BR112021013639A2 - Método para fabricar uma chapa de aço elétrico com grão orientado - Google Patents

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Yoshiyuki Ushigami
Shuichi Nakamura
Hiroyasu Fujii
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Nippon Steel Corporation
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Abstract

método para fabricar uma chapa de aço elétrico com grão orientado. esse método para fabricar uma chapa de aço elétrico com grão orientado compreende uma etapa de produção de material de aço silício para produzir um material de aço silício, uma etapa de laminação a quente para obter uma chapa laminada a quente por laminação a quente do material de aço silício, uma etapa de laminação a frio para obter uma chapa de aço de uma espessura de chapa final submetendo a chapa laminada a quente a um único processo de laminação a frio ou a múltiplos processos de laminação a frio antes e depois do recozimento de processos, uma etapa de recozimento por descarburação para submeter a chapa de aço a recozimento por descarburação usando um forno de recozimento por descarburação compreendendo uma área de aquecimento e uma área de imersão, e uma etapa de recozimento final para aplicar um separador de recozimento com alumina como um componente principal para a chapa de aço e realizar o recozimento final, em que na etapa de recozimento por descarburação, se x representar o teor de cr do aço silício em termos de % em massa, o grau de oxidação p1 do gás atmosférico na área de aquecimento satisfaz a fórmula 1 e o grau de oxidação p2 do gás atmosférico na região de imersão satisfaz a fórmula 2. fórmula 1: 0,18x-0,008=p1=0,25x+0,15=0,20 fórmula 2: 0,01=p2=0,15

Description

MÉTODO PARA FABRICAR UMA CHAPA DE AÇO ELÉTRICO COM
GRÃO ORIENTADO [Campo Técnico]
[001] A presente invenção se refere a um método para fabricar uma chapa de aço elétrico com grão orientado.
[002] A prioridade é reivindicada no pedido de patente japonesa n° 2019-005128, depositado em 16 de janeiro de 2019, cujo conteúdo é aqui incorporado por referência. [Fundamentos da Técnica]
[003] Chapas de aço elétrico com grão orientado são materiais magnéticos macios e são usadas principalmente como materiais de núcleo de ferro para transformadores. Por esse motivo, as chapas de aço elétrico com grão orientado devem ter propriedades magnéticas, como características de alta magnetização e baixa perda de ferro. As características de magnetização incluem densidades de fluxo magnético induzidas quando um núcleo de ferro é excitado. Quando as densidades de fluxo magnético aumentam, os tamanhos dos núcleos de ferro podem ser reduzidos, o que é vantajoso em termos de constituição de dispositivos de transformadores e também em termos de custos de fabricação de transformadores.
[004] A fim de melhorar as características de magnetização, é necessário controlar uma textura para a orientação do cristal (orientação de Goss) em que o plano {110} está alinhado paralelamente à superfície da chapa de aço e o eixo geométrico <100> está alinhado com a direção de laminação. Para acumular orientações de cristal na orientação de Goss, em geral, os inibidores como AlN, MnS e MnSe são precipitados finamente em aço e, assim, a recristalização secundária é controlada.
[005] Além disso, como propriedades magnéticas, uma alta densidade de fluxo magnético (representada por um valor de densidade de fluxo magnético B8 quando um campo magnético de 800 A/m é aplicado) e uma baixa perda de ferro (representada por uma perda de energia W17/50 (W/kg) com uma densidade de fluxo magnético de 1,7 teslas (T) a uma frequência de 50 hertz (Hz)).
[006] A perda de ferro é uma perda de energia elétrica consumida como energia térmica quando os núcleos de ferro são excitados por campos magnéticos de corrente alternada. Tendo em vista a economia de energia, a perda de ferro deve ser a mais baixa possível. Um nível de perda de ferro é influenciado pela susceptibilidade magnética, espessura da chapa, tensão da película, quantidade de impurezas, resistividade elétrica, tamanho do grão, tamanho do domínio magnético e semelhantes. Agora que várias tecnologias para chapas de aço elétrico foram desenvolvidas, a pesquisa e o desenvolvimento para reduzir a perda de ferro são realizados continuamente para melhorar a eficiência energética.
[007] O Documento de Patente 1 (Pedido de Patente Japonesa Examinada, Segunda Publicação Nº S58-26405) descreve um método para reduzir a perda de ferro por irradiação de uma chapa de aço que foi submetida a um recozimento final com um feixe de laser para prover deformação local por minuto à chapa de aço de modo que um domínio magnético é subdividido, quando uma chapa de aço elétrico é usada como núcleo de ferro laminado.
[008] Além disso, o Documento de Patente 2 (Pedido de Patente Japonesa Não Examinada, Primeira Publicação nº S62-86175) descreve um método em que o efeito de refinamento do domínio magnético não desaparece, mesmo se uma chapa de aço elétrico tiver sido submetida a processamento para núcleo de ferro e, em seguida, submetida a recozimento de alívio de tensão (Recozimento de Alívio de Tensão) quando uma chapa de aço elétrico é usada como um núcleo de ferro enrolado. Quando um domínio magnético é subdividido usando esses meios técnicos, a perda de ferro é significativamente reduzida.
[009] No entanto, quando os inventores da presente invenção observaram o movimento do domínio magnético quando o domínio magnético foi subdividido conforme descrito acima, verificou-se que havia alguns domínios magnéticos que não se moviam. Assim, os inventores da presente invenção chegaram ao reconhecimento de que, a fim de reduzir ainda mais um valor de perda de ferro de uma chapa de aço elétrico com grão orientado, é importante eliminar o efeito de fixação que impede o movimento do domínio magnético causado por uma película de vidro em uma superfície da chapa de aço, bem como subdividir o domínio magnético.
[0010] A fim de facilitar o movimento do domínio magnético como descrito acima, é eficaz não formar uma película de vidro na superfície de uma chapa de aço. Como um meio para isso, o Documento de Patente 3 (Relatório Descritivo da Patente dos Estados Unidos nº 3785882) descreve um método para evitar que uma película de vidro seja formada na superfície de uma chapa de aço usando alumina grossa de alta pureza como um separador de recozimento. No entanto, esse método não pode eliminar inclusões diretamente abaixo de uma superfície e uma margem de melhoria na perda de ferro é de apenas 2% no máximo em W15/60.
[0011] O Documento de Patente 4 (Pedido de Patente Japonesa Não Examinada, Primeira Publicação Nº S64-83620) descreve um método para realizar polimento químico ou polimento eletrolítico após recozimento final como um método para controlar inclusões diretamente abaixo de uma superfície e obter acabamento espelhado da superfície. No entanto, embora seja possível processar um material de amostra em nível de laboratório usando um método como o polimento químico e o polimento eletrolítico, a fim de realizar o método acima em escala industrial, os problemas relativos ao gerenciamento de uma concentração e uma temperatura de uma solução química e a instalação de uma instalação de controle de poluição ou semelhante precisam ser resolvidos. Além disso, em vista da produtividade, é muito difícil colocar o método acima em uso prático.
