CN115003844A - 无取向电工钢板及其制造方法 - Google Patents

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％、Al：0.1至1.5％、Mn：0.05至1.5％、Sn：0.015至0.1％、P：0.005至0.05％、Ga：0.001至0.004％和Bi：0.0005至0.003％，余量包含Fe和不可避免的杂质。{118}//ND取向的织构的面积分数高于{111}//ND取向的织构的面积分数。

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Sn、P、Ga、Bi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于将电能转换为机械能的电动机，为了在转换过程中表现出高效率，需要无取向电工钢板具有优异的磁特性。特别是，随着近年来环保技术受到关注，增加电动机的效率变得非常重要，因为电动机占据过半的电能使用量。为此，具有优异的磁特性的无取向电工钢板的需求也在增加。

无取向电工钢的磁特性主要用铁损和磁通密度来评价。铁损是指在特定磁通密度和频率下发生的能量损耗，磁通密度是指在特定磁场下获得的磁化程度。铁损越低，在相同条件下，可以制造出能量效率越高的电动机，磁通密度越高，可以使电动机小型化或减少铜损，因此制造具有低铁损和高磁通密度的无取向电工钢板很重要。

根据电动机的工作条件，需要考虑的无取向电工钢板的特性也会发生变化。作为用于评价电动机中使用的无取向电工钢板特性的标准，将大部分电动机在商用频率50Hz下被施加1.5T磁场时的铁损W_15/50视为最重要的指标。然而，并非用于各种目的所有电动机都将W_15/50铁损视为最重要的指标，根据主要工作条件也会评价不同频率或磁场下的铁损。尤其，最近用于电动车辆的驱动电动机的无取向电工钢板中，很多时候1.0T或更小的低磁场和400Hz以上的高频下的磁特性更重要。因此，用W_10/400等铁损来评价无取向电工钢板的特性。

为了增加无取向电工钢板的磁特性，通常采用的方法是加入合金元素如Si等。通过加入这些合金元素，可以增加钢的电阻率，随着电阻率的增加，涡流损耗降低，从而可以降低整体铁损。另一方面，随着Si的加入量增加，存在磁通密度变差以及脆性增加的缺陷，如果加入量超过一定量，则无法进行冷轧，无法实现工业化生产。特别是，电工钢板的厚度越薄，铁损越减少，而脆性导致的轧制性下降会成为致命问题。为了进一步增加钢的电阻率，通过加入Al、Mn等元素，可以生产出磁性优异的最高等级的无取向电工钢板。

对用于电动汽车驱动电动机的无取向电工钢板而言，400Hz以上的高频铁损很重要，随着频率的增加，铁损中涡流损耗的比例变高，因此提高电阻率以及减小厚度较为有利。然而，当钢板的厚度变薄时，由于冷轧压下率增加，{111}//ND织构会发达，从而成为磁性变差原因。为了改善这一点，通过减小热轧板的厚度来减小冷轧压下率时，在冷轧过程中不能充分控制钢板的形状，因此宽度方向厚度偏差会增大，从而导致电动机铁芯的尺寸不良。此外，钢板厚度越薄，卷板的长度越增加，因此连续退火工艺的操作时间会增加，从而发生退火生产性下降的问题。

为了解决如上所述的问题，人们曾尝试通过炼钢过程中充分去除杂质来制造超洁净钢或者通过加入特定元素减少钢中的夹杂物和析出物来提高磁性的方案，但是由于商业生产条件的限制，实际应用受到了限制。已经提出了通过控制退火温度或环境以及控制轧制时钢板的变形率来改善织构的方法，但是由于制造成本增加、生产性下降以及效率不明显等理由，实际使用的技术受到极大限制。

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Sn、P、Ga、Bi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：1.5至4.0％、Al：0.1至1.5％、Mn：0.05至1.5％、Sn：0.015至0.1％、P：0.005至0.05％、Ga：0.001至0.004％和Bi：0.0005至0.003％，余量包含Fe和不可避免的杂质。

