方向性電磁鋼板的制造方法和方向性電磁鋼板制造用的一次再結(jié)晶鋼板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及可以廉價(jià)地得到具有優(yōu)異的磁特性的方向性電磁鋼板的、磁特性優(yōu)異 的方向性電磁鋼板的制造方法以及適于這樣的方向性電磁鋼板的制造的方向性電磁鋼板 用的一次再結(jié)晶鋼板。
【背景技術(shù)】
[0002] 方向性電磁鋼板是作為變壓器、發(fā)電機(jī)的鐵芯材料使用的軟磁性材料，具有屬于 鐵的易磁化軸的<001 >方位在鋼板的軋制方向高度整合的結(jié)晶組織。這種集合組織通過 二次再結(jié)晶形成，該二次再結(jié)晶在方向性電磁鋼板的制造工序中在二次再結(jié)晶退火時(shí)使被 稱為所謂的高斯（Goss)方位的（110)〔001〕方位的晶粒優(yōu)先地巨大生長。
[0003] 以往，這種方向性電磁鋼板可以通過以下方式制造：將含有4. 5mass%以下左右 的Si和MnS、MnSe、AlN等抑制劑成分的板坯加熱至1300°C以上，使抑制劑成分臨時(shí)固溶后， 進(jìn)行熱軋，根據(jù)需要實(shí)施熱軋板退火后，通過1次或隔著中間退火的2次以上的冷軋制成最 終板厚，接下來，在濕潤氫氣氛中實(shí)施一次再結(jié)晶退火，進(jìn)行一次再結(jié)晶和脫碳，接下來，涂 布以氧化鎂（MgO)為主劑的退火分離劑后，為了提純二次再結(jié)晶和抑制劑成分，以1200°C 進(jìn)行5h左右的最終退火（例如，專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2、專利文獻(xiàn)3)。
[0004] 如上所述，在以往的方向性電磁鋼板的制造時(shí)，可以采用以下工序：在板坯階段含 有MnS、MnSe、A1N等析出物（抑制劑成分），通過超過1300°C的高溫的板坯加熱，臨時(shí)固溶 這些抑制劑成分，在后續(xù)工序中使其微細(xì)析出，從而表達(dá)二次再結(jié)晶。如此，以往的方向性 電磁鋼板的制造工序中，需要超過1300°C的高溫下的板坯加熱，因此其制造成本極其高，無 法應(yīng)對近年的制造成本減少的要求，在方面存在問題。
[0005] 為了解決上述問題，例如專利文獻(xiàn)4中提出有含有0.010~0.060%的酸可溶性 A1 (sol.A1)且將板坯加熱抑制在低溫，脫碳退火工序中在適當(dāng)?shù)牡瘹夥障逻M(jìn)行氮化，從 而在二次再結(jié)晶時(shí)使（Al、Si)N析出而用作抑制劑的方法。（Al、Si)N在鋼中微細(xì)分散而 作為有效的抑制劑發(fā)揮功能，但根據(jù)A1的含量決定抑制劑強(qiáng)度，因此有時(shí)在制鋼中的A1 量的精度不充分時(shí)，無法得到充分的晶粒生長抑制力。還提出有大量的這種在中途工序進(jìn) 行氮化處理，將（Al、Si)N或A1N作為抑制劑使用的方法，最近也公開有板坯加熱溫度超過 1300°C的制造方法等。
[0006] 另一方面，還研宄有對板坯不含抑制劑成分而表達(dá)二次再結(jié)晶的技術(shù)，例如專利 文獻(xiàn)5中開發(fā)了不含抑制劑成分也可以二次再結(jié)晶的技術(shù)，所謂的無抑制劑法。該無抑制 劑法是利用更高純度化的鋼，通過材質(zhì)（集合組織的控制）表達(dá)二次再結(jié)晶的技術(shù)。
[0007] 該無抑制劑法無需高溫的板坯加熱，可制造低成本的方向性電磁鋼板，但由于不 具有抑制劑，在制造時(shí)受到中途工序中的溫度的偏差等影響，具有制品的磁特性也容易發(fā) 生偏差的特征。另外，集合組織的控制是在該技術(shù)中重要的要素，提出有用于控制集合組織 的溫軋等大量的技術(shù)。但是，這樣的集合組織控制無法充分地進(jìn)行時(shí)，與使用抑制劑的技術(shù) 相比，二次再結(jié)晶后的向高斯方位（(110)〔001〕）的集合度較低，存在磁束密度也變低的趨 勢。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)1:美國專利第1965559號公報(bào)
