CN115003843A - 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：2.5至4.0％、Mn：0.1至1.0％、Al：0.5至1.5％、P：0.002至0.015％和As：0.002至0.01％，余量包含Fe和不可避免的杂质，并且满足下述式1和式2，[式1]0.005≤([P]+[As])≤0.015(在式1中，[P]和[As]各自表示P和As的重量百分比含量)[式2][STD]≤0.7×[GS]([GS]表示在钢板表面上观察到粒径为5至500μm的晶粒10000个以上时测定的平均晶粒粒径(μm)，STD表示此时的标准偏差(μm))。

Description

无取向电工钢板及其制造方法
技术领域
本发明的一个实施例涉及无取向电工钢板及其制造方法。具体地，本发明的一个实施例涉及一种无取向电工钢板及其制造方法，通过适当地加入As、P以及改善织构来改善磁性。
背景技术
无取向电工钢板主要用作旋转设备如电动机、发电机等和静止设备如小型变压器等的铁芯材料。
近来，随着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要求越来越高，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。无取向电工钢板是在这种电动机、发电机等旋转设备和小型变压器等静止设备中用于铁芯的材料，因此对提高电动机或发电机效率的要求，就是提高无取向电工钢板性能的要求。
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，所以可以提高能效。因此，为了提高能效，有必要开发一种具有低铁损、高磁通密度的磁性优异的无取向电工钢板。
用于降低无取向电工钢板的重要特性中铁损的最基本且最有效的方法是增加高电阻率元素Si、Al、Mn的加入量或者减薄钢板的厚度。然而，虽然Si、Al、Mn的加入量增加具有增加钢的电阻率降低无取向电工钢板的铁损中涡流损耗而降低铁损的效果，但是根据加入比例，其效果不同，而且随着合金元素加入量的增加，磁通密度会变差，因此为了确保良好的铁损和磁通密度，需要适当地控制适宜加入量和Si、Al、Mn加入量之间的加入比例。减薄厚度的方法在降低铁损方面也很有效，但是薄钢板的缺点是由于生产性和加工性差，加工成本会大大增加。
作为降低无取向电工钢板的铁损的同时还提高磁通密度的方法，也有报告提出利用REM等特殊添加元素改善织构以提高磁特性或者引进附加的制造工艺如温轧、两次轧制两次退火等的技术。然而，由于这些技术都导致制造成本增加或者难以大规模生产，因此可以说需要开发一种具有优异的磁特性且易于商业化生产的技术。另外，正在开发通过尽可能地抑制杂质的加入量以及通过加入Ca等元素来抑制和控制夹杂物形成的技术，但是这些技术也会导致制造成本增加，并且难以明确确保其效果。
人们一直在不断努力解决这些问题，还开发了许多技术。无取向电工钢板的现有技术中提出了一种方法，将最终退火时的加热速度控制在50℃/s以上，从而改善织构，可以确保优异的磁性。然而，虽然得到随着实施快速加热改善织构的结果，但是没有考虑到随着微细组织变得不均匀磁性变差的部分。
此外，为了通过改善织构来提高磁性，提出了一种方法，调节钢中的氧化物类夹杂物中MnO和SiO2的组分重量比(MnO/SiO2)，并且热轧时在钢与轧辊的摩擦系数为0.2以下、终轧温度为700℃以上的铁素体单相区实施终轧，然后进行热轧板退火、冷轧或冷轧板退火。然而，在这种情况下，必须将热轧板的厚度控制在1.0mm以下，因此生产性降低，难以商业化生产。
另外，为了制造轧制方向的磁特性优异的无取向电工钢板，提出了一种方法，除了热轧、热轧板退火、冷轧、冷轧板退火工艺之外，进一步以3～10％的压下率进行表皮光轧(skin pass)后，再次退火。该方法也存在附加工艺导致的成本增加的问题。
此外，还提出了一种方法，将钢中所含的某些杂质元素减少到极低水平以及增加表皮光轧工艺，从而在去应力退火前获得高强度钢板，当退火时，由于晶粒容易生长，可以获得低铁损的钢板。然而，为了将杂质控制成极少，存在导致成本增加的缺点。
另外，还提出了一种技术，通过加入Ca、Mg、REM等稀土元素来抑制MnS的析出，虽然去应力前晶粒小，但是去应力退火时晶粒生长，从而可以具有良好的铁损。然而，该技术也伴随着附加元素的加入和控制所导致的制造成本增加，而且不实施去应力退火时，难以确保效果。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的一个实施例提供无取向电工钢板及其制造方法。更具体地，本发明的一个实施例提供一种无取向电工钢板及其制造方法，通过适当地加入As、P以及改善织构来改善磁性。