{118}//ND取向的织构的分数高于{111}//ND取向的织构的分数。

根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，还可以包含Cr：0.005至0.03重量％，并且满足下述式1。

[式1]

0.005≤[Cr]≤0.03×[Al]

在式1中，[Cr]和[Al]各自表示钢板中的Cr和Al的含量(重量％)。

根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，还可以包含Mo：0.001至0.01重量％和Ni：0.005至0.04重量％，并且满足下述式2。

[式2]

10×[Mo]≤([Sn]+[P])≤4×[Ni]

在式2中，[Mo]、[Sn]、[P]和[Ni]各自表示钢板中的Mo、Sn、P和Ni的含量(重量％)。

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：0.001至0.05重量％、S：0.005重量％以下、和Ti：0.005重量％以下，并且满足下述式3。

[式3]

0.5≤[Cu]/([Ti]+[S])≤7.5

在式3中，[Cu]、[Ti]和[S]各自表示钢板中的Cu、Ti和S的含量(重量％)。

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、和N：0.005重量％以下。

从电工钢板表面朝内部方向存在氧化层，氧化层的厚度可为10至50nm。

氧化层可以包含O：40至70重量％、Al：25至55重量％、P：0.01至0.1重量％和Sn：0.01至0.1重量％，余量包含Fe和不可避免的杂质。

平均晶粒粒径可为50至100μm。

在母材内部形成的硫化物中，直径为100nm以上的硫化物数量可以满足小于100nm的硫化物数量的3倍以上。

厚度可为0.10至0.30mm。

钢板的宽度方向中心部厚度(t_center)与中心部到边缘部垂直距离500mm处的厚度(t₅₀₀)之差可为10μm以下。

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：1.5至4.0％、Al：0.1至1.5％、Mn：0.05至1.5％、Sn：0.015至0.1％、P：0.005至0.05％、Ga：0.001至0.004％和Bi：0.0005至0.003％，余量包含Fe和不可避免的杂质；对热轧板以85％以上的压下率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。

在制造热轧板的步骤之后，还可以包含在850至1150℃的温度下对热轧板进行热轧板退火的步骤。

最终退火的步骤可以是在包含氢气(H₂)和氮气(N₂)的环境和400至1000℃的温度下退火100秒以下。

(三)有益效果

根据本发明的一个实施例，通过提出无取向电工钢板的最佳合金组分，可以制造出钢板的宽度方向厚度偏差低的磁性、形状、生产性优异的无取向电工钢板。

此外，根据本发明的一个实施例，通过磁性优异的无取向电工钢板，可以有助于提高电动汽车驱动电动机的效率。

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。

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％、Al：0.1至1.5％、Mn：0.05至1.5％、Sn：0.015至0.1％、P：0.005至0.05％、Ga：0.001至0.004％和Bi：0.0005至0.003％，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：1.5至4.0重量％

硅(Si)的作用是通过提高材料的电阻率来降低铁损。如果Si的加入量过少，则铁损改善效果可能不充分。如果Si的加入量过多，则由于材料的脆性增加，轧制生产性急剧下降，有可能形成对磁性有害的表层部氧化层和氧化物。因此，Si可以包含1.5至4.0重量％。更具体地，可以包含2.0至3.9重量％。更具体地，可以包含3.2至3.7重量％。

Al：0.1至1.5重量％

铝(Al)的作用是通过提高材料的电阻率来降低铁损。如果Al的加入量过少，则由于形成微细的氮化物或者无法致密地形成表层部氧化层，可能难以获得磁性改善效果。如果Al的加入量过多，则氮化物形成过多，致使磁性劣化，从而导致在炼钢和连铸等所有工艺上发生问题，有可能大大降低生产性。因此，Al可以包含0.1至1.5重量％。更具体地，可以包含0.3至1.0重量％。

Mn：0.05至1.50重量％

锰(Mn)的作用是通过提高材料的电阻率来改善铁损以及形成硫化物。如果Mn的加入量过少，则硫化物微细形成而导致磁性劣化，如果Mn的加入量过多，则微细的MnS过量析出，并促进形成不利于磁性的{111}织构，可能会导致磁通密度急剧降低。因此，Mn可以包含0.05至1.50重量％。更具体地，可以包含0.1至1.0重量％。

