ОКСИД МАГНИЯ ДЛЯ ОТЖИГОВЫХ СЕПАРАТОРОВ И АНИЗОТРОПНАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ЛИСТОВАЯ СТАЛЬ Российский патент 2020 года по МПК C23C22/00 C01F5/08 C21D8/12 C21D9/16 H01F1/147 

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится к оксиду магния для отжигового сепаратора и к анизотропной электротехнической листовой стали.

Предпосылки изобретения

[0002] Анизотропную электротехническую листовую сталь, использующуюся для трансформаторов и генераторов, обычно производят горячей прокаткой кремнистой стали, содержащей примерно 3% кремния (Si), холодной прокаткой листовой стали до конечной толщины, обезуглероживающим отжигом и окончательным отжигом листовой стали. При обезуглероживающем отжиге (отжиге для первичной рекристаллизации) на поверхности листовой стали образуется пленка диоксида кремния, на поверхность наносят суспензию, содержащую оксид магния для отжигового сепаратора, и сушат, и листовую сталь сматывают в рулон и подвергают окончательному отжигу, при котором диоксид кремния (SiO₂) реагирует с оксидом магния (MgO), образуя пленку форстерита (Mg₂SiO₄) на поверхности листовой стали. Эта пленка форстерита создает натяжение поверхности листовой стали, снижает потери в сердечнике, улучшая магнитные свойства, а также придает листовой стали изолирующие свойства.

[0003] С целью улучшения характеристик анизотропной электротехнической листовой стали исследовали следовые компоненты, содержащиеся в оксиде магния для отжигового сепаратора. В качестве некоторых следовых компонентов, которые добавляют в контролируемых количествах в оксид магния для отжигового сепаратора, можно назвать оксид кальция (CaO), бор (B), сульфит (SO₃), фтор (F) и хлор (Cl). Кроме того, предпринимались попытки исследовать не только содержания следовых компонентов, но и структуры соединений, содержащих элементы следовых компонентов, в оксиде магния для отжигового сепаратора.

[0004] Например, в патентном документе 1 описывается оксид магния для отжигового сепаратора, имеющий особые содержания CaO и B. Далее, в патентном документе 2 описывается оксид магния для отжигового сепаратора, который содержит особые количества хлоридов, таких как хлориды Mg и Ca, и имеет особое отношение B к хлоридам. В патентном документе 3 и патентном документе 4 описан оксид магния для отжигового сепаратора, который имеет особые содержания CaO, SO₃, галогена и B в оксиде магния для отжигового сепаратора. Проводились исследования, в которых определяли и другие свойства оксида магния для отжигового сепаратора. Например, в патентном документе 5 описан оксид магния для отжигового сепаратора, имеющий множество контролируемых физических свойств, включая содержания CaO, CO₂, SO₃, K, Na и B.

[0005] В патентном документе 6 описан способ получения анизотропной электротехнической листовой стали, в котором используется оксид магния с особыми содержаниями Cl и SO₃. В патентном документе 7 описан отжиговый сепаратор для анизотропной электротехнической листовой стали, который имеет особые содержания F и Cl и особые свойства.

[0006] Имеется несколько изобретений, которые были сфокусированы, помимо следовых компонентов, на активность, основанную на скорости реакции частиц оксида магния с кислотой, а именно, на активность к лимонной кислоте (CAA). Параметр CAA выражается как время, необходимое для нейтрализации 0,4н водного раствора лимонной кислоты, содержащего фенолфталеин в качестве индикатора, когда его смешивают с эквивалентом конечной реакции оксида магния и полученную смесь перемешивают при заданной температуре (например, 303K). Эмпирически известно, что CAA может служить показателем для оценки оксида магния, использующегося в качестве отжигового сепаратора для анизотропной электротехнической листовой стали.

[0007] В патентном документе 8 описано изобретение, относящееся к распределению CAA при конкретных реакционных эквивалентах оксида магния. В частности, изобретение направлено на оксид магния для отжигового сепаратора, активность которого контролируется так, чтобы величина CAA всегда лежала в узком диапазоне в любом случае, в котором конечная степень реакции составляет 20%, 40%, 60% и 70%. Далее, в патентном документе 9 и патентном документе 10 описываются изобретения, направленные на оксид магния для отжигового сепаратора, у которого активность при 40% CAA и 80% CAA и другие свойства, такие как размер частиц и удельная поверхность, ограничены заданными диапазонами. Кроме того, в патентном документе 11 описывается изобретение, относящееся к отжиговому сепаратору для анизотропной электротехнической листовой стали, у которого такие свойства, как 70% CAA, отношение 70% CAA/40% CAA, размер частиц и удельная поверхность ограничены заданными диапазонами. Во всех этих изобретениях контролируются гидратируемость и реакционная способность частиц оксида магния.

Список цитирования

[0008] Патентная литература

Патентный документ 1: Японская патентная публикация H04-025349

Патентный документ 2: Патент Японии 2690841

Патентный документ 3: Японская патентная публикация S54-014566

Патентный документ 4: Патент Японии 3043975

Патентный документ 5: Публикация японской патентной заявки H10-88244

Патентный документ 6: Патент Японии 3021241

Патентный документ 7: Патент Японии 3091096

Патентный документ 8: Японская патентная публикация S57-045472

Патентный документ 9: Патент Японии 2650817

Патентный документ 10: Патент Японии 4192282

Патентный документ 11: Патент Японии 3650525

Сущность изобретения

Техническая задача

[0009] На магнитные и изолирующие свойства анизотропной электротехнической листовой стали, а также на ее рыночную стоимость влияют характеристики пленки форстерита, в частности, следующие четыре момента: (a) формируемость пленки форстерита (степень образования пленки форстерита), (b) внешний вид пленки, (c) адгезия пленки и (d) удаляемость кислотой непрореагировавшего оксида магния. Другими словами, свойства и цена анизотропной электротехнической листовой стали зависит от характеристик оксида магния для отжигового сепаратора, используемого для образования пленки форстерита.

[0010] К сожалению, обычные виды оксидов магния для отжигового сепаратора являются ненадежными с учетом того, что нельзя в полной мере избежать появления дефектных пленок на анизотропной электротехнической листовой стали и что эффектов невозможно добиваться постоянно. Таким образом, оксид магния для отжигового сепаратора, обладающий достаточной эффективностью, еще не разработан.

[0011] Как упоминалось выше, в патентных документах 1-5 описываются попытки исследовать структуры соединений следовых элементов, содержащихся в оксидах магния для отжиговых сепараторов. Однако использование описанных в этих документах оксидов магния для отжигового сепаратора приводит к пленкам форстерита, имеющим низкую адгезию или плохую удаляемость кислотой непрореагировавшего оксида магния.

[0012] Оксиды магния для отжигового сепаратора, описанные в патентных документах 6 и 7, были разработаны с упором на эффект галогена, в частности фтора, в промотировании образования пленки форстерита. Оксиды магния, описанные в этих документах, демонстрируют постоянные эффекты образования пленки форстерита, но их эффекты все еще неудовлетворительны.

[0013] Как обсуждалось выше, было сделано множество попыток контролировать различные физические свойства оксида магния для отжигового сепаратора, чтобы достичь постоянных эффектов промотирования образования пленки форстерита и улучшить качество пленки форстерита. Однако существует потребность в дальнейшем повышении качества с тем, чтобы оксид магния для отжигового сепаратора в достаточной мере удовлетворял вышеописанным требованиям (a)-(d).

