CN113166880B - 无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无取向电工钢板，以重量％计，所述钢板包含Si：1.5％至4.0％、Mn：0.1％至1.5％、Al：0.7％至1.5％、Bi：0.0001％至0.003％和Ga：0.0001％至0.003％，余量包含Fe和不可避免的杂质，并且满足下述式1。[式1][Al]+[Mn]≥0.87(在式1中，[Al]、[Mn]各自表示Al、Mn的含量(重量％)。)。

Description

无取向电工钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种无取向电工钢板及其制造方法。更具体地，本发明涉及一种通过加入Bi、Ga来改善加工后磁性的无取向电工钢板及其制造方法。
背景技术
电动机或发电机是将电能转换为机械能或将机械能转换为电能的能量转换装置，随着近来环境保护和节能法规的加强，对提高电动机或发电机效率的需求日益增加。无取向电工钢作为在旋转设备如电动机和发电机以及静止设备如小型变压器中用于铁芯的材料，是极大地影响能量转换效率的重要材料。因此，对提高电动机或发电机效率的需求，也是对用作铁芯材料的无取向电工钢板的特性改善需求。
在电动机或发电机中，能量效率是指输入能量与输出能量之比，为了提高效率，重要的是在能量转换过程中可以降低多少能量损耗如铁损、铜损和机械损耗等，因为其中铁损和铜损受无取向电工钢板特性的影响很大。无取向电工钢板的典型磁特性是铁损和磁通密度，无取向电工钢板的铁损越低，铁芯磁化过程中损耗的铁损越少，从而提高效率，并且磁通密度越高，相同的能量下可以感应到更大的磁场，为了获得相同的磁通密度，施加较小的电流即可，所以通过减少铜损，可以提高能量效率。因此，为了提高能量效率，开发具有低铁损、高磁通密度的磁性优异的无取向电工钢板的技术是必不可少的。
然而，即使无取向电工钢板本身的特性优异，也不能认为实际在电动机或发电机的效率肯定优异。为了将无取向电工钢板用作电动机或发电机的铁芯，需要进行剪切(shearing)或冲孔(punching)等加工处理，这时由于所施加的加工应力，磁性会大大降低，根据钢板的机械特性或微细组织等，磁性降低率存在差异。为了解决这种加工导致的磁性降低现象，有时进行去应力退火(Stress relief annealing)，但是由于成本等问题，有时也会不进行去应力退火，加工后直接使用。因此，由于加工前具有优异的磁性，加工导致的磁性衰减较少，加工后也具有优异的磁性的无取向电工钢板，其实用价值非常高。
从无取向电工钢板的特性来看，无取向电工钢板最重要的特性是铁损和磁通密度。作为降低无取向电工钢板的铁损的有效方法，有一种方法是增加电阻率高的元素Si、Al和Mn的加入量或者减小钢板的厚度。然而，厚度较薄的钢板存在生产性和加工性差而增加加工成本的缺点，增加Si、Al、Mn的加入量会增加钢板的电阻率，从而减少无取向电工钢板的铁损中涡流损耗，具有减少铁损的效果，但并不是随着加入量增加铁损与加入量成比例地无条件减少。另一方面，合金元素的加入量增加会导致磁通密度降低。因此，为了确保优异的铁损和磁通密度，必须适当控制加入量以及Si、Al、Mn加入量之间的加入比例。
另外，即使制造出这种磁性优异的无取向电工钢板，如果在用于制造电动机或发电机的铁芯材料的加工过程中剪切或冲孔加工所导致的磁性衰减率大，也不会表征材料的优异特性。因此，加工后磁性仍优异的无取向电工钢板非常重要。
为了降低无取向电工钢板的铁损并提高磁通密度，也在尝试如下技术：利用REM等特殊加入元素改善织构，从而改善磁性能，或者引进温轧、两次轧制、两次退火等其他制造工艺。然而，所有这些技术都造成制造成本增加或者难以批量生产，因此需要开发一种具有优异的磁性且易于商业生产的技术。另外，在引进去应力退火工艺以解决剪切和冲孔等导致的加工劣势的情况下，为此开发了优化去应力退火条件的技术，但这只是尽量减小加工时的加工影响的方法而已，尚未开发出从根本上降低加工时磁性衰减的方法。