Sn：0.015至0.100重量％

锡(Sn)的作用是在钢板的表面和晶界偏析，进而退火时抑制表面氧化，妨碍元素通过晶界扩散，并且妨碍{111}//ND取向的再结晶，从而改善织构。如果Sn的加入量过少，则前述的效果可能会不充分。如果Sn的加入量过多，则由于晶界偏析量增加，韧性会下降，相对于改善磁性，生产性可能会降低。因此，Sn可以包含0.015至0.100重量％。更具体地，可以包含0.020至0.075重量％。

P：0.005至0.050重量％

磷(P)的作用是在钢板的表面和晶界偏析，进而退火抑制表面氧化，妨碍元素通过晶界扩散，并且妨碍{111}//ND取向的再结晶，从而改善织构。如果P的加入量过少，则前述的效果可能会不充分。如果P的加入量过多，则由于热加工特性会劣化，相对于改善磁性，生产性可能会降低。因此，P可以包含0.005至0.050重量％。更具体地，P可以包含0.007至0.045重量％。

Ga：0.001至0.004重量％

镓(Ga)不会在表面和晶界强力偏析，但是微量加入时会促进Sn和P的偏析，可以使再结晶退火时织构改善效果最大化，而且增加钢的延展性，因此容易控制钢板形状。如果Ga的加入量过少，则前述的效果可能会不充分。如果Ga的加入量过多，就会导致钢板的表面上产生缺陷，可能会造成磁性恶化。因此，Ga可以包含0.001至0.0040重量％。更具体地，Ga可以包含0.0015至0.0035重量％。

Bi：0.0005至0.003％

铋(Bi)的作用是促进Sn和P的晶界和晶界偏析，并降低轧制时变形阻力。如果Bi的加入量过少，则前述的效果可能会不充分。如果Bi的加入量过多，反而有可能导致磁性恶化。因此，Bi可以包含0.0005至0.0030重量％。更具体地，Ga可以包含0.0010至0.0030重量％。

根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，还包含Cr：0.005至0.03重量％。

Cr：0.005至0.03重量％

虽然铬(Cr)不具有形成微细析出物的强烈倾向，但是妨碍形成表层部的Al基氧化层，并形成Cr基碳化物，因此可能会导致磁性恶化。如果Cr的加入量过少，则由于Al氧化层形成得过厚或者在表面形成圆形氧化物或氮化物，可能会导致磁性恶化。如果Cr的加入量过多，则由于难以形成致密的氧化层，可能会导致磁性恶化。因此，当进一步包含Cr时，可以包含0.005至0.03重量％。

更具体地，Cr可以满足下述式1。

[式1]

0.005≤[Cr]≤0.03×[Al]

在式1中，[Cr]和[Al]各自表示钢板中的Cr和Al的含量(重量％)。

通过将Cr的上限与Al联动调节，可以形成致密的氧化层。

根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，还可以包含Mo：0.001至0.01重量％和Ni：0.005至0.04重量％。

Mo：0.001至0.01重量％

钼(Mo)的作用是通过在表面和晶界偏析来改善织构。如果Mo的加入量过少，则由于{111}织构发达，可能会导致磁性恶化。如果Mo的加入量过多，则由于抑制Sn和P的偏析，可能会降低织构改善效果。因此，当进一步包含Mo时，可以包含0.001至0.01重量％。

Ni：0.005至0.04重量％

镍(Ni)的作用是增加钢的延展性，并促进Sn和P的偏析。如果Ni的加入量过多，则磁通密度可能会急剧降低。因此，当进一步包含Ni时，可以包含0.005至0.04重量％。

更具体地，Ni、Mo可以满足下述式2。

[式2]

10×[Mo]≤([Sn]+[P])≤4×[Ni]

