BRPI0711794A2 - método de produção de chapa de aço elétrico com grãos orientados tendo uma alta densidade de fluxo magnético - Google Patents

Abstract

MéTODO DE PRODUçãO DE CHAPA DE AçO ELéTRICO COM GRãOS ORIENTADOS TENDO UMA ALTA DENSIDADE DE FLUXO MAGNéTICO. Na produção de uma chapa de aço elétrico com grãos orientados que é aquecida a uma temperatura de não mais de 1350<198>C, (a) a chapa laminada a quente é aquecida até uma temperatura prescrita de 1000<198>C a 1150<198>C, e após a recristalização é recozida por um período de tempo requerido a uma temperatura menor de 850<198>C a 1100<198>C, ou (b) no processo de recozimento da chapa laminada a quente, a descarburização é executada para ajustar a diferença na quantidade de carbono antes e após a descarburização para 0,002 a 0,02% em massa. No processo de elevação da temperatura usado no recozimento de descarburização da chapa de aço, o aquecimento é conduzido na faixa de temperaturas de 550<198>C a 720<198>C/s a uma taxa de aquecimento de pelo menos 40<198>C/s, preferivelmente 75 a 125<198>C/s, utilizando aquecimento por indução para o aquecimento rápido usado no processo de elevação da temperatura no recozimento de descarburização.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DE PRODUÇÃO DE CHAPA DE AÇO ELÉTRICO COM GRÃOS ORIENTA- DOS TENDO UMA ALTA DENSIDADE DE FLUXO MAGNÉTICO".

Campo Técnico

A presente invenção refere-se a um método de usar o aqueci- mento de uma placa de baixa temperatura para produção de uma chapa de aço elétrico com grãos orientados usada como material magnético suave nos núcleos de equipamentos elétricos tais como transformadores. Fundamentos da Técnica

Uma chapa de aço elétrico com grãos orientados é uma chapa de aço contendo até 7% de Si que é composta de grãos de cristal concen- trados na direção (110)<001>. O controle da orientação do cristal na produ- ção dessa chapa de aço elétrico com grãos orientados é alcançado utilizan- do-se um fenômeno de crescimento de grão catastrófico chamado recristali- zação secundária.

Um método para controlar essa recristalização secundária que é praticado industrialmente é produzir um precipitado fino chamado de inibidor efetuando-se o aquecimento completo da placa em solução sólida antes da laminação a quente, seguido de laminação a quente e recozimento. Nesse método, para o aquecimento completo em solução sólida o precipitado tem que ser aquecido até uma alta temperatura de 1350°C a 1400°C ou acima, que é cerca de 200°C maior que a temperatura de aquecimento da placa de aço comum e portanto requer o uso de um forno de aquecimento especial, enquanto a grande quantidade de carepa fundida é um outro problema.

Portanto, foram executados pesquisa e desenvolvimento em re- lação à produção de chapa de aço elétrico de grãos orientados usando a- quecimento da placa a baixa temperatura.

Na Japanese Patent Publication (B) ne 62-45285 Komatsu e ou- tros descrevem um método de produção usando-se o aquecimento de pla- cas a baixa temperatura que usa um inibidor (AI1Si)N por nitretação. Como método de nitretação, na Japanese Patent Publication (A) n- 2-77525, Koba- yashi e outros descrevem como método de nitretação de tiras após o reco- zimento de descarburização, e em "Materials Science Fórum", 204-206 (1996), pgs. 593-598, os presentes inventores relatam o comportamento dos nitretos quando é usada a nitretação em tiras.

Também, na Japanese Patent Publication (A) n9 2001-152250 os presentes inventores relataram um método de produção no qual, após o completo aquecimento da solução a uma temperatura de 1200°C a 1350°C, o inibidor é formado por nitretação.

Também na Japanese Patent Publication (B) nQ 9-32929, os pre- sentes inventores descreveram um método de produção de uma chapa de aço elétrico com grãos orientados usando o aquecimento de placa a baixa temperatura, no qual é mostrado que devido ao inibidor não ser formado du- rante o recozimento de descarburização, é importante ajustar-se a estrutura da recristalização primária no recozimento de descarburização para controlar a recristalização secundária, e que a recristalização secundária se torna ins- tável se o coeficiente de variação da distribuição de tamanho de grão da re- cristalização primária tornar-se maior que 0,6, resultando na falta de homo- geneidade da estrutura do grão.

Além disso, como resultado de outra pesquisa na estrutura da recristalização primária e inibidores, que são fatores de controle da recristali- zação, os inventores também descobriram que grãos dentro da estrutura de recristalização primária tendo uma orientação {411} influenciam o crescimen- to preferencial {110}<001> dos grãos da recristalização secundária, e na Ja- panese Patent Publication (A) n9 9-256051, mostraram que chapas de aço elétrico com grãos orientados tendo uma alta densidade de fluxo magnético podem ser produzidas industrialmente de maneira estável pelo ajuste da ra- zão {111}/{411} das texturas de recristalização primária recozida para des- carburização para não mais que 3,0 , seguido de nitretação para reforçar o inibidor. Foi também mostrado que havia um método de controle da estrutura do grão após a recristalização primária, por exemplo, pelo controle da taxa de elevação do aquecimento durante o processo de recozimento de descar- burização para ser 12°C/s ou maior.

Foi também descoberto que um método de controle da taxa de aquecimento foi muito eficaz como método para controlar a estrutura de grãos da recristalização. Na Japanese Patent Publication (A) n° 2002-60482, os presentes inventores propuseram a estabilização da recristalização, no processo de elevação de temperatura durante o recozimento de descarburi- zação, pelo controle da razão l{111}/l{411} na estrutura de grãos recozidos por descarburização para não ser maior que 3 pelo aquecimento da chapa de aço de uma região de temperatura não acima de 600°C até uma tempera- tura prescrita dentro da faixa de 750°C a 900°C a uma taxa de aquecimento de pelo menos 40°C/s e, no recozimento seguinte, ajustando-se a quantida- de de oxigênio na camada de oxidação da chapa de aço para não ser maior que 2,3 g/m2.

Aqui, l{111} e l{411} são as proporções de grãos paralelos aos planos respectivos {111} e {411} da chapa, mostrando a intensidade de di- fração medida pela difração de raios-x em uma camada que está a um dé- cimo da espessura a partir da superfície da chapa.

No método acima, é necessário aquecer até uma temperatura prescrita dentro da faixa de 750°C a 900°C a uma taxa de aquecimento de pelo menos 40°C/s. Isso pode ser feito usando-se meios de aquecimento tais como equipamento de recozimento de descarburização modificado utili- zando tubos radiantes ou outros meios de aquecimento radiante convencio- nais, métodos utilizando uma fonte de aquecimento de alta energia tal como um laser, aquecimento por indução, equipamento de aquecimento ôhmico, e assim por diante. Desses métodos de aquecimento, o aquecimento por indu- ção é vantajoso pelo fato de que ele fornece um alto grau de liberdade em relação à taxa de aquecimento, permite o aquecimento sem contato com a chapa, e é relativamente fácil de instalar em um forno de recozimento de descarburização.

Entretanto, é difícil usar o aquecimento por indução para aque- cer chapas de aço elétrico até o ponto de Curie ou acima dele, uma vez que quando a temperatura chega próxima ao ponto de Curie, devido à finura da chapa a corrente de Foucault penetra profundamente e circunda a parte da camada de superfície seccional da chapa de aço na direção transversal, fa- zendo as correntes de Foucault na frente e atrás se anularem e interrompe o fluxo da corrente de Foucault.

O ponto de Curie da chapa de aço elétrico com grãos orientados está na ordem de 750°C, então enquanto o aquecimento por indução pode ser usado para aquecer a chapa até aquela temperatura, o aquecimento ôhmico ou outros meios similares têm que ser usados para aquecê-la até temperaturas mais elevadas.

Entretanto, usando-se outro meio de aquecimento em combina- ção perde-se as vantagens de se usar o equipamento de aquecimento por indução, em adição a que o aquecimento ôhmico requer contato com a cha- pa de aço, o que pode danificar a chapa.

Assim, quando uma temperatura final da região de aquecimento rápido é de 750°C a 900°C como no caso da Japanese Patent Publication (A) ne 2002-60842, as vantagens do aquecimento por indução não podem ser totalmente desfrutadas. Resumo da Invenção

Na produção de chapas de aço elétrico com grãos orientados usando-se aquecimento de placa a baixa temperatura a não mais que 1350°C descrito na Japanese Patent Publication (A) ne 2001-152250, o pro- blema era eliminar as desvantagens acima e melhorar a estrutura de grão da recristalização primária recozido por descarburização, fazendo-se a região de temperatura na qual a taxa de aquecimento do recozimento de descarbu- rização é controlada no processo de elevação da temperatura do recozimen- to de descarburização, dentro da faixa que possa ser aquecida usando-se apenas o aquecimento por indução.

Para resolver o problema acima, o método de produção de cha- pa de aço elétrico com grãos orientados da presente invenção compreende o que segue.

