Способ производства листа из электротехнической стали с ориентированным зерном

Способ производства листа из электротехнической стали с ориентированным зерном

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу производства листа из электротехнической стали с ориентированным зерном, пригодного для использования в железном сердечнике трансформатора и тому подобном.

Предпосылки к созданию изобретения

Обычно вторичная рекристаллизация применяется для производства листа из электротехнической стали с ориентированным зерном. При использовании вторичной рекристаллизации важно контролировать текстуру, ингибитор (ингибитор роста зерна) и структуру зерна. В качестве ингибитора в листе из электротехнической стали с высокой плотностью магнитного потока и ориентированным зерном главным образом используется AlN, для контроля которого были проведены различные исследования.

Однако нелегко добиться, чтобы вторичная рекристаллизация была стабильной, и трудно получить достаточные магнитные свойства с помощью обычного способа.

Список цитирования

Патентная литература

Патентный документ 1: Японская публикация рассмотренной патентной заявки № 40-15644

Патентный документ 2: Японская выложенная публикация патента № 58-023414

Патентный документ 3: Японская выложенная публикация патента № 05-112827

Патентный документ 4: Японская выложенная публикация патента № 59-056522

Патентный документ 6: Японская выложенная публикация патента № 09-118964

Патентный документ 7: Японская выложенная публикация патента № 02-182866

Патентный документ 8: Японская выложенная публикация патента № 2000-199015

Патентный документ 9: Японская выложенная публикация патента № 2001-152250

Патентный документ 10: Японская выложенная публикация патента № 60-177131

Патентный документ 11: Японская выложенная публикация патента № 07-305116

Патентный документ 12: Японская выложенная публикация патента № 08-253815

Патентный документ 13: Японская выложенная публикация патента № 08-279408

Патентный документ 17: Японская выложенная публикация патента № 57-198214

Патентный документ 18: Японская выложенная публикация патента № 60-218426

Патентный документ 19: Японская выложенная публикация патента № 50-016610

Патентный документ 20: Японская выложенная публикация патента № 07-252532

Патентный документ 21: Японская выложенная публикация патента № 01-290716

Патентный документ 22: Японская выложенная публикация патента № 2005-226111

Патентный документ 23: Японская выложенная публикация патента № 2007-238984

Патентный документ 24: Международная опубликованная заявка № WO 06/132095

Непатентная литература

Непатентный документ 1: ISIJ International, Vol.43 (2003), № 3, p.400-409

Непатентный документ 2: Acta Metall., 42 (1994), 2593

Непатентный документ 3: Kawasaki Steel Giho Vol. 29 (1997) 3, 129-135.

Сущность изобретения

Техническая проблема

Настоящее изобретение имеет целью предложение способа производства листа из электротехнической стали с ориентированным зерном, способного устойчиво приобретать хорошие магнитные свойства.

Решение проблемы

Способ производства листа из электротехнической стали с ориентированным зерном согласно настоящему изобретению включает в себя: нагрев сляба, который содержит: С: от 0,04 массовых % до 0,09 массовых %; Si: от 2,5 массовых % до 4,0 массовых %; Al раств.: от 0,022 массовых % до 0,031 массовых %; N: от 0,003 массовых % до 0,006 массовых %; S и Se: от 0,013 массовых % до 0,022 массовых % при преобразовании в эквивалент S:Seq, представленный “[S]+0,405×[Se]”, в котором содержание S задано как [S] и содержание Se задано как [Se]; Mn: от 0,045 массовых % до 0,065 массовых %; и содержание Ti равно 0,005 массовых % или меньше; остальное приходится на долю Fe и на неизбежные примеси, до температуры от 1280°С до 1390°С, чтобы перевести вещество, служащее ингибитором, в твердый раствор; далее горячую прокатку сляба для получения стальной полосы; отжиг стальной полосы для образования первичного ингибитора в стальной полосе; далее холодную прокатку стальной полосы, выполненную один или больше раз; далее отжиг стальной полосы для выполнения обезуглероживания и для первичной рекристаллизации; далее выполнение азотирования стальной полосы в смешанной газовой атмосфере, состоящей из водорода, азота и аммиака в состоянии, при которой стальную полосу пропускают для формирования вторичного ингибитора в стальной полосе; и далее, отжиг стальной полосы для осуществления вторичной рекристаллизации. При горячей прокатке доля N, содержащегося в слябе, которая выделяется в виде AlN в стальной полосе, устанавливается равной 35% или меньше, а доля S и Se, содержащихся в слябе, которая выделяются в виде MnS или MnSe в стальной полосе, устанавливается равной 45% или меньше при преобразовании в эквивалент S. Отжиг для формирования первичного ингибитора в стальной полосе выполняется перед последним проходом во время холодной прокатки, которая выполняется один раз или больше. Степень обжатия при последней холодной прокатке, которая выполняется один раз или больше, задана на уровне от 84% до 92%. Равнозначный кругу средний диаметр зерна (диаметр) кристаллических зерен, полученных при первичной рекристаллизации, должен составлять не меньше 8 мкм и не больше 15 мкм. Когда содержание Mn (массовых %) показано как [Mn], величина А, представленная формулой (1), удовлетворяет формуле (2). Когда содержание N (массовых %) показано как [N], и величина N (массовых %) в стальной полосе, увеличенная путем азотирования, показана как ΔN, величина I, представленная формулой (3), удовлетворяет формуле (4).

