KR20210109605A

KR20210109605A - 방향성 전자 강판의 제조 방법

Info

Publication number: KR20210109605A
Application number: KR1020217024424A
Authority: KR
Inventors: 요시유키 우시가미; 슈이치 나카무라; 히로야스 후지이; 노리카즈 후지이
Original assignee: 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 2019-01-16
Filing date: 2020-01-16
Publication date: 2021-09-06
Also published as: CN113272456A; CN113272456B; BR112021013632A2; US20220098694A1; KR102579761B1; EP3913093A1; EP3913093A4; JPWO2020149341A1; JP7180694B2; WO2020149341A1

Abstract

이 방향성 전자 강판의 제조 방법은, 규소 강 소재를 제조하는 규소 강 소재 제조 공정과, 상기 규소 강 소재를 열간 압연하여 열연판을 얻는 열간 압연 공정과, 상기 열연판에 1회의 냉간 압연 혹은 중간 어닐링을 사이에 두는 복수회의 냉간 압연을 실시하여 최종 판 두께의 강판을 얻는 냉간 압연 공정과, 상기 강판에 탈탄 어닐링을 실시하는 탈탄 어닐링 공정과, 상기 강판에, 알루미나를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 도포하고, 마무리 어닐링을 실시하는 마무리 어닐링 공정을 포함하고, 상기 규소 강 소재가, 질량%로, Si:0.8 내지 7.0%, C:0.085% 이하, 산가용성 Al:0.010 내지 0.065%, N:0.004 내지 0.012%, Mn:1.00% 이하, S:0.050% 이하, 및 Sn과 Sb의 한쪽 또는 양쪽을 총량으로 0.01 내지 0.20%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어진다.

Description

방향성 전자 강판의 제조 방법

본 발명은, 방향성 전자 강판의 제조 방법에 관한 것이다.

본원은, 2019년 01월 16일에, 일본에 출원된 특허 출원 제2019-005060호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

방향성 전자 강판은, 연자성 재료이며, 주로, 변압기의 철심 재료로서 사용할 수 있다. 그 때문에, 방향성 전자 강판에는, 고자화 특성 및 저철손이라고 하는 자기 특성이 요구된다. 자화 특성이란, 철심을 여자했을 때에 유기되는 자속 밀도이다. 자속 밀도가 높을수록, 철심을 소형화할 수 있으므로, 변압기의 장치 구성의 점에서 유리하고, 또한 변압기의 제조 비용의 점에서도 유리하다.

자화 특성을 높게 하기 위해서는, 강판면에 평행하게 {110}면이 정렬되고 또한 압연 방향으로 <100>축이 정렬된 결정 방위(고스 방위)가 되도록 집합 조직을 제어할 필요가 있다. 결정 방위를 고스 방위에 집적하기 위해, AlN, MnS 및 MnSe 등의 인히비터를 강 중에 미세하게 석출시켜, 2차 재결정을 제어하는 것이, 통상 행해지고 있다.

또한, 자기 특성으로서는, 자속 밀도(800A/m의 자장을 부여했을 때의 자속 밀도 B8값으로 대표됨)가 높고, 철손(자속 밀도 1.7테슬라(T), 주파수 50헤르츠(Hz)의 에너지 손실 W_17/50(W/kg)로 대표된다)이 낮은 것이 요구된다.

철손이란, 철심을 교류 자장으로 여자한 경우에, 열에너지로서 소비되는 전력 손실이다. 에너지 절약의 관점에서, 철손은 가능한 한 낮은 것이 구해진다. 철손의 고저에는, 자화율, 판 두께, 피막 장력, 불순물량, 전기 저항률, 결정 입경, 자구 사이즈 등이 영향을 미친다. 전자 강판에 관한 것으로, 다양한 기술이 개발되어 있는 현재에 있어서도, 에너지 효율을 높이기 위해, 철손을 저감하는 연구 개발이 계속되고 있다.

전자 강판이 적층 철심으로서 사용되는 경우, 마무리 어닐링 후의 강판에 레이저 빔을 조사하여 국부적인 미소 변형을 부여함으로써 자구를 세분화하여 철손을 저감시키는 방법이, 특허문헌 1(일본 특허 공고 소58-26405호 공보)에 개시되어 있다.

