KR102139134B1 - 방향성 전자 강판의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

종래보다도 우수한 자기 특성을 갖는 방향성 전자 강판을 제공한다. 강 슬래브를 1300℃ 이하의 온도역에서 가열하고, 당해 강 슬래브에 열간 압연을 실시하여 열연 강판으로 하고, 당해 열연 강판에 열연판 어닐링을 실시하고, 당해 열연판 어닐링 후의 열연 강판에, 1회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2회 이상의 냉간 압연을 실시하여 최종 판두께를 갖는 냉연 강판으로 하고, 당해 냉연 강판에 1차 재결정 어닐링을 실시하고, 당해 1차 재결정 어닐링 후의 냉연 강판의 표면에 어닐링 분리제를 도포하고 나서 2차 재결정 어닐링을 실시하는 방향성 전자 강판의 제조 방법으로서, 상기 열연판 어닐링은, 상온에서 400℃까지의 평균 승온 속도를 50℃/s 이상으로 하고, 또한 400℃에서 900℃에 도달할 때까지의 시간을 100초 이하로 하는, 방향성 전자 강판의 제조 방법이다.

Description

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

본 발명은, 변압기의 철심 재료에 적합한 방향성 전자 강판의 제조 방법에 관한 것이다.

방향성 전자 강판은, 주로 변압기나 발전기 등의 전기 기기의 철심 재료로서 이용되는 연자기 특성 재료(soft magnetic material)로서, 철의 자화 용이축(easy magnetization axis)인 <001>방위가 강판의 압연 방향으로 고도로 정돈된 결정 집합 조직을 갖는다. 이러한 집합 조직은, 방향성 전자 강판의 제조 공정 중, 2차 재결정 어닐링 시에, 소위 고스(Goss) 방위라고 칭해지는 (110)[001]방위의 결정립을 우선적으로 거대 성장시키는, 2차 재결정을 통하여 형성된다.

이 방향성 전자 강판에 대해서는, 인히비터(inhibitor)라고 불리는 석출물을 사용하여, 마무리 어닐링 중에 Goss 방위를 갖는 입자를 2차 재결정시키는 것이 일반적인 기술로서 사용되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, AlN, MnS를 사용하는 방법이 개시되고, 특허문헌 2에는, MnS, MnSe를 사용하는 방법이 개시되어, 공업적으로 실용화되고 있다. 이들 인히비터를 이용하는 방법은, 인히비터 성분의 완전 고용을 위해 1300℃ 초과로 고온에서의 슬래브(slab) 가열을 필요로 하지만, 안정적으로 2차 재결정립을 발달시키는 데에 매우 유용한 방법이었다. 나아가서는, 이들 인히비터의 기능을 강화하기 위해, 특허문헌 3에는, Pb, Sb, Nb, Te를 이용하는 방법이 개시되어 있고, 특허문헌 4에는, Zr, Ti, B, Nb, Ta, V, Cr, Mo를 이용하는 방법이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 5에는, 산 가용성 Al(sol.Al)을 0.010∼0.060％ 함유시키고, 슬래브 가열을 저온으로 억제하고, 탈탄 어닐링 공정에서 적정한 질화 분위기하에서 질화를 행함으로써, 2차 재결정 시에 (Al, Si)N을 석출시켜, 인히비터로서 이용하는 방법이 제안되어 있다. 이러한 도중 공정에서 질화 처리를 행하고, (Al, Si)N 혹은 AlN을 인히비터로서 이용하는 방법은, 질화법(nitriding method)이라고 칭해져 수많이 제안되고 있다.

한편, 인히비터 성분을 함유하지 않는 소재에 있어서, 고스 방위 결정립을 우위로 2차 재결정시키는 기술이 특허문헌 6에 개시되어 있다. 이는, 인히비터 성분과 같은 불순물을 최대한 배제함으로써, 1차 재결정 시의 결정 입계가 갖는 입계 에너지의 입계 방위차각 의존성을 현재화시켜, 인히비터를 이용하지 않고도 Goss 방위를 갖는 입자를 2차 재결정시키는 기술로서, 그 효과를 텍스처 인히비션 효과(texture inhibition effect)라고 부르고 있다. 이 방법에서는, 인히비터의 강 중 미세 분산이 필요하지 않기 때문에, 필수였던 고온 슬래브 가열도 필요로 하지 않는 등, 비용면에서도 메인터넌스면에서도 큰 메리트를 갖는 방법이다.

