BR112013020464B1 - Tira ou chapa de aço elétrico com grão não orientado para aplicações eletrotécnicas - Google Patents

Tira ou chapa de aço elétrico com grão não orientado para aplicações eletrotécnicas Download PDF

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Abstract

resumo patente de invenção: "tira ou chapa de aço elétrico com grão não orientado, componente produzido a partir da mesma, e método para produção de uma tira ou chapa de aço elétrico com grão não orientado". a invenção refere-se a uma tira ou chapa de aço elétrico com grão não orientado consistindo em um aço que contém, em adição ao ferro e às inevitáveis impurezas, (em % em peso) si: 1,0 - 4,5%, al: até 2,0%, mn: até 1,0%, c: até 0,01%, n: até 0,01%, s: até 0,012%, ti: 0,1 - 0,5% p: 0,1 - 0,3%, onde 1,0 = %ti/%p = 2,0 se aplica para a razão %ti/%p do teor de ti (%ti) para o teor de p (%p). uma tira ou chapa de aço elétrico com grão não orientado conforme a invenção e componentes produzidos a partir de tal chapa ou tira para aplicações eletrotécnicas são caracterizadas pela resistência aumentada e, ao mesmo tempo, por boas propriedades magnéticas. a chapa ou tira ngo conforme a invenção pode ser produzida pela laminação a frio de uma tira a quente, consistindo de um aço tendo a composição mencionada previamente em uma tira a frio e submetendo essa tira a frio a um processo de recozimento final. para acentuar particularmente certas propriedades da tira ou chapa ngo, a invenção fornece diferentes variantes desse processo de recozimento final. 1/1

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para TIRA OU CHAPA DE AÇO ELÉTRICO COM GRÃO NÃO ORIENTADO PARA APLICAÇÕES ELETROTÉCNICAS.
[001] A invenção refere-se a uma tira ou chapa de aço elétrico com grão não orientado para aplicações eletrotécnicas, a um componente eletrotécnico produzido a partir de tal tira ou chapa de aço elétrico e a um método para produção de uma tira ou chapa de aço elétrico. [002] Tiras ou chapas de aço elétrico com grão não orientado, também referidas na indústria como tiras ou chapas elétricas NGO, são usadas para reforçar o fluxo magnético em núcleos de ferro de máquinas elétricas giratórias. Tais chapas são tipicamente usadas para motores e geradores elétricos.
[003] Para aumentar a eficiência de tais máquinas, as velocidades de rotação mais altas ou os maiores diâmetros possíveis são buscados para os componentes girando respectivamente em operação. Como resultado dessa tendência, os componentes eletricamente relevantes produzidos a partir de tiras ou chapas de aço do tipo em questão aqui são expostas a uma grande carga mecânica que frequentemente não pode ser alcançada pelos tipos de tira de aço elétrico NGO disponíveis hoje.
[004] Uma tira ou chapa de aço elétrico NGO é conhecida da US 5.084.112, que tem um limite de escoamento de pelo menos 60 kgf/mm2 (aprox. 589 MPa) e é produzida a partir de um aço quem além do ferro e às inevitáveis impurezas, contém (em % em peso) até 0,04% de C, 2,0 % - menos de 4,0% de Si, até 2,0% de Al, até 0,2% de P e pelo menos um elemento do grupo Mn, Ni, onde o teor total de Mn e Ni é pelo menos 0,3% e de no máximo 10 %.
[005] Para obter um aumento na resistência pela formação de nitretos de carbono, o aço conhecido da US 5.084.112 contém pelo menos um elemento do grupo Ti, V, Nb, Zr, onde no caso da presenPetição 870190034654, de 11/04/2019, pág. 4/30
2/20 ça de Ti ou V o teor de Ti (%Ti) e o teor de V (%V) em relação ao teor de C (%C) e o teor respectivamente inevitável de N (%N) do aço deve satisfazer a condição [0,4x(%Ti+%V)]/[4x(%C+%N)] < 4,0. Um efeito de aumento da resistência é também atribuído à presença de fósforo no aço. Entretanto, a presença de teores mais altos de fósforo é desaconselhável, uma vez que pode provocar a fragilização das bordas dos grãos. Para neutralizar esse problema, que é considerado ser sério, é proposto um teor adicional de B de 0,001 - 0.007%.
[006] O aço composto dessa forma é lingotado em placas conforme a US 5.084.112, que são subsequentemente laminadas a quente em uma tira a quente que é opcionalmente recozida, e então decapada, e após isto laminada a frio em uma tira a frio tendo uma espessura final específica. A tira a quente obtida é subsequentemente submetida ao processo de recozimento de recristalização, no qual é recozida a uma temperatura de recozimento que é pelo menos 650°C mas menos de 900°C.
[007] No caso da presença de teores efetivos de Ti e P e B, N, C, Mn e Ni no aço ao mesmo tempo, embora as tiras ou chapas de aço de aço elétrico NGO produzidas conforme a US 5.084.112 alcança limites de elasticidade de pelo menos 70,4 kg-f/mm2 (688 MPa), ao mesmo tempo as perdas por histerese P1.5 são pelo menos 6,94 W/kg com uma espessura de chapa de 0,5 mm e uma polarização de 1,5 Tesla e uma frequência de 50 Hz. Tais altas perdas de histerese não são mais aceitáveis para aplicações eletrotécnicas modernas. Além disso, no caso de muitas dessas aplicações, as perdas por histerese são de grande importância a freqüências mais altas.
