专利名称：单取向电工钢板及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种{110}<001>方向的织构得到改善的、用作变压器等的铁心的单取向电工钢板及其制备方法。
单取向电工钢板主要用作变压器等电器设备的铁心材料，要求必须具有优良的磁性性能例如励磁特性、铁损特性等等。通常以800A/m磁场中的磁感应强度B(本说明书中称作B8)作为表示励磁特性的数值，而以W17/50作为表示铁损特性的典型数值。
磁感应强度是左右铁损特性的最重要因素之一。一般说来，磁感应强度越高，铁损越好。但是，如果磁感应强度过高，则二次再结晶晶粒变大导致异常的涡流损耗增加，并可能发生铁损劣化。也就是说，必须适当控制二次再结晶晶粒。
铁损包括磁滞损耗和涡流损耗。磁滞损耗与钢板的纯度、内应变以及钢板的晶向等有关，涡流损耗与钢板的电阻、板厚等有关。
众所周知，通过尽可能消除内应变并且提高钢板纯度可以降低铁损。
通过提高钢板的电阻以及减薄板厚也可以降低铁损。例如，有一种方法是增大硅含量来作为提高电阻的手段，但是由于增大硅含量会导致制备工艺或者产品的加工性劣化，故硅含量的提高有一个界限。
同样地，由于减薄板厚造成生产性降低和制造成本升高，故板厚的减薄也有一个界限。
通过在制备工艺的最终退火(finish annealing)中发生二次再结晶以便在钢板面的{110}和轧制方向的<001>发展所谓的Goss织构(Gosstexture)，可以制得单取向电工钢板。
N.P.Goss的美国专利No.1965559、V.W.Carpenter的美国专利No.2533351和M.F.Littmann的美国专利No.2599340等描述了单取向电工钢板的典型制造方法。
这些制造方法的主要特点在于，使用MnS作为主要抑制剂(インヒビタ-)以便在高温最终退火中产生Goss织构的二次再结晶、为使该MnS固融而进行的1800°F以上的高温板坯加热、在热轧后高温最终退火前实施的包括中间退火在内的许多道冷轧和许多道退火。从磁性特性的角度来看，该单取向电工钢板满足B10＝1.80T和W10/60＝0.45W/lb(用W17/50表示则为2.37W/kg)的关系。
如上所述，单取向电工钢板的铁损特性与各种因素有关。与其它钢铁产品相比，单取向电工钢板的制造工艺时间长并且工艺复杂。因此，存在许多控制获得稳定质量的项目，这个问题对于操作工程师是一个极大的负担，不用说，该问题会大大影响生产量。
另一方面，单取向电工钢板包括两种类型的钢板即B8(T)为1.88(JIS标准)以上的高磁感应强度的单取向电工钢板和磁感应强度在1.88以下的CGO(商用单取向硅钢)单取向电工钢板。前者主要使用AlN、(Al·Si)N、Sb、MnSe等作为抑制剂，而后者主要使用MnS作为抑制剂。另外，取决于上述产品类型，其制造方法也不同。前者的制造方法包括一次(或称为单步)冷轧法和二次冷轧法，而后者为二次冷轧法。换句话说，很难见到利用一次冷轧法制造CGO等级的单取向电工钢板的情况，由于CGO等级的单取向电工钢板制造工艺时间短、生产成本低，故迫切希望开发CGO等级的单取向电工钢板。
为了解决单取向电工钢板的这些问题，本发明通过对以硅含量为代表的组分、板厚、产品的平均结晶粒径和晶体取向的组合等的深入研究以及把制造工艺简化到至今未曾达到的一种程度，从而提供了一种具有优良铁损特性曲线的单取向电工钢板。
本发明的第一特征是，单取向电工钢板，含有，以重量百分比表示，Si2.5～4.0％、Mn0.02～0.20％、酸不可溶性Al0.005～0.050％，在板厚为0.20～0.55mm时其平均(结晶)粒径为1.5～5.5mm、铁损值W17/50以下式表示、B8(T)值满足1.80≤B8(T)≤1.88的关系。
0.5884e1.9154×板厚(mm)≤W17/50(W/kg)≤0.7558e1.7378×板厚(mm)
本发明的第二特征是，单取向电工钢板含有，以重量百分比表示，Si1.5～小于2.5％、Mn0.02～0.20％、酸不可溶性Al0.005～0.050％，在板厚为0.20～0.55mm时其平均结晶粒径为1.5～5.5mm、铁损值W17/50以下式表示、B8(T)值满足1.88≤B8(T)≤1.95的关系。
0.5884e1.9154×板厚(mm)≤W17/50(W/kg)≤0.7558e1.7378×板厚(mm)本发明的第三特征是根据上述本发明第一或第二特征的单取向电工钢板，其中该单取向电工钢板进一步含有，以每种元素的数量表示，0.003～0.3％的选自Sb、Sn、Cu、Mo和B中的至少一种元素。
