KR102104769B1

KR102104769B1 - 무방향성 전기 강판, 및 무방향성 전기 강판의 제조 방법

Info

Publication number: KR102104769B1
Application number: KR1020187018262A
Authority: KR
Inventors: 마사노리 우에사카; 구니히로 센다; 다케시 오무라
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2015-12-28
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2020-04-27
Also published as: CA3008588C; EP3399061B1; WO2017115657A1; CA3008588A1; TWI623629B; EP3399061A4; JP6210182B1; US20190189318A1; BR112018012496A2; EP3399061A1; US11114227B2; BR112018012496B1; CN108474070B; RU2686712C1; MX2018007972A; KR20180087374A; CN108474070A; JPWO2017115657A1; TW201726944A

Abstract

인버터 여자하에 있어서도 철손이 우수하고, 모터의 철심으로서 바람직하게 사용할 수 있는 무방향성 전기 강판을 제공한다. 특정의 성분 조성을 갖고, 평균 결정 입경 r 이 40 ∼ 120 ㎛ 이고, 결정 입경이 판두께의 1/6 이하인 결정립의 합계 면적의, 강판의 단면적에 대한 면적률 R 이 2 ％ 이상이고, 또한, 상기 평균 결정 입경 r (㎛) 및 상기 면적률 R (％) 이 하기 (1) 식의 조건을 만족시키는, 무방향성 전기 강판.
R ＞ -2.4 × r ＋ 200 … (1)

Description

무방향성 전기 강판, 및 무방향성 전기 강판의 제조 방법{NON-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING NON-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET}

본 발명은, 모터의 철심으로서 사용하였을 때에, 인버터의 스위칭에 의해 발생하는 고조파에서 기인하는 철손의 증가가 매우 작은 무방향성 전기 강판 (non-oriented electrical steel sheet) 에 관한 것이다. 또, 본 발명은, 상기 특성을 갖는 무방향성 전기 강판의 제조 방법에 관한 것이다.

전기 강판은, 모터나 변압기 등의 철심 재료로서 종래부터 널리 사용되고 있는 재료이다. 최근, 환경 문제나 비용 다운의 관점에서, 여러 가지 분야에 있어서 에너지 절약화가 클로즈 업되고 있어, 전기 강판의 저철손화가 강하게 요구되고 있다.

모터 분야에서는 종래, 정현파 교류에 의해 모터를 구동시키고 있었지만, 고효율화이기 때문에, 인버터를 사용한 PWM (Pulse Width Modulation) 제어에 의한 모터의 구동이 보급되어 오고 있다. 그러나, 인버터를 사용한 PWM 제어에서는, 인버터의 스위칭에서 기인하는 고조파가 중첩되기 때문에, 철심에서의 에너지 소비가 증가하는 것을 알 수 있다. 이러한 점에서, 모터용의 무방향성 전기 강판에 있어서는, 인버터 여자하에서의 자기 특성을 고려한 재료 개발이 실시되고 있다.

예를 들어, 특허문헌 1 에는, 무방향성 전기 강판의 판두께를 0.3 ∼ 0.6 ㎜, 표면 조도 Ra 를 0.6 ㎛ 이하, 고유 저항을 40 ∼ 75 μΩ·cm, 결정 입경을 40 ∼ 120 ㎛ 로 제어함으로써, 인버터 제어 컴프레서 모터로서 사용할 때의 효율을 개선시키는 것이 개시되어 있다.

또, 특허문헌 2 에는, 1.5 ∼ 20 질량％ 의 Cr 과 2.5 ∼ 10 질량％ 의 Si 를 함유하고, 판두께가 0.01 ∼ 0.5 ㎜ 인 무방향성 전기 강판이 개시되어 있다. 특허문헌 2 에 개시된 기술에 의하면, Cr 을 첨가함으로써, 다량의 Si 가 존재하는 것에 의한 취화를 막아, 고주파 여자에서의 용도에 적합한 무방향성 전기 강판을 제조할 수 있다.

특허문헌 3 에는, 소정량의 Mo 를 함유하는 무방향성 전기 강판이, 특허문헌 4 에는, 소정량의 W 를 함유하는 무방향성 전기 강판이, 각각 개시되어 있다. 특허문헌 3, 4 에 개시된 기술에 의하면, 적정한 양의 Mo 나 W 를 첨가함으로써, Cr 이 존재하는 경우라도, Cr 화합물의 석출에서 기인하는 철손의 저하를 억제할 수 있다.

일본 공개특허공보 평10-025554호 일본 공개특허공보 2001-279403호 일본 공개특허공보 2002-294417호 일본 특허공보 제4860783호

그러나, 특허문헌 1 에 개시된 기술에는, 고유 저항을 높이기 위해서 Si 등의 원소를 다량으로 첨가하는 결과, 강판이 취화된다는 문제가 있었다. 또, 새로운 저철손화를 위해서는 판두께를 얇게 할 필요가 있지만, 판두께를 얇게 하면, 제조 도중에서의 파단이나 모터 철심 가공시의 균열의 리스크가 높아진다는 문제가 있었다.

또, 특허문헌 2 에 개시된 기술에는, Si 에 의한 취화는 억제할 수 있지만, Cr 화합물이 석출됨으로써 철손이 증가한다는 문제가 있었다.

특허문헌 3, 4 에 기재된 기술에는, Mo 나 W 를 첨가함으로써 Cr 화합물의 석출은 억제할 수 있지만, 합금 비용이 높아진다는 문제가 있었다.

또한, 상기 서술한 점에 더하여, 특허문헌 1 ∼ 4 에 개시되어 있는 바와 같은 종래의 기술에는, 인버터를 사용하였을 때의 고조파에 의한 자기 특성 열화가 크고, 여자 조건에 따라서는 모터의 효율이 현저하게 저하된다는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 인버터 여자하에 있어서도 철손이 우수하고, 모터의 철심으로서 바람직하게 사용할 수 있는 무방향성 전기 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 본 발명은, 상기 특성을 갖는 무방향성 전기 강판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서 검토를 실시한 결과, 무방향성 전기 강판의 결정 입경을 적정하게 제어함으로써, 인버터 여자하에서의 철손을 저감시킬 수 있다는 지견을 얻었다. 상기 지견을 얻기 위해서 실시한 실험의 일례에 대해 이하에 설명한다.

질량％ 로,

C：0.0013 ％,

Si：3.0 ％,

Mn：1.4 ％,

Sol.Al：1.5 ％,

P：0.2 ％,

Ti：0.0006 ％,

S：0.001 ％, 및

As：0.0006 ％ 를 함유하고,

잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 용강을 실험실에서 용해하고, 거푸집에 부어 강 소재를 얻었다. 상기 강 소재에 대하여, 다음의 (1) ∼ (5) 의 처리를 순차 실시하여, 무방향성 전기 강판을 제작하였다.

