KR20200116990A - 무방향성 전자 강판 - Google Patents

Abstract

이 무방향성 전자 강판은, 규소 강판과 절연 피막을 구비한다. 규소 강판의 판 두께를 t라 하고, 규소 강판의 표면으로부터 판 두께 방향으로 1/10t부, 1/5t부, 및 1/2t부의 3개소에 있어서의 AlN 석출물의 개수 밀도의 최댓값과 최솟값의 비율을 나타내는 PDR(PDR＝(최댓값－최솟값)/최솟값×100)이 50％ 이하이다.

Description

무방향성 전자 강판

본 발명은, 무방향성 전자 강판에 관한 것이다.

본원은, 2018년 3월 23일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2018-056310호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

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

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

구동 모터를 소형화하려면, 모터를 고토크화할 필요가 있다. 그 때문에, 무방향성 전자 강판에는, 자속 밀도의 더한층의 향상이 요구되고 있다.

또한, 자동차에 탑재되는 전지 용량에는 제한이 있다는 점에서, 모터에 있어서의 에너지 손실을 낮출 필요가 있다. 그 때문에, 무방향성 전자 강판에는, 더한층의 저철손화가 요구되고 있다.

또한, 종래, 전자 강판은, 목적 형상으로 가공 후에 열처리하여 사용되는 경우가 있다. 대표적인 것으로서 「응력 제거 어닐링(SRA: Stress Relief Annealing)」이 알려져 있다. 이것은, 강판을 전기 부품으로서 가공할 때의 펀칭 등에 의해, 강판에 불가피하게 도입되는 변형이 특히 철손을 악화시키기 때문에, 최종적으로 불필요한 변형을 강판으로부터 제거하기 위한 열처리이다. 이 열처리는, 강판으로부터 잘라내어진 부재(강판 블랭크), 또는 부재를 적층한 모터 코어(예를 들어, 스테이터 코어)에 대해 실시된다.

그러나 응력 제거 어닐링(SRA)은, 변형을 해방하여 철손을 개선하는 효과는 얻어지는 한편, 동시에 자기 특성에 있어서 바람직하지 않은 결정 방위가 발달하여, 자속 밀도가 저하되어 버리는 경우가 있다. 그 때문에, 특히 높은 자기 특성이 요구되는 경우에는, 응력 제거 어닐링(SRA)에서의 자속 밀도 저하의 회피가 요구되고 있다.

이들을 배경으로 하여, 무방향성 전자 강판의 기술에서는, 자기 특성을 향상시키기 위해, 강판 중의 결정 입경 및 결정 방위 등의 금속 조직의 제어, 그리고 석출물의 제어 등, 다양한 대처가 이루어져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 내지 13) 참조).

일본 특허 공개 평05-279740호 공보 일본 특허 공개 평06-306467호 공보 일본 특허 공개 제2002-348644호 공보 일본 특허 공개 제2011-111658호 공보 일본 특허 공개 제2006-045613호 공보 일본 특허 공개 제2006-045641호 공보 일본 특허 공개 제2006-219692호 공보 일본 특허 공개 소58-23410호 공보 일본 특허 공개 평11-124626호 공보 국제 공개 제2012/029621호 국제 공개 제2016/136095호 일본 특허 공개 평03-223424호 공보 국제 공개 제2014/129034호

여기서, 특허문헌 1에는, 질량％로, 4.0％＜Si≤8.0％, Al≤2.0％를 포함하는 특정 화학 조성을 갖는 강대를, 압하율 5％ 이상 40％ 미만으로 냉간 압연을 행하는 등의 공정을 거쳐 얻어진 무방향성 전자 강판이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 질량％로, Si≤4.0, Al≤2.0％를 포함하는 특정 화학 조성을 포함하는 강대를, 압하율 5％ 이상 40％ 미만으로 냉간 압연을 행하는 등의 공정을 거쳐 얻어진 무방향성 전자 강판이 개시되어 있다.

그러나 특허문헌 1 및 2에 개시된 무방향성 전자 강판은, 예를 들어 HEV 등의 구동 모터용 코어와 같이, 높은 자기 특성이 요구되는 레벨에 대해 충분한 성능을 갖고 있지 않았다.

또한, 특허문헌 3에는, Si≤0.4 등의 특정 화학 조성을 갖고, 자계 강도 2500A/m에 있어서의 자속 밀도 B₂₅의 값이 1.70T 이상이고, 또한 자계 강도 5000A/m에 있어서의 자속 밀도 B₅₀의 값이 1.80T 이상인 무방향성 전자 강판이 개시되어 있다. 그러나 특허문헌 3에 개시된 무방향성 전자 강판은, 특히 저자장에서의 자속 밀도(B₂₅)의 향상에 현저한 악영향을 피하기 위해 Al의 함유량이 질량％로 0.5％ 이하로 제한되어 있어, 높은 자기 특성이 요구되는 레벨에 대해 충분한 성능은 아니었다.

특허문헌 4에는, 0.1％＜Si≤2.0％, Al≤1.0 등의 특정 화학 조성을 갖고, 마무리 열연 종료 온도가 550℃ 내지 800℃ 등인 특정 제조 조건에서 제조한 무방향성 전자 강판이 개시되어 있다. 그러나 Al의 함유량이 질량％로 1.0％ 이하로 제한되어 있어, 높은 자기 특성이 요구되는 레벨에 대해 충분한 성능은 아니었다. 또한, 열연 온도를 500℃ 내지 850℃로 하는 저온 열연을 실시하여 제조해도, 기대되는 효과는 얻어지지 않았다.

특허문헌 5 내지 7에는, 질량％로, Si가 0.05％ 내지 4.0％(또는 4.5％), Al이 3.5％ 이하 등인 특정 화학 조성을 갖고, 압연 방향으로부터 45°방향의 자기 특성이 우수한, 면 내 이방성이 작은 무방향성 전자 강판이 개시되어 있다.

그러나 특허문헌 5 내지 7에 기재된 기술은, 특허문헌 4와 마찬가지로, 열연 온도를 500 내지 850℃로 하는 저온 열연을 실시하는 것이며, 이러한 저온 열연을 실시하여 제조해도, 기대되는 효과는 얻어지지 않아, 역시, 높은 자기 특성이 요구되는 레벨에 대해 충분한 성능은 아니었다. 또한, 특허문헌 5 내지 7에 기재된 기술은, 고주파에서의 철손이 요구되는 레벨에 대해 충분한 성능은 아니었다.

또한, 특허문헌 8에는, 질량％로, Si가 2.5％ 이상, Al이 1.0％ 이상인 화학 조성을 갖는 강판의 마무리 어닐링의 가열 속도를 10℃/sec 이상으로 제어함으로써, 자기 특성을 개선하는 기술이 개시되어 있다. 그러나 현재의 연속 어닐링을 기본으로 한 프로세스에서는, 이 정도의 가열 속도는 일반적인 기술 범위라고 할 수 있다.

