СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЛИСТА АНИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ Российский патент 2023 года по МПК C21D8/12 C21D9/46 C22C38/00 C22C38/60 H01F1/147 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001]

Настоящее изобретение относится к способу производства листа анизотропной электротехнической стали.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002]

Лист анизотропной (с ориентированной зеренной структурой) электротехнической стали представляет собой стальной лист, содержащий 2-5 мас.% Si или подобного и имеющий кристаллические зерна, выровненные в высокой степени к ориентации {110}<001>, называемой ориентацией Госса. Лист анизотропной электротехнической стали обладает превосходными магнитными свойствами и используется, например, в качестве материала сердечника трансформаторов и других стационарных индукционных устройств и т.д. В прошлом различные методики были разработаны для того, чтобы улучшить магнитные характеристики электротехнического стального листа. В частности, наряду с потребностью в энергосбережении, в последние годы востребовано дополнительное уменьшение магнитных потерь в листе анизотропной электротехнической стали. Для уменьшения потерь в сердечнике из листа анизотропной электротехнической стали эффективным является повышение степени интеграции ориентации кристаллических зерен стального листа к ориентации Госса для улучшения плотности магнитного потока и уменьшения гистерезисных потерь. При производстве листа анизотропной электротехнической стали ориентацией кристаллов управляют, используя явление катастрофического роста зерен, называемое «вторичной рекристаллизацией». Для того, чтобы подходящим образом управлять кристаллической ориентацией с помощью вторичной рекристаллизации, важно обеспечить однородное выделение и термостойкость микровключений в стали, называемых «ингибиторами».

[0003]

Были предложены различные способы подходящего управления вторичной рекристаллизацией для получения листа анизотропной электротехнической стали с низкими потерями в сердечнике. Например, Патентный документ 1 раскрывает технологию управления термическим профилем в процессе повышения температуры при первичном рекристаллизационном отжиге для производства листа анизотропной электротехнической стали, обладающего пониженными потерями в сердечнике по всей длине рулона. Кроме того, Патентный документ 2 раскрывает технологию строгого управления средним размером кристаллических зерен после вторичной рекристаллизации и углом отклонения от идеальной ориентации для уменьшения потерь в сердечнике из листа анизотропной электротехнической стали.

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА

[0004]

[Патентный документ 1] WO2014/049770

[Патентный документ 2] Японская нерассмотренная опубликованная патентная заявка № 7-268567

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА

[0005]

Успех вторичной рекристаллизации листа анизотропной электротехнической стали определяется балансом частоты ориентации Госса и термической стабильности включений в стали (ингибиторов) в стальном листе после обезуглероживания и перед финишным отжигом. В большинстве случаев при увеличении скорости повышения температуры во время первичного рекристаллизационного отжига количество зерен с ориентацией Госса увеличивается, и магнитные характеристики улучшаются. Однако, согласно исследованиям авторов настоящего изобретения, в тонких материалах (в одном аспекте в листах толщиной 0,23 мм или меньше) по сравнению с толстыми материалами эффект улучшения магнитных характеристик благодаря увеличению скорости повышения температуры обычно является малым. В прошлом не существовало способа изготовления листа анизотропной электротехнической стали с превосходными магнитными характеристиками, в котором, несмотря на его малую толщину, хорошо проявлялся бы эффект улучшения магнитных характеристик за счет увеличения скорости повышения температуры.

[0006]

Таким образом, задачей настоящего изобретения является решить вышеупомянутую проблему и предложить способ производства листа анизотропной электротехнической стали, который является тонким, и при этом обладает превосходными магнитными характеристиками.

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ

[0007]

Настоящее изобретение охватывает следующие аспекты:

[1] Способ производства листа анизотропной электротехнической стали, содержащий:

процесс горячей прокатки для нагрева и горячей прокатки сляба, имеющего состав сляба, содержащий, в мас.%, С: 0,02% или больше и 0,10% или меньше, Si: 2,5% или больше и 4,5% или меньше, Mn: 0,01% или больше и 0,30% или меньше, суммарное количество одного или обоих из S и Se: 0,001% или больше и 0,050% или меньше, кислоторастворимый Al: 0,01% или больше и 0,05% или меньше, N: 0,002% или больше и 0,020% или меньше, P: 0,0400% или меньше, и Cu: 0,05% или больше и 0,50% или меньше, с остатком из Fe и примесей для получения горячекатаного стального листа,

процесс погружения горячекатаного стального листа в раствор для травления или отжига горячекатаного стального листа, чтобы получить отожженный горячекатаный лист, а затем погружения отожженного горячекатаного листа в раствор для травления, чтобы получить протравленный лист,

процесс холодной прокатки для холодной прокатки протравленного листа для того, чтобы получить холоднокатаный стальной лист,

процесс первичного рекристаллизационного отжига для отжига холоднокатаного стального листа для первичной рекристаллизации для того, чтобы получить первично рекристаллизованный отожженный лист,

процесс финишного отжига для покрытия поверхности первично рекристаллизованного отожженного листа сепаратором отжига, содержащим MgO, а затем финишный отжиг этого листа для того, чтобы получить финишно отожженный лист, и

процесс выравнивающего отжига, включающий покрытие финишно отожженного листа изоляционным покрытием, а затем его отжиг для выравнивания,

причем раствор для травления содержит Cu в количестве 0,0001 г/л или больше и 5,00 г/л или меньше,

толщина холоднокатаного стального листа составляет 0,15 мм или больше и 0,23 мм или меньше, и

процесс первичного рекристаллизационного отжига включает в себя процесс повышения температуры и процесс обезуглероживающего отжига, где средняя скорость повышения температуры в температурной области от 30°C до 400°C в процессе повышения температуры составляет больше чем 50°C/с и 1000°C/с или меньше.

[2] Способ производства листа анизотропной электротехнической стали по п. [1], в котором общее содержание Cu и Mn в растворе для травления составляет 0,01 г/л или больше и 5,00 г/л или меньше.

[3] Способ производства листа анизотропной электротехнической стали по п. [1] или [2], в котором в процессе травления значение pH раствора для травления составляет -1,5 или больше и меньше чем 7,0, температура раствора составляет 15°C или больше и 100°C или меньше, и погружение выполняется на 5 с или больше и 200 с или меньше.

[4] Способ производства листа анизотропной электротехнической стали по любому из пп. [1] - [3], в котором раствор для травления содержит Ni: 0,01 г/л или больше и 5,00 г/л или меньше.

[5] Способ производства листа анизотропной электротехнической стали по любому из пп. [1] - [4], в котором в процессе повышения температуры при первичном рекристаллизационном отжиге точка росы в температурной области 30-800°C составляет от -50°C до 0°C.

[6] Способ производства листа анизотропной электротехнической стали по любому из пп. [1] - [5], в котором средняя скорость повышения температуры в температурной области от 550°C до 700°C в процессе повышения температуры составляет 100°C/с или больше и 3000°C/с или меньше.

[7] Способ производства листа анизотропной электротехнической стали по любому из пп. [1] - [6], в котором средняя скорость повышения температуры в температурной области от 700°C до 800°C в процессе повышения температуры составляет 400°C/с или больше и 2500°C/с или меньше.

[8] Способ производства листа анизотропной электротехнической стали по любому из пп. [1] - [7], в котором процесс обезуглероживающего отжига включает в себя выдержку, которую выполняют при температуре 750-900°C в атмосфере с кислородным потенциалом (P_H2O/P_H2), составляющим 0,2-0,6.

[9] Способ производства листа анизотропной электротехнической стали по п. [8], в котором процесс обезуглероживающего отжига включает в себя первую обработку выдержкой, выполняемую при температуре 750-900°C в атмосфере с кислородным потенциалом (P_H2O/P_H2) 0,2-0,6, и вторую термическую обработку, выполняемую после первой термической обработки при температуре 900-1000°C в атмосфере с кислородным потенциалом (P_H2O/P_H2) меньше чем 0,2.

[10] Способ производства листа анизотропной электротехнической стали по любому из пп. [1] - [9], в котором азотирование выполняется после процесса холодной прокатки и перед процессом финишного отжига.

