BR112012001806B1

BR112012001806B1 - METHOD OF PRODUCTION OF ANISOTROPIC ELECTRIC STEEL IN SHEETS

Info

Publication number: BR112012001806B1
Application number: BR112012001806-0A
Authority: BR
Inventors: Yurievich Poliakov Mikhail; Nikolaevich Polyakov Vladimir; Yurievich Shishov Alexy; Andreevich Krysanov Sergey; Mikhailovich Cherneilov Boris; Ivanovich Larin Yuriy
Original assignee: Open Joint Stock Company '' Novolipetsk Steel ''
Priority date: 2009-08-03
Filing date: 2010-07-27
Publication date: 2018-01-16
Also published as: WO2011016758A1; PL218343B1; PL398130A1; CZ201230A3; CZ306162B6; RU2405841C1; BR112012001806A2

Description

(54) Título: MÉTODO DE PRODUÇÃO DO AÇO ELÉTRICO ANISOTRÓPICO EM CHAPAS (51) lnt.CI.: C21D 8/12; C21D 1/09 (30) Prioridade Unionista: 03/08/2009 RU 2009129819 (73) Titular(es): OPEN JOINT STOCK COMPANY NOVOLIPETSK STEEL (72) Inventor(es): POLIAKOV, MIKHAIL YURIEVICH; POLYAKOV, VLADIMIR NIKOLAEVICH; SHISHOV, ALEXY YURIEVICH; KRYSANOV, SERGEY ANDREEVICH; CHERNEILOV, BORIS MIKHAILOVICH; LARIN, YURIY IVANOVICH(54) Title: METHOD OF PRODUCTION OF ANISOTROPIC ELECTRIC STEEL IN PLATES (51) lnt.CI .: C21D 8/12; C21D 1/09 (30) Unionist Priority: 03/08/2009 RU 2009129819 (73) Holder (s): OPEN JOINT STOCK COMPANY NOVOLIPETSK STEEL (72) Inventor (s): POLIAKOV, MIKHAIL YURIEVICH; POLYAKOV, VLADIMIR NIKOLAEVICH; SHISHOV, ALEXY YURIEVICH; KRYSANOV, SERGEY ANDREEVICH; CHERNEILOV, BORIS MIKHAILOVICH; LARIN, YURIY IVANOVICH

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MÉTODO DE PRODUÇÃO DO AÇO ELÉTRICO ANISOTRÓPICO EM CHAPASMETHOD OF PRODUCTION OF ANISOTROPIC ELECTRIC STEEL IN PLATES

CAMPO DA TÉCNICA [001] A invenção a ser proposta diz respeito à área da siderurgia, em particular, à produção do aço elétrico anisotrópico laminado a frio, a ser aplicado para fabricar circuitos magnéticos de grandes dimensões, sendo baixas as perdas de magnetização.FIELD OF TECHNIQUE [001] The invention to be proposed concerns the steel industry, in particular, the production of cold-rolled anisotropic electric steel, to be applied to manufacture large magnetic circuits, with low magnetization losses.

ESTADO DA TÉCNICA [002] É conhecido que um dos métodos visando reduzir perdas magnéticas específicas dentro de chapas para transformadores acabadas é a formação na camada superficial da chapa de diversos obstáculos estruturais, quais fazem com que a textura magnética se distorce nos trechos locais de superfície do metal, e resultam na formação de uma estrutura complexa das áreas (domínios) de magnetização espontânea.STATE OF THE TECHNIQUE [002] It is known that one of the methods aiming to reduce specific magnetic losses inside plates for finished transformers is the formation in the surface layer of the plate of several structural obstacles, which cause the magnetic texture to distort in the local surface sections of the metal, and result in the formation of a complex structure of the spontaneous magnetization areas (domains).

[003] Nos últimos anos, para produção de tiras do aço elétrico anisotrópico laminado a frio com o revestimento isolador elétrico, cada vez mais frequente é aplicado o tratamento de superfície a laser. As tensões internas e os defeitos estruturais (discordâncias, vacâncias, distorções na rede cristalina), que surgem na zona de ação do raio de laser, resultam na formação de uma estrutura magnética especial. Isto contribui para o crescimento de grandeza da susceptibilidade magnética, e eventualmente na diminuição da corrente de Foucault (eddy current) do componente nas perdas magnéticas específicas.[003] In recent years, for the production of strips of cold-rolled anisotropic electric steel with the electrical insulating coating, laser surface treatment is increasingly used. The internal stresses and structural defects (discrepancies, vacancies, distortions in the crystalline network), which arise in the area of action of the laser beam, result in the formation of a special magnetic structure. This contributes to the magnitude increase of the magnetic susceptibility, and eventually to the decrease of the eddy current of the component in the specific magnetic losses.

[004] É conhecido o método de produção do aço elétrico anisotrópico conforme a patente da FR N° 1744128, classe C21 D 8/12, o qual inclui a laminação a quente, pelo menos uma laminação a frio, descarbonetação e recristalização de têmpera, bem como - o tratamento de superfície da tira a laser de modo perpendicular à direção de laminação no campo magnético com a intensidade prescrita. Foi proposto efetuar o tratamento a laser, a fim de reduzir perdas magnéticas dentro do campo magnético que se orienta ao longo da direção de laminação.[004] The production method of anisotropic electric steel according to FR patent No. 1744128, class C21 D 8/12, which includes hot rolling, at least one cold rolling, decarburisation and tempering recrystallization, is known. as well as - the surface treatment of the laser strip perpendicularly to the direction of lamination in the magnetic field with the prescribed intensity. It was proposed to perform laser treatment in order to reduce magnetic losses within the magnetic field that is oriented along the lamination direction.

