Порошок оксида магния и способ его получения

Порошок оксида магния и способ его получения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится к содержащему элемент Fe порошку оксида магния и к способу получения указанного порошка и полезно в качестве метода улучшения/исправления внешнего вида покрытия на листе из анизотропной электротехнической стали или подобном листе, деформации рулона из такого листа и других недостатков листа.

Предпосылки изобретения

[0002] Традиционные листы из анизотропной электротехнической стали обычно получают следующим образом. Например, плоскую стальную заготовку, содержащую кремний (Si), подвергают горячей прокатке, отжигу, холодной прокатке и другим операциям, чтобы получить лист заданной толщины. Затем полученный лист подвергают обезуглероживающему отжигу, рекристаллизации и другим операциям, чтобы получить на поверхности стального листа оксидное покрытие, состоящее в основном из SiO₂. Кроме того, обычно на поверхность стального листа наносят суспензию отжигового сепаратора, состоящую в основном из оксида магния; полученный продукт сушат, затем сворачивают в рулон; и этот рулон подвергают окончательному отжигу при заданной температуре. Во время окончательного отжига между MgO, являющимся основным компонентом отжигового сепаратора, и оксидным покрытием, образовавшимся при обезуглероживающем отжиге и состоящим в основном из SiO₂, происходит реакция, в результате которой образуется форстеритовое (Mg₂SiO₄) покрытие, называемое стеклопокрытием.

[0003] Чтобы образовать стеклопокрытие с однородными и отличными кроющими характеристиками, в патентном документе 1 уровня техники в качестве отжигового сепаратора предлагается отжиговый сепаратор, состоящий в основном из MgO и содержащий соединение Fe. В этом патентном документе 1 описано, что обезуглероженный и отожженный стальной лист покрывают отжиговым сепаратором, содержащим соединение MgO с удельной площадью поверхности по БЭТ от 15 до 100 м²/г и показателем CAA от 45 до 300 секунд, и включающим соединение Fe, причем содержание соединения Fe составляет от 0,15% до 5,0% (выражено на Fe). Однако, как показано в таблицах 1 и 2 патентного документа 1, эффект образования стеклопокрытия наблюдается только тогда, когда отжиговый сепаратор содержит 0,50% или более соединения Fe, причем эта доля приведена в пересчете на Fe. Когда сепаратор содержит 0,05% соединения Fe, также в пересчете на Fe, указанный эффект не получен.

[0004] Между тем, для решения проблемы деформации внутренней круговой формы рулона патентный документ 2 предлагает отжиговый сепаратор, состоящий в основном из оксида магния (MgO) и содержащий Fe₂O₃. В патентном документе 2 утверждается, что деформацию рулона можно ограничить за счет использования отжигового сепаратора, демонстрирующего коэффициент объемной усадки 20-60% при отжиге рулона при температуре 900°C или выше. Другими словами, как показано в таблице 2 патентного документа 2, утверждается, что в отжиговый сепаратор, состоящий в основном из MgO, добавляется Fe₂O₃. Отсюда следует, что Fe должен присутствовать в форме Fe₂O₃, чтобы контролировать коэффициент объемной усадки отжигового сепаратора, а кроме того, необходим контроль добавляемого его количества.

Документы уровня техники

[0005] Патентные документы

Патентный документ 1: JP-A-H09-256068

Патентный документ 2: JP-A-2011-127179

Сущность изобретения

Проблемы, решаемые изобретением

[0006] Однако за счет одного лишь присутствия элемента Fe в форме Fe₂O₃ в отжиговом сепараторе и регулирования добавляемого его количества, как в патентном документе 2, реакционную способность покрытия MgO нельзя сделать достаточно высокой. Таким образом, сложно контролировать внешний вид покрытия с высокой точностью. Между тем, в случае повышения реакционной способности порошка покрытия в целях улучшения внешнего вида покрытия, у порошка покрытия с высокой реакционной способностью также повышается при отжиге рулона коэффициент объемной усадки, поскольку порошок также обладает высокой способностью к самоспеканию. Поэтому сохранить форму рулона сложно.

[0007] Таким образом, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить порошок оксида магния, способный ограничить деформацию внутренней круговой формы отожженного рулона и, кроме того, придающий достаточно однородный внешний вид покрытию после отжига, а также способ получения такого порошка.