Математическое выражение 1

A=([Mn]/54,9)/(Seq/32/1)формула (1)

1,6≤А≤2,3 формула (2)

Математическое выражение 2

I=1,3636×[Seq]/32,1+0,5337×[N]/14,0+0,7131×ΔN/14,0

формула (3)

0,0011≤I≤0,0017 формула (4)

Преимущества, которые обеспечивает изобретение

Согласно настоящему изобретению должным образом определяется химический состав сляба и, далее, должным образом определяются также условия горячей прокатки, холодной прокатки, отжига и азотирования, так что существует возможность должным образом формировать первичный ингибитор и вторичный ингибитор. В результате этого улучшается текстура, полученная за счет вторичной рекристаллизации, что позволяет стабильно получать хорошие магнитные свойства.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана блок-схема, демонстрирующая способ изготовления листа из электротехнической стали с ориентированным зерном согласно варианту реализации настоящего изобретения;

на фиг.2 показан вид в разрезе, показывающий строение печи для азотирования;

на фиг.3 показан вид в разрезе, аналогичным образом демонстрирующий строение печи для азотирования;

на фиг.4 показан вид в разрезе, показывающий строение другой печи для азотирования;

на фиг.5 показан вид в разрезе, показывающий строение еще одной печи для азотирования;

на фиг.6 показан график, демонстрирующий результаты эксперимента с образцом 5; и

на фиг.7 показан график, демонстрирующий результаты эксперимента с образцом 6.

Описание вариантов реализации

Эффект замедления роста зерна, который обеспечивается ингибитором, зависит от элемента, размеров (формы) и количества ингибитора. Поэтому эффект замедления роста зерна зависит также от способа формирования ингибитора.

Соответственно в варианте реализации настоящего изобретения лист из электротехнической стали с ориентированным зерном изготавливают, контролируя формирование ингибитора, в соответствии с блок-схемой, показанной на фиг.1. Здесь будет описана схема способа.

Сляб, имеющий определенный химический состав, нагревают (операция S1) для того, чтобы перевести вещество, действующее как ингибитор, в твердый раствор.

Далее выполняется горячая прокатка, чтобы получить таким образом стальную полосу (горячекатаную стальную полосу) (операция S2). При горячей прокатке формируются мелкие включения AlN.

После этого стальную полосу (горячекатаную стальную полосу) подвергают отжигу, при котором формируются такие выделения, как AlN, MnS, Cu-S и MnSe (первичные ингибиторы) нужных размеров и в нужном количестве (операция S3).

Затем стальную полосу после отжига в ходе операции S3 (стальная полоса после первого отжига) подвергают холодной прокатке (операция S4). Холодная прокатка может выполняться только один раз, или может также выполняться несколько раз с промежуточным отжигом между ними. При выполнении промежуточного отжига существует также возможность отказаться от отжига в ходе операции S3 и формировать первичные ингибиторы в ходе промежуточного отжига.

Далее стальную полосу после выполнения холодной прокатки (холоднокатаную стальную полосу) подвергают отжигу (операция S5). Во время отжига осуществляется обезуглероживание и, кроме того, вызывается первичная рекристаллизация, а на поверхности холоднокатаной стальной полосы формируется оксидный слой, являющийся основой для стеклянной пленки, первичной пленки или форстеритовой пленки).