(1) 판두께 2.0 ㎜ 로의 열간 압연,

(2) 다음의 (2-1) 및 (2-2) 로 이루어지는 열연판 어닐링 (hot band annealing)

(2-1) 균열 온도：1000 ℃, 균열 시간：200 sec 에서의 제 1 균열 처리,

(2-2) 균열 온도：1150 ℃, 균열 시간：3 sec 에서의 제 2 균열 처리,

(3) 산세,

(4) 판두께 0.35 ㎜ 로의 냉간 압연, 및

(5) 마무리 어닐링 (final annealing).

상기 마무리 어닐링은, 600 ∼ 1100 ℃ 의 다양한 온도에서 실시하고, 그것에 의해 여러 가지 평균 결정 입경을 갖는 복수의 무방향성 전기 강판을 제작하였다. 또, 상기 마무리 어닐링시의 가열은, 가열 속도가 10 ℃/sec 인 조건 A 와 200 ℃/sec 인 조건 B 의 2 조건에서 실시하였다. 이하, 조건 A 에서 얻어진 무방향성 전기 강판을 그룹 A, 조건 B 에서 얻어진 무방향성 전기 강판을 그룹 B 라고 부른다. 상기 마무리 어닐링시의 분위기는, H₂：N₂ = 2：8, 노점 -20 ℃ (P_H2O/P_H2 = 0.006) 로 하였다.

얻어진 무방향성 전기 강판 (마무리 어닐링판) 의 각각을 사용하여, 이하의 순서로 자기 특성 평가용의 링 시험편을 제작하였다. 먼저, 상기 무방향성 전기 강판을 와이어 컷에 의해 외경 110 ㎜, 내경 90 ㎜ 의 링상으로 가공하였다. 컷된 상기 무방향성 전기 강판을 20 장 적층하고, 추가로 120 턴의 1 차 권선 (卷線) 과 100 턴의 2 차 권선을 실시함으로써 링 시험편으로 하였다.

이어서, 상기 링 시험편의 자기 특성을, 정현파 여자하와 인버터 여자하의 2 조건에서 평가하였다. 여자 조건은, 최대 자속 밀도 1.5 T, 기본 주파수 50 ㎐, 캐리어 주파수 1 ㎑, 변조율 0.4 로 하였다.

정현파 여자하에서의 자기 특성을 도 1, 인버터 여자하에서의 자기 특성을 도 2 에 나타낸다. 또, 철손 증가율 W_inc 와 평균 결정 입경의 관계를 도 3 에 나타낸다. 여기서, 철손 증가율이란, 인버터 여자하에 있어서의 철손과 정현파 여자하에서의 철손의 차를, 정현파 여자하에 있어서의 철손에 대한 비율로 나타낸 것으로, 그 정의의 상세한 것에 대해서는 후술한다.

도 1 ∼ 3 으로부터 알 수 있는 바와 같이, 정현파 여자하에서는, 그룹 A, B 중 어느 무방향성 전기 강판에 있어서도, 결정 입경의 증가에 수반하여 철손이 감소하였다. 한편, 인버터 여자하에서는, 정현파 여자하일 때보다 철손이 컸다. 또, 평균 결정 입경이 작은 영역에서는, 정현파 여자하에서의 결과와 마찬가지로, 결정 입경의 증가에 수반하여 철손이 감소했지만, 평균 결정 입경이 특정한 값 이상의 영역에서는, 평균 결정 입경의 증가와 함께 철손이 증가하였다. 그리고, 그룹 B 의 무방향성 전기 강판은, 정현파 여자하에서는 그룹 A 의 무방향성 전기 강판과 동일한 정도의 철손을 갖고 있었지만, 인버터 여자하에서는 그룹 A 의 무방향성 전기 강판보다 작은 철손을 나타냈다.

또, 그룹 B 의 무방향성 전기 강판의 평균 결정 입경은, 동일한 어닐링 온도에서 얻어진 그룹 A 의 무방향성 전기 강판보다 작은 경향을 나타냈다. 또한 결정 입경의 분포를 조사한 결과, 그룹 B 의 무방향성 전기 강판에는 조대한 결정립과 미세립이 혼재하고 있고, 예를 들어, 평균 결정 입경이 100 ㎛ 정도인 경우라도, 입경이 60 ㎛ 이하인 결정립이 많이 존재하는 것을 알 수 있었다.

그룹 B 의 무방향성 전기 강판의 인버터 여자하에 있어서의 철손이, 그룹 A 의 무방향성 전기 강판보다 낮아지는 상세한 메커니즘은, 현시점에서는 명확하지 않다. 그러나, 결정 입경의 분포와 인버터 여자하에서의 철손의 관계를 더욱 조사한 결과, 결정 입경이 판두께의 1/6 이하가 되는 미세립이 많이 존재하면, 인버터 여자하에서의 1 차 전류의 최대치가 작아져, 철손이 개선되는 것을 알 수 있었다. 이러한 점에서, 결정 입경을 적정한 범위로 제어함으로써 인버터 여자하에서의 철손을 저감시키는 것이 가능하다는 생각에 이르렀다.

본 발명은, 상기 지견에 기초하는 것으로, 그 요지 구성은 다음과 같다.

1. 질량％ 로,

C：0.005 ％ 이하,

Si：4.5 ％ 이하,

Mn：0.02 ∼ 2.0 ％,

Sol.Al：2.0 ％ 이하,

P：0.2 ％ 이하,

Ti：0.007 ％ 이하,

S：0.005 ％ 이하, 그리고

As 및 Pb 에서 선택되는 1 종 또는 2 종：합계로 0.0005 ∼ 0.005 ％ 를 함유하고,

잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고,

평균 결정 입경 r 이 40 ∼ 120 ㎛ 이고,

결정 입경이 판두께의 1/6 이하인 결정립의 합계 면적의, 강판의 단면적에 대한 면적률 R 이 2 ％ 이상이고, 또한, 상기 평균 결정 입경 r (㎛) 및 상기 면적률 R (％) 이 하기 (1) 식의 조건을 만족시키는, 무방향성 전기 강판.

R ＞ -2.4 × r ＋ 200 … (1)

2. 상기 성분 조성이, 질량％ 로,

Sn：0.01 ∼ 0.2 ％, 및 Sb：0.01 ∼ 0.2 ％ 에서 선택되는 1 종 또는 2 종을 추가로 포함하는, 상기 1 에 기재된 무방향성 전기 강판.

3. 상기 성분 조성이, 질량％ 로,

REM：0.0005 ∼ 0.005 ％,

Mg：0.0005 ∼ 0.005 ％, 및

Ca：0.0005 ∼ 0.005 ％ 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 추가로 포함하는, 상기 1 또는 2 에 기재된 무방향성 전기 강판.

4. 판두께가 0.35 ㎜ 이하인, 상기 1 ∼ 3 중 어느 하나에 기재된 무방향성 전기 강판.

5. 자로 단면적 70 ㎟ 의 링 시험편에 1 차 권수 120 턴, 2 차 권수 100 턴의 권선을 실시한 링 시험편으로, 인버터를 사용한 PWM 제어에 의해 최대 자속 밀도 1.5 T, 기본 주파수 50 ㎐, 캐리어 주파수 1 ㎑, 변조율 0.4 의 여자를 실시하여 측정한 철손 W_inv 와 최대 자속 밀도 1.5 T, 주파수 50 ㎐ 의 정현파 교류에 의해 여자를 실시하여 측정한 철손 W_sin 으로부터 계산되는 철손 증가율 W_inc (％) = 100(W_inv -W_sin)/W_sin 이 100 ％ 이하인, 상기 1 ∼ 4 중 어느 하나에 기재된 무방향성 전기 강판.