本发明的第四特征是一种制备单取向电工钢板的方法，在该方法中，利用组成为(以重量百分比表示)C0.02～0.15％、Si2.5～4.0％、Mn0.02～0.20％、酸可溶性Al0.015～0.065％、N0.0030～0.0150％、选自S和Se中的一种或两种的总量0.005～0.040％、其余实质上为Fe的板坯经板坯加热后热轧得到的板卷或者用钢液直接铸造的板卷作为原始材料，通过热轧板卷退火、冷轧、脱碳退火、最终退火然后最后涂敷而实施制造工序，其中热轧板卷退火在900～1100℃温度下进行以便电工钢板的板厚为0.20～0.55mm、平均结晶粒径为1.5～5.5mm、铁损值W17/50以下式表示、B8(T)值满足1.80≤B8(T)≤1.88的关系。
0.5884e1.9154×板厚(mm)≤W17/50(W/kg)≤0.7558e1.7378×板厚(mm)本发明的第五特征是一种制备单取向电工钢板的方法，在该方法中，利用组成为(以重量百分比表示)C0.02～0.15％、Si1.5～小于2.5％、Mn0.02～0.20％、酸可溶性Al0.015～0.065％、N0.0030～0.0150％、选自S和Se中的一种或两种的总量0.005～0.040％、其余实质上为Fe的板坯经板坯加热后热轧得到的板卷或者用钢液直接铸造的板卷作为原始材料，通过热轧板卷退火、冷轧、脱碳退火、最终退火然后最后涂敷的制造工序，其中热轧板卷退火在900～1100℃温度下进行以便电工钢板的板厚为0.20～0.55mm、平均结晶粒径为1.5～5.5mm、铁损值W17/50以下式表示、B8(T)值满足1.88≤B8(T)≤1.95的关系。
0.5884e1.9154×板厚(mm)≤W17/50(W/kg)≤0.7558e1.7378×板厚(mm)
本发明的第六特征是根据上述本发明第四或第五特征的单取向电工钢板的制造方法，其中该单取向电工钢板含有，以每种元素的数量表示，0.003～0.3％的选自Sb、Sn、Cu、Mo和B中的一种或两种以上的元素。
本发明的第七特征是根据上述本发明第四～第六特征的单取向电工钢板的制造方法，其中冷轧的压下率为65～95％。
本发明的第八特征是根据上述本发明第四～第六特征的单取向电工钢板的制造方法，其中冷轧的压下率为80～86％。
本发明的第九特征是根据上述本发明第七和第八特征的单取向电工钢板的制造方法，其中冷轧是通过含有多个机座(スタンド)的串列式轧机或者森吉米尔式多辊轧机进行的。
本发明的第十特征是根据上述本发明第四～第九特征的单取向电工钢板的制造方法，其中板坯在1200℃以上高温区域的加热是在升温速率为5℃/min以上实施的，并且板坯被加热到1320～1490℃。
本发明的第十一特征是根据上述本发明第十特征的单取向电工钢板的制造方法，其中要加热到1320～1490℃温度范围的板坯是在50％以下的压下率下实施热变形的板坯。
图1是含有Si3.00％、Mn0.08％、酸不可溶性Al0.02％以及B8＝1.87T的产品的板厚与W17/50的关系。
图2是含有Si2.00％、Mn0.08％、酸不可溶性Al0.022％以及B8＝1.94T的产品的板厚与W17/50的关系。
图3是在Si3.00％情况下板坯加热速率与铁损的关系图。
图4是在Si2.00％情况下板坯加热速率与铁损的关系图。
图5是在Si3.00％情况下冷轧压下率与铁损的关系图。
图6是在Si2.00％情况下冷轧压下率与铁损的关系图。
下文详细地说明本发明。
本发明人对提供这种单取向电工钢板的铁损特性和制造工艺应具备的条件进行了多种的研究，并通过对以Si为首的成分、板厚、产品平均结晶粒径、晶体取向的组合进行了深入研究并且把制造工艺简化到至今未曾达到的一种程度，成功地利用一次冷轧法把通常称为CGO等级的板坯产品制备成了具有优良铁损特性曲线的单取向电工钢板。
下文说明本发明产品限制成分组成的原因。
C含量小于0.02％时，由于在热轧前的板坯加热时晶粒异常长大以及产品中生成称为“条纹(streak)”的二次再结晶缺陷，故C含量小于0.02％是不可取的。另一方面，如果C含量超过0.15％，则冷轧后的脱碳退火必须有更长的脱碳时间，这不但不经济，而且易造成脱碳不完全从而使产品上出现称为“磁性时效”的磁性缺陷，故C含量超过0.15％也不可取。
Si含量小于1.5％时，产品的涡流损耗增大。另外Si含量超过4.0％时很难进行常温下的冷轧，故Si含量小于1.5％和大于4.0％是不可取的。
Mn作为主要的抑制剂构成元素，左右着为得到单取向电工钢板的磁性特性所需的二次再结晶。Mn含量小于0.02％时，由于为产生二次再结晶所必需的MnS的绝对量不足，故Mn含量小于0.02％是不可取的。另一方面，在Mn含量大于0.20％的情况下，不但板坯加热时MnS的固融变得困难，而且热轧时MnS的析出尺寸容易粗大化以至丧失了作为抑制剂的适当尺寸分布，故Mn含量大于0.20％是不可取的。另外，Mn有增大电阻、降低涡流损耗的作用，Mn含量小于0.02％时涡流损耗增大，Mn含量大于0.20％时对涡流损耗的降低效果达到饱和。
