Нетекстурованный лист из электротехнической стали и способ его получения
Изобретение относится к области металлургии, в частности к нетекстурованному листу из электротехнической стали, и может быть использовано в железном сердечнике двигателя. Нетекстурованный лист из электротехнической стали содержит, % по массе: Si не менее 1,0 и не более 3,5, Al не менее 0,1 и не более 3,0, Ti не менее 0,001 и не более 0,01, Bi не менее 0,001 и не более 0,01, С 0,01 или менее, Р 0,1 или менее, S 0,005 или менее, N 0,005 или менее, Fe и примеси - остальное. При этом выполняется соотношение: [Ti]≤0,8×[Bi]+0,002. Повышаются магнитные свойства. 4 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 ил., 5 табл., 36 пр.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к нетекстурованному листу из электротехнической стали (не имеющему ориентированной зеренной структуры), пригодному для железного сердечника двигателя или тому подобного, и к способу его получения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В последние годы, в отношении предотвращения глобального потепления и тому подобного, потребовалось дополнительное сокращение мощности, потребляемой двигателем в кондиционере воздуха, основным двигателем электрического транспортного средства и тому подобным. Эти двигатели при использовании часто вращаются с высокой скоростью. Соответственно этому потребовался нетекстурованный лист из электротехнической стали (без ориентированной зеренной структуры) для железного сердечника двигателя, чтобы улучшить (сократить) потери в сердечнике в диапазоне частот от 400 Гц до 800 Гц выше, чем промышленные частоты от 50 Гц до 60 Гц. Это обусловлено тем, что сокращение потерь в сердечнике снижает потребляемую мощность, тем самым позволяя уменьшить количество расходуемой энергии.
В этой ситуации в качестве способа снижения потерь в сердечнике в высокочастотном диапазоне традиционно использовали подход с повышением содержания Si и Al, чтобы тем самым повысить электрическое сопротивление. В сырьевом материале для кремния (Si) и сырьевом материале для алюминия (Al) также содержится титан (Ti), и когда повышают уровни содержания Si и Al, также возрастает количество Ti, неизбежно примешиваемого к материалу нетекстурованного листа из электротехнической стали.
В процессе обработки нетекстурованного листа из электротехнической стали или тому подобного Ti образует включения, такие как TiN, TiS и TiC (которые далее иногда будут описаны как Ti-включения), в нетекстурованном листе из электротехнической стали. Ti-включения препятствуют росту кристаллических зерен во время отжига нетекстурованного листа из электротехнической стали и подавляют улучшение магнитных характеристик. В частности, большое число Ti-включений, вероятно, образует тонкодисперсные выделения на межзеренных границах во время отжига для снятия напряжений. Кроме того, иногда имеет место ситуация, что потребитель проводит штамповку нетекстурованного листа из электротехнической стали, поставленного изготовителем, и после этого выполняет отжиг для снятия напряжений, например, при температуре 750°С в течение двух часов, или так, чтобы в результате росли кристаллические зерна. В вышеуказанной ситуации, даже если Ti-включения предельно устранены на момент отгрузки, но поскольку после этого потребитель проводит отжиг для снятия напряжений, в нетекстурованном листе из электротехнической стали, может появляться большое число Ti-включений. Таким образом, даже если проводят отжиг для снятия напряжений, рост кристаллических зерен подавляется большим числом Ti-включений, так что улучшить магнитные характеристики в достаточной мере оказывается затруднительным.
Для устранения Ti-включений потенциально возможно применение сырьевого материала, имеющего пониженное содержание Ti, в качестве сырьевого материала для Si и сырьевого материала для Al, но такой сырьевой материал является очень дорогостоящим. Кроме того, в принципе также можно сократить уровни содержания N, S и С в нетекстурованном листе из электротехнической стали. Технически возможно снизить уровни содержания С и S обработкой с вакуумной дегазацией или тому подобным, но требуется продолжительная обработка, и снижается производительность. Кроме того, в атмосфере содержится большое количество азота (N), так что трудно избежать поступления N к расплавленной стали. Даже если улучшать герметизацию емкости для рафинирования, это только повышает производственные затраты, так что затруднительно в достаточной мере подавить поступление N.
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА
Патентный Документ 1: Японская выложенная патентная публикация №2007-016278
Патентный Документ 2: Японская выложенная патентная публикация №2007-162062
Патентный Документ 3: Японская выложенная патентная публикация №2008-132534
Патентный Документ 4: Японская выложенная патентная публикация №09-316535
Патентный Документ 5: Японская выложенная патентная публикация №08-188825
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА
Цель настоящего изобретения состоит в создании нетекстурованного листа из электротехнической стали и способа его получения, способного подавлять повышение потерь в сердечнике, обусловленное образованием Ti-включений.
РАЗРЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ
Сущность настоящего изобретения заключается в следующем.
Нетекстурованный лист из электротехнической стали согласно первому аспекту настоящего изобретения отличается тем, что он содержит: Si: не менее 1,0% по массе и не более 3,5% по массе; Al: не менее 0,1% по массе и не более 3,0% по массе; Mn: не менее 0,1% по массе и не более 2,0% по массе; Ti: не менее 0,001% по массе и не более 0,01% по массе; и Bi: не менее 0,001% по массе и не более 0,01% по массе, причем содержание С составляет 0,01% по массе или менее, содержание Р составляет 0,1% по массе или менее, содержание S составляет 0,005% по массе или менее, содержание N составляет 0,005% по массе или менее, и остальное приходится на Fe и неизбежные примеси, при этом, когда содержание Ti (% по массе) представляют как [Ti], и содержание Bi (% по массе) представляют как [Bi], удовлетворяется описанное ниже выражение (1).
[Ti]≤0,8×[Bi]+0,002... (1)
Нетекстурованный лист из электротехнической стали согласно второму аспекту настоящего изобретения отличается тем, что, в дополнение к характеристике первого аспекта дополнительно удовлетворяется описанное ниже выражение (2).
[Ti]≤0,65×[Bi]+0,0015... (2)
Нетекстурованный лист из электротехнической стали согласно третьему аспекту настоящего изобретения отличается тем, что он содержит Si: не менее 1,0% по массе и не более 3,5% по массе; Al: не менее 0,1% по массе и не более 3,0% по массе; Mn: не менее 0,1% по массе и не более 2,0% по массе; Ti: не менее 0,001% по массе и не более 0,01% по массе; Bi: не менее 0,001% по массе и не более 0,01% по массе; и по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из редкоземельных металлов (REM) и кальция (Са), причем содержание С составляет 0,01% по массе или менее, содержание Р составляет 0,1% по массе или менее, содержание S составляет 0,01% по массе или менее, содержание N составляет 0,005% по массе или менее, и остальное приходится на Fe и неизбежные примеси, при этом, когда содержание Ti (% по массе) представляют как [Ti], и содержание Bi (% по массе) представляют как [Bi], удовлетворяется описанное ниже выражение (1), и когда содержание S (% по массе) представляют как [S], содержание REM (% по массе) представляют как [REM], и содержание Са (% по массе) представляют как [Ca], удовлетворяется описанное ниже выражение (3).
[Ti]≤0,8×[Bi]+0,002... (1)
[S]-(0,23×[REM]+0,4×[Ca])≤0,005... (3)
Между прочим, REM представляет общий термин, используемый для обозначения в целом 17 элементов, в том числе 15 элементов от лантана с атомным номером 57 до лютеция с атомным номером 71, и скандия с атомным номером 21 и иттрия с атомным номером 39.
ПРЕИМУЩЕСТВЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно настоящему изобретению, содержится надлежащее количество Bi для того, чтобы можно было подавить образование Ti-включений, тем самым предотвращая повышение потерь в сердечнике вследствие образования Ti-включений.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[Фиг.1] Фиг.1 представляет вид, показывающий результат исследований;
[Фиг.2] фиг.2 представляет вид, показывающий диапазон содержания Ti и содержания Bi;
[Фиг.3] фиг.3 представляет вид, показывающий один пример способа добавления Bi; и
[Фиг.4] фиг.4 представляет вид, показывающий изменение содержания Bi.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ИСПОЛНЕНИЯ
Авторы настоящего изобретения в ходе описываемых ниже экспериментов обнаружили, что в случае надлежащего количества Bi, содержащегося в нетекстурованном листе из электротехнической стали, сокращаются Ti-включения (TiN, TiS и TiC) после проведения отжига, по всей видимости, растут кристаллические зерна и улучшаются магнитные характеристики.
