BR112020016869A2 - Chapa de aço elétrico não orientado - Google Patents

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Abstract

a presente invenção refere-se a uma chapa de aço elétrico (eletromagnético) não orientado compreendendo uma chapa de aço silício e um revestimento isolante. quando a espessura da chapa de aço silício é t, pdr (pdr = (valor máximo ? valor mínimo) / valor mínimo x 100), que representa a razão do valor máximo para o valor mínimo da densidade de precipitados de aln nos três locais que são 1/10t, 1/5t e 1/2t a partir da superfície na direção da espessura da chapa de aço silício é 50% ou menos.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CHAPA DE AÇO ELÉTRICO NÃO ORIENTADO". Campo técnico
[0001] A presente invenção refere-se a uma chapa de aço elétrico (eletromagnético) não orientado. É reivindicada prioridade sobre a Pedido de Patente Japo- nesa No. 2018-056310, registrada em 23 de março de 2018, e cujo teor está incorporado aqui como referência. Antecedentes da técnica
[0002] Nos últimos anos, especialmente no campo de equipamen- tos elétricos tais como máquinas giratórias, transformadores de pe- queno e médio porte, e componentes elétricos, é exigido que o motor tenha sua eficiência aumentada e seu tamanho reduzido, devido ao movimento de conservação ambiental global representado pela redu- ção de potência global, economia de energia, e redução da emissão de CO2. Sob a situação social, é exigida a melhoria do desempenho da chapa de aço elétrico não orientado usada como material de núcleos de motores.
[0003] Por exemplo, no campo automotivo a chapa de aço elétrico não orientado é usada como núcleo de motor de acionamento para veículos híbridos (HEV: Veículo Elétrico Híbrido) e similares. Além dis- so, é exigida a redução do tamanho do motor de acionamento usado no HEV para economizar espaço de instalação e para reduzir o con- sumo de combustível pela redução do peso.
[0004] Para reduzir o tamanho do motor de acionamento, é neces- sário aumentar o torque do motor. Assim, é necessário melhorar tam- bém a densidade de fluxo magnético da chapa de aço elétrico não ori- entado.
[0005] Em adição, uma vez que a capacidade da bateria que pode ser montada no automóvel é limitada, é necessário reduzir a perda de energia no motor. Assim, é necessário diminuir também a perda de ferro da chapa de aço elétrico não orientado.
[0006] Em adição, a chapa de aço elétrico é frequentemente usa- da após ser conformada na forma desejada e ter sofrido tratamento térmico. Representativamente, é conhecido o “recozimento de alívio de tensão (SRA)”. Por exemplo, quando a chapa de aço é submetida a um processo de puncionamento para ser conformada em materiais elétricos, a tensão é inevitavelmente introduzida na chapa de aço, e assim a perda de ferro deteriora. O SRA é o tratamento térmico para remover finalmente a tensão desnecessária da chapa de aço. Esse tratamento térmico é conduzido para peças cortadas da chapa de aço (esboço de chapa de aço) ou núcleo do motor (por exemplo, núcleo do estator) no qual as peças são laminadas.
[0007] Entretanto, o recozimento de alívio de tensão (SRA) tem o efeito de melhorar a perda de ferro pelo alívio da tensão mas, ao mesmo tempo, provoca a diminuição da densidade de fluxo magnético pelo desenvolvimento de orientação de cristal desfavorável às caracte- rísticas magnéticas. Assim, em um caso em que são necessárias ex- celentes características magnéticas, é necessário suprimir a diminui- ção da densidade de fluxo magnético provocada pelo recozimento de alívio de tensão (SRA).
[0008] Em vista das situações mencionadas acima, para melhorar as características magnéticas da chapa de aço elétrico não orientado, foram feitos vários esforços, por exemplo, o controle da estrutura me- tálica tal como o tamanho do grão e a orientação do cristal na chapa de aço, o controle dos precipitados, etc. (por exemplo, Documentos de Patente 1 a 13). Documentos da técnica relacionada Documentos de Patente
[0009] [Documento de Patente 1] Pedido de Patente Japonesa
Não Examinado, Primeira Publicação No. H05-279740 [Documento de Patente 2] Pedido de Patente Japonesa Não Examinado, Primeira Publicação No. H06-306467 [Documento de Patente 3] Pedido de Patente Japonesa Não Examinado, Primeira Publicação No. 2002-348644 [Documento de Patente 4] Pedido de Patente Japonesa Não Examinado, Primeira Publicação No. 2011-111658 [Documento de Patente 5] Pedido de Patente Japonesa Não Examinado, Primeira Publicação No. 2006-045613 [Documento de Patente 6] Pedido de Patente Japonesa Não Examinado, Primeira Publicação No. 2006-045641 [Documento de Patente 7] Pedido de Patente Japonesa Não Examinado, Primeira Publicação No.2006-219692 [Documento de Patente 8] Pedido de Patente Japonesa Não Examinado, Primeira Publicação No. S58-23410 [Documento de Patente 9] Pedido de Patente Japonesa Não Examinado, Primeira Publicação No. H11-124626 [Documento de Patente 10] PCT Publicação Internacional No. WO2012/029621 [Documento de Patente 11] PCT Publicação Internacional No. WO2016/136095 [Documento de Patente 12] Pedido de Patente Japonesa Não Examinado, Primeira Publicação No. H03-223424 [Documento de Patente 13] PCT Publicação Internacional No. WO2014/129034 Sumário da invenção Problema técnico a ser resolvido
[0010] O Documento de Patente 1 descreve uma chapa de aço elétrico não orientado obtida através de processos de modo que uma tira de aço com composição química específica incluindo 4,0% < Si ≤
8,0% e Al ≤ 2,0% em % em massa é laminada a frio sob redução de 5% ou mais e menos de 40%.
[0011] O Documento de Patente 2 descreve uma chapa de aço elétrico não orientado obtida através de processos de modo que uma tira de aço com composição química específica incluindo Si ≤ 4,0% e Al ≤ 2,0% em % em massa é laminada a frio sob redução de 5% ou mais e menos de 40%.
[0012] Entretanto, as chapas de aço elétrico não orientado descrita nos Documentos de Patente 1 e 2 não satisfazem o nível exigido para o núcleo do motor de acionamento para HEV no qual são exigidas ex- celentes características magnéticas.
[0013] O Documento de Patente 3 descreve uma chapa de aço elétrico não orientado na qual a composição química inclui Si ≤ 4,0% e similares, a densidade de fluxo magnético B25 sob força de campo magnético de 2500 A/m é de 1,70 T ou mais, e a densidade de fluxo magnético B50 sob força de campo magnético de 5000 A/m é de 1,80 T ou mais. Entretanto, a chapa de aço elétrico não orientado descrita no Documento de Patente 3 limita o teor de Al em 0,5% em massa ou menos para não afetar adversamente a melhoria da densidade de flu- xo magnético (B25) no campo magnético inferior e, assim, a chapa de aço elétrico não satisfaz o nível exigido como excelentes característi- cas magnéticas.
[0014] O Documento de Patente 4 descreve uma chapa de aço elétrico não orientado que é produzida sob condições específicas de modo que a composição química inclua 0,1% < Si ≤ 2,0%, Al ≤ 1,0%, e similares, e a temperatura de término da laminação a quente final seja 550 a 800°C. Entretanto, a chapa de aço elétrico limita o teor de Al a 1,0% em massa ou menos, e assim não satisfaz o nível exigido de ex- celentes características magnéticas. Além disso, mesmo quando a la- minação a quente é conduzida sob baixa temperatura tal como 500 a
850°C, o efeito esperado não é obtido.
[0015] Os Documentos de Patente 5 a 7 descrevem uma chapa de aço elétrico não orientado na qual a composição química inclui 0,05 a 4,0% em massa (ou 4,5% em massa) de Si, 3,5% em massa ou me- nos de Al, e similares, as características magnéticas ao longo da dire- ção que faz um ângulo de 45° com a direção de laminação são exce- lentes, e a anisotropia no plano é pequena. Entretanto, as técnicas descritas nos Documentos de Pa- tente 5 a 7 são similares à do Documento de Patente 4 na qual a lami- nação a quente é conduzida sob uma temperatura menor da ordem de 500 a 850°C. Mesmo quando a laminação a quente é conduzida sob uma temperatura menor, o efeito esperado não é obtido, e as chapas de aço elétrico não satisfazem o nível exigido como excelentes carac- terísticas magnéticas Além disso, as técnicas descritas nos Documen- tos de Patente 5 a 7 não satisfazem o nível exigido para perda de ferro de alta frequência.
[0016] O Documento de Patente 8 descreve uma técnica para me- lhorar as características magnéticas pelo controle da taxa de aqueci- mento do recozimento final para 10°C/s ou mais para a chapa de aço com a composição química incluindo 2,5% ou mais de Si e 1,0% ou mais de Al em % em massa. Entretanto, no presente processo com base no recozimento contínuo, a taxa de aquecimento conforme men- cionado acima pode estar na faixa técnica comum.
[0017] O Documento de Patente 9 descreve uma técnica para evi- tar a perda de ferro a partir da deterioração pela diminuição da taxa de aquecimento do recozimento final para 40°C/s, porque a perda de ferro deteriora quando a taxa de aquecimento do recozimento final é exces- sivamente rápida.
