ЛИСТ АНИЗОТРОПНОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ И СПОСОБ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 2024 года по МПК C21D8/12 C22C38/00 C22C38/60 H01F1/147 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящее изобретение относится к листу анизотропной электротехнической стали и к способу его производства. Приоритет испрашивается по заявке на патент Японии № 2021-053620, поданной 26 марта 2021 г., содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Листы анизотропной электротехнической стали представляют собой магнитно-мягкие материалы и используются главным образом в качестве материалов сердечников трансформаторов. Поэтому листы анизотропной электротехнической стали обязаны иметь такие магнитные характеристики, как высокие характеристики намагничивания и низкие магнитные потери. Магнитные потери представляют собой потери мощности, расходуемой в виде тепловой энергии при возбуждении сердечника переменным магнитным полем, и должны быть как можно меньше с точки зрения экономии энергии. На степень магнитных потерь влияют коэффициент намагничивания, толщина листа, натяжение покрытия, количество примесей, удельное электрическое сопротивление, размеры зерен, размеры магнитных доменов и т.п. Хотя к настоящему времени было разработано множество технологий в отношении листов анизотропной электротехнической стали, исследования и разработки по снижению магнитных потерь все еще продолжаются с целью повышения энергоэффективности.

[0003] Например, патентный документ 1 раскрывает способ производства листа анизотропной электротехнической стали, включающий стадию облучения поверхности листа анизотропной электротехнической стали сфокусированным пучком лазера непрерывного действия при сканировании листа анизотропной электротехнической стали в направлении, наклонном по отношению к направлению прокатки, и стадию повторения облучения при смещении сканируемых пучками лазера непрерывного действия участков на заданные интервалы, причем, когда средняя мощность пучков лазера непрерывного действия обозначена как P (Вт), скорость сканирования обозначена как Vc (мм/с), заданные интервалы обозначены как PL (мм), а средняя плотность энергии облучения Ua обозначена как Ua = P/(Vc×PL) (мДж/мм²), магнитными доменами управляют облучением лазерными пучками таким образом, что удовлетворяются условия 1,0 мм ≤ PL ≤ 3,0 мм и 0,8 мДж/мм² ≤ Ua ≤ 2,0 мДж/мм². Патентный документ 1 показывает, что магнитные потери могут быть легко уменьшены в обоих направлениях: направлении L и направлении C листа анизотропной электротехнической стали, при обеспечении высокой производительности.

[0004] В дополнение, патентный документ 2 раскрывает способ производства листа анизотропной электротехнической стали, в котором формируют линейные замыкающие домены приблизительно перпендикулярно направлению прокатки стального листа с приблизительно постоянными интервалами путем сканирования и облучения непрерывно колеблющимися лазерными пучками для улучшения характеристик магнитных потерь. Патентный документ 2 показывает, что, когда лазер находится в режиме TEM₀₀, в котором профиль интенсивности лазерного пучка в сечении, перпендикулярном направлению распространения пучка, имеет максимальную интенсивность вблизи центра оптической оси, а диаметр d [мм] сфокусированного облучающего пучка в направлении прокатки, линейная скорость сканирования V [мм/с] лазерного пучка и средняя мощность P [Вт] лазера находятся в диапазонах 0 < d ≤ 0,2 и 0,001 ≤ P/V ≤ 0,012, можно получить лист анизотропной электротехнической стали с пониженными магнитными потерями.

[0005] В дополнение, патентный документ 3 раскрывает способ производства листа анизотропной электротехнической стали, в котором поверхность листа анизотропной электротехнической стали облучают лазерным пучком через равные интервалы для улучшения магнитных характеристик. В патентном документе 3 показано, что лазер представляет собой CO₂-лазер с импульсно-колебательной модуляцией добротности, форма облучающего пучка представляет собой эллипс, главная ось которого расположена в направлении по ширине листа, плотность мощности излучения лазерного импульса устанавливают равной или меньшей порога повреждения мембраны на поверхности стального листа, тем самым подавляя образование метки лазерного облучения, а длину эллиптического пучка по большой оси устанавливают равной или большей, чем интервал облучения импульсным пучком в направлении по ширине листа, при подавлении меток лазерного облучения, посредством чего непрерывные импульсные пучки накладываются друг на друга на поверхности стального листа, передается совокупная энергия облучения, достаточно большая для улучшения магнитных характеристик, и может быть получен эффект эффективного управления магнитными доменами.

[0006] В связи с этим в последние годы имеется растущий спрос на снижение шума и вибрации в электромагнитном оборудовании, таком как трансформаторы, а листы анизотропной электротехнической стали, которые используются для сердечников трансформаторов, должны быть материалом, подходящим не только для низких магнитных потерь, но и для низкого шума или низкой вибрации. Считается, что одной из причин шума или вибрации в материалах трансформаторов является магнитострикция листов анизотропной электротехнической стали. Упоминаемая здесь магнитострикция относится к вибрации, которая проявляется в направлении прокатки листа анизотропной электротехнической стали, вызванной небольшим изменением внешней формы листа анизотропной электротехнической стали в связи с изменением интенсивности намагничивания при возбуждении листа анизотропной электротехнической стали переменными токами. Величина этой магнитострикции чрезвычайно мала, порядка 10^-6, но эта магнитострикция порождает вибрацию в сердечниках, распространяющуюся во внешнюю конструкцию, такую как бак трансформатора, и превращается в шум.

[0007] Лазерное облучение листа анизотропной электротехнической стали, предложенное в описанных выше патентных документах 1-3, эффективно для снижения магнитных потерь, но существует проблема, заключающаяся в том, что замыкающий домен, который формируется лазерным облучением, увеличивает магнитострикцию, в результате чего шум при встраивании листа анизотропной электротехнической стали в трансформатор становится большим (шумовые характеристики ухудшаются).

[0008] С учетом такой проблемы патентный документ 4, например, раскрывает лист анизотропной электротехнической стали, имеющий низкие магнитные потери, который при его встраивании в трансформатор дает малый шум. Патентный документ 4 показывает, что, когда на поверхности стального листа формируются области замыкающих доменов с периодически меняющейся шириной в направлении прокатки, каждая из областей замыкающих доменов удовлетворяет условиям, при которых отношение (W_max/W_min) максимальной ширины W_max к минимальной ширине W_min в направлении прокатки на поверхности стального листа составляет 1,2 или более и 2,2 или менее, средняя ширина W_ave в направлении прокатки на поверхности стального листа составляет 80 мкм или более и 250 мкм или менее, максимальная глубина D в направлении по толщине листа составляет 32 мкм или более, а (W_ave×D)/s составляет 0,0007 мм или более и 0,0016 мм или менее, возможно реализовать более благоприятный баланс магнитных потерь/шума, чем в уровне техники.

[0009] В дополнение, патентный документ 5 описывает лист анизотропной электротехнической стали, в котором введены локальные деформации в направлении, пересекающем направление прокатки, с периодическими интервалами в направлении прокатки, в котором вблизи деформаций образуются линейные участки замыкающих доменов, в размагниченном состоянии присутствуют гребенчатые магнитные домены, имеющие длину в направлении прокатки 1,2 мм или более, вытянутые в направлении прокатки от участка замыкающего домена, и, кроме того, в областях вдоль участков замыкающих доменов в среднем формируется 1,8 или больше магнитных доменов на миллиметр, и в том случае, если линейные интервалы замыкающих доменов обозначены как s (мм), ширина участка замыкающего домена w (мм) и глубина участка замыкающего домена в направлении по толщине листа h (мкм) удовлетворяют соотношениям 4 мм ≤ s ≤ 1,5 мм и hw/s ≤ 0,9 мкм. В патентном документе 5 предполагается, что показатель величины введенной деформации, представленный выражением hw/s, влияет на магнитные потери и шум.

[0010] Однако в методах по патентным документам 4 и 5 предполагается, что для придания периодичности в направлении прокатки ширинам замыкающих доменов и для управления числом гребенчатых магнитных доменов необходимы специальные условия облучения электронным пучком, и поэтому трудно получить высокую производительность.

[0011] В дополнение, в качестве метода управления замыкающим доменом, например, патентные документы 6 и 7 раскрывают способы производства листа анизотропной электротехнической стали, в которых замыкающий домен формируется без повреждения покрытия и обеспечивается лист анизотропной электротехнической стали, имеющий чрезвычайно низкие магнитные потери в трансформаторе и билдинг-фактор (BF).

В дополнение, патентный документ 8 показывает, что лист анизотропной электротехнической стали с уменьшенными магнитными потерями в широком диапазоне толщины листа может быть получен путем формирования замыкающего домена такой формы, которая выгодна для снижения магнитных потерь, с использованием характеристик электронного пучка.

В дополнение, патентный документ 9 раскрывает лист анизотропной электротехнической стали для сердечника, имеющий линейные деформации на поверхности стального листа, сформированные электронным пучком, испускаемым из LaB₆ в направлениях под углом 60-120° относительно направления прокатки.

В дополнение, патентный документ 10 раскрывает лист анизотропной электротехнической стали с превосходными изоляционными свойствами и коррозионной стойкостью, в котором контролируется доля площади меток облучения пучком в области облучения пучком, а также способ его производства.

Однако во всех этих методах управление замыкающими доменами осуществляется для уменьшения магнитных потерь, и не было никаких исследований относительно управления замыкающими доменами для реализации низкого шума.

Документы уровня техники

Патентные документы

[0012] [Патентный документ 1] Японский патент № 4669565

[Патентный документ 2] Японский патент № 4510757

[Патентный документ 3] Японский патент № 3361709

[Патентный документ 4] Японский патент № 6060988

[Патентный документ 5] Японский патент № 6176282

[Патентный документ 6] Японский патент № 6169695

[Патентный документ 7] Японский патент № 6245296

[Патентный документ 8] Международная публикация заявки РСТ № WO 2014/068962

[Патентный документ 9] Японский патент № 5954421

[Патентный документ 10] Международная публикация заявки РСТ № WO 2013/099272

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Проблемы, решаемые изобретением

[0013] Как описано выше, традиционно не были раскрыты листы анизотропной электротехнической стали, имеющие одновременно улучшенные в достаточной степени характеристики магнитных потерь и шумовые характеристики, как и способы их производства. Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить лист анизотропной электротехнической стали, имеющий превосходные характеристики магнитных потерь (в частности, коэффициент улучшения магнитных потерь при облучении энергетическим лучом) и шумовые характеристики, а также способ его производства.

Средства решения проблемы

[0014] В листе анизотропной электротехнической стали облученная часть быстро нагревается и быстро охлаждается при облучении энергетическим лучом. В результате в стальном листе вблизи облученной части возникает деформация (остаточная деформация). В том случае, если эта деформация представляет собой деформацию сжатия в направлении прокатки или деформацию растяжения в направлении по толщине листа, в той области, где создана эта деформация, формируется замыкающий домен. Формирование этого замыкающего домена является движущей силой сегментации 180° магнитных доменов параллельно/антипараллельно направлению прокатки и поэтому выгодно для уменьшения магнитных потерь. Однако обычно при формировании замыкающего домена степень магнитострикции становится большой, а значит, шум при встраивании стального листа в трансформатор становится большим (шумовые характеристики ухудшаются). Авторы настоящего изобретения провели интенсивные исследования взаимосвязи между размером этого замыкающего домена, характеристиками магнитных потерь и шумовыми характеристиками. В результате этих исследований было обнаружено, что, когда глубина замыкающего домена контролируется в пределах заданного диапазона, после облучения энергетическим лучом можно обеспечить как низкие магнитные потери, так и низкий шум. В дополнение, было обнаружено, что, когда управляют не только размером замыкающего домена, но и состоянием напряжений в замыкающем домене, может быть получен более превосходный баланс магнитных потерь/шума. Упоминаемый здесь энергетический луч относится к лазерному пучку или электронному пучку.