Авторы настоящего изобретения сначала приготовили стали для нетекстурованного листа из электротехнической стали с использованием вакуумной плавильной печи и провели отверждение сталей для получения тем самым слябов. Затем выполнили горячую прокатку слябов для получения горячекатаных стальных листов, и провели отжиг горячекатаных стальных листов для получения отожженных стальных листов. После этого выполнили холодную прокатку отожженных стальных листов для получения холоднокатаных стальных листов, и провели конечный отжиг холоднокатаных стальных листов для получения нетекстурованных листов из электротехнической стали. Далее выполнили отжиг нетекстурованных листов из электротехнической стали для снятия напряжений. Кстати, в качестве сталей для нетекстурованного листа из электротехнической стали использовали стали, имеющие различные составы, причем каждый содержал Si: не менее 1,0% по массе и не более 3,5% по массе, Al: не менее 0,1% по массе и не более 3,0% по массе, Mn: не менее 0,1% по массе и не более 2,0% по массе, и Ti: не менее 0,0005% по массе и не более 0,02% по массе, причем содержание С составляло 0,01% по массе или менее, содержание Р составляло 0,1% по массе или менее, содержание S составляло 0,005% по массе или менее, содержание N составляло 0,005% по массе или менее, содержание Bi составляло 0,02% по массе или менее, и остальное приходилось на Fe и неизбежные примеси. Затем провели исследования Ti-включений, кристаллических зерен и магнитных характеристик.
При исследовании Ti-включений, во-первых, каждый из нетекстурованных листов из электротехнической стали отполировали до зеркального блеска с поверхности до предварительно заданной толщины для изготовления образцов и исследования включений. Затем на образцах провели предварительно заданное травление, и затем взяли отпечатки образцов, и Ti-включения, перенесенные на отпечатки, наблюдали с использованием трансмиссионного электронного микроскопа с полевой эмиссией и сканирующего электронного микроскопа с полевой эмиссией. При травлении образцы подвергали электролитическому травлению в неводном растворителе с использованием метода, предложенного авторами Kurosawa и др. (Fumio Kurosawa, Isao Taguchi и Ryutaro Matsumoto: Journal of The Japan Institute of Metals, том 43 (1979), стр.1068). Согласно вышеуказанному методу травления, можно растворить только базовый материал (сталь), причем Ti-включения остаются в образце, и извлечь Ti-включения.
При исследовании диаметров зерен поперечные сечения нетекстурованных листов из электротехнической стали после конечного отжига отполировали до зеркального блеска, чтобы изготовить образцы для изучения диаметра кристаллических зерен. Затем образцы подвергли травлению ниталем для выявления кристаллических зерен, и измерили средний диаметр зерен.
При исследовании магнитных характеристик из нетекстурованных листов электротехнической стали вырезали образцы, каждый из которых имел длину 25 см, и подвергли измерению с использованием метода Эпштейна в соответствии с Японским Промышленным Стандартом JIS-C-2550.
В целом, количества включений TiN, TiS и металлического Bi едва ли изменяются до и после отжига для снятия напряжений, но при отжиге для снятия напряжений образуется TiC. Таким образом, чтобы более надежно провести исследование Ti-включений, при изучении TiN и TiS образцы изготовили из нетекстурованных листов электротехнической стали перед отжигом для снятия напряжений, и в исследовании TiC образцы изготовили из нетекстурованных листов электротехнической стали после отжига для снятия напряжений.
Результат этих исследований показан на фиг.1.
На фиг.1 каждый показатель «Х» обозначает образец, имеющий большое число присутствующих в нем Ti-включений и имеющий плохие магнитные характеристики. В этих образцах от 1×108 частиц до 3×109 частиц каждого из TiN и TiS, имеющих эквивалентный сферический диаметр от 0,01 мкм до 0,05 мкм, находилось на 1 мм3 нетекстурованного листа из электротехнической стали, и от 5 частиц до 50 частиц TiC, имеющих эквивалентный сферический диаметр от 0,01 мкм до 0,05 мкм, присутствовало на 1 мкм межзеренной границы. Возможно, что эти Ti-включения препятствуют росту кристаллических зерен, и поэтому магнитные характеристики становятся плохими.
На фиг.1 каждый показатель «Δ» обозначает образец, имеющий большое число находящихся в нем включений металлического Bi и имеющий плохие магнитные характеристики. В этих образцах наблюдали включения металлического Bi, каждое из которых представляло собой элемент, имеющий эквивалентный сферический диаметр от 0,1 мкм до нескольких мкм, и/или включения, в которых MnS и металлический Bi выделялись совместно, каждое из которых имело эквивалентный сферический диаметр от 0,1 мкм до нескольких мкм. Таким образом, в совокупности от 50 частиц до 2000 частиц этих включений присутствовали на 1 мм3 нетекстурованного листа из электротехнической стали. Включение металлического Bi представляет собой включение, в котором выделяется перенасыщенный Bi. Кроме того, включение, в котором совместно выделяются MnS и металлический Bi, представляет собой включение, в котором MnS и металлический Bi выделяются совместно вследствие сильного сродства между Bi и MnS. Вероятно, что эти включения, каждое из которых содержит металлический Bi, затрудняют рост кристаллических зерен, тем самым ухудшая магнитные характеристики. В этой связи возможно, что включения металлического Bi формируются потому, что Bi не полностью входит в состав твердого раствора в матрице и не полностью скапливается на межзеренных границах.
На фиг.1 каждый показатель «○» обозначает образец, имеющий уменьшенное количество Ti-включений и включений металлического Bi и имеющий хорошие магнитные характеристики. Кроме того, каждый показатель «
» обозначает образец, в котором не наблюдались Ti-включения и включения металлического Bi, и магнитные характеристики были лучшими.
На основе результата, показанного на фиг.1, обнаружено, что даже в случае низкого содержания Ti в нетекстурованном листе из электротехнической стали, когда содержание Bi составляет менее 0,001% по массе, существует большое число Ti-включений, и поэтому магнитные характеристики иногда становятся плохими. Таким образом, необходимо, чтобы содержание Bi в нетекстурованном листе из электротехнической стали составляло 0,001% по массе или больше.
Кроме того, также найдено, что, когда содержание Ti в нетекстурованном листе из электротехнической стали становится более высоким, для получения хороших магнитных характеристик также должно быть повышено содержание Bi. Однако когда содержание Bi превышает 0,01% по массе, присутствует большое число включений, содержащих Bi, и тем самым магнитные характеристики становятся плохими. Следовательно, содержание Bi в нетекстурованном листе из электротехнической стали должно составлять 0,01% по массе или менее.
Кроме того, также обнаружено, что в случае, когда содержание Bi находится в пределах диапазона от значения не менее 0,001% по массе до не более 0,01% по массе, и содержание Ti является фиксированным, Ti-включения сокращаются по мере возрастания содержания Bi. Таким образом, из результата, показанного на фиг.1, граница между областью, в которой получены показатели «×», и областью, в которой получены показатели «○», описывается приведенным ниже выражением (1'), когда содержание Bi находится в пределах диапазона от величины не менее 0,001% по массе до не более 0,01% по массе. Здесь [Ti] представляет содержание Ti (% по массе) в нетекстурованном листе из электротехнической стали, и [Bi] представляет содержание Bi (% по массе) в нетекстурованном листе из электротехнической стали. Тогда, если содержание Ti (левая сторона) является равным или меньшим, чем значение на правой стороне, а именно, соблюдается выражение (1), то получаются показатели «○».
