KR0182802B1 - 극히 낮은 철손을 갖는 일방향성 전자강판 및 그 제조방법 - Google Patents

극히 낮은 철손을 갖는 일방향성 전자강판 및 그 제조방법 Download PDF

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다나카 미노루
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Abstract

중량으로 C : 0.1% 이하, Si : 2.5-7.0% 및 통상의 억제제 성분을 함유하고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물로 구성되는 용강을 출발소재로서 최종 제품 두께까지 압연된 스트립을 얻는 공정과, 700℃ 이상의 온도영역으로 80℃/초 이상의 가열속도로 가열하고, 최고온도에 도달한 후 0.1초 이내에 50℃/초 이상의 냉각속도로 냉각을 실시하는 공정과, 얻어진 스트립을 탈탄소둔 및 최종 마무리 소둔하는 과정으로 구성되는 극히 낮은 철손을 갖는 일방향성 전자강판의 제조방법 및 그 제품.

Description

철손이 극히 낮은 일방향성 전자강판 및 그 제조 방법
제1a,b도는 급속 가열후의 냉각 처리의 유무에 의한 입경 5mm 이하의 2차 재결정립 방위의 변화를 도시하는 극점도.
제2도는 배출측 로울에 있어서의 냉각 속도와 철손치와의 관계를 도시하는 그래프.
제3도는 본 발명에 의한 통전 가열법의 실시예의 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
R1, R2: 로울 S : 스트립
P : 냉각 실시점
본 발명은 2.5 - 7.0 %의 Si를 함유하고, 결정립의(110)[001] 방위의 집적도가 높고, 또한 결정 입경이 종래에 없이 미세하여 극히 낮은 철손을 갖는 일방향성 전자강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
일반적으로 일방향성 전자강판의 자기 특성은 철손 특성과 여자 특성(勵磁 特性)의 양쪽에서 평가된다. 여자 특성을 높이는 것은 설계 자속 밀도를 높이는 기기의 소형화에 유효하다. 한편, 철손 특성을 적게하는 것은 전기 기기로서 사용할 때 열에너지로서 손실되는 것을 적게하고, 소비 전력을 절약할 수 있는 점에서 효과가 있다. 또 제품의 결정립의 100 축을 압연 방향으로 정돈하는 것은 자화 특성을 높이고, 철손 특성도 낮출 수가 있어서 근년에 특히 이 방면에서 많은 연구가 거듭됨으로써, 많은 제조 기술이 개발되었다.
그 결과, 현재 공업적으로 생산되고 있는 대표적인 일방향성 전자강판의 제조 기술에는 3가지의 대표적인 제조기술이 있다.
첫째 기술은 JP-B-30-3651에 개시되어 있는 MnS를 억제재로서 사용하는 2회 냉연 공정에 의한 제조 기술이다. 이 제조 방법은 2차 재결정의 입경이 작으므로 비교적 철손은 양호하나, 높은 자속 밀도를 얻을 수 없는 문제가 있다.
이것에 대하여, 높은 자속 밀도를 얻기 위한 두 번째의 기술이 JP-B-40-15644에 개시되어 있다. 이 기술은 A1N + MnS를 억제재로 사용하고, 최종 냉연 공정에 있어서의 압연률이 80%를 초과하는 강한 압력하에서 행하는 제조 기술이다. 이 방법에 의하여 2차 재결정립의 (110)[001] 방위의 집적도가 높고, B8이 1.870(T) 이상인 높은 자속 밀도를 갖는 방향성 전자강판이 얻어진다.
또, 세째번의 기술로서 JP-B-51-13469에 개시되어 있는 MnS 또는 MnSe + Sb를 억제재로 사용하는 2회 냉연 공정에 의한 제조 기술이 개발되었다.
그런데, 일반적으로 철손은 크게 나누어서 이력손(履歷損)과 와전류손(渦電流損)의 2가지로 구성된다. 이력손에 영향을 주는 물리적인 요인으로서 상기의 결정 방위 이외에 재료의 순도나 내부 변형이 있다. 또, 와전류손에 영향을 주는 물리적인 요인으로서 강판의 전기 저항(Si등의 성분량), 강판의 두께, 자구(磁區)의 크기(결정 입도)나 강판에 미치는 장력등이 있다. 통상의 방향성 전자강판에서는 와전류손이 전체 철손의 3/4 이상을 점하기 때문에 이력손보다 와전류손을 내리는 쪽이 전체 철손을 내리는 데에 보다 효과적이다.