[0018] O Documento de Patente 10 descreve uma técnica para aumentar a densidade de fluxo magnético pelo controle da textura au-
mentando-se drasticamente a taxa de aquecimento do recozimento final para 100°C/s. Entretanto, quando a taxa de aquecimento é sim- plesmente aumentada, as características magnéticas podem se tornar instáveis.
[0019] O Documento de Patente 11 descreve uma técnica para evitar que a densidade de fluxo magnético seja instável pela otimiza- ção da taxa de aquecimento nas faixas de temperatura respectivas de 600 a 700°C e 700 a 760°C, porque a densidade de fluxo magnético se torna instável quando a taxa de aquecimento do recozimento final é rápida.
[0020] Os Documentos de Patente 12 e 13 descrevem técnicas relativas a chapas de aço elétrico não orientadas semiprocessadas. As capas de aço elétrico não orientado semiprocessadas são transporta- das sob uma condição tal que a tensão é introduzida na chapa de aço recristalizada após o recozimento final, e então submetida ao trata- mento térmico pelo usuário da chapa de aço para aliviar a tensão e controlar as características magnéticas.
[0021] Em particular, o Documento de Patente 12 mostra que é eficaz controlar a taxa de aquecimento do recozimento final para 5 a 40°C/s em consideração de nitretos de Al. Em adição, o Documento de Patente 13 descreve uma técnica para melhorar as características magnéticas para chapas de aço elétrico semiprocessadas pelo aumen- to da taxa de aquecimento até 740°C para 100°C/s ou mais para o aço de baixo Al.
[0022] Entretanto, as técnicas convencionais não foram capazes de satisfazer suficientemente as necessidades mencionadas acima tais como características de alta frequência e características magnéti- cas após o recozimento de alívio de tensão (SRA) no mercado atual.
[0023] Como descrito acima, as chapas de aço elétrico não orien- tado descritas nos Documentos de Patente 1 a 13 não são capazes de satisfazer suficientemente as características magnéticas exigidas.
[0024] Uma vez que chapas de aço elétrico não orientado não satisfazem suficientemente o nível exigido como excelentes caracterís- ticas magnéticas, é também exigida a melhoria das características magnéticas.
[0025] A presente invenção foi feita em consideração das situa- ções mencionadas acima. Um objetivo da presente invenção é forne- cer uma chapa de aço elétrico não orientado com pequena mudança, mas densidades de fluxo magnético B50 antes e depois do recozimento de alívio de tensão (SRA). Solução para o problema
[0026] Os presentes inventores fizeram uma investigação profunda para resolver as situações mencionadas acima. Como resultado, foi descoberto que, quando o AlN precipita uniformemente na chapa de aço base (chapa à base de silício) ao longo da direção da espessura, as características magnéticas tendem a não se deteriorar mesmo quando o recozimento de alívio de tensão é conduzido. Em particular, foi descoberto que as mudanças nas características magnéticas antes e depois do recozimento de alívio de tensão é pequena em relação às três direções que são a direção de laminação, a direção transversal, e a direção de laminação a 45° (a direção que faz um ângulo de 45° com a direção de laminação) para o núcleo do motor.
[0027] Daqui em diante, na superfície da chapa, “0°” indica a di- reção ao longo da direção de laminação, “90°” indica a direção per- pendicular à direção de laminação, e “45°” indica a direção que faz um ângulo de 45° com a direção de laminação.
[0028] Em adição, os presentes inventores investigaram as con- dições de produção para obter a chapa de aço silício na qual o AlN precipita uniformemente ao longo da direção da espessura. Como re- sultado, foi descoberto que a chapa de aço silício com a característica acima é obtida conduzindo-se o tratamento de incubação e pelo con- trole da taxa de aquecimento do recozimento final. Aqui, o tratamento de incubação é para controlar a temperatura e o tempo para estarem dentro de uma faixa predeterminada durante o resfriamento após a laminação a quente final, em vez do recozimento de banda quente após laminação a quente final, que é conduzida para produzir a chapa de aço elétrico não orientado convencional.
[0029] Um, aspecto da presente invenção emprega o seguinte:
[0030] (1) Uma chapa de aço elétrico não orientado de acordo com um aspecto da presente invenção inclui uma chapa de aço silício e um revestimento isolante, em que a chapa de aço silício inclui, como composição química, em % em massa, 0,01 a 3,50% de Si, 0,0010 a 2,500% de Al, 0,01 a 3,00% de Mn, 0,0030% ou menos de C, 0,180% ou menos de P, 0,0030% ou menos de S, 0,0030% ou menos de N, 0,0020% ou menos de B, e o saldo consistindo em Fe e impurezas, e quando t é a espessura da chapa de aço silício e quando PDR é definido como a (expressão 1) a seguir que indica a razão rela- tiva aos números de densidades máxima e mínima de precipitados de AlN em três áreas que são a área 1/10t, a área 1/5t e a área 1/2t a par- tir da superfície da chapa de aço silício o longo da direção da espessu- ra. PDR é 50% ou menos. em que PDR = (a máxima – a mínima) ÷ a mínima × 100
(expressão 1). (2) No aço elétrico não orientado de acordo com o item (1), a chapa de aço silício inclui, como composição química, em % em massa, pelo menos um elemento selecionado do grupo de um grupo consistindo em 0,0500% ou menos de Sb, e 0,0100 a 0,2000% de Sn. (3) No aço elétrico não orientado de acordo com o item (1) ou (2), a chapa de aço silício inclui, como a composição química, em % em massa, pelo menos um elemento selecionado de um grupo consistindo em 0 a 1,00% de Cu, 0 a 0,0400% de REM, 0 a 0,0400% de Ca, e 0 a 0,0400% de Mg. Efeitos da invenção
[0031] De acordo com os aspectos acima da presente invenção, é possível fornecer a chapa de aço elétrico não orientado com pequena mudança nas densidades de fluxo magnético antes e depois do reco- zimento de alívio de tensão (SRA). Em particular, é possível fornecer a chapa de aço elétrico não orientado na qual a diferença entre a densi- dade de fluxo magnético B50 antes do recozimento de alívio de tensão e a densidade de fluxo magnético B50 após o recozimento de alívio de tensão é de 0,010T ou menos, em relação à média das três direções que são a direção de laminação, a direção transversal, e a direção a 45° da direção de laminação. Breve descrição dos desenhos
[0032] A Fig. 1 é uma ilustração de uma chapa de aço elétrico não orientado da seção transversal de uma chapa de aço elétrico não ori-
entado de acordo com uma modalidade da presente invenção. A Fig. 2 é um fluxograma ilustrando o método de produção para a chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a modali- dade. A Fig. 3 é uma ilustração em perspectiva mostrando uma ocorrência do núcleo do motor. Descrição detalhada das modalidades preferidas
[0033] Daqui em diante será descrita em detalhes uma modalidade preferível da presente invenção. Entretanto, a presente invenção não é limitada apenas à configuração que é descrita na modalidade, e várias modificações são possíveis sem sair do aspecto da presente invenção. Em adição, a faixa de limitação conforme descrito abaixo inclui um li- mite inferior e um limite superior da mesma. Entretanto, o valor ex- presso por “mais que” ou “menos que” não inclui a faixa de limitação. ''%'' da quantidade dos respectivos elementos expressa “% em massa.
[0034] A chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a modalidade inclui uma chapa de aço silício como chapa de aço base e um revestimento isolante arranjado na chapa de aço silício. A Fig. 1 é uma ilustração da seção transversal da chapa de aço elétrico não ori- entado de acordo com a modalidade. A chapa de aço elétrico não ori- entado 1 de acordo com a modalidade inclui a chapa de aço silício 3 e o revestimento isolante 5 quando se avista uma seção transversal cuja direção de corte é paralela à direção da espessura.
[0035] Chapa de aço elétrico não orientado A chapa de aço silício da chapa de aço elétrico não orien- tado de acordo com a modalidade inclui, como composição química, em % em massa, 0,0030% ou menos de C, 0,01 a 3,50% de Si, 0,0010 a 2,500% de Al, 0,01 a 3,00% de Mn, 0,180% ou menos de P, 0,0030% ou menos de S, 0,0030% ou menos de N, 0,0020% ou me- nos de B, e o saldo consistindo em Fe e impurezas.
[0036] Em adição, na chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a modalidade, a diferença das densidades de fluxo mag- nético B50 antes e depois do recozimento de alívio de tensão pode ser de 0,010T ou menos em relação à média das três direções que são a direção de laminação, a direção transversal, e a direção a 45° da dire- ção de laminação, quando a chapa de aço é excitada sob uma força de campo magnético de 5000 A/m. Os detalhes estão explicados abai- xo.
[0037] Estado de distribuição de precipitados na chapa de aço silício Quando t é a espessura da chapa de aço silício em unida- des de mm e quando PDR é a razão concernente às densidades má- xima e mínima de precipitados de AlN em três áreas que são um local a 1/10 t a partir da superfície da chapa de aço silício ao longo da dire- ção da espessura (área 1/10t), um local de 1/5t a partir da superfície (área 1/5t) e um local de 1/2t a partir da superfície (área 1/2t), PDR é 50% ou menos. PDR = (densidade máxima nas três áreas – densidade mí- nima nas três áreas) ÷ densidade mínima nas três áreas x 100
[0038] Especificamente, quando t é a espessura da chapa de aço silício em unidades de mm, NDmax é a densidade máxima de AlN em unidades de peças/m2 em três áreas que são a área 1/10t, a área 1/5t e a área 1/2t a partir da superfície da chapa de aço silício ao longo da direção da espessura, NDmin é a densidade mínima de AlN em unidades de peças/m2 em três áreas, e PDR é o estado de distribui- ção de AlN em unidades de % (aqui, PDR = (NDmax - NDmin) ÷ NDmin × 100), PDR é 50% ou menos.
