ЛИСТ ИЗ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ С ОРИЕНТИРОВАННОЙ ЗЕРЕННОЙ СТРУКТУРОЙ
SHEET FROM ELECTROTECHNICAL STEEL WITH ORIENTED GRAIN STRUCTURE

Область техники
[0001]
Настоящее изобретение относится к листу из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, обеспечивающему высокую плотность магнитного потока и очень низкие потери в сердечнике, который используется в качестве материала железного сердечника трансформатора или генератора.
Испрашивается приоритет заявки на японский патент № 2018-010203, зарегистрированной 25 января 2018, содержание которой включено в настоящее описание посредством отсылки.
Предпосылки создания изобретения
[0002]
Лист из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой является магнитомягким материалом и используется для железного сердечника и подобного в электрическом оборудовании, например, трансформаторе. Лист из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой содержит по массе примерно 7% или менее Si, и, если использовать систему индексов Миллера, его зерна имеют преимущественную ориентацию {110}<001>. При изготовлении листа из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой важно управлять ориентацией зерен, и ей управляют с использованием явления, заключающегося в аномальном росте зерен, которое называется "вторичной рекристаллизацией".
[0003]
Чтобы управлять вторичной рекристаллизацией подходящим образом, перед такой рекристаллизацией в ходе первичной рекристаллизации важно получить подходящую структуру (структуру после первичной рекристаллизации) и подходящим образом управлять сегрегацией на границах зерен химических элементов или мелких фаз, которые называются ингибиторами.
[0004]
Функциями ингибитора являются подавление роста зерен, ориентация которых отличается от {110}<001>, при первичной рекристаллизации и способствование преимущественному росту зерен, имеющих ориентацию {110}<001>, во время вторичной рекристаллизации. Именно поэтому важно управлять типом и количеством ингибиторов.
[0005]
По ингибиторам опубликовано множество исследований. В одном из этих исследований предложено техническое решение, являющееся характерным, согласно которому в качестве ингибитора применяется В. Например, в Патентных документах 1 и 2 указано, что функцией ингибитора обладает В, находящийся в твердом растворе, и он позволяет обеспечить ориентацию {110}<001>.
[0006]
В Патентных документах 3 и 4 раскрыто получение мелкодисперсного BN в процессе холодной прокатки путем азотирования материала, содержащего В, причем полученный BN работает как ингибитор и в результате позволяет обеспечить ориентацию {110}<001>.
[0007]
В Патентном документе 5 раскрыто, что, хотя горячая прокатка не приводит к выделению BN в максимально возможной степени, очень мелкий BN выделяется на этапе нагрева при выполнении последующего отжига, и выделившийся мелкий BN работает как ингибитор.
В Патентных документах 6 и 7 описан способ, в котором управление морфологией B при его выделении во время горячей прокатки позволяет обеспечить работу выделившейся фазы в качестве ингибитора.
[0008]
В этих документах предложены технические решения, заключающиеся в добавлении в состав стали В и его применении в качестве ингибитора. В этих документах указано, что при помощи этих технических решений после вторичной рекристаллизации обеспечивается значительная доля зерен с ориентацией {110}<001>, уменьшаются потери на гистерезис и, как следствие, можно получить лист из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, обеспечивающий низкие потери в сердечнике. Однако в этих документах не сообщается, что путем управления морфологией В при его выделении после вторичной рекристаллизации можно обеспечить как высокую плотность магнитного потока, так и очень низкие потери в сердечнике.
Документы по известному уровню техники
Патентные документы
[0009]
Патентный документ 1: Патент США № 3905842
Патентный документ 2: Патент США № 3905843
Патентный документ 3: Не прошедшая экспертизу заявка на японский патент, первая публикация № Н01-230721
Патентный документ 4: Не прошедшая экспертизу заявка на японский патент, первая публикация № Н01-283324
Патентный документ 5: Не прошедшая экспертизу заявка на японский патент, первая публикация № Н10-140243
Патентный документ 6: Публикация международной заявки РСТ № WO2011/007771
Патентный документ 7: Публикация международной заявки РСТ  № WO2011/007817
Сущность изобретения
Техническая проблема, которую необходимо решить
[0010]
При использовании обычных технических решений, описанных в документах по известному уровню техники, так как трудно в достаточной степени управлять морфологией В при его выделении в стальном листе после вторичной рекристаллизации, выделившиеся фазы, содержащие В, приводят к увеличению потерь на гистерезис. Таким образом, трудно получить лист из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, обеспечивающий очень низкие потери в сердечнике.
[0011]
Настоящее изобретение создано с учетом характеристик обычных технических решений. Задача настоящего изобретения - предложить лист из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, позволяющий устранить указанные проблемы и в результате обеспечить требуемые высокую плотность магнитного потока и очень низкие потери в сердечнике, при условии, что в этом листе в качестве ингибитора применяется соединение В.
Решение проблемы
[0012]
Чтобы гарантированным образом изготавливать лист из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, обеспечивающий высокую плотность магнитного потока и очень низкие потери в сердечнике, когда в состав стали добавляется В, важно подходящим образом управлять морфологией В при его выделении в стальном листе, помимо увеличения плотности магнитного потока за счет обеспечения у зерен после вторичной рекристаллизации преимущественной ориентации {110}<001>.
[0013]
Если в качестве ингибитора применяется BN, и после окончательного отжига В выделяется в мелкодисперсных включений, в стальном листе будет выделяться мелкий BN, поэтому трудно одновременно получить высокую плотность магнитного потока и очень низкие потери в сердечнике. А именно, из-за наличия мелкого BN увеличиваются потери на гистерезис, и поэтому трудно получить очень низкие потери в сердечнике.
[0014]
2
3
Учитывая указанное выше, авторы настоящего изобретения провели глубокие исследования, целью которых было устранение указанных проблем. В результате было обнаружено, что за счет управления морфологией В при его выделении после окончательного отжига таким образом, чтобы он образовывал соединения FeB и/или FeB, можно минимизировать влияние на потери при гистерезисе и, как следствие, можно получить лист из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, обеспечивающий как высокую плотность магнитного потока, так и очень низкие потери в сердечнике.
[0015]
Настоящее изобретение создано на основе указанной выше обнаруженной информации. Сущность настоящего изобретения изложена далее.
[0016]
(1) Лист из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, содержащий:
базовый стальной лист;
нижний слой, находящийся в контакте с базовым стальным листом; и
изолирующее покрытие, находящееся в контакте с нижним слоем и содержащее в качестве основных компонентов фосфат и коллоидный оксид кремния, причем:
химический состав базового стального листа является следующим, в мас.%:
0,085% или менее С;
0,80% - 7,00% Si;
0,05% - 1,00% Mn;
0,010% - 0,065% Al;
0,0040% или менее N;
0,015% или менее Seq, где Seq=S+0,406·Se;
0,0005% - 0,0080% В;
остальное - Fe и примеси,
6
3
базовый стальной лист содержит соединение В, у которого длина главной оси составляет 1-20 мкм, и численная плотность которого составляет 1×10-1×10 частиц/мм, и
нижний слой представляет собой стеклянную пленку, которая в качестве основного компонента содержит форстерит, или промежуточный слой в качестве основного компонента содержит оксид кремния.
(2) В листе из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой по пункту (1):
нижний слой представляет собой стеклянную пленку, и
B_t(центр)
B_t(поверхность)
B_t(центр)
B_t(поверхность)
если после удаления изолирующего покрытия и стеклянной пленки выполнять оптическую эмиссионную спектроскопию с тлеющим разрядом, область базового стального листа, находящуюся от его центра по толщине с той стороны, где расположена стеклянная пленка, разделить на две зоны - поверхностную зону, находящуюся со стороны стеклянной пленки, и центральную зону, находящуюся между этими поверхностной зоной и центром по толщине, время распыления, необходимое для достижения упомянутой центральной зоны, обозначить как "t(центр)", время распыления, необходимое для достижения поверхностной зоны, обозначить как "t(поверхность)", интенсивность эмиссии В в момент времени t(центр) обозначить как "I", и интенсивность эмиссии В в момент времени t(поверхность) обозначить как "I", то I и I должны удовлетворять следующему выражению (1):
B_t(центр)
B_t(поверхность)
I > I (1).
(3) В листе из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой по пункту (1):
упомянутый нижний слой является упомянутым промежуточным слоем, и
B(d/2)
B(d/10)
B(d/2)
B(d/10)
если суммарную толщину базового стального листа и промежуточного слоя обозначить как "d", интенсивность эмиссии В на глубине d/2 от поверхности промежуточного слоя, при измерении этой интенсивности при помощи оптической эмиссионной спектроскопии с тлеющим разрядом, начиная от этой поверхности, обозначить как "I" и интенсивность эмиссии В на глубине d/10 от поверхности промежуточного слоя обозначить как "I", то I и I должны удовлетворять следующему выражению (2):
B(d/2)
B(d/10)
I > I (2).
[0017]
2
3
(4) В листе из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой по любому из пунктов с (1) по (3) соединение В является по меньшей мере одним, выбранным из группы FeB и FeB.
Эффекты от применения изобретения
[0018]
Согласно указанным выше аспектам настоящего изобретения, когда в листе из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой в качестве ингибитора применяется соединение В, за счет подходящего управления морфологией этого соединения В при его выделении в промышленных условиях можно гарантированным образом получать такой лист с обеспечением в нем уменьшенных потерь на гистерезис, в результате чего достигаются как высокая плотность магнитного потока, так и очень низкие потери в сердечнике.
Краткое описание чертежей
[0019]
На Фиг.1 схематично показана многослойная структура листа из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, соответствующего первому варианту.
На Фиг.2 для примера приведен график, на котором показаны результаты выполнения GDS для листа из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, соответствующего первому варианту.
Подробное описание предпочтительных вариантов реализации
[0020]
Лист из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, соответствующий одному из вариантов, который далее может называться "представленным листом из электротехнической стали", включает: базовый стальной лист; нижний слой, созданный таким образом, чтобы он находился в контакте с базовым стальным листом; и изолирующее покрытие, созданное таким образом, чтобы оно находилось в контакте с нижним слоем, и содержащее в качестве основных компонентов фосфат и коллоидный оксид кремния, причем:
химический состав базового стального листа является следующим (в мас.%):
0,085% или менее С;
0,80% - 7,00% Si;
0,05% - 1,00% Mn;
0,010% - 0,065% Al;
0,012% или менее N;
0,015% или менее Seq, где Seq=S+0,406·Se;
0,0005% - 0,0080% В;
остальное - Fe и примеси,
6
3
базовый стальной лист содержит соединение В, средняя длина главной оси частиц которого составляет 1-20 мкм, и численная плотность частиц которого составляет 1×10-1×10 частиц/мм, и
нижний слой представляет собой стеклянную пленку, которая в качестве основного компонента содержит форстерит, или промежуточным слоем в качестве основного компонента содержит оксид кремния.
