KR20120120429A - 방향성 전자기 강판의 제조 방법 - Google Patents

방향성 전자기 강판의 제조 방법 Download PDF

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요시유끼 우시가미
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Abstract

Te : 0.0005질량％ 내지 0.0050질량％를 함유하는 소정의 강을 1320℃ 이하로 가열해서 열간 압연을 행하고, 어닐링, 냉간 압연, 탈탄 어닐링 및 질화 어닐링을 행하여 탈탄 질화 강판을 얻는다. 또한, 상기 탈탄 질화 강판의 표면에 어닐링 분리제를 도포하여, 마무리 어닐링을 행하여 글래스 피막을 형성한다. 상기 탈탄 질화 강판의 N 함유량이 0.0150질량％ 내지 0.0250질량％이며, 또한, 2×[Te]+[N]≤0.0300질량％의 관계가 성립되도록 한다. 또한, [Te]은, Te 함유량이며, [N]은, N 함유량이다.

Description

방향성 전자기 강판의 제조 방법 {METHOD FOR PRODUCING DIRECTIONAL ELECTROMAGNETIC STEEL SHEET}
본 발명은, 공업적 규모로, 양호한 자기 특성과 피막을 갖는 방향성 전자기 강판의 제조 방법에 관한 것이다.
방향성 전자기 강판은, Si를 함유하고, 결정립의 방위가 {110} <001> 방위로 고도로 집적된 강판이며, 변압기 등의 정지 유도기의 권취 철심 등의 재료로 이용되고 있다. 결정립의 방위의 제어는, 2차 재결정으로 불리는 이상 입성장 현상을 이용해서 행해지고 있다.
최근에는, 에너지를 절약하는 경향이 높아지고 있기 때문에, 이 2차 재결정을 실현하는 방법으로서, 아래와 같은 제조 기술이 확립되어 있다. 특허문헌 1에는, 1280℃ 이하의 온도에 의해 슬래브를 가열하는 것을 기본으로 하고, 또한, 냉간 압연 후에 행하는 질화 어닐링 공정에 있어서, 인히비터인 AlN,(Al?Si)N 등의 미세 분산 석출물을 석출시키는 저온 슬래브 가열법이 개시되어 있다.
또한, 제품의 자기 특성을 향상시키기 위해서, 인히비터의 작용을 강화하는 보조적인 원소를 방향성 전자기 강판에 함유시키는 방법이 알려져 있다. 그러한 원소로서 Te을 이용하는 방법이, 특허문헌 2 내지 5에 개시되어 있다.
그러나, 방향성 전자기 강판에 Te이 포함되어 있으면 제품의 자기 특성은 양호해지지만, 표면에 존재하는 글래스 피막의 외관에 불량이 발생한다는 문제가 있다.
일본 특허 출원 공개 평3-122227호 공보 일본 특허 출원 공개 평6-184640호 공보 일본 특허 출원 공개 평6-207220호 공보 일본 특허 출원 공개 평10-273727호 공보 일본 특허 출원 공개 제2009-235574호 공보 일본 특허 출원 공개 평5-78743호 공보
따라서, 본 발명은, 양호한 자기 특성 및, 양호한 외관의 글래스 피막을 양립시킨 방향성 전자기 강판의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하는 본 발명의 요지는 다음과 같다.
(1) Si : 2.5질량％ 내지 4.0질량％, C : 0.02질량％ 내지 0.10질량％, Mn : 0.05질량％ 내지 0.20질량％, 산가용성 Al : 0.020질량％ 내지 0.040질량％, N : 0.002질량％ 내지 0.012질량％, S : 0.001질량％ 내지 0.010질량％, P : 0.01질량％ 내지 0.08질량％, 및 Te : 0.0005질량％ 내지 0.0050질량％를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강을 1320℃ 이하로 가열해 열간 압연을 행하고, 열간 압연 강판을 얻는 공정과,
상기 열간 압연 강판의 어닐링을 행해서 어닐링 압연을 얻는 공정과,
상기 어닐링 강판의 냉간 압연을 행해서 냉간 압연 강판을 얻는 공정과,
상기 냉간 압연 강판의 탈탄 어닐링 및 질화 어닐링을 행해서 탈탄 질화 강판을 얻는 공정과,
상기 탈탄 질화 강판의 표면에 어닐링 분리제를 도포하고, 상기 탈탄 질화 강판의 마무리 어닐링을 행해서 글래스 피막을 형성하는 공정을 갖고,
상기 탈탄 질화 강판의 N 함유량이 0.0150질량％ 내지 0.0250질량％이며, 또한, 2×[Te]+[N]≤0.0300질량％의 관계가 성립되도록 하는 것을 특징으로 하는 방향성 전자기 강판의 제조 방법. 여기서, [Te]은, 상기 탈탄 질화 어닐링 강판의 Te 함유량이며, [N]은, 상기 탈탄 질화 어닐링 강판의 N 함유량이다.
(2) 상기 탈탄 어닐링 및 질화 어닐링에 있어서의 승온 속도를 50℃/s 내지 300℃/s로 하는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 방향성 전자기 강판의 제조 방법.
(3) 상기 강은, Sn, Sb, Cr, Ni, P, B, Mo 및 Cu로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 복수종을 0.01질량％ 내지 0.3질량％ 더 함유하는 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)에 기재된 방향성 전자기 강판의 제조 방법.