[0039] O limite superior de PDR é preferivelmente 40% e mais pre- ferivelmente 30% para controlar a distribuição do estado de AlN para ser uniforme. Por outro lado, o limite inferior de PDR não é particular- mente limitado e pode ser 0%. Entretanto, não é fácil controlar PDR para 0%, o limite inferior de PDR pode ser 2% e pode ser 5%.
[0040] Os grãos recristalizados {111} que deterioram a densidade de fluxo magnético tendem a se desenvolver principalmente na área 1/2t, e os grãos recristalizados {100} que melhoram a densidade de fluxo magnético tendem a se desenvolver principalmente na área 1/10t. Nas chapas de aço elétrico não orientado convencionais, uma vez que a quantidade de AlN é insuficiente na área 1/2t, os grãos re- cristalizados {111} crescem durante o recozimento de alívio de tensão, e portanto a densidade de fluxo magnético deteriora. Na modalidade, parece que AlN deve ser precipitado na área 1/2t, o crescimento dos grãos recristalizados {111} é suprimido, e assim a deterioração da densidade de fluxo magnético devido ao recozimento de alívio de ten- são é suprimido em 0,010T. Portanto, a distribuição de densidades de precipitados de AlN na direção da espessura é definida como PDR.
[0041] O AlN na chapa de aço silício pode ser medida pelo método a seguir. Uma amostra do aço com aproximadamente 30 mm x 30 mm x 0,3 a 0,5 mm é cortada da chapa de aço, e a sua seção transversal é polida mecanicamente e polida quimicamente. Um raio de elétrons é irradiado na seção transversal do espécime, um raio X característico é detectado por microanalisador, e assim a densidade de AlN é medida.
[0042] Especificamente, uma amostra com aproximadamente 30 mm × 30 mm é cortada da chapa de aço, a espessura da mesma é reduzida por polimento mecânico da superfície da chapa, e assim a área 1/10t, a área 1/5t e a área 1/2t são respectivamente expostas quando t é a espessura da chapa de aço silício. As superfícies expos- tas são polidas quimicamente ou polidas eletroliticamente, e assim são obtidas amostras observadas sem tensão. A existência e o número de AlN são confirmados pela observação das amostras. As densidades podem ser obtidas em unidades de peças/m2 a partir do número de AlN existente no campo visual observado (área observada).
[0043] Para identificar o AlN existente no campo visual observado, o precipitado no qual a razão atômica de Al e N é de aproximadamente 1:1 pode ser identificado no campo visual observado, com base no re- sultado da análise quantitativa de EPMA (microanalisador de sonda de elétrons). A densidade e o PDR podem ser obtidos identificando-se o AlN existente no campo visual observado (área de observação).
[0044] O AlN fino, que é difícil de identificar por EPMA, por exem- plo, o AlN com diâmetro e 300 nm ou menos, pode ser identificado por TEM-EDS (Microscópio de transmissão eletrônica – espectroscopia de raios x dispersiva de energia). As amostras para observação em um TEM (por exemplo, aproximadamente 15 mm x 15 mm) são tiradas da área 1/10t, na área 1/5t, e da área 1/2t. O precipitado no qual a razão atômica de Al e N é de aproximadamente 1:1 pode ser identificado no campo visual observado, com base no resultado da análise quantitati- va do TEM-EDS. A densidade e o PDR podem ser obtidos identifican- do-se o AlN existente no campo visual observado (área de observa- ção).
[0045] Composição química da chapa de aço silício A seguir são descritas as razões de limitação da composi- ção química da chapa de aço silício da chapa de aço elétrico não ori- entado de acordo com a modalidade. ''%'' relativo às composições da chapa de aço expressam “% em massa”.
[0046] Na modalidade, a chapa de aço silício inclui, como compo- sição química, elementos básicos, elementos opcionais, e um saldo consistindo em Fe e impurezas.
[0047] Os elementos básicos correspondem aos principais ele- mentos de ligação da chapa de aço silício. Na modalidade, os elemen- tos básicos são Si, Al, e Mn.
[0048] Em adição, as impurezas correspondem a elementos que são contaminados durante a produção industrial do aço a partir de mi- nérios e sucata que são usados como matéria prima do aço, ou do ambiente do processo de produção. Por exemplo, as impurezas são elementos tais como C, P, S, N, e B. É preferível que a quantidade de impurezas seja limitada para obter suficientemente os efeitos da mo- dalidade. Além disso, uma vez que é preferível que a quantidade de impurezas respectivas seja baixa, o limite inferior das respectivas im- purezas não precisa ser limitado, e o limite inferior pode ser 0%.
[0049] Em adição, os elementos opcionais correspondem a ele- mentos que podem ser incluídos como substituição para uma parte de Fe que é o saldo. Por exemplo, os elementos opcionais são elementos tais como Sn, Sb, Cu, REM, Ca, e Mg. Os elementos opcionais podem ser incluídos se necessário. Assim, o limite inferior dos respectivos elementos opcionais não precisa ser definido, e o limite inferior pode ser 0%. Além disso, mesmo se os elementos opcionais puderem ser incluídos como impurezas, os efeitos mencionados acima não são afe- tados.
[0050] Especificamente, é preferível que a chapa de aço silício da chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a modalidade in- clua, como composição química, em % em massa, 0,0030% ou menos de C, 0,01 a 3,50% de Si, 0,0010 a 2,500% de Al, 0,01 a 3,00% de Mn, 0,180% ou menos de P, 0,0030% ou menos de S, 0,0030% ou menos de N, 0,0020% ou menos de B, 0 a 0,0500% de Sb, 0 a 0,2000% de Sn, 0 a 1,00% de Cu, 0 a 0,0400% de REM, 0 a 0,0400% de Ca, 0 a 0,0400% de Mg, e o saldo consistindo em Fe e impurezas.
[0051] 0,0030% ou menos de C C (carbono) é o elemento que deteriora a perda de ferro e a impureza que provoca o envelhecimento magnético. O teor de C é preferivel- mente o menor possível. Assim, o teor de C deve ser 0,0030% ou me-
nos. O limite superior do teor de C é preferivelmente 0,0025%, e mais preferivelmente 0,0020%. O limite inferior do teor de C não é particu- larmente limitado. O teor de C pode ser 0,0001% ou mais em conside- ração da purificação industrial na prática, e pode ser 0,0005% ou mais em consideração do custo de produção.
[0052] 0,01 a 3,50% de Si Quando o teor de Si (silício) é excessivo, a densidade de fluxo magnético diminui, a dureza aumenta, e a capacidade de traba- lho de puncionamento deteriora. Além disso, durante o processo de produção da chapa de aço elétrico não orientado, a operabilidade tal como a laminação a frio deteriora, o custo de produção aumenta, e a possibilidade de fratura aumenta. Assim, o limite superior do teor de Si deve ser 3,50%. O limite superior do teor de Si é preferivelmente 3,20%, e mais preferivelmente 3,00%. Por outro lado, Si tem o efeito de reduzir as perdas por correntes parasitas pelo aumento da resis- tência elétrica da chapa de aço, e assim reduzir a perda de ferro. As- sim, o limite inferior do teor de Si deve ser 0,01%. O limite inferior do teor de Si é preferivelmente 0,10%, mais preferivelmente 0,50%, ainda mais preferivelmente 1,00%, ainda mais preferivelmente mais de 2,00%, ainda mais preferivelmente 2,10% e ainda mais preferivelmen- te 2,30%.
[0053] 0,0010 a 2,500% de Al Al (alumínio) está inevitavelmente contido em minérios e re- fratários, e é também usado para desoxidação. Considerando o acima, o limite inferior do teor de Al deve ser 0,0010%. Além disso, em co- mum com o Si, Al é o elemento que tem o efeito de reduzir as perdas por correntes parasitas elo aumento da resistência elétrica, e portanto reduzir a perda de ferro. Assim, Al pode estar contido em uma quanti- dade de 0,200% ou mais. O teor de Al pode ser preferivelmente maior que 0,50% e mais preferivelmente 0,60% ou mais. Por outro lado,
quando o teor de Al é excessivo, a saturação da densidade de fluxo magnético diminui e assim a densidade de fluxo magnético diminui. Assim, o limite superior do teor de Al deve ser 2,500%. O teor de Al é preferivelmente 2,000% ou menos.
[0054] 0,01 a 3,00% de Mn Mn (manganês) reduz a perda por corrente parasita pelo aumento da resistência elétrica, e suprime a formação de textura {111} <112> que é indesejável para as características magnéticas. Para es- se propósito, Mn está contido em uma quantidade de 0,01% ou mais. O limite inferior é preferivelmente 0,15%, mais preferivelmente 0,40%, ainda mais preferivelmente mais de 0,60%, e ainda mais preferivel- mente 0,70%. Entretanto, quando o teor de Mn é excessivo, a textura muda, e a perda por histerese deteriora. Assim, o limite superior do teor de Mn deve ser 3,00%. O limite superior do teor de Mn é preferi- velmente 2,50% e mais preferivelmente 2,00%.
