还可包含：Cu：0.05％以下(0％除外)、Ni：0.05％以下(0％除外)、Cr：0.05％以下(0％除外)、Zr：0.01％以下(0％除外)、Mo：0.01％以下(0％除外)以及V：0.01％以下(0％除外)中至少一种。

在所述冷轧板的退火步骤中，可以以850至1050℃的均热温度对冷轧板进行退火。

在所述热轧板的制造步骤之后，还可包括以950至1150℃对所述热轧板进行热轧板退火的步骤。

【有益效果】

根据本发明一实施例的无取向电工钢板及其制造方法，通过Si、Al、Mn、P、Sn、Sb含量的关系式来控制成分，在制造方法中通过平均加热速度与均热温度下的均热时间的比来控制工艺条件，从而可期待磁性改善效果。

此外，可期待有利于磁性的织构改善效果及以厚度方向为基准表面部与中心部间的平均晶粒粒径的偏差变小的效果。

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定。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，并不意在限定本发明。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、区域、整数、步骤、动作、要素及/或成分，但并不排除其他特性、区域、整数、步骤、动作、要素及/或成分的存在或附加。

如果某一部分被描述为在另一个部分“之上”或者“上方”，则可以直接在另一个部分“之上”或者“上方”，或者它们之间存在其他部分。当某一部分被描述为“直接位于”另一个部分上面时，它们之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，而只要未作定义不应该以理想化或过于正式的含义来解释。

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。然而，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。

无取向电工钢板

本发明的一实施例中，对无取向电工钢板内的组分、作为添加成分的Si、Al、Mn的范围进行最优化，同时可通过调节如P、Sn及Sb的晶界偏析元素来显著地改善磁性。

根据本发明一实施例的无取向电工钢板，以重量％计包含：Si：1.5至4.0％、Al：0.1至1.5％、Mn：0.1至1.5％、C：0.005％以下(0％除外)、N：0.005％以下(0％除外)、Ti：0.005％以下(0％除外)、S：0.001至0.005％、P：0.1％以下(0％除外)、Sn、Sb中至少一种：0.02至0.2％、余量的Fe以及不可避免的杂质。

下面，首先对无取向电工钢板的成分的限定理由进行描述。

Si：1.5至4.0重量％

硅(Si)通过增加材料的电阻率起到降低铁损中涡流耗损的作用，当添加量过少时，可能使铁损改善效果不充分。相反地，当添加量过多时，会使磁通密度和轧制性降低。因此，可在上述范围内添加硅(Si)。

Al：0.1至1.5重量％

铝(Al)与Si一起通过增加材料的电阻率起到降低铁损的作用，是通过降低磁各向异性来降低轧制方向和轧制垂直方向的磁性偏差的元素。当添加量过少时，形成微细的氮化物，而且可增加轧制方向和轧制垂直方向的铁损偏差。相反地，当添加量过多时，由于形成过多的氮化物，因此可大幅降低磁通密度。因此，可在上述范围内添加铝(Al)。

Mn：0.1至1.5重量％

锰(Mn)通过增加材料的电阻率起到降低铁损的作用，而且是用于改善织构的元素。当添加量过少时，铁损改善效果会不充分。相反地，当添加量过多时，会析出过多的MnS，使磁通密度明显下降。因此，可在上述范围内添加锰(Mn)。

C：0.005重量％以下

碳(C)与Ti等元素结合并形成碳化物，当添加量过多时，会降低磁性，而且加工成电气产品之后使用时由于磁时效可使铁损变高。因此，可在上述范围内添加碳(C)。

N：0.005重量％以下

氮(N)与Al、Ti等元素强烈结合并形成氮化物，当添加量过多时，会抑制晶粒生长从而使磁性恶化。因此，可在上述范围内添加氮(N)。

Ti：0.005重量％以下

钛(Ti)与C、N结合并形成碳化物及氮化物，当添加量过多时，抑制晶粒生长，并由于碳化物和氮化物使织构变差，从而导致磁性恶化。因此，可在上述范围内添加钛(Ti)。

S：0.001至0.005重量％

硫(S)是形成对磁特性有害的MnS、CuS以及(Cu、Mn)S等硫化物的元素。当添加量过少时，不利于织构的形成，从而会使磁性下降。相反地，当添加量过多时，因微细的硫化物的增加可使磁性降低。因此，可在上述的范围内添加硫(S)。

