BR112020025033B1

BR112020025033B1 - Chapa de aço elétrico de grão orientado

Info

Publication number: BR112020025033B1
Application number: BR112020025033-3A
Authority: BR
Inventors: Tomoji Kumano; Shinya Yano; Shingo Okada; Akio Oguri; Shota MORIMOTO
Original assignee: Nippon Steel Corporation
Priority date: 2018-06-21
Filing date: 2019-06-21
Publication date: 2023-10-17
Also published as: US20210262052A1; JP7307354B2; RU2763924C1; KR102484304B1; CN112313358A; EP3812478B1; JPWO2019245044A1; WO2019245044A1; KR20210010526A; CN112313358B; BR112020025033A2; US11512360B2; EP3812478A4; EP3812478A1

Abstract

é fornecida uma chapa de aço elétrica com grão orientado, cujas características de perda de ferro foram melhoradas sem provocar a deterioração da densidade de fluxo magnético. a chapa de aço elétrica com grão orientado compreende 2,5-3,5% em massa de si com o saldo sendo fe e as inevitáveis impurezas, tem espessura de chapa de 0,18-0,35 mm, tem estrutura metalográfica incluindo grãos matrizes de grãos com recristalização secundária com orientação de goss após o recozimento final, onde grãos de cristal com orientação de goss existem na matriz e tendo diâmetro principal de 5 mm ou menos existem na estrutura metalográfica a uma frequência de 1,5 grãos/cm2 a 8 grãos/cm2; e tem densidade de fluxo magnético b8 de 1,88t ou mais. quanto às orientações dos grãos de cristal com orientação de goss tendo diâmetro de 5 mm ou menos, orientação <100> dos grãos de cristal com orientação de goss desviam da direção de laminação por ângulo de 7 graus ou menos e por ângulo de 5 graus ou menos em termos da média aritmética de um ângulo a e de um ângulo ¿, respectivamente. ângulo a: ângulo entre a direção longitudinal (direção de laminação) e eixo [001] e orientação do grão com orientação de goss conforme projetado na superfície laminada de um corpo de prova. ângulo ¿: ângulo formado pelo eixo [001] do grão de cristal com orientação de goss em relação à superfície laminada.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção refere-se a uma chapa de aço elétrico de grão orientado tendo menores propriedades de perda de núcleo, em que o refino do domínio magnético é executado pela formação de grãos de cristal com orientação de Goss tendo um tamanho metalúrgico desejável e limitado, sem execução do refino do domínio magnético artificial antes ou após a recristalização secundária.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[002] Chapas de aço elétrico de grão orientado são amplamente usadas como materiais de núcleo de ferro para transformadores, e suas características são graduadas de acordo com a perda de ferro e com a densidade de fluxo magnético. Quanto menor sua perda de núcleo e quanto maior sua densidade de fluxo magnético, maior seu valor. Geralmente, quando a densidade de fluxo magnético é aumentada, o tamanho do grão recristalizado secundário se torna grande, então há uma relação de troca em que a perda de núcleo é deteriorada. A orientação da tecnologia de melhoria da qualidade convencional é que um meio para reduzir artificialmente a largura de um domínio magnético é aplicado após a recristalização secundária para reduzir a perda de ferro. Por exemplo, o Documento de Patente 1 descreve uma técnica para controlar a largura do domínio magnético pela irradiação de laser. Entretanto, uma vez que o controle do domínio magnético não é à prova de calor, não é adequado para aplicações com execução de recozimento de alívio de deformação, e o método de controle do domínio magnético tendo uma estabilidade térmica do Documento de Patente 2 foi colocado em uso na prática. Além disso, no Documento de Patente 3, foi desenvolvido um método para executar um tratamento antes da recristalização secundária para refinar os domínios magnéticos dos grãos secundariamente recristalizados, e o método foi posto em uso na prática. Esses são excelentes no efeito do refino dos domínios magnéticos, mas exigem processos extras, o que causa o problema de aumento do custo, limita a produção, reduz o rendimento magnético, destrói o revestimento isolante e necessita de um novo processo de revestimento.

[003] Além disso, de acordo com os conhecimentos prévios, é possível coexistirem grãos relativamente pequenos nos grãos recristalizados secundariamente que tenham um tamanho de grão de cerca de vários centímetros na chapa de orientado. Entretanto, grãos pequenos é orientação de Goss magnéticas são deterioradas, ele não foi colocado em uso na prática.