[0012] Como um método para resolver esse problema, o Documento de Patente 5 (Pedido de Patente Japonesa Não Examinada, Primeira Publicação nº H07-118750) descreve um método em que o recozimento por descarburação é realizado em uma atmosfera gasosa com um grau de oxidação no qual óxidos à base de Fe (Fe2SiO4, FeO e semelhantes) não são formados e a alumina é usada como um separador de recozimento entre as chapas. No entanto, mesmo que esse processo fosse realizado industrialmente, pode-se ver que seria difícil obter boas propriedades magnéticas enquanto a descarburação fosse realizada de forma estável. [Documento da técnica anterior] [Documento de Patente] [Documento de Patente 1]
[0013] Pedido de Patente Japonesa Não Examinada, Segunda Publicação nº S58-026405 [Documento de Patente 2]
[0014] Pedido de Patente Japonesa Não Examinada, Primeira Publicação nº S62-86175 [Documento de Patente 3]
[0015] Relatório descritivo da Patente dos Estados Unidos nº 3785882 [Documento de Patente 4]
[0016] Pedido de Patente Japonesa Não Examinada, Primeira Publicação nº S64-083620 [Documento de Patente 5]
[0017] Pedido de Patente Japonesa Não Examinada, Primeira Publicação nº H07-118750 [Sumário da Invenção] [Problemas a serem solucionados pela invenção]
[0018] A presente invenção foi feita em vista dos problemas descritos acima e um objetivo da presente invenção é prover um método para a fabricação de uma chapa de aço elétrico com grão orientado com boas propriedades magnéticas, enquanto realiza satisfatoriamente a descarburação no recozimento por descarburação. [Meios para solucionar o problema]
[0019] (1) Um método para fabricar uma chapa de aço elétrico com grão orientado de acordo com um aspecto da presente invenção inclui: um processo de produção de material de aço silício para produzir um material de aço silício; um processo de laminação a quente para obter uma chapa laminada a quente submetendo o material de aço silício à laminação a quente; um processo de laminação a frio para obter uma chapa de aço com uma espessura de chapa final submetendo a chapa laminada a quente a um único processo de laminação a frio ou a múltiplos processos de laminação a frio tendo recozimento intermediário realizado entre processos de laminação a frio; um processo de recozimento por descarburação para submeter a chapa de aço ao recozimento por descarburação usando um forno de recozimento por descarburação incluindo uma área de aquecimento e uma área de imersão; e um processo de recozimento final de aplicação de um separador de recozimento com alumina como um componente principal para a chapa de aço e submetendo a chapa de aço ao recozimento final, em que o material de aço silício contém: em termos de % em massa, Si: 0,8 a 7,0%; C: 0,085% ou menos; Al solúvel em ácido: 0,010 a 0,065%; N: 0,004 a 0,012%; Mn: 1,00% ou menos; S: 0,050% ou menos; Cr: 0,02 a 0,50%; e o remanescente: Fe e impurezas, e no processo de recozimento por descarburação, e quando X representa o teor de Cr do material de aço silício em termos de % em massa, um grau de oxidação P1 de um gás atmosférico na área de aquecimento satisfaz a seguinte Expressão 1 e um grau de oxidação P2 de um gás atmosférico na área de imersão satisfaz a seguinte Expressão 2. 0,18X−0,008≤P1≤0,25X+0,15≤0,20 (Expressão 1); e 0,01≤P2≤0,15 (Expressão 2).
[0020] (2) No método para fabricar uma chapa de aço elétrico com grão orientado de acordo com (1), o P1 pode satisfazer a seguinte Expressão 3: 0,3X+0,025≤P1≤0,25X+0,15≤0,20 (Expressão 3).
[0021] (3) No método para fabricar uma chapa de aço elétrico com grão orientado de acordo com (1) ou (2), o P1 e o P2 podem satisfazer a seguinte Expressão 4: P1>P2 (Expressão 4).
[0022] (4) No método para fabricar uma chapa de aço elétrico com grão orientado de acordo com qualquer um de (1) a (3), o material de aço silício pode conter adicionalmente, em termos de % em massa, Cu: 0% ou mais e 0,4% ou menos; P: 0% ou mais e 0,5% ou menos; Ni: 0% ou mais e 1,0% ou menos; B: 0% ou mais e 0,008% ou menos; V: 0% ou mais e 0,15% ou menos; Nb: 0% ou mais e 0,20% ou menos; Mo: 0% ou mais e 0,10% ou menos; Ti: 0% ou mais e 0,015% ou menos; e Bi: 0% ou mais e 0,010% ou menos.
[0023] (5) No método para fabricar uma chapa de aço elétrico com grão orientado de acordo com qualquer um de (1) a (4), o método para fabricar uma chapa de aço elétrico com grão orientado pode incluir adicionalmente: um processo de tratamento de nitretação sendo realizado antes do processo de recozimento por descarburação até antes do início da recristalização secundária no processo de recozimento final.
[0024] (6) No método para fabricar uma chapa de aço elétrico com grão orientado de acordo com qualquer um de (1) a (5), o método para fabricar uma chapa de aço elétrico com grão orientado pode incluir adicionalmente: um processo de recozimento de banda a quente para submeter a chapa laminada a quente obtida no processo de laminação a quente ao recozimento após o processo de laminação a quente e antes do processo de laminação a frio. [Efeitos da Invenção]
[0025] De acordo com o aspecto acima da presente invenção, é possível prover um método para a fabricação de uma chapa de aço elétrico com grão orientado com boas propriedades magnéticas, enquanto realiza satisfatoriamente a descarburação no recozimento por descarburação. [Breve Descrição dos Desenhos]
[0026] A Fig. 1 é um fluxograma para explicar um método para a fabricação de uma chapa de aço elétrico com grão orientado de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[0027] A Fig. 2 é um gráfico que mostra uma relação entre o teor de Cr X (% em massa) e um grau de oxidação P1 de um gás atmosférico em uma área de aquecimento de recozimento por descarburação no Exemplo 3. [Modalidades para implementar a invenção]
[0028] Embora a pesquisa descrita acima tenha sido conduzida para melhorar as propriedades magnéticas de chapas de aço elétrico com grão orientado na técnica relacionada, ainda existem questões como as mencionadas acima que precisam ser resolvidas. Os inventores da presente invenção conduziram várias experiências para resolver esses problemas. Como resultado, o inventor verificou que, quando uma quantidade apropriada de Cr é incluída como um componente de aço e os graus de oxidação (PH2O/PH2) do gás atmosférico em uma área de aquecimento e uma área de imersão de um processo de recozimento por descarburação são controlados, é possível fabricar uma chapa de aço elétrico com grão orientado com boas propriedades magnéticas enquanto se realiza a descarburação de forma satisfatória.
[0029] Modalidades preferidas da presente invenção serão descritas abaixo. Aqui, é óbvio que a presente invenção não está limitada às constituições descritas nessas modalidades e várias modificações são possíveis sem se afastar da essência da presente invenção.
[0030] É também óbvio que os elementos independentes das seguintes modalidades podem ser combinados uns com os outros dentro do escopo da presente invenção.
[0031] Além disso, nas seguintes modalidades, uma faixa numericamente limitada inclui um valor limite inferior e um valor limite superior. No entanto, os valores numéricos indicados pelo termo “excedendo” e a expressão “menor que” não estão incluídos nessa faixa numérica.
[0032] Além disso, a menos que especificado de outra forma, “%” de uma composição química nas seguintes modalidades significa “% em massa”.
[0033] Um método para fabricar uma chapa de aço elétrico com grão orientado de acordo com uma modalidade da presente invenção será descrito abaixo.
[0034] Um método para fabricar uma chapa de aço elétrico com grão orientado de acordo com as seguintes modalidades inclui: um processo de produção de material de aço silício para produzir um material de aço silício; um processo de laminação a quente para obter uma chapa laminada a quente submetendo o material de aço silício à laminação a quente; um processo de laminação a frio para obter uma chapa de aço com uma espessura de chapa final submetendo a chapa laminada a quente a um único processo de laminação a frio ou a múltiplos processos de laminação a frio tendo recozimento intermediário realizado entre processos de laminação a frio; um processo de recozimento por descarburação para submeter a chapa de aço ao recozimento por descarburação usando um forno de recozimento por descarburação incluindo uma área de aquecimento e uma área de imersão; e um processo de recozimento final de aplicação de um separador de recozimento com alumina como um componente principal para a chapa de aço e submetendo a chapa de aço ao recozimento final, em que o material de aço silício contém: em termos de % em massa, Si: 0,8 a 7,0%; C: 0,085% ou menos; Al solúvel em ácido: 0,010 a 0,065%; N: 0,004 a 0,012%; Mn: 1,00% ou menos; S: 0,050% ou menos; Cr: 0,02 a 0,50%; e o remanescente: Fe e impurezas, e em que, no processo de recozimento por descarburação, quando X representa o teor de Cr do material de aço silício em termos de % em massa, um grau de oxidação P1 de um gás atmosférico na área de aquecimento satisfaz a seguinte Expressão 1 e um grau de oxidação P2 de um gás atmosférico na área de imersão satisfaz a seguinte Expressão 2. Além disso, no método para a fabricação de uma chapa de aço elétrico com grão orientado de acordo com a modalidade descrita acima, um processo de recozimento de banda a quente para submeter a chapa laminada a quente que foi obtida no processo de laminação a quente ao recozimento pode ser adicionalmente provido após a laminação a quente e antes da laminação a frio: 0,18X−0,008≤P1≤0,25X+0,15≤0,20 (Expressão 1); e 0,01≤P2≤0,15 (Expressão 2). [Componentes químicos do material de aço silício]
[0035] Se o teor de Si aumenta, a resistência elétrica aumenta e as características de perda de ferro são melhoradas. No entanto, se o teor de Si exceder 7,0%, a laminação a frio é extremamente difícil e um material de aço pode rachar durante a laminação. Por esse motivo, o limite superior do teor de Si é de 7,0%. O limite superior do teor de Si é preferivelmente 4,5%, e mais preferivelmente 4,0%.
