KR20060049073A - 무방향성 전자 강판의 제조방법, 및 무방향성 전자강판용의 소재 열연 강판 - Google Patents

Abstract

질량% 로, C:0.01∼0.2%, Si:3% 이하, Mn:0.05∼3.0%, Al:1% 이하 및 N:0.005% 이하를 함유하고, (1) P:0.2% 이하 또한 S:0.01% 이하 또는 (2) P+100×S+300×Se≤0.5 를 만족하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물의 조성이 되는 강재를, 열간 압연하여, 열연판 소둔 후, 최종 판두께까지 압연하고, 이어서 탈탄 소둔 및 마무리 소둔을 행하는 일련의 공정에 의해서 무방향성 전자 강판을 제조할 경우에, 열연판 소둔을 A_c3 점 이상의 온도역에서 실시하는 것에 의해, 자속 밀도가 높고 또한 철손이 낮은 무방향성 전자 강판을 얻는다.

Description

무방향성 전자 강판의 제조방법, 및 무방향성 전자 강판용의 소재 열연 강판{METHOD FOR PROCESSING NON-DIRECTIONAL ELECTROMAGNETIC STEEL PLATE AND HOT ROLLING STEEL PLATE WITH MATERIAL FOR THE NON-DIRECTIONAL ELECTROMAGNETIC STEEL PLATE}

도 1 은 실험 1 에 있어서의, 열연판 소둔 온도 (가로축 : ℃) 와 자속 밀도 (세로축 : B₅₀, 단위 T) 의 관계를 나타내는 도면이다.

도 2 는 실험 2 에 있어서의, 열연판 소둔 온도 (가로축 : ℃) 와 자속 밀도 (세로축 : B₅₀, 단위 T) 의 관계를 나타내는 도면이다.

도 3 은 실험 3 에 있어서의, 강 중 C 량 (가로축 : 질량%) 과 자속 밀도 (세로축 : B₅₀, 단위 T) 의 관계를 나타내는 도면이다.

도 4 는 실험 4 에 있어서의, 강 중 C 량 (가로축 : 질량%) 과 자속 밀도 (세로축 : B₅₀, 단위 T) 의 관계를 나타내는 도면이다.

도 5 는 실험 5 에 있어서의, 최종 압연 온도 (가로축 : ℃) 와 자속 밀도 (세로축 : B₅₀, 단위 T) 의 관계를 나타내는 도면이다.

도 6 은 실험 6 에 있어서의, 최종 압연 온도 (가로축 : ℃) 와 자속 밀도 ( 세로축 : B₅₀, 단위 T) 의 관계를 나타내는 도면이다.

도 7 은 실험 7 에 있어서의, 열연판 소둔 후의 냉각 속도 (가로축 : ℃/s) 와 자속 밀도 (세로축 : B₅₀, 단위 T) 의 관계를 나타내는 도면이다.

도 8 은 실험 9 에 있어서의, S, P, Se 량과 시효 처리 후의 철손 (세로축 : W_15/50, 단위 W/㎏) 의 관계를, (P+100×S+300×Se) 을 파라미터 (횡축) 로서 나타내는 도면이다

본 발명은, 모터, EI 코어 등의 철심재료 등에 사용하여 바람직한 무방향성 전자 강판의 유리한 제조방법에 관한 것이다.

최근, 에너지 절약에 대한 요구가 높아짐에 따라, 모터의 고효율화에 대한 요망도 높아지고 있다. 모터의 고효율화를 달성하기 위해서는, 코어재로서 사용되는 전자 강판의 고성능화가 불가결한 점에서, 지금까지 이상으로 자속 밀도가 높고 또한 철손이 낮은 전자 강판이 강하게 요청되고 있다.

전자 강판의 자속 밀도를 높이기 위해서는, 냉간 압연 전의 결정립을 조대화시키는 것이 효과적인 점에서, 열연 강판에 스킨 패스를 부여하여 소둔을 하는 기술 (예를 들어 일본 특허공보 소45-22211호) 나, 열간 압연 후에 고온 권취를 하여, 강대가 보유하는 열로 자기소둔을 하는 기술 (예를 들어 일본 특허공보 소57- 43132호) 가 제안되어 있다.

또한, 냉간 압연 전에 2차 재결정을 발생시켜 결정립을 조대로 하는 것에 의해, 자기특성을 향상시키는 기술 (예를 들어 일본 공개특허공보 평3-211258호) 도 제안되어 있다. 상기 의 2차 재결정은, 일본 특허공보 소45-22211호에 개시된 강조성보다 탄소량을 저감한 후에, 경압하 냉간 압연을 행한 열연판에 소둔을 실시함으로써 실현되어 있다.

또한, 일본 공개특허공보 평9-125145호에는, 탄소 0.0025중량% 이하의, 불순물 성분을 저농도로 억제한 열연판을 A_c3 점 이상으로 소둔함으로써, 그 후의 냉각에 있어서의 γ→α 변태에 의한 세립화를 억제하여, 열연판 입경을 조대로 유지하는 기술이 제안되어 있다.

그러나, 최근에는, 전술한 바와 같은 모터의 고효율화에 대한 강한 요망으로부터, 더욱 자속 밀도가 높은 재료가 요청되고 있다. 또한, 열연 강판을 경압하하는 등의 여분의 공정을 필수로 하면, 제조비용이 증대된다.

본 발명은, 상기 실상을 감안하여 개발된 것으로, 종래에 비하여 자속 밀도가 높고 또한 철손이 낮은, 자기특성이 우수한 무방향성 전자 강판의 유리한 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 이하에 서술하는 지견을 얻었다.

종래, 자기특성의 관점에서는, 강 중의 C 량은 적은 쪽이 좋은 것으로 되어 있었다. 그러나, 발명자 등의 연구에 의하면, 오히려 강 중 C 량을 많게 함과 함께, 강철의 열연판 소둔을 A_c3 점 이상의 오스테나이트역에서 실시하여, 열연판 소둔 후의 조직을, 페라이트 중에 세멘타이트가 미세하게 분산된 조직으로 하는 것이, 자기특성의 개선에는 유리한 것이 판명되었다.

또한,

·강 중의 P, S 및 Se 를 적정한 범위로 규제하면, 안정된 탈탄 소둔이 가능해져, 철손의 시효열화가 효과적으로 억제되는 것,

·온간 압연이나, 열연판 소둔 후의 소정 온도역에서의 냉각 속도의 제어를 조합하면, 자속 밀도가 더 한층 향상되는 것,

등도 판명되었다.

본 발명은, 상기 의 지견에 입각하는 것이다.

즉, 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.

1. 질량%로, C:0.01∼0.2%, Si:3% 이하, Mn:0.05∼3.0%, Al:1% 이하 및 N:0.005% 이하를 함유하고, 또한,

하기 조건 (1) ;

(1) P:0.2% 이하, 또한, S:0.01% 이하,

또는 하기 조건 (2) ;

(2) 질량%로 표시되는 P, S 및 Se 량에 대하여, P+100×S+300×Se≤0.5 (다만 P, S, Se 의 적어도 어느 하나가 무첨가이어도 된다) 의 적어도 어느 하나를 만족하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물의 조성이 되는 강재를, 열간 압연하여, A_c3 점 이상의 온도역에서 열연판 소둔을 행하고, 그 후 최종 판두께까지 압연하고, 이어서 탈탄 소둔 및 마무리 소둔을 행하는 것을 특징으로 하는, 자기특성이 우수한 무방향성 전자 강판의 제조방법.

