专利名称：加工性和磁特性良好的电工钢板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及主要应用于电力变压器或转动机械中铁心材料的电工钢板。
在今天，为了解决诸如由于排出二氧化碳而导致温室效应等等新的环境问题，已经研制开发出了诸如电动汽车等等工具。而且随着便携式电话和因特网等等的普及，医疗机构等呼吁实施电磁波屏蔽。也就是说，作为可供小型电气机械用铁心和磁屏蔽使用的材料，从磁特性和制造成本等方面考虑，取向电工钢板和无取向电工钢板的中间级电工钢板的需求量正在增加。
作为可供电力变压器或转动机械中铁心材料使用的钢板，可根据其用途称之为电工钢板，常使用取向电工钢板和无取向电工钢板。
取向电工钢板是一种使结晶取向沿轧制方向定向配置在(110)
位向和(100)
位向的含硅钢板。取向电工钢板通常是在最终成品退火过程中，利用称为二次再结晶的现象，获得上述的结晶取向。截止到目前，二次再结晶的获得均需要使钢板中包含称为抑制剂的成分，并对钢坯实施高温加热，使该抑制剂在高温下固溶后，通过热轧使抑制剂细小地析出。
如果举例来说，由日本特公昭40-15644号公报所公开的、使用AlN和MnS的方法，以及由日本特公昭51-13469号公报所公开的、使用MnS和MnSe的方法等等，均已经被工业实用化。而且，添加CuSe和BN的技术已经由日本特公昭58-42244号公报所公开，使用Ti、Zr、V等氮化物的方法也已经由日本特公昭46-40855号公报所公开。
这些种使用抑制剂的方法，均可以使二次再结晶晶粒稳定地成长。然而热轧之前对钢坯的加热需要在1300℃以上的高温下进行，以便使析出物细小而弥散。实施这种高温钢坯加热的设备成本相当高。在热轧时会生成比较多的氧化皮，这不仅会使有效利用率下降，而且还会产生设备维修等方面的问题。
而且在利用抑制剂制造取向电工钢板的过程中，通常需要使用装箱退火的方式，在高温下实施长时间的最终成品退火。如果在这种最终成品退火之后还残存抑制剂成分，则将产生使磁特性恶化的问题。因此，为了从钢中除去抑制剂成分，比如说Al、N、Se、S等等抑制剂成分，就需要在二次再结晶之后，再在1100℃以上的温度条件下，在氢气氛围中进行数小时的纯化退火。然而实施高温纯化退火，又会使钢板的机械强度下降，进而使板卷下部容易产生纵弯曲。因此，这种方法具有使制品的合格率明显下降的缺点。
为了消除这种装箱退火的缺点，简化制造工序，人们在试图用连续退火取代装箱退火。采用连续退火制造取向电工钢板的技术，正如日本特公昭48-3929号公报、特公昭62-31050号公报和特开平5-70833号公报所公开的那样，是一种利用诸如AlN、MnS、MnSe等的抑制剂，实施短时间二次再结晶的技术。然而使用连续退火方式的短时间退火，并不能去除抑制剂成分，而是使其残留在成品钢板中。残留在钢板中的抑制剂成分，特别是其中的Se和S，会阻碍磁畴壁的移动，从而对铁损特性产生恶劣影响。而且这种抑制剂成分是由脆性元素构成的，所以还会使制品的二次加工性下降。因此，只要使用抑制剂，采用连续退火就不能获得良好的磁特性和加工性。
不使用抑制剂而制作可以使晶粒直径细小的、取向电工钢板的方法，也已经由日本特开昭64-55339号公报、特开平2-57635号公报、特开平7-76732号公报、特开平7-197126号公报所公开。这些技术的共同特点是利用以表面能量作为驱动力，使{110}面优先成长的三次再结晶。
然而，这些技术的要点是要有效地利用表面能量差，因此必然要求板厚比较薄，使表面的贡献大。比如说由日本特开昭64-55339号公报所公开的技术将板厚限制在0.2毫米以下，由日本特开平2-57635号公报所公开的技术将板厚限制在0.15毫米以下。虽然由日本特开平7-76732号公报公开的技术未对板厚进行限制，但对于其中实施例1，即板厚为0.3毫米的场合，由于表面能量的贡献部分小，因而必然使取向集聚度恶化，磁通密度B8将远处于1.70T以下。在其实施例中可获得良好磁通密度时的板厚限制为0.10毫米。虽然由日本特开平7-197126号公报公开的技术未对板厚进行限制，但它采用的是实施50～75％三次冷轧的技术，因而板厚必然比较薄，在其实施例中的板厚为0.10毫米。