[0014] Активность оксида магния, указываемая параметром CAA, является индикатором реакционной способности в твердофазно-жидкофазной реакции между оксидом магния и лимонной кислотой. В этой твердофазно-жидкофазной реакции поверхностная свободная энергия выше, и активность повышается с увеличением числа реакционных центров твердой фазы, то есть с уменьшением размера частиц оксида магния и с увеличением их удельной поверхности. Однако, такие порошкообразные частицы, как частицы оксида магния, не всегда присутствуют как единичные частицы и во многих случаях агрегируют и слипаются, образуя, в зависимости от способов получения, агглютинированные частицы. В случае, когда частицы представляют собой скопления агрегированных и агглютинированных частиц, измеряемое значение CAA не отражает структуру частиц как агрегатов. Таким образом, реакционная способность отжигового сепаратора не может быть точно представлена только параметром CAA.

[0015] Кроме того, CAA только эмпирически моделирует реакционную способность в твердофазно-твердофазной реакции между диоксидом кремния и оксидом магния, которая фактически протекает на поверхности электротехнической листовой стали, на основе реакционной способности в твердофазно-жидкофазной реакции между оксидом магния и лимонной кислотой. В отличие от твердофазно-жидкофазной реакции, на реакцию образования форстерита, являющуюся твердофазно-твердофазной реакцией, будет существенно влиять агрегатная структура частиц оксида магния, обычно, например, число контактов между пленкой диоксида кремния и частицами оксида магния. В частности, когда число контактов, зависящее от структуры агрегированных частиц, мало, реакция будет недостаточной, даже если частицы оксида магния имеют активную поверхность. С другой стороны, при большом числе контактов реакция может идти в достаточной степени, даже если поверхность частиц оксида магния является неактивной.

[0016] Как описано выше, параметр CAA, использующийся как индикатор характеристик отжигового сепаратора для электротехнической листовой стали, может использоваться для оценки реакционной способности оксида магния только в ограниченных условиях, и не всегда по этому индикатору можно оценить реакционную способность в твердофазно-твердофазной реакции, которая протекает фактически на поверхности электротехнической листовой стали. Таким образом, оказалось, что метод, позволяющий контролировать твердофазно-твердофазную реакцию с учетом агрегатной структуры порошкообразных частиц, позволяет оксиду магния, даже если он имеет низкую активность согласно оценке CAA, иметь агрегатную структуру частиц, подходящую для отжигового сепаратора. Кроме того, такой метод, контролирующий твердофазно-твердофазную реакцию с учетом агрегатной структуры порошкообразных частиц, позволяет выбрать оксид магния, который может обеспечить возможность получения анизотропной электротехнической листовой стали с улучшенными магнитными и изолирующими свойствами, из оксидов магния, обладающих высокой активностью согласно оценкам CAA.

[0017] Таким образом, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить оксид магния для отжигового сепаратора, применимый для получения анизотропной электротехнической листовой стали с отличными магнитными и изолирующими свойствами. Более конкретно, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить оксид магния для отжигового сепаратора, который может образовывать пленку форстерита, обладающую отличными характеристиками в отношении степени образования пленки форстерита, внешнего вида пленки, адгезии пленки и удаляемости кислотой непрореагировавшего оксида магния на поверхности листовой стали.

Решение задачи

[0018] Авторы настоящего изобретения обнаружили, что анизотропную электротехническую листовую сталь с отличными магнитными и изолирующими свойствами можно получить, контролируя удельную поверхность по БЭТ и удельную поверхность по Блейну оксида магния для отжигового сепаратора в заданных диапазонах.

[0019] В одном аспекте настоящее изобретение относится к оксиду магния для отжигового сепаратора, имеющему удельную поверхность по БЭТ от 12,0·10³ до 25,0·10³ м²/кг и удельную поверхность по Блейну от 2,0·10³ до 7,0·10³ м²/кг.

[0020] Удельная поверхность по БЭТ соответствует удельной поверхности, включающей площадь поверхности первичных частиц, образующих агрегированные частицы. Напротив, удельная поверхность по Блейну соответствует удельной поверхности лишь агрегированных частиц без учета площади поверхности первичных частиц, образующих агрегированные частицы. Таким образом, структуры первичных частиц и агрегированных частиц можно контролировать путем контроля удельной поверхности по БЭТ и удельной поверхности по Блейну в заданных диапазонах. Контролируя структуры первичных частиц и агрегированных частиц в оксиде магния для отжигового сепаратора по настоящему изобретению, становится возможным надлежащим образом контролировать твердофазно-твердофазную реакцию между оксидом магния и поверхностной пленкой диоксида кремния. В результате, использование оксида магния для отжигового сепаратора позволяет получить анизотропную электротехническую листовую сталь, имеющую превосходные магнитные и изолирующие свойства. Более точно, на поверхности листовой стали можно образовать пленку форстерита, имеющую отличные характеристики в отношении степени образования пленки форстерита, внешнего вида пленки, адгезии пленки и удаляемости кислотой непрореагировавшего оксида магния.

[0021] Предпочтительно, оксид магния для отжигового сепаратора по настоящему изобретению содержит от 0,04 до 0,15 мас.% бора и имеет содержание хлора не более 0,05 мас.%. Ограничивая содержания бора и хлора заданными диапазонами, можно более надежно получать оксид магния для отжигового сепаратора, который можно использовать для получения анизотропной электротехнической листовой стали с отличными магнитными и изолирующими свойствами.

[0022] В другом аспекте настоящее изобретение относится к отжиговому сепаратору, содержащему вышеописанный оксид магния для отжигового сепаратора. Используя отжиговый сепаратор по настоящему изобретению, можно получать анизотропную электротехническую листовую сталь с отличными магнитными и изолирующими свойствами.

[0023] В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу получения анизотропной электротехнической листовой стали, включающему стадию образования пленки диоксида кремния на поверхности листовой стали и стадию образования пленки форстерита на поверхности листовой стали нанесением вышеназванного отжигового сепаратора на поверхность пленки диоксида кремния и отжигом листовой стали. Способом по настоящему изобретению можно получить анизотропную электротехническую листовую сталь с отличными магнитными и изолирующими свойствами.

Выгодные эффекты изобретения

[0024] Согласно настоящему изобретению можно получить оксид магния для отжигового сепаратора, который может применяться для получения анизотропной электротехнической листовой стали с отличными магнитными и изолирующими свойствами. Более точно, согласно настоящему изобретению оксид магния для отжигового сепаратора может образовывать пленку форстерита, имеющую отличные характеристики в отношении степени образования пленки форстерита, внешнего вида пленки, адгезии пленки и удаляемости кислотой непрореагировавшего оксида магния с поверхности листовой стали.

Описание вариантов осуществления

[0025] Оксид магния для отжигового сепаратора по настоящему изобретению имеет удельную поверхность по БЭТ от 12,0·10³ до 25,0·10³ м²/кг и удельную поверхность по Блейну от 2,0·10³ до 7,0·10³ м²/кг. При этом удельная поверхность по БЭТ представляет собой удельную поверхность, измеренную методом адсорбции газообразного азота (метод БЭТ), а удельная поверхность по Блейну представляет собой удельную поверхность, измеренную методом Блейна, описанным в стандарте JIS R5201:2015 "8.1. Определение удельной поверхности".

[0026] В методе Блейна удельную поверхность измеряют, пропуская воздух через слой уплотненных частиц. Из-за этого данным методом нельзя измерить площадь поверхности мелких пор, которые недоступны для потока воздуха. Таким образом, метод Блейна может измерять удельную поверхность (удельную поверхность по Блейну) лишь агрегированных частиц без учета площади поверхности первичных частиц, образующих агрегированные частицы.

[0027] Измерение удельной поверхности по БЭТ методом БЭТ позволяет определить даже площадь поверхности мелких пор в агрегированных частицах. Таким образом, можно измерить удельную поверхность (удельную поверхность по БЭТ), которая включает площадь поверхности первичных частиц, образующих агрегированные частицы.

[0028] Когда удельная поверхность по БЭТ оксида магния меньше 12,0·10³ м²/кг, размер первичных частиц оксида магния настолько велик, что частицы оксида магния демонстрируют низкую реакционную способность, что приводит к снижению (a) степени образования пленки форстерита. Кроме того, в этом случае после удаления кислотами будут оставаться остатки, так как частицы слишком крупные. Таким образом (d) удаляемость кислотой непрореагировавшего оксида магния из пленки форстерита ухудшается.