2. 상기 강재가 상기 조건 (1) 을 만족하는 것을 특징으로 하는, 상기 1 에 기재된 자기특성이 우수한 무방향성 전자 강판의 제조방법.

3. 상기 강재가 상기 조건 (2) 를 만족하는 것을 특징으로 하는, 상기 1 에 기재된 자기특성이 우수한 무방향성 전자 강판의 제조방법.

4. 상기 강재가, 추가로, Sb:0.005∼0.05%, Sn:0.005∼0.1%, Ni:0.1∼5%,

Cr:0.5∼5%, Co:0.1∼10%, 및 Cu:0.01∼1% 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 함유하는 것을 특징으로 하는, 상기 1∼3 중 어느 하나에 기재된 자기특성이 우수한 무방향성 전자 강판의 제조방법.

5. 열연판 소둔 후의 상기 압연의 적어도 1 패스를, 70∼400℃ 의 온도역의 온간 압연으로 하는 것을 특징으로 하는, 상기 1∼4 중 어느 하나에 기재된 무방향성 전자 강판의 제조방법.

6. 상기 열연판 소둔 후, 적어도 800∼500℃ 의 온도역을 평균 냉각 속도:1℃/s 이상에서 냉각하는 것을 특징으로 하는, 상기 1∼5 중 어느 하나에 기재된 무 방향성 전자 강판의 제조방법.

7. 상기 탈탄 소둔을, 이슬점:10∼40℃, 소둔 온도:700∼900℃, 소둔시간:30∼3600s 의 조건 하에서 실시하는 것을 특징으로 하는, 상기 1∼6 중 어느 하나에 기재된 무방향성 전자 강판의 제조방법. 또, 이 방법은 특히 상기 조건 (2) 와 조합하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 발명의 방법을 적용하기에 바람직한 소재 열연 강판에 관해서, 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.

8. 질량%로, C:0.01∼0.2%, Si:3% 이하, Mn:0.05∼3.0%, Al:1% 이하, 및 N:0.005% 이하를 함유하고, 또한,

하기 조건 (1) ;

(1) P:0.2% 이하, 또한, S:0.01% 이하,

또는 하기 조건 (2) ;

(2) 질량%로 표시되는 P, S 및 Se 량에 대하여, P+100×S+300×Se≤0.5, (다만 P, S, Se 의 적어도 어느 하나가 무첨가이어도 된다)

의 적어도 어느 하나를 만족하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물의 조성으로 되는, 자기특성이 우수한 무방향성 전자 강판용의 소재 열연 강판.

9. 추가로, Sb:0.005∼0.05%, Sn:0.005∼0.1%, Ni:0.1∼5%, Cr:0.5∼5%,

Co:0.1∼10%, 및 Cu:0.01∼1% 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 함유하는 것을 특징으로 하는, 상기 8 에 기재된, 자기특성이 우수한 무방향성 전자 강판용의 소재 열연 강판.

10. 상기 8 또는 9 의 어느 하나의 조성을 갖고, 원환산 직경이 5㎚∼1000㎚ 인 탄화물을 5∼1000개/㎛² 함유하는 것을 특징으로 하는, 자기특성이 우수한 무방향성 전자 강판용의 소재 열연 강판.

11. 상기 8 또는 9 의 어느 하나의 조성을 갖고, 평균 결정 입경이 20∼200㎛ 인 것을 특징으로 하는, 자기특성이 우수한 무방향성 전자 강판용의 소재 열연 강판.

12. 상기 8 또는 9 의 어느 하나의 조성을 갖고, 평균 결정 입경이 20∼200㎛ 이고, 추가로 원환산 직경이 5㎚∼1000㎚ 인 탄화물을 5∼1000개/㎛² 함유하는 것을 특징으로 하는, 자기특성이 우수한 무방향성 전자 강판용의 소재 열연 강판.

특히 상기 10∼12 의 발명은, 열연판에 적정한 조건으로 열연판 소둔을 행함으로써 얻을 수 있다. 이 경우, 탄화물은 실질적으로 세멘타이트이다.

〔발명이 바람직한 실시형태〕

이하, 본 발명을 유래하게 한 실험결과에 관해서 설명한다. 또, 성분에 관하는 「%」표시는 특별히 언급하지 않는 한 질량% 를 의미하는 것으로 한다.

<실험-열연판 소둔 온도의 영향>

(실험 1)

우선, 자속 밀도에 미치게 하는 열연판 소둔 조건의 영향을 조사하기 위해서, C:0.02%, Si:1.0%, Mn:0.05%, Al:tr(trace), P:0.05%, S:0.0010%, N:0.002% 및 Se:tr 를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물의 조성이 되는 강을, 진공용해 하여, 열연 후, 800∼1150℃, 30s 의 열연판 소둔을 하였다. 이어서, 열연판 소둔 후에 미스트 냉각시키고, 그 때, 800∼500℃ 에서의 평균 냉각 속도를 측정한 바, 60℃/s 이었다. 그 후, 판두께:0.5㎜까지 냉간 압연 (25℃) 하였다. 또, 열연판 소둔 후의 압연을 최종 압연이라 부르는 것으로 한다.

계속해서, 20vo1% H₂-80vol% N₂, 이슬점:35℃의 분위기 중에서 850℃, 60s 의 탈탄 소둔을 하고, 다시 25vo1% H₂-75vo1% N₂ 의 분위기 중에서 950℃, 10s 의 마무리 소둔을 하였다.

도 1 에, 열연판 소둔 온도와 자속 밀도의 관계에 관해서 조사한 결과를 나타낸다. 동 도면으로부터, 열연판 소둔 온도가 1040℃ 이상인 경우에, 자속 밀도가 크게 향상되는 것을 알 수 있다.

이 원인을 조사하기 위해서, 열연판 소둔 후에 있어서의 강판의 조직관찰을 하였다.

그 결과, 1040℃ 이상의 온도로 열연판 소둔을 한 재료는, 구오스테나이트 입계가 관찰되고, 또한 페라이트 중에 원환산 직경으로 5∼1000㎚ 의 세멘타이트가 미세하게 분산된 조직으로 되어 있었다. 이 조직관찰의 결과로부터, 1040℃ 이상의 열연판 소둔 단계에서는, 조직은 오스테나이트로 되어 있었던 것으로 생각된다. 또, 세멘타이트의 분포밀도는 5∼1000개/㎛² 이었다.

그래서, 본 재료의 Ac3 변태점을, 포마스터 시험기를 사용하여, 30℃/s 의 승온 중의 열팽창률을 측정함으로써 조사하였다. 그 결과, 본 재료의 A_c3점은 1040℃ 인 것이 판명되었다.

이러한 것으로부터, 상기 조직은, 열연판 소둔을 A_c3 점 이상에서 실행함으로써, 열연판 소둔시에 일단 오스테나이트역으로 되어, 냉각시의 γ→α 변태에 따르는 C 의 용해도량의 저하에 의해 미세한 세멘타이트가 석출된 것으로 생각된다.

(실험 2)

C:0.02%, Si:0.35%, Mn:0.05%, Al:tr, N:0.002%, P:0.05%, S:0.0020% 및 Se:tr 를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물의 조성이 되는 강을, 진공용해하여, 열연 후, 800∼1150℃, 30s 의 열연판 소둔을 한 후, 최종 압연으로서, 판두께:0.5㎜ 까지 냉간 압연 (25℃) 하였다. 계속해서 20vo1% H₂-80vo1% N_2, 이슬점:35℃ 의 분위기 중에서 800℃, 60s 의 탈탄 소둔을 하고, 다시 25vol% H₂-75vol% N₂ 의 분위기 중에서 850℃, 10s 의 마무리 소둔을 하였다. 또, 열연판 소둔 후의 냉각은 미스트 냉각으로 하고, 그 때, 800∼500℃ 에서의 평균 냉각 속도를 측정한 바, 60℃/s 이었다.