也就是说，利用表面能量的方法要想获得良好磁特性，必然使成品钢板的厚度比较薄。因此难以消除可冲压加工性恶化这一致命的缺点。换句话说就是，这种材料难以作为常规的铁心材料使用。
另一方面，无取向电工钢板是一种采用连续退火，对一次再结晶粒径和结晶取向实施控制的含硅钢板。特征是不仅在轧制方向，而且在其他方向磁特性都良好，但是轧制方向的磁特性将明显不如取向电工钢板。
本发明的目的就是提供出一种在作为小型电气机械的铁心或磁屏蔽材料使用时不会出现各种问题的、并且具有优良的加工性和磁特性的电工钢板。而且，本发明还提供了一种不使用抑制剂和表面能量的、通过连续退火工序实施制造的制造方法。
本发明人对使用不含有抑制剂成分的高纯度原材料，对再结晶组织的形成进行了研究。
其结果首次发现，如果采用使原材料高纯度化，特别是减少Se、S、N、O的含量且按照某种特定条件进行制造，便可以在再结晶之后使{110}<001>的织构发达，从而完成了本发明。
换句话说，本发明是提供了一种制造加工性和磁特性良好的电工钢板的制造方法，它是一种由对钢坯实施热轧、根据需要对热轧钢板实施退火后、进行一次或插入中间退火的两次以上的冷轧，轧成最终板厚、随后对其实施再结晶退火、并根据需要施加绝缘涂层等一系列工序制成的电工钢板的制造方法，其特征在于，在该钢坯含有Si2.0～8.0重量％、Mn0.005～3.0重量％和Al0.0010～0.012重量％，而且Se、S、N、O的含量分别低至30ppm以下，通过连续退火实施再结晶退火。而且，最终冷轧之前的平均晶粒直径最好为0.03～0.20毫米，最终冷轧的轧制率最好为55～75％，并且最好是在950～1175℃的温度范围内实施再结晶退火；对热轧钢板的退火和中间退火的退火温度最好为800～1050℃；钢坯中Se、S、N和O的含量之和最好在65ppm以下；钢坯中最好还含有0.01～1.50重量％的Ni；而且钢坯中最好还含有下述成分中的至少一种，Sn0.01～0.50重量％，Sb0.005～0.50重量％，Cu0.01～0.50重量％，Mo0.005～0.50重量％，Cr0.01～0.50重量％。可以不对钢坯进行加热而直接供给热轧，也可以使用通过直接铸造法由钢水获得的、厚度为100毫米以下的薄铸锭作为原材料并实施热轧，或是直接使用该薄铸锭原封不动地替代热轧钢板。
本发明还提供了一种加工性和磁特性良好的电工钢板，它是一种采用连续退火实施再结晶退火而制作出的电工钢板，其特征在于，含有2.0～8.0重量％的Si，厚度为0.15毫米以上，平均粒径为0.15～2.0毫米，沿轧制方向的磁通密度为B8＞1.70T。而且还可以含有Mn0.005～3.0重量％和Al0.0010～0.012重量％，而且Se、S、N、O的含量分别在30ppm以下；Se、S、N、O的含量之和在65ppm以下；并且还含有下述成分中的至少一种，Sn0.01～0.50重量％，Sb0.005～0.50重量％，Cu0.01～0.50重量％，Mo0.005～0.50重量％，Cr0.01～0.50重量％。
图1是表示成品钢板中沿轧制方向的磁通密度B8受钢中各种杂质元素含量(Se、S、N、O)的影响的图。
图2是表示成品钢板中沿轧制方向的磁通密度B8受钢中各种杂质元素含量(Se、S、N、O)影响(总量限制时)的图。
图3是表示再结晶退火后的织构的图。
图4是表示成品钢板中的磁通密度受元素Ni的添加量影响的图。
图5是表示成品钢板中的磁通密度受最终冷轧压下率和最终冷轧的平均粒径影响的图。
图6是表示成品钢板的加工性受其平均晶粒直径影响的图。
图7是表示在消除应力退火前后的铁损变化量受成品钢板的平均晶粒直径影响的图。
图8是表示在取向电工钢板的一次再结晶组织位向角为20～45°的晶界相对于各取向晶粒的存在频率(％)的图。
下面首先参考实验结果说明本发明的研制过程。(实验1)首先按照使基本成分固定为C33ppm、Mn0.15重量％、Si3.3重量％、Al0.0050重量％，各种杂质Se、S、N、O的含量进行各种变化，熔炼成数个钢锭。所变化的杂质之外的杂质量不超过30ppm。将这些钢锭加热至1100℃，实施热轧而获得厚度为2.2毫米的热轧钢板。然后通过冷轧而获得中间厚度为0.85毫米的板材，在实施900℃、60秒的中间退火后，再实施第二次冷轧以获得最终厚度为0.35毫米的板材。随后通过连续退火，在1000℃的温度下进行3分钟的再结晶退火。
