KR102477847B1 - 방향성 전자 강판 및 방향성 전자 강판의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

이 방향성 전자 강판은, 소정의 화학 조성을 갖는 모재 강판과, 상기 모재 강판의 표면에 마련된 글래스 피막과, 상기 글래스 피막의 표면에 마련된 장력 부여성 절연 피막을 구비하고, 상기 장력 부여성 절연 피막의 표면에는, 압연 방향에 대하여 직교하는 방향인 판 폭 방향과 소정의 각도 φ를 이루는 선상의 열 변형이, 상기 압연 방향을 따라 소정의 간격으로 주기적으로 형성되어 있고, 상기 선상의 열 변형상에서의 반값 전폭 F1과, 인접하는 2개의 상기 선상의 열 변형의 중간 위치에서의 반값 전폭 F2가, 0.00<(F1－F2)/F2≤0.15를 만족시키고, 상기 선상의 열 변형의 폭이 10㎛ 이상 300㎛ 이하이고, 상기 모재 강판에 있어서, 단위 °에서의, 2차 재결정립의 압연 방향축 주위의 방위 분산각 γ, 판 두께 방향에 평행인 축 주위의 방위 분산각 α, RD축 및 ND축의 각각에 대하여 수직인 축 주위의 방위 분산각 β가, 1.0≤γ≤8.0 및 0.0≤(α²＋β²)^0.5≤10.0을 만족시킨다.

Description

방향성 전자 강판 및 방향성 전자 강판의 제조 방법

본 발명은, 방향성 전자 강판 및 방향성 전자 강판의 제조 방법에 관한 것이다.

본원은, 2018년 3월 22일에 일본에 출원된 특허 출원 제2018-054678호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

방향성 전자 강판(「일방향성 전자 강판」이라고도 함)은, {110}<001> 방위(이하, 「Goss 방위」라고도 함)에 고배향 집적된 결정립에 의해 구성된, 규소(Si)를 7질량％ 이하 함유하는 강판이다. 방향성 전자 강판은, 주로, 변압기의 철심 재료로서 사용된다. 방향성 전자 강판을 변압기의 철심 재료로서 사용하는 경우(즉, 방향성 전자 강판을 철심으로서 적층한 경우), 층 사이(적층하는 강판 사이)의 절연성을 확보하는 것이 필수이다. 따라서, 절연성 확보의 관점에서, 방향성 전자 강판의 표면에는, 1차 피막(글래스 피막)과, 2차 피막(장력 부여성 절연 피막)을 형성시킬 필요가 있다.

방향성 전자 강판의 일반적인 제조 방법 및 글래스 피막과 장력 부여성 절연 피막의 형성 방법은, 이하와 같다.

먼저, Si를 7질량％ 이하 함유하는 강편을 열연한 후, 1회 혹은 중간 어닐링을 끼우는 2회의 냉연에 의해, 강판을 소정의 냉연 후의 판 두께로 마무리한다. 그 후, 습윤 수소 분위기 중의 어닐링(탈탄 어닐링)에 의해, 탈탄 및 1차 재결정 처리를 실시하여, 탈탄 어닐링판으로 한다. 이러한 탈탄 어닐링에 있어서, 강판 표면에서는, 산화막(Fe₂SiO₄ 및 SiO₂)이 형성된다. 계속해서, MgO를 주체로 하는 어닐링 분리제를, 탈탄 어닐링판에 대하여 도포·건조시킨 후, 마무리 어닐링을 행한다. 이러한 마무리 어닐링에 의해, 2차 재결정이 일어나고, 강판의 결정립 조직이 {110}<001> 방위에 집적된다. 동시에, 강판 표면에 있어서는, 어닐링 분리제 중의 MgO와 탈탄 어닐링 시에 강판 표면에 형성되는 산화막(Fe₂SiO₄ 및 SiO₂)이 반응하여, 글래스 피막이 형성된다. 마무리 어닐링 후의 강판(마무리 어닐링판)의 표면(즉, 글래스 피막의 표면)에 대하여, 인산염을 주체로 하는 도포액을 도포하여 베이킹함으로써, 장력 부여성 절연 피막이 형성된다.

또한, 일부의 제품에서는, 방향성 전자 강판의 자기 특성을 향상시키기 위해, 레이저나 전자 빔 등에 의해 변형을 부여하여, 자구를 제어하는 경우가 있다. 그러나, 이하의 특허문헌 1 내지 특허문헌 7에 의하면, 이들 자구 제어에 의해 자왜가 증가하여, 소재의 소음 특성이 열화되는 것으로 되어 있다. 이하의 특허문헌 1 내지 특허문헌 7에서는, 자왜를 저감시키고, 또한 소음 특성이 우수한 방향성 전자 강판을 얻기 위한, 방향성 전자 강판의 자구 제어 방법에 대하여 개시하고 있다.

국제 공개 제2015/129253호 국제 공개 제2016/136176호 일본 특허 공개 평5-335128호 공보 국제 공개 제2015/129255호 일본 특허 제6015723호 공보 일본 특허 공개 2015-161017호 공보 일본 특허 공개 2015-161024호 공보 일본 특허 공개 평4-5524 공보 일본 특허 제5841594호 공보

그러나, 소음 특성이 우수한 조건으로 되도록 자구 제어 조건을 최적화해 가면, 철손이 열화될 가능성이 있다. 즉, 철손과 자왜는 트레이드오프의 관계에 있기 때문에, 그 양립이 어렵다. 예를 들어, 상기 특허문헌 1 내지 특허문헌 3에 개시되어 있는 기술에서는, 양호한 소음 특성을 얻는 것은 가능하지만, 자기 특성은 불충분해, 우수한 소음 특성 및 자기 특성을 양립하는 것이 곤란하다. 또한, 상기 특허문헌 4 내지 특허문헌 7에서는, 소음 특성과 자기 특성의 양립 조건이 제안되어 있지만, 자구 제어 조건의 최적화에 그치고, 소음 특성과 자기 특성의 더 높은 수준에서의 양립이 희구되어 있다.

본 발명은, 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이다. 본 발명의 목적은, 방향성 전자 강판의 소음 특성을 손상시키는 일 없이 자기 특성을 보다 한층 향상시키는 것이 가능한, 방향성 전자 강판 및 방향성 전자 강판의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해, 탈탄 어닐링 조건이나 자구 제어 조건을 다양하게 변경한 재료의 자기 특성 및 소음 특성의 평가를 시도했다. 그 결과, 일부의 재료에서는, 자구 제어에 의한 소음 특성의 열화가 적고, 또한 우수한 자기 특성이 확인되었다. 더 상세하게 조사한 결과, 자구 제어에 의한 자왜 변화량은 지철의 2차 재결정 조직의 영향을 강하게 받을 가능성이 있다는 지견이 얻어졌다.

자구 제어란, 강판에 대하여 열 변형을 도입하여 자구 구조를 세분화함으로써, 철손을 개선시키는 기술이다. 이상적으로는, 레이저 조사 등에 의해 열 변형이 강판에 대하여 주기적으로 도입됨으로써, 강판 표면의 레이저 조사부에 열 변형이 형성되어 있으면, 자왜를 손상시키는 일 없이 자구 세분화 효과가 발휘된다. 그러나, 실제는, 레이저 조사 바로 아래뿐만 아니라, 레이저 조사부의 피치 사이에 있어서도 변형이 도입되어 버려, 이들 변형(이하, 「잉여 변형」이라고 칭하는 경우가 있음.)이 자왜에 대하여 악영향을 끼친다.

종전에는, 자구 세분화에 의한 철손과 자왜는, 트레이드오프의 관계에 있었다. 예를 들어, 자구 세분화를 도모하기 위해서는, 선 폭을 가능한 한 샤프하게 한 선상의 열 변형을 도입하는 것이 요구된다. 한편, 철손을 개선하기 위해서는, 도입하는 열 변형의 선 폭을 10㎛ 이상 300㎛ 이하로 제어하는 것이 요구된다. 그러나, 이 경우, 잉여 변형이 많이 도입되어 버려, 자왜는 열화된다. 이와 같이, 철손 개선과 자왜는 양립이 곤란했다.

그러나, 본 발명자들이 검토를 행한 결과, 소정의 상태로 제어된 2차 재결정 조직에 대하여, 샤프한 선 폭으로 레이저 조사(열 변형 도입)를 실시한 경우, 자왜를 손상시키지 않고 저철손을 실현하는 것이 가능한 것이 명확해졌다. 즉, 소음 특성 및 자기 특성의 가일층의 개선을 목표로 하기 위해서는, 지철인 2차 재결정 방위의 제어와, 거기에 실시하는 자구 제어 기술의 최적 조합을 동시에 실시할 필요가 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 본 발명자들에 의한 가일층 검토의 결과, 상기와 같은 기술의 적용 효과는, 얇은 재료에서 의해 특히 현저했다.

본 발명은, 상기와 같은 지견에 기초하여 이루어진 것이고, 그 요지는 이하와 같다.

[1] 본 발명의 일 형태에 관한 방향성 전자 강판은, 질량％로, C: 0.005％ 이하, Si: 2.50 내지 4.00％, Mn: 0.010 내지 0.500％, N: 0.010％ 이하, P: 0.0300％ 이하, Sol.Al: 0.005％ 이하, S: 0.010％ 이하, Bi: 0 내지 0.020％, Sn: 0 내지 0.500％, Cr: 0 내지 0.500％, Cu: 0 내지 1.000％, Se: 0 내지 0.080％, Sb: 0 내지 0.50％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖는 모재 강판과, 상기 모재 강판의 표면에 마련된 글래스 피막과, 상기 글래스 피막의 표면에 마련된 장력 부여성 절연 피막을 구비하고, 상기 장력 부여성 절연 피막의 표면에는, 상기 압연 방향에 대하여 직교하는 방향인 판 폭 방향과 소정의 각도 φ를 이루는 선상의 열 변형이, 압연 방향을 따라 소정의 간격으로 주기적으로 형성되어 있고, 상기 열 변형을 구비하는 상기 장력 부여성 절연 피막의 상기 표면을, 선원으로서 Co Kα선을 사용한 X선 회절 스펙트럼으로 측정한 때에, Fe의 {110}면 강도에 대응하는 2θ＝52.38±0.50°의 범위의 회절 피크의 반값 전폭에 대하여, 단위 °에서의, 상기 선상의 열 변형상에서의 상기 반값 전폭 F1과, 인접하는 2개의 상기 선상의 열 변형의 중간 위치에서의 상기 반값 전폭 F2가, 하기 식(1)을 만족시키고, 상기 선상의 열 변형을 자구 관찰용 주사형 전자 현미경으로 관찰한 때에, 상기 선상의 열 변형의 폭이 10㎛ 이상 300㎛ 이하이고, 상기 모재 강판에 있어서, 단위 °에서의, 2차 재결정립의 압연 방향축 주위의 방위 분산각 γ, 판 두께 방향에 평행인 축 주위의 방위 분산각 α, 상기 RD축 및 상기 ND축의 각각에 대하여 수직인 축 주위의 방위 분산각 β가, 하기 식(2) 및 식(3)을 만족시킨다.

[2] 상기 [1]에 기재된 방향성 전자 강판에서는, 상기 각도 φ가, 이하의 식(4)를 만족시켜도 된다.

[3] 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 방향성 전자 강판에서는, 인접하는 상기 선상의 열 변형의 상기 압연 방향의 상기 간격이, 2.0㎜ 이상 10.0㎜ 이하여도 된다.

[4] 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 방향성 전자 강판에서는, 상기 모재 강판의 판 두께는, 0.17㎜ 이상 0.22㎜ 이하여도 된다.

[5] 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 방향성 전자 강판에서는, 상기 모재 강판의 상기 화학 조성이, 질량％로, Bi: 0.001％ 내지 0.020％를 함유해도 된다.

[6] 상기 [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 방향성 전자 강판에서는, 상기 모재 강판의 상기 화학 조성이, 질량％로, Sn: 0.005 내지 0.500％, Cr: 0.01 내지 0.500％ 및 Cu: 0.01 내지 1.000％로부터 선택되는 1종 이상을 함유해도 된다.

[7] 본 발명의 다른 형태에 관한 방향성 전자 강판의 제조 방법은, 질량％로, C: 0.010 내지 0.200％, Si: 2.50 내지 4.00％, Sol.Al: 0.010 내지 0.070％, Mn: 0.010 내지 0.500％, N: 0.020％ 이하, P: 0.0300％ 이하, S: 0.005 내지 0.080％, Bi: 0 내지 0.020％, Sn: 0 내지 0.500％, Cr: 0 내지 0.500％, Cu: 0 내지 1.000％, Se: 0 내지 0.080％, Sb: 0 내지 0.50％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖는 강편을 가열한 후에 열간 압연하여, 열연 강판을 얻는 열간 압연 공정과, 상기 열연 강판을 어닐링하여, 열연 어닐링 강판을 얻는 열연판 어닐링 공정과, 상기 열연 어닐링 강판에 대하여, 1회의 냉간 압연, 또는 중간 어닐링을 끼우는 복수의 냉간 압연을 실시하여, 냉연 강판을 얻는 냉간 압연 공정과, 상기 냉연 강판에 대하여 탈탄 어닐링을 실시하여, 탈탄 어닐링 강판을 얻는 탈탄 어닐링 공정과, 상기 탈탄 어닐링 강판에 대하여 어닐링 분리제를 도포한 후에, 마무리 어닐링을 실시하는 마무리 어닐링 공정과, 마무리 어닐링 후의 강판 표면에 장력 부여성 절연 피막을 형성하는 절연 피막 형성 공정과, 레이저 빔 또는 전자 빔에 의해 상기 장력 부여성 절연 피막의 표면에 선상의 열 변형을 도입하는 자구 세분화 공정을 포함하고, 상기 탈탄 어닐링 공정에서의 600℃ 이상 800℃ 이하의 온도 영역에 있어서의 승온 속도 S0(℃/초) 및 산소 포텐셜 P0이, 하기 식(5) 및 식(6)을 만족시키고, 상기 탈탄 어닐링 공정의 균열 공정은, 산소 포텐셜 P2가 0.20 내지 1.00인 분위기 중, 700℃ 이상 900℃ 이하의 온도 T2℃에서 10초 이상 1000초 이하의 시간 유지하는 제1 균열 공정과, 당해 제1 균열 공정에 이어서 실시되고, 하기 식(10)을 만족시키는 산소 포텐셜 P3의 분위기 중, 하기 식(11)을 만족시키는 온도 T3℃에서, 5초 이상 500초 이하의 시간 유지하는 제2 균열 공정을 포함하고, 상기 자구 세분화 공정에 있어서의 상기 레이저 빔 또는 전자 빔의 평균 조사 에너지 밀도 Ua(mJ/㎟)가, 하기 식(7)을 만족시킨다.