[008] Contra esses fundamentos, o objetivo da invenção consistiu em especificar uma tira ou chapa de aço elétrico NGO e um componente para aplicações eletrotécnicas, que é produzido a partir de tal tira ou chapa, que teve resistência aumentada, em particular um maior
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3/20 limite de escoamento, e, ao mesmo tempo, tem boas propriedades magnéticas, em particular uma baixa perda por histerese a altas freqüências. Em adição, um método para produção de tais tiras ou chapas de aço elétrico NGO deve ser especificado.
[009] Em relação à tira ou chapa de aço elétrico NGO, esse objetivo foi alcançado pela tira ou chapa de aço elétrico NGO tendo a composição especificada na invenção.
[0010] Analogamente, em relação ao componente para aplicações eletrotécnicas, o objetivo mencionado acima conforme a invenção foi alcançado pela produção de tal componente a partir de uma chapa ou tira de aço elétrico NGO conforme a invenção.
[0011] Configurações vantajosas da invenção são especificadas nas concretizações e estão explicadas em detalhes abaixo juntamente com o conceito geral da invenção.
[0012] Uma tira ou chapa de aço elétrico com grão não orientado para aplicações eletrotécnicas, que é constituído conforme a invenção é, portanto, produzida a partir de um aço que consiste (em % em peso) de 1,0% - 4,5% de Si, em particular 2,4 - 3,4% de Si, até 2,0% de Al, em particular até 1,5% de Al, até 1,0% de Mn, até 0,01%de C, até 0,01% de N, em particular até 0,006% de N, até 0,012% de S, em particular até 0,006% de S, 0,1 - 0,5% de Ti, e 0,1 - 0,3% de P e ferro e as inevitáveis impurezas como o restante, onde
1,0 < %Ti/%P < 2,0 se aplica para a razão %Ti/%P do teor de Ti (%Ti) para o teor de P (%P).
[0013] A invenção usa fosfatídeos de FeTi (FeTiP) para aumentar a resistência. Assim, de acordo com a invenção, um aço silício com teores de Si de 1,0 - 4,5% em peso, em uma configuração orientada prática em particular de 2,4 - 3,4% em peso, é ligada com titânio e fósforo, para formar precipitações finas de FeTiP e aumentar a resistência
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4/20 da tira ou chapa de aço elétrico NGO através do endurecimento das partículas.
[0014] Uma configuração particularmente orientada prática da ligação conforme a invenção de uma tira ou chapa de aço elétrico resulta então se os teores de Si, C, N, S, Ti e P na chapa estiverem, opcionalmente em cada caso, limitados (em % em peso) a 2,4 - 3,4% de Si, até 0,005% de C, até 0,006% de N, até 0,006% de S, até 0,5% de Ti ou até 0,3% de P. No aço conforme a invenção, em adição até 2,0% de Al e até 1,0%de Mn podem estar presentes.
[0015] A invenção usa fosfetos FeTi para aumentar a resistência ao invés de nitretos de carbono que são geralmente usados para esse propósito. Dessa forma, por um lado, o envelhecimento magnético, que pode ocorrer como resultado de altos teores de C e/ou de N, pode ser evitado. Em adição à presença simultânea de uma quantidade absoluta suficiente de Ti e P respectivamente, é ao mesmo tempo essencial que a razão do teor de Ti (%Ti) para o teor de P (%P) satisfaz a condição especificada na invenção, de acordo com o que a razão do teor de titânio para o teor de fósforo da tira ou chapa de aço elétrico conforme a invenção é, em cada caso, maior que ou igual a 1,0 e ao mesmo tempo menor que ou igual a 2,0. É apenas pela manutenção dos limites estreitos especificados conforme a invenção nos teores de Ti e P e sua razão de teores que a chapa ou tira de aço elétrico composta conforme a invenção pode ter um número suficiente e uma distribuição suficiente de partículas de FeTiP, de modo que juntamente com uma resistência suficientemente alta, boas propriedades eletromagnéticas podem ser também garantidas. Ajustando-se a razão de %Ti para %P conforme a invenção, por um lado, um excesso prejudicial de fósforo é evitado, o que na tira ou chapa de aço elétrico conforme a invenção levaria à fragilização, e, por outro lado, um excesso desordenado de titânio é também evitado pela razão especificada conPetição 870190034654, de 11/04/2019, pág. 7/30
5/20 forme a invenção. Tal excesso de Ti poderia levar à formação de nitretos de titânio que teriam um efeito adverso nas propriedades magnéticas da tira ou chapa de aço elétrico.