DOCUMENTOS DA TÉCNICA ANTERIOR DOCUMENTOS DE PATENTE

[004] Documento de Patente 1: Japanese Patent Publication (Kokai) No. 55-018566

[005] Documento de Patente 2: Japanese Patent Publication (Kokai) No. 61-117218

[006] Documento de Patente 3: Japanese Patent Publication (Kokai) No. 59-197520

[007] Documento de Patente 4: Japanese Patent Publication (Kokoku) No. 33-004710

[008] Documento de Patente 5: Japanese Patent Publication (Kokai) No. 59-056522

[009] Documento de Patente 6: Japanese Patent Publication (Kokai) No. 09-287025

[0010] Documento de Patente 7: Japanese Patent Publication (Kokai) No. 58-023414

[0011] Documento de Patente 8: Japanese Patent Publication (Kokai) No. 2000-199015

[0012] Documento de Patente 9: Japanese Patent Publication (Kokoku) No. 6-80172

Documentos de Não Patente

[0013] Documento de Não Patente 1: Tadao Nozawa: Tohoku University Dissertation: Doctoral Dissertation 1979

[0014] Documento de Não Patente 2: US Patent No. 1,965,559

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMAS A SEREM RESOLVIDOS PELA INVENÇÃO

[0015] Na chapa de aço elétrico de grão orientado, se for adotada uma condição de processo para melhorar a densidade de fluxo magnético (por exemplo, uma alta taxa de laminação a frio), a orientação de Goss dos grãos com orientação de Goss se torna afiada na estrutura da recristalização primária, mas a frequência da existência de grãos com orientação de Goss é baixa. Mas, como resultado, o tamanho do grão recristalizado secundário se torna grande, a perda por corrente parasita anormal aumenta, e a perda de núcleo deteriora. Isto é, embora a densidade de fluxo magnético de torne alta (grande), a perda de núcleo é deteriorada. Isto é porque embora a perda por histerese seja melhorada, a largura do domínio magnético é ampliada, a perda por corrente parasita anormal se torna grande (aumentada), e a perda total do núcleo é deteriorara. Além disso, na técnica convencional, quando grãos finos são deixados estarem presentes na estrutura recristalizada secundária, a orientação dos grãos finos foi grandemente desviada da orientação de Goss. Como resultado, as características magnéticas não foram melhoradas. Portanto, em uma produção industrial real, os grãos recristalizados secundariamente devem ser grandes para garantir uma alta densidade de fluxo magnético, e um método para melhorar a perda de ferro por um método artificial de controle do domínio magnético adicional deve ser adotado. Um, exemplo de um método artificial de controle do domínio magnético adicional é a aplicação de um revestimento isolante que transmita tensão, e de fato, muitas chapas de aço elétrico são produzidas por esse método. Entretanto, no método convencional, o número de etapas é aumentado, o custo é aumentado, ou a resistência entre camadas é deteriorada devido à destruição do revestimento isolante, e há um limita para a melhoria da perda de núcleo, e a melhoria foi exigida.

[0016] O objetivo da presente invenção é fornecer uma chapa de aço elétrico de grão orientado na qual grãos finos tendo uma orientação de Goss estão presentes na estrutura recristalizada secundária, melhorando assim significativamente a perda de núcleo sem deteriorar a densidade de fluxo magnético. Daqui em diante, os grãos finos que tenham a orientação de Goss que existam na estrutura recristalizada secundária são referidos como “grãos do tamanho de gergelim”. Na presente invenção, grãos do tamanho de gergelim são aqueles que têm um diâmetro principal (maior) de 5 mm ou menos.

MEIOS PARA RESOLVER OS PROBLEMAS

[0017] (1) Uma chapa de aço elétrico de grão orientado composta de 2,5 a 3,5% em massa de Si, com o saldo de Fe e os inevitáveis elementos, e tendo uma espessura de capa de 0,18 a 0,35 mm,

[0018] onde a sua estrutura metalográfica após o recozimento de recristalização secundária inclui grãos matrizes de grãos recristalizados secundários com a orientação de Goss, e em que, na estrutura metalográfica, a frequência de existência de grãos de cristal com orientação de Goss tendo um diâmetro principal (maior) de 5 mm ou menos presentes nos grãos matrizes é de 1,5 grãos/cm2ou mais e 8 grãos/cm2ou menos, e a densidade de fluxo magnético B8 é de 1,88T ou mais, onde os ângulos de desvio a partir da direção de laminação da direção [001] dos grãos de cristal com orientação de Goss são 7° ou menos e 5° ou menos em termos de uma média aritmética do ângulo α e do ângulo β, respectivamente, em que o ângulo α e o ângulo β são como segue:

[0019] ângulo α: ângulo formado pela direção longitudinal e a projeção de [001] na superfície da amostra;

[0020] ângulo β: a inclinação de [001] para fora da superfície da amostra

EFEITO DA INVENÇÃO

[0021] A presença de grãos finos com orientação de Goss a uma frequência específica na estrutura recristalizada secundária torna possível obter uma chapa de aço elétrico de grão orientado com perda de núcleo melhorada sem a deterioração da densidade de fluxo magnético.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0022] A FIG. 1 é um diagrama mostrando a relação angular tridimensional entre três direções para uma chapa de aço (direção de laminação, direção normal e direção da largura da chapa de aço) e três orientações (<001>) do cristal com orientação de Goss, que é indicada com três ângulos (ângulos α, β, Y).

[0023] A FIG. 2 é um diagrama mostrando um exemplo da orientação de cristal dos grãos finos com orientação de Goss afiada (grãos do tamanho de gergelim) tendo um diâmetro principal (maior) de 5 mm ou menos.

[0024] A FIG. 3 é um diagrama mostrando a relação entre o diâmetro principal (maior) dos grãos finos com orientação de Goss afiada (grãos do tamanho de gergelim) e a densidade de existência de grãos do tamanho de gergelim, e a perda de núcleo (W17/50).

[0025] A FIG. 4 é um diagrama mostrando uma estrutura recristalizada secundária. A figura inferior representa o aço da presente invenção, e a figura superior representa o aço convencional.

[0026] A FIG. 5 é um diagrama mostrando a relação entre a densidade dos grãos finos com orientação de Goss afiada (grãos do tamanho de gergelim), e a perda de núcleo e a densidade de fluxo magnético.

[0027] A FIG. 6 é um diagrama mostrando a relação entre a orientação dos grãos finos com orientação de Goss afiada (grãos do tamanho de gergelim) e a perda de núcleo.

[0028] A FIG. 7 é um gráfico da linha de contorno da perda de núcleo W17/50 da chapa de aço elétrico (sem revestimento de isolamento de tensão).

MODALIDADES PARA EXECUÇÃO DA INVENÇÃO

[0029] Uma chapa de aço elétrico de grão orientado de acordo com a presente invenção é baseada em estudos profundos conduzidos pelos presentes inventores para resolver os problemas mencionados acima, e sua estrutura metalográfica é composta de um grande grão recristalizado com orientação de Goss afiada (daqui em diante referido como “grãos matrizes”), e similarmente grãos finos com orientação de Goss afiada tendo um diâmetro principal (maior) de 5 mm ou menos (daqui em diante referido como “grãos do tamanho de gergelim”) presentes nos mencionados grãos recristalizados secundários com orientação de Goss afiada (grãos matrizes). Consequentemente, pode ser obtida uma chapa de aço elétrico de grão orientado com estrutura de domínio magnético melhorada nos grãos recristalizados secundários grandes (grãos matrizes) e perda de núcleo melhorada sem deterioração da densidade de fluxo magnético. Em outras palavras, pode ser dito que os grãos matrizes e os grãos do tamanho de gergelim têm uma relação mar-ilha. Isto é, os grãos do tamanho de gergelim, que são as ilhas, existem nos grãos matrizes, que são o mar. Uma tecnologia convencional (por exemplo, o Documento de Patente 9) descreve uma chapa de aço elétrico tendo uma estrutura na qual grãos tendo um grande tamanho de grão e grãos tendo pequeno tamanho de grão são misturados. Entretanto, deve ser notado que a tecnologia convencional tem uma estrutura na qual pequenos grãos estão presentes nos contornos dos grãos grandes, e não têm uma estrutura mar-ilha na qual grãos pequenos (grãos do tamanho de gergelim) estão presentes nos grãos grandes (grãos matrizes). Incidentalmente, a chapa de aço elétrico de acordo com a presente invenção tem uma estrutura mar-ilha na qual grãos pequenos (grãos do tamanho de gergelim) estão presentes em grãos grandes (grãos matrizes), mas deve ser notado que não é negado que os grãos pequenos estão presentes nos contornos dos grãos grandes. Além disso, o diâmetro principal (maior) dos grãos matrizes excedem pelo menos 5 mm, porque os grãos matrizes incluem grãos do tamanho de gergelim que têm um diâmetro principal (maior) de 5 mm ou menos. Os grãos matrizes são grãos com recristalização secundária e podem ter um tamanho de grão de cerca de vários centímetros, por exemplo, um tamanho de grão de cerca de 1 cm a 10 cm.