[0029] Когда удельная поверхность по БЭТ оксида магния превышает 25,0·10³ м²/кг, размер первичных частиц оксида магния настолько мал, что частицы оксида магния имеют слишком высокую реакционную способность, что не позволяет образовать однородную пленку форстерита. Следовательно, (b) внешний вид пленки и/или (c) адгезия пленки форстерита на анизотропной электротехнической листовой стали ухудшается.

[0030] Удельная поверхность по БЭТ оксида магния предпочтительно составляет от 12,0·10³ до 23,0·10³ м²/кг, более предпочтительно от 14,0·10³ до 20,0·10³ м²/кг.

[0031] Когда удельная поверхность по Блейну у оксида магния меньше 2,0·10³ м²/кг, агрегированные частицы оксида магния являются слишком крупными и имеют меньше контактов с листовой сталью и становятся менее активными, что приводит к снижению (a) степени образования пленки форстерита. Далее, поскольку образуется пленка форстерита, содержащая крупные частицы агрегированного оксида магния, ее толщина является неоднородной. Следовательно, (b) внешний вид пленки и/или (c) адгезия пленки форстерита на анизотропной электротехнической листовой стали ухудшается.

[0032] Когда удельная поверхность по Блейну у оксида магния превышает 7,0·10³ м²/кг, агрегированные частицы оксида магния имеют слишком малый размер и имеют больше контактов с листовой сталью, и становятся слишком реакционноспособными, что не позволяет образовать однородную пленку форстерита. Следовательно, (b) внешний вид пленки и/или (c) адгезия пленки форстерита на анизотропной электротехнической листовой стали ухудшается.

[0033] Удельная поверхность по Блейну оксида магния предпочтительно составляет от 2,5·10³ до 6,0·10³ м²/кг, более предпочтительно от 3,0·10³ до 5,0·10³ м²/кг.

[0034] Как описано выше, благодаря контролю удельной поверхности по БЭТ и удельной поверхности по Блейну агрегированных частиц оксида магния по настоящему изобретению оксид магния позволяет с высокой надежностью достичь отличной способности к образованию пленки форстерита, какой нельзя получить с обычными оксидами магния для отжигового сепаратора. При этом отличная способность к образованию пленки форстерита указывается уровнями степени образования пленки форстерита, внешнего вида пленки, адгезии пленки и удаляемости кислотой непрореагировавшего оксида магния при получении анизотропной электротехнической листовой стали.

[0035] При использовании оксида магния для отжигового сепаратора по настоящему изобретению можно получить анизотропную электротехническую листовую сталь, имеющую отличные изолирующие и магнитные свойства.

[0036] В настоящем изобретении оксид магния можно получить известным способом. Например, оксид магния можно получить таким способом, при котором добавляют суспензию гидроксида кальция к и проводят его реакцию с водным раствором хлорида магния как исходным материалом с образованием гидроксида магния, далее гидроксид магния отфильтровывают, промывают водой, сушат и обжигают в нагревательной печи, получая оксид магния, с последующим измельчением полученного оксида магния до желаемого размера частиц.

[0037] Гидроксид кальция можно заменить соединением щелочного металла с гидроксилом, таким как гидроксид натрия и гидроксид калия. Альтернативно, оксид магния можно получить с помощью процесса Амана (Aman), в котором содержащий хлорид магния водный раствор, такой как морская вода, рассол и рапа, вводят в реактор и получают оксид магния и HCl напрямую при 1773-2273K, после чего полученный оксид магния измельчают до желаемого размера частиц и желаемой удельной поверхности.

[0038] Альтернативно, оксид магния можно получить путем гидратации оксида магния, полученного в результате обжига минерального магнезита, и обжига полученного гидроксида магния с последующим измельчением полученного оксида магния до желаемого размера частиц и желаемой удельной поверхности.

[0039] В настоящем изобретении удельную поверхность по БЭТ и удельную поверхность по Блейну оксида магния можно регулировать следующим образом. Удельную поверхность по БЭТ и удельную поверхность по Блейну оксида магния можно корректировать путем регулирования температуры реакции и концентрации источника щелочи в процессе получения гидроксида магния, тем самым контролируя размер первичных частиц и размер вторичных частиц гидроксида магния. Альтернативно, удельную поверхность по БЭТ и удельную поверхность по Блейну оксида магния можно регулировать путем управления температурой и временем обжига гидроксида магния, имеющего контролируемый размер частиц. Альтернативно, удельную поверхность по БЭТ и удельную поверхность по Блейну можно регулировать, измеряя удельную поверхность по БЭТ и удельную поверхность по Блейну после операции измельчения и проводя обжиг несколько раз. Далее, удельную поверхность по БЭТ и удельную поверхность по Блейну оксида магния можно регулировать, измельчая обожженный оксид магния с использованием измельчителя, такого как щековая дробилка, барабанная дробилка, конусная дробилка, ударная дробилка, валковая дробилка, режущая мельница, толчея, кольцевая мельница, вальцовая мельница, струйная мельница, молотковая мельница, ротационная мельница, вибрационная мельница, планетарная мельница и шаровая мельница.

[0040] Удельную поверхность по БЭТ и удельную поверхность по Блейну оксида магния можно регулировать путем классификации частиц оксида магния с использованием классификатора так, чтобы получить желаемую удельную поверхность по БЭТ и удельную поверхность по Блейну.

[0041] Оптимальные условия измельчителя для получения диапазона удельных поверхностей оксида магния по настоящему изобретению меняются в зависимости от типа и производительности (мощности) измельчителя. При повышении интенсивности измельчения удельная поверхность по БЭТ и удельная поверхность по Блейну повышаются. Напротив, при снижении интенсивности измельчения удельная поверхность по БЭТ и удельная поверхность по Блейну снижаются. Использование классификатора требуется не всегда, но их совместное использование позволяет контролировать площадь поверхности в более широком диапазоне.

[0042] В случае, когда полученный вышеуказанным способом оксид магния измеряют и оказывается, что он имеет чрезмерно большую удельную поверхность по БЭТ и/или чрезмерно большую удельную поверхность по Блейну, удельную поверхность по БЭТ и удельную поверхность по Блейну оксида магния можно регулировать путем объединения и смешивания оксида магния с другим оксидом магния, имеющим меньшую удельную поверхность по БЭТ и/или меньшую удельную поверхность по Блейну.

[0043] В настоящем изобретении содержания следовых компонентов можно контролировать во время стадий получения сырого продукта. В таком случае следовые компоненты можно добавлять во влажном состоянии. Более точно, например, используя в качестве исходного материала водный раствор хлорида магния, имеющий заранее проанализированные содержания следовых компонентов, во время стадии образования гидроксида магния путем добавления щелочного водного раствора или суспензии с гидроксильной группой в водный раствор хлорида магния и проведения их реакции друг с другом, можно отрегулировать содержания следовых компонентов в заданных диапазонах. Например, когда добавляют кальций (Ca), можно использовать кальций в форме оксида, гидроксида, карбонатной соли, нитратной соли, сульфатной соли, силикатной соли и фосфатной соли. Когда добавляют фосфор (P), можно использовать фосфорную кислоту, метафосфорную кислоту, фосфоновую кислоту и фосфористую кислоту, а также их соли со щелочным металлом, со щелочноземельным металлом и их аммониевые соли. Когда добавляют бор (B), можно использовать борную кислоту, боратные соли щелочного металла, боратные соли аммония, метаборатные соли щелочного металла, диоксид бора и т.д. Когда добавляют серу (S), можно использовать серную кислоту и сернистую кислоту, а также их соли со щелочным металлом, со щелочноземельным металлом и их аммониевые соли. Когда добавляют фтор (F), можно использовать фторид магния и т.п. Когда добавляют хлор (Cl), можно использовать хлорид магния и т.п. Когда добавляют кремний (Si), можно использовать силикатные соли щелочного металла, силикатные соли щелочноземельного металла и коллоидный диоксид кремния.