为了解决这些问题，通过不断努力，开发了许多技术。已经提出一种方法，在高温下进行去应力退火，从而获得圆周方向上均匀的高频铁损，可以降低各向异性。然而，很难说去应力退火改善了钢板本身的特性，而且在高温下退火时，没有考虑晶粒生长而引起的织构变化和磁通密度的变化。
此外，还提出了一种去应力退火时适当地控制Al和B的加入量以进一步改善磁性的技术。在这种情况下，由于Al的加入量受到限制，在降低铁损方面存在限制，而且必须进行去应力退火，因此无法解决附加工艺导致的成本增加的问题。
另外，已经提出一种技术，通过加入Ca或Mg和REM等稀土元素来抑制MnS的析出，因而去应力前晶粒小，但是去应力退火时晶粒生长，从而可以具有优异的铁损。然而，这种技术也无法解决去应力退火工艺导致产生额外成本的问题。
此外，已经提出一种方法，为了使一张电工钢板同时具有转子所需的高强度和定子所需的低铁损，将钢中所含的某些杂质元素的含量降低到非常低的水平，并增加表皮光轧工艺，从而在去应力退火前，可以获得高强度钢板，而且在退火的情况下，由于晶粒容易生长，可以获得低铁损钢板。然而，这种方法也会导致用于控制成杂质含量极低的成本增加，而且由于引进额外的表皮光轧工艺，存在成本进一步增加的缺点。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提供一种无取向电工钢板及其制造方法。更具体地，本发明提供一种通过加入Bi、Ga来改善加工后磁性的无取向电工钢板及其制造方法。
(二)技术方案
根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，以重量％计，所述钢板包含Si：1.5％至4.0％、Mn：0.1％至1.5％、Al：0.7％至1.5％、Bi：0.0001％至0.003％和Ga：0.0001％至0.003％，余量包含Fe和不可避免的杂质，并且满足下述式1。
[式1]
[Al]+[Mn]≥0.87
(在式1中，[Al]、[Mn]各自表示Al、Mn的含量(重量％)。)
所述钢板还可包含C、S、N和Ti中的一种或多种，其含量分别小于等于0.005重量％。
所述钢板还可包含P、Sn和Sb中的一种或多种，其含量分别小于等于0.2重量％。
所述钢板还可包含Cu、Ni和Cr中的一种或多种，其含量分别小于等于0.05重量％。
所述钢板还可包含Zr、Mo和V中的一种或多种，其含量分别小于等于0.01重量％。
所述钢板可以满足下述式2。
[式2]
0.0055≥[Bi]+[Ga]≥0.0008
(在式2中，[Bi]、[Ga]各自表示Bi、Ga的含量(重量％)。)
电工钢板加工后，存在加工硬化区，相对于母材，其硬度大于等于10％，加工硬化区的深度距离加工面可小于等于250μm。
电工钢板加工后，电工钢板的铁损W15/50可小于等于2.7W/Kg，磁通密度B1可大于等于1.02T。
电工钢板加工后，电工钢板的磁通密度B50可大于等于1.65T。
根据本发明的一个实施例的无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：1.5％至4.0％、Mn：0.1％至1.5％、Al：0.7％至1.5％、Bi：0.0001％至0.003％和Ga：0.0001％至0.003％，余量包含Fe和不可避免的杂质，并且满足下述式1；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；以及对冷轧板进行最终退火的步骤。
[式1]
[Al]+[Mn]≥0.87
(在式1中，[Al]、[Mn]各自表示Al、Mn的含量(重量％)。)
所述制造方法还包含对最终退火后的钢板进行加工的步骤，存在加工硬化区，相对于母材，其硬度大于等于10％，所述加工硬化区的深度距离加工面可小于等于250μm。
板坯还可包含C、S、N和Ti中的一种或多种，其含量分别小于等于0.005重量％。
