BR112018014008B1

BR112018014008B1 - Chapa de aço elétrico de grão orientado e método para fabricação da mesma

Info

Publication number: BR112018014008B1
Application number: BR112018014008-2A
Authority: BR
Inventors: Takeshi Omura; Shigehiro Takajo; Hirotaka Inoue
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2016-01-25
Filing date: 2017-01-24
Publication date: 2022-12-27
Also published as: JPWO2017130980A1; CN118073061A; US20190013126A1; CA3012101C; EP3409796A1; EP3409796A4; EP3409796B1; KR102163142B1; US11031163B2; MX2018009000A; JP6689274B2; RU2710496C1; BR112018014008A2; CN108474056A; CA3012101A1; KR20180102152A; WO2017130980A1

Abstract

Através da presente invenção, propriedades de baixo ruído e características de baixa perda de ferro excelentes são obtidas. Uma chapa de aço elétrica de grão orientado que tem domínios magnéticos subdivididos por irradiação de feixe de elétrons, a chapa de aço elétrica de grão orientado tem 0,1 a 0,7 vezes a densidade de fluxo magnético residual da mesma antes da irradiação de feixe de elétrons e 1,1 a 2,0 vezes a força de magnetização máxima antes da irradiação de feixe de elétrons quando a densidade máxima de fluxo magnético máxima é 1,7 T.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001] A presente descrição refere-se a uma chapa de aço elétrico de grão orientado vantajosamente utilizada para um núcleo de ferro de um transformador ou similares, e a um método para fabricar a mesma. ANTECEDENTES

[002] Uma chapa de aço elétrico de grão orientado é utilizada principalmente como um núcleo de ferro de um transformador e é exigido que exiba características superiores de magnetização, em particular, baixa perda de ferro. Para esse fim, é importante alinhar altamente grãos recristalizados secundários de uma chapa de aço com orientação (110) [001] (orientação Goss) e reduzir impurezas em um produto de chapa de aço.

[003] Além disso, uma vez que existem limites em controle de orientação de cristal e redução de impureza, uma técnica foi proposta para refinar domínios magnéticos irradiando-se a superfície de chapa de aço com um laser, plasma, um feixe de elétrons, ou similares. Por exemplo, o documento JP 2012-036450 A (PTL 1) revela uma técnica para introduzir tensão térmica em uma chapa de aço elétrico de grão orientado em uma disposição de linha pontilhada em uma direção que cruze a direção de laminação da chapa de aço por irradiação de feixe de elétrons, em que tensão também é introduzida no interior da chapa de aço não apenas otimizando-se o intervalo de ponto irradiado e a energia de irradiação, mas também irradiando-se um feixe de elétrons sobre a superfície da chapa de aço refinando, desse modo, a largura de domínio magnético e reduzindo a perda de ferro. Quando se introduz tensão térmica, no entanto, a magnetostricção aumenta, levando ao problema de um aumento na propriedade de ruído do transformador.

[004] Técnicas para melhorar a perda de ferro e ruído devido ao método de feixe de elétrons incluem as seguintes. O documento JP 2012-172191 A (PTL 2) revela uma técnica que, quando se realiza tratamento de refino de domínio magnético para irradiar um feixe de elétrons em forma de ponto, fornece uma chapa de aço elétrico de grão orientado que tem uma propriedade de perda de ferro e propriedade de ruído excelentes controlando-se o tempo de retenção t por ponto e o intervalo de ponto X de acordo com a saída do feixe de elétrons.

[005] O documento JP 2012-036445 A (PTL 3) revela uma técnica para aumentar a tensão exercida na chapa de aço por um filme de forsterita e para controlar um diâmetro A de uma região na qual tensão térmica é introduzida por irradiação de feixe de elétrons e um afastamento B da irradiação de modo a fornecer uma chapa de aço elétrico de grão orientado que tem uma propriedade de baixo ruído e propriedade de baixa perda de ferro excelentes em um transformador real.

[006] O documento WO2014/068962 (PTL 4) revela uma técnica para otimizar a largura de direção de laminação, a profundidade na direção de espessura de chapa, e o intervalo de introdução na direção de laminação dos domínios de fechamento com o método de feixe de elétrons. Com esses métodos, a degradação do ruído de transformador pode ser suprimida por algum grau, e uma boa propriedade de perda de ferro pode ser obtida.