일본특허공고공보 소40-15644호 일본특허공고공보 소51-13469호 일본특허공고공보 소38-8214호 일본공개특허공보 소52-24116호 일본특허공보 제2782086호 일본공개특허공보 2000-129356호

Joachim Kunze et al. "Solubility of nitrogen in Fe-Si alloys", Journal of Materials Science Letters 5 (1986) p.815-818

그러나, 인히비터 성분을 함유하지 않는 소재에서는, 1차 재결정 어닐링 시에 입성장을 억제하여, 일정한 입경으로 정돈되고, 또한 2차 재결정 시에 Goss 방위의 선예성(sharpness)을 높이는 기능을 갖는 인히비터가 존재하지 않기 때문에, 인히비터를 이용하는 방법보다도, 최종적인 자기 특성(magnetic property)이 뒤떨어지는 경우가 많은 것이 분명해졌다.

본 발명은, 상기 과제를 감안하여, 열연판 어닐링의 평균 승온 속도를 최대한 빠르게 함으로써, 승온 초기에 형성되는 강 중 석출물 중의 질화 규소의 조대화(coarsening)를 억제하고, 그 후, 그 질화 규소를 핵으로 하여 생성되는 미량의 AlN 석출물의 분산 상태를 적정화시킴으로써, 인히비터를 적극적으로 이용하지 않는 성분계에 있어서도, 종래보다도 우수한 자기 특성을 갖는 방향성 전자 강판을 제공하는 것이다.

이하, 본 발명을 이끌어내기에 이른 실험 결과에 대해서 설명한다.

<실험 1>

질량비로 C: 0.060％, Si: 3.15％, Mn: 0.12％, N: 41ppm, sol.Al: 72ppm, S: 36ppm, Se: 30ppm을 포함하는 강 슬래브를 연속 주조로 제조하고, 1200℃에서 60분 균열(soaking)하는 슬래브 가열을 실시한 후, 열간 압연에 의해 2.3㎜의 두께로 완성했다. 그 후, 1000℃에서 30초, 건조 질소 분위기에서 열연판 어닐링을 실시했다. 이때, 승온 과정에 있어서, 상온에서 400℃에 도달할 때까지의 승온 속도를 여러 가지 변경하고, 계속해서 400℃에서 900℃에 도달할 때까지의 시간은 50초로 했다. 열연판 어닐링 후에 산 세정으로 열연판 표면의 스케일(scale)을 제거한 후, 냉간 압연으로 0.23㎜의 판두께로 완성했다.

추가로, 냉연판에, 830℃에서 150초, 50％ H₂-50％ N₂, 노점(dew point) 50℃의 습윤 분위기하에서의 탈탄을 수반하는 1차 재결정 어닐링을 실시했다. 다음으로, MgO를 주체로 하는 어닐링 분리제를 도포하고, 1200℃에서 5시간, 수소 분위기하에서 보정(holding)하는 2차 재결정 어닐링을 행했다. 얻어진 샘플의 자속 밀도 B₈(자화력 800A/m로 여자(excitation)했을 때의 자속 밀도)을 JIS C2550에 기재된 방법으로 측정했다. 측정한 자속 밀도 B₈을, 열연판 어닐링에 있어서의 상온에서 400℃까지의 평균 승온 속도로 정리한 결과에 대해서 도 1에 나타낸다. 이 결과로부터, 400℃까지의 평균 승온 속도가 빠를수록, 자기 특성이 양호하다는 것을 알 수 있다.

<실험 2>

질량비로 C: 0.043％, Si: 3.36％, Mn: 0.07％, N: 29ppm, sol.Al: 80ppm, S: 20ppm을 포함하는 강 슬래브를 연속 주조로 제조하고, 1220℃에서 45분 균열하는 슬래브 가열을 실시한 후, 열간 압연에 의해 2.0㎜의 두께로 완성했다. 그 후, 1050℃에서 30초, 건조 질소 분위기의 열연판 어닐링을 실시했다. 이때, 승온 과정에 있어서, 상온에서 400℃에 도달할 때까지의 평균 승온 속도를 75℃/s로 하고, 400℃에서 900℃에 도달할 때까지의 시간을 여러 가지 변경했다. 열연판 어닐링 후에 산 세정으로 표면의 스케일을 제거한 후, 냉간 압연으로 0.23㎜의 판두께로 완성했다.

