ЛИСТ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ С ОРИЕНТИРОВАННОЙ ЗЕРЕННОЙ СТРУКТУРОЙ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2022 года по МПК C21D9/46 C21D8/12 C22C38/00 H01F1/18 C23C22/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к листу электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой и способу его изготовления. Приоритет испрашивается согласно японской патентной заявке № 2019-005131, поданную в Японии 16 января 2019 г., содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.

[0002] Листы электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой (листы кремниевой стали с ориентированной зеренной структурой) часто используются в качестве материалов для железных сердечников трансформаторов. Трансформаторы используются непрерывно в течение длительного периода времени от установки до утилизации, а это приводит к непрерывным потерям энергии. Поэтому для снижения потерь энергии в качестве материала железного сердечника требуется материал с небольшими потерями в стали. Для уменьшения потерь в стали эффективно использовать состояние напряжения стального листа. Поэтому снижение потерь в стали было достигнуто путем образования покрытия, изготовленного из материала, имеющего меньший коэффициент теплового расширения по сравнению с коэффициентом теплового расширения стального листа при высокой температуре, и приложения к стальному листу напряжения, создаваемого во время охлаждения из-за разницы в коэффициенте теплового расширения. В качестве вышеописанного покрытия имеется пленка форстерита, образующаяся при взаимодействии оксидов на поверхности стального листа с сепаратором отжига, содержащим MgO, в процессе финишного отжига. Пленка форстерита может вызывать напряжение растяжения стального листа и также обладает превосходной адгезией к покрытию.

[0003] Таким образом, образование изоляционного покрытия, состоящего в основном из фосфата, после выхода пленки форстерита, полученной в процессе финишного отжига, было обычным способом изготовления листа кремниевой стали с ориентированной зеренной структурой.

[0004] Для того чтобы вызвать напряжение растяжения стального листа для уменьшения потерь в стали, например, в патентном документе 1 раскрывается способ образования изоляционного покрытия, в котором на поверхность стального листа наносят покрывающую жидкость, состоящую в основном из коллоидного диоксида кремния и фосфата, на пленку форстерита, а затем запекают (отверждают нагревом).

[0005] Однако, в последние годы стало ясно, что неупорядоченная структура поверхности раздела между пленкой форстерита и основной сталью до некоторой степени уменьшает эффект увеличения потерь в стали из-за напряжения растяжения пленки. Поэтому, например, как раскрыто в патентном документе 2, была предложена технология, которая пытается дополнительно уменьшить потери в стали путем повторного образования растянутой пленки после удаления пленки форстерита, полученной в процессе финишного отжига или дальнейшего выполнения зеркальной отделки.

[0006] Однако, требуется много усилий, чтобы удалить пленку форстерита, образованную в виде, в котором она прикрепляется к стороне стального листа. Например, в случае попытки удалить пленку форстерита травлением, поскольку форстерит содержит кремнеземовый компонент, в качестве раствора кислоты требуется раствор сильной кислоты, такой как плавиковая кислота, которая может также растворять кремнеземовый компонент, при этом пленку форстерита необходимо погружать в раствор кислоты на длительный период времени. Кроме того, в случае удаления пленки форстерита таким действием, как механическое поверхностное шлифование, необходимо сошлифовать почти 10 мкм, чтобы полностью удалить вплоть до прилегающей части, и это трудно задействовать с точки зрения производительности. Кроме того, способ удаления пленки шлифованием имеет недостаток, заключающийся в том, что он неизбежно вводит напряжение на сторону стального листа во время шлифования и, тем самым, вызывает ухудшение магнитных характеристик.

[0007] Поэтому вместо способа удаления форстерита, образовавшегося в процессе финишного отжига после отжига, были изучены различные технологии, которые не позволяют образовывать пленку неорганического минерального вещества, такого как форстерит, во время финишного отжига. Среди них оксид алюминия привлек внимание в качестве сепаратора отжига, в котором оксиды легко не остаются после финишного отжига, при этом были предложены различные технологии с использованием сепаратора отжига, состоящего в основном из оксида алюминия.

[0008] Например, патентный документ 3 раскрывает способ использования оксида алюминия, имеющего чистоту 99% или более и размер зерна от 100 меш до 400 меш в качестве сепаратора отжига. Кроме того, патентный документ 4 раскрывает способ с использованием сепаратора отжига, в основном состоящего из гидроксида алюминия. Кроме того, патентный документ 5 раскрывает способ использования сепаратора отжига, полученного добавлением к оксиду алюминия соединения щелочного металла, содержащего компонент борной кислоты.

[0009] Кроме того, патентный документ 6 раскрывает способ с использованием сепаратора отжига, содержащего от 5 до 40% гидроксиликатного минерального порошка, а остальное - оксид алюминия. Патентный документ 7 раскрывает технологию, использующую сепаратор отжига, содержащий от 0,2 до 20% соединения стронция или бария и от 2 до 30% оксида кальция или гидроксида кальция в дополнение к гидросиликатному минеральному порошку, а остальное - оксид алюминия. Кроме того, патентный документ 8 также раскрывает способ, в котором тонкоизмельченный оксид алюминия со средним размером зерен 1 мкм или менее смешивают с крупнозернистым оксидом алюминия со средним размером используемых зерен от 1 мкм до 50 мкм.

[0010] Описанные выше раскрытые технологии, главным образом основанные на оксиде алюминия, часто указывают размеры зерен оксида алюминия. С другой стороны, патентный документ 9 раскрывает сепаратор отжига, в котором к 100 весовым частям оксида алюминия добавляют от 15 до 70 весовых частей инертной магнезии, имеющей удельную площадь поверхности от 0,5 до 10 м²/г, прокаленной при температуре 1300°С или выше и измельченной в порошок.

[0011] Если применяются описанные выше технологии и лист, отожженный с обезуглероживанием, подвергают воздействию финишного отжига, то до некоторой степени признается эффект предотвращения образования пленки форстерита. Однако, было трудно стабильно получать финишно отожженный лист, в котором не образуется пленка форстерита и не остаются оксиды.

[0012] В ответ на такую проблему в патентном документе 10 раскрывается способ стабильного получения финишно отожженного листа, в котором не образуется пленка форстерита и не остаются оксиды. Технология патентного документа 10 описывает, что остаточные оксиды можно предотвратить, когда в качестве сепаратора отжига используется порошок, образованный из оксида алюминия с температурой прокаливания от 900 до 1400°С и соотношением γ от 0,001 до 2,0 и неизбежными примесными элементами.

[0013] Согласно способу, раскрытому в патентном документе 10, может быть стабильно получен финишно отожженный лист, в котором не образуется пленка форстерита и стабильно не остаются оксиды. Однако, в способе, описанном в патентном документе 10, поскольку пленка форстерита не образуется, и поверхность стального листа становится гладкой, имеется пространство для улучшения адгезии изоляционного покрытия.

[0014] Например, патентный документ 11 раскрывает способ образования внешне окисленного слоя, образованного из диоксида кремния, имеющего толщину пленки 2 нм или более и 500 нм или менее на границе раздела между изоляционным покрытием, вызывающим напряжение растяжения, и листом кремниевой стали с ориентированной зеренной структурой, с тем чтобы можно было получить достаточную адгезию покрытия по отношению к финишно отожженному листу кремниевой стали с ориентированной зеренной структурой, не имеющему неорганической минеральной пленки.