여기서, 상기 평균 조사 에너지 밀도 Ua는, 빔 파워 PW(W), 판 폭 방향의 레이저 빔 또는 전자 빔의 주사 속도 Vc(m/초), 압연 방향의 빔 조사 간격 PL(㎜)을 사용하여, Ua＝PW/(Vc×PL)로 정의된다.

[8] 상기 [7]에 기재된 방향성 전자 강판의 제조 방법에서는, 상기 자구 세분화 공정에서는, 압연 방향을 따라, 상기 압연 방향에 대하여 직교하는 방향인 판 폭 방향과 소정의 각도 φ를 이루도록, 상기 선상의 열 변형이 소정의 간격으로 주기적으로 도입되어, 상기 각도 φ가, 이하의 식(4)를 만족시켜도 된다.

[9] 상기 [7] 또는 [8]에 기재된 방향성 전자 강판의 제조 방법에서는, 상기 자구 세분화 공정에서는, 인접하는 상기 선상의 열 변형의 압연 방향의 간격이 2.0㎜ 이상 10.0㎜ 이하로 되도록, 상기 레이저 빔 또는 전자 빔이 조사되어도 된다.

[10] 상기 [7] 내지 [9] 중 어느 하나에 기재된 방향성 전자 강판의 제조 방법에서는, 상기 탈탄 어닐링 공정의 승온 공정에 있어서의 500℃ 이상 600℃ 미만의 온도역에 있어서의 승온 속도 S1(℃/초) 및 산소 포텐셜 P1이, 하기 식(8) 및 식(9)를 만족시켜도 된다.

[11] 상기 [7] 내지 [10] 중 어느 하나에 기재된 방향성 전자 강판의 제조 방법에서는, 상기 냉연 강판의 판 두께는, 0.17㎜ 이상 0.22㎜ 이하여도 된다.

[12] 상기 [7] 내지 [11] 중 어느 하나에 기재된 방향성 전자 강판의 제조 방법에서는, 상기 강편의 상기 화학 조성이, 질량％로, Bi: 0.001％ 내지 0.020％를 함유해도 된다.

[13] 상기 [7] 내지 [12] 중 어느 하나에 기재된 방향성 전자 강판의 제조 방법에서는, 상기 강편의 상기 화학 조성이, 질량％로, Sn: 0.005 내지 0.500％, Cr: 0.01 내지 0.500％ 및 Cu: 0.01 내지 1.000％로부터 선택되는 1종 이상을 함유해도 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 상기 양태에 의하면, 방향성 전자 강판의 소음 특성을 손상시키는 일 없이 자기 특성을 보다 한층 향상시키는 것이 가능하다.

도 1은 방향성 전자 강판에 있어서의 방향에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 2a는 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판의 구조를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 2b는 동 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판의 구조를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 3은 동 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판의 장력 부여성 절연 피막에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 동 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판의 제조 방법의 흐름의 일례를 도시한 흐름도이다.
도 5는 동 실시 형태에 관한 탈탄 어닐링 공정의 흐름의 일례를 도시한 흐름도이다.
도 6은 동 실시 형태에 관한 탈탄 어닐링 공정의 열처리 패턴의 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 동 실시 형태에 관한 탈탄 어닐링 공정의 열처리 패턴의 일례를 도시한 도면이다.

이하에 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.

(본 발명에 이르는 경위에 대하여)

이하에는, 먼저, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판(본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판) 및 그 제조 방법에 대하여 설명하는 데 앞서, 본 발명자들이 예의 검토함으로써 얻어진 지견과, 이러한 지견에 기초하는 본 발명에 이르는 경위에 대하여, 도 1을 참조하면서 간단하게 설명한다. 도 1은, 방향성 전자 강판에 있어서의 방향에 대하여 설명하기 위한 도면이다.

본 발명자들은, 앞서 언급한 바와 같이, 탈탄 어닐링 조건이나 자구 제어 조건을 다양하게 변경한 재료에 대하여, 자기 특성 및 소음 특성의 평가를 시도했다. 그 결과, 일부의 재료에서는, 자구 제어에 의한 소음 특성의 열화가 적고, 또한 우수한 자기 특성이 확인되었다. 더 상세하게 조사한 결과, 자구 제어에 의한 자왜 변화량은, 2차 재결정 방위의 영향을 강하게 받는다는 지견을 얻을 수 있었다.

자구 세분화 기술이란, 상기와 같이 강판에 대하여 열 변형을 도입하여 자구 구조를 세분화함으로써, 철손을 개선시키는 기술이다. 열 변형은, 연속파 레이저 빔 또는 전자 빔을 방향성 전자 강판의 표면에 대하여 주기적으로 조사함으로써, 도입된다. 그 결과, 방향성 전자 강판의 표면에는 주기적으로 열 변형이 형성된다. 그러나, 실제의 조업에 있어서는, 상기와 같은 빔 조사부뿐만 아니라, 인접하는 빔 조사부 사이(중간 위치)에 있어서도 잉여 변형이 도입되어 버려, 이들 잉여 변형이 자왜에 대하여 악영향을 끼친다.

본 발명자들이, 자왜 변화량과 2차 재결정 조직의 관계를 평가한 결과, 자왜 변화량이 작은 시료의 2차 재결정 방위는, 도 1에 도시한 바와 같은 압연 방향축(2차 재결정립의 압연 방향축, 이하, 「RD축」이라고도 함) 주위의 방위 분산 회전이 크고, 도 1에 도시한 바와 같은 판 두께 방향에 평행인 축(이하, 「ND축」이라고도 함) 주위의 방위 분산 회전, 그리고, RD축 및 ND축의 양쪽에 대하여 수직을 이루는 축(이하, 「TD축」이라고도 함) 주위의 방위 분산 회전은 작아지는 경향을 알아냈다. 이러한 현상의 원인은 완전히 명확하지 않기는 하지만, 결정 방위에 따라 변형이 도입되기 쉬운 방위와, 도입되기 어려운 방위가 존재하기 때문이라고 추정된다.

이러한 지견에 기초하여, 본 발명자들이 가일층의 검토를 행한 결과, 이하에 상세하게 설명하는 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판 및 방향성 전자 강판의 제조 방법에 상도했다.

(방향성 전자 강판에 대하여)

이어서, 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판에 대하여, 상세하게 설명한다.

<방향성 전자 강판의 주요한 구성에 대하여>

먼저, 도 2a 및 도 2b를 참조하면서, 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판의 주요한 구성에 대하여 설명한다. 도 2a 및 도 2b는, 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판의 구조를 모식적으로 도시한 도면이다.

본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판(10)은, 도 2a에 모식적으로 도시한 바와 같이, 모재 강판(11)과, 모재 강판(11)의 표면에 형성된 글래스 피막(13)과, 글래스 피막(13)의 표면에 형성된 절연 피막의 일례인 장력 부여성 절연 피막(15)을 갖고 있다. 글래스 피막(13) 및 장력 부여성 절연 피막(15)은, 모재 강판(11)의 적어도 한쪽 면에 형성되어 있으면 되지만, 통상, 도 2b에 모식적으로 도시한 바와 같이, 모재 강판(11)의 양면에 형성된다.

이하에는, 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판(10)에 대하여, 특징적인 구성을 중심으로 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 공지의 구성이나, 당업자가 실시 가능한 일부의 구성에 대해서는, 상세한 설명을 생략하고 있는 곳이 있다.

[모재 강판(11)에 대하여]

모재 강판(11)은, 이하에 상세하게 설명하는 바와 같은 화학 성분을 함유하는 강편으로 제조됨으로써, 우수한 소음 특성과 자기 특성을 나타내게 된다. 이러한 모재 강판(11)의 화학 성분에 대해서는, 이하에 다시 상세하게 설명한다.

[글래스 피막(13)에 대하여]

글래스 피막(13)은, 모재 강판(11)의 표면에 위치하고 있는, 규산마그네슘을 주성분으로 하는 무기질의 피막이다. 글래스 피막은, 마무리 어닐링에 있어서, 모재 강판의 표면에 도포된 마그네시아(MgO)를 포함하는 어닐링 분리제와, 모재 강판(11)의 표면 성분이 반응함으로써 형성되고, 어닐링 분리제 및 모재 강판의 성분에서 유래하는 조성(더 상세하게는, Mg₂SiO₄를 주성분으로 하는 조성)을 갖게 된다.

[장력 부여성 절연 피막(15)에 대하여]

장력 부여성 절연 피막(15)은, 글래스 피막(13)의 표면에 위치하고 있고, 방향성 전자 강판(10)에 전기 절연성을 부여함으로써 와전류손을 저감시키고, 방향성 전자 강판(10)의 철손을 향상시킨다. 또한, 장력 부여성 절연 피막(15)은, 상기와 같은 전기 절연성 이외에도, 내식성, 내열성, 미끄럼성이라는 다양한 특성을 실현한다.

또한, 장력 부여성 절연 피막(15)은, 방향성 전자 강판(10)에 장력을 부여하는 기능을 갖는다. 방향성 전자 강판(10)에 장력을 부여하여, 방향성 전자 강판(10)에 있어서의 자벽 이동을 용이하게 함으로써, 방향성 전자 강판(10)의 철손을 향상시킬 수 있다.

또한, 이러한 장력 부여성 절연 피막(15)의 표면에는, 연속파 레이저 빔 또는 전자 빔을 사용하여, 이하에 상세하게 설명하는 방법에 의해 자구 세분화 처리가 실시된다. 그 결과, 압연 방향에 대하여 직교하는 방향인 판 폭 방향과 소정의 각도 φ를 이루는 선상의 열 변형이, 압연 방향을 따라 소정의 간격으로 주기적으로 형성되어 있다. 이에 의해, 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판에 있어서, 자기 특성이 보다 한층 향상된다.

이러한 장력 부여성 절연 피막(15)은, 예를 들어 금속 인산염과 실리카를 주성분으로 하는 코팅액을 글래스 피막(13)의 표면에 도포하고, 베이킹함으로써 형성된다.

<방향성 전자 강판(10)의 판 두께에 대하여>

본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판(10)의 제품 판 두께(도 2a 및 도 2b에 있어서의 두께 t)는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 0.17㎜ 이상 0.35㎜ 이하로 할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 냉연 후의 판 두께가0.22㎜ 미만으로 얇은 재료(즉, 얇은 재료)인 경우에 효과가 현저해져, 글래스 피막의 밀착성이 보다 한층 우수한 것으로 된다. 냉연 후의 판 두께는, 예를 들어 0.17㎜ 이상 0.20㎜ 이하인 것이 보다 바람직하다.

<모재 강판(11)의 화학 성분에 대하여>

계속해서, 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판(10)의 모재 강판(11)의 화학 성분에 대하여, 상세하게 설명한다. 이하에는, 특별히 언급하지 않는 한, 「％」의 표기는 「질량％」를 표시하는 것으로 한다.

이하와 같은 화학 성분을 갖는 강편은, 이하에 상세하게 설명하는 바와 같은 공정을 거쳐서 방향성 전자 강판으로 된 경우, 모재 강판(11)의 탄소(C), 산가용성 알루미늄(Sol.Al), 질소(N) 및 황(S) 이외의 성분에 대해서는, 강편 시와 동일한 함유량이 유지된다. 한편, 탄소(C), 산가용성 알루미늄(Sol.Al), 질소(N) 및 황(S)에 대해서는, 이하에 상세하게 설명하는 바와 같은 공정을 거침으로써, 함유량이 변화된다.

[C: 0.010％ 이상 0.200％ 이하]

C(탄소)는, 자속 밀도의 개선 효과를 나타내는 원소이지만, 강편의 C 함유량이 0.200％를 초과하는 경우에는, 2차 재결정 어닐링(즉, 마무리 어닐링)에 있어서 강이 상변태되어, 2차 재결정이 충분히 진행되지 않아, 양호한 자속 밀도와 철손 특성이 얻어지지 않는다. 그 때문에, 강편의 C 함유량을 0.200％ 이하로 한다. C 함유량이 적을수록 철손 저감에 있어서 바람직하므로, 철손 저감의 관점에서, C 함유량은, 바람직하게는 0.150％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.100％ 이하이다.

한편, 강편의 C 함유량이 0.010％ 미만인 경우에는, 자속 밀도의 개선 효과를 얻을 수는 없다. 따라서, 강편의 C 함유량은, 0.010％ 이상으로 한다. C 함유량은, 바람직하게는 0.040％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.060％ 이상이다.

상기와 같은 강편에 있어서의 C 함유량은, 이하에 상세하게 설명하는 바와 같은 공정을 거쳐서 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판(10)으로 됨으로써, 모재 강판(11)에 있어서의 C 함유량이, 0.005％(50ppm) 이하로 된다.

[Si: 2.50％ 이상 4.00％ 이하]

Si(규소)는, 강의 전기 저항(비저항)을 높여 철손의 일부를 구성하는 와전류손을 저감시키는 데, 매우 유효한 원소이다. Si 함유량이 2.50％ 미만인 경우에는, 2차 재결정 어닐링에 있어서 강이 상변태 되어, 2차 재결정이 충분히 진행되지 않아, 양호한 자속 밀도와 철손 특성이 얻어지지 않는다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 강편 및 모재 강판(11)에 있어서, Si 함유량은 2.50％ 이상으로 한다. Si 함유량은, 바람직하게는 3.00％ 이상이고, 보다 바람직하게는 3.20％ 이상이다.

한편, Si 함유량이 4.00％를 초과하는 경우에는, 강판이 취화되어, 제조 공정에서의 통판성이 현저하게 열화된다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 강편 및 모재 강판(11)에 있어서, Si 함유량은 4.00％ 이하로 한다. Si 함유량은, 바람직하게는 3.80％ 이하이고, 보다 바람직하게는 3.60％ 이하이다.