[0044] Оксид магния по настоящему изобретению может содержать такие следовые компоненты, как кальций (Ca), фосфор (P), бор (B), сера (S), фтор (F) и хлор (Cl). Когда оксид магния по настоящему изобретению содержит кальций (Ca), содержание кальция предпочтительно составляет от 0,2 до 2,0 мас.% в пересчете на CaO. Когда оксид магния по настоящему изобретению содержит фосфор (P), содержание фосфора предпочтительно составляет от 0,03 до 0,15 мас.% в пересчете на P₂O₃. Когда оксид магния по настоящему изобретению содержит бор (B), содержание бора предпочтительно составляет от 0,04 до 0,15 мас.%. Когда оксид магния по настоящему изобретению содержит серу (S), содержание серы предпочтительно составляет от 0,01 до 1,5 мас.% в пересчете на SO₃. Когда оксид магния по настоящему изобретению содержит фтор (F), содержание фтора предпочтительно составляет не более 0,05 мас.%. Когда оксид магния по настоящему изобретению содержит хлор (Cl), содержание хлора предпочтительно составляет не более 0,05 мас.%. Когда оксид магния по настоящему изобретению содержит кремний (Si), содержание кремния предпочтительно составляет от 0,05 до 0,5 мас.%. При этом "мас.%" в настоящем описании означает то же самое, что и массовый %.

[0045] Содержания следовых компонентов в настоящем изобретении можно также контролировать путем удаления таких компонентов во время стадий получения сырого продукта. В таком случае следовые компоненты можно удалить, добавляя кислоту на вышеуказанной стадии образования гидроксида магния, или проводя неоднократную фильтрацию и промывку продукта водой после вышеуказанной стадии образования гидроксида магния.

[0046] В случае промывки водой следовый компонент можно удалить путем промывки гидроксида магния водой, например, так можно удалить хлор (Cl). В случае реакции водного раствора, содержащего хлорид магния, с водным раствором щелочи, содержащим гидроксильную группу, следовый компонент, такой как бор (B), можно удалить, проводя их реакцию друг с другом, заранее осаждая часть гидроксида магния и заставляя осажденные частицы адсорбировать следовый компонент.

[0047] Далее, содержания следовых компонентов можно контролировать до окончательного обжига полученного продукта, такого как гидроксид магния. В этом случае их можно контролировать путем проведения анализа полученного гидроксида магния, чтобы определить содержания следовых элементов, и добавления каких-то следовых компонентов или, если какие-то следовые элементы присутствуют в чрезмерно больших количествах, объединения и смешивания гидроксида магния с другим гидроксидом магния, имеющим более низкое содержание таких следовых элементов, с последующим обжигом.

[0048] Оксид магния по настоящему изобретению предпочтительно имеет активность к лимонной кислоте (CAA) от 50 до 170 секунд, более предпочтительно от 60 до 90 секунд. При этом "активность к лимонной кислоте" (CAA) означает время, необходимое для того, чтобы 0,4н водный раствор лимонной кислоты достиг конца реакции, когда его смешивают с 40% эквивалента конечной реакции оксида магния и получившуюся смесь перемешивают при температуре 303K, то есть, время, необходимое для израсходования лимонной кислоты и нейтрализации раствора.

[0049] CAA эмпирически моделирует реакционную способность в твердофазно-твердофазной реакции между диоксидом кремния и оксидом магния, которая фактически протекает на поверхности электротехнической листовой стали, на основе твердофазно-жидкофазной реакции. Таким образом можно измерить реакционную способность частиц оксида магния, включающих первичные частицы.

[0050] Когда CAA оксида магния составляет более 170 секунд, размер первичных частиц оксида магния является слишком большим, так что частицы оксида магния проявляют низкую реакционную способность, что приводит к снижению (a) степени образования пленки форстерита. Кроме того, после удаления кислоты остаются остатки, так как частицы слишком крупные. Таким образом, (d) удаляемость кислотой низкая.

[0051] Когда CAA оксида магния меньше 50 секунд, размер первичных частиц оксида магния слишком мал, так что частицы оксида магния демонстрируют слишком высокую реакционную способность и не образуют однородную пленку форстерита. Следовательно, (b) внешний вид пленки и/или (c) адгезия пленки форстерита ухудшается.

[0052] Анизотропную электротехническую листовую сталь по настоящему изобретению можно получить следующим способом. Листовую сталь для анизотропной электротехнической листовой стали можно получить путем горячей прокатки сляба кремнистой стали, содержащей 2,5-4,5% кремния (Si), травления листовой стали и доведения толщины листовой стали до заданного значения, проводя сильную холодную прокатку или два прохода холодной прокатки с промежуточным отжигом между проходами. Далее, рулон холоднокатаной листовой стали подвергают рекристаллизационному отжигу, который также служит для обезуглероживания, во влажной водородной атмосфере при 923-1173K. Во время этого процесса на поверхности листовой стали образуется оксидная пленка на основе диоксида кремния. Затем отжиговый сепаратор, содержащий оксид магния для отжигового сепаратора по настоящему изобретению, однородно диспергируют в воде, получая суспензию. Эту суспензию наносят сплошным слоем на поверхность покрытой оксидом листовой стали способом нанесения валиком или способом распыления и сушат при температуре примерно 573K. Обработанную таким образом листовую сталь подвергают окончательному отжигу, например, при 1473K в течение 20,0 часов, формируя пленку форстерита (пленку Mg₂SiO₄) на поверхности листовой стали. Пленка форстерита является изолирующей пленкой, а также придает натяжение поверхности листовой стали и снижает потери в сердечнике из анизотропной электротехнической листовой стали, улучшая магнитные свойства.

Примеры

[0053] Ниже настоящее изобретение будет описано подробно на примерах. Однако следует понимать, что эти примеры никоим образом не ограничивают объем изобретения.

Методы испытаний

(1) Метод измерения удельной поверхности по БЭТ

[0054] Удельную поверхность по БЭТ измеряли методом адсорбции газа (метод БЭТ), используя газообразный азот и анализатор удельной поверхности (Macsorb производства Mountech Co., Ltd.).

(2) Метод измерения удельной поверхности по Блейну

[0055] Удельную поверхность по Блейну измеряли в соответствии со стандартом JIS R5201:2015 (8. Определение тонкости помола, 8.1. Определение удельной поверхности), используя аппарат Блейна для определения воздухопроницаемости (C-202B производства Nishinihon Shikenki). Измерение проводили при комнатной температуре 298±1K, пористость устанавливали на уровне 0,80.

(3) Метод измерения содержания бора (B)

[0056] Образец для измерений добавляли в 12н соляную кислоту (х.ч.) и полностью растворяли при нагревании. Затем измеряли содержание бора (B), используя оптико-эмиссионный спектрометр с индуктивно-связанной плазмой (PS3520 VDD производства Hitachi High-Tech Science Corp.).

(4) Метод измерения содержания хлора (Cl)

[0057] Содержание хлора (Cl) измеряли, растворяя образец в кислоте и определяя массу с помощью спектрофотометра (UV-2550 производства Shimadzu Corporation), тем самым рассчитывая концентрацию в образце.

(5) Метод измерения CAA

[0058] 1·10^-4 м³ 0,4н раствора лимонной кислоты и подходящее количество (2·10^-6 м³) 1%-ого раствора фенолфталеина в качестве индикатора добавляли в химический стакан объемом 2·10^-4 м³. В раствор лимонной кислоты добавляли эквивалент 40% конечной реакции оксида магния и смесь перемешивали магнитной мешалкой на 700 об/мин, регулируя температуру жидкости на 303K. Измеряли время, необходимое для завершения реакции, то есть, время, требующееся для израсходования лимонной кислоты и нейтрализации раствора.