[0011] 專利文獻(xiàn)2:日本特公昭40-15644號公報(bào)
[0012] 專利文獻(xiàn)3:日本特公昭51-13469號公報(bào)
[0013] 專利文獻(xiàn)4:日本專利第2782086號公報(bào)
[0014] 專利文獻(xiàn)5:日本特開2000-129356號公報(bào)
[0015] 非專利文獻(xiàn)
[0016]非專利文獻(xiàn) 1:SaiRamuduMekaetal.:PhilosMagvol. 92，No. 11，llApril 2012,1435-1455

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 如上所述，使用到目前為止提出的無抑制劑法的方向性電磁鋼板的制造方法中， 穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)良好的磁特性不一定容易。
[0018] 本發(fā)明使用以將A1抑制為小于lOOppm的無抑制劑成分為標(biāo)準(zhǔn)的成分，避免高溫 板坯加熱，并且利用氮化，從而使得不是A1N而是氮化硅（Si3N4)析出，將該氮化硅作為正常 晶粒生長的抑制力發(fā)揮功能，從而大幅度減少磁特性的偏差，可以在工業(yè)上穩(wěn)定地制造具 有良好的磁特性的方向性電磁鋼板。
[0019] 本發(fā)明的發(fā)明人等進(jìn)行了以下研宄：為了抑制板坯加熱溫度且得到減少了磁特性 的偏差的方向性電磁鋼板，使用無抑制劑法進(jìn)行一次再結(jié)晶集合組織的制作，其中通過中 途工序利用氮化使氮化硅析出，將其作為抑制劑使用。
[0020] 即，本發(fā)明的發(fā)明人等考慮如果可使方向性電磁鋼板中一般含有數(shù)％左右的硅作 為氮化硅析出，將其作為抑制劑使用，則是否可通過控制氮化處理時(shí)的氮化量，不論氮化物 形成元素（Al、Ti、Cr、V等）的多少，能得到同等的晶粒生長抑制力。
[0021] 另一方面，已知純粹的氮化硅與A1N中固溶有Si的（Al、Si)N不同，與鋼的晶格的 整合性差，且具有共價(jià)結(jié)合性的復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)，因此使其在晶粒內(nèi)微細(xì)地析出極其困難。 因此，認(rèn)為在如以往方法那樣的氮化后，難以使其在晶粒內(nèi)微細(xì)地析出。
[0022] 然而，考慮如果將其反過來使用，則是否有能夠使氮化硅在晶界選擇性地析出的 可能性。進(jìn)而，認(rèn)為如果可使其在晶界選擇性地析出，即使析出物變得粗大也可得到充分的 抑制力。
[0023] 因此，本發(fā)明的發(fā)明人等根據(jù)上述觀點(diǎn)，從原料的成分組成開始，對氮化處理中的 增量氮化量、用于使氮擴(kuò)散至晶界而形成氮化硅的熱處理?xiàng)l件等反復(fù)進(jìn)行了深入研宄。其 結(jié)果發(fā)現(xiàn)了氮化硅的新的有用性，完成了本發(fā)明。
[0024] SP，本發(fā)明的要旨構(gòu)成如下所述。
[0025] 1. -種方向性電磁鋼板的制造方法，其中，將以質(zhì)量％或質(zhì)量ppm計(jì)含有C: 0.08%以下、Si:2.0~4.5%和Mn:0.5%以下，并且將S、Se和0抑制為分別小于50ppm， 將sol.A1 抑制為小于lOOppm，進(jìn)一步將N控制為sol.Al/(26. 98/14. 00)ppm<N< 80ppm 的范圍，剩余部分由Fe和不可避免的雜質(zhì)的組成構(gòu)成的鋼板坯，在不進(jìn)行再加熱或再加熱 后通過熱軋制成熱延板后，實(shí)施退火和軋制制成最終板厚的冷軋板，接下來，在一次再結(jié)晶 退火的中途或退火后，實(shí)施氮增量成為50ppm~lOOOppm的氮化處理后，涂布退火分離劑， 二次再結(jié)晶退火的升溫過程中將300~800°C間的滯留時(shí)間設(shè)為5小時(shí)~150小時(shí)。
