BRPI0810570A2

BRPI0810570A2 - método de produção de chapa de aço elétrico com grão orientado

Info

Publication number: BRPI0810570A2
Application number: BRPI0810570-7A
Authority: BR
Inventors: Takao Mukai; Shinya Hayashi; Atsushi Tanaka; Hiroyuki Mimura; Hisataka Uto
Original assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2007-04-24
Filing date: 2008-04-22
Publication date: 2011-11-08
Also published as: EP2140949B1; PL2140949T3; JPWO2008133337A1; WO2008133337A1; KR20090114413A; CN101668596A; EP2140949A1; KR101120125B1; RU2411092C1; EP2140949A4; CN101668596B; JP5392076B2; US20100084058A1; US8236110B2

Abstract

MéTODO DE PRODUçãO DE CHAPA DE AçO ELéTRICO COM GRãO ORIENTADO. A presente invenção refere-se a uma chapa de aço elétrico com grão orientado tendo uma estrutura de recristalização primária na qual os grãos de cristal orientados na direção de Goss e grãos de cristal tendo uma relação de orientação coincidente à orientação de Goss são alinhados na direção de laminação. A invenção é caracterizada pelo aquecimento de uma placa contendo, em % em massa, O: 0,025 a 0,10%, Si: 2,5 a 4,5%, Mn: 0,03 a 0,55%, e AI: 0,007 a 0,040% a 1.100 a 1.450 0C ou maior; laminar a quente a placa para se obter uma chapa laminada a quente; recozer a chapa laminada a quente; laminar a frio a chapa recozida múltiplas vezes com um laminador em linha reversível de carcaça dividida; e submeter a chapa de aço lamionada a frio a um recozimento de recristalização primária seguido por um recozimento de recristalização secundária, em cujo método: (a) uma primeira laminação a frio ou uma primeira e uma segunda laminação a frio são executadas usando-se um cilindro de trabalho de diâmetro pequeno de 55 mm a menos de 105 mm; (b) uma segunda ou terceira laminação a frio até uma penúltima laminação a frio são executadas usando-se um cilindro de trabalho com diâmetro grande de 105 mm a menos de 150 mm; e (c) uma laminação a frio final é conduzida usando-se um cilindro de trabalho pequeno com um diâmetro menor que o dinâmetro do cilindro de trabalho de diâmetro grande.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DE PRODUÇÃO DE CHAPA DE AÇO ELÉTRICO COM GRÃO ORIENTADO".

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um método de produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado para uso em núcleos de ferro de transformadores, geradores e outros equipamentos elétricos. Descrição da Técnica Relacionada

Devido à crescente preocupação sobre a conservação de ener- gia nos últimos anos, foi sentida uma forte necessidade de transformadores, geradores e outros equipamentos elétricos que oferecessem baixa perda de núcleo, fossem pequenos em tamanho e com peso leve. O atendimento dessas necessidades requer o desenvolvimento de uma chapa de aço elétri- co de grão orientado que seja fina e tenha alta densidade de fluxo magnéti- co.

Graças aos avanços marcantes na tecnologia de produção, é hoje possível produzir chapas de aço elétrico com grão orientado de 0,23 mm de espessura apresentando uma densidade de fluxo magnético B8 (va- lor a uma força de magnetização de A/m) de 1,92 T, e perda de núcleo W17/50 (valor a 50Hz e densidade de fluxo magnético máxima de 1,7 T) de 0,85 W/kg.

A produção de chapa de aço elétrico com grão orientado tendo tais excelentes propriedades magnéticas requer a formação durante o reco- zimento final de acabamento de uma textura de recristalização secundária cujos grãos recristalizados secundários são altamente orientados na direção {110}<001 > (direção de Goss).

Para formar uma textura de recristalização secundária que seja fortemente orientada na direção de Goss, é indispensável (i) formar uma es- trutura de recristalização primária condutora para o crescimento preferencial dos grãos recristalizados secundários na direção de Goss e (ii) controlar o 30 crescimento dos grãos de cristal com orientações indesejáveis, isto é, dife- rentes da orientação de Goss, com inibidor durante o processo de recristali- zação secundária. A prática geral é usar um precipitado tal como AIN1 Mn(S, Se) ou Cu2 (S, Se) como inibidor, e suplementarmente usar um elemento do tipo que produz segregação nos contornos dos grãos tal como Sn ou Sb (vide, por exemplo, a Publicação de Patente Japonesa (B) n° S46-23820 e a Publi- cação de Patente Japonesa (A) n° S62-40315). Em um método de produção que usa inibidor, entretanto, uma alta densidade de fluxo magnético não po- de ser obtida sem formar uma estrutura de recristalização primária adequa- da.

Para a formação de uma estrutura de recristalização primária adequada, é importante estabelecer um diâmetro uniforme de grão de cristal e alinhar os grãos de cristal orientados na direção de Goss e os grãos de cristal que têm uma relação de orientação em coincidência com a orientação de Goss na direção de laminação. Entretanto, esses fatores são fortemente influenciados pela condição de laminação a frio. Por causa disso, numerosas tecnologias de laminação a frio foram propostas (Vide, por exemplo, a Publi- cação de Patente Japonesa (B) n° S54-13846 e n° S54-29182, e a Publica- ção de Patente Japonesa (A) n° H4-289121).

A laminação a frio é conduzida ou por laminação reversível (vide a Publicação de Patente Japonesa (B) n° S54-13846) ou laminação em linha (vide a Publicação de Patente Japonesa (B) n° S54-29182). O modo princi- palmente usado atualmente é a laminação reversível na qual é conduzida uma laminação à alta temperatura que utiliza o aquecimento de deformação e é utilizado o efeito de envelhecimento após o bobinamento no carretei de interlaminação.