(三)有益效果
根据本发明的一个实施例，即使加工无取向电工钢板，磁性也不会衰减，加工前和加工后都具有优异的磁性。
因此，在加工之后，不需要进行用于改善磁性的去应力退火(SRA)。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板的截面示意图。
图2是分析加工硬化区深度的过程中无取向电工钢板的照片。
具体实施方式
第一、第二、第三等词汇用于描述各部分、成分、区域、层和/或段，但这些部分、成分、区域、层和/或段不应该被这些词汇限制。这些词汇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。在说明书中使用的“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，其间不存在其他部分。
另外，在没有特别提及的情况下，％表示重量％，1ppm是0.0001重量％。
在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。
虽然没有另作定义，但是本文中使用的所有术语(包含技术术语和科学术语)的含义与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同。对于辞典中定义的术语，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。
在下文中，将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，并不限于本文所述的实施例。
根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，以重量％计，所述钢板包含Si：1.5％至4.0％、Mn：0.1％至1.5％、Al：0.7％至1.5％、Bi：0.0001％至0.003％和Ga：0.0001％至0.003％，余量包含Fe和不可避免的杂质，并且满足下述式1。
[式1]
[Al]+[Mn]≥0.87
(在式1中，[Al]、[Mn]各自表示Al、Mn的含量(重量％)。)
下面说明限制无取向电工钢板成分的理由。
Si：1.5重量％至4.0重量％
硅(Si)是为了增加钢的电阻率降低铁损中涡流损耗而加入的主要元素。如果Si加入量过少，就会发生铁损恶化的问题。另一方面，如果Si加入量过多，则磁通密度大大降低，加工性方面可能会出现问题。因此，可以在前述的范围内包含Si。更具体地，Si可包含2.0重量％至3.8重量％。更具体地，Si可包含2.5重量％至3.6重量％。
Mn：0.1重量％至1.5重量％
锰(Mn)是与Si、Al等一起增加电阻率降低铁损的元素，也是改善织构的元素。如果Mn加入量过少，则发生铁损恶化的问题。另一方面，如果Mn加入量过多，则磁通密度可能会大大降低。因此，可以在前述的范围内包含Mn。更具体地，Mn可包含0.12重量％至1.3重量％。
Al：0.7重量％至1.5重量％
铝(Al)与Si一起发挥增加电阻率降低铁损的重要作用，还起到降低磁各向异性减少轧制方向和轧制垂直方向的磁性偏差的作用。如果Al加入量过少，则难以期待前述的作用。如果Al加入量过多，则磁通密度可能会大大降低。因此，可以在前述的范围内包含Al。更具体地，Al可包含0.71重量％至1.4重量％。
Mn和Al可以满足下述式1。
[式1]
[Al]+[Mn]≥0.87
(在式1中，[Al]、[Mn]各自表示Al、Mn的含量(重量％)。)
如前所述，Si、Al、Mn是为了降低无取向电工钢板的铁损而加入的合金元素，为了低铁损特性，必须加入一定量以上。然而，对于无取向电工钢板的磁性，虽然低铁损特性很重要，但是高磁通密度特性也很重要，而且基于Si、Al、Mn加入量的机械特性也很重要。只增加Si加入量，虽然可以确保低铁损特性，但是难以解决脆性增加导致生产性下降的问题，因此需要加入适量的Mn和Al。此外，加工时的加工硬化程度受成分的影响很大，如果通过增加Mn和Al的加入量来降低钢的脆性，则可能会降低加工硬化程度。因此，所述式1的值可大于等于0.87。更具体地，式1的值可大于等于1.0。更具体地，式1的值可为1.0至2.5。
