MX2013000822A

MX2013000822A - Chapa de acero de grano orientado para aplicaciones electricas y metodo para fabricar la misma.

Info

Publication number: MX2013000822A
Application number: MX2013000822A
Authority: MX
Inventors: Takeshi Omura; Hiroi Yamaguchi; Seiji Okabe
Original assignee: Jfe Steel Corp
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2011-08-03
Publication date: 2013-03-22
Also published as: BR112013002085B1; CN103069035A; BR112013002085A2; EP2602339A1; EP2602339B1; JP2012036445A; US9536658B2; KR101421387B1; WO2012017654A1; US20130143050A1; JP5593942B2; KR20130037214A; CN103069035B; EP2602339A4

Abstract

La presente invención proporciona una chapa de acero de grano orientado para aplicaciones eléctricas que se ha sometido a tratamiento de refinación de dominio magnético por medio de irradiación de haz electrónico y muestra excelentes propiedades de ruido bajo cuando se ensambla como un transformador actual, en el cual la tensión ejercida sobre la chapa de acero por la película de forsterita es de 2.0 MPa o más tanto en una dirección de laminado como en una dirección transversal (perpendicular) a la dirección de laminado, y una proporción de una pendiente de irradiación en una región introducida por tensión térmica (B) a un diámetro de traza luminosa (A) sobre una superficie de irradiación de haz electrónico satisface una relación: 0.5 = B/A = 5.0.

Description

CHAPA DE ACERO DE GRANO ORIENTADO PARA APLICACIONES ELÉCTRICAS Y MÉTODO PARA FABRICAR LA MISMA Campo Técnico La presente invención se refiere a una chapa de acero de grano orientado para aplicaciones eléctricas que se utiliza adecuadamente para materiales de núcleo de hierro tales como transformadores, y un método para fabricar la misma.

Técnica Anterior Las chapas de acero de grano orientado para aplicaciones eléctricas, que se utilizan principalmente como núcleos de hierro de los transformadores, se requiere que tengan excelentes propiedades magnéticas, en particular, menos pérdida de hierro.

Para cumplir este requisito, es importante que los granos recristalizados secundarios se encuentren altamente alineados en la chapa de acero en la (110) [001] orientación (o la tan llamada orientación por Goss) y que las impurezas en la chapa de acero del producto se reduzcan. Adicionalmente, existen limitaciones en términos de equilibrio con el costo de fabricación, y asi sucesivamente. Por lo tanto, se han desarrollado algunas técnicas para introducir la no uniformidad a las superficies de una chapa de acero en una manera física y reducir la anchura de dominio magnético para menos pérdida de hierro, principalmente, técnicas de refinación de dominio magnético.

Por ejemplo, JP 57-002252 B (Documento de Patente 1) propone una técnica para reducir la pérdida de hierro de una chapa de acero al irradiar a una chapa de acero de producto final con láser, introduciendo una región de densidad de alta dislocación a la capa de superficie de la chapa de acero y reduciendo la anchura de dominio magnético. JP 06-072266 B (Documento de Patente 2) propone una técnica para controlar la anchura de dominio magnético por medio de la irradiación de haz electrónico.

DOCUMENTOS DE LA TÉCNICA RELACIONADA DOCUMENTOS DE PATENTE Documento de Patente 1: JP 57-002252 B Documento de Patente 2: JP 06-072266 B DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN (Problema a ser Resuelto por la Invención) Sin embargo, cuando se ensambla en un transformador actual una chapa de acero de grano orientado para aplicaciones eléctricas que se ha sometido al tratamiento de refinación de dominio magnético arriba mencionado, podrá producir ruido significante. Además, son necesarias las mejores adicionales para obtener mejores propiedades de pérdida de hierro.

La presente invención se ha desarrollado bajo estas circunstancias. Un objeto de la presente invención es proporcionar una chapa de acero de grano orientado para aplicaciones eléctricas que pueda exhibir excelentes propiedades de baja pérdida de hierro y ruido bajo cuando se ensambla como un transformador actual, junto con un método ventajoso para fabricar la misma.

(Medios para Resolver el Problema) Para desarrollar una chapa de acero de grano orientado para aplicaciones eléctricas que pueda exhibir excelentes propiedades de baja pérdida de hierro y ruido bajo cuando se ensambla como un transformador actual, los inventores de la presente invención han analizado los siguientes dos factores para su influencia sobre el efecto de refinación de dominio magnético: "la pendiente de irradiación de haz electrónico en una dirección que intersecta con la dirección de laminado de una chapa de acero" y "la tensión de una película de forsterita sobre una superficie de la chapa de acero" .

Como resultado, se encontró que para la chapa de acero de grano orientado para aplicaciones eléctricas que se había sometido al tratamiento de refinación de dominio magnético por medio de irradiación de haz electrónico, es posible mejorar la pérdida de hierro al incrementar la tensión de la película de forsterita (una película compuesta principalmente de Mg2Si04), y además, controlar adecuadamente la relación entre el diámetro de cada región introducida por tensión térmica y la pendiente de irradiación de haz electrónico sobre una superficie de irradiación de haz electrónico en donde el haz electrónico se irradia en una forma tipo traza luminosa.