退火后各钢锭的再结晶粒径的平均值大约为0.25毫米。对钢中各种杂质元素含量与成品钢板沿轧制方向的磁通密度B8之间的关系进行的分析，其结果如图1所示。正如图1所示，当Se、S、N、O的含量分别小于30ppm时，磁通密度大于1.70T。(实验2)下面对杂质总量进行研究。在与实验1大体相同的条件下，使用被变化的杂质之外的杂质总量调整至不超过35ppm的钢锭进行实验。
对于所获得的钢板测定再结晶退火之后的轧制方向的磁通密度。其结果如图2所示。当Se、S、N、O的含量分别为30ppm以下时，磁通密度B8是1.75T以上。而且，各钢板在实施中间退火后的平均再晶粒直径大约为0.10毫米。
利用X射线，对轧制方向的磁通密度B8为1.81T的制成品中的织构进行检测。检测结果如图3所示，即{110}<001>位向的组织高度集聚，而且几乎完全不存在其它位向的成分。
由实验1、2的结果可知，如果使原材料高纯度化，则即使实施短时间的再结晶退火，也可以使{110}<001>位向的组织发达，从而可以提高轧制方向的磁化特性。(实验3)而且，本发明人还对原材料中的填加元素进行了研究，结果还发现，如果添加Ni还可以进一步提高制品的磁通密度。
以含有C22重量ppm、Mn0.12重量％、Si3.3重量％、Al0.0040重量％的钢成分为基础，并相对于该基本成分使Ni的含量进行各种变化而熔炼成钢锭(其中Se5ppm以下，S10ppm，N9ppm，O11ppm)。将这些钢锭加热到1140℃，实施热轧而轧成厚度为2.5毫米，再冷轧至厚度为0.80毫米，在800℃的温度下进行120秒钟的中间退火。随后以冷轧轧成厚度为0.26毫米，然后在1050℃的温度下进行5分钟的再结晶退火。在最终冷轧之前的再结晶平均粒径为0.085～0.095毫米。
对通过这种方式获得钢板测定轧制方向的磁通密度，测定结果如图4所示。由图4可知，通过适当添加Ni，可以提高磁通密度。
在这儿尚难以确定磁通密度被提高的原因，但由于Ni是一种强磁性元素，所以可以推定是它通过某种方式而提高了磁通密度。
另一方面，发明人还确认，通过添加Sn、Sb、Cu、Mo和Cr中的一种或两种以上元素，可以改善铁损的倾向。其原因可能是通过电阻的增大，而减少了铁损。(实验4)而且，本发明人还对制品的磁特性受最终冷轧前的粒径和最终冷轧时的压下率的影响进行了研究。
使用与实验3大体相同的原材料(Se5ppm以下，S13ppm，N12ppm，O15ppm)，通过改变中间钢板厚度和中间退火温度，改变最终冷轧前的晶粒直径。通过最终冷轧轧成厚度为0.29毫米，在1100℃的温度下进行5分钟的再结晶退火，并测定制品的磁通密度。测定结果如图5所示。在最终冷轧前的粒径为0.03～0.20毫米且最终冷轧的压下率为55～75％的范围，可以获得B8＞1.75T的良好磁通密度。由此可以看出，最终冷轧前的粒径和最终冷轧的压下制率对制品的磁通密度的影响相当大。(实验5)而且，本发明人还对加工性受制品板的平均晶粒直径的影响进行了研究。
采用与实验1相同的工序一直实施至冷轧工序，轧成厚度为0.23毫米，通过改变冷轧后的再结晶退火条件，使制品的晶粒直径发生各种变化，并对加工性进行分析。使用直径为5毫米的冲头冲压100个点，以冲孔周围的裂纹、皱纹发生率评价加工性。其结果如图6所示。
正如图6所示，当平均粒径在2毫米以下时，裂纹、皱纹的发生率降低。
然而使用加工后的电工钢板的场合，进行消除应力退火除去由加工产生的应变、使磁特性回复。因此在重视加工性的用途中，消除应力退火后的磁特性变化也必须予以注意。
将通过这种实验获得的、晶粒直径彼此不同的板材切断加工成试样，在800℃的温度下进行2小时的消除应力退火，随后检测铁损的变化。检测结果如图7所示。图7示出了消除应力退火前后的铁损变化量受制品钢板平均晶粒直径的影响。
正如图7所示，对于晶粒直径大的场合，通过退火处理除去剪应变而改善铁损。当晶粒直径小于0.15毫米时，铁损急剧恶化。对于晶粒直径小于0.15毫米的场合，磁通密度同样也比退火前下降。
由对铁损恶化的场合的结晶组织分析可知，晶粒由切断加工部开始成长，而且成长的相当粗大。
