BR112015008877B1 - chapa de aço elétrica de grão orientado e método para produção da mesma - Google Patents

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Abstract

resumo patente de invenção: "chapa de aço elétrica de grão orientado e método para produção da mesma". a presente invenção refere-se a uma chapa de aço elétrica de grão orientado com perda de ferro reduzida ao longo de uma ampla faixa de espessura de chapa, fornecendo-se uma chapa de aço elétrica de grão orientado com uma espessura de chapa t (mm) realmente medida que inclui uma região de domínio de fechamento que se estende linearmente em uma direção de 60° a 120° em relação à direção de laminação sobre uma superfície da chapa de aço, sendo que a região de domínio de fechamento é formada periodicamente em um espaçamento s (mm) na direção de laminação, tal que h = 74,9t + 39,1 (0,26 = t); h = 897t - 174,7 (t > 0,26), (w × h)/(s × 1.000) = -12,6t + 7,9 (t > 0,22), e (w × h)/(s × 1.000) = -40,6t + 14,1 (t = 0,22), onde h (µm) é a largura e w (µm) é o comprimento da região de domínio de fechamento.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a uma chapa de aço elétrica de grão orientado para uso em um núcleo de ferro de um transformador ou similar e a um método para fabricar a chapa de aço elétrica de grão orientado.
TÉCNICA ANTECEDENTE [0002] Nos últimos anos, o uso de energia se tornou mais eficiente, e uma demanda surgiu para uma redução na perda de energia no momento da operação, por exemplo, em um transformador.
[0003] A perda que ocorre em um transformador é essencialmente composta pela perda de cobre que ocorre na condução de fios e pela perda de ferro que ocorre no núcleo de ferro.
[0004] A perda de ferro pode ser dividida adicionalmente em perda por histerese e perda por correntes parasitas. Para reduzir a primeira, medidas tais como aperfeiçoar a orientação de cristal do material e reduzir impurezas provaram ser eficazes. Por exemplo, o documento no JP 2012-1741 A (PTL 1) revela um método para fabricar uma chapa de aço elétrica de grão orientado com excelentes propriedades de perda de ferro e densidade magnética otimizando-se as condições de recozimento antes da laminação a frio final.
[0005] Por outro lado, além de reduzir a espessura de chapa e aumentar a quantidade adicionada de Si, a perda por correntes parasitas é também conhecida por aperfeiçoar dramaticamente através da formação de uma ranhura ou a introdução de deformação na superfície da chapa de aço.
[0006] Por exemplo, o documento no JP H06-22179 B2 (PTL 2) revela uma técnica para formar uma ranhura linear, com uma largura
2/23 de ranhura de 300 pm ou menos e uma profundidade de ranhura de 100 pm ou menos, sobre uma superfície de uma chapa de aço de modo a reduzir a perda de ferro W17/50, que foi 0,80 W/kg ou mais antes da formação de ranhura, para 0,70 W/kg ou menos.
[0007] O documento no JP 2011-246782 A (PTL 3) revela uma técnica para irradiar uma chapa de aço recristalizada secundária com um arco de plasma de modo a reduzir a perda de ferro W17/50, que foi 0,80 W/kg ou mais antes de irradiação, para 0,65 W/kg ou menos.
[0008] Além disso, o documento no JP 2012-52230 A (PTL 4) revela uma técnica para obter material para um transformador com baixa perda de ferro e pouco ruído otimizando-se a espessura de revestimento e a largura média de uma porção descontínua de domínio magnético formada na superfície de uma chapa de aço por irradiação de feixe eletrônico.
[0009] Sabe-se, entretanto, que o efeito de redução de perda de ferro alcançado pela tal formação de ranhura ou introdução de deformação difere dependendo da espessura de chapa do material. Por exemplo, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. MAG-20, NO. 5, página 1.557 (NPL 1) descreve como, à medida que a espessura de chapa aumenta, a quantidade de redução na perda de ferro, devido à irradiação a laser, tende a diminuir e observa uma diferença de aproximadamente 0,05 W/kg na quantidade de redução em perda de ferro (ÁW17/50) entre espessuras de chapa de 0,23 mm e 0,30 mm para um material com uma densidade magnética de 1,94 T.
[0010] Mediante esse antecedente, estudos foram feitos sobre se o efeito de reduzir a perda de ferro de material de chapa espesso pode ser aperfeiçoado ainda que sutilmente ajustando-se o método de refino de domínio magnético. Por exemplo, os documentos no JP 2000328139 A (PTL 5) e no JP 4705382 B2 (PTL 6) revelam técnicas para aperfeiçoar o efeito de reduzir a perda de ferro de uma chapa de aço
3/23 elétrica de grão orientado de material de chapa espesso otimizando-se as condições de irradiação a laser de acordo com a espessura de chapa do material. Em particular, a PTL 6 revela ter obtido perda de ferro extremamente baixa ajustando-se a razão de deformação η para 0,00013 ou mais e 0,013 ou menos.
[0011] Essa razão de deformação η é a razão da área de deformação dentro de um corte transversal de direção de laminação da chapa de aço e é expressa pela fórmula π/8 χ (w χ w)/(t χ PL), em que t é a espessura da chapa de aço, w é a largura de domínio de fechamento na direção de laminação, e PL é o espaçamento de irradiação a laser na direção de laminação.
