BR112021006645B1

BR112021006645B1 - Método para produção de chapa de aço elétrico não orientado

Info

Publication number: BR112021006645B1
Application number: BR112021006645-4A
Authority: BR
Inventors: Yoshiaki Zaizen; Tomoyuki Okubo; Yoshihiko Oda; Yukino Miyamoto
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2019-07-04
Publication date: 2023-12-05
Also published as: KR20210053979A; CA3116570C; EP3875613A1; CA3116570A1; CN112930408B; MX2021004977A; TW202018100A; BR112021006645A2; US20210388456A1; WO2020090156A1; TWI738061B; JP6950748B2; EP3875613A4; JPWO2020090156A1; KR102510146B1; CN112930408A

Abstract

MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE CHAPA DE AÇO ELÉTRICO NÃO ORIENTADO. Essa chapa de aço elétrico não orientado que alcança tanto alta densidade de fluxo magnético quanto baixa perda de ferro é obtida, durante a produção, pela execução da laminação a quente, da laminação a frio e do recozimento de acabamento de uma placa de aço que contém, em % em massa, menos que ou igual a 0,0050% de C, 1,0 6,5% de Si, 0,05 2,0% de Mn, menos que ou igual a 0,0050% de S, menos que ou igual a 0,01% de Al, menos que ou igual a 0,0050% de N, menos que ou igual a 0,0030% de Ti., menos que ou igual a 0,0030% de Nb, e menos que ou igual a 0,0050% de O, executar o recozimento de acabamento sob as condições: a temperatura de imersão T (°C) satisfaz a fórmula (1); a atmosfera do recozimento de acabamento é um gás misto compreendendo um ou mais selecionados entre nitrogênio, hidrogênio e gases raros e tendo um teor de nitrogênio de menos que ou igual a 50% em vol e o ponto de orvalho do gás misto é menos que ou igual a -20°C.(1).

Description

Campo Técnico

[001] Esta invenção refere-se a um método para produção de uma chapa de aço elétrico não orientado, e mais particularmente a um método para produção de uma chapa de aço elétrico não orientado com uma baixa perda de ferro e uma alta densidade de fluxo magnético usada em um motor automotivo.

Técnica Antecedente

[002] Para atender a demanda por prevenção do aquecimento global e de economia de energia, veículos elétricos híbridos (HEV) que usam uma máquina e um motor em combinação, veículos elétricos (EV) acionados apenas por um motor elétrico e veículos de células de combustível (FCEV) foram desenvolvidos no campo automobilístico. Além disso, foi fortemente demandado que um motor de acionamento para HEV, EV ou similares e também motores de indução industriais tenham alta eficiência devido a regulamentações ambientais mais rigorosas.

[003] Um material de núcleo de ferro para tal motor tal como o motor de acionamento de um HEV, EV ou similar ou para um motor de indução geralmente usa uma chapa de aço elétrico não orientado, o qual se deseja que tenha baixa perda de ferro para alcançar a alta eficiência do motor. Foi tentado reduzir a perda de ferro da chapa de aço elétrico não orientado pela adição principalmente de elementos tais como Si, Al e similares que aumentam a resistência específica ou pela diminuição da espessura da chapa para reduzir a perda por corrente parasita. Uma vez que a adição em grande quantidade dos elementos de ligação traz redução na densidade de fluxo magnético saturado, entretanto, a diminuição da densidade de fluxo magnético não pode ser evitada embora a perda de ferro possa ser diminuída. A diminuição na densidade de fluxo magnético provoca aumento na perda de cobre no motor, levando à diminuição na eficiência do motor. Além disso, é necessário diminuir a espessura da chapa laminada a quente ou aumentar a redução na laminação a frio para reduzir a espessura da chapa, provocando um problema de que a carga de laminação é aumentada ou a produtividade é reduzida. Portanto, é desejado desenvolver um método diferente que possa alcançar alta densidade de fluxo magnético e baixa perda de ferro da chapa de aço elétrico não orientado.

[004] Como uma técnica de produção de uma chapa de aço elétrico não orientado com baixa perda de ferro, por exemplo, a Literatura de Patente 1 descreve um método de aumentar a resistência específica do aço pela adição de Cr em não menos de 1,5% em peso mas não mais que 20% em peso.

Lista de Citações Literatura de Patente

[005] Literatura de Patente 1: JP-A-H11-343544

Sumário da Invenção Problema Técnico

[006] Uma vez que Cr é um elemento que diminui a densidade de fluxo magnético saturado, a técnica descrita na Literatura de Patente 1 não pode alcançar ambas alta densidade de fluxo magnético e baixa perda de ferro ao mesmo tempo e, portanto, não pode responder suficientemente às severas demandas recentes para a chapa de aço elétrico não orientado.