由于这一原因，可以认为对于晶粒直径比较小的场合，由于残余有晶粒成长的驱动力，所以取向恶化的晶粒由加工部形成粗大的晶粒。
由此可知，当制品板的粒径未超过0.15毫米以上时，消除应力退火后的磁特性恶化。
根据本发明的电工钢板的平均晶粒直径为0.15～2.0毫米左右，它比原有的、使用抑制剂和二次再结晶制造出的、取向电工钢板的粒径3.0～30毫米要细小。由于其粒径更加细小，所以有利于改善诸如冲压和开孔等等的加工性。也就是说，按照本发明使用连续退火，可以使{110}<001>位向的织构发达，和原有的使用抑制剂和二次再结晶的制造技术相比，可以制造出加工性优良的制品。
根据如上所述的实验结果，还可以获得通过对不含有抑制剂成分的原材料，通过连续退火，完成{110}<001>位向的织构发达，具有细小晶粒、加工性良好的电工钢板的制造方法。
而且本技术，通过短时间的连续退火而使{110}<001>位向的织构发达，所以和原有的取向电工钢板不同，具有无镁橄榄石覆膜的清洁的表面。因此，它具有更容易实施金属模冲压加工的优点。
根据如上所述的实验结果，还可以开发{110}<001>位向的织构高度发达、具有平均粒径为0.15～2.0毫米的细小结晶组织、而且满足轧制方向的磁通密度B8＞1.70T的加工性和磁特性良好的电工钢板。
下面根据本发明，对不使用具有抑制剂的高纯度成分的原材料，按照在某种特定条件下实施制造，获得在再结晶后使{110}<001>位向的织构发达的原因，将本发明人的考虑与使用抑制剂成分的在先技术进行比较，表述如下。
首先，本发明人对再结晶时的{110}<001>的织构的发达过程进行了详细研究，发现在再结晶结束时{110}<001>织构并未十分发达，而是在再结晶之后的晶粒成长阶段，沿{110}<001>优先成长。
可以认为是这种{110}<001>晶粒的优先成长，才引起类似抑制剂成分存在下的二次再结晶的晶粒成长。
本发明人还对存在抑制剂成分时{110}<001>晶粒发生二次再结晶的原因进行了反复研究。其结果发现在一次再结晶组织中的位向角为20～45℃的晶界占有比较大的比例，其研究报告可见ActaMaterial，vol.45(1997)，p85。对取向电工钢板处于二次再结晶之前状态时的暂时再结晶组织进行解析，关于具有不同结晶位向的各种晶粒周围的晶界，晶界位向角为20～45°的晶界占全部晶界的比例(％)的调查结果示于图8中°在图8中结晶位向空间使用欧拉角(Ф1、Ф、Ф2)中的Ф2＝45°的剖面表示，即模拟地表示高斯取向中主要位向。正如图8所示，在高斯取向晶粒周围，位向角为20～45°的晶界的存在频率为最高(大约为80％)。
由C.G.Dunn给出的实验数据(请参见AIME Transaction，vol.188(1949)，p368)可知，位向角为20～45°的晶界为高能量晶界。这种高能量晶界的晶界内部自由空间大，形成杂乱的结构，从而使得原子容易产生移动。即高能量晶界是通过晶界使原子发生移动过程的晶界扩散加速。
目前已经发现，二次再结晶是伴随着称为抑制剂析出物的扩散速度而成长。而且在高能量晶界上的析出物在成品退火过程中，会优先产生粗大化。另一方面，抑制晶界移动的力，即所谓的“销止力”与析出物的粒径成反比例。因此，高能量晶界将优先产生晶界的移动，从而使高斯晶粒成长。
当使用诸如AlN、MnSe、MnS、CuS等等的抑制剂实施二次再结晶时，需要使Al、B、Se、S和与它们相结合的N、Mn、Cu的含量适当，且需要使抑制剂细小而弥散，因此需要对工序条件，特别是热轧工序条件给予细心的注意。对于不满足工序条件的场合，将不能出现二次再结晶晶粒，而发生正常晶粒成长，因而此时{110}<001>织构不发达。
存在于钢板中的Al、Se等等元素容易在晶界，特别是结构杂乱的高能量晶界偏析。对于Al、Si、S和与它们相结合的N、Mn、Cu不同时具有适当含量的场合，或是对于细小的析出物不弥散的场合，Se、S、N的偏析效果比由析出物引起的取向选择机构产生更大的影响。其结果，可以认为高能量晶界与其它晶界在移动速度方面没有什么差别。
