BR112016002102B1

BR112016002102B1 - chapa de aço elétrica não orientada que apresenta alta densidade de fluxo magnético e seu uso

Info

Publication number: BR112016002102B1
Application number: BR112016002102-9A
Authority: BR
Inventors: Tadashi Nakanishi; Shinji Koseki; Yoshihiko Oda; Hiroaki Toda
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2014-08-11
Publication date: 2021-03-02
Also published as: KR20160015376A; CN105378130A; BR112016002102A2; JP5995002B2; CN105378130B; JP2015040309A; EP3037565A4; EP3037565A1; WO2015025759A1; EP3037565B1; RU2637449C2; TWI525197B; US20160203896A1; US10597759B2; TW201522660A; RU2016109990A; MX2016002023A

Abstract

CHAPA DE AÇO ELÉTRICA NÃO ORIENTADA QUE TEM ALTA DENSIDADE DE FLUXO MAGNÉTICO E MOTOR. Trata-se de uma chapa de aço elétrica não orientada que tem composição química que compreende C: não mais que 0,010% em massa, Si: 1,0 a 7,0% em massa, de Mn: 0,001 a 3,0% em massa, Al solúvel: 0,0001 a 3,5% em massa; P: 0,01 a 0,2% em massa, S: não mais que 0,010% em massa, N: não mais que 0,010% em massa, e o saldo de Fe e impurezas inevitáveis, em que uma razão (P120/Fe700) de uma altura de pico a pico P120 de P próxima a uma energia eletrônica de 120 eV a uma altura de pico a pico Fe700 de Fe próxima a uma energia eletrônica de 700 eV em um espectro diferencial de Auger obtido através da análise de uma superfície rompida de um contorno de grão através da espectroscopia de elétron de Auger é não menor que 0,1 e uma espessura de chapa é 0,10 a 0,50 mm e um motor com uso de tal chapa de aço elétrica não orientada como um núcleo de ferro.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[0001] Esta invenção refere-se a uma chapa de aço elétrica não orientada que tem uma alta densidade de fluxo magnético e uma excelente propriedade de perda de ferro em uma região de alta frequência, que é principalmente usada como um material do núcleo para um motor de acionamento ou um motor de geração de potência em automóveis elétricos, veículos híbridos e similares e um motor que usa tal chapa de aço como um núcleo de ferro.

TÉCNICA RELACIONADA

[0002] Recentemente, os veículos híbridos e automóveis elétricos são rapidamente colocados em uso prático e deseja-se que os motores de acionamento e motores de geração de potência usados nos mesmos sejam diminuídos visto que os mesmos são necessários para estarem dispostos dentro de um espaço limitado em um veículo e para reduzirem um peso do veículo. Desse modo, os motores com capacidade para operar em velocidades variáveis através do controle de frequência da fonte de alimentação de acionamento para o motor ou rotação em uma alta velocidade em uma região de frequência maior que a frequência comercial estão aumentando para diminuição de tamanho do motor. Como um resultado, foi incisivamente exigido que os motores de acionamento e os motores de geração de potência tenham alta saída e alta eficiência em uma região de alta frequência a fim de exibir desempenhos suficientes mesmo na diminuição dos mesmos.

[0003] A partir de tal circunstância, foi incisivamente exigido que as chapas de aço elétricas não orientadas usadas como um núcleo de ferro do motor tenham alta densidade de fluxo magnético e baixa perda de ferro em uma região de alta frequência para alcançar a alta saída do motor e alta eficiência na região de alta frequência.

[0004] Como um método para diminuir a perda de ferro na chapa de aço elétrica não orientada em uma região de alta frequência, é eficaz diminuir a perda de corrente parasita. Por exemplo, um método de aumento de uma quantidade de adição de um elemento que acentua a resistência específica tais como Si, Al, Mn e similares e, um método de diminuição de uma espessura da chapa de aço são geralmente usados. Entretanto, uma densidade saturada de fluxo magnético é diminuída no método de aumento da quantidade de adição do elemento que acentua a resistência específica. No método de diminuição da espessura da chapa de aço, há uma tendência de produção de orientação de cristal (textura) desvantajosa para as propriedades magnéticas, de modo que a diminuição da densidade de fluxo magnético não possa ser evitada ou seja difícil reduzir a perda de ferro em uma região de alta frequência sem diminuir a densidade de fluxo magnético.

[0005] Como um método de acentuação da densidade de fluxo magnético da chapa de aço elétrica não orientada, são propostas algumas técnicas. Por exemplo, o Documento de Patente 1 propõe uma técnica em que teor de P é ajustado para 0,07 a 0,20% em massa, e o teor de Si é ajustado para 0,17 a 3,0% em massa, e recozimento por tira a quente é realizado através do recozimento em caixa em uma taxa de resfriamento lento para controlar a textura no recozimento de acabamento para, desse modo, alcançar uma alta densidade de fluxo magnético. Quando esse método for aplicado a uma produção atual, entretanto, problemas, tais como, ruptura de chapa e similares são facilmente causados no processo de laminação ou similares e, por conseguinte, há um problema de que o mesmo é obrigado a interromper a linha de produção ou diminuir o rendimento. Também, quando o recozimento por banda a quente for conduzido pelo recozimento em caixa, há um problema de que o custo de produção é aumentado em comparação com o recozimento contínuo.