특허문헌 9에는, 마무리 어닐링의 가열 속도가 너무 빠르면 철손이 악화되기 때문에, 마무리 어닐링의 가열 속도를 40℃/sec로 느리게 함으로써, 철손의 악화를 피하는 기술이 개시되어 있다.

특허문헌 10에는, 마무리 어닐링의 가열 속도를 100℃/sec로 매우 빠르게 함으로써, 집합 조직을 제어하여 자속 밀도를 높이는 기술이 개시되어 있다. 그러나 단순히 가열 속도를 빠르게 하면, 자기 특성이 불안정해지는 문제가 지적되어 있다.

특허문헌 11에는, 마무리 어닐링의 가열 속도가 빠른 경우, 자속 밀도가 불안정해지므로, 특히 600℃ 내지 700℃ 및 700℃ 내지 760℃의 온도 범위의 각각의 온도역에서의 적절한 가열 속도를 선택함으로써, 자속 밀도의 불안정화를 피하는 기술이 개시되어 있다.

특허문헌 12 및 13에는, 세미 프로세스 무방향성 전자 강판에 관한 기술이 개시되어 있다. 세미 프로세스 무방향성 전자 강판은, 마무리 어닐링에 의한 재결정 후의 강판에 변형을 부여한 상태에서 출하하고, 그 후, 강판 사용자가 열처리를 행하여, 변형을 해방하여 자기 특성을 얻는 것을 전제로 한 것이다.

특히, 특허문헌 12에서는, Al 질화물과의 관련으로, 마무리 어닐링 시의 가열 속도를 5℃/sec 내지 40℃/sec로 하는 것이 유효한 것이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 13에서는, 저Al강에서, 740℃까지의 가열 속도를 100℃/sec 이상으로 빠르게 함으로써, 세미 프로세스용 자기 특성을 개선한 기술이 개시되어 있다.

그러나 지금까지의 기술은, 고주파 특성 및 응력 제거 어닐링(SRA) 후의 자기 특성을 고려한, 전술한 바와 같은 현대의 시장 수요에 충분히 응할 수 있는 것은 아니었다.

상기한 바와 같이, 특허문헌 1 내지 13에 개시된 무방향성 전자 강판은, 요구되는 자기 특성을 충분히 얻을 수 있는 것은 아니었다.

이와 같이, 종래의 무방향성 전자 강판은, 요구되는 높은 자기 특성 레벨을 충분히 충족시키는 것은 아니어서, 더한층의 자기 특성의 향상이 요구되고 있었다.

본 발명은, 상기 사정에 비추어 이루어진 것이며, 응력 제거 어닐링(SRA) 전후의 자속 밀도 B₅₀의 변화 폭이 작은 무방향성 전자 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하는 방법에 대해 예의 검토하였다. 그 결과, 모재 강판(규소 강판) 내에서 AlN을 판 두께 방향으로 균일하게 석출시키면, 응력 제거 어닐링을 행해도 자기 특성이 저하되기 어려운 것을 알아냈다. 특히, 모터 코어용으로서, 압연 방향, 압연 직각 방향, 및 압연 45°방향(압연 방향을 따르는 방향과 45° 기울어진 방향)의 세 방향에 대해, 응력 제거 어닐링 전후에서 자기 특성의 변화가 작음을 밝혀냈다.

또한, 이하에서는, 판면 내에서, 압연 방향을 따르는 방향을 「0°」, 압연 방향을 따르는 방향과 수직인 방향을 「90°」, 및 압연 방향을 따르는 방향과 45° 기울어진 방향을 「45°」로 칭하는 경우가 있다.

게다가, 본 발명자들은, AlN이 판 두께 방향으로 균일하게 석출되는 규소 강판을 얻기 위한 제조 조건에 대해 상세하게 검토하였다. 그 결과, 종래의 무방향성 전자 강판을 제조하기 위해 행하고 있었던 마무리 열연 후의 열연판 어닐링 대신에, 마무리 열연 후의 냉각 도중에 온도 및 시간을 특정 범위로 제어하는 보열 처리를 행하고, 또한 마무리 어닐링 시의 가열 속도를 제어하였을 때, 상기 특성을 갖는 규소 강판이 얻어진다는 지견을 얻었다.

본 발명의 요지는 다음과 같다.

(1) 본 발명의 일 양태에 관한 무방향성 전자 강판은, 규소 강판과, 절연 피막을 구비하고, 이 규소 강판이, 화학 조성으로서, 질량％로, Si: 0.01％ 내지 3.50％, Al: 0.0010％ 내지 2.500％, Mn: 0.01％ 내지 3.00％, C: 0.0030％ 이하, P: 0.180％ 이하, S: 0.0030％ 이하, N: 0.0030％ 이하, B: 0.0020％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고, 규소 강판의 판 두께를 t라 하였을 때, 규소 강판의 표면으로부터 판 두께 방향으로 1/10t부, 1/5t부, 및 1/2t부의 3개소에 있어서의 AlN 석출물의 개수 밀도의 최댓값과 최솟값의 비율을 나타내는 하기 (식1)의 PDR이 50％ 이하이다.

PDR＝(최댓값－최솟값)/최솟값×100 … (식1)

(2) 상기 (1)에 기재된 무방향성 전자 강판에서는, 상기 규소 강판이, 화학 조성으로서, 질량％로, Sb: 0.0500％ 이하, 및 Sn: 0.0100％ 내지 0.2000％ 중 적어도 1종을 더 함유해도 된다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 무방향성 전자 강판에서는, 상기 규소 강판이, 화학 조성으로서, 질량％로, Cu: 0 내지 1.00％, REM: 0 내지 0.0400％, Ca: 0 내지 0.0400％, Mg: 0 내지 0.0400％ 중 적어도 1종을 더 함유해도 된다.

본 발명의 상기 양태에 따르면, 응력 제거 어닐링(SRA) 전후의 자속 밀도의 변화 폭이 작은 무방향성 전자 강판을 제공할 수 있다. 특히, 압연 방향, 압연 직각 방향, 및 압연 45°방향의 세 방향의 평균에 대해, 응력 제거 어닐링 전의 자속 밀도 B₅₀과 응력 제거 어닐링 후의 자속 밀도 B₅₀의 차가, 0.010T 이하인 무방향성 전자 강판을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판을 나타내는 단면 모식도이다.
도 2는 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 모터 코어의 일례를 나타내는 사시 모식도이다.

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

본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판은, 모재 강판으로서 규소 강판과, 이 규소 강판 상에 배치된 절연 피막을 구비한다. 도 1은, 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판을 나타내는 단면 모식도이다. 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판(1)은, 절단 방향이 판 두께 방향과 평행인 절단면으로 보았을 때, 규소 강판(3)과 절연 피막(5)을 구비한다.

