晶粒取向电工钢板及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种晶粒取向电工钢板及其制造方法，更具体地涉及一种在低磁场下 不仅铁损低、磁通密度高而且具有高磁性的晶粒取向电工钢板及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 电工钢板是指用于制造电工机械或设备的硅钢板。电工钢板可广义地分为晶粒 取向电工钢板和无取向电工钢板。具体而言，晶粒取向电工钢板由具有高斯织构（Goss texture)的晶粒组成，如高斯发现并提出的，在所述织构中，晶粒的晶面取向为{110}面， 并且在轧制方向上的晶体取向平行于〈〇〇1>轴。因此，这种钢板在轧制方向具有优异的磁 性能。
[0003] 为了制造取向接近高斯取向而具有优异的磁性能的钢板，必须使所有晶体的取向 均与高斯取向匹配。然而，在电工钢板中，各晶体具有不同的取向，要使各晶体的取向接近 于高斯取向，还需要进行再结晶过程以使钢板中仅存留取向接近于高斯织构的晶体。这种 再结晶过程称为二次再结晶，以使其区别于之前的初次再结晶（将在下文中描述）。
[0004] 通常，初次再结晶在冷轧过程后进行的脱碳退火后立即进行或者与之同时进行。 通过初次再结晶过程，可形成粒度均匀适宜的晶粒。初次再结晶钢板可通过在能使钢板具 有高斯取向的适当温度下进行二次再结晶而制造成具有优异磁性和高斯取向的钢板。
[0005] 然而，如果初次再结晶钢板中具有不同取向的晶粒具有不同的尺寸，则由于尺寸 优势（size advantage)，无论晶粒的取向如何，较大晶粒很可能在数量上超过较小晶粒，即 便在能使初次再结晶钢板具有高斯取向的适当温度下进行二次再结晶。因此，取向偏离高 斯取向的晶粒比例可能增加。
[0006] 因此，需要一种能抑制晶粒生长以防止加热至二次再结晶的适当温度之前再结晶 的方法。在钢板中起这种作用的方法，可通过使添加至钢板中的成分偏析或沉淀而获得，起 这种作用的添加成分称为抑制剂（inhibitor)。
[0007] 广泛用作抑制剂的上述成分例如为MnS或MnSe等。但是，将MnS用作抑制剂的方 法，必须在1300°C以上的高温下再加热板坯以形成MnS，因而存在生产设备维护和生产成 本高的问题。
[0008] 因此，需要一种可降低板坯再加热温度的抑制剂。为了应对这种需求，已提出一种 氣化物基抑制剂。
[0009] 所述氮化物基抑制剂的优点在于，采用常规工艺制造冷轧板后，将所述冷轧板在 脱碳退火的同时或者脱碳退火后置于氮气氛中，以形成氮容易引入钢板中的条件，使得所 引入的氮与钢板中能形成氮化物的成分反应而形成氮化物，该氮化物起到抑制剂的作用。 所述氮化物例如为A1N、（Al、Si) N等成分。
[0010] 冷轧板可在适当温度下在脱碳退火的同时或者在脱碳退火后被氮化，因而加热温 度可接近热轧过程中的常规再加热温度，这种加热方式称为"板坯低温加热"。
[0011] 然而，利用上述氮化法的低温加热方式，也存在只使用氮不可能提高磁性的局限 性。因此，作为进一步提高晶粒取向电工钢板的磁性的方法，有必要开发出一种通过控制钢 板的成分进一步提高晶粒取向电工钢板的磁性的方法。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的在于，提供一种在低磁场下不仅铁损低、磁通密度高而且具有高磁 性的晶粒取向电工钢板。
[0013] 另外，本发明的目的在于，提供一种所述晶粒取向电工钢板的制造方法。
[0014] 本发明的目的还在于，提供一种通过所述晶粒取向电工钢板的制造方法来制造的 晶粒取向电工钢板。
[0015] 本发明的晶粒取向电工钢板由Si :2. 0至4. 5重量％、Al: 0. 005至0. 040重量％、 Mn:小于等于0· 20重量％ (0重量％除外）、C:0· 04至0· 08重量％、Ν:0· 0010至0· 006重 量％、5:0. 0010 至 0. 006 重量％、Sn:0. 03 至 0. 09 重量％、Sb:0. 01 至 0. 05 重量％、P:0. 01 至0. 05重量％、以及余量的Fe和其他杂质构成，其中大于40 μ m的粗晶粒面积分数为小于 等于30%，
[0016] 而且，所述晶粒取向电工钢板满足下式1，
[0017] [式 1]
[0018] 0. 037 ^ [P]+0. 5 X [Sb] ^ 0. 063
[0019] 所述式1中，[P]和[Sb]分别表示晶粒取向电工钢板中P和Sb的含量（重量％ )。