(4) 상기 마무리 어닐링이 행해진 강판의 순화 어닐링을 1170℃ 이상의 온도에서 15시간 이상 행하는 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 방향성 전자기 강판의 제조 방법.
본 발명에 따르면, 강에 Te을 어느 정도 함유시켜, 질화 어닐링에 의한 N 함유량을 제어함으로써, 양호한 자기 특성 및, 양호한 외관의 글래스 피막을 양립시킨 방향성 전자기 강판을 제공할 수 있다.
도 1은 질화후의 N 함유량과 Te 함유량의 관계에 있어서의 글래스 피막의 외관의 평가 및 자기 특성의 결과를 도시하는 도면이다.
도 2는 2차 재결정립에 있어서의, 어스펙트비의 분포를 도시하는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 상세하게 설명한다.
저온 슬래브 가열법에 의해 방향성 전자기 강판을 제조하는 경우는, 인히비터의 작용을 강화하기 위해서, 탈탄 어닐링후에 연속해서 질화 처리를 행하거나, 탈탄 어닐링과 동시에 질화 처리를 행하여, 강판 중의 질소를 증가시킨다. 또한, 더욱 인히비터를 강화하여, 양호한 자기 특성을 얻기 위해, Te을 함유시키는 경우가 있다. 그러나, Te을 너무 많이 포함하면 양호한 글래스 피막을 형성할 수 없다.
따라서 본 발명자들은, Te 함유량과 질화시의 강판 중의 N 함유량을 제어함으로써 과제의 해결이 가능할 것으로 생각하여, Te 함유량 및 N 함유량을 변경해서 다양한 실험을 반복했다. 그 결과, 질화 어닐링후의 Te 함유량 및 N 함유량을 제어함으로써 양호한 자기 특성 및, 양호한 외관의 글래스 피막의 형성을 양립할 수 있는 것을 발견했다.
즉, 본 발명자들은, 저온 슬래브 가열법에 의한 방향성 전자기 강판의 제조에 사용되고 있는 성분에, Te이 다양한 비율로 함유되는 강괴를 준비했다. 그리고, 각각의 강괴를 1320℃ 이하의 온도에서 가열해서 열간 압연을 행하고, 냉간 압연을 행했다. 계속해서, 암모니아의 유량을 다양하게 변경해서 탈탄 어닐링과 질화 어닐링를 행하고, 그 후, 마무리 어닐링을 행해서 방향성 전자기 강판을 제작했다. 그리고, 이들 조건이 다른 방향성 전자기 강판에 대해서, 그 자속 밀도(B8)와 마무리 어닐링시에 형성된 글래스 피막의 외관을 평가했다.
그 결과, 0.0005질량％ 이상 0.0050질량％ 이하의 범위에서 강괴에 Te을 함유시키고, 또한, 탈탄 어닐링과 연속 또는 동시에 N을 강판에 함유시키는 질화 어닐링시에, N 함유량을 0.0150질량％ 이상 0.0250질량％ 이하로 하고, 또한 「2× [Te]+ [N]≤0.0300질량％」의 관계가 성립되도록 제어하면, 양호한 자기 특성 및, 양호한 외관의 글래스 피막의 형성을 양립할 수 있는 것을 발견했다. 여기서, [Te]은, 질화 어닐링후의 Te 함유량이며, [N]은, 질화 어닐링후의 N 함유량이다.
얻어진 결과의 일례를 도 1에 도시한다.
상세한 것은 제1 실시예에서 후술하지만, 도 1에 있어서, ○표는 자속 밀도(B8)의 평균값이 1.93T 이상이며, 또한 글래스 피막의 결함이 5개 이하로 자속 밀도 및 글래스 피막이 함께 양호했던 것을 나타낸다. ●표는 자속 밀도(B8)의 평균값이 1.93T 미만으로 자속 밀도는 양호하지 않지만, 글래스 피막의 결함은 5개 이하로 글래스 피막은 양호했던 것을 나타낸다. 또한, ×표는 글래스 피막의 결함이 5개를 초과하고, 글래스 피막이 양호하지 않았던 것을 나타내고 있다.
이어서, 본 발명의 실시 형태에 관한 방향성 전자기 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다.
본 실시 형태에서는, 우선, 소정 조성의 방향성 전자기 강판용의 용강의 주조를 행해서 슬래브를 제작한다. 주조 방법은 특별히 한정되지 않는다. 용강은, 예를 들어, Si : 2.5질량％ 내지 4.0질량％, C : 0.02질량％ 내지 0.10질량％, Mn : 0.05질량％ 내지 0.20질량％, 산가용성 Al : 0.020질량％ 내지 0.040질량％, N : 0.002질량％ 내지 0.012질량％, S : 0.001질량％ 내지 0.010질량％, 및 P : 0.01질량％ 내지 0.08질량％를 함유한다. 용강은, 또한, Te : 0.0005질량％ 내지 0.0050질량％를 함유한다. 용강의 잔량부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다. 또한, 불가피 불순물에는, 방향성 전자기 강판의 제조 공정에서 인히비터를 형성하고, 고온 어닐링에 의한 순화후에 방향성 전자기 강판 중에 잔존하고 있는 원소도 포함된다.
여기서, 상기한 용강 조성의 수치 한정 이유에 대해서 설명한다.
Si는, 방향성 전자기 강판의 전기 저항을 높이고, 철손의 일부를 구성하는 와전류 손실을 저감하는데 매우 유효한 원소이다. Si 함유량이 2.5질량％ 미만이면, 와전류 손실을 충분히 억제할 수 없다. 한편, Si 함유량이 4.0질량％를 초과하고 있으면, 가공성이 저하된다. 따라서, Si 함유량은 2.5질량％ 내지 4.0질량％로 한다.