LISTA DE CITAÇÕES
LITERATURA DE PATENTE [0012] PTL 1: n2 JP 2012-1741 A [0013] PTL 2: no JP H06-22179 B2 [0014] PTL 3: no JP 2011 -246782 A [0015] PTL 4: no JP 2012-52230 A [0016] PTL 5: no JP 2000-328139 A [0017] PTL 6: no JP 4705382 B2 [0018] PTL 7: no JP H11-279645 A [0019] PTL 8: no JP 4344264 B2
LITERATURA DE NÃO PATENTE [0020] NPL 1: IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. MAG-20, NO. 5, p.1557
SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA DA TÉCNICA [0021] Os inventores da presente invenção conjecturaram que tal técnica usada em um método a laser também poderia ser aplicada a um método de feixe eletrônico e, portanto, investigaram a relação entre a razão de deformação e a perda de ferro a fim de reduzir a perda
4/23 de ferro de uma chapa de aço. A Figura 1 ilustra o efeito da razão de deformação η na perda de ferro após irradiação de feixe eletrônico de uma chapa com uma espessura de chapa de 0,27 mm. A Figura 1 mostra que a perda de ferro de uma chapa de aço pode ser reduzida, por exemplo, para W17/50 < 0,76 W/kg, independente de se a razão de deformação for 0,013 ou mais ou for 0,013 ou menos.
[0022] Além disso, quando a razão de deformação está em uma faixa de 0,013 ou menos e 0,00013 ou mais também, a perda de ferro é, por vezes, um valor alto de 0,78 W/kg ou mais, mostrando claramente que a baixa perda de ferro não é sempre obtida.
[0023] Os inventores supuseram que os resultados acima se originam a partir de uma diferença em princípio entre o método de feixe eletrônico e o método a laser e supuseram que no caso do método de feixe eletrônico, uma distribuição de deformação diferente daquela revelada na PTL 6 seria formada. A Figura 2 ilustra a relação entre a largura w e a profundidade h do domínio de fechamento que ocorre nas porções irradiadas pelo laser e feixe eletrônico. Observou-se que, ao usar um laser, à medida que a largura aumenta, a profundidade tende a aumentar em um grau de precisão de modo que o coeficiente de correlação R2 seja aproximadamente 0,45, enquanto ao usar um feixe eletrônico, o coeficiente de correlação entre largura e profundidade foi baixo, e uma correlação clara não foi observada.
[0024] A presente invenção foi concebida à luz das circunstâncias acima e propõe uma chapa de aço elétrica de grão orientado e método para fabricar a mesma, com perda de ferro reduzida ao longo de uma faixa ampla de espessura de chapa formando-se um formato de domínio de fechamento vantajoso para a redução de perda de ferro que utiliza características de feixe eletrônico e formando um domínio de fechamento que é apropriado para a espessura de chapa.
SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA
5/23 [0025] Com base nos resultados de experimento descritos acima, os inventores admitiram controlar separadamente a largura e a profundidade da porção onde o domínio de fechamento é formado na porção irradiada durante a irradiação de feixe eletrônico.
[0026] Os inventores estimaram, com base em conhecimento convencional, que para ser vantajoso reduzir a perda de ferro, a porção onde o domínio de fechamento é formado deve ser profunda na direção de espessura de chapa e ter um volume pequeno. A razão é que, por exemplo, no documento n2 JP H11-279645 A (PTL 7), um aumento na profundidade na direção de espessura de chapa foi mostrado ser vantajoso para reduzir a perda por correntes parasitas de material. Além disso, o documento no JP 4344264 B2 (PTL 8) mostra que visto que a deformação é acumulada na porção onde o domínio de fechamento é formado, contrair a porção onde o domínio de fechamento é formado é útil para suprimir a deterioração de perda por histerese.
[0027] Os inventores constataram que, conforme ilustrado na Figura 3, a perda por histerese é pior quando a espessura de chapa é grande, até mesmo para irradiação de feixe com as mesmas condições para energia de irradiação e similar. Em outras palavras, os inventores postularam que um material de chapa espesso deve ser preferencialmente irradiado sob condições de modo que a perda por histerese não piore enquanto mantém a mesma profundidade da porção onde o domínio de fechamento é formado como em um material de chapa fino, isto é, de modo que a porção onde o domínio de fechamento é formado se torne mais fina.
[0028] A Figura 4 ilustra o efeito da profundidade da porção onde o domínio de fechamento é formado na taxa de aperfeiçoamento na perda por correntes parasitas em relação à perda por correntes parasitas quando a profundidade da porção onde o domínio de fechamento é formado é 45 pm.
6/23 [0029] A Figura 5 ilustra o efeito de um índice de volume para a porção onde o domínio de fechamento é formado (largura χ profundidade da porção onde o domínio de fechamento é formado/ espaçamento de linha RD) na taxa de aperfeiçoamento na perda por histerese em relação à perda por histerese quando o índice de volume para a porção onde o domínio de fechamento é formado é 1,1 pm.
[0030] As Figuras 4 e 5 mostram como a perda por correntes parasitas tende a aperfeiçoar para uma profundidade maior da porção onde o domínio de fechamento é formado e como a perda por histerese tende a piorar para um volume maior da porção onde o domínio de fechamento é formado.
