KR102561512B1

KR102561512B1 - 무방향성 전자 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR102561512B1
Application number: KR1020217029229A
Authority: KR
Inventors: 다케루 이치에; 마사루 다카하시; 후미노부 무라카미; 신이치 마츠이; 마사히로 야마모토
Original assignee: 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2023-08-01
Also published as: JPWO2020188783A1; CN113574193B; KR20210125074A; CN113574193A; BR112021016821B1; EP3943633A1; JP6617857B1; US12110569B2; WO2020188783A1; BR112021016821A2; US20220145418A1; EP3943633A4

Abstract

이 무방향성 전자 강판은, 규소 강판과 절연 피막을 구비한다. 이 규소 강판은 성분 조성으로서, Si, Al, Mn을 함유하고, 규소 강판의 판 두께 방향의 중심 영역에 있어서의 {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도가 12 이상 35 이하이다.

Description

무방향성 전자 강판 및 그 제조 방법

본 발명은, 자기 특성과 타발 가공성이 우수한 무방향성 전자 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

근년, 특히 회전기, 중소형 변압기, 전장품 등의 전기 기기의 분야에서는, 세계적인 전력 삭감, 에너지 절감, CO₂ 배출량 삭감 등으로 대표되는 지구 환경의 보전의 움직임 중에서, 모터의 고효율화 및 소형화의 요청이, 점점 강해지고 있다. 이와 같은 사회 환경 하에서는, 모터의 코어 재료로서 사용되는 무방향성 전자 강판에 대하여, 그 성능 향상이 요구되고 있다.

예를 들어, 자동차 분야에서는, 하이브리드 구동 자동차(HEV:Hybrid Electric Vehicle) 등의 구동 모터의 코어로서, 무방향성 전자 강판이 사용되고 있다. 그리고, HEV에서 사용되는 구동 모터는, 설치 스페이스의 제약 및 중량 감소에 의한 연비(燃費) 저감을 위해, 소형화의 수요가 높아지고 있다.

구동 모터를 소형화하기 위해서는, 모터를 고토크화할 필요가 있다. 그 때문에, 무방향성 전자 강판에는 자속 밀도의 한층 더한 향상이 요구되고 있다. 또한, 자동차에 탑재하는 전지 용량에는 제한이 있기 때문에, 모터에 있어서의 에너지 손실을 낮게 할 필요가 있다. 그 때문에, 무방향성 전자 강판에는, 한층 더한 저철손화가 요구되고 있다.

덧붙여, 무방향성 전자 강판이 적용되는 모터 코어 중에는, 예를 들어 하나씩의 티스로 분할한 코어에 권선을 감고, 그 후, 코어끼리를 조립하여, 스테이터 코어의 최종 형태로 마무리하는 「분할 코어」라고 불리는 것이 있다.

분할 코어는, 복잡한 형상의 코어에 적용되는 경우가 많고, 부재 형상에는, 특히 높은 정밀도가 요구된다. 그런데, 철손을 작게 하기 위해, 충분히 열처리하여 결정립을 조대화한 전자 강판은 연질로도 되므로, 부재(강판 블랭크)를 타발 가공할 때, 형상 정밀도가 저하되어 버리는 경우가 있다.

형상 정밀도의 저하에 대해, 예를 들어 특허문헌 1 내지 3에는, 강판을, 경질화하거나 또는 결정립을 미세화함으로써, 펀칭 정밀도를 개선하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이들의 기술에서는, 펀칭 정밀도가 개선될지도 모르지만, 자속 밀도나 철손 등의 자기 특성에 대해서는, 근년의 요구를 충분히 만족하고 있다고는 말할 수 없다.

국제 공개 제2003/002777호 일본 특허 공개 제2003-197414호 공보 일본 특허 공개 제2004-152791호 공보

종래 기술에서는, 펀칭 정밀도와 자기 특성을 양립시키는 기술이 확립되어 있지 않다. 분할 코어용의 무방향성 전자 강판으로서, 펀칭 정밀도 및 자기 특성을 양립시킬 수 있으면, 분할 코어를 사용하는 모터의 고효율화 및 소형화의 요구에 응답할 수 있다.

본 발명은 분할 코어용으로, 타발 가공 시의 가공 정밀도(타발 가공성)를 높이고, 또한 자기 특성도 우수한 것을 과제로 한다. 특히, 본 발명은 타발 가공성이 우수한 동시에, 모터 코어용으로서, 압연 방향 및 판 폭 방향의 2개의 방향의 자기 특성에도 우수한 것을 과제로 한다. 즉, 본 발명은 타발 가공성과 자기 특성이 우수한 무방향성 전자 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하는 방법에 대해서 예의 검토하였다. 그 결과, 모재 강판에 관해서, 판 두께 방향의 중심 영역에서 {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도를 높이면, 타발 가공성 및 자기 특성의 양쪽을 높일 수 있는 것을 발견하였다.

그리고, 본 발명자들은, 판 두께 방향의 중심 영역에서 {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도를 높이기 위한 조건에 대해서 상세하게 검토하였다. 그 결과, 각 공정을 제어하여 냉간 압연 전의 강판 중의 재결정 조직과 미재결정 조직의 비율을 제어하면, 그 후의 냉간 압연 및 마무리 어닐링을 거친 후에 판 두께 방향의 중심 영역에서 {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도를 높일 수 있는 것을 발견하였다.

본 발명의 요지는 다음과 같다.

(1) 본 발명의 일 양태에 관한 무방향성 전자 강판은, 규소 강판과, 절연 피막을 구비하는 무방향성 전자 강판이며, 규소 강판이, 성분 조성으로 하여, 질량%로, Si:0.01 내지 3.50%, Al:0.001 내지 2.500%, Mn:0.01 내지 3.00%, C:0.0030% 이하, P:0.180% 이하, S:0.003% 이하, N:0.003% 이하, B:0.002% 이하, Sb:0 내지 0.05%, Sn:0 내지 0.20%, Cu:0 내지 1.00%, REM:0 내지 0.0400%, Ca:0 내지 0.0400%, Mg:0 내지 0.0400%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고, 상기 규소 강판의 판 두께를 t로 하고, 상기 규소 강판의 표면으로부터 판 두께 방향을 향하여 t/2의 위치를 중심 영역이라고 정의하며, 상기 규소 강판으로부터 잘라낸 시험편의 판면을 기계 연마에 의해 두께 감소시켜 중심 영역을 노출시키며, 노출면에 화학 연마나 전해 연마를 실시하여 변형을 제거하여 측정용 시험편으로 하며, 상기 측정용 시험편에 대해서, X선 회절을 행하고, {2 0 0}면, {1 1 0}면, {2 1 1}면의 극점도를 작성하고, 상기 극점도로부터 상기 중심 영역에 있어서의 결정 방위 분포 함수를 얻고, 상기 결정 방위 분포 함수에 기초하여 얻은, 규소 강판의 판 두께 방향의 중심 영역에 있어서의 {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도가 12 이상 35 이하이다.

(2) 상기 (1)에 기재된 무방향성 전자 강판에서는, 규소 강판이, 상기 성분 조성으로 하여, 질량%로, Sb:0.001 내지 0.05%, Sn:0.01 내지 0.20%, Cu:0.10 내지 1.00%, REM:0.0005 내지 0.0400%, Ca:0.0005 내지 0.0400%, Mg:0.0005 내지 0.0400% 중 적어도 1종을 함유해도 된다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 무방향성 전자 강판에서는, {5 5 7} <7 14 5> 방위의 상기 집적도가, 18 이상 35 이하이어도 된다.

