KR20120112435A - Low-carbon steel sheet and process for producing same - Google Patents

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Abstract

저탄소 강판을, Si: 1.0질량% 이하인 펄라이트상(相), 베이나이트상 및 마르텐사이트상 중 어느 1종 또는 2종 이상을 포함하는 페라이트 혼합 조직의 판두께 중앙층과, Si: 3∼5질량%를 포함하는 페라이트 단상인 표층으로 이루어지는 클래드형으로 하고, 내부 응력으로서, 표층에 70∼160㎫의 면 내 인장 응력을 부가함으로써, 고주파 특성이 우수하고, 외부 응력에 의한 철손 열화가 적은 저탄소 강판을 얻는다.The low carbon steel sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the low carbon steel sheet comprises a plate thickness central layer of a ferrite mixed structure containing at least one of a pearlite phase, a bainite phase and a martensite phase having a Si content of 1.0 mass% % By weight, and an in-plane tensile stress of 70 to 160 MPa is applied to the surface layer as an internal stress, whereby a low-carbon steel sheet having excellent high-frequency characteristics and low iron loss- .

Figure P1020127013990
Figure P1020127013990

Description

저탄소 강판 및 그의 제조 방법{LOW-CARBON STEEL SHEET AND PROCESS FOR PRODUCING SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a low-

본 발명은, 파워 일렉트로닉스용의 고주파 트랜스, 리액터, 모터의 철심으로서 적합한 저탄소 강판에 관한 것으로, 특히 고주파 특성의 향상 및, 외부 응력에 의한 철손 열화의 저감을 도모하려고 하는 것이다.The present invention relates to a low-carbon steel sheet suitable as an iron core for a high-frequency transformer, a reactor and a motor for power electronics, and aims to improve high-frequency characteristics and reduce iron loss deterioration due to external stress.

전자(電磁) 강판의 철손(iron loss)은, 강 중의 석출물이나 결정 입경, 집합 조직 등에 강하게 의존하는 이력손실(hysteresis loss)과, 판두께, 비(比)저항, 자구(磁區) 구조 등에 강하게 의존하는 와전류손(eddy-current loss)으로 이루어져 있다.The iron loss of the electromagnetic steel sheet is affected by the hysteresis loss strongly dependent on the precipitates in the steel, the crystal grain size, the aggregate structure and the like, as well as the plate thickness, the specific resistance, It is composed of strongly dependent eddy-current loss.

일반적인 전자 강판은, 강 중 불순물을 최대한 줄임으로써, 결정립의 성장성을 높여, 이력손실의 저감화를 도모하고 있다. 또한, Si를 0.5∼3.5질량% 첨가하여 비저항을 높이거나, 판두께를 박육화함으로써, 와전류손의 저감화를 도모하고 있다.The general electric steel sheet increases the growth of the crystal grains by reducing impurities in the steel as much as possible, thereby reducing the hysteresis loss. In addition, by adding 0.5 to 3.5 mass% of Si to increase the specific resistance, or to reduce the thickness of the plate, the eddy current loss is reduced.

여기에서, 이력손실은 주파수에 비례하고, 와전류손은 주파수의 2승에 비례하기 때문에, 상용 주파수(50/60㎐)에 있어서는, 전자 강판의 철손 중에서 이력손실이 차지하는 비율이 크지만, 수㎑ 이상의 고주파가 되면, 반대로 와전류손이 차지하는 비율이 커진다.Here, since the hysteresis loss is proportional to the frequency and the eddy current is proportional to the square of the frequency, the hysteresis loss occupies a large proportion in the iron loss of the electromagnetic steel sheet at the commercial frequency (50/60 Hz) Or more, the ratio of the eddy current hand increases.

최근, 파워 일렉트로닉스 분야에서 스위칭 소자의 고주파화가 진행되고 있기 때문에, 트랜스나 리액터, 모터 등의 철심 재료로서 이용되는 전자 강판에 대해서도, 고주파 철손의 저감이 강하게 요망되었다.BACKGROUND ART [0002] In recent years, in the field of power electronics, high frequency switching of switching elements is progressing, and therefore, reduction of high frequency iron loss is strongly desired also for an electromagnetic steel sheet used as an iron core material such as a transformer, a reactor and a motor.

이 요망에 대하여, 전자 강판의 판두께를 0.2㎜ 이하로 하거나, Si를 4질량% 근처까지 높임으로써, 와전류손을 저감할 수 있다. 그러나, 향후에는 10㎑를 초과하는 고주파에서의 구동도 예상되어, 종래 개발의 연장선 상에 없는 혁신적인 재료 개발이 요구되고 있다.With respect to this demand, the eddy current loss can be reduced by setting the plate thickness of the electromagnetic steel sheet to 0.2 mm or less or increasing the Si to about 4 mass%. However, in the future, driving at a high frequency exceeding 10 kHz is also expected, and development of an innovative material that is not in line with the conventional development is required.

종래, 이와 같은 고주파 영역의 여자(勵磁) 조건에서는, 소프트 페라이트(soft ferrite), 금속 압분체, 어모퍼스(amorphous) 등의 재료가 이용되어 왔다. 그러나, 페라이트는 자속 밀도가 낮기 때문에 철심이 대형화되어 버리는 점, 어모퍼스는 저철손인 반면 빌딩 팩터(building factor)가 전자 강판에 비해 현저하게 뒤떨어지는 점, 또한 센더스트(sendust) 합금분 등 금속 압분체는 자왜(磁歪)·철손 모두 낮지만 고가이고, 또한 전자 강판에 비해 포화 자속 밀도도 낮은 점 등, 각각 일장일단을 갖고 있다. 그 때문에, 전자 강판의 고주파 철손의 저감에 관하여, 최근에도 여러 가지 검토가 행해지고 있다.Conventionally, materials such as soft ferrite, metal compact, and amorphous have been used under such exciting conditions in the high frequency range. However, since ferrite has a low magnetic flux density, the iron core is enlarged. The amorphous iron has a low iron loss, but the building factor is significantly lower than that of an electromagnetic steel sheet. In addition, The powders are low in both magnetostriction and iron loss, but are expensive, and have a single-stage end, such as a low saturation magnetic flux density as compared with an electromagnetic steel sheet. For this reason, various studies have been made recently on reduction of high-frequency iron loss of an electromagnetic steel sheet.

전자 강판의 고주파 철손을 저감하는 수단으로서, 특허문헌 1에는, 침규법(siliconizing method)에 의한 강판 표면의 Si 부화(富化; enrichment) 방법이 기재되어 있다.As a means for reducing the high-frequency iron loss of an electromagnetic steel sheet, Patent Document 1 discloses a method of enriching the surface of a steel sheet by a siliconizing method.

이 Si 부화 기술은, 예를 들면, 특허문헌 2에 기재된 바와 같이, 판두께: 0.1∼0.35㎜의 3질량% Si 강판을, 고온에서 사염화 규소 가스와 반응시켜, 강 중의 Si 농도를 높이는 프로세스이다.This Si embedding technique is a process for increasing the Si concentration in steel by reacting a 3 mass% Si steel sheet having a plate thickness of 0.1 to 0.35 mm with silicon tetrachloride gas at a high temperature, as described in Patent Document 2 .

또한, 예전부터 알려져 있는 바와 같이, 6.5질량% Si 강판은, 3질량% Si 강판의 약 2배의 고유 저항을 갖고, 와전류 손실을 효과적으로 저감할 수 있기 때문에, 고주파용재로서 유리함과 동시에, 자왜가 실질적으로 제로이기 때문에, 철심의 저소음화에서 우수한 효과를 발휘하는 것이다.Further, as known from the past, the 6.5 mass% Si steel sheet has an intrinsic resistance twice as high as that of the 3 mass% Si steel sheet and can effectively reduce the eddy current loss. Therefore, the 6.5 mass% Si steel sheet is advantageous as a high- Since it is substantially zero, it exerts an excellent effect in reducing the noise of the iron core.

특허문헌 2에는, 또한 침규 프로세스에 있어서, 확산 시간 단축의 관점에서, Si 농도를 판두께 방향으로 균일하게 하지 않아도, 표층 Si 농도를 조정함으로써 충분한 자기 특성이 얻어지는 것이 나타나 있다.Patent Document 2 shows that sufficient magnetic properties can be obtained by adjusting the surface layer Si concentration even if the Si concentration is not made uniform in the thickness direction in view of shortening the diffusion time in the penetration process.

특허문헌 3에는, 판두께 방향으로 Si 농도 구배를 갖는 규소 강판에 관하여, 고주파 철손을 저감하기 위해, 판두께 방향의 Si 농도차(최대-최소)와 표층 Si 농도 및 강판 표리면의 Si 농도의 차이에 대해서 규정하고 있다. 특히 표층 Si 농도가 6.5질량%인 경우에 가장 낮은 철손이 얻어지는 취지의 기재가 있다.Patent Document 3 discloses a silicon steel sheet having a Si concentration gradient in the sheet thickness direction, in order to reduce high-frequency iron loss, the Si concentration difference (maximum-minimum) in the sheet thickness direction and the Si concentration in the surface layer and the Si concentration The difference is stipulated. In particular, there is a description that the lowest iron loss is obtained when the surface layer Si concentration is 6.5 mass%.

또한, 특허문헌 4에는, 전자 강판을 페라이트상(相)으로 침규 처리하고, 표층이 고(高)Si 농도, 판두께 중앙부가 저(低)Si 농도의 전자 강판으로 함으로써, 고주파 특성이 우수한 전자 강판에 대해서 기재되어 있다.Patent Document 4 discloses that an electromagnetic steel sheet having a high Si content and a low Si concentration at the central portion of the sheet thickness can be obtained by sputtering an electromagnetic steel sheet in a ferrite phase, The steel sheet is described.

또한, 특허문헌 5에는, 저탄소강을 오스테나이트상이 적은 900∼1000℃의 온도 범위에서 침규 처리하여 표층의 Si 농도를 높인 강판으로 함으로써, 가공성이 좋고 고주파 특성이 우수한 모터용 규소 강판에 대해서 기재되어 있다.Patent Document 5 discloses a silicon steel sheet for motor having good workability and high frequency characteristics by forming a steel sheet having a high Si concentration in the surface layer by treating the low carbon steel in a temperature range of 900 to 1000 占 폚 with a small austenite phase have.

일본특허공보 평6-45881호Japanese Patent Publication No. 6-45881 일본특허공보 평5-49744호Japanese Patent Publication No. 5-49744 일본공개특허공보 2005-240185호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-240185 일본공개특허공보 2009-263782호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-263782 일본공개특허공보 2000-328226호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-328226

철손은, 전술한 바와 같이, 이력손실과 와전류손의 합으로 나타나며, 여자 주파수가 높아질수록, 전(全) 철손에 차지하는 와전류손의 비율이 증가하는 것이 알려져 있다. 와전류는, 재료의 비저항이 클수록 흐르기 어려워지기 때문에, 고주파용의 자심(磁芯)에는 비저항이 큰 재료가 이용된다.As described above, the iron loss is represented by the sum of the hysteresis loss and the eddy current loss, and it is known that the higher the excitation frequency is, the more the ratio of the eddy current to the total iron loss increases. As the resistivity of the material increases, the eddy current becomes difficult to flow. Therefore, a material having a high resistivity is used for a magnetic core for a high frequency.

일반적으로, 전자 강판에서는, Si 농도가 높아질수록 비저항이 증가하기 때문에, 고주파용 자심 재료로서는, 3질량% 이상의 Si를 포함하는 것이 적합하다.Generally, in an electromagnetic steel sheet, since the specific resistance increases with an increase in the Si concentration, it is preferable that the high-frequency magnetic core material contains 3 mass% or more of Si.