[0006] O Documento de Patente 2 propõe um método para alcançar uma alta densidade de fluxo magnético através do ajuste do teor de Al em um material de aço bruto que contém Si: 1,5 a 4,0 % em massa, Mn: 0,005 a 11,5% em massa, a mais que 0,017% em massa. Entretanto, esse método adota uma laminação a frio em uma temperatura ambiente, de modo que um efeito de aumento da densidade de fluxo magnético não seja obtido de modo suficiente. Nesse sentido, se a laminação a frio for alterada para laminação a quente conduzida através do aquecimento de uma temperatura de chapa a cerca de 200 °C, a densidade de fluxo magnético pode ser aumentada, mas há problemas de que um equipamento que corresponde à laminação a quente e rigoroso controle de processo tornam-se necessários. Além disso, duas ou mais laminações a frio com um recozimento intermediário entre as mesmas podem ser usadas, mas há um problema de que o custo de produção é aumentado.

[0007] O Documento de Patente 3 propõe alcançar uma alta densidade de fluxo magnético através da adição de Sb ou Sn a uma placa laminada que contém, % em massa, C: não mais que 0,02%, Si ou Si + Al: não mais que 4,0%, Mn: não mais que 1,0%, e P: não mais que 0,2%.

DOCUMENTO DE TÉCNICA ANTERIOR Documentos de Patente

[0008] Documento de Patente 1: Patente Japonesa n° 3870893

[0009] Documento de Patente 2: Patente Japonesa n° 4126479

[00010] Documento de Patente 3: Patente Japonesa n° 2500033

SUMÁRIO DA INVENÇÃO TAREFA A SER SOLUCIONADA PELA INVENÇÃO

[00011] Conforme explicado acima, nas técnicas convencionais acima, é difícil produzir uma chapa de aço elétrica não orientada que tem uma alta densidade de fluxo magnético e uma excelente propriedade de perda de ferro em uma região de alta frequência em uma boa produtividade e em um baixo custo.

[00012] A presente invenção é feita na visualização dos problemas acima inerentes às técnicas convencionais e deve fornecer uma chapa de aço elétrica não orientada que tem uma alta densidade de fluxo magnético e uma excelente propriedade de perda de ferro em uma região de alta frequência de modo estável e menos dispendioso e um motor que usa tal chapa de aço como um núcleo de ferro.

SOLUÇÃO PARA A TAREFA

[00013] A fim de solucionar os problemas acima, os inventores concentraram a atenção em uma influência da natureza no contorno de grão de cristal da chapa de aço elétrica não orientada mediante as propriedades magnéticas e realizaram diversos estudos na mesma. Como um resultado, verificou-se que é eficaz reduzir a perda de ferro em uma região de alta frequência sem fazer com que a densidade de fluxo magnético diminua através do aumento de uma quantidade de P (fósforo) que existe no contorno de grão de cristal.

[00014] Isto é, a presente invenção é uma chapa de aço elétrica não orientada que tem uma composição química que compreende C: não mais que 0,010 % em massa, Si: 1,0 a 7,0% em massa, Mn: 0,001 a 3,0% em massa, Al solúvel: 0,0001 a 3,5% em massa; P: 0,01 a 0,2% em massa, S: não mais que 0,010% em massa, N: não mais que 0,010% em massa, e o saldo de Fe e impurezas inevitáveis, em que uma razão (P120/Fe700) entre uma altura de pico a pico P120 de P próxima a uma energia eletrônica de 120 eV e uma altura de pico a pico Fe700 de Fe próxima a uma energia eletrônica de 700 eV em um espectro diferencial de Auger obtido através da análise de uma superfície de ruptura de contorno de grão por espectroscopia de elétrons Auger não é menor que 0,1 e uma espessura de chapa é 0,10 a 0,50 mm.

[00015] A chapa de aço elétrica não orientada de acordo com a invenção é caracterizada pelo fato de que Al solúvel é 0,0001 a 0,01% em massa, na composição química acima.

[00016] A chapa de aço elétrica não orientada de acordo com a invenção é caracterizada por conter adicionalmente um ou dois selecionados a partir de Sn e Sb em uma quantidade de 0,01 a 0,1% em massa, para cada uma além da composição química acima.

[00017] Além disso, a chapa de aço elétrica não orientada de acordo com a invenção é caracterizada por conter adicionalmente um ou mais selecionados a partir de Ca, terras raras e Mg em uma quantidade de 0,001 a 0,05% em massa, para cada uma além da composição química acima.

[00018] Além disso, a chapa de aço elétrica não orientada de acordo com a invenção é caracterizada por conter adicionalmente um ou mais selecionados a partir de Ni, Cu e Cr em uma quantidade de 0,01 a 0,5% em massa, para cada uma além da composição química acima.

[00019] Ademais, a presente invenção é um motor que usa qualquer uma das chapas de aço elétricas não orientadas mencionadas acima como um núcleo de ferro.

EFEITO DA INVENÇÃO

[00020] De acordo com a invenção, uma chapa de aço elétrica não orientada que tem uma alta densidade de fluxo magnético e uma excelente propriedade de perda de ferro em uma região de alta frequência pode ser fornecida em uma boa produtividade e a um baixo custo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00021] A Figura 1 é uma vista que ilustra alturas de pico a pico de Fe e P (Fe700, P120) no espectro diferencial de Auger.

[00022] A Figura 2 é um gráfico que mostra uma relação entre tempo de tratamento térmico após o recozimento de acabamento e perda de ferro W10/800.