추가로, 냉연판에, 840℃에서 120초, 60％ H₂-40％ N₂, 노점 60℃의 습윤 분위기하에서의 탈탄을 수반하는 1차 재결정 어닐링을 실시했다. 다음으로, MgO를 주체로 하는 어닐링 분리제를 도포하고, 1200℃에서 10시간, 수소 분위기하에서 보정하는 2차 재결정 어닐링을 행했다. 얻어진 샘플의 자속 밀도 B₈(800A/m로 여자했을 때의 자속 밀도)을 JIS C2550에 기재된 방법으로 측정했다. 측정한 자속 밀도 B₈을, 열연판 어닐링의 400℃에서 900℃에 도달할 때까지의 시간으로 정리한 결과에 대해서 도 2에 나타낸다. 이 결과로부터, 400℃에서 900℃에 도달할 때까지의 시간이 짧을수록 자기 특성이 양호하다는 것을 알 수 있다.

상기 2개의 실험 결과를 정리하면, 열연판 어닐링의 승온 과정에 있어서 400℃에서 900℃까지는 단시간에 승온할수록 자기 특성이 우수한 것, 또한 상온에서 400℃까지는 급열에 의해 우수한 자기 특성을 얻을 수 있는 것, 을 알 수 있다. 이 이유는 반드시 분명하지는 않지만, 발명자들은 다음과 같이 생각하고 있다.

인히비터리스 소재(inhibitorless raw material)에 있어서는, 강 중의 Al이 적고, Si가 많기 때문에 열연판 어닐링의 승온 과정에서는, 강 중에 Si₃N₄의 조성을 주체로 한 질화 규소가 석출물로서 형성된다. 비특허문헌 1에는, α상(α phase)의 강 중에 석출되는 Si₃N₄의 용해도 곱(solubility product)이 개시되어 있다.

이 비특허문헌 1에 나타난 용해도 곱에 기초하여, 상기 실험 1의 성분계로부터 Si₃N₄의 용해 온도를 산출하면, 약 910℃이다. 이 점에서, 열연판 어닐링의 승온 과정에 있어서, 이 910℃ 정도(성분에 따라 다소 변동)까지는, Si₃N₄의 석출물이 존재하고 있다고 생각된다.

강 중에 존재하는 석출물은, 열처리에 의해, 작은 석출물은 소멸하고, 큰 석출물이 보다 커지는 것이 알려져 있다(오스트발트 성장(Ostwald ripening)). 즉, 열처리에 의해, 석출물 분포는 성기게(sparse) 되고, 그 크기는 조대화한다. 이 점에서, Si₃N₄에서는, 400℃에서 900℃까지의 승온 시간을 짧게 함으로써, Si₃N₄의 석출물 분포나 지름의 변화를 방지할 수 있다. 그 결과, Si₃N₄ 석출물의 분포가 조밀하고 또한 석출물 지름이 작은 채로 존재하게 된다고 생각된다. 여기에서, Si₃N₄는 열연판 어닐링의 균열 중에 Si가 Al로 치환하여 AlN 석출물로 변화하는 것이 알려져 있다. 그렇다면, 400℃에서 900℃까지의 승온 시간을 짧게 함으로써 열연판 어닐링 후의 AlN의 분포를 조밀하게 또한 석출물 지름을 작게 할 수 있는 것이 추측된다.

또한, 상온에서 400℃까지의 평균 승온 속도를 현저하고 빠르게 하면 자속 밀도가 향상하는 이유에 대해서는 이하의 것이 생각된다. 상온에서 400℃ 정도까지의 온도역에서는, Si가 강 중을 확산하는 경우는 적지만, 한쪽의 N은 경원소(light element)이기 때문에 상당한 거리를 확산한다고 생각된다. 따라서, 평균 승온 속도를 현저하고 빠르게 하면, N의 확산 거리가 억제되기 때문에, Si₃N₄ 석출물이 세밀하고 조밀하게 분포된다고 추측된다. 이와 같이, 급열에 의해 초기의 Si₃N₄ 석출물을 세밀하고 조밀하게 분포시키고, 그 후의 승온 시간도 단시간화함으로써, Si₃N₄가 조대화하고, 그 분포가 성기게 되는 것을 억제한다. 그 결과, 균열 중에 상기와 같이 치환된 AlN의 분포를 조밀하게 하여 또한 석출물 지름을 작게 함으로써, 2차 재결정 후의 Goss 방위의 선예성이 높아져, 최종 제품의 자기 특성(자속 밀도 B₈)은 향상된 것이라고 추정된다.

