BR112019001581B1 - Chapa de aço laminada a quente e recozida para chapa de aço elétrico de grão orientado e método para produzir as ditas chapas - Google Patents
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Abstract
A presente invenção refere-se a uma técnica para reduzir as variações nas propriedades magnéticas em uma bobina. Uma chapa de aço laminada a quente para chapa de aço elétrico de grão orientado, tendo uma composição química contendo, em % em massa, C: 0,002% ou mais e 0,080% ou menos, Si: 2,00% ou mais e 8,00% ou menos, Mn: 0,02% ou mais e 0,50% ou menos, Al solúvel em ácido: 0,003% ou mais e menos de 0,010% e ao menos um de S ou Se: 0,001% ou mais e 0,010% ou menos no total, com N limitado a menos de 0,006%, e o restante é Fe e impurezas inevitáveis, onde as regiões de uma camada superficial mais externa e de uma camada superficial mais inferior até 1/4 da espessura da chapa têm uma taxa de recristalização de 90% ou menos.
Description
[001] Esta descrição refere-se a uma chapa de aço laminada a quente para uma chapa de aço elétrico de grão orientado que é usada para produzir uma chapa de aço elétrico de grão orientado, um método de produzir a chapa de aço laminada a quente para uma chapa de aço elétrico de grão orientado, e um método para produzir uma chapa de aço elétrico de grão orientado.
[002] Uma chapa de aço elétrico de grão orientado é um material magnético mole usado principalmente como um material de núcleo de ferro de um dispositivo elétrico, tal como um transformador ou um gerador, e tem uma textura de cristal na qual a orientação <001> que é o eixo de magnetização fácil do ferro é altamente alinhada com a direção de laminação da chapa de aço. Tal textura é formada por meio de recristalização secundária para causar preferencialmente o crescimento de grãos de cristal gigantes na orientação (110) [001] que é chamada de orientação de Goss, quando o recozimento de recristalização secundário é realizado nos processos de produção da chapa de aço elétrico de grão orientado.
[003] Os processos convencionais de produção de tal chapa de aço elétrico de grão orientado são os seguintes. Uma placa contendo aproximadamente 3% em massa de Si e componentes inibidores, tais como MnS, MnSe e AlN, é aquecida a uma temperatura superior a 1300° C para dissolver os componentes inibidores. A placa é então laminada a quente e, opcionalmente, recozida em bobina a quente. Subsequentemente, a chapa é laminada a frio uma vez, ou duas ou mais, com recozimento intermediário realizado entre as mesmas, para obter uma chapa laminada a frio com uma espessura final de chapa. A chapa laminada a frio é então submetida a recozimento de recristalização primária em uma atmosfera de hidrogênio a úmido, para realizar a recristalização primária e a descarburização. Subsequentemente, a chapa é aplicada com um separador de recozimento composto principalmente de magnésia (MgO), e depois submetida a recozimento final a 1200° C durante aproximadamente 5 horas para desenvolver recristalização secundária e purificar os componentes inibidores (por exemplo, US 1965559 A (PTL 1), JP S40-15644 B2 (PTL 2), JP S51-13469 B2 (PTL 3)).
[004] Como mencionado acima, os processos convencionais de produção de uma chapa de aço elétrico de grão orientado incluem conter precipitados (componentes inibidores), tal como MnS, MnSe e AlN em uma placa, aquecer a placa a uma alta temperatura que excede 1300° C para dissolver os componentes inibidores, e precipitar finamente os componentes inibidores em um processo subsequente para desenvolver a recristalização secundária.
[005] Ou seja, o aquecimento de placas a uma temperatura elevada superior a 1300° C é necessário nos processos convencionais de produção de uma chapa de aço elétrico de grão orientado, o que provoca custos de produção muito elevados. Os processos convencionais, portanto, têm o problema de não atender às demandas recentes para reduzir os custos de produção.
[006] Para resolver este problema, por exemplo, JP 2782086 B2 (PTL 4) propõe um método de conter Al solúvel em ácido (sol.Al) em uma quantidade de 0,010% a 0,060% e, enquanto limita o aquecimento da placa a uma baixa temperatura, executar a nitretação em uma atmosfera de nitretação apropriada em um processo de recozimento de descarburização de modo que (Al, Si)N seja precipitado e usado como um inibidor na recristalização secundária.
[007] Neste caso, o (Al, Si)N dispersa-se finamente no aço e funciona como um inibidor eficaz, e os precipitados (Si3N4 ou (Si, Mn)N) principalmente compostos de nitreto de silício formam-se apenas na camada superficial do chapa de aço após o tratamento de nitretação do método de produção mencionado acima. No subsequente recozimento de recristalização secundária, os precipitados compostos principalmente de nitreto de silício mudam para nitreto contendo Al ((Al, Si)N ou AlN) que é mais termodinamicamente estável. De acordo com Y. Ushigami e outros, “Precipitation Behaviors of Injected Nitride Inhibitors during Secondary Recrystallization Annealing in Grain Oriented Silicon Steel”. Materials Science Forum Vols. 204-206 (1996) pág. 593 a 598 (NPL 1), Si3N4 na vizinhança da camada superficial dissolve-se com a temperatura subindo no recozimento de recristalização secundária; por outro lado, o nitrogênio se difunde no aço e, quando a temperatura excede 900° C, se precipita como nitreto contendo Al substancialmente uniforme na direção da espessura da chapa para fornecer uma capacidade de inibição do crescimento de grão (efeito de inibição) em toda a espessura da chapa. Com esta técnica, a mesma quantidade e tamanho de grão do precipitado podem ser obtidos na direção da espessura da chapa com relativa facilidade, em comparação com o controle da dispersão do precipitado utilizando aquecimento de placa em alta temperatura.
[008] Além disso, JP 4593317 B2 (PTL 5) descreve que, deixando textura não recristalizada em 1/4 da área da camada superficial de uma chapa laminada a quente e realizando laminação a frio sem recozimento de bobina a quente, a recristalização primária preferencialmente se desenvolve na orientação {411}<148>, e boas propriedades magnéticas podem ser obtidas.
