BR112012031908B1 - Método para produção de chapa de aço elétrico com grão orientado. - Google Patents

Método para produção de chapa de aço elétrico com grão orientado. Download PDF

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Abstract

método para produção de chapa de aço elétrico com grão orientado. a presente invenção refere-se a um método para produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado, incluindo preparar como material uma placa de aço tendo uma composição predeterminada e executar pelo menos duas operações de laminação a frio, caracterizadas pelo fato de que um tratamento térmico é executado, antes de qualquer uma das operações de laminação a frio exceto a laminação a frio final, a uma temperatura na faixa de 500ºc a 750ºc por um período de tempo na faixa de 10 minutos a 480 horas. a chapa de aço elétrico com grão orientado da presente invenção apresenta, através da utilização da transformação austenita-ferrita, propriedades magnéticas superiores após a recristalização secundária.

Description

DO PARA PRODUÇÃO DE CHAPA DE AÇO ELÉTRICO COM GRÃO ORIENTADO.
Campo Técnico [001] A presente invenção se refere a um método para produção do que é chamado de chapa de aço elétrico com grão orientado na qual os grãos de cristal são acumulados na orientação {110}<001>. Técnica Anterior [002] É conhecido que uma chapa de aço elétrico com grão orientado tendo grãos de cristal acumulados na orientação {110}<001> (orientação essa que doravante será referida como orientação de Goss) através de recozimento de recristalização secundária apresenta propriedades magnéticas superiores (veja, por exemplo, a JP-B 40015644). Foram principalmente empregados sob esse aspecto, como índices de propriedades magnéticas, densidade de fluxo magnético B8 a uma intensidade de campo magnético: 800 A/m e perda de ferro (por kg) W17/50 quando a chapa de aço elétrico foi magnetizada a 1,7 T em um campo magnético alternado de frequência de excitação: 50 Hz. [003] Um dos meios para reduzir a perda de ferro em uma chapa de aço elétrico com grão orientado é fazer as orientações dos seus grãos de cristal após o recozimento de recristalização ser altamente acumuladas na orientação de Goss. É importante, para fazer as orientações de cristal de uma chapa de aço após o recozimento de recristalização secundária ser altamente acumuladas na orientação de Goss, formar previamente uma microestrutura predeterminada na textura da chapa de aço submetida ao recozimento de recristalização primária de forma que apenas grãos severamente orientados na orientação de Goss cresçam preferencialmente durante o recozimento de recristalização secundária. Exemplos conhecidos de microestruturas predeterminadas que permitem que apenas grãos severamente orientados na
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2/38 orientação de Goss cresçam preferencialmente durante o recozimento de recristalização secundária incluem a orientação {111}<112> (orientação esta que doravante será referida como orientação M) e orientação {12 4 1}<014> (que será referida doravante como orientação S). É possível fazer os grãos de cristal após o recozimento de recristalização secundária ser altamente acumulados na orientação de Goss (grãos de cristal em tal estado de orientação serão doravante referidos como grãos orientados Goss) fazendo-se os grãos de cristal na matriz da chapa de aço submetida ao recozimento de recristalização primária ser altamente acumulados na orientação M e/ou na orientação S.
[004] Por exemplo, a JP-A 2001-060505 descreve que uma chapa de aço que apresenta estavelmente propriedades magnéticas superiores após ser submetida a um recozimento de recristalização secundária pode ser obtida quando a chapa de aço submetida ao recozimento de recristalização primária possui: uma textura na vizinhança da camada de superfície da chapa de aço, tendo uma orientação máxima dentro de 10°ou da orientação de (f1 = 0°, Φ = 15°, e o2 = 0°) ou da orientação de (f1 = 5°, Φ = 20°, e o2 = 70°) na representação de ângulos Euleriano de Bunge; e uma textura da camada central da chapa de aço tendo uma orientação máxima dentro de 5° a part ir da orientação de (f1 = 90°, Φ = 60°, e o2 = 45°) na representação de ângulos Euleriano de Bunge .
[005] Além disso, um dos meios para controlar a textura de uma chapa de aço observada após o recozimento de recristalização primária é controlar a taxa de redução de laminação na laminação a frio final. Por exemplo, a JP-B 4123653 descreve que uma chapa de aço elétrico com grão orientado apresentando estavelmente propriedades magnéticas superiores pode ser obtida produzindo-se uma chapa de aço elétrico com grão orientado conforme um método de laminação a
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3/38 frio geralmente conhecido, mas ajustando-se especificamente a taxa de redução de laminação na laminação a frio final na faixa de 70% a 91% (inclusive 70% e 91%).
[006] A demanda por chapas de aço elétrico com grão orientado que apresentem baixa perda de ferro tem crescido rapidamente nos últimos anos a medida que aumenta a conscientização de economia de energia no público em geral.,. Inst. Elec. Engrs. 95[II] (1948), pg. 38, descreve que a perda de corrente de Foucault como fator decisivo de perda de ferro se torna mais desfavorável na proporção do quadrado do valor da espessura da chapa. Isso significa que a perda de ferro pode ser significativamente reduzida pela diminuição da espessura da chapa de aço. Em outras palavras, a redução da perda de ferro de uma chapa de aço elétrico com grão orientado é compatível com tornar a chapa de aço fina, isto é, com a produção estável de uma chapa de aço fina. Entretanto, aço silício para uma chapa de aço elétrico com grão orientado é susceptível a encurtamento a quente devido ao seu teor relativamente alto de Si, com isso impondo inevitavelmente restrições na produção de uma de uma chapa de aço elétrico fina com grão orientado por laminação a quente.
[007] Em vista da situação descrita acima, tem sido empregada a laminação a frio de duas etapas como técnica de ajustar a taxa de redução de laminação na laminação a frio final em uma faixa preferida conforme descrito na JP-B 4123653.
[008] Foi desenvolvido um número de técnicas de formação de textura de recristalização primária de forma que a textura permita que apenas grãos severamente orientados na orientação de Goss cresçam preferencialmente quando a chapa de aço elétrico com grão orientado é produzida de acordo com o método de laminação a frio de duas etapas. A JP-A 63-259024 descreve um método para controlar a morfologia da precipitação de carbonetos antes da laminação a frio final por
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4/38 resfriamento controlado apos o recozimento intermediário, de modo que uma textura superior é formada em uma chapa de aço submetida ao recozimento de recristalização primária.
Descrição da Invenção
Problemas a ser resolvidos pela invenção [009] Entretanto, os inventores da presente invenção descobriram que o método de laminação a frio de duas etapas descrito na JP-A 63-259024 tem um problema pelo fato de que as orientações dos cristais na textura de uma chapa de aço submetida a um recozimento de recristalização primária tendem a ser altamente acumuladas apenas na orientação M e assim a intensidade de orientação de cristal na orientação S da textura é relativamente fraca, embora as orientações de cristal sejam preferivelmente altamente acumuladas na orientação S, bem como na orientação M, com bom equilíbrio entre as duas orientações.
[0010] Os inventores da presente invenção supõem que tal problema conforme descrito acima ocorre porque o tamanho dos grãos de cristal de uma chapa de aço antes da laminação a frio final é geralmente muito pequeno e os locais de geração de núcleos de recristalização com orientação M existem nas bordas de tais grãos de cristal antes da laminação a frio, com o que o tamanho de grão de cristal mais fino tende a aumentar o número de locais onde os núcleos de recristalização com orientação M são gerados.
[0011] É sabido que o tamanho do grão recristalizado do aço diminui devido ao aumento na tensão acumulada e à introdução de tensão não uniforme provocada pela laminação. Isto é, quanto mais repetidamente o processo de laminação de recristalização é executado, menores tamanhos de grãos recristalizados resultam. Aço silício de alto carbono utilizando a transformação austenita-ferrita com o propósito de melhorar a sua microestrutura em um estado de laminado a quente,
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5/38 em particular, é susceptível à introdução de tensão não uniforme excessiva durante a laminação e assim seus grão recristalizados tendem a ser finos e desuniformes porque um aço de alto carbono tem microestrutura de duas fases (ferrita + perlita).
[0012] Sob esse aspecto, por exemplo, a JP-B 2648424 descreve uma técnica de executar recozimento de uma chapa de aço laminada a quente em uma região de temperatura de não-recristalização e submeter a chapa de aço assim recozida ao processo de precipitação de carbono no resfriamento, tal morfologia da precipitação de carbonetos antes da laminação a frio final é adequadamente controlada. Entretanto, a técnica da JP-B 2648424 ao invés torna os grãos recristalizados mais finos porque a técnica visa a quebrar a estrutura em forma de fibra {100} principalmente através da acumulação de tensões a uma densidade relativamente alta.