[Ti]=0,8×[Bi]+0,002... (1')
[Ti]≤0,8×[Bi]+0,002... (1)
Кроме того, из результата, показанного на фиг.1, граница между областью, в которой получены показатели «○», и областью, в которой получены показатели «», описывается приведенным ниже выражением (2'), когда содержание Bi находится в пределах диапазона от величины не менее 0,001% по массе до не более 0,01% по массе. Тогда, если содержание Ti (левая сторона) является равным или меньшим, чем значение на правой стороне, а именно, соблюдается выражение (2), то получаются показатели «».
[Ti]=0,65×[Bi]+0,0015... (2')
[Ti]≤0,65×[Bi]+0,0015... (2)
Согласно этим выражениям, очевидно, что в случае, например, содержания Ti, составляющего 0,006% по массе, когда содержание Bi является меньшим 0,005% по массе, получается результат с показателем «×», и когда содержание Bi превышает 0,005% по массе, получается результат с показателем «○», и когда содержание Bi превышает 0,007% по массе, получается результат с показателем «». То есть очевидно, что с возрастанием содержания Bi сокращаются Ti-включения, и когда содержание Bi становится гораздо более высоким, эффект сокращения Ti-включений дополнительно усиливается. Такое явление было впервые выявлено авторами настоящего изобретения из вышеуказанных исследований. То есть в результате этих исследований стало очевидным, что в случае, когда в нетекстурованном листе из электротехнической стали содержится надлежащее количество Bi, Ti-включения после выполнения отжига устраняются/сокращаются, и, возможно, растут кристаллические зерна, и тем самым улучшаются магнитные характеристики.
В целом, в случае содержания Ti в нетекстурованном листе из электротехнической стали, меньшего чем 0,001% по массе, содержание Ti является предельно низким, приводя к тому, что Ti-включения почти не образуются. Таким образом, представляется, что в случае содержания Ti, меньшего 0,001% по массе, едва ли достигается эффект сокращения Ti-включений.
Механизм, согласно которому образование Ti-включений подавляется в случае надлежащего количества Bi, содержащегося в нетекстурованном листе из электротехнической стали, не был выявлен. Однако с учетом того, что эффект получается, даже если содержание Bi является малым, таким как не более 0,001% по массе или около того, и не наблюдаются включения Bi, представляется, что Bi, входящий в состав твердого раствора в нетекстурованном листе из электротехнической стали, и/или Bi, выделившийся на границах кристаллических зерен, проявляют/проявляет действие, направленное на сокращение Ti-включений. Таким образом, как показано на фиг.1, в выражении (1) и в выражении (2) представляется, что по мере возрастания содержания Ti для сокращения Ti-включений должно увеличиваться содержание Bi, и установлена пропорциональная взаимозависимость между содержанием Ti и содержанием Bi.
Как отмечено выше, стало очевидным, что в случае, когда Bi содержится в нетекстурованном листе из электротехнической стали в количестве не менее 0,001% по массе и не более 0,01% по массе, до тех пор, пока удовлетворяется выражение (1), можно сократить Ti-включения и включения металлического Bi, чтобы тем самым улучшить рост кристаллических зерен и магнитные характеристики, и пока удовлетворяется выражение (2), можно дополнительно сократить Ti-включения и включения металлического Bi, чтобы тем самым дополнительно стимулировать рост кристаллических зерен и улучшить магнитные характеристики.
Фиг.2 показывает диапазон содержания Ti и содержания Bi, в котором проведены вышеописанные исследования, и диапазон для Bi: не менее 0,001% по массе и не более 0,01% по массе, и для Ti: 0,001% по массе, и в котором удовлетворяется выражение (1) или выражение (2).
Кроме того, авторы настоящего изобретения также провели эксперимент в отношении действия серы (S) в нетекстурованном листе из электротехнической стали. В этом эксперименте также сначала приготовили стали для нетекстурованного листа из электротехнической стали с использованием вакуумной плавильной печи, и провели отверждение сталей для получения тем самым слябов. Затем выполнили горячую прокатку слябов для получения горячекатаных стальных листов, и провели отжиг горячекатаных стальных листов для получения отожженных стальных листов. После этого выполнили холодную прокатку отожженных стальных листов для получения холоднокатаных стальных листов, и провели конечный отжиг холоднокатаных стальных листов для получения нетекстурованных листов из электротехнической стали. Кроме того, выполнили отжиг нетекстурованных листов из электротехнической стали для снятия напряжений. Кстати, в качестве сталей для нетекстурованного листа из электротехнической стали использовали стали, имеющие различные составы, причем каждая содержала Si: не менее 1,0% по массе и не более 3,5% по массе, Al: не менее 0,1% по массе и не более 3,0% по массе, Mn: не менее 0,1% по массе и не более 2,0% по массе, Ti: не менее 0,001% по массе и не более 0,01% по массе, Bi: не менее 0,001% по массе и не более 0,01% по массе, и S: не менее 0,001% по массе и не более 0,015% по массе, причем содержание С составляло 0,01% по массе или менее, содержание Р составляло 0,1% по массе или менее, содержание N составляло 0,005% по массе или менее, содержание REM составляло 0,03% по массе или менее, содержание Са составляло 0,005% по массе или менее, и остальное приходилось на Fe и неизбежные примеси. Затем, подобно вышеописанному эксперименту, провели исследования Ti-включений, кристаллических зерен и магнитных характеристик.
В результате было найдено, что даже в случае, когда удовлетворяется выражение (1) или выражение (2), хорошие магнитные характеристики иногда не получались.
В результате обстоятельных исследований вышеупомянутого вопроса было обнаружено, что в случае, когда в нетекстурованном листе из электротехнической стали содержится сера (S), Bi вовлекается в совместное осаждение с MnS, так что количество Bi, обеспечивающего функцию сокращения Ti-включений, уменьшается. В частности, когда в нетекстурованном листе из электротехнической стали присутствует большое количество MnS, также возрастает количество Bi, совместно осаждающегося в MnS, так что, скорее всего, Ti-включения не сокращаются.
Таким образом, важно, чтобы в случае содержания определенного или большего количества S в нетекстурованном листе из электротехнической стали сокращалось количество MnS, и чтобы тем самым уменьшалось количество Bi, совместно осаждающегося в MnS, и вместе с тем сохранялось количество Bi, участвующего в сокращении Ti-включений.
Для снижения количества MnS действенной мерой является уменьшение количества свободной S в нетекстурованном листе из электротехнической стали. В эксперименте согласно фиг.1 было возможным обеспечение количества Bi, участвующего в сокращении Ti-включений, если удовлетворялись выражение (1) или выражение (2). Соответственно этому представляется, что если количество свободной S сокращают до такой же степени, как уровень в эксперименте согласно фиг.1 (0,005% по массе), может быть сохранено количество Bi, участвующего в сокращении Ti-включений.
На основе этого знания авторы настоящего изобретения нашли, что даже в случае, когда содержание S в нетекстурованном листе из электротехнической стали составляет больше 0,005% по массе, до тех пор, пока в нетекстурованном листе из электротехнической стали содержится надлежащее количество по меньшей мере одного типа десульфирующих элементов из REM и Са, образуются сульфиды REM или Са, так что количество свободной S сокращается до уровня 0,005% по массе или менее, тем самым позволяя сохранить количество Bi, участвующего в сокращении Ti-включений.
То есть в результате исследования взаимосвязи между MnS и включениями металлического Bi в нетекстурованном листе из электротехнической стали, которое было проведено авторами настоящего изобретения, стало очевидным, что в случае, когда удовлетворяется описанное ниже выражение (3), включения металлического Bi, скорее всего, не вовлекаются в совместное выделение с MnS. Здесь [S] представляет содержание S (% по массе) в нетекстурованном листе из электротехнической стали, [REM] представляет содержание REM (% по массе) в нетекстурованном листе из электротехнической стали, и [Ca] представляет содержание Ca (% по массе) в нетекстурованном листе из электротехнической стали.
