KR101173334B1

KR101173334B1 - 철손 특성이 우수한 일방향성 전자기 강판

Info

Publication number: KR101173334B1
Application number: KR1020087028476A
Authority: KR
Inventors: 요시유끼 우시가미; 노리까즈 후지이; 겐이찌 무라까미; 노부사또 모리시게
Original assignee: 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
Priority date: 2006-05-24
Filing date: 2007-05-07
Publication date: 2012-08-10
Also published as: JP2007314826A; CN101454469A; EP2039792B1; KR20080111153A; EP2039792A1; BRPI0712012A2; EP2039792A4; BRPI0712012B1; RU2378395C1; US7815754B2; WO2007135877A1; CN101454469B; US20090173413A1

Abstract

Si를 0.8 내지 7 질량％ 함유하고，{110}<001> 방위가 주방위인 2차 재결정 집합 조직을 갖는 일방향성 전자기 강판에 있어서, 2차 재결정 집합 조직의 {110}<001> 이상 방위로부터의 평균 어긋남각α, β 및 γ가 (α²+β²)^1/2≤γ를 만족시키는 것을 특징으로 하는 철손 특성이 우수한 일방향성 전자기 강판. 단，α : 2차 재결정 집합 조직의 압연면 법선 방향(ND) 주위에 있어서의 {110}<001> 이상 방위로부터의 평균 어긋남각, β : 2차 재결정 집합 조직의, 압연 직각 방향(TD) 주위에 있어서의 {110}<001> 이상 방위로부터의 평균 어긋남각, γ : 2차 재결정 집합 조직의, 압연 방향(RD) 주위에 있어서의 {110}<001> 이상 방위로부터의 평균 어긋남각.

재결정 집합 조직, 어긋남각, 압연 방향, 이상 방위, 전자기 강판

Description

철손 특성이 우수한 일방향성 전자기 강판{UNIDIRECTIONALLY GRAIN ORIENTED ELECTROMAGNETIC STEEL SHEET HAVING EXCELLENT IRON LOSS PROPERTIES}

본 발명은 연자성 재료로서 변압기, 전기 기기 등의 철심으로서 사용하는, 철손 특성이 우수한 일방향성 전자기 강판에 관한 것이다.

일방향성 전자기 강판은 통상적으로 Si를 7％ 이하 함유하고，2차 재결정립이 {110}<001> 방위(Goss 방위)에 집적된 2차 재결정 집합 조직을 갖는 강판이다. 일방향성 전자기 강판의 자기 특성은 기본적으로는 2차 재결정립의 {110}<001> 집적도에 크게 영향받는다. 그 때문에, 지금까지 2차 재결정립의 집적도의 향상을 도모하는 제조 방법의 연구 개발이 수없이 행해져 왔다(예를 들어, 미국 특허 제3287183호 명세서 및 일본 특허 공보소62-45285호 공보 참조).

그러나, 「IEEE Transactions on Magnetics」MAG-14(1978), pp350-352에 설명되어 있는 바와 같이 방위 집적도가 너무 높아지면 반대로 철손 특성이 열화되는 것이 판명되었다. 따라서, 예를 들어 {110}<001> 이상 방위로부터의 압연면 법선 방향(ND) 주위에 있어서의 어긋남각α, 압연 직각 방향(TD) 주위에 있어서의 어긋남각β 및 압연 방향(RD) 주위에 있어서의 어긋남각γ를 지표로서 사용하여 방위 집적도를 더 상세히 분류하여 철손 특성과의 관계를 검토하게 되었다.

여기서, 도1에 상기 어긋남각의 정의를 {100}극점도 상에 도시한다(「IEEE Transactions on Magnetics」MAG-14(1978), pp252-257, 참조). 또한, 도2에 이상적인 {110}<001> 방위 입자를 모식적으로 도시한다. 또한, 도3의 (a)에 2차 재결정 방위와 어긋남각α 및 β를 모식적으로 도시하고, 도3의 (b)에 2차 재결정 방위와 어긋남각γ를 모식적으로 도시한다.

그리고, 상기 검토 중에 철손 특성을 높이는 방책으로서 상기 어긋남각 지표에 기초하여 2차 재결정립의 집적도를 규정한 방향성 전자기 강판이 몇개 제안되어 있다.

예를 들어, 일본 특허공고 소57-9418호 공보에는 개개의 결정립의 <001>축이 강판의 압연 방향에 일치하고, 또한 강판면에 평행한 결정면의 지수가 압연 방향을 축으로 하여 회전 분산하고 있는 {h, k, 0}면으로 이루어지는 결정 조직을 갖는 자기 특성이 우수한 일방향성 전자기 강판이 개시되어 있다.

그러나, 실제의 제품의 결정립의 <001>축은 도3의 (a)에 도시한 바와 같이 ND 및/또는 TD 주위에도 분산되므로 개개의 결정립의 <001>축을 강판의 압연 방향에 일치시키는 것은 곤란하다.