[11] Способ производства листа анизотропной электротехнической стали по любому из пп. [1] - [10], в котором сляб содержит вместо части Fe, в мас.%, один или более элементов, выбираемых из группы, состоящей из

Sn: 0,50% или меньше,

Cr: 0,500% или меньше,

Bi: 0,0200% или меньше,

Sb: 0,500% или меньше,

Mo: 0,500% или меньше, и

Ni: 0,500% или меньше.

ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0008]

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения может быть предложен способ производства тонкого листа анизотропной электротехнической стали, обладающего превосходными магнитными характеристиками.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0009]

Далее будет объяснен иллюстративный вариант осуществления настоящего изобретения, но настоящее изобретение не ограничивается этим вариантом осуществления. Следует отметить, что если не указано иное, для числовых значений A и B выражение «от A до B» будет означать «A или больше и B или меньше».

[0010]

Один аспект настоящего изобретения предлагает способ производства листа анизотропной электротехнической стали, включающий

процесс горячей прокатки для нагрева и горячей прокатки сляба, имеющего состав, содержащий, в мас.%, С: 0,02% или больше и 0,10% или меньше, Si: 2,5% или больше и 4,5% или меньше, Mn: 0,01% или больше и 0,30% или меньше, суммарное количество одного или обоих из S и Se: 0,001% или больше и 0,050% или меньше, кислоторастворимый Al: 0,01% или больше и 0,05% или меньше, N: 0,002% или больше и 0,020% или меньше, P: 0,0400% или меньше, и Cu: 0,05% или больше и 0,50% или меньше, с остатком из Fe и примесей для получения горячекатаного стального листа,

процесс погружения горячекатаного стального листа в раствор для травления или отжига горячекатаного стального листа, чтобы получить отожженный горячекатаный лист, а затем погружения отожженного горячекатаного листа в раствор для травления, чтобы получить протравленный лист,

процесс холодной прокатки протравленного листа для того, чтобы получить холоднокатаный стальной лист,

процесс первичного рекристаллизационного отжига для отжига холоднокатаного стального листа для первичной рекристаллизации для того, чтобы получить первично рекристаллизованный отожженный лист,

процесс финишного отжига для покрытия поверхности первично рекристаллизованного отожженного листа сепаратором отжига, содержащим MgO, а затем финишный отжиг этого листа для того, чтобы получить финишно отожженный лист, и

процесс выравнивающего отжига, включающий покрытие финишно отожженного листа изоляционным покрытием, а затем его отжиг для выравнивания.

[0011]

В одном аспекте раствор для травления содержит Cu в количестве 0,0001 г/л или больше и 5,00 г/л или меньше. В одном аспекте общее содержание Cu и Mn в растворе для травления составляет 0,01 г/л или больше и 5,00 г/л или меньше.

[0012]

При установлении присутствия в стали компонентов, функционирующих как ингибиторы во время финишного отжига (обычно MnS, MnSe и AlN), удержание этих ингибиторов без распада до заданной температуры во время финишного отжига является важным для желаемой вторичной рекристаллизации. Однако, согласно исследованию авторов настоящего изобретения, если толщина стального листа, подаваемого на финишный отжиг, является малой (то есть если лист является тонким), эффект увеличения ориентации Госса за счет повышения скорости увеличения температуры во время первичного рекристаллизационного отжига имеет тенденцию быть небольшим. Без привязки к какой-либо конкретной теории авторы настоящего изобретения считают, что в тонком материале разрушающая ингибиторы реакция легко происходит из-за размера площади поверхности, и существует большая вероятность того, что эффект увеличения ориентации Госса не сможет быть получен в достаточной степени. То есть для того, чтобы в тонком материале эффект увеличения ориентации Госса был получен в достаточной степени, недостаточно просто увеличить скорость повышения температуры во время первичного рекристаллизационного отжига. Необходимо также принять меры для стабилизации ингибиторов. Например, разрушается в результате реакции MnS→Mn+S, в результате чего S выводится за пределы системы в виде газа, поэтому во время финишного отжига требуется контроль снижения газопроницаемости.

[0013]

Авторы настоящего изобретения реализовали улучшение магнитных характеристик (плотности магнитного потока и потерь в сердечнике) тонких материалов, что является целью настоящего изобретения, путем создания сляба, содержащего Cu в количестве 0,05% или больше, а также управления условиями травления горячекатаного стального листа или отожженного горячекатаного листа. Авторы настоящего изобретения анализировали стальной лист после отжига горячекатаного листа и после его травления, после чего они обнаружили, что слой меди или марганца или, в некоторых случаях, никеля, сегрегированных на поверхности (далее иногда упоминаемый как «слой сегрегированного 3d-переходного металла»), формируется на поверхности образца. Более конкретно, авторы настоящего изобретения проанализировали стальной сляб с помощью эмиссионной спектроскопии тлеющего разряда (GDS), после чего на поверхности образца по пикам наблюдались интенсивности излучения, полученные от вышеупомянутых 3d-переходных металлов, поэтому было сделано предположение о наличии поверхностного сегрегированного слоя. Следует отметить, что в этом анализе пики эмиссии легких элементов, которые предположительно могут связываться с 3d-переходными металлами, таких как кислород или азот, не могли быть подтверждены на поверхности образца, поэтому было сделано предположение о том, что 3d-переходные металлы сегрегируются не как соединения, а как элементарные металлы. Этот слой сегрегированного 3d-переходного металла предположительно может быть результатом растворения Cu, Mn или других 3d-переходных металлов, содержащихся в стали, в растворе кислоты во время травления, а затем повторного осаждения по той или иной причине. Если на поверхности стального листа присутствует слой сегрегированного 3d-переходного металла, газопроницаемость стального листа может заметно уменьшиться. И наоборот, выделение газа изнутри стали также подавляется. Например, ингибитор MnS разрушается по схеме MnS→Mn+S, и S высвобождается из стали в виде газа. Здесь, если на поверхности стального листа присутствует слой сегрегированного 3d-переходного металла, снижающий газопроницаемость, образование газообразной S будет подавлено (то есть количество активной S, растворенной в стали, увеличится). Одновременно с подавлением образования газообразной S подавляется и описанная выше реакция MnS→Mn+S. Это в свою очередь приводит к термической стабильности MnS.

[0014]

В качестве металлических компонентов, которые должны содержаться в травильном растворе, с точки зрения легкости осаждения на поверхности стального листа и меньшей нагрузки на окружающую среду, 3d-переходные металлы (Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu и Zn) являются предпочтительными. Особенно предпочтительными 3d-переходными металлами являются Cu, Mn и/или Ni, но если это 3d-переходные металлы, то может быть получен эффект термостабилизации MnS, так что Sc, Ti, V, Co, Cr и Zn также предпочтительны в качестве 3d-переходных металлов. Следовательно, травильный раствор в одном аспекте включает в себя один или более типов металлов, выбираемых из группы, состоящей из Sc, Ti, V, Cu, Mn, Ni, Co, Cr и Zn, более предпочтительно один или более типов металлов, выбираемых из группы, состоящей из Cu, Mn и Ni, еще более предпочтительно один или оба металла, выбираемых из группы, состоящей из Cu и Mn, и особенно предпочтительно включает в себя Cu и опционально Mn. Откуда берутся 3d-переходные металлы в травильном растворе, не имеет значения. То есть они могут быть компонентами стали, растворяющейся в травильном растворе, или могут быть 3d-переходными металлами, намеренно содержащимися в травильном растворе.

[0015]

В одном аспекте содержание Cu в травильном растворе составляет 0,0001 г/л или больше с точки зрения хорошо проявляющегося эффекта ее осаждения на поверхности стального листа и подавления разрушения ингибиторов. Кроме того, в одном аспекте это содержание составляет 5,00 г/л или меньше с точки зрения предотвращения неудобств во время первичной рекристаллизации из-за избыточного осаждения металлических компонентов (недостаточное обезуглероживание, недостаточное формирование оксидной пленки и т.д.). Таким образом, содержание Cu в травильном растворе в одном аспекте составляет 0,0001 г/л или больше и 5,00 г/л или меньше, предпочтительно 0,005 г/л или больше и 5,00 г/л или меньше, более предпочтительно 0,01 г/л или больше и 5,00 г/л или меньше, еще более предпочтительно 0,02 г/л или больше и 4,00 г/л или меньше, и еще более предпочтительно 0,03 г/л или больше и 2,00 г/л или меньше.

