MX2014010515A - Hoja de acero electrico no orientado y proceso de fabricacion de la misma. - Google Patents

Abstract

Se revela una hoja de acero eléctrico no orientado con baja pérdida de hierro y alta permeabilidad magnética, y su proceso de fabricación. La placa fundida de la hoja de acero comprende los siguientes componentes: Si: 0.1 a 2.0% en peso, Al: 0.1 a 1.0% en peso, Mn: 0.10 a 1.0% en peso, C: = 0.005% en peso, P: =0.2% en peso, S: =0.005% en peso, N: =0.005% en peso, siendo el resto Fe e impurezas inevitables. La permeabilidad magnética de la placa de acero satisface las siguientes fórmulas de relación: µ10+µ13+µ15 = 13982 - 586.5P15/50; µ10+µ13+µ15 = 10000, donde P15/50 es la pérdida de hierro con una intensidad de inducción magnética de 1.5 T a 50 Hz; µ10, µ13, y µ15 son permeabilidades magnéticas relativas con intensidades de inducción de 1.0 T, 1.3 T y 1.5 T, a 50 Hz, respectivamente. La placa de acero puede emplearse para fabricar motores eléctricos de alta eficiencia y de súper alta eficiencia.

Description

HOJA DE ACERO ELÉCTRICO NO ORIENTADO Y PROCESO DE FABRICACIÓN DE LA MISMA CAMPO TÉCNICO La presente invención pertenece al campo de la metalurgia. En particular, la presente invención se relaciona con una hoja de acero eléctrico no orientado y con su método de fabricación, y de manera especifica con una hoja de acero eléctrico no orientado caracterizada por su bajo costo de producción, baja pérdida de hierro y alta permeabilidad magnética, y que es aplicable a motores industriales, y con su método de fabricación.

TECNOLOGÍA ANTECEDENTE Con los requisitos de conservación de energía cada vez más rigurosos en varios países del mundo, se establecen requisitos rigurosos con respecto a la eficiencia y conservación de energía de los motores. Para mejorar la eficiencia de los motores, deben reducirse sus pérdidas. Las pérdidas en motores se pueden dividir a grandes rasgos en pérdida de cobre de rotores y estatores, pérdida básica de hierro, pérdida mecánica y pérdida por dispersión, entre las cuales la pérdida de cobre y la pérdida de hierro representan, respectivamente, alrededor del 40% y 20% del total de pérdidas y ambas están 52-1040-14 relacionadas con la inducción magnética y con la permeabilidad magnética de las hojas de acero eléctrico, que son los materiales empleados en la fabricación de motores. Puesto que mejorar la inducción magnética y la permeabilidad magnética de las hojas de acero eléctrico puede ayudar a reducir la pérdida de cobre y la pérdida de hierro, la hoja de acero eléctrico no orientado caracterizada por una baja pérdida de hierro y una alta permeabilidad magnética se ha vuelto el material preferido para elaborar motores de alta eficiencia.

En general, se añaden Si, Al y otros elementos adecuados para incrementar la resistividad eléctrica de los materiales y por lo tanto reducir la pérdida de hierro. Por ejemplo, la patente japonesa JP-A-55-73819 revela que, al añadir una cantidad adecuada de Al y ajusfar la atmósfera de recocido, puede reducirse la capa de óxido interna sobre la superficie de la hoja de acero, logrando asi un excelente rendimiento magnético. De manera similar, las patentes japonesas JP-A-54-68716 y JP-A-61-87823 revelan que añadir Al o REM u optimizar la velocidad de enfriamiento del recocido también pueden mejorar el rendimiento magnético.

Sin embargo, añadir sólo Si, Al y otros elementos adecuados, o emplear de manera simultánea una optimización del proceso correspondiente para mejorar el rendimiento 52-1040-14 magnético, pueden conseguir un efecto muy limitado, debido a que, como bien se sabe, añadir Si y Al puede disminuir la inducción magnética y la permeabilidad magnética de las hojas de acero eléctrico y por lo tanto reducir la eficiencia de los motores.

La patente estadounidense US 4545827 revela un método para fabricar una hoja de acero eléctrico no orientado caracterizada por una baja pérdida de hierro y una alta permeabilidad magnética, en donde el contenido de C (% en peso) se ajusta para controlar la precipitación de carburo en los productos y se adopta la técnica de templado por laminación para obtener acero ASTM 3.5-5.0 con grano ferritico e ingredientes de textura fácilmente magnetizables. Sin embargo, el sistema de ingredientes de la patente se caracteriza por un bajo contenido de Si y un alto contenido de C, y el alto contenido de C puede conducir con facilidad al envejecimiento magnético y al incremento de la pérdida de hierro.

La patente estadounidense US 6428632 revela un acero eléctrico no orientado con baj a anisotropia y excelente propiedad de procesamiento, con aplicación en las áreas de alta frecuencia. Para fabricar motores de alta eficiencia (superior al 92%), la patente requiere que las propiedades de las hojas de acero satisfagan las condiciones de las fórmulas B50 (L+C) = 0 .03 15/50(L+C)+1 .63 52-1040-14 y Wio 400 (D) /Wio 00 (L+C) = 1.2. Sin embargo, el acero eléctrico no orientado fabricado con la tecnología de la patente se usa principalmente para motores rotatorios de alta frecuencia, los cuales requieren altos costos de producción y por lo tanto no son aplicables a los motores industriales ordinarios.

