本發(fā)明涉及一種無取向電工鋼板及其制造方法。
背景技術(shù)：
無取向電工鋼板對決定電氣設(shè)備的能效起到重要的作用，因為無取向電工鋼板用作電動機、發(fā)電機等旋轉(zhuǎn)機器和小型變壓器等電氣設(shè)備的鐵芯材料，將電能轉(zhuǎn)換成機械能。
電工鋼板的磁性能指標(biāo)有鐵損和磁通密度，鐵損為能量損失，因此鐵損越低越好。此外，當(dāng)表征易磁化性質(zhì)的磁通密度高時，即使施加更少的電流也能獲得相同的磁通密度，因此可以降低銅線圈中產(chǎn)生的熱量即銅損，故磁通密度越高越好。
為了改善無取向電工鋼板的磁性能中的鐵損，通常使用的方法是添加si、al、mn等電阻率大的合金元素以增加電阻。然而，添加合金元素雖然可以降低鐵損，但是飽和磁通密度降低，從而導(dǎo)致磁通密度也不可避免地減小。
此外，硅(si)和鋁(al)的添加量增加時，加工性下降導(dǎo)致冷軋困難，從而造成生產(chǎn)性降低，并且硬度也會增加導(dǎo)致加工性下降。
為了改善這種集合組織，所使用的有效方法是添加微量的合金元素。通過所述方法減少無益的集合組織，即減少相對于板面沿垂直方向<111>軸平行的晶粒的分?jǐn)?shù)，或者大幅減少雜質(zhì)的量，從而可以制造純凈鋼。
然而，這些技術(shù)都會導(dǎo)致制造成本上升，并且批量生產(chǎn)困難，因此有必要提出一種制造成本不會上升太多而磁性改善效果優(yōu)異的技術(shù)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
技術(shù)問題
本發(fā)明的一實施例提供一種無取向電工鋼板。
本發(fā)明的另一實施例提供一種無取向電工鋼板的制造方法。
技術(shù)方案
根據(jù)本發(fā)明的一實施例的無取向電工鋼板，其以重量％計包含ti:0.0030％以下(不包括0％)、nb:0.0035％以下(不包括0％)、v:0.0040％以下(不包括0％)及b:0.0003％至0.0020％以下，余量為fe和其他不可避免的雜質(zhì)，而且([ti]+0.8[nb]+0.5[v])/(10*[b])的值可為0.17至7.8。
所述電工鋼板的晶粒粒徑可為60μm至95μm。
所述電工鋼板以重量％計還可以包含c:0.004％以下(不包括0％)、si:2.5％至3.5％、al:0.5％至1.8％、mn:0.05％至0.9％、n:0.0030％以下(不包括0％)及s:0.0030％以下(不包括0％)。
對于所述電工鋼板，鋼板的軋制方向作為x軸，寬度方向作為y軸，xy面的法線方向作為z軸時，yz面上測定的(y軸方向的晶粒的長度)/(z軸方向的晶粒的長度)的值可為1.5以下。
所述電工鋼板中包含ti、nb、v及b的夾雜物可為500個/mm2以下。
對于所述電工鋼板，以電工鋼板的總組分為100重量％計還可以包含p:0.005％至0.08％、sn:0.01％至0.08％、sb:0.005％至0.05％或它們的組合，而且滿足[p]+[sn]+[sb]:0.01％至0.1％。
根據(jù)本發(fā)明的一實施例的無取向電工鋼板的制造方法，其包括：將板坯加熱后進行熱軋以制造熱軋板的步驟，所述板坯以重量％計包含ti:0.0030％以下(不包括0％)、nb:0.0035％以下(不包括0％)、v:0.0040％以下(不包括0％)及b:0.0003％至0.0020％以下，余量為fe和其他不可避免的雜質(zhì)，而且([ti]+0.8[nb]+0.5[v])/(10*[b])的值為0.17至7.8；對所述熱軋板進行冷軋以制造冷軋板的步驟；以及對所述冷軋板進行冷軋板退火的步驟。