[0026] 2. -種方向性電磁鋼板的制造方法，其中，將以質(zhì)量％或質(zhì)量ppm計(jì)含有C: 0.08%以下、Si:2.0~4.5%和Mn:0.5%以下，并且將S、Se和0抑制為分別小于50ppm， 將sol.A1 抑制為小于lOOppm，進(jìn)一步將N控制為sol.Al/(26. 98/14. 00)ppm<N< 80ppm 的范圍，剩余部分由Fe和不可避免的雜質(zhì)的組成構(gòu)成的鋼板坯，在不進(jìn)行再加熱或再加 熱后，通過熱軋制成熱延板后，實(shí)施退火和軋制制成最終板厚的冷軋板，接下來，在一次再 結(jié)晶退火的中途或退火后，實(shí)施氮增量成為50ppm~lOOOppm的氮化處理后，涂布退火分 離劑，進(jìn)而，從一次再結(jié)晶退火到二次再結(jié)晶開始之間，使N擴(kuò)散于鋼板基體中，使粒徑為 100nm以上的氮化硅選擇性地析出于晶界上，從而作為正常晶粒生長抑制力使用。
[0027] 3.如上述1或2所述的方向性電磁鋼板的制造方法，其中，上述鋼板坯以質(zhì)量％計(jì) 進(jìn)一步含有選自
[0028] Ni:0? 005 ~1. 50%、Sn :0? 01 ~0? 50%、
[0029] Sb:0? 005 ~0? 50%、Cu :0? 01 ~0? 50%、
[0030] Cr:0? 01 ~1. 50%、P:0? 0050 ~0? 50%、
[0031]Mo:0? 01 ~0? 50%和Nb:0? 0005 ~0? 0100%
[0032] 中的1種或2種以上。
[0033] 4. -種方向性電磁鋼板制造用的一次再結(jié)晶鋼板，其是方向性電磁鋼板制造用的 一次再結(jié)晶鋼板，其組成滿足以質(zhì)量％或質(zhì)量ppm計(jì)含有C:0. 08%以下、Si:2. 0~4. 5% 和Mn:0? 5% 以下，S、Se和 0 分別小于 50ppm，sol.A1 小于lOOpprn，N為 50ppm~1080ppm， 剩余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)的組成范圍。
[0034] 5.如上述4所述的方向性電磁鋼板制造用的一次再結(jié)晶鋼板，其中，上述一次再 結(jié)晶鋼板以質(zhì)量％計(jì)進(jìn)一步含有選自
[0035]Ni:0? 005 ~1. 50%、Sn :0? 01 ~0? 50%、
[0036] Sb:0? 005 ~0? 50%、Cu :0? 01 ~0? 50%、
[0037] Cr:0? 01 ~1. 50%、P:0? 0050 ~0? 50%、
[0038] Mo:0? 01 ~0? 50%和Nb:0? 0005 ~0? 0100%
[0039] 中的1種或2種以上。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明，可以在無需高溫板坯加熱的情況下，大幅度減少磁特性的偏差，在工 業(yè)上穩(wěn)定地制造具有良好的磁特性的方向性電磁鋼板。
[0041] 此外，本發(fā)明利用不是與A1的復(fù)合析出的純粹的氮化硅，因此在提純時(shí)，僅通過 提純擴(kuò)散相對較早的氮就可以達(dá)成鋼的提純。
[0042] 進(jìn)而，利用如以往的Al、Ti作為析出物時(shí)，從最終的提純和可靠的抑制劑效果的 觀點(diǎn)出發(fā)，需要ppm等級的控制，但如本發(fā)明這樣利用Si作為析出物時(shí)，在制鋼時(shí)完全不需 要這種控制。