BR112020014925B1 - Chapa de aço elétrico de grão orientado e método de fabricação da mesma - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a uma chapa de aço elétrico de grão orientado de acordo com a presente invenção que inclui uma chapa de aço de base que tem vários sulcos sobre uma superfície e uma película de vidro formada sobre a superfície da chapa de aço de base. No caso de visualizar uma região incluindo sulcos em corte transversal ortogonal à direção longitudinal de sulco, uma linha reta que passa através do ponto de pico presente na linha de perfil de película de vidro e paralela à direção de largura de sulco ortogonal à direção de espessura de chapa em corte transversal é definida como a linha de referência, um ponto presente na linha de contorno entre a película de vidro e a chapa de aço de base e presente na localização mais baixa na direção de espessura de chapa é definido como o ponto mais profundo, e um ponto presente na linha de contorno e presente na localização mais alta na direção de espessura de chapa na região que tem o ponto mais profundo em um centro e que tem um comprimento de 2 μm na direção de largura de sulco é definido como o ponto mais raso,(...).

Description

CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a uma chapa de aço elétrico de grão orientado e um método de fabricação da mesma.

[0002] É reivindicada prioridade sobre o pedido de patente no JP 2018-022233, depositado em 9 de fevereiro de 2018, cujo conteúdo está incorporado no presente documento a título de referência.

TÉCNICA RELACIONADA

[0003] Como uma chapa de aço para núcleos de transformadores, é conhecida uma chapa de aço elétrico de grão orientado que exibe uma excelente característica magnética em uma direção específica. A chapa de aço elétrico de grão orientado é uma chapa de aço em que as orientações de cristal são controladas por uma combinação de um tratamento de laminação a frio e um tratamento de recozimento de modo que um eixo geométrico de magnetização fácil de grãos de cristal e uma direção de laminação coincidam entre si.

[0004] Como uma técnica para reduzir uma perda de corrente parasita, que é um tipo da perda de ferro da chapa de aço elétrico de grão orientado, é conhecida uma chapa de aço elétrico de grão orientado que tem um revestimento isolante formado sobre uma superfície de uma chapa de aço de base em que as orientações de cristal são controladas. O revestimento isolante exerce uma função de conferir não só uma propriedade de isolamento elétrico como também uma força de tração, resistência à ferrugem, e similares à chapa de aço de base.

[0005] Além disso, como outro método de redução de uma perda de corrente parasita anormal, é conhecido um método de controle de domínio magnético em que regiões distorcidas (deformadas) ou sulcos formados em uma direção que cruza com uma direção de laminação são formados ao longo de uma direção de laminação em intervalos predeterminados, estreitando assim as larguras de domínios magnéticos de 180° (domínios magnéticos de 180° são refinados). Portanto, o método de controle de domínio magnético é classificado em um método para conferir deformação local a uma chapa de aço de base de uma chapa de aço elétrico de grão orientado e um método para formar um sulco sobre uma superfície de uma chapa de aço de base em que um revestimento capaz de aplicar uma força de tração à chapa de aço de base está presente.

[0006] No caso de fabricar um núcleo enrolado usando uma chapa de aço elétrico de grão orientado em que os domínios magnéticos são controlados usando sulcos, os sulcos não são removidos realizando um recozimento de alívio de tensão e, dessa forma, é possível manter um efeito de refinamento de domínio magnético. Portanto, para núcleos enrolados, há um caso em que o método de controle de domínio magnético presente é usado como um método para reduzir a perda de corrente parasita anormal.

[0007] A Figura 1 é uma vista que mostra um esquema de uma chapa de aço elétrico em que sulcos são formados. A Figura 1 mostra um estado em que vários sulcos 11 são formados sobre uma superfície de uma chapa de aço de base 10 de modo que os sulcos estejam adjacentes uns aos outros em uma direção de laminação da chapa de aço de base 10. Na Figura 1, um símbolo de referência θ indica um ângulo formado por uma direção (direção de largura de chapa) ortogonal à direção de laminação da chapa de aço de base 10 e uma direção de espessura de chapa de aço e uma direção longitudinal de sulco do sulco 11. Um símbolo de referência W indica a largura do sulco 11, um símbolo de referência D indica a profundidade do sulco 11, e um símbolo de referência d indica um intervalo entre os sulcos 11 adjacentes uns aos outros na direção de laminação. É proposta uma variedade de métodos para formar um sulco em uma chapa de aço elétrico.

[0008] O Documento de Patente 1 divulga um método de ataque eletrolítico em que um sulco é formado sobre uma superfície de chapa de aço de uma chapa de aço elétrico de grão orientado por ataque químico eletrolítico.

[0009] O Documento de Patente 2 divulga um método de prensa por engrenagem em que um sulco é formado sobre uma superfície de chapa de aço de uma chapa de aço elétrico de grão orientado por prensagem mecânica de uma engrenagem na superfície de chapa de aço.

[0010] O Documento de Patente 3 divulga um método de irradiação a laser em que uma chapa de aço (porção de irradiação a laser) foi fundida e evaporada por irradiação usando um laser.

[0011] Além disso, o Documento de Patente 4 divulga uma chapa de aço elétrico de grão orientado em que, como uma configuração de sulcos para obter uma característica estável de perda de ferro, camadas de liga dispersa de uma camada em que um fundido derretido em uma chapa de aço elétrico por irradiação a laser é ressolidificado na chapa de aço, são uniformemente distribuídas em partes de sulco.