上文中，[ti]、[nb]、[v]及[b]分別為ti、nb、v及b的添加量(重量％)。
所述板坯以重量％計還可以包含c:0.004％以下(不包括0％)、si:2.5％至3.5％、al:0.5％至1.8％、mn:0.05％至0.9％、n:0.0030％以下(不包括0％)及s:0.0030％以下(不包括0％)。
還包括對所述熱軋板進行退火的步驟，其中所述熱軋板的退火溫度可為850℃至1150℃。
在所述冷軋板退火步驟中，冷軋板退火溫度可為950℃至1150℃。
所述冷軋板退火步驟可以在對鋼板施加0.6kgf/mm2以下的張力的狀態(tài)下實施。
所述的施加的張力大小可為0.2kgf/mm2至0.6kgf/mm2。
所述板坯以板坯的總組分為100重量％計還可以包含p:0.005％至0.08％、sn:0.01％至0.08％、sb:0.005％至0.05％或它們的組合，而且滿足[p]+[sn]+[sb]:0.01％至0.1％。
有益效果
根據(jù)本發(fā)明的一實施例可以提供一種鐵損低、磁通密度優(yōu)異的無取向電工鋼板。
具體實施方式
參見附圖及詳細(xì)后述的實施例，應(yīng)能清楚理解本發(fā)明的優(yōu)點和特征、以及用于實現(xiàn)這些優(yōu)點和特征的方法。但是，本發(fā)明并不局限于以下公開的實施例，可由各種不同的形式實現(xiàn)。本實施例只是用于完整地公開本發(fā)明，且為了向本領(lǐng)域技術(shù)人員完整地告知發(fā)明的范疇而提供的，本發(fā)明應(yīng)以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。在說明書全文中相同的附圖標(biāo)記表示相同的構(gòu)成要素。
因此，為了避免本發(fā)明解釋不清楚，在一些實現(xiàn)例中未具體說明公知的技術(shù)。除非另有定義，在本說明書中使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)所表達(dá)的含義是本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義。在說明書全文中，當(dāng)提到某一部分“包括(或包含)”某構(gòu)成要素時，除非有特別相反的記載，否則表示還可以包括其他構(gòu)成要素而非排除其他構(gòu)成要素。此外，除非另有說明，否則單數(shù)形式也意在包括復(fù)數(shù)形式。
除非有特別說明，否則％表示重量％。
下面說明根據(jù)本發(fā)明的一實施例的無取向電工鋼板的制造方法。
首先，將板坯加熱后進行軋制以制造熱軋板。
所述板坯以重量％計可以包含ti:0.0030％以下(不包括0％)、nb:0.0035％以下(不包括0％)、v:0.0040％以下(不包括0％)及b:0.0003％至0.0020％以下，余量為fe和其他不可避免的雜質(zhì)。
并且，([ti]+0.8[nb]+0.5[v])/(10*[b])的值可為0.17至7.8。
上文中，[ti]、[nb]、[v]及[b]分別為ti、nb、v及b的添加量(重量％)。
另外，所述板坯以重量％計還可以包含c:0.004％以下(不包括0％)、si:2.5％至3.5％、al:0.5％至1.8％、mn:0.05％至0.9％、n:0.0015％至0.0030％及s:0.0030％以下。
所述板坯以重量％計還可以包含p:0.005％至0.08％、sn:0.01％至0.08％、sb:0.005％至0.05％或它們的組合，而且滿足[p]+[sn]+[sb]:0.01％至0.1％。其中[p]、[sn]及[sb]分別為p、sn及sb的添加量(重量％)。