P：0.1重量％以下

磷(P)通过增加电阻率起到降低铁损的作用，是通过在晶界偏析来改善织构的元素。当添加量过多时，抑制晶粒生长，可降低冷轧性。因此，可在所述范围内添加磷(P)。

Sn和Sb中的至少一种：0.02至0.2重量％

锡(Sn)和锑(Sb)作为晶界偏析元素，可抑制氮通过晶界扩散，而且是通过抑制作为织构的伽玛纤维(gamma fiber)的形成来改善磁特性的元素。当添加量过少时，磁特性改善效果微乎其微，当添加量过多时，会抑制晶粒生长，从而导致磁性下降，而且降低轧制性及表面质量。因此，可在上述范围内添加锡(Sn)和锑(Sb)中至少一种。当单独包含锡(Sn)或者锑(Sb)时，可包含0.02至0.2重量％的Sn和0.02至0.2重量％的Sb。当同时包含锡(Sn)或者锑(Sb)时，Sn和Sb的含量可为0.02至0.2重量％。

杂质元素

除了上述元素以外还可包含Cu、Ni、Cr、Zr、Mo及V等不可避免地混入的杂质元素。对于Cu、Ni、Cr而言，其可与杂质元素反应形成微细的硫化物、碳化物及氮化物，从而对磁性产生不良的影响，对于Zr、Mo、V而言，由于其是强烈的碳氮化物形成元素，因此应控制在：Cu：0.05重量％以下、Ni：0.05重量％以下、Cr：0.05重量％以下、Zr：0.01重量％以下、Mo：0.01重量％以下、V：0.01重量％以下。

所述组分以外的残余部分由Fe及其它不可避免的杂质组成。

根据本发明一实施例的无取向电工钢板满足下式1。

[式1]

0.9≤[Al]+[Mn]≤2.1

(在式1中，[Al]及[Mn]分别表示Al及Mn的含量(重量％)。)

Al和Mn皆为通过增加电阻率起到降低铁损的作用的元素。因此，可以以其总量来控制Al及Mn的含量。通常，为了制造低铁损且高磁通密度标准的无取向电工钢板，需要添加适量以上的Si、Al、Mn，但如果[Al]+[Mn]不足0.9，则相对地Si的含量会变高，从而使轧制性降低导致生产效率下降，从而可成为致命的问题。相反地，当超过2.1时，随着饱和磁通密度下降，可使磁通密度急速降低。

根据本发明一实施例的无取向电工钢板满足下式2。

[式2]

0.2≤([Si]+[Al]+[Mn]/2)*([P]+[Sn]+[Sb])≤0.4

(在式2中，[Al]、[Mn]、[Si]、[P]，[Sn]及[Sb]分别表示Al、Mn、Si、P、Sn及Sb的含量(重量％)。)

Si、Al、Mn是用于减少无取向电工钢板的铁损而添加的合金元素，为了确保低铁损特性，必须添加一定量以上。然而，对于无取向电工钢板的磁性而言，低铁损特性固然重要，高磁通密度特性也同样重要。

添加Si、Al、Mn虽然可实现低铁损特性，但是由于不能阻止磁通密度变低，而很难实现高磁通密度特性，因此需要通过改善织构来同时改善铁损及磁通密度。

因此，通过所述式2添加作为晶界偏析元素且能够提高织构的P、Sn及Sb，其中，P、Sn及Sb的含量应该与磁通密度相关元素Si、Al、Mn的含量一同考虑。因此，可同时确保低铁损特性和高磁通密度特性。

当([Si]+[Al]+[Mn]/2)*([P]+[Sn]+[Sb])不足0.2时，P、Sn及Sb的含量相对较少，织构改善效果不大，从而可能很难确保高磁通密度特性。

相反地，当([Si]+[Al]+[Mn]/2)*([P]+[Sn]+[Sb])超过0.4时，P、Sn及Sb的含量相对较多，从而会抑制晶粒过度生长，引起晶粒被细化。因此，可能很难确保低铁损特性。

根据本发明一实施例的无取向电工钢板满足下式3。

[式3]