도 2 에, 열연판 소둔 온도와 자속 밀도의 관계에 관해서 조사한 결과를 나타낸다. 동 도면으로부터, 열연판 소둔 온도가 1000℃ 이상인 경우에, 자속 밀도가 크게 향상되는 것을 알 수 있다.

이 원인을 조사하기 위해, 열연판 소둔 후에 있어서의 강판의 조직을 관찰하였다. 그 결과, 1000℃ 이상의 온도로 열연판 소둔을 한 재료에서는, 실험 1 의 경우와 동일하게, 구오스테나이트 입계가 관찰되고, 또한 페라이트 중에 세멘타 이트가 미세하게 분산된 조직으로 되어 있었다. 따라서, 1000℃ 이상의 열연판 소둔 단계에서는, 조직은 오스테나이트로 되어 있는 것으로 생각된다. 또, 세멘타이트의 분포밀도는 5∼1000개/㎛² (원환산 직경으로 5∼1000㎚ 의 세멘타이트) 이었다.

그래서, 본 재료의 A_c3 변태점을, 포마스터 시험기를 사용하여, 30℃/s 의 승온 중의 열팽창률을 측정함으로써 조사하였다. 그 결과, 본 재료의 A_c3 점은 1000℃ 인 것이 판명되었다.

따라서, 실험 2 에 있어서의 상기 조직도, 열연판 소둔을 A_c3 점 이상에서 행함으로써, 열연판 소둔시에 일단 오스테나이트역으로 되어, 냉각시의 γ→α 변태에 따르는 C 의 용해도량의 저하에 의해 미세한 세멘타이트가 석출된 것으로 생각된다.

상기한 바와 같은 조건으로, C 를 비교적 다량으로 함유하는 소재를 열연판 소둔함으로써, 자속 밀도가 향상된 이유는, 명확하게 해명된 것은 아니지만, 세멘타이트의 제 2 상이 존재함으로써, 세멘타이트 주위에서의 재결정이 생기고, 이것에 의해, 자속 밀도에 바람직한 집합조직이 형성되기 때문으로 생각된다.

한편, 페라이트역에서 열연판 소둔을 하는 경우에 있어서도, 본 발명과 같은 오스테나이트역에서 열연판 소둔을 하는 경우 정도는 아니더라도, 다소나마 세멘타이트가 형성된다. 그러나, 이러한 경우는 자속 밀도는 그다지 향상되지 않는다. 그 이유로서는, 세멘타이트량의 차이 뿐만 아니라, 페라이트역에서 열연판 소둔할 때에는, 열연판 소둔 후의 결정 입경이 작기 때문에, 냉연시에 결정립 내의 변형대가 발달되기 어렵고, 마무리 소둔시에는 입계로부터, 바람직하지 않은 방위인 {111} 방위립의 발생이 많아지기 때문으로 생각된다. 또, 상기 실험 1 및 2 에 있어서의, γ 역 열연판 소둔 후의 평균 결정 입경은 각각 80㎛ 및 60㎛ 이었다.

또, 이와 같은 세멘타이트는, 그 후의 탈탄 소둔에 의해, 일단 강 중에 고용된 후, 강 중에서 제거된다.

<실험-탄소량의 영향>

(실험 3)

다음으로, 발명자 등은, 적정한 C 량을 조사하기 위해서, C:0.002∼0.2%, Si:1.0%, Mn:0.2%, Al:0.0010%, P:0.05%, S:0.0010%, N:0.002% 및 Se:tr 를 함유하여, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물의 조성이 되는 강철을, 진공용해하여, 열연 후, 1150℃, 30s 의 열연판 소둔을 한 후, 800∼500℃ 사이를 평균 냉각 속도:60℃/s 에서 냉각 후, 최종 압연으로서 판두께:0.5㎜까지 냉간 압연 (25℃) 또는 온간 압연 (150℃) 하였다. 계속해서, C 량에 따라, 20vo1% H₂-80vo1% N₂, 이슬점:35℃ 의 분위기 중에서 850℃, 60∼1200s 의 탈탄 소둔을 하고, 다시 25vo1% H₂-75vo1% N₂ 의 분위기 중에서 950℃, 10s 의 마무리 소둔을 하였다. 얻어진 강판의 C 함유량은 5∼35ppm 이었다.

도 3 에, 열연판의 C 량과 자속 밀도의 관계에 관해서 조사한 결과를 나타낸 다 (기호 : ×). 또한, 동 도면에는, 열연판 소둔 후, 냉간 압연 대신에, 150℃ 의 온간에서 압연을 한 경우의 조사결과도 함께 나타낸다 (기호 : 0).

동 도면으로부터 명확한 바와 같이, C 량이 0.01% 이상인 경우에 자속 밀도가 향상되는 것을 알 수 있다.

그 이유는, C 량이 0.01% 미만에서는, A_c3 변태점 이상에서 열연판 소둔을 하더라도 집합 조직에 영향을 미치게 할 정도의 세멘타이트가 석출되지 않기 때문이라고 생각된다.

또한, 동 도면에 나타낸 바와 같이, 최종 압연을 냉간 압연 대신에 온간 압연로 하는 것에 의해, 자속 밀도의 더 한층의 향상이 달성되고 있다.

(실험 4)

C:0.002∼0.2%, Si:0.35%, Mn:0.2%, Al:tr, N:0.002%, P:0.05%, S:0.0020% 및 Se:tr 를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물의 조성이 되는 강을, 진공용해하여, 열연 후, 1150℃, 30s 의 열연판 소둔을 한 후, 최종 압연으로서 냉간 압연 (25℃) 또는 온간 압연 (150℃) 에 의해, 각각 판두께:0.5㎜까지 압연하였다. 계속해서, C 량에 따라, 20vol% H₂-80vo1% N₂, 이슬점:35℃ 의 분위기 중에서 800℃, 60∼1200s 의 탈탄 소둔을 하고, 다시 25vo1% H₂-75vo1% N₂ 분위기 중에서 850℃, 10s 의 마무리 소둔을 하였다. 또, 열연판 소둔 후의 냉각에 있어서의, 800∼500℃ 의 영역에서의 평균 냉각 속도는 60℃/s 이었다. 또한, 얻어진 강판의 C 함유량은 5∼37ppm 이었다.

도 4 에, 자속 밀도에 미치는 열연판의 C 량과 열연판 소둔 후의 압연 온도 (이하, 최종 압연 온도라고 한다) 의 영향에 관해서 조사한 결과를 나타낸다. 동 도면으로부터, 열연판의 C 량이 0.01% 이상인 경우에 자속 밀도가 향상되는 것을 알 수 있다.

실험 4 에 있어서도, C 량이 0.01% 미만에서는, A_c3 변태점 이상에서 열연판 소둔을 하더라도 집합 조직에 영향을 미칠 정도의 세멘타이트가 석출되지 않는다고 생각된다.

최종 압연 온도에 관해서도 실험 3 과 동일하게, 온간 압연을 하는 것에 의해 더 한층 자속 밀도가 향상되는 것을 알 수 있다.