[007] A invenção é feita e, em consideração ao problema acima inerente à técnica convencional, e seu objetivo é propor um método para produção de uma chapa de aço elétrico não orientado capaz de obter de maneira estável tanto alta densidade de fluxo magnético quanto baixa perda de ferro.

Solução para o Problema

[008] Os inventores fizeram vários estudos para resolver o problema acima, focando na influência das impurezas nas propriedades magnéticas de uma chapa de aço elétrico não orientado. Como resultado, eles constataram que a perda de ferro pode ser diminuída sem a diminuição da densidade de fluxo magnético, pela redução de um teor de nitrogênio em uma chapa de aço suficientemente após o recozimento de acabamento, e a invenção foi completada.

[009] A invenção é baseada no conhecimento acima e propõe um método para produção de uma chapa de aço elétrico não orientado através de laminar a quente uma placa de aço tendo uma composição química compreendendo C: não mais que 0,0050% em massa, Si: 1,0 a 6,5% em massa, Mn: 0,05 a 2,0% em massa, S: não mais que 0,0050% em massa, Al: não mais que 0,01% em massa, N: não mais que 0,0050% em massa, Ti: não mais que 0,0030% em massa, Nb: não mais que 0,0030% em massa, O: não mais que 0,0050% em massa e o restante sendo Fe e as inevitáveis impurezas, submeter a chapa laminada a frio a uma única laminação a frio ou a duas ou mais laminações a frio tendo um recozimento intermediário interposto entre elas para ter uma espessura final da chapa, e executar o recozimento de acabamento, no qual a temperatura de imersão T (°C) no recozimento de acabamento satisfaz a seguinte equação (1): e uma atmosfera no recozimento de acabamento é um gás misto contendo um ou mais gases selecionados entre N2, H2 e um gás nobre que tenha um teor de N2 de não mais que 50% em vol e um ponto de orvalho da atmosfera de não mais que -20°C.

[0010] A placa de aço usada no método para produção de uma chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a invenção também contém P: 0,03 a 0,20% em massa, em adição à composição química acima.

[0011] Além disso, a placa de aço usada no método para produção de uma chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a invenção também contém um ou dois elementos selecionados entre Sn: 0,005 a 0,20% em massa e Sb: 0,005 a 0,20% em massa, em adição à composição química acima.

[0012] Além disso, a placa de aço usada no método para produção de uma chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a invenção também contém um ou mais elementos selecionados entre Ca, Mg e REM em 0,0005 a 0,020% em massa no total, em adição à composição química acima.

[0013] Além disso, a placa de aço usada no método para produção de uma chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a invenção também contém um ou mais elementos selecionados entre Cu, Ni e Cr em 0,01 a 1,0% em massa, em adição à composição química acima.

Efeitos Vantajosos da Invenção

[0014] De acordo com a invenção, é possível produzir estavelmente uma chapa de aço elétrico não orientado com baixa perda de ferro sem provocar a diminuição na densidade de fluxo magnético. Portanto, a invenção pode fornecer estavelmente uma chapa de aço elétrico não orientado adequada como material de núcleo de um motor para um veículo elétrico híbrido, um veículo elétrico, um dispositivo de limpeza, um gerador de alta velocidade, um compressor de ar condicionado, uma máquina ferramenta e similares.

Breve Descrição dos Desenhos

[0015] Figura 1 é um gráfico mostrando uma influência de uma atmosfera no recozimento de acabamento nas propriedades magnéticas após o recozimento de acabamento.

[0016] A Figura 2 é um gráfico mostrando uma influência de uma atmosfera no recozimento de acabamento sobre o teor de nitrogênio no aço após o recozimento de acabamento.

[0017] A Figura 3 é um gráfico mostrando uma influência do teor de nitrogênio no aço após o recozimento de acabamento sobre a perda de ferro W15/50.

[0018] A Figura 4 é um gráfico mostrando uma influência da pressão parcial do nitrogênio de uma atmosfera no recozimento de acabamento sobre a perda de ferro W15/50.

[0019] A Figura 5 é um gráfico mostrando uma influência de um ponto de orvalho de uma atmosfera no recozimento de acabamento sobre a perda de ferro W15/50.

[0020] A Figura 6 é um gráfico mostrando uma influência de uma temperatura de recozimento e da atmosfera no recozimento de acabamento sobre a perda de ferro W15/50.