Однако, для того, чтобы образовать внешне окисленный слой, необходимо выполнить термообработку или тому подобное перед образованием изоляционного покрытия, и, таким образом, производительность снижается.

СПИСОК ССЫЛОК

ПАТЕНТНЫЙ ДОКУМЕНТ

[0015]

[Патентный документ 1]

Не прошедшая экспертизу японская патентная заявка, первая публикация № S48-39338

[Патентный документ 2]

Не прошедшая экспертизу японская патентная заявка, первая публикация № S49-96920

[Патентный документ 3]

Патент США №3785882

[Патентный документ 4]

Не прошедшая экспертизу японская патентная заявка, первая публикация № S56-65983

[Патентный документ 5]

Прошедшая экспертизу японская патентная заявка, вторая публикация № S48-19050

[Патентный документ 6]

Прошедшая экспертизу японская патентная заявка, вторая публикация № S56-3414

[Патентный документ 7]

Прошедшая экспертизу японская патентная заявка, вторая публикация № S58-44152

[Патентный документ 8]

Не прошедшая экспертизу японская патентная заявка, первая публикация № H7-18457

[Патентный документ 9]

Не прошедшая экспертизу японская патентная заявка, первая публикация №S59-96278

[Патентный документ 10]

Японский патент №4184809

[Патентный документ 11]

Японский патент №4473489

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРОБЛЕМЫ, КОТОРЫЕ ДОЛЖНЫ БЫТЬ РЕШЕНЫ С ПОМОЩЬЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0016] С учетом современного состояния описанных выше традиционных технологий целью настоящего изобретения является создание листа электротехнической стали с ориентированное зеренной структурой, не имеющего пленки форстерита на поверхности стального листа для значительного снижения потерь в стали и имеющего превосходную адгезию между изоляционным покрытием и стальным листом и способ его изготовления.

[СПОСОБЫ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ]

[0017] Как описано выше, в листе электротехнической стали, с ориентированное зеренной структурой, пленка форстерита эффективна для приложения напряжения растяжения к листу стали, но, с другой стороны, она также дает аспект уменьшения эффекта от улучшения потерь в стали из-за растяжения пленки. Поэтому для дальнейшего уменьшения потерь в стали предпочтительно образовывать изоляционное покрытие, которое вызывает напряжение растяжения стального листа, на поверхности которого нет пленки форстерита. Однако, когда отсутствует пленка форстерита на поверхности стального листа адгезия покрытия изоляционного покрытия снижается.

В результате исследований, проведенных авторами настоящего изобретения из предположения применения способа изготовления, который не требует образования внешнего окисленного слоя, было обнаружено, что, когда шпинель (MgO·Al₂O₃) образуется на стальном листе на границе раздела между стальным листом и покрытием, адгезия изоляционного покрытия может быть улучшена даже при отсутствии пленки форстерита и отсутствии промежуточного слоя, такого как оксидный слой, между стальным листом и изоляционным покрытием. Кроме того, было установлено, что важно надлежащим образом выбрать сепаратор отжига, который будет использоваться во время финишного отжига, когда получают лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой без пленки форстерита и со шпинелью.

[0018] Настоящее изобретение было создано на основе вышеописанных выводов. Суть настоящего изобретения заключается в следующем.

(1) Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой включает в себя стальной лист, изоляционное покрытие, расположенное на стальном листе, и шпинель, присутствующую на части стального листа на границе раздела между стальным листом и изоляционным покрытием, будучи внедреной в изоляционное покрытие, в котором количество шпинели составляет от 5 до 50 мг/м² на единицу площади поверхности стального листа.

(2) Способ изготовления листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, который является способом изготовления листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с (1), как описано выше, включает в себя процесс нанесения сепаратора отжига, в котором сепаратор отжига, содержащий Al₂O₃ и MgO, наносят на стальной лист, подвергнутый обезуглероживающему отжигу, процесс финишного отжига, в котором финишный отжиг осуществляют на стальном листе, процесс удаления порошка, в котором избыточный сепаратор отжига на поверхности стального листа удаляют после процесса финишного отжига, а также способ образования изоляционного покрытия, в котором на стальной лист после процесса удаления порошка наносят покрывающую жидкость, содержащую коллоидный диоксид кремния, и отжигают для образования изоляционного покрытия на стальном листе, в котором Al₂O₃ образуется в виде смешанной фазы, содержащей κ-фазу и α-фазу, удельная площадь поверхности по методу БЭТ (Брунауэра-Эммета-Теллера) для MgO составляет 5,0 м²/г или менее, а доля массы MgO в общей массе Al₂O₃ и MgO составляет от 5 до 50%.

(3) Способ изготовления листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с (2), как описано выше, в котором доля κ-фазы в Al₂O₃ составляет от 5,0 до 50,0% по массе.

(4) Способ изготовления листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с (2) или (3), как описано выше, в котором количество наносимого сепаратора отжига в процессе нанесения сепаратора отжига составляет от 5 до 20 г/м².

[Эффекты Изобретения]

[0019] Поскольку лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой из настоящего изобретения не имеет пленки форстерита на поверхности стального листа, то могут быть получены превосходные магнитные характеристики. Кроме того, поскольку имеется шпинель (выпуклая шпинель), образованная для введения в изоляционное покрытие на границе раздела между стальным листом и изоляционным покрытием, то адгезия между стальным листом и изоляционным покрытием превосходная.

Кроме того, в соответствии со способом изготовления листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, можно получать лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, обладающий отличными магнитными характеристиками и адгезией покрытия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0020] На фиг.1 представлен схематический вид, иллюстрирующий лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления.

Фиг.2 является примером широкоугольной рентгенодифрактограммы листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с данным вариантом осуществления (широкоугольная рентгенодифрактограмма (два примера), указывающая, что продукт на поверхности стального листа представляет собой шпинель).

Фиг.3 является примером, в котором поперечное сечение листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с данным вариантом осуществления исследуют с помощью оптического микроскопа.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0021] Во-первых, лист электротехнической стали, с ориентированной зеренной структурой согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения (лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой согласно данному варианту осуществления) и способ ее производства будут описаны со ссылкой на чертежи.

Как показано на фиг.1, лист 1 из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с данным вариантом осуществления содержит лист 2 стали, изоляционное покрытие 4, образованное на листе 2 стали, а также шпинель 3, образованную для введения в изоляционное покрытие 4 на части поверхности раздела между листом 2 стали и изоляционным покрытием 4. В данном варианте осуществления сепаратор отжига, содержащий Al₂O₃ и MgO, наносят перед финишным отжигом, а пленка форстерита не образуется между листом 2 стали и изоляционным покрытием 4. Кроме того, хотя шпинель 3 образуется на части границы раздела между листом 2 стали и изоляционным покрытием 4, промежуточный слой, такой как оксидный слой, не образуется.

В дальнейшем в этом документе будет подробно описано каждое из листа 2 стали, шпинели 3 и изоляционного покрытия 4, содержащихся в листе 1 из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, в соответствии с настоящим вариантом осуществления.