또한, Si₃N₄보다도 AlN의 쪽이 안정적인 점에서, 한 번 AlN이 생성되면, 상기와 같은 제어는 곤란하다고 추측된다. 즉, 중간 어닐링을 사이에 두는 2회 이상의 냉간 압연을 포함한 공정에 있어서도, Si₃N₄ 석출물은 열연판 어닐링의 승온 과정에서만 발생한다. 이 때문에, 상기 제어는, 중간 어닐링 공정이 아닌 열연판 어닐링공정에서 행하는 것이 필수라고 생각된다.

또한, 상기의 메커니즘에 의하면, Al이나 N을 포함하지 않는 성분계에는 적용할 수 없다고 추측된다. 그러나, Al이나 N을 전혀 포함하지 않는 성분계로 강판을 제조하는 것은, 공업적 규모의 제조에서는 불가능한 점에서, 상기와 같은 제어는 매우 중요하다.

즉, 본 발명은, 상기한 실험 결과에 기초하여 완성된 것으로, 그 요지 구성은, 이하와 같다.

1. C: 0.002질량％ 이상 0.100질량％ 이하,

Si: 2.00질량％ 이상 6.50질량％ 이하,

Mn: 0.02질량％ 이상 1.00질량％ 이하,

S: 50질량ppm 이하,

N: 50질량ppm 이하,

Se: 50질량ppm 이하 및

산 가용성 Al: 100질량ppm 미만

을 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 1300℃ 이하에서 가열하고,

당해 강 슬래브에 열간 압연을 실시하여 열연 강판으로 하고,

당해 열연 강판에 열연판 어닐링을 실시하고,

당해 열연판 어닐링 후의 열연 강판에, 1회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2회 이상의 냉간 압연을 실시하여 최종 판두께를 갖는 냉연 강판으로 하고,

당해 냉연 강판에 1차 재결정 어닐링을 실시하고,

당해 1차 재결정 어닐링 후의 냉연 강판의 표면에 어닐링 분리제를 도포하고 나서 2차 재결정 어닐링을 실시하는 방향성 전자 강판의 제조 방법으로서,

상기 열연판 어닐링은, 상온에서 400℃까지의 평균 승온 속도를 50℃/s 이상으로 하고, 또한 400℃에서 900℃에 도달할 때까지의 시간을 100초 이하로 하는, 방향성 전자 강판의 제조 방법.

2. 상기 성분 조성은, 추가로,

Sb: 0.01질량％ 이상 0.50질량％ 이하,

Sn: 0.01질량％ 이상 0.50질량％ 이하,

Ni: 0.005질량％ 이상 1.5질량％ 이하,

Cu: 0.005질량％ 이상 1.5질량％ 이하,

Cr: 0.005질량％ 이상 0.1질량％ 이하,

P: 0.005질량％ 이상 0.5질량％ 이하,

Mo: 0.005질량％ 이상 0.5질량％ 이하,

Ti: 0.0005질량％ 이상 0.1질량％ 이하,

Nb: 0.0005질량％ 이상 0.1질량％ 이하 및

Bi: 0.005질량％ 이상 0.1질량％ 이하

중으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는, 상기 1에 기재된 방향성 전자 강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 인히비터리스 소재에 있어서, 열연판 어닐링의 승온 과정에 있어서의 평균 승온 속도 및 900℃까지의 도달 시간을 단시간화함으로써, 우수한 자기 특성을 갖는 방향성 전자 강판을 제공할 수 있다.

도 1은 최종 제품의 자속 밀도 B₈과 열연판 어닐링 공정에 있어서의 상온에서 400℃까지의 평균 승온 속도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는 최종 제품의 자속 밀도 B₈과 열연판 어닐링의 승온 과정에 있어서의 400℃에서 900℃에 도달할 때까지의 시간의 관계를 나타내는 그래프이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 방향성 전자 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다. 우선, 강의 성분 조성의 한정 이유에 대해서 서술한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 각 성분 원소의 함유량을 나타내는 「％」는, 특별히 언급하지 않는 한 「질량％」를 의미하고, 「ppm」은, 특별히 언급하지 않는 한 「질량ppm」을 의미한다.

C: 0.002％ 이상 0.100％ 이하

C는 0.100％를 초과하면, 탈탄 어닐링으로, 자기 시효(magnetic aging)가 일어나지 않는 0.005％ 이하로 저감하는 것이 곤란해진다. 또한, 0.002％ 미만이 되면 열간 취화가 현저해져, 슬래브 주조나 열간 압연에서의 트러블이 많이 발생한다. 바람직하게는 0.020％ 이상 0.100％ 이하의 범위이다.