[0016]

В одном аспекте общее содержание Cu и Mn в травильном растворе предпочтительно составляет 0,01 г/л или больше с точки зрения хорошо проявляющегося эффекта их осаждения на поверхности стального листа и подавления разрушения ингибиторов. Предпочтительно оно составляет 5,00 г/л или меньше с точки зрения предотвращения неудобств во время первичной рекристаллизации из-за избыточного осаждения металлических компонентов (недостаточное обезуглероживание, недостаточное формирование оксидной пленки и т.д.). Общее содержание Cu и Mn в травильном растворе предпочтительно составляет 0,01 г/л или больше и 5,00 г/л или меньше, более предпочтительно 0,02 г/л или больше и 4,00 г/л или меньше, и еще более предпочтительно 0,03 г/л или больше и 2,00 г/л или меньше.

[0017]

Содержание Ni в травильном растворе предпочтительно составляет 0,01 г/л или больше и 5,00 г/л или меньше, более предпочтительно 0,02 г/л или больше и 4,00 г/л или меньше, и еще более предпочтительно 0,03 г/л или больше и 2,00 г/л или меньше.

[0018]

Количество металлических компонентов в травильном растворе может быть измерено с использованием ICP-AES (атомной эмиссионной спектрометрии с индуктивно сопряженной плазмой).

[0019]

В соответствии со способом настоящего варианта осуществления можно достичь отличной термической стабильности ингибиторов не только в толстых материалах, но также и в тонких материалах, поэтому преимущества способа по настоящему варианту осуществления особенно заметны при производстве листа анизотропной электротехнической стали с использованием тонких материалов. Толщина холоднокатаного стального листа в способе настоящего варианта осуществления в одном аспекте составляет 0,23 мм или меньше, менее 0,23 мм, или 0,22 мм или меньше. Толщина холоднокатаного стального листа в одном аспекте может составлять 0,15 мм или больше, 0,16 мм или больше, 0,17 мм или больше, или 0,18 мм или больше в соответствии с желаемым применением листа анизотропной электротехнической стали.

[0020]

Далее будет конкретно объяснен способ производства листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления.

[0021]

Химический состав сляба

Сначала будет объяснен химический состав сляба, используемого для листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Следует отметить, что в дальнейшем, если явно не указано иное, выражение «%» означает «мас.%». Кроме того, остаток в составе сляба, кроме описанных ниже элементов, состоит из Fe и примесей.

[0022]

Содержание C (углерода) составляет 0,02% или больше и 0,10% или меньше. C играет различные роли, но если содержание C составляет менее 0,02%, во время нагрева сляба размер зерна становится чрезмерно большим, в результате чего значение потерь в сердечнике конечного листа анизотропной электротехнической стали увеличивается, и поэтому это нежелательно. Если содержание C составляет более 0,10%, во время обезуглероживания после холодной прокатки время обезуглероживания увеличивается, соответственно увеличиваются производственные затраты, и поэтому это нежелательно. Кроме того, если содержание C составляет более 0,10%, обезуглероживание легко становится неполным, и появляется вероятность возникновения магнитного старения в конечном листе анизотропной электротехнической стали, и поэтому это нежелательно. Следовательно, содержание С составляет 0,02% или больше и 0,10% или меньше, предпочтительно 0,04% или больше и 0,09% или меньше, и более предпочтительно 0,05% или больше и 0,09% или меньше.

[0023]

Содержание Si (кремния) составляет 2,5% или больше и 4,5% или меньше. Si увеличивает электрическое сопротивление стального листа, уменьшая тем самым потери на токи Фуко, составляющие одну из причин магнитных потерь. Если содержание Si составляет менее 2,5%, становится трудно в достаточной степени подавить потери на токи Фуко в конечном листе анизотропной электротехнической стали, и поэтому это нежелательно. Если содержание Si составляет более 4,5%, обрабатываемость листа анизотропной электротехнической стали ухудшается, и поэтому это нежелательно. Следовательно, содержание Si составляет 2,5% или больше и 4,5% или меньше, предпочтительно 2,7% или больше и 4,0% или меньше, и более предпочтительно 3,2% или больше и 3,7% или меньше.

[0024]

Содержание Mn (марганца) составляет 0,01% или больше и 0,30% или меньше. Mn формирует ингибиторы MnS, MnSe и т.д., управляющие вторичной рекристаллизацией. Если содержание Mn составляет менее 0,01%, абсолютное количество MnS и MnSe, вызывающих вторичную рекристаллизацию, становится недостаточным, и поэтому это нежелательно. Если содержание Mn составляет более 0,30%, растворение Mn во время нагревания сляба затрудняется, и поэтому это нежелательно. Кроме того, если содержание Mn составляет более 0,30%, размер включений ингибиторов MnS и MnSe легко становится более крупным, и нарушается оптимальное распределение размера ингибиторов, поэтому это нежелательно. Следовательно, содержание Mn составляет 0,01% или больше и 0,30% или меньше, предпочтительно 0,03% или больше и 0,20% или меньше, и более предпочтительно 0,05% или больше и 0,15% или меньше.

[0025]

Содержания S (серы) и Se (селена) составляют в сумме 0,001% или больше и 0,050% или меньше. S и Se формируют ингибиторы вместе с вышеупомянутым Mn. S и Se могут оба содержаться в слябе, но достаточно, чтобы содержался по меньшей мере один из них. Если общее содержание S и Se выходит за пределы вышеуказанного диапазона, достаточный эффект ингибитора не может быть получен, так что это является нежелательным. Следовательно, суммарное содержание S и Se составляет 0,001% или больше и 0,050% или меньше, предпочтительно 0,001% или больше и 0,040% или меньше, и более предпочтительно 0,005% или больше и 0,030% или меньше.

[0026]

Содержание кислоторастворимого Al составляет 0,01% или больше и 0,05% или меньше. Кислоторастворимый Al формирует ингибиторы, требуемые для производства листа анизотропной электротехнической стали с высокой плотностью магнитного потока. Если содержание кислоторастворимого Al составляет менее 0,01%, сила ингибитора становится недостаточной, так что это является нежелательным. Если содержание кислоторастворимого Al составляет более 0,05%, AlN, выделяющийся в качестве ингибитора, становится более грубым, что приводит к снижению силы ингибитора, так что это является нежелательным. Следовательно, содержание кислоторастворимого Al составляет 0,01% или больше и 0,05% или меньше, предпочтительно 0,01% или больше и 0,04% или меньше, и более предпочтительно 0,01% или больше и 0,03% или меньше.

[0027]

Содержание N (азота) составляет 0,002% или больше и 0,020% или меньше. N формирует ингибитор AlN с вышеупомянутым кислоторастворимым Al. Если содержание N находится за пределами вышеупомянутого диапазона, достаточный эффект ингибитора не может быть получен, так что это является нежелательным. Следовательно, содержание N составляет 0,002% или больше и 0,020% или меньше, предпочтительно 0,004% или больше и 0,015% или меньше, и более предпочтительно 0,005% или больше и 0,010% или меньше.

[0028]

Содержание P (фосфора) составляет 0,0400% или меньше. Нижний предел включает 0%, но предел обнаружения составляет 0,0001%, поэтому существенное значение нижнего предела составляет 0,0001%. P делает текстуру после первичного рекристаллизационного отжига предпочтительной по плотности магнитного потока. Таким образом, P представляет собой элемент, улучшающий магнитные характеристики. При его содержании менее 0,0001% эффект добавления P не проявляется. С другой стороны, при добавлении более 0,0400% повышается риск разрушения при холодной прокатке и заметно ухудшается подача листа. Содержание P предпочтительно составляет 0,0030% или больше и 0,0300% или меньше, более предпочтительно 0,0060% или больше и 0,0200% или меньше.

[0029]

Содержание Cu (меди) составляет 0,05% или больше и 0,50% или меньше. Cu формирует слой сегрегированной меди и термически стабилизирует ингибиторы, поэтому она является важным элементом в настоящем изобретении. Содержание Cu для усиления термостойкости ингибиторов слоем сегрегированной меди должно составлять 0,05% или больше. Однако, если содержание Cu составляет более 0,50%, это становится причиной ухудшения охрупчивания в горячем состоянии, поэтому подача листа заметно ухудшается. Следовательно, содержание Cu составляет 0,05% или больше и 0,50% или меньше, предпочтительно 0,07% или больше и 0,40% или меньше, и более предпочтительно 0,09% или больше и 0,30% или меньше.

