KR102244171B1

KR102244171B1 - 무방향성 전기 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR102244171B1
Application number: KR1020197015197A
Authority: KR
Inventors: 히로아키 나카지마; 마사노리 우에사카; 요시아키 자이젠; 도모유키 오쿠보; 요시히코 오다
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2016-11-25
Filing date: 2017-11-15
Publication date: 2021-04-23
Also published as: TW201819649A; CN109983143A; WO2018097006A1; JP6388092B1; EP3546609A4; KR20190077025A; EP3546609B1; TWI637067B; RU2712795C1; EP3546609A1; US20200190639A1; US11142813B2; JPWO2018097006A1

Abstract

실질적으로 Al 이 무첨가이고, 또한 Si 및 Mn 의 첨가량이 많은 철손이 낮은 무방향성 전기 강판을 제공한다. C : 0.0050 ％ 이하, Si : 2.0 ∼ 6.0 ％, Mn : 1.0 ∼ 3.0 ％, P : 0.20 ％ 이하, S : 0.0050 ％ 이하, N : 0.0050 ％ 이하 및 Al : 0.0050 ％ 이하를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물의 성분 조성과, 평균 직경 50 ∼ 500 ㎚ 의 Si-Mn 질화물의 개수 밀도가 1 개/㎛³ 이하로 한다.

Description

무방향성 전기 강판 및 그 제조 방법

본 발명은, 무방향성 전기 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

무방향성 전기 강판은, 예를 들어 모터 등의 철심 재료로서 널리 사용되고 있는, 연자성 재료의 일종이다. 최근, 전기 기기의 고효율화가, 세계적인 전력 절감 나아가서는 지구 환경 보전의 동향 중에서 강하게 요망되고 있다. 이 때문에, 회전기 혹은 중소형 변압기 등의 철심 재료로서 널리 사용되고 있는, 무방향성 전기 강판에 있어서도, 자기 특성의 향상에 대한 요청이 더욱 강해져 오고 있다. 특히, 회전기의 고효율화가 진전하는 전기 자동차용, 혹은 컴프레서용 모터에 있어서는, 그 경향이 현저하다. 상기의 요구에 대응하기 위해, 종래에는, Si 나 Al 등의 합금 원소의 첨가, 판 두께의 저감, 표면 상태의 제어, 석출물의 제어에 의한 입자 성장성 향상 등에 의해, 저철손화를 도모해 왔다.

예를 들어, 특허문헌 1 에는, Si 를 1.0 ％ 이상, Al 을 0.7 ％ 이상 첨가하고, 냉간 압연 후의 강판 표면의 조도, 마무리 어닐링의 분위기의 수소-수증기의 분압비를 제어함으로써, 강판 표층의 Al 산화물층이 감소하여, 철손이 저감되는 것이 개시되어 있다.

그런데, 최근, 모터의 리사이클을 도모하는 관점에서, 사용이 완료된 모터 코어를 용해시켜, 주물로서 모터 범위 등에 재이용하려는 움직임이 있다. 특허문헌 1 에 개시된 전기 강판은, Al 이 첨가되어 있기 때문에, 이것을 재이용하면, 주입 (鑄入) 시의 용강 점도가 증대되어, 수축소가 발생한다는 문제가 있다. 그 때문에, 모터 코어를 주물선으로서 리사이클하는 경우에는, Al 은 실질적으로 무첨가인 것이 바람직하다.

실질적으로 Al 이 무첨가인, 철손이 우수한 무방향성 전기 강판의 제조 방법으로는, 특허문헌 2 에 개시된 기술이 있다. 이것은, Si : 0.01 ∼ 1 ％, Mn : 1.5 ％ 이하를 첨가하고, 예비 탈산에 있어서의 용존 산소량을 적절히 조정함으로써, SiO₂-MnO-Al₂O₃ 계 개재물이 비연성화되어, 마무리 어닐링에 있어서의 입자 성장성이 향상된다는 기술이다. 이 기술에서 적용하고 있는 Si 및 Mn 의 첨가량은 비교적 적어, Si 및/또는 Mn 의 첨가량 증가에 의한, 새로운 철손 저감이 요망되고 있다.

일본 특허 제3490048호 일본 특허 제4218136호

본 발명은, 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 실질적으로 Al 이 무첨가이고, 또한 Si 및 Mn 의 첨가량이 많은 철손이 낮은 무방향성 전기 강판과, 그 무방향성 전기 강판을 용이하게 제조하는 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.

발명자들은, 상기 과제의 해결을 목적으로 예의 검토를 거듭하였다. 그 결과, Al 무첨가 강이고 Si 및 Mn 을 많이 첨가한 강은, 열간 압연 후의 권취 온도를 저하시켜 Si-Mn 질화물의 석출을 억제함으로써, 마무리 어닐링시의 입자 성장성이 향상되고, 철손을 저감시킬 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 개발하기에 이르렀다.

먼저, 본 발명을 개발하는 계기가 된 실험에 대해 설명한다.

＜실험 1＞

발명자들은, 철손이 우수한 무방향성 전기 강판을 개발하기 위해, Mn 량 증가에 의한 철손 저감 효과에 다시 주목하여, 철손에 미치는 Mn 의 영향을 조사하였다. 또한, 이하의 성분 조성에 관한 「％」표시는 특별히 언급하지 않는 한 「질량％」를 의미한다.