[0013] Os inventores da presente invenção fizeram um estudo apurado para resolver os problemas anteriormente mencionados e, como resultado, descobriram que é possível aumentar a razão de intensidade da orientação S na textura de uma chapa de aço submetida à recristalização primária e assim controlar adequadamente a textura da chapa de aço submetida à recristalização primária pelo controle do tamanho de grão de uma chapa de aço antes da laminação a frio final (o tamanho de grão naquela etapa não atraiu nenhuma atenção na técnica anterior), ou mais especificamente pela esferoidização dos precipitados carbonetos lamelares na microestrutura perlita como fase secundária da chapa de aço (esferoidização de carbonetos na microestrutura perlita) para diminuir a tensão desuniforme na laminação e embrutecer os grãos de cristal antes da laminação a frio final.
[0014] A presente invenção foi imaginada com base nas descobertas mencionadas anteriormente e um de seus objetivos é fornecer um método para produção de uma chapa de aço elétrico com grão orienPetição 870180137316, de 03/10/2018, pág. 10/53
6/38 tado por laminação a frio de duas etapas, cujo método permite obter uma transformação austenita-ferrita utilizando chapa de aço elétrico com grão orientado apresentando propriedades magnéticas superiores após a recristalização secundária pela execução de um tratamento térmico predeterminado antes de qualquer processo de laminação a frio diferente da laminação a frio de acabamento.
Meios para Resolver o Problema [0015] Especificamente, características primárias da presente invenção são como segue.
[0016] (1) Um método para produzir uma chapa de aço elétrico com grão orientado, compreendendo as etapas de:
[0017] submeter uma placa de aço tendo uma composição contendo em % em massa, C: 0,020% a 0,15% (inclusive 0,020% e 0,15%), Si: 2,5% a 7,0% (inclusive 2,5% e 7,0%), Mn: 0,005% a 0,3% (inclusive 0,005% e 0,3%), alumínio solúvel em ácido: 0,01% a 0,05% (inclusive 0,01% e 0,05%), N: 0,002% a 0,012% (inclusive 0,002% e 0,012%), pelo menos um elemento entre S e Se com seu teor total sendo 0,05% ou menos, e o saldo sendo Fe e as impurezas incidentais para aquecer e a subsequente laminação a quente para obter uma chapa de aço laminada a quente; submeter a chapa de aço laminada a quente opcionalmente a recozimento inicial e essencialmente a pelo menos duas operações de laminação a frio com recozimento intermediário entre elas para obter uma chapa de aço laminada a frio tendo a espessura final da chapa; e submeter a chapa de aço laminada a frio ao recozimento de recristalização primária e então ao recozimento de recristalização secundária, onde o tratamento térmico é executado, antes de qualquer uma das operações de laminação a frio diferentes da laminação a frio final, a uma temperatura na faixa de 500°C a 750°C (inclusive 500°C e 750°C) por um período na faixa de 10 minutos e 480 horas (inclusive 10 minutos e 480 horas).
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7/38 [0018] (2) O método para produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado do item (1) acima, onde a taxa de aumento da temperatura entre 500°C e 700°C na recristalização primária é pelo menos 50°C/s.
[0019] (3) O método para produção de uma chapa de aço elétrico co com grão orientado do item (1) ou (2) acima, também compreendendo submeter a chapa de aço laminada a frio ao refino do domínio magnético a ma etapa após a laminação a frio final.
[0020] (4) O método de produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado do item (3) acima, onde o refino do domínio magnético é executado pela irradiação da chapa de aço submetida ao recozimento de recristalização secundária com feixe de elétrons.
[0021] (5) O método para produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado do item (3) acima, onde o refino do domínio magnético é executado pela irradiação da chapa de aço submetida ao recozimento de recristalização secundária com laser de onda contínua. [0022] (6) O método para produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado de qualquer um dos itens (1) a (5) acima, onde a placa de aço também contém, em % em massa, pelo menos um elemento selecionado entre: Ni: 0,005% a 1,5% (inclusive 0,005% e 1,5%), Sn: 0,005% a 0,50% (inclusive 0,005% e 0,50%), Sb: 0,005% a 0,50% (inclusive 0,005% e 0,50%), Cu: 0,005% a 1,5% (inclusive 0,005% e 1.5%), e P: 0,005% a 0,50% (inclusive 0,005% e 0,50%). Efeito da Invenção [0023] De acordo com o método para produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado da presente invenção, é possível, devido à formação bem sucedida de textura tendo orientações de cristal altamente acumuladas na orientação de Goss em uma chapa de aço submetida ao recozimento de recristalização primária, para produzir uma chapa de aço elétrico de grão orientado apresentando mais proPetição 870180137316, de 03/10/2018, pág. 12/53
8/38 priedades magnéticas excelentes após o recozimento de recristalização secundária que a chapa de aço elétrico com grão orientado convencional. Em particular, é possível alcançar excelente [0024] S propriedades de perda de ferro após o recozimento de recristalização secundária, isto é, W17/50: 0,85 W/kg ou menos, mesmo em uma chapa de aço muito fina tendo espessura de 0,23 mm, que é difícil de alcançar na técnica anterior.
Breve Descrição dos Desenhos [0025] A FIGURA 1 é um gráfico mostrando a relação entre o tempo de encharcamento e a perda de ferro quando a chapa de aço é submetida a vários tipos de tratamentos térmicos.
[0026] A FIGURA 2 é um gráfico mostrando a relação entre a temperatura de encharcamento e a perda de ferro quando a chapa de aço é submetida a vários tipos de tratamentos térmicos.
[0027] A FIGURA 3 é um gráfico mostrando a relação entre tempo de encharcamento, a temperatura de encharcamento e a perda de ferro em vários tipos de tratamentos térmicos.
Melhor Configuração para Execução da Invenção [0028] A presente invenção será descrita m detalhes doravante. O símbolo % em relação a um componente de uma chapa de aço representa % em massa na presente invenção, a menos que especificado de maneira diferente.
[0029] C: 0,020% a 0,15% (inclusive 0,020% e 0,15%) [0030] O Carbono é um elemento necessário na utilização da transformação austenita-ferrita quando a chapa de aço é laminada a quente e a chapa de aço laminada a quente resultante é encharcada em recozimento para melhorar a microestrutura da chapa de aço laminada a quente. Um teor de carbono no aço excedendo 0,15% não apenas aumenta a carga experimentada na descarburação, mas também resulta em descarburação incompleta, com isso provocando posPetição 870180137316, de 03/10/2018, pág. 13/53
9/38 sivelmente o envelhecimento magnético em um produto chapa de aço. Entretanto, um teor de carbono no aço menor que 0,020% resulta em um efeito insuficiente de melhoria da microestrutura de uma chapa de aço laminada a quente, tornando com isso difícil obter a textura de recristalização primaria desejada. Consequentemente, o teor de carbono no aço deve estar na faixa de 0,020% a 0,15% (inclusive 0,020% e 0,15%).
[0031] Si: 2,5% a 7,0% (inclusive 2,5% e 7,0%) [0032] O silício é um elemento muito eficaz em termos de aumentar a resistência elétrica do aço w diminuir a perda de corrente de Foucault que constitui uma parte da perda de ferro. Quando o silício é adicionado a uma chapa de aço, a resistência elétrica aumenta monotonamente até o teor de Si no aço alcançar 11%, mas a capacidade de conformação do aço deteriora significativamente quando o teor de Si excede 7,0%. Por outro lado, um teor de Si no aço de menos de 2,5% diminui muito a resistência elétrica, tornando assim impossível obter boas propriedades de perda de ferro da chapa de aço. Consequentemente, o teor de Si no aço é 4,0% em termos de garantir estavelmente uma boa capacidade de conformação do aço.
[0033] Mn: 0,005% a 0,3% (inclusive 0,005% e 0,3%) [0034] O manganês é um elemento importante em uma chapa de aço elétrico com grão orientado porque MnS e MnSe servem, cada um, como um inibidor que suprime o crescimento normal do grão no processo de aumento de temperatura do recozimento de recristalização secundária. Um teor de Mn no aço menor que 0,005% resulta em escassez da quantidade absoluta do inibidor e assim na supressão insuficiente do crescimento normal do grão. Entretanto, um teor de Mn no aço excedendo 0,3% não apenas exige aquecer a placa a uma temperatura relativamente alta, no processo de aquecimento da placa antes da laminação a quente para trazer todo o manganês ao estado
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10/38 de Mn soluto, mas também permite que inibidores brutos sejam precipitado, o que resulta em supressão insuficiente do crescimento normal do grão, afinal de contas. Consequentemente, o teor de Mn no aço deve estar na faixa de 0,005% a 0,3% (inclusive 0,005% e 0,3%).
