取向电工钢板的制造方法

摘要

根据本发明的一个实施例的取向电工钢板的制造方法，其包含：制造钢坯的步骤，所述钢坯以重量％计包含Si：2％至7％、Sn：0.03％至0.10％及Sb：0.01％至0.05％中至少一种；对钢坯进行热轧以制造热轧板的步骤；对热轧板进行冷轧以制造冷轧板的步骤；对冷轧板进行脱碳及渗氮的一次再结晶退火步骤；一次再结晶退火后的冷轧板上涂覆退火隔离剂并进行干燥的步骤；以及对涂覆有退火隔离剂的冷轧板进行二次再结晶退火的步骤。

权利要求

1.一种取向电工钢板的制造方法，其包含：制造钢坯的步骤，所述钢坯以重量％计包含Si：2％至7％、C：0.01％至0.085％、Al：

0.01％至0.045％、N：小于0.01％、P：0.01％至0.05％、Mn：0.02％至0.5％、S：小于0.0055％且0％除外，以及Sn：0.03％至0.10％和Sb：0.01％至0.05％中的至少一种，且余量为Fe及其他不可避免混入的杂质；

对所述钢坯进行热轧以制造热轧板的步骤；

对所述热轧板进行冷轧以制造冷轧板的步骤；

对所述冷轧板进行脱碳及渗氮的一次再结晶退火步骤；

所述一次再结晶退火后的冷轧板上涂覆退火隔离剂并进行干燥的步骤；以及对涂覆有退火隔离剂的冷轧板进行二次再结晶退火的步骤，其中通过加热段、第一均热段及第二均热段实施所述一次再结晶退火，当各自的露点为t1、t2及t3时满足下述式(1)及式(2)，其中第一均热段及第二均热段的露点满足下述式(3)，所述退火隔离剂包含氧化镁或氢氧化镁及金属碘化物，在所述二次再结晶退火的步骤中，清除镁橄榄石膜，

50℃≤t1≤t2≤t3≤70℃    (1)t2-t1≥4℃                       (2)t3-t2≥4℃                       (3)。

2.根据权利要求1所述的取向电工钢板的制造方法，其中，所述一次再结晶退火后依次形成基底金属层、偏析层及氧化层，所述偏析层包含50重量％至100重量％的、Sb及Sn中至少一种。

3.根据权利要求2所述的取向电工钢板的制造方法，其中，所述氧化层的厚度为0.5μm至2.5μm，所述氧化层的氧量大于等于600ppm。

4.根据权利要求1所述的取向电工钢板的制造方法，其中，所述退火隔离剂包含100重量份的所述氧化镁或氢氧化镁及5重量份至20重量份的所述金属碘化物。

5.根据权利要求1所述的取向电工钢板的制造方法，其中，形成所述金属碘化物的金属包含选自Ag、Co、Cu及Mo中的一种及它们的组合。

6.根据权利要求1所述的取向电工钢板的制造方法，其中，所述二次再结晶退火的步骤在650℃至1200℃的温度范围下实施。

7.根据权利要求6所述的取向电工钢板的制造方法，其中，所述二次再结晶退火的步骤中，从650℃达到1200℃为止以0.1℃/hr至20℃/hr的升温率加热所述冷轧板，当达到1200℃后，在1150℃至1250℃的温度范围下保持20小时以上。

8.根据权利要求1所述的取向电工钢板的制造方法，其中，所述取向电工钢板的表面粗糙度Ra值小于等于0.8μm。

9.根据权利要求8所述的取向电工钢板的制造方法，其中，所述取向电工钢板的表面形成有与轧制方向平行凹陷而成的凹凸。

说明书

取向电工钢板的制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及取向电工钢板的制造方法。

背景技术

[0002] 取向电工钢板含有3.1％的Si成分，具有晶粒方位沿(110)[001]方向对齐的织构。取向电工钢板沿轧制方向具有极其优异的磁性能，因此被用作变压器、电动机、发电机及其他电子设备等的铁芯材料。

[0003] 最近，随着高磁通密度级取向电工钢板的商业化，要求生产出铁损少的材料。为此，可以采用如下四种技术方法：i)使取向电工钢板的包含易磁轴的{110}<001>晶粒方位沿轧制方向精确取向；ii)材料薄型化；iii)通过化学、物理方法使磁畴细化；iv)通过表面处理等化学方法改善表面性能或者赋予表面张力等。

[0004] 上述最后一种方法是通过积极改善取向电工钢板表面的性能来改善材料磁性的方法。例如，典型的方法是清除脱碳退火过程中必然会生成的氧化层以及通过卷料防粘剂MgO浆料的化学反应所生成的镁橄榄石(Mg2SiO4)即底涂层。

[0005] 作为清除所述底涂层的技术提出了对已形成底涂层的常规产品用硫酸或盐酸进行强制清除的方法以及在所述底涂层生成的过程中清除或抑制底涂层的技术(以下称为无玻璃(Glassless)技术)。

