KR101959646B1

KR101959646B1 - 저철손 방향성 전기 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101959646B1
Application number: KR1020177008328A
Authority: KR
Inventors: 류이치 스에히로; 다카시 데라시마; 도시토 다카미야; 마코토 와타나베; 마사노리 우에사카
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2014-10-06
Filing date: 2015-10-05
Publication date: 2019-03-18
Also published as: WO2016056501A1; CN107109552A; US20170298467A1; KR20170043658A; EP3205738A4; EP3205738A1; RU2674502C2; US20220170131A1; CN107109552B; EP3205738B1; JP6319605B2; RU2017115765A; JPWO2016056501A1

Abstract

Si 함유 강 슬래브를 열간 압연하고, 냉간 압연하고, 1 차 재결정 어닐링하고, 마무리 어닐링하고, 장력 부여 피막을 피성하여 방향성 전기 강판을 제조할 때, 상기 1 차 재결정 어닐링의 가열 과정의 250 ∼ 600 ℃ 사이의 온도 T 에서 1 ∼ 10 초간 보정하고, 상기 온도 T ∼ 700 ℃ 까지를 80 ℃/s 이상, 700 ℃ ∼ 균열 온도까지를 15 ℃/s 이하로 가열하고, 상기 700 ℃ ∼ 균열 온도까지의 산소 포텐셜을 0.2 ∼ 0.4, 균열 중의 산소 포텐셜을 0.3 ∼ 0.5 로 하여, 2 차 재결정립의 {110}＜001＞ 이상 방위로부터의 편차각 α 가 6.5 °미만인 면적률이 90 ％ 이상, 편차각 β 가 2.5 °미만인 면적률이 75 ％ 이상, 압연 방향의 평균 길이 [L] 이 20 ㎜ 이하이고, 상기 β 의 평균값 [β] (°) 가, 15.63 × [β] ＋ [L] ＜ 44.06 로 함으로써 양호한 철손 특성을 갖는 방향성 전기 강판을 얻는다.

Description

저철손 방향성 전기 강판 및 그 제조 방법{LOW IRON LOSS GRAIN ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은, 변압기 등의 철심 재료에 사용하여 바람직한 자기 특성, 특히 철손 특성이 우수한 방향성 전기 강판과 그 제조 방법에 관한 것이다.

방향성 전기 강판은, 주로 변압기나 발전기, 회전기 등의 철심 재료로서 사용되는 자성 재료로서, 여자에 의해 철심 내부에서 발생하는 에너지 손실 (철손) 이 낮은 것이 요구된다.

방향성 전기 강판의 철손을 저감시키는 기술 중 하나로서, 결정립의 Goss 방위 ({110}＜001＞) 를, 강판의 압연 방향을 향하게 하여 일방향으로 고도로 맞추어, 높은 투자율을 실현하는 기술이 있다. 이 기술은, 특정 방위 즉 Goss 방위를 갖는 결정립이 그 밖의 방위의 결정립을 잠식하면서 조대하게 성장하는 2 차 재결정으로 불리는 현상을 이용한 것으로, 이 2 차 재결정에 의해, 철의 자화 용이축인 ＜001＞ 방위가 압연 방향을 향하기 때문에, 압연 방향의 투자율이 현저하게 향상되고, 히스테리시스손이 저감된다.

그러나, 2 차 재결정에서는, 이상적인 Goss 방위로부터 어긋난 방위의 결정립도 발생하기 때문에, 공업적으로 생산되는 방향성 전기 강판은, 다소의 방위 분산을 가진 다결정체가 된다. 따라서, 이 방위 분산을 적절히 제어하는 것이, 방향성 전기 강판에 있어서 중요한 개발 과제로 되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 2 차 재결정립 전체에 있어서의, {110}＜001＞ 이상 방위로부터의 압연면 수직 방향 (ND, 판 두께 방향) 을 축으로 하는 편차각 α 를 적정값 이하로 첨예화함과 함께, {110}＜001＞ 이상 방위로부터의 압연 직각 방향 (TD, 판 폭 방향) 을 축으로 하는 편차각 β 의 편차를 억제함으로써 우수한 자기 특성이 얻어지는 것이 개시되어 있다. 그러나, 이 기술에서는, 2 차 재결정립이 거대한 것이 되어, 히스테리시스손은 우수하지만, 와전류손이 충분히 저감되지 않기 때문에, 철손의 저감에는 한계가 있었다.

그래서, 2 차 재결정립의 방위 분산 이외의 인자를 제어하여 철손을 저감시키는 기술이 검토되고 있으며, 그 중 하나가 2 차 재결정 입경을 세립화하여 자구폭을 작게 하고, 와전류손을 저감시키는 기술이다. 예를 들어, 특허문헌 2 에는, 탈탄 어닐링의 가열 과정에 있어서, 700 ℃ 이상의 온도로 100 ℃/s 이상의 승온 속도로 가열함으로써, 2 차 재결정 후의 입경을 세립화하는 기술이 제안되어 있다. 또, 강판 표면의 압연 방향과 교차하는 방향으로, 의도적으로 변형 영역 혹은 강판 표층을 제거한 부분 (홈) 을 압연 방향으로 주기적으로 형성함으로써 자구를 세분화하여 와전류손을 저감시키는 기술이 개발되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 3 에는, 마무리 어닐링 후의 방향성 전기 강판 표면에 레이저를 조사하고, 자구를 세분화함으로써 철손을 저감시키는 기술이, 특허문헌 4 에는, 마무리 어닐링 후의 방향성 전기 강판에 압력을 가하여 지철 부분에 홈을 형성하여 자구를 세분화하고, 그 후, 응력 제거 어닐링을 실시함으로써 철손을 저감시키는 기술이, 또 특허문헌 5 에는, 2 차 재결정 입경을 10 ㎜ 이상으로 하고, β 각의 평균값을 2 °이하로 고도로 첨예화한 후, 자구 세분화 처리를 실시함으로써 철손 특성을 개선하는 기술이 제안되어 있다.

일본 공개특허공보 2001-192785호 일본 특허공보 제2983128호 일본 특허공보 제4510757호 일본 특허공보 소62-053579호 일본 공개특허공보 2013-077380호

상기와 같이 강판 표면에 홈이나 변형 영역을 부여하여 자구 세분화를 도모하는 기술을 적용함으로써, 방향성 전기 강판의 철손 특성은 크게 개선되어 왔다. 그러나, 작금의 철손 특성에 대한 개선 요구로부터 비추어 보면, 상기 기술에 의한 철손 특성의 개선 여지로는 아직 충분하지 않아, 추가적인 개선이 요구되고 있다.

본 발명은, 종래 기술이 안고 있는 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 보다 양호한 철손 특성을 갖는 방향성 전기 강판을 안정적으로 제공함과 함께, 그 유리한 제조 방법을 제안하는 것에 있다.

발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해, 자구 세분화 기술과 2 차 재결정립의 세립화 기술의 조합에 주목하여, 예의 연구를 거듭하였다.

강판 표면에 홈이나 변형 영역을 부여하는 자구 세분화 처리 기술은, 국소적으로 도입된 홈 부분이나 변형 영역 부분에 발생하는 고에너지 상태를 완화시키기 위해서 주자구의 폭이 작아지고, 와전류손이 저감되는 것을 이용한 것이다. 즉, 홈을 도입한 경우에는, 홈 부분에 자극이 발생하여, 또 변형 영역을 도입한 경우에는, 변형 영역 부분에 환류 자구로 불리는 자구 구조가 발생하여, 고에너지 상태가 되기 때문에, 이것을 완화시키기 위해 주자구의 폭이 작아지는 현상을 이용한 것이다. 한편, 2 차 재결정립을 세립화하는 기술은, 입계를 자극의 발생 부위로 하여 자구를 세분화하는 것인 것으로 생각할 수 있다.

그 때문에, 종래에는, 홈이나 변형 영역을 부여하는 자구 세분화 처리의 효과는, 2 차 재결정립의 세립화 효과와 동일하며, 강판에 홈이나 변형 영역을 부여하는 자구 세분화 처리를 실시하는 경우에는, 2 차 재결정립은 조대해도 되는 것으로 생각되어, 재결정립을 세립화하는 것은 실시되지 않았었다.

그러나, 발명자들의 연구 결과에 의하면, 방향성 전기 강판의 자기 특성을 보다 개선하기 위해서는, 강판 표면에 홈이나 변형 영역을 부여하는 자구 세분화 처리를 적용하는 경우에도, 2 차 재결정립을 세립화하는 것이 유효한 것, 특히 2 차 재결정립의 크기에 따라, 2 차 재결정립의 {110}＜001＞ 이상 방위로부터의 판 폭 방향을 축으로 하는 편차각 β 의 평균값 [β] 를 적정 범위로 제어함으로써, 보다 양호한 자기 특성 (철손 특성) 이 안정적으로 얻어지는 것을 알아내어, 본 발명을 개발하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은, Si 를 2.5 ∼ 5.0 mass％ 및 Mn : 0.01 ∼ 0.8 mass％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 강판의 편면 또는 양면에 연속된 또는 단속된 선상의 홈 혹은 선상의 변형 영역이, 압연 방향과 교차하는 방향으로, 압연 방향의 간격 d 를 1 ∼ 10 ㎜ 로 하여 형성되고, 또한 강판 양 표면에 포스테라이트 피막과 장력 부여 피막이 형성되어 이루어지는 방향성 전기 강판으로서, {110}＜001＞ 이상 방위로부터의 압연면 수직 방향을 축으로 하는 편차각 α 의 절대값이 6.5 °미만인 2 차 재결정립의 강판 표면에서 차지하는 면적률 S_α6.5 가 90 ％ 이상, {110}＜001＞ 이상 방위로부터의 판 폭 방향을 축으로 하는 편차각 β 의 절대값이 2.5 °미만인 2 차 재결정립의 강판 표면에서 차지하는 면적률 S_β2.5 가 75 ％ 이상이고, 또한 2 차 재결정립의 압연 방향의 평균 길이 [L] (㎜) 과, 상기 β 의 평균값 [β] (°) 가 하기 (1) 식 및 (2) 식 ;

15.63 × [β] ＋ [L] ＜ 44.06 …(1)

[L] ≤ 20 …(2)

을 만족하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기 강판이다.