1) Um método de produção de chapa de aço elétrico compreen- dendo: aquecer o aço silício contendo, em % em massa, Si: 0,8 a 7%, C: até 0,085%, Al solúvel em ácido: 0,01 a 0,065%, N: até 0,075%, Mn: 0,02 a 0,20%, S eq. = S + 0,406 χ Se: 0,003 a 0,05% até pelo menos qualquer das temperaturas Τ1, T2 e Τ3 (°C) representadas pelas fórmulas apresentadas abaixo e não acima de 1350°C, seguido por laminação a quente, recozimen- to da chapa laminada a quente assim obtida e submetendo-se a mesma a uma laminação a frio ou a uma pluralidade de laminações a frio com recozi- mento intermediário para formar uma chapa de aço com a espessura final, aplicar o recozimento de descarburização à chapa de aço, revestir a chapa com um separador de recozimento, conduzir o recozimento final e um pro- cesso para aumentar a quantidade de nitrogênio na chapa de aço entre o recozimento de descarburização e o início da recristalização secundária no recozimento de acabamento,

onde após a chapa laminada a quente ser recristalizada ao ser aquecida até uma temperatura prescrita de 1000°C a 1150°C a chapa é recozida a uma temperatura menor de 850°C a 1100°C para controlar o espaçamento lame- lar na estrutura de grãos recozida para ser 20 μm ou mais, e em um proces- so de elevação de temperatura no recozimento de descarburização da cha- pa de aço, a chapa é aquecida em uma faixa de temperaturas de 550°C a 720°C a uma taxa de aquecimento de pelo menos 40°C/s.

T1 = 10062/(2,72 - log([AI] χ [Ν])) - 273 T2 = 14855/(6,82 - log({Mn] χ [S])) - 273 T3 = 10733/(4,08 - log([Mn] χ [Se])) - 273

Aqui, {Al], {Ν], [Μη], [S] e [Se] são os respectivos teores (% em massa) de Al solúvel em ácido, N, Mn, S e Se.

Estrutura lamelar refere-se a uma estrutura em camadas parale- la à superfície de laminação, e o espaçamento lamelar é o espaçamento médio da estrutura em camadas.

2) Um método de produção de chapa de aço elétrico com grãos orientados compreendendo: aquecer o aço silício contendo. Em % em mas- sa, Si: 0,8 a 7%, C: até 0,085%, Al solúvel em ácido: 0,01 a 0,065%, N: até 0,075%, Mn: 0,02 a 0,20%, S equivalente = S + 0,406 χ Se: 0,003 a 0,05% até pelo menos qualquer uma das temperaturas Τ1, T2 e T3 (°C) represen- tadas pelas fórmulas apresentadas abaixo e não acima de 1350°C, seguido de laminação a quente, recozimento da chapa laminada a quente assim ob- tida e sujeição da mesma a uma laminação a frio ou a uma pluralidade de laminações a frio com recozimento intermediário para formar uma chapa de aço com a espessura final, aplicar o recozimento de descarburização à cha- pa de aço, revestir a chapa com um separador de recozimento, aplicar o re- cozimento de acabamento e um processo para aumentar a quantidade de nitrogênio na chapa de aço entre o recozimento de descarburização e o iní- cio do recozimento de recristalização secundária final, onde no proces- so de recozimento da chapa laminada a quente, 0,002 a 0,02% em massa de uma quantidade pré-descarburização de carbono na chapa de aço é des- carburizada para controlar o espaçamento lamelar na estrutura da superfície recozida para 20 μm ou mais e, em um processo de elevação da temperatu- ra no recozimento de descarburização da chapa de aço, a chapa é aquecida em uma faixa de temperaturas de 550°C a 720°C a uma taxa de aquecimen- to de pelo menos 40°C/s.

T1 = 10062/(2,72 - log([AI] x [Ν])) - 273 T2 = 14855/(6,82 - log({Mn] x [S])) - 273 T3 = 10733/(4,08 - log([Mn] x [Se])) - 273

Aqui, {Al], {Ν], [Μη], [S] e [Se] são os respectivos teores (% em massa) de Al solúvel em ácido, N, Mn, S e Se.

A estrutura da camada de superfície refere-se à região da super- fície externa até um quinto da espessura da chapa, e a estrutura lamelar re- fere-se ao espaçamento médio da estrutura em camadas paralela à superfí- cie de laminação.

A invenção dos itens 1) e 2) acima também compreende:

3) o mencionado aço silício que também contém, em % em massa, Cu: 0,01 a 0,30% e é laminado a quente após ser aquecido até uma temperatura que é pelo menos a temperatura T4 (°C) abaixo. T4 - 43091/(25,09 - log([Cu] x [Cu] x [S])) - 273 Aqui, [Cu] é o teor de Cu.

4) no processo de elevação de temperatura no recozimento de descarburização da chapa de aço, o aquecimento da chapa em uma faixa de temperaturas de 550°C a 720°C a uma taxa de aquecimento de 50 a 250°C/s.

5) no recozimento de descarburização da chapa de aço, o aque- cimento na faixa de 550°C a 720°C por aquecimento por indução.

6) A presente invenção também compreende um processo de elevação de temperatura do recozimento de descarburização da chapa de aço onde quando a faixa de temperaturas na qual a capa é aquecida na mencionada chapa de aquecimento é feita ser de Ts (°C) a 720°C, a faixa a seguir de Ts (0C) a 720°C está de acordo com uma taxa de aquecimento H (°C/s) da temperatura ambiente até 500°C.

H <15: Ts <550

15 <H: Ts <600

7) A presente invenção também compreende o recozimento de descarburização sendo executado a uma temperatura e por um tempo onde o diâmetro do grão da recristalização primária recozida para descarburiza- ção é de 7 μm a menos de 18 μm.

8) A presente invenção também compreende a quantidade de nitrogênio [N] da chapa de aço sendo aumentada para satisfazer a fórmula [N] s 14/27 [A] correspondendo à quantidade de AI solúvel em ácido [AI] da chapa de aço.

9) A presente invenção também compreende a chapa de aço silício contendo, em % em massa, um ou mais entre Cr: até 0,3%, P: até 0,5%, Sn: até 0,3%, Sb: até 0,3%, Ni: até 1% e Bi: até 0,01%.

De acordo com esta invenção, usando-se uma faixa de tempera- turas de duas etapas para conduzir o recozimento da chapa laminada a quente na produção de chapas de aço elétrico com grãos orientados usando o aquecimento de Iaca a baixa temperatura a uma temperatura de 1350°C ou menos ou, como descrito acima, usando-se a descarburização durante o recozimento da chapa laminada a quente para controlar o espaçamento la- melar, o limite superior da temperatura para manter a alta taxa de aqueci- mento usada no processo de elevação de temperatura do recozimento de descarburização para melhorar a estrutura de grãos após a recristalização primária após o recozimento de descarburização pode ser ajustado em uma menor faixa de temperaturas na qual o aquecimento pode ser conduzido u- sando-se apenas o aquecimento por indução, tornando mais fácil conduzir o aquecimento e mais fácil obter uma chapa de aço elétrico com grãos orien- tados tendo boas propriedades magnéticas.

Portanto, usar-se aquecimento por indução para o aquecimento acima fornece vários efeitos, tais como um alto grau de liberdade em relação à taxa de aquecimento, aquecimento sem contato com a chapa de aço, e é relativamente fácil de instalar em um forno de recozimento de descarburiza- ção.

Além disso, ajustando-se o diâmetro do grão de cristal recozido para descarburização ou a quantidade de nitrogênio da chapa de aço torna possível efetuar a recristalização secundária mais estavelmente, mesmo quando a taxa de aquecimento do recozimento de recristalização é aumen- tada.

A presente invenção também permite que as características magnéticas sejam melhoradas pela adição dos elementos acima descritos ao aço silício.

Breve Decrição dos Desenhos

A figura 1 mostra a relação entre o espaçamento lamelar na es- trutura de grãos pré-laminada a frio dos espécimes das chapas laminadas a quente que foram recozidas em uma faixa de temperaturas de dois estágios, e a densidade de fluxo magnético B8.

A figura 2 mostra a relação entre a taxa de aquecimento na faixa de temperaturas de 550°C a 720°C durante a elevação de temperatura do recozimento de descarburização dos espécimes das chapas laminadas a quente que foram recozidas na faixa de temperaturas de dois estágios, e produzem densidade de fluxo magnético B8.

A figura 3 mostra a relação entre o espaçamento lamelar da es- trutura de grãos da camada de superfície pré-laminada a frio dos espécimes que foram descarburizados durante o recozimento da chapa laminada a quente, e a densidade de fluxo magnético B8.

A figura 4 mostra a relação entre a taxa de aquecimento na faixa de temperaturas de 550°C a 720°C durante a elevação da temperatura do recozimento de descarburização dos espécimes que foram descarburizados durante o recozimento da chapa laminada a quente, e a densidade de fluxo magnético B8.

