KR101698381B1

KR101698381B1 - 방향성 전자 강판의 제조 방법

Info

Publication number: KR101698381B1
Application number: KR1020157023592A
Authority: KR
Inventors: 마사노리 우에사카; 타케시 이마무라; 류이치 스에히로; 타카유키 후쿠나가; 토시토 다카미야
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2014-02-24
Publication date: 2017-01-20
Also published as: BR112015020187A2; CA2900111A1; WO2014132930A1; CA2900111C; KR20150121012A; US20160012949A1; JPWO2014132930A1; BR112015020187B1; EP2963131A1; US10134514B2; EP2963131A4; CN105008557B; RU2613818C1; CN105008557A; MX2015011022A; EP2963131B1; JP5737483B2

Abstract

C: 0.002∼0.10mass％, Si: 2.0∼8.0mass％ 및 Mn: 0.005∼1.0mass％를 함유하는 강 소재를 열간 압연하여 열연판으로 하고, 필요에 따라서 열연판 어닐링을 행한 후, 1회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2회 이상의 냉간 압연에 의해 최종 판두께의 냉연판으로 하고, 탈탄 어닐링을 겸한 1차 재결정 어닐링을 행한 후, 강판 표면에 어닐링 분리제를 도포하고, 마무리 어닐링하는 방향성 전자(電磁) 강판의 제조 방법에 있어서, 상기 1차 재결정 어닐링의 가열 과정에 있어서의 100∼700℃의 구간을 50℃/s 이상으로 급속 가열할 때, 250∼600℃ 사이의 어느 온도에서 0.5∼10초간 유지(holding)하는 보정(保定) 처리를 2∼6회 행함으로써, 저철손이고 또한 철손값의 편차가 작은 방향성 전자 강판을 얻는다.

Description

방향성 전자 강판의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING GRAIN-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET}

본 발명은, 방향성 전자 강판(electrical steel sheet)의 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로는, 철손(iron loss)이 낮고 또한 편차가 작은 방향성 전자 강판의 제조 방법에 관한 것이다.

전자 강판은, 변압기나 모터의 철심 재료로서 널리 이용되고 있는 연자성(soft magnetic) 재료로서, 그 중에서도, 방향성 전자 강판은, 결정 방위가 Goss 방위라고 불리는 {110}＜001＞방위로 고도로 집적되고, 자기 특성(magnetic property)이 우수하기 때문에, 주로 대형의 변압기의 철심 등에 사용되고 있다. 변압기에 있어서의 무부하손(에너지 로스;energy loss)을 저감하기 위해서는, 철손이 낮은 것이 필요하다.

방향성 전자 강판에 있어서의 철손 저감 방법으로서는, Si 함유량의 증가나, 판두께의 저감, 결정 방위의 배향성 향상, 강판 표면으로의 장력 부여, 강판 표면의 평활화, 2차 재결정 조직의 세립화 등이 유효하다는 것이 알려져 있다.

이러한 방법 중, 2차 재결정립을 세립화하는 기술로서는, 탈탄 어닐링시에 급속 가열하거나, 탈탄 어닐링 직전에 급속 가열하는 열처리를 행하거나 함으로써, 1차 재결정 집합 조직을 개선하는 방법이 제안되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 최종 판두께까지 압연한 냉연판을 탈탄 어닐링할 때, P_H2O/P_H2가 0.2 이하의 비(非)산화성 분위기 중에서, 100℃/s 이상으로 700℃ 이상의 온도로 급속 가열함으로써, 저철손의 방향성 전자 강판을 얻는 기술이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 분위기 중의 산소 농도를 500ppm 이하로 하고, 또한, 가열 속도 100℃/s 이상으로 800∼950℃로 급속 가열하고, 이어서 급속 가열 후의 온도보다 낮은 775∼840℃의 온도로 보정(保定)하고, 추가로, 815∼875℃의 온도로 보정함으로써, 저철손의 방향성 전자 강판을 얻는 기술이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 3에는, 600℃ 이상의 온도역을 95℃/s 이상의 승온 속도로 800℃ 이상으로 가열하고, 또한, 이 온도역의 분위기를 적정하게 제어함으로써, 피막 특성과 자기 특성이 우수한 전자 강판을 얻는 기술이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 4에는, 열연판 중의 AlN으로서의 N량을 25ppm 이하로 제한하고, 또한 탈탄 어닐링시에 가열 속도 80℃/s 이상으로 700℃ 이상까지 가열함으로써, 저철손의 방향성 전자 강판을 얻는 기술이 개시되어 있다.

급속 가열함으로써 1차 재결정 집합 조직을 개선하는 이들 기술은, 급속 가열하는 온도 범위를 실온으로부터 700℃ 이상으로 하고, 승온 속도를 일의적으로 규정하는 것이다. 이 기술 사상은, 재결정 온도 근방까지를 단시간에 승온함으로써, 통상의 가열 속도이면 우선적으로 형성되는 γ파이버(＜111＞//ND 방위)의 발달을 억제하고, 2차 재결정의 핵이 되는 {110}＜001＞ 조직의 발생을 촉진함으로써, 1차 재결정 집합 조직을 개선하고자 하는 것이다. 그리고, 이 기술의 적용에 의해, 2차 재결정 후의 결정립(Goss 방위립)이 세립화되고, 철손 특성이 개선된다.