A resistência à deformação de uma chapa com um alto teor de Si é grande. Portanto,quando a chapa de aço é laminada reversivelmente usando-se um cilindro de trabalho de grande diâmetro, a grande força de reação à laminação restringe o limite de redução da laminação. Entretanto, quando um cilindro de trabalho de diâmetro pequeno é usado, a área de contato com a chapa de aço é pequena, de forma que o limite da redução da laminação aumenta porque a força de reação à laminação é menor para qualquer redução de laminação dada. Portanto, quando se lamina a uma alta razão de redução, é vantajoso usar um cilindro de trabalho de pequeno diâ- metro (vide a Publicação de Patente Japonesa (B) n° S50-37130 e a Publi- cação de Patente Japonesa (A) n° H2-282422, n° H5-33056 e n° H9- 287025).

Geralmente falando, a redução do diâmetro do cilindro de traba- lho aumenta a probabilidade de deformação do cilindro e é, portanto, indese- jável quanto ao aspecto de forma e propriedades magnéticas da chapa de aço. Entretanto, Iaminadores Sendzimir e Iaminadores NMS equipados com grupos de 6, 12 e 20 cilindros são construídos de forma que os cilindros a- póiem o cilindro de trabalho multidirecionalmente, inibindo assim a deforma- ção do cilindro e permitindo o uso de um cilindro de trabalho de pequeno diâmetro. Por esta razão, a produção da maioria das chapas de aço elétrico com grãos orientados é conduzida usando-se Iaminadores de cilindros em linha reversíveis.

Os Iaminadores em linha reversíveis predominantes são Iamina- dores Sendzimir, tipicamente os Iaminadores ZR21 e ZR22. Para garantir a propriedade de laminação da chapa de aço fina, esses Iaminadores são ge- ralmente equipados com cilindros de trabalho pequenos de 95 mm de diâ- metro ou menos. A Publicação de Patente Japonesa (A) n° H9-287025, por exemplo, descreve modalidades usando cilindros de trabalho com diâmetros de 80 mm e 90 mm.

Conforme mostrado na figura 1(a), Iaminadores Sendzimir tipifi- cados pelo Iaminadores do tipo ZR21 e ZR22 são instalados em carcaças de monobloco. No caso de uma carcaça de monobloco, apenas uma quantida- de fixa de espaço está disponível dentro da carcaça. Então quando se muda o cilindro de trabalho, o diâmetro do cilindro de reposição que pode ser inse- rido é limitado.

Em contraste, conforme mostrado na figura 1 (b), no caso de um laminador Sendzimir construído em uma carcaça separada, o espaço dentro da carcaça pode ser ajustado movendo-se verticalmente as metades da car- caça. Isto torna possível mudar o diâmetro do cilindro de trabalho de acordo com o tipo, espessura e outras condições da chapa de aço, e também com as condições de laminação. Avanços recentes em equipamentos e tecnolo- gias de operação, juntamente com o desenvolvimento do Iaminador NMS1 permitem agora o uso de cilindros de trabalho com diâmetros de 95 mm ou maiores.

Contra esse pano de fundo, os requerentes estudaram o efeito do diâmetro do cilindro de trabalho nas propriedades magnéticas.

Foi aprendido que as propriedades magnéticas melhoram quan- do o diâmetro do cilindro de trabalho está entre 95 e 170 mm. Uma tecnolo- gia foi então desenvolvida para produzir chapas de aço elétrico com grão orientado excelentes em propriedades magnéticas usando um Iaminador em linha reversível com um diâmetro do cilindro de trabalho de 95 a 170 mm (vide as Publicação de Patente Japonesa (A) n° 2001-192732 e n° 2002- 129234).

Sumário da Invenção

A tecnologia ensinada pelos requerentes da Publicação de Pa- tente Japonesa (A) n° 2001-192732 é almejada para a melhoria das proprie- dades magnéticas da chapa de aço elétrico com grão orientado pelo uso de um cilindro de trabalho com diâmetro de 95 a 170 mm. Ela é direcionada à vantagem do uso de um cilindro de trabalho de diâmetro pequeno, isto é, a propriedade de alta redução, e não à melhoria de produtividade.

A Publicação de Patente Japonesa (A) n° 2002-129234 é basea- da no conhecimento metalúrgico de que "um Iaminador em linha com cilindro de trabalho de diâmetro grande produz um efeito marcante nos passes de laminação a montante" e ensina uma tecnologia para produzir uma chapa de aço elétrico com grão orientado usando um Iaminador em linha equipado com uma carcaça dividida na qual os passes a montante do Iaminador são conduzidos com um cilindro de trabalho de diâmetro grande e os passes a jusante são conduzidos com um de diâmetro menor. Isto é, ela ensina um método de usar um cilindro de trabalho de diâmetro grande nos passes a montante de laminação a montante.

Com esse método, entretanto, o passe inicial da laminação a frio, no qual uma grande redução de espessura é intrinsecamente desejada, é também feito usando-se um cilindro de diâmetro grande, de forma que uma desvantagem de uma contenção pesada na mordida do cilindro e ou- tros aspectos de laminação são experimentados no passe inicial.

Na laminação a frio de uma chapa de aço elétrico com grão ori- entado, acreditava-se que o uso de um cilindro de trabalho com diâmetro pequeno, por exemplo, um cilindro com um diâmetro de 90 mm ou menos, degradava as propriedades magnéticas em vez de melhorá-las. Entretanto, a presente invenção é direcionada à exploração da propriedade de alta redu- ção de um cilindro de diâmetro pequeno até o máximo, e para formar uma estrutura de recristalização primária que apresente um diâmetro de grão de cristal uniforme e onde os grãos de cristal com orientação de Goss e os grãos de cristal que têm uma relação de orientação coincidente à orientação de Goss estejam alinhados na direção de laminação.

O objetivo da presente invenção é fornecer um método de pro- dução de uma chapa de aço elétrico com grão orientado que alcance esses propósitos.