[0030] Além disso, um revestimento vítreo composto principalmente de forsterita pode estar presente na superfície da chapa de aço elétrico de grão orientado da presente invenção. Além, disso uma película de tensão pode ser aplicada à mesma.

[0031] Abaixo são dados os detalhes.

Orientação do cristal

[0032] Inicialmente, será descrita a orientação dos grãos recristalizados secundários da chapa de aço elétrico de grãos orientados. A chapa de aço elétrico de grãos orientados utiliza um fenômeno de recristalização secundária para formar grandes grãos com orientação de Goss. Essa orientação de Goss é representada por um índice de {110} <001>. A nitidez da orientação de Goss da chapa de aço elétrico de grão orientado depende do desvio da orientação <100> da estrutura do cristal a partir da direção de laminação. Especificamente, como mostrado na FIG. 1, o ângulo de desvio é definido pelos três ângulos em um espaço tridimensional, e os ângulos α, β e Y são definidos abaixo (Documento de Não Patente 1).

[0033] α: ângulo formado pela direção longitudinal e a projeção de [001] na superfície da amostra;

[0034] β: inclinação de [001] fora da superfície da amostra;

[0035] Y: ângulo de rotação da amostra em torno de [001] a partir da posição equiangular [0011].

[0036] Como descrito acima, os ângulos α e β incluem uma mudança ou desvio do eixo [001] dos grãos com orientação de Goss a partir da direção de laminação ou superfície da amostra. Portanto, quando a mudança ou o desvio se torna grande, o eixo de magnetização fácil <001> dos grãos com orientação de Goss é grandemente alterado ou desviado da direção de laminação, e as propriedades magnéticas na direção de laminação deterioram. Por outro lado, uma vez que o ângulo Y é um ângulo em torno do eixo [001] (eixo de magnetização fácil) dos grãos com orientação de Goss, ele não afeta adversamente a densidade de fluxo magnético. Ao invés disso, é dito que quanto maior for o ângulo Y, maior é o efeito de refino do domínio magnético, o que é desejado.

[0037] Aqui, a estrutura do cristal da chapa de aço elétrico de grão orientado é um cristal cúbico de corpo centrado. Os símbolos [ ] e ( ) indicam a direção única e a direção normal plana, e os símbolos <> e { } indicam a orientação equivalente e a orientação normal plana do cristal cúbico. Além disso, na FIG. 1, são definidas as direções únicas [100], [010] e [001] no sistema de coordenadas do lado direito em relação à orientação de Goss. Além disso, em relação à “direção”, é definido um caso único como “direção”, e um caso equivalente é definido como “orientação”.

[0038] A Figure 2 mostra um exemplo de uma figura polo {200} de grãos do tamanho de gergelim. 2A é um caso em que ele é produzido por um meio convencional no qual a nitidez de uma direção de laminação, descrita mais adiante, é maior que 7, e 2B é um exemplo da chapa de aço elétrico de acordo com a presente invenção. Ambos são valores de orientação medidos dos grãos de cristal que tenham o diâmetro principal (maior) de 5 mm ou menos, e a perda de núcleo de 2B é extremamente boa. Composição

[0039] A composição de elementos será explicada abaixo. Daqui em diante, % significa % em massa.

[0040] Si: 2,5-3,5%

[0041] Si é um elemento que aumenta a resistência específica e contribui para a melhoria das características de perda de núcleo. Se seu teor for menor que 2,5%, a resistência específica diminui e a perda de núcleo deteriora. Se seu teor for maior que 3,5%, frequentemente ocorre a fratura, no processo de produção, especialmente na laminação, o que torna a produção comercial impossível na prática.

[0042] Os componentes necessários para a chapa de aço elétrico de grão orientado são Fe e Si, mas o restante dos elementos que existem inevitavelmente estão descritos abaixo.

[0043] Os elementos que estão eventualmente inevitavelmente contidos na parte metálica da chapa de aço exceto em sua superfície incluem Al, C, P, Mn, S, Sn, Sb, N, B, Se, Ti, Nb, Cu, etc. Eles são divididos em elementos que são inevitavelmente incorporados durante a produção industrial e elementos que são adicionados artificialmente para provocar a recristalização secundária na chapa de aço elétrico, de grão orientado. É desejado que esses elementos inevitáveis sejam desnecessários ou estejam presentes em uma pequena quantidade no produto final.

[0044] C é necessário no processo de produção para melhoria da textura. Entretanto, ele precisa estar presente em uma pequena quantidade no produto final para evitar o envelhecimento magnético, e o limite superior preferível da sua quantidade é de 0,005% ou menos, e mais preferivelmente 0,003% ou menos.