일본공개특허공보 평07-062436호 일본공개특허공보 평10-298653호 일본공개특허공보 2003-027194호 일본공개특허공보 평10-130729호

그러나, 발명자들의 인식에 의하면, 승온 속도를 높게 한 경우에는, 승온시의 강판 내부의 온도 불균일에 기인한다고 생각되는 철손 특성의 편차가 커진다는 문제가 있다. 제품 출하시의 철손 평가에는, 일반적으로, 강판의 전(全)폭의 철손을 평균한 값이 이용되고 있기 때문에, 편차가 크면, 강판 전체의 철손이 낮게 평가되게 되어, 기대한 급속 가열의 효과가 얻어지지 않게 된다.

본 발명은, 종래 기술이 안고 있는 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 저철손이고 또한 철손값의 편차가 작은 방향성 전자 강판을 제조하는 유리한 방법을 제안하는 것에 있다.

발명자들은, 상기 과제의 해결을 향하여 예의 검토를 거듭했다. 그 결과, 1차 재결정 어닐링의 가열 과정에 있어서 급속 가열할 때, 회복이 일어나는 온도 영역에 있어서 소정 온도로 소정 시간 유지(holding)하는 보정 처리를 복수회 행해줌으로써, 강판 내부의 온도가 보다 균일화되어, 급속 가열의 효과를 강판의 전폭에 걸쳐 얻을 수 있음과 함께, ＜111＞//ND 방위가 우선적으로 회복되고, 1차 재결정 후의 ＜111＞//ND 방위가 감소하고, Goss핵이 증가하는 결과, 2차 재결정 후의 재결정립이 보다 세립화되어, 저철손이고 또한 철손값의 편차가 작은 방향성 전자 강판을 안정되게 제조할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 개발하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은, C: 0.002∼0.10mass％, Si: 2.0∼8.0mass％ 및 Mn: 0.005∼1.0mass％를 함유하는 강 소재를 열간 압연하여 열연판으로 하고, 필요에 따라서 열연판 어닐링을 행한 후, 1회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2회 이상의 냉간 압연하여 최종 판두께의 냉연판으로 하고, 탈탄 어닐링을 겸한 1차 재결정 어닐링을 행한 후, 강판 표면에 어닐링 분리제를 도포하고, 마무리 어닐링하는 방향성 전자 강판의 제조 방법에 있어서, 상기 1차 재결정 어닐링의 가열 과정에 있어서의 100∼700℃의 구간을 50℃/s 이상으로 급속 가열할 때, 250∼600℃ 사이의 어느 온도에서 0.5∼10초간 유지하는 보정 처리를 2∼6회 행하는 것을 특징으로 하는 방향성 전자 강판의 제조 방법이다.

본 발명의 방향성 전자 강판의 제조 방법에 이용하는 상기 강 슬래브는, C: 0.002∼0.10mass％, Si: 2.0∼8.0mass％, Mn: 0.005∼1.0mass％를 함유하고, 또한, Al: 0.010∼0.050mass％ 및 N: 0.003∼0.020mass％를 함유하고, 혹은, Al: 0.010∼0.050mass％, N: 0.003∼0.020mass％, Se: 0.003∼0.030mass％ 및/또는 S: 0.002∼0.03mass％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 방향성 전자 강판의 제조 방법에 이용하는 상기 강 슬래브는, C: 0.002∼0.10mass％, Si: 2.0∼8.0mass％, Mn: 0.005∼1.0mass％를 함유하고, 또한, Se: 0.003∼0.030mass％ 및 S: 0.002∼0.03mass％ 중으로부터 선택되는 1종 또는 2종을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 방향성 전자 강판의 제조 방법에 이용하는 상기 강 슬래브는, C: 0.002∼0.10mass％, Si: 2.0∼8.0mass％, Mn: 0.005∼1.0mass％를 함유하고, 또한, Al: 0.01mass％ 미만, N: 0.0050mass％ 미만, Se: 0.0030mass％ 미만 및 S: 0.0050mass％ 미만이고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 방향성 전자 강판의 제조 방법에 이용하는 상기 강 슬래브는, 상기 성분 조성에 더하여 추가로, Ni: 0.010∼1.50mass％, Cr: 0.01∼0.50mass％, Cu: 0.01∼0.50mass％, P: 0.005∼0.50mass％, Sb: 0.005∼0.50mass％, Sn: 0.005∼0.50mass％, Bi: 0.005∼0.50mass％, Mo: 0.005∼0.10mass％, B: 0.0002∼0.0025mass％, Te: 0.0005∼0.010mass％, Nb: 0.0010∼0.010mass％, V: 0.001∼0.010mass％ 및 Ta: 0.001∼0.010mass％ 중으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 방향성 전자 강판의 제조 방법은, 냉간 압연 후의 어느 공정에서, 강판 표면에 압연 방향과 교차하는 방향으로 홈을 형성하여 자구(magnetic domain) 세분화 처리를 행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 방향성 전자 강판의 제조 방법은, 절연 피막을 피성(被成)한 강판 표면에, 압연 방향과 교차하는 방향으로 연속적 또는 단속적으로 전자빔 혹은 레이저를 조사하여 자구 세분화 처리를 행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 1차 재결정 어닐링의 가열 과정에 있어서 급속 가열할 때, 회복이 일어나는 온도역에서 소정의 보정 처리를 복수회 행함으로써, 저철손이고 또한 철손값의 편차가 작은 방향성 전자 강판을 안정되게 제조하는 것이 가능해진다.