Es decir, la disposición de la presente invención se resume como sigue: ¦ [1] Una chapa de acero de grano orientado para aplicaciones eléctricas que comprende una película de forsterita formada sobre una superficie de la misma, y sometiéndose a tratamiento de refinación de dominio magnético por medio de irradiación de haz electrónico. en donde la tensión ejercida sobre la chapa de acero por la película de forsterita es de 2.0 MPa o más alta tanto en una dirección de laminado como en una dirección perpendicular a la dirección de laminado, y en donde un diámetro de una región introducida por tensión térmica (A) y una pendiente de irradiación (B) sobre una superficie de irradiación de haz electrónico satisfacen una relación expresada por la Fó rmul a ( 1 ) : 0.5 <B/A < 5.0 ( 1 ) . [2] Un método para fabricar una chapa de acero de grano orientado para aplicaciones eléctricas, el método comprendiendo: someter una placa para una chapa de acero de grano orientado para aplicaciones eléctricas a laminado para ser acabada en un espesor- de chapa final; someter la chapa a de s ca rbur i z ac i ón subsiguiente; aplicar después un separador de recocido compuesto principalmente de MgO a una superficie de la chapa antes de someter la chapa al recocido final; someter la chapa al revestimiento de tensión subsiguiente; y someter, después del recocido final o del revestimiento de tensión, la chapa al tratamiento de refinación de dominio magnético por medio de irradiación de haz electrónico, en donde (i) el separador de recocido tiene una cantidad de revestimiento de 10.0 g/m2 o más, (ii)la tensión de enrollamiento después de la aplicación del separador de recocido, se controla dentro de un rango de 30 a 150 N/mra2, (iii) una tasa de enfriamiento promedio a 700°C durante una etapa de enfriamiento del proceso de recocido final se controla para ser de 50°C/h o menos, (iv) un diámetro de haz electrónico se controla para ser de 0.5 mm o menos, y un diámetro de haz electrónico (A' ) y una pendiente de irradiación (B) se controlan dentro de un rango expresado por la Fórmula (2) : 1.0 < B/A' < 7.0 ( 2 ) , y (v) un diámetro de una región introducida por tensión térmica (A) y una pendiente de irradiación (B) sobre una superficie de irradiación de haz se controla dentro de un rango expresado por la Fórmula (1) : 0.5 < B/A < 5.0 ( 1 ) al ajustar las condiciones de irradiación diferentes al diámetro de haz electrónico y la pendiente de irradiación. [3] El método para fabricar una chapa de acero de grano orientado para aplicaciones eléctricas de acuerdo al punto [2] anterior, en donde la placa para la chapa de acero de grano orientado para aplicaciones eléctricas se somete a laminado caliente, y opcionalmente, recocido de chapa laminada en caliente, y en consecuencia, se somete al laminado en frío una vez, o dos veces o más con recocido intermedio llevado a cabo entre ello, para ser acabada en un espesor de chapa final.

(Efecto de la Invención) De acuerdo con la presente invención, es posible proporcionar una chapa de acero de grano orientado para aplicaciones eléctricas que permite a un transformador ' actual ensamblado de allí a mantener eficazmente el efecto de reducción de la pérdida de hierro por refinación de dominio magnético utilizando haz electrónico. Por lo tanto, el transformador actual puede mostrar excelentes propiedades de baja pérdida de hierro.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La presente invención se describirá más abajo con referencia a las figuras acompañantes, en donde: La FIG. 1 ilustra (a) irradiación tipo traza luminosa y (b) irradiación tipo traza no luminosa en irradiación de haz electrónico; La FIG. 2 ilustra de manera esquemática, el concepto de diámetro de traza luminosa de la región introducida por tensión térmica ; La FIG. 3 es una gráfica que muestra una relación entre el diámetro de la pendiente de irradiación/haz y la degradación en la pérdida por histéresis.

La FIG. 4 es una gráfica que muestra una relación entre el diámetro de la pendiente de irradiación/haz, y la mejora en la pérdida por corriente parásita; La FIG. 5 es una gráfica que muestra una relación entre el diámetro de la pendiente de irradiación/haz y la mejora en la pérdida de hierro total; y La FIG. 6 es una gráfica que muestra una relación entre la tensión en la dirección de laminado y la mejora en la pérdida de hierro .

MEJOR MODO PARA LLEVAR A CABO LA INVENCION La presente invención se describirá específicamente abajo.

De acuerdo con la presente invención, en una chapa de acero de grano orientado para aplicaciones eléctricas que ha sido sometida al tratamiento de refinación de dominio magnético por medio de irradiación de haz electrónico, es importante incrementar la tensión de una película de forsterita y 'de controlar adecuadamente la relación entre un diámetro de haz electrónico y un diámetro de una región introducida por tensión térmica sobre una superficie de la chapa de acero en donde el haz electrónico se irradia en una forma tipo traza luminosa, y una pendiente de irradiación de haz electrónico .

Según se utiliza en la presente, el término diámetro de haz electrónico (de aqui en adelante, también referido como simplemente como "diámetro de haz", significa un diámetro de irradiación de haz electrónico. Además, el término irradiación tipo traza luminosa de haz electrónico indica que dos regiones vecinas (etiquetas "trazas luminosas de haz" en la figura), cada una del mismo tamaño que el diámetro de haz, no están sobrepuestas cada una con la otra (véase (a) y (b) de la FIG. 1) . Todavía más, el término "diámetro de una región introducida por tensión térmica (de aquí en adelante, también referido como "diámetro de traza luminosa")" significa directamente un diámetro de una región introducida por tensión térmica que se obtiene por irradiación de haz electrónico, según se muestra en la FIG. 2. Sin embargo, este diámetro podrá también calcularse de la anchura de una parte discontinua de dominio magnético producida por la introducción de la tensión térmica. Cuando la superficie de la chapa de acero es irradiada con haz electrónico, un área correspondiente al diámetro de haz del haz electrónico, se calienta. Sin embargo, ya que el calor aplicado a la chapa de acero se difumina, cada región introducida por tensión térmica generalmente tiene un diámetro de traza luminosa más grande que el diámetro de haz.

Más adelante, se hará referencia a los experimentos mediante los cuales la presente invención ha sido completada.

Las muestras que tienen películas de forsterita con diferentes tensiones, fueron irradiadas con haz electrónico. En este caso, se hizo una determinación en cuanto a cómo influye la tensión en la pérdida de hierro. Las condiciones de irradiación son como sigue: voltaje de aceleración = 40 kV; corriente de haz = 1.5 mA; tasa de exploración de haz = 5 m/s; diámetro de haz = 0.2 mm; pendiente de irradiación en una dirección que ;intersecta la dirección de laminado = 0.05, 0.10, 0.15, 0.25, 0.5, 1.0, 1.4, 3.0, 5.0 y 10.0 mm ; e intervalo de irradiación en la dirección de laminado = 7.5 mm .