[산가용성 Al: 0.010％ 이상 0.070％ 이하]

산가용성 알루미늄(Sol.Al)은, 방향성 전자 강판에 있어서 2차 재결정을 좌우하는 인히비터라고 불리는 화합물 중, 주요한 인히비터의 구성 원소이고, 본 실시 형태에 관한 모재 강판(11)에 있어서, 2차 재결정 발현의 관점에서 필수적인 원소이다. 강편의 Sol.Al 함유량이 0.010％ 미만인 경우에는, 인히비터로서 기능하는 AlN이 충분히 생성되지 않아, 2차 재결정이 불충분해져, 철손 특성이 향상되지 않는다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 강편에 있어서, Sol.Al 함유량은, 0.010％ 이상으로 한다. Sol.Al 함유량은 바람직하게는 0.015％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.020％이다.

한편, Sol.Al 함유량이 0.070％를 초과하는 경우에는, 강판의 취화가 현저해진다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 강편에 있어서, Sol.Al 함유량은, 0.070％ 이하로 한다. Sol.Al 함유량은, 바람직하게는 0.050％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.030％ 이하이다.

상기와 같은 강편에 있어서의 Sol.Al 함유량은, 이하에 상세하게 설명하는 바와 같은 공정을 거쳐서 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판(10)으로 됨으로써, 모재 강판(11)에 있어서의 Sol.Al 함유량이, 0.005％(50ppm) 이하로 된다.

[Mn: 0.010％ 이상 0.500％ 이하]

Mn(망간)은, 주요한 인히비터의 하나인 MnS을 형성하는, 중요한 원소이다. Mn 함유량이 0.010％ 미만인 경우에는, 2차 재결정을 발생시키는 데 필요한 MnS의 절대량이 부족하다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 강편 및 모재 강판(11)에 있어서, Mn 함유량은 0.010％ 이상으로 한다. Mn 함유량은, 바람직하게는 0.030％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.060％ 이상이다.

한편, Mn 함유량이 0.500％를 초과하는 경우에는, 2차 재결정 어닐링에 있어서 강이 상변태되어, 2차 재결정이 충분히 진행하지 않아, 양호한 자속 밀도와 철손 특성이 얻어지지 않는다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 강편 및 모재 강판(11)에 있어서, Mn 함유량은, 0.500％ 이하로 한다. Mn 함유량은, 바람직하게는 0.300％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.100％ 이하이다.

[N: 0.020％ 이하]

N(질소)는, 상기한 산가용성 Al과 반응하여, 인히비터로서 기능하는 AlN을 형성하는 원소이다. 강편의 N 함유량이 0.020％를 초과하는 경우에는, 냉간 압연 시, 강판 중에 블리스터(공공)가 발생하는 데다가, 강판의 강도가 상승하여, 제조 시의 통판성이 악화된다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 강편에서는, 강편의 N 함유량을 0.020％ 이하로 한다. N 함유량은, 바람직하게는 0.015％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.010％ 이하이다. AlN을 인히비터로서 활용하지 않는 것이라면, N 함유량의 하한값은 0％를 포함할 수 있다. 그러나, 화학 분석의 검출 한계값이 0.0001％이기 때문에, 실용 강판에 있어서, 실질적인 N 함유량의 하한값은, 0.0001％이다. 한편, Al과 결합하여, 인히비터로서 기능하는 AlN을 형성하기 위해서는, N 함유량은 0.001％ 이상인 것이 바람직하고, 0.005％ 이상인 것이 보다 바람직하다.

상기와 같은 강편에 있어서의 N 함유량은, 이하에 상세하게 설명하는 바와 같은 공정을 거쳐서 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판(10)으로 됨으로써, 모재 강판(11)에 있어서의 N 함유량이, 0.010％(100ppm) 이하로 된다.

[S: 0.005％ 이상 0.080％ 이하]

S(황)은, 상기 Mn과 반응함으로써, 인히비터인 MnS을 형성하는 중요한 원소이다. 강편의 S 함유량이 0.005％ 미만인 경우에는, 충분한 인히비터 효과를 얻을 수 없다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 강편에서는, S 함유량을 0.005％ 이상으로 한다. S 함유량은, 바람직하게는 0.010％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.020％ 이상이다.

한편, 강편의 S 함유량이 0.080％를 초과하는 경우에는, 열간 취성의 원인으로 되어, 열간 압연이 현저하게 곤란해진다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 강편에 있어서, S 함유량은 0.080％ 이하로 한다. S 함유량은, 바람직하게는 0.040％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.030％ 이하이다.

상기와 같은 강편에 있어서의 S 함유량은, 이하에 상세하게 설명하는 바와 같은 공정을 거쳐서 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판(10)으로 됨으로써, 모재 강판(11)에 있어서의 S 함유량이, 0.010％(100ppm) 이하로 된다.

P: 0.0300％ 이하

P은 압연에 있어서의 가공성을 저하시키는 원소이다. P 함유량을 0.0300％ 이하로 함으로써, 압연 가공성이 과도하게 저하되는 것을 억제할 수 있고, 제조 시에 있어서의 파단을 억제할 수 있다. 이러한 관점에서 P 함유량은 0.0300％ 이하로 한다. P 함유량은, 0.0200％ 이하인 것이 바람직하고, 0.0100％ 이하인 것이 보다 바람직하다.

P 함유량의 하한은 0％를 포함할 수 있지만, 화학 분석의 검출 한계값이 0.0001％이기 때문에, 실용 강판에 있어서, 실질적인 P 함유량의 하한값은, 0.0001％이다. 또한, P은 집합 조직을 개선하여, 자성을 개선하는 효과를 갖는 원소이기도 하다. 이 효과를 얻기 위해, P 함유량을 0.0010％ 이상으로 해도 되고, 0.0050％ 이상으로 해도 된다.

본 실시 형태에 관한 강편 및 모재 강판(11)에서는, 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판의 특성을 향상시키기 위해, 상술한 각종 원소 외에, 잔부의 Fe의 일부에 바꾸어, Se, Sb, Bi, Cr, Sn 및 Cu의 1종 이상을 더 함유해도 된다. Se, Sb, Bi, Cr, Sn 및 Cu는, 본 실시 형태에 관한 강편 및 모재 강판(11)에 있어서, 임의 원소이기 때문에, 그 함유량의 하한값은, 0％로 된다.

[Se: 0％ 이상 0.080％ 이하]

Se(셀레늄)은, 자성 개선 효과를 갖는 원소이다. 그 때문에, 함유시켜도 된다. Se은, 본 실시 형태에 관한 강편 및 모재 강판(11)에 있어서 임의 원소이다. 그 때문에, 그 함유량의 하한값은, 0％로 되지만, Se을 함유시키는 경우는, 자성 개선 효과를 양호하게 발휘하기 위해, 함유량을 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 자성과 피막 밀착성의 양립을 고려하면, Se 함유량은, 바람직하게는 0.003％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.006％ 이상이다.

한편, 0.080％를 초과하여 Se을 함유시키면, 글래스 피막이 현저하게 열화된다. 따라서, Se 함유량의 상한을 0.080％로 한다. Se 함유량은, 바람직하게는 0.050％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.020％ 이하이다.

[Sb: 0％ 이상 0.50％ 이하]

Sb(안티몬)은, Se과 마찬가지로, 자성 개선 효과를 갖는 원소이다. 그 때문에, 함유시켜도 된다. Sb은, 본 실시 형태에 관한 강편 및 모재 강판(11)에 있어서 임의 원소이다. 그 때문에, 그 함유량의 하한값은, 0％로 되지만, Sb을 함유시키는 경우는, 자성 개선 효과를 양호하게 발휘하기 위해, 함유량을 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 자성과 피막 밀착성의 양립을 고려하면, Sb 함유량은, 바람직하게는 0.01％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.02％ 이상이다.

한편, 0.50％를 초과하여 Sb을 함유시키면, 글래스 피막이 현저하게 열화된다. 따라서, Sb 함유량의 상한을 0.50％로 한다. Sb 함유량은, 바람직하게는 0.30％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.10％ 이하이다.

[Bi: 0％ 이상 0.020％ 이하]

Bi(비스무스)는, Bi는, 자기 특성을 향상시키는 효과를 갖는 원소이다. 그 때문에 함유시켜도 된다. Bi는, 본 실시 형태에 관한 강편 및 모재 강판(11)에 있어서 임의 원소이다. 그 때문에, 그 함유량의 하한값은, 0％로 되지만, 0％로 하는 것은 공업적으로 용이하지 않으므로, 규소 강판의 Bi 함유량을 0.0001％ 이상으로 해도 된다. 또한, Bi를 함유시키는 경우는, 자기 특성 향상 효과를 양호하게 발휘하기 위해, Bi 함유량을 0.0005％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.0010％로 하는 것이 보다 바람직하다.

한편, Bi의 함유량이 0.020％를 초과하면, 냉간 압연 시의 통판성이 열화되는 경우가 있다. 그 때문에, Bi 함유량은 0.020％ 이하로 한다. 또한, 마무리 어닐링 시의 순화가 불충분해 최종 제품에 Bi가 불순물로서 과잉으로 잔류하면, 자기 특성에 악영향을 끼치는 경우가 있다. 그 때문에, Bi 함유량은, 바람직하게는 0.010％ 이하, 보다 바람직하게는 0.005％ 이하이다.

[Cr: 0％ 이상 0.500％ 이하]

Cr(크롬)은, 후술하는 Sn 및 Cu와 마찬가지로, 2차 재결정 조직에 있어서의 Goss 방위 점유율의 증가에 기여하여 자기 특성을 향상시킴과 함께, 글래스 피막 밀착성의 향상 촉진에 기여하는 원소이다. Cr은, 본 실시 형태에 관한 강편 및 모재 강판(11)에 있어서, 임의 원소이다. 그 때문에, 그 함유량의 하한값은 0％로 되지만, 이러한 효과를 얻기 위해서는, Cr 함유량을, 0.010％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.030％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

한편, Cr 함유량이 0.500％를 초과하는 경우에는, Cr 산화물이 형성되어, 자성이 저하된다. 그 때문에, Cr 함유량은, 0.500％ 이하로 한다. Cr 함유량은, 바람직하게는 0.200％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.100％ 이하이다.

[Sn: 0％ 이상 0.500％ 이하]

Sn(주석)은, 1차 결정 조직 제어를 통해, 자성 개선에 이바지하는 원소이다. Sn은, 본 실시 형태에 관한 강편 및 모재 강판(11)에 있어서, 임의 원소이다. 그 때문에, 그 함유량의 하한값은 0％로 되지만, 자성 개선 효과를 얻기 위해서는, Sn 함유량을 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Sn 함유량은, 보다 바람직하게는 0.009％ 이상이다.

한편, Sn 함유량이 0.500％를 초과하는 경우에는, 2차 재결정이 불안정해져, 자기 특성이 열화된다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 모재 강판(11)에 있어서, Sn 함유량은 0.500％ 이하로 한다. Sn 함유량은, 바람직하게는 0.300％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.150％ 이하이다.

[Cu: 0％ 이상 1.000％ 이하]

Cu(구리)는, Bi, Cr과 마찬가지로, 2차 재결정의 조직에 있어서의 Goss 방위 점유율의 증가에 기여함과 함께, 글래스 피막 밀착성의 향상에 기여하는 원소이다. Cu는, 본 실시 형태에 관한 강편 및 모재 강판(11)에 있어서, 임의 원소이다. 그 때문에, 그 함유량의 하한값은 0％로 되지만, 이러한 효과를 얻기 위해서는, Cu 함유량을 0.010％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. Cu 함유량은, 보다 바람직하게는 0.030％ 이상이다. 한편, Cu 함유량이 1.000％를 초과하는 경우에는, 열간 압연 중에 강판이 취화된다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 강편 및 모재 강판(11)에서는, Cu 함유량을 1.000％ 이하로 한다. Cu 함유량은, 바람직하게는 0.500％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.100％ 이하이다.

또한, 모재 강판(11) 중의 화학 성분의 총량을 방향성 전자 강판(10)으로부터 얻기 위해서는, 방향성 전자 강판(10)에 알칼리액에 의한 세정 처리를 실시하여, 장력 부여성 절연 피막(15)을 제거한 후, 또한, 산세에 의한 글래스 피막(13)의 제거 처리를 실시하고, ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)를 사용하여 측정하면 된다. 그 때, C 및 S은 연소-적외선 흡수법을 사용하고, N는 불활성 가스 융해-열전도도법을 사용하고, O는 불활성 가스 융해- 비분산형 적외선 흡수법을 사용하여 측정하면 된다.

장력 부여성 절연 피막의 제거 방법으로서, 피막을 갖는 일방향성 전자 강판을, 고온의 알칼리 용액에 침지하면 된다. 구체적으로는, NaOH: 30 내지 50질량％ ＋H₂O: 50 내지 70질량％의 수산화나트륨 수용액에, 80 내지 90℃에서 5 내지 10분간, 침지한 후에, 수세하여 건조함으로써, 일방향성 전자 강판으로부터 장력 부여성 절연 피막을 제거할 수 있다. 장력 부여성 절연 피막의 두께에 따라, 상기한 수산화나트륨 수용액에 침지하는 시간을 바꾸면 된다.

또한, 예를 들어 글래스 피막의 제거 방법으로서, 농도 30 내지 40％의 염산에, 80 내지 90℃에서 1 내지 5분, 침지한 후에, 추천하여 건조시킴으로써, 글래스 피막을 제거할 수 있다.

상술한 바와 같이 절연 피막의 제거는 알칼리 용액, 글래스 피막의 제거는 염산을 사용한다는 것과 같이 구분지어 사용하여 제거한다. 절연 피막 및 글래스 피막을 제거함으로써, 강판이 현출되어 측정 가능해진다.

또한, 슬래브(강편)의 강 성분은, 주조 전의 용강으로부터 샘플을 채취하여 조성 분석하거나, 주조 후의 슬래브로부터 표면 산화막 등을 제거하여 조성 분석하면 된다.