Descrição Detalhada da Invenção

Na produção de chapas de aço elétrico com grãos orientados usando aquecimento de placa a baixa temperatura de não mais que 1350°C descrita na Japanese Patent Publication (A) ng 2001-152250, os inventores consideraram que supondo-se que o espaçamento Iamelar na estrutura de grãos da chapa laminada a quente recozida afete a estrutura de grãos após a recristalização primária, pode ser possível aumentar a razão de grãos {411} na textura da recristalização primária mesmo se a temperatura na qual o aquecimento rápido durante o recozimento de descarburização é interrom- pido for diminuída (mesmo se interrompida antes da temperatura em que a recristalização primária ocorre). Eles, portanto, fizeram várias mudanças nas condições de recozimento da chapa laminada a quente e investigaram a re- lação entre a densidade de fluxo magnético B8 da chapa de aço após a re- cristalização secundária e o espaçamento Iamelar na estrutura dos grãos da chapa laminada a quente após o recozimento, e a relação entre a densidade de fluxo magnético B8 e a taxa de aquecimento a várias temperaturas no processo de elevação de temperatura no recozimento de descarburização.

Como resultado, a invenção foi aperfeiçoada pela descoberta de que no processo de recozimento da chapa laminada a quente, após o aque- cimento na temperatura prescrita para efetuar a recristalização e então reco- zendo a uma temperatura mais baixa e controlando o espaçamento Iamelar na estrutura de grãos recozida para ser 20 μm ou mais, a região de tempera- tura de maior mudança estrutural no processo de elevação da temperatura do recozimento de descarburização foi 700°C a 720°C, e que pelo aqueci- mento na faixa de temperaturas de 550°C a 720°C ali incluída a uma taxa de aquecimento de pelo menos 40°C/s, preferivelmente 50 a 250°C/s, e mais preferivelmente 75 a 125°C/s, foi possível controlar a recristalização primária de forma que a razão l{111}/l{411} na textura recozida para descarburização não foi maior que um valor prescrito, tornando assim possível alcançar esta- velmente uma estrutura de recristalização secundária.

Espaçamento lamelar é o espaçamento médio da estrutura em camadas chamada de estrutura Iamelar paralela à superfície de laminação.

As experiências que forneceram essa descoberta estão descri- tas abaixo.

Inicialmente, foi examinada a relação entre as condições de re- cozimento da chapa laminada a quente e a densidade de fluxo magnético B8 dos espécimes após o recozimento de acabamento.

A figura 1 mostra a relação entre o espaçamento Iamelar na es- trutura dos espécimes antes da laminação a frio, e a densidade de fluxo magnético B8 de espécimes que sofreram recozimento de acabamento.

Os espécimes que foram usados foram placas contendo, em % em massa, Si: 3,2%, C: 0,045% a 0,065%, Al solúvel em ácido: 0,025%, N: 0,005%, Mn: 0,04%, S: 0,015% e o saldo se Fe e as inevitáveis impurezas. As placas foram aquecidas até 1300°C e laminadas a quente até uma es- pessura de 2,3 mm (no caso desse sistema de componentes, T1 = 1246°C e T2 = 1206°C). Essa laminação a quente foi seguida pela recristalização a 1120°C, e as chapas laminadas a quente foram então submetidas ao reco- zimento de dois estágios a uma temperatura de 800°C a 1120°C, e os espé- cimes laminados a quente foram então laminados a frio até uma espessura de 0,3 mm, aquecidas até 550°C a uma taxa de aquecimento de 15°C, a- quecida de 550°C a 720°C a uma taxa de aquecimento de 40°C/s, e então aquecida a uma taxa de aquecimento de 15°C/s até 830°C para o recozi- mento de descarburização, recozida em uma atmosfera de amônia, subme- tida à nitretação para aumentar o nitrogênio na chapa de aço, revestido com um separador de recozimento composto principalmente de MgO, então so- frendo o recozimento de acabamento. O espaçamento Iamelar foi ajustado ajustando-se a quantidade de C e a temperatura do segundo estágio no re- cozimento de chapa laminada a quente de dois estágios.

Como pode ser visto da figura 1, quando o espaçamento lamelar foi ajustado para 20 μm ou mais, foi possível obter uma alta densidade de fluxo magnético B8 de 1.92 T ou maior pela elevação da temperatura a uma taxa de aquecimento de 40°C/s na região de temperatura do recozimento de descarburização 550°C a 720°C.

Também, com base em uma análise da textura da recristaliza- ção primária os espécimes chapas com recozimento de descarburização da qual foi obtido um B8 de 1,92 T, foi confirmado que a razão l{111}/l{411} em todos os espécimes foi de não mais que 3.

A seguir, foi executada uma investigação em relação às condi- ções de aquecimento durante a descarburização que forneceu uma chapa de aço tendo uma alta densidade de fluxo magnético (B8), sob a condição do espaçamento Iamelar na estrutura de grãos dos espécimes antes da Ia- minação a frio ser de 20 μm ou mais.

Os espécimes usados tinham 0,05% de C, e em relação à tem- peratura de recozimento da chapa laminada a quente, a temperatura do pri- meiro estágio foi de 1120°C e a temperatura do segundo estágio foi de 920°C, e foi usado um espaçamento Iamelar de 26 μm, diferente daquele dos espécimes laminados a frio que foram fabricadas da mesma forma como no caso da figura 1, e a taxa de aquecimento foi variada na faixa de tempe- raturas de 550°C a 720°C durante a elevação de temperatura do processo de recozimento de descarburização, e após o recozimento de acabamento a densidade de fluxo magnético dos espécimes foi medida.

Da figura 2, pode ser entendido que uma chapa de aço elétrico tendo uma alta densidade de fluxo magnético (B8) de 1,92 ou maior pode ser obtida se a taxa de aquecimento a cada temperatura na faixa de tempe- raturas de 550°C a 720°C na elevação de temperatura do processo de reco- zimento de descarburização for 40°C/s ou maior, e que a chapa de aço elé- trico tendo uma densidade de fluxo magnético (B8) ainda maior pode ser obtida controlando-se a taxa de aquecimento para 50 a 250°C/s, e mais pre- ferivelmente 75 a 125°C/s.

Consequentemente, no processo de recozimento da chapa lami- nada a quente, após a chapa ser aquecida até uma temperatura prescrita de 1000°C a 1150°C e recristalizada ela é recozida a uma temperatura menor que 850°C a 1100°C, e controlando-se o espaçamento Iamelar na estrutura de grãos recozidos ser de 20 μιη ou mais, mesmo se a faixa de temperatura do aquecimento rápido no processo de elevação de temperatura do recozi- mento de descarburização estiver dentro da faixa de 550°C a 720°C, é pos- sível aumentar a razão de orientação dos grãos {411} e manter a razão I{111}/I{411} como sendo não mais que 3, tornando possível produzir esta- velmente uma chapa de aço elétrico com grãos orientados tendo um]a alta densidade de fluxo magnético.

Uma vez que foi confirmado que foi eficaz controlar o espaça- mento Iamelar na estrutura de grãos recozidos para descarburização para ser 20 μιτι ou mais, conforme descrito acima, os inventores conduziram uma análise em relação a outros meios que controlam o espaçamento Iamelar para ser 20 μιτι ou mais.

Com base nos resultados das experiências que foram similares aos das experiências que obtiveram as FIGs. 1 e 2 acima, foi descoberto que no processo de recozimento da chapa laminada a quente, o espaça- mento Iamelar na estrutura de grãos da camada de superfície recozida pode ser controlada para ser 20 μηι ou mais pela descarburização da quantidade de carbono de 0,002 a 0,02% em massa, e que mesmo no caso em que isto é feito, a recristalização primária pode ser controlada de forma que a razão l{111}/l{411} na textura do grão no recozimento de descarburização seja de não mais que 3, pelo aquecimento da chapa de aço uma região de tempera- tura de 550°C a 720°C a uma taxa de aquecimento de pelo menos 40°C/s no processo de elevação de temperatura do recozimento de descarburização, permitindo o alcance estável de uma estrutura de recristalização secundária.

A camada de superfície da estrutura de grãos de superfície refe- re-se à região a partir da superfície externa até um quinto da espessura da chapa, e o espaçamento Iamelar refere-se ao espaçamento médio da estru- tura em camadas paralela à superfície de laminação.

A figura 3 mostra a relação entre o espaço Iamelar da camada de superfície antes da laminação a frio e a densidade de fluxo magnético B8 após o recozimento de acabamento dos espécimes nos quais o espaçamen- to lamelar da estrutura de grãos da superfície após o recozimento é mudado.

O espaçamento Iamelar da camada de superfície foi ajustado mudando-se a pressão parcial de vapor d'água da atmosfera gasosa na qual o recozimento da chapa laminada a quente foi conduzido a 11OO0C1 ajustan- do-se a diferença na quantidade de carbono antes e depois da descarburi- zação para dentro de uma faixa de 0,002 a 0,02% em massa.

Como pode ser visto da figura 3, uma alta densidade de fluxo magnético B8 de 1,92 ou maior pode ser obtida mesmo quando o espaça- mento lamelar da camada de superfície é tornado 20 μηπ ou mais pela des- carburização no processo de recozimento da chapa laminada a quente.

