RU2843250C2 - Изотропный лист электротехнической стали и способ его производства - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области металлургии, а именно к листу изотропной электротехнической стали толщиной 0,1-0,3 мм, используемому в качестве материала железного сердечника электродвигателей. Основной металл листа изотропной электротехнической стали имеет химическую композицию, содержащую, мас.%: C: 0,0050 или менее, Si: больше 3,70 и 4,60 или менее, Mn: больше 0,20 и 0,50 или менее, Al: 0,23-0,75, P: 0,030 или менее, S: 0,0018 или менее, N: 0,0040 или менее, Ti: меньше 0,0050, Nb: меньше 0,0050, Zr: меньше 0,0050, V: меньше 0,0050, Cu: меньше 0,200, Ni: меньше 0,500, Sn: 0,005-0,040, при необходимости Sb: 0,040 или менее, остальное - Fe и примеси. Химическая композиция удовлетворяет выражению: 4,2≤Si+Al+0,5×Mn≤4,9. Содержание N от поверхности до 20 мкм в глубине основного металла составляет 0,0060% или менее. Средний размер кристаллического зерна основного металла составляет 50-120 мкм. Лист обладает высоким пределом прочности, составляющим 600 МПа или более, и высокими магнитными свойствами, в частности плотностью магнитного потока насыщения, составляющей 1,945 Tл или более. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к изотропному листу электротехнической стали и к способу его производства.

Уровень техники

[0002] В последние годы глобальные экологические проблемы привлекают внимание, и возрастают потребности в усилиях по экономии энергии. В частности, имеется серьезная потребность в большей эффективности электрооборудования. По этой причине, имеется возрастающая потребность в улучшенных магнитных свойствах изотропных листов электротехнической стали, которые широко используются в качестве материалов железного сердечника для электродвигателей, генераторов и подобного. Это является особо верным для приводных электродвигателей для электрических и гибридных транспортных средств и электродвигателей для компрессоров для кондиционирования воздуха.

[0003] Сердечник электродвигателя для различных электродвигателей, как описано выше, состоит из статора, который представляет собой стационарный элемент, и ротора, который представляет собой перемещающийся элемент. Статор требует превосходных магнитных свойств (низких потерь в железе и высокой плотности магнитного потока), в частности, низких потерь в железе и высокой плотности магнитного потока насыщения, тогда как ротор требует превосходных механических свойств.

[0004] Поскольку характеристики, требуемые для статора и ротора, отличаются, требуемые характеристики могут достигаться посредством производства различных типов изотропных листов электротехнической стали для статора и ротора. Тем не менее, производство двух типов изотропных листов электротехнической стали должно приводить к снижению выхода годных изделий. Следовательно, чтобы достигать высокой прочности, требуемой для роторов, и низких потерь в железе, требуемых для статоров, ранее изучались изотропные листы электротехнической стали с превосходной прочностью и магнитными свойствами.

[0005] Например, предпринимались попытки достигнуть превосходных магнитных свойств и высокой прочности в патентных документах 1-4.

Список документов предшествующего уровня техники

Патентные документы

[0006] Патентный документ 1. WO 2019/017426 A1

Патентный документ 2. WO 2020/091039 A1

Патентный документ 3. WO 2020/091043 A1

Патентный документ 4. JP2010-90474 A

Сущность изобретения

Техническая задача

[0007] Тем не менее, чтобы коммерциализировать изотропный лист электротехнической стали, имеющий высокую прочность и низкие потери в железе, необходимо включать большое количество легирующих элементов, как раскрыто в патентных документах 1-4, что приводит к снижению ударной вязкости и к тенденции к разрушению в ходе холодной прокатки. Помимо этого, высокое легирование может вызывать снижение плотности магнитного потока насыщения.

[0008] Настоящее изобретение создано для того, чтобы разрешать эти проблемы, и цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы стабильно предоставлять изотропный лист электротехнической стали, имеющий высокую прочность и превосходные магнитные свойства.

Решение задачи

[0009] Сущность настоящего изобретения заключается в нижеприведенном изотропном листе электротехнической стали и в способе его производства.

[0010] (1) Изотропный лист электротехнической стали, включающий в себя основной металл, имеющий химическую композицию, содержащую, мас.%:

C: 0,0050 или менее

Si: больше 3,70 и 4,60 или менее

Mn: больше 0,20 и 0,50 или менее

Al: 0,23-0,75

P: 0,030 или менее

S: 0,0018 или менее

N: 0,0040 или менее

Ti: меньше 0,0050

Nb: меньше 0,0050

Zr: меньше 0,0050

V: меньше 0,0050

Cu: меньше 0,200

Ni: меньше 0,500

Sn: 0,005-0,040, и

Sb: 0-0,040,

с балансом из Fe и примесей, и

удовлетворяющую нижеприведенной формуле (i), при этом:

- [N]s, содержание N от поверхности до 20 мкм в глубину основного металла, составляет 0,0060% или менее,

- средний размер кристаллического зерна основного металла составляет 50-120 мкм,

- плотность магнитного потока насыщения составляет 1,945 Tл или более,

- предел прочности составляет 600 МПа или более, и

- толщина листа составляет 0,10-0,30 мм:

4,2≤Si+Al+0,5×Mn≤4,9 (i)

где символы элементов в вышеуказанной формуле (i) представляют содержание (мас.%) каждого элемента.

[0011] (2) Изотропный лист электротехнической стали, описанный в (1) выше, при этом стальной лист включает в себя изоляционное покрытие на поверхности основного металла.

[0012] (3) Способ производства изотропного листа электротехнической стали, описанного в (1) или (2) выше,

при этом способ включает в себя:

- стадию горячей прокатки,

- стадию травления,

- стадию отжига горячей полосы в режиме периодического действия, выполняемую при температуре выдержки 650-780°C в течение времени выдержки 8-36 часов,

- стадию холодной прокатки для того, чтобы уменьшить толщину листа до 0,10-0,30 мм, и

- стадию финишного отжига при температуре выдержки 880-1020°C в течение времени выдержки от 1 секунды до 10 минут,

- при этом стадию горячей прокатки, стадию травления, стадию отжига горячей полосы, стадию холодной прокатки и стадию финишного отжига последовательно выполняют для стального слитка, имеющего химическую композицию, содержащую, мас.%:

C: 0,0050 или менее

Si: больше 3,70 и 4,60 или менее

Mn: больше 0,20 и 0,50 или менее

Al: 0,23-0,75

P: 0,030 или менее

S: 0,0018 или менее

N: 0,0040 или менее

Ti: меньше 0,0050

Nb: меньше 0,0050

Zr: меньше 0,0050

V: меньше 0,0050

Cu: меньше 0,200

Ni: меньше 0,500

Sn: 0,005-0,040, и

Sb: 0-0,040,

с балансом из Fe и примесей, и

удовлетворяющую нижеприведенной формуле (i):

4,2≤Si+Al+0,5×Mn≤4,9 (i)

где символы элементов в вышеприведенной формуле представляют содержание (мас.%) каждого элемента.

Эффекты изобретения

[0013] Согласно настоящему изобретению, может получаться изотропный лист электротехнической стали, имеющий высокую прочность и превосходные магнитные свойства.