在式2中，[Mo]、[Sn]、[P]和[Ni]各自表示钢板中的Mo、Sn、P和Ni的含量(重量％)。

如式2所示，根据Sn、P的含量，调节Mo、Ni的加入量，从而可以使基于Sn和P的晶界偏析的织构改善效果最大化。

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：0.001至0.05重量％、S：0.005重量％以下、和Ti：0.005重量％以下，并且可以满足下述式3。

Cu：0.001至0.05重量％

铜(Cu)是高温下可以形成硫化物的元素。如果大量加入，则制造板坯时会导致表面部的缺陷。如果适量加入，则具有通过使尺寸微细的CuS或MnCuS析出物粗大化来改善磁性的效果。因此，当包含Cu时，可以包含0.001至0.05重量％。

S：0.005重量％以下

硫(S)形成微细的析出物MnS、CuS、(Mn,Cu)S，从而导致磁特性恶化以及降低热加工性，所以优选控制为低含量。因此，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0.0001至0.005重量％。更具体地，可以包含0.0005至0.0035重量％。

Ti：0.005重量％以下

Ti具有非常强的形成钢中析出物的倾向，在母材内部形成微细的碳化物或氮化物或硫化物而抑制晶粒生长，从而导致铁损劣化。因此，Ti含量应该控制在0.004％以下，更优选地应该控制在0.002％以下。

Cu、Ti、S可以满足下述式3。

[式3]

0.5≤[Cu]/([Ti]+[S])≤7.5

在式3中，[Cu]、[Ti]和[S]各自表示钢板中的Cu、Ti和S的含量(重量％)。

如式3所示调节Cu、Ti、S的加入量，从而增加相对于微细硫化物的粗大硫化物的分数，可以改善高频铁损。

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、和N：0.005重量％以下。

C：0.005重量％以下

碳(C)引起磁时效，与其他杂质元素结合而生成碳化物，从而降低磁特性，因此含量越低越好，C可以包含0.005％以下，进一步优选地可以包含0.003重量％以下。

N：0.005重量％以下

氮(N)不仅在母材内部形成微细的AlN析出物，而且与其他杂质结合而形成微细的析出物，从而抑制晶粒生长导致铁损恶化，因此含量越低越好，可以控制在0.005重量％以下，进一步具体地可以控制在0.003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、Zr等，可以控制在B：0.002重量％以下、Mg：0.005重量％以下、Zr：0.005重量％以下。

图1中示出根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板的截面。如图1所示，从电工钢板100表面朝内部方向存在氧化层20。氧化层20以外的电工钢板100区分为电工钢板母材10。

电工钢板100在制造工艺中暴露于氧，环境中的氧渗入钢板内部，进而从表面朝内部方向可能存在氧浓度梯度。

氧化层20和母材10可以区分为氧含量为40重量％以上的氧化层20和氧含量小于40重量％的母材10。如此区分的氧化层20的厚度可为10至50nm。如此形成具有适当的厚度的氧化层20，从而抑制退火时环境中的氮扩散到母材，进而抑制形成微细氮化物，因此可以提高磁性。在整个钢板表面中，氧化层20的厚度可以不同，在本发明的一个实施例中，氧化层20的厚度是指钢板内的平均厚度。

除了制造工艺中因氧的渗入而存在的氧以外，该氧化层20中大量包含从母材10扩散而富集的Al、Sn、P。具体地，氧化层20可以包含O：40至70重量％、Al：25至55重量％、P：0.01至0.1重量％和Sn：0.01至0.1重量％，余量包含Fe和不可避免的杂质。通过如此形成Al、P、Sn富集的氧化层，可以抑制母材内部形成圆形氧化物或微细氮化物，从而可以提高磁性。与O类似地，在P、Sn的情况下，从母材朝表面方向可能存在浓度梯度，前述的范围表示氧化层20中的平均含量。

在本发明的一个实施例中，{118}//ND取向的织构的面积分数可高于{111}//ND取向的织构的面积分数。{118}//ND取向的织构是指{118}面与钢板的轧制面(ND面)在5°以内平行的织构。{111}//ND取向的织构是指{111}面与钢板的轧制面(ND面)在5°以内平行的织构。对于面积分数，以与轧制面(ND面)平行的面为准，可以测定面积分数，而且可以在母材10内测定。

