BR112020026876A2 - chapa de aço elétrico não orientado - Google Patents

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Hiroyoshi Yashiki
Yoshiaki Natori
Miho Tomita
Kazutoshi Takeda
Takuya Matsumoto
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Abstract

CHAPA DE AÇO ELÉTRICO NÃO ORIENTADO. A presente invenção refere-se a material de base da chapa de aço elétrico não orientado que apresenta uma composição química predeterminada que satisfaz a fórmula [Si + 0,5 x Mn = 4,3], no qual o diâmetro de partícula cristalina médio do material de base é maior do que 40 µm, mas menor do que 120 µm.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CHAPA DE AÇO ELÉTRICO NÃO ORIENTADO".
CAMPO DA TÉCNICA DA INVENÇÃO
[0001] A presente invenção refere-se a uma chapa de aço elétrico não orientado.
[0002] É reivindicada a prioridade do pedido de patente Japonesa no 2018-206969, depositado em 2 de novembro de 2018, cujo teor é incorporado ao presente documento a título de referência.
TÉCNICA RELACIONADA
[0003] Nos últimos anos, os problemas ambientais globais têm chamado a atenção, há uma demanda crescente por esforços de economia de energia. Entre as demandas por esforços de economia de energia, há uma forte demanda por maior eficiência dos dispositivos elétricos. Por esta razão, mesmo em chapas de aço elétrico não orientado que são amplamente utilizadas como materiais de núcleo para motores, geradores e similares, há uma demanda crescente por uma melhoria nas características magnéticas. Essa tendência é significativa em motores de acionamento para veículos elétricos e veículos híbridos e motores de compressor para condicionadores de ar.
[0004] O núcleo do motor de vários motores, conforme descrito acima, é constituído por um estator que é um estator e um rotor que é um rotor. As características exigidas para o estator e rotor que constituem o núcleo do motor são diferentes entre si. O estator deve ter excelentes características magnéticas (baixa perda de ferro e alta densidade de fluxo magnético), particularmente baixa perda de ferro, enquanto o rotor deve ter excelentes propriedades mecânicas (alta resistência).
[0005] Uma vez que as características necessárias para o estator e o rotor são diferentes, as características desejadas podem ser realizadas produzindo separadamente uma chapa de aço elétrico não orientado para o estator e uma chapa de aço elétrico não orientado para o rotor. No entanto, a preparação de dois tipos de chapas de aço elétrico não orientados causa uma diminuição no rendimento. Portanto, a fim de realizar a baixa perda de ferro necessária para o estator sem realizar o recozimento de alívio de tensões enquanto realiza a alta resistência necessária para o rotor, uma chapa de aço elétrico não orientado com excelente resistência e excelentes características magnéticas foi examinada até agora.
[0006] Por exemplo, nos Documentos de Patentes 1 a 3, foram feitas tentativas para realizar excelentes características magnéticas e alta resistência.
DOCUMENTO DA TÉCNICA ANTERIOR DOCUMENTO DE PATENTE
[0007] Documento de Patente 1: Pedido de Patente Não Examinado, Primeira Publicação n° JP 2004-300535
[0008] Documento de Patente 2: Pedido de Patente Não Examinado, Primeira Publicação n° JP 2007-186791
[0009] Documento de Patente 3: Pedido de Patente Não Examinado, Primeira Publicação n° JP 2012-140676
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO PROBLEMAS A SEREM SOLUCIONADOS PELA INVENÇÃO
[0010] No entanto, nos últimos anos, a fim de realizar as características de economia de energia necessárias para motores de veículos elétricos ou veículos híbridos, as tecnologias descritas nos Documentos de Patente 1 a 3 são insuficientes para atingir baixa perda de ferro como um material de estator.
[0011] A presente invenção foi feita para resolver esse problema, e um objetivo da mesma é fornecer uma chapa de aço elétrico não orientado com alta resistência e excelentes características magnéticas.
MEIO PARA RESOLVER O PROBLEMA
[0012] A essência da presente invenção é a seguinte chapa de aço elétrico não orientado.
[0013] (1) Uma chapa de aço elétrico não orientado de acordo com um aspecto da presente invenção inclui: um metal de base contendo, como uma composição química, em % em massa,
[0014] C: 0,0050% ou menos,
[0015] Si: 3,5% a 5,0%,
[0016] Mn: mais do que 0,2% e menos do que 2,0%;
[0017] P: 0,030% ou menos,
[0018] S: 0,0050% ou menos,
[0019] sol. Al: 0,0030% ou menos,
[0020] N: 0,0030% ou menos,
[0021] Ti: menos que 0,0050%,
[0022] Nb: menos que 0,0050%,
[0023] Zr: menos que 0,0050%,
[0024] V: menos que 0,0050%,
[0025] Cu: menos que 0,200%,
[0026] Ni: menos que 0,500%,
[0027] Sn: 0 a 0,100%,
[0028] Sb: 0 a 0,100%, e
[0029] um resíduo: Fe e impurezas,
[0030] em que a Expressão (i) é satisfeita, e
[0031] o tamanho médio de grão do metal de base é superior a 40 μm e 120 μm ou menos, Si + 0,5 × Mn ≥ 4,3 …(i)
[0032] onde os símbolos dos elementos na expressão representam quantidades dos respectivos elementos em % de massa.
[0033] (2) Na chapa de aço elétrico não orientado de acordo com (1), o módulo de elasticidade da chapa de aço elétrico não orientado em uma direção paralela a uma direção de laminação pode ser 175.000
MPa ou mais.
[0034] (3) Na chapa de aço elétrico não orientado de acordo com (1) ou (2), a resistência à tração da chapa de aço elétrico não orientado pode ser de 600 MPa ou mais.
[0035] (4) Na chapa de aço elétrico não orientado de acordo com qualquer um de (1) a (3), a composição química pode incluir, em % em massa, um ou dois selecionados do grupo que consiste em Sn: 0,005% a 0,100%, e Sb: 0,005% a 0,100%.
[0036] (5) A chapa de aço elétrico não orientado de acordo com qualquer um de (1) a (4) pode incluir ainda: um revestimento de isolamento em uma superfície do metal de base.
EFEITOS DA INVENÇÃO
[0037] De acordo com o aspecto acima, de acordo com a presente invenção, pode-se obter uma chapa de aço elétrico não orientado com alta resistência e excelentes características magnéticas.
MODALIDADES DA INVENÇÃO
[0038] Os presentes inventores conduziram estudos intensivos para resolver os problemas acima e, como resultado, obtiveram as seguintes descobertas.
[0039] Si, Mn e Al são elementos que têm o efeito de aumentar a resistência elétrica do aço e reduzir a perda por correntes parasitas. Esses elementos são elementos que também contribuem para o alto fortalecimento do aço.
[0040] Entre o Si, o Mn e o Al, o Si é o elemento que mais eficientemente contribui para o aumento da resistência elétrica e é um elemento que mais eficazmente contribui para o aumento da resistência. Assim como o Si, o Al também tem o efeito de aumentar com eficiência a resistência elétrica. No entanto, quando o Al está contido em uma grande quantidade junto com o Si, existe o problema de que a tenacidade do aço é reduzida e a trabalhabilidade no momento da laminação a frio é deteriorada. Por outro lado, o Mn tem um efeito de aumento da resistência elétrica menor do que o Si e o Al, mas tem a vantagem de que a trabalhabilidade é menos provável de se deteriorar.
[0041] A partir desses fatos, na presente modalidade, reduzindo o teor de Al sol. tanto quanto possível e ajustando os teores de Si e Mn dentro de faixas apropriadas, a trabalhabilidade é garantida enquanto se alcança um alto reforço e uma melhoria nas características magnéticas.
[0042] Além disso, também é importante controlar o tamanho do grão para obter o alto fortalecimento e a melhora nas características magnéticas. Do ponto de vista do alto fortalecimento, é desejável que os grãos do aço sejam grãos finos.
