ЛИСТ АНИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ, ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ СТАЛЬНОЙ ЛИСТ ДЛЯ ЛИСТА АНИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ И СПОСОБЫ ИХ ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 2022 года по МПК C21D8/12 C22C38/00 H01F1/18 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к листу анизотропной электротехнической стали, промежуточному стальному листу для листа анизотропной электротехнической стали и к способам их производства. Приоритет испрашивается по заявке на патент Японии № 2019-5200, поданной 16 января 2019 г., содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Листы анизотропной электротехнической стали используются в качестве материалов сердечников трансформаторов и т.п. Листы анизотропной электротехнической стали должны иметь магнитные свойства, такие как низкие магнитные потери.

[0003] Обычно на поверхности листа анизотропной электротехнической стали формируется покрытие для того, чтобы уменьшить магнитные потери. Это покрытие прикладывает натяжение к листу анизотропной электротехнической стали и тем самым уменьшает магнитные потери стального листа в виде одиночного листа. Это покрытие также обеспечивает свойство электроизоляции между листами анизотропной электротехнической стали во время применения пакета стальных листов в качестве металлического сердечника и тем самым уменьшает магнитные потери в сердечнике.

[0004] В качестве листа анизотропной электротехнической стали, на котором сформировано покрытие, известен лист анизотропной электротехнической стали, в котором на поверхности основного стального листа сформирована окончательно отожженная пленка, главным образом содержащая форстерит (Mg₂SiO₄), и, кроме того, на поверхности окончательно отожженной пленки сформировано изоляционное покрытие. То есть, в этом случае покрытие на основном стальном листе включает в себя окончательно отожженную пленку и изоляционное покрытие. И окончательно отожженная пленка, и изоляционное покрытие обладают обеими функциями - придания изолирующих свойств и приложения натяжения к основному стальному листу.

[0005] Окончательно отожженная пленка, главным образом содержащая форстерит (Mg₂SiO₄), формируется по реакции между сепаратором отжига, главным образом содержащим оксид магния (MgO), и основным стальным листом, происходящей во время термической обработки, при которой сепаратор отжига и основной стальной лист выдерживают при 600-1200°C в течение 30 часов или дольше при окончательном отжиге, который вызывает вторичную рекристаллизацию в стальном листе.

[0006] Изоляционное покрытие формируют, например, путем нанесения пленкообразующего раствора, содержащего фосфорную кислоту или фосфат, коллоидный диоксид кремния (кремнезем) и хромовый ангидрид или хромат, на окончательно отожженный стальной лист и сушки и прокаливания этого пленкообразующего раствора при 300-950°C в течение 10 секунд или дольше.

[0007] Для того, чтобы изоляционное покрытие проявляло функции придания изолирующих свойств и приложения натяжения к основному стальному листу, требуется высокая адгезия между этими покрытиями (окончательно отожженной пленкой и изоляционным покрытием) и основным стальным листом.

[0008] В предшествующем уровне техники адгезия обеспечивалась главным образом якорным эффектом, приписываемым неровности на границе раздела между основным стальным листом и окончательно отожженной пленкой. Однако эта неровность на границе раздела также служит препятствием движению доменных стенок, происходящему во время намагничивания листов анизотропной электротехнической стали. Следовательно, эта неровность на границе раздела также служит причиной затрудненности уменьшения магнитных потерь в листах анизотропной электротехнической стали.

[0009] Поскольку формирование окончательно отожженной пленки, такой как пленка форстерита, вызывает неровность на границе раздела между основным стальным листом и окончательно отожженной пленкой, для уменьшения магнитных потерь эффективно подавлять формирование окончательно отожженной пленки и тем самым сглаживать поверхность основного стального листа.

[0010] Например, патентный документ 1 и патентный документ 2 предлагают методы сглаживания поверхности основного стального листа в отсутствие окончательно отожженной пленки, главным образом содержащей форстерит, для ускорения уменьшения магнитных потерь.

[0011] В частности, патентный документ 1 раскрывает способ производства листа анизотропной электротехнической стали, в котором окончательно отожженная пленка удаляется путем травления или т.п., и поверхность основного стального листа сглаживается химическим или электрическим полированием. В дополнение, патентный документ 2 раскрывает способ производства листа анизотропной электротехнической стали, в котором формирование окончательно отожженной пленки подавляется с использованием сепаратора отжига, содержащего глинозем (Al₂O₃) во время окончательного отжига для того, чтобы сгладить поверхность основного стального листа.

[0012] Однако, в случае формирования изоляционного покрытия в контакте с гладкой поверхностью основного стального листа (непосредственно на поверхности основного стального листа), на котором окончательно отожженная пленка не сформирована, как полученные в методах по патентному документу 1 или патентному документу 2, была проблема, заключающаяся в том, что трудно заставить изоляционное покрытие прилипнуть к поверхности основного стального листа (не удается получить достаточную адгезию).

[0013] Для решения такой проблемы, например, патентный документ 3, патентный документ 4, патентный документ 5 и патентный документ 6 предлагают методы формирования промежуточного слоя (грунтовочного слоя) между основным стальным листом и изоляционным покрытием, чтобы улучшить адгезию изоляционного покрытия и сглаженной поверхности основного стального листа.

[0014] Патентный документ 3 раскрывает способ формирования промежуточного слоя на поверхности основного стального листа путем нанесения водного раствора фосфата или силиката щелочного металла на поверхность основного стального листа. В дополнение, патентные документы 4-6 раскрывают способы формирования пленки оксида кремния типа внешнего окисления в качестве промежуточного слоя на основном стальном листе путем выполнения термической обработки при подходящим образом контролируемой температуре в подходящим образом контролируемой атмосфере в течение от нескольких десятков секунд до нескольких минут.

[0015] С помощью промежуточных слоев, предложенных патентными документами 3-6, может быть получен некоторый эффект с точки зрения улучшения адгезии изоляционного покрытия к основному стальному листу и подавления уменьшения магнитных потерь за счет сглаживания неровности на границе раздела между основным стальным листом и покрытием. Однако в последние годы возрос спрос на дополнительное улучшение адгезии покрытия. Учитывая такой спрос, были предложены новые методы, описанные в патентном документе 7, патентном документе 8, патентном документе 9, патентном документе 10, патентном документе 11 и патентном документе 12.

[0016] Патентный документ 7 раскрывает метод формирования внешне окисленного зернистого оксида на поверхности основного стального листа в дополнение к внешне окисленной пленке, главным образом содержащей оксид кремния. В дополнение, патентный документ 8 раскрывает метод контроля полостей во внешне окисленном слое, главным образом содержащем оксид кремния.

[0017] Патентные документы 9-11 раскрывают методы модификации внешне окисленной пленки, главным образом содержащей оксид кремния, за счет содержания металлического железа или оксида металла(ов) (например, оксида Si-Mn-Cr, оксида Si-Mn-Ca-Ti, оксида Fe или т.п.) во внешне окисленной пленке.

[0018] Патентный документ 12 раскрывает лист анизотропной электротехнической стали, имеющий многослойный промежуточный слой, включающий оксидную пленку, главным образом содержащую оксид кремния, образовавшуюся в результате реакции окисления, и слой покрытия, главным образом содержащий оксид кремния, сформированный в результате нанесения и прокаливания.

[0019] Как описано выше, были предложены листы анизотропной электротехнической стали, в которых в качестве промежуточного слоя используется внешне окисленная пленка, главным образом содержащая оксид кремния, обеспечивающая тем самым адгезию изоляционного покрытия к основному стальному листу и имеющая превосходные магнитные свойства, даже когда поверхность основного стального листа сглажена.

[0020] При этом, в том случае, когда лист анизотропной электротехнической стали применяется для изготовления тороидального сердечника, сердечника EI или т.п. в качестве металлического сердечника трансформатора, лист анизотропной электротехнической стали подвергают обработке давлением (сгибают) до желаемой формы. В дополнение, в случае использования в трансформаторе листа анизотропной электротехнической стали, имеющего промежуточный слой и обработанного давлением до желаемой формы, возможен случай, когда изоляционное покрытие отслаивается из-за реакции с влагой в воздухе, влагой в масле, в которое погружен металлический сердечник, или т.п. Поэтому у листов анизотропной электротехнической стали, которые используются для изготовления тороидального сердечника, сердечника EI или т.п. в качестве металлического сердечника трансформатора, требуются не только адгезия изоляционного покрытия к основному стальному листу, но и водостойкость. Однако среди описанных в указанных патентных документах методов получения вышеописанного листа анизотропной электротехнической стали, имеющего промежуточный слой, главным образом содержащий оксид кремния, нет документов, которые упоминали бы отслаивание изоляционного покрытия, приписываемое воде.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

[0021] Патентный документ 1: Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № S49-096920

Патентный документ 2: Международная публикация WO 2002/088403

Патентный документ 3: Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № H05-279747

Патентный документ 4: Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № H06-184762

Патентный документ 5: Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № H09-078252

Патентный документ 6: Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № H07-278833

Патентный документ 7: Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № 2002-322566

Патентный документ 8: Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № 2002-363763

Патентный документ 9: Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № 2003-313644

Патентный документ 10: Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № 2003-171773

Патентный документ 11: Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № 2002-348643

Патентный документ 12: Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № 2004-342679

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ

[0022] Настоящее изобретение было создано с учетом вышеописанных проблем. Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить лист анизотропной электротехнической стали, имеющий промежуточный слой, главным образом содержащий оксид кремния, который обеспечивает улучшение адгезии изоляционного покрытия и улучшение водостойкости, что не было признано проблемой в предшествующем уровне техники, промежуточный стальной лист для листа анизотропной электротехнической стали и способы их производства. Выражение «водостойкость является превосходной» означает, что, когда вода присоединяется к поверхности листа анизотропной электротехнической стали, можно предотвратить развитие отслаивания изоляционного покрытия, связанное с коррозией.

СРЕДСТВА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ

[0023] Сущность настоящего изобретения заключается в следующем.

(1) Лист анизотропной электротехнической стали, включающий основной стальной лист, промежуточный слой, который сформирован на поверхности основного стального листа и главным образом содержит оксид кремния, и изоляционное покрытие, которое сформировано на поверхности промежуточного слоя, при этом численная плотность оксидных частиц в области от поверхности основного стального листа до глубины 10 мкм внутрь основного стального листа составляет 0,020 оксидных частиц/мкм² или меньше, и доля площади области с оставшимся промежуточным слоем, в которой промежуточный слой не отслоился, а остался в той области, в которой изоляционное покрытие отслоилось после испытания на изгиб, проведенного с использованием оправки согласно стандарту JIS K 5600-5-1 (1999), составляет 20% или больше.

[0024] (2) Способ производства листа анизотропной электротехнической стали, включающий в себя процесс горячей прокатки с нагреванием сляба до 1280°C или ниже, а затем выполнением горячей прокатки для изготовления горячекатаного стального листа, процесс отжига в состоянии горячей полосы с выполнением отжига горячекатаного стального листа в состоянии горячей полосы для изготовления отожженного стального листа, процесс холодной прокатки с выполнением холодной прокатки отожженного стального листа для изготовления холоднокатаного стального листа, процесс обезуглероживающего отжига с выполнением обезуглероживающего отжига холоднокатаного стального листа для изготовления основного стального листа, процесс нанесения сепаратора отжига с нанесением на основной стальной лист сепаратора отжига, имеющего состав, содержащий 50 мас.% или больше оксида алюминия (Al₂O₃) и 0-50 мас.% оксида магния (MgO) в качестве остального, процесс окончательного отжига с выполнением окончательного отжига основного стального листа после процесса нанесения сепаратора отжига, процесс охлаждения с охлаждением основного стального листа после процесса окончательного отжига в диапазоне температур от 1100°C до 500°C в атмосфере, имеющей степень окисления P_H2O/P_H2, которая является отношением парциального давления водяного пара к парциальному давлению водорода, установленную на 0,30-100000, процесс формирования промежуточного слоя с выполнением термической обработки основного стального листа после процесса охлаждения для формирования промежуточного слоя, главным образом содержащего оксид кремния, на поверхности основного стального листа и процесс формирования изоляционного покрытия с формированием изоляционного покрытия на поверхности промежуточного слоя после процесса формирования промежуточного слоя.

[0025] (3) Промежуточный стальной лист для листа анизотропной электротехнической стали, включающий основной стальной лист и пленочный оксид, сформированный на поверхности основного стального листа, в котором пленочный оксид присутствует так, чтобы покрывать поверхность основного стального листа в форме пленки, и численная плотность оксидных частиц в области от внешней поверхности основного стального листа до глубины 10 мкм внутрь основного стального листа составляет 0,020 оксидных частиц/мкм² или меньше.

