本发明涉及取向电工钢板及其制造方法。
背景技术：
取向电工钢板是由钢板的晶体取向为{110}<001>的又称高斯(goss)取向的晶粒形成且轧制方向的磁特性优异的软磁性材料。
这样的取向电工钢板是如下制造的：在板坯加热后，通过热轧、热轧板退火、冷轧而通常轧制成0.15至0.35mm的最终厚度，然后为了形成一次再结晶退火和二次再结晶，经过高温退火而制造。
此时，已知高温退火时升温率越慢，二次再结晶的高斯取向的聚集度越高而磁性优异。通常取向电工钢板的高温退火中升温率为每小时15℃以下，仅用升温需要2～3天，而且需要40小时以上的纯化退火，因此可以说是能量消耗严重的工序。另外，目前的最终高温退火工序在卷材状态下实施分批(batch)形态的退火，因此会发生工序上的如下的困难。第一，发生卷材状态下的热处理导致的卷材的外卷部与内卷部温度偏差，不能在各部分适用相同的热处理方式，从而发生外卷部与内卷部的磁性偏差。第二，脱碳退火后，将mgo涂敷于表面，在高温退火中形成底涂层(basecoating)的过程中，发生多种表面缺项，因此会降低实收率。第三，将结束了脱碳退火的脱碳板卷成卷材形态后，在高温退火后再次经过平坦化退火进行绝缘涂敷，因此生产工序分为三步，从而发生实收率将的问题。
技术实现要素：
需要解决的课题
本发明的一实施例提供取向电工钢板及其制造方法。
解决课题的手段
根据本发明的一实施例的取向电工钢板以重量％计包含si：1.0至4.0％、c：0.002％以下(不包含0％)和bi：0.001至0.1％，余量包含fe和其它不可避免的杂质。
还可以包含0.05重量％以下(不包含0重量％)的mn、0.01重量％以下(不包含0重量％)的al、0.001重量％以下(不包含0重量％)的s和0.001重量％以下(不包含0重量％)的n。
还可以包含0.1重量％以下(不包含0重量％)的p、0.05重量％以下(不包含0重量％)的mo、0.1重量％以下(不包含0重量％)的sn和0.05重量％以下(不包含0重量％)的sb。
晶粒直径为20至500μm的晶粒的体积比率可以为80％以上。
相对于钢板的板表面以误差范围15°以下平行的高斯晶粒的体积比率可以为80％以上。
根据本发明的一实施例的取向电工钢板的制造方法包括：加热板坯的步骤，上述板坯以重量％计包含si：1.0至4.0％和c：0.01至0.4％，余量包含fe和其它不可避免的杂质；将板坯进行热轧而制造热轧板的步骤；将热轧板进行热轧板退火的步骤；将结束了热轧板退火的热轧板进行冷轧而制造冷轧板的步骤；将冷轧板进行脱碳退火的步骤；以及将结束了脱碳退火的电工钢板进行最终退火的步骤；在热轧板退火的步骤后，热轧板表层部的平均晶粒粒径可以为150至250μm。
板坯还可以包含0.001至0.1重量％的bi。
板坯还可以包含0.05重量％以下(不包含0重量％)的mn、0.01重量％以下(不包含0重量％)的al、0.001重量％以下(不包含0重量％)的s和0.001重量％以下(不包含0重量％)的n。
还可以包含0.1重量％以下(不包含0重量％)的p、0.05重量％以下(不包含0重量％)的mo、0.1重量％以下(不包含0重量％)的sn和0.05重量％以下(不包含0重量％)的sb。
在加热板坯的步骤中，可以以1100至1350℃进行加热。
在热轧板退火的步骤中可以包括脱碳过程。
热轧板退火的步骤可以包括在850℃至1000℃的温度和50℃至70℃的露点温度下退火的热轧板退火第一步骤、以及在1000℃至1200℃的温度和0℃以下的露点温度下退火额热轧板退火第二步骤。
热轧板退火第一步骤可以实施10至300秒，热轧板退火第二步骤可以实施10至180秒。
从制造冷轧板的步骤至上述最终退火的步骤可以连续进行。
制造冷轧板的步骤和上述脱碳退火的步骤可以重复2次以上的多次。