[0015] Настоящее изобретение было создано с учетом вышеописанных обнаруженных фактов. Сущность настоящего изобретения заключается в следующем.

[1] Лист анизотропной электротехнической стали согласно одному аспекту настоящего изобретения включает в себя основной стальной лист, стеклянное покрытие, сформированное на основном стальном листе, и придающее натяжение изоляционное покрытие, сформированное на стеклянном покрытии, причем в основном стальном листе присутствует множество линейных деформаций, которые простираются непрерывно или прерывисто в направлении, пересекающемся с направлением прокатки, и интервалы в направлении прокатки множества смежных друг с другом линейных деформаций составляют 10 мм или менее, в той области, где присутствуют деформации, присутствует замыкающий домен, длина d замыкающего домена в направлении по толщине листа от поверхности основного стального листа составляет 30-60 мкм, длина w замыкающего домена в направлении прокатки составляет 200 мкм или менее, а отношение m/d глубины m от поверхности основного стального листа, где присутствующая в замыкающем домене деформация сжатия в направлении прокатки проявляет максимальное значение, к упомянутой длине d составляет в диапазоне более 0,30 и менее 0,90.

[2] Способ производства листа анизотропной электротехнической стали согласно другому аспекту настоящего изобретения включает в себя стадию сегментации магнитных доменов в отношении листа анизотропной электротехнической стали, включающего в себя основной стальной лист, стеклянное покрытие, сформированное на основном стальном листе, и придающее натяжение изоляционное покрытие, сформированное на стеклянном покрытии, облучением поверхности придающего натяжение изоляционного покрытия энергетическим лучом для введения множества линейных деформаций, которые простираются в направлении, пересекающемся с направлением прокатки, в окрестность поверхности основного стального листа, на стадии сегментации магнитных доменов среди множества линейных деформаций интервалы в направлении прокатки смежных друг с другом линейных деформаций составляют 10 мм или менее, плотность мощности энергетического луча Ip в единицах Вт/мм², которая определяется как (P/S) с использованием выходной мощности энергетического луча P в единицах Вт и площади сечения энергетического луча при облучении S в единицах мм², удовлетворяет следующему выражению (1), входная энергия энергетического луча Up в единицах Дж/мм, которая определяется как (P/Vs) с использованием выходной мощности энергетического луча P и скорости сканирования энергетического луча Vs в единицах мм/с, удовлетворяет следующему выражению (2), и соотношение размеров пучка, которое определяется как (dl/dc) с использованием диаметра dl в направлении, перпендикулярном направлению сканирования пучка, и диаметра dc в направлении сканирования пучка энергетического луча в единицах мкм, и dl удовлетворяют соответственно следующему выражению (3) и следующему выражению (4):

250 ≤ Ip ≤ 5200 (1)

0,007 < Up ≤ 0,050 (2)

0,0010 < dl/dc < 1,0000 (3)

10 ≤ dl < 200 (4).

Эффекты изобретения

[0016] В соответствии с вышеописанными аспектами настоящего изобретения можно обеспечить лист анизотропной электротехнической стали, имеющий превосходные характеристики магнитных потерь и шумовые характеристики, а также способ его производства.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0017] Фиг. 1 - рисунок, показывающий пример контраста магнитных доменов, наблюдаемого на полученном в отраженных электронах изображении сечения стального листа, облученного энергетическим лучом.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0018] Лист анизотропной электротехнической стали согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения (лист анизотропной электротехнической стали по данному варианту осуществления) включает в себя основной стальной лист, стеклянное покрытие, сформированное на основном стальном листе, и придающее натяжение изоляционное покрытие, сформированное на стеклянном покрытии. В дополнение, в основном стальном листе множество линейных деформаций (остаточных деформаций), простирающихся непрерывно или прерывисто в направлении, пересекающемся с направлением прокатки, сформированы практически параллельно друг другу, и интервалы в направлении прокатки множества смежных друг с другом линейных деформаций составляют 10 мм или менее, в той области, где присутствуют деформации, присутствует замыкающий домен, имеющий длину d в направлении по толщине листа от поверхности основного стального листа 30-60 мкм и длину w в направлении прокатки 200 мкм или менее, а отношение m/d глубины m от поверхности основного стального листа, где присутствующая в замыкающем домене деформация сжатия в направлении прокатки проявляет максимальное значение, к длине d замыкающего домена в направлении по толщине листа находится в диапазоне более 0,30 и менее 0,90.

[0019] Далее будет описан лист анизотропной электротехнической стали по данному варианту осуществления.

<Основной стальной лист>

(Химический состав)

[0020] Лист анизотропной электротехнической стали по данному варианту осуществления в значительной степени характеризуется деформацией и замыкающим доменом, и основной стальной лист в листе анизотропной электротехнической стали не ограничен с точки зрения химического состава, который может находиться в хорошо известном диапазоне. Например, для получения характеристик, которые обычно требуются у листов анизотропной электротехнической стали, в качестве примера будет проиллюстрирован следующий химический состав основного стального листа. В данном варианте осуществления «%», относящийся к химическому составу, означает «мас.%», если не указано иное.

C: 0,010% или менее

[0021] C (углерод) является элементом, эффективным для управления микроструктурой стального листа постадийно до завершения стадии обезуглероживающего отжига из числа производственных стадий. Однако, когда содержание C в основном стальном листе листа анизотропной электротехнической стали, который является листовым продуктом (изделием), превышает 0,010%, магнитные характеристики (характеристики магнитных потерь или плотность магнитного потока) ухудшаются. Поэтому в основном стальном листе листа анизотропной электротехнической стали по данному варианту осуществления содержание C предпочтительно устанавливается равным 0,010% или менее. Содержание C более предпочтительно составляет 0,005% или менее. Содержание C предпочтительно является как можно более низким; однако, когда содержание C уменьшается до менее чем 0,0001%, эффект управления микроструктурой насыщается, и лишь увеличиваются производственные затраты. Поэтому содержание C может быть установлено равным 0,0001% или более.

Si: 3,00-4,00%

[0022] Si (кремний) является элементом, который улучшает характеристики магнитных потерь за счет увеличения электрического сопротивления листа анизотропной электротехнической стали. Когда содержание Si составляет менее 3,00%, достаточный эффект снижения потерь на вихревые токи (токи Фуко) не может быть получен. Поэтому содержание Si предпочтительно устанавливается равным 3,00% или более. Содержание Si более предпочтительно составляет 3,20% или больше, а еще более предпочтительно 3,50% или больше. С другой стороны, когда содержание Si превышает 4,00%, лист анизотропной электротехнической стали становится хрупким, и его проходимость значительно ухудшается. В дополнение, обрабатываемость листа анизотропной электротехнической стали ухудшается, и стальной лист может сломаться во время прокатки. Поэтому содержание Si предпочтительно устанавливается равным 4,00% или меньше. Содержание Si более предпочтительно составляет 3,80% или меньше, а еще более предпочтительно 3,70% или меньше.

Mn: 0,01-0,50%

[0023] Mn (марганец) является элементом, который связывается с S с образованием MnS в ходе производственных стадий. Эти выделения действуют как ингибитор (ингибитор нормального роста зерен) и вызывают вторичную рекристаллизацию в стали. Mn также является элементом, который дополнительно улучшает горячую обрабатываемость стали. В том случае, если содержание Mn составляет менее 0,01%, не возможно получить вышеописанный эффект в достаточной степени. Поэтому содержание Mn предпочтительно устанавливается равным 0,01% или больше. Содержание Mn более предпочтительно составляет 0,02% или больше. С другой стороны, когда содержание Mn превышает 0,50%, вторичная рекристаллизация не происходит, и магнитные характеристики стали ухудшаются. Поэтому в основном стальном листе листа анизотропной электротехнической стали по данному варианту осуществления содержание Mn предпочтительно устанавливается равным 0,50% или меньше. Содержание Mn более предпочтительно составляет 0,20% или меньше, а еще более предпочтительно 0,10% или меньше.

N: 0,010% или меньше

[0024] N (азот) является элементом, который связывается с Al с образованием AlN, который функционирует как ингибитор на производственных стадиях. Однако когда содержание N превышает 0,010%, магнитные характеристики ухудшаются из-за ингибитора, чрезмерно остающегося в основном стальном листе. Поэтому в основном стальном листе листа анизотропной электротехнической стали по данному варианту осуществления содержание N предпочтительно устанавливается равным 0,010% или меньше. Содержание N более предпочтительно составляет 0,008% или меньше, а еще более предпочтительно 0,005% или меньше. С другой стороны, нижний предел содержания N конкретно не определен; однако, когда содержание N уменьшается до менее чем 0,001%, производственные затраты лишь увеличиваются. Поэтому содержание N может быть установлено равным 0,001% или больше.

Раств. Al: 0,020% или меньше

[0025] Раств. Al (кислоторастворимый алюминий) является элементом, который связывается с N с образованием AlN, который функционирует как ингибитор во время стадий производства листа анизотропной электротехнической стали. Однако, когда содержание раств. Al в основном стальном листе превышает 0,020%, магнитные характеристики ухудшаются из-за ингибитора, чрезмерно остающегося в основном стальном листе. Поэтому в основном стальном листе листа анизотропной электротехнической стали по данному варианту осуществления содержание раств. Al предпочтительно устанавливается равным 0,020% или меньше. Содержание раств. Al более предпочтительно составляет 0,010% или меньше, а еще более предпочтительно менее 0,001%. Нижний предел содержания раств. Al конкретно не определен; однако, когда содержание раств. Al уменьшается до менее чем 0,0001%, производственные затраты лишь увеличиваются. Поэтому содержание раств. Al может быть установлено равным 0,0001% или больше.

S: 0,010% или меньше

[0026] S (сера) является элементом, который связывается с Mn с образованием MnS, функционирующего как ингибитор на производственных стадиях. Однако в том случае, если содержание S превышает 0,010%, магнитные характеристики ухудшаются из-за чрезмерно остающегося ингибитора. Поэтому в основном стальном листе листа анизотропной электротехнической стали по данному варианту осуществления содержание S предпочтительно устанавливается равным 0,010% или меньше. Содержание S в листе анизотропной электротехнической стали предпочтительно является как можно более низким. Например, содержание S составляет менее 0,001%. Однако, когда содержание S в листе анизотропной электротехнической стали уменьшается до менее чем 0,0001%, производственные затраты лишь увеличиваются. Поэтому содержание S в листе анизотропной электротехнической стали может составлять 0,0001% или больше.