[0036] Além disso, se o teor de Si for menor que 0,8%, a transformação γ ocorre durante o recozimento final e a orientação do cristal de uma folha de aço é prejudicada. Por esse motivo, um limite inferior do teor de Si é de 0,8%. O limite inferior do teor de Si é preferivelmente 2,0% e, mais preferivelmente, 2,5%.
[0037] C é um elemento eficaz no controle de uma estrutura de recristalização primária, que afeta adversamente as propriedades magnéticas. Portanto, C precisa ser removido por meio de um processo de descarburação antes do recozimento final.
[0038] Se o teor de C do material de aço silício for maior que 0,085%, o tempo de recozimento por descarburação aumenta e a produtividade na produção industrial é prejudicada. Por esse motivo, o limite superior do conteúdo de C é de 0,085%. O limite superior do teor de C é preferivelmente 0,070%.
[0039] No método para fabricar uma chapa de aço elétrico com grão orientado de acordo com esta modalidade, o Al solúvel em ácido é um elemento essencial para ligação com N para funcionar como um inibidor como (Al, Si)N. O teor de Al solúvel em ácido é 0,010 a 0,065% em que a recristalização secundária é estável.
[0040] Um limite inferior do teor de Al solúvel em ácido é preferivelmente 0,020%, e mais preferivelmente 0,025%. Um limite superior do teor de Al solúvel em ácido é preferivelmente 0,040%, e mais preferivelmente 0,030%.
[0041] Se o teor de N exceder 0,012%, vazios chamados bolhas ocorrem em uma chapa de aço durante a laminação a frio. Assim, é desejável que o teor de N não exceda 0,012%. Além disso, para se ligar ao Al e funcionar como um inibidor, o teor de N precisa ser 0,004% ou mais. Um limite inferior do teor de N é preferivelmente 0,006%, e mais preferivelmente 0,007%. Um limite superior do teor de N é preferivelmente 0,010%, e mais preferivelmente 0,009%.
[0042] É desejável que Mn e S sejam contidos dentro de uma faixa tal que Mn/S≥4 seja satisfeito com o objetivo de prevenir a ocorrência de rachaduras na laminação a quente. Por outro lado, se o teor de Mn aumenta, um fluxo magnético de saturação diminui. Assim, o teor de Mn é preferivelmente 1,00% ou menos. O teor de S é preferivelmente 0,050% ou menos, mais preferivelmente 0,015% ou menos, ainda mais preferivelmente 0,010% ou menos, e ainda mais preferivelmente 0,007% ou menos.
[0043] Além disso, uma parte de S pode ser parcialmente substituída por Se. Por esse motivo, quando Se está incluído, S+Se: 0,050% ou menos é preferível e é desejável que uma faixa seja definida para satisfazer Mn/(S+Se)≥4.
[0044] Mn e S podem ser utilizados como inibidores para recristalização secundária em alguns casos. Nesses casos, o teor de Mn no qual a recristalização secundária estável é provida está na faixa de 0,02 a 0,30%. Um limite inferior do teor de Mn é preferivelmente 0,05%, e mais preferivelmente 0,07%. Um limite superior do teor de Mn é preferivelmente 0,15%, e mais preferivelmente 0,10%. Além disso, nesse caso, o teor de S preferido está na faixa de 0,010 a 0,050%. O teor de S é preferivelmente 0,015% ou mais, e mais preferivelmente 0,020% ou mais. O teor de S é mais preferivelmente 0,040% ou menos. Além disso, S também pode ser substituído por Se.
[0045] No método de fabricação de Taguchi, Sakakura, et al. (por exemplo, Pedido de Patente Japonesa Examinada, Segunda Publicação Nº S40-15644), Mn e S são utilizados como inibidores para a recristalização secundária.
[0046] Por outro lado, no método de fabricação de Komatsu et al. (por exemplo, Pedido de Patente Japonesa Examinada, Segunda Publicação Nº S62-45285), Mn e S não são utilizados como inibidores para a recristalização secundária.
[0047] O Cr é um elemento que influencia o comportamento da formação de uma camada de óxido no recozimento por descarburação, melhora as propriedades de descarburação e promove o alisamento superficial subsequente.
[0048] O teor de Cr é de 0,02 a 0,50%, em que o efeito de melhoria das propriedades de descarburação é obtido. Um limite inferior do teor de Cr é preferivelmente 0,05%, e um limite superior do teor de Cr é preferivelmente 0,39%.
[0049] Nessa modalidade, como componentes para o material de aço silício, além dos componentes acima, se necessário, um ou dois ou mais elementos selecionados do grupo que consiste em Cu, Ni, P, Mo, Bi, B, V, Nb, e Ti, em termos de % em massa, Cu: 0 a 0,4%; Ni: 0 a 1,0%; P: 0 a 0,5%; Mo: 0 a 0,10%; Bi: 0 a 0,010%; B: 0 a 0,008%; V: 0 a 0,15%; Nb: 0 a 0,20%; e Ti: 0 a 0,015% podem também estar contidos. Cu: 0% ou mais e 0,4% ou menos
[0050] O cobre (Cu) é um elemento eficaz no aumento da resistência elétrica e na redução da perda de ferro. Portanto, o Cu pode estar contido na faixa de teor de 0,4% ou menos. Se o teor de Cu exceder 0,4%, o efeito de redução da perda de ferro é saturado e pode causar um defeito de superfície denominado “crosta de cobre” durante a laminação a quente em alguns casos. Um limite inferior do teor de Cu é preferivelmente 0,05%, e mais preferivelmente 0,1%. Um limite superior do teor de Cu é preferivelmente 0,3%, e mais preferivelmente 0,2%. Ni: 0% ou mais e 1,0% ou menos
[0051] O níquel (Ni) é um elemento eficaz no aumento da resistência elétrica e na redução da perda de ferro. Além disso, o Ni é um elemento eficaz para controlar a estrutura metalográfica de uma chapa laminada a quente e melhorar as propriedades magnéticas. Portanto, o Ni pode estar contido na faixa de teor de 1,0% ou menos. Se o teor de Ni exceder 1,0%, a recristalização secundária pode ser instável em alguns casos. Um limite inferior do teor de Ni é preferivelmente 0,01%, e mais preferivelmente 0,02%. Um limite superior do teor de Ni é preferivelmente 0,2%, e mais preferivelmente 0,1%. P: 0% ou mais e 0,5% ou menos
[0052] O fósforo (P) é um elemento eficaz no aumento da resistência elétrica e na redução da perda de ferro. Portanto, o P pode estar contido na faixa de teor de 0,5% ou menos. Se o teor de P exceder 0,5%, pode haver um problema na capacidade de rolamento de uma chapa de aço silício em alguns casos. Um limite inferior do teor de P é preferivelmente 0,005%, e mais preferivelmente 0,01%. Um limite superior do teor de P é preferivelmente 0,2%, e mais preferivelmente 0,15%. Mo: 0% ou mais e 0,10% ou menos
[0053] O molibdênio (Mo) também é um elemento eficaz para aumentar a resistência elétrica e reduzir a perda de ferro. Portanto, o Mo pode estar contido na faixa de 0,10% ou menos. Se o teor de Mo exceder 010%, pode ocorrer um problema na capacidade de rolamento da chapa de aço em alguns casos. Um limite inferior do teor de Mo é preferivelmente
0,005%, e mais preferivelmente 0,01%. Um limite superior do teor de Mo é preferivelmente 0,08%, e mais preferivelmente 0,05%. Bi: 0% ou mais e 0,010% ou menos
[0054] O bismuto (Bi) é um elemento eficaz para estabilizar precipitados como o sulfeto e fortalecer a função de inibidor. Portanto, o Bi pode estar contido na faixa de 0,010% ou menos. Se o teor de Bi exceder 0,010%, as propriedades magnéticas podem se deteriorar em alguns casos. Um limite inferior do teor de Bi é preferivelmente 0,001%, e mais preferivelmente 0,002%. Um limite superior do teor de Bi é preferivelmente 0,008%, e mais preferivelmente 0,006%. B: 0% ou mais e 0,008% ou menos
[0055] O boro (B) é um elemento eficaz para exercer um efeito inibidor como o BN. Portanto, o B pode estar contido na faixa de 0,008% ou menos. Se o teor de B exceder 0,008%, há uma preocupação com a deterioração das propriedades magnéticas. Um limite inferior do teor de B é preferivelmente 0,0005%, e mais preferivelmente 0,001%. Um limite superior do teor de B é preferivelmente 0,005%, e mais preferivelmente 0,003%. V: 0% ou mais e 0,15% ou menos Nb: 0% ou mais e 0,20% ou menos Ti: 0% ou mais e 0,015% ou menos
[0056] Vanádio (V), nióbio (Nb) e titânio (Ti) são elementos eficazes que se ligam com N ou C e atuam como inibidores. Portanto, V, Nb e Ti podem estar contidos nas faixas de 0,15% ou menos, 0,2% ou menos e/ou 0,015% ou menos, respectivamente. Se esses elementos permanecem em um produto final e o teor de V excede 0,15%, o teor de Nb excede 0,20%, ou o teor de Ti excede 0,015%, existe uma preocupação quanto à deterioração das propriedades magnéticas.
