Способ производства листа анизотропной электротехнической стали
Изобретение относится к металлургии, а именно к производству анизотропного электротехнического стального листа, который может быть использован в качестве материала металлического сердечника трансформатора. Способ производства листа анизотропной электротехнической стали включает процесс горячей прокатки стальной заготовки, содержащей, мас.%: 0,10 или менее C, 0,80-7,00 Si, 0,01-0,07 кислоторастворимого Al, 0,012 или менее N, 1,00 или менее Mn, 0,08 или менее S, необязательно, один или более из 0,01-0,50 Cr, 0,01-0,50 Cu и 0,01-0,02 Sn и остальное - Fe и примеси, с получением горячекатаного стального листа; процесс отжига горячекатаного стального листа; процесс травления; процесс холодной прокатки с получением холоднокатаного стального листа; процесс обезуглероживающего отжига и процесс окончательного отжига. Обеспечиваются получение листа анизотропной электротехнической стали без пленки форстерита, реализуются низкие магнитные потери. 3 з.п. ф-лы, 5 табл., 4 пр.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к способу производства листа анизотропной электротехнической стали, используемого в качестве материала металлического сердечника трансформатора, в частности, к способу производства листа анизотропной электротехнической стали, имеющего превосходные свойства обезуглероживания и не имеющего пленки форстерита. Приоритет испрашивается по заявке на патент Японии № 2019-005129, поданной 16 января 2019 г., содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] Лист анизотропной электротехнической стали представляет собой лист электротехнической стали, содержащий 7% или меньше Si и образованный из зерен с высоким выстраиванием в ориентировке {110}<001> (в дальнейшем упоминаемой как ориентировка Госса), и используется главным образом в качестве материала металлического сердечника трансформатора.
[0003] Высокое выстраивание в ориентировке Госса в листах анизотропной электротехнической стали реализуется за счет использования явления роста зерен, называемого вторичной рекристаллизацией. Листы анизотропной электротехнической стали должны иметь в качестве магнитных характеристик высокую магнитную индукцию (представляемую значением магнитной индукции B8 при напряженности магнитного поля 800 A/м) и низкие магнитные потери (представляемые значением W17/50). В частности, в последние годы возрос спрос на снижение потерь мощности с точки зрения энергосбережения.
[0004] В листах анизотропной электротехнической стали магнитные домены изменяются в соответствии с движением стенки доменов под воздействием переменного магнитного поля. Когда движение стенки доменов выполняется плавно, это эффективно снижает магнитные потери. Однако когда наблюдается движение магнитных доменов, есть некоторые магнитные домены, которые не перемещаются, и для дальнейшего уменьшения значения магнитных потерь листа анизотропной электротехнической стали важно устранить эффект скрепления от межграничных неровностей из-за пленки на основе форстерита (Mg2SiO4) (далее иногда называемой «стеклянной пленкой») на поверхности стального листа, который препятствует движению магнитных доменов.
[0005] Для того, чтобы устранить такой эффект скрепления, эффективно не формировать стеклянную пленку на поверхности стального листа, которая препятствует движению магнитных доменов, и в качестве способов этого патентные документы 1-10 раскрывают, что сглаживание поверхности может быть достигнуто после окончательного отжига путем управления точкой росы обезуглероживающего отжига таким образом, чтобы оксиды на основе железа (Fe2SiO4, FeO или т.п.) не образовывались в оксидном слое, формирующемся во время обезуглероживающего отжига, а также использования такого материала, как глинозем, который не реагирует с кремнеземом в качестве сепаратора отжига.
[0006] Однако, как правило, поскольку реакция обезуглероживания представляет собой химическую реакцию между водяным паром в атмосфере и твердорастворным углеродом в стальном листе, существует проблема, заключающаяся в том, что свойства обезуглероживания ухудшаются при снижении парциального давления кислорода. Например, патентный документ 10 предлагает способ выполнения промежуточного отжига в атмосфере с парциальным давлением кислорода 0,50-0,88 после первой холодной прокатки, чтобы способствовать обезуглероживанию, а затем выполнения второй холодной прокатки для реализации обезуглероживающего отжига в диапазоне парциального давления кислорода 0,0001-0,2.
[0007] С помощью этого способа можно более сильно подавить образование оксидов на основе Fe, обеспечивая при этом удовлетворительные свойства обезуглероживания, но холодная прокатка и отжиг при этом выполняются дважды, что вызывает значительную проблему увеличения затрат с промышленной точки зрения.
[0008] Патентный документ 6 предлагает технологию для улучшения свойств обезуглероживания, в которой обезуглероживающий отжиг разделяется на начальную стадию и более позднюю стадию и реализуется путем разделения диапазона выдержки на начальной стадии и более поздней стадии на две ступени: T1(°C), представляемой диапазоном 770°C≤T1≤860°C, и T2(°C), представляемой диапазоном T1+10≤T2≤950°C. Однако, поскольку значение нижнего предела парциального давления кислорода, принятое в патентном документе 6, составляет примерно 0,01, возникала проблема, заключающаяся в том, что свойства обезуглероживания не могут быть обеспечены при более низком парциальном давлении кислорода, и в частности особенно значительными являются трудности в отношении свойств обезуглероживания толстого материала, такого как лист с конечной толщиной 0,23 мм или больше.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
[0009] Патентный документ 1: Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № S64-062417
Патентный документ 2: Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № H07-118750
Патентный документ 3: Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № H07-278668
Патентный документ 4: Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № H07-278669
Патентный документ 5: Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № 2002-173715
Патентный документ 6: Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № 2003-055717
Патентный документ 7: Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № 2003-003213
Патентный документ 8: Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № 2003-041320
Патентный документ 9: Японская нерассмотренная патентная заявка, первая публикация № 2003-247021
Патентный документ 10: опубликованный японский перевод № 2011-518253 международной заявки PCT.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ
[0010] Ввиду проблем, связанных с традиционными технологиями, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ производства листа анизотропной электротехнической стали, имеющего превосходные свойства обезуглероживания для подходящего снижения остаточного количества углерода и реализации низких магнитных потерь, даже когда толщина листа является большой при производстве окончательно отожженного листа анизотропной электротехнической стали, изготовленного путем удаления стеклянной пленки таким способом, как травление, или путем преднамеренного предотвращения ее образования, то есть листа анизотропной электротехнической стали, не имеющего пленки форстерита.
СРЕДСТВА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ
[0011] Для того, чтобы решить вышеописанные проблемы, авторы настоящего изобретения интенсивно исследовали способ производства для того, чтобы подходящим образом уменьшить остаточное количество углерода и реализовать низкие магнитные потери, даже когда толщина листа является большой в листе анизотропной электротехнической стали, не имеющем пленки форстерита.
[0012] В результате было обнаружено, что остаточное количество углерода может быть подходящим образом уменьшено и низкие магнитные потери могут быть реализованы в листе анизотропной электротехнической стали, произведенном путем строгого управления процессом обезуглероживающего отжига.
[0013] Настоящее изобретение было создано на основе вышеописанных обнаруженных сведений, и его суть заключается в следующем.
[0014] (1) Способ производства листа анизотропной электротехнической стали, включающий процесс горячей прокатки, в котором стальную заготовку, содержащую 0,10 мас.% или меньше C, 0,80-7,00 мас.% Si, 0,01-0,07 мас.% кислоторастворимого Al, 0,012 мас.% или меньше N, 1,00 мас.% или меньше Mn и 0,08 мас.% или меньше S, и включая остальное из Fe и примесей, подвергают горячей прокатке в горячекатаный стальной лист, процесс отжига, в котором горячекатаный стальной лист отжигают, процесс травления, в котором горячекатаный стальной лист после процесса отжига травят, процесс холодной прокатки, в котором горячекатаный стальной лист после процесса травления подвергают холодной прокатке в холоднокатаный стальной лист, процесс обезуглероживающего отжига, в котором холоднокатаный стальной лист обезуглероживают, и процесс окончательного отжига, в котором стальной лист после процесса обезуглероживающего отжига окончательно отжигают, в котором процесс обезуглероживающего отжига включает в себя (i-1) первую термическую обработку нагреванием со средней скоростью нагрева HR1, которая составляет 40-500°C/с, в диапазоне температур 550°C или выше и ниже 720°C, (i-2) вторую термическую обработку нагреванием со средней скоростью нагрева HR2, которая составляет 5-50°C/с, в диапазоне температур 720°C или выше и температура T1°C или ниже, которая удовлетворяет следующему выражению (2), после первой термической обработки, и (ii) первую обработку отжигом с выдержкой температуры T1°C в течение 50-1000 секунд после второй термической обработки, причем первую термическую обработку, вторую термическую обработку и первую обработку отжигом выполняют в атмосфере с парциальным давлением кислорода P1, удовлетворяющим следующему выражению (1), а количество C в стальном листе после первой обработки отжигом составляет 25 млн-1 (миллионных долей) или меньше.