또한, Si 함유량에 의해, 포화 자화(Bs)의 값이 변화된다. 이 포화 자화(Bs)는 Si 함유량이 많아질수록 작아진다. 따라서, 양호한 자속 밀도(B8)의 기준 값도 Si 함유량이 많아질수록 작아진다.
C은, 1차 재결정에 의해 얻어지는 조직(1차 재결정 조직)을 제어하는데 있어서 유효한 원소이다. C 함유량이 0.02질량％ 미만이면, 이 효과를 충분히 얻을 수 없다. 한편, C 함유량이 0.10질량％를 초과하고 있으면, 탈탄 어닐링에 필요로 하는 시간이 길어져, CO2의 배출량이 많아진다. 또한, 탈탄 어닐링이 불충분하면, 양호한 자기 특성의 방향성 전자기 강판을 얻기 어렵다. 따라서, C 함유량은 0.02질량％ 내지 0.10질량％로 한다. 또한, 최근에는 CO2의 배출량을 삭감하는 요청이 있기 때문에, 탈탄 어닐링의 시간을 짧게 하는 것이 바람직하다. 이 점으로부터 C의 함유량을 0.06질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
Mn은, 방향성 전자기 강판의 비저항을 높여서 철손을 저감시킨다. Mn은, 열간 압연에 있어서의 균열의 발생을 방지하는 작용도 나타낸다. Mn 함유량이 0.05질량％ 미만이면, 이들 효과를 충분히 얻을 수 없다. 한편, Mn 함유량이 0.20질량％를 초과하고 있으면, 방향성 전자기 강판의 자속 밀도가 저하한다. 따라서, Mn 함유량은 0.05질량％ 내지 0.20질량％로 한다.
산가용성 Al은, 인히비터로서 작용하는 AlN을 형성하는 중요한 원소이다. 산가용성 Al의 함유량이 0.020질량％ 미만이면, 충분한 양의 AlN을 형성할 수 없고, 인히비터 강도가 부족하다. 한편, 산가용성 Al의 함유량이 0.040질량％를 초과하고 있으면, AlN이 조대화되고, 인히비터 강도가 저하된다. 따라서, 산가용성 Al의 함유량은 0.020질량％ 내지 0.040질량％로 한다.
N은, 산가용성 Al과 반응해서 AlN을 형성하는 중요한 원소이다. 후술하는 바와 같이, 냉간 압연 후에 질화 처리가 행해지기 때문에, 방향성 전자기 강판용 강에 다량의 N이 포함되어 있을 필요는 없지만, N 함유량을 0.002질량％ 미만으로 하기 위해서는, 제강시에 큰 부하가 필요하게 되는 경우가 있다. 한편, N 함유량이 0.012질량％를 초과하고 있으면, 냉간 압연 시에 강판 중에 블리스터라 불리는 공공을 발생하게 된다. 따라서, N 함유량은 0.002질량％ 내지 0.012질량％로 한다. 또한, 블리스터를 더욱 저감시키기 위해서, N 함유량은 0.010질량％ 이하인 것이 바람직하다.
S는, Mn과 반응해서 MnS 석출물을 형성하는 중요한 원소다. MnS 석출물은 주로 1차 재결정에 영향을 주고, 열간 압연에 기인해서 초래되는 1차 재결정의 입성장의 장소적인 변동을 억제하는 작용을 보인다. Mn 함유량이 0.001질량％ 미만이면, 이 효과를 충분히 얻을 수 없다. 한편, Mn 함유량이 0.010질량％를 초과하고 있으면, 자기 특성이 저하되기 쉽다. 따라서, Mn 함유량은 0.001질량％ 내지 0.010질량％로 한다. 자기 특성의 가일층의 향상을 위해 Mn 함유량은 0.009질량％ 이하인 것이 바람직하다.
P은, 방향성 전자기 강판의 비저항을 높여서 철손을 저감시킨다. P 함유량이 0.01질량％ 미만이면, 이 효과를 충분히 얻을 수 없다. 한편, P 함유량이 0.08질량％를 초과하고 있으면, 냉간 압연이 곤란하게 되는 경우가 있다. 따라서, P 함유량은 0.01질량％ 내지 0.08질량％로 한다.
Te은, 인히비터 강화 원소이다. Te 함유량이 0.0005질량％ 미만에서는, 인히비터 강화 원소로서 자기 특성을 충분히 향상시킬 수 없다. 또한, Te 함유량이 0.0050질량％를 초과하면 자기 특성 및 글래스 피막을 열화시켜 버린다. 따라서, Te 함유량은 0.0005질량％ 이상 0.0050질량％ 이하로 한다. 또한, Te 함유량은 0.0010질량％ 이상인 것이 바람직하고, 0.0035질량％ 이하인 것이 바람직하다.
본 실시 형태에서는, 용강의 성분으로서 이상의 원소를 함유하지만, 또한 Sn, Sb, Cr, Ni, P, B, Mo, Cu를 0.01질량％ 내지 0.3질량％ 정도 함유하고 있어도 된다.
본 실시 형태에서는, 이러한 조성의 용강으로부터 슬래브를 제작한 후, 슬래브를 가열한다. 이 가열의 온도는, 후에 질화 어닐링을 행하기 때문에, 이 시점에서 석출물을 완전히 고용시킬 필요는 없으므로, 1320℃ 이하이면 충분하다. 또한,에너지를 절약하는 관점으로부터 1250℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.
