CN1329176A - 具有优良磁性能的晶粒取向电工钢板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有优良磁性能的晶粒取向电工钢板的制造方法,其包括下列步骤:将含有规定量Al的钢坯加热到1200℃或更高,把该钢坯热轧成热轧钢带,按照需要将该钢带退火,进行一次冷轧,或者进行采用中间退火的二次或多次冷轧,和对冷轧钢板进行脱碳退火,为防止在退火过程中钢带粘结而涂覆退火分离剂后进行最终装箱退火,其特征在于:把钢坯加热到高于有抑制剂强度的物质的完全固溶温度(钢坯加热温度Ts(℃)),和在最终装箱退火进行二次再结晶开始之前将脱碳退火钢板进行氮化处理。

Description

具有优良磁性能的晶粒 取向电工钢板的制造方法
本发明涉及主要用于变压器等的铁芯的晶粒取向电工钢板的制造方法。
现已提出多种稳定地制造具有优良磁性能，其磁通强度B8(800A/m的磁场中的磁通强度)大于1.9T的晶粒取向电工钢板的制造技术。这些技术一般可分为下述三组。
第一组技术由这样的方法组成：将钢坯加热到最大可达1350-1450℃的超高温度，并使钢坯在该加热温度下保持一段时间以足以将整个钢坯加热(均热)。该方法的目的是把作为抑制剂的物质如MnS、AlN等均匀地变成完全固溶体，这是为了将其激活作为二次再结晶所必需的抑制剂。因为完全固溶热处理也可有效地作为一种消除钢坯不同部分中抑制剂强度差的措施，所以，上述方法在实现产品的稳定生产方面是可行的。
但是，在上述方法中，有抑制能力的物质的完全固溶所必需的加热温度，或完全固溶温度非常高。因为在实际生产中，为了确保二次再结晶所必需的抑制剂的量，必须将钢坯加热到等于或高于完全固溶温度(超高温度)，所以在实际生产中该方法就会牵涉到各种问题。
这些问题包括例如下述问题：①在热轧过程中难以保证所需的轧制温度，并且当所需温度达不到时，由于钢坯中的抑制剂强度不均匀，会产生差的二次再结晶；②在为了热轧而加热的过程中形成粗晶粒，有粗晶粒的部分在二次再结晶时不能进行再结晶，产生条痕；③钢坯表面层熔入炉渣，这将需要大量人力维护再加热炉；和④因为在热轧钢带中产生大的边部裂纹，所以成品率下降。
作为对第一组技术的改进，在上述方法的基础上在初次再结晶后通过进行氮化处理以稳定二次再结晶的方法是已知的，例如公开在日本未审专利公开H1-168817等中的那些方法。但是，该方法能够解决的问题只是上述的问题①，在实际生产现场，上述问题②-④仍然难以解决。
第二组技术是将用AlN作为抑制剂、把钢坯加热到低于1280℃和脱碳退火后且二次再结晶开始前进行氮化处理相结合，如日本未审专利公开S59-56522、H5-112827和H9-118964等中公开的那样。在类似上述的一个方法中，为得到令人满意的二次再结晶，重要的是把脱碳退火后初次再结晶晶粒的平均粒度控制在预设范围，通常是18-35μm，如日本未审专利公开H2-182866中所示的。
除了上述方法外，日本未审专利公开H5-295443公开了一种控制钢组成等的方法，这是为了使热轧过程中加热时的溶质氮等最小化，这是为了使卷材中的初次再结晶晶粒的粒度均匀化，该方法是基于这样的事实：钢中有抑制能力的物质如溶质氮的固溶量在热轧过程等的加热时决定初次再结晶晶粒的生长。
虽然用这种方法可精确地控制钢的组成，但是，溶质氮等在钢坯中不均匀分布，并且从严格的文字意义上说，不可能消除抑制强度或初次再结晶晶粒粒度在卷材中的不均匀分布。这样产生的问题是：有时难以在卷材中得到均匀的二次再结晶(滑道黑印)。所以，上述方法不是一种工业上稳定的生产方法。
第三组技术由这样的方法组成：用CuxS(x＝1.8或2)作为抑制剂并将钢坯加热到等于或高于CuxS的完全固溶温度且等于或低于MnS的完全固溶温度，如日本未审专利公开H6-322443等中公开的那样。该方法的特征在于降低了钢坯加热温度和不必进行附加的工艺步骤，如第二组技术中应用的氮化处理。
但是，该方法有类似第二组技术中牵涉到的问题(滑道黑印)，这是因为钢坯加热温度等于或低于MnS的完全固溶温度，因此也不是一种工业上稳定的生产方法。另外，虽然CuxS公知为一种控制二次再结晶的抑制剂，但是，其用于生产具有高磁通强度的晶粒取向电工钢板尤其是当最终冷轧压下量大于80％(Tetsu-to-hagané，P.2049，No.15，Vol.70，1984)时并不合适。
一般来说，是否可能得到具有良好磁性能的二次再结晶主要取决于初次再结晶的晶粒直径和控制二次再结晶的二次抑制剂。例如，用第一组技术进行的初次再结晶的晶粒直径是约10微米，用第二组技术进行的初次再结晶的晶粒直径是18-35微米。尽管如上例所述，用这两组技术得到的初次再结晶的晶粒直径差别很大，但是，用第一或第二组技术均可能得到良好的二次再结晶，这一事实表明：初次再结晶的晶粒直径和得到锐戈斯(Sharp Goss)织构({110}<001>取向)二次再结晶必需的二次抑制剂的结合并不是唯一的。
根据上述事实，本发明的发明人在基于不管初次再结晶晶粒粒度的情况下通过控制二次抑制剂就可能得到锐戈斯二次再结晶的思想进行了一系列研究。