본 실시 형태에 관한 강편 및 모재 강판(11)의 화학 성분의, 상술한 원소(필수 원소, 임의 원소) 이외의 잔부는, Fe 및 불순물인 것을 기본으로 한다. 그러나, 자기 특성의 향상, 강도, 내식성, 피로 특성 등이라는 구조 부재에 요구되는 특성의 향상, 주조성이나 통판성의 향상, 스크랩 등 사용에 의한 생산성의 향상을 목적으로 하여, 강편 및 모재 강판(11)은, 잔부의 Fe의 일부로 바꾸고, 또한, Mo(몰리브덴), W(텅스텐), In(인듐), B(붕소), Au(금), Ag(은), Te(텔루륨), Ce(세륨), V(바나듐), Co(코발트), Ni(니켈), Ca(칼슘), Re(레늄), Os(오스뮴), Nb(니오븀), Zr(지르코늄), Hf(하프늄), Ta(탄탈), Y(이트륨), La(란탄), Cd(카드뮴), Pb(납), As(비소) 등으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 합계로 5.00％ 이하, 바람직하게는 3.00％ 이하, 보다 바람직하게는 1.00％ 이하 함유해도 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판의 효과는 상실되는 것은 아니다. 이들 원소는, 임의로 포함될 수 있는 원소이기 때문에, 이들 원소의 합계 함유량의 하한값은 0％이다.

또한, 불순물이란, 첨가의 의도에 관계없이, 강편 및 모재 강판(11) 중에 존재하는 것이고, 얻어지는 방향성 전자 강판에 있어서, 존재할 필요가 없는 성분이다. 「불순물」이란 용어는, 강재료를 공업적으로 제조할 때에 원료로서의 광석, 스크랩 또는 제조 환경 등으로부터 혼입되는 불순물을 포함하는 개념이다. 이러한 불순물은, 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판의 효과에 악영향을 끼치지 않는 양으로 포함될 수 있다.

이상, 본 실시 형태에 관한 강편 및 모재 강판(11)의 화학 성분에 대하여, 상세하게 설명했다.

<장력 부여성 절연 피막(15)의 표면에 형성된 열 변형에 대하여>

계속해서, 도 3을 참조하면서, 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판(10)이 갖는 장력 부여성 절연 피막(15)에 대하여 도입되어, 장력 부여성 절연 피막(15)의 표면에 형성된 열 변형에 대하여, 상세하게 설명한다. 도 3은, 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판(10)의 장력 부여성 절연 피막(15)에 대하여 설명하기 위한 도면이다.

도 3은, 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판(10)이 갖는 장력 부여성 절연 피막(15)을 상방으로부터 본 경우의 모식도이고, 본래는 자구 관찰용 주사형 전자 현미경(자구 SEM)으로 관찰함으로써 관찰 가능한 선상의 열 변형(21)을, 모식적으로 도시한 것이다.

본 실시 형태에서 착안하는 소음 특성에 대한 영향 인자로서는, 변형의 존재를 들 수 있다. 앞서 언급한 바와 같은, 레이저 빔 또는 전자 빔에 의한 자구 제어는, 자구 세분화에 의해 철손을 개선하는 기술이지만, 동시에 잉여 변형을 도입하는 것이기도 하다.

본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판(10)에서는, 도 3에 모식적으로 도시한 바와 같이, 장력 부여성 절연 피막(15)의 표면에 대하여, 압연 방향에 대하여 직교하는 방향인 판 폭 방향(TD축과 평행인 방향)과 소정의 각도 φ를 이루는 선상의 열 변형(21)이, 압연 방향(RD축에 평행인 방향)을 따라, 소정의 간격 p로 주기적으로 도입되어 있다.

예를 들어, 자구 세분화에 필요로 하는 선상의 열 변형으로서는, 선 폭을 가능한 한 샤프하게 한 선상의 열 변형을 도입하는 것이 바람직하다. 철손 개선에는, 레이저 빔 또는 전자 빔의 빔선 폭(도 3에 있어서의 선 폭 W)은, 구체적으로는, 10㎛ 이상 300㎛ 이하인 것이 바람직하다. 이 경우, 선상의 열 변형(21)이 도입된 부위(도 3에 있어서의 점 A의 부위)의 변형량이 가장 커지고, 선상의 열 변형(21)으로부터 이격됨에 따라, 도입된 변형량(잉여 변형량이라고 생각할 수 있음)은 감소해 가고, 점 A로부터 압연 방향(RD축에 평행인 방향)으로 p/2만큼 이격된 부위(도 3에 있어서의 점 B의 부위)의 잉여 변형량이 가장 작아진다. 상기와 같은 빔선 폭 W로 선상의 열 변형(21)을 도입한 경우, 잉여 변형이 많이 도입되어 버려, 방향성 전자 강판의 자왜는 저하된다.

열 변형(21)의 선 폭 W는 눈으로 보아서는 확인할 수 없지만, 자구 SEM 등의 자구 구조 관찰 장치를 사용함으로써, 열 변형(21)을 가시화하여, 선 폭 W를 정량 평가할 수 있다.

장력 부여성 절연 피막(15)에 도입된 잉여 변형량은, X선 회절 스펙트럼을 측정함으로써 평가하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 선상의 열 변형(21)(도 3에 있어서의 점 A)의 격자 변형과, 선상의 열 변형(21) 사이(더 상세하게는, 도 3에 있어서의 점 B(하나의 열 변형(21)과, 그 이웃의 열 변형(21)의 RD 방향에 있어서의 중간 지점))의 격자 변형의 비를 평가함으로써, 잉여 변형의 다과를 판단할 수 있다.

격자 변형은, 선원을 Co Kα선으로 한 X선 회절(X-Ray Diffcation: XRD) 스펙트럼을 측정하여, Fe의 {110}면 유래의(면 강도에 대응함) 회절 피크의 반값 전폭으로부터 평가할 수 있다. 이러한 Fe의 {110}면 유래의 회절 피크로서는, 2θ＝52.38±0.50°의 범위에 검출되는 회절 피크에 착안하는 것으로 한다. 이 경우, 잉여 변형량은, 점 A에서 측정한 XRD 스펙트럼에 있어서의 2θ＝52.38±0.50°의 범위의 회절 피크의 반값 전폭 F1(°)과, 점 B에서 측정한 XRD 스펙트럼에 있어서의 2θ＝52.38±0.50°의 범위의 회절 피크의 반값 전폭 F2(°)를 사용하여, (F1－F2)/F2라고 정의할 수 있다.

종래, 낮은 철손을 얻는 관점에서 열 변형(21)의 선 폭 W를 10㎛ 이상 300㎛ 이하로 제어하면, 선상의 열 변형(21)을 자구 SEM으로 관찰함으로써 얻어지는 2차 재결정립의 압연 방향축(RD축) 주위의 방위 분산각 γ(°)가, 하기 식(101)로 표시되는 관계를 만족시킬 수 없게 되어 있었다. 이 경우, 잉여 변형량 (F1－F2)/F2가 0.15 초과로 되어 버려, 자왜가 열화되어 있었다.

그러나, 본 실시 형태에서 설명하는 방법에 의해 2차 재결정 조직을 제어하여, RD축 주위의 방위 분산각 γ(°)가 하기 식(101)을 만족시키고, 또한 ND축 주위의 방위 분산각 α(°), 및 TD축 주위의 방위 분산각 β(°)가 하기 식(102)의 관계를 만족시키는 모재 강판(11)(즉, 결정 방위가 하기 식(101) 및 식(102)로 규정되는 방향으로 되어 있는 모재 강판(11))에 대해서는, 선 폭 W가 10㎛ 이상 300㎛ 이하인 조건에서 선상의 열 변형(21)이 도입되었다고 해도, 잉여 변형량 (F1－F2)/F2가 0.15 이하로 되어, 저철손과 저자왜를 양립할 수 있는 것이 명확해졌다.

상기 식(101)에 있어서, RD축 주위의 방위 분산각 γ(°)가 1.0 미만인 경우 및 8.0을 초과하는 경우에는, 저철손과 저자왜의 양립이 곤란해진다. 또한, 상기 식(102)에 있어서, (α²＋β²)^0.5의 값이 10.0을 초과하는 경우에 있어서도, 저철손과 저자왜의 양립화가 곤란해진다.

앞서 언급한 바와 같이, 방위 분산각 γ가, 방위 분산각 α, β보다도 큰 경우에, 자왜가 더 작은 것으로 되는 점에서, (α²＋β²)^0.5의 값이 작은 쪽이 자왜에 있어서 유리하다. 그 때문에, (α²＋β²)^0.5의 값은, 0.0 이상 4.0 이하인 것이 바람직하다. 또한, RD축 주위의 방위 분산각 γ에 대해서도, 2.5 이상5.0 이하로 됨으로써 자왜가 더욱 향상되기 때문에 바람직하다.

이상적인 Goss 방위는, {110}<001> 방위이다. 그러나, 실제의 결정 방위는, {110}<001>로부터 약간 어긋나 있다. 본 실시 형태에 있어서, 이상적인 Goss 방위 {110}<001>에 대하여, RD, ND, TD축 주위의 어긋남각을 방위 분산각(γ, α, β)이라고 정의하고 있다. 방향성 전자 강판의 결정 방위는, 예를 들어 라우에 회절 장치(RIGAKU RASCO-L II V)를 사용하여 실험적으로 얻을 수 있다. 예를 들어, 폭 방향으로 100㎜×길이 방향으로 500㎜ 또는 폭 방향으로 60㎜×길이 방향으로 300㎜의 방향성 전자 강판에 X선을, 길이 방향으로 10㎜, 폭 방향으로 10㎜ 간격으로 조사하고, 라우에 회절 스폿을 PC상의 해석 소프트웨어로 피팅함으로써, 오일러각 φ1, Φ, φ2가 얻어진다. 예를 들어 Goss 방위의 오일러각은 Bunge 표기로 φ1＝0°, Φ＝45°, φ2＝0°로 부여되기 때문에, 실험에서 얻어진 방위 각도와, Goss 방위의 각도를 비교함으로써, RD, ND, TD축 주위의 어긋남각, 즉, 방위 분산각이 얻어진다.

본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판(10)에서는, 이하에 상세하게 설명하는 바와 같이, 탈탄 어닐링 시에 있어서의 열처리 조건을 제어함으로써 2차 재결정 조직을 제어하여, 상기와 같은 특정한 결정 방위를 갖는 모재 강판(11)을 만들어 넣을 수 있다. 이러한 모재 강판(11)을 갖는 방향성 전자 강판(10)에 대하여, 이하에 상세하게 설명하는 바와 같은 자구 세분화 방법으로 선상의 열 변형(21)을 도입함으로써, 이하의 식(103)으로 표시되는 관계를 만족시키도록, 잉여 변형량 (F1－F2)/F2를 제어할 수 있다. 그 결과, 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판(10)에서는, 소음 특성을 손상시키는 일 없이 자기 특성을 보다 한층 향상시키는 것이 가능해진다.

잉여 변형량 (F1－F2)/F2가 0.00 이하로 되는 경우에는, 장력 부여성 절연 피막(15)에 도입되는 변형량이 불충분해져, 양호한 자기 특성을 얻을 수 없다.

한편, 잉여 변형량 (F1－F2)/F2가 0.15를 초과하는 경우에는, 앞서 언급한 바와 같이, 자왜가 열화된다. 잉여 변형량 (F1－F2)/F2는, 바람직하게는 0.01 이상 0.05 이하이다. 도입되는 잉여 변형량 (F1－F2)/F2는, 후술하는 자구 세분화 공정에 있어서, 레이저 빔 또는 전자 빔의 평균 조사 에너지 밀도를 조정함으로써, 제어 가능하다.

도 3에 모식적으로 도시한 바와 같은 선상의 열 변형(21)은, 반드시 압연 방향(RD축에 평행인 방향)에 대하여 직각일(즉, TD축에 대하여 평행일) 필요는 없고, 이하의 식(104)에 나타내는 바와 같이, TD축에 대하여, ±20°의 범위여도 된다. 즉, 도 3에 모식적으로 도시한 바와 같이, TD축과 선상의 열 변형(21)이 이루는 각 φ의 크기 |φ|는, 0° 이상 20° 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.

여기서, 각도 φ의 크기가 20°를 초과하는 경우에는, 원하는 2차 재결정 방위를 실현하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 각도 φ의 크기는, 보다 바람직하게는 0.0° 이상 10.0° 이하이다.

또한, 도 3에 도시한 바와 같은, 인접하는 선상의 열 변형(21)의 간격(RD축에 평행인 방향의, 열 변형의 중심으로부터 인접한 열 변형(21)의 중심까지의 간격) p는, 2.0㎜ 이상, 10.0㎜ 이하인 것이 바람직하다. 간격 p를 2.0㎜ 이상, 10.0㎜ 이하로 함으로써, 더 확실하게 원하는 열 변형을 도입하는 것이 가능해진다. 인접하는 선상의 열 변형(21)의 간격 p는, 보다 바람직하게는, 3.0㎜ 이상, 8.0㎜ 이하이다.

이상, 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판(10)에 대하여, 상세하게 설명했다.

본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판이 나타내는 각종 자기 특성은, JIS C2550-1(2011)에 규정된 엡스타인법이나, JIS C2556(2011)에 규정된 단판 자기 특성 측정법(Single Sheet Tester: SST)에 의거하여, 측정하는 것이 가능하다.

(방향성 전자 강판의 제조 방법에 대하여)

이어서, 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판의 제조 방법에 대하여, 도 4 내지 도 7을 참조하면서 상세하게 설명한다. 도 4는, 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판의 제조 방법의 흐름의 일례를 도시한 흐름도이다. 도 5는, 본 실시 형태에 관한 탈탄 어닐링 공정의 흐름의 일례를 도시한 흐름도이다. 도 6 및 도 7은, 본 실시 형태에 관한 탈탄 어닐링 공정의 열처리 패턴의 일례를 도시한 도면이다.

<방향성 전자 강판의 제조 방법의 전체적인 흐름>

이하에는, 도 4를 참조하면서, 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판의 제조 방법의 전체적인 흐름을 설명한다.

본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판의 제조 방법의 전체적인 흐름은, 이하와 같다.