[0045] Os elementos que não provocam envelhecimento magnético mas são adicionados artificialmente e desnecessários no produto final incluem P, N, S, Ti, B, Nb, Se, etc. O limite superior da quantidade desses elementos são também preferivelmente 0,005% ou menos, e mais preferivelmente 0,0020% ou menos. Al não é sempre desnecessário porque ele existe como mulita na película vítrea.

[0046] Al, Mn, Sn, Sb e Cu são elementos metálicos, e há aqueles que estão inevitavelmente presentes e aqueles que são adicionados intencionalmente. Eles permanecem no produto final. É também preferível que esses estejam presentes em uma pequena quantidade, uma vez que eles deterioram a saturação da densidade de fluxo magnético. Entretanto, é inevitável e aceitável que um máximo de cerca de 0,01% permaneçam na produção real. O teor real pode ser ajustado dependendo do processo de produção.

[0047] O teor de cada elemento na chapa de aço elétrico de grão orientado de acordo com a presente invenção, e a placa e similares para produzir a mesma, pode ser analisado com os métodos convencionais, dependendo do tipo do elemento. Espessura do produto

[0048] A espessura do produto é de até 0,18 mm em uma produção real. É possível produzir chapas de aço mais finas que 0,18 mm, mas quando o diâmetro do rolo de trabalho é grande, não é possível executar a laminação enquanto se satisfaz suficientemente a precisão da espessura (a tolerância da espessura da chapa é menor que 5%). O limite superior da espessura é de 0,35 mm ou menos, que é o limite superior da Japanese Industrial Standard, porque o valor absoluto da perda de núcleo para a chapa de aço elétrico de grão orientado se torna grande com o aumento da espessura. Na técnica da presente invenção, é essencial que a densidade de fluxo magnético B8 seja 1,88 T ou mais com a presença de grãos de recristalização secundária (grãos do tamanho de gergelim).

Grãos cristalizados

[0049] Como é bem sabido, a perda de núcleo da chapa de aço elétrico de grão orientado consiste na perda por histerese, perda de corrente parasita clássica, e perda de corrente parasita anormal.

[0050] A perda de corrente parasita clássica depende da resistência específica e da espessura da chapa. Portanto, é considerada ser a mesma quando o teor de Si e a espessura da chapa são os mesmos se o tamanho do grão com recristalização secundária foi diferente.

[0051] A perda por histerese e a perda de corrente parasita anormal dependem grandemente do tamanho do grão com recristalização secundária, (para ser mais preciso, da área do contorno do grão). A perda por histerese aumenta com uma grande área do contorno do grão, e o grão do tamanho de gergelim (que tem uma pequena área de contorno de grão) não aumenta a perda por histerese. Por outro lado, a perda de núcleo da chapa de aço elétrico de grão orientado depende não apenas do tamanho do grão mas também da estrutura do domínio magnético dentro do grão. Mais especificamente, os presentes inventores descobriram que o efeito de estreitar a largura do domínio magnético nos grãos recristalizados grandes (grãos matrizes ou grãos que não sejam do tamanho de gergelim) pode ser obtido devido aos grãos do tamanho de gergelim com orientação de Goss afiada. Em outras palavras, com apenas grãos grandes com orientação de Goss com recristalização secundária, a largura do domínio magnético nos grãos inevitavelmente se alarga, e a perda de corrente parasita anormal aumenta, mas é considerado que devido aos grãos do tamanho de gergelim com uma boa orientação (com uma orientação de Goss afiada), a largura do domínio magnético dentro de um grão grande é estreitada (refino do domínio magnético), e a perda de corrente parasita anormal é melhorada. Como descrito acima, embora os grãos do tamanho de gergelim possam fornecer um efeito de refino do domínio magnético, há a preocupação de que os grãos do tamanho de gergelim possam fornecer o efeito de aumento da perda por histerese. Entretanto, é atualmente difícil comparar quantitativamente e explicar ambos os efeitos. Mesmo assim, uma vez que os grãos do tamanho de gergelim têm uma boa orientação na presente invenção, presume-se que essa deterioração seja pequena. Além disso, a perda de corrente parasita anormal melhorada pelo efeito do refino do domínio magnético devido aos grãos do tamanho de gergelim é proporcional ao quadrado da velocidade de deslocamento da parede do domínio, e a velocidade de deslocamento é considerada ser aproximadamente proporcional à distância de deslocamento. Portanto, como o tamanho do grão de cristal é menor (a distância do deslocamento é menor) quando a orientação do cristal é a mesma, a perda de corrente parasita anormal se torna menor, isto é, o efeito de reduzir a perda de corrente parasita anormal é considerado ser maior.