이로 인해, 상기 두 번째 기술에 의한 제조 방법에서는 2차 결정립의 (110)[001] 방위의 집적도가 높고, B8이 1.870(T) 이상인 고자속 밀도를 갖는 방향성 전자강판을 얻을 수 있어도 2차 재결정립이 10mm 정도로 커지기 때문에 와전류손에 영향을 주는 자구폭이 컸었다.이것을 개선하기 위하여 JP-B-57-2252에 개시되는 강판에 레이저 처리를 하는 방법, 또 JP-B-58-2569 에 개시되는 강판에 기계적인 변형을 가하는 방법 등 자구를 세분화하는 여러 가지 방법이 개시되어 있다.
그러므로, 미세한 2차 재결정 입경을 가짐으로써 종래의 것에 비해 낮은 철손을 가지는 일방향성 전자 강판의 제조 방법을 제공하는 것이 개시되어 있다.
예를 들어, JP-A-1-290716 에서는 상온 압연된 강판에 100℃/초 이상의 가열 속도로 675℃ 이상의 온도로 초급속 소둔 처리를 하고, 그 스트립을 탈탄 처리하며, 최종의 고온 소둔 처리를 행하여 2차 성장을 실행하고, 그것에 의하여 상기 스트립이 작은 크기의 2차 입자 및, 응력 제거 소둔 처리 후에도 유의(有意)의 변화없이 지속하는 개선된 철손을 가지는 것을 특징으로 하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 확실히 어느 정도 작은 2차 재결정립을 얻을 수 있으나, 이 방법은 2차 결정립의 (110)[001] 방위의 집적도가 양호하지 못하고, 그다지 양호한 철손치를 얻을 수 없는 것으로 판명되었다.
JP-A-1-290716과 같은 평균 2차 결정 입경을 저감함으로써 자구폭을 작게하여 목표로 하는 낮은 철손을 얻는 방책을 취할 경우, 아무래도 (110)[001] 방위가 압연 방향으로부터 이탈되는 미세한 2차 재결정립의 비율이 높아지고, 후의 강판 표면에 포오스테라이트나 절연 피막 등의 피막을 부여했을 때의 철손치의 향상율이 그다지 커지지 않는 문제점이 있었다.
본 발명은 결정립의 (110)[001] 방위의 집적도가 높고, 또 미세한 2차 재결정 입경을 가지는 극히 낮은 철손을 가지는 일방향성 전자강판 및 그 제조 방법을 제공하는 데에 있는데, 이 제조 방법의 특징은 급속 가열 직후에 냉각 처리를 한다는 데에 있다.
본 발명은 중량으로 C : 0.10% 이하, Si : 2.5 - 7.0 % 및 통상의 억제재 성분을 함유하고 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물로 구성되는 용강을 출발 소재로 하고 최종 제품 두께까지 압연된 스트립을 얻는 공정, 700℃ 이상의 온도 영역으로 90 ℃/초 이상의 가열 속도로 가열하고 최고 온도에 도달한 후 0.1초 이내에 50 ℃/초 이상의 냉각 속도로 냉각을 하는 공정, 획득된 스트립을 탈탄 소둔 및 최종 완성 소둔을 하는 공정으로 구성되며, 이러한 방법에 따르면 극히 낮은 철손을 갖는 일방향성 전자강판을 얻을 수 있음을 발견하였다.
또, 스트립의 급속 가열 및 냉각 처리 공정이 로울 사이에서 통전시킴에 의해서 급속 가열되고, 또한 가열된 측의 로울에서 냉각이 이루어지는 방법으로 수행됨으로써 극히 낮은 철손을 갖는 일방향성 전자강판을 얻을 수 있음을 발견하였다.
또, 상기 스트립의 급속 가열 및 냉각 처리 공정을 비산화성 분위기 중에서 실행하면 극히 낮은 철손을 갖는 일방향성 전자강판을 얻을 수 있음을 발견하였다.
그 외에, 최종 제품 두께까지 압연할 때 적어도 1회 이상의 중간 판 두께의 단계에서 강판에 100℃ 이상의 온도 범위로 1분 이상의 시간 동안 유지하는 열처리를 부여함으로써 더욱 낮은 철손을 갖는 일방향성 전자강판을 얻을 수 있음을 발견했다.
이상의 제조 방법에 의한 일방향성 전자강판은 결정 방위가 (110)[001]의 이상적인 방위에 대하여 평균치로 압연 방향 4°이하, 판면내(板面內)의 방향으로 1-3°의 방위 이탈을 가지고, 결정 입경이 1-10mm 이기 때문에 극히 낮은 철손을 갖는다.