(4) 본 발명의 일 형태에 관한 무방향성 전자 강판의 제조 방법은, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 무방향성 전자 강판을 제조하는 제조 방법이며, 주조 공정과, 열간 압연 공정과, 보열 처리 공정과, 산세 공정과, 냉간 압연 공정과, 마무리 어닐링 공정과, 피막 형성 공정을 구비하고, 주조 공정에서는, 성분 조성으로 하여, 질량%로, Si:0.01 내지 3.50%, Al:0.001 내지 2.500%, Mn:0.01 내지 3.00%, C:0.0030% 이하, P:0.180% 이하, S:0.003% 이하, N:0.003% 이하, B:0.002% 이하, Sb:0 내지 0.05%, Sn:0 내지 0.20%, Cu:0 내지 1.00%, REM:0 내지 0.0400%, Ca:0 내지 0.0400%, Mg:0 내지 0.0400%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 슬래브를 주조하고, 열간 압연 공정에서는, 열간 압연 전의 슬래브 가열 온도를 1000 내지 1300℃로 하고, 마무리 열연 시의 최종 압연 온도를 800 내지 950℃로 하고, 열간 압연 시의 누적 압하율을 98 내지 99.5%로 하고, 열간 압연 종료 온도로부터 보열 처리의 보열 온도까지의 평균 냉각 속도를 80 내지 200℃/초로 하고, 보열 처리 공정에서는 보열 온도를 700 내지 850℃로 하고, 보열 시간을 10 내지 180분으로 하고, 냉간 압연 공정 전의 강판의 미재결정 분율을 10 내지 20면적%로 제어하고, 냉간 압연 공정에서는, 냉간 압연 시의 누적 압하율을 80 내지 95%로 하고, 마무리 어닐링 공정에서는, 승온 개시 온도로부터 750℃까지의 평균 승온 속도를 5 내지 50℃/초로 하고, 750℃로부터 마무리 어닐링의 균열 온도까지의 평균 승온 속도를 20 내지 100℃/초의 범위 내에서 750℃까지의 상기 평균 승온 속도보다도 빠른 승온 속도로 변경하고, 마무리 어닐링의 균열 온도를 재결정 온도 이상으로 한다.

본 발명의 상기 양태에 의하면, 분할 코어용으로, 타발 가공성에 더하여, 압연 방향 및 판 폭 방향의 2개의 방향의 자기 특성에도 우수한 무방향성 전자 강판 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 무방향성 전자 강판을 도시하는 단면 모식도이다.
도 2는 본 실시 형태에 따른 무방향성 전자 강판의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 모터 코어의 일 양태를 도시하는 모식도이다.
도 4는 {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도와 진원도의 관계를 도시하는 도면이다.

이하에, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 본 실시 형태에 개시의 구성만으로 제한되는 일 없이, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다. 또한, 하기하는 수치 한정 범위에는, 하한값 및 상한값이 그 범위에 포함된다. 「초과」 또는 「미만」으로 나타내는 수치는, 그 값이 수치 범위에 포함되지 않는다. 각 원소의 함유량에 관한 「%」는, 「질량%」를 의미한다.

본 실시 형태에 따른 무방향성 전자 강판은, 모재 강판으로서 규소 강판과, 절연 피막을 구비한다. 도 1은, 본 실시 형태에 따른 무방향성 전자 강판을 도시하는 단면 모식도이다. 본 실시 형태에 따른 무방향성 전자 강판(1)은 절단 방향이 판 두께 방향과 평행한 절단면에서 보았을 때, 규소 강판(3)과 절연 피막(5)을 구비한다. 그리고, 본 실시 형태에서는, 규소 강판의 판 두께 방향의 중심 영역에서, {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도가 12 이상이다.

(규소 강판의 집합 조직)

본 실시 형태에서는, 규소 강판의 판 두께 방향의 중심 영역에서, {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도를 12 이상으로 제어하는 것이 필수적이다.

또한, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 {1 1 1} <1 1 2> 방위나, {5 5 7} <7 14 5> 방위 등은, 압연면의 법선 방향(압연면 방향)의 미러 지수 및 압연 방향과 평행한 방향(압연면 내 방향)의 미러 지수에 대해서, 각각 ±5° 이내의 방위를 포함하는 방위로 한다.

{5 5 7} <7 14 5> 방위는, 타발 가공 시의 가공 정밀도의 향상에 바람직한 {1 1 1} 방위에 비교적 가까운 방위이며, 또한, 자기 특성의 향상에 바람직한 {4 1 1} <1 4 8> 방위에 비교적 가까운 방위이기도 하다. 따라서, 규소 강판의 판 두께 방향의 중심 영역에서 {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도가 높아지면, 타발 가공성 및 자기 특성의 양쪽을 높일 수 있다.

{5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도가 12 이상일 때, 타발 가공성 및 자기 특성의 양쪽을 높일 수 있다. 바람직하게는 15 이상, 보다 바람직하게는 18 이상이다. 한편, {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도는 높을수록 바람직하므로, 상한은 특별히 제한되지 않는다. 단, {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도를 35보다도 높이는 것은 실질적으로 곤란하므로, 상한을 35 이하로 하면 된다. 이 상한은, 30 이하이어도 되고, 25 이하이어도 된다.

규소 강판의 판 두께 방향의 중심 영역에서 {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도를 높이는 방법은 후술한다.

결정 방위의 집적도는, 다음의 방법으로 측정할 수 있다. 규소 강판의 판 두께를 t로 하고, 규소 강판의 표면으로부터 판 두께 방향을 향하여 1/2t의 위치를 중심 영역이라고 정의한다. 강판으로부터 잘라낸 30㎜×30㎜ 정도의 시험편의 판면을 기계 연마에 의해 두께 감소하여 중심 영역을 노출시킨다. 이 노출면에 화학 연마나 전해 연마를 실시하여 변형을 제거하여 측정용 시험편으로 한다.

측정용 시험편에 대해서, X선 회절을 행하고, {2 0 0}면, {1 1 0}면, {2 1 1}면의 극점도를 작성한다. 이들의 극점도로부터 중심 영역에 있어서의 결정 방위 분포 함수 ODF(Orientation Determination Function)를 얻는다. 이 결정 방위 분포 함수에 기초하여, {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도를 얻는다.

(규소 강판의 성분 조성)

본 실시 형태에서는, 규소 강판이, 성분 조성으로서, 기본 원소를 포함하고, 필요에 따라서 선택 원소를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어진다. 이하, 성분 조성에 관한「%」는 「질량%」를 의미한다.

본 실시 형태에서는, 규소 강판의 성분 조성 중, Si, Al, Mn이 기본 원소(주요한 합금화 원소)이다.

Si:0.01 내지 3.50%

Si(실리콘)는 자속 밀도를 저하시키고, 강판을 경화시켜서 강판 제조 시의 작업성을 저하시키고, 타발 가공성을 저하시키는 원소이지만, 한편, 강판의 전기 저항을 증대하여 와전류손을 저감하고, 철손을 저감하는 작용을 이루는 원소이다.

Si가 3.50%를 초과하면, 자속 밀도나, 타발 가공성이 현저하게 저하됨과 함께, 제조 비용이 상승하므로, Si는 3.50% 이하로 한다. 바람직하게는 3.20% 이하, 보다 바람직하게는 3.00% 이하이다. 한편, Si가 0.01% 미만이면, 강판의 전기 저항이 증대되지 않고, 철손이 저감되지 않으므로, Si는 0.01% 이상으로 한다. 바람직하게는 0.10% 이상, 보다 바람직하게는 0.50% 이상, 더욱 바람직하게는 2.00% 초과, 더욱 바람직하게는 2.10% 이상, 더욱 바람직하게는 2.30% 이상이다.

Al:0.001 내지 2.500%

Al(알루미늄)은 광석이나 내화물로부터 불가피하게 혼입되지만, 탈산에 기여 함과 함께, Si와 마찬가지로, 전기 저항을 증대하여 와전류손을 저감하고, 철손을 저감하는 작용을 이루는 원소이다.

Al이 0.001% 미만이면, 탈산이 충분히 진행되지 않는 동시에, 강판의 전기 저항이 증대되지 않고, 철손이 저감되지 않으므로, Al은 0.001% 이상으로 한다. 바람직하게는 0.010% 이상, 보다 바람직하게는 0.050% 이상, 더욱 바람직하게는 0.50% 초과, 더욱 바람직하게는 0.60% 이상이다.

한편, Al이 2.500%를 초과하면, 포화 자속 밀도가 저하되어, 자속 밀도가 저하되므로, Al은 2.500% 이하로 한다. 바람직하게는 2.000% 이하, 보다 바람직하게는 1.600% 이하이다.