[0030]

Кроме того, сляб, используемый для производства листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления, в дополнение к вышеупомянутым элементам может содержать один или более элементов, выбираемых из группы, состоящей из (в мас.%) Sn: 0,50% или меньше, Cr: 0,500% или меньше, Bi: 0,0200% или меньше, Sb: 0,500% или меньше, Mo: 0,500% или меньше, и Ni: 0,500% или меньше вместо части остатка Fe для улучшения магнитных характеристик.

[0031]

В одном аспекте содержание Sn может составлять предпочтительно 0,02% или больше и 0,40% или меньше, более предпочтительно 0,04% или больше и 0,20% или меньше.

В одном аспекте содержание Cr может составлять предпочтительно 0,020% или больше и 0,400% или меньше, более предпочтительно 0,040% или больше и 0,200% или меньше.

В одном аспекте содержание Bi может составлять 0,0005% или больше и предпочтительно 0,0005% или больше и 0,0150% или меньше, более предпочтительно 0,0010% или больше и 0,0100% или меньше.

В одном аспекте содержание Sb может составлять 0,005% или больше и предпочтительно 0,005% или больше и 0,300% или меньше, более предпочтительно 0,005% или больше и 0,200% или меньше.

В одном аспекте содержание Mo может составлять 0,005% или больше и предпочтительно 0,005% или больше и 0,400% или меньше, более предпочтительно 0,005% или больше и 0,300% или меньше.

В одном аспекте содержание Ni может составлять предпочтительно 0,010% или больше и 0,200% или меньше, более предпочтительно 0,020% или больше и 0,100% или меньше.

[0032]

Сляб формируется путем разливки расплавленной стали с вышеописанным химическим составом. Следует отметить, что способ отливки сляба особенно не ограничивается. Кроме того, при исследовательских работах, даже если стальной слиток формируется в вакуумной плавильной печи и т.д., может быть подтвержден эффект, аналогичный случаю, когда сляб формируется из вышеуказанных компонентов. Далее будут дополнительно объяснены предпочтительные аспекты процессов для производства листа анизотропной электротехнической стали из сляба.

[0033]

Процесс горячей прокатки

В этом процессе сляб нагревается и подвергается горячей прокатке для того, чтобы получить горячекатаный стальной лист. Температура нагрева сляба в одном аспекте может предпочтительно составлять 1280°C или больше или 1300°C или больше с точки зрения обеспечения растворения в слябе компонентов ингибитора (например MnS, MnSe, AlN и т.д.) для их эффективного действия. Верхнее предельное значение температуры нагрева сляба в этом случае особенно не определяется, но с точки зрения защиты оборудования предпочтительно составляет 1450°C. Температура нагрева сляба в одном аспекте предпочтительно составляет менее 1280°C или 1250°C или меньше с точки зрения снижения нагрузки на нагревательную печь во время горячей прокатки, уменьшения образования окалины, надежного управления ингибиторами и т.д.

[0034]

Нагретый сляб подвергается горячей прокатке для того, чтобы получить горячекатаный стальной лист. Толщина обработанного горячекатаного стального листа может составлять, например, 1,8 мм или больше с точки зрения того, что температура стального листа практически не падает, а выделением ингибиторов в стали можно стабильно управлять, и может составлять 3,5 мм или меньше с точки зрения возможности снижения нагрузки в процессе холодной прокатки.

[0035]

Процесс травления

В этом процессе горячекатаный стальной лист погружается в травильный раствор или горячекатаный стальной лист отжигается, чтобы получить отожженный горячекатаный лист, а затем отожженный горячекатаный лист погружается в травильный раствор, чтобы тем самым получить протравленный лист. Травление выполняется по меньшей мере один раз после горячей прокатки и перед первичным рекристаллизационным отжигом. В одном аспекте травление выполняется перед процессом холодной прокатки с точки зрения уменьшения износа валков при холодной прокатке.

[0036]

Значение pH травильного раствора в одном аспекте составляет менее 7,0. Если значение pH составляет менее 7,0, эффект удаления окалины является превосходным, так что это является предпочтительным. С другой стороны, на практике приготовленный раствор имеет рН -1,5 или выше. Значение pH предпочтительно составляет менее 2, более предпочтительно менее 1.

В качестве кислотного компонента, содержащегося в травильном растворе, можно упомянуть серную кислоту, соляную кислоту, азотную кислоту и т.д.

[0037]

Температура травильного раствора в одном аспекте составляет 15°C или больше и 100°C или меньше. Если температура травильного раствора составляет менее 15°C, эффект удаления окалины травлением становится недостаточным, так что это является нежелательным. Если температура травильного раствора составляет более 100°C, обращение с травильным раствором затрудняется, так что это является нежелательным. Температура травильного раствора, составляющая 15°С или выше и 100°С или ниже, является предпочтительной с точки зрения обеспечения осаждения металлических компонентов в желаемой степени. Температура раствора предпочтительно может составлять 50°C или выше и 90°C или ниже, более предпочтительно быть 60°C или выше и 90°C или ниже.

[0038]

Время, в течение которого стальной лист погружается в травильный раствор, в одном аспекте составляет 5 с или больше и 200 с или меньше. Если время, в течение которого стальной лист погружается в травильный раствор, составляет менее 5 с, эффект удаления окалины травлением становится недостаточным, так что это является нежелательным. Если время, в течение которого стальной лист погружается в травильный раствор, составляет более 200 с, оборудование становится длинным и большим, так что это является нежелательным. Продолжительность погружения предпочтительно составляет 10 с или больше и 150 с или меньше, более предпочтительно 20 с или больше и 150 с или меньше.

[0039]

Процесс холодной прокатки

В этом процессе протравленный лист подвергается одному или более проходам холодной прокатки, или множеству проходов с промежуточным отжигом между ними для того, чтобы получить холоднокатаный стальной лист. Например, при выполнении холодной прокатки реверсивным образом, например на стане Сендзимира, количество проходов холодной прокатки особо не ограничивается, но с точки зрения производственных затрат оно предпочтительно составляет девять или меньше. Стальной лист может также подвергаться термообработке при температуре примерно 300°C или ниже между проходами холодной прокатки, между прокатными клетями или во время прокатки. Такое нагревание предпочтительно с точки зрения улучшения магнитных характеристик конечного листа анизотропной электротехнической стали.

[0040]

Промежуточный отжиг может выполняться один или более раз между множеством проходов. Температура промежуточного отжига может составлять 900°C или больше и 1200°C или меньше. Время выдержки при промежуточном отжиге особенно не ограничивается, но с точки зрения производственных затрат предпочтительно составляет 200 с или меньше. Травление предпочтительно выполняется после промежуточного отжига. Совокупное обжатие (%) стального листа в процессе холодной прокатки может быть подходящим образом предусмотрено так, чтобы был получен холоднокатаный стальной лист желаемой толщины. Например, оно может составлять 80-95%. Следует отметить, что «совокупное обжатие (%) стального листа в процессе холодной прокатки» определяется как [(толщина горячекатаного стального листа - толщина стального листа после последнего прохода холодной прокатки)/толщина горячекатаного стального листа]×100 в том случае, если не используется промежуточный отжиг, и определяется как [(толщина стального листа после n-го промежуточного отжига - толщина стального листа после конечного прохода холодной прокатки)/толщина стального листа после n-го промежуточного отжига]×100 в случае выполнения промежуточного отжига «n» раз (n≥1).

[0041]

Процесс отжига для первичной рекристаллизации

Далее в этом процессе холоднокатаный стальной лист отжигается для первичной рекристаллизации. Процесс первичного рекристаллизационного отжига включает в себя процесс повышения температуры и процесс обезуглероживающего отжига. Холоднокатаный стальной лист подвергается процессу повышения температуры, а затем отжигается для обезуглероживания в процессе обезуглероживающего отжига. Операции от процесса повышения температуры до процесса обезуглероживающего отжига предпочтительно выполняются последовательно. Если сделать процесс повышения температуры быстрым, можно увеличить количество зерен с ориентацией Госса в холоднокатаном стальном листе перед финишным отжигом. Благодаря этому можно эффективно проводить вторичную рекристаллизацию, близкую к ориентации Госса, при финишном отжиге.