[0035] Alumínio solúvel em ácido: 0,01% a 0,05% (inclusive 0,01% e 0,05%) [0036] O alumínio solúvel em ácido é um elemento importante em uma chapa de aço elétrico com grão orientado porque AlN serve como inibidor que suprime o crescimento normal do grão em um processo de aumento de temperatura do recozimento de recristalização secundária. Um teor de Al solúvel em ácido no aço menor que 0,01% resulta em escassez da quantidade absoluta do inibidor e assim em uma supressão insuficiente do crescimento normal do grão. Entretanto, um teor de Al solúvel em ácido no aço excedendo 0,05% permite que AlN bruto seja precipitado, o que resulta em supressão insuficiente do crescimento normal do grão. Consequentemente, o teor de Al solúvel em ácido no aço deve estar na faixa de 0,01% a 0,05% (inclusive 0,01% e 0,05%).
[0037] N: 0,002% a 0,012% (inclusive 0,002% e 0,012%) [0038] O nitrogênio é ligado ao alumínio para formar um inibidor. Um teor de nitrogênio no aço menor que 0,002% resulta em escassez da quantidade absoluta do inibidor e assim em insuficiente supressão do crescimento normal do grão. Entretanto, um teor de nitrogênio no aço excedendo 0,012% provoca vãos (referidos como bolhas) a ser formados na chapa de aço resultante na laminação a frio, que deteriora a aparência da chapa de aço. Consequentemente, o teor de nitrogênio no aço deve estar na faixa de 0,002% a 0,012% (inclusive 0,002% e 0,12%).
[0039] Pelo menos um elemento entre S e Se com seu teor total sendo 0,05 % ou menos.
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11/38 [0040] Enxofre e selênio são cada um ligados ao Mn para formar um inibidor. Um teor total de S e Se no aço excedendo 0,05% resulta em remoção insuficiente de enxofre e selênio no recozimento de recristalização secundária, o que piora a perda de ferro. Consequentemente, o teor total de pelo menos um elemento selecionado entre S e Se deve ser 0,05% ou menos. A presença desses dois elementos não é essencial na presente invenção. Entretanto, o limite inferior do teor total de S e Se está preferivelmente em torno de 0,01% em termos de garantir um bom efeito provocado pela adição de S e/ou Se, embora não haja restrição particular no limite inferior.
[0041] O saldo diferente dos componentes básicos mencionados anteriormente da chapa de aço com grão orientado da presente invenção é Fe e as impurezas incidentais. Exemplos de impurezas incidentais incluem impurezas misturadas incidentalmente a partir de matérias primas, equipamentos de produção, e similares no aço.
[0042] A chapa de aço elétrico com grão orientado da presente invenção pode também conter em adição aos componentes básicos descritos acima, os seguintes outros elementos de maneira adequada de acordo com as necessidades.
[0043] Ni: 0,005% a 1,5% (inclusive 0,005% e 1,5%) [0044] Níquel, que é um elemento formador de austenita, é útil em termos de utilizar a transformação de austenita para melhorar a microestrutura de uma chapa de aço laminada a quente e também as propriedades magnéticas da chapa de aço. Um teor de níquel no aço menor que 0,005% resulta em um efeito insuficiente de melhorar as propriedades magnéticas do aço. Entretanto, um teor de Ni no aço excedendo 1,5% deteriora a capacidade de conformação do aço e também as propriedades de alimentação da chapa de aço, e também torna instável a recristalização secundária para deteriorar as propriedades magnéticas da chapa de aço. Consequentemente, o teor de Ni no aço
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12/38 deve estar na faixa de 0,005% a 1,5% (inclusive 0,005% e 1,5%).
[0045] Pelo menos um tipo de elemento selecionado entre Sn: 0,005% a 0,50% (inclusive 0,005% e 0,50%), Sb: 0,005% a 0,50% (inclusive 0,005% e 0,50%), Cu: 0,005% a 1,5% (inclusive 0,005% e 1,5%), e P: 0,005% a 0,50% (inclusive 0,005% e 0,50%) [0046] Sn, Sb, Cu e P são elementos úteis em termos de melhoria das propriedades magnéticas de uma chapa de aço. Quando os teores desses elementos no aço falham em alcançar os seus valores de limite inferior respectivos anteriormente mencionados, os efeitos de melhoria das propriedades magnéticas da chapa de aço resultante provocado por esses elementos será insuficiente. Entretanto, teores desses elementos no aço excedendo seus anteriormente mencionados valores respectivos de limite superior tornam instável a recristalização secundária, para deteriorar as propriedades magnéticas da chapa de aço resultante. Consequentemente, o teor de Sn deve estar na faixa de 0,005% a 0,50% (inclusive 0,005% e 0,50%), o teor de Sb deve estar na faixa de 0,005% a 0,50% (inclusive 0,005% e 0,50%), o teor de Cu deve estar na faixa de 0,005% a 1,5% (inclusive 0,005% e 1,5%), e o teor de P deve estar na faixa de 0,005% a 0,50% (inclusive 0,005% e 0,50%).
[0047] Em geral, o recozimento de descarburação é executado ou independentemente do recozimento de recristalização primária ou como recozimento de recristalização primária, e o recozimento de purificação é executado independentemente da recristalização secundária ou como recristalização secundária em um processo de produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado. Como resultado desses recozimentos de descarburação e purificação, os teores de C, N e de pelo menos um elemento selecionado entre S e Se são reduzidos. [0048] Portanto, a composição da chapa de aço quando a película de revestimento transmissora de tensão fornecida em uma superfície é
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13/38 removida após o recozimento de purificação se torna conforme mostrado abaixo.
[0049] C: 0,0035% ou menos, N: 0,0035% ou menos, e o total de pelo menos um elemento entre S e Se: 0,0020% ou menos.
[0050] Uma placa de aço tendo a composição anteriormente mencionada assim obtida é aquecida e laminada a quente para obter uma chapa de aço laminada a quente. A chapa de aço laminada a quente é Então opcionalmente submetida ao recozimento inicial para melhorar a microestrutura da chapa de aço laminada a quente como desejado (em um caso em que a porção não-recristalizada na microestrutura deve ser eliminada para melhorar as propriedades magnéticas, por exemplo). O recozimento inicial é preferivelmente executado sob condições de temperatura de encharcamento: 800°C a 120 0°C (inclusive 800°C e 1200°C) e tempo de encharcamento: 2 segundo s a 300 segundos (inclusive 2 segundos e 300 segundos).
[0051] Uma temperatura de encharcamento no recozimento inicial menor que 800°C falha em melhorar satisfatoriamente a microestrutura de uma chapa de aço laminada a quente e permite que a porção nãorecristalizada permaneça na microestrutura, possivelmente tornando assim impossível obter a microestrutura desejada. Entretanto, a temperatura de encharcamento é preferivelmente 1200°C ou menos na qual a re-fusão e o crescimento de Ostwald de AlN, MnSe e MnS como inibidores não prosseguem rapidamente, para garantir uma performance de recristalização secundária satisfatória. Consequentemente, a temperatura de encharcamento no recozimento inicial está preferivelmente na faixa 800°C a 1200°C (inclusive 800°C e 1200°C).
[0052] Um tempo de encharcamento mais curto que 2 segundos no recozimento inicial resulta em um tempo de retenção muito curto à alta temperatura, permitindo assim possivelmente que a porção nãorecristalizada permaneça e tornando impossível obter a microestrutura
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14/38 desejada. Entretanto, o tempo de encharcamento é preferivelmente 300 segundos ou menos no qual a re-fusão e o crescimento de Ostwald de AlN, MnSe e MnS como inibidores não prosseguem rapidamente, para garantir a performance de recristalização secundária satisfatória. Consequentemente, o tempo de encharcamento no recozimento inicial está preferivelmente na faixa de 2 segundos a 300 segundos (inclusive 2 segundos e 300 segundos). O recozimento inicial descrito acima é preferivelmente executado conforme um método de recozimento contínuo geralmente implementado.
[0053] A chapa de aço elétrico com grão orientado da presente invenção pode ser obtida basicamente pela sujeição da chapa de aço laminada a quente mencionada anteriormente ao recozimento inicial e essencialmente a pelo menos duas operações de laminação a frio com recozimento intermediário entre elas para obter uma chapa de aço laminada a frio tendo a espessura final da chapa.
[0054] A característica mais importante da presente invenção, entretanto, reside no fato de que um tratamento térmico é executado antes de qualquer operação de laminação a frio diferente da laminação final, a uma temperatura na faixa de 500°C a 750°C (inclusive 500°C e 750°C) por um período de tempo variando de 10 minutos a 480 horas (inclusive 10 minutos e 480 horas).
[0055] Foi executada uma experiência para confirmar uma faixa adequada de tempo de encharcamento quando o tratamento térmico é implementado conforme a presente invenção.
