ЛИСТ ИЗ ИМЕЮЩЕЙ ОРИЕНТИРОВАННУЮ ЗЕРЕННУЮ СТРУКТУРУ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ, ОБЛАДАЮЩИЙ НИЗКИМИ ПОТЕРЯМИ В СЕРДЕЧНИКЕ И НИЗКОЙ МАГНИТОСТРИКЦИЕЙ
LOW MAGNETORESTRICTION ORIENTED ELECTROMAGNETIC STEEL SHEET WITH LOW IRON LOSS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001]
Настоящее изобретение относится к листу из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, используемому в сердечнике трансформатора и подобном, и более конкретно к листу из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, который способствует снижению шума, а также снижению потерь в сердечнике, и обладает низкими потерями в сердечнике и низкой магнитострикцией.
Приоритет испрашивается по заявке на патент Японии № 2014-97685, поданной 9 мая 2014 г., содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002]
Лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали обычно используется в стационарном индукционном устройстве, представленном трансформатором. Характеристики, которые должен иметь лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, включают в себя низкие потери в сердечнике, легкость возбуждения, низкую магнитострикцию и подобное.
В трансформатор происходит непрерывное возбуждение в течение длительного периода времени от его установки до вывода из эксплуатации, и таким образом непрерывно создает потери энергии. Благодаря этим характеристикам, низкие потери в сердечнике являются особенно востребованными.
[0003]
Для того, чтобы уменьшить потери в сердечнике листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, потери в сердечнике улучшались металлургическими способами, такими как увеличение степени интеграции вдоль ориентации (110) [001], называемой ориентацией Госса, сокращение количества примесей в стальном листе, сокращение размера зерен, а также нанесение покрытия, которое обуславливает механическое поверхностное натяжение в стальном листе. Однако эти способы имеют ограничения, и необходимы другие способы для снижения потерь в сердечнике.
[0004]
Для решения такой проблемы был разработан способ измельчения самих магнитных доменов. В настоящее время широко используется методика облучения поверхности стального листа лазером для того, чтобы ввести деформацию в стальной лист и уменьшить ширину магнитных доменов, уменьшая тем самым потери в сердечнике.
[0005]
Как было описано выше, потери в сердечнике листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали были значительно улучшены. С другой стороны, снижение шума и вибрации дополнительно требуется в устройствах для электромагнитного применения, таких как трансформатор. Следовательно, лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, используемый в сердечнике трансформатора, также требует низкой магнитострикции, а также низких потерь в сердечнике.
[0006]
Лазерное облучение для уменьшения потерь в сердечнике вызывает введение остаточной деформации и является эффективным для уменьшения ширины магнитных доменов. Однако известно, что лазерное облучение становится источником магнитострикции.
Следовательно, методики, в которых, когда управление магнитными доменами выполняется путем облучения лазером листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, на котором сформировано покрытие, магнитострикция уменьшается за счет регулирования условий лазерного облучения и натяжения пленки, обеспечивая тем самым одновременно низкие потери в сердечнике и низкую магнитострикцию, раскрываются в Патентных документах 1-4.
[0007]
Патентный документ 1 раскрывает, что в качестве факторов для определения магнитострикции очень важными являются натяжение первичной пленки, натяжение изолирующего покрытия с натяжением, а также введение микродеформации посредством лазерного облучения, и за счет управления этими факторами может быть обеспечен лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, который имеет магнитострикционные характеристики для низкого шума, а также низкие потери в сердечнике.
2
2
2
2
Патентный документ 1 раскрывает, что импульсное лазерное облучение выполнялось для того, чтобы полное натяжение первичной пленки и вторичного покрытия, нанесенного затем на стальной лист, составляло от 1 МПа до 8 МПа, а погонная энергия на единицу площади стального листа составляла от 1 мДж/мм до 2 мДж/мм, в ином случае импульсное лазерное облучение выполнялось для того, чтобы это натяжение составляло 14 МПа или выше, а погонная энергия составляла от 1,5 мДж/мм до 3 мДж/мм.
[0008]
Патентный документ 2 раскрывает лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, имеющий пленку из форстерита и покрытие с натяжением, в котором для того, чтобы предотвратить ухудшение магнитострикционных характеристик из-за повреждения покрытий в том случае, когда измельчение магнитных доменов выполняется посредством лазерного облучения, полное натяжение А, прикладываемое к стальному листу в направлении прокатки пленкой из форстерита и покрытием с натяжением, составляет 10,0 МПа или выше, полное натяжение B в направлении перпендикулярном к направлению прокатки, составляет 5,0 МПа или выше, и отношение A/B между полным натяжением A и B находится в диапазоне от 1,0 до 5,0.
[0009]
Патентный документ 3 раскрывает методику, в которой, когда управление магнитными доменами выполняется путем облучения листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали лазером, толщина отвержденного слоя облученной лазером части устанавливается равной максимум 4 мкм для того, чтобы ввести деформацию только в узком диапазоне в направлении прокатки, уменьшая тем самым потери в сердечнике и одновременно подавляя магнитострикционную деформацию.
[0010]
Патентный документ 4 раскрывает методику, в которой перед тем, как будет выполнено лазерное облучение листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, определяются количество первичной пленки и количество изолирующего покрытия с натяжением, и лазерное облучение выполняется при соответствующих условиях облучения в зависимости от определенного количества, уменьшая тем самым потери в сердечнике и одновременно уменьшая магнитострикцию и шум в трансформаторе.
ДОКУМЕНТЫ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
[0011]
[Патентный документ 1] Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № 2002-356750
[Патентный документ 2] Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № 2012-031498
[Патентный документ 3] Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № 2007-002334
[Патентный документ 4] Японская нерассмотренная патентная заявка, Первая публикация № 2012-031519
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ
[0012]
Как было описано выше, были раскрыты методики, в которых, когда управление магнитными доменами выполняется путем облучения лазером листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, на котором сформировано покрытие, натяжение пленки и условия облучения лазером регулируются, и таким образом низкие потери в сердечнике и низкая магнитострикция могут быть получены одновременно. Однако, с точки зрения дополнительного улучшения магнитострикционных характеристик в том состоянии, в котором эффект значительного снижения потерь в сердечнике поддерживается за счет лазерного облучения, дополнительное усовершенствование является предпочтительным.
Настоящее изобретение было создано с учетом вышеизложенных обстоятельств, и его задачей является предложить лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, который одновременно обеспечивал бы низкие потери в сердечнике и низкую магнитострикцию.
СРЕДСТВА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ
[0013]
Потери в сердечнике листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали уменьшаются за счет минимизации суммы потерь на токи Фуко и потерь на гистерезис. В дополнение к этому, потери на токи Фуко и гистерезисные потери сложным образом изменяются в зависимости от изменения различных параметров материала. В дополнение к этому, магнитострикционная деформация листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали также сложным образом изменяется в зависимости от изменения различных параметров материала.
Например, механическое напряжение прикладывается к основному стальному листу покрытиями (изолирующим покрытием с натяжением и первичной пленкой (стеклянным покрытием)), нанесенными на лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, и механическое напряжение прикладывается к основному стальному листу также с помощью лазерного облучения для управления магнитными доменами.