한편, Si 농도가 높아질수록 강은 단단하고, 깨지기 쉬워지는 경향이 있어, 냉간압연이 곤란해진다. 또한, Si 농도가 높아지면, 슬래브 냉각시의 오스테나이트로부터 페라이트로의 변태(이하 γ/α 변태라고 함)가 발생하지 않게 되어, 페라이트가 그대로 조대한(coarse) 조직을 형성하기 때문에, 슬래브 균열이나 표면 결함이 발생하기 쉬워진다. 따라서, 실제의 전자 강판 제조 프로세스에 있어서, 강 중의 Si 농도는, 4질량%가 상한으로 되어 있다.On the other hand, as the Si concentration becomes higher, the steel tends to be hard and tends to break, making cold rolling difficult. Further, when the Si concentration is increased, transformation from austenite to ferrite (hereinafter referred to as? /? Transformation) does not occur at the time of cooling the slab, and ferrite intactly forms a coarse structure, And surface defects are likely to occur. Therefore, in an actual steel sheet manufacturing process, the Si concentration in the steel is set to an upper limit of 4 mass%.

특허문헌 2에 의하면, 전자 강판 중에서 가장 투자율(透磁率)이 높고 자왜가 작은 것은, 6.5질량% Si 강판이다. 단, 이것을 철심으로서 이용하기 위해서는, 슬릿 가공, 펀칭 가공, 굽힘 가공 등의 2차 가공을 행할 필요가 있다. 그러나, 6.5질량% Si 강판은 통상의 전자 강판과 비교하여 깨지기 쉽기 때문에, 상기한 바와 같은 2차 가공에 있어서는, 고도의 가공 기술이 요구된다. 또한, 6.5질량% Si 강판의 비커스(Vickers) 경도 Hv가 390 정도로서, 종래의 전자 강판의 Hv: 200 정도와 비교하면, 매우 단단한 것이다. 이 때문에, 프레스 금형이 단수명화(短壽命化)되기 쉽다는 결점도 있었다. 특히, 10㎑ 이상의 고주파 용도에서는, 이력손실보다 와전류손의 비율이 증가하기 때문에, 이력손실이 나빠도 와전류손이 낮은(고유 저항이 높은) 염가의 압분(compressed powder) 자심 등의 다른 재료가 널리 이용되고 있었다.According to Patent Document 2, the 6.5% by mass Si steel sheet has the highest magnetic permeability and small magnetostriction among the electromagnetic steel sheets. However, in order to use it as an iron core, it is necessary to perform secondary processing such as slit processing, punching processing, and bending processing. However, the 6.5 mass% Si steel sheet is more fragile as compared with the ordinary electric steel sheet, and therefore, in the secondary processing as described above, a high processing technique is required. Further, the Vickers hardness Hv of the 6.5 mass% Si steel sheet is about 390, which is very hard as compared with about Hv: 200 of the conventional electromagnetic steel sheet. For this reason, there is also a drawback that the press die is liable to become short-lived. Particularly, in the high-frequency application of 10 kHz or more, since the ratio of the eddy current loss increases rather than the hysteresis loss, other materials such as a compressed powder magnetic core having a low eddy current loss (high resistivity) .

또한, 특허문헌 2에 의하면, 3질량% Si 강판을 최종 판두께까지 압연한 후, 고온에서 사염화 규소를 취부(吹付)하는 침규 프로세스에 의해, 6.5질량% Si 강판이 제조 가능하게 되어 있다.According to Patent Document 2, a 6.5 mass% Si steel sheet can be produced by a sprinkling process in which a 3 mass% Si steel sheet is rolled to a final sheet thickness and then attached with silicon tetrachloride at a high temperature.

그러나, 실제로 자심으로서 사용하려면, 침규 후의 6.5질량% Si 강판을 슬릿, 프레스 또는 굽힘 가공을 할 필요가 있고, 그 때 균열이나 이빠짐이 발생하는 경우가 많다는 문제를 남기고 있었다.However, in order to actually use it as a core, a 6.5 mass% Si steel sheet after the penetration has to be slit, press or bend, and cracks and bending often occur.

또한 특허문헌 2에는, 그의 도 13에서, Si 농도가 지나치게 불균일한 경우, 철손이 큰폭으로 증가하는 한편, Si 농도의 불균일성이 어느 정도 이하로 억제된 경우는, Si 농도가 균일한 강판과 손색 없는 저철손이 얻어지는 예가 기재되어 있다. 그러나, Si 농도가 불균일한 경우에, Si 농도가 균일한 강판보다도 더욱 저철손이 되는 사례는 나타나 있지 않다. 또한, 고주파 철손에 대해서, 구체적인 수치가 하등 기재되어 있지 않다.In Patent Document 2, in FIG. 13, when the Si concentration is excessively uneven, the iron loss is greatly increased. On the other hand, when the Si concentration unevenness is suppressed to a certain degree or less, An example in which a low iron loss is obtained is described. However, in the case where the Si concentration is nonuniform, there is no case in which the Si concentration becomes lower than the uniform steel sheet. Further, specific numerical values are not described for the high-frequency iron loss.

특허문헌 3에는, 6.5질량% Si 강판보다 더욱 고주파 특성이 우수한 재료로서, 판두께 방향으로 Si 농도 구배를 남긴 강판이 기재되어 있다. 이 강판은, 표층의 Si 농도가 높아도, 판의 두께 방향 중심부의 Si 농도가 3질량% 정도이기 때문에, 강재 전체의 평균으로서는, 상기한 6.5질량% Si 강판보다 저Si의 재료라고 생각할 수 있다.Patent Document 3 describes a steel sheet having a Si concentration gradient in the sheet thickness direction as a material superior in high frequency characteristics to a 6.5 mass% Si steel sheet. Even if the Si concentration in the surface layer is high, since the Si concentration at the central portion in the thickness direction of the steel sheet is about 3 mass%, the steel sheet can be considered as an average of all the steel materials as a material of lower Si than the above 6.5 mass% Si steel sheet.

그러나, 이 경우는, 강 중의 Si 농도의 하한이 3질량% 정도이기 때문에, γ/α 변태가 발생하지 않는다. 그 때문에, 실온으로 냉각했을 때의 강판 조직은, 판두께를 종단하는 조대 페라이트입자로 구성되게 되어, 역시 슬릿이나 프레스를 행할 때에 균열이나 이빠짐이 발생하기 쉽다는 문제를 남기고 있었다.However, in this case, since the lower limit of the Si concentration in the steel is about 3% by mass, the? /? Transformation does not occur. Therefore, the steel sheet structure at the time of cooling to room temperature is composed of coarse ferrite particles that terminate the plate thickness, and there is a problem that cracks and fatigue easily occur when the slits or presses are performed.

특허문헌 4에 의하면, 본래 조대한 2차 재결정 조직이기 때문에, 자구 폭이 넓고 이상 와전류손이 큰 방향성 전자 강판에 있어서도, 그의 강판의 표층에 인장, 내부에 압축의 응력 분포를 각각 부여함으로써, 와전류손을 효과적으로 저감하는 것이 가능해진다. 그러나, 소재에 방향성 전자 강판을 이용하기 때문에, 다른 고주파 철심 재료와 비교하면 비용이 비교적 비싸진다. 또한 응력 분포 부여의 수단으로서 침규 처리를 이용하지만, 방향성 전자 강판에서는, 충분한 와전류손의 저감을 도모하기 위해서 표층으로부터 침규시켜 평균 Si 농도를 4질량% 이상이 될 때까지 침규하고, 표층 Si 농도를 5질량% 이상까지 높일 필요가 있었다.According to Patent Document 4, because of the inherently coarse secondary recrystallized structure, even in the case of a grain-oriented electrical steel sheet having a large magnetic domain width and an excessive eddy current loss, stress distribution is imparted to the surface layer of the steel sheet, It is possible to effectively reduce hands. However, since a grain-oriented electromagnetic steel sheet is used for the material, the cost is relatively high compared with other high-frequency iron core materials. In order to reduce sufficient eddy currents, the grain-oriented electrical steel sheet is sprinkled from the surface layer so that the average Si concentration is increased to 4 mass% or more, and the surface Si concentration It was necessary to increase it to 5% by mass or more.

특허문헌 5에서는, 오스테나이트상을 갖는 저탄소강을 침규 처리하고 있지만, 1000℃를 초과하는 온도 범위에서 침규 처리를 행하면, γ/α 변태의 계면에서 균열이 발생해 버리기 때문에, 900∼1000℃로 비교적 낮은 온도 범위에서 침규 처리를 행하고 있다.In Patent Document 5, a low-carbon steel having an austenite phase is subjected to a sprinkling treatment. However, when the sprinkling treatment is performed in a temperature range exceeding 1000 캜, cracks are generated at the interface of? /? And the penetration process is performed in a relatively low temperature range.

그러나, 와전류손을 저감하려면 1000℃ 이상에서 침규 처리를 행하는 것이 바람직하여, 상기한 계면에 있어서, 1000℃ 이상의 침규 처리를 행한 경우라도 균열이 발생하지 않는 강판 재료 및 강판의 제조 방법이 요망되고 있었다. 또한, 특허문헌 5에 기재된 강재는, 표층 Si 농도가 5∼6.5질량%로 높고, 조대한 2차 재결정 조직을 갖고 있기 때문에, 역시, 슬릿이나 프레스를 행할 때에 균열이나 이빠짐이 발생하는 경우가 많다는 문제를 남기고 있었다.However, in order to reduce eddy currents, it is preferable to carry out a steeping treatment at 1000 DEG C or higher, and a steel sheet material and a method for producing a steel sheet which do not cause cracking even when a steeping treatment of 1000 DEG C or higher is performed at the above- . In addition, the steel material described in Patent Document 5 has a high surface layer Si concentration of 5 to 6.5 mass% and has a coarse secondary recrystallized structure, so that cracks and fatigue occur when slits or presses are produced Leaving many problems.

고주파용 자심 재료로서는 그 밖에, 철분을 압분 성형한 더스트 코어(dust core)나 산화 철분의 페라이트 코어 및, Fe기 어모퍼스 합금이 있다. 이들은 6.5질량% Si 강판에 비해, 비저항이 크기 때문에, 와전류손이 낮은 것이 특징이다.As the high-frequency magnetic core material, there are dust core, ferrite core of iron oxide powder and Fe-based amorphous alloy which are powder compacted with iron powder. They are characterized by low eddy current loss because of their large resistivity compared to 6.5 mass% Si steel sheets.

단, 페라이트 코어는, 포화 자속 밀도가 낮기 때문에, 통상 사용되는 것은 저출력으로 수백㎑ 이상의 고주파 용도로 한정된다. 다른 한편, 더스트 코어, Fe기 어모퍼스 합금은, 전자 강판과 비교하여 포화 자속 밀도가 약간 낮기는 하지만 와전류손이 낮기 때문에, 고출력의 고주파 용도에 대해서는 전자 강판과 동일하게 사용되는 경우도 있다.However, since the ferrite core has a low saturation magnetic flux density, the ferrite core is generally used for high frequency applications of several hundred kHz or more at low output. On the other hand, the dust cores and Fe-based amorphous alloys have a slightly lower saturation magnetic flux density as compared with the electromagnetic steel sheet, but have low eddy current loss, so they may be used in the same way as the electromagnetic steel sheet for high output high frequency applications.

그러나, 상기한 재료는 모두, 압축 등의 외부 응력이 가해지면, 철손이 현저하게 증가한다는 문제점이 있다.However, all of the above-mentioned materials have a problem that the iron loss remarkably increases when external stress such as compression is applied.