[0057] Um limite inferior do teor de V é preferivelmente 0,002%, e mais preferivelmente 0,01%. Um limite superior do teor de V é preferivelmente 0,10%, e mais preferivelmente 0,05%.
[0058] Um limite inferior do teor de Nb é preferivelmente 0,005%, e mais preferivelmente 0,02%. Um limite superior do teor de Nb é preferivelmente 0,10%, e mais preferivelmente 0,08%.
[0059] Um limite inferior do teor de Ti é preferivelmente 0,002%, e mais preferivelmente 0,004%. Um limite superior do teor de Ti é preferivelmente 0,010%, e mais preferivelmente 0,008%. [Método para fabricar uma chapa de aço elétrico com grão orientado]
[0060] A fim de fabricar uma chapa de aço elétrico com grão orientado com uma textura desenvolvida em uma orientação {110} <001> a partir do material de aço silício com a composição química descrita acima, as seguintes etapas são realizadas.
[0061] Primeiro, o aço fundido com a composição química descrita acima é moldado (S100) para obter um material de aço silício e uma chapa laminada a quente é obtida a partir desse material de aço silício usando uma etapa normal de laminação a quente (S102). Alternativamente, em vez da etapa de laminação a quente (S102), o aço fundido pode ser continuamente moldado para formar uma tira fina.
[0062] A chapa laminada a quente ou a tira fina continuamente moldada é submetida à etapa de laminação a frio (S106) imediatamente ou durante a etapa de recozimento de banda a quente (S104).
[0063] O recozimento na etapa de recozimento de banda a quente (S104) pode ser realizado dentro de uma faixa de temperatura de 750 a 1200°C por 30 segundos a 30 minutos.
[0064] A etapa de recozimento de banda a quente é eficaz para intensificar as propriedades magnéticas de um produto. A presença ou ausência da etapa de recozimento de banda a quente pode ser determinada de acordo com as propriedades e os custos de fabricação necessários para a chapa de aço elétrico com grão orientado a ser finalmente fabricada e a etapa de recozimento de banda a quente pode ser omitida.
[0065] A laminação a frio na etapa de laminação a frio (S106) é realizada por meio de um único processo de laminação a frio ou múltiplos processos de laminação a frio com recozimento realizado entre os processos de laminação a frio. Quando um único processo de laminação a frio é realizado, a redução da laminação é preferivelmente de 80% ou mais. Além disso, quando os múltiplos processos de laminação a frio com recozimento realizado entre os processos de laminação a frio são realizados, a redução de laminação da laminação a frio final após o último recozimento é mais preferivelmente de 80% ou mais. Uma chapa laminada a frio obtida através dessa etapa é uma chapa de aço com uma espessura final de chapa.
[0066] O material que foi submetido à laminação a frio passa pela etapa de recozimento por descarburação (S108) para remover o carbono contido no aço.
[0067] No método para a fabricação de uma chapa de aço elétrico com grão orientado de acordo com essa modalidade, na etapa de recozimento por descarburação (S108), o recozimento por descarburação é realizado em uma atmosfera de hidrogênio úmido usando o forno de recozimento por descarburação, incluindo a área de aquecimento e a área de imersão. O recozimento é realizado controlando um gás de atmosfera na etapa de recozimento por descarburação (S108) até um grau de oxidação no qual o óxido à base de ferro (Fe) não é formado.
[0068] Um grau de oxidação P1 de um gás atmosférico na área de aquecimento na etapa de recozimento por descarburação (S108) é controlado para satisfazer a seguinte Expressão 1:
0,18X−0,008≤P1≤0,25X+0,15≤0,20 (Expressão 1).
[0069] Na expressão 1, X representa o teor de Cr (% em massa) de um material de aço silício e P1 representa um grau de oxidação de um gás atmosférico na área de aquecimento na etapa de recozimento por descarburação (S108). O grau de oxidação P1 é um grau de oxidação representado por uma razão “PH2O/PH2” de uma pressão parcial de vapor de água para uma pressão parcial de hidrogênio em um gás atmosférico contendo hidrogênio, nitrogênio e vapor de água.
[0070] Quando o grau de oxidação P1 do gás atmosférico na área de aquecimento na etapa de recozimento por descarburação (S108) é definido usando a Expressão 1 anterior, considera-se que uma película de óxido inicial que contém óxido de Cr é formada na superfície mais externa da chapa de aço na área de aquecimento e a descarburação é realizada preferivelmente. Considera-se que a película de óxido à base de ferro reage com um separador de recozimento como a alumina aplicada em uma etapa subsequente e inibe o alisamento da superfície. Embora as propriedades de descarburação tenham taxas determinadas pela película de óxido inicial formada na superfície primeiro na área de aquecimento, considera-se que quando o Cr está contido, o óxido de Cr causa a mudança da película de óxido inicial e, então, as propriedades de descarburação são melhoradas.
[0071] Um grau de oxidação P2 de um gás atmosférico na área de imersão na etapa de recozimento por descarburação (S108) é controlado para satisfazer a seguinte Expressão 2: 0,01≤P2≤0,15 (Expressão 2)
[0072] O grau de oxidação P2 é um grau de oxidação representado por uma razão “PH2O/PH2” de uma pressão parcial de vapor de água para uma pressão parcial de hidrogênio em um gás atmosférico contendo hidrogênio, nitrogênio e vapor de água.
[0073] A fim de alisar uma superfície da chapa de aço que foi submetida a um recozimento final pela aplicação de um separador de recozimento contendo alumina como um componente principal em uma etapa subsequente e laminação de uma chapa de aço, é desejável realizar o recozimento em um grau de oxidação em quais óxidos à base de Fe (Fe2SiO4, FeO e semelhantes) não são formados nesse recozimento por descarburação. Por exemplo, em uma faixa de temperatura de 800 a 850°C na qual o recozimento por descarburação é normalmente realizado, é possível suprimir a formação de óxidos à base de Fe ajustando o grau de oxidação P2 (PH2O/PH2) do gás atmosférico na área de imersão para 0,15 ou menos.
[0074] Quando o grau de oxidação P2 do gás atmosférico na área de imersão é maior que 0,15, inclusões são geradas abaixo da superfície de um produto, o que dificulta a redução da perda de ferro. Aqui, se o grau de oxidação P2 diminuir muito, a taxa de descarburação diminuirá. Quando ambos são levados em consideração, nessa faixa de temperatura, o grau de oxidação P2 (PH2O/PH2) do gás atmosférico na área de imersão está preferivelmente na faixa de 0,01 a 0,15.
[0075] Na etapa de recozimento por descarburação, o grau de oxidação P1 do gás atmosférico na área de aquecimento mais preferivelmente satisfaz a seguinte Expressão 3: 0,3X+0,025≤P1≤0,25X+0,15≤0,20 (Expressão 3)
[0076] Na Expressão 3, X representa o teor de Cr (% em massa) de um material de aço silício.
[0077] Além disso, na etapa de recozimento por descarburação, tendo em vista que a perda de ferro ainda melhor pode ser obtida, é mais desejável que o grau de oxidação P1 do gás atmosférico na área de aquecimento e o grau de oxidação P2 do gás atmosférico na área de imersão satisfaçam a seguinte Expressão 4: P1>P2 (Expressão 4)
[0078] Na etapa de descarburação, uma taxa de aquecimento da temperatura ambiente a uma temperatura da área de imersão (uma taxa de aquecimento na área de aquecimento) é preferivelmente 7°C/segundo ou mais em média, e mais preferivelmente 9°C/segundo ou mais. Se a taxa de aquecimento for muito lenta, as propriedades de descarburação se deterioram. Além disso, não é necessário especificar um limite superior, mas se a taxa de aquecimento for muito rápida, será difícil controlar uma temperatura de imersão.