[0056] A experiência incluiu: aquecer uma placa tendo uma composição química da presente invenção até 1350°C, la minar a quente a placa até a espessura de chapa de 2,2 mm para obter uma chapa de aço laminada a quente, submeter a chapa de aço laminada a quente ao recozimento inicial a 1050°C por 40 segundos; então, antes da primeira laminação, submeter a chapa de aço a um tratamento térmico
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15/38 em atmosfera de nitrogênio seco sob a condição mostrada na Figura 1, submeter a chapa de assim tratada à laminação a frio até uma espessura de chapa de 1,5 mm e recozimento intermediário a 1080°C por 80 segundos; então submeter a chapa de aço a outra laminação a frio até uma espessura de 0,23 mm e ao recozimento de recristalização primária também servindo como recozimento de descarburação a 800°C por 120 segundos, revestir a superfície da chapa de aço com um separador de recozimento composto principalmente de MgO; e submeter a chapa de aço a um recozimento de recristalização secundária também servindo como recozimento de purificação a 1150°C por 50 horas para obter corpos de prova sob as respectivas condições. [0057] A FIGURA 1 mostra os resultados da medição das propriedades magnéticas dos respectivos corpos de prova.
[0058] O corpo de prova preparado à temperatura de encharcamento no tratamento térmico antes da primeira laminação a frio: 700°C geralmente alcançou com sucesso a redução da perda de ferro mas falhou em melhorar as propriedades de perda de ferro quando o tempo de encharcamento foi de menos de 10 minutos. As propriedades de perda de ferro falharam em melhorar quando o tempo de encharcamento foi menor que 10 minutos porque então a esferoidização dos carbonetos na microestrutura perlita de uma chapa de aço não prosseguiu e tensões desuniformes foram excessivamente acumuladas na chapa de aço na primeira laminação a frio, com o que o tamanho de grão da chapa de aço antes da laminação a frio final falhou para crescer ou ser embrutecido.
[0059] Por outro lado, como mostrado na FIGURA 1, o corpo de prova preparado a uma temperatura de encharcamento no tratamento térmico antes da primeira laminação a frio: 400°C falhou substancialmente em melhorar as propriedades de perda de ferro. As propriedades de perda de ferro falharam em melhorar nesse corpo de prova
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16/38 porque então a esferoidização dos carbonetos na microestrutura perlita da chapa de aço do espécime não prosseguiu e tensões desuniformes foram acumuladas excessivamente na chapa de aço na primeira laminação a frio, com o que o tamanho de grão da chapa de aço na etapa de recozimento intermediário, isto é, o tamanho de grão da chapa de aço antes da laminação a frio final, falhou em crescer ou ser embrutecido.
[0060] Além disso, como mostrado na FIGURA 1, o corpo de prova preparado à temperatura de encharcamento no tratamento térmico antes da primeira laminação a frio: 800°C falhou tota lmente em melhorar as propriedades de perda de ferro. As propriedades de perda de ferro falharam em melhorar nesse corpo de prova porque a temperatura de encharcamento excedendo a temperatura de transformação A1 fez uma parte da fase perlita ser transformada em fase austenita e a difusão do carbono parou na chapa de aço do corpo de prova, com o que a fase perlita apareceu novamente no processo de resfriamento, tensões desuniformes foram excessivamente acumuladas na chapa de aço na primeira laminação a frio, e assim o tamanho de grão da chapa de aço na etapa do recozimento intermediário, isto é, o tamanho de grão da chapa de aço antes da laminação a frio final, falhou em crescer ou ser embrutecido.
[0061] Isto é, foi revelado que é possível embrutecer o tamanho de grão de uma chapa de aço na etapa de recozimento intermediário. Isto é, antes da laminação a frio final, e obter a textura de recristalização primária da chapa de aço pela sujeição da chapa de aço a um tratamento térmico antes da primeira laminação a frio sob condições de, por exemplo, temperatura de encharcamento: 700°C e tempo de encharcamento: pelo menos 10 minutos; e a chapa de aço assim obtida apresenta propriedades magnéticas superiores.
[0062] A seguir, uma outra experiência foi executada para confirPetição 870180137316, de 03/10/2018, pág. 21/53
17/38 mar uma faixa adequada de tempo de encharcamento quando o tratamento térmico é implementado conforme a presente invenção.
[0063] A experiência incluiu aquecer uma placa tendo uma composição química da presente invenção a 1350°C; laminar a quente a placa até uma espessura de 2,0 mm para obter uma chapa de aço laminada a quente; submeter a chapa de aço laminada a quente ao recozimento inicial a 1000°C por 40 segundos; então, antes da primeira laminação a frio, submeter a chapa de aço a um tratamento térmico em uma atmosfera de nitrogênio seco sob as condições mostradas na FIGURA 2; submeter a chapa de aço assim tratada à laminação a frio até uma espessura de 1,3 mm e executar o recozimento intermediário a 1100°C por 80 segundos; então submeter a chapa de aço a outra laminação a frio até uma espessura de chapa de 0,23 mm e o recozimento de recristalização primária também servindo como recozimento de descarburação a 800°C por 120 segundos; revestir a superfície da chapa de aço com um separador de recozimento composto principalmente de MgO; e submeter a chapa de aço ao recozimento de recristalização secundária também servindo como recozimento de purificação a 1150°C por 50 horas, para obter corpos de pro va sob as respectivas condições.
[0064] A FIGURA 2 mostra os resultados da medição das propriedades magnéticas dos respectivos corpos de prova.
[0065] É entendido da FIGURA 2 que o corpo de prova com tempo de encharcamento no tratamento térmico antes da primeira laminação a frio: 24 horas melhorou com sucesso as propriedades de perda de ferro da chapa de aço a uma temperatura de encharcamento na faixa de 500°C a 750°C (inclusive 500 °C e 750°C). Especificamente, em um caso em que a temperatura de encharcamento é ajustada para estar na faixa de 500°C a 750°C (inclusive 500°C e 750°C), ajustar o tempo de encharcamento suficiente (por exemplo: 24 horas) garante que a
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18/38 esferoidização de carbonetos do tipo lamelar (cementita) na microestrutura perlita da chapa de aço prossiga suficientemente e o carbono soluto em grãos é difundido até as bordas dos grãos para ser precipitado como carbonetos esféricos brutos (cementita) nas bordas dos grãos. Como resultado, a chapa de aço tem microestrutura que lembra uma fase única ferrita, reduz com sucesso a quantidade de tensão desuniforme gerada durante a laminação e embrutece o tamanho dos grãos da chapa de aço na etapa de recozimento intermediário, isto é, o tamanho de grão da chapa de aço antes da laminação a frio final, com o que a textura da recristalização primária desejada pode ser obtida na chapa de aço.
[0066] Por outro lado, o corpo de prova com tempo de encharcamento no tratamento térmico anterior à primeira laminação a frio: 5 minutos falhou em procaro efeito de melhoria da perda de ferro mesmo quando o tratamento térmico foi executado na faixa de temperatura preferida mostrada na Figura 2. É entendido desse resultado que o tratamento térmico da presente invenção requer um certo tempo para garantir a esferoidização dos carbonetos do tipo lamelar em uma microestrutura perlita e a difusão do carbono soluto intragranular para as bordas dos grãos para ser precipitado como carbonetos esféricos conforme descrito acima.
[0067] Em resumo, foi revelado que é possível embrutecer o tamanho de grão de uma chapa de aço na etapa do recozimento intermediário, isto é, o tamanho de grão da chapa de aço antes da laminação a frio final, e obter a textura desejada da recristalização primária da chapa de aço submetendo-se a chapa de aço a um tratamento térmico antes da primeira laminação a frio sob condições de, por exemplo, temperatura de encharcamento: 500°C a 750°C (i nclusive 500°C e 750°C) e tempo de encharcamento de, por exemplo, 24 horas.
[0068] Além disso, foi executada ainda outra experiência para conPetição 870180137316, de 03/10/2018, pág. 23/53
19/38 firmar as faixas adequadas mencionadas anteriormente de temperatura de encharcamento e tempo de encharcamento no tratamento térmico.
[0069] A primeira experiência executada: preparar uma placa contendo C: 0,04%, Si: 3,1%, Mn: 0,13%, Al solúvel em ácido: 0,01%, N: 0,007%, S: 0,003%, Se: 0,03%, e o saldo sendo Fe e as impurezas incidentais; aquecer a placa a 1350°C, e laminar a quente a placa até a espessura da chapa de 2,0 mm para obter uma chapa de aço laminada a quente.