C : 0.002 ％, Si : 2.0 ％, P : 0.01 ％, S : 0.002 ％, Al : 0.001 ％ 및 N : 0.0015 ％ 를 함유하는 강을 베이스로 하고, 이것들에 Mn 을 0.5 ∼ 3.0 ％ 의 범위에서 변화시켜 첨가한 강괴를 공시재로 하였다. 이들 공시재를 열간 압연하여 판 두께 2.0 ㎜ 의 열연판으로 하였다. 그 때, 열간 압연 후의 냉각은, 800 ℃ ∼ 650 ℃ 사이의 평균 냉각 속도를 35 ℃/s 로 하여 실시하였다. 이어서, 650 ℃ 의 온도에서 권취 처리를 실시한 후, 1000 ℃ × 10 s 의 열연판 어닐링을 실시하였다. 또한, 열연판 어닐링 후의 800 ∼ 650 ℃ 사이의 평균 냉각 속도는 35 ℃/s 로 하였다. 그 후, 냉간 압연하여 판 두께 0.25 ㎜ 의 냉연판으로 하고, 마지막으로, 20 vol％ H₂ - 80 vol％ N₂ 분위기 하에서 1000 ℃ × 10 s 의 마무리 어닐링을 실시하였다. 이렇게 해서 얻어진 강판의 철손 W_15/50 을 25 ㎝ 엡스타인 장치로 측정하였다.

도 1 에, Mn 량과 철손 W_15/50 의 관계를 나타낸다. Mn 량이 1.0 ％ 미만에서는 Mn 량의 증가에 따라 철손이 저하된다는, 종래 지견과 동일한 결과가 얻어진. 그러나, Mn 량이 1.0 ％ 이상에서는, Mn 량 1.0 ％ 미만에서의 철손의 하강 정도 (도면 중의 쇄선) 에 따르지 않고, Mn 량의 증가에 따르는 철손의 저하는 작아져 거의 저하되지 않는 것을 새롭게 알 수 있었다. 이 원인을 조사하기 위해서, 마무리 어닐링 후의 강판의 단면 마이크로 조직을 광학 현미경으로 관찰한 결과, Mn 량이 1.0 ％ 이상인 강판에서는, 결정 입경이 작아지는 것을 알 수 있었다. 또, 추출 레플리카법을 이용하여 투과형 전자 현미경 (TEM) 으로 강판의 석출물 관찰을 실시한 결과, Mn 량이 1.0 ％ 이상인 강판에서는, 미세한 Si-Mn 질화물이 다수 확인되었다. 또한, 본 발명에 있어서의 Si-Mn 질화물이란, EDS (에너지 분산형 X 선 분석 : Energy dispersive X-ray spectrometry) 에 의해 얻어지는 원자수비로, Si 및 Mn 의 비율의 합계가 10 ％ 이상, N 의 비율이 5 ％ 이상이 되는 석출물로 한다.

여기서, 상기 석출물 관찰의 결과에 대해, 도 2 에, Mn 량과 평균 직경 50 ㎚ ∼ 500 ㎚ 의 Si-Mn 질화물의 개수 밀도의 관계를 나타낸다. Mn 량 1.0 ％ 이상에서는, Si-Mn 질화물의 개수 밀도가 1 개/㎛³ 을 초과하고 있는 것을 알 수 있었다. 이 점에서, 철손이 증가한 이유는, Si-Mn 질화물의 개수 밀도의 증가에 따르는 입자 성장성의 저하에 의해, 히스테리시스손이 증가했기 때문이라고 생각된다.

＜실험 2＞

고 Mn 강의 Si-Mn 질화물의 개수 밀도를 저감하기 위해, 계속해서, 철손에 미치는 열연판의 권취 온도의 영향을 조사하였다. 즉, C : 0.002 ％, Si : 2.0 ％, Mn : 2.0 ％, P : 0.02 ％, S : 0.002 ％, Al : 0.001 ％ 및 N : 0.0015 ％ 를 함유하는 강괴를 공시재로 하였다. 이 공시재를 열간 압연하여 판 두께 2.0 ㎜ 의 열연판으로 하였다. 그 때, 열간 압연 후의 냉각은 800 ℃ ∼ 650 ℃ 사이의 평균 냉각 속도를 35 ℃/s 로 하였다. 이어서, 500 ∼ 700 ℃ 의 온도에서 권취 처리를 실시한 후, 1000 ℃ × 10 s 의 열연판 어닐링을 실시하였다. 또한, 열연판 어닐링 후의 800 ∼ 650 ℃ 사이의 평균 냉각 속도는 35 ℃/s 로 하였다. 그 후, 냉간 압연하여 판 두께 0.25 ㎜ 의 냉연판으로 하고, 마지막으로, 20 vol％ H₂ - 80 vol％ N₂ 분위기 하에서 1000 ℃ × 10 s 의 마무리 어닐링을 실시하였다. 이렇게 해서 얻어진 강판의 철손 W_15/50 을 25 ㎝ 엡스타인 장치로 측정하였다.