<실험-최종 압연 온도의 영향>

(실험 5)

다음으로 발명자들은, 자속 밀도에 미치는 온간 압연 온도의 영향에 관해서 조사하기 위해, C:0.02%, Si:1.1%, Mn:0.18%, Al:tr, P:0.05%, S:0.0010%, N:0.0018% 및 Se:tr 를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물의 조성이 되는 강을, 진공용해하여, 열연 후, 1150℃, 30s 의 열연판 소둔을 한 후, 800∼500℃ 의 사이를 평균 냉각 속도:60℃/s 에서 냉각 후, 판두께:0.5㎜까지 압연 온도:20∼400℃ 에서 최종 압연을 하였다. 계속해서, 20vol% H₂-80vol% N₂, 이슬점:35℃ 의 분위기 중에서 850℃, 60s 의 탈탄 소둔을 하고, 다시 25vo1% H₂-75vo1% N₂ 의 분위기 중에서 950℃, 10s 의 마무리 소둔을 하였다.

도 5 에, 온간 압연 온도와 자속 밀도의 관계에 관해서 조사한 결과를 나타낸다. 동 도면에 나타낸 바와 같이, 압연 온도를 70℃ 이상으로 함으로써 자속 밀도가 대폭 향상되는 것을 알 수 있다.

이와 같이, 최종 압연을 온간 압연으로 함으로써 자속 밀도가 향상된 이유는, 압연시의 동적 변형 시효에 의해 자기특성에 바람직한 집합조직이 발달하였기 때문이라고 생각된다.

(실험 6)

C:0.02%, Si:0.35%, Mn:0.18%, Al:tr, N:0.0018%, P:0.05%, S:0.0020% 및 Se:tr 를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물의 조성이 되는 강을, 진공용해하여, 열연 후, 1150℃, 30s 의 열연판 소둔을 한 후, 판두께:0.5㎜까지 압연 온도:20∼400℃ 에서 최종 압연을 하였다. 계속해서, 20vo1% H₂-80vo1% N₂, 이슬점:35℃ 의 분위기 중에서 800℃, 60s 의 탈탄 소둔을 하고, 다시 25vo1% H₂-75vol% N₂ 의 분위기 중에서 850℃, 10s 의 마무리 소둔을 하였다. 또, 열연판 소둔 후의 냉각시, 800∼500℃ 에서의 평균 냉각 속도를 측정한 바, 60℃/s 이었다.

도 6 에, 최종 압연 온도와 자속 밀도의 관계에 관해서 조사한 결과를 나타낸다. 동 도면에 나타낸 바와 같이, 실험 5 의 경우와 동일하게, 압연 온도를 70℃ 이상으로 함으로써 자속 밀도가 대폭 향상되는 것을 알 수 있다.

<실험-열연판 소둔 후의 냉각 속도의 영향>

(실험 7)

다음으로, 열연판 소둔 후의 냉각 속도의 영향에 관해서 조사하기 위해, C:0.02%, Si:1.0%, Mn:0.18%, P:0.05%, Al:tr, S:0.0018%, N:0.0015% 및 Se:tr 를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물의 조성이 되는 강을, 진공용해하여, 열연 후, 1150℃, 30s 의 열연판 소둔을 하였다.

이어서, 그 후 냉각을 할 경우, 냉각 속도를 변화시키기 위해, 수냉, 유냉, 공냉 및 보온 커버를 사용함으로써, 냉각 속도를 100℃/s 부터 0.1℃/s 까지의 사이에서 크게 변화시켰다. 계속해서, 최종 압연으로서 판두께:0.5㎜까지 냉간 압연 (25℃) 을 하여, 20vo1% H₂-80vo1% N₂, 이슬점:35℃ 의 분위기 중에서 850℃, 60s 의 탈탄 소둔을 하고, 다시 25vo1% H₂-75vo1% N₂ 의 분위기 중에서 950℃, 10s 의 마무리 소둔을 행하였다.

도 7 에, 열연판 소둔 후의 냉각 속도와 자속 밀도의 관계에 관해서 조사한 결과를 나타낸다. 동 도면으로부터 명확한 바와 같이, 냉각 속도가 1℃/s 이상인 경우에 자속 밀도가 더욱 향상되는 것을 알 수 있다. 또, 최종 압연을 온간 압연 (100℃) 으로 해도, 동일한 경향이 얻어지는 것을 확인하였다.

이 원인을 조사하기 위해, 열연판 소둔 후의 강판에 관하여 투과형 전자현미경 (TEM) 관찰을 하여 세멘타이트를 조사한 바, 냉각 속도가 1℃/s 미만에서는, 입자 내의 세멘타이트가 5개/㎛² 미만으로 상대적으로 적고, 주로 입계에 석출되어 있는 것을 알 수 있었다.

한편, 냉각 속도가 1℃/s 이상에서는, 입자 내에 5∼1000nm 의 세멘타이트가 5개/㎛² 이상 관찰되고, 특히 50℃/s 이상이 되면 100∼1000개/㎛² 으로 치밀하게 분산 석출되어 있는 것이 밝혀졌다.

상기의 결과로부터, 상기한 자속 밀도의 향상은, 아래와 같이 하여 생긴 것으로 생각된다.

즉, 냉각 속도가 1℃/s 이상에서는, 세멘타이트가 입자 내에 치밀하게 분산되게 되기 때문에, 그 후의 냉연으로 세멘타이트 주위에 전위가 축적되어, 재결정 과정에서는, 이러한 장소가 재결정핵의 생성 사이트가 되어, 입자 내로부터 자기특성에 바람직한 방위의 재결정이 우선적으로 일어나는 결과, 높은 자속 밀도가 얻어진 것으로 생각된다.

또, 냉각 속도가 1℃/s 미만인 경우에 있어서도, 1℃/s 이상인 경우 정도는 아니지만, 자속 밀도는 종래의, A_c3 점 미만에서 열연판 소둔된 강판이나 C 함유량이 적은 강판보다는 개선된다. 이것은, 상기의 현상에 관여하는 세멘타이트가 어느 정도는 존재하기 때문으로 생각된다.

이상으로부터, 바람직한 열연판 소둔 후의 냉각 속도는 1℃/s 이상으로 하였다. 보다 바람직하게는 50℃/s 이상이다.

또, 냉각 속도를 제어하는 온도역은 800℃∼500℃ 로 한다. 이것은, 800℃∼500℃의 영역이 세멘타이트가 석출되는 영역임과 함께, 이 온도역에서는 C 의 확산이 비교적 빠른 점에서, 이 영역에서 서냉하면 C 가 입계에 석출되어, 입자 내에 석출되는 세멘타이트량이 적어지기 때문이다. 즉, 매우 높은 자속 밀도를 얻기 위해서는 800℃∼500℃ 의 온도역을 제어 냉각하는 것이 효과적이다.

또, 이러한 세멘타이트는, 그 후의 탈탄 소둔에 의해, 일단 강 중에 고용된 후, 강 중에서 제거된다.

<실험-S, P 및 Se 의 영향>

그런데, 발전기나 대형 모터의 코어재로서 무방향성 전자 강판이 사용되는 경우에는, 10년 이상의 장기에 걸쳐 사용되기 때문에, 자기특성이 경시 변화하지 않는 것이 필요하게 된다. 전자 강판이 경시 변화로서, 강 중 C 가 장기간의 사용 중에 세멘타이트로서 석출됨으로써, 자벽 이동이 저해되어 철손이 증대되는 자기 시효가 있다. 자기 시효의 평가로서는, 일반적으로 150℃, 100h 정도의 시효 처리를 하여, 시효 처리 후의 철손을 측정하여 판단한다.