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

또, 본 발명은 상기에 기재된 방향성 전기 강판의 제조 방법으로서, C : 0.002 ∼ 0.10 mass％, Si : 2.5 ∼ 5.0 mass％, Mn : 0.01 ∼ 0.8 mass％, Al : 0.010 ∼ 0.050 mass％ 및 N : 0.003 ∼ 0.020 mass％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 열간 압연하여 열연판으로 하고, 열연판 어닐링을 실시한 후 또는 열연판 어닐링을 실시하지 않고, 1 회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2 회 이상의 냉간 압연에 의해 최종 판 두께의 냉연판으로 하고, 1 차 재결정 어닐링을 실시한 후, 강판 표면에 어닐링 분리제를 도포하여 마무리 어닐링을 실시하고, 장력 부여 피막을 피성하는 일련의 공정으로 이루어지는 방향성 전기 강판의 제조 방법에 있어서, 상기 1 차 재결정 어닐링의 가열 과정에 있어서의 250 ∼ 600 ℃ 의 구간 내 중 어느 온도 T 에서 1 ∼ 10 초간 유지하는 보정 (保定) 처리를 실시한 후, 상기 온도 T 부터 700 ℃ 까지를 승온 속도 80 ℃/s 이상으로 가열함과 함께, 1 차 재결정 어닐링 후의 강판 표면을 글로 방전 발광 분석하였을 때의 Si 의 깊이 방향의 발광 강도 프로파일에 있어서의 최대값 I_max 와, 그 최대값 I_max 보다 깊은 위치에 나타나는 최소값 I_min 의 비 (I_max/I_min) 를 1.5 이상으로 하고, 또한 상기 냉간 압연 후 중 어느 공정에서, 강판의 편면 또는 양면에 연속된 또는 단속된 선상의 홈 혹은 선상의 변형 영역을, 압연 방향과 교차하는 방향으로 압연 방향의 간격 d 를 1 ∼ 10 ㎜ 로 하여 형성하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기 강판의 제조 방법이다.

본 발명의 상기 방향성 전기 강판의 제조 방법에 사용하는 상기 강 슬래브는, 상기 성분 조성에 더하여 추가로, Se : 0.003 ∼ 0.030 mass％ 및 S : 0.002 ∼ 0.030 mass％ 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종을 함유하는 것을 특징으로 한다.

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

본 발명에 의하면, 방향성 전기 강판의 표면에 선상의 홈이나 변형 영역을 부여하여 자구 세분화 처리하는 경우에 있어서, 2 차 재결정립의 입경 및 결정 방위를 적정 범위로 제어함으로써 자구 세분화에 의한 철손 특성 개선 효과를 최대한으로는 발현시킬 수 있으므로, 종래보다 저철손의 방향성 전기 강판을 제공하는 것이 가능해진다.

도 1 은, 2 차 재결정립의 {110}＜001＞ 이상 방위로부터의 판 폭 방향을 축으로 하는 편차각 β 의 평균값 [β] 와, 2 차 재결정립의 압연 방향의 평균 길이 [L] 이 철손 W_17/50 에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
도 2 는, 편차각 α 가 6.5 °미만인 2 차 재결정립의 면적률 S_α6.5 와 철손 W_17/50 의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3 은, 편차각 β 가 2.5 °미만인 2 차 재결정립의 면적률 S_β2.5 와 철손 W_17/50 의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4 는, 편차각 α 가 6.5 °미만인 2 차 재결정립의 면적률 S_α6.5 와, 편차각 β 가 2.5 °미만인 2 차 재결정립의 면적률 S_β2.5 가 철손 W_17/50 에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
도 5 는, Si 의 깊이 방향의 발광 강도 프로파일에 있어서의 최대값 I_max 와 최소값 I_min 의 비 (I_max/I_min) 를 구하는 방법을 설명하는 도면이다.

먼저, 본 발명의 방향성 전기 강판은, 철손을 저감시키기 위해, 강판의 편면 또는 양면에, 선상의 홈 또는 선상의 변형 영역에 부여하여 자구 세분화 처리를 실시한 것인 것이 필요하다. 자구 세분화를 위해 강판 표면에 부여된 선상의 홈 또는 변형 영역은, 모두 압연 방향에 대해 90 °에 가까운 각도로 교차하는 방향으로 도입한다. 이 교차각은, 작아지면 자구 세분화에 의한 철손 개선 효과가 작아지므로, 90 ∼ 60 °의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 홈은, 연속된 선상으로 하여 부여해도 되고, 혹은 파선이나 점렬과 같이 특정한 단위를 반복하는 단속적인 선상으로 하여 부여해도 된다.

자구 세분화 처리를 실시할 때의 선상의 홈 혹은 선상의 변형 영역의 강판 압연 방향의 간격 d 에 대해서는, 1 ∼ 10 ㎜ 의 범위로 할 필요가 있다. 10 ㎜ 를 초과하면, 자구 세분화의 효과가 충분히 얻어지지 않게 되고, 한편 1 ㎜ 미만이 되면, 홈이나 변형 영역의 부분이 강판에서 차지하는 비율이 커져, 외관의 자속 밀도가 저하되고, 히스테리시스손이 증대된다. 바람직하게는 2 ∼ 8 ㎜ 의 범위이다.

다음으로, 본 발명의 방향성 전기 강판은, 철손을 저감시키기 위해, 2 차 재결정립의 입경과 결정 방위가, 이하에 설명하는 적정 범위로 제어된 것인 것이 필요하다.

Si 를 3.4 mass％ 함유하는 방향성 전기 강판의 편측 표면에, 폭 80 ㎛ × 깊이 25 ㎛ 가 연속된 선상 홈을 압연 방향에 대해 70 °의 교차각으로, 압연 방향으로 3.5 ㎜ 의 간격 d 로 형성되고, 강판 양면에 포스테라이트 피막과 인산염계 유리 장력 부여 피막이 형성된 여러 가지 방향성 전기 강판으로부터, 압연 방향을 길이 방향으로 하는 폭 100 ㎜ × 길이 300 ㎜ 의 시험편을 잘라내고, 그 시험편에 대해, 2 차 재결정립의 {110}＜001＞ 이상 방위로부터의 압연면 수직 방향을 축으로 하는 편차각 α, 2 차 재결정립의 {110}＜001＞ 이상 방위로부터의 판 폭 방향을 축으로 하는 편차각 β, 2 차 재결정의 압연 방향의 평균 길이 [L] 및 철손 W_17/50 을 측정하였다.

여기서, 상기 철손 W_17/50 은, 각각의 시험편에 대해, JIS C 2556 에 기재된 방법으로 측정한 철손값이다.

또, 상기 편차각 α 및 편차각 β 는, 범용의 X 선 회절 장치를 사용하여, 시험편의 폭 방향 및 길이 방향으로 2 ㎜ 피치로 전체면에 걸쳐 측정하고, 각각의 위치에 있어서의 2 차 재결정립의 {110}＜001＞ 이상 방위로부터의 압연면 수직 방향을 축으로 하는 편차각 α, 및 2 차 재결정립의 {110}＜001＞ 이상 방위로부터의 판 폭 방향을 축으로 하는 편차각 β 를 측정하여, 각각의 평균값을 구하였다.

또, 상기 2 차 재결정의 압연 방향의 평균 길이 [L] 은, 상기 철손 측정 후의 시험편 표면의 피막을 제거한 후, 압연 방향으로 신장되는 직선을 폭 방향으로 5 ㎜ 피치로 그리고, 상기 직선을 횡단하는 입계의 수로 직선의 길이를 나누어 구한 압연 방향의 평균 입경이다.

도 1 은, 편차각 β 의 평균값 [β] 와, 2 차 재결정의 압연 방향의 평균 직경 [L] 이 철손 W_17/50 에 미치는 영향을 나타낸 것이다. 이 도면으로부터, 철손 W_17/50 이 0.71 W/㎏ 미만인 양호한 특성을 나타내는 시험편은, 2 차 재결정립의 압연 방향의 평균 길이 [L] (㎜) 과, 상기 β 의 평균값 [β] (°) 가 하기 (1) 식 및 (2) 식 ;

15.63 × [β] ＋ [L] ＜ 44.06 …(1)

[L] ≤ 20 …(2)

을 만족하는 범위의 것인 것을 알 수 있다.

그러나, 상기 범위 내에는, 철손 W_17/50 이 0.71 W/㎏ 이상인 시험편이 혼재하고 있다. 그래서, 추가로 편차각 α 가 6.5 °이하인 결정립의 면적분율 S_α6.5 와 철손 W_17/50 의 관계, 그리고 편차각 β 가 2.5 °이하인 결정립의 면적분율 S_β2.5 와 철손 W_17/50 의 관계를 조사하고, 그 결과를 도 2 및 도 3 에 나타내었다.

여기서, 면적분율 S_α6.5 및 면적분율 S_β2.5 란, 전술한 시험편 전체면에 걸쳐 2 ㎜ 피치로 측정한 각 점을 1 개의 결정립의 측정점으로 간주하였을 때의, 편차각 α 가 6.5 °이하인 측정점의 비율 (％) 및 편차각 β 가 2.5 °이하인 측정점의 비율 (％) 이다.

이들 도면으로부터, 철손 W_17/50 은, 면적분율 S_α6.5 및 면적분율 S_β2.5 와 상관이 있으며, 상기 면적분율이 높을수록, 철손이 저감되고 있는 것을 알 수 있다. 그래서, 도 1 에 나타낸, 2 차 재결정립의 압연 방향 평균 길이 [L] 및 편차각 β 의 평균값 [β] 가 앞서 서술한 (1) 식 및 (2) 식을 만족하는 범위의 시험편의 철손 W_17/50 과 면적분율 S_α6.5 및 면적분율 S_β2.5 의 관계를 도 4 에 나타내었다. 이 도면으로부터, 철손 W_17/50 이 0.71 W/㎏ 미만인 양호한 특성을 나타내는 시험편은, 면적분율 S_α6.5 가 90 ％ 이상이고 또한 면적분율 S_β2.5 가 75 ％ 이상인 것인 것을 알 수 있다.