[0022] Стальной лист

Компоненты стального листа 2 особенно не ограничиваются, если они находятся в пределах диапазона, применимого к обычным листам электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой. В качестве примера может быть приведен стальной лист, имеющий химический состав, благодаря которому после образования изоляционного покрытия могут быть получены предпочтительные характеристики как листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, после того как образовано изоляционное покрытие, стальной лист, содержащий, например, 0,085% по массе или менее C, 0,80-7,00% по массе Si, 1,00% по массе или менее Mn, 0,065% по массе или менее Al, 0,013% по массе или менее S, от 0 до 0,80% по массе Cu, от 0 до 0,012% по массе N, от 0 до 0,5% по массе P, от 0 до 1,0% по массе Ni, от 0 до 0,3% по массе Sn и от 0 до 0,3% по массе Sb, включая остаток из Fe и примесей.

[0023] Компоненты листа 2 стали, описанные выше, могут быть определены с использованием метода общего анализа стали. Например, компоненты листа 2 стали могут быть определены с помощью атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-AES, Inductively Coupled Plasma-Atomic emission spectrometry). C и S могут быть определены с использованием метода инфракрасного поглощения при горении, а N может быть определен с использованием метода оценки теплопроводности при плавке в инертном газе.

[0024] Шпинель

Как описано в патентном документе 10, обычно стремятся к тому, чтобы на поверхности стального листа не оставались оксиды или тому подобное. С другой стороны, когда пленка форстерита не образуется и оксиды или тому подобное не остаются на поверхности листа 2 стали, поскольку поверхность листа 2 стали становится гладкой, возникает проблема, заключающаяся в том, что невозможно получить достаточную адгезию между листом 2 стали и изоляционным покрытием 4. Авторы настоящего изобретения провели различные исследования по способу улучшения адгезии между листом 2 стали, на котором не образуется пленка форстерита до образования изоляционного покрытия 4, и изоляционным покрытием 4. В результате недавно было обнаружено, что адгезия между листом 2 стали и изоляционным покрытием 4 может быть улучшена путем образования шпинели 3 на поверхности листа 2 стали до образования изоляционного покрытия 4. В частности, это выглядит следующим образом.

[0025] В листе 1 электротехнической стали c ориентированной зеренной структурой в соответствии с данным вариантом осуществления шпинель 3, имеющая номер 21-1152 объединенного комитета по стандартам порошковой дифракции (JCPDS), идентифицированный по дифракционной картине методом широкоугольной рентгеновской дифракции и представленная как MgAl₂O₄, образована на части поверхности листа 2 стали на границе раздела между листом 2 стали и изоляционным покрытием 4. Как показано на фиг.3, шпинель 3 прилипает к поверхности листа 2 стали и образуется так, чтобы выступать из листа 2 стали в направлении изоляционного покрытия 4, которое будет образовано позже. В результате, шпинель 3 образуется в форме, в которой она внедряется в изоляционное покрытие 4 после образования изоляционного покрытия 4. В данном варианте осуществления "внедряется в" указывает состояние, в котором шпинель 3 вошла в изоляционное покрытие 4 из границы раздела между изоляционным покрытием 4 и листом 2 стали в направлении толщины стального листа 2, как показано на фиг.1. С другой стороны, как показано на фиг.3, шпинель 3 не входит со стороны листа 2 стали в лист 1 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с данным вариантом осуществления.

В данном варианте осуществления, таким способом образованная шпинель 3, в некоторых случаях называется "выпуклой шпинелью"

[0026] Кроме того, фиг.2 является примером широкоугольной рентгенодифрактограммы листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с данным вариантом осуществления.

В листе 1 из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с данным вариантом осуществления, хотя поверхность листа 2 стали гладкая и не образуется пленка форстерита, адгезия изоляционного покрытия 4 может быть улучшена путем образования шпинели 3 (выпуклой шпинели) на поверхности листа 2 стали, как описано выше.

Для получения эффекта улучшения адгезии покрытия необходимо, чтобы шпинель 3 (выпуклая шпинель) присутствовала в количестве от 5 до 50 мг/м² на единицу площади поверхности листа 2 стали. Даже если образуется шпинель 3 (выпуклая шпинель), когда ее количество составляет менее 5 мг/м², то не может быть получен эффект улучшения адгезии покрытия в достаточной степени. С другой стороны, когда количество шпинели 3 (выпуклой шпинели) на единицу площади поверхности листа 2 стали превышает 50 мг/м², шпинель 3 также образуется для введения во внутреннюю часть листа 2 стали. В этом случае потери в стали увеличиваются (усугубляются). Поэтому количество шпинели 3 (выпуклой шпинели) устанавливается от 5 до 50 мг/м² на одну сторону стального листа.

Как будет описано ниже, шпинель 3 образуется путем нанесения сепаратора отжига, содержащего MgO и Al₂O₃, который имеет κ-фазу и α-фазу, на отожженный с обезуглероживанием стальной лист и последующего проведения финишного отжига. Благодаря финишному отжигу может быть получен промежуточный стальной лист, включающий в себя лист 2 стали и шпинель 3, образовавшуюся на части на листе 2 стали и имеющую содержание шпинели 3 от 5 до 50 мг/м².

Кроме того, когда изоляционное покрытие 4 образовано на промежуточном стальном листе, может быть получен лист 1 из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с данным вариантом осуществления.

[0027] Содержание шпинели 3 на единицу площади поверхности листа 2 стали может быть получено следующим способом.

Сначала лист 2 стали, содержащий шпинель 3 и изоляционное покрытие 4, погружают в водный раствор гидроксида натрия с концентрацией 40%, нагревавшийся до 85°С в течение 20 минут. Далее, поверхность стального листа протирают лоскутом (тряпкой) под проточной водой и затем тщательно промывают проточной водой. Наконец, лист 2 стали пропускают через сушилку для просушки влаги. В результате серии этих операций изоляционное покрытие 4 удаляется, а лист 2 стали и шпинель 3 на листе 2 стали остаются. Для листа 2 стали, имеющего шпинель 3, идентифицируют кристаллическую фазу и устанавливают, что шпинель 3 образовалась при отсутствии оксида алюминия, используя метод широкоугольной рентгеновской дифракции.

Для условий, в которых не установлено присутствие оксида алюминия и установлено образование шпинели 3, остаток на поверхности листа 2 стали собирают методом химического растворения с использованием раствора Br₂/CH₃OH или тому подобного, чтобы приготовить однородный раствор, в котором остаток растворяется, а затем количество Al₂O₃ вычисляют методом индуктивно связанной плазмы ICP (Inductively Coupled Plasma). Далее, рассчитанное количество Al₂O₃ умножают на (молекулярный вес шпинели/молекулярный вес Al₂O₃), то есть умножают на "(MgO·Al₂O₃)/Al₂O₃=142,3/102=1,4", и таким образом можно получить количество шпинели. Из количества шпинели и площади листа 2 стали, использованных для расчета количества шпинели, можно получить содержание шпинели 3 на единицу площади поверхности листа 2 стали.

В настоящем изобретении, поскольку компонент Al₂O₃ не присутствует в листе 2 стали помимо шпинели 3, содержание шпинели 3 на единицу площади поверхности стального листа 2 может быть получено с использованием описанного выше способа.