[0016] A invenção provém da descoberta de que o efeito máximo utilizado conforme a invenção da presença simultânea de Ti e P em uma chapa ou tira de aço elétrico com grão não orientado conforme a invenção pode ser alcançado se seu teor de Ti e P com desvios que são tão baixos quanto possível, corresponde à razão estequiométrica de 1,55. Uma configuração da invenção, que leva esta descoberta em consideração e ao mesmo tempo é particularmente importante na sua prática assegura que
1,43 < %Ti/%P < 1,67 para aplicar para a razão %Ti/%P do teor de Ti (%Ti) para o teor de P (%P).
[0017] As partículas de FeTiP tornadas possíveis pela composição conforme a invenção têm consistentemente um diâmetro que é muito menor que 0,1 pm. Isto leva em conta o efeito de que embora a resistência de um material aumente com o número de imperfeições da estrutura, tais como átomos estranhos, deslocamentos, bordas de grãos ou partículas de outra fase, essas imperfeições de estrutura têm um efeito adverso nos valores de característica magnética de um material. O efeito adverso está, como é conhecido de per si, em seu ponto mais forte quando o tamanho de partícula cai na região da espessura de parede de Bloch (região de transição entre os domínios magnéticos com diferente magnetização), isto é, é de cerca de 0,1 pm. Uma vez que partículas consideravelmente menores são usadas conforme a invenção para aumentar a resistência, esse efeito adverso ocorre no máximo em uma forma marcadamente minimizada em uma chapa de aço elétrico conforme a invenção. Partículas ocasionais de FeTiP que são distintamente maiores que 0,1 pm podem também estar presentes
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6/20 no material conforme a invenção. Entretanto, esses afetam as propriedades de um produto conforme a invenção no máximo até uma extensão desprezível.
[0018] Com uma liga composta conforme a invenção, os elementos de microligação geralmente ligados para aumentar a resistência pela formação de nitretos de carbono, tais como Zr ou V, em conjunção com altos teores de carbono ou nitrogênio não são mais necessários. Maiores teores de C e N têm um efeito negativo nas propriedades magnéticas das tiras ou chapas de aço elétrico não orientado compostas analogamente, uma vez que elas envolvem um envelhecimento magnético indesejado dos materiais durante o uso prático. Portanto, de acordo com a invenção, o aumento na resistência é alcançado pelo endurecimento da partícula, isto é, pela presença de precipitações de FeTiP, mas não com a ajuda do carbono e/ou do nitrogênio, cujas presenças levariam a efeitos de envelhecimento.
[0019] Analogamente, tiras ou chapas de aço elétrico compostas conforme a invenção têm consistentemente perdas de histerese P1.0/400 a uma polarização de 1,0 Tesla, uma frequência de 400 Hz de no máximo 65 W/kg com uma espessura da tira ou chapa de aço elétrico de 0,5 mm e de no máximo 45 W/kg com uma espessura de 0,35 mm. Ao mesmo tempo, elas alcançam consistentemente um aumento no limite de escoamento de pelo menos 60 MPa comparado a uma liga composta convencionalmente, que embora ela não tenha teores efetivos de Ti e P, em outros aspectos tem teores de outros elementos de ligação correspondendo a uma liga de acordo com a invenção.
[0020] O método conforme a invenção é projetado de tal forma que permite que uma tira ou chapa de aço elétrico com grão não orientado conforme a invenção seja produzida com segurança.
[0021] Com esse propósito, inicialmente é fornecida uma tira a quente, que é composta da forma explicada anteriormente para chapa
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7/20 ou tira de aço elétrica com grão não orientado conforme a invenção, que é subsequentemente laminada a frio e é submetida a um processo de recozimento final como tira lamiknada a frio. A tira a frio com recozimento final obtida após o recozimento final representa então a tira ou chapa de aço elétrico composta e constituída conforme a invenção. [0022] A tira a quente fornecida conforme a invenção pode ter a maior extensão possível se produzida convencionalmente. Para esse propósito, inicialmente um aço fundido, tendo uma composição correspondendo a uma especificação conforme a invenção (Si: 1,0 - 4,5%, Al: até 2,0%, Mn: até 1,0%, C: até 0,01%, N: até 0,01%, S: até 0,012%, Ti: 0,1 - 0,5% e P: 0,1 - 0,3 %, com o saldo sendo ferro e as inevitáveis impurezas, detalhes em % em peso, onde 1,0 < %Ti/%P < 2,0 se aplica para a razão %Ti/%P do teor de Ti (%Ti) para o teor de P (%P), pode ser fundido e lingotado em um produto semi-acabado que no caso da produção convencional pode ser uma placa ou uma placa fina. Uma vez que os processos de formação de precipitação conforme a invenção ocorrem após a solidificação, o fundido de aço pode em princípio, entretanto, também ser lingotado em uma tira lingotada que é subsequentemente laminada a quente em uma tira a quente.
[0023] O produto semiacabado produzido de tal for5ma pode então ser trazido a uma temperatura de produto semiacabado de 1020 1300°C. Para esse propósito, o produto semiacabado é, se necessário, reaquecido novamente ou pelo uso do calor do lingotamento mantido à respectiva temperatura-alvo.