6. 질량％ 로,

C：0.005 ％ 이하,

Si：4.5 ％ 이하,

Mn：0.02 ∼ 2.0 ％,

Sol.Al：2.0 ％ 이하,

P：0.2 ％ 이하,

Ti：0.007 ％ 이하,

S：0.005 ％ 이하, 그리고

As 및 Pb 에서 선택되는 1 종 또는 2 종의 합계：0.0005 ∼ 0.005 ％ 를 함유하고,

잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 준비하고,

상기 강 슬래브를 열간 압연하여 열연판으로 하고,

상기 열연판에, 균열 온도 800 ∼ 1100 ℃, 균열 시간 5 min 이하의 조건에서 실시하는 제 1 균열 처리와, 균열 온도 1150 ∼ 1200 ℃, 균열 시간 5 sec 이하의 조건에서 실시하는 제 2 균열 처리로 이루어지는 열연판 어닐링을 실시하고,

상기 열연판 어닐링된 열연판을, 1 회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2 회 이상의 냉간 압연에 의해 최종 판두께를 갖는 강판으로 하고,

상기 냉간 압연 후의 강판에 대해 마무리 어닐링을 실시하는 것을 포함하고,

상기 마무리 어닐링에서의, 400 ∼ 740 ℃ 에 있어서의 가열 속도가 30 ∼ 300 ℃/sec 인, 무방향성 전기 강판의 제조 방법.

7. 상기 성분 조성이, 질량％ 로,

Sn：0.01 ∼ 0.2 ％, 및 Sb：0.01 ∼ 0.2 ％ 에서 선택되는 1 종 또는 2 종을 추가로 포함하는, 상기 6 에 기재된 무방향성 전기 강판의 제조 방법.

8. 상기 성분 조성이, 질량％ 로,

REM：0.0005 ∼ 0.005 ％,

Mg：0.0005 ∼ 0.005 ％, 및

Ca：0.0005 ∼ 0.005 ％ 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 추가로 포함하는, 상기 6 또는 7 에 기재된 무방향성 전기 강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 인버터 여자하에 있어서도 철손이 우수하고, 모터의 철심으로서 바람직하게 사용할 수 있는 무방향성 전기 강판을 얻을 수 있다.

도 1 은 정현파 여자하에 있어서의 철손과 평균 결정 입경의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2 는 인버터 여자하에 있어서의 철손과 평균 결정 입경의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3 은 철손 증가율 W_inc 와 평균 결정 입경의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4 는 인버터 여자하에 있어서 철손이 양호해지는, 면적률 R 과 평균 결정 입경 r 의 범위를 나타내는 도면이다.

[성분 조성]

본 발명에 있어서는, 무방향성 전기 강판, 및 그 제조에 사용되는 강 슬래브가, 상기 성분 조성을 갖는 것이 중요하다. 그래서 먼저, 성분 조성의 한정 이유를 설명한다. 또한, 성분에 관한 「％」표시는, 특별히 언급이 없는 한 「질량％」를 의미하는 것으로 한다.

C：0.005 ％ 이하

C 함유량이 0.005 ％ 를 초과하면, 자기 시효에 의해 철손이 저하된다. 따라서, C 함유량은 0.005 ％ 이하로 한다. C 함유량은 0.0020 ％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.0015 ％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, C 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 과도한 저감은 정련 비용의 증대를 초래하기 때문에 0.0005 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Si：4.5 ％ 이하

Si 는, 강의 전기 저항율을 증가시키고, 철손을 저감시키는 효과를 갖는 원소이다. 인버터 여자하에서는, 와전류 손실 (eddy current loss) 의 비율이 정현파 여자하일 때보다 커지기 때문에, 정현파 여자하에서 사용하는 재료보다 전기 저항율을 높게 하는 것이 유효하다고 생각된다. 그러나, Si 함유량이 4.5 ％ 를 초과하면, 판이 물러져 냉간 압연시에 파단되기 쉬워진다. 그 때문에, Si 함유량은 4.5 ％ 이하로 한다. 또한, Si 함유량은 4.0 ％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 3.7 ％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, Si 함유량의 하한에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, Si 의 첨가 효과를 높인다는 관점에서는, Si 함유량을 2.5 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 3.0 ％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

Mn：0.02 ∼ 2.0 ％

Mn 은, S 와 결합함으로써 강의 열간 취성을 저감시키는 효과를 갖는 원소이다.

또, Mn 함유량을 증가시킴으로써, MnS 등의 석출물을 조대화하여, 입 성장성을 개선시킬 수 있다. 또한, Mn 은, 전기 저항율을 증가시켜 철손을 저감시키는 효과도 갖고 있다. 상기 효과를 얻기 위해서, Mn 함유량을 0.02 ％ 이상으로 한다. Mn 함유량은 0.05 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.10 ％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.30 ％ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 한편, 2.0 ％ 를 초과하여 Mn 을 첨가해도 그 이상 효과의 상승이 기대되지 않는 것에 더하여, 비용 상승의 요인이 되기 때문에, Mn 함유량은 2.0 ％ 이하로 한다. Mn 함유량은 1.8 ％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 1.6 ％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 1.4 ％ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.

Sol.Al：2.0 ％ 이하

Al 은, AlN 으로서 석출됨으로써, 부근의 입 성장을 억제하여, 미세한 결정립을 남기는 효과를 갖는 원소이다. 또한 Al 은, 전기 저항율을 증가시켜 철손을 저감시키는 효과도 갖고 있다. 그러나, 2.0 ％ 를 초과하여 첨가해도 그 이상 효과의 상승을 기대할 수 없다. 따라서, Al 함유량은 2.0 ％ 이하로 한다. 또한, Al 함유량은 1.5 ％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 1.2 ％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, Al 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 전기 저항율을 증가시킨다는 관점에서는 0.0010 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.01 ％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.10 ％ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

P：0.2 ％ 이하

P 는, 열연판 어닐링시에 입계 편석하여, 마무리 어닐링판의 집합 조직을 개선시키는 효과를 갖는 원소이다. 그러나, 0.2 ％ 를 초과하여 첨가해도 그 이상 효과의 상승을 기대할 수 없는 것에 더하여, 판이 물러져 냉간 압연시에 파단되기 쉬워진다. 그 때문에, P 함유량을 0.2 ％ 이하로 한다. 또한, P 함유량은 0.1 ％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.010 ％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, P 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, P 의 첨가 효과를 높인다는 관점에서는, P 함유량을 0.001 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.004 ％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