(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：2.5至4.0％、Mn：0.1至1.0％、Al：0.5至1.5％、P：0.002至0.015％和As：0.002至0.01％，余量包含Fe和不可避免的杂质，并且满足下述式1和式2。
[式1]
0.005≤([P]+[As])≤0.015
在式1中，[P]和[As]各自表示P和As的含量(重量％)。
[式2]
[STD]≤0.7×[GS]
[GS]表示在钢板表面上观察到粒径为5至500μm的晶粒10000个以上时测定的平均晶粒粒径(μm)，STD表示此时的标准偏差(μm)。
根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，还可以包含C：0.005重量％以下、S：0.005重量％以下、N：0.005重量％以下和Ti：0.005重量％以下中的一种以上。
根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，还可以包含Sn：0.2重量％以下和Sb：0.2重量％以下中的一种以上。
根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，还可以包含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％以下和V：0.01重量％以下中的一种以上。
根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，其平均晶粒粒径([GS])可为90至200μm。
根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，其标准偏差([STD])可为60至100μm。
根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，常温下的电阻率(ρ)可为60μΩcm以上。
根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，其铁损(W15/50)可为2.0W/Kg以下。
根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，可以满足下述式3至式5。
[式3]
铁损(W5/50)/铁损(W15/50)≤0.15
[式4]
铁损(W10/50)/铁损(W15/50)≤0.45
[式5]
磁通密度(B1)/磁通密度(B50)≥0.65
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：对板坯进行热轧来制造热轧板的步骤，以重量％计，所述板坯包含Si：2.5至4.0％、Mn：0.1至1.0％、Al：0.5至1.5％、P：0.002至0.015％和As：0.002至0.01％，余量包含Fe和不可避免的杂质，并且满足下述式1；对热轧板进行冷轧来制造冷轧板的步骤；以及对冷轧板进行最终退火的步骤。
[式1]
0.005≤([P]+[As])≤0.015
在式1中，[P]和[As]各自表示P和As的含量(重量％)。
在最终退火的步骤中，退火炉入口侧的张力可为0.15至0.31kgf/mm2，退火炉出口侧的张力可为0.36至0.62kgf/mm2，均热后冷却时冷却至700℃的冷却速度可为30℃/s以下。
在最终退火的步骤中，退火炉出口侧的张力(TS2)和退火炉入口侧的张力(TS1)之差(TS2-TS1)可为0.20至0.40kgf/mm2。
(三)有益效果
根据本发明的一个实施例，通过适当地控制As、P以及改善织构，可以提供磁性提高的无取向电工钢板。
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。
在本发明的一个实施例中，必须控制加入量和含量的重要元素是Si、Al、Mn、P和As。用于降低铁损最有效的方法是通过加入Si、Al、Mn来增加钢的电阻率。然而，在Fe的基础上，加入Si、Al、Mn等时，虽然铁损降低，但是由于饱和磁通密度降低，无法避免磁通密度的降低，而且在Si、Al、Mn加入量多的高合金体系中，由于材料的脆性增加，冷轧性变差，难以确保生产性。因此，为了确保生产性的同时具有低铁损和高磁通密度，需要适当组合Si、Al、Mn的加入量和加入比例。P是晶界和表面偏析元素，已知是能够通过改善织构来提高磁性的元素。通过本发明确认，As也与P一样，作为偏析元素可以改善磁性。然而，对于如上所述的偏析元素，随着偏析元素的加入量增加，轧制性变差，因此必须适当地控制偏析元素的加入量。另外，在预定的范围内复合加入P和As时，其效果更明显，因此从磁性和生产性的观点出发，也需要将这两种元素控制在预定的范围内。