Кроме того, в представленном листе из электротехнической стали:
нижний слой может представлять собой стеклянную пленку, и
B
B_t(центр)
B_t(поверхность)
B_t(центр)
B_t(поверхность)
если в листе из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой интенсивность эмиссии В, измеряемую при помощи оптической эмиссионной спектроскопии с тлеющим разрядом (GDS) для этого листа без стеклянной пленки, обозначить как "I", время распыления, необходимое для достижения центра, обозначить как "t(центр)", время распыления для поверхности этого листа без стеклянной пленки обозначить как "t(поверхность)", интенсивность эмиссии В в момент времени t(центр) обозначить как "I", и интенсивность эмиссии В в момент времени t(поверхность) обозначить как "I", то I и I могут удовлетворять следующему выражению (1):
B_t(центр)
B_t(поверхность)
I > I (1)
Кроме того, в представленном листе из электротехнической стали:
упомянутый нижний слой может являться упомянутым промежуточным слоем, и
B(d/2)
B(d/10)
B(d/2)
B(d/10)
если суммарную толщину базового стального листа и промежуточного слоя обозначить как "d", интенсивность эмиссии В на глубине d/2 от поверхности промежуточного слоя, при измерении этой интенсивности при помощи оптической эмиссионной спектроскопии с тлеющим разрядом (GDS) начиная от этой поверхности, обозначить как "I" и интенсивность эмиссии В на глубине d/10 от поверхности промежуточного слоя обозначить как "I", то I и I могут удовлетворять следующему выражению (2):
B(d/2)
B(d/10)
I > I (2)
[0021]
2
3
Кроме того, в представленном листе из электротехнической стали соединение В может представлять собой FeB и/или FeB.
[0022]
Далее будет рассмотрен представленный лист из электротехнической стали.
[0023]
Первый вариант
Лист из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, соответствующий первому варианту, включает: базовый стальной лист; стеклянную пленку, находящуюся в контакте с базовым стальным листом и содержащую в качестве основного компонента форстерит; и изолирующее покрытие, находящееся в контакте со стеклянной пленкой и содержащее в качестве основных компонентов фосфат и коллоидный оксид кремния.
Химический состав базового стального листа является следующим (в мас.%):
0,085% или менее С;
0,80% - 7,00% Si;
0,05% - 1,00% Mn;
0,010% - 0,065% Al;
0,012% или менее N;
0,015% или менее Seq, где Seq=S+0,406·Se;
0,0005% - 0,0080% В;
остальное - Fe и примеси, и
6
3
базовый стальной лист содержит соединение В, у которого длина основной оси составляет 1-20 мкм, и численная плотность которого составляет 1×10-1×10 частиц/мм
Кроме того, в листе из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, соответствующем данному варианту:
B
B_t(центр)
B_t(поверхность)
B_t(центр)
B_t(поверхность)
если область базового стального листа, находящуюся от его центра по толщине с той стороны, где расположена стеклянная пленка, разделить на две зоны - поверхностную зону, находящуюся со стороны стеклянной пленки, и центральную зону, находящуюся между этими поверхностной зоной и центром по толщине, интенсивность эмиссии В, измеряемую при помощи оптической эмиссионной спектроскопии с тлеющим разрядом (GDS) для базового стального листа без изолирующего покрытия и стеклянной пленки, обозначить как "I", время распыления, необходимое для достижения центральной зоны, обозначить как "t(центр)", время распыления, необходимое для достижения поверхностной зоны, обозначить как "t(поверхность)", интенсивность эмиссии В в момент времени t(центр) обозначить как "I", и интенсивность эмиссии В в момент времени t(поверхность) обозначить как "I", то I и I могут удовлетворять следующему выражению (3):
B_t(центр)
B_t(поверхность)
I > I (3).
[0024]
Химический состав базового стального листа
Далее рассмотрены причины, по которым на химический состав базового стального листа, образующего представленный лист из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, накладываются определенные ограничения. В дальнейшем, если не указано иное, при описании химического состава "%" представляет собой мас.%.
[0025]
Химический состав
С: 0,085% или менее
С - это химический элемент, позволяющий управлять структурой при первичной рекристаллизации, но оказывающий отрицательное влияние на магнитные свойства. Поэтому С - это химический элемент, который необходимо удалять при помощи обезуглероживающего отжига перед окончательным отжигом. Если содержание С больше 0,085%, необходимо увеличивать длительность обезуглероживающего отжига, в результате уменьшается производительность, что является нежелательным. Предпочтительно, чтобы содержание С составляло 0,070% или менее, более предпочтительно - 0,050% или менее.
[0026]
Хотя нижним пределом содержания С может являться 0%, при уменьшении его содержания до уровня менее 0,0001% существенно увеличивается стоимость производства. Поэтому на практике нижним пределом содержания С в стальном листе, по существу, является 0,0001%.
[0027]
Si: 0,80% - 7,00%
Si - это химический элемент, увеличивающий электрическое сопротивление стального листа и уменьшающий потери в сердечнике. Если содержание Si меньше 0,80%, во время окончательного отжига имеет место аустенитное превращение, это отрицательно влияет на ориентацию кристаллов в стальном листе, что является нежелательным. Предпочтительно, чтобы содержание Si составляло 1,50% или более, более предпочтительно - 2,50% или более.
[0028]
С другой стороны, если содержание Si больше 7,00%, ухудшается обрабатываемость, и во время горячей прокатки возникают трещины, что является нежелательным. Предпочтительно, чтобы содержание Si составляло 5,50% или менее, более предпочтительно - 4,50% или менее.
[0029]
Mn: 0,05% - 1,00%
Mn - это химический элемент, препятствующий возникновению трещин во время горячей прокатки и в результате связывания с S и/или Se образующий MnS и/или MnSe, которые работают как ингибиторы. Если содержание Mn меньше 0,05%, эффект от добавления оказывается недостаточным, что является нежелательным. Предпочтительно, чтобы содержание Mn составляло 0,07% или более, более предпочтительно - 0,09% или более.
[0030]
С другой стороны, если содержание Mn больше 1,00%, при выделении MnS и/или MnSe их распределение становится неравномерным, и невозможно получить требуемую структуру после вторичной рекристаллизации, в результате уменьшается плотность магнитного потока, что является нежелательным. Предпочтительно, чтобы содержание Mn составляло 0,80% или менее, более предпочтительно - 0,60% или менее.
[0031]
Растворимый в кислоте Al: 0,010% - 0,065%
Растворимый в кислоте Al в результате связывания с N образует (Al, Si)N, который работает как ингибитор. Если количество растворимого в кислоте Al меньше 0,010%, эффект от добавления оказывается недостаточным, в результате вторичная рекристаллизация не происходит в достаточной степени, что является нежелательным. Предпочтительно, чтобы количество растворимого в кислоте Al составляло 0,015% или более, более предпочтительно - 0,020% или более.
[0032]
С другой стороны, если количество растворимого в кислоте Al больше 0,065%, при выделении (Al, Si)N его распределение становится неравномерным, и невозможно получить требуемую структуру после вторичной рекристаллизации, в результате уменьшается плотность магнитного потока, что является нежелательным. Предпочтительно, чтобы количество растворимого в кислоте Al составляло 0,050% или менее, более предпочтительно - 0,040% или менее.
[0033]
N: 0,012% или менее
Так как из-за образования нитридов может повыситься риск увеличения потерь в сердечнике, необходимо, чтобы содержание N составляло 0,012% или менее. Как будет описано позднее, если рассматривать его вхождение в состав сляба, N является химическим элементом, который в результате связывания с Al образует AlN, работающий как ингибитор. Однако N также является химическим элементом, который приводит к возникновению раковин (пустот) в стальном листе во время холодной прокатки. Если содержание N меньше 0,004%, AlN образуется в недостаточной степени, что является нежелательным. Предпочтительно, чтобы содержание N составляло 0,006% или более, более предпочтительно - 0,007% или более.
[0034]
С другой стороны, если содержание N составляет больше 0,012%, в стальном листе во время холодной прокатки могут возникать раковины (пустоты), что является нежелательным. Предпочтительно, чтобы содержание N составляло 0,010% или менее, более предпочтительно - 0,009% или менее.
[0035]
Seq=S+0,406·Se: 0,015% или менее
Так как из-за образования сульфидов может повыситься риск увеличения потерь в сердечнике, необходимо, чтобы значение Seq составляло 0,015% или менее. Как будет описано позднее, если рассматривать их вхождение в состав сляба, S и Se являются химическими элементами, которые в результате связывания с Mn образуют MnS и/или MnSe, работающие как ингибиторы. Их содержание задается с использованием выражения Seq=S+0,406·Se, с учетом соотношения их атомных масс.
[0036]
Если значение Seq меньше 0,003%, эффект от добавления оказывается недостаточным, что является нежелательным. Предпочтительно, чтобы значение Seq составляло 0,005% или более, более предпочтительно - 0,007% или более. С другой стороны, если значение Seq больше 0,015%, при выделении MnS и/или MnSe их распределение становится неравномерным, и невозможно получить требуемую структуру после вторичной рекристаллизации, в результате уменьшается плотность магнитного потока, что является нежелательным. Предпочтительно, чтобы значение Seq составляло 0,013% или менее, более предпочтительно - 0,011% или менее.
[0037]
В: 0,0005% - 0,0080%
В - это химический элемент, который в результате связывания с N образует BN, работающий как ингибитор, чему также способствует его выделение совместно с MnS или MnSe.
[0038]
Если содержание В меньше 0,0005%, эффект от добавления оказывается недостаточным, что является нежелательным. Предпочтительно, чтобы содержание В составляло 0,0010% или более, более предпочтительно - 0,0015% или более. С другой стороны, если содержание В больше 0,0080%, при выделении BN его распределение становится неравномерным, и невозможно получить требуемую структуру после вторичной рекристаллизации, в результате уменьшается плотность магнитного потока, что является нежелательным. Предпочтительно, чтобы содержание В составляло 0,0060% или менее, более предпочтительно - 0,0040% или менее.
[0039]
Помимо указанных выше химических элементов в состав базового стального листа входят Fe и примеси. Примеси - это химические элементы, которые неизбежным образом как загрязнения вносятся из исходных материалов, используемых при производстве стали, и/или в ходе процессов, используемых при ее производстве. В представленном листе из электротехнической стали приемлемым диапазоном содержания примесей является такой, который не приводит к ухудшению свойств.
[0040]
Кроме того, представленный лист из электротехнической стали может содержать по меньшей мере один химический элемент, выбранный из следующей группы: 0,30% или менее Cr; 0,40% или менее Cu; 0,50% или менее Р; 1,00% или менее Ni; 0,30% или менее Sn; 0,30% или менее Sb и 0,01% или менее Bi, содержание этих химических элементов в указанных количествах может улучшить другие свойства, не ухудшая при этом магнитные.