(Gs_中心-Gs_表面)/(Gs_中心*t)≤0.5(mm^-1)

(在式3中，t表示无取向电工钢板的厚度(mm)，Gs_表面表示以无取向电工钢板的厚度方向为基准0至t/4或者3t/4至t上的平均晶粒粒径(μm)，Gs_中心表示以无取向电工钢板的厚度方向为基准超过t/4且不足3t/4上的平均晶粒粒径(μm)。)

这样以来，Gs_表面可指当无取向电工钢板的厚度为t时，从无取向电工钢板的下面至t/4之间存在的晶粒的粒径或者从3t/4至无取向电工钢板的上面之间存在的晶粒的粒径。即，可指无取向电工钢板的表面部的平均晶粒粒径。Gs_中心可指在超过t/4且不足3t/4的范围内存在的晶粒的粒径。即，可指无取向电工钢板的中心部的平均晶粒粒径。

(Gs_中心-Gs_表面)/(Gs_中心*t)的数值越小，Gs_中心与Gs_表面的偏差越小，可表示钢板厚度方向上的表面部与中心部的晶粒尺寸均匀。

铁损在最佳晶粒尺寸时磁滞损耗和涡流耗损之和最小，但是即使平均晶粒尺寸相同，当厚度方向的晶粒粒径偏差大的情况下，相比于晶粒粒径偏差小且均匀的情况，铁损也可增加，因此厚度方向上的表面部和中心部的晶粒尺寸的偏差越小越好。

为了满足(Gs_中心-Gs_表面)/(Gs_中心*t)≤0.5(mm-1)，在无取向电工钢板的制造工艺中进行冷轧板退火时可通过控制加热速度及均热时间进一步改善织构。有关于此的内容将在后面进行描述。

根据本发明一实施例的无取向电工钢板满足下式4。

[式4]

0.2≤(V_{012}<121>+V_{111}<112>)/(V_{001}<310>+V_{139}<310>)≤0.8

(在式4中，V_{012}<121>、V_{111}<112>、V_{001}<310>及V_{139}<310>分别表示在{012}<121>、{111}<112>、{001}<310>、{139}<310>具有15°以内取向的织构体积分数。)

由于织构{012}<121>和{111}<112>是不容易磁化的取向，因此是不利于磁性的织构，而{001}<310>和{139}<310>分别为<100>//ND-fiber的一部分或者类似的取向，是有利于磁性的织构。因此，(V_{012}<121>+V_{111}<112>)/(V_{001}<310>+V_{139}<310>)越小则表示织构得到改善。

可通过控制成分的含量来增加有利于磁性的织构{001}<310>和{139}<310>的比率。当(V_{012}<121>+V_{111}<112>)/(V_{001}<310>+V_{139}<310>)不足0.2时，织构改善效果不大，当超过0.8时，织构变差，可视为没有改善效果。

无取向电工钢板的制造方法

该方法包括：对板坯进行加热的步骤，所述板坯以重量％计包含：Si：1.5至4.0％、Al：0.1至1.5％、Mn：0.1至1.5％、C：0.005％以下(0％除外)、N：0.005％以下(0％除外)、Ti：0.005％以下(0％除外)、S：0.001至0.005％、P：0.1％以下(0％除外)、Sn、Sb中至少一种：0.02至0.2％、余量Fe以及不可避免的杂质，且满足所述式1和式2；通过热轧板坯来制造热轧板的步骤；通过冷轧热轧板来制造冷轧板的步骤；以及对冷轧板进行退火以使冷轧板满足式5的步骤。

下面将具体说明各步骤。

首先，对板坯进行加热。板坯内各组分的添加比率的限定理由与前面所述的无取向电工钢板的组分的限定理由相同，因此在此省略其重复说明。后述的热轧、热轧板退火、冷轧、冷轧板退火等制造过程中板坯的组分实质上没有发生变化，因此板坯的组分与无取向电工钢板的组分实质上相同。

此外，板坯的组分与无取向电工钢板的组分实质上相同，因此板坯满足所述式1及式2。满足式1和式2带来的效果由上述说明来代替。

将板坯装入加热炉以1200℃以下进行加热。当加热温度超过1200℃时，板坯内存在的AlN、MnS等析出物被再次固溶，之后在热轧过程中细微地析出，从而抑制晶粒生长，而且使磁性降低，因此将加热温度限制在1200℃以下。

