ЛИСТ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ С ОРИЕНТИРОВАННОЙ ЗЕРЕННОЙ СТРУКТУРОЙ И СПОСОБ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 2022 года по МПК C21D8/12 C22C38/00 H01F1/16 H01F1/18 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001]

Настоящее изобретение относится к листу электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющему промежуточный слой, содержащий оксид кремния в качестве основного компонента, который имеет превосходную адгезию изоляционного покрытия, а также к способу его производства.

Приоритет испрашивается по заявке на патент Японии № 2019-5201, поданной 16 января 2019 г., содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002]

Листы электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой используются в качестве материала сердечника для трансформаторов и т.п., и должны иметь магнитные свойства, характеризуемые высокой плотностью магнитного потока и низкими потерями в стали.

[0003]

Для того, чтобы гарантировать магнитные свойства листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, текстурой основного стального листа управляют, например, так, чтобы она приобрела ориентацию (ориентацию Госса), в которой плоскости {110} выровнены параллельно поверхностям листа, а оси <100> выровнены в направлении прокатки. Для увеличения выравнивания с ориентацией Госса широко используется процесс вторичной рекристаллизации с использованием AlN, MnS и подобного в качестве ингибитора.

[0004]

Покрытие формируется на поверхности основного стального листа для того, чтобы уменьшить потери в стали листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой. Это покрытие формируется для того, чтобы приложить натяжение к основному стальному листу, чтобы уменьшить потери в стали одиночного стального листа, а также уменьшить потери в стали металлического сердечника за счет обеспечения свойства электрической изоляции между листами электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, когда листы электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой укладываются друг на друга и используются.

[0005]

Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющий трехслойную структуру «основной стальной лист 1/финишно отожженная пленка 2A/изоляционное покрытие 3», показанную на Фиг. 7, в качестве основной структуры, известен как лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, в котором покрытие формируется на поверхности основного стального листа. Например, известен лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, в котором финишно отожженная пленка, содержащая форстерит (Mg₂SiO₄) в качестве основного компонента, формируется на поверхности основного стального листа, и изоляционное покрытие формируется на поверхности финишно отожженной пленки. И финишно отожженная пленка, и изоляционное покрытие обладают обеими функциями - придания изолирующих свойств и приложения натяжения к основному стальному листу.

[0006]

Финишно отожженная пленка формируется, например, путем реакции отжигового сепаратора, содержащего оксид магния (MgO) в качестве основного компонента, с основным стальным листом во время термической обработки, в диапазоне температур 600°C - 1200°C в течение 30 час или более при финишном отжиге, когда в основном стальном листе происходит вторичная рекристаллизация. Кроме того, изоляционное покрытие формируется путем нанесения пленкообразующего раствора, включающего, например, фосфорную кислоту или фосфат, коллоидный кремнезем и хромовый ангидрид или хромат, на основной стальной лист после финишного отжига и подвергания его запеканию (отверждения нагревом) и сушке при 300-950°C в течение 10 с или больше.

[0007]

Для того, чтобы покрытия имели желаемое натяжение и изоляционные свойства, эти покрытия не должны отслаиваться от основного стального листа и должны иметь высокую адгезию к основному стальному листу.

[0008]

Адгезия между покрытиями и основным стальным листом обеспечивается главным образом за счет эффекта закрепления (якорного эффекта) благодаря шероховатости границы между основным стальным листом и финишно отожженной пленкой. Однако, шероховатость границы также препятствует движению доменной стенки, когда лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой намагничивается, и таким образом также становится фактором, который препятствует уменьшению потерь в стали. Поэтому были применены следующие методики для уменьшения потерь в стали в листах электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой за счет сглаживания вышеописанной границы и обеспечения адгезии изоляционного покрытия в отсутствие финишно отожженной пленки.

[0009]

Например, чтобы улучшить адгезию изоляционного покрытия к сглаженной поверхности основного стального листа, было предложено сформировать промежуточный слой (основную пленку) между основным стальным листом и изоляционным покрытием. Например, Патентный документ 1 раскрывает способ нанесения водного раствора фосфата или силиката щелочного металла и формирования промежуточного слоя. Патентные документы 2-4 раскрывают способ формирования внешней окисленной пленки оксида кремния в качестве промежуточного слоя путем выполнения термической обработки стального листа в течение от нескольких десятков секунд до нескольких минут, при которой подходящим образом управляют температурой и атмосферой.

[0010]

Структура покрытия листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, в которой граница между основным стальным листом и покрытием макроскопически и однородно сглаживается с использованием промежуточного слоя, имеет в качестве основной структуры трехслойную структуру «основной стальной лист 1/промежуточный слой 2B/изоляционное покрытие 3», показанную на Фиг. 1.

[0011]

Промежуточный слой 2B из внешней окисленной пленки оксида кремния имеет некоторый эффект улучшения адгезии изоляционного покрытия 3 и сокращения потерь в стали благодаря сглаживанию шероховатости границы между основным стальным листом 1 и промежуточным слоем 2B. Однако, в частности, адгезия изоляционного покрытия является недостаточной для практического применения, и таким образом требуется дальнейшее технологическое усовершенствование.

[0012]

Например, Патентный документ 5 раскрывает лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющий внешний окисленный слой, содержащий кремнезем в качестве основного компонента, в котором оксид, имеющий толщину пленки 2 нм или больше и 500 нм или меньше и состоящий из одного или более элементов, выбираемых из железа, алюминия, титана, марганца и хрома, занимает 50% или меньше площади поперечного сечения на границе между изоляционным покрытием с натяжением и основным стальным листом.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

[0013]

[Патентный документ 1]

Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № H05-279747

[Патентный документ 2]

Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № H06-184762

[Патентный документ 3]

Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № H09-078252

[Патентный документ 4]

Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № H07-278833

[Патентный документ 5]

Японский патент № 4044739

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ

[0014]

Хотя лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющий промежуточный слой, содержащий оксид кремния (например, диоксид кремния (SiO₂)) в качестве основного компонента, раскрытый в вышеописанном патентном документе, имеет до некоторой степени улучшенную адгезию к изоляционному покрытию и уменьшенные потери в стали (за счет сглаживания поверхности основного стального листа), нельзя сказать, что адгезия к изоляционному покрытию является достаточной.

[0015]

Задачей настоящего изобретения является предложить лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющий промежуточный слой, содержащий оксид кремния в качестве основного компонента, который имел бы превосходную адгезию к изоляционному покрытию, а также способ его производства, основанный на вышеописанных обстоятельствах.

СРЕДСТВА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ

[0016]

Суть настоящего изобретения заключается в следующем.

[1] Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, содержащий:

основной стальной лист, содержащий Si и Mn;

промежуточный слой, который расположен на поверхности основного стального листа и содержит оксид кремния в качестве основного компонента; и

изоляционное покрытие, которое расположено на поверхности промежуточного слоя,

в котором финишно отожженная пленка по существу отсутствует на поверхности основного стального листа, и

в области поверхностного слоя

обеспечивается бедный Mn слой, имеющий часть минимального содержания Mn, в которой содержание Mn является более низким, чем среднее содержание Mn в основном стальном листе в области глубже, чем область поверхностного слоя, и

богатый Mn слой, имеющий часть максимального содержания Mn, в которой содержание Mn является более высоким, чем в упомянутой части минимального содержания Mn, обеспечивается в области ближе к поверхности изоляционного покрытия, чем бедный Mn слой.

[2] В листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой по [1],

в профиле по глубине стандартизованной интенсивности оптического излучения Mn, рассчитанной с использованием следующих уравнений 1-1 и 1-2 на основе данных об интенсивности оптической эмиссии и времени измерения Mn, полученных с помощью оптического эмиссионного анализа тлеющего разряда для листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, когда точка, имеющая максимальную глубину среди точек, имеющих стандартизованную интенсивность оптической эмиссии Mn 0,9, определяется как точка A,

область поверхностного слоя является областью от поверхности изоляционного покрытия до глубины точки A,

точка B, в которой стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn составляет 0,50 или более и является локальным максимумом, располагается в области поверхностного слоя,

точка C, в которой стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn является локальным минимумом, располагается между точкой A и точкой B в области поверхностного слоя,

часть минимального содержания Mn является областью, имеющей глубину 0,1 мкм до и после точки C,

часть максимального содержания Mn является областью, имеющей глубину 0,1 мкм до и после точки В, и

когда промежуточная глубина между глубиной точки B и глубиной точки C определяется как граничная глубина, и стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn на граничной глубине определяется как граничная стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn,

бедный Mn слой является областью от граничной глубины до глубины точки A, и

богатый Mn слой присутствует на поверхностной стороне изоляционного покрытия от точки B, и является областью от глубины точки, имеющей ту же самую стандартизованную интенсивность оптической эмиссии Mn, что и граничная стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn, до граничной глубины:

Глубина d мкм каждой из точек измерения = глубина измерения в мкм после завершения измерения / время измерения в секундах до завершения измерения × время измерения в секундах до точки измерения (Уравнение 1-1)

Стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn на глубине d мкм = интенсивность оптической эмиссии Mn на глубине d мкм / средняя интенсивность оптической эмиссии Mn на глубине 25-30 мкм (Уравнение 1-2).

[3] В листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, точка B и точка C в области поверхностного слоя удовлетворяют соотношению следующего Уравнения 2:

Стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn в точке B - стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn в точке C ≥ 0,05 (Уравнение 2).

[4] В листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой по [2] или [3], расстояние между точкой A и точкой B в направлении глубины, вычисленное из следующего Уравнения 3, составляет 0-10,0 мкм:

Расстояние между точкой A и точкой B в направлении глубины в мкм = глубина в мкм в точке B - глубина в мкм в точке A (Уравнение 3).

[5] В листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой по любому из [2]-[4],

изоляционное покрытие не содержит Si,

в профиле по глубине стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Si, рассчитанной с использованием следующих Уравнений 2-1 и 2-2 на основе данных об интенсивности оптической эмиссии и времени измерения Si, полученных с помощью оптического эмиссионного анализа тлеющего разряда для листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, область поверхностного слоя имеет точку D, в которой стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Si является локальным максимумом, и

расстояние между точкой B и точкой D в направлении глубины, вычисленное из следующего Уравнения 4, составляет 0-1,0 мкм:

Глубина d мкм каждой из точек измерения = глубина измерения в мкм после завершения измерения / время измерения в секундах до завершения измерения × время измерения в секундах до точки измерения (Уравнение 2-1),

Стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Si на глубине d мкм = интенсивность оптической эмиссии Si на глубине d мкм / средняя интенсивность оптической эмиссии Si на глубине 25-30 мкм (Уравнение 2-2),

Расстояние в мкм между точкой B и точкой D в направлении глубины = глубина в мкм в точке B - глубина в мкм в точке D (Уравнение 4).

[6] В листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой по любому из [2]-[4],

изоляционное покрытие содержит Si,

когда в профиле по глубине стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Si, рассчитанной с использованием следующих Уравнений 2-1 и 2-2 на основе данных об интенсивности оптической эмиссии и времени измерения Si, полученных с помощью оптического эмиссионного анализа тлеющего разряда для листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, и в профиле по глубине коэффициента разности Si, вычисленного с использованием следующего Уравнения 5-1,

в области поверхностного слоя в той области, в которой коэффициент разности Si является отрицательным, точка, в которой коэффициент разности Si имеет локальный минимум, и коэффициент разности Si составляет -0,5 или меньше, определяется как точка V, и точка, в которой коэффициент разности Si имеет локальный минимум, присутствует на стороне поверхности изоляционного покрытия от точки V и является самой близкой к точке V, определяется как точка Z, и

в профиле по глубине коэффициента разности Mn, вычисленного из стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Mn с использованием следующего Уравнения 5-2,

в области поверхностного слоя точка, в которой коэффициент разности Mn является максимальным, определяется как точка Y, а точка, в которой коэффициент разности Mn является минимальным, определяется как точка X, и

точка, которая присутствует в области от точки X до точки Y, и в которой коэффициент разности Mn равен 0, определяется как точка W,

расстояние между точкой W и точкой Z в направлении глубины, вычисленное из следующего Уравнения 6, составляет 0-1,0 мкм, и

коэффициент разности Mn в точке Y и коэффициент разности Mn в точке X удовлетворяют соотношению следующего Уравнения 7:

Глубина d мкм каждой из точек измерения = глубина измерения в мкм после завершения измерения / время измерения в секундах до завершения измерения × время измерения в секундах до точки измерения (Уравнение 2-1),

Стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Si на глубине d мкм = интенсивность оптической эмиссии Si на глубине d мкм / средняя интенсивность оптической эмиссии Si на глубине 25-30 мкм (Уравнение 2-2),

Коэффициент разности Si на глубине d мкм = {стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Si на глубине d мкм - стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Si на глубине (d-h) мкм} / h мкм (Уравнение 5-1),

Коэффициент разности Mn на глубине d мкм = {стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn на глубине d мкм - стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn на глубине (d-h) мкм} / h мкм (Уравнение 5-2),

Расстояние в мкм между точкой W и точкой Z в направлении глубины = глубина в мкм в точке W - глубина в мкм в точке Z (Уравнение 6),

Коэффициент разности Mn в точке Y - коэффициент разности Mn в точке X≥0,015 (Уравнение 7), причем

в вышеописанных Уравнениях 5-1 и 5-2 h означает интервал выборки данных в мкм при оптическом эмиссионном анализе тлеющего разряда.

[7] Способ производства листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой по любому из аспектов настоящего изобретения по [1]-[6], содержащий:

процесс горячей прокатки, заключающийся в нагревании, а затем горячей прокатке сляба, содержащего Si и Mn, и получении горячекатаного стального листа;

процесс отжига в горячем состоянии для отжига отжига в горячем состоянии горячекатаного стального листа и получения листа отожженной стали;

процесс холодной прокатки для холодной прокатки листа отожженной стали один, два или более раз с промежуточным отжигом между ними для получения холоднокатаного стального листа;

процесс обезуглероживающего отжига для обезуглероживающего отжига листа холоднокатаной стали для получения листа обезуглероженной отожженной стали;

процесс финишного отжига для нагрева листа обезуглероженной отожженной стали с нанесенным на его поверхность отжиговым сепаратором, имеющим содержание MgO 10-50 мас.%, затем удаления отжигового сепаратора с поверхности и получения финишно отожженного стального листа;

процесс формирования промежуточного слоя путем термоокислительного отжига финишно отожженного стального листа для формирования промежуточного слоя на его поверхности; и

процесс формирования изоляционного покрытия для формирования изоляционного покрытия на промежуточном слое,

причем, при охлаждении в процессе финишного отжига,

когда температура финишного отжига составляет 1100°C или выше, T1 устанавливается равной 1100°C, а когда температура финишного отжига составляет менее 1100°C, T1 устанавливается равной температуре финишного отжига,

охлаждение в диапазоне температур от T1 до 500°C выполняется в атмосфере со степенью окисления (P_H2O/P_H2), равной 0,3-100000, и

при охлаждении в процессе формирования изоляционного покрытия

охлаждение в диапазоне температур 800°C - 600°C выполняется в атмосфере со степенью окисления (P_H2O/P_H2), равной 0,10-0,30 в течение 10-60 с.