또, 상기 방법으로 제조된 일방향성 전자강판에 자구를 세분화하기 위한 처리를 함으로써 자기 특성이 우수한 일방향성 전자강판을 얻을 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
일방향성 전자강판은 그 제조 공정의 최종 소둔 중에 2차 재결정을 충분히 야기시켜서 이른바 고스 집합 조직을 얻음으로써 제조할 수 있다. 이 고스 집합 조직을 얻기 위해서는 1차 재결정립의 성장 조대화를 억제하고, (110)[001] 방위의 재결정립만을 임의의 온도 범위에서 선택적으로 성장시킨다. 즉, 2차 재결정이 이루어지도록 하는 소지를 만들어주는 것이 필요하다. 그것을 위해서는 소재에 미세한 개재물이 1차 재결정립의 성장의 억제재로서 균일하게 분산되어 있어야 한다. 또, 이때의 최적의 석출 사이즈는 100°Å정도인 것으로 알려지고 있다.
급속 가열의 결과로는 JP-A-1290716에 기재되어 있는 것과 같이 급속 가열에 의하여 후의 집합 조직이 통상적인 가열과 비교해서 1차 재결정 후 (110)[001] 방위의 입자가 증가하고 이것이 2차 재결정의 핵이 되어, 어느 정도 작은 2차 재결정립이 얻어진다.
또, 상기 특허의 제조 방법에 있어서 달성되는 메카니즘은 최종 탈탄 소둔 공정 전의 1차 재결정 조성의 변화와 고온 소둔 처리 공정 전의 1차 재결정 조직의 변화의 2가지 변화를 포함하는 것으로 기술되어 있으나, 이 제조 방법만으로는 1차 재결정 조직의 제어가 불충분한 것으로 판명되었다.
그러므로, 다시 미세한 2차 재결정립을 얻는 원인을 여러 가지 검토한 결과 700℃ 이상의 온도 영역으로 80℃/초 이상의 가열 속도로 가열하고, 최고 온도에 도달한 후 0.1초 이내에 가열된 측의 로울로 50℃/초 이상의 냉각 속도로 냉각을 실시함으로써 고온 영역에서 석출물이 조대화 되지않고, 100Å 정도의 최적의 석출 치수를 유지할 수 있는 것으로 판명되었는데, 이것에 의하여 종래에 없이 작은 2차 재결정 입경을 얻을 수 있고, 극히 낮은 철손을 갖는 일방향성 전자강판을 얻을 수 있게 되었다.
제1도에 입경 5mm 이하의 미세한 2차 재결정립의 (100) 극점도를 도시한다. 제품의 판 두께는 0.22mm 이다. (a)는 종래의 제조 방법으로서, 탈탄 소둔시의 승온을 300 ℃/초의 가열 속도로 실시하여, 2차 재결정시킨 경우의 미세 2차 재결정립의 방위이고, (b)는 본 발명의 예로서, 탈탄 소둔시의 승온을 300℃/초의 가열 속도로 850℃ 까지 가열하고, 0.1초 이내에 750℃까지 200℃/초의 냉각 속도로 냉각 처리하고, 그후 2차 재결정시킨 경우의 미세 2차 재결정립의 방위이다. 본 발명에 의한 미세한 2차 재결정립에서도 압연 방향으로 정돈된 (110)[001] 방위가 얻어지고 있다. 얻은 제품의 철손 특성은 (a)W17/500.09(W/Kg), (b)W17/500.81(W/Kg) 이었다.
또한, 본 발명자 등은 1차 재결정 제어 이외에 산화 피막을 제어하는 것도 중요하다는 것을 발견하였다. 즉, 상기 2차 재결정은 MgO와의 반응에 의한 포오스테라이트 형성과 타이밍을 잘 맞추어야 한다.
JP-A-1-200716과 같은 평균 2차 재결정 입경을 작게 만듦으로써 자구폭을 작게하여 목표하는 낮은 철손을 얻는 방책을 취할 경우, 아무래도 나중의 최종 소둔에 있어서 MgO 도포에 의한 포오스테라이트 (2MgO·SiO2) 등의 형성이 반드시 양호한 것은 아니고, 불충분한 피막 장력에 의하여 자기 특성을 얻을 수 없는 문제점이 있었다.
이 원인에 대하여 상세하게 조사를 한 결과, 탈탄 소둔의 승온 단계에서 산화 피막이 형성되어서 포오스테라이트의 형성에 큰 지장을 준다는 것을 알았다. 이것은 강판이 급속 가열에 의하여 급격히 고온에 노출되기 때문에, 종래의 산화 피막의 형성과는 크게 달라서 파이어라이트(2FeO·SiO2)가 우선적으로 형성되기 때문인 것이 판명되었다. 종래의 통상적인 가열(20℃/초)의 경우에는 탈탄이 개시된 후 SiO2나 파이어라이트가 강판 표면에 형성되고 있었다.