对加热后的板坯进行热轧并制造热轧板。在热轧过程中，精轧制中收尾轧为了矫正板的形状以20％以下的最终压下率实施。然后，可以在700℃以下对热轧板进行卷取，并在空气中进行冷却。

其次，可对热轧板进行热轧板退火。此时，热轧板退火温度可为950至1150℃。当热轧板退火温度不足950℃时，组织不生长或细微生长，从而难以获得有利于磁性的织构，当退火温度超过1150℃时，晶粒过度生长，而且板表面会产生过多缺陷。

然后，酸洗热轧板并进行冷轧直至达到预定的板厚度。最后，可通过冷轧制造冷轧板使厚度达到0.10至0.70mm。必要时，为了改善磁性，可进行初次冷轧和中间退火后的二次冷轧，最终压下率可为50至95％的范围。

在冷轧板的退火步骤中，进行冷轧板退火使其满足下式5。

[式5]

0.2≤v/s≤0.6

(在式5中，v是指从650至750℃的开始温度至冷轧板均热温度为止的平均加热速度(℃/秒)，s是指在冷轧板均热温度下维持的均热时间(秒)。)

在冷轧板退火过程中，决定微细组织及织构变化的重要冶金学上的变化是再结晶及晶粒生长。在对冷轧变形的组织进行退火时，影响再结晶及晶粒生长的重要因素例如有平均加热速度、均热温度、均热温度下的均热时间等。

无取向电工钢板中存在使铁损最小化的适当的晶粒尺寸。这是因为随着晶粒尺寸的增加，虽然铁损中磁滞损耗减少，但涡流耗损增加。

因此，无取向电工钢板整体的平均晶粒粒径固然重要，然而由于作为旋转的电气设备的铁芯材料而使用，因此需要具有向所有方向均匀的特性，所以对于铁损而言，钢板厚度方向上的晶粒尺寸的均匀性是十分重要的控制因素。为此，在对冷轧板进行退火时，如果以适当的条件控制加热速度及均热温度下的均热时间则可确保厚度方向上的晶粒尺寸的均匀性，在对冷轧板进行退火时，由于织构同样受平均加热速度及均热温度下的均热时间的较大影响，因此当适当地控制上述两个条件时，磁性够得到显著改善。

当v/s不足0.2时，平均加热速度过慢或者退火时均热时间过长，不利于磁性的织构分数会增加。

当v/s超过0.6时，加热速度过快或者均热时间过短，导致晶粒生长不顺利，会由于晶粒细化导致磁性降低。

因此，当满足0.2≤v/s≤0.6时，可使无取向电工钢板的(Gs_中心-Gs_表面)/(Gs_中心*t)达到0.5(mm-1)以下。

对最终冷轧的冷轧板进行冷轧板退火。在对冷轧板进行退火时，均热温度可为850至1050℃。当均热温度过低时，再结晶不够充分，当均热温度过高时，晶粒急速生长，可使磁通密度和高频铁损下降。

下面将记载本发明的具体实施例。但是，下面的实施例仅为本发明的一具体实施例，并非用于限定本发明。

实施例

[实施例1]

通过真空熔化制造如下表1组分的板坯，并通过改变Si、Mn、Al、P、Sn、Sb的量，从而观察成分元素、成分添加量关系及在对冷轧板进行退火时从700℃至均热温度的平均加热速度v(℃/秒)与均热温度下的均热时间s(秒)的关系对磁性产生的影响。

各板坯在1200℃进行加热，热轧至2.5mm的厚度之后，进行卷取。在1060℃下对空气中卷取并冷却的热轧板进行热轧板退火及酸洗，之后冷轧至0.35mm厚度，最后对冷轧板进行退火。

此时，对冷轧板进行退火的目标温度是1000℃，通过分别控制从700℃至均热温度的平均加热速度v(℃/秒)与均热温度1000℃下的均热时间s(秒)，从而确认v/s的变化对磁性的影响。

对于各试样，通过EBSD、X射线极图测试(X-ray pole figure test)来测定织构的体积分数，而且利用截距法(intercept method)沿着板厚度方向测定中心部及表面部的晶粒尺寸，并测定铁损(W_15/50)和磁通密度(B₅₀)，将其结果显示于下表2中。

