ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ СТАЛЬНОЙ ЛИСТ С ОРИЕНТИРОВАННОЙ ЗЕРЕННОЙ СТРУКТУРОЙ И СПОСОБ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА
ELECTROTECHNICAL STEEL SHEET WITH DIRECTED GRANULAR STRUCTURE AND METHOD OF ITS FABRICATION

Уровень техники, к которому относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу изготовления электротехнического стального листа с ориентированной зеренной структурой, который предотвращает поперечное растяжение концевого участка рулона, приведенного в соприкосновение с приемником рулона при конечном отжиге.
Испрашивается приоритет заявки на патент Японии № 2009-058500, поданной 11 марта 2009 г., и заявки на патент Японии № 2009-263216, поданной 18 ноября 2009 г., содержимое которых включено в настоящее описание посредством ссылки.
Описание предшествующего уровня техники
В способе изготовления электротехнического стального листа с ориентированной зеренной структурой холоднокатаный стальной лист сматывают в рулон после обезуглероживающего отжига и подвергают конечному отжигу с целью вторичной рекристаллизации при высоких температурах 1000°С и выше. Во время конечного отжига, как показано на фиг.1, рулон 5 размещают на приемнике 8 рулона в колпаке 9 печи для отжига так, что ось 5а рулона 5 становится вертикальной.
Когда рулон 5, помещенный, как описано выше, отжигают при высоких температурах, как показано на фиг.2А, в нижнем концевом участке 5z рулона 5, приведенном в соприкосновение с приемником 8 рулона, возникает продольное коробление, названное поперечным растяжением, которое вызвано весом рулона 5, разницей между термическими расширениями рулона 5 и приемника 8 рулона и тому подобным. Как показано на фиг.2В, поперечное растяжение наблюдается как высота h волны, когда стальной лист, размотанный из рулона, размещен на плоской поверочной плите. Обычно участок 5е поперечного растяжения является деформированной областью концевого участка стального листа, который удовлетворяет условию, где высота h волны превышает 2 мм, или условию, где крутизна s, выраженная нижеследующим уравнением (1), превышает 1,5% (превышает 0,015). Участок 5е поперечного растяжения не может быть использован в качестве продукта, поскольку его отрезают круглым резаком или тому подобным, когда рулон разматывают после конечного отжига. Поэтому, по мере того как увеличивается участок 5е поперечного растяжения, увеличивается ширина обрезки, в результате чего возникает проблема в том, что снижается выход продукции.
S=h/l... (1)
Здесь l означает ширину участка поперечного растяжения.
Механизм образования поперечного растяжения во время конечного отжига объясняется зернограничным проскальзыванием при высоких температурах. Особенно при высокой температуре 900°С и более поперечное растяжение, вызванное зернограничным проскальзыванием, становится заметным, так что поперечное растяжение имеет тенденцию происходить на участке межзеренной границы. Период времени роста при вторичной рекристаллизации в нижнем концевом участке рулона, который приведен в соприкосновение с приемником рулона, короче, чем период времени роста при вторичной рекристаллизации в центральном участке рулона. Поэтому в нижнем концевом участке рулона размер зерен становится малым и в связи с этим имеет тенденцию образовываться мелкозернистый участок.
Предполагается, что поскольку в мелкозернистом участке присутствует много кристаллических межзеренных границ, то зернограничное проскальзывание происходит легко, и в связи с этим происходит поперечное растяжение. Согласно этому в общепринятой технологии были предложены различные способы для устранения механической деформации путем управления ростом кристаллических зерен в нижнем концевом участке рулона.
В патентном документе 1 раскрыт способ, где до конечного отжига на лентовидный участок, имеющий заданную ширину от нижнего торца рулона, который приведен в соприкосновение с приемником рулона, наносят добавку, измельчающую зерно, и зерна в лентовидном участке измельчают в течение конечного отжига. Кроме того, в патентном документе 2 раскрыт способ, где до конечного отжига прикладывают напряжение (деформацию) к лентовидному участку, имеющему заданную ширину от нижнего торца рулона, который приведен в соприкосновение с приемником рулона, роликом или тому подобным, на котором образованы выступы, и зерна в лентовидном участке измельчают в течение конечного отжига.
Как описано выше, в способах, раскрытых в патентном документе 1 и патентном документе 2, для того чтобы устранить поперечное растяжение, кристаллические зерна в нижнем концевом участке рулона намеренно измельчают и тем самым изменяют механическую прочность в нижнем концевом участке рулона.
Однако в способе, где наносят добавку, измельчающую зерно, который раскрыт в патентном документе 1, поскольку добавка, измельчающая зерно, находится в виде жидкости, то трудно точно управлять областью нанесения. Кроме того, добавка, измельчающая зерно, может диффундировать из концевого участка стального листа в направлении центрального участка стального листа. Поэтому трудно постоянно управлять шириной области измельчения зерна, так что ширина участка поперечного растяжения может сильно меняться в продольном направлении рулона.
Ширину участка поперечного растяжения, который наиболее деформирован, устанавливают как ширину обрезки, так что даже когда ширина участка поперечного растяжения больше только в одном месте, то ширина обрезки увеличивается, и тем самым уменьшается выход продукции.
Кроме того, в способе, где приложено напряжение, который раскрыт в патентном документе 2, в качестве отправного пункта кристаллические зерна в нижнем концевом участке рулона измельчают, используя напряжение, вызванное механической обработкой роликом или тому подобным. В этом способе областью измельчения зерна можно управлять относительно хорошо. Однако существует проблема в том, что поскольку ролик истирается из-за непрерывной работы в течение длительного периода времени, величина приложенного напряжения (коэффициент вытяжки) уменьшается с течением времени, и тем самым уменьшается действие измельчения зерна. В частности, электротехнический стальной лист с ориентированной зеренной структурой является твердым материалом, содержащим большое количество Si, так что трение ролика сильное, и, таким образом, необходимо часто заменять ролик.
С другой стороны в патентных документах с 3 по 6 раскрыт способ, где, для того чтобы устранить поперечное растяжение, предложена вторичная рекристаллизация в лентовидном участке, имеющем заданную ширину от нижнего торца рулона, размер зерен быстро увеличивают в течение конечного отжига и тем самым увеличивают жаропрочность.
В качестве средства для создания большого размера зерна патентные документы 3 и 4 раскрывают способ, где лентовидный участок концевого участка стального листа нагревают плазменным нагревом или индукционным нагревом до конечного отжига. Кроме того, в патентных документах 3, 5 и 6 раскрыт способ, где напряжение вносят механической обработкой, используя струю дроби, ролик, зубчатый ролик или тому подобное.
Плазменный нагрев и индукционный нагрев являются способами нагрева, в которых диапазон нагрева относительно широкий, так что они подходят для нагрева лентовидного интервала. Однако существует проблема в том, что при плазменном нагреве или индукционном нагреве трудно управлять местоположением нагрева и температурой нагрева. Кроме того, существует проблема в том, что из-за теплопроводности нагретая область более широкая, чем заданный участок. Поэтому трудно постоянно управлять шириной области, где размер зерен увеличивается путем вторичной рекристаллизации, так что существует проблема в том, что при действии устранения поперечного растяжения может легко возникать неоднородность.