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что диапазон напряжений, прикладываемых благодаря натяжению пленки и лазеру, в котором потери в сердечнике и магнитострикция минимизировались с хорошим балансом, присутствовал в зависимости от степени эффекта такого распределения напряжений.
В дополнение к этому, авторы настоящего изобретения оценили напряжение в соответствии с вариацией величины деформации листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, и обнаружили  диапазон, в котором оптимизировалась магнитострикция.
[0014]
Суть настоящего изобретения заключается в следующем.
(1) В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали включает в себя: основной стальной лист; первичную пленку, сформированную на поверхности основного стального листа; и изолирующее покрытие с натяжением, сформированное на поверхности первичной пленки, в котором управление магнитными доменами выполняется путем облучения изолирующего покрытия с натяжением сверху лазером. Когда образец в виде полосы, имеющий длину 300 мм в направлении, параллельном направлению прокатки листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, и длину 60 мм в направлении, параллельном поперечному направлению, извлекается из листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, диапазон от поверхности изолирующего покрытия с натяжением до положения на глубине 5 мкм в направлении к стороне основного стального листа от границы между основным стальным листом и первичной пленкой удаляется путем травления по меньшей мере одной поверхности образца, и после этого измеряется величина деформации образца, величина деформации удовлетворяет следующим выражениям A и B:
A
C
15000 мкм ≤ S - S ≤ 35000 мкм …(Выражение A)
B
C
900 мкм ≤ S+S ≤ 14000 мкм …(Выражение B)
A
B
C
где S, S и S описаны ниже.
A
S: величина деформации (выгибания) листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали в мкм, когда травится только одна поверхность, подвергнутая лазерному облучению,
B
S: величина деформации (выгибания) листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали в мкм, когда травится только одна поверхность на стороне, противоположной той стороне, которая подвергалась лазерному облучению, и
C
S: величина деформации (выгибания) листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали в мкм в том случае, когда травятся обе поверхности,
A
B
C
A
где деформация в том же самом направлении, что и у травленой поверхности во время измерения S и S, выражается как положительное значение, и деформация в S в том же самом направлении, что и у S, выражается как положительное значение.
[0015]
t
p
t
p
(2) В листе из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, описанном в пункте (1), значение d/d, получаемое путем деления средней толщины d изолирующего покрытия с натяжением в мкм на среднюю толщину d первичной пленки в мкм, может составлять от 0,1 до 3,0.
[0016]
t
p
t
p
(3) В листе из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, описанном в пункте (1), значение d/d, получаемое путем деления средней толщины d изолирующего покрытия с натяжением в мкм на среднюю толщину d первичной пленки в мкм, может составлять от 0,1 до 1,5.
[0017]
t
p
t
p
(4) В листе из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, описанном в пункте (1), значение d/d, получаемое путем деления средней толщины d изолирующего покрытия с натяжением в мкм на среднюю толщину d первичной пленки в мкм, может составлять от 0,1 до 1,0.
[0018]
(5) В листе из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, описанном в любом из пунктов (1) - (4), средняя толщина изолирующего покрытия с натяжением может составлять от 0,5 мкм до 4,5 мкм.
[0019]
(6) В листе из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, описанном в любом из пунктов (1) - (5), полное натяжение, прикладываемое к основному стальному листу со стороны первичной пленки и изолирующего покрытия с натяжением, может составлять от 1 МПа до 10 МПа.
ЭФФЕКТЫ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0020]
В соответствии с настоящим изобретением может быть обеспечен имеющий ориентированную зеренную структуру лист электротехнической стали, обладающий как превосходными потерями в сердечнике, так и превосходной магнитострикцией.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0021]
Фиг. 1 представляет собой диаграмму, показывающую соотношение между величиной деформации, потерями в сердечнике и магнитострикцией листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали в том случае, когда поверхность листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали удалена.
Фиг. 2 представляет собой вид, показывающий один способ измерения величины смещения (величины деформации) конца образца.
ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0022]
Далее будет подробно описан один предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения.
В листе из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, имеющем первичную пленку (стеклянное покрытие) и изолирующее покрытие с натяжением, сформированное на обеих его поверхностях, лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, в котором одна поверхность подвергается обработке для измельчения магнитных доменов посредством лазерного облучения, получает напряжение благодаря натяжению пленки и механическому напряжению из-за лазерного облучения.
Известно, что магнитострикция в значительной степени зависит от напряжения, приложенного к листу магнитной стали. В соответствии с величинами описанных выше двух типов напряжения степень влияния на магнитострикцию изменяется.
Авторы настоящего изобретения детально исследовали степень влияния на магнитострикцию натяжения пленки, вызванного первичной пленкой и изолирующим покрытием с натяжением, а также степень влияния на магнитострикцию напряжения, вызванного лазерным облучением.
В результате авторы настоящего изобретения оценили напряжение, вызванное натяжением пленки, и напряжение, вызванное лазерным облучением, в терминах величины деформации листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, и установили, что за счет регулирования изменения величины деформации, основанной на напряжении, вызванном натяжением пленки, напряжения, вызванном натяжением пленки, и изменения величины деформации, основанной на напряжении, вызванном лазерным облучением, можно создать диапазон, в котором присутствует оптимизированная магнитострикция.
[0023]
Сначала будет описан эксперимент, в котором было получено такое знание.
Лист холоднокатаной стали, который содержал 3,2 мас.% Si и был прокатан до толщины листа 0,23 мм, был подвергнут обезуглероживающему отжигу и отжигу для первичной рекристаллизации путем изменения температуры точки росы. После этого был выполнен окончательный отжиг полученного листа в таком состоянии, в котором сепаратор отжига, содержащий главным образом MgO, был нанесен на поверхность стального листа, и были получены имеющие ориентированную зеренную структуру листовые материалы электротехнической стали, имеющие первичные пленки (стеклянные покрытия) с различными толщинами.
Затем несколько образцов были вырезаны из полученных имеющих ориентированную зеренную структуру листовых материалов электротехнической стали, и на них была нанесена жидкость для покрытия, содержащая коллоидный диоксид кремния и фосфат алюминия. Плотность покрытия варьировалась в зависимости от образцов. Образцы, на которые была нанесена жидкость для покрытия, были подвергнуты термической обработке при температуре 800°C, формируя тем самым изолирующего покрытия с натяжением (вторичные покрытия) с различными толщинами. После этого одна поверхность каждого из образцов была подвергнута обработке для уменьшения магнитных доменов путем облучения непрерывным лучом лазера с различными энергиями облучения (величинами погонной энергии).
Соответственно, было получено несколько имеющих ориентированную зеренную структуру листов электротехнической стали с различными условиями формирования покрытия и различными условиями лазерного облучения.
[0024]
17/50
0-p
Из полученного листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали были вырезаны образцы, имеющие длину 500 мм в направлении, параллельном направлению прокатки, и длину 100 мм в направлении, параллельном поперечному направлению, и для них были измерены потери в сердечнике W и магнитострикция λ.
17/50
Здесь потери в сердечнике W представляют собой потери в сердечнике при магнитной индукции возбуждения 1,7 Tл и частоте 50 Гц, и измерялись с использованием однолистового тестера (SST).