본 발명자들은 상기의 문제를 해결하기 위하여 파이어라이트의 형성을 승온 단계에서 가능한 한 억제해야 하는 것을 고려하여 급속 가열 처리를 비산화성 분위기 중에서 행함으로써, 파이어라이트의 형성이 억제되고 나중의 최종 소둔에 있어서의 MgO 도포에 의한 포오스테라이트의 형성이 대단히 양호해지고, 극히 낮은 철손을 갖는 일방향성 전자강판의 제조법을 얻을 수 있음을 발견하였다.
또, 본 발명자 등은 철손 특성을 더욱 향상시키기 위해서는 냉간 압연 조건도 중요하다는 것을 발견하였다.
즉, 냉연의 중간 판두께 단계에서 소정의 온도로 열처리함으로써 침입형 고용 원소, 예를 들어 고용 C등이 냉연에 의하여 형성된 전위에 고착되어 변형 메카니즘에 변화를 주어서 냉연 집합 조직을 변하게 한다. 또한, 탈탄 소둔하기 직전에 80 ℃/초 이상의 가열 속도로 700℃ 이상의 온도로의 가열 처리 및 소정의 냉각 처리에 의하여 (110)[001] 방위가 판면내의 방향으로 2°에 접근한 수mm 이하의 미세한 2차 재결정립을 얻을 수 있음을 발견했다. 이것에 의하여, 나중의 강판 표면에 피막을 부여했을 때의 철손치의 항상 비율이 크고 저철손을 얻을 수 있게 된다. 노자와(Noazwa)등에 의하면[IEEE. Trans-Mag, Mag-14, No. 4(1978)252], 2차 재결정 방위가 판면내의 방향으로 2°일 때에 철손 저감 효과가 제일 큰 것으로 되어 있다. 본 발명에 있어서도 동일한 효과가 얻어지고 있는 것으로 생각한다. 이것에 의하여 2차 재결정한 강판 표면의 포오스테라이트나, 절연 피막 등으로 피막 장력을 부여함으로써 철손의 향상률 크고, 최종적으로 극히 낮은 철손치를 얻을 수 있다.
여기에서, JP-B-54-13846에 개시된 바와 같이, 냉간 압연 중의 강판 온도를 50-350 ℃의 온도 범위에서 1분 이상의 시간을 유지하는 열효과를 부여함으로써 자기 특성이 극히 우수한 일방향성 전자 강판을 얻을 수 있다. 그러나, 이 제조 방법은 어느 정도의 철손의 저감은 도모될 수 있으나, 아직 2차 재결정 미세 결정 입경이 10mm 정도로 크고 양호한 철손을 얻을 수 없다.
다음에 본 발명에 있어서 강 조성 및 제조 조건을 상기와 같이 한정한 이유에 대하여 상세히 설명한다.
이 강 성분의 한정 이유는 하기와 같다. C에 대한 상한 0.10%는 이 이상 많아지면 탈탄 소요 시간이 길어지고, 경제적으로 불리하므로 한정한 것이다.
Si는 철손을 양호하게 하기 위하여 하한을 25%로 하는데, 지나치면 냉간 압연시에 갈라지기 쉽고 가공이 곤란해지므로 상한을 7.0%로 한다.
또, 일방향성 전자강판을 제조하기 위하여 통상의 억제재 성분으로서 이하의 성분 원소를 첨가하는 것이 좋다.
억제재로서 NnS를 이용할 경우에는 Mn과 S를 첨가한다. Mn은 MnS의 적당한 분산 상태를 얻기 위하여 0.02-0.15%가 바람직하다. S는 MnS,(Mn Fe)S를 형성하기 위해서 필요한 원소인데, 적당한 분산 상태를 얻기 위하여 0.001-0.05%가 좋다.
또한, 억제재로서 Al를 이용할 경우에는 산가용성 Al과 N을 첨가한다. 산가용성 AlN의 적정한 분산 상태를 얻기 위하여 0.01-0.04%가 좋다. N도 AlN의 적정한 분산 상태를 얻기 위하여 0.003-0.02%가 바람직하다.
기타 Cu, Sn, Sb, Cr, Bi는 억제재를 강화할 목적으로 1.0% 이하에서 최소한 1종류를 첨가해도 좋다.
다음에, 상기의 용강을 통상의 주괴 주조법 또는 연속 주조법, 열간 압연에 의하여 중간 두께의 스트립을 얻는다. 이때, 스트립 주조법을 본 발명에 적용하는 것도 가능하다.
또, 억제재로서 질화물이 필요할 경우에는 AlN 등의 석출을 위하여 950-1200℃에서 30초-30분의 중간 소둔을 실시하는 것이 좋다.