[0026] (4) Способ производства промежуточного стального листа для листа анизотропной электротехнической стали, включающий в себя процесс горячей прокатки с нагреванием сляба до 1280°C или ниже, а затем выполнением горячей прокатки для изготовления горячекатаного стального листа, процесс отжига в состоянии горячей полосы с выполнением отжига горячекатаного стального листа в состоянии горячей полосы для изготовления отожженного стального листа, процесс холодной прокатки с выполнением холодной прокатки отожженного стального листа для изготовления холоднокатаного стального листа, процесс обезуглероживающего отжига с выполнением обезуглероживающего отжига холоднокатаного стального листа для изготовления основного стального листа, процесс нанесения сепаратора отжига с нанесением на основной стальной лист сепаратора отжига, имеющего состав, содержащий 50 мас.% или больше оксида алюминия (Al₂O₃) и 0-50 мас.% оксида магния (MgO) в качестве остального, процесс окончательного отжига с выполнением окончательного отжига основного стального листа после процесса нанесения сепаратора отжига и процесс охлаждения с охлаждением основного стального листа после процесса окончательного отжига в диапазоне температур от 1100°C до 500°C в атмосфере, имеющей степень окисления P_H2O/P_H2, которая является отношением парциального давления водяного пара к парциальному давлению водорода, установленную на 0,30-100000.

ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0027] В соответствии с настоящим изобретением возможно предложить лист анизотропной электротехнической стали, имеющий промежуточный слой, главным образом содержащий оксид кремния, в котором адгезия изоляционного покрытия и водостойкость являются благоприятными. В дополнение, возможно предложить промежуточный стальной лист для листа анизотропной электротехнической стали и способ их производства.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0028] Авторы настоящего изобретения провели исследования в отношении способа решения вышеописанных проблем.

[0029] Сначала авторы настоящего изобретения наблюдали области, в которых изоляционное покрытие отслаивалось из-за влаги в воздухе, влаги в масле, в которое должен погружаться металлический сердечник, или т.п. (в дальнейшем называемые областями с отслоившимся изоляционным покрытием). В результате авторы настоящего изобретения отметили тот факт, что структура части с отслоившимся из-за воды изоляционным покрытием и структура части с отслоившимся из-за деформации изгиба изоляционным покрытием имеют корреляцию друг с другом.

[0030] В частности, эта корреляция заключается в следующем. Сначала авторы настоящего изобретения выполнили испытание на изгиб, регулируемое стандартом JIS K 5600-5-1 (1999), на листах анизотропной электротехнической стали, имеющих промежуточный слой и изоляционное покрытие. На поверхностях тестовых образцов после испытания на изгиб (внутренних боковых поверхностях изогнутых частей) те области, с которых изоляционное покрытие отслоилось, наблюдали с использованием сканирующего электронного микроскопа (SEM). Результаты наблюдения показали, что в этой области, с которой изоляционное покрытие отслоилось (области с отслоившимся изоляционным покрытием), имелась область, в которой изоляционное покрытие отслоилось, но промежуточный слой остался (область с оставшимся промежуточным слоем), и область, в которой промежуточный слой тоже отслоился вместе с изоляционным покрытием и поверхность основного стального листа (основного металла) была обнажена (область с обнаженным основным стальным листом).

[0031] И область с оставшимся промежуточным слоем, и область с обнаженным основным стальным листом, описанные выше, также появлялись в листах анизотропной электротехнической стали, в которых изоляционное покрытие отслаивалось из-за воды. В дополнение, в том случае, когда изоляционное покрытие отслаивалось из-за воды, общая площадь области с обнаженным основным стальным листом была больше, чем общая площадь области с оставшимся промежуточным слоем в области, в которой изоляционное покрытие отслоилось.

[0032] Основываясь на вышеописанном обнаруженном факте, авторы настоящего изобретения рассмотрели свойство приписываемого воде отслаивания изоляционного покрытия в листах анизотропной электротехнической стали, имеющих промежуточный слой, главным образом содержащий оксид кремния, как описывается ниже. В том случае, когда часть изоляционного покрытия отслаивается из-за гибки или т.п., по мере увеличения доли общей площади области с обнаженным основным стальным листом в области с отслоившимся изоляционным покрытием скорость развития отслаивания изоляционного покрытия из-за воды увеличивается. То есть, отслаивание изоляционного покрытия из-за воды дополнительно ускоряется. Причина этого неясна, но считается, что в области с обнаженным основным стальным листом происходит коррозия из-за контакта с водой, и поэтому отслаивание изоляционного покрытия ускоряется из-за такой коррозии. С другой стороны, по мере того, как доля общей площади области с оставшимся промежуточным слоем в области с отслоившимся изоляционным покрытием увеличивается, скорость развития отслаивания изоляционного покрытия из-за воды уменьшается. В дополнение, степень отслаивания изоляционного покрытия из-за воды коррелирует с долей области с оставшимся промежуточным слоем в области с отслоившимся изоляционным покрытием во время выполнения испытания на изгиб, регулируемого стандартом JIS K 5600-5-1 (1999).

[0033] Кроме того, авторы настоящего изобретения провели исследования в отношении способа увеличения доли площади области с оставшимся промежуточным слоем в области с отслоившимся изоляционным покрытием после испытания на изгиб. При проведении этих исследований уделяли внимание изменению адгезии между основным стальным листом и промежуточным слоем за счет управления состоянием поверхности основного стального листа, на котором промежуточный слой еще не был сформирован.

[0034] В результате авторы настоящего изобретения обнаружили, что, когда выбирается подходящий сепаратор отжига, а также контролируется атмосфера в процедуре охлаждения при окончательном отжиге, и состояние окисления поверхности основного стального листа делается подходящим в момент завершения окончательного отжига, адгезия формируемого впоследствии промежуточного слоя улучшается.

[0035] В частности, доля содержания оксида магния (MgO) в сепараторе отжига устанавливается равной 50 мас.% или меньше, в результате чего присутствие оксида типа внутреннего окисления в окрестности поверхностного слоя основного стального листа предотвращается по меньшей мере в тот момент времени, когда заканчивается вторичная рекристаллизация. Момент времени, когда заканчивается вторичная рекристаллизация, означает момент времени, когда начинается охлаждение для окончательного отжига.

[0036] Здесь тип внутреннего окисления означает состояние, в котором оксид не проникает в основной стальной лист до поверхности основного стального листа и присутствует окруженным основным стальным листом при наблюдении на сечении стального листа. Примеры оксида типа внутреннего окисления (в дальнейшем также называемого внутренним оксидом) включают форстерит (Mg₂SiO₄), кремнезем (Si-O), муллит (Al-Si-O) и т.п. Когда оксид типа внутреннего окисления формируется в основном стальном листе, магнитные потери листа анизотропной электротехнической стали ухудшаются.

[0037] Кроме того, что касается атмосферы в диапазоне температур от 1100°C до 500°C в процессе охлаждения при окончательном отжиге, то степень окисления, которая является отношением парциального давления водяного пара к парциальному давлению водорода, устанавливается в пределах диапазона 0,30-100000, и на поверхности основного стального листа формируется оксид типа внешнего окисления.

[0038] Здесь оксид типа внешнего окисления не означает вид оксида, который внедряется вовнутрь основного стального листа, что относится к типу внутреннего окисления, но означает форму оксида, который почти равномерно покрывает поверхность основного стального листа, то есть состояние, в котором оксид покрывает поверхность основного стального листа в форме пленки. Поэтому в дальнейшем оксид типа внешнего окисления также упоминается как пленочный оксид. Оксид типа внешнего окисления представляет собой соединение элемента основного стального листа и кислорода. В настоящем варианте осуществления его примеры включают такие оксиды, как оксиды железа (FeO и Fe₂O₃) и фаялит (Fe-Si-O), имеющие слоистую структуру.

[0039] Технически «внутреннее окисление» и «внешнее окисление» классифицируются не по описанным выше видам, а по механизмам окисления. Однако в изобретении такая классификация усложняется, а также трудно подтвердить эти механизмы после окисления. Поэтому в описании настоящего варианта осуществления для классификации будут использоваться виды оксидов в результате вышеописанного окисления.

[0040] Причина увеличения доли площади области с оставшимся промежуточным слоем в области с отслоившимся изоляционным покрытием после испытания на изгиб за счет контроля оксида на поверхности окончательно отожженного основного стального листа неясна, но предположительно является следующей. Обычно промежуточный слой, который формируется в процессе формирования промежуточного слоя, считается формирующимся по процедуре, при которой окисляется содержащий Si основной стальной лист. Однако в том случае, когда оксид уже присутствует на поверхности окончательно отожженного основного стального листа, необходимо учитывать влияние восстановления оксида на промежуточный слой. Оксиды типа внешнего окисления, которые относительно медленно формируются по мере понижения температуры в широком диапазоне температур от 1100°C до 500°C после окончательного отжига, считаются имеющими форму пленки и в значительной степени сохраняют непрерывность между основным стальным листом и оксидами с точки зрения изменения концентрации элемента в направлении по толщине листа, структурного превращения и т.п. Считается, что формирование промежуточного слоя во время восстановления такого оксида делает структуры связывания атомов между поверхностью основного стального листа и промежуточным слоем более прочными и улучшает адгезию.

[0041] В том случае, когда оксид имеет тенденцию проникать в основной стальной лист, этот оксид не восстанавливается во время формирования промежуточного слоя, и на границе раздела между основным стальным листом и промежуточным слоем остается неровная форма. Эта неровная форма служит препятствием для движения доменных стенок при намагничивании листов электротехнической стали. Поэтому считается, что следует избегать образования оксида типа внутреннего окисления в максимально возможной степени.

[0042] Далее будут описаны лист анизотропной электротехнической стали в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения (лист анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления), промежуточный стальной лист для листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления и способы их производства, разработанные на основе вышеописанных обнаруженных фактов. Лист анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя основной стальной лист, промежуточный слой, который сформирован на поверхности основного стального листа и главным образом содержит оксид кремния, и изоляционное покрытие, которое сформировано на поверхности промежуточного слоя. Численная плотность оксидных частиц в области от поверхности основного стального листа до глубины 10 мкм внутрь основного стального листа (области от поверхности основного стального листа в качестве исходной точки через положение на глубины 10 мкм в направлении по глубине (направлении по толщине) внутрь в качестве конечной точки) составляет 0,020 оксидных частиц/мкм² или меньше. В дополнение, доля площади области с оставшимся промежуточным слоем, в которой промежуточный слой не отслоился, а остался в той области, в которой изоляционное покрытие отслоилось после испытания на изгиб, проведенного с использованием оправки согласно стандарту JIS K 5600-5-1 (1999), составляет 20% или больше.

[Лист анизотропной электротехнической стали]

[0043] Лист анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления представляет собой стальной лист, полученный путем формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия на промежуточном стальном листе для листа анизотропной электротехнической стали. Другими словами, лист анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя основной стальной лист и покрытие, которое сформировано в контакте с поверхностью основного стального листа. Это покрытие включает в себя промежуточный слой, который сформирован в контакте с поверхностью основного стального листа, и изоляционное покрытие, которое сформировано в контакте с поверхностью промежуточного слоя.

[Основной стальной лист]

[0044] Лист анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления имеет характеристики численной плотности оксидных частиц в части поверхностного слоя основного стального листа и конфигурации покрытия (промежуточный слой и изоляционное покрытие), которое сформировано на поверхности основного стального листа. В частности, численная плотность оксида в области от поверхности основного стального листа до глубины 10 мкм внутрь основного стального листа составляет 0,020 оксидных частиц/мкм² или меньше. В настоящем варианте осуществления состояние, в котором численная плотность оксидных частиц составляет 0,020 оксидных частиц/мкм² или меньше, выражается как «внутренний оксид по существу отсутствует». То есть, внутренний оксид, который является состоянием, в котором оксид внедрился вовнутрь основного стального листа, по существу отсутствует в части поверхностного слоя (области от поверхности основного стального листа до глубины 10 мкм внутрь основного стального листа) основного стального листа, предусмотренного в листе анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Когда численная плотность оксидных частиц в области от поверхности основного стального листа до глубины 10 мкм внутрь основного стального листа составляет более 0,020 оксидных частиц/мкм², магнитные потери листа анизотропной электротехнической стали ухудшаются.

[0045] Численная плотность оксидных частиц (внутреннего оксида) в вышеописанной области может быть получена следующим способом. То есть, численная плотность может быть получена путем наблюдения перпендикулярного направлению прокатки сечения стального листа с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) с 5000-кратным или большим увеличением и измерения численной плотности оксидных частиц с диаметром эквивалентной окружности 0,1 мкм или больше в области, имеющей длину 100 мкм в направлении, параллельном поверхности стального листа, и глубину 10 мкм от поверхности (самой внешней поверхности) основного стального листа внутрь основного стального листа .