Ti：0.007 ％ 이하

Ti 는, 회복·재결정을 지연시키고, {111} 방위립을 증가시키는 작용을 갖고 있고, 자속 밀도를 저하시키는 유해 원소이다. Ti 함유량이 0.007 ％ 를 초과하면, 악영향이 현저해지기 때문에, Ti 함유량은 0.007 ％ 이하로 한다. Ti 함유량은 0.005 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, Ti 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 과도한 저감은 원료 비용의 증대를 초래하기 때문에 0.0001 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.0003 ％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.0005 ％ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

S：0.005 ％ 이하

S 함유량이 0.005 ％ 를 초과하면, MnS 등의 석출물이 증가하여, 입 성장성이 저하된다. 그 때문에, S 함유량은 0.005 ％ 이하로 한다. 또한, S 함유량은 0.003 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, S 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 0.0001 ％ 미만으로 하는 것은 과도한 제조 비용 상승을 초래하기 때문에, S 함유량은 0.0001 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.0005 ％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.0010 ％ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

As 및 Pb 에서 선택되는 1 종 또는 2 종：합계 0.0005 ∼ 0.005 ％

As 및 Pb 의 적어도 일방을, 합계 함유량으로 0.0005 ％ 이상 첨가함으로써, 석출된 As 및 Pb 또는 그들의 화합물을 핵으로서 AlN 등의 석출물을 성장시키고, 결정 입경 분포를 적절히 제어하는 것이 가능해진다. 그 때문에, As 및 Pb 의 합계 함유량을 0.0005 ％ 이상으로 한다. As 및 Pb 의 합계 함유량은 0.0010 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, As 및 Pb 의 합계 함유량이 0.005 ％ 를 초과하면, 효과가 포화되고, 또한, 판이 물러져 냉간 압연으로 파단되기 쉬워진다. 그 때문에, As 및 Pb 의 합계 함유량은 0.005 ％ 이하로 한다. As 및 Pb 의 합계 함유량은 0.003 ％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.002 ％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서의 무방향성 전기 강판, 및 강 슬래브의 성분 조성은, 이상의 성분에 더하여 잔부의 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다.

또, 다른 실시형태에 있어서는, 상기 성분 조성이, Sn：0.01 ∼ 0.2 ％, 및 Sb：0.01 ∼ 0.2 ％ 에서 선택되는 1 종 혹은 2 종을 추가로 포함할 수 있다.

Sn：0.01 ∼ 0.2 ％

Sb：0.01 ∼ 0.2 ％

Sn 및 Sb 는, 재결정 집합 조직의 {111} 결정립을 저감시키고, 자속 밀도를 향상시키는 효과를 갖는 원소이다. Sn 및 Sb 를 첨가하는 경우, 상기 효과를 얻기 위해서, Sn 및 Sb 의 함유량을, 각각 0.01 ％ 이상으로 한다. Sn 및 Sb 의 함유량은, 각각 0.02 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 과잉으로 첨가해도 효과가 포화되기 때문에, Sn 및 Sb 를 첨가하는 경우, Sn 및 Sb 의 함유량을 각각 0.2 ％ 이하로 한다. Sn 및 Sb 의 함유량은, 각각 0.1 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

또, 다른 실시형태에 있어서는, 상기 성분 조성이, REM：0.0005 ∼ 0.005 ％, Mg：0.0005 ∼ 0.005 ％, 및 Ca：0.0005 ∼ 0.005 ％ 에서 선택되는 1 종 혹은 2 종 이상을 추가로 포함할 수 있다.

REM：0.0005 ∼ 0.005 ％

Mg：0.0005 ∼ 0.005 ％

Ca：0.0005 ∼ 0.005 ％

REM (희토류 금속), Mg 및 Ca 는, 황화물을 조대화시켜, 입 성장성을 개선시키는 효과를 갖는 원소이다. REM, Mg 및 Ca 를 첨가하는 경우, 상기 효과를 얻기 위해서, REM, Mg 및 Ca 의 함유량을, 각각 0.0005 ％ 이상으로 한다. REM, Mg 및 Ca 의 함유량은, 각각 0.0010 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 과잉으로 첨가하면 오히려 입 성장성이 나빠지기 때문에, REM, Mg 및 Ca 를 첨가하는 경우, REM, Mg 및 Ca 의 함유량을, 각각 0.005 ％ 이하로 한다. REM, Mg 및 Ca 의 함유량은, 각각 0.003 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

[결정 입경]

또한, 본 발명에 있어서는, 평균 결정 입경 r 을 40 ㎛ 이상, 120 ㎛ 이하, 결정 입경이 판두께의 1/6 이하인 결정립의 면적률 R (이하, 간단히 「면적률 R」이라고 하는 경우가 있다) 을 2 ％ 이상으로 함과 함께, 상기 평균 결정 입경 r (㎛) 및 상기 면적률 R (％) 이 하기 (1) 식의 조건을 만족시키는 것이 중요하다. 이로써, 인버터를 사용한 PWM 제어하에서 여자된 경우에 있어서의 철손을 저감시킬 수 있다. 이하, 그 한정 이유에 대해 설명한다.

R ＞ -2.4 × r ＋ 200 … (1)

·평균 결정 입경 r：40 ∼ 120 ㎛

도 1, 2 에 나타낸 바와 같이, 평균 결정 입경을 40 ∼ 120 ㎛ 로 함으로써, 정현파 여자하와 인버터 여자하 중 어느 것에 있어서도 철손을 저감시킬 수 있다. 더욱 철손을 저감시키기 위해서는, 평균 결정 입경 r 을 60 ㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또, 더욱 철손을 저감시키기 위해서는, 평균 결정 입경 r 을 100 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 여기서 평균 결정 입경 r 은, 판폭 방향 중심 위치에서, 압연 방향과 평행하게 판두께 방향으로 무방향성 전기 강판을 절단한 단면에 있어서 측정되는 평균 결정 입경으로 한다. 상기 평균 결정 입경 r 은 실시예에 기재한 방법으로 측정할 수 있다. 또한, 모터 철심에 사용되고 있는 무방향성 전기 강판의 평균 결정 입경은, 그 철심의 일부로부터 잘라낸 시험편의 단면에 있어서, 상기와 동일한 측정을 실시하여 얻어지는 평균 결정 입경의 값으로 한다.

·면적률 R：2 ％ 이상, 또한 R ＞ -2.4 × r ＋ 200

결정 입경이 판두께의 1/6 이하인 결정립의 합계 면적이 강판의 단면적에서 차지하는 면적률 R 이 낮으면 인버터 여자하에서의 1 차 전류의 증대에 수반하여 철손이 증대된다. 그 때문에, 상기 면적률 R 을, 2 ％ 이상, 또한 R ＞ -2.4 × r ＋ 200 으로 한다. 또한, 인버터 여자하에 있어서의 철손을 한층 저감시킨다는 관점에서는, 상기 면적률 R (％) 및 평균 결정 입경 r (㎛) 이, 하기 (2) 식의 관계를 만족시키는 것이 보다 바람직하고, 하기 (3) 및 (4) 의 관계를 동시에 만족시키는 것이 더욱 바람직하다.

