基于低温板坯加热法生产具有高磁感应强度的晶粒择优取向电工钢板的方法

摘要

公开了一种生产用作变压器铁芯等的具有高的磁感应强度的晶粒择优取向电工钢板的方法。在此方法中,抑制初次再结晶粒长大的抑制剂在冷轧至成品厚度后形成,从而使低温加热板坯成为可能。此方法以下列方式实现。加热并加热轧硅钢板坯后,热轧钢板退火。单次冷轧退火后的钢板而得冷轧钢板,把冷轧钢板进行脱碳。然后在脱碳后的钢板上涂布退火隔离物,之后进行成品高温退火。所述硅钢板坯的重量百分比组成成分为:0.02—0.045%的C,2.90—3.30%的Si,0.05—0.30%的Mn,0.005—0.019%的Al,0.003—0.008%的N,等于或小于0.006%的S(以上是主要成分),0.001—0.012的B,和余量的Fe及其它不可避免的杂质;或上述主要成分加0.30—0.70%的Cu,0.03—0.07%的Ni,0.03—0.07%的Cr,及余量的Fe和其它不可避免的杂质;或者上述主要成分加0.001—0.012%的B,0.30—0.70%的Cu,0.03—0.07%的Ni,0.03—0.07%的Cr和余量的Fe及其它不可避免的杂质。钢板坯的加热温度是1050—1250℃。脱碳工序在露点为30—70℃的含氮气氛下进行,脱碳的温度是850—950℃,时间为30秒至10分钟,以同时脱碳和氮化,从而实现低温加热法。

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及一种制造晶粒择优取向电工钢板的方法，这种电工钢板用作变压器等电器设备的铁芯。具体讲，本发明涉及一种制造具有高磁感应强度的晶粒择优取向电工钢板的方法，此方法中，冷轧至成品厚度后，形成抑制初次再结晶晶粒长大的抑制剂，因而使得在低温加热下制造电工钢板成为可能。

2.现有技术

晶粒择优取向的电工钢板在轧制方向具有(110)[001]织构。生产这种钢板的方法首次为N.P.高斯(GOSS)公开，从那以后，许许多多的研究人员努力改善这种方法，并改善这种钢板的性能。晶粒择优取向的电工钢板的磁性出现在二次再结晶组织中，而二次再结晶组织是通过抑制一次再结晶晶粒的生长并且有选择地使(110)[001]晶粒从受到抑制的上述一次再结晶晶粒中长大而得到。

因此，要想生产具有优良磁性的晶粒择优取向的电工钢板，重要的是如何形成抑制剂，以及从受到抑制的晶粒中获得稳定的(110)[001]织构的工艺如何组成。

具体而言，抑制剂通过使用细小的沉淀相和偏析元素而形成。沉淀相应该以足够的数量和适当的尺寸均匀分布，以使在二次再结晶晶粒形成之前，初次再结晶晶粒的长大受到抑制。此外，沉淀相不应因为保持在二次再结晶晶粒就要形成之前的最高温度下的热稳定状态下而分解。目前使用的满足上述条件的抑制剂是MnS，MnS+AlN，MnS(Se)+Sb。

仅仅使用MnS生产电工钢板的技术在日本专利公报Sho-40-15644中公开。在该技术中，通过两次冷轧、一次中间退火而得到稳定的二次再结晶组织。但是，这种方法不能获得高的磁感应强度，而且，因为进行了两次冷轧，生产成本增加。

日本专利公报Sho-30-3651中说明了用MnS+AlN作为抑制剂生产晶粒择优取向电工钢板的典型技术。在这种方法中，进行一次压下率为80％或以上的冷轧，因而得到高磁感应强度。但是，如果把这种方法应用在工业生产中，其生产条件太苛刻，因此，各工艺条件必须严格控制。

具体而言，在这种方法中，要进行高温板坯加热、热轧、沉淀析出退火、冷轧、脱碳退火及高温退火。

此处，高温退火指的是在成品板中出现二次再结晶而生成(110)[001]织构的过程。在任何使用抑制剂的方法中，为了防止钢板之间的粘结，在进行高温退火前，在钢板上散布退火隔离层，而在脱碳过程中，钢板表面的氧化层与退火隔离层反应而形成一层玻璃状膜，因而为钢板间提供了绝缘性能。这样，经过高温退火，具有(110)[001]织构的成品钢板在其表面上便有了一层绝缘膜。

用MnS(Se)+Sb作为抑制剂生产晶粒择优取向的钢板的典型技术在日本专利公报Sho-51-13469中公开。此方法中，进行了高温板坯加热、热轧、沉淀析出退火、一次冷轧、中间退火、二次冷轧、脱碳退火和高温退火。此方法中，可以得到高的磁感应强度。但是，进行了两次冷轧，而且用昂贵的Sb或Se作为抑制剂，因此，生产成本增加，此外，特别是此生产线对人体有害。

此外，在上述方法中，在热轧前，高温下长时间加热钢板坯，以实现MnS或AlN的固溶。之后，在热轧板的冷却过程中，MnS或AlN形成尺寸适宜、分布适宜的沉淀相，因而使得用它们作为抑制剂成为可能。

具体而言，为了获得高的磁感应强度，在用MnS作抑制剂的方法中，公知的板坯加热温度必须达1300℃，在用MnS和AlN作抑制剂的方法中，板坯加热温度必须达1350℃，而在用MnS(Se)+Sb作抑制剂的方法中，板坯的加热温度必须达1320℃。事实上，当用在工业生产中时，为了得到至板坯中心区域都均匀的温度，加热必须在高达1400℃的温度下进行。

当长时间在高温下加热板坯时，生产所消耗的热量大，因此，生产成本就增加。此外，板坯的表面部分熔化，结果使加热炉修理费增加，且使加热炉的使用寿命缩短。

特别是，如果板坯表面的柱状晶(凝固组织)粗化长大，在后序热轧过程中就会生成深深的横向裂纹。结果，成品率大幅降低，而且可能出现其他问题。

为了解决上述问题，制造晶粒择优取向的钢板时，如果降低板坯加热温度，那么，在生产成本和成品率上就能获得许多优势。

因此，近来在不使用需高温固溶处理的MnS的方法上进行了大量研究。即，在这些方法中，作为抑制剂的沉淀相不仅仅靠炼钢中加入的元素形成，而且在加工过程中适当阶段中形成这种沉淀相。

以上方法在日本专利公报Hei-1-230721和Hei-1-283324中进行了说明，在其中进行了氮化处理。

属于此范围，引用下面内容。一是为了氮化处理钢板，在钢板上涂布一种含有能氮化的化学制剂的退火隔离层。另一个是为了氮化处理钢板，在高温退火的加热阶段，把能氮化的气体加入在控制气氛中。还有一个是脱碳之后在能氮化的气氛中对钢板进行氮化处理。

日本专利公报Hei-2-228425公布了一种方法，其中，在热轧钢板或在一次冷轧钢板进行氮化的过程中，把氮加入钢中而形成沉淀相。

日本专利公报Hei-2-294428公布了一种方法，其中，冷轧后，脱碳退火时同时进行了氮化和脱碳。在这种方法中，(Al，Si)N用作抑制剂，而且因氮化与脱碳同时进行，(Al，Si)N主要形成于表面层的晶界上，使得表面层的初次再结晶晶粒的长大能受抑制。因此，表面层的初次再结晶晶粒细小，而内部的再结晶晶粒粗大。结果，二次再结晶不稳定，磁感应强度降低。

为了解决这个问题，日本专利公报Hei-3-2324公布了一种方法，其中，先进行脱碳退火，待晶粒长大到一定尺寸(约15μm)后，再在一附加的脱碳退火过程中用分解氨气氛进行氮化处理。

在这些方法中，在500℃以上分解氨所得的氮加在钢板上。

渗入到钢板中的氮与其周围的Al和Si反应而形成氮化物，这些氮化物就用作抑制剂。这种情况下的抑制剂主要是铝的氮化物，如AlN和(Al，Si)N。

如上所述，低温下进行板坯加热的方法使用了能氮化的化学制剂或气体，因而完成了氮化。这样，为了生成晶粒择优取向的电工钢板，在钢板中形成了沉淀相。

但是，在所有这些方法中，钢板一般含有约0.050％的碳，所以，脱碳后能向钢板加入氮。结果，必须加一个子工艺。具体指，在用气体氮化的方法中，必须加一个新的设备，或者对现有设备进行巨大改动。此外，在把能氮化处理的化学物质加到退火隔离层的方法中，在表面的镁橄榄石层中产生大量缺陷。

此外，钢中的S或N含量相对高了，因此，热轧后产生了大量的不希望的MnS或AlN。脱碳之后，使初次再结晶晶粒尺寸细化，因此，为了得到稳定的二次再结晶，需准备极强的抑制剂。也即，必须形成均匀分布的细小沉淀相。为此目的，脱碳之后必须严格把晶粒尺寸控制在一小范围内，而且必须严格控制氮化的程度。因此，很难在工业上应用。

如果想在工业领域应用氮化法，必须首先解决下面两个问题。

第一，必须在不大幅改动现有厂房设备的基础上改善工艺。这是此种新方法的经济方面。

第二在工艺控制的宽误差内，还能生产稳定的晶粒取向电工钢板。这涉及到成品率，并最终涉及到生产成本。

发明概述

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的发明人进行了研究，基于研究的结果，发明人提出本发明。

因此，本发明的一个目的是提供一种生产晶粒择优取向的电工钢板的方法，此方法中，把低C含量和适当B含量的硅钢板坯减薄至成品厚度，并在适当条件下进行氮化处理而形成BN沉淀相，结果使板坯低温加热成为可能，且在不改动现有厂房设备的条件下能生产电工钢板，而且在氮化处理后能得到均匀的初次再结晶组织，进而获得高的磁感应强度。

本发明的另一个目的是提供一种生产晶粒择优取向的电工钢板的方法，此方法中，把含低含量的C和适量Cu，Cr及Ni的硅钢板坯减薄至成品厚度，在适当条件下进行氮化处理而获得的均匀的初次再结晶组织，结果使低温下加热板坯成为可能，且在不改动现有厂房设备的条件下能生产电工钢板，进而得到高的磁感应强度。

优选实施例详述

本发明的生产具有高的磁应强度的晶粒择优取向电工钢板的方法包括下列步骤：加热板坯，并热轧硅钢板坯而得到热轧钢板；给热轧钢板退火；单次冷轧退火后的钢板而得到冷轧钢板；冷轧钢板脱碳处理；在脱碳后的钢板上涂布退火隔离层；进行最终的成品高温退火，本方法的特征在于：硅钢板坯的组成成分按重量百分比表示为：C-0.02～0.045％，Si-2.90～3.30％，Mn-0.05～0.30％，Al-0.005～0.019％，N-0.003～0.008％，S-≤0.006％，Cu-0.03～0.70％，Ni-0.03～0.07％，Cr-0.03～0.07％，及余量的铁和其它不可避免的杂质元素；钢板坯的板坯加热温度为1050～1250℃；脱碳在露点为30～70℃的含氮气氛下进行，时间为30秒至10分钟，温度为850～950℃，并同时进行脱碳和氮化处理，因而获得低温加热法。

在本发明的另一方面中，本发明生产具有高磁感应强度的晶粒择优取向电工硅钢板的方法包括下列步骤：加热板坯，并将硅钢板坯热轧而得到热轧钢板；热轧钢板退火；单次冷轧退火后的钢板而得到冷轧钢板；冷轧钢板脱碳处理；在脱碳处理后的钢板上涂布退火隔离层；成品高温退火，本方法的特征在于：硅钢板坯的重量百分比组成成分为：C-0.02～0.045％，Si-2.90～3.30％，Mn-0.05～0.30％，Al-0.005～0.019％，B-0.001～0.012％，N-0.003～0.008％，S-≤0.006％，以及余量的Fe和其他不可避免的杂质元素；板坯加热温度为1050-1250℃；脱碳时得到BN沉淀相，且与脱碳同时进行，因而得到低温板坯加热的方法。

在本发明的再一个方面中，按照本发明的生产具有高磁感应强度的晶粒择优取向的电工钢板的方法包括下列步骤：加热板坯，并将硅钢板坯热轧而得到热轧钢板；热轧钢板退火；单次冷轧退火后的钢板而得到冷轧钢板；冷轧钢板脱碳处理；在脱碳处理后的钢板上涂布退火隔离层；成品高温退火，本方法的特征在于：硅钢板坯的重量百分比组成成分为：C-0.02～0.045％，Si-2.90～3.30％，Mn-0.05～0.30％，Al-0.005～0.019％，B-0.001～0.012％，N-0.003～0.008％，S-≤0.006％，Cu-0.030～0.70％，Ni-0.03～0.07％，Cr-0.03～0.07％，以及余量的Fe和其他不可避免的杂质元素；板坯加热温度为1050-1250℃；在850～950℃的温度下进行脱碳处理30秒到10分钟，所用气氛为露点为30～70℃的含氮气氛，这样同时进行脱碳和氮化处理，从而实现低温板坯加热法。

下面更详细描述本发明。

首先描述含Cu、Ni和Cr的晶粒择优取向电工钢板。

一般而言，如果对含C量为0.045～0.065％的高磁感应强度的晶粒择优取向电工钢板同时进行脱碳和氮化，那么可能会得到适当的富氮水平。但是，短时间内不会充分脱碳，因此，需要控制C含量。

然而，如果含C量比正常情况下小，热轧钢板的显微组织就不均匀。结果，同时脱碳-氮化退火后的初次再结晶的显微组织就不均匀。因此，即使靠形成适当富氮状态得到了适当的晶粒长大抑制力，二次再结晶还是不稳定出现，结果不能获得高的磁感应强度。

为了防止由于C含量的减少而出现初次再结晶晶粒的显微组织出现不均匀分布的情况，本发明的发明人进行了大量的研究和试验，发现了下列事实。即，如果适当加入Cu、Ni和Cr，达到适当的富氮水平，则能获得均匀的初次再结晶组织。

下面说明在含Cu、Ni和Cr的硅钢板坯中限制它们的含量的原因。

如果钢板坯的C含量少于0.02％，那么，在板坯加热过程中，晶粒就会长得太粗大，结果在成品高温退火时二次再结晶就不稳定，而这是不希望出现的。另一方面，如果C含量超过0.045％，同时进行的脱碳——氮化退火就花费太长时间。因此，希望C含量限制为0.02-0.045％。

Si元素是电工钢板的基本组成元素，它增加材料的电阻率，从而降低了铁损。如果其含量小于2.9％，则铁损特性就会变坏。另一方面，如果其含量超过3.3％，其冷加工性能就变坏。因此，Si含量最好应限制为2.9-3.3％。

Mn元素增加电阻率，从而降低铁损。如果其含量太高，磁感应强度就降低，因此，Mn含量应最好限制为0.05-0.3％。

在常规的成分组成系中，Al用于形成AlN和(Al，Si)N，它们用作抑制剂。但是，在本发明中，从抑制剂的角度来看，Al是毫无意义的。然而，Al同Si一样增加钢的电阻率，因此，加入达0.019％的Al是有利的。但其含量在0.019％以上时会使钢的热轧性能变坏。

因此，Al含量应最好限制为0.005-0.019％。

在传统方法中，尽管Al会引起热轧性能变坏，但AlN不得不用作为抑制剂，其加入量高达0.05％。但在本发明中，无需这样做。

至于N，如果其含量小于0.003％，那么，抑制剂的量就会不够，而如果其含量大于0.008％就会出现气泡等缺陷。因此，氮含量应最好限定为0.003-0.008％。

如果S加多了，在板坯的内部区域就会严重偏折。要想使之均匀化，板坯必须在本发明所限定的温度之上进行加热。因此，希望加入的S最多仅为0.006％。

元素Cu、Ni和Cr补偿C的减少，但热轧钢板的显微组织均匀化。而且，在同时脱碳——氮化退火后，它们是使初次再结晶的显微组织均匀化的重要元素。它们的含量应最好分别限定为0.3-0.7％，0.03-0.07％和0.03-0.07％。

如果它们中任一种元素的含量少于上述值，那么同时脱碳——氮化退火后，初次再结晶的显微组织的均匀化效果就不够，结果，二次再结晶就不稳定，因而使磁性变坏。另一方面，如果它们的含量超过了上述取值范围的上限，则加入它们就变得很没有意义。特别是在加入Cu和Cr的情况下，它们使脱碳困难，而在加入Ni的情况下，贵重元素会使生产成本增加。

在上述钢板坯中，不可避免的从钢的原料中引入的杂质元素(B，Ti，Nb，V)可达到80ppm。

同时，如果P的含量超过了正常值，可能造成冷轧时钢板的断裂，因此，其含量应最好限制为少于0.015％。控制在这个上限，不会增加太多的成本。

上述硅钢板坯可用基于一般的凝固法、锭铸法和连铸法生产。

如果板坯太薄，就降低热轧的生产率，但如果太厚，板坯加热时间就加长。因此，板坯厚度应最好限制为150-350mm。

下面说明使用上述硅钢板坯生产晶粒择优取向电工钢板的方法。

硅钢板坯的加热温度应最好为1050-1250℃，原因如下。即，如果加热温度小于1050℃，则热轧时的加工性能不好，但如果温度大于1250℃，尽管磁性不变坏，低加热温度的优点却全部丧失了。

在用AlN或MnS作为抑制剂的传统方法中，高温下加热板坯时，AlN或MnS固溶入板坯中，热轧时它们再沉淀析出，其尺寸和分布形态都进行调整。因此，在传统方法中，板坯高温加热是必不可少的。但在本发明中，抑制剂在冷轧至成品厚度之后形成；因此，板坯的高温加热(为控制沉淀相的目的)是不需要的。所以，考虑到热轧加工性能和热处理经济，板坯的加热温度应最好限制为1050-1250℃。

考虑经济性和板坯内部组织的均匀加热，板坯加热时间应最好限制为1-10小时。

把上述方法加热过的板坯进行热轧，热轧的厚度应最好限制为1.5-2.6mm，这是考虑序冷轧厚度的结果。

热轧后，对热轧钢板进行退火。热轧板退火的温度最好为900-1150℃，时间30秒到10分钟，原因是应防止热轧时部分形成的AlN之类的氮化物粗大，以及保证同时脱碳——氮化退火后初次再结晶组织的晶粒尺寸应适当。此处，为了防止沉淀相的损失，应最好采用氮气气氛加热。

如果此次退火的温度太低或时间太短，则初次再结晶的晶粒就会太细小，因此，就不能实现完全的二次再结晶，结果就不能获得良好的磁感应强度。另一方面，如果退火的温度太高或时间太长，那么沉淀相就会变得粗大，结果二次再结晶不稳定，而这是不希望的。

退火后的钢板进行一次冷轧，成品厚度最好应为0.23-0.35mm。原因如下，即，如果厚度小于0.23mm，那么二次再结晶不能进行到可接受的程度，但如果厚度大于0.35mm，则涡流损耗增加。

冷轧时，压下率最好应为84-90％。

钢板冷轧后，在850-950℃下进行30秒到10分钟的同时脱碳——氮化退火，所用气氛为露点为30-70℃的含氮气氛。

如果此次退火的温度低于850℃或时间短于30秒，则脱碳和富氮状态的形成就不充分。而如果温度高于950℃，初次再结晶组织就太粗大，结果不能获得良好的磁感应强度。如果退火时间长于10分钟，经济指标不佳。因此，退火温度和时间应最好限制为850-950℃和30秒到10分钟。

至于退火的气氛，任何达到富氮状态的含氮的气体都是可接受的。但是，最好用氨+氢气+氮气气氛，原因是这样易于控制脱碳率和富氮状态。

如果气氛的露点太低，脱碳能力下降，结果需延长退火时间，而这是不能接受的。如果露点太高，钢板表面的氧化层不均匀地形成，这样，后序高温退火时，玻璃状膜就有缺陷。所以，露点最好应限定为30-70℃。

当同时脱碳——氮化退火所用的气氛为氨+氢气+氮气气氛时，引入钢板中的氮的量随氨含量、退火温度和退火时间而变化，该量依钢的成分而适当控制。考虑氮化效果和气体泄漏时的安全，在各种变量中，影响最大的氨的量应最好调节为0.1-1.0％。

在上述退火条件下，钢板被脱碳，脱碳的能力由氢气分压和蒸汽压力决定。

在同时脱碳——氮化过程中，残余的碳应保持低至30ppm。即，如果其量超过30ppm，在后序高温退火时，二次再结晶的取向情况变坏，以致不能获得良好的磁感应强度。此外，当钢板用作变压器的零件时，磁时效发生而使铁损特性变坏。

在同时脱碳——氮化退火过程中富集的氮与钢的过剩的可溶性Al、B、Cu和Mn在高温退火时的低温区反应，并生成附加的沉淀相。晶粒长大的抑制力由以上提到的沉淀相，即它们的量和尺寸决定。

因此，为了获得适当的晶粒长大抑制力，当没加入B时，钢板中N的总量定为在130-82.9×{1+[Cu％+10×(Ni％+Cr％)]²}ppm的范围内。添加B、Cu、Ni和Cr时，钢板中N的总量定为在125-82.9×{1+[Cu+10×(Ni％+Cr％)]²}ppm的范围内。

即，如果N的总量小于下限，沉淀相的量太少。结果，晶粒长大的抑制力不够，因此，二次再结晶不稳定。另一方面，如果N的总量超过82.9×{1+[Cu+10×(Ni％+Cr％)]²}ppm，那么，不仅初次再结晶组织不均匀形成，而且在成品高温退火的加热阶段，沉淀相易于变得粗大。因而，在到达最高温时，晶粒长大的抑制力不能保持，结果，二次再结晶不稳定。结果，不能获得高的磁感应强度，而这是不希望的。在这种情况下，N的总量的上限由Cu、Ni和Cr决定，原因在于这些元素的作用在于实现初次再结晶组织的均匀分布。

同时，N的总量的下限随B而变化，人们认为其原因是同时脱碳——氮化退火后形成的沉淀相中的BN具有最大的抑制力。因而，N的最小需要量可以降低。

同时，初次再结晶的晶粒尺寸由氮化后形成的沉淀相的尺寸和分布形态决定。适应适当抑制力的适当的晶粒尺寸约为20～30μm。

同时脱碳——氮化处理后，把主要成分为MgO的退火隔离层涂在钢板上，然后进行成品高温退火。

具体而言，高温退火包括：为形成二次再结晶组织的均匀加热阶段；和去除杂质的高温均热阶段。

因为沉淀相进行再分配，所以均匀加热阶段的加热速率是很重要的。如果加热速率太快，二次再结晶不稳定，而如果太慢，就要延长退火时间，使经济指标变差。因此，加热速率最好应为10-40℃/小时。温度以此速率升至1150-1250℃，然后，为去除杂质，保温1-30小时。

为防止N的损失，均匀加热阶段的气氛应最好为含氮气体。同时，在玻璃状膜形成和二次再结晶完成之后，为去除N和S等的残留杂质，保温阶段的气氛最好应为氢气或氢气——氮气混合气体。

高温退火时在钢板上形成了玻璃状膜，为改善绝缘性和铁损(通过磁畴细化实现)，可以在钢板上再形成一张力增强涂层。

同时，在添加B生产晶粒择优取向电工钢板的方法中，B的含量最好限定为0.001-0.012％。

首先，B在钢中以固溶态存在，脱碳——氮化退火时，B与从控制气氛气体中引入的N反应而生成BN沉淀相，该沉淀相用作抑制剂。如果B含量小于0.001％，抑制剂的量就不足，结果就不能获得稳定的二次再结晶。另一方面，如果其含量超过0.012％，尽管二次再结晶完成，磁感应强度降低。因此，B含量最好应限定为0.001-0.012％。

下面粗略说明添加B生产晶粒择优取向电工钢板的生产工艺。

硅钢板坯含Si，Mn，B和Al，因此，氮化后，氮化物或单独、或混合形成。

下面按以上元素的反应优先性进行热力学比较。首先，AlN形成，然后形成BN。即，当高温下形成氮化物时，Al和N就热力学而言相适应，因而，早期形成AlN。因此，这样形成的AlN很粗大，即使在热轧后它仍保持原样。

在本发明的钢的组成成分中，N含量低，即低于0.008％，因此，其他氮化物几乎忽略不计。在热轧板中观察到的其他沉淀相是粗大的MnS，而即使这些相也很少观察到。

同时，热轧钢板退火在相对高的温度1120℃下进行，使AlN能部分固溶而再沉淀。然后进行淬火而形成较细的AlN，这些AlN甚至能用作抑制剂。但是，在本发明中，即使没有以上工序，也能得到足量的抑制剂，进而获得高的磁感应强度。

也就是说，在本发明中，N是在同时进行的脱碳——氮化退火过程中添加的，这样形成BN。即使硅钢板坯中的Al含量高，即使剩余Al仍残存，主要沉淀相也是BN。

这在热力学观察中清楚可见。

BN和AlN的热力学数值可在《冶金热化学》(MetallurgicalThermochemistry)(第5版，1979年Kubaschewski)中查到。按此数值，BN的焓大于AlN的焓，考虑熵后，在AlN中的自由能较小。这意味着在热力学上AlN的形成比BN容易。尽管如此，实际上优先形成的是BN，原因如下。

当使用B和纯Al反应而形成氮化物时，优先形成AlN。但是，当B和Al在Fe中以固溶态共存时，如果用N形成氮化物，情形则不同。也即，当共存于铁素体中的B和Al与铁素体中的N反应时，优先形成BN。

这可基于热力学的速度理论得到解释，原因在于扩散系数不同。

这种现象已由许多研究证明，其中包括日本Trans.Iron.Steel.Inst中的Yamanaki’s报告。(1978年1月8日，P404-411)

按照Yamanaki的研究报告，B在铁中的扩散速度很快，与N一样快。因此，即使当淬火或在极低温下卷取时，也形成BN。

与此相反，Al在铁素体中的扩散速度与B相比则很慢。

因此，Fe中某固溶元素的反应速度由该固溶元素的扩散速度决定。

本发明人也观察了含B硅钢在同时进行了脱碳——退火后的沉淀相，发现大量的BN已形成。

BN的尺寸为几百埃，其形状为边长不等的三角形或四边形。

观察到的BN具有立方结构，其面间距为1.2875埃，这与已知的JCPDS 25-1033相符。在我们的试样中也观察到了MnS、(Si，Mn)N和AlN等化合物。MnS粗大，可能是从热轧时就出现的。推断(Si，Mn)N是氮化处理后形成的，而AlN是热轧板退火后细小地形成的。但是，在数量上所有这些都是可忽略不计的。本发明的主要沉淀相是BN，这种氮化物起抑制剂的作用。

直到现在，加入B一直认为是作为AlN和MnS的代用品，但是，用BN作为主要的抑制剂还没有报告过。

而且，使用BN作为抑制剂还带来下列更多的优点。

在Al具有与B相比低的扩散系数时，在脱碳-氮化过程中形成的AlN主要沉淀在表面层的晶界上。因此，形成的初次再结晶组织不均匀，结果，二次再结晶不稳定。另一方面，对于B的情况，则因为B的扩散速度很快，BN不仅均匀地分布在表面层中，而且分布在内部区域。因而，脱碳-氮化退火后，能获得均匀的初次再结晶组织，从而能实现稳定的二次再结晶。

通过使用BN作为主抑制剂，本发明人确信可以生产出具有良好磁性能的晶粒择优取向电工钢板。

同时，当采用含Cu，Ni，Cr和B的硅钢坯生产电工钢板时，不仅能利用用BN作抑制剂的优点，而且与仅含Cu，Ni和Cr或仅含B相比，初次再结晶组织更加均匀，因此，可获得稳定的二次再结晶，从而提高磁感应强度。

下面用实例说明本发明。例1

制备钢板坯，该板坯的重量百分比组成为：C-0.019％，Si-3.20％，Mn-0.24％，固溶Al-0.018％，N-0.0055％，S-0.005％，P-0.015％，及余量的铁和含下述表1所示的不同量的Cu，Ni和Cr。板坯厚度为250mm。把板坯在1150℃下加热4小时30分，之后热轧至2.0mm厚。然后将热轧板在950℃退火3分钟后酸洗。这之后一次冷轧至成品厚0.285mm。冷轧后在900℃进行3分钟同时脱碳-氮化，所用气氛为湿氨+氢气+氮气混合气氛，其露点为45℃。

此处，为了使下表1中所示的N的总量有所变化，使用混合控制气氛气体。也即，在控制气氛气体中，氨(NH₃)的量在0.05-10％体积百分比范围内变化，氢气(H₂)的体积百分比变化范围为5-80％，其余为N₂。然后在钢板上涂主要成分为MgO的退火隔离层，这之后进行成品高温退火。成品高温退火按下列方式进行。即，为实现二次再结晶，以20℃/小时的速度升温至1200℃，接着保温15小时，然后冷却。在加热阶段，控制气氛的气体组成为25％N₂+75％H₂。达到1200℃后，气氛气体变为纯氢气。

对改变Cu，Ni，Cr和N含量而按上述方法制得的试样，进行了残余C，N总量，细小初次再结晶组织，二次再结晶进行情况和磁感应强度等的测量。测量结果如下表1所示。

这里，细小的初次再结晶组织的均匀性按下列方法判断，即在抛光后并用3％的硝酸乙醇腐蚀液浸蚀后，用光学显微镜和图像分析仪(image analyser)观察同时脱碳-氮化退火后的试样的断面，判断的标准是晶粒尺寸的分布。如果试样的晶粒尺寸分布是正常的分布类型，那么就认为是均匀的，否则(即双峰分布型)就认为是不均匀的。通过用加热到80℃的20％的盐酸溶液浸蚀试样的表面，并观察暴露出的显微组织，来估计二次再结晶的进行情况。

此外，用一种单板磁测量仪器，通过测量施加B10(1000A/m)的磁场之后所得的磁通密度来测定磁感应强度。

                                                    表1

    类别      合金金属加入量 优选N含量   (ppm)  气氛  气体D-N退火后  总氮量 残余C (ppm)初次再结晶组织的均匀性二次再结晶进行情况(％) 磁通密度    B₁₀    (T)  Cu  Ni  Cr  NH₃  H₂对比材料1  0.5  0.05  0.05  130～269  0.05  5    120^*    25    均匀    95^*  1.87^*发明材料1  0.5  0.05  0.05  130～269  0.5  25    219    23    均匀    100  1.94发明材料2  0.5  0.05  0.05  130～269  0.7  25    267    21    均匀    100  1.94发明材料3  0.5  0.05  0.05  130～269  0.6  25    235    18    均匀    100  1.95对比材料2  0.5  0.05  0.05  130～269  0.08  5    280^*    13    不均匀^*    80^*  1.75^*发明材料4  0.4  0.06  0.07  130～322  1  10    311    16    均匀    100  1.93发明材料5  0.6  0.03  0.04  130～223  0.5  35    204    21    均匀    100  1.94发明材料6  0.5  0.04  0.04  130～223  0.5  25    220    24    均匀    100  1.96对比材料3  0.3  0.03  0.03  130～150  0.07  25    125^*    26    均匀    75^*  1.77^*发明材料7  0.3  0.03  0.03  130～150  0.1  50    150    23    均匀    100  1.91对比材料4  0.3  0.03  0.03  130～150  0.09  25    162^*    21    不均匀^*    95^*  1.87^*对比材料5  0.7  0.07  0.07  130～449  0.07  20    123^*    28    均匀    70^*  1.72^*发明材料8  0.7  0.07  0.07  130～449  1  5    440    12    均匀    100  1.95对比材料6  0.7  0.07  0.07  130～449  10  80    464^*    11    不均匀^*    90^*  1.88^*对比材料7  0.2^*  0.07  0.07  130～295  0.08  5    280    21    不均匀^*    85^*  1.80^*对比材料8  0.5  0.02^*  0.05  130～202  1.5  80    185    18    不均匀^*    85^*  1.81^*对比材料9  0.5  0.06  0.02^*  130～223  2  80    213    17    不均匀^*    90^*  1.87^*对比材料10  无  无  0.05    /  2  80    220    16    不均匀^*    90^*  1.86^*对比材料11  0.8^*  0.04  0.04  130～295  5  80    290    44^*    均匀    100  1.85^*对比材料12  0.5  0.04  0.08^*  130～322  5  70    305    45^*    均匀    100  1.83^{*                     *}表示不符合本发明的条件的情况

如上表1所示，发明材料1-8按下列方式制得。即，Cu，Ni和Cr的含量在表1所示的本发明的范围内。另外，总的N含量控制在本发明的范围内，即为130-82.9{1+[Cu％+10×(Ni％+Cr％)]²}ppm。在这些发明材料中，得到了均匀的初次再结晶组织和适当的AlN沉淀相，二次再结晶也几乎完成，结果因择优取向程度高，磁感应强度就高。

同时，对N的总含量小于130ppm的对比材料1，3和5来讲，没能获得适当数量的晶粒长大抑制剂，因此，二次再结晶不完全，结果磁感应强度降低。

此外，对比材料7-10，尽管N的总含量控制在本发明范围内，但Cu，Ni和Cr偏离了本发明含量范围的下限，初次再结晶不均匀，因此，二次再结晶不稳定，结果磁感应强度恶化。

对对比材料11和12，其中的Cu和Cr超过了本发明的含量范围，尽管二次再结晶完全，但脱碳效果不好(残余C超过30ppm)，晶粒取向被破坏，结果磁感应强度下降。例2

制备硅钢板坯，该板坯的重量百分比组成成分为：Si-3.15％，Al-0.013％，C-0.031％，Mn-0.09％，Mn-0.0065％和余量的铁及其他不可避免的杂质元素，B含量如表2所示有所不同。钢板坯在1200℃下加热3小时后，热轧至2.3mm厚。热轧后的钢板在1120℃退火2分钟，用100℃的水淬火。之后进行酸洗，然后冷轧至0.30mm厚。

对冷轧钢板在850℃进行160秒的同时脱碳-氮化退火，所用混合气氛为含湿的25％H₂+75％N₂(露点为48℃)和干NH₃气。NH₃气的含量是0.3％体积。这之后涂退火隔离层MgO，接着进行成品高温退火。这次退火时，在25％N₂+75％H₂的气氛下以15℃/小时的升温速度把温度升至1200℃，并在该温度下，在100％H₂气氛下保温10小时。

然后，对B含量不同的各试样，检测同时脱碳-氮化退火后细小的初次再结晶组织的均匀性，二次再结晶的进行情况和磁感应强度。

                         表2

    类别   B含量  (wt％)初次再结晶组织的均匀性二次再结晶完成程度(％)    B₁₀    (T)对比材料13    无    不均匀    70    1.61发明材料9  0.0011    均匀    100    1.91发明材料10  0.0033    均匀    100    1.92发明材料11  0.0041    均匀    100    1.94发明材料12  0.0080    均匀    100    1.92发明材料13  0.0110    均匀    100    1.91对比材料14  0.0130    均匀    100    1.86

如上表2所示，在没加入B的对比材料13中，不仅抑制力不够，而且细小的初次再结晶组织不均匀。因此，二次再结晶不稳定，磁感应强度不高。

另一方面，在加入本发明含量范围的B的发明材料9-13中，获得了均匀的初次再结晶组织，并观察到适当数量和尺寸的BN沉淀相。因此，不仅二次再结晶完全，而且磁感应强度高。

然而，在B含量超过本发明含量范围的对比材料14中，尽管二次再结晶进行完全，但晶粒取向恶化，结果使磁感应强度降低。例3

准备硅钢板坯，该板坯的重量百分比组成为：Si-3.10％，Al-0.014％，Mn-0.10％，B-0.0041％，N-0.0032％，S-0.0044％和余量的Fe及其它不可避免的杂质元素，其中C含量如下表3中所示而变化。把板坯在1150℃下加热3小时，热轧至2.3mm厚。之后在1120℃下退火2分钟，再之后在100℃的水中淬火。然后酸洗，并冷轧至0.30mm厚。

冷轧后，在含湿25％H₂+75％N₂(露点为50℃)和干NH₃气的气氛下，在875℃下同时脱碳-氮化处理155秒。其中NH₃的含量为0.3％体积。接着在钢板上涂上退火隔离层MgO，并且进行成品高温退火，此次退火工艺为在25％N₂+75％H₂气氛下以15℃/小时的升温速度升温至1200℃，然后在100％H₂气氛下在1200℃保温10小时。

这之后，测量同时脱碳-氮化退火后的残余C含量，N含量及磁感应强度，测量结果如下表3所示。

                      表3

    类别   C含量   (wt％)  残余C  (ppm)  N含量  (ppm)   B₁₀   (T)对比材料15    0.015    11    210    1.83发明材料14    0.020    14    200    1.91发明材料15    0.045    19    190    1.94对比材料16    0.050    31    190    1.90对比材料17    0.059    33    210    1.91

如上表3所示，只有当C含量大于0.020％(发明材料14-15和对比材料16-17)时，才能获得高的磁感应强度。但是，对C含量大于0.05％的对比材料16和17，同时脱碳-氮化后残余C含量超过30ppm，因此，如果这些材料用在变压器上，会出现磁时效而恶化其磁性能。因此可见，C含量最好应限定为0.020-0.045％。例4

准备硅钢板坯，其重量百分比组成为：Si-3.1％，C-0.034％，Mn-0.14％，B-0.0033％，N-0.0060％，S-0.0052％和余量的铁及其它不可避免的杂质元素，且其Al含量如表4所示而变化。把这些板坯在1200℃下加热2小时，然后热轧至2.3mm厚。这之后在1120℃下退火2分钟，空冷后酸洗，然后冷轧至0.27mm。

冷轧后，在NH₃含量为0.3％体积的混合湿25％H₂+75％N₂(露点为50℃)和干NH₃气氛气体下，进行120秒的同时脱碳-氮化。此处，同时脱碳-氮化退火分别在两个温度即875℃和925℃下进行。

然后把退火隔离剂MgO涂在钢板上，接着进行成品高温退火，退火条件为：在25％N₂+75％H₂气氛下以20℃/小时的升温速度升至1200℃，然后在100％H₂气氛下在1200℃下保温10小时。

这之后，对每种不同Al含量和每一种不同的同时脱碳-氮化退火温度，测量磁性能。此处，铁损基于50Hz和1.7特斯拉条件下测量。

                          表4

    类别   Al含量   (wt％)D-N退火温度    (℃)    W_17/50    (w/Kg)    B₁₀    (T)发明材料16    0.011    875    0.94    1.93发明材料17    0.014    0.97    1.94发明材料18    0.019    0.99    1.93对比材料18    0.022    1.33    1.87发明材料19    0.011    925    0.96    1.92发明材料20    0.014    1.01    1.93发明材料21    0.019    1.01    1.93对比材料19    0.022    1.29    1.90

如上表4所示，在Al含量为0.022％的对比材料18和19中，如果提高同时脱碳-氮化的温度，则稍微提高磁感应强度。但是，初次再结晶组织会不均匀，因此，二次再结晶变得不稳定，结果细小晶粒得以保持，使铁损性能恶化。例5

准备硅钢板坯，其重量百分比组成为：Si-3.15％，C-0.031％，Al-0.013％，Mn-0.09％，B-0.0033％，N-0.0065％，S-0.006％及余量的Fe和其它不可避免的杂质。在1250℃下把板坯加热3小时，之后热轧至2.3mm厚。接着在1120℃下退火2分钟，这之后按两种冷却方式冷却，冷却条件如表5所示。冷却后进行酸洗，然后冷轧至0.30mm厚。

冷轧后，在含NH₃ 0.3％体积的湿25％H₂+75％N₂(露点为63℃)和干NH₃气的混合气氛下，于875℃进行155秒的同时脱碳-氮化。

然后在钢板上涂退火隔离物MgO，并进行成品高温退火，退火工艺为，在25％N₂+75％H₂气氛下以15℃/小时的升温速度把温度升至1200℃，之后在100％H₂气氛下在1200℃保温10小时。

                            表5

    类别    冷却条件    W_17/50    (w/Kg)    B₁₀    (T)发明材料22在100℃水中淬火    1.04    1.93发明材料23    空气冷却    1.03    1.94

如上表5所示，热轧钢板退火后，在不同冷却条件下得到的钢板没有显示出磁性能的太大不同，但空冷条件下，磁性能稍好。例6

准备硅钢板坯，其重量百分比组成为：Si-3.15％，C-0.031％，Al-0.013％，Mn-0.09％，B-0.0033％，N-0.0065％，S-0.006％及余量的Fe和其它不可避免的杂质。在1200℃下把板坯加热2小时，之后热轧至2.3mm。然后在1120℃下退火2分钟，这之后在100℃的水中淬火。再然后进行酸洗，之后冷轧至0.23mm、0.27mm、0.30mm和0.35mm厚。

冷轧后，在含NH₃ 0.3％体积的湿25％H₂+75％N₂(露点为63℃)和干NH₃气的混合气氛下，于875℃进行155秒的同时脱碳-氮化。

然后在钢板上涂退火隔离物MgO，并进行成品高温退火，退火工艺为，在25％N₂+75％H₂气氛下以15℃/小时的升温速度把温度升至1200℃，之后在100％H₂气氛下在1200℃保温10小时。之后测量每一种冷轧压下率下的磁性能，结果如表6所示。

                          表6

    类别  成品厚度    (mm) 冷轧压下率    (％)    W_17/50    (w/Kg)    B₁₀    (T)发明材料24    0.35    84.8    1.93    1.09发明材料25    0.30    87    1.93    1.04发明材料26    0.27    88.3    1.94    0.92发明材料27    0.23    90    1.94    0.83

如上表6所示，如果冷轧压下淬在84-90％范围内，磁性能良好。例7

制备硅钢板坯，其重量百分比组成成分为：Si-3.10％，C-0.036％，Al-0.014％，Mn-0.10％，B-0.0033％，N-0.0036％，S-0.0052％，及余量的Fe和其他不可避免的杂质。把此板坯在1200℃下加热2小时，然后热轧至2.3mm。之后在900℃下退火2分钟，空冷并酸洗后，冷轧至0.30mm。

冷轧后，在含NH₃ 0.3％体积的湿25％H₂+75％N₂(露点为48℃)和干NH₃气混合气氛下，进行120秒的同时脱碳-氮化退火。退火温度在表7所示825-975℃范围内变化。

然后，在钢板上涂退火隔离物MgO，并进行成品高温退火，退火时，在25％N₂+75％H₂气氛下，以15℃/小时的升温速度把温度升至1200℃，并在100％H₂气氛下在1200℃保温10小时。最后测量成品高温退火后，各个不同的退火温度下的N含量和磁性能，结果如表7所示。

                    表7

    类别  D-N退火温度    (℃)    N含量    (ppm)    B₁₀    (T)对比材料20    825    110    1.80发明材料28    850    170    1.93发明材料29    875    210    1.92发明材料30    900    240    1.95发明材料31    950    290    1.93对比材料21    975    340    1.89

如上表7所示，分别在825℃和975℃下进行同时脱碳-氮化退火的对比材料20和21的磁感应强度明显低。这可以解释为，如果退火温低于850℃，则钢中的N含量太低，而不能获得二次再结晶所需的足够的抑制剂。此外，如果退火温度太高，初次再结晶晶粒就变得不均匀。结果，磁感应强度降低。例8

制备同例7的硅钢板坯一样的板坯。然后，在1250℃下把板坯加热2小时后，热轧至2.3mm厚。在900℃下退火2分钟后空冷。之后酸洗，这之后冷轧至0.30mm厚。

冷轧后，在含湿25％H₂+75％N₂(露点为48℃)和干NH₃气的混合气氛下，在850℃下进行120秒的同时脱碳-氮化退火。气氛中NH₃的含量如表8所示，在0.05-1.5％体积范围内变化。

然后，在钢板上涂退火隔离物MgO，并进行成品高温退火，退火时，在25％N₂+75％H₂气氛下，以15℃/小时的升温速度把温度升至1200℃，并在100％H₂气氛下在1200℃保温10小时。之后测量高温退火后各NH₃含量下的N含量和磁性能，结果如表8所示。

                   表8

    类别    NH₃体积    (％)    N含量    (ppm)    B₁₀    (T)对比材料22    0.05    90    1.81发明材料32    0.1    170    1.92发明材料33    0.5    220    1.95发明材料34    1.0    290    1.94对比材料23    1.5    380    1.89

如表8所示，如果NH₃的体积百分比太低(对比材料22)，则不能获得足够氮化，因此磁性能变差。另一方面，如果NH₃的体积百分比太高(对比材料23)，则N含量太高，结果磁感应性能变坏。例9

准备硅钢板坯，此板坯的重量百分比组成成分为：Si-3.15％，Al-0.013％，C-0.031％，Mn-0.10％，N-0.0065％，S-0.006％，Cu-0.5％，Ni-0.05％，Cr-0.05％，及余量的Fe和其它不可避免的杂质，以及如表9所示含量不同的B。

在1200℃下加热板坯2小时，之后热轧至2.3mm厚。然后在1120℃下退火2分钟后，在100℃水中淬火。再之后酸洗后冷轧至0.30mm厚。

冷轧后，在含NH₃ 0.7％体积的含湿25％H₂+75％N₂(露点为52℃)和干NH₃气的混合气氛下，在850℃进行同时脱碳-氮化185秒。

然后，在钢板上涂退火隔离物MgO，并进行成品高温退火，退火时，在25％N₂+75％H₂气氛下，以15℃/小时的升温速度把温度升至1200℃，并在100％H₂气氛下在1200℃保温10小时。最后测量试样的磁性能，结果如表9所示。

                 表9

    类别    B含量    (ppm)    B₁₀    (T)  发明材料35    0.0010    1.94  发明材料36    0.0032    1.95  发明材料37    0.0040    1.97  发明材料38    0.0056    1.96  发明材料39    0.0110    1.94  对比材料24    0.0128    1.88

如表9所示，与只加入B的材料(例2中的发明材料9-13)相比，含Cu，Ni，Cr和B的发明材料35-39显示出更高的磁感应强度。即使一起加入Cu，Ni，Cr和B，如果B的量偏离(对比材料24)，磁感应强度就降低。例10

准备硅钢板坯，其重量百分比组成成份为：Si-3.10％，Al-0.014％，Mn-0.10％，B-0.0041％，N-0.0028％，S-0.0044％，Cu-0.5％，Ni-0.05％，Cr-0.05％，及余量的铁和其它不可避免的杂质，以及表10所示的不同的C含量。

把板坯在1150℃加热2小时后，热轧至2.3mm厚。然后在1120℃退火2分钟后，在100℃的水中淬火。接着进行酸洗，酸洗后冷轧至0.30mm厚。

冷轧后，在含湿25％H₂+75％N₂(露点为50℃)和0.7％体积的干NH₃的混合气氛下，进行875℃、155秒的同时脱碳-氮化退火。

然后，在钢板上涂退火隔离物MgO，并进行成品高温退火，退火时，在25％N₂+75％H₂气氛下，以15℃/小时的升温速度把温度升至1200℃，并在100％H₂气氛下在1200℃保温10小时。然后，测量同时脱碳-氮化退火后的残余C含量和残余N含量，并测量试样的磁性能，结果如表10所示。

                         表10

    类别   C添加量   (wt％)  残余C  (ppm)  N含量  (ppm)    B₁₀    (T)对比材料25    0.015    11    210    1.85发明材料40    0.020    14    200    1.94发明材料41    0.035    19    190    1.97发明材料42    0.040    31    190    1.95对比材料26    0.050    33    210    1.92

如表10所示，可以看出，如果一起添加Cu，Ni，Cr和B，可以获得高的磁感应强度。但是，即使一起加入Cu，Ni，Cr和B，如果C含量少于本发明的范围下限，则磁感应强度降低。

当C含量大于0.020％时，可获得高的磁感应强度。

然而，当C含量大于0.05％时，同时脱碳-氮化后，残余C量大于30ppm，因此，如果把这些材料用在变压器上，就会出现磁时效而使磁性能变坏。所以，可以看出，C含量应最好限制为0.020-0.040％。例11

准备硅钢板坯，其重量百分比组成成分为：C-0.020％，Si-3.20％，Mn-0.24％，可固溶的Al-0.019％，N-0.0055％，B-0.0033％，S-0.005％，P-0.015％，余量的Fe，以及表11所示含量不同的Cu，Ni和Cr。该板坯的厚度为205mm。

把这些板坯在1150℃加热4小时30分后，热轧至2.3mm厚。然后在950℃进行3分钟退火之后酸洗。接着一次冷轧至0.285mm厚。冷轧后，在含湿25％N₂+75％H₂(露点为45℃)和干NH₃气的混合气氛下，进行为形成初次再结晶组织的同时脱碳-氮化退火，退火温度为900℃，时间3分钟。

为了使钢板中的N含量如表11所示而变化，气氛气体中的氨(NH₃)的量在0.05-10％体积范围内变化，H₂在5-80％体积范围内变化，其余部分充入N₂。

然后在钢板上涂主要成分为MgO的退火隔离物，并进行成品高温退火，退火的热循环为，先在25％N₂+75％H₂气氛下，以20℃/小时的速度升温至1200℃，之后在100％H₂气氛下于1200℃保温15小时。

对添加不同的Cu，Ni，Cr和N含量的各试样，都进行残余C含量，总的N含量，同时脱碳-氮化退火后初次再结晶组织的均匀性，二次再结晶进行情况及磁感应强度等的测评。测评的结果如表11所示。

                                             表11

    类别       合金化金属添加量            (wt％)  最佳N范围    (ppm) D-N退火后 的总N含量    (ppm)  残余C  (ppm)初次再结晶组  织的均匀性 二次再结晶 完成程度    (％)  磁感密度    B₁₀    (T)  Cu  Ni  Cr  对比材料    27  0.5  0.05  0.05  125～269    122^*    26    均匀    95^*    1.88^*  发明材料    43  0.5  0.05  0.05  125～269    220    24    均匀    100    1.95  发明材料    44  0.5  0.05  0.05  125～269    265    22    均匀    100    1.95  发明材料    45  0.5  0.05  0.05  125～269    233    19    均匀    100    1.96  对比材料    28  0.5  0.05  0.05  125～269    280^*    14    不均匀    80^*    1.77^*  发明材料    46  0.4  0.06  0.07  125～322    311    17    均匀    100    1.94  发明材料    47  0.6  0.03  0.04  125～223    204    21    均匀    100    1.95  发明材料    48  0.5  0.04  0.04  125～223    220    25    均匀    100    1.97  对比材料    29  0.3  0.03  0.03  125～150    120^*    26    均匀    75^*    1.78^*  发明材料    49  0.3  0.03  0.03  125～150    148    24    均匀    100    1.94  对比材料    30  0.3  0.03  0.03  125～150    160^*    22    不均匀    95^*    1.88^*  对比材料    31  0.7  0.07  0.07  125～449    123^*    28    均匀    70^*    1.75^*  发明材料    50  0.7  0.07  0.07  125～449    430    14    均匀    100    1.97  对比材料    32  0.7  0.07  0.07  125～449    460^*    13    不均匀    90^*    1.88^*  对比材料    33  0.2^*  0.07  0.07  125～295    280    23    不均匀    85^*    1.82^*  对比材料    34  0.5  0.02^*  0.05  125～202    190    20    不均匀    85^*    1.83^*  对比材料    35  0.5  0.06  0.02^*  125～223    210    19    不均匀    90^*    1.87^*  对比材料    36  0.8^*  0.04  0.04  125～295    290    45^*    均匀    100    1.86^*  对比材料    37  0.5  0.04  0.08^*  125～322    308    46^*    均匀    100    1.84^{*                *}表示不符合本发明条件的情况

如表11所示，对于发明材料43-50，Cu，Ni和Cr的添加量在本发明的范围内，总的N含量在125-82.9×{1+[Cu％+10×(Ni％+Cr％)]²}ppm的范围内。在这些试样中，获得了均匀的初次再结晶组织和适当尺寸和数量的AlN沉淀相。因而二次再结晶进行得完全，且其取向情况良好，结果磁感应强度就高。

另一方面，对于对比材料27，29和31，它们在同时脱碳-氮化退火后的总的N含量小于125-82.9×{1+[Cu％+10×(Ni％+Cr％)]²}ppm。在这些情况下，不能获得适当的抑制力，因此，二次再结晶不稳定，结果使磁感应强度降低。

此外，即使总的N含量控制在本发明的范围中，如果Cu，Ni和Cr中的任一元素的添加量少于本发明的范围(如在对比材料33-35中)，则初次再结晶组织就不均匀，因而二次再结晶不稳定，最终结果是磁感应强度低。

再有，在Cu和Cr的添加量超出本发明范围的对比材料36和37的情况下，尽管二次再结晶进行得完美无缺，但脱碳情况不好(残余C超过30ppm)，晶粒取向性变差，结果，没能获得良好的磁性能。例12

准备硅钢板坯，其重量百分比组成成分为：C-0.036％，Si-3.10％，Al-0.014％，Mn-0.10％，B-0.0033％，N-0.0030％，S-0.0052％，Cu-0.5％，Ni-0.05％，Cr-0.05％及余量的Fe和其它不可避免的杂质。

把板坯在1200℃加热2小时后，热轧至2.3mm厚。之后在900℃退火2分钟，空冷后酸洗，接着冷轧至0.30mm厚。

然后按三种不同方法实行脱碳和氮化。如表12所示，一种方法为，同时进行脱碳和氮化(发明材料51)。另一种方法为，先脱碳后再进行氮化(对比材料38)。还有一种为，先进行初始的轻微脱碳，之后进行同时再脱碳和氮化(对比材料39)。

然后，在钢板上涂退火隔离物MgO，并进行成品高温退火，退火时，在25％N₂+75％H₂气氛下，以15℃/小时的升温速度把温度升至1200℃，并在100％H₂气氛下在1200℃保温10小时。

之后测量同时脱碳-氮化退火后的残余C含量和残余N含量，试样的氧化层，玻璃状膜的状况，及试样的磁性能。测量的结果如表12所示。

氧化层厚度的测量方法为，把试样抛光并用硝酸浸蚀后，用光学显微镜观察试样的断面。

                                        表12

类别     退火     方法           退火条件 残余C (ppm) 总的N (ppm)  氧化层厚度(μm) 玻璃状膜  的状况   B₁₀   (T)  发明  材料  51    同时脱    碳-氮化850℃×180秒露点：50℃25％N₂+75％H₂+0.5％NH₃    15    180    2    适当  1.95  对比  材料  38    脱碳    后氮化脱碳850℃×180秒露点：50℃湿25％N₂+75％H₂氮化：750℃×70秒干25％N₂+75％H₂+3％NH₃    16    120    8    不能    接受  1.90  对比  材料  39    先稍微    脱碳后    再氮化    和脱碳稍微脱碳：850℃×120秒露点：50℃25％N₂+75％H₂再脱碳和氮化：850℃×70秒干25％N₂+75％H₂+1％NH₃    15    125    6   能接受  1.92

如表12所示，在按照本发明一起加入B，Cu，Ni和Cr的钢中，如果同时进行脱碳和氮化(如在发明材料51中)，那么形成的氧化层厚度适当，能获得目标N总含量。因此，磁感应强度高。

另一方面，如果在脱碳后进行氮化(如在对比材料38中)，或在初始轻微脱碳后进行再脱碳和氮化(如在对比材料39中)，那么，氧化层太厚，控制氮化就困难。因此，二次再结晶不稳定，结果是，磁感应强度就较低。

按照上述的本发明，不仅使板坯的低温加热成为可能，而且在不改动现有厂房设备的条件下能进行氮化，还能获得高的磁感应强度。