[0070] A experiência também incluiu: submeter a chapa de aço laminada a quente ao recozimento inicial a 1000°C p or 40 segundos; então, antes da primeira laminação a frio, submeter a chapa de aço a um tratamento térmico em atmosfera de nitrogênio seco (as condições de temperatura de encharcamento e de tempo de encharcamento foram variadas conforme mostrado na FIGURA 3); submeter a chapa de aço assim tratada ao resfriamento em um forno, laminar a frio até uma espessura de chapa de 1,5 mm e executar o recozimento intermediário a 1080C por 80 segundos; então, submeter a chapa de aço a outra laminação a frio até uma espessura de chapa de 0,23 mm e um recozimento de recristalização primária também servindo como recozimento de descarburação a 800°C por 120 segundos; revestir a superfície da chapa de aço com um separador de recozimento composto principalmente de MgO; e submeter a chapa de aço ao recozimento de recristalização secundária também servindo como recozimento de purificação a 1150°C por 50 horas, para obter amostras de chapas de aço elétrico com grão orientado. A FIGURA 3 mostra os resultados da medição do valor de perda de ferro W17/50 das amostras de chapa de aço elétrico com grão orientado em conexão a relação entre a temperatura de encharcamento e tempo de encharcamento no tratamento térmico antes da primeira laminação a frio.
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20/38 [0071] É entendido da FIGURA 3 que é possível obter , valor superior de perda de ferro, isto é, valor de perda de ferro W17/50 de uma chapa de aço após o recozimento de recristalização secundária < 0,85 W/kg, pela execução do tratamento térmico antes da primeira laminação a frio sob as condições de temperatura de encharcamento: 500°C a 750°C (inclusive 500°C e 750°C) e tempo de encharcamento: pelo menos 10 minutos. Além disso, em relação ao tempo de encharcamento, é confirmado da FIGURA 3 que valores superiores de perda de ferro são realizados até 480 horas. Consequentemente, o limite superior do tempo de encharcamento deve ser 40 horas em vista da produtividade, do custo de produção, etc. na presente invenção.
[0072] As amostras de chapa de aço elétrico com grão orientado preparadas sob as condições adequadas mencionadas anteriormente para apresentarem perdas de ferro satisfatoriamente baixas também apresentam valores superiores de densidade de fluxo B8 após o recozimento de recristalização secundária, respectivamente. Portanto, é suposto que o grau de acumulação dos grãos com orientação de Goss é aumentado em uma chapa de aço após a recristalização secundária pela execução do tratamento térmico descrito acima.
[0073] É entendido das experiências mostradas nas FIGS. 1 a 3 que uma chapa de aço tendo uma composição química da presente invenção, submetida a um tratamento térmico predeterminado, apresenta valores de perda de ferro após a recristalização secundária < 0,85 W/kg, isto é, um valor superior de perda de ferro.
[0074] Além disso, é entendido que o tratamento térmico precisa ser executado antes de qualquer uma das operações de laminação a frio, exceto a laminação a frio final, a uma temperatura na faixa de 500°C a 750°C (inclusive 500°C e 750°C) por um período de tempo na faixa de 10 minutos a 480 horas (inclusive 10 minutos e 480 horas). [0075] Foi confirmado que, embora as experiências precedentes
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21/38 estejam unanimemente relacionadas ao tratamento térmico antes da primeira laminação a frio, um efeito de melhoria das propriedades magnéticas equivalente àqueles observados nas experiências precedentes pode ser provocado desde que o tratamento térmico seja executado antes de qualquer uma das operações de laminação a frio exceto a laminação a frio final. O tratamento térmico descrito acima é preferivelmente executado como recozimento butch em termos de garantir o processamento adequado anteriormente mencionado ou o tempo de retenção.
[0076] Condições convencionais em relação ao recozimento intermediário podem ser aplicadas à presente invenção. Condições preferíveis do recozimento intermediário incluem temperatura de encharcamento: 800°C a 1200°C (inclusive 800°C e 1200°C), (tempo de encharcamento: 2 segundos a 300 segundos), e taxa de resfriamento entre 800°C e 400°C no processo de resfriamento apó s o recozimento intermediário: 10°C/segundo a 200°C/segundo (inclusive 10°C/segundo e 200°C/segundo) (para resfriamento rápido). Essas condições são adequadas para o recozimento intermediário, em particular, antes da laminação a frio final.
[0077] Especificamente, a temperatura de encharcamento no recozimento intermediário é preferivelmente 800°C ou, mas em termos de garantir a recristalização suficiente da microestrutura laminada a frio para melhorar a regularidade de tamanho de grão na microestrutura da chapa de aço após a cristalização primária e assim facilitar o crescimento do grão na recristalização secundária na microestrutura. Entretanto, a temperatura de encharcamento é preferivelmente 1200°C ou menos na qual a re-fusão e o crescimento de Ostwald de AlN, MnSe e MnS como inibidores não prosseguem rapidamente, para garantir satisfatoriamente a performance da recristalização secundária. [0078] Consequentemente, a temperatura de encharcamento no
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22/38 recozimento intermediário está preferivelmente na faixa de 800°C a 1200°C (inclusive 800°C e 1200°C).
[0079] Além disso, o tempo de encharcamento no recozimento intermediário é preferivelmente pelo menos 2 segundos em termos de garantir uma recristalização suficiente da microestrutura laminada a frio der uma chapa de aço. Entretanto, para garantir uma performance de recristalização secundária satisfatória, o tempo de encharcamento é preferivelmente 300 segundos ou menos de modo que a re-fusão e o crescimento de Ostwald de AlN, MnSe e MnS como inibidores não prosseguem rapidamente.
[0080] Consequentemente, a temperatura de encharcamento no recozimento intermediário está preferivelmente na faixa de 2 segundos a 300 segundos (inclusive 2 segundos e 300 segundos).
[0081] Ainda, além disso, é preferível ajustar a taxa de resfriamento entre 800°C a 400°C no processo de resfriamento após o recozimento intermediário para ser pelo menos 10°C/s em termos de suprimir o embrutecimento dos carbonetos e também de aumentar o efeito de melhorar a textura de uma chapa de aço em um período variando entre a laminação a frio final e o recozimento de recristalização primária. Entretanto, é preferível ajustar a taxa de resfriamento entre 800°C a 400°C no processo de resfriamento intermediário após o recozimento intermediário para ser 200°C/s ou menos em termos de evitar que a fase martensita dura seja formada na microestrutura da chapa de aço após a recristalização primária para também melhorar as propriedades magnéticas da chapa de aço.
[0082] Consequentemente, a taxa de resfriamento entre 800°C a 400°C no processo de resfriamento após o recozimento intermediário está preferivelmente na faixa de 10°C/s s 200°C/s (inclusive 10°C/s e 200°C/s). O recozimento intermediário descrito acima é preferivelmente executado de acordo com um método de recozimento contínuo imPetição 870180137316, de 03/10/2018, pág. 27/53
23/38 plementado de modo geral.
[0083] A taxa de redução de laminação na laminação a frio final está preferivelmente na faixa de 60% a 92% (inclusive 60% e 92%) em termos de garantir uma textura satisfatória da chapa de aço após a recristalização primária na presente invenção, embora a taxa de redução de laminação não seja particularmente restrita.
[0084] A chapa de aço laminada para ter a espessura final de chapa pela laminação a frio final é então preferivelmente submetida ao recozimento de recristalização primária à temperatura de encharcamento: 700°C a 1000°C (inclusive 700°C e 1000°C). O recozimento de recristalização primária, executado em, por exemplo, uma atmosfera de hidrogênio úmido, também pode executar a descarburação da chapa de aço [0085] É preferível ajustar a temperatura de encharcamento no recozimento de recristalização primária para ser 700°C ou mais em termos de garantir a recristalização suficiente da microestrutura laminada a frio da chapa de aço. Entretanto, a temperatura de encharcamento é preferivelmente 1000°C ou menos em termos de suprimi9r a recristalização secundária dos grãos com orientação de Goss nessa etapa.
[0086] Consequentemente, temperatura de encharcamento no recozimento de recristalização primária está preferivelmente na faixa de 700°C a 1000°C (inclusive 700 °C e 1000°C).
[0087] É preferível executar a recristalização primária de modo que satisfaça as condições de encharcamento mencionadas anteriormente para obter tal efeito de melhoria da textura conforme descrito acima. Entretanto, uma etapa de aumento de temperatura do recozimento de recristalização primária é mais importante em termos de acumular grandemente orientações de cristal na orientação S. Especificamente, é possível também aumentar as razões de intensidade da
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24/38 orientação S e da orientação de Goss na textura de uma chapa de aço após a recristalização primária e tornar fino o tamanho de grão após a recristalização secundária enquanto aumenta a densidade de fluxo magnético da chapa de aço após a recristalização secundária, melhorando, assim, eventualmente as propriedades de perda de ferro da chapa de aço, pela execução do recozimento de recristalização primária a uma taxa de aumento de temperatura de pelo menos 50°C/s entre 500°C e 700°C.