계속해서, 슬래브의 열간 압연을 행함으로써, 열간 압연 강판을 얻는다. 열간 압연 강판의 두께는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 1.8㎜ 내지 3.5㎜로 한다.
그 후, 열간 압연 강판의 어닐링을 행함으로써, 어닐링 강판을 얻는다. 어닐링의 조건은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 750℃ 내지 1200℃의 온도로 30초간 내지 10분간 행한다. 이 어닐링에 의해 자기 특성이 향상된다.
계속해서, 어닐링 강판의 냉간 압연을 행함으로써, 냉간 압연 강판을 얻는다. 냉간 압연은 1회만 행해도 좋고, 복수회의 냉간 압연을, 사이에 중간 어닐링을 행하면서 행해도 된다. 중간 어닐링은, 예를 들어 750℃ 내지 1200℃의 온도에서 30초간 내지 10분간 행하는 것이 바람직하다.
또한, 상기와 같은 중간 어닐링을 행하지 않고 냉간 압연을 행하면, 균일한 특성을 얻기 어렵게 되는 경우가 있다. 또한, 중간 어닐링을 사이에 행하면서 복수회의 냉간 압연을 행하면, 균일한 특성을 쉽게 얻을 수 있지만, 자속 밀도가 낮아지는 경우가 있다. 따라서, 냉간 압연의 횟수 및 중간 어닐링의 유무는, 최종적으로 얻어지는 방향성 전자기 강판에 요구되는 특성 및 비용에 따라서 결정하는 것이 바람직하다.
또한, 어떤 경우라도, 최종 냉간 압연의 압하율은 80％ 내지 95％로 하는 것이 바람직하다.
다음에, 냉간 압연 강판에 포함되는 C을 제거해서 1차 재결정시키기 위해서, 냉간 압연 강판의 탈탄 어닐링을 행한다. 또한, 강판중의 N 함유량을 증가시키기 위해서, 탈탄 어닐링과 동시에 질화 어닐링을 행하여, 탈탄 질화 강판을 얻거나 탈탄 어닐링의 후에 질화 어닐링을 행하여, 탈탄 질화 강판을 얻는다. 이 경우, 탈탄 어닐링에 연속해서 질화 어닐링을 행하는 것이 바람직하다.
탈탄 어닐링과 질화 어닐링을 동시에 행하는 탈탄 질화 어닐링의 경우에는, 수소, 질소 및 수증기를 포함하는 습윤 분위기 중에, 또한 암모니아 등의 질화능이 있는 가스를 함유시킨 분위기에서 탈탄 질화 어닐링을 행한다. 이 분위기에 있어서 탈탄과 질화를 동시에 실시하여, 2차 재결정에 적합한 강판 조직 및 조성으로 한다. 그 때의 탈탄 질화 어닐링은 800℃ 내지 950℃의 온도에서 실시하는 것이 바람직하다.
또한, 탈탄 어닐링과 질화 어닐링을 연속해서 실시할 경우에는, 수소, 질소 및 수증기를 포함하는 습윤 분위기 중에서 우선 탈탄 어닐링을 행한다. 그 후, 수소, 질소 및 수증기에, 또한 암모니아 등의 질화능이 있는 가스를 함유시킨 분위기 하에 있어서 질화 어닐링을 행한다. 이 때, 탈탄 어닐링은 800℃ 내지 950℃의 온도에서 실시하고, 그 후의 질화 어닐링은 700℃ 내지 850℃의 온도에서 실시하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에서는, 상기 탈탄 어닐링 또는 탈탄 질화 어닐링에 있어서, 승온 가열 속도를 500℃ 내지 800℃까지의 온도 영역에서 50℃/s 내지 300℃/s로 제어하는 것이 바람직하다. 승온 가열 속도가 50℃/s 미만이면, 자속 밀도가 향상되는 효과를 충분히 얻을 수 없는 경우가 있고, 승온 가열 속도가 300℃/s를 초과할 경우도 효과가 작아지는 경우가 있다. 또한, 승온 가열 속도는 70℃/s이상인 것이 보다 바람직하고, 200℃/s이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 승온 가열 속도는 80℃/s이상인 것이 더욱 바람직하고, 150℃/s이하인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에서는, 질화 어닐링후의 탈탄 질화 강판의 N 함유량을 0.0150질량％ 내지 0.0250질량％로 하는 것이 긴요하다. N 함유량이 0.0150질량％ 미만에서는, 마무리 어닐링에 있어서의 2차 재결정이 불안정하게 되고, 자기 특성의 열화를 야기한다. 또한, N 함유량이 증가하면 2차 재결정이 안정되고, 양호한 자기 특성을 얻을 수 있지만, N 함유량이 0.0250질량％를 초과하면 반대로 자기 특성이 열화되는 동시에 글래스 피막의 외관이 열화된다. N 함유량은 0.0180질량％ 이상인 것이 바람직하고, 0.0230질량％ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 방향성 전자기 강판에 포함되는 N 및 Te의 양이 많아질수록 글래스 피막의 외관을 열화시킨다. 따라서, N 함유량 및 Te 함유량은 2×[Te]+[N]≤0.0300질량％의 범위를 만족하는 것이 중요하다. 이 중에서 더욱 바람직한 범위는, 2×[Te]+[N]≤0.0280질량％이다. 여기서, [Te]은, 탈탄 질화 강판의 Te 함유량이며, [N]은, 탈탄 질화 강판의 N 함유량이다.