열연판의 권취 온도와 철손 W_15/50 의 관계를 도 3 에 나타낸다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 권취 온도를 650 ℃ 이하로 하면, 철손이 저하되는 것을 알 수 있었다. 이 원인을 조사하기 위해서, 마무리 어닐링 후의 강판의 단면 마이크로 조직의 광학 현미경 관찰을 실시한 결과, 권취 처리 온도를 650 ℃ 이하로 하면, 결정 입경이 커지는 것을 알 수 있었다.

그래서, 추출 레플리카법을 이용하여 TEM 으로 마무리 어닐링판의 석출물의 관찰을 실시하였다. 도 4 에 열연판의 권취 온도와 평균 직경 50 ㎚ ∼ 500 ㎚ 의 Si-Mn 질화물의 개수 밀도의 관계를 나타낸다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 권취 온도를 650 ℃ 이하로 하면, Si-Mn 질화물이 1 개/㎛³ 이하로 감소하는 것을 알 수 있다.

이상과 같이, 권취 온도를 650 ℃ 이하로 하면, Mn 량이 1.0 ％ 이상인 경우에 있어도 권취 처리 중의 Si-Mn 질화물의 석출이 억제되어, 마무리 어닐링에 있어서의 입자 성장성을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있었다. 여기서, 권취 온도를 650 ℃ 이하로 하면, Si-Mn 질화물의 석출이 억제되는 이유는 분명하지 않지만, 권취 온도를 저하시킴으로써 Si 및 Mn 의 확산이 충분히 일어나지 않아, Si-Mn 질화물의 석출이 일어나지 않았기 때문인 것으로 생각된다.

이들 결과로부터, 실질적으로 Al 무첨가이고, Si 및 Mn 을 많이 첨가한 강은, 열간 압연 후의 권취 온도를 적절한 조건으로 함으로써, Si-Mn 질화물의 석출이 억제되어, 철손이 저감되는 것을 알 수 있었다. 본 발명은, 상기의 신규한 지견에 기초하여 개발한 것이다.

즉, 본 발명의 요지 구성은, 다음과 같다.

1. 질량％ 로,

C : 0.0050 ％ 이하,

Si : 2.0 ∼ 6.0 ％,

Mn : 1.0 ∼ 3.0 ％,

P : 0.20 ％ 이하,

S : 0.0050 ％ 이하,

N : 0.0050 ％ 이하 및

Al : 0.0050 ％ 이하

를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물의 성분 조성을 갖고, 평균 직경 50 ∼ 500 ㎚ 의 Si-Mn 질화물의 개수 밀도가 1 개/㎛³ 이하인 것을 특징으로 하는 무방향성 전기 강판.

2. 상기 성분 조성은, 추가로, 질량％ 로,

Sn : 0.01 ∼ 0.50 ％ 및

Sb : 0.01 ∼ 0.50 ％

에서 선택되는 1 종 또는 2 종을 함유하는 상기 1 에 기재된 무방향성 전기 강판.

3. 상기 성분 조성은, 추가로, 질량％ 로,

Ca : 0.0001 ∼ 0.0300 ％,

Mg : 0.0001 ∼ 0.0300 ％ 및

REM : 0.0001 ∼ 0.0300 ％

에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 상기 1 또는 2 에 기재된 무방향성 전기 강판.

4. 상기 성분 조성은, 추가로, 질량％ 로,

Ni : 0.01 ∼ 5.00 ％ 및

Co : 0.01 ∼ 5.00 ％

에서 선택되는 1 종 혹은 2 종을 함유하는 상기 1, 2또는 3 에 기재된 무방향성 전기 강판.

5. 상기 1 ∼ 4 중 어느 하나에 기재된 성분 조성을 갖는 슬래브를 열간 압연하여 열연판으로 하는 열간 압연 공정과, 그 열연판을 코일로 권취하는 권취 공정과, 1 회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2 회의 냉간 압연을 실시하여 냉연판으로 하는 냉간 압연 공정과, 그 냉연판에 마무리 어닐링을 실시하는 마무리 어닐링 공정을 갖고,

상기 열간 압연 후의 열연판에 800 ℃ ∼ 650 ℃ 사이의 평균 냉각 속도가 30 ℃/s 이상인 냉각을 실시하고 나서, 상기 권취를 650 ℃ 이하에서 실시하는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기 강판의 제조 방법.

6. 상기 1 ∼ 4 중 어느 하나에 기재된 성분 조성을 갖는 슬래브를 열간 압연하여 열연판으로 하는 열간 압연 공정과, 그 열연판을 코일로 권취하는 권취 공정과, 열연판 어닐링을 실시한 후, 1 회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2 회의 냉간 압연을 실시하여 냉연판으로 하는 냉간 압연 공정과, 그 냉연판에 마무리 어닐링을 실시하는 마무리 어닐링 공정을 갖고,

상기 열간 압연 후의 열연판에 800 ℃ ∼ 650 ℃ 사이의 평균 냉각 속도가 30 ℃/s 이상인 냉각을 실시하고 나서, 상기 권취를 650 ℃ 이하에서 실시하고,

상기 열연판 어닐링 후에 800 ℃ ∼ 650 ℃ 사이의 평균 냉각 속도가 30 ℃/s 이상인 냉각을 실시하는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기 강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 실질적으로 Al 이 무첨가이면서, Si 및 Mn 의 첨가량을 많게 함으로써 저철손을 실현한 무방향성 전기 강판을 제공할 수 있다.