[0028] В условии, в которых присутствие оксида алюминия было установлено методом широкоугольной рентгеновской дифракции, увеличение потери в стали происходит вследствие присутствия оксида алюминия, препятствующего движению доменной стенки, увеличение количества изоляционного покрытия происходит из-за присутствия оксида алюминия, а увеличение потери в стали происходит из-за уменьшения коэффициента заполнения за счет увеличения неровностей на поверхности листа 2 стали. Поэтому предпочтительно, чтобы оксид алюминия не присутствовал в листе 2 стали. Поэтому предпочтительно подтвердить наличие или отсутствие оксида алюминия до описанного выше анализа методом ICP. Наличие или отсутствие оксида алюминия можно определить методом широкоугольной рентгеновской дифракции, как описано выше.

Кроме того, когда сепаратор отжига, состоящий в основном из оксида алюминия, не содержит MgO или когда массовая доля MgO в общей массе Al₂O₃ и MgO составляет менее 5%, устанавливается наличие оксида алюминия. В таких случаях, поскольку оксид алюминия, содержащийся в сепараторе отжига, захватывается на стальном листе, даже если стальной лист после финишного отжига промывают водой или подвергают воздействию травления, оксид алюминия не может быть удален, и оксид алюминия остается на поверхности стального листа.

[0029] Кроме того, форма существования шпинели 3 (имеет ли она выпуклую форму или нет) может быть определена по изображению от оптического микроскопа поперечного сечения в направлении толщины листа.

В частности, лист 2 стали, включающий в себя шпинель 3 и изоляционное покрытие 4, погружают в водный раствор гидроксида натрия с концентрацией 40%, нагревавшийся до 85°С в течение 20 минут. Далее, поверхность стального листа протирают лоскутом (тряпкой) под проточной водой и затем тщательно промывают проточной водой. Наконец, лист 2 стали пропускают через сушилку для просушки влаги. В результате серии этих операций изоляционное покрытие 4 удаляется, а лист 2 стали и шпинель 3 на листе 2 стали остаются. Образец исследования отбирают от стального листа 2, имеющего шпинель 3, так, что поперечное сечение в направлении толщины листа становится поверхностью наблюдения, и поверхность наблюдения полируют. Изображение отполированного образца фиксируют с помощью оптического микроскопа при увеличении примерно в 1000 раз.

Во время наблюдения именно лист 2 стали демонстрирует металлическое отражение, а шпинель 3 не демонстрирует металлическое отражение и выглядит черной. Из наблюдаемого изображения, если шпинель 3, которая выглядит черной, присутствует на внешней стороне листа 2 стали, который демонстрирует металлическое отражение, можно определить, что шпинель 3 образована для введения (проникновения) в изоляционное покрытие 4.

[0030] Изоляционное покрытие

Изоляционное покрытие образуют на стальном листе 2. Когда шпинель 3 образована на части поверхности листа 2 стали, изоляционное покрытие 4 образовано на шпинели 3 для этой части. То есть изоляционное покрытие 4 образовано на листе 2 стали и шпинели 3.

Изоляционное покрытие 4 представляет собой изоляционное покрытие, образованное путем нанесения покрывающей жидкости, состоящей в основном из фосфата и коллоидного диоксида кремния (SiO₂), а затем запекания. Благодаря этому изоляционному покрытию 4 к листу 2 стали, служащему в качестве основного материала, может быть приложено сильное поверхностное натяжение.

[0031] В листе 1 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с данным вариантом осуществления адгезия покрытия изоляционного покрытия 4 является превосходной, даже если между стальным листом 2 и изоляционным покрытием 4 не образуется слой аморфного оксида (слой SiO₂), образованный из SiO₂. Поэтому изоляционное покрытие 4 в основном образуется непосредственно на листе 2 стали и шпинели 3 без необходимости в слое SiO₂. В листе электротехнической стали 1 с ориентированной зеренной структурой в соответствии с данным вариантом осуществления, поскольку процесс образования слоя SiO₂ не является необходимым, это предпочтительно также с точки зрения производительности.

С другой стороны, даже когда слой аморфного оксида (не показан), образованный из SiO₂, образуется между изоляционным покрытием 4 и листом 2 стали, эффект улучшения адгезии покрытия изоляционного покрытия 4 за счет шпинели 3 не ухудшается. Когда слой SiO₂ образован, поскольку слой SiO₂ образован на листе 2 стали, но не образован на шпинели 3, эффект улучшения адгезии покрытия изоляционного покрытия 4 за счет шпинели 3 не нарушается, и поскольку адгезия между листом 2 стали и изоляционным покрытием 4 улучшается на части, в которой шпинель 3 не образована, адгезия между стальным листом 2 и изоляционным покрытием 4 дополнительно улучшается.

[0032] Лист 1 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с данным вариантом осуществления не имеет пленки форстерита на листе 2 стали. Наличие или отсутствие пленки форстерита на листе 2 стали может быть установлено путем анализа поверхности стального листа, с которого было удалено изоляционное покрытие 4, с использованием метода рентгеновской дифракции. В частности, полученный спектр рентгеновской дифракции сопоставляют с файлом (PDF) порошковой дифракции. Например, номер JCPDS:34-189 может использоваться для определения наличия или отсутствия форстерита.

В листе 1 из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с данным вариантом осуществления, даже если поверхность листа 2 стали, с которой было удалено изоляционное покрытие 4, анализируют методом рентгеновской дифракции, пик форстерита не обнаруживается.

[0033] Далее, будет описан способ изготовления листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с данным вариантом осуществления.

Лист 1 электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с данным вариантом осуществления, может быть получен способом производства, включающим следующие процессы (А)-(D).

(А) Процесс нанесения сепаратора отжига, в котором сепаратор отжига, содержащий Al₂O₃ и MgO, наносят на стальной лист, отожженный с обезуглероживанием.

(B) Процесс финишного отжига, в котором финишный отжиг осуществляется на стальном листе.

(C) Процесс удаления порошка, в котором удаляют непрореагировавший сепаратор отжига на поверхности стального листа после финишного отжига.

(D) Процесс образования изоляционного покрытия, в котором на стальной лист после процесса удаления порошка наносят покрывающую жидкость, содержащую коллоидный диоксид кремния, и отжигают для образования изоляционного покрытия на стальном листе.

Далее будет описан каждый процесс.

[0034] Процесс нанесения сепаратора отжига

Авторы настоящего изобретения исследовали взаимосвязь между сепаратором отжига, нанесенным на стальной лист после обезуглероживающего отжига перед финишным отжигом, и количеством и формой существования шпинели 3, образовавшейся на поверхности стального листа после финишного отжига. В частности, сначала подготовили большое количество первичных рекристаллизованных листов, отожженных с обезуглероживанием. Были приготовлены различные смеси (сепараторы отжига) Al₂O₃ и MgO, имеющие различные кристаллические системы, в водной суспензии, нанесены на эти отожженные с обезуглероживанием листы, и затем высушены. Далее, листы стали, на которые наносили сепаратор отжига, подвергали финишному отжигу в сухом водороде при температуре выдержки 1200°С в течение 20 часов. После финишного отжига эти листы стали промывали водой, чтобы смыть непрореагировавший сепаратор отжига.

Что касается стальных листов 2, приготовленных таким образом, кристаллические фазы идентифицировали с использованием метода широкоугольной рентгеновской дифракции, и для условия, при котором не было установлено присутствие оксида алюминия и установлено образование шпинели 3, остаток на поверхности листа 2 стали собрали методом химического растворения с использованием раствора Br₂/CH₃OH или тому подобное для получения однородного раствора, в котором растворился остаток, после этого количество Al₂O₃ рассчитывали с использованием метода ICP, и это было преобразовано в содержание шпинели 3 исходя из площади листа 2 стали, использованного для расчета Al₂O₃.