Descrição de Modalidades

[0021] Inicialmente será descrito um experimento que levou ao desenvolvimento da invenção.

Experimento 1

[0022] Um aço tendo uma composição química compreendendo C: 0,0029% em massa, Si: 2,3% em massa, Mn: 0,7% em massa, P: 0,01% em massa, S: 0,0022% em massa, Al: 0,001% em massa, N: 0,0034% em massa, Ti: 0,0008% em massa, Nb: 0,0009% em massa, O: 0,0034% em massa e o restante sendo Fe e as inevitáveis impurezas, contanto que o teor de Al seja leve, é fundido em um forno a vácuo e lingotado em um lingote de aço. O lingote de aço é então laminado a quente até 2,0 mm, decapado, laminado a frio até uma espessura final da chapa de 0,25 mm e submetido a um recozimento de acabamento a 1050°C por 10 segundos sob duas condições de atmosfera de 100% de N2 (ponto de orvalho: -50°C) e vácuo (grau de vácuo: 10-4 torr). Posteriormente, um espécime de teste com uma largura de 30 mm e um comprimento de 180 mm é retirado da chapa de aço para a medição das propriedades magnéticas por um teste de Epstein.

[0023] Os resultados da medição estão mostrados na Figura 1. A densidade de fluxo magnético B50 é aproximadamente igual quando a atmosfera do recozimento de acabamento é uma atmosfera de N2 e quando ela é vácuo, embora a perda de ferro W15/50 seja muito maior na atmosfera de N2 que sob vácuo. Para examinar a causa da diferença na perda de ferro, o teor de N no aço de cada espécime de teste é analisado, e como mostrado na Figura 2, é confirmado que o teor de N no aço do espécime de teste que foi recozido na atmosfera de N2 não mudou antes e depois do recozimento de acabamento, enquanto o teor de N no aço é grandemente diminuído após o recozimento de acabamento no espécime de teste que foi recozido sob vácuo.

[0024] Para examinar a relação entre o teor de N no aço e a perda de ferro W15/50 após o recozimento de acabamento, a chapa laminada a frio usada no experimento acima (espessura: 0,25 mm) é submetida ao recozimento de acabamento sob condições de vácuo com variação dos graus de vácuo. Os resultados dos testes estão mostrados na Figura 3, onde a perda de ferro diminui à medida que o teor de nitrogênio no aço após o recozimento de acabamento diminui. Especialmente, quando o teor de nitrogênio no aço é de não mais que 25 ppm em massa, a perda de ferro é notavelmente diminuída.

[0025] Embora o mecanismo de como a perda de ferro diminui pela diminuição no teor de N no aço após o recozimento de acabamento não seja suficientemente clara, no momento, os inventores consideraram como sendo o que segue:

[0026] Na chapa de aço que tem um baixo teor de Al, a assim chamada chapa de aço sem Al, usada no experimento acima, é considerado que o N no aço se forma e precipita um nitreto tal como Si3N4 ou similar após o recozimento de acabamento e bloqueia o deslocamento da parede do domínio, com o que aumenta a perda por histerese. Portanto, a perda por histerese pode ser diminuída reduzindo-se o teor de N por algum meio no recozimento de acabamento e assim diminuindo-se o nitreto tal como Si3N4 ou similar. Também pode ser esperado que o deslocamento da parede do domínio na chapa de produto se torne fácil devido à diminuição na tensão de rede pela diminuição no teor do N dissolvido em si, com o que a perda por histerese pode ser diminuída.

Experimento 2

[0027] A seguir, com base nos resultados experimentais acima, o experimento a seguir é realizado para examinar a influência da pressão parcial do nitrogênio da atmosfera no recozimento de acabamento sobre as propriedades magnéticas.

[0028] Um aço compreendendo C: 0,0023% em massa, Si: 3,3% em massa, Mn: 0,2% em massa, P: 0,01% em massa, S: 0,0017% em massa, Al: 0,003% em massa, N: 0,0031% em massa, Ti: 0,0012% em massa, Nb: 0,0010% em massa, O: 0,0024% em massa e o restante sendo Fe e as inevitáveis impurezas é fundido em um forno de vácuo, lingotado em um lingote de aço e laminado a quente para formar uma chapa laminada a quente tendo uma espessura de chapa de 1,9 mm. A chapa laminada a quente é submetida a um recozimento de banda a quente a 1000°C por 30 segundos, decapada, laminada a frio para formar uma chapa laminada a frio tendo uma espessura de chapa de 0,25 mm e submetida ao recozimento de acabamento a 1050°C por 10 segundos (ponto de orvalho: -45°C) para formar uma chapa de produto. O teor de nitrogênio na atmosfera mista de hidrogênio e nitrogênio usada no recozimento de acabamento é feito variado dentro de uma faixa de 0 a 100% em vol.