P: 0,030% или меньше

[0027] P (фосфор) является элементом, который ухудшает обрабатываемость при прокатке. Когда содержание P составляет 0,030% или меньше, можно подавить чрезмерное ухудшение обрабатываемости при прокатке и предотвратить разрушение во время производства. С такой точки зрения содержание P предпочтительно устанавливается равным 0,030% или меньше. Содержание P предпочтительно составляет 0,020% или меньше, а еще более предпочтительно 0,010% или меньше. Нижний предел содержания P может составлять 0%; однако предел чувствительности химического анализа составляет 0,0001%, а значит, реальный нижний предел содержания P в практических стальных листах составляет 0,0001%. В дополнение, P также является элементом, оказывающим эффект улучшения текстуры и улучшения магнитных характеристик. Для того, чтобы получить этот эффект, содержание P может быть установлено равным 0,001% или больше, или может быть установлено равным 0,005% или больше.

Остальное: Fe и примеси.

[0028] Химический состав основного стального листа в листе анизотропной электротехнической стали по данному варианту осуществления содержит вышеописанные существенные элементы, а остальное может представлять собой Fe и примеси. Однако, с целью улучшения магнитных характеристик и т.п., в качестве необязательных элементов могут дополнительно содержаться Cu, Cr, Sn, Se, Sb и Mo в диапазонах, которые будут показаны ниже. Также допустимо, что эти элементы могут содержаться в качестве примесей. В дополнение, даже когда, например, любой один или более из W, Nb, Bi, Ti, Ni, Co и V содержатся в общем количестве 1,0% или меньше в качестве прочих элементов, отличных от указанных, эффект листа анизотропной электротехнической стали по данному варианту осуществления не ослабляется. Здесь примесями являются элементы, которые попадают в состав из руды или лома в качестве сырья, производственной среды и т.п. во время промышленного производства основного стального листа, и их содержания допустимы в таких количествах, которые не оказывают негативного влияния на действие листа анизотропной электротехнической стали по данному варианту осуществления.

Cr: 0-0,50%

[0029] Cr (хром) является элементом, который способствует увеличению уровня встречаемости ориентации Госса в структуре вторичной рекристаллизации для улучшения магнитных характеристик. Для того, чтобы получить вышеописанный эффект, содержание Cr предпочтительно устанавливается равным 0,01% или больше, более предпочтительно 0,02% или больше, а еще более предпочтительно 0,03% или больше. С другой стороны, в том случае, если содержание Cr превышает 0,50%, образуется оксид Cr, и магнитные характеристики ухудшаются. Поэтому содержание Cr предпочтительно устанавливается равным 0,50% или меньше. Содержание Cr более предпочтительно составляет 0,30% или меньше, а еще более предпочтительно 0,10% или меньше.

Sn: 0-0,50%

[0030] Sn (олово) является элементом, который способствует улучшению магнитных характеристик за счет управления структурой первичной рекристаллизации. Для того, чтобы получить эффект улучшения магнитных характеристик, содержание Sn предпочтительно устанавливается равным 0,01% или больше. Содержание Sn предпочтительно составляет 0,02% или больше, а еще более предпочтительно 0,03% или больше. С другой стороны, в том случае, если содержание Sn превышает 0,50%, вторичная рекристаллизация становится неустойчивой, и магнитные характеристики ухудшаются. Поэтому содержание Sn предпочтительно устанавливается равным 0,50% или меньше. Содержание Sn более предпочтительно составляет 0,30% или меньше, а еще более предпочтительно 0,10% или меньше.

Cu: 0-0,50%

[0031] Cu (медь) является элементом, который способствует увеличению уровня встречаемости ориентации Госса в структуре вторичной рекристаллизации. Cu представляет собой необязательный элемент в основном стальном листе листа анизотропной электротехнической стали по данному варианту осуществления. Поэтому нижний предел ее содержания равен 0%; однако для получения вышеописанного эффекта содержание Cu предпочтительно устанавливается равным 0,01% или больше. Содержание Cu более предпочтительно составляет 0,02% или больше, а еще более предпочтительно 0,03% или больше. С другой стороны, в том случае, если содержание Cu превышает 0,50%, стальной лист становится хрупким во время горячей прокатки. Поэтому в основном стальном листе листа анизотропной электротехнической стали по данному варианту осуществления содержание Cu предпочтительно устанавливается равным 0,50% или меньше. Содержание Cu более предпочтительно составляет 0,30% или меньше, а еще более предпочтительно 0,10% или меньше.

Se: 0-0,020%

[0032] Se (селен) является элементом, оказывающим эффект улучшения магнитных характеристик. Поэтому Se может содержаться. В том случае, если Se содержится, его содержание предпочтительно устанавливается равным 0,001% или больше для того, чтобы выгодно проявился эффект улучшения магнитных характеристик. Содержание Se более предпочтительно составляет 0,003% или больше, а еще более предпочтительно 0,006% или больше. С другой стороны, когда содержание Se превышает 0,020%, адгезия стеклянного покрытия ухудшается. Поэтому содержание Se предпочтительно устанавливается равным 0,020% или меньше. Содержание Se более предпочтительно составляет 0,015% или меньше, а еще более предпочтительно 0,010% или меньше.

Sb: 0-0,50%

[0033] Sb (сурьма) является элементом, оказывающим эффект улучшения магнитных характеристик. Поэтому Sb может содержаться. В том случае, если Sb содержится, ее содержание предпочтительно устанавливается равным 0,005% или больше для того, чтобы выгодно проявился эффект улучшения магнитных характеристик. Содержание Sb более предпочтительно составляет 0,01% или больше, а еще более предпочтительно 0,02% или больше. С другой стороны, когда содержание Sb превышает 0,50%, адгезия стеклянного покрытия значительно ухудшается. Поэтому содержание Sb предпочтительно устанавливается равным 0,50% или меньше. Содержание Sb более предпочтительно составляет 0,30% или меньше, а еще более предпочтительно 0,10% или меньше.

Mo: 0-0,10%

[0034] Mo (молибден) является элементом, оказывающим эффект улучшения магнитных характеристик. Поэтому Mo может содержаться. В том случае, если Mo содержится, его содержание предпочтительно устанавливается равным 0,01% или больше для того, чтобы выгодно проявился эффект улучшения магнитных характеристик. Содержание Mo более предпочтительно составляет 0,02% или больше, а еще более предпочтительно 0,03% или больше. С другой стороны, когда содержание Mo превышает 0,10%, холодная прокатываемость ухудшается, и есть вероятность того, что основной стальной лист может сломаться. Поэтому содержание Mo предпочтительно устанавливается равным 0,10% или меньше. Содержание Mo более предпочтительно составляет 0,08% или меньше, а еще более предпочтительно 0,05% или меньше.

[0035] Как описано выше, в качестве примера показано, что химический состав основного стального листа в листе анизотропной электротехнической стали по данному варианту осуществления содержит вышеописанные существенные элементы, а остальное - Fe и примеси, или химический состав содержит вышеописанные существенные элементы и дополнительно содержит один или более из указанных необязательных элементов, а остальное - Fe и примеси.

[0036] Химический состав основного стального листа в листе анизотропной электротехнической стали по данному варианту осуществления может быть измерен после удаления стеклянного покрытия и придающего натяжение изоляционного покрытия, сформированных на поверхности.

В частности, лист анизотропной электротехнической стали погружают в водный раствор гидроксида натрия (80-90°C), содержащий NaOH: 30-50 мас.% и H₂O: 50-70 мас.%, на 7-10 минут, в результате чего придающее натяжение изоляционное покрытие удаляется. Лист анизотропной электротехнической стали, с которого было удалено придающее натяжение изоляционное покрытие, промывают водой, а после промывки водой сушат обдувкой теплым воздухом чуть менее 1 минуты. Высушенный лист анизотропной электротехнической стали (лист анизотропной электротехнической стали без придающего натяжение изоляционного покрытия) погружают на 1-10 минут в водный раствор соляной кислоты (80-90°C), содержащий 30-40 мас.% HCl, посредством чего стеклянное покрытие удаляется. Основной стальной лист после погружения промывают водой, а после промывки водой сушат обдувкой теплым воздухом чуть менее 1 минуты.

Основной стальной лист может быть извлечен из листа анизотропной электротехнической стали посредством вышеописанной стадии.

Химический состав такого основного стального листа получают с помощью хорошо известного метода компонентного анализа. В частности, создают стружку из основного стального листа с помощью дрели, эту стружку собирают, и собранную стружку растворяют в кислоте для получения раствора. Элементный анализ химического состава этого раствора выполняют с помощью ICP-AES.

При этом Si в химическом составе основного стального листа получают с помощью метода, указанного в стандарте JIS G 1212 (1997) (Методы определения содержания кремния). В частности, когда вышеописанная стружка растворяется в кислоте, оксид кремния выпадает в виде осадка, этот осадок (оксид кремния) отфильтровывают фильтровальной бумагой и измеряют его массу, тем самым получая содержание Si.

Содержание C и содержание S получают с помощью хорошо известного высокочастотного метода сжигания (метода поглощения в инфракрасной области при сжигании). В частности, вышеописанный раствор сжигают посредством высокочастотного нагрева в потоке кислорода, детектируют образующиеся диоксид углерода и диоксид серы, и в результате получают содержание C и содержание S.

Содержание N получают с использованием метода определения удельной теплопроводности при плавлении в инертном газе.

(Деформации и замыкающие домены)

[0037] В основном стальном листе, входящем в состав листа анизотропной электротехнической стали по данному варианту осуществления, множество линейных деформаций (остаточных деформаций), образованных облучением энергетическим лучом, присутствуют в окрестности поверхности. Места, где присутствует деформация, можно проанализировать с использованием метода измерения остаточной деформации с помощью метода дифракции рентгеновских лучей, в котором поверхность стального листа облучают рентгеновским лучом.

Множество линейных деформаций простираются в направлении, пересекающемся с направлением прокатки, отдельные деформации практически параллельны друг другу, и смежные друг с другом линейные деформации сформированы с интервалами (расстояниями от центра одной линейной деформации до центра смежной линейной деформации в направлении прокатки) 10 мм или меньше в направлении прокатки.

В дополнение, известно, что особенно в том случае, если эти деформации представляют собой деформации сжатия в направлении прокатки и деформации растяжения в направлении по толщине листа, области, намагниченные в направлении по толщине листа, которые называются замыкающими доменами, формируются в тех областях, где присутствует деформация (областях, где присутствует деформация, когда поверхность стального листа рассматривается на виде сверху). В том случае, если размеры замыкающих доменов равны или больше, чем заданный размер, ширины 180° магнитных доменов сегментируются, потери на токи Фуко уменьшаются, и магнитные потери снижаются. С другой стороны, когда размеры замыкающих доменов становятся большими, магнитострикция при возбуждении замыкающих доменов переменным током становится большой, и шум явно проявляется в трансформаторах.

В результате исследований авторов настоящего изобретения было обнаружено, что в отношении размера замыкающего домена, который формируется и присутствует в той области, где присутствует деформация, в случае, если его длина d в направлении по толщине листа от поверхности основного стального листа составляет от 30 до 60 мкм, а его длина w в направлении прокатки составляет 200 мкм или меньше, магнитные потери уменьшаются, и проблема шума, который становится явным, может быть подавлена.

В дополнение, авторы настоящего изобретения впервые обнаружили, что шум можно дополнительно снизить путем управления распределением деформации в замыкающем домене. То есть, в том случае, если отношение m/d глубины m от поверхности основного стального листа, где присутствующая в замыкающем домене деформация сжатия в направлении прокатки проявляет максимальное значение, к упомянутой длине d составляет в диапазоне более 0,30 и менее 0,90, шум дополнительно уменьшается.