酸可溶性Al是为得到单取向电工钢板的主要的抑制剂构成元素。酸可溶性Al含量小于0.015％时，由于其数量不足造成抑制强度不够，故酸可溶性Al含量小于0.015％是不可取的。另一方面，如果酸可溶性Al含量大于0.065％，则作为抑制剂析出的AlN粗大，结果降低了抑制强度，故酸可溶性Al含量大于0.065％不可取。
酸不可溶性Al在熔钢阶段是作为酸可溶性Al含有的，它与Mn一样作为主要的抑制剂用于二次再结晶，同时能与作为退火隔离剂而涂布的氧化物发生反应，构成钢板表面形成的绝缘膜的一部分。酸不可溶性Al含量不在0.005～0.050％范围内时会破坏抑制剂的适当状态，同时也有害地影响一次被膜形成状态，从而丧失了由一次被膜拉应力所产生的铁损降低效果，因此酸不可溶性Al含量不在0.005～0.050％范围内是不可取的。
S和Se是与Mn反应分别形成MnS和MnSe的重要元素。由于S和Se不在上述规定范围内时得不到抑制剂的充分效果，因此S和Se中的一种或者两种的总添加量必须限定在0.005～0.040％。
N是与上述酸可溶性Al反应形成AlN的重要元素。由于N不在上述规定范围内时得不到抑制剂的充分效果，因此N的添加量必须限定在0.0030～0.0150％。
进而，Sn是得到薄板产品的稳定二次再结晶的有效元素，同时也有细化二次再结晶粒径的作用。为了得到这种效果，Sn的添加量必须在0.003％以上。如果Sn含量超过0.30％，则这种效果达到饱和，因而从生产成本提高的角度来讲，Sn的添加量应限定在0.30％以下。
Cu是改善添加有Sn的钢的一次被膜的有效元素，另外也是获得稳定的二次再结晶的有效元素。如果Cu含量小于0.003％，则上述效果不足；如果Cu含量大于0.30％，则会降低产品的磁感应强度。因而Cu含量小于0.003％和大于0.30％是不可取的。
Sb、Mo和B是获得稳定的二次再结晶的有效元素。为了得到这种效果，Sb、Mo和/或B的添加量必须在0.0030％以上。如果Sb、Mo和/或B的含量超过0.30％，则这种效果达到饱和，因而从生产成本提高的角度来讲，Sb、Mo和/或B的添加量应限定在0.30％以下。
产品板厚小于0.20mm时，则由于会造成磁滞损耗增大或者生产性低下，故产品板厚小于0.20mm不可取。另一方面，如果产品板厚大于0.55mm，则涡流损耗增大，脱碳时间变长从而造成生产性低下，因此产品板厚大于0.55mm也不可取。
由于在产品平均结晶粒径小于1.5mm的情况下涡流损耗增大，故产品平均结晶粒径小于1.5mm不可取。另一方面，当产品平均结晶粒径大于5.5mm时涡流损耗增大，故产品平均结晶粒径大于5.5mm也不可取。作为参考，美国专利No.2533351、M.F.Littmann等人的美国专利No.2599340中规定的产品平均结晶粒径为1.0～1.4mm。
下文说明根据本发明的单取向电工钢板的制造方法。
把按以上所述调整成分的单取向电工钢板所用的原材料铸造成板坯或者直接铸造成钢带。在材料铸造成板坯的情况下，可通过通常的热轧方法加工成板卷。
本发明的特征是热轧板卷进一步进行热轧板卷退火，然后利用一次冷轧法轧制到最终板厚，再进行脱碳退火以后的工序。
热轧板卷退火的特征在于退火是在900～1100℃的温度范围内进行的。退火进行30秒～30分钟以控制AlN的析出。如果实施热轧板卷退火的温度超过1100℃，则会容易产生由抑制剂粗大化所造成的二次再结晶缺陷，是不可取的。
冷轧率优选地为65～95％的高压下率。
脱碳退火的条件没有特别规定，但优选地在700～900℃的温度范围内、在湿氢气或者氢气与氮气的混合气体气氛中进行30秒～30分钟的时间。
在脱碳退火后的钢板表面，为了避免二次再结晶中的过烧并为了生成绝缘膜，可利用常规方法施加退火隔离剂。
二次再结晶是在1000℃以上的温度下、在氢气或氮气或者两者的混合气体中进行5小时以上的时间。
在除去剩余的退火隔离剂后，进行连续退火以便矫正板卷装置(コイルセツト)，同时涂敷二次被膜并焙烤。
图1是组成含有C0.065％、Si3.00％、Mn0.08％、S0.026％、酸可溶性Al0.030％、N0.0089％的板坯在热轧后进行1100℃的退火、利用一次冷轧法最终冷轧到0.20～0.55mm的板厚、脱碳退火、二次再结晶退火所得到的Si3.00％、Mn0.08％、酸不可溶性Al0.02％、B8＝1.87T的产品的板厚与W17/50的关系。
通过对以Si为首的成分、板厚、产品平均结晶粒径、晶体取向的组合进行了深入研究并且把制造工艺简化到至今未曾达到的一种程度，已得到具有如下式(1)所示的优良铁损特性曲线的单取向电工钢板0.5884e1.9154×板厚(mm)≤W17/50≤0.7558e1.7378×板厚(mm)(1)图2是组成含有C0.039％、Si2.00％、Mn0.08％、S0.026％、酸可溶性Al0.030％、N0.0078％的板坯在热轧后进行1090℃的退火、利用一次冷轧法最终冷轧到0.20～0.55mm的板厚、脱碳退火、二次再结晶退火所得到的Si2.00％、Mn0.08％、酸不可溶性Al0.022％、B8＝1.94T的产品板厚与W17/50的关系。