[0029] Então, amostras nas direções L e C com uma largura de 30 mm e um comprimento de 180 mm são retiradas da chapa de produto na direção de laminação (direção L) e a direção perpendicular à direção de laminação (direção C) para medir uma perda de ferro W15/50 nas direções L + C por um teste de Epstein.

[0030] A Figura 4 mostra os resultados da medição. Como visto da Figura 4, uma excelente propriedade de perda de ferro é obtida reduzindo-se a pressão parcial do nitrogênio da atmosfera no recozimento de acabamento para não mais que 50% em vol.

Experimento 3

[0031] O experimento a seguir é realizado para examinar uma influência do ponto de orvalho da atmosfera no recozimento de acabamento sobre a perda de ferro para também reduzir a perda de ferro.

[0032] Um aço compreendendo C: 0,0027% em massa, Si: 3,6% em massa, Mn: 0,5% em massa, P: 0,01% em massa, S: 0,0019% em massa, Al: 0,003% em massa, N: 0,0029% em massa, Ti: 0,0011% em massa, Nb: 0,0012% em massa, O: 0,0029% em massa e o restante sendo Fe e as inevitáveis impurezas é fundido em um forno a vácuo, lingotado em um lingote de aço e laminado a quente para formar uma chapa laminada a quente tendo uma espessura de chapa de 1,8 mm. A chapa laminada a quente é submetida a um recozimento de banda a quente a 950°C por 30 segundos, decapada e laminada a frio para formar uma chapa laminada a frio tendo uma espessura de chapa de 0,20 mm, que é submetida a um recozimento de acabamento a 1050°C por 10 segundos para formar uma chapa de produto. O ponto de orvalho da atmosfera no recozimento de acabamento é variado dentro de uma faixa de 30°C a -60°C.

[0033] Então, espécimes de teste com uma largura de 30 mm e um comprimento de 180 mm são retirados da chapa de produto na direção de laminação (direção L) e na direção perpendicular à direção de laminação (direção C) para medir uma perda de ferro W15/50 nas direções L + C por um teste de Epstein.

[0034] A Figura 5 mostra os resultados da medição acima. Como visto da Figura 5, uma excelente propriedade de perda de ferro é obtida diminuindo-se o ponto de orvalho da atmosfera no recozimento de acabamento para não mais que -20°C. Isto é considerado devido ao fato de que à medida que o ponto de orvalho se torna mais alto, uma camada de óxido é formada na superfície da chapa de aço e age como uma camada de barreira para bloquear a difusão de nitrogênio no recozimento de acabamento.

Experimento 4

[0035] Além disso, para investigar uma influência da temperatura de imersão no recozimento de acabamento sobre a perda de ferro, o experimento usando a chapa laminada a frio obtida no experimento 3 (espessura da chapa: 0,20 mm) é conduzida mudando-se variadamente a temperatura de imersão dentro de uma faixa de 900 a 1100°C para fornecer uma chapa de produto. Nesse caso, a atmosfera no recozimento de acabamento está a dois níveis de atmosfera totalmente de N2 (ponto de orvalho: -50°C) e atmosfera totalmente H2 (ponto de orvalho: -50°C).

[0036] Então, espécimes de teste com uma largura de 30 mm e um comprimento de 180 mm são retirados da chapa de produto na direção de laminação (direção L) e na direção perpendicular à direção de laminação (direção C) para medir a perda de ferro W15/50 nas direções L+C por um teste de Epstein.

[0037] A Figura 6 mostra os resultados da medição acima. Como visto da Figura 6, quando a temperatura de recozimento de acabamento não é maior que 950°C embora a atmosfera no recozimento de acabamento seja H2: 100% em vol, as propriedades não são melhoradas se comparado com o caso de atmosfera de N2: 100% em vol. Isto é considerado devido ao fato de que os nitretos tais como AlN, Si3N4 precipitados no aço e similares são decompostos e dissolvidos no aço no recozimento de acabamento. Quando a temperatura do recozimento é baixa, a difusão de nitrogênio para a direção da espessura da chapa não é avançada, e o nitrogênio no aço não é reduzido.