<무방향성 전자 강판>

본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판의 규소 강판은, 질량％로, C: 0.0030％ 이하, Si: 0.01％ 내지 3.50％, Al: 0.0010％ 내지 2.500％, Mn: 0.01％ 내지 3.00％, P: 0.180％ 이하, S: 0.0030％ 이하, N: 0.0030％ 이하, B: 0.0020％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖는다.

그리고 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판은, 자화력 5000A/m로 여자한 경우의 압연 방향, 압연 직각 방향, 및 압연 45°방향의 세 방향의 평균 자속 밀도 B₅₀의 응력 제거 어닐링 전후에 있어서의 자속 밀도의 차가, 0.010T 이하여도 된다. 이에 대해 이하에 설명한다.

(규소 강판의 석출물 분포의 특징)

규소 강판의 판 두께를 단위 ㎜로 t라 하였을 때, 규소 강판의 표면으로부터 판 두께 방향으로 1/10t의 위치의 부분(1/10t부), 1/5t의 위치의 부분(1/5t부), 및 1/2t의 위치의 부분(1/2t부)의 3개소에 있어서의 AlN 석출물의 개수 밀도의 최댓값과 최솟값의 비율을 나타내는 PDR이 50％ 이하인 것을 특징으로 한다.

PDR＝(상기 3개소 중 개수 밀도의 최댓값－상기 3개소 중 개수 밀도의 최솟값)/상기 3개소 중 개수 밀도의 최솟값×100

구체적으로는, 규소 강판의 판 두께를 단위 ㎜로 t라 하고, 규소 강판의 표면으로부터 판 두께 방향으로 1/10t부, 1/5t부, 및 1/2t부의 3개소 중 AlN 개수 밀도의 최댓값을 단위: 개/㎛²로 NDmax, 및 최솟값을 단위: 개/㎛²로 NDmin이라 하고, AlN 분포 상태를 단위: ％로 PDR＝(NDmax-NDmin)÷NDmin×100으로서 나타냈을 때, PDR이 50％ 이하이다.

상기 PDR의 상한은, AlN 분포 상태를 균일하게 하기 위해, 40％인 것이 바람직하고, 30％인 것이 보다 바람직하다. 한편, 상기 PDR의 하한은, 특별히 제한되지 않고, 0％인 것이 좋다. 단, 상기 PDR의 하한을 0％로 제어하는 것은 용이하지 않으므로, PDR의 하한은, 2％여도 되고, 5％여도 된다.

자속 밀도를 열화시키는 {111} 재결정립은 1/2t부, 자속 밀도를 개선시키는 {100} 재결정립은 1/10t부에 많다. 종래의 무방향성 전자 강판은 1/2t부에는 AlN이 적었기 때문에, {111} 재결정립이 응력 제거 어닐링에 의해 입성장하여, 자속 밀도를 열화시키고 있었다. 본 실시 형태에서는 1/2t부에도 AlN을 석출시키는 것이 가능해져, {111} 재결정립의 성장이 곤란해졌기 때문에, 응력 제거 어닐링에 의한 자속 밀도의 열화 폭을 0.010T 이하로 억제할 수 있었다고 생각할 수 있다. 따라서 판 두께 방향의 AlN의 석출물의 개수 밀도 분포를 상기 PDR로서 규정하고 있다.

규소 강판 중의 AlN은 다음 방법으로 측정할 수 있다. 강판으로부터 잘라낸 30㎜×30㎜×0.3 내지 0.5㎜ 정도의 강판 샘플의 단면에 기계 연마 및 화학 연마를 실시한다. 이 단면 시험편에 전자선을 조사하고, 얻어진 특성 X선을 마이크로 애널라이저에 의해 검지함으로써 AlN의 개수 밀도를 측정한다.

구체적으로는, 규소 강판의 판 두께를 t라 하고, 강판으로부터 잘라낸 30㎜×30㎜ 정도의 시험편의 판면을 기계 연마에 의해 두께 감소시켜, 1/10t부, 1/5t부, 및 1/2t부를 각각 노출시킨다. 이들 노출면에 화학 연마나 전해 연마를 실시하여 응력을 제거하여 관찰용 시험편으로 한다. 이들 노출면을 관찰하여 AlN의 유무와 존재 개수를 확인한다. 관찰 시야(관찰 면적) 중에 존재하는 AlN 개수로부터 단위: 개/㎛²로 개수 밀도를 얻을 수 있다.

관찰 시야 중에 존재하는 AlN을 특정하려면, EPMA(Electron Probe Micro-Analyzer)의 정량 분석 결과에 기초하여, Al과 N의 원자비가 대략 1:1인 석출물을 관찰 시야 중에서 특정하면 된다. 또한, 관찰 시야(관찰 면적) 중에 존재하는 AlN을 특정하여, 개수 밀도 및 상기 PDR을 구하면 된다.

EPMA로 특정이 곤란한 미소한 AlN은, 예를 들어 직경이 300㎚보다 작은 AlN은, TEM-EDS(Transmission Electron Microscope-Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)를 사용하여 특정하면 된다. 상기한 1/10t부, 1/5t부, 및 1/2t부로부터 TEM 관찰용 시험편(예를 들어 15㎜×15㎜ 정도)을 채취하고, TEM-EDS의 정량 분석 결과에 기초하여, Al과 N의 원자비가 대략 1:1인 석출물을 관찰 시야 중에서 특정하면 된다. 관찰 시야(관찰 면적) 중에 존재하는 AlN을 특정하여, 개수 밀도 및 상기 PDR을 구하면 된다.

(규소 강판의 화학 조성)

다음으로, 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판의 규소 강판에 있어서의 화학 조성의 한정 이유에 대해 설명한다. 또한, 강판의 성분 조성에 대해, 「％」는 「질량％」이다.

본 실시 형태에서는, 규소 강판이, 화학 조성으로서, 기본 원소를 포함하고, 필요에 따라서 선택 원소를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어진다.

기본 원소란, 규소 강판의 주요한 합금화 원소를 의미한다. 본 실시 형태에서는, 기본 원소는, Si, Al, Mn이다.

또한, 불순물이란, 강을 공업적으로 제조할 때, 원료로서의 광석이나 스크랩으로부터, 또는 제조 환경 등으로부터 혼입되는 원소를 의미한다. 예를 들어, 불순물은, C, P, S, N, B 등의 원소이다. 이들 불순물은, 본 실시 형태의 효과를 충분히 발휘시키기 위해, 함유량을 제한하는 것이 바람직하다. 또한, 불순물의 함유량은 적은 것이 바람직하므로, 하한값을 제한할 필요가 없어, 불순물의 하한값이 0％여도 된다.