[00023] A Figura 3 é um gráfico que mostra uma relação entre tempo de tratamento térmico após o recozimento de acabamento e densidade de fluxo magnético B50.

[00024] A Figura 4 é um gráfico que mostra uma relação entre tempo de tratamento térmico após o recozimento de acabamento e P120/Fe700.

[00025] A Figura 5 é um gráfico que mostra uma relação entre P120/Fe700 e perda de ferro W10/800.

MODALIDADES PARA EXECUTAR A INVENÇÃO

[00026] Os inventores consideraram que é difícil reduzir a perda de ferro em uma região de alta frequência enquanto mantém a alta densidade de fluxo magnético apenas através do aprimoramento da composição química da chapa de aço e as condições de processo até o recozimento de acabamento como nas técnicas convencionais e examinaram a adição de um novo tratamento térmico à chapa de aço após o recozimento de acabamento. Entretanto, visto que foi examinado que o custo de produção é aumentado através da adição do novo processo, os inventores tiveram como foco o recozimento para alívio de tensão geralmente submetido à chapa de aço elétrica não orientada pelos usuários e examinaram se as propriedades magnéticas podem ser aprimoradas ou não alterando-se as condições do recozimento para alívio de tensão. Ademais, o recozimento de acabamento no processo de produção da chapa de aço elétrica não orientada é conduzido através do encharque em uma temperatura de cerca de 1.000 °C para cerca de 10 segundos, enquanto o recozimento para alívio de tensão é geralmente conduzido através do encharque em uma temperatura de cerca de 750 °C para cerca de 2 horas.

[00027] A propósito, o tamanho do grão de cristal é um dos fatores importantes que determinam as propriedades magnéticas da chapa de aço elétrica não orientada e há uma tendência de que, quando o tamanho do grão de cristal for grande, uma perda de corrente parasita é aumentada e uma perda de histerese é diminuída, enquanto que, quando o tamanho do grão de cristal for pequeno, a perda de corrente parasita é diminuída e a perda de histerese é aumentada. Portanto, um tamanho do grão de cristal apropriado é comumente existente na chapa de aço elétrica não orientada.

[00028] Além disso, o tamanho do grão de cristal pode ser traduzido em uma densidade de um contorno de grão de cristal. Quando a densidade de contorno de grão de cristal for pequena (o tamanho do grão de cristal for grande), a perda de corrente parasita é aumentada e a perda de histerese é diminuída, enquanto que, quando a densidade de contorno de grão de cristal for grande (o tamanho do grão de cristal for pequeno), a perda de corrente parasita é diminuída e a perda de histerese é aumentada. Portanto, uma densidade apropriada de contorno de grão de cristal é existente na chapa de aço elétrica não orientada, de modo que possa ser dito que a densidade de contorno de grão de cristal é um fator importante que determina as propriedades magnéticas da chapa de aço.

[00029] Os inventores prestaram atenção no "contorno de grão de cristal" em vez da "densidade" em relação à "densidade de contorno de grão de cristal" acima e consideraram que as propriedades magnéticas são aprimoradas através do controle de algum fator para alterar a natureza do contorno de grão de cristal. Para essa finalidade, P (fósforo) foi concentrado como um fator para alterar a natureza do contorno de grão de cristal. É devido ao fato de P ser um elemento que causa a fragilidade de contorno de grão e é considerado que P é segregado no interior do contorno de grão, algumas alterações podem ser ocasionadas na natureza do contorno de grão. Além disso, P não é segregado no interior do contorno de grão no recozimento contínuo conforme descrito no Documento de Patente 1, mas o mesmo é segregado no interior do contorno de grão no recozimento em caixa, de modo que seja considerado que a segregação de P pode ser controlada.

[00030] Os inventores conduziram o seguinte experimento.

[00031] Uma placa laminada de aço é produzida através da alteração de um teor de P para dois níveis de 0,005% em massa, (aço A) e 0,1% em massa, (aço B) em um aço que contém C: 0,002% em massa, de Si: 3% em massa, Mn: 0,5% em massa, S: 0,002% em massa, Al solúvel: 1% em massa, N: 0,002% em massa, e Sn: 0,03% em massa, aquecida novamente a 1.100 °C e laminada a quente para obter uma chapa laminada a quente que tem uma espessura de 2,0 mm, que é submetida ao recozimento por banda a quente a 1.000 °C por 30 segundos, conservado e laminado a quente para obter uma chapa laminada a frio que tem uma espessura de 0,30 mm.

[00032] As amostras de tamanho de corpo de prova Epstein são recortadas a partir da chapa laminada a frio, obtidas, desse modo, em uma direção de laminação (L) e uma direção perpendicular à direção de laminação (C) e submetidas, desse modo, ao recozimento de acabamento a 1.050 °C. A razão do porquê o recorte das amostras de tamanho de corpo de prova Epstein é realizado antes do recozimento de acabamento é devido ao fato de que a deformação por cisalhamento é removida no recozimento de acabamento. Na produção atual para produção de massa, o processo acima não é geralmente realizado como uma matéria de curso.

[00033] A seguir, a amostra após o recozimento de acabamento é submetida a uma retenção de tratamento térmico em uma temperatura de 700 °C por 30 minutos, 1 hora, 5 horas, 10 horas, 50 horas e 100 horas (esse tratamento térmico também é referido como "tratamento térmico após o recozimento de acabamento" doravante no presente documento) e, então, propriedades magnéticas da mesma são medidas. Na medição das propriedades magnéticas, a densidade de fluxo magnético B50 (densidade de fluxo magnético em uma força de magnetização 5.000 A/m) e a perda de ferro W10/800 (perda de ferro excitada em uma densidade de fluxo magnético de 1,0 T e uma frequência de 800 Hz) são medidas de acordo com a norma JIS C2552.