A figura 4 mostra a relação entre a taxa de aquecimento e a densidade de fluxo magnético B8 dos espécimes laminados a frio fabricados da mesma forma que aqueles das FIGs. 1 e 2 nos quais o grau de oxidação da atmosfera gasosa usada no recozimento da chapa laminada a quente foi ajustado para formar uma estrutura de grãos da camada de superfície tendo um espaçamento Iamelar de 28 μιτι, quando a taxa de aquecimento durante o recozimento de descarburização com temperatura de 550°C a 720°C é mudada para várias taxas de elevação de temperatura.

Da figura 4 pode ser entendido que mesmo quando o espaça- mento Iamelar é controlado pela descarburização no processo de recozimen- to das chapa laminada a quente, a chapa de aço elétrico tendo alta densida- de de fluxo magnético pode ser obtida quando a taxa de aquecimento de cada temperatura na mudança de temperatura de 550°C a 720°C na eleva- ção de temperatura do processo de recozimento de descarburização é de pelo menos 40°C/s.

Não foi totalmente esclarecido o porquê de ao controlar-se o es- paçamento Iamelar na estrutura de grãos da chapa laminada a quente reco- zida muda-se as texturas {411} e {111}, mas a teoria corrente é a como se- gue.

É sabido que há locais preferenciais onde grãos de recristaliza- ção sã produzidos e a locação dos locais preferenciais depende da orienta- ção da recristalização. Se no processo de laminação a frio, os núcleos de recristalização sã imaginados como formando na estrutura lamelar no caso de {411} e na vizinhança da lâmina no caso de {111}, é possível explicar o fenômeno de que a razão de orientação de cristal {411} e {111} após a re- cristalização primária pode ser mudada pelo controle do espaçamento Iame- lar da estrutura do cristal antes da laminação a frio.

Também, quando (AI,Si)N e AIN são usados como inibidores, esses inibidores enfraquecem a superfície e os grãos da recristalização se- cundária tendo uma orientação {110}<001> sã produzidos a partir da cama- da de superfície, então pode ser considerado importante controlar o espa- çamento lamelar da estrutura de grãos da camada de superfície.

A invenção é descrita abaixo, com base nas descobertas acima.

As razões para as limitações nos componentes do aço silício usado na presente invenção serão explicadas agora.

A presente invenção usa como material de aço uma placa de aço silício para chapa de aço elétrico com grãos orientados tendo uma com- posição básica contendo pelo menos, em % em massa, Si: 0,8 a 7%, C: até 0,085%, Al solúvel em ácido: 0,01 a 0,065%, N: até 0,0075%, Mn: 0,02 a 0,20%, S equivalente = S + 0,406 χ Se: 0,003 a 0,05% e o saldo sendo Fe e as inevitáveis impurezas, e também contendo 0,01 a 0,30% em massa de Cu, e outros componentes conforme necessário. As razões para as limita- ções na faixa de teores de cada componente são como segue.

Aumentando-se a quantidade de Si adicionado aumenta-se a resistência elétrica, melhorando as propriedades de perda de núcleo. Entre- tanto, se mais de 7% forem adicionados, a laminação a frio torna-se muito difícil, com o aço se fraturando durante a laminação. Até 4,8% é mais ade- quado para produção industrial. Se a quantidade for menor que 0,8%, ocorre a transformação γ durante o recozimento de acabamento, prejudicando a orientação de cristais da chapa de aço.

O C é um elemento eficaz para controlar a estrutura da recrista- lização primária, mas tem também um efeito adverso nas propriedades magnéticas, então é necessário conduzir a descarburização antes do reco- zimento de acabamento. Se o teor de C for maior que 0,085%, o tempo de recozimento de descarburização é aumentado, prejudicando a produtividade industrial.

Nesta invenção, o Al solúvel em ácido é um elemento necessário uma vez que ele combina com N como (Al,Si)N para funcionar como um ini- bidor. A faixa de limitação é 0,01 a 0,065%, o que estabiliza a recristalização secundária.

Se houver mais de 0,12% de N, são produzidas bolhas na chapa de aço durante a laminação a frio, então um teor acima de 0,12% é evitado. Para tê-lo funcionando como um inibidor, são necessários até 0,0075%. Se a quantidade exceder 0,0075%, o estado de dispersão do precipitado torna-se não-homogêneo, produzindo uma instabilidade na recristalização secundá- ria.

Se houver menos de 0,02% de Mn, ocorrem fraturas mais pron- tamente durante a laminação a quente. Como MnS e MnSe, o Mn também funciona como um inibidor, mas se houver mais de 0,20%, as dispersões de precipitados de MnS e MnSe tornam-se mais prontamente não-homogêneas, produzindo uma instabilidade na recristalização secundária. A faixa preferida é 0,03 a 0,09%.

Em combinação com o Mn, o S e o Se funcionam como inibido- res. A função inibidora é reduzida de S eq. = S + 0,406 Se for menor que 0,003%. Também, se houver mais de 0,05%,a dispersão dos precipitados torna-se mais prontamente não-homogênea, produzindo instabilidade na recristalização secundária.

O Cu também pode ser adicionado, como elemento constituin- te de um inibidor. O Cu forma precipitados com S ou Se para assim funcio- nar como inibidor. A função do inibidor é diminuída se houver menos de 0,01%. Se a quantidade adicionada exceder 0,3%, a dispersão dos precipi- tados torna-se não-homogênea mais prontamente, produzindo saturação do efeito de redução da perda de núcleo.

Em adição aos componentes acima, se necessário, o material placa da invenção pode também conter pelo menos um elemento entre Cr, P, Sn, Sb, Ni, Bi, nas faixas de Cr: até 0,3%, P: até 0,5%, Sn: até 0,3%, Sb: até 0,3%, Ni: até 1%, Bi: até 0,01%.

O Cr melhora a camada de oxidação do recozimento de descar- burização e é um elemento eficaz para formar uma película vítrea; até 0,3% são adicionados.

O P é um elemento eficaz para aumentar a resistência especifica e reduzir a perda de núcleo. Adicionar mais de 0,5% produz problemas de capacidade de laminação.

Sn e Sb são elementos bem conhecidos de segregação nos limi- tes dos grãos. A presente invenção contém Al, então dependendo das con- dições do r]cozimento de acabamento, o teor de água descarregada do se- parador de recozimento pode oxidar o Al e variar a resistência do inibidor na posição da bobina, variando as propriedades magnéticas na posição da bo- bina. Uma medida para reagir a isso é um método que usa a adição desses elementos de segregação nos limites dos grãos para evitar a oxidação, para o que até 0,30% de cada podem ser adicionados. Se a quantidade exceder 0,305, entretanto, a oxidação durante o recozimento de descarburização tor- na-se mais difícil, resultando na formação inadequada de película vítrea e um impedimento marcante para o recozimento de descarburização.

O Ni é um elemento eficaz para aumentar a resistência específi- ca e reduzir a perda de núcleo. É também um elemento eficaz para controlar a estrutura metalográfica da chapa laminada a quente, melhorando as carac- terísticas magnéticas. Entretanto, a recristalização secundária torna-se ins- tável se a quantidade adicionada exceder 1%.

Quando o Bi é adicionado até 0,01%, ele tem o efeito de estabi- lizar precipitados de sulfetos e similares, reforçando a função de inibição. Entretanto, adicionar-se mais de 0,01% tem o efeito adverso da formação de película vítrea.

O material de aço silício usado na presente invenção pode tam- bém conter, até o ponto que não prejudique as características magnéticas, elementos diferentes daqueles descritos acima e/ou elementos misturados com as inevitáveis impurezas.

A seguir, serão explicadas as condições de produção da presen- te invenção.

A placa de aço silício tendo a composição acima descrita é obti- da usando-se um conversor ou um forno elétrico para produzir um lingote de aço, se necessário submetendo-se os lingotes de aço à degaseificação a vácuo, seguido de Iingotamento contínuo ou produção de blocos após a fun- dição. Isto é seguido de um aquecimento da placa precedendo a laminação a quente. Nessa invenção, é usada uma temperatura de aquecimento da placa de até 1350°C, o que evita os vários problemas do aquecimento da placa a uma alta temperatura (problemas tais como necessidade de forno de aquecimento especial, a grande quantidade de carepa fundida, e assim por diante).

Nessa invenção, também, o limite inferior de temperatura de a- quecimento da placa precisa ser tal que os inibidores (AIN, MnS, e MnSe, etc.) estejam completamente em solução. Para isso, é necessário ajustar a temperatura de aquecimento da placa para ser pelo menos qualquer uma das temperaturas Τ1, T2 e T3 (0C) representadas pelas fórmulas a seguir, e controlar as quantidades dos elementos constituintes dos inibidores. Em re- lação aos teores de Al e de N, é necessário que T1 atinja não mais que 1350°C. Similarmente, em relação aos teores de Mn e S, aos teores de Mn e Se e aos teores de Cu e S, é necessário que T2, T3 e T4 não passem de 1350°C.