【表1】

【表2】

上述表1中各数值是指重量％。

在上述表2中，式1是指[Al]+[Mn]的数值，式2是指([Si]+[Al]+[Mn]/2)*([P]+[Sn]+[Sb])的数值，[Al]、[Mn]、[Si]、[P]、[Sn]及[Sb]分别表示Al、Mn、Si、P、Sn及Sb的含量(重量％)。

在上述表2中式3是指(Gs_中心-Gs_表面)/(Gs_中心*t)的数值。T表示无取向电工钢板的厚度(mm)，Gs_表面表示以无取向电工钢板的厚度方向为基准0至t/4或者3t/4至t上的平均晶粒粒径(μm)，Gs_中心表示以无取向电工钢板的厚度方向为基准超过t/4且不足3t/4上的平均晶粒粒径(μm)。上述表2的式3中，括号里的数值从左起表示Gs_中心和Gs_表面。

实施例1中，t为0.35mm，当将无取向电工钢板的下面视为厚度为0的位置，Gs_表面表示从下面到向上方0.0875mm厚度的区域或者从0.2625mm的厚度到向上方的上面为止的区域内的平均晶粒粒径。Gs_中心表示无取向电工钢板中超过0.0875mm且不足0.2625mm的区域内的平均晶粒粒径。

在上述表2中，式4是指(V_{012}<121>+V_{111}<112>)/(V_{001}<310>+V_{139}<310>)的数值，V_{012}<121>、V_{111}<112>、V_{001}<310>以及V_{139}<310>分别表示织构{012}<121>、{111}<112>、{001}<310>、{139}<310>的体积分数。

作为分析织构的方法，进行了X射线极图测试(X-ray pole figure test)及EBSD测试。在冷轧板退火后的试样中，将平行于轧制方向的试样表面研磨至厚度的3/4t的部分后，利用EBSD测试及X射线旋转分析仪来测试(110)、(200)、(211)极图，其结果，计算出织构{012}<121>、{111}<112>、{001}<310>、{139}<310>的分数(volume fraction)V_{012}<121>、V_{111}<112>、V_{001}<310>、V_{139}<310>。晶粒尺寸利用截线法、面积法等通常使用的方法进行测试。

在上述表2中，式5是指v/s的数值。v是指650至750℃的开始温度至冷轧板均热温度为止的平均加热速度(℃/秒)，s是指在冷轧板均热温度下维持的均热时间(秒)。上述表2的式5中，括号里的数值从左起表示v和s。

在上述表2中，铁损(W_15/50)是在50Hz频率中维持1.5Tesla的磁通密度时的轧制方向及轧制垂直方向的平均损失(W/kg)，磁通密度(B₅₀)是当施加5000A/m的磁场时，被诱导的磁通密度的大小(Tesla)。

满足钢的成分范围及式1、式2、式5的发明例A1、A2、A5、A8、A10、A11显示出铁损和磁通密度十分优异。厚度方向晶粒偏差显示为小于0.5以下，而且织构的改善效果优异。

A3未满足钢的成分范围，因此铁损和磁通密度相比发明例较差，A4未满足式2，因此铁损和磁通密度相比发明例较差。A6未满足刚度成分范围及式5，因此铁损和磁通密度相比发明例较差，A7虽满足式1及式2但在制造过程中未满足式5，因此厚度方向晶粒偏差超过0.5。

A9未满足式2及式5，因此铁损和磁通密度相比发明例较差。A12未满足式1，因此铁损和磁通密度相比发明例较差。

[实施例2]

通过真空熔化制造如下表3组分的板坯，并通过改变Si、Mn、Al、P、Sn、Sb的量，从而观察成分元素、成分添加量关系及在对冷轧板进行退火时从700℃至均热温度的平均加热速度v(℃/秒)与均热温度下的均热时间s(秒)的关系对磁性产生的影响。

各板坯在1200℃进行加热，热轧至2.7mm的厚度之后，进行卷取。在1000℃下对空气中卷取并冷却的热轧板进行热轧板退火及酸洗，之后冷轧至0.50mm厚度，最后对冷轧板进行退火。