[0006] 目前为止，上述无玻璃技术的主要研究方向有两个：一是退火隔离剂MgO中加入氯化物后，在高温退火工艺利用表面蚀刻效果；二是作为退火隔离剂涂覆Al2O3粉末后，在高温退火工艺避免形成底涂层本身。

[0007] 这种技术的终极方向是在电工钢板制造中有目的地防止形成底涂层，以清除导致磁性变差的表面钉扎点(Pinning Site)，最终改善取向电工钢板的磁性。

[0008] 如上所述的两种无玻璃方法，即抑制镁橄榄石层生成的方法和高温退火工艺中从基底分离底涂层的技术都存在工艺上的问题，即脱碳退火工艺时需要通过氢气、氮气和露点变化将炉内氧化能力(PH2O/PH2)控制成极低。将氧化能力控制成极低的理由是尽量减少脱碳时形成在基底表面上的氧化层，以最大限度抑制底涂层形成，而且炉内氧化能力低时所生成的氧化层大部分为氧化硅(SiO2)，可以抑制铁系氧化物生成，使得高温退火后表面上不会残留铁系氧化物。然而，在这种情况下，脱碳不良导致难以确保适当的一次再结晶晶粒尺寸，而且高温退火时二次再结晶晶粒生长也会出现问题。因此，为了适当地确保脱碳性以及使氧化层变薄，脱碳工艺的时间应该比常规材料处理工艺更长，由此生产性会下降。

[0009] 通过现有的无玻璃技术制造低铁损取向电工钢板时，由于氧化层薄，高温退火时存在于钢中的抑制剂(inhibitor)向表面侧快速扩散及消失，因此存在二次再结晶变得不稳定的问题，作为解决这一问题的方法采用高温退火时控制环境以及减慢升温段的升温率的慢热模式，以抑制钢中抑制剂向表面侧扩散。

[0010] 此外，现有的将氧化能力控制成极低通过尽量减少氧化层来最大限度抑制底涂层形成的方法，在高温退火时从卷料上面实施热处理的情况下，高温退火时根据卷料内的板的位置具有不同的露点和温度行为，此时底涂层的形成有差异，由此无玻璃程度出现差异，从而按照板的部位产生偏差，对批量生产会造成很大问题。

[0011] 因此，为了通过目前的无玻璃方法来制造低铁损取向电工钢板，脱碳工艺及高温退火中的生产性下降是不可避免的，因此尽管无玻璃工艺技术上非常有用，但是现实中无法商业化。

发明内容

[0012] 技术问题

[0013] 本发明旨在提供一种铁损极低以及生产性优异的引入镁橄榄石清除工艺(以下称为“无底涂层(Base coating Free)”工艺)的取向电工钢板的制造方法。

[0014] 技术方案

[0015] 根据本发明的一个实施例的取向电工钢板的制造方法，其包含：制造钢坯的步骤，所述钢坯以重量％计包含Si：2％至7％、Sn：0.03％至0.10％及Sb：0.01％至0.05％中至少一种；对钢坯进行热轧以制造热轧板的步骤；对热轧板进行冷轧以制造冷轧板的步骤；对冷轧板进行脱碳及渗氮的一次再结晶退火步骤；一次再结晶退火后的冷轧板上涂覆退火隔离剂并进行干燥的步骤；以及对涂覆有退火隔离剂的冷轧板进行二次再结晶退火的步骤。

[0016] 通过加热段、第一均热段及第二均热段实施一次再结晶退火，每个露点为t1、t2及t3时可满足下述式(1)及式(2)。

[0017] 50℃≤t1≤t2≤t3≤70℃  (1)

[0018] t2-t1≥4℃  (2)

[0019] 第一均热段及第二均热段的露点可满足下述式(3)。

[0020] t3-t2≥4℃  (3)

[0021] 退火隔离剂可包含氧化镁或氢氧化镁及金属碘化物。

[0022] 在二次再结晶退火的步骤中，可以清除镁橄榄石(Mg2SiO4)膜。

[0023] 一次再结晶退火后依次形成基底金属层、偏析层及氧化层，所述偏析层包含50重量％至100重量％的Sb及Sn中至少一种。

[0024] 氧化层的厚度可为0.5μm至2.5μm，氧化层的氧量可大于等于600ppm。

[0025] 退火隔离剂可包含100重量份的氧化镁或氢氧化镁及5重量份至20重量份的金属碘化物。

[0026] 形成金属碘化物的金属可包含选自Ag、Co、Cu及Mo中的一种及它们的组合。

[0027] 二次再结晶退火的步骤可在650℃至1200℃的温度范围下实施。

[0028] 在二次再结晶退火的步骤中，从650℃达到1200℃为止以0.1℃/hr至20℃/hr的升温率进行加热，当达到1200℃后，可在1150℃至1250℃的温度范围下保持20小时以上。

