本发明涉及一种无取向电工钢板及其制造方法。
背景技术：
无取向电工钢板对决定电气设备的能效起到重要的作用，因为无取向电工钢板用作电动机、发电机等旋转机器和小型变压器等电气设备的铁芯材料，将电能转换成机械能。
电工钢板的磁性能指标有铁损和磁通密度，铁损为能量损失，因此铁损越低越好。此外，当表征易磁化性质的磁通密度高时，即使施加更少的电流也能获得相同的磁通密度，因此可以降低铜线圈中产生的热量即铜损，故磁通密度越高越好。
为了改善无取向电工钢板的磁性能中的铁损，通常使用的方法是添加si、al、mn等电阻率大的合金元素以增加电阻。然而，添加合金元素虽然可以降低铁损，但是饱和磁通密度降低，从而导致磁通密度也不可避免地减小。
此外，硅(si)和铝(al)的添加量增加时，加工性下降导致冷轧困难，从而造成生产性降低，并且硬度也会增加导致加工性下降。
为了改善这种集合组织，所使用的有效方法是添加微量的合金元素。通过所述方法减少无益的集合组织，即减少相对于板面沿垂直方向<111>轴平行的晶粒的分数，或者大幅减少杂质的量，从而可以制造纯净钢。
然而，这些技术都会导致制造成本上升，并且批量生产困难，因此有必要提出一种制造成本不会上升太多而磁性改善效果优异的技术。
技术实现要素：
技术问题
本发明的一实施例提供一种无取向电工钢板。
本发明的另一实施例提供一种无取向电工钢板的制造方法。
技术方案
根据本发明的一实施例的无取向电工钢板，其以重量％计包含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，余量为fe和其他不可避免的杂质，而且([ti]+0.8[nb]+0.5[v])/(10*[b])的值可为0.17至7.8。
所述电工钢板的晶粒粒径可为60μm至95μm。
所述电工钢板以重量％计还可以包含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％)。
对于所述电工钢板，钢板的轧制方向作为x轴，宽度方向作为y轴，xy面的法线方向作为z轴时，yz面上测定的(y轴方向的晶粒的长度)/(z轴方向的晶粒的长度)的值可为1.5以下。
所述电工钢板中包含ti、nb、v及b的夹杂物可为500个/mm2以下。
对于所述电工钢板，以电工钢板的总组分为100重量％计还可以包含p:0.005％至0.08％、sn:0.01％至0.08％、sb:0.005％至0.05％或它们的组合，而且满足[p]+[sn]+[sb]:0.01％至0.1％。
根据本发明的一实施例的无取向电工钢板的制造方法，其包括：将板坯加热后进行热轧以制造热轧板的步骤，所述板坯以重量％计包含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，余量为fe和其他不可避免的杂质，而且([ti]+0.8[nb]+0.5[v])/(10*[b])的值为0.17至7.8；对所述热轧板进行冷轧以制造冷轧板的步骤；以及对所述冷轧板进行冷轧板退火的步骤。
上文中，[ti]、[nb]、[v]及[b]分别为ti、nb、v及b的添加量(重量％)。
所述板坯以重量％计还可以包含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％)。
还包括对所述热轧板进行退火的步骤，其中所述热轧板的退火温度可为850℃至1150℃。
在所述冷轧板退火步骤中，冷轧板退火温度可为950℃至1150℃。
所述冷轧板退火步骤可以在对钢板施加0.6kgf/mm2以下的张力的状态下实施。
所述的施加的张力大小可为0.2kgf/mm2至0.6kgf/mm2。