또한, 전자 강판이 권취 철심으로서 사용되는 경우에는, 철심에 가공한 후, 응력 제거 어닐링(Stress Release Annealing:응력 제거 어닐링)을 실시해도 자구 세분화 효과가 소실하지 않는 방법이, 특허문헌 2(일본 특허 공개 소62-86175호 공보)에 개시되어 있다. 이들의 기술적 수단을 사용하여 자구를 세분화함으로써, 철손은 크게 저감된다.

그러나, 본 발명자들이, 상기와 같은 자구 세분화를 행한 경우의 자구 움직임을 관찰한 바, 움직이지 않는 자구도 존재하는 것이 판명되었다. 거기서 본 발명자들은, 방향성 전자 강판의 철손값을 더 저감하기 위해서는, 자구를 세분화함과 동시에, 강판 표면의 글라스 피막에 의해 발생하는, 자구의 움직임을 저해하는 플럭스 피닝 효과를 없애는 것이 중요하다라는 인식에 이르렀다.

상술한 바와 같은 자구 이동의 용이화를 도모하기 위해서는, 강판 표면에 글라스 피막을 형성시키지 않는 것이 유효하다. 그 수단으로서, 조대한 고순도 알루미나를 어닐링 분리제로서 사용함으로써 강판 표면에 글라스 피막을 형성시키지 않는 방법이, 특허문헌 3(미국 특허 제3785882호 명세서)에 개시되어 있다. 그러나, 이 방법에서는 표면 바로 아래의 개재물을 없앨 수 없으며, 철손의 향상값은 W_15/60으로 기껏 2%에 지나지 않는다.

이 표면 바로 아래의 개재물을 제어하고, 또한 표면의 경면화를 달성하는 방법으로서, 마무리 어닐링 후에 화학 연마 또는 전해 연마를 행하는 방법이, 특허문헌 4(일본 특허 공개 소64-83620호 공보)에 개시되어 있다. 그러나, 화학 연마ㆍ전해 연마 등의 방법은, 실험실 레벨의 시료 재료를 가공하는 것은 가능하지만, 상기 방법을 공업적 규모로 행하기 위해서는, 약액의 농도, 온도의 관리나, 공해 대책 설비 등의 설치의 문제를 해결해야 하다. 또한, 생산성의 관점에서, 상기 방법을 실용화하는 것은 대단히 곤란하다.

이 문제점을 해소하는 방법으로서, 탈탄 어닐링을, Fe계 산화물(Fe₂SiO₄, FeO 등)이 형성되지 않는 산화도의 분위기 가스 중에서 행하고, 판간의 어닐링 분리제로서 알루미나를 사용하는 방법이, 특허문헌 5(일본 특허 공개 평07-118750호 공보)에 개시되어 있다. 그러나, 본 프로세스를 공업적으로 실시하고자 해도, 안정적으로 탈탄을 진행시키면서 양호한 자기 특성을 얻는 것은 곤란한 것이 판명되어 왔다.

일본 일본 특허 공고 소58-026405호 공보 일본 특허 공개 소62-86175호 공보 미국 특허 제3785882호 명세서 일본 특허 공개 소64-083620호 공보 일본 특허 공개 평07-118750호 공보

본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 탈탄 어닐링에 있어서의 탈탄을 양호하게 실시하면서, 자기 특성이 양호한 방향성 전자 강판을 제조하기 위한 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

(1) 본 발명의 일 형태에 관한 방향성 전자 강판의 제조 방법은, 규소 강 소재를 제조하는 규소 강 소재 제조 공정과, 상기 규소 강 소재를 열간 압연하여 열연판을 얻는 열간 압연 공정과, 상기 열연판에 1회의 냉간 압연 혹은 중간 어닐링을 사이에 두는 복수회의 냉간 압연을 실시하여 최종 판 두께의 강판을 얻는 냉간 압연 공정과, 상기 강판에 탈탄 어닐링을 실시하는 탈탄 어닐링 공정과, 상기 강판에, 알루미나를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 도포하고, 마무리 어닐링을 실시하는 마무리 어닐링 공정을 포함하고, 상기 규소 강 소재가, 질량%로, Si:0.8 내지 7.0%, C:0.085% 이하, 산가용성 Al:0.010 내지 0.065%, N:0.004 내지 0.012%, Mn:1.00% 이하, S:0.050% 이하, 및 Sn과 Sb의 한쪽 또는 양쪽을 총량으로 0.01 내지 0.20%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어진다.