LISTA DE CITAÇÕES LITERATURA DE PATENTE

[007] PTL 1: JP 2012-036450 A

[008] PTL 2: JP 2012-172191 A

[009] PTL 3: JP 2012-036445 A

[0010] PTL 4: WO2014/068962

SUMÁRIO PROBLEMA DA TÉCNICA

[0011] Para conservar energia, no entanto, redução adicional na perda de ferro de matéria-prima é altamente necessária, e o desenvolvimento de técnicas para reduzir adicionalmente a perda de ferro ao mesmo tempo enquanto continua a suprimir um aumento no ruído de um transformador desejado.

[0012] A presente descrição foi desenvolvida à luz dessas considerações e propõe uma chapa de aço elétrico de grão orientado e método para fabricar a mesma que pode alcançar uma propriedade de baixo ruído e uma propriedade de baixa perda de ferro excelentes quando montada como um transformador real.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

[0013] Quando se introduz tensão por irradiação de feixe de elétrons, os domínios magnéticos são refinados melhorando, desse modo, a perda de corrente de Foucault. Por outro lado, perda de histerese aumenta devido à introdução de tensão. Uma vez que a quantidade de melhoria em perda de corrente de Foucault é maior do que a quantidade de perda de histerese, a perda de ferro melhora. O motivo para aumento em ruído de transformador real gerado quando se usa material que atingiu uma boa propriedade de perda de ferro é uma diminuição na propriedade magnetostritiva devido à introdução de tensão. Uma forma eficaz de melhorar adicionalmente a propriedade de perda de ferro sem afetar a propriedade de ruído atual de um transformador é manter a quantidade de tensão atual que é introduzida ao mesmo tempo em que se otimiza a distribuição de tensão introduzida, controlar o comportamento de magnetização da chapa de aço, e melhorar a perda de histerese.

[0014] Como um resultado de examinar formas para melhorar a perda de ferro sem mudar o comportamento de magnetização da chapa de aço ou aumentar a quantidade de tensão introduzida, ficou claro, controlando-se a distribuição de intensidade de energia e diâmetro de feixe de um feixe de elétrons e variando-se a densidade de fluxo magnético residual Br e a força de magnetização máxima Hmax da matéria-prima, que a perda de histerese poderia realmente ser melhorada por introdução de tensão, apesar da perda de histerese tipicamente aumentar devido à introdução de tensão, e uma excelente propriedade de perda de ferro poderia ser obtida na mesma quantidade de tensão.

[0015] A presente descrição é baseada nas descobertas supramencionadas e é configurada como segue.

[0016] 1. Uma chapa de aço elétrico de grão orientado que compreende domínios magnéticos refinados formados por irradiação de feixe de elétrons,

[0017] em que, quando uma densidade máxima de fluxo magnético é 1,7 T, a chapa de aço elétrico de grão orientado tem uma densidade de fluxo magnético residual de 0,1 a 0,7 vezes a densidade de fluxo magnético residual antes da irradiação de feixe de elétrons e uma força de magnetização máxima de 1,1 a 2,0 vezes a força de magnetização máxima antes da irradiação de feixe de elétrons.

[0018] 2. Um método para fabricar uma chapa de aço elétrico de grão orientado, o método que compreende:

[0019] submeter uma placa de aço à laminação a quente para obter uma chapa de aço laminada a quente;

[0020] submeter a chapa de aço laminada a quente a recozimento de tira a quente para obter uma chapa de aço laminada a quente após recozimento de tira a quente;

[0021] submeter a chapa de aço laminada a quente após recozimento de tira a quente à laminação a frio uma vez ou laminação a frio duas vezes ou mais com recozimento intermediário entre as mesmas para obter uma chapa de aço laminada a frio com uma espessura de chapa final;

[0022] submeter a chapa de aço laminada a frio a recozimento de descarbonetação para obter uma chapa de aço laminada a frio após recozimento de descarbonetação;

[0023] aplicar um separador de recozimento que inclui MgO a uma superfície da chapa de aço laminada a frio após recozimento de descarbonetação e, então, submeter a chapa de aço laminada a frio após recozimento de descarbonetação a recozimento final para obter uma chapa de aço após recozimento final; e

[0024] submeter a chapa de aço após recozimento final a tratamento de refino de domínio magnético com irradiação de feixe de elétrons;

[0025] em que durante o tratamento de refino de domínio magnético, a irradiação de feixe de elétrons é realizada com um diâmetro de feixe de 220 μm ou menos em uma direção ortogonal que é ortogonal a uma direção de varredura do feixe de elétrons, e com uma razão de intensidade máxima de feixe na direção ortogonal em relação à intensidade máxima de feixe na direção de varredura de 0,7 ou mais a 1,3 ou menos.