为了建立在上述实际情况下稳定生产所述产品的方法，本发明的发明人将生产晶粒取向的电工钢板所不可缺少的抑制剂依其起作用的工艺步骤分成两组，即控制初次再结晶晶粒粒度的初次抑制剂和控制二次再结晶晶粒粒度的二次抑制剂，并与具有优良磁性能的晶粒取向电工钢板的生产相联系来研究它们。
这里必须指出的是，尽管为了得到锐戈斯二次再结晶所必需的初次再结晶的晶粒粒度和二次抑制剂的结合确实不是唯一限定的，例如，如果初次再结晶晶粒粒度在不同部分的钢坯(卷材)中是不同的，除非能合适地控制不同部分的卷材中的二次抑制剂的强度，就不能得到良好的二次再结晶晶粒的良好取向。因为这个原因，稳定的生产方法定义为在整个卷材中能提供初次和二次再结晶的均匀晶粒粒度的方法。
还希望初次抑制剂的强度能在整个钢坯中均匀分布，这是因为初次再结晶晶粒的粒度由初次抑制剂的强度和脱碳退火的温度所决定，脱碳退火过程中发生初次再结晶。
因此，建立稳定的生产所述产品的方法的最重要之处在于如何在整个卷材中均匀地分布初次和二次抑制剂。
从这方面来说，上述的三组技术分别有如下问题：
在第一组技术中，非常难以保证二次再结晶所必需的抑制剂强度，同时，难以在工业生产规模上实现稳定的产品质量，原因是：根据该技术，必须将钢坯加热到非常窄的温度范围，即抑制剂的完全固溶温度或更高，且低于热轧时加热过程中形成粗晶粒的温度，这时候，由于没有“预轧过程(粗轧)”，二次再结晶就不稳定。
在第二组技术中，通过在脱碳退火后并在最终装箱退火过程中的二次再结晶前进行氮化处理可易于保证二次抑制剂的强度，但是，从初次抑制剂强度的均匀性角度看，有限量的溶质氮等在不同部分的钢坯(卷材)中是不均匀分布的，这就造成初次再结晶晶粒的粒度不均匀。另外，在这种情况下，初次抑制剂在整个钢坯(卷材)中的不均匀分布导致二次抑制剂的分布也不均匀，这是因为初次抑制剂也作为二次抑制剂起作用。
在初次抑制剂在钢坯(卷材)中的不均匀分布方面，第三组技术的缺点类似于第二组技术，这是因为没有进行热处理使MnS完全固溶，且热轧后有60％或更多的AlN析出。在该技术中，二次抑制剂不是从初次抑制剂转变而来，这是因为在所有中间过程中都没有进行抑制剂强化处理，因此，二次抑制剂在不同部分的卷材中的分布是不均匀的。所以，在工业上用这些技术难以保证稳定的产品质量。另外，如上所述，虽然CuxS公知为一种控制二次再结晶的抑制剂，但是，其用于生产具有高磁通强度的晶粒取向电工钢板尤其是最终冷轧压下量大于80％时并不合适。
本发明是在上述背景下研制出来的，本发明的目的是提供一种通过使二次再结晶更完全而能非常稳定地生产具有优良磁性能的晶粒取向电工钢板的制造方法。
本发明的核心部分描述在下面(1)-(8)中。
(1)一种具有优良磁性能的晶粒取向电工钢板的制造方法，包括下列步骤：将含有规定量Al的钢坯加热到1200℃或更高，把该钢坯热轧成热轧钢带，可选择性地将热轧钢带退火，之后将热轧钢带进行一级冷轧，或者进行二级或多级冷轧处理，其间包括中间退火，对冷轧钢板进行脱碳退火后，在为防止退火过程中钢带粘结而涂覆退火分离剂后进行最终的装箱退火，其特征在于：把钢坯加热到高于有抑制剂能力的物质的完全固溶温度(钢坯加热温度Ts(℃))，在最终装箱退火过程中的二次再结晶开始之前将脱碳退火钢板进行氮化处理。
(2)根据(1)所述的具有优良磁性能的晶粒取向电工钢板的制造方法，其特征在于：将钢坯加热到1350℃或更低的温度。
(3)根据(1)或(2)所述的具有优良磁性能的晶粒取向电工钢板的制造方法，其特征在于：所用的钢坯含有以质量计的：
0.025-0.10％的C，
2.5-4.0％的Si，
0.01-0.10％的酸溶性Al(sAl)，
0.0075％或更低的N，
0.003-0.05％的Seq(＝S＋0.406×Se)，和
0.02-0.20％的Mn，
余量由Fe和不可避免的杂质组成，将钢坯加热到高于所有分别由下式定义的T1(℃)、T2(℃)和T3(℃)的钢坯加热温度Ts(℃)，其中的[]表示[]中的组成元素的质量百分数；
T1＝10,062/(2.72-log([sAl]*[N]))-273
T2＝14,855/(6.82-log([Mn]*[S]))-273
T3＝10,733/(4.08-log([Mn]*[Se]))-273.
(4)根据(1)-(3)任一项所述的具有优良磁性能的晶粒取向电工钢板的制造方法，其特征在于：所用的钢坯还含有以质量计的0.01-0.30％的Cu，将钢坯加热到高于由下式定义的T4(℃)的钢坯加热温度Ts(℃)，其中的[]表示[]中的组成元素的质量百分数；
T4＝43,091/(25.09-log([Cu]*[Cu]*[S]))-273.
(5)根据(1)-(4)任一项所述的具有优良磁性能的晶粒取向电工钢板的制造方法，其特征在于：所用的钢坯还含有以质量计的0.0005-0.0060％的B，将钢坯加热到高于由下式定义的T5(℃)的钢坯加热温度Ts(℃)，其中的[]表示[]中的组成元素的质量百分数；
T5＝13,680/(4.63-log([B]*[N]))-273.