[0079] Uma temperatura da área de imersão e um tempo de retenção na área de imersão são preferivelmente 750 a 900°C e 10 a 600 segundos. Se uma temperatura (uma temperatura de recozimento) da área de imersão for menor que 750°C, a taxa de descarburação diminui e a produtividade diminui. Por outro lado, se a temperatura da área de imersão for maior que 900°C, um tamanho de grão de recristalização primária excede um tamanho desejado e, portanto, as propriedades magnéticas após o recozimento final se deterioram. Além disso, se o tempo de retenção for menor que 10 segundos, a descarburação não pode ser realizada de forma suficiente. Por outro lado, se o tempo de retenção for maior que 600 segundos, a produtividade diminui.
[0080] Uma etapa de tratamento de nitretação (S110) pode ser provida antes da etapa de recozimento por descarburação (S108) até o início da recristalização secundária na etapa de recozimento final (S112).
[0081] O método para esse tratamento de nitretação não é particularmente limitado. Há um método a ser realizado em um gás atmosférico com capacidade de nitretação, como amônia, um método no qual um nitreto com capacidade de nitretação é adicionado a um separador de recozimento e semelhantes.
[0082] Por exemplo, é desejável que, na etapa de tratamento de nitretação (S110), seja usado o tratamento de nitretação de um método de fabricação de Komatsu et al. em que (Al, Si)N é utilizado como um inibidor principal (Pedido de Patente Japonesa Examinada, Segunda Publicação nº S62-45285 ou semelhantes).
[0083] Na etapa de recozimento final (S112), um separador de recozimento contendo alumina como um componente principal (contendo 50% em massa ou mais de alumina) é aplicado à chapa de aço. O separador de recozimento contém preferivelmente 5 a 50% em massa de magnésia além de alumina. Se a magnésia estiver contida, a formação de inclusões como a mulita (3Al2O3∙2SiO2) em uma superfície da chapa de aço é suprimida e a perda de ferro é melhorada de forma estável.
[0084] Na etapa de recozimento final, o separador de recozimento descrito acima contendo alumina como um componente principal é aplicado à superfície da chapa de aço com uma camada de óxido e seco. Além disso, depois que o separador de recozimento descrito acima é seco, a chapa de aço é enrolada em forma de bobina e submetida ao recozimento final (o recozimento de recristalização secundária).
[0085] Quando um separador de recozimento contendo alumina como componente principal é utilizado, é possível suprimir a formação de uma película de uma substância mineral inorgânica, como a forsterita, na superfície da chapa de aço mesmo se o recozimento final for realizado.
[0086] No que se refere à aplicação do separador de recozimento, quando uma chapa recozida descarbonetada é laminada (enrolada), é desejável aplicar um separador de recozimento contendo alumina como um componente principal que não reage facilmente com a sílica na forma de uma pasta fluida aquosa, através de um método de revestimento eletrostático ou semelhante.
[0087] Essa chapa recozida descarbonetada laminada é submetida ao recozimento final para ocorrer recristalização secundária e purificação de nitreto, sulfeto ou semelhantes. Realizar a recristalização secundária dentro de uma faixa de temperatura prescrita usando um meio como manter a chapa de aço em uma temperatura constante é eficaz para aumentar a densidade de fluxo magnético.
[0088] Embora o recozimento final possa ser realizado, por exemplo, sob as condições em que uma temperatura é elevada para 1150 a 1250°C e o recozimento é realizado por 10 a 30 horas em um gás atmosférico contendo hidrogênio e nitrogênio, quando a purificação ou semelhante de nitreto, sulfeto ou semelhante é realizada, após a conclusão da recristalização secundária, é desejável realizar o recozimento a uma temperatura de 1100°C ou maior em uma atmosfera de 100% de hidrogênio.
[0089] Após o recozimento final, conforme descrito acima, a superfície da chapa de aço torna-se um espelho e a perda de ferro pode ser significativamente reduzida.
[0090] Após a etapa de recozimento final (S112), em uma etapa de formação de revestimento de isolamento (S114), um revestimento de isolamento configurado para prover tensão à chapa de aço é formado na superfície da chapa de aço.
[0091] Além disso, se necessário, o processamento de refinamento de domínio magnético pode ser realizado entre os processos descritos acima por meio de um método mecânico usando um perfil de dente ou semelhante, um método químico usando corrosão ou semelhante, irradiação de laser, irradiação de feixe de elétrons ou semelhante.
[0092] Conforme descrito acima, na etapa de recozimento por descarburação em que o recozimento por descarburação é realizado na atmosfera de hidrogênio úmido para remover o carbono contido no aço que foi submetido à laminação a frio, o recozimento a ser realizado através do controle do gás atmosférico para ter o grau de oxidação em que o óxido à base de ferro não é formado é uma característica principal do método de fabricação de uma chapa de aço elétrico com grão orientado de acordo com a modalidade da presente invenção.
[0093] Além disso, no método para a fabricação de uma chapa de aço elétrico com grão orientado de acordo com a modalidade descrita acima, a etapa de tratamento de nitretação pode ser adicionalmente provida antes da etapa de recozimento por descarburação até antes do início da recristalização secundária no recozimento final (por exemplo, a uma temperatura prescrita de uma faixa de temperatura de 600 a 1000°C). Para ser específico, a etapa de tratamento de nitretação pode ser realizada de forma independente antes da etapa de recozimento por descarburação, realizada em uma ou mais etapas de uma etapa de aquecimento, uma etapa de imersão e uma etapa de resfriamento na etapa de recozimento por descarburação, realizada de forma independente após uma etapa de recozimento por descarburação, ou realizada antes do início da recristalização secundária na etapa de recozimento final, adicionando um composto de nitrogênio a um separador de recozimento.
[0094] A chapa de aço elétrico com grão orientado obtida através do método de fabricação na modalidade descrita acima pode ser usada principalmente como um núcleo de ferro de um transformador ou outros dispositivos elétricos. [Exemplos]
[0095] Embora exemplos da presente invenção sejam descritos abaixo, é óbvio que as condições adotadas nos exemplos são modalidades nas quais a viabilidade e os efeitos da presente invenção podem ser confirmados e a presente invenção não está limitada a essa modalidade.
[0096] Os inventores da presente invenção consideraram que a camada de óxido formada em um estágio inicial de recozimento por descarburação tem uma influência significativa em um comportamento de descarburação subsequente no que se refere ao comportamento de descarburação na superfície da chapa de aço silício e conduziram vários experimentos associados a isso. <Exemplo 1>
[0097] Um eslabe de aço silício contendo, em termos de % de massa obtida por moldagem, Si: 3,3%; Mn: 0,14%; C: 0,05%; S: 0,007%; Al solúvel em ácido: 0,027%; N: 0,008%; e o remanescente: Fe e impurezas foi aquecida e, em seguida, submetida à laminação a quente para obter uma espessura de chapa de 2,0 mm. A chapa laminada a quente foi submetida a recozimento em que foi aquecida a 1100°C, resfriada para 900°C, foi mantida durante 30 segundos, e então submetida a uma laminação a frio para uma espessura final de chapa de 0,22 mm.
[0098] A chapa laminada a frio foi submetida a recozimento por descarburação em que um grau de oxidação (PH2O/PH2) foi alterado mudando um ponto de orvalho em um gás atmosférico incluindo 75% de hidrogênio e 25% de nitrogênio e uma temperatura foi elevada para 830°C em uma taxa de aquecimento de 7°C/segundo e mantida por 120 segundos. No Exemplo 1, o grau de oxidação na área de aquecimento é igual ao grau de oxidação na área de imersão.
[0099] Depois disso, uma quantidade de nitrogênio no aço foi aumentada para 0,02% em massa em um gás de amônia (um tratamento de nitretação) e um inibidor foi reforçado.
[00100] A chapa recozida descarbonetada foi submetida ao recozimento final no qual um separador de recozimento (80% em massa de alumina + 20% em massa de magnésia) contendo alumina como componente principal foi aplicado na forma de uma pasta fluida aquosa, a temperatura foi elevada para 1200°C em um gás atmosférico contendo 75% de hidrogênio e 25% de nitrogênio, o gás atmosférico foi alterado para um gás atmosférico de 100% de hidrogênio e, em seguida, o recozimento foi realizado a 1200°C por 20 horas.