[S]-(0,23×[REM]+0,4×[Ca])≤0,005... (3)
Редкоземельные металлы (REM) в нетекстурованном листе из электротехнической стали превращаются в оксиды, оксисульфиды и/или сульфиды. Когда исследовали массовое отношение S к REM в оксисульфидах REM и сульфидах REM, массовое отношение составляло в среднем 0,23.
Кальций (Са) в нетекстурованном листе из электротехнической стали образует сульфиды Са. Массовое отношение S к Са в сульфидах Са составляет 0,8, но, по результатам исследования, сульфиды Са образует половина количества Са в нетекстурованном листе из электротехнической стали. То есть массовое отношение S к Са в сульфидах Са было 0,4.
Из результатов этих исследований количество свободной S, из которого S удаляется, будучи связанной включениями REM и включениями Са, описывается левой стороной выражения (3). В таком случае, если вышеуказанное количество составляет 0,005% по массе или менее, значительно сокращается совместное выделение включений металлического Bi в MnS, тем самым обеспечивая сохранение Bi, участвующего в сокращении Ti-включений.
Такое эффективное действие Bi должно приводить к сокращению Ti-включений в нетекстурованном листе из электротехнической стали. То есть Bi подавляет выделение TiN и TiS при отжиге горячекатаного листа и конечном отжиге холоднокатаного листа, и дополнительно подавляет выделение TiC при отжиге для снятия напряжений.
Далее будет приведено разъяснение причины ограничения компонентов в нетекстурованном листе из электротехнической стали.
[С]: углерод (С) образует TiC в нетекстурованном листе из электротехнической стали, обусловливая ухудшение магнитных характеристик. Кроме того, в результате включений С становится заметным магнитное старение. Таким образом, содержание С устанавливают на уровне 0,01% по массе или менее. Углерод (С) не должен содержаться в нетекстурованном листе из электротехнической стали, но когда принимают во внимание расходы, необходимые для обезуглероживания, содержание С предпочтительно составляет 0,0005% по массе или более.
[Si]: Si представляет собой элемент, снижающий потери в сердечнике. Когда содержание Si составляет менее 1,0% по массе, нельзя в достаточной мере снизить потери в сердечнике. С другой стороны, когда содержание Si превышает 3,5% по массе, значительно ухудшается обрабатываемость. Таким образом, содержание Si составляет не менее 1,0% по массе и не более 3,5% по массе. Для дополнительного снижения потерь в сердечнике содержание Si предпочтительно составляет 1,5% по массе или более и более предпочтительно 2,0% по массе или более. Кроме того, для дополнительного улучшения обрабатываемости во время холодной прокатки содержание Si предпочтительно составляет 3,1% по массе или менее, и более предпочтительно 3,0% по массе или менее, и еще более предпочтительно 2,5% по массе.
[Al]: Al, подобно Si, представляет собой элемент для снижения потерь в сердечнике. Когда содержание Al составляет менее 0,1% по массе, снизить потери в сердечнике в достаточной мере нельзя. С другой стороны, когда содержание Al превышает 3,0% по массе, становится заметным возрастание стоимости. Поэтому содержание Al составляет не менее 0,1% по массе и не более 3,0% по массе. Чтобы дополнительно снизить потери в сердечнике, содержание Al предпочтительно составляет 0,2% по массе или более, и более предпочтительно 0,3% по массе или более, и еще более предпочтительно 0,4% по массе или более. Кроме того, для снижения стоимости содержание Al предпочтительно составляет 2,5% по массе или менее, и более предпочтительно 2,0% по массе или менее, и еще более предпочтительно 1,8% по массе или менее.
[Mn]: Mn повышает твердость нетекстурованного листа из электротехнической стали для улучшения характеристик штампования. Когда содержание Mn составляет менее 0,1% по массе, такой эффект не получается. С другой стороны, когда содержание Mn превышает 2,0% по массе, становится заметным возрастание стоимости. Таким образом, содержание Mn составляет не менее 0,1% по массе и не более 2,0% по массе.
[Р]: Фосфор (Р) повышает прочность нетекстурованного листа из электротехнической стали для улучшения его обрабатываемости. Когда содержание Р составляет менее 0,0001% по массе, такого эффекта скорее всего получить нельзя. Таким образом, содержание Р предпочтительно составляет 0,0001% по массе или более. С другой стороны, когда содержание Р превышает 0,1% по массе, ухудшается обрабатываемость при холодной прокатке. Таким образом, содержание Р составляет 0,1% по массе или менее.
[Bi]: Bi подавляет образование Ti-включений, как описано выше, но когда содержание Bi составляет менее 0,001% по массе, такой эффект не получается. С другой стороны, когда содержание Bi превышает 0,01% по массе, образуются включения металлического Bi, и создаются включения, в которых совместно выделяются MnS и металлический Bi, и тем самым затрудняется рост кристаллических зерен, и хорошие магнитные характеристики не получаются, как описано выше. Таким образом, содержание Bi составляет не менее 0,001% по массе и не более 0,01% по массе. Чтобы дополнительно подавить образование Ti-включений, содержание Bi предпочтительно составляет 0,0015% или более, и более предпочтительно 0,002% или более, и еще более предпочтительно 0,003% или более. Кроме того, для снижения стоимости содержание Bi предпочтительно составляет 0,005% по массе или менее. Кроме того, как описано выше, должно удовлетворяться выражение (1), и предпочтительно удовлетворяется выражение (2).
[S]: S образует сульфиды, такие как TiS и MnS. В таком случае TiS препятствует росту кристаллических зерен и тем самым увеличивает потери в сердечнике. Кроме того, MnS действует как реакционный центр, в котором совместно выделяются металлический Bi, и уменьшает эффект подавления образования Ti-включений висмутом (Bi). Таким образом, в случае, когда в нетекстурованном листе из электротехнической стали не содержатся описываемые позже количества REM и Са, содержание S составляет 0,005% по массе или менее и предпочтительно 0,003% по массе или менее. С другой стороны, в случае, когда в нетекстурованном листе из электротехнической стали содержатся описываемые позже количества REM и Са, содержание S может также превышать 0,005% по массе, но содержание S составляет 0,01% по массе. Это обусловлено тем, что, когда содержание S превышает 0,01% по массе, увеличивается количество сульфидов REM и Са, тем самым препятствуя росту кристаллических зерен. Кроме того, содержание S может составлять также 0% по массе.
[N]: N образует нитриды, такие как TiN, ухудшая показатели потерь в сердечнике. Таким образом, содержание N составляет 0,005% по массе или менее, и предпочтительно 0,003% по массе или менее, и более предпочтительно 0,0025% по массе или менее, и еще более предпочтительно 0,002% по массе или менее. Однако полностью удалить N затруднительно, так что N может оставаться в нетекстурованном листе из электротехнической стали, и содержание N также может быть больше, чем 0% по массе. Например, содержание N также может составлять 0,001% по массе или более, с учетом возможности деазотирования в процессе промышленного производства. Кроме того, в случае, когда выполняют интенсивное деазотирование со снижением содержания N до уровня 0,0005% по массе, дополнительно сокращают количество нитридов, что является предпочтительным.
[Ti]: Ti образует осаждения титана (Ti) в виде TiN, TiS, TiC и так далее (тонкодисперсные включения), тем самым препятствуя росту кристаллических зерен и ухудшая характеристики потерь в сердечнике. Образование этих тонкодисперсных включений подавляется, поскольку в нетекстурованном листе из электротехнической стали содержится Bi, и, как описано выше, удовлетворяется выражение (1) в плане баланса между содержанием Bi и содержанием Ti. Кроме того, содержание Bi составляет 0,01% по массе или менее. Таким образом, содержание Ti составляет 0,01% по массе или менее. Кроме того, как описано выше, предпочтительно удовлетворяется выражение (2). Кроме того, в случае, когда содержание Ti составляет менее 0,001% по массе, количество образующихся осаждений Ti становится предельно малым, и тем самым рост кристаллических зерен едва ли затрудняется, даже если Bi не содержится в нетекстурованном листе из электротехнической стали. То есть в случае содержания Ti, меньшем 0,001% по массе, приписываемое висмуту (Bi) действие скорее всего не проявляется. Таким образом, содержание Ti составляет 0,001% по массе или более.