이상의 결과로부터, 방향성 전기 강판이 양호한 철손 특성을 갖는 위해서는, 2 차 재결정립의 압연 방향 평균 길이 [L] 및 편차각 β 의 평균값 [β] 가 앞서 서술한 (1) 식 및 (2) 식을 만족하는 범위인 것에 더하여, 면적분율 S_α6.5 가 90 ％ 이상이고 또한 면적분율 S_β2.5 가 75 ％ 이상인 것이 필요한 것을 알 수 있었다. 또한, 바람직하게는 (1) 식 우변의 값은 40 이하, (2) 식 우변의 값은 18 이하이고, 또 면적분율 S_α6.5 는 93 ％ 이상, S_β2.5 는 80 ％ 이상이다.

여기서, 상기 범위에 2 차 재결정의 입경과 결정 방위를 제어함으로써, 양호한 철손이 얻어지는 이유에 대해서는 아직 충분히 밝혀지지 않지만, 이하와 같이 생각하고 있다.

자구 세분화 처리를 실시한 방향성 전기 강판은, 부여된 선상의 홈 혹은 변형 영역의 압연 방향의 반복 간격 d 에 비해 2 차 재결정이 충분히 크면, 입계에 의한 자구 세분화 효과는 거의 나타나지 않는다. 그러나, 2 차 재결정의 크기가 간격 d 에 어느 정도 가까워져 오면, 압연 방향과 교차하는 입계는, 추가 자구 세분화 처리를 실시한 것과 동일한 효과를 나타내기 시작하고, 이로써 와전류손이 더욱 저감되어 철손이 저감된다. 그리고, 전술한 압연 방향의 처리 간격 d 를 1 ∼ 10 ㎜ 의 범위로 하는 자구 세분화 처리에 있어서 상기 효과가 발현되는 것은, 2 차 재결정립의 압연 방향의 평균 길이 [L] 이 20 ㎜ 이하, 즉 (2) 식을 만족할 때인 것으로 생각된다.

또한, 자구 세분화 처리의 압연 방향의 간격 d 를 단순하게 좁히는 것만으로는, 상기 효과는 얻어지지 않는다. 이것은, 자구 세분화 처리한 영역 (홈, 변형 영역) 은, 입계에 비해 총체적이 크고, 홈의 경우에는 지철이 존재하지 않고, 또 변형 영역의 경우에는 변형에 의해 압연 방향의 투자율이 감소하고 있기 때문에, 외관의 자속 밀도가 저하되어 히스테리시스손이 증대되기 때문인 것으로 생각된다.

한편, 2 차 재결정립의 압연 방향의 평균 길이 [L] 이 커지면, 압연 방향과 교차하는 입계에 의해 얻어지는 자구 세분화 효과가 약해지기 때문에, 그에 따른 철손의 저감분을 결정 방위의 첨예화에 의해 보충할 필요가 나타난다. 즉, 2 차 재결정립의 {110}＜001＞ 이상 방위로부터의 판 폭 방향을 축으로 하는 편차각 β 를 작게 함으로써, 히스테리시스손이 저감되고, 또한 란셋 자구 (β 각이 수 °어긋나 있는 경우에 발생하는 정자(靜磁) 에너지를 저감시키기 위해 생성되는, 판 두께 방향으로 자기 모멘트를 갖는 영역) 를 줄이고, 자구폭의 증대를 억제하여 와전류손을 저감시킬 수 있다. 그래서, 2 차 재결정립의 압연 방향의 평균 길이 [L] 이 커짐에 따라, 편차각 β 의 평균값 [β] 를 (1) 식에 따라 작게 하는 것이 필요하다.

또, 편차각 α 가 6.5 °이하인 2 차 재결정립의 면적분율 S_α6.5 와, 편차각 β 가 2.5 °이하인 2 차 재결정립의 면적분율 S_β2.5 에 각각 하한이 있는 이유는, 이하와 같이 생각하고 있다.

평균 α 각 [α] 나 평균 β 각 [β] 이 작은 값이어도, 2 차 재결정립 중에 Goss 방위로부터 크게 벗어난 방위를 갖는 결정립이 일정수 이상 포함되면, 그 부분에서 자기 특성이 열화되고, 강판 전체의 철손이 증대된다. 그 때문에, 2 차 재결정립의 압연 방향 평균 길이 [L] 및 편차각 β 의 평균값 [β] 가 상기한 (1) 식 및 (2) 식을 만족하고 있어도, 면적분율 S_α6.5 나 면적분율 S_β2.5 가 낮으면, 도 2 ∼ 도 4 와 같이 양호한 철손 특성이 얻어지지 않게 된다.

따라서, 2 차 재결정립의 편차각 α 및 편차각 β 는, 압연 방향으로 어느 정도 이상 첨예화되어 있을 필요가 있으며, 그 임계점이 S_α6.5 는 90 ％, S_β2.5 는 75 ％ 인 것으로 생각하고 있다.

여기서, 실제 방향성 전기 강판의 제조에 있어서, 2 차 재결정립의 압연 방향의 평균 길이「L」을 작게 하려면, 1 차 재결정 어닐링 혹은 탈탄 어닐링을 겸한 1 차 재결정 어닐링의 승온 속도를 높이는 것이 유효하다. 1 차 재결정 어닐링의 가열 과정을 급속 가열하면, 1 차 재결정 어닐링 후의 강판 조직 중에 Goss 방위를 갖는 1 차 재결정립의 수가 증대되기 때문에, 이어지는 마무리 어닐링 후의 2 차 재결정립의 입경을 세립화할 수 있기 때문이다.

구체적으로는, 급속 가열 처리는, 재결정 집합 조직에 있어서의 ＜111＞//ND 방위의 발달을 억제하고, 2 차 재결정의 핵이 되는 Goss 방위립 ({110}＜001＞) 의 발생을 촉진시키는 효과가 있다. 그렇다는 것은, 일반적으로 냉간 압연에서는, ＜111＞//ND 방위는 다른 방위와 비교하여 많은 변형이 도입되기 때문에, 축적되는 변형 에너지가 높은 상태에 있다. 그 때문에, 통상적인 승온 속도 (약 20 ℃/s) 로 가열하는 1 차 재결정 어닐링에서는, 축적된 변형 에너지가 높은 ＜111＞//ND 방위의 압연 조직으로부터 우선적으로 재결정을 일으킨다. 재결정에서는, 통상적으로 ＜111＞//ND 방위의 압연 조직으로부터는 ＜111＞//ND 방위립이 출현하기 때문에, 재결정 후의 조직은 ＜111＞//ND 방위가 주방위가 된다.

그러나, 급속 가열을 실시하면, 강판이 단시간에 고온에 도달하기 때문에, 비교적 축적된 변형 에너지가 낮고, ＜111＞//ND 방위립에 비해 재결정 개시 온도가 높은 Goss 방위여도 재결정이 일어나게 되어, 상대적으로 재결정 후의 ＜111＞//ND 방위가 감소하고, Goss 방위립 ({110}＜001＞) 의 수가 증가한다. Goss 방위립이 많아지면, 2 차 재결정에 있어서도 많은 Goss 방위립이 많이 출현하기 때문에, 2 차 재결정립이 세립화되고, 철손이 저감되기 때문이다. 상기 효과를 얻기 위해서는, 가열 과정의 500 ∼ 700 ℃ 의 구간을 승온 속도 80 ℃/s 이상으로 가열하는 것이 필요하다. 바람직하게는 120 ℃/s 이상이다.

또, 냉간 압연을 온간 압연으로 하는 것도, 압연에 의한 결정립 내로의 변형대 (전단대) 의 도입을 촉진시켜, 변형대 중에, 변형이 많은 영역에 둘러싸인 Goss 방위각이 형성되므로, 2 차 재결정립의 세립화에는 유효하다.

다음으로, 2 차 재결정립의 결정 방위를 첨예화하여, 상기 [L] 과 편차각 β 의 평균값 [β] 가 (1) 식 및 (2) 식을 만족하는 것에 더하여, 면적분율 S_α6.5 가 90 ％ 이상이고 또한 면적분률 S_β2.5 가 75 ％ 이상으로 하려면, 인히비터를 강 중에 미세 석출시켜 2 차 재결정을 제어하는 기술이 유효하다. 상기 인히비터로는, 잘 알려져 있는 AlN 이나 MnS, MnSe 등 중에서 선택되는 1 또는 2 이상을 사용할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

또, 2 차 재결정 방위의 첨예화에는, 최종 냉간 압연의 압하율을 높게 하는 것도 유효하다. 최종 냉간 압연의 압하율을 높여 가면, 1 차 재결정 후의 집합 조직에 있어서, ＜111＞//ND 방위 중 하나인 {111}＜112＞ 방위와 {12 4 1}＜148＞ 방위에 대한 집적도가 높아진다. 이들 2 개의 방위를 갖는 결정립과 Goss 방위립 사이의 결정립계는 그 이외의 결정립계에 비해 이동도가 크기 때문에, 마무리 어닐링에 있어서의 Goss 방위립의 우선 성장을 촉진시킨다. 그 결과, 2 차 재결정 방위의 Goss 방위에 대한 첨예도가 향상된다. 단, 압하율을 지나치게 높이면, Goss 방위의 2 차 재결정이 불안정해진다. 그 때문에, 본 발명에서는, 최종 냉간 압연에 있어서의 압하율은 85 ∼ 94 ％ 의 범위로 한다. 바람직하게는 87 ∼ 92 ％ 의 범위이다.