[0046] Кроме того, в листе анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления доля площади области с оставшимся промежуточным слоем, в которой промежуточный слой не отслоился, а остался в той области, в которой изоляционное покрытие отслоилось после испытания на изгиб, проведенного с использованием оправки согласно стандарту JIS K 5600-5-1 (1999), составляет 20% или больше. Диаметр оправки составляет, например, 10-16 мм.

[0047] Когда основной стальной лист обнажен, считается, что основной стальной лист корродирует из-за контакта с водой и далее развивается отслаивание изоляционного покрытия. С другой стороны, когда адгезия между основным стальным листом и промежуточным слоем благоприятна, промежуточный слой не отслаивается, а остается даже в той области, в которой изоляционное покрытие отслоилось. То есть, считается, что, даже если изоляционное покрытие отслоилось, пока остается промежуточный слой, можно подавить коррозию основного стального листа и подавить дополнительное отслаивание изоляционного покрытия. Поэтому в листе анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления адгезия между основным стальным листом и промежуточным слоем улучшается.

[0048] Поскольку основной стальной лист, предусмотренный в листе анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления, доводится до состояния, в котором доля площади области с оставшимся промежуточным слоем, в которой промежуточный слой не отслаивается, а остается в области, в которой изоляционное покрытие отслоилось после испытания на изгиб (в дальнейшем иногда упоминаемая как доля оставшегося промежуточного слоя), достигает 20% или больше, водостойкость является превосходной. Когда доля площади вышеописанной области с оставшимся промежуточным слоем составляет менее 20%, водостойкость ухудшается. Доля оставшегося промежуточного слоя может составлять 100%.

[0049] При условии, что основной стальной лист листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления удовлетворяет численной плотности частиц внутреннего оксида и доле площади области с оставшимся промежуточным слоем, химический состав и структура конкретно не ограничены. Например, основной стальной лист по настоящему варианту осуществления может быть основным стальным листом в обычном листе анизотропной электротехнической стали. Далее будет описан один пример основного стального листа в листе анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления.

[Химический состав основного стального листа]

[0050] В качестве химического состава основного стального листа в листе анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления можно использовать химический состав основного стального листа в обычном листе анизотропной электротехнической стали. Химический состав основного стального листа содержит, например, следующие элементы. В следующем объяснении «%», используемый для выражения содержания каждого элемента в химическом составе основного стального листа, означает массовый процент («мас.%»), если явно не указано иное. Численные ограничивающие диапазоны, выраженные с использованием «-» или «до» в середине, включают в себя значение нижнего предела и значение верхнего предела в этих диапазонах.

[0051] Основной стальной лист или, иначе говоря, стальной лист-основа листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления содержит, например, Si: 0,50-7,00%, C: 0,005% или меньше, и N: 0,0050% или меньше, а остальное состоит из Fe и примесей. Далее будут описаны причины ограничения химического состава в отношении типичного примера химического состава основного стального листа в листе анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления.

Si: 0,50-7,00%

[0052] Кремний (Si) увеличивает электрическое сопротивление листа анизотропной электротехнической стали, уменьшая магнитные потери. Когда содержание Si составляет менее 0,50%, этот эффект не может быть получен в достаточной степени. Поэтому содержание Si предпочтительно составляет 0,50% или больше. Содержание Si более предпочтительно составляет 1,50% или больше, а еще более предпочтительно 2,50% или больше. С другой стороны, когда содержание Si превышает 7,00%, магнитная индукция насыщения основного стального листа уменьшается, и магнитные потери листа анизотропной электротехнической стали ухудшаются. Поэтому содержание Si предпочтительно составляет 7,00% или меньше. Содержание Si более предпочтительно составляет 5,50% или меньше, а еще более предпочтительно 4,50% или меньше.

C: 0,005% или меньше

[0053] Углерод (C) образует соединение в основном стальном листе и ухудшает магнитные потери листа анизотропной электротехнической стали. Поэтому содержание C предпочтительно составляет 0,005% или меньше. Содержание С более предпочтительно составляет 0,004% или меньше, а еще более предпочтительно 0,003% или меньше. Содержание C предпочтительно является как можно меньшим, а значит, может составлять 0%, но имеются случаи, когда C может содержаться в стали в качестве примеси. Поэтому содержание C может составлять больше 0%.

N: 0,0050% или меньше

[0054] Азот (N) образует соединение в основном стальном листе и ухудшает магнитные потери листа анизотропной электротехнической стали. Поэтому содержание N предпочтительно составляет 0,0050% или меньше. Содержание N более предпочтительно составляет 0,0040% или меньше, а еще более предпочтительно 0,0030% или меньше. Содержание N предпочтительно является как можно меньшим, а значит, может составлять 0%, но имеются случаи, когда N может содержаться в стали в качестве примеси. Поэтому содержание N может составлять больше 0%.

[0055] Остальное в химическом составе основного стального листа состоит из Fe и примесей. Упомянутые здесь «примеси» означают элементы, которые неизбежно попадают в сталь из компонентов, содержащихся в сырье, или компонентов, примешиваемых в ходе процедуры изготовления при промышленном производстве основного стального листа, и не оказывают никакого существенного влияния на эффект, который получается от листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления.

[Необязательные элементы]

[0056] В принципе, химический состав основного стального листа содержит вышеописанные элементы, а остальное состоит из Fe и примесей, но может содержать один или более необязательных элементов вместо части Fe с целью улучшения магнитных характеристик или решения проблем, относящихся к производству. Примеры необязательных элементов, которые содержатся вместо части Fe, включают следующие элементы. Поскольку эти элементы могут не содержаться, нижние пределы их содержания составляют 0%. С другой стороны, когда количества этих элементов являются слишком большими, образуются выделения, ухудшающие магнитные потери листа анизотропной электротехнической стали, или подавляется ферритное превращение, что предотвращает достаточное получение ориентировки Госса или уменьшает магнитную индукцию насыщения, тем самым ухудшая магнитные потери листа анизотропной электротехнической стали. Поэтому даже в том случае, когда эти элементы содержатся, их содержания предпочтительно устанавливаются в пределах следующих диапазонов.

Кислоторастворимый Al: 0,0065% или меньше,

Mn: 1,00% или меньше,

S и Se: 0,001% или меньше в сумме,

Bi: 0,010% или меньше,

B: 0,0080% или меньше,

Ti: 0,015% или меньше,

Nb: 0,020% или меньше,

V: 0,015% или меньше,

Sn: 0,50% или меньше,

Sb: 0,50% или меньше,

Cr: 0,30% или меньше,

Cu: 0,40% или меньше,

P: 0,50% или меньше,

Ni: 1,00% или меньше, и

Mo: 0,10% или меньше.

«S и Se: 0,001% или меньше в сумме» означает, что основной стальной лист может содержать любого из S или Se по отдельности, и количество любого из S или Se может составлять 0,001% или меньше, или же основной стальной лист может содержать и S, и Se, и суммарное количество S и Se может составлять 0,001% или меньше.

[0057] Вышеописанный химический состав основного стального листа в листе анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления получается при применении способа производства листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления с использованием сляба, имеющего описываемый ниже химический состав.

[0058] Химический состав основного стального листа в листе анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления предпочтительно измерен с использованием искровой оптической эмиссионной спектрометрии (Spark-OES). В дополнение, в случае малого содержания оно может быть измерено при необходимости с использованием масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS). Кислоторастворимый Al может быть измерен с помощью ICP-MS с использованием фильтрата, получаемого при гидролизе образца кислотой. В дополнение, содержание C и S может быть измерено с использованием метода поглощения инфракрасного луча после сгорания, а содержание N может быть измерено с использованием метода удельной теплопроводности при плавлении в инертном газе.

[Шероховатость поверхности основного стального листа]

[0059] Шероховатость поверхности основного стального листа конкретно не ограничена. Однако, когда на поверхности основного стального листа образуется неровность, это может препятствовать действию по уменьшению магнитных потерь. Для того, чтобы избежать таких помех действию по уменьшению магнитных потерь, например, шероховатость поверхности основного стального листа предпочтительно составляет 1,0 мкм или меньше в терминах среднеарифметической шероховатости (Ra). Более предпочтительный верхний предел среднеарифметической шероховатости Ra поверхности основного стального листа составляет 0,8 мкм, а еще более предпочтительный верхний предел - 0,6 мкм. Нижний предел среднеарифметической шероховатости Ra поверхности основного стального листа может быть установлен равным 0,001 мкм.

[0060] Среднеарифметическую шероховатость Ra поверхности основного стального листа измеряют следующим способом. Берут образец таким образом, что перпендикулярное направлению прокатки сечение листа анизотропной электротехнической стали используется в качестве поверхности наблюдения. Шероховатость поверхности основного стального листа измеряют на полученной поверхности наблюдения. В частности, позиционные координаты поверхности основного стального листа в направлении по толщине листа измеряют с точностью 0,01 мкм или выше на границе раздела между основным стальным листом и промежуточным слоем на поверхности наблюдения (сечении) в том случае, когда на поверхности основного стального листа сформировано покрытие, такое как окончательно отожженная пленка или промежуточный слой, или на поверхности наблюдения (сечении) в том случае, когда покрытие не сформировано и поверхность основного стального листа обнажена, и вычисляют среднеарифметическую шероховатость Ra в соответствии со стандартом JIS B 0601 (2001). Позиционные координаты измеряют в непрерывном диапазоне 2 мм с шагом 0,1 мкм в направлении, параллельном поверхности основного стального листа (всего 20000 точек), и получают среднеарифметическую шероховатость Ra при стандартной длине, установленной на 2 мм. Среднеарифметическую шероховатость Ra получают вышеописанным способом в по меньшей мере пяти произвольных местах на поверхности основного стального листа, и среднее значение для значений Ra, полученных в соответствующих мест, принимают за среднеарифметическую шероховатость Ra поверхности основного стального листа. Это наблюдение может быть выполнено с помощью SEM, и для измерения позиционных координат удобно применять обработку изображений.

[Промежуточный слой]

[0061] Промежуточный слой формируется в контакте с поверхностью основного стального листа, на котором внутренний оксид по существу отсутствует. Промежуточный слой представляет собой внешне окисленную пленку, главным образом содержащую оксид кремния. Здесь выражение, «главным образом содержащий оксид кремния» означает, что в химическом составе промежуточного слоя соблюдены содержание Fe менее 30 атомных %, содержание P менее 5 атомных %, содержание Si менее 50 атомных % и 20 атомных % или больше, содержание O менее 80 атомных % и 50 атомных % или больше и содержание Mg 10 атомных % или меньше.

[0062] Промежуточный слой представляет собой слой, который расположен между основным стальным листом и изоляционным покрытием и эффективен для обеспечения адгезии основного стального листа и изоляционного покрытия друг с другом. Промежуточный слой формируется, например, как описано в нижеизложенных производственных процессах, путем восстановления пленочного оксида, образовавшегося при выполнении специального процесса охлаждения в процессе окончательного отжига.

[0063] Оксидом кремния, который является главным компонентом промежуточного слоя, предпочтительно является SiOx (x=1,0-2,0), а более предпочтительно SiOx (x=1,5-2,0). Причина этого заключается в том, что оксид кремния является более устойчивым. Когда термическая обработка для формирования оксида кремния на поверхности основного стального листа выполняется в достаточной степени, можно сформировать диоксид кремния, т.е. кремнезем (SiO₂).

[0064] В промежуточном слое, формируемом путем выполнения термической обработки основного стального листа при условиях, в которых основной стальной лист выдерживают в диапазоне температур 600-1150°C в течение 10-600 секунд в атмосфере, содержащей 20-50 объемных % водорода, а остальное состоит из азота и примесей, и имеющей точку росы от -20°C до 2°C, оксид кремния присутствует в аморфном состоянии. Промежуточный слой, главным образом содержащий аморфный оксид кремния, сформированный при этих условиях термической обработки, является промежуточным слоем, который имеет достаточно высокую прочность для того, чтобы выдерживать термические напряжения, и состоит из плотного материала, имеющего относительно малый модуль упругости, способного легко релаксировать термические напряжения, что является предпочтительным.

[0065] Основной стальной лист листа анизотропной электротехнической стали содержит Si в высокой концентрации (например, Si: 0,50-7,00 мас.%). Поэтому проявляется сильное химическое сродство между основным стальным листом и промежуточным слоем, главным образом содержащим оксид кремния, и промежуточный слой и основной стальной лист более прочно сцепляются друг с другом.