먼저, 상기와 같은 화학 성분을 갖는 강편(슬래브)을 열간 압연한 후, 어닐링을 실시하여, 열연 어닐링 공정을 얻는다. 이어서, 얻어진 열연 어닐링 강판에 대하여, 산세 후, 1회, 또는 중간 어닐링을 끼우는 2회의 냉간 압연을 실시하여, 소정의 냉연 후의 판 두께까지 냉연된 냉연 강판을 얻는다. 그 후, 얻어진 냉연 강판에 대하여, 습윤 수소 분위기 중의 어닐링(탈탄 어닐링)에 의해, 탈탄 및 1차 재결정을 행하여, 탈탄 어닐링 강판으로 한다. 이러한 탈탄 어닐링에 있어서, 강판의 표면에는, 소정의 Mn계 산화막이 형성된다. 계속해서, MgO를 주체로 하는 어닐링 분리제를 탈탄 어닐링 강판의 표면에 도포한 후 건조시켜, 마무리 어닐링을 행한다. 이러한 마무리 어닐링에 의해, 2차 재결정이 일어나, 강판의 결정립 조직이 {110}<001> 방위에 집적된다. 동시에, 강판 표면에 있어서는, 어닐링 분리제 중의 MgO와 탈탄 어닐링 시에 강판 표면에 형성되는 산화막(Fe₂SiO₄ 및 SiO₂)이 반응하여, 글래스 피막이 형성된다. 마무리 어닐링판을 수세 또는 산세에 의해 제거한 후, 인산염을 주체로 하는 도포액을 도포하여 베이킹함으로써, 장력 부여성 절연 피막이 형성된다.

즉, 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판의 제조 방법에서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 이하의 공정을 포함한다.

상기와 같은 화학 성분을 갖는 강편을 소정의 온도에서 열간 압연하여, 열연 강판을 얻는 열간 압연 공정(스텝 S101)과,

얻어진 열연 강판을 어닐링하여 열연 어닐링 강판을 얻는 열연판 어닐링 공정(스텝 S103)과,

얻어진 열연 어닐링 강판에 대하여, 1회의 냉간 압연, 또는 중간 어닐링을 끼우는 복수의 냉간 압연을 실시하여, 냉연 강판을 얻는 냉간 압연 공정(스텝 S105)과,

얻어진 냉연 강판에 대하여 탈탄 어닐링을 실시하여, 탈탄 어닐링 강판을 얻는 탈탄 어닐링 공정(스텝 S107)과,

얻어진 탈탄 어닐링 강판에 대하여 어닐링 분리제를 도포한 후에, 마무리 어닐링을 실시하는 마무리 어닐링 공정(스텝 S109)과,

마무리 어닐링 후의 강판 표면에 절연 피막(더 상세하게는, 장력 부여성 절연 피막)을 형성하는 절연 피막 형성 공정(스텝 S111)과,

레이저 빔 또는 전자 빔에 의해 장력 부여성 절연 피막의 표면에 선상의 열 변형을 도입하는 자구 세분화 공정(스텝 S113).

이하, 이들 공정에 대하여, 상세하게 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 각 공정에 있어서의 어느 조건이 기재되어 있지 않은 경우에는, 공지의 조건을 적절히 적응하여 각 공정을 행하는 것이 가능하다.

<열간 압연 공정>

열간 압연 공정(스텝 S101)은, 소정의 화학 성분을 갖는 강편(예를 들어, 슬래브 등의 강괴)을 열간 압연하여, 열연 강판으로 하는 공정이다. 강편의 성분으로서는, 상술한 바와 같은 성분으로 한다. 이러한 열간 압연 공정에 있어서, 상술한 바와 같은 화학 성분을 갖는 규소 강의 강편은, 먼저, 가열 처리된다.

여기서, 가열 온도는, 1100 내지 1450℃의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 가열 온도는, 보다 바람직하게는 1300℃ 이상 1400℃ 이하이다. 이어서, 상기와 같은 온도까지 가열된 강편은, 계속되는 열간 압연에 의해, 열연 강판으로 가공된다. 가공된 열연 강판의 판 두께는, 예를 들어 2.0㎜ 이상 3.0㎜ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.

<열연판 어닐링 공정>

열연판 어닐링 공정(스텝 S103)은, 열간 압연 공정을 거쳐서 제조된 열연 강판을 어닐링하여, 열연 어닐링 강판으로 하는 공정이다. 이러한 어닐링 처리를 실시함으로써, 강판 조직에 재결정이 발생하여, 양호한 자기 특성을 실현하는 것이 가능해진다.

열연판 어닐링 공정에서는, 공지의 방법에 따라, 열간 압연 공정을 거쳐서 제조된 열연 강판을 어닐링하여, 열연 어닐링 강판으로 하면 된다. 어닐링 시에 열연 강판을 가열하는 수단에 대해서는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 공지의 가열 방식을 채용하는 것이 가능하다. 또한, 어닐링 조건에 대해서도, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 열연 강판에 대하여, 900 내지 1200℃의 온도 영역에서 10초 내지 5분간의 어닐링을 행할 수 있다.

이러한 열연판 어닐링 공정 후, 이하에 상세하게 설명하는 냉간 압연 공정 전에, 열연 강판의 표면에 대하여 산세를 실시해도 된다.

<냉간 압연 공정>

냉간 압연 공정(스텝 S105)은, 열연 어닐링 강판에 대하여, 1회 또는 중간 어닐링을 끼우는 2회 이상의 냉간 압연을 실시하여, 냉연 강판으로 하는 공정이다. 또한, 상기와 같은 열연판 어닐링을 실시한 경우, 강판 형상이 양호해지기 때문에, 1회째의 압연에 있어서의 강판 파단의 가능성을 경감시킬 수 있다. 또한, 냉간 압연은, 3회 이상으로 나누어 실시해도 되지만, 제조 비용이 증대되기 때문에, 1회 또는 2회로 하는 것이 바람직하다.

냉간 압연 공정에서는, 공지의 방법에 따라, 열연 어닐링 강판을 냉간 압연 하여, 냉연 강판으로 하면 된다. 예를 들어, 최종 압하율은, 80％ 이상 95％ 이하의 범위 내로 할 수 있다. 최종 압하율이 80％ 미만인 경우에는, {110}<001> 방위가 압연 방향으로 높은 집적도를 갖는 Goss핵을 얻을 수 없을 가능성이 높아져, 바람직하지 않다.

한편, 최종 압하율이 95％를 초과하는 경우에는, 후단의 마무리 어닐링 공정에 있어서, 2차 재결정이 불안정해질 가능성이 높아지기 때문에, 바람직하지 않다. 최종 압하율을 상기 범위 내로 함으로써, {110}<001> 방위가 압연 방향으로 높은 집적도를 갖는 Goss핵을 얻음과 함께, 2차 재결정의 불안정화를 억제할 수 있다.

최종 압하율이란, 냉간 압연의 누적 압하율이고, 중간 어닐링을 행하는 경우에는, 중간 어닐링 후의 냉간 압연의 누적 압하율이다.

또한, 중간 어닐링을 끼우는 2회 이상의 냉간 압연을 실시하는 경우, 1회째의 냉간 압연은, 압하율을 5 내지 50％ 정도로 하고, 950℃ 내지 1200℃의 온도에서 30초 내지 30분 정도의 중간 어닐링을 실시하는 것이 바람직하다.

여기서, 냉간 압연이 실시된 냉연 강판의 판 두께(냉연 후의 판 두께)는, 통상, 최종적으로 제조되는 방향성 전자 강판의 판 두께(장력 부여성 절연 피막의 두께를 포함한 제품 판 두께)와 다르다. 방향성 전자 강판의 제품 판 두께에 대해서는, 앞서 언급한 바와 같다.

상기와 같은 냉간 압연 공정 시에, 자기 특성을 보다 한층 향상시키기 위해, 에이징 처리를 부여하는 것도 가능하다. 냉간 압연 중에 복수회의 패스에 의해 각 판 두께 단계를 거치지만, 적어도 1회 이상의 도중 판 두께 단계에 있어서, 강판에 대하여 100℃ 이상의 온도 범위에서 1분 이상의 시간 유지하는 열효과를 부여하는 것이 바람직하다. 이러한 열효과에 의해, 후단의 탈탄 어닐링 공정에 있어서, 더 우수한 1차 재결정 집합 조직을 형성시키는 것이 가능해지고, 나아가서는, 후단의 마무리 어닐링 공정에 있어서, {110}<001> 방위가 압연 방향으로 정렬된 양호한 2차 재결정을 충분히 발달시키는 것이 가능해진다.

<탈탄 어닐링 공정>

탈탄 어닐링 공정(스텝 S107)은, 얻어진 냉연 강판에 대하여 탈탄 어닐링을 행하여, 탈탄 어닐링 강판으로 하는 공정이다. 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판의 제조 방법에서는, 이러한 탈탄 어닐링 공정에 있어서, 소정의 열처리 조건에 의거하여 어닐링 처리를 실시함으로써, 2차 재결정 조직을 제어한다.

본 실시 형태에 관한 탈탄 어닐링 공정은, 원하는 2차 재결정 조직을 얻기 위해, 도 5에 도시한 바와 같이, 승온 공정(스텝 S131)과, 균열 공정(스텝 S133)이라는, 2개의 공정으로 구성된다.

승온 공정(스텝 S131)은, 냉간 압연 공정에서 얻어진 냉연 강판을, 실온으로부터 후단의 균열 공정이 실시되는 700℃ 이상 1000℃ 이하의 범위 내의 온도 T1(℃)까지, 소정의 승온 속도로 승온하는 공정이다. 또한, 균열 공정(스텝 S131)은, 소정의 승온 속도로 승온된 냉연 강판을, 소정의 온도에서 소정 시간 유지함으로써 어닐링하는 공정이다.

이하, 이들 공정에 대하여, 도 6 및 도 7을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 6 및 도 7에 도시한 열처리 패턴의 도면에 있어서, 종축 및 횡축의 눈금 간격은 정확한 것으로는 되어 있지 않고, 도 6 및 도 7에 도시한 열처리 패턴은, 어디까지나 모식적인 것이다.

[승온 공정]

본 실시 형태에 관한 승온 공정은, 본 발명에 있어서 특히 중요한 역할을 하는, 2차 재결정립의 집합 조직을 제어하기 위한 공정이다. 본 실시 형태에 있어서, 저소음에 이바지하는 2차 재결정 방위를 만족시키는 제조 조건으로서, 탈탄 어닐링에 있어서의 승온 속도 및 분위기 제어가 있다. 구체적으로는, 본 실시 형태에 관한 승온 공정에서는, 도 6에 도시한 바와 같은 600 내지 800℃의 온도 영역에 대하여, 승온 속도 S0(℃/초)이 하기 식(201)을 만족시키고, 또한 승온 시의 분위기(더 상세하게는, 산소 포텐셜 P0(－))가 하기 식(202)를 만족시키도록 제어한다.

본 실시 형태에 관한 승온 공정에 있어서, 600 내지 800℃의 온도 영역의 승온 속도 S0을 높이면 높일수록, 2차 재결정 조직에 있어서, 방위 분산각 α, β의 크기는 감소하고, 방위 분산각 γ의 크기는 증가하는 경향이 있다. 이러한 경향을 확실하게 발현시키기 위해, 600 내지 800℃의 온도 영역의 승온 속도 S0을, 400℃/초 이상으로 한다. 한편, 600 내지 800℃의 온도 영역의 승온 속도 S0이 2500℃/초를 초과하는 경우에는, 오버슈트해 버릴 가능성이 있기 때문에, 600 내지 800℃의 온도 영역의 승온 속도 S0은, 2500℃/초 이하로 한다. 600 내지 800℃의 온도 영역의 승온 속도 S0은, 바람직하게는 1000℃/초 이상 2000℃/초 이하이다.

600 내지 800℃의 온도 영역은 철의 재결정 온도역이고, 또한 페라이트와 오스테나이트의 상변태 온도도, 이 온도역에 존재한다. 승온 속도가 재결정이나 상변태에 영향을 끼치고, 탈탄 어닐링판의 조직의 방위 선택성에 영향을 끼치기 때문이라고 생각된다.

600 내지 800℃의 온도 영역 중, 특히 700 내지 800℃의 승온 속도 S01을 700℃/초 이상, 2000℃/초 이하로 하는 것이 바람직하다. 700 내지 800℃의 승온 속도를 제어함으로써, 방위 분산각 α, β의 크기는 감소하기 때문이다. 그 이유로서, 700 내지 800℃의 승온 속도를 높임으로써, Goss 방위가 잠식하는 방위(Σ9 대응 방위) 중 방위 분산각 α 및 β를 작게 하는 방위인 {411}<148>립이 발달하기 때문이라고 생각된다. 보다 바람직하게는, 700 내지 800℃의 승온 속도는 1000℃/초 이상, 2000℃/초 이하, 더욱 바람직하게는 1300℃/초 이상, 2000℃/초 이하이다.

또한, 승온 시의 분위기 제어도 중요하다. 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판(10)은 탄소를 함유하지만, 600 내지 800℃ 온도역의 산소 포텐셜 P0이 높으면, 탈탄이 발생한다. 탄소 함유량은, 상변태 거동에 강하게 영향을 끼치기 때문인지, 탈탄이 승온 중에 일어나 버리는 경우, 원하는 2차 재결정 조직을 얻을 수는 없다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 승온 공정에서는, 600 내지 800℃의 온도 영역에 있어서의 산소 포텐셜 P0을 0.10 이하로 한다. 한편, 600 내지 800℃의 온도 영역에 있어서의 산소 포텐셜 P0의 하한값은, 특별히 규정하는 것은 아니지만, 산소 포텐셜을 0.0001 미만으로 제어하는 것은 곤란하므로, 600 내지 800℃의 온도 영역에 있어서의 산소 포텐셜 P0은, 0.0001 이상으로 한다. 600 내지 800℃의 온도 영역에 있어서의 산소 포텐셜 P0은, 바람직하게는 0.0001 내지 0.05이다. 산소 포텐셜은, 분위기 중의 수증기 분압 P_H2O과 수소 분압 P_H2의 비(즉, PH_2O/PH₂)로 정의된다.

0.10 이하의 산소 포텐셜로 400℃/초 이상의 가열 속도의 급속 가열을 행하면, 오버슈트 시에 SiO₂ 피막이 과잉으로 생성되는 것이 염려된다. 그러나, 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판(10)에서는, 최고 도달 온도를 950℃로 하여, 오버슈트를 억제함으로써, SiO₂ 피막의 과잉 생성을 억제할 수 있다.

또한, 글래스 피막 밀착성의 확보의 관점에서, 승온 공정에 있어서의 500℃ 이상 600℃ 미만의 온도역에 있어서의 승온 속도 S1(℃/초) 및 산소 포텐셜 P1을, 각각, 이하의 식(203) 및 식(204)를 만족시키도록 제어하는 것이 바람직하다. 이러한 제어를 행하였다고 해도, 전혀 악영향은 없다.