0-p
0
В дополнение к этому, магнитострикция λ вычислялась с помощью следующего выражения (1) с использованием длины L материала при максимальной магнитной индукции возбуждения и длины L материала при нулевой магнитной индукции, например, во время возбуждения с частотой 50 Гц.
0-p
0
0
λ=(L-L)/L…(1)
[0025]
Затем из листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали были извлечены образцы в виде полос, имеющих длину 300 мм в направлении, параллельном направлению прокатки, и длину 60 мм в направлении, параллельном поперечному направлению, и одна поверхность образца или обе поверхности образца травились в следующих режимах а - c. Путем травления образцов был удален диапазон от поверхности изолирующего покрытия с натяжением до положения на глубине 5 мкм в направлении к стороне основного стального листа от границы между основным стальным листом и первичной пленкой. После этого была измерена величина деформации конца каждого из образцов.
a. травление только одной поверхности образца, подвергнутой лазерному облучению
b. травление только одной поверхности образца с той стороны, которая противоположна стороне, подвергнутой лазерному облучению
с. травление обеих поверхностей образца
Как показано на Фиг. 2, величина деформации после травления была получена путем вертикального помещения образца в такое состояние, в котором 30 мм одного конца образца в продольном направлении было зажато зажимом, и измерением величины смещения (величины деформации) одного конца с противоположной стороны. Что касается самого измерения, во время измерения в режимах a и b деформация в том же самом направлении, что и у травленой поверхности, выражалась как положительное значение, а во время измерения в режиме c деформация в том же самом направлении, что и в режиме а, выражалась как положительное значение.
[0026]
Результаты измерения суммировались с точки зрения влияния натяжения, прикладываемого покрытиями (натяжение пленки) и влияния напряжения, прикладываемого натяжением пленки и лазерным облучением (механическое напряжение, прикладываемое натяжением пленки и лазером), относительно основного стального листа, на котором не были сформированы покрытия, и эффект деформации, вызванной лазерным облучением, устранялся. Таким образом, когда принимается, что
A
величина деформации (мкм) листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, когда травится только одна поверхность на стороне, подвергнутой лазерному облучению, равна S,
B
величина деформации (мкм) листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, когда травится только одна поверхность на стороне, противоположной той стороне, которая подвергалась лазерному облучению, равна S, и
C
величина деформации (мкм) листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, когда травятся обе поверхности, равна S,
используя выражения
C
A
C
ΔS=S - S, и
L
B
C
ΔS=S+S
C
L
было исследовано соотношение между потерями в сердечнике и магнитострикцией в зависимости от значений ΔS и ΔS каждого из образцов.
[0027]
17/50
0-p
17/50
0-p
17/50
0-p
-6
-6
-6
Результаты показаны на Фиг. 1. На Фиг. 1 в каждом из образцов, использованных для измерения, тот случай, когда потери в сердечнике W составляли 0,75 Вт/кг или меньше, и магнитострикция λ в случае отсутствия нагрузки составляла 0,25 × 10 или меньше, представлен как G (хорошо), поскольку удовлетворяются требования как низких потерь в сердечнике, так и как низкой магнитострикции, тот случай, когда потери в сердечнике W составляли более 0,75 Вт/кг или магнитострикция λ составляла более 0,25 × 10, представлен как F (удовлетворительно), поскольку удовлетворяется только одно требование из низких потерь в сердечнике и низкой магнитострикции, и тот случай, когда потери в сердечнике W составляли более 0,75 Вт/кг и магнитострикция λ составляла более 0,25 × 10, представлен как NG (плохо), поскольку не удовлетворяется ни требование низких потерь в сердечнике, ни требование низкой магнитострикции.
C
L
Из Фиг. 1 видно, что когда оба значения ΔS и ΔS находились в диапазонах
C
ΔS: от 15000 мкм до 35000 мкм, и
L
ΔS: от 900 мкм до 14000 мкм,
были одновременно получены как низкие потери в сердечнике, так и низкая магнитострикция.
[0028]
Этот вариант осуществления является результатом описанных выше исследований, и далее будут описаны требования для этого варианта осуществления и предпочтительные требования.
Объектом этого варианта осуществления является лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, который имеет первичную пленку (например, пленку из форстерита), сформированную на обеих поверхностях основного стального листа во время окончательного отжига в процессе производства, а также изолирующее покрытие с натяжением, нанесенное на полученный лист и подвергнутое термической обработке, причем лист подвергается управлению магнитными доменами путем облучения одной поверхности лазером.
Как раскрыто в первой публикации японской нерассмотренной  патентной заявки № S54-43115, даже в том случае, когда изолирующее покрытие с натяжением формируется на листе из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, имеющем зеркальную поверхность, это не противоречит духу данного варианта осуществления.
[0029]
Основной стальной лист может быть произведен путем выполнения горячей прокатки и холодной прокатки материала из кремнистой стали, содержащей от 1,0 мас.% до 4,0 мас.% кремния, для того, чтобы сформировать стальной лист, имеющий заранее определенную толщину листа, и после этого выполнения обезуглероживающего отжига, нанесения сепаратора отжига и выполнения окончательного отжига полученного листа. Более подробно способ производства будет описан позже.
[0030]
C
A
C
L
B
C
В этом варианте осуществления, что касается листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, образцы были извлечены из листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, полученной путем регулирования условий формирования покрытия для первичной пленки, изолирующего покрытия с натяжением, и условий лазерного облучения, и травления одной поверхности образца или обеих поверхностей образца в режимах а - c. Когда величина деформации после травления была измерена, было подтверждено, что путем управления значением ΔS, определяемым как S - S, так, чтобы оно находилось в диапазоне от 15000 мкм до 35000 мкм, и управления значением ΔS, определяемым как S+S, так, чтобы оно находилось в диапазоне от 900 мкм до 14000 мкм, одновременно могут быть уменьшены как потери в сердечнике, так и магнитострикция.
[0031]
C
L
Как показано в описанном выше примере, проиллюстрированном на Фиг. 1, эти условия обеспечиваются как условия, которые позволяют листу из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали иметь одновременно низкие потери в сердечнике и низкую магнитострикцию, в результате производства ряда листов из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали с различной величиной деформации за счет изменения условий формирования покрытия и условий лазерного облучения, оценки величины деформации с использованием значений ΔS и ΔS, и исследования соотношения между потерями в сердечнике и магнитострикцией листов из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали.
[0032]
Здесь во время удаления поверхности листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали посредством травления для измерения величины деформации предпочтительно удалять всю часть с остаточной деформацией, вызванной лазерным облучением первичной пленки, изолирующего покрытия с натяжением и основного стального листа. Следовательно, поверхность листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали травится для того, чтобы удалить диапазон от поверхности изолирующего покрытия с натяжением до положения на глубине 5 мкм в направлении к стороне основного стального листа от границы между основным стальным листом и первичной пленкой.
При травлении предпочтительно удалить диапазон от этой границы до положения на глубине 10 мкм в направлении к стороне основного стального листа, и более предпочтительно удалить диапазон от этой границы до положения на глубине 15 мкм в направлении к стороне основного стального листа.