Documento de Técnica Anterior Documento de Patente

[0012] Documento de Patente 1 Pedido de Patente Examinado japonês, Segunda Publicação n° S62-54873

[0013] Documento de Patente 2 Pedido de Patente Examinado japonês, Segunda Publicação n° S62-53579

[0014] Documento de Patente 3 Pedido de Patente Não Examinado, Primeira Publicação n° JP 2003-129135

[0015] Documento de Patente 4 Tradução Publicada n° JP 2016 532776 da Publicação Internacional PCT para Pedidos de Patente

DIVULGAÇÃO DA INVENÇÃO PROBLEMAS A SEREM SOLUCIONADOS PELA INVENÇÃO

[0016] O método em que um sulco é formado em uma chapa de aço laminado a frio usando um laser é excelente em termos de produtividade. Entretanto, dependendo de chapas de aço elétrico, há um caso em que a magnetostrição é favorável e um caso em que a magnetostrição é insatisfatória, e há um problema em que não é possível obter uma chapa de aço elétrico de grão orientado estável com uma baixa magnetostrição.

[0017] A presente invenção foi realizada em consideração do problema descrito acima, e um objetivo da presente invenção é fornecer uma chapa de aço elétrico de grão orientado com uma baixa perda de ferro e uma baixa magnetostrição e um método de fabricação de uma chapa de aço elétrico de grão orientado em que a chapa de aço elétrico de grão orientado é fabricada de maneira estável.

MEIOS PARA SOLUCIONAR O PROBLEMA

[0018] Os presentes inventores investigaram uma causa para uma variação no valor de magnetostrição gerada quando uma chapa de aço elétrico de grão orientado incluindo uma chapa de aço de base que tem vários sulcos sobre uma superfície e é fabricada uma película de vidro formada sobre a superfície da chapa de aço de base. Como resultado, esclareceu-se que a variação no valor de magnetostrição é atribuída a uma diferença nas estruturas das raízes da película de vidro no interior dos sulcos (mais adiante neste documento denominadas “partes de sulco”). Como resultado de realizar uma pesquisa adicional com base nesse resultado de investigação, os presentes inventores constataram que o valor de magnetostrição pode ser controlado de maneira estável a um valor de baixo nível controlando as estruturas das raízes da película de vidro para satisfazer uma condição específica. A presente invenção foi realizada com base na constatação descrita acima, e a essência da mesma é conforme descrito a seguir.

[0019] (1) Uma chapa de aço elétrico de grão orientado de acordo com um aspecto da presente invenção inclui uma chapa de aço de base que tem vários sulcos sobre uma superfície e uma película de vidro formada sobre a superfície da chapa de aço de base. Um ângulo que uma duração longitudinal de sulco forma com uma direção ortogonal a uma direção de laminação e a uma direção de espessura de chapa da chapa de aço de base é 0° a 40°, uma largura do sulco é 20 a 300 μm, uma profundidade do sulco é 10 a 40 μm, e os intervalos dos sulcos na direção de laminação são 2 a 30 mm. Quando, no caso de visualizar uma região incluindo os sulcos em um corte transversal ortogonal à duração longitudinal de sulco, um ponto presente em uma linha de perfil da película de vidro e presente em uma localização mais alta na direção de espessura de chapa é definido como um ponto de pico, uma linha reta que passa através do ponto de pico e paralela a um sulco largura direção ortogonal à direção de espessura de chapa no corte transversal é definida como uma linha de referência, um ponto presente em uma linha de contorno entre a película de vidro e a chapa de aço de base e presente em uma localização mais baixa na direção de espessura de chapa é definido como um ponto mais profundo, e um ponto presente na linha de contorno e presente na localização mais alta na direção de espessura de chapa em uma região que tem o ponto mais profundo em um centro e tem um comprimento de 2 μm na direção de largura de sulco é definido como um ponto mais raso, uma relação entre uma distância mais curta A entre a linha de referência e o ponto mais profundo e uma distância mais curta B entre a linha de referência e o ponto mais raso satisfaz a Expressão (1). 0,1 μm < A - B < 5,0 μm ... (1)

[0020] (2) Um método de fabricação de uma chapa de aço elétrico de grão orientado de acordo com um aspecto da presente invenção é um método de fabricação da chapa de aço elétrico de grão orientado descrito acima (1) e inclui uma etapa de formar um sulco sobre uma superfície de uma chapa de aço laminado a frio usando um laser. Na etapa descrita acima, uma atmosfera incluindo uma porção de irradiação a laser é um ar ou um gás inerte, um ponto de orvalho do ar é -30°C a 0°C, e um ponto de orvalho do gás inerte é -20°C a 20°C.

EFEITOS DA INVENÇÃO

[0021] De acordo com o aspecto acima da presente invenção, pode ser obtida uma chapa de aço elétrico de grão orientado com baixa perda de ferro e baixa magnetostrição.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0022] A Figura 1 é uma vista esquemática que mostra uma chapa de aço elétrico em que são formados sulcos.

[0023] A Figura 2 é uma vista esquemática de uma periferia de sulco.

[0024] A Figura 3 é uma vista esquemática para descrever uma região mista de interface.

MODALIDADES DA INVENÇÃO

[0025] Primeiro, o conteúdo de estudos pelos presentes inventores será descrito em detalhe.

[0026] Os presentes inventores investigaram uma causa para o valor de magnetostrição variável quando uma chapa de aço elétrico de grão orientado incluindo uma chapa de aço de base que tem vários sulcos sobre uma superfície e é fabricada uma película de vidro formada sobre a superfície da chapa de aço de base. Em relação a uma baixa magnetostrição, o detalhe de um fator influente na formação de sulcos não é evidente, e a investigação foi realizada considerando o grau de integração de orientação após a recristalização secundária, a profundidade de sulco e a tensão de revestimento; entretanto, como resultado da investigação, nenhuma diferença foi observada no grau de integração de orientação após a recristalização secundária, a profundidade de sulco e a tensão de revestimento. Portanto, os presentes inventores consideraram que a variação na magnetostrição foi atribuída a uma diferença no formato do sulco e cortes transversais de sulco investigados em detalhe. Como resultado, constatou-se que, nas chapas de aço elétrico de grão orientado que são diferentes em magnetostrição, os estados das raízes de uma película de vidro nas porções de sulcos eram diferentes uns dos outros.