도 1 은, Mn 량과 철손 W_15/50 의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2 는, Mn 량과 평균 직경 50 ㎚ ∼ 500 ㎚ 의 Si-Mn 질화물의 개수 밀도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3 은, 열연판의 권취 온도와 철손 W_15/50 의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4 는, 열연판의 권취 온도와 평균 직경 50 ㎚ ∼ 500 ㎚ 의 Si-Mn 질화물의 개수 밀도의 관계를 나타내는 그래프이다.

다음으로, 본 발명의 무방향성 전기 강판에 있어서의 성분 조성에 대해 설명한다.

C : 0.0050 ％ 이하

C 는, 제품판에 있어서의 자기 시효를 일으키기 때문에 0.0050 ％ 이하로 제한한다. 바람직하게는, 0.0040 ％ 이하이다. 한편, C 를 0.0005 ％ 미만으로 억제하려면, 다대한 제조 비용을 요하기 때문에, 비용면에서는 C 량을 0.0005 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Si : 2.0 ∼ 6.0 ％,

Si 는, 강의 고유 저항을 높여, 철손 저감에 유효한 원소이기 때문에, 2.0 ％ 이상으로 적극적으로 첨가한다. 단, 과잉으로 첨가하면 현저하게 취화되어 냉간 압연하는 것이 곤란해지기 때문에, 상한은 6.0 ％ 로 한다. 바람직하게는 2.5 ∼ 4.0 ％ 의 범위이다.

Mn : 1.0 ∼ 3.0 ％

Mn 은, 강의 고유 저항을 높여, 철손 저감에 유효한 원소이기 때문에, 1.0 ％ 를 초과하여 적극적으로 첨가한다. 그러나, 3.0 ％ 를 초과하면 냉간 압연성이 저하되거나, 자속 밀도의 저하를 초래하거나 하기 때문에, 상한은 3.0 ％ 로 한다. 바람직하게는 1.0 ∼ 2.0 ％ 의 범위이다. 보다 바람직하게는, 1.2 ％ 이상, 더욱 바람직하게는 1.4 ％ 이상이다.

P : 0.20 ％ 이하

P 는, 고용 강화능이 우수하기 때문에, 경도 조정, 타발 (打拔) 가공성의 개선에 유효한 원소이다. 0.20 ％ 를 초과하면, 취화가 현저해지기 때문에, 상한은 0.20 ％ 로 한다. 바람직하게는 0.050 ％ 이하이다. 한편, P 를 0.0005 ％ 미만으로 억제하려면, 다대한 제조 비용을 요하기 때문에, 비용면에서는 P 량을 0.0005 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

S : 0.0050 ％ 이하

S 는, 황화물을 생성하여, 철손을 증가시키는 유해 원소이기 때문에, 상한을 0.0050 ％ 로 한다. 바람직하게는 0.0040 ％ 이하이다. 한편, S 를 0.0001 ％ 미만으로 억제하려면, 다대한 제조 비용을 요하기 때문에, 비용면에서는 S 량을 0.0001 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

N : 0.0050 ％ 이하

N 은, 상기한 바와 같이 Si-Mn 질화물을 생성하여, 철손을 증가시키는 유해 원소이기 때문에, 상한을 0.0050 ％ 로 한다. 바람직하게는 0.0030 ％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.0015 ％ 이하이다. 한편, N 을 0.0001 ％ 미만으로 억제하려면, 다대한 제조 비용을 요하기 때문에, 비용면에서는 N 량을 0.0001 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Al : 0.0050 ％ 이하

Al 은, 리사이클의 관점에서 실질 무첨가인 것이 바람직하고, 또, 미량으로 존재하면, 미세한 AlN 을 형성하여 입자 성장을 저해하고, 자기 특성을 해치기 때문에, 상한을 0.0050 ％ 로 한다. 바람직하게는 0.0030 ％ 이하이다.

또한, 상기의 실질 무첨가라는 것은, 제로를 포함하여, 불가피 혼입분을 허용하는 범위에서 Al 이 존재하는 것을 의미한다.

Sn, Sb : 0.01 ∼ 0.50 ％

Sn 및 Sb 는, 집합 조직을 개선하기 때문에, 자속 밀도 향상에 유효한 원소이다. 양 원소 모두, 0.01 ％ 이상 첨가하지 않으면 효과가 없지만, 0.50 ％ 를 초과하여 첨가해도, 상기 효과가 포화된다. 따라서, 각각 0.01 ∼ 0.50 ％ 의 범위로 한다. 바람직하게는 0.03 ∼ 0.50 ％ 의 범위이다.

Ca, Mg, REM : 0.0001 ∼ 0.0300 ％

Ca, Mg 및 REM 은, 모두 S 를 고정시켜, 황화물의 미세 석출을 억제하기 때문에, 철손 저감에 유효한 원소이다. 모두 0.0001 ％ 이상 첨가하지 않으면 효과가 없지만, 0.0300 ％ 를 초과하여 첨가해도, 상기 효과는 포화된다. 따라서, 각각 0.0001 ∼ 0.0300 ％ 의 범위로 한다. 바람직하게는 0.0020 ∼ 0.0300 ％ 의 범위이다.