Средства решения проблем

[0008] Авторы изобретения неоднократно провели обширные исследования, впервые обнаружив, что в том случае, когда в качестве отжигового сепаратора использован порошка оксида магния, в котором по меньшей мере часть элемента Fe имеет кластерную структуру, его использование позволяет решить обе вышеуказанные проблемы вместе, несмотря на то, что порошок обладает высокой реакционной способностью. В результате было создано настоящее изобретение.

[0009] Соответственно, порошок оксида магния по настоящему изобретению представляет собой порошок оксида магния, содержащий элемент Fe, причем содержание элемента Fe составляет от 0,03 до 0,20 мас.%, и по меньшей мере часть элемента Fe имеет кластерную структуру. В изобретении различные физические свойства измерены применяющимся в примерах способом и прочими.

[0010] Порошок оксида магния по настоящему изобретению позволяет ограничить деформацию внутренней круговой формы отожженного рулона и, кроме того, придает достаточно однородный внешний вид покрытию после отжига рулона. Механизмы ограничения деформации рулона и улучшения внешнего вида покрытия не ясны. Однако можно предположить следующие механизмы: что касается улучшения внешнего вида покрытия, то по меньшей мере часть элемента Fe в порошке оксида магния образует кластерную структуру в кристаллах MgO. Наличие такой фракции элемента железа, имеющей кластерную структуру, позволяет порошку действовать как катализатор при обжиге стали в рулоне. Даже при относительном низком процентном содержании элемента Fe такой каталитический эффект будет вызывать высокую реакционную способность MgO и при отжиге стали будет способствовать реакции образования покрытия, приводя в результате к однородному покрытию. Что касается ограничения деформации рулона, то не требуется делать реакционную способность самого MgO очень высокой, так как уровень реакционной способности порошка повышается благодаря каталитическому эффекту Fe. Следовательно, способность к самоспеканию MgO ограничивается при сохранении низкого коэффициента объемной усадки порошка. Таким образом, после отжига можно предотвратить ситуацию, когда рулон превращается в распушенный рулон.

[0011] Порошок оксида магния по настоящему изобретению предпочтительно имеет удельную площадь поверхности по БЭТ от 10 до 40 м²/г. Когда удельная площадь поверхности находится в этом диапазоне, порошок может иметь надлежащую реакционную способность (активность), позволяющую ограничить число образующихся дефектов покрытия, снижая одновременно склонность оксида магния к гидратации и, кроме того, улучшая адгезивность покрытия. При слишком высокой активности оксид магния в порошке оксида магния легко подвергается реакции гидратации с образованием гидроксида магния при смешении порошка оксида магния с водой для получения суспензии. Следовательно, состояние атмосферы легко становится неоднородным. В результате на стадии окончательного отжига могут легко образоваться дефекты покрытия, такие как точечные отверстия.

[0012] Порошок оксида магния по настоящему изобретению предпочтительно имеет коэффициент объемной усадки от 20 до 80%. Когда коэффициент объемной усадки находится в этом интервале, рулон может изотропно усаживаться при отжиге, и, кроме того, атмосферный газ хорошо распределяется в зазорах между витками стального листа в рулоне во время отжига. В результате легко обеспечить однородность внутри рулона. Более того, после отжига рулон обеспечивает поверхностное давление между своими витками стального листа, так что между витками стального листа остается долевое усилие. Следовательно, деформацию рулона можно ограничить с большей уверенностью. Кроме того, в соответствии с ограничиваемостью деформации рулона, ничто не препятствует вставке рулона в разматыватель.

[0013] Порошок оксида магния по настоящему изобретению предпочтительно содержит элемент Fe, валентность которого равна трем. Хотя подробности кластерной структуры будут описаны позднее, эту структуру кратко можно охарактеризовать как структуру, в которой у каждой элементарной решетки MgO Mg²⁺ становится вакансией решетки, и вместо иона Mg присутствует Fe³⁺. Поэтому предпочтительно, чтобы порошок содержал элемент Fe, валентность которого равна трем, чтобы образовать стабильную кластерную структуру. Кроме того, когда порошок включает элемент Fe, валентность которого равна трем, такой элемент Fe может находиться в состоянии кластера при низкой концентрации, так что порошок может иметь высокую реакционную способность в покрытии. В результате такой порошок более выгоден благодаря достижению совместимости между ограничением деформации рулона и улучшением внешнего вида покрытия.