[0052] Quando a orientação dos grãos em forma de gergelim é a mesma que a dos grãos grosseiros (grãos matrizes) como na presente invenção, a perda de núcleo total se torna boa devido ao efeito do refino do domínio magnético mesmo se a densidade de existência de grãos do tamanho de gergelim for considerada grande. A FIG. 3 mostra as razões para a limitação da densidade de existência e do tamanho. A razão porque o diâmetro principal (maior) dos grãos do tamanho de gergelim é limitado a 5 mm ou menos é que o ângulo β se torna grande quando o diâmetro principal (maior) excede 5 mm. Como resultado, a perda de núcleo deteriora como mostrado na FIG. 3. Atualmente a razão porque o ângulo β se torna grande não é clara.

[0053] Além disso, a densidade numérica dos grãos do tamanho de gergelim na estrutura metalográfica é ajustado para 1,5 número/cm2 ou mais de modo a fazer a perda de núcleo ser boa como mostrado na FIG. 3. Em geral, quanto maior a densidade numérica, melhor a perda de núcleo, e a densidade numérica mais preferível pode ser 2,0 peças/cm2ou mais. O limite superior dos grãos do tamanho de gergelim é ajustado para 8 número/cm2, porque a chapa de aço elétrico que tenha uma estrutura recristalizada secundária que tenha uma boa orientação de Goss com mais de 8 número/cm2 não pode ser produzida comercialmente no momento.

[0054] A FIG. 3 mostra dados quando o teor de Si é de 3,25 a 3,40% e a chapa de aço elétrico de grão orientado tendo uma espessura de 0,27 mm tem uma densidade de fluxo magnético B8 de 1,91 a 1,94T (a densidade dos grãos do tamanho de gergelim, o diâmetro principal (maior) dos grãos do tamanho de gergelim e a perda de núcleo (W17/50)) são resumidos. Incidentalmente, a perda de núcleo (W17/50) significa a perda de núcleo medida quando a densidade máxima de fluxo magnético é de 1,7 T e a frequência é de 50 Hz. Densidade dos grãos do tamanho de gergelim

[0055] A partir das FIGS. 3 e 5, o limite inferior da densidade dos grãos do tamanho de gergelim é de 1,5 número/cm2, e o limite superior é de 8 número/cm2onde metade de toda a estrutura metalográfica é ocupada pelos grãos do tamanho de gergelim para provocar a falha da recristalização secundária.

[0056] Assumindo que os grãos do tamanho de gergelim sejam retangulares e o comprimento médio de um lado é de 2,5 mm, a área média dos grãos com tamanho de gergelim é 2,5 x 2,5 = 6,25 mm2/grão. Em adição, assumindo que a área ocupada pelos grãos do tamanho de gergelim ocupe metade da estrutura metalográfica de 100 mm2 (1 cm2), ela será de 50 mm2. Portanto, quando os grãos do tamanho de gergelim ocupam metade de toda a estrutura metalográfica, a densidade dos grãos do tamanho de gergelim é de 50 mm2/6,25 mm2/grãos= 8 grãos/cm2. Se a densidade dos grãos do tamanho de gergelim for de 8 grãos/cm2ou mais, produtos comerciais não podem ser obtidos devido à falha da recristalização secundária. A densidade dos grãos do tamanho de gergelim é medida observando- se visualmente a superfície de uma chapa de aço ou com uma lente de aumento, na qual a película vítrea é removida.

[0057] ângulo α, ângulo β

[0058] Da FIG. 6, é confirmado que a preda de núcleo é boa (a perda de núcleo é preferivelmente de 0,93 ou menos) quando o ângulo α e o ângulo β são de 7° ou menos e 5° ou menos, respectivamente. Essa diferença é considerada como segue. Em α e β, o ângulo de rotação (distância angular) a partir da orientação de Goss para o eixo rígido de magnetização é maior em α, de modo que o efeito de refino do domínio magnético nos grãos que não são finos (grãos matrizes) é grande, e o efeito é estimado ser eficaz em uma faixa mais ampla do ângulo de rotação. Isto é porque se o limite superior for excedido, a mudança ou o desvio partir da orientação de Goss se torna grande e a densidade de fluxo magnético frequentemente se torna menor que 1,88T.

[0059] Note que a orientação do cristal é medida pela medição da orientação do cristal único, método Lahue. No método Lahue, a região central de cada grão é irradiada com raios-X e medida para cada grão.