[0041]
Далее будет рассмотрено соединение В, содержащееся в представленном листе из электротехнической стали, наличие которого является отличительным свойством этого листа.
[0042]
Морфология соединения В
Хотя на тип соединения В конкретные ограничения не накладываются, необходимо, чтобы в качестве характеристики морфологии средняя длина главной оси этого соединения составляла 1-20 мкм.
[0043]
Если средняя длина главной оси меньше 1 мкм, увеличивается частота выделения частиц, в результате увеличиваются потери на гистерезис, что является нежелательным. Предпочтительно, чтобы средняя длина главной оси составляла 4 мкм или более, более предпочтительно - 8 мкм или более.
[0044]
С другой стороны, предпочтительно чтобы морфология  соединения В соответствовала крупным частицам, чтобы уменьшить частоту выделения. Однако чтобы происходило выделение частиц соединения В, имеющих длину главной оси 20 мкм или более, необходимо значительно уменьшить скорость охлаждения при очистительном отжиге, что трудно сделать в условиях промышленного производства, поэтому это является нежелательным. Таким образом, необходимо, чтобы средняя длина главной оси частиц соединения В составляла 20 мкм или менее. Предпочтительно, чтобы средняя длина главной оси составляла 17 мкм или менее, более предпочтительно - 10 мкм или менее.
[0045]
Численная плотность частиц соединения В
6
3
6
3
6
3
5
3
Необходимо, чтобы численная плотность соединения В составляла 1×10-1×10 частиц/мм. Если численная плотность соединения В больше 1×10 частиц/мм, размеры соединения бора становятся небольшими, увеличивается частота выделения соединения бора с длиной главной оси менее 1 мкм, в результате увеличиваются потери в сердечнике, что является нежелательным. Предпочтительно, чтобы численная плотность составляла 0,5×10 частиц/мм или менее, более предпочтительно - 1×10 частиц/мм или менее.
3
3
2
3
С другой стороны, если численная плотность частиц соединения В меньше 1×10 частиц/мм, распределение выделившейся фазы В становится в значительной степени неравномерным, и она не работает как ингибитор, предназначенный для управления вторичной рекристаллизацией, что является нежелательным. Предпочтительно, чтобы численная плотность частиц соединения В составляла 1×10 частиц/мм или более, более предпочтительно - 1×10 частиц/мм или более.
[0046]
Для примера, численная плотность соединения В численно  измеряется при помощи EPMA (Electron MicroProbe Analysis, Электронный микрозондовый анализ) для определения распределения В в плоскости Z (плоскости, перпендикулярной направлению прокатки) у тестового образца из стального листа, отполированного до центра по толщине. В качестве альтернативы, распределение В при помощи ЕРМА можно определять на отполированной исследуемой поверхности, лежащей в плоскости поперечного сечения тестового образца.
[0047]
Соединение В: Fe
B и/или Fe
B
2
3
2
3
Предпочтительно, чтобы соединение В представляло собой FeB или FeB. Соединение В - это соединение, повторно выделяющееся во время охлаждения при очистительном отжиге и его источником является BN, который отработал в качестве ингибитора и растворился в ходе этого отжига.
[0048]
2
3
Если N, находящийся при высокой температуре в твердом растворе, не уходит в атмосферу, и стальной лист им перенасыщен, то В, находящийся в твердом растворе, связывается с N, находящимся в твердом растворе, во время охлаждения при очистительном отжиге, BN повторно выделяется в мелкой форме и с довольно высокой частотой, и в результате увеличиваются потери на гистерезис. Если температура отжига является высокой, а N, находящийся в твердом растворе, в ходе очистительного отжига уходит из системы вовне, то в крупной форме и с низкой частотой выделяются FeB или FeB, что снижает отрицательное влияние на потери в сердечнике.
[0049]
2
3
2
3
Определить наличие FeB и/или FeB можно при помощи просвечивающего электронного микроскопа с использованием дифракции пучка электронов, в дополнение к анализу с использованием ЕРМА. Кристаллическая решетка FeB и/или FeB является тетрагональной и имеет следующие характеристики: 562,1 пм > a=b > 459,9 пм и 467,4 пм > c > 382,4 пм.
[0050]
Распределение В, определенное при помощи GDS
Если рассматривать распределение В в направлении по глубине стального листа, тот факт, что концентрация (интенсивность эмиссии) В в поверхностной зоне базового стального листа выше его концентрации (интенсивности эмиссии) в центральной зоне этого листа, указывает на то, что в этой поверхностной зоне имеется мелкий BN. В этом случае увеличиваются потери в сердечнике, что является нежелательным.
[0051]
На Фиг.1 схематично показана многослойная структура листа из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, соответствующего данному варианту. Как показано на Фиг.1, лист 100 из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, соответствующий данному варианту, включает: базовый стальной лист 10; стеклянную пленку 20; и изолирующее покрытие 30. Помимо этого, область, находящаяся от центральной по толщине плоскости С базового стального листа 10 со стороны его поверхности (границы между этим листом и стеклянной пленкой 20), разделена на две зоны - зону на стороне поверхности, называемую "поверхностной зоной 12", и зону на стороне центра по толщине С, называемую "центральной зоной 14".
B
B_t(центр)
B_t(поверхность)
Если интенсивность эмиссии В, измеряемую при помощи оптической эмиссионной спектроскопии с тлеющим разрядом (GDS) для стального листа без изолирующего покрытия и стеклянной пленки, обозначить как "I", время распыления, необходимое для достижения центральной зоны 14, обозначить как "t(центр)", и время распыления, необходимое для достижения поверхностной зоны, обозначить как "t(поверхность)", то предпочтительно, чтобы I и I удовлетворяли следующему выражению (4):
B_t(центр)
B_t(поверхность)
I > I (4)
B_t(центр)
B_t(поверхность)
где I - интенсивность эмиссии В в момент времени t(центр) и I - интенсивность эмиссии В в момент времени t(поверхность).
[0052]
При выполнении указанного выше измерения изолирующее покрытие 30 удаляют, используя водный раствор щелочи, например, гидроксида натрия, и стеклянную пленку 20 удаляют, используя соляную кислоту, азотную кислоту, серную кислоту и подобное.
Приведенное выше t(поверхность) соответствует положению непосредственно под стеклянной пленкой, а приведенное выше t(центр) определено как соответствующее положению, находящемуся непосредственно под стеклянной пленкой к центру по толщине.
На Фиг.2 приведен пример результатов измерения, выполненного при помощи GDS для данного варианта. Если говорить конкретно, значение t(поверхность) определено как время от 300 до 400 секунд после начала измерения, принятого за начало отсчета, и значение t(центр) определено как соответствующее положению время400 секунд или более.
B_t(поверхность)
B_t(центр)
B_t(поверхность)
B_t(центр)
Помимо этого, I рассчитывается как среднее от интенсивностей эмиссии В в диапазоне от 300 до 400 секунд после начала измерения, принятого за начало отсчета. I рассчитывается как среднее от интенсивностей эмиссии В в диапазоне от 400 до 900 секунд (до завершения измерения) после начала измерения, принятого за начало отсчета. При этом указанные значения времени для I и I являются примерными, так как время может меняться произвольным образом в зависимости от толщины стеклянной пленки, условий измерения с использованием GDS и подобного.
[0053]
B_t(центр)
B_t(поверхность)
Если I ≤ I, концентрация (интенсивность эмиссии) В в поверхностной зоне базового стального листа становится больше или равной его концентрации (интенсивности эмиссии) в центральной зоне этого листа, в поверхностной зоне базового стального листа имеется мелкий BN, и, как следствие, увеличиваются потери в сердечнике, что является нежелательным.
[0054]
Стеклянная пленка
2
4
В листе из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, соответствующем данному варианту, стеклянную пленку создают таким образом, чтобы она находилась в контакте с базовым стальным листом. Стеклянная пленка содержит сложные оксиды, например, форстерит (MgSiO). Стеклянную пленку создают во время окончательного отжига, который описан позднее, и в ходе которого оксидный слой, содержащий в качестве основного компонента оксид кремния, реагирует с сепаратором отжига, содержащим в качестве основного компонента оксид магния.
[0055]
Изолирующее покрытие
В листе из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, соответствующем данному варианту, изолирующее покрытие создают таким образом, чтобы оно находилось в контакте со стеклянной пленкой, и это покрытие в качестве основных компонентов содержит фосфат и коллоидный оксид кремния.
[0056]
Далее будет описан способ изготовления представленного листа из электротехнической стали из представленной кремнистой стали.
[0057]
Химический состав сляба из кремнистой стали
Сляб из кремнистой стали, используемый для получения представленного листа из электротехнической стали, имеет следующий химический состав (в мас.%): 0,085% или менее С; 0,80% - 7,00% Si; 0,05% - 1,00% Mn; 0,010% - 0,065% растворимого в кислоте Al; 0,004% - 0,012% N; 0,003% - 0,015% Seq, где Seq=S+0,406·Se; и 0,0005% - 0,0080% В.
[0058]
С: 0,085% или менее
С - это химический элемент, позволяющий управлять структурой при первичной рекристаллизации, но оказывающий отрицательное влияние на магнитные свойства. Поэтому С - это химический элемент, который необходимо удалять при помощи обезуглероживающего отжига перед окончательным отжигом. Если содержание С больше 0,085%, необходимо увеличивать длительность обезуглероживающего отжига, в результате уменьшается производительность. Поэтому необходимо, чтобы содержание С составляло 0,085% или менее. Предпочтительно, чтобы содержание С составляло 0,070% или менее, более предпочтительно - 0,050% или менее.
[0059]
Хотя нижним пределом содержания С может являться 0%, при уменьшении его содержания до уровня менее 0,0001% существенно увеличивается стоимость производства. Поэтому на практике нижним пределом содержания С в стальном листе, по существу, является 0,0001%. В ходе обезуглероживающего отжига содержание С в листе из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой обычно снижают до уровня примерно 0,001% или менее.
[0060]
Si: 0,80% - 7,00%
Si - это химический элемент, увеличивающий электрическое сопротивление стального листа и уменьшающий потери в сердечнике. Если содержание Si меньше 0,80%, во время окончательного отжига имеет место аустенитное превращение, это отрицательно влияет на ориентацию кристаллов в стальном листе. Поэтому необходимо, чтобы содержание Si составляло 0,80% или более. Предпочтительно, чтобы содержание Si составляло 1,50% или более, более предпочтительно - 2,50% или более.
[0061]
С другой стороны, если содержание Si больше 7,00%, ухудшается обрабатываемость, и во время прокатки возникают трещины. Поэтому необходимо, чтобы содержание Si составляло 7,00% или менее. Предпочтительно, чтобы содержание Si составляло 5,50% или менее, более предпочтительно - 4,50% или менее.