Si: 2.00％ 이상 6.50％ 이하

Si는, 강의 비저항(specific resistance)을 높여, 철손(iron loss)을 저감하는 데에 필요한 원소이다. 상기 효과는, 2.00％ 미만에서는 충분하지 않고, 한편, 6.50％를 초과하면, 가공성이 저하되어, 압연하여 제조하는 것 곤란해진다. 따라서, Si는 2.00％ 이상 6.50％ 이하의 범위로 한다. 바람직하게는 2.50％ 이상 4.00％ 이하의 범위이다.

Mn: 0.02％ 이상 1.00％ 이하

Mn은, 강의 열간 가공성을 개선하기 위해 필요한 원소이다. 상기 효과는, 0.02％ 미만에서는 충분하지 않고, 한편, 1.00％를 초과하면, 제품판의 자속 밀도가 저하되게 된다. 따라서, Mn은 0.02％ 이상 1.00％ 이하의 범위로 한다. 바람직하게는 0.04％ 이상 0.30％ 이하의 범위이다.

한편, 인히비터를 형성할 수 있는 원소 Al, S, N 및 Se는, 최대한 제외한 것이 바람직하다. 그러나, 공업 규모의 제조에서는 완전하게 제거하는 것은 불가능한 점에서, S, N 및 Se는, 각각, 0ppm 초과 50ppm 이하, sol.Al은 0ppm 초과 100ppm 미만이면 좋다. 즉, 이들 원소를 저감하기 위해 매우 많은 비용이 드는 경우에는, 상기의 범위에서 강 중에 잔존시키는 것이 가능하다. 바람직하게는, S, N 및 Se는, 각각, 0ppm 초과 25ppm 이하, sol.Al은 0ppm 초과 80ppm 이하이다.

이상, 본 발명의 기본 성분에 대해서 설명했다. 상기 성분 이외의 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이지만, 그 외에도 필요에 따라서, 자속 밀도를 향상시키는 목적으로, Sb: 0.01％ 이상 0.50％ 이하, Sn: 0.01％ 이상 0.50％ 이하, Ni: 0.005％ 이상 1.5％ 이하, Cu: 0.005％ 이상 1.5％ 이하, Cr: 0.005％ 이상 0.1％ 이하, P: 0.005％ 이상 0.5％ 이하, Mo: 0.005％ 이상 0.5％ 이하, Ti: 0.0005％ 이상 0.1％ 이하, Nb: 0.0005％ 이상 0.1％ 이하, Bi: 0.005％ 이상 0.1％ 이하 중 1종을 단독 또는 복합하여 첨가할 수 있다. 각각의 원소의 첨가량이, 하한량보다 적으면 자속 밀도 향상 효과가 부족해지고, 상한량을 초과하면 2차 재결정 불량을 초래하여, 자기 특성이 열화한다.

다음으로, 본 발명에 따른 방향성 전자 강판의 제조 조건에 대해서 설명한다.

슬래브의 제조 방법은, 일반적인 제조 방법을 이용할 수 있다. 예를 들면, 소정의 성분 조정이 이루어진 용강을 조괴법(ingot casting) 또는 연속 주조법으로 슬래브를 제조한다. 전술의 임의 첨가 성분은, 도중 공정에서 더하는 것은 곤란한 점에서, 용강단계에서 첨가하는 것이 바람직하다.

[가열]

그 후, 슬래브를 통상의 방법으로 가열한다. 본 발명의 성분계에서는, Al이나 N이 저감되어 있기 때문에, 이들을 고용시키기 위한 고온에서의 열처리를 필요로 하지 않는 점에서, 1300℃ 이하의 저온에서 열처리함으로써, 비용을 저감할 수 있다.

[열간 압연]

상기 가열 후에, 열간 압연을 행한다. 열간 압연 온도는, 개시 온도를 1000℃ 이상, 종료 온도를 750℃ 이상으로 하는 것이, 압연 형상이 양호해지기 때문에 바람직하다. 단, 종료 온도는, 압연 후에 표면에 생성되는 스케일을 늘리지 않기 위해, 900℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.