脱碳退火的步骤可以在850℃至1000℃的温度和50℃至70℃的露点温度下退火。
最终退火的步骤可以包括在850℃至1000℃和露点温度70℃以下实施退火的最终退火第一步骤、以及在1000℃至1200℃的温度和包含50体积％以上的h2的气氛中实施的最终退火第二步骤。
最终退火第一步骤可以实施10至180秒，最终退火第二步骤可以实施10至600秒。
发明效果
根据本发明的一实施方式，可以提供在最终退火时在卷材状态下不实施分批(batch)形态的退火而可以实施连续的退火的取向电工钢板的制造方法。
另外，仅以短时间的最终退火也能够生产磁性优异的取向电工钢板。
另外，不需要卷取冷轧钢板的工序。
另外，可以提供不使用晶粒生长抑制剂的取向电工钢板。
另外，由于可以省略浸氮退火，因此可以稳定地生产磁性优异的取向电工钢板。
附图说明
图1是在实施例2中将含有500ppm的bi的热轧板进行热轧板退火后分析了晶粒分布的结果分布的结果。
图2是在实施例2中将不含有bi的热轧板进行热轧板退火后分析了晶粒分布的结果。
具体实施方式
第一、第二、第三等用语是为了说明多种部分、成分、区域、层和/或区段而使用的，但并不限定于此。这些用语只是为了将某一部分、成分、区域、层或区段与另一部分、成分、区域、层或区段进行区别而使用。因此，以下说明的第一部分、成分、区域、层或区段在不脱离本发明的范围的范围内可以说明第二部分、成分、区域、层或区段。
在这里使用的专业用语只是为了说明特定实施例，不用于限定本发明。在这里使用的单数形态只要在语句中没有表示与其明确相反的意思，还包括复数形态。在说明书中使用的“包含”的意思是将特定特性、区域、整数、步骤、动作、要素和/或成分具体化，并不排除其它特性、区域、整数、步骤、动作、要素和/或成分的存在或附加。
说明某一部分在另一部分“上方”或者“上”时，这表示直接在另一部分上方或者上，或者在他们之间可以存在其它部分。对照性地，说明某一部分在另一部分的“正上方”时，它们之间不存在其它部分。
虽然没有另外进行定义，但是这里使用的包括技术用语和科学用语在内的所有用语具有与本领域技术人员通常理解的意思相同的意思。通常使用的词典中定义的用语具有符合相关技术文献和现在公开的内容的意思，只要没有进一步进行解释并定义的情况下，不解释为理想的或非常公式化的意思。
另外，在没有特别说明的情况下，％表示重量％，1ppm为0.0001重量％。
下面，对本发明的实施例进行详细说明，使得本领域技术人员能够容易地实施。但是本发明可以用各种不同的形态实现，不限于这里说明的实施例。
现有的取向电工钢板技术中，作为晶粒生长抑制剂，使用aln、mns等析出物，由于所有工序严格控制析出物的分布且用于除去二次再结晶的钢板内残留的析出物的条件导致工序条件非常受到制约。
相反，在本发明的一实施例中，作为晶粒生长抑制剂，不使用aln、mns等析出物，不利用二次再结晶。本发明的一实施例中使用bi，从而在热轧板退火的步骤中，使表层部晶粒有效地生长，增加高斯晶粒分数，能够获得磁性优异的电工钢板。
根据本发明的一实施例的取向电工钢板以重量％计包含si：1.0至4.0％、c：0.002％以下(不包含0％)和bi：0.001至0.1％，余量包含fe和其它不可避免的杂质。
以下对各成分进行具体说明。
硅(si)降低电工钢板的磁各向异性并增加电阻率而改善铁损。si含量小于1.0重量％时，铁损变差，超过4.0重量％时，脆性增加。因此，在板坯和最终退火步骤之后，取向电工钢板的si含量可以为1.0重量％至4.0重量％。
就碳(c)而言，在热轧板退火、冷轧板脱碳退火和最终退火中，为了使表层部的高斯晶粒向中心部扩散，需要中心部的c移动到表层部的过程，因此板坯中的c的含量可以为0.01至0.4重量％。另外，在结束了脱碳的最终退火步骤之后，取向电工钢板中的碳量可以为0.0020重量％以下。