此时，对冷轧板进行退火的目标温度是1020℃，通过分别控制从700℃至均热温度的平均加热速度v(℃/秒)与均热温度1020℃下的均热时间s(秒)，从而确认v/s的变化对磁性的影响。

对于各试样，通过EBSD、X射线极图测试(X-ray pole figure test)来测定织构的体积分数，而且利用截距法(intercept method)沿着板厚度方向测定中心部及表面部的晶粒尺寸，并测定铁损(W_15/50)和磁通密度(B₅₀)，将其结果显示于下表4中。

【表3】

【表4】

上述表3中各数值是指重量％。

在上述表4中，式1是指[Al]+[Mn]的数值，式2是指([Si]+[Al]+[Mn]/2)*([P]+[Sn]+[Sb])的数值，[Al]、[Mn]、[Si]、[P]、[Sn]及[Sb]分别表示Al、Mn、Si、P、Sn及Sb的含量(重量％)。

在上述表4中式3是指(Gs_中心-Gs_表面)/(Gs_中心*t)的数值。t表示无取向电工钢板的厚度(mm)，Gs_表面表示以无取向电工钢板的厚度方向为基准0至t/4或者3t/4至t间的平均晶粒粒径(μm)，Gs_中心表示以无取向电工钢板的厚度方向为基准超过t/4且不足3t/4上的平均晶粒粒径(μm)。上述表4的式3中，括号里的数值从左起表示Gs_中心和Gs_表面。

实施例2中，t为0.50mm，当将无取向电工钢板的下面视为厚度为0的位置时，Gs_表面表示从下面到向上方0.125mm厚度的区域或者从0.375mm的厚度到向上方的上面为止的区域内的平均晶粒粒径。Gs_中心表示无取向电工钢板中超过0.125mm且不足0.3755mm的区域内的平均晶粒粒径。

在上述表4中，式4是指(V_{012}<121>+V_{111}<112>)/(V_{001}<310>+V_{139}<310>)的数值，V_{012}<121>、V_{111}<112>、V_{001}<310>以及V_{139}<310>分别表示织构{012}<121>、{111}<112>、{001}<310>、{139}<310>的体积分数。

作为分析织构的方法，进行了X射线极图测试(X-ray pole figure test)及EBSD测试。在冷轧板退火后的试样中，将平行于轧制方向的试样表面研磨至厚度的3/4t的部分后，利用EBSD测试及X射线旋转分析仪来测试(110)、(200)、(211)极图，其结果计算出织构{012}<121>、{111}<112>、{001}<310>、{139}<310>的分数(volume fraction)V_{012}<121>、V_{111}<112>、V_{001}<310>、V_{139}<310>。晶粒尺寸利用截线法、面积法等通常使用的方法进行测试。

在上述表4中，式5是指v/s的数值。v是指650至750℃的开始温度至冷轧板均热温度为止的平均加热速度(℃/秒)，s是指在冷轧板均热温度下维持的均热时间(秒)。上述表4的式5中，括号里的数值从左起表示v和s。

在上述表4中，铁损(W_15/50)是在50Hz频率中维持1.5Tesla的磁通密度时的轧制方向及轧制垂直方向的平均损失(W/kg)，磁通密度(B₅₀)是当施加5000A/m的磁场时被诱导的磁通密度的大小(Tesla)。

满足钢的成分范围和式1、式2及式5的发明例的B1、B3、B4、B6、B7、B10显示出铁损和磁通密度十分优异。厚度方向晶粒偏差显示为小于0.5以下，而且织构的改善效果优异。

B2未满足钢的成分范围及式1，因此铁损和磁通密度相比发明例较差，B5虽满足式1及式2但在制造过程中未满足式5，厚度方向晶粒偏差超过0.5。

B8未满足钢的成分范围和式1及式2，因此铁损和磁通密度相比发明例较差。B9未满足式2及式5，厚度方向晶粒偏差超过0.5，因此铁损和磁通密度相比发明例较差，B11未满足式1及式2，因此铁损和磁通密度相比发明例较差。

B12虽满足式1及式2但在制造过程中未满足式5，因此厚度方向晶粒偏差超过0.5

本发明并不受限于上述实现例和/或实施例，可由不同的多种形式进行制造。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能够以其他具体方式实施本发明。因此，应该理解上述的实现例和/或实施例在所有方面是示例性的，而不是用来限定本发明。