通过对以Si为首的成分、板厚、产品平均结晶粒径、晶体取向的组合进行了深入研究并且把制造工艺简化到传统CGO制造工艺至今未曾达到的一种程度，已得到具有如上式(1)所示的优良铁损特性曲线的单取向电工钢板。
下文详细地说明根据本发明的制造方法。
按以上所述调整成分的钢液铸造成板坯或者直接铸造成钢带。在钢液铸造成板坯的情况下，可通过通常的热轧方法经过板坯加热工序加工成板卷。
在上述板坯加热的情况下，板坯在1200℃以上高温区域的加热优选地是在升温速率为5℃/min以上实施的。
图3是本发明人所做的试验结果。组成含有C0.065％、Si3.00％、Mn0.08％、S0.026％、酸可溶性Al0.030％、N0.0089％的板坯在连续铸造、于感应加热炉中在各种升温速率下把板坯加热到1350℃后制成板厚为2.30mm的热轧板。该热轧板在1080℃进行退火、冷轧到0.300mm的板厚，然后进行脱碳退火、最终退火、平整以及二次被膜焙烤退火。图3是所得产品的W17/50与升温速率之间的关系。图4是本发明人所做的试验结果，其中组成含有C0.037％、Si2.00％、Mn0.08％、S0.028％、酸可溶性Al0.032％、N0.0077％的板坯经过连续铸造并且于感应加热炉中在各种升温速率下加热到1350℃以制成板厚为2.30mm的热轧板卷。该热轧板卷在1080℃进行退火、冷轧到0.300mm的板厚，然后顺序进行脱碳退火、最终退火、平整以及二次被膜焙烤退火。图4是所得产品的W17/50与升温速率之间的关系。
在图3和图4所示的试验中，当1200℃以上的板坯加热的升温速率小于5℃/min时，会造成部分产生二次再结晶缺陷。当升温速率大于5℃/min时，平均结晶粒径为2.2～2.6mm。当1200℃以上的板坯加热的升温速率小于5℃/min时，铁损的波动很大而且某些情况下会发生铁损劣化。当升温速率在5℃/min以上时可以稳定地得到额定的铁损0.5884e1.9154×板厚 (mm)≤W17/50(W/kg)≤0.7558e1.7378×板厚(mm)。
其原因考虑如下。当板坯在高温加热时，板坯内晶粒异常长大，从而热轧板卷的组织不均匀，容易发生磁性特性的波动。如果在1200℃以上高温区域的板坯加热的升温速率规定为5℃/min以上，则可以抑制板坯加热时的晶粒异常长大、使热轧板卷组织均匀化、减小磁性特性的波动。
板坯加热温度规定为1320℃～1490℃。当板坯加热温度小于1320℃时，则抑制剂AlN、MnS、MnSe的溶解不充分，二次再结晶不稳定、得不到所要的铁损。当板坯加热温度大于1490℃时，板坯熔化。
对于加热到1320℃～1490℃温度范围内的板坯，如果在50％以下的压下率下施加热变形，则会破坏板坯的柱状晶体，这可以有效地使热轧板卷的组织均匀化，并进一步稳定磁性特性。上限设定为50％的原因是，即使压下率高于该值，其效果也达到饱和。
板坯加热可以使用通常的燃气加热炉，也可使用感应加热炉或者电阻加热炉。也可以使用组合系统，包括在低温区域使用燃气加热炉，在高温区域使用感应加热炉或者电阻加热炉。
也就是说，板坯加热可以使用下列组合1)燃气加热炉(低温区域)--热变形(0～50％)--燃气加热炉(高温区域)2)燃气加热炉(低温区域)--热变形(0～50％)--感应加热炉或者电阻加热炉(高温区域)3)感应加热炉或者电阻加热炉(低温区域)--热变形(0～50％)--燃气加热炉(高温区域)
4)感应加热炉或者电阻加热炉(低温区域)--热变形(0～50％)--感应加热炉或者电阻加热炉(高温区域)本文中的术语“热变形0％”是指，例如在2)的情况下，低温区域利用燃气加热炉加热，然后不进行热加工而直接利用感应加热炉或者电阻加热炉进行加热。
当利用感应加热炉或者电阻加热炉以5℃/min以上的升温速率进行1200℃以上高温区域的板坯加热时，由于感应加热炉或者电阻加热炉中能在非氧化气氛(例如氮气等)下加热板坯，所以不会生成钢渣(铁硅氧化物的熔融物)，结果可以减少钢板的表面缺陷，并可以省掉除去堆积在加热炉炉床上的钢渣的作业。
当在燃气加热炉中进行施加热变形前的板坯加热时，板坯加热可以达到比感应加热炉或者电阻加热炉低的成本以及高的生产率。
这样所得的热轧板卷接着进行热轧板卷退火以便控制抑制剂的析出。热轧板卷退火特征是在900～1100℃下进行退火30秒～30分钟。如果退火温度小于900℃，则抑制剂的析出不足，二次再结晶不稳定。如果退火温度大于1100℃，则由于抑制剂的粗大化很容易产生二次再结晶缺陷。该热轧板卷退火可以使用比常规的以AlN为抑制剂的单取向电工钢板的热轧板卷退火温度1150℃还低的温度，即与常规CGO等级产品的中间退火温度同样水平的温度。
接着，在实施上述热轧板卷退火后，板卷进行冷轧以便得到最终的板厚。