[0055] 0,180% ou menos de P P (fósforo) é a impureza que pode aumentar a resistência à tração sem diminuir a densidade de fluxo magnético, mas deteriora a tenacidade do aço e tende a provocar a ruptura da chapa de aço. As- sim, o limite superior do teor de P deve ser 0,180%. O teor de P é pre- ferivelmente o menor possível para suprimir a ruptura da chapa de aço. O limite superior do teor de P é preferivelmente 0,150%, mais pre- ferivelmente 0,120%, e ainda mais preferivelmente 0,080%. O limite inferior do teor de P não é particularmente limitado, e pode ser 0,001% em consideração do custo de produção.
[0056] 0,0030% ou menos de S S (enxofre) é a impureza que suprime a recristalização e o crescimento do grão durante o recozimento final pela precipitação de sulfetos finos tais como MnS. Assim, o teor de S deve ser 0,0030% ou menos. O limite superior do teor de S deve ser 0,0020% e mais prefe-
rivelmente 0,0015%. O limite inferior do teor de S não é particularmen- te limitado. O limite inferior do teor de S pode ser 0,0001% em consi- deração da purificação industrial na prática e pode ser 0,0005% em consideração do custo de produção.
[0057] 0,0030% ou menos de N N (nitrogênio) é a impureza que deteriora a perda de ferro pela formação de precipitados. Assim, o teor de N deve ser 0,0030% ou menos. O teor de N é preferivelmente 0,002% ou menos e mais preferivelmente 0,001% ou menos. O limite inferior do teor de N não é particularmente limitado. O limite inferior de N pode ser 0,0001% em consideração da purificação industrial na prática e pode ser 0,0005% em consideração do custo de produção.
[0058] 0,0020% ou menos de B B (boro) é a impureza que deteriora a perda de ferro pela formação de precipitados. Assim, o teor de B deve ser 0,0020% ou menos. O teor de B é preferivelmente 0,001% ou menos e mais prefe- rivelmente 0,0005% ou menos. O limite inferior do teor de B não é par- ticularmente limitado. O limite inferior do teor de B pode ser 0,0001% em consideração da purificação industrial na prática e pode ser 0,0005% em consideração do custo de produção.
[0059] 0 a 0,0500% de Sb A adição de Sb (antimônio) contribui para a supressão de nitretação da superfície e para a melhoria da perda de ferro. Por outro lado, quando o teor de Sb é excessivo, a tenacidade do aço pode de- teriorar. Assim, o limite superior do teor de Sb deve ser 0,0500%. O teor de Sb é preferivelmente 0,03% ou menos e mais preferivelmente 0,01% ou menos. O limite inferior do teor de Sb não é particularmente limitado, e pode ser 0%. O teor de Sb pode ser preferivelmente 0,001% ou mais para se obter os efeitos acima.
[0060] 0 a 0,2000% de Sn
A adição de Sn (estanho) contribui para a supressão da ni- tretação da superfície e melhoria da perda de ferro. Por outro lado, quando o teor de Sn é excessivo, a tenacidade do aço pode deteriorar, e o revestimento isolante pode facilmente delaminar. Assim, o limite superior do teor de Sn deve ser 0,2000%. O teor de Sn é preferivel- mente 0.08% ou menos e mais preferivelmente 0,06% ou menos. O limite inferior do teor de Sn não é particularmente limitado, e pode ser 0%. O teor de Sn pode ser preferivelmente 0,01% ou mais para se ob- ter os efeitos acima. O teor de Sn é preferivelmente 0,04% ou mais e mais preferivelmente 0,08% ou mais.
[0061] 0 a 1,00% de Cu Cu (cobre) é um elemento que tem os efeitos de suprimir a formação de textura {111} <112> o que é indesejável para as caracte- rísticas magnéticas, de suprimir a oxidação da superfície da chapa de aço, e de controlar do crescimento do grão para que seja uniforme. Quando o teor de Cu excede 1,00%, os efeitos da adição são satura- dos, o crescimento do grão durante o recozimento final é suprimido, a capacidade de trabalho da chapa de aço deteriora, e a chapa de aço se torna frágil durante a laminação a frio. Assim, o teor de Cu deve ser 1,00% ou menos. O teor de Cu é preferivelmente 0,60% ou menos, e mais preferivelmente 0,40% ou menos. O limite inferior do teor de Cu não é particularmente limitado, e pode ser 0%. O teor de Cu pode ser preferivelmente 0,10% ou mais para obter os efeitos acima. O teor de Cu é preferivelmente 0,20% ou mais e mais preferivelmente 0,30% ou mais.
[0062] 0 a 0,0400% de REM 0 a 0,0400% de Ca 0 a 0,0400% de Mg REM (metal terra rara), Ca (cálcio), Mg (magnésio) são os elementos que têm o efeito de fixar S colmo sulfetos ou oxissulfetos,
de suprimir a precipitação de MnS fino e similares, e de promover a recristalização e o crescimento do grão durante o recozimento final.
[0063] Quando REM, Ca, e Mg excedem 0,0400%, os sulfetos ou oxissulfetos são formados excessivamente, e a recristalização e o crescimento do grão durante o recozimento final são suprimidos. As- sim, o teor de REM, o teor de Ca, e o teor de Mg devem ser 0,0400% ou menos respectivamente. Os respectivos teores são preferivelmente 0,0300% ou menos e mais preferivelmente 0,0200% ou menos.
[0064] Os limites inferiores do teor de REM, do teor de Ca e do teor de Mg não são particularmente definidos, e podem ser 0%. O teor de REM, o teor de Ca e o teor de Mg podem ser preferivelmente 0,0005% ou mais para obter os efeitos acima. Os teores respectivos são preferivelmente 0,0010% ou mais e mais preferivelmente 0,0050% ou mais.
[0065] Aqui, REM indica um total de 17 elementos de Sc, Y e lan- tanoides, e é pelo menos um deles. O teor de REM acima corresponde ao teor total de pelo menos um desses elementos. Industrialmente, metal misch é adicionado como o lantanoide.
[0066] Na modalidade, é preferível que a chapa de aço silício in- clua, como composição química, em % em massa, pelo menos um elemento selecionado do grupo consistindo em 0,001 a 0,0500% ou menos de Sb, 0,01 a 0,2000% de Sn, 0,10 a 1,00% de Cu, 0,0005 a 0,0400% de REM, 0,0005 a 0,0400% de Ca, ou 0,0005 a 0,0400% de Mg.
[0067] A composição química acima é a da chapa de aço silício. Quando a chapa de aço elétrico não orientado a ser amostrada para medição tem o revestimento isolante e similares na superfície, a medi- ção é executada após a remoção do revestimento.
[0068] Como método para remover o revestimento isolante e simi- lares da chapa de aço elétrico não orientado, por exemplo, é exempli-
ficado o método a seguir.
[0069] Inicialmente a chapa de aço elétrico não orientado tendo o revestimento isolante e similares é imersa em uma solução aquosa de hidróxido de sódio, uma solução aquosa de ácido sulfúrico, e uma so- lução aquosa de ácido nítrico, nessa ordem. A chapa de aço após a imersão é lavada. Finalmente a chapa é secada com ar quente. Por- tanto, é possível obter a chapa de aço silício a partir da qual o revesti- mento isolante conforme descrito mais adiante é removido.
[0070] A composição do aço conforme descrito acima pode ser medida por métodos analíticos típicos para aço. Por exemplo, a composição do aço pode ser medida ICP-AES (Espectrômetro de emissão Atómica de plasma indutivamente acoplado: espectrometria de espectroscopia de emissão de plasma indutivamente acoplado). Em adição, C e S podem ser medidos pelo método de absorção de infravermelho após a combustão, N pode ser medido pelo método condutométrico térmico após a fusão em uma corrente de gás inerte, e O pode ser medido, por exemplo, pelo método de absorção de infra- vermelho não disperso após a fusão em uma corrente de gás inerte.
[0071] Características magnéticas da chapa de aço elétrico não orientado A chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a modalidade mostra excelentes características magnéticas em relação às três direções que são a direção de laminação, a direção transver- sal, e a direção a 45° da direção de laminação para o núcleo do motor.
[0072] Em relação à densidade média de fluxo magnético B50 das três direções conforme descrito acima em um caso em que a chapa de aço é excitada sob uma força de campo magnético de 5000 A/m, a de- terioração da densidade de fluxo magnético B50 devido ao recozimento de alívio de tensão pode ser 0,010T ou menos.
[0073] Especificamente, quando a densidade de fluxo magnético
B50 é definida como a média da densidade de fluxo magnético da dire- ção de laminação, a densidade de fluxo magnético da direção trans- versal, e a densidade de fluxo magnético da direção a 45° da direção de laminação em um caso em que a chapa de aço é excitada sob uma força de campo magnético de 5000 A/m, é preferível que o valor abso- luto da diferença entre a densidade de fluxo magnético B50 antes do recozimento de alívio de tensão e a densidade de fluxo magnético B 50 após o recozimento de alívio de tensão seja 0,010T ou menos.
[0074] A diferença entre as densidades de fluxo magnético B50 an- tes e depois do recozimento de alívio de tensão é preferivelmente 0,008T ou menos, mais preferivelmente 0,005T ou menos, e ainda mais preferivelmente 0,002T ou menos. O limite inferior da diferença entre as densidades de fluxo magnético B50 antes e depois do recozi- mento de alívio de tensão não é particularmente definido, e o limite inferior pode ser 0. O limite inferior é preferivelmente tão próximo de 0 quanto possível. Por exemplo, o limite inferior pode ser 0,001T.