그런데, 최종 냉간 압연의 압하율을 높여 가면, 1 차 재결정 집합 조직에 있어서의 {111}＜112＞ 방위 및 {12 4 1}＜148＞ 방위에 대한 집적도가 증가하는 한편, Goss 방위가 감소하기 때문에, 2 차 재결정립은 조대화된다. 그러나, 본 발명에 있어서는, 2 차 재결정립의 입경과 결정 방위는, 적당한 밸런스로 유지되고 있는 것이 필요하며, 조대화는 바람직하지 않다. 2 차 재결정립을 세립화하려면, 앞서 서술한 1 차 재결정 어닐링에 있어서의 급속 가열이 유효하지만, 최종 냉간 압연의 압하율이 85 ％ 를 초과하는 압하율에서는, 500 ∼ 700 ℃ 의 온도역에 있어서의 승온 속도를 규제하는 것만으로는, 충분한 수의 Goss 방위립을 확보하는 것이 어려워진다.

그래서, 앞서 서술한 1 차 재결정 어닐링의 가열 과정에 있어서의 급속 가열에 더하여, 상기 가열 과정에 있어서의 250 ∼ 600 ℃ 의 구간 내 중 어느 온도 T 에서 1 ∼ 10 초간 유지하는 보정 처리를 실시함과 함께, 상기 보정 처리 온도 T 부터 700 ℃ 까지의 구간을 승온 속도 80 ℃/s 이상으로 가열하는 것이 필요하다.

그 이유는 이하와 같다.

앞서 서술한 급속 가열 도중의 회복이 일어나는 온도역 (250 ∼ 600 ℃) 에 소정 시간 유지하는 보정 처리를 실시한 경우에는, 변형 에너지가 높은 ＜111＞//ND 방위가 우선적으로 회복을 일으킨다. 그 때문에, ＜111＞//ND 방위의 압연 조직으로부터 발생하는 ＜111＞//ND 방위가 재결정을 일으키는 구동력이 선택적으로 저하되고, 그 이외의 방위가 재결정을 일으키게 된다. 그 결과, 1 차 재결정 후의 Goss 방위립의 수가 상대적으로 증대된다. 단, 보정 처리 온도가 250 ℃ 미만이거나, 유지 시간이 1 초 미만이거나 하면, 회복량이 부족하여 상기 효과가 얻어지지 않는다. 한편, 보정 처리 온도가 600 ℃ 초과이거나, 유지 시간이 10 초를 초과하거나 하면, 회복이 넓은 범위에서 일어나기 때문에, 재결정이 일어나지 않고 회복 조직이 그대로 잔존하게 된다. 그 결과, 상기 1 차 재결정 집합 조직과는 상이한 조직이 되고, 2 차 재결정에 큰 악영향을 주기 때문에, 철손 특성이 저하된다. 그래서, 본 발명에서는, 일시 재결정 어닐링의 가열 과정에 있어서의 250 ∼ 600 ℃ 사이 중 어느 온도에서 1 ∼ 10 초간 유지하는 보정 처리를 실시할 필요가 있다.

또, 앞서 서술한 바와 같이, 본 발명은, Goss 방위립의 수를 증가시키기 위해, 가열 과정의 500 ∼ 700 ℃ 의 구간을 승온 속도 80 ℃/s 이상으로 가열하는 것을 필요로 하고 있지만, 보정 처리 온도 T (250 ∼ 600 ℃ 중 어느 온도) 는 700 ℃ 미만의 온도이다. 따라서, 보정 처리 온도 T 부터 700 ℃ 까지의 구간에 있어서도 승온 속도를 80 ℃/s 로 할 필요가 있다. 바람직하게는 120 ℃/s 이상이다.

또한, 2 차 재결정립의 미세화와 편차각 α, β 의 적정화가 양립된 본 발명의 방향성 전기 강판을 얻기 위해서는, 상기 방법만으로는 불충분하여, 2 차 재결정 방위의 집적도를 보다 향상시키기 위한 수단이 필요하며, 구체적으로는 상기 1 차 재결정 어닐링의 가열 과정에서 700 ℃ 에 도달하고 나서 균열에 이를 때까지 동안의 평균 승온 속도를 15 ℃/s 이하로 함과 함께, 상기 700 ℃ 부터 균열에 이르는 구간에 있어서의 분위기의 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 를 0.2 ∼ 0.4 의 범위로 하고, 또한 균열 구간에 있어서의 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 를 0.3 ∼ 0.5 의 범위로 할 필요가 있다.

그 이유는 이하와 같다.

1 차 재결정 어닐링의 고온역, 특히 700 ℃ 이상의 온도역에서는, 통상적으로 분위기를 산화성으로 유지함으로써 강판 표층에 SiO₂ 를 주체로 하는 내부 산화층을 형성시키고 있다. 이 내부 산화층은, 이어지는 마무리 어닐링 중에, MgO 를 주체로 하는 어닐링 분리제와 반응하여 포스테라이트 피막을 형성하기 위한 하지가 됨과 함께, 마무리 어닐링 도중에 분위기 중의 질소가 강판 중에 침입하여, 인히비터인 AlN 의 분해를 억제하는 침질을 방지하는 효과를 갖는다. 침질에 의해 AlN 의 분해가 방해되면, Goss 방위뿐인 선택적 2 차 재결정이 방해되고, Goss 방위로부터 어긋난 방위를 갖는 알갱이도 2 차 재결정된다.

상기 침질을 억제하는 효과는, 내부 산화층의 구조에 크게 영향을 받는다. 즉, 질소의 침입을 억제하는 데에 유효한 내부 산화층의 구조는, SiO₂ 가 층상 혹은 미세한 구상으로서, 내부 산화층의 특정한 깊이의 위치에 집중된 (Si 가 농화된) 구조이며, 이와 같은 내부 산화층을 갖는 경우에는, 마무리 어닐링 중에 강판 표층으로부터 침입한 질소가 강판 내부로 확산되는 것을 효과적으로 방해하여, 침질이 억제된다.

상기 구조를 갖는 내부 산화층은, 산화층 내에 있어서의 Si 의 농화 레벨로부터 판단할 수 있다. 구체적으로는, 1 차 재결정 어닐링 후의 강판의 표면을 글로 방전 발광 분석 장치 GDS 로 분석하여, Si 의 깊이 방향의 농도 분포 (발광 강도 프로파일) 를 얻고, 상기 Si 의 발광 강도 프로파일에 있어서의 Si 의 최대 발광 강도를 I_max, 상기 최대 발광 강도 I_max 보다 깊은 위치에 나타나는 Si 의 최소 발광 강도를 I_min 으로 하였을 때, 양 강도의 비 (I_max/I_min) 의 값이 클수록 산화층 중에서 Si 의 농화가 진행되어, 질소의 침입 억제에 적절한 구조인 것으로 생각된다. 또한, 발명자들의 조사에 의하면, 침질 억제에 효과가 있는 내부 산화층의 (I_max/I_min) 의 값은 1.5 이상이다. 또한, 바람직한 (I_max/I_min) 의 값은 1.55 이상이다.

여기서, 상기 I_max/I_min 을 구하는 방법에 대해 설명한다.

1 차 재결정 어닐링 후의 강판 표면을, 고주파 글로 방전 발광 분석 장치를 사용하여 샘플의 편측 최표면으로부터 판 두께 중심으로 향하는 방향으로 충분히 깊은 영역까지 Si 의 발광 강도를 측정하고, 얻어진 Si 의 프로파일로부터, Si 의 최대 발광 강도 I_max 와, 상기 최대 발광 강도 I_max 보다 깊은 위치에 나타나는 Si 의 최소 발광 강도 I_min 을 구하고, I_max/I_min 을 산출한다. 여기서, 상기 충분히 깊은 영역까지 측정한다란, 도 5 에 나타낸 바와 같이, Si 와 동시에 Fe 에 대해서도 강판 표면으로부터 깊이 방향의 발광 강도 분포를 측정하여, 표층부에 존재하는 Fe 의 결핍층보다 깊고, 또한 Fe 의 발광 강도가 상승하여 일정한 값에 수속해 가는 영역에 있어서의 측정 시간 t 에서의 Fe 의 발광 강도를 I_Fe(t) 로 하고, 측정 시간 2t 에 있어서의 Fe 의 발광 강도 I_Fe(2t) 가 전술한 발광 강도 I_Fe(t) 에 대해 ±3 ％ 의 범위 내에 있는 최소의 시간을 t₀ 으로 하였을 때, 상기 t₀ 의 2 배 이상의 시간 측정을 계속하는 것을 말한다.

또한, 상기 Si 가 농화된 내부 산화층을 형성시키기 위해서는, 내부 산화층이 형성되기 시작하는 700 ℃ 이상의 온도역에 있어서의 분위기를 비교적 낮은 산화성으로 한 후, 서서히 가열하는, 구체적으로는 700 ℃ 부터 균열 온도 사이까지 동안의 분위기의 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 를 0.2 ∼ 0.4 의 범위로 하고, 상기 동안의 승온 속도를 15 ℃/s 이하로 하는 것이 바람직하다. 분위기의 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 가 0.4 를 초과하여 지나치게 높거나, 혹은 승온 속도가 15 ℃/s 를 초과하여 단시간에 고온에 도달하거나 하면, 내부 산화층의 형성이 급속하게 진행되기 때문에, SiO₂ 의 구조가 층상 혹은 미세한 구상으로부터, 조대한 구상 혹은 덴드라이트상으로 변화하고, Si 의 농화가 저하된다. 반대로, 분위기의 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 가 0.2 를 하회하면, 균열에 도달하기까지 내부 산화층이 충분히 형성되지 않고, 균열 중에 내부 산화층의 형성이 급속하게 진행되기 때문에, 역시 조대한 구상 혹은 덴드라이트상이 된다. 바람직하게는, 상기 구간의 분위기의 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 는 0.25 ∼ 0.35 의 범위, 상기 구간의 승온 속도는 10 ℃/s 이하이다.

또한, 균열 중의 분위기의 산화성도 중요하며, 균열 중의 분위기의 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 를 0.3 ∼ 0.5 의 범위로 할 필요가 있다. 상기 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 가 0.3 미만에서는, 내부 산화층의 형성이 진행되지 않기 때문에, Si 농화가 일어나지 않는다. 한편, 0.5 초과에서는, 산화층의 형성이 급속하게 진행되기 때문에, 어느 경우에도 적절한 Si 농화를 수반한 내부 산화층을 형성할 수 없다. 균열시의 바람직한 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 는 0.35 ∼ 0.45 의 범위이다.