Os inventores notaram o fato de que um Iaminador Sendzimir equipado com uma carcaça dividida permite que o cilindro de seja trocado de acordo com o tipo, espessura e outras condições da chapa de aço, e também com as condições de laminação.

Os inventores também descobriram que quando a laminação usando um cilindro de trabalho de diâmetro pequeno é seguida de laminação usando um cilindro de diâmetro grande, pode ser formada uma estrutura de recristalização primária que apresente um diâmetro de grão de cristal uni- forme e onde os grãos de cristal com a orientação de Goss e os grãos de cristal que têm uma relação de orientação coincidente com a orientação de Goss sejam alinhados na direção de laminação.

Em adição, os inventores descobriram que uma estrutura de re- cristalização primária ainda mais preferível pode ser formada pela execução do envelhecimento entre passes durante a laminação usando-se o cilindro de trabalho de diâmetro grande.

A presente invenção foi feita com base no conhecimento anterior e sua essência é como segue.

(1) Método de produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado, compreendendo:

aquecer uma placa contendo, em % em massa, C: 0,025 a 0,10%, Si: 2,5 a 4,5%, Mn: 0,03 a 0,55%, e Al: 0,007 a 0,040% a 1.100 a 1.450 ºC ou maior;

laminar a quente a placa para obter uma chapa laminada a quente;

recozer a chapa de aço laminada a quente;

laminar a frio a chapa recozida múltiplas vezes com um lamina- dor em linha reversível de carcaça dividida; e

submeter a chapa laminada a frio a um recozimento de recrista- lização primário seguido de um recozimento de recristalização secundário,

em cujo método de produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado:

(a) uma primeira laminação a frio ou uma primeira e uma segun- da laminação a frio é executada usando-se um cilindro de trabalho de diâme- tro pequeno de 55 mm a menos de 105 mm;

(b) uma segunda ou terceira laminação a frio até uma penúltima laminação a frio é executada usando-se um cilindro de trabalho de diâmetro grande de 105 mm a menos de 150 mm; e

(c) uma laminação a frio final é conduzida usando-se um cilindro de trabalho pequeno de um diâmetro menor que o diâmetro do cilindro de trabalho de diâmetro grande.

(2) Um método de produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado conforme o item (1), em que o diâmetro do cilindro de traba- lho de diâmetro pequeno é de 70 a 95 mm.

(3) Um método de produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado conforme o item (1), em que o diâmetro do cilindro de traba- Iho de diâmetro grande é 115 mm a menos de 150 mm.

(4) Um método de produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado conforme qualquer um dos itens (1) a (3), em que o diâmetro do cilindro de trabalho de diâmetro pequeno usado na laminação a frio final é de 55 mm a menos de 105 mm.

(5) Um método de produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado conforme qualquer um dos itens (1) a (4), em que o envelhe- cimento entre passes é executado a 100 a 350 °C por 1 min ou mais durante a segunda ou terceira laminação a frio até a penúltima laminação a frio.

(6) Um método de produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado conforme o item (5), em que o envelhecimento é executado usando o aquecimento por deformação.

(7) Um método de produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado conforme qualquer um dos itens (1) a (6), em que o número de laminações a frio é de 3 a 7.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é um conjunto de diagramas mostrando estruturas de um Iaminador Sendzimir1 no qual (a) mostra um laminador construído em uma carcaça de monobloco e (b) mostra um laminador construído em uma carcaça dividida.

A figura 2 é um diagrama mostrando como a carga de laminação varia com o diâmetro do cilindro de trabalho. A figura 3 é um diagrama mostrando a mudança na força de reação de laminação quando um cilindro de trabalho de diâmetro pequeno foi usado no primeiro passe e um cilindro de trabalho de diâmetro grande foi usado nos segundo a quinto passes in- termediários.

A figura 4 é um diagrama mostrando como a densidade de fluxo magnético B8 varia com o diâmetro do cilindro de trabalho (mm).

A figura 5 é um diagrama mostrando como a intensidade de ori- entação Goss (IN) e a intensidade de orientação de coincidência Σ9 (lcΣ9) variam com o ângulo de rotação em torno do eixo ND.

A figura 6 é um diagrama mostrando como a densidade de fluxo magnético B8 varia com o diâmetro do cilindro de trabalho (mm).

Descrição Detalhada da Invenção

Os inventores aqueceram uma placa de aço elétrico contendo, em % em massa, C: 0,005%, Si: 3,3%, Mn: 0,1%, S: 0,07%, Al: 0,0282%, N: 0,0070%, e Sn: 0,07% a 1.150 °C, laminaram a quente a placa para produzir uma chapa de aço laminada a quente com espessura de 1,8 mm, recozeram a chapa laminada a quente a 1.100 0C, e laminaram a frio a cha- pa recozida 6 vezes até uma redução total de 90% com um Iaminador em linha reversível de carcaça dividida, obtendo assim uma chapa de aço com espessura de 0,18 mm. O envelhecimento por 5 minutos a 200°C foi execu- tado adequadamente entre as laminações.

Durante as múltiplas corridas do processo, a primeira laminação a frio (doravante algumas vezes chamada de "primeiro passe") e a lamina- ção final a frio (doravante algumas vezes chamada de "passe final") foram conduzidas usando-se cilindros de trabalho diferindo em diâmetro dentro da faixa de 65 a 97 mm, e as cargas de laminação foram medidas. Em adição, as segunda a penúltima laminações (doravante algumas vezes chamadas de "passes intermediários") foram conduzidas usando-se cilindros de trabalho diferindo em diâmetro dentro da faixa de 95 a 180 mm, e as cargas de lami- nação foram medidas. A programação do passe foi a mesma em todas as corridas. Os resultados estão mostrados na figura 2.

