取向电工钢板及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种取向电工钢板及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 取向电工钢板是一种在钢板轧制方向上磁性能非常优异的软磁性材料，因为取 向电工钢板形成所谓的高斯织构，其中钢板面的所有晶粒取向为{110}面，并且在轧制方 向上晶体取向平行于< 001 >轴。
[0003] 对于取向电工钢板而言，要想具有优异的铁损特性电工钢板的电阻率就得高，并 且要适当控制晶粒粒径。因为，电阻率低涡流损耗就大，进而导致铁损增加。
[0004] 以往，为了提高电阻率主要添加 Si、Al、Mn等合金元素。然而，添加这些合金元素 会使材料变硬，过量添加时无法进行冷轧，而且随着合金元素的过量使用杂质元素含量会 增加，进而导致磁性能变差。
【发明内容】
[0005] 本发明一实施例提供一种取向电工钢板。
[0006] 本发明另一实施例提供一种取向电工钢板的制造方法。
[0007] 本发明一实施例的取向电工钢板的制造方法，包括以下步骤：提供板坯；对所述 板坯进行再加热；将所述板坯热轧成热轧钢板；将所述热轧钢板冷轧成冷轧钢板；对所述 冷轧钢板进行脱碳退火后氮化退火或者同时进行脱碳退火及氮化退火；在所述脱碳退火及 氮化退火后的电工钢板上形成铝层或铝合金层；使形成有所述铝层或铝合金层的电工钢板 在氧化气氛下形成铝氧化层；以及对形成有所述铝氧化层的电工钢板进行最终退火。
[0008] 所述形成铝层或铝合金层的步骤中铝合金可为铝硅合金。
[0009] 所述板坯以重量百分比计可包含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%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
[0010] 在所述形成铝层或铝合金层的步骤，可将钢板浸渍于铝或铝合金熔浴。此时，熔浴 的温度可为600~900 °C。
[0011] 在所述对板坯进行再加热的步骤中，再次固溶于板坯的氮的总含量可为20~ 50ppm〇
[0012] 在所述对板坯进行再加热的步骤中，再加热温度可为N及S不完全固溶的温度范 围，所述不完全固溶的温度范围可为1250°C以下。
[0013] 本发明一实施例的取向电工钢板的制造方法，还包括对所述热轧钢板进行热轧板 退火的步骤，在所述热轧板退火之后，钢板中的析出物平均大小可为200 ~ 3000 A。
[0014] 在所述冷轧钢板的制造步骤中，通过一次冷轧可使冷轧率达到87%以上。
[0015] 所述脱碳退火及氮化退火可在800~950°C的温度下进行。
[0016] 对于所述最终退火，在发生二次再结晶之前的升温阶段，可在氮气和氢气的混合 气体气氛下进行，而二次再结晶结束之后，可在氢气气氛下进行。
[0017] 在所述对冷轧钢板进行脱碳退火和氮化退火的步骤中，可在脱碳退火之后进行氮 化退火，或者可同时进行脱碳退火和氮化退火。
[0018] 本发明一实施例的取向电工钢板，其中基体钢板上形成有铝层或铝合金层，并且 所述铝层或铝合金层上可形成有铝氧化层。
[0019] 所述基体钢板以重量百分比计可包含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%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
[0020] 所述电工钢板的铝合金可为铝硅合金。
[0021] 根据本发明的取向电工钢板，将炼钢阶段的Al控制在适宜范围，从而在脱碳退火 及氮化退火时抑制粗大氮化物的形成。而且，在后续步骤中使Al扩散到钢板内部增加电阻 率，从而能够提供铁损低且磁性能优异的取向电工钢板。
[0022] 此外，通过本发明的取向电工钢板的制造方法，可以生产绝缘性优异的取向电工 钢板，而无需另行涂覆退火隔离剂。
【具体实施方式】
[0023] 参照附图和详细描述的下列实施例，就可以清楚地理解本发明的优点、特点以及 实现这些优点和特点的方法。然而，本发明能够以各种不同方式实施，并不局限于下列实施 例.提供下列实施例的目的在于，充分公开本发明以使所属领域的技术人员对
【发明内容】
有 一个全面的了解，本发明的保护范围应以权利要求书为准。
[0024] 在本说明书中Ippm表示0. 0001重量％。
[0025] 本发明一实施例的取向电工钢板可以是一种基体钢板上形成有铝层或铝合金层， 并且所述铝层或铝合金层上形成有铝氧化层的取向电工钢板。
[0026] 所述电工钢板的铝合金可为铝硅合金。
[0027] 所述基体钢板以重量百分比计可包含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%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
[0028] 本发明一实施例的取向电工钢板的制造方法，包括以下步骤：提供板坯；对所述 板坯进行再加热；将所述板坯热轧成热轧钢板；将所述热轧钢板冷轧成冷轧钢板；对所述 冷轧钢板进行脱碳退火及氮化退火；在所述脱碳退火及氮化退火后的电工钢板上形成铝层 或铝合金层；使形成有所述铝层或铝合金层的电工钢板在氧化气氛下形成铝氧化层；对形 成有所述铝氧化层的电工钢板进行最终退火。
[0029] 所述铝合金可为铝硅合金。所述铝硅合金以重量百分比计可包含20%~30%的 硅，余量为铝和其他不可避免的杂质。
[0030] 所述铝层或铝合金层可为1 μπ?~1000 μL?，若小于1 μL?，则在最终退火时会出现 基体钢板之间熔融粘结的现象，若超过1000 μ m，则在最终退火过程中因铝层或铝合金层的 熔融会出现钢板之间熔融粘结的现象。
[0031] 所述板坯以重量百分比计可包含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%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。
[0032] [Si :2. 0 ~6. 5 重量％ ]
[0033] Si作为电工钢板的基本组分，起到增加材料电阻率降低铁损（core loss)的作 用。当Si含量少于2.0重量％时，电阻率减小涡流损耗增加，导致铁损特性劣化。而且，在 高温退火时，铁素体和奥氏体之间发生相变，不仅二次再结晶变得不稳定，而且集合织构也 会严重受损。当Si含量超过6. 5重量％时，磁致伸缩特性和导磁率明显变差。
[0034] [Al :0· 040 重量％ 以下]
[0035] Al除了热轧和热轧板退火时微析出的A1N，还以冷轧后退火时由氨气导入的氮离 子与在钢中以固溶状态存在的Al、Si、Mn结合而形成的（Al、Si、Mn) N及AlN类型的氮化物 形式存在，从而起到强劲的晶粒生长抑制剂的作用。然而，在板坯中Al含量超过0. 040重 量％时，形成粗大的氮化物，会降低晶粒生长抑制力，结果对铁损及磁性产生不良影响。
[0036] [Mn :0· 20 重量％ 以下]
[0037] Mn增加电阻率减少涡流损耗，从而具有降低整体铁损的效果，并且同Si -起与通 过氮化处理导入的氮进行反应而形成（Al、Si、Mn)N析出物，从而抑制初次再结晶晶粒的生 长，以便发生二次再结晶。当Mn超过0. 20重量％时，钢板表面除了 Fe2Si042外还会形成大 量的（Fe、Mn)及Mn氧化物，进而妨碍高温退火中形成基底涂层，导致表面质量变差，并且在 高温退火时引发铁素体和奥氏体之间的相变，因此集合织构会严重受损，磁性能大为劣化。 因此，Mn含量限于0. 20重量％以下。
[0038] [N :0· 01 重量％ 以下]
[0039] N是与Al反应而形成AlN的元素，其含量可为0.01重量％以下。
[0040] 当N超过0. 01重量％时，则在热轧之后的过程中，由于氮扩散会导致表面缺陷，并 且在板坯状态下形成过多的氮化物而降低轧制性，从而导致后续工艺变得复杂、成本上升。 而且，在冷轧之后的退火工艺进行利用氨气的氮化处理时，可以进一步使必要的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作为引发铁素体及奥氏体之间相变的元素，是提高脆性强轧制性不良的电工钢 板的轧制性所必需的元素。然而，当C残留在最终产品时，因磁时效效应而形成的碳化物会 使磁性能变差。在根据本发明的Si含量范围内，当C含量少于0. 04重量％时，则不会发生 铁素体及奥氏体之间的相变，导致板坯及热轧显微织构的不均匀化。而且，当C超过0. 12 重量％时，则在脱碳退火工艺不能获得充分的脱碳效果，而且因相变现象二次再结晶集合 织构会受损，导致磁时效引起的磁性能劣化现象。
[0043] [S :0· 01 重量％ 以下]
[0044] S是与Mn反应而形成MnS的重要元素。
[0045] S含量为0. 01重量％以上时，MnS的析出物形成在板坯中会抑制晶粒的生长，而且 铸造时会偏析到板坯中心部，难以对后续工艺的显微织构进行控制。而且，在本发明中作为 晶粒生长抑制剂不会使用MnS，因此可以不添加 S。但，考虑到炼钢工艺中不可避免地被混 入的量，可将S含量限于0. 01重量％以下。
[0046] [P :0· 005 ~0· 05 重量％ ]
[0047] P起到辅助作用，P向晶界偏析而妨碍晶界移动，同时抑制晶粒生长。
[0048] 另外，在显微织构方面，P具有改善{111}〈001>集合织构的效果。当P含量少于 0. 005重量％时，则不具有添加效果，当P含量超过0. 05重量％时，则脆性增加轧制性大大 降低。
[0049]