В способе, осуществленном механической обработкой, использующей ролик или тому подобное, как описано выше, существует проблема в том, что действие приложения напряжения (величина напряжения) уменьшено с течением времени из-за трения ролика. В особенности степень вторичной рекристаллизации значительно меняется в зависимости от величины напряжения, так что существует проблема в том, что трудно получить заданный размер зерен, чтобы стабильно получить действие устранения поперечного растяжения, даже когда величина напряжения из-за трения ролика мала.
Патентное цитирование 1: нерассмотренная заявка на патент Японии, первая публикация № S63-100131.
Патентное цитирование 2: нерассмотренная заявка на патент Японии, первая публикация № S64-042530.
Патентное цитирование 3: нерассмотренная заявка на патент Японии, первая публикация № H02-097622.
Патентное цитирование 4: нерассмотренная заявка на патент Японии, первая публикация № H03-177518.
Патентное цитирование 5: нерассмотренная заявка на патент Японии, первая публикация № 2000-038616.
Патентное цитирование 6: нерассмотренная заявка на патент Японии, первая публикация № 2001-323322.
Как описано выше, в общепринятой технологии существует проблема в том, что поскольку трудно точно осуществить управление (интервалом и размером) размером кристаллических зерен, то трудно получить достаточное действие устранения поперечного напряжения.
Задачей настоящего изобретения является решение вышеописанной проблемы в общепринятой технологии и устранение поперечного растяжения в нижнем концевом участке рулона, который приведен в соприкосновение с приемником рулона, внутри печи для конечного отжига, что вызвано высокотемпературным проскальзыванием при конечном отжиге.
То есть в настоящем изобретении возможно предоставить способ производства текстурованного электротехнического стального листа, где устранение поперечного растяжения может быть стабильно и эффективно осуществлено, и ширина участка поперечного растяжения может быть ограничена в пределах заданного интервала.
Сущность изобретения
Авторы тщательно изучили способы для решения вышеописанных проблем. В результате этого они выяснили, что когда образуют предпочтительно деформируемый участок, чтобы иметь постоянное расстояние от торца стального листа, на одной лицевой поверхности или на обеих лицевых поверхностях концевой области (первом концевом участке) с одной стороны стального листа до конечного отжига ширина участка поперечного растяжения может быть ограничена в пределах заданного интервала. Кроме того, предпочтительно деформируемый участок не образуют в концевой области (втором концевом участке) на другой стороне стального листа.
Настоящее изобретение было выполнено на основе вышеописанного выяснения, и сущность настоящего изобретения заключается в нижеследующем.
(1) Способ производства электротехнического стального листа с ориентированной зеренной структурой включает в себя этапы, на которых: образуют предпочтительно деформируемый участок в концевой области стального листа так, чтобы он был параллельным направлению прокатки стального листа; сматывают стальной лист; и осуществляют конечный отжиг стального листа после размещения стального листа таким образом, что концевая область становится нижней стороной стального листа.
(2) В способе производства электротехнического стального листа по (1) может быть непрерывно образован предпочтительно деформируемый участок (участок предпочтительной деформации).
(3) В способе производства электротехнического стального листа по (1) предпочтительно деформируемый участок может быть прерывисто образован.
(4) В способе производства электротехнического стального листа по (1) предпочтительно деформируемый участок может быть образован по всей длине стального листа.
(5) В способе производства электротехнического стального листа по (1) предпочтительно деформируемый участок может быть образован на части стального листа в направлении прокатки.
(6) В способе производства электротехнического стального листа по (1) предпочтительно деформируемый участок может быть образован на расстоянии от 5 до 100 мм от торца концевой области.
(7) В способе производства электротехнического стального листа по (1), когда осуществляют конечный отжиг, стальной лист может быть размещен таким образом, что направление оси рулона стального листа, после того как его смотали в форме рулона, становится перпендикулярным к приемнику рулона.
(8) В способе производства электротехнического стального листа по (1) предпочтительно деформируемый участок может быть образован до того, как разделитель для отжига нанесен на стальной лист.
(9) В способе производства электротехнического стального листа по (1) предпочтительно деформируемый участок может быть образован облучением лазерным лучом.
(10) В способе производства электротехнического стального листа по (1) в предпочтительно деформируемом участке может быть образован надрез.
(11) В способе производства электротехнического стального листа по (10) надрез может быть образован на одной лицевой поверхности стального листа.
(12) В способе производства электротехнического стального листа по (10) надрез может быть образован на обеих лицевых поверхностях стального листа.
(13) В способе производства электротехнического стального листа по (10) ширина надреза может составлять от 0,03 до 10 мм.
(14) В способе производства электротехнического стального листа по (10) глубина d надреза и толщина t стального листа может удовлетворять уравнению 0,05≤d/t≤0,7.
(15) В способе производства электротехнического стального листа по (1) предпочтительно деформируемый участок может являться участком зернограничного проскальзывания.
(16) В способе производства электротехнического стального листа по (15) участок зернограничного проскальзывания после конечного отжига может являться одной линейной кристаллической межзеренной границей.
(17) В способе производства электротехнического стального листа по (15) участок зернограничного проскальзывания после конечного отжига может являться полосой проскальзывания, включающей в себя кристаллические зерна.
(18) В способе производства электротехнического стального листа по (17) ширина полосы проскальзывания может составлять от 0,02 до 20 мм.
(19) На электротехническом стальном листе с ориентированной зеренной структурой образуют термически деформированный участок в концевой области стального листа так, чтобы он был параллелен направлению прокатки стального листа.
(20) На электротехническом стальном листе по (19) термически деформированный участок может быть непрерывно образован.
(21) На электротехническом стальном листе по (19) термически деформированный участок может быть прерывисто образован.
(22) На электротехническом стальном листе по (19) термически деформированный участок может быть образован по всей длине стального листа.
(23) На электротехническом стальном листе по (19) термически деформированный участок может быть образован на части стального листа в направлении прокатки.
(24) На электротехническом стальном листе по (19) термически деформированный участок может быть образован на расстоянии от 5 до 100 мм от торца концевой области.
(25) На электротехническом стальном листе по (19) термически деформированный участок может являться надрезом.
(26) На электротехническом стальном листе по (25) надрез может быть образован на одной лицевой поверхности стального листа.
(27) На электротехническом стальном листе по (25) надрез может быть образован на обеих лицевых поверхностях стального листа.
(28) На электротехническом стальном листе по (25) ширина надреза может составлять от 0,03 до 10 мм.
(29) На электротехническом стальном листе по (25) глубина d надреза и толщина t стального листа может удовлетворять уравнению 0,05≤d/t≤0,7.
(30) На электротехническом стальном листе по (19) термически деформированный участок может являться одной линейной кристаллической межзеренной границей.
(31) На электротехническом стальном листе по (19) термически деформированный участок может являться полосой проскальзывания, включающей в себя кристаллические зерна.
(32) На электротехническом стальном листе по (31) ширина полосы проскальзывания может составлять от 0,02 до 20 мм.
Согласно настоящему изобретению в течение конечного отжига предпочтительно деформируемый участок, который образован в нижнем концевом участке рулона, предпочтительно деформирован, и поперечное растяжение, распространяющееся от нижнего торца рулона, ограничено предпочтительно деформируемым участком, чтобы ширина участка поперечного растяжения стала по существу постоянным значением. Поэтому ширина обрезки в последующем процессе может быть уменьшена как можно больше, и тем самым выход продукции повышен.