500℃ 이상 600℃ 미만의 온도역에 있어서, 상기와 같은 승온 속도 S1 및 산소 포텐셜 P1을 확보함으로써, 글래스 피막 밀착성에 유리한 Mn계 산화막을 형성시키는 것이 가능해진다. 글래스 피막 밀착성이 유리하다는 것은, 글래스 피막의 장력이 강하다는 것과 동의이다. 글래스 피막 밀착성이 우수한 재료도 소음 특성이 우수한 것이 판명되어 있다. 그 때문에, 상기 식(203) 및 식(204)가 만족되도록 승온 속도 및 분위기를 제어함으로써, 방향성 전자 강판에 있어서 가일층 저소음화를 실현하는 것이 가능해진다.

500℃ 이상 600℃ 미만의 온도역에 있어서의 승온 속도 S1은, 보다 바람직하게는 300℃/초 이상 700℃/초 이하이고, 500℃ 이상 600℃ 미만의 온도역에 있어서의 산소 포텐셜 P1은, 보다 바람직하게는 0.0001 이상, 0.10 이하이다.

[균열 공정]

본 실시 형태에 관한 균열 공정(스텝 S133)은, 예를 들어 도 7에 도시한 바와 같이, 균열 공정이 두 공정을 포함하는 것이 바람직하다.

즉, 도 7에 열처리 패턴을 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 균열 공정은, 소정의 산소 포텐셜 P2의 분위기 중, 700℃ 이상 900℃ 이하의 온도 T2(℃)에서 10초 이상 1000초 이하의 시간 유지하는 제1 균열 공정과, 제1 균열 공정에 이어서 실시되어, 하기 식(205)를 만족시키는 산소 포텐셜 P3의 분위기 중, 하기 식(206)을 만족시키는 온도 T3(℃)에서, 5초 이상 500초 이하의 시간 유지하는 제2 균열 공정을 포함해도 된다. 이하, 이러한 균열 공정을 복수 포함하는 어닐링 처리를 다단계 어닐링이라고도 한다.

이러한 2단계 어닐링을 실시할 때에는, 1단계째와 2단계째의 어닐링 온도 및 유지 시간의 제어가 중요해진다.

탈탄 개선의 관점에서, 예를 들어 제1 균열 공정에서는, 어닐링 온도 T2(판 온)는, 700℃ 이상 900℃ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 어닐링 온도 T2의 유지 시간은, 10초 이상 1000초 이하인 것이 바람직하다. 어닐링 온도 T2가 700℃ 미만인 경우에는, 탈탄이 진행되지 않아, 탈탄 불량으로 되므로 바람직하지 않다.

한편, 어닐링 온도 T2가 900℃를 초과한 경우에는, 입자 조직이 조대화되어, 2차 재결정 불량(자성 불량)을 야기하므로 바람직하지 않다. 또한, 유지 시간이 10초 미만인 경우에도, 탈탄이 진행되지 않아 탈탄 불량으로 되므로 바람직하지 않다. 유지 시간이 장시간화되는 것 자체는, 탈탄의 관점에서는 문제 없지만, 생산성의 관점에서, 유지 시간은 1000초 이하로 하는 것이 바람직하다. 어닐링 온도 T3은, 보다 바람직하게는, 780℃ 이상 860℃ 이하이다. 또한, 유지 시간은, 실용 강판의 제조에 있어서는, 보다 바람직하게는 50초 이상 300초 이하이다.

또한, 글래스 피막 밀착성에 유리한 Mn계 산화물의 형성량을 확보한다는 관점에서, 제1 균열 공정에 있어서의 어닐링 시의 산소 포텐셜 P2는, 승온 공정에 있어서의 500 내지 600℃의 온도 영역의 산소 포텐셜 P1과 비교하여, 높게 하는(P2>P1) 것이 바람직하다. 충분한 산소 포텐셜이 얻어짐으로써, 탈탄 반응을 충분히 진행시킬 수 있다. 단, 제1 균열 공정에 있어서의 어닐링 시의 산소 포텐셜 P2가 지나치게 크면, Mn계 산화물(Mn₂SiO₄)은 Fe₂SiO₄로 치환되어 버리는 경우가 있다. 이 Fe₂SiO₄은, 글래스 피막 밀착성을 열화시킨다. 따라서, 제1 균열 공정에 있어서의 어닐링 시의 산소 포텐셜 P2를, 0.20 이상, 1.00 이하의 범위 내로 제어한다. 제1 균열 공정에 있어서의 어닐링 시의 산소 포텐셜 P2는, 바람직하게는 0.20 이상, 0.80 이하이다.

상기와 같은 제어를 행하였다고 해도, 제1 균열 공정에 있어서 Fe₂SiO₄의 생성을 완전히 억제할 수는 없다. 그 때문에, 제1 균열 공정에 이어서 실시되는 제2 균열 공정에서는, 어닐링 온도 T3(판온)을, 상기 식(206)으로 규정되는 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 어닐링 온도 T3을 상기 식(206)으로 규정되는 범위 내로 함으로써, 제1 균열 공정에 있어서 Fe₂SiO₄이 생성되었다고 해도, 생성된 Fe₂SiO₄이 Mn계 산화물(Mn₂SiO₄)로 환원되기 때문이다. 어닐링 온도 T3은, 보다 바람직하게는, (T2＋100)℃ 이상 1000℃ 이하이다.

또한, 제2 균열 공정에 있어서의 상기 어닐링 온도 T3의 유지 시간은, 5초 이상 500초 이하로 한다. 유지 시간이 5초 미만인 경우에는, 어닐링 온도를 상기와 같은 범위 내로 한 경우라도, 제1 균열 공정에 있어서 생성된 Fe₂SiO₄를 Mn계 산화물(Mn₂SiO₄)로 환원할 수 없을 가능성이 있다. 한편, 유지 시간이 500초를 초과하는 경우에는, 생성된 Mn계 산화물(Mn₂SiO₄)이 SiO₂로 환원되어 버릴 가능성이 있다. 제2 균열 공정에 있어서의 상기 어닐링 온도 T4의 유지 시간은, 보다 바람직하게는 10초 이상 100초 이하이다.

제2 균열 공정을 환원 분위기로 하기 위해, 제2 균열 공정의 산소 포텐셜 P3을, 상기 식(205)에 나타낸 바와 같이, 제1 균열 공정의 산소 포텐셜 P2보다도 작게 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제2 균열 공정의 산소 포텐셜 P3을 0.0001 이상, 0.10 이하로 제어함으로써, 보다 양호한 글래스 피막 밀착성 및 자기 특성을 얻을 수 있다.

제1 균열 공정과 제2 균열 공정 사이의 시간 간격은, 특별히 규정하는 것은 아니지만, 가능한 한 짧게 하는 것이 바람직하고, 제1 균열 공정과 제2 균열 공정을 연속해서 실시하는 것이 바람직하다. 제1 균열 공정과 제2 균열 공정을 연속해서 실시하는 경우에는, 각 균열 공정의 조건으로 되도록 제어된 연속 어닐링로를 2개 연속시켜 마련하면 된다.

또한, 제1 균열 공정의 균열 시간과 제2 균열 공정의 균열 시간의 비는, 제1 균열 시간/제2 균열 시간을 0.5 초과로 하는 것이 바람직하고, 1.0 초과로 하는 것이 보다 바람직하고, 10.0 초과로 하는 것이 더욱 바람직하다. 상한은 바람직하게는 80.0 미만이고, 보다 바람직하게는 60.0 미만이고, 더욱 바람직하게는 30.0 미만이다. 상기 범위로 어닐링 시간을 제어함으로써, 탈탄 어닐링판의 입경은 적정한 사이즈로 제어하여, 안정적으로 2차 재결정을 발현시키는 것이 용이해진다.

<질화 공정>

본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판은, 탈탄 어닐링 공정 후, 마무리 어닐링 공정 전에, 질화 처리를 행하는 질화 처리 공정을 가져도 된다. 질화 처리 공정에서는, 탈탄 어닐링 공정 후의 탈탄 어닐링 강판에 대하여, 질화 처리를 실시한다. 질화 처리 공정은 주지의 조건에서 실시하면 충분하지만, 바람직한 질화 처리 조건은 예를 들어, 다음과 같다.

질화 처리 온도: 700 내지 850℃

질화 처리로 내의 분위기(질화 처리 분위기): 수소, 질소 및 암모니아 등의 질화능을 갖는 가스를 함유하는 분위기

질화 처리 온도가 700℃ 이상, 또는 질화 처리 온도가 850℃ 미만이면, 질화 처리에 있어서, 질소가 강판 중에 침입하기 쉽다. 이 경우, 질화 공정에 있어서 강판 내부에서의 질소량을 충분히 확보할 수 있어, 2차 재결정 직전에서의 미세 AlN이 충분히 얻어진다. 그 결과, 마무리 어닐링 공정에 있어서 2차 재결정이 충분히 발현된다. 질화 처리 공정에 있어서의, 질화 처리 온도에서의 유지 시간은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 10 내지 60초이다.

<마무리 어닐링 공정>

다시 도 4로 돌아가, 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판의 제조 방법에 있어서의 마무리 어닐링 공정에 대하여 설명한다.

마무리 어닐링 공정(스텝 S109)은, 탈탄 어닐링 공정에서 얻어진 탈탄 어닐링 강판(필요에 따라 또한 질화 처리 공정을 거친 탈탄 어닐링 강판을 포함함)에 대하여 소정의 어닐링 분리제를 도포한 후에, 마무리 어닐링을 실시하는 공정이다. 여기서, 마무리 어닐링은, 일반적으로, 강판을 코일상으로 감은 상태에 있어서, 장시간 행해진다. 따라서, 마무리 어닐링에 앞서, 강판의 감기 내와 외의 시징의 방지를 목적으로 하여, 어닐링 분리제를 탈탄 어닐링 강판에 도포하고, 건조시킨다. 어닐링 분리제로서는, 예를 들어 마그네시아(MgO) 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 사용할 수 있다. 어닐링 분리제는, 예를 들어 실질적으로 마그네시아(MgO)로 이루어져 있어도 되고, Ti 화합물이 금속 Ti 환산으로 0.5질량％ 이상 10질량％ 이하 포함되어도 된다.

마무리 어닐링에 있어서의 열처리 조건은, 특별히 한정되는 것은 아니고, 공지의 조건을 적절히 채용할 수 있다. 예를 들어, 1100℃ 이상 1300℃ 이하의 온도 영역에서, 10시간 이상 60시간 이하의 시간 유지함으로써, 마무리 어닐링을 행할 수 있다. 또한, 마무리 어닐링 시의 분위기는, 예를 들어 질소 분위기 또는 질소와 수소의 혼합 분위기로 할 수 있다. 또한, 질소와 수소의 혼합 분위기로 하는 경우에는, 분위기의 산소 포텐셜을 0.5 이하로 하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 마무리 어닐링 중에, 2차 재결정이 {110}<001> 방위에 집적되고, 압연 방향으로 자화 용이축이 정렬된 조대한 결정립이 생성된다. 그 결과, 우수한 자기 특성이 실현된다. 동시에, 강판 표면에 있어서는, 어닐링 분리제 중의 MgO와 탈탄 어닐링으로 생성된 산화물이 반응하여, 글래스 피막이 형성된다.

<절연 피막 형성 공정>

절연 피막 형성 공정(스텝 S111)은, 마무리 어닐링 공정 후의 냉연 강판의 양면에 대하여, 장력 부여성 절연 피막을 형성하는 공정이다. 여기서, 절연 피막 형성 공정에 대해서는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 하기와 같은 공지의 절연 피막 처리액을 사용하여, 공지의 방법에 의해 처리액의 도포, 건조 및 베이킹을 행하면 된다. 강판 표면에 장력 부여성 절연 피막을 더 형성함으로써, 방향성 전자 강판의 자기 특성을 더욱 향상시키는 것이 가능해진다.

절연 피막이 형성되는 강판의 표면은, 처리액을 도포하기 전에, 알칼리 등에 의한 탈지 처리나, 염산, 황산, 인산 등에 의한 산세 처리 등, 임의의 전처리를 실시해도 되고, 이들 전처리를 실시하지 않고 마무리 어닐링 후인 상태의 표면이어도 된다.

여기서, 강판의 표면에 형성되는 절연 피막은, 방향성 전자 강판의 절연 피막으로서 사용되는 것이라면, 특별히 한정되는 것은 아니고, 공지의 절연 피막을 사용하는 것이 가능하다. 이러한 절연 피막으로서, 예를 들어 무기물을 주체로 하고, 또한 유기물을 포함한 복합 절연 피막을 들 수 있다. 여기서, 복합 절연 피막이란, 예를 들어 크롬산 금속염, 인산 금속염 또는 콜로이달 실리카, Zr 화합물, Ti 화합물 등의 무기물의 적어도 어느 것을 주체로 하여, 미세한 유기 수지의 입자가 분산되어 있는 절연 피막이다. 특히, 근년 요구가 높아지고 있는 제조 시의 환경 부하 저감의 관점에서는, 인산 금속염이나 Zr 혹은 Ti의 커플링제, 또는 이것들의 탄산염이나 암모늄염을 출발 물질로서 사용한 절연 피막이 바람직하게 사용된다.

또한, 상기와 같은 절연 피막 형성 공정에 이어서, 형상 교정을 위한 평탄화 어닐링을 실시해도 된다. 강판에 대하여 평탄화 어닐링을 행함으로써, 또한 철손을 저감시키는 것이 가능해진다. 평탄화 어닐링을 행하는 경우, 피막 형성 공정에 있어서의 베이킹을 생략해도 된다.

<자구 세분화 공정>

자구 세분화 공정(스텝 S113)은, 레이저 빔 또는 전자 빔에 의해, 장력 부여성 절연 피막의 표면에 선상의 열 변형을 도입하여, 모재 강판(11)의 자구를 세분화하는 공정이다.

본 실시 형태에 관한 자구 세분화 공정에서는, 레이저 빔 또는 전자 빔의 조사 강도를 포함하는 빔 조사 조건을 제어함으로써, 도입되는 변형량을 제어한다. 더 상세하게는, 장력 부여성 절연 피막으로의 단위 면적당의 투입 에너지(즉, 평균 조사 에너지 밀도) Ua(mJ/㎟)를 제어함으로써, 장력 부여성 절연 피막에 대하여 열 변형을 도입한다.