[0024] O produto semiacabado aquecido de tal forma pode então ser laminado a quente em uma tira a quente tendo uma espessura que é tipicamente 1,5 - 4 mm, em particular 2 - 3 mm. A laminação a quente começa da forma que é conhecida de per si a uma temperatura inicial de laminação a quente de 1000 - 1150°C e termina a uma temperatura final de laminação a quente de 700 - 920°C, em particular
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780 - 850°C.
[0025] A tira a quente obtida pode subsequentemente ser resfriada até uma temperatura de bobinamento e bobinada em uma bobina. A temperatura de bobinamento é escolhida idealmente de forma tal que a precipitação dos fosfetos de Fe-Ti é evitada para evitar problemas com a laminação a frio que é executada subsequentemente. Na prática, a temperatura de bobinamento para esse propósito é, por exemplo, no máximo 700°C.
[0026] Opcionalmente, a tira a quente pode ser submetida a um processo de recozimento de tiras a quente.
[0027] A tira a quente fornecida é laminada a frio em uma tira a frio tendo uma espessura que está tipicamente na faixa de 0,15 mm - 1,1 mm, em particular 0,2 - 0,65 mm.
[0028] O processo de recozimento final contribui decisivamente para a formação das partículas de FeTiP usadas conforme a invenção para aumentar a resistência. Ao mesmo tempo, variando=se a condição de recozimento do processo de recozimento final, é possível opcionalmente otimizar as propriedades do material em favor de uma maior resistência ou de uma menor perda de histerese.
[0029] Chapas ou tiras de aço elétrico com grão não orientado conforme a invenção, tendo limites de escoamento na faixa de 390 550 MPa e perdas de histerese P1.0/400 as quais com uma espessura de tira de 0,35 mm são menos que 27 W/kg e com uma espessura de tira de 0,5 mm são menos que 47 W/kg, podem ser particularmente obtidas com segurança de acordo com uma primeira variante do método conforme a invenção pela passagem da tira a frio durante o recozimento final através de um processo de recozimento de curto prazo de duas etapas completado no forno de recozimento continuo, no qual a tira a frio na primeira etapa de recozimento d.1) é inicialmente recozida por um período de recozimento de 1 - 100 s a uma temperatura
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9/20 de recozimento de pelo menos 900°C e de no máximo 1150°C e então em uma segunda etapa de recozimento d.2) é recozida por um período de recozimento de 30 - 120 s a uma temperatura de recozimento de 500 - 850°C. Com essa variante, as precipitações de FeTiP que estão possivelmente já presentes são dissolvidas na primeira etapa de recozimento d.1) e uma recristalização completa da microestrutura é trazida na segunda etapa de recozimento d.2), a precipitação almejada das partículas de FeTiP então ocorre, [0030] Para trazer uma outra melhoria no nível de resistência da chapa ou tira de aço elétrico com grão não orientado obtida após o processo de recozimento de curto prazo de duas etapas explicado previamente, opcionalmente um processo de recozimento de longo prazo de duas etapas, opcionalmente um processo de recozimento de longo prazo executado no forno de recozimento do tipo de câmara levadiça pode seguir ao processo de recozimento de curto prazo de duas etapas no qual a tira a frio é recozida a temperaturas de 550 660°C por um período de recozimento de 0,5 - 20 h. O aumento no limite de escoamento que pode ser obtido por esse processo de recozimento de longo prazo adicional é consistentemente pelo menos 50 MPa.
[0031] Chapas ou tiras de aço elétrico com grão não orientado tendo limites de escoamento de 500 - 800 MPa e perdas de histerese P1.0/400 de menos de 45 W/kg para chapas ou tiras de aço elétrico com 0,35 mm de espessura podem ser produzidas de acordo com a segunda variante do método conforme a invenção pela execução do recozimento final como um processo de recozimento de curto prazo, no qual a tira a frio é recozida no forno de recozimento contínuo por um período de recozimento de 20 - 250 s a uma temperatura de recozimento de 750 - 900°C. Fazendo-se assim, uma recristalização completa da microestrutura não é alcançada devido à menor temperatura
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10/20 de recozimento. Entretanto, as desejadas precipitações de FeTiP que aumentam a resistência são formadas.
[0032] Uma possibilidade alternativa para produzir chapas de aço elétrico com grão não orientado tendo limites de escoamento que fiquem na faixa de 500 - 800 MPa e perdas de histerese P1.0/400 de menos de 45 W/kg para chapas ou tiras de aço elétrico com espessura de 0,35 mm podem ser obtidas conforme uma terceira variante do método conforme a invenção pela execução do recozimento final como um processo de recozimento de longo prazo no forno de recozimento de câmara levadiça, no qual a tira a frio é recozida por um período de recozimento que dure de 0,5 - 20 h a uma temperatura de recozimento de 600 - 850°C. Nessa variante, uma microestrutura totalmente recristalizada mão ocorre. Entretanto, são formadas precipitações FeTiP que são mais finas que as precipitações FeTiP que estão presentes nas chapas ou tiras de aço elétrico com grão não orientado conforme a primeira variante explicada previamente. Melhorias nas perdas de histerese comparadas à segunda variante explicada previamente podem ser trazidas por meio da terceira variante e do método conforme a invenção explicada aqui.