通常，单取向电工钢板的冷轧需要进行两次以上的包含有中间退火的冷轧，但本发明的特征在于该钢板可以通过一次冷轧制造。虽然传统上是用森吉米尔式多辊轧机或串列式轧机进行该冷轧，但本发明使用具有多个机座的串列式轧机进行该冷轧以便能降低生产成本和提高生产率。本发明中，该冷轧优选地在65～95％的高压下率下进行，更优选地，压下率为75～90％。最优选的压下率为80～86％。
图5是压下率与产品的W17/50之间的关系图，其中该产品的制造工艺为组成含有C0.066％、Si3.00％、Mn0.08％、S0.025％、酸可溶性Al0.031％、N0.0090％的板坯进行热轧，在1080℃进行热轧板卷退火，在各种压下率条件下进行冷轧使最终板厚为0.300mm，然后顺序进行脱碳退火、最终退火、平整以及二次皮膜焙烤退火。图6同样是压下率与产品的W17/50之间的关系图。该产品的制造工艺为组成含有C0.038％、Si2.00％、Mn0.08％、S0.027％、酸可溶性Al0.031％、N0.0078％的板坯进行热轧，在1080℃进行热轧板卷退火，在各种压下率条件下进行冷轧使最终板厚为0.300mm，然后顺序进行脱碳退火、最终退火、平整以及二次皮膜焙烤退火。在图5和图6所示的试验中，如果压下率小于80％或者大于86％，则往往产生部分二次再结晶缺陷。另外，当上述压下率为80～86％的高压下率时，平均结晶粒径为2.2～2.6mm。从图5和图6实验可以看出，当压下率小于80％或者大于86％时，铁损的波动增大，而且在某些情况下出现铁损劣化。当冷轧的压下率在80～86％范围内时可以稳定地得到额定的铁损0.5884e1.9154×板厚(mm)≤W17/50(W/kg)≤0.7558e1.7378×板厚(mm)。
实施例实施例1组成含有C0.052％、Si3.05％、Mn0.08％、S0.024％、酸可溶性Al0.026％、N0.0080％的板坯在1360℃下加热，并且加热后板坯直接热轧成厚度为2.3mm的热轧板卷。
热轧板卷在1050℃下退火，然后利用一次冷轧法轧制到0.300mm、0.268mm的厚度。接着，在860℃下进行脱碳退火和施加退火隔离剂，在1200℃下进行二次再结晶退火。
之后涂敷了二次被膜以得到最终产品。表1列出了每种产品的特性。
另外，传统产品的制造工艺如下组成含有C0.044％、Si3.12％、Mn0.06％、S0.024％、N0.0040％的板坯在1360℃下加热，然后立即热轧以便得到厚度为2.3mm的热轧板卷。该板卷利用包含有840℃中间退火的二次冷轧法轧制到0.300mm、0.269mm的厚度。接着，在860℃下进行脱碳退火和施加退火隔离剂，在1200℃下进行二次再结晶退火。涂敷二次被膜以得到最终产品。
表1
通过对以Si为首的成分、板厚、产品平均结晶粒径、晶体取向的组合进行深入研究并且把其制造工艺简化到至今未曾达到的一种程度，得到具有如下式(2)所示的优良铁损特性曲线的单取向电工钢板0.5884e1.9154×板厚(mm)≤W17/50≤0.7558e1.7378×板厚(mm)(2)实施例2组成含有C0.032％、Si2.05％、Mn0.08％、S0.024％、酸可溶性Al0.026％、N0.0082％的板坯在1360℃下加热，加热后板坯立即热轧成厚度为2.3mm的热轧板卷。
热轧板卷在1050℃下退火，然后利用一次冷轧法轧制到0.550mm、0.270mm的最终厚度。接着，在860℃下进行脱碳退火和施加退火隔离剂，在1200℃下进行二次再结晶退火。
结果，涂敷二次被膜以得到最终产品。表2列出了每种产品的特性。另外，通过实施例1中的工艺步骤制造传统产品。
表2
通过对以Si为首的成分、板厚、产品平均结晶粒径、晶体取向的组合进行深入研究并且把其制造工艺简化到至今未曾达到的一种程度，已得到具有如上式(2)所示的优良铁损特性曲线的单取向电工钢板。
实施例3组成含有C0.063％、Si2.85％、Mn0.08％、S0.025％、酸可溶性Al0.028％、N0.0079％、Sn0.08％的板坯在1350℃下加热，加热后板坯立即热轧成厚度为2.0mm的热轧板卷。
热轧板卷在1020℃下退火，然后利用一次冷轧法轧制到0.30mm、0.20mm的最终厚度。接着，在850℃下进行脱碳退火和施加退火隔离剂，在1200℃下进行二次再结晶退火。
结果，涂敷二次被膜以得到最终产品。表3列出了每种产品的特性。另外，通过实施例1中的工艺步骤制造传统产品。
表3
通过对以Si为首的成分、板厚、产品平均结晶粒径、晶体取向的组合进行深入研究并且把其制造工艺简化到至今未曾达到的一种程度，得到具有如上式(2)所示的优良铁损特性曲线的单取向电工钢板。
实施例4组成含有C0.028％、Si2.44％、Mn0.08％、S0.025％、酸可溶性Al0.030％、N0.0078％、Sn0.05％的板坯在1350℃下加热，并且加热后板坯立即热轧成厚度为2.5mm的热轧板卷。