Кроме того, согласно настоящему изобретению возможно образовать предпочтительно деформируемый участок, такой как надрез, и участок зернограничного проскальзывания на высокой скорости и с произвольным рисунком, используя лазерный луч. К тому же возможно осуществить обработку, используя лазерный луч, без соприкосновения со стальным листом, так что проблема, вызванная трением (ухудшением со временем), в рабочем устройстве (рабочем инструменте), таком как ролик, который использован в механической обработке, не встречается. То есть степень обработки не меняется с течением времени, так что нет необходимости заменять рабочее устройство. К тому же возможно стабильно образовать предпочтительно деформируемый участок, который является оптимальным для устранения поперечного растяжения на производственной линии текстурованного электротехнического стального листа путем управления плотностью энергии облучения и диаметром лазерного луча.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 является чертежом, иллюстрирующим пример устройства для конечного отжига.
Фиг.2А является схематичным чертежом, иллюстрирующим процесс роста поперечного растяжения в случае, где не образован предпочтительно деформируемый участок.
Фиг.2В является чертежом, иллюстрирующим пример способа оценки поперечного растяжения по настоящему изобретению.
Фиг.3А является пояснительным чертежом, иллюстрирующим местоположение предпочтительно деформируемого участка.
Фиг.3В является схематичным чертежом, иллюстрирующим процесс роста поперечного растяжения в течение конечного отжига в случае, где образован предпочтительно деформируемый участок.
Фиг.4 является чертежом, иллюстрирующим пример сконцентрированной формы лазерного луча.
Фиг.5 является чертежом, схематично иллюстрирующим пример первого варианта осуществления настоящего изобретения.
Фиг.6А является чертежом, схематично иллюстрирующим форму сечения надреза, образованного на одной лицевой поверхности концевой области стального листа.
Фиг.6В является чертежом, схематично иллюстрирующим форму сечения надрезов, образованных на обеих лицевых поверхностях концевой области стального листа.
Фиг.7 является чертежом, схематично иллюстрирующим пример второго варианта осуществления настоящего изобретения.
Фиг.8А является изображением металлографической структуры, которая примыкает к участку зернограничного проскальзывания, подвергнутому лазерному облучению, осуществленному согласно второму варианту осуществления.
Фиг.8В является изображением металлографической структуры, которая примыкает к участку зернограничного проскальзывания, подвергнутому лазерному облучению, осуществленному согласно измененному примеру второго варианта осуществления.
Фиг.8С является изображением металлографической структуры, в которой лазерное облучение не осуществлено.
Подробное описание изобретения
В дальнейшем будут подробно описаны примерные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи. Дополнительно в этом описании изобретения и сопровождающих чертежах одинаковые ссылочные позиции будут приданы одинаковым компонентам, имеющим по существу те же функции, и их излишнее описание будет пропущено.
В настоящем изобретении, как показано на фиг.3А, в местоположении на рулоне, которое расположено на заданном расстоянии от местоположения соприкосновения рулона 5 и приемника 8 рулона, предпочтительно деформируемый участок 5f, имеющий слабую механическую прочность, образован вдоль направления прокатки рулона 5 (направления прокатки стального листа). В случае, где в высокотемпературной печи для отжига к рулону 5 приложена нагрузка, предпочтительно деформируемый участок 5f сначала деформирован продольным изгибом или проскальзыванием (скольжением), нагрузка, приложенная к участку, находящемуся в верхнем направлении предпочтительно деформируемого участка 5f, рассеяна, и тем самым устранено увеличение и изменение ширины участка поперечного растяжения. Кроме того, участок поперечного растяжения является областью деформации концевого участка стального листа, который удовлетворяет условию, где высота h волны превышает 2 мм, или условию, где крутизна s, выраженная вышеприведенным уравнением (1), превышает 1,5% (превышает 0,015).
Далее эффект предпочтительно деформируемого участка 5f в способе изготовления текстурованного электротехнического стального листа настоящего изобретения будет подробно описан, используя фиг.2А и 3В. Фиг.2А показывает схематичный чертеж, иллюстрирующий процесс роста участка 5е поперечного растяжения в течение конечного отжига в случае, где не образован предпочтительно деформируемый участок 5f согласно настоящему изобретению. Фиг.3В показывает схематичный чертеж, иллюстрирующий процесс роста участка 5е поперечного растяжения в течение конечного отжига в случае, где образован предпочтительно деформируемый участок 5f согласно настоящему изобретению. Кроме того, на фиг.2А и 3В сплошная линия показывает схематичный чертеж, в котором нижний концевой участок рулона увеличен во время конечного отжига, пунктирная линия показывает схематичный чертеж, в котором нижний концевой участок рулона увеличен после конечного отжига, и прерывистая линия показывает схематичный чертеж, в котором нижний концевой участок рулона увеличен до конечного отжига. Как показано на фиг.2А, если предпочтительно деформируемый участок 5f не образован на рулоне 5, то участок 5е поперечного растяжения продвигается от нижнего торца рулона 5 в направлении верхней стороны с течением времени отжига (сравните верхнее концевое местоположение участка 5е поперечного растяжения на сплошной линии с верхним концевым местоположением участка 5е поперечного растяжения на пунктирной линии). Ширина (длина в вертикальном направлении) участка 5е поперечного растяжения увеличивается согласно времени отжига и меняется в продольном направлении (направлении прокатки) рулона 5 из-за неравномерности прочности рулона 5 при высоких температурах (вторичной рекристаллизации).
Однако, как показано на фиг.3В, когда предпочтительно деформируемый участок 5f образован на рулоне 5, то предпочтительно деформируемый участок 5f предпочтительно деформирован. Поэтому участок 5е поперечного растяжения не продвигается от предпочтительно деформируемого участка 5f в направлении верхней стороны с течением времени отжига (сравните верхнее концевое местоположение участка 5е поперечного растяжения на сплошной линии с верхним концевым местоположением участка 5е поперечного растяжения на пунктирной линии). Согласно этому ширина участка 5е поперечного растяжения не зависит от времени отжига и определена местоположением предпочтительно деформируемого участка 5f. К тому же даже для неоднородности прочности рулона 5 при высоких температурах (вторичной рекристаллизации) ширина участка 5е поперечного растяжения не меняется в продольном направлении (направлении прокатки) рулона 5.
Как описано выше, в настоящем изобретении предпочтительно деформируемый участок образован в концевой области (нижнем концевом участке рулона) стального листа так, чтобы он был параллелен направлению прокатки стального листа, так что ширина участка поперечного растяжения ограничена, и тем самым возможно повысить выход электротехнического стального листа с ориентированной зеренной структурой.
Кроме того, будет описан конкретный пример предпочтительно деформируемого участка настоящего изобретения. Необходимо, чтобы механическая прочность предпочтительно деформируемого участка во время конечного отжига была выполнена достаточно малой, чтобы предпочтительно деформируемый участок проявлял вышеописанное действие. В настоящем изобретении предпочтительно деформируемый участок является, например, участком надреза, имеющим надрез, или участком зернограничного проскальзывания, описанным далее. В случае где предпочтительно деформируемый участок является участком надреза, где прочность рулона снижается при высоких температурах, напряжение сконцентрировано на участке надреза, и тем самым участок надреза предпочтительно деформирован. Кроме того, когда предпочтительно деформируемый участок является участком зернограничного проскальзывания (участком с возможностью проскальзывания по межзеренной границе), участок зернограничного проскальзывания обеспечивает высокотемпературное проскальзывание (деформацию).