[8] Способ производства листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой по любому из аспектов настоящего изобретения по [1]-[6], содержащий:

процесс горячей прокатки, заключающийся в нагревании, а затем горячей прокатке сляба, содержащего Si и Mn, и получении горячекатаного стального листа;

процесс отжига в горячем состоянии для отжига в горячем состоянии горячекатаного стального листа и получения листа отожженной стали;

процесс холодной прокатки для холодной прокатки листа отожженной стали один, два или более раз с промежуточным отжигом между ними для получения холоднокатаного стального листа;

процесс обезуглероживающего отжига для обезуглероживающего отжига листа холоднокатаной стали для получения листа обезуглероженной отожженной стали;

процесс финишного отжига для нагрева листа обезуглероженной отожженной стали с нанесенным на его поверхность отжиговым сепаратором, имеющим содержание MgO 10-50 мас.%, затем удаления отжигового сепаратора с поверхности и получения финишно отожженного стального листа; и

процесс формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия для формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия на поверхности финишно отожженного стального листа в одном процессе,

причем, при охлаждении в процессе финишного отжига,

когда температура финишного отжига составляет 1100°C или выше, T1 устанавливается равной 1100°C, а, когда температура финишного отжига составляет менее 1100°C, T1 устанавливается равной температуре финишного отжига,

охлаждение в диапазоне температур от T1 до 500°C выполняется в атмосфере со степенью окисления (P_H2O/P_H2), равной 0,3-100000,

в процессе формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия

атмосфера в диапазоне температур от 800°C до 1150°C имеет степень окисления (P_H2O/P_H2), равную 0,05-0,18, и

при охлаждении в процессе формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия

охлаждение в диапазоне температур 800°C - 600°C выполняется в атмосфере со степенью окисления (P_H2O/P_H2), равной 0,10-0,30 в течение 10-60 с.

ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0017]

В соответствии с аспектом настоящего изобретения можно обеспечить лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющий промежуточный слой, содержащий оксид кремния в качестве основного компонента, который имеет превосходную адгезию изоляционного покрытия, а также способ его производства.

Превосходная адгезия изоляционного покрытия (или просто превосходная адгезия) означает, что адгезия между изоляционным покрытием и нижележащим слоем (промежуточным слоем и основным стальным листом) является превосходной.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0018]

Фиг. 1 схематично показывает структуру покрытия листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющего промежуточный слой и изоляционное покрытие.

Фиг. 2 схематично показывает профиль (профиль Mn) по глубине стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Mn в листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой (Пример 1) в соответствии с настоящим вариантом осуществления, имеющем изоляционное покрытие, не содержащее Si.

Фиг. 3 схематично показывает профиль (профиль Mn) по глубине стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Mn и профиль (профиль Si) по глубине стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Si в листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления, имеющем изоляционное покрытие, не содержащее Si.

Фиг. 4 схематично показывает профиль (профиль Mn) по глубине стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Mn и профиль (профиль Si) по глубине стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Si в листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой (Пример 14) в соответствии с настоящим вариантом осуществления, имеющем изоляционное покрытие, содержащее Si.

Фиг. 5 схематично показывает профиль по глубине коэффициента разности Mn и профиль по глубине коэффициента разности Si в листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой (Пример 14) в соответствии с настоящим вариантом осуществления, имеющем изоляционное покрытие, содержащее Si.

Фиг. 6 схематично показывает профиль (профиль Mn) по глубине стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Mn в листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с предшествующим уровнем техники, имеющем изоляционное покрытие, содержащее Si.

Фиг. 7 схематично показывает структуру покрытия обычного листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющего финишно отожженную пленку и изоляционное покрытие.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0019]

Далее будут подробно описаны лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой и способ его производства в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

В следующем описании, когда числовой диапазон обозначается как «от нижнего предельного значения до верхнего предельного значения», это означает «нижнее предельное значение или больше и верхнее предельное значение или меньше», если явно не указано иное.

[0020]

A. Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой

Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления представляет собой лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющий на поверхности основного стального листа промежуточный слой, содержащий оксид кремния в качестве основного компонента, в котором финишно отожженная пленка по существу отсутствует на поверхности, и который имеет изоляционное покрытие на поверхности промежуточного слоя. Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой имеет бедный Mn слой, имеющий часть минимального содержания Mn, в которой содержание Mn является более низким, чем среднее содержание Mn в основном стальном листе, в области глубже, чем область поверхностного слоя, и имеет богатый Mn слой, имеющий часть максимального содержания Mn, в которой содержание Mn является более высоким, чем в части минимального содержания Mn, в области поверхностного слоя, более близкой к поверхности изоляционного покрытия, чем бедный Mn слой.

Среднее содержание Mn в основном стальном листе представляет собой среднее значение содержания Mn в области, имеющей глубину 25-30 мкм от поверхности листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой.

[0021]

Более конкретно, лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления отличается тем, что в профиле по глубине стандартизованной оптической эмиссии Mn интенсивность, вычисленная с использованием следующих Уравнений 1-1 и 1-2 из данных интенсивности оптической эмиссии и времени измерения Mn, полученных с помощью оптического эмиссионного анализа тлеющего разряда для листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, когда точка, имеющая максимальную глубину среди точек, в которых стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn равна 0,9, определяется как точка A, область поверхностного слоя представляет собой область от поверхности изоляционного покрытия до глубины точки A, точка B, в которой стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn составляет 0,50 или более и является локальным максимумом, обеспечивается в области поверхностного слоя, точка C, в которой стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn является локальным минимумом, обеспечивается между точкой A и точкой B в области поверхностного слоя, часть минимального содержания Mn является областью, имеющей глубину 0,1 мкм до и после точки C, часть максимального содержания Mn является областью, имеющей глубину 0,1 мкм до и после точки В, и когда промежуточная глубина между глубиной точки B и глубиной точки C определяется как граничная глубина, и стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn на граничной глубине определяется как граничная стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn, бедный Mn слой является областью от граничной глубины до глубины точки A, и богатый Mn слой является областью на поверхностной стороне изоляционного покрытия от точки B, и располагается от глубины точки, имеющей ту же самую стандартизованную интенсивность оптической эмиссии Mn, что и граничная стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn, до граничной глубины.

[0022]

Глубина d мкм каждой из точек измерения = (фактическая глубина измерения после завершения измерения, мкм) / (время до завершения измерения, с) × (время измерения точки измерения, с) (Уравнение 1-1)

Стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn на глубине d мкм=интенсивность оптической эмиссии Mn на глубине d мкм/средняя интенсивность оптической эмиссии Mn на глубине 25-30 мкм (Уравнение 1-2)

[0023]

Фиг. 1 схематично показывает структуру покрытия листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющего промежуточный слой, содержащий оксид кремния в качестве основного компонента, и изоляционное покрытие на поверхности основного стального листа, в котором финишно отожженная пленка по существу отсутствует. Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющий промежуточный слой, содержащий оксид кремния в качестве основного компонента на поверхности основного стального листа, в котором финишно отожженная пленка по существу отсутствует, имеет трехслойную структуру «основной стальной лист 1/промежуточный слой 2B/изоляционное покрытие 3», показанную на Фиг. 1 в качестве базовой структуры.

[0024]

Далее будет описана цель условия «финишно отожженная пленка по существу отсутствует».

В обычном листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой финишно отожженная пленка, состоящая из оксидов, таких как форстерит (Mg₂SiO₄), шпинель и/или кордиерит (Mg₂Al₄Si₅O₁₆), располагается между основным стальным листом и изоляционным покрытием, и адгезия между оксидной пленкой (финишно отожженной пленкой и изоляционным покрытием) и основным стальным листом обеспечивается за счет эффекта закрепления (якорного эффекта) благодаря сложной шероховатости границы. Когда имеется часть, в которой финишно отожженная пленка отсутствует даже в локальном масштабе, невозможно гарантировать адгезию между основным стальным листом и изоляционным покрытием в этой части. Следовательно, финишно отожженная пленка формируется так, чтобы она покрывала всю поверхность основного стального листа.

[0025]

С другой стороны, лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления не требует, чтобы финишно отожженная пленка гарантировала адгезию изоляционного покрытия. В листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления адгезия изоляционного покрытия может быть обеспечена не только когда финишно отожженная пленка отсутствует локально, но даже и тогда, когда финишно отожженная пленка отсутствует полностью. Кроме того, сложная шероховатость границы благодаря финишно отожженной пленке является нежелательной для магнитных свойств листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой. Следовательно, с точки зрения магнитных свойств нет никакого смысла оставлять финишно отожженную пленку, и предпочтительно, чтобы финишно отожженная пленка отсутствовала полностью.

[0026]

Однако в процессе производства листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления возможна ситуация, в которой оксиды, такие как форстерит, шпинель и кордиерит, образуются в небольшом количестве в непленочной форме, а также ситуация, в которой финишно отожженная пленка после ее формирования остается в небольшом количестве после процесса ее удаления. Настоящий вариант осуществления не исключает присутствия таких оксидов. Таким образом, с учетом такой формы определяется, что «финишно отожженная пленка по существу отсутствует». В частности, при наблюдении поперечного сечения листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой площадь оксидов, таких как форстерит, шпинель и кордиерит, меньше или равна площади промежуточного слоя, предпочтительно составляет от нее 1/2 или меньше, и более предпочтительно 1/10 или меньше. Конечно, само собой разумеется, что лучшая форма - это та, в которой площадь оксидов, таких как форстерит, шпинель и кордиерит, равна нулю.

[0027]

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что в электротехническом стальном листе, имеющем промежуточный слой, содержащий оксид кремния в качестве основного компонента, на поверхности основного стального листа, область с пониженным содержанием Mn неизбежно образуется в процессе финишного отжига в области, включающей поверхностную сторону основного стального листа и промежуточный слой. Кроме того, авторы настоящего изобретения в результате дополнительных исследований обнаружили, что содержание Mn становится высоким в области, включающей поверхностную сторону основного стального листа и промежуточный слой, за счет охлаждения при особых условиях в процессе финишного отжига и в процессе формирования промежуточного слоя, и адгезия изоляционного покрытия является превосходной в листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющем область, в которой содержание Mn стало высоким.

Хотя причина такого повышения адгезии изоляционного покрытия в листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющем область, в которой содержание Mn стало высоким неясна, считается, что неравномерное распределение Mn усиливает химическую связь между промежуточным слоем и основным стальным листом.

[0028]

Далее будет описана основная структура листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления, а затем лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления будет описан со ссылкой на профиль, получаемый с помощью оптического эмиссионного анализа тлеющего разряда (GDS). В следующем описании ссылочные цифры на чертежах будут опущены, за исключением случая упоминания чертежей.

[0029]

1. Трехслойная структура

1-1. Промежуточный слой

Промежуточный слой формируется на поверхности основного стального листа и содержит оксид кремния в качестве основного компонента. Промежуточный слой в настоящем варианте осуществления выполняет функцию сцепления основного стального листа и изоляционного покрытия друг с другом.

[0030]

В листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления промежуточный слой представляет собой слой, который присутствует между основным стальным листом, который будет описан позже, и изоляционным покрытием, которое будет описано позже.

Оксид кремния, который является основным компонентом промежуточного слоя, предпочтительно представляет собой SiO_x (x =1,0-2,0), и более предпочтительно SiO_x (x=1,5-2,0). Причина этого заключается в том, что оксид кремния является более устойчивым. Кремнезем (SiO₂) может быть сформирован, когда термическая обработка для формирования оксида кремния на поверхности стального листа выполняется в достаточной степени.

[0031]

В настоящем варианте осуществления использование оксида кремния в качестве основного компонента удовлетворяет условиям содержания Fe менее 30 ат.%, содержания P менее 5 ат.%, содержания Si 20 ат.% или больше и меньше чем 50 ат.%, содержания O 50 ат.% или больше и меньше чем 80 ат.%, и содержания Mg 10 ат.% или меньше в составе промежуточного слоя.

[0032]

1-2. Изоляционное покрытие

Изоляционное покрытие 3 формируется на поверхности промежуточного слоя 2B, как показано на Фиг. 1. Изоляционное покрытие 3 выполняет функции приложения натяжения к основному стальному листу 1 для уменьшения потерь в стали листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, а также обеспечения изоляционных свойств между листами электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, когда листы электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой укладываются друг на друга и используются.

[0033]

Изоляционное покрытие особенно не ограничивается, и может быть подходящим образом выбрано и использоваться из известных покрытий в соответствии с использованием и т.п. Изоляционное покрытие может быть, например, органическим покрытием или неорганическим покрытием. Примеры органического покрытия включают в себя смолу на основе полиамина, акриловую смолу, акрил-стирольную смолу, алкидную смолу, полиэфирную смолу, силиконовую смолу, фторкаучук, полиолефиновую смолу, стирольную смолу, винилацетатную смолу, эпоксидную смолу, фенольную смолу, уретановую смолу, меламиновую смолу и подобное. Примеры неорганического покрытия включают в себя покрытие на основе фосфата, покрытие на основе фосфата алюминия и органическо-неорганическое композитное покрытие, содержащее вышеописанные смолы.

[0034]

Когда толщина изоляционного покрытия уменьшается, натяжение, прикладываемое к основному стальному листу, уменьшается, и свойство изолирования также понижается. Следовательно, толщина изоляционного покрытия предпочтительно составляет 0,1 мкм или больше, и более предпочтительно 0,5 мкм или больше. С другой стороны, когда толщина изоляционного покрытия превышает 10 мкм, трещины могут образовываться в изоляционном покрытии на стадии формирования изоляционного покрытия. Следовательно, толщина изоляционного покрытия предпочтительно составляет 10 мкм или меньше, и более предпочтительно 5 мкм или меньше.

[0035]

Толщина изоляционного покрытия может быть измерена путем наблюдения поперечного сечения изоляционного покрытия (или листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой) с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) или просвечивающего электронного микроскопа (TEM). Предпочтительно толщина изоляционного покрытия может быть измерена с использованием TEM тем же самым образом, что и при измерении толщины промежуточного слоя.

[0036]

Изоляционное покрытие может быть подвергнуто обработке для измельчения магнитного домена, которая формирует в случае необходимости местные микродеформированные области или бороздки с помощью лазера, плазмы, механической обработки, травления или других методик.

[0037]

1-3. Основной стальной лист

В листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления адгезия изоляционного покрытия улучшается при наличии промежуточного слоя, содержащего главным образом оксид кремния, контактирующего с основным стальным листом, имеющего бедный Mn слой в области поверхностного слоя и имеющего богатый Mn слой в области, находящейся ближе к поверхности изоляционного покрытия, чем бедный Mn слой. Определения бедного Mn слоя и богатого Mn слоя будут описаны позже.

[0038]

Конфигурация, такая как химический состав и текстура основного стального листа в листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления, не относится непосредственно к структуре покрытия листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, за исключением того, что Si и Mn содержатся в качестве существенных компонентов. Следовательно, основной стальной лист в листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления особенно не ограничивается, если могут быть получены эксплуатационные эффекты листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления, и, например, может использоваться основной стальной лист в обычном листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой. Далее будет описан основной стальной лист в листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления.

[0039]

(1) Химический состав

Химический состав основного стального листа обычного листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой может использоваться в качестве химического состава основного стального листа листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Химический состав основного стального листа содержит, например, следующие элементы. Если явно не указано иное, «%», используемый в количестве каждого из элементов в химическом составе основного стального листа, означает мас.%. Все указанные числовые диапазоны включают в себя и значения их границ.

[0040]

Основной стальной лист листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления содержит, например, Si: 0,50-7,00%, Mn: 0,05% - 1,00%, C: 0,005% или меньше и N: 0,0050% или меньше, с остатком из Fe и примесей. Далее будет описана причина ограничения типичного примера химического состава основного стального листа листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления.

[0041]

Si: 0,50-7,00%

Кремний (Si) увеличивает электрическое сопротивление листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой и уменьшает потери в стали. Когда содержание Si составляет менее 0,50%, эти эффекты не могут быть получены в достаточной степени. Следовательно, содержание Si предпочтительно составляет 0,50% или больше. Содержание Si более предпочтительно составляет 1,50% или больше, и еще более предпочтительно 2,50% или больше.

С другой стороны, когда содержание Si превышает 7,00%, насыщение плотности магнитного потока основных стального листа уменьшается, и потери в стали листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой ухудшаются. Следовательно, содержание Si предпочтительно составляет 7,00% или меньше. Содержание Si более предпочтительно составляет 5,50% или меньше, и еще более предпочтительно 4,50% или меньше.