Подробное описание вариантов осуществления

[0014] Авторы настоящего изобретения приходят к следующим заключениям в результате тщательного исследования, с тем чтобы разрешать вышеуказанные проблемы.

[0015] Чтобы достигать высокой прочности, низких потерь в железе и высокой плотности магнитного потока насыщения при обеспечении ударной вязкости в ходе холодной прокатки, необходимо оптимизировать содержание Si, Mn и Al, которые представляют собой основные легирующие элементы.

[0016] В частности, Si, который имеет наибольшую способность к твердорастворному упрочнению и наибольшую долю в увеличении электрического сопротивления, должен содержаться при более 3,70% и 4,60% или менее. Помимо этого, для того чтобы получить хороший рост кристаллических зерен, Al должен содержаться при 0,23% или более. С другой стороны, содержание Al должно составлять 0,75% или менее, с тем чтобы подавлять ухудшение плотности магнитного потока насыщения. Помимо этого, Mn, который имеет наименьшую способность к твердорастворному упрочнению из трех элементов, но способствует увеличению электрического сопротивления с небольшой деградацией в ударной вязкости, должен содержаться при более 0,20%.

[0017] В результате неоднократных исследований авторами настоящего изобретения, обнаружено, что когда поверхностный слой стального листа азотируется, потери в железе ухудшаются. Хотя механизм не ясен, обнаружено, что Mn отрицательно влияет на азотирование поверхностного слоя стального листа. Чтобы подавлять ухудшение потерь в железе вследствие азотирования поверхностного слоя стального листа, содержание Mn должно составлять 0,50% или менее. Помимо этого, также обнаружено, что Sn имеет эффект подавления азотирования поверхностного слоя стального листа. Следовательно, Sn должен содержаться при 0,005-0,040%.

[0018] В общем непрерывной стадии отжига горячей полосы, горячекатаный стальной лист с окалиной размещается в отжиговой печи, которая образует окалину, которую трудно удалять, посредством травления после отжига, что требует механического удаления окалины, к примеру, дробеструйной обдувки до травления. Тем не менее, для высоколегированных сталей, таких как стали, упомянутые выше, дробеструйная обдувка вызывают деформационное двойникование на поверхности стального листа, и деформационное двойникование может легко приводить к таким проблемам, как разрушение листа и растрескивание кромок в ходе холодной прокатки.

[0019] В настоящем изобретении, горячекатаный стальной лист протравливается перед отжигом горячей полосы и затем отжигается в печи периодического действия. Поскольку окалина на горячекатаном стальном листе может легко удаляться посредством травления, дробеструйная обработка не требуется, и деформационное двойникование не возникает. Как результат, хорошая ударная вязкость обеспечивается даже в высоколегированной стали, и может подавляться возникновение таких проблем, как разрушение листа и растрескивание кромок в ходе холодной прокатки.

[0020] Настоящее изобретение осуществлено на основе вышеприведенных заключений. Ниже подробно описывается каждое требование настоящего изобретения.

[0021] 1. Общая конфигурация

Изотропный лист электротехнической стали варианта осуществления настоящего изобретения является подходящим как для статоров, так и для роторов вследствие его высокой прочности и превосходных магнитных свойств. Помимо этого, изотропный лист электротехнической стали варианта осуществления настоящего изобретения предпочтительно содержит изоляционное покрытие, описанное далее, на поверхности основного металла.

[0022] 2. Химическая композиция основного металла

Причины ограничения каждого элемента заключаются в следующем. В нижеприведенном пояснении, "%" для содержания означает "массовый процент".

[0023] C: 0,0050% или менее

C (углерод) представляет собой элемент, который ухудшает потери в железе изотропного листа электротехнической стали. Содержание C более чем 0,0050% ухудшает потери в железе изотропного листа электротехнической стали, и требуемые магнитные свойства не могут достигаться. Следовательно, содержание C должно составлять 0,0050% или менее. Содержание C предпочтительно составляет 0,0040% или менее, более предпочтительно 0,0035% или менее, а еще более предпочтительно 0,0030% или менее. Поскольку C способствует высокой прочности изотропного листа электротехнической стали, содержание C предпочтительно составляет 0,0005% или более, а более предпочтительно 0,0010% или более, когда должен достигаться этот эффект.

[0024] Si: больше 3,70% и 4,60% или менее

Si (кремний) представляет собой элемент, который увеличивает электрическое сопротивление стали, чтобы уменьшить потери на вихревые токи и улучшить высокочастотные потери в железе изотропного листа электротехнической стали. Si также представляет собой эффективный элемент для увеличения прочности изотропного листа электротехнической стали вследствие его высокой способности к твердорастворному упрочнению. Для достижения этих эффектов, содержание Si должно составлять больше 3,70%. Содержание Si предпочтительно составляет 3,80% или более, более предпочтительно 3,90% или более, а еще более предпочтительно 4,00% или более. С другой стороны, если содержание Si является чрезмерным, обрабатываемость значительно ухудшается, и становится затруднительным выполнение холодной прокатки. Следовательно, содержание Si должно составлять 4,60% или менее. Содержание Si предпочтительно составляет 4,50% или менее, более предпочтительно составляет 4,40% или менее.

[0025] Mn: больше 0,20% и 0,50% или менее

Mn (марганец) представляет собой эффективный элемент для того, чтобы увеличивать электрическое сопротивление стали, с тем чтобы уменьшать потери на вихревые токи и улучшать высокочастотные потери в железе изотропного листа электротехнической стали. Помимо этого, если содержание Mn является слишком низким, эффект увеличения электрического сопротивления является небольшим, и потери в железе ухудшаются вследствие выделения мелкодисперсных сульфидов (Mn) в стали. Следовательно, содержание Mn должно составлять больше 0,20%. Содержание Mn предпочтительно составляет 0,25% или более, а более предпочтительно 0,30% или более. С другой стороны, если содержание Mn является чрезмерным, азотирование поверхностного слоя стального листа становится чрезмерным, и потери в железе ухудшаются. Следовательно, содержание Mn должно составлять 0,50% или менее. Содержание Mn предпочтительно составляет 0,45%, а более предпочтительно 0,40% или менее.

[0026] Al: 0,23-0,75%

Al (алюминий) представляет собой элемент, который имеет эффект уменьшения потерь на вихревые токи посредством увеличения электрического сопротивления стали и улучшения высокочастотных потерь в железе изотропного листа электротехнической стали. Al также дает эффект улучшения потерь в железе посредством улучшения текстуры стального листа. Помимо этого, Al представляет собой элемент, который способствует более высокой прочности изотропного листа электротехнической стали за счет трведорастворного упрочнения, хотя не в той же степени, что и Si. Кроме того, добавление подходящего количества Al имеет эффект подавления измельчения AlN, который вызывается посредством связывания Al с N в стали, улучшения роста кристаллических зерен во время финишного отжига и подавления ухудшения потерь в железе, вызываемых посредством самого мелкодисперсного AlN.