La FIG. 3 muestra la degradación en la pérdida de histéresis, la cual se origina por la tensión térmica que se introduce a la chapa de acero debido a la irradiación de haz electrónico. Como podrá observarse, por cada muestra que tiene una fuerte tensión de película (buena tensión de película) , la degradación en la pérdida de hierro no cambia hasta que la pendiente de irradiación de haz electrónico en una dirección que intersecta la dirección de laminado, alcanza un cierto valor. Por el otro lado, por cada muestra que tiene una débil tensión de película, la degradación en la pérdida de hierro aumenta con el incremento de la pendiente de irradiación en una dirección que intersecta la dirección de laminado. En este caso, la pendiente de irradiación representa una distancia entre los centros de las trazas luminosas de haz.

Después, la FIG. 4 muestra la mejora en la pérdida por corriente parásita, la cual se origina por la tensión térmica introducida a la chapa de acero debido a la irradiación de haz electrónico. Según se muestra en la figura, independientemente de la diferencia en la tensión entre las películas de forsterita, se observó una tendencia de que la mejora en la pérdida por corriente parásita se mejora hasta que se alcanza una cierta pendiente de irradiación, y se reduce de aquel punto.

Además, la mejora en la pérdida de hierro total se muestra en la FIG. 5. Podrá observarse de la figura, que se observa un importante incremento en la mejora en la pérdida de hierro dentro de un rango en donde la película de forsterita tiene una fuerte tensión y la irradiación tipo traza luminosa se lleva a cabo con una pendiente de irradiación más grande en una dirección que intersecta la dirección de laminado.

Después, la relación entre la tensión de cada película de forsterita y la mejora en la pérdida de hierro se analizó, los resultados de los cuales se muestran en la FIG. 6.

En este caso, el haz electrónico se irradió bajo las siguientes ¦ condiciones: voltaje de aceleración = 40 kV; corriente de haz = 1.5 mA; tasa de exploración de haz = 5 m/s; diámetro de haz = 0.2 mm; pendiente de irradiación en una dirección que intersecta la dirección de laminado = 0.25 mm; e intervalo de irradiación en la dirección de laminado = 7.5 mm .

Según se muestra en la FIG. 6, se encontró que la pérdida de hierro podrá mejorarse significativamente cuando la película de forsterita tenga una tensión de 2.0 MPa o más alta, tanto en la dirección de laminado como en una dirección transversal (perpendicular) a la dirección de laminado (de aquí en adelante, referida como "dirección transversal") . No existe en particular, un limite superior a la tensión de una película de forsterita mientras que la chapa de acero no pueda deformarse plásticamente. La tensión de una película de forsterita es preferentemente 200 MPa o menos.

De allí en adelante, la tensión de una película de forsterita y las condiciones de irradiación de haz electrónico se mantuvieron dentro de ^ un rango preferido, y después, otras condiciones de irradiación que incluyen un voltaje de aceleración de haz electrónico, corriente de haz y tasa de exploración de haz, se variaron para cambiar la cantidad de la tensión térmica introducida a la chapa de acero. Como resultado, se encontró que para una mejora mayor en la pérdida de hierro, una proporción de una pendiente de irradiación (B) a un diámetro de traza luminosa de una región introducida por tensión térmica (A) sobre una superficie de irradiación de haz, necesita satisfacer una relación expresada por la Fórmula ( 1 ) : 0.5 < B/A < 5.0 ( 1 ) .

De esta manera, de acuerdo con la presente invención, a fin de tener un efecto mayor en la mejora de la pérdida de hierro al momento del tratamiento de refinación de dominio magnético por medio de irradiación de haz electrónico, la tensión de la película de forsterita se aumentó y el diámetro de haz electrónico y la pendiente de irradiación se controlaron adecuadamente, y además, una proporción de una pendiente de irradiación (B) a un diámetro de traza luminosa de una región introducida por tensión térmica (A) sobre una superficie de irradiación de haz, se controló dentro del rango representado por la Fórmula (1) de arriba al ajustar las condiciones de irradiación diferentes al diámetro de haz electrónico y la pendiente de irradiación.

Ahora se hará referencia a un método para medir la tensión de película de acuerdo con la presente invención. Cuando se mide la tensión en la dirección de laminado, una muestra de 280 mm en la dirección de laminado x 30 mm en la dirección transversal se corta del producto (material aplicado por revestimiento de tensión) , mientras que cuando se mide la tensión en la dirección transversal, una muestra de 280 mm en la dirección transversal x 30 mm en la dirección de laminado se corta del producto. En cualquier caso, el revestimiento de tensión sobre cada lado de la muestra se disuelve con una solución alcalina. Después, la película de forsterita, por un lado, se remueve con una solución de ácido clorhídrico. Después, la distorsión de la chapa de acero se determina al medir la distorsión. antes y después de¡ la remoción y se convierte a la tensión utilizando la fórmula de conversión (3) abajo dada. La tensión determinada por este método representa la tensión que se ejerce sobre la superficie de la cual no se ha removido la película de forsterita.

De acuerdo con la presente invención, ya que se ejerce tensión en ambos lados de la muestra, la tensión ejercida sobre un lado de la chapa de acero se determina por el método arriba descrito, y además, la tensión sobre el otro lado se determina por el mismo método, a excepción de que se utilice otra muestra tomada desde otra posición del mismo product.o, para derivar un valor promedio de tensión. Este valor promedio se considera como la tensión que se ejerce sobre la muestra.

[Fórmula de Conversión (3)] en donde, s: tensión de película (MPa) E: Módulo de Young de la chapa de acero = 143 (GPa) l : longitud de medición de la distorsión >(mía ) > Al: distorsión antes de la remoción (mm ) a2 : distorsión después de la remoción (mm) d: espesor de la chapa de acero (mm) Mientras que el mecanismo para esta mejora significati a en la pérdida de hierro bajo las condiciones arriba identificadas, no se ha aclarado, los inventores de la presente invención lo consideran como sigue. <Mecanismo para el incremento de la mejora en la pérdida por corriente parásita por irradiación tipo traza luminosa> Asumiendo que la misma cantidad de calor aplicada a la chapa de acero, cuando la pendiente de irradiación del haz electrónico es estrecha, se aplica una cantidad constante de calor a la región sobre la radiación irradiada, en cuyo caso se obtiene una distribución de tensión compresiva uniforme, mientras que cuando se hace la pendiente de irradiación más amplia y se aplica una mayor cantidad de calor al sitio local, se aplica localmente una tensión compresiva más grande, en cuyo caso se proporciona una distribución de tensión no uniforme. Los inventores de la presente invención consideran que esta diferencia en la distribución de tensión compresiva originó una diferencia en la distribución de la tensión maleable ejercida sobre aquellas partes diferentes a las partes irradiadas, y por lo tanto, la mejora en la pérdida por corriente parásita, se mejoró.