[0043] Além disso, em relação às características magnéticas de chapas de aços elétricos não orientados utilizadas como materiais de núcleo para motores de acionamento de veículos elétricos e veículos híbridos e motores de compressor para condicionadores de ar, é necessário melhorar a perda de ferro, particularmente a perda de ferro em uma região de alta frequência. A perda de ferro consiste principalmente em perda de histerese e perda de corrente parasita. Aqui, para reduzir a perda de histerese, é preferível tornar os grãos mais grossos e, para reduzir a perda de corrente parasita, é preferível tornar os grãos mais finos. Ou seja, existe uma relação de compensação entre os dois.
[0044] Portanto, como resultado de estudos adicionais, os presentes inventores descobriram que há uma faixa de tamanho de grão adequada para alcançar alto fortalecimento e uma redução na perda de ferro de alta frequência.
[0045] Além disso, os presentes inventores descobriram que a trabalhabilidade da punção do núcleo do motor pode ser melhorada ajustando o módulo de elasticidade na direção de laminação a 175.000 MPa ou mais e aumentando a rigidez da chapa de aço elétrico não orientado. Além disso, os presentes inventores descobriram que os requisitos acima podem ser realizados aumentando o teor de Si do metal de base, realizando o recozimento de folha laminada a quente a uma temperatura baixa e realizando o recozimento final em uma faixa de temperatura predeterminada.
[0046] A presente invenção foi feita com base nas constatações acima. Doravante, uma modalidade preferencial da presente invenção será descrita em detalhes. No entanto, a presente invenção não está limitada à configuração descrita na presente modalidade, e várias modificações podem ser feitas sem se afastar do espírito da presente invenção.
1. CONFIGURAÇÃO GERAL
[0047] Uma chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a presente modalidade tem alta resistência e excelentes características magnéticas e é, portanto, adequada para um estator e um rotor. Além disso, a chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a presente modalidade inclui de preferência um revestimento de isolamento na superfície de um metal de base descrito abaixo.
2. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DE METAL DE BASE
[0048] As razões para limitar cada elemento na composição química do metal de base da chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a presente modalidade são as seguintes. Na descrição a seguir, "%" para o teor significa "% em massa". Um intervalo de limite numérico descrito com "a" inclui o limite inferior e o limite superior do intervalo. C: 0,0050% ou Menos
[0049] C (carbono) é um elemento que provoca a deterioração da perda de ferro da chapa de aço elétrico não orientado. Quando o teor de C excede 0,0050%, a perda de ferro da chapa de aço elétrico não orientado se deteriora, e boas características magnéticas não podem ser obtidas. Portanto, o teor de C é definido para 0,0050% ou menos. O teor de C é, de preferência, 0,0040% ou menos, com mais preferência, 0,0035% ou menos, e ainda com mais preferência, 0,0030% ou menos. Uma vez que C contribui para o alto fortalecimento da chapa de aço elétrico não orientado, em um caso onde o efeito deve ser obtido, o teor de C é de preferência 0,0005% ou mais, e de preferência 0,0010% ou mais. Si: 3,5% a 5,0%
[0050] Si (silício) é um elemento que aumenta a resistência elétrica do aço, reduz a perda por correntes parasitas e melhora a perda de ferro de alta frequência da chapa de aço elétrico não orientado. Além disso, o Si tem uma grande capacidade de reforço de solução sólida e, portanto, é um elemento eficaz para o alto reforço da chapa de aço elétrico não orientado. Para obter esses efeitos, o teor de Si é definido em 3,5% ou mais. O teor de Si é preferencialmente 3,7% ou mais, mais preferencialmente 3,9% ou mais, e ainda mais preferencialmente mais do que 4,0%. Por outro lado, quando o teor de Si é excessivo, a trabalhabilidade se deteriora significativamente, dificultando a laminação a frio. Portanto, o teor de Si é definido como 5,0% ou menos. O teor de Si é preferencialmente 4,8% ou menos, e mais preferencialmente 4,5% ou menos. Mn: Mais que 0,2% E Menos que 2,0%
[0051] Mn (manganês) é um elemento eficaz para aumentar a resistência elétrica do aço, reduzindo a perda por correntes parasitas e melhorando a perda de ferro de alta frequência da chapa de aço elétrico não orientado. Em um caso onde o teor de Mn é muito baixo, sulfetos finos (MnS) precipitam no aço, e há casos em que os grãos não crescem suficientemente durante o recozimento final. Portanto, o teor de Mn é definido para mais de 0,2%. O teor de Mn é preferencialmente 0,4% ou mais, mais preferencialmente 0,6% ou mais, e ainda mais preferencialmente 0,7% ou mais. Por outro lado, quando o teor de Mn é excessivo, uma diminuição na densidade do fluxo magnético da chapa de aço elétrico não orientado torna-se significativa. Portanto, o teor de Mn é definido para menos de 2,0%. O teor de Mn é preferencialmente 1,8% ou menos, mais preferencialmente 1,7% ou menos e, ainda mais preferencialmente 1,6% ou menos.
[0052] Na presente modalidade, a resistência elétrica do aço é fixada controlando apropriadamente os conteúdos de Si e Mn. Portanto, além dos conteúdos de Si e Mn estarem dentro dos intervalos acima, é necessário satisfazer a Expressão (i). O valor no lado esquerdo de (i) abaixo é preferencialmente 4,4 ou mais, mais preferencialmente 4,5 ou mais, e ainda mais preferencialmente 4,6 ou mais. Si + 0,5 × Mn ≥ 4,3 …(i) onde os símbolos dos elementos na expressão representam quantidades dos respectivos elementos em % de massa. P: 0,030% ou Menos
[0053] P (fósforo) está contido no aço como impureza. Quando o teor de P é excessivo, a tenacidade da chapa de aço elétrico não orientado é significativamente deteriorada e torna-se difícil realizar a laminação a frio. Portanto, o teor de P é definido para 0,030% ou menos. O teor de P é, preferencialmente, de 0,025% ou menos, e é, mais preferencialmente, de 0,020% ou menos. O teor de P é de preferência 0%, mas o teor de P pode ser ajustado para 0,003% ou mais porque uma redução excessiva no teor de P pode causar um aumento no custo de fabricação. S: 0,0050% OU Menos
[0054] S (enxofre) é um elemento que aumenta a perda de ferro por meio da formação de finos precipitados de MnS e deteriora as características magnéticas da chapa de aço elétrico não orientado. Portanto, o teor de S é definido para 0,0050% ou menos. O teor de S é de preferência 0,0040% ou menos, e mais preferencialmente 0,0035% ou menos. Uma vez que uma redução excessiva no teor de S pode causar um aumento no custo de fabricação, o teor de S é de preferência 0,0003% ou mais, mais preferencialmente 0,0005% ou mais, e ainda mais preferencialmente 0,0008% ou mais. sol. Al: 0,0030% ou Menos
[0055] Al (alumínio) é um elemento que geralmente tem o efeito de aumentar a resistência elétrica do aço, reduzindo a perda por corrente parasita e melhorando a perda de ferro de alta frequência da chapa de aço elétrico não orientado. Além disso, o Al é um elemento que contribui para o alto fortalecimento da chapa de aço elétrico não orientado por meio do reforço de solução sólida. No entanto, em uma folha de aço com um alto teor de Si, como na presente modalidade, 0,1% ou mais de Al sol. causa deterioração na trabalhabilidade em um processo de fabricação de chapa de aço. Além disso, menos de 0,1% de Al sol. causa precipitação fina de nitretos como o AlN, que inibe o crescimento de grãos durante o recozimento final e deteriora as características magnéticas da chapa de aço elétrico não orientado.