[0066] Толщина промежуточного слоя конкретно не ограничена. Когда его толщина составляет 2 нм или больше, поскольку адгезия изоляционного покрытия к основному стальному листу эффективно повышается, толщина промежуточного слоя предпочтительно составляет 2 нм или больше, а более предпочтительно 5 нм или больше. Когда толщина промежуточного слоя составляет 400 нм или меньше, дефекты в промежуточном слое, такие как пустоты или трещины, эффективно подавляются. Поэтому толщина промежуточного слоя предпочтительно составляет 400 нм или меньше, а более предпочтительно 300 нм или меньше. Промежуточный слой делается как можно более тонким, при условии, что возможно обеспечить адгезию покрытия, посредством чего можно внести вклад в повышение производительности за счет сокращения времени формирования и подавить уменьшение коэффициента заполнения во время применения листа анизотропной электротехнической стали в качестве сердечника. Поэтому толщина промежуточного слоя еще более предпочтительно составляет 100 нм или меньше, а наиболее предпочтительно 50 нм или меньше.

[0067] Способ измерения толщины промежуточного слоя описывается ниже. Толщину измеряют путем наблюдения сечения промежуточного слоя с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM), в котором диаметр электронного луча устанавливается равным 10 нм. В частности, например, образец для наблюдения в TEM вырезают так, чтобы он имел наблюдаемое сечение, параллельное направлению по толщине листа, в этом наблюдаемом сечении образца выбирают пять или более положений измерения, отстоящих друг от друга на 2 мкм или больше в направлении по ширине, из области измерения, которая имеет ширину 10 мкм или больше в направлении, параллельном поверхности основного стального листа, и включает в себя промежуточный слой, вышеописанный основной стальной лист и изоляционное покрытие, описываемое ниже, и измеряют толщины промежуточного слоя с помощью TEM. Среднее значение измеренных значений рассматривают как толщину промежуточного слоя. В случае измерения толщины промежуточного слоя в каждом положении измерения в области измерения с помощью TEM слой, который присутствует между основным стальным листом и изоляционным покрытием, измеряется как промежуточный слой.

[Изоляционное покрытие]

[0068] Изоляционное покрытие формируется на поверхности промежуточного слоя. В качестве изоляционного покрытия можно использовать хорошо известное изоляционное покрытие. Например, изоляционное покрытие выполнено из соединения, содержащего главным образом P, O и Si, и может содержать Cr. Изоляционное покрытие прикладывает натяжение к основному стальному листу, уменьшая магнитные потери стального листа в виде одиночного листа. Кроме того, изоляционное покрытие обеспечивает свойство электроизоляции между листами анизотропной электротехнической стали во время применения пакета листов анизотропной электротехнической стали.

[0069] Когда изоляционное покрытие становится тонким, поскольку натяжение, прикладываемое к основному стальному листу, становится малым, а также ухудшается свойство изолирования, толщина изоляционного покрытия предпочтительно составляет 0,1 мкм или больше, а более предпочтительно 0,5 мкм или больше. С другой стороны, когда толщина изоляционного покрытия превышает 10 мкм, поскольку существует опасение, что в изоляционном покрытии могут образовываться трещины на стадии формирования изоляционного покрытия, толщина изоляционного покрытия предпочтительно составляет 10 мкм или меньше, а более предпочтительно 5 мкм или меньше. Толщина изоляционного покрытия может быть измерена путем наблюдения сечения изоляционного покрытия (или листа анизотропной электротехнической стали) с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM). В качестве конкретного способа измерения может использоваться тот же способ, что и способ измерения толщины промежуточного слоя.

[0070] На изоляционном покрытии может выполняться измельчающая магнитные домены обработка для формирования области локальной малой деформации или канавки с помощью лазера или плазмы, или механическим способом, травлением, или другими способами по мере необходимости.

[Характеристики структуры покрытия листа анизотропной электротехнической стали]

[0071] В листе анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления доля площади области с оставшимся промежуточным слоем, в которой промежуточный слой не отслоился, а остался в той области, в которой изоляционное покрытие отслоилось после испытания на изгиб, проведенного с использованием оправки согласно стандарту JIS K 5600-5-1 (1999), регулируется на уровне 20% или больше. Поэтому, в случае выполнения испытания на изгиб согласно стандарту JIS K 5600-5-1 (1999), доля площади области с оставшимся промежуточным слоем, в которой промежуточный слой не отслоился, а остался в области, в которой изоляционное покрытие отслоилось, достигает 20% или больше. Вышеописанная доля площади области с оставшимся промежуточным слоем предпочтительно составляет 30% или больше, а более предпочтительно 40% или больше. Доля площади области с оставшимся промежуточным слоем может составлять 100%.

[0072] Долю площади области с оставшимся промежуточным слоем получают следующим способом. Берут прямоугольный образец с длиной 10 мм в направлении, перпендикулярном направлению прокатки листа анизотропной электротехнической стали, и длиной 150 мм в направлении, параллельном направлению прокатки. В этом тестовом образце поверхность наблюдения размерами 10 мм Ч 150 мм рассматривают как поверхность, включая покрытие. Выполняют испытание на изгиб на взятом образце согласно стандарту JIS K 5600-5-1 (1999). В частности, взятый образец обматывают вокруг круглого стержня (оправки) с диаметром 10-16 мм и сгибают на 180°. Согнутый тестовый образец разгибают обратно.

[0073] Поверхность наблюдения после испытания на изгиб (поверхность внутренней стороны изогнутой части) наблюдают на SEM-изображении COMPO, и на поверхности наблюдения устанавливают область, в которой изоляционное покрытие отслоилось (область с отслоившимся изоляционным покрытием). В частности, изображение COMPO поверхности наблюдения преобразуют в монохроматическое изображение с 256 уровнями шкалы серого, и область, имеющую уровень шкалы серого в 50% или меньше от белого, определяют как область, в которой изоляционное покрытие отслоилось. Находят общую площадь указанной области с отслоившимся изоляционным покрытием.

[0074] Площадь оценки отслаивания изоляционного покрытия при испытании на изгиб определяют по следующему выражению. В том случае, когда площадь отслаивания изоляционного покрытия составляет менее 5% от площади оценки, площадь отслаивания изоляционного покрытия оценивают повторно путем уменьшения диаметра изгиба (используя оправку с меньшим диаметром). В результате повторной оценки в том случае, когда площадь отслаивания изоляционного покрытия составляет 5% или больше от площади оценки, получают долю площади области с оставшимся промежуточным слоем.

(площадь оценки отслаивания изоляционного покрытия)=(диаметр оправки)Ч(отношение длины окружности к диаметру)/2.

[0075] Кроме того, область с отслоившимся изоляционным покрытием на поверхности наблюдения картируют с использованием энергодисперсионного рентгеновского спектроскопа (SEM-EDS) и получают распределение концентрации Si в ат.%. На полученном распределении концентрации Si устанавливают максимальное значение концентрации Si и минимальное значение концентрации Si. Область, которая удовлетворяет следующему выражению, принимают за область с оставшимся промежуточным слоем:

(Концентрация Si в области)>{(максимальное значение концентрации Si)+(минимальное значение концентрации Si)}/2.

В том случае, когда максимальное значение концентрации Si и минимальное значение концентрации Si удовлетворяют следующему выражению, долю площади области с оставшимся промежуточным слоем рассматривают как 0%.

(Максимальное значение концентрации Si)-(минимальное значение концентрации Si)<5 ат.%

[0076] Пропорцию общей площади области с оставшимся промежуточным слоем на поверхности наблюдения в общей площади EDS-картирования области с отслоившимся изоляционным покрытием (отслоившийся участок покрытия) принимают за долю площади (%) области с оставшимся промежуточным слоем. То есть, долю площади области с оставшимся промежуточным слоем определяют по следующему выражению:

Доля площади области с оставшимся промежуточным слоем=(общая площадь области с оставшимся промежуточным слоем)/(общая площадь EDS-картирования)Ч100.

Здесь общая площадь EDS-картирования установлена равной 15 мм² или больше. В том случае, когда площадь отслоившегося участка покрытия недостаточна в одном тестовом образце, доля площади области с оставшимся промежуточным слоем может быть вычислена как среднее значение, полученное с использованием множества тестовых образцов.

[0077] Когда доля площади области с оставшимся промежуточным слоем, в которой промежуточный слой не отслоился, а остался в той области, в которой изоляционное покрытие отслоилось после испытания на изгиб, проведенного с использованием оправки согласно стандарту JIS K 5600-5-1 (1999), составляет 20% или больше, адгезия промежуточного слоя к основному стальному листу является достаточно высокой. Следовательно, в этом случае, поскольку основной стальной лист покрыт промежуточным слоем даже в том состоянии, в котором часть изоляционного покрытия отслоилась, можно подавить развитие приписываемого коррозии отслаивания изоляционного покрытия, происходящего тогда, когда вода присоединяется к поверхности стального листа. То есть, можно улучшить водостойкость листа анизотропной электротехнической стали.

[Относительно промежуточного стального листа для листа анизотропной электротехнической стали]

[0078] Промежуточный стальной лист для листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления включает в себя основной стальной лист и пленочный оксид, сформированный на поверхности основного стального листа. Пленочный оксид присутствует так, чтобы покрывать поверхность основного стального листа в форме пленки. В дополнение, в основном стальном листе численная плотность оксидных частиц (внутреннего оксида), присутствующих в основном стальном листе в области от поверхности основного стального листа до глубины 10 мкм внутрь основного стального листа, составляет 0,020 оксидных частиц/мкм² или меньше. Этот промежуточный стальной лист представляет собой стальной лист, который используется для производства листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления, и является окончательно отожженным стальным листом (более конкретно, стальным листом после процесса охлаждения и до процесса формирования промежуточного слоя, описываемых ниже). В отношении этого промежуточного стального листа промежуточный слой, главным образом содержащий оксид кремния, формируют на поверхности основного стального листа и, кроме того, формируют изоляционное покрытие на поверхности промежуточного слоя, посредством чего получают лист анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления.

[0079] В промежуточном стальном листе для листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления внутренний оксид, который является состоянием, в котором оксид внедряется вовнутрь основного стального листа, по существу отсутствует на поверхности основного стального листа. В том случае, когда внутренний оксид присутствует после окончательного отжига, внутренний оксид не восстанавливается во время формирования промежуточного слоя, и внутренний оксид остается на поверхности основного стального листа. Этот внутренний оксид служит препятствием для движения доменных стенок, когда лист анизотропной электротехнической стали намагничен, и магнитные потери листа анизотропной электротехнической стали ухудшаются. С другой стороны, формируемый внешним окислением пленочный оксид, который покрывает поверхность основного стального листа в форме пленки, присутствует на поверхности основного стального листа.

[0080] Выражение «внутренний оксид по существу отсутствует» конкретно означает, что численная плотность оксидных частиц в области от поверхности (внешней поверхности) основного стального листа до глубины 10 мкм в направлении по толщине листа внутрь основного стального листа (в области от поверхности основного стального листа в качестве исходной точки через положение на глубине 10 мкм в направлении по глубине (направлении по толщине) внутрь в качестве конечной точки) составляет 0,020 оксидных частиц/мкм² или меньше. Численная плотность оксидных частиц в этой области может быть получена путем наблюдения сечения стального листа с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) с 5000-кратным или большим увеличением и измерения численной плотности оксидных частиц с диаметром эквивалентной окружности 0,1 мкм или больше в области, имеющей длину 100 мкм в направлении, параллельном поверхности стального листа, и глубину 10 мкм от поверхности основного стального листа внутрь основного стального листа. Эта численная плотность частиц внутреннего оксида не изменяется даже тогда, когда формируются промежуточный слой и изоляционное покрытие.

[0081] Оксид конфигурируют в форме пленки, которая покрывает всю поверхность основного стального листа, путем регулирования условий процесса охлаждения после окончательного отжига. В частности, основной стальной лист охлаждают в процессе охлаждения после окончательного отжига, и оксид получается при охлаждении основного стального листа в атмосфере, в которой степень окисления (P_H2O/P_H2), которая является отношением парциального давления водяного пара к парциальному давлению водорода, устанавливается равной 0,30-100000, в диапазоне температур основного стального листа от 1100°C до 500°C. Когда степень окисления составляет 0,30-100000, пленочный оксид имеет иерархическую структуру и равномерно покрывает поверхность основного стального листа. В результате в следующем процессе формируется промежуточный слой, имеющий прочную связь с основным стальным листом, и считается, что адгезия изоляционного покрытия повышается.

[0082] Пленочный оксид после окончательного отжига представляет собой главным образом оксиды железа (FeO и Fe₂O₃) и фаялит (Fe-Si-O). Поэтому считается, что в атмосфере в последующем процессе, в котором главным образом формируется промежуточный слой, Fe в оксидах железа восстанавливается, и этот пленочный оксид превращается в промежуточный слой, главным образом содержащий оксид кремния типа внешнего окисления.

[0083] Далее будет описан способ производства листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления и способ производства промежуточного стального листа для листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Покрытия (промежуточный слой и изоляционное покрытие), имеющие вышеописанные характеристики, могут быть изготовлены, например, с помощью описываемых ниже способов производства.