(6)根据(1)-(5)任一项所述的具有优良磁性能的晶粒取向电工钢板的制造方法，其特征在于：脱碳退火后的初次再结晶晶粒的平均直径是7μm或更大且小于18μm。
(7)根据(1)-(6)任一项所述的具有优良磁性能的晶粒取向电工钢板的制造方法，其特征在于：通过在氢气、氮气和氨气的混合气气氛下对钢带运动过程中对其进行氮化处理而控制氮在钢板中的增加量为以质量计的0.001-0.03％。
(8)根据(1)-(7)任一项所述的具有优良磁性能的晶粒取向电工钢板的制造方法，其特征在于：控制脱碳退火前进行最终冷轧时的冷轧压下量是80％或更高且是95％或更低。
附图简述
图1是显示sAl和N含量、钢坯加热温度和产品卷材中B8偏差的关系的曲线图。
图2是显示Mn和S含量、钢坯加热温度和产品卷材中B8偏差的关系的曲线图。
图3是显示Mn和Se含量、钢坯加热温度和产品卷材中B8偏差的关系的曲线图。
图4是显示Cu和S含量、钢坯加热温度和产品卷材中B8偏差的关系的曲线图。
图5是显示B和N含量、钢坯加热温度和产品卷材中B8偏差的关系的曲线图。
从使初次抑制剂在钢坯(卷材)中最大程度地均匀分布的最好方法是在钢坯加热过程中将具有作为抑制剂的强度的物质转变成完全固溶体的观点出发，本发明的发明人将注意力集中到当有抑制剂强度的物质在钢坯中的含量低于传统方法中的含量时，其完全固溶温度将下降这样的现象上。在为热轧而加热的过程中能够完全溶解抑制剂的技术包括第一组技术，但是，它们作为稳定的工业生产技术是不可行的，因为使用该技术时，当有抑制剂强度的物质在钢坯中的含量降低时，二次再结晶将不稳定。
针对这种情况，本发明的发明人经过仔细地研究和试验发现：如果在钢坯的化学组成中氮的含量高时，即使将钢坯加热到完全固溶温度或更高温度也难以将初次抑制剂均匀地分布在整个钢坯中，即，使初次抑制剂性能在钢坯中的分布不均匀性显著降至最低的关键在于降低钢坯化学组成中的氮浓度。
另一方面，至于硫化物和硒化物抑制剂，已经清楚的是在热轧过程中它们不像氮化物对抑制剂的均匀化的影响那么大，本发明的发明人发现：主要用硫化物和硒化物抑制剂作为初次抑制剂是有效的。
氮化物抑制剂与硫化物和硒化物抑制剂的作用上的差异的原因尚不清楚，但是可以假定是因为α相和γ相中AlN的溶解度有非常大的差别，在热轧过程中AlN在由γ相(其中，AlN可很好地溶于基体相)转变到AlN不发生溶解的α相时发生不均匀析出于基体相。
通过上述措施(降低钢坯化学组成中的氮含量)可以使钢坯(卷材)中初次抑制剂强度的不均匀性极小。但是，为了在二次再结晶时得到能显示优良磁性能的很好排列于一方向的戈斯取向，除了硫化物和硒化物抑制剂外，还要求在高温下保持稳定一种抑制剂。在本发明中，通过在氮化处理时形成AlN来保证这种附加的抑制剂。
换句话说，本发明是通过下述方法来稳定生产具有优良磁性能的晶粒取向电工钢板的：通过使有作为抑制剂强度的物质在钢坯化学组成中的含量低于传统方法中的含量来降低抑制剂的完全固溶温度；通过在高于所述降低的完全固溶温度的温度下加热钢坯使初次抑制剂强度在整个钢坯中均匀化；通过在脱碳退火后和在最终装箱退火过程中进行的二次再结晶开始前进行氮化处理形成可作为抑制剂的氮化物(AlN，Si3N4和MnS等的单一或复合的析出物)来补偿由于降低抑制剂含量而造成的二次抑制剂强度的不足。
简言之，本发明的目的是提供一种非常稳定地生产所述产品的方法，该方法是通过将在晶粒取向电工钢板的生产中起重大作用的抑制剂从冶金学上分成不同的功能阶段，并使不同的抑制剂物质在不同阶段起作用。
在生产晶粒取向电工钢板时，发生初次再结晶的脱碳退火的温度通常很低，是930℃或更低，因为这个原因，在这个阶段不需要强抑制剂，如在传统方法中高温热轧时形成的那些抑制剂。由于本发明主要用硫化物和硒化物作为初次抑制剂，在初次再结晶中晶粒生长对温度的依赖性很小，所以，在初次再结晶退火(在实际生产时，是脱碳退火)时没有必要非常大地改变温度。结果，在脱碳退火中形成的氧化膜的结构和组成及随后进行的氮化处理时形成的氮化物的量非常稳定，并能极大地减少玻璃膜缺陷。
下面描述在本发明中限制钢坯化学组成的原因。
如果C含量低于0.025％，初次再结晶织构将不合适，当其高于0.10％时，难以脱碳，不适于工业生产。
当Si含量低于2.5％时，不能得到好的铁芯损耗值，当其高于4.0％时，极难冷轧，不适于工业生产。
Al和N结合形成AlN，AlN的作用主要是作为二次抑制剂。在氮化处理前和氮化处理后高温退火过程中都会形成AlN，为了确保这两个阶段能形成足量的AlN，要求Al含量是0.01-0.10％。当Al含量低于0.01％时，AlN作为二次抑制剂的效果不充分，就不能稳定地得到有锐戈斯取向的二次再结晶晶粒，当其高于0.10％时，后续加工阶段所需的氮化物的量增加，将对玻璃膜造成非常大的损坏。
N含量的上限设定为0.0075％，因为其含量高于0.0075％时会造成热轧过程中不均匀的析出物。更优选的上限是0.0050％。
S和Se与Mn和Cu结合，主要作为初次抑制剂。S和Se的含量由作为指标的Seq(＝S＋0.406×Se)控制。当Seq高于0.05％时，最终装箱退火时精炼所需的时间将不适宜的长，当其低于0.003％时，其作为初次抑制剂的效果不充分。因此，Seq的下限必须设定为0.003％。
当Mn含量低于0.02％时，在热轧钢带上很可能出现裂纹，使产品成品率下降。另一方面，当其高于0.20％时，MnS和MnSe的含量很高，使得其固溶发生局部不均匀，难以稳定生产，因此，其上限设定为0.2％。
当钢坯在本发明的条件下加热到1200℃或更高进行热轧时，Cu与S和Se结合析出精细的析出物，该析出物的作用是作为初次抑制剂。该析出物还作为AlN析出物的核，使AlN的分布更加均匀，除了作为二次抑制剂外，这些效应能产生好的二次再结晶。当Cu含量低于0.01％时，上述效应降低，危及稳定生产。当其高于0.30％时，这些效应饱和，在热轧过程中会造成称为铜痂的表面缺陷。