[0038] Assim, para reduzir o nitrogênio no aço durante o recozimento de acabamento, portanto, é necessário conduzir o recozimento de acabamento a uma temperatura maior que aquela em que AlN e Si3N4 são dissolvidos. Aqui, a temperatura (°C) necessária para dissolver AlN e Si3N4 é determinada pela equação (1) a seguir:

[0039] Quando a temperatura necessária para dissolver completamente AlN e Si3N4 na matéria-prima de aço usada no experimento 4 é determinada a partir da equação (1), ela é de 989°C, a qual se alinha bem com o resultado da Figura 6.

[0040] A invenção é desenvolvida com base no novo conhecimento acima.

[0041] Será descrita a razão para a limitação da composição química da matéria-prima de aço (placa) usada na produção da chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a invenção abaixo.

C: não mais que 0,0050% em massa

[0042] Quando permanece na chapa de produto, C é um elemento prejudicial que forma um carboneto para provocar o envelhecimento magnético e deteriorar a propriedade de perda de ferro. Em particular, um teor de C que excede 0,0050% em massa faz a perda de ferro aumentar notavelmente devido ao envelhecimento magnético. Na invenção, portanto, o teor de C é limitado a não mais que 0,0050% em massa. Preferivelmente, ele é de não mais que 0,0040% em massa. Além disso, o limite inferior de C não é particularmente limitado, mas é preferível que ele seja de cerca de 0,0001% em massa do ponto de vista de redução do custo de descarburação no processo de refino.

Si: 1,0 a 6,5% em massa

[0043] Si é um elemento que aumenta a resistência específica do aço para assim reduzir a perda de ferro, e tem o efeito de aumentar a resistência do aço pelo fortalecimento da dissolução. Portanto, Si está contido por não menos que 1,0% em massa. Por outro lado, quando ele excede 6,5% em massa, o craqueamento da placa é provocado e torna-se difícil conduzir a laminação, de modo que o limite superior é de 6,5% em massa. Preferivelmente, o teor de Si cai dentro da faixa de 2,0 a 6,0% em massa.

Mn: 0,05 a 2,0% em massa

[0044] Mn é um elemento eficaz para aumentar a resistência específica e a resistência do aço, como o Si, e tem o efeito de formar um sulfeto para melhorar a falta de calor. Então, Mn está contido em não menos que 0,05% em massa. Por outro lado, quando excede 2,0% em massa, o craqueamento da placa é provocado para deteriorar a capacidade de operação no processo de produção do aço e assim o limite superior é de 2,0% em massa. Preferivelmente, Mn cai dentro da faixa de 0,1 a 1,5% em massa.

S: não mais que 0,0050% em massa

[0045] S se torna sulfeto e forma precipitados ou inclusões, causando a deterioração na produtividade (propriedade da laminação a quente) e das propriedades magnéticas da chapa de produto, de modo que quanto menor o teor, mais preferível é. Assim, o limite superior de S é 0,0050% em massa, e ele é preferivelmente de não mais que 0,0030% em massa.

Al: não mais que 0,01% em massa

[0046] Quando Al está contido em mais de 0,01% em massa, a textura após o recozimento de acabamento é randomizada e o desenvolvimento da textura da orientação {100} favorável nas propriedades magnéticas se torna insuficiente. Assim, a quantidade é limitada a não mais que 0,01% em massa. Ela é preferivelmente de não mais que 0,005% em massa, mais preferivelmente de não mais que 0,002% em massa.

N: não mais que 0,0050% em massa

[0047] N é um elemento que forma um nitreto para deteriorar as propriedades magnéticas, e assim o teor de N é limitado a não mais que 0,0050% em massa. Preferivelmente, ele é de não mais que 0,0040% em massa.

Ti, Nb: não mais que 0,0030% em massa cada um

[0048] Ti e Nb são elementos prejudiciais que formam precipitados finos para assim aumentar a perda de ferro. Quando cada elemento excede 0,0030% em massa, a má influência acima se torna notável, e assim o limite superior é de 0,0030% em massa. Preferivelmente, o teor de cada elemento é de não mais que 0,0020% em massa.

O: não mais que 0,0050% em massa

[0049] O é um elemento prejudicial que forma um óxido para deteriorar as propriedades magnéticas, e assim é limitado a não mais que 0,0050% em massa. Preferivelmente, é de não mais que 0,0040% em massa.

[0050] A matéria-prima de aço usada na invenção pode conter os ingredientes a seguir, em adição aos ingredientes essenciais acima.