所述板坯以板坯的总组分为100重量％计还可以包含p:0.005％至0.08％、sn:0.01％至0.08％、sb:0.005％至0.05％或它们的组合，而且满足[p]+[sn]+[sb]:0.01％至0.1％。
有益效果
根据本发明的一实施例可以提供一种铁损低、磁通密度优异的无取向电工钢板。
具体实施方式
参见附图及详细后述的实施例，应能清楚理解本发明的优点和特征、以及用于实现这些优点和特征的方法。但是，本发明并不局限于以下公开的实施例，可由各种不同的形式实现。本实施例只是用于完整地公开本发明，且为了向本领域技术人员完整地告知发明的范畴而提供的，本发明应以权利要求书为准。在说明书全文中相同的附图标记表示相同的构成要素。
因此，为了避免本发明解释不清楚，在一些实现例中未具体说明公知的技术。除非另有定义，在本说明书中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)所表达的含义是本发明所属技术领域的技术人员通常理解的含义。在说明书全文中，当提到某一部分“包括(或包含)”某构成要素时，除非有特别相反的记载，否则表示还可以包括其他构成要素而非排除其他构成要素。此外，除非另有说明，否则单数形式也意在包括复数形式。
除非有特别说明，否则％表示重量％。
下面说明根据本发明的一实施例的无取向电工钢板的制造方法。
首先，将板坯加热后进行轧制以制造热轧板。
所述板坯以重量％计可以包含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，余量为fe和其他不可避免的杂质。
并且，([ti]+0.8[nb]+0.5[v])/(10*[b])的值可为0.17至7.8。
上文中，[ti]、[nb]、[v]及[b]分别为ti、nb、v及b的添加量(重量％)。
另外，所述板坯以重量％计还可以包含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％计还可以包含p:0.005％至0.08％、sn:0.01％至0.08％、sb:0.005％至0.05％或它们的组合，而且满足[p]+[sn]+[sb]:0.01％至0.1％。其中[p]、[sn]及[sb]分别为p、sn及sb的添加量(重量％)。
下面说明限制所述板坯的组分的理由。
当c超过0.004％时，可能导致产生磁时效的问题。
si起到提高电阻率而降低铁损的作用。当si的含量不足2.5％时，铁损的改善效果不足，当超过3.5％时，硬度会上升，有可能导致生产性及冲压性能变差。
al起到提高电阻率而降低铁损的作用。当al的含量不足0.5％时，不会产生降低高频铁损的效果，而且氮化物细微形成而导致磁性变差，当超过1.8％时，可能会导致磁通密度变差，并且在炼钢和连续铸造时，可能会导致生产性下降。
mn起到提高电阻率改善铁损并形成硫化物的作用。当mn的含量不足0.05％时，mns细微析出而导致磁性变差，当超过0.9％时，可能会形成[111]集合组织而导致磁通密度减小。
当n超过0.0030％时，与ti、nb、v结合而形成氮化物，从而会抑制晶粒生长及磁畴迁移。因此，在本发明的一实施例中可以不添加n，但是考虑到在炼钢工艺中不可避免地被混入的量，可以添加0.0015以上。
p起到提高材料的电阻率并偏析到晶界改善集合组织而提高磁性的作用。当添加量不足0.005％时，不会产生改善集合组织的效果，当超过0.08％时，晶界偏析过量，可能会导致轧制性变差以及冲压性能下降。
sn可以改善集合组织，从而提高磁性。当sn的添加量不足0.01％时，不会产生提高磁性的效果,当超过0.08％时，不仅会引起晶界弱化，而且形成微细的夹杂物而导致磁性变差。
sb可以改善集合组织，从而提高磁性。当sb的添加量不足0.005％时，不会产生提高磁性的效果，当超过0.05％时，不仅会引起晶界弱化，而且形成微细的夹杂物而导致磁性变差。