[00034] As amostras após a medição magnética são resfriadas a não mais que -150 °C com nitrogênio líquido e rompidas sob vácuo para analisar uma quantidade de segregação de P existente em uma superfície rompida de contorno de grão com espectroscopia de elétrons Auger (AES). Ademais, uma quantidade de P na superfície do contorno de grão é quantitativamente avaliada como uma razão (P120/Fe700) de uma altura de pico a pico P120 de P próximo a uma energia eletrônica de 120 eV a uma altura de pico a pico Fe700 de Fe próximo a uma energia eletrônica de 700 eV no espectro diferencial de Auger mostrado na Figura 1. No presente documento, o espectro diferencial de Auger significa um espectro obtido através da diferenciação do espectro de Auger, que é frequentemente avaliado através do uso do espectro diferencial na espectroscopia de elétrons Auger.

[00035] Na Figura 2 e na Figura 3 são mostradas uma influência de um tempo de tratamento térmico após o recozimento de acabamento a 700 °C em uma perda de ferro W10/800 e uma densidade de fluxo magnético B50, respectivamente. Conforme visto a partir dessas figuras, no aço B que tem o teor de P de 0,1% em massa, à medida que o tempo de tratamento térmico após o recozimento de acabamento se torna mais longo, a perda de ferro W10/800 é reduzida, mas a densidade de fluxo magnético B50 não é alterada ou a perda de ferro W10/800 pode ser reduzida sem deteriorar a densidade de fluxo magnético B50.

[00036] A Figura 4 mostra uma influência de um tempo de tratamento térmico após o recozimento de acabamento a 700 °C em P120/Fe700. Conforme visto a partir dessa figura, no aço B que tem o teor de P de 0,1% em massa, à medida que o tempo de tratamento térmico após o recozimento de acabamento se torna mais longo, P120/Fe700 também é aumentada. Isto é, entende-se que, no aço B, a quantidade de P segregado na superfície de contorno de grão ou o contorno de grão é substancialmente aumentada pelo aumento do tempo de tratamento térmico após o recozimento de acabamento.

[00037] A Figura 5 mostra uma influência de P120/Fe700 na perda de ferro W10/800. Conforme visto a partir dessa figura, quando P120/Fe700 é aumentado, W10/800 é diminuída. Isto é, entende-se que a perda de ferro W10/800 pode ser diminuída através da diminuição de uma quantidade de P segregado no contorno de grão.

[00038] A razão que causa o que foi mencionado acima não é necessariamente claro, mas é considerado conforme se segue.

[00039] Visto que P é um elemento de fragilidade de contorno de grão conforme mencionado acima, considera-se que algumas naturezas do contorno de grão sejam alteradas pela segregação de P no contorno de grão, isto é, a estrutura de domínio magnético ou a resistência elétrica no contorno de grão é alterada para aprimorar as propriedades magnéticas. Por exemplo, considerou-se que a segregação de P no contorno de grão enfraquece a resistência do contorno de grão ou a ligação metálica do contorno de grão, que prejudica o movimento de elétrons livres no contorno de grão.

[00040] A presente invenção é executada com base no conhecimento inovador acima.

[00041] A seguir, a composição química da chapa de aço elétrica não orientada (chapa de produto) de acordo com a invenção será descrita abaixo.

[00042] C: não mais que 0,010% em massa

[00043] C é um elemento que causa envelhecimento magnético para aumentar a perda de ferro e, por conseguinte, deseja-se que o mesmo seja diminuído tanto quanto possível. De modo particular, quando C exceder 0,010% em massa, o aumento da perda de ferro torna-se notável, de modo que o limite superior seja ajustado para 0,010% em massa. Preferencialmente, isso não é mais que 0,0030% em massa. Ademais, é preferencial que o teor se torne menor, de modo que o limite inferior não seja particularmente limitado.

[00044] Si: 1,0 a 7,0% em massa

[00045] Si é geralmente adicionado como um desoxidante, enquanto que o mesmo é um elemento importante eficaz para aumentar a resistência específica de aço para reduzir a perda de ferro na chapa de aço elétrica, de modo que a adição de não menos que 1,0% em massa, seja exigida na presente invenção. É preferencial não menos que 1,5% em massa, mais preferencialmente, não menos que 2,0% em massa, e, ainda mais preferencialmente, não menos que 3,0% em massa. Enquanto que, quando Si for adicionado em uma quantidade que excede 7,0% em massa, não apenas a densidade de fluxo magnético é diminuída, mas a produtividade também é diminuída para causar o craqueamento durante a laminação a frio, de modo que o limite superior seja ajustado para 7,0% em massa. Preferencialmente, isso não é mais que 4,5% em massa.

[00046] Mn: 0,001 a 3,0% em massa

[00047] Mn tem um efeito de aprimoramento de trabalhabilidade a quente de aço e prevenção da geração de defeitos de superfície. Além disso, Mn tem um efeito de aumento da resistência específica para reduzir a perda de ferro, que não é tanto quanto a de Si ou Al. A fim de obter tais efeitos, exige-se a adição de não menos que 0,001% em massa. Enquanto que, quando a quantidade de adição de Mn for mais aumentada, o custo de matéria-prima torna-se mais alto, de modo que o limite superior seja ajustado para 3,0% em massa. Preferencialmente, isso não é mais que 2,5% em massa.