Ni, Co : 0.01 ∼ 5.00 ％

Ni, Co 는 강의 고유 저항을 높여, 철손 저감에 유효한 원소이다. 양 원소 모두, 0.01 ％ 이상 첨가하지 않으면 효과가 없지만, 5.00 ％ 초과하여 첨가하면, 합금 비용이 상승한다. 따라서, 각각 0.01 ∼ 5.00 ％ 의 범위로 한다. 바람직하게는 0.05 ∼ 5.00 ％ 의 범위이다.

본 발명의 무방향성 전기 강판은, 상기 성분 이외의 잔부는, Fe 및 불가피적 불순물이다. 단, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위 내이면, 그 밖의 성분의 함유를 저지하는 것은 아니다.

본 발명에서는, 강판 내에 있어서의 평균 직경 50 ㎚ ∼ 500 ㎚ 의 Si-Mn 질화물의 개수 밀도를 1 개/㎛³ 이하로 억제한다. 개수 밀도가 1 개/㎛³ 을 초과하면, 마무리 어닐링판의 철손이 충분히 저하되지 않는다. 바람직하게는, 0.8 개/㎛³ 이하, 보다 바람직하게는, 0.7 개/㎛³ 이하이다.

여기서, Si-Mn 질화물은, 추출 레플리카법을 이용하여 TEM 으로 관찰한다. 그 때, Si-Mn 질화물의 직경 및 수가 편중되지 않는 정도의 시야에서 계측한다. 구체적으로는, 10000 배 이상의 시야에서 1000 ㎛² 의 범위의 관찰을 실시하는 것이 바람직하다. 이 관찰에 있어서, 자벽 (磁壁) 이동에 큰 영향을 미치는 직경 50 ㎚ ∼ 500 ㎚ 의 Si-Mn 질화물을 대상으로 하고, 형상이 등방적이지 않은 것에 대해서는 장경과 단경의 평균을 그 Si-Mn 질화물의 직경으로 한다. Si-Mn 질화물의 개수 밀도는 레플리카 제조 과정에 있어서의 전해 공정에서 시료 표면을 통전한 전체 전하가, Fe 의 2 가 이온에 전해되는 데에 소비되고, 전해시에 잔재로서 남는 석출물이 모두 레플리카 상에 보충되는 것으로 하여 계산한다. 본 발명자들의 통상적인 레플리카 제조에 있어서는 시료 표면적에 있어서 3 C/㎝² 의 전기량으로 전해를 실시하므로, 시료 표면으로부터 약 1.1 ㎛ 의 두께 내에 있는 석출물이 레플리카 상에서 관찰된다.

다음으로, 본 발명의 무방향성 전기 강판의 제조 방법에 대해 서술한다.

본 발명의 무방향성 전기 강판은, 그 제조에 사용하는 강 소재로서, 상기한 성분 조성을 갖는 것을 사용하고, 또한 열간 압연 후의 냉각 조건 및 권취 온도가 규정의 범위 내이면, 공지된 무방향성 전기 강판의 제조 방법을 이용하여 제조할 수 있다. 예를 들어, 전로 혹은 전기로 등의 정련 프로세스로 상기 소정의 성분 조성으로 조정한 강을 용제하고, 탈가스 설비 등으로 2 차 정련하고, 연속 주조하여 강 슬래브로 한 후, 열간 압연하여, 필요에 따라 열연판 어닐링한 후, 산세하고, 냉간 압연하여, 마무리 어닐링하고, 추가로 응력 제거 어닐링하는 방법을 채용할 수 있다.

상기 열간 압연을 실시한 열연판의 판 두께는, 1.0 ∼ 5.0 ㎜ 로 하는 것이 바람직하다. 판 두께가 1.0 ㎜ 미만에서는 열간 압연에서의 압연 트러블이 증가하고, 한편, 5.0 ㎜ 초과에서는, 다음 공정의 냉연 압하율이 지나치게 높아져서 집합 조직이 열화되기 때문이다.

여기서, 열간 압연 후의 냉각은 800 ℃ ∼ 650 ℃ 사이의 평균 냉각 속도를 30 ℃/s 이상으로 하는 것이 중요하다. 왜냐하면, 평균 냉각 속도가 30 ℃/s 미만인 경우, 열연 후의 냉각 중에 Si-Mn 질화물이 많이 석출되어, 철손이 증가하기 때문이다. 한편, 냉각 변형에 의한 변형을 억제하는 관점에서는, 800 ℃ ∼ 650 ℃ 사이의 평균 냉각 속도를 300 ℃/s 이하로 하는 것이 바람직하다.

열간 압연 후의 평균 냉각 속도를 높이려면, 예를 들어, 수온을 30 ℃ 이하로 한 냉각수를 열간 압연 후의 런아웃 테이블 상에서 강판에 분무하거나 하는 방법이 있고, 더욱 냉각 속도를 높이기 위해, 강판 위에서 수막을 만들지 않도록 냉각수의 노즐은 상이한 방향으로 교대로 배치하는 것이 바람직하다.