또한, 일본 특허 공개소59-177349호 공보 및 「IEEE Transactions on Magnetics」MAG-14(1978), pp252-257에는 2차 재결정립의 [001]축이 압연면에 대하여 4° 이하, 바람직하게는 2° 정도로 기운 결정 조직으로 이루어지는 저철손의 일방향성 전자기 강판이 개시되어 있다.

그러나, 이 일방향성 전자기 강판은 개개의 결정립의 <001>축이 압연 직각 방향(TD) 주위로 기운 것이나, 압연면 법선 방향(ND) 주위의 어긋남각α 및 압연 방향(RD) 주위의 어긋남각γ에 관해서는 규정되어 있지 않다.

이와 같이, {110}<001> 이상 방위로부터의 어긋남각과 철손 특성의 관계에 대해 일본 특허공고 소57-9418호 공보나 일본 특허 공개 소59-177349호 공보에 기재되어 있는 바와 같은 단순계에 대해서는 몇개의 지견이 얻어지고 있으나, 현실의 {110}<001> 주위의 방위 분포와 철손 특성의 관계에 대해서는 종합적으로 완전히 파악되어 있지는 않다.

본 발명은 일방향성 전자기 강판에 대하여, 한층 더 철손 특성의 향상이 요구되고 있는 현 상황을 근거로 하여, 실제의 2차 재결정 집합 조직의 {110}<001> 방위 주위의 분산 상태와 철손 특성의 관계의 실태를 해명하고, 철손 특성이 종래의 한계를 초과하여 향상된 일방향성 전자기 강판을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자는 {110}<001> 2차 재결정 집합 조직의 방위를 {110}<001> 이상 방위에 가까이 하는 것만으로는 철손 특성의 향상에 한계가 있는[「IEEE Transactions on Magnetics」MAG-14(1978), pp350-352 및 일본 특허 공개소59-177349호 공보, 참조] 것의 원인을 예의 조사했다. 그 결과, 종래 이상으로 철손 특성을 높이기 위해서는,

(i) 2차 재결정 집합 조직의 {110}<001> 이상 방위로부터의 어긋남 정도에 대해, 압연면 법선 방향(ND) 주위의 어긋남각α 및 압연 직각 방향(TD) 주위의 어긋남각β 외, 압연 방향(RD) 주위의 어긋남각γ도 포함시켜 평가할 필요가 있는 것, 또한

(ⅱ) 상기 어긋남각γ을 어긋남각α, β로 정해지는 소정의 각도 이상으로 조정할 필요가 있는 것이 판명되었다.

본 발명은 상기 지견에 기초하여 이루어진 것으로, 그 요지는 이하와 같다.

(1) Si를 0.8 내지 7 질량％ 함유하고，{110}<001> 방위가 주방위인 2차 재결정 집합 조직을 갖는 일방향성 전자기 강판에 있어서, 2차 재결정 집합 조직의 {110}<001> 이상 방위로부터의 평균 어긋남각α, β 및 γ가 하기 수학식 1을 만족시키는 것을 특징으로 하는 철손 특성이 우수한 일방향성 전자기 강판.

[수학식 1]

단，α : 2차 재결정 집합 조직의 압연면 법선 방향(ND) 주위에 있어서의 {110}<001> 이상 방위로부터의 평균 어긋남각

β : 2차 재결정 집합 조직의 압연 직각 방향(TD) 주위에 있어서의 {110}<001> 이상 방위로부터의 평균 어긋남각

γ : 2차 재결정 집합 조직의 압연 방향(RD) 주위에 있어서의 {110}<001> 이상 방위로부터의 평균 어긋남각

(2) Si를 0.8 내지 7％ 질량 함유하고，{110}<001> 방위가 주방위인 2차 재결정 집합 조직을 갖는 일방향성 전자기 강판에 있어서, 2차 재결정 집합 조직의 {110}<001> 이상 방위로부터의 평균 어긋남각α, β 및 γ가 하기 수학식1 및 수학식 2를 만족시키는 것을 특징으로 하는 철손 특성이 우수한 일방향성 전자기 강판.

[수학식 1]

[수학식 2]

단, α : 2차 재결정 집합 조직의 압연면 법선 방향(ND) 주위에 있어서의 {110}<001> 이상 방위로부터의 평균 어긋남각

(3) Si를 0.8 내지 7％ 질량 함유하고，{110}<001> 방위가 주방위인 2차 재결정 집합 조직을 갖는 일방향성 전자기 강판에 있어서, 2차 재결정 집합 조직의 {110}<001> 이상 방위로부터의 평균 어긋남각α, β 및 γ가 하기 수학식 1 및 수학식 3을 만족시키는 것을 특징으로 하는 철손 특성이 우수한 일방향성 전자기 강판.