Método de produção

[0060] Será explicado um método para obter uma chapa de aço elétrico de grão orientado que tenha essas características.

[0061] A chapa de aço elétrico produzida com a presente invenção refere-se àquela especificada na Japanese Industrial Standard JIS C 2553 (tira de aço elétrico de grão orientado) e é usada principalmente como núcleo de ferro para um transformador.

[0062] A propósito, a origem do aço elétrico de grão orientado retorna na história ao Documento de Patente 2 de N. P. Goss.

[0063] Os métodos são descritos subsequentemente em muitas especificações de invenções tais como o Documento de Patente 4 e o Documento de Patente 5. Entre eles, a chapa de aço elétrico da presente invenção refere-se à chapa de aço elétrico de grão orientado que tenha AlN como principal inibidor, e tenha uma taxa de laminação a frio final de mais de 80%. Como exemplos técnicos relatados, podem ser mencionados os Documentos de Patente 6, 7 e 8.

[0064] Especificamente, por exemplo, é preparada, como composição da placa, em uma razão de peso (% em massa), C: 0,035 a 0,075%, Si: 2,5 a 3,50%, Al solúvel em ácido: 0,020 a 0, 035%, N: 0,005 a 0,010%, pelo menos um elemento entre S e Se: 0,005 a 0,015%, Mn: 0,05 a 0,8%, e opcionalmente, pelo menos um elemento entre Sn, Sb, Cr, P, Cu e Ni: 0,02 a 0,30% e o saldo sendo Fe e as inevitáveis impurezas. Essa placa é aquecida a uma temperatura de menos de 1280°C, laminada a quente, a chapa laminada a quente é recozida, laminada a frio com um ou mais recozimentos intermediários, e submetida ao tratamento de nitretação em um gás misto de hidrogênio, nitrogênio e amônia sob condições que permitam que as tiras corram durante e após o recozimento de descarbonetação. Se a temperatura de aquecimento da placa for 1280°C ou mais, o tratamento de nitretação pode não ser executado. Então, um separador de recozimento contendo MgO como componente principal é aplicado para executar um recozimento de acabamento final. A laminação a frio final posterior é executada por laminação inversa. Esse laminador a frio tem um raio do rolo de trabalho R (mm) de 130 mm ou mais, mantém a chapa de aço a 150°C a 300°C por 1 minuto ou mais em pelo menos 3 passes de uma pluralidade de passes. Além disso, a razão da forma da laminação em dois ou mais da pluralidade de passes é 7 ou mais para produção. A FIG. 7 é um gráfico de linha de contorno da perda de núcleo W17/50 de uma chapa de aço elétrico tendo uma espessura de 0,27 mm (sem o revestimento de isolamento de tensão), em que o eixo horizontal é a temperatura de retenção da chapa de aço durante a laminação a frio, e o eixo vertical é o número de passes da laminação a frio. A partir da FIG. 7, uma região em que a perda de núcleo é favorável é observada a uma temperatura de retenção de 150°C ou mais, e o número de passes de 2 a 3 ou mais. Com base nisto, foram determinadas as condições do processo de laminação a frio final para obter a chapa de aço elétrico da presente invenção. Note que, na FIG. 7, é usada uma chapa de aço à qual o revestimento de isolamento de tensão não é aplicado, e sua perda de núcleo é inferior às chapas de aço da mesma espessura mostradas nas Tabelas 1 e 2 de acordo com os exemplos descritos mais adiante.

[0065] Do ponto de vista de um processo real, é difícil garantir uma chapa de aço a 150 a 300°C por 1 minuto ou mais durante 3 passes ou mais, a menos que o processo seja uma laminação inversa. Portanto, uma laminação inversa é adotada substancialmente na etapa de laminação a frio final da chapa de aço da presente invenção.

[0066] Além disso, a razão da forma da laminação m é definida pela fórmula a seguir.

[0067] em que R: raio do rolo (mm), H1: espessura da chapa no lado de entrada (mm), e H2: espessura da chapa no lado de saída (mm).

[0068] A razão para o efeito da laminação a frio não é clara. Entretanto, é possível apresentar, em grãos com recristalização secundária com orientação de Goss com forma grande (grãos do tamanho de gergelim), grãos finos com orientação de Goss de forma similar (grãos do tamanho de gergelim) tendo um diâmetro principal (maior) de 5 mm ou menos, a uma frequência específica, pela produção sob as condições de produção acima, particularmente a temperatura na laminação a frio final, o número de passes, e a razão de forma da laminação. Uma vez que essa estrutura metalográfica melhora a estrutura do domínio magnético nos grãos com recristalização secundária grandes, é considerado que a chapa de aço elétrico de grão orientado com perda de núcleo melhorada pode ser obtida sem deteriorar a densidade de fluxo magnético.