铋(bi)是挥发性强的偏析元素，具有位于表层部时在表面挥发而使表层部的晶粒粗大的特征，与此相反，在钢的中心部具有使晶粒微细化的效果。小于0.001重量％而包含时，其效果可能甚微。相反，超过0.1重量％地添加时，导致表面晶粒大小的不均匀，因此优选添加0.001至0.1重量％。
在本发明的一实施例中，不使用aln、mns等析出物作为晶粒生长抑制剂，因此在锰(mn)、铝(al)、氮(n)、硫(s)等一般的取向电工钢板中必须使用的元素以杂质范围被管理。即，在不可避免地进一步包含mn、al、n、s等的情况下，可以进一步包含0.05重量％以下的mn、0.01重量％以下的al、0.001重量％以下的s和0.001重量％以下的n。更具体而言，可以按0.005重量％以下包含al。
另外，还可以包含0.1重量％以下(不包含0重量％)的p、0.05重量％以下(不包含0重量％)的mo、0.1重量％以下(不包含0重量％)的sn和0.05重量％以下(不包含0重量％)的sb。
磷(p)是促进高斯晶粒形成的原子，过量添加时，诱发裂纹(crack)，可能妨碍晶粒生长。具体而言，可以包含0.001至0.1重量％的p。
钼(mo)是促进形成热轧板的高斯晶粒的元素。虽然不妨碍脱碳，但过量添加时可能发生晶粒不均衡。具体而言，可以包含0.001至0.05重量％的mo。
锡(sn)是存进形成高斯晶粒的元素，在过量添加时因表面偏析而妨碍脱碳，可能妨碍结晶生长。具体可以包含0.001至0.1重量％的sn。
锑(sb)是促进形成高斯晶粒的元素，过量添加时，可以能因表面偏析而妨碍脱碳，从而妨碍结晶生长。具体而言，可以包含0.001至0.05重量％的sb。
另外，作为其它不可避免的杂质，ti、mg、ca之类的成分在钢中与氧反应而形成氧化物，从而作为夹杂物，对最终制品的磁畴移动造成妨碍，可能成为磁性劣化的原因，因此需要强力地抑制。因此，不可避免地含有它们时，可以将各个成分按0.005重量％以下进行管理。
在电工钢板中，晶粒直径为20至500μm的晶粒的体积比率可以为80％以上。晶粒直径为20至500μm的晶粒的体积比率小于80％时，由于晶粒生长不充分，磁性可能降低。
相对于钢板的板表面以误差范围15°以下平行的高斯晶粒的体积比率可以为80％以上。高斯晶粒的体积比率小于80％时，可能无法确保充分的磁性。
根据本发明的一实施例的取向电工钢板的制造方法包括：加热板坯的步骤，上述板坯以重量％计包含si：1.0至4.0％和c：0.01至0.4％，余量包含fe和其它不可避免的杂质；将板坯进行热轧而制造热轧板的步骤；将热轧板进行热轧板退火的步骤；将结束了热轧板退火的热轧板进行冷轧而制造冷轧板的步骤；将冷轧板进行脱碳退火的步骤；以及将结束了脱碳退火的电工钢板进行最终退火的步骤。
下面，按各步骤，具体说明取向电工钢板的制造方法。
首先，加热板坯。
关于板坯的组成，在关于电工钢板的组成的说明中进行了具体说明，因此省略重复说明。
板坯加热温度可以为比通常的加热温度高的1100℃至1350℃。板坯加热时温度高的情况下，存在热轧组织粗大化而对磁性造成不良影响的问题。但是根据本发明的一实施例的取向电工钢板的制造方法由于板坯内的碳的含量比以往多，所以即使板坯加热温度高，热轧组织也不会粗大化，在比通常情况高的温度下进行加热，从而热轧时有利。
然后，将板坯进行热轧而制造热轧板。热轧温度不受限制，作为一实施例，可以在950℃以下结束热轧。
然后，将热轧板进行热轧板退火。此时，热轧板退火可以包括脱碳过程。具体而言，脱碳退火可以在奥氏体单相区域、或存在铁素体与奥氏体的复合相的区域，在露点温度50℃至70℃下实施。此时，温度范围可以为850℃至1000℃。另外，气氛可以为氢和氮的混合气体气氛。另外，脱碳退火时脱碳量可以为0.0300重量％至0.0600重量％。更具体而言，为了包括脱碳过程而热轧板退火的步骤可以包括在850℃至1000℃的温度和50℃至70℃的露点温度下退火的热轧板退火第一步骤、以及在1000℃至1200℃的温度和0℃以下的露点温度下退火的热轧板退火第二步骤。更具体而言，热轧板退火第一步骤可以实施10至300秒，热轧板退火第二步骤可以实施10至180秒。