[0031] A Figura 6 ilustra a profundidade da porção, onde o domínio de fechamento é formado, que é necessária para ajustar a taxa de aperfeiçoamento em perda por correntes parasitas, calculada com base nos resultados acima, para 3 % ou 5 % (uma condição mais preferencial).
[0032] A Figura 7 ilustra o índice de volume, para a porção onde o domínio de fechamento é formado, que é necessário para ajustar a taxa de deterioração de perda por histerese para 5 % ou 3 % (uma condição mais preferencial).
[0033] As Figuras 6 e 7 mostram claramente que a espessura, profundidade, e largura de chapa de aço χ profundidade/ espaçamento de linha RD (índice de volume para a porção onde o domínio de fechamento é formado) têm uma relação preferencial em uma porção, onde o domínio de fechamento é formado, que é vantajosa para reduzir perda de ferro.
[0034] Além disso, por meio de inúmeros experimentos, os inventores identificaram que, para uma taxa de varredura de feixe média constante, a largura da porção onde o domínio de fechamento é formado aumenta à medida que a energia de irradiação por comprimento
7/23 de varredura de unidade do feixe e o diâmetro de feixe aumentam (em que P > 45 (J/m/mm)) e que a profundidade da porção onde o domínio de fechamento é formado é afetada pela energia de irradiação por unidade de comprimento/diâmetro de feixe do feixe e pela tensão de aceleração.
[0035] Adicionalmente, a Figura 8 ilustra o efeito de energia de irradiação por comprimento de varredura de unidade na largura da porção onde o domínio de fechamento é formado.
[0036] A Figura 9 ilustra o efeito do diâmetro de feixe na largura da porção onde o domínio de fechamento é formado.
[0037] A Figura 10 ilustra o efeito de P (energia de irradiação por comprimento de varredura de unidade/diâmetro de feixe) na profundidade da porção onde o domínio de fechamento é formado.
[0038] A Figura 11 ilustra o efeito da tensão de aceleração na profundidade da porção em que o domínio de fechamento é formado.
[0039] Com base nesses resultados de experimento ilustrados nas Figuras 8 a 11, presumindo que a profundidade da porção onde o domínio de fechamento é formado seja afetada independentemente pela tensão de aceleração Va e P, os inventores calcularam o Va e P necessários para ajustar a profundidade da porção onde o domínio de fechamento é formado para um valor predeterminado e constataram que uma relação adequada existe com o uso da espessura de chapa realmente medida t.
[0040] A presente invenção é baseada nas constatações descritas acima.
[0041] Especificamente, os recursos primários da presente invenção são conforme a seguir.
[0042] 1. Uma chapa de aço elétrica de grão orientado com uma espessura de chapa realmente medida t (mm), que compreende uma região de domínio de fechamento que se estende de modo linear em
8/23 uma direção de 60° a 120° em relação a uma direção de laminação sobre uma superfície da chapa de aço, sendo que a região de domínio de fechamento é formada periodicamente em um espaçamento s (mm) na direção de laminação, em que h > 74,9t + 39,1 (0,26 > t), h > 897t - 174,7 (t > 0,26), (w χ h)/(s x 1.000) < -12,6t + 7,9 (t > 0,22), e (w χ h)/(s χ 1.000) < -40,6t + 14,1 (t < 0,22), [0043] em que h (pm) é uma profundidade e w (pm) é uma largura da região de domínio de fechamento, s (mm) é o espaçamento, e t (mm) é a espessura de chapa realmente medida.
[0044] 2. Um método para fabricar a chapa de aço elétrica de grão orientado com uma espessura de chapa realmente medida t (mm), como definido em 1., que compreende formar uma região de domínio de fechamento que se estende de modo linear em uma direção de 60° a 120° em relação a uma direção de laminação sobre uma superfície da chapa de aço, sendo que a região de domínio de fechamento é formada periodicamente em um espaçamento s (mm) na direção de laminação, usando-se um feixe eletrônico emitido em uma tensão de aceleração Va (kV), em que (w χ h)/(s χ 1.000) < -12,6t + 7,9 (t > 0,22), e (w χ h)/(s χ 1.000) < -40,6t + 14,1 (t < 0,22), [0045] em que h (pm) é uma profundidade e w (pm) é uma largura da região de domínio de fechamento, s (mm) é o espaçamento, e t (mm) é a espessura de chapa realmente medida, e
Va > 580t + 270 - 6,7P (0,26 > t),
Va > 6.980t - 1.390 - 6,7P (t > 0,26), e
P > 45, [0046] em que P é energia de irradiação por comprimento de varredura de unidade/diâmetro de feixe (J/m/mm).
9/23 [0047] 3. O método, de acordo com 2., em que o diâmetro de feixe do feixe eletrônico é 400 pm ou menos.
[0048] 4. O método, de acordo com 2. ou 3., em que um catodo
LaB6 é usado como uma fonte de irradiação do feixe eletrônico.