[009] Entretanto, uma técnica de desenvolvimento de recristalização secundária sem conter qualquer componente inibidor na placa desde o início também está em estudo. Por exemplo, JP 2000-129356 A (PTL 6) descreve uma técnica (método sem inibidor) que permite a recristalização secundária sem conter qualquer componente inibidor. Lista de Citação Literatura de Patente PTL 1: US 1965559 A PTL 2: JP S40-15644 B2 PTL 3: JP S51-13469 B2 PTL 4: JP 2782086 B2 PTL 5: JP 4593317 B2 PTL 6: JP 2000-129356 A
[010] NPL 1: Y. Ushigami e outros, “Precipitation Behaviors of Injected Nitride Inhibitors during Secondary Recrystallization Annealing in Grain Oriented Silicon Steel”. Material Science Forum Vols. 204 a 206 (1996) pág. 593 a 598.
[011] O método sem inibidor mencionado acima não exige aquecimento de placa em alta temperatura e é, portanto, um método excelente em termos de custos e produtividade. No entanto, uma baixa temperatura de aquecimento da placa conduz sempre a uma redução da temperatura de laminação na laminação a quente. Com uma tal redução na temperatura de laminação a quente, é mais provável que as deformações se acumulem na camada superficial da chapa de aço durante a laminação a quente, sendo mais provável que a camada superficial da chapa laminada a quente seja recristalizada. Como um resultado, a camada superficial da chapa laminada a quente produzida é completamente recristalizada. Os grãos recristalizados na camada superficial de tal chapa laminada a quente são muito finos, e causarão a ocorrência de crescimento anormal de grão durante o subsequente processo de recozimento de bobina a quente. Como um resultado, a uniformidade da textura recristalizada na direção da espessura da chapa laminada a quente e recozida diminui, e as propriedades magnéticas variam amplamente na bobina da chapa de aço após o recozimento final.
[012] Assim, poderia ser útil fornecer, executando um processo de laminação a quente apropriado sob condições predeterminadas, uma chapa de aço laminada a quente para uma chapa de aço elétrico de grão orientado, onde as propriedades magnéticas variam menos na bobina da chapa de aço após recozimento final.
[013] Também pode ser útil fornecer um método para produzir uma chapa de aço elétrico de grão orientado com alta produtividade e baixos custos, o que não exige aquecimento de placas em alta temperatura. Com este método, é possível reduzir as variações nas propriedades magnéticas na bobina do produto final. (Solução para o Problema)
[014] Foram feitos estudos intensivos para resolver os problemas mencionados acima. Como um resultado, descobriu-se que regulando mutuamente o teor dos elementos componentes sol.Al, S e Se em pequenas quantidades abaixo de seus teores convencionalmente reconhecidos para funcionar como inibidores, a capacidade normal de inibição do crescimento de grãos pode ser obtida mesmo com o aquecimento da placa em uma região de baixa temperatura de 1300° C ou menor, o que contribui para a melhoria das propriedades magnéticas.
[015] Descobriu-se também que, usando uma chapa de aço laminada a quente, onde a taxa de recristalização em uma região da superfície da chapa de aço (a camada superficial mais externa ou a camada superficial mais baixa) a uma profundidade de 1/4 da espessura da chapa (aqui em seguida chamada de “1/4 de camada de espessura de chapa”) é de 90% ou menos, as variações nas propriedades magnéticas na bobina de uma chapa de aço elétrico de grão orientado, que é o produto final, podem ser reduzidas. A “taxa de recristalização” é obtida medindo-se a taxa de recristalização em uma região da camada superficial mais externa da chapa de aço até uma profundidade de 1/4 da espessura da chapa e a taxa de recristalização em uma região da camada superficial mais baixa da chapa de aço a uma profundidade de 1/4 da espessura da chapa, e tomando a maior como resultado.
[016] A laminação com lubrificação fraca e alto coeficiente de atrito é comumente usada no processo de laminação a quente para evitar desgaste e enrugamento dos rolos e para suprimir deslizamento e defeitos na trituração. Nesse processo de laminação a quente, a regulação da espessura da chapa, tensão e quantidade de lubrificante podem regular o coeficiente de atrito na passagem final, e reduzir o coeficiente de atrito para um valor menor do que o convencional, especificamente para 0,35 ou menos, podem regular a taxa de recristalização na região da espessura da chapa de 1/4 da chapa de aço laminada a 90% ou menos. Descobriu que, desta forma, as variações nas propriedades magnéticas na bobina de uma chapa de aço elétrico de grão orientado, que é a chapa de aço após o recozimento final, podem ser reduzidas.
[017] O seguinte descreve os experimentos nos quais as descobertas mencionadas acima se baseiam. As placas de aço com uma espessura de 220 mm, tendo as respectivas composições químicas listadas na Tabela 1, foram aquecidas a 1250° C e depois laminadas a quente até uma espessura de 2,4 mm. O coeficiente de atrito foi regulado regulando-se, por exemplo, a quantidade de fornecimento de lubrificante na passagem final da laminação a quente. O coeficiente de atrito foi calculado com base na teoria de Orowan, usando registros de laminação, tal como carga de laminação, espessura da chapa, tensão e tamanho do rolo, e resistência à deformação calculada, por exemplo, a partir da temperatura de laminação. O valor está listado na Tabela 1.
[018] Além disso, as amostras foram cortadas da porção central na direção da largura das bordas anterior e posterior da bobina laminada a quente, e a taxa de recristalização foi medida pelo método de difração de elétrons retroespalhados (EBSD) em toda a espessura de uma seção transversal na direção transversal (direção ortogonal à direção de laminação) (seção transversal TD). A medição por EBSD foi realizada sob a condição de espaçamento (pitch) de 1 μm . Os dados foram analisados com análise OIM feita por TexSEM Laboratories Inc. Uma interface com um ângulo de desorientação de 15° ou mais foi definida como um contorno de grão de cristal, um grão com um espalhamento de orientação de grão (o valor médio dos ângulos de desorientação entre um ponto de medição e todos os outros pontos de medição no mesmo grão de cristal) dentro de 3° foi considerado como um grão recristalizado, e a razão de área dos grãos recristalizados na região da camada de 1/4 de espessura da chapa de aço laminada a quente foi medida. Os resultados estão listados na Tabela 1. A Figura 1 ilustra a razão entre a taxa de recristalização na região da espessura da chapa de 1/4 da chapa de aço laminada a quente e o coeficiente de atrito na passagem final da laminação a quente com base nos resultados listados na Tabela 1.
