ES3039773T3 - Electric steel strip or sheet for higher frequency electric motor applications, with improved polarisation and low magnetic losses - Google Patents

Electric steel strip or sheet for higher frequency electric motor applications, with improved polarisation and low magnetic losses

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ES3039773T3
ES3039773T3 ES19801822T ES19801822T ES3039773T3 ES 3039773 T3 ES3039773 T3 ES 3039773T3 ES 19801822 T ES19801822 T ES 19801822T ES 19801822 T ES19801822 T ES 19801822T ES 3039773 T3 ES3039773 T3 ES 3039773T3
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Anton Vidovic
Karl Telger
Olaf Fischer
Nina Maria Strecker
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ThyssenKrupp Steel Europe AG
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Abstract

La presente invención se refiere a una tira o lámina de acero eléctrico no orientado que tiene la siguiente composición (todas las cantidades en % en peso): 3,2 a 3,4 Si; 0,85 a 1,1 Al; 0,07 a 0,18 Mn; 0,01 a 0,04 P; 0,0003 a 0,0030 S; 0,0005 a 0,0020 N; 0,0010 a 0,0050 C; 0,0015 a 0,0040 Ti; 0,01 a 0,008 Cr; hasta 0,05 en total de Nb+Mo+V; y el resto comprende Fe e impurezas inevitables hasta una cantidad total de 1,0 % en peso, caracterizado porque tiene una resistencia eléctrica específica a 50 °C de 0,62 a 0,65 μΩm, y también se refiere a un método para su producción y uso en núcleos de hierro de máquinas eléctricas rotativas, en particular en motores eléctricos, por ejemplo en vehículos eléctricos o híbridos, y generadores. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Banda o chapa de acero eléctrica para aplicaciones de motores eléctricos de alta frecuencia con polarización mejorada y bajas pérdidas por remagnetización
Campo técnico
La presente invención se refiere a una banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado con la siguiente composición (todas las indicaciones en % en peso) del 3,2 al 3,4 de Si, del 0,85 al 1,1 de Al, del 0,07 al 0,2 de Mn, del 0,01 al 0,04 de P, del 0,0003 al 0,0030 de S, del 0,0005 al 0,0025 de N, del 0,0010 al 0,0050 de C, del 0,0015 al 0,0040 de Ti, del 0,01 al 0,08 de Cr, hasta el 0,05 en total de Nb+Mo+V, el resto Fe e impurezas inevitables hasta una cantidad total del 1,0 % en peso, caracterizada por que ésta presenta una resistencia eléctrica específica a 50 °C de 0,62 a 0,65 jü m , a un procedimiento para su fabricación y a su uso en núcleos de hierro de máquinas eléctricas rotativas, en particular en motores eléctricos, por ejemplo de vehículos eléctricos o híbridos, y generadores.
Antecedentes técnicos
La banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado (NO) se utiliza para amplificar el flujo magnético en los núcleos de hierro de las máquinas eléctricas rotativas, es decir, en motores y generadores. Para las futuras máquinas eléctricas de alto rendimiento, por ejemplo, los motores eléctricos de altas velocidades para vehículos eléctricos, se requieren clases de banda o chapa de acero eléctrica NO especiales con baja pérdida por remagnetización a altas frecuencias y alta polarización magnética o inducción con alta permeabilidad.
Las bandas o chapas de acero eléctricas del tipo de componentes en este caso en cuestión requieren las propiedades magnéticas mencionadas anteriormente, que a menudo no pueden cumplir las clases de bandas o chapas de acero eléctricas NO disponibles en la actualidad. Las bandas eléctricas no de grano orientado y los procedimientos para su fabricación ya son conocidos por el estado de la técnica.
El documento EP 2612 942 divulga una banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado de un acero que, además de hierro e impurezas inevitables, contiene del 1,0 al 4,5 % en peso de Si, hasta el 2,0 % en peso de Al, hasta el 1,0 % en peso de Mn, hasta el 0,01 % en peso de C, hasta el 0,01 % en peso de N, hasta el 0,012 % en peso de S, del 0,1 al 0,5 % en peso de Ti y del 0,1 al 0,3 % en peso de P, en donde para la relación de contenido de Ti/contenido de P, en cada caso en % en peso, se aplica 1,0 < contenido de Ti/contenido de P < 2,0. La banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado y los componentes fabricados a partir de una chapa o banda de este tipo para aplicaciones electrotécnicas se caracterizan por resistencias elevadas y al mismo tiempo buenas propiedades magnéticas. Se fabrica la banda o chapa de acero eléctrica NO de acuerdo con el documento EP 2612942 de manera que una banda laminada en caliente que está constituida por un acero con la composición mencionada anteriormente se lamina en frío para dar una banda laminada en frío y esta banda laminada en frío se somete a continuación a un recocido final. La capacidad de polarización a bajas frecuencias y las propiedades mecánicas de las bandas o chapas de acero eléctricas de acuerdo con el documento EP 2612942 aún deben mejorarse.