Mn:0.01 내지 3.00%

Mn(망간)은 전기 저항을 증대하고, 와전류손을 저감함과 함께, 자기 특성에 대하여 바람직하지 않은 {1 1 1} <1 1 2> 집합 조직의 생성을 억제하는 작용을 이루는 원소이다.

Mn이 0.01% 미만이면, 첨가 효과가 충분히 얻어지지 않으므로, Mn은 0.01% 이상으로 한다. 바람직하게는 0.15% 이상, 보다 바람직하게는 0.40% 이상, 더욱 바람직하게는 0.60% 초과, 더욱 바람직하게는 0.70% 이상이다. 한편, Mn이 3.00%를 초과하면, 어닐링 시의 결정립 성장성이 저하되고, 철손이 증대되므로, Mn은 3.00% 이하로 한다. 바람직하게는 2.50% 이하, 보다 바람직하게는 2.00% 이하이다.

본 실시 형태에서는, 규소 강판이, 성분 조성으로서, 불순물을 함유한다. 또한, 「불순물」이란, 강을 공업적으로 제조할 때, 원료로서의 광석이나 스크랩으로부터 또는 제조 환경 등으로부터 혼입되는 것을 가리킨다. 예를 들어, C, P, S, N, B 등의 원소를 의미한다. 이들의 불순물은, 본 실시 형태의 효과를 충분히 발휘시키기 위해, 이하와 같이 제한하는 것이 바람직하다. 또한, 불순물의 함유량은 적은 것이 바람직하므로, 하한값을 제한할 필요가 없고, 불순물의 하한값이 0%이어도 된다.

C:0.0030% 이하

C(탄소)는 철손을 크게 하는 원소이며, 자기 시효의 원인이 되는 불순물 원소이다. C는 적을수록 바람직하므로, C는 0.0030% 이하로 한다. 바람직하게는 0.0025% 이하, 보다 바람직하게는 0.0020% 이하이다. C의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 공업적인 순화 기술을 고려하면, 실용적으로는 0.0001%가 하한이며, 제조 비용을 고려하면 0.0005% 이상이 바람직하다.

P:0.180% 이하

P(인)는 자속 밀도를 저하시키지 않고, 인장 강도를 높이는 경우도 있지만, 강판을 취화시키는 불순물 원소이다. P가 0.180%를 초과하면, 인성이 저하되고, 강판에 파단이 발생하기 쉬워지므로, P는 0.180% 이하로 한다.

강판의 파단을 억제하는 점에서, P는 적을수록 바람직하므로, 바람직하게는 0.150% 이하, 보다 바람직하게는 0.120% 이하이다. P의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 공업적인 순화 기술을 고려하면, 0.0001%가 하한이며, 제조 비용을 고려하면, 0.001%가 실질적인 하한이다.

S:0.003% 이하

S(황)는 MnS 등의 미세한 황화물을 형성하고, 마무리 어닐링 등에 있어서의 재결정 및 결정립 성장을 저해하는 불순물 원소이다. S가 0.003%를 초과하면, 마무리 어닐링 등에 있어서의 재결정 및 결정립 성장이 현저하게 저해되므로, S는 0.003% 이하로 한다. S는 적을수록 바람직하므로, 바람직하게는 0.002% 이하, 보다 바람직하게는 0.001% 이하이다.

S의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 공업적인 순화 기술을 고려하면, 0.0001%가 하한이며, 제조 비용을 고려하면 0.0005%가 실질적인 하한이다.

N:0.003% 이하

N(질소)은 석출물을 형성하여, 철손을 증대시키는 불순물 원소이다. N이 0.003%를 초과하면, 철손의 증대가 현저하므로, N은 0.003% 이하로 한다. 바람직하게는 0.002% 이하, 보다 바람직하게는 0.001% 이하이다. N의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 공업적인 순화 기술을 고려하면, 0.0001%가 하한이며, 제조 비용을 고려하면 0.0005%가 실질적인 하한이다.

B:0.002% 이하

B(붕소)는 석출물을 형성하여, 철손을 증대시키는 불순물 원소이다. B가 0.002%를 초과하면, 철손의 증대가 현저하므로, B는 0.002% 이하로 한다. 바람직하게는 0.001% 이하, 보다 바람직하게는 0.0005% 이하이다. B의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 공업적인 순화 기술을 고려하면, 0.0001%가 하한이며, 제조 비용을 고려하면 0.0005%가 실질적인 하한이다.

본 실시 형태에서는, 규소 강판이, 상기에서 설명한 기본 원소 및 불순물에 더하여, 선택 원소를 함유해도 된다. 예를 들어, 상기한 잔부인 Fe의 일부 대신에, 선택 원소로서, Sb, Sn, Cu, REM, Ca, Mg를 함유해도 된다. 이들의 선택 원소는, 그 목적에 따라서 함유시키면 된다. 따라서, 이들 선택 원소의 하한값을 제한할 필요가 없고, 하한값이 0%이어도 된다. 또한, 이들 선택 원소가 불순물로서 함유되어도, 상기 효과는 손상되지 않는다.

Sb:0 내지 0.05%

Sb(안티몬)는 강판의 표면 질화를 억제하고, 철손의 저감에 기여하는 원소이다. Sb가 0.05%를 초과하면, 강의 인성이 저하되므로, Sb는 0.05% 이하로 한다. 바람직하게는 0.03% 이하, 보다 바람직하게는 0.01% 이하이다. Sb의 하한은, 특별히 제한되지 않고, 0%이어도 된다. 상기 효과를 바람직하게 얻기 위해서는, Sb는 0.001% 이상이어도 된다.

Sn:0 내지 0.20%

Sn(주석)은 강판의 표면 질화를 억제하고, 철손의 저감에 기여하는 원소이다. Sn이 0.20%를 초과하면, 강의 인성이 저하되거나, 절연 피막이 박리되기 쉬워지므로, Sn은 0.20% 이하로 한다. 바람직하게는 0.15% 이하, 보다 바람직하게는 0.10% 이하이다. Sn의 하한은, 특별히 제한되지 않고, 0%이어도 된다. 상기 효과를 바람직하게 얻기 위해서는, Sn은 0.01% 이상이어도 된다. 바람직하게는 0.04% 이상, 보다 바람직하게는 0.08% 이상이다.

Cu:0 내지 1.00%

Cu(구리)는 자기 특성에 바람직하지 않은 {1 1 1} <1 1 2> 집합 조직의 생성을 억제하는 작용을 이루는 동시에, 강판 표면의 산화를 제어하고, 또한, 결정립 성장을 정립화하는 작용을 이루는 원소이다. Cu가 1.00%를 초과하면, 첨가 효과가 포화됨과 함께, 마무리 어닐링 시의 결정립 성장성이 억제되고, 또한, 강판의 가공성이 저하되고, 냉간 압연 시에 취화되므로, Cu는 1.00% 이하로 한다. 바람직하게는 0.60% 이하, 보다 바람직하게는 0.40% 이하이다. Cu의 하한은, 특별히 제한되지 않고, 0%이어도 된다. 상기 효과를 바람직하게 얻기 위해서는, Cu는 0.10% 이상으로 하면 된다. 바람직하게는 0.20% 이상, 보다 바람직하게는 0.30% 이상이다.

REM:0 내지 0.0400%,

Ca:0 내지 0.0400%,

Mg:0 내지 0.0400%

REM(Rare Earth Metal), Ca(칼슘), Mg(마그네슘)는 S를 황화물 또는 산황화물로 하여 고정하고, MnS 등의 미세 석출을 억제하고, 마무리 어닐링 시의 재결정 및 결정립 성장을 촉진하는 작용을 이루는 원소이다.

REM, Ca, Mg가 0.0400%를 초과하면, 황화물 또는 산황화물이 과잉으로 생성하고, 마무리 어닐링 시의 재결정 및 결정립 성장이 저해되므로, REM, Ca, Mg의 모두, 0.0400% 이하로 한다. 바람직하게는, 어느 원소도 0.0300% 이하, 보다 바람직하게는 0.0200% 이하이다.

REM, Ca, Mg의 하한은, 특별히 제한되지 않고, 0%이어도 된다. 상기 효과를 바람직하게 얻기 위해서는, REM, Ca, Mg의 모두, 0.0005% 이상으로 하면 된다. 바람직하게는, 어느 원소도 0.0010% 이상, 보다 바람직하게는 0.0050% 이상이다.