Los inventores también consideran que la mejora en la pérdida por corriente parásita se redujo en o arriba de un cierto nivel de pendiente de irradiación debido a un incremento en el número de regiones con baja tensión compresiva debido a los cambios en la distribución de tensión compresiva, según se describe anteriormente.

Además, los inventores consideran que es necesario controlar una proporción de una pendiente de irradiación (B) a un diámetro de traza luminosa de una región introducida por tensión térmica (A) sobre una superficie de irradiación de haz, según se menciona anteriormente, al ajustar las condiciones de irradiación diferentes a la pendiente de irradiación' y el diámetro de haz a fin de mantener la no uniformidad de tensión arriba descrita. Esto es debido a que la no uniformidad de tensión establecida al controlar la pendiente de irradiación y el diámetro de haz se perderá fácilmente si se utilizan condiciones de irradiación inadecuadas diferentes a la pendiente de irradiación y diámetro de haz. <Mecanismo para la inhibición de la degradación de la pérdida de histéresis al incrementar la tensión de la película de fors terita> De acuerdo con la presente invención, se considera que la tensión ejercida por la película de forsterita sobre la chapa de acero suprime la tensión originada por la tensión térmica, inhibiendo de ese modo la degradación en la pérdida de histéresis de la chapa de acero. Es decir, mientras que la forma de onda de vibración magnetoes t rict i va se distorsiona cerca de una parte de irradiación a la cual se introduce tensión térmica y el ruido aumenta con un componente armónico sobrepuesto, se considera que el incremento de la tensión de la película de forsterita es extremadamente eficaz en la supresión de la distorsión en la forma de onda de vibración magnetoestrictiva.

Ahora se hará referencia a los puntos clave de un método para fabricar una chapa de acero de acuerdo con la presente invención.

Uno de los puntos clave en relación al método de fabricación de acuerdo con la presente invención, es aumentar la tensión de una película de forsterita ejercida sobre una chapa de acero. Las medidas importantes a ser tomadas en el aumento de la tensión de la película de forsterita, incluyen: (I) aplicar un separador de recocido en una cantidad de 10.0 g/m2 o más; ( I I ) controlar la tensión de enrollamiento después de la aplicación del separador de recocido con un rango de 30 a 150 N/mm2; y (III) controlar una tasa de enfriamiento promedio a 700°C durante una etapa de enfriamiento del recocido final para que sea de 50°C/h o menos.

Aquí, ya que la chapa de acero se somete al recocido final en la forma enrollada, está propensa a las variaciones de temperatura durante el enfriamiento y la cantidad de expansión térmica en la chapa de acero, probablemente varíe con la ubicación. De acuerdo con lo anterior, se ejerce tensión sobre la chapa de acero en diversas direcciones. Además, cuando la chapa de acero se enrolla ceñida, se ejerce gran tensión sobre la chapa de acero ya que no existe abertura entre las superficies de los giros adyacentes de la chapa de acero, y esta gran tensión podría dañar la película de forsterita.

De acuerdo con lo anterior, lo que es eficaz para evitar el daño a la película de forsterita es el reducir la tensión generada en la chapa de acero al dejar más aberturas entre las superficies de los giros adyacentes de la chapa de acero, y reducir la tasa de enfriamiento y de ese modo reducir las variaciones de temperatura en la bobina.

Más adelante, se hará referencia al mecanismo para incrementar la tensión de la película de forsterita mediante el control de los puntos (I) a (III) arriba listados.

Ya que un separador de recocido libera humedad o C02 durante el recocido, una región a la cual se aplica el separador de recocido, muestra una reducción en volumen a través del tiempo después de la aplicación. Es decir, una reducción en volumen indica la ocurrencia de las aberturas en la región aplicada, y por lo tanto, la cantidad del separador de recocido aplicada afecta la relajación de tensión en la bobina .

De acuerdo con lo anterior, en la presente invención, si el separador de recocido tiene una pequeña cantidad de revestimiento, esto dará como resultado insuficientes aberturas. Por lo tanto, la cantidad del separador de recocido aplicada deberá limitarse a 10.0 g/m2 o más. Además, no existe en particular un límite superior a la cantidad de separador de recocido aplicada, sin interferir con el proceso de fabricación (tal como el originar la ondulación de la bobina durante el recocido final) . Si se originara algún inconveniente tal como la ondulación, es preferible que el separador de recocido se aplique en una cantidad de 50 g/m2 o menos.

Además, a medida que se reduce la tensión de enrollamiento, se crean más aberturas entre las superficies de los giros adyacentes de la chapa de acero que en el caso en donde la chapa de acero se enrolla con una tensión más alta. Esto da como resultado menos tensión generada en la bobina. Sin embargo, una tensión de enrollamiento excesivamente baja también tiene el problema de que podría originar el no enrollamiento de la bobina. De acuerdo con lo anterior, es necesario proporcionar tal condición de tensión de enrollamiento bajo la cual podrá relajarse cualquier tensión originada por las variaciones de temperatura durante el enrollamiento y no ocurrirá el no enrollamiento, dentro de un rango de 50 a 150 N/mm2.