[0084] Промежуточный стальной лист для листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления получают способом производства, включающим следующие процессы (S0) - (S62):

(S0) Процесс приготовления

(S1) Процесс горячей прокатки

(S2) Процесс отжига в состоянии горячей полосы

(S3) Процесс холодной прокатки

(S4) Процесс обезуглероживающего отжига

(S5) Процесс нанесения сепаратора отжига

(S61) Процесс окончательного отжига

(S62) Процесс охлаждения.

[0085] Лист анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления получают способом производства, включающим процессы (S0) - (S62) и, кроме того, процессы (S7) и (S8):

(S7) Процесс формирования промежуточного слоя

(S8) Процесс формирования изоляционного покрытия.

[0086] Далее будет описан каждый процесс.

[S0: Процесс приготовления]

[0087] В процессе приготовления приготавливают сляб. Способ изготовления сляба конкретно не ограничен, и следующий способ является иллюстративным примером. Производят (плавят) расплавленную сталь. Сляб изготавливают с использованием этой расплавленной стали. Сляб может быть изготовлен способом непрерывной разливки. Сляб может быть изготовлен путем производства слитка с использованием расплавленной стали и прокатки слитка на блюминге. Сляб может быть изготовлен другим способом. Толщина сляба конкретно не ограничена. Толщина сляба составляет, например, 150-350 мм. Толщина сляба предпочтительно составляет 220-280 мм. В качестве сляба может использоваться так называемый тонкий сляб, имеющий толщину 10-70 мм. В случае использования тонкого сляба можно пропустить черновую прокатку перед конечной прокаткой в процессе горячей прокатки.

[Химический состав сляба]

[0088] Для того, чтобы получить химический состав основного стального листа в обычном листе анизотропной электротехнической стали, химический состав сляба может быть установлен, например, в следующих диапазонах с учетом содержаний или т.п., которые изменяются в середине производства от сляба до листа анизотропной электротехнической стали. В следующем объяснении «%», используемый для выражения содержания каждого элемента в химическом составе сляба, означает «мас.%», если явно не указано иное. Численные ограничивающие диапазоны, выражаемые с использованием «-» или «до» в середине, включают в себя значение нижнего предела и значение верхнего предела в этих диапазонах.

Si: 0,80-7,00%,

C: 0,085% или меньше,

Кислоторастворимый Al: 0,010-0,065%,

N: 0,0040-0,0120%,

Mn: 0,05-1,00%,

S и Se: 0,003-0,015% в сумме, и

остальное: Fe и примеси.

Далее будет описан каждый элемент.

Si: 0,80-7,00%

[0089] Кремний (Si) увеличивает электрическое сопротивление листа анизотропной электротехнической стали, уменьшая магнитные потери. Когда содержание Si составляет менее 0,80%, происходит г-превращение во время окончательного отжига, и кристаллографическая ориентация листа анизотропной электротехнической стали ухудшается. С другой стороны, когда содержание Si превышает 7,00%, обрабатываемость в холодном состоянии ухудшается, и могут образовываться трещины во время холодной прокатки. Поэтому предпочтительное содержание Si составляет 0,80-7,00%. Содержание Si более предпочтительно составляет 2,00% или больше, а еще более предпочтительно 2,50% или больше. В дополнение, содержание Si более предпочтительно составляет 4,50% или меньше, а еще более предпочтительно 4,00% или меньше.

C: 0,085% или меньше

[0090] Углерод (C) содержится неизбежно. C является эффективным элементом для управления структурами первичной рекристаллизации, но оказывает негативное влияние на магнитные характеристики. Поэтому содержание C предпочтительно составляет 0,085% или меньше. Содержание C предпочтительно является как можно более низким. Однако, в случае учета производительности в промышленном производстве, содержание C предпочтительно составляет 0,020% или больше, а более предпочтительно 0,040% или больше. C удаляется в процессе обезуглероживающего отжига и процессе окончательного отжига, которые будут описаны ниже, и содержание C достигает 0,005% или меньше после процесса окончательного отжига.

Кислоторастворимый Al: 0,010-0,065%

[0091] Кислоторастворимый алюминий (Al) связывается с N, образуя выделения в виде (Al,Si)N, и действует как ингибитор. В том случае, когда содержание кислоторастворимого Al составляет 0,010-0,065%, вторичная рекристаллизация стабилизируется. Поэтому содержание кислоторастворимого Al предпочтительно составляет 0,010-0,065%. Содержание кислоторастворимого Al более предпочтительно составляет 0,015 мас.% или больше, а еще более предпочтительно 0,020 мас.% или больше. С точки зрения стабильности вторичной рекристаллизации содержание кислоторастворимого Al более предпочтительно составляет 0,045% или меньше, а еще более предпочтительно 0,035% или меньше. Оставаясь после окончательного отжига, кислоторастворимый Al образует соединение и ухудшает магнитные потери листа анизотропной электротехнической стали. Поэтому предпочтительно в максимально возможной степени уменьшать количество кислоторастворимого Al, содержащегося в окончательно отожженном стальном листе, путем рафинирования во время окончательного отжига. В зависимости от условий окончательного отжига можно добиться того, чтобы окончательно отожженный стальной лист не содержал кислоторастворимого Al.

N: 0,0040-0,0120%

[0092] Азот (N) связывается с Al, образуя AlN, действующий как ингибитор. Когда содержание N составляет менее 0,0040%, достаточное количество ингибитора не образуется. Содержание N более предпочтительно составляет 0,0050% или больше, а еще более предпочтительно 0,0060% или больше. С другой стороны, когда содержание N превышает 0,0120%, в стальном листе могут образовываться пузыри, которые являются разновидностью дефектов. Поэтому предпочтительное содержание N составляет 0,0040-0,0120%. Содержание N более предпочтительно составляет 0,0110% или меньше, а еще более предпочтительно 0,0100% или меньше. N удаляется в процессе окончательного отжига, и содержание N достигает 0,0050% или меньше после процесса окончательного отжига.

Mn: 0,05-1,00%

[0093] Марганец (Mn) связывается с S или Se, образуя MnS или MnSe, которые действуют как ингибитор. В том случае, когда содержание Mn находится в диапазоне 0,05-1,00%, вторичная рекристаллизация стабилизируется. Поэтому предпочтительное содержание Mn составляет 0,05-1,00%. Содержание Mn предпочтительно составляет 0,06% или больше, а более предпочтительно 0,07% или больше. В дополнение, содержание Mn более предпочтительно составляет 0,50% или меньше, а еще более предпочтительно 0,20% или меньше. В зависимости от условий окончательного отжига можно добиться того, чтобы окончательно отожженный стальной лист не содержал Mn.

S и Se: 0,003-0,015% в сумме

[0094] Сера (S) и селен (Se) связываются с Mn, образуя MnS или MnSe, и действуют как ингибиторы. Когда количество S и Se составляет в сумме 0,003-0,015%, вторичная рекристаллизация стабилизируется. Поэтому предпочтительное количество S и Se составляет в сумме 0,003-0,015%. Оставаясь после окончательного отжига, S и Se образуют соединение и ухудшают магнитные потери листа анизотропной электротехнической стали. Поэтому предпочтительно в максимально возможной степени уменьшать количество S и Se, которые содержатся в окончательно отожженном стальном листе, путем рафинирования во время окончательного отжига. В зависимости от условий окончательного отжига можно добиться того, чтобы окончательно отожженный стальной лист не содержал S и Se.

[0095] Здесь «количество S и Se составляет в сумме 0,003-0,015%» означает, что сляб может содержать любой из S или Se по отдельности, и в этом случае количество любого из S или Se может составлять 0,003-0,015%, или же сляб может содержать как S, так и Se, и в этом случае суммарное количество S и Se может составлять 0,003-0,015%.

[0096] Остальное в химическом составе сляба, используемого для производства листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления, состоит из Fe и примесей. Упомянутые здесь «примеси» означают элементы, которые неизбежно попадают в сталь из компонентов, содержащихся в сырье, или компонентов, примешиваемых в ходе процедуры изготовления при промышленном производстве основного стального листа листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления, и не оказывают никакого существенного влияния на эффект, который получается от листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления.

[Необязательные элементы]

[0097] С учетом усиления функции ингибитора или влияния на магнитные свойства, приписываемого образованию соединения, химический состав сляба может содержать один или более необязательных элементов вместо части Fe. Примеры необязательных элементов, которые содержатся вместо части Fe, включают следующие элементы. Эти элементы являются необязательными элементами и могут не содержаться, а значит, нижние пределы их содержания равны 0%.

Bi: 0,010% или меньше,

B: 0,080% или меньше,

Ti: 0,015% или меньше,

Nb: 0,20% или меньше,

V: 0,15% или меньше,

Sn: 0,50% или меньше,

Sb: 0,50% или меньше,

Cr: 0,30% или меньше,

Cu: 0,40% или меньше,

P: 0,50% или меньше,

Ni: 1,00% или меньше, и

Mo: 0,10% или меньше.

[S1: Процесс горячей прокатки]

[0098] В процессе горячей прокатки выполняют горячую прокатку приготовленного сляба с использованием стана горячей прокатки для изготовления стального листа (горячекатаного стального листа). В частности, сначала сляб нагревают. Во время нагревания, например, сляб загружают в известную нагревательную печь или известную печь для выдержки и нагревают. Предпочтительная температура нагрева сляба составляет 1280°C или ниже. Температура нагрева сляба установлена на 1280°C или ниже, за счет чего можно избежать множества проблем, возникающих в случае нагревания сляба, к примеру, при температуре выше 1280°C (необходимость специальной нагревательной печи, большое количество расплавленной окалины и т.п.). Предпочтительный верхний предел температуры нагрева сляба составляет 1250°C. Продолжительность нагрева сляба может быть установлена равной 40-120 минут.

[0099] Нижний предел температуры нагрева сляба конкретно не ограничен. Однако в том случае, когда температура нагрева является слишком низкой, горячая прокатка становится трудной, и производительность ухудшается. Поэтому температура нагрева с учетом производительности может быть установлена в диапазоне 1280°C или ниже. Предпочтительный нижний предел температуры нагрева сляба составляет 1100°C.

[0100] Также возможно начать горячую прокатку до того, как температура сляба понизится после разливки, не выполняя процесс нагревания сляба.

[0101] Горячую прокатку выполняют на горячем слябе с использованием стана горячей прокатки для того, чтобы изготовить горячекатаный стальной лист. Стан горячей прокатки включает в себя, например, стан черновой прокатки и стан конечной прокатки, расположенный после стана черновой прокатки. Стан черновой прокатки включает в себя расположенные в ряд клети черновой прокатки. Каждая клеть черновой прокатки включает в себя множество расположенных вертикально валков. Стан конечной прокатки аналогичным образом также включает в себя расположенные в ряд клети конечной прокатки. Каждая клеть конечной прокатки включает в себя множество расположенных вертикально валков. Нагретую сталь прокатывают на стане черновой прокатки, а затем дополнительно прокатывают на стане конечной прокатки, таким образом изготавливая горячекатаный стальной лист.

[0102] Толщина горячекатаного стального листа, получаемого в результате горячей прокатки, конкретно не ограничена. Толщина горячекатаного стального листа составляет, например, 3,5 мм или меньше. Конечная температура в процессе горячей прокатки (температура стального листа на выходной стороне клети конечной прокатки, которая последней прокатывает стальной лист в стане окончательной прокатки) составляет, например, 900-1000°C. Горячекатаный стальной лист производится с помощью вышеописанного процесса горячей прокатки.

[S2: Процесс отжига в состоянии горячей полосы]

[0103] В процессе отжига в состоянии горячей полосы выполняют отжиг в состоянии горячей полосы горячекатаного стального листа, полученного в процессе горячей прокатки, получая отожженный стальной лист.

[0104] В качестве условий отжига в состоянии горячей полосы могут использоваться известные условия. Например, температура отжига в состоянии горячей полосы (температура печи при отжиге горячей полосы) составляет 750-1200°C. Время выдержки при этой температуре отжига составляет, например, 30-600 секунд.

[S3: Процесс холодной прокатки]

[0105] В процессе холодной прокатки выполняют холодную прокатку отожженного стального листа после отжига в состоянии горячей полосы.

[0106] В процессе холодной прокатки холодная прокатка может выполняться только один раз или может выполняться несколько раз. В случае выполнения холодной прокатки несколько раз также можно выполнять холодную прокатку, затем проводить промежуточный отжиг с целью разупрочнения, а затем снова выполнять холодную прокатку. В качестве условий промежуточного отжига могут использоваться известные условия. Перед выполнением холодной прокатки отожженного стального листа может быть выполнена обработка травлением.