El documento EP 2840 157 divulga una banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado, en particular para aplicaciones electrotécnicas, fabricada a partir de un acero que, además de hierro e impurezas inevitables, contiene del 2,0 al 4,5 % en peso de Si, del 0,03 al 0,3 % en peso de Si, hasta el 2,0 % en peso de Al, hasta el 1,0 % en peso de Mn, hasta el 0,01 % en peso de C, hasta el 0,01 % en peso de N, hasta el 0,001 % en peso de S y hasta el 0,015 % en peso de P, en donde los precipitados ternarios Fe-Si-Zr están presentes en la microestructura de la banda o chapa de acero eléctrica. El documento EP 2840 157 también divulga un procedimiento para producir este tipo de bandas y chapas de acero eléctricas, que incluye un recocido final. La capacidad de polarización a bajas intensidades de campo y las propiedades mecánicas de la banda eléctrica de acuerdo con el documento EP 2840 157 aún deben mejorarse.
El documento WO 00/65103 A2 divulga un procedimiento para la producción de chapa de acero eléctrica no de grano orientado, en el que un material de partida de acero que contiene menos del 0,06 % en peso de C, del 0,03 al 2,5 % en peso de Si, menos del 0,4 % en peso de Al, del 0,05 al 1 % en peso de Mn y menos del 0,02 % en peso de S, se lamina en caliente para obtener una banda laminada en caliente con un espesor inferior a 3,5 mm, a continuación se decapad y tras el decapado se lamina para dar una banda laminada en frío con un espesor de 0,2 a 1 mm. Igualmente pueden mejorarse aún las propiedades mecánicas y magnéticas de la chapa de acero eléctrica de acuerdo con el documento WO 00/65103 A2.
El documento JP2013010982A divulga una banda eléctrica no de grano orientado fabricada a partir de un acero que comprende, además de hierro e impurezas inevitables, el 0,01 % en peso o menos de C, el 7 % en peso o menos de Si, el 0,03-3 % en peso de Mn, el 0,0050 % en peso o menos de S, el 3 % en peso o menos de Al, el 0,050 % en peso o menos de N, y un procedimiento para producir este acero. En el procedimiento de fabricación se utiliza una mayor velocidad de calentamiento.
En el contexto del estado de la técnica, el objetivo de la presente invención consistía en indicar una banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado y un componente fabricado a partir de una banda o chapa de acero de este tipo para aplicaciones electrotécnicas, que presenta los valores de polarización más altos posibles en el intervalo de modulación inferior de 100 a 20 A/m y, al mismo tiempo, bajas pérdidas por remagnetización a frecuencias más altas de 400 Hz, 700 Hz y 1000 Hz.
Además, debe indicarse un procedimiento para la generación de una banda o chapa de acero eléctrica NO que, debido a un recocido final adaptado a la aleación indicada, presente pérdidas por remagnetización especialmente bajas tanto a bajas como a altas frecuencias con valores de polarización al mismo tiempo mejorados en el intervalo de modulación bajo.
Estos objetivos se resuelven mediante la banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado de acuerdo con la invención con la siguiente composición (todas las indicaciones en % en peso)
del 3,2 al 3,4 de Si,
del 0,85 al 1,1 de Al,
del 0,07 hasta el 0,18 de Mn,
del 0,01 al 0,04 de P,
del 0,0003 al 0,0030 de S,
del 0,0005 al 0,0025 de N,
del 0,0010 al 0,0050 de C,
del 0,0015 hasta el 0,0040 de Ti,
del 0,01 al 0,08 de Cr
hasta el 0,05 en total de Nb+Mo+V,
el resto Fe e impurezas inevitables hasta una cantidad total del 1,0 % en peso, en donde ésta presenta una resistencia eléctrica específica a 50 °C de 0,62 a 0,65 püm y un espesor final de 0,255 a 0,31 mm.