Необходимо, чтобы предпочтительно деформируемый участок был точно образован в пределах узкого интервала параллельно торцу стального листа, чтобы предпочтительно деформируемый участок был предпочтительно деформирован. Поэтому предпочтительно, чтобы в качестве рабочего устройства, способного на сужение обрабатываемой зоны (например, зоны лазерного облучения) для образования предпочтительно деформируемого участка, например, было использовано лазерное устройство. Когда предпочтительно деформируемый участок образуют, используя лазерное устройство, то шириной предпочтительно деформируемого участка можно управлять в пределах заданного узкого интервала настройкой диаметра концентрации лазерного луча. Как показано на фиг.4, сконцентрированная форма лазерного луча является эллиптической формой, которая имеет диаметр dc в направлении ширины листа (направлении С) и диаметр dL в направлении прокатки (направлении L).
Здесь необходимо, чтобы зона лазерного облучения располагалась от торца стального листа так, чтобы удовлетворяло нижеследующему уравнению (2),
a>dc/2... (2)
Кроме того, плотность Ed энергии, поданной на предпочтительно деформируемый участок, используя лазерное устройство, задана уравнением (3), использующим мощность (P) лазера (W), диаметр dc (мм) лазерного луча в направлении ширины листа (направлении С) и скорость VL подачи (мм/с) стального листа.
Ed=(4/π)×P/(dc×VL)... (3)
Плотностью Ed энергии управляют в соответствии с видом и формой предпочтительно деформируемого участка, как описано далее.
2
Кроме того, вид лазера особенно не ограничен, при условии если лазер может образовывать предпочтительно деформируемый участок заданной формы на поверхности стального листа. Например, могут быть использованы CO-лазер, лазер на иттрий-алюминиевом гранате, полупроводниковый лазер, волоконный лазер или тому подобное.
Кроме того, предпочтительно деформируемый участок, образованный рабочим устройством, может быть непрерывно образован или может быть образован по всей длине стального листа в направлении прокатки. Однако для экономии энергии предпочтительно деформируемый участок может быть прерывисто образован или может быть образован на части стального листа в направлении прокатки. Например, когда использован лазерный луч непрерывного излучения, то образован предпочтительно деформируемый участок, который является непрерывным в направлении прокатки. Кроме того, например, когда использован импульсный лазер, то образован прерывистый предпочтительно деформируемый участок (например, предпочтительно деформируемый участок, имеющий форму пунктирной линии). Предпочтительно множество деформируемых участков может быть образовано так, чтобы они были параллельны друг другу.
В дальнейшем сначала будет дано описание в отношении случая, где предпочтительно деформируемый участок является участком надреза. Фиг.5 схематично показывает пример первого варианта осуществления настоящего изобретения для образования участка надреза.
В первом варианте осуществления, показанном на фиг.5, местоположение, расположенное на расстоянии а от торца в направлении ширины стального листа 1 (электротехнического стального листа с ориентированной зеренной структурой), облучают лазерным лучом 3, который выводят из лазерного устройства 2 и концентрируют конденсорной линзой 2а. Путем облучения лазерным лучом 3 облученный участок стального листа подвергают плавлению или испарению. К тому же вспомогательный газ 7 под высоким давлением вдувают из сопла 6 относительно облученного участка, чтобы сдуть оставшийся расплавленный материал, и тем самым образуют участок 4а надреза, имеющий надрез.
Стальной лист 1 подают в направлении L (направлении прокатки) со скоростью VL так, что участок 4а надреза образуют вдоль направления прокатки стального листа. После того как участок 4а надреза образован на стальном листе 1, на поверхность стального листа 1 наносят разделитель для отжига, и стальной лист 1 сматывают в виде рулона 5.
Как показано на фиг.1, конечный отжиг осуществляют в отношении рулона 5 в положении, где концевой участок (концевая область), который имеет участок 4а надреза, стального листа 1 в форме рулона обращен к нижней стороне. При конечном отжиге предпочтительно, чтобы стальной лист 1 в форме рулона был помещен таким образом, чтобы ось 5а рулона стального листа 1 в форме рулона (рулона 5) находилась вертикально к приемнику 8 рулона внутри устройства 9 для отжига.
Для того чтобы повысить выход электротехнического стального листа с ориентированной зеренной структурой, предпочтительно, чтобы положение (участок надреза или местоположение обработки) было облучено лазерным лучом, то есть расстояние а, на котором надрез должен быть образован, составляло 100 мм или менее от торца (торца в концевой области) стального листа. Для того чтобы дополнительно повысить выход продукции, более предпочтительно, чтобы участок надреза был образован на расстоянии 30 мм или менее от торца в концевой области стального листа. Для того чтобы оптимизировать выход продукции, расстояние а может быть определено в соответствии с весом рулона. Авторы изобретения выяснили, что даже в случае крупного рулона, имеющего большую ширину листа, когда образуют участок надреза в положении в пределах 100 мм от торца стального листа, возможно устранить увеличение и изменение ширины участка продольного растяжения в практическом производственном процессе.
Кроме того, для того чтобы произвести эффект участка надреза без соприкосновения между участком надреза и приемником рулона, предпочтительно, чтобы участок надреза был образован на расстоянии 5 мм и более от торца концевой области стального листа. Для того чтобы дополнительно обеспечить эффект участка надреза, предпочтительно, чтобы участок надреза был образован на расстоянии 10 мм и более от торца концевой области стального листа.
Фиг.6А и 6В схематично показывают сечение надреза, образованного согласно настоящему изобретению. На фиг.6А надрез, имеющий ширину W надреза и глубину d надреза, образован на одной лицевой поверхности стального листа, имеющего толщину t. На фиг.6В надрез, имеющий ширину W1 надреза и глубину d1 надреза, и надрез, имеющий ширину W2 надреза и глубину d2 надреза (W1≈W2, d=d1+d2), образованы на обеих лицевых поверхностях стального листа, имеющего толщину t.
В качестве способа образования надреза заданной формы на одной лицевой поверхности стального листа, показанного на фиг.6А, может быть использовано одно рабочее устройство, такое как лазерное устройство 2 фиг.5. Кроме того, как показано на фиг.6В, когда надрезы заданной формы образованы на обеих лицевых поверхностях в положениях по существу напротив друг друга, механическая прочность участка надреза дополнительно уменьшается, так что дополнительно в значительной степени обеспечивается эффект устранения поперечного растяжения.
Форма надреза участка надреза с низкой механической прочностью спроектирована с учетом толщины стального листа. В особенности предпочтительно, чтобы надрез был образован так, чтобы отношение d/t глубины d к толщине t листа удовлетворяло нижеследующему уравнению (4).
0,05≤d/t≤ 0,7... (4)
Здесь в случае образования надреза на обеих лицевых поверхностях, как показано на фиг.6В, глубины надрезов, образованных на передней лицевой поверхности и задней лицевой поверхности, установлены как d1 и d2 соответственно, а общая глубина (d1+d2) этих надрезов установлена как d.