이상 서술한 바와 같이, 고주파 특성이 우수한 자성 재료는, 가공성이 뒤떨어지는 것이 많고, 또한 외부 응력에 대하여 민감하게 반응하며, 특히 압축 응력이 가해지면, 철손이 현저하게 증가하는 것이 많다.As described above, magnetic materials having excellent high-frequency characteristics are often inferior in workability and are sensitive to external stresses. In particular, when compressive stress is applied, many iron losses are remarkably increased.

한편, 가공성이 우수한 재료로서는, 구조용 재료 또는 외장용 재료로서 널리 이용되고 있는 저탄소 강판을 들 수 있다. 또한, 저탄소강의 자성은 일반적인 자성 재료만큼 외부 응력에 민감하지 않아, 압축 응력을 가해도 철손이 현저하게 증가하는 경우는 없다.On the other hand, as a material having excellent workability, a low-carbon steel sheet widely used as a structural material or an exterior material can be mentioned. Further, the magnetic properties of the low carbon steel are not sensitive to external stress as much as a general magnetic material, and the iron loss is not remarkably increased even when the compressive stress is applied.

단, 일반적인 저탄소 강판의 조직은, 펄라이트상, 베이나이트상 및 마르텐사이트상을 포함하는 미세한 페라이트 혼합 조직으로 구성되어 있기 때문에, 그의 직류 자기 특성은 매우 나쁘다. 따라서, 이력손실이 주체가 되는 상용 주파수의 자심에 저탄소 강판이 사용되는 경우는 거의 없었다.However, since the structure of a general low carbon steel sheet is composed of a fine ferrite mixed structure including a pearlite phase, a bainite phase and a martensite phase, its DC magnetic property is very bad. Therefore, the low-carbon steel sheet is rarely used for the magnetic core of the commercial frequency where the hysteresis loss is the main subject.

그러나, 저탄소 강판의 와전류손을 저감할 수 있어, 압축 응력에 대한 철손 상승이 적은 성질을 살릴 수 있으면, 고주파 철손이 낮고, 외부 응력에 대해서도, 철손 열화가 적은 우수한 자심 재료를 얻을 수 있다.However, it is possible to obtain a magnetic core material excellent in low-frequency iron loss and low in iron loss, even with respect to external stress, if it can reduce the eddy current loss of the low carbon steel sheet and can reduce the increase in iron loss with respect to the compressive stress.

본 발명은, 상기 현상을 감안하여 개발된 것으로, 고주파 특성이 우수하고 게다가, 외부 응력에 의한 철손 열화가 적은 저탄소 강판을, 그의 제조 방법과 함께 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been developed in view of the above phenomenon and aims to provide a low carbon steel sheet excellent in high frequency characteristics and having little deterioration in iron loss due to external stress as well as a method for producing the same.

특허문헌 3에 의하면, 침규 프로세스에 있어서, 판두께 방향으로 Si 농도 구배를 형성하고, 강판의 표리면의 Si 농도차를 제어함으로써, 와전류손의 저감화를 도모하고 있다.According to Patent Document 3, the Si concentration gradient is formed in the sheet thickness direction in the penetration process, and the difference in Si concentration on the front and back surfaces of the steel sheet is controlled, thereby reducing eddy current hands.

이 기술은, 저탄소강에 대해서도, 동일하게 적용되어 와전류손의 저감화를 도모할 수 있다고 생각할 수 있다.This technique can also be applied to low-carbon steels in the same way, so that eddy currents can be reduced.

그러나, 저탄소강의 경우, γ/α 변태가 발생하기 때문에, 고온의 오스테나이트상 영역에서 침규 처리를 행한 경우, Si 농도가 올라가는 표층으로부터 페라이트상으로 변태하는 현상이 일어난다. 이때, 저Si 농도의 오스테나이트상과 고Si 농도의 페라이트상의 사이에는, Si 농도 갭이 존재하기 때문에, 이상(異相) 계면에서의 Si 농도 구배는 불연속이 된다. 이러한 Si 농도 구배를 남긴 채 냉각하면, 도 1에 나타내는 바와 같이, 표층의 고Si 농도의 페라이트상은 변태하지 않는 것에 대하여, 판두께 중앙층의 저Si 농도의 오스테나이트상은, 펄라이트상, 베이나이트상 및 마르텐사이트상을 포함하는 미세한 페라이트 혼합 조직이 된다.However, in the case of a low-carbon steel, a γ / α transformation occurs, so that when the steel is subjected to a steeping treatment in a high-temperature austenite phase region, transformation from a surface layer with an increased Si concentration to a ferrite phase occurs. At this time, since the Si concentration gap exists between the austenite phase of the low Si concentration and the ferrite phase of the high Si concentration, the Si concentration gradient at the abnormal phase interface becomes discontinuous. 1, the ferrite phase of the high Si concentration in the surface layer is not transformed, whereas the low-Si concentration austenite phase of the plate thickness center layer is in the pearlite phase, the bainite phase And a martensite phase.

즉, 저탄소강을 침규 처리하여 Si 농도 구배를 부여한 것은, γ/α 변태를 발생시키는 일이 없는 특허문헌 3에 기재된 기술과는, 그의 구성이 크게 상이하다.That is, the Si concentration gradient is imparted to the low-carbon steel by the steeping treatment is significantly different from the technique described in Patent Document 3 in which the γ / α transformation does not occur.

이하, 본 발명을 완성하는 데 이르게 한 실험에 대해서 설명한다. 표 1에, 본 실험에 사용한 A∼D 4종의 저탄소강의 조성을 나타낸다.Hereinafter, an experiment leading to completion of the present invention will be described. Table 1 shows the composition of four kinds of low carbon steels A to D used in this experiment.

동(同) 표 중, 기호 (C)로 나타낸 강재에,In the same table, in the steel material indicated by the symbol (C)

질소 가스 중, 1200℃에서 어닐링한 것(침규 없음)…강 처리 INitrogen gas annealed at 1200 ° C (no sparking) ... Steel treatment I

1200℃에서 침규 후, Si를 충분히 균일 확산한 것(침규+장시간 확산)…강 처리 IISi uniformly diffused after ignition at 1200 ° C (spurious + prolonged diffusion) ... Steel Treatment II

1200℃에서의 침규+Si 확산을 합쳐 3분간 실시한 것(침규+단시간 확산)…강 처리 IIIIncineration at 1200 ° C plus Si diffusion for 3 minutes (spurious + short-time diffusion) ... Steel Treatment III

의 3종류의 처리를 행하여, 본 실험에 이용하는 시료를 제작했다.To prepare samples to be used in this experiment.

Figure pct00001
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여기에서, 강 처리 II 및 III의 침규 처리는, 처리 후의 시료 평균 Si 농도가 3질량% Si가 되도록 조정했다. 이들 시료를 30×100㎜의 단판 측정틀을 이용하여, 직류 및 교류로 자화 측정을 행하고, 자속 밀도 0.05T, 주파수 20㎑의 조건에 있어서의 철손을, 이력손실과 와전류손으로 분리하여 측정하고, 결과를 비교했다.Here, the steeping treatment of the steel treatments II and III was adjusted so that the sample mean Si concentration after treatment was 3 mass% Si. These samples were subjected to magnetization measurement by direct current and alternating current using a single plate measuring frame of 30 x 100 mm, and the iron loss under the conditions of the magnetic flux density of 0.05 T and the frequency of 20 kHz was measured by separating by the hysteresis loss and the eddy current , And compared the results.

시료 No.(C)의 결과를 도 2에 나타낸다. 또한 도면 중에는, 동일한 판두께의 전자 강판(3질량% Si 강판과 6.5질량% Si 강판)의 철손값도 아울러 나타냈다.The results of the sample No. (C) are shown in Fig. In the drawings, the iron loss values of the electromagnetic steel sheets (3 mass% Si steel sheet and 6.5 mass% Si steel sheet) having the same sheet thickness are also shown.

강 처리 I의 시료에 대하여, 강 처리 II의 시료는, Si 증가에 의한 비저항 증대에 의해 와전류손이 저하되고, 또한, Si 균일화 과정에 있어서, 판두께 전체에서 γ/α 변태가 행해져, 조대한 페라이트 조직이 형성됨으로써, 이력손실도 저하되고 있다.With respect to the sample of the steel treatment I, the sample of the steel treatment II has an eddy current loss due to an increase in resistivity due to the Si increase, and in the Si uniformization process, the γ / Since the ferrite structure is formed, the hysteresis loss is also reduced.

또한, 강 처리 II의 시료의 철손(이력손실+와전류손을 나타내며, 이하 본 발명에 대해서 동일함)은, 동일한 Si 농도의 전자 강판(3질량% Si)의 철손과 비교하면 큰 값이었다. 이 이유는, 동일한 3질량% Si의 페라이트 조대 조직끼리라도, 전자 강판의 경우는 C량이 50ppm 미만인 것에 대하여, 저탄소강의 경우는, C량이 500ppm 이상 포함되어 있기 때문에, 이력손실이 증대되어 버리기 때문이라고 생각할 수 있다.Also, the iron loss (hysteresis loss + eddy current loss) of the sample of the steel treatment II was large as compared with the iron loss of the electromagnetic steel sheet (3 mass% Si) having the same Si concentration. This is because even in the case of the same 3 mass% Si coarsely ferritic coarse texture, the C content is less than 50 ppm, whereas in the case of the low carbon steel, the C content is 500 ppm or more, I can think.

이에 대하여, 강 처리 III의 시료의 철손은, 놀랍게도, 3질량% Si의 전자 강판뿐만 아니라 6.5질량% Si의 전자 강판보다 낮은 철손을 나타내며, 특히 와전류손의 저감화가 인정되었다.On the other hand, the iron loss of the sample of the steel treatment III surprisingly showed a lower iron loss than that of the electronic steel sheet of 3 mass% Si but also 6.5 mass% of Si, and particularly the eddy current loss was recognized to be reduced.

판두께 방향으로 Si 농도 구배를 할당함으로써, 표층에 자속을 집중시켜, 와전류손의 저감화를 도모할 수 있을 것으로 예상은 하고 있었지만, 그 경우의 효과는, 동일한 침규량의 시료로 Si 농도를 균일화시킨 것보다도, 와전류손에서 2∼3할의 저감화를 도모할 수 있는 정도라는 추정에 그치고 있었다. 즉, 본 실험의 결과는, 5할을 초과할 정도의 와전류손의 저감화 효과로서, 예상을 훨씬 상회하는 것이었다.It was expected that the magnetic flux would be concentrated on the surface layer and the eddy current loss could be reduced by allocating the Si concentration gradient in the plate thickness direction. The effect of this case is that the Si concentration is made uniform It was estimated that the reduction of the eddy current by 2 to 3% could be achieved. In other words, the result of this experiment was an effect of reducing the eddy current loss of more than 50%, far exceeding the expectations.

다음으로, 이 현상을 더욱 상세하게 조사하기 위해, 표 1에 나타낸 4종류의 재료를 이용하여, 상기한 강 처리 III의 조건으로 침규 등을 하여, 시료를 제작했다. 이들 시료를 종단면에서 조직 관찰하여, 상기 실험과 동일하게 철손을 측정했다. 그의 결과를 도 3 및 4에 나타낸다.Next, in order to investigate this phenomenon in more detail, four kinds of materials shown in Table 1 were used to make a specimen by sprinkling or the like under the conditions of the above-mentioned steel treatment III. These samples were examined for the structure on the longitudinal section, and iron loss was measured in the same manner as in the above experiment. The results are shown in Figs. 3 and 4. Fig.

도 3(a)∼(d)에서, 각각 시료 No.(A)∼(D)에 강 처리 III을 행한 후의 시료의 단면 조직 사진을 나타냈다.Figs. 3 (a) to 3 (d) show cross-sectional photographs of samples after the steel treatments III were performed on the specimens No. (A) to (D), respectively.