Además, los objetivos de acuerdo con la invención se resuelven mediante el procedimiento para la fabricación de una banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado de acuerdo con la invención, que comprende al menos las siguientes etapas de procedimiento:
(A) proporcionar una banda o chapa de acero eléctrica laminada en caliente, recocida de la banda laminada en caliente, no de grano orientado, preferentemente por la vía de fabricación convencional mediante una instalación de colada continua o a través de la fabricación de desbastes finos, en un espesor de 1,5 a 2,5 mm,
(B) laminar en frío la banda o chapa de acero eléctrica de la etapa (A) hasta un espesor de 0,255 a 0,31 mm para obtener una banda laminada en frío,
(C) someter a recocido final la banda laminada en frío de la etapa (B) para obtener la banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado y
(D) enfriar la banda laminada en frío sometida a recocido final de la etapa (C) con una velocidad de enfriamiento media habitual de 1 K/s a 10 K/s en una atmósfera no oxidante, en particular con proporciones de hidrógeno más altas superiores al 70 %, hasta una temperatura límite inferior de 500 °C,
en donde en la etapa (C) la banda laminada en frío de la etapa (B) se calienta en primer lugar con una velocidad de calentamiento de al menos 40 K/s hasta una temperatura de 860 a 940 °C, preferentemente de 880 a 920 °C y a continuación se calienta con una velocidad de calentamiento de 3 a 20 K/s hasta una temperatura de 1050 a 1070 °C, mediante un componente fabricado a partir de una banda o chapa de acero eléctrica de este tipo y mediante el uso de esta banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado en núcleos de hierro de máquinas eléctricas rotativas, en particular en motores eléctricos, por ejemplo en vehículos eléctricos o híbridos, y generadores.
La banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado de acuerdo con la invención presenta una polarización J mejorada con de 100 a 200 A/m y una permeabilidad mejorada en el intervalo de 0,8 a 1,2 T. Al mismo tiempo, las pérdidas por remagnetización se reducen tanto a bajas frecuencias de por ejemplo 50 Hz, como a frecuencias más altas de 400 a 1000 Hz en comparación con los materiales del estado de la técnica. De acuerdo con la invención, este comportamiento se consigue mediante la composición de la aleación ajustada con precisión y un recocido especialmente ajustado durante la fabricación.
La presente invención se refiere a una banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado con la siguiente composición (todas las indicaciones en % en peso)
del 3,20 al 3,40 de Si, preferentemente del 3,25 al 3,35 de Si,
del 0,85 al 1,1 de Al, preferentemente del 0,95 al 1,05 de Al,
del 0,07 hasta el 0,18 de Mn, preferentemente del 0,14 al 0,16 de Mn,
del 0,01 al 0,04 de P, preferentemente del 0,015 al 0,02 de P,
del 0,0003 al 0,0030 de S, preferentemente del 0,0005 al 0,002 de S,
del 0,0005 al 0,0025 de N, preferentemente del 0,001 al 0,002 de N,
del 0,0010 al 0,0050 de C, preferentemente del 0,0015 al 0,0025 de C,
del 0,0015 hasta el 0,0040 de Ti, preferentemente del 0,0017 al 0,0035 de Ti,
del 0,01 al 0,08 de Cr, preferentemente del 0,02 al 0,06, de manera especialmente preferente del 0,02 al 0,04 de Cr,
hasta el 0,05 en total de Nb+Mo+V,
el resto Fe e impurezas inevitables hasta una cantidad total del 1,0 % en peso, en donde ésta presenta una resistencia eléctrica específica a 50 °C de 0,62 a 0,65 jü m . Las impurezas inevitables en el contexto de la presente invención son por ejemplo Ni, Cu, As, Pb y Bi.
La banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado de acuerdo con la invención presenta una resistencia eléctrica específica a 50 °C de 0,62 a 0,65 jüm . El experto conoce en sí procedimientos para la determinación de la resistencia eléctrica específica. Los procedimientos para determinar la resistencia eléctrica específica son conocidos por los expertos en la materia, por ejemplo por medio de una medición de cuatro puntos según la norma DIN EN 60404-13 : 2008-05 "Magnetische Werkstoffe - Teil 13: Prüfung zur Messung der Dichte, des spezifischen Widerstandes und des Stapelfaktors von Elektroblech und -band".
Una mayor resistencia eléctrica específica conlleva una reducción de la pérdida por remagnetización al disminuir las pérdidas por corrientes parásitas que se producen al aumentar la frecuencia.
En el contexto de la presente invención, banda eléctrica significa que el material de acuerdo con la invención está presente en forma de una banda de acero, es decir, la longitud de la banda de acero es esencialmente mayor que la anchura. En el contexto de la presente invención, chapa de acero eléctrica significa que el material de acuerdo con la invención está en forma de chapas de acero, en donde ano están limitadas en tamaño la anchura y la longitud de estas chapas de acero salvo por la anchura y la longitud de la banda de acero a partir de la cual se obtienen éstas preferentemente. En una forma de realización preferida, las chapas de acero eléctricas de acuerdo con la invención se obtienen a partir de las bandas eléctricas de acuerdo con la invención mediante corte o punzonado. Las chapas de acero eléctricas de acuerdo con la invención pueden llevarse, por ejemplo, a una forma correspondiente para luego utilizarse en el estator o el rotor de un motor eléctrico.