Здесь, когда диапазон от границы до положения на глубине 50 мкм в направлении к стороне основного стального листа удаляется посредством травления, толщина листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали становится слишком тонкой для того, чтобы гарантировать достаточную точность измерения величины деформации. Следовательно, когда травление выполняется на поверхности листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, предпочтительно, чтобы самое глубокое положение (верхний предел) диапазона основного стального листа, удаляемого посредством травления, составляло менее 50 мкм от границы в направлении к стороне основного стального листа.
[0033]
2
2
4
2
3
2
В дополнение к этому, травление листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали может быть выполнено, например, с помощью следующего способа. Лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали погружается в водный раствор гидроксида натрия, содержащий 10 мас.% NaOH и 90 мас.% HO, при высокой температуре в течение заранее определенного времени. Затем лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали погружается в водный раствор серной кислоты, содержащий 10 мас.% HSO и 90 мас.% HO, при высокой температуре в течение заранее определенного времени. После этого лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали погружается в водный раствор азотной кислоты, содержащий 10 мас.% HNO и 90 мас.% HO, при комнатной температуре в течение заранее определенного времени для очистки. Наконец, лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали сушится потоком теплого воздуха в течение менее одной минуты. Путем регулирования температур растворов и времени погружения можно управлять количеством поверхности, удаляемым с листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали.
[0034]
В дополнение к этому, величина деформации листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали получается путем извлечения образца в виде полосы, из имеющей длину 300 мм в направлении, параллельном направлению прокатки, и длину 60 мм в направлении, параллельном поперечному направлению, из листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, выполнения травления, вертикального помещения образца в такое состояние, в котором 30 мм одного конца образца в продольном направлении зажато зажимом, как показано на Фиг. 2, и измерения величины смещения (величины деформации) одного конца с противоположной стороны.
[0035]
Когда часть остаточной деформации, вызванная лазерным облучением первичной пленки, изолирующего покрытия с натяжением и основного стального листа, удаляется (в режиме a) путем травления только одной поверхности на той стороне листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, которая была подвергнута лазерному облучению, лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали искривляется благодаря натяжению пленки на той поверхности, которая не подвергалась травлению. Величина деформации в этом случае является пропорциональной натяжению пленки.
В дополнение к этому, когда удаляется только покрытие той поверхности листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, которая противоположна стороне, подвергнутой лазерному облучению (в режиме b), лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали искривляется благодаря напряжению, создаваемому натяжением пленки и лазерного облучения той поверхности, которая не подвергалась травлению. Величина деформации в этом случае является пропорциональной сумме натяжения пленки и напряжения, созданного лазером.
[0036]
C
C
2
2
Авторы настоящего изобретения подтвердили, что верхний предел (35000 мкм) значения ΔS соответствует случаю нанесения изолирующего покрытия с натяжением с плотностью покрытия 4,5 г/м, а нижний предел (15000 мкм) значения ΔS соответствует случаю нанесения изолирующего покрытия с натяжением с плотностью покрытия 1,0 г/м.
L
L
2
2
В дополнение к этому, авторы настоящего изобретения подтвердили, что верхний предел (14000 мкм) значения ΔS соответствует интенсивности энергии лазерного излучения 2,0 мДж/мм, при которой магнитострикция не становится чрезмерной, а нижний предел (900 мкм) значения ΔS соответствует интенсивности энергии лазерного излучения 0,8 мДж/мм, при которой может быть получен эффект улучшения потерь в сердечнике.
[0037]
C
L
C
L
Для того, чтобы значения ΔS и ΔS находились в вышеуказанном диапазоне, условия формирования покрытия, тип лазера и условия лазерного облучения должны быть отрегулированы. С другой стороны, в том случае, когда листы из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали укладываются в сердечник, сопротивление изоляции между листами из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали и их общий коэффициент заполнения объема должны удовлетворять предопределенным условиям. Следовательно, плотность покрытия определяется сопротивлением изоляции между листами из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали и их общим коэффициентом заполнения объема. Путем поддержания плотности покрытия в пределах предпочтительного диапазона, а затем регулирования условий формирования покрытия и условий лазерного облучения величины деформации ΔS и ΔS листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали регулируются так, чтобы они находились в пределах вышеописанного диапазона.
[0038]
2
2
2
2
В частности, подтверждено, что изолирующее покрытие с натяжением может быть нанесено на обе поверхности листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, имеющего первичную пленку, с тем, чтобы плотность покрытия находилась в диапазоне от 1,0 г/м до 4,5 г/м, полученный покрытый лист может быть подвергнут термической обработке, и одна поверхность может быть облучена лазером с плотностью энергии облучения от 0,8 мДж/мм до 2,0 мДж/мм.
[0039]
2
2
2
2
В том случае, когда плотность изолирующего покрытия с натяжением составляет менее 1,0 г/м, когда сердечник производится путем ламинирования листов из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, сопротивление изоляции между листами из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали является недостаточным. С другой стороны, в том случае, когда плотность изолирующего покрытия с натяжением составляет более 4,5 г/м, когда сердечник производится путем ламинирования листов из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, коэффициент заполнения объема уменьшается. В любом из случаев, когда плотность изолирующего покрытия с натяжением составляет менее 1,0 г/м, и когда плотность изолирующего покрытия с натяжением составляет более 4,5 г/м, потери энергии в трансформаторе возрастают. Следовательно, плотность изолирующего покрытия с натяжением должна находиться в вышеописанном диапазоне.
В дополнение к этому, способ производства изолирующего покрытия с натяжением будет описан позже.
[0040]
Как было описано выше, лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления обладает как превосходными потерями в сердечнике, так и превосходной магнитострикцией. Однако предпочтительно, чтобы лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали обладал также превосходным коэффициентом заполнения объема в дополнение к низким потерям в сердечнике и низкой магнитострикции.
[0041]
В большинстве случаев для того, чтобы уменьшить потерю на токи Фуко и улучшить потери в сердечнике, толщина основного стального листа в листе из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали уменьшается. Потери в сердечнике улучшаются путем уменьшения толщины основного стального листа. Однако в том случае, когда трансформатор производится из основного стального листа с малой толщиной, эффект значительного сокращения потерь энергии не обязательно достигается. Это зависит от коэффициента заполнения пространства. Сердечник трансформатора конфигурируется путем ламинирования листов имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали. В том случае, когда толщина основного стального листа уменьшается без изменения толщины пленки покрытий, отношение объема железа (стали) к объему всего сердечника (называемое коэффициентом заполнения пространства) уменьшается. Уменьшение коэффициента заполнения пространства оказывает влияние на эффект сокращения потерь энергии. Таким образом, для того, чтобы увеличить коэффициент заполнения пространства, предпочтительно, чтобы толщина пленки покрытий листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали была малой.
[0042]
Однако когда толщина пленки покрытий листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали является малой, натяжение, прикладываемое к основному стальному листу, становится недостаточным, и таким образом эффект улучшения потерь в сердечнике и магнитострикции не может быть получен в достаточной степени. Как было описано выше, улучшение потерь в сердечнике и магнитострикции и улучшение коэффициента заполнения пространства противоречат друг другу, и технически трудно получить их одновременно с хорошим балансом.