[0014] Аналогично, с точки зрения описанного выше предпочтительно, чтобы порошок включал трехвалентный элемент Fe. Сначала при окончательном отжиге рулона будет образовываться форстеритовое (Mg₂SiO₄) покрытие в результате реакции между MgO, являющимся основным компонентом порошка оксида магния, и оксидным покрытием, состоящим в основном из SiO₂ и образовавшимся при обезуглероживающем отжиге, как можно видеть из приведенной ниже формулы (1). В то же время наличие двухвалентного железа (такого как FeO) легко вызовет описываемую ниже формулой (2) реакцию, неблагоприятно приводящую к твердым растворам форстерита и фаялита. Даже когда протекает реакция формулы (2), при повышении температуры отжига продукты реакции в итоге превращаются в форстерит, в котором все атомы Fe стали заместителями атомов Mg. Однако окончание реакции будет неблагоприятно задержано. Таким образом, можно считать, что присутствие двухвалентного Fe неблагоприятно приводит к низкой реакционной способности MgO и SiO₂ по отношению друг к другу, а в случае трехвалентного Fe реакция формулы (2) почти не идет. Поэтому предпочтительно, чтобы порошок содержал элемент Fe, валентность которого равна трем.

2MgO + SiO₂ → Mg₂SiO₄ (1) и

xFeO + (2-x)MgO + SiO₂ → Fe_(x)Mg_(2-x)SiO₄ (2)

где 0 < x < 2.

[0015] Порошок оксида магния по настоящему изобретению предпочтительно применяется в качестве сепаратора для отжига листов из анизотропной электротехнической стали. Применение порошка оксида магния по изобретению в качестве сепаратора для отжига листов из анизотропной электротехнической стали позволяет сформировать высококачественное форстеритовое покрытие в целях улучшения магнитных и изоляционных свойств листов из анизотропной электротехнической стали.

[0016] Предлагаемый настоящим изобретении способ получения порошка оксида магния является способом получения содержащего элемент Fe порошка оксида магния, включающим стадию обжига предшественника оксида магния, в котором соединение Fe отрегулировано содержащимся в получаемом порошке оксида магния в пересчитанном на Fe количестве от 0,03 до 0,20 мас.%, с образованием при этом кластерной структуры в по меньшей мере части элемента Fe. В результате обжига предшественника оксида магния, содержащего соединение Fe в заданном количестве, и затем получения MgO можно образовать кластерную структуру в по меньшей мере части кристаллов MgO. Присутствие элемента Fe с такой кластерной структурой заставляет этот элемент действовать как катализатор при обжиге порошка, так что порошок может способствовать реакции образования покрытия при отжиге рулона. Этот прием позволяет получить порошок оксида магния, который способен ограничить деформацию внутренней круговой формы отожженного рулона и который может также придать достаточно однородный внешний вид покрытию после отжига. Кроме того, такой прием позволяет достичь повышения производительности выпуска таких рулонов, стабильной работы оборудования для их получения, повышения выхода конечных продуктов (например, предотвращение образования отходов рулонной стали) и др.

[0017] В предлагаемом настоящим изобретении способе получения порошка оксида магния соединение Fe предпочтительно представляет собой по меньшей мере одно, выбранное из группы, состоящей из оксидов, гидроксидов, карбонатов, хлоридов, сульфатов, сульфидов, нитратов, фосфатов и силикатов. Применение вышеуказанного соединения Fe позволяет образовываться кластеру Fe/MgO, способному обеспечить получение желаемых выгодных эффектов.

Краткое описание чертежей

[0018] Фиг. 1 показывает соответственные XANES-спектры Fe (нормированные спектры поглощения) экспериментального примера 1 и примеров 1 и 5.

Фиг. 2 показывает соответственные XANES-спектры Fe (нормированные спектры поглощения) сравнительных примеров 7 и 8.

Фиг. 3 показывает соответственные XANES-спектры Fe (нормированные спектры поглощения) стандартных образцов (Fe, FeO, Fe₂O₃ и Fe₃O₄).

Фиг. 4 показывает осцилляции EXAFS экспериментального примера 1.

Фиг. 5 показывает структурную функцию радиального распределения, полученную путем Фурье-преобразования в экспериментальном примере 1, при этом сплошная линия и пунктирная линия относятся соответственно к экспериментальным значениям и подогнанным значениям.