[019] As bobinas laminadas a quente foram recozidas a 1050° C durante 60 segundos, depois laminadas a frio até uma espessura de 0,27 mm, e então submetidas a recozimento de recristalização primária a 820° C durante 120 segundos. A taxa de aquecimento entre 500° C e 700° no recozimento de recristalização primária foi de 200° C / s.
[020] Subsequentemente, um separador de recozimento composto principalmente de MgO foi aplicado à superfície de cada chapa de aço, e então as chapas de aço foram submetidas ao recozimento de recristalização secundária servindo também como recozimento de purificação a 1200° C por 10 horas. Em seguida, um revestimento de tensão isolante à base de fosfato foi aplicado e cozido em cada chapa de aço, e um recozimento achatado foi executado com a finalidade de achatar as tiras de aço, para obter produtos. Os resultados do exame das propriedades magnéticas de cada chapa de produto obtida dessa maneira estão listados na Tabela 1.
[021] Conforme indicado na Tabela 1, a capacidade normal de inibição do crescimento de grãos pode ser obtida mesmo com o aquecimento da placa em uma região de baixa temperatura de 1300° C ou menos regulando os teores de sol.Al, S e Se em uma quantidade predeterminada. Desta forma, as propriedades magnéticas podem ser melhoradas.
[022] Além disso, entende-se a partir da Tabela 1 e da Figura 1 que quando o coeficiente de atrito na passagem final da laminação a quente é igual ou inferior a 0,35, a taxa de recristalização na região da camada de 1/4 da espessura da chapa de aço laminada a quente é de 90%ou menos. Além disso, entende-se, a partir dos resultados listados na Tabela 1, que as variações nas propriedades magnéticas (perda de ferro) entre a borda anterior e a borda posterior da chapa de produto durante a laminação a quente são reduzidas quando a taxa de recristalização na região da camada de 1/4 da espessura da chapa é de 90% ou menos.
[023] Como descrito acima, quando o coeficiente de atrito na passagem final da laminação a quente é igual ou inferior a 0,35, a taxa de recristalização na região da camada de 1/4 da espessura da chapa de aço laminada a quente pode ser de 90% ou menos, e as variações nas propriedades magnéticas da chapa de aço após o recozimento final podem ser significativamente reduzidas. Assim, o seguinte é fornecido. 1. Uma chapa de aço laminada a quente para uma chapa de aço elétrico de grão orientado, compreendendo: uma composição química contendo (consistindo de), % em massa, C: 0,002% ou mais e 0,080% ou menos, Si: 2,00% ou mais e 8,00% ou menos, Mn: 0,02% ou mais e 0,50% ou menos, Al solúvel em ácido: 0,003% ou mais e menos de 0,010%, e ao menos um de S ou Se: 0,001% ou mais e 0,010% ou menos no total, com N limitado a menos de 0,006%, e o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, onde regiões de uma camada superficial mais externa e uma camada superficial mais inferior a uma profundidade de 1/4 da espessura da chapa têm uma taxa de recristalização de 90% ou menos. 2. A chapa de aço laminada a quente para uma chapa de aço elétrico de grão orientado de acordo com 1, em que a composição química contém ainda ao menos um selecionado a partir de, % em massa, Ni: 0,005% ou mais e 1,5% ou menos, Cu: 0,005% ou mais e 1,5% ou menos, Sb: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Sn: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Cr: 0,005% ou mais e 0,1% ou menos, P: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Mo: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Ti: 0,0005% ou mais e 0,1% ou menos, Nb: 0,0005% ou mais e 0,1% ou menos, V: 0,0005% ou mais e 0,1% ou menos, B: 0,0002% ou mais e 0,0025% ou menos, Bi: 0,005% ou mais e 0,1% ou menos, Te: 0,0005% ou mais e 0,01% ou menos, e Ta: 0,0005% ou mais e 0,01% ou menos. 3. Uma chapa laminada a quente e recozida para uma chapa de aço elétrico de grão orientado, compreendendo: uma composição química contendo (consistindo de), % em massa, C: 0,002% ou mais e 0,080% ou menos, Si: 2,00% ou mais e 8,00% ou menos, Mn: 0,02% ou mais e 0,50% ou menos, Al solúvel em ácido: 0,003% ou mais e menos de 0,010%, e ao menos um de S ou Se: 0,001% ou mais e 0,010% ou menos no total, com N limitado a menos de 0,006%, sendo o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, onde um tamanho médio de grão recristalizado em regiões de uma camada superficial mais externa e uma camada superficial mais baixa até uma profundidade de 1/4 da espessura da chapa é três vezes ou menos um tamanho médio de grão recristalizado em regiões de um centro da espessura da chapa a um comprimento de menos de 1/4 da espessura da chapa nas direções para a camada superficial mais externa e a camada superficial mais inferior. 4. A chapa laminada a quente e recozida para uma chapa de aço elétrico de grão orientado de acordo com 3, em que a composição química contém adicionalmente ao menos um selecionado a partir de, % em massa, Ni: 0,005% ou mais e 1,5% ou menos, Cu: 0,005% ou mais e 1,5% ou menos, Sb: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Sn: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Cr: 0,005% ou mais e 0,1% ou menos, P: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Mo: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Ti: 0,0005% ou mais e 0,1% ou menos, Nb: 0,0005% ou mais e 0,1% ou menos, V: 0,0005% ou mais e 0,1% ou menos, B: 0,0002% ou mais e 0,0025% ou menos, Bi: 0,005% ou mais e 0,1% ou menos, Te: 0,0005% ou mais e 0,01% ou menos, e Ta: 0,0005% ou mais e 0,01% ou menos. 