Por lo tanto, desarrollar hojas de acero eléctrico no orientado con bajo costo de producción, baja pérdida de hierro y alta permeabilidad magnética, y con aplicación en motores industriales, representa un amplio nicho de mercado. Con este fin, los presentes inventores han diseñado el protocolo de investigación con base en la siguiente idea: Al controlar el tiempo de enfriamiento por aire y la temperatura final de laminado del proceso de laminado en caliente y engrosar las inclusiones en el acero, tanto el porcentaje de recristalización como el tamaño de grano de la hoja laminada en caliente se incrementan, a fin de obtener hojas eléctricas no orientadas con baja pérdida de hierro y alta permeabilidad magnética, y así producir hojas de acero eléctrico no orientado que pueden usarse para mejorar la eficiencia de motores industriales ordinarios y de motores industriales de alta eficiencia y de súper alta eficiencia. En particular, la presente invención se relaciona con una hoja de acero eléctrico no orientado que es aplicable a la 52-1040-14 fabricación de motores industriales con una densidad de flujo magnético de trabajo de 1.0 a 1.6 T y puede mejorar la eficiencia de los motores en 1%.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar una hoja de acero eléctrico no orientado, cuyo planchón o placa fundida comprende: Si: 0.1 a 2.0% en peso; Al: 0.1 a 1.0% en peso; Mn: 0.10 a 1.0% en peso; C: <0.005% en peso; P: =0.2% en peso; S: =0.005% en peso; N: =0.005% en peso; siendo el resto Fe y otras impurezas inevitables, y la permeabilidad magnética de la hoja de acero satisface las siguientes fórmulas (1) y (2) : µ? ?+µ?3+µ?5 = 13982-586.5Pi5/ 5o (1) ; µ? ?+µ?3+µ?5 = 10000 (2) , en donde, µ?? , µ?3 y Pis respectivamente representan las permeabilidades magnéticas relativas con inducciones magnéticas de 1.0 T, 1.3 T y 1.5 T a 50 Hz; P15/50 representa la pérdida de hierro a 50 Hz y bajo una inducción magnética de 1.5 T; al calcular la fórmula (1), P15/50 se calcula como un valor numérico adimensional, independientemente de sus unidades reales (W/kg) .

Es preferible que la permeabilidad magnética de la hoja de acero satisfaga la siguiente fórmula (3): 52-1040-14 µ??+??3+µ?5 = 11000 (3) .

En dicha hoja de acero pueden añadirse de manera selectiva Sn y/o Sb en función de las circunstancias reales, y su contenido total debe controlarse en un valor = 0.3% en peso.

En otras palabras, la presente invención proporciona una hoja de acero eléctrico no orientado, cuya placa fundida comprende: Si: 0.1 a 2.0% en peso; Al: 0.1 a 1.0% en peso; Mn: 0.10 a 1.0% en peso; C: =0.005% en peso; P: <0.2% en peso; S: <0.005% en peso; N: <0.005% en peso; Sn y/o Sb: =0.3% en peso; siendo el resto Fe y otras impurezas inevitables, y la permeabilidad magnética de la hoja de acero satisface las siguientes fórmulas (1) y (2) : µ??+µ?3+µ?5 = 13982-586.5P15/50 (1); µ??+µ?3+µ?5 = 10000 (2), en donde, µ?0, µ?3 y µ?5 respectivamente representan las permeabilidades magnéticas relativas con inducciones magnéticas de 1.0 T, 1.3 T y 1.5 T a 50 Hz; P15/50 representa la pérdida de hierro a 50 Hz y bajo una inducción magnética de 1.5 T; al calcular la fórmula (1), P15/50 se calcula como un valor numérico adimensional , independientemente de sus unidades reales ( /kg) .

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un método para fabricar dicha hoja de acero 52-1040-14 eléctrico no orientado, y el cual incluye secuencialmente siderurgia, laminado en caliente, decapado ácido, laminado en frió y recocido.

De preferencia, el método de fabricación de la presente invención omite el proceso de tratamiento de normalización de la hoja laminada en caliente.

De preferencia, la temperatura final de laminado (FDT) del proceso de laminado en caliente en el método de fabricación de la presente invención satisface la fórmula (4) : 830+42x (Si+Al) < FDT < 880+23* (Si+Al) (4).

En donde, Si y Al respectivamente representan los porcentajes en peso de los elementos Si y Al, y las unidades de la FDT son los grados Celsius (°C).

De preferencia, el tamaño de grano nominal D de la hoja laminada en caliente en el método de fabricación de la presente invención es superior a 30 pm; en donde, D=R*d, R representa el porcentaje de recristalización y d representa el tamaño de grano recristalizado medio de la hoja laminada en caliente.

De preferencia, en el método de fabricación de la presente invención, el intervalo de tiempo ti entre el fin del laminado en bruto de la placa intermedia y el inicio del laminado terminal de la misma en el bastidor Fl en el proceso de laminado en caliente se controla en un valor de 52-1040-14 20 segundos o más, y el intervalo de tiempo t2 entre el fin del laminado terminal de la placa intermedia y el inicio de su proceso de enfriamiento laminar se controla en un valor de 5 segundos o más.