[0027] A Figura 2 mostra uma ilustração esquemática da película de vidro em uma periferia do sulco. A Figura 2 é uma vista em corte transversal de uma chapa de aço elétrico de grão orientado incluindo uma chapa de aço de base e uma película de vidro e, em mais detalhes, uma vista que mostra uma região incluindo um sulco em um corte transversal ortogonal a uma direção longitudinal de sulco. Uma película de vidro 21 é geralmente, conforme descrito a seguir, uma camada de óxido formada no processo de recozimento de recristalização secundária e produzida a partir de um óxido principalmente incluindo forsterita, a taxa de teor de forsterita é geralmente 70% em volume ou mais, e o restante é um óxido incluindo alumínio, cálcio, ou similares. Os sulcos 11 são formados em uma chapa de aço de base 10, e a película de vidro 21 produzida a partir do óxido descrito acima é formada sobre uma superfície da chapa de aço de base 10 incluindo as superfícies dos sulcos 11. Sobre uma superfície da película de vidro 21, além disso, pode ser fornecido um revestimento de tensão 22. As raízes 23 da película de vidro 21 são porções em que a película de vidro 21 é alongada em direção ao interior da chapa de aço de base 10 e estão geralmente presentes em intervalos de aproximadamente 0,1 a 2 μm.

[0028] Os resultados da investigação mostraram que, em um caso em que a magnetostrição era grande, as raízes 23 da película de vidro 21 nas partes de sulco se desenvolveram excessivamente, e, em um caso em que a magnetostrição era favorável, o grau de desenvolvimento das raízes 23 da película de vidro 21 era quase igual àquele nas porções fora as partes de sulco. A razão para a magnetostrição aumentar quando as raízes 23 da película de vidro 21 se desenvolvem excessivamente não é evidente, porém supõe-se que se torne fácil que domínios magnéticos de 90° sejam gerados a partir das raízes 23 da película de vidro 21 como pontos de origem.

[0029] Em um caso em que a raiz 23 da película de vidro 21 é muito curta, considera-se que não há influência adversa sobre a magnetostrição, porém a adesão entre a película de vidro 21 e o metal de base (chapa de aço de base 10) se degrada e, dessa forma, é provável que uma trinca seja gerada no revestimento da parte de sulco. Quando a umidade entra através dessa trinca, a ferrugem é gerada, e a propriedade de isolamento, o fator de espaço e a aparência externa são comprometidos.

[0030] Os presentes inventores estudaram um método para impedir o desenvolvimento excessivo da raiz 23 da película de vidro 21 na parte de sulco e consequentemente constataram que uma profundidade em que a raiz 23 da película de vidro 21 é gerada pode ser controlada controlando-se o ponto de orvalho de um gás auxiliar durante a formação do sulco a uma faixa adequada.

[0031] Mais adiante neste documento, será descrita a configuração de uma chapa de aço elétrico de grão orientado de acordo com a presente modalidade (mais adiante neste documento, abreviada como a presente chapa de aço elétrico).

[0032] A presente chapa de aço elétrico inclui a chapa de aço de base 10 que tem os vários sulcos 11 sobre uma superfície e a película de vidro 21 formada sobre a superfície da chapa de aço de base 10 (referir-se à Figura 1 e à Figura 3). Na presente chapa de aço elétrico, o revestimento de tensão (revestimento isolante) 22 pode ser formado sobre uma superfície da película de vidro 21. Conforme mostrado na Figura 1, sobre a superfície da chapa de aço de base 10, os vários sulcos 11 são formados para ficarem adjacentes uns aos outros em uma direção de laminação da chapa de aço de base 10. Uma direção (ângulo θ) do sulco 11, uma largura W e uma profundidade D do sulco 11, e um intervalo d entre os sulcos não afetam a magnetostrição ou uma trinca na parte de sulco, que é o objetivo da presente invenção, e são determinados, de maneira similar a uma chapa de aço elétrico de grão orientado comum, em consideração de uma perda de ferro.

[0033] O ângulo θ que uma direção longitudinal de sulco do sulco 11 forma com uma direção (direção de largura de chapa) ortogonal à direção de laminação e à direção de espessura de chapa da chapa de aço de base 10 é ajustado para 0° a 40°, pois se torna impossível obter um efeito de aprimoramento de perda de ferro quando o ângulo é muito grande. A largura W do sulco 11 é ajustada para 20 a 300 μm, pois uma perda de ferro favorável não pode ser obtida quando a largura é muito ampla ou muito estreita. A profundidade D do sulco 11 é ajustada para 10 a 40 μm, pois uma perda de ferro favorável não pode ser obtida quando a profundidade é muito rasa ou muito funda. Os sulcos 11 são formados na direção de laminação nos intervalos d de 2 a 30 mm. Os intervalos d entre os sulcos 11 pode não ser intervalos iguais.

[0034] Será descrita uma região mista de interface e a configuração da raiz da película de vidro 21 na parte de sulco na presente chapa de aço elétrico usando a Figura 3. A Figura 3 é uma vista em corte transversal da presente chapa de aço elétrico e uma vista que mostra uma região incluindo o sulco 11 em um corte transversal ortogonal à direção longitudinal de sulco do sulco 11.