[0038] В данном варианте осуществления тот факт, что линейные деформации простираются в направлении, пересекающемся с направлением прокатки, означает то, что направления протяженности линейных деформаций находятся в пределах диапазона 30° или меньше по углу отклонения от направления, перпендикулярного направлению прокатки (то есть находятся в диапазоне 60-120° по отношению к направлению прокатки). Когда направление протяженности отклоняется от этого углового диапазона, действие по сегментации 180° магнитных доменов стального листа становится слабым, и достаточный эффект снижения магнитных потерь не может быть получен.

Деформация может присутствовать непрерывно в линейной форме или может присутствовать в одном направлении прерывисто (например, в форме пунктирной линии).

В дополнение, когда интервалы в направлении прокатки множества смежных друг с другом линейных деформаций составляют более 10 мм, эффект сегментации 180° магнитных доменов становится слабым, а значит, эффект снижения магнитных потерь недостаточен. Поэтому каждый из интервалов в направлении прокатки смежных друг с другом линейных деформаций устанавливается равным 10 мм или меньше. Предпочтительно, чтобы интервалы множества линейных деформаций были практически равными.

Когда шаги облучения становятся узкими (интервалы множества линейных деформаций становятся узкими), магнитные потери уменьшаются; однако, когда шаги облучения становятся равными или меньше, чем некоторое пороговое значение, полные потери на гистерезис увеличиваются, магнитные потери ухудшаются, и имеются случаи, когда шумовые характеристики ухудшаются. Поэтому каждый из интервалов в направлении прокатки смежных друг с другом линейных деформаций предпочтительно устанавливается равным 3 мм или больше.

Длина деформации в направлении по ширине листа не ограничена, но деформация предпочтительно формируется от одного конца до другого конца основного стального листа в направлении по ширине. В том случае, если стальной лист облучается энергетическим лучом периодически (прерывисто), во время облучения стального листа энергетическим лучом в направлении по ширине с конкретными шагами предпочтительно, чтобы главная ось (длина вдоль направления по ширине) d00 облучаемой энергетическим лучом части и длина d01 вдоль направления по ширине между не облученными энергетическим лучом частями, каждая из которых заключена между двумя облучаемыми энергетическим лучом частями, удовлетворяли условию d01 ≤ 3×d00. d00 может находиться в диапазоне 50 мкм или более и 50 мм или менее.

[0039] В дополнение, как описано выше, замыкающие домены, которые формируются в связи с образованием деформаций, являются движущей силой сегментации 180° магнитных доменов, что выгодно для уменьшения магнитных потерь, но существовала проблема, заключающаяся в том, что степень магнитострикции увеличивается из-за замыкающих доменов, и шум становится большим.

Традиционно в случае подавления ухудшения шумовых характеристик предпринимались такие меры, как увеличение шага облучения энергетическим лучом или уменьшение входной энергии энергетического луча. Однако такие меры являются всего лишь средством улучшения шумовых характеристик за счет принесения в жертву в определенной степени эффекта улучшения магнитных потерь облучением энергетическим лучом при допущении, что характеристики магнитных потерь и шумовые характеристики находятся в компромиссном соотношении.

В отличие от этого, в результате исследований авторов настоящего изобретения было обнаружено, что в листах анизотропной электротехнической стали, когда области замыкающих доменов формируются неглубоко под поверхностью (локализованы в поверхностном слое), можно улучшить характеристики магнитных потерь при подавлении ухудшения шумовых характеристик. В частности, было обнаружено, что когда длина d в направлении по толщине листа замыкающего домена, присутствующего в той области, где была сформирована деформация, устанавливается равной 60 мкм или меньше, можно улучшить характеристики магнитных потерь при подавлении ухудшения шумовых характеристик. Поэтому длина d замыкающего домена в направлении по толщине листа от поверхности основного стального листа устанавливается равной 60 мкм или меньше.

С другой стороны, когда длина d замыкающего домена в направлении по толщине листа составляет менее 30 мкм, эффект улучшения магнитных потерь не может быть получен. Поэтому длина d устанавливается равной 30 мкм или больше.

В дополнение, когда длина w замыкающего домена в направлении прокатки основного стального листа составляет более 200 мкм, объем замыкающего домена увеличивается, и степень магнитострикции увеличивается. Поэтому длина w замыкающего домена устанавливается равной 200 мкм или меньше. Длина w замыкающего домена предпочтительно составляет 150 мкм или меньше, а более предпочтительно 100 мкм или меньше. С другой стороны, длина w замыкающего домена в направлении прокатки основного стального листа предпочтительно составляет 50 мкм или больше.

В дополнение, отношение m/d глубины m от поверхности основного стального листа, где присутствующая в замыкающем домене деформация сжатия в направлении прокатки проявляет максимальное значение, к длине d устанавливается в диапазоне более 0,30 и менее 0,90. Причина дальнейшего снижения шума за счет контроля m/d неясна, но предполагается, что в том случае, если значение m/d составляет 0,90 или больше, поскольку глубина, на которой в замыкающем домене присутствует деформация сжатия в направлении прокатки, является большой, замыкающий домен дополнительно стабилизируется, и внешнее магнитное поле, необходимое для исчезновения замыкающего домена, становится больше, в результате чего гармоническая составляющая волнового сигнала магнитострикции становится большой, и шум становится большим. Поэтому m/d устанавливается на уровне менее 0,90. С другой стороны, m/d в диапазоне 0,30 или меньше трудно реализовать в диапазоне условий облучения лазерным или электронным пучком при реальной операции. Поэтому m/d устанавливается на уровне более 0,30.

[0040] Размеры замыкающего домена (длину в направлении по толщине листа и длину в направлении прокатки) оценивают путем наблюдения изображения в отраженных электронах наклоненного листа анизотропной электротехнической стали в сканирующем электронном микроскопе.

В частности, из листа анизотропной электротехнической стали, имеющего остаточные деформации и замыкающие домены, получают сечение, перпендикулярное направлению по ширине листа (сечение в направлении по толщине листа), а затем технологические деформации на поверхности этого сечения удаляют с помощью пучка ионов аргона. Во время получения сечения, перпендикулярного направлению по ширине листа, сечение вырезают так, чтобы угол отклонения от кристаллографической плоскости {110} железа стал меньше 1° вокруг оси ND (направления, перпендикулярного поверхности образца). После этого полученное сечение облучают электронным пучком в сканирующем электронном микроскопе, чтобы получить изображение в отраженных электронах. Анализируемый образец оставляют наклоненным приблизительно на 45-80°. В том случае, если в анализируемом образце присутствует магнитный домен, траектории падающих или отраженных электронов в образце изменяются из-за силы Лоренца в зависимости от направления намагниченности в магнитном домене, и таким образом создается контраст на изображении в отраженных электронах из-за магнитного домена. По этому контрасту определяют замыкающий домен, и его размеры считают размерами замыкающего домена.

Далее будет описан способ определения замыкающего домена по контрасту. Фиг. 1 показывает пример полученного в отраженных электронах изображения сечения, параллельного направлению по толщине листа и направлению прокатки, в том положении, где стальной лист был облучен энергетическим лучом. Как показано на Фиг. 1, на изображении в отраженных электронах видно, что та область, где наблюдается контраст в виде полосок (область SPR, окруженная белыми и черными точечными линиями на Фиг. 1), присутствует в стальном листе непосредственно под участком, облученным энергетическим лучом. В этой области структура магнитного домена отличается от структуры окружения из-за влияния остаточных деформаций, введенных при облучении энергетическим лучом. В данном варианте осуществления такая область (окруженная точечными линиями на Фиг. 1), где интенсивности пикселей изменяются с интервалами 2-10 мкм в направлении прокатки в пределах амплитуды 0,4% или больше от средней интенсивности пикселей (показан контраст в виде полосчатого рисунка), рассматривается как замыкающий домен, а ее размеры рассматриваются как размеры замыкающего домена. Упомянутая здесь средняя интенсивность пикселей относится к средней интенсивности пикселей в той области, где наблюдается полосчатый рисунок.

Деформацию в замыкающем домене оценивают путем получения сечения, перпендикулярного направлению по ширине листа (сечения в направлении по толщине листа), а затем выполнения картографического измерения методом дифракции обратного рассеяния электронов (EBSD). Во время получения деформации с помощью EBSD EBSD-изображения сохраняют с высоким разрешением и измеряют сдвиг между изображениями, преобразуя этот сдвиг в значение деформации. Например, EBSD-изображения сохраняют в формате 956×956 пикселей и используют для вычисления деформации. Способ преобразования сдвига между EBSD-изображениями в деформацию хорошо известен в литературе, и деформация может быть рассчитана с помощью коммерчески доступного программного обеспечения, такого как CrossCourt4 производства компании BLG Vantage или т.п. Тем самым вычисляют ту глубину от поверхности стального листа, где деформация сжатия в направлении прокатки проявляет максимальное значение.

<Стеклянное покрытие>

[0041] В листе анизотропной электротехнической стали по данному варианту осуществления на поверхности основного стального листа сформировано стеклянное покрытие. Стеклянное покрытие представляет собой неорганическое покрытие, содержащее силикат магния в качестве главного компонента. Стеклянное покрытие образуется по реакции между сепаратором отжига, содержащим оксид магния (MgO), нанесенным на поверхность основного стального листа, и компонентом на поверхности основного стального листа во время окончательного отжига и имеет состав, производный от сепаратора отжига и компонента основного стального листа (более конкретно, состав, содержащий Mg₂SiO₄ в качестве главного компонента).

<Придающее натяжение изоляционное покрытие>

[0042] В листе анизотропной электротехнической стали по данному варианту осуществления на поверхности стеклянного покрытия сформировано придающее натяжение изоляционное покрытие.

Придающее натяжение изоляционное покрытие придает электроизоляционные свойства листу анизотропной электротехнической стали, уменьшая тем самым потери на токи Фуко с улучшением магнитных потерь листа анизотропной электротехнической стали. В дополнение, в соответствии с придающим натяжение изоляционным покрытием, в дополнение к описанным выше электроизоляционным свойствам можно получить различные характеристики, такие как коррозионная стойкость, термостойкость и сопротивление скольжению.

Кроме того, придающее натяжение изоляционное покрытие выполняет функцию приложения натяжения к листу анизотропной электротехнической стали. Когда к листу анизотропной электротехнической стали прикладывается натяжение, чтобы способствовать движению доменных стенок в листе анизотропной электротехнической стали, можно улучшить магнитные потери листа анизотропной электротехнической стали.

Придающее натяжение изоляционное покрытие может быть хорошо известным покрытием, которое формируют, например, путем нанесения и прокаливания покрывающей жидкости, содержащей фосфат металла и кремнезем в качестве главных компонентов, на поверхности стеклянного покрытия.