[0042]

Mn: 0,05% - 1,00%

Mn является существенным компонентом, который увеличивает электрическое сопротивление основного стального листа для того, чтобы уменьшить потери в стали листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, и усиливает химическую связь между основным стальным листом и оксидом кремния для того, чтобы улучшить адгезию. Когда содержание Mn находится в диапазоне 0,05% - 1,00%, может быть получена высокая адгезия изоляционного покрытия. Следовательно, содержание Mn предпочтительно составляет 0,05% - 1,00%. Содержание Mn более предпочтительно составляет 0,08% или больше, и еще более предпочтительно 0,09% или больше. Содержание Mn предпочтительно составляет 0,50% или меньше, и более предпочтительно 0,20% или меньше.

[0043]

C: 0,005% или меньше

Углерод (C) формирует соединение в основном стальном листе и ухудшает потери в стали листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой. Следовательно, содержание C предпочтительно составляет 0,005% или меньше. Содержание С более предпочтительно составляет 0,004% или меньше, и еще более предпочтительно 0,003% или меньше.

С другой стороны, поскольку предпочтительно, чтобы содержание C было настолько низким, насколько это возможно, оно может составлять 0%, но C может содержаться в стали как примесь. Следовательно, содержание C может составлять больше чем 0%.

[0044]

N: 0,0050% или меньше

Азот (N) формирует соединение в основном стальном листе и ухудшает потери в стали листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой. Следовательно, содержание N предпочтительно составляет 0,0050% или меньше. Содержание N более предпочтительно составляет 0,0040% или меньше, и еще более предпочтительно 0,0030% или меньше.

С другой стороны, поскольку предпочтительно, чтобы содержание N было настолько низким, насколько это возможно, оно может составлять 0%, но N может содержаться в стали как примесь. Следовательно, содержание N может составлять больше чем 0%.

[0045]

Остаток химического состава основного стального листа состоит из Fe и примесей. Термин «примеси», использующийся в настоящем документе, означает элементы, которые неизбежно попадают в сталь из руды, лома, производственной среды и т.п. в качестве сырья при промышленном производстве основного стального листа, и которые не оказывают никакого существенного влияния на эффект, который получается от листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления.

[0046]

[Необязательные элементы]

В основном химический состав основного стального листа содержит вышеописанные элементы, с остатком 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 в себя следующие элементы. Поскольку эти элементы необязательно должны содержаться, нижний предел их содержания составляет 0 мас.%. С другой стороны, когда количество этих элементов является слишком большим, образуются выделения, ухудшающие потери в стали листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, или подавляется ферритное превращение, что предотвращает достаточное получение ориентации Госса или уменьшает насыщение плотности магнитного потока, ухудшая тем самым потери в стали листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой. Следовательно, даже когда они содержатся, они предпочтительно находятся в следующих диапазонах.

Кислоторастворимый Al: 0,0065% 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.

В дополнение к этому, «S и Se: 0,001% или меньше в сумме» означает, что основной стальной лист может содержать любой из S или Se по отдельности, и в этом случае их количество может составлять 0,001% или меньше, или основной стальной лист может содержать и S, и Se, и их суммарное количество в этом случае может составлять 0,001% или меньше.

[0047]

Химический состав основного стального листа описанного выше листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления может быть получен при использовании способа производства листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления с использованием сляба, имеющего химический состав, который будет описан позже.

[0048]

Химический состав основного стального листа листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления может быть измерен с использованием искровой оптической эмиссионной спектрометрии (Spark-OES). Кроме того, когда содержание является очень малым, оно может быть измерено по мере необходимости с использованием масс-спектрометрии с индуктивно сопряженной плазмой (ICP-MS). Кислоторастворимый Al может быть измерен с помощью ICP-MS с использованием фильтрата после нагревания и растворения образца в кислоте. Кроме того, содержание C и S может быть измерено путем использования способа поглощения инфракрасного луча пламенем, а содержание N может быть измерено путем использования способа определения удельной теплопроводности при плавлении в инертном газе.

[0049]

2. Профиль, получаемый с помощью оптического эмиссионного анализа тлеющего разряда

Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления имеет бедный Mn слой, имеющий часть минимального содержания Mn, в которой содержание Mn является более низким, чем среднее содержание Mn в основном стальном листе, в области глубже, чем область поверхностного слоя, и имеет богатый Mn слой, имеющий часть максимального содержания Mn, в которой содержание Mn является более высоким, чем в части минимального содержания Mn, в области поверхностного слоя, более близкой к поверхности изоляционного покрытия, чем бедный Mn слой. Более конкретно, в листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления, когда точка, имеющая максимальную глубину среди точек, в которых стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn равна 0,9, определяется как точка A в профиле по глубине стандартизованной оптической эмиссии Mn, вычисленной с использованием следующих Уравнений 1-1 и 1-2 из данных интенсивности оптической эмиссии и времени измерения Mn, полученных с помощью оптического эмиссионного анализа тлеющего разряда (GDS), область поверхностного слоя представляет собой область от поверхности изоляционного покрытия до глубины точки A, точка B, в которой стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn составляет 0,50 или более и является локальным максимумом, обеспечивается в области поверхностного слоя, точка C, в которой стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn является локальным минимумом, обеспечивается между точкой A и точкой B в области поверхностного слоя, часть минимального содержания Mn является областью, имеющей глубину 0,1 мкм до и после точки C, часть максимального содержания Mn является областью, имеющей глубину 0,1 мкм до и после точки В, и когда промежуточная глубина между глубиной точки B и глубиной точки C определяется как граничная глубина, и стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn на граничной глубине определяется как граничная стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn, бедный Mn слой является областью от граничной глубины до глубины точки A, и богатый Mn слой является областью на поверхностной стороне изоляционного покрытия от точки B, и располагается от глубины точки, имеющей ту же самую стандартизованную интенсивность оптической эмиссии Mn, что и граничная стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn, до граничной глубины.

[0050]

Глубина d мкм каждой из точек измерения = (фактическая глубина измерения после завершения измерения, мкм) / (время до завершения измерения, с) × (время измерения точки измерения, с) (Уравнение 1-1)

Стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn на глубине d мкм=интенсивность эмиссии Mn на глубине d мкм/средняя интенсивность оптической эмиссии Mn на глубине 25-30 мкм (Уравнение 1-2)

[0051]

Стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn представляет собой значение, которое позволяет сравнивать аналитические значения листов электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющих различные содержания Mn, путем деления интенсивности эмиссии Mn на конкретной глубине на среднюю интенсивность эмиссии Mn на глубине 25-30 мкм, где состав листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой является стабильным, а затем стандартизации.

[0052]

Анализ интенсивности оптической эмиссии Mn может быть выполнен от поверхности листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой с диаметром измерения 3 мм в направлении толщины листа с использованием прибора GDA750 производства компании Rigaku Corporation. Этот же способ может использоваться для анализа интенсивности оптической эмиссии Si, который будет описан позже.

[0053]

В листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления адгезия изоляционного покрытия может быть улучшена за счет конфигурации на поверхностной стороне изоляционного покрытия (листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой) от вышеописанной точки A. Следовательно, положение по глубине от поверхности изоляционного покрытия до точки А определяется как область поверхностного слоя, а затем идентифицируется лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления.

[0054]

Фиг. 2 показывает профиль по глубине (мкм) стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Mn, измеренной с помощью оптического эмиссионного анализа тлеющего разряда (GDS) (в дальнейшем называемый просто профилем Mn), в листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Кроме того, Фиг. 6 показывает типичный профиль Mn листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой предшествующего уровня техники.

[0055]

В настоящем варианте осуществления в области поверхностного слоя область, имеющая глубину 0,1 мкм до и после точки (точки C на Фиг. 2), в которой стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn имеет локальный минимум (область от глубины «глубина точки C - 0,1 мкм» до глубины «глубина точки C+0,1 мкм») определяется как часть минимального содержания Mn (область b на Фиг. 2). В области поверхностного слоя область, имеющая глубину 0,1 мкм до и после точки (точки B на Фиг. 2), в которой стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn равна 0,50 или больше и имеет локальный максимум (область от глубины «глубина точки B - 0,1 мкм» до глубины «глубина точки B+0,1 мкм») определяется как часть максимального содержания Mn (область а на Фиг. 2). Промежуточное положение между глубиной точки C и глубиной точки B определяется как граничное положение, и стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn в граничном положении определяется как граничная стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn. В области поверхностного слоя область от «точки, которая находится ближе к поверхности изоляционного покрытия, чем точка B и имеет ту же стандартизованную интенсивность оптической эмиссии Mn, что и граничная стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn», до граничной стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Mn определяется как богатый Mn слой. В области поверхностного слоя область от граничной стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Mn до положения точки A определяется как бедный Mn слой.

[0056]

В примере профиля Mn, показанном на Фиг. 2, среди точек, в которых стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn равна 0,9, точка, имеющая максимальную глубину, присутствует на глубине 5 мкм. Следовательно, согласно вышеописанному определению, область, имеющая глубину 5 мкм или меньше от поверхности изоляционного покрытия, является областью поверхностного слоя.

[0057]

В профиле Mn листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой предшествующего уровня техники, показанном на Фиг. 6, среди точек, в которых стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn равна 0,9, точка, имеющая максимальную глубину, находится на глубине примерно 13 мкм. Следовательно, согласно вышеописанному определению, область, имеющая глубину 13 мкм или меньше от поверхности изоляционного покрытия, является областью поверхностного слоя. Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой предшествующего уровня техники относится к листу электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющему трехслойную структуру «основной стальной лист 1/финишно отожженная пленка 2A/изоляционное покрытие 3», показанную на Фиг. 7 в качестве базовой структуры.

[0058]

Таким образом, авторы настоящего изобретения подтвердили, что в листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющем трехслойную структуру «основной стальной лист 1/промежуточный слой 2B/изоляционное покрытие 3», показанную на Фиг. 1 в качестве базовой структуры, бедный Mn слой, имеющий часть минимального содержания Mn, формируется в области поверхностного слоя. В таком листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой причина, по которой бедный Mn слой, имеющий часть минимального содержания Mn, формируется в области поверхностного слоя, неясна. Однако авторы настоящего изобретения предполагают, что она заключается в том, что Mn на поверхности основного стального листа реагирует с отжиговым сепаратором и удаляется вместе с отжиговым сепаратором в процессе финишного отжига, который будет описан позже, и таким образом концентрация Mn в области поверхностного слоя уменьшается.

[0059]

Как показано на Фиг. 6, в листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой предшествующего уровня техники стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn монотонно уменьшается в направлении к поверхностной стороне изоляционного покрытия в области поверхностного слоя. В листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой предшествующего уровня техники, показанном на Фиг. 6, бедный Mn слой, имеющий часть минимального содержания Mn, и богатый Mn слой, имеющий часть максимального содержания Mn, не наблюдаются в области поверхностного слоя.

[0060]

С другой стороны, в листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления, как показано на Фиг. 2, было подтверждено, что точка B, в которой стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn равна 0,50 или больше и является локальным максимумом, присутствует на глубине примерно 3 мкм в области поверхностного слоя. Кроме того, в листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления, показанном на Фиг. 2, часть минимального содержания Mn (область b на Фиг. 2), часть максимального содержания Mn (область а на Фиг. 2), бедный Mn слой и богатый Mn слой были подтверждены.

[0061]

Как показано на Фиг. 3 и 4, с помощью графика с наложенными друг на друга профилем Si и профилем Mn также было подтверждено, что точка B присутствует около поверхности основного стального листа. Фиг. 3 схематично показывает профиль Mn и профиль Si, полученные с помощью оптического эмиссионного анализа тлеющего разряда в листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления, имеющем изоляционное покрытие, не содержащее Si. Фиг. 4 схематично показывает профиль по глубине стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Mn (профиль Mn), и профиль по глубине стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Si (профиль Si) в листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой (Пример 14, который будет описан позже) в соответствии с настоящим вариантом осуществления, имеющем изоляционное покрытие, содержащее Si.

[0062]

При сравнении с листом электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой предшествующего уровня техники, в листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления, в котором богатый Mn слой присутствует около поверхности основного стального листа, причина, по которой адгезия изоляционного покрытия улучшается, неясна, но предположительно она заключается в том, что богатый Mn слой, имеющий часть максимального содержания Mn, усиливает химическую связь между промежуточным слоем и основным стальным листом.

[0063]

С точки зрения дополнительного улучшения адгезии изоляционного покрытия стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn в точке B предпочтительно составляет 0,55 или больше, и более предпочтительно 0,65 или больше. Верхний предел стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Mn в точке B особенно не ограничивается, но может на практике составлять 1,50.

[0064]

Как показано на Фиг. 2, предпочтительно точка C, которая присутствует между точками A и B и в которой стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn имеет локальный минимум, и точка B удовлетворяют соотношению следующего Уравнения 2. Когда точка C и точка B удовлетворяют соотношению следующего Уравнения 2, адгезия изоляционного покрытия может быть дополнительно улучшена. Возможно, что, что по мере того, как разница между стандартизованной интенсивностью оптической эмиссии Mn в точке B и стандартизованной интенсивностью оптической эмиссии Mn в точке C становится больше, то есть по мере того, как значение левой части следующего Уравнения 2 становится больше, содержание Mn в области поверхностного слоя становится еще выше.

[0065]

Стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn в точке B - стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn в точке C≥0,05 (Уравнение 2)

[0066]

Расстояние между точкой A и точкой B в направлении глубины может составлять 0-10,0 мкм. Поскольку Mn, содержание которого в области поверхностного слоя увеличивается, поступает в процессе формирования промежуточного слоя из области более глубокой, чем точка A, по мере того, как расстояние между точками A и B в направлении глубины становится короче, расстояние диффузии Mn становится короче. Следовательно, когда расстояние между точками A и B в направлении глубины является коротким, содержание Mn в области поверхностного слоя имеет тенденцию к увеличению. В результате адгезия изоляционного покрытия может быть дополнительно улучшена. Для того, чтобы способствовать концентрации Mn в области поверхностного слоя и дополнительно улучшить адгезию изоляционного покрытия, расстояние между точками A и B в направлении глубины предпочтительно составляет 8,0 мкм или меньше, и более предпочтительно 6,0 мкм или меньше.

Расстояние между точками A и B в направлении глубины выражается следующим Уравнением 3.

[0067]

Расстояние от точки А до точки B в направлении глубины (мкм) = глубина в точке B (мкм) - глубина в точке А (мкм) (Уравнение 3)

[0068]

[Случай, в котором изоляционное покрытие не содержит Si]

Когда изоляционное покрытие не содержит Si, как показано сплошной линией на Фиг. 3, пик, указывающий на промежуточный слой, подтверждается в профиле по глубине стандартизованной оптической интенсивности эмиссии Si. Стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Si представляет собой значение, которое позволяет сравнивать аналитические значения листов электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющих различные содержания Si, путем деления интенсивности эмиссии Si на конкретной глубине на среднюю интенсивность эмиссии Si на глубине 25-30 мкм, где состав листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой является стабильным, а затем стандартизации.

[0069]

Когда пик стандартизованной оптической интенсивности эмиссии Si наблюдается в области поверхностного слоя, может удовлетворяться соотношение следующего Уравнения 4. Точка D в следующем Уравнении 4 является точкой, в которой профиль по глубине стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Si (профиль Si) вычисляется с использованием следующих Уравнений 2-1 и 2-2 из интенсивности оптической эмиссии Si, и стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Si имеет локальный максимум в области поверхностного слоя. Когда расстояние между точкой D и точкой B в профиле Mn, которая является локальным максимальным значением стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Mn в области поверхностного слоя, вычисляется из следующего Уравнения 4, расстояние между точками B и D в направлении глубины может составлять 0-1,0 мкм. Когда расстояние между точками B и D в направлении глубины удовлетворяет следующему Уравнению 4, содержание Mn увеличивается вблизи границы между промежуточным слоем и основным стальным листом, и сила связи между промежуточным слоем и основным стальным листом увеличивается. Следовательно, адгезия между промежуточным слоем и основным стальным листом может быть дополнительно улучшена, и в результате адгезия изоляционного покрытия может быть дополнительно улучшена.