[0029] 取向电工钢板的表面粗糙度以Ra值小于等于0.8μm。

[0030] 取向电工钢板的表面形成有与轧制方向平行凹陷而成的凹凸。

[0031] 发明效果

[0032] 根据本发明的一个示例性实施方案，一次再结晶退火工艺中生成的氧化层和存在于退火隔离剂中的氧化镁(MgO)会形成二次再结晶退火工艺中通过化学反应生成的镁橄榄石(Mg2SiO4)膜，通过均匀地清除镁橄榄石膜，可以控制取向电工钢板的表面特性。

[0033] 镁橄榄石膜被清除的取向电工钢板可以排除限制磁畴移动的主要因素钉扎点，从而可以改善取向电工钢板的铁损。

附图说明

[0034] 图1是本发明的一个实施例的取向电工钢板的制造方法的流程示意图。

[0035] 图2是本发明的一个实施例的取向电工钢板的制造方法中步骤S40后冷轧板的侧面示意图。

[0036] 图3是本发明的一个实施例的取向电工钢板表面的示意图。

[0037] 图4是实施例1中步骤S40后针对冷轧板侧面的场发射透射电子显微镜(FE-EPMA)图片及图片分析结果。

[0038] 图5是实施例1中制造的取向电工钢板的扫描电子显微镜(SEM)照片。

具体实施方式

[0039] 文中术语第一、第二、第三等用于描述各种部分、成分、区域、层和/或段，但这些部分、成分、区域、层和/或段不应该被这些术语限制。这些术语仅用于区分某一部分、成分、区域、层和/或段与另一部分、成分、区域、层和/或段。因此，在不脱离本发明的范围内，下面描述的第一部分、成分、区域、层和/或段也可以描述为第二部分、成分、区域、层和/或段。

[0040] 本文所使用的术语只是出于描述特定实施例而不意在限制本发明。除非上下文中另给出明显相反的含义，否则本文所使用的单数形式也意在包含复数形式。还应该理解的是，术语“包含”不是具体指某一特性、领域、整数、步骤、动作、要素及/或成分，而排除其他特性、领域、整数、步骤、动作、要素、成分及/或组的存在或附加。

[0041] 如果某一部分被描述为在另一个部分之上，则可以直接在另一个部分上面或者其间存在其他部分。当某一部分被描述为直接在另一个部分上面时，其间不会存在其他部分。

[0042] 虽然没有另作定义，但本文使用的所有术语(包含技术术语和科学术语)的含义与所属领域的技术人员通常理解的意思相同。对于辞典里面有定义的术语，应该被解释为具有与相关技术文献和本文中公开的内容一致的意思，而不应该以理想化或过于正式的含义来解释它们的意思。

[0043] 下面详细说明本发明的实施例，以使所属领域的技术人员可以容易实施本发明。本发明能够以各种不同方式变形实施，并不局限于本文所述的实施例。

[0044] 图1是本发明的一个实施例的取向电工钢板的制造方法的流程示意图。图1的取向电工钢板的制造方法的流程图旨在例示本发明而已，本发明不限于此。因此，取向电工钢板的制造方法可以有各种变化。

[0045] 本发明的一个实施例的取向电工钢板的制造方法，其包含：制造钢坯的步骤S10，所述钢坯以重量％计包含Si：2％至7％、Sn：0.03％至0.10％及Sb：0.01％至0.05％中至少一种；对钢坯进行热轧以制造热轧板的步骤S20；对热轧板进行冷轧以制造冷轧板的步骤S30；对冷轧板进行脱碳及渗氮的一次再结晶退火步骤S40；一次再结晶退火后的冷轧板上涂覆退火隔离剂并进行干燥的步骤S50；以及对涂覆有退火隔离剂的冷轧板进行二次再结晶退火的步骤S60。

[0046] 首先，在步骤S10中制造以重量％计包含Si：2％至7％、Sn：0.03％至0.10％及Sb：0.01％至0.05％中至少一种的钢坯。其中，Sn及Sb可以各自单独包含，也可以同时包含。Si、Sn或Sb是本发明的一个实施例中必须包含的元素，除此之外，还可以进一步包含C、Al、N、P、Mn等。

[0047] 具体地，钢坯以重量％计可包含Si：2％至7％、C：0.01％至0.085％、Al：0.01％至0.045％、N：小于等于0.01％、P：0.01％至0.05％、Mn：0.02％至0.5％、S：小于等于0.0055％(0％除外)、Sn：0.03％至0.10％及Sb：0.01％至0.05％中至少一种，余量由Fe及其他不可避免混入的杂质组成。

[0048] 下面按照钢坯的各组分详细说明。

[0049] Si：2重量％至7重量％

[0050] Si是电工钢板的基本组分，其作用是增加材料的电阻率而降低铁损(core loss)。

[0051] 如果Si的含量过低，则电阻率减少导致涡流损耗增加，进而造成铁损特性变差，当脱碳氮化退火时，铁素体与奥氏体之间的相变活跃，可能会导致一次再结晶织构严重受损。此外，在高温退火时，铁素体和奥氏体之间发生相变，不仅会导致二次再结晶不稳定，还会导致{110}高斯织构严重受损。