T1 = 10062/(2,72 - Iog ([Al] χ [Ν])) - 273 T2 = 14855/(6,82 - Iog ([Μη] χ [S])) - 273 Τ3 = 10733/(4,08 - Iog ([Μη] χ [Se])) - 273 Τ4 = 43091/(25,09 - Iog ([Cu] χ [Cu] χ [S])) - 273

Aqui, [ΑΙ], [Ν], [Μη], [S] e [Se] são os respectivos teores (% em massa) de Al solúvel em ácido, N, Mn, S e Se.

As placas de aço silício são geralmente lingotadas até uma es- pessura na faixa de 150 a 350 mm, e mais preferivelmente de 220 a 280 mm, mas podem ser lingotadas como as assim chamada s placas finas na faixa de 30 a 70 mm. Uma vantagem no caso de placas finas é que não é necessário executar-se desbaste até uma espessura intermediária quando se produz chapa laminada a quente.

Placas aquecidas às temperaturas acima são então laminadas a quente para formar chapas laminadas a quente com a espessura requerida.

Nesta invenção, (a) a chapa laminada a quente é aquecida até uma temperatura prescrita de 1000°C a 1150°C, e após a recristalização é recozida por um tempo requerido a uma temperatura menor que 850°C a 1100°C. Caso contrário, (b) no processo de recozimento da chapa laminada a quente é conduzida a descarburização para ajustar a diferença na quanti- dade de carbono antes e após a descarburização para 0,002 a 0,02% em massa.

Dessa forma, a estrutura de grãos da chapa de aço recozida, ou o espaçamento Iamelar da estrutura de grãos da camada de superfície da chapa de aço, é ajustada para 20 μηι ou mais.

Quando se faz o recozimento como em (a), do ponto de vista da promoção da recristalização da chapa laminada a quente, o primeiro estágio de recozimento pode ser conduzido a uma taxa de aquecimento de 5°C/s ou maior, e mais preferivelmente 10°C/s ou maior, a uma alta temperatura de 1100°C ou acima por um período de 0 s ou mais e a uma baixa temperatura da ordem de 1000°C e por 30 s ou mais. Do ponto de vista de manter a es- trutura lamelar, o resfriamento após o segundo estágio de recozimento pode ser conduzido a uma taxa de resfriamento de 5°C/s ou mais, e mais preferi- velmente 15°C/s ou mais.

Como também descrito em parte na Japanese Patent Publication (A) n- 2005-226111,o objetivo do recozimento da chapa laminada a quente em dois estágios é ajustar o estado do inibidor, mas nada é sugerido em re- lação a se é possível aumentar a razão de grãos que tenham uma orienta- ção na qual a recristalização secundária ocorre prontamente após a recrista- lização primária, mesmo quando a faixa de aquecimento rápido no processo de elevação da temperatura do recozimento de descarburização é ajustada a uma faixa de temperaturas menor, quando se produzem chapas de aço elétrico com grãos orientados pelo último método acima descrito usando-se o recozimento da chapa laminada a quente em dois estágios para controlar o espaçamento Iamelar na estrutura do grão recozido, como na presente apli- cação de patente.

Também, em um caso no qual a descarburização é conduzida no processo de recozimento da chapa laminada a quente, como em (b), mé- todos de tratamento conhecidos publicamente que podem ser usados inclu- em um método no qual o grau de oxidação é ajustado por ter a atmosfera gasosa contendo vapor d'água, e pelo método de revestir a superfície da chapa de aço com um acelerador de descarburização (K2CO3 e Na2C03, por exemplo).

O espaçamento Iamelar da camada de superfície nesse caso é controlado usando-se uma quantidade de descarburização (a diferença na quantidade de carbono na chapa de aço antes e depois da descarburização) que esteja dentro da faixa de 0,002 a 0,02% em massa, e mais preferivel- mente 0,003 a 0,008% em massa. Uma quantidade de descarburização de menos de 0,002% em massa não tem efeito no espaçamento Iamelar da su- perfície, enquanto 0,02% em massa ou mais tem um efeito adverso na textu- ra da superfície.

Após isto, a chapa é laminada até uma espessura final em uma laminação a frio ou em duas ou mais laminações a frio separadas por reco- zimentos. O número de passas da laminação a frio é selecionado adequa- damente levando-se em consideração o nível de propriedades do produto desejado e o custo. Na laminação a frio, uma razão de redução na lamina- ção a frio final de pelo menos 80% é necessária para alcançar uma orienta- ção de recristalização primária tal como {411} ou {111}.

A chapa de aço que foi laminada a frio é submetida ao recozi- mento de descarburização em uma atmosfera úmida para remover o C con- tido no aço. Um produto tendo uma alta densidade de fluxo magnético pode ser produzido estavelmente ajustado-se a razão l{111}/l{411} na estrutura de grãos recozida para descarburização para ser não m,ais que 3 e então con- duzindo-se o tratamento de nitretação antes da manifestação da recristaliza- ção secundária.

Como método de controle da estrutura de recristalização primá- ria após o recozimento de descarburização, ela é controlada ajustando-se a taxa de aquecimento no processo de elevação da temperatura do recozi- mento de descarburização. Essa invenção é caracterizada pelo fato de que a chapa de aço a uma temperatura entre 550°C e 720°C é rapidamente aque- cida a uma taxa de aquecimento de 40°C/s, preferivelmente 50 a 250°C/s, e mais preferivelmente 75 a 125°C/s.

A taxa de aquecimento tem um efeito maior na razão l{111}/l{411} da textura da recristalização primária. Na recristalização primá- ria, a facilidade da recristalização difere dependendo da orientação do cris- tal, então é necessário ajustar l{111}/l{411} para não mais que 3, para con- trolar a taxa de aquecimento para facilitar a recristalização dos grãos orien- tados {411}. A recristalização primária dos grãos orientados {411} ocorre mais prontamente a taxas na vizinhança de 100°C/s, então para ajustar l{111}/l{411} para não mais que 3 para a produção estável de um produto tendo uma densidade de fluxo magnético (B8), é usada uma taxa de aque- cimento de 40°C/s, preferivelmente 50 a 250°C/s, e mais preferivelmente 75 a 125°C/s.

A região de temperatura necessária para aquecer àquela taxa d aquecimento é basicamente a região de temperatura de 550°C a 720°C. O aquecimento rápido pode, naturalmente, ser iniciado a partir de 550°C ou abaixo até dentro da faixa da taxa de aquecimento acima. O limite inferior da faixa de temperaturas no qual uma alta taxa de aquecimento deve ser man- tida afeta o ciclo de aquecimento em regiões de temperaturas mais baixas. Portanto, se a faixa de temperaturas na qual o aquecimento rápido é neces- sário é de um temperatura inicial Ts (°C) até 720°C, a faixa seguinte de Ts (°C) a 720°C pode ser usada de acordo com a taxa de aquecimento H (°C/s) da temperatura ambiente até 500°C. H> 15: Ts <550 15 <H: Ts <600

No caso de uma taxa de aquecimento padrão na região de baixa temperatura de 15°C/s, é necessário conduzir o aquecimento rápido a uma taxa de aquecimento de 40°C/s ou maior na faixa de 550°C a 720°C. É tam- bém necessário conduzir o aquecimento rápido a uma taxa de aquecimento de 40°C/s ou maior na faixa de 550°C a 720°C no caso de uma taxa de a- quecimento da região de baixa temperatura que seja mais lenta que 15°C/s. Por outro lado, em um caso no qual a taxa de aquecimento da região de bai- xa temperatura é mais rápida que 15°C/s, é suficiente conduzir o aquecimen- to rápido a uma taxa de aquecimento de 40°C/s ou maior na faixa a partir de uma temperatura que a 600°C ou menor é maior que 550°C, até 720°C. Quando o aquecimento a partir da temperatura ambiente foi conduzido a 50°C/s, por exemplo, uma taxa de elevação de temperatura de 40°C/s ou maior na faixa de 600°C a 720°C será suficiente.

Não há limitação particular no método para controle da taxa de aquecimento do recozimento de descarburização, mas uma vez no caso da presente invenção o limite superior da faixa de temperaturas de aquecimento rápido é 720°C, o aquecimento por indução pode ser efetivamente utilizado.

Conforme descrito na Japanese Patent Publication (A) 2002- 60842, uma forma eficaz para utilizar estavelmente o efeito de ajuste da taxa de aquecimento acima é, após o aquecimento, na região de temperatura de 770 a 900°C, para efetuar o grau de oxidação da atmosfera gasosa (PH20/PH2) que está acima de 0,15% e não acima de 1,1 , para uma quanti- dade de oxigênio na chapa de aço de 2,3 g/m2. Se o grau de oxidação da atmosfera gasosa for menor que 0,15 , ela degradará a adesão da película vítrea que se forma na superfície da chapa de aço, enquanto se for maior que 1,1 ,ela produz defeitos na película vítrea. Ajustando-se a quantidade de oxigênio da chapa de aço para não mais que 2,3 g/m2 suprime a decom- posição do inibidor (AI1Si)N, permitindo a produção estável de chapa de aço elétrico com grãos orientados tendo uma alta densidade de fluxo magnético.