5. Um método de produção de uma chapa de aço laminada a quente para uma chapa de aço elétrico de grão orientado, compreendendo: preparar uma placa de aço (steel slab) tendo uma composição química contendo (consistindo de), % em massa, C: 0,002% ou mais e 0,080% ou menos, Si: 2,0% ou mais e 8,0% ou menos, Mn: 0,02% ou mais e 0,50% ou menos, Al solúvel em ácido: 0,003% ou mais e menos de 0,010%, e ao menos um de S ou Se: 0,001% ou mais e 0,010% ou menos no total, com N limitado a menos de 0,006%, o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis; aquecer a placa de aço a 1300° C ou menos; e submeter a placa de aço à laminação a quente, em que um coeficiente de atrito na passagem final da laminação a quente é de 0,35 ou menos. 6. O método de produção de uma chapa de aço laminada a quente para uma chapa de aço elétrico de grão orientado de acordo com 5, em que a composição química contém ainda ao menos um selecionado a partir, % em massa, Ni: 0,005% ou mais e 1,5% ou menos, Cu: 0,005% ou mais e 1,5% ou menos, Sb: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Sn: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Cr: 0,005% ou mais e 0,1% ou menos, P: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Mo: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Ti: 0,0005% ou mais e 0,1% ou menos, Nb: 0,0005% ou mais e 0,1% ou menos, V: 0,0005% ou mais e 0,1% ou menos, B: 0,0002% ou mais e 0,0025% ou menos, Bi: 0,005% ou mais e 0,1% ou menos, Te: 0,0005% ou mais e 0,01% ou menos, e Ta: 0,0005% ou mais e 0,01% ou menos. 7. Um método para produzir uma chapa de aço elétrico de grão orientado, compreendendo: preparar uma chapa de aço laminada a quente com o método para produzir uma chapa de aço laminada a quente para uma chapa de aço elétrico de grão orientado de acordo com 5 ou 6; submeter a chapa de aço laminada a quente a recozimento de bobina a quente, e laminar a frio uma, ou duas vezes ou mais com recozimento intermediário executado entre elas, para obter uma chapa de aço laminada a frio com uma espessura de chapa final; submeter a chapa de aço laminada a frio ao recozimento de recristalização primária; aplicar um separador de recozimento a uma superfície da chapa de aço laminada a frio após submeter ao recozimento de recristalização primária; e submeter então a chapa de aço laminada a frio ao recozimento de recristalização secundária.
[024] De acordo com esta descrição, é possível obter uma chapa de aço laminada a quente e uma chapa de aço elétrico de grão orientado com alta produtividade e baixo custo, onde não é necessário o aquecimento de placas a alta temperatura. Além disso, é possível reduzir as variações nas propriedades magnéticas na bobina do produto final.
[025] A Figura 1 ilustra a razão entre a taxa de recristalização na região da camada de 1/4 da espessura da chapa de uma chapa de aço laminada a quente e o coeficiente de atrito na passagem final da laminação a quente.
[026] O seguinte descreve um método de produção de uma chapa de aço laminada a quente e uma chapa de aço elétrico de grão orientado de acordo com uma modalidade desta descrição. As razões para limitar a composição química do aço são descritas primeiro. Nesta especificação, “%” indicando o teor (quantidade) de cada elemento componente denota “% em massa” a menos que indicado ao contrário. C: 0,002% ou mais e 0,080% ou menos
[027] Quando o teor C é inferior a 0,002%, o efeito de reforço do contorno de grão produzido por C é perdido, e o craqueamento da placa e outros problemas parecem dificultar a produção. Por outro lado, quando o teor C é superior a 0,080%, é difícil reduzir C por recozimento de descarburização para uma quantidade de 0,005% ou menos na qual não ocorre envelhecimento magnético. Portanto, o teor C é definido para uma faixa de 0,002% ou mais e 0,080% ou menos. O teor C é de preferência 0,020% ou mais e 0,070% ou menos. Si: 2,00% ou mais e 8,00% ou menos
[028] Si é um elemento muito eficaz no aumento da resistência elétrica do aço e na redução da perda de correntes parasitas, o que constitui uma parte da perda de ferro. Ao adicionar Si à chapa de aço, a resistência elétrica aumenta monotonicamente até o teor de Si atingir 11%, mas um teor de Si superior a 8,00% deteriora notavelmente a trabalhabilidade. Por outro lado, quando o teor de Si é menor do que 2,00%, a resistência elétrica é muito baixa para obter boas propriedades de perda de ferro. Portanto, o teor de Si é definido para 2,00% ou mais e 8,00% ou menos. O teor de Si é de preferência 2,50% ou mais e 4,50% ou menos. Mn: 0,02% ou mais e 0,50% ou menos
[029] Mn combina com S ou Se para formar MnS ou MnSe. Tal MnS ou MnSe, mesmo em uma quantidade mínima, atua com um elemento de segregação de contorno de grão e inibe o crescimento normal de grãos no processo de aquecimento do recozimento de recristalização secundária. No entanto, quando o teor de Mn é menor do que 0,02%, a capacidade de inibição do crescimento normal do grão é insuficiente. Por outro lado, quando o teor de Mn excede 0,50%, é necessário um aquecimento de placa em alta temperatura no processo de aquecimento de placa antes da laminação a quente, a fim de dissolver completamente o Mn e, além disso, a capacidade de inibição do crescimento normal é reduzida devido à precipitação grossa de MnS ou MnSe. Portanto, o teor de Mn é definido como 0,02% ou mais e 0,50% ou menos. O teor de Mn é de preferência 0,05% ou mais e 0,20% ou menos. S e/ou Se: 0,001% ou mais e 0,010% ou menos no total
[030] S e Se combinam com Mn para formar um inibidor. No entanto, quando o teor total de um ou mais selecionados a partir de S e Se for inferior a 0,001%, a quantidade absoluta de inibidor é insuficiente e, portanto, a capacidade de inibição de crescimento de grãos é insuficiente. Por outro lado, quando o teor total de um ou mais selecionados a partir de S e Se excede 0,010%, a deterioração da perda de ferro ocorre devido à dessulfuração e desselenização incompletas no recozimento de recristalização secundária. Portanto, o teor total de um ou mais selecionados a partir de S e Se é definido em uma faixa de 0,001% ou mais e 0,010% ou menos.
[031] Al solúvel em ácido: 0,003% ou mais e menos de 0,010%.
[032] Al forma um filme de óxido denso na superfície, o que aumenta a dificuldade de regular a quantidade de nitretação durante a nitretação e dificulta a descarburização. Portanto, o teor de Al é limitado a menos de 0,010% em termos de Al solúvel em ácido. Por outro lado, como o Al tem alta afinidade com o oxigênio, a adição de uma quantidade mínima de Al durante a produção de aço deve reduzir a quantidade de oxigênio dissolvido no aço, reduzindo, por exemplo, inclusões de óxidos que causam deterioração nas propriedades. Em vista disso, conter Al solúvel em ácido em uma quantidade de 0,003% ou mais pode suprimir a deterioração das propriedades magnéticas. N: menos de 0,006%.
[033] Um teor de N excessivamente alto aumenta a dificuldade de recristalização secundária, como no caso de S e Se. Em particular, quando o teor de N é de 0,006% ou mais, é improvável que ocorra recristalização secundária e as propriedades magnéticas se deteriorem. Portanto, o teor de N é limitado a menos de 0,006%. No entanto, é difícil reduzir o teor de N para menos de 0,001% na produção em escala industrial, portanto, um teor de 0,001% ou mais é aceitável.
[034] Os componentes básicos desta descrição foram descritos acima. O restante que não os componentes mencionados acima é Fe e impurezas inevitáveis. Nesta descrição, os seguintes elementos também podem ser apropriadamente adicionados conforme necessário.
[035] Ni: 0,005% ou mais e 1,5% ou menos, Cu: 0,005% ou mais e 1,5% ou menos, Sb: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Sn: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Cr: 0,005% ou mais e 0,1% ou menos, P: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Mo: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Ti: 0,0005% ou mais e 0,1% ou menos, Nb : 0,0005% ou mais e 0,1% ou menos, V: 0,0005% ou mais e 0,1% ou menos, B: 0,0002% ou mais e 0,0025% ou menos, Bi: 0,005% ou mais e 0,1% ou menos, Te: 0,0005% ou mais e 0,01% ou menos, Ta: 0,0005% ou mais e 0,01% ou menos.
[036] Ni, Cu, Sb, Sn, Cr, P, Mo, Ti, Nb, V, B, Bi, Te e Ta são, cada um, um elemento útil na melhoria das propriedades magnéticas. Quando o teor é menor do que o limite inferior da faixa correspondente, conforme listado acima, o efeito de melhorar as propriedades magnéticas é insuficiente. Por outro lado, quando o teor excede o limite superior da faixa correspondente, conforme listado acima, a recristalização secundária é instável e as propriedades magnéticas são deterioradas. Portanto, é aceitável conter Ni: 0,005% ou mais e 1,5% ou menos, Cu: 0,005% ou mais e 1,5% ou menos, Sb: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Sn: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Cr: 0,005% ou mais e 0,1% ou menos, P: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Mo: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Ti: 0,0005% ou mais e 0,1% ou menos, Nb: 0,0005% ou mais e 0,1% ou menos, V: 0,0005% ou mais e 0,1% ou menos, B: 0,0002% ou mais e 0,0025% ou menos, Bi: 0,005% ou mais e 0,1% ou menos Te: 0,0005% ou mais e 0,01% ou menos e Ta: 0,0005% ou mais e 0,01% ou menos.
[037] Em seguida, o método de produção desta descrição será explicado. [Aquecimento da Placa]
[038] Uma placa de aço com a composição química mencionada acima é aquecida. A temperatura de aquecimento da placa é de 1300° C ou menos. O aquecimento a uma temperatura superior a 1300° C exige um forno de aquecimento especial, tal como um forno de aquecimento por indução, em vez de um forno de aquecimento a gás normal, o que é desvantajoso em vários aspectos tais como custos, produtividade e taxa de rendimento. Uma temperatura de aquecimento de placa muito baixa leva à uniformização incompleta dos elementos de soluto e, portanto, a temperatura de aquecimento da placa é de preferência de 1200° C ou superior.
[039] A laminação a quente é realizada após o aquecimento da placa. Por exemplo, a redução da laminação a quente é de 95% ou mais, e a espessura da chapa após a laminação a quente é de 1,5 mm a 3,5 mm. A temperatura de acabamento de laminação é desejavelmente de 800° C ou superior. A temperatura de espiralamento após a laminação a quente é desejavelmente aproximadamente 500° C a 700° C.
[040] Esta descrição tem uma característica que a taxa de recristalização na região de camada de 1/4 da espessura da chapa de aço laminada a quente é de 90% ou menos. Os métodos para obter uma taxa de recristalização de 90% ou menos na região da camada de 1/4 da espessura da chapa da chapa de aço laminada a quente incluem abaixar o coeficiente de atrito na passagem final da laminação a quente, especificamente para 0,35 ou menos. Os métodos para abaixar o coeficiente de atrito incluem aumentar a quantidade de lubrificante; reduzir a rugosidade dos rolos; e reduzir a espessura da incrustação da camada superficial, por exemplo, melhorando o processo de desincrustação ou reduzindo o tempo de laminação.
[041] Após a laminação a quente, o recozimento de bobina a quente é realizado para melhorar a textura da chapa laminada a quente. O recozimento de bobina a quente é preferencialmente realizado sob condições em que a temperatura de imersão é 800° C ou mais e 1200° C ou menos, e o tempo de imersão é de 2 segundos ou mais e 300 segundos ou menos.
[042] Quando a temperatura de imersão no recozimento de bobina a quente é inferior a 800° C, a melhora na textura da chapa laminada a quente está incompleta, e as partes não recristalizadas permanecem. Como um resultado, a textura desejada pode não ser obtida. Por outro lado, quando a temperatura de imersão excede 1200° C, a dissolução de AlN, MnSe e MnS prossegue, a capacidade de inibição do inibidor no processo de recristalização secundária é enfraquecida, e a recristalização secundária é suspensa. Como um resultado, as propriedades magnéticas são deterioradas. Portanto, a temperatura de imersão no recozimento de bobina a quente é de preferência de 800° C ou superior e de 1200° C ou inferior.
[043] Quando o tempo de imersão é inferior a 2 segundos, as partes não recristalizadas permanecem devido ao curto tempo de manutenção em alta temperatura, e a textura desejada pode não ser obtida. Por outro lado, quando o tempo de imersão excede 300 segundos, prossegue a dissolução de AlN, MnSe e MnS, os efeitos mencionados acima de N, Al solúvel em ácido e S + Se, que são adicionados em quantidades mínimas, são enfraquecidos, e textura após ser submetida à laminação a frio torna-se não uniforme. Como um resultado, as propriedades magnéticas da chapa após ser submetida ao recozimento de recristalização secundária são deterioradas. Portanto, o tempo de imersão no recozimento de bobina a quente é de preferência de 2 segundos ou mais e 300 segundos ou menos.
[044] Esta descrição tem uma característica adicional que, na chapa laminada a quente e recozida, o tamanho médio de grão recristalizado em regiões da camada superficial mais externa e a camada superficial mais inferior a uma profundidade de 1/4 da espessura da chapa é três vezes ou menos o tamanho médio de grão recristalizado em regiões do centro da espessura da chapa a um comprimento de menos que 1/4 da espessura da chapa em direções para a camada superficial mais externa e a camada superficial mais inferior. O “tamanho médio de grão recristalizado em regiões da camada superficial mais externa e da camada superficial mais inferior até uma profundidade de 1/4 da espessura da chapa” é obtido medindo-se o tamanho médio de grão recristalizado em uma região da camada superficial mais externa da chapa de aço a uma profundidade de 1/4 da espessura da chapa e o tamanho médio de grão recristalizado em uma região desde a camada superficial mais inferior da chapa de aço até uma profundidade de 1/4 da espessura da chapa, e tomando-se a maior como o resultado. O método de medição do tamanho médio de grão recristalizado da chapa laminada a quente e recozida foi o mesmo do caso da chapa laminada a quente, em que as amostras foram cortadas da parte central na direção da largura das bordas anterior e posterior da bobina, e a medição foi realizada por EBSD ao longo da espessura de uma seção transversal na direção transversal (direção ortogonal à direção de laminação) (seção transversal TD). Uma região onde a propagação da orientação dos grãos (o valor médio dos ângulos de desorientação entre um ponto de medição e todos os outros pontos de medição no mesmo grão de cristal) está dentro de 3° foi considerada como um grão recristalizado.
[045] Após o recozimento de bobina a quente, a chapa de aço é submetida a laminação a frio duas vezes ou mais com recozimento intermediário realizado entre as mesmas para obter uma chapa de aço com uma espessura de chapa final. Neste caso, o recozimento intermediário é realizado preferencialmente com uma temperatura de imersão de 800° C ou mais e 1200° C ou menos e um tempo de imersão de 2 segundos ou mais e 300 segundos ou menos, pelas mesmas razões que no recozimento de bobina a quente.
[046] Ao definir a redução de laminação na laminação a frio final para 80% ou mais e 95% ou menos durante a laminação a frio, a chapa pode obter uma textura melhor após ser submetida ao recozimento de recristalização primária. Também é eficaz realizar a laminação com a temperatura de laminação aumentada para 100° C a 250° C, ou executar o tratamento de envelhecimento uma vez ou mais em uma faixa de 100° C a 250° C durante a laminação a frio, em termos de desenvolvimento de textura de Goss.
[047] Após a laminação a frio, o recozimento de recristalização primária é realizado preferencialmente com uma temperatura de imersão de 700° C ou mais e 1000° C ou menos. O recozimento de recristalização primária pode também servir como descarburização da chapa de aço, sendo realizada, por exemplo, em uma atmosfera de hidrogênio a úmido. Quando a temperatura de imersão no recozimento de recristalização primária é inferior a 700° C, as partes não recristalizadas permanecem e a textura desejada pode não ser obtida. Por outro lado, quando a temperatura de imersão excede 1000° C, pode ocorrer recristalização secundária de grãos na orientação de Goss. Portanto, a temperatura de imersão no recozimento de recristalização primária é preferencialmente ajustada para 700° C ou mais e 1000° C ou menos. No recozimento de recristalização primária, a taxa média de aquecimento em uma faixa de temperatura de 500° C a 700° C é de preferência 50° C / s.
[048] Após o recozimento de recristalização primária, pode ser aplicado um separador de recozimento à chapa de aço, conforme necessário. Em um caso em que a perda de ferro é seriamente considerada e a formação de um filme de forsterite é necessária, um separador de recozimento composto principalmente de MgO pode ser aplicado, de modo que um filme de forsterite pode ser formado enquanto desenvolve textura recristalizada secundária durante a subsequente recristalização secundária que também serve como recozimento de purificação. Em um caso em que a capacidade de punção é seriamente considerada e não é necessário filme de forsterite, nenhum separador de recozimento é aplicado, ou, mesmo aplicando um separador de recozimento, materiais como sílica ou alumina são usados em vez do MgO formador de filme de forsterite. Ao aplicar estes separadores de recozimento, é eficaz executar, por exemplo, revestimento eletrostático que não introduz umidade. Uma chapa de material inorgânico resistente ao calor (sílica, alumina, mica) pode ser usada. [Recozimento de Recristalização Secundária]
[049] Recozimento de recristalização secundária é subsequentemente realizado. O recozimento de recristalização secundária é preferencialmente realizado, por exemplo, a uma temperatura de 800° C ou mais durante ao menos 20 horas. As condições de recozimento do recozimento de recristalização secundária não são particularmente limitadas, e quaisquer condições de recozimento convencionalmente conhecidas podem ser aplicadas. Utilizando uma atmosfera de hidrogênio como atmosfera de recozimento, o recozimento de recristalização secundária pode também servir como recozimento de purificação.
[050] Subsequentemente, um processo de aplicação de revestimento isolante e um processo de recozimento de achatamento podem ser realizados conforme necessário, e a chapa de aço elétrico de grão orientado desejada é obtida. As condições de produção do processo de aplicação de revestimento isolante e do processo de recozimento de achatamento não são particularmente limitadas, e quaisquer métodos convencionais podem ser usados.
[051] Por exemplo, no processo de aplicação de revestimento isolante, o revestimento aplicado é principalmente composto de vidro, e é normalmente obtido pela aplicação, por exemplo, de fosfato de silicato com um revestimento.
[052] No processo de recozimento de achatamento, se um separador de recozimento é aplicado nos processos anteriores, então a lavagem com água, escovação ou decapagem é realizada para remover o separador de recozimento restante. É eficaz executar subsequentemente o recozimento de achatamento para corrigir a forma para reduzir a perda de ferro. A temperatura de imersão no recozimento de achatamento é, de preferência, de aproximadamente 700° C a 900° C, a partir do ponto de vista da correção da forma.
[053] Uma chapa de aço elétrico de grão orientado produzida de acordo com as condições mencionadas acima tem uma densidade de fluxo magnético muito alta, bem como propriedades de baixa perda de ferro após a recristalização secundária. Uma alta densidade de fluxo magnético significa que os grãos cresceram preferencialmente somente na orientação de Goss e sua vizinhança durante o processo de recristalização secundária. Na orientação de Goss e sua vizinhança, a taxa de crescimento de grãos recristalizados secundários é maior. Portanto, um aumento na densidade do fluxo magnético indica um aumento potencial no tamanho de grão recristalizado secundário. Isto é vantajoso em termos de redução da perda de histerese, mas desvantajoso em termos de redução da perda de corrente parasita.
[054] Para resolver tais fenômenos mutuamente contraditórios contra o objetivo final de reduzir a perda de ferro, é preferencial realizar um tratamento de refinamento do domínio magnético. Ao efetuar um tratamento de refinamento do domínio magnético apropriado, a perda de corrente parasita desvantajosa causada pelo aumento do tamanho dos grãos recristalizados secundários é reduzida. A redução na perda de corrente parasita, bem como a redução na perda de histerese, podem levar a propriedades de perda de ferro extremamente baixas.
[055] O tratamento de refinamento do domínio magnético pode ser qualquer tratamento de refinamento de domínio magnético resistente ao calor ou não resistente ao calor. No entanto, usando um método de irradiação da superfície da chapa de aço após o recozimento de recristalização secundária com um feixe de elétrons ou um laser, o efeito do refinamento do domínio magnético pode alcançar a chapa de aço no interior da direção da espessura da chapa. Assim, é possível obter propriedades de perda de ferro extremamente baixas em comparação com outro tratamento de refinamento de domínio magnético, tal como um método de gravação.
[056] As outras condições de produção podem estar de acordo com os métodos típicos de produção de chapas de aço elétrico de grão orientado.
[057] As placas de aço com uma espessura de 220 mm tendo as respectivas composições químicas listadas na Tabela 2 foram aquecidas a 1240° C e depois laminadas a quente até uma espessura de 2,4 mm. O coeficiente de atrito na passagem final da laminação a quente e a razão de área de grãos recristalizados na região da camada de espessura de 1/4 da chapa de aço laminada a quente, retirada das bordas anterior e posterior da bobina laminada a quente foi medido. Os resultados estão listados na Tabela 2.
[058] Subsequentemente, as chapas laminadas a quente foram, cada uma, submetidas a recozimento a quente a 1000° C durante 60 segundos. O tamanho médio de grão recristalizado na região da camada de 1/4 da espessura da chapa e a região da camada central da espessura da chapa (as regiões do centro da espessura da chapa para um comprimento menor do que 1/4 da espessura da chapa nas direções para a camada superficial mais externa e a camada superficial mais inferior) das chapas laminadas a quente e recozidas tiradas das bordas anterior e posterior da bobina recozida a quente foi medido. Os resultados estão listados na Tabela 2. Após o recozimento de bobina a quente, as chapas de aço foram, cada uma, submetidas a uma primeira laminação a frio para obter uma espessura intermediária de 1,8 mm. Subsequentemente, as chapas de aço foram, cada uma, submetidas a recozimento intermediário a 1040° C durante 60 segundos, depois à segunda laminação a frio para obter uma espessura de 0,23 mm e depois a recristalização primária a 850° C durante 120 segundos. A taxa de aquecimento de 500° C a 700° C no recozimento de recristalização primária foi de 100° C / s.
[059] Subsequentemente, um separador de recozimento composto principalmente de MgO foi aplicado à superfície de cada chapa de aço, e depois as chapas de aço foram submetidas a recozimento de recristalização secundária servindo também como recozimento de purificação a 1200° C durante 10 horas. Em seguida, um revestimento de tensão isolante à base de fosfato foi aplicado e cozido em cada chapa de aço, e um recozimento de achatamento foi executado com a finalidade de achatar as tiras de aço, para obter produtos.
[060] Os resultados do exame das propriedades magnéticas de cada produto obtido desta maneira estão listados na Tabela 2.
[061] Como indicado na Tabela 2, quando o coeficiente de atrito na passagem final da laminação a quente é de 0,35 ou menos, a taxa de recristalização na região da camada de 1/4 da espessura da chapa de aço laminada a quente pode ser de 90% ou menos, o tamanho médio de grão recristalizado na região de 1/4 da espessura da chapa laminada a quente e recozida pode ser três vezes ou menos o tamanho médio de grão recristalizado na região da camada central da espessura da chapa, e as variações nas propriedades magnéticas da chapa de aço após o recozimento final podem ser significativamente reduzidas.