[0052] 另外，如果Si的含量过多，则一次再结晶退火时SiO2及Fe2SiO4氧化层形成过多且致密，从而延迟脱碳行为导致铁素体和奥氏体之间的相变在一次再结晶退火处理期间持续发生，进而造成一次再结晶织构严重受损。此外，由于上述的形成致密氧化层而导致的脱碳行为延迟效果，氮化行为被延迟，从而无法充分形成(Al、Si、Mn)N及AlN等氮化物，不能确保二次再结晶退火时二次再结晶所需的充分的晶粒抑制力。因此，可以将Si的含量调节成前述的范围。

[0053] C：0.01重量％至0.085重量％

[0054] C是引起铁素体和奥氏体之间相变的元素，是用于提高脆性强而轧制性差的电工钢板的轧制性的必要元素，但是残留在最终产品时，因磁时效效应而形成的碳化物会导致磁性能变差，因此可以控制成适当的含量。

[0055] 如果C的含量过低，则铁素体和奥氏体之间无法顺利相变，从而导致钢坯及热轧微细组织的不均匀。此外，如果热轧板退火热处理中铁素体和奥氏体之间的相变过度或不足，则钢坯再加热时再固溶的析出物会粗大析出，进而导致一次再结晶微细组织不均匀，而且二次再结晶退火时晶粒生长抑制剂不足会导致二次再结晶行为不稳定。

[0056] 另外，如果C的含量过多，则在常规的一次再结晶工艺中不能充分脱碳，因此不容易清除，可能会发生问题。进一步地，如果没有充分脱碳，则在最终产品用于电力设备时，可能会导致磁时效引起的磁性能恶化现象。因此，可以将C的含量调节成前述的范围。脱碳后最终制成的钢板中可包含小于等于0.005重量％的碳。

[0057] Al：0.01重量％至0.045重量％

[0058] Al除了热轧和热轧板退火时微小析出的AlN之外，由于冷轧后的退火工艺中由氨气引入的氮离子与钢中以固溶状态存在的Al、Si、Mn结合而形成(Al、Si、Mn)N及AlN形式的氮化物，因此作为晶粒生长抑制剂起到强有力的作用。

[0059] 如果Al的含量过低，则所形成的数量和体积相当低，因此无法期待作为抑制剂的充分的效果。

[0060] 如果Al的含量过多，则形成粗大的氮化物，晶粒生长抑制力下降。因此，可以将Al的含量调节成前述的范围。

[0061] N：小于等于0.01重量％(0重量％除外)

[0062] N是与Al反应而形成AlN的重要元素。

[0063] 如果N的含量过多，则热轧后的工艺中会造成氮扩散引起的被称为鼓泡(Blister)的表面缺陷，由于在钢坯状态下形成过多的氮化物，轧制变得困难，可能会成为下一道工艺变复杂以及制造成本上升的原因。

[0064] 另外，为了形成(Al、Si、Mn)N及AlN等氮化物进一步需要的N可以在下述的一次再结晶退火步骤S40中利用氨气向钢中实施氮化处理予以补充。因此，可以将N的含量调节成前述的范围。

[0065] P：0.01重量％至0.05重量％

[0066] P在低温加热方式的取向电工钢板中促进一次再结晶晶粒的生长，从而提高二次再结晶温度，进而提高最终产品中{110}<001>取向的聚集度。如果一次再结晶晶粒过大，则二次再结晶不稳定，但是只要发生二次再结晶，为了提高二次再结晶温度，一次再结晶晶粒要大，这有利于磁性。

[0067] 另外，P在一次再结晶后的钢板中增加具有{110}<001>取向的晶粒的数量，不仅降低最终产品的铁损，而且在一次再结晶钢板中使{111}<112>织构高度发达，从而提高最终产品的{110}<001>聚集度，因此也会提高磁通密度。

[0068] 此外，P也具有二次再结晶退火时直至约1000℃的高温向晶界偏析而延迟析出物的分解加强抑制力的作用。

[0069] 如果P的含量过多，则一次再结晶晶粒的尺寸反而会减小，不仅造成二次再结晶不稳定，而且增加脆性，可能会损害冷轧性。因此，可以将P的含量调节成前述的范围。

[0070] Mn：0.02重量％至0.5重量％

[0071] Mn和Si一样增加电阻率而降低涡流损耗，因此具有减少整体铁损的效果，并且和Si一起Mn与由氮化处理引入的氮进行反应而形成(Al、Si、Mn)N的析出物，从而抑制一次再结晶晶粒的生长，对引发二次再结晶起到重要作用。Mn加入大于等于0.20重量％。

[0072] 如果Mn加入过多，则钢板表面的氧化层中会大量形成Fe2SiO4之外的(Fe、Mn)及Mn氧化物，从而妨碍高温退火中形成底涂层，将会导致表面品质下降，并且二次再结晶退火工艺S60中引起铁素体和奥氏体之间的相变，因此织构严重受损，可能会造成磁性能大幅下降。因此，可以将Mn的含量调节成前述的范围。