Também, conforme descrito na Japanese Patent Publication (A) nQ 2001-152250, conduzindo-se o aquecimento do recozimento de descarbu- rização a uma temperatura e por um período de tempo que produzam um diâmetro de grão da recristalização primária de 7 a 18 μιτι, a recristalização secundária pode ser mais estavelmente manifestada, permitindo a produção de chapas de aço elétrico com grãos orientados ainda mais excelentes. Os métodos do processo de nitretação para aumentar o nitrogê- nio incluem um método no qual, após o recozimento de descarburização, é feito o recozimento em uma atmosfera contendo um gás tendo capacidade de nitretação tal como amônia, e um método de efetuá-la durante o recozi- mento de acabamento pela adição de um pó tendo nitretação tal como MnN ao separador de recozimento.

Para uma recristalização secundária mais estável quando uma taxa de aquecimento rápido é usada para o recozimento de descarburiza- ção, é desejável ajustar-se a razão de composição do (AI1Si)N, e em relação à quantidade de nitrogênio após a nitretação, para a razão da quantidade de nitrogênio: [N] para a quantidade de Al no aço: [Al], que é [N]/[Al], ser pelo menos 14/27 em termos de razão de massa.

A seguir, é aplicado um separador de recozimento tendo óxido de magnésio como seu componente principal, após o que é executado o re- cozimento de acabamento para efetuar o crescimento preferencial dos grãos orientados {110}<001> pela recristalização secundária.

Conforme descrito anteriormente, na presente invenção, uma chapa de aço elétrico com grãos orientados é produzida aquecendo-se o aço silício até pelo menos uma temperatura na qual os inibidores prescritos este- jam completamente em solução e sejam também aquecidos a uma tempera- tura que não esteja acima de 1350°C, laminada a quente e recozida após a laminação a quente, seguido de uma laminação a frio ou de uma pluralidade de laminações a frio separadas por recozimentos até uma espessura final, recozidas para descarburização, revestidas com um separador de recozi- mento e sofrem o recozimento de acabamento, e no intervalo do recozimen- to de descarburização até o início da recristalização secundária do recozi- mento de acabamento, a chapa de aço é submetida ao tratamento de nitre- tação. Foi possível produzir chapa de aço elétrico com grãos orientados ten- do uma alta densidade de fluxo magnético pelo controle do espaçamento lamelar da estrutura de grãos (ou da estrutura de grãos da camada de su- perfície) da chapa de aço após o recozimento da chapa laminada a quente para ser 20 μm ou mais (a) pelo aquecimento da chapa laminada a quente recozida te uma temperatura prescrita de 1000°C a 1150°C para efetuar a recristalização, seguida por recozimento a baixa temperatura de 850°C a 1100°C, ou (b) usando-se a descarburização no processo de recozimento da chapa laminada a quente para ajustar a diferença na quantidade de carbono antes e depois da descarburização em 0,002 a 0,02% em massa, e também pelo processo de elevação da temperatura usado no recozimento de des- carburização da chapa de aço, pelo aquecimento na faixa de temperaturas de 550°C a 720°C a uma taxa de aquecimento de pelo menos 40°C/s, prefe- rivelmente 50 a 250°C/s, e mais preferivelmente 75 a 125°C/s, seguido pela condução do recozimento de descarburização a uma temperatura e por um período de tempo que produzam grãos de recristalização primária tendo um diâmetro na faixa de 7 a 18 μm.

Exemplos

Exemplos da invenção estão descritos a seguir. Um exemplo de condições é usado para confirmar o potencial de implementação e o efeito da invenção. A invenção não é limitada a esses exemplos, e várias condi- ções podem ser empregadas até o ponto em que o objetivo da invenção seja alcançado sem sair do escopo da invenção.

Exemplo 1

Placas contendo, em % em massa, Si: 3,2%, C: 0,05%, Al solú- vel em ácido: 0,024%, N: 0,005%, Mn: 0,04%, S: 0,01% e o saldo sendo Fe e as inevitáveis impurezas foram aquecidas até 1320°C (no caso desse sis- tema de composição, T1 = 1242°C, T2 = 1181 °C) e laminadas a quente até uma espessura de 2,3 mm. Então, foi conduzido um recozimento de um es- tágio em alguns espécimes (A) a 1130°C, e um recozimento de dois estágios foi conduzido em alguns espécimes (B) a 1130°C + 920°C. Os espécimes foram laminados a frio até uma espessura de 0,3 mm, e foram então aqueci- dos até 720°C a uma taxa de aquecimento de (1) 15°C/s, (2) 40°C/s, e (3) 100°C/s, então aquecidos até 850°C a 10°C/s, foram recozidos para descar- burização e recozidos em uma atmosfera gasosa contendo amônia, aumen- tando o nitrogênio na chapa de aço para 0,02%. Os espécimes foram então revestidos com um separador de recozimento tendo MgO como seu principal componente, e sofreram recozimento de acabamento.

A Tabela 1 mostra as propriedades magnéticas dos espécimes após o recozimento de acabamento. Os símbolos dos espécimes denotam a combinação do método de recozimento e da taxa de aquecimento. Quando tanto as condições do recozimento da chapa laminada a quente quanto as de recozimento de descarburização da invenção foram satisfeitas, foi obtida uma alta densidade de fluxo magnético.

Tabela 1

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Exemplo 2

Placas contendo, em % em massa, Si: 3,2%, C: 0,055%, Al so- lúvel em ácido: 0,026%, N: 0,005%, Mn: 0,04%, S: 0,015%e o saldo sendo Fe e as inevitáveis impurezas foram aquecidas até 1330°C (no caso desse sistema de composição, T1 = 1250°C, T2 = 1206°C, T4 = 1212°C) e lamina- das a quente até uma espessura de 2,3 mm. Então foi conduzido o recozi- mento de um estágio em alguns espécimes (A) a 1120°C, e o recozimento de dois estágios foi conduzido em alguns espécimes (B) a 1120°C + 900°C. Os espécimes foram laminados a frio até uma espessura de 0,3 mm, e foram então aquecidos até 550°C a uma taxa de aquecimento de 20°C/s, e então também aquecidos de 550°C a 720°C a (1) 15°C/s, (2) 40°C/s, e (3) 100°C/s, e então também aquecidos até 840°C a 15°C/s e recozidas para descarburi- zação àquela temperatura e recozidas em uma atmosfera gasosa contendo amônia, aumentando o nitrogênio na chapa de aço até 0,02%. Os espécimes foram então revestidos com um separador de recozimento tendo MgO como seu principal componente, e sofreram o recozimento de acabamento. A Tabela 2 mostra as propriedades magnéticas dos espécimes após o reco- zimento de acabamento. Quando tanto as condições do recozimento da chapa laminada a quente quanto as do recozimento de descarburização da invenção foram satisfeitas, foi obtida uma alta densidade de fluxo magnético.

Tabela 2

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Exemplo 3

Após a laminação a quente, os espécimes fabricados no Exem- plo 2 foram submetidos ao recozimento em dois estágios a 120°C + 900°C para produzir um espaçamento Iamelar de 24 μm. Os espécimes foram en- tão aquecidos até 550°C a uma taxa de aquecimento de 20°C/s, também aquecidos de 550°C até 720°C a 40°C/s, e então também aquecidos até 840°C a 15°C/s e recozidos para descarburização àquela temperatura, que foi seguido pelo recozimento em uma atmosfera gasosa contendo amônia, aumentando o nitrogênio na chapa de aço para 0,008 a 0,020%. Os espéci- mes foram então revestidos com um separador de revestimento tendo MgO como seu componente principal, e sofreram recozimento de acabamento.

A Tabela 3 mostra as propriedades magnéticas, após o recozi- mento de acabamento dos espécimes tendo diferentes quantidades de nitro- gênio.

Tabela 3

<table>table see original document page 26</column></row><table> <table>table see original document page 27</column></row><table>

Exemplo 4

Espécimes compreendidos de chapas laminadas a frio fabrica- das no Exemplo 3 foram aquecidas até 720°C a uma taxa de aquecimento de 40°C/s, e foram então também aquecidas, e recozidas para descarburi- zação a uma temperatura de 800°C a 900°C, que foi seguido de pelo reco- zimento em uma atmosfera gasosa contendo amônia, aumentando o nitro- gênio na chapa de aço para 0,02%. Os espécimes foram então revestidos com um separador de recozimento tendo MgO como seu componente prin- cipal, e sofreram recozimento para descarburização. A Tabela 4 mostra as propriedades magnéticas, após o recozimento de acabamento, dos espéci- mes tendo diferentes diâmetros de grãos de recristalização primária após o recozimento de descarburização.