<Толщина основного стального листа: 0,17-0,30 мм>

[0043] Толщина основного стального листа в листе анизотропной электротехнической стали по данному варианту осуществления не ограничена, но предпочтительно составляет 0,17-0,30 мм с учетом не только низких магнитных потерь, но и применения в сердечниках трансформаторов, для которых требуются низкий уровень шума и низкая вибрация. Чем меньше толщина листа, тем более благоприятный эффект снижения потерь на токи Фуко можно получить и тем более благоприятные магнитные потери можно получить, и поэтому предпочтительный верхний предел толщины основного стального листа составляет 0,30 мм. Однако для изготовления основного стального листа толщиной менее 0,17 мм становится необходимым специальное оборудование, что не является предпочтительным с точки зрения производства, например, из-за увеличения себестоимости производства. Поэтому предпочтительный в промышленности нижний предел толщины листа составляет 0,17 мм.

<Способ производства>

[0044] Лист анизотропной электротехнической стали по данному варианту осуществления может быть произведен с помощью способа производства, включающего следующие стадии.

(i) Стадия горячей прокатки нагревом и затем горячей прокаткой стальной заготовки, содержащей, в мас.%, С: 0,01-0,20%, Si: 3,0-4,0%, раств. Al: 0,010-0,040%, Mn: 0,01-0,50%, N: 0,020% или менее, S: 0,005-0,040%, P: 0,030% или менее, Cu: 0-0,50%, Cr: 0-0,50%, Sn: 0-0,50%, Se: 0-0,020%, Sb: 0-0,50%, Mo: 0-0,10%; а остальное - Fe и примеси, с получением горячекатаного стального листа,

(ii) стадия отжига горячекатаного листа проведением отжига горячекатаного стального листа с получением горячекатаного и отожженного стального листа,

(iii) стадия холодной прокатки выполнением холодной прокатки один или множество раз с промежуточным отжигом между ними горячекатаного и отожженного стального листа с получением холоднокатаного стального листа,

(iv) стадия обезуглероживающего отжига выполнением обезуглероживающего отжига холоднокатаного стального листа с получением подвергнутого обезуглероживающему отжигу стального листа,

(v) стадия окончательного отжига нанесением сепаратора отжига на подвергнутый обезуглероживающему отжигу стальной лист и последующим выполнением окончательного отжига с получением окончательно отожженного стального листа,

(vi) стадия формирования изоляционного покрытия формированием придающего натяжение изоляционного покрытия на поверхности окончательно отожженного стального листа, и

(vii) стадия сегментации магнитных доменов с введением линейных термических деформаций в поверхность придающего натяжение изоляционного покрытия облучением энергетическим лучом.

Далее эти стадии будут описаны подробно. В последующем описании в том случае, если условия на каждой стадии не описаны, можно выполнять каждую стадию, подходящим образом применяя хорошо известные условия.

<Стадия горячей прокатки>

[0045] На стадии горячей прокатки, например, стальную заготовку, такую как сляб, содержащий, в мас.%, С: 0,01-0,20%, Si: 3,0-4,0%, раств. Al: 0,010-0,040%, Mn: 0,01-0,50%, N: 0,020% или менее, S: 0,005-0,040%, P: 0,030% или менее, Cu: 0-0,50%, Cr: 0-0,50%, Sn: 0-0,50%, Se: 0-0,020%, Sb: 0-0,50%, Mo: 0-0,10%, а остальное - Fe и примеси, нагревают и затем подвергают горячей прокатке для получения горячекатаного стального листа. Температуру нагрева стальной заготовки предпочтительно устанавливают в диапазоне 1100-1450°C. Температура нагрева более предпочтительно составляет 1300-1400°C. Условия горячей прокатки конкретно не ограничены и могут быть установлены сообразно обстоятельствам на основании требуемых характеристик. Толщина горячекатаного стального листа предпочтительно находится в диапазоне, например, 2,0 мм или больше и 3,0 мм или меньше.

<Стадия отжига горячекатаного листа>

[0046] Стадия отжига горячекатаного листа является стадией отжига горячекатаного стального листа, произведенного на стадии горячей прокатки, с получением горячекатаного и отожженного стального листа. При выполнении такой обработки отжигом в структуре стального листа происходит рекристаллизация, и становится возможным реализовать выгодные магнитные характеристики. На стадии отжига горячекатаного листа по данному варианту осуществления горячекатаный стальной лист, произведенный на стадии горячей прокатки, может быть отожжен в соответствии с хорошо известным способом для того, чтобы получить горячекатаный и отожженный стальной лист. Средства для нагревания горячекатаного стального листа во время отжига конкретно не ограничены, и можно использовать хорошо известный способ нагрева. В дополнение, условия отжига также конкретно не ограничены, и можно отжигать горячекатаный стальной лист, например, в диапазоне температур 900-1200°C в течение от 10 секунд до 5 минут.

<Стадия холодной прокатки>

[0047] На стадии холодной прокатки выполняют холодную прокатку, включающую множество проходов, горячекатаного и отожженного стального листа после отжига горячекатаного листа, чтобы получить холоднокатаный стальной лист, имеющий толщину 0,17-0,30 мм. Холодная прокатка может быть холодной прокаткой, которая выполняется один раз (серия холодных прокаток без промежуточного отжига), или может выполняться множество раз, включая промежуточный отжиг, при этом холодную прокатку останавливают и выполняют промежуточный отжиг по меньшей мере один раз или более перед окончательным проходом стадии холодной прокатки. В том случае, если промежуточный отжиг выполняют, горячекатаный стальной лист предпочтительно выдерживают при температуре 1000-1200°C в течение 5-180 секунд. Атмосфера отжига конкретно не ограничена. Число раз промежуточного отжига предпочтительно составляет 3 или меньше с учетом себестоимости производства. В дополнение, перед стадией холодной прокатки может выполняться травление поверхности горячекатаного и отожженного стального листа.

[0048] На стадии холодной прокатки горячекатаный и отожженный стальной лист может быть подвергнут холодной прокатке в соответствии с хорошо известным способом, чтобы получить холоднокатаный стальной лист. Например, можно сделать так, чтобы итоговое обжатие при прокатке находилось в диапазоне 80-95%. В том случае, если итоговое обжатие при прокатке составляет менее 80%, высока вероятность того, что не могут быть получены зародыши Госса, в которых ориентация {110}<001> обладает высокой степенью развития в направлении прокатки, что не является предпочтительным. С другой стороны, в том случае, если итоговое обжатие при прокатке превышает 95%, возрастает вероятность того, что вторичная рекристаллизация станет неустойчивой на последующей стадии окончательного отжига, что не является предпочтительным. Когда итоговое обжатие при прокатке устанавливают попадающим в вышеописанный диапазон, можно получить зародыши Госса, в которых ориентация {110} <001> имеет высокую степень развития в направлении прокатки, а также подавить нестабильность вторичной рекристаллизации. Итоговое обжатие при прокатке является совокупным обжатием при холодной прокатке и представляет собой совокупное обжатие при холодной прокатке после окончательного технологического отжига в том случае, если технологический отжиг выполняется.

<Стадия обезуглероживающего отжига>

[0049] На стадии обезуглероживающего отжига выполняют обезуглероживающий отжиг полученного холоднокатаного стального листа, чтобы получить подвергнутый обезуглероживающему отжигу стальной лист. На стадии обезуглероживающего отжига условия обезуглероживающего отжига не ограничены, при условии, что холоднокатаный стальной лист подвергается первичной рекристаллизации, и C, который оказывает негативное влияние на магнитные характеристики, может быть удален из стального листа, и, в качестве иллюстративного примера, холоднокатаный стальной лист выдерживают в атмосфере отжига (атмосфере в печи), где степень окисления (PH₂O/PH₂) устанавливается равной 0,3-0,6, при температуре отжига 800-900°C в течение 10-600 секунд.

<Стадия азотирования>

[0050] Обработка азотированием может быть выполнена между стадией обезуглероживающего отжига и описываемой ниже стадией окончательного отжига.

Например, на стадии азотирования подвергнутый обезуглероживающему отжигу стальной лист выдерживают при приблизительно 700-850°C в атмосфере азотирующей обработки (атмосфере, содержащей газ, обладающий азотирующей способностью, такой как водород, азот или аммиак). При этом предпочтительно проводить азотирование так, чтобы содержание N в подвергнутом обезуглероживающему отжигу стальном листе после стадии азотирования достигало 40-1000 миллионных долей на массовой основе (млн^-1). Когда содержание N в подвергнутом обезуглероживающему отжигу стальном листе после азотирования составляет менее 40 млн^-1, AlN не выделяется в подвергнутом обезуглероживающему отжигу стальном листе в достаточной степени, и существует вероятность того, что AlN не будет действовать как ингибитор. Поэтому в том случае, если AlN используется как ингибитор, содержание N в подвергнутом обезуглероживающему отжигу стальном листе после азотирования предпочтительно устанавливается равным 40 млн^-1 или больше.

С другой стороны, в том случае, если содержание N в подвергнутом обезуглероживающему отжигу стальном листе превышает 1000 млн^-1, AlN чрезмерно присутствует в стальном листе даже после завершения вторичной рекристаллизации при окончательном отжиге. Такой AlN вызывает ухудшение магнитных потерь. Поэтому содержание N в подвергнутом обезуглероживающему отжигу стальном листе после стадии азотирования предпочтительно устанавливается равным 1000 млн^-1 или меньше.

<Стадия окончательного отжига>

[0051] На стадии окончательного отжига на подвергнутый обезуглероживающему отжигу стальной лист, полученный на стадии обезуглероживающего отжига или дополнительно подвергнутый азотированию, наносят заданный сепаратор отжига, а затем выполняют окончательный отжиг. Окончательный отжиг обычно выполняют в течение длительного времени в состоянии, когда стальной лист смотан в рулон. Поэтому перед окончательным отжигом сепаратор отжига наносят на подвергнутый обезуглероживающему отжигу стальной лист и сушат с целью предотвращения схватывания между внутренней и внешней сторонами листа в рулоне.

В качестве наносимого сепаратора отжига используют сепаратор отжига, содержащий MgO в качестве главного компонента (например, содержащий 80 мас.% или больше MgO). Использование сепаратора отжига, содержащего MgO в качестве главного компонента, позволяет сформировать стеклянное покрытие на поверхности основного стального листа. В том случае, если MgO не является главным компонентом, первичное покрытие (стеклянное покрытие) не образуется. Причина этого заключается в том, что первичное покрытие представляет собой соединение Mg₂SiO₄ или MgAl₂O₄, а Mg, необходимого для реакции образования, недостаточно.

Окончательный отжиг может выполняться при таких условиях, что, например, в газовой атмосфере, содержащей водород и азот, температуру повышают до 1150-1250°C, а затем холоднокатаный стальной лист отжигают в течение 10-60 часов.

<Стадия формирования изоляционного покрытия>

[0052] На стадии формирования изоляционного покрытия формируют придающее натяжение изоляционное покрытие на одной поверхности или на обеих поверхностях холоднокатаного стального листа после окончательного отжига. Условия формирования придающего натяжение изоляционного покрытия конкретно не ограничены, и пленкообразующая жидкость может быть нанесена и высушена хорошо известным способом с использованием хорошо известной жидкости для формирования изоляционного покрытия. Когда на поверхности стального листа сформировано придающее натяжение изоляционное покрытие, можно дополнительно улучшить магнитные характеристики листа анизотропной электротехнической стали.