[0073] S：小于等于0.0055重量％(0重量％除外)

[0074] S是与Mn反应形成MnS的重要元素。

[0075] 如果S的含量过多，则在钢坯中形成MnS的析出物，从而抑制晶粒生长，并且铸造时在钢坯中心部偏析，可能难以控制后续工艺中的微细组织。因此，可以将S的含量调节成前述的范围。

[0076] Sn：0.03％至0.10％及Sb：0.01％至0.05％中至少一种

[0077] 当加入Sn时，为了减小二次晶粒的尺寸，增加{110}<001>取向的二次核的数量，从而可以改善铁损。此外，Sn通过晶界偏析对抑制晶粒生长起到重要作用，这样可以弥补由于AlN颗粒粗大化以及Si含量增加晶粒生长抑制效果变弱的问题。因此，即使在Si含量相对高的情况下，也可以保证{110}<001>二次再结晶织构成功形成。也就是说，不仅可以增加Si含量而不削弱{110}<001>二次再结晶结构的完整性，还可以减少最终厚度。

[0078] 如果Sn的含量过多，就有可能发生脆性增加的问题。

[0079] 将Sn的含量范围控制在前述的范围时，可以显示出以往预料不到的不连续且显著的铁损减少效果。因此，可以将Sn的含量调节成前述的范围。

[0080] Sb在晶界偏析，具有抑制一次再结晶晶粒过度生长的作用。通过加入Sb，在一次再结晶步骤抑制晶粒生长，进而消除沿厚度方向的一次再结晶晶粒尺寸的不均匀性，同时稳定地形成二次再结晶，可以制造磁性更优异的取向电工钢板。

[0081] Sb在晶界偏析，具有抑制一次再结晶晶粒过度生长的作用，但是如果Sb的含量过少，则难以正常发挥该作用。

[0082] 如果Sb的含量过多，则一次再结晶晶粒的尺寸变得过小，二次再结晶开始温度降低，从而导致磁性能变差，或者对晶粒生长的抑制力变得过大，也可能无法形成二次再结晶。因此，可以将Sb的含量调节成前述的范围。

[0083] Sn和Sb可以各自单独包含或同时包含。当各自单独包含时，可包含0.03％至0.10％的Sn或0.01％至0.05％的Sb。当Sn和Sb同时包含时，Sn和Sb的合计含量可以是
0.04％至0.15％。

[0084] 除了如上所述的冶金学上的优点之外，作为主要元素使用的Sn及Sb中至少一种加入钢坯时，可以提高耐高温氧化性。也就是说，当加入Sn及Sb中至少一种时，表面氧化层最内侧的铁橄榄石(Fe2SiO4)浓度不会变高。但是，最内层的性质发生变化，向氧化性气体内部的扩散速度下降，从而可以提高耐高温氧化性。

[0085] Sn及Sb中至少一种的含量是制造根据本发明的一个实施例的无底涂层取向电工钢板的重要前提条件。为了使无底涂层取向电工钢板显示出优异的磁性能，抑制一次再结晶退火工艺S40中生成的氧化层30深入渗透到基底金属层10内部，并引导整体氧化层30的厚度变薄。此时，氧化层30不会沿基底金属层10的厚度方向扩散，而是在基底金属层10的表面形成带状的浓缩带。此时，氧化层30的氧量大于等于600ppm较高，同时氧化层30的厚度可以控制成0.5μm至2.5μm较薄。

[0086] 步骤S10之后，可以对钢坯进行再加热。

[0087] 接下来，在步骤S20中，对钢坯进行热轧以制造热轧板。此时，热轧板的厚度可以是2.0mm至2.8mm。

[0088] 接下来，在步骤S30中，对热轧板进行冷轧以制造冷轧板。也可以在热轧板退火及酸洗后，对热轧板进行冷轧。此时，冷轧板的厚度可以是1.5mm至2.3mm。

[0089] 接下来，在步骤S40中，对冷轧板实施一次再结晶退火。

[0090] 为了脱碳及渗氮，冷轧板通过控制成湿润环境的加热炉时，冷轧板的组分中亲氧性最高的Si与由加热炉内水蒸气提供的氧进行反应，最先在表面形成氧化硅(SiO2)。此后，氧渗透到冷轧板内生成Fe系氧化物。如此形成的氧化硅通过如下的化学反应式(3)形成镁橄榄石(Mg2SiO4)膜(底涂层)。

[0091] 2Mg(OH)2+SiO2→Mg2SiO4+2H2O(3)

[0092] 如化学反应式(3)所示，氧化硅与固态的镁浆进行反应时，为了完整的化学反应，需要有连接两个固体之间的发挥催化剂作用的物质，这里铁橄榄石(Fe2SiO4)担负催化剂作用。因此，对于具有底涂层的常规材料，不仅氧化硅的形成量，而且形成适当量的铁橄榄石很重要。