[0026] 3. O método para fabricar uma chapa de aço elétrico de grão orientado do item 2., em que a irradiação de feixe de elétrons é realizada com o uso de uma ou mais bobinas de controle de feixe.

[0027] 4. O método para fabricar uma chapa de aço elétrico de grão orientado do item 2. ou 3., em que a irradiação de feixe de elétrons é realizada em uma tensão de aceleração de 90 kV ou mais.

[0028] 5. O método para fabricar uma chapa de aço elétrico de grão orientado do item 3. ou 4., em que a irradiação de feixe de elétrons é realizada usando um estigmador.

EFEITO VANTAJOSO

[0029] De acordo com a presente descrição, uma chapa de aço elétrico de grão orientado que tem baixa perda de ferro como um resultado de tensão transmitida por um feixe de elétrons pode ser fornecida com perda de ferro ainda mais baixa sem provocar degradação da propriedade de ruído de um transformador em que a chapa de aço elétrico de grão orientado é empilhada.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0030] Nas Figuras anexas:

[0031] Figura 1 é um gráfico que ilustra a relação entre a corrente do feixe e o nível harmônico magnetostritivo;

[0032] Figura 2 é um gráfico que ilustra um ciclo de histerese;

[0033] Figura 3 é um gráfico que ilustra a mudança em perda de histerese antes e após irradiação de feixe de elétrons;

[0034] Figura 4 é um gráfico que ilustra a relação entre a razão da intensidade máxima de feixe em uma direção ortogonal à direção de varredura em relação à intensidade máxima de feixe na direção de varredura e a quantidade de melhoria em perda de histerese;

[0035] Figura 5 é um gráfico que ilustra a relação entre a razão de Hmax e a razão de Br e a razão de distribuição de intensidade de energia;

[0036] Figura 6 é um gráfico que ilustra a relação entre o diâmetro de feixe de elétrons em uma direção ortogonal à direção de varredura e a quantidade de melhoria em perda de histerese; e

[0037] Figura 7 é um gráfico que ilustra a relação entre a razão de Hmax e a razão de Br e o diâmetro de feixe de elétrons.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0038] A presente descrição não coloca nenhuma limitação particular no tipo (composição química, estrutura, e similares) de chapas de aço elétrico de grão orientado usadas como o substrato de aço, e qualquer um de vários tipos de chapas de aço elétrico de grão orientado pode ser usado.

[0039] A chapa de aço elétrico de grão orientado da presente modalidade pode ter um revestimento de tensão na superfície do substrato de aço. Nenhuma limitação particular é colocada no tipo de revestimento de tensão. O revestimento de tensão pode, por exemplo, ser um revestimento de duas camadas que é formado por um filme de forsterita, que é formado em recozimento final e contém Mg2SiO4 como um componente principal, e um revestimento de tensão à base de fosfato formado no filme de forsterita. Adicionalmente, um revestimento isolante de aplicação de tensão à base de fosfato isolante pode ser formado diretamente em uma superfície do substrato de aço que não tem o filme de forsterita. O revestimento isolante de aplicação de tensão à base de fosfato isolante pode ser formado por, por exemplo, revestimento de uma superfície do substrato de aço com uma solução aquosa que contém um fosfato de metal e sílica como componentes principais e, então, cozimento.

[0040] Na chapa de aço elétrico de grão orientado de acordo com uma modalidade da presente descrição, um feixe de elétrons é irradiado em uma direção transversal à direção de laminação na superfície da chapa de aço em intervalos na direção de laminação introduzindo, desse modo, tensão localmente para a parte de camada de superfície do substrato de aço e formando regiões de tensão, que se estendem na direção transversal à direção de laminação, em intervalos periódicos na direção de laminação.

[0041] Um recurso da presente modalidade é a clarificação do nível de densidade de fluxo magnético residual e do nível de força de magnetização máxima após a irradiação de feixe de elétrons que permite melhoria adicional na propriedade de perda de ferro melhorando-se a perda de histerese sem fazer com que o ruído de transformador degrade. Outro recurso é a clarificação de condições de irradiação de feixe de elétrons para alcançar esses níveis. Detalhes são fornecidos abaixo.