[00048] P: 0,01 a 0,2% em massa

[00049] P é um elemento que tem um efeito de redução da perda de ferro em uma região de alta frequência sem diminuir a densidade de fluxo magnético através da segregação no contorno de grão conforme descrito acima. A fim de obter tal efeito, é necessário que esteja incluído em uma quantidade de não menos que 0,01% em massa. Além disso, P tem um efeito de aprimoramento da textura e aumento da densidade de fluxo magnético. A fim de obter tal efeito, P está incluído em uma quantidade de não menos que 0,01% em massa. Preferencialmente, isso não é menos que 0,02% em massa. Entretanto, uma adição excessiva de P provoca a deterioração de capacidade de laminação, de modo que o limite superior seja ajustado para 0,2% em massa. Preferencialmente, isso não é mais que 0,1% em massa.

[00050] S: não mais que 0,010% em massa

[00051] S forma precipitados ou inclusões e deteriora as propriedades magnéticas de produtos, de modo que seja preferencial se tornar menor. Na presente invenção, o limite superior é ajustado para 0,010% em massa. Preferencialmente, isso não é mais que 0,005% em massa. Ademais, é preferencial que o teor se torne menor, de modo que o limite inferior de S não seja particularmente limitado.

[00052] Al solúvel: 0,0001 a 3,5% em massa

[00053] Em geral, Al é adicionado como um agente oxidante para aço similar a Si, mas é um elemento eficaz para aumentar a resistência específica de aço para reduzir a perda de ferro em uma região de alta frequência na chapa de aço elétrica. Entretanto, à medida que Al é mais diminuído, a textura da chapa de aço com recozimento de acabamento é aprimorada para aumentar a densidade de fluxo magnético. Na invenção, portanto, a quantidade de adição de Al pode ser adequadamente determinada de acordo com o equilíbrio exigido entre a perda de ferro e a densidade de fluxo magnético. Entretanto, quando exceder 3,5% em massa, a fragilidade de aço é causada, de modo que o limite superior seja 3,5% em massa, como Al solúvel(Al solúvel em ácido). Preferencialmente, isso não é mais que 2,0% em massa. Enquanto que, a fim de diminuir a quantidade de Al para menos que 0,0001% em massa, como Al solúvel, é necessário purificar uma panela de fundição ou um distribuidor para prevenir a incorporação de Al a partir da panela de fundição ou distribuidor e, por conseguinte, o custo é aumentado, de modo que o limite inferior seja ajustado para 0,0001% em massa, como Al solúvel.

[00054] Ademais, quando Al for não mais que 0,01% em massa, P tende a ser segregado pelo contorno de grão para aumentar mais a densidade de fluxo magnético, de modo que Al seja preferencial para ser não mais que 0,01% em massa. A razão para o mesmo não é clara, mas presume-se o seguinte. Quando o teor de Al for grande, considera-se que a maior parte de N incorporado como uma impureza é precipitada como AlN e Ti, Zr e similares incorporados como uma impureza são precipitados como (Fe, Ti)P ou (Fe, Zr)P para diminuir o efeito do contorno de grão segregação por P. Enquanto que, quando o teor de Al for pequeno, Ti, Zr e similares incorporados como uma impureza são ligados ao N incorporado como uma impureza para precipitar um nitreto que não contém P, de modo que P seja dificilmente precipitado, mas deva ser facilmente segregado no contorno de grão. Mais preferencialmente, não é mais que 0,002% em massa.

[00055] N: não mais que 0,010% em massa

[00056] N é um elemento que deteriora as propriedades magnéticas similares ao C mencionado anteriormente, de modo que seja limitado a mais que 0,010% em massa. Preferencialmente, isso é não mais que 0,005% em massa. Ademais, é preferencial que o teor se torne menor, de modo que o limite inferior de N não seja particularmente limitado.

[00057] Na chapa de aço elétrica não orientada de acordo com a invenção, os seguintes ingredientes podem ser adequadamente adicionados para propósito de aumento das propriedades magnéticas e similares adicionalmente aos ingredientes necessários acima.

[00058] Sn, Sb: 0,01 a 0,1% em massa

[00059] Sn e Sb são elementos que têm, cada um, um efeito de aprimorar a textura ou de suprimir a nitretação durante o recozimento para aumentar as propriedades magnéticas e podem ser adicionados sozinhos ou em combinação. A fim de obter tal efeito, é preferencial que cada um dentre Sn e Sb seja adicionado em uma quantidade de não menos que 0,01% em massa. Enquanto que, quando os mesmos forem excessivamente adicionados, a fragilidade de aço é causada para provocar a ruptura de chapa durante a produção da chapa de aço ou defeitos de superfície tais como crosta e similares, de modo que seja preferencial que cada limite superior de Sn e Sb seja 0,1% em massa. Mais preferencialmente, o mesmo está dentro de uma faixa de 0,02 a 0,08% em massa.