[0107] В случае выполнения процесса холодной прокатки несколько раз без выполнения процесса промежуточного отжига может быть трудно получить равномерные характеристики в произведенном листе анизотропной электротехнической стали. С другой стороны, в случае выполнения процесса холодной прокатки несколько раз с выполняемым между ними процессом промежуточного отжига имеются случаи, когда уменьшается магнитная индукция в произведенном листе анизотропной электротехнической стали. Поэтому число проходов в процессе холодной прокатки и наличие или отсутствие процесса промежуточного отжига определяются в зависимости от характеристик, требуемых от произведенного в итоге листа анизотропной электротехнической стали, а также в зависимости от производственных затрат.

[0108] При холодной прокатке, выполняемой один или несколько раз, совокупная степень обжатия при холодной прокатке (совокупное обжатие) предпочтительно составляет 80% или больше, а более предпочтительно 90% или больше. Предпочтительный верхний предел совокупного обжатия при холодной прокатке составляет 95%. Здесь совокупное обжатие при холодной прокатке (%) определяется следующим образом:

Совокупное обжатие при холодной прокатке (%) = (1 - толщина холоднокатаного стального листа после конечной холодной прокатки/толщина отожженного стального листа перед холодной прокаткой)Ч100.

[0109] Холоднокатаный стальной лист, полученный с помощью процесса холодной прокатки, сматывают в рулон. Толщина холоднокатаного стального листа конкретно не ограничена, но предпочтительно установлена на 0,35 мм или меньше, а более предпочтительно 0,30 мм или меньше, чтобы дополнительно снизить магнитные потери.

[S4: Процесс обезуглероживающего отжига]

[0110] В процессе обезуглероживающего отжига выполняют обезуглероживающий отжиг холоднокатаного стального листа, полученного в результате процесса холодной прокатки. Обезуглероживающий отжиг выполняют, например, следующим способом. Холоднокатаный стальной лист загружают в печь для термообработки. Температуру печи для термообработки (температуру обезуглероживающего отжига) поддерживают, например, на 800-950°C в течение 30-180 секунд, а атмосферой печи для термообработки устанавливают влажную атмосферу, содержащую водород и азот. Обезуглероживающий отжиг выполняют при вышеописанных условиях, тем самым развивая первичную рекристаллизацию и удаляя присутствующий в стальном листе углерод из стального листа.

[S5: Процесс нанесения сепаратора отжига]

[0111] В процессе нанесения сепаратора отжига наносят сепаратор отжига на поверхность подвергнутого обезуглероживающему отжигу основного стального листа. В обычных способах производства листа анизотропной электротехнической стали используется сепаратор отжига, содержащий 90 мас.% или больше MgO. Однако в этом случае на поверхности стального листа формируется стеклянная пленка, имеющая неровную форму. Формирование стеклянной пленки, имеющей неровную форму, ухудшает магнитные потери. Поэтому в способе производства листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления в качестве сепаратора отжига используют сепаратор отжига, содержащий 50 мас.% или больше оксида алюминия (Al₂O₃) и 0-50 мас.% оксида магния (MgO) в качестве остального. Когда содержание MgO составляет 50 мас.% или меньше, можно подавить образование внутреннего оксида, который служит причиной неровной формы на границе раздела со стальным листом при формировании пленочного оксида. Предпочтительный верхний предел содержания MgO в сепараторе отжига составляет 45 мас.%, а более предпочтительный верхний предел – 40 мас.%.

[0112] Предпочтительный нижний предел содержания MgO составляет 10 мас.%, а более предпочтительный нижний предел – 15 мас.%. Когда содержание MgO составляет 10 мас.% или больше, можно подавить образование муллита (Al-Si-O), который является разновидностью внутреннего оксида. Поэтому можно подавить ухудшение магнитных потерь из-за внутренних оксидов. Содержание Al₂O₃ может быть установлено равным 100 мас.%. В дополнение, содержание Al₂O₃ может быть установлено равным 90 мас.% или меньше или 85 мас.% или меньше. Кроме того, содержание Al₂O₃ может быть установлено равным 55 мас.% или больше или 60 мас.% или больше.

[S61: Процесс окончательного отжига]

[0113] В процессе окончательного отжига выполняют окончательный отжиг основного стального листа (рулона) после процесса нанесения сепаратора отжига. При этом сепаратор отжига прокаливается и вызывается вторичная рекристаллизация в основном стальном листе.

[0114] Когда выполняется окончательный отжиг, поверхность основного стального листа окисляется, и на поверхности основного стального листа формируется пленочный оксид. Например, в случае нанесения сепаратора отжига, главным образом содержащего Al₂O₃, формируется пленочный оксид, главным образом содержащий оксид Fe и Si, являющихся главными компонентами стального листа.

[0115] Условия окончательного отжига, например, являются следующими. Атмосфера в печи при окончательном отжиге конкретно не ограничена и может быть известной атмосферой.

[0116] Температура окончательного отжига: 1100-1300°C

Время выдержки при температуре окончательного отжига: 20-24 часа

Когда температура окончательного отжига составляет 1100-1300°C, развивается достаточная вторичная рекристаллизация, и магнитные свойства листа анизотропной электротехнической стали улучшаются. Кроме того, на поверхности основного стального листа формируется пленочный оксид. Когда температура окончательного отжига составляет менее 1100°C, имеются случаи, когда достаточная вторичная рекристаллизация не развивается. В дополнение, когда температура окончательного отжига превышает 1300°C, имеются случаи, когда прочность рулона при высоких температурах уменьшается, и рулон деформируется. В дополнение, когда время выдержки составляет менее 20 часов, имеются случаи, когда основной стальной лист плохо рафинируется. С другой стороны, когда время выдержки дольше, чем 24 часа, производительность ухудшается, что не является предпочтительным.

[S62: Процесс охлаждения]

[0117] После процесса окончательного отжига выполняют процесс охлаждения основного стального листа. При этом охлаждение выполняют в газовой атмосфере, в которой степень окисления (P_H2O/P_H2) составляет 0,30-100000, в диапазоне температур основного стального листа от 1100°C до 500°C. Диапазон температур от 1100°C до 500°C является тем диапазоном температур, в котором основной стальной лист может быть окислен. Поэтому можно сформировать предпочтительный пленочный оксид, управляя окислением в этом широком диапазоне температур.

[0118] Когда степень окисления в диапазоне температур от 1100°C до 500°C составляет менее 0,30, оксид не формируется. В этом случае адгезия промежуточного слоя, который должен быть сформирован в последующем процессе формирования промежуточного слоя, к основному стальному листу ухудшается. В результате в произведенном листе анизотропной электротехнической стали доля площади области с оставшимся промежуточным слоем, в которой промежуточный слой не отслоился, а остался в той области, в которой изоляционное покрытие отслоилось после испытания на изгиб, проведенного с использованием оправки согласно стандарту JIS K 5600-5-1 (1999), достигает уровня менее 20%. Следовательно, стойкость изоляционного покрытия к отслаиванию из-за воды (водостойкость) ухудшается. С другой стороны, когда степень окисления в вышеописанном диапазоне температур превышает 100000, формируется внутренний оксид. В этом случае, поскольку внутренний оксид не восстанавливается, а остается даже после формирования промежуточного слоя, магнитные потери листа анизотропной электротехнической стали ухудшаются. Поэтому степень окисления атмосферы в диапазоне температур основного стального листа от 1100°C до 500°C составляет 0,30-100000.

[0119] Способ охлаждения в диапазоне температур основного стального листа от 1100°C до 500°C конкретно не ограничен. Примеры способа охлаждения включают способ, в котором нагреватель выключают при периодическом отжиге, и основной стальной лист охлаждается как он есть.

[0120] С помощью вышеописанных процессов производится основной стальной лист, в котором внутренний оксид по существу отсутствует и образовался пленочный оксид, то есть промежуточный стальной лист для листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Промежуточный стальной лист для листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления по существу не содержит внутреннего оксида. Поэтому поверхность основного стального листа после процесса окончательного отжига является гладкой поверхностью, и неровность подавлена. Например, среднеарифметическая шероховатость Ra поверхности основного стального листа составляет 1,0 мкм или меньше. Поэтому листы анизотропной электротехнической стали, которые получают с использованием этого промежуточного стального листа, способны обеспечить низкие магнитные потери.

[0121] Окончательный отжиг также служит рафинирующим отжигом. При рафинирующем отжиге вышеописанные ингибирующие компоненты, такие как Al, N, Mn, S и Se, удаляются из стали.

[S7: Процесс формирования промежуточного слоя]

[0122] В процессе формирования промежуточного слоя выполняют термическую обработку промежуточного стального листа для листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Поэтому в контакте с поверхностью основного стального листа формируется промежуточный слой, главным образом содержащий оксид кремния.

[0123] Условия термической обработки во время формирования промежуточного слоя конкретно не ограничены. В случае формирования промежуточного слоя с толщиной 2-400 нм основной стальной лист предпочтительно выдерживают в диапазоне температур 300-1150°C в течение 5-120 секунд, а более предпочтительно – в диапазоне температур 600-1150°C в течение 10-60 секунд. Кроме того, с точки зрения предотвращения окисления внутренности основного стального листа, атмосферой, в которой основной стальной лист нагревается до того температурного диапазона, в котором температуру поддерживают, предпочтительно устанавливают восстановительную атмосферу, а более предпочтительно – смешанную водородно-азотную атмосферу. Примеры смешанной водородно-азотной атмосферы включают атмосферу, содержащую 5-50 об.% водорода, а остальное из азота и примесей, и имеющую точку росы от -20°C до 2°C. В частности, предпочтительной является атмосфера, содержащая 10-35 об.% водорода, а остальное из азота и примесей, и имеющая точку росы от -10°C до 0°C.

[0124] В процессе формирования промежуточного слоя пленочный оксид восстанавливается и формируется вышеописанный промежуточный слой, главным образом содержащий оксид кремния. Поэтому адгезия промежуточного слоя к основному стальному листу улучшается. В результате, в произведенном листе анизотропной электротехнической стали доля площади области с оставшимся промежуточным слоем, в которой промежуточный слой не отслоился, а остался в области, в которой изоляционное покрытие отслоилось после испытания на изгиб, проведенного с использованием оправки согласно стандарту JIS K 5600-5-1 (1999), достигает 20% или больше.

[0125] В качестве термической обработки в процессе формирования промежуточного слоя может выполняться отдельная термическая обработка, предназначенная только для формирования промежуточного слоя. Эта термическая обработка может выполняться одновременно или последовательно с термической обработкой, предназначенной для формирования изоляционного покрытия. В случае выполнения отдельной термической обработки, предназначенной только для формирования промежуточного слоя, термическая обработка, предназначенная для формирования изоляционного покрытия, выполняется отдельно после нее.

[S8: Процесс формирования изоляционного покрытия]

[0126] В процессе формирования изоляционного покрытия формируют изоляционное покрытие, выполненное из соединения, содержащего P, O и Si, на поверхности промежуточного слоя. Изоляционное покрытие может дополнительно содержать Cr.

[0127] В процессе формирования изоляционного покрытия на поверхность промежуточного слоя наносят пленкообразующий раствор, содержащий фосфорную кислоту или фосфат, коллоидный кремнезем и, по мере необходимости, хромовый ангидрид или хромат. Эту покрывающую жидкость наносят и затем прокаливают, тем самым формируя изоляционное покрытие в контакте с поверхностью промежуточного слоя.

[0128] Примеры фосфата включают фосфаты Ca, Al, Mg, Sr и т.п. Коллоидный кремнезем конкретно не ограничен, и размеры его частиц могут быть выбраны подходящим образом. Кроме того, множество элементов или соединений могут быть дополнительно добавлены к пленкообразующему раствору для улучшения различных характеристик.

[0129] Условия прокаливания конкретно не ограничены. В качестве условий прокаливания, например, пленкообразующий раствор выдерживают в атмосфере, содержащей водород, водяной пар и азот и имеющей степень окисления (P_H2O/P_H2) 0,0001-1,0, в диапазоне температур 300-1150°C в течение 5-300 секунд.

[0130] В процессе формирования изоляционного покрытия предпочтительно наносить пленкообразующий раствор на поверхность промежуточного слоя и выдерживать и прокаливать его в атмосфере, имеющей степень окисления (P_H2O/P_H2) 0,001-0,1, в диапазоне температур 300-900°C в течение 10 секунд или дольше. Когда степень окисления атмосферы составляет 0,001 или больше, фосфат, который является основной составляющей фазой изоляционного покрытия, трудно разлагается, и водостойкость дополнительно повышается. В дополнение, когда степень окисления атмосферы составляет 0,1 или меньше, можно дополнительно снизить магнитные потери.

[0131] В процессе формирования изоляционного покрытия стальной лист предпочтительно охлаждают в атмосфере, в которой степень окисления газа поддерживается на более низком уровне, так что изоляционное покрытие и промежуточный слой не изменяются после прокаливания. Условия охлаждения могут быть обычными условиями, и, например, используется атмосфера, содержащая водород, азот, водяной пар и примеси и имеющая степень окисления менее 0,01.