[0070]

Глубина d мкм каждой из точек измерения = (фактическая глубина измерения после завершения измерения, мкм) / (время до завершения измерения, с) × (время измерения точки измерения, с) (Уравнение 2-1)

Стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Si на глубине d мкм=интенсивность оптической эмиссии Si на глубине d мкм/средняя интенсивность оптической эмиссии Si на глубине 25-30 мкм (Уравнение 2-2)

Расстояние от точки B до точки D в направлении глубины (мкм) = глубина в точке B (мкм) - глубина в точке D (мкм) (Уравнение 4)

[0071]

[Случай, в котором изоляционное покрытие содержит Si]

Когда изоляционное покрытие содержит Si, как показано штрихпунктирной линией на Фиг. 4, хотя граница между изоляционным покрытием и промежуточным слоем становится неоднозначной на профиле по глубине стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Si (профиле Si), имеется часть, в которой увеличение стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Si (если смотреть от основного стального листа) становится постепенным. В этом случае, как показано на Фиг. 5, когда профиль по глубине коэффициента разности Si вычисляется из стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Si, становится легко получить толщину и положение промежуточного слоя. Это показано как точка максимума Z на профиле по глубине коэффициента разности Si.

[0072]

Профиль по глубине коэффициента разности Si может быть получен с использованием стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Si и следующего Уравнения 5-1.

[0073]

Коэффициент разности Si на глубине d мкм = {стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Si на глубине d мкм - стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Si на глубине (d-h) мкм} / h мкм (Уравнение 5-1)

Однако в вышеупомянутом Уравнении 5-1 h означает интервал выборки данных при оптическом эмиссионном анализе тлеющего разряда.

[0074]

Когда изоляционное покрытие содержит Si, четкий пик стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Si не наблюдается в области поверхностного слоя на профиле Si (профиле по глубине стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Si). Однако, когда наблюдается часть, в которой увеличение стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Si (если смотреть со стороны основного стального листа) становится постепенным, как показано на Фиг. 5, на профиле по глубине коэффициента разности Si, точка локального максимума S наблюдается на определенной глубине изоляционного покрытия, и точка локального максимума Z коэффициента разности Si наблюдается в положении глубже, чем точка локального максимума S. В области поверхностного слоя, когда точка, в которой коэффициент разности Si имеет локальный минимум и составляет
-0,5 или меньше, определяется как точка V в области, в которой коэффициент разности Si является отрицательным значением, точка локального максимума Z является точкой, в которой коэффициент разности Si имеет локальный максимум, на стороне поверхности изоляционного покрытия от точки V, а также является ближайшей к точке V.

[0075]

В том же самом изоляционном покрытии, когда профиль по глубине коэффициента разности Mn, вычисляемый с использованием стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Mn и следующего Уравнения 5-2, получается, как показано на Фиг. 5, точка Y, в которой коэффициент разности Mn имеет локальный максимум, наблюдается на некоторой глубине изоляционного покрытия, точка X, в которой коэффициент разности Mn минимален, наблюдается в положении более глубоком, чем точка Y, и точка W, в которой коэффициент разности Mn равен нулю, наблюдается в области от точки Y до точки X.

[0076]

Коэффициент разности Mn на глубине d мкм = {стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn на глубине d мкм - стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn на глубине (d-h) мкм} / h мкм (Уравнение 5-2)

Однако, в вышеупомянутом Уравнении 5-2 h означает интервал выборки данных при оптическом эмиссионном анализе тлеющего разряда.

[0077]

В том случае, когда изоляционное покрытие содержит Si, когда точка, в которой коэффициент разности Si имеет локальный минимум составляет -0,5 или меньше, определяется как точка V, и точка, в которой коэффициент разности Si имеет локальный максимум, присутствует на стороне поверхности изоляционного покрытия от точки V и является самой близкой к точке V, определяется как точка Z в области, в которой коэффициент разности Si является отрицательным в области поверхностного слоя на профиле по глубине коэффициента разности Si, и точка, в которой коэффициент разности Mn имеет локальный максимум, определяется как точка Y, и точка, в которой коэффициент разности Mn минимален, определяется как точка X в области поверхностного слоя на профиле по глубине коэффициента разности Mn, если точка, которая присутствует в области между точками Y и X, и в которой коэффициент разности Mn равен нулю, определяется как точка W, расстояние между точками W к Z в направлении глубины, вычисленное по следующему Уравнению 6, может составлять 0-1,0 мкм, а коэффициент разности Mn в точке Y и коэффициент разности Mn в точке X могут удовлетворять соотношению следующего Уравнения 7.

[0078]

Расстояние (мкм) между точкой W и точкой Z в направлении глубины=глубина (мкм) в точке W - глубина (мкм) в точке Z (Уравнение 6)

Коэффициент разности Mn в точке Y - коэффициент разности Mn в точке X≥0,015 (Уравнение 7)

[0079]

Когда профиль по глубине коэффициента разности Mn, получаемый из стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Mn, и профиль по глубине коэффициента разности Si, получаемый из стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Si, имеют вышеописанное соотношение, это показывает, что большое количество Mn находится в области поверхностного слоя. В результате адгезия изоляционного покрытия может быть дополнительно улучшена.

[0080]

B. Способ производства листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой

Далее будет описан способ производства листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления.

Способ производства листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления является способом производства листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, описанным выше в разделе «А. Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой».

[0081]

Первый вариант осуществления способа производства листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления (в дальнейшем называемый способом производства первого варианта осуществления), в котором промежуточный слой и изоляционное покрытие формируются в отдельных процессах, включает в себя процесс горячей прокатки для нагрева и горячей прокатки сляба, содержащего Si и Mn, для того, чтобы получить горячекатаный стальной лист, процесс отжига в горячем состоянии для отжига в горячем состоянии горячекатаного стального листа для того, чтобы получить лист отожженной стали, и процесс холодной прокатки для холодной прокатки листа отожженной стали один, два или более раз с промежуточным отжигом между ними для того, чтобы получить холоднокатаный стальной лист.

[0082]

Кроме того, способ производства первого варианта осуществления включает в себя процесс обезуглероживающего отжига для обезуглероживающего отжига холоднокатаного стального листа для того, чтобы получить лист отожженной обезуглероженной стали, и процесс финишного отжига листа отожженной обезуглероженной стали для получения финишно отожженного стального листа путем нагревания листа отожженной обезуглероженной стали в состоянии, в котором отжиговый сепаратор, имеющий содержание MgO 10-50 мас.%, нанесен на поверхность листа отожженной обезуглероженной стали, вторичной рекристаллизации листа отожженной обезуглероженной стали, а затем удаления отжигового сепаратора с поверхности. В этом процессе финишного отжига при охлаждении, когда температура финишного отжига составляет 1100°C или выше, T1 устанавливается равной 1100°C, а когда температура финишного отжига составляет менее 1100°C, T1 устанавливается равной температуре финишного отжига, и охлаждение в диапазоне температур T1-500°C выполняется в атмосфере со степенью окисления (P_H2O/P_H2) 0,3-100000.

[0083]

Кроме того, способ производства первого варианта осуществления включает в себя процесс формирования промежуточного слоя путем термоокислительного отжига финишно отожженного стального листа для формирования промежуточного слоя на его поверхности и процесс формирования изоляционного покрытия на промежуточном слое. В этом процессе формирования изоляционного покрытия охлаждение в диапазоне температур 800°C - 600°C выполняется в атмосфере со степенью окисления (P_H2O/P_H2), равной 0,10-0,30, в течение 10-60 с.

[0084]

Второй вариант осуществления способа производства листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления (в дальнейшем называемый способом производства второго варианта осуществления), в котором промежуточный слой и изоляционное покрытие формируются совместно в одном процессе, включает в себя процесс горячей прокатки для нагрева и затем горячей прокатки сляба, содержащего Si и Mn, для того, чтобы получить горячекатаный стальной лист, процесс отжига в горячем состоянии для отжига в горячем состоянии горячекатаного стального листа для того, чтобы получить лист отожженной стали, и процесс холодной прокатки для холодной прокатки листа отожженной стали один, два или более раз с промежуточным отжигом между ними для того, чтобы получить холоднокатаный стальной лист.

[0085]

Кроме того, способ производства второго варианта осуществления включает в себя процесс обезуглероживающего отжига холоднокатаного стального листа для того, чтобы получить лист отожженной обезуглероженной стали, и процесс финишного отжига листа отожженной обезуглероженной стали для получения финишно отожженного стального листа путем нагревания листа отожженной обезуглероженной стали в состоянии, в котором отжиговый сепаратор, имеющий содержание MgO 10-50 мас.%, нанесен на поверхность листа отожженной обезуглероженной стали, вторичной рекристаллизации листа отожженной обезуглероженной стали, а затем удаления отжигового сепаратора с поверхности. В этом процессе финишного отжига при охлаждении, когда температура финишного отжига составляет 1100°C или выше, T1 устанавливается равной 1100°C, а когда температура финишного отжига составляет менее 1100°C, T1 устанавливается равной температуре финишного отжига, и охлаждение в диапазоне температур T1-500°C выполняется в атмосфере со степенью окисления (P_H2O/P_H2) 0,3-100000.

[0086]

Кроме того, способ производства второго варианта осуществления включает в себя процесс формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия для формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия на поверхности финишно отожженного стального листа в одном процессе. В этом процессе формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия атмосфера в диапазоне температур от 800°C до 1150°C имеет степень окисления (P_H2O/P_H2), равную 0,05-0,18. Кроме того, в способе производства второго варианта осуществления в процессе формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия охлаждение в диапазоне температур 800°C - 600°C выполняется в атмосфере со степенью окисления (P_H2O/P_H2), равной 0,10-0,30, в течение 10-60 с.

[0087]

Различие между способом производства первого варианта осуществления и способом производства второго варианта осуществления заключается в том, что способ производства первого варианта осуществления включает в себя процесс формирования промежуточного слоя и процесс формирования изоляционного покрытия, тогда как способ производства второго варианта осуществления включает в себя процесс формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия для формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия в одном процессе.

[0088]

Способ производства первого варианта осуществления и способ производства второго варианта осуществления призваны предотвратить ухудшение эффекта снижения потерь в стали благодаря изоляционному покрытию вследствие неровностей границы между финишно отожженной пленкой и основным стальным листом, а также гарантировать адгезию между изоляционным покрытием и основным стальным листом за счет формирования промежуточного слоя. Этот промежуточный слой содержит оксид кремния в качестве основного компонента, а также имеет бедный Mn слой, имеющий часть минимального содержания Mn. Следовательно, в способе производства первого варианта осуществления особенно характерным процессом является процесс формирования промежуточного слоя и процесс формирования изоляционного покрытия, и особенно характерным процессом в способе производства второго варианта осуществления является процесс формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия.

[0089]

Сначала будет описан химический состав сляба, общий для способа производства первого варианта осуществления и способа производства второго варианта осуществления.

Химический состав сляба может находиться, например, в следующем диапазоне для получения химического состава основного стального листа в обычном листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой с учетом содержания и т.п., которое изменяется во время производственного процесса от сляба к листу электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой. Если явно не указано иное, «%», используемый в количестве каждого из элементов в химическом составе сляба, означает мас.%. Все указанные числовые диапазоны включают в себя и значения их границ.

Si: 0,80-7,00%,

Mn: 0,05-1,00%,

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

остаток: железо и примеси.

Далее будет описан каждый из элементов.

[0090]

Si: 0,80-7,00%

Кремний (Si) увеличивает электрическое сопротивление листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой и уменьшает потери в стали. Когда содержание Si составляет менее 0,80%, γ-превращение происходит во время финишного отжига, и текстура листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой ухудшается.

С другой стороны, когда содержание Si превышает 7,00%, холодная обрабатываемость понижается, и трещины могут образовываться во время холодной прокатки. Следовательно, содержание Si предпочтительно составляет 0,80-7,00%. Содержание Si более предпочтительно составляет 2,00% или больше, и еще более предпочтительно 2,50% или больше. Содержание Si более предпочтительно составляет 4,50% или меньше, и еще более предпочтительно 4,00% или меньше.

[0091]

Mn: 0,05-1,00%

Марганец (Mn) объединяется с S или Se, образуя MnS или MnSe, которые функционируют как ингибитор. Вторичная рекристаллизация является устойчивой, когда содержание Mn находится в диапазоне 0,05-1,00%. Следовательно, содержание Mn предпочтительно составляет 0,05-1,00%. Содержание Mn предпочтительно составляет 0,06% или больше, и более предпочтительно 0,07% или больше.

Кроме того, содержание Mn более предпочтительно составляет 0,50% или меньше, и еще более предпочтительно 0,20% или меньше.

[0092]

C: 0,085% или меньше

Углерод (C) является неизбежно содержащимся элементом. Хотя C является элементом, эффективным для управления структурой первичной рекристаллизации, он оказывает негативное влияние на магнитные свойства. Следовательно, содержание C предпочтительно составляет 0,085% или меньше. Содержание C предпочтительно является настолько низким, насколько это возможно.

Однако, с учетом производительности промышленного производства содержание C предпочтительно составляет 0,020% или больше, и более предпочтительно 0,040% или больше.

C удаляется в процессе обезуглероживающего отжига и процессе финишного отжига, которые будут описаны ниже, и содержание C становится равным 0,005% или меньше после процесса финишного отжига.

[0093]

Кислоторастворимый Al: 0,010-0,065%

Кислоторастворимый алюминий (Al) связывается с N, выделяется как (Al, Si)N, и служит ингибитором. Вторичная рекристаллизация является устойчивой, когда содержание кислоторастворимого Al составляет 0,010-0,065%. Следовательно, содержание кислоторастворимого Al предпочтительно составляет 0,010-0,065%. Содержание кислоторастворимого Al более предпочтительно составляет 0,015 мас.% или больше, и еще более предпочтительно 0,020 мас.% или больше. С точки зрения стабильности вторичной рекристаллизации содержание кислоторастворимого Al более предпочтительно составляет 0,045% или меньше и еще более предпочтительно 0,035% или меньше.

Когда кислоторастворимый Al остается после финишного отжига, он формирует соединение и ухудшает потери в стали листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой. Следовательно, предпочтительно в максимально возможной степени уменьшать количество кислоторастворимого Al, который содержится в финишно отожженном стальном листе, путем очистки во время финишного отжига. В соответствии с условиями финишного отжига, стальной лист после финишного отжига может не содержать кислоторастворимого Al.

[0094]

N: 0,0040-0,0120%

Азот (N) объединяется с Al и служит ингибитором. Когда содержание N составляет менее 0,0040%, достаточное количество ингибитора не образуется. Содержание N более предпочтительно составляет 0,0050% или больше, и 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. Следовательно, содержание N предпочтительно составляет 0,0040-0,0120%. Содержание N более предпочтительно составляет 0,0110% или меньше, и еще более предпочтительно 0,0100% или меньше.

N очищается в процессе финишного отжига, и содержание N становится равным 0,0050% или меньше после процесса финишного отжига.

[0095]

S и Se: 0,003-0,015% в сумме

Сера (S) и селен (Se) связываются с Mn, образуя MnS или MnSe, которые действуют как ингибиторы. Когда полное содержание S и Se составляет 0,003-0,015%, вторичная рекристаллизация становится устойчивой. Следовательно, содержание S и Se предпочтительно составляет 0,003-0,015% в сумме.

Когда S и Se остаются после финишного отжига, они формируют соединения и ухудшают потери в стали листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой. Следовательно, предпочтительно в максимально возможной степени уменьшать количество S и Se, которые содержатся в финишно отожженном стальном листе, путем очистки во время финишного отжига. В соответствии с условиями финишного отжига, стальной лист после финишного отжига может не содержать S и Se.

[0096]

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 их количество может составлять 0,003-0,015%, или сляб может содержать и S, и Se, и их суммарное количество в этом случае может составлять 0,003-0,015%.