-2.4 × r ＋ 280 ＞ R ＞ -2.4 × r ＋ 210 … (2)

-2.4 × r ＋ 260 ＞ R ＞ -2.4 × r ＋ 230 … (3)

80 ≥ R ≥ 40 … (4)

[판두께]

판두께：0.35 ㎜ 이하

본 발명에 있어서는, 무방향성 전기 강판의 판두께는 특별히 한정되지 않고, 임의의 두께로 할 수 있다. 그러나, 판두께를 0.35 ㎜ 이하로 함으로써, 와전류 손실를 저감시킬 수 있다. 인버터 여자하에서는 특히, 고조파의 영향으로 와전류 손실의 비율이 커지기 때문에, 강판을 얇게 하는 것에 의한 철손 저감 효과가 높아진다. 그 때문에, 무방향성 전기 강판의 판두께를 0.35 ㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 판두께는 0.30 ㎜ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 판두께가 과도하게 얇으면 이력 손실 (hysteresis loss) 의 증가량이 와전류 손실의 저감량보다 커져, 오히려 철손이 증가한다. 그 때문에, 무방향성 전기 강판의 판두께는 0.05 ㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.15 ㎜ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

[자기 특성]

상기와 같이 성분 조성 및 결정 입경을 제어함으로써, 인버터 여자하에 있어서의 자기 특성이 우수한 무방향성 전기 강판을 얻을 수 있다. 본 발명의 무방향성 전기 강판의 자기 특성은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 정현파 여자하에 있어서의 철손을 W_sin, 인버터 여자하에 있어서의 철손을 W_inv 로 하였을 때, 100(W_inv - W_sin)/W_sin 로서 정의되는 철손 증가율 W_inc (％) 가 100 ％ 이하인 것이 바람직하다. W_inc 가 크면 정현파 여자하에서 우수한 철손이 되는 재료라 하더라도, 인버터에 의해 제어된 모터의 철심으로서 사용하였을 때의 손실이 커진다. 상기 W_inc 는, 90 ％ 이하인 것이 보다 바람직하다.

또한, 여기서 상기 W_sin 및 W_inv 는, 각각 다음과 같은 정의로 한다.

·W_sin：최대 자속 밀도 1.5 T, 주파수 50 ㎐ 의 정현파 교류에 의해 여자를 실시하여 측정한 철손.

·W_inv：인버터를 사용한 PWM 제어에 의해 최대 자속 밀도 1.5 T, 기본 주파수 50 ㎐, 캐리어 주파수 1 ㎑, 변조율 0.4 의 여자를 실시하여 측정한 철손.

또, 인버터 여자하에서의 자기 특성은, 정현파 여자하에서의 자기 특성과 상이하고, 측정에 사용하는 시험편의 자로 단면적과 권선의 턴수에 크게 영향을 받는다. 그 때문에, 상기 W_sin 및 W_inv 는, 자로 단면적은 70 ㎟, 1 차 권선을 120 턴, 2 차 권선을 100 턴으로 한 시험편을 사용하여 측정되는 값으로 한다. 또, 인버터에 의한 PWM 제어에서는, 변조율과 캐리어 주파수가 고조파 성분의 진폭이나 주파수에 영향을 미쳐 철손이 증감되는 점에서, W_inv 의 측정은, 인버터의 제어 조건을 변조율 0.4, 캐리어 주파수 1 ㎑ 로 하여 실시하는 것으로 한다.

다음으로, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 무방향성 전기 강판의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 발명에 있어서는, 상기 성분 조성을 갖는 강 슬래브에 대하여, 열간 압연, 열연판 어닐링, 냉간 압연, 및 마무리 어닐링의 각 처리를 실시함으로써 제조할 수 있다.

[강 슬래브]

열간 압연에 제공되는 강 슬래브로는, 상기 성분 조성을 갖는 것이면 임의의 것을 사용할 수 있다. 상기 강 슬래브는, 예를 들어, 상기 성분 조성으로 조정된 용강으로부터, 통상적인 조괴-분괴법이나 연속 주조법에 의해 제조할 수 있다. 또, 100 ㎜ 이하의 두께의 박주편 (薄鑄片) 을 직접 주조법으로 제조해도 된다. C, Al, B 및 Se 는 제강 프로세스에서 혼입되기 쉬운 원소이므로, 엄격한 관리가 필요하다.

[열간 압연]

이어서, 얻어진 슬래브를 열간 압연하여 열연판을 얻는다. 상기 슬래브는, 가열한 후에 열간 압연에 제공할 수도 있고, 주조 후, 가열하지 않고 즉시 열간 압연에 제공할 수도 있다.

[열연판 어닐링]

상기 열간 압연 후, 얻어진 열연판에 열연판 어닐링을 실시한다. 본 발명에 있어서는, 상기 열연판 어닐링에 있어서의 균열 (soaking) 이, 제 1 균열 처리와 제 2 균열 처리의 2 단계로 실시된다. 이하, 제 1 균열 처리와 제 2 균열 처리의 조건의 한정 이유를 설명한다.

(제 1 균열 처리)

T₁：800 ∼ 1100 ℃

상기 제 1 균열 처리에 있어서의 균열 온도 T-₁ 이 800 ℃ 미만이면, 열간 압연시에 형성된 밴드 조직이 잔류하기 때문에, 리징이 발생하기 쉽다. 그 때문에, T₁ 은 800 ℃ 이상으로 한다. T₁ 은 850 ℃ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 900 ℃ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, T₁ 이 1100 ℃ 를 초과하면, 어닐링 비용이 높아진다. 그 때문에, T-₁ 은 1100 ℃ 이하로 하는 것이 바람직하고, 1050 ℃ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

t₁：5 min 이하

제 1 균열 처리에 있어서의 균열 시간 t₁ 이 과도하게 길면 생산성이 저하되기 때문에, t₁ 은 5 min 이하로 한다. t₁ 은 2 min 이하로 하는 것이 바람직하고, 60 sec 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 30 sec 이하로 하는 것이 더욱 바람직하고, 20 sec 이하로 하는 것이 가장 바람직하다. 한편, t₁ 의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 제 1 균열 처리의 효과를 충분히 얻는다는 관점에서는, t₁ 을 5 sec 이상으로 하는 것이 바람직하다.

(제 2 균열 처리)

T₂：1150 ∼ 1200 ℃

제 2 균열 처리에 있어서의 균열 온도 T₂ 가 1150 ℃ 이상이면, 강 중의 석출물을 일단 고용시켜, 냉각시에 미세 석출시킬 수 있다. 그 때문에, T₂ 는 1150 ℃ 이상으로 한다. 한편, T₂ 가 1200 ℃ 를 초과하면, 어닐링 비용이 높아진다. 그 때문에, T₂ 는 1200 ℃ 이하로 한다.

t₂：5 sec 이하

미세 석출물을 불균일하게 분포시키기 위해서는, 제 2 균열 처리에 있어서의 균열 시간 t₂ 를 짧게 할 필요가 있다. 그 때문에, t₂ 를 5 sec 이하로 한다. 한편, t₁ 의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 제 2 균열 처리의 효과를 충분히 얻는다는 관점에서는, t₂ 를 1 sec 이상으로 하는 것이 바람직하고, 2 sec 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 이와 같이 제 2 균열 처리를 실시함으로써, As 나 Pb 의 미량 첨가와 함께, 미세 석출물의 분포가 보다 불균일해져, 그 결과, 마무리 어닐링 후의 결정 입경을 불균일한 것으로 하는 효과가 있다.