[0027] Чтобы достигнуть этих эффектов, содержание Al должно составлять 0,23% или более. Содержание Al предпочтительно составляет 0,25% или более, а более предпочтительно 0,27% или более. Вышеупомянутое азотирование поверхностного слоя стального листа возникает с большей вероятностью при более высоком содержании Al. Как результат, потери в железе ухудшаются. Тем не менее, в настоящем изобретении, азотирование поверхностного слоя стального листа может подавляться даже при высоком содержании Al посредством управления содержанием Mn и Sn. Следовательно, преимущество настоящего изобретения проявляется в большей степени, когда содержание Al является высоким. Иными словами, эффект настоящего изобретения проявляется в большей степени, когда содержание Al, например, больше 0,45%, либо 0,47% или более. С другой стороны, когда содержание Al является чрезмерным, ударная вязкость ухудшается, и риск разрушения в ходе холодной прокатки увеличивается. Следовательно, содержание Al должно составлять 0,75% или менее. Содержание Al предпочтительно составляет 0,70% или менее, а более предпочтительно 0,65% или менее.

[0028] В настоящем варианте осуществления, электрическое сопротивление стали обеспечивается посредством соответствующего управления содержанием Si, Al и Mn. Также необходимо надлежащим образом управлять содержанием Si, Al и Mn с точки зрения обеспечения прочности. С другой стороны, верхний предел также необходим с точки зрения обеспечения плотности магнитного потока насыщения и ударной вязкости. Следовательно, в дополнение к содержанию Si, Al и Mn, составляющему в пределах вышеуказанных диапазонов, должна удовлетворяться следующая формула (i). Значение средней части следующей формулы (i) предпочтительно составляет 4,3 или более, а более предпочтительно 4,4 или более; значение предпочтительно составляет 4,8 или менее, а более предпочтительно 4,7 или менее.

[0029] 4,2≤Si+Al+0,5×Mn≤4,9 (i)

Здесь, символы элементов в вышеприведенной формуле представляют содержание (мас.%) каждого элемента.

[0030] P: 0,030% или менее

P (фосфор) содержится в стали в качестве примеси, и его чрезмерное содержание значительно уменьшает ударную вязкость изотропного листа электротехнической стали. Следовательно, содержание P должно составлять 0,030% или менее. Содержание P предпочтительно составляет 0,025% или менее, а более предпочтительно 0,020% или менее. Поскольку экстремальное уменьшение содержания P может вызывать увеличение производственных затрат, содержание P предпочтительно составляет 0,003% или более, а более предпочтительно 0,005% или более.

[0031] S: 0,0018% или менее

S (сера) представляет собой элемент, который увеличивает потери в железе посредством формирования мелкодисперсных включений MnS и обеспечивает деградацию магнитных свойств изотропного листа электротехнической стали. Следовательно, содержание S должно составлять 0,0018% или менее. Содержание S предпочтительно составляет 0,0016% или менее, а более предпочтительно 0,0014% или менее. Поскольку экстремальное уменьшение содержания S может вызывать увеличение производственных затрат, содержание S предпочтительно составляет 0,0001% или более, более предпочтительно 0,0003% или более, а еще более предпочтительно 0,0005% или более.

[0032] N: 0,0040% или менее

N (азот) представляет собой элемент, неизбежно примешиваемый в сталь, и формирует нитриды, которые увеличивают потери в железе и ухудшают магнитные свойства изотропного листа электротехнической стали. Следовательно, содержание N должно составлять 0,0040% или менее. Содержание N предпочтительно составляет 0,0030% или менее, а более предпочтительно 0,0020% или менее. Поскольку экстремальное уменьшение содержания N может вызывать увеличение производственных затрат, предпочтительно, если содержание N составляет 0,0005% или более.

[0033] Ti: меньше 0,0050%

Ti (титан) представляет собой элемент, смешанный неизбежно в стали, и может соединяться с углеродом или азотом, чтобы формировать включения (карбиды и нитриды). Когда формируются карбиды или нитриды, эти включения непосредственно обеспечивают деградацию магнитных свойств изотропного листа электротехнической стали. Помимо этого, они нарушают рост кристаллических зерен во время финишного отжига, в силу этого приводя к деградации магнитных свойств изотропного листа электротехнической стали. Следовательно, содержание Ti должно составлять меньше 0,0050%. Содержание Ti предпочтительно составляет 0,0040% или менее, более предпочтительно 0,0030% или менее, а еще более предпочтительно 0,0020% или менее. Поскольку экстремальное уменьшение содержания Ti может вызывать увеличение производственных затрат, предпочтительно, если содержание Ti составляет 0,0005% или более.

[0034] Nb: меньше 0,0050%

Nb (ниобий) представляет собой элемент, который способствует высокой прочности посредством связывания с углеродом или азотом, чтобы формировать включения (карбиды и нитриды), но эти включения непосредственно обеспечивают деградацию магнитных свойств изотропного листа электротехнической стали. Следовательно, содержание Nb должно составлять меньше 0,0050%. Содержание Nb предпочтительно составляет 0,0040% или менее, более предпочтительно 0,0030% или менее, а еще более предпочтительно 0,0020% или менее. Поскольку экстремальное уменьшение содержания Nb может вызывать увеличение производственных затрат, предпочтительно, если содержание Nb составляет 0,0001% или более.

[0035] Zr: меньше 0,0050%

Zr (цирконий) представляет собой элемент, который способствует высокой прочности посредством связывания с углеродом или азотом, чтобы формировать осадки (карбиды и нитриды), но эти включения непосредственно обеспечивают деградацию магнитных свойств изотропного листа электротехнической стали. Следовательно, содержание Zr должно составлять меньше 0,0050%. Содержание Zr предпочтительно составляет 0,0040% или менее, более предпочтительно 0,0030% или менее, а еще более предпочтительно 0,0020% или менее. Поскольку экстремальное уменьшение содержания Zr может вызывать увеличение производственных затрат, предпочтительно, если содержание Zr составляет 0,0001% или более.

[0036] V: меньше 0,0050%

V (ванадий) представляет собой элемент, который способствует высокой прочности посредством соединения с углеродом или азотом, чтобы формировать включения (карбиды и нитриды), но эти включения непосредственно обеспечивают деградацию магнитных свойств изотропного листа электротехнической стали. Следовательно, содержание V должно составлять меньше 0,0050%. Содержание V предпочтительно составляет 0,0040% или менее, более предпочтительно 0,0030% или менее, а еще более предпочтительно 0,0020%. Поскольку экстремальное уменьшение содержания V может вызывать увеличение производственных затрат, предпочтительно, если содержание V составляет 0,0001% или более.

[0037] Cu: меньше 0,200%

Cu (медь) представляет собой элемент, который неизбежно примешивается в сталь. Намеренное включение Cu увеличивает производственные затраты изотропного листа электротехнической стали. Следовательно, в настоящем варианте осуществления, Cu не должна обязательно активно включаться и может включаться на примесном уровне. Содержание Cu должно составлять меньше 0,200%, что составляет максимальное значение, которое может неизбежно примешиваться на этапе производства. Содержание Cu предпочтительно составляет 0,150% или менее, а более предпочтительно 0,100% или менее. Нижний предел содержания Cu не ограничен конкретным образом, но экстремальное уменьшение содержания Cu может вызывать увеличение производственных затрат. Следовательно, содержание Cu предпочтительно составляет 0,001% или более, более предпочтительно 0,003% или более, а еще более предпочтительно 0,005% или более.