De preferencia, la hoja de acero de la presente invención se puede emplear para fabricar motores industriales, en especial motores industriales de alta eficiencia y de súper alta eficiencia.

La hoja de acero eléctrico no orientado de la presente invención tiene las ventajas de bajo costo de producción, baja pérdida de hierro y alta permeabilidad magnética, y es un material con alto rendimiento en costos cuando se emplea para fabricar motores industriales. Además, en el método de fabricación de la presente invención, el tratamiento de normalización de la hoja laminada en caliente puede omitirse al mejorar las condiciones de proceso de otros pasos, lo cual acorta el flujo de procesamiento y de manera correspondiente reduce el costo de producción de la hoja de acero eléctrico no orientado y produce artículos con baja pérdida de hierro y excelente rendimiento magnético. El experimento indica que, en comparación con los motores elaborados con productos convencionales de acero al silicio no orientado, los motores elaborados con productos fabricados mediante la presente invención pueden alcanzar un aumento de eficiencia 52-1040-14 de por lo menos 1%, y ahorran energía eléctrica de manera significativa .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 es un diagrama esquemático que muestra la correlación entre Uio+Ui3+Ui5 y P15 50 de la hoja de acero eléctrico no orientado y la eficiencia del el motor.

La Figura 2 es la gráfica de la pérdida de hierro P15/50 de hojas de acero eléctrico tipo A y hojas de acero eléctrico tipo B con respecto a la inducción magnética B50.

La Figura 3 es la imagen de la microestructura metalográfica de la hoja laminada en caliente.

La Figura 4 es un diagrama esquemático que muestra la correlación entre el tamaño de grano de la hoja laminada en caliente y la permeabilidad magnética total (µ??+µ?3+µ?5) del producto terminado de banda de acero.

MODALIDADES La propuesta técnica de la presente invención se elabora a continuación en combinación con las Figuras acompañantes .

Definiciones Placa intermedia La placa de acero obtenida tras el laminado en bruto y antes del laminado terminal en el proceso de 52-1040-14 laminado en caliente de la hoja de acero.

Bastidor Fl El primer laminador en el conjunto de laminadores terminales. Un conjunto de laminadores terminales típico está constituido por siete laminadores, llamados de manera abreviada Fl a F7.

Tamaño de grano nominal El índice usado para describir el tamaño de grano y el porcentaje de recristalización en la presente invención, representado por D; en donde D=R*d, R representa el porcentaje de recristalización y d representa el tamaño de grano recristalizado medio de la hoja laminada en caliente .

Principio de la presente invención La eficiencia de un motor se relaciona de manera estrecha con la pérdida de hierro P y con la inducción magnética B del acero eléctrico no orientado empleado como material de fabricación. Sin embargo, la pérdida de hierro P y la inducción magnética B son un par de parámetros contradictorios. En la investigación sobre la correlación entre la eficiencia de los motores y el rendimiento magnético de las hojas de acero eléctrico, los presentes inventores han usado varias marcas de hojas de acero eléctrico para fabricar varios tipos de motores 52-1040-14 industriales. Como lo muestra la investigación, los motores industriales comunes por lo general tienen una inducción magnética de trabajo de 1.0 T a 1.6 T, lo cual significa que su rango de trabajo no puede alcanzar la inducción magnética del material B50 en circunstancias normales, de modo que para determinar la eficiencia de un motor no sirve simplemente evaluar el rendimiento magnético de las hojas de acero eléctrico mediante el nivel de B50. Por ejemplo, con una P15/50 constante, cuando B50=1.75 T con un acero eléctrico tipo A y B50=1.70 T con un acero eléctrico tipo B, los motores elaborados con acero eléctrico tipo A parecen ser más eficientes y tener un mayor ahorro energético. Sin embargo, en realidad puede ocurrir la situación descrita en la Figura 1. En otras palabras, bajo la premisa de que los motores están diseñados de la misma manera, los motores elaborados con material tipo B serán más eficientes que los elaborados con material tipo A.

La Figura 2 es un diagrama esquemático que muestra la correlación entre µ ??+µ?3+ ?5 y P15/50 de la hoja de acero eléctrico no orientado y la eficiencia del motor. El motor usado es un motor de 30 kW de dos polos. Como se muestra en la Figura 2, la eficiencia del motor aumenta de manera significativa cuando la permeabilidad magnética ( µ??+µ?3+µ?5 ) y la pérdida de hierro P15/50 del acero eléctrico no orientado satisfacen las siguientes fórmulas (1) y (2): 52-1040-14 µ??+µ?3+µ?5 = 13982-586.5?15/5? (1); µ??+µ?3+µ?5 = 10000 (2) .

En donde, cuando se calcula la fórmula (1), Pis/so se calcula como un valor numérico adimensional, independientemente de sus unidades reales (W/kg) .