[0042] Em primeiro lugar, foram examinados os parâmetros de matéria-prima que têm uma alta correlação com a quantidade de tensão introduzida por irradiação de feixe de elétrons. Como um resultado, foi descoberto que o nível harmônico magnetostritivo (o nível de ruído estimado a partir do valor medido do nível harmônico vibração magnetostritiva (dB)) é altamente correlacionado com o ruído de transformador. Em particular, foi descoberto que a mudança no nível harmônico magnetostritivo deriva a partir da forma de onda de magnetostricção de uma chapa de aço excitada sob as condições de 1,5 T, 50 Hz é muito sensível à quantidade de tensão introduzida. O nível harmônico magnetostritivo em 1,5 T, 50 Hz é o valor obtido montando-se um refletor na superfície de uma chapa de aço, realizando-se análise de frequência na expansão e contração (forma de onda de magnetostricção) da chapa de aço medida com um vibrômetro Doppler a laser, decompondo-se em componentes de velocidade a cada 100 Hz, e integrando-se o valor corrigido por escala A para cada componente de frequência por uma faixa de 100 Hz para 1.000 Hz com o uso das Expressões a seguir. NÍVEL HARMÔNICO MAGNETOSTRITIVO EXPRESSÃO 1

EXPRESSÃO 2

[0043] Aqui, Po representa pressão de som referência, ÀO = 10_9, e

EXPRESSÃO 3

[0044] Aqui, Àn representa um componente de alto conteúdo de harmônicos de vibração, fn representa a frequência, e yn representa o coeficiente de ponderação de frequência.

[0045] A Figura 1 ilustra o resultado de realizar irradiação de feixe de elétrons mudando-se a corrente do feixe sob as condições de uma tensão de aceleração de 60 kV, um dot pitch de 0,32 mm, um afastamento de linha de irradiação de 5,5 mm, e uma taxa de varredura de 32 m/s e, então, derivando-se o nível harmônico magnetostritivo para cada amostra. Um aumento na corrente do feixe indica um aumento na quantidade de tensão introduzida para a chapa de aço, e a quantidade de tensão introduzida e o nível harmônico magnetostritivo podem ser considerados extremamente bem correlacionados.

[0046] Como parâmetros importantes para melhorar a perda de histerese, a Figura 2 ilustra a densidade de fluxo magnético residual Br e a força de magnetização máxima Hmax dentro de um ciclo de histerese quando a densidade máxima de fluxo magnético (Bm) é 1,7 T. A perda de histerese é proporcional à área da porção delimitada pelo ciclo de histerese na Figura 2. A força de magnetização máxima Hmax e a densidade de fluxo magnético residual Br exercem uma grande influência na área desse ciclo, e se cada fator é pequeno, o ciclo de histerese diminui de tamanho. Portanto, é considerado extremamente importante controlar a taxa de mudança na densidade de fluxo magnético residual Br e a força de magnetização máxima antes e após a irradiação. A razão antes e após a irradiação é, preferencialmente, derivada de valores de medição obtidos medindose a densidade de fluxo magnético residual antes da irradiação e a força de magnetização máxima no momento de excitação em 1,7 T e subsequentemente medir a amostra após a irradiação de feixe de elétrons da mesma forma. No entanto, para uma amostra após a irradiação de feixe de elétrons, a densidade de fluxo magnético residual e a força de magnetização máxima quando a densidade máxima de fluxo magnético Bm é 1,7 T podem ser medidas, recozimento de alívio de tensões pode ser realizado subsequentemente em uma atmosfera de nitrogênio a 800 °C por 3 horas, e a densidade de fluxo magnético residual e a força de magnetização máxima da amostra após recozimento podem ser usadas como os valores antes da irradiação de feixe de elétrons. Isso é devido ao fato de que a tensão introduzida por irradiação de feixe de elétrons é liberada por recozimento de alívio de tensões.

[0047] A Figura 3 ilustra o resultado de realizar irradiação de feixe de elétrons em uma chapa de aço elétrico de grão orientado de 0,27 mm de espessura mudando-se a tensão de aceleração, a corrente de focalização, e a corrente do feixe, medindo-se a perda de histerese antes e após a irradiação de feixe de elétrons, e classificando-se a mudança em perda de histerese em relação à densidade de fluxo magnético residual e a força de magnetização máxima medida de modo similar antes e após a irradiação. Foram realizadas medições ajustando-se as condições de irradiação para obter um nível harmônico magnetostritivo constante e introduzindo-se a mesma quantidade de tensão. Considerou-se que a densidade de fluxo magnético residual e a força de magnetização máxima poderia ter exercido uma grande influência no aumento e diminuição em perda de histerese, e, portanto, a análise se concentrou na densidade de fluxo magnético residual e na força de magnetização máxima. A análise mostrou que realizando irradiação com a taxa de mudança na densidade de fluxo magnético residual antes e após irradiação definida de 0,1 ou mais a 0,7 ou menos e a taxa de mudança na força de magnetização máxima antes e após irradiação definida de 1,1 ou mais a 2,0 ou menos, a perda de histerese após a irradiação melhora acima da perda de histerese antes irradiação. A taxa de mudança na densidade de fluxo magnético residual antes e após irradiação é, preferencialmente, em uma faixa de 0,1 ou mais a 0,5 ou menos. A taxa de mudança na força de magnetização máxima antes e após a irradiação é, preferencialmente, em uma faixa de 1,1 ou mais a 1,5 ou menos.