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：2.5至4.0％、Mn：0.1至1.0％、Al：0.5至1.5％、P：0.002至0.015％和As：0.002至0.01％，余量包含Fe和不可避免的杂质。
下面描述限制无取向电工钢板的成分的理由。
Si：2.50至4.00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的加入量过少，则难以获得低铁损特性。另一方面，如果Si的加入量过多，则磁通密度大大降低，由于脆性增加，可能通过商业化工艺很难生产。因此，Si可以包含2.5至4.0重量％。更具体地，可以包含2.7至3.9重量％。更具体地，可以包含2.9至3.7重量％。
Mn：0.10至1.00重量％
锰(Mn)是与Si、Al等一起增加电阻率降低铁损的元素，同时也是改善织构的元素。如果Mn的加入量过少，则可能会形成微细的硫化物。如果Mn的加入量过多，则磁通密度可能会大大降低。因此，Mn可以包含0.10至1.00重量％。更具体地，可以包含0.20至0.95重量％。
Al：0.50至1.50重量％
铝(Al)与Si一起发挥增加电阻率降低铁损的重要作用，而且通过减小磁各向异性来减小轧制方向与轧制垂直方向的磁性偏差，因此加入铝。如果Al的加入量过少，则无法充分获得前述的效果。另一方面，如果Al的加入量过多，则磁通密度可能会大大降低。因此，Al可以包含0.50至1.50重量％。更具体地，可以包含0.60至1.30重量％。
P：0.002至0.015重量％
磷(P)作为晶界和表面偏析元素，具有改善钢的织构的效果。如果P的加入量过少，则无法充分获得前述的效果。如果P的加入量过多，则由于偏析效果，晶粒生长性也会被抑制，而且轧制性变差，生产性可能会降低。因此，P可以包含0.002至0.015重量％。更具体地，可以包含0.003至0.013重量％。
As：0.002至0.010重量％
砷(As)也与P一样，作为晶界和表面偏析元素，具有改善钢的织构的效果。如果As的加入量过少，则无法充分获得前述的效果。如果As的加入量过多，则晶粒生长性被抑制，轧制性变差，生产性可能会降低。因此，As可以包含0.002至0.010重量％。更具体地，可以包含0.002至0.009重量％。
在本发明的一个实施例中，P、As满足下述式1。
[式1]
0.005≤([P]+[As])≤0.015
在式1中，[P]和[As]各自表示P和As的含量(重量％)。
P和As是在钢的再结晶过程中通过晶界和表面的偏析来减少织构中不利于磁性的{111}织构以提高磁性的元素。然而，随着加入量的增加，钢的冷轧性也会变差，因此应该限制在预定的范围内。进一步地，本发明的一个实施例中确认，当复合加入P和As时，磁性改善效果更大，对适当的加入量范围的研究结果确认，当所述P、As满足式1时，可以确保其效果。更具体地，式1的值可为0.006至0.015。
根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，还可以包含C：0.005重量％以下、S：0.005重量％以下、N：0.005重量％以下和Ti：0.005重量％以下中的一种以上。
C：0.005重量％以下
碳(C)与Ti、Nb等结合而形成碳化物，致使磁性变差，从最终产品加工成电器产品后使用时，由于磁时效，铁损变高，从而导致电器器件的效率降低，因此可以包含0.005重量％以下。更具体地，可以包含0.003重量％以下。
S：0.005重量％以下
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，所以含量应尽可能少。因此，可以将上限限制为0.005重量％。如果S含量过少，反而不利于形成织构，并且促进形成微细的硫化物，可能会导致磁性降低，因此也可以考虑含有0.001重量％以上。也就是说，当进一步包含S时，可以包含0.005重量％以下，更具体地可以包含0.001至0.005重量％。
N：0.005重量％以下
氮(N)是与Al、Ti、Nb等强力结合形成氮化物而抑制晶粒生长等不利于磁性的元素，所以含量应尽可能少。因此，当进一步包含N时，可以包含0.005重量％以下。更具体地，可以包含0.003重量％以下。
Ti：0.005重量％以下