상기의 냉각을 실시한 열연판은, 코일로 권취하지만, 이 코일로 하는 권취 온도는 650 ℃ 이하로 할 필요가 있고, 600 ℃ 이하로 하면 보다 바람직하고, 더욱 바람직하게는 550 ℃ 이하이다. 왜냐하면, 권취 온도의 저감에 수반하여 Si-Mn 질화물의 석출이 저하되고, 특히 550 ℃ 이하가 되면 석출이 거의 확인되지 않게 되기 때문이다. 한편, 300 ℃ 미만에서는 질화물의 석출량은 변하지 않게 되어, 설비 능력이 과잉이 되는 점에서 권취 온도를 300 ℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 열연판에는, 필요에 따라 열연판 어닐링을 실시해도 된다. 단, 열연판 어닐링을 실시하지 않는 편이 본 발명의 효과는 현저하게 나타난다. 열연판 어닐링에 의해 Si-Mn 질화물이 열연판 어닐링 후의 냉각 과정에서 석출되기 쉽기 때문이다.

열연판 어닐링을 실시하는 경우에는, 균열 온도는 900 ∼ 1200 ℃ 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 즉, 균열 온도가 900 ℃ 미만이면, 열연판 어닐링의 효과가 충분히 얻어지지 않기 때문에, 자기 특성이 향상되지 않고, 한편, 1200 ℃ 를 초과하면, 비용적으로 불리해지는 것 외에, 스케일에서 기인한 표면 흠집이 발생한다. 열연판 어닐링 후에는 Si-Mn 질화물의 석출을 억제하기 위해서, 상기와 같이, 800 ℃ ∼ 650 ℃ 까지의 냉각 속도를 30 ℃/s 이상으로 하는 냉각을 실시한다.

다음으로, 열연판 혹은 열연 어닐링판의 냉간 압연은, 1 회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2 회 이상으로 하는 것이 바람직하다. 특히, 최종의 냉간 압연은, 판온이 200 ℃ 정도인 온도에서 압연하는 온간 압연으로 하는 것은, 자속 밀도를 향상시키는 효과가 크기 때문에, 설비 상이나 생산 제약 상, 비용적으로 문제가 없으면, 온간 압연으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 냉연판의 판 두께 (최종 판 두께) 는, 0.1 ∼ 0.5 ㎜ 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 0.1 ㎜ 미만에서는, 생산성이 저하되고, 한편, 0.5 ㎜ 초과에서는 철손의 저감 효과가 작기 때문이다.

상기 최종 판 두께로 한 냉연판에 실시하는 마무리 어닐링은, 연속 어닐링로에서, 700 ∼ 1200 ℃ 의 온도에서, 1 ∼ 300 초간 균열하는 것이 바람직하다. 균열 온도가 700 ℃ 미만에서는, 재결정이 충분히 진행되지 않아 양호한 자기 특성이 얻어지지 않는 것에 더하여, 연속 어닐링에 있어서의 판형상의 교정 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 한편, 1200 ℃ 를 초과하면, 결정립이 조대화되어, 인성이 저하되기 때문이다. 또, 균열 시간이 1 초 미만에서는 결정 입경의 제어가 어려워지고, 300 초를 초과하면, 생산성이 저하되기 때문이다.

상기 마무리 어닐링 후의 강판은, 그 후, 층간 저항을 높여 철손을 저감시키기 위해, 강판 표면에 절연 피막을 피성 (被成) 하는 것이 바람직하다. 특히, 양호한 타발성을 확보하고자 하는 경우에는, 수지를 함유하는 반 (半) 유기의 절연 피막을 적용하는 것이 바람직하다.

절연 피막을 피성한 무방향성 전기 강판은, 사용자에게 있어서, 추가로 응력 제거 어닐링을 실시하고 나서 사용해도 되고, 응력 제거 어닐링을 실시하지 않고 그대로 사용해도 된다. 또, 사용자에게 있어서 타발 가공을 실시한 후에, 응력 제거 어닐링을 실시해도 된다. 또한, 상기 응력 제거 어닐링은, 750 ℃ × 2 시간 정도의 조건에서 실시하는 것이 일반적이다.

실시예 1

전로-진공 탈가스 처리의 정련 프로세스에서, 표 1 에 나타내는 성분 조성을 갖는 No.1 ∼ 51 의 강을 용제하고, 연속 주조법으로 슬래브로 한 후, 슬래브를 1140 ℃ 에서 1 시간 가열하여 판 두께 2.0 ㎜ 까지 열간 압연을 실시하고, 표 2 에 나타내는 조건에서 열간 압연 후의 냉각 및 권취 처리를 실시하였다. 계속해서, 상기 열연판에, 1000 ℃ × 30 초의 열연판 어닐링을 실시한 후, 그 강판을 산세하고, 판 두께 0.25 ㎜ 까지 냉간 압연을 실시하였다. 또한, 열연판 어닐링 후의 800 ∼ 650 ℃ 의 평균 냉각 속도는 32 ℃/s 로 하였다. 그 후, 20 vol％ H₂ - 80 vol％ N₂ 분위기 하에서 1000 ℃ × 10 s 의 마무리 어닐링을 실시하고, 강판에 절연 피막을 도포하여 무방향성 전기 강판으로 하였다. 마지막으로, 철손 W_15/50 을 30 ㎜ × 280 ㎜ 의 엡스타인 시험편을 사용하여 25 ㎝ 엡스타인 장치로 평가하고, 추가로 마무리 어닐링판의 Si-Mn 질화물의 개수 밀도를, 추출 레플리카법을 이용하여 TEM 으로 측정하였다. 그 결과를 표 2 에 나타낸다. 또한, Si-Mn 질화물의 개수 밀도는, 10000 배로 1000 ㎛² 의 범위의 시야를 관찰했을 때에 존재하고 있던 Si-Mn 질화물의 개수로부터 산출하였다.