도 3(a)는, 표층과 판두께 중앙층에 경계는 인정되기는 하지만, 모두 페라이트 단상의 조대립 조직이 되어 있다. 이에 대하여, 도 3(b) 및 (c)는, 판두께 중앙층에 있어서 저탄소강을 오스테나이트상이 발생하는 온도로 어닐링 후, 공냉(空冷)했을 때에 보이는 베이나이트 조직, 펄라이트 조직, 마르텐사이트 조직을 포함하는 페라이트 혼합 조직이 인정되어, 표층의 페라이트 단상 조직과 명백하게 상이한 조직이 되어 있다. 도 3(d)는 판두께 중앙층에서 소량의 페라이트 조직을 포함하는 마르텐사이트 조직이 되어 있다.In Fig. 3 (a), although the boundary between the surface layer and the plate thickness central layer is recognized, all of the ferrite single phase has a coarse texture. On the other hand, FIGS. 3 (b) and 3 (c) show a bainite structure, a pearlite structure, and a martensite structure which are visible when the low carbon steel is annealed at a temperature at which an austenite phase occurs, And a structure which is clearly different from the ferrite single phase structure of the surface layer is obtained. 3 (d) shows a martensite structure including a small amount of ferrite structure in the plate thickness central layer.

도 4로부터, 강 처리 III을 행한 모든 강재에서, 반드시 6.5질량% Si의 전자 강판을 능가하는 저철손이 얻어지는 것은 아닌 것을 알 수 있었다.From Fig. 4, it was found that low iron loss exceeding that of the 6.5% by mass Si electronic steel sheet was not necessarily obtained in all of the steel materials subjected to the steel treatment III.

그래서, 각 시료의 성분을 확인한 바, C량이 200ppm 이상 포함되는 경우로서, Mn이 0.3질량% 이상 포함되는 경우에, 와전류손의 저감화 효과가 현저하게 나타나 있으며, 동시에, 6.5질량% Si의 전자 강판을 능가하는 저철손이 얻어지는 것을 알 수 있었다.When the content of C is 200 ppm or more, when the content of Mn is 0.3 mass% or more, the effect of reducing the eddy current is remarkably exhibited, and at the same time, the electric steel sheet of 6.5 mass% Lt; RTI ID = 0.0 > of < / RTI >

또한, 시료 D는, 통상의 전자 강판(3질량% Si)보다 저철손을 나타내기는 하지만, 그의 우위성은 시료 B, C와 비교하면 저하되는 경향이 있다.In addition, although Sample D shows lower iron loss than a conventional electromagnetic steel sheet (3 mass% Si), its superiority tends to be lowered compared with Samples B and C.

이어서, 화학 연마에 의해, 시료의 표면 편측으로부터 판두께 중심까지를 제거했을 때의 판 휨을 관찰했다. 그 결과, 휨은 판두께 중심측이 볼록하게 되어 있었다. 이에 따라, 연마에 의한 제거 전(前)은, 표층에 인장, 중심에 압축의 응력이 발생하고 있었던 것을 알 수 있다.Subsequently, plate warpage was observed by chemical polishing from the side of the surface of the sample to the center of the plate thickness. As a result, the warp was convex on the plate thickness center side. As a result, it can be seen that tensile and compressive stresses are generated in the surface layer before the removal by polishing.

여기에서 본 발명에 있어서, 내부 응력이란, 도 5에서 나타내는 대로, 원래의 판두께를 d(㎜), 상기한 판 휨시의 곡률 반경을 r(㎜)로 하면, 표면에 작용하는 인장 응력(면 내(內) 인장 응력)=판두께 중심부에 작용하는 압축 응력으로서,Herein, in the present invention, the internal stress refers to the tensile stress acting on the surface (surface tension) when the original plate thickness is d (mm) and the curvature radius at the plate bending is r (mm) Internal tensile stress) = the compressive stress acting on the central portion of the plate thickness,

면 내 인장 응력=E×d/(2r)[㎫](E는 강판의 영률(Young's modulus)을 나타냄)Plane tensile stress = E x d / (2r) [MPa] (E represents the Young's modulus of the steel sheet)

로 정의된다..

또한, 표 1의 시료 A 및 시료 C가 되는 조성의 재료를 이용하여, 상기한 강 처리 III의 조건에 있어서, Si 확산 시간을 여러 가지로 변경하여 시료를 제작했다. 이들 시료에 대해서, 상기 방법으로 내부 응력을 측정함과 함께, 와전류손을 측정했다. 그의 결과를 도 6에 나타낸다.In addition, samples were prepared by changing the Si diffusion time in various ways under the conditions of the above-mentioned steel treatment III by using the materials of the compositions to be the samples A and C of Table 1. [ For these samples, the internal stress was measured by the above-described method, and eddy current hands were measured. The results are shown in Fig.

도 6으로부터, C가 200ppm 이상, Mn이 0.3질량% 이상 포함되는 시료 C의 경우, 상기 침규 처리 후의 내부 응력이 커져 있는 경향에 있었다. 또한, 내부 응력(면 내 인장 응력)이 70∼160㎫의 범위에서 와전류손의 저감이 현저해져 있었다.From Fig. 6, in the case of Sample C containing C of not less than 200 ppm and Mn of not less than 0.3% by mass, the internal stress after the penetration treatment tends to be large. In addition, in the range of the internal stress (in-plane tensile stress) of 70 to 160 MPa, the reduction of the eddy current hands is remarkable.

상기한 경향의 원인은, 현재로서는 명백하지는 않지만, 발명자들은 이하와 같이 추측하고 있다.The cause of the above tendency is not clear at present, but the inventors assume as follows.

Fe-Si계 합금에서는, 저탄소강 레벨에서 강 중 C량이 증가한 경우, Fe-Si의 상태도 상의 γ/α 경계선이 고Si측으로 시프트하여, 침규 처리가 행해진 경우에, 페라이트상으로 변태한 부분과 오스테나이트상인 채의 부분의 Si 농도 갭이 증대한다. 고온시에, Si 농도 갭이 증대되면, 냉각시에 γ/α의 상변태가 발생하여 팽창하려고 하는 중앙층과, 이미 변태를 하지 않는 표층의 페라이트상과의 사이에 내부 응력이 발생한다고 생각할 수 있다.In the Fe-Si alloy, when the C amount in the steel is increased at the low carbon steel level, the γ / α boundary line on the Fe-Si phase diagram shifts to the high Si side, The Si concentration gap in the portion of the austenite phase increases. When the Si concentration gap is increased at high temperature, it is conceivable that an internal stress is generated between the central layer in which a phase transformation of? /? Occurs during cooling and which tends to expand and the ferrite phase of the surface layer which is not transformed already .

또한, Mn 첨가의 효과는, Mn이 오스테나이트상을 안정화시키는 원소이기 때문에, Mn량이 증가한 경우, γ/α의 상변태점이 저온측으로 시프트한다. 그 때문에, 냉각시에 발생하는 내부 응력이 더욱 증가한다고 생각할 수 있다.Further, since Mn is an element stabilizing the austenite phase, the effect of Mn addition is such that when the amount of Mn is increased, the phase transformation point of? /? Shifts to the low temperature side. Therefore, it can be considered that the internal stress generated at the time of cooling further increases.

또한, 판두께 중앙층은 미세한 혼합 조직이고, 압축 응력이 가해진 상태가 되어 있기 때문에, 자화하기 어려운 것에 대하여, 표층은 조대한 페라이트 결정립이고, 그리고 인장 응력이 가해진 상태이기 때문에, 자화하기 쉬운 경향에 있다.Though the plate thickness center layer is a fine mixed structure and is in a state in which compressive stress is applied, the surface layer is coarse ferrite crystal grain and hardly magnetized, and since the surface layer is in a state of being subjected to tensile stress, have.

따라서, 이러한 강판을 판의 면 내 방향을 향하여 자화했을 때, 그의 자속은 표층에 집중되기 때문에, 결과적으로 강판의 와전류손을 저하시킨다고 생각할 수 있다.Therefore, when such a steel sheet is magnetized toward the in-plane direction of the plate, its magnetic flux concentrates on the surface layer, and consequently, the eddy current of the steel sheet is consequently considered to be lowered.

또한, 상기한 시료와 같이 큰 내부 응력을 갖는 것이면, 외부 응력이 가해져도 철손값이 상승하지 않는 것도 알 수 있었다.It was also found that, even if external stress is applied, the iron loss value does not rise if the sample has a large internal stress as in the above-described samples.

즉, 외부 응력 제로의 상태라도, 당해 시료와 같이 70∼160㎫ 정도의 내부 응력이 발생하고 있으면, 외부로부터 수십㎫ 정도의 압축 응력이 가해졌다고 해도, 표층의 인장 상태는 유지된다. 이에 대하여, 판두께 중심부에서는, 압축 응력이 더욱 증가하게 되지만, 원래 자화되기 어려운 부분이며 영향은 매우 근소하다.That is, even in the state of the external stressor, if an internal stress of about 70 to 160 MPa is generated as in the sample, even if compressive stress of about tens of MPa is applied from the outside, the tensile state of the surface layer is maintained. On the other hand, at the central portion of the plate thickness, the compressive stress is further increased, but the portion is hardly magnetized and the effect is very slight.

그 결과, 표층에 자속이 집중되기 쉬운 상황에 변화는 없고, 당해 시료의 와전류손의 저감화 효과는 없어지지 않는 것이라고 생각하고 있다.As a result, there is no change in the situation in which the magnetic flux is concentrated on the surface layer, and the effect of reducing the eddy current hand of the sample is not lost.

또한, 전술했던 대로, 고온에서 장시간 어닐링을 하여, 강판의 Si 농도 분포를 완화하거나, 내부 응력을 완화하거나 한 경우, 상기한 와전류손의 저감화 효과와 외부 압축 응력에 대한 철손 열화 방지 효과가 감소하여, 동일한 Si 농도를 갖는 전자 강판에 대한 우위성이 없어진다.In addition, as described above, when annealing is performed at a high temperature for a long period of time to alleviate the Si concentration distribution of the steel sheet or to mitigate the internal stress, the effect of reducing the eddy current hand and the effect of preventing iron loss deterioration to external compressive stress are reduced , The superiority to an electromagnetic steel sheet having the same Si concentration is lost.

따라서, 침규 처리로부터의 확산 시간을 포함하여 자심 완성까지 행하는 열처리의 시간도 고려하는 것이 바람직한 것을 알 수 있었다.Accordingly, it was found that it is preferable to consider the time of the heat treatment including the diffusion time from the penetration treatment to the completion of the core.

본 발명은 상기 인식에 입각하는 것이다.The present invention is based on the above recognition.

즉, 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.That is, the structure of the present invention is as follows.

1. Si: 1.0질량% 이하, C: 0.02∼0.16질량%, Mn: 0.3∼2.0질량%, P: 0.03질량% 이하 및 S: 0.01질량% 이하를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물의 조성으로, 펄라이트상, 베이나이트상 및 마르텐사이트상 중 어느 1종 또는 2종 이상을 포함하는 페라이트 혼합 조직인 판두께 중앙층과, Si: 3∼5질량%, C: 0.02∼0.16질량%, Mn: 0.3∼2.0질량%, P: 0.03질량% 이하 및 S: 0.01질량% 이하를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물의 조성으로, 페라이트 단상인 표층으로 이루어지는 클래드(clad)형의 저탄소 강판으로서, 당해 표층이 내부 응력으로서 70∼160㎫의 면 내 인장 응력을 갖는 것을 특징으로 하는 저탄소 강판.1. A ferritic stainless steel comprising: 1.0% by mass or less of Si; 0.02 to 0.16% by mass of C; 0.3 to 2.0% by mass of Mn; 0.03% , A ferrite-mixed center-layer which is a ferrite mixed structure containing at least one of a pearlite phase, a bainite phase and a martensite phase, and at least one of a Si: 3 to 5 mass%, a C: 0.02 to 0.16 mass% Carbon steel sheet having a surface layer of ferrite single phase and containing 0.3 to 2.0 mass%, P: 0.03 mass% or less and S: 0.01 mass% or less, and the balance of Fe and inevitable impurities, And the surface layer has an in-plane tensile stress of 70 to 160 MPa as an internal stress.

