取向電工鋼板及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種取向電工鋼板及其制造方法。
【背景技術】
[0002] 取向電工鋼板是一種在鋼板軋制方向上磁性能非常優異的軟磁性材料，因為取 向電工鋼板形成所謂的高斯織構，其中鋼板面的所有晶粒取向為{110}面，并且在軋制方 向上晶體取向平行于< 001 >軸。
[0003] 對于取向電工鋼板而言，要想具有優異的鐵損特性電工鋼板的電阻率就得高，并 且要適當控制晶粒粒徑。因為，電阻率低渦流損耗就大，進而導致鐵損增加。
[0004] 以往，為了提高電阻率主要添加 Si、Al、Mn等合金元素。然而，添加這些合金元素 會使材料變硬，過量添加時無法進行冷軋，而且隨著合金元素的過量使用雜質元素含量會 增加，進而導致磁性能變差。
【發明內容】
[0005] 本發明一實施例提供一種取向電工鋼板。
[0006] 本發明另一實施例提供一種取向電工鋼板的制造方法。
[0007] 本發明一實施例的取向電工鋼板的制造方法，包括以下步驟：提供板坯；對所述 板坯進行再加熱；將所述板坯熱軋成熱軋鋼板；將所述熱軋鋼板冷軋成冷軋鋼板；對所述 冷軋鋼板進行脫碳退火后氮化退火或者同時進行脫碳退火及氮化退火；在所述脫碳退火及 氮化退火后的電工鋼板上形成鋁層或鋁合金層；使形成有所述鋁層或鋁合金層的電工鋼板 在氧化氣氛下形成鋁氧化層；以及對形成有所述鋁氧化層的電工鋼板進行最終退火。
[0008] 所述形成鋁層或鋁合金層的步驟中鋁合金可為鋁硅合金。
[0009] 所述板坯以重量百分比計可包含Si :2. 0~6. 5%、Al :0. 040%以下（不包括 0% )、Mn :0· 20%以下（不包括0% )、N :0· 01%以下（不包括0% )、S :0· 01%以下（不包 括0% )、P :0. 005~0. 05%、C :0. 04~0. 12%，余量為Fe和其他不可避免的雜質。
[0010] 在所述形成鋁層或鋁合金層的步驟，可將鋼板浸漬于鋁或鋁合金熔浴。此時，熔浴 的溫度可為600~900 °C。
[0011] 在所述對板坯進行再加熱的步驟中，再次固溶于板坯的氮的總含量可為20~ 50ppm〇
[0012] 在所述對板坯進行再加熱的步驟中，再加熱溫度可為N及S不完全固溶的溫度范 圍，所述不完全固溶的溫度范圍可為1250°C以下。
[0013] 本發明一實施例的取向電工鋼板的制造方法，還包括對所述熱軋鋼板進行熱軋板 退火的步驟，在所述熱軋板退火之后，鋼板中的析出物平均大小可為200 ~ 3000 A。
[0014] 在所述冷軋鋼板的制造步驟中，通過一次冷軋可使冷軋率達到87%以上。
[0015] 所述脫碳退火及氮化退火可在800~950°C的溫度下進行。
[0016] 對于所述最終退火，在發生二次再結晶之前的升溫階段，可在氮氣和氫氣的混合 氣體氣氛下進行，而二次再結晶結束之后，可在氫氣氣氛下進行。
[0017] 在所述對冷軋鋼板進行脫碳退火和氮化退火的步驟中，可在脫碳退火之后進行氮 化退火，或者可同時進行脫碳退火和氮化退火。
[0018] 本發明一實施例的取向電工鋼板，其中基體鋼板上形成有鋁層或鋁合金層，并且 所述鋁層或鋁合金層上可形成有鋁氧化層。
[0019] 所述基體鋼板以重量百分比計可包含Si :2.0~6. 5%、A1 :0.040%以下（不包括 0% )、Mn :0· 20%以下（不包括0% )、N :0· 01%以下（不包括0% )、S :0· 01%以下（不包 括0% )、P :0. 005~0. 05%、C :0. 04~0. 12%，余量為Fe和其他不可避免的雜質。
[0020] 所述電工鋼板的鋁合金可為鋁硅合金。
[0021] 根據本發明的取向電工鋼板，將煉鋼階段的Al控制在適宜范圍，從而在脫碳退火 及氮化退火時抑制粗大氮化物的形成。而且，在后續步驟中使Al擴散到鋼板內部增加電阻 率，從而能夠提供鐵損低且磁性能優異的取向電工鋼板。
[0022] 此外，通過本發明的取向電工鋼板的制造方法，可以生產絕緣性優異的取向電工 鋼板，而無需另行涂覆退火隔離劑。
【具體實施方式】
[0023] 參照附圖和詳細描述的下列實施例，就可以清楚地理解本發明的優點、特點以及 實現這些優點和特點的方法。然而，本發明能夠以各種不同方式實施，并不局限于下列實施 例.提供下列實施例的目的在于，充分公開本發明以使所屬領域的技術人員對
【發明內容】
有 一個全面的了解，本發明的保護范圍應以權利要求書為準。
[0024] 在本說明書中Ippm表示0. 0001重量％。
[0025] 本發明一實施例的取向電工鋼板可以是一種基體鋼板上形成有鋁層或鋁合金層， 并且所述鋁層或鋁合金層上形成有鋁氧化層的取向電工鋼板。
[0026] 所述電工鋼板的鋁合金可為鋁硅合金。
[0027] 所述基體鋼板以重量百分比計可包含Si :2. 0~6. 5%、A1 :0.040%以下（不包括 0% )、Mn :0· 20%以下（不包括0% )、N :0· 01%以下（不包括0% )、S :0· 01%以下（不包 括0% )、P :0. 005~0. 05%、C :0. 04~0. 12%，余量為Fe和其他不可避免的雜質。