热轧板卷在1000℃下退火，然后利用一次冷轧法轧制到0.35mm、0.30mm的最终厚度。接着，在850℃下进行脱碳退火和施加退火隔离剂，在1200℃下进行二次再结晶退火。
结果，涂敷二次被膜以得到最终产品。表4列出了每种产品的特性。另外，通过实施例1中的工艺步骤制造传统产品。
表4
通过对以Si为首的成分、板厚、产品平均结晶粒径、晶体取向的组合进行深入研究并且把其制造工艺简化到至今未曾达到的一种程度，得到具有如上式(2)所示的优良铁损特性曲线的单取向电工钢板。
实施例5
组成含有C0.07％、Si3.15％、Mn0.08％、S0.026％、酸可溶性Al0.030％、N0.0078％、Sn0.05％、Cu0.05％的钢液直接铸造成厚度为2.5mm的热轧板卷。
热轧板卷在950℃下退火，然后利用一次冷轧法轧制到0.280mm的最终厚度。接着，在850℃下进行脱碳退火和施加退火隔离剂，在1200℃下进行二次再结晶退火。
结果，涂敷二次被膜以得到最终产品。表5列出了每种产品的特性。另外，通过实施例1中的工艺步骤制造传统产品。
表5
通过对以Si为首的成分、板厚、晶体取向平均结晶粒径、晶体取向的组合进行深入研究并且把其制造工艺简化到至今未曾达到的一种程度，得到具有如上式(2)所示的优良铁损特性曲线的单取向电工钢板。
实施例6组成含有C0.028％、Si1.85％、Mn0.08％、S0.026％、酸可溶性Al0.030％、N0.0078％、Sn0.05％、Cu0.05％的板坯在1360℃下加热，然后热轧成厚度为2.3mm的热轧板卷。
热轧板卷在950℃下退火，然后利用一次冷轧法轧制到0.255mm的最终厚度。接着，在850℃下进行脱碳退火和施加退火隔离剂，在1200℃下进行二次再结晶退火。
结果，涂敷二次被膜以得到最终产品。表6列出了每种产品的特性。另外，通过实施例1中的工艺步骤制造传统产品。
表6
通过对以Si为首的成分、板厚、产品平均结晶粒径、晶体取向的组合进行深入研究并且把其制造工艺简化到至今未曾达到的一种程度，得到具有如上式(2)所示的优良铁损特性曲线的单取向电工钢板。
实施例7组成含有C0.07％、Si3.50％、Mn0.08％、Se0.026％、酸可溶性Al0.030％、N0.0078％、Sb0.02％、Mo0.02％的板坯在1360℃下加热，然后热轧成厚度为2.4mm的热轧板卷。
热轧板卷在1025℃下退火，然后利用一次冷轧法轧制到0.290mm的最终厚度。接着，在850℃下进行脱碳退火和施加退火隔离剂，在1200℃下进行二次再结晶退火。
结果，涂敷二次被膜以得到最终产品。表7列出了每种产品的特性。另外，通过实施例1中的工艺步骤制造传统产品。
表7
通过对以Si为首的成分、板厚、产品平均结晶粒径、晶体取向的组合进行深入研究并且把其制造工艺简化到至今未曾达到的一种程度，得到具有如上式(2)所示的优良铁损特性曲线的单取向电工钢板。
实施例8组成含有C0.035％、Si2.20％、Mn0.08％、Se0.026％、酸可溶性Al0.030％、N0.0078％、Sb0.02％、Mo0.02％的板坯在1360℃下加热，然后热轧成厚度为2.4mm的热轧板卷。
热轧板卷在1050℃下退火，然后利用一次冷轧法轧制到0.290mm的最终厚度。接着，在850℃下进行脱碳退火和施加退火隔离剂，在1200℃下进行二次再结晶退火。
结果，涂敷二次被膜以得到最终产品。表8列出了每种产品的特性。另外，通过实施例1中的工艺步骤制造传统产品。
表8
实施例9组成含有C0.053％、Si3.05％、Mn0.08％、S0.024％、酸可溶性Al0.026％、N0.0080％的板坯在1360℃下加热，然后立即热轧成厚度为2.3mm的热轧板卷。
热轧板卷在1050℃下退火，然后冷轧到0.300mm的厚度。接着，在830～860℃下进行脱碳退火和施加退火隔离剂，在1200℃下进行二次再结晶退火。
结果，涂敷二次被膜以得到最终产品。表9列出了每种产品的特性。另外，通过实施例1中的工艺步骤制造传统产品。
表9
通过对以Si为首的成分、板厚、产品平均结晶粒径、晶体取向的组合进行深入研究并且把其制造工艺简化到至今未曾达到的一种程度，得到具有如上式(2)所示的优良铁损特性曲线的单取向电工钢板。
实施例10成分系统A含有C0.050％、Si2.92％、Mn0.08％、S0.022％、酸可溶性Al0.023％、N0.0088％。组成为成分系统A的板坯，在1200℃以上的温度区域，用感应加热炉中在各种升温速率下把板坯加热到1350℃。然后该板坯热轧到2.0mm的厚度，并在1060℃进行热轧板卷退火，利用一次冷轧法轧制到0.300mm的板厚。然后进行脱碳退火、最终退火、平整/二次被膜焙烤退火以制得最终产品。