(6) Степень образования пленки форстерита

[0059] Учитывая механизм образования форстерита, представленный уравнением реакции: 2MgO+SiO₂ → Mg₂SiO₄, готовили смесь, содержащую порошок оксида магния и аморфный диоксид кремния в мольном отношении 2:1. Смесь весом 0,8·10^-3 кг формовали под давлением 50 МПа, получая формованное тело, имеющее диаметр 15·10^-3 м и высоту примерно 3·10^-3 м. Далее, эту прессовку обжигали в атмосфере азота при 1473K в течение 4,0 часов. Количество форстерита, образовавшегося в спеченном теле, количественно анализировали методом рентгеновской дифрактометрии. Вероятно, что степень образования в 90% или выше указывает на то, что оксид магния имеет достаточную реакционную способность и будет образовывать качественную пленку форстерита.

(7) Внешний вид пленки форстерита

[0060] Образцы для тестирования внешнего вида пленки форстерита, адгезии пленки форстерита адгезия и удаляемости кислотой непрореагировавшего оксида магния брали из листовой стали, которая была получена горячей прокаткой и холодной прокаткой сляба кремнистой стали для анизотропной электротехнической листовой стали известным образом до конечной толщины 0,28·10^-3 м и последующим обезуглероживающим отжигом листовой стали во влажной атмосфере, содержащей 25% азота плюс 75% водорода. Химический состав листовой стали перед обезуглероживающим отжигом включал, в мас.%, C: 0,01%, Si: 3,29%, Mn: 0,09%, Al: 0,03%, S: 0,07% и N: 0,0053%, остальное – Fe и неизбежные примеси. На электротехническую листовую сталь наносили оксид магния и исследовали характеристики пленки форстерита. Более точно, суспензию оксида магния по настоящему изобретению или оксида магния по сравнительному примеру наносили на листовую сталь так, чтобы сухой вес составлял 14·10^-3 кг/м². После сушки проводили окончательный отжиг при 1473K в течение 20,0 часов. По завершении окончательного отжига листовую сталь охлаждали, промывали водой, травили водным раствором соляной кислоты, снова промывали водой и сушили. Внешний вид пленки оценивали по отношению к пленке после промывки. Более конкретно, внешний вид оценивали следующим образом: ставили оценку , когда образовывалась серая однородная пленка форстерита большой толщины; ставили оценку ○, когда пленка была однородной, но немного тоньше; ставили оценку Δ, когда пленка была неоднородной и тонкой, но покрывала нижележащую листовую сталь без обнажения; и ставили оценку ×, когда пленка была неоднородной и очень тонкой, и имелись участки, где был видна обнаженная нижележащая листовая сталь.

(8) Адгезия пленки форстерита

[0061] Адгезию пленки форстерита оценивали по состоянию пленки перед промывкой. Более конкретно, адгезию оценивали следующим образом: ставили оценку , когда пленка была однородной и не имела отслоений; ставили оценку , когда пленка было чуть неоднородной, но не имела отслоений; ставили оценку Δ, когда пленка была неоднородный и отслаивалась, оставляя дырочки; и ставили оценку ×, когда пленка была неоднородной и была заметно отслоившейся.

(9) Удаляемость кислотой непрореагировавшего оксида магния

[0062] Удаляемость кислотой непрореагировавшего оксида магния (кратко обозначаемая также "удаляемость кислотой") оценивали по состоянию пленки после промывки. Более точно, удаляемость кислотой оценивали следующим образом: ставили оценку , когда непрореагировавший оксид магния был удален полностью; ставили оценку , когда пленка имела разную насыщенность цвета из-за небольшого остатка непрореагировавшего оксида магния, хотя видимых остатков непрореагировавшего оксида магния не имелось; ставили оценку Δ, когда были видны точки непрореагировавшего оксида магния; и ставили оценку ×, когда непрореагировавший оксид магния оставался заметным.

Примеры синтеза с использованием реагентов

Пример синтеза 1

[0063] Хлорид магния (х.ч.) растворяли в чистой воде, получая водный раствор хлорида магния концентрацией 0,5·10³ моль/м³. Далее, гидроксид кальция (х.ч.) добавляли в чистую воду с получением дисперсии гидроксида кальция концентрацией 0,5·10³ моль/м³. Водный раствор хлорида магния и дисперсию гидроксида кальция смешивали, получая 1,0·10^-3 м³ жидкой смеси, содержащей MgCl₂/Ca(OH)₂ в мольном отношении 1,1. После этого водный раствор борной кислоты, доведенный до 0,3·10³ моль/м³ чистой водой, добавляли в жидкую смесь так, чтобы содержание бора (B) в конечном оксиде магния составляло 0,06 мас.%. Реакцию проводили при 363K в течение 6,0 часов при перемешивании смеси на 300 об/мин четырехлопастной мешалкой, получая в результате суспензию гидроксида магния. После этого суспензию гидроксида магния фильтровали. Остаток промывали 100-кратной массой чистой воды от массы ожидаемого гидроксида магния и сушили при 378K в течение 12,0 часов, получив порошок гидроксида магния. Полученный порошок гидроксида магния обжигали в электрической печи при 1073K в течение 2,0 часов. В результате получали оксид магния, имеющий удельную поверхность по Блейну 7,6·10³ м²/кг и удельную поверхность по БЭТ 29,2·10³ м²/кг.

Пример синтеза 2

[0064] Хлорид магния (х.ч.) растворяли в чистой воде, получая водный раствор хлорида магния концентрацией 0,5·10³ моль/м³. Далее, гидроксид кальция (х.ч.) добавляли в чистую воду с получением дисперсии гидроксида кальция концентрацией 0,5·10³ моль/м³. Водный раствор хлорида магния и дисперсию гидроксида кальция смешивали, получая 1,0·10^-3 м³ жидкой смеси, содержащей MgCl₂/Ca(OH)₂ в мольном отношении 1,1. После этого водный раствор борной кислоты, доведенный до 0,3·10³ моль/м³ чистой водой, добавляли в жидкую смесь так, чтобы содержание бора (B) в конечном оксиде магния составляло 0,06 мас.%. Реакцию проводили при 303K в течение 6,0 часов при перемешивании смеси на 300 об/мин четырехлопастной мешалкой, получая в результате суспензию гидроксида магния. После этого суспензию гидроксида магния фильтровали. Остаток промывали 100-кратной массой чистой воды от массы ожидаемого гидроксида магния и сушили при 378K в течение 12,0 часов, получив порошок гидроксида магния. Полученный порошок гидроксида магния обжигали в электрической печи при 1273K в течение 0,5 часа, получая порошок оксида магния. Полученный оксид магния дробили на шаровой мельнице в течение 1,0 часа. В результате получали оксид магния, имеющий удельную поверхность по Блейну 3,4·10³ м²/кг и удельную поверхность по БЭТ 25,6·10³ м²/кг.

Пример синтеза 3

[0065] Хлорид магния (х.ч.) растворяли в чистой воде, получая водный раствор хлорида магния концентрацией 0,5·10³ моль/м³. Далее, гидроксид кальция (х.ч.) добавляли в чистую воду с получением дисперсии гидроксида кальция концентрацией 0,5·10³ моль/м³. Водный раствор хлорида магния и дисперсию гидроксида кальция смешивали, получая 1,0·10^-3 м³ жидкой смеси, содержащей MgCl₂/Ca(OH)₂ в мольном отношении 1,1. После этого водный раствор борной кислоты доводили до 0,3·10³ моль/м³ добавлением чистой воды в жидкую смесь, чтобы содержание бора в конечном оксиде магния составляло 0,06 мас.%. Реакцию проводили при 365K в течение 5,5 часов при перемешивании смеси на 600 об/мин четырехлопастной мешалкой, получая в результате суспензию гидроксида магния. После этого суспензию гидроксида магния фильтровали. Остаток промывали 100-кратной массой чистой воды от массы ожидаемого гидроксида магния и сушили при 378K в течение 12,0 часов, получив порошок гидроксида магния. Полученный порошок гидроксида магния обжигали в электрической печи при 1373K в течение 2,0 часов. В результате получали оксид магния, имеющий удельную поверхность по Блейну 1,4·10³ м²/кг и удельную поверхность по БЭТ 5,0·10³ м²/кг.