[REM] и [Ca]: REM и Са представляют собой обессеривающие элементы для связывания S в нетекстурованном листе из электротехнической стали и подавления образования сульфидных включений, таких как MnS. Таким образом, в случае, когда в нетекстурованном листе из электротехнической стали имеет место содержание S больше, чем 0,005% по массе, должно удовлетворяться выражение (3). Для более надежного получения вышеуказанного эффекта содержание REM предпочтительно составляет 0,001% по массе или более, и содержание Са предпочтительно составляет 0,0003% по массе или более. С другой стороны, когда содержание REM превышает 0,02% по массе, значительно возрастает стоимость. Кроме того, когда содержание Са превышает 0,0125% по массе, иногда происходит угар огнеупорного материала печи при плавке и тому подобное. Таким образом, содержание REM предпочтительно составляет 0,02% по массе или менее, и содержание Са предпочтительно составляет 0,0125% по массе или менее. Кстати, тип элемента в составе REM не является конкретно ограниченным, и может содержаться только один тип, или также могут содержаться два типа или более, и эффект достигается в такой мере, насколько удовлетворяется выражение (3).
В нетекстурованном листе из электротехнической стали также могут содержаться описываемые ниже элементы. Эти элементы не обязательно должны содержаться в нетекстурованном листе из электротехнической стали, но если в нетекстурованном листе из электротехнической стали содержится даже небольшое количество элементов, эффект достигается. Таким образом, содержание этих элементов предпочтительно составляет более чем 0% по массе.
[Cu]: Cu улучшает устойчивость к коррозии и дополнительно повышает удельное электрическое сопротивление, тем самым улучшая характеристики потерь в сердечнике. Для получения вышеуказанного эффекта содержание Cu предпочтительно составляет 0,005% по массе или более. Однако когда содержание Cu превышает 0,5% по массе, на поверхности нетекстурованного листа из электротехнической стали возникает корка и тому подобное, и тем самым вероятно ухудшение качества поверхности. Таким образом, содержание Cu предпочтительно составляет 0,5% по массе или менее.
[Cr]: Cr улучшает устойчивость к коррозии и дополнительно повышает удельное электрическое сопротивление, тем самым улучшая характеристики потерь в сердечнике. Чтобы получить вышеуказанный эффект, содержание Cr предпочтительно составляет 0,005% по массе или более. Однако, когда содержание Cr превышает 20% по массе, возможно возрастание стоимости. Поэтому содержание Cr предпочтительно составляет 20% по массе или менее.
[Sn] и [Sb]: Sn и Sb представляют собой элементы, способствующие ликвации, и препятствуют росту текстуры в (111)-плоскости, которая ухудшает магнитные характеристики, тем самым улучшая магнитные характеристики. Эффект достигается, даже если в нетекстурованном листе из электротехнической стали содержится только один элемент из Sn или Sb или оба элемента - Sn и Sb. Для получения эффекта содержание Sn и Sb в совокупности предпочтительно составляет 0,001% по массе или более. Однако, когда содержание Sn и Sb превышает 0,3% по массе в совокупности, вероятно ухудшение обрабатываемости при холодной прокатке. Таким образом, содержание Sn и Sb предпочтительно составляет в совокупности 0,3% по массе или менее.
[Ni]: Ni способствует развитию текстуры, преимущественной для магнитных характеристик, тем самым улучшая показатели потерь в сердечнике. Для получения вышеуказанного эффекта содержание Ni предпочтительно составляет 0,001% по массе или более. Однако, когда содержание Ni превышает 1,0% по массе, возможно возрастание стоимости. Поэтому содержание Ni предпочтительно составляет 1,0% по массе или менее.
В качестве неизбежных примесей далее указаны некоторые из них.
[Zr]: Zr, даже в малом количестве, способен препятствовать росту кристаллических зерен, и тем самым есть вероятность ухудшения характеристик потерь в сердечнике после отжига для снятия напряжений. Таким образом, содержание Zr предпочтительно составляет 0,01% по массе или менее.
[V]: вероятно, V образует нитриды или карбиды, и, возможно, это препятствует замещению в стенке магнитного домена и росту кристаллических зерен. Поэтому содержание V предпочтительно составляет 0,01% по массе или менее.
[Mg]: Mg представляет собой десульфирующий элемент и реагирует с S в нетекстурованном листе из электротехнической стали с образованием сульфидов и связыванием серы (S). Когда содержание Mg возрастает, десульфирующее действие усиливается, но когда содержание Mg превышает 0,05% по массе, сульфиды Mg образуются в чрезмерном количестве, и тем самым вероятно препятствование росту кристаллических зерен. Таким образом, содержание Mg предпочтительно составляет 0,05% по массе или менее.
[О]: когда содержание кислорода (О), который находится в растворенном и нерастворенном состоянии, в совокупном количестве превышает 0,005% по массе, образуется большое количество оксидов, и тем самым, вероятно, оксиды препятствуют замещению в стенке магнитного домена и росту кристаллических зерен. Поэтому содержание О предпочтительно составляет 0,005% по массе или менее.
[В]: бор (В) представляет собой элемент, способствующий сегрегации по границам зерен, и который дополнительно образует нитриды. Нитриды бора (В) затрудняют миграцию межзеренных границ и тем самым, вероятно, вызывают ухудшение характеристик потерь в сердечнике. Поэтому содержание В предпочтительно составляет 0,005% по массе или менее.
Согласно вышеописанному нетекстурованному листу из электротехнической стали, можно подавить потери в сердечнике до низкого уровня, даже если после этого выполняют отжиг, такой как отжиг для снятия напряжений. То есть образование Ti-включений во время отжига подавляется с достаточным ростом кристаллических зерен, и тем самым можно получить низкие потери в сердечнике. Соответственно этому хорошие магнитные характеристики могут быть получены без использования способа, связанного с заметным возрастанием расходов или заметным снижением производительности. Таким образом, в случае, когда нетекстурованный лист из электротехнической стали, как описанный выше, используют для двигателя, может быть сокращено потребление мощности.
Далее будет разъяснен вариант исполнения способа получения нетекстурованного листа из электротехнической стали.
Сначала, на стадии выплавки стали, сталь рафинируют в конвертере, печи для вторичного рафинирования или тому подобном, и получают расплавленную сталь с уровнями содержания соответствующих элементов, за исключением Bi, находящимися в пределах вышеописанных диапазонов. В это время в случае, когда проводят обессеривание до тех пор, пока содержание S не достигнет 0,005% по массе или менее, в сталь не требуется добавлять REM и Са, но в случае, когда обессеривание выполняют, пока содержание S не станет выше, чем 0,005% по массе и 0,01% по массе или менее, к стали добавляют REM и/или Са в печи для вторичного рафинирования или тому подобном, чтобы удовлетворялось выражение (3).
После этого расплавленную сталь переносят в ковш, и расплавленную сталь выливают в литейную форму через промежуточное разливочное устройство, в то же время добавляя к расплавленной стали висмут (Bi), и способом непрерывной разливки или разливки в изложницы получают стальную отливку, такую как сляб. То есть Bi добавляют к расплавленной стали на промежуточном этапе до заливки в литейную форму. В это время Bi предпочтительно добавляют к расплавленной стали, насколько это возможно, непосредственно перед тем, как расплавленную сталь разливают в литейную форму. Это обусловлено тем, что температура кипения Bi составляет 1560°С, но температура расплавленной стали во время разливки в литейную форму является более высокой, чем 1560°С, так что Bi, вылитый в литейную форму раньше, с течением времени испаряется и теряется.