[0093] 电工钢板一次再结晶退火(脱碳退火)后，氧化层的形状是黑色部分的氧化物扎入金属基体(matrix)的形态。对这样的层通过控制炉的温度、环境、露点(Dew Point)等进行调节，以顺利地形成底涂层。

[0094] 然而，无玻璃工艺的概念是在高温退火工艺前段尽量少形成最终妨碍材料的磁畴移动的底涂层后，在高温退火工艺后段清除，因此一般在一次再结晶退火工艺形成最小限度的氧化硅后，使其与用氢氧化镁(Mg(OH)2)取代的退火隔离用浆料进行反应而形成镁橄榄石层，然后引导镁橄榄石层从基底分离。

[0095] 因此，对于常规的无玻璃制造工艺，在脱碳及渗氮时，通过控制露点、均热温度及环境气体，使得在材料的表面少形成氧化硅层，也使铁橄榄石生成很少量。这是因为，促进氧化硅和镁之间的反应的物质铁橄榄石作为铁系氧化物在形成底涂层时形成铁系氧化物堆(Fe mound)，不会随无玻璃系列添加物气化从基底脱落，仍附着在材料表面，这种情况下，不仅无法获得无玻璃工艺所要求的表面美观的产品，而且磁性也变得非常差。

[0096] 由于无玻璃制造工艺所具有的制造上的问题，在常规的无玻璃工艺中一次再结晶退火时将氧化能力控制成很低，使得氧化层生成较少，而且引导所生成的氧化层的组分大部分为氧化硅，而对于氧化能力低导致材料的脱碳性下降的问题，通过增加脱碳处理时间来解决。因此，生产性会下降。此外，由于氧化层较薄，在高温退火时，钢中存在的抑制剂向表面侧快速扩散及消失，所以存在二次再结晶不稳定的问题。因此，在现有的无玻璃工艺中，二次再结晶退火(高温退火)时采用高氮环境以及在升温段减慢升温率的慢热模式来抑制钢中抑制剂向表面侧扩散，但是如同一次再结晶退火工艺无法避免生产性下降。

[0097] 如上所述，当通过现有的无玻璃工艺制造产品时，与具有底涂层的常规取向电工钢板相比生产性明显下降。同时，在高温退火时，基于抑制剂不稳定性的按照生产路径的镜面度及磁性偏差非常严重。在本发明的一个实施例中提供一种通过提高氧化层30的氧量顺利形成玻璃膜后使玻璃膜容易分离的方法。

[0098] 氧化层是氧化物扎入金属基底内部的层，与沿厚度方向更内侧的基底金属层10有区别。本发明提出了一种增加该氧化层30的氧量足以顺利形成玻璃膜并减少氧化层30的总厚度的方法。为此提供如下方法：在一次再结晶退火工艺S40中积极利用材料表面上形成氧化层30的机理及钢中包含的偏析元素的偏析现象来适当地保持偏析元素的偏析以及一次再结晶退火时每个区段的温度、氧化度，从而使氧化层30厚度保持较薄，转而提高整体上形成的氧化层内的氧量。

[0099] 在一次再结晶退火步骤S40中为了脱碳控制成湿润环境的加热段及一次均热段，冷轧板的氧化层30的厚度变厚。本发明的一个实施例中在一次再结晶退火步骤S40使偏析元素Sb或Sn向氧化层30和基底金属层10的界面侧偏析而形成偏析层20，以防止氧化层30的厚度变厚。

[0100] 也就是说，如图2所示的模式图，步骤S40中可以依次形成基底金属层10、偏析层20及氧化层30。偏析层20是基底金属层10内的Sn、Sb偏析而形成的。

[0101] 通过加热段、第一均热段及第二均热段实施一次再结晶退火，每个露点为t1、t2及t3时可满足下述式(1)及式(2)。

[0102] 50℃≤t1≤t2≤t3≤70℃  (1)

[0103] t2-t1≥4℃  (2)

[0104] 当露点低于50℃时，可能会发生脱碳不良。此外，当露点高于70℃时，氧化层30过于生成，进而在二次再结晶退火步骤清除镁橄榄石(Mg2SiO4)膜后，表面上可能会产生大量残留物。因此，可以将加热段、第一均热段及第二均热段的露点调节成前述的范围。

[0105] 具体地，步骤S40中形成的氧化层30的厚度可为0.5μm至2.5μm，氧化层30的氧量可大于等于600ppm。更具体地，氧化层30的厚度可为0.5μm至2.5μm，氧化层30的氧量可为700ppm至900ppm。