다음에, 1회 내지 중간 소둔을 포함한 2회 이상의 압연에 의하여 최종 제품 두께의 스트립을 얻는다. 이때의 최종 압하율은 높은 고스 집적도를 갖는 제품을 얻기 위해서 압하율 50% 이상이 필요하다. 하한치 50%는 이 이하로는 필요한 고스 핵을 얻을 수 없기 때문에 한정한 것이다.
이때의 냉간 압연 방법으로서 자기 특성을 향상하기 위하여 냉간 압연 중에 여러 번의 패스(pass)에 의하여 각 판 두께 단계를 거치며 최종 판 두께가 되는데, 그 적어도 1회 이상의 중간 판 두께 단계에 있어서 강판에 100℃ 이상의 온도 범위로 1분 이상의 시간을 유지하는 열효과를 부여해도 좋다. 온도의 하한 100℃ , 균열 시간의 하한 1분은 이 이하로는 고용C 등이 전위에 고착되지 않고, 나중의 1차 재결정 집합 조직을 변화시켜서 (110)[001]이 압연 방향으로 정돈된 미세한 2차 재결정의 충분한 발달이 어렵기 때문에 한정한 것이다. 또한, 이들의 냉간 압연은 종래의 리버스 압연(예를 들어, 젠지미어 압연기에 의한 압연) 이외의 일방향 압연(텐덤 압연)에 의한 방법도 고려된다.
이상, 최종 제품 두께까지 압연된 스트립을 700℃ 이상의 온도 영역으로 80 ℃/ 초 이상의 가열 속도로 가열 처리를 실시한다. 이때의 가열 속도의 하한 80 ℃/초는 이 이하로는 2차 재결정의 핵이 되는 1차 재결정 후에 있어서의 (110)[001] 방위의 입자가 감소하고, 미세한 2차 재결정 입자를 얻을 수 없으므로 한정한 것이다. 또, 하한 700℃는 이 이하로는 재결정이 개시되지 않으므로 한정했다. 또한, 가열된 도달 온도 영역에서 미세한 석출물이 조대화되는 것을 방지하기 위하여 최고 온도에 도달한 후 0.1초 이내에 50 ℃/초 이상의 냉각 속도로 냉각을 실시한다. 최고 온도에 도달한 후의 균열 시간(均熱時間)의 상한치 0.1초는 이 이상에서는 석출물이 조대화하기 때문에 한정하는 것이 바람직하다. 온도 영역의 하한은 800℃ 이다. 이 이하에서는 석출 노즈로 부터 크게 벗어난다. 제2도에 0.22mm 두께의 스트립을 승온 속도 180 ℃/초로 825℃ 까지 가열한 후의 650℃ 까지의 냉각 속도와 얻어진 제품 철손 특성과의 관계를 표시한다. 50 ℃/초 이상의 냉각 속도로 냉각을 실시하면 양호한 철손치를 얻을 수 있다.
또, 상기의 급속 가열 및 냉각 처리의 하나로서 로울 사이에서 통전시키는 방법이 있다. 제3도에는 본 발명에서의 일실시예의 개략도가 도시되어 있다. 사이에서 스트립을 압착하는 상하 1쌍의 로울을 2조 설치하고, 로울(R1, R2) 사이의 스트립(S)에 통전시킴으로써 스트립(S)을 700℃ 이상의 온도 영역에서 80 ℃/초 이상의 가열 속도로 가열하고, 다시 가열된 측의 로울(R2)로 P점에서 냉각을 실행함으로써 최고 온도에 도달한 후 0.1초 이내로 가열된 측의 로울로 50 ℃/초 이상의 냉각 속도로 냉각을 한다. 또, 이런 미소한 변형을 도입함으로써 가열된 스트립의 형상을 개선할 수도 있다.
또, 이 급속 가열 및 냉각 처리는 피막 형성 등의 문제 때문에 비산화성 분위기 중에서 하면 더욱 제품 특성이 양호해진다. 바람직하게는 PH20/PH2를 0.2이하로 하는 것이 좋다. 이 분위기 이외에는 파이어라이트의 형성이 억제되지 않고, 나중의 최종 소둔에 있어서 MgO 도포에 의한 포오스테라이트의 형성이 극히 양호하지 아니하므로 한정했다. 비산화성 분위기란, O2: 0.2% 이하, CO2: 2% 이하 또는 H2O : 노점 5℃이하의 1-3 종류를 이용하고, 나머지를 N2또는 Ar 등의 불활성 가스로 하거나, 환원성 가스인 H2, CO 등을 이용하는 것도 가능하다. 단, H2, CO를 사용할 경우에는, PH20/PH2가 0.2이하, PCO2/PCO가 1.0 이하인 것이 각기 필요하다.