[0056] Na presente modalidade, resistência elétrica suficiente do aço é fixada ajustando os conteúdos de Si e Mn. Portanto, o teor de Al sol. é preferencialmente reduzido tanto quanto possível, e é st para 0,0030% ou menos. O teor de Al sol. é, preferencialmente, 0,0025% ou menos e, mais preferencialmente, 0,0020% ou menos. Existem casos em que uma redução excessiva no teor de Al sólido leva a um aumento no custo de fabricação. Portanto, o teor de Al sol. o teor de Al sol. é, preferencialmente, de 0,0001% ou mais, e, mais preferencialmente, é de 0,0003% ou mais. Na presente modalidade, o teor de Al sol. significa a quantidade Al sol. Al (Al solúvel em ácido):
N: 0,0030% ou Menos
[0057] N (nitrogênio) é um elemento que é inevitavelmente incorporado ao aço e é um elemento que forma um nitreto, aumenta a perda de ferro e deteriora as características magnéticas da chapa de aço elétrico não orientado. Portanto, o teor de N é definido para 0,0030% ou menos. O teor de N é, preferencialmente, 0,0025% ou menos e, mais preferencialmente, 0,0020% ou menos. Existem casos em que uma redução excessiva no teor de N leva a um aumento no custo de fabricação. Portanto, o teor de N é, preferencialmente, ajustado para 0,0005% ou mais. Ti: Menos do que 0,0050%
[0058] Ti (titânio) é um elemento que é inevitavelmente incorporado ao aço e pode ser ligado ao carbono ou nitrogênio para formar precipitados (carbonetos ou nitretos). Em um caso onde carbonetos ou nitretos são formados, esses próprios precipitados deterioram as características magnéticas da chapa de aço elétrico não orientado. Além disso, a formação de carbonetos ou nitretos inibe o crescimento de grãos durante o recozimento final e deteriora as características magnéticas da chapa de aço elétrico não orientado. Portanto, o teor de Ti é definido para menos de 0,0050%. O teor de Ti é preferencialmente 0,0040% ou menos, mais preferencialmente 0,0030% ou menos, e ainda mais preferencialmente 0,0020% ou menos. Existem casos em que uma redução excessiva no teor de Ti leva a um aumento no custo de fabricação. Portanto, o teor de Ti é de preferência 0,0005% ou mais. Nb: Menos do que 0,0050%
[0059] O Nb (nióbio) é um elemento que contribui para o alto fortalecimento por estar ligado ao carbono ou nitrogênio e formar precipitados (carbonetos). No entanto, esses próprios precipitados deterioram as características magnéticas da chapa de aço elétrico não orientado. Portanto, o teor de Nb é definido para menos de 0,0050%. O teor de Nb é preferencialmente 0,0040% ou menos, mais preferencialmente 0,0030% ou menos, e ainda mais preferencialmente 0,0020% ou menos. Além disso, o teor de Nb é mais preferencialmente não superior ao limite de medição e mais preferencialmente inferior a 0,0001%. Uma vez que quanto menor o teor de Nb, mais preferível ele é, o teor de Nb pode ser 0%. Zr: Menos do que 0,0050%
[0060] Zr (zircônio) é um elemento que contribui para o alto fortalecimento por ser ligado ao carbono ou nitrogênio e formar precipitados (carbonetos ou nitretos). No entanto, esses próprios precipitados deterioram as características magnéticas da chapa de aço elétrico não orientado. Portanto, o teor de Zr é definido para menos de 0,0050%. O teor de Zr é preferencialmente 0,0040% ou menos, mais preferencialmente 0,0030% ou menos, e ainda mais preferencialmente 0,0020% ou menos. Além disso, o teor de Zr é mais preferencialmente não mais do que o limite de medição, e mais preferencialmente 0,0001% ou menos. Uma vez que quanto mais baixo for o teor de Zr, mais preferível é, o teor de Zr pode ser 0%. V: Menos do que 0,0050%
[0061] V (vanádio) é um elemento que contribui para o alto fortalecimento por estar ligado ao carbono ou nitrogênio e formar precipitados (carbonetos ou nitretos). No entanto, esses próprios precipitados deterioram as características magnéticas da chapa de aço elétrico não orientado. Portanto, o teor de V é definido para menos de 0,0050%. O teor de V é preferencialmente 0,0040% ou menos, mais preferencialmente 0,0030% ou menos, e ainda mais preferencialmente 0,0020% ou menos. O teor de V é mais preferencialmente não mais do que o limite de medição e mais preferencialmente 0,0001% ou menos. Uma vez que quanto menor for o teor de V, mais preferível ele é, o teor de V pode ser 0%.
Cu: Menos do que 0,200%
[0062] Cu (cobre) é um elemento inevitavelmente incorporado ao aço. Quando o Cu é intencionalmente contido, o custo de fabricação da chapa de aço elétrico não orientado aumenta. Portanto, na presente modalidade, Cu não precisa ser contido positivamente e pode estar em um nível de impureza. O teor de Cu é definido para menos de 0,200%, que é o valor máximo que pode ser inevitavelmente incorporado no processo de fabricação. O teor de Cu é preferencialmente 0,150% ou menos, e mais preferencialmente 0,100% ou menos. O limite inferior do teor de Cu não é particularmente limitado, mas uma redução excessiva no teor de Cu pode causar um aumento no custo de fabricação. Portanto, o teor de Cu é de preferência 0,001% ou mais, mais preferencialmente 0,003% ou mais, e ainda mais preferencialmente 0,005% ou mais. Ni: Menos do que 0,500%
[0063] Ni (níquel) é um elemento inevitavelmente incorporado ao aço. No entanto, como o Ni também é um elemento que melhora a resistência da chapa de aço elétrico não orientado, ele pode ser contido intencionalmente. No entanto, como o Ni é caro, o teor de Ni é definido para menos de 0,500%. O teor de Ni é de preferência 0,400% ou menos, e mais preferencialmente 0,300% ou menos. O limite inferior do teor de Ni não é particularmente limitado, mas uma redução excessiva no teor de Ni pode causar um aumento no custo de fabricação. Portanto, o teor de Ni é de preferência 0,001% ou mais, mais preferencialmente 0,003% ou mais, e ainda mais preferencialmente 0,005% ou mais. Sn: 0% a 0,100% Sb: 0% a 0,100%
[0064] Sn (estanho) e Sb (antimônio) são elementos úteis para garantir baixa perda de ferro nas chapas de aço elétrico não orientados, segregando na superfície do metal de base e suprimindo a oxidação e a nitretação durante o recozimento. Além disso, Sn e Sb também têm um efeito de aumentar a densidade do fluxo magnético da chapa de aço elétrico não orientado, segregando nos limites dos grãos e melhorando a textura. Portanto, Sn ou Sb ou uma combinação dos mesmos podem estar contidos, se necessário. Porém, quando as quantidades desses elementos são excessivas, há casos em que a tenacidade do aço diminui, dificultando a laminação a frio. Portanto, a quantidade de cada Sn e Sb é definida como 0,100% ou menos. A quantidade de cada um de Sn e Sb é de preferência 0,060% ou menos. Em um caso onde o efeito acima deve ser obtido de forma confiável, a quantidade de Sn ou Sb ou combinação dos mesmos é ajustada para, de preferência, 0,005% ou mais, e mais preferencialmente 0,010% ou mais.
[0065] Na composição química do metal de base da chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a presente modalidade, o restante consiste em Fe e impurezas. Aqui, as "impurezas" são elementos que são incorporados devido a vários fatores em um processo de fabricação, incluindo matérias-primas como minérios e sucatas, quando o aço é fabricado industrialmente, e são permitidas em uma faixa em que as impurezas não têm um efeito adverso nas características da chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a presente modalidade.
[0066] As quantidades de Cr e Mo como elementos de impureza não são particularmente especificadas. Na chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a presente modalidade, mesmo se cada um desses elementos estiver contido em uma faixa de 0,5% ou menos, as características da chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a presente modalidade não são particularmente afetadas. Além disso, mesmo se cada um de Ca e Mg estiver contido em uma faixa de 0,002% ou menos, as características da chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a presente modalidade não são particularmente afetadas. Mesmo se os elementos de terras raras (REM) estiverem contidos em uma faixa de 0,004% ou menos, as características da chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a presente modalidade não são particularmente afetadas. Na presente modalidade, REM se refere a um total de 17 elementos, incluindo Sc, Y e lantanoides, e o teor de REM se refere à quantidade total desses elementos.
[0067] O também é um elemento de impureza, mas mesmo se O estiver contido em uma faixa de 0,05% ou menos, as características da chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a presente modalidade não são afetadas. Uma vez que O pode ser incorporado ao aço em uma etapa de recozimento, mesmo se O estiver contido em uma faixa de 0,01% ou menos na quantidade de um estágio de laje (isto é, valor de concha), as características da chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a presente modalidade não são particularmente afetados.