도 1은 1차 재결정 어닐링의 가열 과정의 승온 패턴을 설명하는 도면이다.
도 2는 1차 재결정 어닐링의 가열 과정에 있어서의 보정 처리 횟수와 제품판의 철손 W_17/50과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 1차 재결정 어닐링의 가열 과정에 있어서의 보정 처리 온도와 제품판의 철손 W_17/50과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 1차 재결정 어닐링의 가열 과정에 있어서의 보정 처리 시간과 제품판의 철손 W_17/50과의 관계를 나타내는 그래프이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

우선, 본 발명을 개발하는 계기가 된 실험에 대해서 설명한다.

＜실험 1＞

C: 0.065mass％, Si: 3.4mass％, Mn: 0.08mass％를 함유하는 강을 용제하고, 연속 주조법으로 강 슬래브로 한 후, 1410℃의 온도로 재가열하고, 열간 압연하여 판두께 2.4㎜의 열연판으로 하고, 1050℃×60초의 열연판 어닐링을 행한 후, 1차 냉간 압연하여 중간 판두께의 1.8㎜로 하고, 1120℃×80초의 중간 어닐링을 행한 후, 200℃의 온도에서 온간 압연하여 최종 판두께 0.27㎜의 냉연판으로 했다.

이어서, 50vol％H₂－50vol％N₂의 습윤 분위기하에서 840℃×80초의 탈탄 어닐링을 수반하는 1차 재결정 어닐링을 행했다. 또한, 상기 1차 재결정 어닐링에서는, 가열 과정에 있어서의 100∼700℃ 사이의 승온 속도를 100℃/s로 하고, 또한, 표 1에 나타내는 바와 같이, 가열 도중의 450∼700℃ 사이의 온도에서 2초간의 보정 처리를 1∼7회 행하는 조건(No.2∼9)과, 보정 처리를 행하지 않는 조건(No.1)으로 가열을 행했다. 여기에서, 상기 100℃/s의 승온 속도는, 예를 들면, 2회의 보정 처리를 행하는 경우에는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 100℃에서 700℃까지 도달하는 시간에서 보정 시간 t₂ 및 t₄를 뺀 t₁, t₃ 및 t₅에 있어서의 평균 승온 속도((700－100)/(t₁＋t₃＋t₅))를 말한다(이후, 보정 횟수에 구애받지 않고, 보정 시간을 뺀 가열 시간에 있어서의 평균 승온 속도로 함).

그 후, MgO를 주체로 하는 어닐링 분리제를 강판 표면에 도포하고, 건조한 후, 2차 재결정 어닐링과 수소 분위기하에서 1200℃×7시간의 순화 처리를 수반하는 마무리 어닐링을 행하여, 제품판으로 했다.

이렇게 하여 얻은 제품판으로부터, 판폭 방향을 향하여 폭 100㎜×길이 500㎜의 시험편을 10매씩 채취하고, JIS C2556에 기재된 방법으로 철손 W_17/50을 측정하여, 그들의 평균값을 구했다. 이 철손 측정 방법에 의하면, 철손의 편차가 폭 방향에 있는 경우에는, 측정값이 악화되기 때문에, 편차를 포함하여 철손을 평가할 수 있다고 생각되기 때문이다. 그 결과를 표 1에 병기함과 함께, 도 2에 보정 처리(holding treatment)의 횟수와 철손과의 관계로서 나타냈다. 이 도면으로부터, 가열 도중에 보정 처리를 2∼6회 행함으로써, 철손을 크게 저감할 수 있는 것을 알 수 있다.

＜실험 2＞

전술한 실험 1에서 얻어진 최종 판두께 0.27㎜의 냉연판에, 50vol％H₂－50vol％N₂의 습윤 분위기하에서, 840℃×80초의 탈탄 어닐링을 수반하는 1차 재결정 어닐링을 행했다. 상기 1차 재결정 어닐링에 있어서의 100∼700℃ 사이의 승온 속도는 100℃/s로 하고, 그 승온 과정의 200∼700℃의 온도 범위에 있어서, 표 2에 나타낸 2개의 온도로 각각 2초간의 보정 처리를 행했다. 또한, 상기 2회의 보정 처리 중, 1회는 450℃, 다른 1회는 200∼700℃ 사이의 임의의 온도로 했다.

이렇게 하여 얻은 제품판으로부터, 실험 1과 동일하게 하여 시험편을 채취하고, JIS C2556에 기재된 방법으로 철손 W_17/50을 측정하여, 그 결과를, 표 2에 병기함과 함께, 동(同) 표 중의 No.1∼15의 결과를, 450℃ 이외의 다른 1회의 보정 처리 온도와 철손과의 관계로서 도 3에 나타냈다. 이들 결과로부터, 다른 1회의 보정 처리의 온도가 250∼600℃의 사이에서, 철손이 저감하고 있는 것을 알 수 있다.

＜실험 3＞

실험 1에서 얻어진 최종 판두께 0.27㎜의 냉연판에, 50vol％H₂－50vol％N₂의 습윤 분위기하에서, 840℃×80초의 탈탄 어닐링을 수반하는 1차 재결정 어닐링을 행했다. 또한, 상기 1차 재결정 어닐링에 있어서의 100∼700℃ 사이의 승온 속도는 100℃/s로 하고, 그 가열 도중의 450℃와 500℃의 2개의 온도에 있어서, 표 3에 나타낸 바와 같이, 보정 시간이 각각 0.5∼20초가 되는 보정 처리를 행했다.

이렇게 하여 얻은 제품판으로부터 실험 1과 동일하게 하여 시험편을 채취하고, JIS C2556에 기재된 방법으로 철손 W_17/50을 측정했다. 그 결과를 표 3에 병기함과 함께, 동 표 중의 No.1∼14의 결과를, 보정 시간과 철손과의 관계로서 도 4에 나타냈다. 이들 결과로부터, 보정 시간이 0.5∼10초의 범위에서 철손이 저감하고 있는 것을 알 수 있다.

상기 ＜실험 1＞∼＜실험 3＞의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 1차 재결정 어닐링의 가열 과정의 적정 온도 범위에서, 적정 시간 유지하는 보정 처리를 적정 횟수 행함으로써, 철손을 보다 저감할 수 있다. 이 이유에 대해서는, 아직 충분히 밝혀져 있지는 않지만, 발명자들은 다음과 같이 생각하고 있다.

급속 가열 처리는, 전술한 바와 같이, 재결정 집합 조직에 있어서의 ＜111＞//ND 방위의 발달을 억제하는 효과가 있다. 일반적으로, ＜111＞//ND 방위에는, 냉간 압연시에 많은 변형이 도입되기 때문에, 다른 방위와 비교하여 축적되는 변형 에너지가 높은 상태에 있다. 그 때문에, 통상의 승온 속도로 가열하는 1차 재결정 어닐링에서는, 축적된 변형 에너지가 높은 ＜111＞//ND 방위의 압연 조직으로부터 우선적으로 재결정을 일으킨다.

재결정에서는, 통상, ＜111＞//ND 방위의 압연 조직에서는 ＜111＞//ND 방위립이 출현하기 때문에, 재결정 후의 조직은 ＜111＞//ND 방위가 주방위가 된다. 그러나, 급속 가열을 행하면, 재결정에 의해 방출되는 에너지보다도 많은 열에너지가 부여되는 점에서, 비교적 축적된 변형 에너지가 낮은 방위에서도 재결정이 일어날 수 있게 되기 때문에, 상대적으로 재결정 후의 ＜111＞//ND 방위립이 감소되고, 자기 특성이 향상된다. 이것이, 종래 기술의 급속 가열을 행하는 이유이다.

여기에서, 급속 가열의 도중에, 회복이 일어나는 온도로 소정 시간 유지하는 보정 처리를 행한 경우에는, 변형 에너지가 높은 ＜111＞//ND 방위가 우선적으로 회복을 일으킨다. 그 때문에, ＜111＞//ND 방위의 압연 조직으로부터 발생하는 ＜111＞//ND 방위의 재결정을 일으키는 구동력이 선택적으로 저하되고, 그 이외의 방위도 재결정을 일으킬 수 있게 된다. 그 결과, 재결정 후의 ＜111＞//ND 방위가 상대적으로 더욱 감소한다.

여기에서, 보정 처리를 2회 이상 행함으로서, 철손을 보다 저감할 수 있는 이유는, 2개 이상의 상이한 온도로 보정을 행함으로써, 효율적으로 ＜111＞//ND 방위가 감소하기 때문이라고 생각된다. 그러나, 보정 횟수가 6회를 초과하면, 넓은 범위에서 회복이 일어나 버리기 때문에, 회복 조직이 그대로 남아, 기대한 1차 재결정 조직이 얻어지지 않게 된다. 그 결과, 2차 재결정에 큰 악영향을 주어, 철손 특성의 저하에 연결되는 것이라고 생각된다.

또한, 상기 생각에 의하면, 가열 도중의 회복이 일어나는 온도에서 단시간의 보정을 행함으로써 자기 특성이 향상되는 것은, 종래의 라디언트 튜브(radiant tube) 등을 이용한 승온 속도(10∼20℃/s)보다도 빠른 가열 속도, 구체적으로는 승온 속도가 50℃/s 이상의 경우에 한정된다고 생각할 수 있다. 그래서, 본 발명에 있어서는, 1차 재결정 어닐링의 200∼700℃의 온도 범위에 있어서의 승온 속도를 50℃/s 이상으로 규정한다.

다음으로, 본 발명의 방향성 전자 강판의 소재에 이용하는 강 소재(슬래브)의 성분 조성에 대해서 설명한다.

C: 0.002∼0.10mass％

C는, 0.002mass％에 충족하지 못하면, C에 의한 입계 강화 효과가 상실되어, 슬래브에 균열이 발생하는 등 하여, 제조에 지장을 초래하게 된다. 한편, 0.10mass％를 초과하면, 탈탄 어닐링에서, C를 자기 시효(magnetic aging)가 일어나지 않는 0.005mass％ 이하로 저감하는 것이 곤란해진다. 따라서, C는 0.002∼0.10mass％의 범위로 한다. 바람직하게는 0.010∼0.080mass％의 범위이다.

Si: 2.0∼8.0mass％

Si는, 강의 비저항을 높여, 철손을 저감하는 데에 필요한 원소이다. 상기 효과는, 2.0mass％ 미만으로는 충분하지 않고, 한편, 8.0mass％를 초과하면, 가공성이 저하되어, 압연하여 제조하는 것이 곤란해진다. 따라서, Si는 2.0∼8.0mass％의 범위로 한다. 바람직하게는 2.5∼4.5mass％의 범위이다.

Mn: 0.005∼1.0mass％

Mn은, 강의 열간 가공성을 개선하기 위해 필요한 원소이다. 상기 효과는, 0.005mass％ 미만으로는 충분하지 않고, 한편, 1.0mass％를 초과하면, 제품판의 자속 밀도가 저하하게 된다. 따라서, Mn은 0.005∼1.0mass％의 범위로 한다. 바람직하게는 0.02∼0.20mass％의 범위이다.

상기 C, Si 및 Mn 이외의 성분에 대해서는, 2차 재결정을 발생시키기 때문에, 인히비터(inhibitor)를 이용하는 경우와, 하지 않는 경우로 나눌 수 있다.

우선, 2차 재결정을 발생시키기 위해 인히비터를 이용하는 경우로, 예를 들면, AlN계 인히비터를 이용할 때에는, Al 및 N을, 각각 Al: 0.010∼0.050mass％, N: 0.003∼0.020mass％의 범위에서 함유시키는 것이 바람직하다. 또한, MnS·MnSe계 인히비터를 이용하는 경우에는, 전술한 양의 Mn과, S: 0.002∼0.030mass％ 및/또는 Se: 0.003∼0.030mass％를 함유시키는 것이 바람직하다. 각각 첨가량이, 상기 하한값보다 적으면, 인히비터 효과가 충분히 얻어지지 않고, 한편, 상한값을 초과하면, 인히비터 성분이 슬래브 가열시에 미고용으로 잔존하고, 인히비터 효과가 저감되어, 충분한 자기 특성이 얻어지지 않게 된다. 또한, AlN계와 MnS·MnSe계의 인히비터를 병용해도 좋은 것은 물론이다.

한편, 2차 재결정을 발생시키기 위해 인히비터를 이용하지 않는 경우에는, 전술한 인히비터 형성 성분인 Al, N, S 및 Se의 함유량을 최대한 저감하여, Al: 0.01mass％ 미만, N: 0.0050mass％ 미만, S: 0.0050mass％ 미만 및 Se: 0.0030mass％ 미만으로 저감한 강 소재를 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 방향성 전자 강판에 이용하는 강 소재는, 상기 성분 이외의 잔부는, Fe 및 불가피적 불순물이다.

단, 자기 특성의 개선을 목적으로 하여, Ni: 0.010∼1.50mass％, Cr: 0.01∼0.50mass％, Cu: 0.01∼0.50mass％, P: 0.005∼0.50mass％, Sb: 0.005∼0.50mass％, Sn: 0.005∼0.50mass％, Bi: 0.005∼0.50mass％, Mo: 0.005∼0.10mass％, B: 0.0002∼0.0025mass％, Te: 0.0005∼0.010mass％, Nb: 0.0010∼0.010mass％, V: 0.001∼0.010mass％ 및 Ta: 0.001∼0.010mass％ 중으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 적절하게 첨가해도 좋다.

다음으로, 본 발명의 방향성 전자 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다.

전술한 성분 조성을 갖는 강을 일반적인 방법의 정련 프로세스로 용제한 후, 일반적인 방법의 조괴-분괴 압연법 또는 연속 주조법으로 강 소재(슬래브)를 제조해도 좋고, 혹은, 직접 주조법으로 100㎜ 이하의 두께의 박주편(thin cast slab)을 제조해도 좋다. 상기 슬래브는, 일반적인 방법에 따라, 예를 들면, 인히비터 성분을 함유하는 경우에는, 1400℃ 정도의 온도로 재가열하고, 한편, 인히비터 성분을 포함하지 않는 경우에는, 1250℃ 이하의 온도로 재가열한 후, 열간 압연에 제공한다. 또한, 인히비터 성분을 함유하지 않는 경우에는, 주조 후, 슬래브를 재가열하는 일 없이 바로 열간 압연에 제공해도 좋다. 또한, 박주편의 경우에는, 열간 압연을 생략하고 그대로 이후의 공정으로 진행해도 좋다.

이어서, 열간 압연하여 얻은 열연판은, 필요에 따라서 열연판 어닐링을 행한다. 이 열연판 어닐링의 온도는, 양호한 자기 특성을 얻기 위해서는, 800∼1150℃의 범위로 하는 것이 바람직하다. 800℃ 미만에서는, 열간 압연으로 형성된 밴드 조직(band structure)이 잔류하고, 정립(uniformly sized grains) 의 1차 재결정 조직을 얻는 것이 어려워져, 2차 재결정립의 성장이 저해된다. 한편, 1150℃를 초과하면, 열연판 어닐링 후의 입경이 지나치게 조대화(coarsen)되어, 역시, 정립의 1차 재결정 조직을 얻는 것이 어려워지기 때문이다. 보다 바람직하게는 850∼1100℃의 범위이다.

열연 후 혹은 열연판 어닐링 후의 강판은, 1회의 냉간 압연 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2회 이상의 냉간 압연에 의해 최종 판두께의 냉연판으로 한다. 상기 중간 어닐링의 어닐링 온도는, 900∼1200℃의 범위로 하는 것이 바람직하다. 900℃ 미만에서는, 중간 어닐링 후의 재결정립이 세밀해지고, 또한, 1차 재결정 조직에 있어서의 Goss핵이 감소하여 제품판의 자기 특성이 저하하는 경향이 있다. 한편, 1200℃를 초과하면, 열연판 어닐링과 동일하게, 결정립이 지나치게 조대화되어, 정립의 1차 재결정 조직을 얻는 것이 어려워지기 때문이다. 보다 바람직하게는 950∼1150℃의 범위이다.

또한, 최종 판두께로 하는 냉간 압연(최종 냉간 압연)은, 강판 온도를 100∼300℃의 온도로 상승시켜 온간 압연하거나, 냉간 압연의 도중에 100∼300℃의 온도로 시효 처리를 1회 또는 복수회 행하거나 하는 것이, 1차 재결정 집합 조직을 개선하고, 자기 특성을 향상시키는 데에 유효하다.

최종 판두께로 한 냉연판은, 그 후, 탈탄 어닐링을 겸한 1차 재결정 어닐링을 행한다.

여기에서, 본 발명에 있어서 가장 중요한 것은, 상기 1차 재결정 어닐링의 가열 과정에 있어서, 100∼700℃의 구간을 50℃/s 이상으로 급속 가열할 때, 250∼600℃ 사이의 어느 온도에서 0.5∼10초간 유지하는 보정 처리를 2∼6회 행하는 것이다. 보정 처리를 2회 이상 행하는 이유는, 전술한 바와 같이, 2개 이상의 상이한 온도로 보정을 행함으로써, 효율적으로 ＜111＞//ND 방위를 감소시키기 때문이다. 단, 보정 처리 횟수가 6회를 초과하면, 넓은 범위에서 회복이 일어나 버려, 기대한 1차 재결정 조직이 얻어지지 않게 되어, 오히려, 철손 특성의 열화를 초래하기 때문에, 상한은 6회로 한다. 또한, 상기 200∼700℃의 구간에 있어서의 승온 속도(50℃/s 이상)는, 전술한 바와 같이, 보정하는 시간을 뺀 시간에 있어서의 평균 승온 속도이다. 또한, 재결정 후의 ＜111＞//ND를 더욱 감소시키는 관점에서, 보다 바람직한 보정 처리 온도는 300∼580℃의 사이의 어느 온도, 보다 바람직한 보정 처리 시간은 0.5∼7초, 보다 바람직한 보정 처리 횟수는 2∼4회이다. 또한, 보다 바람직한 승온 속도는 60℃/s 이상이다.

또한, 가열 과정의 250∼600℃ 사이에서의 보정 처리는, 상기 온도 범위의 어느 온도에서 행하면 좋지만, 상기 온도는 반드시 일정하지 않아도 좋고, ±10℃/s 이하의 온도 변화이면, 보정과 동일한 효과를 얻을 수 있기 때문에, ±10℃/s 의 범위 내에서 승온 또는 강온해도 좋다.

또한, 상기 1차 재결정 어닐링의 공정 도중, 또는, 1차 재결정 어닐링 후에 질화 처리를 행하여 강 중의 N량을 증량하는 것은, AlN의 인히비터 효과(억지력)가 보다 강화되기 때문에, 자기 특성의 개선에는 유효하다. 증량하는 N량은 50∼1000 massppm의 범위로 하는 것이 바람직하다. 50massppm 미만에서는 질화 처리의 효과가 작고, 한편, 1000massppm을 초과하면, 억제력이 지나치게 커져 2차 재결정 불량을 일으키기 때문이다.

1차 재결정 어닐링을 행한 강판은, 그 후, MgO를 주체로 하는 어닐링 분리제를 강판 표면에 도포, 건조한 후, 마무리 어닐링을 행하여, Goss 방위로 고도로 집적한 2차 재결정 조직을 발달시킴과 함께, 포스테라이트 피막을 형성시켜, 순화를 도모한다. 이 마무리 어닐링의 어닐링 온도는, 2차 재결정을 발현시키기 위해서는 800℃ 이상으로 하는 것이, 또한, 2차 재결정을 완료시키기 위해서는 1100℃로 하는 것이 바람직하다. 또한, 포스테라이트 피막을 형성시켜, 순화를 도모하기 위해서는, 이어서 1200℃ 정도의 온도까지 승온하는 것이 바람직하다.

마무리 어닐링 후의 강판은, 그 후, 물세정이나 브러싱, 산세정 등으로 강판 표면에 부착된 미반응의 어닐링 분리제를 제거한 후, 평탄화 어닐링을 행하여 형상 교정하는 것이, 철손의 저감에는 유효하다. 이것은, 마무리 어닐링은, 통상, 코일 상태에서 행하기 때문에, 코일의 말림 습성이 생겨, 이것이 원인으로, 철손 측정시에 특성이 열화되는 경우가 있기 때문이다.

또한, 강판을 적층하여 사용하는 경우에는, 상기 평탄화 어닐링에 있어서, 혹은, 그 전후에서, 강판 표면에 절연 피막을 피성하는 것이 유효하다. 특히, 철손의 저감을 도모하기 위해서는, 절연 피막으로서, 강판에 장력을 부여하는 장력 부여 피막을 적용하는 것이 바람직하다. 장력 부여 피막의 형성에는, 바인더를 통하여 장력 피막을 도포하는 방법이나, 물리 증착법이나 화학 증착법에 의해 무기물을 강판 표층에 증착시키는 방법을 채용하면, 피막 밀착성이 우수하고 또한 현저하게 철손 저감 효과가 큰 절연 피막을 형성할 수 있기 때문에, 보다 바람직하다.

또한, 철손을 보다 저감하기 위해서는, 자구 세분화 처리를 행하는 것이 바람직하다. 처리 방법으로서는, 일반적으로 실시되고 있는, 최종 제품판에 홈을 형성하거나, 전자빔 조사나 레이저 조사, 플라즈마 조사 등에 의해 선 형상 또는 점 형상으로 열 변형이나 충격 변형을 도입하는 방법, 최종 판두께에 냉간 압연한 강판이나 중간 공정의 강판 표면에 에칭 가공을 행하여 홈을 형성하거나 하는 방법 등을 이용할 수 있다.

실시예

표 4에 나타낸 성분 조성을 갖는 No.1∼17의 강을 용제하고, 연속 주조법으로 강 슬래브로 한 후, 1380℃로 재가열하고, 열간 압연하여 판두께 2.0㎜의 열연판으로 하고, 1030℃×10초의 열연판 어닐링을 행한 후, 냉간 압연하여 최종 판두께 0.27㎜의 냉연판으로 했다.

이어서, 상기 냉연판에, 50vol％H₂－50vol％N₂의 습윤 분위기하에서 840℃×60초의 탈탄 어닐링을 수반하는 1차 재결정 어닐링을 행했다. 이때, 840℃까지의 가열 과정에 있어서의 100∼700℃ 사이의 승온 속도를 75℃/s로 하고, 추가로 그 가열 도중의 450℃와 500℃의 2개의 온도에서, 각각 2초간 유지하는 보정 처리를 행했다.

그 후, 상기 1차 재결정 후의 강판 표면에 MgO를 주체로 하는 어닐링 분리제를 도포하고, 건조한 후, 2차 재결정 어닐링과, 수소 분위기하에서 1220℃×7시간의 순화 처리를 포함하는 마무리 어닐링을 행하여, 제품판으로 했다. 또한, 마무리 어닐링의 분위기는, 순화 처리하는 1220℃ 보정시는 H₂ 가스, 승온시 및 강온시는 Ar 가스로 했다.

이렇게 하여 얻은 제품판으로부터, 판폭 방향을 향하여 폭 100㎜×길이 500㎜의 시험편을 각 10매씩 채취하고, JIS C2556에 기재된 방법으로 철손 W_17/50을 측정하여, 그들의 평균값을 구했다.

또한, 상기 철손을 측정한 시험편의 표면에, 압연 방향에 대하여 직각 방향으로 직선 상의 홈을 부여하거나, 혹은, 전자빔을 조사하여 열 변형을 부여하고, 자구 세분화 처리를 행한 후, 재차, 철손 W_17/50을 측정하여, 그들의 평균값을 구했다.

상기 마무리 어닐링 후에 있어서의 철손 W_17/50의 측정 결과, 및, 자구 세분화 처리 후의 철손 W_17/50의 측정 결과를 표 4에 병기했다. 이들 결과로부터, 본 발명에 적합한 조건에 있어서는, 마무리 어닐링 후에 있어서도 철손이 개선되고 있지만, 자구 세분화 처리를 행한 강판에 있어서는, 더욱 철손이 개선되고 있는 것을 알 수 있다.

본 발명의 기술은, 냉연 강판의 집합 조직의 제어에 적합하기 때문에, 무방향성 전자 강판의 제조 방법에도 적용할 수 있다.

Claims

삭제
C: 0.002∼0.10mass％, Si: 2.0∼8.0mass％, Mn: 0.005∼1.0mass％를 함유하고, 추가로, Al: 0.010∼0.050mass％ 및 N: 0.003∼0.020mass％를 함유하거나, Al: 0.010∼0.050mass％, N: 0.003∼0.020mass％와 함께, Se: 0.003∼0.030mass％ 와 S: 0.002∼0.03mass％ 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 강 소재를 열간 압연하여 열연판으로 한 후, 또는 당해 열연판에 추가로 열연판 어닐링을 행한 후, 1회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2회 이상의 냉간 압연에 의해 최종 판두께의 냉연판으로 하고, 탈탄 어닐링을 겸한 1차 재결정 어닐링을 행한 후, 강판 표면에 어닐링 분리제를 도포하고, 마무리 어닐링하는 방향성 전자 강판의 제조 방법에 있어서,
상기 1차 재결정 어닐링의 가열 과정에 있어서의 100∼700℃의 구간을 50℃/s 이상으로 급속 가열할 때, 250∼600℃ 사이의 어느 온도에서 0.5∼10초간 유지하는 보정(保定) 처리를 2∼6회 행하는 것을 특징으로 하는 방향성 전자 강판의 제조 방법.
C: 0.002∼0.10mass％, Si: 2.0∼8.0mass％, Mn: 0.005∼1.0mass％를 함유하고, 또한, Se: 0.003∼0.030mass％ 및 S: 0.002∼0.03mass％ 중으로부터 선택되는 1종 또는 2종을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 강 소재를 열간 압연하여 열연판으로 한 후, 또는 당해 열연판에 추가로 열연판 어닐링을 행한 후, 1회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2회 이상의 냉간 압연에 의해 최종 판두께의 냉연판으로 하고, 탈탄 어닐링을 겸한 1차 재결정 어닐링을 행한 후, 강판 표면에 어닐링 분리제를 도포하고, 마무리 어닐링하는 방향성 전자 강판의 제조 방법에 있어서,
상기 1차 재결정 어닐링의 가열 과정에 있어서의 100∼700℃의 구간을 50℃/s 이상으로 급속 가열할 때, 250∼600℃ 사이의 어느 온도에서 0.5∼10초간 유지하는 보정 처리를 2∼6회 행하는 것을 특징으로 하는 방향성 전자 강판의 제조 방법.
C: 0.002∼0.10mass％, Si: 2.0∼8.0mass％, Mn: 0.005∼1.0mass％를 함유하고, 또한, Al: 0.01mass％ 미만, N: 0.0050mass％ 미만, Se: 0.0030mass％ 미만 및 S: 0.0050mass％ 미만이고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 강 소재를 열간 압연하여 열연판으로 한 후, 또는 당해 열연판에 추가로 열연판 어닐링을 행한 후, 1회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2회 이상의 냉간 압연에 의해 최종 판두께의 냉연판으로 하고, 탈탄 어닐링을 겸한 1차 재결정 어닐링을 행한 후, 강판 표면에 어닐링 분리제를 도포하고, 마무리 어닐링하는 방향성 전자 강판의 제조 방법에 있어서,
상기 1차 재결정 어닐링의 가열 과정에 있어서의 100∼700℃의 구간을 50℃/s 이상으로 급속 가열할 때, 250∼600℃ 사이의 어느 온도에서 0.5∼10초간 유지하는 보정 처리를 2∼6회 행하는 것을 특징으로 하는 방향성 전자 강판의 제조 방법.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 강 소재는, 상기 성분 조성에 더하여 추가로, Ni: 0.010∼1.50mass％, Cr: 0.01∼0.50mass％, Cu: 0.01∼0.50mass％, P: 0.005∼0.50mass％, Sb: 0.005∼0.50mass％, Sn: 0.005∼0.50mass％, Bi: 0.005∼0.50mass％, Mo: 0.005∼0.10mass％, B: 0.0002∼0.0025mass％, Te: 0.0005∼0.010mass％, Nb: 0.0010∼0.010mass％, V: 0.001∼0.010mass％ 및 Ta: 0.001∼0.010mass％ 중으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 방향성 전자 강판의 제조 방법.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
냉간 압연 후의 어느 공정에서, 강판 표면에 압연 방향과 교차하는 방향으로 홈을 형성하여 자구 세분화 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 방향성 전자 강판의 제조 방법.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
절연 피막을 피성(被成)한 강판 표면에, 압연 방향과 교차하는 방향으로 연속적 또는 단속적으로 전자빔 혹은 레이저를 조사하여 자구 세분화 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 방향성 전자 강판의 제조 방법.
제5항에 있어서,
냉간 압연 후의 어느 공정에서, 강판 표면에 압연 방향과 교차하는 방향으로 홈을 형성하여 자구 세분화 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 방향성 전자 강판의 제조 방법.
제5항에 있어서,
절연 피막을 피성한 강판 표면에, 압연 방향과 교차하는 방향으로 연속적 또는 단속적으로 전자빔 혹은 레이저를 조사하여 자구 세분화 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 방향성 전자 강판의 제조 방법.