当[p]+[sn]+[sb]的含量不足0.01％时，不会产生提高磁性的效果,当超过0.1％时，晶界偏析量增多会导致晶粒生长性变差，并形成[111]集合组织而导致磁性变差。
当s超过0.0030％时会形成微细的硫化物，从而抑制晶粒的生长，有可能导致铁损变差。
当ti的添加量超过0.0030％时会形成微细的氮化物，从而导致晶粒的生长性降低。
当nb添加量超过0.0035％时会形成微细的氮化物，从而导致晶粒的生长性降低。
当v的添加量超过0.0040％时会形成微细的氮化物，从而导致晶粒的生长性降低。
当b不足0.0003％时会形成微细的氮化物，从而导致磁性变差,当超过0.0020％时，没有形成氮化物的余量b会阻碍磁畴迁移，从而导致磁性降低。
此外，当([ti]+0.8[nb]+0.5[v])/(10*[b])的值不足0.17或超过7.8时，夹杂物不会变得粗大，有可能导致电工钢板的磁性变差，并且可能形成对磁性不利的[111]集合组织。
对所述基底的板坯进行加热。对板坯进行加热的温度可为1100℃至1250℃。板坯加热完毕后，对板坯进行热轧以制造热轧板。热轧时终轧可在800℃以上的温度下实施。
对于热轧后的热轧板，根据需要在850℃至1150℃的温度下进行热轧板退火，从而增加对磁性有利的结晶取向。当热轧板退火温度低于850℃时，组织不会生长或微生长，因此磁通密度的上升效果较少，当退火温度超过1150℃时，反而会导致磁性能变差，而且板形状可能产生变形。更具体地，热轧板退火温度范围可为950℃至1150℃。接着，对所述热轧板进行酸洗后，以70％至95％的压下率进行冷轧，从而制造冷轧板。
对所述冷轧板进行冷轧板退火。冷轧板退火温度可为950℃至1150℃。当温度低于950℃时，所产生的再结晶不够充分，当超过1050℃时，晶粒变大，可能导致高频铁损耗变差。
冷轧板退火时产生晶粒生长，通过控制冷轧板退火温度和冷轧板退火时间，可使晶粒大小成为60μm至95μm。当小于60μm时，所产生的再结晶不够充分，磁性不会得到提高，当超过95μm时，晶粒生长过多，可能导致高频铁损耗变差。
对所述冷轧板进行退火时，借由卷筒(woundroll)对钢板施加张力的状态下实施。
对钢板施加的张力大小可为0.6kgf/mm2以下。通过对钢板施加张力的状态下实施冷轧板退火,可以调整电工钢板的晶粒大小比率，从而提高电工钢板的磁性。然而，当施加的张力超过0.6kgf/mm2时，晶粒过于变形，可能导致磁性变差。并且，对钢板施加的张力小于0.2kgf/mm2时，基于晶粒变形有可能难以提高磁性。
下面说明根据本发明的一实施例的无取向电工钢板。
根据本发明的一实施例的无取向电工钢板，其以重量％计包含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，余量为fe和其他不可避免的杂质，而且([ti]+0.8[nb]+0.5[v])/(10*[b])的值可为0.17至7.8。
所述电工钢板以重量％计还可以包含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％)。在无取向电工钢板中限定组分的理由与限定板坯的组分的理由相同。另外，所述电工钢板的晶粒粒径可为60μm至95μm。
对于根据本发明的一实施例的无取向电工钢板,钢板的轧制方向作为x轴，宽度方向作为y轴，xy面的法线方向作为z轴时，yz面上测定的(y轴方向的晶粒的长度)/(z轴方向的晶粒的长度)的值可为1.5以下。因为冷轧板退火时施加的张力，晶粒大小会产生变化，此时，当(y轴方向的晶粒的长度)/(z轴方向的晶粒的长度)的值超过1.5时，晶粒过于变形，可能导致磁性降低。另外，(y轴方向的晶粒的长度)/(z轴方向的晶粒的长度)的值可为1.18以上。当小于1.18时，无法期待通过晶粒变形而提高磁性的效果。