[열연판 어닐링]

다음으로, 열연판 어닐링을 실시한다. 전술의 이유에 의해, 승온 과정에 있어서 상온에서 400℃까지의 평균 승온 속도를 50℃/s 이상으로 하고, 또한 400℃에서 900℃에 도달할 때까지의 시간을 100초 이하로 하는 것이 필수이다. 상기 실험 결과에서는, 1.945T를 초과하는 자속 밀도 B₈을 얻어지고 있는 점에서, 상온에서 400℃까지의 평균 승온 속도는 100℃/s 이상인 것이 바람직하고, 400℃에서 900℃에 도달할 때까지의 시간은 60초 이하인 것이 바람직하다.

또한, 강판의 형상 열화를 억제하기 위해, 상온에서 400℃까지의 평균 승온 속도는 500℃/s 이하인 것이 바람직하고, 또한, Si₃N₄를 충분히 확보하기 위해, 400℃에서 900℃에 도달할 때까지의 시간은 10초 이상인 것이 바람직하다. 가열 방법은 묻지 않지만, 50℃/s 이상의 평균 승온 속도를 달성시키기 위해서는, 종래의 히터나 버너에 의한 가열 방법 외에, 유도 가열 방법이나 통전 가열 방법을 채용해도 좋다.

또한, 강 중의 Si₃N₄ 석출물로부터 AlN 석출물로의 치환을 확실하게 하기 위해, 균열 온도를 950℃ 이상으로 하는 것이 적합하다고 생각된다. 균열 온도는 바람직하게는, 1000℃ 이상 1100℃ 이하이다. 1000℃ 미만에서는 석출물의 치환이 불완전하고, 자성이 열화할 가능성이 있다. 또한, 1100℃ 초과에서는 2차 재결정이 불안정해질 가능성이 있다. 균열 시간은, 석출물의 치환을 위해, 3초 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 석출물이 과도하게 조대화하지 않기 위해, 120초 이하로 하는 것이 바람직하다.

[냉간 압연]

열연판 어닐링 후, 필요에 따라서 중간 어닐링을 사이에 두는 1회 이상의 냉간 압연을 행한다. 중간 어닐링 온도는 900℃ 이상 1200℃ 이하가 적합하다. 온도가 900℃ 미만이면 재결정립이 세밀해지고, 1차 재결정 조직에 있어서의 Goss핵이 감소하여 자성이 열화한다. 또한 1200℃를 초과하면, 입경이 지나치게 조대화하기 때문에, 정립(uniformly-sized grain)의 1차 재결정 조직을 실현하는 데에 있어서 매우 불리하다. 최종 냉간 압연에서는, 냉간 압연의 온도를 100℃∼300℃로 상승시켜 행하는 것 및, 냉간 압연 도중에서 100∼300℃의 범위에서의 시효 처리를 1회 또는 복수회 행하는 것이, 재결정 집합 조직을 변화시켜 자기 특성을 향상시키기 위해서는 유효하다.

[1차 재결정 어닐링]

그 후, 1차 재결정 어닐링을 행한다. 이 1차 재결정 어닐링은, 탈탄을 겸하는 것으로 해도 좋다. 어닐링 온도는, 800℃ 이상 900℃ 이하가 탈탄성의 관점에서 유효하다. 또한 탈탄의 관점에서는, 분위기는 습윤 분위기로 하는 것이 바람직하다. 단, 탈탄이 불필요한 C: 0.005％ 이하밖에 함유하고 있지 않는 경우는 상기 이외의 조건에서도 문제 없다. 또한, 보정 온도까지의 평균 승온 속도는 50℃/s 이상 400℃/s 이하로 하는 것이 최종 자기 특성이 양호해져 바람직하다.

[어닐링 분리제]

상기 1차 재결정 어닐링 후의 강판에, 어닐링 분리제를 도포한다. MgO를 주체로 하는 어닐링 분리제를 적용함으로써, 그 후, 2차 재결정 어닐링을 실시함으로써, 2차 재결정 조직을 발달시킴과 함께 포스테라이트 피막(forsterite film)을 형성할 수 있다. 펀칭 가공성을 중시하여 포스테라이트 피막을 필요로 하지 않는 경우에는, 포스테라이트 피막을 형성하는 MgO는 사용하지 않고, 실리카나 알루미나 등을 이용한다. 이들 어닐링 분리제를 도포할 때는, 수분을 반입하지 않는 정전 도포(electrostatic coating) 등을 행하는 것이 유효하다. 내열 무기 재료 시트(실리카, 알루미나, 마이카)를 이용해도 좋다.