[0075] Os grãos recristalizados {111} que deterioram a densidade de fluxo magnético tendem a se desenvolver principalmente na área 1/2t, e os grãos recristalizados {100} que melhoram a densidade de fluxo magnético tendem a se desenvolver principalmente na área 1/10t. Nas chapas de aço elétrico não orientado convencionais, uma vez que a quantidade de AlN é insuficiente na área 1/2t, os grãos re- cristalizados {111} crescem preferencialmente durante o recozimento de alívio de tensão, e assim a densidade de fluxo magnético deteriora. Na modalidade, parece que AlN deve ser precipitado na área 1/2t, a cinética do crescimento dos grãos {100} e dos grãos {111} se tornam relativamente a mesma, o grau de orientação dos grãos {100} aumenta após o recozimento de alívio de tensão, e assim a deterioração da densidade de fluxo magnético devido ao recozimento de alívio de ten- são é suprimido em até 0,010T ou menos.
[0076] As características magnéticas das chapas de aço elétrico podem ser medidas com base no método do testador de chapa única (SST) regulamentado pela JIS C 2556:2015. No caso das direções 0° e 90°, por exemplo, uma amostra quadrada com 55 mm na direção de laminação pode ser cortada e tirada, a amostra de aço pode ser exci- tada sob uma força de campo magnético de 5000 A/m, e então a den- sidade de fluxo magnético ao longo da direção de laminação pode ser medida em unidades de T (tesla). No caso da direção a 45°, uma amostra quadrada com 55 mm na direção que faz um ângulo de 45° com a direção de laminação pode ser cortada e tirada, as densidades de fluxo magnético ao longo das direções do comprimento e da largura do corpo de prova podem ser medidas, e a sua média pode ser calcu- lada. Em adição, a chapa de aço pode ser excitada sob condições tais como 50 Hz e a densidade de fluxo magnético de 1,5T, e então a per- da de ferro W 15/50 pode ser medida.
[0077] Outras características da chapa de aço elétrico não ori- entado A espessura da chapa de aço silício de acordo com a mo- dalidade pode ser ajustada adequadamente dependendo do uso pre- tendido e similares, e não é particularmente limitado. A espessura mé- dia da chapa de aço silício pode ser 0,10 a 0,50 mm do ponto de vista de produtividade. A espessura média é preferivelmente 0,15 a 0,50 mm. Em particular, a espessura média é preferivelmente 0,15 a 0,35 mm do ponto de vista do equilíbrio entre as características magnéticas e a produtividade.
[0078] Em adição, a chapa de aço elétrico não orientado de acor- do com a modalidade pode ter um revestimento isolante na superfície da chapa de aço silício. O revestimento de isolamento formado na su- perfície da chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a mo- dalidade não é particularmente limitado, e pode ser selecionado de-
pendendo do uso pretendido, e similares, entre os revestimentos co- nhecidos.
[0079] Por exemplo, o revestimento isolante pode ser ou um re- vestimento orgânico ou um revestimento inorgânico. Exemplos do re- vestimento orgânico incluem: resinas poliaminas; resinas acrílicas; re- sinas acrílicas de estireno; resinas alquídicas; resinas poliéster; resi- nas de silicone; resinas de fluorocarbono; resinas poliolefinas; resinas de estireno; resinas de acetato de vinila; resinas epóxi; resinas fenóli- cas; resinas de uretano; resinas de melamina; e similares.
[0080] Exemplos de revestimento inorgânico incluem: revestimen- tos à base de fosfato; revestimentos à base de fosfato de alumínio; e similares. Além disso, é incluído um revestimento composto orgânico- inorgânico contendo as resinas mencionadas acima.
[0081] A espessura média do revestimento isolante não é particu- larmente limitada. A espessura média é preferivelmente 0,05 a 2 μm como espessura média por lado.
[0082] Método de produção da chapa de aço elétrico não ori- entado A chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a modalidade é obtida, como mencionado acima, conduzindo-se o tra- tamento de incubação e controlando-se a taxa de aquecimento do re- cozimento final. Aqui, o tratamento de incubação é para controlar a temperatura e o tempo para estarem dentro de condições predetermi- nadas durante o resfriamento após a laminação a quente final, em vez do recozimento da tira a quente após a laminação a quente final que é conduzida para produzir a chapa de aço elétrico não orientado con- vencional.
[0083] A Fig. 2 é um fluxograma ilustrando o método de produção da chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a modalidade. Na modalidade, a chapa de aço silício é obtida pelo lingotamento do aço fundido com uma composição ajustada, pela sua laminação a quente, pela sua incubação durante o resfriamento após a laminação a quente, pela sua decapagem, pela sua laminação a frio, e então pelo seu recozimento final. Além disso, a chapa de aço elétrico não orien- tado é obtida pela formação do revestimento isolante na chapa de aço silício.
[0084] Daqui em diante é descrito um exemplo de um método de produção preferido da chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a modalidade.
[0085] O exemplo do método de produção preferido da chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a modalidade inclui: um processo de lingotamento de lingotar uma placa incluin- do, em unidades de % em massa, 0,0030% ou menos de C, 0,01 a 3,50% de Si, 0,0010 a 2,500% de Al, 0,01 a 3,00% de Mn, 0,180% ou menos de P, 0,0030% ou menos de S, 0,0030% ou menos de N, 0,0020% ou menos de B, 0 a 0,0500% de Sb, 0 a 0,2000% de Sn, 0 a 1,00% de Cu, 0 a 0,0400% de REM, 0 a 0,0400% de Ca, 0 a 0,0400% de Mg, e o saldo consistindo em Fe e impurezas; um processo de laminação a quente de laminar a quente a placa; um processo de incubação de incubar a chapa de aço du- rante o resfriamento após a laminação a quente; um processo de decapagem de decapar a chapa de aço; um processo de laminação a frio de laminar a frio a chapa de aço; e um processo de recozimento final de executar o recozimen- to final da chapa de aço após a laminação a frio.
[0086] No processo de incubação, a temperatura de incubação é controlada para 700 a 950°C, e o tempo de incubação é controlado para 10 minutos a 3 horas. Em adição, no processo de recozimento final, a taxa média de aquecimento durante o aquecimento é controla- da para ser 30 a 200°C/s.
[0087] Satisfazendo-se as condições dos dois processos de incu- bação e de recozimento final, é possível obter, após o recozimento fi- nal, a chapa de aço silício com 50% ou menos do PDR acima indican- do o estado de distribuição dos precipitados de AlN nas três áreas que são a área 1/10t, a área 1/5t e a área 1/2t. Como resultado, como a chapa de aço elétrico não orientado, a diferença nas densidades de fluxo magnético antes e depois do recozimento de alívio de tensão é suprimida para 0,010T ou menos.
[0088] Daqui em diante serão explicados os processos principais.
[0089] Processo de laminação a quente A placa com a composição química ajustada é aquecida e laminada a quente. A temperatura de aquecimento da placa antes da laminação a quente não é particularmente limitada. A temperatura de aquecimento pode ser de 1000 a 1300°C em consideração do custo de produção, e similares.
[0090] A placa após o aquecimento é sofre a laminação de des- baste, e então sofre a laminação final. No momento após a laminação de desbaste e antes da laminação final, a espessura da chapa de aço é preferivelmente de 20 a 100 mm. Além disso, a temperatura de tér- mino FT da laminação final é preferivelmente 900°C ou mais, e mais preferivelmente 950°C ou mais. Controlando-se a temperatura de tér- mino FT para 950°C ou mais, a tensão de cisalhamento tende a ser introduzida, e assim os grãos recristalizados {100} podem ser aumen- tados após o recozimento final.
[0091] Processo de incubação A chapa de aço laminada a quente é incubada durante o resfriamento após a laminação a quente. No tratamento de incubação,
a temperatura de incubação é controlada para 700 a 950°C, e o tempo de incubação (tempo de retenção) é controlado para 10 minutos a 3 horas. Pelo controle tanto do tratamento de incubação quanto do reco- zimento final como descrito mais adiante, o PDR é controlado para 50% ou menos, aqui PDR é a razão entre as densidades máxima e mínima dos precipitados de AlN nas três áreas que são a área 1/0t, a área 1/5t e a área 1/2t ao longo da direção da espessura. A razão por que as condições de incubação afetam os precipitados de AlN não é clara, mas é considerada ser como segue.
[0092] No método de produção convencional, a chapa de aço la- minada a quente após a laminação a quente é bobinada, a bobina é resfriada até a temperatura ambiente sem incubação, e posteriormente é conduzido o recozimento da chapa quente na temperatura de reten- ção de 950 a 1050 °C por um tempo de retenção de 5 minutos ou me- nos em uma atmosfera na qual nitrogênio e hidrogênio estão mistura- dos. Na chapa recozida que foi recozida pelas condições acima, AlN dificilmente se precipita na área central ao longo da direção da espes- sura da chapa de aço.