[0132] Способ производства листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления может дополнительно включать в себя процесс, который обычно выполняется в способах производства листов анизотропной электротехнической стали. Например, способ производства листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления может дополнительно включать в себя процесс азотирующей обработки с выполнением азотирования, которое увеличивает содержание N в основном стальном листе, после процесса обезуглероживающего отжига и перед процессом нанесения сепаратора отжига. Причина этого заключается в том, что можно стабильно улучшать магнитную индукцию, в то время как температурный градиент, придаваемый стальному листу в пограничной зоне между областью первичной рекристаллизации и областью вторичной рекристаллизации, является малым. Азотирующая обработка может быть обычной азотирующей обработкой. Ее примеры включают обработку отжигом подвергнутого обезуглероживающему отжигу стального листа в атмосфере, содержащей газ, обладающий способностью к азотированию, такой как аммиак, обработку окончательным отжигом подвергнутого обезуглероживающему отжигу стального листа с нанесенным на него сепаратором отжига, содержащим порошок, обладающий способностью к азотированию, такой как MnN, и т.п.

[0133] Настоящее изобретение не ограничено вышеописанным вариантом осуществления. Вышеописанные варианты осуществления являются иллюстративными примерами, и любые листы анизотропной электротехнической стали и способы их производства включаются в технический объем настоящего изобретения, если только эти листы анизотропной электротехнической стали и способы производства имеют по существу такую же конфигурацию и оказывают такие же действие и эффект, что и техническая концепция, описанная в формуле настоящего изобретения.

Примеры

[0134] Далее настоящее изобретение будет описано более конкретно посредством примеров. Условия в этих примерах являются просто примерами условий, используемыми для того, чтобы подтвердить осуществимость и эффект настоящего изобретения. Настоящее изобретение не ограничено этими примерами условий. Настоящее изобретение позволяет применять различные условия в пределах объема и без отступления от сущности настоящего изобретения, при условии, что решается задача настоящего изобретения.

[0135] Приготовили слябы, имеющие химический состав, содержащий Si: 3,30%, C: 0,050%, кислоторастворимый Al: 0,030%, N: 0,0080%, Mn: 0,10% и S и Se: 0,005% в сумме, а остальное состояло из Fe и примесей. Эти слябы нагревали для выдержки при 1150°C в течение 60 минут, а затем выполняли горячую прокатку нагретых слябов, тем самым изготовив горячекатаные стальные листы, имеющие толщину листа 2,6 мм. Затем выполняли отжиг в состоянии горячей полосы изготовленных горячекатаных стальных листов, тем самым изготовив отожженные стальные листы. Что касается условий отжига в состоянии горячей полосы, то горячекатаные стальные листы выдерживали при температуре отжига 900°C в течение 120 секунд. Затем выполняли холодную прокатку полученных отожженных стальных листов, тем самым изготовив холоднокатаные стальные листы с конечной толщиной листа 0,23 мм.

[0136] Выполняли обезуглероживающий отжиг полученных холоднокатаных стальных листов. Что касается условий обезуглероживающего отжига, то холоднокатаные стальные листы выдерживали во влажной атмосфере, содержащей 75 об.% водорода, а остальное из азота и примесей, при 850°C в течение 90 секунд.

[0137] На поверхность каждого из полученных стальных листов нанесли сепаратор отжига, содержащий MgO, в пропорции, показанной в Таблице 1. В сепараторе отжига остальное, помимо MgO, составлял Al₂O₃.

[0138] Выполняли окончательный отжиг стальных листов с нанесенным и высушенным сепаратором отжига и их охлаждение, тем самым получив основные стальные листы. Что касается условий окончательного отжига, то стальные листы нагревали до 1200°C со скоростью повышения температуры 15°C/час в водородно-азотной смешанной атмосфере, а затем выдерживали при 1200°C в течение 20 часов в водородной атмосфере. Нагреватель при периодическом отжиге выключали, и окончательно отожженные основные стальные листы охлаждались естественным образом. Степень окисления (P_H2O/P_H2), представленная отношением парциального давления водяного пара к парциальному давлению водорода в диапазоне температур, в котором основные стальные листы доходили от 1100°C до 500°C, приведена в Таблице 1. В дополнение, все химические составы окончательно отожженных основных стальных листов содержали Si: 3,30%, C: 0,002% или меньше, кислоторастворимый Al: 0,0030% или меньше, N: 0,0020% или меньше, Mn: 0,10%, и S и Se: 0,0005% или меньше в сумме, а остальное состояло из Fe и примесей.

[0139] [Таблица 1]

№ теста Содержание MgO в сепараторе отжига
(мас.%) Степень окисления в процессе охлаждения
(P_H2O/P_H2) Численная плотность частиц внутреннего оксида
(оксидных частиц/мкм²) Диаметр изгиба
(мм) Площадь оценки
(мм²) Площадь отслаивания изоляционного покрытия
(мм²) Доля площади области с оставшимся промежуточным слоем в области с отслоившимся изоляционным покрытием
(%) Площадь отслаивания изоляционного покрытия после погружения в воду
(мм²) Площадь отслаивания из-за воды
(мм²) Магнитные потери
(Вт/кг) Примечание 1 30 0,20 0,003 16 25,1 12,5 10 21,5 9,0 0,82 Сравнительный пример 2 30 0,30 0,006 16 25,1 3,4 30 4,0 0,6 0,85 Пример по изобретению 3 30 0,10 0,019 16 25,1 6,7 8 15,9 9,2 0,83 Сравнительный пример 4 30 10000 0,010 16 25,1 2,9 54 3,6 0,7 0,87 Пример по изобретению 5 40 0,0001 0,012 16 25,1 10,1 12 18,1 8,0 0,81 Сравнительный пример 6 40 0,0001 0,012 10 15,7 15,0 3 15,7 0,7 0,81 Сравнительный пример 7 40 50000 0,004 16 25,1 1,8 66 1,9 0,1 0,81 Пример по изобретению 8 40 50000 0,004 10 15,7 7,1 38 8,3 1,2 0,81 Пример по изобретению 9 40 200000 0,512 16 25,1 7,1 15 19,3 12,2 1,02 Сравнительный пример 10 95 0,30 0,048 16 25,1 6,6 30 8,9 2,3 1,00 Сравнительный пример 11 40 0,01 0,012 16 25,1 13,5 3 25,1 11,6 0,81 Сравнительный пример 12 40 100 0,004 16 25,1 2,5 45 7,4 4,9 0,81 Пример по изобретению 13 40 0,001 0,001 16 25,1 9,2 10 18,9 9,7 0,79 Сравнительный пример 14 40 100 0,008 16 25,1 3,1 46 4,2 1,1 0,80 Пример по изобретению 15 40 5000 0,006 10 15,7 4,1 61 5,5 1,4 0,83 Пример по изобретению 16 40 150000 0,497 16 25,1 5,6 17 16,1 10,5 1,12 Сравнительный пример 17 40 0,25 0,002 16 25,1 4,2 14 17,1 12,9 0,87 Сравнительный пример

[0140] В Тестах №№ 1-12 термическая обработка для формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия выполнялась одновременно на окончательно отожженном основном стальном листе. Условия процесса формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия были следующими. Пленкообразующий раствор наносили на поверхность стального листа. В тестах №№ 1-10 состав пленкообразующего раствора был таким, в мас.%: фосфат: 50%, коллоидный кремнезем: 45% и хромовый ангидрид: 5%. Состав пленкообразующего раствора в Тестах №№ 11 и 12 был таким, в мас.%: фосфат: 55% и коллоидный кремнезем: 45%. Стальной лист с нанесенным на него пленкообразующим раствором нагревали до 850°C и выдерживали в течение 30 секунд в атмосфере, содержавшей водород, азот, водяной пар и примеси и имевшей степень окисления (P_H2O/P_H2), равную 0,1.

[0141] В Тестах №№ 13-17 процесс формирования промежуточного слоя и процесс формирования изоляционного покрытия выполняли отдельно. Окончательно отожженный основной стальной лист подвергали термической обработке, тем самым сформировав промежуточный слой. Условия процесса формирования промежуточного слоя были следующими. Окончательно отожженный стальной лист нагревали до 850°C и выдерживали 30 секунд в атмосфере, имевшей степень окисления (P_H2O/P_H2), равную 0,01. В дополнение, изоляционное покрытие формировали на основном стальном листе, на котором уже был сформирован промежуточный слой. В процессе формирования изоляционного покрытия наносили пленкообразующий раствор на поверхность промежуточного слоя. Состав пленкообразующего раствора был таким: фосфат: 60% и коллоидный кремнезем: 40%. Стальной лист с нанесенным на него пленкообразующим раствором нагревали до 850°C и выдерживали в течение 30 секунд в атмосфере, содержавшей 75 об.% водорода, а остальное из азота и примесей, сформировав изоляционное покрытие, и охлаждали до комнатной температуры.

[Наблюдение сечения]

[0142] Тестовый образец, имеющий перпендикулярное направлению прокатки сечение, брали из листа анизотропной электротехнической стали каждого пронумерованного теста, и это сечение наблюдали с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM). Область на глубине 10 мкм от поверхности стального листа наблюдали с 10000-кратным увеличением в диапазоне 100 мкм в направлении, параллельном поверхности стального листа. В Тестах №№ 1-8, 11-15 и 17 внутренний оксид формировался редко. То есть численная плотность оксидных частиц с диаметром эквивалентной окружности 0,1 мкм или больше в области от поверхности основного стального листа до глубины 10 мкм внутрь основного стального листа составляла 0,020 оксидных частиц/мкм² или меньше. С другой стороны, в Тестах №№ 9 и 16 было сформировано большое количество внутреннего оксида, главным образом содержащего оксид кремния, образовавшего неровность на поверхности основного стального листа. То есть численная плотность оксидных частиц с диаметром эквивалентной окружности 0,1 мкм или больше в области от поверхности основного стального листа до глубины 10 мкм внутрь основного стального листа составляла более 0,020 оксидных частиц/мкм². В Тесте № 10 было сформировано большое количество внутреннего оксида, главным образом содержащего форстерит, образовавшего неровность на поверхности основного стального листа и имевшего диаметр эквивалентной окружности 0,1 мкм или больше.

[0143] В отношении листов анизотропной электротехнической стали каждого пронумерованного теста по рисунку дифракции электронного пучка и результатам энергодисперсионного рентгеновского анализа (EDX) при наблюдении сечения с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM) было также подтверждено, что состав промежуточного слоя имел содержание Fe менее 30 ат.%, содержание P менее 5 ат.%, содержание Si менее 50 ат.% и 20 ат.% или больше, содержание O менее 80 ат.% и 50 ат.% или больше, и содержание Mg 10 ат.% или меньше.

[Испытание на адгезию]

[0144] Испытание на адгезию выполняли в соответствии с испытанием на адгезионную прочность при изгибе по стандарту JIS K 5600-5-1 (1999). Тестовый образец с длиной 80 мм в направлении прокатки и шириной 40 мм в направлении, перпендикулярном направлению прокатки, брали из листа анизотропной электротехнической стали каждого из Тестов №№ 1-17. Взятый тестовый образец наматывали вокруг оправки с диаметром 10 мм или 16 мм. При испытании на адгезию тестовый образец сгибали на 180° с использованием тестового устройства типа 1, описанного в испытании на адгезионную прочность при изгибе по стандарту JIS K 5600-5-1 (1999). Измеряли общую площадь участков, на которых изоляционное покрытие отслоилось на поверхности внутренней стороны согнутого тестового образца (площадь отслоившегося изоляционного покрытия). После этого вышеописанным способом получали долю площади области с оставшимся промежуточным слоем. Результаты показаны в Таблице 1. Диаметр изгиба в Таблице 1 означает диаметр оправки. В том случае, когда диаметр обмотанной оправки составлял 10 мм, адгезия считалась превосходной, когда площадь отслоившегося изоляционного покрытия составляла 7,5 мм² или меньше. В том случае, когда диаметр обмотанной оправки составлял 16 мм, адгезия считалась превосходной, когда площадь отслоившегося изоляционного покрытия составляла 5,0 мм² или меньше.

[0145] Площадь оценки отслаивания изоляционного покрытия при испытании на изгиб определялась с помощью следующего выражения. В том случае, когда площадь отслаивания изоляционного покрытия составляла менее 5% площади оценки, площадь отслаивания изоляционного покрытия оценивали повторно при уменьшении диаметра изгиба (диаметра оправки). В результате повторной оценки в том случае, когда площадь отслаивания изоляционного покрытия составляла 5% или больше от площади оценки, получали долю площади области с оставшимся промежуточным слоем: (площадь оценки) = (диаметр изгиба) Ч (отношение длины окружности к диаметру)/2.