[2차 재결정 어닐링]

그 후, 2차 재결정 어닐링을 행한다. 2차 재결정 어닐링은, 2차 재결정 발현을 위해 800℃ 이상에서 행하는 것이 바람직하다. 또한, 2차 재결정을 완료시키기 위해 800℃ 이상의 온도에서 20시간 이상 어닐링하는 것이 바람직하다. 포스테라이트 피막을 형성시키기 위해서는 1200℃ 정도까지 승온시키는 것이 바람직하다.

[평탄화 어닐링]

2차 재결정 어닐링 후에는, 부착된 어닐링 분리제를 제거하기 위해, 물 세정이나 브러싱, 산 세정을 행하는 것이 유용하다. 그 후, 추가로 평탄화 어닐링을 행하여 형상을 교정함으로써, 철손을 유효하게 저감할 수 있다. 평탄화 어닐링의 어닐링 온도는 750∼900℃가 바람직하고, 어닐링 시간은, 3초 이상 120초 이하가 바람직하다.

[절연 코팅]

강판을 적층하여 사용하는 경우에는, 철손을 개선하기 위해, 평탄화 어닐링전 또는 후에, 강판 표면에 절연 코팅을 실시하는 것이 유효하다. 이 경우, 철손 저감을 위해 강판에 장력을 부여할 수 있는 코팅을 실시하는 것이 바람직하다. 이 절연 코팅 공정에, 바인더를 통한 장력 코팅 도포 방법, 물리 증착법이나 화학 증착법에 의해 무기물을 강판 표층에 증착시키는 코팅 방법을 채용하면, 코팅 밀착성이 우수하고, 또한 현저한 철손 저감 효과가 있기 때문에 바람직하다.

[자구(magnetic domain) 세분화 처리]

그 후, 더 한층의 철손 저감을 위해, 자구 세분화 처리를 행하는 것이 바람직하다. 처리 방법으로서는, 일반적으로 실시되고 있는 바와 같은, 최종 제품판에 전자빔이나 레이저 등에 의해 철의 결정 격자에 변형을 더하는 방법이 바람직하다. 또한, 최종 제품판뿐만 아니라, 최종 마무리 판두께에 도달한 냉간 압연판 등의 중간 제품에 미리 홈을 넣는 방법(method of grooving)이라도 좋다.

그 외의 제조 조건은, 방향성 전자 강판의 일반적인 제조 방법에 따르면 좋다.

실시예

(실시예 1)

C: 0.023％, Si: 3.55％, Mn: 0.18％, sol.Al: 42ppm, N: 42ppm, S: 11ppm, Sb: 0.075％를 포함하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물의 조성으로 이루어지는 강 슬래브를 연속 주조로 제조하고, 1170℃에서 슬래브 가열한 후, 열간 압연으로 2.4㎜의 두께로 완성했다. 그 후, 900℃ 또는 975℃에서 20초, 노점 40℃에서 90％ N₂＋10％ CO₂의 분위기의 열연판 어닐링을 실시했다. 이때, 승온 과정에 있어서, 상온에서 400℃에 도달할 때까지의 평균 승온 속도와, 400℃에서 900℃에 도달할 때까지의 시간을 표 1 기재와 같이 여러 가지로 변경했다.

다음으로, 열연판 어닐링 후에 산 세정으로 표면의 스케일을 제거한 후, 냉간 압연으로 1.6㎜의 판두께로 완성하고, 1100℃에서 110초, 노점 40℃에서 70％ N₂＋30％ H₂의 분위기의 중간 어닐링을 실시하고, 이어서 냉간 압연으로 0.20㎜ 두께로 완성했다. 이후, 850℃에서 60초, 50％ H₂-50％ N₂, 노점 50℃의 습윤 분위기하에서의 탈탄을 수반하는 1차 재결정 어닐링을 실시했다. 추가로 MgO를 주체로 하는 어닐링 분리제를 도포하고, 900℃에서 40시간, N₂ 분위기에서 보정한 후, 1220℃에서 5시간, 수소 분위기하에서 보정하는 2차 재결정 어닐링을 행했다. 얻어진 샘플의 자속 밀도 B₈(800A/m로 여자했을 때의 자속 밀도)을 JIS C2550에 기재된 방법으로 측정했다. 얻어진 자속 밀도 B₈을 표 1에 병기한다. 표 1의 결과로부터, 상온에서 400℃까지의 평균 승온 속도를 50℃/s 이상으로 하고, 또한 400℃에서 900℃에 도달할 때까지의 시간을 100초 이하로 함으로써, 양호한 자속 밀도 B₈이 얻어지는 것을 알 수 있다. 또한, 열연판 어닐링에 있어서의 균열 온도를 950℃ 이상으로 함으로써, 더욱 양호한 자속 밀도 B₈이 얻어지는 것을 알 수 있다.