[0068] Além disso, além dos elementos acima, elementos como Pb, Bi, As, B e Se podem ser incluídos como elementos de impureza. No entanto, as características da chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a presente modalidade não são prejudicadas, desde que a quantidade de cada um dos elementos esteja na faixa de 0,0050% ou menos.
[0069] A composição química do metal de base da chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a presente modalidade pode ser medida usando Espectrometria de Emissão Atômica por Plasma Indutivamente Acoplado (ICP-AES). Além disso, o Al sólido pode ser medido por ICP-AES usando um filtrado obtido por aquecimento e decomposição de uma amostra com um ácido. Além disso, C e S podem ser medidos usando o método de absorção infravermelho de combustão, e N pode ser medido usando o método de condutividade térmica de fusão de gás inerte.
3. TAMANHO DO GRÃO
[0070] Do ponto de vista do alto reforço da chapa de aço elétrico não orientado, é desejável que os grãos no aço sejam finos. Além disso, é preferível tornar os grãos mais grossos para reduzir a perda de histerese, e é preferível tornar os grãos mais finos para reduzir a perda de corrente parasita.
[0071] Quando o tamanho médio de grão do metal de base é de 40 μm ou menos, a perda de histerese é significativamente deteriorada e torna-se difícil melhorar as características magnéticas da chapa de aço elétrico não orientado. Por outro lado, quando o tamanho médio do grão do metal de base excede 120 μm, não só a resistência do aço é reduzida, mas também a perda de corrente parasita é significativamente deteriorada, e torna-se difícil melhorar as características magnéticas da chapa de aço elétrico não orientado. Portanto, o tamanho médio do grão do metal base é definido para mais de 40 μm e 120 μm ou menos. O tamanho médio de grão do metal de base é de preferência 45 μm ou mais, mais preferencialmente 50 μm ou mais, e ainda mais preferencialmente 55 μm ou mais. O tamanho médio de grão do metal de base é de preferência 110 μm ou menos, e mais preferencialmente 100 μm ou menos.
[0072] Na presente modalidade, o tamanho médio de grão do metal de base é obtido de acordo com JIS G 0551 (2013) "Steels - Micrographic determination of the apparent grain size". Especificamente, em primeiro lugar, uma peça de teste é tirada de uma posição de 10 mm ou mais longe de uma porção de extremidade da chapa de aço elétrico não orientado de modo que uma seção transversal de espessura da chapa paralela à direção de laminação se torne uma seção observada. Usando um microscópio óptico com uma função de fotografia, a seção observada na qual os limites dos grãos podem ser claramente observados por ataque químico com um líquido corrosivo é fotografada com uma ampliação de 100 vezes. Usando a fotografia de observação obtida, o tamanho médio de grão dos grãos observados é medido pelo método de interceptação descrito em JIS G 0551 (2013). No método de interceptação, a avaliação é realizada usando dois tipos de grãos capturados, incluindo o número de grãos capturados obtido pelo desenho de cinco ou mais linhas retas com um comprimento de 2 mm na direção de laminação em intervalos iguais na direção da espessura da folha e capturar grãos por uma linha reta de 10 mm ou mais no total, e o número de grãos capturados obtido pelo desenho de cinco ou mais linhas retas paralelas à direção da espessura da chapa perpendicular às linhas retas na direção de laminação em intervalos iguais na direção de laminação e grãos capturados com uma linha reta de (espessura da folha × 5) mm ou mais no total.
4. CARACTERÍSTICAS MAGNÉTICAS
[0073] Na chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a presente modalidade, excelentes características magnéticas significam que uma perda de ferro W 10/400 é baixa e uma densidade de fluxo magnético B50 é alta. Especificamente, as características magnéticas excelentes referem-se a um caso em que a perda de ferro W 10/400 é 16,0 W/kg ou mais e a densidade de fluxo magnético B50 é de 1,60 T ou menos quando a espessura da folha de aço elétrico não orientado é superior a 0,30 mm e 0,35 mm ou menos, um caso em que a perda de ferro W10/400 é 15,0 W/kg ou menos e a densidade do fluxo magnético B50 é 1,60 T ou mais quando a espessura da folha é superior a 0,25 mm e 0,30 mm ou menos, um caso em que a perda de ferro W 10/400 é 13,0 W/kg ou menos e a densidade do fluxo magnético B50 é 1,60 T ou mais quando a espessura da folha é superior a 0,20 mm e 0,25 mm ou menos, e um caso em que a perda de ferro W 10/400 é 12,0 W/kg ou menos e a densidade do fluxo magnético B50 é 1,59 T ou mais quando a espessura da folha é de 0,20 mm ou menos. Aqui, na presente modalidade, as características magnéticas acima (perda de ferro W 10/400 e densidade de fluxo magnético B50)) são medidas de acordo com o teste de Epstein especificado em JIS C 2550-1 (2011). A perda de ferro W 10/400 significa a perda de ferro gerada sob a condição de que a densidade máxima do fluxo magnético seja 1,0 T e a frequência seja 400 Hz, e a densidade do fluxo magnético B50 significa a densidade do fluxo magnético em um campo magnético de 5000 A/m.
5. PROPRIEDADES MECÂNICAS
[0074] Na chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a presente modalidade, ter alta resistência significa que a resistência à tração (máxima) é de 600 MPa ou mais. A chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a presente modalidade tem uma resistência à tração de 600 MPa ou mais. A resistência à tração é de preferência 610 MPa ou mais. O limite superior da resistência à tração não é particularmente limitado, mas pode ser inferior a 710 MPa. Aqui, a resistência à tração é medida realizando o teste de tração de acordo com JIS Z 2241 (2011).
6. REVESTIMENTO DE ISOLAMENTO
[0075] A chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a presente modalidade, de preferência, tem um revestimento de isolamento na superfície do metal de base. Uma vez que as folhas de aço elétricos não orientados são usadas após serem laminadas depois que um núcleo em branco é puncionado, ao fornecer o revestimento de isolamento na superfície do metal de base, a corrente parasita entre as folhas pode ser reduzida, e é possível reduzir a perda por corrente parasita como um núcleo.
[0076] Na presente modalidade, o tipo de revestimento de isolamento não é particularmente limitado, e um revestimento de isolamento conhecido usado como revestimento de isolamento da chapa de aço elétrico não orientado pode ser usado. Exemplos de tal revestimento de isolamento incluem um revestimento de isolamento composto contendo principalmente uma substância inorgânica e ainda contendo uma substância orgânica. Aqui, o revestimento de isolamento composto é, por exemplo, um revestimento de isolamento no qual pelo menos qualquer uma das substâncias inorgânicas, como um sal de metal, como um sal de metal de ácido crômico ou um sal de metal de ácido fosfórico, sílica coloidal, um composto de Zr e um composto de Ti é contido principalmente e partículas finas de uma resina orgânica são dispersas. Em particular, do ponto de vista da redução da carga ambiental durante a fabricação, que tem tido uma demanda crescente nos últimos anos, um revestimento de isolamento usando um fosfato de metal, um agente de acoplamento Zr ou Ti como material de partida, ou um fosfato de metal, Zr ou Ti. Um revestimento de isolamento usando um carbonato ou sal de amônio do agente de acoplamento como material de partida é preferencialmente usado.
[0077] A quantidade de adesão do revestimento de isolamento não é particularmente limitada, mas é de preferência cerca de 200 a 1.500 mg/m2 por superfície, e mais preferencialmente 300 a 1.200 mg/m2 por lado. Ao formar o revestimento de isolamento de modo que a quantidade de adesão esteja dentro da faixa acima, é possível manter uma excelente uniformidade. No caso em que a quantidade de adesão do revestimento de isolamento é medida posteriormente, vários métodos de medição conhecidos podem ser usados. Por exemplo, um método para medir a diferença de massa antes e depois da imersão em uma solução aquosa de hidróxido de sódio, ou um método de raio-X fluorescente usando um método de curva de calibração pode ser usado apropriadamente.