0,0010≤P1≤0,20 ... (1)
770≤T1 (°C)≤900 ... (2)
[0015] (2) В способе производства листа анизотропной электротехнической стали по описанному выше пункту (1) процесс обезуглероживающего отжига может дополнительно включать в себя вторую обработку отжигом с поддержанием температуры T2°C, удовлетворяющей следующему выражению (4), в течение 3-500 секунд в атмосфере с парциальным давлением кислорода P2, удовлетворяющим следующему выражению (3), после первой обработки отжигом.
P2 < P1 ... (3)
960≥T2≥T1+10 ... (4)
[0016] (3) Способ производства листа анизотропной электротехнической стали по описанному выше пункту (2) может дополнительно включать в себя третью термическую обработку между первой обработкой отжигом и второй обработкой отжигом, причем при третьей термической обработке выполняют нагревание со средней скоростью нагрева HR3, составляющей 5-50°C/с, в диапазоне температур от T1°C до T2°C.
[0017] (4) В способе производства листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с любым из описанных выше пунктов (1)-(3) стальная заготовка может содержать один или более из 0,01-0,50 мас.% Cr, 0,01-0,50 мас.% Cu и 0,01-0,02 мас.% Sn.
[0018] (5) Способ производства листа анизотропной электротехнической стали в соответствии с любым из описанных выше пунктов (1)-(4) может дополнительно включать в себя процесс азотирующей обработки азотированием стального листа после процесса обезуглероживающего отжига между процессом обезуглероживающего отжига и процессом окончательного отжига, при котором стальной лист после процесса азотирующей обработки окончательно отжигают в процессе окончательного отжига.
ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0019] В соответствии с настоящим изобретением, в способе производства листа анизотропной электротехнической стали, не имеющего пленки форстерита, путем преднамеренного предотвращения образования оксидов на основе Fe на поверхности стального листа путем отжига в атмосфере с низким парциальным давлением кислорода в процессе обезуглероживающего отжига после холодной прокатки, обезуглероживающий отжиг может стабильно выполняться без прохождения двух или более проходов холодной прокатки, включая промежуточный отжиг, даже в атмосфере с низким парциальным давлением кислорода, в которой подавляется образование оксидов на основе Fe. В результате может быть подходящим образом снижено остаточное количество углерода и могут быть достигнуты низкие магнитные потери, даже при большой толщине листа.
ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0020] Способ производства листа анизотропной электротехнической стали, обладающего превосходными свойствами обезуглероживания в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения (в дальнейшем иногда упоминаемый как «предложенный способ производства») включает в себя процесс горячей прокатки, в котором стальную заготовку, содержащую 0,10 мас.% или меньше C, 0,80-7,00 мас.% Si, 0,01-0,07 мас.% кислоторастворимого Al, 0,012 мас.% или меньше N, 1,00 мас.% или меньше Mn и 0,08 мас.% или меньше S, и включая остальное из Fe и примесей, подвергают горячей прокатке в горячекатаный стальной лист, процесс отжига, в котором горячекатаный стальной лист отжигают, процесс травления, в котором горячекатаный стальной лист после процесса отжига травят, процесс холодной прокатки, в котором горячекатаный стальной лист после процесса травления подвергают холодной прокатке в холоднокатаный стальной лист, процесс обезуглероживающего отжига, в котором холоднокатаный стальной лист обезуглероживают, и процесс окончательного отжига, в котором стальной лист после процесса обезуглероживающего отжига окончательно отжигают, при котором процесс обезуглероживающего отжига включает в себя (i-1) первую термическую обработку нагреванием со средней скоростью нагрева HR1, которая составляет 40-500°C/с, в диапазоне температур 550°C или выше и ниже 720°C, (i-2) вторую термическую обработку нагреванием со средней скоростью нагрева HR2, которая составляет 5-50°C/с, в диапазоне температур 720°C или выше и T1°C или ниже, которая удовлетворяет следующему выражению (2), после первой термической обработки, и (ii) первую обработку отжигом с поддержанием температуры T1°C в течение 50-1000 секунд после второй термической обработки, причем первую термическую обработку, вторую термическую обработку и первую обработку отжигом выполняют в атмосфере с парциальным давлением кислорода P1, удовлетворяющим следующему выражению (1), а количество C в стальном листе после первой обработки отжигом составляет 25 млн-1 или меньше.
0,0010≤P1≤0,20 ... (1)
770≤T1 (°C)≤900 ... (2)
[0021] Далее будет описан предложенный способ производства. В настоящем варианте осуществления диапазон числовых значений, выраженный с использованием «-», означает диапазон, включающий в себя числовые значения, указанные до и после «-» в качестве значений нижнего предела и верхнего предела.
[0022] Сначала будет описана причина ограничения химического состава стальной заготовки (в дальнейшем в некоторых случаях называемой «данной стальной заготовкой») для производства листа электротехнической стали, подвергаемой горячей прокатке в предложенном способе производства. В дальнейшем «%», относящийся к химическому составу, означает «мас.%» по отношению к полной массе стальной заготовки (более точно говоря, образца стальной заготовки, используемого для анализа химического состава).
<Химический состав>
C: 0,10% или меньше
[0023] Когда содержание углерода (C) превышает 0,10%, поскольку сталь претерпевает фазовое превращение во время отжига для вторичной рекристаллизации, вторичная рекристаллизация не протекает в достаточной степени, и удовлетворительные характеристики магнитной индукции и магнитных потерь не могут быть получены, поэтому содержание C устанавливается равным 0,10% или меньше. С точки зрения сокращения магнитных потерь содержание C предпочтительно составляет 0,08% или меньше, а более предпочтительно 0,06% или меньше. Поскольку предел обнаружения C составляет примерно 0,001%, то 0,001% является практическим нижним пределом в реальном стальном листе.
Si: 0,80-7,00%
[0024] Когда содержание кремния (Si) составляет менее 0,80%, поскольку сталь претерпевает фазовое превращение во время отжига для вторичной рекристаллизации, вторичная рекристаллизация не протекает в достаточной степени, и удовлетворительные характеристики магнитной индукции и магнитных потерь не могут быть получены, поэтому содержание Si устанавливается равным 0,80% или больше. Содержание Si предпочтительно составляет 1,00% или больше, более предпочтительно 2,50% или больше, а еще более предпочтительно 3,00% или больше.
[0025] С другой стороны, когда содержание Si превышает 7,00%, поскольку стальной лист становится хрупким, и проходимость в производственном процессе значительно ухудшается, содержание Si устанавливается равным 7,00% или меньше. Содержание Si предпочтительно составляет 4,00% или меньше, а более предпочтительно 3,75% или меньше.
Кислоторастворимый Al: 0,01-0,07%
[0026] В листе электротехнической стали по настоящему изобретению кислоторастворимый алюминий Al (растворимый Al) является обязательным элементом в качестве ингибитора при вторичной рекристаллизации. То есть, кислоторастворимый Al - это элемент, который образует AlN и устойчиво вызывает вторичную рекристаллизацию.
[0027] Когда содержание кислоторастворимого Al составляет менее 0,01%, поскольку достаточного количества AlN, который функционирует как ингибитор, не образуется, вторичная рекристаллизация является недостаточной, и характеристики магнитных потерь не улучшаются, содержание кислоторастворимого Al устанавливается равным 0,01% или больше. Содержание кислоторастворимого Al предпочтительно составляет 0,015 мас.% или больше, а более предпочтительно 0,020 мас.% или больше.
[0028] С другой стороны, когда содержание кислоторастворимого Al превышает 0,07%, поскольку стальной лист становится хрупким, и эта хрупкость является значительной особенно в листе электротехнической стали по настоящему изобретению, имеющем большое количество Si, содержание кислоторастворимого Al предпочтительно устанавливается равным 0,07% или меньше. Содержание кислоторастворимого Al предпочтительно составляет 0,05 мас.% или меньше, а более предпочтительно 0,03 мас.% или меньше.
N: 0,012% или меньше
[0029] Когда содержание азота (N) превышает 0,012%, поскольку в стальном листе во время холодной прокатки образуются пузыри (пустоты), прочность стального листа увеличивается, и проходимость во время производства ухудшается, поэтому содержание N устанавливается равным 0,012% или меньше. Содержание N предпочтительно составляет 0,010% или меньше, а более предпочтительно 0,009% или меньше.