[0097]

Остаток химического состава сляба, используемого для производства листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления, состоит из Fe и примесей. Термин «примеси», использующийся в настоящем документе, означает элементы, которые неизбежно попадают в сталь из руды, лома, производственной среды и т.п. в качестве сырья при промышленном производстве основного стального листа для листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления, и которые не оказывают существенного негативного влияния на эффект, который получается от листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления.

[0098]

[Необязательные элементы]

Химический состав сляба может содержать один или более необязательных элементов вместо части Fe с учетом усиления функции ингибитора за счет образования соединения и влияния на магнитные свойства. Примеры необязательных элементов, которые содержатся вместо части Fe, включают в себя следующие элементы. Поскольку эти элементы необязательно должны содержаться, нижний предел их содержания составляет 0 мас.%.

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, а также

Mo: 0,10% или меньше.

[0099]

Далее способ производства листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления будет описан отдельно для первого варианта осуществления и второго варианта осуществления.

Далее условия в процессах, отличающиеся от вышеописанных особенно характерных процессов (процесса формирования промежуточного слоя, процесса формирования изоляционного покрытия и процесса формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия) показаны на примере обычных условий. Следовательно, даже когда обычные условия не удовлетворяются, можно получить эффекты листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Как было описано выше, различие между способом производства первого варианта осуществления и способом производства второго варианта осуществления заключается в том, что способ производства первого варианта осуществления включает в себя процесс формирования промежуточного слоя и процесс формирования изоляционного покрытия, тогда как способ производства второго варианта осуществления включает в себя процесс формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия для формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия в одном процессе.

[0100]

B-1. Способ производства первого варианта осуществления

1. 1. Процесс горячей прокатки

В процессе горячей прокатки сляб, имеющий вышеописанный химический состав, нагревается в диапазоне температур 800°C - 1300°C, а затем подвергается горячей прокатке, чтобы получить горячекатаный стальной лист. Сляб получается, например, путем плавки стали с вышеупомянутым химическим составом в конвертере, электропечи и т.п., выполнения вакуумной дегазации в случае необходимости, и затем выполнения непрерывной разливки или обжатия после изготовления слитка. Толщина сляба особенно не ограничивается, но составляет, например, 150-350 мм, и предпочтительно 220-280 мм. Кроме того, может использоваться сляб, имеющий толщину приблизительно 10-70 мм (так называемый «тонкий сляб»). Когда используется тонкий сляб, черновая прокатка перед финишной прокаткой в процессе горячей прокатки может опускаться.

[0101]

Предпочтительно устанавливать температуру нагрева сляба 1200°C или ниже, потому что это позволяет избежать различных проблем (специализированная нагревательная печь, большое количество расплавленной окалины и т.п.).

Когда температура нагрева сляба является слишком низкой, горячая прокатка может стать затруднительной, и производительность может уменьшиться. Следовательно, температура нагрева сляба предпочтительно составляет 950°C или выше. Также возможно опустить процесс нагрева сляба после разливки и начинать горячую прокатку до того, как температура сляба уменьшится.

Время нагрева сляба может составлять 40-180 мин.

[0102]

В процессе горячей прокатки сляб после нагревания подвергается черновой прокатке, а затем конечной прокатке для того, чтобы сформировать горячекатаный стальной лист, имеющий предопределенную толщину. Конечная температура в процессе горячей прокатки (температура стального листа на выходной стороне клети конечной прокатки, которая последней прокатывает стальной лист в стане чистовой прокатки) составляет, например, 900ºC - 1000ºC. После завершения конечной прокатки горячекатаный стальной лист сматывается в рулон при предопределенной температуре.

Толщина горячекатаного стального листа особенно не ограничивается, но предпочтительно составляет, например, 3,5 мм или меньше.

[0103]

2. Процесс отжига в горячем состоянии

В процессе отжига в горячем состоянии (отжига в горячей полосе) горячекатаный стальной лист подвергается отжигу в горячем состоянии, чтобы получить лист отожженной стали. Хотя условия отжига в горячем состоянии могут быть обычными условиями, предпочтительно температура отжига (температура в отжиговой печи) составляет 750°C - 1200°C, а продолжительность отжига (время выдержки в отжиговой печи) составляет, например, 30-600 с. Лист отожженной стали выдерживается при вышеописанных условиях, а затем может быть быстро охлажден.

[0104]

3. Процесс холодной прокатки

В процессе холодной прокатки лист отожженной стали подвергается холодной прокатке один, два или несколько раз с промежуточным отжигом между ними, чтобы получить холоднокатаный стальной лист. Травление листа отожженной стали может быть выполнено перед его холодной прокаткой.

[0105]

В случае выполнения холодной прокатки несколько раз без выполнения промежуточного отжига может быть трудно получить однородные характеристики в произведенном листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой. С другой стороны, в случае выполнения холодной прокатки несколько раз с промежуточным отжигом между ними плотность магнитного потока в произведенном листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой может уменьшиться. Поэтому количество проходов холодной прокатки и необходимость использования промежуточного отжига определяются в зависимости от характеристик, требуемых от окончательно произведенного листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, а также в зависимости от производственных затрат.

[0106]

Степень обжатия холодной прокатки (степень обжатия конечной холодной прокатки) при чистовой холодной прокатке особенно не ограничивается, и с точки зрения получения желаемой кристаллической ориентации степень обжатия холодной прокатки предпочтительно составляет 80% или больше, и более предпочтительно 90% или больше.

[0107]

Холоднокатаный стальной лист, полученный с помощью процесса холодной прокатки, сматывается в рулон. Толщина холоднокатаного стального листа особенно не ограничивается, но предпочтительно составляет 0,35 мм или меньше, и более предпочтительно 0,30 мм или меньше, чтобы дополнительно уменьшить потери в стали листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой.

[0108]

4. Процесс обезуглероживающего отжига

В процессе обезуглероживающего отжига холоднокатаный стальной лист подвергается обезуглероживающему отжигу, чтобы получить лист обезуглероженной отожженной стали. В частности, при выполнении обезуглероживающего отжига в холоднокатаном стальном листе происходит первичная рекристаллизация, и C, содержащийся в холоднокатаном стальном листе, удаляется. Обезуглероживающий отжиг предпочтительно выполняется во влажной атмосфере, содержащей водород и азот, чтобы удалить С. Условия обезуглероживающего отжига предпочтительно являются, например, следующими: температура обезуглероживающего отжига (температура отжиговой печи в которой осуществляется обезуглерожиающий отжиг) 800°C - 950°C, и время обезуглероживающего отжига 30-120 с.

[0109]

5. Процесс финишного отжига

В процессе финишного отжига выполняется финишный отжиг основного стального листа после процесса нанесения отжигового сепаратора. В результате в листе обезуглероженной отожженной стали происходит вторичная рекристаллизация.

[0110]

В обычном способе производства листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой отжиговый сепаратор, имеющий высокую концентрацию оксида магния (например, ≥90 мас.%), наносится на поверхность листа обезуглероженной отожженной стали, а затем выполняется финишный отжиг, чтобы сформировать финишно отожженную пленку, содержащую форстерит (Mg₂SiO₄) в качестве основного компонента. Обычно отжиговый сепаратор наносится для того, чтобы предотвратить слипание между стальными листами после финишного отжига, а также сформировать финишно отожженную пленку из форстерита (Mg₂SiO₄).

[0111]

С другой стороны, в процессе финишного отжига способа производства первого варианта осуществления выполняется финишный отжиг, в котором лист обезуглероженной отожженной стали нагревается с нанесенным на его поверхность отжиговым сепаратором, имеющим низкую концентрацию оксида магния (например, MgO: 10-50 мас.%, Al₂O₃: 50-90 мас.%). Затем финишно отожженный стальной лист получается путем удаления отжигового сепаратора. Поскольку в этом процессе финишного отжига используется отжиговый сепаратор, имеющий низкую концентрацию оксида магния, промежуточный слой может быть сформирован без формирования финишно отожженной пленки из форстерита (Mg₂SiO₄). Кроме того, содержание MgO в отжиговом сепараторе предпочтительно составляет 15 мас.% или больше, и более предпочтительно 20 мас.% или больше. Кроме того, содержание MgO в сепараторе отжига предпочтительно составляет 45 мас.% или меньше, и более предпочтительно 40 мас.% или меньше.

[0112]

Условия нагрева для финишного отжига могут быть обычными условиями, и, например, скорость нагревания до температуры финишного отжига может составлять 5-100°C/час, температура финишного отжига (температура отжиговой печи) может составлять 1000°C - 1300°C, и время финишного отжига (время выдержки при температуре финишного отжига) может составлять 10-50 час. В способе производства первого варианта осуществления в процессе охлаждения после выдержки при температуре финишного отжига 1000°C - 1300°C в течение 10-50 час степень окисления (P_H2O/P_H2) атмосферы в предопределенном диапазоне температур поддерживается в диапазоне 0,3-100000. Когда температура финишного отжига составляет 1100°C или выше, T1 устанавливается равной 1100°C, а когда температура финишного отжига составляет менее 1100°C, T1 устанавливается равной температуре финишного отжига, и диапазон температур для управления степенью окисления атмосферы составляет T1-500°C. Дефицит Mn в части поверхностного слоя финишно отожженного стального листа может быть ограничен финишным отжигом.

[0113]

Способ удаления отжигового сепаратора особенно не ограничивается, и его примеры могут включать в себя очистку поверхности финишно отожженного стального листа щеткой и т.п.

[0114]

6. Процесс формирования промежуточного слоя

В процессе формирования промежуточного слоя выполняется термоокислительный отжиг финишно отожженного стального листа. Таким образом, промежуточный слой, содержащий оксид кремния в качестве основного компонента, формируется на поверхности финишно отожженного стального листа.

Промежуточный слой предпочтительно формируется с толщиной 2-400 нм, что описано в разделе «А. Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, 1-1. Промежуточный слой».

[0115]

Условия для термоокислительного отжига в процессе формирования промежуточного слоя особенно не ограничиваются, но предпочтительно являются, например, следующими.

Температура термоокислительного отжига (температура печи, в которой выполняется термоокислительный отжиг): 600°C - 1150°C

Время термоокислительного отжига (время пребывания в печи, в которой выполняется термоокислительный отжиг): 10-60 с

Степень окисления атмосферы (P_H2O/P_H2): 0,0005-0,2

[0116]

Температура термоокислительного отжига предпочтительно составляет 650°C или выше с точки зрения скорости реакции. Более предпочтительно она составляет 700°C или выше. Однако, когда температура термоокислительного отжига превышает 1150°C, может стать затруднительным поддерживать равномерность реакции формирования промежуточного слоя, шероховатость границы между промежуточным слоем и основным стальным листом может стать большой, и потери в стали листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой могут ухудшиться. В дополнение к этому, поскольку прочность листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой уменьшается, и поэтому становится трудно обрабатывать его в отжиговой печи непрерывного действия, производительность может уменьшиться. Следовательно, температура термоокислительного отжига предпочтительно составляет 1150°C или ниже. Более предпочтительно она составляет 1100°C или ниже.

[0117]

Продолжительность термоокислительного отжига предпочтительно составляет 10 с или больше с точки зрения формирования промежуточного слоя. Кроме того, чтобы избежать уменьшения производительности и уменьшения коэффициента заполнения, вызываемого увеличением толщины промежуточного слоя, предпочтительно она составляет 60 с или меньше.

С точки зрения формирования промежуточного слоя с толщиной 2-400 нм термоокислительный отжиг предпочтительно проводится в диапазоне температур 650°C - 1000°C в течение 15-60 с, и более предпочтительно в диапазоне температур 700°C - 900°C в течение 25-60 с.

[0118]

Степень окисления (P_H2O/P_H2) атмосферы, в которой выполняется термоокислительный отжиг, предпочтительно составляет 0,0005-0,2.

[0119]

7. Процесс формирования изоляционного покрытия

В процессе формирования изоляционного покрытия изоляционное покрытие формируется на поверхности промежуточного слоя путем нанесения пленкообразующего раствора на поверхность промежуточного слоя, его запекания, а затем нагревания в смешанной атмосфере азота и водорода.

[0120]

Изоляционное покрытие предпочтительно формируется с толщиной 0,1-10 мкм, как описано в разделе «А. Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, 1-2. Изоляционное покрытие».

[0121]

Пленкообразующий раствор особенно не ограничивается, но пленкообразующий раствор, содержащий коллоидный кремнезем, и пленкообразующий раствор, не содержащий коллоидного кремнезема, можно использовать надлежащим образом в соответствии с применением. Когда изоляционное покрытие формируется с использованием пленкообразующего раствора, содержащего коллоидный кремнезем, может быть сформировано изоляционное покрытие, содержащее Si. Кроме того, когда изоляционное покрытие формируется с использованием пленкообразующего раствора, не содержащего коллоидного кремнезема, может быть сформировано изоляционное покрытие, не содержащее Si.

[0122]

Примеры пленкообразующего раствора, не содержащего коллоидного кремнезема, включают в себя пленкообразующий раствор, содержащий борную кислоту и золь глинозема.

Кроме того, примеры пленкообразующего раствора, содержащего коллоидный кремнезем, включают в себя пленкообразующий раствор, содержащий фосфорную кислоту или фосфат, коллоидный кремнезем, а также хромовый ангидрид или хромат. Примеры фосфата включают в себя фосфаты Ca, Al, Mg и Sr. Примеры хромата включают в себя хроматы Na, K, Ca и Sr. Коллоидный кремнезем особо не ограничивается, и размер его частиц может быть выбран надлежащим образом.

[0123]

Различные элементы и соединения могут быть дополнительно добавлены к пленкообразующему раствору для улучшения различных характеристик, если при этом эффекты листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в соответствии с настоящим вариантом осуществления не теряются.

[0124]

В процессе формирования изоляционного покрытия предпочтительно термообрабатывать финишно отожженный стальной лист со сформированным на нем промежуточным слоем при следующих условиях.

Степень окисления атмосферы (P_H2O/P_H2): 0,001-0,1

Температура выдержки: 800°C - 1150°C

Продолжительность выдержки: 10-30 с

[0125]

Когда температура выдержки составляет менее 800°C, хорошее изоляционное покрытие не может быть сформировано в соответствии с типом изоляционного покрытия. Когда температура выдержки превышает 1150°C, или степень окисления атмосферы составляет менее 0,001, изоляционное покрытие может разложиться. Кроме того, когда степень окисления атмосферы превышает 0,1, основной стальной лист может сильно окислиться, и потери в стали листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой могут ухудшиться. Степень окисления атмосферы (P_H2O/P_H2) предпочтительно составляет 0,02 или больше, и более предпочтительно 0,05 или больше. Степень окисления атмосферы (P_H2O/P_H2) предпочтительно составляет 0,09 или меньше, и более предпочтительно 0,07 или меньше.

[0126]

Газ в атмосфере может быть любым обычно используемым газом, и может использоваться, например, газ, состоящий из 25 об.% водорода с остатком из азота и примесей.

[0127]

После описанной выше термической обработки финишно отожженный стальной лист охлаждается. Степень окисления атмосферы и история охлаждения в этом процессе охлаждения являются важными условиями для формирования подходящего распределения Mn в области поверхностного слоя. В процессе формирования изоляционного покрытия охлаждение в диапазоне температур 800°C - 600°C выполняется в атмосфере со степенью окисления (P_H2O/P_H2), равной 0,10-0,30, в течение 10-60 с. Продолжительность выдержки предпочтительно составляет 25 с или меньше с учетом производительности. Упомянутая здесь продолжительность выдержки является временем от того момента, когда температура поверхности финишно отожженного стального листа достигает 800°C, до того момента, когда температура поверхности финишно отожженного стального листа достигает 600°C в процессе охлаждения при формировании изоляционного покрытия.