7. ESPECIFICAÇÃO DO MÓDULO ELÁSTICO
[0078] Na presente modalidade, o módulo de elasticidade em uma direção paralela ao método de laminação pode ser ajustado para
175.000 MPa ou mais. Ao definir o módulo de elasticidade em uma direção paralela ao método de laminação para 175.000 MPa ou mais, a rigidez da chapa de aço elétrico não orientado pode ser aumentada e a trabalhabilidade de punção do núcleo do motor pode ser melhorada.
[0079] O conceito técnico de configuração do módulo de elasticidade conforme descrito acima será descrito abaixo.
[0080] Na presente modalidade, o teor de Si na composição de aço é aumentado para alto reforço. Aumentar o teor de Si causa uma redução na trabalhabilidade. Portanto, é necessário realizar o recozimento de chapas laminadas a quente em baixa temperatura. À medida que a temperatura do recozimento da folha laminada a quente diminui, o número de grãos orientados (111) na textura do produto final aumenta. Como resultado, o módulo de elasticidade do produto final é aumentado.
[0081] Além disso, na presente modalidade, a fim de tornar o tamanho de grão do produto final grosseiro, é necessário realizar o recozimento final a uma temperatura elevada. Ao tornar o tamanho do grão do produto final grosso, a perda de histerese é reduzida, mas, por outro lado, a perda de corrente parasita é aumentada. No entanto, na presente modalidade, uma vez que a perda de corrente parasita é reduzida devido ao aumento no teor de Si na composição química, um aumento na perda de corrente parasita causada pelo tamanho do grão pode ser tolerado. Da mesma forma, ao tornar o tamanho do grão do produto final grosso, a perda de histerese é reduzida, mas por outro lado, a resistência é reduzida. No entanto, na presente modalidade, uma vez que a resistência é melhorada devido ao aumento no teor de Si na composição química, a diminuição da resistência pode ser tolerada mesmo se o tamanho do grão for mais grosso. No entanto, quando o tamanho do grão do produto final excede 100 μm e grãos grossos são formados, mesmo em um caso onde a temperatura do recozimento da folha laminada a quente é baixa, o número de grãos orientados para
(111) diminui e o elástico módulo diminui.
[0082] Como resultado do acima exposto, pode ser fabricada uma chapa de aço elétrico não orientado em que as propriedades mecânicas, propriedades de perda de ferro e módulo de elasticidade são equilibrados.
[0083] Um método para medir o módulo de elasticidade será descrito abaixo.
[0084] De acordo com JIS Z 2241 (2011), corpos de prova de tração JIS nº 5 são tomados de modo que a direção longitudinal dos mesmos seja paralela à direção de laminação da chapa de aço elétrico não orientado. Um medidor de tensão é fixado no centro de uma parte paralela da peça de teste na direção longitudinal e o centro na direção da largura. Um teste de tração é realizado usando a peça de teste de acordo com JIS Z 2241 (2011), e o módulo de elasticidade é obtido a partir da inclinação de uma curva tensão-deformação dentro de uma faixa elástica. Do ponto de vista da precisão da medição, medidores de tensão são anexados às superfícies frontal e traseira da peça de teste, duas curvas de tensão-deformação são obtidas e o valor médio dos módulos elásticos obtidos respectivamente das curvas de tensão- deformação é calculado, obtendo assim o módulo de elasticidade.
8. MÉTODO DE FABRICAÇÃO
[0085] Um método para fabricar a chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a presente modalidade não é particularmente limitado, mas, por exemplo, a chapa de aço elétrico não orientado pode ser fabricada executando sequencialmente uma etapa de laminação a quente, uma etapa de recozimento de chapa laminada a quente, e uma etapa de decapagem, uma etapa de laminação a frio e uma etapa de recozimento final em um lingote de aço com a composição química acima mencionada. No caso de formar o revestimento de isolamento na superfície do metal de base, uma etapa de formação de revestimento de isolamento é realizada após a etapa de recozimento final. Doravante, cada etapa será descrita em detalhes.
ETAPA DE LAMINAÇÃO A QUENTE
[0086] Um lingote de aço (placa) com a composição química acima é aquecido e o lingote de aço aquecido é laminado a quente para obter uma folha de aço laminada a quente. Aqui, a temperatura de aquecimento do lingote de aço quando submetido à laminação a quente não é particularmente especificada, mas é preferencialmente ajustada para, por exemplo, 1.050 a 1.250ºC. A espessura da folha de aço laminado a quente após a laminação a quente não é particularmente especificada, mas é de preferência definida para, por exemplo, cerca de 1,5 a 3,0 mm em consideração à espessura final da folha do metal de base.
ETAPA DE RECOZIMENTO DE FOLHA LAMINADA A QUENTE
[0087] Após a laminação a quente, o recozimento da chapa laminada a quente é realizado com o objetivo de aumentar a densidade do fluxo magnético da chapa de aço elétrico não orientado. Em relação às condições de tratamento térmico para o recozimento da chapa laminada a quente, por exemplo, no caso de recozimento contínuo, a chapa de aço laminada a quente é recozida mantendo a chapa de aço laminada a quente de preferência a 700 ºC a 1.000 ºC por 10 a 150 segundos, e mais preferencialmente de 800 ºC a 980 ºC durante 10 a 150 segundos. Em particular, a fim de controlar o módulo de elasticidade para um valor preferível, é preferível que uma temperatura de embebição do recozimento da folha laminada a quente seja de 800°C a 970°C e um tempo de embebição seja de 10 a 150 segundos. É mais preferível que a temperatura de imersão do recozimento da folha laminada a quente seja de 800ºC ou mais e inferior a 950ºC e o tempo de imersão seja de 10 a 150 segundos.
[0088] No caso de recozimento da caixa, é preferível manter a chapa de aço laminada a quente a 600 ºC a 900 ºC por 30 minutos a 24 horas. Mais preferencialmente, a imersão é realizada a 650 ºC a 850 ºC por 1 a 20 horas. Embora as características magnéticas sejam inferiores àquelas no caso em que a etapa de recozimento de folha laminada a quente é realizada, a etapa de recozimento de folha laminada a quente acima mencionada pode ser omitida a fim de reduzir custos.
ETAPA DE DECAPAGEM
[0089] Após o recozimento da folha laminada a quente, a decapagem é realizada para remover uma camada de incrustação gerada na superfície do metal de base. Aqui, as condições de decapagem, tais como a concentração de um ácido usado para a decapagem, a concentração de um acelerador usado para a decapagem e a temperatura de uma solução de decapagem não são particularmente limitadas e condições de decapagem conhecidas podem ser usadas. No caso em que o recozimento da folha laminada a quente é o recozimento da caixa, a etapa de decapagem é preferencialmente realizada antes do recozimento da folha laminada a quente do ponto de vista da capacidade de desencrustação. Neste caso, não é necessário realizar a decapagem após o recozimento da chapa laminada a quente.
ETAPA DE LAMINAÇÃO A FRIO
[0090] Após a decapagem (no caso em que o recozimento da caixa é executado como o recozimento da folha laminada a quente, após a etapa de recozimento da folha laminada a quente), a laminação a frio é realizada. Na laminação a frio, a folha decapada da qual a camada de incrustação foi removida é laminada com uma redução de laminação de modo que a espessura final da folha do metal de base seja de 0,10 a 0,35 mm.
ETAPA DE RECOZIMENTO FINAL
[0091] Após a laminação a frio, o recozimento final é executado. No método para fabricar a chapa de aço elétrico não orientado de acordo com a presente modalidade, no recozimento final, um forno de recozimento contínuo é usado. A etapa final de recozimento é uma etapa importante para controlar o tamanho médio de grão do metalbase.
[0092] Aqui, em relação às condições finais de recozimento, é preferível que uma temperatura de imersão seja definida de 900 ºC a
1.030 ºC, um tempo de imersão seja definido de 1 a 300 segundos, a proporção de H2 seja definido para 10 a 100% vol, uma atmosfera mista de H2 e N2 (isto é, H2 + N2 = 100% de volume) seja adotada e o ponto de orvalho da atmosfera seja ajustado para 30ºC ou menos. Em particular, a fim de controlar o módulo de elasticidade para um valor preferível, é preferível que a temperatura de imersão do recozimento final seja de 900°C a 1.000°C e o tempo de imersão seja de 1 a 300 segundos.