[0038] Ni: меньше 0,500%

Ni (никель) представляет собой элемент, который неизбежно примешивается в сталь. Тем не менее, поскольку Ni также представляет собой элемент, который повышает прочность изотропного листа электротехнической стали, он может намеренно включаться. Тем не менее, поскольку Ni является дорогим, содержание Ni должно составлять меньше 0,500%. Содержание Ni предпочтительно составляет 0,400% или менее, а более предпочтительно 0,300% или менее. Нижний предел содержания Ni не ограничен конкретным образом, но экстремальное уменьшение содержания Ni может вызывать увеличение производственных затрат. Следовательно, содержание Ni предпочтительно составляет 0,001% или более, более предпочтительно 0,003% или более, а еще более предпочтительно 0,005% или более. В случае намеренного включения, содержание Ni предпочтительно составляет 0,200% или более.

[0039] Sn: 0,005-0,040%

Sn (олово) представляет собой элемент, полезный для обеспечения низких потерь в железе в изотропном листе электротехнической стали за счет сегрегации на поверхности основного металла и подавления окисления и азотирования во время отжига. Sn также имеет эффекты увеличения плотности магнитного потока изотропного листа электротехнической стали за счет сегрегации на границах зерен и улучшения текстуры. Чтобы достигать этих эффектов, содержание Sn должно составлять 0,005% или более. Содержание Sn предпочтительно составляет 0,010% или более, а более предпочтительно 0,015% или более. С другой стороны, если содержание Sn является чрезмерным, ударная вязкость стали снижается, и становится затруднительным выполнять холодную прокатку. Следовательно, содержание Sn должно составлять меньше 0,040%. Содержание Sn предпочтительно меньше 0,035%, а более предпочтительно меньше 0,030%.

[0040] Sb: 0-0,040%

Sb (сурьма), аналогично Sn, сегрегирует на поверхности основного металла и подавляет окисление и азотирование во время отжига и представляет собой полезный элемент для обеспечения низких потерь в железе в изотропном листе электротехнической стали. Sb также дает эффект увеличения плотности магнитного потока изотропного листа электротехнической стали за счет сегрегации на границах зерен и улучшения текстуры. Следовательно, Sb может включаться по мере необходимости. Тем не менее, чрезмерное содержание Sb может уменьшить ударную вязкость стали и затруднять холодную прокатку. Следовательно, содержание Sb должно составлять 0,040% или менее. Содержание Sb предпочтительно составляет 0,030% или менее. Чтобы обеспечивать вышеуказанные эффекты, содержание Sb предпочтительно составляет 0,005% или более, а более предпочтительно 0,010% или более.

[0041] В химической композиции основного металла изотропного листа электротехнической стали настоящего изобретения, баланс представляет собой Fe и примеси. Термин "примеси" в данном документе означает компоненты, которые примешиваются во время промышленного изготовления стали вследствие различных факторов в необработанных материалах и этапе производства, таких как руды, лом и другие необработанные материалы, и которые являются приемлемыми в той степени, в которой они не оказывают негативное влияние на настоящее изобретение.

[0042] Следует отметить, что содержание Cr и Mo в качестве примесных элементов не указывается. В изотропном листе электротехнической стали настоящего варианта осуществления, содержание этих элементов в диапазоне в 0,5% или менее, соответственно, не затрагивает конкретно свойства изотропного листа электротехнической стали настоящего варианта осуществления. Ca и Mg, содержащиеся в диапазоне в 0,002% или менее, соответственно, не затрагивают конкретно свойства изотропного листа электротехнической стали настоящего варианта осуществления. Даже если редкоземельные элементы (REM) содержатся в диапазоне в 0,004% или менее, отсутствует конкретный эффект в отношении свойств изотропного листа электротехнической стали настоящего варианта осуществления. Следует отметить, что в настоящем варианте осуществления, REM означает в сумме 17 элементов, состоящих из Sc, Y и лантаноидов, и что вышеуказанное содержание REM означает общее содержание этих элементов.

[0043] O (кислород) также представляет собой примесный элемент, но его включение в диапазоне 0,035% или менее не затрагивает свойства изотропного листа электротехнической стали настоящего варианта осуществления. Поскольку O может примешиваться в сталь на стадии отжига, содержание O в 0,010% или менее на стадии сляба (т.е. значение в объеме в ковше) не затрагивает конкретно свойства изотропного листа электротехнической стали настоящего варианта осуществления.

[0044] В дополнение к вышеуказанным элементам, такие элементы, как Pb, Bi, As, B и Se могут включаться в качестве примесных элементов, но если содержание каждого составляет в пределах диапазона 0,0050% или менее, характеристики изотропного листа электротехнической стали настоящего варианта осуществления не нарушаются.

[0045] Различные известные способы измерения доступны для химической композиции основного металла изотропного листа электротехнической стали настоящего варианта осуществления. Например, она может измеряться посредством спектрометрии излучения в оптическом диапазоне на основе ICP, гравиметрического анализа или спектрометрии излучения в оптическом диапазоне на основе искрового разряда. C и S могут измеряться посредством способа инфракрасного поглощения после сжигания, N посредством способа плавки в инертном газе за счет теплопроводности, и O посредством способа плавки в инертном газе за счет недиспергирующего инфракрасного поглощения.

[0046] Кроме того, в изотропном листе электротехнической стали настоящего варианта осуществления, [N]s, обозначающий содержание N от поверхности основного металла до 20 мкм в направлении глубины, должен составлять 0,0060% или менее, с точки зрения подавления азотирования поверхностного слоя стального листа. Если [N]s составляет 0,0060% или менее, можно подавлять ухудшение потерь в железе. [N]s предпочтительно составляет 0,0055% или менее, а более предпочтительно 0,0050% или менее.

[0047] Следует отметить, что [N]s, обозначающий содержание N от поверхности основного металла до 20 мкм в направлении глубины, измеряется посредством следующей процедуры. Во-первых, [N]₁, содержание N изотропного листа электротехнической стали, в котором изоляционное покрытие удаляется посредством нагретого щелочного раствора, измеряется. Затем обе поверхности изотропного листа электротехнической стали удаляются посредством химической полировки до 20 мкм, и [N]₂, содержание N пробы после удаления, измеряется. После этого, из измеренных [N]₁ и [N]₂ и толщины t (мкм) изотропного листа электротехнической стали, [N]s получается посредством следующей формулы.

[N]s=(t x [N]₁-(t-40) x [N]₂)/40

[0048] 3. Размер кристаллического зерна

В настоящем варианте осуществления, средний размер кристаллического зерна основного металла должен составлять 50-120 мкм. Посредством задания среднего размера кристаллического зерна основного металла равным 50 мкм или более, можно подавлять ухудшение потерь на гистерезис и улучшать магнитные свойства. С другой стороны, посредством задания среднего размера кристаллического зерна равным 120 мкм или менее, может достигаться эффект повышения прочности стали, и может подавляться ухудшение потерь в железе вследствие увеличенных потерь на вихревые токи. Средний размер кристаллического зерна предпочтительно составляет 60 мкм или более, а более предпочтительно 70 мкм или более. Помимо этого, средний размер кристаллического зерна предпочтительно составляет 110 мкм или менее, а более предпочтительно 100 мкм или менее.

[0049] В настоящем изобретении, средний размер кристаллического зерна основного металла должен определяться в соответствии с JIS G 0551:2013 "Steel - Microscopic test methods for grain size".