下面說明限制所述板坯的組分的理由。
當(dāng)c超過0.004％時，可能導(dǎo)致產(chǎn)生磁時效的問題。
si起到提高電阻率而降低鐵損的作用。當(dāng)si的含量不足2.5％時，鐵損的改善效果不足，當(dāng)超過3.5％時，硬度會上升，有可能導(dǎo)致生產(chǎn)性及沖壓性能變差。
al起到提高電阻率而降低鐵損的作用。當(dāng)al的含量不足0.5％時，不會產(chǎn)生降低高頻鐵損的效果，而且氮化物細(xì)微形成而導(dǎo)致磁性變差，當(dāng)超過1.8％時，可能會導(dǎo)致磁通密度變差，并且在煉鋼和連續(xù)鑄造時，可能會導(dǎo)致生產(chǎn)性下降。
mn起到提高電阻率改善鐵損并形成硫化物的作用。當(dāng)mn的含量不足0.05％時，mns細(xì)微析出而導(dǎo)致磁性變差，當(dāng)超過0.9％時，可能會形成[111]集合組織而導(dǎo)致磁通密度減小。
當(dāng)n超過0.0030％時，與ti、nb、v結(jié)合而形成氮化物，從而會抑制晶粒生長及磁疇遷移。因此，在本發(fā)明的一實施例中可以不添加n，但是考慮到在煉鋼工藝中不可避免地被混入的量，可以添加0.0015以上。
p起到提高材料的電阻率并偏析到晶界改善集合組織而提高磁性的作用。當(dāng)添加量不足0.005％時，不會產(chǎn)生改善集合組織的效果，當(dāng)超過0.08％時，晶界偏析過量，可能會導(dǎo)致軋制性變差以及沖壓性能下降。
sn可以改善集合組織，從而提高磁性。當(dāng)sn的添加量不足0.01％時，不會產(chǎn)生提高磁性的效果,當(dāng)超過0.08％時，不僅會引起晶界弱化，而且形成微細(xì)的夾雜物而導(dǎo)致磁性變差。
sb可以改善集合組織，從而提高磁性。當(dāng)sb的添加量不足0.005％時，不會產(chǎn)生提高磁性的效果，當(dāng)超過0.05％時，不僅會引起晶界弱化，而且形成微細(xì)的夾雜物而導(dǎo)致磁性變差。
當(dāng)[p]+[sn]+[sb]的含量不足0.01％時，不會產(chǎn)生提高磁性的效果,當(dāng)超過0.1％時，晶界偏析量增多會導(dǎo)致晶粒生長性變差，并形成[111]集合組織而導(dǎo)致磁性變差。
當(dāng)s超過0.0030％時會形成微細(xì)的硫化物，從而抑制晶粒的生長，有可能導(dǎo)致鐵損變差。
當(dāng)ti的添加量超過0.0030％時會形成微細(xì)的氮化物，從而導(dǎo)致晶粒的生長性降低。
當(dāng)nb添加量超過0.0035％時會形成微細(xì)的氮化物，從而導(dǎo)致晶粒的生長性降低。
當(dāng)v的添加量超過0.0040％時會形成微細(xì)的氮化物，從而導(dǎo)致晶粒的生長性降低。
當(dāng)b不足0.0003％時會形成微細(xì)的氮化物，從而導(dǎo)致磁性變差,當(dāng)超過0.0020％時，沒有形成氮化物的余量b會阻礙磁疇遷移，從而導(dǎo)致磁性降低。
此外，當(dāng)([ti]+0.8[nb]+0.5[v])/(10*[b])的值不足0.17或超過7.8時，夾雜物不會變得粗大，有可能導(dǎo)致電工鋼板的磁性變差，并且可能形成對磁性不利的[111]集合組織。
對所述基底的板坯進行加熱。對板坯進行加熱的溫度可為1100℃至1250℃。板坯加熱完畢后，對板坯進行熱軋以制造熱軋板。熱軋時終軋可在800℃以上的溫度下實施。