[0030] С другой стороны, для того, чтобы N объединялся с Al, образуя AlN, который действует как ингибитор, содержание N предпочтительно составляет 0,004% или больше. Содержание N более предпочтительно составляет 0,006 мас.% или больше.
Mn: 1,00% или меньше
[0031] Когда содержание марганца (Mn) превышает 1,00%, поскольку сталь претерпевает фазовое превращение во время отжига для вторичной рекристаллизации, вторичная рекристаллизация не протекает в достаточной степени, и удовлетворительные характеристики магнитной индукции и магнитных потерь не могут быть получены, поэтому содержание Mn устанавливается равным 1,00% или меньше. Содержание Mn предпочтительно составляет 0,50% или меньше, а более предпочтительно 0,20% или меньше.
[0032] MnS может быть использован как ингибитор во время вторичной рекристаллизации, но, при использовании AlN в качестве ингибитора, MnS не является обязательным, и поэтому нижний предел содержания Mn включает 0%. Когда MnS используется как ингибитор, содержание Mn составляет 0,02% или больше. Содержание Mn предпочтительно составляет 0,05% или больше, а более предпочтительно 0,07% или больше.
S: 0,08% или меньше
[0033] Когда содержание серы (S) превышает 0,08%, горячеломкость значительно затрудняет горячую прокатку, и поэтому содержание S устанавливается равным 0,08% или меньше. Содержание серы предпочтительно составляет 0,04 мас.% или меньше, а более предпочтительно 0,03 мас.% или меньше.
[0034] Когда AlN используется как ингибитор, MnS не является обязательным, и поэтому нижний предел содержания S включает 0%, но когда MnS используется как ингибитор во время вторичной рекристаллизации, содержание S устанавливается равным 0,005% или больше. Содержание S предпочтительно составляет 0,01% или больше, а более предпочтительно 0,02% или больше.
[0035] Кроме того, часть S может быть заменена на селен (Se) или сурьму (Sb), и в этом случае используется значение, преобразованное в соответствии с формулами Seq=S+0,406Se или Seq=S+0,406Sb.
[0036] В дополнение к вышеописанным элементам, лист электротехнической стали по настоящему изобретению может содержать один или более из следующих элементов, чтобы улучшить характеристики листа электротехнической стали по настоящему изобретению.
Cr: от 0,01 до 0,50%
[0037] Хром (Cr) является элементом, который улучшает текстуру первичной рекристаллизации, стабилизирует вторичную рекристаллизацию и вызывает эффект сокращения магнитных потерь. Поскольку эффект улучшения текстуры не может быть получен в достаточной степени, когда содержание Cr составляет менее 0,01%, содержание Cr устанавливается равным 0,01% или больше. Содержание Cr предпочтительно составляет 0,03% или больше, а более предпочтительно 0,05% или больше.
[0038] С другой стороны, когда содержание Cr превышает 0,50%, поскольку Cr соединяется с O, образуя пленку Cr2O3, и это вызывает ухудшение свойств обезуглероживания, содержание Cr устанавливается равным 0,50% или меньше. Содержание Cr предпочтительно составляет 0,30% или меньше, а более предпочтительно 0,20% или меньше.
Cu: 0,01-0,50%
[0039] Как и Cr, медь (Cu) является элементом, который улучшает текстуру первичной рекристаллизации, стабилизирует вторичную рекристаллизацию и вызывает эффект сокращения магнитных потерь. Поскольку эффект улучшения текстуры не может быть получен в достаточной степени, когда содержание Cu составляет менее 0,01%, содержание Cu устанавливается равным 0,01% или больше. Содержание Cu предпочтительно составляет 0,03% или больше, а более предпочтительно 0,05% или больше.
[0040] С другой стороны, когда содержание Cu превышает 0,50%, стальной лист становится хрупким во время горячей прокатки, и поэтому содержание Cu устанавливается равным 0,50% или меньше. Содержание Cu предпочтительно составляет 0,20% или меньше, а более предпочтительно 0,10% или меньше.
Sn: от 0,01 до 0,20%
[0041] Так же как Cr и Cu, олово (Sn) является элементом, который улучшает текстуру первичной рекристаллизации. Поскольку эффект сглаживания поверхности стального листа не может быть получен в достаточной степени, когда содержание Sn составляет менее 0,01%, содержание Sn устанавливается равным 0,01% или больше. Содержание Sn предпочтительно составляет 0,02% или больше, а более предпочтительно 0,03% или больше.
[0042] С другой стороны, когда содержание Sn превышает 0,20%, вторичная рекристаллизация становится неустойчивой, магнитные характеристики ухудшаются, и поэтому содержание Sn устанавливается равным 0,20% или меньше. Содержание Sn предпочтительно составляет 0,15% или меньше, а более предпочтительно 0,10% или меньше.
[0043] Остальное в химическом составе данной стальной заготовки составляет Fe и примеси, но может содержать следовые элементы, такие как Mo, W, In, Bi, Sb, Ag, Te, Ce, V, Co, Ni, Se, Re, Os, Nb, Zr, Hf, Ta, Y и La в суммарном количестве 5,0% или меньше, а предпочтительно 2,0% или меньше, вместо части остального – железа, с целью дополнительного улучшения магнитных характеристик, улучшения характеристик, требуемых для конструктивных элементов, таких как прочность, коррозионная стойкость и усталостные характеристики, улучшения литейных свойств и проходимости, а также улучшения производительности из-за использования лома или т.п. Примеси включают в себя неизбежные примеси, которые неизбежно попадают в стальную заготовку во время процесса ее производства. Элементы, отличающиеся от перечисленных выше, могут добавляться в стальную заготовку в качестве примесей в пределах диапазона, в котором эффекты настоящего изобретения не ухудшаются.
[0044] Описанный выше химический состав стальной заготовки (или основного стального листа в листе анизотропной электротехнической стали) может быть подробно измерен с помощью обычного аналитического метода. Например, компоненты стали могут быть измерены с использованием атомной эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-AES). Кроме того, C и S могут быть измерены с использованием метода поглощения в инфракрасной области спектра сгорания, N может быть измерен с использованием метода теплопроводности при плавлении в инертном газе, и O может быть измерен с использованием метода недисперсионного поглощения в инфракрасной области при плавлении в инертном газе.
[0045] Далее будет описан предложенный способ производства.
<Способ производства>
Способ производства листа анизотропной электротехнической стали, имеющего превосходные свойства обезуглероживания в соответствии с настоящим вариантом осуществления, включает в себя процесс горячей прокатки, в котором стальную заготовку, содержащую 0,10 мас.% или меньше C, 0,80-7,00 мас.% Si, 0,01-0,07 мас.% кислоторастворимого Al, 0,012 мас.% или меньше N, 1,00 мас.% или меньше Mn и 0,08 мас.% или меньше S, и включая остальное из Fe и примесей, подвергают горячей прокатке в горячекатаный стальной лист, процесс отжига, в котором горячекатаный стальной лист отжигают, процесс травления, в котором горячекатаный стальной лист после процесса отжига травят, процесс холодной прокатки, в котором горячекатаный стальной лист после процесса травления подвергают холодной прокатке в холоднокатаный стальной лист, процесс обезуглероживающего отжига, в котором холоднокатаный стальной лист обезуглероживают, и процесс окончательного отжига, в котором стальной лист после процесса обезуглероживающего отжига окончательно отжигают. Здесь процесс обезуглероживающего отжига представляет собой процесс обезуглероживания холоднокатаного стального листа и управления размером зерна так, чтобы он стал предпочтительным для вторичной рекристаллизации (размер зерна перед вторичной рекристаллизацией будет упоминаться как размер первично рекристаллизованного зерна).
[0046] Процесс обезуглероживающего отжига предложенного способа производства включает в себя: (i-1) первую термическую обработку нагреванием со средней скоростью нагрева HR1 40-500°C/с в диапазоне температур 550°C или выше и ниже 720°C, (i-2) вторую термическую обработку нагреванием со средней скоростью нагрева HR2 5-50°C/с в диапазоне температур 720°C или выше и температура T1°C или ниже, которая удовлетворяет следующему выражению (2), после первой термической обработки, и (ii) первую обработку отжигом с поддержанием температуры T1°C в течение 50-1000 секунд, после второй термической обработки. Кроме того, первую термическую обработку, вторую термическую обработку и первую обработку отжигом выполняют в атмосфере с парциальным давлением кислорода P1, удовлетворяющим следующему выражению (1). Кроме того, количество C в стальном листе после первой обработки отжигом составляет 25 млн-1 или меньше.