여기서, REM은, Sc, Y 및 란타노이드의 합계 17 원소를 가리키고, 그의 적어도 1종이다. 상기 REM의 함유량은 이들 원소 중 적어도 1종의 합계 함유량을 의미한다. 란타노이드의 경우, 공업적으로는 미슈 메탈의 형태로 첨가된다.

본 실시 형태에서는, 규소 강판이, 성분 조성으로서, 질량%로, Sb:0.001 내지 0.05%, Sn:0.01 내지 0.20%, Cu:0.10 내지 1.00%, REM:0.0005 내지 0.0400%, Ca:0.0005 내지 0.0400% 또는 Mg:0.0005 내지 0.0400% 중 적어도 1종을 함유하는 것이 바람직하다.

상기한 강 성분은, 강의 일반적인 분석 방법에 의해 측정하면 된다. 예를 들어, 강 성분은, ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)를 사용하여 측정하면 된다. 또한, C 및 S는 연소-적외선 흡수법을 사용하고, N은 불활성 가스 융해-열전도도법을 사용하고, O는 불활성 가스 융해- 비분산형 적외선 흡수법을 사용하여 측정하면 된다.

또한, 상기의 성분 조성은, 규소 강판의 성분 조성이며, 측정 시료가 되는 규소 강판이, 표면에 절연 피막 등을 갖고 있는 경우는, 이것을 제거하여 측정해서 얻어지는 성분 조성이다.

무방향성 전자 강판의 절연 피막 등을 제거하는 방법으로서, 예를 들어 절연 피막 등을 갖는 무방향성 전자 강판을, 수산화나트륨 수용액, 황산 수용액, 질산 수용액의 순으로 침지하여, 세정하고, 온풍으로 건조시키는 방법이 있다. 이 일련의 처리에서, 절연 피막을 제거한 규소 강판을 얻을 수 있다.

(전자 강판의 자기 특성)

본 실시 형태에 따른 무방향성 전자 강판에서는, 분할 코어용으로서, 압연 방향 및 판 폭 방향(압연 방향으로 직각인 방향)의 2개의 방향으로 우수한 자기 특성을 확보하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 자화력 5000A/m으로 여자했을 때의 압연 방향의 자속 밀도와 판 폭 방향의 자속 밀도의 평균을 자속 밀도 B₅₀으로 하고, 압연 방향의 포화 자속 밀도와 판 폭 방향의 포화 자속 밀도의 평균을 포화 자속 밀도 Bs로 했을 때, 자속 밀도 B₅₀과 포화 자속 밀도 Bs의 비인 B₅₀/Bs가, 0.82 이상인 것이 바람직하다.

상기의 B₅₀/Bs는, 바람직하게는 0.84 이상, 보다 바람직하게는 0.86 이상, 더욱 바람직하게는 0.90 이상이다. 한편, 포화 자속 밀도 Bs는, 최대 자장을 부하했을 때에 얻어지는 최대의 자속 밀도이므로, B₅₀/Bs의 값의 최댓값은 1이다. B₅₀/Bs의 상한은, 특별히 한정되지 않지만, 1.00이면 된다. 바람직하게는, 0.98 이하이다.

본 실시 형태에서 제어하는 {5 5 7} <7 14 5> 방위는, {4 1 1} <1 4 8> 방위에 가까운 방위이며, 이 {4 1 1} <1 4 8> 방위는, 압연 방향 및 판 폭 방향의 자속 밀도 B₅₀을 개선하는 {1 0 0} <0 1 2> 방위에 가까운 방위이다. 그 때문에, 본 실시 형태에서는, 압연 방향 및 판 폭 방향의 2개의 방향에서, 자기 특성이 개선된다고 생각된다.

전자 강판의 자기 특성은, 예를 들어 Single Sheet Tester(SST)에 의해, 강판을 자화력 5000A/m으로 자화한 경우의 압연 방향 및 판 폭 방향에 관한 자속 밀도를 단위:T(테슬라)로 측정하여 자속 밀도 B₅₀을 구하고, 마찬가지로, 강판에 최대 자장을 부하한 경우의 압연 방향 및 판 폭 방향에 관한 자속 밀도를 단위:T(테슬라)로 측정하여 포화 자속 밀도 Bs를 구하면 된다.

(전자 강판의 타발 가공성)

본 실시 형태에 따른 무방향성 전자 강판은, {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도를 높이고 있으므로, 타발 가공 시의 가공 정밀도가 향상된다. 예를 들어, 원형 타발 가공했을 때, 가공품의 진원도가 작아진다.

또한, 진원도는 원형 타발 가공품의 최대 반경과 최소 반경의 차로 평가하면 된다. 예를 들어, 반경 200㎜의 원형품을 펀칭 가공했을 때, 그 타발 가공품의 최대 반경과 최소 반경을 측정하고, 그 차를 구하면 된다.

본 실시 형태에서는, 진원도가 45㎛ 이하인 것이 바람직하고, 40㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 한편, 진원도의 하한은, 특별히 제한되지 않는다. 단, 진원도를 5㎛ 보다 작게 제어하는 것은 실질적으로 곤란하므로, 하한을 5㎛로 하면 된다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 판 두께 방향의 중심 영역에 있어서의 {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도를 통상의 강판보다도 높게 하고 있으므로, 타발 가공성이 향상된다. 타발 가공성이 향상되는 메커니즘은, 이하와 같이 생각하고 있다.

본 실시 형태에서 제어하는 {5 5 7} <7 14 5> 방위는, {1 1 1} <1 1 2> 방위에 가까운 방위이다. 이 {1 1 1} 방위는, 전체 둘레 방향의 경도 이방성이 작으므로, 타발 가공 시, 강판이 늘어져서 변형되는 영역이, 전체 둘레 방향에 걸쳐서 거의 동등하다. 이 때문에, {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도가 높아지면, 타발 가공성도 향상된다고 생각된다.

(전자 강판으로서의 다른 특징)

규소 강판의 판 두께는, 용도 등에 따라서 적절히 조정하면 되고, 특별히 한정되지 않는다. 단 규소 강판의 판 두께는, 제조 상의 관점에서, 0.10㎜ 이상이 바람직하고, 0.15㎜ 이상이 보다 바람직하다. 한편, 규소 강판의 판 두께는, 0.50㎜ 이하가 바람직하고, 0.35㎜ 이하가 보다 바람직하다.

본 실시 형태에 따른 무방향성 전자 강판은, 규소 강판의 표면에 절연 피막을 갖고 있어도 된다. 이 절연 피막의 종류는, 특별히 한정되지 않고, 공지된 절연 피막으로부터, 용도 등에 따라서 적절히 선택하면 된다.

예를 들어, 절연 피막은 유기계 피막 또는 무기계 피막의 어느 것이어도 된다. 유기계 피막으로서는, 예를 들어 폴리아민계 수지, 아크릴 수지, 아크릴 스티렌 수지, 알키드 수지, 폴리에스테르 수지, 실리콘 수지, 불소 수지, 폴리올레핀 수지, 스티렌 수지, 아세트산비닐 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 우레탄 수지, 멜라민 수지 등의 피막을 들 수 있다.

무기계 피막으로서는, 예를 들어 인산염계 피막이나, 인산 알루미늄계 피막 등을 들 수 있다. 또한, 상기의 수지를 포함하는 유기-무기 복합계 피막 등을 들 수 있다. 절연 피막의 막 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 편면당의 막 두께로서, 0.05 내지 2㎛인 것이 바람직하다.

다음에, 본 실시 형태에 따른 무방향성 전자 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다.

도 2는, 본 실시 형태에 따른 무방향성 전자 강판의 제조 방법을 예시하는 흐름도이다. 본 실시 형태에서는, 성분 조성을 조정한 용강을, 주조하고, 열간 압연하고, 열간 압연 후의 냉각 시에 보열 처리하고, 산세하고, 냉간 압연하고, 이어서 마무리 어닐링을 실시하여 규소 강판을 제조한다. 또한, 규소 강판의 상층에, 절연 피막을 마련하여 무방향성 전자 강판을 제조한다.