(실험 8)

그래서 다음에, 강판의 경시 변화를 조사하기 위해, C:0.03%, Si:0.33%, Mn:0.2%, Al:tr, N=0.002%, P:0.11%, Se:tr 및 S:0.003% 로 한 강종 A 와 S:0.005% 로 한 강종 B 의 2종류의 강을, 진공용해하여, 열연 후, 1150℃, 30s 의 열연판 소둔을 한 후, 최종 압연으로서 판두께:0.5㎜까지 150℃ 에서 온간 압연을 하였다. 계속해서, 20vo1% H₂-80vo1% N₂, 이슬점:35℃ 의 분위기 중에서 800℃, 60s 의 탈탄 소둔을 하고, 다시 25vo1% H₂-75vo1% N₂ 의 분위기 중에서 850℃, 10s 의 마무리 소둔을 하였다. 또, 열연판 소둔 후의 냉각에 있어서의, 800∼500℃ 의 영역에서의 평균 냉각 속도는 60℃/s 이었다.

그 후, 얻어진 강판 각각에, 150℃, 100h 의 시효처리를 한 후, 철손을 측정하였다. 또, 어느 강판도, 시효 처리 전의 철손 W_15/50 은 4.4W/㎏ 이었다. 그 결과, 강종 A 의 철손 W_15/50 은 4.5W/㎏ 이었던 것에 대하여, 강종 B의 철손 W_15/50 은 5.4W/㎏ 으로 열화되어 있었다.

이것으로부터, 강종 B 에서는 시효 처리에 의해 철손이 현저히 증대되어 있는 것을 알 수 있다.

이 원인을 조사하기 위해 재료조직을 조사한 결과, 강종 B 에서는 미세한 세멘타이트가 관찰되고, 이 세멘타이트의 시효 석출이 자기특성을 열화시키고 있는 원인인 것, 그리고 세멘타이트는 시효 처리 중에 석출되고 있는 것이 밝혀졌다.

또한, 제품판의 성분 분석의 결과, 강종 A 에서는 강 중 C 량이 0.0010%까지 탈탄되어 있던 것에 대하여, 강종 B 에서는 강 중 C 량이 0.007% 로, 충분히 탈탄되어 있지 않은 것도 판명되었다.

이와 같이 S 함유량이 많은 강으로 탈탄 불량으로 된 원인은, 다음과 같이 생각된다.

즉, S 는 편석되기 쉬운 원소인 점에서,

·열연판 소둔시에 석출된 세멘타이트의 주위에 S 가 편석되어, 탈탄 소둔시에 있어서의 세멘타이트의 고용을 지연시키고,

·또한, 표면 편석된 S 가 강판 표면으로의 산소의 흡착을 억제하여, 강 중 C 의 산화반응을 늦추었기 때문에,

탈탄이 충분히 진행하지 않은 것으로 생각된다.

또, 이러한 상태에서도, 그 후의 고온 마무리 소둔에 의해서, 잔존하는 세멘타이트는 강 중에 고용되기 때문에, 마무리 소둔 직후는 탈탄 불량에 의한 악영향은 발현되지 않는다. 그러나, 장기간 사용을 계속하면, 고용되었던 C 가 강 중에 세멘타이트로서 석출되게 되기 때문에, 자기특성은 열화된다.

(실험 9)

이것으로부터, S 이외의 P, Se 라는 편석형 원소도 탈탄 반응을 저해할 우려가 있다.

그래서 다음에, 발명자들은, S, P, Se 량과 시효 처리 후의 철손의 관계에 관해서 조사를 하기 위해, C:0.03%, Si:0.32%, Mn:0.18%, Al:tr, N:0.002% 로 하고, S, P, Se 를 여러 가지 변화시킨 강을, 진공용해하여, 열연 후, 1150℃, 30s 의 열연판 소둔을 한 후, 최종 압연으로서 판두께:0.5㎜까지 150℃ 에서 온간 압연을 하였다. 계속해서, 20vo1% H₂-80vo1% N_2, 이슬점:35℃ 의 분위기 중에서 800℃, 60s 의 탈탄 소둔을 하고, 다시 25vo1% H₂-75vo1% N₂ 의 분위기 중에서 850℃, 10s 의 마무리 소둔을 하고, 그 후 다시 150℃, 100h 의 시효 처리를 행한 후, 철손을 측정하였다. 열연판 소둔 후의 냉각에 있어서의, 800∼500℃ 의 영역에서의 평균 냉각 속도는 60℃/s 이었다.

도 8 에, S, P, Se 량 (질량%) 과 시효 처리 후의 철손의 관계에 관해서 조사한 결과를, (P+100×S+300×Se) 을 파라미터로 하여 나타낸다. 각 원소의 계 수는, 문헌이나 경험으로부터 얻어진, 편석 능력 (예를 들어 강판의 열처리에 있어서의 표면 편석의 강함) 에 따라 설정하였다.

동 도면에 나타낸 바와 같이, 파라미터 (P+100×S+300×Se) 가 0.5 이하인 경우에, 철손이 저하되고 있는 것을 알 수 있다. 이 이유는, 이들의 원소를 저감함으로써, 탈탄 소둔시에 세멘타이트의 강 중으로의 고용이 용이해져, 탈탄이 진행되기 때문으로 생각된다.

<소재강의 성분>

다음으로, 본 발명에 있어서의 강의 바람직한 성분 조성 범위 (질량%) 에 관해서 설명한다.

C:0.01∼0.2%

본 발명에서는, 열연판 소둔시에, 페라이트 중에 세멘타이트를 미세하게 분산시켜, 자속 밀도에 바람직한 집합 조직을 형성시키기 위해, 적어도 0.01% 의 C 를 필요로 한다. 바람직하게는 0.012% 이상, 더욱 바람직하게는 0.015% 이상이다. 그러나, C 량이 0.2% 를 초과하게 되면 탈탄에 장시간을 필요로 하여, 쓸데없이 비용 상승을 초래하기 때문에, C 량의 상한은 0.2% 로 하였다. 비용을 중시하는 것이면, C 량의 상한은 0.1% 로 하는 것이 바람직하고, 0.03% 로 하는 것이 더욱 바람직하다.

Si:3% 이하

Si 는, 강판의 고유저항을 올리기 위해서 유효한 원소이지만, 3% 를 초과하 면 A_c3 점을 초과하는 소둔이 곤란해질 뿐만 아니라, 열연판의 변형저항이 상승되어 냉간 압연이 어려워진다. 이때문에 Si 량의 상한은 3% 로 하였다. 바람직한 상한은 1.6% 이다. 하한은 특별히 한정할 필요는 없지만, 0.1% 이상이 바람직하고, 0.3% 이상이 더욱 바람직하다.

Mn:0.05∼3.0%

Mn 은, 열간 압연시의 적열 취성을 방지하기 위해서 0.05% 이상의 함유를 필요로 하지만, 3.0% 를 초과하면 자속 밀도를 저하시키기 때문에, 0.05∼3.0% 로 하였다. 바람직한 상한은 1.0% 이다.

Al:1% 이하

Al 은, Si 와 마찬가지로, 고유저항을 올리기 위해서 유효한 원소이지만, 함유량이 1% 를 초과하면 A_c3 점이 높아져, 열연판 소둔에 있어서 오스테나이트역에서 소둔하는 것이 곤란하여지기 때문에, 상한을 1% 로 하였다. 또, 이 Al 은, 필요에 따라 생략할 (즉 실질적으로 0% 로 한다) 수도 있다.

N:0.005% 이하

N 은, 0.005% 를 초과하면 질화물량이 많아져, 철손이 증대되기 때문에, 0.005% 이하로 하였다. 또, 강 중 N 량은 실질적으로 0% 이어도 되지만, 공업적인 저감한계는 0.0005% 정도이다.