Bi：0.0001重量％至0.003重量％
铋(Bi)作为偏析元素在晶界偏析，从而降低晶界强度，并抑制位错锁定在晶界的现象。由此，具有剪切(Shearing)和冲孔(Punching)加工时抑制加工应力增加以及减小加工应力导致磁性降低的加工应力深度的效果。但是，如果铋的加入量过多，则抑制晶粒生长，可能会降低磁性。因此，可以在前述的范围内包含Bi。更具体地，Bi可包含0.0003重量％至0.003重量％。更具体地，Bi可包含0.0005重量％至0.0028重量％。
Ga：0.0001重量％至0.003重量％
镓(Ga)也和Bi一样，作为偏析元素在晶界偏析，从而降低晶界强度，并抑制位错锁定在晶界的现象。由此，具有剪切(Shearing)和冲孔(Punching)加工时抑制加工应力增加以及减小加工应力导致磁性降低的加工应力深度的效果。但是，如果镓的加入量过多，则抑制晶粒生长，可能会降低磁性。因此，可以在前述的范围内包含Ga。更具体地，Ga可包含0.0002重量％至0.0027重量％。
Bi和Ga可以满足下述式2。
[式2]
0.0055≥[Bi]+[Ga]≥0.0008
(在式2中，[Bi]、[Ga]各自表示Bi、Ga的含量(重量％)。)
Bi和Ga具有剪切(Shearing)和冲孔(Punching)加工时抑制加工应力增加以及减小加工应力导致磁性降低的加工应力深度的效果。因此，可以按照满足式2的量加入Bi、Ga。
根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，还可包含C、S、N和Ti中的一种或多种，其含量分别小于等于0.005重量％。如前所述，当进一步包含附加元素时，替代余量的Fe中的一部分。更具体地，还可包含C、S、N和Ti，其含量分别小于等于0.005重量％。
C：小于等于0.005重量％
碳(C)与Ti、Nb等结合形成碳化物，从而降低磁性，当从最终产品加工成电气产品后使用时，由于磁时效，铁损变高，进而降低电气设备的效率。因此，碳含量的上限可为0.005重量％。更具体地，还可包含小于等于0.004重量％的C。更具体地，还可包含0.001重量％至0.004重量％的C。
S：小于等于0.005重量％
硫(S)是形成不利于磁特性的MnS、CuS和(Cu、Mn)S等硫化物的元素，因此优选加入量尽可能低。当大量包含S时，由于微细的硫化物增加，磁性可能会降低。因此，还可包含小于等于0.005重量％的S。当加入S时，有利于形成织构。因此，当进一步包含S时，其含量可大于等于0.001重量％。更具体地，还可包含0.001重量％至0.004重量％的S。
N：小于等于0.005重量％
氮(N)与Al、Ti、Nb等强力结合，从而形成氮化物抑制晶粒生长，是不利于磁性的元素，因此优选含量尽可能少。在本发明的一个实施例中，还可包含小于等于0.005重量％的N。更具体地，还可包含小于等于0.004重量％的N。更具体地，还可包含0.001重量％至0.004重量％的N。
Ti：小于等于0.005重量％
钛(Ti)与C、N结合，从而形成微细的碳化物、氮化物抑制晶粒生长，随着加入量增多，由于所增加的碳化物和氮化物，织构也会变差，进而磁性降低。在本发明的一个实施例中，还可包含小于等于0.005重量％的Ti。更具体地，还可包含小于等于0.004重量％的Ti。更具体地，还可包含0.0005重量％至0.004重量％的Ti。
根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，还可包含P、Sn和Sb中的一种或多种，其含量分别小于等于0.2重量％。
为了进一步改善磁性，不妨加入磷(P)、锡(Sn)和锑(Sb)。但是，如果加入量过多，就会抑制晶粒生长，存在降低生产性的问题，因此其加入量应该分别控制在小于等于0.2重量％。