본 실시 형태에서는, 각 공정을 제어하여 냉간 압연 전의 강판 중의 재결정 조직과 미재결정 조직의 비율(미재결정 분율)을 제어하고, 그리고 나서 냉간 압연 및 마무리 어닐링을 제어함으로써, 규소 강판의 판 두께 방향의 중심 영역에서 {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도를 높인다.

예를 들어, 냉간 압연 전의 미재결정 분율은, 강 조성, 열간 압연 시의 온도, 열간 압연 시의 압하율, 열간 압연 후의 냉각 조건 등, 단순히 1개의 공정의 1개의 조건에 의해 제어할 수 있는 기술 특징이 아니라, 각 공정의 각 조건이 복합적으로 서로 영향을 주어 제어되는 기술 특징이다.

구체적으로는,

강 조성의 Si 함유량은, 열간 압연 온도에서 강 조직의 구성상이 α상 및/또는 γ상으로 되는지에 영향을 주는 인자이며, Si 함유량이 0.01 내지 3.50%의 범위 내에서 높아질수록 냉간 압연 전의 미재결정 분율이 커진다.

강 조성의 Al 함유량은, 열간 압연 온도에서 강 조직의 구성상이 α상 및/또는 γ상으로 되는지에 영향을 주는 인자이며, Al 함유량이 0.001 내지 2.500%의 범위 내에서 높아질수록 냉간 압연 전의 미재결정 분율이 커진다.

강 조성의 Mn 함유량은, 재결정 구동력에 영향을 주는 MnS 생성량에 영향을 주는 인자이며, Mn 함유량이 0.01 내지 3.00%의 범위 내에서 높아질수록 냉간 압연 전의 미재결정 분율이 커진다.

열간 압연 시의 온도, 구체적으로는 열간 압연 전의 슬래브 가열 온도는, 강 조직의 구성상이 α상 및/또는 γ상으로 되는지에 영향을 주는 인자이며, 또한 열연 가공 조직의 형성에 영향을 주는 인자이며, 열간 압연 전의 슬래브 가열 온도가 1000 내지 1300℃의 범위 내에서 높아질수록 냉간 압연 전의 미재결정 분율이 커진다.

열간 압연 시의 온도, 구체적으로는 마무리 열연 시의 최종 압연 온도는, 강 조직의 구성상이 α상 및/또는 γ상으로 되는지에 영향을 주는 인자이며, 또한 열연 가공 조직의 형성에 영향을 주는 인자이며, 마무리 열연 시의 최종 압연 온도가 800 내지 950℃의 범위 내에서 높아질수록 냉간 압연 전의 미재결정 분율이 작아진다.

열간 압연 시의 압하율은, 열연 가공 조직의 형성에 영향을 주는 인자이며, 열간 압연 시의 누적 압하율이 98 내지 99.5%의 범위 내에서 커질수록 냉간 압연 전의 미재결정 분율이 작아진다.

열간 압연 후의 냉각 조건, 구체적으로는 열간 압연 종료 온도로부터 보열 처리 온도까지의 냉각 속도는, 열연 가공 조직의 회복 및 재결정에 영향을 주는 인자이며, 이 온도 범위에서의 평균 냉각 속도가 80 내지 200℃/초의 범위 내에서 빨라질수록 냉간 압연 전의 미재결정 분율이 커진다.

열간 압연 후의 냉각 조건, 구체적으로는 보열 처리 시의 보열 온도도, 열연 가공 조직의 회복 및 재결정에 영향을 주는 인자이며, 보열 처리 시의 보열 온도가 700 내지 850℃의 범위 내에서 높아질수록 냉간 압연 전의 미재결정 분율이 작아진다.

열간 압연 후의 냉각 조건, 구체적으로는 보열 처리 시의 보열 시간도, 열연 가공 조직의 회복 및 재결정에 영향을 주는 인자이며, 보열 처리 시의 보열 시간이 10 내지 180분의 범위 내에서 길어질수록 냉간 압연 전의 미재결정 분율이 작아진다.

본 실시 형태에서는, 상기의 각각의 조건을, 의도적으로, 복합적으로, 또한 불가분하게 제어하여, 냉간 압연 전의 미재결정 분율이, 조직 중에서 1/10 이상 1/5 이하가 되도록, 즉 면적 분율 10 내지 20%가 되도록 강 조직을 만들어 넣는다.

다음에, 냉간 압연 전의 미재결정 분율을 제어한 강판을, 냉간 압연 및 마무리 어닐링에 제공하여, {5 5 7} <7 14 5> 방위 입자가 우선적으로 재결정하도록 제어한다.

예를 들어, {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도는 냉간 압연 전의 미재결정 분율, 냉간 압연의 압하율, 마무리 어닐링 시의 승온 속도 등, 단순히 1개의 공정의 1개의 조건에 의해 제어할 수 있는 기술 특징이 아니라, 각 공정의 각 조건이 복합적으로 서로 영향을 주어 제어되는 기술 특징이다.

구체적으로는,

냉간 압연 시의 압하율은, {5 5 7} <7 14 5> 방위 입자가 재결정하는 기초가 되는 냉연 가공 조직의 형성에 영향을 주는 인자이며, 냉간 압연 시의 누적 압하율이 80 내지 95%의 범위 내에서 커질수록 {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도가 작아진다.

마무리 어닐링 시의 승온 속도, 구체적으로는 승온 개시 온도로부터 750℃까지의 승온 속도는, {5 5 7} <7 14 5> 방위 입자의 재결정 핵 생성에 영향을 주는 인자이며, 이 온도 범위에서의 평균 승온 속도가 5 내지 50℃/초의 범위 내에서 중앙값에 가까울수록 {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도가 커진다.

마무리 어닐링 시의 승온 속도, 구체적으로는 750℃로부터 마무리 어닐링의 균열 온도까지의 승온 속도는, {5 5 7} <7 14 5> 방위 입자의 입성장에 영향을 주는 인자이며, 이 온도 범위에서의 평균 승온 속도가 20 내지 100℃/초의 범위 내에서 빨라질수록 {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도가 커진다.

본 실시 형태에서는, 상기의 각각의 조건을, 의도적으로, 복합적으로, 또한 불가분하게 제어하여, 규소 강판의 판 두께 방향의 중심 영역에서 {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도가 12 이상 35 이하가 되도록 강 조직을 만들어 넣는다.

상술한 바와 같이, {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도는, 단순히 1개의 공정의 1개의 조건을 제어함으로써 얻어지는 기술 특징은 아니다. {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도는 냉간 압연 전의 미재결정 분율을 제어한 후에, 냉간 압연 및 마무리 어닐링의 조건을 제어함으로써 비로소 만들어 넣는 것이 가능한 기술 특징이다.

구체적으로는, 본 실시 형태에 따른 무방향성 전자 강판의 제조 방법은 주조 공정과, 열간 압연 공정과, 보열 처리 공정과, 산세 공정과, 냉간 압연 공정과, 마무리 어닐링 공정과, 피막 형성 공정을 구비하고,

주조 공정에서는, 성분 조성으로서, 질량%로, Si:0.01 내지 3.50%, Al:0.001 내지 2.500%, Mn:0.01 내지 3.00%, C:0.0030% 이하, P:0.180% 이하, S:0.003% 이하, N:0.003% 이하, B:0.002% 이하, Sb:0 내지 0.05%, Sn:0 내지 0.20%, Cu:0 내지 1.00%, REM:0 내지 0.0400%, Ca:0 내지 0.0400%, Mg:0 내지 0.0400%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 슬래브를 주조하고,

열간 압연 공정에서는, 열간 압연 전의 슬래브 가열 온도를 1000 내지 1300℃로 하고, 마무리 열연 시의 최종 압연 온도를 800 내지 950℃로 하고, 열간 압연 시의 누적 압하율을 98 내지 99.5%로 하고, 열간 압연 종료 온도로부터 보열 처리의 보열 온도까지의 평균 냉각 속도를 80 내지 200℃/초로 하고,

보열 처리 공정에서는, 보열 온도를 700 내지 850℃로 하고, 보열 시간을 10 내지 180분으로 하고,

냉간 압연 공정 전의 강판의 미재결정 분율을 10 내지 20면적%로 제어하고,

냉간 압연 공정에서는, 냉간 압연 시의 누적 압하율을 80 내지 95%로 하고,

마무리 어닐링 공정에서는, 승온 개시 온도로부터 750℃까지의 평균 승온 속도를 5 내지 50℃/초로 하고, 750℃로부터 마무리 어닐링의 균열 온도까지의 평균 승온 속도를 20 내지 100℃/초의 범위 내에서 상기의 750℃까지의 평균 승온 속도보다도 빠른 승온 속도로 변경하고, 마무리 어닐링의 균열 온도를 재결정 온도 이상으로 한다.