Claims (7)

1.一种无取向电工钢板，以重量％计包含：Si：1.5至4.0％、Al：0.1至1.5％、Mn：0.1至1.5％、C：0.005％以下且0％除外、N：0.005％以下且0％除外、Ti：0.005％以下且0％除外、S：0.001至0.005％、P：0.1％以下且0％除外、Sn和Sb：合计为0.02至0.2％、余量的Fe以及不可避免的杂质，其中同时包含Sn和Sb，

且满足下式1、式2及式3：

[式1]

0.9≤[Al]+[Mn]≤2.1

[式2]

0.2≤([Si]+[Al]+[Mn]/2)*([P]+[Sn]+[Sb])≤0.4

[式3]

(Gs_中心-Gs_表面)/(Gs_中心*t)≤0.5

在式1和式2中，[Al]、[Mn]、[Si]、[P]、[Sn]及[Sb]分别表示Al、Mn、Si、P、Sn及Sb的以重量％计的含量，

在式3中，t表示无取向电工钢板的以mm计的厚度，Gs_表面表示以无取向电工钢板的厚度方向为基准在0至t/4或者3t/4至t上的以μm计的平均晶粒粒径，Gs_中心表示以无取向电工钢板的厚度方向为基准超过t/4且不足3t/4上的以μm计的平均晶粒粒径。

2.如权利要求1所述的无取向电工钢板，其中，还包含Cu：0.05％以下且0％除外、Ni：0.05％以下且0％除外、Cr：0.05％以下且0％除外、Zr：0.01％以下且0％除外、Mo：0.01％以下且0％除外及V：0.01％以下且0％除外中至少一种。

3.如权利要求1所述的无取向电工钢板，其中，满足下式4：

[式4]

0.2≤(V_{012}<121>+V_{111}<112>)/(V_{001}<310>+V_{139}<310>)≤0.8

在式4中，V_{012}<121>、V_{111}<112>、V_{001}<310>及V_{139}<310>分别表示在{012}<121>、{111}<112>、{001}<310>、{139}<310>具有15°以内的取向的织构的体积分数。

4.一种无取向电工钢板的制造方法，包括：对板坯进行加热的步骤，所述板坯以重量％计包含：Si：1.5至4.0％、Al：0.1至1.5％、Mn：0.1至1.5％、C：0.005％以下且0％除外、N：0.005％以下且0％除外、Ti：0.005％以下且0％除外、S：0.001至0.005％、P：0.1％以下且0％除外、Sn和Sb：合计为0.02至0.2％、余量的Fe以及不可避免的杂质，且满足下式1及式2；

通过热轧所述板坯来制造热轧板的步骤；

通过冷轧所述热轧板来制造冷轧板的步骤；以及

对冷轧板进行退火以满足下式5的步骤；

其中同时包含Sn和Sb，

[式1]

0.9≤[Al]+[Mn]≤2.1

[式2]

0.2≤([Si]+[Al]+[Mn]/2)*([P]+[Sn]+[Sb])≤0.4

[式5]

0.2≤v/s≤0.6

在式1和式2中，[Al]、[Mn]、[Si]、[P]、[Sn]及[Sb]分别表示Al、Mn、Si、P、Sn及Sb的以重量％计的含量，

在式5中，v是指650至750℃的开始温度到冷轧板的均热温度的以℃/秒计的平均加热速度，s是指在冷轧板均热温度下维持的以秒计的均热时间。

5.如权利要求4所述的无取向电工钢板的制造方法，其中，所述板坯还包含：Cu：0.05％以下且0％除外、Ni：0.05％以下且0％除外、Cr：0.05％以下且0％除外、Zr：0.01％以下且0％除外、Mo：0.01％以下且0％除外及V：0.01％以下且0％除外中至少一种。

6.如权利要求4所述的无取向电工钢板的制造方法，其中，在所述冷轧板的退火步骤中，以850至1050℃的均热温度对冷轧板进行退火。

7.如权利要求4所述的无取向电工钢板的制造方法，其中，所述热轧板的制造步骤之后，还包括以950至1150℃对所述热轧板进行热轧板退火的步骤。