(2) 상기 (1)에 기재된 방향성 전자 강판의 제조 방법에서는, 상기 탈탄 어닐링 공정에서는 가열대와 균열대를 구비하는 탈탄 어닐링로를 사용하여 상기 탈탄 어닐링을 행하고, 상기 가열대의 분위기 가스의 산화도 P1이 하기의 식 1을 충족하고, 상기 균열대의 분위기 가스의 산화도 P2가 하기의 식 2를 충족해도 된다.

0.01≤P1≤0.15 (식 1)

0.01≤P2≤0.15 (식 2)

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 방향성 전자 강판의 제조 방법에서는, 상기 규소 강 소재가, 질량%로, Cr:0.02 내지 0.50%를 더 함유해도 된다.

(4) 상기 (2) 또는 (3)에 기재된 방향성 전자 강판의 제조 방법에서는, 상기 P1 및 상기 P2가 하기의 식 3을 충족해도 된다.

P1>P2 (식 3)

(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 방향성 전자 강판의 제조 방법에서는, 상기 규소 강 소재가, 또한, 질량%로, Cu:0% 이상 0.4% 이하, P:0% 이상 0.5% 이하, Ni:0% 이상 1.0% 이하, B:0% 이상 0.008% 이하, V:0% 이상 0.15% 이하, Nb:0% 이상 0.20% 이하, Mo:0% 이상 0.10% 이하, Ti:0% 이상 0.015% 이하, 및 Bi:0% 이상 0.010% 이하를 함유해도 된다.

(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 방향성 전자 강판의 제조 방법에서는, 상기 탈탄 어닐링 공정 전부터 상기 마무리 어닐링 공정에서의 2차 재결정 발현전까지, 질화 처리 공정을 더 포함해도 된다.

(7) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 방향성 전자 강판의 제조 방법에서는, 상기 열간 압연 공정 후, 또한 상기 냉간 압연 공정 전에, 상기 열간 압연 공정에서 얻어진 상기 열연판을 어닐링하는 열연판 어닐링 공정을 더 포함해도 된다.

본 발명의 상기 양태에 의하면, 탈탄 어닐링에 있어서의 탈탄을 양호하게 실시하면서, 또한 자기 특성이 양호한 방향성 전자 강판의 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

종래, 방향성 전자 강판의 자기 특성을 개선시키기 위해, 상술한 바와 같은 검토가 이루어져 왔지만, 여전히 해결해야 할 상기와 같은 과제가 있다.

본 발명자들은, 이와 같은 과제를 해결하기 위해 다양한 실험을 행하였다. 그 결과, 강 성분으로서 Sn 및/또는 Sb를 적량 함유시킴으로써, 탈탄을 양호하게 실시하면서 자기 특성이 양호한 방향성 전자 강판을 제조할 수 있는 것을 발견하였다. 또한, 탈탄 어닐링 공정의 가열대 및 균열대의 분위기 가스의 산화도(P_H2O/P_H2)를 제어함으로써, 상기의 효과가 향상되는 것도 발견하였다.

이하에, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 설명한다. 단, 본 발명은 이들 실시 형태에 개시된 구성만에 제한되는 일 없이, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능한 것은 자명하다.

또한, 이하의 실시 형태의 독립된 각 요소는, 본 발명의 범위에 있어서, 서로 조합 가능한 것도 자명하다.

또한, 이하의 실시 형태에 있어서, 수치 한정 범위에는, 하한값 및 상한값이 그 범위에 포함된다. 단, 「초과」 또는 「미만」으로 나타내는 수치는, 그 값이 수치 범위에 포함되지 않는다.