여기서, 저철손 및 저자왜의 양립을 실현하기 위해, 본 실시 형태에 관한 자구 세분화 공정에서는, 이하의 식(207)을 만족시키도록, 평균 조사 에너지 밀도 Ua를 제어한다. 평균 조사 에너지 밀도 Ua(mJ/㎟)는, 레이저 빔 또는 전자 빔의 빔 파워 PW(W)와, 판 폭 방향(TD축과 평행인 방향)의 레이저 빔 또는 전자 빔의 주사 속도 Vc(m/s)와, 압연 방향(RD축과 평행인 방향)의 빔 조사 간격 PL(㎜)을 사용하여, Ua＝PW/(Vc×PL)로 정의된다.

평균 조사 에너지 밀도 Ua가 1.0 미만으로 되는 경우에는, 장력 부여성 절연 피막에 대하여 충분한 열 변형을 도입할 수 없어, 바람직하지 않다. 한편, 평균 조사 에너지 밀도 Ua가 5.0을 초과하는 경우에는, 잉여 변형량이 지나치게 커지는 결과, 자왜가 저하되므로 바람직하지 않다. 평균 조사 에너지 밀도 Ua는, 바람직하게는 1.3mJ/㎟ 이상이고, 보다 바람직하게는 1.7mJ/㎟ 이상이고, 더욱 바람직하게는 2.0mJ/㎟ 이상이다. 또한, 평균 조사 에너지 밀도 Ua는, 바람직하게는 4.5mJ/㎟ 이하이고, 보다 바람직하게는 4.0mJ/㎟ 이하이고, 더욱 바람직하게는 3.0mJ/㎟ 이하이다.

평균 조사 에너지 밀도 Ua는, 상기 정의식과 같이, 빔 파워 PW(W)와, 판 폭 방향의 빔 주사 속도 Vc(m/s)와, 압연 방향의 빔 조사 간격 PL(㎜)의 적어도 어느 것을 변화시킴으로써, 원하는 값으로 제어하는 것이 가능하다. 이때, 빔 주사 속도 Vc나 빔 조사 간격 PL을 변화시키기 위해서는, 방향성 전자 강판의 제조 라인(자구 세분화 공정을 위한 연속 조업 라인)의 라인 속도를 변경할 필요가 발생하기 때문에, 생산성을 유지하면서 평균 조사 에너지 밀도를 제어하는 것이 번잡해지는 경우가 있다. 그래서, 평균 조사 에너지 밀도 Ua의 값을 변화시킬 때에는, 먼저, 라인 속도의 변경이 불필요한 빔 파워 PW를 변화시키는 것을 검토하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시 형태에 관한 자구 세분화 공정에 있어서, 장력 부여성 절연 피막의 표면에 열 변형을 도입할 때에, 레이저 빔 또는 전자 빔의 장력 부여성 절연 피막의 표면에서의 빔 형상은, 원 형상이어도 되고 타원 형상이어도 된다.

자구 세분화 공정에서 사용되는 레이저 빔 장치나 전자 빔 장치는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 공지의 각종 장치를 적절히 이용하는 것이 가능하다.

이상 설명한 바와 같은 공정을 거침으로써, 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판을 제조할 수 있다.

이상, 본 실시 형태에 관한 방향성 전자 강판의 제조 방법에 대하여, 상세하게 설명했다.

실시예

이하에는, 실시예 및 비교예를 나타내면서, 본 발명의 기술적 내용에 대하여, 더 설명한다. 이하에 나타내는 실시예의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 일 조건예이고, 본 발명은, 이 일 조건예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에 있어서, 다양한 조건을 채용할 수 있다.

(실험예 1)

이하의 표 1에 나타낸 성분을 함유하는 강편을 제작하여, 1350℃로 가열하여 열간 압연에 제공하고, 판 두께 2.3㎜의 열연 강판으로 했다. 각 강편에 대하여, 표 1 중에 기재되는 성분 이외의 잔부는, Fe 및 불순물이었다.

그 후, 열연 강판에 대하여, 900 내지 1200℃에서 어닐링을 실시하고, 그 후, 냉간 압연을 실시하여, 판 두께 0.19 내지 0.22㎜의 냉연 강판으로 했다.

상기 냉연 강판에 탈탄 어닐링을 실시하고, 그 후, 마그네시아(MgO)를 포함하는 어닐링 분리제를 도포하고, 1200℃에서 마무리 어닐링을 실시하여, 마무리 어닐링판을 제조했다.

마무리 어닐링판의 모재 강판의 화학 조성은, Si, C 및 질소(N)에 대해서는 표 2에 나타내는 바와 같고, 산가용성 알루미늄(Sol.Al), 황(S)에 대해서는, 각각 10ppm 미만 및 5ppm 미만이었다. 이들 이외의 성분에 대해서는, 강편 시와 동일한 함유량이었다.

[표 1]

또한, 본 실험예에 있어서의 탈탄 어닐링 공정의 여러 조건을, 이하의 표 2에 나타냈다.

탈탄 어닐링 공정의 승온 공정에 있어서, 600℃ 이상 800℃ 이하의 온도 영역에 있어서의 승온 속도 S0＝700℃/초로 하고, 그 중, 700 내지 800℃의 온도 영역에 있어서의 승온 속도 S1＝1000℃/초로 했다. 600℃ 이상 800℃ 이하의 온도 영역에 있어서의 산소 포텐셜 P0＝0.01로 했다. 또한, 탈탄 어닐링 공정의 승온 공정에 있어서, 500℃ 이상 600℃ 미만의 온도역에 있어서의 승온 속도 S1＝1200℃/초로 하고, 500℃ 이상 600℃ 미만의 온도역에 있어서의 산소 포텐셜 P1＝0.01로 했다.

또한, 탈탄 처리 공정의 균열 공정에 있어서는, 산소 포텐셜(P_H2O/P_H2)＝0.4의 습윤 수소 분위기에서, 810℃의 어닐링 온도에서, 약 120초의 유지를 행하였다. 이들 조건은, 모두 본 발명의 범위 내로 되는 것이다.

얻어진 폭 방향 60㎜×압연 방향 300㎜의 강판 표면(더 상세하게는, 글래스 피막의 표면)에, 인산 금속염을 주체로 하는 절연 피막 형성용 도포액을 도포하여 베이킹하고, 장력 부여성 절연 피막을 형성하여, 방향성 전자 강판으로 했다. 절연 피막 형성에 수반하여 도입된 변형을 제거하기 위해, 장력 부여성 절연 피막을 형성 후, 상기 폭 방향 60㎜×압연 방향 300㎜의 방향성 전자 강판을, 건기성의 질소 분위기 하에서, 800℃×2 내지 4시간의 응력 제거 어닐링에 제공했다.

그 후, 응력 제거 어닐링 후의 강판의 표면(더 상세하게는, 장력 부여성 절연 피막의 표면)에 대하여, 레이저에 의한 자구 세분화 처리를 실시하여, 자구 제어를 행하였다. 자구 세분화 처리에는, 연속파 레이저 빔 장치를 사용하여, 평균 조사 에너지 밀도 Ua＝2.0mJ/㎟, 강판 표면에 있어서의 빔 형상을, 애스펙트비(dl/dc)＝0.02의 타원 형상으로 했다. 또한, 열 변형의 도입 선 폭으로서, 자구 SEM으로 관찰할 때에, 열 변형의 폭 W가 100㎛±20㎛로 되고, 또한 조사 피치 p가 6㎜ 간격으로 되도록, 연속파 레이저 빔의 조사 조건을 제어했다. 또한, 도 3에 도시한 각도 φ의 크기는, 3°로 되도록 제어했다.

얻어진 각각의 방향성 전자 강판에 대하여, 자구 SEM(니혼덴시 가부시키가이샤제)을 사용하여, 반사 전자상에 의해 얻어진 자구 구조를 측정함과 함께, Co Kα선을 선원으로 하는 XRD(RIGAKU제, Smart Lab)를 사용하여, 앞서 설명한 바와 같은 방법에 의해, 잉여 변형량 (F1－F2)/F2를 측정했다. 또한, 얻어진 각각의 방향성 전자 강판에 대하여, 이하에 나타내는 바와 같은 방법으로, 자기 특성(자속 밀도) 및 자왜를 평가했다. 2차 재결정의 방위는, X선을 사용한 라우에 회절 장치(RIGAKU제)에 의해 해석했다. 단, 자속 밀도가 1.80T 미만인 경우에는, 정확하게 2차 재결정의 방위를 측정할 수 없으므로, 2차 재결정의 방위 해석을 행하지 않았다.

<자속 밀도>

자속 밀도는, 폭 방향 60㎜×압연 방향 300㎜의 샘플을 채취하고, 이 샘플에 대하여 JIS C2556(2011)에 기재된 단판 자기 특성 측정법(SST)에 의한 자속 밀도 B8을 평가했다. 모두, 장력 부여성 절연 피막의 형성 후, 레이저에 의한 자구 제어 전에, 건기성의 질소 분위기 하에서 800℃×2 내지 4시간의 응력 제거 어닐링을 실시하고 있다.

B8은, 자계의 강도 800A/m에 있어서의 자속 밀도이고, 2차 재결정의 양부의 판단 기준으로 된다. B8＝1.89T 이상을, 2차 재결정한 것이라고 판단하여, 합격으로 하고, B8＝1.89T 미만을, 2차 재결정하지 않은 것이라고 판단하여, 불합격으로 했다. 열간 압연 공정 또는 냉간 압연 공정에 있어서 파단이 발생한 것에 대해서는, 자기 특성(자속 밀도)은, 미평가로 했다(이하에 나타내는 표 2에서는, 「-」라고 표기하고 있음.).

<자왜>

자왜는, 레이저 자구 제어를 실시한 장력 부여성 절연 피막을 갖는 본 발명 방향성 전자 강판으로부터, 폭 방향 60㎜×압연 방향 300㎜의 샘플을 채취하고, 이 샘플에 대하여, 상기 특허문헌 8에 기재된 자왜 측정 장치를 사용하여, 교류 자왜 측정법에 의해 측정했다. 얻어진 자왜에 관한 측정값을, 방향성 전자 강판의 소음 특성을 나타내는 평가값으로서 사용하고, 이하의 기준에 의거하여 소음 특성을 평가하고, 이하의 기준에 의거하여 소음 특성을 평가했다. 단, 자기 특성이 목표에 도달하지 않는 경우에는, 소음 특성은 평가하지 않았다.

소음 특성은 자왜 속도 레벨(LVA)을 사용했다. 산출 방법은 특허문헌 9에 기재된 바와 같은, 자왜 신호의 푸리에 해석에 의해 각 주파수 성분 fn의 진폭 Cn을 구했다(n은 각 주파수 성분의 지표). 이어서 각 주파수 성분의 A 보정 계수 αn을 사용하여, n에 대하여 적분을 하여 LVA를 도출했다. 즉, LVA는 다음 식으로 구했다.

LVA＝20×log(√(Σ(ρc×2π×fn×αn×Cn/√2)²)/Pe0) (dB)

F 이상이라면 바람직한 소음 특성이 얻어지고 있는 것이라고 했다.

EX(Excellent): 50.0dBA 미만: 특히 양호한 효과가 인정된다

VG(Very Good): 50.0 이상 내지 52.5dBA 미만: 양호한 효과가 인정된다

G(Good): 52.5 이상 내지 55.0dBA 미만: 비교적 양호한 효과가 인정된다

F(Fine): 55.0 이상 60.0dBA 미만: 효과가 인정된다

B(Bad): 60.0dBA 이상: 효과가 인정되지 않는다

얻어진 결과를, 이하의 표 2에 함께 나타냈다.

[표 2]

상기 표 2로부터 명확해진 바와 같이, 발명강 B1 내지 B32는, 모두 우수한 자기 특성 및 소음 특성을 나타냈다. 한편, 어느 필수 원소의 함유량이 본 발명의 범위 외인 비교강 b1 내지 b12에 있어서는, 충분한 자기 특성이 얻어지지 않거나, 또는 압연(열간 압연 또는 냉간 압연) 중에 파단이 발생했다(b4, b6, b7, b11, b12).

<실험예 2>

상기 표 1에 나타낸 성분을 함유하는 강편을 제작하고, 1350℃로 가열하여 열간 압연에 제공하고, 판 두께 2.3㎜의 열연 강판으로 했다. 그 후, 이러한 열연 강판에 대하여, 900 내지 1200℃에서 어닐링을 실시하고, 그 후, 냉간 압연을 실시하여, 판 두께 0.19 내지 0.22㎜의 냉연 강판으로 했다. 상기 냉연 강판에 탈탄 어닐링을 실시하고, 그 후, 마그네시아(MgO)를 포함하는 어닐링 분리제를 도포하고, 1200℃에서 마무리 어닐링을 실시하여, 마무리 어닐링판을 제조했다. 마무리 어닐링 후의 모재 강판의 화학 조성은, Si, C 및 N에 대해서는 표 2에 나타낸 바와 같고, 산가용성 알루미늄(Sol.Al) 및 황(S)에 대해서는, 각각 10ppm 미만 및 5ppm 미만이었다. 이들 이외의 성분에 대해서는, 강편 시와 동일한 함유량이었다.

또한, 본 실험예에 있어서의 탈탄 어닐링 공정에서는, 표 3에 나타낸 조건에서 승온, 균열을 행하였다. 또한, 승온에 있어서의 최고 도달 온도는 850℃ 이상이었다. 또한, 균열 공정에 있어서의 제1 균열 공정의 균열 시간과 제2 균열 공정의 균열 시간의 비(제1 균열 공정의 균열 시간/제2 균열 공정의 균열 시간)는 0.5 내지 15.0의 범위에서 제어했다.

얻어진 강판 표면에, 인산 금속염을 주체로 하는 절연 피막 형성용 도포액을 도포하여 베이킹하고, 장력 부여성 절연 피막을 형성하여, 방향성 전자 강판으로 했다.