[0062]
Mn: 0,05% - 1,00%
Mn - это химический элемент, препятствующий возникновению трещин во время горячей прокатки и в результате связывания с S и/или Se образующий MnS, который работает как ингибитор. Если содержание Mn меньше 0,05%, эффект от добавления оказывается недостаточным. Поэтому необходимо, чтобы содержание Mn составляло 0,05% или более. Предпочтительно, чтобы содержание Mn составляло 0,07% или более, более предпочтительно - 0,09% или более.
[0063]
%
С другой стороны, если содержание Mn больше 1,00%, при выделении MnS его распределение становится неравномерным, и невозможно получить требуемую структуру после вторичной рекристаллизации, в результате уменьшается плотность магнитного потока. Поэтому необходимо, чтобы содержание Mn составляло 1,00% или менее. Предпочтительно, чтобы содержание Mn составляло 0,80% или менее, более предпочтительно - 0,06 или менее.
[0064]
Растворимый в кислоте Al: 0,010% - 0,065%
Растворимый в кислоте Al в результате связывания с N образует (Al, Si)N, который работает как ингибитор. Если количество растворимого в кислоте Al меньше 0,010%, эффект от добавления оказывается недостаточным, в результате вторичная рекристаллизация не происходит в достаточной степени. Поэтому необходимо, чтобы количество растворимого в кислоте Al составляло 0,010% или более. Предпочтительно, чтобы количество растворимого в кислоте Al составляло 0,015% или более, более предпочтительно - 0,020% или более.
[0065]
С другой стороны, если количество растворимого в кислоте Al больше 0,065%, при выделении (Al, Si)N его распределение становится неравномерным, и невозможно получить требуемую структуру после вторичной рекристаллизации, в результате уменьшается плотность магнитного потока. Поэтому необходимо, чтобы количество растворимого в кислоте Al составляло 0,065% или менее. Предпочтительно, чтобы количество растворимого в кислоте Al составляло 0,050% или менее, более предпочтительно - 0,040% или менее.
[0066]
N: 0,004% - 0,012%
N - это химический элемент, который в результате связывания с Al образует AlN, работающий как ингибитор. Однако N также является химическим элементом, который приводит к возникновению раковин (пустот) в стальном листе во время холодной прокатки. Если содержание N меньше 0,004%, AlN образуется в недостаточной степени. Поэтому необходимо, чтобы содержание N составляло 0,004% или более. Предпочтительно, чтобы содержание N составляло 0,006% или более, более предпочтительно - 0,007% или более.
[0067]
С другой стороны, если содержание N составляет больше 0,012%, в стальном листе во время холодной прокатки могут возникать раковины (пустоты). Поэтому необходимо, чтобы содержание N составляло 0,012% или менее. Предпочтительно, чтобы содержание N составляло 0,010% или менее, более предпочтительно - 0,009% или менее.
[0068]
Seq=S+0,406·Se: 0,003% - 0,015%
S и Se, имеющиеся в химическом составе сляба, являются химическими элементами, которые в результате связывания с Mn образуют MnS и/или MnSe, работающие как ингибиторы. Их содержание задается с использованием выражения Seq=S+0,406·Se, с учетом соотношения их атомных масс.
[0069]
Если значение Seq меньше 0,003%, эффект от добавления оказывается недостаточным. Поэтому необходимо, чтобы значение Seq составляло 0,003% или более. Предпочтительно, чтобы значение Seq составляло 0,005% или более, более предпочтительно - 0,007% или более. С другой стороны, если значение Seq больше 0,015%, при выделении MnS и/или MnSe их распределение становится неравномерным, и невозможно получить требуемую структуру после вторичной рекристаллизации, в результате уменьшается плотность магнитного потока. Поэтому необходимо, чтобы значение Seq составляло 0,015% или менее. Предпочтительно, чтобы значение Seq составляло 0,013% или менее, более предпочтительно - 0,011% или менее.
[0070]
В: 0,0005% - 0,0080%
.
В - это химический элемент, который в результате связывания с N образует BN, работающий как ингибитор, чему также способствует его выделение совместно с MnS
[0071]
Если содержание В меньше 0,0005%, эффект от добавления оказывается недостаточным. Поэтому необходимо, чтобы содержание В составляло 0,0005% или более. Предпочтительно, чтобы содержание В составляло 0,0010% или более, более предпочтительно - 0,0015% или более. С другой стороны, если содержание В больше 0,0080%, при выделении BN его распределение становится неравномерным, и невозможно получить требуемую структуру после вторичной рекристаллизации, в результате уменьшается плотность магнитного потока. Поэтому необходимо, чтобы содержание В составляло 0,0080% или менее. Предпочтительно, чтобы содержание В составляло 0,0060% или менее, более предпочтительно - 0,0040% или менее.
[0072]
Помимо указанных выше химических элементов в состав сляба из кремнистой стали входят Fe и примеси. Примеси - это химические элементы, которые неизбежным образом как загрязнения вносятся из исходных материалов, используемых при производстве стали, и/или в ходе процессов, используемых при ее производстве. В представленном листе из электротехнической стали приемлемым диапазоном содержания неизбежных примесей является такой, который не приводит к ухудшению свойств.
[0073]
Кроме того, представленный лист из электротехнической стали может содержать по меньшей мере один химический элемент, выбранный из следующей группы, в указанном количестве: 0,30% или менее Cr; 0,40% или менее Cu; 0,50% или менее Р; 1,00% или менее Ni; 0,30% или менее Sn; 0,30% или менее Sb и 0,01% или менее Bi, содержание этих химических элементов в указанных количествах может улучшить другие свойства сляба из кремнистой стали, не ухудшая при этом его магнитные свойства.
[0074]
Сляб из кремнистой стали
Представленный сляб (сляб из кремнистой стали) получают путем непрерывного литья или путем изготовления слитка из расплавленной стали, имеющей заранее определенные химический состав и полученной в конвертере или электрической печи, с последующей прокаткой в блюминге, после чего выполняют вакуумную дегазацию таким образом, как это необходимо. В обычном случае сляб из кремнистой стали представляет собой стальной элемент, имеющий толщину от 150 до 350 мм, предпочтительно - от 220 до 280 мм. Сляб из кремнистой стали может иметь небольшую толщину - от 30 до 70 мм. Преимуществом сляба небольшой толщины является то, что при изготовлении горячекатаного листа нет необходимости выполнять его черновую обработку для получения промежуточной толщины.
[0075]
Температура нагрева сляба из кремнистой стали
Стальной сляб нагревают до температуры 1250°С или менее и подвергают горячей прокатке. Если температура нагрева больше 1250°С, увеличивается количество прокатной окалины, MnS и/или MnSe полностью переходят в твердый раствор и выделяются в мелкой форме при выполнении последующих процессов, и температуру обезуглероживающего отжига необходимо повышать до уровня 900°С или более, чтобы получить требуемый размер зерна после первичной рекристаллизации, что является нежелательным. Предпочтительно, чтобы температура нагрева составляла 1200°С или менее.
[0076]
На нижний предел температуры нагрева конкретные ограничения не накладываются. Для обеспечения обрабатываемости сляба из кремнистой стали предпочтительно, чтобы температура нагрева составляла 1100°С или более.
[0077]
Горячая прокатка, отжиг горячей полосы
Сляб из кремнистой стали, нагретый до температуры 1250°С или менее, подвергают горячей прокатке для получения горячекатаного стального листа. Горячекатаный стальной лист нагревают до температуры в диапазоне 1000°С - 1150°С (температура первой стадии) для прохождения рекристаллизации, и после этого выполняют отжиг с нагревом до температуры в диапазоне 850°С - 1100°С (температура второй стадии), которая ниже температуры первой стадии, с целью устранения неоднородности структуры, имеющейся после горячей прокатки. Предпочтительно один или несколько раз выполнять отжиг горячей полосы, чтобы гомогенизировать структуру после горячей прокатки перед тем, как горячекатаный стальной лист будет подвергнут окончательной, холодной прокатке.
[0078]
При отжиге горячей полосы уровень температуры первой стадии в значительной степени влияет на выделение ингибитора в ходе выполнения последующих процессов. Если температура первой стадии больше 1150°С, в ходе выполнения последующих процессов ингибитор выделяется в мелкой форме, и температуру обезуглероживающего отжига необходимо повысить до уровня 900°С или более, чтобы получить требуемый размер зерна после первичной рекристаллизации, что является нежелательным. Предпочтительно, чтобы температура первой стадии составляла 1120°С.
[0079]
С другой стороны, если температура первой стадии меньше 1000°С, рекристаллизация становится недостаточной, и не происходит гомогенизации структуры, полученной после горячей прокатки, что является нежелательным. Предпочтительно, чтобы температура первой стадии составляла 1030°С или более.
[0080]
Как и в случае температуры первой стадии, если температура второй стадии больше 1100°С, в ходе выполнения последующих процессов ингибитор выделяется в мелкой форме, что является нежелательным. Предпочтительно, чтобы температура второй стадии составляла 1070°С или менее. С другой стороны, если температура второй стадии меньше 850°С, не происходит превращение γ фазы, и не происходит гомогенизации структуры, полученной после горячей прокатки, что является нежелательным. Предпочтительно, чтобы температура второй стадии составляла 880°С или более.
[0081]
Холодная прокатка
После отжига в горячем состоянии (отжиг горячей полосы) стальной лист подвергают холодной прокатке в один проход или холодной прокатке в несколько проходов с промежуточным отжигом, чтобы получить окончательную толщину этого листа. Холодную прокатку можно выполнять при комнатной температуре или температуре выше комнатной. Например, прокатку можно выполнять после того, как стальной лист нагрет до примерно 200°С, то есть в его теплом состоянии.
[0082]
Обезуглероживающий отжиг
Стальной лист, имеющий окончательную толщину, подвергают обезуглероживающему отжигу в атмосфере с высоким содержанием влаги, чтобы удалить из него С и задать требуемый размер зерна после первичной рекристаллизации. Например, предпочтительно выполнять обезуглероживающий отжиг при температуре в диапазоне 770°С - 950°С в течение времени, достаточного для того, чтобы размер зерна после первичной рекристаллизации составлял 15 мкм или более.
[0083]
Если температура при обезуглероживающем отжиге меньше 770°С, нельзя получить требуемый размер зерна. Поэтому предпочтительно, чтобы при обезуглероживающем отжиге температура составляла 770°С или более, более предпочтительно - 800°С или более. С другой стороны, если температура при обезуглероживающем отжиге больше 950°С, размер зерна становится больше требуемого, что является нежелательным. Предпочтительно, чтобы при обезуглероживающем отжиге температура составляла 920°С или менее.
[0084]
Азотирование
После обезуглероживающего отжига и перед окончательным отжигом стальной лист подвергают азотированию, чтобы обеспечить содержание в нем N в диапазоне 40-1000 ppm (частей на миллион). Если после азотирования содержание N в стальном листе меньше 40 ppm, выделение AlN не происходит в достаточной степени, в результате он не работает как ингибитор, что является нежелательным. Предпочтительно, чтобы содержание N в стальном листе после азотирования составляло 80 ppm или более.