Además, la presente invención se refiere a la banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado de acuerdo con la invención, en donde la suma de C, S, N y Ti asciende a como máximo el 0,0090 % en peso.
La banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado de acuerdo con la invención presenta un espesor final de 0,255 a 0,31 mm. En el contexto de la presente invención, "espesor final" significa el espesor de la banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado después de la laminación en frío, es decir, en la forma en la que se utilizará posteriormente, por ejemplo en motores eléctricos.
Más preferentemente, la presente invención se refiere a la banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado de acuerdo con la invención, en donde durante su fabricación se realiza una etapa de recocido a una temperatura máxima de 1050 a 1070 °C, preferentemente de 1055 a 1065 °C. Mediante este tipo especial de fabricación se obtiene una banda o chapa de acero eléctrica correspondiente que presenta una polarización J mejorada con de 100 a 200 A/m y una permeabilidad mejorada en el intervalo de 0,8 a 1,2 T. Al mismo tiempo, las pérdidas por remagnetización se reducen tanto a bajas frecuencias de por ejemplo 50 Hz, como a frecuencias más altas de 400 a 1000 Hz en comparación con los materiales del estado de la técnica.
Por ejemplo, la presente invención se refiere a la banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado de acuerdo con la invención, en donde con una polarización P de 1,5 T y 50 Hz ésta presenta valores de pérdida de como máximo 2,3W/kg en cada caso con un espesor de chapa de 0,280 a 0,310 mm, y valores de pérdida de como máximo 2,2 W/kg, en cada caso con un espesor de chapa de 0,255 a 0,280 mm.
Preferentemente, la presente invención se refiere a la banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado de acuerdo con la invención, en donde con una polarización P de 1,0 T y 400 Hz ésta presenta valores de pérdida de como máximo 14,2 W/kg en cada caso con un espesor de chapa de 0,280 a 0,310 mm, y valores de pérdida de como máximo 13,55 W/kg, en cada caso con un espesor de chapa de 0,255 a 0,280 mm.
Preferentemente, la presente invención se refiere a la banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado de acuerdo con la invención, en donde con una polarización P de 1,0 T y 700 Hz ésta presenta valores de pérdida de como máximo 33 W/kg en cada caso con un espesor de chapa de 0,280 a 0,310 mm, y valores de pérdida de como máximo 31,5 W/kg, en cada caso con un espesor de chapa de 0,255 a 0,280 mm.
Preferentemente, la presente invención se refiere a la banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado de acuerdo con la invención, en donde, con una polarización P de 1,0 T y 1000 Hz, ésta presenta valores de pérdida de como máximo 58 W/kg en cada caso con un espesor de chapa de 0,280 a 0,310 mm, y valores de pérdida de como máximo 55 W/kg, en cada caso con un espesor de chapa de 0,255 a 0,280 mm.
Además, la banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado de acuerdo con la invención presenta una relación especialmente ventajosa, es decir, elevada, entre la polarización J a 50 Hz y 100 A/m y la pérdida por remagnetización P a 1 T y 400 Hz. Esta relación se describe mediante la siguiente fórmula (1):
100 * J<100 A/m,50 Hz>/ P<1,0T, 400 Hz>(1) ;;La presente invención se refiere preferentemente a la banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado de acuerdo con la invención, en donde la relación de la polarización J a 50 Hz y 100 A/m y de la pérdida por remagnetización P a 1 T y 400 Hz multiplicada por 100 asciende a al menos 6,8, preferentemente a al menos 7,0. ;Además, la banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado de acuerdo con la invención presenta una relación ventajosa, es decir, elevada, entre la polarización J a 400 Hz y 100 A/m y la pérdida por remagnetización P a 1 T y 400 Hz multiplicada por 100. Esta relación se describe mediante la siguiente fórmula (2): ;;100 * J<100 A/m 400 H z>/ P-<|,0T 400 Hz>(2)
La presente invención se refiere preferentemente a la banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado de acuerdo con la invención, en donde la relación de la polarización J a 400 Hz y 100 A/m y de la pérdida por remagnetización P a 1 T y 400 Hz asciende a al menos 6,0, preferentemente a al menos 6,1.