0,0010≤P1≤0,20 ... (1)
770≤T1 (°C)≤900 ... (2)
[0047] Далее будут описаны важные факторы управления.
[0048] Парциальное давление кислорода P1 в атмосфере отжига: 0,0010 или больше и 0,20 или меньше. При обезуглероживающем отжиге, когда оксидная пленка (например, оксидная пленка, получающаяся из Mn или Si) образуется на поверхности стального листа, реакция обезуглероживания затрудняется, и поэтому важно управлять образованием оксидной пленки.
[0049] Факторы управления образованием оксидной пленки включают парциальное давление кислорода в атмосфере в дополнение к скорости нагрева (что будет описано ниже) и температуру выдержки и время выдержки (которые тоже будут описаны ниже). Поскольку оксидная пленка образуется из-за реакции окисления между атомами металла и кислородом, поведение образования оксидной пленки особенно чувствительно к парциальному давлению кислорода (степени окисления) в атмосфере отжига.
[0050] Парциальное давление кислорода (степень окисления) определяется как парциальное давление водяного пара (H2O), деленное на парциальное давление водорода (H2). То есть, атмосфера с большим парциальным давлением кислорода является атмосферой с высоким парциальным давлением водяного пара. Поскольку обезуглероживание происходит по реакции C+H2O → H2+CO, парциальное давление кислорода предпочтительно является большим.
[0051] Парциальное давление кислорода P1 в атмосфере обезуглероживающего отжига предложенного способа производства является парциальным давлением кислорода, удовлетворяющим вышеописанному выражению (1).
[0052] Когда парциальное давление кислорода P1 составляет менее 0,0010, быстро формируется плотный SiO2 внешнего типа окисления, который препятствует реакции обезуглероживания, и поэтому парциальное давление кислорода P1 устанавливается равным 0,0010 или больше. Парциальное давление кислорода P1 предпочтительно составляет 0,010 или больше.
[0053] Верхний предел парциального давления кислорода конкретно не ограничен с точки зрения способствования реакции обезуглероживания, но когда парциальное давление кислорода P1 превышает 0,20, на поверхности стального листа легко образуются оксиды на основе железа, подавляющие протекание вторичной рекристаллизации, и поэтому парциальное давление кислорода P1 устанавливается равным 0,20 или меньше. Парциальное давление кислорода P1 предпочтительно составляет 0,15 или меньше.
[0054]
(i-1) Первая стадия нагревания (в некоторых случаях называемая первой термической обработкой)
Диапазон температур нагрева: 550°C или выше и ниже 720°C
Средняя скорость нагрева HR1: 40°C/с или быстрее и 500°C/с или медленнее
Поведение образования SiO2, который затрудняет реакцию обезуглероживания, зависит не только от парциального давления кислорода в атмосфере, но и от скорости нагрева. Поэтому важно, чтобы нагревание при обезуглероживающем отжиге проходило через термический цикл, который в максимально возможной степени избегает образования SiO2.
[0055] Следовательно, средняя скорость нагрева HR1 в диапазоне температур 550°C или выше, который является температурным диапазоном образования SiO2, устанавливается равной 40°C/с или выше. Средняя скорость нагрева HR1 предпочтительно составляет 70°C/с или выше. Когда скорость нагрева является более высокой, это более предпочтительно для обезуглероживания, но если скорость нагрева становится слишком высокой, есть вероятность перегрева стального листа (превышения значения верхнего предела T1). Когда температура стального листа превышает верхний предел, зерна в текстуре первично рекристаллизованных зерен становятся крупными, и вторичная рекристаллизация становится дефектной. Поэтому скорость нагрева устанавливается равной 500°C/c или меньше. Скорость нагрева предпочтительно составляет 200°C/с или меньше.
[0056] Для того, чтобы гарантировать, что температура, достигаемая при нагревании со средней скоростью нагрева HR1 40°C/с или больше и 500°C/с или меньше, не превышает температуру T1°C, которая удовлетворяет вышеописанному выражению (2), диапазон температур, к которому применяется вышеописанная скорость нагрева, устанавливается более низким, чем 720°C (<770°C [нижний предел температуры T1°C]). То есть, диапазон температуры нагрева со средней скоростью нагрева HR1 устанавливается равным 550°C или выше и ниже 720°C. Кроме того, «средняя скорость нагрева» на каждой стадии в настоящем варианте осуществления может быть получена делением диапазона температур (верхний предел − нижний предел) на каждой стадии на время, требуемое для нагрева на каждой стадии. Кроме того, при измерении средней скорости нагрева первой стадии нагревания верхнее предельное значение первой стадии нагревания для удобства устанавливается равным 720°C.
[0057] (i-2) Вторая стадия нагревания (в некоторых случаях называемая второй термической обработкой)
Диапазон температур нагрева: 720°C или выше и температура T1°C или ниже, которая удовлетворяет вышеописанному выражению (2)
Средняя скорость нагрева HR2: 5°C/с или быстрее и 50°C/с или медленнее
Скорость нагрева в диапазоне температуры нагрева 720°C или выше и T1°C или ниже также важна. Необходимо использовать скорость нагрева, которая гарантирует, что достигаемая при нагревании температура не превышает температуру T1°C, которая удовлетворяет вышеописанному выражению (2). Следовательно, средняя скорость нагрева HR2 в диапазоне температур 720°C или выше и температура T1°C или ниже, которая удовлетворяет вышеописанному выражению (2), устанавливается равной 5°C/с или больше и 50°C/с или меньше.
[0058] Поскольку производительность уменьшается, когда средняя скорость нагрева HR2 становится ниже 5°C/с, средняя скорость нагрева HR2 устанавливается равной 5°C/с или выше. Средняя скорость нагрева HR2 предпочтительно составляет 7°C/с или больше. С другой стороны, поскольку имеются случаи, в которых достигаемая при нагревании температура превышает температуру T1°C, когда средняя скорость нагрева HR2 превышает 50°C/с, средняя скорость нагрева HR2 устанавливается равной 50°C/с или ниже. Средняя скорость нагрева HR2 предпочтительно составляет 20°C/с или меньше.
[0059] (ii) Обезуглероживающий отжиг (в некоторых случаях называемый первой обработкой отжигом)
Температура отжига T1: Температура T1°C (770°C или выше и 900°C или ниже) которая удовлетворяет вышеописанному выражению (2)
Время выдержки: 50 секунд или больше и 1000 секунд или меньше
Количество С в стальном листе: 25 млн-1 или меньше
Реакция обезуглероживания сильно зависит от скорости диффузии углерода в стали, то есть от температуры и времени. Реакция обезуглероживания трудно протекает, когда температура отжига T1 составляет 770°C или ниже, и поэтому температура отжига T1 устанавливается равной 770°C или выше. Температура отжига T1 предпочтительно составляет 800°C или выше, а более предпочтительно 810°C или выше.
[0060] С другой стороны, когда температура отжига T1 превышает 900°C, поскольку на поверхности стального листа образуется оксидная пленка из Mn или Si, реакция обезуглероживания сдвигается от управляемой диффузией к управляемой границей раздела фаз, и протекание реакции обезуглероживания затрудняется, температура отжига T1 устанавливается равной 900°C или ниже. Температура отжига T1 предпочтительно составляет 870°C или ниже, а более предпочтительно 850°C или ниже.
[0061] Кроме того, при обезуглероживающем отжиге время выдержки тоже важно в дополнение к температуре отжига. Поэтому время выдержки при T1°C устанавливается равным 50 секундам или больше и 1000 секундам или меньше. Когда время выдержки составляет менее 50 секунд, реакция обезуглероживания протекает в недостаточной степени, и оставшийся C вызывает магнитное старение, поэтому время выдержки устанавливается равным 50 секунд или больше. Время выдержки предпочтительно составляет 70 секунд или дольше, а более предпочтительно 100 секунд или дольше.
[0062] С другой стороны, когда время выдержки превышает 1000 секунд, первично рекристаллизованные зерна становятся крупными, что приводит к дефектам при вторичной рекристаллизации, и поэтому время выдержки устанавливается равным 1000 секунд или меньше. Время выдержки предпочтительно составляет 500 секунд или меньше, а более предпочтительно 200 секунд или меньше.