当B含量低于0.0005％时，其以BN形式的抑制效果将显示不出来，但是，当其高于0.006％时，通过氮化形成抑制剂所需的N量太大，使玻璃膜缺陷经常出现，使基体钢表面暴露(裸点)。
另外，至于Al，N，S，Se，Mn，Cu和B的含量，当根据下面的公式由钢坯的化学组成计算出的任一T1(℃)-T5(℃)是1400℃或更高时，为了使这些元素全部溶解，必须使钢坯加热温度Ts(℃)非常高。为了避免这样不希望的高加热温度，它们的含量必须相互关联进行控制；
T1＝10,062/(2.72-log([sAl]*[N]))-273
T2＝14,855/(6.82-log([Mn]*[S]))-273
T3＝10,733/(4.08-log([Mn]*[Se]))-273
T4＝43,091/(25.09-log([Cu]*[Cu]*[S]))-273
T5＝13,680/(4.63-log([B]*[N]))-273，
其中的[]表示[]中的组成元素的质量百分数。
如上所述，本发明主要使用硫化物和硒化物作为初次抑制剂控制初次再结晶晶粒，必须使N在钢坯中的含量最小化，优选为0.0050％或更低。但是，单是这样还不足以控制二次再结晶，还需要下述的氮化处理。
必须注意的是，除了上面提到的Al，N，S，Se，Mn，Cu和B外，Sn，Sb，P，Cr，Mo，Cd，Ge，Te和Bi等也适于作为形成抑制剂的元素，因为Ni可非常有效地均匀分布作为初次和二次抑制剂的析出物，所以少量Ni可分别与这些元素结合加入钢中。
这些元素的合适添加量为：Sn，Sb，P和Cr各自都是0.02-0.3％；Mo和Cd各自都是0.008-0.3％；Ge，Te和Bi各自都是0.005-0.1％；和0.03-0.3％的Ni。这些元素的每一种都可单独加入或和其它元素结合加入。
接下来，描述在本发明中限制生产过程条件的原因。
例如，根据日本未审专利公开H7-252532，完成脱碳退火后的初次再结晶晶粒的平均直径是18-35μm。但是，通过本发明将初次再结晶晶粒的平均直径控制在7μm或更大且小于18μm可以进一步改善磁性能(尤其是铁芯损耗)。
这意味着初次再结晶晶粒的直径越小，单位体积内存在的初次再结晶晶粒的数目越多。另外，从晶粒生长的角度看，当初次再结晶晶粒的直径小时，作为二次再结晶核的戈斯取向晶粒的体积分数在初次再结晶阶段将增加(Materials Science Forum Vol.204-206，part 2：pp：631)。
结果，戈斯取向晶粒绝对数比例如，初次再结晶晶粒的平均直径是18-35μm情况下增加五倍。这也导致直径相对较小的二次再结晶晶粒，结果就显著地改善了铁芯损耗。
另外，当初次再结晶晶粒的平均直径小时，二次再结晶的驱动力增加，这可以使二次再结晶在最终装箱退火中的较早加热阶段(温度较低)时开始。在本发明实践中，当最终装箱退火应用于卷材中的钢板上时，退火温度越高，卷材的不同部分中的温度差(热滞差)越大。因为这个原因，二次再结晶温度的降低使得二次再结晶能够在卷材的不同部分中的热滞后更为均匀(整个卷材中的加热速度更为均匀)的温度范围内发生。由于极大地降低了卷材的不同部分中的不均匀性，所以产品的磁性能是稳定的。
但是，当初次再结晶晶粒的平均直径小于7μm时，二次再结晶晶粒的取向与戈斯取向的偏差变大，且磁通密度降低，这可以假定是因为由于小的初次再结晶晶粒的长大驱动力大而使得二次再结晶温度太低。
在本发明中，脱碳退火后和二次再结晶开始前钢板的氮化处理是必不可少的。这些方法包括将氮化物(CrN，MnN等)混入用于最终装箱退火的退火分离剂中的方法和在脱碳退火后在含氨气的气氛中对移动的钢带进行氮化处理的方法。这两种方法都是可行的，但是，后一种方法在工业上更优选和更易控制。
氮化处理时加入钢板的氮量(氮增量)限定为以质量计的0.001-0.03％。当低于0.001％时，二次再结晶就不稳定，另一方面，当高于0.03％时，常常出现使基体钢暴露的玻璃膜中的缺陷。更优选的氮增量是0.003-0.025％。
在本发明中，热轧前的钢坯加热温度是重要的一点。当钢坯加热温度低于1200℃时，本发明的关键点之一的初次抑制剂的形成不充分，造成的问题是如初次再结晶晶粒粒度对脱碳退火温度的依赖性非常大。
还可以通过把钢坯加热温度升高到高于有抑制剂强度的物质的完全固溶温度来大大地减小初次抑制剂强度在钢坯不同部分中的差异。但是，当钢坯加热温度设定为刚刚高于抑制剂的完全固溶温度时，为了使抑制剂转变为固溶体，必须使钢坯在加热温度下停留更长时间。因此，从生成品率角度考虑，需要将加热温度设为高于完全固溶温度至少约20℃。应当注意避免在高于1350℃的超高温度下加热钢坯，因为这在工业生产上非常困难。
实际优选的钢坯加热温度是1200-1350℃，因为在这个范围范围内易于热轧，可得到好的热轧带形状(中心凸厚部分)，不会出现有关钢坯表面层熔入炉渣的问题。
通过本发明的生产方法，用公知的连铸工艺铸造初始厚度是100-300mm，优选200-250mm的钢坯。也可用初始厚度是约30-100mm的所谓薄板坯代替厚钢坯。薄板坯的优点是在生产热轧钢带时没有必要粗轧到一个中间厚度。另外，还可以用带坯连铸工艺铸造初始厚度更小的钢坯或钢带来生产本发明的晶粒取向电工钢板。
在实际工业生产中，通常的煤气加热法可适用于将钢坯加热用于热轧。为了均匀退火，合适的是在煤气加热外使用感应加热或直接电阻加热，当使用这样特殊的加热方法时，为了得到所需大小的钢坯，对扁铸坯进行开坯碾压没有问题。另外，当加热温度是1300℃或更高时，为了改善织构进行开坯碾压降低碳含量也是可行的。这些实际操作包括在传统技术之中。
当冷轧时的最终冷轧压下量小于80％时，初次再结晶织构中的戈斯取向晶粒相对正好戈斯取向有很大的分布性，因此，难以保证有高的磁通强度。另一方面，当最终冷轧压下量大于95％时，初次再结晶织构中的戈斯取向晶粒数急剧减少。造成二次再结晶不稳定。
热轧钢带退火的主要目的是消除热轧过程中发生在钢带中的组织和抑制剂分布的不均匀性。为此目的的退火可在热轧钢带阶段或最终冷轧前的钢带阶段进行。换句话说，这种退火处理需要在最终冷轧前进行一次或多次以消除热轧过程中由于不均匀热滞造成的不均匀性。