Además, la banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado de acuerdo con la invención presenta preferentemente una polarización J con una modulación de 2500 A/m de al menos 1,53 T, con 5000 A/m de al menos 1,63 y/o con 10000 A/m de al menos 1,75, en cada caso con un espesor de chapa de 0,280 a 0,310 mm, y una polarización J con una modulación de 2500 A/m de al menos 1,52 T, con 5000 A/m de al menos 1,62 y/o con 10000 A/m de al menos 1,75, en cada caso con un espesor de chapa de 0,255 a 0,280 mm.
La presente invención se refiere también al procedimiento para la fabricación de una banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado de acuerdo con la invención que comprende al menos las siguientes etapas de procedimiento:
(A) proporcionar una banda o chapa de acero eléctrica laminada en caliente, recocida de la banda laminada en caliente, no de grano orientado, preferentemente por la vía de fabricación convencional mediante una instalación de colada continua, en un espesor de 1,5 a 2,5 mm,
(B) laminar en frío la banda o chapa de acero eléctrica de la etapa (A) hasta un espesor de 0,255 a 0,310 mm para obtener una banda laminada en frío,
(C) someter a recocido final la banda laminada en frío de la etapa (B) para obtener la banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado y
(D) enfriar la banda laminada en frío sometida a recocido final de la etapa (C) con una velocidad de enfriamiento media habitual de 1 K/s a 10 K/s en una atmósfera no oxidante, en particular con proporciones de hidrógeno más altas superiores al 70 %, hasta una temperatura límite inferior de 500 °C,
en donde en la etapa (C) la banda laminada en frío de la etapa (B) se calienta en primer lugar con una velocidad de calentamiento de al menos 40 K/s hasta una temperatura de 860 a 940 °C, preferentemente de 880 a 920 °C y a continuación se calienta con una velocidad de calentamiento de 3 a 20 K/s hasta una temperatura de 1050 a 1070 °C, preferentemente de 1055 a 1065 °C.
Las etapas individuales del procedimiento de acuerdo con la invención se describen a continuación en detalle.
La etapa (A) del procedimiento de acuerdo con la invención comprende la facilitación de una banda o chapa de acero eléctrica laminada en caliente, no de grano orientado, preferentemente a través de la vía de fabricación convencional mediante una instalación de colada continua o a través de la fabricación de desbastes finos, en un espesor de 1,5 a 2,5 mm.
La banda o chapa de acero eléctrica laminada en caliente, no de grano orientado, proporcionada en la etapa (A) del procedimiento de acuerdo con la invención presenta la composición mencionada anteriormente. La facilitación de una banda eléctrica laminada en caliente, no de grano orientado en la etapa (A) del procedimiento de acuerdo con la invención se realiza preferentemente a través de la vía de fabricación convencional mediante una instalación de colada continua o a través de la fabricación de desbastes finos.
La fabricación de la banda laminada en caliente facilitada de acuerdo con la invención puede realizarse en la mayor medida posible de manera convencional. Para ello, una masa fundida de acero con una composición correspondiente a la especificación de acuerdo con la invención puede fundirse en primer lugar y colarse para dar un material previo, en el caso del cual puede tratarse de un desbaste o desbaste fino en la fabricación convencional.
El material previo así generado puede llevarse a continuación hasta una temperatura de material previo que asciende a de 1020 a 1300 °C. Para ello se calienta de nuevo el material previo en caso necesario o se mantiene a la temperatura objetivo respectiva aprovechando el calor de la colada.
El material previo calentado de este modo puede laminarse en caliente para obtener una banda laminada en caliente con un espesor que asciende normalmente a de 1,5 a 2,5 mm. La laminación en caliente comienza a este respecto de manera conocida a una temperatura inicial de laminación en caliente en el escalón de acabado de 1000 a 1150 °C y termina a una temperatura final de laminación en caliente de 700 a 920 °C, en particular de 780 a 850 °C.
La banda laminada en caliente obtenida puede enfriarse a continuación hasta una temperatura de bobinadora y puede bobinarse para dar una bobina de chapa. La temperatura de bobinadora se selecciona a este respecto idealmente de modo que se eviten problemas en la laminación en frío realizada a continuación. En la práctica asciende la temperatura de bobinadora para ello por ejemplo a como máximo 700 °C.