[0063] В предложенном способе производства, для того чтобы дополнительно способствовать реакции обезуглероживания, после вышеописанного отжига (первой обработки отжигом) эффективно выполнять вторую обработку отжигом, при которой температуру T2°C, удовлетворяющую следующему выражению (4), выдерживают в течение 3 секунд или больше и 500 секунд или меньше в атмосфере с парциальным давлением кислорода P2, удовлетворяющим следующему выражению (3).
P2 < P1 ... (3)
960≥T2≥T1+10 ... (4)
[0064] Скорость обезуглероживания при температуре T1°C уменьшается со временем, и реакция обезуглероживания в итоге достигает термически равновесного состояния. Если нагревать до более высокой температуры, когда реакция обезуглероживания достигла термически равновесного состояния, реакция обезуглероживания может быть снова продолжена. Следовательно, чтобы более подходящим образом уменьшить остаточное количество углерода в производимом листе анизотропной электротехнической стали, в предложенном способе производства предпочтительно выполнять вторую обработку отжигом после первой обработки отжигом.
[0065] Вторая обработка отжигом
Парциальное давление кислорода P2 в атмосфере отжига: менее чем P1 (описанное выше выражение (3))
Температура отжига T2: T1+10°C или выше и 960°C или ниже (описанное выше выражение (4))
Время выдержки: 3 секунды или больше и 500 секунд или меньше
Когда парциальное давление кислорода P2 в отжиговой атмосфере второй обработки отжигом делается тем же самым, что и парциальное давление кислорода P1 (0,0010 или больше и 0,20 или меньше) в отжиговой атмосфере первой обработки отжигом, на поверхности стального листа образуется оксидная пленка, и поэтому парциальное давление кислорода P2 в отжиговой атмосфере второй обработки отжигом устанавливается меньшим, чем парциальное давление кислорода P1. Парциальное давление кислорода P2 предпочтительно составляет P1×0,1 или меньше.
[0066] Поскольку парциальное давление кислорода P2 в отжиговой атмосфере второй обработки отжигом может быть подходящим образом задано в пределах диапазона, в котором реакция обезуглероживания обеспечивается при подавлении образования оксидной пленки на поверхности стального листа при парциальном давлении кислорода менее чем P1, его нижний предел конкретно не ограничен, но парциальное давление кислорода предпочтительно составляет P1×0,01 или больше с точки зрения надежного подавления образования оксидной пленки.
[0067] Когда температура отжига T2°C при второй обработке отжигом является более низкой, чем T1 (770°C или выше и 900°C или ниже) +10°C, реакция обезуглероживания не продолжается снова, и поэтому температура отжига T2°C при второй обработке отжигом составляет T1°C (770°C или выше и 900°C или ниже) +10°C или выше. Температура отжига T2°C предпочтительно составляет T1°C (770°C или выше и 900°C или ниже) +20°C или выше.
[0068] Нет никакого верхнего предела температуры отжига T2°C с точки зрения способствования реакции обезуглероживания, но температура отжига T2°C устанавливается равной 960°C или ниже с точки зрения управления размерами зерна. Температура отжига T2°C предпочтительно составляет 950°C или ниже, а более предпочтительно T1°C+60°C или ниже.
[0069] Поскольку вторая обработка отжигом является дополнительной обработкой отжигом после первой стадии обработки отжигом, время выдержки предпочтительно является коротким с точки зрения производительности. Когда время выдержки составляет менее 3 секунд, реакция обезуглероживания практически не протекает, и эффект второй обработки отжигом не может быть получен, и поэтому время выдержки устанавливается равным 3 секундам или больше. Время выдержки предпочтительно составляет 10 секунд или больше.
[0070] С другой стороны, когда время выдержки превышает 500 секунд, эффект второй обработки отжигом насыщается, а производительность уменьшается, и поэтому время выдержки устанавливается равным 500 секунд или меньше. Время выдержки предпочтительно составляет 100 секунд или меньше.
[0071] При переходе от первой обработки отжигом ко второй обработке отжигом необходимо подавить образование оксидной пленки на поверхности стального листа с тем, чтобы не затруднять реакцию обезуглероживания. Поэтому средняя скорость нагрева HR3 при нагревании (иногда называемом третьей термической обработкой) от температуры T1°C первой обработки отжигом до температуры T2°C второй обработки отжигом устанавливается равной 5°C/с или больше и 50°C/с или меньше.
[0072] Когда средняя скорость нагрева HR3 составляет менее 5°C/с, температура T2°C второй обработки отжигом не достигается, и поэтому средняя скорость нагрева HR3 устанавливается равной 5°C/с или больше. Средняя скорость нагрева HR3 предпочтительно составляет 10°C/с или больше. С другой стороны, когда средняя скорость нагрева HR3 превышает 50°C/с, поскольку достигаемая при нагреве температура превышает температуру T2°C, размер первично рекристаллизованного зерна становится крупным, что приводит к дефектам при вторичной рекристаллизации, и магнитная индукция уменьшается, средняя скорость нагрева HR3 устанавливается равной 50°C/с или меньше. Средняя скорость нагрева HR3 предпочтительно составляет 20°C/с или меньше.
[0073] Обработка азотированием
Обработка азотированием может быть выполнена на стальном листе после процесса обезуглероживающего отжига. Способ обработки азотированием конкретно не ограничен, и примером может служить способ, выполняемый в атмосфере газа, обладающего способностью к азотированию, такого как аммиак или т.п. Время обработки и условия обработки при обработке азотированием конкретно не ограничены, и обработка азотированием может выполняться так, чтобы количество N в стальном листе составило 0,005% или больше, и предпочтительно, чтобы отношение (количество N)/(количество кислоторастворимого Al) в стальном листе составляло 2/3 или больше. Этот процесс обработки азотированием особенно эффективен, когда процесс горячей прокатки выполняется после нагрева стальной заготовки при температуре ниже 1300°C (в некоторых случаях называемого низкотемпературным нагревом сляба или среднетемпературным нагревом сляба). С другой стороны, когда процесс горячей прокатки выполняется после нагрева стальной заготовки при температуре 1300°C или выше для того, чтобы почти полностью растворить тонкие выделения, называемые ингибиторами (в некоторых случаях называемого высокотемпературным нагревом сляба), процесс обработки азотированием не может быть выполнен.
[0074] Как описано выше, в настоящем варианте осуществления лист анизотропной электротехнической стали, не имеющий пленки форстерита, производится путем преднамеренного предотвращения образования оксидов на основе Fe на поверхности стального листа отжигом в атмосфере с низким парциальным давлением кислорода в процессе обезуглероживающего отжига после холодной прокатки. Кроме того, в настоящем варианте осуществления обезуглероживающий отжиг может устойчиво выполняться без прохождения двух или более проходов холодной прокатки с промежуточным отжигом между ними даже в атмосфере с низким парциальным давлением кислорода, в которой образование оксидов на основе железа подавлено, путем строгого управления процессом обезуглероживающего отжига. В результате, даже когда толщина листа большая (например, когда толщина листа составляет 0,23 мм или больше), остаточное количество углерода может быть подходящим образом уменьшено и могут быть реализованы низкие магнитные потери. Кроме того, может быть увеличена магнитная индукция (например, магнитная индукция B8 при напряженности магнитного поля 800 A/м).
Примеры
[0075] Далее технические подробности предложенного способа производства будут дополнительно описаны на основе примеров предложенного способа производства. Кроме того, условия в описанных ниже примерах являются примерами условий, используемыми для того, чтобы подтвердить осуществимость и эффекты настоящего изобретения, и настоящее изобретение не ограничено этими примерами условий. Кроме того, настоящее изобретение может использовать различные условия, если только цель настоящего изобретения достигается, без отступления от сути настоящего изобретения.
<Пример 1>
[0076] Слиток с показанным в Таблице 1 химическим составом плавили в вакууме и отливали в стальную заготовку. Стальную заготовку нагревали до 1150°C и подвергали горячей прокатке, получив горячекатаный стальной лист, имеющий толщину листа 2,3 мм. Этот горячекатаный стальной лист отжигали при 1000-1100°C в течение 2 минут, травили, а затем подвергали холодной прокатке, получив холоднокатаный стальной лист с конечной толщиной 0,23-0,30 мм.