Варианты осуществления изобретения

Кластерная структура

[0019] Порошок оксида магния по настоящему изобретению - это порошок оксида магния, включающий элемент железо (Fe), причем по меньшей мере часть элемента Fe имеет кластерную структуру. Кластерная структура означает не структуру, в которой ионы Fe частично заместили ионы Mg (твердый раствор замещения), а вещество, в котором в элементарной решетке MgO присутствуют ионы Fe в разных позициях решетки, находясь в форме агрегатов. В частности, ионы Mg²⁺ в элементарной решетке MgO частично переходят в форму вакансий решетки (дефекты Mg²⁺), а вместо этих ионов в элементарной решетке MgO присутствуют ионы Fe в виде агрегатов. Таким образом, может образоваться кластерная структура (кластерная структура Fe/MgO). Например, 13 ионов Mg²⁺ в элементарной решетке MgO выходят в виде вакансий решетки (дефектов Mg²⁺), и вместо этих ионов в элементарной решетке MgO присутствует четыре иона Fe³⁺ в форме агрегата в тетрагональных позициях. Таким образом, может образоваться кластерная структура (кластерная структура Fe³⁺/MgO). Структурная модель такой кластерной структуры Fe³⁺/MgO предложена, например, на фиг. 6 в ссылочном документе 1 (K. Asakura, Y. Iwasawa, H. Kuroda, "EXAFS AND XANES STUDIES ON THE LOCAL STRUCTURES OF METAL IONS IN METAL DOPED MgO SYSTEM", Journal de Physique Colloques, 47, C8-317-C8-320 (1986)). Как будет описано ниже, кластерную структуру можно охарактеризовать путем XAFS-измерений (определение тонкой структуры спектра рентгеновского поглощения).

XAFS-структура (тонкая структура спектра рентгеновского поглощения)

[0020] Ниже приводится общее краткое описание тонкой структуры спектра рентгеновского поглощения (XAFS). В случае измерения поглощающей способности вещества при переменной энергии фотонов падающего рентгеновского излучения наблюдается быстрое повышение поглощающей способности (рентгеновский край поглощения), когда энергия падающего рентгеновского излучения равна остовному уровню каждого из атомов, составляющих исследуемое вещество. Затем, с повышением энергии падающего рентгеновского излучения, наблюдается плавное снижение поглощающей способности. Для справки, энергетическое положение рентгеновского края поглощения элемента свое для каждого элемента. При детальном исследовании спектра следует понимать, что вблизи края полосы поглощения структура спектра сильно изменяется, и в области более высокой энергии, чем на краю полосы поглощения, имеется слабая и плавная колебательная структура.

[0021] Тонкая структура края полосы поглощения, видимая в узкой области вблизи границы поглощения, называется XANES (тонкая структура спектра рентгеновского поглощения, от англ. X-ray absorption near edge structure), а колебательная структура, наблюдаемая в широком диапазоне с более высокой энергией, чем XANES, называется EXAFS (растянутая тонкая структура спектра рентгеновского поглощения, от англ. extended X-ray absorption fine structure). Обобщенно эти две тонкие структуры рентгеновского поглощения обычно называются тонкой структурой рентгеновского спектра поглощения (XAFS). Спектр XANES соответствует переходу составляющих исследуемое вещество атомов из их остовного уровня на их различные незаполненные уровни. Таким образом, на спектре XANES отражаются электронная структура центрального атома из этих атомов, симметрия и другие факторы. Соответственно, можно получить информацию об электронном состоянии атома, такую как его валентность, и др. В то же время, колебательная структура EXAFS вызвана эффектом интерференции электронов, выбиваемых из атомов падающим рентгеновским лучом, и электронов, рассеиваемых атомами вокруг себя. Таким образом, измеряя EXAFS, можно получить информацию о числе атомов вокруг выбранного центрального атома (например, координационное число), сортах атомов, расстоянии между атомами и о другой локальной микроструктуре. Соответственно, когда степень поглощения рентгеновского излучения веществом измеряется посредством XANES или EXAFS, предпочтительно XANES и EXAFS, можно получить более точную информацию об атомной структуре вещества, его кластерной структуре и т.д.