[0035] Na presente chapa de aço elétrico, não permite-se que a raiz da película de vidro 21 na parte interna do sulco 11 formada sobre a chapa de aço de material de base 10 se desenvolva excessivamente e a mesma é controlada para uma faixa adequada. Especificamente, conforme mostrado na Figura 3, no caso de visualizar a região incluindo o sulco 11 no corte transversal ortogonal à direção longitudinal de sulco do sulco 11, um ponto presente em uma linha de perfil 21a da película de vidro 21 e presente na localização mais alta na direção de espessura de chapa é definido como um ponto de pico 35. Uma linha reta que passa através do ponto de pico 35 e paralela a uma direção de largura de sulco ortogonal à direção de espessura de chapa no corte transversal mostrado na Figura 3 é definida como uma linha de referência 31. No corte transversal mostrado na Figura 3, um ponto presente em uma linha de contorno 12 entre a película de vidro 21 e a chapa de aço de base 10 e presente na localização mais baixa (mais rasa) na direção de espessura de chapa é definido como um ponto mais profundo 32. Além disso, no corte transversal mostrado na Figura 3, um ponto presente na linha de contorno 12 e presente na localização mais alta (mais rasa) na direção de espessura de chapa em uma região que tem o ponto mais profundo 32 no centro e que tem um comprimento de 2 μm (ou seja, ±1 μm) na direção de largura de sulco é definido como um ponto mais raso 33.

[0036] Quando a linha de referência 31, o ponto mais profundo 32 e o ponto mais raso 33 são definidos no corte transversal mostrado na Figura 3 conforme descrito acima, na presente chapa de aço elétrico, a estrutura da raiz da película de vidro 21 é controlada de modo que uma relação entre uma distância mais curta A entre a linha de referência 31 e o ponto mais profundo 32 e uma distância mais curta B entre a linha de referência 31 e o ponto mais raso 33 satisfaz a Expressão (1).

[0037] Aqui, a distância mais curta A entre a linha de referência 31 e o ponto mais profundo 32 se refere ao comprimento de uma linha reta que é perpendicular à linha de referência 31 e conecta o ponto mais profundo 32 e a linha de referência 31. Além disso, a distância mais curta B entre a linha de referência 31 e o ponto mais raso 33 se refere ao comprimento de uma linha reta que é perpendicular à linha de referência 31 e conecta o ponto mais raso 33 e a linha de referência 31.

[0038] Mais adiante neste documento, uma região entre o ponto mais profundo 32 e o ponto mais raso 33 na direção de espessura de chapa é definida como uma região mista de interface 34, e um valor (=A - B) obtido pela subtração da distância mais curta B a partir da distância mais curta A é definido como a espessura da região mista de interface 34. Na região mista de interface 34, o aço e a película de vidro estão presentes em uma forma mista.

[0039] 0,1 μm < A - B < 5,0 μm ... (1)

[0040] Os cortes transversais das partes de sulco em cinco locais arbitrários (aqui, respectivamente sulcos diferentes 11) na chapa de aço de base 10 em que os sulcos 11 estão presentes são observados usando um microscópio eletrônico de varredura, as espessuras das regiões mistas de interface 34 são obtidas a partir de fotos dos cortes transversais, e o valor médio das espessuras nos cinco locais é considerado como a espessura da região mista de interface 34.

[0041] Em um caso em que a espessura (=A - B) da região mista de interface 34 é menor que 0,1 μm, a adesão entre a película de vidro 21 e o metal de base (chapa de aço de base 10) se degrada e, dessa forma, é provável que uma trinca seja gerada no revestimento da parte de sulco. Portanto, o limite inferior da espessura da região mista de interface 34 é 0,1 μm. Por outro lado, em um caso em que a espessura da região mista de interface 34 excede 5,0 μm, o valor de magnetostrição aumenta devido ao desenvolvimento excessivo da raiz de the película de vidro 21. Portanto, o limite superior da espessura da região mista de interface 34 é 5,0 μm. Para obter um efeito de aprimoramento da adesão do revestimento e um efeito de redução da magnetostrição de maneira bem equilibrada, a espessura da região mista de interface 34 é 1 μm ou mais e 3 μm ou menos.

[0042] A seguir, será descrito um método de fabricação da presente chapa de aço elétrico, que visa a configuração descrita acima.

[0043] Primeiro, uma chapa de aço laminado a frio da presente chapa de aço elétrico é fabricada por um método comum. O método de fabricação da chapa de aço laminado a frio não é particularmente limitado, e um método comumente conhecido pode ser usado.

[0044] Em seguida, a chapa de aço laminado a frio é irradiada usando um laser, formando assim vários sulcos em uma direção que cruza com uma direção de laminação em intervalos predeterminados.

[0045] Como uma fonte de luz laser, é possível usar, por exemplo, um laser de alta potência geralmente usado para usos industriais como um laser de fibra, um laser YAG, um laser semicondutor ou um laser de CO2. Um laser de pulso ou um laser de onda contínua pode também ser usado desde que seja possível formar um sulco de maneira estável. Como condições para irradiação com luz laser, é possível ajustar, por exemplo, uma saída de laser para 200 a 3000 W, um diâmetro de ponto de foco de luz (um diâmetro incluindo 86% da saída de laser; mais adiante neste documento, chamado de “86% de diâmetro”) na direção de laminação da luz laser para 10 a 1000 μm, um diâmetro de ponto de foco de luz (86% de diâmetro) na direção de largura de chapa da luz laser para 10 a 1000 μm, e uma taxa de varredura a laser para 5 m/s a 100 m/s.

[0046] Ao mesmo tempo que a irradiação com luz laser, um gás auxiliar é soprado para uma porção da chapa de aço para a qual a luz laser é radiada. O gás auxiliar exerce uma função de remover um componente fundido ou evaporado a partir da chapa de aço devido à irradiação a laser. Devido ao gás auxiliar soprado, a luz laser chega de maneira estável à chapa de aço e, dessa forma, os sulcos são formados de maneira estável. A taxa de vazão do gás auxiliar pode ser ajustada, por exemplo, para 10 a 1000 litros por minuto.

[0047] Na presente invenção, um ar ou um gás inerte é usado como o gás auxiliar, e o ponto de orvalho é ajustado para -30°C a 0°C no caso do ar e para -20°C a 20°C no caso do gás inerte. Nesse caso, é possível formar a raiz da película de vidro satisfazendo a Expressão descrita acima (1).