[0093] Por outro lado, na modalidade, a chapa de aço laminada a quente durante o resfriamento após a laminação a quente é incubada na faixa de temperaturas de 700 a 950°C por 10 minutos a 3 horas no ar contendo uma grande quantidade de nitrogênio. Assim, parece que o nitrogênio penetra na área central ao longo da direção da es- pessura da chapa de aço, e AlN é facilmente precipitado na área cen- tral. Em particular, pela condução do tratamento sob condições tais que o tempo de retenção na incubação seja de 10 minutos a 3 horas, que é um tempo longo se comparado com o recozimento de chapa quente convencional, é possível precipitar uniformemente AlN a partir da superfície da chapa de aço através da área central na direção da espessura.
[0094] Por exemplo, a incubação no tratamento de incubação po- de ser conduzida resfriando-se a chapa de aço laminada a quente após a laminação a quente e mantendo-se a bobina em uma cobertura de bobina ou em uma caixa de bobina. Nesse momento, a bobina po- de ser mantida na temperatura de incubação. Após a passagem do tempo de incubação predeterminado, a bobina pode ser tirada da co- bertura de bobina ou da caixa de bobina para terminar a incubação.
[0095] Processo de laminação a frio A chapa de aço após o tratamento de incubação é resfriada até a temperatura ambiente, é decapada como necessário, e então é submetida à laminação a frio. A redução da laminação a frio não é par- ticularmente limitada. Como condições gerais, a redução total no pro- cesso de laminação a frio (redução cumulativa da laminação a frio) pode ser de 75% ou mais (preferivelmente 80% ou mais, mais preferi- velmente 85% ou mais). A redução total pode ser 90% ou mais para obter uma chapa de aço elétrico fina em particular. A redução total na laminação a frio é preferivelmente 95% ou menos em consideração do controle de produção tal como a capacidade do laminador e a precisão da espessura.
[0096] Processo de recozimento final A chapa de aço após a incubação é submetida ao recozi- mento final.
[0097] A taxa média de aquecimento durante o aquecimento no recozimento final deve ser de 30 a 200°C/s. Com o controle da taxa média de aquecimento, PDR é controlado para 50% ou menos, aqui PDR é a razão relativa às densidades máxima e mínima dos precipita- dos de AlN nas três áreas que são a párea 1/10t, a área 1/5t e a área 1/2t ao longo da direção da espessura. A razão por que as condições de aquecimento afetam os precipitados de AlN não é clara, mas é considerada ser como segue.
[0098] No método de produção convencional, particularmente no método de produção no qual o tratamento de retenção é conduzido durante o resfriamento após a laminação a quente sem ser conduzido o recozimento da chapa quente, a taxa média de aquecimento durante o aquecimento no recozimento final é limitada a menos de 30°C/s para controlar a estrutura de recristalização e o tamanho de grão da chapa de aço e preferivelmente reduzir a densidade de AlN no aço.
[0099] Por outro lado, na modalidade, a taxa média de aquecimen- to durante o aquecimento no recozimento final é controlada para ser 30°C/s ou mais. Parece que o AlN é facilmente dissolvido durante o recozimento final, e é facilmente influenciado pela taxa de aquecimen- to durante o aquecimento em particular. Quando a taxa de aquecimen- to é menor que 30°C/s, a uniformidade da distribuição de AlN na dire- ção da espessura da chapa de aço deteriora porque o AlN no aço é facilmente dissolvido e particularmente o AlN é dissolvido irregular- mente dependendo da profundidade da chapa de aço. Pelo controle da taxa média de aquecimento durante o aquecimento no recozimento final para 30°C/s ou mais, é possível controlar preferivelmente o PDR que indica o estado de distribuição de AlN.
[0100] A taxa média de aquecimento durante o aquecimento no recozimento final é preferivelmente 40°C/s ou mais e mais preferivel- mente 50°C/s ou mais. O limite superior da taxa média de aquecimen- to não é particularmente limitado. O limite superior pode ser 200°C/s para uma operação estável. O limite superior da taxa média de aque- cimento é preferivelmente 100°C/s. A taxa média de aquecimento po- de ser obtida com base no tempo necessário para aquecer desde a temperatura inicial (temperatura ambiente) até a temperatura de reten- ção como descrito abaixo.
[0101] Em adição, controlando-se a taxa média de aquecimento durante o aquecimento no recozimento final para 30 a 200°C/s, o grau de orientação dos grãos {100} aumenta, e o grau de orientação dos grãos {111} diminui, antes do recozimento de alívio de tensão. Assim, a deterioração da densidade de fluxo magnético devido ao SRA é su- primida.
[0102] A temperatura de retenção no recozimento final pode ser 800 a 1200°C a fim de controlar a perda de ferro para ser suficiente- mente baixa após o recozimento final. A temperatura de retenção pode ser a temperatura de recristalização ou mais. Quando a temperatura de retenção é de 800°C ou mais, os grãos crescem suficientemente, e assim a perda de ferro pode ser reduzida. Pela mesma razão, a tem- peratura de retenção é preferivelmente de 850°C ou mais.
[0103] Por outro lado, o limite superior da temperatura de retenção pode ser 1200°C em consideração da carga aplicada ao forno de re- cozimento. O limite superior é preferivelmente 1050°C.
[0104] Em adição, o tempo de retenção no recozimento final pode ser determinado em consideração do tamanho do grão, da perda de ferro, da densidade de fluxo magnético, da força, e similares. Por exemplo, o tempo de retenção pode ser de 5 segundos ou mais. Por outro lado, quando o tempo de retenção é de 120 segundos ou menos, os grãos crescem adequadamente. Assim, o tempo de retenção pode ser 5 a 120 segundos. Quando o tempo de retenção está dentro da faixa, a orientação do cristal que tem o efeito de suprimir a deteriora- ção das características magnéticas tende a permanecer mesmo quan- do o tratamento térmico adicional de aquecimento lento é conduzido para o crescimento do grão.
[0105] Em adição, em um caso em que o tratamento térmico adici- onal de aquecimento lento tal como recozimento de alívio de tensão (SRA) é conduzido no final, uma vez que o crescimento dos grãos e a perda de ferro são reduzidos, a temperatura de retenção no recozi- mento final pode ser menor que 800°C. Nesse caso, o tratamento tér-
mico adicional leva significativamente à supressão da deterioração da densidade de fluxo magnético. Nesse caso, mesmo quando a estrutura não recristalizada permanece parcialmente, é possível obter a orienta- ção de cristal específica para a chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a modalidade. Por exemplo, o limite inferior da temperatu- ra de retenção no recozimento final pode ser 640°C. Uma vez que a chapa de aço tendo uma estrutura fina ou uma estrutura parcialmente não recristalizada pela diminuição da temperatura de retenção no re- cozimento final apresenta alta resistência, a chapa de aço é útil como chapa de aço elétrico não orientado de alta resistência.
[0106] Para obter a chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a modalidade, em adição aos processos descritos acima, o pro- cesso de formação do revestimento isolante similarmente ao processo de produção convencional da chapa de aço elétrico não orientado po- de ser conduzido para formar o revestimento isolante na superfície da chapa de aço silício após o processo de recozimento final. Cada con- dição do processo de formação do revestimento isolante pode empre- gar a condição similar àquela do processo de produção convencional da chapa de aço elétrico não orientado.
[0107] O método para formação do revestimento isolante não é particularmente limitado. Por exemplo, o revestimento isolante pode ser formado preparando-se a solução para formação do revestimento isolante na qual as resinas ou os inorgânicos conforme mencionado acima são dissolvidos e aplicando-se a solução para a formação do revestimento isolante à superfície da chapa de aço silício, usando-se métodos conhecidos.
[0108] É possível obter a chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a modalidade pelo método de produção que inclui os pro- cessos acima.
[0109] De acordo com a modalidade, é possível obter a chapa de aço elétrico não orientado excelente em características magnéticas. Assim, a chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a modali- dade é adequadamente aplicada como vários materiais para núcleos de equipamentos elétricos, particularmente materiais de núcleo de mo- tores tais como máquinas giratórias, transformadores de pequeno e médio porte, e componentes elétricos. Exemplos
[0110] Daqui em diante os efeitos de um aspecto da presente in- venção são descritos em detalhes em relação aos exemplos a seguir. Entretanto, a condição dos exemplos é uma condição empregada para confirmar a operabilidade e os efeitos da presente invenção, de modo que a presente invenção não é limitada a essa condição de exemplo. A presente invenção pode empregar vários tipos de condições desde que as condições não saiam do escopo da presente invenção e pos- sam alcançar o objetivo da presente invenção.
[0111] Exemplo 1 Chapas de aço silício foram produzidas usando-se a placa com a composição química ajustada e controlando-se as condições de produção em cada processo, e então as chapas de aço elétrico não orientado foram produzidas pela formação de ácido fosfórico com base no revestimento isolante com espessura média de 1 μm na chapa de aço silício. As composições químicas estão mostradas nas Tabelas 1 e 2, e as condições de produção estão mostradas nas Tabelas 3 e 4. No momento da produção acima, a laminação a quente de desbaste foi conduzida de modo que a espessura fosse de 40 mm, e a laminação a frio foi conduzida de modo que a espessura de todas as chapas de aço após a laminação a frio fosse 0,35 mm.
[0112] As chapas de aço elétrico não orientado produzidas foram observadas pelo método descrito acima, e a distribuição de AlN ao longo da direção da espessura da chapa de aço silício foi medida. Os resultados estão mostrados nas Tabelas 5 e 6.