또한, 선택 원소란, 상기한 잔부인 Fe의 일부 대신에 함유시켜도 되는 원소를 의미한다. 예를 들어, Sn, Sb, Cu, REM, Ca, Mg 등의 원소이다. 이들 선택 원소는, 그 목적에 따라서 함유시키면 된다. 따라서, 이들 선택 원소의 하한값을 제한할 필요가 없어, 하한값이 0％여도 된다. 또한, 이들 선택 원소가 불순물로서 함유되어도, 상기 효과는 저해되지 않는다.

구체적으로는, 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판의 규소 강판은, 질량％로, C: 0.0030％ 이하, Si: 0.01％ 내지 3.50％, Al: 0.0010％ 내지 2.500％, Mn: 0.01％ 내지 3.00％, P: 0.180％ 이하, S: 0.0030％ 이하, N: 0.0030％ 이하, B: 0.0020％ 이하, Sb: 0 내지 0.0500％, Sn: 0 내지 0.2000％, Cu: 0 내지 1.00％, REM: 0 내지 0.0400％, Ca: 0 내지 0.0400％, Mg: 0 내지 0.0400％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 화학 조성을 갖는 것이 바람직하다.

C: 0.0030％ 이하

C(탄소)는, 철손을 높이는 성분이며, 자기 시효의 원인이 되기도 하는 불순물 원소이므로, C의 함유량은 적을수록 좋다. 그 때문에, C의 함유량은 0.0030％ 이하로 한다. C 함유량의 바람직한 상한은 0.0025％이고, 보다 바람직하게는 0.0020％이다. C의 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 공업적인 순화 기술을 고려하면 실용적으로는, C의 함유량은 0.0001％ 이상이고, 제조 비용도 고려하면 0.0005％ 이상이 된다.

Si: 0.01％ 내지 3.50％

Si(실리콘)는, 함유량이 증가하면, 자속 밀도가 저하되고, 또한 경도의 상승을 초래하여, 펀칭 가공성을 열화시킨다. 또한, 무방향성 전자 강판의 제조 공정에서, 냉연 등의 작업성의 저하가 발생하고, 그리고 비용이 높아지고, 또한 파단의 가능성이 높다. 그 때문에, Si의 함유량의 상한은 3.50％로 한다. Si 함유량의 바람직한 상한은 3.20％, 보다 바람직한 상한은 3.00％이다. 한편, Si는, 강판의 전기 저항을 증대시켜 와전류손을 감소시켜, 철손을 저감시키는 작용을 갖는다. 그 때문에, Si 함유량의 하한은 0.01％로 한다. Si 함유량의 바람직한 하한은 0.10％, 보다 바람직한 하한은 0.50％, 더욱 바람직하게는 1.00％, 더욱 바람직하게는 2.00％ 초과, 더욱 바람직하게는 2.10％, 더욱 바람직하게는 2.30％로 하는 것이 좋다.

Al: 0.0010％ 내지 2.500％

Al(알루미늄)은, 광석이나 내화물로부터 불가피하게 함유되고, 또한 탈산에도 사용된다. 이것을 고려하여 하한을 0.0010％로 한다. 또한, Al은, Si와 마찬가지로, 전기 저항을 증대시켜 와전류손을 감소시킴으로써, 철손을 저감시키는 작용이 있는 성분이다. 그 때문에, Al은 0.200％ 이상 함유시켜도 된다. Al 함유량은, 0.50％ 초과가 바람직하고, 0.60％ 이상이 더욱 바람직하다. 한편, Al의 함유량이 증가하면, 포화 자속 밀도가 저하되어 자속 밀도의 저하를 초래하기 때문에, Al 함유량의 상한은 2.500％로 한다. 바람직하게는 2.000％ 이하이다.

Mn: 0.01％ 내지 3.00％

Mn(망간)은, 전기 저항을 증대시켜 와전류손을 감소시킴과 함께, 자기 특성에 대해 바람직하지 않은 {111} <112> 집합 조직의 생성을 억제한다. 이들 목적을 위해 Mn을 0.01％ 이상 함유시킨다. Mn 함유량의 하한은, 0.15％가 바람직하고, 0.40％가 더욱 바람직하고, 0.60％ 초과가 더욱 바람직하고, 0.70％ 이상이 더욱 바람직하다. 그러나 Mn의 함유량이 증가하면 집합 조직이 변화되어, 히스테리시스손이 열화된다. 그 때문에, Mn의 함유량의 상한은 3.00％로 한다. Mn 함유량의 바람직한 상한은 2.50％, 보다 바람직하게는 2.00％이다.

P: 0.180％ 이하

P(인)는, 자속 밀도를 저하시키는 일 없이, 인장 강도를 높이는 경우도 있지만, 강의 인성을 저하시켜, 강판에 파단이 발생하기 쉬워지는 불순물 원소이다. 그 때문에, P 함유량의 상한은 0.180％로 한다. 강판의 파단을 억제하는 점에서는, P 함유량은 적은 쪽이 좋다. P 함유량의 바람직한 상한은 0.150％, 보다 바람직하게는 0.120％, 더욱 바람직하게는 0.080％이다. P 함유량의 하한은, 특별히 한정하지 않지만, 제조 비용도 고려하면 0.001％가 된다.

S: 0.0030％ 이하

S(황)는, MnS 등의 황화물의 미세 석출에 의해, 마무리 어닐링 시 등에 있어서의 재결정 및 결정립 성장을 저해하는 불순물 원소이다. 그 때문에, S 함유량은, 0.0030％ 이하로 한다. S 함유량의 바람직한 상한은 0.0020％, 보다 바람직하게는 0.0015％이다. S의 함유량의 하한은, 특별히 한정되지 않지만, 공업적인 순화 기술을 고려하면 실용적으로는 0.0001％이고, 제조 비용도 고려하면 0.0005％이 된다.

N: 0.0030％ 이하

N(질소)은, 석출물을 형성하여 철손을 열화시키는 불순물 원소이다. 그 때문에, N 함유량은, 0.0030％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.002％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.001％ 이하이다. N 함유량의 하한은, 특별히 한정하지 않지만, 공업적인 순화 기술을 고려하면 0.0001％이고, 제조 비용을 고려하면 0.0005％이다.

B: 0.0020％ 이하

B(붕소)는, 석출물을 형성하여 철손을 열화시키는 불순물 원소이다. 그 때문에, B 함유량은, 0.0020％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.001％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.0005％ 이하이다. B 함유량의 하한은, 특별히 한정하지 않지만, 공업적인 순화 기술을 고려하면 0.0001％이고, 제조 비용을 고려하면 0.0005％이다.