[0022] В XAFS широко используется метод пропускания, метод выхода флуоресценции, метод выхода электронов (например, метод парциального выхода электронов или метод полного выхода электронов), или другой подобный метод измерения. С точки зрения анализа информации в целом предпочтителен метод пропускания, метод выхода флуоресценции и т.п. В зависимости от концентрации измеряемого образца и др. факторов можно подходящим образом выбрать для применения метод пропускания, метод выхода флуоресценции или им подобный.

[0023] Метод пропускания является наиболее достоверным для принципа XAFS методом измерения, и этим методом измеряют интенсивность падающего света и интенсивность рентгеновского излучения, пропущенного образцом, для измерения поглощенной дозы рентгеновского излучения. В результате получают большой массив информации об образце. Целевое соединение обычно измеряют при концентрации не ниже заданного значения (например, несколько весовых процентов или выше).

[0024] С другой стороны, когда невозможно осуществить измерение методом пропускания, например, из-за низкой концентрации целевого соединения, можно применять любой другой метод измерения. Например, для измерений можно использовать метод выхода флуоресценции. Методом выхода флуоресценции можно измерить только флуоресцентное рентгеновское излучение от целевого элемента, так что на полученные результаты почти не влияют элементы с более высоким содержанием. Поэтому этот метод эффективен для измерения спектра рентгеновского поглощения элемента, присутствующего в малой концентрации. Кроме того, флуоресцентное рентгеновское излучение обладает высокой проникающей способностью (слабым взаимодействием с любым веществом), так что можно детектировать флуоресцентные рентгеновские лучи, генерируемые внутри образца. Таким образом, этот метод предпочтителен как метод получения широкого массива информации. В области энергий Fe измерение обычно проводят на разбавленной пробе, используя метод выхода флуоресценции. Любой спектр, полученный методом выхода флуоресценции, будет по существу эквивалентным спектру, полученному методом пропускания.

[0025] Метод выхода электронов заключается в облучении образца рентгеновскими лучами и измерении во время облучения текущего в образце электрического тока. Поэтому необходимо, чтобы образец был электропроводящим веществом. Кроме того, этот метод чувствителен к поверхности образца (давая информацию об области образца от его поверхности на глубину нескольких нанометров).

Порошок оксида магния

[0026] Порошок оксида магния по настоящему изобретению состоит из частиц, состоящих в основном из оксида магния. Чтобы эффективно образовать форстеритовое покрытие, предпочтительно, чтобы доля оксида магния как основного компонента составляла 95 мас.% или выше, более предпочтительно 98 мас.% или выше. Порошок может содержать любые примесные компоненты, происходящие из сырья, из которого получен порошок. Примеры таких примесных компонентов включают Na, Al, Si, P, S, Cl, K и Ca.

[0027] Чтобы можно было одновременно предотвратить деформацию рулона и улучшить внешний вид покрытия, порошок оксида магния по настоящему изобретению содержит элемент Fe, и по меньшей мере частичный его фрагмент имеет кластерную структуру. Не требуется, чтобы весь элемент Fe, содержащийся в порошке оксида магния по изобретению, находился в состоянии кластера. Как описано выше, порошок может оказывать желаемые выгодные эффекты при условии, что по меньшей мере частичный фрагмент элемента Fe выполнен в состоянии кластера.

[0028] Содержание элемента Fe в порошке оксида магния составляет от 0,03 до 0,20 мас.% порошка для того, чтобы порошок обеспечивал обе вышеупомянутые функции при сохранении высокой реакционной способности в покрытии. Для улучшения каталитического эффекта элемент Fe входит в состав порошка оксида магния с долей предпочтительно от 0,04 до 0,19 мас.%, более предпочтительно от 0,05 до 0,18 мас.%.

[0029] Что касается элемента Fe, входящего в состав порошка оксида магния по настоящему изобретению, то порошок может включать элемент Fe с любой валентностью при условии, что элементу Fe обеспечена возможность перейти в состояние кластера. Порошок предпочтительно содержит трехвалентный элемент Fe. Элемент Fe в порошке предпочтительно является трехвалентным, чтобы при его добавлении в малой концентрации он мог находиться в состоянии кластера.

[0030] Порошок оксида магния по настоящему изобретению предпочтительно содержит элемент B с точки зрения облегчения образования форстеритового покрытия. Содержание элемента B в порошке оксида магния предпочтительно составляет от 0,05 до 0,10 мас.%, более предпочтительно от 0,10 до 0,30 мас.% порошка с точки зрения облегчения образования форстеритового покрытия. Причина того, почему присутствие элемента B в порошке способствует образованию форстеритового покрытия, может быть следующей: когда стальной лист отжигают, B позволяет снизить вязкость внутри кварцевого стекла, так что стекло гладко растекается по поверхности стального листа, способствуя реакцию между стеклом и оксидом магния, в результате повышается количество получаемого форстерита.