[0043]
C
L
t
p
t
p
Авторы настоящего изобретения провели интенсивные исследования, и в результате нашли, что с помощью управления величиной деформации таким образом, чтобы значения ΔS и ΔS находились в вышеописанном диапазоне, и управления отношением R между средней толщиной d изолирующего покрытия с натяжением и средней толщиной d первичной пленки (средняя толщина d изолирующего покрытия с натяжением/средняя толщина d первичной пленки) таким образом, чтобы оно составляло от 0,1 мкм до 3,0 мкм, могут быть обеспечены эффекты улучшения потерь в сердечнике и магнитострикции, и одновременно с этим может быть дополнительно увеличен коэффициент заполнения пространства. В частности, было найдено, что когда каждое из вышеупомянутых условий удовлетворяется, обеспечивается эффект улучшения потерь в сердечнике и магнитострикции, и одновременно с этим может быть получен коэффициент заполнения пространства, равный 97% или больше. Таким образом, было найдено, что даже в том случае, когда толщина основного стального листа уменьшается для того, чтобы уменьшить потерю на токи Фуко, объемная доля основного стального листа в листе из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали может составлять 97% или выше.
В дополнение к этому, объемная доля основного стального листа в листе из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали предпочтительно составляет 98% или выше, и более предпочтительно 99% или выше.
[0044]
2
4
Предположительно этот эффект вызывается разницей в физических свойствах между изолирующим покрытием с натяжением и первичной пленкой. Изолирующее покрытие с натяжением формируется из фосфата, коллоидного диоксида кремния и подобного, а первичная пленка формируется из форстерита MgSiO и т.п. Благодаря разнице в материалах имеется разница в физических свойствах между изолирующим покрытием с натяжением и первичной пленкой. Предполагается, что существует такой диапазон отношения R между толщинами пленки изолирующего покрытия с натяжением и первичной пленки, имеющими различные физические свойства, в котором можно контролировать вышеописанные технические характеристики предпочтительным образом и одновременно улучшить технические характеристики, которые находятся в противоречии друг с другом, путем оптимального управления отношением R.
[0045]
В дополнение к этому, предпочтительно, чтобы лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали имел превосходное отношение демпфирования колебаний в дополнение к низким потерям в сердечнике и низкой магнитострикции. В том случае, когда отношение демпфирования колебаний листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали является высоким, вибрация в устройствах для электромагнитного применения, таких как трансформатор, может быть дополнительно уменьшена.
[0046]
t
p
Авторы настоящего изобретения провели интенсивные исследования, и в результате нашли, что путем управления отношением R (средняя толщина d изолирующего покрытия с натяжением/средняя толщина d первичной пленки) таким образом, чтобы оно составляло от 0,1 до 1,5, отношение демпфирования колебаний, а также коэффициент заполнения пространства листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали могут быть улучшены.
[0047]
В сердечнике, в котором листы имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали с малой толщиной основного стального листа укладываются в стопку, вибрация в сердечнике благодаря магнитострикции имеет мало шансов на уменьшение. Однако при подходящем управлении отношением R между толщинами пленки изолирующего покрытия с натяжением и первичной пленки, к которой деформация (напряжение) прикладывается посредством лазерного облучения, вибрация значительно ослабляется. Подробные причины этого неясны, но считается, что в случае листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, имеющего основной стальной лист с малой толщиной, в дополнение к вибрации из-за растяжения и сжатия листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, вероятно происходит вибрация вследствие изгиба, и состояние напряжения поверхностного слоя листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали способствует ослаблению вибрации. Предполагается, что изолирующее покрытие с натяжением и первичная пленка имеют различные физические свойства, как было описано выше, и таким образом имеют различные температуры образования, и деформация (напряжение) дополнительно прикладывается посредством лазерного облучения, что приводит к уникальному состоянию напряжения. Хотя из подробного описания ожидается применение численного анализа с использованием метода конечных элементов (FEM) и т.п., считается, что каждым из условий листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления управляют так, чтобы достичь состояния, в котором отношение демпфирования колебаний является высоким, путем управления отношением R таким образом, чтобы оно составляло от 0,1 до 1,5.
[0048]
В дополнение к этому предпочтительно, чтобы лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали имел превосходное свойство диссипации тепла в дополнение к низким потерям в сердечнике и низкой магнитострикции. В том случае, когда лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали имеет значительное свойство диссипации тепла, образование тепла (джоулева тепла) в трансформаторе подавляется, и становится возможно достичь увеличения эффективности и уменьшения размеров электрического устройства.
[0049]
t
p
Авторы настоящего изобретения провели интенсивные исследования, и в результате нашли, что путем управления отношением R (средняя толщина d изолирующего покрытия с натяжением/средняя толщина d первичной пленки) таким образом, чтобы оно составляло от 0,1 до 1,0, свойство диссипации тепла листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали также может быть улучшено. Считается, что этот эффект также может быть получен за счет разницы в физических свойствах между изолирующим покрытием с натяжением и первичной пленкой.
[0050]
C
L
Как было описано выше, путем управления величиной деформации таким образом, чтобы значения ΔS и ΔS находились в вышеописанном диапазоне, а затем управления отношением R таким образом, чтобы оно составляло от 0,1 до 3,0, могут быть обеспечены эффекты улучшения потерь в сердечнике и магнитострикции, и одновременно с этим может быть предпочтительно увеличен коэффициент заполнения пространства. В дополнение к этому, путем управления отношением R таким образом, чтобы оно составляло от 0,1 до 1,5, в дополнение к коэффициенту заполнения пространства может быть предпочтительно улучшено отношение демпфирования колебаний. В дополнение к этому, путем управления отношением R таким образом, чтобы оно составляло от 0,1 до 1,0, в дополнение к отношению демпфирования колебаний и коэффициенту заполнения пространства может быть предпочтительно улучшено свойство диссипации тепла.
Путем управления отношением R таким образом, чтобы оно составляло от 0,1 до 0,8, могут быть получены более предпочтительные коэффициент заполнения пространства, отношение демпфирования колебаний и свойство диссипации тепла. Путем управления отношением R таким образом, чтобы оно составляло от 0,1 до 0,3, могут быть получены еще более предпочтительные коэффициент заполнения пространства, отношение демпфирования колебаний и свойство диссипации тепла.
[0051]
t
p
В том случае, когда отношение R между средней толщиной d изолирующего покрытия с натяжением и средней толщиной d первичной пленки является более низким, чем 0,1, или более высоким, чем 3,0, предпочтительные значения коэффициента заполнения пространства, отношения демпфирования колебаний и свойства диссипации тепла не могут быть получены.
[0052]
t
p
Для того, чтобы ограничить отношение R между средней толщиной d изолирующего покрытия с натяжением и средней толщиной d первичной пленки так, чтобы оно составляло от 0,1 до 3,0, предпочтительно, чтобы средняя толщина изолирующего покрытия с натяжением составляла от 0,5 мкм до 4,5 мкм.