표 2 로부터, 강 소재의 성분 조성과 권취 처리 조건을 본 발명의 범위로 제어함으로써, 철손이 우수한 무방향성 전기 강판이 용이하게 얻어지는 것을 알 수 있다.

실시예 2

전로-진공 탈가스 처리의 정련 프로세스로, 표 1 에서 제조한 No.1 ∼ 51 의 슬래브를, 열연판 어닐링을 하지 않고, 그 외에는 실시예 1 과 동일한 처리를 실시하여 무방향성 전기 강판으로 하였다. 마지막으로, 철손 W_15/50 을 30 ㎜ × 280 ㎜ 의 엡스타인 시험편을 사용하여 25 ㎝ 엡스타인 장치로 평가하고, 추가로 마무리 어닐링판의 Si-Mn 질화물의 개수 밀도를, 실시예 1 과 동일한 추출 레플리카법을 이용하여 TEM 으로 측정하였다. 그 결과를 표 3 에 나타낸다.

표 3 으로부터, 강 소재의 성분 조성과 권취 처리 조건을 본 발명의 범위로 제어함으로써, 철손이 우수한 무방향성 전기 강판이 용이하게 얻어지는 것을 알 수 있다.

Claims

질량％ 로,
C : 0.0050 ％ 이하,
Si : 2.0 ∼ 6.0 ％,
Mn : 1.0 ∼ 3.0 ％,
P : 0.20 ％ 이하,
S : 0.0050 ％ 이하,
N : 0.0050 ％ 이하 및
Al : 0.0050 ％ 이하
를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물의 성분 조성을 갖고, 평균 직경 50 ∼ 500 ㎚ 의 Si-Mn 질화물의 개수 밀도가 1 개/㎛³ 이하인 무방향성 전기 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 성분 조성은, 추가로, 질량％ 로,
Sn : 0.01 ∼ 0.50 ％ 및
Sb : 0.01 ∼ 0.50 ％
에서 선택되는 1 종 또는 2 종을 함유하는 무방향성 전기 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 성분 조성은, 추가로, 질량％ 로,
Ca : 0.0001 ∼ 0.0300 ％,
Mg : 0.0001 ∼ 0.0300 ％ 및
REM : 0.0001 ∼ 0.0300 ％
에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 무방향성 전기 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 성분 조성은, 추가로, 질량％ 로,
Ni : 0.01 ∼ 5.00 ％ 및
Co : 0.01 ∼ 5.00 ％
에서 선택되는 1 종 혹은 2 종을 함유하는 무방향성 전기 강판.
제 3 항에 있어서,
상기 성분 조성은, 추가로, 질량％ 로,
Ni : 0.01 ∼ 5.00 ％ 및
Co : 0.01 ∼ 5.00 ％
에서 선택되는 1 종 혹은 2 종을 함유하는 무방향성 전기 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 성분 조성을 갖는 슬래브를 열간 압연하여 열연판으로 하는 열간 압연 공정과, 그 열연판을 코일로 권취하는 권취 공정과, 1 회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2 회의 냉간 압연을 실시하여 냉연판으로 하는 냉간 압연 공정과, 그 냉연판에 마무리 어닐링을 실시하는 마무리 어닐링 공정을 갖고,
상기 열간 압연 후의 열연판에 800 ℃ ∼ 650 ℃ 사이의 평균 냉각 속도가 30 ℃/s 이상인 냉각을 실시하고 나서, 상기 권취를 650 ℃ 이하에서 실시하는, 평균 직경 50 ㎚ ∼ 500 ㎚ 의 Si-Mn 질화물의 개수 밀도가 1 개/㎛³ 이하인 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
제 3 항에 기재된 성분 조성을 갖는 슬래브를 열간 압연하여 열연판으로 하는 열간 압연 공정과, 그 열연판을 코일로 권취하는 권취 공정과, 1 회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2 회의 냉간 압연을 실시하여 냉연판으로 하는 냉간 압연 공정과, 그 냉연판에 마무리 어닐링을 실시하는 마무리 어닐링 공정을 갖고,
상기 열간 압연 후의 열연판에 800 ℃ ∼ 650 ℃ 사이의 평균 냉각 속도가 30 ℃/s 이상인 냉각을 실시하고 나서, 상기 권취를 650 ℃ 이하에서 실시하는, 평균 직경 50 ㎚ ∼ 500 ㎚ 의 Si-Mn 질화물의 개수 밀도가 1 개/㎛³ 이하인 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
제 4 항에 기재된 성분 조성을 갖는 슬래브를 열간 압연하여 열연판으로 하는 열간 압연 공정과, 그 열연판을 코일로 권취하는 권취 공정과, 1 회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2 회의 냉간 압연을 실시하여 냉연판으로 하는 냉간 압연 공정과, 그 냉연판에 마무리 어닐링을 실시하는 마무리 어닐링 공정을 갖고,