一般而言，冷轧压下率越高，对磁性有害的{111}//ND取向的织构越增加，进而{118}//ND取向减少导致磁性劣化，但是在本发明中，即使在85％以上的较高的冷轧压下率下{118}//ND取向的织构的面积分数也高于{111}//ND取向的织构的面积分数，其结果提高磁性。

具体地，{118}//ND取向的织构的面积分数可为11至15％，{111}//ND取向的织构的面积分数可为5至10％。根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，其平均晶粒粒径可为50至100μm。在前述的范围内，无取向电工钢板的磁性更优异。晶粒粒径是通过(测定面积÷晶粒数量)^0.5来计算。对于晶粒粒径，以与轧制面(ND面)平行的面为准，可以测定晶粒粒径，而且可以在母材10内测定。具体地，平均晶粒粒径可为60至90μm。

在本发明的一个实施例中，通过适当地控制合金成分，在母材内部形成的硫化物中，直径为100nm以上的硫化物数量可以满足小于100nm的硫化物数量的3倍以上。具体地，可以是3.3至5.0倍。通过如此大量形成粗大的硫化物，可以抑阻碍磁畴壁移动的微细析出物，从而有助于提高磁性。

钢板的厚度可为0.10至0.30mm。当具有适当的厚度时，可以提高磁性。

钢板的宽度方向中心部厚度(t_center)与中心部到边缘部垂直距离500mm处的厚度(t₅₀₀)之差可为10μm以下。这是因为，如以下制造工艺中所述，由于冷轧中的压下率设定得较高，有助于提高由无取向电工钢板制造的电动机铁芯的形状品质和产率。

如前所述，在本发明的一个实施例中，通过提出最佳合金组分以及改善织构，可以提高磁性。具体地，无取向电工钢板的铁损(W_10/400)可为10.5W/kg以下，磁通密度(B₅₀)可为1.65T以上。铁损(W_10/400)是以400HZ的频率激励1.0T的磁通密度时的铁损。磁通密度(B₅₀)是5000A/m的磁场下感应的磁通密度。更具体地，无取向电工钢板的铁损(W_10/400)可为10.0W/kg以下，磁通密度(B₅₀)可为1.66T以上。

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，将板坯进行加热。

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：1.5至4.0％、Al：0.1至1.5％、Mn：0.05至1.5％、Sn：0.015至0.1％、P：0.005至0.05％、Ga：0.001至0.004％和Bi：0.0005至0.003％，余量包含Fe和不可避免的杂质。

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AlN、MnS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。

接下来，对板坯进行热轧，以制造热轧板。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，可以是800至1000℃。对于热轧板，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850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0.1mm至0.3mm。在冷轧的步骤中，可以将压下率调节为85％以上。更具体地，压下率可为85至95％。如果压下率过低，则钢板宽度方向上可能会产生厚度差。

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，因此适当的退火温度为400至1000℃。此外，退火时间为100秒以下，可以是短时间退火。

对于退火环境，可以在包含氢气(H₂)和氮气(N₂)的环境下进行退火。具体地，可以在包含5至50体积％的氢气和95至50体积％的氮气的环境下进行退火。

在最终退火过程中，平均晶粒粒径可为50至100μm，在上一个步骤的冷轧步骤中形成的加工组织都(即，99％以上)可以再结晶。

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，其成分包含表1和表2所示的成分、Cu：200ppm、余量的Fe和不可避免的杂质。将该板坯加热到1150℃，并以830℃的终轧温度进行热轧，从而制造板厚为2.3mm的热轧板。对于热轧后的热轧板，在1030℃下进行热轧板退火100秒后，冷轧成各自的厚度为如表3所示，并在950℃下实施再结晶退火88秒。