[0085]
С другой стороны, если содержание N в стальном листе больше 1000 ppm, после проведения вторичной рекристаллизации в ходе последующего окончательного отжига AlN остается в чрезмерном количестве, в результате увеличиваются потери в сердечнике, что является нежелательным. Предпочтительно, чтобы содержание N в стальном листе составляло 970 ppm или менее.
[0086]
Нанесение сепаратора отжига
После азотирования на стальной лист наносят сепаратор отжига, и подвергают этот лист окончательному отжигу. В качестве сепаратора отжига можно использовать обычный такой сепаратор.
[0087]
Окончательный отжиг
Отжиг с целью вторичной рекристаллизации
Так как ингибирование усиливается при наличии BN, предпочтительно, чтобы при выполнении отжига с целью вторичной рекристаллизации, входящего в состав окончательного отжига, скорость нагрева в диапазоне температур 1000°С - 1100°С составляла 15°С/час или менее, более предпочтительно - 10°С/час или менее. Вместо управления скоростью нагрева, температуру стального листа можно поддерживать в диапазоне 1000°С - 1100°С в течение 10 часов или более.
[0088]
Очистительный отжиг
Сразу после отжига с целью вторичной рекристаллизации стальной лист подвергают очистительному отжигу. При выполнении для стального листа очистительного отжига после завершения вторичной рекристаллизации, выделившиеся фазы, которые применялись в качестве ингибиторов, становятся безвредными, и потери на гистерезис, являющиеся характеристикой магнитных свойств готового изделия, уменьшаются, что является предпочтительным. На атмосферу, в которой выполняется очистительный отжиг, конкретные ограничения не накладываются, и это может быть, например, атмосфера из водорода. Помимо этого, очистительный отжиг выполняют при температуре примерно 1200°С в течение 10-30 часов. На температуру очистительного отжига конкретные ограничения не накладываются, но с учетом производительности предпочтительно, чтобы она составляла 1180°С - 1220°С. Если температура очистительного отжига составляет 1180°С или менее, диффузия химических элементов занимает очень много времени, и длительность отжига необходимо увеличить, что является нежелательным. С другой стороны, если температура очистительного отжига составляет 1220°С или более, возникают проблемы при эксплуатации отжиговой печи (снижается срок ее службы), что является нежелательным.
[0089]
Условия охлаждения
После очистительного отжига стальной лист охлаждают в заранее определенных условиях (с заданной скоростью охлаждения).
Для обеспечения нахождения длины главной оси частиц соединения В в требуемом диапазоне необходимо, чтобы скорость охлаждения в диапазоне температур 1200°С - 1000°С была меньше 50°С/час. Кроме того, необходимо, чтобы скорость охлаждения в диапазоне температур 1000°С - 600°С была меньше 30°С/час.
[0090]
Причина того, что скоростью охлаждения управляют указанным выше образом, приведена далее.
[0091]
2
3
2
3
В области высоких температур BN превращается в В и N, находящиеся в твердом растворе, а N, не находящийся в твердом растворе, во время охлаждения уходит в атмосферу. В то же время В, который не находится в твердом растворе, во время охлаждения не уходит из системы вовне, а выделяется в виде соединения В, например, BN, FeB или FeB, внутри стеклянной пленки или базового стального листа. Если в базовом стальном листе в достаточном количестве не присутствует В, находящийся в твердом растворе, то BN не выделяется, и выделяются только FeB или FeB.
[0092]
2
3
2
3
Если скорость охлаждения во время охлаждения из области высоких температур является подходящей, N, находящийся в твердом растворе, удаляется из системы вовне, и в базовом стальном листе выделяются FeB или FeB. Помимо этого, выделившиеся FeB или FeB созревают по Оствальду и являются крупными по размеру.
[0093]
2
3
Если скорость охлаждения является высокой, N, находящийся в твердом растворе, не уходит в атмосферу, BN в базовом стальном листе выделяется в мелкой форме, Оствальдовского созревания выделившихся FeB или FeB не происходит, и они выделяются в мелкой форме. Выделение соединения B в базовом стальном листе в мелкой форме приводит к тому, что в готовом изделии увеличиваются потери на гистерезис, то есть увеличиваются потери в сердечнике.
[0094]
Если скорость охлаждения меньше 10°С/час, значительно уменьшается производительность. Поэтому предпочтительно, чтобы скорость охлаждения составляла 10°С/час или более. То есть предпочтительно, чтобы скорость охлаждения в диапазоне температур 1200°С - 1000°С составляла 10°С/час - 50°С/час, и скорость охлаждения в диапазоне температур 1000°С - 600°С составляла 10°С/час - 30°С/час.
[0095]
2
2
2
2
Предпочтительно, чтобы во время охлаждения по меньшей мере в диапазоне температур 1200°С - 600°С атмосфера на 100% состояла из Н и при температуре меньше 600°С она на 100% состояла из N. Если во время охлаждения в диапазоне температур 1200°С - 600°С атмосфера на 100% состоит из N, в это время стальной лист азотируется, и образование нитридов вызывает увеличение потерь на гистерезис, что является нежелательным. При охлаждении в диапазоне температур 1200°С - 600°С Н может быть заменен на Ar, но это является нежелательным в экономическом плане.
[0096]
Обработка с целью измельчения магнитных доменов
После окончательного отжига лист из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой может быть подвергнут определенной обработке с целью измельчения магнитных доменов. В ходе обработки с целью уменьшения магнитных доменов создают канавки, ширина магнитных доменов уменьшается, и в результате уменьшаются потери в сердечнике, что является предпочтительным. На способ обработки с целью измельчения магнитных доменов конкретные ограничения не накладываются, и он может представлять собой создание канавок при помощи облучения лазером, облучения электронным лучом, травления и воздействия зубчатого колеса.
Хотя предпочтительно, чтобы обработка с целью измельчения магнитных доменов проводилась после окончательного отжига, эту обработку можно выполнять перед окончательным отжигом или после создания изолирующего покрытия.
[0097]
Создание изолирующего покрытия
Изолирующее покрытие создают следующим путем: наносят раствор, предназначенный для создания изолирующего покрытия, на поверхность стального листа после вторичной рекристаллизации или после очистительного отжига и выполняют обжиг. На тип изолирующего покрытия конкретные ограничения не накладываются, и это может быть хорошо известное изолирующее покрытие. Например, изолирующее покрытие может быть создано путем нанесения водного раствора, содержащего фосфат и коллоидный оксид кремния.
[0098]
170 нм
Например, предпочтительно, чтобы упомянутый фосфат представлял собой фосфат Ca, Al, Sr и подобное. Из этих фосфатов более предпочтительным является фосфат алюминия. На тип коллоидного оксида кремния конкретные ограничения не накладываются, и размер его частиц (среднечисловой диаметр) можно выбирать подходящим образом. Однако если размер его частиц превышает 200 нм, частицы могут оседать в растворе. Поэтому предпочтительно, чтобы размер (среднечисловой диаметр) частиц коллоидного оксида кремния составлял 200 нм или менее, более предпочтительно - .
[0099]
Если размер частиц коллоидного оксида кремния меньше 100 нм, это не влияет отрицательно на диспергирование, но увеличивается стоимость производства. Поэтому по экономическим соображениям предпочтительно, чтобы размер частиц коллоидного оксида кремния составлял 100 нм или более, более предпочтительно - 150 нм или более.
[0100]
Изолирующую пленку создают так, как описано далее. Для примера, при помощи мокрого метода, например, с использованием ролика для нанесения покрытия, на поверхность стального листа наносят раствор, предназначенный для создания изолирующего покрытия, и выполняют обжиг при температуре в диапазоне 800°С - 900°С в течение 10-60 секунд на воздухе.
[0101]
Второй вариант
Далее будут рассмотрены лист из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, соответствующий второму варианту, и способ его изготовления. Подробное рассмотрение тех же характеристик, которые уже рассмотрены для листа из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, соответствующего первому варианту, опущено.
Лист из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, соответствующий второму варианту, включает: базовый стальной лист; промежуточный слой, который находится в контакте с базовым стальным листом и в качестве основного компонента содержит оксид кремния; и изолирующее покрытие, которое находится в контакте с промежуточным слоем и в качестве основных компонентов содержит фосфат и коллоидный оксид кремния, причем:
химический состав базового стального листа является следующим (в мас.%):
0,085% или менее С;
0,80% - 7,00% Si;
0,05% - 1,00% Mn;
0,010% - 0,065% Al;
0,012% или менее N;
0,015% или менее Seq, где Seq=S+0,406·Se;
0,0005% - 0,0080% В;
остальное - Fe и примеси, и
6
3
базовый стальной лист содержит соединение В, длина главной оси частиц которого составляет 1-20 мкм, и численная плотность частиц которого составляет 1×10-1×10 частиц/мм.
В листе из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, соответствующем данному варианту:
B(d/2)
B(d/10)
B(d/2)
B(d/10)
если суммарную толщину базового стального листа и промежуточного слоя обозначить как "d", интенсивность эмиссии В на глубине d/2 от поверхности промежуточного слоя, при измерении этой интенсивности при помощи оптической эмиссионной спектроскопии с тлеющим разрядом (GDS) начиная от этой поверхности, обозначить как "I" и интенсивность эмиссии В на глубине d/10 от поверхности промежуточного слоя обозначить как "I", то I и I могут удовлетворять следующему выражению (5):
B(d/2)
B(d/10)
I > I (5)
[0102]
При том, что лист из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, соответствующий первому варианту, включает стеклянную пленку, расположенную между базовым стальным листом и изолирующим покрытием, лист из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, соответствующий второму варианту, включает промежуточный слой, расположенный между базовым стальным листом и изолирующим покрытием.
[0103]
Промежуточный слой
Лист из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, соответствующий данному варианту, включает промежуточный слой, который создан таким образом, чтобы он находился в контакте с базовым стальным листом, и который в качестве основного компонента содержит оксид кремния.
[0104]
α
2
В предпочтительном случае оксид кремния, являющийся основным компонентом промежуточного слоя, представляет собой SiO (α = 1,0 ÷ 2,0). Если α = 1,5 ÷ 2,0, оксид кремния становится более стабильным, что является предпочтительным. Если в достаточной степени выполнить окислительный отжиг, целью которого является возникновение оксида кремния на поверхности стального листа, можно получить SiO (с α ≈ 2,0).
[0105]
Распределение В, определенное при помощи GDS
Если рассматривать распределение В в направлении по глубине стального листа, тот факт, что концентрация (интенсивность эмиссии) В в поверхностной зоне базового стального листа выше его концентрации (интенсивности эмиссии) в центральной зоне этого листа, указывает на то, что в этой поверхностной зоне имеется мелкий BN. В этом случае увеличиваются потери в сердечнике, что является нежелательным.