상기 열연판 어닐링은, 특별히 한정되지 않고 임의의 방법으로 실시할 수 있다. 구체적으로는, 열연판을 균열 온도 T₁ 까지 가열하고, 상기 T₁ 에서 균열 시간 t₁ 동안 유지하고, 이어서, 그 열연판을 균열 온도 T₂ 까지 가열하고, 상기 T₂ 에서 균열 시간 t₂ 동안 유지함으로써, 상기 열연판 어닐링을 실시할 수 있다. 또한, 배치 어닐링로를 사용한 어닐링은 생산성이 낮기 때문에, 연속 어닐링로를 사용하여 상기 열연판 어닐링을 실시하는 것이 바람직하다. 제 2 균열 처리 후의 냉각 속도는 자기 특성에 영향을 미치지 않기 때문에 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 1 ∼ 100 ℃/sec 의 냉각 속도로 냉각시킬 수 있다.

[냉간 압연]

다음으로, 어닐링된 열연판을 냉간 압연하여, 최종 판두께의 냉연 강판을 얻는다. 상기 어닐링된 열연판은, 냉간 압연에 앞서 산세해 두는 것이 바람직하다. 또, 상기 냉간 압연은, 1 회만 실시할 수도 있고, 중간 어닐링을 사이에 두고 2 회 이상 실시할 수도 있다. 상기 중간 어닐링은, 임의의 조건으로 실시할 수 있지만, 예를 들어, 연속 어닐링로를 사용하여, 균열 온도 800 ∼ 1200 ℃, 균열 시간 5 min 이하의 조건에서 실시하는 것이 바람직하다.

상기 냉간 압연의 조건은 특별히 한정되지 않고, 임의의 조건으로 실시할 수 있다. 그러나, 변형대의 형성을 촉진시키고, {001}＜250＞ 집합 조직을 발달시킨다는 관점에서는, 적어도 1 패스의 압연출측 재료 온도를 100 ∼ 300 ℃ 로 하는 것이 바람직하다. 압연출측 재료 온도를 100 ℃ 이상으로 하면, {111} 방위의 발달을 억제할 수 있다. 또, 압연출측 재료 온도를 300 ℃ 이하로 하면, 집합 조직의 랜덤화를 억제할 수 있다. 또한, 상기 압연출측 재료 온도는, 방사 온도계나 접촉식 온도계로 측정할 수 있다.

또, 상기 냉간 압연에 있어서의 압하율은 특별히 한정되지 않고, 임의의 값으로 할 수 있다. 그러나, 자기 특성 향상의 관점에서는, 최종 냉간 압연의 압하율을 80 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 최종 냉간 압연의 압하율이 80 ％ 이상이면, 집합 조직의 첨예성을 높여, 자기 특성을 더욱 개선시킬 수 있다. 한편, 압하율의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 98 ％ 를 초과하면, 압연 비용이 현저히 증가하므로, 98 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 압하율은 85 ∼ 95 ％ 로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 여기서 「최종 냉간 압연」이란, 냉간 압연이 1 회만 실시되는 경우에는 당해 1 회의 냉간 압연을 나타내고, 냉간 압연이 2 회 이상 실시되는 경우에는, 그들 냉간 압연 중 마지막 냉간 압연을 나타내는 것으로 한다.

상기 최종 판두께는 특별히 한정되지 않지만, 상기 서술한 무방향성 전기 강판의 판두께와 동일하게 하면 된다. 또한, 압하율을 높게 한다는 관점에서는, 최종 판두께를 0.35 ㎜ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.30 ㎜ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

[마무리 어닐링]

최종 냉간 압연 후, 마무리 어닐링을 실시한다. 상기 마무리 어닐링에 있어서의 균열 온도는 특별히 한정되지 않고, 목적의 결정 입경이 되도록 조절하면 된다. 상기 균열 온도는, 예를 들어, 700 ∼ 1100 ℃ 로 할 수 있다. 또, 상기 마무리 어닐링에 있어서의 균열 시간은, 특별히 한정되지 않고, 재결정이 진행되도록 적절한 시간 실시하면 된다. 상기 균열 시간은, 예를 들어, 5 sec 이상으로 할 수 있다. 한편, 균열 시간이 과도하게 길면 효과가 포화됨과 함께 생산성이 저하되기 때문에, 균열 시간은 120 sec 이하로 하는 것이 바람직하다.

가열 속도：30 ∼ 300 ℃/sec

상기 마무리 어닐링에 있어서는, 400 ∼ 740 ℃ 에 있어서의 가열 속도를 30 ∼ 300 ℃/sec 로 한다. 상기 가열 속도를 30 ∼ 300 ℃/sec 로 함으로써, 결정립의 입경을 적정한 분포로 할 수 있다. 상기 가열 속도가 30 ℃/sec 미만이면, 결정 입경의 분포가 첨예화되고, 인버터 여자하에서의 철손에 유리한 크기의 결정립의 수가 급격하게 감소한다. 한편, 상기 가열 속도가 300 ℃/sec 보다 크면 미세한 결정립을 일정량 남기는 효과가 포화되는 것에 더하여, 판형상으로 버클링이 발생한다. 또, 방대한 전력이 필요해지기 때문에 비용 증가가 된다. 상기 가열 속도는 50 ℃/sec 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또, 상기 가열 속도는 200 ℃/sec 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 가열 속도는 400 ∼ 740 ℃ 에 있어서의 평균 가열 속도를 의미한다. 또, 균열 온도가 740 ℃ 미만인 경우, 400 ℃ ∼ 균열 온도까지의 평균 가열 속도를 상기 가열 속도로 간주한다.

상기 마무리 어닐링 후, 필요에 따라 절연 코팅을 실시하여, 제품판으로 한다. 상기 절연 코팅으로는, 특별히 한정되지 않고, 무기 코팅, 유기 코팅, 무기-유기 혼합 코팅 등, 임의의 것을 목적에 따라 사용할 수 있다.

실시예

(실시예 1)

표 1 에 나타내는 성분 조성을 갖는 강을 실험실에서 용해하고, 거푸집에 부어 강 소재 (슬래브) 를 얻었다. 상기 강 소재에 대하여, 다음의 (1) ∼ (5) 의 처리를 순차 실시하여, 무방향성 전기 강판을 제작하였다.

(1) 판두께 2.0 ㎜ 로의 열간 압연,

(2) 열연판 어닐링,

(3) 산세,

(4) 냉간 압연, 및

(5) 균열 온도：850 ∼ 1100 ℃, 균열 시간：10 s 에서의 마무리 어닐링.

상기 (2) 열연판 어닐링에 있어서는, 다음의 (2-1) 및 (2-2) 로 이루어지는 2 단계의 균열 처리를 실시하였다.