상기 열간 압연 후의 열연판에 800 ℃ ∼ 650 ℃ 사이의 평균 냉각 속도가 30 ℃/s 이상인 냉각을 실시하고 나서, 상기 권취를 650 ℃ 이하에서 실시하는, 평균 직경 50 ㎚ ∼ 500 ㎚ 의 Si-Mn 질화물의 개수 밀도가 1 개/㎛³ 이하인 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
제 5 항에 기재된 성분 조성을 갖는 슬래브를 열간 압연하여 열연판으로 하는 열간 압연 공정과, 그 열연판을 코일로 권취하는 권취 공정과, 1 회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2 회의 냉간 압연을 실시하여 냉연판으로 하는 냉간 압연 공정과, 그 냉연판에 마무리 어닐링을 실시하는 마무리 어닐링 공정을 갖고,
상기 열간 압연 후의 열연판에 800 ℃ ∼ 650 ℃ 사이의 평균 냉각 속도가 30 ℃/s 이상인 냉각을 실시하고 나서, 상기 권취를 650 ℃ 이하에서 실시하는, 평균 직경 50 ㎚ ∼ 500 ㎚ 의 Si-Mn 질화물의 개수 밀도가 1 개/㎛³ 이하인 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 성분 조성을 갖는 슬래브를 열간 압연하여 열연판으로 하는 열간 압연 공정과, 그 열연판을 코일로 권취하는 권취 공정과, 열연판 어닐링을 실시한 후, 1 회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2 회의 냉간 압연을 실시하여 냉연판으로 하는 냉간 압연 공정과, 그 냉연판에 마무리 어닐링을 실시하는 마무리 어닐링 공정을 갖고,
상기 열간 압연 후의 열연판에 800 ℃ ∼ 650 ℃ 사이의 평균 냉각 속도가 30 ℃/s 이상인 냉각을 실시하고 나서, 상기 권취를 650 ℃ 이하에서 실시하고,
상기 열연판 어닐링 후에 800 ℃ ∼ 650 ℃ 사이의 평균 냉각 속도가 30 ℃/s 이상인 냉각을 실시하는, 평균 직경 50 ㎚ ∼ 500 ㎚ 의 Si-Mn 질화물의 개수 밀도가 1 개/㎛³ 이하인 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
제 3 항에 기재된 성분 조성을 갖는 슬래브를 열간 압연하여 열연판으로 하는 열간 압연 공정과, 그 열연판을 코일로 권취하는 권취 공정과, 열연판 어닐링을 실시한 후, 1 회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2 회의 냉간 압연을 실시하여 냉연판으로 하는 냉간 압연 공정과, 그 냉연판에 마무리 어닐링을 실시하는 마무리 어닐링 공정을 갖고,
상기 열간 압연 후의 열연판에 800 ℃ ∼ 650 ℃ 사이의 평균 냉각 속도가 30 ℃/s 이상인 냉각을 실시하고 나서, 상기 권취를 650 ℃ 이하에서 실시하고,
상기 열연판 어닐링 후에 800 ℃ ∼ 650 ℃ 사이의 평균 냉각 속도가 30 ℃/s 이상인 냉각을 실시하는, 평균 직경 50 ㎚ ∼ 500 ㎚ 의 Si-Mn 질화물의 개수 밀도가 1 개/㎛³ 이하인 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
제 4 항에 기재된 성분 조성을 갖는 슬래브를 열간 압연하여 열연판으로 하는 열간 압연 공정과, 그 열연판을 코일로 권취하는 권취 공정과, 열연판 어닐링을 실시한 후, 1 회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2 회의 냉간 압연을 실시하여 냉연판으로 하는 냉간 압연 공정과, 그 냉연판에 마무리 어닐링을 실시하는 마무리 어닐링 공정을 갖고,
상기 열간 압연 후의 열연판에 800 ℃ ∼ 650 ℃ 사이의 평균 냉각 속도가 30 ℃/s 이상인 냉각을 실시하고 나서, 상기 권취를 650 ℃ 이하에서 실시하고,
상기 열연판 어닐링 후에 800 ℃ ∼ 650 ℃ 사이의 평균 냉각 속도가 30 ℃/s 이상인 냉각을 실시하는, 평균 직경 50 ㎚ ∼ 500 ㎚ 의 Si-Mn 질화물의 개수 밀도가 1 개/㎛³ 이하인 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
제 5 항에 기재된 성분 조성을 갖는 슬래브를 열간 압연하여 열연판으로 하는 열간 압연 공정과, 그 열연판을 코일로 권취하는 권취 공정과, 열연판 어닐링을 실시한 후, 1 회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2 회의 냉간 압연을 실시하여 냉연판으로 하는 냉간 압연 공정과, 그 냉연판에 마무리 어닐링을 실시하는 마무리 어닐링 공정을 갖고,
상기 열간 압연 후의 열연판에 800 ℃ ∼ 650 ℃ 사이의 평균 냉각 속도가 30 ℃/s 이상인 냉각을 실시하고 나서, 상기 권취를 650 ℃ 이하에서 실시하고,
상기 열연판 어닐링 후에 800 ℃ ∼ 650 ℃ 사이의 평균 냉각 속도가 30 ℃/s 이상인 냉각을 실시하는, 평균 직경 50 ㎚ ∼ 500 ㎚ 의 Si-Mn 질화물의 개수 밀도가 1 개/㎛³ 이하인 무방향성 전기 강판의 제조 방법.