Pode ser visto da figura 2 que a faixa da carga de laminação dos cilindros de trabalho com diâmetro de 65 a 97 mm (doravante algumas vezes chamados de "cilindros de trabalho de diâmetro pequeno") e a faixa da carga de laminação dos cilindros de trabalho com diâmetro de 95 a 180 mm (dora- vante algumas vezes chamados de "cilindros de trabalho de diâmetro gran- de") foram substancialmente as mesmas.

Embora a eficiência da laminação de um Iaminador reversível possa ser aumentada pelo aumento da redução por passe, isto tende a tor- nar a mordida do cilindro instável e aumentar o risco de ruptura. Uma redu- ção do limite é definida, portanto, para cada conjunto de espessura de cha- pa, temperatura e outras condições nos passes individuais.

A fim de realizar a redução mais eficiente em cada passe en- quanto se mantém a reação de laminação dentro da capacidade de carga dos mancais e outros componentes do laminador, é necessário, conforme mostrado na figura 2, usar um cilindro de trabalho de diâmetro pequeno no primeiro passe.

Isto significa que mesmo se forem usados cilindros de trabalho de diâmetro pequeno nos passes iniciais da laminação nos quais uma alta redução é desejada (primeiro e segundo passes) e no passe final no qual a chapa de aço laminada a frio deve ser laminada, a laminação é possível a cerca da mesma carga de laminação que aquela do caso de se usar um ci- lindro de trabalho de diâmetro grande nos passes intermediários.

A figura 3 mostra a mudança na força de reação à laminação em um programa de 6 passes quando um cilindro de diâmetro pequeno de 65 mm foi usado no primeiro passe, um cilindro de diâmetro grande de 100 mm foi usado nos segundo a quinto passes intermediários, e um cilindro de tra- balho de diâmetro pequeno de 60 mm foi usado no passe final (sexto).

Por comparação, o desenho também mostra as forças de reação à laminação para o caso onde um cilindro de trabalho de diâmetro grande de 100 mm foi usado no primeiro passe e no passe final (vide Δ no desenho) e o caso em que um cilindro de trabalho de diâmetro pequeno de 60 mm foi usado nos passes intermediário e final (segundo passe e todos os seguintes) (vide ◊ no desenho).

A força de reação à laminação no primeiro passe usando-se o cilindro pequeno foi de 900 t que é muito menor que a carga de laminação permissível de 1.200 t. Mesmo que a força de reação à laminação aumente nos passes intermediários devido ao uso de um cilindro de diâmetro grande de 100 mm, o aumento foi de cerca de 1.000 t, enquanto no passe final o aumento devido ao uso do cilindro de trabalho de diâmetro grande de 100 mm foi até cerca de 1.1001.

Nesse caso, a carga de laminação permissível foi de 1.100 t por toda a laminação, o que é uma grande redução em relação à carga de lami- nação permissível de 1.200 t (= força de reação à laminação no primeiro passe) quando um cilindro de trabalho grande de 100 mm foi usado em to- dos os passes.

Embora a carga de laminação permissível varie dependendo do diâmetro do cilindro de trabalho, pode ser visto da figura 3 que a carga de laminação permissível pode ser grandemente reduzida selecionando-se a- dequadamente os diâmetros do cilindro de trabalho de diâmetro pequeno e do cilindro de trabalho de diâmetro grande. Como resultado, o número de passes necessários para laminação até a espessura de chapa requerida po- de ser reduzido e a fratura na chapa pode ser evitada, permitindo assim uma melhora notável na produtividade.

As descobertas dos requerentes (vide as Publicação de Patente Japonesa (A) n° 2001-192732 e n° 2002-129234) indicam que as proprieda- des magnéticas de uma chapa de aço elétrico podem ser melhoradas con- duzindo-se a laminação usando-se um cilindro de trabalho de diâmetro grande e concomitantemente executando-se o tratamento de envelhecimen- to usando-se o aquecimento de deformação.

A figura 4 mostra as densidades de fluxo magnético B8 [T] de chapas de aço elétrico com espessura de 0,23 mm produzidas pela lamina- ção com cilindros de trabalho com diâmetros pequenos de 50 a 60 mm e as densidades de fluxo magnético B8 [T] de chapas de aço elétrico com espes- sura de 0,23 mm produzidas pela laminação com cilindros de trabalho com diâmetros grandes de 110 a 120 mm. As densidades de fluxo magnético no caso de laminação à alta temperatura utilizando-se o aquecimento de defor- mação estão mostradas acima e os fluxos de densidade magnética no caso de laminação comum sem tratamento de envelhecimento estão mostradas abaixo.

Pode ser visto que a densidade de fluxo magnético B8 [T] não melhorou quando um cilindro de trabalho de diâmetro pequeno foi trocado por um cilindro de trabalho de diâmetro grande na laminação comum, mas a densidade de fluxo magnético B8 [T] melhorou quando a laminação a alta temperatura foi conduzida usando-se um cilindro de trabalho de diâmetro grande.

Nos passes da laminação inicial (primeiro e segundo passes), nenhum efeito de melhoria da densidade de fluxo magnético pode ser espe- rado pelo uso de um cilindro de trabalho de diâmetro grande, porque a tem- peratura da chapa de aço ainda não tinha chegado ao máximo.

Quando se usa o aquecimento de deformação para aumentar a temperatura da chapa, a prática usual é reduzir a quantidade de óleo refrige- rante fornecida. Entretanto, considerando-se a necessidade de garantir a capacidade de lubrificação mínima necessária e evitar o emperramento do cilindro, é difícil alcançar nos passes de laminação iniciais (primeiro e se- gundo passes) uma faixa de temperatura na qual se possa esperar que o uso de um cilindro de trabalho de diâmetro grande produza um efeito de me- lhorar a densidade de fluxo magnético.