[수학식 1]

[수학식 3]

(4) 상기 수학식 1을 만족시키는 결정립의 면적이 40％ 이상인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 철손 특성이 우수한 일방향성 전자기 강판.

(5) 상기 일방향성 전자기 강판이 질량％로, Si : 0.8 내지 7％ 외，Mn : 1％ 이하, Cr : 0.3％ 이하, Cu : 0.4％ 이하, P : 0.5％ 이하, Ni : 1％ 이하, Mo : 0.1％ 이하, Sn : 0.3％ 이하, Sb : 0.3％ 이하 중 적어도 1종을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 철손 특성이 우수한 일방향성 전자기 강판.

본 발명에 따르면, 종래의 한계를 초과하는 우수한 철손 특성을 갖는 방향성 전자기 강판을 제공할 수 있다.

도1은 2차 재결정 집합 조직의 집적도를 평가하는 방법에 있어서, {110}<001> 이상 방위로부터의 어긋남각α, β, γ의 정의를 나타내는 도면이다.

도2는 {110}<001> 방위를 모식적으로 도시하는 도면이다.

도3은 2차 재결정 집합 조직의 집적도의 평가 방법({110}<001> 방위로부터의 어긋남각α, β, γ)을 모식적으로 도시하는 도면이다.

(a)는 어긋남각α와 β를 나타내고, (b)는 어긋남각γ를 나타낸다

도4는 철손 : W17/50(W/㎏)과 (α²+β²)^1/2(°)의 관계를 나타내는 도면이다.

도5는 자속 밀도 : B₈(T)과 (α²+β²)^1/2(°)의 관계를 나타내는 도면이다.

도6은 2차 재결정 집합 조직의 {110}<001> 이상 방위로부터의 어긋남각α, β 및 γ에 대한 2차 재결정립의 존재율을 나타내는 도면이다. (a), (c) 및 (e)는 미국 특허 제3287183호 명세서에 기초하는 제조 방법으로 제작한 일방향 전자기 강판에 있어서의 어긋남각α, β 및 γ의 분포를 나타낸다. (b), (d) 및 (f)는 일본 특허 공개2002-60842호 공보에 기초하는 제조 방법으로 제작한 일방향성 전자기 강판에 있어서의 어긋남각α, β 및 γ의 분포를 나타낸다.

도7은 일방향성 전자기 강판에 있어서의 3개의 자화 용이축을 모식적으로 도시하는 도면이다.

도8은 미국 특허 제3287183호 명세서에 기초하는 제조 방법으로 제작한 일방향성 전자기 강판 및 일본 특허 공개2002-60842호 공보에 기초하는 제조 방법으로 제작한 일방향성 전자기 강판에 있어서의 γ(°)과 (α²+β²)^1/2(°)의 관계를 나타내는 도면이다.

본 발명을 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 도3의 (a)에 도시한 바와 같이, 종래는 주로 {110}<001> 2차 재결정 집합 조직의 집적도를 자화 용이축인 결정의 <001>축과 강판의 압연 방향의 어긋남각(어긋남각α와 어긋남각β)에 의해 평가하였다. 그러나, 전술한 바와 같이 이 종래의 평가 방법만으로는 엄밀하게는 실제의 제품의 철손 특성을 평가할 수 없다.

{110}<001> 방위는 실제로는 도3의 (b)에 도시한 바와 같이 압연 방향(RD) 주위로도 회전하고, 어긋남각α, β 외에 {110}면이 이상의 {110}면으로부터 어긋남각γ로 기울어져 있다.

본 발명자는 전술한 바와 같이 가일층의 철손 저감을 위해 전제가 되는 2차 재결정 집합 조직의 {110}<001> 방위에의 집적도에 대해서는 자화 용이축인 결정의 <001>축과 강판의 압연 방향의 어긋남각(어긋남각α와 어긋남각β)과 더불어 "어긋남각γ"도 포함시켜 평가해야 한다는 발상에 이르러, 자기 특성과 {110}<001> 방위에의 집적도(어긋남각α, 어긋남각β, 어긋남각γ)의 관계를 예의 조사했다.

본 조사를 행하기 위해서는 {110}<001> 방위의 집적도(어긋남각α, 어긋남각β, 어긋남각γ)를 다양하게 변경한 것을 제조하여 평가할 필요가 있다.

본 발명자는 「Proceedings of 12th International Conference on Textures of Materials」(1998), pp981-990에 기재한 바와 같이 1차 재결정 후의 집합 조직을 제어함으로써 단순히 자화 용이축 <001>의 압연 방향으로의 집적도뿐만 아니라, 압연면 법선 방향(ND) 주위에 있어서의 어긋남각α, 압연 직각 방향(TD) 주위에 있어서의 어긋남각β 및 압연 방향(RD) 주위에 있어서의 어긋남각γ을 제어할 수 있는 것을 발견했다.

따라서, 이 방법을 응용하여 1차 재결정 집합 조직을 제어함으로써 다양한 2차 재결정 방위 분포(어긋남각α, 어긋남각β, 어긋남각γ)를 갖는 제품을 제조하여 결정 방위와 철손 특성의 관계를 조사했다.

미국 특허 제3287183호 명세서에 기재한 제조 방법으로 제작한 판 두께 0.23㎜의 일방향성 전자기 강판(시료A)으로부터 60×300㎜의 측정 시료를 채취하여 철손과 자속 밀도를 측정했다. 또한, 이 측정 시료에 관하여 5㎜ 간격으로 결정립의 방위를 171점 측정하여 평균의 어긋남각α, β 및 γ를 계산했다.

또한, 일본 특허 공개2002-60842 공보에 기재한 제조 방법으로 제작한 판 두께 0.23㎜의 일방향성 전자기 강판(시료B)에 관해서도 마찬가지의 측정 시료를 채취하여 마찬가지의 측정을 행하였다.

도4에 철손 : W17/50(W/㎏)과 (α²+β²)^1/2(°)의 관계를 나타내고, 또한 도5에 자속 밀도 : B₈(T)과 (α²+β²)^1/2(°)의 관계를 나타낸다. 자속 밀도 : B₈(T)에 관해서는 강판의 2차 재결정 집합 조직과의 관계를 명확하게 하기 위해 제품 표면의 비자성체(글래스 피막과 코팅)를 제거한 후에 측정했다. 또한, 도면에서 □는 시료A의 자기 특성을 나타내고, ●은 시료B의 자기 특성을 나타낸다.

본 발명에 있어서는 {110}<001> 2차 재결정 집합 조직의 집적도를 평가하는 하나의 지표로서 축 어긋남 지표 : (α²+β²)^1/2(°)를 채용했다. 이 지표는 자화 용이축인 결정의 <001>축과 강판의 압연 방향의 어긋남각을 나타내는 것이다. 본 발명에 있어서는 {110}<001> 2차 재결정 집합 조직의 집적도를 평가하는 지표로서, 단순히 어긋남각α, 어긋남각β가 아니라, 상기한 축 어긋남 지표를 채용하는 것이 특징이다.

도4에 도시한 바와 같이 철손 : W17/50은 (α²+β²)^1/2(°)의 감소에 수반하여 직선적으로 향상되고 있다. 또한, 도5에 도시한 바와 같이 자속 밀도 : B₈은 (α²+β²)^1/2(°)의 감소에 수반하여 역시 직선적으로 향상되고 있다.

일반적으로 어긋남각α, β가 작아지고, {110}<001> 2차 재결정 집합 조직의 집적도가 향상되면 철손이 저감되거나 자속 밀도가 증가되거나 하나, 도4 및 도5에 있어서 주목할 점은 (α²+β²)^1/2(°)와, 철손 특성 및 자속 밀도가 직선적인 상관 관계를 나타내는 것이다.

이것은 {110}<001> 2차 재결정 집합 조직의 집적도를 어긋남각α, β를 사용하여 평가하는 경우, 단순히 어긋남각α, β를 사용하는 것이 아니라, 본 발명자가 고안한 축 어긋남 지표 : (α²+β²)^1/2(°)를 사용하는 것의 적확성 및 유의성을 나 타내고 있다.

이 점이 본 발명자가 발견한 지견의 하나(지견 Y)로서, 본 발명의 기초를 이루는 지견이다.

본 발명자는 지견 Y를 근거로, 또한 어긋남각γ(°)를 포함하는 {110}<001> 2차 재결정 집합 조직의 집적도와 자기 특성의 관계에 대해서 예의 조사했다.

여기서, 도6의 (a), (c) 및 (e)에 시료A(도4 및 5에서 「□」)의 어긋남각α, β 및 γ의 분포를 나타내고, 도6의 (b), (d) 및 (f)에 시료B(도4 및5 중 「●」)의 어긋남각α, β 및 γ의 분포를 나타낸다.

도6으로부터 철손 특성이 우수한 시료B에 있어서는 어긋남각γ가 확대되어 있는 것을 알 수 있다. 이것은, 양호한 철손 특성의 확보에 있어서,

(i) 어긋남각α, β는 가능한 한 작은 쪽이 바람직하고, 한편

(ⅱ) 어긋남각γ는 어느 정도 확대되어 있는 쪽이 바람직한 것을 의미하고 있다.

양호한 철손 특성을 확보하기 위해, 어긋남각γ가 어느 정도 확대되어 있는 쪽이 바람직한 이유는, 다음과 같이 추찰된다.

도7에 도시한 바와 같이, 일방향성 전자기 강판에는 3개의 자화 용이축<001>이 존재하고, 1개의 자화 용이축 : [001]은, 압연 방향과 평행하게 있고, 다른 2개의 자화 용이축인 [100]과 [010]은 강판의 압연 직각 방향으로 내부 표면과 45°의 각도를 이루는 방향에 있다.

일반적으로 전체의 에너지를 최소로 하는 관점에서, 이 3개의 자화 용이축 중에서 압연 방향에 평행한 자화 용이축 : [001]에 여자되기 쉬워, 그 결과 스트립(strip) 형상의 180°축이 형성된다.

철손을 저하시키기 위해서는 180°자구의 폭을 좁게 할 필요가 있다. 180 °자구폭을 좁게 하기 위해서는 전술한 3개의 자화 용이축 중에서 후술하는 강판의 압연 직각 방향으로 내부 표면과 45°의 각도를 이루는 방향에 있는 자화 용이축에 여자시켜 180°자구 내에 환류 자구를 형성시키는 것이 유효하다. 이 환류 자구는 강판 표면에 존재하는 글래스 피막이나 코팅으로부터의 장력 효과에 의해 180°자구로 재구성되어, 최종적으로는 180°자구의 세분화에 기여한다고 생각된다.

어긋남각γ가 어느 정도 확대되어 있는 경우에 철손이 저감되는 것은 어긋남각γ가 큰 경우에는 전술한 3개의 자화 용이축의 에너지 밸런스가 변화되어 압연축에 평행한 <001>축보다도 압연 직각 방향으로 내부 표면과 45°의 각도를 이루는 방향에 존재하는 2개의 <001>축 중 어느 하나에 여자할 경우가 증가되어, 그 결과 180°자구가 세분화되는 것으로 추정된다.

또한, 축 어긋남 지표 : (α²+β²)^1/2는 압연축에 평행한 자화 용이축의 여자 특성을 규정하는 지표이며, 어긋남각γ는 압연 직각 방향으로 내부 표면과 45°의 각도를 이루는 방향에 존재하는 2개의 <001>축의 여자 특성을 규정하는 지표이다. 따라서, 3개의 자화 용이축 중 어느 축이 여자될지는, 상기 2개의 지표의 상대 관계에 기초하는 것이며, 환류 자구를 형성하기 위해 필요한 어긋남각γ의 임계값은 절대적인 값이 아니라, (α²+β²)^1/2와의 상대 관계로 결정된다고 생각된다.

본 발명자는 이 고찰을 확인하여 어긋남각 : γ의 임계값을 평가하기 위해서, 또한 γ(°)과 축 어긋남 지표 : (α²+β²)^1/2(°)의 관계에 대해 조사했다.

도8에 어긋남각 : γ(°)와, 축 어긋남 지표 : (α²+β²)^1/2(°)의 관계를 나타낸다. 도8에 있어서, □군(시료A)과 ●군(시료B)이 γ=(α²+β²)^1/2로 분리되어 있는 것을 알 수 있다.

즉, 시료B(●군)는 철손 특성이 시료A(□군)보다 우수하기 때문에(도4, 참조) 철손 특성이 우수한 방향성 전자기 강판의 {110}<001> 2차 재결정 집합 조직의 집적도는

(α²+β²)^1/2≤γ

의 관계를 충족시킬 필요가 있는 것이 판명되었다.

그 결과는 「압연축에 평행한 <001>축보다도 압연 직각 방향으로 내부 표면과 45°의 각도를 이루는 방향에 존재하는 2개의 <001>축 중 어느 하나가 여자되어 환류 자구가 형성되는 것은 이들 자구의 상대 관계에 기초하는 것이므로, 환류 자구를 형성하기 위해 필요한 어긋남각γ의 임계값은 절대적인 값이 아니라, (α²+β²)^1/2와의 상대 관계로 결정된다」라는 전술한 추측을 뒷받침하는 것이다.

이상의 결과를 총괄하면, 양호한 철손 특성을 확보하기 위해서는 어긋남각α, β는 가능한 한 작은 쪽이 바람직하며, 또한 어긋남각γ은 어긋남각α, β로 정해지는 (α²+β²)^1/2(°) 이상이면 된다.

이 점이 본 발명자가 지견 Y를 전제로 발견한 지견(지견 Z)이며, 지견 Y와 함께 본 발명의 기초를 이루는 지견이다.

따라서, 본 발명은 {110}<001> 방위가 주방위인 2차 재결정 집합 조직을 갖는 일방향성 전자기 강판에 있어서, 2차 재결정?집합 조직의 {110}<001> 이상 방위로부터의 평균 어긋남각α, β 및 γ가 하기 수학식1을 만족시키는 것을 특징으로 한다.

[수학식 1]

양호한 철손 특성을 확보하기 위해서는 평균 어긋남각γ가 (α²+β²)^1/2를 초과하는 것이 필요하다. 또한, 평균 어긋남각 : γ가 (α²+β²)^1/2를 초과하는 결정립의 면적율이 40％ 이상인 것이 바람직하다.

또한, 철손 특성은 어긋남각α, β가 작은 쪽이 바람직하고, 도4에 따르면 0.85W/㎏ 이하의 철손 : W17/50을 확보하기 위해서는 축 어긋남 지표 : (α²+β²)^1/2는 하기 수학식 2를 만족시키는 것이 바람직하다.

[수학식 2]

또한, 0.80W/㎏ 이하의 철손 : W17/50을 확보하기 위해서는 축 어긋남 지표 : (α²+β²)^1/2는 하기 수학식 3을 만족시키는 것이 바람직하다.

[수학식 3]

일방향성 전자기 강판은 통상적으로 질량 ％로, Si를 0.8 내지 7％ 함유하므로, 본 발명의 일방향성 전자기 강판도 Si를 0.8 내지 7％ 함유하나, Si 외 Mn : 1％ 이하, Cr : 0.3％ 이하, Cu : 0.4％ 이하, P : 0.5％ 이하, N : 1％ 이하, Mo : 0.1％ 이하, Sn : 0.3％ 이하, Sb : 0.3％ 이하 중 적어도 1종을 함유해도 된다. 또한，이하 ％는 질량％를 의미한다.

Mn은 비저항을 높여 철손을 저감시키는데 유효한 원소이다. 또한, Mn은 제조 공정에 있어서, 열간 압연에 있어서의 균열의 발생을 방지하기 위해서도 유효한 원소이나, 첨가량이 1％를 초과하면 제품의 자속 밀도가 저하되어 버리므로 상한을1％로 한다.

Cr도 비저항을 높여 철손을 저감하는데 유효한 원소이다. 또한, Cr은 탈탄 어닐링 후의 표면 산화층을 개선하여 글래스 피막 형성에 유효한 원소로서 0.3％ 이하의 범위로 첨가한다.

Cu도 비저항을 높여 철손을 저감하는데 유효한 원소이나, 첨가량이 0.4％를 초과하면 철손 저감 효과가 포화되어 버리는 동시에, 제조 공정에 있어서 열간 압연 시에 구리 스캐브가 발생하는 표면 흠집의 원인이 되므로 상한을 0.4％로 한다.

P도 비저항을 높여 철손을 저감하는데 유효한 원소이나, 첨가량이 0.5％를 초과하면 강판의 압연성에 문제가 발생하므로 상한을 0.5％로 한다.

Ni도 비저항을 높여 철손을 저감시키는데 유효한 원소이다. 또한, Ni는 열연판의 금속 조직을 제어하여 자기 특성을 높이는데 있어서 유효한 원소이나, 첨가량이 1％를 초과하면 2차 재결정이 불안정하게 되므로 상한을 1％로 한다.

Mo도 비저항을 높여 철손을 저감시키는데 유효한 원소이나, 첨가량이 0.1％를 초과하면 강판의 압연성에 문제가 발생하므로 상한을 0.1％로 한다.

Sn과 Sb는 2차 재결정을 안정화시켜, {110}<001> 방위를 발달시키는데 유효한 원소이나, 0.3％를 초과하면 글래스 피막의 형성에 악영향을 미치므로 상한을0.3％로 한다.

C, N, S, Ti 및 Al에 관해서는, 2차 재결정을 안정적으로 발현시키기 위한 집합 조직 제어 및 인히비터 제어를 위해 제강 단계에서 첨가하는 경우도 있으나, 최종 제품의 철손 특성을 열화시키는 원소이기도 하므로, 탈탄 어닐링 후 및 마무리 어닐링 등에 있어서 저감시킬 필요가 있다. 그 때문에, 이들 원소의 함유량은 0.005％ 이하, 바람직하게는 0.003％ 이하로 한다.

또한, 본 발명의 일방향성 전자기 강판은 자기 특성을 손상시키지 않는 범위에서, 상기 이외의 원소 및/또는 다른 불가피적 혼입 원소를 함유해도 된다.

본 발명의 일방향성 전자기 강판의 제조 방법은 기본적으로는 일본 특허 공개2002-60842호 공보에 기초하는 제조 방법 등을 적용하면 된다. 어긋남각α, β 및 γ가 확실하게 상기 수학식 1을 만족시키기 위해서는 1차 재결정 집합 조직에 있어서, Goss 방위 2차 재결정립의 성장을 촉진하는 {411} 방위 입자 및 {111} 방 위 입자 중에서 {411} 방위 입자의 존재 비율을 높여 둘 필요가 있다. {411} 방위 입자의 존재 비율을 높이는 방법으로서, 일본 특허 공개2002-60842 공보에 기재한 탈탄 어닐링의 가열 속도를 제어하는 기술은 유효하다.

실시예

다음에, 본 발명의 실시예에 대해 설명하나, 실시예의 조건은 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 일 조건예이며, 본 발명은 이 일 조건예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.

(제1 실시예)

시료(A)로서 질량％로, Si : 3.2％, C : 0.08％, 산가용성 Al : 0.024％, N : 0.007％, Mn : 0.08％, S : 0.025％를 함유하는 슬라브를 1350℃의 온도로 가열한 후 2.3㎜ 두께로 열간 압연하고, 이어서 1.8㎜ 두께로 냉간 압연하고, 그 후 어닐링을 실시하고, 또한 0.23㎜ 두께까지 냉간 압연을 했다.

그 후, 850℃의 온도까지 가열하여 탈탄 어닐링을 행하고, 이어서 MgO을 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 도포한 후에, 마무리 어닐링을 실시했다.

시료(B)로서 질량％로, Si : 3.3％, C : 0.06％, 산가용성 Al : 0.027％, N : 0.007％, Mn : 0.1％, S : 0.07％를 함유하는 슬라브를 1150℃의 온도로 가열한 후, 2.3㎜ 두께로 열간 압연하고, 어닐링을 실시한 후, 0.23㎜ 두께까지 냉간 압연을 했다.

그 후, 830℃의 온도까지 가열하여 탈탄 어닐링을 행하고, 계속해서 암모니 아 함유 분위기 중에서 어닐링을 실시하여 강판 중의 N을 0.02％로 증가시키고, 이어서 MgO를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 도포한 후에 마무리 어닐링을 실시했다.

마무리 어닐링 후의 C, N, S, Al은 각각 0.003％ 이하로 저감되어 있었다. 그 후, 절연성과 장력 부여를 목적으로 코팅을 실시했다.

제품의 2차 재결정 방위 집적도 및 자기 특성을 측정한 결과를 표1에 나타낸다. 자속 밀도 : B₈에 관해서는 강판의 2차 재결정 방위와의 관계를 명확하게 하기 위해, 제품 표면의 비자성체(글래스 피막과 코팅)를 제거한 후에 측정했다.

또한, (α²+β²)^1/2≤γ을 만족시키는 결정립의 면적율은 시료(A) 및 시료(B)에 대해 각각 18％ 및 47％이었다.

[표 1]

(제2 실시예)

시료로서 질량％로, Si : 3.3％, C : 0.06％, 산가용성 Al : 0.028％, N : 0.008％를 함유하는 슬라브를 1150℃의 온도로 가열한 후, 2.3㎜ 두께로 열간 압연하고, 어닐링을 실시한 후 0.23㎜ 두께까지 냉간 압연을 했다.

그 후, (A) 5°/s, (B) 100°/s 및 (C) 200°/s의 가열 속도로 830℃의 온도 까지 가열하여 탈탄 어닐링을 행하고, 계속해서 암모니아 함유 분위기 중에서 어닐링하여 강판 중의 N을 0.02％로 증가시키고, 이어서 MgO를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 도포한 후에 마무리 어닐링을 실시했다.

마무리 어닐링 후의 C, N, Al은 각각 0.003％ 이하로 저감되어 있었다. 그 후, 절연성과 장력 부여를 목적으로 코팅을 실시했다.

제품의 2차 재결정 방위 집적도 및 자기 특성을 측정한 결과를 표2에 나타낸다. 자속 밀도 : B₈에 관해서는 강판의 2차 재결정 방위와의 관계를 명확하게 하기 위해 제품 표면의 비자성체(글래스 피막과 코팅)를 제거한 후에 측정했다.

[표 2]

(제3 실시예)

시료로서 질량％로, Si : 3.3％, C : 0.055％, 산가용성 Al : 0.027％, N : 0.008％를 함유하는 슬라브를 1150℃의 온도로 가열한 후, 2.3㎜ 두께로 열간 압연 하고, 어닐링을 실시한 후 0.23㎜ 두께까지 냉간 압연을 했다.

그 후, 40°/s의 가열 속도로 (A) 790℃, (B) 820℃ 및 (C) 850℃ 까지 가열하여 탈탄 어닐링을 행하고, 계속하여 암모니아 함유 분위기 중에서 어닐링하여 강판 중의 N을 0.02％로 증가시키고, 이어서 MgO를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 도포한 후에 마무리 어닐링을 실시했다.

제품의 2차 재결정 방위 집적도 및 자기 특성을 측정한 결과를 표3에 나타낸다. 자속 밀도 : B₈에 관해서는 강판의 2차 재결정 방위와의 관계를 명확하게 하기 위해 제품 표면의 비자성체(글래스 피막과 코팅)를 제거한 후에 측정했다.

또한, (α²+β²)^1/2≤γ를 만족시키는 결정립의 면적율은 시료(A), 시료(B) 및 시료(C)에 대해 각각 24％, 38％ 및 49％이었다.

[표 3]

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 2차 재결정 방위 분포를 제어함으로써 종래의 한계를 초과하는 우수한 철손 특성을 갖는 일방향성 전자기 강판을 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명은 방향성 전자기 강판을 소재로 하는 전기 기기 제조 산업에 있어서 사용 가능성이 높은 것이다.

Claims

Si를 0.8 내지 7 질량％ 함유하고，{110}<001> 방위가 주방위인 2차 재결정 집합 조직을 갖는 일방향성 전자기 강판에 있어서, 2차 재결정 집합 조직의 {110}<001> 방위로부터의 평균 어긋남각α, β 및 γ가 하기 수학식 1을 만족시키며,

상기 일방향성 전자기 강판은 질량％로, Si : 0.8 내지 7％ 외，Mn : 1％ 이하, Cr : 0.3％ 이하, Cu : 0.4％ 이하, P : 0.5％ 이하, Ni : 1％ 이하, Mo : 0.1％ 이하, Sn : 0.3％ 이하, Sb : 0.3％ 이하 중 적어도 1종을 함유하며,

질량%로, C, N, S, Ti 및 Al 각각의 함유량을 0.005% 이하로 하고, 나머지가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철손 특성이 우수한 일방향성 전자기 강판.

<수학식 1>

(α²+β²)^1/2≤γ

단，α : 2차 재결정 집합 조직의 압연면 법선 방향(ND) 주위에 있어서의 {110}<001> 방위로부터의 평균 어긋남각

β : 2차 재결정 집합 조직의 압연 직각 방향(TD) 주위에 있어서의 {110}<001> 방위로부터의 평균 어긋남각

γ : 2차 재결정 집합 조직의 압연 방향(RD) 주위에 있어서의 {110}<001> 방위로부터의 평균 어긋남각
Si를 0.8 내지 7 질량% 함유하고，{110}<001> 방위가 주방위인 2차 재결정 집합 조직을 갖는 일방향성 전자기 강판에 있어서, 2차 재결정 집합 조직의 {110}<001> 방위로부터의 평균 어긋남각α, β 및 γ가 하기 수학식 1 및 수학식 2를 만족시키며,

상기 일방향성 전자기 강판은 질량％로, Si : 0.8 내지 7％ 외，Mn : 1％ 이하, Cr : 0.3％ 이하, Cu : 0.4％ 이하, P : 0.5％ 이하, Ni : 1％ 이하, Mo : 0.1％ 이하, Sn : 0.3％ 이하, Sb : 0.3％ 이하 중 적어도 1종을 함유하며,

질량%로, C, N, S, Ti 및 Al 각각의 함유량을 0.005% 이하로 하고, 나머지가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철손 특성이 우수한 일방향성 전자기 강판.

<수학식 1>

(α²+β²)^1/2≤γ

<수학식 2>

(α²+β²)^1/2≤4.4°

단，α : 2차 재결정 집합 조직의 압연면 법선 방향(ND) 주위에 있어서의 {110}<001> 방위로부터의 평균 어긋남각

β : 2차 재결정 집합 조직의 압연 직각 방향(TD) 주위에 있어서의 {110}<001> 방위로부터의 평균 어긋남각

γ : 2차 재결정 집합 조직의, 압연 방향(RD) 주위에 있어서의 {110}<001> 방위로부터의 평균 어긋남각
Si를 0.8 내지 7 질량% 함유하고，{110}<001> 방위가 주방위인 2차 재결정 집합 조직을 갖는 일방향성 전자기 강판에 있어서, 2차 재결정 집합 조직의 {110}<001> 방위로부터의 평균 어긋남각α, β 및 γ가 하기 수학식 1 및 수학식 3을 만족시키며,

상기 일방향성 전자기 강판은 질량％로, Si : 0.8 내지 7％ 외，Mn : 1％ 이하, Cr : 0.3％ 이하, Cu : 0.4％ 이하, P : 0.5％ 이하, Ni : 1％ 이하, Mo : 0.1％ 이하, Sn : 0.3％ 이하, Sb : 0.3％ 이하 중 적어도 1종을 함유하며,

질량%로, C, N, S, Ti 및 Al 각각의 함유량을 0.005% 이하로 하고, 나머지가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철손 특성이 우수한 일방향성 전자기 강판.

<수학식 1>

(α²+β²)^1/2≤γ

<수학식 3>

(α²+β²)^1/2≤3.6 °

단，α : 2차 재결정 집합 조직의 압연면 법선 방향(ND) 주위에 있어서의 {110}<001> 방위로부터의 평균 어긋남각

β : 2차 재결정 집합 조직의 압연 직각 방향(TD) 주위에 있어서의 {110}<001> 방위로부터의 평균 어긋남각

γ : 2차 재결정 집합 조직의 압연 방향(RD) 주위에 있어서의 {110}<001> 방위로부터의 평균 어긋남각
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수학식 1을 만족시키는 결정립의 면적이 40％ 이상인 것을 특징으로 하는 철손 특성이 우수한 일방향성 전자기 강판.
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