(2-1) 균열 온도：T₁ (℃), 균열 시간：t₁ (sec) 에서의 제 1 균열 처리,

(2-2) 균열 온도：T₂ (℃), 균열 시간：t₂ (sec) 에서의 제 2 균열 처리.

각 공정에 있어서의 처리 조건을 표 2 에 나타낸다. 또한, 비교를 위하여, 몇 개의 예에 있어서는 제 2 균열 처리를 실시하지 않았다. 제 2 균열 처리를 실시하지 않은 경우에는, 제 1 균열 처리를 실시한 후, 냉각시켰다.

상기 냉간 압연에 있어서의 최종 판두께는 0.175, 0.25, 또는 0.70 ㎜ 로 하였다. 또, 상기 마무리 어닐링에 있어서는, 740 ℃ 까지의 가열을 유도 가열 장치로 실시하고, 실온 ∼ 400 ℃ 에 있어서의 가열 속도가 20 ℃/sec, 400 ∼ 740 ℃ 의 가열 속도가 20 ∼ 200 ℃/sec 가 되도록 출력을 제어하였다. 740 ℃ 이상의 가열은 전기로에서 실시하고, 균열 온도까지의 평균 가열 속도는 10 ℃/sec 로 하였다. 각 무방향성 전기 강판의 마무리 어닐링 조건을 표 2 에 나타낸다. 또한, 마무리 어닐링의 분위기는 H₂：N₂ = 2：8, 노점 -20 ℃ (P_H2O/P_H2 = 0.006) 로 하였다.

상기와 같이 하여 얻은 무방향성 전기 강판 (마무리 어닐링판) 의 각각에 대하여, 이하의 방법으로 결정 입경과 자기 특성을 평가하였다.

[평균 결정 입경 r]

얻어진 무방향성 전기 강판의 각각에 대하여, 평균 결정 입경 r 을 측정하였다. 상기 측정은, 판폭 방향 중심 위치에서, 압연 방향과 평행하게 판두께 방향으로 무방향성 전기 강판을 절단한 단면에 있어서 실시하였다. 절단면을 연마, 에칭한 후, 광학 현미경으로 관찰하고, 선분법에 의해 1000 개 이상의 결정립의 입경을 계측하여, 평균 결정 입경 r 을 구하였다. 얻어진 값을 표 2 에 나타냈다.

[면적률 R]

상기 평균 결정 입경 r 의 측정과 동일한 방법으로 강판의 단면 관찰을 실시하고, 결정 입경이 판두께의 1/6 이하인 결정립의 합계 면적의, 강판의 단면적에 대한 면적률 R 을 구하였다. 얻어진 값을 표 2 에 나타냈다.

[자기 특성]

얻어진 무방향성 전기 강판의 각각을 사용하여, 이하의 순서로 자기 특성 평가용의 링 시험편을 제작하였다. 먼저, 상기 무방향성 전기 강판을 와이어 컷에 의해 외경 110 ㎜, 내경 90 ㎜ 의 링상으로 가공하였다. 컷된 상기 무방향성 전기 강판을, 적층 두께가 7.0 ㎜ 가 되도록 적층하고, 추가로 120 턴의 1 차 권선과 100 턴의 2 차 권선을 실시함으로써 링 시험편 (자로 단면적 70 ㎟) 으로 하였다.

이어서, 상기 링 시험편의 자기 특성을, 정현파 여자하와 인버터 여자하의 2 조건에서 평가하였다. 상기 측정에 의해 얻은 이하의 값을 표 2 에 나타냈다.

·W_sin：최대 자속 밀도 1.5 T, 주파수 50 ㎐ 의 정현파 교류에 의해 여자를 실시하여 측정한 철손

·W_inv：인버터를 사용한 PWM 제어에 의해 최대 자속 밀도 1.5 T, 기본 주파수 50 ㎐, 캐리어 주파수 1 ㎑, 변조율 0.4 의 여자를 실시하여 측정한 철손

·철손 증가율 W_inc (％) = 100(W_inv - W_sin)/W_sin

표 2 에 나타낸 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 조건을 만족시키는 무방향성 전기 강판은, 인버터 여자하에 있어서의 철손이 우수하였다. 이에 반하여, 본 발명의 조건을 만족하지 않는 비교예의 무방향성 전기 강판은, 철손 증가율 W_inc 가 100 ％ 를 초과하여, 인버터 여자하에 있어서의 철손이 뒤떨어졌다.

(실시예 2)

표 3 에 나타내는 성분 조성을 갖는 강을 실험실에서 용해하고, 거푸집에 부어 강 소재를 얻었다. 상기 강 소재에 대하여, 다음의 (1) ∼ (5) 의 처리를 순차 실시하여, 무방향성 전기 강판을 제작하였다.

(1) 판두께 1.8 ㎜ 로의 열간 압연,

(2) 열연판 어닐링,

(3) 산세,

(4) 최종 판두께 0.35 ㎜ 로의 냉간 압연, 및

(5) 균열 온도：900 ∼ 1000 ℃, 균열 시간：10 s 에서의 마무리 어닐링.

상기 (2) 열연판 어닐링에 있어서는, 다음의 (2-1) 및 (2-2) 로 이루어지는 2 단계의 균열 처리를 실시하였다：

(2-1) 균열 온도：1000 ℃, 균열 시간：10 s 에서의 제 1 균열 처리,

(2-2) 균열 온도：1150 ℃, 균열 시간：3 s 에서의 제 2 균열 처리.

상기 마무리 어닐링에 있어서는, 740 ℃ 까지의 가열을 유도 가열 장치로 실시하고, 실온 ∼ 400 ℃ 에 있어서의 가열 속도가 20 ℃/sec, 400 ∼ 740 ℃ 의 가열 속도가 30 ∼ 300 ℃/sec 가 되도록 출력을 제어하였다. 그 밖의 조건은 실시예 1 과 동일하게 하였다. 얻어진 무방향성 전기 강판의 각각에 대하여, 실시예 1 과 동일한 방법으로 결정 입경과 자기 특성을 평가하였다. 각 무방향성 전기 강판의 마무리 어닐링 조건 및 평가 결과를 표 4 에 나타낸다.

표 4 에 나타낸 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 조건을 만족시키는 무방향성 전기 강판은, 인버터 여자하에 있어서의 철손이 우수하였다. 이에 반하여, 본 발명의 조건을 만족하지 않는 비교예의 무방향성 전기 강판은, 철손 증가율 W_inc 가 100 ％ 를 초과하여, 인버터 여자하에 있어서의 철손이 뒤떨어졌다.

도 4 는 상기 실시예 1 및 실시예 2 중, 강의 성분 조성이 본원 발명의 조건을 만족시키고 있는 모든 무방향성 전기 강판에서의 결과를, 가로축에 평균 결정 입경 r, 세로축에 면적률 R 을 취해 플롯한 것이다. 또한, 도 4 에서는, 각 발명예 및 비교예에 있어서의 인버터 여자하에서의 철손：W_inv 를 표 5 에 나타내는 평가 기준에 기초하여 분류하고, 해당하는 분류에 대응하는 기호를 사용하여 플롯하였다. 이 도면으로부터도 알 수 있는 바와 같이, R 과 r 을 적정한 범위로 제어함으로써, 인버터 여자하에 있어서의 철손이 우수한 무방향성 전기 강판을 얻을 수 있다.