[0106] 步骤S40可在氢气、氮气及氨气环境下实施。具体地，可在氮气为40体积％至60体积％、氨气为0.1体积％至3体积％及余量包含氢气的环境下实施。

[0107] 接下来，在步骤S50中将退火隔离剂涂覆在一次再结晶退火后的冷轧板上进行干燥。具体地，退火隔离剂可包含氧化镁或氢氧化镁及金属碘化物。

[0108] 氧化镁或氢氧化镁是退火隔离剂的主成分，如上述化学反应式(3)所示与表面上存在的SiO2进行反应而形成镁橄榄石(Mg2SiO4)膜。

[0109] 另外，使用金属碘化物的目的在于，在二次再结晶退火步骤清除底涂层。通常，为了制造目前的无底涂层取向电工钢板使用了金属氯化物。例如，金属氯化物的一种BiCl3在高温退火时因炉(furnace)内压力Cl原子(即，BiCl3的Cl原子)不会向钢板外逸出而是再次向钢板的表面侧扩散，其结果在钢板和底涂层的界面引发如下述化学式(4)的化学反应。

[0110] Fe+2Cl→FeCl2 (4)

[0111] 如此生成的FeCl2的气化点为1025℃，因此在二次再结晶退火步骤中FeCl2气化，理论上可以使底涂层从钢板的表面剥离。

[0112] 然而，实际上，由于高温退火炉(furnce)内氢气和氮气共存，因此FeCl2再次引起由下述化学反应式(5)表示的反应。

[0113] FeCl2+H2→2HCl+Fe  (5)

[0114] 如果在达到所述FeCl2的气化温度即1025℃之前发生化学反应式(5)的反应，则在钢板和底涂层的界面生成HCl气体，而这种HCl气体可以使氧化膜剥离。但是，在低于FeCl2的气化温度即1025℃下底涂层被剥离时，最终得到的取向电工钢板的磁性能只会变差。

[0115] 具体地，在所述高温退火工艺中会形成二次再结晶晶粒，这种二次再结晶晶粒对取向电工钢板的铁损减少及磁通密度的提高产生重要影响，但是考虑到通常二次再结晶现象在1050℃至1100℃之间开始发生，低于FeCl2的气化温度(即1025℃)的温度对发生充分的二次再结晶而言是过低的温度。

[0116] 更具体地，在达到发生二次再结晶的温度区域之前，有必要使抑制剂稳定地存在于钢板内部，从而抑制晶粒的生长。

[0117] 如果存在底涂层，就能防止炉(furnace)内的氢气和氮气等气体与钢板直接接触，进而抑制析出物的分解，但是达到二次再结晶开始温度之前，如果底涂层被HCl气体剥落，就会导致抑制剂在暴露的钢板表面分解，因此无法抑制晶粒的生长，最终无法正常形成二次再结晶晶粒。

[0118] 不仅如此，HCl气体与金属物质的反应性大，因此存在造成炉(furnace)腐蚀的风险，而且HCl气体属于有毒气体，因此具有对环境有害的缺点。

[0119] 相比之下，使用不是金属氯化物的金属碘化物时，在钢板和氧化膜界面代替FeCl2生成FeI2后，在炉(furnace)内环境的影响下会进行由下述化学反应式(6)表示的反应。

[0120] FeI2+H2→2HI+Fe  (6)

[0121] 在此情况下，所生成的HI气体也会向钢板外逸出使底涂层剥落，但是与炉(furnace)内氢气和氮气的分压无关，与使用金属氯化物时相比，可在高出80℃左右的温度下使底涂层剥落。

[0122] 特别是，当氢气与氮气之比为0.25:0.75时，确认到底涂层从钢板表面剥落的温度为约1045℃，这是与二次再结晶开始的温度几乎近似的温度。

[0123] 因此，使用金属碘化物作为退火隔离剂时，比金属氯化物相对高的温度为止，钢板内部的抑制剂可以稳定地存在。

[0124] 也就是说，金属碘化物与金属氯化物相比，对引发铁损特性优异的二次再结晶更为有利，在高温退火炉(furnace)的腐蚀或有毒性方面具有更安全的特性。

[0125] 具体地，退火隔离剂可包含100重量份的氧化镁或氢氧化镁及5重量份至20重量份的金属碘化物。

[0126] 如果金属碘化物包含过少，则化学反应式(6)的反应不充分，可能会导致镜面度不良。如果金属碘化物包含过多，则在二次再结晶退火步骤的初始阶段底涂层的形成不顺利，在达到二次再结晶开始温度之前发生抑制剂的分解，可能会造成磁性不良的结果。因此，将金属碘化物的含量限制在前述的范围。

[0127] 此外，组成金属碘化物的金属可以是选自包含Ag、Co、Cu和Mo及它们的组合的群组中的任何一种金属。

[0128] 步骤S50中退火隔离剂的涂覆量可以是6g/m2至20g/m2。如果退火隔离剂的涂覆量过少，则底涂层的形成不会顺利。如果退火隔离剂的涂覆量过多，就有可能影响二次再结晶。因此，可以将退火隔离剂的涂覆量调节成前述的范围。

[0129] 步骤S50中对退火隔离剂进行干燥的温度可以是300℃至700℃。如果温度过低，则退火隔离剂不容易干燥。如果温度过高，就有可能影响二次再结晶。因此，可以将退火隔离剂的干燥温度调节成前述的范围。