[0128]

При выполнении вышеописанного охлаждения содержание Mn может стать высоким и неравномерно распределенным на некоторой глубине в области поверхностного слоя. Хотя причина этого неясна, авторы настоящего изобретения полагают, что это происходит из-за того, что атомы Mn диффундируют и поступают из внутренней части основного стального листа к области поверхностного слоя в атмосфере с относительно высокой степенью окисления (P_H2O/P_H2), составляющей 0,10-0,30, и атомы Mn концентрируются на границе между основным стальным листом и промежуточным слоем в диапазоне температур 600°C - 800°C.

[0129]

Диапазон, в котором атомы Mn могут диффундировать при вышеописанных условиях, составляет приблизительно 5 мкм. В способе производства предшествующего уровня техники, в котором дефицит Mn в части поверхностного слоя финишно отожженного стального листа не подавляется в процессе финишного отжига, достаточное количество Mn не может благодаря диффузии достичь области рядом с границей между основным стальным листом и промежуточным слоем. Таким образом, считается, что в способе производства предшествующего уровня техники Mn не может сконцентрироваться и неравномерно распределиться около границы между основным стальным листом и промежуточным слоем. В результате считается, что бедный Mn слой, имеющий часть минимального содержания Mn, и богатый Mn слой, имеющий часть максимального содержания Mn, не могут быть сформированы в области поверхностного слоя листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой.

[0130]

8. Другие процессы

Способ производства первого варианта осуществления может дополнительно включать в себя процессы, обычно выполняемые в способе производства листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой. Процесс обработки азотирования для увеличения содержания N в листе обезуглероженной отожженной стали может быть дополнительно предусмотрен между началом обезуглероживающего отжига и развитием вторичной рекристаллизации при финишном отжиге. Причина этого заключается в том, что можно устойчиво улучшить плотность магнитного потока, в то время как температурный градиент, придаваемый стальному листу в граничной части между областью первичной рекристаллизации и областью вторичной рекристаллизации, является малым. Процесс азотирования может быть обычным процессом, и может быть, например, процессом выполнения отжига в атмосфере, содержащей газ, имеющий способность к азотированию, такую как аммиак, процессом финишного отжига листа обезуглероженной отожженной стали с нанесенным на него отжиговым сепаратором, содержащим порошок, имеющий способность к азотированию, такой как MnN, и т.п.

[0131]

B-2. Способ производства второго варианта осуществления

В способе производства второго варианта осуществления процесс формирования промежуточного слоя и процесс формирования изоляционного покрытия выполняются в одном процессе. Нет никаких отличий от способа производства первого варианта осуществления, за исключением того, что промежуточный слой и изоляционное покрытие формируются в одном процессе. Следовательно, далее будет описан только процесс формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия в одном процессе.

[0132]

1. Процесс формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия

Для того, чтобы одновременно выполнить формирование промежуточного слоя и изоляционного покрытия с помощью термического окисления во время запекания пленкообразующего раствора, предпочтительно, чтобы температура нагрева находилась в диапазоне температур 800°C - 1150°C, а атмосфера имела степень окисления (P_H2O/P_H2) 0,05-0,18. Время выдержки в диапазоне температур 800°C - 1150°C может составлять 10-120 с. Степень окисления атмосферы предпочтительно составляет 0,10-0,15.

Пленкообразующий раствор и газ в атмосфере могут быть теми же самыми, что и в способе производства первого варианта осуществления.

[0133]

После описанной выше термической обработки финишно отожженный стальной лист охлаждается. Условия процесса охлаждения являются теми же самыми, что и в процессе формирования изоляционного покрытия первого варианта осуществления. В частности, в процессе формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия охлаждение в диапазоне температур 800°C - 600°C выполняется в атмосфере со степенью окисления (P_H2O/P_H2), равной 0,10-0,30, в течение 10-60 с. Продолжительность выдержки предпочтительно составляет 25 с или меньше с учетом производительности. Упомянутая здесь продолжительность выдержки является временем от того момента, когда температура поверхности финишно отожженного стального листа достигает 800°C, до того момента, когда температура поверхности финишно отожженного стального листа достигает 600°C в процессе охлаждения при формировании промежуточного слоя и изоляционного покрытия.

[0134]

В способе производства второго варианта осуществления промежуточный слой формируется на поверхности основного стального листа, и изоляционное покрытие также формируется на поверхности промежуточного слоя путем выполнения вышеописанного процесса финишного отжига (аналогично процессу финишного отжига способа производства первого варианта осуществления) и процесса формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия. Кроме того, возможно сформировать бедный Mn слой, имеющий часть минимального содержания Mn и богатый Mn слой, имеющий часть максимального содержания Mn.

[0135]

Настоящее изобретение не ограничивается вышеописанным вариантом осуществления. Вышеописанный вариант осуществления является всего лишь примером, и любой вариант осуществления, имеющий по существу ту же самую конфигурацию и показывающий эффект, аналогичный технической идее, описанной в формуле настоящего изобретения, также входит в область охвата настоящего изобретения.

[Примеры]

[0136]

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на Примеры и Сравнительные примеры. Условия в следующих примерах являются примерами условий, используемыми для того, чтобы подтвердить выполнимость и эффекты настоящего изобретения, и настоящее изобретение не ограничивается этими примерами условий. В настоящем изобретении могут использоваться различные условия, если суть настоящего изобретения не изменяется, и достигается цель настоящего изобретения.

[0137]

1. Метод испытания

(Наблюдение структуры покрытия)

Что касается структуры покрытия листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, поперечное сечение покрытия наблюдалось с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM), а также наблюдалось состояние промежуточного слоя и изоляционного покрытия (всего изоляционного покрытия).

[0138]

Тестовый образец, имеющий поперечное сечение, перпендикулярное к направлению прокатки, брался из листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, и поперечное сечение наблюдалось с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM). Область, имеющая глубину 10 мкм от поверхности стального листа, наблюдалась в диапазоне 100 мкм в направлении, параллельном поверхности стального листа, с увеличением 10000х. Таким образом, численная плотность оксида, имеющего диаметр эквивалентной окружности 0,1 мкм или больше, измерялась в области, имеющей глубину 10 мкм от поверхности основного стального листа в направлении внутрь основного стального листа.

[0139]

В Примерах 1-20, которые будут описаны позже, численная плотность оксида, имеющего диаметр эквивалентной окружности 0,1 мкм или больше, составляла 0,020 шт./мкм² или меньше в области, имеющей глубину 10 мкм от поверхности основного стального листа в направлении внутрь основного стального листа. Таким образом, в этих примерах финишно отожженная пленка по существу отсутствовала на поверхности основного стального листа.

[0140]

При наблюдении поперечного сечения с помощью просвечивающего электронного микроскопа (ТЕМ) для Примеров 1-20, которые будут описаны позже, также было подтверждено с помощью рисунка дифракции электронов и энергодисперсионного рентгеновского анализа (EDX), что в составе промежуточного слоя содержание Fe составляет менее 30 ат.%, содержание P составляет менее 5 ат.%, содержание Si составляет 20 ат.% или больше и меньше чем 50 ат.%, содержание O составляет 50 ат.% или больше и меньше чем 80 ат.%, и содержание Mg составляет 10 ат.% или меньше. Кроме того, также было подтверждено, что толщина промежуточного слоя составляла 2-400 нм, а толщина изоляционного покрытия составляла 0,1-10 мкм.

[0141]

(Анализ интенсивности оптической эмиссии Mn и Si)

Интенсивность оптической эмиссии Mn и интенсивность оптической эмиссии Si при анализе оптической эмиссии тлеющего разряда измерялись от поверхности листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой с диаметром измерения 3 мм в направлении толщины листа с использованием прибора GDA750 производства компании Rigaku Corporation. Профиль по глубине стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Mn (профиль Mn), профиль по глубине коэффициента разности Mn, профиль по глубине стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Si (профиль Si), и профиль по глубине коэффициента разности Si были получены из полученных интенсивности оптической эмиссии Mn и интенсивности оптической эмиссии Si. Глубина точки A, глубина точки B, стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn в точке B, расстояние между точкой B и точкой C в направлении глубины, расстояние между точкой A и точкой B в направлении глубины, расстояние между точкой B и точкой D в направлении глубины, расстояние между точкой W и точкой Z в направлении глубины и расстояние между точкой Y и точкой X в направлении глубины были получены из этих профилей. Эти значения были вычислены с использованием вышеописанных уравнений.

В Сравнительных примерах, хотя точка B, в которой стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn равна 0,50 или больше и является также локальным максимумом, не присутствует в области поверхностного слоя листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой (потому что стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn в точке локального максимума была меньше чем 0,50), точка локального максимума в области поверхностного слоя предварительно определяется как точка B, и глубина точки B и т.п. показаны в Таблицах.

[0142]

(Испытание на прочность адгезии изоляционного покрытия)

Испытание на прочность адгезии изоляционного покрытия выполнялось в соответствии с тестом на стойкость к изгибу стандарта JIS K 5600-5-1 (1999). Тестовый образец с длиной 80 мм в направлении прокатки и шириной 40 мм в направлении, перпендикулярном к направлению прокатки, брался из листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой. Взятый тестовый образец наматывался вокруг оправки, имеющей диаметр 16 мм. При испытании на прочность адгезии тестовый образец сгибался на 180° с использованием тестового устройства типа 1, описанного в тесте на стойкость к изгибу стандарта JIS K 5600-5-1 (1999). Доля площади той части, на которой осталось изоляционное покрытие, была измерена на изогнутой внутренней поверхности тестового образца после изгиба. Когда доля площади оставшегося изоляционного покрытия составляла 40% или больше, это считалось приемлемым как признак превосходной адгезии. Когда доля площади оставшегося изоляционного покрытия составляла менее 40%, это считалось неприемлемым из-за недостаточной адгезии.

[0143]

(Анализ химического состава)

Химический состав основного стального листа измерялся с использованием искровой оптической эмиссионной спектрометрии (Spark-OES). Кроме того, когда содержание было очень малым, оно измерялось с использованием масс-спектрометрии с индуктивно сопряженной плазмой (ICP-MS) по мере необходимости. Кислоторастворимый Al измерялся с помощью ICP-MS с использованием фильтрата после нагревания и растворения образца в кислоте. Кроме того, содержание C и S измерялось с использованием способа поглощения инфракрасного луча пламенем, а содержание N измерялось с использованием способа определения удельной теплопроводности при плавлении в инертном газе.

Основные стальные листы Примеров 1-16, которые будут описаны позже, содержат Si: 0,80% - 7,00%, Mn: 0,05% - 1,00%, C: 0,005% или меньше и N: 0,0050% или меньше, с остатком, состоящим из Fe и примесей.

[0144]

2. Экспериментальные примеры листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющего изоляционное покрытие, не содержащее Si (Примеры 1-8 и Сравнительные примеры 1-4 в Таблице 1)

Примеры 1-8 и Сравнительные примеры 1-4 в Таблице 1 являются экспериментальными примерами листов электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющих изоляционное покрытие, не содержащее Si. Среди этих экспериментальных примеров Примеры 1-4, Примеры 7 и 8 и Сравнительные примеры 1-4 являются экспериментальными примерами, в которых формирование промежуточного слоя и формирование изоляционного покрытия выполняются в одном процессе (экспериментальные примеры способа производства второго варианта осуществления), а Примеры 5 и 6 являются экспериментальными примерами, в которых формирование промежуточного слоя и формирование изоляционного покрытия выполняются в отдельных процессах (экспериментальные примеры способа производства первого варианта осуществления).

[0145]

(Пример 1)

Использовался сляб, имеющий химический состав, содержащий Si 3,30%, C 0,050%, кислоторастворимый Al 0,030%, N 0,008%, Mn 0,10%, и S и Se 0,005% в сумме, а также остаток из Fe и примесей. После выдержки сляба при 1150°C в течение 60 мин он подвергался горячей прокатке с тем, чтобы получить горячекатаный стальной лист, имеющий толщину 2,8 мм (процесс горячей прокатки). Затем горячекатаный стальной лист был подвергнут отжигу в горячем состоянии, при котором он выдерживался при 900°C в течение 120 с, а затем быстро охлаждался, чтобы получить лист отожженной стали (процесс отжига в горячем состоянии). Затем лист отожженной стали травился и подвергался холодной прокатке для того, чтобы получить холоднокатаный стальной лист, имеющий окончательную толщину 0,23 мм (процесс холодной прокатки).

[0146]

Полученный холоднокатаный стальной лист подвергался обезуглероживающему отжигу в атмосфере, состоящей из 75 об.% водорода с остатком из азота и примесей, при 850°C в течение 90 с, чтобы получить лист обезуглероженной отожженной стали (процесс обезуглероживающего отжига).

[0147]

Отжиговый сепаратор, имеющий состав 60 мас.% Al₂O₃ и 40 мас.% MgO, наносился на полученный лист обезуглероженной отожженной стали. Затем выполнялся финишный отжиг, в котором лист нагревался до 1200°C со скоростью нагревания 15°C/час в смешанной атмосфере водорода и азота, а затем выдерживался при 1200°C в течение 20 час в водородной атмосфере.

Затем лист охлаждался от 1100°C до 500°C а течение 10 час в атмосфере со степенью окисления (P_H2O/P_H2), равной 1000. После охлаждения отжиговый сепаратор был удален с поверхности с использованием щетки, чтобы получить финишно отожженный стальной лист, в котором вторичная рекристаллизация была завершена (процесс финишного отжига).

[0148]

Финишно отожженный стальной лист был термообработан при 800°C, чтобы одновременно сформировать промежуточный слой и изоляционное покрытие (процесс формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия). В частности, пленкообразующий раствор, содержащий борную кислоту и золь глинозема (пленкообразующий раствор, не содержащий коллоидного кремнезема), был нанесен на поверхность полученного финишно отожженного стального листа, и термическая обработка выполнялась при температуре 800°C в течение 60 с в атмосфере со степенью окисления (P_H2O/P_H2) 0,1, состоящей из водорода, водяного пара и азота. После этой термообработки охлаждение в диапазоне температур от 800°C до 600°C выполнялось в атмосфере со степенью окисления 0,10. Таким образом промежуточный слой, содержащий оксид кремния в качестве основного компонента, был сформирован на поверхности финишно отожженного стального листа, и в то же самое время изоляционное покрытие, содержащее борную кислоту и глинозем в качестве главных компонентов, было сформировано на поверхности промежуточного слоя. Время выдержки при 800°C - 600°C составляло 10-60 с.

Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой Примера 1 был получен вышеописанным способом.

[0149]

(Примеры 2-4)

Листы электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой Примеров 2-4 были получены тем же самым способом, что и в Примере 1, за исключением того, что степень окисления при охлаждении в процессе формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия была изменена на условия, показанные в Таблице 1.

[0150]

(Примеры 5 и 6)

В Примерах 5 и 6 формирование промежуточного слоя и формирование изоляционного покрытия были выполнены в отдельных процессах. В частности, промежуточный слой был сформирован путем нагрева финишно отожженного стального листа, полученного тем же самым способом, что и в Примере 1, до 870°C и выдержки в течение 60 с в атмосфере со степенью окисления (P_H2O/P_H2), равной 0,01. Затем пленкообразующий раствор, содержащий борную кислоту и золь глинозема (пленкообразующий раствор, не содержащий коллоидного кремнезема), был нанесен на финишно отожженный стальной лист, на котором был сформирован промежуточный слой, и этот стальной лист был нагрет до 800°C в атмосфере со степенью окисления (P_H2O/P_H2), равной 0,1. Нагретый финишно отожженный стальной лист был выдержан при 800°C в течение 30 с для запекания изоляционного покрытия, а затем охлажден до 600°C в атмосфере, описанной в колонке «степень окисления в при охлаждении в процессе формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия» в Таблице 1 (для Примеров 5 и 6 это фактически «степень окисления при охлаждении в процессе формирования изоляционного покрытия»). Время выдержки при 800°C - 600°C составляло 10-60 с.

[0151]

(Примеры 7 и 8)

Листы электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой Примеров 7 и 8 были получены тем же самым способом, что и в Примере 1, за исключением того, что степень окисления при охлаждении в процессе финишного отжига, степень окисления при охлаждении в процессе формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия, температуры нагрева во время формирования промежуточного слоя и степень окисления при охлаждении в процессе формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия были изменены на условия, показанные в Таблице 1.