[0042]

Процесс повышения температуры

В процессе повышения температуры холоднокатаный стальной лист нагревается до желаемой температуры обезуглероживающего отжига. Скоростью повышения температуры желательно подходящим образом управлять в соответствии с температурной областью. Ниже будет объяснен один аспект, иллюстрирующий скорость повышения температуры.

[0043]

Средняя скорость повышения температуры в температурной области 30°C - 400°C в процессе повышения температуры в одном аспекте составляет больше чем 50°C/с и 1000°C/с или меньше. В сегрегированном металлическом слое Cu и опционально Mn, осажденном с помощью травления, если время пребывания при температуре 30°C - 400°C является долгим, вышеупомянутый эффект стабилизации ингибиторов уменьшается. Существует вероятность того, что металлические компоненты, осажденные из травильного раствора, имеют кристаллическую структуру, отличную от металлических компонентов, осажденных, например, электроосаждением и т.д. Эта кристаллическая структура предположительно может быть плотной структурой, препятствующей проникновению газа. Однако похоже, что эта плотная кристаллическая структура в конечном итоге превращается в кристаллическую структуру с высокой газопроницаемостью в области относительно низких температур. Такая тенденция заметна в температурной области 30°C - 400°C. Причина изменения кристаллической структуры неясна, но можно упомянуть, например, изменение постоянной кристаллической решетки при окислении металлов. В любом случае, для повышения стабильности ингибиторов необходим контроль за тем, чтобы сегрегированный металлический слой не переходил в состояние с высокой газопроницаемостью, то есть необходимо сократить время пребывания в температурном диапазоне от 30°С до 400°С. При установке средней скорости повышения температуры в температурной области 30°C - 400°C равной более 50°C/с, окисление металлических компонентов, выделяющихся на поверхности стального листа, подавляется, и эффект подавления разрушения ингибиторов благодаря металлическим компонентам получается достаточно хорошо. Средняя скорость повышения температуры в температурном области от 30°С до 400°С предпочтительно составляет более 50°C/с, более предпочтительно 60°C/с или больше, еще более предпочтительно 100°C/с или больше, еще более предпочтительно 200°C/с или больше, и еще более предпочтительно 300°C/с или больше. Верхний предел особенно не устанавливается, но при быстром нагреве в области относительно низких температур, включая комнатную температуру (от 30°C до 400°C) форма стального листа ухудшится, и его будет трудно подавать. Верхний предел скорости повышения температуры, при котором лист еще может подаваться, обычно составляет 1000°C/с. Следовательно, средняя скорость повышения температуры в температурном диапазоне от 30°С до 400°С в одном аспекте составляет 1000°C/с или меньше, предпочтительно 800°C/с или меньше, и более предпочтительно 600°C/с или меньше.

[0044]

В процессе повышения температуры среднюю скорость повышения температуры от 400°C до 550°C не нужно специально контролировать, но, например, она может быть аналогична описанной выше средней скорости повышения температуры от 30°С до 400°С. Например, после пребывания в диапазоне 400±50°С в течение 1 с или больше температура может быть повышена до 550°C или больше. Например, выдержка в диапазоне 400±50°С в течение 1 с или больше иногда предпочтительна с точки зрения магнитных характеристик.

[0045]

В процессе повышения температуры средняя скорость повышения температуры в температурном диапазоне от 550°С до 700°С предпочтительно составляет 100°C/с или больше и 3000°C/с или меньше. Благодаря этому можно увеличить количество зерен с ориентацией Госса перед финишным отжигом листа холоднокатаной стали и можно улучшить плотность магнитного потока конечного листа анизотропной электротехнической стали. Как было объяснено ранее, по сравнению с толстым материалом эффект увеличения скорости повышения температуры для тонкого материала получить более трудно. Следовательно, для хорошего получения этого эффекта средняя скорость повышения температуры в температурной области от 550°С до 700°С предпочтительно составляет 400°C/с или больше, 500°C/с или больше, 600°C/с или больше, или 700°C/с или больше. Чем больше скорость повышения температуры, тем лучше, но если скорость повышения температуры становится слишком большой, в то время как ориентации Госса увеличивается, зерна с ориентацией {111}<112>, которые питают ориентацию Госса, будут уменьшаться, и риск неудовлетворительной вторичной рекристаллизации повысится. Следовательно, верхний предел средней скорости повышения температуры в температурной области 550°C - 700°C предпочтительно составляет 2000°C/с или меньше, 1800°C/с или меньше, или 1600°C/с или меньше. Если установить среднюю скорость повышения температуры по меньшей мере в температурной области 550°C - 700°C в соответствии с вышеописанным диапазоном, обращение дислокаций в стальном листе (то есть уменьшение плотности дислокаций в стальном листе) не будет протекать слишком сильно, и можно предотвратить начало первичной рекристаллизации зерен с ориентацией, отличной от ориентации Госса. Кроме того, можно предотвратить окончание первичной рекристаллизации зерен с другой ориентацией до завершения первичной рекристаллизации зерен с ориентацией Госса.

[0046]

Если металлические компоненты выделятся на поверхности стального листа, реакция обезуглероживания в процессе обезуглероживающего отжига будет протекать тяжелее. Скоростью повышения температуры от 700°С до 800°С в процессе повышения температуры предпочтительно управлять так, чтобы обеспечить протекание обезуглероживания до желаемой степени при одновременном получении эффекта подавления разрушения ингибиторов. В одном аспекте, с точки зрения подавления образования SiO₂, препятствующего обезуглероживанию во время обезуглероживающего отжига, средняя скорость повышения температуры в температурном диапазоне от 700°C до 800°C предпочтительно составляет 400°C/с или больше, более предпочтительно 600°C/с или больше, и еще более предпочтительно 800°C/с или больше. Верхний предел средней нормы повышения температуры в температурной области 700°C - 800°C особенно не предписывается, но с точки зрения стоимости оборудования и производственных затрат он может составлять, например, 2500°C/с или меньше, предпочтительно 2000°C/с или меньше, и более предпочтительно 1800°C/с или меньше. Такое быстрое повышение температуры может быть выполнено, например, с использованием способа омического нагрева или индукционного нагрева.

[0047]

Процесс повышения температуры может также выполняться несколькими устройствами.

[0048]

Скорость повышения температуры можно измерить путем измерения температуры стального листа с помощью радиационного термометра и т.п. Следует отметить, что способ измерения температуры стального листа особенно не ограничивается. Однако, если измерение температуры стального листа является затруднительным, и оценка точных положений точки начала повышения температуры и конечной точки быстрого повышения температуры является затруднительной, можно также оценить эти положения путем оценки термических профилей процесса повышения температуры и процесса охлаждения. Кроме того, температуру стального листа на входе и выходе устройства повышения температуры в процессе повышения температуры можно считать начальной точкой повышения температуры и конечной точкой повышения температуры.

[0049]

Процесс обезуглероживающего отжига

После процесса повышения температуры выполняется процесс обезуглероживающего отжига. В обычном варианте осуществления процесс обезуглероживающего отжига включает в себя выдержку. Выдержка может выполняться в смешанной атмосфере, содержащей водород и/или кислород, например, при температуре 900°C или меньше или 750°C - 900°C. Температура обезуглероживающего отжига может быть той же самой, что и температура конца повышения температуры в объясненном выше процессе повышения температуры, или может быть выше или ниже этой температуры. Если температура конца повышения температуры в процессе повышения температуры ниже, чем температура обезуглероживающего отжига, стальной лист может быть дополнительно нагрет перед обезуглероживающим отжигом. С другой стороны, если температура конца повышения температуры процесса повышения температуры является более высокой, чем температура обезуглероживающего отжига, также можно охладить стальной лист перед обезуглероживающим отжигом путем рассеивания тепла, обработкой охлаждающим газом и т.д. Кроме того, после процесса повышения температуры также можно охладить стальной лист до более низкой температуры, чем температура обезуглероживающего отжига, а затем повторно нагреть его в процессе обезуглероживающего отжига.