[0106]
B(d/2)
B(d/10)
B(d/2)
B(d/10)
Поэтому, если суммарную толщину базового стального листа и промежуточного слоя обозначить как "d", интенсивность эмиссии В на глубине d/2 от поверхности промежуточного слоя, при измерении этой интенсивности при помощи оптической эмиссионной спектроскопии с тлеющим разрядом (GDS) начиная от этой поверхности, обозначить как "I" и интенсивность эмиссии В на глубине d/10 от поверхности промежуточного слоя обозначить как "I", предпочтительно, чтобы I и I удовлетворяли следующему выражению (6):
B(d/2)
B(d/10)
I > I (6)
[0107]
Суммарную толщину d базового стального листа и промежуточного слоя измеряют таким образом, как указано далее. Когда лист из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой изготовлен при помощи способа, который описан ниже, удаляют изолирующее покрытие, используя водный раствор щелочи, например, гидроксида натрия. После такого удаления этот лист имеет структуру, при которой на базовом стальном листе находится только промежуточный слой, и в этом состоянии суммарную толщину d базового стального листа и промежуточного слоя измеряют при помощи микрометра или толщиномера.
[0108]
Способ изготовления
В способе изготовления листа из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, соответствующего первому варианту, после азотирования на стальной лист наносят сепаратор отжига, который в качестве основного компонента содержит оксид магния, и выполняют окончательный отжиг, в результате на поверхности базового стального листа возникает стеклянная пленка, содержащая форстерит. В то же время, в способе изготовления листа из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, соответствующего второму варианту, стеклянную пленку, которая создана при помощи описанного выше способа, удаляют путем декапирования, шлифования и т.д. После такого удаления предпочтительно сделать поверхность стального листа более гладкой при помощи химического полирования или электрохимического полирования.
[0109]
В качестве альтернативы, вместо оксида магния можно использовать сепаратор отжига, который в качестве основного компонента содержит оксид алюминия. Такой сепаратор отжига после его нанесения можно подвергать сушке, после которой стальной лист можно сворачивать в рулон и затем выполнять окончательный отжиг (вторичную рекристаллизацию). При таком окончательном отжиге можно изготовить лист из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, в котором не происходит возникновения неорганической пленки, например, из форстерита. После такого изготовления предпочтительно сделать поверхность стального листа более гладкой при помощи химического полирования или электрохимического полирования.
[0110]
Отжиг для создания промежуточного слоя
В способе изготовления листа из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, соответствующего второму варианту, с использованием описанного выше способа выполняют окончательный отжиг, после чего выполняют отжиг для создания промежуточного слоя.
Этот отжиг выполняют для листа из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, в котором удалена неорганическая пленка, например, из форстерита, или для листа из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, в котором не происходит возникновения неорганической пленки, например, из форстерита, в результате на поверхности базового стального листа возникает промежуточный слой, который в качестве основного компонента содержит оксид кремния.
[0111]
Предпочтительно выполнять этот отжиг в восстановительной атмосфере, в результате чего не будет происходить внутреннего окисления стального листа. В частности, предпочтительной является атмосфера из смеси азота и водорода. Например, предпочтительной является атмосфера, в которой соотношение водорода и азота составляет 75%:25%, и для которой точка росы составляет от -20°С до 0°С.
[0112]
За исключением указанных выше условий изготовления, способ изготовления листа из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, соответствующего второму варианту, идентичен способу изготовления листа из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, соответствующего первому варианту. Кроме того, обработка с целью измельчения магнитных доменов та же, что и для первого варианта. Обработку с целью уменьшения размера магнитных доменов можно выполнять перед окончательным отжигом, после окончательного отжига или после создания изолирующего покрытия.
Примеры
[0113]
Далее будут рассмотрены примеры реализации настоящего изобретения. При этом условия в этих примерах являются всего лишь иллюстративными и применяются для подтверждения возможности реализации настоящего изобретения на практике и его эффектов, поэтому это изобретение такими иллюстративными условиями не ограничивается. В настоящем изобретении могут использоваться условия различного типа, пока они не приводят к выходу за пределы объема этого изобретения и могут способствовать решению его задачи.
[0114]
Пример 1
Стальной сляб, имеющий химический состав, приведенный в Таблице 1-1, был нагрет до 1150°С. Этот стальной сляб был подвергнут горячей прокатке для получения горячекатаного стального листа толщиной 2,6 мм. Горячекатаный стальной лист был подвергнут отжигу в горячем состоянии (отжиг горячей полосы), в ходе которого этот лист был отожжен при 1100°С и после этого отожжен при 900°С. После отжига в горячем состоянии стальной лист был подвергнут холодной прокатке в один проход или холодной прокатке в несколько проходов с промежуточным отжигом для получения холоднокатаного стального листа толщиной 0,22 мм.
[0115]
Таблица 1-1
Сляб №
Химический состав, мас.%
C
Si
Mn
Al
N
S
Se
Seq
B
Пример изобретения
А1
0,08
3,45
0,1
0,0275
0,0082
0,0065
0
0,0065
0,0015
А2
0,07
1,89
0,1
0,0285
0,0091
0,0062
0
0,0062
0,002
А3
0,04
6,52
0,1
0,0290
0,0086
0,0055
0,001
0,0065
0,0018
А4
0,07
3,45
0,08
0,0277
0,0081
0,0062
0,001
0,0072
0,0019
А5
0,05
3,33
0,8
0,0288
0,0079
0,0065
0
0,0065
0,0021
А6
0,06
4,52
0,12
0,02
0,0077
0,0071
0
0,0071
0,0016
А7
0,08
3,12
0,09
0,055
0,0083
0,0068
0
0,0068
0,0017
А8
0,05
2,81
0,09
0,0299
0,0052
0,0069
0
0,0069
0,0018
А9
0,07
3,12
0,11
0,0295
0,011
0,0072
0
0,0072
0,0019
А10
0,05
2,92
0,13
0,0299
0,0088
0,0031
0,002
0,0051
0,0021
А11
0,05
3,45
0,12
0,0275
0,0089
0,0061
0,008
0,0141
0,0022
А12
0,06
3,44
0,1
0,0266
0,0091
0,0065
0
0,0065
0,0006
А13
0,07
4,21
0,1
0,0271
0,0092
0,0072
0
0,0072
0,0078
А14
0,06
3,45
0,1
0,031
0,0091
0,0072
0
0,0072
0,0025
А15
0,06
3,35
0,1
0,0299
0,0092
0,0056
0
0,0056
0,0017
Сравнительный пример
а1
0,15
3,45
0,12
0,0285
0,0082
0,0065
0
0,0065
0,0002
а2
0,06
0,5
0,08
0,0275
0,0091
0,0067
0
0,0067
0,0004
а3
0,05
8
0,09
0,0277
0,0099
0,0068
0
0,0068
0,0004
а4
0,04
3,45
0,04
0,0291
0,0068
0,0088
0,001
0,0098
0,0002
а5
0,07
3,35
1,21
0,0288
0,0088
0,0091
0,002
0,0111
0,0006
а6
0,05
3,25
0,08
0,005
0,0071
0,0062
0,003
0,0092
0,0007
а7
0,06
3,12
0,07
0,082
0,0089
0,0059
0
0,0059
0,0009
а8
0,05
3,45
0,1
0,0265
0,0152
0,0091
0,001
0,0101
0,0003
а9
0,05
3,15
0,08
0,0258
0,0082
0,01
0,01
0,02
0,0002
а10
0,06
3,28
0,1
0,0266
0,0089
0,0065
0,0001
0,0066
0,0003
а11
0,05
3,19
0,13
0,0277
0,0085
0,0067
0
0,0067
0,0152
[0116]
2
2
Холоднокатаный стальной лист, имеющий окончательную толщину 0,22 мм, был подвергнут обезуглероживающему отжигу, при котором он выдерживался при температуре 860°С в атмосфере с высоким содержанием влаги. После обезуглероживающего отжига для стального листа было выполнено азотирование (отжиг с целью увеличения содержания в нем азота). После азотирования на стальной лист был нанесен сепаратор отжига, который в качестве основного компонента содержал оксид магния, и после этого стальной лист выдерживался при температуре 1200°С в течение 20 часов в атмосфере водорода. После выдержки стальной лист был подвергнут охлаждению - со скоростью 40°С/час в диапазоне температур 1200°С - 1000°С и со скоростью 20°С/час в диапазоне температур 1000°С - 600°С. Во время этого охлаждения в диапазоне температур 1200°С - 600°С атмосфера на 100% состояла из Н и при температуре меньше 600°С атмосфера на 100% состояла из N.
После отжига со стального листа был удален лишний оксид магния, и после этого для получения готового изделия на пленке из форстерита (стеклянной пленке) было создано изолирующее покрытие, которое в качестве основных компонентов содержало фосфат и коллоидный оксид кремния.
Химический состав базового стального листа, входящего в состав готового изделия, приведен в Таблице 1-2.
[0117]
Таблица 1-2
Сталь №
Сляб №
Химический состав, мас.%
C
Si
Mn
Al
N
S
Se
Seq
B
Пример изобретения
В1
А1
0,002
3,45
0,1
0,0275
0,0082
0,0065
0
0,0065
0,0015
В2
А2
0,001
1,89
0,1
0,0285
0,0091
0,0062
0
0,0062
0,002
В3
А3
0,003
6,52
0,1
0,0290
0,0086
0,0055
0,001
0,0065
0,0018
В4
А4
0,002
3,45
0,08
0,0277
0,0081
0,0062
0,001
0,0072
0,0019
В5
А5
0,001
3,33
0,8
0,0288
0,0079
0,0065
0
0,0065
0,0021
В6
А6
0,002
4,52
0,12
0,02
0,0077
0,0071
0
0,0071
0,0016
В7
А7
0,002
3,12
0,09
0,055
0,0083
0,0068
0
0,0068
0,0017
В8
А8
0,001
2,81
0,09
0,0299
0,0052
0,0069
0
0,0069
0,0018
В9
А9
0,002
3,12
0,11
0,0295
0,011
0,0072
0
0,0072
0,0019
В10
А10
0,001
2,92
0,13
0,0299
0,0088
0,0031
0,002
0,0051
0,0021
В11
А11
0,003
3,45
0,12
0,0275
0,0089
0,0061
0,008
0,0141
0,0022
В12
А12
0,004
3,44
0,1
0,0266
0,0091
0,0065
0
0,0065
0,0006
В13
А13
0,002
4,21
0,1
0,0271
0,0092
0,0072
0
0,0072
0,0078
В14
А14
0,002
3,45
0,1
0,031
0,0091
0,0072
0
0,0072
0,0025
В15
А15
0,002
3,35
0,1
0,0299
0,0092
0,0056
0
0,0056
0,0017
Сравнительный пример
b1
а1
0,002
3,45
0,12
0,0285
0,0082
0,0065
0
0,0065
0,0002
b2
а2
0,001
0,5
0,08
0,0275
0,0091
0,0067
0
0,0067
0,0004
b3
а3
0,003
8
0,09
0,0277
0,0099
0,0068
0
0,0068
0,0004
b4
а4
0,002
3,45
0,04
0,0291
0,0068
0,0088
0,001
0,0098
0,0002
b5
а5
0,003
3,35
1,21
0,0288
0,0088
0,0091
0,002
0,0111
0,0006
b6
а6
0,002
3,25
0,08
0,005
0,0071
0,0062
0,003
0,0092
0,0007
b7
а7
0,003
3,12
0,07
0,082
0,0089
0,0059
0
0,0059
0,0009
b8
а8
0,005
3,45
0,1
0,0265
0,0152
0,0091
0,001
0,0101
0,0003
b9
а9
0,003
3,15
0,08
0,0258
0,0082
0,01
0,01
0,02
0,0002
b10
а10
0,002
3,28
0,1
0,0266
0,0089
0,0065
0,0001
0,0066
0,0003
b11
а11
0,001
3,19
0,13
0,0277
0,0085
0,0067
0
0,0067
0,0152
[0118]
Управление размером магнитных доменов
С целью управления размером магнитных доменов выполнялись механическая обработка, облучение лазером, облучение электронным лучом и т.д. В некоторых стальных листах с целью управления размером магнитных доменов при помощи травления и облучения лазером были созданы канавки.