[00060] Ca, Mg, terras raras: 0,001 a 0,05% em massa

[00061] Ca, Mg e terras raras são elementos que têm um efeito de formação de sulfetos, que são mais estáveis que MnS ou Cu2S, em uma alta temperatura para aumentar as propriedades magnéticas, de modo que um ou mais elementos dos mesmos possam estar incluídos. A fim de obter tal efeito, é preferencial adicionar uma quantidade a cada um dentre Ca, Mg e terras raras em uma quantidade de não menos que 0,001% em massa. Enquanto que, quando forem excessivamente adicionados, o efeito é saturado e se torna economicamente desvantajoso, de modo que seja preferencial que o limite superior de cada elemento seja 0,05% em massa. Mais preferencialmente, o mesmo está dentro da faixa de 0,002 a 0,01% em massa.

[00062] Cu, Ni, Cr: 0,01 a 0,5% em massa

[00063] Cu, Ni e Cr são elementos eficazes para aumentar a resistência específica da chapa de aço para reduzir a perda de ferro, de modo que um ou mais dentre esses elementos possam estar incluídos. A fim de obter tal efeito, é preferencial adicionar cada elemento em uma quantidade de não menos que 0,01% em massa. Enquanto que, visto que esses elementos são dispendiosos em comparação com Si ou Al, é preferencial que cada quantidade de adição não seja maior que 0,5% em massa. Mais preferencialmente, os mesmos estão dentro de uma faixa de 0,03 a 0,1% em massa.

[00064] Na chapa de aço elétrica não orientada de acordo com a invenção, o saldo diferente dos ingredientes acima é Fe e impurezas inevitáveis. No entanto, outros elementos podem estar incluídos dentro do escopo que não danifica o efeito da invenção.

[00065] A seguir, a natureza do contorno de grão na chapa de aço elétrica não orientada de acordo com a invenção será explicada abaixo.

[00066] Na chapa de aço elétrica não orientada de acordo com a invenção, é necessário que a quantidade de P segregado no contorno de grão no recozimento de acabamento ou no recozimento para alívio de tensão não seja menor que uma quantidade predeterminada. Isto é, é necessário que uma razão (P120/Fe700) de uma altura de pico a pico P120 de P próximo a uma energia eletrônica de 120 eV para uma altura de pico a pico Fe700 de Fe próximo a uma energia eletrônica de 700 eV no espectro diferencial de Auger obtido através da análise da superfície de ruptura do contorno de grão após o recozimento de acabamento ou o recozimento para alívio de tensão por espectroscopia de elétrons Auger não seja menor que 0,1. É devido ao fato de que a perda de ferro em uma região de alta frequência pode ser reduzida sem deteriorar a densidade de fluxo magnético através do aumento da quantidade de P existente no contorno de grão para a faixa acima.

[00067] Como um meio eficaz para aumentar a quantidade de P segregado na superfície de contorno de grão à faixa acima, é mencionado, por exemplo, um método de condução de um recozimento de acabamento através da retenção em uma temperatura de cerca de 700 a 800 °C por muito tempo com recozimento em caixa (recozimento por batelada) ou um método de condução de um recozimento para alívio de tensão através da retenção de uma temperatura de cerca de 700 a 800 °C por muito tempo. Ademais, a condição de recozimento, particularmente o tempo de retenção é variado de acordo com a quantidade de P contida no aço, mas é preferencial verificar anteriormente a condição que satisfaz Pi2o/Fe7oo > 0,1 pelos experimentos.

[00068] A seguir, o método de produção da chapa de aço elétrica não orientada de acordo com a invenção será explicado.

[00069] A chapa de aço elétrica não orientada de acordo com a invenção pode ser produzida com uma instalação de produção aplicada a uma chapa de aço elétrica não orientada ordinária nas etapas de produção ordinária. Isto é, no método de produção da chapa de aço elétrica não orientada de acordo com a invenção, um aço fundido em um conversor, um forno elétrico ou similares é primeiro submetido a um refino secundário em um equipamento de desgaseificação a vácuo ou similares para ajustar uma composição química predeterminada e, então, conformado em um material de aço bruto (placa laminada) através de um método de fundição contínuo ou um método de método de realização de desbaste de lingote.

[00070] De modo subsequente, a placa laminada de aço então obtida é, portanto, submetida à laminação a quente, recozimento por banda a quente caso seja necessário, decapagem, laminação a frio e recozimento de acabamento e, além disso, um revestimento de isolamento é aplicado e cozido para obter uma chapa de aço elétrica não orientada (chapa de produto). As condições de produção em cada uma dessas etapas podem ser as mesmas como na produção da chapa de aço elétrica não orientada ordinária, mas é preferencial que seja a faixa a seguir.

[00071] A espessura de chapa após a laminação a quente não é particularmente limitada, mas é preferencial que esteja dentro da faixa de 1,4 a 2,8 mm, mais preferencialmente, uma faixa de 1,6 a 2,3 mm com vista para garantir a produtividade.

[00072] A temperatura de encharque no recozimento subsequente por banda a quente é preferencial estar em uma faixa de 900 a 1.150 °C. Quando a temperatura de encharque for inferior a 900 °C, a textura de laminação permanece e o efeito de aprimoramento das propriedades magnéticas não é suficientemente obtido, enquanto que quando a mesma exceder 1.150 °C, os grãos de cristal são endurecidos e as fendas são facilmente causadas na laminação a frio, que é economicamente desvantajosa.

[00073] Desse modo, a chapa laminada a quente, após a laminação a quente ou o recozimento por banda a quente, é submetida a uma laminação a frio ou duas ou mais laminações a frio que incluem um recozimento intermediário entre as mesmas para obter uma espessura final. Nesse caso, a laminação a quente realizada através da elevação da temperatura de chapa a cerca de 200 °C é eficaz para o aprimoramento da densidade de fluxo magnético.