Авторы настоящего изобретения экспериментальным путем показали, что нагревание, растворение, кипение и испарение висмута (Bi) в расплавленной стали становится заметным через три минуты и позже после добавления Bi. Таким образом, в плане усвоения Bi предпочтительно добавлять Bi к расплавленной стали так, чтобы период времени от добавления до начала затвердевания расплавленной стали составлял три минуты или был короче. Например, как показано на фиг.3, предпочтительно, чтобы металлический Bi 11 в форме проволоки вносили в расплавленную сталь 10 вблизи разливочного отверстия 3, созданного в донной части промежуточного разливочного устройства 1, ведущего в литейную форму 2. Согласно вышеуказанному способу, можно регулировать период времени от растворения металлического Bi 11 в расплавленной стали 10 до начала затвердевания расплавленной стали 10 в литейной форме 2 до трехминутного промежутка. Расплавленная сталь 10 затвердевает, и затем ее выгружают в виде стальных слитков 12, и стальные слитки 12 и транспортируют по рольгангу 4.
Усвоение Bi варьируется в зависимости от температуры расплавленной стали и синхронизации добавления, но в целом находится в пределах диапазона от 5% до 15%, и если усвоение Bi измерять заблаговременно, то можно определить его количество, добавляемое с учетом усвоения.
Кроме того, металлический Bi может быть также добавлен непосредственно к расплавленной стали, но если Bi при добавлении к расплавленной стали покрывают железом (Fe) или тому подобным, сокращаются потери на испарение, тем самым обеспечивая повышение усвоения.
Таким образом, чтобы отрегулировать содержание Bi в нетекстурованном листе из электротехнической стали на уровень не менее 0,001% по массе и не более 0,01% по массе, предпочтительно, чтобы при добавлении к расплавленной стали Bi, покрытого, например, железом (Fe), усвоение Bi измеряли заблаговременно согласно соотношению между температурой расплавленной стали и временным режимом добавления, и количество Bi, в котором учитывается значение вышеуказанного усвоения, добавляли к расплавленной стали в предварительно заданный период времени.
После получения стальной отливки этим путем стальную отливку подвергают горячей прокатке для получения горячекатаного стального листа. Затем горячекатаный стальной лист представляет собой горячекатаный стальной лист, подвергнутый при необходимости отжигу и затем холодной прокатке, и тем самым получают холоднокатаный стальной лист. Толщину холоднокатаного стального листа регулируют, например, соответственно толщине изготовляемого нетекстурованного листа из электротехнической стали. Холодная прокатка может быть выполнена только один раз или может быть также проведена два раза или более, с промежуточным отжигом между циклами прокатки. Затем холоднокатаный лист подвергают конечному отжигу и наносят на него изоляционную пленку. Согласно вышеуказанному способу, можно получить нетекстурованный лист из электротехнической стали, в котором подавлено образование Ti-включений.
Метод исследования включений, метод измерения магнитных характеристик и тому подобные не ограничиваются вышеописанными способами. Например, также возможно, что в исследовании Ti-включений не применяют метод отпечатков, но делают тонкопленочные образцы, и Ti-включения наблюдают с использованием трансмиссионного электронного микроскопа с полевой эмиссией.
ПРИМЕР
Далее будет приведено разъяснение экспериментов, проведенных авторами настоящего изобретения. Условия и так далее экспериментов представляют собой примеры, привлеченные для подтверждения практической применимости и результатов настоящего изобретения, и настоящее изобретение не ограничивается этими примерами.
(Первый эксперимент)
Сначала стали, каждая из которых содержала С: 0,0017% по массе, Si: 2,9% по массе, Mn: 0,5% по массе, Р: 0,09% по массе, S: 0,0025% по массе, Al: 0,4% по массе и N: 0,0023% по массе, и дополнительно содержащие компоненты, показанные в Таблице 1, и остальное количество было составлено Fe и неизбежными примесями, рафинировали в конвертере и устройстве для вакуумной дегазации, и каждую поместили в ковш. Затем каждую из расплавленных сталей направили в литейные формы с погружным соплом через промежуточное разливочное устройство, и получили стальные отливки способом непрерывной разливки. Добавление Bi проводили таким образом, что металлический Bi в форме проволоки, имеющей диаметр 5 мм, который был покрыт железной (Fe) оболочкой, имеющей толщину 1 мм, вводили в расплавленную сталь из положения непосредственно над погружным соплом в литейной форме. В это время положение, из которого металлический Bi вводили в расплавленную сталь, определяли так, чтобы период времени от добавления Bi до начала затвердевания расплавленной стали был доведен до 1,5 минут.
После этого стальные отливки подвергли горячей прокатке для получения горячекатаных стальных листов. Затем из горячекатаных стальных листов делали отожженные горячекатаные листы, и затем подвергали их холодной прокатке, и тем самым получали холоднокатаные стальные листы, каждый толщиной 0,35 мм. После этого холоднокатаные стальные листы подвергали конечному отжигу при температуре 950°С в течение 30 секунд, и нанесли на них покрытие из изоляционной пленки, и таким образом получили нетекстурованные листы из электротехнической стали. Диаметр зерен в каждом из полученных нетекстурованных листов из электротехнической стали варьировался в диапазоне от 50 мкм до 75 мкм.
Затем провели исследования включений TiN, TiS и металлического Bi и магнитных характеристик. Исследования включений TiN, TiS и металлического Bi проводили вышеописанным методом отпечатков. Кроме того, в исследовании магнитных характеристик измерили потери в сердечнике W10/800 вышеописанным методом Эпштейна в соответствии со стандартом JIS-С-2550. Результат этого показан в таблице 2. В таблице 2, в секции «TiN и TiS», термин («Наличие») означает, что от 1×108 частиц до 3×109 частиц TiN или TiS, имеющих эквивалентный сферический диаметр от 0,01 мкм до 0,05 мкм, присутствовали на 1 мм3 нетекстурованного листа из электротехнической стали в поле зрения, и («Отсутствие») означает, что число частиц TiN или TiS, как указано выше, было меньшим, чем 1×108 частиц на 1 мм3 нетекстурованного листа из электротехнической стали в поле зрения. Кроме того, в секции («Включение металлического Bi») термин («Наличие») означает, что в поле зрения на 1 мм3 нетекстурованного листа из электротехнической стали присутствовали в совокупности от 50 частиц до 2000 частиц включений металлического Bi, причем каждое представляло собой элемент, имеющий эквивалентный сферический диаметр от 0,1 мкм до нескольких мкм, и включения, в которых были совместно выделены MnS и металлический Bi, каждое из которых имело эквивалентный сферический диаметр от 0,1 мкм до нескольких мкм, и («Отсутствие») означает, что число таких включений было меньшим, чем 50 на 1 мм3 нетекстурованного листа из электротехнической стали.
Кроме того, на нетекстурованных листах из электротехнической стали выполнили отжиг для снятия напряжений при температуре 750°С в течение двух часов и затем провели исследования среднего диаметра зерен, TiC и магнитных характеристик. Исследование диаметра кристаллических зерен провели вышеописанным методом, в котором выполнили травление ниталем, и исследование TiC провели вышеописанным методом отпечатков. Кроме того, в исследовании магнитных характеристик измерили потери в сердечнике W10/800 вышеописанным методом Эпштейна в соответствии со стандартом JIS-С-2550. Результат этого показан в таблице 2. Между прочим, в Таблице 2 секция («Плотность TiC на межзеренной границе») показывает число частиц TiC, имеющих эквивалентный сферический диаметр 100 нм или менее на 1 мкм межзеренной границы.
Как показано в таблице 2, в примерах от №1 до №20, принадлежащих к области настоящего изобретения, перед отжигом для снятия напряжений почти не присутствовали включения TiN, TiS и металлического Bi, и значение потерь в сердечнике было хорошим. Кроме того, после отжига для снятия напряжений на межзеренных границах также почти не существовали TiC, и кристаллические зерна вырастали относительно крупными, и значение потерь в сердечнике было хорошим.