상기의 급속 가열 및 냉각 처리는 다음에 실시되는 탈탄 소둔 전에 실시되어도, 탈탄 소둔의 가열 단계로서 탈탄 소둔 공정에 포함시킬 수도 있으나, 후자의 쪽이 공정이 감소되므로 바람직하다.
이후에는 습수소 분위기 중에서 탈탄 소둔을 실행한다. 이때, 제품의 자기 특성을 열화시키지 않도록 탄소는 0.005% 이하로 저감하여야 한다. 여기에서 열연에서의 슬랩 가열 온도가 낮고, AlN만을 억제재로 이용할 경우에는 암모니아 분위기 중에서 질화 처리를 실시할 때도 있다. 또, MgO 등의 소둔 분리제를 도포하여 2차 재결정과 순화를 위하여 1100℃ 이상의 완성 소둔을 실시함으로써 극히 낮은 철손 특성을 갖는 일방향성 전자강판을 제조한다.
이상, 포오스테라이트 등의 피막 위에 다시 절연 피막을 도포함으로써 극히 낮은 철손 특성을 갖는 일방향성 전자강판을 제조할 수 있다. 이상의 자기 특성은 후에 왜취 소둔(歪取燒鈍)을 실시해도 변화하지 않는 낮은 철손을 유지한다.
이상의 제조 방법에 의한 일방향성 전자강판은 결정 방위가 (110)[001]인 이상적인 방위에 대하여 평균치로 압연 방향으로 4°이하, 판면내의 방향으로 1-3°의 방위 이탈을 가지고, 결정 입경이 1-10mm 이므로 극히 낮은 철손을 가진다. 철손의 와전류손을 저감시키기 위하여 결정 입경의 상한을 10mm 이하로 한정했다. 하한 1mm는 이 이하로는 2차 재결정이 곤란하므로 한정했다.
이들 결정 입경이 작기 때문에 결정 입계가 많아지고, 자속 밀도가 저감되기 때문에 압연 방향의 방위 이탈은 4°이하로 한다. 상한 4°는 그 이상으로는 자속 밀도의 저감이 있고, 철손의 이력손의 저감 효과를 얻을 수 없어서 한정했다. 또, 판면 내의 방위 이탈은 1-3°로 한다. 상한 3°는 이 이상으로는 자속 밀도의 저감이 있고, 철손의 이력손의 저감 효과를 얻을 수 없으므로 한정했다. 하한 1°는 이 이하로는 철손의 장력 부여에 의한 철손의 저감 효과를 얻을 수 없기 때문에 한정했다.
또, 얻은 제품의 철손을 더욱 양호하게 하기 위하여 상기 일방향성 전자강판에 자구를 세분화하기 위한 처리를 실시할 수도 있다.
본 발명에 의하면 급속 가열법과 급속 냉각법에 의하여 2차 재결정 입경이 종래에 없이 작고, 자속 밀도가 높은 극히 낮은 철손 특성을 갖는 일방향성 전자강판을 제조할 수 있다.
[실시예 1]
표1에 표시하는 성분 조성을 함유하는 용강을 주조하여 형성한 슬랩을 가열 후 열간 압연을 실시하여 2.3mm의 열연 강판을 얻었다. 다음에 1100 ℃로 5분간 소둔을 실시하고, 다시 산세척한 후 냉간 압연에 의하여 0.22mm 두께로 만들었다. 압연된 강판을 1조의 가열 전극을 가지는 직접 통전 가열 장치로 여러 가지의 조건으로 가열했다. 또한, 가열직후 강판에 여러 가지의 균열 시간, 냉각 조건을 실시했다. 그때의 가열 속도와 도달 온도, 가열 후의 냉각 조건을 표2에 수록한다.
다음, 습윤 수소 중에서 탈탄 소둔하고, MgO 분말을 도포한 후, 1200 ℃에서 10시간에 걸쳐 수소 가스 분위기 중에서 고온 소둔을 실시했다.
표2에는 얻은 제품의 2차 재결정 입경과 자기 특성을 수록했다. 제품의 자기 특성은 최고 온도에 도달한 후 0.1초 이내에 가열된 후, 50 ℃/초 이상의 냉각 속도로 냉각을 실행함으로써 종래보다도 미세한 2차 재결정 입경을 얻을 수 있고, 극히 낮은 철손을 갖는 일방향성 전자강판을 얻을 수 있다.
[실시예2]
표 3에 수록되는 성분 조성을 포함하는 용강을 주조하여 형성된 슬랩을 가열한 후, 열간 압연을 실행하여 2.3mm의 열연 강판을 얻었다. 다음에, 1100 ℃에서 5분간 소둔을 하고, 다시 산세척한 후 냉간 압연으로 0.22mm 두께로 제조했다. 압연된 강판을 제3도에 도시하는 직접 통전 로울 가열 장치로 여러 가지 조건으로 가열했다. 또 가열 직후에 배출측 로울을 예열하고, 판의 통과 속도를 제어함으로써 여러 가지의 균열 시간, 냉각 조건을 부여했다. 그때의 가열 속도와 도달 온도, 배출측 로울에서의 냉각 조건을 표4에 수록한다.