[0050] 4. Магнитные свойства

В изотропном листе электротехнической стали согласно настоящему варианту осуществления, термин "превосходные магнитные свойства" означает то, что потери W_10/400 в железе являются низкими, и плотность Bs магнитного потока насыщения является высокой.

[0051] Здесь, потери W_10/400 в железе означают потери в железе, вызываемые при таких условиях, что максимальная плотность магнитного потока составляет 1,0 Tл, и частота составляет 400 Гц, и должны измеряться согласно способу Эпштейна, указываемому в JIS C 2550-1:2011. В настоящем изобретении, термин "низкие потери W_10/400 в железе" означает то, что потери в железе составляют 14,5 Вт/кг или менее для толщины листа в 0,26 мм или более, 12,5 Вт/кг или менее для толщины листа в 0,21-0,25 мм и 11,0 Вт/кг или менее для толщины листа в 0,20 мм или менее.

[0052] Плотность Bs магнитного потока насыщения измеряется посредством магнитометра с вибрирующим образцом (VSM). В изотропном листе электротехнической стали согласно настоящему варианту осуществления, плотность Bs магнитного потока составляет 1,945 Tл или более независимо от толщины листа.

[0053] 5. Механические свойства

Изотропный лист электротехнической стали согласно настоящему варианту осуществления имеет высокую прочность; в частности, предел прочности составляет 600 МПа или более. Предел прочности предпочтительно составляет 605 МПа или более, а более предпочтительно 610 МПа или более. Здесь, предел прочности должен измеряться посредством проведения теста на растяжение согласно JIS Z 2241:2011.

[0054] 6. Толщина листа

В изотропном листе электротехнической стали согласно настоящему варианту осуществления, толщина листа должна составлять 0,10 мм или более с точки зрения производственных затрат холодной прокатки и финишного отжига. С другой стороны, с точки зрения уменьшения потерь в железе, толщина листа должна составлять 0,30 мм или менее. Следовательно, толщина листа изотропного листа электротехнической стали настоящего варианта осуществления составляет 0,10-0,30 мм.

[0055] Эффект азотирования поверхностного слоя стального листа становится тем более выраженным, чем меньше толщина листа. Другими словами, если азотирование поверхностного слоя стального листа не подавляется, чем меньше толщина листа, тем более ухудшаются потери в железе. Тем не менее, поскольку настоящее изобретение подавляет азотирование поверхностного слоя стального листа, ухудшение потерь в железе может подавляться, даже когда толщина листа является небольшой. Следовательно, когда толщина листа, например, составляет меньше 0,25 мм или 0,20 мм или менее, преимущество настоящего изобретения проявляется в большей степени.

[0056] 7. Изоляционное покрытие

В изотропном листе электротехнической стали согласно настоящему варианту осуществления, предпочтительно снабжать поверхность основного металла изоляционным покрытием. Поскольку изотропные листы электротехнической стали укладываются поверх друг друга после того, как заготовки сердечников перфорируются и затем используются, снабжение поверхности основного металла изоляционным покрытием может уменьшать вихревые токи между листами, и потери на вихревые токи в качестве сердечника могут уменьшаться.

[0057] Тип изоляционного покрытия не ограничен конкретным образом, и может использоваться любое известное изоляционное покрытие, используемое в качестве изоляционного покрытия для изотропных листов электротехнической стали. В качестве такого изоляционного покрытия, например, может упоминаться композитное изоляционное покрытие, главным образом включающее в себя неорганический компонент и дополнительно содержащее органический компонент. Здесь, например, композитное изоляционное покрытие представляет собой изоляционное покрытие, главным образом включающее в себя, по меньшей мере, одно из металлического хромата, фосфата металла или других неорганических химических соединений, таких как химические соединения Zr и химические соединения Ti, в которых диспергируют мелкодисперсные частицы органической смолы. В частности, с точки зрения уменьшения воздействий на окружающую среду во время производства, которое становится все более необходимым в последние годы, предпочтительно используются изоляционные покрытия с использованием фосфатов металлов, связующих агентов Zr или Ti или их карбонатов или аммониевых солей в качестве сырья.

[0058] Наносимое количество изоляционного покрытия не ограничено конкретным образом, но оно предпочтительно составляет приблизительно 200-1500 мг/м² в расчете, например, на сторону, а более предпочтительно 300-1200 мг/м² в расчете на сторону. Посредством формирования изоляционного покрытия таким образом, что наносимое количество находится в пределах вышеуказанного диапазона, можно поддерживать превосходную однородность. Помимо этого, когда наносимое количество изоляционного покрытия измеряется впоследствии, могут использоваться различные известные способы измерения. Например, способ с использованием разности в массе до и после погружения в раствор гидрооксида натрия либо способ рентгеновской флуоресценции с использованием способа на основе калибровочных кривых может использоваться надлежащим образом.

[0059] 8. Способ производства

Изотропный лист электротехнической стали настоящего варианта осуществления может производиться посредством выполнения стадии горячей прокатки, стадии травления, стадии отжига горячей полосы в режиме периодического действия, стадии холодной прокатки и стадии финишного отжига в таком порядке при условиях, раскрытых далее относительно стального слитка, имеющего химическую композицию, описанную выше. В случае формирования изоляционного покрытия на поверхности основного металла стадия формования изоляционного покрытия выполняется после стадии финишного отжига, описанного выше. Ниже подробно описывается каждая стадия.

[0060] Стадия горячей прокатки

Стальной слиток (сляб), имеющий вышеуказанную химическую композицию, нагревается, и горячая прокатка выполняется для нагретого стального слитка, чтобы получать горячекатаный лист. Температура нагрева стального слитка для горячей прокатки не указывается, но, например, является предпочтительной 1050-1250°C. Толщина горячекатаного листа после горячей прокатки также не указывается, но предпочтительно составляет 1,5-3,0 мм, например, с учетом конечной толщины основного металла.

[0061] Стадия травления

Вышеуказанный горячекатаный лист подвергается травлению, чтобы удалить слой окалины, сформированный на поверхности основного металла. Условия травления, такие как концентрация кислоты, концентрация ускорителя и температура раствора травления, не ограничены и могут представлять собой любые известные условия травления.

[0062] Стадия отжига горячей полосы в режиме периодического действия

Отжиг горячей полосы затем выполняется для того, чтобы уменьшать потери в железе стального листа. Отжиг горячей полосы выполняется с использованием печи для отжига периодического действия с температурой выдержки 650-780°C и временем выдержки 8-36 часов. Посредством задавания времени выдержки равным 8 часам или более, металлургическая конструкция гомогенизируется в достаточной степени, и включения огрубляются, так что может достигаться достаточное улучшение потерь в железе. С другой стороны, если температура выдержки превышает 780°C, или время выдержки превышает 36 часов, размер кристаллического зерна становится более грубым, и ударная вязкость снижается, приводя к разрушению в ходе холодной прокатки.

[0063] Атмосфера в печи для отжига периодического действия является неокислительной и может представлять собой смесь H₂ и N₂ с соотношением 1 к 100 об.% H₂ (т.е. H₂+N₂=100 об.%). Даже в атмосфере, содержащей N₂, азотирование поверхностного слоя основного металла может подавляться, если содержание Mn и Sn является надлежащим. Тем не менее, с точки зрения более надежного подавления азотирования, предпочтительно использовать атмосферу, содержащую 100 об.% H₂.