将针对各试样的氧化层厚度、是否满足关系式1和2、氧化层是否含有Al、P、Sn、平均晶粒直径、{118}//ND和{111}//ND取向的面积分数、铁损W10/400、磁通密度B50示于表3和表4中。

对于氧化层的厚度，将试样用FIB进行加工制造出光滑的截面，对其在TEM高倍率下进行拍摄，并在母材表层的10处以上的位置测定氧化层厚度后取平均值。此时，使用TEM-EDS测定功能对母材表面氧化层的化学组分进行面积分析，当同时检测到0.5重量％以上的Al、P、Sn时，确定为氧化层中含有该元素。对于晶粒粒径，将试样的轧制垂直方向(TD方向)截面研磨后进行蚀刻，用光学显微镜拍摄足以包含1500个以上晶粒的充分的面积后，通过(测定面积÷晶粒数量)^0.5来计算。

对于织构，用EBSD测定试样的轧制面法线方向(ND方向)，并采用每个试样的测定面积为100mm²以上、步长(step size)为2μm的条件。V118是总测定面积中具有ND面平行于{118}面的取向的测定面积的分数，V111是总测定面积中具有ND面平行于{111}面的取向的测定面积的分数，误差角同样采用5°。

对于磁通密度、铁损等磁特性，每个试样切割成宽60mm×长60mm，试样数量为5个，用单片测试仪(Single sheet tester)测定轧制方向和轧制垂直方向后取平均值。此时，W10/400是以400HZ的频率激励1.0T的磁通密度时的铁损，B50是5000A/m的磁场下感应的磁通密度。

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

如表1至表4所示，在适当地控制合金成分和织构的A3、A4、B3、B4、C3、C4、D3、D4、E3、E4、F4的情况下，具有优异的磁性。

另一方面，没有适当合金成分或织构的A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2、E1、E2、F1、F2、F3，其磁性变差。

另外，在A3、A4、B3、B4、C3、C4、D3、D4、E3、E4、F4的情况下，适当地形成氧化层的厚度，氧化层中的Al、P、Sn被适当地浓缩，具有优异的磁性。另一方面，A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2、E1、E2、F1、F2、F3没有适当地形成氧化层的厚度或者氧化层中的Al、P、Sn没有被适当地浓缩，因此磁性变差。

实施例2

制造板坯，其成分包含表5和表6所示的成分、C：20ppm、N：20ppm、Cr：200ppm、Mo：20ppm、余量的Fe和不可避免的杂质。将该板坯再加热到1170℃，并以860℃的终轧温度进行热轧，从而制造板厚不同的热轧板，使得能够以表7所示的冷轧压下率进行轧制。对于热轧后的热轧板，在1020℃下进行热轧板退火80秒后，冷轧成各自的厚度为如表7所示。然后，在最高960℃的温度下实施最终再结晶退火，退火时间为表7中所示的时间，以制造宽度为1100mm的卷板。

将针对试样的冷轧压下率、最终退火时间、是否满足关系式3、晶粒粒径、粗大硫化物和微细硫化物数量比、宽度方向厚度偏差、铁损W10/400、磁通密度B50示于表7和表8中。冷轧压下率采用公式“(热轧板厚度-冷轧板厚度)/热轧板厚度”来计算，最终退火时间是指连续退火炉中退火时经过环境温度为400℃以上的区段的时间。粗大硫化物和微细硫化物数量比是指通过TEM复制法准备试样，对2500μm²以上的面积测定所有硫化物的直径和数量后，直径为100nm以上的硫化物数量除以直径小于100nm的硫化物数量的值。t_center-t₅₀₀表示宽度方向中心部厚度测定值和宽度方向中心部500mm处的厚度测定值的差值。对于磁特性，通过与实施例1相同的方法，利用单片测试仪(Single sheet tester)进行测定。

[表5]

[表6]

[表7]

[表8]

试样编号A11、A12、B11、B12、C11、C12，其成分含量、微细组织特性和制造方法都满足本发明的范围，因此晶粒粒径、硫化物尺寸、宽度方向厚度偏差和磁特性都表现为优异。