O princípio básico da presente invenção é, portanto, o uso de um cilindro de trabalho de diâmetro pequeno nos passes iniciais da lamina- ção para conduzir uma laminação de alta redução sob baixa carga de lami- nação e usar um cilindro de trabalho de diâmetro grande nos passes inter- mediários, melhorando assim a densidade de fluxo magnético fazendo-se o uso concorrente adequado do efeito do tratamento de envelhecimento pelo aquecimento de deformação. Além disso, um cilindro de trabalho de diâme- tro pequeno é usado no passe final da laminação a frio para reduzir a chapa de aço laminada a frio também até a espessura requerida da chapa do pro- duto.

Assim, a presente invenção estabelece um programa de passes de laminação que diferencia entre o uso de cilindros de trabalho pequenos e grandes com base em suas respectivas ações e efeitos. A presente inven- ção é caracterizada por esse ponto.

O fato de que a densidade de fluxo magnético melhora quando um cilindro de trabalho de diâmetro grande é usado nos passes intermediá- rios foi metalurgicamente certificado pelos inventores da maneira a seguir.

Partes de Teste tiradas a 1/5 da espessura de chapas de aço recozidas com recristalização primária com 50 mm e 110 mm de espessura foram submetidas à análise de Raios x e análise pelo método SGH (Harase e outros: Journal of the Japan Institute of Metals, vol.29, n° 7, Pg. 552) para determinar a intensidade da orientação de Goss (IN) e a intensidade Σ9 da orientação coincidente (IcZ9) em torno do eixo ND. Os resultados são mos- trados na figura 5.

Pode ser visto da figura 5 que quando o diâmetro do cilindro de trabalho usado nos passes intermediários é grande (vide a linha quebrada curva no desenho), a intensidade IN declina e a lcE9 centrada no eixo ND cresce mais agudamente na vizinhança de 25°.

Na produção de chapas de aço elétrico com grão orientado com alta densidade de fluxo magnético, as condições necessárias da estrutura de recristalização primária são: (i) forte orientação de Goss e (ii) orientação de coincidência Σ9 aguda para o crescimento preferencial dos grãos orientados de Goss.

É, portanto, claro da figura 5 que o uso de um cilindro de traba- lho de diâmetro grande nos passes intermediários resulta na formação ade- quada de uma textura de recristalização primária ideal para aumentar a in- tensidade da orientação de Goss da textura da recristalização secundária.

Embora os resultados precedentes sejam para o método de a- quecimento de placas à baixa temperatura usando-se AIN como inibidor, os inventores também executaram uma investigação similar em relação ao mé- todo de aquecimento de placas a alta temperatura usando-se MnS, Aln + MnS (MnSe) como inibidores e também usando-se Sn, Sb, Cu e similares como inibidores suplementares.

O resultado foi que o efeito de melhoria da densidade de fluxo magnético de usar-se um cilindro de trabalho de diâmetro grande nos pas- ses intermediários pode ser observado geralmente para sistemas de compo- sição que usam AIN como inibidor. Ao contrário, nenhum efeito foi observado para sistemas de composição que não contêm AIN.

O AIN tem um efeito inibidor mais forte que o MnS (MnSe) e é termicamente estável. Presume-se que esta seja a razão porque a textura de recristalização primária apresenta efetivamente um efeito de melhoria da densidade de fluxo magnético mesmo quando uma laminação à alta tempe- ratura usando um cilindro de trabalho de diâmetro grande é conduzida nos passes intermediários.

Embora o mecanismo que dirige a relação entre o diâmetro do cilindro de trabalho e a formação da textura da recristalização primária não seja claro, o requerente desenvolveu as hipóteses a seguir (vide a Publica- ção de Patente Japonesa (A) n° 2001-192732 e n° 2002-129234).

Quando o diâmetro do cilindro de trabalho usado nos passes intermediários é pequeno, o componente de deformação por cisalhamento na região da superfície da chapa de aço torna-se grande, de forma que o plano (110) reforça e o plano (111) enfraquece após a recristalização primá- ria (vide Kono e outros: Iron and Steel, 68 (1982) página 58). No plano (110) nesse momento, o grupo de orientação girado em torno do eixo ND a partir da orientação de Goss aumenta para fazer a textura amplamente indesejá- vel.

Aguçar-se essa textura aumenta efetivamente a densidade de fluxo magnético. Portanto, na presente invenção, que usa um cilindro de tra- balho de diâmetro pequeno nas laminações iniciais (primeiro passe, ou pri- meiro e segundo passes) para melhorar a produtividade, um cilindro de tra- balho de diâmetro grande é usado nos passes intermediários para aguçar a textura da recristalização primária até uma preferível para o aumento da densidade de fluxo magnético.

As razões para definir a composição química da placa de aço elétrico usada na presente invenção (placa de aço elétrico da invenção) e a composição preferida serão explicadas agora. A menos que indicado de forma diferente, o símbolo % usado em relação ao teor do elemento indica % em massa.

Al é um elemento indispensável como componente inibidor. Um teor de Al de 0,007% ou maior é necessário para garantir a quantidade ne- cessária de inibidor e realizar uma alta densidade de fluxo magnético. Por outro lado, um teor excessivo de Al degrada a produtividade pelo prolonga- mento do tempo de aquecimento da placa necessário no tratamento térmico em solução. O limite superior do teor de Al é, portanto, definido como 0,040%.

Quando a placa de aço elétrico deve ser aquecida até uma alta temperatura, o AIN deve ser formado conduzindo-se o recozimento antes da laminação a frio final. Nesse caso, portanto, a placa de aço elétrico precisa conter N a um teor de cerca de 0,003 a 0,020%. Por outro lado, quando deve ser conduzido o aquecimento da placa à baixa temperatura, a adição de N à placa de aço elétrico não é necessária, porque o AIN é formado pela nitrura- ção após a recristalização primária. O teor de N da placa de aço elétrico não é, portanto, particularmente definido pela presente invenção.

C é um elemento importante para formar austenita. É necessário um teor de C de 0,025% ou maior. Como um teor excessivo de C torna difícil a descarburação, o limite superior é definido como 0,10%.