[0050]

Выдержка может выполняться один или более раз. Например, при выполнении выдержки два раза после окончания первой выдержки можно проводить вторую выдержку, охладив стальной лист один раз (например, до комнатной температура), а затем нагрев его повторно. Альтернативно также можно выполнять вторую выдержку без охлаждения. С точки зрения обеспечения превосходной адгезии пленки покрытия листа анизотропной электротехнической стали желательно эффективно формировать форстеритовую пленку (Mg₂SiO₄) на поверхности стального листа после конечного отжига. Однако, при выдержке иногда образуется Fe₂Si₄O, препятствующий образованию этой форстеритовой пленки. При выполнении первой выдержки и второй выдержки, даже если Fe₂Si₄O образуется во время первой выдержки, он восстанавливается во время второй выдержки, вызывая образование SiO₂, в результате чего форстеритовая пленка хорошо формируется в последующем процессе конечного отжига, и адгезия пленки покрытия может быть улучшена. Улучшение адгезии пленки покрытия является выгодным для улучшения натяжения пленки покрытия и, следовательно, улучшения магнитных характеристик. Следует отметить, что даже если SiO₂ образуется во время второй выдержки, поскольку во время первой выдержки уже был достигнут достаточный прогресс в обезуглероживании, проблем с влиянием SiO₂ на способность к обезуглероживанию не возникает.

[0051]

Кислородный потенциал в атмосфере выдержки, то есть соотношение (P_H2O/P_H2) между парциальным давлением водяного пара P_H2O и парциальным давлением водорода P_H2 в атмосфере, предпочтительно составляет 0,2 или больше, или 0,3 или больше, или 0,4 или больше с точки зрения обеспечения хорошего протекания внутреннего окисления и образования однородной оксидной пленки на поверхности стального листа, и предпочтительно составляет 0,6 или меньше или 0,55 или меньше с точки зрения получения хороших магнитных характеристик. Кроме того, например, при выполнении первой выдержки и второй выдержки предпочтительно, чтобы отношение P_H2O/P_H2 первой выдержки находилось в вышеупомянутом диапазоне, а отношение P_H2O/P_H2 второй обработки выдержки составляло, например, менее 0,2, 0,1 или меньше, или 0,08 или меньше. Нижний предел отношения P_H2O/P_H2 второй выдержки в этом случае особенно не ограничивается, но составляет, например, 0,01 или больше или 0,02 или больше с точки зрения легкости управления процессом.

[0052]

В одном аспекте процесс обезуглероживающего отжига может включать в себя первую обработку выдержкой, выполняемую при 750°C - 900°C и вторую обработку выдержкой при 900°C - 1000°C. В одном аспекте процесс обезуглероживающего отжига может включать в себя первую выдержку, выполняемую при температуре 750-900°C в атмосфере с кислородным потенциалом (P_H2O/P_H2) 0,2-0,6, и вторую выдержку, выполняемую после первой выдержки при температуре 900-1000°C в атмосфере с кислородным потенциалом (P_H2O/P_H2) меньше чем 0,2.

[0053]

В процессе повышения температуры процесса первичного рекристаллизационного отжига точка росы атмосферы в температурном диапазоне от 30°C до 800°C предпочтительно составляет -50°C или больше и 0°C или меньше. Точка росы предпочтительно составляет 0°C или меньше, -5°C или меньше, или -10°C или меньше с точки зрения подавления окисления металла в стальном листе и подавления образования SiO₂ благодаря внешнему окислению, чтобы обеспечить хорошее протекание обезуглероживания. Точка росы может составлять, например, -50°C или больше или -40°C или больше с точки зрения хорошего протекания внутреннего окисления.

[0054]

Азотирование

После процесса холодной прокатки и перед финишным отжигом может быть дополнительно выполнено азотирование с целью усиления ингибитора. В одном аспекте азотирование может выполняться после выдержки и перед финишным отжигом. Например, оно может выполняться в порядке выдержка-азотирование-финишный отжиг, либо первая выдержка-вторая выдержка-азотирование-финишный отжиг, либо первая выдержка-азотирование-вторая выдержка-финишный отжиг. Азотирование может выполняться в атмосфере азотирующего газа (например, газа, содержащего аммиак).

[0055]

Процесс финишного отжига

Затем стальной лист после процесса первичного рекристаллизационного отжига (первично рекристаллизованный отожженный лист) подвергается финишному отжигу с целью формирования первичного покрытия и вторичной рекристаллизации. В типичном варианте осуществления первично рекристаллизованный отожженный лист перед финишным отжигом покрывается сепаратором отжига, содержащим MgO в качестве главного компонента, с целью предотвращения слипания стальных листов, формирования пленки первичного покрытия, управления поведением вторичной рекристаллизации и т.д. Сепаратор отжига обычно наносится на поверхность стального листа в виде водной суспензии и сушится, но также можно использовать метод электростатического покрытия и т.д.

[0056]

Финишный отжиг, например, может выполняться с использованием нагревательной печи периодического действия и т.д. для термообработки стального листа в форме рулона. Кроме того, с целью лучшего снижения потерь в сердечнике конечного полученного листа анизотропной электротехнической стали может применяться очистительная обработка, при которой стальной лист в форме рулона нагревается до температуры примерно 1200°С, а затем выдерживается при этой температуре. При финишном отжиге температура обычно повышается примерно от комнатной температуры. Кроме того, существуют различные скорости повышения температуры при финишном отжиге. Условия финишного отжига особенно не ограничиваются. Например, с точки зрения производительности и общих ограничений на оборудование скорость повышения температуры может быть сделана равной 5°C/час - 100°C/час, но могут быть использованы и другие известные схемы нагрева. Схема процесса охлаждения также особенно не ограничивается.

[0057]

Состав атмосферы при финишном отжиге особенно не ограничивается. В процессе вторичной рекристаллизации это может быть газовая смесь азота и водорода. Эта атмосфера может быть сухой или влажной. Атмосфера очищающего отжига может представлять собой, например, сухой газообразный водород.

[0058]

Процесс выравнивающего отжига

С целью придания изоляционной способности и натяжения стальному листу после финишного отжига на поверхность стального листа наносится изоляционное покрытие (например, изоляционное покрытие, содержащее фосфат алюминия или коллоидный кремнезем в качестве его главного компонента). Компоненты изоляционного покрытия могут быть подходящим образом выбраны так, чтобы стальному листу были приданы желаемые способность к изоляции и натяжение. Затем выравнивающий отжиг может быть выполнен с целью запекания изоляционного покрытия и выравнивания формы стального листа, получаемого в результате финишного отжига.

[0059]

Обработка для управления магнитными доменами может быть дополнительно выполнена в соответствии с применением полученного листа анизотропной электротехнической стали и т.д.

[0060]

Лист анизотропной электротехнической стали с превосходными магнитными характеристиками может быть произведен с помощью вышеописанных процессов. Лист анизотропной электротехнической стали, который может быть произведен в соответствии со способом настоящего варианта осуществления, может быть обработан в ленточный сердечник или наборный сердечник во время производства трансформатора и использован для желаемого применения.

[0061]

Магнитные характеристики листа анизотропной электротехнической стали

Лист анизотропной электротехнической стали, произведенный способом настоящего варианта осуществления, имеет превосходные магнитные характеристики. В частности, даже в тонком материале получается превосходная вторично рекристаллизованная структура, и улучшается плотность магнитного потока. Далее будут объяснены элементы оценки значения плотности магнитного потока B8 и потерь в сердечнике W17/50 листа анизотропной электротехнической стали, произведенного способом настоящего варианта осуществления. Плотность магнитного потока является индикатором степени ориентации Госса. Здесь значение B8 плотности магнитного потока является плотностью магнитного потока при приложении к листу анизотропной электротехнической стали магнитного поля с напряженностью 800 А/м и частотой 50 Гц. B8 является индикатором степени выравнивания к ориентации Госса. Если значение B8 является низким, хорошие потери в сердечнике не могут быть получены. Если значение B8 равно 1,88 Тл или больше, получаются хорошие потери в сердечнике, так что это является предпочтительным. Кроме того, потери в сердечнике W17/50 (Вт/кг) означают потери в сердечнике образца при частоте 50 Гц и максимальной плотности магнитного потока 1,7 Тл. Значение B8 плотности магнитного потока и значение W17/50 являются значениями, получаемыми на основе метода испытания магнитных характеристик одного листа, предписанного в стандарте JIS C2556 (способа однолистового тестера, SST). Следует отметить, что при исследовательских работах, если стальной слиток формируется в вакуумной плавильной печи и т.д., становится затруднительно получить тестовый образец, эквивалентный по размерам фактическому производству. В этом случае, например, также можно получить тестовый образец шириной 60 мм × длиной 300 мм и измерить характеристики на основе способа однолистового тестера. При этом полученный результат также можно умножить на корректирующий коэффициент, чтобы можно было получить то же значение измерения, что и в способе, основанном на эпштейновском тесте, предписанном в стандарте JIS C2550.