[0048] Após os sulcos serem formados na chapa de aço, a chapa de aço laminado a frio é descarbonetada e nitretada usando métodos bem conhecidos e, então, um agente separador de recozimento, incluindo principalmente MgO é aplicado ao mesmo, aquecido, retido e, então, resfriado, formando assim a película de vidro. A película de vidro individualmente é capaz de conferir uma força de tração à chapa de aço; entretanto, para acentuar um efeito de controle de domínio magnético, geralmente, um revestimento de tensão (revestimento isolante) é formado sobre a película de vidro.

[0049] Como condições de descarbonetação, condições comuns bem conhecidas podem ser ajustadas; por exemplo, a chapa de aço laminado a frio é aquecida até 850°C, então, mantida durante 60 segundos e, então, resfriada, uma atmosfera de descarbonetação é uma atmosfera de gás hidrogênio-inerte em que PH2O/PH2 é, de preferência, ajustado em uma faixa de 0,15 a 0,65, e, particularmente, características favoráveis podem ser obtidas em PH2O/PH2 de aproximadamente 0,33. A nitretação pode também ser realizada por um método comum bem conhecido, e a quantidade de nitretação pode ser ajustada para, por exemplo, uma faixa de 50 a 400 ppm; entretanto, particularmente, características favoráveis podem ser obtidas em uma quantidade de nitretação de aproximadamente 200 ppm. Em relação à composição do agente separador de recozimento, um agente separador de recozimento comum bem conhecido pode ser usado, e, por exemplo, um agente separador de recozimento incluindo 100 partes em massa de MgO e 5 partes em massa de TiO2 com um aditivo de, por exemplo, FeCl2 adicionado até 200 ppm em termos de cloro pode ser usado. A formação da película de vidro é formada por uma etapa de, conforme descrito a seguir, enrolar a chapa de aço em um formato de bobina, mantendo a chapa de aço a uma temperatura de pico de 1200°C durante aproximadamente 20 horas e, então, resfriando a chapa de aço. Como o revestimento de tensão, por exemplo, um revestimento de tensão incluindo fosfato de alumínio como um componente principal pode ser usado, e a espessura pode ser ajustada para 1 μm.

[0050] Um mecanismo da composição e do ponto de orvalho do gás auxiliar que afeta o desenvolvimento da raiz da película de vidro na parte de sulco é considerado conforme descrito a seguir.

[0051] A raiz da película de vidro é principalmente produzida a partir de forsterita e é formada no processo de recozimento de recristalização secundária após a formação dos sulcos. Uma matéria- prima que forma a forsterita é produzida a partir de SiO2 presente na chapa de aço superfície antes da recristalização secundária e MgO no agente separador de recozimento. SiO2 presente na chapa de aço superfície é geralmente derivado de uma camada descarboxilada. Adicionalmente, também há um caso em que a umidade no agente separador de recozimento é emitida no processo de aquecimento por recozimento de recristalização secundária, oxida a chapa de aço e aumenta ainda mais o SiO2. A oxidação da chapa de aço por umidade no agente separador de recozimento é chamada de oxidação aditiva, e considera-se que, quando ocorre oxidação aditiva, a película de vidro é formada excessivamente e a raiz da película de vidro se desenvolve.

[0052] Uma medida para evitar a ocorrência de oxidação aditiva é a otimização da quantidade do agente separador de recozimento aplicado e o controle da quantidade de umidade no agente separador de recozimento. Quando a quantidade do agente separador de recozimento aplicado é muito pequena, a quantidade de Mg, que é a matéria-prima da forsterita, se torna pequena, e se torna impossível obter uma película de vidro favorável. Além disso, quando a quantidade de umidade é muito pequena, o SiO2 se decompõe no processo de aquecimento para recozimento de recristalização secundária, a matéria-prima de forsterita se torna pequena, e se torna impossível obter uma película de vidro favorável. Quando a quantidade do agente separador de recozimento é muito grande, não há nenhum dano específico, porém o agente separador de recozimento não reagido aumenta e esse agente separador de recozimento é aplicado em vão, o que não é econômico. Quando a quantidade de umidade é muito grande, ocorre oxidação interna excessiva conforme descrito acima, e ocorre um problema de formação excessiva da raiz da película de vidro.

[0053] Quando não há sulco, a quantidade de aplicação e a quantidade de umidade são apenas coisas a serem controladas no momento da aplicação do agente separador de recozimento; entretanto, na parte de sulco, o agente separador de recozimento é preenchido e, dessa forma, é mais provável que ocorra oxidação aditiva do que em outras porções da chapa de aço.

[0054] Quando a quantidade do agente separador de recozimento aplicada ou a quantidade de umidade é reduzida para formar a película de vidro na porção do sulco em uma quantidade adequada, uma película de vidro robusta não é formada em uma porção diferente do sulco e, dessa forma, não é possível resolver o problema usando a quantidade do agente separador de recozimento aplicado ou a quantidade de umidade.

[0055] Portanto, a oxidação aditiva da porção do sulco é suprimida controlando o ponto de orvalho do gás auxiliar no momento da formação do sulco, com isso o desenvolvimento excessivo da raiz da película de vidro na porção do sulco é suprimido. Um mecanismo do mesmo é considerado conforme descrito a seguir.

[0056] Quando uma atmosfera com um potencial de oxigênio adequado é formada no momento da formação do sulco por aquecimento com um laser, um filme de óxido que tem uma propriedade de vedação de atmosfera favorável é formado. Para controlar o potencial de oxigênio, o ponto de orvalho do gás auxiliar é ajustado para -30°C a 0°C em uma composição de ar. Em um caso em que o filme de óxido é formado sob as condições descritas acima, o filme de óxido é considerado para funcionar como uma camada de barreira na qual o oxigênio no aço não invade mesmo quando uma grande quantidade de umidade é emitida do agente separador de recozimento na porção do sulco no momento do aquecimento para recristalização secundária.