另一方面，把传统方法的含有C0.038％、Si3.05％、Mn0.06％、S0.026％、酸可溶性Al0.001％、N0.0037％的成分系统B的板坯在1200℃以上的温度区域在感应加热炉中在10℃/min的升温速率下，把板坯加热到1350℃。然后该板坯热轧制成厚度为2.0mm的热轧板卷。接着，该热轧板卷利用包括840℃下中间退火的二次冷轧法轧制到0.300mm成品的厚度。然后进行脱碳退火、最终退火、平整、涂布二次皮膜焙烤退火制得最终产品。
如表10所示，可以看到根据本发明的产品通过一次冷轧法可以提供优良的磁性特性。
表10
实施例11组成含有C0.050％、Si2.92％、Mn0.08％、S0.022％、酸可溶性Al0.023％、N0.0088％的板坯在燃气加热炉中加热到1150℃。然后部分板坯在各种压下率条件下进行热变形，接着在燃气加热炉和感应加热炉(气氛氮气)中在1200℃以上的温度区域以各种板坯加热升温速率升温，把板坯加热到1375℃。然后该板坯热轧成厚度为2.0mm、在1040℃下进行热轧板卷退火，利用一次冷轧法轧制到0.300mm的厚度。然后进行脱碳退火、最终退火、平整、涂布二次皮膜、焙烤退火以制得最终产品。
如表11所示，可以看到根据本发明的产品通过一次冷轧法可以提供优良的磁性特性。
表11<
<p>实施例12成分系统A含有C0.052％、Si2.95％、Mn0.07％、S0.026％、酸可溶性Al0.023％、N0.0089％。组成为成分系统A的板坯在板坯加热后，热轧得到不同板厚的热轧板卷。接着，该热轧板卷在1050℃进行热轧板卷退火，利用一次冷轧法在各种压下率条件下轧制到0.300mm的厚度。然后进行脱碳退火、最终退火、平整、涂布二次皮膜焙烤退火以制得最终产品。
另一方面，把传统方法的含有C0.039％、Si3.08％、Mn0.06％、S0.023％、酸可溶性Al0.001％、N0.0038％的成分系统B的板坯加热并热轧制成厚度为2.3mm的热轧板卷。接着，该热轧板卷利用包括840℃中间退火的二次冷轧法轧制到0.300mm的产品板厚。然后进行脱碳退火、最终退火、平整、涂布二次皮膜焙烤退火以制得最终产品。如表12所示，可以看到根据本发明的实施例可以通过一次冷轧法得到优良的磁性特性和高的冷轧生产率。
表12
注1第一次轧制压下率为67％，第二次冷轧压下率为60％。
实施例13成分系统A含有C0.030％、Si2.08％、Mn0.08％、S0.027％、酸可溶性Al0.025％、N0.0090％。组成为成分系统A的板坯在板坯加热后，热轧得到不同板厚的热轧板卷。接着，该热轧板卷在1060℃进行热轧板卷退火，利用一次冷轧法在各种压下率条件下轧制到0.350mm的厚度。然后进行脱碳退火、最终退火、平整、涂布二次皮膜焙烤退火以制得最终产品。
另一方面，把传统方法的含有C0.040％、Si3.09％、Mn0.06％、S0.024％、酸可溶性Al0.001％、N0.0039％的成分系统B的板坯加热后热轧制成厚度为2.3mm的热轧板卷。接着，该热轧板卷利用包括840℃中间退火的二次冷轧法轧制到0.350mm的产品板厚。然后进行脱碳退火、最终退火、平整、涂布二次皮膜焙烤退火以制得最终产品。如表13所示，可以看到根据本发明的实施例可以通过一次冷轧法得到优良的磁性特性。
表13
注1第一次轧制压下率为62％，第二次冷轧压下率为60％。
实施例14成分系统A含有C0.051％、Si2.99％、Mn0.08％、S0.027％、酸可溶性Al0.022％、N0.0090％。组成为成分系统A的板坯在板坯加热后，热轧得到厚度为2.3mm的热轧板卷。接着，该热轧板卷在1050℃进行热轧板卷退火，利用由多个机座构成的串列式轧机或者森吉米尔式多辊轧机通过一次冷轧法轧制到0.300mm的厚度。然后进行脱碳退火、最终退火、平整、二次被膜焙烤退火以制得最终产品。
另一方面，把传统方法的含有C0.040％、Si3.09％、Mn0.06％、S0.024％、酸可溶性Al0.001％、N0.0039％的成分系统B的板坯加热后热轧制成厚度为2.3mm的热轧板卷。接着，该热轧板卷利用包括840℃中间退火的二次冷轧法轧制到0.300mm的产品板厚。然后进行脱碳退火、最终退火、平整、涂布二次皮膜焙烤退火以制得最终产品。如表14所示，可以看到根据本发明的实施例可以通过一次冷轧法得到优良的磁性特性和高的冷轧生产率。
表14
注1ZM森吉米尔式多辊轧机，TCM串列式轧机注2第二次冷轧的生产率冷轧方法是第一次和第二次冷轧的总计。
通过对以Si为首的成分、板厚、产品平均结晶粒径、晶体取向的组合进行了深入研究并且把制造工艺简化到至今未曾达到的一种程度，可得到具有优良铁损特性曲线的单取向电工钢板。
权利要求