钛(Ti)与C、N结合而形成微细的碳化物、氮化物，从而抑制晶粒生长，加入量越多，由于增加的碳化物和氮化物，织构也会变差，从而导致磁性变差。因此，当进一步包含Ti时，限制在0.005重量％以下。更具体地，可以包含0.003重量％以下。
根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，还可以包含Sn：0.2重量％以下和Sb：0.2重量％以下中的一种以上。
Sn、Sb具有改善织构的效果，因此可以加入Sn、Sb，以进一步改善磁性。但是，如果加入量过多，则存在抑制晶粒生长性以及降低生产性的问题，因此其加入量分别可以限制在0.2重量％以下。
对于Cu、Ni、Cr，因为与杂质元素发生反应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，所以它们的含量分别限制在0.05重量％以下。此外，Zr、Mo、V等也是形成碳氮化物的较强的元素，因此优选尽量不加入，各自的含量限制在0.01重量％以下。
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以外，并不排除加入其他元素，在不影响离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。
作为不可避免的杂质，例如有B、Mg等，可以控制成B为0.002重量％以下、Mg为0.005重量％以下。
在本发明的一个实施例中，晶粒满足下述式2。
[STD]≤0.7×[GS]
[GS]表示在钢板表面上观察到粒径为5至500μm的晶粒10000个以上时测定的平均晶粒粒径(μm)，STD表示此时的标准偏差(μm)。
式2表示晶粒粒径分布接近平均值。但是，随着晶粒变大，分布不可避免地越来越远，与晶粒的粒径成比例地限制标准偏差。当无法满足上述式2的值时，表示晶粒偏差大，最终磁性会变差。更具体地，可以满足0.60×[GS]≤[STD]≤0.68×[GS]。
具体地，标准偏差(STD)可以是母体标准偏差。更具体地，对于n个晶粒，可以通过下述公式来计算。
Figure BDA0003764813870000101
Gsi表示第i个晶粒的粒径，Gs表示平均晶粒粒径。
根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，其平均晶粒粒径([GS])可为90至200μm。在前述的范围内，进一步提高磁性。
另外，根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，其标准偏差([STD])可为60至100μm。在前述的范围内，进一步提高磁性。
晶粒粒径以板面(ND面)为准，假设有一个面积与晶粒相同的虚拟圆，该圆的直径即为粒径。
具体地，根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，其铁损(W15/50)可为2.0W/Kg以下。
另外，根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，可以满足下述式3至式5。
[式3]
铁损(W5/50)/铁损(W15/50)≤0.15
[式4]
铁损(W10/50)/铁损(W15/50)≤0.45
[式5]
磁通密度(B1)/磁通密度(B50)≥0.65
铁损(W5/50)是以50HZ的频率激励0.5T的磁通密度时的铁损。铁损(W110/50)是以50HZ的频率激励1.0T的磁通密度时的铁损。铁损(W15/50)是以50HZ的频率激励1.5T的磁通密度时的铁损。
磁通密度(B1)是100A/m的磁场下感应的磁通密度。磁通密度(B50)是5000A/m的磁场下感应的磁通密度。
通过满足式3至式5，当用作电动机的材料时，只有在特定频率和磁场区域下不表现出优异的特性，在频率和磁场的变化下，也可以恒定地表现出优异的效率。
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：对板坯进行热轧来制造热轧板的步骤；对热轧板进行冷轧来制造冷轧板的步骤；以及对冷轧板进行最终退火的步骤。
首先，对板坯进行热轧。
至于板坯的合金成分，前面已经描述了无取向电工钢板的合金成分，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没有实质变化，因此无取向电工钢板和板坯的合金成分实际相同。
具体地，以重量％计，板坯可以包含Si：2.5至4.0％、Mn：0.1至1.0％、Al：0.5至1.5％、P：0.002至0.015％和As：0.002至0.01％，余量包含Fe和不可避免的杂质，并且满足下述式1。
至于其他附加元素，前面已经描述了无取向电工钢板的合金成分，因此省略重复描述。