[0057] Quando o ponto de orvalho é muito alto, uma grande quantidade de SiO2 é gerada, e ocorre o mesmo fenômeno que a oxidação aditiva excessiva. Por outro lado, quando o ponto de orvalho é muito baixo, a propriedade de vedação de um filme de óxido que será gerado se torna excessivamente eficaz, uma camada de óxido de SiO2 não se desenvolve suficientemente, e uma raiz da película de vidro robusta não é formada.

[0058] Pelas razões descritas acima, no método de fabricação da presente chapa de aço elétrico, na etapa de formação dos sulcos usando um laser sobre a superfície da chapa de aço laminado a frio, o ponto de orvalho do ar é controlado para -30°C a 0°C em um caso em que a atmosfera incluindo a porção de irradiação a laser é um ar, ou seja, um caso em que um ar é usado como o gás auxiliar.

[0059] No caso de usar um gás inerte como o gás auxiliar, o ponto de orvalho do gás inerte é controlado para -20°C a 20°C. Como o gás inerte, nitrogênio, hélio, argônio, ou similares é exemplificado.

[0060] Com o método de fabricação descrito acima, é possível obter uma chapa de aço elétrico de grão orientado em que a raiz de a película de vidro se desenvolve adequadamente e a magnetostrição é favorável.

[0061] Na técnica relacionada, um gás auxiliar desumidificado é usado para impedir a geração de umidade no momento de irradiação a laser; entretanto, como tal gás auxiliar, nenhum gás com um ponto de orvalho especialmente controlado está e uso. É um senso comum técnico que o ponto de orvalho de um denominado gás seco, que é, geralmente, industrialmente usado, é aproximadamente -35°C. No método de fabricação da presente chapa de aço elétrico, a raiz da película de vidro na parte de sulco foi controlada para um estado específico (estado que satisfaz a Expressão (1)) controlando positivamente o ponto de orvalho do gás auxiliar para uma faixa específica, e, como resultado, foi possível satisfazer tanto o aprimoramento de uma característica magnética (magnetostrição) como a adesão da película de vidro. O problema de umidade gerada durante a irradiação a laser devido ao controle do ponto de orvalho do gás auxiliar para a faixa específica descrita acima pode ser resolvido mantendo a temperatura de atmosfera durante a irradiação a laser até aproximadamente 90 °C.

Exemplos

[0062] Mais adiante neste documento, a presente invenção será especificamente descrita usando exemplos. A presente invenção não se limita aos aspectos dos exemplos descritos a seguir.

Exemplo 1

[0063] Uma placa incluindo Si: 3,4% em massa, Mn: 0,15% em massa, S: 0,006% em massa, C: 0,045% em massa, Al solúvel em ácido: 0,022% em massa, e N: 0,007% em massa foi usado como um material e laminado a quente por um método bem conhecido foi, então, realizado o recozimento em banda quente, e uma chapa de aço com uma espessura final de chapa de 0,22 mm foi obtida por laminação a frio.

[0064] Subsequentemente, uma superfície da chapa de aço foi irradiada usando um laser, e vários sulcos se estendendo em uma direção que cruza com uma direção de laminação foram formados ao longo da direção de laminação em intervalos de 5 mm. Uma direção de formação de sulco foi ajustada para uma direção 20° inclinada voltada para uma direção L em relação a uma direção C (largura) da chapa de aço, uma largura de sulco foi ajustada para 50 μm, e uma profundidade de sulco foi ajustada para 25 μm.

[0065] Como condições para irradiação com luz laser, a saída de laser foi ajustada para 200 a 3000 W, um diâmetro de ponto de foco de luz (86% de diâmetro) na direção de laminação da luz laser foi ajustado para 10 a 1000 μm, um diâmetro de ponto de foco de luz (86% de diâmetro) em uma direção de largura de chapa da luz laser foi ajustada para 10 a 1000 μm, e uma taxa de varredura a laser foi ajustada para uma faixa de 5 a 100 m/s.

[0066] Um gás auxiliar para remover eficientemente um metal da chapa de aço fundida ou evaporada pelo laser no momento da irradiação a laser foi soprado em 100 litros/minuto. Uma composição e um ponto de orvalho do gás auxiliar foram ajustados conforme mostrado na Tabela 1.

[0067] A chapa de aço laminado a frio em que os sulcos foram formados foi descarbonetada, e, além disso, um tratamento de nitretação foi realizado na mesma. Como condições de descarbonetação, a chapa de aço laminado a frio foi aquecida até 850°C, então, mantida durante 60 segundos e resfriada. Uma atmosfera de descarbonetação era uma atmosfera de gás hidrogênio- inerte, e PH2O/PH2 foi ajustado para 0,33. Além disso, uma quantidade de nitretação foi ajustada para 200 ppm.

[0068] Após isso, um agente separador de recozimento incluindo MgO como um componente principal foi aplicado de modo que uma quantidade de aplicação atingisse 4 g/m2 sobre uma única superfície. Como uma composição do agente separador de recozimento, FeCl2 foi adicionado a MgO: 100 partes em massa e TiO2: 5 partes em massa de modo que uma quantidade adicionada atingisse 200 ppm em termos de cloro.

[0069] Subsequentemente, a chapa de aço foi enrolada em um formato de bobina, mantida a uma temperatura de pico de 1200°C durante 20 horas e, então, resfriada, formando assim uma película de vidro sobre a superfície. Além disso, um revestimento de tensão incluindo fosfato de alumínio como um componente principal foi formado de modo que uma espessura atingisse 1 μm, obtendo assim uma chapa de aço elétrico de grão orientado. Uma força de tração nesse momento era 12 MPa na direção de laminação, incluindo a película de vidro.