[00074] A espessura da chapa laminada a frio após a laminação a frio (espessura final) está dentro de uma faixa de 0,10 a 0,50 mm. Quando a espessura for menor que 0,10 mm, a produtividade é diminuída, enquanto que quando exceder 0,50 mm, a perda de ferro não pode ser reduzida de modo suficiente. A fim de reduzir a perda de ferro, a mesma não é preferencialmente mais que 0,30 mm, mais preferencialmente, não mais que 0,20 mm.

[00075] Desse modo, a chapa laminada a frio com uma espessura final após a laminação a frio é submetida ao recozimento de acabamento. Quando o recozimento de acabamento é realizado em um forno de recozimento contínuo, é preferencial que conduza o tratamento de encharque em uma temperatura de 900 a 1.150 °C por 5 a 60 segundos. Quando a temperatura de encharque no recozimento for inferior a 900 °C, a recristalização não procede suficientemente e as boas propriedades magnéticas não podem ser obtidas e, além disso, o efeito de correção de uma forma da chapa no recozimento contínuo não é suficientemente desenvolvido. Enquanto que, quando exceder 1.150 °C, os grãos de cristal são coalescidos para aumentar particularmente a perda de ferro em uma região de alta frequência.

[00076] Ademais, quando o recozimento de acabamento é conduzido por recozimento contínuo, visto que P não pode ser suficientemente segregado no contorno de grão, é preferencial realizar um tratamento térmico após o recozimento de acabamento através da retenção de uma temperatura de cerca de 700 a 800 °C para não menos que 2 horas, mais preferencialmente, para reter por mais de 5 horas.

[00077] Quando o recozimento de acabamento for conduzido em um forno de recozimento em caixa, é preferencial realizar o encharque em uma temperatura de 700 a 800 °C por 1 a 10 horas para a segregação de P no contorno de grão. Em particular, quando o recozimento para alívio de tensão não for conduzido pelos usuários, é preferencial conduzir o recozimento de acabamento no forno de recozimento em caixa.

[00078] Na chapa de aço após o recozimento de acabamento, é preferencial aplicar um revestimento de isolamento sobre a superfície de chapa de aço para reduzir a perda de ferro. Nesse caso, é preferencial aplicar um revestimento orgânico que contém uma resina para garantir boa capacidade de punçonamento, enquanto que, quando a capacidade de soldagem for realçada, é preferencial aplicar um revestimento inorgânico ou semiorgânico.

[00079] A chapa de aço elétrica não orientada produzida desse modo de acordo com a invenção pode ser usada sem realizar o recozimento para alívio de tensão ou pode ser usada após o recozimento para alívio de tensão. Além disso, a mesma pode ser submetida ao recozimento para alívio de tensão após o processo de punçonamento e, então, usada.

[00080] Conforme descrito acima, a chapa de aço elétrica não orientada de acordo com a invenção é excelente na propriedade de perda de ferro em uma região de alta frequência enquanto que tem uma alta densidade de fluxo magnético, de modo que, quando for usada como um material do núcleo de ferro para um motor de acionamento ou um motor de geração de potência em um veículo híbrido ou um automóvel elétrico, a alta saída e alta eficiência em uma região de alta frequência de um motor possam ser alcançadas. Ademais, a mesma pode ser usada através do encharque de um ímã no núcleo de ferro do motor.

EXEMPLOS

[00081] Os aços a-r que têm diversas composições químicas mostradas na Tabela 1 são fundidos e conformados em placas laminadas de aço através do recozimento contínuo. Nesse caso, a composição química da placa laminada de aço é ajustada de modo a igualar um valor de (Si+Al+Mn/2) determinado a partir dos teores de Si, Al e Mn (% em massa) para comparar facilmente a perda de ferro. A seguir, a placa laminada de aço é aquecida novamente a uma temperatura de 1.020 a 1.120 °C, laminada a quente para obter uma chapa laminada a quente que tem uma espessura de chapa de 2,0 mm, submetida ao recozimento por banda a quente a 1.000 °C por 30 segundos através do recozimento contínuo e, então, laminada a quente para obter uma chapa laminada a frio (bobina laminada a frio) que tem uma espessura de chapa de 0,15 mm. Além disso, as amostras do tamanho de corpo de prova Epstein são recortadas a partir da bobina laminada a frio em uma direção de laminação (L) e uma direção perpendicular à direção de laminação (C). TABELA 1

[00082] Desse modo, a bobina laminada a frio é submetida ao recozimento de acabamento sob condições de encharque de 1.100 °C x 10 segundos e revestida com um revestimento de isolamento para fornecer uma chapa de aço elétrica não orientada (bobina de produto) e, também, as amostras do tamanho de corpo de prova Epstein recortadas da bobina laminada a frio são submetidas ao mesmo tratamento térmico como no recozimento de acabamento e revestidas com um revestimento de isolamento (doravante no presente documento como "amostras de grupo A"). Nas amostras do tamanho de corpo de prova Epstein remove-se a deformação devido ao cisalhamento.

[00083] A seguir, as amostras do tamanho de corpo de prova Epstein são recortadas a partir da bobina de produto após o recozimento de acabamento em uma direção de laminação (L) e uma direção perpendicular à direção de laminação (C) (doravante no presente documento referido como "amostras de grupo B"). As amostras do tamanho de corpo de prova Epstein têm deformação devido ao cisalhamento e as propriedades magnéticas são deterioradas.