Claims (4)
1. Chapa de aço laminada a quente para uma chapa de aço elétrico de grão orientado CARACTERIZADA pelo fato de que compreende uma composição química constituída por, em % por massa, C: 0,002% ou mais e 0,080% ou menos, 51: 2,00% ou mais e 8,00% ou menos, Mn: 0,02% ou mais e 0,50% ou menos, Al solúvel em ácido: 0,003% ou mais e menos de 0,010%, e pelo menos um dentre S ou Se: 0,001% ou mais e 0,010% ou menos no total, com N limitado a menos de 0,006%, e opcionalmente um ou mais dentre Ni: 0,005% ou mais e 1,5% ou menos, Cu: 0,005% ou mais e 1,5% ou menos, Sb: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Sn: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Cr: 0,005% ou mais e 0,1% ou menos, P: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Mo: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Ti: 0,0005% ou mais e 0,1% ou menos, Nb: 0,0005% ou mais e 0,1% ou menos, V: 0,0005% ou mais e 0,1% ou menos, B: 0,0002% ou mais e 0,0025% ou menos, Bi: 0,005% ou mais e 0,1% ou menos, Te: 0,0005% ou mais e 0,01% ou menos, e Ta: 0,0005% ou mais e 0,01% ou menos, o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, em que regiões de uma camada superficial mais externa e de uma camada superficial mais inferior a uma profundidade de 1/4 da espessura da chapa têm uma taxa de recristalização de 90% ou menos, e a taxa de recristalização é medida pelo método de difração de elétrons retroespalhados realizado nas seguintes condições: a espessura da chapa é a espessura de uma seção transversal da chapa na direção transversal, o espaçamento (pitch) da medição pela difração de elétrons retroespalhados é 1 μm, uma interface com um ângulo de desorientação de 15° ou mais é definida como um contorno de grão de cristal, um grão com um espalhamento de orientação de grão dentro de 3° é considerado como um grão recristalizado, e a taxa de recristalização é definida como uma razão de área dos grãos recristalizados nas regiões.
2. Chapa laminada a quente e recozida para uma chapa de aço elétrico de grão orientado, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende uma composição química constituída por, em % por massa, C: 0,002% ou mais e 0,080% ou menos, Si: 2,00% ou mais e 8,00% ou menos, Mn: 0,02% ou mais e 0,50% ou menos, Al solúvel em ácido: 0,003% ou mais e menos de 0,010%, e pelo menos um dentre S ou Se: 0,001% ou mais e 0,010% ou menos no total, com N limitado a menos de 0,006%, e opcionalmente um ou mais dentre Ni: 0,005% ou mais e 1,5% ou menos, Cu: 0,005% ou mais e 1,5% ou menos, Sb: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Sn: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Cr: 0,005% ou mais e 0,1% ou menos, P: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Mo: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Ti: 0,0005% ou mais e 0,1% ou menos, Nb: 0,0005% ou mais e 0,1% ou menos, V: 0,0005% ou mais e 0,1% ou menos, B: 0,0002% ou mais e 0,0025% ou menos, Bi: 0,005% ou mais e 0,1% ou menos, Te: 0,0005% ou mais e 0,01% ou menos, e Ta: 0,0005% ou mais e 0,01% ou menos, o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, em que um tamanho médio de grão recristalizado em regiões de uma camada superficial mais externa e uma camada superficial mais inferior a uma profundidade de 1/4 da espessura da chapa é três vezes ou menos um tamanho médio de grão recristalizado em regiões de um centro da espessura de chapa a um comprimento de menos de 1/4 da espessura da chapa nas direções para a camada superficial mais externa e a camada superficial mais inferior, e o tamanho médio de grão recristalizado é medido pelo método de difração de elétrons retroespalhados realizado nas seguintes condições: a espessura da chapa é a espessura de uma seção transversal da chapa na direção transversal, o espaçamento (pitch) da medição pela difração de elétrons retroespalhados é 1 μm, uma interface com um ângulo de desorientação de 15° ou mais é definida como um contorno de grão de cristal, um grão com um espalhamento de orientação de grão dentro de 3° é considerado como um grão recristalizado.
3. Método para produzir uma chapa de aço laminada a quente para uma chapa de aço elétrico de grão orientado CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: preparar uma placa de aço (steel slab) tendo uma composição química constituída por, em % por massa, C: 0,002% ou mais e 0,080% ou menos, Si: 2,0% ou mais e 8,0% ou menos, Mn: 0,02% ou mais e 0,50% ou menos, Al solúvel em ácido: 0,003% ou mais e menos de 0,010%, e pelo menos um dentre S ou Se: 0,001% ou mais e 0,010% ou menos no total, com N limitado a menos de 0,006%, e opcionalmente um ou mais dentre Ni: 0,005% ou mais e 1,5% ou menos, Cu: 0,005% ou mais e 1,5% ou menos, Sb: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Sn: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Cr: 0,005% ou mais e 0,1% ou menos, P: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Mo: 0,005% ou mais e 0,5% ou menos, Ti: 0,0005% ou mais e 0,1% ou menos, Nb: 0,0005% ou mais e 0,1% ou menos, V: 0,0005% ou mais e 0,1% ou menos, B: 0,0002% ou mais e 0,0025% ou menos, Bi: 0,005% ou mais e 0,1% ou menos, Te: 0,0005% ou mais e 0,01% ou menos, e Ta: 0,0005% ou mais e 0,01% ou menos, e o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis; aquecer a placa de aço a 1300° C ou menos; e submeter a placa de aço à laminação a quente, em que um coeficiente de atrito na passagem final da laminação a quente é de 0,35 ou menos.
4. Método para produzir uma chapa de aço elétrico de grão orientado, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: preparar uma chapa de aço laminada a quente com o método para produzir uma chapa de aço laminada a quente para uma chapa de aço elétrico de grão orientado, como definido na reivindicação 3; submeter a chapa de aço laminada a quente a recozimento de bobina a quente, e laminar a frio uma ou duas ou mais vezes com recozimento intermediário realizado 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 ao recozimento de recristalização primária; aplicar um separador de recozimento a uma superfície da chapa de aço laminada a frio após submete-la ao recozimento de recristalização primária; e submeter, então, a chapa de aço laminada a frio ao recozimento de recristalização secundária.
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