Petição 870170060276, de 18/08/2017, pág. 3/33Petition 870170060276, of 08/18/2017, p. 3/33

2/11 [005] A desvantagem deste método é a eficiência insuficientemente alta deste, ao mesmo tempo, a solução a ser sugerida é ligada ao inevitável consumo adicional da energia, bem como - às dificuldades tecnológicas na aplicação.2/11 [005] The disadvantage of this method is its insufficiently high efficiency, at the same time, the solution to be suggested is linked to the inevitable additional consumption of energy, as well as - to the technological difficulties in the application.

[006] É sabido o método de aperfeiçoamento das propriedades magnéticas de chapas do aço silicioso elétrico, estruturado por meio do tratamento a laser segundo a patente da FR N° 2238340, classe C21D 8/12, na qual a geração da irradiação e o bombardeamento da superfície por raios são realizados com a utilização do laser-CO2. Por causa das particularidades específicas e conhecidas, a aplicação do laser-CO2 no tratamento de chapas para transformadores tem, em comparação do laser de Itérbio de fibra, desvantagens significantes. Em primeiro lugar, isso é ligado à diferença no comprimento da onda de irradiação. No comprimento da onda igual a λ = 1,07 pm a ser gerada por fibra óptica, o coeficiente de absorção no metal é verificado essencialmente mais alto, do que na irradiação, sendo λ = 10,46 pm que é característico para o laser-CO2- Isto dá um fator preponderante a favor do laser óptico, já que determina o maior coeficiente de utilização da potência útil na situação, quando a energia de irradiação se verifica menor. De outro lado, o poder absorvente da camada isoladora elétrica que aumenta à medida de aumento do comprimento da onda faz com que, no caso de utilização do laser-CO2, o sobreaquecimento local do material se registre e os traços de tratamento sejam visíveis. À medida de aumento do λ, a tarefa de formação do ponto de focalização aguda torna-se mais complicada. Por fim, as dificuldades na exploração e na ajustagem do circuito óptico, as condições especiais do resfriamento fazem com que a aplicação prática de lasers-CO2 se torne de pouca eficiência.[006] It is known the method of improving the magnetic properties of electrical silicon steel sheets, structured by means of laser treatment according to FR patent No. 2238340, class C21D 8/12, in which the generation of irradiation and bombardment of the surface by rays are performed with the use of CO2-laser. Because of the specific and well-known peculiarities, the application of CO2-laser in the treatment of plates for transformers has, compared to the fiber Iterbium laser, significant disadvantages. First, this is linked to the difference in the length of the irradiation wave. In the wavelength equal to λ = 1.07 pm to be generated by optical fiber, the absorption coefficient in the metal is verified essentially higher, than in the irradiation, being λ = 10.46 pm which is characteristic for the laser- CO2- This gives a preponderant factor in favor of the optical laser, since it determines the highest coefficient of utilization of the useful power in the situation, when the irradiation energy is lower. On the other hand, the absorbent power of the electrical insulating layer, which increases as the wavelength increases, so that, in the case of using the CO2 laser, the local overheating of the material is registered and the treatment traces are visible. As the λ increases, the task of forming the acute focal point becomes more complicated. Finally, the difficulties in exploring and adjusting the optical circuit, the special cooling conditions make the practical application of CO2-lasers less efficient.

[007] O método mais próximo da solução técnica a ser proposta por sua essência técnica e por resultado a ser atingido (i.e. - protótipo), na opinião dos autores, é o modo de tratamento da chapa de aço elétrico apresentado na patente da FR N° 2301839, classe C21 D 8/12. O método pressupõe a utilização de diversas variantes do tratamento no varredura simultâneo do raio contínuo focalizado agudamente emitido por laser de onda longa, a qual se encontra na faixa de 1,07-2,10 pm.[007] The method closest to the technical solution to be proposed due to its technical essence and the result to be achieved (ie - prototype), in the opinion of the authors, is the method of treating the electric steel plate presented in the FR N patent. ° 2301839, class C21 D 8/12. The method presupposes the use of several treatment variants in the simultaneous scanning of the sharply focused continuous beam emitted by long wave laser, which is in the range of 1.07-2.10 pm.