Кроме того, форму существования шпинели 3 определяли путем полировки поперечного сечения в направлении толщины листа 2 стали, в котором было расплавлено и удалено изоляционное покрытие 4, как описано выше, а затем наблюдали шпинель 3 при увеличении в 1000 раз с использованием оптического микроскопа.

[0035] Кроме того, на стальной лист, с которого был смыт непрореагировавший сепаратор отжига после финишного отжига, наносили покрывающую жидкость, содержащую фосфат Al и коллоидный диоксид кремния в качестве основных компонентов, и отжигали при температуре 835°С в течение 30 секунд для образования изоляционного покрытия 4, накладывающего растягивающее напряжение к листу стали. Лист 2 стали, на котором образовали изоляционное покрытие 4, был прижат к цилиндру с диаметром изгиба 20 мм, а затем отогнут назад, при этом наблюдалось отслаивание изоляционного покрытия 4 для оценки адгезии покрытия.

[0036] В результате, когда Al₂O₃, используемый в сепараторе отжига, был образован в виде смешанной фазы, содержащей κ-фазу и α-фазу, удельная площадь поверхности MgO по методу БЭТ составляла 5,0 м²/г или менее, а доля массы MgO в общей массе Al₂O₃ и MgO находилась в диапазоне от 5 до 50%, шпинель 3 имела выпуклую форму по отношению к листу 2 стали, и адгезия изоляционного покрытия 4 была удовлетворительной.

[0037] Как можно также выяснить из вышеописанного эксперимента, в процессе нанесения сепаратора отжига сепаратор отжига, содержащий Al₂O₃ и MgO, наносят на стальной лист, отожженный с обезуглероживанием. В это время в этом сепараторе отжига Al₂O₃ должен быть образован в виде смешанной фазы, содержащей κ-фазу и α-фазу, удельная площадь поверхности MgO по методу БЭТ должна составлять 5,0 м²/г или менее, а доля массы MgO в общей массе Al₂O₃ и MgO должна находиться в диапазоне от 5 до 50%.

[0038] Поскольку лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой содержит большое количество Si, отожженный с обезуглероживанием оксидный слой, содержащий SiO₂, образуется вблизи поверхности стального листа после обезуглероживающего отжига. Этот отожженный с обезуглероживанием оксидный слой размягчается и плавится в процессе финишного отжига после нанесения сепаратора отжига. В это время, когда сепаратор отжига содержит Al₂O₃ и не содержит MgO, вблизи поверхности стального листа большая часть SiO₂, образовавшегося вблизи поверхности стального листа во время отжига с обезуглероживанием, адсорбируется Al₂O₃, но часть SiO₂, которая не могла быть адсорбирована Al₂O₃, реагирует с Al в стальном листе (твердый раствор Al) с образованием муллита (3Al₂O₃·2SiO₂). В этом случае не образуется достаточной шпинели. Кроме того, этот муллит служит препятствием для движения доменной стенки и вызывает ухудшение магнитных характеристик листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой. С другой стороны, когда сепаратор отжига содержит MgO и не содержит Al₂O₃, на стальном листе образуется пленка форстерита.

Когда сепаратор отжига содержит Al₂O₃ и заданное количество MgO, на стальном листе не образуется пленка форстерита и образуется шпинель. Кроме того, подавляется образование муллита.

В сепараторе отжига, когда доля массы MgO в общей массе Al₂O₃ и MgO составляет менее 5%, образование муллита недостаточно подавляется. С другой стороны, когда доля массы MgO в общей массе Al₂O₃ и MgO превышает 50%, образуется пленка форстерита

[0039] Кроме того, когда Al₂O₃ в сепараторе отжига образуется в виде смешанной фазы, содержащей κ-фазу и α-фазу, образование муллита в результате реакции SiO₂, образовавшегося вблизи поверхности листа 2 стали, с Al в стальном листе 2 (твердый раствор Al) может быть эффективно подавлено. Когда Al₂O₃ не содержит κ-фазы и образован, например, из γ-фазы и α-фазы, может быть получен определенный эффект по предотвращению остаточных оксидов на поверхности листа 2 стали, но если промежуточный слой, такой как оксидный слой из термически образованного SiO₂, не получен, то адгезия между листом 2 стали и изоляционным покрытием 4 недостаточна, и это не является предпочтительным.

Когда описанный выше эффект достигается более надежно, доля κ-фазы в Al₂O₃ составляет предпочтительно от 5,0 до 50,0% по массе. При наличии большого количества κ-фазы существует опасение, что во время приготовления водной суспензии сепаратора отжига протекает реакция избыточной гидратации, влага, содержавшаяся в гидрате оксида алюминия, выделяется во время финишного отжига стального листа, покрытого водной суспензией, при этом влага образует оксиды. Когда доля κ-фазы в Al₂O₃ составляет 50,0% по массе или менее, реакция гидратации во время приготовления водной суспензии сепаратора отжига подавляется, при этом образование оксидов во время финишного отжига стального листа, покрытого водной суспензией, может быть подавлено. Кроме того, когда в Al₂O₃ из сепаратора для отжига имеется небольшое количество κ-фазы, существует опасение, что выделения, такие как, например, муллит, могут оставаться внутри листа 2 стали после финишного отжига. Существует вероятность того, что остаточные выделения служат препятствием для движения доменной стенки и приводят к ухудшению характеристики потерь в стали. Когда доля κ-фазы в Al₂O₃ составляет 5,0% по массе или более, остаточные выделения внутри листа 2 стали после финишного отжига могут быть подавлены.

[0040] Кроме того, когда удельная поверхность по методу БЭТ для MgO, содержащегося в сепараторе отжига, превышает 5,0 м²/г, на стадии приготовления водной суспензии сепаратора отжига протекает реакция гидратации, при финишном отжиге выделяется влага, содержавшаяся в гидроксиде магния, эта влага окисляет лист 2 стали и, тем самым, вызывает снижение адгезии изоляционного покрытия 4. Поэтому удельная площадь поверхности по методу БЭТ для MgO, содержащегося в сепараторе отжига, устанавливается равной 5,0 м²/г или менее. С точки зрения предотвращения реакции гидратации удельная поверхность по методу БЭТ для MgO составляет предпочтительно 2,0 м²/г или менее.

[0041] Удельная площадь поверхности по методу БЭТ для Al₂O₃ в сепараторе отжига составляет предпочтительно от 1 до 100 м²/г. Когда удельная площадь поверхности по методу БЭТ составляет менее 1 м²/г, это не является предпочтительным, поскольку существует вероятность того, что Al₂O₃ будет захвачен. Когда удельная площадь поверхности по методу БЭТ для Al₂O₃ составляет 1 м²/г или более, захват Al₂O₃ может быть дополнительно подавлен. С другой стороны, когда удельная площадь поверхности по методу БЭТ превышает 100 м²/г, это не является предпочтительным, поскольку существует вероятность того, что реакция гидратации будет протекать на стадии приготовления водной суспензии сепаратора отжига, при этом влага, содержавшаяся в гидроксиде алюминия, будет выделяться во время финишного отжига и окислять 2 стальной лист. Когда удельная площадь поверхности по методу БЭТ для Al₂O₃ составляет 100 м²/г или менее, реакция гидратации во время приготовления водной суспензии сепаратора отжига подавляется, а окисление листа 2 стали во время финишного отжига может быть подавлено.