如果使原材料高纯度化，从而能排除这样的杂质元素，特别是Se、S、N、O的影响，则依存于高能量晶界的结构的、原有的移动速度差将明显化，并且晶界移动速度也将随着原材料的高纯度化而增大。因此，可以认为即使在不含有抑制剂成分的高纯度成分系中，也可以在再结晶结束后的晶粒成长过程中，使{110}<001>的晶粒优先成长。
而且在本发明中，通过使Al的含量适当，可以在再结晶结束后的晶粒成长过程中，良好地使{110}<001>的晶粒成长，从而可以提高磁特性。再者，在本发明中尽可能地降低N的含量，所以与使用AlN作为抑制剂，利用二次再结晶的以往方法的技术内容是根本不同的。
虽然尚不清楚这种利用Al可以提高磁特性的原因，然而可以认为微量的Al可以起到固定残留在钢材中的微量O而清除基体的作用，或是在表面层形成致密的氧化层以抑制再结晶退火过程中的氮化的有效作用。
而且本发明是利用连续退火制造电工钢板的技术，这种制造方法与采用原有的连续退火制造取向电工钢板的制造方法，在内容上存在有相当大的差别。
换句话说就是，采用原有的连续退火制造取向电工钢板的制造技术，正如日本特公昭48-3929号公报、特公昭62-31050号公报和特开平5-70833号公报所公开的那样，是一种使用诸如AlN、MnS、MnSe等等的抑制剂实施短时间二次再结晶的技术。
因此，由于连续退火为短时间退火，并不能除去抑制剂成分，而使得在成品钢板中残在有抑制剂成分。当抑制剂成分，特别是其中的Se、S残留在钢中时，将妨碍磁畴壁的移动，因而会对铁损特性产生恶劣影响。而且这些元素为脆化元素，所以还使制品的二次加工性下降。因此，只要使用抑制剂就不能通过连续退火获得良好的磁特性和可加工性。
与此相反，本发明可以尽可能降低抑制剂成分的含量，所以即使采用连续退火，也可以获得具有优良磁特性和加工性的电工钢板。
下面对本发明的电工钢板制造方法中，需要将钢的水组成成分和制造条件限制在如上所述的范围之内的原因进行说明。
Si2.0～8.0重量％当Si的含量不足2.0重量％时，将产生γ相变，使热轧组织产生大的变化。而且在最终冷轧之后的再结晶退火中，不能使板材在高温下穿过轧机，因此不能获得良好的磁特性。另一方面，如果Si超过8.0重量％，将使二次加工性恶化，并且也使饱和磁通密度下降。因此，Si的含量应该在2.0～8.0重量％的范围内。
Mn0.005～3.0重量％Mn是为了获得良好热轧加工性所必需的元素。当Mn的含量不足0.005重量％时，达不到添加的效果。如果Mn的含量超过3.0重量％，又将使冷加工困难。因此，Mn的含量应该在0.005～3.0重量％的范围内。
Al0.0010～0.012重量％当Al的含量适当时，可以在再结晶结束后的晶粒成长过程中，使{110}<001>的晶粒良好地发达。如果Al的含量不足0.0010重量％，将会使{110}<001>位向的强度下降，进而使磁通密度下降。另一方面，如果Al的含量超过0.012重量％，又会抑制再结晶时的晶粒成长，并使铁损恶化。因此，Al的含量应该在0.0010～0.012重量％的范围内。
Se、S、N、O30ppm以下Se、S、N、O中的任何一种元素均不仅仅对{110}<001>的晶粒优先成长有害，而且还将残存在铁素体中而使铁损恶化，因此必须将它们中的任何一个的含量均降低至30ppm以下。为了进一步提高磁通密度，最好将其总量降低至65ppm以下。
为了不使制品产生磁性时效，C的含量最好降低至50ppm以下。
进而，为了提高磁通密度，还可以加入Ni。当Ni的添加量不足0.01重量％时，对磁特性的提高量小。另一方面，如果Ni的添加量超过1.50重量％，又将使{110}<001>的织构不充分发达，从而会使磁特性恶化。因此，Ni的添加量最好在0.01～1.50重量％之间。
为了改善铁损，添加Sn0.01～0.50重量％，Sb0.005～0.50重量％，Cu0.01～0.50重量％，Mo0.005～0.50重量％，Cr0.01～0.50重量％是有效的。对于添加量比上述范围小的场合，没有铁损改善的效果。对于添加量比上述范围大的场合，使{110}<001>的织构不发达，从而使铁损恶化。
采用常规的铸锭法或连续铸造法，将调整成合适成分的钢水制成扁钢坯。除此之外，也可以采用直接铸造法制造厚度在100毫米以下的薄铸锭。
这样的钢锭，通常可以加热后供给热轧，但也可以不进行铸造后加热而直接供给热轧。特别在薄铸锭的场合，可以对其实施热轧，也可以不进行热轧而直接进入下一工序。