[0048] Para esclarecer o motivo por trás da melhoria na perda de histerese, o diâmetro de feixe e a distribuição de intensidade de energia do feixe de elétrons foram avaliados. Com o uso do perfil de feixe medido por um método de fenda (largura de fenda 0,03 mm), a meia largura do perfil de feixe foi considerada como o diâmetro de feixe, e o valor máximo do perfil foi considerado como a intensidade de energia máxima do feixe de elétrons. A Figura 4 ilustra a relação entre (i) a quantidade de melhoria em perda de histerese de uma chapa de aço irradiada sob uma condição de irradiação do diâmetro de feixe em uma direção ortogonal à direção de varredura que é 120 μm a 160 μm e (ii) a razão da intensidade máxima de feixe na direção ortogonal à direção de varredura em relação à intensidade máxima de feixe na direção de varredura.

[0049] A perda de histerese melhora quando a razão de intensidade de feixe máxima é 0,7 ou mais a 1,3 ou menos, e é claramente importante introduzir tensão uniforme com um feixe que tem uma distribuição de intensidade de energia uniforme em que as distribuições de intensidade de energia na direção de laminação e na direção ortogonal à direção de laminação são tão similares quanto possível. A razão de intensidade de feixe máxima é, mais preferencialmente, 0,8 ou mais a 1,1 ou menos para maior melhoria na perda de histerese. Uma vez que Hmax e Br são parâmetros sensíveis à tensão, Hmax e Br podem ser ajustados controlando-se a razão de distribuição de intensidade de energia, o que permite uma mudança na distribuição de tensão introduzida. A Figura 5 ilustra a relação entre (i) a razão de Hmax (círculos brancos) e a razão de Br (quadrados pretos) e (ii) a razão de distribuição de intensidade de energia. Fica claro a partir da Figura 5 que definindo a razão de distribuição de intensidade de energia próxima a 1 para tornar a distribuição de tensão tão uniforme quanto possível, tanto a razão de Hmax quanto de Br são controladas para ficarem dentro da faixa preferencial supramencionada.

[0050] A seguir, a Figura 6 ilustra a relação entre (i) a quantidade de melhoria em perda de histerese de uma amostra irradiada sob a condição de irradiação de uma razão de intensidade de feixe máxima de 1,0 e (ii) o diâmetro de feixe em uma direção ortogonal à direção de varredura. Fica claro que, quando o diâmetro de feixe do feixe de elétrons é 220 μm ou menos, a perda de histerese melhora, enquanto que quando o diâmetro de feixe excede esse valor, a perda de histerese não exibe nenhuma mudança ou degrada. Uma vez que o efeito de melhoria de perda de histerese desaparece conforme o diâmetro de feixe aumenta, é claramente importante irradiar o feixe sobre uma região tão estreita quanto possível para melhorar a perda de histerese. Dependendo do diâmetro de feixe, a faixa de introdução de tensão na direção de laminação da porção irradiada muda. Consequentemente, o diâmetro de feixe também é um fator que influencia muito Hmax e Br. A Figura 7 ilustra a relação entre (i) a razão de Hmax (círculos brancos) e a razão de Br (quadrados pretos) e (ii) o diâmetro de feixe. Fica claro a partir da Figura 7 que definindo- se o diâmetro de feixe para 220 μm ou menos para suprimir a faixa de introdução de tensão na direção de laminação, tanto a razão de Hmax quanto a razão de Br podem ser controladas para ficarem dentro da faixa preferencial supramencionada.

[0051] Métodos eficazes para controlar a distribuição de intensidade de energia do feixe de elétrons e o diâmetro de feixe de elétrons incluem o uso apropriado de tensão de aceleração, de uma bobina de focalização ou de um estigmador. A tensão de aceleração é, preferencialmente, alta. A linearidade de elétron aumenta em tensões de aceleração altas. Esse aumento em linearidade é útil para focalizar o feixe em uma região estreita. Quando a tensão de aceleração é baixa, uma técnica de focalização de precisão alta se torna necessária para focalizar o feixe em uma região estreita, e a faixa sobre a qual o feixe pode ser focalizado é limitada a uma faixa estreita. Isso tende a reduzir a estabilidade, o que é importante para produção comercial. Por esses motivos, a tensão de aceleração é, preferencialmente, 90 kV ou mais. A tensão de aceleração é, mais preferencialmente, 150 kV ou mais. Um limite superior prático é, preferencialmente, aproximadamente 300 kV, uma vez que uma tensão de aceleração alta exige medidas extensivas contra vazamento de raios X do corpo irradiado.