[0152]

(Сравнительные примеры 1-4)

Листы электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой Сравнительных примеров 1-4 были получены тем же самым способом, что и в Примере 1, за исключением того, что степень окисления при охлаждении в процессе финишного отжига, степень окисления при охлаждении в процессе формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия, температуры нагрева во время формирования промежуточного слоя и степень окисления при охлаждении в процессе формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия были изменены на условия, показанные в Таблице 1.

[0153]

3. Экспериментальные примеры листов электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющих изоляционное покрытие, содержащее Si (Примеры 9-16 и Сравнительные примеры 5-8 в Таблице 2)

Примеры 9-16 и Сравнительные примеры 5-8 в Таблице 2 являются экспериментальными примерами листов электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющих изоляционное покрытие, содержащее Si. Среди этих экспериментальных примеров Примеры 9-12, Примеры 15 и 16 и Сравнительные примеры 5-8 являются экспериментальными примерами, в которых формирование промежуточного слоя и формирование изоляционного покрытия выполняются в одном процессе (экспериментальные примеры способа производства второго варианта осуществления), а Примеры 13 и 14 являются экспериментальными примерами, в которых формирование промежуточного слоя и формирование изоляционного покрытия выполняются в отдельных процессах (экспериментальные примеры способа производства первого варианта осуществления).

[0154]

(Пример 9)

Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой Примера 9 был произведен тем же самым способом, что и в Примере 1, за исключением того, что состав пленкообразующего раствора, наносимого на финишно отожженный стальной лист, был изменен. Пленкообразующий раствор, содержащий фосфат Al, коллоидный кремнезем и хромовый ангидрид, использовался в качестве пленкообразующего раствора.

[0155]

(Примеры 10-12)

Листы электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой Примеров 10-12 были получены тем же самым способом, что и в Примере 9, за исключением того, что степень окисления при охлаждении в процессе формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия была изменена на условия, показанные в Таблице 2.

[0156]

(Примеры 13 и 14)

В Примерах 13 и 14 формирование промежуточного слоя и формирование изоляционного покрытия были выполнены в отдельных процессах. В частности, промежуточный слой был сформирован путем нагрева финишно отожженного стального листа, полученного тем же самым способом, что и в Примере 9, до 870°C и выдержки в течение 60 с в атмосфере со степенью окисления (P_H2O/P_H2), равной 0,01. Затем пленкообразующий раствор, содержащий фосфат Al, коллоидный кремнезем и хромовый ангидрид, был нанесен на финишно отожженный стальной лист, на котором был сформирован промежуточный слой, и этот стальной лист был нагрет до 800°C в атмосфере со степенью окисления (P_H2O/P_H2), равной 0,1. Нагретый стальной лист был выдержан при этой температуре в течение 30 с для запекания изоляционного покрытия, а затем охлажден до 600°C в атмосфере, описанной в колонке «степень окисления в при охлаждении в процессе формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия» в Таблице 2 (для Примеров 13 и 14 это фактически «степень окисления при охлаждении в процессе формирования изоляционного покрытия»). Время выдержки при 800°C - 600°C составляло 10-60 с.

[0157]

(Примеры 15 и 16)

Листы электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой Примеров 15 и 16 были получены тем же самым способом, что и в Примере 9, за исключением того, что степень окисления при охлаждении в процессе финишного отжига, степень окисления при охлаждении в процессе формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия, температуры нагрева во время формирования промежуточного слоя и степень окисления при охлаждении в процессе формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия были изменены на условия, показанные в Таблице 2.

[0158]

(Сравнительные примеры 5-8)

Листы электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой Сравнительных примеров 5-8 были получены тем же самым способом, что и в Примере 9, за исключением того, что степень окисления при охлаждении в процессе финишного отжига, степень окисления при охлаждении в процессе формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия, температуры нагрева во время формирования промежуточного слоя и степень окисления при охлаждении в процессе формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия были изменены на условия, показанные в Таблице 2.

[0159]

(Результаты оценки)

Результаты оценки показаны в Таблице 1 и в Таблице 2. Для Примеров 5 и 6 в Таблице 1 и Примеров 13 и 14 в Таблице 2, «степень окисления при охлаждении в процессе формирования изоляционного покрытия» описывается в столбце «степень окисления при охлаждении в процессе формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия».

Кроме того, Фиг. 2 показывает профиль (профиль Mn) по глубине стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Mn (листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющего изоляционное покрытие, не содержащее Si) Примера 1, Фиг. 4 показывает профиль (профиль Mn) по глубине стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Mn и профиль (профиль Si) по глубине стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Si (листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющего изоляционное покрытие, содержащее Si) Примера 14, и Фиг. 5 показывает профиль по глубине коэффициента разности Mn и профиль по глубине коэффициента разности Si (листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющего изоляционное покрытие, содержащее Si) Примера 14.

[0160]

[Таблица 1]

Экспериментальный пример изоляционного покрытия, не содержащего Si

Экспериментальный пример Степень окисления при охлаждении в процессе финишного отжига Степень окисления при формировании промежуточного слоя Температура нагрева при формировании промежуточного слоя Степень окисления в процессе охлаждения промежуточного слоя и процесса формирования изоляционного покрытия Точка A Точка B Разность стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Mn между точкой B и точкой C Расстояние между точкой A и точкой B
(мкм) Расстояние между точкой B и точкой D
(мкм) Доля оставшейся изоляционной пленки после изгиба с диаметром 16 мм
(%) Глубина
(мкм) Глубина
(мкм) Стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn Пример 1 1000 0,1 800°C 0,10 19,8 4,2 0,61 0,02 15,6 1,2 44 Пример 2 1000 0,1 800°C 0,15 14,8 4,5 0,55 0,23 10,3 1,3 56 Пример 3 1000 0,1 800°C 0,20 11,2 6,1 0,69 0,17 5,1 0,6 69 Пример 4 1000 0,1 800°C 0,30 16,3 5,8 0,80 0,27 10,5 1,1 50 Пример 5 1000 0,01 870°C 0,15 10,1 3,2 0,99 0,22 6,9 1,1 55 Пример 6 1000 0,01 870°C 0,20 6,4 4,4 0,85 0,40 2,0 0,2 90 Пример 7 0,3 0,01 870°C 0,20 8,9 5,3 1,00 0,30 3,6 0,1 78 Пример 8 50000 0,01 870°C 0,20 12,5 5,7 0,77 0,22 6,8 0,3 71 Сравнительный пример 1 1000 0,1 800°C 0,05 14,1 4,5 0,21 0,04 9,6 2,6 13 Сравнительный пример 2 1000 0,1 870°C 0,40 19,1 8,1 0,20 0,02 11,0 2,9 11 Сравнительный пример 3 0,2 0,1 870°C 0,20 18,9 7,1 0,38 0,02 11,8 3,9 16 Сравнительный пример 4 150000 0,1 870°C 0,20 29,3 5,5 0,12 0,01 23,8 1,9 10

[0161]

[Таблица 2]

Экспериментальный пример изоляционного покрытия, содержащего Si

Экспериментальный пример Степень окисления при охлаждении в процессе финишного отжига Степень окисления при формировании промежуточного слоя Температура нагрева при формировании промежуточного слоя Степень окисления в процессе охлаждения промежуточного слоя и процесса формирования изоляционного покрытия Точка A Точка B Разность стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Mn между точкой B и точкой C Расстояние между точкой A и точкой B
(мкм) Расстояние между точкой W и точкой Z
(мкм) Различие в коэффициенте разности Mn между точкой Y и точкой X Доля оставшейся изоляционной пленки после изгиба с диаметром 16 мм
(%) Глубина
(мкм) Глубина
(мкм) Стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn Пример 9 1000 0,1 800°C 0,10 20,1 3,0 0,55 0,04 17,1 1,6 0,62 40 Пример 10 1000 0,1 800°C 0,15 15,2 4,7 0,60 0,12 10,5 1,1 0,33 51 Пример 11 1000 0,1 800°C 0,20 12,3 5,1 0,78 0,15 7,2 0,7 0,04 71 Пример 12 1000 0,1 800°C 0,30 15,7 5,3 0,71 0,30 10,4 1,2 0,73 49 Пример 13 1000 0,01 870°C 0,15 9,1 4,2 1,20 0,21 4,9 1,1 0,98 56 Пример 14 1000 0,01 870°C 0,20 5,3 3,4 0,84 0,33 1,9 0,1 0,90 87 Пример 15 0,3 0,01 870°C 0,20 9,8 4,4 1,10 0,21 5,4 0,2 0,71 80 Пример 16 50000 0,01 870°C 0,20 13,9 5,5 0,66 0,12 8,4 0,4 0,55 76 Сравнительный пример 5 1000 0,1 800°C 0,05 14,2 5,2 0,20 0,02 9,0 2,1 0,01 14 Сравнительный пример 6 1000 0,1 870°C 0,40 20,1 7,6 0,34 0,03 12,5 3,5 0,01 12 Сравнительный пример 7 0,2 0,1 870°C 0,20 21,3 10,1 0,42 0,01 11,2 4,5 0,01 19 Сравнительный пример 8 150000 0,1 870°C 0,20 28,1 6,5 0,11 0,01 21,6 2,1 0,01 8

[0162]

Как показано в Таблице 1 и Таблице 2, листы электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой Примеров 1-16 имели высокую долю оставшегося изоляционного покрытия в испытании на прочность адгезии при изгибе с диаметром 16 мм, и имели лучшую адгезию изоляционного покрытия, чем в листах электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой Сравнительных примеров.

[0163]

Таким образом, в листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, в котором основной стальной лист содержит Si и Mn в качестве химических компонентов, поверхность основного стального листа по существу не имеет финишно отожженной пленки, поверхность основного стального листа имеет промежуточный слой, содержащий оксид кремния в качестве основного компонента, и поверхность промежуточного слоя имеет изоляционное покрытие, когда точка, имеющая максимальную глубину среди точек, имеющих стандартизованную интенсивность оптической эмиссии Mn, равную 0,9, определялась как точка A, область от поверхности изоляционного покрытия до глубины точки A определялась как область поверхностного слоя в профиле по глубине стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Mn, полученной из данных интенсивности оптической эмиссии и времени измерения Mn с помощью оптического эмиссионного анализа тлеющего разряда листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющий точку B, в которой стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn составляла 0,50 или больше и была также локальным максимумом в области поверхностного слоя, имел превосходную адгезию изоляционного покрытия.

[0164]

Среди Примеров 1-16 те примеры, которые дополнительно удовлетворяли любому из следующих условий, имели более высокую долю оставшегося изоляционного покрытия. В дополнение к этому, те из них, которые удовлетворяли всем следующим условиям, имели особенно высокую долю оставшегося изоляционного покрытия.

(1) Точка C, который присутствует между точкой A и точкой B в области поверхностного слоя и имеет локальный минимум стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Mn, и точка B удовлетворяют Уравнению 2 (стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn в точке B - стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn в точке C≥0,05).

(2) Расстояние между точкой A и точкой B в направлении глубины составляет 0-10,0 мкм.

(3) Что касается Примеров листов электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющих изоляционное покрытие, не содержащее Si (то есть, Примеров 1-8), в профиле по глубине стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Si, полученной из данных интенсивности оптической эмиссии и времени измерения Si с помощью оптического эмиссионного анализа тлеющего разряда листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, область поверхностного слоя имеет точку D, в которой стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Si имеет локальный максимум, и расстояние между точкой B и D в направлении глубины составляет 0-1,0 мкм.

(4) Что касается Примеров листов электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющих изоляционное покрытие, содержащее Si (то есть Примеров 9-16), когда точка, в которой коэффициент разности Si имеет локальный минимум и равен -0,5 или меньше, определяется как точка V, и точка, в которой коэффициент разности Si имеет локальный максимум и которая присутствует на стороне поверхности изоляционного покрытия от точки V и является самой близкой к точке V, определяется как точка Z в области поверхностного слоя в профиле по глубине коэффициента разности Si, полученного из стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Si, и точка, в которой коэффициент разности Mn имеет локальный максимум, определяется как точка Y, и точка, в которой коэффициент разности Mn минимален, определяется как точка X, и точка, которая присутствует в области от точки X до точки Y и имеет коэффициент разности Mn 0, определяется как точка W в области поверхностного слоя в профиле по глубине коэффициента разности Mn, полученного из стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Mn, расстояние между точкой W и точкой Z в направлении глубины составляет 0-1,0 мкм, и коэффициент разности Mn в точке Y и коэффициент разности Mn в точке X удовлетворяют соотношению Уравнения 7 (коэффициент разности Mn в точке Y - коэффициент разности Mn в точке X≥0,015).

[0165]

По сравнению с Примерами 1-16 листы электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой Сравнительных примеров 1-8 имели низкую долю площади оставшегося изоляционного покрытия, и адгезия изоляционного покрытия была хуже, чем в Примерах 1-16.

Таким образом, хотя в листе электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, в котором основной стальной лист содержит Si и Mn в качестве химических компонентов, поверхность основного стального листа по существу не имеет финишно отожженной пленки, поверхность основного стального листа имеет промежуточный слой, содержащий оксид кремния в качестве основного компонента, и поверхность промежуточного слоя имеет изоляционное покрытие, когда точка, имеющая максимальную глубину среди точек, имеющих стандартизованную интенсивность оптической эмиссии Mn, равную 0,9, определялась как точка A, область от поверхности изоляционного покрытия до глубины точки A определялась как область поверхностного слоя в профиле по глубине стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Mn, полученной из данных интенсивности оптической эмиссии и времени измерения Mn с помощью оптического эмиссионного анализа тлеющего разряда листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, не имеющий точку B, в которой стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn составляла бы 0,50 или больше и была бы также локальным максимумом в области поверхностного слоя, не имел достаточной адгезии изоляционного покрытия.

[0166]

В Сравнительных примерах 1, 2, 5 и 6 степень окисления атмосферы при охлаждении в процессе формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия была вне желаемого диапазона. В Сравнительных примерах 3, 4, 7 и 8 степень окисления атмосферы при охлаждении в процессе финишного отжига была вне желаемого диапазона. Следовательно, стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn этих сравнительных примеров была вне желаемого диапазона.

[0167]

(Примеры 17-20 и Сравнительные примеры 9-19)

Химический состав сляба был изменен на химический состав, показанный в Таблице 3, и лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой был получен при условиях, показанных в Таблице 4. Условия, отличающиеся от условий, показанных в Таблице 3, были теми же самыми, что и в Примере 1.

Основные стальные листы Примеров 17-20 содержали Si: 0,80% - 7,00%, Mn: 0,05% - 1,00%, C: 0,005% или меньше, и N: 0,0050% или меньше, с остатком из Fe и примесей.

[0168]

Примеры 17-20, произведенные при предпочтительных производственных условиях с использованием слябов с предпочтительным химическим составом, имели высокую долю площади оставшегося изоляционного покрытия. С другой стороны, Сравнительные примеры 9-19, произведенные с использованием слябов, не имеющих предпочтительного химического состава, или произведенные при производственных условиях, отличающихся от предпочтительных производственных условий, имели низкую долю площади оставшегося изоляционного покрытия. Основные стальные листы листов электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой Таблицы 5, произведенные с использованием слябов, сделанных из сталей А - E, показанных в Таблице 3, были основными стальными листами, имеющими химические составы сталей А - E, показанные в Таблице 4.