[0113] A densidade de fluxo magnético B50 foi medida usando-se as chapas de aço elétrico não orientado produzidas. A densidade mé- dia de fluxo magnético B50 das três direções que são a direção de la- minação, a direção transversal e a direção a 45° da direção de lamina- ção foi medida antes e depois do recozimento de alívio de tensão, e a diferença ΔB50 antes do recozimento de alívio de tensão e depois do recozimento de alívio de tensão foi medida. Quando a densidade de fluxo magnético B50 antes do recozimento de alívio de tensão foi de 1,58T ou mais, foi julgado ser aceitável. Além disso, quando a diferen- ça ΔB50 foi de 0,010T ou menos, foi julgado ser aceitável.
[0114] Aqui, a densidade média de fluxo magnético B50 nas três dimensões que são a direção de laminação, a direção transversal e a direção a 45° da direção de laminação foi medida com base na densi- dade de fluxo magnético excitada sob uma força de campo magnético de 5000 A/m. Especificamente, as densidades de fluxo magnético B50 em relação às três direções que são ao longo da direção de laminação (0°), a direção perpendicular à direção de laminação (90°), e a direção que faz um ângulo de 45° com a direção de laminação (45°) foram medidas e sua média foi calculada em relação às três direções.
[0115] A perda de ferro W 15/50 foi medida usando-se as chapas de aço elétrico não orientado produzidas. As médias das perdas de ferro W15/50 em relação às três direções que eram a direção de laminação, a direção transversal e a direção a 45° da direção de laminação foram medidas antes e depois do envelhecimento a 200°C por 2 horas, e foi medida a diferença ΔW15/50 antes do envelhecimento e depois do en- velhecimento. Quando a perda de ferro média W 15/50 antes do enve- lhecimento foi de 3,50 W/kg ou menos, foi julgado ser aceitável. Além disso, quando a diferença ΔW15/50 foi de 0,4 W/kg ou menos, foi julga- do ser aceitável.
[0116] Aqui, a densidade de fluxo magnético e a perda de ferro podem ser medidas pelo método a seguir. Uma amostra quadrada de 55 mm pode ser cortada e tirada da chapa de aço, e então B 50 e W 17/50 podem ser medidos pelo testador de chapa única (SST), aqui B50 indi- ca a densidade de fluxo magnético em unidades de T (tesla) quando a chapa de aço é excitada sob uma força de campo magnético de 5000 A/m, e W17/50 indica a perda de ferro quando a chapa de aço é excitada sob condições tais como 50 Hz e a densidade de fluxo magnético de 1,5T.
[0117] As condições de produção, os resultados da produção, e os resultados da avaliação estão mostrados nas Tabelas 1 a 6. Nas tabe- las, os valores sublinhados indicam fora da faixa da presente inven- ção. Além disso, nas tabelas, “-“ em relação à composição química da chapa de aço silício indica que nenhum elemento de ligação foi adicio- nado intencionalmente ou que o teor foi menor que o limite de detec- ção.
[0118] Como mostrado nas tabelas, nos exemplos da invenção de nos B1 a B19, a composição da chapa de aço silício e o estado de dis- tribuição de precipitados de AlN foram preferivelmente controlados, e assim as características magnéticas foram excelentes para a chapa de aço elétrico não orientado.
[0119] Por outro lado, como mostrado nas tabelas, nos exemplos comparativos de nos b1 a b17, pelo menos um entre a composição da chapa de aço silício e o estado de distribuição de precipitados de AlN não foi preferivelmente controlado, e assim as características magnéti- cas não foram satisfeitas para a chapa de aço elétrico não orientado.
[0120] Tabela 1 quími- da de aço (em de % em Aço Composição ca chapa silício unidades massa, o saldo consistindo em Fe e impurezas)
nº C Si Mn Al P S N B Sb Sn Cu REM Ca Mg A1 0,0029 0,01 2,7 0,25 0,01 0,0020 0,0021 0,0014 A2 0,0028 3,5 1,1 0,35 0,03 0,0010 0,0022 0,0018 A3 0,0027 3,2 0,01 0,45 0,07 0,0023 0,0023 0,0011 A4 0,0025 1,2 3,0 0,5 0,09 0,0021 0,0019 0,0015 A5 0,0023 3,0 0,2 0,001 0,1 0,0016 0,0014 0,0011 A6 0,0019 2,95 0,2 0,45 0,18 0,0015 0,0015 0,0018 A7 0,0016 2,1 0,2 0,30 0,17 0,0030 0,0022 0,0019
34/40 A8 0,0015 1,8 0,04 0,90 0,15 0,0016 0,003 0,0011 A9 0,0013 1,8 1,5 1,20 0,14 0,0017 0,0025 0,002 A10 0,0011 1,7 1,4 1,20 0,14 0,0022 0,0022 0,0014 0,050 A11 0,0009 1,5 1,2 1,80 0,02 0,0024 0,0022 0,0019 0,010 A12 0,0007 1,5 1,1 0,012 0,05 0,0020 0,0026 0,0013 0,200 A13 0,0007 1,1 0,2 1,5 0,09 0,0010 0,0022 0,0014 0,015 0,150 A14 0,0005 0,4 0,3 2,0 0,14 0,0011 0,0012 0,0015 0,016 0,050 A15 0,0017 2,3 0,3 0,35 0,02 0,0011 0,0021 0,0019 0,2 A16 0,0015 2,4 0,3 0,34 0,03 0,0025 0,0023 0,0015 0,003 A17 0,0019 2,3 0,2 0,39 0,02 0,0026 0,0020 0,0014 0,004
A18 0,0021 2,2 0,3 0,33 0,04 0,0026 0,0018 0,0017 0,003
[0121] Tabela 2 de aço (em unida- de % em Aço Composição química da chapa silício des massa, o saldo consistindo em Fe e impurezas)
nº C Si Mn Al P S N B Sb Sn Cu REM Ca Mg a1 0,01 1,5 0,5 0,5 0,17 0,0024 0,0021 0,0018 0,010 0,012 a2 0,001 0,3 4,5 0,9 0,02 0,0021 0,0026 0,0018 0,012 0,017 a3 0,0015 2,2 1,5 0,0005 0,05 0,0016 0,0021 0,0014 0,018 0,018 a4 0,0010 0,2 1,4 3,5 0,02 0,0015 0,0019 0,0015 0,012 0,012 a5 0,0016 0,004 0,8 1,50 0,15 0,0016 0,0024 0,0015 a6 0,0018 3,700 0,9 0,40 0,14 0,0017 0,0025 0,0018 a7 0,0015 1,8 0,004 0,35 0,15 0,0016 0,0024 0,0017 a8 0,0017 1,6 0,8 2,70 0,15 0,0018 0,0024 0,0016
35/40 a9 0,0019 1,6 1,0 0,40 0,20 0,0016 0,0022 0,0017 a10 0,0016 1,8 0,9 0,45 0,17 0,0040 0,0019 0,0018 a11 0,0014 1,7 0,8 0,40 0,16 0,0016 0,0050 0,0019 a12 0,0017 1,6 0,8 0,35 0,15 0,0017 0,0021 0,0030
[0122] Tabela 3 Temperatura Temperatura Tratamento de incubação Redução Recozimento Final Teste Aço de aquecimento de término da nº nº da placa da laminação Temperatura Tempo laminação Taxa de Temperatura Tempo Nota a quente a frio aquecimento de retenção de retenção
°C °C °C min % °C/s °C s B1 A1 1100 1020 800 180 78 35 820 30 Ex. da invenção B2 A2 1100 1020 950 120 85 32 820 30 Ex. da invenção B3 A3 1150 920 750 10 75 34 790 30 Ex. da invenção B4 A4 1100 1020 950 120 85 32 820 30 Ex. da invenção
36/40 B5 A5 1100 1020 800 180 78 35 820 30 Ex. da invenção B6 A6 1150 920 750 10 75 34 790 30 Ex. da invenção B7 A7 1100 1020 800 180 78 35 820 30 Ex. da invenção B8 A8 1100 1020 950 120 85 32 820 30 Ex. da invenção B9 A9 1100 900 700 30 83 33 800 30 Ex. da invenção B10 A10 1100 900 700 30 83 33 800 30 Ex. da invenção B11 A11 1150 920 750 10 75 34 790 30 Ex. da invenção B12 A12 1150 1030 820 160 81 31 780 30 Ex. da invenção B13 A13 1100 1020 950 120 85 32 820 30 Ex. da invenção B14 A14 1100 900 700 30 83 33 800 30 Ex. da invenção B15 A15 1150 1020 950 120 78 35 820 30 Ex. da invenção B16 A16 1100 900 700 30 83 33 800 30 Ex. da invenção B17 A17 1100 1020 800 180 78 35 790 30 Ex. da invenção B18 A18 1100 920 750 10 85 32 790 30 Ex. da invenção
B19 A18 1100 920 750 10 85 60 790 30 Ex. da invenção
[0123] Tabela 4