Sb: 0 내지 0.0500％

Sb(안티몬)를 첨가하면, 표면 질화가 억제되고, 철손도 개선된다. 한편, Sb의 과잉의 함유는, 강의 인성을 열화시킨다. 따라서 상한을 0.0500％로 한다. 바람직하게는 0.03％ 이하, 보다 바람직하게는 0.01％ 이하이다. Sb의 하한은, 특별히 제한되지 않아, 0％여도 된다. 상기 효과를 바람직하게 얻기 위해서는, Sb는 0.001％ 이상이어도 된다.

Sn: 0 내지 0.2000％

Sn(주석)을 첨가하면, 표면 질화가 억제되고, 철손도 개선된다. 한편, Sn의 과잉의 함유는, 강의 인성을 열화시키거나, 절연 코팅의 박리를 조장하거나 한다. 따라서 상한을 0.2000％로 한다. 상한은 바람직하게는 0.08％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.06％ 이하이다. Sn의 하한은, 특별히 제한되지 않아, 0％여도 된다. 상기 효과를 바람직하게 얻기 위해서는, Sn은 0.01％ 이상이어도 된다. 바람직하게는 0.04％ 이상, 보다 바람직하게는 0.08％ 이상이다.

Cu: 0 내지 1.00％

Cu(구리)는, 자기 특성에 바람직하지 않은 {111} <112> 집합 조직의 생성을 억제하는 작용을 이루는 동시에, 강판 표면의 산화를 제어하고, 또한 결정립 성장을 정립화하는 작용을 이루는 원소이다. Cu가 1.00％를 초과하면, 첨가 효과가 포화됨과 함께, 마무리 어닐링 시의 결정립 성장성이 억제되고, 또한 강판의 가공성이 저하되어, 냉간 압연 시에 취화되므로, Cu는 1.00％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.60％ 이하, 보다 바람직하게는 0.40％ 이하이다. Cu의 하한은, 특별히 제한되지 않아, 0％여도 된다. 상기 효과를 바람직하게 얻기 위해서는, Cu는 0.10％ 이상으로 하면 된다. 바람직하게는 0.20％ 이상, 보다 바람직하게는 0.30％ 이상이다.

REM: 0 내지 0.0400％,

Ca: 0 내지 0.0400％,

Mg: 0 내지 0.0400％

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

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

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

여기서, REM은, Sc, Y 및 란타노이드의 합계 17원소를 가리키고, 그 적어도 1종이다. 상기 REM의 함유량은 이러한 원소들 중 적어도 1종의 합계 함유량을 의미한다. 란타노이드의 경우, 공업적으로는 미슈메탈의 형태로 첨가된다.

본 실시 형태에서는, 규소 강판이, 화학 조성으로서, 질량％로, Sb: 0.001 내지 0.0500％, Sn: 0.01 내지 0.2000％, Cu: 0.10 내지 1.00％, REM: 0.0005 내지 0.0400％, Ca: 0.0005 내지 0.0400％, 또는 Mg: 0.0005 내지 0.0400％ 중 적어도 1종을 함유하는 것이 바람직하다.

상기 화학 조성은, 규소 강판의 조성이다. 측정 시료가 되는 무방향성 전자 강판이, 표면에 절연 피막 등을 갖고 있는 경우는, 이것을 제거한 후에 측정한다.

무방향성 전자 강판의 절연 피막 등을 제거하는 방법으로서는, 예를 들어 다음 방법을 들 수 있다.

먼저, 절연 피막 등을 갖는 무방향성 전자 강판을, 수산화나트륨 수용액, 황산 수용액, 질산 수용액에 차례로 침지 후, 세정한다. 마지막으로, 온풍으로 건조시킨다. 이에 의해, 후술하는 절연 피막이 제거된 규소 강판을 얻을 수 있다.

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

(무방향성 전자 강판의 자기 특성)

본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판은, 모터 코어용으로서, 압연 방향, 압연 직각 방향, 및 압연 45°방향의 세 방향에 우수한 자기 특성을 갖는다.

자화력 5000A/m로 여자한 경우의, 상기 세 방향의 평균 자속 밀도 B₅₀에 대해, 응력 제거 어닐링에 의한 자속 밀도 B₅₀의 열화 폭이, 0.010T 이하인 것이 좋다.

구체적으로는, 자화력 5000A/m로 여자한 경우의 압연 방향의 자속 밀도와, 압연 직각 방향의 자속 밀도와, 압연 45°방향의 자속 밀도의 평균을 자속 밀도 B₅₀으로 하였을 때, 응력 제거 어닐링 전의 자속 밀도 B₅₀과 응력 제거 어닐링 후의 자속 밀도 B₅₀의 차의 절댓값이, 0.010T 이하인 것이 바람직하다.

응력 제거 어닐링 전후의 자속 밀도 B₅₀의 차는, 바람직하게는 0.008T 이하, 보다 바람직하게는 0.005T 이하, 더욱 바람직하게는 0.002T 이하이다. 응력 제거 어닐링 전후의 자속 밀도 B₅₀의 차의 하한은, 특별히 한정되지 않지만, 0이면 좋다. 이 하한은 0에 가까울수록 좋고, 예를 들어 하한이 0.001T여도 된다.

자속 밀도를 열화시키는 {111} 재결정립은 1/2t부, 자속 밀도를 개선시키는 {100} 재결정립은 1/10t부에 많다. 종래의 무방향성 전자 강판은 1/2t부에는 AlN이 적었기 때문에, {111} 재결정립이 우선적으로 응력 제거 어닐링에 의해 입성장하여, 자속 밀도를 열화시키고 있었다. 본 실시 형태에서는 AlN을 1/2t부에도 석출시키는 것이 가능해졌기 때문에, {100} 입자와 {111} 입자의 입성장 속도가 상대적으로 거의 동등해짐으로써 응력 제거 어닐링 후의 {100} 입자의 집적도가 높아져, 응력 제거 어닐링에 의한 자속 밀도 열화 폭이 0.010T 이하로 억제되었다고 생각된다.

전자 강판의 자기 특성은, JIS C 2556:2015에 규정되어 있는 단판 자기 특성 시험법(Single Sheet Tester: SST)에 기초하여 측정하면 된다. 0° 및 90° 방향이면, 예를 들어 압연 방향에 대해 한 변이 55㎜인 정사각형의 시료를 절단하여 채취하고, 압연 방향과 압연 직각 방향에 대해, 강판을 자화력 5000A/m로 자화한 경우의 자속 밀도를 단위: T(테슬라)로 측정하여 구하면 된다. 45°방향이면, 압연 방향에 대해 45°방향으로 한 변이 55㎜인 정사각형 시료를 절단하여 채취하고, 시험편의 길이 방향과 폭 방향에 대해 자속 밀도를 측정하여, 각각의 평균값을 구하면 된다. 또한, 강판을 50㎐에서 자속 밀도 1.5T로 자화하였을 때의 철손 W_15/50을 구하면 된다.