[0093] No caso em que a temperatura de imersão é inferior a 900ºC, o tamanho do grão fica fino e a perda de ferro da chapa de aço elétrico não orientado se deteriora, o que não é preferível. No caso em que a temperatura de imersão excede 1.030ºC, a resistência da chapa de aço elétrico não orientado torna-se insuficiente, a perda de ferro se deteriora e o módulo de elasticidade também diminui, o que não é preferível. A temperatura de imersão é mais preferencialmente de 900ºC a 1.000ºC, e ainda mais preferencialmente de 920ºC a 980ºC. Quando o tempo de imersão é menor que 1 segundo, os grãos não podem ser suficientemente grossos. Quando o tempo de imersão excede 300 segundos, o custo de fabricação pode aumentar. A proporção de H2 na atmosfera é mais preferencialmente de 15 a 90% em volume. O ponto de orvalho da atmosfera é mais preferencialmente 10ºC ou menos, e ainda mais preferencialmente 0ºC ou menos.
ETAPA DE FORMAÇÃO DE REVESTIMENTO DE ISOLAMENTO
[0094] Após o recozimento final, se necessário, é realizada a etapa de formação do revestimento isolante. Aqui, um método para formar o revestimento de isolamento não é particularmente limitado e, usando um líquido de tratamento para formar um revestimento de isolamento conhecido descrito abaixo, o líquido de tratamento pode ser aplicado e seco por um método conhecido. Exemplos do revestimento de isolamento conhecido incluem um revestimento de isolamento composto contendo principalmente uma substância inorgânica e ainda contendo uma substância orgânica. O revestimento de isolamento composto é, por exemplo, um revestimento de isolamento no qual pelo menos qualquer uma das substâncias inorgânicas, como um sal de metal, como um sal de metal de ácido crômico ou um sal de metal de ácido fosfórico, sílica coloidal, um composto de Zr e um composto de Ti é contido principalmente e partículas finas de uma resina orgânica são dispersas. Em particular, do ponto de vista da redução da carga ambiental durante a fabricação, que tem tido uma demanda crescente nos últimos anos, um revestimento de isolamento que usa um agente de acoplamento com base em um sal metálico de ácido fosfórico, Zr ou Ti como material de partida, ou um revestimento de isolamento que usa um carbonato ou um sal de amônio de um agente de acoplamento à base de um sal metálico de ácido fosfórico, Zr ou Ti como material de partida, é preferencialmente usado.
[0095] A superfície do metal de base na qual o revestimento de isolamento deve ser formado pode ser submetida a um pré-tratamento opcional, tal como um tratamento de desengorduramento com um álcali ou similar, ou um tratamento de decapagem com ácido clorídrico, ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ou similares, antes de aplicar o líquido de tratamento. O líquido de tratamento pode ser aplicado na superfície do metal base enquanto é submetido ao recozimento final, uma vez que é sem esses pré-tratamentos.
EXEMPLOS
[0096] A seguir, a presente invenção será descrita em mais detalhes com referência a exemplos, mas as condições nos exemplos são meramente exemplos adotados para confirmar a viabilidade e o efeito da presente invenção, e a presente invenção é limitada aos exemplos das condições. Na presente invenção, várias condições podem ser adotadas, desde que o objeto da presente invenção seja alcançado sem se afastar da essência da presente invenção. EXEMPLO 1
[0097] Uma placa com a composição mostrada na Tabela 1 foi aquecida a 1.150ºC, laminada a quente até uma espessura de folha de acabamento de 2,0 mm a uma temperatura de acabamento de 850ºC e enrolada a 650ºC para obter uma folha de aço laminada a quente. A chapa de aço laminada a quente obtida foi submetida ao recozimento da chapa a 970ºC por 50 segundos e decapada para remoção de incrustações da superfície. A chapa de aço decapada assim obtida foi laminada a frio para se obter uma chapa de aço laminada a frio com uma espessura de chapa de 0,25 mm.
[0098] Além disso, o recozimento foi realizado para atingir o tamanho médio de grão, conforme mostrado na Tabela 2 abaixo, enquanto altera as condições de recozimento final em uma atmosfera mista de H2: 20% e N2: 80% com ponto de orvalho de 0ºC a uma temperatura de recozimento de 900ºC a 1050ºC por um tempo de imersão na faixa de 1 a 300 segundos. Especificamente, em um caso em que o tamanho médio do grão foi controlado para ser grande, a temperatura final de recozimento foi ainda mais elevada e/ou o tempo de imersão foi ainda mais prolongado. Em um caso em que o tamanho médio do grão foi controlado para ser pequeno, o inverso foi aplicado. Depois disso, um revestimento de isolamento foi aplicado para fabricar uma chapa de aço elétrico não orientado, que foi usada como material de teste.
[0099] O revestimento de isolamento mencionado acima foi formado pela aplicação de um revestimento de isolamento contendo fosfato de alumínio e uma emulsão de resina de copolímero acrílico- estireno com um tamanho de partícula de 0,2 μm de modo a ter uma quantidade de adesão predeterminada e cozer o resultante no ar a 350°C.
TABELA 1 Composição Química (% em massa, restante: Fe e impurezas) Fórmula (I)* Tipo de Al valor do lado aço C Si Mn P S N Ti Nb Zr V Cu Ni Sn Sb solúvel esquerdo
A 0,0025 3,4 1,8 0,007 0,0028 0,0008 0,0012 0,0012 0,0008 0,0007 0,0002 0,062 0,033 (0,001) (0,001) 4,3 B 0,0025 3,9 1,6 0,008 0,0029 0,0007 0,0013 0,0013 0,0008 0,0007 0,0018 0,053 0,035 (0,001) (0,001) 4,7 C 0,0020 4,2 1,6 0,007 0,0028 0,0008 0,0013 0,0012 0,0009 0,0006 0,0005 0,061 0,050 (0,001) (0,001) 5,0 D 0,0025 4,5 1,6 0,008 0,0026 0,0008 0,0015 0,0016 0,0007 0,0004 0,0001 0,058 0,049 (0,001) (0,001) 5,3 E 0,0025 5,1 1,6 0,008 0,0027 0,0008 0,0015 0,0016 0,0008 0,0004 0,0006 0,052 0,050 (0,001) (0,001) 5,9 F 0,0024 3,8 0,4 0,007 0,0020 0,0009 0,0014 0,0015 0,0007 0,0011 0,0009 0,007 0,005 0,030 (0,001) 4,0 G 0,0018 4,0 1,0 0,009 0,0014 0,0009 0,0015 0,0025 0,0014 0,0006 0,0009 0,009 0,006 0,028 (0,001) 4,5
27/35 H 0,0022 4,0 1,6 0,008 0,0015 0,0010 0,0017 0,0012 0,0016 0,0006 0,0001 0,005 0,005 0,030 (0,001) 4,8 I 0,0025 4,0 2,6 0,009 0,0014 0,0010 0,0018 0,0012 0,0016 0,0005 0,0001 0,006 0,006 0,030 (0,001) 5,3 J 0,0021 4,0 1,6 0,045 0,0026 0,0009 0,0010 0,0011 0,0014 0,0004 0,0008 0,005 0,006 0,030 (0,001) 4,8 K 0,0024 4,0 1,6 0,008 0,0065 0,0009 0,0014 0,0010 0,0015 0,0005 0,0008 0,006 0,006 0,029 (0,001) 4,8 L 0,0027 4,2 0,8 0,009 0,0027 0,0007 0,0015 0,0010 0,0004 0,0001 0,0006 0,012 0,080 (0,001) 0,030 4,6 M 0,0026 4,2 0,8 0,008 0,0025 0,0008 0,0012 0,0011 0,0006 0,0005 0,0004 0,013 0,085 0,040 0,013 4,6 N 0,0023 4,2 0,8 0,007 0,0025 0,0009 0,0014 0,0011 0,0006 0,0005 0,0003 0,013 0,092 0,039 0,001 4,6 O 0,0029 4,2 0,8 0,007 0,0009 0,0045 0,0013 0,0012 0,0005 0,0005 0,0003 0,012 0,086 0,040 0,001 4,6 P 0,0025 4,1 1,6 0,008 0,0025 0,0007 0,0013 0,0013 0,0009 0,0007 0,0005 0,040 0,088 0,021 0,001 4,9 Q 0,0018 4,1 1,0 0,009 0,0014 0,0009 0,0016 0,0027 0,0015 0,0008 0,0009 0,009 0,007 0,026 (0,001) 4,6 R 0,0022 4,1 0,5 0,008 0,0022 0,0008 0,0015 0,0024 0,0010 0,0009 0,0008 0,060 0,035 0,025 (0,001) 4,4 S 0,0023 4,1 0,6 0,009 0,0023 0,0009 0,0016 0,0023 0,0011 0,0010 0,0008 0,060 0,034 0,023 (0,001) 4,4 * Si + 0,5 × Mn ≥ 4,3 …(i) Os parênteses indicam que não foram adicionados intencionalmente e que estavam abaixo do limite de detecção.