После этого стальную полосу после отжига в ходе операции S5 (стальную полосу после второго отжига) подвергают азотированию (операция 6). В частности, азот вводится в стальную полосу. При этом азотировании образуются выделения AlN (вторичные ингибиторы).

Затем на поверхность стальной полосы наносят разделительное средство при отжиге после выполнения на ней операции азотирования (азотированной стальной полосы) и после этого стальную полосу подвергают завершающему отжигу (операция S7). Во время завершающего отжига вызывают вторичную рекристаллизацию.

Химический состав сляба

Далее будет описан химический состав сляба.

С: от 0,04 массовых % до 0,09 массовых %

Когда содержание С ниже 0,04 массовых %, нет возможности получить подходящую текстуру, получаемую за счет первичной рекристаллизации. Когда содержание С превышает 0,09 массовых %, становится трудно выполнить операцию обезуглероживания (операция S5) для предотвращения магнитного старения. Поэтому содержание С должно составлять от 0,04 массовых % до 0,09 массовых %.

Si: от 2,5 массовых % до 4,0 массовых %

Когда содержание Si ниже 2,5 массовых %, невозможно достичь нужных потерь в сердечнике. Когда содержание Si превышает 4,0 массовых %, становится трудно выполнить холодную прокатку (операция S4). Поэтому содержание Si должно составлять от 2,5 массовых % до 4,0 массовых %.

Mn: от 0,045 массовых % до 0,065 массовых %

Когда содержание Mn меньше 0,045 массовых %, возможно возникновение трещин во время горячей прокатки (операция S2), что уменьшает выход годного. Кроме того, не стабилизируется вторичная рекристаллизация (операция S7). Когда содержание Mn превышает 0,065 массовых %, количество MnS и MnSe в слябе возрастает, так что существует потребность в повышении температуры, до которой нагревают сляб (операция S1), для того, чтобы добиться в достаточной степени перехода MnS и MnSe в твердый раствор, что ведет к повышению издержек и тому подобному. Кроме того, если содержание Mn превышает 0,065 массовых %, уровень, при котором Mn переходит в твердый раствор, может оказаться неоднородным в зависимости от положений, во время нагрева сляба (операция S1). Поэтому содержание Mn должно составлять от 0,045 массовых % до 0,065 массовых %.

Al раств.: от 0,022 массовых % до 0,031 массовых %

Кислоторастворимый Al раств. соединяется с N для образования AlN. Далее AlN действует как первичный ингибитор и вторичный ингибитор. Как описано выше, первичный ингибитор образуется во время отжига (операция S3), а вторичный ингибитор образуется во время азотирования (операция S6). Когда содержание Al раств. составляет меньше 0,022 массовых %, количество образующегося AlN недостаточно и, кроме того, ухудшается четкость ориентации Госса ({110}<001>) зерен кристаллов в текстуре, полученной в ходе вторичной рекристаллизации. Когда содержание Al раств. превышает 0,031 массовых %, существует потребность в повышении температуры во время нагрева сляба (операция S1) для того, чтобы добиться надежного перехода в твердый раствор AlN. Поэтому содержание Alраств. должно составлять от 0,022 массовых % до 0,031 массовых %.

N: от 0,003 массовых % до 0,006 массовых %

Наличие N важно для образования AlN, который действует как ингибитор. Однако, если содержание N превышает 0,006 массовых %, необходимо установить температуру нагрева сляба (операция S1) как превышающую 1390°С, чтобы добиться надежного перехода в твердый раствор. Кроме того, ухудшается четкость ориентации Госса зерен кристаллов в текстуре, полученной в ходе вторичной рекристаллизации (операция S7). Когда содержание N ниже 0,003 массовых %, AlN, который действует как ингибитор, не может выделиться в достаточном количестве, что ведет к тому, что контроль диаметров зерен в зернах первичной рекристаллизации, полученных при первичной рекристаллизации (операция S5), становится трудно осуществлять. По этой причине вторичная рекристаллизация (операция S7) становится неустойчивой. Поэтому содержание N должно составлять от 0,003 массовых % до 0,006 массовых %.