Пример синтеза 4

[0066] Хлорид магния (х.ч.) растворяли в чистой воде, получая водный раствор хлорида магния концентрацией 0,5·10³ моль/м³. Далее, гидроксид кальция (х.ч.) добавляли в чистую воду с получением дисперсии гидроксида кальция концентрацией 0,5·10³ моль/м³. Водный раствор хлорида магния и дисперсию гидроксида кальция смешивали, получая 1,0·10^-3 м³ жидкой смеси, содержащей MgCl₂/Ca(OH)₂ в мольном отношении 1,1. После этого водный раствор борной кислоты, доведенный до 0,3·10³ моль/м³ чистой водой, добавляли в жидкую смесь так, чтобы содержание бора в конечном оксиде магния составляло 0,06 мас.%. Реакцию проводили при 313K в течение 5,5 часов при перемешивании смеси на 600 об/мин четырехлопастной мешалкой, получая в результате суспензию гидроксида магния. После этого суспензию гидроксида магния фильтровали. Остаток промывали 100-кратной массой чистой воды от массы ожидаемого гидроксида магния и сушили при 378K в течение 12,0 часов, получив порошок гидроксида магния. Полученный порошок гидроксида магния обжигали в электрической печи при 1273K в течение 1,5 часов. В результате получали оксид магния, имеющий удельную поверхность по Блейну 0,7·10³ м²/кг и удельную поверхность по БЭТ 23,8·10³ м²/кг.

[0067] Таблица 1 показывает компоненты оксидов магния в примерах синтеза 1-4, полученных из реагентов.

[0068] Таблица 1

Удельная поверхность по Блейну
(10³ м²/кг) Удельная поверхность по БЭТ
(10³ м²/кг) Химический состав B (мас.%) Cl (мас.%) Пример синтеза 1 7,6 29,2 0,055 0,023 Пример синтеза 2 3,4 25,6 0,064 0,024 Пример синтеза 3 1,4 5,0 0,054 0,029 Пример синтеза 4 0,7 23,8 0,060 0,026

Примеры и сравнительные примеры с использованием реагентов

Примеры 1-3 и сравнительные примеры 1-5

[0069] Оксиды магния по примерам синтеза 1-4 смешивали в соответствии с приведенными в таблице 2 рецептурами, получив оксиды магния по примерам 1-3 и сравнительным примерам 1-5. Измеренные значения CAA для оксидов магния по примерам 1-3 и сравнительным примерам 1-5 все лежали в диапазоне от 60 до 90 секунд.

[0070] Все полученные таким образом оксиды магния наносили на обезуглероженную и отожженную листовую сталь и проводили отжиг с образованием пленки форстерита на поверхности листовой стали. Полученные в результате стальные листы анализировали, чтобы оценить степень образования пленки форстерита, внешний вид пленки, адгезию пленки и удаляемость кислотой непрореагировавшего оксида магния. Результаты приведены в таблице 2.

[0071] Таблица 2

Соотношение между компонентами Удельная поверхность по Блейну
(10³ м²/кг) Удельная поверхность по БЭТ
(10³ м²/кг) Степень образования форстерита (%) Внешний вид пленки Адгезия Удаляемость кислотой Химический состав B
(мас.%) Cl
(мас.%) Пример 1 Пример синтеза 1: Пример синтеза 3
(6:4) 6,2 24,0 90,7 0,055 0,024 Пример 2 Пример синтеза 2: Пример синтеза 4 (9:1) 2,8 20,6 90,1 0,062 0,029 Пример 3 Пример синтеза 1: Пример синтеза 3 (5:5) 4,2 15,5 92,4 0,053 0,030 Ср. пример 1 Пример синтеза 1 7,6 29,2 88,2 × Δ 0,055 0,023 Ср. пример 2 Пример синтеза 2 3,4 25,6 80,6 Δ 0,064 0,024 Ср. пример 3 Пример синтеза 3 1,4 5,0 85,6 Δ Δ × 0,054 0,029 Ср. пример 4 Пример синтеза 4 0,7 23,8 56,4 × Δ × 0,060 0,026 Ср. пример 5 Пример синтеза 1: Пример синтеза 3 (3:7) 5,4 11,2 82,3 0,052 0,028

[0072] Как видно из таблицы 2, пленки форстерита, образованные с использованием оксида магния (примеры 1-3), который был синтезирован из реагентов и имел удельную поверхность по БЭТ и удельную поверхность по Блейну в пределах заданных диапазонов, были однородными и достаточно толстыми и обладали отличными характеристиками в отношении всех аспектов: степени образования пленки форстерита, внешнего вида пленки, адгезии пленки и удаляемости кислотой непрореагировавшего оксида магния.

[0073] Напротив, пленки форстерита, образованные с использованием оксида магния (сравнительные примеры 1-5), который был получен без корректировки удельной поверхности по БЭТ и удельной поверхности по Блейну оксида магния и, следовательно, имел удельную поверхность по БЭТ и удельную поверхность по Блейну вне заданных диапазонов, не удовлетворяли какой-либо из характеристик пленки форстерита: степень образования пленки форстерита, внешний вид пленки, адгезия пленки и удаляемость кислотой непрореагировавшего оксида магния. В результате желаемые стальные листы получены не были.

Примеры и сравнительные примеры с использованием иных реагентов

Пример 4

[0074] Водный раствор борной кислоты, доведенный до концентрации 0,3·10³ моль/м³ чистой водой, добавляли в рассол, чтобы содержание бора в конечном оксиде магния составляло 0,07 мас.%. Этот рассол содержал 2,0·10³ моль/м³ ионов магния. В рассол добавляли суспензию гидроксида кальция так, чтобы концентрация гидроксида магния после реакции составляла 2,0·10³ моль/м³. Реакцию проводили при 323K в течение 7,0 часов при перемешивании смеси на 600 об/мин. После этого смесь фильтровали через фильтр-пресс. Остаток промывали водой и сушили, получив гидроксид магния. Гидроксид магния обжигали во вращающейся обжиговой печи при 1273K в течение 1,0 часа, получая порошок оксида магния. Полученный оксид магния измельчали в ударной дробилке (струйной мельнице), чтобы довести удельную поверхность по Блейну и удельную поверхность по БЭТ до заданных диапазонов. Конечный оксид магния анализировали, и измеренные удельная поверхность по Блейну и удельная поверхность по БЭТ составили 3,8·10³ м²/кг и 18,6·10³ м²/кг соответственно.

Пример 5

[0075] Водный раствор борной кислоты, доведенный до концентрации 0,3·10³ моль/м³ чистой водой, добавляли в рассол, чтобы содержание бора в конечном оксиде магния составляло 0,07 мас.%. Этот рассол содержал 2,0·10³ моль/м³ ионов магния. В рассол добавляли суспензию гидроксида кальция так, чтобы концентрация гидроксида магния после реакции составляла 2,0·10³ моль/м³. Реакцию проводили при 353K в течение 2,0 часов при перемешивании смеси на 600 об/мин. После этого смесь фильтровали через фильтр-пресс. Остаток промывали водой и сушили, получив гидроксид магния. Гидроксид магния обжигали во вращающейся обжиговой печи при 1273K в течение 2,0 часов, получая порошок оксида магния. Полученный оксид магния измельчали в ударной дробилке (струйной мельнице), чтобы довести удельную поверхность по Блейну и удельную поверхность по БЭТ до заданных диапазонов. Конечный оксид магния анализировали, и измеренные удельная поверхность по Блейну и удельная поверхность по БЭТ составили 4,1·10³ м²/кг и 19,5·10³ м²/кг соответственно.