对板坯进行热轧之前，可以进行加热。板坯的加热温度不受限制，但是可以将板坯加热到1200℃以下。如果板坯加热温度过高，则板坯中存在的氮化物、碳化物、硫化物等析出物再固溶后热轧和退火时微细析出，从而抑制晶粒生长，可能会降低磁性。
热轧板的厚度可为2至2.3mm。在制造热轧板的步骤中，终轧温度可为800℃以上。具体地，可为800至1000℃。热轧板可以在700℃以下的温度下卷取。
在制造热轧板的步骤之后，还可以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，则由于组织不会生长或微细生长，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，则子晶粒会过度生长，而且板的表面缺陷会变得过多。热轧板退火是为了根据需要增加有利于磁性的取向而进行的，也可以省略。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0.50mm。当需要时，冷轧的步骤可以包含一次冷轧步骤或两次以上的冷轧步骤，其间进行中间退火。此时，中间退火温度可为850至1150℃。
在冷轧的步骤中，最终压下率可以调节为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，对退火温度没有太大限制，只要是通常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。无取向电工钢板的铁损可分为磁滞损耗和涡流损耗，而磁滞损耗是晶粒粒径越大越降低，相反地涡流损耗是晶粒尺寸越大越增加，因而存在磁滞损耗和涡流损耗之和最小的适当的晶粒尺寸。因此，从宏观上看，重要的是推导和应用能够确保最佳晶粒尺寸的退火温度，适当的退火温度是900至1100℃。如果温度过低，则由于晶粒太微细，磁滞损耗可能会增加。如果温度过高，则由于晶粒太粗大，涡流损耗会增加，可能导致铁损不良。然而，从微观上看，即使是相同的晶粒尺寸，微细组织越均匀，铁损越好。即使平均晶粒粒径相近，如果标准偏差大，铁损也会不良，因此为了确保微细组织的均匀性，当冷轧板退火时，达到900至1100℃范围内的最高温度后，在冷却时控制成冷却至700℃的冷却速度为30℃/s以下的情况下，可以获得优异的磁性。更具体地，冷却速度可为15至30℃/s。
另外，在本发明的一个实施例中，最终退火时另一个重要的控制因素是退火炉入口侧和出口侧的退火张力。当退火张力高时，板内残留残余应力，从而导致磁性变差，虽然对高磁场区域的磁性没有太大影响，但是观察到在低磁场区域根据残余应力磁性明显变差的现象。不仅高磁场区域的特性，低磁场区域的特性也很重要，在一般情况下，主要确认高磁场区域的特性，而倾向于不确认低磁场区域的特性。然而，作为电动机材料使用时，对于电动机的效率，不仅高磁场区域的特性，低磁场区域的特性也很重要，因此低磁场区域的特性也需要改善。
为此，退火炉入口侧的张力控制为0.15至0.31kgf/mm2，退火炉出口侧的张力控制为0.36至0.62kgf/mm2时，可以减小残余应力，不仅可以改善高磁场区域的特性，还可以改善低磁场区域的特性。
退火炉出口侧的张力(TS2)和所述退火炉入口侧的张力(TS1)之差(TS2-TS1)可为0.20至0.40kgf/mm2。当调节成前述的范围时，可以进一步提高前述的效果。
最终退火后，可以形成绝缘膜。所述绝缘膜可以处理成有机膜、无机膜以及有机和无机复合膜，也可以用其他可绝缘的成膜剂处理。
在下文中，将通过实施例更详细地描述本发明。然而，下述实施例只是用于例示本发明，本发明不限于下述实施例。
实施例1
制造板坯，其包含表1和表2所示的成分、余量的Fe和不可避免的杂质。将板坯加热到1180℃进行热轧，以制造板厚为2.3mm的热轧板。对于热轧后的热轧板，在1000℃下进行热轧板退火后酸洗。然后，将热轧板冷轧成厚度为0.35mm，并实施最终退火。
最终退火温度示于下表2中，退火炉入口侧的张力控制为0.25kgf/mm2，出口侧的张力控制为0.55kgf/mm2，最高温度下退火后冷却时，以25℃/s的冷却速度冷却至700℃。
观察每个试样的微细组织来分析晶粒尺寸，并通过加工爱泼斯坦试样(Epsteinsample)来测定铁损W5/50、W10/50、W15/50和磁通密度B1、B50，其结果示于下表2和表3中。
[表1]
钢种 C Si Mn P S Al Ti N As
A1 0.0012 3.43 0.38 0.003 0.0025 0.87 0.0024 0.0031 0.003