Relación ent e el rendimiento magnético del acero eléctrico y la estructura de grano La presente invención ha estudiado a profundidad la influencia del proceso de laminado en caliente sobre la permeabilidad magnética del producto terminado de banda de acero, y encontró que hay una correlación significativa entre el tamaño de la estructura de grano de la hoja laminada en caliente y la permeabilidad magnética de la hoja de acero eléctrico. Durante el laminado en caliente del acero al silicio no orientado, por una parte, hay una fuerza de fricción relativamente alta entre la hoja de acero y el rodillo, lo cual origina múltiples limitaciones, estados complejos de esfuerzo y tensión, y una alta energía acumulativa almacenada en la superficie de la hoja de acero; por otra parte, la temperatura de la superficie de la hoja de acero es menor que la del centro, la tasa de multiplicación de energía de superficie almacenada se acelera, la tasa de recuperación dinámica es baja, y la tasa de consumo de energía es baja, a fin de satisfacer la 52-1040-14 condición energética para la recristalización dinámica y formar pequeñas estructuras de grano de recristalización dinámica; en el centro, la tasa de recuperación dinámica es alta, la energía acumulativa almacenada es baja, la potencia de recristalización es baja, de modo que resulta insuficiente para provocar la recristalización dinámica, y las estructuras tras el laminado final son principalmente granos deformes, como se muestra en la Figura 3.

Puesto que la temperatura tras el laminado final de la hoja de acero es relativamente alta, la recuperación estática y la recristalización, así como el crecimiento del grano, por lo general ocurren durante el proceso subsecuente de enfriamiento por aire. La tasa de recuperación estática se relaciona con la energía de deformación almacenada, la energía de falta de apilamiento y la temperatura: mientras más alta sea la energía de deformación almacenada, la energía de falta de apilamiento y la temperatura son más altas y la tasa de recuperación estática es más alta. La tasa de recristalización estática se relaciona con el grado de recuperación estática, con la dificultad de migración de los bordes del grano y con la temperatura: mientras más adecuada sea la recuperación estática, se dificulta más la migración de los bordes del grano, la temperatura es más baja y la tasa de recristalización estática es más baja (incluso es imposible 52-1040-14 que ocurra la recristalización) .

En conjunto, la estructura de grano de las hojas de acero al silicio laminadas en caliente está determinada principalmente por la recuperación dinámica, la recristalización dinámica, la recuperación estática, la recristalización estática, el crecimiento del grano y otros procesos; la distribución de estructuras de la superficie al centro en la dirección del espesor (sección transversal) de las hojas de acero es: sobre la superficie se encuentran principalmente las estructuras de la recuperación estática adicional de los granos de recristalización dinámica; en el centro se encuentran principalmente las estructuras de la recuperación estática adicional o de la recristalización estática de los granos deformados recuperados dinámicamente; en la zona de transición de la superficie al centro se encuentran las estructuras de recuperación estática adicional o de recristalización estática de granos deformados recuperados dinámicamente parciales y granos producidos por recristalización dinámica parciales.

Con base en dicho mecanismo de recristalización, los presentes inventores han explorado muchas condiciones de proceso relacionadas directamente con la recristalización y con el tamaño de grano en el proceso de laminado en caliente, y han hecho mejoras e impuesto limitaciones en algunas condiciones tales como la 52-1040-14 temperatura final de laminado (FDT) , el tiempo de retención de la placa intermedia entre el fin del laminado en bruto y el inicio del bastidor Fl, el tiempo de retención antes del proceso de enfriamiento laminar, etc., a fin de asegurar el porcentaje de recristalización y el engrosamiento granular de la hoja de acero y por lo tanto conseguir excelentes rendimientos magnéticos.

A fin de caracterizar la relación entre el rendimiento magnético del acero eléctrico y la estructura granular de la hoja laminada en caliente, los presentes inventores han definido el tamaño de grano de la hoja laminada en caliente como se muestra en la Figura 3, y han propuesto el concepto de "tamaño de grano nominal de la hoja laminada en caliente". En la presente invención, el tamaño de grano nominal de la hoja laminada en caliente es D=R*d, en donde R representa el porcentaje de recristalización y d representa el tamaño medio de grano recristalizado de la hoja laminada en caliente.

De la fórmula anterior se sabe que el porcentaje de recristalización es directamente proporcional al tamaño de grano nominal. Como se descubrió en la investigación, mientras mayor sea el tamaño de grano nominal de la hoja laminada en caliente, mayor es la permeabilidad magnética de la hoja de acero eléctrico.

A fin de mantener la ventaja de la baja pérdida de hierro de la hoja de acero dentro del rango de inducción magnética de trabajo de 1.0 T a 1.6 T de los motores industriales ordinarios, el tiempo de retención de la placa intermedia entre el fin del laminado en bruto y el inicio del bastidor Fl, el tiempo de retención tras el procesamiento en el bastidor F7 y antes del proceso de enfriamiento laminar y la temperatura final de laminado pueden optimizarse en el laminado en caliente de la hoja de acero, de manera que se asegure el porcentaje de recristalización y el engrosamiento granular de la hoja de acero .

A fin de conseguir una alta permeabilidad magnética, el tamaño de grano nominal de la hoja laminada en caliente en la presente invención es de no menos de 30 m. Por otra parte, el tamaño de grano nominal de la hoja laminada en caliente en la presente invención es de no más de 200 µp?.