Пример 6

[0076] Водный раствор борной кислоты, доведенный до концентрации 0,3·10³ моль/м³ чистой водой, добавляли в рассол так, чтобы содержание бора в конечном оксиде магния составляло 0,06 мас.%. Этот рассол содержал 2,0·10³ моль/м³ ионов магния. В рассол добавляли суспензию гидроксида кальция так, чтобы концентрация гидроксида магния после реакции составляла 1,0·10³ моль/м³. Реакцию проводили при 333K в течение 20,0 часов при перемешивании смеси на 600 об/мин. После этого смесь фильтровали через фильтр-пресс. Остаток промывали водой и сушили, получив гидроксид магния. Гидроксид магния обжигали во вращающейся обжиговой печи при 1373K в течение 0,5 часа, получая порошок оксида магния. Полученный оксид магния измельчали в ударной дробилке (струйной мельнице), чтобы довести удельную поверхность по Блейну и удельную поверхность по БЭТ до заданных диапазонов. Конечный оксид магния анализировали, и измеренные удельная поверхность по Блейну и удельная поверхность по БЭТ составили 5,3·10³ м²/кг и 18,8·10³ м²/кг соответственно.

Пример 7

[0077] Гидроксид кальция добавляли в декарбонизированную морскую воду так, чтобы концентрация гидроксида магния после реакции была равной 0,05·10³ моль/м³. Водный раствор борной кислоты, доведенный до концентрации 0,3·10³ моль/м³ чистой водой, добавляли в морскую воду так, чтобы содержание бора в конечном оксиде магния составляло 0,06 мас.%. Реакцию проводили при 323K в течение 20,0 часов, чтобы образовался гидроксид магния. За 5,0 часов до окончания реакции добавляли 0,02 мас.% полимерного коагулянта. После этого смесь фильтровали через фильтр-пресс. Остаток промывали водой и сушили, получив гидроксид магния. Гидроксид магния обжигали во вращающейся обжиговой печи при 1373K в течение 1,0 часа, получая порошок оксида магния. Полученный оксид магния измельчали в ударной дробилке (струйной мельнице), чтобы довести удельную поверхность по Блейну и удельную поверхность по БЭТ до заданных диапазонов. Конечный оксид магния анализировали, и измеренные удельная поверхность по Блейну и удельная поверхность по БЭТ составили 3,1·10³ м²/кг и 15,0·10³ м²/кг соответственно.

Пример 8

[0078] Гидроксид кальция добавляли в декарбонизированную морскую воду так, чтобы концентрация гидроксида магния после реакции была равной 0,05·10³ моль/м³. Водный раствор борной кислоты, доведенный до концентрации 0,3·10³ моль/м³ чистой водой, добавляли в морскую воду так, чтобы содержание бора в конечном оксиде магния составляло 0,06 мас.%. Реакцию проводили при 323K в течение 20,0 часов, чтобы образовался гидроксид магния. За 5,0 часов до окончания реакции добавляли 0,02 мас.% полимерного коагулянта. После этого смесь фильтровали через фильтр-пресс. Остаток промывали водой и сушили, получив гидроксид магния. Гидроксид магния обжигали во вращающейся обжиговой печи при 1323K в течение 1,0 часа, получая порошок оксида магния. Полученный оксид магния измельчали в ударной дробилке (струйной мельнице), чтобы довести удельную поверхность по Блейну и удельную поверхность по БЭТ до заданных диапазонов. Конечный оксид магния анализировали, и измеренные удельная поверхность по Блейну и удельная поверхность по БЭТ составили 4,7·10³ м²/кг и 14,8·10³ м²/кг соответственно.

Пример 9

[0079] Водный раствор борной кислоты, доведенный до концентрации 0,3·10³ моль/м³ чистой водой, добавляли в рассол, чтобы содержание бора в конечном оксиде магния составляло 0,06 мас.%. Этот рассол содержал 2,0·10³ моль/м³ ионов магния. В рассол добавляли суспензию гидроксида кальция так, чтобы концентрация гидроксида магния после реакции составляла 1,0·10³ моль/м³. Реакцию проводили при 333K в течение 20,0 часов при перемешивании смеси на 600 об/мин. После этого смесь фильтровали через фильтр-пресс. Остаток промывали водой и сушили, получив гидроксид магния. Гидроксид магния обжигали во вращающейся обжиговой печи при 1373K в течение 0,75 часа, получая порошок оксида магния. Полученный оксид магния измельчали в ударной дробилке (струйной мельнице), чтобы довести удельную поверхность по Блейну и удельную поверхность по БЭТ до заданных диапазонов. Конечный оксид магния анализировали, и измеренные удельная поверхность по Блейну и удельная поверхность по БЭТ составили 3,1·10³ м²/кг и 12,6·10³ м²/кг соответственно.

Пример 10

[0080] Водный раствор борной кислоты, доведенный до концентрации 0,3·10³ моль/м³ чистой водой, добавляли в рассол, чтобы содержание бора в конечном оксиде магния составляло 0,07 мас.%. Этот рассол содержал 2,0·10³ моль/м³ ионов магния. В рассол добавляли суспензию гидроксида кальция так, чтобы концентрация гидроксида магния после реакции составляла 0,8·10³ моль/м³. Реакцию проводили при 333K в течение 15,0 часов при перемешивании смеси на 600 об/мин. После этого смесь фильтровали через фильтр-пресс. Остаток промывали водой и сушили, получив гидроксид магния. Гидроксид магния обжигали во вращающейся обжиговой печи при 1173K в течение 1,5 часов, получая порошок оксида магния. Полученный оксид магния измельчали в ударной дробилке (струйной мельнице), чтобы довести удельную поверхность по Блейну и удельную поверхность по БЭТ до заданных диапазонов. Конечный оксид магния анализировали, и измеренные удельная поверхность по Блейну и удельная поверхность по БЭТ составили 4,0·10³ м²/кг и 23,4·10³ м²/кг соответственно.

Пример 11

[0081] Водный раствор борной кислоты, доведенный до концентрации 0,3·10³ моль/м³ чистой водой, добавляли в рассол, чтобы содержание бора в конечном оксиде магния составляло 0,06 мас.%. Этот рассол содержал 2,0·10³ моль/м³ ионов магния. В рассол добавляли суспензию гидроксида кальция так, чтобы концентрация гидроксида магния после реакции составляла 0,8·10³ моль/м³. Реакцию проводили при 363K в течение 10,0 часов при перемешивании смеси на 600 об/мин. После этого смесь фильтровали через фильтр-пресс. Остаток промывали водой и сушили, получив гидроксид магния. Гидроксид магния обжигали во вращающейся обжиговой печи при 1223K в течение 1,5 часов, получая порошок оксида магния. Полученный оксид магния измельчали в ударной дробилке (струйной мельнице), чтобы довести удельную поверхность по Блейну и удельную поверхность по БЭТ до заданных диапазонов. Конечный оксид магния анализировали, и измеренные удельная поверхность по Блейну и удельная поверхность по БЭТ составили 6,1·10³ м²/кг и 22,0·10³ м²/кг соответственно.

Сравнительный пример 6

[0082] Водный раствор борной кислоты, доведенный до концентрации 0,3·10³ моль/м³ чистой водой, добавляли в рассол, чтобы содержание бора в конечном оксиде магния составляло 0,06 мас.%. Этот рассол содержал 2,0·10³ моль/м³ ионов магния. В рассол добавляли суспензию гидроксида кальция так, чтобы концентрация гидроксида магния после реакции составляла 0,8·10³ моль/м³. Реакцию проводили при 333K в течение 10,0 часов при перемешивании смеси на 600 об/мин. После этого смесь фильтровали через фильтр-пресс. Остаток промывали водой и сушили, получив гидроксид магния. Гидроксид магния обжигали во вращающейся обжиговой печи при 1423K в течение 1,0 часа, получая порошок оксида магния. Полученный оксид магния измельчали в ударной дробилке (струйной мельнице), чтобы довести удельную поверхность по Блейну и удельную поверхность по БЭТ до заданных диапазонов. Конечный оксид магния анализировали, и измеренные удельная поверхность по Блейну и удельная поверхность по БЭТ составили 3,3·10³ м²/кг и 7,0·10³ м²/кг соответственно.