O teor de Si deve ser 2,5% ou maior para garantir a resistência elétrica necessária e estabelecer uma boa propriedade de perda de núcleo. Entretanto, um teor de Si excessivamente alto aumenta a dureza da chapa de aço. Como isso torna a laminação a frio difícil, o limite superior do seu teor é definido como 4,5%.

Mn é um elemento introduzido como um componente inevitável.

Entretanto, ele é adicionado até um teor de 0,03% ou maior para explorar sua ação de aumentar a tenacidade. Quando o teor de Mn é muito alto, uma geração pesada de MnS e/ou MnSe torna difícil o tratamento em solução mesmo pelo aquecimento da placa à alta temperatura. O limite superior do seu teor é, portanto, definido como 0,55%.

S e Se combinam com o Mn para formar MnS e MnSe, os quais agem como inibidores. S e Se são, portanto, adequadamente adicionados em consideração ao tipo de inibidores usados. A quantidade preferível de adição é 0,01 a 0.04%, individualmente ou em combinação.

O aquecimento da placa à alta temperatura é necessário para precipitar finamente MnS e MnSe. No caso de aquecimento da placa à baixa temperatura, o MnS e o MnSe finos são desnecessários porque o AIN é in- troduzido como inibidor pela nitruração conduzida a jusante. Nesse caso, o teor de S e de Se é preferivelmente 0,015% ou menos, então a presente in- venção não especifica particularmente o teor de S e Se da placa de aço elé- trico.

À parte os elementos supramencionados, um ou mais elementos entre Sn, Sb, Cu, Ni, Cr, Ρ, V, Β, Bi1 Mo, Nb e Ge podem ser adicionados com o propósito de melhorar as propriedades magnéticas, em quantidades adequadas dentro de faixas que não prejudiquem as propriedades mecâni- cas ou propriedades de superfície da chapa de aço.

As condições do processo de produção serão explicadas a se- guir. A placa de aço elétrico da invenção pode ser uma produzida por um método de produção convencional. Após ser dimensionada para a forma e dimensões requeridas, a placa de aço elétrico é aquecida até 1.100 a 1.450 ºC em num forno de aquecimento e submetida à laminação a quente. O for- no de aquecimento pode ser um forno de aquecimento a gás comum, um forno de indução ou um forno de resistência elétrica.

A placa de aço elétrica aquecida até 1.100 a 1.450 0C é lamina- da a quente até uma chapa de aço laminada a quente da espessura requeri- da, recozida, e laminada a frio múltiplas vezes usando-se um Iaminador em linha reversível de carcaça dividida. Durante a laminação a frio, o tratamento de envelhecimento pode ser executado entre as laminações. O envelheci- mento pode utilizar ou o aquecimento de deformação ou algum outro meio de aquecimento. Embora a temperatura de envelhecimento e o tempo pos- sam ser selecionados adequadamente dentro de faixas convencionais, uma temperatura de 100 a 350 0C e um período de 1 minuto ou maior são prefe- ríveis.

Opcionalmente, a chapa de aço laminada a frio pode ser recozi- da sob condições convencionais antes da laminação a frio final. Quando de- ve ser conduzido o aquecimento da placa à alta temperatura, esse recozi- mento é essencial para precipitar finamente uma quantidade adequada de AIN (inibidor) na chapa de aço.

Por outro lado, quando deve ser conduzido o aquecimento da placa à baixa temperatura, embora o recozimento para a precipitação de AIN seja desnecessário, o recozimento pode ser conduzido antes da laminação a frio final para se obter um estado de precipitação de carboneto e/ou um es- tado de solução sólida de C soluto que é mais eficaz para o tratamento de envelhecimento executado adequadamente entre os passes. A seguir, a chapa de aço é laminada a frio usando-se um lami- nador em linha reversível de carcaça dividida. Nesse momento, a laminação a frio é preferivelmente conduzida a uma redução total de 81% ou maior pa- ra finalmente formar uma textura de recristalização secundária com uma ori- entação de Goss aguçada e realizar uma alta densidade de fluxo magnético.

Quando o tratamento de envelhecimento é executado entre pas- ses, é importante manter a chapa laminada a frio a 100 a 350°C por 1 minu- to ou mais.

Conforme apontado anteriormente, a presente invenção é carac- terizada pelo fato de que ela estabelece um programa de passe de lamina- ção que faz uso diferencial de cilindros de trabalho pequenos e grandes com base em suas respectivas ações e efeitos. Em outras palavras, a presente invenção é baseada no conceito técnico de incorporar as diferentes ações e efeitos de um cilindro de trabalho de diâmetro pequeno e de um cilindro de trabalho de diâmetro grande no processo de produção de uma chapa de aço elétrico.

Em adição, a presente invenção é caracterizada pelo uso de um laminador em linha reversível de carcaça dividida para implementar esse conceito técnico (vide a figura 1(b)).

No caso de uma carcaça de monobloco mostrada na figura 1(a), embora o diâmetro do cilindro de trabalho possa ser trocado trocando-se o cilindro intermediário, o diâmetro pode ser trocado apenas dentro de uma pequena faixa de 10 mm e o trabalho necessário para trocar os cilindros é considerável.

Em contraste, no caso de uma carcaça dividida conforme mos- trado na figura 1 (b), um cilindro de trabalho de um diâmetro substancialmen- te diferente pode ser instalado elevando-se e abaixando-se a metade supe- rior ou inferior da carcaça para ajustar o tamanho do furo. Em adição, a au- sência dos mandris dos cilindros no laminador em linha permite a troca rápi- da dos cilindros de trabalho durante a laminação sem prejudicar a produtivi- dade.

Os laminadores em linha reversíveis com carcaça dividida são equipados com 6, 12 e 20 cilindros em linha (Sendzimir, NMS e outros Iami- nadores semelhantes) com um olho para permitir a laminação à alta tempe- ratura nos passes intermediários e uma laminação de chapa fina estável no passe final.