В настоящем изобретении, даже когда глубина надреза, образованного на передней лицевой поверхности стального листа, относительно малая, надрез влияет на механическую прочность участка надреза стального листа в процессе отжига в течение длительного периода при высоких температурах. Однако когда d/t меньше, чем 0,05, даже когда отжиг осуществляют в течение длительного периода при высоких температурах, механическая прочность участка надреза не уменьшается значительно, так что эффект устранения поперечного растяжения не достигается. Поэтому для того чтобы надежно получить эффект устранения поперечного растяжения, предпочтительно, чтобы d/t составляло 0,05 или более. Более предпочтительно, чтобы d/t составляло 0,1 или более.
С другой стороны, когда d/t превышает 0,7, механическая прочность участка надреза чрезмерно уменьшается. Поэтому когда стальной лист сматывают в форме рулона, стальной лист сильно деформируется из-за растягивающего усилия смотки (растяжение при смотке), и тем самым смотка становится затрудненной. В некоторых случаях появляется проблема в том, что стальной лист разрезан. Поэтому предпочтительно, чтобы d/t составляло 0,7 и менее. Более предпочтительно, чтобы d/t составляло 0,5 или менее.
В особенности, если использован стальной лист толщиной t от 0,1 мм до 0,5 мм, то предпочтительно, чтобы нижний предел глубины d составлял 0,005 мм, а более предпочтительно 0,01 мм. Кроме того, предпочтительно, чтобы верхний предел глубины d составлял 0,35 мм, а более предпочтительно 0,25 мм.
Кроме того, предпочтительно, чтобы ширина W надреза участка надреза составляла от 0,03 мм до 10 мм. Когда ширина W надреза меньше, чем 0,03 мм, то механическая прочность на участке надреза не уменьшается достаточно, и эффект устранения поперечного растяжения не достигается. С другой стороны, когда ширина W надреза больше, чем 10 мм, то механическая прочность участка надреза уменьшается очень сильно, и тем самым смотка становится затруднительной.
В случае где надрез образуют облучением лазерным лучом, шириной надреза можно управлять путем установки диаметра концентрации лазерного луча.
Кроме того, глубиной надреза можно управлять установкой мощности лазера в сочетании со скоростью подачи стального листа. Поэтому в настоящем изобретении, когда использован лазерный луч, возможно легко образовать надрез, который имеет форму, подходящую для устранения поперечного растяжения, на одной лицевой поверхности или обеих лицевых поверхностях концевой области (первого концевого участка) с одной стороны стального листа (электротехнического стального листа с ориентированной зеренной структурой) перед конечным отжигом.
Кроме того, авторы изобретения рассмотрели оптимальный диапазон плотности Ed энергии лазерного устройства в случае образования участка надреза, используя лазерное устройство. Здесь плотность Ed энергии, подаваемой на участок надреза лазерным устройством, задана вышеописанным уравнением (3).
2
2
2
Что касается плотности Ed энергии, в результате эксперимента до настоящего времени, когда Ed составляет 0,5 Дж/мм или более, участок лазерного облучения подвергается плавлению, и тем самым возможно образовать участок надреза достаточной глубины надреза. Однако когда Ed меньше, чем 0,5 Дж/мм, то трудно образовать участок надреза, который является предпочтительно деформируемым в течение конечного отжига. С другой стороны, когда Ed превышает 5,0 Дж/мм, то стальной лист разрезают лазерным облучением, и эффективность использования энергии чрезмерно уменьшается. Поэтому предпочтительный диапазон Ed является диапазоном, выраженным уравнением (5).
2
2
0,5 Дж/мм≤Ed≤5,0 Дж/мм... (5)
Плотностью Ed энергии управляют так, чтобы удовлетворять уравнению (5) путем соответствующей установки мощности P лазера, диаметра dc в направлении ширины листа (направлении С) лазерного луча и скорости VL подачи стального листа.
Кроме того, при образовании надреза расплавленный материал и отслоившийся материал удаляют лазерным облучением с использованием вспомогательного газа 7, как показано на фиг.5. Поэтому возможно предотвратить проблему в том, что прочность участка надреза повышается путем механического упрочнения, сопутствующего деформации. Кроме того, рабочее устройство (например, лазерное устройство 2, конденсорная линза 2а и сопло 6, показанные на фиг.5) не вступает в соприкосновение со стальным листом, так что возможно предотвратить проблему, вызванную ухудшением рабочего устройства со временем.
Кроме того, в вышеописанном первом варианте осуществления, показанном на фиг.5, в качестве примера рабочего устройства для образования надреза использовано лазерное устройство 2. Однако может быть использовано любое рабочее устройство, при условии, если рабочее устройство может образовывать надрез требуемой формы с высокой скоростью. Например, в качестве рабочего устройства для образования надреза требуемой формы может быть использовано режущее устройство, такое как водоструйное устройство (инжекционное устройство для водяной струи под высоким давлением с малым диаметром), или обжимающее (редукционное) устройство, такое как ролик. Однако, например, предпочтительно, чтобы рабочее устройство не вступало в соприкосновение со стальным листом в течение обработки, как лазерное устройство, и ухудшение устройства со временем не происходило. Поэтому в первом варианте осуществления, показанном на фиг.5, использована обработка лазерным лучом, при которой может быть осуществлена бесконтактная высокоскоростная обработка с превосходной плотностью мощности и превосходной управляемостью.
В дальнейшем будет дано подробное описание в отношении случая, где предпочтительно деформируемый участок является участком зернограничного проскальзывания (участком, где высокотемпературное зернограничное проскальзывание происходит при вторичной рекристаллизации в течение конечного отжига).
Авторы изобретения выяснили, что когда локально нагретую зону в узком интервале образуют на стальном листе до конечного отжига, например, облучением сконцентрированным лазерным лучом, то межзеренная граница при вторичной кристаллизации легко появляется в нагретой зоне в течение конечного отжига. На такой межзеренной границе при высоких температурах легко происходит зернограничное проскальзывание, и при высоких температурах уменьшается механическая прочность.
Здесь авторы изобретения пришли к идее, что из-за образования участка зернограничного проскальзывания, имеющего слабую механическую прочность в местоположении на рулоне, которое расположено на заданном расстоянии от местоположения соприкосновения рулона и приемника рулона вдоль направления прокатки рулона (направления прокатки стального листа), поперечное натяжение (энергия напряжения), которое образуется от нижнего конца рулона, компенсируется деформацией участка зернограничного проскальзывания, и увеличение поперечного растяжения в направлении верхней стороны от участка зернограничного проскальзывания устранено. Кроме того, участок зернограничного проскальзывания является линейной областью, причем участок высокотемпературного проскальзывания такой межзеренной границы образуют в течение конечного отжига. Поэтому не обязательно необходимо, чтобы линейная область включала в себя межзеренную границу до конечного отжига. То есть участок высокотемпературного проскальзывания, такой как межзеренная граница, образован в участке зернограничного проскальзывания, по меньшей мере, после конечного отжига. Как показано на фиг.8А, участок зернограничного проскальзывания (участок высокотемпературного проскальзывания) после конечного отжига может являться одной межзеренной границей. Кроме того, как показано на фиг.8В, участок зернограничного проскальзывания (участок высокотемпературного проскальзывания) после конечного отжига может являться полосой проскальзывания, включающей в себя кристаллические зерна. Кроме того, кристаллические зерна могут быть длинными, тонкими кристаллическими зернами или мелкими кристаллическими зернами.