[0042] Доля массы MgO в сепараторе отжига может быть определена путем взвешивания Al₂O₃ и MgO для подготовки сепаратора отжига, когда смесь Al₂O₃ и MgO готовят в виде водной суспензии.

[0043] Если Al₂O₃, содержащий κ-фазу и α-фазу, используют в качестве Al₂O₃ при подготовке сепаратора отжига, хотя Al₂O₃ в сепараторе отжига будет образован в виде смешанной фазы, включающей κ-фазу и α-фазу, независимо от того, образован или нет Al₂O₃ в сепараторе отжига в виде смешанной фазы, включающей κ-фазу и α-фазу, также можно определить следующим способом, используя приготовленный сепаратор отжига.

Рентгенодифрактограмму получают в диапазоне примерно 2Ɵ=10-70° по отношению к Al₂O₃, используемому для сепаратора отжига. Затем для каждой дифракционной линии получают межплоскостное расстояние. Далее, полученное межплоскостное расстояние сопоставляют с межплоскостным расстоянием α-фазы Al₂O₃ и межплоскостным расстоянием κ-фазы Al₂O₃ на JCPDS-картине для определения наличия или отсутствия каждой из кристаллических фаз.

[0044] Удельные площади поверхности по методу БЭТ для Al₂O₃ и MgO, содержащихся в сепараторе отжига, могут быть получены с использованием общего метода оценки площади поверхности порошка неорганического минерала, и получены следующим способом. Удельные площади поверхности по методу БЭТ для Al₂O₃ и MgO получают методом измерения площади поверхности, в котором на поверхности частиц адсорбируется инертный газ, такой как аргон, а затем измеряют давления до и после адсорбции.

[0045] Наносимое количество сепаратора отжига не ограничивается, но составляет предпочтительно от 5 г/м² до 20 г/м². Если наносимое количество составляет менее 5 г/м², стальной лист не может быть покрыт достаточным покрытием, и во время финишного отжига может произойти схватывание между листами стали. Когда количество нанесенного сепаратора отжига составляет 5 г/м² или более, можно предотвратить схватывание между стальными листами во время финишного отжига. С другой стороны, когда объем наносимого сепаратора отжига составляет более 20 г/м², количество влаги, попадающей между стальными листами, увеличивается. Существует опасение, что эта влага будет выделяться во время финишного отжига и вызовет окисление стального листа. Когда количество наносимого сепаратора отжига составляет 20 г/м² или менее, окисление стального листа может быть подавлено.

[0046] Способ получения стального листа, отожженной с обезуглероживанием перед процессом нанесения сепаратора отжига, особенно не ограничивается. Например, расплавленную сталь, регулируемую по требуемому компонентному составу (химическому составу), разливают обычным способом (например, непрерывным литьем) для изготовления сляба для производства листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой. Далее, сляб подвергают воздействию обычной горячей прокатки для получения горячекатаного стального листа, и горячекатаный стальной лист сворачивают в горячекатаный рулон. Далее, горячекатаный рулон перематывают, чтобы в горячем состоянии подвергнуть отжигу, а затем подвергают воздействию одной холодной прокатки или холодной прокатки множество раз, чередуя с промежуточным отжигом между ними, для получения стального листа, имеющего ту же толщину, что и конечный продукт. Когда стальной лист после холодной прокатки подвергают воздействию обезуглероживающего отжига, то получается стальной лист, отожженный с обезуглероживанием.

[0047] Процесс финишного отжига

В процессе финишного отжига финишный отжиг выполняют на стальном листе, покрытом вышеописанным сепаратором отжига. Финишный отжиг проводят предпочтительно при температуре отжига (температуре выдержки) от 1200°С до 1250°С и времени выдержки от 5 до 20 часов. Шпинель образуется на стальном листе путем финишного отжига.

Когда температура отжига ниже 1200°С существует вероятность того, что по примесным элементам, таким как N, стальной лист может быть недостаточно очищен, могут образоваться включения и, тем самым, может быть вызвана магнитная деградация. Когда температура отжига составляет 1200°С или выше, выполняется очистка в большей степени, подавляется образование включений и, тем самым, может быть подавлено магнитное ухудшение. С другой стороны, когда температура выдержки превышает 1250°С схватывание между стальными листами может произойти даже при использовании сепаратора отжига. Когда температура выдержки составляет 1250°С или ниже, схватывание между листами стали может быть дополнительно подавлено.

Когда время выдержки составляет менее 5 часов, существует вероятность того, что по примесным элементам, таким как N, стальной лист может быть недостаточно очищен, могут образоваться включения и, тем самым, может быть вызвано магнитное ухудшение. Когда время выдержки составляет 5 часов или более, выполняется очистка в большей степени, подавляется образование включений, и, тем самым, может быть подавлено магнитное ухудшение. С другой стороны, когда время выдержки превышает 20 часов, это не является предпочтительным, поскольку продуктивность снижается. Когда время выдержки составляет 20 часов или менее, продуктивность может быть сохранена.

[0048] Процесс удаления порошка

В процессе удаления порошка избыточный сепаратор отжига, такой как непрореагировавший сепаратор отжига на поверхности стального листа, удаляют промывкой водой или тому подобным после завершения финишного процесса отжига.

Когда процесс удаления порошка не выполняют и излишний сепаратор отжига удален недостаточно во время финишного отжига поверхности стального листа, коэффициент заполнения ухудшается, и показатели работы железного сердечника снижаются.

[0049] Процесс образования изоляционного покрытия

В процессе формирования изоляционного покрытия на лист 2 стали (промежуточный стальной лист, содержащий лист 2 стали и шпинель 3 на стальном листе) после процесса удаления порошка наносят покрытие из покрывающей жидкости, содержащую коллоидный диоксид кремния, и отжигают для образования изоляционного покрытия 4 на листе 2 стали.

Покрывающая жидкость может дополнительно содержать фосфат, такой как фосфат алюминия, и хромовую кислоту. Режим запекания не ограничивается, но, например, показано запекание при температуре от 835 до 870°С в течение 20-100 секунд в атмосфере, содержащей от 3 до 97% азота или от 3 до 97% водорода или комбинацию из них. Более того, атмосфера запекания может содержать водяной пар, получившийся из влаги, содержащейся в покрывающей жидкости, которая образуется во время высушивания и запекания покрывающей жидкости. Поэтому атмосфера для запекания не ограничивается полностью сухой атмосферой, то есть системой, не содержащей влаги.

[0050] Процесс контроля магнитного домена

Управление магнитным доменом может выполняться на холоднокатаном листе, отожженном листе с обезуглероживанием, финишно отожженном листе или листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, на котором образовано изоляционное покрытие для уменьшения потери в стали как необходимо. Способ управления магнитным доменом не ограничивается конкретным способом, но управление магнитным доменом может осуществляться, например, лазерным облучением, облучением электронным лучом, травлением или способом образования канавок с помощью зубчатых колес. Таким образом, можно получить лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой с меньшими потерями в стали.