[0052] Como um método para controlar o diâmetro de feixe e a distribuição de intensidade de energia, um método para focalizar o feixe com uma bobina de focalização (bobina de controle de feixe) é útil. Rearranjando-se a bobina de focalização e controlando-se precisamente a corrente, o diâmetro de feixe e a distribuição de intensidade de energia podem ser controlados para ficarem dentro de uma faixa boa mesmo quando a tensão de aceleração é baixa e os elétrons têm linearidade fraca. Quando se usa uma combinação de alta tensão de aceleração e uma bobina de focalização, a faixa de irradiação preferencial se expande e a estabilidade de produção melhora se a capacidade de focalização da bobina for suficiente. No entanto, devido à alta linearidade de elétron, a capacidade de focalização da bobina pode ser insuficiente, impedindo que o feixe seja controlado como desejado. Nesse caso, uma capacidade de focalização estável pode ser obtida com o uso de duas ou mais bobinas de focalização.

[0053] Além do uso de uma bobina de focalização, outro método útil para controlar o diâmetro de feixe e a distribuição de intensidade de energia é usar um estigmador. Um estigmador é tipicamente configurado por uma bobina. O formato de feixe é corrigido e ajustado mudando-se a corrente na direção do eixo geométrico x e direção do eixo geométrico y mutuamente ortogonais da bobina. Não é impossível controlar o diâmetro de feixe e distribuição de intensidade de energia para ficarem dentro das faixas preferenciais com qualquer um dos métodos descritos acima isoladamente para controlar o formato de feixe com o uso de tensão de aceleração, uma bobina de focalização ou um estigmador. Entretanto, combinando-se uma pluralidade de métodos, as condições de irradiação de feixe de elétrons que permitem irradiação com um diâmetro de feixe e distribuição de intensidade de energia apropriados podem ser controladas por uma faixa mais ampla, e a estabilidade melhora significativamente. Portanto, preferencialmente, é usada uma combinação dos métodos descritos acima.

[0054] Os pontos principais para implantar a presente descrição foram descritos. Outras condições de irradiação de feixe de elétrons não são particularmente limitadas, mas condições de irradiação preferenciais são descritas abaixo.

[0055] A direção de varredura linear do feixe de elétrons é uma direção que forma um ângulo de 60° ou mais a 120° ou menos em relação à direção de laminação. Caso a direção de varredura difira de 90°, a área de irradiação da porção de tensão aumenta, o que restringe as condições de irradiação preferenciais. Consequentemente, a direção de varredura é, preferencialmente, 90°.

[0056] O feixe de elétrons é, preferencialmente, irradiado sobre a chapa de aço em um padrão pontilhado por parando-se e movendo-se o feixe repetidamente. O dot pitch nesse momento (a distância entre centros de pontos adjacentes) é, preferencialmente, igual ou menor do que 2,5 x o diâmetro de feixe médio na direção de varredura. Um aumento no afastamento significa uma região maior onde nenhuma tensão é introduzida entre os pontos. Consequentemente, caso o afastamento seja maior do que a faixa supramencionada, não pode ser obtido um efeito de refino de domínio magnético suficiente.

[0057] A taxa de varredura média é, preferencialmente, 30 m/s ou superior. Alta produtividade não pode ser alcançada caso a taxa de varredura média seja menor do que 30 m/s. A taxa de varredura média é, preferencialmente, 75 m/s ou superior e, mais preferencialmente, 100 m/s ou superior. Uma vez que o controle de irradiação de ponto para parar e mover repetidamente o feixe se torna difícil conforme a taxa de varredura aumenta, o limite superior na taxa de varredura média é, preferencialmente, 300 m/s.

[0058] O afastamento de linha de irradiação é, preferencialmente, 15 mm ou menos. Isso é devido ao fato de que o efeito de refino de domínio magnético diminui conforme o afastamento de linha de irradiação se amplia, o que impede a melhoria na perda de ferro. Nenhum limite inferior particular é colocado no afastamento de linha, mas o afastamento é, preferencialmente, 5 mm ou superior, uma vez que um afastamento de linha estreito afeta a capacidade de produção.