對于熱軋后的熱軋板，根據(jù)需要在850℃至1150℃的溫度下進行熱軋板退火，從而增加對磁性有利的結(jié)晶取向。當(dāng)熱軋板退火溫度低于850℃時，組織不會生長或微生長，因此磁通密度的上升效果較少，當(dāng)退火溫度超過1150℃時，反而會導(dǎo)致磁性能變差，而且板形狀可能產(chǎn)生變形。更具體地，熱軋板退火溫度范圍可為950℃至1150℃。接著，對所述熱軋板進行酸洗后，以70％至95％的壓下率進行冷軋，從而制造冷軋板。
對所述冷軋板進行冷軋板退火。冷軋板退火溫度可為950℃至1150℃。當(dāng)溫度低于950℃時，所產(chǎn)生的再結(jié)晶不夠充分，當(dāng)超過1050℃時，晶粒變大，可能導(dǎo)致高頻鐵損耗變差。
冷軋板退火時產(chǎn)生晶粒生長，通過控制冷軋板退火溫度和冷軋板退火時間，可使晶粒大小成為60μm至95μm。當(dāng)小于60μm時，所產(chǎn)生的再結(jié)晶不夠充分，磁性不會得到提高，當(dāng)超過95μm時，晶粒生長過多，可能導(dǎo)致高頻鐵損耗變差。
對所述冷軋板進行退火時，借由卷筒(woundroll)對鋼板施加張力的狀態(tài)下實施。
對鋼板施加的張力大小可為0.6kgf/mm2以下。通過對鋼板施加張力的狀態(tài)下實施冷軋板退火,可以調(diào)整電工鋼板的晶粒大小比率，從而提高電工鋼板的磁性。然而，當(dāng)施加的張力超過0.6kgf/mm2時，晶粒過于變形，可能導(dǎo)致磁性變差。并且，對鋼板施加的張力小于0.2kgf/mm2時，基于晶粒變形有可能難以提高磁性。
下面說明根據(jù)本發(fā)明的一實施例的無取向電工鋼板。
根據(jù)本發(fā)明的一實施例的無取向電工鋼板，其以重量％計包含ti:0.0030％以下(不包括0％)、nb:0.0035％以下(不包括0％)、v:0.0040％以下(不包括0％)及b:0.0003％至0.0020％以下，余量為fe和其他不可避免的雜質(zhì)，而且([ti]+0.8[nb]+0.5[v])/(10*[b])的值可為0.17至7.8。
所述電工鋼板以重量％計還可以包含c:0.004％以下(不包括0％)、si:2.5％至3.5％、al:0.5％至1.8％、mn:0.05％至0.9％、n:0.0030％以下(不包括0％)及s:0.0030％以下(不包括0％)。在無取向電工鋼板中限定組分的理由與限定板坯的組分的理由相同。另外，所述電工鋼板的晶粒粒徑可為60μm至95μm。
對于根據(jù)本發(fā)明的一實施例的無取向電工鋼板,鋼板的軋制方向作為x軸，寬度方向作為y軸，xy面的法線方向作為z軸時，yz面上測定的(y軸方向的晶粒的長度)/(z軸方向的晶粒的長度)的值可為1.5以下。因為冷軋板退火時施加的張力，晶粒大小會產(chǎn)生變化，此時，當(dāng)(y軸方向的晶粒的長度)/(z軸方向的晶粒的長度)的值超過1.5時，晶粒過于變形，可能導(dǎo)致磁性降低。另外，(y軸方向的晶粒的長度)/(z軸方向的晶粒的長度)的值可為1.18以上。當(dāng)小于1.18時，無法期待通過晶粒變形而提高磁性的效果。
此外，所述電工鋼板以重量％計可以包含p:0.005％至0.08％、sn:0.01％至0.08％、sb:0.005％至0.05％或它們的組合，而且滿足[p]+[sn]+[sb]:0.01％至0.1％。其中，[p]、[sn]及[sb]分別為p、sn及sb的添加量(重量％)。
所述電工鋼板中包含ti、nb、v及b的夾雜物可為500個/mm2以下，更具體地可為5個/mm2以下。當(dāng)夾雜物超過5個/mm2時，夾雜物會過多，可能導(dǎo)致磁性變差。