EFEITO VANTAJOSO DA INVENÇÃO [0049] De acordo com a presente invenção, um formato de domínio de fechamento vantajoso para a redução de perda de ferro que utiliza características de feixe eletrônico pode ser formado, e formandose um domínio de fechamento que é apropriado para a espessura de chapa, a perda de ferro pode ser reduzida em uma chapa de aço elétrica de grão orientado ao longo de uma faixa ampla de espessura de chapa. Assim, a presente invenção permite um aumento na eficiência de uso de energia de um transformador produzido com uma chapa de aço elétrica de grão orientado de qualquer espessura de chapa e é, portanto, utilizável em âmbito industrial.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0050] A presente invenção será descrita adicionalmente abaixo com referência aos desenhos anexos, nos quais:
[0051] a Figura 1 ilustra o efeito da razão de deformação η na perda de ferro após irradiação de feixe eletrônico de material com uma espessura de chapa de 0,27 mm;
[0052] a Figura 2 ilustra a relação entre a largura w e a profundidade h do domínio de fechamento que ocorre nas porções irradiadas pelo laser e feixe eletrônico;
[0053] a Figura 3 ilustra a relação entre energia de irradiação por unidade de comprimento e a quantidade de mudança na perda por histerese ao variar a espessura de chapa;
[0054] a Figura 4 ilustra o efeito da profundidade da porção onde o domínio de fechamento é formado na taxa de aperfeiçoamento em perda por correntes parasitas em relação à perda por correntes parasi
10/23 tas quando a profundidade da porção onde o domínio de fechamento é formado é 45 pm;
[0055] a Figura 5 ilustra o efeito de um índice de volume para a porção onde o domínio de fechamento é formado (largura χ profundidade da porção onde o domínio de fechamento é formado/ espaçamento de linha RD) na taxa de aperfeiçoamento em perda por histerese em relação à perda por histerese quando o índice de volume para a porção onde o domínio de fechamento é formado é 1,1 pm;
[0056] a Figura 6 ilustra a profundidade da porção, onde o domínio de fechamento é formado, que é necessária para ajustar a taxa de aperfeiçoamento em perda por correntes parasitas para 3 % ou 5 % (uma condição mais preferencial);
[0057] a Figura 7 ilustra o índice de volume para a porção, onde o domínio de fechamento é formado, que é necessário para ajustar a taxa de deterioração por histerese (valor absoluto de taxa de aperfeiçoamento) para 5 % ou 3 % (uma condição mais preferencial);
[0058] a Figura 8 ilustra o efeito de energia de irradiação por comprimento de varredura de unidade na largura da porção onde o domínio de fechamento é formado;
[0059] a Figura 9 ilustra o efeito do diâmetro de feixe na largura da porção onde o domínio de fechamento é formado;
[0060] a Figura 10 ilustra o efeito de P (energia de irradiação por comprimento de varredura de unidade/diâmetro de feixe) na profundidade da porção onde o domínio de fechamento é formado;
[0061] A Figura 11 ilustra o efeito da tensão de aceleração na profundidade da porção onde o domínio de fechamento é formado;
[0062] A Figura 12 ilustra um domínio de fechamento linear, formado no momento de emissão do feixe eletrônico, que segmenta o domínio magnético principal; e [0063] A Figura 13 é uma representação esquemática de uma
11/23 imagem observacional do domínio de fechamento sob um microscópio de efeito Kerr.
DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES [0064] A presente invenção será descrita em detalhes abaixo.
[0065] A presente invenção fornece uma chapa de aço elétrica de grão orientado, e um método preferencial para fabricar a chapa de aço elétrica de grão orientado, que tem um domínio magnético refinado por irradiação com um feixe eletrônico.
[0066] Um revestimento isolante pode ser formado na chapa de aço elétrica irradiada com um feixe eletrônico, contudo, omitir o revestimento isolante não representa problema. Conforme ilustrado na Figura 12, um domínio de fechamento que se estende de modo linear que segmenta o domínio magnético principal é formado na porção irradiada pelo feixe eletrônico. A espessura da chapa de aço elétrica de grão orientado usada na presente invenção é, de modo preferencial, em termos industriais, aproximadamente 0,1 mm a 0,35 mm. A presente invenção pode ser aplicada em qualquer chapa de aço elétrica de grão orientado conhecida de modo convencional, por exemplo, independentemente se componentes inibidores estão incluídos.
[0067] A chapa de aço elétrica de grão orientado da presente invenção tem um formato de domínio de fechamento que se estende de modo linear, conforme descrito abaixo. Observa-se que referindo-se simplesmente a um domínio de fechamento abaixo designa uma região com um formato de domínio de fechamento que se estende de modo linear. Observa-se também que um termo de ajuste de unidade foi incluído no coeficiente para as letras nas quais valores numéricos são substituídos nas equações abaixo. Portanto, os valores numéricos podem ser substituídos conforme valores não dimensionais, ignorando unidades.
VOLUME DE PORÇÃO ONDE O DOMÍNIO DE FECHAMENTO É
12/23
FORMADO [0068] Conforme ilustrado na Figura 7, o volume da porção onde o domínio de fechamento é formado é representado como um índice de volume para a porção, onde o domínio de fechamento é formado, que é necessária para ajustar a taxa de deterioração por histerese (valor absoluto de taxa de aperfeiçoamento) para 5 % ou 3 % conforme a seguir:
(w χ h)/(s χ 1.000) < -12,6t + 7,9 (t > 0,22), e (w χ h)/(s χ 1.000) < -40,6t + 14,1 (t < 0,22), [0069] e, de modo mais preferencial, (w χ h)/(s χ 1.000) < -12,3t + 6,9 (t > 0,22), e (w χ h)/(s χ 1.000) < -56,1t + 16,5 (t < 0,22), [0070] em que h (pm) é a profundidade do domínio de fechamento, w (pm) é a largura do domínio de fechamento, s (mm) é o espaçamento de linha RD, e t (mm) é a espessura realmente medida da chapa de aço (as mesmas letras sendo usadas abaixo).