Ingredientes del acero eléctrico En la presente invención, diferentes ingredientes de la hoja de acero eléctrico no orientado tienen diferentes efectos en la pérdida de hierro y en el rendimiento magnético del acero eléctrico, respectivamente, y la placa fundida de la hoja de acero comprende: Si: se disuelve en ferrita para formar una 52-1040-14 solución sólida de sustitución, mejorar la resistividad del sustrato y reducir la pérdida de hierro, es uno de los elementos de aleación más importantes en el acero eléctrico. Sin embargo, el Si puede afectar la inducción magnética, y cuando el contenido de Si se incrementa de manera continua tras haber alcanzado un cierto nivel, el efecto del Si para reducir la pérdida de hierro se debilitará. En la presente invención, el contenido de Si se limita entre 0.1% y 2.0%. Si es superior a 2.0%, será difícil hacer que la permeabilidad magnética del acero eléctrico satisfaga los requisitos de los motores de alta eficiencia .

Al: se disuelve en ferrita para mejorar la resistividad del sustrato, y puede engrosar granos y reducir la pérdida de hierro, y también desoxidar y fijar nitrógeno, pero con facilidad puede causar oxidación dentro de la superficie de los productos terminados de hoja de acero. Un contenido de Al superior a 1.5% dificultará la fundición, el moldeado y el procesamiento, y puede reducir la inducción magnética.

Mn: de manera similar al Si y al Al, puede mejorar la resistividad del acero y reducir la pérdida de hierro; además, el Mn puede unirse al S, un elemento de impureza inevitable, para formar MnS estable y por lo tanto eliminar el efecto negativo del S en la propiedad 52-1040-14 magnética. Además de evitar la fragilidad en caliente, también se disuelve en ferrita para formar una solución sólida de sustitución y reduce la pérdida de hierro. Por lo tanto es necesario añadir Mn por lo menos en una cantidad de 0.1%. En la presente invención, el contenido de Mn se limita entre 0.10% a 1.50%. Si el contenido de Mn es menor de 0.1%, los efectos benéficos mencionados no son evidentes; si el contenido de Mn es superior a 1.50%, reducirá tanto la temperatura Acl como la temperatura de recristalización, conducirá al cambio de fase -? en el tratamiento térmico, y deteriorará la textura benéfica.

P: añadir una cierta cantidad de fósforo (debajo de 0.2%) al acero puede mejorar la maleabilidad de la hoja de acero, sin embargo, si su contenido excede 0.2%, puede afectarse la maleabilidad de la hoja de acero en el laminado en frío.

S: perjudicial tanto para la maleabilidad como para la propiedad magnética, tiende a formar partículas finas de MnS junto con Mn, impedir el crecimiento de granos recocidos de los productos terminados y deteriorar de manera grave la propiedad magnética. Además, el S tiende a formar FeS y FeS2 de bajo punto de fusión o mezclas eutécticas junto con Fe y causar el problema de fragilidad en el procesamiento en caliente. En la presente invención, el contenido de S se limita a 0.005% o menos; si su 52-1040-14 contenido es superior a 0.003%, incrementará de manera significativa la cantidad de MnS y de otros compuestos de S precipitados, impedirá de manera grave el crecimiento de granos e incrementará la pérdida de hierro. De preferencia, el contenido de S se controla en 0.003% o menos en la presente invención.

C: perjudicial tanto para la maleabilidad como para la propiedad magnética, tiende a formar partículas finas de MnS junto con Mn, evitar el crecimiento de granos recocidos en productos terminados y deteriorar de manera grave la propiedad magnética. Además, el S tiende a formar FeS y FeS2 de bajo punto de fusión o mezclas eutécticas junto con Fe y causar el problema de fragilidad en el procesamiento en caliente. En la presente invención, el contenido de S se limita a 0.005% o menos; si su contenido es superior a 0.003%, incrementará de manera significativa la cantidad de MnS y de otros compuestos de S precipitados, impedirá de manera grave el crecimiento de granos e incrementará la pérdida de hierro. De preferencia, el contenido de S se controla en 0.003% o menos en la presente invención .

N: tiende a formar nitruros finos dispersos tales como A1N, etc., impedir de manera grave el crecimiento de granos y empeorar la pérdida de hierro. En la presente invención, el contenido de N se limita a 0.002% o menos; si 52-1040-14 su contenido excede 0.002%, incrementará de manera significativa la cantidad de AIN y de otros compuestos de N precipitados, impedirá de manera considerable el crecimiento de granos e incrementará la pérdida de hierro.

Sn, Sb: como elementos activadores, cuando se segregan en la superficie o en el borde del grano de la superficie, pueden reducir la oxidación dentro de la superficie, evitar que el oxígeno activo penetre al sustrato de acero a lo largo del borde del grano, mejorar la textura, incrementar los ingredientes [100] y [110] y disminuir el ingrediente [111], y mejorar de manera significativa la permeabilidad magnética. En el acero eléctrico no orientado de la presente invención, es preferible incorporar Sn o Sb, o bien ambos. Cuando la cantidad total de Sn y Sb cae dentro del rango de 0.04% a 0.1%, el rendimiento magnético puede mejorarse de manera significativa .