(실시예 2)

표 2에 기재된 여러 가지의 성분을 포함하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물의 조성으로 이루어지는 강 슬래브를 연속 주조로 제조하고, 1200℃에서 슬래브 가열한 후, 열간 압연으로 2.5㎜의 두께로 완성했다. 그 후, 1060℃에서 45초, 노점 30℃에서 80％ N₂＋20％ CO₂의 분위기의 열연판 어닐링을 실시했다. 이때, 승온 과정에 있어서, 상온에서 400℃에 도달할 때까지의 평균 승온 속도를 100℃/s, 400℃에서 900℃에 도달할 때까지의 시간을 45초로 했다.

상기 열연판 어닐링 후에, 산 세정으로 표면의 스케일을 제거한 후, 150℃의 온간 압연으로 0.27㎜ 두께로 완성했다. 이후, 850℃에서 180초, 60％ H₂-40％ N₂, 노점 50℃의 습윤 분위기하에서의 탈탄을 수반하는 1차 재결정 어닐링을 실시했다. 추가로 MgO를 주체로 하는 어닐링 분리제를 도포하고, 1175℃에서 15시간, 수소 분위기하에서 보정하는 2차 재결정 어닐링을 행했다. 얻어진 샘플의 자속 밀도 B₈을 JIS C2550에 기재된 방법으로 측정했다. 얻어진 자속 밀도 B₈을 표 2에 병기한다. 표 2의 결과로부터, 강 슬래브가 C: 0.002％ 이상 0.100％ 이하, Si: 2.00％ 이상 6.50％ 이하 및, Mn: 0.02％ 이상 1.00％ 이하를 함유하고, S: 50ppm 이하, N: 50ppm 이하, Se: 50ppm 이하, 산 가용성 Al: 100ppm 미만으로 억제된 성분 조성을 가짐으로써, 양호한 자속 밀도 B₈이 얻어지는 것을 알 수 있다. 또한, 소정의 임의 첨가 성분을 첨가함으로써, 더욱 양호한 자속 밀도 B₈이 얻어지는 것을 알 수 있다.

Claims (2)

1. C: 0.002질량％ 이상 0.100질량％ 이하,
   Si: 2.00질량％ 이상 6.50질량％ 이하,
   Mn: 0.02질량％ 이상 1.00질량％ 이하,
   S: 50질량ppm 이하,
   N: 50질량ppm 이하,
   Se: 50질량ppm 이하 및
   산 가용성 Al: 100질량ppm 미만
   을 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 1300℃ 이하에서 가열하고,
   당해 강 슬래브에 열간 압연을 실시하여 열연 강판으로 하고,
   당해 열연 강판에 열연판 어닐링을 실시하고,
   당해 열연판 어닐링 후의 열연 강판에, 1회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2회 이상의 냉간 압연을 실시하여 최종 판두께를 갖는 냉연 강판으로 하고,
   당해 냉연 강판에 1차 재결정 어닐링을 실시하고,
   당해 1차 재결정 어닐링 후의 냉연 강판의 표면에 어닐링 분리제를 도포하고 나서 2차 재결정 어닐링을 실시하는 방향성 전자 강판의 제조 방법으로서,
   상기 열연판 어닐링은, 상온에서 400℃까지의 평균 승온 속도를 50℃/s 이상으로 하고, 또한 400℃에서 900℃에 도달할 때까지의 시간을 10초 이상 100초 이하로 하는, 방향성 전자 강판의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 성분 조성은, 추가로,
   Sb: 0.01질량％ 이상 0.50질량％ 이하,
   Sn: 0.01질량％ 이상 0.50질량％ 이하,
   Ni: 0.005질량％ 이상 1.5질량％ 이하,
   Cu: 0.005질량％ 이상 1.5질량％ 이하,
   Cr: 0.005질량％ 이상 0.1질량％ 이하,
   P: 0.005질량％ 이상 0.5질량％ 이하,
   Mo: 0.005질량％ 이상 0.5질량％ 이하,
   Ti: 0.0005질량％ 이상 0.1질량％ 이하,
   Nb: 0.0005질량％ 이상 0.1질량％ 이하 및
   Bi: 0.005질량％ 이상 0.1질량％ 이하
   중으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는, 방향성 전자 강판의 제조 방법.

Images