[0064] Стадия холодной прокатки

Стальной лист, который подвергнут вышеуказанному отжигу горячей полосы, подвергается холодной прокатке. При холодной прокатке основной металл прокатывается с таким коэффициентом обжатия, что конечная толщина основного металла составляет 0,10-0,30 мм.

[0065] Стадия финишного отжига

После вышеуказанной холодной прокатки, стальной лист подвергается финишному отжигу. В способе производства изотропных листов электротехнической стали согласно настоящему варианту осуществления, для финишного отжига предпочтительно использовать печь для непрерывного отжига. Финишный отжиг выполняется при условиях температуры выдержки 880-1020°C и времени выдержки от 1 секунды до 10 минут. Предпочтительно, атмосфера представляет собой смесь H₂ и N₂ с соотношением 1 к 100 об.% H₂ (т.е. H₂+N₂=100 об.%) и точкой росы от -50 до +10°C.

[0066] Если температура выдержки меньше 880°C, размер кристаллического зерна становится более мелким, и потери в железе ухудшаются, что не требуется. Если температура выдержки превышает 1020°C, мало того, что прочность является недостаточной, но и потери в железе также ухудшаются вследствие азотирования поверхностного слоя, что не требуется. Если время выдержки меньше 1 секунды, достаточный рост кристаллических зерен невозможен. С другой стороны, если время выдержки превышает 10 минут, то производственные затраты должны увеличиваться.

[0067] Стадия формования изоляционного покрытия

После финишного отжига, описанного выше, по мере необходимости выполняют стадию формования изоляционного покрытия. Способ формирования изоляционного покрытия не ограничен конкретным образом; с использованием известных растворов для нанесения изоляционного покрытия, как показано ниже, раствор может наноситься и сушиться посредством известных способов. В качестве примера известных изоляционных покрытий, может упоминаться композитное изоляционное покрытие, главным образом включающее в себя неорганический компонент и также содержащее органический компонент.

[0068] Композитное изоляционное покрытие, например, представляет собой изоляционное покрытие, главным образом включающее в себя, по меньшей мере, одно из хромата металла, фосфата металла или других неорганических химических соединений, таких как химические соединения Zr и химические соединения Ti, в которых диспергированы мелкодисперсные частицы органической смолы. В частности, с точки зрения уменьшения воздействий на окружающую среду во время производства, которое становится все более необходимым в последние годы, предпочтительно используются изоляционные покрытия с использованием фосфатов металлов, связующих агентов Zr или Ti в качестве исходного материала или либо изоляционные покрытия с использованием фосфата металла, карбоната или аммониевых солей фосфатов или связующих агентов Zr или Ti в качестве исходного материала.

[0069] Поверхность основного металла, на которой должно формироваться изоляционное покрытие, может подвергаться любой предварительной обработке, такой как удаление смазки с помощью щелочи или травлению с помощью хлористоводородной, серной или фосфорной кислоты, до нанесения обрабатывающего раствора. Поверхность основного металла может покрываться обрабатывающим раствором в финишно отожженном состоянии даже вообще без предварительной обработки.

[0070] Изотропный лист электротехнической стали, полученный посредством вышеописанного способа, имеет превосходные характеристики высокой плотности магнитного потока насыщения, низких потерь в железе и высокой прочности и является подходящим в качестве материала как для роторов, так и для статоров.

[0071] В дальнейшем изобретение описывается подробнее посредством нижеприведенных примеров, но изобретение не ограничено этими примерами.

Пример

[0072] Слябы с химическими композициями, показанными в таблице 1, нагреваются до 1150°C, подвергаются горячей прокатке при температуре окончания прокатки 850°C до толщины окончания прокатки 2,0 мм и сматываются в рулон при 600°C, чтобы получить горячекатаные стальные листы. После травления для того, чтобы удалить окалину, горячекатаные стальные листы подвергаются отжигу горячей полосы в печи для отжига периодического действия при температурах выдержки и временах выдержки, показанных в таблице 2. Результирующие стальные листы подвергаются холодной прокатке до толщины 0,20 мм. Стальные листы затем подвергаются финишному отжигу в смешанной атмосфере с H₂:20%, N₂: 80% с точкой росы в -30°C в течение времени выдержки 20 секунд при температурах выдержки, показанных в таблице 2. После финишного отжига, стальные листы покрываются изоляционным покрытием, состоящим из эмульсии из фосфата алюминия и смолы на основе сополимера акрила и стирола с размером частиц в 0,2 мкм, и затем обжигаются при 350°C в воздухе.

[0073] Табл. 1

Табл. 1
Сталь	Химическая композиция (мас.%, баланс: Fe и примеси)															Значение средней части формулы (i) †
	C	Si	Mn	P	S	Al	N	Ti	Nb	Zr	V	Cu	Ni	Sn	Sb
A	0,0025	3,80	0,15	0,014	0,0015	0,30	0,0014	0,0012	0,0006	0,0007	0,0002	0,029	0,018	0,031	следы	4,2
B	0,0026	3,80	0,25	0,015	0,0015	0,30	0,0015	0,0013	0,0008	0,0007	0,0016	0,030	0,020	0,030	следы	4,2
C	0,0020	3,90	0,35	0,013	0,0015	0,25	0,0015	0,0012	0,0009	0,0006	0,0005	0,031	0,035	0,029	0,002	4,3
D	0,0021	3,90	0,35	0,012	0,0019	0,25	0,0014	0,0013	0,0007	0,0004	следы	0,028	0,034	0,030	0,003	4,3
E	0,0018	3,86	0,42	0,013	0,0004	0,51	0,0013	0,0016	0,0006	0,0004	0,0006	0,022	0,019	0,003	следы	4,6
F	0,0022	3,87	0,43	0,015	0,0004	0,52	0,0015	0,0015	0,0007	0,0011	0,0009	0,007	0,019	0,006	0,013	4,6
G	0,0029	4,20	0,30	0,015	0,0005	0,40	0,0017	0,0010	0,0014	0,0006	0,0009	0,009	0,005	0,035	0,004	4,8
H	0,0024	4,20	0,30	0,014	0,0005	0,40	0,0010	0,0012	0,0016	0,0006	0,0009	0,005	0,005	0,046	0,003	4,8
I	0,0023	4,11	0,45	0,020	0,0005	0,36	0,0010	0,0014	0,0014	0,0005	следы	0,006	0,006	0,010	0,001	4,7
J	0,0025	4,10	0,55	0,019	0,0005	0,38	0,0017	0,0014	0,0015	0,0004	следы	0,006	0,006	0,007	0,001	4,8
K	0,0036	4,50	0,26	0,008	0,0010	0,25	0,0008	0,0007	0,0004	0,0005	0,0006	0,005	0,011	0,010	0,001	4,9
L	0,0026	4,50	0,36	0,008	0,0010	0,35	0,0015	0,0012	0,0006	следы	0,0006	0,005	0,013	0,010	0,001	5,0
M	0,0020	4,72	0,30	0,012	0,0010	0,30	0,0013	0,0012	0,0006	следы	0,0006	0,006	0,018	0,010	0,005	5,2
N	0,0016	4,02	0,30	0,016	0,0011	0,33	0,0012	0,0017	0,0006	0,0005	0,0004	0,012	0,018	0,030	0,005	4,5
O	0,0028	3,93	0,39	0,018	0,0006	0,29	0,0014	0,0014	0,0005	0,0005	0,0003	0,013	0,019	0,010	0,004	4,4
P	0,0025	3,70	0,30	0,015	0,0008	0,35	0,0012	0,0013	0,0005	0,0005	0,0003	0,012	0,021	0,026	0,003	4,2
Q	0,0030	3,80	0,21	0,016	0,0008	0,23	0,0014	0,0014	0,0008	0,0007	0,0005	0,014	0,022	0,026	0,002	4,1
R	0,0029	3,95	0,23	0,016	0,0010	0,20	0,0015	0,0012	0,0008	0,0007	0,0005	0,012	0,018	0,035	0,003	4,3
S	0,0010	3,78	0,25	0,025	0,0010	0,48	0,0018	0,0013	0,0010	0,0046	0,0041	0,019	0,016	0,018	0,008	4,4
T	0,0032	3,80	0,32	0,009	0,0010	0,69	0,0020	0,0010	0,0007	0,0005	0,0007	0,018	0,019	0,024	следы	4,7
U	0,0026	3,95	0,23	0,010	0,0010	0,77	0,0020	0,0010	0,0006	0,0004	0,0007	0,018	0,018	0,025	следы	4,8
V	0,0011	3,81	0,41	0,008	0,0009	0,62	0,0032	0,0009	0,0042	0,0012	0,0015	0,153	0,203	0,015	0,002	4,6
W	0,0008	3,80	0,26	0,016	0,0007	0,71	0,0011	0,0036	0,0018	0,0012	0,0019	0,181	0,410	0,015	следы	4,6
X	0,0025	3,95	0,25	0,002	0,0012	0,22	0,0015	0,0010	0,0009	0,0006	0,0008	0,017	0,020	0,024	0,001	4,3
4,2≤Si+Al+0,5×Mn≤4,9 (i)
"следы" указывают то, что значение составляет предел измерения или ниже.
Подчеркивание указывает то, что значение находится за пределами диапазона настоящего изобретения.