이하, 바람직한 제조 방법으로서, 주조 공정으로부터 차례로 설명한다.

(주조 공정)

주조 공정에서는, 상기한 성분 조성의 강을 전로 또는 전기로 등으로 용제하고, 그 용강을 사용하여 슬래브를 제조하면 된다. 연속 주조법에 의해 슬래브를 제조해도 되고, 용강을 사용하여 잉곳을 제조하고, 잉곳을 분괴 압연하여 슬래브를 제조해도 된다. 또한, 다른 방법에 의해 슬래브를 제조해도 된다. 슬래브의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 150 내지 350㎜이다. 슬래브의 두께는 바람직하게는, 220 내지 280㎜이다. 슬래브로서, 두께가 10 내지 70㎜의, 소위 박 슬래브를 사용해도 된다.

주조 공정에서는, 냉간 압연 전의 강판의 미재결정 분율이 10 내지 20면적%가 되도록, 강 조성의 Si 함유량을 0.01 내지 3.50%의 범위 내에서 제어하고, Al 함유량을 0.001 내지 2.500%의 범위 내에서 제어하고, Mn 함유량을 0.01 내지 3.00%의 범위 내에서 제어한다.

Si 함유량은, 바람직하게는 0.10% 이상, 보다 바람직하게는 0.50% 이상, 더욱 바람직하게는 2.00% 초과, 더욱 바람직하게는 2.10% 이상, 더욱 바람직하게는 2.30% 이상이다. 또한, Si 함유량은, 바람직하게는 3.20% 이하, 보다 바람직하게는 3.00% 이하이다. Al 함유량은, 바람직하게는 0.010% 이상, 보다 바람직하게는 0.050% 이상, 더욱 바람직하게는 0.50% 초과, 더욱 바람직하게는 0.60% 이상이다. 또한, Al 함유량은, 바람직하게는 2.000% 이하, 보다 바람직하게는 1.600% 이하이다. Mn 함유량은, 바람직하게는 0.15% 이상, 보다 바람직하게는 0.40% 이상, 더욱 바람직하게는 0.60% 초과, 더욱 바람직하게는 0.70% 이상이다. 또한, Mn 함유량은, 바람직하게는 2.50% 이하, 보다 바람직하게는 2.00% 이하이다.

(열간 압연 공정)

열간 압연 공정에서는, 열간 압연기를 사용하여 슬래브를 열간 압연하면 된다. 열간 압연기는 예를 들어, 조압연기와, 조압연기의 하류에 배치된 마무리 압연기를 구비한다. 가열된 강재를 조압연기에 의해 압연한 후, 또한 마무리 압연기에 의해 압연하여, 열연 강판을 제조한다.

열간 압연 공정에서는, 냉간 압연 전의 강판의 미재결정 분율이 10 내지 20면적%가 되도록 열간 압연 전의 슬래브 가열 온도를 1000 내지 1300℃의 범위 내에서 제어하고, 마무리 열연 시의 최종 압연 온도를 800 내지 950℃의 범위 내에서 제어하고, 열간 압연 시의 누적 압하율을 98 내지 99.5%의 범위 내에서 제어하고, 열간 압연 종료 온도로부터 보열 처리 온도까지의 평균 냉각 속도를 80 내지 200℃/초의 범위 내에서 제어한다.

슬래브 가열 온도는, 바람직하게는 1100℃ 이상, 보다 바람직하게는 1150℃ 이상이다. 또한, 슬래브 가열 온도는, 바람직하게는 1250℃ 이하, 보다 바람직하게는 1200℃ 이하이다. 최종 압연 온도는, 바람직하게는 850℃ 이상이다. 또한, 최종 압연 온도는, 바람직하게는 900℃ 이하이다. 평균 냉각 속도는, 바람직하게는 100℃/초 이상, 보다 바람직하게는 120℃/초 이상이다. 또한, 평균 냉각 속도는, 바람직하게는 180℃/초 이하, 보다 바람직하게는 150℃/초 이하이다.

또한, 마무리 열연을 개시하는 시점에서, 강판의 두께는 20 내지 100㎜가 바람직하다. 또한, 열간 압연의 누적 압하율은, 다음과 같이 정의된다.

누적 압하율(%)=(1-열간 압연 후의 강판의 판 두께/열간 압연 전의 강판의 판 두께)×100

(보열 처리 공정)

보열 처리 공정에서는, 열간 압연 후의 냉각 도중에 열연 강판을 보열한다. 보열 처리 공정에서는, 냉간 압연 전의 강판의 미재결정 분율이 10 내지 20면적%가 되도록 보열 온도를 700 내지 850℃의 범위 내에서 제어하고, 보열 시간을 10 내지 180분의 범위 내에서 제어한다.

보열 온도는, 바람직하게는 750℃ 이상, 보다 바람직하게는 780℃ 이상이다. 또한, 보열 온도는, 바람직하게는 830℃ 이하, 보다 바람직하게는 800℃ 이하이다. 보열 시간은, 바람직하게는 20분 이상, 보다 바람직하게는 30분 이상, 더욱 바람직하게는 40분 이상이다. 또한, 보열 시간은, 바람직하게는 150분 이하, 보다 바람직하게는 120분 이하, 더욱 바람직하게는 100분 이하이다.

(산세 공정)

산세 공정에서는, 열연 강판의 표면에 생성한 스케일을 제거하기 위해 산세하면 된다. 열연판 산세 시의 산세 조건은 특별히 한정되지 않고, 공지된 조건에서 행하면 된다.

(냉간 압연 공정 전의 강판)

본 실시 형태에서는, 상기한 주조 공정, 열간 압연 공정, 보열 처리 공정, 산세 공정을 거친 강판이며, 냉간 압연 공정 전의 강판에 대해서, 조직 중의 미재결정 분율을 10 내지 20면적%로 제어한다.

종래의 무방향성 전자 강판의 주 방위의 1개는, {1 1 1} <1 1 2> 방위이다. 통상, 이 방위의 결정립은 냉연 전의 강판 조직을 모두 재결정시키고, 냉간 압연에 의해 조직 내에 변형을 도입하고, 마무리 어닐링 시에 결정립계로부터 재결정 핵이 생성 또한 성장함으로써 형성된다. 한편, 본 실시 형태에서는, 냉간 압연 전의 강판의 조직에 미재결정 조직을 소정량만큼 잔존시키고, 냉간 압연 조건 및 마무리 어닐링 조건을 바람직하게 제어함으로써, {5 5 7} <7 14 5> 방위의 결정립을 의도적으로 형성한다.

또한, 상기의 미재결정 분율이 10 내지 20면적%를 충족하지 않으면, 최종적으로 {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도를 제어할 수 없게 된다. 또한, 상기의 냉간 압연 전의 강판의 조직에 미재결정 조직이 소정량을 초과하여 포함되면, 마무리 어닐링 후의 조직 중에, 자기 특성의 개선에 유효한 {4 1 1} <1 4 8> 방위의 결정립이 형성되기 어려워진다. 그 때문에, 우수한 자기 특성과 타발 가공성을 양립시키는 것에는, 냉간 압연 공정 전의 강판의 미재결정 분율을 10 내지 20면적%로 제어하는 것이 최적이다.

종래 기술에서는, 열간 압연 공정 후에 열연 강판을 실온 가까이까지 냉각한 후에, 다시 가열하여, 균열 온도 800 내지 1050℃에서 균열 시간 1분 이내의 열연판 어닐링을 실시하고 있었다. 단, 이 열연판 어닐링에서는 냉간 압연 전의 강판의 조직에, 재결정 조직과 미재결정 조직을 상기 비율로 안정적으로 만들어 넣는 것이 곤란하다.