다음에, 탈탄 질화 강판의 표면에 MgO를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 물 슬러리로 도포하고, 탈탄 질화 강판을 코일 형상으로 권취한다. 그리고, 코일 형상의 탈탄 질화 강판에 배치식의 마무리 어닐링을 행함으로써, 코일 형상의 마무리 어닐링 강판을 얻는다. 마무리 어닐링에 의해, 2차 재결정이 발생하고, 또한, 마무리 어닐링 강판의 표면에 글래스 피막이 형성된다.
이 후, 불순물을 제거하기 위한 순화 어닐링을 1170℃ 이상의 온도에서 15시간 이상에 걸쳐 행하는 것이 바람직하다. 1170℃ 이상의 온도에서 15시간 이상에 걸쳐 행하는 이유로서는, 상기 온도 및 시간 미만일 경우에는, 순화가 불충분해져 Te이 강판 내부에 잔존하고, 자기 특성이 열화되는 경우가 있기 때문이다.
그리고, 순화 어닐링된 강판에, 예를 들어 인산염과 콜로이달 실리카를 주성분으로 한 피복 액을 도포하여 베이킹함으로써, 절연 피막 부착 방향성 전자기 강판의 제품을 얻는다.
이상 설명한 조건으로 제조함으로써, 양호한 자기 특성 및 양호한 외관의 글래스 피막을 양립시킨 방향성 전자기 강판을 제조하는 것이 가능해진다.
실시예
다음에, 본 발명자들이 행한 실험에 대해서 설명한다. 이들의 실험에 있어서의 조건 등은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해서 채용한 예이며, 본 발명은 이들 예에 한정되는 것이 아니다.
(제1 실시예)
Si : 3.2질량％, C : 0.06질량％, Mn : 0.09질량％, Al : 0.028질량％, N : 0.008질량％, 및 S : 0.006질량％를 함유하고, 또한 도 1에 도시한 바와 같이, Te의 양이 0.0003질량％ 내지 0.0350질량％의 범위에서 달라지도록 Te을 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 총 8종류의 강괴를 진공 용해로에서 제작했다. 그리고, 1150℃에서 강괴의 어닐링을 1시간 행하고, 그 후, 열간 압연을 행하여, 두께가 2.3㎜인 열간 압연 강판을 얻었다.
계속해서, 1100℃에서 열간 압연 강판의 어닐링을 120초간 행하여 어닐링 강판을 얻었다. 계속해서, 어닐링 강판의 산세를 행하고, 그 후, 냉간 압연을 행해서 두께가 0.23㎜의 냉간 압연 강판을 얻었다.
계속해서, 냉간 압연 강판으로부터 어닐링용의 강판을 잘라내고, 수증기, 수소 및 질소를 함유하는 가스 분위기에 있어서, 850℃에서 냉간 압연 강판의 탈탄 어닐링을 120초간 행하고, 또한 암모니아를 함유한 가스 분위기에 있어서, 800℃로 질화 어닐링을 40초간 행해서 탈탄 질화 강판을 얻었다. 이때의 탈탄 어닐링의 승온 속도는 105℃/s였다. 또한, 질화 어닐링 강판에 있어서의 N 함유량은, 도 1에 도시한 바와 같이 암모니아의 유량을 변화시킴으로써 0.0130질량％ 내지 0.0260질량％의 범위에서 달라지도록 했다. 이로써, 총 40종류의 탈탄 질화 강판을 얻었다.
그 후, 탈탄 질화 강판의 표면에 MgO를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 물 슬러리로 도포했다. 그리고, 1200℃에서 마무리 어닐링을 20시간 행해서 글래스 피막이 형성된 마무리 어닐링 강판을 얻었다. 계속해서, 마무리 어닐링 강판을 수세 하고, 그 후, 폭이 60㎜, 길이가 300㎜의 단판 자기 측정용 사이즈로 전단했다. 계속해서, 인산 알루미늄 및 콜로이달 실리카를 주성분으로 하는 피막 액을 도포하고, 이 베이킹을 행하여 절연 피막을 형성했다. 이와 같이 하여 방향성 전자기 강판의 시료를 얻었다.
계속해서, 각 방향성 전자기 강판의 자속 밀도(B8)를 측정했다. 자속 밀도(B8)는, 50㎐에서 800A/m의 자장이 인가되었을 때에, 방향성 전자기 강판에 발생하는 자속 밀도다. 또한, 실험에서는, 시료마다 5매 측정했을 때의 평균값으로 평가했다. 또한, 글래스 피막의 외관의 평가는, 단판에 있어서의 100㎟ 당의 블리스터의 수를 글래스 피막의 결함의 수로서 평가했다.
도 1에, 글래스 피막의 외관의 평가 및 자기 특성에 미치는 Te 함유량과 질화후의 N 함유량의 관계를 도시한다. 도 1의 종축은 질화후의 N 함유량을 나타내고, 횡축은 Te 함유량을 나타낸다. 도 1에 있어서의 판정에서는, ○표는 자속 밀도(B8)의 평균값이 1.93T 이상이며, 또한 글래스 피막의 결함이 5개 이하로 자기 특성, 글래스 피막의 모두가 양호했던 것을 나타낸다. 또한, ●표는 자속 밀도(B8)의 평균값이 1.93T 미만이고 자기 특성은 양호하지 않았지만, 글래스 피막의 결함이 5개 이하로 글래스 피막은 양호했던 것을 나타낸다. 또한, ×표는 자속 밀도(B8)의 평균값이 1.93T미만이고, 또한, 글래스 피막의 결함이 5개를 초과하여, 자기 특성 및 글래스 피막이 모두 양호하지 않았던 것을 나타낸다.