可在室温下进行最终冷轧。但是，当最终冷轧的至少一个道次是在100-300℃下进行，然后使该轧制钢带在此温度下停留1分钟或更长时，就改善了初次再结晶织构，产生优良的磁性能。
实施例1
按照下面的顺续工艺步骤将有表1所示的化学组成(1)-(4)的钢坯制成电工钢板：在下述五个不同温度之一的温度下均热60分钟：(a)1150℃，(b)1200℃，(c)1250℃，(d)1300℃和(e)1350℃；热轧成2.0mm厚的钢带；将热轧钢带在1120℃退火200秒，随后立即保温于900℃的温度下，再进行快速冷却；酸洗；在至少两个道次中通过将其置于180-220℃的温度下不少于2分钟冷轧成0.23mm厚；在850℃脱碳退火150秒，在750℃氮化退火30秒，这是在氢气、氮气和氨气的混合气体中进行的，是为了将氮化后钢板中的总氮量调整至约200ppm；在退火过程中为了防止粘结，涂覆主要由MgO和TiO2构成的退火分离剂；以15℃/h的加热速率加热到1200℃进行最终装箱退火，并在1200℃下保温20小时；再进行消除应力退火。随后在如此制成的钢板上涂覆主要由硅胶和磷酸铝构成的张力涂层后，测定其磁性能。表2示出在上述试验条件下测定的磁性能结果等。图1示出sAl和N含量、钢坯加热温度对于产品卷材中B8偏差的关系。从图表中可以看出：当产品卷材用有本发明的化学组成的钢坯且在本发明规定的加工条件下生产时，可在产品卷材的整个长度上稳定地得到优良的磁性能。
表1
标号                                               化学组成(％质量)                       温度(℃)
    C  Si  sAl     N     S     Mn     Cu     Sn     P     Cr     Cd     T1     T2     T3   T4     T5
(1) 0.055  3.24  0.026  0.0015  0.005  0.04  0.02  0.08  0.02  0.10  0.023  1138  1139   -  1127   -
(2) 0.055  3.24  0.026  0.0024  0.005  0.04  0.02  0.08  0.02  0.10  0.023  1180  1139   -  1127   -
(3) 0.055  3.24  0.026  0.0044  0.005  0.04  0.02  0.08  0.02  0.10  0.023  1237  1139   -  1127   -
(4) 0.055  3.24  0.026  0.0073  0.005  0.04  0.02  0.08  0.02  0.10  0.023  1289  1139   -  1127   -
表2
    标号     化学组成     钢坯加热 初次再结晶时的平均晶粒直径 产品卷材中B8的分布范围(T) ΔB8T[左栏中B8的最大值与最小值的差]     标注
    123456789101121314151617181920     (1)(1)(1)(1)(1)(2)(2)(2)(2)(2)(3)(3)(3)(3)(3)(4)(4)(4)(4)(4)     abcdeabcdeabcdeabcde     26.317.517.417.517.625.816.116.116.215.926.215.913.313.313.325.916.213.212.011.9 没有二次再结晶1.92-1.921.92-1.931.92-1.931.92-1.93没有二次再结晶1.92-1.931.93-1.941.92-1.941.93-1.94没有二次再结晶1.88-1.941.92-1.951.95-1.951.94-1.95没有二次再结晶1.84-1.951.88-1.951.92-1.951.92-1.94      -0.000.010.O10.01-0.010.010.020.01-0.060.030.000.01-0.110.070.030.02 对比实施例发明实施例发明实施例发明实施例发明实施例对比实施例发明实施例发明实施例发明实施例发明实施例对比实施例对比实施例发明实施例发明实施例发明实施例对比实施例对比实施例对比实施例发明实施例发明实施例
实施例2
按照下面的顺续工艺步骤将有表3所示的化学组成(5)-(8)的钢坯制成电工钢板：在实施例1的五个温度之一的温度下均热60分钟，热轧成2.3mm厚的钢带；将热轧钢带在1120℃退火180秒，随后立即保温于900℃的温度下，再进行快速冷却；酸洗；用与实施例1相同的老化处理，冷轧成0.30mm厚；在850℃脱碳退火150秒；在750℃氮化退火30秒，这是在氢气、氮气和氨气的混合气体中进行的，是为了将氮化后钢板中的总氮量调整至约200ppm；在退火过程中为了防止粘结，涂覆主要由MgO和TiO2成的退火分离剂；以15℃/h的加热速率加热到1200℃进行最终装箱退火，并在1200℃下保温20小时；再进行消除应力退火。随后在如此制成的钢板上涂覆主要由硅胶和磷酸铝构成的张力涂层后，测定其磁性能。表4示出在上述试验条件下测定的磁性能结果等。图2示出Mn和S含量、钢坯加热温度对于产品卷材中B8偏差的关系。从图表中可以看出：当产品卷材用有本发明的化学组成的钢坯且在本发明规定的加工条件下生产时，可在产品卷材的整个长度上稳定地得到优良的磁性能。具体来说，初次再结晶的平均晶粒粒度是7-18微米时，在产品卷材的整个长度上可稳定地得到特别好的磁性能，其中的B8是1.92T或更高。
表3
标号     化学组成(％质量)     温度 (℃)
  C   Si  sAl     N     S   Mn   Cu  Sn  Sb  P   Cr   Mo   Ge  T1  T2  T3  T4  T5