Fe: ingrediente primario del acero eléctrico.

Impurezas inevitables: sustancias que no pueden eliminarse por completo bajo las condiciones técnicas actuales o desde la perspectiva económica y a las que se les permite aparecer en ciertas composiciones. El rendimiento magnético del acero eléctrico puede mejorarse al engrosar las impurezas en el acero eléctrico o facilitar su precipitación en la formación del grano. 52-1040-14 Proceso de fabricación del acero eléctrico La hoja de acero eléctrico no orientado de la presente invención con bajo costo de producción, baja pérdida de hierro y alta permeabilidad magnética se fabrica limitando sus ingredientes y mejorando su tecnología de procesamiento .

Por lo general, un proceso típico para fabricar un producto de acero eléctrico no orientado incluye básicamente los siguientes pasos: 1) Proceso de siderurgia: incluye bessemerización, refinado RH y moldeo continuo, con un espesor de placa fundida continua de 200 miti a 300 mm, por lo general. Los ingredientes, impurezas y microestructuras de los productos pueden controlarse de manera estricta por medio de los procesos mencionados. Además, este paso también ayuda a controlar en niveles relativamente bajos las impurezas inevitables y los elementos residuales en el acero, reducir el contenido de inclusiones en el acero, engrosar estas inclusiones y obtener la placa fundida con una tasa alta de grano equiaxiado a un costo razonable, de acuerdo con los requisitos de varios tipos de productos. 2) Proceso de laminado en caliente: incluye el calentamiento, laminado en bruto, laminado terminal, enfriamiento laminar y bobinado de placas fundidas 52-1040-14 elaborados con varios tipos de acero del paso 1) con varias temperaturas por debajo de 1200°C, a fin de obtener productos laminados en caliente que pueden satisfacer los requisitos de los productos finales con respecto a rendimiento y a excelente calidad. Los productos laminados en caliente por lo general tienen un espesor de 1.5 mm a 3.0 mm.

En donde, en el intervalo entre el fin del laminado en bruto y el inicio del laminado terminal, la placa intermedia necesita someterse a un proceso que incluye la transmisión y almacenamiento en estantería (o colocación en un estado estático) y también involucra la recristalización, crecimiento de grano y/o deformación de grano. La duración del intervalo de tiempo de dicho proceso puede influir en la distribución de la cristalización y en el cambio de la hoja de acero. En la presente solicitud, tal intervalo de tiempo puede llamarse también "el tiempo de transmisión y almacenamiento en estantería de la placa intermedia entre el fin del laminado en bruto y el inicio del bastidor Fl" o "el tiempo de retención de la placa intermedia entre el fin del laminado en bruto y el inicio del bastidor Fl", abreviado como ti.

Además, en el periodo posterior al laminado terminal y anterior al enfriamiento laminar, la placa intermedia también necesita someterse a un proceso que 52-1040-14 incluye la transmisión y el almacenamiento en estantería (o colocación en un estado estático) y también involucra la recristalización, crecimiento de grano y/o deformación de grano. La duración del intervalo de tiempo de dicho proceso también puede influir en la distribución de la cristalización y en el cambio de la hoja de acero. En la presente solicitud, tal intervalo de tiempo también puede llamarse "el tiempo de transmisión y almacenamiento en estantería anterior al enfriamiento laminar" o "el tiempo de retención anterior al enfriamiento laminar", abreviado como t2. 3) Proceso de normalización y decapado ácido: que incluye el tratamiento térmico a alta temperatura a través de recocido continuo de la hoja laminada en caliente del paso 2). El proceso de tratamiento de normalización adopta la protección con nitrógeno y un control de proceso riguroso, incluye un proceso de granallado y decapado ácido, y produce láminas normalizadas de 1.5 mm a 3.0 mm de espesor; el proceso mencionado puede emplearse para obtener microestructura, textura y calidad de superficie superiores . 4) Proceso de laminado en frío: que incluye laminado reversible o laminado continuo de la hoja normalizada del paso 3) o de la hoja laminada en caliente del paso 2). Los productos laminados en frío pueden 52-1040-14 obtenerse según las necesidades de los usuarios, tal como los productos laminados en frío de 0.2 mm a 0.65 mm de espesor. Para productos que requieren un espesor de 0.15 mm a 0.35 mm, puede adoptarse el proceso de recocido intermedio y laminado en frío secundario, según se describe en el paso 5) . 5) Proceso de recocido intermedio y laminado en frío secundario: que incluye el recocido intermedio de los productos laminados en frío primarios de 0.35 mm a 0.5 mm de espesor y el laminado en frío empleado para el laminado secundario subsecuente a fin de conseguir el espesor deseado, en el cual el laminado en frío primario tiene una tasa de reducción de no menos del 20%. 6) Proceso de recocido final: que incluye el recocido continuo de los productos laminados en frío del paso 4) o del paso 5) (es decir, incluyendo o excluyendo el proceso de recocido intermedio del laminado en frío secundario) . Se proporcionan, bajo diferentes atmósferas (mezcla de nitrógeno-hidrógeno) , calentamiento, empapado, enfriamiento y tratamiento térmico para formar granos con grosor ideal e ingredientes con textura optimizada y para obtener rendimiento magnético, propiedad mecánica y aislamiento de superficie excelentes para los productos terminados. Los productos terminados de la presente invención son bandas de acero, por lo general con 0.15 mm a 52-1040-14 0.65 mm de espesor.