P, S, Se

전술한 도 8 에 나타낸 바와 같이, 질량% 로 표시된 강 중의 S, P, Se 량이, 파라미터 (P+100×S+300×Se) 로 0.5 를 초과하면, 탈탄이 안정적으로 진행되지 않고, 그 결과, 자기시효에 의한 철손이 증대될 우려가 있다. 따라서, 자기시효의 억제가 중시되는 용도에 있어서는, S, P, Se 량은, 파라미터 (P+100×S+300×Se) 로 0.5 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

또, P 는 강판의 펀칭성을 개선하기 위해 바람직한 원소이지만, 0.2% 를 초과하 첨가하면 강판이 취화되어 냉간 가공성이 저하되기 때문에, 공업 생산 효율상 바람직하지 않다. 따라서, 생산성의 관점에서는 P 의 함유량은 0.2% 이하로 하는 것이 바람직하다. 강 중 P 량은 실질적으로 0% 이어도 되지만, 공업적인 저감한계는 0.005% 정도이다.

S 는, 자기시효를 중시하지 않는 용도에서는 파라미터 (P+100×S+300×Se) 가 0.5 를 초과하는 양을 함유해도 된다. 다만, 0.01% 를 초과하면 MnS 등의 황화물량이 많아져, 철손이 증대되기 때문에, 0.01% 이하로 한다. 보다 바람직하게는 0.005% 이하 또는 0.003% 이하이다. 또, 강 중 S 량은 실질적으로 0% 이어도 된다.

Se 는 불순물로 함유되어 있어도 되지만, 실질적으로 0% 이어도 된다.

이상, 기본 성분에 관해서 설명하였지만, 본 발명에서는, 그외에도 자기 특성 향상의 관점에서 Sb, Sn, Ni, Cr, Co 및 Cu 등을 적절히 첨가할 수 있다. 특히 Sb 및 Sn 은 소량의 첨가로 효과가 있어 적합하다.

이들 원소의 바람직한 첨가범위는 다음과 같다.

Sb:0.005∼0.05%, Sn:0.005∼0.1%, Ni:0.1∼5%, Cr:0.5∼5%, Co:0.1∼10%, Cu:0.01∼1%

<제조방법 및 소재 열연판>

다음으로, 본 발명에 따르는 무방향성 전자 강판의 제조방법에 관해서 설명한다.

본 발명의 무방향성 전자 강판은, 성분 및 열연판 소둔 조건이 소정의 범위내이면, 다른 제조공정은 특별히 한정되지 않고, 통상의 방법으로 상관없다.

즉, 본 발명의 강판을 얻기 위해서는, 전로로 취련한 용강을 탈가스처리하여 소정 성분으로 조정하고, 계속해서 주조하여 열간 압연한다. 이 때, 열간 압연시의 열연 마무리 온도, 권취 온도는 특별히 규정할 필요는 없고, 통상의 조건으로 상관없다.

얻어진 소정 성분의 열연 강판을 소재 (소재 열연 강판) 로 하여, 적정한 조건으로 열연판 소둔하여, 통상의 방법으로 최종 압연 이후의 공정에 제공함으로써, 자기특성이 우수한 무방향성 전자 강판을 얻을 수 있다.

이어서, 열간 압연 후, 열연판 소둔한다. 이 열연판 소둔 온도는 성분에 따라 결정되는 A_c3 변태점 이상의 온도로 한다. 열연판 소둔 온도가, A_c3 변태점 미만에서는, 전술한 도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 양호한 자속 밀도의 개선을 기대할 수 없기 때문이다.

또, 열연판 소둔 온도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 너무나 고온에서는 비용 상승의 원인으로 되고, 또한, 강판의 강도가 저하되어 통판이 곤란해지기 때 문에, 1250℃ 이하 정도로 하는 것이 바람직하다.

또한, 열연판 소둔 시간도 특별히 한정되지 않지만, 10s 이상의 소둔에 의해 안정된 최종 압연 전 조직으로 할 수 있다. 또, 불필요하게 장시간의 소둔은 제조비용의 상승을 초래하기 때문에, 연속 소둔이면 500s 이하로 하는 것이 바람직하다. 상자 소둔을 사용하는 것이면, 10h 이하로 하는 것이 바람직하다.

여기서, 열연판 소둔 후, 적어도 800∼500℃ 사이의 평균 냉각 속도를 1℃/s 이상으로 하는 것이 바람직하다. 여기서, 평균 냉각 속도란, 800℃ 부터 500℃까지의 냉각에 필요한 시간으로 300℃ (즉 800℃-500℃) 를 나눈 것으로 한다. 또, 제어온도역이 800℃ 를 초과하면, C 가 강 중에 거의 고용되어 있기 때문에, 냉각 속도를 변화시키는 것에 의한 자속 밀도의 개선 효과를 기대할 수 없고, 또한 500℃ 미만에서는 C 의 확산속도가 시간이 느려지기 때문에, 냉각 속도를 변화시켜도 세멘타이트의 분산상태가 거의 변화하지 않는다.

상기 평균 냉각 속도는, 보다 바람직하게는 50℃/s 이상으로 한다. 상한은 특별히 형성할 필요는 없지만, 냉각설비의 부담이나 강판의 변형을 방지하는 관점에서는, 1000℃/s 이하로 하는 것이 바람직하다.

얻어진 열연판 소둔재는, 상기 각 실험 및 그 밖의 조사 결과, 5∼1000nm 크기의 세멘타이트를 5∼1000개/㎛² 함유하고 있어, 이 열연판 소둔재를 소재 (소재 열연 강판) 로 하여, 통상의 방법으로 최종 압연 이후의 공정에 제공하는 것에 의해, 자기특성이 우수한 무방향성 전자 강판을 얻을 수 있다.

상기 열연판 소둔 후의 냉각 속도가 1℃/s 미만인 경우에는, 세멘타이트는 5개/㎛² 미만의 함유량이 된다.

또, 세멘타이트의 개수 측정은, 하기와 같이 실시하였다.

열연 소둔판으로 박막을 제작하고, TEM 및 SEM 으로 세멘타이트를 관찰하였다. 여기서, TEM 으로는 5∼100nm 크기의 세멘타이트에 관해서 50000배로 관찰하고, SEM 으로는 0.1∼1㎛ 의 세멘타이트에 관해서 3000배로 관찰하였다. 세멘타이트의 크기는, 면적이 동일하게 되는 원의 직경으로 구하였다. 또한, 개수 분포에 관해서는 TEM, SEM 모두 10 시야 관찰함으로써 구하였다.

또, 크기가 5㎚ 미만 및 1000㎚ 을 초과하는 세멘타이트는 상기 열연 소둔판에서는 거의 관찰되지 않았다. 5㎚ 미만 또는 1000㎚ 을 초과하는 세멘타이트가 상당 개수 존재하는 경우는, 세멘타이트의 개수 자체도 상기 5∼1000개/㎛² 의 범위 외로 될 가능성이 높다고 생각된다.

또, 상기 방법으로 제조된 열연 소둔판에 있어서는 세멘타이트 이외의 탄화물은 거의 관찰되지 않았다. 다른 탄화물, 예를 들어 그라파이트나 ε-카바이드 등에서도 상기 분포 (크기 및 개수) 를 만족하는 것이면, 동일한 효과가 기대되지만, 세멘타이트가 가장 상기 분포의 달성에 적합하다.