Además, si la tasa de enfriamiento durante el recocido final se disminuye, las variaciones de temperatura se reducen en la chapa de acero, y por lo tanto, la tensión en la bobina se relaja. Una tasa de enfriamiento más lenta es mejor desde el punto de vista de la relajación de tensión, pero es menos favorable en términos de la eficiencia de producción. De esta manera, es preferible que la tasa de -enfriamiento sea de 5°C/h o más alta. Una tasa de enfriamiento de 5°C/h o más alta, no podrá lograrse al controlar que la tasa de enfriamiento sola relaje la tensión en la bobina. De acuerdo con la presente invención, sin embargo, por virtud de una combinación del controlar la cantidad del separador de recocido aplicada con el controlar la tensión de enrollamiento, una tasa de enfriamiento de hasta 50°/h es aceptable. De esta manera, la película de forsterita podrá proporcionarse con tensiones incrementadas en la dirección de laminado y la dirección transversal al controlar la cantidad de separador de recocido aplicada, la tensión de enrollamiento y la tasa de enfriamiento y al relajar la tensión en la bobina.

El segundo punto clave es determinar que un diámetro de haz electrónico sea de 0.5 mm o menos e irradiar un haz electrónico en una forma tipo traza luminosa. En este caso, si un diámetro de haz electrónico es demasiado grande, la profundidad a la cual penetra el haz electrónico en la dirección de espesor de la chapa, se reduce, en cuyo caso no podrá obtenerse una distribución de tensión óptima. Por lo tanto, es necesario incrementar la cantidad de energía que penetra la dirección de espesor de chapa al determinar un diámetro de haz electrónico a 0.5 mm o menos e irradiar tan pequeña como pueda ser posible una región, con electrones. Más preferentemente, el diámetro de haz electrónico es de 0.3 mm o menos. También es necesario controlar una proporción de una pendiente de irradiación en una dirección que intersecta la dirección de laminado (B) a un diámetro de haz electrónico (A' ) dentro de un rango expresado por la Fórmula ( 2 ) : 1.0 < B/A' < 7.0 (2 ) .

Esto se debe a que si la proporción (?/?') es menor a 1.0, la pendiente de irradiación es demasiado estrecha para proporcionar una distribución de tensión no uniforme. Por el otro lado, si la proporción (?/?') es mayor a 7.0, los puntos que originan tensión llegan a estar demasiado distantes y se generan regiones de baja tensión, lo cual da como resultado un efecto de refinación de dominio magnético insuficiente y reduce el efecto de mejora de la pérdida de hierro.

Después de satisfacer las condiciones de irradiación arriba mencionadas, todavía es necesario ajustar otras condiciones de irradiación incluyendo el voltaje de aceleración, la corriente de haz y la tasa de exploración de haz, y controlar la cantidad de calor a ser introducida a la chapa de acero de tal manera que una proporción de una pendiente de irradiación (B) a un diámetro de traza luminosa de una región introducida por tensión térmica (A) sobre una superficie de irradiación de haz se controla dentro de un rango expresado por la Fórmula (1) : 0.5 < B/A <5.0 .... ( 1 ) .

Esto se debe a que no podrá obtenerse una distribución de tensión óptima si se determinan un valor de corriente de haz y una tasa de exploración que fallan en satisfacer esta proporción.

Con base a los resultados anteriormente mencionados, se hizo una determinación en cuanto a si también podrá obtenerse un efecto similar por tratamiento de refinación de dominio magnético utilizando la irradiación láser. En el caso de irradiación láser, sin embargo, el efecto logrado por la irradiación de haz electrónico no se logró.

Esto se debe a que el láser y el haz electrónico difieren de la manera en la que se transfiere el calor en la chapa de acero. Se estima que el haz electrónico y el láser tienen diferentes distribuciones de tensión generadas en la chapa de acero debido a que es más fácil para el haz electrónico penetrar en la dirección del espesor de la chapa que para el láser. De esta manera, se considera que durante el proceso de refinación de dominio magnético por medio de irradiación láser, la distribución de tensión generada en la chapa de acero falló en proporcionar alguna región en donde se reduzca la pérdida de hierro.

Enseguida, las condiciones de la fabricación de una chapa de acero de grano orientado para aplicaciones eléctricas de acuerdo con la presente invención, específicamente se describirán abajo.

En la presente invención, una placa para una chapa de acero de grano orientado para aplicaciones eléctricas podrá tener cualquier composición química que se permita *para la re cr i s ta 1 i z ac i ón secundaria. Además, mientras más alto sea el grado de la alineación de grano de cristal en la dirección <100>, mayor será el efecto reductor de la pérdida de hierro obtenido por la refinación de dominio magnético. De esta manera, es preferible que una densidad de flujo magnético B8, que da una indicación del grado de la alineación de grano de cristal, sea de 1.90 T o más alta.

Además, si un inhibidor, por ejemplo, se utiliza un inhibidor basado en ALN, AL y N podrán contenerse en una cantidad adecuada, respectivamente, mientras que si se utiliza un inhibidor basado en MnS/MnSe, Mn y Se y/o S podrán contenerse en una cantidad adecuada, respectivamente. Por supuesto, estos inhibidores también podrán utilizarse en combinación. En este caso, los contenidos preferidos de AL, N, S y Se son: Al: 0.01 a 0.065 % en masa; N: 0.005 a 0.012 % en masa; S: 0.005 a 0.03 % en masa; y Se: 0.005 a 0.03 % en masa, respectivamente.

Además, la presente invención también es aplicable a una chapa de acero de grano orientado para aplicaciones eléctricas que tiene contenidos limitados de AL, N, S y Se sin utilizar un inhibidor.

En este caso, las cantidades de AL, N, S y Se se limitan preferentemente a: AL: 100 ppm en masa o menos: N: 50 ppm en masa o menos; S: 50 ppm en masa o menos; y Se: 50 ppm en masa o menos, respectivamente.