[00084] Finalmente, as amostras do tamanho de corpo de prova Epstein nas amostras de grupo A e amostras de grupo B são submetidas a um tratamento térmico combinado ao recozimento para alívio de tensão após o recozimento de acabamento a 750 °C por 5 horas. Ademais, as amostras de grupo A e as amostras de grupo B submetidas ao tratamento térmico após o recozimento de acabamento são referidas como "amostras de grupo A'" e "amostras de grupo B'", respectivamente.

[00085] Em relação a cada amostra do tamanho de corpo de prova Epstein nas então obtidas amostras de grupo A, amostras de grupo A', amostras de grupo B e amostras de grupo B' são propriedades magnéticas medidas. Na medição das propriedades magnéticas, os corpos de prova na direção de laminação (L) e na direção perpendicular à direção de laminação (C) são usados para medir a densidade de fluxo magnético B50 (densidade de fluxo magnético em uma força de magnetização de 5.000 A/m) e perda de ferro W10/800 (perda de ferro excitada na densidade de fluxo magnético de 1.0 T e em uma frequência de 800 Hz) de acordo com a norma JIS C2552.

[00086] Além disso, as amostras após a medição magnética são resfriadas a -150 °C com nitrogênio líquido e, então, rompidas a vácuo para analisar uma quantidade de P segregado na superfície rompida de contorno de grão por espectroscopia eletrônica Auger (AES). Nesse sentido, a quantidade de P na superfície de contorno de grão é avaliada por uma razão (P120/Fe700) de uma altura de pico a pico P120 de P próximo a uma energia eletrônica de 120 eV a uma altura de pico a pico Fe700 de Fe próximo a uma energia eletrônica de 700 eV no espectro diferencial de Auger conforme descrito na Figura 1.

[00087] Na Tabela 2, são mostrados os resultados de medição de P120/Fe700 e as propriedades magnéticas para as amostras de grupo A ou no caso do trabalho de corpo de prova da chapa laminada a frios recozimento de acabamento apenas.

[00088] A Tabela 3 mostra os resultados de medição de P120/Fe700 e as propriedades magnéticas para amostras de grupo A' ou no caso de trabalho de corpo de prova a partir da chapa laminada a frios recozimento de acabamentos tratamento térmico após o recozimento de acabamento.

[00089] Ademais, todas dentre P120/Fe700 e as propriedades magnéticas para amostras de grupo B' ou no caso da bobina laminada a friosrecozimento de acabamentos trabalho de corpo de prova s tratamento térmico após o recozimento de acabamento são as mesmas na Tabela 3 em todos os tipos de aço e fica claro que as propriedades magnéticas para as amostras de grupo B ou no caso de bobina laminada a friosrecozimento de acabamentostrabalho de corpo de prova são insuficientes devido à tensão de trabalho, de modo que a descrição seja omitida. TABELA 2

[00090] * A: Trabalho de corpo de prova Epstein a partir da chapa laminada a frio ^ recozimento de acabamento. TABELA 3

[00091] *A': O trabalho de corpo de prova Epstein a partir da chapa laminada a frio ^ recozimento de acabamento ^ tratamento térmico após o recozimento de acabamento.

[00092] Conforme visto a partir de uma comparação de Tabela 2 e Tabela 3, as chapas de aço da Tabela 3 que tem uma grande quantidade de P segregado no contorno de grão são iguais na densidade de fluxo magnético B50 e têm boas propriedades magnéticas enquanto têm boa perda de ferro W10/800 em comparação com as chapas de aço da Tabela 2 que são menos na segregação.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

[00093] A presente invenção pode fornecer uma alta densidade de fluxo magnético material e ter um efeito de redução de perda de cobre de um motor, de modo que possam ser vantajosamente aplicados como um núcleo de ferro para um motor de indução que tem uma tendência que torna a perda de cobre maior que a perda de ferro.

Claims

1. Chapa de aço elétrica não orientada que apresenta uma composição química, caracterizada pelo fato de que consiste em: C: não mais que 0,010% em massa, Si: 1,0 a 7,0% em massa, Mn: 0,001 a 3,0% em massa, Al solúvel: 0,0001 a 3,5% em massa; P: 0,01 a 0,2% em massa, S: não mais que 0,010% em massa, N: não mais que 0,010% em massa, opcionalmente um ou dois selecionados a partir de Sn e Sb estão incluídos em uma quantidade de 0,01 a 0,1% em massa, para cada uma além da composição química, opcionalmente um ou mais selecionados a partir de Ca, terras raras e Mg estão incluídos em uma quantidade de 0,001 a 0,05% em massa, para cada uma além da composição química, opcionalmente um ou mais selecionados a partir de Ni, Cu e Cr estão incluídos em uma quantidade de 0,01 a 0,5% em massa, para cada uma além da composição química, e o saldo de Fe e impurezas inevitáveis, em que uma razão (P120/Fe700) de uma altura de pico a pico P120 de P próxima a uma energia eletrônica de 120 eV a uma altura de pico a pico Fe700 de Fe próxima a uma energia eletrônica de 700 eV em um espectro diferencial de Auger obtido através da análise de uma superfície rompida de um contorno de grão através da espectroscopia de elétrons Auger é não menos que 0,1 e uma espessura de chapa é 0,10 a 0,50 mm.

2. Chapa de aço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a Al solúvel é 0,0001 a 0,01% em massa, na composição química.