1.一种单取向电工钢板，B8(T)值满足1.80≤B8(T)≤1.88的关系，其特征在于该钢板含有，以重量百分比表示，Si2.5～4.0％、Mn0.02～0.20％、酸不可溶性Al0.005～0.050％，以及在板厚为0.20～0.55mm时其平均结晶粒径为1.5～5.5mm、W17/50如下式，0.5884e1.9154×板厚(mm)≤W17/50(W/kg)≤0.7558e1.7378×板厚(mm)。
2.一种单取向电工钢板，B8(T)值满足1.88≤B8(T)≤1.95的关系，其特征在于该钢板含有，以重量百分比表示，Si1.5～小于2.5％、Mn0.02～0.20％、酸不可溶性Al0.005～0.050％，以及在板厚为0.20～0.55mm时其平均结晶粒径为1.5～5.5mm、W17/50如下式，0.5884e1.9154×板厚(mm)≤W17/50(W/kg)≤0.7558e1.7378×板厚(mm)。
3.根据权利要求1或2所述的单取向电工钢板，其特征在于其中各含有0.003～0.3％的选自由Sb、Sn、Cu、Mo和B构成的组中的1种或2种以上元素。
4.一种B8(T)值满足1.80≤B8(T)≤1.88关系的单取向电工钢板的制备方法，其特征在于，在该方法中热轧板卷退火在900～1100℃温度下进行，钢板的板厚为0.20～0.55mm、平均结晶粒径为1.5～5.5mm、W17/50以下式表示，其中该方法利用组成以重量百分比表示为C0.02～0.15％、Si2.5～4.0％、Mn0.02～0.20％、酸可溶性Al0.015～0.065％、N0.0030～0.0150％、选自S和Se中的一种或两种的总量0.005～0.040％、其余实质上为Fe的板坯经板坯加热后热轧得到的板卷或者用钢液直接铸造的板卷作为原始材料，通过热轧板卷退火、冷轧、脱碳退火、最终退火然后最后涂敷而实施制造工序，0.5884e1.9154×板厚(mm)≤W17/50(W/kg)≤0.7558e1.7378×板厚(mm)。
5.一种B8(T)值满足1.88≤B8(T)≤1.95关系的单取向电工钢板的制备方法，其特征在于，在该方法中热轧板卷退火在900～1100℃温度下进行，钢板的板厚为0.20～0.55mm、平均结晶粒径为1.5～5.5mm、W17/50以下式表示。其中该方法利用组成以重量百分比表示为C0.02～0.15％、Si1.5～小于2.5％、Mn0.02～0.20％、酸可溶性Al0.015～0.065％、N0.0030～0.0150％、选自S和Se中的一种或两种的总量0.005～0.040％、其余实质上为Fe的板坯经板坯加热后热轧得到的板卷或者用钢液直接铸造的板卷作为原始材料，通过热轧板卷退火、冷轧、脱碳退火、最终退火然后最后涂敷而实施制造工序，0.5884e1.9154×板厚(mm)≤W17/50(W/kg)≤0.7558e1.7378×板厚(mm)。
6.根据权利要求4或5所述的单取向电工钢板的制造方法，其特征在于该单取向电工钢板进一步各含有0.003～0.3％的选自由Sb、Sn、Cu、Mo和B构成的组中的一种或两种以上的元素。
7.根据权利要求4～6任一项所述的单取向电工钢板的制造方法，其特征在于冷轧的压下率为65～95％。
8.根据权利要求4～6任一项所述的单取向电工钢板的制造方法，其特征在于冷轧的压下率为80～86％。
9.根据权利要求7或8所述的单取向电工钢板的制造方法，其特征在于冷轧是通过含有多个机座的串列式轧机或者森吉米尔式多辊轧机进行的。
10.根据权利要求4～9任一项所述的单取向电工钢板的制造方法，其特征在于板坯在1200℃以上高温区域的加热是在升温速率为5℃/min以上实施的，并且板坯被加热到1320～1490℃。
11.根据权利要求10所述的单取向电工钢板的制造方法，其特征在于要加热到1320～1490℃温度范围的板坯是在50％以下的压下率条件下实施热变形的板坯。
全文摘要
本发明提供了一种具有等于或高于传统钢板的磁性特性的单取向电工钢板,该钢板可以既经济又高生产率地制造,并提供了一种该钢板的制造方法。该方法的特征在于,制造工序包括,利用组成为(以重量百分比表示)C:0.02－0.15%、Si:2.5－4.0%、Mn:0.02－0.20%、酸可溶性Al:0.015－0.065%、N:0.0030－0.0150%、选自S和Se中的一种或两种的总量:0.005－0.040%、其余主要为Fe的板坯经板坯加热后热轧得到的板卷或者用与上述板坯成分相同的钢液直接铸造的板卷作为原始材料,在900－1100℃温度下进行热轧板卷退火,利用由许多机座构成的串列式轧机进行一次冷轧,接着进行脱碳退火、最终退火,然后进行最后涂敷以便电工钢板产品的板厚为0.20－0.55mm、平均结晶粒径为1.5－5.5mm、铁损值W
文档编号C22C38/02GK1251621SQ98800336
公开日2000年4月26日 申请日期1998年4月15日 优先权日1998年3月11日
发明者黑崎洋介, 阿部宪人, 立花伸夫, 筑摩显太郎, 市村洁一, 广神定信, 山下雅之 申请人:新日本制铁株式会社