[0033] Opcionalmente, com a terceira variante do método conforme a invenção, outro processo de recozimento de curto prazo pode também ser executado no forno de recozimento continuo após o processo de recozimento de longo prazo, no qual a respectiva tira a frio é recozida a 750 - 900°C por um período de recozimento de 20 - 250 s. O grau de recristalização pode ser melhorado por esse processo de recozimento de curto prazo adicional. Como consequência disso, pode ser esperada uma melhoria nas perdas por histerese.
[0034] Para introduzir uma energia crítica pelo aumento da densidade de deslocamentos, de forma que a recristalização seja iniciada no processo de recozimento de curto prazo subsequente, a tira a frio
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11/20 pode opcionalmente ser submetida a uma operação de conformação com um grau de deformação de pelo menos 0,5% e de no máximo 12% no decurso da terceira variante do método conforme a invenção entre o processo de recozimento a longo prazo e o processo de recozimento a curto prazo. Tal etapa de conformação, que é geralmente executada como uma etapa de laminação a frio adicional, além disso contribui para melhorar o aplainamento da chapa ou tira de aço elétrico com grão não orientado obtida ao término dessa variante do método conforme a invenção. Os efeitos obtidos com a conformação a frio executada opcionalmente adicionalmente podem ser alcançados particularmente com segurança se os graus de deformação da conformação a frio forem 1 - 8%.
[0035] Um passe de aplainamento executado de maneira convencional pode ser adicionado ao processo de recozimento final.
[0036] Em adição, o material, tira ou chapa de aço elétrico com grão não orientado obtido pode finalmente ser submetido a um processo de recozimento convencional de alívio de tensões. Dependendo das sequências de processamento no local do processamento final, esse processo de recozimento de alívio de tensões pode também ser executado na bobina no lugar da produção de tira ou chapa de aço elétrico NGO ou inicialmente os brancos processados no lugar do processamento final podem ser separados da tira ou chapa de aço elétrico produzida de acordo com a invenção e então submetidos ao processo de recozimento de alívio de tensões.
[0037] A invenção é explicada em maiores detalhes abaixo por configurações exemplares.
[0038] Os testes explicados abaixo foram executados em condições de laboratório. Inicialmente, um fundido de aço TiP composto conforme a invenção e um fundido de referência Ref são fundidos e lingotados em placas. As composições dos fundidos TiP e Ref estão
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12/20 especificadas na Tabela 1. No caso do fundido de referência, com a exceção dos teores efetivos de Ti e P que não estão presentes nele, não apenas os elementos de ligação, mas também seus teores, dentro dos limites de tolerâncias usuais, correspondem ao fundido TiP conforme a invenção.
[0039] As placas foram trazidas até uma temperatura de 1250°C e laminadas a quente em uma tira a quente com 2 mm de espessura a uma temperatura inicial de laminação a quente de 1020°C e uma temperatura final de laminação a quente de 840°C. A respectiva tira a quente foi resfriada até uma temperatura de bobinamento Tcoil. Posteriormente, o resfriamento típico foi simulado na bobina.
[0040] Três amostras das tiras a quente consistindo da liga de aço TiP conforme a invenção e uma amostra das tiras a quente consistindo do aço de referência Ref foram subsequentemente submetidos a um processo de recozimento de tiras a quente por um período de 2 h a uma temperatura de 740°C e após isto foram laminadas a frio em uma tira a frio tendo uma espessura final de 0,5 mm ou 0,35 mm.
[0041] Em contraste, duas outras amostras das tiras a quente consistindo da liga de aço TiP conforme a invenção e uma outra amostra das tiras a quente consistindo do aço de referência Ref foram, em cada caso, laminadas a frio em uma tira a frio com espessura de 0,5 mm sem recozimento.
[0042] Subsequentemente, em cada caso, foi executado um processo de recozimento final de duas etapas. Na primeira etapa de recozimento, as amostras foram aquecidas até 1100°C, e mantidas a essa temperatura por 15 s, de forma que o Ti e o P nelas contidos fossem predominantemente dissolvidos. A segunda etapa de recozimento após esta, na qual o recozimento foi executado a uma temperatura Tlow que estava distintamente abaixo da temperatura de precipitação Tprec de FeTiP. Dessa forma, as precipitações de fosfeto FeTi fino, com taPetição 870190034654, de 11/04/2019, pág. 15/30
13/20 manho médio de 0,01 - 0,1 pm foram formadas.
[0043] Essa temperatura de bobinamento Tcoil e a temperatura Tlow são, em cada caso, especificadas para as amostras laminadas a frio até uma espessura de 0,5 mm na Tabela 2 e para as amostras laminadas a frio até uma espessura de 0,35 mm na Tabela 3. Adicionalmente, nas Tabelas 2 e 3, em cada caso medido nas direções transversal e longitudinal da amostra, para cada uma das amostras o limite superior de escoamento ReH, o limite inferior de escoamento ReL, a resistência à tração Rm, as perdas por histerese P1.0 (perda por histerese a uma polarização de 1,0 T), P1.5 (perda por histerese a uma polarização de 1,5 T) e as polarizações J2500 (polarização a uma força de campo magnético de 2500 A/m) e J5000 (polarização a uma força de campo magnético de 5000 A/m), nas quais cada uma das perdas por histerese e as polarizações mencionadas acima são determinadas a 50 Hz bem como as perdas por histerese P1.0 (perda por histerese a uma polarização de 1,0 T) determinada a uma freqüência de 400 Hz e 1 kHz respectivamente, são especificadas.