Поверхность стального листа, на котором должно быть сформировано придающее натяжение изоляционное покрытие, может быть поверхностью, на которой перед нанесением пленкообразующей жидкости была выполнена необязательная предварительная обработка, такая как обезжиривающая обработка щелочью и т.п. или травление соляной кислотой, серной кислотой, фосфорной кислотой и т.п., или может быть окончательно отожженной поверхностью, на которой не выполнялись никакие предварительные обработки.

Изоляционное покрытие, которое формируется на поверхности стального листа, конкретно не ограничено, при условии, что оно может быть применено в качестве изоляционного покрытия листов анизотропной электротехнической стали, и можно использовать хорошо известное изоляционное покрытие. Иллюстративными примерами такого изоляционного покрытия служат композитные изоляционные покрытия, содержащие неорганическое вещество в качестве главного компонента и дополнительно содержащие органическое вещество. При этом композитное изоляционное покрытие представляет собой изоляционное покрытие, содержащее по меньшей мере любое неорганическое вещество, такое как соль металла и хромовой кислоты, фосфатная соль металла, коллоидный кремнезем, соединение Zr или соединение Ti, в качестве главного компонента, в котором диспергированы мелкодисперсные частицы органической смолы. В частности, с точки зрения снижения экологической нагрузки во время производства, что является все более и более востребованным в последние годы, предпочтительно используется изоляционное покрытие, для которого в качестве исходного материала используются фосфат металла, связующее вещество с Zr или Ti, или их карбонатная или аммониевая соль.

<Стадия сегментации магнитных доменов>

[0053] На стадии сегментации магнитных доменов поверхность придающего натяжение изоляционного покрытия облучают энергетическим лучом (лазерным пучком или электронным пучком), тем самым вводя множество линейных деформаций, простирающихся в направлении, пересекающемся с направлением прокатки, около поверхности основного стального листа (от поверхности во внутреннюю часть стального листа). На стадии сегментации магнитных доменов множество линейных деформаций (термических деформаций, создаваемых быстрым нагревом посредством облучения энергетическим лучом и последующим быстрым охлаждением), формируют с заданными интервалами в направлении прокатки, и эти интервалы (то есть интервалы линейных деформаций, смежных друг с другом) устанавливают равными 10 мм или меньше в направлении прокатки.

Когда интервалы множества линейных деформаций в направлении прокатки составляют более 10 мм, эффект улучшения магнитных потерь является недостаточным. Поэтому деформации формируют облучением придающего натяжение изоляционного покрытия энергетическим лучом с интервалами в направлении прокатки 10 мм или меньше.

Энергетический луч может быть непрерывным излучением или импульсным излучением. Примеры вида лазерного пучка включают волоконный лазер, лазер на YAG или лазер на CO₂. Электронный пучок может быть непрерывным пучком или прерывистым пучком.

[0054] В дополнение, как описано выше, чтобы получить лист анизотропной электротехнической стали, обеспечивающий как низкие магнитные потери, так и низкий шум, в основной стальной лист вводят деформации и формируют замыкающие домены неглубоко под поверхностью. В частности, придающее натяжение изоляционное покрытие облучают энергетическим лучом так, что плотность мощности энергетического луча Ip, которая определяется как P/S с использованием выходной мощности энергетического луча P в единицах Вт и площади сечения энергетического луча при облучении S в единицах мм², удовлетворяет следующему выражению (1), а входная энергия энергетического луча в единицах Дж/мм, которая определяется как P/Vs с использованием выходной мощности энергетического луча P и скорости сканирования энергетического луча Vs в единицах мм/с, удовлетворяет следующему выражению (2).

[0055] 250 ≤ Ip ≤ 5200 Выражение (1)

0,007 < Up ≤ 0,050 Выражение (2)

[0056] Когда Ip меньше 250, эффект облучения не может быть получен в достаточной степени, и магнитные потери не улучшаются в достаточной степени. Поэтому Ip составляет 250 или больше. С другой стороны, когда Ip становится больше, чем 5200, глубина замыкающего домена увеличивается, и шумовые характеристики ухудшаются. Поэтому Ip составляет 5200 или меньше. Ip предпочтительно составляет 2000 или меньше, более предпочтительно 1750 или меньше, а еще более предпочтительно 1500 или меньше. В этом случае шумовые характеристики являются более превосходными. В дополнение, когда Up составляет 0,007 или меньше, эффект облучения не может быть получен в достаточной степени, и магнитные потери не улучшаются в достаточной степени. Поэтому Up составляет более 0,007. С другой стороны, когда Up становится больше, чем 0,050, глубина замыкающего домена увеличивается, и шумовые характеристики ухудшаются. Поэтому Up составляет 0,050 или меньше.

[0057] Кроме того, в способе производства листа анизотропной электротехнической стали по данному варианту осуществления при облучении энергетическим лучом соотношение размеров пучка контролируют так, чтобы оно удовлетворяло следующему выражению (5), при этом соотношение размеров пучка определяется выражением (dl/dc) с использованием диаметра dl в направлении, перпендикулярном направлению сканирования пучка, в единицах мкм и диаметра dc в мкм в направлении сканирования пучка энергетического луча в единицах мкм.

[0058] 0,0010 < dl/dc < 1,0000 (5)

[0059] Когда соотношение размеров пучка составляет 0,0010 или меньше, в связи с облучением пучком выделяется тепло, эффективность подвода входной энергии снижается, и достаточный эффект сегментации магнитных доменов (эффект уменьшения магнитных потерь) не может быть получен. Поэтому соотношение размеров пучка составляет более 0,0010. С другой стороны, когда соотношение размеров пучка составляет 1,0000 или больше, объем, в котором присутствует остаточное напряжение, увеличивается, и шумовые характеристики становятся плохими. Поэтому соотношение размеров пучка составляет менее 1,0000. Соотношение размеров пучка предпочтительно составляет менее 0,0500, а более предпочтительно менее 0,0050.

[0060] В дополнение, диаметр dl энергетического луча в направлении, перпендикулярном направлению сканирования пучка, в единицах мкм делают удовлетворяющим следующему выражению (6).

[0061] 10 ≤ dl < 200 (6)

[0062] Для энергетического луча, такого как лазерный или электронный пучок, в промышленности трудно сузить диаметр пучка до менее чем 10 мкм. Поэтому dl составляет 10 или больше. С другой стороны, когда dl становится равным 200 или больше, вводятся избыточные термические деформации вне рамок эффекта сегментации магнитных доменов, в результате чего шумовые характеристики ухудшаются. Поэтому dl составляет менее 200. dl предпочтительно составляет менее 150, а более предпочтительно менее 100.

[0063] В способе производства листа анизотропной электротехнической стали по данному варианту осуществления, как описано выше, облучение выполняют энергетическим лучом, имеющим относительно высокую Ip, в состоянии, когда соотношение размеров пучка мало. Такое облучение обычно не выполняют. Причина этого заключается в том, что считается, что уменьшение соотношения размеров пучка приводит к дисперсии энергии облучения и ослабляет эффект увеличения Ip. Однако авторы настоящего изобретения впервые обнаружили, что вышеописанные условия облучения являются предпочтительными, в результате исследований, основанных на новых обнаруженных данных о том, что контроль пространственного распределения деформаций важен с точки зрения одновременного снижения магнитных потерь и шума.

Примеры

[0064] Стадию горячей прокатки выполняли на слябах, содержащих 3,0 мас.% Si (стальных заготовках, содержащих, в мас.%, С: 0,03%, Si: 3,0%, раств. Al: 0,040%, Mn: 0,05%, N: 0,005%, S: 0,005%, P: 0,01%, а остальное - Fe и примеси). В частности, слябы нагревали до 1350°C, а затем выполняли горячую прокатку слябов для того, чтобы произвести горячекатаные стальные листы с толщиной 2,3 мм.

Стадию отжига горячекатаных листов выполняли на горячекатаных стальных листах после стадии горячей прокатки при температуре отжига от 900°С до 1200°С в течение времени выдержки от 10 до 300 секунд.

После этого выполняли холодную прокатку один или множество раз с промежуточным отжигом между ними для того, чтобы получить холоднокатаные стальные листы толщиной 0,17-0,30 мм.

Обезуглероживающий отжиг выполняли на этих холоднокатаных стальных листах при условиях, когда холоднокатаные стальные листы выдерживали при 800-850°C в течение 100-200 секунд. В качестве атмосферы обезуглероживающего отжига формировалась хорошо известная влажная атмосфера, содержащая водород и азот.

После обезуглероживающего отжига стальные листы №№ 4, 6 и 13 выдерживали при 700-850°C в течение 10-60 секунд в хорошо известной атмосфере азотирующей обработки (атмосфере, содержащей газ, обладающий азотирующей способностью, такой как водород, азот или аммиак), и азотирующие обработки выполняли так, чтобы содержания N в подвергнутых обезуглероживающему отжигу стальных листах составили 40-1000 млн^-1.

Сепаратор отжига, содержащий оксид магния (MgO) в качестве главного компонента, наносили на поверхности стальных листов, и окончательный отжиг стальных листов №№ 4, 6 и 13 выполняли после азотирования, а других стальных листах - после обезуглероживающего отжига. Температура окончательного отжига на стадии окончательного отжига составляла 1200°C, а время выдержки при температуре окончательного отжига составляло 20 часов.

Состав изоляционного покрытия, содержащий коллоидный кремнезем и фосфат в качестве главных компонентов, наносили на поверхности (на стеклянные покрытия) стальных листов (листов анизотропной электротехнической стали) после охлаждения на стадии окончательного отжига, а затем прокаливали для формирования придающих натяжение изоляционных покрытий.

Лист анизотропной электротехнической стали с каждым номером стального листа производили с помощью вышеописанных стадий.

[Анализ химического состава основного стального листа]

[0065] Химический состав основного стального листа в листе анизотропной электротехнической стали с каждым номером стального листа перед сегментацией магнитных доменов, полученном вышеописанным способом, получали следующим методом. Сначала с каждого листа анизотропной электротехнической стали удаляли придающее натяжение изоляционное покрытие. В частности, лист анизотропной электротехнической стали погружали в водный раствор гидроксида натрия (80-90°C), содержавший NaOH: 30-50 мас.% и H₂O: 50-70 мас.%, на 7-10 минут. Лист анизотропной электротехнической стали после погружения (лист анизотропной электротехнической стали, с которого было удалено придающее натяжение изоляционное покрытие) промывали водой. После промывки водой лист анизотропной электротехнической стали сушили обдувкой теплым воздухом в течение чуть менее одной минуты.

Затем с листа анизотропной электротехнической стали удаляли стеклянное покрытие. В частности, лист анизотропной электротехнической стали погружали в водный раствор соляной кислоты (80-90°C), содержавший 30-40 мас.% HCl, на 1-10 минут. Поэтому стеклянное покрытие удалялось с основного стального листа. Основной стальной лист после погружения промывали водой. После промывки водой лист анизотропной электротехнической стали сушили обдувкой теплым воздухом в течение чуть менее одной минуты.

Основной стальной лист извлекался из листа анизотропной электротехнической стали с помощью вышеописанной стадии.