EXEMPLOS Exemplo 1

[0069] A Tabela 1 mostra os resultados da chapa de aço elétrico de grão orientado produzida de acordo com as condições de processo acima, com o teor de Si contido no aço sendo de 2,45 a 3,55%. Em alguns exemplos comparativos, chapas de aço elétrico de grão orientado foram produzidas sob condições de que o teor de Si está fora da faixa da presente invenção ou as condições de processo acima (particularmente o número de passes com uma razão de forma de laminação de 7 ou mais) não são satisfeitas. Os Exemplos da Invenção A1 a A7, nos quais a frequência de existência de grãos do tamanho de gergelim está dentro da faixa da presente invenção, tem uma boa perda de núcleo, enquanto os Exemplos Comparativos a1 a a5, nos quais a frequência de existência de grãos do tamanho de gergelim está fora da faixa da presente invenção, são inferiores em perda de núcleo ou não produzem um produto. Em geral, a perda de núcleo tende a deteriorar à medida que a espessura da chapa aumenta. A perda de núcleo no Exemplo da Invenção A4 parece ser inferior porque a chapa é mais espessa. Em adição, nos Exemplos da Invenção A1 a A7, foi confirmado que os grãos do tamanho de gergelim estavam presentes nos grãos matrizes grandes como mostrado na fotografia de observação da FIG. 4. Tabela 1 Tabela １- Resultados das propriedades magnéticas da chapa de aço elétrico de grão orientado resultante *1 ： grãos finos com orientação de Goss afiada tendo um diâmetro principal (maior) de 5 mm ou menos

Exemplo 2

[0070] A Tabela 2 mostra a relação da frequência de existência e da orientação dos grãos do tamanho de gergelim tendo um diâmetro principal (maior) de 5 mm ou menos e as propriedades magnéticas. Os resultados dos produtos produzidos sob as condições que, com base na Japanese Patent Publication (Kokoku) No. 60-48886, a temperatura de aquecimento da placa foi de 1350°C e o tratamento de nitretação não foi executado. A laminação a frio final foi executada sob as condições de processo acima. O número de passes com uma razão de forma de laminação de 7 ou mais é conforme descrito na coluna Notas. A espessura do produto é de 0,27 mm. Nessa faixa, quanto maior for a frequência de existência de grãos do tamanho de gergelim, ou quanto menores forem os ângulos de desvio total α e β, melhor é a perda de núcleo sem deterioração da densidade de fluxo magnético. Em adição, também nos Exemplos da Invenção B1 a B4, foi confirmado que os grãos do tamanho de gergelim estavam presentes nos grãos matrizes grandes como mostrado na fotografia de observação da FIG. 4. Tabela 2 Tabela 2 – Relação de frequência de existência de grãos do tamanho de gergelim, orientação e propriedades magnéticas *1: grãos finos com orientação de Goss afiada tendo um diâmetro principal (long) de 5 mm ou menos *2: ângulo de desvio da direção do eixo [001] do grão com orientação de Goss a partir da direção de laminação da superfície da amostra

Claims

1. Chapa de aço elétrico de grão orientado, caracterizada pelo fato de ser composta de 2,5 a 3,5% em % massa de Si, com o saldo sendo Fe e elementos inevitáveis, e tendo uma espessura de chapa de 0,18 a 0,35 mm, em que a estrutura metalográfica da mesma após o recozimento de recristalização secundária inclui grãos matrizes de grãos com recristalização secundária com orientação de Goss, e em que, na estrutura metalográfica, a frequência de existência de grãos de cristal com orientação de Goss tendo um diâmetro principal, ou maior, de 5 mm ou menos presente nos grãos matrizes é de 1,5 grãos/cm2ou mais e 8 grãos/cm2ou menos, e a densidade de fluxo magnético B8 é 1,88T ou mais, em que os ângulos de desvio a partir da direção de laminação da direção de [001] dos grãos de cristal com orientação de Goss são 7° ou menos e 5° ou mais, em termos de uma média simples ou aritmética de um ângulo α e de um ângulo β, respectivamente, em que o ângulo α e o ângulo β são como segue: ângulo α: o ângulo formado pela direção longitudinal e a projeção do [001] na superfície da amostra, e ângulo β: a inclinação do [001] para fora da superfície da amostra.