[00101] As amostras preparadas através das etapas acima foram lavadas com água e, em seguida, foram cisalhadas, foram submetidas a recozimento de alívio de tensão, tiveram um revestimento de isolamento formado para prover tensão à chapa de aço (tiveram um revestimento de tensão a ser aplicado), foram submetidas a irradiação a laser, e foram submetidos à medição magnética por meio de um método SST. A Tabela 1 mostra quantidades de carbono após o recozimento por descarburação e os valores de perda de ferro (W17/50) obtidos através da medição magnética acima. [Tabela 1] Amostra nº Grau de Quantidade Avaliação da Perda de ferro Avaliação da Avaliação oxidação de de carbono da quantidade de (W17/50) perda de ferro completa recozimento chapa carbono (W/kg) por descarbonetad descarburação a (ppm) 1 0,01 66 B 0,63 Ex. B 2 0,04 57 B 0,64 Ex. B 3 0,06 45 B 0,66 Ex. B 4 0,11 38 B 0,67 Ex. B 5 0,15 31 B 0,67 Ex. B 6 0,20 19 Ex. 0,74 B G 7 0,25 7 Ex. 0,81 B G
[00102] Na Tabela 1, “Ex” significa um resultado excelente, “G” significa uma boa faixa (permitida) e “B” significa um resultado ruim.
[00103] Na Tabela 1, quando o recozimento foi realizado em uma atmosfera de gás úmido (um gás misto de vapor de água-hidrogênio- nitrogênio) com um grau de oxidação de 0,01 a 0,15, a superfície da chapa de aço foi alisada e a quantidade de carbono foi reduzida para 0,02% ou menos. Assim, a orientação do cristal não foi prejudicada pela transformação durante o recozimento final e uma boa perda de ferro de 0,70 W/kg ou menos foi obtida.
[00104] No entanto, como a quantidade de carbonos no aço era maior que 0,0030% (30 ppm), existia uma preocupação relacionada a envelhecimento magnético (deterioração das propriedades magnéticas devido ao envelhecimento).
[00105] Além disso, quando o recozimento foi realizado em uma atmosfera de gás úmido com um grau de oxidação de 0,20 ou mais, a quantidade de carbono no aço foi de 0,0030% ou menos, mas não foi obtida boa perda de ferro.
[00106] Considera-se que a razão pela qual a quantidade de carbono não foi reduzida a 0,0030% ou menos dependeu da qualidade e da morfologia de um óxido formado na superfície da chapa de aço em um processo de aquecimento de recozimento por descarburação. Na superfície no recozimento por descarburação, geralmente, uma reação de descarburação (oxidação do carbono no aço) e uma reação de formação de óxido (oxidação do silício no aço) de uma sílica ou semelhante estavam competindo com a umidade na atmosfera.
[00107] A partir dos resultados do Exemplo 1, considera-se que, quando o recozimento foi realizado em um gás atmosférico de baixa oxidação que não forma óxidos à base de ferro, a sílica na superfície da chapa de aço foi geralmente gerada na forma de uma película densa, que inibe a descarburação. <Exemplo 2>
[00108] Além disso, foram realizadas investigações em relação a outros elementos formadores de óxido e à formação do óxido de Cr na superfície da chapa de aço, contendo uma quantidade adequada de Cr e promovendo uma reação de descarburação pela supressão de uma reação de formação de sílica. Os resultados serão descritos abaixo como Exemplo 2.
[00109] Um eslabe de aço silício contendo, em termos de % de massa obtida por moldagem, Si: 3,3%; Mn: 0,14%; C: 0,05%; S: 0,007%; Al solúvel em ácido: 0,027%; N: 0,008%; Cr: 0,12%; e o remanescente: Fe e impurezas foi aquecida e, em seguida, submetida à laminação a quente para obter uma espessura de chapa de 2,0 mm. A chapa laminada a quente foi aquecida a 1100°C, resfriada para 900°C, e foi mantida durante 30 segundos, e então submetida a uma laminação a frio para uma espessura final de chapa de 0,22 mm.
[00110] A chapa laminada a frio foi submetida a recozimento por descarburação em que um grau de oxidação (PH2O/PH2) foi alterado mudando um ponto de orvalho em um gás atmosférico incluindo 75% de hidrogênio e 25% de nitrogênio e uma temperatura foi elevada para 830°C em uma taxa de aquecimento de 7°C/segundo e mantida por 120 segundos. No Exemplo 2, o grau de oxidação na área de aquecimento é igual ao grau de oxidação na área de imersão.
[00111] Depois disso, uma quantidade de nitrogênio no aço foi aumentada para 0,02% em massa em um gás de amônia (um tratamento de nitretação) e um inibidor foi reforçado.
[00112] A chapa recozida descarbonetada foi submetida ao recozimento final no qual um separador de recozimento (50% em massa de alumina + 50% em massa de magnésia) contendo alumina como componente principal foi aplicado na forma de uma pasta fluida aquosa, a temperatura foi elevada para 1200°C em um gás atmosférico contendo 75% de hidrogênio e 25% de nitrogênio, o gás atmosférico foi alterado para um gás atmosférico de 100% de hidrogênio e, em seguida, o recozimento foi realizado a 1200°C por +50 horas.
[00113] As amostras preparadas através das etapas acima foram lavadas com água e, em seguida, foram cisalhadas, foram submetidas a recozimento de alívio de tensão, tiveram um revestimento de isolamento formado para prover tensão à chapa de aço (tiveram um revestimento de tensão a ser aplicado), foram submetidas a irradiação a laser, e foram submetidos à medição magnética por meio de um método SST. A Tabela 2 mostra quantidades de carbono após o recozimento por descarburação e os valores de perda de ferro (W17/50) obtidos através da medição magnética acima. [Tabela 2] Amostra nº Grau de Quantidade Avaliação da Perda de Avaliação da Avaliação oxidação de de carbono quantidade ferro (W17/50) perda de completa recozimento da chapa de carbono (W/kg) ferro por descarboneta descarburaçã da (ppm) o 1 0,01 29 Ex. 0,63 Ex. Ex. 2 0,04 15 Ex. 0,64 Ex. Ex. 3 0,06 13 Ex. 0,64 Ex. Ex. 4 0,11 4 Ex. 0,63 Ex. Ex. 5 0,15 2 Ex. 0,64 Ex. Ex. 6 0,20 2 Ex. 0,75 B G 7 0,25 2 Ex. 0,79 B G
[00114] Na Tabela 2, “Ex” significa um resultado excelente, “G” significa uma boa faixa (permitida) e “B” significa um resultado ruim.
[00115] Pode ser visto na Tabela 2, quando o recozimento foi realizado em uma atmosfera de gás úmido (um gás misto de vapor de água- hidrogênio-nitrogênio) com um grau de oxidação de 0,01 a 0,15 incluindo uma quantidade apropriada de Cr no material de aço silício, boa perda de ferro é obtida e a quantidade de carbono no aço é de 0,0030% (30 ppm) ou menos. <Exemplo 3>
[00116] No Exemplo 2, presumiu-se que o Cr contido formou um óxido em um processo de aquecimento de recozimento por descarburação e suprimiu a formação de sílica que inibe uma reação de descarburação.
Assim, uma relação entre o grau de oxidação (P1=PH2O/PH2) do gás atmosférico na área de aquecimento e o teor de Cr foi revisada.
[00117] Um eslabe de aço silício contendo, em termos de % de massa obtida por moldagem, Si: 3,3%; Mn: 0,14%; C: 0,05%; S: 0,007%; Al solúvel em ácido: 0,027%; N: 0,008%; Cr: 0 a 0,62%; e o remanescente: Fe e impurezas foi aquecida e, em seguida, submetida à laminação a quente para obter uma espessura de chapa de 2,0 mm. A chapa laminada a quente foi aquecida a 1100°C, uma temperatura da chapa laminada a quente diminui para 900°C e a chapa laminada a quente foi submetida a recozimento no qual é mantida por 30 segundos e, em seguida, submetida a uma laminação a frio para uma espessura de chapa final de 0,22 mm.
[00118] A chapa laminada a frio foi submetida a recozimento por descarburação em que um grau de oxidação (P1=PH2O/PH2) foi alterado mudando um ponto de orvalho na área de aquecimento em um gás atmosférico incluindo 75% de hidrogênio e 25% de nitrogênio e uma temperatura foi elevada para 830°C em uma taxa de aquecimento de 7°C/segundo e mantida a 830°C por 120 segundos usando 0,06 como um grau de oxidação (P2) do gás atmosférico.
[00119] Depois disso, uma quantidade de nitrogênio no aço foi aumentada para 0,02% em massa em um gás de amônia para reforçar o inibidor.