TABELA 2 Tamanho Resultados dos testes Nº de Tipo de de grão Resistência W10/400 B50 Observação Teste aço médio à tração (W/kg) (T) (µm) (MPa) 1 A 53 559 12,3 1,65 Exemplo comparativo 2 B 17 710 18,0 1,63 Exemplo da presente 3 B 60 610 11,6 1,63 invenção 4 B 124 575 11,8 1,62 Exemplo comparativo 5 C 53 656 11,2 1,62 Exemplo da presente 6 D 56 686 11,1 1,60 invenção 7 E Ruptura durante laminação a frio Exemplo comparativo 8 F 62 578 13,2 1,67 9 G 63 612 11,8 1,65 Exemplo da presente 10 H 61 621 11,3 1,64 invenção 11 I 62 635 12,6 1,59 12 J Ruptura durante laminação a frio Exemplo comparativo 13 K 62 620 13,6 1,63 14 L 49 646 11,8 1,65 Exemplo da presente 15 M 51 644 11,5 1,65 invenção 16 N 18 729 17,5 1,66 Exemplo comparativo 17 N 52 642 11,4 1,65 Exemplo da presente 18 N 75 622 11,0 1,65 invenção 19 N 127 596 11,5 1,64 20 O 51 644 13,3 1,63 Exemplo comparativo 21 P 19 724 16,5 1,64 22 P 45 651 11,8 1,63 Exemplo da presente 23 P 71 625 11,0 1,63 invenção 24 P 97 613 10,8 1,63 25 P 137 594 11,9 1,61 Exemplo comparativo 26 Q 63 624 11,2 1,65 Exemplo da presente 27 R 61 616 11,6 1,66 invenção 28 S 61 620 11,5 1,66 Sublinhado indica fora do intervalo da invenção.
[0100] Para cada um dos materiais de teste obtidos, o tamanho médio de grão do metal de base foi medido de acordo com JIS G 0551 (2013) "Steel-Particle Size Microscopic Test Method". Além disso, uma peça de teste de Epstein foi retirada da direção de laminação e da direção de largura de cada um dos materiais de teste, e as características magnéticas (perda de ferro W 10/400 e densidade de fluxo magnético B50) foram avaliadas pelo teste de Epstein de acordo com JIS C 2550-1 (2011). Um caso em que a perda de ferro W 10/400 foi 13,0 W/kg ou menos e a densidade de fluxo magnético B50 foi de 1,60 T ou mais foi considerado como tendo excelentes características magnéticas e determinado como aceitável. Um caso em que esta condição não foi satisfeita foi considerado como tendo características magnéticas inferiores e determinado como inaceitável. A condição de aceitação foi definida porque a espessura da folha de cada um dos materiais de teste era superior a 0,20 mm e 0,25 mm ou menos.
[0101] Além disso, de cada um dos materiais de teste, uma peça de teste de tração JIS nº 5 foi retirada de acordo com JIS Z 2241 (2011) de modo que a direção longitudinal da mesma coincidisse com a direção de laminação da chapa de aço. Em seguida, um ensaio de tração foi conduzido usando o corpo de prova acima de acordo com JIS Z 2241 (2011), e a resistência à tração foi medida. Uma peça de teste em que a resistência à tração era de 600 MPa ou mais foi considerada como tendo alta resistência e considerada aceitável. Uma peça de teste em que a resistência à tração era inferior a 600 MPa foi considerada como tendo uma resistência inferior e considerada inaceitável.
[0102] Os resultados acima também são mostrados na Tabela 2.
[0103] Pode ser visto que nos testes nos 3, 5, 6, 9, 10, 14, 15, 17, 18, 22 a 24 e 26 a 28 em que a composição química da chapa de aço e o tamanho médio de grão após o recozimento final satisfez os requisitos da presente invenção, a perda de ferro foi baixa, a densidade do fluxo magnético foi alta e a resistência à tração foi tão alta quanto 600 MPa ou mais.
[0104] Por outro lado, nos testes nos 1, 2, 4, 7, 8, 11 a 13, 16, 19 a 21 e 25 que são exemplos comparativos, pelo menos uma das características magnéticas e a resistência à tração foi inferior, ou a tenacidade foi significativamente deteriorada, o que dificultou a fabricação.
[0105] Especificamente, no Teste nº 1, o teor de Si foi inferior ao intervalo especificado e o resultado foi que a resistência à tração foi inferior. Além disso, quando os testes nos 2 a 4 nos quais a composição química satisfazia os requisitos foram comparados entre si, o resultado foi aquele no teste nº 2, o tamanho médio do grão foi menor do que a faixa especificada e, portanto, a perda de ferro foi inferior, enquanto no Teste nº 4, o tamanho médio do grão foi maior do que a faixa especificada e a resistência à tração foi inferior.
[0106] Além disso, no Teste nº 7, o teor de Si excedeu a faixa especificada, e no Teste nº 12, o teor de P excedeu a faixa especificada. Portanto, a tenacidade foi deteriorada, a fratura ocorreu durante a laminação a frio e, portanto, o tamanho médio do grão, a resistência à tração e as características magnéticas não puderam ser medidos. No Teste nº 8, a Expressão (i) não foi satisfeita e o resultado foi que a perda de ferro e a resistência à tração foram inferiores. Além disso, no Teste nº 11, o teor de Mn excedeu a faixa especificada e o resultado foi que a densidade do fluxo magnético era inferior.
[0107] No teste nº 13, o teor de S excedeu a faixa especificada e o resultado foi que a perda de ferro foi inferior. Além disso, quando os testes nos 16 a 19 nos quais a composição química satisfazia os requisitos foram comparados entre si, o resultado foi aquele no teste nº 16, o tamanho médio do grão foi menor do que a faixa especificada e, portanto, a perda de ferro foi inferior, enquanto no Teste nº 19, o tamanho médio do grão foi maior do que a faixa especificada e, assim, a resistência à tração foi inferior.
[0108] Além disso, no Teste nº 20, o teor de AI sol. ultrapassou a faixa especificada e o resultado foi que as características magnéticas eram inferiores às do Teste nº 15, tendo substancialmente a mesma composição química e tamanho médio de grão, exceto para Al sol.
[0109] Quando os testes nº 21 a 25, nos quais a composição química satisfazia os requisitos, foram comparados entre si, o resultado foi que no teste nº 21, o tamanho médio do grão foi menor do que a faixa especificada e, portanto, a perda de ferro foi inferior, enquanto no Teste nº 25, o tamanho médio do grão era maior do que a faixa especificada e, portanto, a resistência à tração era inferior. EXEMPLO 2
[0110] Uma placa com a composição mostrada na Tabela 3 foi aquecida a 1.150ºC, laminada a quente até uma espessura de folha de acabamento de 2,0 mm a uma temperatura de acabamento de 850ºC e enrolada a 650ºC para obter uma folha de aço laminada a quente. A chapa de aço laminada a quente obtida foi submetida a recozimento de chapa laminada a quente por imersão na temperatura de recozimento de chapa laminada a quente mostrada na Tabela 4 por 40 segundos, e decapada para remover incrustações na superfície. A chapa de aço decapada assim obtida foi laminada a frio para se obter uma chapa de aço laminada a frio com uma espessura de chapa de 0,25 mm.