[0071] Visto que a deformação é introduzida, a porção onde o domínio de fechamento é formado não é preferencial a partir da perspectiva de redução de perda por histerese, e o volume da mesma é preferencialmente pequeno. O volume da porção onde o domínio de fechamento é formado é proporcional ao valor rendido dividindo-se a área do formato de domínio de fechamento em um corte transversal de direção de laminação paralelo à direção de espessura de chapa, obtida observando-se um corte transversal de espessura de chapa na direção de laminação (isto é, a área do formato em corte transversal), pelo espaçamento do domínio de fechamento formado periodicamente na direção de laminação (espaçamento de linha RD: s). Portanto, na presente invenção, essa área do formato em corte transversal/espaçamento de linha RD é usada como um índice de volume.
[0072] Considerando como essa área do formato em corte trans
13/23 versal pode variar ao longo da linha da irradiação de feixe eletrônico, a área média é preferencialmente usada. Quando a variação na área do formato em corte transversal é grande, é possível fazer a medição apenas do formato de domínio de fechamento observado em um corte transversal de espessura de chapa na direção de laminação para uma porção característica. Por exemplo, em material de teste irradiado com um feixe eletrônico em um padrão de pontos na direção transversal (direção ortogonal à direção de laminação), o formato de domínio de fechamento em uma porção centralizada com ponto pode diferir do formato de domínio de fechamento entre pontos, contudo, nesse caso, a média das larguras e profundidades produzida observando-se cortes transversais é preferencialmente usada.
PROFUNDIDADE DE PORÇÃO ONDE O DOMÍNIO DE FECHAMENTO É FORMADO [0073] Conforme ilustrado na Figura 6, como condições necessárias para ajustar a taxa de aperfeiçoamento em perda por correntes parasitas para 3 % ou 5 %, é importante que a profundidade h da porção onde o domínio de fechamento é formado satisfaça as relações a seguir (taxa de aperfeiçoamento em perda por correntes parasitas: 3 %) com a espessura realmente medida t (mm) da chapa de aço:
h > 74,9t + 39,1 (0,26 > t), e h > 897t - 174,7 (t > 0,26) [0074] e, mais preferencialmente, as relações a seguir (taxa de aperfeiçoamento em perda por correntes parasitas: 5 %):
h > 168t + 29,0 (0,26 > t), e h > 1890t - 418,7 (t > 0,26).
[0075] Na presente invenção, o formato do domínio de fechamento em corte transversal pode ser medido com um microscópio de efeito Kerr. A (100) face do cristal é ajustada como a face de observação. A razão é que se a face de observação é desalinhada a partir da (100)
14/23 face, uma estrutura de domínio diferente é mais facilmente expressa devido a um polo magnético de superfície que ocorre na face de observação, tornando mais difícil observar o domínio de fechamento desejado.
[0076] Quando a orientação de cristal é acumulada na orientação de Goss ideal, um corte transversal na direção de laminação paralelo à direção de espessura de chapa é girado 45° com a di reção de laminação como o eixo geométrico de rotação para proporcionar a face de observação, e o formato do domínio de fechamento em um corte transversal em direção de laminação paralelo à direção de espessura de chapa é calculado através de conversão a partir do formato observado do domínio de fechamento. A Figura 13 é uma representação esquemática de uma imagem observacional sob um microscópio de efeito Kerr.
[0077] Visto que a região do formato de domínio de fechamento corresponde à região de deformação induzida, uma distribuição de deformação minuciosa na qual um domínio de fechamento é formado pode ser observada por raios X ou feixe eletrônico e quantificada.
[0078] Conforme descrito acima, um baixo volume de domínio de fechamento é bom, contudo, para uma espessura de chapa grande, a deterioração de perda por histerese devido à irradiação de feixe eletrônico se torna mais pronunciada, tornando um domínio de fechamento ainda menor preferencial. Portanto, na presente invenção, a espessura de chapa é incluída como um parâmetro para o volume de domínio de fechamento apropriado.
[0079] À medida que a profundidade do domínio de fechamento na direção de espessura de chapa é maior, o domínio de fechamento é mais vantajoso para aperfeiçoar perda por correntes parasitas. Para uma espessura de chapa grande, entretanto, refino de domínio é difícil, talvez porque a energia de parede de domínio é grande. Assim, a
15/23 fim de obter um efeito de refino de domínio magnético suficiente, é necessário formar um domínio de fechamento mais profundo.
CONDIÇÕES DE GERAÇÃO DE FEIXE ELETRÔNICO [0080] A seguir descreve-se as condições de geração de feixe eletrônico na presente invenção.