P: 0,03 a 0,20% em massa

[0051] P segrega em uma borda do grão e tem o efeito de melhorar a textura após a recristalização. Para obter tal efeito, P é necessário ser adicionado em não menos que 0,03% em massa. Entretanto, quando excede 0,20% em massa, não apenas o efeito acima é saturado, mas também a propriedade da laminação a frio é diminuída, e assim o limite superior é de 0,20% em massa. Quando P é adicionado, portanto, a quantidade de adição é preferivelmente cair dentro da faixa de 0,03 a 0,20% em massa. Mais preferivelmente, ela está na faixa de 0,05 a 0,10% em massa.

Sn: 0,005 a 0,20% em massa, Sb: 0,005 a 0,20% em massa

[0052] Sn e Sb têm o efeito de melhorar a textura da recristalização para assim melhorar a densidade de fluxo magnético e a propriedade de perda de ferro. Para obter tal efeito, cada elemento é necessário ser adicionado em não menos de 0,005% em massa. Por outro lado, uma adição de cada elemento que exceda 0,20% em massa faz o efeito acima ser saturado. Portanto, quando Sn e Sb são adicionados, cada quantidade é preferivelmente cair dentro da faixa de 0,005 a 0,20% em massa. Mais preferivelmente, ela está dentro da faixa de 0,01 a 0,1% em massa.

Ca, Mg e REM: 0,0005 a 0,020% em massa no total

[0053] Ca, Mg e REM têm o efeito de formar um sulfeto estável para melhorar o crescimento do grão. Para obter tal efeito, a adição de não menos que 0,0005% em massa é necessária. Por outro lado, a adição de uma quantidade que excede 0,020% em massa faz o efeito acima ser saturado. Portanto, quando Ca, Mg e REM são adicionados, a quantidade total é preferível cair dentro da faixa de 0,0005 a 0,020% em massa. Mais preferivelmente, ela está dentro da faixa de 0,001 a 0,01% em massa.

Cu, Ni e Cr: 0,01 a 1,0% em massa no total

[0054] Cu, Ni e Cr têm o efeito de amentar a resistência específica do aço para assim reduzir a perda de ferro e aumentar a resistência do aço. Para obter tal efeito, Cu, Ni e Cr são necessários ser adicionados em não menos que 0,01% em massa no total. Entretanto, uma adição excedendo 1,0% em massa traz um aumento não apenas no custo da matéria-prima, mas também da perda de ferro. Portanto, quando esses elementos são adicionados, a quantidade total é preferível cair dentro da faixa de 0,01 a 1,0% em massa. Mais preferivelmente, ela está dentro da faixa de 0,1 a 0,5% em massa.

[0055] Será descrito um método para produção de uma chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a invenção abaixo.

[0056] Uma chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a invenção pode ser produzida por uma série de etapas de laminar a quente uma matéria-prima de aço (placa) tendo a composição química acima para formar uma chapa laminada a quente, submeter a chapa laminada a quente a um recozimento de banda a quente, se necessário, e a uma laminação a frio única ou a duas ou mais laminações a frio tendo um recozimento intermediário interposto entre elas para formar uma chapa laminada a frio tendo uma espessura final da chapa, submeter a chapa laminada a frio a um recozimento de acabamento, e aplicar um revestimento isolante para fornecer uma chapa de produto, se necessário.

[0057] Inicialmente, a placa como matéria-prima de aço pode ser produzida submetendo-se o aço fundido em um conversor ou em um forno elétrico ao refino secundário em um equipamento de desgaseificação ou similar para ter uma dada composição química, e então conduzindo um método de lingotamento contínuo ou um método para produção de blocos de lingote.

[0058] A seguir a placa é preferivelmente reaquecida até uma temperatura de 1050 a 1150°C (SRT) e então submetida à laminação a quente. Quando a SRT excede 1150°C, precipitados de sulfeto e nitreto são divididos finamente para bloquear o crescimento do grão no recozimento de banda a quente e recozimento de acabamento, e a propriedade de perda de ferro é deteriorada. Quando a SRT é menor que 1050°C, a resistência à deformação aumenta e a carga de laminação aumenta, e então é difícil conduzir a laminação a quente. Além disso, a placa pode ser imediatamente submetida à laminação a quente sem reaquecimento desde que a temperatura da placa após o lingotamento contínuo possa manter a temperatura acima ou a temperatura final da laminação de acabamento como mencionado mais adiante.

[0059] A laminação a quente pode ser conduzida sob condições bem conhecidas. Quando o recozimento de banda a quente não é executado, é preferível que o passe final da laminação de acabamento seja conduzido em uma região de fase única α e que a temperatura final da laminação de acabamento (FDT) seja aumentada tanto quanto possível, do ponto de vista de melhorar as propriedades magnéticas. A FDT preferível cai dentro da faixa de temperaturas de não menos que 800°C, mas não mais que o ponto de transformação Y^α.