[0062]

Следует отметить, что в вышеупомянутом варианте осуществления был проиллюстрирован случай применения способа производства листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения к тонкому материалу (0,15 мм - 0,23 мм), но способ в соответствии с настоящим изобретением можно также применять и к другим толщинам.

ПРИМЕРЫ

[0063]

Ниже иллюстративные аспекты настоящего изобретения поясняются с помощью примеров, но настоящее изобретение не ограничивается следующими примерами.

[0064]

Производство листа анизотропной электротехнической стали

Примеры 1-14 и Сравнительные примеры 1-6

Были получены слябы, имеющие составы, показанные в Таблице 1. Эти слябы нагревались до 1100-1400°C, а затем подвергались горячей прокатке до толщины 2,0-3,0 мм. Затем, горячекатаные стальные полосы были нагреты до 1120°C, чтобы заставить их рекристаллизоваться, а затем были отожжены при 900°C, чтобы получить полосы горячекатаной отожженной стали. Эти полосы горячекатаной отожженной стали травились при условиях, показанных в Таблице 2, а затем подвергались холодной прокатке до толщин конечного продукта от 0,19 мм до 0,22 мм.

[0065]

Затем первичный рекристаллизационный отжиг выполнялся при 800°C - 850°C в течение приблизительно 100-200 с. Следует отметить, что первичный рекристаллизационный отжиг состоит из процесса повышения температуры и процесса обезуглероживающего отжига. Атмосфера отжига в каждом случае была смешанной атмосферой водорода и азота или атмосферой азота. В процессе повышения температуры точка росы в температурной области 30°C - 800°C поддерживалась в диапазоне от -30°C до 0°C. Скорость повышения температуры в температурной области 30°C - 400°C показана в Таблице 2. В процессе обезуглероживающего отжига температура атмосферы поддерживалась в диапазоне 800°C - 850°C, а кислородный потенциал - в диапазоне 0,3-0,6. Скорость повышения температуры в процессе повышения температуры регулировалась так, чтобы средняя скорость повышения температуры составляла 500°C/с - 2000°C/с в диапазоне 550°C - 700°C и 800°C/с - 2000°C/с в диапазоне 700°C - 800°C. После обезуглероживающего отжига слябы №№ 1 и 4-6 подвергались второй выдержке, то есть вторая выдержка выполнялась при температуре от 900°C до 1000°C в течение примерно от 10-50 с. Атмосфера отжига при второй выдержке также представляла собой смешанную атмосферу водорода и азота, а кислородный потенциал поддерживался на уровне 0,1 или менее. С другой стороны, слябы №№ 2-3 не подвергались второй выдержке, а азотировались.

[0066]

Затем был выполнен финишный отжиг. В частности, поверхности стальных листов после первичного рекристаллизационного отжига были покрыты сепаратором отжига, содержащим оксид магния (MgO) в качестве его главного компонента. Затем листы первично рекристаллизованной отожженной стали, покрытые сепаратором отжига, были нагреты до 1200°C, чтобы подготовить листы финишно отожженной стали. Атмосфера финишного отжига была смешанной атмосферой водорода и азота.

[0067]

Затем листы финишно отожженной стали были подвергнуты процессу формирования изоляционного покрытия. В частности, поверхности стальных листов после финишного отжига были покрыты раствором, образующим изоляционное покрытие, содержащим коллоидный кремнезем и фосфат в качестве основных компонентов, и это покрытие подвергалось сушке.

Листы анизотропной электротехнической стали были получены с помощью вышеописанных процессов.

[0068]

Из подготовленных листов анизотропной электротехнической стали были получены оценочные образцы шириной 60 мм и длиной 300 мм. Полученные таким образом образцы оценивались на предмет B8 и W17/50 на основе стандарта JIS C2556.

Образцы со значением B8 менее 1,88 считались неспособными дать вторично рекристаллизованную структуру, предпочтительную для магнитных характеристик, и получали оценку NG (плохо). Кроме того, считалось, что образцы со значением W17/50 0,890 Вт/кг или больше страдают от ухудшения потерь в сердечнике из-за отсутствия хорошей вторично рекристаллизованной структуры, и их магнитные характеристики получали оценку NG. С другой стороны, магнитные характеристики образцов со значением W17/50 0,840 Вт/кг или больше и меньше чем 0,890 Вт/кг получали оценку F (отлично), магнитные характеристики образцов со значением W17/50 0,790 Вт/кг или больше и меньше, чем 0,840 Вт/кг получали оценку G (хорошо), и магнитные характеристики образцов со значением W17/50 меньше чем 0,790 Вт/кг получали оценку VG (очень хорошо).

Результаты показаны в Таблице 2.

[0069]

[Таблица 1]

Таблица 1. Состав сляба (мас.%) Сляб
№ C Si Mn S Se Кислоторастворимый
Al N P Cu Sn Cr Bi Sb Mo Ni 1 0,09 3,25 0,11 0,028 0,002 0,01 0,005 0,0200 0,11 - 0,180 - 0,010 0,010 - 2 0,06 3,40 0,10 0,009 - 0,03 0,009 0,0150 0,25 0,06 0,110 - - - - 3 0,06 3,25 0,07 0,011 0,006 0,03 0,005 0,0090 0,10 - 0,050 - - 0,005 4 0,08 3,31 0,07 0,023 - 0,02 0,010 0,0120 0,09 0,10 0,060 0,0010 - - 0,040 5 0,07 3,45 0,15 0,020 0,007 0,02 0,010 0,0190 0,20 0,18 0,150 0,0100 0,050 0,010 0,020 6 0,05 3,55 0,11 0,011 - 0,02 0,005 0,0080 0,20 - 0,140 - - 0,200 0,060 7 0,06 3,25 0,05 0,014 - 0,03 0,010 0,0150 0,27 - 0,050 - - 0,025 0,080 8 0,05 3,34 0,12 0,008 - 0,03 0,009 0,0270 0,23 - - - - - - 9 0,08 3,46 0,07 0,020 0,006 0,03 0,008 0,0150 0,19 - - - - - - 10 0,09 3,40 0,08 0,024 - 0,02 0,010 0,0120 0,12 - - - - - - 11 0,06 3,25 0,12 0,008 - 0,02 0,008 0,0130 0,33 - - - - - - 12 0,08 3,25 0,07 0,025 - 0,02 0,008 0,0180 0,45 - - - - - - 13 0,09 3,40 0,08 0,024 - 0,02 0,010 0,0090 0,56 - - - - - -

[0070]

[Таблица 2]