La banda o chapa de acero eléctrica laminada en caliente de la etapa (A) puede utilizarse directamente en la etapa (B) del procedimiento de acuerdo con la invención. En una forma de realización preferida del procedimiento de acuerdo con la invención, la presente invención se refiere al procedimiento de acuerdo con la invención, en donde después de la etapa (A), es decir, antes de la etapa (B), en una etapa (A') se realiza un recocido con campana a una temperatura de 700 a 800 °C, preferentemente a una temperatura de 720 a 760 °C. Por consiguiente, en una realización preferida, para la etapa (B) se proporciona una banda o chapa de acero eléctrica laminada en caliente, recocida de la banda laminada en caliente, no de grano orientado, preferentemente a través de la vía de fabricación convencional mediante una instalación de colada continua o a través de la fabricación de desbastes finos, en un espesor de 1,5 a 2,5 mm.
La etapa (B) del procedimiento de acuerdo con la invención comprende la laminación en frío de la banda o chapa de acero eléctrica de la etapa (A) hasta un espesor de 0,255 a 0,310 mm para obtener una banda laminada en frío.
La etapa (B) del procedimiento de acuerdo con la invención puede realizarse generalmente según cualquier procedimiento conocido por el experto en la materia.
La banda laminada en frío obtenida de la etapa (B) puede transferirse directamente a la etapa (C) del procedimiento de acuerdo con la invención.
La etapa (C) del procedimiento de acuerdo con la invención comprende el recocido final de la banda laminada en frío de la etapa (B) para obtener la banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado, en donde en la etapa (C) la banda laminada en frío de la etapa (B) se calienta en primer lugar con una velocidad de calentamiento de al menos 40 K/s hasta una temperatura de 860 a 940 °C, preferentemente de 880 a 920 °C, y a continuación se calienta con una velocidad de calentamiento de 3 a 20 K/s hasta una temperatura de 1050 a 1070 °C, preferentemente de 1055 a 1065 °C.
El recocido final en la etapa (C) del procedimiento de acuerdo con la invención incluye al menos las dos etapas parciales mencionadas, dado el caso pueden desarrollarse otros pasos de calentamiento y/o enfriamiento.
La etapa (C) del procedimiento de acuerdo con la invención puede realizarse en principio en cualquier dispositivo conocido por un experto en la materia, en particular en un horno continuo, de manera especialmente preferente en un horno continuo horizontal.
En una forma de realización preferida del procedimiento de acuerdo con la invención, la etapa (C) se realiza con bajas tensiones frontales. Esto tiene la ventaja de que sólo se ejercen fuerzas bajas sobre la banda laminada en frío durante la etapa de recocido, de modo que la anisotropía de las pérdidas por remagnetización en las direcciones longitudinal y transversal se mantiene lo más baja posible. Por lo tanto, la presente invención se refiere preferentemente al procedimiento de acuerdo con la invención, en donde la etapa (C) se realiza con tensiones frontales de como máximo 10 N/mm2
La etapa (C) del procedimiento de acuerdo con la invención se realiza preferentemente en una atmósfera reductora. De manera especialmente preferente, la etapa (C) del procedimiento de acuerdo con la invención se realiza en una atmósfera de recocido que contiene al menos un 70 % en volumen, en particular al menos un 85 % en volumen, de hidrógeno. Además de hidrógeno, también puede estar presente dado el caso nitrógeno en la atmósfera de recocido. El nitrógeno provoca un deterioro de las propiedades magnéticas debido a la oxidación de la superficie.
La etapa (C) del procedimiento de acuerdo con la invención se realiza preferentemente con un punto de rocío bajo. Preferentemente, la etapa (C) del procedimiento de acuerdo con la invención se realiza con un punto de rocío de como máximo -10 °C, de manera especialmente preferente de como máximo -20 °C.
La etapa (D) del procedimiento de acuerdo con la invención comprende el enfriamiento de la banda laminada en frío sometida a recocido final de la etapa (C) con una velocidad de enfriamiento media habitual de 1 K/s a 10 K/s en una atmósfera no oxidante, en particular con proporciones de hidrógeno más altas superiores al 70 %, hasta una temperatura límite inferior de 500 °C.
Después de la etapa (D) del procedimiento de acuerdo con la invención, la banda eléctrica no de grano orientado de acuerdo con la invención está presente en principio, ya que puede utilizarse en las aplicaciones descritas. Dado el caso, la banda eléctrica no de grano orientado obtenida a partir de la etapa (D) puede someterse a otras etapas de procedimiento, por ejemplo, limpieza, enrollado, corte y/o punzonado en chapas de acero eléctricas, etc.
El objeto de la presente invención es, por consiguiente, también una banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado de acuerdo con la invención, como se ha descrito anteriormente, con la composición correspondiente, fabricada en un procedimiento de acuerdo con la invención que comprende al menos las etapas de procedimiento (A) a (D), como se ha descrito anteriormente.