[0169]

[Таблица 3]

Вид стали C Mn S Se Si Кислоторастворимый Al Cu P N Сталь A 0,053 0,01 0,004 0,001 3,30 0,032 0,05 0,010 0,0080 Сталь B 0,062 0,05 0,004 0,001 3,40 0,028 0,15 0,013 0,0078 Сталь C 0,048 0,10 0,005 0,004 3,01 0,024 0,01 0,090 0,0081 Сталь D 0,067 0,30 0,007 0,005 3,47 0,021 0,25 0,011 0,0087 Сталь E 0,045 0,50 0,006 0,001 3,60 0,027 0,10 0,050 0,0095

[0170]

[Таблица 4]

Химический состав основного стального листа

Вид стали C Mn S Se Si Кислоторастворимый Al Cu P N Сталь A 0,002 0,01 0,002 0,001 3,30 0,001 0,05 0,010 0,0015 Сталь B 0,001 0,05 0,001 0,001 3,40 0,001 0,15 0,013 0,0012 Сталь C 0,001 0,09 0,002 0,001 3,01 0,001 0,01 0,090 0,0018 Сталь D 0,002 0,29 0,001 0,005 3,47 0,001 0,25 0,011 0,0019 Сталь E 0,001 0,48 0,001 0,001 3,60 0,001 0,10 0,050 0,0014

[0171]

[Таблица 5]

Экспериментальный пример изоляционного покрытия, содержащего Si (зависимость от компонентов)

Экспериментальный пример Вид стали Степень окисления при охлаждении в процессе финишного отжига Степень окисления при формировании промежуточного слоя Температура нагрева при формировании промежуточного слоя Степень окисления в процессе охлаждения промежуточного слоя и процесса формирования изоляционного покрытия Точка A Точка B Разность стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Mn между точкой B и точкой C Расстояние между точкой A и точкой B
(мкм) Расстояние между точкой W и точкой Z
(мкм) Различие в коэффициенте разности между точкой Y и точкой X Доля оставшейся изоляционной пленки после изгиба с диаметром 16 мм (%) Глубина
(мкм) Глубина
(мкм) Стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn Сравнительный пример 9 Сталь A 0,1 0,1 870°C 0,15 10,3 5,5 0,22 0,01 4,8 1,6 0,00 6 Сравнительный пример 10 1000 0,1 870°C 0,15 20,6 3,6 0,27 0,02 17,0 1,1 0,00 15 Сравнительный пример 11 1000 0,1 870°C 0,05 20,1 4,1 0,32 0,01 16,0 1,3 0,00 11 Сравнительный пример 12 Сталь B 0,1 0,1 870°C 0,15 9,5 5,1 0,36 0,04 4,4 1,2 0,01 16 Пример 17 1000 0,1 870°C 0,15 18,9 4,3 0,52 0,05 14,6 1,1 0,01 51 Сравнительный пример 13 1000 0,1 870°C 0,05 19,3 3,6 0,22 0,03 15,7 1,2 0,01 23 Сравнительный пример 14 Сталь C 0,1 0,1 870°C 0,15 8,9 4,1 0,41 0,04 4,8 1,6 0,01 18 Пример 18 1000 0,1 870°C 0,15 16,9 7,3 0,66 0,12 9,6 0,9 0,42 69 Сравнительный пример 15 1000 0,1 870°C 0,05 17,8 6,3 0,38 0,02 11,5 2,1 0,01 19 Сравнительный пример 16 Сталь D 0,1 0,1 870°C 0,15 8,1 4,3 0,32 0,03 3,8 3,5 0,01 16 Пример 19 1000 0,1 870°C 0,15 15,1 11,2 0,88 0,32 3,9 0,9 0,46 76 Сравнительный пример 17 1000 0,1 870°C 0,05 14,3 8,9 0,46 0,01 5,4 2,1 0,01 24 Сравнительный пример 18 Сталь E 0,1 0,1 870°C 0,15 6,5 8,0 0,40 0,03 -1,5 3,5 0,01 27 Пример 20 1000 0,1 870°C 0,15 13,4 7,6 1,10 0,56 5,8 0,3 0,81 81 Сравнительный пример 19 1000 0,1 870°C 0,05 14,1 8,1 0,39 0,01 6,0 2,1 0,01 24

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

[0172]

В соответствии с аспектом настоящего изобретения можно обеспечить лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющий промежуточный слой, содержащий оксид кремния в качестве основного компонента, который имеет превосходную адгезию изоляционного покрытия, а также способ его производства.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

[0173]

1 - Основной стальной лист

2A - Финишно отожженная пленка

2B - Промежуточный слой

3 - Изоляционное покрытие

а – часть максимума

b - часть минимума.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листу электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, используемому в качестве материала для железных сердечников трансформаторов. Лист содержит основной стальной лист, содержащий Si и Mn, промежуточный слой, расположенный на поверхности основного стального листа и содержащий оксид кремния в качестве основного компонента, и изоляционное покрытие, расположенное на поверхности промежуточного слоя. При наблюдении поперечного сечения листа электротехнической стали с помощью сканирующего электронного микроскопа или просвечивающего электронного микроскопа на поверхности основного стального листа необязательно присутствует финишно отожженная пленка, площадь которой составляет не более 1/2 площади промежуточного слоя. В области поверхностного слоя, включающей поверхностную сторону основного стального листа и промежуточный слой, присутствует бедный Mn слой, в котором содержание Mn ниже, чем среднее содержание Mn в основном стальном листе в области на глубине 25-30 мкм от поверхности листа электротехнической стали, а в области, расположенной ближе к поверхности изоляционного покрытия, чем бедный Mn слой, присутствует богатый Mn слой, в котором содержание Mn выше, чем в упомянутом бедном Mn слое. Получаемые листы обладают высокой адгезией изоляционного покрытия. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 7 ил., 5 табл., 20 пр.

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

основной стальной лист, содержащий Si и Mn;

промежуточный слой, который расположен на поверхности основного стального листа и содержит оксид кремния в качестве основного компонента; и

изоляционное покрытие, которое расположено на поверхности промежуточного слоя,

при этом при наблюдении поперечного сечения листа электротехнической стали с помощью сканирующего электронного микроскопа или просвечивающего электронного микроскопа на поверхности основного стального листа необязательно присутствует финишно отожженная пленка, площадь которой составляет не более 1/2 площади промежуточного слоя, и

в области поверхностного слоя, включающей поверхностную сторону основного стального листа и промежуточный слой, присутствует бедный Mn слой, в котором содержание Mn ниже, чем среднее содержание Mn в основном стальном листе в области на глубине 25-30 мкм от поверхности листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, и

в области, расположенной ближе к поверхности изоляционного покрытия, чем бедный Mn слой, присутствует богатый Mn слой, в котором содержание Mn выше, чем в упомянутом бедном Mn слое.

2. Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой по п. 1, в котором:

в профиле по глубине стандартизованной интенсивности оптического излучения Mn, рассчитанной с использованием следующих уравнений 1-1 и 1-2 на основе данных об интенсивности оптической эмиссии и времени измерения Mn, полученных с помощью оптического эмиссионного анализа тлеющего разряда для листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, когда точка, имеющая максимальную глубину среди точек, имеющих стандартизованную интенсивность оптической эмиссии Mn 0,9, определяется как точка A,

область поверхностного слоя является областью от поверхности изоляционного покрытия до глубины точки A,

точка B, в которой стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn составляет 0,50 или более и является локальным максимумом, располагается в области поверхностного слоя,

точка C, в которой стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn является локальным минимумом, располагается между точкой A и точкой B в области поверхностного слоя,

часть минимального содержания Mn является областью, имеющей глубину 0,1 мкм до и после точки C,

часть максимального содержания Mn является областью, имеющей глубину 0,1 мкм до и после точки В, и

когда промежуточная глубина между глубиной точки B и глубиной точки C определяется как граничная глубина, и стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn на граничной глубине определяется как граничная стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn,

бедный Mn слой является областью от граничной глубины до глубины точки A, и

богатый Mn слой присутствует на поверхностной стороне изоляционного покрытия от точки B, и является областью от глубины точки, имеющей ту же самую стандартизованную интенсивность оптической эмиссии Mn, что и граничная стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn, до граничной глубины:

Глубина d мкм каждой из точек измерения = глубина измерения в мкм после завершения измерения / время измерения в секундах до завершения измерения × время измерения в секундах до точки измерения (Уравнение 1-1),

Стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn на глубине d мкм = интенсивность оптической эмиссии Mn на глубине d мкм / средняя интенсивность оптической эмиссии Mn на глубине 25-30 мкм (Уравнение 1-2).

3. Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой по п. 2, в котором точка B и точка C в области поверхностного слоя удовлетворяют соотношению следующего Уравнения 2:

Стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn в точке B - стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn в точке C ≥ 0,05 (Уравнение 2).

4. Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой по п. 2 или 3, в котором расстояние между точкой A и точкой B в направлении глубины, вычисленное из следующего Уравнения 3, составляет 0-10,0 мкм:

Расстояние между точкой A и точкой B в направлении глубины в мкм = глубина в мкм в точке B - глубина в мкм в точке A (Уравнение 3).

5. Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой по любому из пп. 2-4, в котором:

изоляционное покрытие не содержит Si,

в профиле по глубине стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Si, рассчитанной с использованием следующих Уравнений 2-1 и 2-2 на основе данных об интенсивности оптической эмиссии и времени измерения Si, полученных с помощью оптического эмиссионного анализа тлеющего разряда для листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, область поверхностного слоя имеет точку D, в которой стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Si является локальным максимумом, и

расстояние между точкой B и точкой D в направлении глубины, вычисленное из следующего Уравнения 4, составляет 0-1,0 мкм:

Глубина d мкм каждой из точек измерения = глубина измерения в мкм после завершения измерения / время измерения в секундах до завершения измерения × время измерения в секундах до точки измерения (Уравнение 2-1),

Стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Si на глубине d мкм = интенсивность оптической эмиссии Si на глубине d мкм / средняя интенсивность оптической эмиссии Si на глубине 25-30 мкм (Уравнение 2-2),

Расстояние в мкм между точкой B и точкой D в направлении глубины = глубина в мкм в точке B - глубина в мкм в точке D (Уравнение 4).

6. Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой по любому из пп. 2-4, в котором:

изоляционное покрытие содержит Si,

когда в профиле по глубине стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Si, рассчитанной с использованием следующих Уравнений 2-1 и 2-2 на основе данных об интенсивности оптической эмиссии и времени измерения Si, полученных с помощью оптического эмиссионного анализа тлеющего разряда для листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, и в профиле по глубине коэффициента разности Si, вычисленного с использованием следующего Уравнения 5-1,

в области поверхностного слоя в той области, в которой коэффициент разности Si является отрицательным, точка, в которой коэффициент разности Si имеет локальный минимум, и коэффициент разности Si составляет -0,5 или меньше, определяется как точка V, и точка, в которой коэффициент разности Si имеет локальный минимум, присутствует на стороне поверхности изоляционного покрытия от точки V и является самой близкой к точке V, определяется как точка Z, и

в профиле по глубине коэффициента разности Mn, вычисленного из стандартизованной интенсивности оптической эмиссии Mn с использованием следующего Уравнения 5-2,

в области поверхностного слоя точка, в которой коэффициент разности Mn является максимальным, определяется как точка Y, а точка, в которой коэффициент разности Mn является минимальным, определяется как точка X, и

точка, которая присутствует в области от точки X до точки Y, и в которой коэффициент разности Mn равен 0, определяется как точка W,

расстояние между точкой W и точкой Z в направлении глубины, вычисленное из следующего Уравнения 6, составляет 0-1,0 мкм, и

коэффициент разности Mn в точке Y и коэффициент разности Mn в точке X удовлетворяют соотношению следующего Уравнения 7:

Глубина d мкм каждой из точек измерения = глубина измерения в мкм после завершения измерения / время измерения в секундах до завершения измерения × время измерения в секундах до точки измерения (Уравнение 2-1),

Стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Si на глубине d мкм = интенсивность оптической эмиссии Si на глубине d мкм / средняя интенсивность оптической эмиссии Si на глубине 25-30 мкм (Уравнение 2-2),

Коэффициент разности Si на глубине d мкм = {стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Si на глубине d мкм - стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Si на глубине (d-h) мкм} / h мкм (Уравнение 5-1),

Коэффициент разности Mn на глубине d мкм = {стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn на глубине d мкм - стандартизованная интенсивность оптической эмиссии Mn на глубине (d-h) мкм} / h мкм (Уравнение 5-2),

Расстояние в мкм между точкой W и точкой Z в направлении глубины = глубина в мкм в точке W - глубина в мкм в точке Z (Уравнение 6),

Коэффициент разности Mn в точке Y - коэффициент разности Mn в точке X≥0,015 (Уравнение 7), причем

в вышеописанных Уравнениях 5-1 и 5-2 h означает интервал выборки данных в мкм при оптическом эмиссионном анализе тлеющего разряда.

7. Способ производства листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой по любому из пп. 1-6, содержащий:

процесс горячей прокатки, заключающийся в нагревании, а затем горячей прокатке сляба, содержащего Si и Mn, и получении горячекатаного стального листа;

процесс отжига в горячем состоянии для отжига в горячем состоянии горячекатаного стального листа и получения листа отожженной стали;

процесс холодной прокатки для холодной прокатки листа отожженной стали один, два или более раз с промежуточным отжигом между ними для получения холоднокатаного стального листа;

процесс обезуглероживающего отжига для обезуглероживающего отжига листа холоднокатаной стали для получения листа обезуглероженной отожженной стали;

процесс финишного отжига для нагрева листа обезуглероженной отожженной стали с нанесенным на его поверхность отжиговым сепаратором, имеющим содержание MgO 10-50 мас.%, затем удаления отжигового сепаратора с поверхности и получения финишно отожженного стального листа;

процесс формирования промежуточного слоя путем термоокислительного отжига финишно отожженного стального листа для формирования промежуточного слоя на его поверхности; и

процесс формирования изоляционного покрытия для формирования изоляционного покрытия на промежуточном слое,

причем, при охлаждении в процессе финишного отжига,

когда температура финишного отжига составляет 1100°C или выше, T1 устанавливается равной 1100°C, а, когда температура финишного отжига составляет менее 1100°C, T1 устанавливается равной температуре финишного отжига,

охлаждение в диапазоне температур от T1 до 500°C выполняется в атмосфере со степенью окисления (P_H2O/P_H2), равной 0,3-100000, и

при охлаждении в процессе формирования изоляционного покрытия

охлаждение в диапазоне температур 800°C - 600°C выполняется в атмосфере со степенью окисления (P_H2O/P_H2), равной 0,10-0,30 в течение 10-60 с.

8. Способ производства листа электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой по любому из пп. 1-6, содержащий:

процесс горячей прокатки, заключающийся в нагревании, а затем горячей прокатке сляба, содержащего Si и Mn, и получении горячекатаного стального листа;

процесс отжига в горячем состоянии для отжига в горячем состоянии горячекатаного стального листа и получения листа отожженной стали;

процесс холодной прокатки для холодной прокатки листа отожженной стали один, два или более раз с промежуточным отжигом между ними для получения холоднокатаного стального листа;

процесс обезуглероживающего отжига для обезуглероживающего отжига листа холоднокатаной стали для получения листа обезуглероженной отожженной стали;

процесс финишного отжига для нагрева листа обезуглероженной отожженной стали с нанесенным на его поверхность отжиговым сепаратором, имеющим содержание MgO 10-50 мас.%, затем удаления отжигового сепаратора с поверхности и получения финишно отожженного стального листа; и

процесс формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия для формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия на поверхности финишно отожженного стального листа в одном процессе,

причем, при охлаждении в процессе финишного отжига,

когда температура финишного отжига составляет 1100°C или выше, T1 устанавливается равной 1100°C, а, когда температура финишного отжига составляет менее 1100°C, T1 устанавливается равной температуре финишного отжига,

охлаждение в диапазоне температур от T1 до 500°C выполняется в атмосфере со степенью окисления (P_H2O/P_H2), равной 0,3-100000,

в процессе формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия

атмосфера в диапазоне температур от 800°C до 1150°C имеет степень окисления (P_H2O/P_H2), равную 0,05-0,18, и

при охлаждении в процессе формирования промежуточного слоя и изоляционного покрытия

охлаждение в диапазоне температур 800°C - 600°C выполняется в атмосфере со степенью окисления (P_H2O/P_H2), равной 0,10-0,30 в течение 10-60 с.