[0044] Tornou-se aparente que o limite inferior de escoamento ReL é, em cada caso, maior em 60 - 100 MPa no caso das amostras compostas e processadas conforme a invenção comparado a amostras produzidas a partir do aço referência Ref. Em contraste, não há diferença significativa entre as amostras produzidas com e sem um processo de recozimento de tiras a quente. Uma variação na temperatura de bobinamento ou na temperatura Tlow também não tem efeito significativo nas propriedades mecânicas.
[0045] A uma frequência de 50 Hz, as amostras produzidas a partir do aço conforme a invenção, com 3,9 - 4,8 W/kg para chapas com espessura de 0,5 mm e com menos de 3,7 W/kg para chapas com espessura de 0,35 mm, têm perdas por histerese P1.5levemente maiores que as amostras produzidas a partir do aço de referência. A temperaPetição 870190034654, de 11/04/2019, pág. 16/30
14/20 tura de bobinamento também não tem efeito significativo aqui.
[0046] Em contraste, a frequências maiores de 400 Hz e 1 KHz, as perdas por histerese P1.0 para as amostras conforme a invenção e as amostras de referência estão muito próximas entre si. Aqui, as amostras com a maior temperatura Tlow de 700°C apresentam, no caso das chapas com 0,5 mm de espessura com menos de 39 W/kg a 400 Hz e com menos de 180 W/kg a 1 kHz, menores perdas por histerese P1.0 que o material de referência. No caso das chapas com espessura de 0,35 mm, em cada caso foram obtidas as mesmas perdas por histerese que com o material de referência.
[0047] Em uma outra série de testes, um aço TiP2 é fundido e lingotado em placas, cuja composição está especificada na Tabela 4. No caso do aço TiP2, a razão %Ti/%P do teor de Ti (%Ti) para o teor de P (%P) é %Ti/%P = 1,51.
[0048] As placas são reaquecidas até 1250°C e subsequentemente laminadas a quente em tiras a quente tendo uma espessura de 2,1 mm ou 2,4 mm. A temperatura inicial de laminação a quente foi, em cada caso, 1020°C, enquanto a temperatura final de laminação a quente foi, em cada caso, 840°C. As tiras a quente obtidas foram então bobinadas a uma temperatura de bobinamento de 620°C.
[0049] Subsequentemente, as tiras a quente obtidas de tal forma sem recozimento prévio de tiras a quente foram laminadas a frio em tiras a frio com espessura de 0,35 mm.
[0050] Amostras das tiras a frio obtidas dessa forma foram submetidas a diferentes variantes dos processos de recozimento final.
[0051] Na primeira variante, um processo de recozimento de curto prazo de duas etapas foi completado no forno de recozimento continuo. Na primeira etapa do processo de recozimento de curto prazo, em cada caso os tempos de recozimento tG1 especificados na Tabela 5 foram aderidos e as respectivas temperaturas máximas de recozimenPetição 870190034654, de 11/04/2019, pág. 17/30
15/20 to Tmaxi também dadas ali foram alcançadas, enquanto a segunda etapa foi, em cada caso, completada nos tempos de recozimento íg2 igualmente especificados na Tabela 5 com as temperaturas máximas de recozimento Tmax2 na direção transversal Q e na direção longitudinal L nas AM ostras de chapas de aço elétrico NGO finalmente recozidas obtidas da forma igualmente especificada na Tabela 5.
[0052] Uma amostra das amostras finalmente recozidas conforme a primeira variante foi subsequentemente submetida a um processo adicional de recozimento de longo prazo em um forno de recozimento de câmara levadiça. Os tempos de recozimento ígh aderidos no processo e as temperaturas máximas de recozimento TmaxH estão especificados na Tabela 6. As propriedades mecânicas e magnéticas determinadas na direção transversal Q e na direção longitudinal L na chapa de aço elétrico NGO adicionalmente recozida por longo prazo dessa forma estão igualmente registradas na Tabela 6. Tornou-se aparente que um aumento diferente no limite de escoamento Re e na resistência à tração Rm poderiam ser alcançados por um processo de recozimento de longo prazo suplementar, enquanto as propriedades magnéticas não deterioram, significativamente.
[0053] Em uma segunda variante do processo de recozimento final, amostras das tiras a frio são submetidas a um processo de recozimento de longo prazo a diferentes temperaturas TmaxH no forno de recozimento de câmara levadiça por um período de recozimento ígh. As temperaturas TmaxH mencionadas e os respectivos períodos de recozimento ígh estão listados na Tabela 7.