La presente invención también se refiere a un componente fabricado a partir de la banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado de acuerdo con la invención para aplicaciones electrotécnicas, en particular núcleos de hierro de máquinas eléctricas rotativas, en particular en motores eléctricos, por ejemplo en vehículos eléctricos o híbridos, y generadores. Los procedimientos adecuados para fabricar dichos componentes son conocidos por los expertos en la materia, por ejemplo punzonado, corte, láser, encolado, etc.
La presente invención también se refiere al uso de la banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado de acuerdo con la invención en núcleos de hierro de máquinas eléctricas rotativas, en particular en motores eléctricos, por ejemplo en vehículos eléctricos o híbridos, y generadores.
De acuerdo con la invención, las pérdidas por remagnetización P pueden determinarse por cualquier procedimiento conocido por el experto en la materia, en particular mediante un marco de Epstein, en particular de acuerdo con la norma DIN EN 60404-2:2009-01: Magnetische Werkstoffe - Teil 2: Verfahren zur Bestimmung der magnetischen Eigenschaften von Elektroband und -blech mit Hilfe eines Epsteinrahmens". A este respecto, las chapas de acero eléctricas correspondientes se cortan en tiras longitudinales y transversales y se miden como muestra mixta en el marco de Epstein.
La banda eléctrica no de grano orientado descrita en este caso se caracteriza por una anisotropía de los valores de pérdida magnética a 1,5 T y 50 Hz en las direcciones longitudinal y transversal inferior al 20 %.
Ejemplos
Los siguientes ejemplos de realización sirven para la explicación en más detalle de la invención. Las composiciones de acero utilizadas se mencionan en la tabla 1.
Tabla 1: Com osiciones de acero
Se produjeron los ejemplos 10 a 20 y 22 a 33 de acuerdo con la invención y las muestras comparativas V1 a V9 y V21. Para ello, en cada caso tras fundir las composiciones de acuerdo con la tabla 1, el desbaste obtenido se laminó en caliente, (dado el caso) se sometió a un recocido con campana de la banda laminada en caliente a 740 °C y se decapó. A continuación, el material se laminó en frío hasta alcanzar un espesor final de 0,255 a 0,310 mm (véanse las tablas 2 y 3) y a continuación se sometió a un recocido final. Las muestras de referencia V1 a V9 y V21 y los ejemplos 10 a 20 y 22 a 33 de acuerdo con la invención se sometieron a un recocido final a las temperaturas de recocido indicadas en las tablas 2 y 3. Los espesores obtenidos se indican igualmente en las tablas 2 y 3. En cada caso se determinaron las características magnéticas, es decir, J 100 A/m 50 Hz, J 100 A/m 400 Hz, J 2500 A/m, J 5000 A/m, J 10000 A/m, P1,5T 50 Hz, P1,0T 400 Hz, P1,0T 700 Hz y P1,0T 1000 Hz, de las muestras tras el recocido final. Además se determinaron aún las siguientes relaciones:
J<100 A/m, 50 H z>/ P<1,0T 400 Hz>(1)
J<100 A/m 400 H z>/ P-<|,0T 400 Hz>(2)
Aplicabilidad industrial
La banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado de acuerdo con la invención muestra una polarización mejorada con de 100 a 200 A/m, una permeabilidad mejorada con de 0,8 a 1,2 T así como al mismo tiempo pérdidas por remagnetización reducidas a bajas frecuencias de 50 Hz y a frecuencias más altas de 400 a 1000 Hz. Por lo tanto, puede utilizarse ventajosamente en máquinas eléctricas rotativas, en particular en motores eléctricos y generadores.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para la fabricación de una banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado según una de las reivindicaciones 6 a 11, que comprende al menos las siguientes etapas de procedimiento:
(A) proporcionar una banda o chapa de acero eléctrica laminada en caliente, recocida de la banda laminada en caliente, no de grano orientado, preferentemente por la vía de fabricación convencional mediante una instalación de colada continua o a través de la fabricación de desbastes finos, en un espesor de 1,5 a 2,5 mm,
(B) laminar en frío la banda o chapa de acero eléctrica de la etapa (A) hasta un espesor de 0,255 a 0,31 mm para obtener una banda laminada en frío y
(C) someter a recocido final la banda laminada en frío de la etapa (B) para obtener la banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado y
(D) enfriar la banda laminada en frío sometida a recocido final de la etapa (C) con una velocidad de enfriamiento media habitual de 1 K/s a 10 K/s en una atmósfera no oxidante, en particular con proporciones de hidrógeno más altas superiores al 70 %, hasta una temperatura límite inferior de 500 °C,
caracterizado por queen la etapa (C) la banda laminada en frío de la etapa (B) se calienta en primer lugar con una velocidad de calentamiento de al menos 40 K/s hasta una temperatura de 860 a 940 °C, preferentemente de 880 a 920 °C y a continuación se calienta con una velocidad de calentamiento de 3 a 20 K/s hasta una temperatura de 1050 a 1070 °C.