[00120] A chapa recozida descarbonetada foi submetida ao recozimento final no qual um separador de recozimento (70% em massa de alumina + 30% em massa de magnésia) contendo alumina como componente principal foi aplicado na forma de uma pasta fluida aquosa, a temperatura foi elevada para 1200°C em um gás atmosférico contendo 75% de hidrogênio e 25% de nitrogênio, o gás atmosférico foi alterado para um gás atmosférico de 100% de hidrogênio e, em seguida, o recozimento foi realizado a 1200°C por 70 horas.
[00121] As amostras preparadas através das etapas acima foram lavadas com água e, em seguida, foram cisalhadas, foram submetidas a recozimento de alívio de tensão, tiveram um revestimento de isolamento formado para prover tensão à chapa de aço (tiveram um revestimento de tensão a ser aplicado), foram submetidas a irradiação a laser, e foram submetidos à medição magnética por meio de um método SST.
[00122] Uma boa faixa na qual a quantidade de carbono após o recozimento por descarburação é 0,0030% ou menos e a perda de ferro (W17/50) é 0,70 (W/kg) ou menos é mostrada como uma região cercada pela linha pontilhada no gráfico da Fig. 2. A Fig. 2 é um diagrama que ilustra uma relação entre o teor de Cr X (% em massa) e o grau de oxidação P1 do gás atmosférico na área de aquecimento no recozimento por descarburação que afeta a quantidade de carbono após o recozimento por descarburação e a perda de ferro de um produto.
[00123] Na Fig. 2, o gráfico de “○” é um bom exemplo experimental em que a quantidade de carbono é 0,0030% ou menos e a perda de ferro (W17/50) é de 0,65 (W/kg) ou menos, o gráfico de “□” é um bom exemplo experimental em que a quantidade de carbono é 0,0030% ou menos e a perda de ferro (W17/50) é 0,67 (W/kg) ou menos, e o gráfico de “◊” é um bom exemplo experimental em que a quantidade de carbono é 0,0030% ou menos e a perda de ferro (W17/50) é 0,70 ou menos.
[00124] Na Fig. 2, o gráfico de “×” é um exemplo experimental em que a quantidade de carbono é maior que 0,0030% ou a perda de ferro (W17/50) é maior que 0,70 (W/kg).
[00125] Pode ser visto na Fig. 2 que boas características com a quantidade de carbono após o recozimento por descarburação de 0,0030% ou menos e a perda de ferro (W17/50) de 0,70 (W/kg) ou menos são obtidas dentro da faixa da seguinte Expressão 1 de acordo com a relação entre o grau de oxidação P1 (=PH2O/PH2) do gás atmosférico na área de aquecimento para recozimento por descarburação e o teor de Cr X: 0,18X−0,008≤P1≤0,25X+0,15≤0,20 (Expressão 1).
[00126] Além disso, pode ser visto na Fig. 2 que boas características com a quantidade de carbono após o recozimento por descarburação de 0,0030% ou menos e a perda de ferro (W17/50) de 0,67 (W/kg) ou menos são obtidas dentro da faixa da seguinte Expressão 3 de acordo com a relação entre o grau de oxidação P1 (=PH2O/PH2) do gás atmosférico na área de aquecimento para recozimento por descarburação e o teor de Cr X: 0,3X+0,025≤P1≤0,25X+0,15≤0,20 (Expressão 3)
[00127] Na Fig. 2, a área é indicada por uma área circundada por linhas contínuas. <Exemplo 4>
[00128] Além disso, foi revisada a influência nas características da etapa de laminação a frio. Os resultados serão explicados abaixo.
[00129] Um eslabe de aço silício contendo, em termos de % de massa obtida por moldagem, Si: 3,3%; Mn: 0,1%; C: 0,06%; S: 0,007%; Al solúvel em ácido: 0,028%; N: 0,008%; Cr: 0,11%; e o remanescente: Fe e impurezas foi aquecida e, em seguida, submetida à laminação a quente para obter uma espessura de chapa de 2,6 mm. Uma parte da chapa laminada a quente foi recozida (submetida a recozimento de banda a quente) a 1100°C, foi submetida a laminação a frio para ter uma espessura de chapa de 2,0 mm e foi aquecida a 1120°C, e em seguida, foi submetida a recozimento no qual a temperatura foi resfriada a 950°C e mantida por 30 segundos (recozimento intermediário), e então foi adicionalmente submetida a laminação a frio para ter uma espessura de chapa final de 0,22 mm (Etapa A). A outra chapa laminada a quente foi submetida à laminação a frio para ter uma espessura de chapa de 2,0 mm sem ser submetida a recozimento de banda a quente, foi aquecida a 1120°C e foi submetida a recozimento em que uma temperatura foi resfriada a 950°C e mantida por 30 segundos (recozimento intermediário), e então submetida à laminação a frio para ter uma espessura final da chapa de 0,22 mm (etapa B). As razões de laminação a frio após o recozimento final em todos os casos foram de 89%.
[00130] A chapa laminada a frio foi submetida a recozimento por descarburação em que uma temperatura foi elevada para uma temperatura de 830°C a uma taxa de aquecimento de 30°C/segundo e mantida por 120 segundos, em um gás atmosférico de um grau de oxidação (PH2O/PH2) de 0,06 contendo 75% de hidrogênio e 25% de nitrogênio. No Exemplo 4, o grau de oxidação na área de aquecimento é igual ao grau de oxidação na área de imersão.
[00131] Depois disso, uma quantidade de nitrogênio no aço foi aumentada para 0,025% em massa em um gás de amônia para reforçar o inibidor.
[00132] A chapa recozida descarbonetada foi submetida ao recozimento final no qual um separador de recozimento (90% em massa de alumina + 10% em massa de magnésia) contendo alumina como componente principal foi aplicado na forma de uma pasta fluida aquosa, a temperatura foi elevada para 1200°C em um gás atmosférico contendo 75% de hidrogênio e 25% de nitrogênio, o gás atmosférico foi alterado para um gás atmosférico de 100% de hidrogênio e, em seguida, o recozimento foi realizado a 1200°C por 90 horas.
[00133] As amostras preparadas através das etapas acima foram lavadas com água e, em seguida, foram cisalhadas, foram submetidas a recozimento de alívio de tensão, tiveram um revestimento de isolamento formado para prover tensão à chapa de aço (tiveram um revestimento de tensão a ser aplicado), foram submetidas a irradiação a laser, e foram submetidos à medição magnética por meio de um método SST.
[00134] A Tabela 3 mostra quantidades de carbonos após o recozimento por descarburação e os valores de perda de ferro (W17/50) obtidos através da medição magnética acima. [Tabela 3] Etapa Quantidade de Avaliação da Perda de ferro Avaliação da Avaliação carbono da quantidade de (W17/50) (W/kg) perda de ferro completa chapa carbono descarbonetada (ppm) A 10 Ex. 0,64 Ex. Ex. B 8 Ex. 0,63 Ex. Ex.
[00135] Na Tabela 3, “Ex” significa um excelente resultado.
[00136] Conforme mostrado na Tabela 3, independentemente de qual etapa foi passada, em cada, a quantidade de carbono no aço que foi submetido à descarburação foi de 0,0030% (30 ppm) ou menos, e foi obtida uma boa perda de ferro. <Exemplo 5>
[00137] Além disso, foi investigada a influência dos componentes de um eslabe de aço silício nas características. Os resultados serão descritos abaixo como Exemplo 5.
[00138] Um eslabe de aço silício contendo os componentes mostrados na Tabela 4 obtida por moldagem e composta pelo remanescente: Fe e impurezas foi aquecida e, em seguida, submetida à laminação a quente para obter uma espessura de chapa de 2,3 mm. A chapa laminada a quente foi submetida a recozimento em que uma temperatura foi elevada para 1120°C, reduzida para 950°C e depois mantida durante 30 segundos, e então foi submetida à laminação a frio uma vez para ter uma espessura final de chapa de 0,22 mm.
[00139] A chapa laminada a frio foi submetida a recozimento por descarburação em um gás atmosférico contendo 75% de hidrogênio e 25%
de nitrogênio em que a temperatura foi elevada para 830°C a uma taxa de aquecimento de 30°C/segundo a um grau de oxidação (PH2O/PH2) de 0,10 e o grau de oxidação (PH2O/PH2) foi alterado para um grau de oxidação (PH2O/PH2) de 0,06 e mantido por 120 segundos.
[00140] Depois disso, a quantidade de nitrogênio no aço foi aumentada para 0,025% em massa em um gás de amônia para reforçar o inibidor.