또, 상기 열연판 소둔재의 결정 입경은 세립을 피하는 것이 바람직하고, 구체적으로는 평균입경 20㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하지만, 본 발명의 성분조성과 열연판 소둔 조건에 의해 이 입경은 달성할 수 있다. 상기 공정에서 얻어지 는 평균입경의 상한은 200㎛ 정도이다. 평균입경은 JIS G 0552 에 규정된 선분법으로 평균 결정립 면적을 구하여, 원 근사에 의해 입경을 계산하였다.

계속해서, 최종 압연으로서, 냉간 혹은 온간으로 최종 판두께까지 압연을 실시하는데, 특히 70∼400℃ 의 온간에서 압연함으로써, 더 한층 자속 밀도를 향상시킬 수 있다.

즉, 전술한 도 5 및 6 에 나타낸 바와 같이, 압연 온도가 70℃ 이상이 되면, 자속 밀도가 대폭 개선된다. 그래서, 온간 압연시에 있어서의 온도의 하한은 70℃ 로 하였다. 보다 바람직하게는 100℃ 이상이다. 또, 온간 압연 온도가 400℃ 를 초과해도 자속 밀도의 향상 효과는 있지만, 쓸모없이 비용 상승을 초래하기 때문에, 온간 압연시에 있어서의 온도의 상한은 400℃ 로 하였다.

또, 온간 압연은 최종 압연의 전체 패스로 실시하여도 되지만, 최종 압연의 적어도 어느 하나의 1 패스에 적용하면 효과가 나타나는 것을 확인하였다. 따라서 가공 발열을 이용하여, 최종 패스 부근의 적어도 어느 하나의 패스에서 상기 온간 압연 조건이 되도록 하면 된다.

그 후, 강 중 C 량에 따른 탈탄 소둔을 행한 후, 소정의 자기특성을 얻기위한 마무리 소둔을 하여 제품으로 한다. 내자기 시효재의 경우, 탈탄 소둔은, 마무리 소둔 후의 무방향성 전자 강판에 있어서의 강 중 C 량이 0.0050% 이하, 바람직하게는 0.0030% 이하가 되도록, 적절하게 조건을 선택하는 것이 바람직하다. 공업적인 C 량의 저감한계는 0.0001% 정도이다.

내자기시효재의 경우의, 탈탄 소둔의 구체적인 바람직한 조건은, 소둔 온도 :700∼900℃, 소둔시간:30∼3600s, 이슬점:10∼40℃ 이다.

탈탄 소둔 온도가 700℃ 미만에서는 탈탄이 불충분해진다. 또한, 900℃ 를 초과하면 내부산화의 진행에 의한 철손 증대를 회피하기 위해, 엄한 분위기 제어 등이 필요하게 되어 효율이 나쁘다.

또한, 탈탄 소둔 시간이 30s 에 미달되면 탈탄이 불충분해지고, 또한 3600s 를 초과하면 쓸모없이 비용 상승을 초래한다. 단, 상자 소둔 설비를 사용하는 쪽이 적합한 설비 구성의 공장에서는, 3600s 를 초과하는 탈탄 소둔을 실시하여도 된다. 이 경우의 처리시간은, 10h 이하가 비용상 바람직하다.

또한, 이슬점이 10℃ 미만에서는 탈탄이 불충분해지고, 또한 40℃ 를 초과하면 내부산화의 억제가 과제로 된다.

마무리 소둔은, 통상의 재결정이 진행되는 소둔 조건 (소둔 온도 및 시간) 에서 행하면 된다. 마무리 소둔은 비용상의 관점에서, 통상 연속 소둔으로 행하여지는데, 설비의 사정에 의해 상자 소둔을 행하는 것을 방해하는 것은 아니다.

〔실시예〕

(실시예 1)

표 1 에 나타내는 성분 조성이 되는 강을, 전로 취련 및 탈가스처리에 의해 용제하여, 연속주조 후, 얻어진 슬래브를 1200℃ 에서 1h 가열한 후, 판두께:2.6㎜까지 열간 압연하였다. 열연 마무리 온도는 830℃, 권취 온도는 610℃ 로 하였다.

이어서, 표 2 에 나타내는 조건으로, 열연판 소둔 후, 판두께:0.5㎜까지의 냉간 (25℃) 또는 온간 (50∼350℃) 에서 최종 압연한 후, 탈탄 소둔 및 마무리 소둔을 하여, 무방향성 전자 강판으로 하였다. 파라미터 (P+100×S+300×Se) 의 값은 No.44 (S 과잉 함유재) 이외는 0.5 이하로 되어 있다.

이렇게 하여 얻어진 전자 강판의 자기특성에 관해서 조사한 결과를, 표 2에 병기한다.

또, 자기 측정은, 25cm 엡스타인 시험편을 사용하여 행하였다. 또한, 표 중의 A_c3 점은, 포머스타터 시험기로 30℃/s 에서 샘플을 가열하였을 때의 열팽창률을 측정함으로써 구하였다.

또한, 열연판 소둔 후, 전술한 방법으로 결정 입경 및 세멘타이트의 크기·개수를 조사하였다.

표 1 및 표 2 로부터 명확한 바와 같이, 강 성분 및 열연판 소둔 조건을 본 발명의 적정범위로 제어한 발명예는 모두, 높은 자속 밀도와 낮은 철손이 함께 얻어지고 있고, 특히 최종 압연으로서 온간 압연을 이용한 경우는 한층 뛰어 난 자기특성을 얻을 수 있었다.

이것에 대하여, 강 성분 및 열연판 소둔 조건의 일방 또는 양방이, 본 발명의 적정범위로부터 일탈된 비교예는 모두, 적어도 자속 밀도나 철손의 어느 하나가 충분하지 않고, 발명예에 비교하면 열악한 자기특성밖에 얻어지지 않았다.

또, 발명예에 있어서는, 열연 소둔판의 평균 결정 입경은 20∼200㎛, 원환산 직경이 5㎚∼1000㎚ 인 세멘타이트의 개수는 100∼1000개/㎛² 의 범위내이었다. 한편, 비교예, 예를 들어 No.1∼5 에 있어서는 세멘타이트의 개수는 0.3개/㎛² 이하이고, No.6∼8 에 있어서는 평균 결정 입경이 10∼15㎛ 정도이었다.

(실시예 2)

표 3 에 나타내는 성분 조성이 되는 강에, 실시예 1 과 같은 조건으로 열간 압연까지 실시한 후, 표 4 에 나타내는 조건으로 열연판 소둔 후, 판두께:0.5㎜까지의 냉간 (25℃) 또는 온간 (50∼350℃) 에서 최종 압연한 후, 탈탄 소둔 및 마무리 소둔을 하여, 무방향성 전자 강판으로 하였다. 파라미터 (P+100×S+300×Se) 의 값은 0.21 이었다.

이렇게 하여 얻어진 전자 강판의 자기특성 및 A_c3 점에 관해서 실시예 1 과 동일하게 조사한 결과를, 표 4 에 병기한다.

표 3 및 표 4 로부터 명확한 바와 같이, 강 성분 및 열연판 소둔 조건을 본 발명의 적정 범위로 제어한 발명예는 모두, 높은 자속 밀도와 낮은 철손이 함께 얻어져 있고, 특히 최종 압연으로서 온간 압연을 이용한 경우나 열연판 소둔 후의 냉각 속도를 본 발명의 적합한 조건 내로 한 경우는 한층 뛰어난 자기특성을 얻을 수 있었다.

이것에 대하여, 열연판 소둔 후의 냉각 속도가 적합한 조건으로부터 일탈된 비교예 (여기서는 냉각 조건에 관한 비교예를 나타낸다) 는 모두, 적어도 자속 밀도나 철손의 어느 하나에 있어서, 발명예 (여기서는 냉각조건에 관한 적합한 예를 나타낸다) 에 비교하면 떨어진 자기특성밖에 얻어지지 않았다.