[0028] 本發明一實施例的取向電工鋼板的制造方法，包括以下步驟：提供板坯；對所述 板坯進行再加熱；將所述板坯熱軋成熱軋鋼板；將所述熱軋鋼板冷軋成冷軋鋼板；對所述 冷軋鋼板進行脫碳退火及氮化退火；在所述脫碳退火及氮化退火后的電工鋼板上形成鋁層 或鋁合金層；使形成有所述鋁層或鋁合金層的電工鋼板在氧化氣氛下形成鋁氧化層；對形 成有所述鋁氧化層的電工鋼板進行最終退火。
[0029] 所述鋁合金可為鋁硅合金。所述鋁硅合金以重量百分比計可包含20%~30%的 硅，余量為鋁和其他不可避免的雜質。
[0030] 所述鋁層或鋁合金層可為1 μπ?~1000 μL?，若小于1 μL?，則在最終退火時會出現 基體鋼板之間熔融粘結的現象，若超過1000 μ m，則在最終退火過程中因鋁層或鋁合金層的 熔融會出現鋼板之間熔融粘結的現象。
[0031] 所述板坯以重量百分比計可包含Si :2. 0~6. 5%、Al :0.040%以下（不包括 0% )、Mn :0· 20%以下（不包括0% )、N :0· 01%以下（不包括0% )、S :0· 01%以下（不包 括0% )、P :0. 005~0. 05%、C :0. 04~0. 12%，余量為Fe和其他不可避免的雜質。
[0032] [Si :2. 0 ~6. 5 重量％ ]
[0033] Si作為電工鋼板的基本組分，起到增加材料電阻率降低鐵損（core loss)的作 用。當Si含量少于2.0重量％時，電阻率減小渦流損耗增加，導致鐵損特性劣化。而且，在 高溫退火時，鐵素體和奧氏體之間發生相變，不僅二次再結晶變得不穩定，而且集合織構也 會嚴重受損。當Si含量超過6. 5重量％時，磁致伸縮特性和導磁率明顯變差。
[0034] [Al :0· 040 重量％ 以下]
[0035] Al除了熱軋和熱軋板退火時微析出的A1N，還以冷軋后退火時由氨氣導入的氮離 子與在鋼中以固溶狀態存在的Al、Si、Mn結合而形成的（Al、Si、Mn) N及AlN類型的氮化物 形式存在，從而起到強勁的晶粒生長抑制劑的作用。然而，在板坯中Al含量超過0. 040重 量％時，形成粗大的氮化物，會降低晶粒生長抑制力，結果對鐵損及磁性產生不良影響。
[0036] [Mn :0· 20 重量％ 以下]
[0037] Mn增加電阻率減少渦流損耗，從而具有降低整體鐵損的效果，并且同Si -起與通 過氮化處理導入的氮進行反應而形成（Al、Si、Mn)N析出物，從而抑制初次再結晶晶粒的生 長，以便發生二次再結晶。當Mn超過0. 20重量％時，鋼板表面除了 Fe2Si042外還會形成大 量的（Fe、Mn)及Mn氧化物，進而妨礙高溫退火中形成基底涂層，導致表面質量變差，并且在 高溫退火時引發鐵素體和奧氏體之間的相變，因此集合織構會嚴重受損，磁性能大為劣化。 因此，Mn含量限于0. 20重量％以下。
[0038] [N :0· 01 重量％ 以下]
[0039] N是與Al反應而形成AlN的元素，其含量可為0.01重量％以下。
[0040] 當N超過0. 01重量％時，則在熱軋之后的過程中，由于氮擴散會導致表面缺陷，并 且在板坯狀態下形成過多的氮化物而降低軋制性，從而導致后續工藝變得復雜、成本上升。 而且，在冷軋之后的退火工藝進行利用氨氣的氮化處理時，可以進一步使必要的N再次固 溶，以形成（Al、Si、Mn) N及AlN等氮化物。
[0041] [C :0· 04 ~0· 12 重量％ ]
[0042] C作為引發鐵素體及奧氏體之間相變的元素，是提高脆性強軋制性不良的電工鋼 板的軋制性所必需的元素。然而，當C殘留在最終產品時，因磁時效效應而形成的碳化物會 使磁性能變差。在根據本發明的Si含量范圍內，當C含量少于0. 04重量％時，則不會發生 鐵素體及奧氏體之間的相變，導致板坯及熱軋顯微織構的不均勻化。而且，當C超過0. 12 重量％時，則在脫碳退火工藝不能獲得充分的脫碳效果，而且因相變現象二次再結晶集合 織構會受損，導致磁時效引起的磁性能劣化現象。
[0043] [S :0· 01 重量％ 以下]
[0044] S是與Mn反應而形成MnS的重要元素。
[0045] S含量為0. 01重量％以上時，MnS的析出物形成在板坯中會抑制晶粒的生長，而且 鑄造時會偏析到板坯中心部，難以對后續工藝的顯微織構進行控制。而且，在本發明中作為 晶粒生長抑制劑不會使用MnS，因此可以不添加 S。但，考慮到煉鋼工藝中不可避免地被混 入的量，可將S含量限于0. 01重量％以下。
[0046] [P :0· 005 ~0· 05 重量％ ]
[0047] P起到輔助作用，P向晶界偏析而妨礙晶界移動，同時抑制晶粒生長。
[0048] 另外，在顯微織構方面，P具有改善{111}〈001>集合織構的效果。當P含量少于 0. 005重量％時，則不具有添加效果，當P含量超過0. 05重量％時，則脆性增加軋制性大大 降低。
[0049]