[0074] Табл. 2

Табл. 2
Номер теста	Сталь	Отжиг горячей полосы		Финишный отжиг	[N]s (мас.%)	Средний размер кристаллического зерна (мкм)	Предел прочности (МПа)	W10/400 (Вт/кг)	Bs (Tл)	Примечания
		Температура выдержки (°C)	Время выдержки (ч)	Температура выдержки (°C)
1	A	750	10	1000	0,0029	52	610	11,8	1,979	Сравнительный пример
2	B	750	10	1000	0,0027	62	604	10,9	1,977	Пример по изобретению
3	C	750	10	1000	0,0029	69	612	10,4	1,974	Пример по изобретению
4	D	750	10	1000	0,0027	57	619	11,5	1,974	Сравнительный пример
5	E	710	10	1000	0,0078	102	604	11,3	1,960	Сравнительный пример
6	F	710	10	1000	0,0033	100	606	10,0	1,959	Пример по изобретению
7	G	710	10	1000	0,0025	95	643	9,8	1,954	Пример по изобретению
8	H	710	10	Разрушение в ходе холодной прокатки						Сравнительный пример
9	I	730	10	1000	0,0051	105	629	9,8	1,957	Пример по изобретению
10	J	730	10	1000	0,0069	95	632	11,1	1,954	Сравнительный пример
11	K	680	10	1000	0,0035	80	679	10,0	1,951	Пример по изобретению
12	L	680	10	1000	0,0040	85	682	10,5	1,943	Сравнительный пример
13	M	680	10	Разрушение в ходе холодной прокатки						Сравнительный пример
14	N	820	10	Разрушение в ходе холодной прокатки						Сравнительный пример
15	N	780	10	1000	0,0032	80	624	10,1	1,965	Пример по изобретению
16	N	750	10	1000	0,0033	75	626	10,3	1,965	Пример по изобретению
17	N	700	10	1000	0,0030	68	629	10,5	1,965	Пример по изобретению
18	N	640	10	1000	0,0031	48	643	11,8	1,965	Сравнительный пример
19	O	700	10	870	0,0025	45	634	12,2	1,970	Сравнительный пример
20	O	700	10	950	0,0030	70	617	10,3	1,970	Пример по изобретению
21	O	700	10	1000	0,0045	100	605	10,0	1,970	Пример по изобретению
22	O	700	10	1050	0,0096	125	599	11,1	1,970	Сравнительный пример
23	P	750	10	950	0,0030	65	593	11,0	1,978	Сравнительный пример
24	Q	750	10	950	0,0035	65	600	11,2	1,982	Сравнительный пример
25	R	720	10	1000	0,0028	48	629	12,0	1,977	Сравнительный пример
26	S	720	10	1000	0,0025	75	601	10,2	1,968	Пример по изобретению
27	T	720	10	1000	0,0035	85	607	10,0	1,954	Пример по изобретению
28	U	720	10	Разрушение в ходе холодной прокатки						Сравнительный пример
29	V	720	10	980	0,0039	80	612	10,3	1,953	Пример по изобретению
30	W	720	10	980	0,0041	78	614	10,5	1,951	Пример по изобретению
31	W	780	38	Разрушение в ходе холодной прокатки						Сравнительный пример
32	W	800	10	Разрушение в ходе холодной прокатки						Сравнительный пример
33	X	720	10	980	0,0029	52	630	11,5	1,975	Сравнительный пример
Подчеркивание указывает то, что значение находится за пределами диапазона настоящего изобретения.

[0075] Для каждой полученной пробы, средний размер кристаллического зерна измеряется в сечении параллельно направлению прокатки основного металла в соответствии с JIS G 0551:2013 "Steel - Microscopic test method for grain size". Тестовые образцы Эпштейна отбираются из направления прокатки и направления по ширине каждой пробы, и потери W_10/400 в железе оцениваются посредством теста Эпштейна в соответствии с JIS C 2550-1:2011. Плотность магнитного потока насыщения измеряется посредством магнитометра с вибрирующим образцом (VSM).

[0076] Затем, в соответствии с JIS Z 2241:2011, образцы для теста на растяжение JIS номер 5 извлекаются из каждой пробы таким образом, что продольное направление совпадает с направлением прокатки стального листа. Вышеуказанные тестовые образцы затем подвергаются тесту на растяжение в соответствии с JIS Z 2241:2011 для того, чтобы измерять предел прочности.

[0077] Помимо этого, [N]s, обозначающий содержание N от поверхности основного металла до 20 мкм в направлении глубины, измеряется посредством следующей процедуры. Во-первых, измеряется [N]₁, содержание N изотропного листа электротехнической стали, у которого изоляционное покрытие удаляется посредством нагретого щелочного раствора. Затем обе поверхности изотропного листа электротехнической стали удаляются посредством химической полировки до 20 мкм, и измеряется [N]₂, содержание N пробы после удаления. После этого, [N]s получается из измеренных [N]₁ и [N]₂ и толщины t (мкм) изотропного листа электротехнической стали с помощью следующей формулы.

[N]s=(t × [N]₁-(t-40) × [N]₂)/40

[0078] Вышеуказанные результаты показаны в табл. 2.