(무방향성 전자 강판으로서의 다른 특징)

본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판의 규소 강판의 두께는, 용도 등에 따라서 적절하게 조정하면 되며, 특별히 한정되는 것은 아니다. 규소 강판의 평균 두께가, 제조상의 관점에서, 0.10㎜ 내지 0.50㎜인 것이 좋고, 0.15㎜ 내지 0.50㎜가 바람직하다. 특히, 자기 특성과 생산성의 밸런스의 관점에서는, 평균 두께가 0.15㎜ 내지 0.35㎜인 것이 바람직하다.

또한, 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판은, 규소 강판의 표면에 절연 피막을 갖고 있어도 된다. 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판의 표면에 형성하는 절연 피막은, 특별히 한정되지 않고, 공지의 것 중에서 용도 등에 따라서 선택하면 된다.

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

또한, 무기계 피막으로서는, 예를 들어 인산염계 피막; 인산 알루미늄계 피막 등을 들 수 있다. 또한, 상기한 수지를 포함하는 유기-무기 복합계 피막 등을 들 수 있다.

상기 절연 피막의 평균 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 편면당 평균 막 두께로서 0.05㎛ 내지 2㎛인 것이 바람직하다.

<무방향성 전자 강판의 제조 방법>

본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판은, 전술한 바와 같이, 종래의 무방향성 전자 강판을 제조하기 위해 행하였던 마무리 열연 후의 열연판 어닐링 대신에, 마무리 열연 후 냉각 도중에 온도 및 시간을 특정 조건에서 제어하는 보열 처리를 행하고, 또한 마무리 어닐링 시의 가열 속도를 제어함으로써 얻어진다.

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

이하, 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판의 바람직한 제조 방법의 일례에 대해 설명한다.

본 실시 형태의 무방향성 전자 강판의 적합한 제조 방법의 일례는, 질량％로, C: 0.0030％ 이하, Si: 0.01％ 내지 3.50％, Al: 0.0010％ 내지 2.500％, Mn: 0.01％ 내지 3.00％, P: 0.180％ 이하, S: 0.0030％ 이하, N: 0.0030％ 이하, B: 0.0020％ 이하, Sb: 0 내지 0.0500％, Sn: 0 내지 0.2000％, Cu: 0 내지 1.00％, REM: 0 내지 0.0400％, Ca: 0 내지 0.0400％, Mg: 0 내지 0.0400％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 슬래브를 주조하는 주조 공정과, 열간 압연(열연)하는 열간 압연 공정(열연 공정)과, 열간 압연 후의 냉각 도중의 강판에 보열을 실시하는 보열 공정과, 산세하는 산세 공정과, 냉간 압연(냉간 압연)하는 냉간 압연 공정(냉연 공정)과, 냉간 압연 후의 강판에 마무리 어닐링하는 마무리 어닐링 공정을 갖는다.

또한, 보열 공정에서는, 보열 온도를 700 내지 950℃, 또한 보열 시간을 10분 내지 3시간으로 제어한다. 게다가, 마무리 어닐링 공정에서는, 가열 시의 평균 승온 속도를 30 내지 200℃/초로 제어한다.

보열 공정 및 마무리 어닐링 공정의 두 공정 조건 모두를 충족시킴으로써, 마무리 어닐링 후에, 판 두께 방향으로 1/10t부, 1/5t부, 및 1/2t부의 3개소에 있어서의 AlN 석출물의 분포 상태를 나타내는 상기 PDR이 50％ 이하가 되는 규소 강판이 얻어진다. 그 결과, 무방향성 전자 강판으로서, 응력 제거 어닐링 전후에서의 자속 밀도 차가 0.010T 이하로 억제된다.

이하, 주된 공정에 대해 설명한다.

(열간 압연 공정)

화학 조성이 조정된 슬래브를 가열하여 열간 압연한다. 열연 전의 슬래브의 가열 온도는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 비용 등의 관점에서 1000℃ 내지 1300℃로 하는 것이 좋다.

가열 후의 슬래브에 대해 조압연을 실시한 후, 마무리 압연을 실시한다. 조압연을 종료하고, 마무리 압연을 개시하는 시점에서, 강판의 두께는 20㎜ 내지 100㎜로 하고, 또한 마무리 압연의 최종 압연 온도 FT를 900℃ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 950℃ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 마무리 압연의 최종 압연 온도 FT를 950℃ 이상으로 하고, 열연 전단 변형을 발생시키기 쉽게 함으로써, 마무리 어닐링 후의 {100} 재결정립을 증가시킬 수 있다.

(보열 공정)

열간 압연 후의 냉각 도중에, 열연 강판을 보열한다. 보열 처리에서는, 보열 온도를 700 내지 950℃로 하고, 보열 시간(균열(均熱) 시간)을 10분 내지 3시간으로 한다. 이 보열 처리와 후술하는 마무리 어닐링의 양쪽을 제어함으로써, 판 두께 방향으로 1/10t부, 1/5t부, 및 1/2t부의 3개소에 있어서의 AlN 석출물의 개수 밀도의 최댓값과 최솟값의 비율인 상기한 PDR이 50％ 이하가 된다. 보열 조건이 AlN 석출물에 영향을 미치는 이유는 명확하지는 않지만, 이하와 같이 생각된다.

종래의 제조 방법에서는, 열간 압연 공정 후에 열연 강판을 권취하여, 권취 코일을 실온까지 보열하는 일 없이 냉각하고, 그 후, 균열 온도 950 내지 1050℃로 하고, 균열 시간 5분 이내로 하여, 질소와 수소가 혼합된 분위기 중에서 열연판 어닐링을 실시한다. 이 조건에서 어닐링된 열연 어닐링판은, 강판의 판 두께 방향의 중앙부에 AlN이 석출되지 않는다.

한편, 본 실시 형태에서는, 열간 압연 후의 냉각 도중에, 열연 강판을, 질소가 많이 포함되는 대기 중에서, 700 내지 950℃의 온도 범위에서 10분 내지 3시간 유지한다. 그 때문에, 질소가 강판의 판 두께 방향의 중앙부까지 침입하여, 이 중앙부에서 AlN이 석출되기 쉬워진다고 생각된다. 특히, 보열 처리의 균열 시간을 10분 내지 3시간으로 하여, 종래의 열연판 어닐링보다 장시간의 어닐링을 실시함으로써, 강판의 표면으로부터 판 두께 방향의 중앙부까지 균일하게 AlN을 석출시킬 수 있다고 생각된다.

예를 들어, 보열 처리에서의 균열은, 열간 압연 후에 열연 강판을 권취하고, 권취한 코일을, 코일 커버 내 혹은 코일 박스 내에서 보유 지지함으로써 실시하면 된다. 이때, 코일이 보열 온도 내에서 유지되도록 제어하면 된다. 소정의 균열 시간이 경과한 후, 코일을 코일 커버 또는 코일 박스로부터 취출하여 보열을 종료하면 된다.