[0060] O recozimento de banda a quente, quando é conduzido, é realizado preferivelmente a uma temperatura de 900 a 1100°C, do ponto de vista de melhorar as propriedades magnéticas. Além disso, é preferível omitir o recozimento de banda a quente do ponto de vista de redução do custo.

[0061] A seguir, a chapa de aço após a laminação a quente ou após o recozimento de banda a quente é submetida a uma laminação a frio única ou a duas ou mais laminações a frio tendo um recozimento intermediário interposto entre elas para formar uma chapa laminada a frio tendo a espessura final da chapa. A espessura final da chapa na laminação a frio não é particularmente definida, mas é preferível que esteja na faixa de 0,10 a 0,50 mm. Além disso, é mais preferível estar na faixa de 0,20 a 0,35 mm do ponto de vista de alcançar tanto baixa perda de ferro quanto produtividade.

[0062] Então, a chapa laminada a frio é submetida ao recozimento de acabamento. O recozimento de acabamento é o processo mais importante na invenção, e para reduzir um teor de nitrogênio após o recozimento de acabamento, é importante controlar um gás da atmosfera e uma temperatura de imersão no recozimento de acabamento para faixas adequadas.

[0063] Concretamente, o gás da atmosfera no recozimento de acabamento é necessário ser um entre um ou um gás misto de dois ou mais gases selecionados entre N2 tendo um teor de N2 de não mais que 50% em vol, H2 e um gás nobre (excluindo as impurezas tais como H2O e similares). Por exemplo, uma atmosfera de H2:N2 = 80:20% em razão de % em vol é preferível. Também, o ponto de orvalho do gás da atmosfera é necessário não ser maior que -20°C do ponto de vista de evitar a oxidação da superfície da chapa de aço. Preferivelmente, o teor de N2 é de não mais que 40% em vol e o ponto de orvalho é de não mais que -40°C. Além disso, o controle da atmosfera no recozimento de acabamento é conduzido em seções em que o aquecimento e a imersão são conduzidos.

[0064] Além disso, a temperatura de imersão T no recozimento de acabamento é necessária satisfazer a equação (1) a seguir:

[0065] Aqui, o lado esquerdo da equação (1) representa uma temperatura (°C) necessária para dissolver completamente nitretos tais como AlN e Si3N4. Quando a temperatura de imersão T cai abaixo do valor do lado esquerdo da equação (1), os nitretos precipitados finamente no recozimento de acabamento não podem ser decompostos e dissolvidos no aço. Quando a temperatura de imersão T excede 1200°C, por outro lado, o custo da energia térmica aumenta e a carga de calor do equipamento de recozimento é aumentada excessivamente, o que não é favorável para a manutenção do equipamento. Preferivelmente, T cai dentro da faixa de temperatura representada pela equação (2) a seguir:

[0066] No recozimento de acabamento conduzido satisfazendo as condições acima, quando o teor de nitrogênio na matéria-prima de aço é de não mais que 0,0050% em massa (50 ppm em massa), o teor de nitrogênio na chapa de aço após o recozimento de acabamento pode ser reduzido estavelmente para não mais que 0,0025% em massa (25 ppm em massa).

[0067] Além disso, o recozimento de acabamento pode ser realizado sob vácuo ou em uma atmosfera de pressão reduzida, ao invés de realizar o controle mencionado anteriormente da atmosfera e da temperatura de imersão. Nesse caso, é preferível que o grau de vácuo seja de não mais que 10-3 Pa e que a temperatura do recozimento T caia dentro da faixa de 950 a 1100°C.

[0068] A chapa de aço após o recozimento de acabamento é revestida com um revestimento isolante, se necessário, para fornecer uma chapa de produto. Aqui, o revestimento isolante é preferível que seja selecionado entre revestimento inorgânico, revestimento orgânico e revestimento misto inorgânico e orgânico adequadamente de acordo com seu propósito.