S, Se: от 0,013 массовых % до 0,022 массовых % как эквивалент S

S и Se соединяются с Mn и/или Cu, и соединения S и Se с Mn и/или Cu действуют как первичные ингибиторы. Далее эти соединения используются также как зародыши выделений AlN. Когда содержание S задано как [S] и содержание Se задано как [Se], эквивалент S: Seq от содержания S и Se представлен как, [S]+0,406×[Se]; и когда содержание S и Se превышает 0,022% после преобразования в эквивалентное S значение Seq, существует потребность в повышении температуры для нагрева сляба (операция S1) для того, чтобы добиться надежного перехода в твердый раствор. Когда содержание S и Se меньше 0,013 массовых % после преобразования в эквивалентное S значение Seq, первичные ингибиторы не могут выделиться в достаточной степени (операция S3), а вторичная рекристаллизация становится неустойчивой. Поэтому содержание S и Se должно составлять от 0,013 массовых % до 0,022 массовых % после преобразования в эквивалентное S значение Seq.

Ti: 0,005 массовых % или меньше

Ti соединяется с N, образуя TiN. Далее, когда содержание Ti превышает 0,005 массовых %, количество N, которое способствует образованию AlN, становится недостаточным, что ведет к тому, что первичные ингибиторы и вторичные ингибиторы становятся недостаточными. В результате вторичная рекристаллизация (операция S7) становится неустойчивой. Далее, TiN остается даже после выполнения завершающего отжига (операция S7), ухудшая таким образом магнитные свойства (в особенности потери в сердечнике). Поэтому содержание Ti должно составлять 0,005 массовых % или меньше.

Cu: от 0,05 массовых % до 0,3 массовых %

В случаях, когда нагревание сляба (операция S1) выполняется при температуре 1280°С или выше, Cu образует мелкие выделения вместе с S и Se (Cu-S, Cu-Se) и выделения служат ингибиторами. Далее, выделения действуют также как зародыши выделений, которые вызывают более равномерное распределение AlN, действующего как вторичный ингибитор. По этой причине выделения, содержащие Cu, способствуют стабилизации вторичной рекристаллизации (операция S7). Когда содержание Cu меньше, чем 0,5 массовых %, трудно добиться этих результатов. Когда содержание Cu превышает 0,3 массовых %, эти результаты становятся избыточными и, кроме того, при горячей прокатке (операция S2) могут возникать поверхностные дефекты, которые называют «медные струпья». Поэтому содержание Cu должно составлять от 0,05 массовых % до 0,3 массовых %.

Sn, Sb: от 0,02 массовых % до 0,30 массовых % в сумме

Sn и Sb эффективны для улучшения текстуры при первичной рекристаллизации (операция S5). Кроме того, Sn и Sb являются элементами сегрегации по границам зерен, которые стабилизируют вторичную рекристаллизацию (операция S7) и уменьшают диаметр кристаллических зерен, полученных при вторичной рекристаллизации. Когда содержание Sn и Sb в сумме меньше 0,02 массовых %, холоднокатаная стальная полоса с трудом окисляется во время обработки по обезуглероживанию (операция S5), что ведет к недостаточному образованию оксидного слоя. Кроме того, обезуглероживание иногда трудно выполнить. Поэтому содержание Sn и Sb в сумме составляет от 0,02 массовых % до 0,030 массовых %.

Отметим, что Р также демонстрирует сходный эффект, но он легко вызывает охрупчивание. По этой причине содержание Р предпочтительно составляет от 0,020 массовых % до 0,030 массовых %.

Cr: от 0,02 массовых % до 0,30 массовых %

Cr эффективен для формирования качественной оксидной пленки в процессе обезуглероживания (операция S5). Оксидный слой способствует образованию стеклянной пленки, которая вызывает придание поверхностной напряженности листу из электротехнической стали с ориентированным зерном. Когда содержание Cr меньше 0,02 массовых %, трудно добиться этого результата. Когда содержание Cr превышает 0,30 массовых %, в процессе обезуглероживания (операция S5), холоднокатаная стальная полоса с трудом окисляется, что ведет к недостаточному формированию оксидного слоя, и обезуглероживание иногда выполняется с трудом. Поэтому содержание Cr предпочтительно составляет от 0,02 массовых % до 0,30 массовых %.

Возможно также наличие других элементов, содержащихся для улучшения различных свойств листа из электротехнической стали с ориентированным зерном. Кроме того, остальная часть сляба предпочтительно представлена Fe и неизбежными примесями.