[0054] Em uma terceira variante do primeiro processo de recozimento, amostras das tiras a frio são submetidas a um processo de recozimento de curto prazo de uma etapa a diferentes temperaturas
TmaxD no forno de recozimento contínuo por um período de recozimento ígd. As temperaturas TmaxD mencionadas e os respectivos períodos
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16/20 de recozimento ígd estão listados na Tabela 8. As propriedades mecânicas e magnéticas determinadas na direção transversal Q e na direção longitudinal L nas amostras de chapas de aço elétrico NGO com recozimento de curto prazo de uma etapa obtidas dessa forma estão também registradas na Tabela 8.
[0055] Assim, a invenção se refere a uma tira ou chapa de aço elétrico com grão não orientado consistindo de um aço que contém, além do ferro e às inevitáveis impurezas, (em % em peso) Si: 1,0 - 4,5%, Al: até 2,0%, Mn: até 1,0%, C: até 0,01%, N: até 0,01%, S: até 0,012%, Ti: 0,1 - 0,5%, P: 0,1 - 0,3%, onde 1,0 < %Ti/%P < 2,0 se aplica para a razão %Ti/%P do teor de Ti (%Ti) para o teor de P (%P). Uma chapa ou tira de aço elétrico com grão não orientado conforme a invenção e componentes produzidos a partir de tal chapa ou tira para aplicações eletrotécnicas são caracterizados pela resistência aumentada e, ao mesmo tempo, por boas propriedades magnéticas. A chapa ou tira NGO conforme a invenção pode ser produzida pela laminação a frio de uma tira a quente consistindo em um aço tendo a composição mencionada previamente, em uma tira a frio e submetendo-se essa tira a frio a um processo de recozimento final para acentuar particularmente certas propriedades da tira ou chapa NGO, a invenção fornece diferentes variantes desse processo de recozimento final.
Tabela 1
Variante Si Al Mn C N S Ti P
TiP 2,99 0,004 0,58 0,006 0,0021 <0,001 0,148 0,100
Ref 2,96 0,006 0,64 0,006 0,0021 0,001 0,001 0,004
O restante é ferro e as inevitáveis impurezas detalhes em % em peso
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Tabela . 2 (Espessura da chapa: 0,5 mm)
Aço Conforme a invenção? Recozimento de tira a quente? Direção da amostra T coil [°C] T low [°C] ReH [MPa] ReL [MPa] Rm [MPa] 50 Hz 400Hz 1kHz
P1,0 [W/kg] P1,5 [W/kg] J2500 [T] J5000 [T] P1,0 [W/kg] P1,0 [W/kg]
TiP SIM SIM L 310 550 409 403 573 2,01 4,47 1,59 1,68 44,4 197
T 430 426 593 2,20 4,76 1,57 1,66 46,8 213
SIM L 620 550 403 396 560 2,08 4,43 1,57 1,67 43,3 199
T 421 418 582 1,97 4,44 1,55 1,65 40,3 181
SIM L 620 700 400 395 554 1,76 3,93 1,58 1,67 36,4 164
T 431 424 589 1,86 4,17 1,55 1,64 38,9 178
Ref NÃO SIM L 620 - 329 321 472 1,72 3,78 1,61 1,70 43,9 205
T 351 340 492 1,63 3,88 1,53 1,63 43,4 207
TiP SIM NÃO L 310 550 407 402 572 2,16 4,50 1,57 1,66 45,1 209
T 433 429 591 1,98 4,59 1,54 1,64 40,2 181
NÃO L 620 550 402 396 564 2,23 4,65 1,57 1,66 46,4 214
T 426 423 586 2,19 4,77 1,53 1,63 46,2 214
Ref NÃO NÃO L 620 - 365 339 480 1,47 3,34 1,63 1,71 38,0 173
T 382 362 500 1,55 3,68 1,53 1,63 40,4 191
17/20
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Tabela . 3 (Espessura da chapa: 0,35 mm)
Aço Conforme a invenção? Recozimento de tira a quente? Direção da amostra T coil [°C] T low [°C] ReH [MPa] ReL [MPa] Rm [MPa] 50 Hz 400Hz 1kHz
P1,0 [W/kg] P1,5 [W/kg] J2500 [T] J5000 [T] P1,0 [W/kg] P1,0 [W/kg]
TiP SIM NÃO L 620 700 430 415 579 1,77 3,74 1,55 1,65 26,4 112
T 456 442 603 1,62 3,71 1,52 1,62 23,0 94
Ref NÃO NÃO L 620 - 350 331 466 1,26 3,06 1,57 1,66 23,6 100
T 359 344 453 1,28 3,22 1,54 1,63 23,2 99
Tabela 4
Variante Si Al Mn C N S Ti P
TiP2 3,05 0,689 0,155 0,0036 0,0021 0,0008 0,173 0,115
18/20
O restante é ferro e as inevitáveis impurezas detalhes em % em peso
Tabela 5 (Espessura da chapa: 0,35 mm - Processo de recozimento de curto prazo - Variante 1)
T max1 [°C] tG1 [s] T max2 [°C] tG2 [s] Direção da amostra ReH [MPa] Rel ou Rp0,2 [MPa] Rm [MPa] 50 Hz 400 Hz 1 kHz
P1,0 [W/kg] P1,5 [W/kg] J2500 [T] J5000 [T] P1,0 [W/kg] P1,0 [W/kg]