Фиг.7 показывает пример, схематично иллюстрирующий второй вариант осуществления для образования участка зернограничного проскальзывания. Как показано на фиг.7, лазерный луч 3, выведенный из лазерного устройства 2, концентрируют конденсорной линзой 2а, и местоположение вдали от торца на расстоянии а в направлении ширины стального листа 1 (электротехнического стального листа с ориентированной зеренной структурой) облучают лазерным лучом.
Стальной лист 1 подают со скоростью VL в направлении L (направлении прокатки), так что участок 4z зернограничного проскальзывания (линейная область), который нагревают лазерным облучением, образуют вдоль направления прокатки стального листа. После того как на стальном листе 1 образован участок 4z зернограничного проскальзывания, на поверхность стального листа 1 наносят разделитель для отжига, и затем стальной лист 1 сматывают в рулон 5. После сматывания в рулон, как показано на фиг.1, рулон 5 помещают на приемник 8 рулона таким образом, что ось рулона находится вертикально, и концевая область (первый концевой участок), включающая в себя участок лазерного облучения, становится нижней стороной стального листа, и затем осуществляют конечный отжиг. В это время, при помещении на приемник 8 рулона, концевая область (второй концевой участок), не включающая в себя участок лазерного облучения, становится верхней стороной стального листа. Стальной лист 1 подвергают конечному отжигу в положении, когда концевая область (первый концевой участок) стального листа 1 в форме рулона, на котором образуют участок 4z зернограничного проскальзывания, становится нижней стороной. При конечном отжиге предпочтительно, чтобы стальной лист 1 в форме рулона был размещен таким образом, чтобы направление оси 5а рулона стального листа 1 в форме рулона (рулона 5) стало перпендикулярным к приемнику 8 рулона внутри устройства 9 для отжига.
Что касается местоположения участка зернограничного проскальзывания, предпочтительно, чтобы участок зернограничного проскальзывания был образован на расстоянии 5 мм или более от торца концевой области стального листа, чтобы в достаточной мере поглотить энергию натяжения участка поперечного растяжения путем деформации участка зернограничного проскальзывания. Для того чтобы дополнительно обеспечить эффект участка зернограничного проскальзывания, более предпочтительно, чтобы участок зернограничного проскальзывания был образован на расстоянии 10 мм и более от торца концевой области стального листа.
Кроме того, для того чтобы повысить выход электротехнического стального листа с ориентированной зеренной структурой предпочтительно, чтобы расстояние а от торца стального листа до участка зернограничного проскальзывания составляло 100 мм или менее. Для того чтобы дополнительно повысить выход продукции, предпочтительно, чтобы участок надреза был образован на расстоянии 30 мм или менее от торца концевой области стального листа. Для того чтобы оптимизировать выход продукции, расстояние а может быть определено в соответствии с весом рулона.
Кроме того, когда участок зернограничного проскальзывания является полосой проскальзывания, включающей в себя кристаллические зерна (длинные и тонкие кристаллические зерна или мелкие кристаллические зерна), как показано на фиг.8В, предпочтительно, чтобы ширина полосы проскальзывания составляла 20 мм или менее. Когда ширина полосы проскальзывания больше, чем 20 мм, то механическая прочность полосы проскальзывания увеличивается, так что полоса проскальзывания не действует как предпочтительно деформируемый участок (участок зернограничного проскальзывания) в течение конечного отжига. Нижний предел ширины полосы проскальзывания в частности не задан. Однако поскольку кристаллические зерна имеют размер 0,02 мм до конечного отжига, то нижний предел ширины полосы проскальзывания может составлять 0,02 мм. Ширину полосы проскальзывания получают усреднением ширины полосы проскальзывания в каждом местоположении полосы проскальзывания в направлении прокатки. Здесь полосу проскальзывания задают как линейный участок с кристаллическими зернами.
Для того чтобы образовать вышеописанный участок 4z зернограничного проскальзывания, необходимо использовать в качестве рабочего устройства, например, нагревательное устройство, способное на сужение зоны нагрева, подобно лазерному устройству 2.
Изобретатели рассмотрели оптимальный диапазон плотности Ed энергии лазерного устройства в случае образования участка зернограничного проскальзывания, используя лазерное устройство. Здесь плотность Ed энергии, подаваемой на участок 4z зернограничного проскальзывания лазерным устройством 2, задана вышеописанным уравнением (3).
2
2
2
Что касается плотности Ed энергии, в результате эксперимента до настоящего времени, когда Ed составляет 0,5 Дж/мм или более, линейную межзеренную границу создают в течение конечного отжига, и тем самым возможно вызвать достаточное высокотемпературное проскальзывание на участке зернограничного проскальзывания. Однако когда Ed меньше, чем 0,5 Дж/мм, то трудно создать в основном линейную межзеренную границу, необходимую для высокотемпературного проскальзывания в течение конечного отжига. С другой стороны, когда Ed превышает 5,0 Дж/мм, то стальной лист существенно плавят облучением лазера, и стальной лист в значительной степени деформируется, при использовании лазера во время повторного затвердевания. Согласно этому существует проблема в том, что стальной лист невозможно смотать в рулон. Поэтому предпочтительный диапазон Ed находится в пределах диапазона, выраженного уравнением (6).
2
2
0,5 Дж/мм≤Ed≤5,0 Дж/мм... (6)
Плотностью Ed энергии управляют так, чтобы удовлетворять уравнению (6) путем соответствующей установки мощности P лазера, диаметра dc в направлении ширины листа (направлении С) лазерного луча и скорости VL подачи стального листа. Предпочтительно, чтобы участок зернограничного проскальзывания был образован по всей толщине листа. Поэтому кроме плотности Ed энергии, диаметром dL в направлении прокатки (направлении L) можно управлять согласно скорости VL подачи стального листа, чтобы поддерживать заданное время нагрева.
Кроме того, рабочее устройство, которое образует участок 4z зернограничного проскальзывания, может являться нагревательным устройством, способным на сужение зоны нагрева. Во втором варианте осуществления, показанном на фиг.7, поскольку участок зернограничного проскальзывания (например, линейную межзеренную границу во время конечного отжига) точно образовывают в пределах заданного узкого интервала с заданным расстоянием от торца концевой области стального листа, то предпочтительно, чтобы был использован лазерный луч, который лучше по части управляемости местоположением нагрева и скоростью нагрева.
В вышеописанных первом и втором вариантах осуществления в качестве предпочтительно деформируемого участка на стальном листе образован надрез или участок зернограничного проскальзывания. Однако в качестве предпочтительно деформируемого участка может быть образован как надрез, так и участок деформации скольжения.
Как описано выше, в способе изготовления текстурованного электротехнического стального листа согласно настоящему изобретению последовательно осуществлены: процесс образования предпочтительно деформируемого участка в концевой области стального листа так, чтобы он был параллелен направлению прокатки стального листа, процесс смотки стального листа в форме рулона; и процесс осуществления конечного отжига в положении, где концевая область стального листа в форме рулона становится нижней стороной стального листа. К тому же процесс образования предпочтительно деформируемого участка осуществлен после холодной прокатки. Кроме того, предпочтительно, чтобы процесс образования предпочтительно деформируемого участка на стальном листе был осуществлен до процесса нанесения разделителя для отжига, для того чтобы предотвратить потерю разделителя для отжига.