由于原材料中不含有抑制剂成分，所以扁钢坯的加热温度可以是可实施热轧的下限的温度，即1100℃左右。
可以根据需要，在热轧之后对热轧钢板实施退火，进行一次冷轧或插入中间退火的两次以上的冷轧，以获得具有最终厚度的冷轧钢板。对这种冷轧钢板进行利用连续退火的再结晶退火，随后可以根据需要再涂布无机、半有机或有机系涂层，以获得制品。
热轧钢板的退火和中间退火，在谋求磁特性的提高和稳定化上是有利的处理，但都使生产成本上升，所以可以根据是否经济来进行取舍。
在这儿，热轧钢板的退火和中间退火的退火温度必须达到800～1050℃。之所以如此，是因为如果退火温度低于800℃，则在退火时不能充分地进行再结晶。如果退火温度高于1050℃，又将使妨碍{110}<001>的织构发达。
本发明需要使最终冷轧之前的平均晶粒直径为0.03～0.20毫米。如果粒径不在这一范围之内，将使再结晶退火之后的{110}<001>的织构不充分发达。
在此，为了使最终冷轧之前的平均晶粒直径控制在0.03～0.20毫米，控制终冷轧之前的退火温度和退火时间等控制手段是合适有利的。而且，热轧之后的粒径可以通过改变热轧之前的加热温度、终轧温度和压下率实施控制。
最终冷轧时的压下率必须达到55～75％。之所以如此，是因为如果压下率在这一范围之外，将使{110}<001>的织构不充分发达，进而不能满足提高磁特性的要求。
而且可以在最终冷轧之后，在950～1175℃的温度进行利用连续退火的再结晶退火。当利用连续退火的再结晶退火温度低于950℃时，会使再结晶退火之后的{110}<001>的织构不充分发达，进而使磁特性劣化。另一方面，如果超过1175℃，又会使钢板的机械强度下降，从而在退火时会产生蠕变变形，而难以使板材通过轧机。因此，应该在950～1175℃的温度下实施再结晶退火。退火时间最好为30～300秒左右。实施连续退火不仅具有可以任意改变材料的晶粒直径的优点，而且还可以在钢板表面不形成镁橄榄石覆膜，因而在冲压加工性上也是有利的。
而且在最终冷轧之后或再结晶退火之后，还可以一并采用渗硅法以增加钢板表面Si含量的技术。
对于叠层使用钢板的场合，为了进一步改善铁损，还可以在钢板表面处形成绝缘涂层。也可以为实现本目的，而采用由两种以上的覆膜构成的多层膜。而且根据不同的用途，还可以设置混合有树脂的涂层。
如果电工钢板的厚度不足0.15毫米，则不仅会使其难以处理，还会使原材料的刚性下降，进而使冲压加工性恶化。因此为了保持良好的加工性，需要使板材的厚度在0.15毫米以上。
如果电工钢板的平均粒径不足0.15毫米，则如图7所示，在加工后消除应力退火时磁特性恶化，如果电工钢板的平均粒径超过2.0毫米，又会如图6所示，也不能获得良好的加工性，因此应该将平均粒径限制在0.15～2.0毫米的范围内。
沿轧制方向的磁通密度，对于这种电工钢板要作为变压器材料或磁屏蔽材料使用的场合，因为要求B8＞1.70T，所以要限制在此范围之内。然而从所使用的电气机械工作效率的角度考虑，最好使B8＞1.75T。
下面参考
本发明的最佳实施例。实施例1采用连续铸造方法，制造出含有C30ppm、Si3.20重量％、Mn0.10重量％和Al0.0034重量％，Se＜5ppm、S20ppm、N6ppm、O10ppm，其余成分基本上为Fe的扁钢坯。对这种扁钢坯在1150℃的温度下进行20分钟的加热，通过热轧轧成厚度为2.0毫米。在1000℃的温度下对该热轧钢板进行60秒钟的退火之后，按表1所示的条件，依次进行冷轧、中间退火、再次冷轧轧成最终厚度为0.35毫米的板材。测定中间退火之后至最终冷轧之前的平均粒径，其测定结果如表1所示。
随后在氢气氛围下，按表1所示的条件实施再结晶退火，涂覆上由重铬酸铝、乳液法树脂、乙二醇混合而构成的涂料液，在300℃的温度下烘烤制成制品。对所制作出的成品钢板的磁特性和加工性进行检测，其结果一并记录在表1中。在这儿使用直径为5毫米的冲头冲压100个点，通过调查冲孔洞周围的裂纹、皱纹发生率来评价加工性。