Например, Ni демонстрирует значительное воздействие на равномерное распределение выделений, действующих как первичные ингибиторы, и выделений в качестве вторичных ингибиторов, и в случае содержания нужного количества Ni становится легко получить хорошие и устойчивые магнитные свойства. Когда содержание Ni меньше 0,02 массовых %, трудно добиться этого результата. Когда содержание Ni превышает 0,3 массовых %, в процессе обезуглероживания (операция S5), холоднокатаная стальная полоса с трудом окисляется, что ведет к недостаточному формированию оксидного слоя, и обезуглероживание иногда выполняется с трудом.

Кроме того, Mo и Cd образуют сульфид или селенид, а их выделения действуют как ингибиторы. Когда суммарное содержание Mo и Cd составляет меньше 0,008 массовых %, этого эффекта трудно достичь. Когда суммарное содержание Mo и Cd составляет больше 0,3 массовых %, выделения становятся крупными и поэтому не действуют как ингибиторы, что ведет к тому, что магнитные свойства не стабилизируются.

Условия производственного процесса

Далее будут описаны условия соответствующего производственного процесса, показанного на фиг.1.

Операция S1

В ходе операции S1 проводится нагрев сляба, имеющего химический состав, описанный выше. Способ получения сляба не особенно ограничен. Например, возможно производство сляба способом непрерывной разливки. Кроме того, возможно применение способа обжатия (на слябинге) для легкого осуществления нагрева сляба. Применение способа обжатия позволяет снизить содержание углерода. В частности, сляб, предварительно имеющий толщину от 150 мм до 300 мм, предпочтительно от 200 мм до 250 мм, изготавливают способом непрерывной разливки. Кроме того, существует также возможность получить так называемый тонкий сляб путем установки первоначальной толщины на уровне от 30 мм до 70 мм. При использовании способа с тонким слябом появляется возможность упростить или исключить черновую прокатку до промежуточной толщины во время горячей прокатки (операция S2).

Уровень температуры нагрева сляба устанавливается на значении, при котором вещество, служащее ингибитором в слябе, переходит в твердый раствор (превращается в раствор), и составляет, например, 1280°С или выше. В качестве веществ, служащих как ингибитор, могут быть указаны AlN, MnS, MnSe, Cu-S и подобное. Если сляб нагреть до температуры, которая ниже температуры, при которой вещество, служащее ингибитором, переходит в твердый раствор, это вещество выделяется неравномерно, что иногда ведет к появлению дефектов, так называемых следов в готовом продукте.

Отметим, что верхний предел температуры нагрева сляба не особенно ограничивается металлургическими условиями. Однако в случае, если нагрев сляба осуществляется при температуре 1390°С или выше, возможно возникновение различных затруднений, связанных с производственным оборудованием и технологическими операциями. По этой причине нагрев сляба осуществляется при температуре 1390°С или ниже.

Способ нагрева сляба не связан с особыми ограничениями. Например, существует возможность применения способов нагрева газом, индукционного нагрева, нагрева постоянным током и подобного. Кроме того, для того чтобы легко осуществлять нагрев этими способами, можно также выполнять обжатие непрерывно-литого сляба. Далее, если температура для нагрева сляба установлена равной 1300°С или выше, существует также возможность использовать обжатие для улучшения текстуры для уменьшения содержания углерода.

Операция S2

В ходе операции S2 сляб после нагрева подвергают горячей прокатке, получая, таким образом, горячекатаную стальную полосу.

В это время доля N, содержащегося в слябе, который выделяется в виде AlN в горячекатаной стальной полосе (доля выделяющегося N) установлена равной 35% или меньше. Когда доля выделяющегося N превышает 35%, выделения, которые являются крупными после отжига (операция S3) и не служат первичными ингибиторами, возрастают, и поэтому мелкие выделения, служащие первичными ингибиторами, становятся недостаточными. Когда такие мелкие выделения (первичные ингибиторы) недостаточны, способность к вторичной рекристаллизации (операция S7) становится неустойчивой.

Отметим, что доля выделения N может регулироваться с помощью условий охлаждения при горячей прокатке. В частности, если температура, при которой начинается охлаждение, задана на высоком уровне и скорость охлаждения также высока, доля выделения уменьшается. Нижний предел скорости выделения не особо ограничивается, однако трудно задать долю меньше 3%.

Далее, доля S и/или Se, содержащихся в слябе, которая выделяется в виде MnS и MnSe в горячекатаной стальной полосе (доля выделения S и Se как соединения Mn) задана на уровне 45% или меньше как эквивалент S «Seq». Когда доля выделения S и Se как соединений с Mn превышает 45% как эквивалент S, выделение во время горячей прокатки становится неравномерным. Кроме того, выделения становятся грубыми и с трудом функционируют как эффективные ингибиторы вторичной рекристаллизации (операция S7).