Los elementos básicos y otros elementos opcionalmente agregados de la placa para una chapa de acero de grano orientado para aplicaciones eléctricas de la presente invención, se describirá específicamente abajo. <C : 0.08 % en masa o menos> Se agrega C para mejorar la textura de una chapa laminada en caliente. Sin embargo, el contenido de C que excede el 0.08% en masa aumenta la carga para reducir el contenido C a 50 ppm en masa o menos, en donde el envejecimiento magnético no ocurrirá durante el proceso de fabricación. De esta manera, el contenido C es preferentemente 0.08% en masa o menos. Además, no es necesario establecer un límite inferior en particular al contenido C debido a que se permite la segunda re cri s ta 1 i z a ci ón por un material sin contener C . <Si: 2.0 a 8.0 % en masa> Si es un elemento que es útil para incrementar la resistencia eléctrica de acero y mejorar la pérdida de hierro. El contenido de Si de 2.0% en masa o más tiene un efecto particularmente bueno en la reducción de la pérdida de hierro. Por el otro lado, el contenido de Si de 8.0% en masa o menos puede ofrecer particularmente buena formabilidad y densidad de flujo magnético. De esta manera, el contenido de Si se encuentra preferentemente dentro de un rango de 2.0 a 8.0% en masa. <Mn: 0.005 a 1.0% en masa> Mn es un elemento que es ventajoso para mejorar la formabilidad caliente. Sin embargo, el contenido de Mn menor a 0.005% en masa tiene un menor efecto de adición. Por el otro lado, el contenido de Mn de 1.0% en masa o menos, proporciona una densidad de flujo magnético particularmente buena a la chapa producto. De esta manera, el contenido de Mn se encuentra preferentemente dentro de un rango de 0.005 a 1.0% en masa .

Además de los elementos anteriores, la placa también podrá contener los siguientes elementos como elementos para mejorar las propiedades magnéticas: al menos un elemento seleccionado de: Ni: 0.03 a 1.50 de masa; Sn: 0.01 a 1.50% en masa; Sb : 0.005 a 1.50 de masa; Cu: 0.03 a 3.0% en masa; P: 0.03 a 0.50% en masa; Mo: 0.005 a 0.10% en masa; y Cr: 0.03 a 1.50% en masa.

Ni es un elemento que es útil para mejorar más la textura de una chapa laminada en caliente para obtener las propiedades magnéticas aún más mejoradas. Sin embargo, el contenido de Ni de menos de 0.03% en masa es menos eficaz en la mejora de las propiedades magnéticas, mientras que el contenido de Ni de 1.5% en masa o menos, en particular, aumenta la estabilidad de la re c ri s t a 1 i z a c i ón secundaria y proporciona propiedades magnéticas aún más mejoradas. De esta manera, el contenido de Ni se encuentra preferentemente dentro de un rango de 0.03 a 1.5% en masa.

Sn, Sb, Cu, P, Mo y Cr son elementos que son útiles para mayor mejora de las propiedades magnéticas, respectivamente. Sin embargo, si se · contuviera cualquiera de estos elementos en una cantidad menor a su limite inferior arriba descrito, es menos eficaz en la mejora de las propiedades magnéticas, mientras que si se contiene en una cantidad igual o menor a su limite superior, según es describe anteriormente, da el mejor crecimiento de los granos re c ri s ta 1 i z ado s secundarios. De esta manera, cada uno de estos elementos se contiene preferentemente en una cantidad dentro del rango arriba descrito. El balance diferente a los elementos arriba descritos es de Fe y las impurezas incidentales que se incorporan durante el proceso de fabriqación .

Entonces, la placa que tiene la composición química arriba descrita, se comete al calentamiento antes del laminado en caliente en una manera convencional. Sin embargo, la placa también podrá someterse al laminado en caliente directamente después de la fundición, sin someterse a calentamiento. En el caso de una placa delgada, esta podrá someterse a laminado en caliente o proceder a la etapa subsiguiente, omitiendo el laminado en caliente .

Además, la chapa laminada en caliente se somete opcionalmente al recocido de la chapa laminada en caliente. Un propósito principal del recocido de la chapa laminada en caliente es mejorar las propiedades magnéticas al disolver la textura de banda generada por el laminado en caliente para obtener una textura de recristalización primaria de los granos de tamaño uniforme, y de ese modo desarrollando además una textura de Goss durante el recocido de recristalización secundaria. Como este momento, a fin de obtener una textura de Goss altamente desarrollada en una chapa producto, una temperatura de recocido de la chapa laminada en caliente se encuentra preferentemente en el rango de 800°C a 1100°C. Si una temperatura de recocido de la chapa laminada en caliente es inferior a 800°C, permanece una textura de banda que se da como resultado del laminado en caliente, lo cual hace difícil obtener una textura de recristalización primaria de los granos de tamaño uniforme e impide una mejora deseada de la recristalización secundaria. Por el otro lado, si una temperatura de recocido de la chapa laminada en caliente excede 1100°C, el tamaño de grano después del recocido de la chapa laminada en caliente se engrosa demasiado, lo cual hace difícil obtener una textura de recristalización primaria de granos de tamaño uniforme.

Después del recocido de la chapa laminada en caliente, la chapa se somete al laminado en frío una vez, o dos veces o más con recocido intermedio llevado a cabo entre ello, seguido por la de s ca rburi z ac ión (combinada con el recocido de re cri s ta 1 i z a ci ón ) y la aplicación de un separador de recocido a la chapa. Después de la aplicación del separador de recocido, la chapa se somete al recocido final para propósitos de recristalización secundaria y la formación de una película de forsterita. Deberá notarse que el separador de recocido se compone preferentemente de manera principal, de MgO, a fin de formar forsterita. Según se utiliza en la presente, la frase "compuesta de manera principal de MgO" implica que cualquier compuesto bien conocido para el separador de recocido y cualquier compuesto de mejora de propiedad diferente a MgO, también podrá contenerse dentro de un rango sin interferir con la formación de una película de forsterita pretendida por la invención.

Después del recocido final, es eficaz someter la chapa al recocido de aplanamiento para corregir la forma de la misma. De acuerdo con la presente invención, se aplica revestimiento de aislamiento a las superficies de la chapa de acero antes o después del recocido de aplanamiento. Según se utiliza en la presente, este revestimiento de aislamiento significa tal revestimiento que podrá aplicar tensión a la chapa de acero para reducir la pérdida de hierro (de aquí en adelante, referida como revestimiento de tensión) . El revestimiento de tensión incluye el revestimiento inorgánico que contiene sílice y revestimiento cerámico por deposición de vapor físico, deposición de vapor químico, . y así sucesivamente .