다음, 습윤 수소 분위기 중에서 탈탄 소둔하고, 암모니아 분위기 중에서 질화 처리를 실시하고, MgO 분말을 도포한 후 1200℃에서 10시간 동안 수소 가스 분위기 중에서 고온 소둔을 실시했다.
표 4에는 얻은 제품의 2차 재결정 입경과 자기 특성을 수록한다. 제품의 자기 특성은 최고 온도에 도달한 후 0.1초 이내에 가열된 측의 로울로 50 ℃/초 이상의 냉각 속도로 냉각을 실시함으로써 종래보다도 미세한 2차 재결정 입경을 얻을 수 있고, 극히 낮은 철손을 갖는 일방향성 전자강판을 얻고 있다.
[실시예 3]
표 5에 수록한 성분 조성을 포함하는 용강을 주조하여 형성된 슬랩을 가열한 후, 열간 압연을 실행하여 2.3mm의 열연 강판을 얻었다. 이것을, 1100℃에서 5분간 소둔을 실행하고, 다시 산세척한 후 냉간 압연으로 0.22mm 두께로 만들었다. 압연된 강판을 2쌍의 직접 통전 가열 로울로 250℃/초의 가열 속도로 851℃ 까지 가열하여 배출측 로울에서 최고 온도에 도달한 후 0.01초 후, 810℃ 까지 24500℃/초의 냉각 속도로 냉각했다. 그 다음에 습윤 수소 분위기 중에서 탈탄 소둔했다.
또, 같은 강판을 유도 가열에 의하여 746℃ 까지 250℃/초의 가열 속도로 가열하여 그대로 냉각하지 않고, 다시 850℃ 까지 15℃/초로 가열하여 습윤 수소 분위기 중에서 탈탄 소둔했다.
이상의 2가지 방법으로 탈탄 소둔된 판에 MgO 분말을 도포한 후, 1200℃에서 10시간 동안 수소 가스 분위기 중에서 고온 소둔을 실시했다.
표 6에 얻은 제품의 자기 특성을 수록한다. 제품의 자성은 통전 로울 방식으로 만족할 만한 결과를 얻을 수 있었다.
[실시예 4]
표 7에 수록되는 성분 조성을 포함하고 2.3mm까지 열간 압연된 열연판에 1100℃에서 1분간 소둔하였다. 이후, 냉간 압연에 의해 최종 판 두께 0.27mm까지 압연하였다.
또한, 얻은 스트립을 탈탄 소둔할 때, 가열 단계에서 10℃/초, 115℃/초, 300 ℃/초의 3가지 조건에서 840℃ 까지 가열하고 그 직후에 750℃ 까지 2000℃/초의 속도로 냉각했다. 이후, 840℃의 균일 온도, 습윤 수소 분위기 중에서 탈탄 소둔하고, MgO 분말을 도포한 후 1200℃에서 10시간, 수소 가스 분위기 중에서 고온 소둔을 행하였다. 얻은 강판에 남은 MgO를 제거하고, 형성된 포오스테라이트 피막 위에 절연 피막을 도포했다.
표 8에 얻은 제품의 자기 특성을 수록한다. 본 발명에 의해, 철손 특성이 우수한 일방향성 전자강판이 얻어지고 있다.
[실시예 5]
표 9에 수록한 화학 성분을 함유하고 2.3mm까지 열간 압연된 열연판에 1100℃ 까지 1분간 소둔을 실시하였다. 이후, 압연중에 강판 온도를 200℃에서 2분간 소둔을 실시하고 압연한 경우와, 30℃의 상온에서 압연한 경우의 2종류의 냉간 압연 방법에 의해 최종 판두께 0.27mm까지 압연하였다.
압연된 강판을 2쌍의 직접 통전 가열 로울로 200℃/초로 750℃ 까지 냉각했다. 이후, 동일한 845℃의 균일 온도, 습윤 수소 중에서 탈탄 소둔을 했다. 다음에 MgO 분말을 도포한 후, 1200℃에서 10시간, 수소 가스 분위기 중에서 고온 소둔을 행하였다. 얻은 강판에 남은 MgO를 제거하고, 형성된 포오스테라이트 피막 위에 절연 피막을 도포했다. 표 10에 얻은 제품의 자기 특성을 수록한다. 본 발명에 의해 철손 특성이 우수한 일방향성 전자강판이 얻어지고 있다.