도 1에 도시한 바와 같이, Te 함유량이 0.0005질량％ 이상 0.0050질량％ 이하이며, 또한, N 함유량이 0.0150질량％ 이상 0.0250질량％ 이하이며, 또한, 「2×[Te]+[N]≤0.0300질량％」의 관계가 성립될 경우에는, 자기 특성 및 글래스 피막이 함께 양호했다.
이상으로부터, Te 함유량 및 질화후의 N 함유량이 상기 조건을 만족함으로써, 양호한 제품 자기 특성 및, 양호한 피막 외관을 양립시킨 방향성 전자기 강판을 제조할 수 있었다.
(제2 실시예)
진공 용해로에서, Si : 3.3질량％, C : 0.07질량％, Mn : 0.10질량％, Al : 0.030질량％, N : 0.007질량％, S : 0.007질량％, 및 Sn : 0.05질량％를 함유하고, 또한, 표1에 나타내는 양의 Te을 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 총 6종류의 강괴를 진공 용해로에서 제작했다. 또한, Te을 함유하지 않지만 다른 원소의 조성이 같은 강괴도 마찬가지로 제작했다. 계속해서, 1200℃에서 강괴의 어닐링을 1시간 행하고, 그 후, 열간 압연을 행하여, 두께가 2.6㎜의 열간 압연 강판을 얻었다.
계속해서, 1100℃에서 열간 압연 강판의 어닐링을 100초간 행하여 어닐링 강판을 얻었다. 계속해서, 어닐링 강판의 산세를 행하고, 그 후, 다시 어닐링 강판의 냉간 압연을 행하여, 두께가 0.23㎜의 냉간 압연 강판을 얻었다.
계속해서, 냉간 압연 강판으로부터 어닐링용의 강판을 잘라내고, 수증기, 수소, 질소 및 암모니아를 함유하는 가스 분위기에 있어서, 840℃로 냉간 압연 강판의 탈탄 질화 어닐링을 110초간 행하여 탈탄 질화 강판을 얻었다. 이 때의 탈탄 질화 어닐링의 승온 속도는 100℃/s였다. 또한, 탈탄 질화 강판에 있어서의 N 함유량은 0.021질량％였다.
그 후, 탈탄 질화 강판의 표면에 MgO를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 물 슬러리로 도포했다. 그리고, 1200℃에서 마무리 어닐링을 20시간 행하여 글래스 피막이 형성된 마무리 어닐링 강판을 얻었다. 계속해서, 마무리 어닐링 강판을 수세 하고, 그 후, 폭 60㎜, 길이 300㎜의 단판 자기 측정용 사이즈로 전단했다. 이어서, 마무리 어닐링 강판의 표면에 인산 알루미늄 및 콜로이달 실리카를 주성분으로 하는 피막 액을 도포하고, 이 베이킹을 행하여 절연 피막을 형성했다. 이와 같이 하여, 방향성 전자기 강판의 시료를 얻었다.
계속해서, 각 방향성 전자기 강판의 자속 밀도(B8)을 측정했다. 자속 밀도(B8)는, 50㎐에서 800A/m의 자장이 인가되었을 때에, 방향성 전자기 강판에 발생하는 자속 밀도이다. 또한, 실험에서는, 시료마다 5매 측정했을 때의 평균값으로 평가했다. 또한, 글래스의 피막 외관의 평가는, 단판에 있어서의 100㎟당의 블리스터의 수를 글래스 피막의 결함의 수로서 평가했다.
표1에, Te 함유량과 자속 밀도 및 글래스 피막의 외관의 평가와의 관계를 나타낸다. 표1에 있어서의 글래스 피막의 외관의 평가 판정에서는, 글래스 피막의 결함의 수로, ◎표는 결함 없음, ○표는 1 내지 5개, ×표는 6개 이상으로 했다. 또한, 본 실시예에서는, 제1 실시예와 비교해서 Si가 0.1질량％로 많이 포함되어 있기 때문에, 양호한 자속 밀도(B8)의 기준을 1.92T로 하고 있다.
Figure pct00001
표1에 나타낸 바와 같이, 시료 2 내지 5는, Te 함유량이 0.0005질량％ 내지 0.0050질량％의 범위내이다. 이 중, 시료 2 내지 4는, 자속 밀도가 1.92T이상이며, 또한, 글래스 피막의 외관의 평가가 ◎ 또는 ○이고, 자기 특성 및 글래스 피막이 함께 양호했다. 또한, 특히 양호한 결과가 얻어진 시료는, Te 함유량이 0.0015질량％ 내지 0.0035질량％의 범위 내인 시료 3이었다. 한편, 시료 5는, Te 함유량이 0.0005질량％ 내지 0.0050질량％의 범위 내이지만, 「2×[Te]+[N]≤0.0300질량％」라는 조건을 만족하지 않기 때문에, 글래스 피막의 외관의 평가는 ×였다.