[00141] A chapa recozida descarbonetada foi submetida ao recozimento final no qual um separador de recozimento (60% em massa de alumina + 40% em massa de magnésia) contendo alumina como componente principal foi aplicado na forma de uma pasta fluida aquosa, a temperatura foi elevada para 1200°C em um gás atmosférico contendo 75% de hidrogênio e 25% de nitrogênio, o gás atmosférico foi alterado para um gás atmosférico de 100% de hidrogênio e, em seguida, o recozimento foi realizado a 1200°C por 60 horas.
[00142] As amostras preparadas através das etapas acima foram lavadas com água e, em seguida, foram cisalhadas, foram submetidas a recozimento de alívio de tensão, tiveram um revestimento de isolamento formado para prover tensão à chapa de aço (tiveram um revestimento de tensão a ser aplicado), foram submetidas a irradiação a laser, e foram submetidos à medição magnética por meio de um método SST.
[00143] A Tabela 4 mostra quantidades de carbono após o recozimento por descarburação e os valores de perda de ferro (W17/50) obtidos através da medição magnética acima.
[Tabela 4] Amostra nº Unidade: % em massa: remanescente Fe e impurezas Si Mn C S Al solúvel em N Cr Cu P Ni B V Nb Mo Ti Bi ácido 1 3,20 0,10 0,05 0,006 0,027 0,008 0,12 2 2,70 0,12 0,05 0,005 0,028 0,008 0,10 3 3,80 0,12 0,06 0,005 0,028 0,008 0,10
Petição 870210062581, de 09/07/2021, pág. 44/52 4 3,20 0,14 0,05 0,007 0,027 0,007 0,12 5 3,20 0,45 0,05 0,007 0,027 0,007 0,12 6 3,30 0,11 0,04 0,006 0,026 0,008 0,09 7 3,20 0,11 0,07 0,006 0,026 0,008 0,09 8 3,30 0,13 0,06 0,004 0,027 0,007 0,12 9 3,20 0,13 0,05 0,015 0,027 0,007 0,12 10 3,30 0,10 0,06 0,005 0,025 0,008 0,13 11 3,30 0,10 0,06 0,005 0,035 0,008 0,13 12 3,20 0,11 0,05 0,006 0,027 0,004 0,12 13 3,20 0,11 0,05 0,006 0,027 0,010 0,12 14 3,30 0,12 0,06 0,005 0,029 0,008 0,10 0,2 15 3,20 0,11 0,05 0,006 0,027 0,008 0,11 0,2 34/36
16 3,20 0,14 0,06 0,006 0,026 0,008 0,12 0,3 17 3,30 0,11 0,05 0,005 0,027 0,008 0,11 0,003 18 3,20 0,10 0,05 0,006 0,025 0,009 0,12 0,07 19 3,30 0,11 0,06 0,006 0,026 0,009 0,13 0,05 20 3,30 0,11 0,05 0,006 0,027 0,008 0,11 0,05 21 3,20 0,14 0,06 0,008 0,027 0,007 0,12 0,005 22 3,20 0,10 0,05 0,006 0,028 0,008 0,12 0,005
(Continuação da tabela 4) Amostra nº Quantidade de carbono Avaliação da Perda de ferro Avaliação da Avaliação da chapa quantidade (W17/50) perda de ferro completa descarbonetada (ppm) de carbono (W/kg) 1 9 Ex. 0,65 Ex.
Ex. 2 7 Ex. 0,68 Ex.
Ex. 3 19 Ex. 0,62 Ex.
Ex.
4 9 Ex. 0,65 Ex. Ex. 5 8 Ex. 0,66 Ex. Ex. 6 9 Ex. 0,67 Ex. Ex. 7 19 Ex. 0,68 Ex. Ex. 8 10 Ex. 0,67 Ex. Ex. 9 9 Ex. 0,69 Ex. Ex. 10 9 Ex. 0,66 Ex. Ex.
Petição 870210062581, de 09/07/2021, pág. 45/52 11 9 Ex. 0,63 Ex. Ex. 12 9 Ex. 0,68 Ex. Ex. 13 10 Ex. 0,64 Ex. Ex. 14 9 Ex. 0,63 Ex. Ex. 15 10 Ex. 0,64 Ex. Ex. 16 11 Ex. 0,65 Ex. Ex. 17 10 Ex. 0,63 Ex. Ex. 18 11 Ex. 0,64 Ex. Ex. 19 13 Ex. 0,64 Ex. Ex. 20 9 Ex. 0,65 Ex. Ex. 21 9 Ex. 0,66 Ex. Ex. 22 10 Ex. 0,63 Ex. Ex. 35/36
[00144] Conforme mostrado na Tabela 4, independentemente da composição do eslabe de aço silício a ser usada, em cada, a quantidade de carbono no aço que foi submetido à descarburação foi de 0,0030% (30 ppm) ou menos, foi obtida uma boa perda de ferro.
[00145] Pode ser visto a partir dos resultados acima que, na etapa de recozimento por descarburação para realizar recozimento por descarburação em uma atmosfera de hidrogênio úmido para remover o carbono contido no aço que foi submetido à laminação a frio, uma reação de descarburação é realizada de forma estável e, assim, um produto com boas características de perda de ferro pode ser fabricado promovendo o alisamento da superfície da chapa de aço, contendo uma quantidade adequada de Cr e controlando o grau de oxidação P1 do gás atmosférico na área de aquecimento e o grau de oxidação P2 do gás atmosférico na área de imersão na etapa de recozimento por descarburação até um grau de oxidação em que os óxidos à base de ferro não são formados.

Claims (6)

REIVINDICAÇÕES
1. Método para fabricar uma chapa de aço elétrico com grão orientado, caracterizado pelo fato de que compreende: um processo de produção de material de aço silício para produzir um material de aço silício; um processo de laminação a quente para obter uma chapa laminada a quente submetendo o material de aço silício à laminação a quente; um processo de laminação a frio para obter uma chapa de aço tendo uma espessura de chapa final submetendo a chapa laminada a quente a um único processo de laminação a frio ou a múltiplos processos de laminação a frio tendo recozimento intermediário realizado entre processos de laminação a frio; um processo de recozimento por descarburação para submeter a chapa de aço ao recozimento por descarburação usando um forno de recozimento por descarburação incluindo uma área de aquecimento e uma área de imersão; e um processo de recozimento final de aplicação de um separador de recozimento que tem alumina como um componente principal para a chapa de aço e submetendo a chapa de aço ao recozimento final, em que o material de aço silício contém, em termos de % em massa, Si: 0,8 a 7,0%; C: 0,085% ou menos; Al solúvel em ácido: 0,010 a 0,065%; N: 0,004 a 0,012%; Mn: 1,00% ou menos; S: 0,050% ou menos; Cr: 0,02 a 0,50%; e o remanescente: Fe e impurezas, e no processo de recozimento por descarburação, quando o teor de Cr do material de aço silício em termos de % em massa é especificado X, um grau de oxidação P1 de um gás atmosférico na área de aquecimento satisfaz a seguinte Expressão 1 e um grau de oxidação P2 de um gás atmosférico na área de imersão satisfaz a seguinte Expressão 2: 0,18X−0,008≤P1≤0,25X+0,15≤0,20 (Expressão 1); e 0,01≤P2≤0,15 (Expressão 2).
2. Método para fabricar uma chapa de aço elétrico com grão orientado de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o P1 satisfaz a seguinte Expressão 3: 0,3X+0,025≤P1≤0,25X+0,15≤0,20 (Expressão 3).
3. Método para fabricar uma chapa de aço elétrico com grão orientado de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o P1 e o P2 satisfazem a seguinte Expressão 4: P1>P2 (Expressão 4).
4. Método para fabricar uma chapa de aço elétrico com grão orientado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o material de aço silício contém adicionalmente, em termos de % em massa, Cu: 0% ou mais e 0,4% ou menos; P: 0% ou mais e 0,5% ou menos; Ni: 0% ou mais e 1,0% ou menos; B: 0% ou mais e 0,008% ou menos; V: 0% ou mais e 0,15% ou menos; Nb: 0% ou mais e 0,20% ou menos; Mo: 0% ou mais e 0,10% ou menos; Ti: 0% ou mais e 0,015% ou menos; e Bi: 0% ou mais e 0,010% ou menos.
5. Método para fabricar uma chapa de aço elétrico com grão orientado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um processo de tratamento de nitretação sendo realizado antes do processo de recozimento por descarburação até antes do início da recristalização secundária no processo de recozimento final.
6. Método para fabricar uma chapa de aço elétrico com grão orientado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um processo de recozimento de banda a quente para submeter a chapa laminada a quente obtida no processo de laminação a quente ao recozimento após o processo de laminação a quente e antes do processo de laminação a frio.
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