다음으로, 본 발명의 방향성 전기 강판은, 철손을 저감시키기 위해, 강판 양면에 포스테라이트 피막과 장력 부여 피막 (절연 피막) 을 갖는 것이 필요하다.

포스테라이트 피막은, 탈탄 어닐링 후의 강판 표면에, MgO 를 주체로 하는 어닐링 분리제를 도포·건조시킨 후, 마무리 어닐링을 실시함으로써 형성할 수 있다. 이 포스테라이트 피막은, 절연성을 가짐과 함께, 강판 표면에 압연 방향으로 작용하는 인장 응력을 부여하여, 자구폭을 좁히고, 와전류손을 저감시키는 기능을 갖는다.

또, 장력 부여 피막 (절연 피막) 은, 마무리 어닐링 후의 강판 표면에, 예를 들어, 인산염-크롬산염-콜로이달 실리카를 함유하는 도포액을 도포하고, 800 ℃ 정도의 온도에서 베이킹함으로써 얻을 수 있고, 포스테라이트 피막과 마찬가지로, 강판 표면의 절연성을 높임과 함께, 강판 표면에 압연 방향으로 작용하는 인장 응력을 부여함으로써, 자구폭을 좁히고, 와전류손을 저감시키는 기능을 갖는다.

이들 피막에 의해 강판 표면에 부여하는 장력은, 와전류손을 효과적으로 저감시키는 관점에서, 강판 편면당 4.8 ∼ 36 ㎫ 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 상기 부여된 장력의 크기는, 장력 코트를 형성 후, 강판 편면의 피막을 산세 등에 의해 제거하였을 때의 강판의 휨량으로부터 측정할 수 있다.

또한, 상기 포스테라이트 피막은, 마무리 어닐링시에, 탈탄 어닐링 중에 강판 표면에 형성된 실리카를 주체로 하는 서브 스케일을 소재로 하여 형성되기 때문에, 포스테라이트 피막의 절연성 및 강판에 대한 밀착성을 확보하기 위해서는, 적절한 양의 서브 스케일이 형성되어 있을 필요가 있다. 산소 단위 면적당 중량이 0.30 g/㎡ 에서는, 서브 스케일이 지나치게 적어, 포스테라이트 피막의 생성량이 불충분해지고, 피막의 절연성 및 밀착성이 저하된다. 한편, 0.75 g/㎡ 를 초과하면, 포스테라이트의 생성량이 과다가 되어, 강판을 적층하였을 때의 점적률의 저하를 초래한다. 그래서, 본 발명은, 탈탄 어닐링 후의 산소 단위 면적당 중량을 0.30 ∼ 0.75 g/㎡ 의 범위로 제한하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.40 ∼ 0.60 g/㎡ 의 범위이다.

다음으로, 본 발명의 방향성 전기 강판의 제조 방법에 대해 설명한다.

본 발명의 방향성 전기 강판은, 후술하는 소정의 성분 조성으로 조정한 강 소재 (슬래브) 를 열간 압연하여 열연판으로 하고, 열연판 어닐링을 실시한 후 또는 열연판 어닐링을 실시하지 않고, 1 회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2 회 이상의 냉간 압연에 의해 최종 판 두께의 냉연판으로 하고, 1 차 재결정 어닐링 혹은 탈탄 어닐링을 겸한 1 차 재결정 어닐링을 실시한 후, 강판 표면에 어닐링 분리제를 도포하여 마무리 어닐링을 실시하고, 절연 피막을 피성함과 함께, 상기 냉간 압연 후 중 어느 공정에서 자구 세분화 처리를 실시함으로써 제조한다.

본 발명의 방향성 전기 강판의 제조에 사용하는 강 소재 (슬래브) 는, 제품판 (마무리 어닐링 후의 강판) 의 고유 저항을 높여 와전류손을 저감시키기 위해, Si 를 2.5 mass％ 이상 함유하는 것이 필요하다. 2.5 mass％ 미만에서는, 와전류손이 저감되지 않고, 양호한 철손 특성이 얻어지지 않는다. 한편, 5 mass％ 를 초과하여 함유하면, 냉간 압연하는 것이 곤란해지고, 판 파단 등의 리스크가 증대된다. 따라서, Si 는 2.5 ∼ 5 mass％ 의 범위로 한다. 바람직하게는 2.8 ∼ 4.3 mass％ 의 범위이다.

또, 본 발명에 사용하는 슬래브는, 상기 Si 에 더하여, C 및 Mn 을 각각 C : 0.002 ∼ 0.10 mass％, Mn : 0.01 ∼ 0.8 mass％ 의 범위에서 함유하고 있을 필요가 있다.

C 는, 입계를 강화하고, 슬래브 균열을 억제하는 효과가 있기 때문에 0.002 mass％ 이상의 함유를 필요로 한다. 한편, 자기 시효를 일으키지 않기 위해서는, 제품판의 단계에서 C 가 0.0050 mass％ 이하로 저감되어 있는 것이 필요하지만, 강 소재의 C 량이 0.1 mass％ 를 초과하고 있으면, 탈탄 어닐링으로도 충분히 탈탄할 수 없을 우려가 있다. 바람직한 강 소재의 C 함유량은 0.01 ∼ 0.09 mass％ 의 범위이다.

또, Mn 은, 열간 취성을 방지하고, 양호한 열간 가공성을 확보하기 위해 0.01 mass％ 이상의 함유를 필요로 한다. 그러나, 0.8 mass％ 를 초과하면, 상기 효과가 포화되는 것 외에, 자속 밀도의 저하를 초래한다. 바람직한 Mn 함유량은 0.02 ∼ 0.5 mass％ 의 범위이다.

또, 본 발명의 방향성 전기 강판의 소재에 사용하는 슬래브는, 2 차 재결정을 일으키게 하고, Goss 방위에 대한 집적도를 높이기 위해, 인히비터를 형성하는 성분으로서 Al 및 N 을 각각 Al : 0.010 ∼ 0.050 mass％, N : 0.003 ∼ 0.020 mass％ 의 범위에서 함유하는 것이 필요하다. Al 이 0.050 mass％ 미만, 혹은 N 이 0.003 mass％ 미만에서는, AlN 의 형성이 불충분해지고, Goss 방위에 대한 집적도가 저하된다. 한편, Al 이 0.050 mass％ 초과하면, 혹은 N 이 0.02 mass％ 초과하면, AlN 의 형성량이 과잉이 되고, Goss 방위의 2 차 재결정도 방해한다. 따라서, Al 및 N 의 함유량은 상기 범위로 하는 것이 필요하다. 바람직하게는 Al : 0.015 ∼ 0.035 mass％, N : 0.005 ∼ 0.015 mass％ 의 범위이다. 또한, 인히비터로서 AlN 을 사용할 때의 N 은, 강을 용제할 때에 2 차 재결정에 필요한 양을 함유시켜도 되고, 냉간 압연으로부터 마무리 어닐링에 있어서의 2 차 재결정까지 중 어느 공정에서 질화 처리를 실시하여, 2 차 재결정에 필요한 양까지 함유시키도록 해도 된다.

상기 AlN 이외에, 본 발명에서 사용할 수 있는 인히비터로는, MnSe 나 MnS 를 들 수 있지만, 이들 인히비터를 사용하는 경우에는, Se 및 S 는 각각 Se : 0.003 ∼ 0.030 mass％, S : 0.002 ∼ 0.03 mass％ 의 범위에서 함유하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 Se : 0.005 ∼ 0.025 mass％, S : 0.002 ∼ 0.01 mass％ 의 범위이다. 또한, 상기 MnSe 나 MnS 의 인히비터는, AlN 과 병용하여 사용하는 것이 바람직하다. 또, MnSe 와 MnS 는, 각각 단독으로 사용해도 되고, 양자를 병용하여 사용해도 된다.

또한, 상기 슬래브는, 철손을 더욱 저감시킬 목적으로, Cr, Cu 및 P 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을, Cr : 0.01 ∼ 0.50 mass％, Cu : 0.01 ∼ 0.50 mass％, P : 0.005 ∼ 0.50 mass％ 의 범위에서 함유해도 된다. 또한, 자속 밀도를 향상시킬 목적으로, Ni, Sb, Sn, Bi, Mo, B, Te, Nb, V 및 Ta 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을, Ni : 0.010 ∼ 1.50 mass％, Sb : 0.005 ∼ 0.50 mass％, Sn : 0.005 ∼ 0.50 mass％, Bi : 0.005 ∼ 0.50 mass％, Mo : 0.005 ∼ 0.10 mass％, B : 0.0002 ∼ 0.0025 mass％, Te : 0.0005 ∼ 0.010 mass％, Nb : 0.0010 ∼ 0.010 mass％, V : 0.001 ∼ 0.010 mass％ 및 Ta : 0.001 ∼ 0.010 mass％ 의 범위에서 함유해도 된다.

상기 슬래브는, 상기 성분 조성을 갖는 강을 통상적인 방법의 정련 프로세스로 용제시킨 후, 통상적인 방법의 조괴-분괴 압연법 또는 연속 주조법으로 제조하는 것이 바람직하다. 그 후, 통상적인 방법에 따라, 1400 ℃ 정도의 온도로 재가열하고, 열간 압연한다. 단, 인히비터로서 AlN 을 사용하고, 또한 제조 공정 도중에 질화 처리를 실시하는 경우에는, 상기보다 낮은 재가열 온도로 할 수 있다.

이어서, 열간 압연하여 얻은 열연판은, 필요에 따라 열연판 어닐링을 실시한다. 이 열연판 어닐링의 온도는, 양호한 자기 특성을 얻기 위해서는 800 ∼ 1150 ℃ 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 800 ℃ 미만에서는, 열간 압연으로 형성된 밴드 조직이 잔류하고, 정립의 1 차 재결정 조직을 얻는 것이 어려워지고, 2 차 재결정립의 성장이 저해된다. 한편, 1150 ℃ 를 초과하면, 열연판 어닐링 후의 입경이 지나치게 조대화되어, 역시 정립의 1 차 재결정 조직을 얻는 것이 어려워지기 때문이다.