Exemplos

[0069] Placas de aço A a NN tendo as várias composições químicas mostradas na Tabela 1 são, cada uma, aquecidas até uma temperatura de 1120°C por 30 minutos e laminadas a quente com uma temperatura final de acabamento da laminação FDT de 850°C para formar uma chapa laminada a quente tendo uma espessura de chapa de 2,0 mm. Então, cada chapa laminada a quente é submetida a um recozimento de banda a quente sob as condições mostradas na Tabela 2, decapadas e laminadas a frio para formar uma chapa laminada a frio tendo a espessura final da chapa, e posteriormente a chapa laminada a frio é submetida a um recozimento de acabamento sob as condições mostradas na Tabela 2 para fornecer uma chapa de produto. Tabela 1-1 Tabela 1-2

[0070] A partir da chapa de produto obtida após o recozimento de acabamento, espécimes de teste com uma largura de 30 mm e um comprimento de 280 mm foram retirados na direção de laminação (direção L) e na direção perpendicular à direção de laminação (direção C) para medir a perda de ferro W15/50 por um teste de Epstein. Também o teor de nitrogênio no aço do espécime de teste é medido após a medição da perda de ferro.

[0071] A Tabela 2 mostra os resultados da medição acima, juntamente com as condições de produção. Como visto desses resultados, o teor de nitrogênio em todas as chapas de aço, que são produzidas usando-se as matérias-primas de aço tendo uma composição química adaptada à invenção e sob as condições de produção adaptadas à invenção, é menor que os da etapa como a matéria-prima de aço, e apresenta uma excelente propriedade de perda de ferro. N° da chapa de aço Símbolo do aço Condições do recozimento de banda a quente Espessura da chapa laminada a frio (mm) Lado esquerdo da Eq. (1) (C) Condições do recozimento de acabamento Ponto de orvalho °C) Teor de N (% em massa) Perda de ferro Tabela 2-1 • O craqueamento da placa é provocado na chapa de aço N° 14 que tem um alto teor de Mn e na chapa de aço N° 18 que tem um alto teor de Si de modo que o produto não pode ser fornecido. • A fratura é provocada na chapa de aço N° 21 que tem um alto teor de P, de modo que o produto não pode ser fornecido. Tabela 2-2

Aplicabilidade Industrial

[0072] É possível reduzir a perda de ferro da chapa de aço de acordo com a invenção sem provocar a diminuição da densidade de fluxo magnético, de modo que a chapa de aço pode ser usada preferivelmente não apenas como material de núcleo de ferro de um motor de acionamento para veículos elétricos híbridos(HEV), veículos elétricos acionados apenas por um motor elétrico (EV), e veículos de células de combustível (FCEV), mas também um material de núcleo de ferro de um motor para compressores de ar, máquinas ferramenta, gerador de alta velocidade, dispositivos de limpeza, etc.

Claims

1. Método para produção de uma chapa de aço elétrico não orientado compreendendo: laminar a quente uma placa de aço tendo uma composição química compreendendo C: não mais que 0,0050% em massa, Si: 1,0 a 6,5% em massa, Mn: 0,05 a 2,0% em massa, S: não mais que 0,0050% em massa, Al: não mais que 0,01% em massa, N: não mais que 0,0050% em massa, Ti: não mais que 0,0030% em massa, Nb: não mais que 0,0030% em massa, O: não mais que 0,0050% em massa e o restante sendo Fe e as inevitáveis impurezas, submeter a chapa laminada a quente a uma laminação a frio única ou a duas ou mais laminações a frio tendo um recozimento intermediário interposto entre elas para ter uma espessura final de chapa, e a um recozimento de acabamento, caracterizado pelo fato de que uma temperatura de imersão T (°C) no recozimento de acabamento satisfaz a seguinte equação (1): e uma atmosfera no recozimento de acabamento é um gás misto contendo um ou mais selecionados dentre N2, H2 e um gás nobre e tendo um teor de N2 de não mais que 50% em volume e um ponto de orvalho da atmosfera de não mais que -45°C, em que o teor de nitrogênio na chapa de aço após o recozimento de acabamento é reduzido para não mais que 0,0019% em massa.

2. Método para produção de uma chapa de aço elétrico não orientado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a placa de aço contém P: 0,03 a 0,20% em massa, em adição à composição química acima.

3. Método para produção de uma chapa de aço elétrico não orientado, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a placa de aço contém um ou dois selecionados dentre Sn: 0,005 a 0,20% em massa e Sb: 0,005 a 0,20% em massa, em adição à composição química acima.

4. Método para produção de uma chapa de aço elétrico não orientado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a placa de aço contém um ou mais selecionados dentre Ca, Mg e REM em 0,0005 a 0,020% em massa no total, em adição à composição química acima.

5. Método para produção de uma chapa de aço elétrico não orientado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a placa de aço usada contém um ou mais selecionados dentre Cu, Ni e Cr em 0,01 a 1,0% em massa, em adição à composição química acima.