另一方面，在A5至8、B5至8、C5至8的情况下，由于压下率不充分，宽度方向厚度偏差过高，而A9和C10是由于Ga和Bi的含量较低，尽管压下率足够高，但是厚度偏差较高导致板形状不好。A6、A10、C5、C9是由于Cu含量超出本发明的范围，硫化物没有充分粗大化，晶粒尺寸小，磁特性不良。B5、B6、B9、B10是由于Ga或Bi含量过高，产生了偏析过度导致的表面缺陷、硫化物微细化、晶粒生长性恶化，因此磁特性较差。

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，其中，

以重量％计，所述钢板包含Si：1.5至4.0％、Al：0.1至1.5％、Mn：0.05至1.5％、Sn：0.015至0.1％、P：0.005至0.05％、Ga：0.001至0.004％和Bi：0.0005至0.003％，余量包含Fe和不可避免的杂质，

{118}//ND取向的织构的面积分数高于{111}//ND取向的织构的面积分数。

2.根据权利要求1所述的无取向电工钢板，其中，

所述钢板还包含Cr：0.005至0.03重量％，并且满足下述式1，

[式1]

0.005≤[Cr]≤0.03×[Al]

在式1中，[Cr]和[Al]各自表示钢板中的Cr和Al的重量百分比含量。

3.根据权利要求1所述的无取向电工钢板，其中，

所述钢板还包含Mo：0.001至0.01重量％和Ni：0.005至0.04重量％，并且满足下述式2，

[式2]

10×[Mo]≤([Sn]+[P])≤4×[Ni]

在式2中，[Mo]、[Sn]、[P]和[Ni]各自表示钢板中的Mo、Sn、P和Ni的重量百分比含量。

4.根据权利要求1所述的无取向电工钢板，其中，

所述钢板还包含Cu：0.001至0.05重量％、S：0.005重量％以下、和Ti：0.005重量％以下，并且满足下述式3，

[式3]

0.5≤[Cu]/([Ti]+[S])≤7.5

在式3中，[Cu]、[Ti]和[S]各自表示钢板中的Cu、Ti和S的重量百分比含量。

5.根据权利要求1所述的无取向电工钢板，其中，

所述钢板还包含C：0.005重量％以下、和N：0.005重量％以下。

6.根据权利要求1所述的无取向电工钢板，其中，

从电工钢板表面朝内部方向存在氧化层，氧化层的厚度为10至50nm。

7.根据权利要求1所述的无取向电工钢板，其中，

所述氧化层包含O：40至70重量％、Al：25至55重量％、P：0.01至0.1重量％和Sn：0.01至0.1重量％，余量包含Fe和不可避免的杂质。

8.根据权利要求1所述的无取向电工钢板，其中，

所述钢板的平均晶粒粒径为50至100μm。

9.根据权利要求1所述的无取向电工钢板，其中，

在母材内部形成的硫化物中，直径为100nm以上的硫化物数量满足小于100nm的硫化物数量的3倍以上。

10.根据权利要求1所述的无取向电工钢板，其中，

所述钢板的厚度为0.10至0.30mm。

11.根据权利要求1所述的无取向电工钢板，其中，

钢板的宽度方向中心部厚度(t_center)与中心部到边缘部垂直距离500mm处的厚度(t₅₀₀)之差为10μm以下。

12.一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：1.5至4.0％、Al：0.1至1.5％、Mn：0.05至1.5％、Sn：0.015至0.1％、P：0.005至0.05％、Ga：0.001至0.004％和Bi：0.0005至0.003％，余量包含Fe和不可避免的杂质；

对所述热轧板以85％以上的压下率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。

13.根据权利要求12所述的无取向电工钢板的制造方法，其中，

在所述制造热轧板的步骤之后，还包含在850至1150℃的温度下对所述热轧板进行热轧板退火的步骤。

14.根据权利要求12所述的无取向电工钢板的制造方法，其中，

所述最终退火的步骤是在包含氢气(H₂)和氮气(N₂)的环境和400至1000℃的温度下退火100秒以下。

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