Операция S3

В ходе операции S3 горячекатаную стальную полосу подвергают отжигу и образуются выделения (включения), такие как AlN, MnS и MnSe (первичные ингибиторы).

Этот отжиг осуществляют для униформизации неоднородной структуры горячекатаной стальной полосы, образующейся главным образом во время горячей прокатки, для выделения первичных ингибиторов и рассеивания ингибиторов в измельченной форме. Отметим, что состояние во время отжига особо не ограничивается. Например, возможно применение условий, описанных в Патентном документе 17, Патентном документе 18, Патентном документе 10 или подобное.

Далее, не особенно ограничиваются условия охлаждения при отжиге, однако желательно установить скорость охлаждения с 700°С до 300°С равной 10°С/секунду или больше, чтобы надежно получить мелкие первичные ингибиторы и сохранить быстро охлажденную твердую фазу.

Отметим, что в случае наличия Cu в слябе доля S и/или Se, содержащихся в стальной полосе после отжига, которые выделяются в форме Cu-S или Cu-Se (доля выделения S и Se как соединений с Cu) предпочтительно устанавливается на уровне от 25% до 60% как эквивалент S «Seq». Доля выделения S и Se как соединений с Cu часто оказывается меньше 25%, если охлаждение при отжиге проводится с очень высокой скоростью. Кроме того, если охлаждение при отжиге выполняется с очень высокой скоростью, выделение первичных ингибиторов часто становится недостаточным. Соответственно, если скорость выделения S и Se как соединений с Cu меньше 25%, вторичная рекристаллизация (операция S7) может быть неустойчивой. Когда доля выделения S и Se как соединений с Cu превышает 60%, количество крупных выделений велико, что ведет к тому, что количество мелких выделений, действующих как первичные ингибиторы, недостаточно. По этой причине вторичная рекристаллизация (операция S7) может быть неустойчивой.

Операция S4

В ходе операции S4 отожженную стальную полосу подвергают холодной прокатке, получая, таким образом, холоднокатаную стальную полосу. Количество проходов при холодной прокатке особо не ограничивается. Отметим, что в случае, если холодная прокатка производится только один раз, отжиг горячекатаной стальной полосы (операция S3) выполняется перед холодной прокаткой как отжиг перед завершающей холодной прокаткой. Кроме того, в случае выполнения нескольких проходов холодной прокатки желательно, чтобы промежуточный отжиг выполнялся между процессами холодной прокатки. В случае выполнения нескольких проходов холодной прокатки можно также отказаться от отжига в операции S3 и сформировать первичные ингибиторы при промежуточном отжиге.

Кроме того, степень обжатия при последнем проходе холодной прокатки (завершающей холодной прокатке) установлена на уровне от 84% до 92%. Если степень обжатия при завершающей холодной прокатке меньше 84%, четкость ориентации Госса зерен кристаллов при текстуре первичной ориентации, полученной в ходе отжига (операция S5), является широкой и, кроме того интенсивность совпадающей ориентации Σ9 Госса становится слабой. В результате может быть получена высокая плотность магнитного потока. В случае, если степень обжатия во время завершающей холодной прокатки превышает 92%, количество кристаллических зерен ориентации Госса в текстуре, полученной при первичной рекристаллизации (операция S5), становится крайне небольшим, что ведет к неустойчивости вторичной рекристаллизации (операция S7).

Условия завершающей холодной прокатки не особенно ограничиваются. Например, завершающая холодная прокатка может выполняться при комнатной температуре. Кроме того, в случае, если температура во время по меньшей мере одного прохода поддерживается в диапазоне от 100°С до 300°С в течение одной минуты или больше, текстура, полученная при первичной рекристаллизации (операция S5), улучшается, и получаются вполне хорошие магнитные свойства. Это описано в Патентном документа 19 и подобном.