[실시예 6]
실시예 1에서의 실험 조건 H-M의 방법에서 얻은 제품의 2차 재결정 입경과, 결정 입경 10mm 이하의 2차 재결정 방위가 (110)[001]인 이상적인 방위에 대하여 압연 방향과 판면내의 방향으로부터의 평균 이탈값을 표11에 수록한다.
본 발명의 제조 방법에 의한 일방향성 전자 강판은 결정 방위가 (110)[001]의 이상적인 방위에 대하여 평균치로 압연 방향에 4°이하, 판면내 방향으로 1-3°의 방위 이탈이 있으며 결정 입경이 1-3 mm이기 때문에 극히 낮은 철손을 갖는다.
[실시예 7]
표 12에 수록한 성분 조성을 함유하는 용강을 주조하여 형성된 슬랩을 가공한 후 열간 압연을 행하여 2.3mm의 열연 강판을 얻었다. 이것을, 1100℃에서 5분간 소둔을 행하고, 또한 산세척한 후 냉간 압연으로 0.22mm 두께로 만들었다. 압연된 강판을 2쌍의 직접 통전 가열 로울로 250℃/초의 가열 속도로 851℃까지 가열하고, 배출축 로울로 최고 온도 도달 후 0.01초 후에 790℃ 까지 24500℃/초의 냉각 속도로 냉각했다. 다음에, 습윤 수소 중에서 탈탄 소둔하였다.
이상의 탈탄 소둔판에 MgO 분말을 도포한 후, 1200℃에서 10시간, 수소 가스 분위기 중에서 고온 소둔을 행하였다.
얻은 일방향성 전자 강판의 결정 방위는 (110)[001]인 이상적인 방위에 대하여, 평균치로 압연 방향으로 1.2°, 판면내의 방향으로 1.7°의 방위 이탈이 있고, 철손 W0.66(kg/W)와 극히 낮은 철손을 갖는다.

Claims (4)

  1. 철손이 극히 낮은 일방향성 전자강판의 제조 방법으로서, AlN, MnS 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 억제재 성분과 함께, 0.10 중량% 이하의 C, 2.5 내지 7.0 중량%의 Si, 0.02 내지 0.15 중량%의 Mn, 0.001 내지 0.050 중량%의 S, 0.010 내지 0.040 중량%의 가용성 Al, 0.0030 내지 0.0200 중량%의 N 및 나머지 Fe와 불가피 불순물로 구성되는 용강을 출발 소재로 하여 중간 제품 두께의 압연 스트립을 얻는 공정; 상기 스트립에 열간 압연 및 상기 강판이 고자속 밀도를 갖도록 하는 1회의 냉간 압연을 수행하여 최종 제품 두께의 압연된 스트립을 얻는 공정; 가열 장치의 도입측에서 상기 압연된 스트립에 통전시킴에 의해 최종 제품 두께의 압연된 스트립을 700℃ 이상의 온도 영역으로 80℃/초 이상의 가열 속도로 급속 가열 처리하는 가열 단계를 포함하는 상기 스트립의 탈탄 소둔 공정으로서, 상기 가열 단계에서 급속 가열 및 냉각이 행해지며, 이 급속 가열 및 냉각은 최종 소둔중에 포오스테라이트를 얻고 파이어라이트의 형성을 억제하기 위하여 비산화 분위기 중에서 실시되어 100Å 정도의 석출 치수를 갖는 1차 재결정립을 얻는 탈탄 소둔 공정; 상기 스트립이 700℃ 이상의 온도 영역에 도달한 후 0.1초 이내에 상기 가열된 스트립을 상기 가열 장치의 배출측에서 50℃/초 이상의 냉각 속도로 600 내지 840℃의 온도 영역으로 냉각시키는 공정; 그리고 상기 스트립을 최종 마무리 소둔 및 탈탄 소둔하여 상기 1차 재결정립 조직이 유지되어 있는 미세한 2차 재결정립을 얻는 공정으로 구성되는 일방향성 전자강판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 최종 제품 두께까지 압연하는 동안, 적어도 1회 이상의 중간 두께 단계의 강판을 100℃ 이상의 온도에서 1분 이상 유지하는 열처리를 하는 것을 특징으로 하는 일방향성 전자강판의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 일방향성 전자강판에 자구를 세분화하기 위한 레이저 처리 또는 기계적인 변형을 가하는 공정을 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 일방향성 전자강판의 제조 방법.
  4. 결정 방위가 (110)[001]인 이상적인 방위에 대하여 압연 방향으로 평균 4°이하, 판면내 방향으로 1 내지 3°의 방위 이탈을 가지며, 결정 입경이 1 내지 10mm인, 제1항의 방법에 의해 제조된 철손이 극히 낮은 일방향성 전자강판.
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