그 후, 얻어진 강판의 표면(더 상세하게는, 장력 부여성 절연 피막의 표면)에 대하여, 레이저에 의한 자구 세분화 처리를 실시하여, 자구 제어를 행하였다. 자구 세분화 처리에는, 연속파 레이저 빔 장치를 사용하여, 평균 조사 에너지 밀도 Ua＝2.5mJ/㎟, 강판 표면에 있어서의 빔 형상을, 애스펙트비(dl/dc)＝0.02의 타원 형상으로 했다. 또한, 열 변형의 도입 선 폭으로서, 자구 SEM으로 관찰된 때에, 열 변형의 폭 W가 100㎛±20㎛로 되고, 또한 조사 피치 p가 5㎜ 간격으로 되도록, 연속파 레이저 빔의 조사 조건을 제어했다. 또한, 도 3에 도시한 각도 φ의 크기는, 3°로 되도록 제어했다.

얻어진 각각의 방향성 전자 강판에 대하여, 실험예 1과 마찬가지로 하여, 각종 특성의 평가를 행하고, 얻어진 결과를, 이하의 표 3에 정리하여 나타냈다.

[표 3A]

[표 3B]

발명강 F2, F7, F12, F17, F22, F27, F32, F37, F42는 산소 포텐셜 P1이 본 발명의 보다 바람직한 범위의 범위 외였기 때문에, 소음 특성 평가는 「G」에 그쳤다.

발명강 F3, F5, F8, F10, F13, F15, F18, F20, F23, F25, F28, F30, F33, F35, F38, F40, F43은, 승온 속도 S0, S1 및 산소 포텐셜 P0, P1이, 본 발명의 범위 내로 제어되어 있다. 그 때문에, 다른 발명강에 비해 양호한 소음 특성 결과가 얻어졌다. 특히, F13, F15, F20, F25, F28, F30, F35, F40, F43은, 소음 특성 평가는 「EX」로 매우 양호했다.

한편, 제조 방법은 본 발명 범위를 벗어난 f1 및 f5 내지 f14는 B8이 목표에 도달하지 않았다. 그 때문에, 소음 특성을 평가하지 않았다. f2 및 f3은 B8이 목표에 도달했지만, (α²＋β²)^0.5의 값이 발명 범위를 초과하고 있어, 소음 특성이 열화되어 있었다.

<실험예 3>

상기 표 1에 나타낸 성분을 함유하는 강편을 제작하고, 1350℃로 가열하고 열간 압연에 제공하여, 판 두께 2.3㎜의 열연 강판으로 했다. 그 후, 이러한 열연 강판에 대하여, 900 내지 1200℃에서 어닐링을 실시하고, 그 후, 냉간 압연을 실시하여, 판 두께 0.19 내지 0.22㎜의 냉연 강판으로 했다. 상기 냉연 강판에 탈탄 어닐링을 실시하고, 그 후, 마그네시아(MgO)를 주체로 하는 어닐링 분리제를 도포하고, 1200℃에서 마무리 어닐링을 실시하여, 마무리 어닐링판을 제조했다.

또한, 본 실험예에 있어서의 탈탄 어닐링 공정에서는, 600℃ 이상 800℃ 이하의 온도 영역에 있어서의 승온 속도 S0＝700℃/초로 하고, 600℃ 이상 800℃ 이하의 온도 영역에 있어서의 산소 포텐셜 P0＝0.003으로 했다. 또한, 탈탄 어닐링 공정의 승온 공정에 있어서, 500℃ 이상 600℃ 미만의 온도역에 있어서의 승온 속도 S1＝800℃/초로 하고, 500℃ 이상 600℃ 미만의 온도역에 있어서의 산소 포텐셜 P1＝0.003으로 했다. 또한, 탈탄 처리 공정의 균열 공정에 있어서는, 산소 포텐셜(P_H2O/P_H2)＝0.4의 습윤 수소 분위기에서, 830℃의 어닐링 온도에서, 약 100초의 유지를 행하였다. 이들 조건은, 모두 본 발명의 범위 내로 되는 것이다.

얻어진 강판 표면에, 인산 금속염을 주체로 하는 절연 피막 형성용 도포액을 도포하여 베이킹, 장력 부여성 절연 피막을 형성하여, 방향성 전자 강판으로 했다.

그 후, 얻어진 강판의 표면(더 상세하게는, 장력 부여성 절연 피막의 표면)에 대하여, 레이저에 의한 자구 세분화 처리를 실시하여, 자구 제어를 행하였다. 자구 세분화 처리에는, 연속파 레이저 빔 장치를 사용하여, 표 4에 기재된 평균 조사 에너지 밀도, 강판 표면에 있어서의 빔 형상에 의해, 레이저 빔 조사를 행하였다. 조사 피치 p가 5㎜ 간격으로 되고, 각도 φ의 크기는 1°로 되도록, 연속파 레이저 빔의 조사 조건을 제어했다. 빔의 애스펙트비(dl/dc)는, 모두 0.005로 했다.

얻어진 각각의 방향성 전자 강판에 대하여, 실험예 1과 마찬가지로 하여, 각종 특성의 평가를 행하고, 얻어진 결과를, 이하의 표 4에 정리하여 나타냈다.

[표 4]

발명강 D4, D8, D12, D16은, 평균 조사 에너지 밀도 Ua가 본 발명의 바람직한 범위로 제어되어 있기 때문에, 발명강 D1 내지 D3, D5 내지 D7, D9 내지 D11, D13 내지 D15에 비해, 더 양호한 소음 특성 평가 「G」가 얻어졌다.

또한, 평균 조사 에너지 밀도 Ua가 본 발명의 범위 외였던 비교강 d1, d2는, 소음 특성 평가가 「B」로 되었다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 자라면, 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명확하고, 이것들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해되어야 한다.

10: 방향성 전자 강판
11: 모재 강판
13: 글래스 피막
15: 장력 부여성 절연 피막
21: 열 변형

Claims (16)

1. 질량％로,
   C: 0.005％ 이하,
   Si: 2.50 내지 4.00％,
   Mn: 0.010 내지 0.500％,
   N: 0.010％ 이하,
   P: 0.0300％ 이하,
   Sol.Al: 0.005％ 이하,
   S: 0.010％ 이하,
   Bi: 0 내지 0.020％,
   Sn: 0 내지 0.500％,
   Cr: 0 내지 0.500％,
   Cu: 0 내지 1.000％,
   Se: 0 내지 0.080％,
   Sb: 0 내지 0.50％
   를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖는 모재 강판과,
   상기 모재 강판의 표면에 마련된 글래스 피막과,
   상기 글래스 피막의 표면에 마련된 장력 부여성 절연 피막
   을 구비하고,
   상기 장력 부여성 절연 피막의 표면에는, 압연 방향에 대하여 직교하는 방향인 판 폭 방향과 소정의 각도 φ를 이루는 선상의 열 변형이, 상기 압연 방향을 따라 소정의 간격으로 주기적으로 형성되어 있고,
   상기 선상의 열 변형을 구비하는 상기 장력 부여성 절연 피막의 상기 표면을, 선원으로서 Co Kα선을 사용한 X선 회절 스펙트럼으로 측정한 때에, Fe의 {110}면 강도에 대응하는 2θ＝52.38±0.50°의 범위의 회절 피크의 반값 전폭에 대하여, 단위 °에서의, 상기 선상의 열 변형상에서의 상기 반값 전폭 F1과, 인접하는 2개의 상기 선상의 열 변형의 중간 위치에서의 상기 반값 전폭 F2가, 하기 식(1)을 만족시키고,
   상기 선상의 열 변형을 자구 관찰용 주사형 전자 현미경으로 관찰한 때에, 상기 선상의 열 변형의 폭이 10㎛ 이상 300㎛ 이하이고,
   상기 모재 강판에 있어서, 단위 °에서의, 2차 재결정립의 압연 방향축 주위의 방위 분산각 γ, 판 두께 방향에 평행인 축 주위의 방위 분산각 α, RD축 및 ND축의 각각에 대하여 수직인 축 주위의 방위 분산각 β가, 하기 식(2) 및 식(3)을 만족시키는,
   방향성 전자 강판.
   

   
2. 제1항에 있어서, 상기 각도 φ가, 이하의 식(4)를 만족시키는, 방향성 전자 강판.
   

   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 인접하는 상기 선상의 열 변형의 상기 압연 방향의 상기 간격이, 2.0㎜ 이상 10.0㎜ 이하인, 방향성 전자 강판.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 모재 강판의 판 두께는, 0.17㎜ 이상 0.22㎜ 이하인, 방향성 전자 강판.
5. 제3항에 있어서, 상기 모재 강판의 판 두께는, 0.17㎜ 이상 0.22㎜ 이하인, 방향성 전자 강판.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 모재 강판의 상기 화학 조성이, 질량％로,
   Bi: 0.001％ 내지 0.020％,
   Sn: 0.005 내지 0.500％,
   Cr: 0.01 내지 0.500％ 및
   Cu: 0.01 내지 1.000％로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는,
   방향성 전자 강판.
7. 제1항에 기재된 방향성 전자 강판의 제조 방법으로서,
   질량％로,
   C: 0.010 내지 0.200％,
   Si: 2.50 내지 4.00％,
   Sol.Al: 0.010 내지 0.070％,
   Mn: 0.010 내지 0.500％,
   N: 0.020％ 이하,
   P: 0.0300％ 이하,
   S: 0.005 내지 0.080％,
   Bi: 0 내지 0.020％,
   Sn: 0 내지 0.500％,
   Cr: 0 내지 0.500％,
   Cu: 0 내지 1.000％,
   Se: 0 내지 0.080％,
   Sb: 0 내지 0.50％
   를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖는 강편을 가열한 후에 열간 압연하여, 열연 강판을 얻는 열간 압연 공정과,
   상기 열연 강판을 어닐링하여, 열연 어닐링 강판을 얻는 열연판 어닐링 공정과,
   상기 열연 어닐링 강판에 대하여, 1회의 냉간 압연, 또는 중간 어닐링을 끼우는 복수의 냉간 압연을 실시하여, 냉연 강판을 얻는 냉간 압연 공정과,
   상기 냉연 강판에 대하여 탈탄 어닐링을 실시하여, 탈탄 어닐링 강판을 얻는 탈탄 어닐링 공정과,
   상기 탈탄 어닐링 강판에 대하여 어닐링 분리제를 도포한 후에, 마무리 어닐링을 실시하는 마무리 어닐링 공정과,
   마무리 어닐링 후의 강판 표면에 장력 부여성 절연 피막을 형성하는 절연 피막 형성 공정과,
   레이저 빔 또는 전자 빔에 의해 상기 장력 부여성 절연 피막의 표면에 선상의 열 변형을 도입하는 자구 세분화 공정
   을 포함하고,
   상기 탈탄 어닐링 공정에 있어서의 600℃ 이상 800℃ 이하의 온도 영역에 있어서의 승온 속도 S0(℃/초) 및 산소 포텐셜 P0이, 하기 식(5) 및 식(6)을 만족시키고,
   상기 탈탄 어닐링 공정의 균열 공정은,
   산소 포텐셜 P2가 0.20 내지 1.00인 분위기 중, 700℃ 이상 900℃ 이하의 온도 T2℃에서 10초 이상 1000초 이하의 시간 유지하는 제1 균열 공정과,
   당해 제1 균열 공정에 이어서 실시되고, 하기 식(10)을 만족시키는 산소 포텐셜 P3의 분위기 중, 하기 식(11)을 만족시키는 온도 T3℃에서, 5초 이상 500초 이하의 시간 유지하는 제2 균열 공정을 포함하고,
   상기 자구 세분화 공정에 있어서의 상기 레이저 빔 또는 전자 빔의 평균 조사 에너지 밀도 Ua(mJ/㎟)가, 하기 식(7)을 만족시키는,
   방향성 전자 강판의 제조 방법.
   

   

   
   여기서, 상기 평균 조사 에너지 밀도 Ua는, 빔 파워 PW(W), 판 폭 방향의 상기 레이저 빔 또는 전자 빔의 주사 속도 Vc(m/초), 압연 방향의 빔 조사 간격 PL(㎜)을 사용하여, Ua＝PW/(Vc×PL)로 정의된다.
8. 제7항에 있어서, 상기 자구 세분화 공정에서는, 상기 압연 방향을 따라, 상기 압연 방향에 대하여 직교하는 방향인 판 폭 방향과 소정의 각도 φ를 이루도록, 상기 선상의 열 변형이 소정의 간격으로 주기적으로 도입되고,
   상기 각도 φ가, 이하의 식(4)를 만족시키는, 방향성 전자 강판의 제조 방법.
   

   
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 자구 세분화 공정에서는, 인접하는 상기 선상의 열 변형의 압연 방향의 간격이 2.0㎜ 이상 10.0㎜ 이하로 되도록, 상기 레이저 빔 또는 전자 빔이 조사되는, 방향성 전자 강판의 제조 방법.
10. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 탈탄 어닐링 공정의 승온 공정에 있어서의 500℃ 이상 600℃ 미만의 온도역에 있어서의 승온 속도 S1(℃/초) 및 산소 포텐셜 P1이, 하기 식(8) 및 식(9)를 만족시키는, 방향성 전자 강판의 제조 방법.
    

    
11. 제9항에 있어서, 상기 탈탄 어닐링 공정의 승온 공정에 있어서의 500℃ 이상 600℃ 미만의 온도역에 있어서의 승온 속도 S1(℃/초) 및 산소 포텐셜 P1이, 하기 식(8) 및 식(9)를 만족시키는, 방향성 전자 강판의 제조 방법.
    

    
12. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 냉연 강판의 판 두께는, 0.17㎜ 이상 0.22㎜ 이하인, 방향성 전자 강판의 제조 방법.
13. 제9항에 있어서, 상기 냉연 강판의 판 두께는, 0.17㎜ 이상 0.22㎜ 이하인, 방향성 전자 강판의 제조 방법.
14. 제10항에 있어서, 상기 냉연 강판의 판 두께는, 0.17㎜ 이상 0.22㎜ 이하인, 방향성 전자 강판의 제조 방법.
15. 제11항에 있어서, 상기 냉연 강판의 판 두께는, 0.17㎜ 이상 0.22㎜ 이하인, 방향성 전자 강판의 제조 방법.
16. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 강편의 상기 화학 조성이, 질량％로,
    Bi: 0.001％ 내지 0.020％,
    Sn: 0.005 내지 0.500％,
    Cr: 0.01 내지 0.500％ 및
    Cu: 0.01 내지 1.000％로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는, 방향성 전자 강판의 제조 방법.

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