2. 상기 표층의 합계 두께가, 전(全) 판두께의 30∼60%인 것을 특징으로 하는 상기 1에 기재된 저탄소 강판.2. The low carbon steel sheet according to 1 above, wherein the total thickness of the surface layer is 30 to 60% of the total plate thickness.

3. 상기 저탄소 강판의 판두께가, 0.05∼0.35㎜인 것을 특징으로 하는 상기 1 또는 2에 기재된 저탄소 강판.3. The low carbon steel sheet according to 1 or 2, wherein the low carbon steel sheet has a thickness of 0.05 to 0.35 mm.

4. 상기 저탄소 강판의 판두께 중앙층 및 표층이, 추가로, Al: 0.002∼0.6질량%, Cr: 0.01∼1.5질량%, V: 0.0005∼0.1질량%, Ti: 0.0005∼0.1질량%, Nb: 0.0005∼0.1질량%, Zr: 0.0005∼0.1질량%, B: 0.0005∼0.01질량% 및 N: 0.002∼0.01질량% 중으로부터 선택한 1종 또는 2종 이상의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 1∼3 중 어느 것에 기재된 저탄소 강판.4. The plate thickness of the low carbon steel sheet The steel sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the central layer and the surface layer further contain 0.002 to 0.6 mass% of Al, 0.01 to 1.5 mass% of Cr, 0.0005 to 0.1 mass% of V, 0.0005 to 0.1 mass% of Ti, : 0.0005 to 0.1 mass%, Zr: 0.0005 to 0.1 mass%, B: 0.0005 to 0.01 mass% and N: 0.002 to 0.01 mass%. Carbon steel sheet according to any one of < 1 >

5. Si: 1.0%질량 이하, C: 0.02∼0.16질량%, Mn: 0.3∼2.0질량%, P: 0.03질량% 이하 및 S: 0.01질량% 이하를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강판을 가열하여, 1050∼1250℃의 오스테나이트역(域)에 있어서, Si계의 가스와 반응시킴으로써, 당해 강판의 표층에 Si 함유량: 3∼5질량%의 페라이트상을 형성한 후, 강 중 Si가 균일화하기 전에 냉각하는 것을 특징으로 하는 저탄소 강판의 제조 방법.5. A ferritic stainless steel comprising: 1.0% by mass or less of Si, 0.02 to 0.16% by mass of C, 0.3 to 2.0% by mass of Mn, 0.03% or less by mass of P and 0.01% or less of S by mass, wherein the balance Fe and inevitable impurities A steel sheet is heated to react with a Si-based gas in an austenite zone at 1050 to 1250 ° C to form a ferrite phase having an Si content of 3 to 5 mass% in the surface layer of the steel sheet, Wherein the Si is cooled before being homogenized.

6. 상기 Si계의 가스는, 사염화 규소, 트리클로로실란, 디클로로실란, 모노실란, 디실란 중으로부터 선택한 1종 또는 2종 이상의 가스인 것을 특징으로 하는 상기 5에 기재된 저탄소 강판의 제조 방법.6. The method for producing a low-carbon steel plate according to 5 above, wherein the Si-based gas is one or more gases selected from silicon tetrachloride, trichlorosilane, dichlorosilane, monosilane and disilane.

7. 상기 강판이, 추가로, Al: 0.002∼0.6질량%, Cr: 0.01∼1.5질량%, V: 0.0005∼0.1질량%, Ti: 0.0005∼0.1질량%, Nb: 0.0005∼0.1질량%, Zr: 0.0005∼0.1질량%, B: 0.0005∼0.01질량% 및 N: 0.002∼0.01질량% 중으로부터 선택한 1종 또는 2종 이상의 원소를 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 5 또는 6에 기재된 저탄소 강판의 제조 방법.7. The steel sheet according to any one of claims 1 to 6, further comprising 0.002 to 0.6 mass% of Al, 0.01 to 1.5 mass% of Cr, 0.0005 to 0.1 mass% of V, 0.0005 to 0.1 mass% of Ti, 0.0005 to 0.1 mass% Carbon steel sheet according to the fifth or sixth aspect, wherein the steel sheet contains one or more elements selected from the group consisting of 0.0005 to 0.1 mass%, B: 0.0005 to 0.01 mass% and N: 0.002 to 0.01 mass% .

본 발명에 의하면, 고주파 특성이 우수하고, 또한, 외부 응력에 의한 철손 열화가 적은 저탄소 강판을 그의 제조 방법과 함께 얻을 수 있기 때문에, 가공성이 우수한 철심재를 제공할 수 있다.According to the present invention, a low carbon steel sheet excellent in high-frequency characteristics and having little deterioration in iron loss due to external stress can be obtained together with its production method, and therefore, an iron core material having excellent workability can be provided.

도 1은 본 발명의 저탄소강의 조직을 나타내는 개략도이다.
도 2는 저탄소강의 침규 처리 방법별의 철손값을 비교하여 나타내는 그래프이다.
도 3은 강판 성분 조성별의 침규 처리 후의 강판 단면에 있어서의 조직 사진이다.
도 4는 강판 성분 조성별의 침규 처리 후의 철손값을 비교하여 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명에 있어서의 내부 응력(면 내 인장 응력)의 측정 요령을 나타내는 도면이다.
도 6은 내부 응력(면 내 인장 응력)과 와전류손의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 이용하여 적합한 침규로(爐)의 개략도이다.
1 is a schematic view showing the structure of a low carbon steel of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing iron loss values of low-carbon steels according to a method for treating irrigation.
Fig. 3 is a photograph of the structure at the cross section of the steel sheet after the steeping treatment for each steel sheet component composition.
4 is a graph showing the iron loss values after the impregnation treatment for each steel sheet component composition.
Fig. 5 is a view showing the measuring method of the internal stress (in-plane tensile stress) in the present invention. Fig.
6 is a diagram showing the relationship between internal stress (in-plane tensile stress) and eddy current hands.
Fig. 7 is a schematic view of a burning furnace suitable for use in the present invention. Fig.

(발명을 실시하기 위한 형태)(Mode for carrying out the invention)

이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

우선, 강판의 구조, 성분 조성 등의 한정 이유에 대해서 서술한다. 또한, 강판 성분 조성에 있어서의 %표시는, 특별히 언급하지 않는 한 질량%를 나타낸다.First, the reasons for limiting the structure, composition, and the like of the steel sheet will be described. The percentages in the composition of the steel sheet composition represent mass% unless otherwise specified.

본 발명에서는, 전술했던 대로, 비저항을 높인 표층에, 추가로 인장 응력을 부가하는 것이 중요하다.In the present invention, as described above, it is important to further apply tensile stress to the surface layer with the increased resistivity.

그 때문에, 고온에서 오스테나이트상(이하, γ상이라고 함)이 되어 있는 강판에 대하여 침규 처리를 행하고, 표층의 Si량을 증가시켜 비저항을 올리고, 또한 표층만을 페라이트상(이하, α상이라고 함)으로 변태시키고 나서, 강 중 Si가 균일화하기 전에 냉각하는 것이 필요하다.Therefore, the steel sheet subjected to the austenite phase (hereinafter referred to as? Phase) at high temperature is subjected to a sprinkling treatment to increase the specific surface area of Si by increasing the specific resistance, and only the surface layer is referred to as a ferrite phase ), It is necessary to cool the steel in the steel before it is uniformized.

상기 냉각에 의해, 도 1에 나타낸 바와 같은, 펄라이트상, 베이나이트상 및 마르텐사이트상 중 어느 1종 또는 2종 이상을 포함하는 페라이트 혼합 조직으로 이루어지는 판두께 중앙층과, Si 농도가 높은 페라이트 단상 조직으로 이루어지는 강판 표리면의 2층의 표층을 갖는, 소위 「클래드형」의 3층 구조의 강판이 된다. 이들 각 표층과 판두께 중앙층과의 사이에는 Si 농도에 차이가 있기 때문에, 전술한 바와 같이, Si 농도 갭에 의한 내부 응력이 발생하여, 표층에는 인장 응력이 부가된다.By the said cooling, the plate thickness center layer which consists of a ferrite mixed structure containing any 1 type, or 2 or more types of a pearlite phase, bainite phase, and martensite phase as shown in FIG. 1, and a ferrite single phase with high Si concentration are shown. It becomes the so-called "clad-type" three-layered steel plate which has a two-layer surface layer of the steel plate front and back surface which consists of structures. Since there is a difference in the Si concentration between each surface layer and the plate thickness central layer, internal stress due to the Si concentration gap is generated as described above, and tensile stress is added to the surface layer.

또한, 판두께 중앙층에 대해서는, 페라이트 단상의 경우, 충분한 내부 응력이 얻어지지 않는 점에서, 펄라이트상, 베이나이트상 및 마르텐사이트상을, 합계로 30%(면적%) 이상 포함하고, 잔부는 실질적으로 페라이트상인 것이 바람직하다.In the case of the ferrite single phase, the sheet thickness central layer contains a total of 30% (area%) or more of pearlite phase, bainite phase and martensite phase in view of not obtaining sufficient internal stress, It is preferable that it is substantially ferrite phase.

여기에, 표층의 Si량을 3% 이상으로 하면, 자왜가 정(正)의 큰 값을 취하기 때문에, 상기와 같은 인장 응력이 작용한 경우, 자기 탄성 효과에 의해 자화되기 쉬워진다. 그 결과, 강판을 자화할 때, 표층으로의 자속 집중이 촉진되어, 와전류손 저감 효과가 커진다.If the amount of Si in the surface layer is 3% or more, the magnetostriction takes a large positive value, so that when the tensile stress acts as described above, magnetization tends to occur due to the self-elastic effect. As a result, when the steel sheet is magnetized, the magnetic flux concentration to the surface layer is promoted, and the eddy current hand reduction effect becomes greater.

그러나, 표층 Si량이 5%를 초과하면, 반대로 자왜가 작아져, 인장 응력에 의한 자기 탄성 효과가 작아지고, 또한 표면이 단단해져 가공성의 저하를 초래한다. 따라서, 표층의 Si량은 3∼5%로 했다.However, when the amount of surface layer Si exceeds 5%, on the contrary, the magnetostriction becomes small, the self-elastic effect by the tensile stress becomes small, and the surface becomes hard and the workability is lowered. Therefore, the amount of Si in the surface layer was 3 to 5%.

한편, 판두께 중앙층의 Si량의 평균값이 1.0%를 초과하면, 상기한 표층과의 Si 농도차가 적어져, 강판의 내부 응력이 감소하기 때문에, 와전류손의 저감 효과가 희미해져 버린다. 그 때문에, 판두께 중앙층의 Si 농도는 1.0% 이하로 했다. 또한, Si 농도의 하한값은 특별히 제한은 되지 않지만, 제강시에 강 중 산소를 제거하기 위해, 0.1% 정도로 하는 것이 바람직하다.On the other hand, if the average value of the amount of Si in the plate thickness central layer exceeds 1.0%, the Si concentration difference with the above-mentioned surface layer becomes small and the internal stress of the steel sheet decreases, and the effect of reducing eddy currents becomes dim. Therefore, the Si concentration of the plate thickness central layer was set to 1.0% or less. The lower limit of the Si concentration is not particularly limited, but is preferably about 0.1% in order to remove oxygen in steel during steelmaking.