Сравнительный пример 7

[0083] Водный раствор борной кислоты, доведенный до концентрации 0,3·10³ моль/м³ чистой водой, добавляли в рассол, чтобы содержание бора в конечном оксиде магния составляло 0,06 мас.%. Этот рассол содержал 2,0·10³ моль/м³ ионов магния. В рассол добавляли суспензию гидроксида кальция так, чтобы концентрация гидроксида магния после реакции составляла 0,8·10³ моль/м³. Реакцию проводили при 353K в течение 6,0 часов при перемешивании смеси на 600 об/мин. После этого смесь фильтровали через фильтр-пресс. Остаток промывали водой и сушили, получив гидроксид магния. Гидроксид магния обжигали во вращающейся обжиговой печи при 1373K в течение 1,0 часа, получая порошок оксида магния. Полученный оксид магния измельчали в ударной дробилке (струйной мельнице), чтобы довести удельную поверхность по Блейну и удельную поверхность по БЭТ до заданных диапазонов. Конечный оксид магния анализировали, и измеренные удельная поверхность по Блейну и удельная поверхность по БЭТ составили 2,0·10³ м²/кг и 7,5·10³ м²/кг соответственно.

Сравнительный пример 8

[0084] Водный раствор борной кислоты, доведенный до концентрации 0,3·10³ моль/м³ чистой водой, добавляли в рассол, чтобы содержание бора в конечном оксиде магния составляло 0,06 мас.%. Этот рассол содержал 2,0·10³ моль/м³ ионов магния. В рассол добавляли суспензию гидроксида кальция так, чтобы концентрация гидроксида магния после реакции составляла 0,8·10³ моль/м³. Реакцию проводили при 343K в течение 8,0 часов при перемешивании смеси на 600 об/мин. После этого смесь фильтровали через фильтр-пресс. Остаток промывали водой и сушили, получив гидроксид магния. Гидроксид магния обжигали во вращающейся обжиговой печи при 1473K в течение 1,0 часа, получая порошок оксида магния. Полученный оксид магния измельчали в ударной дробилке (струйной мельнице), чтобы довести удельную поверхность по Блейну и удельную поверхность по БЭТ до заданных диапазонов. Конечный оксид магния анализировали, и измеренные удельная поверхность по Блейну и удельная поверхность по БЭТ составили 1,2·10³ м²/кг и 5,0·10³ м²/кг соответственно.

[0085] В таблице 3 приведены удельная поверхность по Блейну и удельная поверхность по БЭТ оксидов магния по примерам 4-11 и сравнительным примерам 6-8, полученных как описано выше.

[0086] Оксиды магния по примерам 4-11 и сравнительным примерам 6-8 наносили на обезуглероженную и отожженную листовую сталь и осуществляли окончательный отжиг с образованием пленки форстерита на поверхности листовой стали. Полученные таким способом стальные листы исследовали для оценки степени образования пленки форстерита, внешнего вида пленки, адгезии пленки и удаляемости кислотой непрореагировавшего оксида магния. Результаты приведены в таблице 3. Измеренные значения CAA для всех оксидов магния по примерам 4-11 и сравнительным примерам 6-8 лежали в диапазоне от 60 до 90 секунд.

[0087] Таблица 3

Удельная поверхность по Блейну
(10³ м²/кг) Удельная поверхность по БЭТ
(10³ м²/кг) Степень образования форстерита (%) Внешний вид пленки Адгезия Удаляемость кислотой Химический состав B
(мас.%) Cl
(мас.%) Пример 4 3,8 18,6 92,4 0,078 0,020 Пример 5 4,1 19,5 91,8 0,080 0,020 Пример 6 5,3 18,8 90,3 0,060 0,027 Пример 7 3,1 15,0 91,3 0,067 0,020 Пример 8 4,7 14,8 94,2 0,061 0,022 Пример 9 3,1 12,6 91,2 0,065 0,028 Пример 10 4,0 23,4 92,0 0,077 0,021 Пример 11 6,1 22,0 90,2 0,064 0,020 Ср. пример 6 3,3 7,0 92,2 Δ × Δ 0,062 0,027 Ср. пример 7 2,0 7,5 87,7 × Δ Δ 0,061 0,025 Ср. пример 8 1,2 5,0 85,4 × × Δ 0,060 0,026

[0088] Как видно из таблицы 3, пленки форстерита, образованные с использованием оксидов магния (примеры 4-11), которые были синтезированы из морской воды и рассола – промышленного сырья и имели удельную поверхность по БЭТ и удельную поверхность по Блейну в пределах заданных диапазонов, показали отличные результаты в отношении (a) степени образования пленки форстерита (90% или выше). Кроме того, они четко продемонстрировали отличные другие характеристики: (b) внешний вид пленки, (c) адгезия пленки и (d) удаляемость кислотой непрореагировавшего оксида магния.

[0089] Напротив, пленки форстерита, образованные с использованием оксидов магния (сравнительные примеры 6-8), которые были получены без коррекции удельной поверхности по БЭТ и удельной поверхности по Блейну оксида магния и, следовательно, имели удельную поверхность по БЭТ и удельную поверхность по Блейну вне заданных диапазонов, не удовлетворяли какой-либо из характеристик (a) формируемости пленки форстерита (степени образования пленки форстерита), (b) внешнего вида пленки, (c) адгезии пленки и (d) удаляемости кислотой непрореагировавшего оксида магния. В результате желаемые стальные листы получены не были.

[0090] Исходя из вышеизложенного, было продемонстрировано, что оксид магния для отжигового сепаратора по настоящему изобретению обеспечивает изготовление анизотропной электротехнической листовой стали с отличными изолирующими и магнитными свойствами.

Изобретение относится к оксиду магния для отжигового сепаратора, подходящему для получения анизотропной электротехнической листовой стали с отличными магнитными и изолирующими свойствами. Предложенный оксид магния для отжигового сепаратора имеет удельную поверхность по БЭТ от 12,0·10³ до 25,0·10³ м²/кг и удельную поверхность по Блейну от 2,0·10³ до 7,0·10³ м²/кг. Причем оксид магния содержит от 0,04 до 0,15 мас.% бора и имеет содержание хлора не более 0,05 мас.%. Предложенный оксид магния для отжигового сепаратора обеспечивает образование пленки форстерита, обладающей отличными характеристиками в отношении степени образования пленки форстерита, внешнего вида пленки, адгезии пленки и удаляемости кислотой непрореагировавшего оксида магния на поверхности листовой стали. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 11 пр.

1. Оксид магния для отжигового сепаратора, имеющий удельную поверхность по БЭТ от 12,0·10³ до 25,0·10³ м²/кг и удельную поверхность по Блейну от 2,0·10³ до 7,0·10³ м²/кг.

2. Оксид магния для отжигового сепаратора по п. 1, в котором оксид магния содержит от 0,04 до 0,15 мас.% бора и имеет содержание хлора не более 0,05 мас.%.

3. Отжиговый сепаратор, содержащий оксид магния для отжигового сепаратора по п. 1 или 2.

4. Способ получения анизотропной электротехнической листовой стали, включающий:

стадию образования пленки диоксида кремния на поверхности листовой стали и

стадию образования пленки форстерита на поверхности листовой стали путем нанесения отжигового сепаратора по п. 3 на поверхность пленки диоксида кремния и отжига листовой стали.