由表1可知，对于在最终冷轧之前的平均晶粒直径为0.03～0.20毫米且最终冷轧时的压下率为55～75％的条件下制造的成品钢板，通过连续退火而获得良好的磁通密度，并且可以获得良好的加工性。实施例2采用连续铸造方法，制造出其组成成分如表2所示的扁钢坯。不对该扁钢坯实施加热，而是在连续铸造后直接实施热轧，轧成厚度为4.0的板材，在1170℃的温度下进行20分钟的加热后，实施热轧轧成厚度为2.6毫米的板材。在900℃的温度下对热轧钢板进行30秒钟的退火之后，通过冷轧轧成中间厚度为0.60毫米的板材。随后在850℃的温度下进行30秒钟的中间退火，再通过冷轧轧成最终厚度为0.23毫米的板材。接着，在氮气氛围下实施1000℃、180秒钟的再结晶退火后，涂覆上由磷酸铝、重铬酸钾、硼酸混合而构成的涂料液，在300℃的温度下烘烤制成制品。
将如此得到的制品钢板的磁特性和加工性的调查结果一并记录在表2中。
由表2可知，采用将Se、S、N、O的含量分别降低至30ppm以下的钢水，通过连续退火可以获得磁通密度B8＞1.75T的制品。实施例3采用连续铸造方法，直接制造出含有C20ppm、Si3.25重量％、Mn0.14重量％和Al0.005重量％的、Se＜5ppm、S10ppm、N10ppm、O15ppm，其余成分基本上为Fe的、厚度为4.5毫米的薄铸锭。按表3所示的条件对这种薄铸锭实施热轧板退火，在测定平均晶粒直径之后，再通过冷轧轧成最终厚度为1.2毫米的板材。此时的最终冷轧压下率为73.3％。随后在Ar气氛围下实施1000℃、5分钟的再结晶退火，而制作成制品。将如此得到的制品钢板的磁特性的调查结果一并记录在表3中。
由表3可知，最终冷轧之前的平均晶粒直径在0.03～0.20毫米的范围内，通过连续退火而获得高导磁率的制品。实施例4采用连续铸造方法，制造出含有C30ppm、Si3.20重量％、Mn0.05重量％和Al0.0030重量％，其余成分基本上为Fe的扁钢坯。对这种扁钢坯在1150℃的温度下进行20分钟的加热后，通过热轧轧成厚度为2.0毫米的热轧钢板。接着，在1000℃的温度下对该热轧钢板进行60秒钟的退火之后，通过冷轧轧成中间厚度为0.90毫米的板材，随后在850℃的温度下进行60秒钟的中间退火，再实施第二次冷轧轧成最终厚度为0.35毫米的板材(最终冷轧时的压下率为61.1％)。
然后在氢气氛围下，按表4所示的条件实施再结晶退火后，涂覆上由重铬酸铝、乳液法树脂、乙二醇混合而构成的涂料液，在300℃的温度下烘烤制成制品。
将如此得到的制品钢板的平均粒径、磁通密度、铁损和加工性的调查结果一并记录在表4中。
使用直径为5毫米的冲头冲压100个点，以孔周围的裂纹、皱纹的发生率来评价加工性。
正如该表所示，当平均粒径在0.15～2.0毫米的范围内时，在得到良好的加工性的同时，得到轧制方向的磁通密度满足B8＞1.75T的良好磁特性。实施例5采用连续铸造方法，制造出其组成成分如表5所示的扁钢坯，不对其实施加热而直接热轧成厚度为2.0毫米的板材。然后在900℃的温度下对该热轧钢板进行30秒钟的退火，通过冷轧制作出中间厚度为0.60毫米的板材，随后再在900℃的温度下进行30秒钟的中间退火，以第二次冷轧轧成最终厚度为0.20毫米的板材(最终冷轧时的压下率为66.6％)。
然后在氮气氛围下实施1000℃、180秒钟的再结晶退火，涂覆上由磷酸铝、重铬酸钾、硼酸混合而构成的涂料液，在300℃的温度下烘烤制成制品。
将如此得到的成品钢板的平均粒径、磁通密度、铁损和加工的调查结果一并记录在表5中。
对加工性的评估方法与实施例4相同。
正如该表所示，通过将Se、S、N、O的含量分别减低至30ppm以下，在平均粒径为0.15～2.0毫米的范围内，可以获得具有良好加工性和磁特性的制品。
实施例6制造出含有C30ppm、Si3.20重量％、Mn0.07重量％和Al0.0050重量％，其余成分基本上为Fe的、厚度为8毫米的薄铸锭，不对其实施加热而直接热轧成厚度为2.0毫米的板材。然后在1000℃的温度下对该热轧钢板进行60秒钟的退火，通过冷轧轧成最终厚度为0.90毫米的板材(最终冷轧时的压下率为55.0％)。然后在Ar气氛围下，按照表6所示的条件实施再结晶退火，而制成制品。
将如此得到的成品钢板的平均粒径、磁通密度、铁损和加工性的调查结果一并记录在表6中。
使用直径为5毫米的钻头钻100个孔，以孔周围的裂纹、皱纹发生率来评价加工性。