[0031] Порошок оксида магния по настоящему изобретению может быть легирован любым другим элементом, помимо вышеупомянутых, при условии, что этот элемент не снижает выгодные эффекты изобретения. Порошок может содержать дополнительный элемент, помимо вышеупомянутых, как компонент, происходящий из сырья, из которого получен порошок. Порошок может содержать следующие дополнительные элементы, помимо вышеупомянутых: щелочной металл (такой как Li, Na или K), щелочноземельный металл (такой как Mg, Ca, Sr или Ba) или какой-либо другой элемент (такой как F, Al, Si, P, S или Cl).

[0032] Удельная площадь поверхности по БЭТ порошка оксида магния по настоящему изобретению предпочтительно составляет от 10 до 40 м²/г, более предпочтительно от 12 до 38 м²/г, для улучшения адгезии порошкового покрытия при одновременном ограничении количества образующихся дефектов в покрытии. Чем больше удельная площадь поверхности по БЭТ, тем более предпочтительный эффект повышения реакционной способности порошка достигается. Однако порошок может испытывать проблемы с гидратируемостью. Поэтому предпочтителен любой из приведенных выше диапазонов. Предпочтительно получать порошок оксида магния по настоящему изобретению смешением друг с другом отдельных продуктов порошков оксида магния, имеющих разные удельные площади поверхности по БЭТ, для того, чтобы можно было управлять реакционной способностью (активностью) порошка. В этом случае соответствующие удельные площади поверхности по БЭТ отдельных продуктов особо не ограничены при условии, что удельную площадь поверхности по БЭТ смешанного продукта можно отрегулировать так, чтобы она попала в любой из указанных выше диапазонов. Таким образом, какие-то удельные площади поверхности по БЭТ могут быть вне этого диапазона. Удельную площадь поверхности по БЭТ можно корректировать в соответствии с температурой обжига предшественника оксида магния. Температура обжига предпочтительно составляет, например, от примерно 600 до 1200°C. Чем выше температура обжига, тем с более низкой удельной площадью поверхности по БЭТ можно получить порошок.

[0033] Чтобы более точно управлять реакционной способностью (активностью), порошок можно отрегулировать имеющим предпочтительную удельную площадь поверхности, например, смешивая друг с другом две или более разновидности оксида магния, имеющих разную удельную площадь поверхности по БЭТ.

[0034] Коэффициент объемной усадки порошка оксида магния по настоящему изобретению предпочтительно составляет от 20 до 80%, оба предела включительно, более предпочтительно 20% или более и менее 80%, еще более предпочтительно от 20% до 70% включительно, чтобы наверняка сохранить однородность внутри рулона и ограничить величину деформации рулона. Коэффициент объемной усадки можно регулировать в соответствии с температурой обжига оксида магния. Температура обжига предпочтительно составляет, например, от примерно 600 до 1200°C. При более высокой температуре обжига можно получить более низкий коэффициент объемной усадки порошка.

[0035] У порошка оксида магния по настоящему изобретению средний размер его частиц в гранулометрическом распределении мокрой пробы на анализаторе Microtrack предпочтительно составляет от 0,1 до 50 мкм, более предпочтительно от 0,5 до 20 мкм включительно, еще более предпочтительно от 0,5 до 5 мкм, с точки зрения равномерной диспергируемости порошка и контроля коэффициента объемной усадки. В настоящем описании средний размер частиц означает размер, при котором 50% частиц имеют размер меньше среднего, определенный из интегральной кривой гранулометрического распределения, полученной методом лазерной дифракции. В частности, конкретный средний размер частиц будет описан в примерах. Что касается среднего размера частиц порошка оксида магния по настоящему изобретению в гранулометрическом распределении мокрой пробы, то порошок предпочтительно подбирают содержащим частицы со средним их размером 45 мкм или менее с долей 99% или более, чтобы ограничить количество образующихся дефектов покрытия. Если контролировать коэффициент объемной усадки через средний размер частиц порошка оксида магния, то поскольку частицы более крупного размера обычно имеют меньший коэффициент объемной усадки, то смесь разных видов частиц обычно имеет меньший коэффициент объемной усадки, чем монодисперсная разновидность частиц.