1070 55 700 50 L 448 442 608 1,60 3,9 1,54 1,63 20,5 79
T 474 471 636 2,24 4,81 1,49 1,58 25,3 92
1100 40 700 50 L 439 582 1,25 3,13 1,54 1,63 18,5 76
T 468 600 1,77 3,87 1,48 1,58 22,9 88
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Tabela 6 (Espessura da chapa: 0,35 mm - Processo de recozimento de curto prazo com subsequente processo de recozimento de longo prazo)
T maxH [°C] T 0 x: -»-3 ι----1 Direção da amostra ReH [MPa] Rel ou Rp0,2 [MPa] Rm [MPa] 50 Hz 400 Hz 1 kHz
P1,0 [W/kg] P1,5 [W/kg] J2500 [T] J5000 [T] P1,0 [W/kg] P1,0 [W/kg]
620 5 L 484 478 640 1,68 4,03 1,55 1,65 22,2 86
T 513 511 654 2,24 4,91 1,5 1,6 26,6 99
Tabela 7 (Espessura da chapa: 0,35 mm - Processo de recozimento de longo prazo - Variante 2)
T maxH [°C] tGH [h] Direção da amostra ReH [MPa] Rel ou Rp0,2 [MPa] Rm [MPa] 50 Hz 400 Hz 1 kHz
P1,0 [W/kg] P1,5 [W/kg] J2500 [T] J5000 [T] P1,0 [W/kg] P1,0 [W/kg]
620 5 L 753 724 866 3,83 8,4 1,52 1,62 39,1 128
T 814 801 919 4,35 9,45 1,44 1,55 43,6 -
700 5 L 666 615 781 3,43 7,62 1,54 1,63 36,3 121
T 705 668 823 3,87 8,51 1,45 1,55 39,3 131
740 5 L 614 567 739 3,39 7,63 1,54 1,64 36,2 123
T 657 609 777 3,86 8,65 1,47 1,58 40 136
840 5 L 560 524 686 3,62 7,96 1,55 1,65 38,5 128
T 602 560 712 3,97 8,61 1,5 1,6 42,0 -
19/20
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Tabela 8 (Espessura da chapa: 0,35 mm - Processo , de recozimento de curto prazo - Variante 3)
T maxD [°C] § t/T -í-3 '----' Direção da amostra ReH [MPa] Rel oU Rp0,2 [MPa] Rm [MPa] 50 Hz 400 Hz 1 kHz
P1,0 [W/kg] P1,5 [W/kg] J2500 [T] J5000 [T] P1,0 [W/kg] P1,0 [W/kg]
900 60 L 585 541 713 4,06 8,62 1,54 1,63 42,1 143
T 627 589 770 4,38 9,36 1,47 1,57 43,8 145
800 80 L 630 606 790 4,06 8,69 1,52 1,61 41,7 140
T 672 667 843 4,39 9,5 1,45 1,55 43,8 142
700 150 L - 735 878 4,5 9,68 1,51 1,61 44,9 145
T - 832 926 5,09 10,98 1,43 1,54 48,7 154
20/20

Claims (7)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Tira ou chapa de aço elétrico com grão não orientado para aplicações eletrotécnicas, caracterizada pelo fato de que é produzida a partir de um aço que contém, além do ferro e às inevitáveis impurezas, em % em peso,
    Si: 1,0 - 4,5%,
    Al: até 2,0%,
    Mn: até 1,0%,
    C: até 0,01%,
    N: até 0,01%,
    S: até 0,012%,
    Ti: 0,1 - 0,5%,
    P: 0,1 - 0,3%, onde
    1,0 < %Ti/%P < 2,0 se aplica para a razão %Ti/%P do teor de Ti (%Ti) para o teor de P (%P).
  2. 2. Tira ou chapa de aço elétrico com grão não orientado de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que
    1,43 < %Ti/%P < 1,67 se aplica para a razão %Ti/%P do teor de Ti (%Ti) para o teor de P (%P).
  3. 3. Tira ou chapa de aço elétrico com grão não orientado de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que seu teor de Si é 2,4 - 3,4% em peso.
  4. 4. Tira ou chapa de aço elétrico com grão não orientado de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que seu teor de C é de no máximo 0,006% em peso.
  5. 5. Tira ou chapa de aço elétrico com grão não orientado de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracteriPetição 870190034654, de 11/04/2019, pág. 29/30
    2/2 zada pelo fato de que seu teor de N é de no máximo 0,006% em peso.
  6. 6. Tira ou chapa de aço elétrico com grão não orientado de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que seu teor de S é de no máximo 0,006% em peso.
  7. 7. Tira ou chapa de aço elétrico com grão não orientado de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que sua perda por histerese P1.0/400 a uma polarização de 1,0 Tesla e uma frequência de 400 Hz é de no máximo 65 W/kg com uma espessura da tira ou chapa de aço elétrico de 0,5 mm e é de no máximo 45 W/kg com uma espessura de 0,35 mm.
BR112013020464-8A 2012-01-05 2012-12-18 Tira ou chapa de aço elétrico com grão não orientado para aplicações eletrotécnicas BR112013020464B1 (pt)

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