正如该表所示，在满足本发明条件的场合，可以获得良好的加工性和磁特性。
如上所述，如果采用本发明，则可以通过使用不含有抑制剂的高纯度材料作为原材料，并且按照预定的条件轧成冷轧钢板后进行利用连续退火的再结晶退火，能够有效地使{110}<001>的织构发达。其结果，可以稳定地获得平均粒径为0.15～2.0毫米，且轧制方向的磁通密度满足B8＞1.70T的加工性和磁特性良好的电工钢板。
权利要求
1.一种加工性和磁特性良好的电工钢板的制造方法，它是一种由对扁钢坯实施热轧、根据需要对热轧钢板实施退火后、进行一次或插入中间退火的两次以上的冷轧轧成最终厚度的板材、随后对其实施再结晶退火、并根据需要施加绝缘涂层的一系列工序构成的电工钢板的制造方法，其特征在于，在该扁钢坯含有Si2.0～8.0重量％、Mn0.005～3.0重量％和Al0.0010～0.012重量％，而且Se、S、N、O的含量分别减低至30ppm以下，通过连续退火实施再结晶退火。
2.一种权利要求1所述的电工钢板的制造方法，其特征在于，使最终冷轧之前的平均晶粒直径为0.03～0.20毫米，以压下率55～75％进行最终冷轧，并且在950～1175℃的温度范围内实施再结晶退火。
3.一种权利要求1所述的电工钢板的制造方法，其特征在于，热轧钢板的退火和中间退火的退火温度为800～1050℃。
4.一种权利要求1所述的电工钢板的制造方法，其特征在于，扁钢坯中的Se、S、N、O的含量之和在65ppm以下。
5.一种权利要求1所述的电工钢板的制造方法，其特征在于，扁钢坯中还含有0.01～1.50重量％的Ni。
6.一种权利要求1所述的电工钢板的制造方法，其特征在于，扁钢坯中还含有下述成分中的至少一种，Sn0.01～0.50重量％，Sb0.005～0.50重量％，Cu0.01～0.50重量％，Mo0.005～0.50重量％，Cr0.01～0.50重量％。
7.一种权利要求1所述的加工性和磁特性良好的电工钢板的制造方法，其特征在于，不对扁钢坯进行加热而直接实施热轧。
8.一种权利要求1所述的电工钢板的制造方法，其特征在于，以直接铸造法由钢水获得的、厚度为100毫米以下的薄铸锭作为原材料实施热轧，或直接使用该薄铸锭替代热轧钢板。
9.一种加工性和磁特性良好的电工钢板，它是一种采用连续退火方式实施再结晶退火而制作出的电工钢板，其特征在于，含有2.0～8.0重量％的Si，钢板厚度为0.15毫米以上，平均粒径为0.15～2.0毫米，轧制方向的磁通密度为B8＞1.70T。
10.一种权利要求9所述的加工性和磁特性良好的电工钢板，其特征在于，还含有Mn0.005～3.0重量％和Al0.0010～0.012重量％，而且Se、S、N、O的含量在30ppm以下。
11.一种权利要求10所述的加工性和磁特性良好的电工钢板，其特征在于，Se、S、N、O的含量之和在65ppm以下，轧制方向的磁通密度B8＞1.75T。
12.一种权利要求9所述加工性和磁特性良好的电工钢板，其特征在于，还含有0.01～1.50重量％的Ni。
13.一种权利要求9所述加工性和磁特性良好的电工钢板，其特征在于，还含有下述成分中的至少一种，Sn0.01～0.50重量％，Sb0.005～0.50重量％，Cu0.01～0.50重量％，Mo0.005～0.50重量％，Cr0.01～0.50重量％。
全文摘要
本发明主要涉及可用于电力变压器或转动机械中的铁心材料的电工钢板,而且提供了一种不使用抑制剂和表面能量的、通过连续退火工序实施制造的制造方法。本发明人首次发现,通过使原材料高纯度化,特别是减少Se、S、N、O含量,可以在再结晶之后使{110}<001>的织构高度发达,从而完成了本发明。即本发明提供了一种加工性和磁特性良好的电工钢板的制造方法,其特征在于,扁钢坯含有Si:2.0～8.0重量%、Mn:0.005～3.0重量%和Al:0.0010～0.012重量%,而且Se、S、N、O的含量分别减低至30ppm以下,通过连续退火实施再结晶退火。
文档编号C22C38/04GK1254765SQ9912515
公开日2000年5月31日 申请日期1999年10月27日 优先权日1998年10月27日
发明者早川康之, 黑泽光正, 小松原道郎 申请人:川崎制铁株式会社