[0059] A corrente do feixe é, preferencialmente, pequena a fim de controlar o formato de feixe. Isso é devido ao fato de que se torna difícil para o feixe focalizar caso partículas carregadas repilam uma à outra. Consequentemente, o limite superior na corrente do feixe é 30 mA, mais preferencialmente, 20 mA. Caso a corrente do feixe seja muito baixa, no entanto, o efeito de refino de domínio magnético não é mais obtido. O limite inferior na corrente do feixe é, portanto, preferencialmente, 0,5 mA para obter o efeito de refino de domínio magnético.

[0060] A pressão na câmara de processamento é, preferencialmente, definida para 3 Pa ou menos. Caso a pressão seja alta, o feixe de elétrons é disperso por moléculas de gás, e se torna extremamente difícil controlar o feixe de elétrons para ficar no formato exigido. Um limite inferior prático na pressão é aproximadamente W_5 Pa, uma vez que os custos para controle de vácuo, tal como uma bomba de vácuo, aumentam caso a pressão seja excessivamente baixa.

[0061] As constatações acima também foram examinadas para refino de domínio magnético por irradiação de laser, mas os efeitos observados para irradiação de feixe de elétrons não foram obtidos com irradiação de laser. É inferido que isso se deve ao fato de que calor se propaga para a chapa de aço de modo diferente com um laser e um feixe de elétrons. Em outras palavras, pode ser assumido facilmente que uma vez que um feixe de elétrons é altamente transparente e penetra facilmente na direção de espessura de chapa, a distribuição de tensão resultante difere a partir do caso de irradiação de laser. Essa diferença é considerada o motivo pelo qual a região descrita acima com perda de histerese reduzida não estava presente ao realizar refino de domínio magnético com irradiação de laser.

EXEMPLOS

[0062] Placas de aço com uma composição que contém C: 0,055% em massa, Si: 3,05% em massa, Mn: 0,08% em massa, Ni: 0,02% em massa, Al: 190 ppm em massa, N: 65 ppm em massa, Se: 150 ppm em massa, S: 10 ppm em massa, e O: 15 ppm em massa, em que o saldo é substancialmente Fe, foram fabricadas por lingotamento contínuo. Após aquecimento para 1450 °C, as placas de aço foram submetidas à laminação a quente para formarem chapas laminadas a quente, com uma espessura de chapa de 2,4 mm, as quais foram, então, submetidas a recozimento de tira a quente a 1025 °C por 300 s. Em seguida, as chapas de aço foram submetidas à laminação a frio para terem uma espessura de chapa intermediária de 0,60 mm, e, então, a recozimento intermediário sob as condições a seguir: um grau de oxidação de PH2O/PH2 de 0,35, uma temperatura de 950 °C, e uma duração de 100 s. Subsequentemente, as chapas de aço foram submetidas à decapagem com ácido clorídrico para remover oxidações subsuperficiais a partir da superfície das mesmas, seguida por laminação a frio novamente a ser finalizada para chapas laminadas a frio que têm uma espessura de chapa de 0,30 mm.

[0063] Em seguida, as chapas de aço foram submetidas a recozimento de descarbonetação mantendo-se por 60 s em um grau de oxidação de PH2O/PH2 de 0,50 e uma temperatura de encharque de 830 °C. Um separador de recozimento ao qual 2 partes por peso de TiO2 foram adicionadas para 100 partes por peso de MgO foi, então, aplicado, e as chapas de aço foram submetidas a recozimento final a 1200 °C por 30 h para recristalização secundária/formação de filme de forsterita e para purificação. Então, um revestimento isolante composto de 60 % sílica coloidal e fosfato de alumínio foi aplicado para cada chapa de aço, a qual, por sua vez, foi cozida a 800 °C. Esse processo de aplicação de revestimento também serve como recozimento de desempeno. Subsequentemente, um feixe de elétrons foi irradiado perpendicularmente à direção de laminação. Nesse momento, a tensão de aceleração e as condições de uso da bobina de focalização e do estigmador foram mudados. Outras condições de irradiação foram um dot pitch de 0,20 mm, um afastamento de linha de irradiação de 6,0 mm, uma taxa de varredura de 60 m/s e uma pressão de câmara de processamento de 0,01 Pa. As propriedades magnéticas foram avaliadas para amostras de produto submetidas a tratamento de refino de domínio magnético em um lado pelo método acima. A mudança na densidade de fluxo magnético residual e força de magnetização máxima antes e após a irradiação foram derivadas a partir das propriedades magnéticas das amostras após a irradiação e as propriedades magnéticas após recozimento de alívio de tensões a 800 °C por 3 h em uma atmosfera de N2. Cada uma das amostras de chapa de aço produto foi, então, cortada em corpos de prova que têm bordas chanfradas e montada em um transformador trifásico de 500 kVA, e perda de ferro e ruído foram medidos em um estado excitado em 50 Hz e 1,7 T.