Операция S5

В ходе операции S5 холоднокатаную стальную полосу подвергают отжигу, и во время этого процесса отжига осуществляется обезуглероживание с целью выполнения первичной рекристаллизации. Далее, в качестве результата выполнения отжига на поверхности холоднокатаной стальной полосы формируется оксидный слой. Средний диаметр зерна (диаметр равнозначного кругу участка) кристаллических зерен, полученных при первичной рекристаллизации, должен составлять не меньше 8 мкм и не больше 15 мкм. Если средний диаметр зерна у зерен после первичной рекристаллизации меньше 8 мкм, температура, при которой происходит вторичная рекристаллизация во время завершающего отжига (операция S7), становится довольно низкой. В частности, вторичная рекристаллизация происходит при низкой температуре. В результате ухудшается четкость ориентации Госса. Если средний диаметр зерна у зерен после вторичной рекристаллизации превышает 15 мкм, температура, при которой происходит вторичная рекристаллизация во время операции завершающего отжига (операция S7), становится высокой. В результате вторичная рекристаллизация (операция S7) становится неустойчивой. Отметим, что в случае, если температура нагрева сляба (операция S1) установлена равной 1280°С или больше для того, чтобы полностью перевести в твердый раствор вещество, действующее как ингибитор, средний диаметр зерна у зерен после первичной рекристаллизации становится приблизительно не меньше 8 мкм и не больше 15 мкм даже в случае, если температура во время отжига перед завершающей холодной прокаткой (операция S3) и температура во время отжига (операция S5) изменяются.

В отношении роста зерна, чем меньше зерна после первичной рекристаллизации, тем больше абсолютное число кристаллических зерен с ориентацией Госса, которое может служить зародышами для вторичной рекристаллизации, на стадии первичной рекристаллизации. Например, в случае, если средний диаметр зерна у зерен после первичной рекристаллизации равен не меньше чем 8 мкм и не больше чем 15 мкм, абсолютное число кристаллических зерен с ориентацией Госса приблизительно в пять раз больше, чем в случае, когда средний диаметр зерна у зерен после первичной рекристаллизации после завершения обезуглероживающего отжига составляет от 18 мкм до 35 мкм (Патентный документ 20). Кроме того, чем меньше зерна после первичной рекристаллизации, тем меньше кристаллические зерна, полученные при вторичной рекристаллизации (зерна после вторичной рекристаллизации). С помощью этого синергетического эффекта улучшаются потери в сердечнике из листа из электротехнической стали с ориентированным зерном и, кроме того, кристаллические зерна, ориентированные по ориентации Госса, избирательно растут, что ведет к улучшению плотности магнитного потока.

Условия при отжиге в ходе операции S5 не особенно ограничиваются и возможно также использование обычного условия. Например, можно выполнять отжиг при температуре от 650°С до 950°С в течение от 80 секунд до 500 секунд во влажной атмосфере смешанного азота и водорода. Можно также регулировать период времени и тому подобное в соответствии с толщиной холоднокатаной стальной полосы. Кроме того, желательно, чтобы скорость нагрева от начальной температуры и до 650°С или выше составляла 100°С/секунду или больше. Это связано с улучшением текстуры после первичной рекристаллизации и получением улучшенных магнитных свойств. Способ выполнения нагрева со скоростью 100°С/секунду или больше особо не ограничивается и, например, могут применяться способы нагрева сопротивлением, индукционного нагрева, нагрева путем непосредственного подвода энергии.

При увеличении скорости нагрева количество кристаллических зерен с ориентацией Госса в текстуре после первичной рекристаллизации становится большим, а зерна после вторичной рекристаллизации становятся мелкими. Этот эффект может быть также достигнут, когда скорость нагрева составляет около 100°С/секунду, однако более предпочтительно установить скорость нагрева равной 150°С/секунду или больше.

Операция S6

В ходе операции S6 после первичной рекристаллизации осуществляется азотирование стальной полосы. При азотировании N, который соединяется с кислоторастворимым Al раств., вводится в стальную полосу для того, чтобы образовать таким образом вторичные ингибиторы. В это время, в случае, если количество введенного N слишком мало, вторичная рекристаллизация (операция S7) становится неустойчивой. Если количество введенного N слишком велико, сильно ухудшается четкость ориентации Госса и, кроме того, часто возникает дефект стеклянной пленки, в которой открыто железо основы. Соответственно для введения нужного количества N задаются условия, описанные ниже.

Что касается содержания Mn, S и Se в слябе, то величина А, определенная в формуле (1), удовлетворяет формуле (2). Здесь [Mn] представляет содержание Mn.