[0088] A presente invenção se refere a uma técnica de embrutecimento do tamanho do grão antes da laminação a frio final de uma chapa de aço pela sujeição da chapa de aço a um tratamento térmico predeterminado antes de qualquer operação de laminação a frio exceto a laminação a frio final, de forma que a razão de intensidade da orientação S na textura da chapa de aço após a recristalização primária seja aumentada. Ajustar a taxa de aumento da temperatura entre 500°C e 700°C no processo de aumento da temperatura de recozimento de recristalização primária para ser pelo menos 50°C/s, diminui com sucesso a razão de intensidade da orientação M levemente e aumenta a razão de intensidade da orientação S e da orientação Goss na textura da chapa de aço após a recristalização primária. Isto é, a razão de intensidade da orientação S, cuja orientação facilita a alta acumulação de grãos severamente orientados na orientação de Goss na recristalização secundária, e a razão de intensidade da orientação de Goss que serve como núcleo da recristalização secundária são ambas aumentadas, com o que o produto chapa de aço final resultante pode manter uma alta densidade de fluxo magnético e alcançar baixa perda de ferro devido aos grãos finos que resultaram da recristalização secundária.
[0089] Em relação à seção de temperatura na qual a taxa de aumento de temperatura deve ser controlada, a taxa de aumento da
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25/38 temperatura em uma seção que varia de 600°C a 700°C , cuja seção corresponde à recuperação da microestrutura, é crítica porque o aquecimento rápido em uma faixa de temperatura correspondente à recuperação da microestrutura após a laminação a frio para promover a recristalização deve ser alcançada. A taxa de aumento da temperatura é preferivelmente pelo menos 50°C/s porque uma taxa de aumento da temperatura menor que 50°C/s não pode suprimir sufi cientemente a recuperação da microestrutura na faixa de temperatura anteriormente mencionada. Não há restrição particular ao limite superior da taxa de aumento da temperatura. Entretanto, a taxa de aumento da temperatura é preferivelmente 400°C/s ou menos porque uma ta xa muito alta de aumento de temperatura requer equipamentos de grande escala, etc. [0090] O recozimento de recristalização primária, também servindo como processo de descarburação em muitas aplicações, é preferivelmente executado em uma atmosfera oxidante (por exemplo, Ph20/Ph2 > 0,1) que é vantajosa para a descarburação. Entretanto, uma atmosfera que não satisfaça a faixa mencionada acima (isto é, Ph20/Ph2 0,1) é permitida na seção de temperatura entre 500°C e 700 °C na qual uma taxa de aumento de temperatura relativamente alta é necessária e a introdução de uma atmosfera oxidante nos equipamentos pode ser difícil devido às restrições resultantes desse requisito. Isto é, alimentar a atmosfera suficientemente oxidante em uma faixa de temperatura em torno de 800°C é importante em termos de uma boa de scarburação. É aceitável executar o recozimento de descarburação separadamente do recozimento de recristalização primária.
[0091] Além disso, é aceitável executar o tratamento de nitruração de incorporação do nitrogênio no aço pela concentração de 150 ppm, a 250 ppm em um período entre o recozimento de recristalização primária e o recozimento de recristalização secundária. As técnicas conhecidas tais como executar tratamento térmico em uma atmosfera de
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NHa após a recristalização primária, adicionar nitretos no separador de recozimento, alimentar uma atmosfera de nitruração como atmosfera do recozimento de recristalização secundária, etc. podem ser aplicados ao tratamento de nitruração.
[0092] Posteriormente, a superfície da chapa de aço é opcionalmente revestida com um separador de recozimento composto de MgO e Então a recristalização secundária é executada. Não há restrições particulares nas condições de recozimento do recozimento de recristalização secundária e as condições de recozimento conhecidas convencionalmente podem ser aplicadas. O recozimento de recristalização secundária pode também servir como recozimento de purificação, ajustando-se a sua atmosfera de recozimento para ser uma atmosfera de hidrogênio. A chapa de aço assim tratada é então também submetida a um processo de aplicação de revestimento isolante e recozimento de aplainamento, com o que a desejada chapa de aço elétrico com grão orientado é obtida. Não há restrições particulares nas condições de produção no processo de aplicação de revestimento isolante e no recozimento de aplainamento e podem ser aplicados os métodos convencionais.
[0093] A chapa de aço elétrico com grão orientado produzida pelos processos de produção mencionados anteriormente têm densidade de fluxo magnético muito alta após a recristalização secundária, juntamente com superiores propriedades de perda de ferro. Ter alta densidade de fluxo magnético (para uma chapa de aço elétrico com grão orientado) significa que apenas grãos de cristal tendo orientação muito próxima da orientação de Goss cresceram preferencialmente no processo de recristalização secundária da chapa de aço. É sabido que a orientação dos grãos de cristal quanto mais próxima da orientação de Goss, mais rapidamente os grãos da recristalização secundária crescem. Isto é, ter alta densidade de fluxo magnético indica aumento poPetição 870180137316, de 03/10/2018, pág. 31/53
27/38 tencial no tamanho ou embrutecimento dos grãos com recristalização secundária, o que não é vantajoso em termos de diminuição das perdas de corrente de Foucault, mas é vantajoso em termos de reduzir as perdas por histerese.
[0094] Consequentemente, é preferível executar o refino do domínio magnético para tratar o fenômeno problemático descrito acima contraditório ao objetivo final da presente invenção, isto é, redução da perda de ferro, e aumento do efeito de redução da perda de ferro da invenção. Executar um refino adequado do domínio magnético na presente invenção diminui com sucesso a desvantajosa perda de corrente de Foucault provocada pelo embrutecimento dos grãos da recristalização secundária, juntamente com o efeito de redução de perdas por histerese como principal efeito da presente invenção, sinergicamente também reduzindo a perda de ferro.
[0095] Qualquer processo de refino de domínio magnético, à prova de calor ou não, é aplicável em uma etapa após a laminação a frio final na presente invenção. Irradiar a superfície de uma chapa de aço após a recristalização secundária com feixes de elétrons ou uma onda laser contínua garante que o efeito de refino do domínio magnético alcance a porção interna na direção da espessura da chapa de aço, com o que um valor muito baixo de perda de ferro pode ser obtido se comparado com outros processos de refino de domínio magnético por, por exemplo, causticação
Exemplos [Experiência 1] [0096] A Experiência 1 foi executada por: preparar uma placa contendo C: 0,06%, Si: 3,2%, Mn: 0,12%, Al solúvel em ácido 0,01%, N: 0,005%, S: 0,0030%, Se: 0,03%, e o saldo sendo Fe e as impurezas incidentais; aquecer a placa a 1350°C e laminar a q uente a placa até a espessura de chapa de 2,2 mm para obter uma chapa de aço laminaPetição 870180137316, de 03/10/2018, pág. 32/53
28/38 da a quente; submeter a chapa de aço laminada a quente ao recozimento inicial a 1050°C por 40 segundos; Então, antes da primeira laminação a frio, submeter a chapa de aço a um tratamento térmico em atmosfera de nitrogênio seco sob as condições mostradas na Tabela 1; submeter a chapa de aço tratada à laminação a frio até uma espessura de chapa de 1,5 mm e ao recozimento intermediário a 1080°C por 80 segundos; então submeter a chapa de aço a outra laminação a frio até a espessura de chapa de 0,23 mm e ao recozimento de recristalização primária também servindo como recozimento de descarburação a 800°C por 120 segundos, ajustando-se a taxa de au mento da temperatura entre 500°C e 700°C no recozimento de recris talização primária para ser 20°C/s; revestir a superfície da chapa de aço com separador de recozimento composto principalmente de MgO; e submeter a chapa de aço ao recozimento de recristalização secundária também servindo como recozimento de purificação a 1150°C por 50 horas, para obter amostras de chapas de aço elétrico com grão orientado. A Tabela 1 mostra os resultados da medição da perda de ferro dessas amostras de chapa de aço.
[TABELA 1]
N° Temperatura de encharcamento (°C) Tempo de encharcamento W17/50 [W/kg] Nota
1 400 1 min 0,889 Exemplo Comp.
2 400 5 min 0,883 Exemplo Comp.
3 400 10 min 0,876 Exemplo Comp.
4 400 1 h 0,879 Exemplo Comp.
5 400 24 h 0,864 Exemplo Comp.
6 400 48 h. 0,869 Exemplo Comp.
7 400 480 h 0,873 Exemplo Comp.
8 700 1 min 0,881 Exemplo Comp.
9 700 5 min 0,876 Exemplo Comp.
10 700 10 min 0,842 Exemplo
11 700 1 h 0,823 Exemplo
12 700 24 h 0,814 Exemplo
13 700 48 h 0,818 Exemplo
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29/38
N° Temperatura de encharcamento (°C) Tempo de encharcamento W17/50 [W/kg] Nota
14 700 480 h 0,806 Exemplo
15 800 1 min 0,886 Exemplo Comp.
16 800 5 min 0,887 Exemplo Comp.
17 800 10 min 0,894 Exemplo Comp.