[0064] As condições de medição e resultados de medição são mostrados na Tabela 1. Uma vez que o nível harmônico magnetostritivo foi o mesmo para todas as amostras, a quantidade total de tensão introduzida pode ser considerada como sendo a mesma. No caso de uma tensão de aceleração baixa de 60 kV, Amostras nos 1 a 4 mostram que condições ótimas (Amostra no 3) para reduzir a perda de ferro existem quando não se utilizam itens que permitem uma mudança no formato de feixe de elétrons, tal como o uso de múltiplas bobinas de focalização ou um estigmador. No entanto, essas condições ótimas são claramente instáveis, uma vez que as mesmas deixam de existir mediante um deslocamento de 2 mA na corrente de focalização. Mesmo se a tensão de aceleração for baixa, aplicar os itens de controle de feixe supramencionados (Amostras nos 5 a 8) pode claramente expandir a faixa de condição ótima. Sob uma condição de tensão de aceleração alta também, é claro que o uso dos itens de controle de feixe expande a faixa de condição de irradiação ótima, e o uso de uma bobina de focalização de dois estágios e um estigmador não apenas expande a faixa de irradiação ótima, mas também aumenta a quantidade de melhoria em perda de ferro.

Claims

1. Chapa de aço elétrico de grão orientado, caracterizada pelo fato de que compreende domínios magnéticos refinados formados por irradiação de feixe de elétrons, em que, em uma condição excitada por um campo magnético tendo uma densidade máxima de fluxo magnético de 1,7 T, a chapa de aço elétrico de grão orientado tem: (i) uma primeira densidade de fluxo magnético residual e uma primeira força de magnetização máxima depois da irradiação de feixe de elétrons e antes do recozimento de alívio de tensões a 800 °C por 3 h em uma atmosfera de N2, e (ii) uma segunda densidade de fluxo magnético residual e uma segunda força de magnetização máxima medida depois do recozimento de alívio de tensões ser realizado; e a primeira densidade de fluxo magnético residual é de 0,1 a 0,7 vezes a segunda densidade de fluxo magnético residual, e a primeira força de magnetização máxima é 1,1 a 2,0 vezes a segunda força de magnetização máxima.

2. Método para fabricar uma chapa de aço elétrico de grão orientado, caracterizado pelo fato de que compreende: submeter uma placa de aço à laminação a quente para obter uma chapa de aço laminada a quente; submeter a chapa de aço laminada a quente a recozimento de tira a quente para obter uma chapa de aço laminada a quente após recozimento de tira a quente; submeter a chapa de aço laminada a quente após recozimento de tira a quente à laminação a frio uma vez ou laminação a frio duas vezes ou mais com recozimento intermediário entre as mesmas para obter uma chapa de aço laminada a frio com uma espessura de chapa final; submeter a chapa de aço laminada a frio a recozimento de descarbonetação para obter uma chapa de aço laminada a frio após recozimento de descarbonetação; aplicar um separador de recozimento que inclui MgO a uma superfície da chapa de aço laminada a frio após recozimento de descarbonetação e, então, submeter a chapa de aço laminada a frio após recozimento de descarbonetação a recozimento final para obter uma chapa de aço após recozimento final; e submeter a chapa de aço após recozimento final a tratamento de refino de domínio magnético com irradiação de feixe de elétrons; em que, durante o tratamento de refino de domínio magnético, a irradiação de feixe de elétrons é realizada com um diâmetro de feixe de 220 μm ou menos em uma direção ortogonal que é ortogonal a uma direção de varredura do feixe de elétrons, e com uma razão de intensidade máxima de feixe na direção ortogonal em relação à intensidade máxima de feixe na direção de varredura de 0,7 ou mais a 1,3 ou menos.

3. Método para fabricar uma chapa de aço elétrico de grão orientado, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a irradiação de feixe de elétrons é realizada com o uso de uma ou mais bobinas de controle de feixe.

4. Método para fabricar uma chapa de aço elétrico de grão orientado, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a irradiação de feixe de elétrons é realizada em uma tensão de aceleração de 90 kV ou mais.

5. Método para fabricar uma chapa de aço elétrico de grão orientado, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que a irradiação de feixe de elétrons é realizada com o uso de um estigmador.