KR101302895B1 - 무방향성 전자기 강판 - Google Patents

무방향성 전자기 강판 Download PDF

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유우스께 구로사끼
히사시 모기
겐지 고스게
다께아끼 와끼사까
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Abstract

무방향성 전자기 강판은, Cr:0.3질량%~5.3질량%, Si:1.5질량%~4질량%, Al:0.4질량%~3질량%, 및 W:0.0003질량%~0.01질량%을 함유한다. C 함유량이 0.006질량% 이하이며, Mn 함유량이 1.5질량% 이하이며, S 함유량이 0.003질량% 이하이며, N 함유량이 0.003질량% 이하이며, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다.

Description

무방향성 전자기 강판{NON-ORIENTED MAGNETIC STEEL SHEET}
본 발명은 모터의 철심 재료에 적합한 무방향성 전자기 강판에 관한 것이다.
최근, 에너지 절약화의 요청으로부터, 무방향성 전자기 강판이 사용되는 전기 기기의 분야에 관하여, 냉난방 기기의 모터, 전기 자동차용의 구동 모터 등에 가일층의 소비 전력의 저감이 요구되고 있다. 또한, 모터 구동의 제어로서, 전류의 ON-OFF 제어를 대신해서, 인버터에 의한 고조파가 중첩된 PWM(펄스폭 변조:pulse width modulation) 파형 제어가 주류가 되고 있다. 이 때문에, 무방향성 전자기 강판에는, 우수한 고주파 특성이 요구되어지고 있다.
종래에, 무방향성 전자기 강판의 고주파 철손을 개선할 목적으로, Si, Al 및 Cr의 함유량을 증가시켜서 고유 저항을 상승시키는 것, 및 무방향성 전자기 강판의 두께를 최대한 얇게 하는 것이 행해지고 있다. 이것들에 따르면, 와전류손을 저감할 수 있다.
그러나, Cr이 함유되어 있는 무방향성 전자기 강판에서는, 제조 과정, 제조후의 가공 과정 등에 있어서, Cr계 탄화물이 석출하고, 철손이 상승해 열화되어 버린다. 제조 과정의 어닐링중에 Cr계 탄화물이 석출하는 일이 있다. 또한, 무방향성 전자기 강판을 사용하는 고객에 있어서, 펀칭 오일의 연소 소실, 분할 코어를 제조하기 위한 수축 끼워맞춤, 변형제거 어닐링 등이 행해지는 경우가 있다. 이들의 가공 등은 200℃ 내지 750℃ 정도의 비교적 낮은 온도에서 행해지고, 그 때에 결정립계에 Cr계 탄화물이 석출하는 일이 있다.
따라서, Cr이 함유되어 있는 무방향성 전자기 강판에 있어서의 Cr계 탄화물의 석출을 억제하기 위해서, Mo를 함유시키는 기술이 제안되어 있다(특허문헌 1). 그러나, 이 기술에서는, 고가인 Mo의 함유량이 0.05질량% 이상으로 되어 있어, 재료 비용이 현저하게 상승해 버린다.
일본 특허 출원 공개 제2002-294417호 공보 일본 특허 출원 공개 제2007-162062호 공보 일본 특허 출원 공개 제평6-108149호 공보 일본 특허 출원 공개 제2002-241907호 공보 일본 특허 출원 공표 제2007-516345호 공보
본 발명은 비용의 상승을 억제하면서, 보다 한층 고주파 특성을 양호하게 할 수 있는 무방향성 전자기 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 요지는 이하와 같다.
(1) Cr:0.3질량%~5.3질량%,
Si:1.5질량%~4질량%,
Al:0.4질량%~3질량%, 및
W:0.0003질량%~0.01질량%을 함유하고,
C 함유량이 0.006질량% 이하이며,
Mn 함유량이 1.5질량% 이하이며,
S 함유량이 0.003질량% 이하이며,
N 함유량이 0.003질량% 이하이며,
잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무방향성 전자기 강판.
(2) 또한,
Mo:0.001질량%~0.03질량%,
Ti:0.0005질량%~0.007질량%, 및
Nb:0.0002질량%~0.004질량%로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 함유하는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 무방향성 전자기 강판.