Средняя толщина изолирующего покрытия с натяжением более предпочтительно составляет 2,0 мкм или меньше, 1,5 мкм или меньше, 1,0 мкм или меньше, и 0,8 мкм или меньше.
[0053]
Кроме того, предпочтительно, чтобы полное натяжение, прикладываемое к основному стальному листу первичной пленкой и изолирующим покрытием с натяжением, составляло от 1 МПа до 10 МПа. За счет ограничения полного натяжения, прикладываемого к основному стальному листу первичной пленкой и изолирующим покрытием с натяжением, так, чтобы оно составляло от 1 МПа до 10 МПа, магнитострикция и потери в сердечнике листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали могут быть уменьшены одновременно.
[0054]
t
p
t
p
В дополнение к этому, в качестве способа измерения средней толщины d изолирующего покрытия с натяжением и средней толщины d первичной пленки может использоваться способ усреднения посредством секционного наблюдения. В способе усреднения посредством секционного наблюдения секции изолирующего покрытия с натяжением и первичной пленки наблюдаются с использованием сканирующего электронного микроскопа (SEM), и измеряется толщина пленки в произвольных десяти точках. В качестве средней толщины d изолирующего покрытия с натяжением и средней толщины d первичной пленки используется среднее значение измеренных толщин пленки в десяти точках. В дополнение к этому, во время этого измерения наблюдение выполняется с использованием изображения COMPO (отражательное электронное композиционное изображение), и таким образом изолирующее покрытие с натяжением и первичную пленку можно легко отличить друг от друга.
t
p
В качестве способа измерения средней толщины d изолирующего покрытия с натяжением и средней толщины d первичной пленки в дополнение к способу усреднения посредством секционного наблюдения может использоваться способ Calotest (зарегистрированная торговая марка) и т.п.
В дополнение к этому, пустоты, содержащиеся в покрытии, исключаются из измерения и вычисления толщины пленки. Например, в том случае, когда толщина от поверхности изолирующего покрытия с натяжением до границы с первичной пленкой составляет 3 мкм, и эта толщина содержит 1 мкм пустот, толщина пленки изолирующего покрытия с натяжением в этой точке измерения считается равной 2 мкм.
В дополнение к этому, секционное наблюдение предпочтительно выполняется в следующем порядке. Лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали режется таким образом, что направление резания и направление толщины являются параллельными друг другу. Поверхность реза тщательно полируется так, чтобы не позволить изолирующему покрытию с натяжением и первичной пленке отслоиться и отвалиться. Полированная поверхность травится с использованием какого-либо предпочтительного реактива для травления по мере необходимости, и выполняется секционное наблюдение.
[0055]
Далее будет описан один способ производства листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали в соответствии с настоящим вариантом осуществления.
Материал из кремнистой стали, содержащей от 1,0 мас.% до 4,0 мас.% кремния, подвергается горячей прокатке и холодной прокатке, производя тем самым стальной лист, имеющий предопределенную толщину листа. В дополнение к этому, материал из кремнистой стали может содержать в качестве представительных химических компонентов: Si: от 1,0 мас.% до 4,0 мас.%, C: от более чем 0 мас.% до 0,085 мас.%, растворимый в кислоте Al: от 0 мас.% до 0,065 мас.%, N: от 0 мас.% до 0,012 мас.%, Mn: от 0 мас.% до 1 мас.%, Cr: от 0 мас.% до 0,3 мас.%, Cu: от 0 мас.% до 0,4 мас.%, P: от 0 мас.% до 0,5 мас.%, Sn: от 0 мас.% до 0,3 мас.%, Sb: от 0 мас.% до 0,3 мас.%, Ni: от 0 мас.% до 1 мас.%, S: от 0 мас.% до 0,015 мас.%, Se: от 0 мас.% до 0,015 мас.%, с остатком, представляющим собой Fe и примеси.
[0056]
2
2
4
После завершения холодной прокатки выполняется обезуглероживающий отжиг стального листа. Обезуглероживающий отжиг выполняется с целью удаления углерода из стали и улучшения магнитных свойств. Во время обезуглероживающего отжига находящийся в стали кремний окисляется, и диоксид кремния SiO формируется на поверхности стального листа. Диоксид кремния реагирует с оксидом магния MgO, который будет описан позже, так что образуется форстерит MgSiO для формирования первичной пленки.
Во время обезуглероживающего отжига концентрация углерода предпочтительно ограничивается так, чтобы она составляла не более 30 частей на миллион, и более предпочтительно не более 20 частей на миллион.
2
2
Когда точка росы (окислительный потенциал PHO/PH) во время обезуглероживающего отжига увеличивается, реакции окисления C и Si протекают легко. Следовательно, образуется большее количество диоксида кремния по мере того, как температура конденсации увеличивается, и количество образующегося диоксида кремния уменьшается, когда температура конденсации уменьшается.
Таким образом, регулируя температуру конденсации во время обезуглероживающего отжига, можно регулировать толщину первичной пленки. В частности, толщина первичной пленки может быть уменьшена путем уменьшения температуры конденсации во время обезуглероживающего отжига, и толщина первичной пленки может быть увеличена путем увеличения температуры конденсации во время обезуглероживающего отжига.
2
2
Температура конденсации во время обезуглероживающего отжига особенно не ограничивается, и, например, диапазон значений PHO/PH может составлять от 0,3 до 0,5.
[0057]
После обезуглероживающего отжига сепаратор отжига наносится на поверхность стального листа, и полученный лист подвергается окончательному отжигу при температуре 1100°C или выше. Окончательный отжиг выполняется с целью вторичной рекристаллизации, и в этом процессе формируется первичная пленка, включающая форстерит. В дополнение к этому, во время окончательного отжига формирующие ингибитор элементы выходят за пределы системы. Следовательно, в окончательно получаемом листе из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали концентрации N и С значительно уменьшаются и становятся равными 50 частям на миллион или ниже. В дополнение к этому, концентрации N и С предпочтительно ограничиваются так, чтобы они составляли 20 частей на миллион или ниже, более предпочтительно 10 частей на миллион или ниже, еще более предпочтительно 9 частей на миллион или ниже, и особенно предпочтительно 6 частей на миллион или ниже.
В качестве способа нанесения сепаратора отжига могут использоваться известные способы. В частности, способ нанесения сепаратора отжига в виде густой водной суспензии на стальной лист с использованием устройства для нанесения покрытий барабанного типа и т.п., способ прилипания порошка к стальному листу в электрическом поле и т.п. являются предпочтительными.
Густая водная суспензия сепаратора отжига содержит твердые вещества, содержащие прежде всего оксид магния, и путем регулирования количества твердых веществ в густой водной суспензии и количества оксида магния в этих твердых веществах можно регулировать толщину первичной пленки. В частности, толщина первичной пленки может быть уменьшена путем уменьшения содержания твердых веществ в густой водной суспензии сепаратора отжига и количества оксида магния в этих твердых веществах.
[0058]
В твердых веществах, содержащихся в сепараторе отжига, также используются добавки, отличающиеся от оксида магния. В качестве этих добавок могут использоваться добавки, которые участвуют в реакции между диоксид кремния и оксидом магния, добавки, которые заставляют диоксид кремния на поверхности стального листа, сформированный после обезуглероживающего отжига, перемещаться в сепаратор отжига так, чтобы ускорять удаление диоксида кремния, и т.п. В качестве последних добавок могут использоваться соли щелочного металла, такого как Li, Na, K и Rb.