En la presente invención, la chapa de acero de grano orientado para aplicaciones eléctricas después del recocido final o el revestimiento de tensión, según se menciona anteriormente, se somete a la refinación de dominio magnético al irradiar las superficies de la chapa de acero con haz electrónico. En la presente invención, cuando se irradia haz electrónico, un valor de corriente se determina preferentemente dentro de un rango de 0.1 a 100 mA a un voltaje de aceleración de 10 a 200 kV. En la presente invención, también es preferible irradiar haz electrónico a aproximadamente intervalos de 1 a 20 mm en la dirección de laminado. También es preferible que la profundidad de tensión plástica aplicada a la chapa de acero sea de aproximadamente 10 a 40 µp? .

En la presente invención, mientras que el haz electrónico deberá irradiarse en una dirección que intersecta la dirección de laminado, esta dirección de irradiación es preferentemente a aproximadamente 45° a 90° a la dirección de laminado.

De acuerdo con la presente invención, a excepción de las etapas y las condiciones de fabricación arriba mencionadas, es posible aplicar un método convencionalmente bien conocido para fabricar una chapa de acero de grano orientado para aplicaciones eléctricas en donde el tratamiento de refinación de dominio magnético se lleva a cabo por medio de haz electrónico .

EJEMPLOS [Experimento 1] Las placas de acero, cada una teniendo una composición química según se muestra en la Tabla 1, se fabricaron por fundición continua. Cada una de estas placas de acero se calentó a 1430°C, se sometió a laminado en caliente para ser acabada a una chapa laminada en caliente que tiene un espesor de chapa de 1.6 mm , y después sometida al recocido de la chapa laminada en caliente a 1000°C por 10 segundos. En consecuencia, cada chapa de acero se sometió a laminado en frío a un espesor de chapa intermedia de 0.55 mm , y después al recocido intermedio bajo las siguientes condiciones: grado de oxidación PH20/PH2 = 0.37, temperatura 1100°C, y duración = 100 segundos. En consecuencia, cada chapa de acero se sometió a tratamiento desoxidante de ácido clorhídrico para remover las oxidaciones internas de las superficies de la misma, seguida por el laminado en frío nuevamente para ser acabada a una chapa laminada en frío que tiene un espesor de chapa de 0.23 mm .

Después, cada chapa de acero se sometió a la descarburi zación en donde se retuvo a un grado de oxidación PH20/PH2 y una temperatura de impregnación de 850°C por 150 segundos. Entonces, un separador de recocido compuesto principalmente de MgO se aplicó a cada chapa de acero. En este momento, la cantidad del separador de recocido aplicada y la tensión de enrollamiento después de la aplicación del separador de recocido se variaron según se muestra en la Tabla 2. De allí en adelante, cada chapa de acero se sometió al recocido final para los propósitos de re cri stal i zac ión secundaria y purificación bajo las condiciones de 1180°C y 60 horas.

En este recocido final, la tasa de enfriamiento promedio durante la etapa de enfriamiento a un rango de temperatura de 700°C o más, se varió. Después, el revestimiento de tensión compuesto de 50% de sílice coloidal y fosfato de magnesio se aplicó a cada chapa de acero .

De allí, cada chapa de acero se sometió al tratamiento de refinación de dominio magnético en donde se irradió con haz electrónico en una forma tipo traza luminosa a ser acabada en un producto bajo las condiciones de irradiación del voltaje de aceleración = 50 kV, corriente de haz = 2.0 mA, tasa de exploración de haz = 15 m/segundo, diámetro de haz = 0.18 mm, intervalo de irradiación en una dirección de laminado = 6.0 mm, pendiente de irradiación en una dirección que intersecta la dirección de laminado = 0.5 mm, y ángulo de intersección a la dirección de laminado = 80°. Cada producto se midió por su pérdida de hierro y tensión de película.

Después, cada producto fue sometido al corte oblicuo para ser ensamblado en un transformador trifásico a 750 kVA, y después se midió por su pérdida de hierro y ruido en un estado en donde se excitó a 50 Hz y 1.7 T. Este transformador tiene un valor designado de ruido de 62 dB .

Los resultados de medición arriba mencionados sobre la pérdida de hierro y ruido, se muestran en la Tabla 2.

[Tabla 1] h-1 o O en Tabla 2 Según se muestra en la Tabla 2, cada chapa de acero de grano orientado para aplicaciones eléctricas que se sometió a tratamiento de refinación de dominio magnético por medio de haz electrónico y cae dentro del alcance de la presente invención produce bajo ruido cuando se ensambla como un transformador actual y muestra las propiedades consistentes con el valor designado. Además, la degradación en las propiedades de pérdida de hierro también se inhibe. En contraste, los IDs de muestra de acero 2, 3, 8 y 11 se encuentran fuera del alcance de la presente invención en términos de la cantidad del separador de recocido aplicado, los IDs de la muestra de acero 10, 11 y 12 cada uno tienen una tensión de enrollamiento fuera del alcance de la presente invención, y los IDs de muestra de acero 7 y 12 cada uno tienen una tasa de enfriamiento fuera del alcance de la presente invención. Ninguno de estos ejemplos satisface los requisitos sobre la tensión a ser ejercida sobre la chapa de acero y el valor designado de ruido, según se especifica en la presente invención.

[Experimento 2] Las placas de acero, cada una teniendo la composición química según se muestra en la Tabla 1, se fabricaron por fundición continua. Cada una de estas placas de acero se calentó a 1430°C, se sometió a laminado en caliente para ser acabada en una chapa laminada en caliente que tiene un espesor de chapa de 1.6 mm, y después se sometió al recocido de la chapa laminada en caliente a 1000°C por 10 segundos. En consecuencia, cada chapa de acero se sometió a laminado en frío a un espesor de chapa intermedio de 0.55 mm, y después a recocido intermedio bajo las siguientes condiciones: grado de oxidación PH20/PH2 = 0.37, temperatura = 1100°C y duración = 100 segundos. En consecuencia, cada chapa de acero se sometió a tratamiento desoxidante de ácido clorhídrico para remover las oxidaciones internas de las superficies de la misma, seguida por laminado en frío nuevamente para ser acabada en una chapa laminada en frío que tiene un espesor de chapa de 0.23 mm .