根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，还可包含Cu、Ni和Cr中的一种或多种，其含量分别小于等于0.05重量％。
对于炼钢工艺中不可避免加入的元素铜(Cu)、镍(Ni)、铬(Cr)，其与杂质元素发生反应，从而形成微细的硫化物、碳化物和氮化物，对磁性产生不利影响，因此它们的含量应该分别限制在小于等于0.05重量％。
根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，还可包含Zr、Mo和V中的一种或多种，其含量分别小于等于0.01重量％。
锆(Zr)、钼(Mo)、钒(V)是很强的碳氮化物形成元素，因此优选尽量避免加入，各自含量应小于等于0.01重量％。
对于炼钢工艺中不可避免加入的元素Cu、Ni、Cr，其与杂质元素发生反应，从而形成微细的硫化物、碳化物和氮化物，对磁性产生不利影响，因此它们的含量应该分别限制在小于等于0.05重量％。另外，Zr、Mo、V等也是很强的碳氮化物形成元素，因此优选尽量避免加入，各自含量应小于等于0.01重量％。
余量包含Fe和不可避免的杂质。不可避免的杂质是炼钢步骤和取向电工钢板的制造工艺过程中混入的杂质，这些杂质是所属领域中众所周知的，因此省略具体描述。在本发明的一个实施例中，除了前述的合金成分之外，并不排除加入其他元素，在不影响本发明的技术思想的范围内，可以包含各种元素。当进一步包含附加元素时，替代余量的Fe中的一部分。
如前所述，通过适当地控制Si、Mn、Al、Bi、Ga的加入量，可以使加工时的磁性衰减最小化。具体地，在本发明的一个实施例中，电工钢板加工后，存在加工硬化区，相对于母材，其硬度大于等于10％，加工硬化区的深度距离加工面可小于等于250μm。此时，加工可以是切割钢板的一部分，例如剪切(Shearing)、冲孔(Punching)等。图1中描述了加工面和加工硬化区、加工硬化区的深度T。在本发明的一个实施例中，由于加工硬化区的深度T较短，可以使加工导致的磁性衰减最小化。更具体地，加工硬化区的深度距离加工面可为100μm至250μm。
电工钢板加工后，电工钢板的铁损W15/50可小于等于2.7W/Kg，磁通密度B1可大于等于1.02T。铁损W15/50是在50Hz的频率下激励1.5T的磁通密度时的铁损。磁通密度B1是在100A/m的磁场下感应的磁通密度。更具体地，电工钢板加工后，电工钢板的铁损W15/50可小于等于2.6W/Kg，磁通密度B1可大于等于1.05T。更具体地，电工钢板加工后，电工钢板的铁损W15/50可为2.0W/Kg至2.55W/Kg，磁通密度B1可为1.05T至1.2T。
电工钢板加工后，电工钢板的磁通密度B50可大于等于1.65T。磁通密度B50是在5000A/m的磁场下感应的磁通密度。更具体地，电工钢板的磁通密度B50可大于等于1.66T。更具体地，电工钢板的磁通密度B50可为1.66T至1.7T。
根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板的制造方法，其包含：对板坯进行加热的步骤；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；以及对冷轧板进行最终退火的步骤。
对于板坯的合金成分，在前述的无取向电工钢板的合金成分部分中已经描述过，因此省略重复描述。无取向电工钢板的制造过程中合金成分实际上没有变化，因此无取向电工钢板与板坯的合金成分实际上相同。
具体地，以重量％计，板坯可包含Si：1.5％至4.0％、Mn：0.1％至1.5％、Al：0.7％至1.5％、Bi：0.0001％至0.003％和Ga：0.0001％至0.003％，余量包含Fe和不可避免的杂质，并且可以满足下述式1。
[式1]
[Al]+[Mn]≥0.87
(在式1中，[Al]、[Mn]各自表示Al、Mn的含量(重量％)。)