TENSÃO DE ACELERAÇÃO Va E P (ENERGIA DE IRRADIAÇÃO POR COMPRIMENTO DE VARREDURA DE UNIDADE/DIÂMETRO DE FEIXE)
Va > 580t + 270 - 6,7P (0,26 > t)
Va > 6.980t - 1.390 - 6,7P (t > 0,26) [0081] É essencial que a tensão de aceleração Va (kV) do feixe eletrônico e P (J/m/mm) na presente invenção satisfaça as expressões acima. A razão é que a profundidade descrita acima da porção onde o domínio de fechamento é formado pode ser ajustada facilmente.
[0082] À medida que a tensão de aceleração é maior, a profundidade de penetração dos elétrons no aço aumenta, o que é vantajoso para um formato de domínio de fechamento mais profundo. Além disso, alta tensão de aceleração é preferencial para obter um efeito de refino de domínio magnético alto em material de chapa espesso. A profundidade da porção onde o domínio de fechamento é formado também depende, entretanto, da energia de irradiação por comprimento de varredura de unidade/diâmetro de feixe (P). Quando P é grande, uma região estreita é irradiada com energia de densidade extremamente alta. Portanto, os elétrons penetram mais facilmente na direção de espessura de chapa. Por essa razão, quando P é grande, o limite inferior na tensão de aceleração diminui.
P > 45 (J/m/mm) [0083] Quando a energia de irradiação por comprimento de varredura de unidade/diâmetro de feixe: P é excessivamente pequeno, isto é, quando a energia de irradiação é baixa para começar, ou quando a
16/23 densidade de energia de irradiação é baixa visto que tanto a energia de irradiação como o diâmetro de feixe são grandes, então, a chapa de aço não pode ser dotada de deformação, e o efeito de reduzir a perda de ferro é diminuído. Portanto, na presente invenção, P é ajustado para exceder 45. Embora não haja restrição no limite superior de P, um P excessivamente grande danifica, de modo significativo, o revestimento e torna impossível garantir uma propriedade de anticorrosão. Portanto, o limite superior preferencial é aproximadamente 300.
ESPAÇAMENTO DE LINHA RD: 3 mm A 12 mm [0084] A chapa de aço é irradiada com o feixe eletrônico de modo linear a partir de uma extremidade na direção de largura até a outra extremidade, e a irradiação é repetida periodicamente na direção de laminação. O espaçamento (espaçamento de linha) s é preferencialmente 3 mm a 12 mm. A razão é que se o espaçamento de linha for estreito, a região de deformação formada no aço se torna excessivamente grande, e a perda de ferro (perda por histerese) piora. Por outro lado, se o espaçamento de linha for muito amplo, o efeito de refino de domínio magnético diminui independentemente de quanto o domínio de fechamento se estenda na direção de profundidade, e a perda de ferro não é aperfeiçoada. Assim, na presente invenção, o espaçamento de linha RD s é ajustado em uma faixa de 3 mm a 12 mm.
ÂNGULO DE LINHA: 60° A 120° [0085] Ao irradiar a chapa de aço de modo linear a partir de uma extremidade na direção de largura até a outra extremidade, a direção a partir do ponto inicial para o ponto final é ajustada para ser de 60° a 120° em relação à direção de laminação.
[0086] A razão é que se o ângulo de linha for menor que 60° ou maior que 120°, a largura de irradiação aumenta, causando uma queda na produtividade. Ademais, a região de deformação aumenta, fazendo com que a perda por histerese piore.
17/23 [0087] Na presente invenção, linear refere-se não só a uma linha reta, mas também a uma linha pontilhada ou uma linha descontínua, e o ângulo de linha refere-se ao ângulo entre a direção de laminação e uma linha reta que conecta o ponto inicial com o ponto final. No caso de uma linha pontilhada ou uma linha descontínua, o comprimento da porção não irradiada com o feixe entre pontos ao longo da linha ou entre segmentos de linha contínua é preferencialmente 0,8 mm ou menos. A razão é que se a região irradiada for excessivamente pequena, o efeito de aperfeiçoar a perda por correntes parasitas pode ser diminuído.
PRESSÃO DE CÂMARA DE PROCESSAMENTO: 3 Pa OU MENOS [0088] Se a pressão de câmara de processamento for alta, os elétrons emitidos da dispersão de aparelho eletrônico, e a energia dos elétrons que formam o domínio de fechamento é reduzida. Portanto, o domínio magnético da chapa de aço não é suficientemente refinado, e as propriedades de perda de ferro não são aperfeiçoadas. Assim, na presente invenção, a pressão de câmara de processamento é ajustada para 3 Pa ou menos. Em termos de operação prática, o limite inferior na pressão de câmara de processamento é aproximadamente 0,001 Pa.
DIÂMETRO DE FEIXE: 400 pm OU MENOS [0089] A largura de domínio de fechamento e o diâmetro de feixe estão correlacionados, e à medida que o diâmetro de feixe é menor, a largura de domínio de fechamento tende a diminuir. Assim, um diâmetro de feixe pequeno (estreito) é bom, com um diâmetro de feixe de 400 pm ou menos sendo preferencial. Se o diâmetro de feixe for muito pequeno, entretanto, o substrato de aço e o revestimento na porção irradiada são danificados, diminuindo dramaticamente as propriedades de isolamento da chapa de aço. Além disso, a fim de reduzir de maneira significativa o diâmetro de feixe, a WD (distância da bobina de foca
18/23 lização para a chapa de aço) deve ser reduzida, contudo, isso faz com que o diâmetro de feixe varie excessivamente na direção de deflexão (direção transversal de chapa) do feixe. A qualidade da chapa de aço torna-se, desse modo, facilmente irregular na direção de largura. Assim, o diâmetro de feixe é preferencialmente 150 pm ou mais.