(냉간 압연 공정)

다음으로, 보열 처리 후에 실온까지 냉각하고, 필요에 따라서 산세한 강판에 냉연을 실시한다. 냉연의 압하율은 특별히 한정되지 않는다. 일반적인 조건으로서, 냉연 공정에 있어서의 합계 압하율(냉연의 총 압하율)로 75％ 이상(바람직하게는 80％ 이상, 보다 바람직하게는 85％ 이상)이 되도록 실시하는 것이 좋다. 특히 얇은 전자 강판으로 한다면, 총 압하율은 90％ 이상으로 할 수 있다. 냉연의 총 압하율은, 압연기의 능력이나 판 두께 정밀도 등 제조 관리를 고려하면, 95％ 이하인 것이 바람직하다.

(마무리 어닐링 공정)

다음으로, 냉연 후의 강판에 마무리 어닐링을 실시한다.

마무리 어닐링의 가열 시의 평균 승온 속도를 30 내지 200℃/초로 한다. 평균 승온 속도를 제어함으로써, 판 두께 방향으로 1/10t부, 1/5t부, 및 1/2t부의 3개소에 있어서의 AlN 석출물의 개수 밀도의 최댓값과 최솟값의 비율인 상기한 PDR이 50％ 이하가 된다. 승온 조건이 AlN 석출물에 영향을 미치는 이유는 명확하지는 않지만, 이하와 같이 생각된다.

종래의 제조 방법에서는, 특히 열연판 어닐링을 행하지 않고 열연 후의 냉각 도중에 보열 처리를 행하는 제조 방법에서는, 강판의 재결정 조직 및 결정 입경을 제어하고, 또한 강 중의 AlN 개수 밀도를 바람직하게 저감하기 위해, 마무리 어닐링의 가열 시의 평균 승온 속도를 30℃/초 미만으로 제한하고 있었다.

한편, 본 실시 형태에서는, 마무리 어닐링의 가열 시의 평균 승온 속도를 30℃/초 이상으로 제어한다. 강 중의 AlN은, 마무리 어닐링 중에 용해되기 쉽고, 특히 가열 시의 승온 속도에 영향을 받기 쉽다고 생각된다. 승온 속도가 30℃/초 미만이면, AlN이 용해되기 쉽고, 특히 AlN이 강판의 깊이에 따라서 불균일하게 용해되므로, 강판의 판 두께 방향에 있어서의 AlN 분포의 균일성이 상실된다. 마무리 어닐링의 가열 시의 평균 승온 속도를 30℃/초 이상으로 제어함으로써, AlN의 분포 상태를 나타내는 상기 PDR을 바람직하게 제어할 수 있다.

마무리 어닐링의 가열 시의 평균 승온 속도는, 40℃/초 이상인 것이 바람직하고, 50℃/초 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 평균 승온 속도의 상한은, 특별히 제한되지 않지만, 안정된 조업을 위해 200℃/초로 하면 좋다. 평균 승온 속도의 상한은, 100℃/초인 것이 바람직하다. 또한, 평균 승온 속도는, 가열 개시 온도(실온)로부터 후술하는 균열 온도까지 가열에 요하는 시간에 기초하여 구하면 된다.

또한, 마무리 어닐링의 가열 시의 평균 승온 속도를 30 내지 200℃/초로 함으로써, 응력 제거 어닐링 전의 {100} 방위의 집적도가 높아지고, {111} 방위의 집적도가 저감된다. 그 때문에, SRA에 의한 자속 밀도 B₅₀의 열화 폭은 작아진다.

마무리 어닐링의 균열 온도는, 마무리 어닐링 상태 그대로 충분히 낮은 철손으로 하는 경우에는, 800℃ 내지 1200℃의 범위로 하는 것이 좋다. 균열 온도는, 재결정 온도 이상의 온도이면 되지만, 800℃ 이상으로 함으로써 충분한 입성장을 일으켜, 철손을 저하시킬 수 있다. 이 관점에서는, 바람직하게는 850℃ 이상이다.

한편, 균열 온도의 상한은, 어닐링로의 부하를 고려하여 1200℃로 하는 것이 좋고, 바람직하게는 1050℃이다.

또한, 마무리 어닐링의 균열 시간은, 입경, 철손, 자속 밀도, 강도 등을 고려한 시간으로 행하면 되고, 예를 들어 5sec 이상을 기준으로 할 수 있다. 한편, 120sec 이하이면, 결정립 성장이 적절해진다. 그 때문에, 균열 시간은 5sec 내지 120sec로 하는 것이 좋다. 이 범위이면, 예를 들어 그 후의 완속 가열에 의한 추가 열처리를 행하여 입성장시켰을 때, 자기 특성이 열위가 되는 것을 피하는 효과가 얻어지는 결정 방위가 잔존하기 쉬워진다.

또한, 최종적으로 응력 제거 어닐링(SRA) 등의 완속 가열에 의한 추가 열처리를 행하는 경우, 결정립이 성장하고, 철손을 낮출 수 있으므로, 마무리 어닐링의 균열 온도를 800℃ 미만으로 하고 있어도 문제는 없다. 이 경우에는, 추가 열처리에 의해 자속 밀도가 열위가 되는 것을 피하는 효과가 현저하게 발휘된다. 이 경우, 일부에 미재결정 조직이 잔존하고 있어도, 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판의 특징적인 결정 방위를 갖는 것이 가능하다. 그 때문에, 마무리 어닐링의 균열의 하한 온도가, 예를 들어 640℃여도 된다. 마무리 어닐링의 균열 온도를 낮추어, 미세한 결정 조직 또는 일부 미재결정 조직으로 한 강판은, 강도가 높기 때문에, 고강도 무방향성 전자 강판으로 해도 유용하다.

본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판을 얻기 위해, 상기한 공정 이외에, 종래의 무방향성 전자 강판의 제조 공정과 마찬가지로, 마무리 어닐링 공정 후의 규소 강판의 표면에 절연 피막을 마련하는 절연 피막 형성 공정을 마련해도 된다. 절연 피막 형성 공정의 각 조건은, 종래의 무방향성 전자 강판의 제조 공정과 마찬가지의 조건을 채용해도 된다.

절연 피막의 형성 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 상술한 수지 또는 무기물을 용제에 용해한 절연 피막 형성용 조성물을 조제하고, 당해 절연 피막 형성용 조성물을, 규소 강판의 표면에 공지의 방법으로 균일하게 도포함으로써 절연 피막을 형성할 수 있다.

이상의 공정을 갖는 제조 방법에 의해, 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판이 얻어진다.