또한, 본 발명에 있어서, 강 중 Si가 균일화하기 전이란, 침규에 의해 증가한 표층의 Si가, 충분한 확산에 의해 내부까지 침투하여, 표층 및 중앙층의 Si 농도가 균일해지기 전이라는 의미이다.In the present invention, before the Si in the steel is uniformed, it means that Si of the surface layer increased due to penetration penetrates to the inside by sufficient diffusion, and before the Si concentration of the surface layer and the center layer becomes uniform.

따라서, 표층 부분에도, 판두께 중앙층 부분에도 판두께 깊이(중심) 방향을 향하여, Si 농도 구배가 존재하지만, 이 구배는 매우 미소하여, 거의 무시할 수 있다. 따라서, 본 발명에 있어서의 표층 Si 농도(양)란, 표층 부분의 평균 Si 농도(양)를 의미한다. 또한, 상기 표층에 점 형상 또는 선 형상의 탄화물이 존재하는 경우가 있지만, 이 경우도 특별히 문제는 없으며, 실질적으로 페라이트 단상으로서 좋다.Therefore, there is a Si concentration gradient in the surface layer portion toward the plate thickness depth (center) direction also in the plate thickness central layer portion, but this gradient is very small and can be almost neglected. Therefore, the surface layer Si concentration (amount) in the present invention means the average Si concentration (amount) in the surface layer portion. In addition, there may be a point-like or line-shaped carbide present on the surface layer. However, in this case, there is no particular problem, and the ferrite single phase can be substantially used.

상기한 표층의 인장 응력은, 70∼160㎫의 면 내 인장 응력으로 할 필요가 있다. 즉, 표층의 인장 응력이 70㎫에 못 미치면 와전류손의 저감 효과가 희미해져 버린다는 문제가 있고, 한편, 160㎫을 초과하면, 이력손실이 지나치게 증대하여 와전류손의 저감 효과를 상쇄해 버린다는 문제가 발생한다. 따라서, 본 발명에서는, 표층의 인장 응력을 70∼160㎫로 한정했다.The above-mentioned tensile stress of the surface layer needs to be an in-plane tensile stress of 70 to 160 MPa. That is, when the tensile stress of the surface layer is less than 70 MPa, there is a problem that the effect of reducing the eddy current hand becomes faint. On the other hand, when the tensile stress is more than 160 MPa, the hysteresis loss excessively increases, A problem arises. Therefore, in the present invention, the tensile stress of the surface layer is limited to 70 to 160 MPa.

또한, 상기한 표층의 두께는, 2층 합계로, 강판의 전 두께에 대하여 30∼60% 정도로 하는 것이 바람직하다. 즉, 강판의 전 두께에 대하여 30%에 못 미치면 이력손실이 커지기 때문이다. 한편, 60%를 초과하면, 와전류손의 저감화 효과가 희미해져 결과적으로 철손이 증가해 버리기 때문이다.The thickness of the surface layer is preferably about 30 to 60% of the total thickness of the steel sheet as a total of two layers. That is, when the total thickness of the steel sheet is less than 30%, the hysteresis loss becomes large. On the other hand, when it exceeds 60%, the effect of reducing the eddy current loss is faint and consequently the iron loss increases.

또한, 상기한 표층은, 두께, 성분 조성 등, 상하면의 2층 각각에서, 반드시 동일할 필요는 없지만, 동일한 정도로 하는 것이 바람직하다.In addition, the surface layer is not necessarily the same in each of the two layers of the upper and lower layers, such as the thickness, the component composition, and the like, but is preferably the same.

또한, 본 발명에 이용하는 강판의 두께는, 0.05∼0.35㎜ 정도가 바람직하다. 즉, 강판의 두께가 0.05㎜에 못 미치면 생산 효율이 저하되어, 제조 비용이 증가한다. 한편, 0.35㎜를 초과하면 와전류손이 증대하여, 고주파용의 자심 재료로서 적합하지 않게 되기 때문이다. 단, 상기 두께를 만족하고 있지 않아도, 본 발명에 있어서의 철손 저감 효과가 없어지는 것은 아니다.The thickness of the steel sheet used in the present invention is preferably about 0.05 to 0.35 mm. That is, if the thickness of the steel sheet is less than 0.05 mm, the production efficiency is lowered and the manufacturing cost is increased. On the other hand, if it is more than 0.35 mm, the eddy current loss increases and it is not suitable as a high-frequency magnetic core material. However, even if the thickness is not satisfied, the iron loss reduction effect of the present invention is not lost.

이하, 강판의 표층 및 판두께 중앙층의 성분의 한정 이유에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 강판 성분의 잔부는, Fe 및 불가피적 불순물이다.Hereinafter, the reasons for limiting the constituents of the surface layer and the plate thickness central layer of the steel sheet will be described. In addition, the remainder of the steel sheet component shown below is Fe and inevitable impurities.

성분 중, Si에 대해서는, 전술했던 대로 표층은 3∼5%, 판두께 중앙층은 1.0% 이하로 할 필요가 있지만, 그 외의 성분에 대해서는, 표층 및 판두께 중앙층의 양(兩) 층에 공통된다.As for the Si content, it is necessary to set the surface layer to 3 to 5% and the plate thickness central layer to 1.0% or less as described above, and for the other components, both the surface layer and the plate thickness center layer Common.

C: 0.02∼0.16%,C: 0.02 to 0.16%

C는, 강재의 내부 응력을 높여, 충분한 와전류손 저감 효과를 얻기 위해 필요한 원소로서, 적어도 0.02%의 함유를 필요로 한다. 한편, 0.16%를 초과하면 표층과 판두께 중앙층의 계면에서 균열이 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, C는 0.02∼0.16%의 범위로 한정했다.C is required to contain at least 0.02% as an element necessary for increasing the internal stress of the steel and obtaining sufficient eddy current reduction effect. On the other hand, if it exceeds 0.16%, cracks tend to occur at the interface between the surface layer and the plate thickness central layer. Therefore, C is limited to a range of 0.02 to 0.16%.

보다 바람직하게는, 고주파에 있어서도 6.5% Si의 전자 강판보다 낮은 철손을 얻는다는 관점에서, C를 0.03∼0.10%의 범위로 한다.More preferably, C is set in the range of 0.03 to 0.10% from the viewpoint of obtaining an iron loss lower than that of the 6.5% Si electronic steel sheet even at high frequencies.

Mn: 0.3∼2.0%Mn: 0.3 to 2.0%

Mn은, 충분한 와전류손 저감 효과를 얻기 위해 필요한 원소로서, 적어도 0.3%의 함유를 필요로 한다. 한편, 2.0%를 초과하면, 실온까지 냉각한 후에도 강판의 판두께 중앙층에 γ상이 잔류하기 쉬워져, 강판의 표층과의 내부 응력이 저하되어 버린다. 그 때문에, Mn은 0.3∼2.0%의 범위로 한정했다.Mn is an element necessary for obtaining a sufficient eddy current reducing effect, and it is required to contain Mn of at least 0.3%. On the other hand, if it exceeds 2.0%, the? -Phase easily remains in the center thickness of the steel sheet after cooling to room temperature, and the internal stress with the surface layer of the steel sheet is lowered. Therefore, Mn is limited to the range of 0.3 to 2.0%.

P: 0.03% 이하P: not more than 0.03%

P는, 취화 원소로서, 강판의 표층과 판두께 중앙층의 계면에서 균열이 발생하기 쉬워지기 때문에, 최대한 저감화하는 것이 바람직하지만, 0.03%까지는 허용할 수 있다.P is an element to be embrittlement, since cracks tend to occur at the interface between the surface layer of the steel sheet and the center thickness of the plate layer, so it is preferable to reduce the maximum to 0.03%.

S: 0.01% 이하S: not more than 0.01%

S는, 열간 취성의 원인이 되는 원소로서, 농도가 증가하면 생산성이 저하되기 때문에, 최대한 저감화하는 것이 바람직하지만, 0.01%까지는 허용할 수 있다.S is an element causing hot brittleness. Since the productivity is lowered when the concentration is increased, it is preferable to reduce it as much as possible, but up to 0.01% is acceptable.

이상, 강판의 기본 성분에 대해서 설명했지만, 본 발명에서는, 그 외에도, 표층 및 판두께 중앙층의 양 층에 공통되고, 이하에 서술하는 원소 중으로부터 선택한 1종 또는 2종 이상을 함유할 수 있다.Although the basic components of the steel sheet have been described above, the present invention may also include one or more species selected from the following elements, which are common to both the surface layer and the plate thickness central layer .

Al: 0.002∼0.6%Al: 0.002 to 0.6%

Al의 첨가는, 고유 저항을 높이기 때문에, 와전류손 저감에 유효한 원소이다. 하한 미만에서는 첨가 효과가 부족하고, 한편 상한을 초과하면 침규 전에 고온에서 α상이 존재하기 때문에 본 발명이 제시하는 클래드형 강판의 제작을 할 수 없게 된다.The addition of Al is an element effective for reducing the eddy current hand because it increases the intrinsic resistance. If the lower limit is less than the upper limit, the addition effect is insufficient. On the other hand, if the upper limit is exceeded, since the α phase is present at a high temperature before the precipitation, the clad steel sheet proposed by the present invention can not be produced.

Cr: 0.01∼1.5%Cr: 0.01 to 1.5%

Cr의 첨가는, 고유 저항을 높이기 때문에, 와전류손 저감에 유효한 원소이다. 하한 미만에서는 첨가 효과가 부족하고, 한편 상한을 초과하면 입자 내 및 입계에 석출된 탄화물이 기점이 되어 취성 파괴하기 쉬워진다.The addition of Cr is an element effective for reducing the eddy current loss because it increases the intrinsic resistance. When the amount is less than the lower limit, the effect of addition is insufficient. On the other hand, when the upper limit is exceeded, carbides precipitated in the grain and grain boundaries become the starting point and brittle fracture tends to occur.

V: 0.0005∼0.1%, Ti: 0.0005∼0.1%, Nb: 0.0005∼0.1%, Zr: 0.0005∼0.1%V: 0.0005 to 0.1%, Ti: 0.0005 to 0.1%, Nb: 0.0005 to 0.1%, Zr: 0.0005 to 0.1%

V, Ti, Nb 및 Zr의 첨가는, 판두께 중앙부에서 탄화물, 질화물을 형성함으로써 투자율을 낮추어, 표층으로의 자속 집중 효과를 높이기 때문에, 와전류손 저감에 각각 유효하다. 각각 하한 미만에서는 첨가 효과가 부족하고, 한편 상한을 초과하면 입자 내 및 입계에 석출된 탄화물, 질화물이 기점이 되어 취성 파괴하기 쉬워진다.The addition of V, Ti, Nb and Zr is effective for reducing eddy currents, because the magnetic permeability is lowered by forming carbides and nitrides in the central portion of the plate thickness, thereby enhancing the magnetic flux concentration effect on the surface layer. If the lower limit is less than the lower limit, the effect of addition is insufficient. If the upper limit is exceeded, carbides and nitrides precipitated in the grain and in the grain boundaries become the starting point, and brittle fracture tends to occur.

B: 0.0005∼0.01%, N: 0.002∼0.01%B: 0.0005 to 0.01%, N: 0.002 to 0.01%

B 및 N의 첨가는, 침규 처리 후의 냉각 과정에서 판두께 중앙층의 켄칭성을 높이기 때문에, 그 부분의 투자율이 저하되어, 표층으로의 자속 집중 효과를 높이기 때문에, 와전류손 저감에 각각 유효하다. 각각 하한 미만에서는 첨가 효과가 부족하고, 한편 상한을 초과하면 취화하기 쉬워진다.The addition of B and N enhances the quenching of the plate thickness central layer during the cooling process after the impregnation treatment, so that the magnetic permeability of the portion is lowered and the magnetic flux concentration effect on the surface layer is enhanced. If it is less than the lower limit, the effect of addition is insufficient, while if it exceeds the upper limit, it becomes easy to brittle.