С другой стороны, в Сравнительных Примерах от №21 до №26 содержание Bi было меньшим, чем нижний предел диапазона согласно настоящему изобретению, так что перед отжигом для снятия напряжений присутствовало большое число частиц TiN и TiS, и после отжига для снятия напряжений присутствовало большое число частиц TiC. В этом случае значения потерь в сердечнике до и после отжига для снятия напряжений были значительно более высокими по сравнению со значениями в Примерах от №1 до №20, и кристаллические зерна не очень сильно вырастали сравнительно с Примерами от №1 до №20. Кроме того, в Сравнительных Примерах от №27 до №33 не удовлетворялось выражение (1), так что перед отжигом для снятия напряжений присутствовало большое число частиц TiN и TiS, и после отжига для снятия напряжений наличествовало большое число частиц TiC. В этом случае значения потерь в сердечнике до и после отжига для снятия напряжений были значительно более высокими по сравнению со значениями в Примерах от №1 до №20, и кристаллические зерна не очень сильно вырастали сравнительно с Примерами от №1 до №20. Кроме того, в Сравнительных Примерах от №34 до №36 содержание Bi превышало верхний предел диапазона согласно настоящему изобретению, так что перед отжигом для снятия напряжений присутствовало большое число включений металлического Bi, и значения потерь в сердечнике до и после отжига для снятия напряжений были значительно более высокими по сравнению со значениями в Примерах от №1 до №20.
Состояния включений TiN, TiS и металлического Bi едва ли изменяются до и после отжига для снятия напряжений, но TiC образуется в процессе отжига для снятия напряжений. Таким образом, чтобы провести наблюдение Ti-включений более надежно, измерения TiN и TiS проводили до отжига для снятия напряжений, и измерение TiC проводили после отжига для снятия напряжений.
(Второй эксперимент)
Сначала стали, каждая из которых содержала С: 0,002% по массе, Si: 3,0% по массе, Mn: 0,20% по массе, Р: 0,1% по массе, Al: 1,05% по массе, Ti: 0,003% по массе, N: 0,002% по массе и Bi: 0,0025% по массе, и дополнительно содержащие компоненты, показанные в таблице 3, и остальное количество было составлено Fe и неизбежными примесями, расплавили в высокочастотном вакуумном плавильном устройстве. В это время к расплавленным сталям добавили мишметалл, и тем самым в сталях содержались REM, и к расплавленным сталям добавили металлический Са, и тем самым в расплавленных сталях содержался Са. После получения сталей, каждая из которых содержала вышеописанные компоненты, непосредственно к расплавленным сталям дополнительно добавили металлический Bi, и после этого каждую из расплавленных сталей разлили в литейную форму и получили слитки. Период времени от добавления металлического Bi до начала затвердевания расплавленной стали отрегулировали на две минуты. Между прочим, значение содержания REM в таблице 3 является результатом химического анализа на La и Се.
| Таблица 3 | |||||
| № | Состав | ||||
| Содержание (частей на миллион, ppm) |
Значение левой стороны выражения (3) (ppm) | ||||
| S | REM | Ca | |||
| Пример | 41 | 10 | 0 | 0 | 10 |
| 42 | 25 | 0 | 0 | 25 | |
| 43 | 48 | 0 | 0 | 48 | |
| 44 | 60 | 60 | 0 | 46 | |
| 45 | 55 | 0 | 30 | 43 | |
| 46 | 65 | 48 | 15 | 48 | |
| 47 | 84 | 120 | 19 | 49 | |
| Сравнительный пример |
48 | 56 | 0 | 0 | 56 |
| 49 | 70 | 15 | 10 | 63 | |
| 50 | 100 | 0 | 0 | 100 | |
| 51 | 120 | 220 | 30 | 57 |
После этого слитки подвергли горячей прокатке и тем самым получили горячекатаные стальные листы. Затем горячекатаные стальные листы сделали отожженными горячекатаными листами, и затем они были подвергнуты холодной прокатке, и тем самым получили холоднокатаные стальные листы, каждый из которых имел толщину 0,35 мм. После этого на холоднокатаных стальных листах выполнили конечный отжиг при температуре 950°С в течение 30 секунд и тем самым получили нетекстурованные листы из электротехнической стали.
Затем, подобно Первому эксперименту, провели исследования включений TiN, TiS и металлического Bi, и магнитных характеристик. Результат этого показан в Таблице 4.
| Таблица 4 | ||||
| № | TiN и TiS | Включение металлического Bi | Потери в сердечнике W10/800 (Вт/кг) | |
| Пример | 41 | Отсутствие | Отсутствие | 32,6 |
| 42 | Отсутствие | Отсутствие | 32,9 | |
| 43 | Отсутствие | Отсутствие | 33,0 | |
| 44 | Отсутствие | Отсутствие | 33,4 | |
| 45 | Отсутствие | Отсутствие | 33,3 | |
| 46 | Отсутствие | Отсутствие | 32,9 | |
| 47 | Отсутствие | Отсутствие | 33,0 | |
| Сравнительный пример | 48 | Наличие | Наличие | 36,7 |
| 49 | Наличие | Наличие | 35,6 | |
| 50 | Наличие | Наличие | 37,0 | |
| 51 | Наличие | Наличие | 35,2 |
Как показано в таблице 4, в примерах от №41 до №47, принадлежащих к области настоящего изобретения, почти не наблюдали включения металлического Bi, смешанного с MnS. Это обусловлено тем, что было предельно сокращено количество MnS. Кроме того, также почти не наблюдали включений металлического Bi. Следовательно, представляется, что количество всего Bi в нетекстурованном листе из электротехнической стали было включено в твердый раствор или выделилось на межзеренных границах. Кроме того, TiN и TiS почти не присутствовали в нетекстурованном листе из электротехнической стали. В этом случае значение потерь в сердечнике было хорошим.
С другой стороны, в Сравнительных Примерах от №48 до 50 не удовлетворялось выражение (3), так что наблюдались включения металлического Bi и включения металлического Bi, смешанного с MnS. Кроме того, в сравнительном примере №51 содержание S превышало верхний предел диапазона согласно настоящему изобретению, так что наблюдались включения металлического Bi и включения металлического Bi, смешанного с MnS. Таким образом, очевидно, что Bi, входящий в состав твердого раствора в нетекстурованном листе из электротехнической стали или выделившийся на межзеренных границах, не достигает значения 0,0025% по массе. В этом случае в нетекстурованном листе из электротехнической стали присутствовало большое число частиц TiN и TiS, и значение потерь в сердечнике было значительно более высоким по сравнению со значениями в примерах от №41 до №47.
(Третий эксперимент)
Сначала 50 кг стали, содержащей С: 0,002% по массе, Si: 3,0% по массе, Mn: 0,25% по массе, Р: 0,1% по массе, Al: 1,0% по массе и N: 0,002% по массе, и остальное количество было составлено Fe и неизбежными примесями, расплавили в высокочастотном вакуумном плавильном устройстве. После этого непосредственно к расплавленной стали добавили 20 г металлического Bi, в то время как температуру расплавленной стали поддерживали на уровне 1600°С, и из расплавленной стали отбирали образцы каждый раз в момент времени, показанный в Таблице 5, и исследовали содержание Bi с помощью химического анализа. Результат этого показан в Таблице 5 и на фиг.4.
| Таблица 5 | ||
| Истекшее время (минут) | Содержание Bi (% по массе) | Выход Bi (%) |
| 0,2 | 0,036 | 90 |
| 0,5 | 0,0312 | 78 |
| 1 | 0,0248 | 62 |
| 2 | 0,0136 | 34 |
| 3 | 0,0032 | 8 |
| 4 | Менее чем 0,0001 | - |
| 5 | Менее чем 0,0001 | - |
| 7 | Менее чем 0,0001 | - |
| 10 | Менее чем 0,0001 | - |
Как показано в таблице 5 и на фиг.3, после добавления Bi содержание Bi в расплавленной стали с течением времени быстро снижалось. Когда с момента добавления Bi прошло три минуты, висмута (Bi) в расплавленной стали почти не осталось. Следовательно, из третьего эксперимента стало очевидным, что Bi предпочтительно добавлять к расплавленной стали в пределах трех минут перед началом затвердевания расплавленной стали.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Настоящее изобретение может быть использовано, например, в промышленности для производства листов из электротехнической стали и в промышленности, в которой применяют листы из электротехнической стали.