A2 0.0027 3.04 1.23 0.003 0.0032 0.49 0.0019 0.0021 0.008
A3 0.0019 2.42 0.53 0.007 0.0022 1.07 0.0018 0.0009 0.005
A4 0.0034 3.25 0.37 0.005 0.0012 0.72 0.0008 0.0013 0.002
A5 0.0033 3.13 0.83 0.006 0.0027 0.62 0.0027 0.0013 0.009
A6 0.002 3.25 0.36 0.011 0.0024 1.12 0.0022 0.0031 0.012
A7 0.0031 3.36 0.23 0.009 0.0018 0.79 0.0036 0.0026 0.004
A8 0.0024 3.04 0.58 0.007 0.0038 1.06 0.0019 0.0022 0.006
A9 0.0028 2.52 0.79 0.013 0.0018 0.66 0.0011 0.003 0.007
A10 0.0024 2.91 0.84 0.003 0.002 0.96 0.0019 0.0032 0.008
A11 0.0029 3.24 0.67 0.001 0.0014 1.33 0.0009 0.002 0.001
[表2]
Figure BDA0003764813870000151
[表3]
Figure BDA0003764813870000152
如上表1至表3所示，适当地控制合金成分和[STD]/[GS]因素的A1、A4、A5、A7、A8、A10在最终退火后铁损(W15/50)为2.0W/Kg以下，而且铁损(W5/50)/铁损(W15/50)≤0.15和铁损(W10/50)/铁损(W15/50)≤0.45的铁损关系式以及磁通密度(B1)/磁通密度(B50)≥0.65的磁通密度关系式也都得到满足，磁性非常优异。
另一方面，A2是Mn含量过多，Al含量较少，其结果铁损W15/50和B50较差。
A3是Si含量较少，其结果铁损W15/50和B50较差。
A6是As含量过多，没有满足[P]+[As]，进而没有满足[STD]/[GS]范围，其结果铁损W15/50和B50较差。
A9是没有满足[P]+[As]，进而没有满足[STD]/[GS]范围，其结果铁损W15/50和B50较差。
A11是P和As含量过少，因此铁损W15/50和B50较差。
实施例2
制造板坯，其包含表4和表5所示的成分、余量的Fe和不可避免的杂质。将板坯加热到1160℃进行热轧，以制造板厚为2.1mm的热轧板。对于热轧后的热轧板，在1020℃下进行热轧板退火后酸洗。然后，将热轧板冷轧成厚度为0.35mm，并实施最终退火。
最终退火温度、退火炉入口侧的张力、退火炉出口侧的张力、最高温度下退火后冷却时冷却至700℃的冷却速度示于下表5。
观察每个试样的微细组织来分析晶粒尺寸，并通过加工爱泼斯坦试样(Epsteinsample)来测定铁损W5/50、W10/50、W15/50和磁通密度B1、B50，其结果示于下表5和表6中。
[表4]
Figure BDA0003764813870000161
[表5]
Figure BDA0003764813870000171
[表6]
Figure BDA0003764813870000172
如上表4至表6所示，合金成分、制造工艺条件和晶粒粒径特性都得到满足的B1、B3、B4、B5、B8、B10在最终退火后铁损(W15/50)为2.0W/Kg以下，而且铁损(W5/50)/铁损(W15/50)≤0.15和铁损(W10/50)/铁损(W15/50)≤0.45的铁损关系式以及磁通密度(B1)/磁通密度(B50)≥0.65的磁通密度关系式也都得到满足，磁性非常优异。
另一方面，B2是没有满足退火炉入口侧的张力、出口侧的张力和冷却速度条件，没有适当地形成[STD]/[GS]，其结果不仅没有满足铁损(W5/50)/铁损(W15/50)≤0.15和铁损(W10/50)/铁损(W15/50)≤0.45的铁损关系式以及磁通密度(B1)/磁通密度(B50)≥0.65的磁通密度关系式，而且铁损W15/50和磁通密度B50也较差。
B6是没有满足P的成分、[P]+[As]，没有满足退火炉入口侧的张力和冷却速度，因此没有适当地形成[STD]/[GS]，不仅没有满足铁损(W5/50)/铁损(W15/50)≤0.15和铁损(W10/50)/铁损(W15/50)≤0.45的铁损关系式以及磁通密度(B1)/磁通密度(B50)≥0.65的磁通密度关系式，而且铁损W15/50和磁通密度B50也较差。