(5) 0.060  3.30  0.023  0.0018  0.005  0.07  0.01  0.06  0.05  0.03  0.08  0.031  0.011  1144  1173  -  1100  -
(6) 0.060  3.30  0.023  0.0018  0.012  0.07  0.01  0.06  0.05  0.03  0.08  0.031  0.011  1144  1228  -  1117  -
(7) 0.060  3.30  0.023  0.0018  0.025  0.07  0.01  0.06  0.05  0.03  0.08  0.031  0.011  1144  1278  -  1131  -
(8) 0.060  3.30  0.023  0.0018  0.046  0.07  0.01  0.06  0.05  0.03  0.08  0.031  0.011  1144  1322  -  1143  -
表4
    标号     化学组成 钢坯加热 初次再结晶时的平均晶粒直径 产品卷材中B8的分布范围(T) △B8T[左栏中B8的最大值与最小值的差]     标注
    1234567891011121314151617181920     (5)(5)(5)(5)(5)(6)(6)(6)(6)(6)(7)(7)(7)(7)(7)(8)(8)(8)(8)(8)     abcdeabcdeabcdeabcde     22.320.019.819.719.922.218.112.512.212.222.518.111.69.49.622.617.911.49.56.5 部分没有二次再结晶1.88-1.891.88-1.901.89-1.901.88-1.90部分没有二次再结晶1.85-1.921.92-1.951.93-1.951.94-1.95部分没有二次再结晶1.80-1.921.88-1.941.94-1.951.95-1.95部分没有二次再结晶1.86-1.931.85-1.951.90-1.951.88-1.89     -0.010.020.010.02-0.070.020.020.01-0.120.060.010.00-0.070.100.050.01 对比实施例发明实施例发明实施例发明实施例发明实施例对比实施例对比实施例发明实施例发明实施例发明实施例对比实施例对比实施例对比实施例发明实施例发明实施例对比实施例对比实施例对比实施例对比实施例发明实施例
实施例3
按照下面的顺续工艺步骤将有表5所示的化学组成(9)-(12)的钢坯制成电工钢板：在实施例1的五个温度之一的温度下均热60分钟；热轧成2.5mm厚的钢带；将热轧钢带在1120℃退火30秒，随后立即保温于900℃的温度下，再进行快速冷却；酸洗；用与实施例1相同的老化处理，冷轧成0.27mm厚；在850℃脱碳退火90秒；在750℃氮化退火30秒，这是在氢气、氮气和氨气的混合气体中进行的，是为了将氮化后钢板中的总氮量调整至约200ppm；在退火过程中为了防止粘结，涂覆主要由MgO和TiO2构成的退火分离剂；以15℃/h的加热速率加热到1200℃进行最终装箱退火，并在1200℃下保温20小时，再进行消除应力退火。随后在如此制成的钢板上涂覆主要由硅胶和磷酸铝构成的张力涂层后，测定其磁性能。表6示出在上述试验条件下测定的磁性能结果等。图3示出Mn和Se含量、钢坯加热温度对产品卷材中B8偏差的关系。从图表中可以看出：当产品卷材用有本发明的化学组成的钢坯且在本发明规定的加工条件下生产时，可在产品卷材的整个长度上稳定地得到优良的磁性能。
表5
标号     化学组成(％质量)     温度(℃)
  C   Si   sAl     N     S     Se   Mn   Cu   Sn   Sb    P  Cr    Bi  T1  T2  T3  T4  T5
(9) 0.040  3.10  0.021  0.0027  0.005  0.009  0.05  0.01  0.06  0.03  0.03  0.08  0.018  1171  1152  1172  1100   -
(10) 0.040  3.10  0.021  0.0027  0.005  0.018  0.05  0.01  0.06  0.03  0.03  0.08  0.018  1171  1152  1233  1100   -
(11) 0.040  3.10  0.021  0.0027  0.005  0.032  0.05  0.01  0.06  0.03  0.03  0.08  0.018  1171  1152  1288  1100   -
(12) 0.040  3.10  0.021  0.0027  0.005  0.043  0.05  0.01  0.06  0.03  0.03  0.08  0.018  1171  1152  1318  1100   -
表6
    标号     化学组成 钢坯加热 初次再结晶时的平均晶粒直径 产品卷材中B8的分布范围(T) △B8T[左栏中B8的最大值与最小值的差]     标注