[0077] [Таблица 1]
| Сталь № | C | Si | Mn | Al | S | N | Прочие | |
| Сталь по изобретению | A1 | 0,005 | 3,15 | 0,08 | 0,028 | 0,021 | 0,007 | |
| A2 | 0,095 | 3,16 | 0,08 | 0,027 | 0,018 | 0,008 | ||
| A3 | 0,065 | 1,01 | 0,09 | 0,027 | 0,018 | 0,007 | ||
| A4 | 0,078 | 6,38 | 0,11 | 0,028 | 0,015 | 0,009 | ||
| A5 | 0,037 | 2,67 | 0,03 | 0,029 | 0,017 | 0,008 | ||
| A6 | 0,034 | 2,99 | 0,95 | 0,029 | 0,018 | 0,007 | ||
| A7 | 0,035 | 3,14 | 0,06 | 0,012 | 0,018 | 0,008 | ||
| A8 | 0,058 | 3,18 | 0,45 | 0,068 | 0,019 | 0,009 | ||
| A9 | 0,045 | 3,12 | 0,09 | 0,033 | 0,003 | 0,008 | ||
| A10 | 0,055 | 3,16 | 0,07 | 0,039 | 0,071 | 0,006 | ||
| A11 | 0,057 | 3,26 | 0,08 | 0,027 | 0,039 | 0,002 | ||
| A12 | 0,037 | 3,07 | 0,12 | 0,028 | 0,037 | 0,011 | ||
| A13 | 0,036 | 3,17 | 0,09 | 0,028 | 0,018 | 0,010 | ||
| A14 | 0,029 | 3,11 | 0,07 | 0,029 | 0,017 | 0,004 | ||
| A15 | 0,051 | 3,15 | 0,09 | 0,028 | 0,015 | 0,007 | Cr:0,05 | |
| A16 | 0,055 | 3,22 | 0,17 | 0,029 | 0,012 | 0,006 | Cr:0,14, Cu:0,08 | |
| A17 | 0,059 | 3,45 | 0,08 | 0,029 | 0,014 | 0,007 | Cu:0,32, Sn:0,03 | |
| Сравнительная сталь | a1 | 0,135 | 3,05 | 0,09 | 0,029 | 0,018 | 0,009 | |
| a2 | 0,032 | 0,77 | 0,08 | 0,029 | 0,015 | 0,008 | ||
| a3 | 0,048 | 7,12 | 0,12 | 0,027 | 0,019 | 0,007 | ||
| a4 | 0,037 | 3,17 | 1,21 | 0,028 | 0,017 | 0,006 | ||
| a5 | 0,045 | 3,11 | 0,08 | 0,008 | 0,015 | 0,008 | ||
| a6 | 0,042 | 3,07 | 0,09 | 0,087 | 0,014 | 0,007 | ||
| a7 | 0,056 | 3,17 | 0,07 | 0,029 | 0,091 | 0,009 | ||
| a8 | 0,034 | 3,26 | 0,12 | 0,028 | 0,018 | 0,015 |
[0078] Холоднокатаный стальной лист подвергали обезуглероживающему отжигу при 820°C в течение 140 секунд во влажном газе, содержащем водород и азот (P1=PH2O/PH2=0,10). Среднюю скорость нагрева HR1 в диапазоне температур 550°C или выше и ниже 720°C устанавливали на 80°C/с, а среднюю скорость нагрева HR2 в диапазоне температур 720°C или выше и 820°C или ниже (то есть T1: 820°C), устанавливали на 10°C/с.
[0079] Сепаратор отжига, содержащий в качестве главного компонента глинозем, наносили на стальной лист после обезуглероживающего отжига в виде водной суспензии и выполняли окончательный отжиг. Окончательный отжиг выполняли вплоть до 1200°C при скорости увеличения температуры 15°C/час в атмосфере, содержащей азот, и атмосферу переключали на 100%-ый водород при 1200°C для выполнения отжига в течение 20 час.
[0080] Образец для оценки брали из вторично рекристаллизованного стального листа, подвергнутого вышеперечисленным процессам, затем этот образец подвергали отжигу для снятия напряжений при 800°C в течение 2 часов в атмосфере сухого газа, содержащего азот и водород, после чего выполняли обработку старением при 150°C в течение 300 часов в атмосфере азота, а затем измеряли магнитную индукцию и магнитные потери с использованием тестера одиночного листа (SST), и дополнительно анализировали остаточное количество углерода.
[0081] Таблица 2 показывает магнитные индукции B8 (Тл), магнитные потери (W17/50) и остаточные количества углерода (млн-1) после обработки старением.
[0082] [Таблица 2]
| № | Сталь № | Остаточное количество углерода [C] (млн-1) | Магнитная индукция B8 (Тл) | Магнитные потери W17/50 (Вт/кг) | Толщина листа (мм) | |
| Пример по изобретению | B1 | A1 | 22 | 1,89 | 0,82 | 0,30 |
| B2 | A2 | 21 | 1,91 | 0,81 | 0,30 | |
| B3 | A3 | 15 | 1,95 | 0,84 | 0,30 | |
| B4 | A4 | 18 | 1,89 | 0,77 | 0,30 | |
| B5 | A5 | 22 | 1,96 | 0,82 | 0,30 | |
| B6 | A6 | 23 | 1,90 | 0,79 | 0,30 | |
| B7 | A7 | 15 | 1,89 | 0,81 | 0,30 | |
| B8 | A8 | 18 | 1,89 | 0,80 | 0,30 | |
| B9 | A9 | 22 | 1,90 | 0,80 | 0,30 | |
| B10 | A10 | 21 | 1,91 | 0,81 | 0,30 | |
| B11 | A11 | 20 | 1,94 | 0,82 | 0,30 | |
| B12 | A12 | 22 | 1,93 | 0,81 | 0,30 | |
| B13 | A13 | 12 | 1,93 | 0,80 | 0,30 | |
| B14 | A14 | 9 | 1,92 | 0,82 | 0,30 | |
| B15 | A15 | 14 | 1,93 | 0,79 | 0,30 | |
| B16 | A16 | 14 | 1,94 | 0,75 | 0,30 | |
| B17 | A17 | 14 | 1,93 | 0,75 | 0,30 | |
| B18 | A17 | 17 | 1,95 | 0,74 | 0,27 | |
| B19 | A17 | 18 | 1,94 | 0,73 | 0,27 | |
| B20 | A17 | 19 | 1,94 | 0,73 | 0,23 | |
| B21 | A17 | 21 | 1,96 | 0,72 | 0,23 | |
| Сравнительный пример | b1 | a1 | 47 | 1,67 | − | 0,30 |
| b2 | a2 | 19 | 1,55 | − | 0,30 | |
| b3 | a3 | − | − | − | 0,30 | |
| b4 | a4 | 23 | 1,49 | − | 0,30 | |
| b5 | a5 | 24 | 1,51 | − | 0,30 | |
| b6 | a6 | − | − | − | 0,30 | |
| b7 | a7 | − | − | − | 0,30 | |
| b8 | a8 | − | − | − | 0,30 |
[0083] Анализ остаточного количества углерода выполняли в соответствии со стандартом JIS G 1211-4: 2011. С точки зрения магнитного старения целевое остаточное количество углерода составляло 25 млн-1 или меньше. SST выполняли в соответствии со стандартом JIS C 2553. Магнитные потери оценивали по магнитным потерям W17/50 (Вт/кг) при частоте 50 Гц и максимальной магнитной индукции 1,7 Тл. Целевое значение для W17/50 (Вт/кг) составляло 0,85 или меньше.
[0084] Магнитную индукцию оценивали по магнитной индукции B8 при напряженности магнитного поля 800 A/м. Целевое значение B8 составляло 1,88 Тл или выше, и магнитные потери не оценивались для образца со значением B8 менее 1,88 Тл. Кроме того, для стального листа, на котором не могла быть выполнена холодная прокатка, не анализировали остаточное количество углерода, а также не оценивали магнитную индукцию и магнитные потери. В примере по настоящему изобретению было получено остаточное количество углерода 23 млн-1 или меньше, магнитная индукция B8 1,89 Тл или больше, и магнитные потери W17/50 (Вт/кг) 0,84 или меньше.
<Пример 2>
[0085] Слиток с показанным в Таблице 1 химическим составом плавили в вакууме и отливали в стальную заготовку. Стальную заготовку нагревали до 1150°C и подвергали горячей прокатке, получив горячекатаный стальной лист, имеющий толщину листа 2,3 мм. Горячекатаный стальной лист отжигали при 1000-1100°C в течение 2 минут, травили, а затем подвергали холодной прокатке, получив холоднокатаный стальной лист с конечной толщиной 0,23-0,30 мм.
[0086] Этот холоднокатаный стальной лист подвергали обезуглероживающему отжигу при условиях, показанных в Таблице 3. HR1 представляет собой среднюю скорость нагрева в диапазоне температур 550°C или выше и ниже 720°C, а HR2 - среднюю скорость нагрева в диапазоне температур 720°C или выше и температура отжига T1°C или ниже. Кроме того, «время выдержки» в Таблице 3 представляет собой время выдержки при T1°C во время обезуглероживающего отжига.