[0070] Uma espessura (=A - B) de uma região em que um metal de base e a película de vidro estavam presentes em uma forma mista (região mista de interface) em uma parte de sulco da chapa de aço elétrico de grão orientado obtida, características magnéticas (magnetostrição, densidade de fluxo magnético e perda de ferro), e a presença ou ausência de uma trinca na parte de sulco são mostradas abaixo. Tabela 1

[0071] A magnetostrição foi indicada por um valor absoluto de uma diferença entre um comprimento de uma chapa de aço mais alongada e um comprimento de uma chapa de aço mais contraída no momento de excitar a chapa de aço com uma onda sinusoidal de 50 Hz de modo que uma densidade máxima de fluxo magnético da chapa de aço atingisse 1,7 T e avaliada como favorável quando o valor era 0,6 x 10-6 ou menos.

[0072] Uma perda de ferro era uma perda de ferro (W17/50) no caso de excitar a chapa de aço com uma onda sinusoidal de 50 Hz de modo que a densidade máxima de fluxo magnético da chapa de aço atingisse 1,7 T e avaliada como favorável quando a perda de ferro era 0,8 W/kg ou menos.

[0073] Em relação à trinca na parte de sulco, o revestimento na parte de sulco na amostra obtida em uma faixa de 10 mm em uma direção longitudinal de sulco foi observado usando um microscópio eletrônico de varredura, e, em um caso em que uma trinca que tem um comprimento mais longo que 0,5 μm não estava presente, a trinca foi determinada como ausente.

[0074] A partir dos resultados do presente exemplo, constatou-se que, quando a composição e o ponto de orvalho do gás auxiliar estão no escopo da presente invenção, a espessura da região mista de interface é controlada para uma faixa de 0,1 μm ou mais e 5,0 μm ou menos, não há trinca na parte de sulco, e a magnetostrição e a perda de ferro são favoráveis.

Exemplo 2

[0075] Uma placa incluindo Si: 3,4% em massa, Mn: 0,15% em massa, S: 0,006% em massa, C: 0,045% em massa, Al solúvel em ácido: 0,022% em massa, e N: 0,007% em massa foi usado como um material e laminado a quente por um método bem conhecido foi, então, realizado o recozimento em banda quente, e uma chapa de aço com uma espessura final de chapa de 0,22 mm foi obtida por laminação a frio.

[0076] Subsequentemente, uma superfície da chapa de aço foi irradiada usando um laser, e vários sulcos se estendendo em uma direção que cruza com uma direção de laminação foram formados ao longo da direção de laminação em intervalos de 5 mm. Uma direção de formação de sulco foi ajustada para uma direção 20° inclinada voltada para a direção L em relação à direção C da chapa de aço, e uma largura de sulco e uma profundidade de sulco foram ajustadas para as dimensões mostradas na Tabela 2.

[0077] As condições de irradiação com luz laser foram ajustadas para serem iguais àquelas no Exemplo 1, e, como um gás auxiliar, um ar que tem um ponto de orvalho de -15 °C foi soprado em 100 litros/minuto.

[0078] A chapa de aço laminado a frio em que os sulcos foram formados foi descarbonetada, e, além disso, um tratamento de nitretação foi realizado na mesma. Como condições de descarbonetação, a chapa de aço laminado a frio foi aquecida até 850°C, então, mantida durante 60 segundos e resfriada. Uma atmosfera de descarbonetação era uma atmosfera de gás hidrogênio- inerte, e PH2O/PH2 foi ajustado para 0,33. Além disso, uma quantidade de nitretação foi ajustada para 200 ppm.

[0079] Após isso, um agente separador de recozimento incluindo MgO como um componente principal foi aplicado de modo que uma quantidade de aplicação atingisse 4 g/m2 sobre uma única superfície. Como uma composição do agente separador de recozimento, FeCl2 foi adicionado a MgO: 100 partes em massa e TiO2: 5 partes em massa de modo que uma quantidade adicionada atingisse 200 ppm em termos de cloro.

[0080] Subsequentemente, a chapa de aço foi enrolada em um formato de bobina, mantida a uma temperatura de pico de 1200°C durante 20 horas e, então, resfriada, formando assim uma película de vidro sobre a superfície. Além disso, um revestimento de tensão incluindo fosfato de alumínio como um componente principal foi formado de modo que uma espessura atingisse 1 μm, obtendo assim uma chapa de aço elétrico de grão orientado. Uma força de tração nesse momento era 12 MPa na direção de laminação, incluindo a película de vidro.

[0081] Uma espessura da região mista de interface na chapa de aço elétrico de grão orientado obtida, características magnéticas (magnetostrição, densidade de fluxo magnético e perda de ferro), e a presença ou ausência de uma trinca na parte de sulco são mostradas abaixo. Tabela 2

[0082] Métodos para avaliar a magnetostrição, a perda de ferro, e a trinca na parte de sulco eram iguais àqueles no Exemplo 1. A partir dos resultados do presente exemplo, constatou-se que, quando a profundidade de sulco e a largura de sulco estão no escopo da presente invenção, não há trinca na parte de sulco, e a magnetostrição e a perda de ferro são favoráveis.

Exemplo 3

[0083] Uma placa incluindo Si: 3,4% em massa, Mn: 0,15% em massa, S: 0,006% em massa, C: 0,045% em massa, Al solúvel em ácido: 0,022% em massa, e N: 0,007% em massa foi usado como um material e laminado a quente por um método bem conhecido foi, então, realizado o recozimento em banda quente, e uma chapa de aço com uma espessura final de chapa de 0,22 mm foi obtida por laminação a frio.

[0084] Subsequentemente, uma superfície da chapa de aço foi irradiada usando um laser, e vários sulcos se estendendo em uma direção que cruza com uma direção de laminação foi formada em uma direção inclinada em um ângulo mostrado na Tabela 3 voltado para direção L em relação à direção C da chapa de aço nos intervalos mostrados na Tabela 3 ao longo da direção de laminação. Uma largura de sulco foi ajustada para 50 μm, e uma profundidade de sulco foi ajustada para 25 μm.