열간 압연 후 혹은 열간 압연 후, 열연판 어닐링을 실시한 강판은, 1 회의 냉간 압연 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2 회 이상의 냉간 압연에 의해 최종 판 두께의 냉연판으로 한다. 상기 중간 어닐링의 어닐링 온도는 900 ∼ 1200 ℃ 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 900 ℃ 미만에서는, 중간 어닐링 후의 재결정립이 미세해지고, 또한 1 차 재결정 조직에 있어서의 Goss 핵이 감소하여 제품판의 자기 특성이 저하된다. 한편, 1200 ℃ 를 초과하면, 열연판 어닐링과 마찬가지로, 결정립이 지나치게 조대화되어, 정립의 1 차 재결정 조직을 얻는 것이 어려워지기 때문이다.

또, 최종 판 두께로 하는 냉간 압연 (최종 냉간 압연) 은, 전술한 바와 같이, 2 차 재결정립의 입경과 결정 방위를 적정 범위로 제어하기 위해, 압하율을 85 ∼ 94 ％ 의 범위로 할 필요가 있다. 바람직하게는 87 ∼ 92 ％ 의 범위이다.

최종 판 두께로 한 냉연판은, 그 후, 탈탄 어닐링을 겸한 1 차 재결정 어닐링을 실시한다.

이 1 차 재결정 어닐링에 있어서의 어닐링 온도는, 탈탄 어닐링을 수반하는 경우에는, 탈탄 반응을 신속하게 진행시키는 관점에서, 800 ∼ 900 ℃ 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 탈탄이 불필요한 C : 0.005 mass％ 이하인 경우에도, 포스테라이트 형성에 필요한 서브 스케일층을 확보하기 위해, 상기 분위기에서의 어닐링이 필요하다. 여기서, 상기 탈탄 어닐링 후의 강판 중의 C 는, 자기 시효를 방지하는 관점에서, 0.0050 mass％ 이하인 것이 필요하다. 바람직하게는 0.0030 mass％ 이하이다. 또한, 1 차 재결정 어닐링과 탈탄 어닐링을 따로 실시해도 된다.

또한, 본 발명에 있어서 중요한 것은, 전술한 바와 같이, 상기 1 차 재결정 어닐링의 가열 과정에 있어서, 250 ∼ 600 ℃ 사이 중 어느 온도 T 에서 1 ∼ 10 초간 유지하는 보정 처리를 실시하고, 그 후, 상기 보정 온도 T ∼ 700 ℃ 사이에 있어서의 승온 속도를 80 ℃/s 이상으로 가열할 필요가 있다. 또한, 상기 보정 처리에 있어서의 보정 온도는 반드시 일정할 필요는 없으며, ±10 ℃/s 이하의 온도 변화이면, 보정과 동일한 효과가 얻어지므로, 일정하다고 간주할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 1 차 재결정 어닐링에 있어서, 마무리 어닐링 중의 질화 억제에 유효한 내부 산화층을 형성할 필요가 있으며, 구체적으로는 1 차 재결정 어닐링 후의 강판 표면을 글로 방전 발광 분석 (GDS) 하였을 때의 Si 의 깊이 방향의 발광 강도 프로파일에 있어서의 최대값 I_max 와, 그 최대값 I_max 보다 깊은 위치에 나타나는 최소값 I_min 의 비 (I_max/I_min) 가 1.5 이상인 내부 산화층을 형성시킬 필요가 있다. 그리고, 그러기 위해서는, 700 ℃ 부터 균열 온도까지 사이를, 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 를 0.2 ∼ 0.4 의 범위로 한 분위기하에서, 승온 속도 15 ℃/s 이하로 하여 가열하고, 또한 균열시의 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 를 0.3 ∼ 0.5 의 범위로 하는 것이 필요하다.

1 차 재결정 어닐링을 실시한 강판은, 강판 표면에 포스테라이트 피막을 형성시키기 위해, MgO 를 주체로 하는 어닐링 분리제를 강판 표면에 도포, 건조시킨 후, 마무리 어닐링을 실시한다. 상기 마무리 어닐링은, 800 ∼ 1050 ℃ 부근에 20 시간 이상 유지하여 2 차 재결정을 발현·완료시킨 후, 순화 처리를 실시하기 위해, 1200 ℃ 정도의 온도까지 승온시키는 것이 바람직하다. 상기 순화 처리를 실시함으로써, 소재 슬래브 중에 첨가된 인히비터 형성 성분인 Al, N, S 및 Se 는, 제품판 표면의 피막을 제거한 지철 중에 있어서, 불가피적 불순물 레벨까지 저감되고, 자기 특성이 보다 향상된다.

마무리 어닐링을 실시한 강판은, 그 후, 수세나 브러싱, 산세 등으로 강판 표면에 부착된 미반응의 어닐링 분리제를 제거한 후, 평탄화 어닐링을 실시하여 형상 교정하는 것이 철손의 저감에는 유효하다. 이것은, 마무리 어닐링은 통상적으로 코일 상태로 실시하기 때문에, 코일의 감은 자국이 원인으로, 철손 측정시에 특성이 열화되는 경우가 있기 때문이다.

또한, 본 발명의 강판은, 상기 평탄화 어닐링, 혹은 그 전 또는 후에 있어서, 강판 표면에 절연 피막을 피성할 필요가 있다. 상기 절연 피막은, 철손을 저감시키기 위해, 강판에 장력을 부여하는 장력 부여 피막으로 할 필요가 있으며, 예를 들어, 앞서 서술한 인산염-크롬산염-콜로이달 실리카로 이루어지는 절연 피막을 적용하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 강판은, 철손을 보다 저감시키기 위해, 자구 세분화 처리를 실시할 필요가 있다. 자구 세분화 처리의 방법으로서, 강판 표면에 홈을 형성하는 경우에는, 상기 홈의 폭은 20 ∼ 250 ㎛, 홈의 깊이는 판 두께의 2 ∼ 15 ％ 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 폭이 지나치게 좁거나, 깊이가 지나치게 얕거나 하면, 자구 세분화 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 또한, 홈의 형성 방법은 특별히 제한은 없으며, 예를 들어, 최종 판 두께로 하는 최종 냉간 압연 이후 중 어느 공정에 있어서, 강판 표면의 편면 또는 양면에 에칭 가공이나 톱니 롤에 의한 널링 가공, 레이저 조사 등의 방법을 사용하여 실시할 수 있다.

또, 자구 세분화 처리의 방법으로서, 강판 표면에 변형 영역을 도입하는 경우에는, 상기 변형 영역의 도입 방법은 특별히 제한은 없으며, 예를 들어, 레이저 조사나 전자 빔 조사, 플라즈마 제트 용사, 이온 빔 용사 등의 방법을 사용할 수 있다. 이들 방법으로 도입한 변형 영역은, 고온에서의 어닐링에 의해 회복을 일으키고, 자구 세분화 효과가 소실되므로, 마무리 어닐링 후에 부여하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 홈이나 변형 영역 도입에 의해 자구 세분화되었는지의 여부에 대해서는, 변형을 도입한 강판 표면의 선상 부분에, 선 방향을 따라 연장되는 환류 자구가 형성되어 있는 것으로 확인할 수 있다. 상기 환류 자구는, 자성 콜로이드 용액을 강판 표면에 적하하는 비터법이나, 이것을 이용한 시판되는 마그넷 뷰어를 사용하면, 강판 표면의 피막을 제거하지 않고 간편하게 관찰할 수 있다. 또한, 자기 광학 효과를 사용한 Kerr 효과 현미경이나, 전자를 프로브로 하는 투과형 전자 현미경이나, 스핀 편극 주사형 전자 현미경 등의 관찰 방법을 사용해도 되는 것은 물론이다. 상기 환류 자구가 형성되어 있지 않은 경우에는, 자구 세분화 효과가 얻어지지 않고, 충분한 철손 저감 효과가 얻어지지 않는다.

실시예 1

C : 0.070 mass％, Si : 3.50 mass％, Mn : 0.12 mass％, Al : 0.025 mass％ 및 N : 0.012 mass％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성의 강 슬래브를 연속 주조법으로 제조하고, 1415 ℃ 의 온도로 유도 가열로 재가열한 후, 열간 압연하여 판 두께 2.5 ㎜ 의 열연판으로 하였다. 이어서, 상기 열연판에 1000 ℃ × 50 초의 열연판 어닐링을 실시한 후, 냉간 압연하여 중간 두께 1.9 ㎜ 로 하고, 1100 ℃ × 25 초의 중간 어닐링을 실시한 후, 최종 냉간 압연하여 판 두께가 0.23 ㎜ (최종 냉연 압하율 87.9 ％) 인 냉연판으로 마무리하였다.

이어서, 상기 냉연판의 편표면에, 전해 에칭으로 폭 70 ㎛ × 깊이 28 ㎛ 의 연속되는 선상의 홈을, 압연 방향에 대해 75 °의 교차각으로 압연 방향의 간격 d 를 3 ㎜ 로 하여 형성하였다.

이어서, 상기 냉연판에 850 ℃ 에서 120 초간 균열하는 탈탄 어닐링을 겸한 1 차 재결정 어닐링을 실시하였다. 이 때, 가열 과정 도중의 온도 T 에 있어서 실시하는 보정 처리 조건, 및 그 보정 처리 온도 T 부터 700 ℃ 까지 사이의 승온 속도를 표 1 에 나타낸 바와 같이 여러 가지로 변화시켰다. 또한, 700 ℃ 부터 균열 온도 850 ℃ 까지 사이는, 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 : 0.30 으로 한 분위기하에서, 승온 속도 10 ℃/s 로 가열하고, 균열 과정 (탈탄 어닐링시) 의 분위기의 산소 포텐셜은 P_H2O/P_H2 : 0.39 로 하였다.