[0087] [Таблица 3]
| № | Сталь № | Обезуглероживающий отжиг | Остаточное количество углерода [C] (млн-1) | Магнитная индукция B8 (Тл) | Магнитные потери W17/50 (Вт/кг) | Толщина листа (мм) | |||||
| Парциальное давление кислорода P1 | Температура выдержки T1 (°C) | Время выдержки (с) | HR1 (°C/с) | HR2 (°C/с) | |||||||
| Пример по изобретению | C1 | A15 | 0,002 | 790 | 150 | 54 | 12 | 22 | 1,90 | 0,76 | 0,30 |
| C2 | A15 | 0,186 | 788 | 140 | 55 | 10 | 18 | 1,91 | 0,77 | 0,30 | |
| C3 | A15 | 0,005 | 775 | 150 | 60 | 9 | 19 | 1,91 | 0,78 | 0,30 | |
| C4 | A15 | 0,008 | 880 | 140 | 56 | 9 | 18 | 1,92 | 0,78 | 0,30 | |
| C5 | A15 | 0,05 | 803 | 55 | 68 | 11 | 20 | 1,92 | 0,78 | 0,30 | |
| C6 | A15 | 0,075 | 806 | 150 | 55 | 12 | 19 | 1,90 | 0,76 | 0,30 | |
| C7 | A15 | 0,065 | 800 | 120 | 43 | 14 | 20 | 1,91 | 0,76 | 0,30 | |
| C8 | A15 | 0,08 | 807 | 120 | 120 | 6 | 13 | 1,93 | 0,75 | 0,30 | |
| C9 | A17 | 0,12 | 825 | 125 | 155 | 12 | 12 | 1,94 | 0,73 | 0,30 | |
| C10 | A17 | 0,11 | 820 | 120 | 150 | 13 | 17 | 1,95 | 0,71 | 0,27 | |
| C11 | A17 | 0,12 | 830 | 125 | 155 | 11 | 19 | 1,96 | 0,69 | 0,23 | |
| C12 | A15 | 0,11 | 825 | 995 | 65 | 10 | 18 | 1,92 | 0,77 | 0,30 | |
| C13 | A15 | 0,12 | 890 | 120 | 495 | 12 | 17 | 1,91 | 0,78 | 0,30 | |
| C14 | A15 | 0,12 | 775 | 120 | 60 | 45 | 18 | 1,92 | 0,77 | 0,30 | |
| Сравнительный пример | c1 | A15 | 0,0008 | 786 | 142 | 60 | 12 | 89 | 1,90 | 0,88 | 0,30 |
| c2 | A15 | 0,235 | 795 | 143 | 59 | 15 | 77 | 1,91 | 0,89 | 0,30 | |
| c3 | A15 | 0,007 | 750 | 145 | 55 | 12 | 86 | 1,90 | 0,91 | 0,30 | |
| c4 | A15 | 0,008 | 920 | 147 | 47 | 15 | 77 | 1,89 | 0,91 | 0,30 | |
| c5 | A15 | 0,007 | 865 | 40 | 45 | 12 | 67 | 1,89 | 0,88 | 0,30 | |
| c6 | A15 | 0,007 | 860 | 1100 | 43 | 10 | 17 | 1,56 | − | 0,30 | |
| c7 | A15 | 0,009 | 871 | 155 | 30 | 20 | 89 | 1,90 | 0,87 | 0,30 | |
| c8 | A15 | 0,005 | 859 | 145 | 55 | 3 | 68 | 1,92 | 0,95 | 0,30 | |
| c9 | A15 | 0,007 | 910 | 120 | 600 | − | 73 | 1,87 | − | 0,30 | |
| c10 | A15 | 0,007 | 915 | 120 | 60 | 80 | 69 | 1,86 | − | 0,30 |
[0088] Сепаратор отжига, содержащий в качестве главного компонента глинозем, наносили на стальной лист после обезуглероживающего отжига в виде водной суспензии и выполняли окончательный отжиг. Окончательный отжиг выполняли вплоть до 1200°C при скорости увеличения температуры 15°C/час в атмосфере, содержащей азот, и атмосферу переключали на 100%-ый водород при 1200°C для выполнения отжига в течение 20 часов.
[0089] Образец для оценочной таблицы брали из вторично рекристаллизованного стального листа, подвергнутого вышеперечисленным процессам, затем этот образец подвергали отжигу для снятия напряжений при 800°C в течение 2 часов в атмосфере сухого газа, содержащего азот и водород, после чего выполняли обработку старением при 150°C в течение 300 часов в атмосфере азота, а затем измеряли магнитную индукцию и магнитные потери с использованием тестера одиночного листа (SST), и дополнительно анализировалось остаточное количество углерода. Способ оценки магнетизма и способ анализа остаточного количества углерода были теми же самыми, что и в Примере 1.
[0090] Таблица 3 показывает магнитные индукции B8 (Тл), магнитные потери (W17/50) и остаточные количества углерода (млн-1) после обработки старением. В примере по изобретению установлено, что были получены остаточное количество углерода 22 млн-1 или меньше, магнитная индукция B8 1,90 Тл или больше и магнитные потери W17/50 (Вт/кг) 0,78 или меньше. Кроме того, в сравнительном примере c9 средняя скорость нагрева HR1 превысила 500°C/с, а температура стального листа превысила верхнее предельное значение T1 при его нагревании со средней скоростью нагрева HR1. Поэтому средняя скорость нагрева HR2 не могла быть измерена.
<Пример 3>
[0091] Слиток с показанным в Таблице 1 химическим составом плавили в вакууме и отливали в стальную заготовку. Стальную заготовку нагревали до 1150°C и подвергали горячей прокатке, получив горячекатаный стальной лист, имеющий толщину листа 2,3 мм. Горячекатаный стальной лист отжигали при 1000-1100°C в течение 2 минут, травили, а затем подвергали холодной прокатке, получив холоднокатаный стальной лист с конечной толщиной 0,23-0,30 мм.
[0092] Этот холоднокатаный стальной лист подвергали обезуглероживающему отжигу при T1=820°C в течение 140 секунд в атмосфере отжига с P1=0,10. При этом нагревание до T1 выполняли со средней скоростью нагрева HR1 80°C/с в диапазоне температур 550°C или выше и ниже 720°C и выполняли со средней скоростью нагрева HR2 10°C/с в диапазоне температур 720°C или выше и 820°C или ниже.
[0093] Холоднокатаный стальной лист подвергали обезуглероживающему отжигу при 820°C в течение 140 секунд, а затем второй обработке отжигом при условиях, показанных в Таблице 4, без снижения температуры выдержки.
[0094] [Таблица 4]
| № | Сталь № | HR3 (°C/с) | Вторая обработка отжигом | Остаточное количество углерода [C] (млн-1) | Магнитная индукция B8 (Тл) | Магнитные потери W17/50 (Вт/кг) | Толщина листа (мм) | |||
| Парциальное давление кислорода P2 | Температура выдержки T2 (°C) | Время выдержки (с) | ||||||||
| Пример по изобретению | D1 | A15 | 6 | 0,056 | 845 | 150 | 5 | 1,90 | 0,74 | 0,30 |
| D2 | A15 | 45 | 0,035 | 850 | 140 | 3 | 1,91 | 0,73 | 0,30 | |
| D3 | A15 | 6 | 0,081 | 856 | 5 | 4 | 1,93 | 0,72 | 0,30 | |
| D4 | A15 | 7 | 0,041 | 835 | 150 | 2 | 1,91 | 0,74 | 0,30 | |
| D5 | A15 | 7 | 0,038 | 860 | 5 | 4 | 1,92 | 0,73 | 0,30 | |
| D6 | A15 | 8 | 0,037 | 870 | 190 | 3 | 1,90 | 0,72 | 0,30 | |
| D7 | A17 | 17 | 0,002 | 865 | 15 | 2 | 1,94 | 0,70 | 0,30 | |
| D8 | A15 | 3 | 0,001 | 875 | 15 | 10 | 1,90 | 0,76 | 0,30 | |
| D9 | A15 | 4 | 0,002 | 871 | 86 | 12 | 1,91 | 0,76 | 0,30 | |
| D10 | A15 | 4 | 0,115 | 889 | 156 | 22 | 1,90 | 0,79 | 0,30 | |
| D11 | A15 | 4 | 0,034 | 820 | 145 | 24 | 1,90 | 0,80 | 0,30 | |
| D12 | A15 | 65 | 0,035 | 960 | 147 | 22 | 1,89 | 0,79 | 0,30 | |
| D13 | A15 | 71 | 0,041 | 894 | 1 | 23 | 1,89 | 0,79 | 0,30 | |
| D14 | A17 | 16 | 0,002 | 860 | 17 | 10 | 1,94 | 0,68 | 0,27 | |
| D15 | A17 | 18 | 0,002 | 870 | 16 | 18 | 1,97 | 0,65 | 0,23 | |
| D16 | A17 | 8 | 0,002 | 870 | 495 | 3 | 1,93 | 0,72 | 0,30 |
[0095] Сепаратор отжига, содержащий в качестве главного компонента глинозем, наносили на стальной лист после второй обработки отжигом в виде водной суспензии и выполняли окончательный отжиг. Окончательный отжиг выполняли вплоть до 1200°C при скорости увеличения температуры 15°C/час в атмосфере, содержащей азот, и атмосферу переключали на 100%-ый водород при 1200°C для выполнения отжига в течение 20 часов.