다음으로, 본 발명의 저탄소 강판의 적합한 제조 방법에 대해서 설명한다.Next, a suitable manufacturing method of the low carbon steel sheet of the present invention will be described.

침규 처리를 행하기 전의 저탄소 강판의 제조 방법에 대해서, 특별히 제한은 없어, 종래 공지의 방법 모두 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기한 강판의 판두께 중앙층의 성분 조성이 되는 슬래브를, 가열 후, 열간 압연을 행하고, 냉간 압연 또는 1회 또는 2회 이상의 중간 어닐링을 사이에 두는 냉간 압연을 반복하여 소정의 판두께의 강판으로 하면 좋다. 또한, 필요에 따라서 마무리 어닐링을 행해도 좋다.The production method of the low carbon steel sheet before the impregnation treatment is not particularly limited, and all conventionally known methods can be suitably used. For example, the slab serving as the composition of the plate thickness central layer of the above-mentioned steel sheet is subjected to hot rolling after the heating, and cold rolling in which cold rolling or intermittent annealing is performed once or twice is repeated, It may be a steel plate having a plate thickness. Further, finish annealing may be performed as necessary.

상기와 같이 하여 얻은 강판에 대하여, 침규 처리를 행하여 표층의 Si 농도를 증가시키지만, 강판의 표층에 Si 함유량: 3∼5%의 페라이트상을 형성한 후, 강 중 Si가 균일화하기 전에 냉각함으로써, 본 발명의 저탄소 강판을 제작할 수 있다.The steel sheet thus obtained is subjected to a sprinkling treatment to increase the Si concentration in the surface layer. However, after forming a ferrite phase having an Si content of 3 to 5% on the surface layer of the steel sheet and cooling the steel in the steel before the Si is homogenized, The low carbon steel sheet of the present invention can be produced.

여기에, Si를 침투(침규)시키는 방법으로서는, 종래 공지의 방법을 모두 적용할 수 있지만, 예를 들면, 기상 침규법, 액상 침규법, 고상 침규법 등을 들 수 있다. 또한, 그때에 사용하는 Si계의 가스는, 특별히 한정은 없지만, 실란 가스, 예를 들면, 사염화 규소, 트리클로로실란, 디클로로실란, 모노실란, 디실란 중으로부터 선택한 1종 또는 2종 이상의 가스인 것이 바람직하다.As a method for infiltrating (impinging) Si, all conventionally known methods can be applied. For example, vapor-phase immersion method, liquid phase immersion method, solid immersion method and the like can be given. The Si-based gas to be used at this time is not particularly limited, but may be a silane gas such as one or more gases selected from among silicon tetrachloride, trichlorosilane, dichlorosilane, monosilane and disilane .

이하에, 기상 침규법에 의해 Si를 침투시키는 방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, a method of infiltrating Si by the vapor phase silencing method will be described.

기상 침규법의 경우, Si계의 반응 가스를 충분히 공급하고, 침규의 개시에서 종료, 또한 냉각될 때까지의 온도 이력(로(furnace) 내 각 존(zone)의 온도와 강판의 체류 시간)이 정해지면, 판두께와 Si 첨가량(침규량)에 대응하여, 판두께 방향의 Si 농도 분포는, 거의 일의적으로 정해진다.In the case of the vapor phase deposition method, the temperature history (the temperature of each zone in the furnace and the residence time of the steel sheet) from when the Si-based reaction gas is sufficiently supplied to the end of the burning, When determined, the Si concentration distribution in the plate thickness direction is determined almost uniquely corresponding to the plate thickness and the Si addition amount (needle acceptance amount).

본 발명에 이용되는 침규로는, 종래 공지의 것을 모두 적합하게 사용할 수 있지만, 예를 들면, 도 7에 나타내는 바와 같은 구조의 설비를 들 수 있다.As the needle bed used in the present invention, all conventionally known ones can be suitably used, and for example, facilities having the structure shown in Fig. 7 can be mentioned.

본 발명에 있어서, Si 농도: 1% 이하의 저탄소 강판에 대하여 침규 처리를 행할 때는, 다음 식 1을 충족시키는 조건에서 침규 처리를 실시하는 것이, 특히, 고주파 철손이 큰폭으로 저감화하는 Si 농도 분포를 얻는데 있어서 바람직하다.In the present invention, when the low carbon steel sheet having the Si concentration of 1% or less is subjected to the impregnation treatment, it is preferable that the impregnation treatment is carried out under the condition satisfying the following formula 1, particularly, the Si concentration distribution in which the high- .

식 1: 1.3×10-4≤(Σtk×exp(-25000/Tk))/(d2×[mass%Si]add)≤2.2×10-4 Equation 1: 1.3 × 10 -4 ≤ ( Σt k × exp (-25000 / T k)) / (d 2 × [mass% Si] add) ≤2.2 × 10 -4

여기에서, Tk는, 침규 처리의 개시 후에 강판이 통과하는 로 내 각 존의 온도, tk는 각 존에서의 강판의 체류 시간, d는 판두께(㎜), [mass%Si]add는 침규 처리 시에 강판에 첨가한 Si량(판두께 방향의 Si 평균 농도의 증가량)을 나타낸다.Here, T k is, after the start of chimgyu treated with the temperature of each zone of the steel sheet is passed, t k is the residence time of the steel plate at each zone, d is the thickness (㎜), [mass% Si ] add the (Amount of increase in Si average concentration in the sheet thickness direction) added to the steel sheet during the steeping treatment.

또한, 본 발명에서는, 로 내 온도가 변화하는 경우, Σtk×exp(-25000/Tk)의 값이 동일하게 되는 바와 같은, 일정 온도 및 일정 시간으로 열처리한 것으로 간주할 수 있다. 예를 들면, 1200℃에서 700℃까지를 5분간으로 냉각하는 경우, Σtk×exp(-25000/Tk)≒1.9×10-6이며, 1200℃ 일정하게 한 경우는, tk의 값이 45초가 된다. 따라서, 상기 냉각은, 1200℃에서 45초간의 열처리를 받은 것과 동일하다고 간주할 수 있다.Further, in the present invention, when the furnace inner temperature changes, it can be regarded as a heat treatment at a constant temperature and a constant time such that the value of Σt k × exp (-25000 / T k ) becomes equal. For the value of the example, when the at 1200 ℃ to 700 ℃ cooling for 5 minutes, Σt k × exp (-25000 / T k) ≒ 1.9 × 10 -6 , and is, if t k a constant 1200 ℃ 45 seconds. Therefore, it can be considered that the cooling is the same as the heat treatment at 1200 ° C for 45 seconds.

또한, 상기 식의 값의 하한값이 1.3×10-4보다 작은 경우라도, 변형 교정 어닐링 등의 후속 공정을 비교적 높은 온도에서 행함으로써, Si 농도 분포를 적정하게 하는 것은 가능하다. 그러나, 1.3×10-4보다 작으면, 실제는 표층의 Si 농도가 지나치게 높아져, 그 결과, 침규 처리시에 강판의 변형을 발생시키거나, 그 후의 가공시에, 전단부에 균열이나 이빠짐이 발생하기 쉬워지기 때문에, 상기 값을 만족하는 것이 바람직하다.Even when the lower limit of the value of the above expression is smaller than 1.3 x 10 < -4 >, it is possible to make the Si concentration distribution appropriate by performing the subsequent step such as the deformation-correcting annealing at a relatively high temperature. However, if it is smaller than 1.3 × 10 -4 , the Si concentration in the surface layer becomes too high in practice, and as a result, deformation of the steel sheet occurs during the steeping treatment, or cracks or bending It is preferable that the above value is satisfied.

한편, 상기 식의 상한값이 2.2×10-4보다 큰 경우에서는, 내부 응력이 완화되어, 와전류손 저감 효과가 저하되기 때문에, 역시 상기 값을 만족하는 것이 바람직하다.On the other hand, when the upper limit value of the above formula is larger than 2.2 x 10 < -4 & gt ;, the internal stress is relaxed and the eddy current hand reducing effect is lowered.

또한, 연속 라인으로 침규 처리를 행하는 경우, 700℃ 이하일 때는, 강판의 Si 농도가 현실적인 시간에서 변화하지 않기 때문에, 식 1의 계산은 700℃까지로 해도 좋다.Further, in the case where the continuous line is subjected to the penetration treatment, the Si concentration of the steel sheet does not change at a realistic time when the temperature is 700 캜 or lower, so that the calculation of the formula 1 may be up to 700 캜.

본 발명에 있어서의 침규 처리 온도는, 1050∼1250℃로 한다. 즉, 1050℃에 못 미친다면 냉각했을 때의 내부 응력이 충분히 발생하지 않을 우려가 있고, 한편 1250℃를 초과하면, 침규 처리 중에 Si 농도가 높은 표층이 반용융 상태가 되어, 강판이 파단할 우려가 있기 때문이다.The intoxication treatment temperature in the present invention is 1050 to 1250 캜. That is, if the temperature is lower than 1050 占 폚, there is a possibility that internal stress is not sufficiently generated at the time of cooling. If the temperature is higher than 1250 占 폚, the surface layer having a high Si concentration becomes semi-molten during the steeping treatment, There is.

침규 처리를 행한 저탄소 강판은, 절연 피막이 도포된 후, 건조·번인(burn in) 공정을 통과한다.The low carbon steel sheet subjected to the penetration treatment is subjected to a drying and burn in process after the insulating film is applied.

상기한 공정을 통과할 때, 600℃ 미만에서 열처리된다면, 강판의 응력 완화는 일어나지 않고, 고주파 철손은 상승하지 않는다. 그러나, 600℃ 이상에서 열처리되는 경우에는, 시간과 함께 내부 응력이 완화되어 가기 때문에, 그의 고주파 철손은 상승하게 된다.When passing through the above-described process, if the heat treatment is performed at a temperature lower than 600 캜, the stress relaxation of the steel sheet does not occur and the high-frequency iron loss does not rise. However, when heat treatment is performed at 600 占 폚 or higher, the internal stress is relaxed with time, so that the high-frequency iron loss thereof is increased.

그래서, 600∼800℃의 범위에서 열처리를 행하는 경우에 최적인 열이력을 조사했다. 그 결과, 다음 식 2를 만족하고 있는 조건이면, 동일한 판두께에서, 동일한 Si 농도의 균일재보다도 저철손인 것이 확인되었다. 그 때문에, 600∼800℃의 범위에서 열처리를 행하는 경우는, 다음 식 2를 만족하는 열이력으로 해 두는 것이 바람직하다.Therefore, the optimum thermal history was examined in the case of performing the heat treatment in the range of 600 to 800 deg. As a result, it was confirmed that the iron loss was lower than that of the uniform material having the same Si concentration under the condition that the following equation 2 was satisfied. Therefore, when the heat treatment is performed in the range of 600 to 800 deg. C, it is preferable to use the thermal history satisfying the following expression (2).

식 2: (Σt'k×exp(-25000/T'k))/(d2×[mass%Si]add)≤0.2×10-4 Equation 2: (Σt 'k × exp (-25000 / T' k)) / (d 2 × [mass% Si] add) ≤0.2 × 10 -4

여기에서, T'k는, 침규 처리 후에 강판이 통과하는 각 열처리 공정의 온도, t'k는 각 열처리 공정에서의 강판의 체류 시간, d는 판두께(㎜), [mass%Si]add는 침규 처리시에 강판에 첨가한 Si량(판두께 방향의 Si 평균 농도의 증가량)을 나타낸다.Here, T 'k is the temperature of each heat treatment step of the steel sheet passes after chimgyu processing, t' k is the residence time of the steel strip in each annealing process, d is the thickness (㎜), [mass% Si ] add the (Amount of increase in Si average concentration in the sheet thickness direction) added to the steel sheet during the steeping treatment.