Поскольку соли щелочного металла добавляются к сепаратору отжига, в процессе окончательного отжига соли щелочного металла воздействуют на диоксид кремния на поверхности стального листа, сформированный во время обезуглероживающего отжига. Соответственно, температура плавления по меньшей мере части диоксида кремния уменьшается, и диоксид кремния начинает проявлять текучесть. Диоксид кремния с увеличенной текучестью с большой вероятностью будет перемещаться в сепаратор отжига (в порошок оксида магния), и диоксид кремния, переместившийся в сепаратор отжига, удаляется, когда сепаратор отжига удаляется после окончательного отжига. Таким образом, диоксид кремния, переместившийся в сепаратор отжига, не участвует в формировании первичной пленки, содержащей силикат магния, и, следовательно, может ограничить количество Mg.
[0059]
2
При добавлении TiO к сепаратору отжига эффект солей щелочного металла, описанный выше, становится более значительным.
2
2
2
Диоксид кремния, который проявляет текучесть благодаря действию солей щелочного металла, перемещается в сепаратор отжига, то есть в порошок оксида магния. Однако, когда диоксид кремния входит в контакт с поверхностью частиц оксида магния, диоксидом кремния реагирует с ним и теряет свою текучесть. С другой стороны, TiO с меньшей вероятностью будет реагировать с диоксидом кремния, чем с оксидом магния. Следовательно, когда TiO присутствует, диоксид кремния не реагирует с TiO и может перемещаться на поверхность, так что большее количество диоксида кремния может быть поглощено сепаратором отжига.
2
2
По вышеописанной причине толщина первичной пленки может регулироваться путем регулирования количества TiO в сепараторе отжига. В частности, толщина первичной пленки может быть уменьшена путем уменьшения количества TiO в сепараторе отжига.
2
2
Количество TiO в сепараторе отжига определяется балансом с количеством солей щелочного металла, и особенно не ограничивается. Например, количество TiO в сепараторе отжига составляет от 1 мас.% до 10 мас.%.
[0060]
После окончательного отжига на поверхности стального листа формируется изолирующее покрытие с натяжением. Примеры изолирующего покрытия с натяжением включают в себя покрытие, сформированное путем нанесения водного раствора, содержащего фосфат и коллоидный диоксид кремния. В этом случае примеры фосфата включают в себя фосфаты таких металлов, как Ca, Al, Mg и Sr.
[0061]
Способ формирования изолирующего покрытия с натяжением особенно не ограничивается, и изолирующее покрытие с натяжением может быть сформировано путем нанесения водного раствора на поверхность стального листа с использованием бороздчатого ролика и т.п. и выполнения термической обработки полученного покрытия в воздухе.
Здесь толщина пленки изолирующего покрытия с натяжением может регулироваться путем регулирования интервала и глубины бороздок бороздчатого ролика. В частности, за счет уменьшения шага бороздок бороздчатого ролика и уменьшения их глубины толщина пленки изолирующего покрытия с натяжением может быть уменьшена.
[0062]
Даже путем регулирования температуры и продолжительности термической обработки во время формирования изолирующего покрытия с натяжением можно немного регулировать толщину пленки изолирующего покрытия с натяжением. В частности, путем увеличения температуры и продолжительности термической обработки во время формирования изолирующего покрытия с натяжением можно уменьшить толщину пленки изолирующего покрытия с натяжением.
Температура и продолжительность термической обработки во время формирования изолирующего покрытия с натяжением особенно не ограничиваются. Например, температура термической обработки может составлять от 700°C до 900°C, а продолжительность термической обработки может составлять от 10 с до 120 с.
[0063]
После того, как изолирующее покрытие с натяжением будет сформировано, выполняется лазерное облучение листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали.
2
Во время лазерного облучения луч лазера может вычерчивать непрерывную линию в поперечном направлении с интервалами в направлении прокатки. В качестве лазера может использоваться СО лазер, лазер на иттрий-алюминиевом гранате (YAG), волоконный лазер и т.п.
Для того, чтобы подавить влияние лазерного облучения на деформацию стального листа, предпочтительно, чтобы лазер представлял собой лазер непрерывного излучения. Считается, что в то время как импульсный лазер создает напряжение в стальном листе благодаря силе реакции на воздействие лазера, лазер непрерывного излучения создает напряжение в стальном листе прежде всего благодаря тепловому эффекту, при этом напряжение является распределенным, и таким образом деформация по сравнению с импульсным лазером подавляется.
[0064]
Когда выполняется лазерное облучение, выходная мощность во время лазерного облучения может быть постоянной, или выходная мощность во время лазерного облучения может отличаться между центральной частью и концевой частью линии облучения в продольном направлении. Изменяя выходную мощность во время лазерного облучения между центральной частью и концевой частью линии облучения в продольном направлении, можно выровнять характеристики потерь в сердечнике и характеристики магнитострикции в поперечном направлении.
2
2
В том случае, когда выходная мощность во время лазерного облучения является постоянной, она особенно не ограничивается, и может составлять, например, от 0,8 мДж/мм до 2,0 мДж/мм.
2
2
2
2
В том случае, когда выходная мощность во время лазерного облучения изменяется между центральной частью и концевой частью линии облучения в продольном направлении, выходная мощность во время лазерного облучения особенно не ограничивается. Например, центральная часть линии облучения в продольном направлении во время лазерного облучения может облучаться лазером с выходной мощностью от 1,2 мДж/мм до 2,0 мДж/мм, а концевая часть линии облучения в продольном направлении во время лазерного облучения может облучаться лазером с выходной мощностью от 0,8 мДж/мм до 1,6 мДж/мм.
Здесь концевая часть линии облучения в продольном направлении означает 1/3 от длины линии облучения в продольном направлении, если ее считать за 1, а центральная часть линии облучения в продольном направлении означает участок за пределами этого диапазона.
[0065]
В настоящем варианте осуществления во время лазерного облучения направление лазерного света, сканирующего центральное положение, может быть направлением, перпендикулярным к прокатанной поверхности, или может быть отклонено от направления, перпендикулярного к прокатанной поверхности, на угол в диапазоне от 1° до 10°. За счет отклонения направления сканирующего лазерного света от направления, перпендикулярного к направлению прокатки, на угол в диапазоне от 1° до 10° могут быть получены характеристики более низкой магнитострикции.
[0066]
C
L
Способ производства листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали может быть подходящим образом выбран в зависимости от желаемых значений ΔS и ΔS, толщины первичной пленки и толщины пленки изолирующего покрытия с натяжением.
[0067]
Далее аспекты настоящего изобретения будут описаны подробно в соответствии с Примерами. Примеры являются всего лишь примерами для подтверждения эффектов настоящего изобретения и не ограничивают настоящее изобретение.