对于这些元素以外的附加元素，在无取向电工钢板的合金成分部分中已经描述过，因此省略重复描述。
首先，对板坯进行加热。板坯的加热温度不受限制，可以将板坯加热到1200℃以下。如果板坯加热温度过高，则板坯内存在的AlN、MnS等析出物再固溶后热轧和退火时微析出，从而抑制晶粒生长，可能会造成磁性下降。
接下来，对板坯进行热轧，以制造热轧板。热轧板厚度可为2mm至2.3mm。在制造热轧板的步骤中，精轧温度可为800℃至1000℃。可在700℃以下的温度下卷取热轧板。
在制造热轧板的步骤之后，还可包含对热轧板进行热轧板退火的步骤。此时，热轧板退火温度可为950℃至1150℃。如果热轧板退火温度过低，则组织不会生长或微生长，在冷轧后退火时，不易获得有利于磁性的织构。如果退火温度过高，则子晶粒过度生长，板表面的缺陷可能会很多。为了增加有利于磁性的取向，根据需要进行热轧板退火，也可以省略热轧板退火。可以对退火后的热轧板进行酸洗。
接下来，对热轧板进行冷轧，以制造冷轧板。对于冷轧，最终轧制成厚度为0.10mm至0.70mm。必要时可以在一次冷轧和中间退火后进行二次冷轧，最终压下率范围可为50％至95％。
接下来，对冷轧板进行最终退火。在对冷轧板进行退火的工艺中，退火温度通常不受太大限制，只要是应用于无取向电工钢板的温度即可。无取向电工钢板的铁损与晶粒尺寸密切相关，因此900℃至1100℃是合适的温度。如果温度过低，则由于晶粒太微小，磁滞损耗会增加，而如果温度过高，则由于晶粒太粗大，涡流损耗会增加，铁损可能会变差。
最终退火后，钢板的平均晶粒直径可为70μm至150μm。
在最终退火之后，可以形成绝缘膜层。所述绝缘膜层可以处理成有机膜层、无机膜层以及有机和无机复合膜层，也可以用其他可绝缘的成膜剂进行处理。
接下来，可以加工电工钢板。此时，加工是指通过剪切(shearing)或冲孔(punching)等切割钢板以制造电动机、发电机等。
如前所述，在本发明的一个实施例中，由于加工导致的磁性衰减少，即使在没有另进行去应力退火的情况下制造电动机、发电机等也无妨。具体地，在对最终退火后的钢板进行加工的步骤之后，存在加工硬化区，相对于母材，其硬度大于等于10％，所述加工硬化区的深度距离加工面可小于等于250μm。对于加工后的加工硬化区的深度和磁特性，无取向电工钢板部分中已经具体描述过，因此省略重复描述。
在下文中，将通过实施例更详细地描述本发明。然而，下述实施例只是本发明的示例而已，本发明不限于本文所述的实施例。
实施例
制造板坯，该板坯包含下表1所示的合金成分、余量的Fe和不可避免的杂质。在1180℃下对板坯进行加热，并热轧成厚度为2.5mm后进行卷取。对空气中卷取后冷却的热轧钢板在1010℃下进行热轧板退火和酸洗，然后冷轧成厚度为0.50mm，最终实施冷轧板退火。此时，冷轧板退火目标温度是1000℃。
对于每个试样，通过剪切(Shearing)来加工成可测定磁性的爱泼斯坦试样(Epstein sample)，并从加工面沿深度方向间隔50μm以25gf的荷重测定硬度，还测定铁损W15/50和磁通密度B1及B50，其结果示于下表2中。
加工硬化区的深度是从剪切(Shearing)加工的加工面沿深度方向测定硬度时与母材的平均硬度相比硬度增加大于等于10％的深度。
铁损W15/50是50Hz频率下激励1.5特斯拉的磁通密度时轧制方向和轧制方向垂直方向的平均损耗(W/kg)。
磁通密度B1是施加100A/m的磁场时感应的磁通密度的大小(特斯拉)。
磁通密度B50是施加5000A/m的磁场时感应的磁通密度的大小(特斯拉)。
【表1】
Figure BDA0003090642150000141
【表2】
Figure BDA0003090642150000151
如表1和表2所示，对于Si、Al、Mn、Bi、Ga均满足各成分加入量范围和式1的A4、A5、A6、A7、A8，其加工硬化深度也小于等于250μm，铁损W15/50和磁通密度B1及B50也非常优异。