此外，所述电工钢板以重量％计可以包含p:0.005％至0.08％、sn:0.01％至0.08％、sb:0.005％至0.05％或它们的组合，而且满足[p]+[sn]+[sb]:0.01％至0.1％。其中，[p]、[sn]及[sb]分别为p、sn及sb的添加量(重量％)。
所述电工钢板中包含ti、nb、v及b的夹杂物可为500个/mm2以下，更具体地可为5个/mm2以下。当夹杂物超过5个/mm2时，夹杂物会过多，可能导致磁性变差。
下面通过实施例进行详细说明。但，下述实施例只是用于例示本发明，本发明的内容不限于下述实施例。
【实施例1】
准备如下表1所示的组分的板坯(表1中，％表示重量％)。此后，将所述板坯在1150℃的温度下加热后进行热轧。热轧时终轧在850℃的温度下实施，从而制造了厚度为2.0mm的热轧板。
此后，对所述热轧板在1100℃的温度下进行热轧板退火4分钟，再进行酸洗。
此后，经过冷轧制造了厚度为0.35mm的冷轧板。
此后，在如表2的条件下进行冷轧板退火40秒。
【表1】
【表2】
可知，在本发明的一实施例的范围内的钢种，即a2至a4、b2、b3、c2至c4的晶粒生长性好，即使在较低的温度下进行最终退火，晶粒粒径也大，获得了磁性优异的无取向电工钢板。剩余的钢种超出本发明的范围，晶粒生长性变差，与在类似的温度下进行最终退火的发明例相比，晶粒粒径小且磁性较差。
【实施例2】
准备如下表3所示的组分的板坯。此后，将所述板坯在1150℃的温度下加热后进行热轧。热轧时终轧在850℃的温度下实施，从而制造了厚度为2.0mm的热轧板。
此后，对所述热轧板在1100℃的温度下进行热轧板退火4分钟，再进行酸洗。
此后，经过冷轧制造了厚度为如表4的冷轧板。
此后，在970℃的温度下进行冷轧板退火35秒。
【表3】
在表3中，％表示重量％。
【表4】
可知，在本发明的范围内的钢种的晶粒生长性好，而且通过复合添加p、sn、sb集合组织得到改善，因此磁性非常优异。剩余的钢种超出本发明的范围，晶粒生长性变差，与在类似的温度下进行最终退火的发明例相比，晶粒粒径小且磁性较差。
[实施例3]
对如表5的组分的板坯以与实施例2相同的方法进行加热、热轧、热轧板退火及冷轧。
此后，在970℃的温度下进行冷轧板退火35秒，并施加如表6的条件的张力进行退火。
【表5】
在表5中，％表示重量％。
【表6】
在表6中，长度方向延伸率是指，钢板的轧制方向作为x轴，宽度方向作为y轴，xy面的法线方向作为z轴时，yz面上测定的(y轴方向的晶粒的长度)/(z轴方向的晶粒的长度)的值。
测定夹杂物所使用的方法为通过tem进行观察并通过eds进行分析。对于tem观察，在随机选择的区域，将倍率设定为清楚地观察到大小为0.01μm以上的夹杂物，然后拍摄至少100张以上的图片，并测定图片中出现的所有夹杂物的大小及分布,再通过eds光谱(spectrum)对夹杂物的种类进行分析。
属于本发明的范围内的f2、f4、f6、f7，在退火时张力为0.6kgf/mm2以下，且张力方向的延伸率为1.5以下，因此高频铁损优异。相比之下，超出本发明的范围进行退火时，如果张力为0.6kgf/mm2以上，长度方向延伸率会变大，分布密度也会增加，800hz铁损变得更差。
以上，参照附图对本发明的实施例进行了说明，但本发明所属领域的技术人员可以理解，在不改变技术思想或必要特征的情况下，本发明可由其他形式实施。
因此，上述实施例在所有方面上是示意性的，而不是限制性的。本发明的保护范围应以所附的权利要求书为准而非上述详细说明，由权利要求书的含义、范围及等同概念导出的所有变更或变更后的形式，均属于本发明的保护范围。