Способ получения порошка оксида магния

[0036] Предлагаемый настоящим изобретением способ получения порошка оксида магния является способом получения порошка оксида магния, содержащего элемент Fe, и включает стадию обжига предшественника оксида магния, содержащего соединение Fe, в с образованием при этом кластерной структуры в по меньшей мере части элемента Fe. Ниже описание проблем, аналогичным обсуждавшимся в связи с порошком оксида магния по изобретению, может быть опущено.

[0037] Предшественник оксида магния в настоящем изобретении может быть получен известным способом. Предшественник оксида магния особо не ограничен при условии, что этот предшественник при обжиге дает оксид магния. Примеры предшественника включают оксид магния, гидроксид магния и карбонат магния. Для контроля удельной площади поверхности по БЭТ порошка оксида магния предпочтительно использовать гидроксид магния. В случае использования, например, гидроксида магния в качестве предшественника оксида магния, предшественник может быть получен известным способом.

[0038] Примеры магниевого сырья включают водорастворимые соли магния и их гидраты. Предпочтительным сырьем являются, например, гексагидрат хлорида магния, дигидрат хлорида магния или безводный хлорид магния. Другие примеры магниевого сырья включают морскую воду, рассолы и рапу.

[0039] Примеры щелочного сырья включают гидроксиды щелочных металлов и гидроксиды щелочноземельных металлов. Примеры гидроксидов щелочных металлов включают гидроксид натрия и гидроксид калия. Примеры гидроксидов щелочноземельных металлов включают гидроксид магния и гидроксид кальция.

[0040] Описанный выше гидроксид магния обжигают, например, при температуре примерно 1000-1500°C, получая оксид магния, и оксид магния приводят в реакцию с водой, чтобы получить гидроксид магния. Это соединение подходит в качестве предшественника оксида магния. Чтобы контролировать реакционную способность полученного порошка, предлагаемый настоящим изобретением способ получения оксида магния можно осуществить один раз. В этом случае, что касается среднего размера частиц оксида магния на его гранулометрическом распределении мокрой пробы, предпочтительно использовать известные средства измельчения полученных частиц, такие как шаровая мельница, чтобы получить частицы со средним их размером 45 мкм или меньше с долей 99% или более, чтобы однородно диспергировать приготовленные частицы. Годится также оксид магния, полученный известным способом. Предпочтительно добавлять оксид магния в воду с температурой примерно 1-100°C, устанавливая концентрацию оксида магния в диапазоне от 10 до 25 мас.%.

[0041] Гидроксид магния, полученный описанным выше образом, можно использовать как он есть в качестве предшественника оксида магния для продолжения процесса, осуществляемого на следующем этапе. В этом случае в предшественник оксида магния вводят соединение Fe, которое будет подробно описано ниже, например, путем добавления к нему этого соединения. В результате получают содержащий соединение Fe предшественник оксида магния. Добавление соединения Fe можно произвести в любой момент времени при условии, что этот момент приходится до окончательного обжига предшественника. Кроме добавления непосредственно к предшественнику оксида магния, соединение Fe можно добавить в сырье, использующееся для получения предшественника оксида магния.

[0042] Соединение Fe особо не ограничено при условии, что это соединение содержит элемент Fe. С точки зрения образования кластерной структуры, соединение Fe предпочтительно представляет собой по меньшей мере одно, выбранное из группы, состоящей из оксидов, гидроксидов, карбонатов, хлоридов, сульфатов, сульфидов, нитратов, фосфатов и силикатов. Предпочтительными оксидами являются такие оксиды железа, как FeO, Fe₂O₃ и Fe₃O₄. С точки зрения образования кластерной структуры Fe/MgO, более предпочтителен Fe₂O₃, в котором Fe является трехвалентным. Другие примеры соединения Fe включают гидроксиды, такие как гидроксид железа, карбонаты, такие как карбонат железа, хлориды, такие как хлорид железа, сульфаты, такие как сульфат железа, сульфиды, такие как сульфид железа, нитраты, такие как нитрат железа, фосфаты, такие как фосфат железа, и силикаты, такие как метасиликат железа и силикат железа. Даже если в качестве соединения железа используется другой исходный материал, а не оксиды, этот исходный материал превращается в оксид, когда рассматриваемую сталь подвергают окончательному отжигу. Таким образом, этот случай может давать по существу такие же преимущества, что и использование оксида.