1. Нетекстурованный лист из электротехнической стали, содержащий:
Si: не менее 1,0% по массе и не более 3,5% по массе;
Al: не менее 0,1% по массе и не более 3,0% по массе;
Mn: не менее 0,1% по массе и не более 2,0% по массе;
Ti: не менее 0,001% по массе и не более 0,01% по массе; и
Bi: не менее 0,001% по массе и не более 0,01% по массе,
причем содержание С составляет 0,01% по массе или менее,
содержание Р составляет 0,1% по массе или менее,
содержание S составляет 0,005% по массе или менее,
содержание N составляет 0,005% по массе или менее, и
остальное приходится на Fe и неизбежные примеси, в котором,
когда содержание Ti (% по массе) представляют как [Ti], и содержание Bi (% по массе) представляют как [Bi], удовлетворяется описанное ниже выражение (1):
при этом стальной лист имеет структуру, в которой кристаллические зерна выросли при отжиге.
2. Нетекстурованный лист из электротехнической стали по п.1, в котором дополнительно удовлетворяется описанное ниже выражение (2):
3. Нетекстурованный лист из электротехнической стали по п.1, дополнительно содержащей по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из Cu: 0,5% по массе или менее, и Cr: 20% по массе или менее.
4. Нетекстурованный лист из электротехнической стали по п.1, дополнительно содержащей по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из Sn и Sb, в количестве 0,3% по массе или менее в совокупности.
5. Нетекстурованный лист из электротехнической стали по п.1, дополнительно содержащей Ni: 1,0% по массе или менее.
6. Нетекстурованный лист из электротехнической стали, содержащей:
Si: не менее 1,0% по массе и не более 3,5% по массе;
Al: не менее 0,1% по массе и не более 3,0% по массе;
Mn: не менее 0,1% по массе и не более 2,0% по массе;
Ti: не менее 0,001% по массе и не более 0,01% по массе;
Bi: не менее 0,001% по массе и не более 0,01% по массе; и
по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из редкоземельных металлов (REM) и Са,
причем содержание С составляет 0,01% по массе или менее,
содержание Р составляет 0,1% по массе или менее,
содержание S составляет 0,01% по массе или менее,
содержание N составляет 0,005% по массе или менее, и
остальное приходится на Fe и неизбежные примеси, в котором,
когда содержание Ti (% по массе) представляют как [Ti], и содержание Bi (% по массе) представляют как [Bi], удовлетворяется описанное ниже выражение (1), и
когда содержание S (% по массе) представляют как [S], содержание REM (% по массе) представляют как [REM], и содержание Са (% по массе) представляют как [Са], удовлетворяется описанное ниже выражение (3):
при этом стальной лист имеет структуру, в которой кристаллические зерна выросли при отжиге.
7. Нетекстурованный лист из электротехнической стали по п.6, дополнительно содержащей по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из Cu: 0,5% по массе или менее, и Cr: 20% по массе или менее.
8. Нетекстурованный лист из электротехнической стали по п.6, дополнительно содержащей по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из Sn и Sb, в количестве 0,3% по массе или менее в совокупности.
9. Нетекстурованный лист из электротехнической стали по п.6, дополнительно содержащей Ni: 1,0% по массе или менее.
10. Способ получения нетекстурованного листа из электротехнической стали, включающий стадии, на которых:
получают расплавленную сталь, содержащую:
Si: не менее 1,0% по массе и не более 3,5% по массе;
Al: не менее 0,1% по массе и не более 3,0% по массе;
Mn: не менее 0,1% по массе и не более 2,0% по массе; и
Ti: не менее 0,001% по массе и не более 0,01% по массе; и
причем содержание С составляет 0,01% по массе или менее,
содержание Р составляет 0,1% по массе или менее,
содержание N составляет 0,005% по массе или менее, и
содержание S составляет 0,005% по массе или менее; и
добавляют Bi к расплавленной стали так, чтобы содержание Bi в нетекстурованном листе из электротехнической стали становилось не менее 0,001% по массе и не более 0,01% по массе, и удовлетворялось описанное ниже выражение (1), когда содержание Ti (% по массе) представляют как [Ti], и содержание Bi (% по массе) представляют как [Bi]:
обеспечивают затвердевание расплавленной стали и
осуществляют отжиг затвердевшей стали для обеспечения роста кристаллических зерен.
11. Способ получения нетекстурованного листа из электротехнической стали по п.10, в котором, при указанном добавлении Bi, добавляемое количество Bi регулируют так, чтобы дополнительно удовлетворялось описанное ниже выражение (2):
12. Способ получения нетекстурованного листа из электротехнической стали по п.10, дополнительно включающий стадии, в которых расплавленную сталь разливают в литейную форму и отверждают расплавленную сталь после указанного добавления Bi,
причем Bi добавляют к расплавленной стали в промежуточный момент перед разливкой в литейную форму.
13. Способ получения нетекстурованного листа из электротехнической стали по п.10, в котором Bi добавляют в пределах трех минут перед началом затвердевания расплавленной стали.
14. Способ получения нетекстурованного листа из электротехнической стали по п.10, в котором расплавленная сталь дополнительно содержит по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из Cu: 0,5% по массе или менее, и Cr: 20% по массе или менее.
15. Способ получения нетекстурованного листа из электротехнической стали по п.10, в котором расплавленная сталь дополнительно содержит по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из Sn и Sb, в количестве 0,3% по массе или менее в совокупности.
16. Способ получения нетекстурованного листа из электротехнической стали по п.10, в котором расплавленная сталь дополнительно содержит Ni: 1,0% по массе или менее.
17. Способ получения нетекстурованного листа из электротехнической стали, включающий стадии, на которых:
получают расплавленную сталь, содержащую:
Si: не менее 1,0% по массе и не более 3,5% по массе;
Al: не менее 0,1% по массе и не более 3,0% по массе;
Mn: не менее 0,1% по массе и не более 2,0% по массе;
Ti: не менее 0,001% по массе и не более 0,01% по массе; и
по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из REM и Са,
причем содержание С составляет 0,01% по массе или менее,
содержание Р составляет 0,1% по массе или менее,
содержание N составляет 0,005% по массе или менее, и
содержание S составляет 0,01% по массе или менее; и
добавляют Bi к расплавленной стали так, чтобы содержание Bi в нетекстурованном листе из электротехнической стали становилось не менее 0,001% по массе и не более 0,01% по массе, и удовлетворялось описанное ниже выражение (1), когда содержание Ti (% по массе) представляют как [Ti], и содержание Bi (% по массе) представляют как [Bi], и когда содержание S (% по массе) представляют как [S], содержание REM (% по массе) представляют как [REM], и содержание Са (% по массе) представляют как [Са], удовлетворяется описанное ниже выражение (3):
обеспечивают затвердевание расплавленной стали и
осуществляют отжиг затвердевшей стали для обеспечения роста кристаллических зерен.
18. Способ получения нетекстурованного листа из электротехнической стали по п.17, дополнительно включающий стадии, в которых расплавленную сталь разливают в литейную форму и отверждают расплавленную сталь после указанного добавления Bi,
причем Bi добавляют к расплавленной стали в промежуточный момент перед разливкой в литейную форму.
19. Способ получения нетекстурованного листа из электротехнической стали по п.17, в котором Bi добавляют в пределах трех минут перед началом затвердевания расплавленной стали.
20. Способ получения нетекстурованного листа из электротехнической стали по п.17, в котором расплавленная сталь дополнительно содержит по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из Cu: 0,5% по массе или менее и Cr: 20% по массе или менее.
21. Способ получения нетекстурованного листа из электротехнической стали по п.17, в котором расплавленная сталь дополнительно содержит по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из Sn и Sb, в количестве 0,3% по массе или менее в совокупности.
22. Способ получения нетекстурованного листа из электротехнической стали по п.17, в котором расплавленная сталь дополнительно содержит Ni: 1,0% по массе или менее.