18 800 1 h 0,903 Exemplo Comp.
19 800 24 h 0,912 Exemplo Comp.
20 800 48 h 0,907 Exemplo Comp.
21 800 480 h 0,917 Exemplo Comp.
Exemplo representa Exemplo conforme a presente invenção.
[0097] É entendido da Tabela 1 que uma chapa de aço elétrico com grão orientado tendo propriedades magnéticas superiores pode ser obtida executando-se um tratamento térmico antes da primeira laminação a frio sob condições de temperatura de encharcamento: por exemplo, 700°C e tempo de encharcamento: pelo menos 10 minutos. [Experiência 2] [0098] A Experiência 2 foi executada por: preparar uma placa contendo C: 0,10%, Si: 3,4%, Mn: 0,10%, Al solúvel em ácido: 0,02%, N: 0,008%, S: 0,0030%, Se: 0,005%, e o saldo sendo Fe e as impurezas incidentais; aquecer a placa a 1350°C; e laminar a quente a placa até uma espessura de chapa de 2,0 mm para obter uma chapa de aço laminada a quente; submeter a chapa de aço laminada a quente ao recozimento inicial a 1000°C por 40 segundos; então, antes da primeira laminação a frio, submeter a chapa de aço a um tratamento térmico em atmosfera de nitrogênio seco sob as condições mostradas na Tabela 2; submeter a chapa de aço assim tratada à laminação a frio até uma espessura de 1,3 mm e ao recozimento intermediário a 1100°C por 80 segundos; então submeter a chapa de aço a outra laminação a frio até a espessura de chapa de 0,23 mm e ao recozimento de recristalização primária servindo também como recozimento de descarburação a 800°C por 120 segundos, ajustando-se a taxa d e aumento de
Petição 870180137316, de 03/10/2018, pág. 34/53
30/38 temperatura entre 500°C e 700°C no recozimento de r ecristalização primária para ser 20°C/s; revestir a superfície da chapa de aço com um separador de revestimento composto principalmente de MgO; e submeter a chapa de aço ao recozimento de recristalização secundária também servindo como recozimento de purificação a 1150°C por 50 horas, para obter amostras de chapas de aço elétrico com grão orientado. A Tabela 2 mostra os resultados da medição da perda de ferro dessas amostras de chapa de aço.
[TABELA 2]
N° Temperatura de encharcamento (°C) Tempo de encharcamento W17/50 [W/kg] Nota
1 400 5 min. 0,889 Exemplo Comp.
2 500 5 min. 0,883 Exemplo Comp.
3 600 5 min. 0,876 Exemplo Comp.
4 700 5 min. 0,886 Exemplo Comp.
5 750 5 min. 0,869 Exemplo Comp.
6 800 5 min. 0,882 Exemplo Comp.
7 850 5 min. 0,899 Exemplo Comp.
8 400 24 hrs. 0,881 Exemplo Comp.
9 500 24 hrs. 0,844 Exemplo
10 600 24 hrs. 0,822 Exemplo
11 700 24 hrs. 0,814 Exemplo
12 750 24 hrs. 0,818 Exemplo
13 800 24 hrs. 0,894 Exemplo Comp.
14 850 24 hrs. 0,906 Exemplo Comp.
[0099] É entendido da Tabela 2 que a chapa de aço elétrico com grão orientado tendo propriedades magnéticas superiores pode ser obtida executando-se um tratamento térmico antes da primeira laminação a frio sob as condições de temperatura de encharcamento: 500°C a 700°C e tempo de encharcamento: por exemplo, 24 h oras. [Experiência 3] [00100] A Experiência 3 foi executada por: preparar uma placa contendo os componentes respectivos mostrados na FIGURA 3 e essencialmente Si: 3,4%, N: 0,008%, S: 0,0030%, Se: 0,02%, e o saldo senPetição 870180137316, de 03/10/2018, pág. 35/53
31/38 do Fe e as impurezas incidentais; aquecer a placa a 1350°C; e laminar a quente a placa até a espessura de chapa de 2,0 mm para obter uma chapa de aço laminada a quente; submeter a chapa de aço laminada a quente ao recozimento inicial a 1000°C por 40 segun dos; então, antes da primeira laminação a frio, submeter a chapa de aço a um tratamento térmico em atmosfera de nitrogênio seco sob condições de temperatura de encharcamento: 700°C e tempo de encharcamento: 24 horas; submeter a chapa de aço assim tratada à laminação a frio até a espessura de chapa de 1,3 mm e ao recozimento intermediário a 1080°C por 80 segundos; então submeter a chapa de aço a outra laminação a frio até a espessura de chapa de 0,23 mm e ao recozimento de recristalização primária também servindo como recozimento de descarburação a 820°C por 120 segundos, ajustando-se a taxa de aumento de temperatura entre 500°C e 700°C no recozimento de recristalização primária para ser 20°C/s; revestir a superfície da chapa de aço com um separador de recozimento composto principalmente de MgO, e submeter a chapa de aço ao recozimento de recristalização secundária também servindo como recozimento de purificação a 1150°C por 50 horas, para obter amostras de chapas de aço elétrico com grão orientado. A Tabela 3 mostra os resultados da medição das propriedades magnéticas dessas amostras de chapa de aço.
Petição 870180137316, de 03/10/2018, pág. 36/53 [TABELA 3]
N° Composição química [% em massa] Propriedades magnéticas Nota
C Al Mn Ni Sn Sb Cu P W17/50 [W/kg] B8 [T]
1 0,005 0,02 0,1 tr tr tr tr tr 0,97 1,86 Exemplo Comp.
2 0,02 0,02 0,1 tr tr tr tr tr 0,84 1,94 Exemplo
3 0,08 0,02 0,1 tr tr tr tr tr 0,82 1,94 Exemplo
4 0,15 0,02 0,1 tr tr tr tr tr 0,83 1,95 Exemplo
5 0,20 0,02 0,1 tr tr tr tr tr 1,04 1,88 Exemplo Comp.
6 0,05 0,01 0,1 tr tr tr tr tr 0,81 1,95 Exemplo
7 0,05 0,05 0,1 tr tr tr tr tr 0,83 1,93 Exemplo
8 0,05 0,02 0,005 tr tr tr tr tr 0,83 1,93 Exemplo
9 0,05 0,02 0,3 tr tr tr tr tr 0,82 1,93 Exemplo
10 0,05 0,02 0,1 0,005 tr tr tr tr 0,83 1,94 Exemplo
11 0,05 0,02 0,1 0,02 tr tr tr tr 0,78 1,96 Exemplo
12 0,05 0,02 0,1 1,5 tr tr tr tr 0,80 1,95 Exemplo
13 0,05 0,02 0,1 tr 0,005 tr tr tr 0,84 1,93 Exemplo
14 0,05 0,02 0,1 tr 0,05 tr tr tr 0,77 1,95 Exemplo
15 0,05 0,02 0,1 tr 0,5 tr tr tr 0,81 1,95 Exemplo
16 0,05 0,02 0,1 tr tr 0,005 tr tr 0,84 1,93 Exemplo
17 0,05 0,02 0,1 tr tr 0,05 tr tr 0,81 1,94 Exemplo
18 0,05 0,02 0,1 tr tr 0,5 tr tr 0,80 1,95 Exemplo
19 0,05 0,02 0,1 tr tr tr 0,005 tr 0,84 1,94 Exemplo
20 0,05 0,02 0,1 tr tr tr 0,05 tr 0,81 1,94 Exemplo
21 0,05 0,02 0,1 tr tr tr 1,5 tr 0,82 1,94 Exemplo
32/38
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N°
Composição química [% em massa
Propriedades magnéticas
Nota
C
0,05
0,05
0,05
Al
0,02
0,02
0,02
Mn
0,1
Ni
Ir.
tr
Sn tr tr tr
Sb__CU tr tr tr tr tr tr
P
0,005
0,1
0,5
W17/50 [W/kg]
0,84
0,81
0,80
B8JT1
1.93
1.94 1,94
Exemplo
Exemplo
Exemplo
33/38
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34/38 [00101] É entendido da Tabela 3 que as amostras nos 2-4 tendo as composições químicas conforme a presente invenção apresentaram propriedades magnéticas satisfatórias entre as amostras 1-5 nas quais apenas o teor de carbono foi mudado.
[00102] O teor de carbono foi mantido constante em 0,05% e os teores de Al, Mn, Ni, Sn, Sb, Cu e P foram mudados, respectivamente, nas amostras nos 6-24.. As amostras tendo as composições químicas dentro do escopo da presente invenção, entre as amostras nos 6-24, apresentaram unanimemente propriedades magnéticas superiores, colmo mostrado na FIGURA, 3.
[00103] Em contraste, a amostra n° 1 e a amostra n° 5 tendo teores de carbono fora do escopo da presente invenção apresentaram propriedades magnéticas pobres, respectivamente, porque: a transformação austenita-ferrita falhou em ocorrer e o efeito de melhorar a textura de uma chapa de aço após a recristalização primária foi fraco no exemplo n° 1 tendo teor de carbono muito baixo; e a magnitude da deformação desuniforme na primeira laminação a frio aumentou devido a um aumento na fração de fase austenita à alta temperatura para tornar fino o tamanho de grão da chapa de aço na etapa de recozimento intermediário, com o que a razão de intensidade da direção M na microestrutura da chapa de aço após a recristalização primária aumentou e, em adição, a descarburação no primeiro recozimento de recristalização primária foi incompleta, na amostra n° 5 que tinha um teor de carbono muito alto.
[Exemplo 4] [00104] O Exemplo 4 foi executado pela preparação de amostras de chapa de aço elétrico com grão orientado sob as mesmas condições que aquelas da amostra n° 11 e da amostra n° 14 da Experiência 1 (cada uma tendo a espessura final da chapa de 0,23 mm após a laminação a frio final), exceto que a taxa de aumento da temperatura entre
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500Ό e 700Ό no recozimento de recristalização pri mária e as técnicas de refino do domínio magnético foram mudados variadamente como mostrado na Tabela 4.
[00105] Especificamente, o refino do domínio magnético por ranhuras de causticação foi executado por conformação, na direção ortogonal à direção de laminação, cada ranhura tendo largura: 150 mm, profundidade: 15 mm, intervalo na direção de laminação: 5 mm em uma superfície da amostra da chapa de aço laminada a frio até uma espessura de chapa de 0,23 mm.
[00106] O refino do domínio magnético por feixe de elétrons foi executado por irradiação continua de uma superfície de uma amostra de chapa de aço após o recozimento final com feixe de elétrons na direção ortogonal à direção de laminação sob as condições de voltagem de aceleração: 100 kV, intervalo de irradiação: 5 mm, e corrente de raio: 3 mA.
[00107] O refino do domínio magnético por laser foi executado por irradiação contínua de uma superfície de uma amostra de chapa de aço após o recozimento final com laser na direção ortogonal até a direção de laminação sob as condições de diâmetro do raio: 0,3 mm, saída: 200 W, taxa de varredura: 100 m/s, e intervalo de irradiação: 5 mm.
[00108] A Tabela 4 mostra os resultados da medição das propriedades magnéticas das amostras da chapa de aço.
Petição 870180137316, de 03/10/2018, pág. 40/53 [TABELA 4]
N° Tratamento térmico antes da laminação a frio Recozimento de recristalização primária Meios de refino do domínio magnético Propriedades magnéticas (após refino do domínio magnético) Nota
Temperatura de encharcamento (°C) Tempo de encharcamento Taxa de aumento da temperatura (500°C 700°C) (°C/s) W17/50 [W/kg] B8 [T]
1 700 1 hora 20 - 0,823 1,948 Exemplo
2 ranhura de causticação 0,714 1,911 Exemplo
3 irradiação de feixe de elétrons 0,698 1,946 Exemplo
4 irradiação de laser 0,696 1,947 Exemplo
5 40 - 0,807 1,948 Exemplo
6 ranhura de causticação 0,696 1,912 Exemplo
7 irradiação de feixe de elétrons 0,666 1,945 Exemplo
8 irradiação de laser 0,671 1,945 Exemplo
9 100 - 0,752 1,951 Exemplo
10 ranhura de causticação 0,639 1,914 Exemplo
11 irradiação de feixe de elétrons 0,601 1,949 Exemplo
12 irradiação de laser 0,604 1,949 Exemplo
36/38
Petição 870180137316, de 03/10/2018, pág. 41/53
N° Tratamento térmico antes da laminação a frio Recozimento de recristalização primária Meios de refino do domínio magnético Propriedades magnéticas (após refino do domínio magnético) Nota
Temperatura de encharcamento (°C) Tempo de encharcamento Taxa de aumento da temperatura (500°C 700°C) (°C/s) W17/50 [W/kg] B8 [T]
13 700 480 hrs. 20 - 0,806 1,948 Exemplo
14 ranhura de causticação 0,704 1,912 Exemplo
15 irradiação de feixe de elétrons 0,684 1,946 Exemplo
16 irradiação de laser 0,685 1,946 Exemplo
17 40 - 0,793 1,948 Exemplo
18 ranhura de causticação 0,690 1,913 Exemplo
19 irradiação de feixe de elétrons 0,651 1,946 Exemplo
20 irradiação de laser 0,655 1,946 Exemplo
21 100 - 0,738 1,951 Exemplo
22 ranhura de causticação 0,631 1,915 Exemplo
23 irradiação de feixe de elétrons 0,594 1,949 Exemplo
24 irradiação de laser 0,597 1,948 Exemplo
37/38
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38/38 [00109] É entendido da Tabela 4 que amostras submetidas, após o recozimento inicial e antes da primeira laminação a frio, a um tratamento térmico em atmosfera de nitrogênio seco dentro do escopo da presente invenção apresentam propriedades superiores de perda de ferro à medida que a taxa de aumento da temperatura entre 500°C e 700°C na recristalização primária aumenta. Além, di sso, é entendido da Tabela 4 que propriedades muito boas de perda de ferro podem ser obtidas a cada taxa de aumento de temperatura por também executar o processo de refino do domínio magnético
Aplicabilidade Industrial [00110] A chapa de aço elétrico com grão orientado obtida pelo método de produção da presente invenção tem melhores propriedades magnéticas que as chapas de aço elétrico com grão orientado convencionais. Um transformador de melhor performance ou similar pode ser produzido pelo uso da chapa de aço elétrico com grão orientado da presente invenção.
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Claims (6)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Método para produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado, compreendendo as etapas de:
    submeter a placa de aço tendo uma composição consistindo de, em % em massa, :
    C: 0,020% a 0,15% (inclusive 0,020% e 0,15%),
    Si: 2,5% a 7,0% (inclusive 2,5% e 7,0%),
    Mn: 0,005% a 0,3% (inclusive 0,005% e 0,3%), alumínio solúvel em ácido: 0,01% a 0,05% (inclusive 0,01% e 0,05%),
    N: 0,002% a 0,012% (inclusive 0,002% e 0,012%), pelo menos um elemento entre S e Se com seu teor total sendo 0,05% ou menos, e o saldo sendo Fe e as impurezas incidentais a aquecimento e subsequentemente laminar a quente para obter uma chapa de aço laminada a quente;
    submeter a chapa de aço laminada a quente ao recozimento inicial em condições de temperatura de encharcamento de 800°C a 1200°C (inclusive 800°C e 1200°C) e tempo de encharcamento de 2 segundos a 300 segundos (inclusive 2 segundos e 300 segundos);
    subsequentemente submeter a chapa de aço laminada a quente a pelo menos duas operações de laminação a frio com recozimento intermediário entre elas para obter uma chapa de aço laminada a frio tendo a espessura final da chapa; e submeter a chapa de aço laminada a frio ao recozimento de recristalização primária e então ao recozimento de recristalização secundaria, caracterizado pelo fato de que executa um tratamento térmico, após o recozimento inicial e antes de qualquer uma das operações de laminação a frio exceto a laminação a frio final, a uma tempePetição 870190011752, de 04/02/2019, pág. 4/10
  2. 2/3 ratura na faixa de 500°C a 750°C (inclusive 500 °C e 750°C) por um período na faixa de 10 minutos a 480 horas (inclusive 10 minutos e 480 horas).
    2. Método para produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a taxa de aumento da temperatura entre 500°C e 700°C no recozimento de recristalização primária é de pelo menos 50°C/s.
  3. 3. Método para produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de adicionalmente submeter a chapa de aço laminada a frio ao refino do domínio magnético em uma etapa após a laminação a frio final.
  4. 4. Método para produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o refino do domínio magnético é executado pela irradiação da chapa de aço submetida ao recozimento de recristalização secundária com feixe de elétrons.
  5. 5. Método para produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o refino do domínio magnético é executado pela irradiação da chapa de aço submetida ao recozimento de recristalização secundária com laser de onda contínua.
  6. 6. Método para produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a placa de aço também contém em % em massa pelo menos um elemento selecionado entre:
    Ni: 0,005% a 1,5% (inclusive 0,005% e 1,5%),
    Sn: 0,005% a 0,50% (inclusive 0,005% e 0,50%),
    Sb: 0,005% a 0,50% (inclusive 0,005% e 0,50%),
    Petição 870190011752, de 04/02/2019, pág. 5/10
    3/3
    Cu: 0,005% a 1,5% (inclusive 0,005% e 1,5%), e P: 0,005% a 0,50% (inclusive 0,005% e 0,50%).
    Petição 870190011752, de 04/02/2019, pág. 6/10
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