[0119]
Тип соединения В
2
3
Из области стального листа, содержащей соединение В, с использованием FIB (Focused Ion Beam - Сфокусированный ионный пучок) был взят плоский тестовый образец таким образом, чтобы изучаемая поверхность лежала в центральной по толщине плоскости С этого листа, после этого при помощи просвечивающего электронного микроскопа на основе картины дифракции пучка электронов была идентифицирована выделившаяся фаза. При помощи карт JCPDS (Joint Committee on Powder Diffraction Standards - Объединенный комитет по стандартам в области дифракции на порошках) было определено, что выделившаяся фаза представляла собой FeB или FeB.
[0120]
Численная плотность частиц соединения В
Численная плотность частиц соединения В была определена путем анализа концентрации В с использованием EPMA - с шагом 1 мкм в области, имевшей размеры 2 мм в направлении прокатки × 2 мм в направлении по ширине, которая лежала в той же плоскости, что и направление прокатки стального листа.
Численная плотность частиц соединения В определялась путем анализа концентрации В с использованием EPMA в той плоскости, в которой лежит направление прокатки стального листа. Например, численная плотность определялась путем проведения анализа для области, имевшей размеры 2 мм в направлении прокатки × 2 мм в направлении по ширине, с шагом 1 мкм.
[0121]
Длина главной оси частиц соединения В
Соединение В, идентифицированное в указанной плоскости, было изучено при помощи SEM, например, при 1000-5000-кратном увеличении, и после этого на основе длин длинных осей 20 или более частиц соединения В была рассчитана средняя длина главной оси.
[0122]
GDS (I
/I
)
B
_
t
(центр)
B
_
t
(поверхность)
B
B_t(центр)
B_t(поверхность)
B_t(центр)
B_t(поверхность)
B_t(центр)
B_t(поверхность)
Перед проведением измерения при помощи GDS, с использованием водного раствора щелочи, например, гидроксида натрия, было удалено изолирующее покрытие и с использованием соляной кислоты, азотной кислоты, серной кислоты и т.п. была удалена стеклянная пленка. После такого удаления стальной лист был подвергнут анализу с использованием оптической эмиссионной спектроскопии с тлеющим разрядом (GDS). Измеряемая интенсивность эмиссии В была обозначена "I", время распыления, необходимое для достижения центральной зоны, было обозначено "t(центр)", время распыления, необходимое для достижения поверхностной зоны, было обозначено "t(поверхность)", интенсивность эмиссии В в момент времени t(центр) была обозначена "I", и интенсивность эмиссии В в момент времени t(поверхность) была обозначена "I", были измерены I и I, и после этого было вычислено отношение I/I. При этом t(поверхность) составляло от 300 до 400 секунд, и t(центр) составляло от 400 до 900 секунд.
[0123]
Магнитные свойства
8
Плотность B магнитного потока
8
Для листа из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, изготовленного при помощи описанного выше способа, плотность B магнитного потока (плотность магнитного потока при напряженности магнитного поля 800 А/м) была измерена при помощи метода испытания одного листа (SST - Single Sheet Testing).
[0124]
17/50
Потери W в сердечнике
17/50
Из листа из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой до операции управления размером магнитных доменов и после нее были взяты тестовые образцы (например, тестовый образец 100 мм × 500 мм), и после этого в условиях возбуждения, например, при плотности магнитного потока 1,7 Тл и частоте 50 Гц, были измерены потери W в сердечнике (единица измерения - Вт/кг), представляющие собой потери энергии на единицу веса.
[0125]
В Таблице 2 приведены особенности структуры и свойства листов из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой из примеров изобретения и сравнительных примеров. В примерах изобретения С1 - С15, которые удовлетворяли условиям изобретения, в отличие от сравнительных примеров, были получены листы из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющие превосходные магнитные свойства.
[0126]
[0127]
Пример 2
Лист из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой (готовое изделие) был изготовлен с использованием того же способа, что и в Примере 1. Для управления размером магнитных доменов в изделии были использованы механическая обработка, облучение лазером, облучение электронным лучом и т.д.
2
В D6 управление размером магнитных доменов было выполнено до окончательного отжига. В D7 управление размером магнитных доменов было выполнено после окончательного отжига и до создания изолирующего покрытия. В D8 стальной лист выдерживался при 1200°С в течение 20 часов, охлаждался со скоростью 5°С/час в диапазоне температур 1200°С - 1000°С и после этого со скоростью 20°С/час в диапазоне температур 1000°С - 600°С. В D9 стальной лист выдерживался при 1200°С в течение 20 часов, охлаждался со скоростью 40°С/час в диапазоне температур 1200°С - 1000°С и после этого со скоростью 5°С/час в диапазоне температур 1000°С - 600°С. В D10 стальной лист выдерживался при 1200°С в течение 20 часов, охлаждался со скоростью 40°С/час в диапазоне температур 1200°С - 1000°С и после этого со скоростью 20°С/час в диапазоне температур 1000°С - 600°С. Кроме того, в D6 - D9 атмосфера при охлаждении была той же, что и в D1 - D5. В D10 атмосфера при охлаждении в диапазоне температур 1200°С - 600°С на 100% состояла из Ar, и при охлаждении от температуры меньше 600°С на 100% состояла из N. Если не считать указанных условий, D6 - D10 были изготовлены с использованием того же способа, что и D1 - D5.
В d1 сляб был нагрет до 1270°С и после этого был подвергнут горячей прокатке. В d2 сляб был нагрет до 1300°С и после этого был подвергнут горячей прокатке. В d3 был нанесен сепаратор отжига и после этого отжиг выполнялся при 1200°С в течение 3 часов в атмосфере водорода. В d4 был нанесен сепаратор отжига и после этого отжиг выполнялся при 1200°С в течение 5 часов в атмосфере водорода. В d5 стальной лист выдерживался при 1200°С в течение 20 часов, охлаждался со скоростью 60°С/час в диапазоне температур 1200°С - 1000°С и после этого охлаждался со скоростью 20°С/час в диапазоне температур 1000°С - 600°С. В d6 стальной лист выдерживался при 1200°С в течение 20 часов, охлаждался со скоростью 40°С/час в диапазоне температур 1200°С - 1000°С и после этого охлаждался со скоростью 40°С/час в диапазоне температур 1000°С - 600°С.
Если не считать указанных условий, d1 - d6 были изготовлены с использованием того же способа, что и D1 - D5.
[0128]
В Таблице 3 приведены особенности структуры и свойства листов из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой из примеров изобретения и сравнительных примеров. Здесь t(поверхность) составляло от 300 до 400 секунд, и t(центр) составляло от 400 до 900 секунд.
[0129]
[0130]
B_t(центр)
B_t(поверхноть)
В примерах изобретения D1 - D10, в которых интенсивность I эмиссии В в центральной зоне и интенсивность I эмиссии В в поверхностной зоне удовлетворяли приведенному выше выражению (1), были получены листы из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющие превосходные магнитные свойства. В то же время в d1 - d6, в которых все условия изготовления выходили за указанные выше диапазоны, магнитные свойства были недостаточно хорошими.
[0131]
Пример 3
Стальной сляб, имеющий химический состав, приведенный в Таблице 4-1, был нагрет до 1150°С. Этот стальной сляб был подвергнут горячей прокатке для получения горячекатаного стального листа толщиной 2,6 мм. Горячекатаный стальной лист был подвергнут отжигу в горячем состоянии (отжиг горячей полосы), при этом отжиг выполнялся при 1100°С и затем при 900°С. После отжига в горячем состоянии стальной лист был подвергнут холодной прокатке в один проход или холодной прокатке в несколько проходов с промежуточным отжигом для получения холоднокатаного листа толщиной 0,22 мм.
[0132]
Таблица 4-1
Сляб №
Химический состав, мас.%
C
Si
Mn
Al
N
S
Se
Seq
B
Пример изобретения
Е1
0,085
3,45
0,10
0,028
0,004
0,008
0
0,008
0,0015
Е2
0,031
1,21
0,10
0,029
0,010
0,009
0
0,009
0,0020
Е3
0,033
6,52
0,10
0,029
0,010
0,007
0
0,007
0,0018
Е4
0,041
3,45
0,08
0,028
0,007
0,005
0
0,005
0,0019
Е5
0,044
3,33
0,80
0,029
0,006
0,004
0
0,004
0,0021
Е6
0,052
4,52
0,12
0,020
0,005
0,003
0
0,003
0,0016
Е7
0,055
3,12
0,09
0,055
0,002
0,001
0
0,001
0,0017
Е8
0,061
2,81
0,09
0,030
0,012
0,009
0
0,009
0,0018
Е9
0,062
3,12
0,11
0,030
0,004
0,001
0
0,001
0,0019
Е10
0,071
2,92
0,13
0,030
0,005
0,001
0
0,001
0,0021
Е11
0,078
3,45
0,12
0,028
0,011
0,010
0
0,010
0,0022
Е12
0,055
3,44
0,10
0,027
0,009
0,007
0
0,007
0,0006
Е13
0,085
4,21
0,10
0,027
0,008
0,006
0
0,006
0,0078
Е14
0,082
3,45
0,11
0,031
0,010
0,008
0
0,008
0,0025
Е15
0,045
3,35
0,12
0,030
0,006
0,009
0
0,009
0,0017
Сравнительный пример
е1
0,092
3,45
0,12
0,029
0,002
0,007
0
0,007
0,0002
е2
0,076
0,50
0,08
0,028
0,003
0,007
0
0,007
0,0004
е3
0,065
8,00
0,09
0,028
0,003
0,007
0
0,007
0,0004
е4
0,045
3,45
0,04
0,029
0,002
0,009
0
0,009
0,0002
е5
0,061
3,35
1,21
0,029
0,004
0,009
0
0,009
0,0006
е6
0,032
3,25
0,08
0,005
0,004
0,006
0
0,006
0,0007
е7
0,012
3,12
0,07
0,082
0,003
0,006
0
0,006
0,0009
е8
0,043
3,45
0,10
0,027
0,015
0,009
0
0,009
0,0003
е9
0,039
3,15
0,08
0,026
0,002
0,030
0
0,030
0,0002
е10
0,058
3,28
0,10
0,027
0,002
0,007
0
0,007
0,0003
е11
0,021
3,19
0,13
0,028
0,004
0,007
0
0,007
0,0152
[0133]
2
2
Холоднокатаный стальной лист, имеющий окончательную толщину 0,22 мм, был подвергнут обезуглероживающему отжигу, при котором он выдерживался при температуре 860°С в атмосфере с высоким содержанием влаги. После обезуглероживающего отжига для стального листа было выполнено азотирование (отжиг с целью увеличения содержания в нем азота). После азотирования на стальной лист был нанесен сепаратор отжига, который в качестве основного компонента содержал оксид алюминия, и после этого стальной лист выдерживался при температуре 1200°С в течение 20 часов в атмосфере водорода. После выдержки стальной лист был подвергнут охлаждению - со скоростью 40°С/час в диапазоне температур 1200°С - 1000°С и со скоростью 20°С/час в диапазоне температур 1000°С - 600°С. Во время этого охлаждения в диапазоне температур 1200°С - 600°С атмосфера на 100% состояла из Н и при температуре меньше 600°С атмосфера на 100% состояла из N.