下面通過實施例進行詳細(xì)說明。但，下述實施例只是用于例示本發(fā)明，本發(fā)明的內(nèi)容不限于下述實施例。
【實施例1】
準(zhǔn)備如下表1所示的組分的板坯(表1中，％表示重量％)。此后，將所述板坯在1150℃的溫度下加熱后進行熱軋。熱軋時終軋在850℃的溫度下實施，從而制造了厚度為2.0mm的熱軋板。
此后，對所述熱軋板在1100℃的溫度下進行熱軋板退火4分鐘，再進行酸洗。
此后，經(jīng)過冷軋制造了厚度為0.35mm的冷軋板。
此后，在如表2的條件下進行冷軋板退火40秒。
【表1】
【表2】
可知，在本發(fā)明的一實施例的范圍內(nèi)的鋼種，即a2至a4、b2、b3、c2至c4的晶粒生長性好，即使在較低的溫度下進行最終退火，晶粒粒徑也大，獲得了磁性優(yōu)異的無取向電工鋼板。剩余的鋼種超出本發(fā)明的范圍，晶粒生長性變差，與在類似的溫度下進行最終退火的發(fā)明例相比，晶粒粒徑小且磁性較差。
【實施例2】
準(zhǔn)備如下表3所示的組分的板坯。此后，將所述板坯在1150℃的溫度下加熱后進行熱軋。熱軋時終軋在850℃的溫度下實施，從而制造了厚度為2.0mm的熱軋板。
此后，對所述熱軋板在1100℃的溫度下進行熱軋板退火4分鐘，再進行酸洗。
此后，經(jīng)過冷軋制造了厚度為如表4的冷軋板。
此后，在970℃的溫度下進行冷軋板退火35秒。
【表3】
在表3中，％表示重量％。
【表4】
可知，在本發(fā)明的范圍內(nèi)的鋼種的晶粒生長性好，而且通過復(fù)合添加p、sn、sb集合組織得到改善，因此磁性非常優(yōu)異。剩余的鋼種超出本發(fā)明的范圍，晶粒生長性變差，與在類似的溫度下進行最終退火的發(fā)明例相比，晶粒粒徑小且磁性較差。
[實施例3]
對如表5的組分的板坯以與實施例2相同的方法進行加熱、熱軋、熱軋板退火及冷軋。
此后，在970℃的溫度下進行冷軋板退火35秒，并施加如表6的條件的張力進行退火。
【表5】
在表5中，％表示重量％。
【表6】
在表6中，長度方向延伸率是指，鋼板的軋制方向作為x軸，寬度方向作為y軸，xy面的法線方向作為z軸時，yz面上測定的(y軸方向的晶粒的長度)/(z軸方向的晶粒的長度)的值。
測定夾雜物所使用的方法為通過tem進行觀察并通過eds進行分析。對于tem觀察，在隨機選擇的區(qū)域，將倍率設(shè)定為清楚地觀察到大小為0.01μm以上的夾雜物，然后拍攝至少100張以上的圖片，并測定圖片中出現(xiàn)的所有夾雜物的大小及分布,再通過eds光譜(spectrum)對夾雜物的種類進行分析。
屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)的f2、f4、f6、f7，在退火時張力為0.6kgf/mm2以下，且張力方向的延伸率為1.5以下，因此高頻鐵損優(yōu)異。相比之下，超出本發(fā)明的范圍進行退火時，如果張力為0.6kgf/mm2以上，長度方向延伸率會變大，分布密度也會增加，800hz鐵損變得更差。
以上，參照附圖對本發(fā)明的實施例進行了說明，但本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在不改變技術(shù)思想或必要特征的情況下，本發(fā)明可由其他形式實施。
因此，上述實施例在所有方面上是示意性的，而不是限制性的。本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所附的權(quán)利要求書為準(zhǔn)而非上述詳細(xì)說明，由權(quán)利要求書的含義、范圍及等同概念導(dǎo)出的所有變更或變更后的形式，均屬于本發(fā)明的保護范圍。