Petição 870170060276, de 18/08/2017, pág. 4/33Petition 870170060276, of 08/18/2017, p. 4/33

3/11 [008] Todavia, a realização do método a ser sugerido é baseada na aplicação da irradiação que tem a potência desenvolvida relativamente baixa (desde 10 W). A necessidade de formar um raio focalizado agudamente, sendo o diâmetro da mancha no ponto de focalização até 0,01 mm, é condicionada, neste caso, por escolha do regime unímodo de irradiação, na qual a potência de irradiação acima de 1 kW não pode ser alcançada. O bombardeamento de superfície do metal por raio focalizado com área de seção bem pequena resulta na criação de altos gradientes térmicos na zona de ação da mancha. Além disso, a profundidade da aquecimento de metal e largura observada da linha de ação do raio constitui não mais do que 20 pm. Nestas condições, o aumento ulterior de densidade da irradiação laser, por conta de reforço da potência, inevitavelmente resultará no fusão do metal na área do fluxo concentrado da energia e na destruição do revestimento isolador. Apesar de que os autores indicam a possibilidade de utilizar os lasers que possuem a grande potência desenvolvida, até a 50 kW, a faixa indicada de alteração na relação: potência - velocidade de varredura P/V não ultrapasse a 0,012 J/mm, o que na faixa de velocidades de varredura, indicada no método, 3000-16000 mm/s corresponde à potência desenvolvida da irradiação até 200 W. Sendo tão pequena a potência desenvolvida do laser, o rendimento do tratamento a laser do aço para a aplicação industrial não pode ser assegurado (se as velocidades de tratamento são iguais a 50-70 m/min.), sem aumentar a quantidade de lasers a serem utilizados. Entretanto, a formação do raio estável de focalização aguda, sendo bem alta a densidade da potência extrema, exige de meios técnicos suplementares, o que no final das contas acarretará o aumento dos investimentos de capitais e, como efeito - aumento do preço de custo dos produtos a serem fabricados.3/11 [008] However, the realization of the method to be suggested is based on the application of irradiation which has a relatively low developed power (from 10 W). The need to form a sharply focused ray, with the spot diameter at the point of focus being up to 0.01 mm, is conditioned, in this case, by choosing the single-mode irradiation regime, in which the irradiation power above 1 kW cannot be achieved. The bombardment of the metal surface by focused ray with a very small section area results in the creation of high thermal gradients in the zone of action of the stain. In addition, the depth of the metal heating and the observed width of the radius of action constitutes no more than 20 pm. Under these conditions, the further increase in the density of the laser irradiation, due to the increase in power, will inevitably result in the melting of the metal in the area of the concentrated flow of energy and in the destruction of the insulating coating. Although the authors indicate the possibility of using lasers that have the great power developed, up to 50 kW, the indicated range of change in the ratio: power - sweeping speed P / V does not exceed 0.012 J / mm, which in the scanning speed range indicated in the method, 3000-16000 mm / s corresponds to the developed power of the irradiation up to 200 W. As the developed power of the laser is so small, the performance of the laser treatment of steel for industrial application cannot be ensured (if the treatment speeds are equal to 50-70 m / min.), without increasing the amount of lasers to be used. However, the formation of the stable radius of acute focusing, the density of extreme power being very high, requires additional technical means, which in the end will lead to an increase in capital investments and, in effect - an increase in the cost price of products to be manufactured.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [009] A tarefa, para resolver a qual foi orientada a solução técnica, consiste na redução de perdas magnéticas de tiras laminadas a frio do aço elétrico anisotrópico, sendo mantido o alto nível da indução magnética e da resistência no revestimento isolador elétrico. Além do mais, é atingida a obtenção de tal resultado técnico, como a redução do preço de custo dos produtos a seremDESCRIPTION OF THE INVENTION [009] The task, in order to solve which the technical solution was oriented, consists in the reduction of magnetic losses of cold-rolled strips of anisotropic electric steel, maintaining the high level of magnetic induction and resistance in the electrical insulating coating . Furthermore, the achievement of such a technical result is achieved, such as reducing the cost price of the products to be

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4/11 fabricados, bem como - recebimento do lucro suplementar, como resultado da sua realização.4/11 manufactured, as well as - receipt of supplementary profit as a result of its realization.

[010] As desvantagens supracitadas dos sistemas análogos e do protótipo são excluídas, porque no método a ser sugerido de produção do aço em chapas elétrico anisotrópico, incluindo a fundição do aço, lingotamento contínuo do aço, laminação a quente, por uma ou duas vezes - laminação a frio, recozimento de descarbonetação, processo de desengraxar, aplicação de revestimento protetor, recozimento retificador e tratamento eletromagnético da superfície da móvel por raio de laser de seção não-circular de varredura, estendido ao longo de direção de varredura, o tratamento eletromagnético é efetuado sob a tensão regulável da tira que gera a tensão interna no metal, no intervalo de 5-80 N/mm², e a título de exposição eletromagnética usam a irradiação laser multímodo, sendo a correlação entre a potência de irradiação e a velocidade de varredura P/V na faixa de 0,0150,050 J/mm, além disso, na seção não-circular do raio, a relação de seu comprimento à largura em direção à laminação constitui 0,005 - 0,075; e o valor de tensão da tira, aquando do tratamento a laser é determinado conforme a seguinte fórmula:[010] The abovementioned disadvantages of the analog systems and the prototype are excluded, because in the method to be suggested of producing steel in anisotropic electric sheets, including steel casting, continuous steel casting, hot rolling, once or twice - cold rolling, decarburizing annealing, degreasing process, application of protective coating, rectifying annealing and electromagnetic treatment of the furniture surface by laser beam of non-circular scanning section, extended along the scanning direction, the electromagnetic treatment it is carried out under the adjustable tension of the strip that generates the internal tension in the metal, in the range of 5-80 N / mm ² , and as an electromagnetic exposure they use multi-mode laser irradiation, the correlation between the irradiation power and the speed P / V scanning range in the range of 0.0150.050 J / mm, in addition, in the non-circular section of the radius, the ratio of its length to width towards the lamination constitutes 0.0 05 - 0.075; and the tension value of the strip during laser treatment is determined according to the following formula:

F= k Bd/(P/V)^1/2, onde F- a magnitude da força aplicada externa (kN),F = k Bd / (P / V) ^1/2 , where F- the magnitude of the applied external force (kN),

Be d - respectivamente, a largura e a espessura da tira (mm), k- coeficiente de proporcionalidade igual a 0,002-0,010, em função de teor químico e de propriedades mecânicas do aço a ser tratado.Be d - respectively, the width and thickness of the strip (mm), k- proportionality coefficient equal to 0.002-0.010, depending on the chemical content and mechanical properties of the steel to be treated.