본 실시 형태에서는, 냉간 압연 전의 강판의 미재결정 분율을 제어하기 위해, 열간 압연 후의 냉각 도중에 강판에 상기한 보열 처리를 실시한다. 그리고, 보열 후의 강판을 실온 가까이까지 냉각한 후에, 열연판 어닐링을 실시하지 않는다. 그 결과, 냉간 압연 전의 강판의 미재결정 분율이 바람직하게 제어되어 있으므로, 최종적으로, 강판의 판 두께 방향의 중심 영역에서 {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도를 높일 수 있다.

또한, 냉간 압연 공정 전의 강판의 미재결정 분율은, 다음의 방법으로 측정할 수 있다. 냉간 압연 공정 전의 강판으로부터 잘라낸 25㎜×25㎜ 정도의 시험편의 판면을 기계 연마하고, 강판의 판 두께의 1/2까지 두께 감소시킨다. 이 연마면에 화학 연마나 전해 연마를 실시하여 변형을 제거하여 측정용 시험편으로 한다.

측정용 시험편에 대해서, EBSD(Electron Back Scattering Diffraction)를 행하고, KAM(Kernel Average Misorientation)값에 의해, 관찰 시야 중의 미재결정 분율을 구하면 된다. 예를 들어, 관찰 시야 중에서 KAM값이 2.0 이상이 되는 결정립을 미재결정립이라고 판단한다. EBSD 측정은, 관찰 시야를 바꿔서 10군데 이상으로 실시하고, 관찰 시야의 총 면적이 1000000㎛² 이상이 되도록 행하면 된다.

상기한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 열간 압연 공정으로부터 냉간 압연 공정까지의 사이에 열연판 어닐링을 실시하지 않는 것이 바람직하다. 즉, 본 실시 형태에서는, 열간 압연 공정, 보열 처리 공정, 산세 공정, 냉간 압연 공정이 연속된 공정인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 열간 압연 공정 후의 강판에 보열 처리를 실시하고, 보열 처리 공정 후의 강판에 산세를 실시하고, 산세 공정 후의 강판에 냉간 압연을 실시하는 것이 바람직하다.

(냉간 압연 공정)

냉간 압연 공정에서는, 미재결정 분율이 10 내지 20면적%로 제어된 강판에 냉간 압연을 실시한다. 냉간 압연 공정에서는, 마무리 어닐링 후에 {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도가 12 내지 35가 되도록, 냉간 압연 시의 누적 압하율을 80 내지 95%의 범위 내에서 제어한다. 이 누적 압하율은, 바람직하게는 83% 이상, 보다 바람직하게는 85% 이상이다.

또한, 냉간 압연의 누적 압하율은, 다음과 같이 정의된다.

누적 압하율(%)=(1-냉간 압연 후의 강판의 판 두께/냉간 압연 전의 강판의 판 두께)×100

(마무리 어닐링 공정)

마무리 어닐링 공정에서는, 냉연 강판에 마무리 어닐링을 실시한다. 마무리 어닐링 공정에서는, 마무리 어닐링 후에 {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도가 12 내지 35가 되도록, 승온 개시 온도로부터 750℃까지의 온도 범위에서의 평균 승온 속도를 5 내지 50℃/초의 범위 내에서 제어하고, 750℃로부터 마무리 어닐링의 균열 온도까지의 온도 범위에서의 평균 승온 속도를 20 내지 100℃/초의 범위 내에서 상기의 750℃까지의 평균 승온 속도보다도 빠른 승온 속도로 제어하고, 마무리 어닐링의 균열 온도를 재결정 온도 이상으로 제어한다.

750℃까지의 평균 승온 속도는, 바람직하게는 10℃/초 이상, 보다 바람직하게는 20℃/초 이상이다. 또한, 750℃까지의 평균 승온 속도는, 바람직하게는 40℃/초 이하, 보다 바람직하게는 30℃/초 이하이다. 750℃로부터의 평균 승온 속도는, 바람직하게는 30℃/초 이상, 보다 바람직하게는 40℃/초 이상이다. 또한, 750℃로부터의 평균 승온 속도는, 바람직하게는 80℃/초 이하, 보다 바람직하게는 60℃/초 이하이다.

마무리 어닐링 시의 균열 온도는, 800 내지 1200℃가 바람직하다. 균열 온도는, 바람직하게는 850℃ 이상이다. 균열 시간은, 5 내지 120초가 바람직하다. 균열 시간은, 바람직하게는 10초 이상, 보다 바람직하게는 20초 이상이다.

상기의 마무리 어닐링 후에, 강판(규소 강판)의 판 두께 방향의 중심 영역에서는, {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도가 12 내지 35로 제어된다.

(피막 형성 공정)

피막 형성 공정에서는, 마무리 어닐링 후의 규소 강판에 절연 피막을 형성한다. 절연 피막은, 예를 들어 유기계 피막 또는 무기계 피막의 어느 것이어도 된다. 절연 피막의 형성 조건은, 종래의 무방향성 전자 강판의 절연 피막과 마찬가지의 형성 조건을 채용해도 된다.

이상의 공정에 의해 {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도가 바람직하게 제어된 무방향성 전자 강판은, 회전기, 중소형 변압기, 전장품 등의 자성 재료로서, 특히 모터의 분할 코어용의 자성 재료로서 바람직하다.

이하, 본 실시 형태에 따른 무방향성 전자 강판을, 모터의 분할 코어로서 적용한 경우에 대해서 설명한다.

도 3에, 모터의 분할 코어의 일 양태를 나타낸다. 도 3에 도시한 바와 같이, 모터 코어(100)는 펀칭 부재(11)와, 펀칭 부재(11)를 적층하여 일체화한 적층체(13)로 구성되어 있다. 이 펀칭 부재(11)는 무방향성 전자 강판을 타발 가공하여 제작된다. 펀칭 부재(11)는 원호 상의 요크부(17)와, 요크부(17)의 내주면으로부터 직경 방향 내측을 향하여 돌출되는 티스부(15)를 구비하고 있다. 펀칭 부재(11)가 원환상으로 연결됨으로써, 모터 코어(100)가 구성된다.

또한, 펀칭 부재(11)의 형상, 원환상으로 연결하는 개수, 적층수 등은, 목적에 따라서 설계하면 된다.

실시예

다음에, 실시예에 의해 본 발명의 일 양태의 효과를 더욱 구체적으로 상세하게 설명하지만, 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 일 조건예이며, 본 발명은 이 일 조건예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에서는, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.

<실시예 1>

성분 조성을 조정한 슬래브를 주조 후, 각 공정에서의 제조 조건을 제어하여 규소 강판을 제조하였다. 규소 강판의 화학 조성을 표 1 및 표 2에 나타내고, 제조 조건을 표 3 내지 표 8에 나타낸다. 또한, 상기의 제조 시, 표 3 내지 표 5에 나타내는 조건에서, 열간 압연 및 보열 처리를 행하고, 실온까지 냉각 후에 산세하였다. 또한, 표 중의 「보열 처리 공정」란에 「열연판 어닐링」이라고 기재한 시료는, 열간 압연 후의 냉각 도중에 보열하는 일 없이 실온까지 냉각하고, 그 후, 질소 100%의 분위기 중에서, 800℃에서 60초간의 열연판 어닐링을 실시하고, 실온까지 냉각 후에 산세하였다.

표 3 내지 표 5에, 주조 공정, 열간 압연 공정, 보열 처리 공정, 산세 공정을 거친 강판이며, 냉간 압연 공정 전의 강판에 대해서, 조직 중의 미재결정 분율을 측정한 결과를 나타낸다. 또한, 미재결정 분율은, 상기의 방법에 기초하여 측정하였다.