2. Procedimiento según la reivindicación 2,caracterizado por quela etapa (C) se realiza con tensiones frontales de como máximo 10 N/mm2
3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 o 2,caracterizado por quela etapa (C) se realiza en una atmósfera de recocido que contiene al menos un 70 % en volumen de hidrógeno.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3,caracterizado por quela etapa (C) se realiza con un punto de rocío de como máximo -10 °C.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4,caracterizado por quepara la etapa (B) se proporciona una banda o chapa de acero eléctrica laminada en caliente, recocida de la banda laminada en caliente, no de grano orientado, preferentemente a través de la vía de fabricación convencional mediante una instalación de colada continua o a través de la fabricación de desbastes finos, en un espesor de 1,5 a 2,5 mm.
6. Banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado que puede fabricarse mediante el procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 con la siguiente composición (todas las indicaciones en % en peso)
del 3,20 al 3,40 de Si,
del 0,85 al 1,10 de Al,
del 0,07 hasta el 0,18 de Mn,
del 0,01 hasta el 0,04 de P,
del 0,0003 al 0,0030 de S,
del 0,0005 al 0,0025 de N,
del 0,0010 hasta el 0,0050 de C,
del 0,0015 al 0,0040 de Ti,
del 0,01 al 0,08 de Cr
hasta el 0,05 en total de Nb+Mo+V, el resto Fe e impurezas inevitables inferior al 1 % en peso,caracterizada por quepresenta una resistencia eléctrica específica a 50 °C de 0,62 a 0,65 püm y un espesor final de 0,255 a 0,31 mm.
7. Banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado según la reivindicación 6,caracterizada por quela relación de la polarización a 50 Hz y 100 A/m y de la pérdida por remagnetización a 1 T y 400 Hz multiplicada por 100 asciende a al menos 6,8.
8. Banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado según una de las reivindicaciones 6 o 7,caracterizada por quela relación de la polarización a 400 Hz y 100 A/m y de la pérdida por remagnetización a 1 T y 400 Hz multiplicada por 100 asciende a al menos 6,0.
9. Banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado según una de las reivindicaciones 6 a 8,caracterizada por quepresenta valores de pérdida de como máximo 2,3 W/kg con una polarización P de 1,5 T y 50 Hz, de como máximo 14,2 W/kg con una polarización de 1,0 T y 400 Hz, de como máximo 33 W/kg con una polarización de 1,0 T y 700 Hz, de como máximo 58 W/kg con una polarización de 1,0 T y 1000 Hz, en cada caso con un espesor de chapa de 0,280 a 0,31 mm, y por que presenta valores de pérdida de como máximo 2,2 W/kg con una polarización P de 1,5 T y 50 Hz, de como máximo 13,6 W/kg con una polarización de 1,0 T y 400 Hz, de como máximo 32 W/kg con una polarización de 1,0 T y 700 Hz, de como máximo 55 W/kg con una polarización de 1,0 T y 1000 Hz, en cada caso con un espesor de chapa de 0,255 a 0,280 mm.
10. Banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado según una de las reivindicaciones 6 a 9,caracterizada por quela suma de C, S, N y Ti asciende a como máximo el 0,0090 % en peso.
11. Banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado según una de las reivindicaciones 6 a 10,caracterizada por quela polarización J asciende a al menos 1,53 T con una modulación de 2500 A/m, a al menos 1,63 con 5000 A/m y/o a al menos 1,75 T con 10000 A/m, en cada caso con un espesor de chapa de 0,280 a 0,31 mm, y una polarización J de al menos 1,52 T con una modulación de 2500 A/m, de al menos 1,62 a 5000 A/m y/o de al menos 1,75 a 10000 A/m, en cada caso con un espesor de chapa de 0,255 a 0,280 mm.
12. Componente para aplicaciones electrotécnicas, en particular núcleos de hierro de máquinas eléctricas rotativas, en particular en motores eléctricos, por ejemplo en vehículos eléctricos o híbridos, y generadores, fabricado a partir de una banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 10.
13. Uso de la banda o chapa de acero eléctrica no de grano orientado según una de las reivindicaciones 6 a 10 en núcleos de hierro de máquinas eléctricas rotativas, en particular en motores eléctricos, por ejemplo en vehículos eléctricos o híbridos, y generadores.
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