본 실시 형태에 따르면, 자기 특성이 우수한 무방향성 전자 강판이 얻어진다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판은, 전기 기기의 각종 코어 재료, 특히 회전기, 중소형 변압기, 전장품 등의 모터의 코어 재료로서 적합하게 적용할 수 있다.

실시예 1

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

<실시예 1>

화학 조성을 조정한 슬래브로부터, 각 공정에서의 제조 조건을 제어하여 규소 강판을 제조하고, 이 규소 강판 상에 평균 두께가 1㎛인 인산계의 절연 피막을 형성하여 무방향성 전자 강판을 제조하였다. 화학 조성을 표 1 및 표 2에 나타내고, 제조 조건을 표 3 및 표 4에 나타낸다. 또한, 상기한 제조 시, 두께가 40㎜가 되도록 조열연을 실시하고, 또한 냉연 후의 강판의 판 두께가, 모두 0.35㎜가 되도록 냉간 압연을 실시하였다.

제조한 무방향성 전자 강판을, 전술한 방법에 따라서 관찰하고, 규소 강판의 판 두께 방향에 있어서의 AlN의 분포를 조사하였다. 그 결과를 표 5 및 표 6에 나타낸다.

또한, 제조한 무방향성 전자 강판을 사용하여, 자속 밀도 B₅₀을 측정하였다. 응력 제거 어닐링의 전후에 있어서의 압연 방향, 압연 직각 방향, 및 압연 45°방향의 세 방향의 평균 자속 밀도 B₅₀을 구하고, 응력 제거 어닐링 전과 응력 제거 어닐링 후의 차 ΔB₅₀을 구하였다. 응력 제거 어닐링 전의 평균 자속 밀도 B₅₀이 1.58T 이상인 경우를 합격으로 하고, 또한 ΔB₅₀이 0.010T 이하인 경우를 합격으로 하였다.

여기서, 압연 방향, 압연 직각 방향, 및 압연 45°방향의 세 방향의 평균 자속 밀도 B₅₀은, 자화력 5000A/m로 여자한 경우의 자속 밀도에 의해 구한다. 구체적으로는, 압연 방향을 따르는 방향(0°), 압연 방향을 따르는 방향과 수직인 방향(90°), 및 압연 방향을 따르는 방향과 45°기울어진 방향(45°)의 세 방향에 대해 자속 밀도를 측정하여, 세 방향의 평균값을 구하면 된다.

또한, 제조한 무방향성 전자 강판을 사용하여, 철손 W_15/50을 측정하였다. 200℃×2시간의 시효의 전후에 있어서의 압연 방향, 압연 직각 방향, 및 압연 45°방향의 세 방향의 평균 철손 W_15/50을 구하고, 시효 전과 시효 후의 차 ΔW_15/50을 구하였다. 시효 전의 평균 철손 W_15/50이 3.50W/㎏ 이하인 경우를 합격으로 하고, 또한 ΔW_15/50이 0.4W/㎏ 이하인 경우를 합격으로 하였다.

또한, 자속 밀도 및 철손은, 다음 방법으로 측정하면 된다. 강판으로부터 한 변이 55㎜인 정사각형의 시료를 절단하여 채취하고, Single Sheet Tester(SST)에 의해, B₅₀(강판을 자화력 5000A/m로 자화한 경우의 강판 자속 밀도, 단위: T(테슬라)) 및 W_15/50(강판을 50Hz에서 자속 밀도 1.5T로 자화하였을 때의 철손)을 측정하면 된다.

표 1 내지 표 6에, 제조 조건, 제조 결과, 및 평가 결과를 나타낸다. 또한, 표 중에서 밑줄을 부여한 수치는, 본 발명의 범위 밖에 있는 것을 나타낸다. 또한, 표 중에서, 규소 강판의 성분 조성의 「-」는, 합금화 원소를 의도적으로 첨가하지 않았거나, 또는 함유량이 측정 검출 하한 이하인 것을 나타낸다.

표에 나타내는 바와 같이, 시험 No.B1 내지 B19인 본 발명예는, 규소 강판의 성분 조성 및 AlN의 석출 상태가 바람직하게 제어되어 있으므로, 무방향성 전자 강판으로서 자기 특성이 우수했다.

한편, 표에 나타내는 바와 같이, 시험 No.b1 내지 b17인 비교예는, 규소 강판의 성분 조성 또는 AlN의 석출 상태 중 어느 것이 바람직하게 제어되어 있지 않으므로, 무방향성 전자 강판으로서 자기 특성을 충족시키지 못하였다.

본 발명의 상기 양태에 관한 무방향성 전자 강판에 의하면, 응력 제거 어닐링(SRA) 전후의 자속 밀도의 변화 폭이 작은 무방향성 전자 강판을 제공할 수 있다. 특히, 압연 방향, 압연 직각 방향, 및 압연 45°방향의 세 방향의 평균에 대해, 응력 제거 어닐링 전의 자속 밀도 B₅₀과 응력 제거 어닐링 후의 자속 밀도 B₅₀의 차가 0.010T 이하인 무방향성 전자 강판을 제공할 수 있다. 따라서, 산업상 이용 가능성이 높다.

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

Claims (3)

1. 규소 강판과, 절연 피막을 구비하는 무방향성 전자 강판에 있어서,
   상기 규소 강판이, 화학 조성으로서, 질량％로,
   Si: 0.01％ 내지 3.50％,
   Al: 0.0010％ 내지 2.500％,
   Mn: 0.01％ 내지 3.00％,
   C: 0.0030％ 이하,
   P: 0.180％ 이하,
   S: 0.0030％ 이하,
   N: 0.0030％ 이하,
   B: 0.0020％ 이하
   를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고,
   상기 규소 강판의 판 두께를 t라 하였을 때, 상기 규소 강판의 표면으로부터 판 두께 방향으로 1/10t부, 1/5t부, 및 1/2t부의 3개소에 있어서의 AlN 석출물의 개수 밀도의 최댓값과 최솟값의 비율을 나타내는 하기 (식1)의 PDR이 50％ 이하인
   것을 특징으로 하는 무방향성 전자 강판.
   PDR＝(최댓값－최솟값)/최솟값×100 … (식1)
2. 제1항에 있어서,
   상기 규소 강판이, 화학 조성으로서, 질량％로,
   Sb: 0.0500％ 이하,
   Sn: 0.0100％ 내지 0.2000％
   중 적어도 1종을 더 함유하는
   것을 특징으로 하는 무방향성 전자 강판.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 규소 강판이, 화학 조성으로서, 질량％로,
   Cu: 0 내지 1.00％,
   REM: 0 내지 0.0400％,
   Ca: 0 내지 0.0400％,
   Mg: 0 내지 0.0400％
   중 적어도 1종을 더 함유하는
   것을 특징으로 하는 무방향성 전자 강판.

Images