另一方面，A1满足式1，但是Bi和Ga均未加入，其结果加工硬化深度大于250μm，因此铁损W15/50和磁通密度B1较差。对于磁通密度B50，虽然受到加工硬化深度的影响，但没有受到太大影响，这是因为在高磁场下磁化力大，所以加工应力不会产生很大影响。
A2满足式1和Bi的加入范围，但是Ga没有满足加入范围，因此加工硬化深度大于250μm，其结果铁损W15/50和磁通密度B1较差。
A3满足式1和Ga的加入范围，但是Bi没有满足加入范围，因此加工硬化深度大于250μm，其结果铁损W15/50和磁通密度B1较差。
A9也是满足式1和Bi的加入范围，但是没有满足Ga的加入范围。然而，A9是Bi满足加入范围，而Ga超出加入范围，因而加工硬化深度小于等于250μm，加工硬化深度良好，而且磁通密度B1和B50良好，但是铁损W15/50较差。这是因为，当Bi和Ga超出加入范围时，由于抑制晶粒生长的效果，铁损会变差。
A10和A11满足式1，但是Bi和Ga均超出加入范围，铁损W15/50较差。A10和A11也是Bi和Ga的加入量超出加入范围，虽然实现减小加工硬化深度的效果，加工硬化深度小于等于250μm，加工硬化深度良好，但是由于超出加入范围所导致的晶粒生长抑制效果，铁损会变差。
实施例2
制造板坯，板坯包含下表3所示的合金成分、余量的Fe和不可避免的杂质。在1160℃下对板坯进行加热，并热轧成厚度为2.3mm后进行卷取。对空气中卷取后冷却的热轧钢板在1030℃下进行热轧板退火和酸洗，然后冷轧成厚度为0.50mm，最终实施冷轧板退火。此时，冷轧板退火目标温度是1020℃。
对于每个试样，通过剪切(Shearing)来加工成可测定磁性的爱泼斯坦试样(Epstein sample)，并从加工面沿深度方向间隔50μm以25gf的荷重测定硬度，还测定铁损W15/50和磁通密度B1及B50，其结果示于下表4中。
加工硬化区的深度、铁损W15/50和磁通密度B1及B50的测定方法与实施例1相同。
【表3】
Figure BDA0003090642150000161
【表4】
Figure BDA0003090642150000171
如表3和表4所示，对于Si、Al、Mn、Bi、Ga均满足各成分加入量范围和式1的B2、B3、B5、B6、B9、B10、B12，其加工硬化深度也小于等于250μm，铁损W15/50和磁通密度B1及B50非常优异。
另一方面，B1是Al、Mn、Bi和Ga满足各加入范围，但是没有满足式1，其结果加工硬化深度也没有满足小于等于250μm，铁损W15/50和磁通密度B1较差。
B4是Al和Mn满足各加入范围和式1，但是Bi和Ga没有满足加入范围，因此加工硬化深度没有满足小于等于250μm，其结果铁损W15/50和磁通密度B1较差。
B7是Al和Ga没有满足各加入范围，也没有满足式1，因此加工硬化深度也没有满足小于等于250μm，其结果铁损W15/50和磁通密度B1较差。
B8是Al、Bi和Ga没有满足各加入范围，也没有满足式1，其结果加工硬化深度也没有满足小于等于250μm，铁损W15/50和磁通密度B1、B50均较差。
B11是Al、Mn满足各加入范围和式1，但是Bi和Ga的加入量超出各加入范围，其结果加工硬化深度小于等于250μm，加工硬化深度良好，但是铁损W15/50较差。Bi和Ga的加入量超出加入范围的结果，虽然实现减小加工硬化深度的效果，加工硬化深度小于等于250μm，加工硬化深度良好，但是由于超出加入范围所导致的晶粒生长抑制效果，铁损会变差。
B13是Mn和Bi、Ga没有满足各加入范围，也没有满足式1，因此加工硬化深度也没有满足小于等于250μm，其结果铁损W15/50和磁通密度B1及B50均较差。
本发明能以各种不同方式实施，并不局限于上述的实施例，本发明所属技术领域的普通技术人员可以理解在不改变本发明的技术思想或必要特征的情况下能够通过其他具体方式实施本发明。因此，应该理解上述的实施例在所有方面都是示例性的，并不是限制性的。