Tabela 4

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Exemplo 5 Placas contendo, em % em massa, Si: 3,2%, C: 0,055%, Al so- lúvel em ácido: 0,026%, N: 0,006%, Mn: 0,055, S: 0,05%, Se: 0,015%, Sn: 0,1%, e o saldo sendo fe e as inevitáveis impurezas, foram aquecidas até 1130°C (no caso desse sistema de composição, T1 = 1269°C, T2 = 1152°C, T3 = 1217°C) e laminadas a quente até uma espessura de 2,3 mm. Então um recozimento de um estágio foi conduzido em alguns espécimes (A) a 1130°C, e um recozimento de dois estágios foi conduzido em alguns espé- cimes (B) a 1130°C + 920°C. Os espécimes foram laminados a frio até uma espessura de 0,3 mm, e foram então aquecidas até 550°C a uma taxa de aquecimento de 20°C/s, e então de 550°C até 720°C a uma taxa de aqueci- mento de (1) 15°C/s, (2) 100°C/s, e então também aquecidas até 840°C a 15°C/s e recozidas para descarburização àquela temperatura, então recozi- das em uma atmosfera gasosa contendo amônia, aumentando o nitrogênio na chapa de aço até 0,018%. Os espécimes foram então revestidos com um separador de recozimento tendo MgO como seu componente principal, e sofreram recozimento de acabamento.

A Tabela 5 mostra as propriedades magnéticas dos espécimes após o recozimento de acabamento. Quando tanto as condições do recozi- mento da chapa laminada a quente e do recozimento de descarburização da invenção foram satisfeitas, foi obtida uma alta densidade de fluxo magnética.

Tabela 5

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Exemplo 6

Placas contendo, em % em massa, Si: 3,2%, C: 0,05%, Al solú- vel em ácido: 0,024%, N: 0,005%, Mn: 0,04%, S: 0,01% e o saldo sendo Fe e as inevitáveis impurezas foram aquecidas até 1320°C (no caso desse sis- tema de composição, T1 = 1242°C, T2 = 1181 °C), laminadas a quente até uma espessura de 2,3 mm, e recozidas a 1100°C. Durante isso, foi soprado vapor d'água na atmosfera gasosa (uma mistura gasosa de nitrogênio e hi- drogênio), efetuando a descarburização a partir da superfície, mudando o espaçamento Iamelar das camadas de superfície. Esses espécimes foram laminados a frio até uma espessura de 0,3 mm, então aquecidos até 720°C a uma taxa de aquecimento de 100°C/s, após o que eles foram aquecidos até 850°C a 10°C/s e sofreram recozimento de descarburização, e então recozidos em uma atmosfera gasosa contendo amônia, aumentando o nitro- gênio na chapa de aço para 0,018%. Os espécimes foram então revestidos com um separador de recozimento tendo MgO como seu principal compo- nente, e sofreram o recozimento de acabamento.

A Tabela 6 mostra as propriedades magnéticas, após o recozimento de aca- bamento, dos espécimes tendo diferentes espaçamentos Iamelares da ca- mada de superfície.

Tabela 6

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Exemplo 7

Após a laminação a quente, os espécimes fabricados no Exem- plo 6 foram recozidos a 11OO0C. Durante isso, vapor d'água foi soprado na atmosfera gasosa (uma mistura gasosa de nitrogênio e hidrogênio), efetuan- do a descarburização a partir da superfície, ajustando o espaçamento Iame- lar da camada de superfície em dois tipos, (A) e (B). Esses espécimes foram laminados a frio até uma espessura de 0,3 mm, e então aquecidos até 720°C a uma taxa de aquecimento de (1) 15°C/s, e (2) 40°C/s, após o que eles foram aquecidos até 850°C a 10°C/s e sofreram recozimento de des- carburização, e então foram recozidos em uma atmosfera gasosa contendo amônia, aumentando o nitrogênio na chapa de aço para 0,02%. Os espéci- mes foram então recozidos com um separador de recozimento tendo MgO como seu componente principal, e sofreram recozimento de acabamento.

A Tabela 7 mostra as propriedades magnéticas dos espécimes após o recozimento de acabamento. Os símbolos dos espécimes denotam a combinação do espaçamento Iamelar da camada de superfície e da taxa de aquecimento. Quando tanto as condições de recozimento da chapa lamina- da a quente quanto as condições do recozimento de descarburização da invenção foram satisfeitas, uma alta densidade de fluxo magnético foi obtida.

Tabela 7

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Exemplo 8

Placas contendo, em % em massa, Si: 3,2%, C: 0,055%, Al so- lúvel em ácido: 0,026%, N: 0,005%, Mn: 0,05%, Cu: 0,1%, S: 0,012% e o saldo sendo Fe e as inevitáveis impurezas foram aquecidas até 1330°C (no caso desse sistema de composição, T1 = 1250°C, T2 = 1206°C, T4 = 1212°C) e laminadas a quente até uma espessura de 2,3 mm. Então, foi conduzido o recozimento a uma temperatura de 1100°C. Durante isso, vapor d'água foi soprado na atmosfera gasosa (uma mistura gasosa de nitrogênio e hidrogênio), efetuando a descarburização a partir da superfície, ajustando o espaçamento Iamelar da camada de superfície em dois tipos, (A) e (B). Esses espécimes foram laminados a frio até uma espessura de 0,3 mm, a- quecidos até 550°C a uma taxa de aquecimento de 20°C/, e então também aquecidos de 550°C até 720°C a uma taxa de aquecimento de (1) 15°C/s, (2) 40°C/s, e (3) 100°C/s, após o que eles foram aquecidos até 840°C a uma taxa de aquecimento de 15°C/s e recozidos para descarburização, então recozidos em uma atmosfera gasosa contendo amônia, aumentando o nitro- gênio na chapa de aço para 0,02%. Os espécimes foram então revestidos com um separador de recozimento tendo MgO como seu principal compo- nente, e sofreram recozimento de acabamento.

A Tabela 8 mostra as propriedades magnéticas dos espécimes após o recozimento de acabamento. Quando tanto as condições de recozi- mento da chapa laminada a quente quanto as do recozimento de descarbu- rização foram satisfeitas, uma alta densidade de fluxo magnético foi obtida.

Tabela 8

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Exemplo 9

Após a laminação a quente, espécimes fabricado no Exemplo 8 foram recozidas a 1100°C. Durante isso, vapor d'água foi soprado na atmos- fera gasosa (uma mistura gasosa de nitrogênio e hidrogênio), efetuando a descarburização a partir da superfície para produzir um espaçamento Iame- lar de 27 μηι. Esses espécimes foram laminados a frio até uma espessura de 0,3 mm, e então aquecidas até 550°C a uma taxa de aquecimento de 20°C/s, e foram também aquecidas de 550°C até 720°C a uma taxa de a- quecimento de 40°C/s, após o que elas foram aquecidas até 850°C a uma taxa de aquecimento de 15°C/s e sofreram o recozimento de descarburiza- ção, e então recozidas em uma atmosfera gasosa contendo amônia, aumen- tando o nitrogênio na chapa de aço para 0,08% a 0,02%. Os espécimes fo- ram então revestidos com um separador de recozimento tendo MgO como seu principal componente, e sofreram o recozimento de acabamento.

A Tabela 9 mostra as propriedades magnéticas, após o recozi- mento de acabamento, dos espécimes tendo diferentes quantidades de ni- trogênio.

Tabela 9

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Exemplo 10

Espécimes compreendidos de chapas laminadas a frio fabrica- das no Exemplo 9 foram aquecidos até 720°C a uma taxa de aquecimento de 40°C/s, e foram também aquecidos de 800°C a 900°C a uma taxa de a- quecimento 15°C/s, e então recozidos em uma atmosfera gasosa contendo amônia, aumentando o nitrogênio na chapa de aço até 0,02%. Os espécimes foram então revestidos com um separador de recozimento tendo MgO como seu principal componente, e sofreram recozimento de acabamento.

A Tabela 10 mostra as propriedades magnéticas, após o recozi- mento de acabamento, dos espécimes tendo diferentes diâmetros de grãos de recristalização primária após o recozimento de descarburização.

Tabela 10

<table>table see original document page 32</column></row><table> <table>table see original document page 33</column></row><table>

Exemplo 11

Placas contendo, em % em massa, Si: 3,2%, C: 0,055%, Al so- lúvel em ácido: 0,026%, N: 0,006%, Mn: 0,05%, S: 0,05%, Se: 0,015%, Sn: 0,1%, e o saldo sendo Fe e as inevitáveis impurezas foram aquecidas até 1330°C (no caso desse sistema de composição, T1 = 1269°C, T2 = 1152°C, T3 = 1217°C) e laminadas a quente até uma espessura de 2,3 mm. Então os espécimes foram recozidos a 1080°C em uma atmosfera gasosa seca de nitrogênio e hidrogênio, com alguns espécimes (A) permanecendo no estado e alguns espécimes (B) com um revestimento de K2CO3 aplicado. Os espé- cimes foram laminados a frio até uma espessura de 0,3 mm, e foram então aquecidos até 550°C a uma taxa de aquecimento de 20°C/s, aquecidos de 550°C até 720°C a uma taxa de aquecimento de 100°C/s, e também aqueci- do até 840°C a 15°C/s e recozidos para descarburização àquela temperatu- ra, e então recozidos em uma atmosfera gasosa contendo amônia, aumen- tando o nitrogênio na chapa de aço até 0,018%. Os espécimes foram então revestidos com um separador de recozimento tendo MgO como seu principal componente, e sofreram recozimento de acabamento.