在脱碳退火过程中，热轧板表面的晶粒的大小粗大地进行生长，但电工钢板内部的晶粒以微细组织的形式留下来。这种脱碳退火之后，表面部铁素体晶粒的大小可以为150μm至250μm。此时，通过将表层部平均晶粒粒径调节为上述的范围，从而可以提高最终制造的取向电工钢板的高斯晶粒分数，可以提高取向电工钢板的磁性。
然后，将结束了热轧板退火的热轧板进行冷轧而制造冷轧板。已知在通常的高磁通密度取向电工钢板的制造工序中，冷轧以接近90％的高压下率实施1次是有效的。这是因为创造了只对一次再晶粒中的高斯晶粒的粒子生长有利的环境。
但是，根据本发明的一实施例的取向电工钢板的制造方法并不是利用高斯取向晶粒的非晶相粒子生长而是使通过脱碳退火和冷轧产生的表层部的高斯晶粒扩散到内部，因此以在表层部大量分布高斯取向晶粒的方式形成是有利的。
因此，冷轧时在压下率50％至70％下实施冷轧的情况下，高斯聚集组织能够在表层部大量形成。另外，可以为55％至65％。
然后，将冷轧板进行脱碳退火。可以在850℃至1000℃的温度和50℃至70℃的露点温度下退火。
另外，如果实施2次以上的冷轧和脱碳退火过程，则可在表层部大量形成高斯聚集组织。
然后，将结束了脱碳退火的电工钢板进行最终退火。
根据本发明的一实施例的取向电工钢板的制造方法中，与现有的分批(batch)不同地，可以接着冷轧而连续地实施最终退火。即，从制造冷轧板的步骤至最终退火的步骤为止可以连续地进行。因此，不需要涂布退火分离剂。
最终退火的步骤可以包括在850℃至1000℃和露点温度70℃以下实施退火的最终退火第一步骤、以及在1000℃至1200℃的温度和包含50体积％以上的h2的气氛中实施的最终退火第二步骤。更具体地，最终退火的第二步骤可以在包含90体积％以上的h2的气氛下实施。
如上所述，在本发明的一实施例中，作为晶粒生长抑制剂，可以使用bi偏析，不使用aln析出物。因此，可以减轻用于分解并除去aln、mns的纯化退火的负担。
以下，通过实施例更详细地说明本发明。但是这样的实施例只是用于例示本发明，本发明并不限定于此。
实施例1
将以重量％计含有si：3.23％、c：0.25％且余量为fe和不可避免的杂质的板坯在1250℃的温度下进行加热后以1.6mm厚度进行热轧。接着在退火温度870℃、露点温度60℃下退火120秒后，在露点温度0℃以下的氢、氮混合气体气氛中以退火温度1100℃实施下述表1中整理的时间的热轧板退火，冷却后实施酸洗，以60％的压下率进行冷轧。
冷轧的板再次在退火温度870℃、露点温度60℃下进行60秒的脱碳退火后，在露点温度0℃的氢、氮混合气体气氛中以退火温度1100℃实施50秒的退火，冷却后实施酸洗，以60％的压下率进行冷轧。
此后，在最终退火时，在900℃的温度下，在氢、氮的湿润(露点温度60℃)混合气体气氛中实施60秒的脱碳退火后，在1050℃的100体积％的h2气氛中实施3分钟的热处理。测定热轧板退火时的1100℃下的退火时间和热轧板退火后的表层部的晶粒的直径、最终电工钢板的高斯晶粒分数和最终电工钢板的磁特性，示于下述表1。
【表1】
如表1所示，可知热轧板退火时露点温度为0℃以下、退火温度为1100℃时的退火时间越长，表层部晶粒生长而高斯分数和磁性优异。但是，如果退火时间比适当值更长，则内部的晶粒生长，从而冷轧后的脱碳退火时组织变得不均一，成为最终磁性变差的原因。
实施例2