미재결정 분율을 측정한 강판에 대하여, 표 6 내지 표 8에 나타내는 조건에서, 냉간 압연 및 마무리 어닐링을 행하였다. 마무리 어닐링에서는, 균열 온도를 재결정 온도 이상인 800 내지 1100℃로 하고, 균열 시간을 30초로 하였다. 또한, 마무리 어닐링 후의 규소 강판에, 평균 두께가 1㎛인 인산계의 절연 피막을 형성하였다. 또한, 표 중의 「마무리 어닐링 공정」란에 대해서, 「승온 속도 A」는 승온 개시 온도로부터 750℃까지의 평균 승온 속도를 나타내고, 「승온 속도 B」는 750℃로부터 마무리 어닐링의 균열 온도까지의 평균 승온 속도를 나타내고, 「승온 속도 제어」는 승온 속도 A 및 승온 속도 B의 대소 관계를 나타낸다.

표 6 내지 표 8에, 제조한 무방향성 전자 강판에 대해서, 규소 강판의 판 두께 방향의 중심 영역에 있어서의 {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도를 측정한 결과를 「집합 조직 집적도」라고 나타낸다. 또한, {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도는, 상기의 방법에 기초하여 측정하였다.

규소 강판의 화학 조성을 표 1 및 표 2에 나타내고, 제조 조건 및 제조 결과를 표 3 내지 표 8에 나타낸다. 또한, 슬래브의 화학 조성 및 규소 강판의 화학 조성은 실질적으로 동일하였다. 표 중에서, 규소 강판의 화학 성분의 「-」는, 합금화 원소를 의도적으로 첨가하고 있지 않거나, 또는 함유량이 측정 검출 하한 이하인 것을 나타낸다. 표 중에서, 하선을 부여한 값은, 본 발명의 범위 외인 것을 나타낸다.

제조한 무방향성 전자 강판을 사용하여, 자기 특성으로서 자속 밀도 및 타발 가공성으로서 원형 타발품의 진원도를 평가하였다. 자속 밀도 및 진원도는, 상기의 방법에 기초하여 평가하였다. B₅₀/Bs가 0.82 이상인 경우를, 자기 특성이 양호하다고 판단하였다. 또한, 원형 타발품의 진원도가 45㎛ 이하인 경우를, 타발 가공성이 양호하다고 판단하였다.

자기 특성 및 타발 가공성의 평가 결과를 표 6 내지 표 8에 나타낸다. 시험 No. B1 내지 B22인 본 발명예는, 규소 강판에 대해서, 성분 조성 및 집합 조직이 바람직하게 제어되어 있으므로, 무방향성 전자 강판으로서 자기 특성 및 타발 가공성이 우수하였다.

한편, 시험 No. b1 내지 b44인 비교예는, 규소 강판에 대해서, 성분 조성 또는 집합 조직 중 적어도 하나가 바람직하게 제어되어 있지 않으므로, 무방향성 전자 강판으로서 자기 특성 또는 타발 가공성의 어느 것을 만족할 수 없었다.

도 4에, {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도와 진원도의 관계를 나타낸다. 이 도 4는, 본 발명예 B1 내지 B22 및 비교예 b1 내지 b44에 기초하여, {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도와 진원도의 관계를 도시한 그래프이다. {5 5 7} <7 14 5> 방위가 집적하는 데 수반하여, 진원도의 값이 작아지는 것이 도 4에 도시된다.

본 발명의 상기 양태에 의하면, 분할 코어용으로, 타발 가공성에 더하여, 압연 방향 및 판 폭 방향의 2개의 방향의 자기 특성이 우수한 무방향성 전자 강판 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다. 따라서, 산업상의 이용 가능성이 높다.

1 : 무방향성 전자 강판
3 : 규소 강판(모재 강판)
5 : 절연 피막(장력 피막)
11 : 펀칭 부재
13 : 적층체
15 : 티스부
17 : 요크부
100 : 모터 코어

Claims

규소 강판과, 절연 피막을 구비하는 무방향성 전자 강판에 있어서,
상기 규소 강판이, 성분 조성으로서, 질량%로,
Si:0.01 내지 3.50%,
Al:0.001 내지 2.500%,
Mn:0.01 내지 3.00%,
C:0.0030% 이하,
P:0.180% 이하,
S:0.003% 이하,
N:0.003% 이하,
B:0.002% 이하,
Sb:0 내지 0.05%,
Sn:0 내지 0.20%,
Cu:0 내지 1.00%,
REM:0 내지 0.0400%,
Ca:0 내지 0.0400%,
Mg:0 내지 0.0400%
를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고,
상기 규소 강판의 판 두께를 t로 하고, 상기 규소 강판의 표면으로부터 판 두께 방향을 향하여 t/2의 위치를 중심 영역이라고 정의하며,
상기 규소 강판으로부터 잘라낸 시험편의 판면을 기계 연마에 의해 두께 감소시켜 중심 영역을 노출시키며, 노출면에 화학 연마나 전해 연마를 실시하여 변형을 제거하여 측정용 시험편으로 하며, 상기 측정용 시험편에 대해서, X선 회절을 행하고, {2 0 0}면, {1 1 0}면, {2 1 1}면의 극점도를 작성하고, 상기 극점도로부터 상기 중심 영역에 있어서의 결정 방위 분포 함수를 얻고, 상기 결정 방위 분포 함수에 기초하여 얻은, 상기 규소 강판의 판 두께 방향의 중심 영역에 있어서의 {5 5 7} <7 14 5> 방위의 집적도가 12 이상 35 이하인
것을 특징으로 하는 무방향성 전자 강판.
제1항에 있어서,
상기 규소 강판이, 상기 성분 조성으로서, 질량%로,
Sb:0.001 내지 0.05%,
Sn:0.01 내지 0.20%,
Cu:0.10 내지 1.00%,
REM:0.0005 내지 0.0400%,
Ca:0.0005 내지 0.0400%,
Mg:0.0005 내지 0.0400%
중 적어도 1종을 함유하는 것을 특징으로 하는 무방향성 전자 강판.
제1항 또는 제2항에 있어서,
{5 5 7} <7 14 5> 방위의 상기 집적도가, 18 이상 35 이하인 것을 특징으로 하는 무방향성 전자 강판.
제1항 또는 제2항에 기재된 무방향성 전자 강판의 제조 방법이며, 주조 공정과, 열간 압연 공정과, 보열 처리 공정과, 산세 공정과, 냉간 압연 공정과, 마무리 어닐링 공정과, 피막 형성 공정을 구비하고,
상기 주조 공정에서는, 성분 조성으로서, 질량%로,
Si:0.01 내지 3.50%,
Al:0.001 내지 2.500%,
Mn:0.01 내지 3.00%,
C:0.0030% 이하,
P:0.180% 이하,
S:0.003% 이하,
N:0.003% 이하,
B:0.002% 이하,
Sb:0 내지 0.05%,
Sn:0 내지 0.20%,
Cu:0 내지 1.00%,
REM:0 내지 0.0400%,
Ca:0 내지 0.0400%,
Mg:0 내지 0.0400%
를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 슬래브를 주조하고,
상기 열간 압연 공정에서는, 열간 압연 전의 슬래브 가열 온도를 1000 내지 1300℃로 하고, 마무리 열연 시의 최종 압연 온도를 800 내지 950℃로 하고, 열간 압연 시의 누적 압하율을 98 내지 99.5%로 하고, 열간 압연 종료 온도로부터 보열 처리의 보열 온도까지의 평균 냉각 속도를 80 내지 200℃/초로 하고,
상기 보열 처리 공정에서는, 보열 온도를 700 내지 850℃로 하고, 보열 시간을 10 내지 180분으로 하고,
상기 냉간 압연 공정 전의 강판의 미재결정 분율을 10 내지 20면적%로 제어하고,
상기 냉간 압연 공정에서는, 냉간 압연 시의 누적 압하율을 80 내지 95%로 하고,
상기 마무리 어닐링 공정에서는, 승온 개시 온도로부터 750℃까지의 평균 승온 속도를 5 내지 50℃/초로 하고, 750℃로부터 마무리 어닐링의 균열 온도까지의 평균 승온 속도를 20 내지 100℃/초의 범위 내에서 750℃까지의 상기 평균 승온 속도보다도 빠른 승온 속도로 변경하고, 마무리 어닐링의 균열 온도를 재결정 온도 이상으로 하는
것을 특징으로 하는 무방향성 전자 강판의 제조 방법.