(3) 또한,
V:0.0005질량%~0.005질량%,
Zr:0.0003질량%~0.003질량%,
Cu:0.001질량%~0.2질량%,
Sn:0.001질량%~0.2질량%,
Ni:0.001질량%~0.2질량%,
Sb:0.001질량%~0.2질량%,
희토류 원소:0.0002질량%~0.004질량%, 및
Ca:0.0005질량%~0.006질량%로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 함유하는 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)에 기재된 무방향성 전자기 강판.
본 발명에 따르면, Cr이 함유되어 있어도, 적절한 양의 W가 함유되어 있기 때문에, 취화를 회피하면서 고유 저항을 증대시킬 수 있는 동시에, 저비용으로 Cr계 탄화물의 석출 및 자기 시효를 억제해서 고주파 특성을 향상시킬 수 있다.
Cr은 Si 및 Al과 마찬가지로, 무방향성 전자기 강판의 고유 저항을 증대시킨다. 또한, Cr은 Si 및 Al과는 달리, 무방향성 전자기 강판을 취화시키기 어렵다. 그 한편으로, Cr이 포함되는 무방향성 전자기 강판, 특히 Cr 함유량이 0.3질량% 이상의 무방향성 전자기 강판에서는, 200℃ 내지 700℃ 정도의 온도에서 Cr계 탄화물이 석출하기 쉽다. Cr계 탄화물은 결정립계에 박편 형상으로 석출하여, 자벽 이동의 방해가 된다. 이 때문에, 특히 400 ㎐ 이상의 고주파 철손을 현저하게 열화시킨다. Cr계 탄화물은, 750℃ 이상의 고온에서는 석출하지 않고, 200℃ 내지 700℃ 정도의 저온에서 석출한다.
따라서, 본 발명자들은 (Cr, Fe)7C3 등의 Cr계 탄화물의 석출을 억제하는 기술에 대해서 예의 검토를 행했다. 이 결과, Cr 이외에 W가 포함되어 있는 무방향성 전자기 강판에서는, W와 Cr의 상호 작용에 의해, Cr계 탄화물의 석출이 억제되어, 철손의 열화가 억제되는 것이 판명되었다. 이 이유는 현 시점에서는 명확하지는 않지만, Cr계 탄화물의 석출 거동에 탄화물 형성 원소인 W가 유효하게 작용하기 때문이라고 생각된다. 또한, Cr 및 W 이외에, Mo, Ti 및/또는 Nb가 함유되어 있으면, 이들 원소와 Cr의 상호 작용에 의해, Cr계 탄화물의 석출이 더 한층 억제되는 것도 판명되었다. 이 이유도 현 시점에서는 명확하지는 않지만, Cr계 탄화물의 석출 거동에, 탄화물 형성 원소인 Mo, Ti 및/ 또는 Nb가 유효하게 작용하기 때문이라고 생각된다.
또한, 상세한 것은 후술하지만, Cr 함유량이 낮은 무방향성 전자기 강판에 W가 함유되어 있으면, W계 탄화물이 석출해 버려, 800℃ 내지 1100℃ 정도의 온도에서의 재결정 어닐링이 행해져도, 결정의 성장이 저해되어서 원하는 사이즈의 결정립을 얻을 수 없다. Mo, Ti 및 Nb에 대해서도 동일하다. 따라서, Cr 함유량은 소정의 값 이상인 것이 중요하다. 또한, 상기와 같이, Cr계 탄화물이 석출하는 온도는 낮기 때문에, 800℃ 내지 1100℃ 정도의 온도에서의 재결정 어닐링에서는, Cr계 탄화물은 석출하지 않는다. 따라서, 결정립의 성장은 Cr계 탄화물에 의해서는 저해되기 어렵다.
또한, 본 발명자들은, 적당량의 Cr 및 W가 포함되어 있는 무방향성 전자기 강판에서는, 예를 들어 200℃ 이하에서의 소위 자기 시효, 즉 Fe3C(시멘타이트)의 석출도 억제되는 것을 발견했다. 본 발명자들은 또한 적당량의 Mo, Ti 및/ 또는 Nb이 함유되어 있으면, Fe3C의 석출이 더 한층 억제되는 것도 발견했다. 이 자기 시효는, 모터의 회전중의 온도 상승에 따라 서서히 철손이 열화되는 현상으로, 미리 자기 시효가 발생되기 어렵게 해 두는 것이 매우 바람직하다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.