MATERIAL PARA FONTE DE EMISSÃO TERMIÔNICA: LaB6 [0090] Em geral, um catodo LaB6 é conhecido por ser vantajoso para emitir um feixe de alta intensidade e, visto que o diâmetro de feixe é facilmente focado, LaB6 é preferencialmente usado como a fonte de emissão para o feixe eletrônico na presente invenção.
CONSIDERANDO FOCALIZAÇÃO DE FEIXE [0091] Ao irradiar defletindo-se na direção de largura, as condições de focalização (corrente de focalização e similar) são, de maneira evidente, preferencialmente ajustadas de modo antecipado de modo que o feixe seja uniforme na direção de largura.
[0092] Na presente invenção, tipicamente, os métodos bem conhecidos satisfazem o ajuste de condições diferentes daquelas listadas acima, tal como o tamanho da porção onde o domínio de fechamento é formado, a energia de irradiação, o diâmetro de feixe e similares.
EXEMPLOS [0093] Na chapa de aço elétrica de grão orientado usada nos presentes exemplos, materiais com W17/50 de 0,80 W/kg a 0,90 W/kg (t: 0,19 mm, 0,26 mm) e 0,90 W/kg a 1,00 W/kg (t: 0,285 mm) foram irradiados com um feixe eletrônico. O feixe eletrônico tinha um ângulo de linha de 90° e uma pressão de câmara de processamento de 0,1 Pa. A Tabela 1 lista as outras condições de irradiação e o formato de domínio de fechamento após a irradiação.
TABELA 1
NO Espessura de chapa (mm) Material de catodo de feixe Tensão de aceleração (kV) Espaçamento de linha (mm) Diâmetro de feixe (pm) Energia de irradiação por comprimento de unidade (J/m) P (J/m/mm) Largura de domínio de fechamento (pm) Profundidade de domínio de fechamento (pm)
1 0,26 LaB6 60 4,0 320 17 53 250 50
2 0,26 LaB6 150 3,5 320 18 55 255 65
3 0,26 LaB6 150 6,0 320 21 66 270 70
4 0,26 LaB6 150 3,5 350 15 43 230 55
5 0,26 LaB6 60 5,0 350 23 66 275 65
6 0,26 LaB6 60 6,0 320 24 75 280 75
7 0,285 LaB6 70 5,0 240 16 68 230 65
8 0,285 LaB6 150 6,0 350 19 54 270 65
9 0,285 LaB6 150 5,0 260 19 73 250 85
10 0,285 LaB6 70 4,0 310 20 64 270 65
11 0,285 LaB6 60 6,0 230 20 87 275 85
12 0,285 LaB6 150 6,0 200 18 88 250 100
13 0,285 LaB6 150 6,0 140 15 107 155 120
14 0,285 W (Tungstênio) 80 6,0 420 21 51 265 45
15 0,285 W (Tungstênio) 150 6,0 240 20 83 265 90
16 0,26 LaB6 70 5,0 420 28 67 270 65
17 0,19 LaB6 70 5,0 290 22 76 265 65
18 0,19 LaB6 30 5,0 360 18 50 280 45
19/23
20/23 [0094] A seguir, o formato de domínio de fechamento dessas chapas de aço, No. 1 a 18 foi avaliado de acordo com as avaliações abaixo, e a perda de ferro W17/50 foi medida. Os resultados de medição e similar são mostrados na Tabela 2. Observa-se que a profundidade e a largura do domínio de fechamento são respectivamente h (pm) e w (pm), e o espaçamento de linha RD é s (mm). A perda de ferro é a média de medições para 15 chapas sob cada conjunto de condições.