B7是没有满足[P]+[As]，还超出了退火炉入口侧的张力、出口侧的张力的范围，因此不仅没有满足铁损(W5/50)/铁损(W15/50)≤0.15和铁损(W10/50)/铁损(W15/50)≤0.45的铁损关系式以及磁通密度(B1)/磁通密度(B50)≥0.65的磁通密度关系式，而且铁损W15/50和磁通密度B50也较差。
B9是没有满足退火炉出口侧的张力和冷却速度，其结果没有适当地形成[STD]/[GS]。最终，没有满足铁损(W5/50)/铁损(W15/50)≤0.15和铁损(W10/50)/铁损(W15/50)≤0.45的铁损关系式以及磁通密度(B1)/磁通密度(B50)≥0.65的磁通密度关系式，铁损W15/50和磁通密度B50也较差。
另一方面，B11是没有满足As的成分加入量范围和[P]+[As]，没有满足退火炉出口侧的张力和冷却速度，因此没有适当地形成[STD]/[GS]，不仅没有满足铁损(W5/50)/铁损(W15/50)≤0.15和铁损(W10/50)/铁损(W15/50)≤0.45的铁损关系式以及磁通密度(B1)/磁通密度(B50)≥0.65的磁通密度关系式，而且铁损W15/50和磁通密度B50也较差。
最后，B12是没有满足退火炉入口侧的张力和冷却速度，其结果没有适当地形成[STD]/[GS]。最终，没有满足铁损(W5/50)/铁损(W15/50)≤0.15和铁损(W10/50)/铁损(W15/50)≤0.45的铁损关系式以及磁通密度(B1)/磁通密度(B50)≥0.65的磁通密度关系式，而且铁损W15/50和磁通密度B50也较差。
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 (11)

1.一种无取向电工钢板，其中，
以重量％计，所述钢板包含Si：2.5至4.0％、Mn：0.1至1.0％、Al：0.5至1.5％、P：0.002至0.015％和As：0.002至0.01％，余量包含Fe和不可避免的杂质，并且满足下述式1和式2，
[式1]
0.005≤([P]+[As])≤0.015
在式1中，[P]和[As]各自表示P和As的重量百分比含量，
[式2]
[STD]≤0.7×[GS]
[GS]表示在钢板表面上观察到粒径为5至500μm的晶粒10000个以上时测定的平均晶粒粒径(μm)，STD表示此时的标准偏差(μm)。
2.根据权利要求1所述的无取向电工钢板，其还包含C：0.005重量％以下、S：0.005重量％以下、N：0.005重量％以下和Ti：0.005重量％以下中的一种以上。
3.根据权利要求1所述的无取向电工钢板，其还包含Sn：0.2重量％以下和Sb：0.2重量％以下中的一种以上。
4.根据权利要求1所述的无取向电工钢板，其还包含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％以下和V：0.01重量％以下中的一种以上。
5.根据权利要求1所述的无取向电工钢板，其平均晶粒粒径([GS])为90至200μm。
6.根据权利要求1所述的无取向电工钢板，其标准偏差([STD])为60至100μm。
7.根据权利要求1所述的无取向电工钢板，其常温下的电阻率(ρ)为60μΩcm以上。
8.根据权利要求1所述的无取向电工钢板，其铁损(W15/50)为2.0W/Kg以下。
9.根据权利要求1所述的无取向电工钢板，其满足下述式3至式5，
[式3]
铁损(W5/50)/铁损(W15/50)≤0.15
[式4]
铁损(W10/50)/铁损(W15/50)≤0.45
[式5]
磁通密度(B1)/磁通密度(B50)≥0.65。
10.一种无取向电工钢板的制造方法，其包含：
对板坯进行热轧来制造热轧板的步骤，以重量％计，所述板坯包含Si：2.5至4.0％、Mn：0.1至1.0％、Al：0.5至1.5％、P：0.002至0.015％和As：0.002至0.01％，余量包含Fe和不可避免的杂质，满足下述式1；
对所述热轧板进行冷轧来制造冷轧板的步骤；以及
对所述冷轧板进行最终退火的步骤，
在所述最终退火的步骤中，退火炉入口侧的张力为0.15至0.31kgf/mm2，退火炉出口侧的张力为0.36至0.62kgf/mm2，均热后冷却时冷却至700℃的冷却速度为30℃/s以下，
[式1]
0.005≤([P]+[As])≤0.015
在式1中，[P]和[As]各自表示P和As的重量百分比含量。
11.根据权利要求10所述的无取向电工钢板的制造方法，其中，
所述退火炉出口侧的张力(TS2)和所述退火炉入口侧的张力(TS1)之差(TS2-TS1)为0.20至0.40kgf/mm2。
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