Claims (14)

1.一种无取向电工钢板，其特征在于，
以重量％计，所述钢板由Si：1.5％至4.0％、Mn：0.1％至1.5％、Al：0.7％至1.5％、Bi：0.0001％至0.003％、Ga：0.0001％至0.003％、余量的Fe和不可避免的杂质的组成，并且满足下述式1和式2，
[式1]
[Al]+[Mn]≥0.87
在式1中，[Al]、[Mn]各自表示Al、Mn的重量％含量，
[式2]
0.0055≥[Bi]+[Ga]≥0.0008
在式2中，[Bi]、[Ga]各自表示Bi、Ga的重量％含量。
2.根据权利要求1所述的无取向电工钢板，其特征在于，
所述钢板还包含C、S、N和Ti中的一种或多种，其含量分别小于等于0.005重量％。
3.根据权利要求1所述的无取向电工钢板，其特征在于，
所述钢板还包含P、Sn和Sb中的一种或多种，其含量分别小于等于0.2重量％。
4.根据权利要求1所述的无取向电工钢板，其特征在于，
所述钢板还包含Cu、Ni和Cr中的一种或多种，其含量分别小于等于0.05重量％。
5.根据权利要求1所述的无取向电工钢板，其特征在于，
所述钢板还包含Zr和V中的一种或多种，其含量分别小于等于0.01重量％。
6.根据权利要求1所述的无取向电工钢板，其特征在于，
所述电工钢板加工后，存在加工硬化区，相对于母材，所述加工硬化区的硬度大于等于10％，所述加工硬化区的深度距离加工面小于等于250μm。
7.根据权利要求1所述的无取向电工钢板，其特征在于，
所述电工钢板加工后，所述电工钢板的铁损W15/50小于等于2.7W/Kg，磁通密度B1大于等于1.02T。
8.根据权利要求1所述的无取向电工钢板，其特征在于，
所述电工钢板加工后，所述电工钢板的磁通密度B50大于等于1.65T。
9.一种无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，所述板坯由Si：1.5％至4.0％、Mn：0.1％至1.5％、Al：0.7％至1.5％、Bi：0.0001％至0.003％、Ga：0.0001％至0.003％、余量的Fe和不可避免的杂质组成，并且满足下述式1和式2；
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；以及
对所述冷轧板进行最终退火的步骤，
[式1]
[Al]+[Mn]≥0.87
在式1中，[Al]、[Mn]各自表示Al、Mn的重量％含量，
[式2]
0.0055≥[Bi]+[Ga]≥0.0008
在式2中，[Bi]、[Ga]各自表示Bi、Ga的重量％含量。
10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，
所述制造方法还包含对所述最终退火后的钢板进行加工的步骤，
存在加工硬化区，相对于母材，所述加工硬化区的硬度大于等于10％，所述加工硬化区的深度距离加工面小于等于250μm。
11.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，
所述板坯还包含C、S、N和Ti中的一种或多种，其含量分别小于等于0.005重量％。
12.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，
所述钢板还包含P、Sn和Sb中的一种或多种，其含量分别小于等于0.2重量％。
13.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，
所述钢板还包含Cu、Ni和Cr中的一种或多种，其含量分别小于等于0.05重量％。
14.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述钢板还包含Zr和V中的一种或多种，其含量分别小于等于0.01重量％。
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