Поэтому в электротехническом стальном листе с ориентированной зеренной структурой согласно настоящему изобретению термически деформированный участок (горячедеформированный участок, предпочтительно деформируемый участок после конечного отжига) образован в концевой области стального листа параллельно направлению прокатки стального листа. Термически деформированный участок может быть образован непрерывно или прерывисто. Кроме того, термически деформированный участок может быть образован по всей длине стального листа или может быть образован на части стального листа в направлении его прокатки. Кроме того, предпочтительно, чтобы термически деформированный участок был образован на расстоянии от 5 до 100 мм от торца концевой области. Кроме того, на обеих сторонах термически деформированного участка присутствуют нормальные, образованные вторичной рекристаллизацией зерна, в которых ось легкого намагничивания ориентирована в направлении прокатки.
Вышеописанный термически деформированный участок может являться надрезом. Надрез может быть образован на одной лицевой поверхности или обеих лицевых поверхностях стального листа. Кроме того, предпочтительно, чтобы ширина надреза составляла от 0,03 мм до 10 мм. К тому же предпочтительно, чтобы глубина d надреза и толщина t стального листа удовлетворяли вышеописанному уравнению (4).
Вышеописанный термически деформированный участок может являться единой линейной кристаллической межзеренной границей или полосой проскальзывания, включающей в себя кристаллические зерна. Предпочтительно, чтобы ширина полосы проскальзывания составляла от 0,02 мм до 20 мм.
При изготовлении конечного продукта использован вышеописанный электротехнический стальной лист с ориентированной зеренной структурой после того, как у него отрезана область деформации, примыкающая к термически деформированному участку.
В дальнейшем будет более подробно описан первый и второй вариант осуществления настоящего изобретения, используя примеры.
Пример 1
Будет описан пример первого варианта осуществления настоящего изобретения.
2
В качестве лазерного устройства 2 на фиг.5 был использован CO-лазер. Мощностью P лазера управляли так, чтобы она составляла 1500 Вт по электрическому входу, и форма концентрации лазерного луча была круглой формы 0,2 мм в диаметре. Стальной лист 1 (электротехнический стальной лист с ориентированной зеренной структурой) шириной 1000 мм и толщиной t 0,23 мм после обезуглероживающего отжига был подан со скоростью VL 1000 мм/с в направлении L.
2
Расстояние а, которое является местоположением облучения лазерным лучом, было расположено в 20 мм от торца стального листа, поверхность с одной стороны стального листа была облучена лазерным лучом по всей длине рулона (всей длине в направлении L), и тем самым был образован надрез. В качестве вспомогательного газа был использован осушенный воздух под давлением 0,5 МПа. Форма сечения образованного участка надреза имела размеры: ширина W по существу 0,2 мм и глубина d по существу 0,02 мм. В этом случае плотность Ed энергии лазерного луча составляла 9,5 Дж/мм.
После того как на поверхности (одной лицевой поверхности) концевой области (первого концевого участка) стального листа был образован надрез, на поверхность стального листа был нанесен MgO в качестве разделителя для отжига, и стальной лист 1 был смотан в форме рулона. Затем стальной лист в форме рулона (рулон) был подвергнут конечному отжигу при по существу 1200°С в течение по существу 20 часов, используя устройство для отжига, показанное на фиг.1 (пример 1). Кроме того, в качестве сравнительного примера рулон (необработанный рулон), на котором не был образован надрез, был подвергнут такому же конечному отжигу, как описано выше. Ширина поперечного напряжения стального листа после конечного отжига была визуально обследована по всей длине рулона. Кроме того, была измерена ширина области деформации концевого участка стального листа, в качестве участка поперечного растяжения, которая удовлетворяет условию, где высота h волны превышает 2 мм, или условию, где крутизна s, выраженная вышеописанным уравнением (1), превышает 1,5% (превышает 0,015).
Результаты этого показаны в таблице 1. Как показано в таблице 1, в сравнительном примере, где надрез не был образован, ширина участка поперечного напряжения была большой, а также изменение ширины участка поперечного растяжения было большим, со значением 40 мм (±20 мм). В частности, было создано поперечное растяжение, имеющее ширину по существу до 60 мм, и выход продукции в значительной степени снижен. С другой стороны, в примере 1, где участок надреза был образован в местоположении, расположенном на расстоянии а от торца катушки согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, относительно заметная изгибная деформация (продольное коробление) была создана в местоположении 20 мм, соответствующем расстоянию а. Поэтому было возможно ограничить поперечное растяжение от торца рулона в местоположении почти расстояния а. Кроме того, было возможно сделать малым изменение ширины участка поперечного растяжения, со значением 6 мм (±3 мм), и выход продукции был в значительной степени повышен по сравнению со сравнительным образцом.
Таблица 1
Надрез
Ширина поперечного растяжения от торца стального листа
Примечание
Да
20±3 мм
Пример 1
Нет
40±20 мм
Сравнительный пример
Пример 2
Будет описан пример второго варианта осуществления настоящего изобретения.
В качестве лазерного устройства 2 на фиг.7 был использован полупроводниковый лазер. В полупроводниковом лазерном устройстве мощность P лазера может быть изменена до 2 кВт. Кроме того, мощность P лазера может быть произвольно установлена, используя устройство управления мощностью лазера (не показано).
Мощность P лазера была установлена на 1000 Вт, и форма концентрации была установлена эллиптической формы, где dc составил 1,2 мм, а dL составил 12 мм. Стальной лист 1 после обезуглероживающего отжига, который имел ширину 1000 мм и толщину t 0,23 мм, был подан в направлении L со скоростью VL 400 мм/с.
2
Расстояние а от торца стального листа, которое является местоположением облучения лазерного луча, было установлено 20 мм, и поверхность с одной стороны стального листа была облучена лазерным лучом по всей длине (всей длине в направлении L) рулона. В этом случае плотность Ed энергии лазерного луча составляла 2,7 Дж/мм.
После лазерного облучения на поверхность стального листа 1 был нанесен MgO в качестве разделителя для отжига, и затем стальной лист 1 был смотан в форме рулона. Затем, стальной лист в форме рулона (рулон) был подвергнут конечному отжигу при по существу 1200°С в течение по существу 20 часов, используя устройство для отжига, показанное на фиг.1 (пример 2). Кроме того, в качестве сравнительного примера рулон (необработанный рулон), на котором не было осуществлено лазерное облучение, был подвергнут такому же конечному отжигу, как описано выше. Ширина поперечного растяжения стального листа после конечного отжига была визуально обследована по всей длине рулона. Кроме того, была измерена ширина области деформации концевого участка стального листа, в качестве участка поперечного растяжения, которая удовлетворяет условию, где высота h волны превышает 2 мм, или условию, где крутизна s, выраженная вышеописанным уравнением (1), превышает 1,5% (превышает 0,015).
Результаты этого показаны в таблице 2. Как показано в таблице 2, в сравнительном примере, где лазерное облучение не было осуществлено, ширина участка поперечного растяжения была большой, а также изменение ширины участка поперечного растяжения было большим, со значением 40 мм (±20 мм). В частности, было создано поперечное растяжение, имеющее ширину по существу до 60 мм, и выход продукции в значительной степени снижен. С другой стороны, в примере 2, где участок зернограничного проскальзывания был образован лазерным облучением в местоположении, расположенном на расстоянии а от торца катушки согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, высокотемпературное проскальзывание было создано в местоположении 20 мм, соответствующем расстоянию а. Поэтому было возможно исключительно ограничить поперечное растяжение от торца рулона в местоположении почти расстояния а. Кроме того, было возможно сделать малым изменение ширины участка поперечного растяжения, со значением 8 мм (±4 мм) по сравнению со сравнительным образцом. Кроме того, в примере 2 максимальная ширина напряжения составила 28 мм, и выход продукции в значительной степени повышен по сравнению со сравнительным образцом (максимальная ширина растяжения составила 60 мм).