[0079] Обнаружено, что в тестах с номерами 2, 3, 6, 7, 9, 11, 15-17, 20, 21, 26, 27, 29 и 30, удовлетворяющих требованиям настоящего изобретения, достигаются низкие потери в железе, высокая плотность потока насыщения и высокий предел прочности в 600 МПа или более.

[0080] Напротив, сравнительные примеры, в тестах с номерами 1, 4, 5, 8, 10, 12-14, 18, 19, 22-25, 28 и 31-33 получаются либо худшие потери W_10/400 в железе, худшая плотность магнитного потока насыщения, либо значительно меньшая ударную вязкость, что затрудняет их производство.

[0081] В частности, в тесте номер 1, содержание Mn ниже указанного диапазона, приводя к худшим потерям в железе вследствие большого количества мелкодисперсных включений MnS. В тесте номер 4 содержание S выше указанного диапазона, приводя к худшим потерям в железе вследствие большого количества включений MnS. В тесте номер 5, содержание Sn ниже указанного диапазона, приводя к худшим потерям в железе вследствие его более высокого [N]s. В тесте номер 8, содержание Sn выше указанного диапазона, что уменьшает ударную вязкость и приводит к разрушению в ходе холодной прокатки, приводя к невозможности измерить предел прочности и магнитные свойства.

[0082] В тесте номер 10, содержание Mn выше указанного диапазона, приводя к худшим потерям в железе вследствие более высокого [N]s. В тесте номер 12, плотность магнитного потока насыщения хуже, поскольку Si+Al+0,5 x Mn выше указанного диапазона. В тесте номер 13, содержание Si и Si+Al+0,5 x Mn выше указанных диапазонов, что вызывает ухудшение ударной вязкости, приводя к разрушению в ходе холодной прокатки и приводя к невозможности измерить предел прочности и магнитные свойства.

[0083] В тесте номер 14, температура отжига для отжига горячей полосы выше указанного диапазона, приводя к разрушению в ходе холодной прокатки вследствие деградации ударной вязкости, приводя к невозможности измерить предел прочности и магнитные свойства. В тесте номер 18, температура отжига горячей полосы ниже указанного диапазона, приводя к худшим потерям в железе вследствие меньшего среднего размера кристаллического зерна после финишного отжига, чем указанный диапазон. В тесте номер 19, температура финишного отжига ниже указанного диапазона, приводя к худшим потерям в железе вследствие меньшего среднего размера кристаллического зерна, чем указанный диапазон. В тесте номер 22, температура финишного отжига выше указанного диапазона, средний размер кристаллического зерна больше указанного диапазона, и [N]s выше указанного диапазона, приводя к худшим потерям в железе и худшей прочности.

[0084] В тесте номер 23, содержание Si ниже указанного диапазона, приводя к худшей прочности на растяжение. В тесте номер 24, Si+Al+0,5 x Mn ниже указанного диапазона, приводя к худшим потерям в железе. Помимо этого, в тесте номер 25, средний размер кристаллического зерна после финишного отжига меньше указанного диапазона, поскольку содержание Al ниже указанного диапазона, приводя к худшим потерям в железе. В тесте номер 28, содержание Al выше указанного диапазона, приводя к ухудшению ударной вязкости и разрушению в ходе холодной прокатки, приводя к невозможности измерить предел прочности и магнитные свойства.

[0085] В тесте номер 31, время выдержки при отжиге горячей полосы превышает указанный диапазон, что вызывает ухудшение ударной вязкости вследствие огрубления размера кристаллического зерна, приводя к разрушению в ходе холодной прокатки, и приводя к невозможности измерить предел прочности и магнитные свойства. В тесте номер 32, температура выдержки на стадии отжига горячей полосы выше указанного диапазона, и ударная вязкость ухудшается вследствие огрубления размера кристаллического зерна, приводя к разрушению в ходе холодной прокатки, приводя к невозможности измерить предел прочности и магнитные свойства. В тесте номер 33, содержание Al ниже указанного диапазона, приводя к худшим потерям в железе вследствие ухудшения текстуры и выделения включений мелкодисперсного AlN.

Промышленная применимость

[0086] Как описано выше, настоящее изобретение позволяет получать изотропный лист электротехнической стали с высокой прочностью и превосходными магнитными свойствами при низких затратах.

Claims (53)

1. Изотропный лист электротехнической стали, содержащий основной металл, имеющий химическую композицию, содержащую, мас.%:

C: 0,0050 или менее

Si: больше 3,70 и 4,60 или менее

Mn: больше 0,20 и 0,50 или менее

Al: 0,23-0,75

P: 0,030 или менее

S: 0,0018 или менее

N: 0,0040 или менее

Ti: меньше 0,0050

Nb: меньше 0,0050

Zr: меньше 0,0050

V: меньше 0,0050

Cu: меньше 0,200

Ni: меньше 0,500

Sn: 0,005-0,040, и

при необходимости Sb: 0,040 или менее,

с балансом из Fe и примесей, и

удовлетворяющую нижеприведенной формуле (i), при этом:

- [N]s, содержание N от поверхности до 20 мкм в глубине основного металла, составляет 0,0060% или менее,

- средний размер кристаллического зерна основного металла составляет 50-120 мкм,

- плотность магнитного потока насыщения составляет 1,945 Tл или более,

- предел прочности составляет 600 МПа или более, и

- толщина листа составляет 0,10-0,30 мм:

4,2≤Si+Al+0,5×Mn≤4,9 (i)

где символы элементов в вышеуказанной формуле (i) представляют содержание (мас.%) каждого элемента.

2. Изотропный лист электротехнической стали по п. 1, в котором стальной лист содержит изоляционное покрытие на поверхности основного металла.

3. Способ производства изотропного листа электротехнической стали по п. 1 или 2,

причем способ содержит:

- стадию горячей прокатки,

- стадию травления,

- стадию отжига горячей полосы в режиме периодического действия, выполняемую при температуре выдержки 650-780°C в течение времени выдержки 8-36 часов,

- стадию холодной прокатки для того, чтобы уменьшить толщину листа до 0,10-0,30 мм, и

- стадию финишного отжига при температуре выдержки 880-1020°C в течение времени выдержки от 1 секунды до 10 минут,

- при этом стадию горячей прокатки, стадию травления, стадию отжига горячей полосы, стадию холодной прокатки и стадию финишного отжига последовательно выполняют для стального слитка, имеющего химическую композицию, содержащую, мас.%:

C: 0,0050 или менее

Si: больше 3,70 и 4,60 или менее

Mn: больше 0,20 и 0,50 или менее

Al: 0,23-0,75

P: 0,030 или менее

S: 0,0018 или менее

N: 0,0040 или менее

Ti: меньше 0,0050

Nb: меньше 0,0050

Zr: меньше 0,0050

V: меньше 0,0050

Cu: меньше 0,200

Ni: меньше 0,500

Sn: 0,005-0,040, и

при необходимости Sb: 0,040 или менее,

с балансом из Fe и примесей, и

удовлетворяющую нижеприведенной формуле (i):

4,2≤Si+Al+0,5×Mn≤4,9 (i)

где символы элементов в вышеприведенной формуле представляют содержание (мас.%) каждого элемента.