Avaliação 1:
Volume: (w χ h)/(s χ 1.000) < -12,6t + 7,9 (t: 0,26 mm, 0,285 mm) (w χ h)/(s χ 1.000) < -40,6t + 14,1 (t: 0,19 mm)
Profundidade: h > 74,9t + 39,1 (espessura de chapa realmente medida (t): 0,19 mm, 0,26 mm)
Profundidade: h > 897t - 174,7 (espessura de chapa realmente medida (t): 0,285 mm)
Avaliação 2:
Volume: (w χ h)/(s χ 1.000) < -12,3t + 6,9 (t:0,26 mm, 0,285 mm) (w χ h)/(s χ 1.000) < -56,1t + 16,5 (t: 0,19 mm)
Profundidade: h > 168t + 29,0 (espessura de chapa realmente medida (t): 0,19 mm, 0,26 mm)
Profundidade: h > 1.890t - 418,7 (espessura de chapa realmente medida (t): 0,285 mm)
TABELA 2
No. Avaliação de P Avaliação de Va Avaliação de Volume 1 Avaliação de Volume 2 Avaliação de Profundidade 1 Avaliação de Profundidade 2 Avaliação geral 1 Avaliação geral 2 W17/50 (W/kg) Observações
1 aprovado reprovado aprovado aprovado reprovado reprovado reprovado reprovado 0,751 Exemplo comparativo
2 aprovado aprovado reprovado reprovado aprovado reprovado reprovado reprovado 0,748 Exemplo comparativo
3 aprovado aprovado aprovado aprovado aprovado reprovado aprovado reprovado 0,737 Exemplo da invenção
4 reprovado aprovado aprovado aprovado reprovado reprovado reprovado reprovado 0,744 Exemplo comparativo
5 aprovado aprovado aprovado aprovado aprovado reprovado aprovado reprovado 0,739 Exemplo da invenção
6 aprovado aprovado aprovado aprovado aprovado aprovado aprovado aprovado 0,735 Exemplo da invenção
7 aprovado reprovado aprovado aprovado reprovado reprovado reprovado reprovado 0,855 Exemplo comparativo
8 aprovado reprovado aprovado aprovado reprovado reprovado reprovado reprovado 0,858 Exemplo comparativo
9 aprovado aprovado aprovado reprovado aprovado reprovado aprovado reprovado 0,849 Exemplo da invenção
10 aprovado reprovado reprovado reprovado reprovado reprovado reprovado reprovado 0,858 Exemplo comparativo
21/23
No. Avaliação de P Avaliação de Va Avaliação de Volume 1 Avaliação de Volume 2 Avaliação de Profundidade 1 Avaliação de Profundidade 2 Avaliação geral 1 Avaliação geral 2 W17/50 (W/kg) Observações
11 aprovado aprovado aprovado reprovado aprovado reprovado aprovado reprovado 0,849 Exemplo da invenção
12 aprovado aprovado aprovado reprovado aprovado reprovado aprovado reprovado 0,844 Exemplo da invenção
13 aprovado aprovado aprovado aprovado aprovado aprovado aprovado aprovado 0,836 Exemplo da invenção
14 aprovado reprovado aprovado aprovado reprovado reprovado reprovado reprovado 0,851 Exemplo comparativo
15 aprovado aprovado aprovado reprovado aprovado reprovado aprovado reprovado 0,848 Exemplo da invenção
16 aprovado aprovado aprovado aprovado aprovado reprovado aprovado reprovado 0,740 Exemplo da invenção
17 aprovado aprovado aprovado aprovado aprovado aprovado aprovado aprovado 0,668 Exemplo da invenção
18 aprovado reprovado aprovado aprovado reprovado reprovado reprovado reprovado 0,682 Exemplo comparativo
22/23
23/23 [0095] A Tabela 2 mostra que aplicar a presente técnica proporciona uma chapa de aço elétrica de grão orientado com baixa perda de ferro, de modo que W17/50 seja 0,68 W/kg ou menos (t: 0,19 mm), 0,74 W/kg ou menos (t: 0,26 mm), ou 0,85 W/kg ou menos (t: 0,285 mm).

Claims (4)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Chapa de aço elétrica de grão orientado com uma espessura de chapa t (mm) realmente medida, compreendendo uma região de domínio de fechamento que se estende de modo linear em uma direção de 60° a 120° em relação a uma direção de laminação sobre uma superfície da chapa de aço, a região de domínio de fechamento sendo formada de modo periódico em um espaçamento s (mm) na direção de laminação, caracterizada pelo fato de que h > 168t + 29,0 (0,26 > t), h > 1890t - 418,7 (t > 0,26), (w χ h)/(s χ 1.000) < -12,3t + 6,9 (t > 0,22), e (w χ h)/(s χ 1.000) < -56,1t + 16,5 (t < 0,22), em que h (pm) é uma profundidade e w (pm) é uma largura da região de domínio de fechamento, s (mm) é o espaçamento e t (mm) é a espessura de chapa realmente medida.
  2. 2. Método para fabricar a chapa de aço elétrica de grão orientado com uma espessura de chapa t (mm) realmente medida, como definida na reivindicação 1, compreendendo formar uma região de domínio de fechamento que se estende de modo linear em uma direção de 60° a 120° em relação a uma direção de laminação sobre uma superfície da chapa de aço, a região de domínio de fechamento sendo formada de modo periódico em um espaçamento s (mm) na direção de laminação, usando-se um feixe eletrônico emitido em uma tensão de aceleração Va (kV), caracterizado pelo fato de que h > 168t + 29,0 (0,26 > t), h > 1890t - 418,7 (t > 0,26), (w χ h)/(s χ 1.000) < -12,3t + 6,9 (t > 0,22), e (w χ h)/(s χ 1.000) < -56,1t + 16,5 (t < 0,22), em que h (pm) é uma profundidade e w (pm) é uma largura da região de domínio de fechamento, s (mm) é o espaçamento e t
    Petição 870190062843, de 05/07/2019, pág. 6/11
    2/2 (mm) é a espessura de chapa realmente medida, e
    Va > 580t + 270 - 6,7P (0,26 > t),
    Va > 6980t - 1390 - 6,7P (t > 0,26), e
    P > 45, em que P é energia de irradiação por comprimento de varredura de unidade/diâmetro de feixe (J/m/mm).
  3. 3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o diâmetro de feixe do feixe eletrônico é 400 pm ou menos.
  4. 4. Método, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que um catodo LaB6 é usado como uma fonte de irradiação do feixe eletrônico.
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