Математическое выражение 3

A=([Mn]/54,9)/(Seq/32,1)формула (1)

1,6≤А≤2,3 формула (2)

Далее, величина I, определенная в формуле (3), удовлетворяет формуле (4). Здесь [N] представляет содержание N в слябе, а ΔN представляет величину, на которую возрастает содержание N при азотировании.

Математическое выражение 4

I=1,3636×[Seq]/32,1+0,5337×[N]/14,0+0,7131×ΔN/14,0

формула (3)

0,0011≤I≤0,0017 формула (4)

При удовлетворении таких условий должным образом образуются вторичные ингибиторы, стабилизируется вторичная рекристаллизация (операция S7) и может быть получена текстура с улучшенной четкостью ориентации Госса.

Если значение А меньше 1,6, вторичная рекристаллизация (операция S7) становится неустойчивой. Когда величина А превышает 2,3, нет возможности перевести в твердый раствор вещество, действующее как ингибитор, если только температура нагрева сляба (операция S1) не будет чрезвычайно высокой (выше чем 1390°С).

Если значение I меньше 0,0011, общее количество ингибиторов недостаточно, что ведет к тому, что вторичная рекристаллизация (операция S7) становится неустойчивой. Когда значение I превышает 0,0017, общее количество ингибиторов становится слишком большим, что ухудшает четкость ориентации Госса в текстуре при вторичной рекристаллизации (операция S7) и становится затруднительным получение хороших магнитных свойств.

Отметим, что количество N, содержащегося в стальной полосе после азотирования, предпочтительно превышает количество N, образующего AlN. Это требуется для реализации стабилизации вторичной рекристаллизации (операция S7). Хотя и неясно, почему такое содержание N способствует стабилизации вторичной рекристаллизации (операция S7), причина может заключаться в следующем. При завершающем отжиге (операция S7), поскольку температура стальной полосы становится высокой, AlN, действующий как вторичный ингибитор, иногда разлагается или переходит в твердый раствор. Это явление происходит в форме денитрификации, поскольку N рассеивается легче, чем алюминий. По этой причине денитрификация облегчается, когда количество N, содержащегося в стальной полосе после азотирования, меньше, что ведет к тому, что действие вторичного ингибитора легко исчезает на ранней стадии. Эта денитрификация вряд ли может произойти, когда количество N, содержащегося в стальной полосе после азотирования, больше количества N, образующего AlN. Таким образом, разложение и переход в твердый раствор AlN вряд ли могут произойти. Поэтому достаточное количество AlN служит вторичными ингибиторами. Далее, при регулировании количества N так, как описано выше, желательно принимать во внимание формулы (3) и (4).

Отметим, что в то время, когда в стальной полосе содержится большое количество Ti (например, когда содержание Ti превышает 0,005 массовых %), при азотировании образуется большое количество TiN, которое остается после выполнения завершающего отжига (операция S7), так что магнитные свойства (в частности, потери в сердечнике) иногда ухудшаются.

Способ азотирования особо не ограничивается, и при этом может быть упомянут способ, при котором нитриды (CrN и MnN, и тому подобное) смешиваются с разделительным средством при отжиге и азотирование выполняется при высокотемпературном отжиге, и способ, при котором происходит азотирование полосы (стальной полосы) при ее пропуске в смешанной газовой атмосфере из водорода, азота и аммиака. Последний способ является предпочтительным для применения в промышленных масштабах.

Далее, азотирование предпочтительно выполняется на обеих поверхностях стальной полосы после первичной рекристаллизации. В настоящем варианте реализации диаметр зерна у зерна после первичной рекристаллизации приблизительно составляет не меньше 8 мкм и не больше 15 мкм и содержание N в слябе составляет от 0,003 массовых % до 0,006 массовых %. Соответственно температура, при которой начинается вторичная рекристаллизация (операция S7), низка и равна 1000°С или меньше. Поэтому для того, чтобы получить более качественную текстуру ориентации Госса при вторичной рекристаллизации, желательно, чтобы ингибиторы равномерно рассеивались по всей толщине. По этой причине N предпочтительно рассеивается в стальной полосе на раннем этапе, а азотирование предпочтительно выполняется по существу равномерно на обеих поверхностях стальной полосы.

Например, если содержание азота в части толщины в 20% с одной поверхности стальной полосы задано как σN1 (массовых %), а содержание азота в части толщины в 20% с другой поверхности стальной полосы задано как σN2 (массовых %), величина В, определенная в формуле (5), предпочтите