Химический состав извлеченного основного стального листа получали с помощью хорошо известного метода компонентного анализа. В частности, создавали стружку из основного стального листа с помощью дрели, и эту стружку собирали. Собранную стружку растворяли в кислоте, получив раствор. Элементный анализ химического состава этого раствора выполняли с помощью ICP-AES. Si в химическом составе основного стального листа получали с помощью метода, описанного в стандарте JIS G 1212 (1997) (Методы определения содержания кремния). В частности, когда вышеописанная стружка растворялась в кислоте, оксид кремния выпадал в виде осадка. Этот осадок (оксид кремния) отфильтровывали фильтровальной бумагой и измеряли его массу, тем самым получив содержание Si. Содержание C и содержание S получали с помощью хорошо известного высокочастотного метода сжигания (метода поглощения в инфракрасной области при сжигании). В частности, вышеописанный раствор сжигали посредством высокочастотного нагрева в потоке кислорода, детектировали образующиеся диоксид углерода и диоксид серы и в результате получали содержание C и содержание S. Содержание N получали с использованием метода определения удельной теплопроводности при плавлении в инертном газе. Химический состав основного стального листа получали с помощью вышеописанного метода анализа. Химический состав стального листа (основного стального листа) с каждым номером стального листа был следующим, в мас.%: С: 0,001%, Si: 3,0%, раств. Al: менее 0,001%, Mn: 0,05%, N: 0,002%, S: менее 0,001%, P: 0,01%, а остальное - Fe и примеси.

[Оценка магнитных характеристик]

[0066] Хотя это и не показано в таблице, для того чтобы оценить коэффициент улучшения магнитных потерь, оценивали магнитные потери до сегментация магнитных доменов. Образец, имеющий ширину 60 мм и длину 300 мм, включая положение центра листа по ширине, брали из листа анизотропной электротехнической стали с каждым номером стального листа. Направление по длине образца устанавливали параллельным направлению прокатки. Взятый образец выдерживали при 800°C в течение 2 часов в атмосфере азота, имеющей точку росы 0°C или ниже, и удаляли деформации, введенные во время взятия образца. Магнитные потери W_17/50 (Вт/кг) при установленной на 50 Гц частоте и установленной на 1,7 Тл максимальной плотности магнитного потока измеряли в соответствии со стандартом JIS C2556 (2015) с использованием этого образца.

[0067] После этого выполняли сегментацию магнитных доменов листа анизотропной электротехнической стали с каждым номером стального листа путем облучения лазером или облучения электронным пучком поверхности стального листа при условиях, показанных в Таблице 1, с использованием волоконного лазера или электронного пучка, затем исследовали размеры замыкающего домена и выполняли испытания для оценки шумовых характеристик и магнитных характеристик. Лазерное облучение выполняли в атмосфере, а облучение электронным пучком выполняли в вакууме (уровень вакуума: 0,2 Па).

[0068] [Таблица 1] Стальной лист № Стадия сегментации магнитных доменов Энергетический луч Ip Up dl/dc dl Вид энергетического луча Угол между направлением сканирования энергетического луча и направлением, перпендикулярным направлению прокатки Интервал в направлении прокатки Вт/мм² Дж/мм мкм градусы мм 1 Лазер 267 0,006 0,0524 100 Лазер 8 6 2 Лазер 251 0,008 0,0393 100 Лазер 28 5 3 Лазер 293 0,008 0,0287 80 Лазер 5 4 4 Лазер 375 0,015 0,0212 90 Лазер 8 8 5 Лазер 589 0,019 0,0894 160 Лазер 10 5 6 Лазер 440 0,026 0,0605 170 Лазер 18 6 7 Лазер 409 0,045 0,0516 190 Лазер 17 8 8 Лазер 650 0,033 0,0628 200 Лазер 22 5 9 Лазер 84 0,080 0,0091 200 Лазер 10 9 10 Лазер 550 0,037 0,0115 105 Лазер 15 3 11 Лазер 283 0,043 0,0082 125 Лазер 3 5 12 Лазер 255 0,036 0,0059 150 Лазер 3 4 13 Лазер 1800 0,045 0,0452 120 Лазер 9 7 14 Лазер 90 0,036 0,0027 130 Лазер 20 6 15 Лазер 95 0,020 0,0293 200 Лазер 5 4 16 Лазер 260 0,038 0,0092 190 Лазер 1 7 17 Лазер 1048 0,044 0,0293 140 Лазер 1 3 18 Лазер 1643 0,042 0,0611 165 Лазер 20 5 19 Лазер 300 0,053 0,0072 135 Лазер 10 6 20 Лазер 252 0,048 0,0061 195 Лазер 10 8 21 Лазер 5250 0,008 2,5447 180 Лазер 22 7 22 Лазер 5125 0,008 0,7000 197 Лазер 1 10 23 Лазер 2000 0,050 0,1278 197 Лазер 1 12 24 Лазер 1923 0,008 0,0302 50 Лазер 3 7 25 Лазер 5250 0,004 0,1963 50 Лазер 6 5 26 Лазер 250 0,037 0,0623 225 Лазер 15 3 27 Электронный пучок 1600 0,040 0,0600 170 Электронный пучок 3 5 28 Лазер 1100 0,030 0,0008 20 Лазер 2 5 29 Лазер 1070 0,050 1,3000 200 Лазер 2 5

[Распределение замыкающих доменов в обработанном энергетическим лучом стальном листе]

[0069] Размеры замыкающего домена в сечении в направлении по толщине каждого листа анизотропной электротехнической стали оценивали вышеописанным методом путем наблюдения изображения в отраженных электронах с помощью сканирующего электронного микроскопа. Из листа анизотропной электротехнической стали, имеющего остаточную деформацию и замыкающий домен, получали сечение, перпендикулярное направлению по ширине листа (сечение в направлении по толщине листа), а затем удаляли технологические деформации на поверхности этого сечения с помощью пучка ионов аргона при ускоряющем напряжении 1 кВ. Во время получения сечения, перпендикулярного направлению по ширине листа, сечение вырезали так, чтобы угол отклонения от кристаллографической плоскости {110} железа был меньше 1° вокруг оси ND (направления, перпендикулярного поверхности образца). Образец наклоняли под углом 70 градусов в сканирующем электронном микроскопе и облучали сечение электронным пучком для получения изображения в отраженных электронах. Ускоряющее напряжение электронного пучка устанавливали на 20 кВ. Результаты оценки показаны в Таблице 2.

[Оценка деформации в замыкающем домене]

[0070] Деформации (остаточные деформации) в замыкающем домене оценивали путем получения сечения в направлении по толщине листа, а затем выполнения картографического измерения методом дифракции обратного рассеяния электронов (EBSD). Образец, наклоненный под углом 70 градусов, облучали электронным пучком для получения EBSD-изображения. EBSD-изображения сохраняли в формате 956×956 пикселей и использовали для вычисления деформации. Вычисление деформации выполняли с помощью программного обеспечения CrossCourt4 производства компании BLG Vantage. Тем самым вычисляли ту глубину от поверхности стального листа, где деформация сжатия в направлении прокатки проявляла максимальное значение.

[Оценка шумовых характеристик]

[0071] Образец, имеющий ширину 100 мм и длину 500 мм, брали из каждого листа анизотропной электротехнической стали. Направление по длине образца выбирали соответствующим направлению прокатки RD, а направление по ширине - соответствующим направлению по ширине листа TD.

Магнитострикция этого образца измеряли методом измерения магнитострикции на переменном токе с использованием прибора для измерения магнитострикции. В качестве прибора для измерения магнитострикции использовалось устройство, включающее лазерный доплеровский виброметр, катушку возбуждения, источник возбуждающего питания, катушку детектирования магнитного потока, усилитель и осциллограф.

В частности, к образцу прикладывали переменное магнитное поле так, чтобы максимальная плотность магнитного потока составляла 1,7 Тл в направлении прокатки. Изменение длины образца, вызванное расширением и сжатием магнитных доменов, измеряли с помощью лазерного доплеровского виброметра, и получали сигнал магнитострикции. Выполняли анализ Фурье полученного сигнала магнитострикции для получения амплитуды Cn каждой частотной компоненты fn (n представляет собой натуральное число, равное 1 или более) сигнала магнитострикции. Уровень магнитострикции LVA (дБ), представленный следующим выражением, получали с использованием A-поправочного коэффициента αn каждой частотной компоненты fn.

LVA=20 × Log(√(∑(ρc × 2π × fn × αn × Cn/√2)²)/Pe0)

Здесь ρc - собственное акустическое сопротивление, установленное равным 400. Pe0 - минимальное слышимое звуковое давление, установленное равным Pe0=2×10^-5 (Па). В качестве A-поправочного коэффициента αn использовали значения, приведенные в Таблице 2 стандарта JIS C 1509-1 (2005).

На основании полученного уровня магнитострикции (LVA) шумовые характеристики оценивали по следующим критериям. Когда уровень магнитострикции составлял менее 60 дБА, лист анизотропной электротехнической стали считался превосходным с точки зрения шумовых характеристик.

Результаты показаны в Таблице 2.

[Оценка магнитных характеристик]

[0072] Образец, имеющий ширину 60 мм и длину 300 мм, включая положение центра листа по ширине, брали из листа анизотропной электротехнической стали с каждым номером стального листа. Направление по длине образца устанавливали параллельным направлению прокатки. Взятый образец выдерживали при 800°C в течение 2 часов в атмосфере азота, имеющей точку росы 0°C или ниже, и удаляли деформации, введенные во время взятия образца.

Плотность магнитного потока (Тл) получали с помощью испытания магнитных характеристик одиночного листа (тест SST) в соответствии со стандартом JIS C2556 (2015) с использованием этого образца. В частности, к образцу прикладывали магнитное поле напряженностью 800 А/м и определяли плотность магнитного потока (Тл).

Кроме того, магнитные потери W_17/50 (Вт/кг) при установленной на 50 Гц частоте и установленной на 1,7 Тл максимальной плотности магнитного потока измеряли в соответствии со стандартом JIS C2556 (2015) с использованием этого образца.

Результаты измерений показаны в Таблице 2.

[0073] При этом коэффициент улучшения (%) магнитных потерь до и после облучения энергетическим лучом определяли как 100 × разность в магнитных потерях до и после облучения энергетическим лучом/магнитные потери до облучения энергетическим лучом, и коэффициент улучшения магнитных потерь, составивший 5,0% или больше, считался приемлемым. Результаты измерения коэффициента улучшения магнитных потерь показаны в Таблице 2.