또한 상기 식 1의 경우와 동일하게, 로 내 온도가 변화하는 경우는, Σt'k×exp(-25000/T'k)의 값이 동일하게 되는 바와 같은, 일정 온도 및 일정 시간으로 열처리한 것으로 간주할 수 있다.As in the case of Equation 1, when the in-furnace temperature changes, heat treatment is performed at a constant temperature and for a predetermined time such that the value of Σt ' k × exp (-25000 / T' k ) Can be considered.

침규 처리를 행한 저탄소 강판은, 슬릿, 전단, 프레스 등의 여러 가지 가공 공정을 거쳐 철심으로서 조립되지만, 그때, 변형 교정 어닐링을 행하는 경우가 있다. 이 경우에도 600℃ 이상의 어닐링으로 내부 응력이 완화되기 때문에, 상기 식 2를 충족시키도록, 변형 교정 어닐링 온도 및 시간을 정하는 것이 바람직하다.The low carbon steel sheet subjected to the irregularity treatment is assembled as an iron core through various processing steps such as slit, shearing, press, and the like, but at that time, the deformed calibration annealing may be performed. Also in this case, since the internal stress is relaxed by annealing at 600 占 폚 or more, it is preferable to set the deformation-calibrated annealing temperature and time so as to satisfy the above-described formula (2).

또한, 절연 피막의 건조·번인을 400℃ 이상에서 행하고, 가공 후에 변형 교정 어닐링을 행하는 경우에는, 피막의 열처리 공정과 변형 교정 어닐링 공정을 합계하여, 상기 식 2를 충족시키도록 온도 및 시간을 설정하는 것이 바람직하다.When the drying and burning of the insulating film is performed at 400 ° C or higher and deformation calibration annealing is performed after the fabrication, the temperature and the time are set so as to satisfy the above formula 2 in total by the heat treatment process of the film and the deformation calibration annealing process .

이상으로부터, 자심 완성까지 행해지는 열처리의 시간도 고려한 제조 조건을 설정할 수 있다.From the above, it is possible to set the manufacturing conditions in consideration of the time of the heat treatment performed until completion of the magnetic core.

(실시예)(Example)

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

표 2에 나타내는 성분 조성이 되는 시료를 압연하여, 판두께: 0.2㎜로 한 후, 1200℃로 가열하고, SiCl4+N2 분위기에서 3% Si 상당의 침규 처리 및 Si 확산 처리를 아울러 3분간 행한 후, 실온까지 10℃/min으로 냉각했다.The sample having the composition shown in Table 2 was rolled to a thickness of 0.2 mm and then heated to 1200 캜 and subjected to a 3% Si impregnation treatment and a Si diffusion treatment for 3 minutes in a SiCl 4 + N 2 atmosphere And then cooled to room temperature at 10 ° C / min.

이들 시료의 고주파 철손을, 엡스타인(Epstein) 시험법(JIS C 2550)에 의해 측정했다. 결과를, 표층 및 판두께 중앙층의 Si 농도와 함께, 표 3에 나타낸다.The high-frequency iron loss of these samples was measured by the Epstein test method (JIS C 2550). The results are shown in Table 3 together with the Si concentration of the surface layer and the plate thickness center layer.

Figure pct00002
Figure pct00002

Figure pct00003
Figure pct00003

동 표에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라서 얻어진 발명예(No.3∼5 및 7)는 모두, 3% Si 전자 강판보다 낮은 철손이 얻어지는 것을 알 수 있다.As shown in the table, all of the inventive examples (Nos. 3 to 5 and 7) obtained according to the present invention are found to have lower iron loss than the 3% Si electrical steel sheet.

<실시예 2><Example 2>

표 2에 No.2∼5로서 나타낸 시료에 대하여, 자화하는 방향과 평행하게 ±50㎫의 압축 응력을 부여하여 철손의 변화를 조사했다. 이들 고주파 철손은, 엡스타인 시험법(JIS C 2550)에 의해 측정했다.The samples shown as Nos. 2 to 5 in Table 2 were subjected to compressive stress of ± 50 MPa in parallel with the magnetization direction to investigate changes in iron loss. These high frequency iron loss was measured by the Epstein test method (JIS C 2550).

얻어진 결과를 표 4에 나타낸다.The obtained results are shown in Table 4.

Figure pct00004
Figure pct00004

동 표에 나타낸 바와 같이, 종래의 3% Si 전자 강판은, 외부 압축 응력에 의해 2배 이상의 대폭적인 철손 상승을 나타낸 것에 대하여, 본 발명에 따르는 강판(시료 No.3∼5)은, 근소한 상승(최대에서도 14W/kg의 철손)에 그치고 있다. 또한, 본 발명에 따르는 강판은, 외부 인장 응력을 받은 경우에도 철손은 충분히 낮아, 최대에서도 12W/kg에 그치고 있는 것을 알 수 있다.As shown in the table, the conventional 3% Si electrical steel sheet shows a remarkable increase in the iron loss by more than two times due to the external compressive stress, whereas the steel sheet (Sample Nos. 3 to 5) according to the present invention exhibits a slight rise (Iron loss of 14 W / kg at the maximum). The steel sheet according to the present invention is sufficiently low in iron loss even when subjected to an external tensile stress, and it can be seen that the steel sheet is still at a maximum of 12 W / kg.

본 발명에서는, 고주파 특성이 우수하고, 또한 외부 응력에 의한 철손 열화가 적은 저탄소 강판을 얻을 수 있다. 그 결과, 철손이 적은 고주파용의 철심을 얻을 수 있고, 이로써, 에너지 효율이 높은 변압기나 그 외의 상기 기기의 제작이 가능해진다.In the present invention, it is possible to obtain a low-carbon steel sheet excellent in high-frequency characteristics and having little deterioration in iron loss due to external stress. As a result, it is possible to obtain a high-frequency iron core with a small iron loss, thereby making it possible to manufacture a transformer and other devices having high energy efficiency.

Claims (7)

Si: 1.0질량% 이하, C: 0.02∼0.16질량%, Mn: 0.3∼2.0질량%, P: 0.03질량% 이하 및 S: 0.01질량% 이하를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물의 조성으로, 펄라이트상(相), 베이나이트상 및 마르텐사이트상 중 어느 1종 또는 2종 이상을 포함하는 페라이트 혼합 조직인 판두께 중앙층과, Si: 3∼5질량%, C: 0.02∼0.16질량%, Mn: 0.3∼2.0질량%, P: 0.03질량% 이하 및 S: 0.01질량% 이하를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물의 조성으로, 페라이트 단상인 표층으로 이루어지는 클래드(clad)형의 저탄소 강판으로서, 당해 표층이 내부 응력으로서 70∼160㎫의 면 내 인장 응력을 갖는 것을 특징으로 하는 저탄소 강판.And a balance of Fe and inevitable impurities, wherein the composition contains at most 1.0 mass% of Si, 0.02 to 0.16 mass% of C, 0.3 to 2.0 mass% of Mn, 0.03 mass% or less of P and 0.01 mass% or less of S, A plate thickness central layer which is a ferrite mixed structure containing at least one of a pearlite phase, a bainite phase and a martensite phase, and a laminated body composed of 3 to 5 mass% of Si, 0.02 to 0.16 mass% of C, : 0.3 to 2.0 mass%, P: 0.03 mass% or less, and S: 0.01 mass% or less, and the balance Fe and inevitable impurities, wherein the low carbon steel sheet is a clad- And the surface layer has an in-plane tensile stress of 70 to 160 MPa as an internal stress. 제1항에 있어서,
상기 표층의 합계 두께가, 전(全) 판두께의 30∼60%인 것을 특징으로 하는 저탄소 강판.
The method of claim 1,
And the total thickness of the surface layer is 30 to 60% of the total plate thickness.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 저탄소 강판의 판두께가, 0.05∼0.35㎜인 것을 특징으로 하는 저탄소 강판.
The method according to claim 1 or 2,
Wherein the low-carbon steel sheet has a thickness of 0.05 to 0.35 mm.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 저탄소 강판의 판두께 중앙층 및 표층이, 추가로, Al: 0.002∼0.6질량%, Cr: 0.01∼1.5질량%, V: 0.0005∼0.1질량%, Ti: 0.0005∼0.1질량%, Nb: 0.0005∼0.1질량%, Zr: 0.0005∼0.1질량%, B: 0.0005∼0.01질량% 및 N: 0.002∼0.01질량% 중으로부터 선택한 1종 또는 2종 이상의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 저탄소 강판.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The steel sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the low-carbon steel sheet has a plate-thickness central layer and a surface layer of at least one selected from the group consisting of Al: 0.002 to 0.6 mass%, Cr: 0.01 to 1.5 mass%, V: 0.0005 to 0.1 mass%, Ti: 0.0005 to 0.1 mass% By mass of Ti, 0.0005 to 0.1% by mass of Zr, 0.0005 to 0.01% by mass of B, and 0.002 to 0.01% by mass of B, based on the total mass of the low carbon steel sheet.
Si: 1.0%질량 이하, C: 0.02∼0.16질량%, Mn: 0.3∼2.0질량%, P: 0.03질량% 이하 및 S: 0.01질량% 이하를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강판을 가열하여, 1050∼1250℃의 오스테나이트역에 있어서, Si계의 가스와 반응시킴으로써, 당해 강판의 표층에 Si 함유량: 3∼5질량%의 페라이트상을 형성한 후, 강 중 Si가 균일화하기 전에 냉각하는 것을 특징으로 하는 저탄소 강판의 제조 방법.A steel sheet comprising Si: not more than 1.0 mass%, C: 0.02 to 0.16 mass%, Mn: 0.3 to 2.0 mass%, P: not more than 0.03 mass%, and S: not more than 0.01 mass%, and the balance Fe and inevitable impurities The steel sheet is heated and reacted with an Si-based gas at a temperature of 1050 to 1250 占 폚 to form a ferrite phase having an Si content of 3 to 5 mass% in the surface layer of the steel sheet, And cooling the steel sheet. 제5항에 있어서,
상기 Si계의 가스는, 사염화 규소, 트리클로로실란, 디클로로실란, 모노실란, 디실란 중으로부터 선택한 1종 또는 2종 이상의 가스인 것을 특징으로 하는 저탄소 강판의 제조 방법.
The method of claim 5,
Wherein the Si-based gas is one or more gases selected from silicon tetrachloride, trichlorosilane, dichlorosilane, monosilane, and disilane.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 강판이, 추가로, Al: 0.002∼0.6질량%, Cr: 0.01∼1.5질량%, V: 0.0005∼0.1질량%, Ti: 0.0005∼0.1질량%, Nb: 0.0005∼0.1질량%, Zr: 0.0005∼0.1질량%, B: 0.0005∼0.01질량% 및 N: 0.002∼0.01질량% 중으로부터 선택한 1종 또는 2종 이상의 원소를 함유하는 것을 특징으로 하는 저탄소 강판의 제조 방법.
The method according to claim 5 or 6,
Wherein the steel sheet further contains 0.002 to 0.6 mass% of Al, 0.01 to 1.5 mass% of Cr, 0.0005 to 0.1 mass% of V, 0.0005 to 0.1 mass% of Ti, 0.0005 to 0.1 mass% of Zr, 0.0005 to 0.1 mass% To 0.1 mass% of B, 0.0005 to 0.01 mass% of B, and 0.002 to 0.01 mass% of N, based on the total mass of the low-carbon steel sheet.
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