[0111] Além disso, o recozimento final foi realizado por imersão em uma atmosfera mista de H2: 15% e N2: 85% com um ponto de orvalho de -10ºC na temperatura mostrada na Tabela 4 por 15 segundos para obter uma folha recozida final com o tamanho de grão médio como mostrado na Tabela 4. Depois disso, um revestimento de isolamento foi aplicado para fabricar uma chapa de aço elétrico não orientado, que foi usada como material de teste.
[0112] O revestimento de isolamento mencionado acima foi formado pela aplicação de um revestimento de isolamento contendo fosfato de alumínio e uma emulsão de resina de copolímero acrílico- estireno com um tamanho de partícula de 0,2 μm de modo a ter uma quantidade de adesão predeterminada e cozer o resultante no ar a 350°C.
[0113] Para cada um dos materiais de teste obtidos, o tamanho médio de grão do metal de base, as características magnéticas (perda de ferro W10/400 e densidade de fluxo magnético B50), resistência à tração e módulo de elasticidade em uma direção paralela à direção de laminação foram medidos pelo mesmo método do Exemplo 1. O módulo de elasticidade em uma direção paralela à direção de laminação foi medido anexando medidores de tensão a ambas as superfícies da peça de teste de tração JIS no 5 e conduzindo um teste de tração da mesma maneira que para medir a resistência à tração. O módulo de elasticidade foi adicionado a partir da inclinação de uma curva tensão-deformação dentro de uma faixa elástica. Duas curvas tensão-deformação foram obtidas a partir dos extensômetros fixados em ambas as superfícies do corpo de prova, e foi calculado o valor médio dos módulos elásticos obtidos a partir das curvas tensão-deformação, obtendo-se assim o módulo de elasticidade. Um módulo de elasticidade em uma direção paralela ao método de laminação de 175.000 MPa ou mais foi determinado como excelente em módulo de elasticidade.
[0114] Os outros critérios de aceitação foram os mesmos do Exemplo 1. Os resultados são mostrados também na Tabela 4.
TABELA 3 Composição Química (% em massa, restante: Fe e impurezas) Fórmula (I)* Tipo Al valor do lado de aço C Si Mn P S N Ti Nb Zr V Cu Ni Sn Sb solúvel esquerdo
A 0,0025 4,1 1,4 0,008 0,0026 0,0009 0,0018 0,0020 0,0009 0,0008 0,0005 0,055 0,036 0,022 (0,001) 4,8
B 0,0019 4,5 0,6 0,007 0,0023 0,0008 0,0016 0,0022 0,0007 0,0008 0,0006 0,060 0,040 0,020 (0,001) 4,8
C 0,0024 3,9 0,3 0,008 0,0015 0,0020 0,0021 0,0021 0,0008 0,0008 0,0006 0,057 0,037 0,100 (0,001) 4,1
D 0,0035 3,5 0,6 0,008 0,0018 0,0020 0,0020 0,0021 0,0008 0,0008 0,0006 0,057 0,037 (0,001) (0,001) 3,8
33/35 * Si + 0,5 × Mn ≥ 4,3 …(i) Os parênteses indicam que não foram adicionados intencionalmente e que estavam abaixo do limite de detecção.
TABELA 4 Nº de Tipo Tempera- Tempera- Tama- Módulo Resultados dos testes Observa- Teste de aço tura de tura de nho de elástico ção recozi- recozi- grão paralelo Resis- W 10/400 B50 mento da mento médio à direção tência à (W/kg) (T) chapa final (ºC) (μm) de tração laminada rolamen- (MPa) a quente to (MPa) (ºC) 1 A 850 980 70 180.000 629 11,7 1,62 Exemplo da 2 A 940 980 72 178.000 627 11,7 1,63 presente invenção 3 A 1.000 980 75 173.000 625 11,6 1,63 4 B 900 850 24 185.000 744 16,3 1,62 Exemplo comparati- vo 5 B 900 950 58 180.000 676 11,2 1,61 Exemplo da presente invenção 6 B 900 1.050 150 171.000 598 11,4 1,59 Exemplo comparati- 7 C 940 900 55 176.000 603 13,4 1,65 vo 8 C 950 980 75 175.000 585 12,6 1,64 9 D 950 950 62 175.000 551 13,5 1,64 Sublinhado indica fora do intervalo da invenção.
[0115] Pode ser visto que nos Testes nos 1, 2 e 5 em que a composição química da chapa de aço e o tamanho médio do grão após o recozimento final satisfazem os regulamentos da presente invenção e a temperatura do recozimento da folha laminada a quente e a temperatura do recozimento final foi devidamente ajustada, a perda de ferro e a densidade de fluxo magnético foram excelentes, a perda de ferro foi particularmente baixa, a resistência à tração foi tão alta quanto 600 MPa ou mais, e o módulo de elasticidade em uma direção paralela à direção de laminação foi de 175.000 MPa ou mais.
[0116] Por outro lado, nos Testes nos 4 e 6 a 9, que são exemplos comparativos, qualquer uma das características magnéticas, resistência à tração e módulo de elasticidade foi inferior.
[0117] Nos testes nº 1 a 3, em que a composição química e o tamanho médio do grão satisfizeram os requisitos, no teste nº 3, a temperatura de recozimento da folha laminada a quente foi alta, e o resultado mostrou que o módulo de elasticidade era inferior mesmo nos exemplos da presente invenção. Quando os testes nos 4 a 6 nos quais a composição química satisfazia os requisitos foram comparados entre si, o resultado foi que no teste nº 4, o tamanho médio do grão foi menor do que a faixa especificada e, portanto, a perda de ferro foi inferior, enquanto no Teste nº 6, a temperatura de recozimento era muito alta, o tamanho médio de grão era maior do que a faixa especificada e a resistência à tração, densidade de fluxo magnético e módulo de elasticidade eram inferiores. No Teste nº 7 e 8 em que a Expressão (i) não foi satisfeita, no Teste nº 7, a perda de ferro foi interna, enquanto no Teste nº 8, a resistência à tração foi interna, e no Teste nº 9, a perda de ferro e a resistência à tração foram inferiores.
APLICABILIDADE INDUSTRIAL
[0118] Conforme descrito acima, de acordo com a presente invenção, pode ser obtida uma chapa de aço elétrico não orientado com alta resistência e excelentes características magnéticas.

Claims (5)

REIVINDICAÇÕES
1. Chapa de aço elétrico não orientado, caracterizada pelo fato de que compreende: um metal de base contendo, como composição química, por % em massa, C: 0,0050% ou menos, Si: 3,5% a 5,0%, Mn: mais do que 0,2% e menos do que 2,0%; P: 0,030% ou menos, S: 0,0050% ou menos, sol. Al: 0,0030% ou menos, N: 0,0030% ou menos, Ti: menos que 0,0050%, Nb: menos que 0,0050%, Zr: menos que 0,0050%, V: menos que 0,0050%, Cu: menos que 0,200%, Ni: menos que 0,500%, Sn: 0 a 0,100%, Sb: 0 a 0,100%, e um resíduo: Fe e impurezas, em que a Expressão (i) é satisfeita, e um tamanho médio de grão do metal de base é superior a 40 μm e 120 μm ou menos, Si + 0,5 × Mn ≥ 4,3 …(i) onde os símbolos dos elementos na expressão representam quantidades dos respectivos elementos em % de massa.
2. Chapa de aço elétrico não orientado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que um módulo de elasticidade da chapa de aço elétrico não orientado em uma direção paralela a uma direção de laminação é 175.000 MPa ou mais.
3. Chapa de aço elétrico não orientado, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a resistência à tração da chapa de aço elétrico não orientado é de 600 MPa ou mais.
4. Chapa de aço elétrico não orientado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a composição química inclui, em % em massa, um ou dois selecionados a partir do grupo que consiste em Sn: 0,005% a 0,100%, e Sb: 0,005% a 0,100%.
5. Chapa de aço elétrico não orientado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que ainda compreende: um revestimento de isolamento em uma superfície do metal base.
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