[0020] 另外，本发明提供一种晶粒取向电工钢板的制造方法，其特征在于，包括以下步 骤：对钢板坯进行热轧、热轧板退火及冷轧，以制造钢板，其中钢板坯由Si :2. 0至4. 5重 量％、A1:0. 005至0. 040重量％、Mn:小于等于0. 20重量％ (0重量％除外）、C:0. 04至 〇· 08 重量％、Ν:0· 0010 至 0· 006 重量％、S:0. 0010 至 0· 006 重量％、Sn:0. 03 至 0· 09 重 量％、313:0. 01至0. 05重量％、P:0. 01至0. 05重量％、以及余量的Fe和其他杂质构成；对 所述冷轧钢板，在800°C至950°C的温度下脱碳后进行氮化退火或者同时进行脱碳和氮化， 以得到脱碳渗氮钢板；以及对所述脱碳渗氮钢板进行最终退火，所述最终退火步骤包括一 次均热阶段、升温阶段及二次均热阶段，所述升温阶段的初始升温速度为18至75°C /hr，之 后在900°C至1200°C的温度范围升温速度变更为10至15°C /hr。
[0021] 所述板坯的组分可满足下式2，
[0022] [式 2]
[0023] 0. 037 ^ [P]+0. 5 X [Sb] ^ 0. 063
[0024] 所述式2中，[P]和[Sb]分别表示板坯中P和Sb的含量（重量％ )。
[0025] 通过所述方法制造的晶粒取向电工钢板中，大于40 μπι的粗晶粒面积分数小于等 于30%，初次再结晶的晶粒平均粒度（Ra)可满足下式3，
[0026] [式 3]
[0027] 18 彡 Ra 彡 50 X [Sn] +20
[0028] 所述式3中，[Sn]为晶粒取向电工钢板中Sn的含量（重量％ )。
[0029] 另外，对所述冷轧钢板，在800°C至950°C的温度下脱碳后进行氮化退火或者同 时进行脱碳和氮化，以得到脱碳渗氮钢板的步骤，可包括以下步骤：对所述冷轧钢板，在 800°C至950°C的温度下进行脱碳退火；以及对所述脱碳退火钢板，在800°C至950°C的温度 下同时进行脱碳和氮化。
[0030] 此时，对所述冷轧钢板，在800°C至950°C的温度下进行脱碳退火的步骤中，所述 脱碳退火钢板内部的残留碳量可控制在小于等于lOOppm。
[0031] 具体地，所述脱碳退火可在800°C至850°C的板温度及60°C至65°C的露点下进行。
[0032] 而且，对所述脱碳退火钢板，在800至950°C温度下同时进行脱碳和氮化的步骤 中，所述同时脱碳氮化的钢板内部的残留氮量控制在100至300ppm，残留碳量可控制在少 于 20ppm〇
[0033] 具体地，所述同步脱碳氮化，可在800 °C至850 °C的板温度及65 °C至72 °C的露点下 进行。
[0034] 同时，所述晶粒取向电工钢板的制造方法，还可包括以下步骤：在进行所述热轧之 前，将所述钢板坯加热至1050至1250°C温度范围。
[0035] 根据本发明的一实施例，可以提供一种在低磁场下不仅铁损低、磁通密度高而且 具有尚磁性的晶粒取向电工钢板。
[0036] 根据本发明的另一实施例，可提供具有所述特征的晶粒取向电工钢板的制造方 法。
【具体实施方式】
[0037] 下面，更详细地说明本发明具体实施例的晶粒取向电工钢板及其制造方法。
[0038] 根据本发明的一实施例，可以提供一种晶粒取向电工钢板，该晶粒取向电工钢板 由Si:2. 0至4. 5重量％、A1:0. 005至0. 040重量％、Mn:小于等于0. 20重量％ (0重量％除 外）、C:0. 04 至 0· 08 重量％、Ν:0· 0010 至 0· 006 重量％、S:0. 0010 至 0· 006 重量％、Sn:0. 03 至0. 09重量％、Sb:0. 01至0. 05重量％、P:0. 01至0. 05重量％、以及余量的Fe和其他杂 质构成，其中大于40 μ m的粗晶粒面积分数小于等于30%。
[0039] 从下述制造方法中可以确认，晶粒取向电工钢板的制造过程中，在最终退火步骤 的升温阶段调整升温速度，并有选择地将炼钢成分Sn、Sb、P的含量控制在适当范围内，还 在适当温度下同时进行脱碳和氮化，从而适度调整初次再结晶平均晶粒的尺寸，最大限度 地避免在脱碳退火工序中随着Sn含量的增加而形成致密的氧化层以及延缓脱碳的现象， 进而改善脱碳能力，而且同时适用脱碳渗氮技术，在适当的升温条件下，使初次再结晶晶粒 以所要范围的尺寸均匀分布，从而使二次再结晶稳定地进行，由此能够制造出铁损低、磁通 密度高的晶粒取向电工钢板。
[0040] 而且，通过所述方法制造的晶粒取向电工钢板，包含具有最佳晶粒尺寸及尺寸分 布均匀的初次再结晶晶粒，从而确保足够的具有{110}〈〇〇1>取向的晶粒，并使二次再结晶 充分地进行，因此在低磁场下不仅铁损低、磁通密度高，而且可具有高磁性。
[0041] 具体地，所述初次再结晶晶粒可满足下式3 :18彡Ra彡50X [Sn]+20(所述式3中， [Sn]为晶粒取向电工钢板中Sn的含量（重量％ ))。