[0085] As condições de irradiação com luz laser foram ajustadas para serem iguais àquelas no Exemplo 1, e, como um gás auxiliar, um ar que tem um ponto de orvalho de -15 °C foi soprado em 100 litros/minuto.

[0086] A chapa de aço laminado a frio em que os sulcos foram formados foi descarbonetada, e, além disso, um tratamento de nitretação foi realizado na mesma. Como condições de descarbonetação, a chapa de aço laminado a frio foi aquecida até 850°C, então, mantida durante 60 segundos e resfriada. Uma atmosfera de descarbonetação era uma atmosfera de gás hidrogênio- inerte, e PH2O/PH2 foi ajustado para 0,33. Além disso, uma quantidade de nitretação foi ajustada para 200 ppm.

[0087] Após isso, um agente separador de recozimento incluindo MgO como um componente principal foi aplicado de modo que uma quantidade de aplicação atingisse 4 g/m2 sobre uma única superfície. Como uma composição do agente separador de recozimento, FeCl2 foi adicionado a MgO: 100 partes em massa e TiO2: 5 partes em massa de modo que uma quantidade adicionada atingisse 200 ppm em termos de cloro.

[0088] Subsequentemente, a chapa de aço foi enrolada em um formato de bobina, mantida a uma temperatura de pico de 1200°C durante 20 horas e, então, resfriada, formando assim uma película de vidro sobre a superfície. Além disso, um revestimento de tensão incluindo fosfato de alumínio como um componente principal foi formado de modo que uma espessura atingisse 1 μm, obtendo assim uma chapa de aço elétrico de grão orientado. Uma força de tração nesse momento era 12 MPa na direção de laminação, incluindo a película de vidro.

[0089] Uma espessura da região mista de interface na chapa de aço elétrico de grão orientado obtida, características magnéticas (magnetostrição, densidade de fluxo magnético e perda de ferro), e a presença ou ausência de uma trinca na parte de sulco são mostradas abaixo. Tabela 3

[0090] Métodos para avaliar a magnetostrição, a perda de ferro, e a trinca na parte de sulco eram iguais àqueles no Exemplo 1. A partir dos resultados do presente exemplo, constatou-se que, quando passos de sulco e, em relação a uma direção de formação de sulco, o ângulo inclinado voltado para a direção L em relação à direção C da chapa de aço estão no escopo da presente invenção, não há trinca na parte de sulco, e a magnetostrição e a perda de ferro são favoráveis. BREVE DESCRIÇÃO DOS SÍMBOLOS DE REFERÊNCIA 10 chapa de aço 11 sulco 21 película de vidro 22 revestimento de tensão 23 raiz de película de vidro 31 linha de referência 32 ponto mais profundo 33 ponto mais raso 34 região mista de interface 35 ponto de pico θ ângulo formado por sulco em relação à direção perpendicular à direção de laminação W largura de sulco D profundidade de sulco d: intervalo entre sulcos

Claims (2)

1. Chapa de aço elétrico com grão orientado, caracterizada pelo fato de que compreende: uma chapa de aço de base (10) que tem vários sulcos (11) sobre uma superfície; e uma película de vidro (21) formada sobre a superfície da chapa de aço de base, a taxa de teor de forsterita na película de vidro (21), sendo 70% em volume ou mais, em que um ângulo que uma direção longitudinal de sulco forma com uma direção ortogonal a uma direção de laminação e uma direção de espessura de chapa da chapa de aço de base (10) é 0° a 40°, uma largura do sulco é 20 a 300 μm, uma profundidade do sulco é 10 a 40 μm, os intervalos dos sulcos na direção de laminação são 2 a 30 mm, e quando, no caso de visualizar uma região incluindo os sulcos em um corte transversal ortogonal à direção longitudinal de sulco, um ponto presente em uma linha de perfil da película de vidro e presente em uma localização mais alta na direção de espessura de chapa é definido como um ponto de pico (35), uma linha reta que passa através do ponto de pico (35) e paralela a uma direção de largura de sulco ortogonal à direção de espessura de chapa no corte transversal é definida como uma linha de referência (31), um ponto presente em uma linha de contorno entre a película de vidro (21) e a chapa de aço de base (10) e presente em uma localização mais baixa na direção de espessura de chapa é definido como um ponto mais profundo (32), e um ponto presente na linha de contorno e presente na localização mais alta na direção de espessura de chapa em uma região que tem o ponto mais profundo (32) em um centro e que tem um comprimento de 2 μm na direção de largura de sulco é definido como um ponto mais raso (33), e uma relação entre uma distância mais curta A entre a linha de referência (31) e o ponto mais profundo (32) e uma distância mais curta B entre a linha de referência (31) e o ponto mais raso (33) satisfaz a Expressão (1), 0,1 μm < A - B < 5,0 μm ... (1).

2. Método de fabricação da chapa de aço elétrico de grão orientado, como definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método compreende: uma etapa de formação de um sulco (11) sobre uma superfície de uma chapa de aço laminado a frio usando um laser, uma etapa de formação de uma película de vidro (21) após a formação do sulco (11), realizando uma descarbonetação, nitretação, aplicação de um agente de separação de recozimento incluindo MgO, aquecimento, retenção e resfriamento, e uma etapa de formação de um revestimento de tensão (22) que inclui um fosfato de alumínio como componente principal após a formação da película de vidro (21), em que, na etapa de formação do sulco (11), uma atmosfera incluindo uma porção de irradiação a laser é um ar ou um gás inerte, um ponto de orvalho do ar é -30°C a 0°C, e um ponto de orvalho do gás inerte é -20°C a 20°C, e em que na etapa de formação da película de vidro (21), na descarbonetação, uma atmosfera de descarbonetação é uma atmosfera de gás hidrogênio-inerte na qual PH2O/PH2 é definido em uma faixa de 0,15 a 0,65, e na nitretação, a quantidade de nitretação é ajustada para uma faixa de 50 a 400 ppm.