    1234567891011121314151617181920     (9)(9)(9)(9)(9)(10)(10)(10)(10)(10)(11)(11)(11)(11)(11)(12)(12)(12)(12)(12)     abcdeabcdeabcdeabcde     22.314.714.914.514.720.314.313.813.613.420.415.013.512.512.620.314.913.410.711.1 部分没有二次再结晶1.92-1.931.92-1.931.92-1.931.92-1.941.84-1.901.87-1.921.92-1.941.94-1.951.93-1.951.82-1.901.82-1.921.85-1.911.92-1.951.93-1.941.83-1.891.81-1.921.83-1.951.90-1.951.95-1.96     -0.010.010.010.020.060.050.020.010.020.080.100.060.030.010.060.110.120.050.01 对比实施例发明实施例发明实施例发明实施例发明实施例对比实施例对比实施例发明实施例发明实施例发明实施例对比实施例对比实施例对比实施例发明实施例发明实施例对比实施例对比实施例对比实施例对比实施例发明实施例
实施例4
按照下面的顺续工艺步骤将有表7所示的化学组成(13)-(16)的钢坯制成电工钢板：在实施例1的五个温度之一的温度下均热60分钟；热轧成2.3mm厚的钢带；将热轧钢带在1120℃退火250秒，再进行快速冷却；酸洗；用与实施例1相同的老化处理，冷轧成0.35mm厚；在850℃脱碳退火150秒；在退火过程中为了防止粘结，涂覆主要由MgO和TiO2构成的退火分离剂；以10℃/h的加热速率加热到1200℃进行最终装箱退火，并在1200℃下保温20小时；再进行消除应力退火。随后在如此制成的钢板上涂覆主要由硅胶和磷酸铝构成的张力涂层后，测定其磁性能。表8示出在上述试验条件下测定的磁性能结果等。图4示出Cu和S含量、钢坯加热温度对于产品卷材中B8偏差的关系。从图表中可以看出：当产品卷材用有本发明的化学组成的钢坯且在本发明规定的加工条件下生产时，可在产品卷材的整个长度上稳定地得到优良的磁性能。
表7
标号     化学组成(％质量)     温度℃)
  C   Si   SAl     N     S   Mn   Cu     B  Sn  P  Cr  T1   T2   T3   T4  T5
(13) 0.063  3.25  0.021  0.0035  0.015  0.03  0.05  0.0023  0.05  0.03  0.03  1195  1188   -  1187  1134
(14) 0.063  3.25  0.021  0.0035  0.015  0.03  0.14  0.0023  0.05  0.03  0.03  1195  1188   -  1233  1134
(15) 0.063  3.25  0.021  0.0035  0.015  0.03  0.25  0.0023  0.05  0.03  0.03  1195  1188   -  1260  1134
(16) 0.063  3.25  0.021  0.0035  0.044  0.03  0.29  0.0023  0.05  0.03  0.03  1195  1259   -  1293  1134
表8
    标号     化学组成     钢坯加热 初次再结晶时的平均晶粒直径 产品卷材中B8的分布范围(T) ΔB8T[左栏中B8的最大值与最小的差] 标注
    1234567891011121314151617181920     (13)(13)(13)(13)(13)(14)(14)(14)(14)(14)(15)(15)(15)(15)(15)(16)(16)(16)(16)(16)     abcdeabcdeabcdeabcde     28.918.615.115.315.329.018.515.215.115.328.618.415.513.913.728.418.215.211.912.0 没有二次再结晶1.89-1.921.91-1.931.91-1.94l.91-1.92没有二次再结晶1.84一1.911.91-1.931.91-1.931.92-1.94没有二次再结晶1.80-1.901.89-1.931.92-1.941.91-1.92没有二次再结晶1.80-1.921.84一1.931.91-1.941.93-1.95 0.030.020.020.01-0.070.020.020.02-0.10O.040.020.01-0.120.090.030.02 对比实施例发明实施例发明实施例发明实施例发明实施例对比实施例对比实施例发明实施例发明实施例发明实施例对比实施例对比实施例对比实施例发明实施例发明实施例对比实施例对比实施例对比实施例发明实施例发明实施例
实施例5
按照下面的顺续工艺步骤将有表9所示的化学组成(17)-(20)的钢坯制成电工钢板“在实施例1的五个温度之一的温度下均热60分钟；热轧成2.3mm厚的钢带；将热轧钢带在1150℃退火30秒，随后立即保温于900℃的温度下，再进行快速冷却；酸洗；用与实施例1相同的老化处理，冷轧成0.30m厚；在850℃脱碳退火150秒，在750℃氮化退火30秒，这是在氢气、氮气和氨气的混合气体中进行的，是为了将氮化后钢板中的总氮量调整至约200ppm；在退火过程中为了防止粘结，涂覆主要由MgO和TiO2构成的退火分离剂；以15℃/h的加热速率加热到1200℃进行最终装箱退火，并在1200℃下保温20小时；再进行消除应力退火。随后在如此制成的钢板上涂覆主要由硅胶和磷酸铝构成的张力涂层后，测定其磁性能。表10示出在上述试验条件下测定的磁性能结果等。图5示出B和N含量、钢坯加热温度对于产品卷材中B8偏差的关系。从图表中可以看出：当产品卷材用有本发明的化学组成的钢坯且在本发明规定的加工条件下生产时，可在产品卷材的整个长度上稳定地得到优良的磁性能。但是，可以看出：在用有最高N浓度的钢坯制成的卷材中的磁性能偏差大于其它卷材中的磁性能偏差。
表9
标号     化学组成(％质量)     温度(℃)
    C   Si   sAl     N     S    Se  Mn   Cu     B  Sn  Sb  Ni  T1   T2   T3   T4   T5