O diâmetro do cilindro de trabalho de diâmetro pequeno usado para conduzir a laminação de alta redução a uma baixa carga de laminação na laminação inicial e do cilindro de trabalho de diâmetro pequeno usado para também reduzir a chapa de aço laminada a frio no passe final deve ser menor que o diâmetro do cilindro de trabalho de diâmetro grande usado nos passes intermediários. Em consideração a isso, e também às descobertas mostradas nas FIGs. 2 e 3, o diâmetro do cilindro de trabalho de diâmetro pequeno foi definido como 55 mm a menos de 105 mm.

Quando o diâmetro for menor que 55 mm, a rigidez do cilindro é insuficiente e o cilindro pode romper mesmo se apoiado em cilindros de a - poio. O diâmetro do cilindro de trabalho de diâmetro pequeno é, portanto, especificado como 55 mm ou maior. Mas quando o diâmetro é 105 mm ou maior, a melhoria no limite de redução da laminação diminui ao ponto de não haver vantagem no uso de cilindros de trabalho de diâmetro pequeno. O limi- te superior do diâmetro do cilindro de trabalho usado na primeira laminação a frio e na laminação final a frio é, portanto, definido como menos de 105 mm.

Para alcançar uma melhoria pronunciada na redução de lamina- ção sem ruptura do cilindro de trabalho, o diâmetro do cilindro de trabalho na primeira laminação a frio e na laminação final a frio é preferivelmente 70 a 95 mm.

Para alcançar excelentes propriedades magnéticas, o diâmetro do cilindro de trabalho usado nos passes intermediários a partir do segundo ou terceiro passe deve ser maior que no primeiro passe de laminação a frio e no passe final de laminação a frio. O diâmetro do cilindro de trabalho in- termediário é definido como 105 mm ou maior.

A figura 6 mostra como a densidade de fluxo magnético B8 [T] varia com o diâmetro do cilindro de trabalho usado nos passes intermediá- rios. Conforme mostrado na figura 6, o uso de um cilindro de trabalho com diâmetro de 105 mm ou maior no passe intermediário começando a partir do segundo ou terceiro passe permite uma laminação à alta temperatura efetiva e a realização da densidade de fluxo magnético de 1,93 T ou maior necessá- ria para uma chapa de aço elétrico com grão orientado de alta densidade de fluxo. A um diâmetro de 150 mm ou maior, entretanto, a densidade de fluxo magnético tende a saturar.

Não se pode esperar que um cilindro de trabalho de diâmetro excessivamente grande adicione também densidade de fluxo magnético, mas, fazendo-se o tamanho do Iaminador grande, é susceptível aumentar os custos de manutenção, administrativos e outros custos do equipamento, e também fazer a troca de cilindros mais incômoda. O limite superior do diâ- metro do cilindro de trabalho usado nos passes intermediários começando no segundo ou terceiro passe é, portanto, definido como menos de 150 mm.

Embora o diâmetro do cilindro de trabalho usado nos passes intermediários começando a partir do segundo ou terceiro passe seja defini- do como 105 mm a menos de 150 mm, ele é mais preferivelmente 115 mm a menos de 150 mm do ponto de vista de atingir confiavelmente uma densida- de de fluxo magnético maior que 1,93 T e garantindo uma ótima capacidade de manuseio da máquina de laminação.

Na presente invenção, um cilindro de trabalho de diâmetro pe- queno é usado no passe final para laminar adicionalmente a chapa de aço laminada a frio até a espessura requerida da chapa do produto. É possível selecionar um cilindro de trabalho de diâmetro pequeno que permita que a espessura da chapa do produto seja reduzida para 0,18 mm ou menos. Bas- ta que o diâmetro do cilindro de trabalho de diâmetro pequeno no passe final seja menor que aquele do cilindro de trabalho usado nos passes intermediá- rios começando a partir do segundo ou terceiro passe. Entretanto, levando em consideração a força de reação à laminação, ele é preferivelmente 55 mm a menos de 105 mm, similarmente ao cilindro de trabalho usado na la- minação inicial.

Na presente invenção, embora um número menor de passes de laminação a frio seja preferível do ponto de vista da produtividade, o número de passes não precisa ser particularmente definido porque o número ade- quado difere do tipo de aço. O número preferido de passes é de 3 a 7.

Na complementação da laminação final, a chapa de aço é de- gradada e então submetida à descarburação e recozimento envolvendo a recristalização primária. Quando a temperatura de aquecimento da placa de aço elétrico é 1.250 °C ou menos (aquecimento da placa à baixa temperatu- ra), a nitruração é conduzida entre a recristalização primária e a recristaliza- ção secundária para formar AIN que funciona como inibidor.

O tratamento de nitruração é conduzido no decurso do recozi- mento final (vide a Publicação de Patente Japonesa (A) n° S60-179885) ou à medida que a chapa de aço está sendo recozida enquanto passa através de um gás misto de "hidrogênio + nitrogênio + amônia" (vide a Publicação de Patente Japonesa (A) n° H1-82393). A quantidade de nitrogênio necessária para desenvolver confiavelmente grãos bons de recristalização secundária é de 120 ppm ou maior, preferivelmente 150 ppm ou maior. O controle da re- cristalização primária também melhora as propriedades magnéticas (vide a Publicação de Patente Japonesa (A) n° H1-82939).

A seguir, a chapa de aço é revestida com um agente de separa- ção de recozimento composto principalmente de uma mistura de MgO, bobi- nada, e submetida a um recozimento final. Embora a chapa de aço seja pos- teriormente aplicada opcionalmente com um revestimento de isolamento, as propriedades magnéticas podem ser melhoradas submetendo-se a mesma ao refino do domínio magnético por um laser, plasma ou método mecânico, causticação, ou outra técnica.