Claims

질량％ 로,
C：0 % 이상 0.005 ％ 이하,
Si：2.5 % 이상 4.5 ％ 이하,
Mn：0.02 ∼ 2.0 ％,
Sol.Al：0.001 % 이상 2.0 ％ 이하,
P：0.001 % 이상 0.2 ％ 이하,
Ti：0 % 이상 0.007 ％ 이하,
S：0 % 이상 0.005 ％ 이하, 그리고
As 및 Pb 에서 선택되는 1 종 또는 2 종의 합계：0.0005 ∼ 0.005 ％ 를 함유하고,
잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고,
평균 결정 입경 r 이 40 ∼ 120 ㎛ 이고,
결정 입경이 판두께의 1/6 이하인 결정립의 합계 면적의, 강판의 단면적에 대한 면적률 R 이 2 ％ 이상이고, 또한, 상기 평균 결정 입경 r (㎛) 및 상기 면적률 R (％) 이 하기 (1) 식의 조건을 만족시키는, 무방향성 전기 강판.
R ＞ -2.4 × r ＋ 200 … (1)
제 1 항에 있어서,
상기 성분 조성이, 질량％ 로,
Sn：0.01 ∼ 0.2 ％, 및 Sb：0.01 ∼ 0.2 ％ 에서 선택되는 1 종 또는 2 종을 추가로 포함하는, 무방향성 전기 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 성분 조성이, 질량％ 로,
REM：0.0005 ∼ 0.005 ％,
Mg：0.0005 ∼ 0.005 ％, 및
Ca：0.0005 ∼ 0.005 ％ 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 추가로 포함하는, 무방향성 전기 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
판두께가 0.35 ㎜ 이하인, 무방향성 전기 강판.
제 3 항에 있어서,
판두께가 0.35 ㎜ 이하인, 무방향성 전기 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
자로 단면적 70 ㎟ 의 링 시험편에 1 차 권수 120 턴, 2 차 권수 100 턴의 권선을 실시한 링 시험편으로, 인버터를 사용한 PWM 제어에 의해 최대 자속 밀도 1.5 T, 기본 주파수 50 ㎐, 캐리어 주파수 1 ㎑, 변조율 0.4 의 여자를 실시하여 측정한 철손 W_inv 와 최대 자속 밀도 1.5 T, 주파수 50 ㎐ 의 정현파 교류에 의해 여자를 실시하여 측정한 철손 W_sin 으로부터 계산되는 철손 증가율 W_inc (％) = 100(W_inv - W_sin)/W_sin 이 100 ％ 이하인, 무방향성 전기 강판.
제 3 항에 있어서,
자로 단면적 70 ㎟ 의 링 시험편에 1 차 권수 120 턴, 2 차 권수 100 턴의 권선을 실시한 링 시험편으로, 인버터를 사용한 PWM 제어에 의해 최대 자속 밀도 1.5 T, 기본 주파수 50 ㎐, 캐리어 주파수 1 ㎑, 변조율 0.4 의 여자를 실시하여 측정한 철손 W_inv 와 최대 자속 밀도 1.5 T, 주파수 50 ㎐ 의 정현파 교류에 의해 여자를 실시하여 측정한 철손 W_sin 으로부터 계산되는 철손 증가율 W_inc (％) = 100(W_inv - W_sin)/W_sin 이 100 ％ 이하인, 무방향성 전기 강판.
제 4 항에 있어서,
자로 단면적 70 ㎟ 의 링 시험편에 1 차 권수 120 턴, 2 차 권수 100 턴의 권선을 실시한 링 시험편으로, 인버터를 사용한 PWM 제어에 의해 최대 자속 밀도 1.5 T, 기본 주파수 50 ㎐, 캐리어 주파수 1 ㎑, 변조율 0.4 의 여자를 실시하여 측정한 철손 W_inv 와 최대 자속 밀도 1.5 T, 주파수 50 ㎐ 의 정현파 교류에 의해 여자를 실시하여 측정한 철손 W_sin 으로부터 계산되는 철손 증가율 W_inc (％) = 100(W_inv - W_sin)/W_sin 이 100 ％ 이하인, 무방향성 전기 강판.
제 5 항에 있어서,
자로 단면적 70 ㎟ 의 링 시험편에 1 차 권수 120 턴, 2 차 권수 100 턴의 권선을 실시한 링 시험편으로, 인버터를 사용한 PWM 제어에 의해 최대 자속 밀도 1.5 T, 기본 주파수 50 ㎐, 캐리어 주파수 1 ㎑, 변조율 0.4 의 여자를 실시하여 측정한 철손 W_inv 와 최대 자속 밀도 1.5 T, 주파수 50 ㎐ 의 정현파 교류에 의해 여자를 실시하여 측정한 철손 W_sin 으로부터 계산되는 철손 증가율 W_inc (％) = 100(W_inv - W_sin)/W_sin 이 100 ％ 이하인, 무방향성 전기 강판.
질량％ 로,
C：0 % 이상 0.005 ％ 이하,
Si：2.5 % 이상 4.5 ％ 이하,
Mn：0.02 ∼ 2.0 ％,
Sol.Al：0.001 % 이상 2.0 ％ 이하,
P：0.001 % 이상 0.2 ％ 이하,
Ti：0 % 이상 0.007 ％ 이하,
S：0 % 이상 0.005 ％ 이하, 그리고
As 및 Pb 에서 선택되는 1 종 또는 2 종：합계로 0.0005 ∼ 0.005 ％ 를 함유하고,
잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 준비하고,
상기 강 슬래브를 열간 압연하여 열연판으로 하고,
상기 열연판에, 균열 온도 800 ∼ 1100 ℃, 균열 시간 5 sec 이상 5 min 이하의 조건에서 실시하는 제 1 균열 처리와, 균열 온도 1150 ∼ 1200 ℃, 균열 시간 1 sec 이상 5 sec 이하의 조건에서 실시하는 제 2 균열 처리로 이루어지는 열연판 어닐링을 실시하고,
상기 열연판 어닐링된 열연판을, 1 회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2 회 이상의 냉간 압연에 의해 최종 판두께를 갖는 강판으로 하고,
상기 냉간 압연 후의 강판에 대해 마무리 어닐링을 실시하는 것을 포함하고,
상기 마무리 어닐링에서의, 400 ∼ 740 ℃ 에 있어서의 가열 속도가 30 ∼ 300 ℃/sec 인, 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 성분 조성이, 질량％ 로,
Sn：0.01 ∼ 0.2 ％, 및 Sb：0.01 ∼ 0.2 ％ 에서 선택되는 1 종 또는 2 종을 추가로 포함하는, 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 성분 조성이, 질량％ 로,
REM：0.0005 ∼ 0.005 ％,
Mg：0.0005 ∼ 0.005 ％, 및
Ca：0.0005 ∼ 0.005 ％ 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 추가로 포함하는, 무방향성 전기 강판의 제조 방법.