Таблица 2 Сляб
№ Раствор для травления Конечная толщина (мм) Скорость повышения температуры в диапазоне 30-400°C (°C/с) Плотность магнитного потока
(B8) Потери в сердечнике (W17/50) Оценка Концентрация Cu (г/л) Концентрация Mn (г/л) Cu и Mn, суммарная концентрация (г/л) Концентрация Ni (г/л) pH Температура раствора (°C) Время погружения (с) Пример 1 1 0,05 0,03 0,08 <0,01 <1 55 30 0,19 500 1,92 0,80 G Пример 2 2 0,11 0,23 0,34 <0,01 <1 70 40 0,19 500 1,92 0,79 G Пример 3 3 0,05 0,18 0,23 0,08 <1 60 60 0,19 400 1,93 0,79 G Пример 4 4 0,07 0,29 0,36 0,03 <1 80 60 0,19 400 1,95 0,78 VG Пример 5 5 1,56 0,05 1,61 0,05 <1 70 60 0,19 300 1,96 0,77 VG Пример 6 6 1,55 0,04 1,59 0,15 <1 60 90 0,19 300 1,96 0,78 VG Пример 7 7 1,05 <0,0001 1,05 <0,01 <1 90 90 0,19 600 1,96 0,77 VG Пример 8 8 2,05 0,45 2,50 <0,01 <1 90 20 0,22 700 1,91 0,85 F Пример 9 9 0,02 <0,0001 0,02 <0,01 <1 90 20 0,22 450 1,90 0,85 F Пример 10 10 1,55 0,33 1,88 <0,01 <1 90 150 0,22 250 1,90 0,87 F Пример 11 11 0,10 0,05 0,013 <0,01 <1 60 30 0,22 60 1,90 0,85 F Пример 12 12 0,12 0,06 0,018 <0,01 <1 70 30 0,22 60 1,90 0,85 F Пример 13 4 0,07 0,27 0,34 0,02 <1 75 60 0,19 900 1,91 0,80 G Пример 14 12 0,0005 <0,0001 0,0005 <0,01 <1 80 50 0,22 700 1,90 0,85 F Сравнительный Пример 1 6 <0,0001 <0,0001 <0,0001 0,03 <1 60 80 0,22 300 1,87 1,01 NG Сравнительный Пример 2 7 1,22 0,45 1,67 0,05 <1 60 80 0,22 50 1,87 1,05 NG Сравнительный Пример 3 13 1,25 0,43 1,55 0,02 <1 60 80 0,22 50 1,84 1,10 NG Сравнительный Пример 4 1 <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,01 <1 55 30 0,19 500 1,85 1,07 NG Сравнительный Пример 5 2 5,15 0,40 5,55 <0,01 <1 70 40 0,19 500 1,85 1,03 NG Сравнительный Пример 6 3 0,05 0,18 0,23 0,08 <1 60 60 0,19 30 1,84 1,09 NG

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

[0071]

Лист анизотропной электротехнической стали, полученный способом по настоящему изобретению, может подходящим образом использоваться для различных приложений, в которых требуются превосходные магнитные характеристики.

Изобретение относится к металлургии, а именно к производству листа анизотропной электротехнической стали. Способ производства листа анизотропной электротехнической стали включает процесс горячей прокатки для нагрева и горячей прокатки сляба, имеющего состав сляба, содержащий, мас. %, С: 0,02 или больше и 0,10 или меньше, Si: 2,5 или больше и 4,5 или меньше, Mn: 0,01 или больше и 0,30 или меньше, суммарное количество одного или обоих из S и Se: 0,001 или больше и 0,050 или меньше, кислоторастворимый Al: 0,01 или больше и 0,05 или меньше, N: 0,002 или больше и 0,020 или меньше, Р: 0,0400 или меньше, Cu: 0,05 или больше и 0,50 или меньше, при необходимости, один или более элементов, выбранных из группы, состоящей из Sn: 0,50 или меньше, Cr: 0,500 или меньше, Bi: 0,0200 или меньше, Sb: 0,500 или меньше, Мо: 0,500 или меньше и Ni: 0,500 или меньше, с остатком из Fe и примесей для получения горячекатаного стального листа, процесс погружения горячекатаного стального листа в раствор для травления или отжига горячекатаного стального листа для получения отожженного горячекатаного листа и последующего погружения отожженного горячекатаного листа в раствор для травления с обеспечением получения протравленного листа, процесс холодной прокатки для получения холоднокатаного стального листа, процесс первичного рекристаллизационного отжига для получения первично рекристаллизованного отожженного листа, процесс нанесения на поверхность первично рекристаллизованного отожженного листа сепаратора отжига, содержащего MgO, и проведения финишного отжига для получения финишно отожженного листа и процесс нанесения образующего изоляционное покрытие раствора и проведения выравнивающего отжига для получения изоляционного покрытия на поверхности финишно отожженного листа. Раствор для травления содержит Cu в количестве 0,0001 г/л или больше и 5,00 г/л или меньше, толщина холоднокатаного стального листа составляет 0,15 мм или больше и 0,23 мм или меньше. Процесс первичного рекристаллизационного отжига включает повышение температуры до температуры обезуглероживающего отжига и процесс обезуглероживающего отжига, при этом средняя скорость повышения температуры в температурной области от 30 до 400°С в процессе повышения температуры составляет больше чем 50°С/с и 1000°С/с или меньше. Лист анизотропной электротехнической стали обладает улучшенными магнитными характеристиками. 9 з.п. ф-лы, 2 табл., 14 пр.

1. Способ производства листа анизотропной электротехнической стали, включающий:

процесс горячей прокатки для нагрева и горячей прокатки сляба, имеющего состав сляба, содержащий, мас. %, С: 0,02 или больше и 0,10 или меньше, Si: 2,5 или больше и 4,5 или меньше, Mn: 0,01 или больше и 0,30 или меньше, суммарное количество одного или обоих из S и Se: 0,001 или больше и 0,050 или меньше, кислоторастворимый Al: 0,01 или больше и 0,05 или меньше, N: 0,002 или больше и 0,020 или меньше, Р: 0,0400 или меньше, Cu: 0,05 или больше и 0,50 или меньше, при необходимости, один или более элементов, выбранных из группы, состоящей из Sn: 0,50 или меньше, Cr: 0,500 или меньше, Bi: 0,0200 или меньше, Sb: 0,500 или меньше, Мо: 0,500 или меньше и Ni: 0,500 или меньше, с остатком из Fe и примесей для получения горячекатаного стального листа,

процесс погружения горячекатаного стального листа в раствор для травления или отжига горячекатаного стального листа для получения отожженного горячекатаного листа и последующего погружения отожженного горячекатаного листа в раствор для травления с обеспечением получения протравленного листа,

процесс холодной прокатки для холодной прокатки протравленного листа для того, чтобы получить холоднокатаный стальной лист,

процесс первичного рекристаллизационного отжига для отжига холоднокатаного стального листа для протекания первичной рекристаллизации и получения первично рекристаллизованного отожженного листа,

процесс нанесения на поверхность первично рекристаллизованного отожженного листа сепаратора отжига, содержащего MgO, и проведения финишного отжига для получения финишно отожженного листа, и

процесс нанесения образующего изоляционное покрытие раствора и проведения выравнивающего отжига для получения изоляционного покрытия на поверхности финишно отожженного листа,

причем раствор для травления содержит Cu в количестве 0,0001 г/л или больше и 5,00 г/л или меньше,

толщина холоднокатаного стального листа составляет 0,15 мм или больше и 0,23 мм или меньше, и

процесс первичного рекристаллизационного отжига включает в себя процесс повышения температуры до температуры обезуглероживающего отжига и процесс обезуглероживающего отжига, при этом средняя скорость повышения температуры в температурной области от 30 до 400°С в процессе повышения температуры составляет больше чем 50°С/с и 1000°С/с или меньше.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что раствор для травления дополнительно содержит Mn, при этом общее содержание Cu и Mn в растворе для травления составляет 0,01 г/л или больше и 5,00 г/л или меньше.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в процессе травления значение рН раствора для травления составляет - 1,5 или больше и меньше чем 7,0, температура раствора составляет 15°С или больше и 100°С или меньше, и погружение выполняют на 5 с или больше и 200 с или меньше.

4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что раствор для травления дополнительно содержит Ni, при этом содержание Ni в растворе для травления составляет 0,01 г/л или больше и 5,00 г/л или меньше.

5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что в процессе повышения температуры при первичном рекристаллизационном отжиге точка росы в температурной области 30-800°С составляет от -50 до 0°С.

6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что средняя скорость повышения температуры в температурной области от 550 до 700°С в процессе повышения температуры составляет 100°С/с или больше и 3000°С/с или меньше.

7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что средняя скорость повышения температуры в температурной области от 700 до 800°С в процессе повышения температуры составляет 400°С/с или больше и 2500°С/с или меньше.

8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что процесс обезуглероживающего отжига включает в себя выдержку, которую выполняют при температуре 750-900°С в атмосфере с кислородным потенциалом (P_H2O/P_H2), составляющим 0,2-0,6.

9. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что процесс обезуглероживающего отжига включает в себя первую обработку выдержкой, выполняемую при температуре 750-900°С в атмосфере с кислородным потенциалом (P_H2O/P_H2) 0,2-0,6, и вторую термическую обработку, выполняемую после первой термической обработки при температуре 900-1000°С в атмосфере с кислородным потенциалом (P_H2O/P_H2) меньше чем 0,2.

10. Способ по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что азотирование выполняют непосредственно перед процессом финишного отжига.