Temperatura Tratamento de incubação Redução Recozimento final Temperatura de término da laminação a de aqueci- quente ºC) e mento seus valores da laminação Taxa de Temperatura Tempo Teste Aço da placa Temperatura Tempo a frio aquecimento de retenção de retenção Nota nº nº °C °C min % °C/s °C s b1 a1 1150 990 800 25 78 34 800 30 Ex. comparativo b2 a2 1100 820 650 15 83 29 800 30 Ex. comparativo b3 a3 1150 950 750 5 75 30 790 30 Ex. comparativo
37/40 b4 a4 1100 820 650 15 83 29 800 30 Ex. comparativo b5 a5 1100 1020 950 120 85 32 820 30 Ex. comparativo b6 a6 1100 900 700 30 fratura Ex. comparativo b7 a7 1100 1020 800 180 78 35 820 30 Ex. comparativo b8 a8 1150 920 750 10 75 34 790 30 Ex. comparativo b9 a9 1150 1030 820 160 fratura Ex. comparativo b10 a10 1100 900 700 30 83 33 800 30 Ex. comparativo b11 a11 1150 1030 820 160 81 31 780 30 Ex. comparativo b12 a12 1100 1020 950 120 85 32 820 30 Ex. comparativo b13 A3 1150 900 680 30 78 35 820 30 Ex. comparativo b14 A1 1100 1100 970 30 83 38 800 30 Ex. comparativo b15 A5 1100 950 750 8 81 37 780 30 Ex. comparativo b16 A3 1150 990 800 190 83 35 800 30 Ex. comparativo b17 A7 1100 920 750 30 78 28 790 30 Ex. comparativo
[0124] Tabela 5 Estado da distribuição de precipitados de AlN Características magnéticas Antes e depois Antes Antes e Antes do Após o do Teste Aço Densidade Densidade Densidade do SRA depois do SRA envelhecimento envelhecimento envelhecimento nº nº 1/10t 1/5t 1/2t PDR B50 ΔB50 W 15/50 W 15/50 ΔW 15/50 Nota peças/µm2 peças/µm2 peças/µm2 % T T W/kg W/kg W/kg B1 A1 0,000020 0,000016 0,000015 33,3 1,75 0,001 3,41 3,71 0,30 Ex. da invenção B2 A2 0,000030 0,000025 0,000021 42,9 1,65 0,006 2,25 2,25 0,00 Ex. da invenção B3 A3 0,000030 0,000029 0,000024 25,0 1,67 0,001 2,68 2,70 0,02 Ex. da invenção B4 A4 0,000020 0,000018 0,000016 25,0 1,69 0,001 2,88 2,88 0,00 Ex. da invenção B5 A5 0,000030 0,000027 0,000022 36,4 1,70 0,001 2,93 2,94 0,01 Ex. da invenção
38/40 B6 A6 0,000040 0,000030 0,000029 37,9 1,68 0,001 2,76 2,80 0,04 Ex. da invenção B7 A7 0,000010 0,000007 0,000007 42,9 1,72 0,004 3,28 3,30 0,02 Ex. da invenção B8 A8 0,000030 0,000028 0,000021 42,9 1,70 0,003 3,23 3,30 0,07 Ex. da invenção B9 A9 0,000030 0,000025 0,000022 36,4 1,66 0,001 2,68 2,69 0,01 Ex. da invenção B10 A10 0,000020 0,000018 0,000015 33,3 1,67 0,001 2,76 2,77 0,01 Ex. da invenção B11 A11 0,000030 0,000025 0,000022 36,4 1,65 0,000 2,67 2,67 0,00 Ex. da invenção B12 A12 0,000040 0,000033 0,000028 42,9 1,74 0,005 3,47 3,47 0,00 Ex. da invenção B13 A13 0,000010 0,000008 0,000007 42,9 1,69 0,003 3,30 3,30 0,00 Ex. da invenção B14 A14 0,000030 0,000022 0,000022 36,4 1,69 0,001 3,43 3,43 0,00 Ex. da invenção B15 A15 0,000040 0,000030 0,000029 37,9 1,73 0,002 2,96 3,02 0,06 Ex. da invenção B16 A16 0,000031 0,000025 0,000022 40,9 1,68 0,001 2,88 2,92 0,04 Ex. da invenção B17 A17 0,000030 0,000025 0,000021 42,9 1,72 0,003 2,88 2,91 0,03 Ex. da invenção B18 A18 0,000020 0,000018 0,000015 33,3 1,70 0,001 2,96 2,97 0,01 Ex. da invenção
B19 A19 0,000028 0,000028 0,000021 33,3 1,70 0,001 2,96 2,97 0,01 Ex. da invenção
[0125] Tabela 6 Estado da distribuição de precipitados de AlN Características magnéticas Antes e depois Antes Antes e Antes do Após o do Teste Aço Densidade Densidade Densidade do SRA depois do SRA envelhecimento envelhecimento envelhecimento nº nº 1/10t 1/5t 1/2t PDR B50 ΔB50 W 15/50 W 15/50 ΔW 15/50 Nota peças/µm2 peças/µm2 peças/µm2 % T T W/kg W/kg W/kg b1 a1 0,000020 0,000016 0,000014 42,9 1,74 0,007 3,43 3,90 0,47 Ex. comparativo b2 a2 0,000020 0,000017 0,000012 66,7 1,67 0,015 2,65 2,67 0,02 Ex. comparativo b3 a3 0,000030 0,000022 0,000019 57,9 1,71 0,013 2,99 2,99 0,00 Ex. comparativo b4 a4 0,000040 0,000033 0,000022 81,8 1,55 0,026 2,57 2,57 0,00 Ex. comparativo
39/40 b5 a5 0,000030 0,000025 0,000022 36,4 1,69 0,005 3,58 3,63 0,05 Ex. comparativo b6 a6 Ex. comparativo b7 a7 0,000040 0,000033 0,000028 42,9 1,57 0,005 3,58 3,61 0,03 Ex. comparativo b8 a8 0,000030 0,000027 0,000022 36,4 1,55 0,007 2,57 3,58 1,01 Ex. comparativo b9 a9 Ex. comparativo b10 a10 0,000030 0,000025 0,000021 42,9 1,72 0,002 3,58 3,60 0,02 Ex. comparativo b11 a11 0,000020 0,000018 0,000015 33,3 1,72 0,003 3,56 3,57 0,01 Ex. comparativo b12 a12 0,000030 0,000022 0,000021 42,9 1,72 0,005 3,58 3,59 0,01 Ex. comparativo b13 A3 0,000031 0,000022 0,000020 55,0 1,62 0,014 2,98 3,00 0,02 Ex. comparativo b14 A1 0,000020 0,000017 0,000013 53,8 1,64 0,015 3,41 3,55 0,14 Ex. comparativo b15 A5 0,000040 0,000033 0,000025 60,0 1,65 0,016 2,93 2,94 0,01 Ex. comparativo b16 A3 0,000022 0,000017 0,000014 57,1 1,65 0,017 3,08 3,12 0,04 Ex. comparativo b17 A7 0,000032 0,000027 0,000021 52,4 1,64 0,013 3,35 3,37 0,02 Ex. comparativo
Aplicabilidade industrial
[0126] De acordo com os aspectos acima da presente invenção, é possível fornecer a chapa de aço elétrico não orientado com pequena mudança nas densidades de fluxo magnético antes e depois do reco- zimento de alívio de tensão (SRA). Em particular, é possível fornecer a chapa de aço elétrico não orientado na qual a diferença entre a densi- dade de fluxo magnético B50 antes do recozimento de alívio de tensão e a densidade de fluxo magnético B50 após o recozimento de alívio de tensão é de 0,010T ou menos, em relação à média das três direções que são a direção de laminação, a direção transversal, e a direção que faz 45° com a direção de laminação. Consequentemente, a presente invenção tem aplicabilidade industrial significativa. Lista de sinais de referência 1 CHAPA DE AÇO ELÉTRICO NÃO ORIENTADO 3 CHAPA DE AÇO SILÍCIO (CHAPA DE AÇO BASE) 5 REVESTIMENTO ISOLANTE (REVESTIMENTO DE TENSÃO) 11 PEÇA PUNCIONADA 13 LAMINAÇÃO 15 DENTES 17 GARFO 100 NÚCLEO DO MOTOR

Claims (3)

REIVINDICAÇÕES
1. Chapa de aço elétrico não orientado compreendendo uma chapa de aço silício e um revestimento isolante, caracterizada pelo fato de que a chapa de aço silício inclui, como composição química, em % em massa, 0,01 a 3,50% de Si, 0,0010 a 2,500% de Al, 0,01 a 3,00% de Mn, 0,0030% ou menos de C, 0,180% ou menos de P, 0,0030% ou menos de S, 0,0030% ou menos de N, 0,0020% ou menos de B, e o saldo consistindo em Fe e impurezas, e quando t é a espessura da chapa de aço silício e quando PDR é definido como a (expressão 1) a seguir que indica a razão em relação às densidades máxima e mínima de precipitados de AlN nas três áreas que são 1 área 1/10t, a área 1/5t, e a área 1/2t a partir da superfície da chapa de aço silício ao longo da direção da espessura, PDR é 50% ou menos, em que PDR = (o máximo – o mínimo) ÷ o mínimo × 100 _(expressão 1).
2. Chapa de aço elétrico não orientado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a chapa de aço silício inclui, como a composição química, em % em massa, pelo menos um ele- mento selecionado de um grupo consistindo em 0,0500% ou menos de Sb, e 0,0100 a 0,2000% de Sn.
3. Chapa de aço elétrico não orientado, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a chapa de aço silício inclui, como composição química, em % em massa, pelo menos um elemen- to selecionado do grupo consistindo em 0 a 1,00% de Cu, 0 a 0,0400% de REM, 0 a 0,0400% de Ca, e 0 a 0,0400% de Mg.
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