[ПРИМЕРЫ]
[0068]
Холоднокатаный лист, который был произведен с использованием материала из кремнистой стали, содержащей 3 мас.% Si, таким образом, чтобы он имел толщину листа 0,23 мм, был подвергнут обезуглероживающему отжигу, после чего на него был нанесен сепаратор отжига, содержащий главным образом MgO, а затем был выполнен окончательный отжиг, получая тем самым лист из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали, имеющий первичную пленку. Затем, жидкость для нанесения покрытия, содержащая коллоидный диоксид кремния, фосфат алюминия и фосфат магния, была нанесена на этот стальной лист, после чего он был подвергнут термической обработке, формируя тем самым изолирующее покрытие с натяжением. На этом этапе плотность изолирующего покрытия с натяжением на передней и задней поверхностях стального листа варьировалось путем изменения количества наносимой жидкости для нанесения покрытия. После этого была выполнена обработка для уменьшения магнитных доменов путем дополнительного облучения одной поверхности стального листа после формирования изолирующего покрытия с натяжением с помощью лазера, работающего в непрерывном режиме, имеющего различные энергии облучения. Этот лазер представлял собой лазер на углекислом газе, и облучение выполнялось с интервалом 5 мм в направлении, перпендикулярном направлению прокатки при условии, что длина линии облучения в направлении прокатки составляла 0,1 мм, выходная мощность лазера составляла 2 кВт, и скорость сканирования составляла от 100 м/с до 600 м/с.
[0069]
17/50
0-p
Были измерены потери в сердечнике W и магнитострикция λ полученных листов из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали №№ 1-7.
17/50
Потери в сердечнике W были измерены с использованием однолистового тестера (SST).
0-p
0
Магнитострикция λ вычислялась из длины L материала при максимальной плотности потока возбуждения и длины L материала при нулевой плотности потока возбуждения.
[0070]
A
B
C
В дополнение к этому, три образца в виде полосы, имеющей длину 300 мм в направлении, параллельном направлению прокатки, и длину 60 мм в направлении, параллельном поперечному направлению, были извлечены из каждого из листов из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали №№ 1-7. Извлеченные образцы были протравлены для того, чтобы произвести образцы А, в которых была протравлена только одна поверхность, подвергнутая лазерному облучению, образцы B, в которых была протравлена только одна поверхность, противоположная той поверхности, которая была подвергнута лазерному облучению, и образцы C, в которых были протравлены обе поверхности, и их величины деформации S, S и S были измерены тем же самым образом, что и в случае, изображенном на Фиг. 1.
[0071]
t
p
Средняя толщина d изолирующего покрытия с натяжением и средняя толщина d первичной пленки были измерены с использованием способа усреднения посредством секционного наблюдения. В частности, секции изолирующего покрытия с натяжением и первичной пленки наблюдались с использованием сканирующего электронного микроскопа, были измерены толщины пленки в произвольных десяти точках, и использовалось среднее значение измеренных толщин пленки в десяти точках.
В дополнение к этому, коэффициент заполнения пространства листа из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали был измерен с помощью способа в соответствии с японским промышленным стандартом JIS C 2550:2011.
[0072]
p
t
t
p
A
B
C
C
A
C
L
B
C
17/50
0-p
Что касается листов из имеющей ориентированную зеренную структуру электротехнической стали №№ 1-7, их средняя толщина d первичной пленки, средняя толщина d изолирующего покрытия с натяжением, отношение d/d, плотность изолирующего покрытия с натяжением, энергия лазерного облучения, величины деформации S, S и S стального листа, значение ΔS (= S - S), значение ΔS (= S+S), потери в сердечнике W, магнитострикция λ и коэффициент заполнения пространства показаны в Таблице 1.
В дополнение к этому, плотность изолирующего покрытия с натяжением, показанная в Таблице 1, представляет собой плотность покрытия одной поверхности стального листа.
[0073]
C
L
В результате было подтверждено, что когда значения ΔS и ΔS находятся в диапазоне, определенном в настоящем изобретении, могут быть одновременно получены низкие потери в сердечнике и низкая магнитострикция. С другой стороны, в сравнительных примерах по меньшей мере одно из потерь в сердечнике и магнитострикции ухудшалось.
[0074]
[Таблица 1]
№
Средняя толщина d<sub>p </sub>первичной пленки (мкм)
Средняя толщина d<sub>t </sub>изолирующего покрытия с натяжением (мкм)
dt/dp
Плотность изолирующего покрытия с натяжением (г/м<sup>2</sup>)
Энергия лазера (мДж/мм<sup>2</sup>)
S<sub>A</sub> (мкм)
S<sub>B </sub>(мкм)
Sc (мкм)
ΔS<sub>c</sub> (мкм)
ΔS<sub>l </sub>(мкм)
Потери в сердечнике W<sub>17/50 </sub>(Вт/кг)
Магнитострикция λ<sub>0-p</sub> (×10<sup>-6</sup>)
Коэффициент заполнения объема (%)
Примечание
1
2,8
0,8
0,29
1,0
1,3
16000
7000
200
15800
7200
0,74
0,23
98,3
Пример по настоящему изобретению
2
1,6
1,6
1,00
2,7
1,1
29000
13600
300
28700
13900
0,73
0,20
97,8
Пример по настоящему изобретению
3
1,9
1,2
0,63
2,0
1,8
21000
1200
-200
21200
1000
0,72
0,24
98,2
Пример по настоящему изобретению
4
3,6
2,1
0,58
3,6
1,5
30000
7300
-100
30100
7200
0,74
0,21
97,6
Пример по настоящему изобретению
5
1,2
2,5
2,08
4,2
1,4
34700
8500
400
34300
8900
0,73
0,23
97,9
Пример по настоящему изобретению
6
3,5
0,3
0,09
0,5
0,9
13400
3700
-200
13600
3500
0,77
0,28
96,8
Сравнительныйпример
7
1,0
3,2
3,20
5,0
1,6
37600
15800
500
37100
16300
0,72
0,31
96,0
Сравнительныйпример
[0075]
t
p
t
p
t
p
t
p
t
p
t
p
На основе результатов, приведенных в Таблице 1, а также других экспериментальных результатов, было найдено, что в том случае, когда отношение d/d между средней толщиной d изолирующего покрытия с натяжением и средней толщиной d первичной пленки составляет от 0,1 до 3,0, предпочтительно улучшается коэффициент заполнения пространства, в том случае, когда отношение d/d составляет от 0,1 до 1,5, предпочтительно улучшается отношение демпфирования вибрации, а также коэффициент заполнения пространства, и в том случае, когда отношение d/d составляет от 0,1 до 1,0, предпочтительно улучшается свойство диссипации тепла в дополнение к отношению демпфирования вибрации и коэффициенту заполнения пространства. Например, в образце № 3 (в котором значение отношения d/d составляет 0,63), отношение демпфирования вибрации было увеличено на 20%, а коэффициент диссипации тепла в направлении ламинирования был увеличен на 15% по сравнению с аналогичными характеристиками образца № 7 (в котором значение отношения d/d составляет 3,20).
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
[0076]
В соответствии с настоящим изобретением может быть обеспечен имеющий ориентированную зеренную структуру лист электротехнической стали, обладающий как превосходными потерями в сердечнике, так и превосходной магнитострикцией.