[0043] При обжиге содержащего соединение Fe предшественника оксида магния, описанного выше, можно получить оксид магния и, кроме того, может образоваться кластерная структура у по меньшей мере частичного фрагмента элемента Fe. В настоящем изобретении для образования кластерной структуры соединение Fe вводят в предшественник оксида магния, например, путем добавления в него соединения Fe перед обжигом предшественника оксида магния. Добавление можно осуществить в любое время при условии, что оно приходится до окончательного обжига предшественника. Если введение соединения Fe произвести после обжига предшественника оксида магния, кластерная структура образоваться не сможет, так что полученный порошок не сможет демонстрировать желаемых выгодных эффектов. Температура обжига особо не ограничена, если только она позволяет образоваться кластерной структуре Fe/MgO в по меньшей мере части кристаллов MgO. Температура предпочтительно составляет, например, от 600°C до 1200°C, более предпочтительно от 700°C до 1100°C. Удельная площадь поверхности по БЭТ порошка регулируется в соответствии с температурой обжига. При более высокой температуре обжига можно получить более низкую удельную площадь поверхности по БЭТ.

[0044] Чтобы перевести элемент Fe в состояние кластера для проявления каталитического эффекта, соединение Fe вводят в порошок оксида магния в пересчитанном на Fe количестве от 0,03 до 0,20 мас.%. Для улучшения каталитического эффекта элемента Fe при одновременной стабилизации кластерной структуры соединение Fe вводят в порошок оксида магния в пересчитанном на Fe количестве предпочтительно от 0,04 до 0,19 мас.%, более предпочтительно от 0,05 до 0,18 мас.% порошка.

[0045] В настоящем изобретении предпочтительно ввести в предшественник оксида магния соединение бора (B) для облегчения образования покрытия. Способ введения соединения B особо не ограничен и состоит, например, в добавлении соединения B к предшественнику оксида магния в заданном процентном содержании до обжига предшественника оксида магния. Предпочтительные примеры соединения B включают борные кислоты, соли щелочного металла и борных кислот, бораты аммония, соли щелочного металла и метаборной кислоты и диоксид бора. Предпочтительны борная кислота и борный ангидрид. Соединение B содержится в порошке оксида магния в пересчитанном на бор количестве предпочтительно от 0,05 до 0,50 мас.%, более предпочтительно от 0,07 до 0,3 мас.%. В порошок оксида магния по настоящему изобретению можно добавить соединение любого элемента помимо вышеуказанных компонентов, при условии, что это соединение не снижает полезные эффекты изобретения.

Сепаратор для отжига листа из анизотропной электротехнической стали

[0046] Порошок оксида магния по настоящему изобретению предпочтительно применяется в качестве отжигового сепаратора, более предпочтительно в качестве сепаратора для отжига листа из анизотропной электротехнической стали.

[0047] Лист из анизотропной электротехнической стали обычно получают следующим способом: плоскую заготовку листа (сляб) из анизотропной электротехнической стали подвергают горячей прокатке, а затем одной или двум или более проходам холодной прокатки, проводя промежуточный отжиг между горячей прокаткой и холодной прокаткой (каждой из холодных прокаток), получая готовый холоднокатаный лист. Затем этот лист подвергают первичному рекристаллизационному отжигу, который действует также как обезуглероживающий отжиг, формируя на поверхности стального листа оксидное покрытие, состоящее в основном из оксида кремния (SiO₂). После этого отжиговый сепаратор, содержащий порошок оксида магния по настоящему изобретению, однородно диспергируют в воде, получая суспензию. Эту суспензию наносят на стальной лист сплошным слоем, применяя способ нанесения валиком или распыления, и затем полученный лист сушат при заданной температуре. Затем высушенный лист сворачивают в рулон, после чего подвергают окончательному отжигу при температуре 900°C или выше. В результате можно образовать форстеритовое покрытие (Mg₂SiO₄) на поверхности стального листа. В настоящем изобретении окончательный отжиг проводят при температуре 900°C или выше. При температуре отжига ниже 900°C отдельные витки рулона не прилипают плотно друг к другу, поэтому не требуется наносить на рулон отжиговый сепаратор. Даже если отжиговый сепаратор нанесен на р