Пример

[0051] Далее, хотя будут описаны примеры настоящего изобретения, каждое условие примеров является одним примером условия, использованного для определения осуществимости и эффектов настоящего изобретения, при этом настоящее изобретение не ограничивается примером условия. Настоящее изобретение может использовать различные условия до тех пор, пока цель настоящего изобретения достигается без отступления от сущности настоящего изобретения.

[0052] Пример 1

Первичный рекристаллизованный лист, отожженный c обезуглероживанием (толщина листа: 0,23 мм), имеющий химический состав, указанный в таблице 1-1, покрыли сепаратором отжига и высушили. Компоненты отожженного с обезуглероживанием листа определяли, используя ICP-AES, C и S определяли методом инфракрасного поглощения при горении, а N определяли методом оценки теплопроводности при плавке в инертном газе. Сепаратор отжига, содержавший Al₂O₃ и MgO, и использовавший сепаратор отжига, в котором доля массы MgO в общей массе Al₂O₃ и MgO, а также удельная площадь поверхности по методу БЭТ для MgO были скорректированы до значений, показанных в таблице 2. Кроме того, была получена рентгенодифрактограмма примерно в диапазоне примерно 2Ɵ=10-70° для Al₂O₃, используемого в сепараторе отжига. Затем для каждой дифракционной линии было получено межплоскостное расстояние, а затем полученное межплоскостное расстояние было сопоставлено с межплоскостным расстоянием α-фазы Al₂O₃ и межплоскостным расстоянием κ-фазы Al₂O₃ на JCPDS-картине для определения наличия или отсутствия каждой из кристаллических фаз. В результате, Al₂O₃, использовавшийся для сепаратора отжига, содержал κ-фазу и α-фазу в № В1-В6, как показано в таблице 2. С другой стороны, Al₂O₃, использовавшийся для сепаратора отжига, содержал только α-фазу и не содержал κ-фазу в № b1-b3. Кроме того, Al₂O₃, использовавшийся для сепаратора отжига, содержал α-фазу и γ-фазу и не содержал κ-фазу в № b4-b6.

Далее, стальной лист, покрытый сепаратором отжига, подвергали финишному отжигу при 1200°С в течение 20 часов.

Далее, стальной лист после финишного отжига промывали водой, чтобы смыть непрореагировавший сепаратор отжига.

На стальной лист после промывки водой наносили покрытие из покрывающей жидкости, содержащей фосфат и коллоидный диоксид кремния, и отжигали при 850°С в течение 30 секунд в атмосфере из 90% по объему азота, 10% по объему водорода, а также (точке росы +30)°С для образования изоляционного покрытия.

Кроме того, управление магнитным доменом осуществляли путем облучения лазером стального листа (листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой), на котором было образовано изоляционное покрытие.

Результат анализа химического состава стального листа после финишного отжига был таким, как показано в таблице 1-2.

[0053] [Таблица 1-1]

Сталь№ Химический состав (%мас.) (остаток-Fe и примеси) C Si Mn P S Al N Другие элементы A1 0,002 3,25 0,15 0,03 0,006 0,027 0,020 Sn: 0,050 A2 0,002 3,35 0,15 0,03 0,007 0,028 0,020 Cu: 0,15 A3 0,002 3,45 0,15 0,03 0,006 0,029 0,020 B: 0,002

[0054] [Таблица 1-2]

Сталь № Химический состав (%мас.) (остаток-Fe и примеси) C Si Mn P S Al N Другие элементы A1 0,002 3,25 0,15 0,03 <0,001 0,001 <0,001 Sn:0,050 A2 0,002 3,35 0,15 0,03 <0,001 0,001 <0,001 Cu:0,15 A3 0,002 3,45 0,15 0,03 <0,001 0,001 <0,001 B:<0,001

[0055] Образец отбирали из листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, полученного таким образом, и содержание шпинели на единицу площади определяли для шпинели, образованной между стальным листом и изоляционным покрытием, следующими методами.

Кроме того, в качестве характеристик были оценены потери в стали и адгезия покрытия с помощью методов, которые будут описаны ниже.

[0056] Измерение содержания шпинели на единицу площади

Вышеописанный образец погружали в водный раствор гидроксида натрия с концентрацией 40%, нагретый до 85°С течение 20 минут. Далее, поверхность стального листа протирали лоскутом (тряпкой) под проточной водой, а затем тщательно промывали проточной водой. Наконец, образец пропускали через сушилку, чтобы высушить воду. Изоляционное покрытие удаляли с помощью ряда этих операций. Для стального листа, с которого удалили изоляционное покрытие, определяли кристаллическую фазу и наличие или отсутствие образования шпинели, используя метод широкоугольной рентгеновской дифракции. После этого остаток на поверхности стального листа собирали методом химического растворения с использованием раствора Br₂/CH₃OH или тому подобного для получения однородного раствора, в котором остаток растворяли, а затем количество Al₂O₃ рассчитывали методом ICP. Рассчитанное количество Al₂O₃ умножали на (молекулярный вес шпинели/молекулярный вес Al₂O₃), чтобы получить количество шпинели. Содержание шпинели на единицу площади получали из количества шпинели и площади образца, использовавшихся для расчета количества шпинели.

Кроме того, для примера, в котором имеется шпинель, форму существования шпинели определяли с помощью оптического микроскопа по изображению поперечного сечения в направлении толщины листа.

В частности, исследуемый образец отбирали от стального листа, с которого удалили изоляционное покрытие так, что поперечное сечение в направлении толщины листа стало поверхностью наблюдения, при этом поверхность наблюдения была отполирована. Изображение отполированного образца было получено с помощью оптического микроскопа при увеличении примерно в 1000 раз. Из наблюдаемого изображения, если шпинель, которая выглядела черной, присутствовала на внешней стороне стального листа, которая демонстрировала металлическое отражение, было определено, что шпинель была образована для введения (проникновения) в изоляционное покрытие.

Результаты показаны в таблице 2.

[0057] Потери в стали

Для образца, отобранного от изготовленного листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, потери в стали W17/50 (Вт/кг) при плотности магнитного потока возбуждения 1,7Т и частоте 50Гц измеряли с помощью теста Эпштейна(Epstein) на основе JIS C 2550-1:2000.

Результаты показаны в таблице 2.

[0058] Адгезия покрытия

Адгезия покрытия изоляционного покрытия оценивали по доле площади оставшегося покрытия, когда испытуемый образец, отобранный от изготовленного листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, был намотан вокруг цилиндра с диаметром 20 мм (изогнутого на 180°), а затем отогнут назад. При оценке адгезии покрытия изоляционного покрытия визуально определяли наличие или отсутствие отслаивания в изоляционном покрытии. Адгезию покрытия определяли как AA, когда доля площади покрытия, не отслаивающаяся от стального листа (доля площади оставшегося покрытия), составляла 95% или более, определяли как A, когда доля площади составляла 90% или более и менее 95%, определяли как B, когда доля площади составляла 50% или более и менее 90%, и определяли как C, когда доля площади составляла менее 50%. Когда адгезия покрытия была A или выше (A или AA), было определено, что можно получить достаточную адгезию покрытия.

Результаты показаны в таблице 2. В таблице 2 количество выпуклой шпинели "0 мг/м²" указывает на то, что образование шпинели не было установлено методом широкоугольной рентгеновской дифракции.