[0130] 接下来，步骤S60中对涂覆有退火隔离剂的冷轧板实施二次再结晶退火。

[0131] 在步骤S60中，从常温升温至1200℃的步骤是在650℃至1200℃的范围内以0.1℃/hr至20℃/hr的升温率进行加热，当达到所述1200℃后，可在1150℃至1250℃的温度范围下保持20小时以上。

[0132] 如果升温率过低，则由于需要很长时间，生产性方面会出现问题，如果升温率过高，则抑制剂的不稳定性变大，二次再结晶晶粒的生长不会顺利。

[0133] 此外，达到1200℃后保持20小时以上的理由是因为需要充分的时间，以引导暴露于外部的钢板表面的平滑化，以及清除存在于钢板内部的氮或碳等杂质。

[0134] 在步骤S60中，700℃至1200℃的升温过程可在包含20体积％至30体积％的氮气和70体积％至80体积％的氢气的环境下实施，当达到1200℃后，可在包含100体积％的氢气的环境下实施。通过将环境调节成前述的范围，可以使镁橄榄石膜顺利形成。

[0135] 根据本发明的一个实施例的取向电工钢板的制造方法，氧化层量与常规材料几乎近似，但是所形成的氧化层厚度薄，相对于常规材料小于等于50％，进而在二次再结晶退火步骤中容易清除镁橄榄石层。因此，可以得到基底的磁畴移动容易的金属光泽型取向电工钢板。

[0136] 根据本发明的一个实施例的取向电工钢板的制造方法，粗糙度和光泽度会增加。根据本发明的一个实施例制造的取向电工钢板的表面其粗糙度以Ra值小于等于0.8μm。

[0137] 此外，如图3所示，取向电工钢板的表面具有与轧制方向平行凹陷而成凹凸40。

[0138] 对于本发明的一个实施例中制造的取向电工钢板，粗糙度相对大，光泽度也减少。这是因为，二次再结晶退火中在1025℃至1100℃附近镁橄榄石膜剥离的时间相对长，因此剥离后通过热使表面平坦化的时间不充分。但是，与此相应地，二次再结晶退火步骤中抑制剂稳定性优异，从而容易确保磁性。

[0139] 下面通过实施例进一步详细描述本发明。然而，下述实施例只是用于例示本发明，本发明不限于下述实施例。

[0140] 实施例

[0141] 制造以重量％计包含Si：3.2％、Sn：0.06％、Sb：0.025％的钢坯后进行热轧以制成2.6mm的热轧板，然后实施热轧板退火及酸洗，再冷轧成最终厚度为0.30mm。

[0142] 接着，对冷轧后的钢板实施一次再结晶退火，在875℃的均热温度下保持180秒，同时进行脱碳、氮化处理。此时，如下表1所示，对加热段、第一均热段及第二均热段的露点(Dew point)进行调节，从而调节所生成的氧化层量。

[0143] 针对一次再结晶退火后冷轧板的侧面的场发射透射电子显微镜(FE-EPMA)图片及分析结果示于图4中。如图4所示，可以确认依次形成了基底金属层、偏析层及氧化层。

[0144] 接着，将MgO作为主成分的退火隔离剂中加入如表1所示的金属氯化物及金属碘化物后涂覆在钢板上，然后从卷料上面实施二次再结晶退火。二次再结晶退火时一次均热温度为700℃、二次均热温度为1200℃，升温速度为15℃/hr。另外，在1200℃下的均热时间是15小时。在最终退火时，1200℃为止是75体积％的氮气和25体积％的氢气的混合环境，当达到1200℃后，在100体积％的氢气环境下保持，然后进行炉内冷却。对于最终得到的取向电工钢板，清洗表面后，表面上没有涂覆绝缘膜的状态下测定了磁通密度、铁损及表面粗糙度。

[0145] 图5中示出了所制造的取向电工钢板，可以确认形成有与轧制方向平行凹陷而成的凹凸。

[0146] 具体地，对于磁通密度，利用单片测定法以800A/m的磁场强度进行测定。对于铁损以1.7T/50Hz的条件进行测定。对于表面粗糙度，利用粗糙度仪(Surftest-SJ-500)进行测定。

[0147] 【表1】

[0148]

[0149]

[0150] 如表1所示，一次退火炉的露点低于50℃或高于70℃时，钢板的镜面度不良，磁性能会变差。此外，作为退火隔离剂添加物使用金属碘化物时，与使用金属氯化物相比磁性能提高。最终，通过实施例可以得到磁畴移动容易的金属光泽型取向电工钢板。此时，氧化层内的氧量与对比例类似，因此确保基底的脱碳性，二次再结晶退火时抑制剂稳定，从而具有优异的磁性，生产性也高。

[0151] 本发明能以各种不同方式实施并不局限于实施例，所属领域的普通技术人员可以理解在不变更本发明的技术构思或必要特征的情况下通过其他具体方式能够实施本发明。因此，应该理解上述的实施例是示例性的，而不是用来限制本发明的。

[0152] 符号说明

[0153] 10：基底金属层       20：偏析层

[0154] 30：氧化层           40：凹凸