[0146] Что касается доли площади области с оставшимся промежуточным слоем, то указанную область отслаивания изоляционного покрытия картировали с использованием энергодисперсионного рентгеновского спектроскопа (SEM-EDS), получали распределение концентрации Si, в полученном распределении концентрации Si устанавливали максимальное значение концентрации Si и минимальное значение концентрации Si, и ту область, которая удовлетворяла следующему выражению, определяли как область с оставшимся промежуточным слоем:

(Концентрация Si в области)>{(максимальное значение концентрации Si) + (минимальное значение концентрации Si)}/2.

В дополнение, пропорцию общей площади определенной области с оставшимся промежуточным слоем в общей площади EDS-картирования участка отслаивания покрытия принимали за долю площади (%) области с оставшимся промежуточным слоем. В том случае, когда доля площади области с оставшимся промежуточным слоем составляла 20% или больше, адгезию считали удовлетворяющей требованиям, предусмотренным настоящим изобретением, и определяли как приемлемую. С другой стороны, в том случае, когда доля площади области с оставшимся промежуточным слоем составляла менее 20%, адгезию считали не удовлетворяющей требованиям, предусмотренным настоящим изобретением, и определяли как плохую.

В том случае, когда максимальное значение концентрации Si и минимальное значение концентрации Si удовлетворяли следующему выражению, доля площади области с оставшимся промежуточным слоем рассматривалась как 0%:

(Максимальное значение концентрации Si)-(минимальное значение концентрации Si)<5 ат.%.

[Испытание на водостойкость]

[0147] Испытание на изгиб выполняли на образцах Тестов №№ 1-17 при тех же самых условиях, что и в испытании на адгезию. В то время как изогнутые части (изогнутые области) тестового образца оставались изогнутыми, эти изогнутые области полностью погружали в чистую воду на 1 минуту. По истечении одной минуты тестовые образцы вынимали. После этого тестовые образцы сушили. Тестовые образцы разгибали и вычисляли площади отслаивания изоляционного покрытия после погружения в воду с помощью анализа изображений. Площади отслаивания из-за воды вычисляли с использованием следующего выражения. Результаты показаны в Таблице 1.

(Площадь отслаивания из-за воды) = (площадь отслаивания изоляционного покрытия после погружения в воду) - (площадь отслаивания изоляционного покрытия)

Когда площадь отслаивания из-за воды составляла 5,0 мм² или меньше, водостойкость считалась превосходной. С другой стороны, когда площадь отслаивания из-за воды превышала 5,0 мм², водостойкость считалась плохой.

[Измерение магнитных потерь]

[0148] Что касается магнитных потерь, то магнитные потери W17/50 (Вт/кг) при индукции возбуждающего магнитного поля 1,7 Тл и частоте 50 Гц измеряли с помощью испытания методом Эпштейна, основанного на стандарте JIS C 2550-1. В том случае, когда магнитные потери W17/50 составляли менее 1,00, магнитные потери определялись как благоприятные. С другой стороны, в том случае, когда магнитные потери W17/50 составляли 1,00 или больше, магнитные потери определялись как плохие.

[0149] Как показано в Таблице 1, в Тесте № 2, Тесте № 4, Тесте № 7, Тесте № 8, Тесте № 12, Тесте № 14 и Тесте № 15 площади отслаивания изоляционного покрытия были малыми, а кроме того, доли площади областей с оставшимся промежуточным слоем достигали 20% или больше, и адгезия и водостойкость были превосходными. В частности, в Тесте № 2, Тесте № 4, Тесте № 7, Тесте № 8, Тесте № 14 и Тесте № 15 площади отслаивания из-за воды стали меньше, чем площади отслаивания изоляционного покрытия, и водостойкость была превосходной. Кроме того, в этих примерах по изобретению численные плотности частиц внутреннего оксида, имеющих диаметр эквивалентной окружности 0,1 мкм или больше, составили 0,020 оксидных частиц/мкм² или меньше, и магнитные потери были благоприятными. В дополнение, в этих примерах по изобретению среднеарифметическая шероховатость Ra поверхностей основных стальных листов составила 1,0 мкм или меньше, а толщины промежуточных слоев составили 2-400 нм. Среднеарифметическая шероховатость Ra и толщины промежуточных слоев измерялись вышеописанным способом.

[0150] С другой стороны, в Тесте № 1, Тесте № 3, Тесте № 5, Тесте № 6, Тесте № 11 и Тестах №№ 13 и 17 степени окисления в процессе охлаждения составляли менее 0,30. Поэтому доли площади областей с оставшимся промежуточным слоем составляли менее 20%, и адгезия была плохой. В Тесте № 1, Тесте № 3, Тесте № 5, Тесте № 11, Тесте № 13 и Тесте № 17 площади отслаивания из-за воды составили более 5,0 мм², и водостойкость была плохой.

[0151] В Тесте № 9 и Тесте № 16 степени окисления в процессе охлаждения после окончательного отжига превышали 100000. Поэтому сформировался внутренний оксид, главным образом содержащий оксид кремния, и численные плотности частиц внутреннего оксида превысили 0,020 оксидных частиц/мкм². В результате было невозможно получить низкие магнитные потери, необходимые для листов анизотропной электротехнической стали.

[0152] В Тесте № 10 содержание MgO в сепараторе отжига было высоким. Поэтому сформировался внутренний оксид, главным образом содержащий форстерит, и численные плотности частиц внутреннего оксида, имеющих диаметр эквивалентной окружности 0,1 мкм или более, превысили 0,020 оксидных частиц/мкм². Поэтому было невозможно получить низкие магнитные потери, необходимые для листов анизотропной электротехнической стали. В Тесте № 1, Тесте № 3, Тесте № 5, Тесте № 6, Тесте № 9, Тесте № 10, Тесте № 11, Тесте № 13 и Тесте № 16 площади отслаивания изоляционного покрытия также были большими.

[0153] Выше был описан вариант осуществления настоящего изобретения. Однако вышеописанный вариант осуществления является просто иллюстративным примером осуществления настоящего изобретения. Поэтому настоящее изобретение не ограничено вышеописанным вариантом осуществления, и вышеописанный вариант осуществления может быть подходящим образом модифицирован и реализован в рамках объема сущности настоящего изобретения.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

[0154] В соответствии с настоящим изобретением возможно предложить лист анизотропной электротехнической стали, имеющий промежуточный слой, главным образом содержащий оксид кремния, в котором адгезия изоляционного покрытия и водостойкость являются благоприятными. В дополнение к этому, возможно предложить промежуточный стальной лист для листа анизотропной электротехнической стали и способ их производства.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листу анизотропной электротехнической стали, используемому в качестве материала железных сердечников трансформаторов. Лист электротехнической стали включает в себя основной стальной лист, промежуточный слой, сформированный на поверхности основного стального листа и содержащий в основном оксид кремния, и изоляционное покрытие, сформированное на поверхности промежуточного слоя. Численная плотность оксидных частиц в области от поверхности основного стального листа до глубины 10 мкм внутрь основного стального листа составляет 0,020 оксидных частиц/мкм² или меньше. Доля площади области с оставшимся промежуточным слоем, в которой промежуточный слой не отслоился, а остался в той области, в которой изоляционное покрытие отслоилось после испытания на изгиб, проведенного с использованием оправки, составляет 20% или больше. Обеспечивается улучшение адгезии изоляционного покрытия и предотвращение его отслаивания, связанного с коррозией. 4 н.п. ф-лы, 1 табл.

1. Лист анизотропной электротехнической стали, содержащий:

основной стальной лист;

промежуточный слой, который сформирован на поверхности основного стального листа и главным образом содержит оксид кремния; и

изоляционное покрытие, которое сформировано на поверхности промежуточного слоя,

причем численная плотность оксидных частиц в области от поверхности основного стального листа до глубины 10 мкм внутрь основного стального листа составляет 0,020 оксидных частиц/мкм² или меньше, и

доля площади области с оставшимся промежуточным слоем, в которой промежуточный слой не отслоился, а остался в той области, в которой изоляционное покрытие отслоилось после испытания на изгиб, проведенного с использованием оправки, составляет 20% или больше, причем долю площади получают следующим способом: берут прямоугольный образец с длиной 10 мм в направлении, перпендикулярном направлению прокатки листа анизотропной электротехнической стали, и длиной 150 мм в направлении, параллельном направлению прокатки; в тестовом образце поверхность наблюдения размерами 10 мм × 150 мм рассматривают как поверхность, включая покрытие; взятый образец обматывают вокруг оправки с диаметром 10-16 мм и сгибают на 180°; согнутый тестовый образец разгибают обратно; поверхность внутренней стороны изогнутой части наблюдают на SEM-изображении COMPO, и на поверхности наблюдения устанавливают область, в которой изоляционное покрытие отслоилось, а именно, изображение COMPO поверхности наблюдения преобразуют в монохроматическое изображение с 256 уровнями шкалы серого, и область, имеющую уровень шкалы серого в 50% или меньше от белого, определяют как область, в которой изоляционное покрытие отслоилось; находят общую площадь указанной области с отслоившимся изоляционным покрытием; площадь оценки отслаивания изоляционного покрытия при испытании на изгиб определяют по выражению (площадь оценки отслаивания изоляционного покрытия)=(диаметр оправки)×(отношение длины окружности к диаметру)/2; в том случае, когда площадь отслаивания изоляционного покрытия составляет менее 5% от площади оценки, площадь отслаивания изоляционного покрытия оценивают повторно путем использования оправки с меньшим диаметром; в результате повторной оценки в том случае, когда площадь отслаивания изоляционного покрытия составляет 5% или больше от площади оценки, получают долю площади области с оставшимся промежуточным слоем.

2. Способ производства листа анизотропной электротехнической стали по п. 1, включающий:

процесс горячей прокатки с нагреванием сляба при 1280°C или ниже, а затем выполнением горячей прокатки для изготовления горячекатаного стального листа;

процесс отжига в состоянии горячей полосы с выполнением отжига горячекатаного стального листа в состоянии горячей полосы для изготовления отожженного стального листа;

процесс холодной прокатки с выполнением холодной прокатки отожженного стального листа для изготовления холоднокатаного стального листа;

процесс обезуглероживающего отжига с выполнением обезуглероживающего отжига холоднокатаного стального листа для изготовления основного стального листа;

процесс нанесения сепаратора отжига с нанесением на основной стальной лист сепаратора отжига, имеющего состав, содержащий 50 мас.% или больше оксида алюминия и 0-50 мас.% оксида магния в качестве остального;

процесс окончательного отжига с выполнением окончательного отжига основного стального листа после процесса нанесения сепаратора отжига;

процесс охлаждения с охлаждением основного стального листа после процесса окончательного отжига в диапазоне температур от 1100°C до 500°C в атмосфере, имеющей степень окисления P_H2O/P_H2, которая является отношением парциального давления водяного пара к парциальному давлению водорода, установленную на 0,30-100000;

процесс формирования промежуточного слоя с выполнением термической обработки основного стального листа после процесса охлаждения для формирования промежуточного слоя, главным образом содержащего оксид кремния, на поверхности основного стального листа; и

процесс формирования изоляционного покрытия с формированием изоляционного покрытия на поверхности промежуточного слоя после процесса формирования промежуточного слоя.

3. Промежуточный стальной лист для листа анизотропной электротехнической стали по п. 1, содержащий:

основной стальной лист; и

пленочный оксид, сформированный на поверхности основного стального листа,

причем пленочный оксид присутствует так, чтобы покрывать поверхность основного стального листа в форме пленки, и

численная плотность оксидных частиц в области от поверхности основного стального листа до глубины 10 мкм внутрь основного стального листа составляет 0,020 оксидных частиц/мкм² или меньше.

4. Способ производства промежуточного стального листа для листа анизотропной электротехнической стали по п. 1, включающий:

процесс горячей прокатки с нагреванием сляба при 1280°C или ниже, а затем выполнением горячей прокатки для изготовления горячекатаного стального листа;

процесс отжига в состоянии горячей полосы с выполнением отжига горячекатаного стального листа в состоянии горячей полосы для изготовления отожженного стального листа;

процесс холодной прокатки с выполнением холодной прокатки отожженного стального листа для изготовления холоднокатаного стального листа;

процесс обезуглероживающего отжига с выполнением обезуглероживающего отжига холоднокатаного стального листа для изготовления основного стального листа;

процесс нанесения сепаратора отжига с нанесением на основной стальной лист сепаратора отжига, имеющего состав, содержащий 50 мас.% или больше оксида алюминия и 0-50 мас.% оксида магния в качестве остального;

процесс окончательного отжига с выполнением окончательного отжига основного стального листа после процесса нанесения сепаратора отжига; и

процесс охлаждения с охлаждением основного стального листа после процесса окончательного отжига в диапазоне температур от 1100°C до 500°C в атмосфере, имеющей степень окисления P_H2O/P_H2, которая является отношением парциального давления водяного пара к парциальному давлению водорода, установленную на 0,30-100000.