본 실시형태에 관한 무방향성 전자기 강판은, Cr:0.3질량%~5.3질량%, Si:1.5질량%~4질량%, Al:0.4질량%~3질량%, 및 W:0.0003질량%~0.01질량%을 함유한다. 또한, C 함유량이 0.006질량% 이하이며, Mn 함유량이 1.5질량% 이하이며, S 함유량이 0.003질량% 이하이며, N 함유량이 0.003질량% 이하이다. 그리고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다.
C 함유량이 0.006질량% 초과이면, 적당량의 W 등이 함유되어 있어도 Cr계 탄화물의 석출을 충분히 억제하는 것은 곤란하다. 그리고, 석출된 Cr계 탄화물의 영향에 의해 고주파 특성, 특히 저온에서의 고주파 특성이 열화된다. 또한, C는 자기 시효의 원인도 된다. 따라서, C 함유량은 0.006질량% 이하로 한다. 한편, 공업적으로 C 함유량을 0.0005질량% 미만까지 저하시키기 위해서는, 엄청난 비용을 필요로 한다. 따라서, C 함유량은 0.0005질량% 이상인 것이 바람직하다.
Cr은 취화를 회피하면서 무방향성 전자기 강판의 고유 저항을 증대시킨다. Cr 함유량이 0.3질량% 미만이면, 이 효과를 충분히 얻는 것이 곤란하다. 또한, Cr 함유량이 0.3질량% 미만이면, W 등의 탄화물이 석출하기 쉬워져, 재결정 어닐링에 있어서의 결정립의 성장이 저해되기 쉬워진다. 한편, Cr 함유량이 5.3질량% 초과이면, 적당량의 W 등이 함유되어 있어도 Cr계 탄화물의 석출을 충분히 억제하는 것이 곤란하다. 그리고, 석출된 Cr계 탄화물의 영향에 의해 고주파 특성, 특히 저온에서의 고주파 특성이 열화된다. 따라서, Cr 함유량은 0.3질량%~5.3질량%로 한다. 또한, 상기의 효과를 충분히 얻기 위해서, Cr 함유량은 0.5질량% 이상인 것이 바람직하고, 1.6질량% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, Cr계 탄화물의 석출을 저감하기 위해서, Cr 함유량은 5.0질량% 이하인 것이 바람직하고, 2.5질량% 이하인 것이 보다 바람직하고, 2.1질량% 이하인 것이 더 한층 바람직하다.
Si는 고유 저항을 증대시켜서 고주파 철손을 개선한다. Si 함유량이 1.5질량% 미만이면, 이 효과를 충분히 얻는 것이 곤란하다. 한편, Si 함유량이 4질량% 초과이면, 취화에 의해 냉간 가공이 곤란해진다. 따라서, Si 함유량은 1.5질량%~4질량%로 한다. 또한, 고주파 철손을 더 한층 저하시키기 위해서, Si 함유량은 2질량% 초과인 것이 바람직하다.
Al은 고유 저항을 증대시켜서 고주파 철손을 개선한다. Al 함유량이 0.4질량% 미만이면, 이 효과를 충분히 얻는 것이 곤란하다. 한편, Al 함유량이 3질량% 초과이면, 취화에 의해 냉간 가공이 곤란해진다. 또한, Al 함유량이 높을수록, 자속 밀도가 저하해서 열화하는 경향이 있다. 따라서, Al 함유량은 0.4질량%~3질량%로 한다.
Mn 함유량이 1.5질량% 초과이면, 취성이 현저해진다. 따라서, Mn 함유량은 1.5질량% 이하로 한다. 그 한편, Mn 함유량이 0.05질량% 이상이면 고유 저항을 효과적으로 증대시켜서 철손을 감소시킨다. 따라서, Mn 함유량은 0.05질량% 이상인 것이 바람직하다.
S 함유량이 0.003질량% 초과이면, MnS 등의 황화물의 형성이 현저해지고, 이것에 따라 자벽의 이동이 저해되어서 자기 특성이 열화된다. 따라서, S 함유량은 0.003질량% 이하로 한다. 한편, 공업적으로 S 함유량을 0.0002질량% 미만까지 저하시키기 위해서는, 엄청난 비용을 필요로 한다. 따라서, S 함유량은 0.0002질량% 이상인 것이 바람직하다.
N 함유량이 0.003질량% 초과이면, 질화물의 형성이 현저해지고, 이것에 따라 자기 특성이 열화한다. 또한, N 함유량이 0.003질량% 초과이면, 강의 주조시에 블리스터(blister)로 불리는 부풀음 형상의 표면 결함이 발생하는 경우가 있다. 따라서, N 함유량은 0.003질량% 이하로 한다. 한편, 공업적으로 N 함유량을 0.0004질량% 미만까지 저하시키기 위해서는, 엄청난 비용을 필요로 한다. 따라서, N 함유량은 0.0004질량% 이상인 것이 바람직하다.
W는 C와 반응해서 탄화물을 형성하고, Cr계 탄화물의 석출을 억제한다. W는 자기 시효를 억제할 수도 있다. W 함유량이 0.0003질량% 미만이면, 이들의 효과를 충분히 얻는 것이 곤란해, 많은 Cr계 탄화물이 입계 등으로 석출된다. 한편, W 함유량이 0.01질량% 초과이면, W계 탄화물의 양이 과잉으로 되어서 자성이 저하한다. 따라서, W 함유량은 0.0003질량%~0.01질량%로 한다. Cr계 탄화물의 석출을 더 한층 억제하기 위해서, W 함유량은 0.0005질량% 이상인 것이 바람직하다. 또한, W 함유량이 0.005질량%이면 충분히 Cr계 탄화물의 석출을 억제할 수 있기 때문에, 비용의 면으로부터 W 함유량은 0.005질량% 이하인 것이 바람직하다. 또한, Si 함유량이 2질량% 이하의 무방향성 전자기 강판에 있어서, Cr 함유량이 0.3질량% 미만이면, W계 탄화물의 석출에 따라 결정립의 성장이 저해되어서 자성이 저하한다. 따라서, Si 함유량이 2질량% 이하의 무방향성 전자기 강판에 W를 함유시킬 경우에는, Cr 함유량이 0.3질량% 이상인 것이 중요하다.
이와 같은 본 실시형태에 관한 무방향성 전자기 강판에 따르면, Cr이 함유되어 있어도, 적절한 양의 W가 함유되어 있기 때문에, 취화를 회피하면서 고유 저항을 증대시킬 수 있는 동시에, 저비용으로 Cr계 탄화물의 석출 및 자기 시효를 억제해서 고주파 특성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 실시형태는 고주파 용도에 적합하다.
Cr을 거의 함유하지 않는 저 Si계의 무방향성 전자기 강판에서는, W계 탄화물의 석출에 수반하는 결정립의 성장이 저해되지만, 본 실시형태에서는, 0.3질량% 이상의 Cr이 함유되어 있기 때문에, W계 탄화물이 매우 석출하기 어렵다. 이 때문에, W를 적극적으로 활용함으로써, Cr계 탄화물의 석출을 억제해서 자기 특성을 개선할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관한 무방향성 전자기 강판은 Mo:0.001질량%~0.03질량%, Ti:0.0005질량%~0.007질량%, 및 Nb:0.0002질량%~0.004질량%로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 더 함유하는 것이 바람직하다.
Mo는, W와 마찬가지로, C와 반응해서 탄화물을 형성하고, Cr계 탄화물의 석출을 억제한다. Mo도 자기 시효를 억제할 수 있다. Mo 함유량이 0.001질량% 미만이면, 이들의 효과를 충분히 얻기 어렵다. 한편, Mo 함유량이 0.03질량% 초과이면, Mo계 탄화물의 양이 과잉으로 되어서 자성이 저하한다. 따라서, Mo 함유량은 0.001질량%~0.03질량%인 것이 바람직하다. Cr계 탄화물의 석출을 더 한층 억제하기 위해서, Mo 함유량은 0.002질량% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, Mo 함유량이 0.02질량%이면 충분히 Cr계 탄화물의 석출을 억제할 수 있기 때문에, 비용의 면으로부터 Mo 함유량은 0.02질량% 이하인 것이 보다 바람직하다.
Ti도, W와 마찬가지로, C와 반응해서 탄화물을 형성하고, Cr계 탄화물의 석출을 억제한다. Ti도 자기 시효를 억제할 수 있다. Ti 함유량이 0.0005질량% 미만이면, 이들의 효과를 충분히 얻기 어렵다. 한편, Ti 함유량이 0.007질량% 초과이면, Ti계 탄화물의 양이 과잉으로 되어서 자성이 저하한다. 따라서, Ti 함유량은 0.0005질량%~0.007질량%인 것이 바람직하다. Cr계 탄화물의 석출을 더 한층 억제하기 위해서, Ti 함유량은 0.0007질량% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, Ti계 탄화물의 과잉 석출을 억제하기 위해서, Ti 함유량은 0.005질량% 이하인 것이 보다 바람직하다.
Nb도, W와 마찬가지로, C와 반응해서 탄화물을 형성하고, Cr계 탄화물의 석출을 억제한다. Nb도 자기 시효를 억제할 수 있다. Nb 함유량이 0.0002질량% 미만이면, 이들의 효과를 충분히 얻기 어렵다. 한편, Nb 함유량이 0.004질량% 초과이면, Nb계 탄화물의 양이 과잉으로 되고, 재결정 어닐링에 있어서의 결정립의 성장이 저해된다. 따라서, Nb 함유량은 0.0002질량%~0.004질량%인 것이 바람직하다. Cr계 탄화물의 석출을 더 한층 억제하기 위해서, Nb 함유량은 0.0003질량% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, Nb계 탄화물의 과잉 석출을 억제하기 위해서, Nb 함유량은 0.0035질량% 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기와 같이, Mo, Ti 및 Nb는 W와 마찬가지의 작용을 나타내지만, W는 Mo, Ti 및 Nb 보다도 효과적이다. 또한, 상기의 범위의 Mo, Ti 및/또는 Nb가 함유되어 있으면, 이들 모두가 포함되어 있지 않은 경우와 비교하여, W계 탄화물에 의한 재결정 어닐링에 있어서의 결정립의 성장의 저해가 더 한층 발생하기 어려워진다. 따라서, Mo, Ti 및 Nb로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종이 함유되어 있는 것이 바람직하고, 이들 3종의 원소 모두가 함유되어 있는 것이 특히 바람직하다. W 이외에 Mo, Ti 및/또는 Nb가 함유되어 있을 경우에, 특히 효과적으로 Cr계 탄화물의 석출 및 시멘타이트의 석출(자기 시효)이 억제되기 때문이다.
또한, 본 실시형태에 관한 무방향성 전자기 강판에, V:0.0005질량%~0.005질량%, Zr:0.0002질량%~0.003질량%, Cu:0.001질량%~0.2질량%, Sn:0.001질량%~0.2질량%, Ni:0.001질량%~0.2질량%, Sb:0.001질량%~0.2질량%, REM(희토류 원소):0.0002질량%~0.004질량%, 및 Ca:0.0005질량%~0.006질량%로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종이 함유되어서 있어도 된다.
V도, W와 마찬가지로, C와 반응해서 탄화물을 형성하고, Cr계 탄화물의 석출을 억제한다. V 함유량이 0.0005질량% 미만이면, 이 효과를 충분히 얻기 어렵다. 한편, V 함유량이 0.005질량% 초과라도, 함유량에 걸맞는 효과를 얻을 수 없고, 비용의 상승이 현저해진다. 또한, V계 탄화물의 양이 과잉으로 되어, 재결정 어닐링에 있어서의 결정립의 성장이 저해되는 경우가 있다. 따라서, V 함유량은 0.0005질량%~0.005질량%인 것이 바람직하다.
Zr도, W와 마찬가지로, C와 반응해서 탄화물을 형성하고, Cr계 탄화물의 석출을 억제한다. Zr 함유량이 0.0002질량% 미만이면, 이 효과를 충분히 얻기 어렵다. 한편, Zr 함유량이 0.003질량% 초과라도, 함유량에 걸맞는 효과를 얻을 수 없고, 비용의 상승이 현저해진다. 또한, Zr계 탄화물의 양이 과잉으로 되어, 재결정 어닐링에 있어서의 결정립의 성장이 저해되는 경우가 있다. 따라서, Zr 함유량은 0.0002질량%~0.003질량%인 것이 바람직하다.
Cu, Sn, Ni 및 Sb는 집합 조직을 개선한다. 이들 원소의 각각에 관하여, 함유량이 0.001질량% 미만이면, 이 효과를 충분히 얻기 어렵고, 함유량이 0.2질량% 초과이면, 비용이 증대한다. 따라서, Cu, Sn, Ni 및 Sb의 함유량은 각각 0.001질량%~0.2질량%인 것이 바람직하다.
REM 및 Ca는 조대한 옥시 설파이드를 형성해서 S를 무해화한다. REM 함유량이 0.0002질량% 미만일 경우 및 Ca 함유량이 0.0005질량% 미만일 경우, 이 효과를 충분히 얻기 어렵다. 한편, REM 함유량이 0.004질량% 초과의 경우 및 Ca 함유량이 0.006질량% 초과의 경우, 비용이 증대한다. 따라서, REM 함유량은 0.0002질량%~0.004질량%인 것이 바람직하고, Ca 함유량은 0.0005질량%~0.006질량%인 것이 바람직하다.
이와 같이, V 및/또는 Zr도 함유되어 있으면, Cr계 탄화물의 석출을 더 억제할 수 있고, 예를 들어 750℃ 이하의 저온에서의 자기 시효를 더 한층 억제할 수 있다. 또한, 이들 W, Mo, Ti, Nb, V, Zr 등은 용강으로의 첨가 등에 의해 무방향성 전자기 강판에 함유시킬 수 있다. 이 때문에, 이러한 무방향성 전자기 강판을 공업적으로 생산하는 것도 충분히 가능하다.
다음에, 무방향성 전자기 강판을 제조하는 방법에 대해서 설명한다.
우선, 통상의 방법으로, 성분을 조정함으로써, 상기의 조성의 용강을 제작하고, 이 용강으로부터 주조편(슬래브)을 제작하고, 슬래브 가열을 행하고, 열간 압연을 행한다. 슬래브 가열의 온도는 특별히 제한하지 않지만, 미세 석출물의 형성을 억제하기 위해서, 예를 들어 950℃ 내지 1230℃ 정도의 낮은 온도인 것이 바람직하다. 열간 압연에 의해 얻을 수 있는 열연판의 두께는 특별히 제한하지 않지만, 예를 들어 0.8㎜ 내지 3.0㎜ 정도로 한다.
계속해서, 열연판의 어닐링(열연판 어닐링)을 필요에 따라서 행한다. 열연판 어닐링을 행함으로써, 자속 밀도를 향상시키고, 히스테리시스손을 저감할 수 있다. 열연판 어닐링의 온도는 특별히 제한하지 않지만, 예를 들어 800℃ 내지 1100℃ 정도로 하는 것이 바람직하다.
그 후, 냉간 압연을 행한다. 냉간 압연에 의해 얻어지는 냉연판의 두께는 특별히 제한하지 않지만, 보다 높은 고주파 자기 특성을 얻기 위해서, 예를 들어 0.1㎜ 내지 0.35㎜ 정도의 얇은 두께인 것이 바람직하다. 냉연판의 두께를 0.35㎜ 초과로하면, 와전류손이 커져서 고주파 철손이 열화되기 쉽다. 또한, 냉연판의 두께를 0.1㎜ 미만으로 하면, 생산성이 저하되기 쉽다.
냉간 압연후에는, 냉연판의 탈지를 행하고, 재결정 어닐링을 행함으로써, 결정립을 성장시킨다. 재결정 어닐링에서는, 예를 들어 연속 어닐링을 행한다. 어닐링 온도는 특별히 제한하지 않지만, 예를 들어 800℃ 내지 1100℃ 정도로 한다. 재결정 어닐링후의 결정립의 입경은 30㎛ 내지 120㎛ 정도인 것이 바람직하다. 또한, 본 실시형태에서는, 재결정 어닐링의 결과, 강판의 전체면이 페라이트 단상의 재결정 조직으로 되어 있는 것이 바람직하다.
계속해서, 소정의 도포액의 도포 및 베이킹을 행함으로써, 절연 피막을 형성하는 절연 피막으로서는, 예를 들어 유기 절연 피막, 무기 절연 피막, 또는 무기 물질 및 유기 물질을 포함하는 혼합 절연 피막을 형성한다.
이와 같이 하여 무방향성 전자기 강판을 제조할 수 있다.
제조된 무방향성 전자기 강판은, 예를 들면 출하되어, 고객에 있어서 가공된다. 이 가공에서는, 예를 들어, 철심용 형상으로의 펀칭, 적층, 수축 끼워맞춤, 700℃ 내지 800℃ 정도에서의 변형제거 어닐링 등이 행해진다. 이들 일련의 가공에 의해, 모터의 코어를 형성할 수 있다. 또한, 적층후의 변형제거 어닐링이 행해지지 않는 무방향성 전자기 강판은 프로프로세스재로 불리는 경우가 있고, 변형제거 어닐링이 행해지는 무방향성 전자기 강판은 세미프로세스재로 불리는 경우가 있다.
실시예
다음에, 본 발명자들이 행한 실험에 대해서 설명한다. 이들의 실험에 있어서의 조건 등은 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해서 채용한 예이며, 본 발명은 이것들의 예에 한정되는 것은 아니다.
우선, 실험실의 진공 노를 사용하여, 표 1 및 표 2에 나타내는 성분을 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 용강을 제작하고, 이 용강의 주조를 행해서 소강재(素鋼材)를 얻었다. 표 1중에서 굵은선으로 둘러싸여 있는 수치는 당해 수치가 본 발명에서 규정하는 범위로부터 벗어나 있는 것을 나타낸다. 계속해서, 소강재의 열간 압연을 행하여, 두께가 2㎜의 열연판을 얻었다. 그 후, 1000℃에서 1분간, N2 가스 분위기 중에서 열연판 어닐링을 행했다. 계속해서, 산세 및 냉간 압연을 행하여, 두께가 0.30㎜의 냉연판을 얻었다. 계속해서, 50%의 H2 가스 및 50% N2 가스의 혼합 가스 분위기 중에서 재결정 어닐링을 행했다. 이 재결정 어닐링에서는, 1000℃에서 30초간의 균열 처리를 행했다. 그 후, 재결정 어닐링후의 강판으로부터 1변의 길이가 100㎜인 시료를 펀칭했다.
[표 1]
Figure 112012065765512-pct00001

[표 2]
Figure 112012065765512-pct00002
그리고, 각 시료에 대해서 철손 및 자속 밀도를 측정했다. 철손으로서는, 주파수가 400㎐, 최대 자속 밀도가 1.0T의 조건하에서의 철손(W10/400)을 측정했다. 또한, 압연 방향으로 자화했을 때의 값과 이것에 수직인 방향(판폭 방향)으로 자화했을 때의 값의 평균값을 산출했다. 또한, 자속 밀도로서는, 주파수가 50㎐, 최대자화력이 5000A/m의 조건하에서의 자속 밀도(B50)를 측정했다. 이들의 결과를 표 3의 "열처리전"의 란에 나타낸다.
철손 및 자속 밀도의 측정후, 450℃에서 2시간, N2 가스 분위기 중으로 어닐링을 행했다. 그리고, 다시 각 시료에 대해서 철손 및 자속 밀도를 측정했다. 이 결과를 표 3의 "열처리후"의 란에 나타낸다.
[표 3]
Figure 112012065765512-pct00003
표 3에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 범위에 속하는 시료 No.1 내지 No.2, No.6 내지 No.8, No.12 내지 No.15, No.17 내지 No.21, No.24 내지 No.27, No.29 내지 No.32, No.34 내지 No.37, No.39 내지 No.43 및 No.45 내지 No.50에서는, 열처리 전후에 있어서, 낮은 철손을 얻을 수 있었다. 즉, 열처리전에 있어서는, 충분한 크기의 결정립이 얻어졌기 때문에 낮은 철손을 얻을 수 있고, 열처리후에 있어서는, Cr계 탄화물의 석출 등의 억제에 의해 낮은 철손을 유지할 수 있었다. 또한, 시료 No.43과 시료 No.45 내지 No.50의 비교의 결과로부터, Cu, Sn, Ni, Sb, REM 및 Ca로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종이 함유되어 있을 경우에, 자속 밀도가 향상하는 것이 명확해졌다.
한편, 시료 No.3 내지 No.4에서는, C 함유량이 지나치게 높기 때문에, 열처리에 수반해 다량의 탄화물이 석출되고, 철손의 열화가 현저했다. 시료 No.5에서는, Cr 함유량이 지나치게 낮기 때문에, 철손이 컸다. 시료 No.9 내지 No.10에서는, Cr 함유량이 지나치게 높기 때문에, 열처리에 수반해 다량인 Cr계 탄화물이 석출하고, 철손의 열화가 현저했다. 시료 No.11에서는, W 함유량이 지나치게 낮기 때문에, 열처리에 수반해 다량의 Cr계 탄화물이 석출되고, 철손의 열화가 현저했다. 시료 No.16에서는, W 함유량이 지나치게 높기 때문에, 철손이 컸다. 시료 No.22 내지 No.23에서는, Mo 함유량이 지나치게 높기 때문에, 철손이 컸다. 시료 No.28에서는, Ti 함유량이 지나치게 높기 때문에, 철손이 컸다. 시료 No.33에서는, Nb 함유량이 지나치게 높기 때문에, 철손이 컸다. 시료 No.38에서는, V 함유량이 지나치게 높기 때문에, V계 탄화물이 과잉으로 석출하고, 재결정 어닐링에 있어서의 결정립의 성장이 저해되어, V 이외의 성분이 동등한 시료 No.34 내지 No.37보다도 철손이 높아져 버렸다. 시료 No.44에서는, Zr 함유량이 지나치게 높기 때문에, Zr계 탄화물이 과잉으로 석출하고, 재결정 어닐링에 있어서의 결정립의 성장이 저해되어, Zr 이외의 성분이 동등한 시료 No.39 내지 No.43보다도 철손이 높아져 버렸다. 또한, 시료 No.38 및 No.44의 철손 그것 자체는 일부의 본 발명예보다도 낮게 되어 있지만, 함유량에 걸맞는 정도의 효과는 얻어지고 있지 않고, 비용의 상승이 현저하다.
또한, 표 3에 나타내는 바와 같이, W 함유량만이 상이한 시료 No.11 내지 No.16의 사이에서는, W 함유량이 본 발명 범위의 하한 미만의 시료 No.11에 있어서, 열처리에 수반하는 철손의 열화가 현저했다. 이것으로부터, W가 열처리에 수반하는 철손의 열화를 억제하고 있는 것이 명백하다. 또한, W 함유량이 낮은 시료 No.30 내지 No.32에 있어서도, 적당량의 Mo, Ti 및 Nb가 함유되어 있었기 때문, 열처리에 수반되는 철손의 열화가 대부분 억제되었다. 이것으로부터, 소정량의 Mo, Ti 및 Nb가 함유되어 있으면, 특히 효과가 큰 것이 명백하다. 또한, 시료 No.34 내지 No.37 및 No.39 내지 No.43에서는, 적당량의 V 및 Zr이 포함되어 있었기 때문에, 철손이 특히 낮았다.
본 발명은, 예를 들어 전자 강판 제조 산업 및 전자 강판 이용 산업에 있어서 이용할 수 있다.

Claims (4)

  1. Cr:0.3질량%~5.3질량%,
    Si:1.5질량%~4질량%,
    Al:0.4질량%~3질량%, 및
    W :0.0003질량%~0.005질량%을 함유하고,
    Mo:0.001질량%~0.03질량%, Ti:0.0005질량%~0.007질량%, 및 Nb:0.0002질량%~0.004질량%로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 함유하며,
    V :0.0005질량%~0.005질량% 및 Zr:0.0003질량%~0.003질량%로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 함유하고,
    C 함유량이 0.006질량% 이하이며,
    Mn 함유량이 1.5질량% 이하이며,
    S 함유량이 0.003질량% 이하이며,
    N 함유량이 0.003질량% 이하이며,
    잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로부터 이루어지고,
    전체면이 페라이트 단상의 재결정 조직인 것을 특징으로 하는, 무방향성 전자기 강판.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 또한,
    Cu:0.001질량%~0.2질량%,
    Sn:0.001질량%~0.2질량%,
    Ni:0.001질량%~0.2질량%, 및
    Sb:0.001질량%~0.2질량%로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 함유하는 것을 특징으로 하는, 무방향성 전자기 강판.
  4. 제3항에 있어서, 또한,
    희토류 원소:0.0002질량%~0.004질량%, 및
    Ca:0.0005질량%~0.006질량%로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 함유하는 것을 특징으로 하는, 무방향성 전자기 강판.
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