Mejoramiento del proceso de la presente invención En la investigación se descubrió que la temperatura final de laminado (FDT) en el proceso de laminado en caliente influye directamente sobre el tamaño de grano nominal de la hoja laminada en caliente, y existe una relación interna entre la temperatura final de laminado (FDT) y el tamaño de grano nominal de la hoja laminada en caliente y los ingredientes constituyentes de la placa de acero (en particular el contenido de Si y Al de la placa de acero) . Muchos experimentos han demostrado que, cuando la temperatura final de laminado (FDT, °C) en el proceso de laminado en caliente satisface la siguiente fórmula (4) : 830+42x (Si+Al) < FDT < 880+23* (Si+Al) (4) y cuando ti y t2 se controlan en valores no mayores de 20 segundos y 5 segundos, respectivamente, el tamaño de grano nominal de la hoja laminada en caliente obtenida puede alcanzar 30 m o más.

Por ejemplo, para una placa de acero cuyos ingredientes básicos son 1.0% en peso de Si, 0.32% en peso de Al, 0.65% en peso de Mn, 0.035% en peso de P, <0.0030% en peso de C y <0.0020% en peso de N, cuando se adoptan diferentes tiempos de retención y temperaturas finales de laminado, se obtienen las estructuras laminadas en caliente 52-1040-14 de diferentes tamaños de grano a través del bobinado a alta temperatura a 720°C, y después de eso se adoptan procesos idénticos para el laminado en frió y el recocido continuo. La Figura 4 ilustra la relación entre el tamaño de grano y la permeabilidad magnética de la hoja laminada en caliente obtenida. Como se muestra en la Figura 4, los productos terminados pueden alcanzar una permeabilidad magnética relativamente alta sólo cuando el tamaño de grano nominal de la hoja laminada en caliente alcanza 30 µ?? o más.

En la siguiente sección hemos introducido algunos ejemplos específicos para explicar de manera adicional la presente invención. Debe entenderse que los siguientes ejemplos se presentan sólo para explicar la presente invención y que de ningún modo limitan su alcance.

EJEMPLOS 1. Ejemplo I Después del proceso convertidor y del tratamiento de refinado RH, el acero fundido se moldea en placas fundidas, las cuales se usan para fabricar productos de acero eléctrico no orientado mediante laminado en caliente, decapado ácido, laminado en frío, recocido y recubrimiento. Las condiciones de proceso del método de fabricación tradicional son bien conocidas para la persona con experiencia en la técnica. Las diferencias de la presente 52-1040-14 invención con respecto al método de fabricación tradicional radican en: 1. Se omite el paso de normalización. 2. La permeabilidad magnética de los productos terminados de banda de acero mejora al coordinar el tiempo de espera y la temperatura final de laminado del proceso de laminado en caliente, con lo cual se optimiza el porcentaje de cristalización y el tamaño de grano nominal de la hoja laminada en caliente. De manera especifica, en el proceso de laminado en caliente se calentaron placas de lacero a una temperatura de 1100 a 1200 °C, y luego se laminaron en bandas de acero de 2.6 m mediante laminado en caliente; la banda de acero laminada en caliente de 2.6 mm se sometió entonces al proceso de laminado en frió para laminarla en una banda de acero de 0.5 mm, y luego se sometió a recocido y recubrimiento finales para obtener los productos de banda de acero.

Se midieron el tamaño de grano nominal de la hoja laminada en caliente, la permeabilidad magnética relativa Pío/ Ui3 y ui5 Y Ia pérdida de hierro P15 50 de los productos terminados de banda de acero, asi como la eficiencia de motores de 30 kW de 2 polos, y los resultados se muestran en la Tabla 1. 52-1040-14 Tabla 1 En donde el símbolo "tr." representa cantidad traza o cantidad residual. 5 De la Tabla 1 se aprecia que el valor de ( µ??+µ?3+µ?5 ) para el producto terminado del Ejemplo comparativo 1 es menor de 10000 y no satisface los requisitos de la fórmula, y el tamaño de grano nominal de la hoja laminada en caliente es demasiado pequeño, de modo 0 que la eficiencia de los motores de 30 k de 2 polos elaborados con ese producto está muy por debajo de la eficiencia de los motores elaborados con los materiales de acero eléctrico dentro del alcance de la presente patente.