A Tabela 11 mostra as propriedades magnéticas, após o recozi- mento de acabamento, dos espécimes tendo diferentes espaçamentos Iame- lares da camada de superfície.

Tabela 11

<table>table see original document page 33</column></row><table> Exemplo 12

Espécimes foram compreendidos de chapas laminadas a frio fabricadas no Exemplo 3. As chapas laminadas a frio foram aquecidas até (1) 500°C, (2) 550°C, e (3) 600°C a taxas de aquecimento de (A) 15°C/s e (B) 50°C/s, e então aquecidas até 720°Ca uma taxa de aquecimento de 100°C/s, e também aquecidas até 830°C/s a uma taxa de aquecimento de 10°C/s e recozidos para descarburização. Elas foram então recozidas em uma atmosfera gasosa contendo amônia aumentando o nitrogênio na chapa de aço para 0,018%. Os espécimes foram então revestidos com um separa- dor de recozimento tendo MgO como seu principal componente, e sofreram o recozimento de acabamento.

A Tabela 12 mostra as propriedades magnéticas dos espécimes após o recozimento de acabamento. Isto mostra que aumentando-se a taxa de aquecimento em uma região de baixa temperatura, foi possível obter-se boas propriedades magnéticas mesmo quando a temperatura na qual o a- quecimento a 100°C/s é iniciado é aumentada para 600°C.

Tabela 12

<table>table see original document page 34</column></row><table>

De acordo com esta invenção, usando-se uma faixa de tempera- turas de dois estágios para conduzir o recozimento da chapa laminada a quente na produção de chapa de aço elétrico com grãos orientados usando- se aquecimento de placa a baixa temperatura, o limite superior da faixa de controle da taxa de aquecimento usado no processo de elevação de tempe- ratura do recozimento de descarburização para melhorar a estrutura dos grãos após a recristalização primária após o recozimento de descarburiza- ção pode ser ajustado a uma faixa de temperatura menor na qual o aqueci- mento pode ser conduzido usando-se apenas aquecimento por indução. As- sim, o aquecimento pode ser feito mais prontamente usando-se aquecimento por indução, tornando possível prontamente produzir estavelmente chapas de aço elétrico com grãos orientados tendo boas propriedades magnéticas com uma alta densidade de fluxo magnético. A invenção, portanto, tem im- portante aplicabilidade industrial.

Claims (9)

1. Método de produção de chapa de aço elétrico com grãos ori- entados compreendendo o aquecimento de um aço silício contendo, em % em massa, Si: 0,8 a 7%, C: até 0,085%, Al solúvel em ácido: 0,01 a 0,065%, N: até 0,075%, Mn: 0,02 a 0,2%, S eq. = S + 0,406 χ Se: 0,003 a 0,05% até pelo menos qualquer uma das temperaturas T1, T2 e T3 (°C) representadas pelas fórmulas apresentadas abaixo e não acima de 1350°C, seguido de laminação a quente, recozimento da chapa laminada a quente assim obtida e sujeição da mesma a uma laminação a frio ou a uma pluralidade de lami- nações a frio com recozimento intermediário para formar uma chapa de aço com a espessura final, aplicar o recozimento de descarburização à chapa de aço, revestir a chapa com um separador de recozimento, conduzir o recozi- mento final e um processo para aumentar a quantidade de nitrogênio na chapa de aço entre o recozimento de descarburização e o início da recrista- lização secundária no recozimento de acabamento, onde após a chapa laminada a quente ser recristalizada ao ser aquecida até uma temperatura prescrita de 1000°C 1150°C a chapa é recozida a uma temperatura menor de 850°C a 1100°C para controlar o espaçamento Iame- lar na estrutura de grãos recozidos para ser 20 μm ou mais, e em um pro- cesso de elevação da temperatura no recozimento de descarburização da chapa de aço, a chapa é aquecida em uma faixa de temperaturas de 550°C a 720°C a uma taxa de aquecimento de pelo menos 40°C/s. T1 = 10062/(2,72 - log([AI] x [N])) - 273 T2 = 14855/(6,82 - log([Mn] χ [S])) - 273 T3 = 10733/(4,08 - log([Mn] χ [Se])) - 273 Aqui, [Al], [Ν], [Mn], [S] e [Se] são os respectivos teores (em % em massa) de Al solúvel em ácido, N, Mn, S e Se.

2. Método de produção de chapa de aço elétrico com grãos ori- entados compreendendo: aquecer o aço silício contendo, em % em massa, Si: 0,8 a 7%, C: até 0,085%, Al solúvel em ácido: 0,01 a 0,065%, N: até -0,075%, Mn: 0,02 a 0,20%, S equivalente = S + 0,406 χ Se: 0,003 a 0,05% até pelo menos qualquer uma das temperaturas Τ1, T2 e T3 (0C) represen- tadas pelas fórmulas apresentadas abaixo e não acima de 1350°C, seguido de laminação a quente, recozimento da chapa laminada a quente assim ob- tida e sujeição da mesma a uma laminação a frio ou a uma pluralidade de laminações a frio com recozimento intermediário para formar uma chapa de aço com a espessura final, aplicar o recozimento de descarburização à cha- pa de aço, revestir a chapa com um separador de recozimento, conduzir o recozimento final e um processo para aumentar a quantidade de nitrogênio na chapa de aço entre o recozimento de descarburização e o início da recris- talização secundária no recozimento de acabamento, onde no processo de recozimento da chapa laminada a quente, -0,002 a 0,02% em massa de uma quantidade de pré-descarburização do carbono da chapa de aço é descarburizada para controlar o espaçamento lamelar na estrutura da superfície recozida para ser 20 μπι ou mais, e em um processo de elevação da temperatura no recozimento de descarburização da chapa de aço, a chapa é aquecida em uma faixa de temperaturas de -550°C a 720°C a uma taxa de aquecimento de pelo menos 40°C/s. T1 = 10062/(2,72 - log([AI] χ [Ν])) - 273 T2 = 14855/(6,82 - log([Mn] χ [S])) - 273 T3 = 10733/(4,08 - log([Mn] χ [Se])) - 273 Aqui, [Al], [Ν], [Μη], [S] e [Se] são os respectivos teores (em % em massa) de Al solúvel em ácido, N, Mn, S e Se.

3. Método de produção de uma chapa de aço elétrico com grãos orientados conforme apresentado na reivindicação 1 ou 2 caracterizado por a chapa de aço silício também conter, em % em massa, Cu: 0,01 a 0,30% e ser laminada a quente após ser aquecida até uma temperatura que seja pelo menos a temperatura T4 (0C) abaixo. T4 = 43091/(25,09 - log([Cu] χ [Cu] χ [S])) - 273 Aqui, [Cu] é o teor de Cu.

4. Método de produção de chapa de aço elétrico com grãos ori- entados conforme apresentado em qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por, no processo de elevação da temperatura no recozimento de descarburização da chapa de aço, o aquecimento da chapa de aço em uma faixa de temperaturas de 550°C a 720°C é feito a uma taxa de aqueci- mento de 50 a 250°C/s.

5. Método de produção de uma chapa de aço elétrico com grãos orientados conforme apresentado em qualquer uma das reivindicações 1 a -4, caracterizado por, no recozimento de descarburização da chapa de aço, o aquecimento da chapa em uma faixa de temperaturas de 550°C a 720°C é feito por aquecimento por indução.

6. Método de produção de chapa de aço elétrico com grãos ori- entados conforme apresentado em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por, quando em um processo de elevação de temperatura no recozimento de descarburização da chapa de aço, a faixa de temperaturas na qual a chapa é aquecida à mencionada taxa de aquecimento é feita ser de Ts (°C) a 720°C, a faixa a seguir de Ts (°C) a 720°C está de acordo com uma taxa de aquecimento H (°C/s) da temperatura ambiente até 500°C. H <15: Ts <550 15 <H: Ts <600

7. Método de produção de chapa de aço elétrico com grãos ori- entados conforme apresentado em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo recozimento de descarburização ser executado a uma temperatura e por um período de tempo para produzir um diâmetro de grão de recristalização primária recozido por descarburização de 7 μηι a menos de 18 μm.

8. Método de produção de chapa de aço elétrico com grãos ori- entados conforme apresentado em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, onde um processo de aumento da quantidade de nitrogênio [N] da chapa de aço é executado para satisfazer a fórmula [N] > 14/27 [A] correspondente à quantidade de Al solúvel em ácido [Al] da chapa de aço.

9. Método de produção de chapa de aço elétrico com grãos ori- entados conforme apresentado em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, onde a chapa de aço silício também contém, em % em massa, um ou mais elementos entre Cr: até 0,3%, P: até 0,5%, Sn: até 0,3%, Sb: até 0,3%, Ni: até 1%, e Bi: até 0,01%.