(17) 0.072  3.45  0.013  0.0036  0.007  0.009  0.05  0.02  0.0025  0.10  0.02  0.06  1154  1173  1172  1133  1141
(18) 0.072  3.45  0.013  0.0055  0.007  0.009  0.05  0.02  0.0039  0.10  0.02  0.06  1193  1173  1172  1133  1198
(19) 0.072  3.45  0.013  0.0074  0.007  0.009  0.05  0.02  0.0050  0.10  0.02  0.06  1221  1173  1172  1133  1237
(20) 0.072  3.45  0.013  0.0089  0.007  0.009  0.05  0.02  0.0062  0.10  0.02  0.06  1239  1173  1172  1133  1266
表10
    No.     化学组成     钢坯加热 初次再结晶时的平均晶粒直径 产品卷材中B8的分布范围(T) △B8T(左栏中B8的最大值与最小值的差)     标注
    1234567891011121314151617181920     (17)(17)(17)(17)(17)(18)(18)(18)(18)(18)(19)(19)(19)(19)(19)(20)(20)(20)(20)(20)     abcdeabcdeabcdeabcde     22.914.814.714.714.822.112.012.111.912.021.011.39.19.49.320.010.98.36.46.6 部分没有二次再结晶1.92-1.951.92-1.941.92-1.931.93-1.94部分没有二次再结晶1.92-1.951.94-1.951.92-1.941.93-1.94部分没有二次再结晶1.83-1.911.93-1.951.92-1.941.92-1.941.80-1.921.84-1.931.89-1.951.88-1.921.89-1.92     -0.030.020.010.01-0.030.010.020.01-0.080.020.020.020.120.090.060.040.03 对比实施例发明实施例发明实施例发明实施例发明实施例对比实施例发明实施例发明实施例发明实施例发明实施例对比实施例对比实施例发明实施例发明实施例发明实施例对比实施例对比实施例对比实施例对比实施例对比实施例
本发明可以消除二次再结晶的不均匀性，并能在工业上非常稳定地生产具有优良磁性能的晶粒取向电工钢板。
因此，本发明对晶粒取向电工钢板的工业生产作出了很大的贡献。

Claims (8)

1、一种具有优良磁性能的晶粒取向电工钢板的制造方法，其包括下列步骤：将含有规定量Al的钢坯加热到1200℃或更高，
把该钢坯热轧成热轧钢带，可选择性地将热轧钢带退火，将热轧钢带进行一次冷轧，或者进行二次或多次冷轧，其中包括中间退火，和
对冷轧钢板进行脱碳退火，并为防止在退火过程中钢带粘结而涂覆退火分离剂后进行最终装箱退火，其特征在于：
把钢坯加热到高于有抑制剂能力的物质的完全固溶温度(钢坯加热温度Ts(℃))的温度，和
在最终装箱退火过程中进行的二次再结晶开始之前将脱碳退火钢板进行氮化处理。
2、根据权利要求1所述的具有优良磁性能的晶粒取向电工钢板的制造方法，其特征在于：将钢坯加热到1350℃或更低的温度。
3、根据权利要求1或2所述的具有优良磁性能的晶粒取向电工钢板的制造方法，其特征在于：所用的钢坯含有以质量％计的：
0.025-0.10％的C，
2.5-4.0％的Si，
0.01-0.10％的酸溶Al(sAl)，
0.0075％或更低的N，
0.003-0.05％的Seq(＝S＋0.406×Se)，和
0.02-0.20％的Mn，
余量由Fe和不可避免的杂质组成，将钢坯加热到高于所有分别由下式定义的T1(℃)、T2(℃)和T3(℃)的钢坯加热温度Ts(℃)，其中的[]表示[]中的组成元素的质量百分数；
T1＝10,062/(2.72-log([sAl]*[N]))-273
T2＝14,855/(6.82-log([Mn]*[S]))-273
T3＝10,733/(4.08-log([Mn]*[Se]))-273.
4、根据权利要求1-3任一项所述的具有优良磁性能的晶粒取向电工钢板的制造方法，其特征在于：所用的钢坯还含有以质量计的0.01-0.30％的Cu，将钢坯加热到高于由下式定义的T4(℃)的钢坯加热温度Ts(℃)，其中的[]表示[]中的组成元素的质量百分数；
T4＝43,091/(25.09-log([Cu]*[Cu]*[S]))-273.
5、根据权利要求1-4任一项所述的具有优良磁性能的晶粒取向电工钢板的制造方法，其特征在于：所用的钢坯还含有以质量计的0.0005-0.0060％的B，将钢坯加热到高于由下式定义的T5(℃)的钢坯加热温度Ts(℃)，其中的[]表示[]中的组成元素的质量百分数；
T5＝13,680/(4.63-log([B]*[N]))-273.
6、根据权利要求1-5任一项所述的具有优良磁性能的晶粒取向电工钢板的制造方法，其特征在于：脱碳退火后的初次再结晶晶粒的平均直径是7μm或更大且小于18μm。
7、根据权利要求1-6任一项所述的具有优良磁性能的晶粒取向电工钢板的制造方法，其特征在于：通过钢带在氢气、氮气和氨气的混合气氛下运动时对其进行氮化处理而控制钢板中的氮增量是以质量计的0.001-0.03％。
8、根据权利要求1-7任一项所述的具有优良磁性能的晶粒取向电工钢板的制造方法，其特征在于：控制脱碳退火前进行最终冷轧时的冷轧压下量是80％或更高且是95％或更低。
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