Los datos del Ejemplo 1 al Ejemplo 5 indican que 5 las hojas de acero eléctrico no orientado de la presente invención se caracterizan por una baja pérdida de hierro y una alta permeabilidad magnética, y tienen gran aplicación en la fabricación de motores industriales ordinarios de 52-1040-14 alta eficiencia. 2. E emplo II Después del proceso convertidor y del tratamiento de refinado RH, el acero fundido se moldeó en placas de acero constituidas por los siguientes ingredientes, en porcentaje en peso (siendo el resto Fe y otras impurezas inevitables): 1.0% en peso de Si, 0.32% en peso de Al, 0.65% en peso de Mn, 0.035% en peso de P, <0.0030% en peso de C y <0.0020% en peso de N. La temperatura de calentamiento de la placa de hoja laminada en caliente se controló en 1160°C. La Tabla 2 muestra los cambios del tiempo de retención ti de la placa intermedia entre el fin del laminado en bruto y el inicio del bastidor Fl, el tiempo de retención t2 antes del enfriamiento laminar y la FDT. Tras el bobinado a alta temperatura a 720°C, se laminaron en una banda de acero de 2.6 mm mediante laminado en caliente; la banda de acero laminado en caliente de 2.6 mm se sometió luego al proceso de laminado en frío para laminarla en una banda de acero de 0.5 mm, y luego se sometió al recocido y recubrimiento finales a fin de obtener los productos de banda de acero.

Se midieron el tamaño de grano nominal de la hoja laminada en caliente, la permeabilidad magnética y la pérdida de hierro P15/50 de los productos terminados, así 52-1040-14 como la eficiencia de motores de 30 kW de 2 polos, y los resultados se presentan en la Tabla 2.

Tabla 2 De la Tabla 2 se aprecia que los tamaños de grano nominales de las hojas laminadas en caliente son demasiado pequeños tanto en el Ejemplo comparativo 2 como en el Ejemplo comparativo 3, de modo que la eficiencia de los motores asi elaborados es inferior a la de los motores elaborados con el material de la presente invención.

Todos los parámetros del proceso de laminado en caliente de los Ejemplos 6 a 8 se encuentran dentro del intervalo establecido por la presente invención, de modo que los motores asi elaborados tienen una eficiencia alta. Los datos del Ejemplo 6 al Ejemplo 8 indican que la hoja de acero eléctrico no orientado de la presente invención tiene baja pérdida de hierro y alta permeabilidad magnética, y es 52-1040-14 muy aplicable para la fabricación de motores industriales ordinarios de alta eficiencia.

En lo anterior se han provisto ejemplos limitados para detallar el propósito técnico de la presente invención, y estos ejemplos sólo han demostrado los resultados de la verificación de la permeabilidad magnética de la hoja de acero eléctrico y tres parámetros (ti, t2 y FDT) en el proceso de laminado en caliente. Sin embargo, la presente invención puede extenderse con certeza al mejoramiento de más condiciones de proceso, lo cual resulta muy obvio para la persona con experiencia en la técnica. Así, bajo la premisa de seguir la idea de la presente invención, varios cambios o modificaciones hechos por la persona con experiencia en la técnica a la presente invención sobre esta base también caen dentro del alcance de la presente invención. 52-1040-14

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Una hoja de acero eléctrico no orientado, cuya placa fundida comprende: Si: 0.1 a 2.0% en peso; Al: 0.1 a 1.0% en peso; Mn: 0.10 a 1.0% en peso; C: <0.005% en peso; P: <0.2% en peso; S: =0.005% en peso; N: =0.005% en peso; siendo el resto Fe y otras impurezas inevitables, y la permeabilidad magnética de la hoja de acero satisface las siguientes fórmulas (1) y (2) : µ??+µ?3+µ?5 = 13982-586.5Pi5/5o (D ! µ??+µ?3+µ?5 = 10000 (2), en donde µ??, µ?3 y µ?¾ representan respectivamente las permeabilidades magnéticas relativas con inducciones magnéticas de 1.0 T, 1.3 T y 1.5 T a 50 Hz; P15 50 representa la pérdida de hierro a 50 Hz y bajo una inducción magnética de 1.5 T, P15/50 en la fórmula (1) se calcula como un valor numérico adimensional .

2. La hoja de acero de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque además contiene uno o ambos de los elementos Sn y Sb con una cantidad total =0.3% en peso.

3. La hoja de acero de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque satisface la siguiente fórmula (3) : µ??+µ?3+µ?5 = 11000 (3) . 52-1040-14

4. Un método para producir la hoja de acero de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que incluye secuencialmente pasos de siderurgia, laminado en caliente, decapado ácido, laminado en frío y recocido.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 4, que no incluye un proceso de tratamiento de normalización de la hoja laminada en caliente.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque una temperatura final de laminado (FDT) del proceso de laminado en caliente satisface la siguiente fórmula (4) : 830+42 (Si+Al) < FDT < 880+23 (Si+Al) (4), en donde Si y Al respectivamente representan los porcentajes en peso de los elementos Si y Al, y las unidades de la FDT son °C.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque un tamaño de grano nominal D de la hoja laminada en caliente es de no menos de 30 µ?? y de no más de 200 µp?, en donde D=Rxd, R representa el porcentaje de recristalización y d representa el tamaño de grano recristalizado medio de la hoja laminada en caliente.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque, en el proceso de laminado en caliente, el intervalo de tiempo ti entre el fin de un 52-1040-14 laminado en bruto de la placa intermedia y el inicio del laminado terminal en el bastidor Fl se controla para tener un valor =20 segundos, y el intervalo de tiempo t2 entre el fin del laminado terminal de la placa intermedia y el inicio de un proceso de enfriamiento laminar se controla para tener un valor =5 segundos. 52-1040-14