또, 기호 C∼G, I, J 에서의, 원환산 직경이 5㎚∼1000㎚ 인 세멘타이트의 개수는 5∼1000개/㎛² 의 범위내에 있고, 특히 기호 FmG, J 에서는 100∼1000개/㎛² 의 범위내이었다. 한편, 기호 A, B, H 에서는 0.5∼2개/㎛² 정도이었다. 열연 소둔판의 평균 결정 입경은 모두 20∼200㎛ 의 범위내이었다.

(실시예 3)

표 5 에 나타내는 성분조성이 되는 강에, 실시예 1 과 같은 조건으로 열간 압연까지 실시한 후, 표 6 에 나타내는 조건으로 열연판 소둔 후, 판두께:0.5㎜까지의 냉간 (25℃) 또는 온간 (50∼350℃) 에서 최종 압연한 후, 마찬가지로 표 6 에 나타내는 조건으로 탈탄 소둔 및 마무리 소둔을 하여, 무방향성 전자 강판으로 하였다. 또, 열연판 소둔 후의 냉각에 있어서의, 800∼500℃의 영역에서의 평균 냉각 속도는 60℃/s 이었다.

이렇게 하여 얻어진 전자 강판의 자기특성 및 A_c3 점에 관해서 실시예 1 과 동일하게 조사한 결과를, 표 6 에 병기한다. 또, 자기 측정 후, 150℃, 100h 의 시효처리를 한 후, 다시 자기 측정을 하였다. 얻어진 측정결과를 표 6 에 병기한다.

표 6 으로부터 명확한 바와 같이, 강 성분 및 열연판 소둔 조건을 본 발명의 적정범위로 제어한 발명예는 모두, 높은 자속 밀도와 낮은 철손이 함께 얻어지고 있고, 특히 최종 압연으로서 온간 압연을 이용한 경우에는 한층 뛰어난 자기특성을 얻을 수 있었다.

이것에 대하여, 강성분 및 열연판 소둔 조건의 일방 또는 양방이, 본 발명의 적정범위로부터 일탈된 비교예는 모두, 적어도 자속 밀도나 철손의 어느 하나가 충분하지 않고, 발명예에 비교하면 떨어진 자기특성밖에 얻어지지 않았다.

또한, 발명예에 있어서는, 열연 소둔판의 평균 결정 입경은 20∼200㎛, 원환산 직경이 5㎚∼1000㎚ 인 세멘타이트의 개수는 100∼1000개/㎛² 의 범위내이었다.

본 발명에 따라서, 열연판 소둔 단계에서 페라이트 중에 세멘타이트가 미세하게 분산된 조직을 형성함으로써, 자속 밀도가 높고 또한 철손이 낮은 무방향성 전자 강판을 얻을 수 있다.

따라서, 본 발명에 따라서 얻어진 강판을 사용함으로써, 예를 들어 고효율 유도 모터나 EI 코어의 고효율화에 크게 공헌한다.

Claims (15)

1. 질량%로,

   C:0.01∼0.2%, Si:3% 이하, Mn:0.05∼3.0%, Al:1% 이하 및 N:0.005% 이하

   를 함유하고, 하기 조건 (1) 또는 (2) 의 적어도 어느 하나를 만족하고 ;

   (1) P:0.2% 이하, 또한, S:0.01% 이하,

   (2) 질량%로 표시되는 P, S 및 Se 량에 대하여, P+100×S+300×Se≤0.5, 다만 P, S, Se 의 적어도 어느 하나가 무첨가이어도 된다 ;

   잔부는 Fe 및 불가피한 불순물의 조성이 되는 강재를, 열간 압연하여, A_c3 점 이상의 온도역에서 열연판 소둔을 행하고, 그 후 최종 판두께까지 압연하고, 이어서 탈탄 소둔 및 마무리 소둔을 행하는, 무방향성 전자 강판의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 강재가 상기 조건 (1) 을 만족하는, 무방향성 전자 강판의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 강재가 상기 조건 (2) 를 만족하는, 무방향성 전자 강판의 제조방법.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 강재가, 추가로,

   Sb:0.005∼0.05%, Sn:0.005∼0.1%, Ni:0.1∼5%, Cr:0.5∼5%, Co:0.1∼10%, Cu:0.01∼1%

   로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 함유하는, 무방향성 전자 강판의 제조방법.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 강재가, 추가로,

   Sb:0.005∼0.05%, Sn:0.005∼0.1%, Ni:0.1∼5%, Cr:0.5∼5%, Co:0.1∼10%, Cu:0.01∼1% 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 함유하는, 무방향성 전자 강판의 제조방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 열연판 소둔 후의 상기 압연의 적어도 1 패스를, 70∼400℃ 의 온도역의 온간 압연으로 하는, 무방향성 전자 강판의 제조방법.
7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열연판 소둔 후, 적어도 800∼500℃ 의 온도역을 평균 냉각 속도:1℃/s 이상에서 냉각하는, 무방향성 전자 강판의 제조방법.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 열연판 소둔 후, 적어도 800∼500℃ 의 온도역을 평균 냉각 속도:1℃/s 이상에서 냉각하는, 무방향성 전자 강판의 제조방법.
9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탈탄 소둔을, 이슬점:10∼40℃, 소둔 온도:700∼900℃, 소둔시간:30∼3600s 의 조건 하에서 실시하는, 무방향성 전자 강판의 제조방법.
10. 제 6 항에 있어서, 상기 탈탄 소둔을, 이슬점:10∼40℃, 소둔 온도:700∼900℃, 소둔시간:30∼3600s 의 조건 하에서 실시하는, 무방향성 전자 강판의 제조방법.
11. 질량%로,

    C:0.01∼0.2%, Si:3% 이하, Mn:0.05∼3.0%, Al:1% 이하, N:0.005% 이하

    를 함유하고, 하기 조건 (1) 또는 조건 (2) 의 적어도 어느 하나를 만족하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물의 조성으로 되는, 무방향성 전자 강판용의 소재 열연 강판.

    (1) P:0.2% 이하, 또한, S:0.01% 이하,

    (2) 질량%로 표시되는 P, S 및 Se 량에 대하여, P+100×S+300×Se≤0.5, 다만 P, S, Se 의 적어도 어느 하나가 무첨가이어도 된다
12. 제 11 항에 있어서, 추가로,

    Sb:0.005∼0.05%, Sn:0.005∼0.1%, Ni:0.1∼5%, Cr:0.5∼5%, Co:0.1∼10%, Cu:0.01∼1%

    로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 함유하는, 무방향성 전자 강판용의 소재 열연 강판.
13. 제 11 항 또는 제 12 항 중 어느 한 항의 조성을 갖고, 원환산 직경이 5㎚∼1000㎚ 인 탄화물을 5∼1000개/㎛² 함유하는, 무방향성 전자 강판용의 소재 열연 강판.
14. 제 11 항 또는 제 12 항 중 어느 한 항의 조성을 갖고, 평균 결정 입경이 20∼200㎛ 인, 무방향성 전자 강판용의 소재 열연 강판.
15. 제 11 항 또는 제 12 항 중 어느 한 항의 조성을 갖고, 평균 결정 입경이 20∼200㎛ 이고, 추가로 원환산 직경이 5㎚∼1000㎚ 인 탄화물을 5∼1000개/㎛² 함유하는, 무방향성 전자 강판용의 소재 열연 강판.

Images