[0074]

[Таблица 2] Стальной лист № Остаточная деформация Замыкающий домен Распределение остаточных деформаций в направлении по толщине листа Магнитные характеристики Шумовые характеристики Примечание Угол между направлением протяженности остаточной деформации и направлением, перпендикулярным направлению прокатки Интервал в направлении прокатки Линейная форма Длина в направлении по толщине листа, d Длина в направлении прокатки, w Толщина основного стального листа Глубина, где присутствует максимальное значение деформации сжатия в направлении прокатки, m m/d Магнитные потери
W_17/50 Плотность магнитного потока Коэффициент улучшения магнитных потерь градусы мм мкм мкм мм мкм - Вт/кг Тл % дБ 1 8 6 Непрерывная 29 100 0,27 25 0,87 0,82 1,91 2,4 49 Сравнительный пример 2 28 5 Прерывистая 30 100 0,17 26 0,87 0,72 1,91 7,3 49 Пример по изобретению 3 5 4 Непрерывная 31 80 0,17 27 0,86 0,73 1,91 6,9 49 Пример по изобретению 4 8 8 Непрерывная 37 90 0,22 32 0,87 0,74 1,91 8,1 51 Пример по изобретению 5 10 5 Непрерывная 41 160 0,22 34 0,83 0,73 1,91 10,4 55 Пример по изобретению 6 18 6 Прерывистая 41 170 0,22 35 0,84 0,72 1,91 10,5 55 Пример по изобретению 7 17 8 Непрерывная 44 190 0,22 37 0,84 0,72 1,90 10,8 56 Пример по изобретению 8 22 5 Непрерывная 45 200 0,22 38 0,84 0,71 1,91 12,2 58 Пример по изобретению 9 10 9 Прерывистая 24 200 0,27 20 0,84 0,82 1,92 2,4 51 Сравнительный пример 10 15 3 Непрерывная 45 105 0,17 35 0,78 0,70 1,90 10,4 54 Пример по изобретению 11 3 5 Непрерывная 41 125 0,27 34 0,82 0,76 1,91 9,4 54 Пример по изобретению 12 3 4 Непрерывная 35 150 0,17 29 0,83 0,71 1,91 9,6 53 Пример по изобретению 13 9 7 Прерывистая 54 120 0,17 26 0,48 0,68 1,90 12,4 58 Пример по изобретению 14 20 6 Непрерывная 28 130 0,27 24 0,86 0,83 1,92 1,2 48 Сравнительный пример 15 5 4 Непрерывная 30 200 0,17 28 0,93 0,73 1,91 6,9 61 Сравнительный пример 16 1 7 Непрерывная 34 190 0,22 30 0,89 0,73 1,91 10,0 54 Пример по изобретению 17 1 3 Прерывистая 50 140 0,22 23 0,46 0,71 1,90 11,9 58 Пример по изобретению 18 20 5 Прерывистая 53 165 0,22 25 0,47 0,71 1,90 12,4 58 Пример по изобретению 19 10 6 Прерывистая 63 135 0,27 31 0,49 0,74 1,90 12,2 61 Сравнительный пример 20 10 8 Непрерывная 31 197 0,17 27 0,88 0,70 1,91 10,5 55 Пример по изобретению 21 22 7 Непрерывная 62 180 0,27 29 0,47 0,73 1,89 13,2 63 Сравнительный пример 22 1 10 Непрерывная 57 200 0,17 25 0,44 0,66 1,90 14,8 59 Пример по изобретению 23 1 12 Непрерывная 56 200 0,17 25 0,45 0,75 1,91 3,8 53 Сравнительный пример 24 3 7 Непрерывная 34 50 0,22 23 0,67 0,73 1,90 9,9 57 Пример по изобретению 25 6 5 Непрерывная 61 50 0,22 30 0,49 0,71 1,90 12,3 61 Сравнительный пример 26 15 3 Непрерывная 29 225 0,17 22 0,76 0,65 1,90 16,7 61 Сравнительный пример 27 3 5 Прерывистая 60 200 0,22 28 0,47 0,72 1,90 10,4 59 Пример по изобретению 28 3 4 Непрерывная 10 20 0,22 3 0,30 0,73 1,90 1,5 48 Сравнительный пример 29 4 5 Непрерывная 63 200 0,22 32 0,51 0,71 1,91 15,0 63 Сравнительный пример

[0075] Как видно из Таблицы 1 и Таблицы 2, в примерах настоящего изобретения размеры замыкающего домена (d и w) и отношения m/d глубины m от поверхности основного стального листа, где присутствующая в замыкающем домене деформация сжатия в направлении прокатки проявляла максимальное значение, к длине d были в пределах объема настоящего изобретения. В результате магнитные характеристики были превосходными, коэффициенты улучшения магнитных потерь также были высокими, а шумовые характеристики были превосходными. С другой стороны, в сравнительных примерах размеры замыкающего домена или отношение m/d были вне пределов объема настоящего изобретения. В результате по меньшей мере одно из коэффициента улучшения магнитных потерь и шумовых характеристик было плохим.

[0076] В стальном листе № 1 входная энергия энергетического луча Up была низкой, а в стальном листе № 14 плотность мощности энергетического луча Ip была низкой, и длины замыкающих доменов в направлении по толщине листа не были достаточными. В результате коэффициенты улучшения магнитных потерь не достигали 5,0%.

В стальном листе № 9 входная энергия энергетического луча Up была большой, но плотность мощности энергетического луча Ip была низкой, и поэтому длина замыкающего домена в направлении по толщине листа не была достаточной. В результате коэффициенты улучшения магнитных потерь не достигали 5,0%.

В стальном листе № 15 плотность мощности энергетического луча Ip была низкой, а отношение m/d было большим. В результате шумовые характеристики были плохими.

В стальном листе № 19 входная энергия энергетического луча Up была слишком большой, и поэтому длина замыкающего домена в направлении по толщине листа была слишком большой. В результате шумовые характеристики были плохими.

В стальном листе № 21 плотность мощности энергетического луча Ip была слишком высокой, и поэтому длина замыкающего домена в направлении по толщине листа была слишком большой. В результате шумовые характеристики были плохими.

В стальном листе № 23 интервал в направлении прокатки смежных друг с другом линейных деформаций превышал 10 мм. В результате коэффициенты улучшения магнитных потерь не достигали 5,0%.

В стальном листе № 25 входная энергия энергетического луча Up была малой, плотность мощности энергетического луча Ip была высокой, а длина замыкающего домена в направлении по толщине листа была слишком большой. В результате шумовые характеристики были плохими.

В стальном листе № 26 длина метки облучения энергетическим лучом в направлении прокатки была слишком большой, а длина замыкающего домена в направлении прокатки превышала 200 мкм. В результате шумовые характеристики были плохими.

В стальном листе № 28 соотношение размеров метки облучения энергетическим лучом было слишком малым, достаточный эффект облучения энергетическим лучом не удалось получить из-за влияния тепловыделения, и длина замыкающего домена в направлении по толщине листа не была достаточной. В результате коэффициенты улучшения магнитных потерь не достигали 5,0%.

В стальном листе № 29 соотношение размеров метки облучения энергетическим лучом было слишком большим, и длина замыкающего домена в направлении по толщине листа была слишком большой. В результате шумовые характеристики были плохими.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

[0077] В соответствии с настоящим изобретением возможно обеспечить лист анизотропной электротехнической стали, имеющий превосходные характеристики магнитных потерь и шумовые характеристики, а также способ его производства. Поэтому настоящее изобретение имеет высокую промышленную применимость.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

[0078] ND: направление вертикали к поверхности листа

TD: направление по ширине листа

RD: направление прокатки

S: поверхность

SPR: область, где наблюдается полосчатый рисунок

EIrD: направление облучения энергетическим лучом

Изобретение относится к металлургии, в частности к листу анизотропной электротехнической стали, и может быть использовано при изготовлении сердечников трансформаторов. Лист анизотропной электротехнической стали содержит основной стальной лист, стеклянное покрытие, сформированное на основном стальном листе, и придающее натяжение изоляционное покрытие, сформированное на стеклянном покрытии. В основном стальном листе присутствует множество линейных деформаций, которые простираются непрерывно или прерывисто в направлении, пересекающемся с направлением прокатки, интервалы в направлении прокатки множества смежных друг с другом линейных деформаций составляют 10 мм или менее. В той области, где присутствуют деформации, присутствует замыкающий домен, длина d замыкающего домена в направлении по толщине листа от поверхности основного стального листа составляет 30-60 мкм, длина w замыкающего домена в направлении прокатки составляет 200 мкм или менее. Отношение m/d глубины m от поверхности основного стального листа, где присутствующая в замыкающем домене деформация сжатия в направлении прокатки проявляет максимальное значение, к упомянутой длине d составляет в диапазоне более 0,30 и менее 0,90. Лист выполнен из стали, содержащей, мас.%: C 0,010 или менее, Si 3,00-4,00, Mn 0,01-0,50, N 0,010 или менее, раств. Al 0,020 или менее, S 0,010 или менее, P 0,030 или менее, Cr 0-0,50, Sn 0-0,50, Cu 0-0,50, Se 0-0,020, Sb 0-0,50, Mo 0-0,10, Fe и примеси - остальное. Лист характеризуется улучшенными характеристиками магнитных потерь и шумовыми характеристиками. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл., 29 пр.

1. Лист анизотропной электротехнической стали, содержащий:

основной стальной лист;

стеклянное покрытие, сформированное на основном стальном листе; и

придающее натяжение изоляционное покрытие, сформированное на стеклянном покрытии,

причем в основном стальном листе присутствует множество линейных деформаций, которые простираются непрерывно или прерывисто в направлении, пересекающемся с направлением прокатки,

интервалы в направлении прокатки множества смежных друг с другом линейных деформаций составляют 10 мм или менее,

в той области, где присутствуют деформации, присутствует замыкающий домен, длина d замыкающего домена в направлении по толщине листа от поверхности основного стального листа составляет 30-60 мкм, длина w замыкающего домена в направлении прокатки составляет 200 мкм или менее,

отношение m/d глубины m от поверхности основного стального листа, где присутствующая в замыкающем домене деформация сжатия в направлении прокатки проявляет максимальное значение, к упомянутой длине d составляет в диапазоне более 0,30 и менее 0,90, и

химический состав основного стального листа содержит, мас.%: C: 0,010 или менее, Si: 3,00-4,00, Mn: 0,01-0,50, N: 0,010 или менее, раств. Al: 0,020 или менее, S: 0,010 или менее, P: 0,030 или менее, Cr: 0-0,50, Sn: 0-0,50, Cu: 0-0,50, Se: 0-0,020, Sb: 0-0,50, Mo: 0-0,10, а остальное – Fe и примеси.

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

стадию сегментации магнитных доменов в отношении листа анизотропной электротехнической стали, включающего в себя основной стальной лист, стеклянное покрытие, сформированное на основном стальном листе, и придающее натяжение изоляционное покрытие, сформированное на стеклянном покрытии, облучением поверхности придающего натяжение изоляционного покрытия энергетическим лучом для введения множества линейных деформаций, которые простираются в направлении, пересекающемся с направлением прокатки, в окрестности поверхности основного стального листа,

причем на стадии сегментации магнитных доменов среди множества линейных деформаций интервалы в направлении прокатки смежных друг с другом линейных деформаций составляют 10 мм или менее,

плотность мощности энергетического луча Ip в единицах Вт/мм², которая определяется как (P/S) с использованием выходной мощности энергетического луча P в единицах Вт и площади сечения энергетического луча при облучении S в единицах мм², удовлетворяет следующему выражению (1),

входная энергия энергетического луча Up в единицах Дж/мм, которая определяется как (P/Vs) с использованием выходной мощности энергетического луча P и скорости сканирования энергетического луча Vs в единицах мм/с, удовлетворяет следующему выражению (2), и

соотношение размеров пучка, которое определяется как (dl/dc) с использованием диаметра dl в направлении, перпендикулярном направлению сканирования пучка, и диаметра dc в направлении сканирования пучка энергетического луча в единицах мкм, и dl удовлетворяют соответственно следующему выражению (3) и следующему выражению (4):

250 ≤ Ip ≤ 5200 (1);

0,007 < Up ≤ 0,050 (2);

0,0010 < dl/dc < 1,0000 (3);

10 ≤ dl < 200 (4).