После отжига со стального листа был удален лишний оксид алюминия, и после этого для получения готового изделия на стальном листе было создано изолирующее покрытие, которое в качестве основных компонентов содержало фосфат и коллоидный оксид кремния.
Химический состав базового стального листа, входящего в состав готового изделия, приведен в Таблице 4-2.
[0134]
Таблица 4-2
Сталь №
Сляб №
Химический состав, мас.%
C
Si
Mn
Al
N
S
Se
Seq
B
Пример изобретения
F1
Е1
0,080
3,45
0,10
0,028
0,0021
0,0021
0
0,0021
0,0015
F2
Е2
0,031
1,21
0,10
0,029
0,0031
0,0032
0
0,0032
0,0020
F3
Е3
0,001
6,52
0,10
0,029
0,0012
0,0012
0
0,0012
0,0018
F4
Е4
0,003
3,45
0,08
0,028
0,0010
0,0007
0
0,0007
0,0019
F5
Е5
0,005
3,33
0,80
0,029
0,0021
0,0005
0
0,0005
0,0021
F6
Е6
0,001
4,52
0,12
0,020
0,0019
0,0007
0
0,0007
0,0016
F7
Е7
0,002
3,12
0,09
0,055
0,0017
0,0008
0
0,0008
0,0017
F8
Е8
0,003
2,81
0,09
0,030
0,0006
0,0009
0
0,0009
0,0018
F9
Е9
0,007
3,12
0,11
0,030
0,0039
0,0051
0
0,0051
0,0019
F10
Е10
0,006
2,92
0,13
0,030
0,0022
0,0004
0
0,0004
0,0021
F11
Е11
0,012
3,45
0,12
0,028
0,0018
0,0092
0
0,0092
0,0022
F12
Е12
0,011
3,44
0,10
0,027
0,0019
0,0007
0
0,0007
0,0006
F13
Е13
0,002
4,21
0,10
0,027
0,0010
0,0081
0
0,0081
0,0078
F14
Е14
0,003
3,45
0,11
0,031
0,0009
0,0005
0
0,0005
0,0025
F15
Е15
0,001
3,35
0,12
0,030
0,0008
0,0005
0
0,0005
0,0017
Сравнительный пример
f1
е1
<u>0,090</u>
3,45
0,12
0,029
0,0019
0,0065
0
0,0065
0,0002
f2
е2
0,008
<u>0,50</u>
0,08
0,028
0,0028
0,0067
0
0,0067
0,0004
f3
е3
0,001
<u>8,00</u>
0,09
0,028
0,0031
0,0068
0
0,0068
0,0004
f4
е4
0,002
3,45
<u>0,04</u>
0,029
0,0021
0,0088
0
0,0088
0,0002
f5
е5
0,001
3,35
<u>1,21</u>
0,029
0,0035
0,0091
0
0,0091
0,0006
f6
е6
0,012
3,25
0,08
<u>0,005</u>
0,0038
0,0062
0
0,0062
0,0007
f7
е7
0,011
3,12
0,07
<u>0,082</u>
0,0032
0,0059
0
0,0059
0,0009
f8
е8
0,002
3,45
0,10
0,027
<u>0,0152</u>
0,0091
0
0,0091
0,0003
f9
е9
0,020
3,15
0,08
0,026
0,0022
<u>0,0300</u>
0
<u>0,0300</u>
0,0002
f10
е10
0,010
3,28
0,10
0,027
0,0019
0,0065
0
0,0065
0,0003
f11
е11
0,002
3,19
0,13
0,028
0,0036
0,0067
0
0,0067
<u>0,0152</u>
[0135]
Управление размером магнитных доменов
С целью управления размером магнитных доменов выполнялись механическая обработка, облучение лазером, облучение электронным лучом и т.д. В некоторых стальных листах с целью управления размером магнитных доменов при помощи травления и облучения лазером были созданы канавки.
[0136]
В примерах изобретения и сравнительных примерах тип соединения В, численная плотность его частиц и длина главной оси этих частиц были определены с использованием тех же способов, что и в Примерах 1 и 2. Помимо этого, магнитные свойства также были измерены с использованием тех же способов, что и в Примерах 1 и 2.
[0137]
GDS (I
/I
)
B
_
t
(центр)
B
_
t
(поверхность)
B(d/2)
B(d/10)
B(d/2)
B(d/10)
B(d/2)
B(d/10)
Суммарная толщина базового стального листа и промежуточного слоя была обозначена "d", интенсивность эмиссии В на глубине d/2 от поверхности промежуточного слоя, при измерении этой интенсивности при помощи оптической эмиссионной спектроскопии с тлеющим разрядом (GDS) начиная от этой поверхности, была обозначена "I", и интенсивность эмиссии В на глубине d/10 от поверхности промежуточного слоя была обозначена "I", были измерены I и I, и было вычислено отношение I/I.
Суммарная толщина d базового стального листа и промежуточного слоя была измерена при помощи микрометра или толщиномера.
Для определения "глубины d/2 от поверхности промежуточного слоя" и "глубины d/10 от поверхности промежуточного слоя", в качестве положения поверхности промежуточного слоя был задан уровень, на котором распыление в Ar было устойчивым в диапазоне от 1 до 10 секунд. После этого на основе d, определенного при помощи указанного выше способа, с использованием указанного выше положения поверхности промежуточного слоя были определены "глубина d/2 от поверхности промежуточного слоя" и "глубина d/10 от поверхности промежуточного слоя".
[0138]
В Таблице 5 приведены особенности структуры и свойства листов из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой из примеров изобретения и сравнительных примеров. В примерах изобретения G1 - G15, которые удовлетворяли условиям изобретения, в отличие от сравнительных примеров, были получены листы из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющие превосходные магнитные свойства.
[0139]
[0140]
Пример 4
Лист из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой (готовое изделие) был изготовлен с использованием того же способа, что и в Примере 3. Для управления размером магнитных доменов в изделии были использованы механическая обработка, облучение лазером, облучение электронным лучом и т.д.
2
В Н6 управление размером магнитных доменов было выполнено до окончательного отжига. В Н7 управление размером магнитных доменов было выполнено после окончательного отжига и до создания изолирующего покрытия. В Н8 стальной лист выдерживался при 1200°С в течение 20 часов, охлаждался со скоростью 5°С/час в диапазоне температур 1200°С - 1000°С и после этого со скоростью 20°С/час в диапазоне температур 1000°С - 600°С. В Н9 стальной лист выдерживался при 1200°С в течение 20 часов, охлаждался со скоростью 40°С/час в диапазоне температур 1200°С - 1000°С и после этого со скоростью 5°С/час в диапазоне температур 1000°С - 600°С. В Н10 стальной лист выдерживался при 1200°С в течение 20 часов, охлаждался со скоростью 40°С/час в диапазоне температур 1200°С - 1000°С и после этого со скоростью 20°С/час в диапазоне температур 1000°С - 600°С. Кроме того, в Н6 - Н9 атмосфера при охлаждении была той же, что и в Н1 - Н5. В Н10 атмосфера при охлаждении в диапазоне температур 1200°С - 600°С на 100% состояла из Ar, и при охлаждении от температуры меньше 600°С на 100% состояла из N. Если не считать указанных условий, Н6 - Н10 были изготовлены с использованием того же способа, что и Н1 - Н5.
В h1 сляб был нагрет до 1270°С и после этого был подвергнут горячей прокатке. В h2 сляб был нагрет до 1300°С и после этого был подвергнут горячей прокатке. В h3 был нанесен сепаратор отжига и после этого отжиг выполнялся при 1200°С в течение 3 часов в атмосфере водорода. В h4 был нанесен сепаратор отжига и после этого отжиг выполнялся при 1200°С в течение 5 часов в атмосфере водорода. В h5 стальной лист выдерживался при 1200°С в течение 20 часов, охлаждался со скоростью 60°С/час в диапазоне температур 1200°С - 1000°С и после этого охлаждался со скоростью 20°С/час в диапазоне температур 1000°С - 600°С. В h6 стальной лист выдерживался при 1200°С в течение 20 часов, охлаждался со скоростью 40°С/час в диапазоне температур 1200°С - 1000°С и после этого охлаждался со скоростью 40°С/час в диапазоне температур 1000°С - 600°С.
Если не считать указанных условий, h1 - h6 были изготовлены с использованием того же способа, что и H1 - H5.
[0141]
В Таблице 6 приведены особенности структуры и свойства листов из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой из примеров изобретения и сравнительных примеров.
[0142]
[0143]
В Н1 - Н10 были получены листы из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой, имеющие превосходные магнитные свойства. В то же время в h1 - h6, в которых все условия изготовления выходили за указанные выше диапазоны, магнитные свойства были недостаточно хорошими.
Промышленная применимость
[0144]
Согласно указанным выше аспектам настоящего изобретения, когда в листе из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой (готовом изделии) в качестве ингибитора применяется В, за счет подходящего управления морфологией соединения В при его выделении в промышленных условиях можно гарантированным образом изготавливать такой лист, имеющий высокую плотность магнитного потока, с обеспечением уменьшенных потерь на гистерезис, то есть уменьшенных потерь в сердечнике. Таким образом, настоящее изобретение можно применять в промышленности при изготовлении листов из электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой.