具有优良磁性的无取向电工钢板及其制造方法技术

本发明专利技术涉及通过使用钢的相变而控制热轧织构来制造具有优良磁性的电工钢板的技术。更特定的，本发明专利技术涉及通过控制合金成分元素和优化热轧条件而即使在已热轧板退火不进行时也能具有降低的铁损和增加的磁通密度的无取向电工钢板，以及其制造方法。更特定地，本发明专利技术提供了具有优良磁性的同时可以省略已热轧板的退火的无取向电工钢板，钢板包括０．００５ｗｔ％或更低的Ｃ，１．０至３．０ｗｔ％的Ｓｉ，０．１至２．０ｗｔ％的Ｍｎ，０．１ｗｔ％或更低的Ｐ，０．１至１．５ｗｔ％的Ａｌ，和剩余的Ｆｅ和其他不可避免的杂质，其中元素Ｍｎ和Ａｌ满足－０．２＜ｍ（＝Ｍｎ－Ａｌ）＜１．０，且提供了用于钢板的钢锭，当再加热时钢锭在从Ａｒ１至…的温度范围下具有奥氏体＋铁素体两相区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用作例如马达、变压器和磁屏蔽的电气设备铁芯的无取向电工钢板。更特定地，本专利技术涉及通过控制合金成分元素和优化热轧条件而即使在热轧板退火不进行时也能具有降低的铁损和增加的磁通密度的无取向电工钢板，以及其制造方法。
技术介绍
无取向电工钢板是电气设备中将电能转化为机械能所要求的重要零件。为减少能量，要求了钢板的磁性的改变，即降低铁损和增加磁通密度。铁损意味着在能量转化中作为热的能量损失，且磁通密度表达为生成电力的力。如果铁损低则可以降低能量损失，且如果磁通密度高则电气设备的铜损可以降低，因此使得可以降低电气设备的尺寸。为制造具有低铁损和高磁通密度的材料，需要改进最终的退火钢板的织构，且织构改进很大程度上受成分设计和热轧的影响。因此，需要建立正确的成分系统和优化热轧条件。为此目的，在常规的制造过程中，进行热轧板的退火以均化热轧后板的织构且使得晶粒粗大。然而，对热轧板的退火过程因为另外的加工也作为成本增加的主要原因。进来，对于电工钢板的需求持续增加，生产率改进和成本降低的需求日益显著。因此，对省略作为成本增加的主要原因的热轧板退火加工的技术的研究正在活跃的进行中。日本专利公开公报No 6-220537披露了用于制造具有改进的磁性的无取向电工钢板而不进行热轧板退火的技术。在根据此专利文献的技术中，包括1.8wt％或更低的Si+Al的钢板受到热终轧，其中在从奥氏体到铁素体转化开始温度+20℃％至从奥氏体到铁素体转化终止温度-20℃的范围内轧制压下率(rolling reduction ratio)被限制到40％或更低，且终轧变形率限制为至少50s-1。根据专利中的披露，如果以上条件满足，则由从奥氏体到铁素体的转化所导致的变形阻力将降低，使得轧制将更稳定且磁性也将提高。然而，预料到的是由于低的Si含量，转化温度将更低，使得晶粒细化。披露的技术也用于制造具有大约7.00的铁损(W15/50)的电工钢板，且被认为有利于改进热轧板的形状而非改进磁性。另外一个现有技术的例子是日本专利公开公报No 2000-297326。在现有技术中，轧制道次参数(rolling pass parameter)(Z)被限制以改进磁性。然而，轧制道次参数值应为16或更低，而其波动范围应为2.0或更低，且为此目的，热轧的变形率应低且轧制温度应增加。然而，因为轧制温度或变形率取决于热轧机的能力确定，因此不容易应用不同的条件。为满足以上条件也存在必须进行两步卷绕的问题，包括在高温下的卷绕和随后的再卷绕。作为另一个现有技术，日本专利公开公报No 2002-356752披露了通过优化基成分和改进制造过程而不添加特殊元素的改进技术，其中硫化物和氮化物的尺寸和数量特别地受限制。然而，因为获得的观察值范围非常窄，测量在制造过程期间产生的硫化物和氮化物的尺寸和数量包括许多误差。
技术实现思路
专利技术要解决的技术任务完成了本专利技术以解决以上所述的在现有技术中发生的技术问题，且本专利技术的目的是通过合适地控制合金元素和无取向电工钢板的轧制过程来提供具有降低的铁损和增加的磁通密度的无取向电工钢板，该无取向电工钢板受到或不受到热轧板退火。技术解决方案为解决以上的技术问题，本专利技术人检查了合金元素的类型对磁性和相变的影响，和热轧条件对磁性的影响，结果发现合金元素中的C、Si、Mn和Al很大程度上影响了磁性和相变，且发现受到热轧的相(奥氏体、铁素体或奥氏体和铁素体的两相区域)、热终轧开始温度和终止温度、终轧道次的压下率等很大程度上影响了磁性。同样，从研究的结果中本专利技术人发现，如果热轧板的退火省略，则由热轧导致的变形将存在于已热轧的板内，由热轧轧制导致的变形能将促进在最终退火中{111}织构的产生且在已最终退火的板内提供再结晶成核点从而使得晶粒细小，因此使磁性恶化，且由热轧导致的此变形因为温度的影响在铁素体区域内轧制的情况中比在奥氏体区域内轧制的情况中积累的更多。因此，本专利技术人发现，为实现以上目的，需要通过设计具有奥氏体+铁素体两相区域的合金元素且轧制奥氏体区域来降低变形能，且热轧方案应设定为使得它能最小化变形能且使得已热轧的晶粒的颗粒大，因此完成本专利技术。在一个方面中，本专利技术提供了具有优良的磁性的无取向电工钢板，钢板包括0.005wt％或更低的C，1.0至3.0wt％的Si，0.1至2.0wt％的Mn，0.1wt％或更低的P，0.1至1.5wt％的Al，和剩余的Fe和其他不可避免的杂质，其中元素Mn和Al之间的关系满足式子-0.2＜m(＝Mn-Al)＜1.0，且用于钢板的钢锭当再加热时在从Ar1到1250℃范围内温度下具有奥氏体+铁素体的两相区域。优选地，钢板另外含有0.007wt％至0.15wt％的从Sb和Sn元素中选择的至少一个元素，且包括在钢板内的杂质包括0.003wt％或更低的S，0.003wt％或更低的N，和0.002wt％或更低的Ti，且钢锭的Ar1温度为960至1060℃。在另一个方面中，本专利技术提供了用于制造具有优良的磁性的无取向电工钢板的方法，同时可以省略已热轧的板的退火，方法包括如下步骤将包括0.005wt％或更低的C，1.0至3.0wt％的Si，0.1至2.0wt％的Mn，0.1wt％或更低的P，0.1至1.5wt％的Al，和剩余的Fe和其他不可避免的杂质的钢锭再加热到从Ar1到1250℃的温度范围，其中元素Mn和Al之间的关系满足-0.2＜m(＝Mn-Al)＜1.0的不等式；将已再加热的钢锭在奥氏体+铁素体两相区域内热轧到大于总热终轧的70％且然后在铁素体单相区域内热轧钢锭到总热终轧的30％或更少，热轧的方式使得在终轧道次内压下率为{20-(960-终轧终止温度)/20}％或更低；将已热轧的板在650至800℃的温度下卷绕；将已卷绕的板冷轧到预先确定的厚度；和将已冷轧的钢板最终退火。优选地，钢锭另外地包括0.007wt％至0.15wt％的从Sb和Sn元素中选择的至少一个元素，且包括在钢板内的杂质包括0.003wt％或更低的S，0.003wt％或更低的N，和0.002wt％或更低的Ti。同样，最终退火步骤优选地在10至40℃/sec的温度升高率下进行，且钢锭的Ar1温度为960至1060℃。另外，热终轧的开始温度为Ar1+50℃或更高，且热终轧的终止温度为Ar1-80℃或更高。有利效果根据本专利技术，通过控制合适成分元素的含量和热轧条件，可以使用高温度下的相变使得已热轧的板的晶粒尺寸均匀。优选地，通过控制热轧中的压下率来降低在已热轧的板内的变形能的积累，能够抑制在冷轧后的最终退火中对磁性不利的{111}织构的晶核形成，且因此可以制造具有优良的磁性的无取向电工钢板。附图说明图1至图7是使用FactSage程序计算的专利技术的钢和对比的钢的相变图，其中图1是通过将Mn的含量固定到0.3％且将Al的含量固定到0.6％且改变Si的含量获得的相变图；图2是通过将Mn和Al的含量固定到0.4％且改变Si的含量获得的相变图；图3是通过将Mn的含量固定到1.6％且将Al的含量固定到0.8％且改变Si的含量获得的相变图；图4是通过将Mn的含量固定到1.6％且将Al的含量固定到0.4％且改变Si的含量获得的相变图；图5是通过将Mn的含量固定到1.6％且将Al的含量固定到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有优良的磁性同时省略了已热轧板的退火的无取向电工钢板，钢板包括０．００５ｗｔ％或更低的Ｃ，１．０至３．０ｗｔ％的Ｓｉ，０．１至２．０ｗｔ％的Ｍｎ，０．１ｗｔ％或更低的Ｐ，０．１至１．５ｗｔ％的Ａｌ，和剩余的Ｆｅ和其他不可避免的杂质，其中用于钢板的钢锭当再加热时在从Ａｒ１至１２５０℃的温度下具有奥氏体＋铁素体的两相区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔栽荣，裴秉根，朴种泰，金在宽，朴哲民，
申请(专利权)人：株式会社POSCO，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]