将以重量％计含有si：3.22％、c：0.245％并以下述表2所示含有bi且余量为fe和不可避免的杂质的板坯在1250℃的温度下进行加热后以1.6mm厚度进行热轧，接着在退火温度870℃、露点温度60℃下退火120秒后，在露点温度0℃以下的氢、氮混合气体气氛中以退火温度1100℃实施30秒的热轧板退火，冷却后，实施酸洗，以60％的压下率进行冷轧。
冷轧的板再次在退火温度870℃、露点温度60℃下进行60秒的脱碳退火后，在露点温度0℃的氢、氮混合气体气氛中以退火温度1100℃实施50秒的退火，冷却后实施酸洗，以60％的压下率进行冷轧。
此后，在最终退火时，在900℃的温度下，在氢、氮的湿润(露点温度60℃)混合气体气氛中实施60秒的脱碳退火后，在1050℃的100体积％的h2气氛中实施3分钟热处理。热轧板退火时的bi含量和热轧板退火后的表层部的晶粒的直径、最终电工钢板的高斯晶粒分数和最终电工钢板的磁特性，示于下述表2。
【表2】
如表2所示，可知可以将bi作为晶粒生长抑制剂使用，在热轧板退火后适当地调整表层部晶粒粒径，且高斯分数和磁性优异。
实施例3
将以重量％计含有si：3.19％、c：0.24％、bi：0.05％且余量为fe和不可避免的杂质的板坯在1250℃的温度下进行加热后以1.6mm厚度进行热轧，接着在退火温度870℃、露点温度60℃下退火120秒后，在氢、露点温度0℃以下的氢、氮混合气体气氛中以退火温度1100℃实施下述表3中记载的时间的热轧板退火，冷却后实施酸洗，以60％的压下率进行冷轧。
冷轧的板再次在退火温度870℃、露点温度60℃下进行60秒的脱碳退火后，在露点温度0℃的氢、氮混合气体气氛中以退火温度1100℃实施50秒的退火，冷却后实施酸洗，以60％的压下率进行冷轧。
此后，在最终退火时，在900℃的温度下，在氢、氮的湿润(露点温度60℃)混合气体气氛中实施60秒的脱碳退火后，在1050℃的100体积％的h2气氛中实施3分钟的热处理。测定热轧板退火时的1100℃下的退火时间和热轧板退火后的表层部的晶粒的直径、最终电工钢板的高斯晶粒分数和最终电工钢板的磁特性，示于下述表3。
【表3】
如表3所示，可知热轧板退火时露点温度为0℃以下、退火温度为1100℃时的退火时间越长，表层部晶粒生长而高斯分数和磁性优异。但是，如果退火时间比适当值更长，则内部的晶粒生长，从而冷轧后的脱碳退火时组织变得不均一，成为最终磁性变差的原因。
实施例4
将以重量％计含有si：3.19％、c：0.24％、bi：0.05％并以下述表4所示包含p、sn、sb、mo、al、mn且余量为fe和不可避免的杂质的板坯在1250℃的温度下进行加热后以1.6mm厚度进行热轧，接着在退火温度870℃、露点温度60℃下退火120秒后，在氢、露点温度0℃以下的氢、氮混合气体气氛中以退火温度1100℃实施120秒的热轧板退火，冷却后，实施酸洗，以60％的压下率进行冷轧。冷轧的板再次在退火温度870℃、露点温度60℃下进行60秒的脱碳退火后，在露点温度0℃的氢、氮混合气体气氛中以退火温度1100℃实施50秒的退火，冷却后实施酸洗，以60％的压下率进行冷轧。此后，在最终退火时，在900℃的温度下，在氢、氮的湿润(露点温度60℃)混合气体气氛中实施60秒的脱碳退火后，在1100℃的100体积％的h2气氛中实施3分钟的热处理。测定根据各成分的热轧退火板的表面晶粒大小、最终电工钢板的高斯晶粒分数和最终电工钢板的磁特性，示于下述表5。
【表4】
【表5】
如表4、表5所示，可以确认在适当的范围进一步包含p、sn、sb、mo等成分时可以获得提高磁性的效果。al、mn的情况下，由于它们的氧化程度高，在大量包含的情况下，可以确认形成对磁性有害的取向的晶粒，对磁性造成不良影响。
本发明不限于实施例，可以以互相不同的多种形态制造，本领域技术人员应该可以理解在不变更本发明的技术思想或必要特征的情况下可以用其它具体形态实施。因此，应该理解为以上说明的实施例在所有方面是例示性的，而不是限定性的。