[0059] Как видно из таблицы 2, когда Al₂O₃, использованный в сепараторе отжига, был образован в виде смешанной фазы, содержащей κ-фазу и α-фазу, удельная площадь поверхности по БЭТ для MgO составляла 5,0 м²/г или менее, и доля массы MgO в общей массе Al₂O₃ и MgO составляла от 5 до 50%, шпинель была выпуклой по отношению к стальному листу, и количество находилось в диапазоне от 5 до 50 мг/м². В результате адгезия изоляционного покрытия была удовлетворительной и характеристика потери в стали также была превосходной.

С другой стороны, Al₂O₃ в сепараторе отжига не содержал κ-фазу в №b5 и b6. В результате достаточной выпуклой шпинели не образовалось, и адгезия покрытия была низкой.

Кроме того, Al₂O₃ в сепараторе отжига не содержал κ-фазы в №b1 и b4. Кроме того, сепаратор отжига не содержал MgO. В этих примерах, поскольку сепаратор для отжига не содержал MgO, Al₂O₃ сильно сцеплялся со стальным листом, при этом Al₂O₃ оставался на поверхности стального листа даже после его промывки водой после финишного отжига. В результате, хотя адгезия покрытия была удовлетворительной из-за увеличения неровности за счет Al₂O₃, потери в стали были незначительны.

Кроме того, Al₂O₃ в сепараторе отжига не содержал κ-фазы в №b2 и b3. В этих примерах шпинель была образована избыточно, и шпинель была введена не только в изоляционное покрытие, но и в стальной лист. В результате, хотя адгезия покрытия была удовлетворительной из-за шпинели, потери в стали были незначительны.

[0060] Таблица 2

№ Сталь № Сепаратор отжига Выпуклая шпинель Оценка характеристик Примечание Al₂O₃ MgO Количество Потери в стали W_17/50 Адгезия покрытия κ-фаза α-фаза γ-фаза Площадь поверхности по методу БЭТ Массовая доля (м²/г) (%) (мг/м²) (Вт/кг) Пример изобретения B1 A1 имеется имеется - 0,5 50 50 0,65 A B2 A2 имеется имеется - 1,0 30 40 0,63 A B3 A3 имеется имеется - 2,0 40 30 0,65 A B4 A1 имеется имеется - 2,0 20 10 0,64 A B5 A2 имеется имеется - 5,0 10 20 0,63 A B6 A3 имеется имеется - 5,0 5 5 0,64 A Сравнительный пример b1 A1 - имеется - - 0 0 0,83 A Большое количество Al₂O₃. Удовлетворительная адгезия. Низкие потери в стали b2 A2 - имеется - 1,0 50 90 0,76 A Удовлетворительная адгезия. Низкие потери в стали b3 A3 - имеется - 2,0 40 150 0,80 A Удовлетворительная адгезия. Низкие потери в стали b4 A1 - имеется имеется - 0 0 0,77 B Большое количество остаточного Al₂O₃, Удовлетворительная адгезия до некоторой степени. Низкие потери в стали b5 A2 - имеется имеется 10,0 20 4 0,69 C Небольшое количество шпинели. Плохая адгезия покрытия b6 A3 - имеется имеется 20,0 10 3 0,69 C Небольшое количество шпинели, плохая адгезия покрытия

[0061] Пример 2

Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, производили в тех же условиях, что и в примере 1. Однако в данном примере изменяли долю κ-фазы в Al₂O₃ и нанесенное количество сепаратора отжига.

Образец отбирали от полученного листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, количество шпинели, образовавшейся между стальным листом и шпинелью, измеряли, используя тот же метод, что и в примере 1, при этом оценивали потери в стали и адгезию покрытия.

Результаты показаны в таблице 3.

[0062] Таблица 3

№ Сталь
№ Сепаратор отжига Шпинель Оценка характеристик Al₂O₃ MgO Нанесенное количество Содержание Потери в стали W_17/50 Адгезия покрытия κ-фаза α-фаза γ-фаза Площадь удельной поверхности по БЭТ Массовая доля Ratio (%) (м²/г) (%) (г/м²) (мг/м²) (Вт/кг) Пример изобретения C1 A1 имеется 10,0 имеется - 1,0 50,0 5 15 0,65 AA C2 A2 имеется 5,0 имеется - 2,0 25,0 10 5 0,64 A C3 A3 имеется 50,0 имеется - 5,0 10,0 15 50 0,66 A C4 A1 имеется 25,0 имеется - 3,0 5,0 20 35 0,64 AA C5 A2 имеется 15,0 имеется - 0,5 20,0 10 20 0,63 AA

[0063] Как показано в таблице 3, было обнаружено, что листы электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, полученные в этих условиях, имели низкие потери в стали и превосходную адгезию покрытия.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

[0064] Согласно настоящему изобретению может быть получен лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющий превосходные магнитные характеристики и превосходную адгезию между стальным листом и изоляционным покрытием. Поэтому промышленная применимость высока.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ССЫЛОЧНЫХ СИМВОЛОВ

[0065]

1 Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой

2 Стальной лист

3 Шпинель (выпуклая шпинель)

4 Изоляционное покрытие

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листу электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, используемой в качестве материала железных сердечников трансформаторов. Лист содержит основной стальной лист и изоляционное покрытие, расположенное на стальном листе. На части основного стального листа на границе раздела между стальным листом и изоляционным покрытием присутствует шпинель, которая внедрена в изоляционное покрытие, при этом количество шпинели составляет от 5 до 50 мг/м² на единицу площади поверхности основного стального листа. Обеспечивается снижение потерь в стали и превосходная адгезия изоляционного покрытия. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл., 2 пр.

1. Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, содержащий:

стальной лист;

изоляционное покрытие, расположенное на стальном листе; и

шпинель, присутствующую на части стального листа на границе раздела между стальным листом и изоляционным покрытием, будучи внедренной в изоляционное покрытие, при этом количество шпинели составляет от 5 до 50 мг/м² на единицу площади поверхности стального листа.

2. Способ изготовления листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, который является способом изготовления листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой по п.1, содержащий:

процесс нанесения сепаратора отжига, в котором сепаратор отжига, содержащий Al₂O₃ и MgO, наносят на стальной лист, отожженный с обезуглероживанием;

процесс финишного отжига, в котором финишный отжиг выполняется на стальном листе;

процесс удаления порошка, в котором удаляют излишки сепаратора отжига на поверхности стального листа после процесса финишного отжига; и

процесс образования изоляционного покрытия, в котором на стальной лист после процесса удаления порошка наносят покрывающую жидкость, содержащую коллоидный диоксид кремния, и запекают для образования изоляционного покрытия на стальном листе, в котором

Al₂O₃ образуется в виде смешанной фазы, содержащей κ-фазу и α-фазу,

площадь удельной поверхности по методу Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ) для MgO составляет 5,0 м²/г или менее, и

доля массы MgO в общей массе Al₂O₃ и MgO составляет от 5 до 50%.

3. Способ изготовления листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой по п.2, в котором доля κ-фазы в Al₂O₃ составляет от 5,0 до 50,0 мас.%.

4. Способ изготовления листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой по п.2 или 3, в котором количество наносимого сепаратора отжига в процессе нанесения сепаратора отжига составляет от 5 до 20 г/м².