이어서, 상기 1 차 재결정 어닐링 후의 강판의 판 폭 중심부로부터 샘플을 채취하고, 고주파 글로 방전 발광 분석 장치 GDS ((주) 리가쿠 제조의 System3860) 를 사용하여, 샘플의 편측 최표면으로부터 판 두께 중심으로 향하는 방향으로 Si 의 발광 강도를 측정하고, 얻어진 Si 의 판 두께 방향의 발광 강도 프로파일로부터, 전술한 방법으로 I_max/I_min 을 구하였다. 그 결과, 상기 1 차 재결정 어닐링 후의 강판은 모두 I_max/I_min 의 값이 1.6 ∼ 1.7 의 범위 내였다. 또한, 이후의 실시예에서도, GDS 의 분석 및 I_max/I_min 을 구하는 방법은, 상기와 동일하게 하였다.

이어서, 상기 1 차 재결정 어닐링 후의 강판 표면에, MgO 를 주체로 하는 어닐링 분리제를 도포하고, 건조시킨 후, 다시 2 차 재결정시킨 후, 1200 ℃ × 10 시간의 순화 처리를 실시하는 마무리 어닐링을 실시하였다. 또한, 상기 마무리 어닐링의 분위기는, 순화 처리하는 1200 ℃ 보정시에는 H₂, 승온시 및 강온시에는 N₂ 로 하였다.

마지막으로, 상기 마무리 어닐링 후의 강판 양면에, 콜로이달 실리카를 함유하는 인산마그네슘을 주성분으로 하는 장력 부여 절연 피막을, 편면당 5 g/㎡ 의 단위 면적당 중량으로 도포하고, 베이킹하여 제품 코일로 하였다.

이렇게 하여 얻은 각 제품 코일의 길이 방향 중앙부로부터, 압연 방향을 길이 방향으로 하는 폭 100 ㎜ × 길이 300 ㎜ 의 시험편을, 판 폭 방향으로 10 장씩 채취하고, JIS C 2556 에 기재된 방법으로 철손 W_17/50 을 측정하였다.

또, X 선 회절 장치를 사용하여, 상기 철손 측정 후의 시험편에 대해, 2 차 재결정립의 결정 방위를, 판 폭 방향, 압연 방향 모두 2 ㎜ 피치로 전체면에 걸쳐 측정하여, 편차각 β 의 평균값 [β], 및 편차각 α 가 6.5 °이하인 결정립의 면적분율 S_α6.5 및 편차각 β 가 2.5 °이하인 결정립의 면적분율 S_β2.5 를 구하였다.

또, 상기 철손 측정 후의 시험편 표면의 절연 피막 및 포스테라이트 피막을 제거하여 결정립계를 현출시킨 후, 압연 방향으로 신장되는 직선을 폭 방향에 대해 5 ㎜ 피치로 그리고, 상기 직선을 횡단하는 입계의 수를 측정하여, 2 차 재결정립의 압연 방향의 평균 길이 [L] 을 구하였다.

상기 측정의 결과를 표 1 에 병기하였다. 이 표로부터, 1 차 재결정 어닐링의 가열 도중에 있어서의 보정 처리 조건 (온도 T, 시간) 및 그 후의 보정 처리 온도 T ∼ 700 ℃ 까지 사이의 승온 속도를 적정화하고, 2 차 재결정립의 압연 방향의 평균 길이 [L] 및 결정 방위 ([β], S_α6.5, S_β2.5) 를 본 발명의 조건을 만족하도록 제어한 방향성 전기 강판은, 모두 철손 특성이 우수한 것을 알 수 있다.

[실시예 2]

C : 0.080 mass％, Si : 3.3 mass％, Mn : 0.12 mass％, Al : 0.025 mass％ 및 N : 0.012 mass％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성의 강 슬래브를 연속 주조법으로 제조하고, 1400 ℃ 의 온도로 유도 가열로 재가열한 후, 열간 압연하여 판 두께 2.6 ㎜ 의 열연판으로 하고, 1000 ℃ × 50 초의 열연판 어닐링을 실시한 후, 냉간 압연하여 중간 두께 1.8 ㎜ 로 하고, 1100 ℃ × 30 초의 중간 어닐링을 실시한 후, 압하율 89.4 ％ 의 최종 냉간 압연하여, 판 두께가 0.23 ㎜ 인 냉연판으로 마무리하였다.

이어서, 상기 냉연판에 840 ℃ × 120 초의 탈탄 어닐링을 겸한 1 차 재결정 어닐링을 실시하였다. 이 때, 가열 과정 도중의 400 ℃ 의 온도에서 1.5 초간 유지하는 보정 처리를 실시하고, 그 후, 400 ∼ 700 ℃ 사이를 150 ℃/s 의 승온 속도로 가열한 후, 700 ℃ 부터 균열 온도인 840 ℃ 까지 사이의 승온 속도, 그 사이의 분위기의 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2, 및 균열 과정에서의 분위기의 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 를 표 2 에 나타낸 여러 가지 조건으로 변화시켰다. 또, 상기 1 차 재결정 어닐링 후의 강판에 대해, 판 폭 중심부로부터 샘플을 채취하고, 실시예 1 과 동일한 방법으로 I_max/I_min 을 구하였다.

이어서, 상기 1 차 재결정 어닐링 후의 강판 표면에, MgO 를 주체로 하는 어닐링 분리제를 도포하고, 건조시킨 후, 다시 2 차 재결정시킨 후, 1200 ℃ × 10 시간의 순화 처리를 실시하는 마무리 어닐링을 실시하였다. 또한, 마무리 어닐링의 분위기는, 순화 처리하는 1200 ℃ 보정시에는 H₂, 승온시 및 강온시에는 N₂ 로 하였다.

이어서, 상기 마무리 어닐링 후의 강판 양면에, 콜로이달 실리카를 함유하는 인산마그네슘을 주성분으로 하는 장력 부여 절연 피막을, 편면당 5 g/㎡ 의 단위 면적당 중량으로 도포하고, 베이킹하였다.

마지막으로, 상기 강판의 편표면에, CO₂ 레이저를, 출력 100 W, 빔 집광 직경 210 ㎛, 주사 속도 10 m/s 의 조건으로 압연 방향에 대해 80 °의 교차각으로, 압연 방향의 간격 d 를 6 ㎜ 로 하여 연속 조사하여, 선상의 변형 영역을 부여하고 자구 세분화 처리를 실시하여, 제품 코일로 하였다. 또한, 상기 자구 세분화 처리 후, 비터법을 사용하여 강판 표면의 자구 구조를 관찰하고, 레이저 조사부에 환류 자구가 형성되어 있는 것을 확인하였다.

상기 측정 결과를 표 2 에 병기하였다. 이 표로부터, I_max/I_min, 2 차 재결정립의 압연 방향의 평균 길이 [L] 및 결정 방위 ([β], S_α6.5, S_β2.5) 가 본 발명의 조건을 만족하는 방향성 전기 강판은, 모두 철손 특성이 우수한 것을 알 수 있다.

[실시예 3]

C : 0.080 mass％, Si : 3.40 mass％, Mn : 0.10 mass％, Al : 0.024 mass％ 및 N : 0.080 mass％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 연속 주조법으로 제조하고, 1420 ℃ 의 온도로 유도 가열로 재가열한 후, 열간 압연하여 판 두께 2.4 ㎜ 의 열연판으로 하고, 1100 ℃ × 40 초의 열연판 어닐링을 실시한 후, 냉간 압연하여 판 두께 1.7 ㎜ 로 하고, 1100 ℃ × 25 초의 중간 어닐링을 실시한 후, 압하율 86.4 ％ 로 최종 냉간 압연하여 판 두께 0.23 ㎜ 의 냉연판으로 마무리하였다.

이어서, 상기 냉연판에, 845 ℃ × 100 초의 탈탄 어닐링을 겸한 1 차 재결정 어닐링을 실시하였다. 이 때, 가열 과정 도중의 500 ℃ 의 온도에서 3 초간 유지하는 보정 처리를 실시한 후, 500 ∼ 700 ℃ 사이를 200 ℃/s 의 승온 속도로 가열하고, 다시 700 ℃ 부터 균열 온도 845 ℃ 까지 사이를, 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 : 0.24 로 한 분위기하에서, 승온 속도 8 ℃/s 이하로 가열하고, 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 : 0.33 으로 한 분위기하에서 균열 처리를 실시하였다. 상기 1 차 재결정 어닐링 후의 강판에 대해, 판 폭 중심부로부터 샘플을 채취하고, 실시예 1 과 동일한 방법으로 I_max/I_min 을 구한 결과, 1.68 이었다.

이어서, 상기 1 차 재결정 어닐링 후의 강판 표면에, MgO 를 주체로 하는 어닐링 분리제를 도포하고, 건조시킨 후, 다시 2 차 재결정시킨 후, 1200 ℃ × 10 시간의 순화 처리를 실시하는 마무리 어닐링을 실시하였다. 또한, 상기 마무리 어닐링의 분위기는, 순화 처리하는 1200 ℃ 보정시에는 H₂, 2 차 재결정을 포함하는 승온시 및 강온시에는 N₂ 로 하였다.

또한, 상기 제품 코일의 제조시에는, 제조 공정 도중에 있어서, 표 3 에 나타낸 홈 형성, 레이저 조사 및 전자 빔 조사의 3 종의 자구 세분화 처리를 실시하였다. 구체적으로는, 홈 형성의 경우에는, 최종 냉간 압연 후의 강판의 편표면에 전해 에칭으로 폭 75 ㎛ × 깊이 25 ㎛ 의 연속되는 선상의 홈을, 압연 방향에 대해 80 °의 교차각으로, 압연 방향의 간격 d 를 표 3 에 나타내는 바와 같이 변화시켜 형성하였다. 또, 레이저 조사의 경우에는, 상기 제품 코일의 편측 표면에, CO₂ 레이저를, 출력 120 W, 빔 집광 직경 220 ㎛, 주사 속도 12 m/s 의 조건으로 압연 방향에 대해 80 °의 교차각으로, 압연 방향의 간격 d 를 표 3 에 나타내는 바와 같이 변화시켜 연속 조사하여, 강판 표면에 선상 변형을 도입하였다. 또, 전자 빔 조사의 경우에는, 상기 제품 코일의 편측 표면에, 전자 빔 가속 장치를 사용하여, 0.1 ㎩ 의 진공 중에서 가속 전압 70 ㎸, 빔 전류 15 ㎃ 로 압연 방향에 대해 80 °의 교차각으로, 압연 방향의 간격 d 를 표 3 에 나타내는 바와 같이 변화시켜 선상으로 연속해서 전자 빔을 조사하여, 강판 표면에 선상 변형을 도입하였다. 또한, 상기 레이저 조사의 경우 및 전자 빔 조사의 경우에는, 자구 세분화 처리 후, 비터법을 사용하여 강판 표면의 자구 구조를 관찰하고, 레이저 조사부에 환류 자구가 형성되어 있는 것을 확인하였다.