Después, cada chapa de acero se sometió a la de s ca rbur i z ac i ón en donde se retuvo a un grado de oxidación PH20/PH2 = 0.45 y una temperatura de impregnación de 850°C por 150 segundos. Después, un separador de recocido compuesto principalmente de MgO se aplicó a cada chapa de acero. En este momento, la cantidad de separador de recocido aplicada fue de 12 g/m2 y la tensión de enrollamiento fue de 60 N/mm2.

De ahí en adelante, cada chapa de acero se sometió al recocido final para los propósitos de recristalización secundaria y purificación bajo las condiciones de 1180°C y 60 horas. Durante esta etapa de enfriamiento del recocido de recristalización secundaria (recocido final), la tasa de enfriamiento promedio a 700 °C fue de 15°C/h. Entonces, el revestimiento de tensión compuesto de 50% de sílice coloidal y fosfato de magnesio se aplicó a cada chapa de acero.

De ahí, cada chapa de acero fue sometida al tratamiento de refinación de dominio magnético por medio ya sea de haz electrónico o láser para ser acabada en un producto, para lo cual se midieron la pérdida de hierro y la tensión de película. En ambos casos, de haz electrónico como láser, el diámetro de haz, la pendiente de irradiación en una dirección que intersecta la dirección de laminado, el valor de corriente de haz y la tasa de exploración, se variaron según se muestra en la Tabla 3. Otras condiciones son como sigue : a) Haz electrónico: voltaje de aceleración: 150 kV 1 intervalo de irradiación en la dirección de laminado: 5 mm ángulo de intersección a la dirección de laminado: 90° b ) Láser longitud de onda: 0.53 µp? de láser pulsado tasa de exploración de haz: 300 rnm/seg. Rendimiento láser: 15 W Intervalo de irradiación en la dirección de laminado = 5 mm Después, cada producto fue sometido al corte oblicuo a ser ensamblado en un transformador trifásico a 500 kVA, y después se midió para su pérdida de hierro y ruido en un estado en donde se excitó a 50 Hz y 1.7 T. Este transformador tuvo un valor designado de ruido de 55 dB .

Los resultados de medición arriba mencionados, sobre la pérdida de hierro y ruido, se muestran en la Tabla 3.

G- t-1 en O en o en Tabla 3 Según se muestra en la Tabla 3, cada chapa de acero de grano orientado para aplicaciones eléctricas que se sometió a tratamiento de refinación de dominio magnético por medio de haz electrónico y cae dentro del alcance de la presente invención produce bajo ruido cuando se ensambla como un transformador actual y muestra las propiedades consistentes con el valor designado. Además, la degradación en las propiedades de pérdida de hierro también se inhibe. En contraste, los Ejemplos Comparativos de los IDs de muestra de acero 6, 8 y 10, que se sometieron a tratamiento de refinación de dominio magnético por medio de láser, y los Ejemplos Comparativos de los IDs de muestra de acero 2, 4, 5, 9, 12, 13 y 14, que se sometieron a tratamiento de refinación de dominio magnético por medio de haz electrónico, pero que se encuentran fuera del alcance de la presente invención en términos de su diámetro de traza luminosa de una región introducida por tensión térmica (A) , diámetro de haz (A' ) , la relación entre estos resultados con la pendiente de irradiación (B), y asi sucesivamente, se probó que mostraron propiedades de pérdida de hierro inferiores .

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una chapa de acero de grano orientado para aplicaciones eléctricas comprendiendo una película de forsterita formada sobre una superficie de la misma, y sometiéndose a tratamiento de refinación de dominio magnético por medio de irradiación de haz electrónico; en donde la tensión ejercida sobre la chapa de acero por la película de forsterita es de 2.0 MPa o más alta tanto en una dirección de laminado como en una dirección perpendicular a la dirección de laminado, y; en donde un diámetro de una región introducida por tensión térmica (A) y una pendiente de irradiación (B) sobre una superficie de irradiación de haz electrónico satisfacen una relación expresada por la Fórmula (1) : 0.5 < B/A 5.0 ( 1 ) .

2. Un método para fabricar una chapa de acero de grano orientado para aplicaciones eléctricas, el método comprendiendo: someter una placa para una chapa de acero de grano orientado para aplicaciones eléctricas a laminado para ser acabada en un espesor de chapa final; someter la chapa a descarburi zación subsiguiente; aplicar después un separador de recocido compuesto principalmente de MgO a una superficie de la chapa antes de someter la chapa al recocido final; someter la chapa al revestimiento de tensión subsiguiente; y someter, después del recocido final o del revestimiento de tensión, la chapa al tratamiento de refinación de dominio magnético por medio de irradiación de haz electrónico, en donde (i) el separador de recocido tiene una cantidad de revestimiento de 10.0 g/m2 o más; (ii) la tensión de enrollamiento después de la aplicación del separador de recocido, se controla dentro de un rango de 30 a 150 N/mm2; (iii) una tasa de enfriamiento promedio a 700°C durante una etapa de enfriamiento del proceso de recocido final se controla para ser de 50°C/h o menos; (iv) un diámetro de haz electrónico se controla para ser de 0.5 mm o menos, y un diámetro de haz electrónico (A' ) y una pendiente de irradiación (B) se controlan dentro de un rango expresado por la Fórmula (2) : 1.0 < B/A' < 7.0 .... (2) , y (v) un diámetro de una región introducida por tensión térmica (A) y una pendiente de irradiación (B) sobre una superficie de irradiación de haz se controla dentro de un rango 'expresado por la Fórmula (1) : 0.5 < B/A < 5.0 ( 1 ) al ajustar las condiciones de irradiación diferentes al diámetro de haz electrónico y la pendiente de irradiación.

3. El método para fabricar una chapa de acero de grano orientado para aplicaciones eléctricas de acuerdo con la reivindicación 2, en donde la placa para la chapa de acero de grano orientado para aplicaciones eléctricas se somete a laminado caliente, y opcionalmente, recocido de chapa laminada en caliente, y en consecuencia, se somete al laminado en frió una vez, o dos veces o más con recocido intermedio llevado a cabo entre ello, para ser acabada en un espesor de chapa final.