[0096] Образец для оценки брали из вторично рекристаллизованного стального листа, подвергнутого вышеперечисленным процессам, затем этот образец подвергали отжигу для снятия напряжений при 800°C в течение 2 часов в атмосфере сухого газа, содержащего азот и водород, после чего выполняли обработку старением при 150°C в течение 300 часов в атмосфере азота, а затем измеряли магнитную индукцию и магнитные потери с использованием тестера одиночного листа (SST), и дополнительно анализировали остаточное количество углерода. Способ оценки магнетизма и способ анализа остаточного количества углерода были теми же самыми, что и в Примере 1.
[0097] Таблица 4 показывает магнитные индукции B8 (Тл), магнитные потери (W17/50) и остаточные количества углерода (млн-1) стальных листов после обработки старением. Установлено, что были получены остаточное количество углерода 24 млн-1 или меньше, магнитная индукция B8 1,89 Тл или больше и магнитные потери W17/50 (Вт/кг) 0,80 или меньше. В частности, в примерах по изобретению D1-D7 и D14-D16, которые удовлетворяют предпочтительным условиям второй обработки отжигом и третьей термической обработки, описанным в настоящем варианте осуществления, остаточное количество углерода или магнитные потери имели тенденцию к еще большему уменьшению. Кроме того, толщины листа уменьшились в примерах D14 и D15, и в этом отношении магнитные потери также стали удовлетворительными.
<Пример 4>
[0098] В Примере 4 была выполнена та же самая обработка, что и в примерах по изобретению D1-D16 примера 3, за исключением того, что обработку азотированием выполняли между второй обработкой отжигом и процессом окончательного отжига. Здесь обработку азотированием выполняли путем выдержки стального листа при 700-800°C в течение 30 секунд в атмосфере газообразного аммиака. Результаты показаны в Таблице 5. В любом из примеров по изобретению остаточное количество углерода составляло 25 млн-1 или меньше, магнитная индукция B8 составляла 1,88 Тл или больше, а магнитные потери W17/50 (Вт/кг) составляли 0,85 или меньше.
[0099] [Таблица 5]
| № | Сталь № | Остаточное количество углерода [C] (млн-1) | Магнитная индукция B8 (Тл) | Магнитные потери W17/50 (Вт/кг) | Толщина листа (мм) | |
| Пример по изобретению | E1 | A15 | 6 | 1,91 | 0,75 | 0,30 |
| E2 | A15 | 4 | 1,92 | 0,74 | 0,30 | |
| E3 | A15 | 5 | 1,92 | 0,73 | 0,30 | |
| E4 | A15 | 1 | 1,91 | 0,74 | 0,30 | |
| E5 | A15 | 3 | 1,91 | 0,74 | 0,30 | |
| E6 | A15 | 4 | 1,91 | 0,71 | 0,30 | |
| E7 | A17 | 3 | 1,93 | 0,72 | 0,30 | |
| E8 | A15 | 11 | 1,90 | 0,75 | 0,30 | |
| E9 | A15 | 13 | 1,91 | 0,76 | 0,30 | |
| E10 | A15 | 21 | 1,91 | 0,78 | 0,30 | |
| E11 | A15 | 23 | 1,90 | 0,79 | 0,30 | |
| E12 | A15 | 21 | 1,89 | 0,80 | 0,30 | |
| E13 | A15 | 24 | 1,90 | 0,79 | 0,30 | |
| E14 | A17 | 11 | 1,93 | 0,69 | 0,27 | |
| E15 | A17 | 17 | 1,96 | 0,65 | 0,23 | |
| E16 | A17 | 4 | 1,92 | 0,72 | 0,30 |
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
[0100] Как описано выше, в соответствии с настоящим изобретением, в способе производства листа анизотропной электротехнической стали, не имеющего пленки форстерита, путем преднамеренного предотвращения образования оксидов на основе Fe на поверхности стального листа при отжиге в атмосфере с низким парциальным давлением кислорода в процессе обезуглероживающего отжига после холодной прокатки, обезуглероживающий отжиг может стабильно выполняться без прохождения двух или более проходов холодной прокатки, включая промежуточный отжиг, даже в атмосфере с низким парциальным давлением кислорода, в которой подавляется образование оксидов на основе Fe. Следовательно, настоящее изобретение имеет высокую применимость в промышленности, производящей листы электротехнической стали.
1. Способ производства листа анизотропной электротехнической стали, включающий:
процесс горячей прокатки, в котором стальную заготовку, содержащую, мас.%: 0,10 или менее C, 0,80-7,00 Si, 0,01-0,07 кислоторастворимого Al, 0,012 или менее N, 1,00 или менее Mn, 0,08 или менее S, необязательно, один или более из 0,01-0,50 Cr, 0,01-0,50 Cu и 0,01-0,02 Sn и остальное - Fe и примеси, подвергают горячей прокатке в горячекатаный стальной лист;
процесс отжига, в котором горячекатаный стальной лист отжигают;
процесс травления, в котором горячекатаный стальной лист после процесса отжига травят;
процесс холодной прокатки, в котором горячекатаный стальной лист после процесса травления подвергают холодной прокатке в холоднокатаный стальной лист;
процесс обезуглероживающего отжига, в котором холоднокатаный стальной лист обезуглероживают; и
процесс окончательного отжига, в котором стальной лист после процесса обезуглероживающего отжига окончательно отжигают, причем
процесс обезуглероживающего отжига включает в себя:
(i-1) первую термическую обработку нагреванием со средней скоростью нагрева HR1, составляющей 40-500°C/с, в диапазоне температур 550°C или выше и ниже 720°C;
(i-2) после первой термической обработки вторую термическую обработку нагреванием со средней скоростью нагрева HR2, составляющей 5-50°C/с, в диапазоне температур 720°C или выше и температура T1°C или ниже, которая удовлетворяет следующему выражению (2); и
(ii) первую обработку отжигом с поддержанием температуры T1°C в течение 50-1000 секунд после второй термической обработки,
причем первую термическую обработку, вторую термическую обработку и первую обработку отжигом выполняют в атмосфере с парциальным давлением кислорода P1, удовлетворяющим следующему выражению (1), и
количество C в стальном листе после первой обработки отжигом составляет 25 млн-1 или меньше,
0,0010≤P1≤0,20 ... (1),
770≤T1 (°C)≤900 ... (2).
2. Способ производства листа анизотропной электротехнической стали по п. 1, в котором процесс обезуглероживающего отжига после первой обработки отжигом дополнительно включает в себя вторую обработку отжигом с поддержанием температуры T2°C, удовлетворяющей следующему выражению (4), в течение 3-500 секунд в атмосфере с парциальным давлением кислорода P2, удовлетворяющим следующему выражению (3),
P2 < P1 ... (3),
960≥T2 (°C)≥T1+10 ... (4).
3. Способ производства листа анизотропной электротехнической стали по п. 2, дополнительно включающий третью термическую обработку между первой обработкой отжигом и второй обработкой отжигом, причем
при третьей термической обработке выполняют нагревание со средней скоростью нагрева HR3, составляющей 5-50°C/с, в диапазоне температур от T1°C до T2°C.
4. Способ производства листа анизотропной электротехнической стали по любому из пп. 1-3, дополнительно включающий процесс азотирующей обработки азотированием стального листа после процесса обезуглероживающего отжига между процессом обезуглероживающего отжига и процессом окончательного отжига, причем
стальной лист после процесса азотирующей обработки окончательно отжигают в процессе окончательного отжига.