상기 측정 결과를 표 3 에 병기하였다. 이 표로부터, 자구 세분화 처리의 압연 방향의 간격 d 를 본 발명의 조건을 만족하는 범위로 한 방향성 전기 강판은, 모두 철손 특성이 우수한 것을 알 수 있다.

[실시예 4]

표 4 에 나타내는 여러 가지 성분 조성을 갖는 Si 함유 강 슬래브를 연속 주조법으로 제조하고, 1420 ℃ 의 온도로 유도 가열로 가열한 후, 열간 압연하여 판 두께 2.4 ㎜ 의 열연판으로 하고, 1100 ℃ × 40 초의 열연판 어닐링을 실시한 후, 냉간 압연하여 판 두께 1.7 ㎜ 로 하고, 1100 ℃ × 25 초의 중간 어닐링을 실시한 후, 최종 냉연 압하율 86.4 ％ 로 냉간 압연하여 최종 판 두께 0.23 ㎜ 의 냉연판으로 마무리하였다.

이어서, 상기 냉연판의 편표면에, 전해 에칭으로 폭 75 ㎛ × 깊이 25 ㎛ 의 연속되는 홈을, 압연 방향으로부터 75 °의 각도로 압연 방향의 간격 d 를 3 ㎜ 로 하여 형성한 후, 850 ℃ × 170 초의 탈탄 어닐링을 겸한 1 차 재결정 어닐링을 실시하였다. 이 때, 가열 과정 도중의 300 ℃ 의 온도에서 2 초간 유지하는 보정 처리를 실시한 후, 700 ℃ 까지를 승온 속도 100 ℃/s 로 가열하고, 다시 700 ℃ 부터 균열 온도인 850 ℃ 까지 사이를, 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 를 0.25 로 한 분위기하에서, 승온 속도 5 ℃/s 로 가열한 후, 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 를 0.35 로 한 분위기하에서 균열 처리를 실시하였다. 또한, 1 차 재결정 어닐링 후의 강판에 대해, 판 폭 중심부로부터 샘플을 채취하고, 실시예 1 과 동일한 방법으로 I_max/I_min 을 구한 결과, 1.65 였다.

이어서, MgO 를 주체로 하는 어닐링 분리제를 강판 표면에 도포, 건조시킨 후, 다시 2 차 재결정시킨 후, 1200 ℃ × 10 시간의 순화 처리를 실시하는 마무리 어닐링을 실시하였다. 마무리 어닐링의 분위기는, 순화 처리하는 1200 ℃ 보정시에는 H₂, 2 차 재결정을 포함하는 승온시 및 강온시에는 N₂ 로 하였다. 이어서, 마무리 어닐링 후의 강판 양면에 콜로이달 실리카를 함유하는 인산마그네슘을 주성분으로 하는 절연 장력 코팅을, 강판 편면당 5 g/㎡ 의 단위 면적당 중량으로 도포, 베이킹하였다.

또, 상기 철손 측정 후의 시험편에 대해, X 선 회절 장치를 사용하여, 2 차 재결정립의 결정 방위를, 판 폭 방향, 압연 방향 모두 2 ㎜ 피치로 전체면에 걸쳐 측정하여, 편차각 β 의 평균값 [β], 및 편차각 α 가 6.5 °이하인 결정립의 면적분율 S_α6.5 및 편차각 β 가 2.5 °이하인 결정립의 면적분율 S_β2.5 를 구하였다.

상기 측정 결과를 표 4 에 병기하였다. 이 표로부터, 강 슬래브의 성분, I_max/I_min, 2 차 재결정립의 압연 방향의 평균 길이 [L] 및 결정 방위 ([β], S_α6.5, S_β2.5) 가 본 발명의 조건을 만족하는 방향성 전기 강판은, 모두 철손 특성이 우수한 것을 알 수 있다.

Claims

C 를 0 mass% 초과 0.0050 mass% 이하, Si 를 2.5 ∼ 5.0 mass％ 및 Mn : 0.01 ∼ 0.8 mass％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 강판의 편면 또는 양면에 연속된 또는 단속된 선상의 홈 혹은 선상의 변형 영역이, 압연 방향과 교차하는 방향으로, 압연 방향의 간격 d 를 1 ∼ 10 ㎜ 로 하여 형성되고, 또한 강판 양 표면에 포스테라이트 피막과 장력 부여 피막이 형성되어 이루어지는 방향성 전기 강판으로서,
{110}＜001＞ 이상 방위로부터의 압연면 수직 방향을 축으로 하는 편차각 α 의 절대값이 6.5 °미만인 2 차 재결정립의 강판 표면에서 차지하는 면적률 S_α6.5 가 90 ％ 이상,
{110}＜001＞ 이상 방위로부터의 판 폭 방향을 축으로 하는 편차각 β 의 절대값이 2.5 °미만인 2 차 재결정립의 강판 표면에서 차지하는 면적률 S_β2.5 가 75 ％ 이상이고, 또한
2 차 재결정립의 압연 방향의 평균 길이 [L] (㎜) 과, 상기 β 의 평균값 [β] (°) 가 하기 (1) 식 및 (2) 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기 강판.
15.63 × [β] ＋ [L] ＜ 44.06 …(1)
[L] ≤ 20 …(2)
제 1 항에 있어서,
상기 성분 조성에 더하여 추가로, Cr : 0.01 ∼ 0.50 mass％, Cu : 0.01 ∼ 0.50 mass％, P : 0.005 ∼ 0.50 mass％, Ni : 0.010 ∼ 1.50 mass％, Sb : 0.005 ∼ 0.50 mass％, Sn : 0.005 ∼ 0.50 mass％, Bi : 0.005 ∼ 0.50 mass％, Mo : 0.005 ∼ 0.10 mass％, B : 0.0002 ∼ 0.0025 mass％, Te : 0.0005 ∼ 0.010 mass％, Nb : 0.0010 ∼ 0.010 mass％, V : 0.001 ∼ 0.010 mass％ 및 Ta : 0.001 ∼ 0.010 mass％ 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기 강판.
제 1 항에 기재된 방향성 전기 강판의 제조 방법으로서, C : 0.002 ∼ 0.10 mass％, Si : 2.5 ∼ 5.0 mass％, Mn : 0.01 ∼ 0.8 mass％, Al : 0.010 ∼ 0.050 mass％ 및 N : 0.003 ∼ 0.020 mass％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 열간 압연하여 열연판으로 하고, 열연판 어닐링을 실시한 후 또는 열연판 어닐링을 실시하지 않고, 1 회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2 회 이상의 냉간 압연에 의해 최종 판 두께의 냉연판으로 하고, 1 차 재결정 어닐링을 실시한 후, 강판 표면에 어닐링 분리제를 도포하여 마무리 어닐링을 실시하고, 장력 부여 피막을 피성하는 일련의 공정으로 이루어지는 방향성 전기 강판의 제조 방법에 있어서,
상기 1 차 재결정 어닐링의 가열 과정에 있어서의 250 ∼ 600 ℃ 의 구간 내중 어느 온도 T 에서 1 ∼ 10 초간 유지하는 보정 처리를 실시한 후, 상기 온도 T 부터 700 ℃ 까지를 승온 속도 80 ℃/s 이상으로 가열하고, 700 ℃ 에 도달하고 나서 균열에 이를 때까지 동안의 평균 승온 속도를 15 ℃/s 이하로 하고, 상기 700 ℃ 부터 균열에 이르는 구간에 있어서의 분위기의 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 를 0.2 ∼ 0.4 의 범위로 하고, 또한 균열 구간에 있어서의 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 를 0.3 ∼ 0.5 의 범위로 함과 함께,
1 차 재결정 어닐링 후의 강판 표면을 글로 방전 발광 분석하였을 때의 Si 의 깊이 방향의 발광 강도 프로파일에 있어서의 최대값 I_max 와, 그 최대값 I_max 보다 깊은 위치에 나타나는 최소값 I_min 의 비 (I_max/I_min) 를 1.5 이상으로 하고, 또한
상기 냉간 압연 후 중 어느 공정에서, 강판의 편면 또는 양면에 연속된 또는 단속된 선상의 홈 혹은 선상의 변형 영역을, 압연 방향과 교차하는 방향으로 압연 방향의 간격 d 를 1 ∼ 10 ㎜ 로 하여 형성하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기 강판의 제조 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 강 슬래브는, 상기 성분 조성에 더하여 추가로, Se : 0.003 ∼ 0.030 mass％ 및 S : 0.002 ∼ 0.030 mass％ 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종을 함유하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기 강판의 제조 방법.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 강 슬래브는, 상기 성분 조성에 더하여 추가로, Cr : 0.01 ∼ 0.50 mass％, Cu : 0.01 ∼ 0.50 mass％, P : 0.005 ∼ 0.50 mass％, Ni : 0.010 ∼ 1.50 mass％, Sb : 0.005 ∼ 0.50 mass％, Sn : 0.005 ∼ 0.50 mass％, Bi : 0.005 ∼ 0.50 mass％, Mo : 0.005 ∼ 0.10 mass％, B : 0.0002 ∼ 0.0025 mass％, Te : 0.0005 ∼ 0.010 mass％, Nb : 0.0010 ∼ 0.010 mass％, V : 0.001 ∼ 0.010 mass％ 및 Ta : 0.001 ∼ 0.010 mass％ 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기 강판의 제조 방법.