[011] A análise comparativa da solução técnica apresentada e do protótipo mostrou que o método apresentado era distinguido do modo conhecido pelo fato de que a ação eletromagnética à superfície da barra em movimento é efetuada sob a tensão regulável, a qual gera a tensão interna dentro do metal no intervalo de 5-80 N/mm², e a título da ação eletromagnética se utilizam a irradiação contínua multímodo de laser, de seção não-circular, sendo a correlação entre a potência de irradiação e a velocidade de varredura P/V na faixa de 0,015-0,050 J/mm, além disso, na seção não-circular do raio estendido ao longo de direção de varredura a relação de seu comprimento à largura em direção à laminação[011] The comparative analysis of the presented technical solution and the prototype showed that the presented method was distinguished in the known way by the fact that the electromagnetic action on the surface of the moving bar is carried out under the adjustable voltage, which generates the internal voltage inside of metal in the range of 5-80 N / mm ² , and as an electromagnetic action, continuous multi-mode laser irradiation, of non-circular section, is used, with the correlation between the irradiation power and the P / V scanning speed in the range of 0.015-0.050 J / mm, in addition, in the non-circular section of the radius extended along the scanning direction the relationship of its length to width towards the lamination

Petição 870170060276, de 18/08/2017, pág. 6/33Petition 870170060276, of 08/18/2017, p. 6/33

5/11 constitui 0,005 - 0,075. Assim, o método a ser apresentado corresponde ao critério de invenção - «Novidade».5/11 constitutes 0.005 - 0.075. Thus, the method to be presented corresponds to the invention criterion - «Novelty».

[012] A análise comparativa da solução técnica apresentada não só com o protótipo, mas também com outras soluções técnicas mostrou que os métodos de produção do aço elétrico anisotrópico em chapas, incluindo lingotamento contínuo do aço, laminação a quente, por uma ou duas vezes - laminação a frio, recozimento de descarbonetação, processo de desengraxar, aplicação de revestimento protetor, recozimento de alta temperatura, aplicação de revestimento isolador elétrico, recozimento retificador e tratamento eletromagnético da superfície da tira móvel pelo raio de laser de seção não-circular de varredura, estendido ao longo da direção de varredura - eram bem sabidos. Todavia, a introdução da tensão regulável de tira, a qual gera a tensão interna dentro do metal, no intervalo prescrito rigidamente (5-80 N/mm²) e da irradiação de varredura, tendo as características determinadas - no método de produção do aço em chapas elétrico anisotrópico, bem como - a interligação a outras operações do processo tecnológico permite nem só reduzir perdas magnéticas, mantendo, no mesmo tempo, o alto nível da indução magnética do aço elétrico anisotrópico, mas também permite conseguir redução do preço de custo dos produtos a serem fabricados e - obter o lucro suplementar da realização destes. Daqui decorre que o declarado conjunto das diferenças essenciais assegura a obtenção do resultado técnico mencionado, o que, na opinião dos autores, corresponde ao critério de invenção - «Atividade Inventiva».[012] The comparative analysis of the technical solution presented not only with the prototype, but also with other technical solutions showed that the production methods of anisotropic electric steel sheets, including continuous steel casting, hot rolling, once or twice - cold rolling, decarburizing annealing, degreasing process, protective coating application, high temperature annealing, electrical insulating coating application, rectifying annealing and electromagnetic treatment of the moving strip surface by scanning non-circular laser beam , extended along the scanning direction - were well known. However, the introduction of the adjustable strip tension, which generates the internal tension inside the metal, in the rigidly prescribed interval (5-80 N / mm ² ) and the sweeping irradiation, having the determined characteristics - in the steel production method in anisotropic electric sheets, as well as - the interconnection with other operations of the technological process allows not only to reduce magnetic losses, maintaining, at the same time, the high level of magnetic induction of anisotropic electric steel, but also allows to achieve a reduction in the cost price of products to be manufactured and - obtain additional profit from their realization. It follows that the stated set of essential differences ensures the achievement of the mentioned technical result, which, in the opinion of the authors, corresponds to the criterion of invention - «Inventive Activity».

DESCRIÇÃO BREVE DE ILUSTRAÇÕES [013] Para melhor entender a invenção mais abaixo está apresentados os exemplos de realização concreta do método, junto com as referências às ilustrações a serem anexadas, onde:BRIEF DESCRIPTION OF ILLUSTRATIONS [013] To better understand the invention below, examples of concrete implementation of the method are presented, together with references to the illustrations to be attached, where:

[014] A Figura 1 apresenta o diagrama de realização do método proposto. [015] O método efetua-se de modo seguinte.[014] Figure 1 shows the diagram of realization of the proposed method. [015] The method is carried out as follows.

[016] O aço fundido no forno elétrico a arco ou no forno conversor e lingotado em placas, passado por aquecimento em fornos contínuos e por laminação a quente no laminador de tiras a quente, decapagem; laminação a frio por uma ou duas vezes, recozimento de descarbonetação, processo de desengraxar,[016] The steel melted in the electric arc furnace or in the converter furnace and slab cast, passed through heating in continuous furnaces and hot rolling in the hot strip mill, pickling; cold rolling once or twice, decarburizing annealing, degreasing process,

Petição 870170060276, de 18/08/2017, pág. 7/33Petition 870170060276, of 08/18/2017, p. 7/33

6/11 aplicação de revestimento protetor, recozimento de alta temperatura, aplicação de revestimento isolador elétrico e recozimento retificador - é submetido ao tratamento por irradiação laser.6/11 application of protective coating, high temperature annealing, application of electrical insulating coating and rectifying annealing - it is subjected to laser irradiation treatment.

[017] No método a ser sugerido conforme o diagrama (ver figura 1), no decorrer de tratamento a irradiação laser, a tira 1 do aço dentro da zona de tratamento é transportada sob a tensão regulável - N - que gera a tensão interna dentro do metal, no intervalo de 5-80 N/mm², e a correlação entre a potência de irradiação e a velocidade de varredura P/V do raio de laser - 2 - é mantida na faixa de 0,015 - 0,050 J/mm, além do mais, na seção estendida ao longo de direção de varredura -R- não-circular - 3 - do raio - 2 - a relação do seu comprimento - c - à largura - b - em direção da laminação -T- constitui 0,005 0,075.[017] In the method to be suggested according to the diagram (see figure 1), during the course of laser irradiation treatment, strip 1 of the steel within the treatment zone is transported under the adjustable tension - N - which generates the internal tension within of the metal, in the range of 5-80 N / mm ² , and the correlation between the irradiation power and the P / V scanning speed of the laser beam - 2 - is maintained in the range of 0.015 - 0.050 J / mm, in addition furthermore, in the section extended along the scanning direction -R- non-circular - 3 - of the radius - 2 - the relation of its length - c - to the width - b - in the lamination direction -T- constitutes 0.005 0.075.

[018] A título da fonte de irradiação laser é utilizado o laser multímodo a fibra 4- tendo o comprimento de onda da geração igual a 1070 Nm e a potência desenvolvida igual a 1,5 - 3,5 kW. Para alcançar o resultado técnico necessário redução essencial de perdas magnéticas e manter a indução magnética, bem como - a integridade do revestimento isolador, o tratamento da tira -1- é realizado por mancha - 3 -, a qual tem dimensões diversas na direção da exploração e na direção transversal a tal. Isto é alcançado por conta de aplicação do sistema óptico especial, que representa um conjunto das lentes cilíndricas localizadas ao longo de linha de varredura por raio. Da forma geométrica e de dimensões da mancha -3- dependem: duração da ação de laser, temperatura de aquecimento do revestimento superficial e profundidade de penetração do calor por dentro do metal. A largura da mancha -b- da irradiação de laser define a duração de ação a laser à superfície da tira. Respectivamente, na formação da mancha estendida ao longo de linha de varredura, há possibilidade assegurar, como o aquecimento brusco da zona local na superfície com o gradiente máximo de temperaturas perto do seu limite, tanto - o aquecimento suave com a mancha da largura de -b- 20-30 mm que assegura uma aquecimento profunda. É evidente que o aumento de extensão da mancha é acompanhado por redução proporcional de densidade da irradiação em cada ponto de exposição. É esta circunstância que permite, no âmbito da presente invenção, realizar a aplicação real de lasers da potência mais[018] As a source of laser irradiation, the 4- fiber multi-mode laser is used, having the generation wavelength equal to 1070 Nm and the developed power equal to 1.5 - 3.5 kW. To achieve the necessary technical result, essential reduction of magnetic losses and maintain magnetic induction, as well as - the integrity of the insulating coating, the treatment of strip -1- is carried out by stain - 3 -, which has different dimensions in the direction of exploration and in the transversal direction to that. This is achieved due to the application of the special optical system, which represents a set of cylindrical lenses located along the line of scanning by ray. The geometrical shape and dimensions of the stain -3- depend on: duration of the laser action, heating temperature of the surface coating and depth of penetration of heat into the metal. The stain width -b- of laser irradiation defines the duration of laser action on the strip surface. Respectively, in the formation of the extended stain along the scanning line, it is possible to ensure, as the sudden heating of the local zone on the surface with the maximum temperature gradient close to its limit, both - the gentle heating with the stain the width of - b- 20-30 mm which ensures deep heating. It is evident that the increase in the extent of the stain is accompanied by a proportional reduction in the density of irradiation at each exposure point. It is this circumstance that allows, within the scope of the present invention, to carry out the actual application of lasers of the most

Petição 870170060276, de 18/08/2017, pág. 8/33Petition 870170060276, of 08/18/2017, p. 8/33

7/11 que 1 kW, sendo a relação P/V = 0,015-0,050 J/mm para o tratamento de rendimento elevado (até 70 m/min) da tira de aço para transformadores, sem fusão de metal, nem destruição de revestimento.7/11 than 1 kW, with the P / V ratio = 0.015-0.050 J / mm for the high performance treatment (up to 70 m / min) of the steel strip for transformers, without metal melting or coating destruction.

[019] Os cálculos executados para a velocidade da exploração 110 m/s e para a potência geral da irradiação 2,5 kW mostram que o aumento de largura -tida mancha desde 3,5 mm até 25 mm, sendo o comprimento -c- (100-300 pm) correspondem à alteração de profundidade da aquecimento de metal de 30 a 100 pm. Além disso, sob a profundidade da aquecimento subentende-se a distância desde a superfície, na qual o valor da temperatura expressa em graus Celsius se reduz em 2 vezes.[019] The calculations performed for the exploration speed 110 m / s and for the general irradiation power 2.5 kW show that the increase in width -ttain stain from 3.5 mm to 25 mm, the length being -c- ( 100-300 pm) correspond to the change in depth of the metal heating from 30 to 100 pm. In addition, under the depth of the heating the distance from the surface is implied, in which the temperature value expressed in degrees Celsius is reduced by 2 times.

[020] A formação das zonas profundas de aquecimento do metal ao longo de direção de varredura -R- do raio -2- permite, neste caso, usufruir a influência positiva das tensões elásticas a serem criadas dentro do metal, por conta de aplicação dos esforços de tração exteriores -N-. A alta eficiência da ação combinada a ser proposta está ligada, antes de tudo, à alteração do estado estrutural magnético nas zonas locais da irradiação laser. O desprendimento concentrado do calor e o aquecimento da superfície que surgem, no decorrer de tratamento a laser, promovem alterações na elasticidade e ductilidade do metal nestas áreas. Por exemplo, se considerar o tratamento da tira de 0,27 mm de espessura pelo raio de varredura -2- que tem o comprimento -c- 130 pm, a potência -P- 2,5 kW, sendo as velocidades de varredura -V- iguais a 100-120 m/s, assim o aquecimento de metal até a temperatura maior do que 400°C é alcançada por toda a seção. Neste caso, nas áreas a serem consideradas, diferentemente dos trechos fora da zona de tratamento, são criadas as condições para possa surgir a deformação plástica. Justamente por isso, a aplicação dos esforços de tração exteriores -N- resulta na distorção deformatória da rede cristalina e no aumento da densidade de discordâncias em 1,5-3 vezes, em comparação de regime do tratamento a laser sem tensão. A iniciação das tensões internas com valores o = 5 - 80 N/mm², por conta de extensão da tira -1-, serve de uma reserva adicional para a redução de perdas magnéticas específicas a 2-3% em comparação do tratamento a laser sem tensão (tabela 1). A termorresistência do[020] The formation of the deep heating zones of the metal along the scanning direction -R- of radius -2- allows, in this case, to enjoy the positive influence of the elastic stresses to be created inside the metal, due to the application of external pulling forces -N-. The high efficiency of the combined action to be proposed is linked, first of all, to the alteration of the magnetic structural state in the local areas of laser irradiation. The concentrated release of heat and the heating of the surface that arise during the laser treatment, promote changes in the elasticity and ductility of the metal in these areas. For example, if we consider the treatment of the 0.27 mm thick strip by the scanning radius -2- which has the length -c- 130 pm, the power -P- 2.5 kW, with the scanning speeds -V - equal to 100-120 m / s, thus heating the metal to a temperature greater than 400 ° C is achieved throughout the section. In this case, in the areas to be considered, unlike the stretches outside the treatment zone, the conditions are created for plastic deformation to appear. Precisely for this reason, the application of the external traction efforts -N- results in the deformational distortion of the crystalline network and in the increase of the density of discrepancies by 1.5-3 times, in comparison with the laser treatment regime without tension. The initiation of internal voltages with values o = 5 - 80 N / mm ² , due to the extension of the strip -1-, serves as an additional reserve for the reduction of specific magnetic losses by 2-3% compared to laser treatment without tension (table 1). The thermoresistance of

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8/11 efeito da redução de perdas magnéticas também faz parte do número de vantagens evidentes no tratamento da tira sob a tensão.8/11 The effect of reducing magnetic losses is also part of the number of advantages evident in the treatment of the strip under tension.

[021] Assim, só a ação em comum de três fatores: irradiação a laser com a mancha -3- estendida ao longo da direção de varredura -R- com as características prescritas, com a relação P/V = 0,015-0,050 J/mm, e a tensão expansível aplicada externamente -N- permite fundamentalmente (a 9-13%) diminuir perdas magnéticas Pi,7/so no aço, sendo mantida a indução magnética e a resistência inicial do revestimento isolador elétrico.[021] Thus, only the common action of three factors: laser irradiation with the spot -3- extended along the scanning direction -R- with the prescribed characteristics, with the ratio P / V = 0.015-0.050 J / mm, and the externally applied expandable voltage -N- fundamentally allows (to 9-13%) to decrease magnetic losses Pi, 7 / so in steel, maintaining the magnetic induction and the initial resistance of the electrical insulating coating.

[022] A escolha de valores ideais nos esforços a serem aplicados externamente depende das dimensões geométricas da tira e da relação P/V. No âmbito da presente invenção, o cálculo do valor da força externa é executado conforme a seguinte fórmula:[022] The choice of ideal values in the efforts to be applied externally depends on the geometric dimensions of the strip and the P / V ratio. Within the scope of the present invention, the calculation of the external force value is performed according to the following formula:

F= k Bd/(P/V)^1/2, onde F- magnitude da força aplicada externamente (kN),F = k Bd / (P / V) ^1/2 , where F- magnitude of the externally applied force (kN),

Be d - respectivamente, largura e espessura da tira (mm).Be d - respectively, width and thickness of the strip (mm).

[023] O coeficiente de proporcionalidade k pode ser determinado por meio experimental, em função do teor químico e de propriedades mecânicas do aço a ser tratado - do intervalo k= 0,002-0,010.[023] The proportionality coefficient k can be determined experimentally, depending on the chemical content and mechanical properties of the steel to be treated - the k interval = 0.002-0.010.

[024] No decorrer de tratamento da tira que tem dentro do metal uma tensão interna no intervalo menos que 5 N/mm², e na correlação da potência de irradiação à velocidade de varredura P/V menos do que 0,015 J/mm não se consegue aquecimento suficiente do metal na zona de tratamento, ou o esforço de tensão no tratamento está insuficiente para criar condições do fluxo plástico do metal na zona de ação da irradiação, o que não permite obter efeito suplementar da redução de perdas específicas, em relação ao tratamento a laser sem tensão de tiras.[024] In the course of treatment of the strip that has an internal tension inside the metal in the range less than 5 N / mm ² , and in the correlation of the irradiation power with the P / V sweep speed less than 0.015 J / mm it is not it achieves sufficient heating of the metal in the treatment zone, or the stress stress in the treatment is insufficient to create conditions for the plastic flow of the metal in the zone of action of irradiation, which does not allow to obtain additional effect of reducing specific losses, in relation to the laser treatment without tension strips.

[025] O tratamento da tira que tem a tensão interna dentro do metal no intervalo mais que 80 N/mm² é acompanhado por redução brusca de valor da indução magnética de modo inferior do que o valor admissível. Na correlação entre a potência de irradiação e a velocidade de varredura P/V mais do que 0,050 J/mm, acontece a destruição do revestimento isolador elétrico na superfície do aço, o que é inadmissível, já que deteriora o aspecto externo comercial do[025] The treatment of the strip that has the internal tension within the metal in the range more than 80 N / mm ² is accompanied by a sharp reduction in the value of the magnetic induction in a way lower than the allowable value. In the correlation between the irradiation power and the scanning speed P / V more than 0.050 J / mm, the destruction of the electrical insulating coating on the steel surface occurs, which is unacceptable, since it deteriorates the commercial external aspect of the

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9/11 produto e pode resultar na redução de valor da resistência do revestimento isolador.9/11 product and may result in a reduction in the resistance value of the insulating coating.

[026] Se a relação do comprimento -c- da seção não-circular estendido ao longo de direção de varredura -R- do raio 2 à sua largura -b- mais do que 0,075, em toda a faixa de relação da potência de irradiação à velocidade de varredura P/V = 0,015-0,050 J/mm é atingida a alta densidade da irradiação laser, a qual faz com que o metal se aqueça na área do fluxo concentrado da energia até as temperaturas que resultam na destruição do revestimento isolador. A redução da relação: comprimento à largura na seção não-circular do raio menos do que 0,005, dentro dos limites existentes da potências para laseres de fibra óptica modernos, resulta na diminuição de densidade da irradiação laser e, como consequência, na aquecimento insuficientemente profunda do metal na zona de ação de laser, o que exclua possibilidade utilizar a tensão aplicada, a fim de reduzir adicionalmente perdas magnéticas específicas.[026] If the ratio of the length -c- of the non-circular section extended along the scanning direction -R- of radius 2 to its width -b- more than 0.075, over the entire radiating power ratio range at scanning speed P / V = 0.015-0.050 J / mm the high density of the laser irradiation is reached, which causes the metal to heat up in the area of the concentrated flow of energy to the temperatures that result in the destruction of the insulating coating. The reduction of the ratio: length to width in the non-circular section of the radius less than 0.005, within the existing power limits for modern fiber optic lasers, results in a decrease in the density of laser irradiation and, as a consequence, insufficiently deep heating of the metal in the laser action zone, which excludes the possibility of using the applied voltage, in order to further reduce specific magnetic losses.

Exemplo.Example.

[027] Na empresa do declarante foi realizado um tratamento experimental do aço elétrico anisotrópico em chapas finas segundo o método a ser sugerido. O aço fundido no forno conversor e lingotado em placas, passado por aquecimento em fornos contínuos e por laminação a quente no laminador de tiras largas contínuo para a laminação a quente, decapagem, primeira laminação a frio, recozimento de descarbonetação, segunda laminação a frio, processo de desengraxar, aplicação de revestimento protetor, recozimento de alta temperatura, aplicação de revestimento isolador elétrico e recozimento retificador - foi submetido à irradiação eletromagnética por raio de laser que possui a potência desenvolvida igual a 2,5 kW, e tem a seção não-circular 150 pm de comprimento, ao longo de direção de varredura, e 20 mm de largura, em direção ao movimento da tira, sendo a tensão no trecho do tratamento igual a 18 N/mm². [028] As propriedades do aço em chapas finas elétrico anisotrópico obtidas no resultado da utilização experimental do método técnico a ser proposto estão apresentadas na Tabela 1.[027] At the declarant's company, an experimental treatment of anisotropic electric steel in thin sheets was carried out according to the method to be suggested. The steel cast in the converting kiln and slab cast, passed through heating in continuous furnaces and hot rolling in the continuous wide strip mill for hot rolling, pickling, first cold rolling, decarburizing annealing, second cold rolling, degreasing process, application of protective coating, high temperature annealing, application of electrical insulating coating and rectifying annealing - was subjected to electromagnetic irradiation by laser beam which has the developed power equal to 2.5 kW, and has the non- circular 150 pm long, along the scanning direction, and 20 mm wide, towards the movement of the strip, with the tension in the treatment section equal to 18 N / mm ² . [028] The properties of steel in thin anisotropic electric sheets obtained as a result of the experimental use of the technical method to be proposed are shown in Table 1.

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10/11 [029] Analisando os dados da Tabela 1, pode-se concluir que as propriedades eletromagnéticas e a qualidade da superfície de aço obtidas com uso do método a ser sugerido são mais altas do que no aço tratado por método conhecido.10/11 [029] Analyzing the data in Table 1, it can be concluded that the electromagnetic properties and the quality of the steel surface obtained using the method to be suggested are higher than in steel treated by known method.

Tabela 1Table 1

Método de tratamento Method of treatment Parâ trai For betray metros de amento meters of forgive Propriedades iniciais properties initials Propriedades finais properties finals Eficiência de tratamento Efficiency treatment P/V, J/mm P / V, J / mm σ, N/mm² σ, N / mm ² Pl,7/50. W/kg Pl, 7/50. W / kg Pl,7/50. W/kg Pl, 7/50. W / kg Δ P 1,7/50 % Δ P 1.7 / 50% Estado da técnica FR 2301839 (protótipo) State of technique FR 2301839 (prototype) 0,0065 0.0065 ausente absent 0,90 0.90 0,83 0.83 8,0 8.0 0,0106 0.0106 ausente absent 0,95 0.95 0,89 0.89 6,5 6.5 Método a ser proposto Method to be proposed 0,017 0.017 ausente absent 1,06 1.06 0,97 0.97 8,6 8.6 0,024 0.024 ausente absent 1,03 1.03 0,98 0.98 5,1 5.1 0,017 0.017 6 6 1,08 1.08 0,96 0.96 11,2 11.2 0,017 0.017 6 6 0,95 0.95 0,85 0.85 10,9 10.9 0,017 0.017 18 18 1,05 1.05 0,94 0.94 10,7 10.7 0,017 0.017 18 18 0,98 0.98 0,88 0.88 10,4 10.4 0,017 0.017 35 35 1,08 1.08 0,99 0.99 8,4 8.4 0,017 0.017 85 85 1,10 1.10 1,03 1.03 6,7 6.7

APLICABILIDADE INDUSTRIAL [030] Assim, a utilização do método a ser sugerido de produção do aço em chapas elétrico anisotrópico permite não só reduzir perdas magnéticas, sendo mantido o alto nível da indução magnética, mas também reduzir o preço de custo dos produtos a serem fabricados e obter o lucro adicional da realização destes.INDUSTRIAL APPLICABILITY [030] Thus, the use of the suggested method of producing steel in anisotropic electric sheets allows not only to reduce magnetic losses, maintaining the high level of magnetic induction, but also to reduce the cost price of the products to be manufactured and obtain the additional profit from the realization of these.

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11/11 [031] Por conseguinte, a tarefa, na resolução da qual é orientada a solução técnica está cumprida, além do mais, é alcançada a obtenção do resultado técnico supracitado.11/11 [031] Therefore, the task, in the resolution of which the technical solution is oriented, is fulfilled, moreover, the achievement of the aforementioned technical result is achieved.

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Claims

1- METHOD OF PRODUCTION OF ANISOTROPIC ELECTRIC STEEL IN SHEETS characterized by steel casting and continuous casting, hot rolling, once or twice - cold rolling, decarburization annealing, degreasing process, application of protective coating, high annealing temperature, application of electrical insulating coating and rectifying annealing and the electromagnetic action on the surface of the moving strip by scanning laser beam that has the non-circular section, extended along the scanning direction - which is distinguished by the fact that the action Electromagnetic action is carried out under the adjustable tension of the strip that generates an internal tension within the metal, in the range of 5-80 N / mm ² , and depending on the electromagnetic action, continuous multi-mode laser irradiation is used, with the correlation of the power of the irradiation at P / V scanning speed within the range - 0.015-0.050 J / mm, moreover, in the non- circular of the radius the relation of its length to the width towards the lamination constitutes 0,005 0,075.

2- METHOD OF PRODUCTION OF ANISOTROPIC ELECTRIC STEEL IN PLATES, as claimed in 1, and further characterized by the fact that the tension value of the strip, during the laser treatment, is defined according to the following formula:

F = k Bd / (P / V) ^1/2 , where F - magnitude of the externally applied force (kN),

B and d - respectively, strip width and thickness (mm), k - proportionality coefficient equivalent to 0.002-0.010, depending on the chemical content and mechanical properties of the steel to be treated.

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