Таблица 2
Лазерное облучение
Ширина поперечного растяжения от торца стального листа
Примечание
Да
20±4 мм
Пример 2
Нет
40±20 мм
Сравнительный пример
Фиг.8А, 8В и 8С показывают результаты наблюдения кристаллической структуры стального листа, после того как поверхность стального листа после конечного отжига была промыта, используя кислоту, и тем самым его пленка была удалена. Фиг.8А является изображением металлографической структуры в районе участка зернограничного проскальзывания, который был подвергнут лазерному облучению согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Кроме того, фиг.8С является изображением металлографической структуры, которая не была подвергнута лазерному облучению, в качестве сравнительного примера.
В случае где лазерное облучение было осуществлено согласно второму варианту осуществления, линейная кристаллическая межзеренная граница 10 была образована на внешней границе (участке зернограничного проскальзывания) участка лазерного облучения после конечного отжига. Нормальные, образованные вторичной рекристаллизацией зерна 11, в которых ось легкого намагничивания ориентирована в направлении прокатки, которые необходимы для электротехнического стального листа с ориентированной зеренной структурой, были получены с обеих сторон межзеренной границы 10 в виде линии. Кроме того, фиг.8В показывает измененный пример, где лазерное облучение было осуществлено при тех же условиях, как и во втором варианте осуществления, а время конечного отжига было короче, чем время конечного отжига во втором варианте осуществления. В измененном примере, показанном на фиг.8В, как и во втором варианте осуществления, была образована полоса 12 проскальзывания, включающая в себя кристаллические зерна. В измененном примере кристаллические зерна в полосе проскальзывания были длинными тонкими кристаллическими зернами. Как описано выше, участок зернограничного проскальзывания после конечного отжига является линейной кристаллической межзеренной границей 10 или полосой 12 проскальзывания, включающей в себя кристаллические зерна. Полоса 12 проскальзывания, включающая в себя кристаллические зерна, имеет тенденцию образовываться в случае, где, например, плотность энергии лазерного луча низкая или время отжига короткое по сравнению с условиями, при которых образована линейная кристаллическая межзеренная граница 10. Однако условия, при которых создана линейная кристаллическая межзеренная граница 10, и условия, при которых создана полоса 12 проскальзывания, включающая в себя кристаллические зерна, также меняются в зависимости от химического состава стального листа, температуры конечного отжига, времени конечного отжига, атмосферы конечного отжига, в дополнение к условиям лазерной обработки, таким как плотность энергии лазерного луча, так что подробности условий не ясны.
В кристаллической межзеренной границе 10 согласно второму варианту осуществления зернограничное проскальзывание имеет тенденцию создаваться при высоких температурах 900°С и более в течение конечного отжига, и ее механическая прочность ниже, чем механическая прочность других участков. Поэтому считается, что когда нагрузка приложена к рулону в положении, где рулон приведен в соприкосновение с приемником рулона, линейная кристаллическая межзеренная граница 10 сначала деформирована вследствие проскальзывания, нагрузка, приложенная к верхней стороне по отношению к кристаллической межзеренной границе 10, рассеяна, и тем самым устранено увеличение и изменение ширины участка поперечного растяжения.
Кроме того, механизм проскальзывания во время вышеописанного отжига зависит от линейной кристаллической межзеренной границы, образованной в участке зернограничного проскальзывания. Однако подобно измененному примеру второго варианта осуществления механизм проскальзывания может являться, например, высокотемпературным проскальзыванием в полосе проскальзывания, которая образована вдоль направления прокатки и включает в себя кристаллические зерна. Кристаллические зерна могут быть мелкими кристаллическими зернами или длинными тонкими кристаллическими зернами. Например, в измененном примере второго варианта осуществления межзеренная граница кристаллических зерен (длинных тонких кристаллических зерен) в полосе 12 проскальзывания деформирована вследствие проскальзывания аналогично вышеописанной линейной кристаллической межзеренной границе 10, и тем самым устранено увеличение и изменение ширины участка поперечного растяжения.
Пример 3
Далее изобретатели исследовали предпочтительный диапазон плотности Ed энергии лазерного облучения во втором варианте осуществления. То есть изобретатели исследовали отношение между степенью измельчения зерен в участке лазерного облучения и плотность Ed энергии при условии, в котором расстояние составляло 20 мм. Здесь скорость VL подачи была установлена 1000 мм/с, и диаметр dc лазерного луча в направлении С был установлен на постоянное значение 1,2 мм. Ed, выраженная вышеописанным уравнением (3), изменялась путем изменения мощности Р лазера в пределах диапазона от 200 до 5000 Вт, и затем исследовалось кристаллическое состояние (металлографическая структура) стального листа после вторичной рекристаллизации.
2
2
2
В результате этого, когда плотность Ed энергии составляла 0,5 Дж/мм или более, было возможно создать заданную кристаллическую структуру (линейную межзеренную границу) во время конечного отжига. Однако, когда плотность Ed энергии была меньше чем 0,5 Дж/мм, было трудно создать заданную кристаллическую структуру (линейную межзеренную границу) во время конечного отжига. С другой стороны, когда плотность Ed энергии превышала 5,0 Дж/мм, стальной лист значительно плавился облучением лазера, и стальной лист в значительной степени деформировался во время повторного затвердевания. Согласно этому существует проблема в том, что стальной лист невозможно смотать в рулон. Поэтому предпочтительный диапазон Ed находится в пределах диапазона, выраженного уравнением (6).
Вышеописанные условия примеров с 1 по 3 являются показательными примерами, выбранными для подтверждения осуществимости и действия настоящего изобретения. Однако настоящее изобретение не ограничено примерами с 1 по 3. Настоящее изобретение может принимать различные условия для выполнения задачи изобретения без отклонения от объема изобретения.
Согласно настоящему изобретению ширина участка поперечного растяжения обеспечена близко к постоянному значению, ширина обрезки в последующем процессе может быть уменьшена как можно больше, и выход продукции повышен. Поэтому промышленная применимость в изготовлении электротехнического стального листа с ориентированной зеренной структурой высокая.
Список ссылочных позиций
1: электротехнический стальной лист с ориентированной зеренной структурой
2: Лазерное устройство
2а: Конденсорная линза
3: Лазерный луч
4а: Участок надреза (предпочтительно деформируемый участок)
4z: Участок зернограничного проскальзывания (линейная область, предпочтительно деформируемый участок)
5: Рулон
5а: Ось рулона
5е: Участок поперечного растяжения
5f: Предпочтительно деформируемый участок
5z: Нижний концевой участок (концевая область, первый концевой участок)
6: Сопло
7: Вспомогательный газ
8: Приемник рулона
9: Колпак печи для отжига
10: Линейная кристаллическая межзеренная граница (линейная межзеренная граница, межзеренная граница)
11: Зерно после вторичной рекристаллизации
12: Полоса проскальзывания