또한, 각각의 시료에 있어서의 20개의 2차 재결정립에 대해서, 그 어스펙트비를 측정한 결과를 도 2에 나타낸다. 또한, 도 2의 ○표는 어스펙트비의 평균값을 나타내고, 흑선은 에러 바를 나타내고 있다. 또한, 어스펙트비의 정의로서는, 2차 재결정립의 압연 방향에 직교하는 방향의 길이에 대한 압연 방향의 길이의 비율로 한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, Te 함유량에 의해 어스펙트비가 약간 상이하지만, 본 실시예와 같은 탈탄 질화 어닐링의 조건에 있어서는 그다지 큰 차는 없고, 그 절대값도 2를 초과하는 경우는 없었다.
(제3 실시예)
Si : 3.1질량％, C : 0.06질량％, Mn : 0.10질량％, Al : 0.031질량％, N : 0.008질량％, S : 0.007질량％, Sn : 0.06질량％, Cr : 0.1질량％, 및 Te : 0.0023질량％를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강괴를 진공 용해로에서 제작했다. 이어서, 1100℃에서 강괴의 어닐링을 1시간 행하고, 그 후, 열간 압연을 행하여 두께가 2.3㎜인 열간 압연 강판을 얻었다.
계속해서, 1120℃에서 열간 압연 강판의 어닐링을 11초간 행하여 어닐링 강판을 얻었다. 이어서, 어닐링 강판의 산세를 행하고, 그 후, 어닐링 강판의 냉간 압연을 행하여 두께가 0.23㎜인 냉간 압연 강판을 얻었다.
계속해서, 냉간 압연 강판으로부터 어닐링용의 강판을 잘라내고, 수증기, 수소 및 질소를 함유하는 가스 분위기에 있어서, 860℃에서 냉간 압연 강판의 탈탄 어닐링을 100초간 행하고, 또한 암모니아를 함유하는 가스 분위기에 있어서, 770℃에서 질화 어닐링을 30초간 행해서 탈탄 질화 강판을 얻었다. 또한, 이때의 탈탄 어닐링의 승온 속도는 100℃/s였다. 또한, 질화 어닐링 강판에 있어서의 N 함유량은, 표2에 나타낸 바와 같이 암모니아의 유량을 변화시킴으로써 0.0132질량％ 내지 0.0320질량％의 범위에서 달라지도록 했다. 이로써, 총 6종류의 탈탄 질화 강판을 얻었다.
그 후, 탈탄 질화 강판의 표면에 MgO를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 물 슬러리로 도포했다. 이어서, 1200℃에서 마무리 어닐링을 20시간 행하여 글래스 피막이 형성된 마무리 어닐링 강판을 얻었다. 계속해서, 마무리 어닐링 강판을 수세 하고, 그 후, 폭이 60㎜, 길이가 300㎜인 단판 자기 측정용 사이즈로 전단했다. 이어서, 마무리 어닐링 강판의 표면에 인산 알루미늄 및 콜로이달 실리카를 주성분으로 하는 피막 액을 도포하고, 이 베이킹을 행하여, 절연 피막을 형성했다. 이와 같이 하여, 방향성 전자기 강판의 시료를 얻었다.
계속해서, 각 방향성 전자기 강판의 자속 밀도(B8)를 측정했다. 자속 밀도(B8)는, 50㎐에서 800A/m의 자장이 인가되었을 때에, 방향성 전자기 강판에 발생하는 자속 밀도이다. 또한, 실험에서는, 시료마다 5매 측정했을 때의 평균값으로 평가했다. 또한, 글래스의 피막 외관의 평가는, 단판에 있어서의 100㎟당의 블리스터의 수를 글래스 피막의 결함의 수로 평가했다.
제작한 방향성 전자기 강판의 자속 밀도(B8) 및 글래스 피막의 외관의 평가의 결과를 표2에 나타낸다. 또한, 글래스 피막의 외관의 평가의 판정 기준은, 표1과 같다. 또한, 본 실시예에서는, 제1 실시예와 비교해서 Si가 0.1질량％ 적지만, 양호한 자속 밀도(B8)의 기준을 1.93T로 하고 있다.
Figure pct00002
표2에 나타낸 바와 같이, 시료 12 내지 14는, N 함유량이 0.0150질량％ 내지 0.0250질량％의 범위 내이며, 또한, 「2×[Te]+[N]≤0.0300질량％」의 관계가 성립하고 있다. 이 시료 12 내지 14는, 자속 밀도가 1.93T 이상이며, 또한, 글래스 피막의 외관의 평가가 ◎ 또는 ○이며, 자기 특성 및 글래스 피막이 함께 양호했다. 특히 양호한 결과가 얻어진 시료는, N 함유량이 0.0180질량％ 내지 0.0230질량％의 범위 내인 시료 13이었다. 또한, 시료 15 및 시료 16은, N 함유량이 0.0150질량％ 내지 0.0250질량％를 초과하고 있기 때문에, 글래스 피막은 양호하지 않았다.
(제4 실시예)
Si : 3.4질량％, C : 0.07질량％, Mn : 0.09질량％, Al : 0.029질량％, N : 0.007질량％, S : 0.005질량％, P : 0.025질량％, Sn : 0.06질량％, 및 Te : 0.0026질량％를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강괴를 진공 용해로에서 제작했다. 이어서, 1120℃에서 강괴의 어닐링을 1시간 행하고, 그 후, 열간 압연을 행해서 두께가 2.3㎜인 열간 압연 강판을 얻었다.
계속해서, 1100℃에서 열간 압연 강판의 어닐링을 100초간 행하여 어닐링 강판을 얻었다. 이어서, 어닐링 강판의 산세를 행하고, 그 후, 냉간 압연을 행하여 두께가 0.23㎜인 냉간 압연 강판을 얻었다.