Exemplos

Exemplos de trabalho da presente invenção serão explicados a seguir. Deve ser notado que as condições usadas nos exemplos são para propósitos de confirmação apenas e a presente invenção não está de forma alguma limitada a elas.

As placas de aço elétrico a a f tendo as composições químicas mostradas na Tabela 1 foram aquecidas às temperaturas de aquecimento mostradas na Tabela 2 e laminadas a quente em chapas laminadas a quente de 2,0 a 2,8 mm de espessura. Na Tabela 2, a, b e c são casos de aqueci- mento de placa à alta temperatura e d, e e f são casos de aquecimento de placa à baixa temperatura.

As chapas laminadas a quente da Tabela 2 foram laminadas a

frio com um laminador em linha reversível de carcaça dividida sob as condi- ções de laminação mostradas na Tabela 3. O envelhecimento foi conduzido entre passes a 200 a 350 °C por 1 minuto ou mais usando-se o aquecimento de deformação.

Cada chapa laminada a frio obtida foi recozida para descarbura- ção pelo método comum, revestida com óxido de magnésio por um método comum, recozida em acabamento, a ela foi dado um revestimento de isola- mento, endireitada e cozida para obter uma chapa de produto de aço, e a sua densidade de fluxo magnético (B8) foi medida. A chapa de aço do pro- duto foi submetido ao controle do domínio magnético por um processo me- cânico, e a perda de núcleo (W17/50) foi medida. Os resultados estão mos- trados na tabela 3.

No exemplo comparativo na linha a da Tabela 3, a laminação foi impossível porque o diâmetro do cilindro de trabalho de diâmetro pequeno foi de 50 mm e menor que o limite inferior de 55 mm especificado na presen- te invenção.

No Exemplo comparativo da linha b, embora a laminação seja possível, a propriedade de perda de núcleo foi inferior porque o diâmetro do cilindro de trabalho de diâmetro pequeno era de 54 mm, menor que o limite inferior de 55 mm especificado pela presente invenção, e o diâmetro do ci- lindro de trabalho de diâmetro grande foi 95 mm, menor que o limite inferior de 105 mm especificado pela presente invenção.

No exemplo comparativo da linha c, o diâmetro do cilindro de trabalho de diâmetro pequeno era de 110 mm, maior que o limite superior de menos de 105 mm especificado pela presente invenção e o diâmetro do ci- lindro de trabalho de diâmetro grande era 150 mm, maior que o limite supe- rior de menos de 150 mm especificado pela presente invenção. Como am- bos os cilindros eram de diâmetro grande, o manuseio do laminador foi de- morado e a produtividade foi, portanto, inferior.

No exemplo comparativo da linha e, o diâmetro do cilindro de trabalho de diâmetro pequeno foi de 109 mm, maior que o limite superior de menos de 105 mm especificado pela presente invenção. Como o número de passes aumentou como resultado, a produtividade foi inferior.

Tabela 1

<table>table see original document page 22</column></row><table> Tabela 2

<table>table see original document page 22</column></row><table> Tabela 3

<table>table see original document page 23</column></row><table> Continuacao da Tabela 3

<table>table see original document page 24</column></row><table> Aplicabilidade Industrial

Conforme explicado no apresentado acima, de acordo com a presente invenção, é possível, sem prejudicar a produtividade, produzir uma chapa de aço elétrico com grão orientado de 0,23 mm ou menos de espes- sura que seja excelente em propriedades magnéticas. Uma vez que esta invenção contribui, portanto, grandemente para reduzir a perda de núcleo, tamanho e peso de transformadores, geradores e outros equipamentos elé- tricos, a invenção tem aplicabilidade na indústria de produção de equipa- mento elétrico.

Claims

1. Método de produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado, compreendendo: aquecer uma placa contendo, em % em massa, C: 0,025 a -0,10%, Si: 2,5 a 4,5%, Mn: 0,03 a 0,55%, e Al: 0,007 a 0,040% a 1.100 a -1.450 °C ou maior; laminar a quente a placa para obter uma chapa laminada a quente; recozer a chapa de aço laminada a quente; laminar a frio a chapa recozida múltiplas vezes com um Iamina- dor em linha reversível de carcaça dividida; e submeter a chapa laminada a frio a um recozimento de recrista- lização primário seguido de um recozimento de recristalização secundário, em cujo método de produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado: (a) uma primeira laminação a frio ou uma primeira e uma segun- da laminação a frio são executadas usando-se um cilindro de trabalho com diâmetro de 55 mm a menos de 105 mm; (b) uma segunda ou terceira laminação a frio até uma penúltima laminação a frio são executadas usando-se um cilindro de trabalho com di- âmetro de 105 mm a menos de 150 mm; e (c) uma laminação a frio final é conduzida usando-se um cilindro de trabalho com um diâmetro menor que o diâmetro do cilindro de trabalho da laminação a frio do item (b).

2. Método de produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado de acordo com a reivindicação 1, em que o diâmetro do cilindro de trabalho na primeira laminação a frio e na laminação a frio final é de 70 a 95 mm.

3. Método de produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado de acordo com a reivindicaão 1, em que o diâmetro do cilindro de trabalho na segunda ou na terceira laminação a frio até a laminação a frio final é 115 mm a menos de 150 mm.

4. Método de produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, em que o diâmetro do cilindro de trabalho usado na laminação a frio final é de 55 mm a menos de 105 mm.

5. Método de produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, em que o envelhecimento entre passes é executado a 100 a 350 0C por 1 minuto ou mais durante a segunda ou terceira laminação a frio até a penúltima lamina- ção a frio.

6. Método de produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado de acordo com a reivindicação 5, em que o envelhecimento é exe- cutado usando o aquecimento por deformação.

7. Método de produção de uma chapa de aço elétrico com grão orientado de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, em que o número de laminações a frio é de 3 a 7.