계속해서, 냉간 압연 강판으로부터 어닐링용의 강판을 잘라내고, 수증기, 수소, 질소 및 암모니아를 함유하는 가스 분위기에 있어서, 850℃에서 강판의 탈탄 질화 어닐링을 120초간 행하여 탈탄 질화 강판을 얻었다. 탈탄 질화 어닐링에서는, 표3에 나타낸 바와 같이 승온 속도를 6가지로 변화시켜, 총 6종류의 탈탄 질화 강판을 얻었다. 또한, 탈탄 질화 강판에 있어서의 N 함유량은 모두 0.020질량％이었다.
그 후, 탈탄 질화 강판의 표면에 MgO를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 물 슬러리로 도포했다. 그리고, 1200℃에서 마무리 어닐링을 20시간 행하여 글래스 피막이 형성된 마무리 어닐링 강판을 얻었다. 계속해서, 마무리 어닐링 강판을 수세하고, 그 후, 폭이 60㎜, 길이가 300㎜인 단판 자기 측정용 사이즈로 전단했다. 이어서, 마무리 어닐링 강판의 표면에 인산 알루미늄 및 콜로이달 실리카를 주성분으로 하는 피막 액을 도포하고, 이 베이킹을 행하여 절연 피막을 형성했다. 이와 같이 하여, 방향성 전자기 강판의 시료를 얻었다.
계속해서, 각 방향성 전자기 강판의 자속 밀도(B8)를 측정했다. 자속 밀도(B8)는, 50㎐에서 800A/m의 자장이 인가되었을 때에, 방향성 전자기 강판에 발생하는 자속 밀도이다. 또한, 실험에서는, 시료마다 5매 측정했을 때의 평균값으로 평가했다. 또한, 글래스의 피막 외관의 평가는, 단판에 있어서의 100㎟당의 블리스터의 수를 글래스 피막의 결함의 수로서 평가했다.
제작한 방향성 전자기 강판의 자속 밀도(B8) 및 글래스 피막의 외관의 평가의 결과를 표3에 나타낸다. 또한, 글래스 피막의 외관의 평가의 판정 기준은, 표1과 동일하다. 또한, 본 실시예에서는, 제1 실시예와 비교해서 Si가 0.2질량％ 많이 포함되어 있기 때문에, 특히 양호한 자속 밀도(B8)의 기준을 1.91T로 하고 있다.
Figure pct00003
표3에 나타낸 바와 같이, 승온 속도가 50℃/s 내지 300℃/s인 시료 22 내지 25는, 자속 밀도가 1.91T 이상이며 , 또한, 글래스 피막의 외관의 평가가 ◎이고, 자기 특성 및 글래스 피막이 함께 양호했다. 또한, 특히 양호한 결과가 얻어진 시료는, 승온 속도가 70℃/s 내지 200℃/s의 범위 내인 시료 23 및 시료 24였다.
본 발명은, 최근에 있어서의 에너지의 절약 및 설비의 합리화로의 요망에 따르는 동시에, 세계적인 발전량의 증가에 수반하는 고품질의 방향성 전자기 강판의 수요증가를 만족할 수 있다.

Claims (4)

  1. Si : 2.5질량％ 내지 4.0질량％, C : 0.02질량％ 내지 0.10질량％, Mn : 0.05질량％ 내지 0.20질량％, 산가용성 Al : 0.020질량％ 내지 0.040질량％, N : 0.002질량％ 내지 0.012질량％, S : 0.001질량％ 내지 0.010 질량％, P : 0.01질량％ 내지 0.08질량％, 및 Te : 0.0005질량％ 내지 0.0050질량％를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강을 1320℃ 이하로 가열해서 열간 압연을 행하여, 열간 압연 강판을 얻는 공정과,
    상기 열간 압연 강판의 어닐링을 행하여 어닐링 압연을 얻는 공정과,
    상기 어닐링 강판의 냉간 압연을 행하여 냉간 압연 강판을 얻는 공정과,
    상기 냉간 압연 강판의 탈탄 어닐링 및 질화 어닐링을 행하여 탈탄 질화 강판을 얻는 공정과,
    상기 탈탄 질화 강판의 표면에 어닐링 분리제를 도포하고, 상기 탈탄 질화 강판의 마무리 어닐링을 행하여 글래스 피막을 형성하는 공정을 갖고,
    상기 탈탄 질화 강판의 N 함유량이 0.0150질량％ 내지 0.0250질량％이며, 또한, 2×[Te]+[N]≤0.0300질량％의 관계가 성립되도록 하는 것을 특징으로 하는, 방향성 전자기 강판의 제조 방법.
    (여기서, [Te]은, 상기 탈탄 질화 강판의 Te 함유량이며, [N]은, 상기 탈탄 질화 강판의 N 함유량이다.)
  2. 제1항에 있어서, 상기 탈탄 어닐링 및 질화 어닐링에 있어서의 승온 속도를 50℃/s 내지 300℃/s로 하는 것을 특징으로 하는, 방향성 전자기 강판의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 강은, Sn, Sb, Cr, Ni, P, B, Mo 및 Cu로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 복수종을 0.01질량％ 내지 0.3질량％ 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 방향성 전자기 강판의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 마무리 어닐링이 행해진 강판의 순화 어닐링을 1170℃ 이상의 온도에서 15시간 이상 행하는 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는, 방향성 전자기 강판의 제조 방법.
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