또한, 특별히 언급하지 않는 한, 이하의 실시 형태에 있어서의 화학 성분의 「%」는 「질량%」를 의미한다.

이하에, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다.

이하의 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판의 제조 방법은, 규소 강 소재를 제조하는 규소 강 소재 제조 공정과, 규소 강 소재를 열간 압연하여 열연판을 얻는 열간 압연 공정과, 열연판에 1회의 냉간 압연 혹은 중간 어닐링을 사이에 두는 복수회의 냉간 압연을 실시하여 최종 판 두께의 강판을 얻는 냉간 압연 공정과, 강판에 탈탄 어닐링을 실시하는 탈탄 어닐링 공정과, 강판에 알루미나를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 도포하고, 마무리 어닐링을 실시하는 마무리 어닐링 공정을 포함하고, 규소 강 소재가, 질량%로, Si:0.8 내지 7.0%, C:0.085% 이하, 산가용성 Al:0.010 내지 0.065%, N:0.004 내지 0.012%, Mn:1.00% 이하, S:0.050% 이하, 및 Sn과 Sb의 한쪽 또는 양쪽을 총량으로 0.01 내지 0.20%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또한, 상술의 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판의 제조 방법에서는, 열간 압연 공정 후, 또한 냉간 압연 공정 전에, 열간 압연 공정에서 얻어진 열연판을 어닐링하는 열연판 어닐링 공정을 더 포함해도 된다.

[규소 강 소재의 화학 성분]

Si는, 함유량을 많게 하면 전기 저항이 높아지고, 철손 특성이 개선된다. 그러나, Si 함유량이 7.0%를 초과하면 냉연이 매우 곤란해지고, 압연 시에 강 소재가 균열되어 버린다. 그 때문에, Si 함유량의 상한을 7.0%로 한다. Si 함유량의 상한은 바람직하게는 4.5%, 더욱 바람직하게는 4.0%이다.

또한, Si 함유량이 0.8%보다 적으면, 마무리 어닐링 시에 γ 변태가 발생하여, 강판의 결정 방위가 손상되어 버린다. 그 때문에, Si 함유량의 하한을 0.8%로 한다. Si 함유량의 하한은, 바람직하게는 2.0%, 더욱 바람직하게는 2.5%이다.

C는, 1차 재결정 조직을 제어하는 데 있어서 유효한 원소이나, 자기 특성에 악영향을 미치므로, 마무리 어닐링 전에 탈탄 처리를 실시하여 제거할 필요가 있다.

규소 강 소재의 C 함유량이 0.085%보다 많으면, 탈탄 어닐링 시간이 길어져, 공업 생산에 있어서의 생산성이 손상되어 버린다. 그 때문에, C 함유량의 상한을 0.085%로 한다. C 함유량의 상한은, 보다 바람직하게는 0.070%이다.

산가용성 Al은, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판의 제조 방법에 있어서, N과 결합하여, (Al, Si)N으로서 인히비터로서의 기능을 행하기 위해 필수적인 원소이다. 산가용성 Al 함유량은, 2차 재결정이 안정되는 0.010 내지 0.065%로 한다.

산가용성 Al 함유량의 하한은, 바람직하게는 0.020%, 더욱 바람직하게는 0.025%이다. 산가용성 Al 함유량의 상한은, 바람직하게는 0.040%, 더욱 바람직하게는 0.030%이다.

N 함유량이 0.012%를 초과하면, 냉간 압연 시, 강판 중에 블리스터라고 불리는 공공이 생기므로, N 함유량은 0.012%를 초과하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 또한, Al과 결합하여 인히비터로서의 기능을 행하기 위해서는, N 함유량을 0.004% 이상으로 할 필요가 있다. N 함유량의 하한은, 바람직하게는 0.006%, 더욱 바람직하게는 0.007%이다. N 함유량의 상한은, 바람직하게는 0.010%, 더욱 바람직하게는 0.009%이다.

Mn과 S는, 열간 압연에 있어서의 균열의 발생을 방지하는 관점에서, Mn/(S+Se)≥4가 되는 바와 같은 범위에서 첨가하는 것이 바람직하다. Mn 함유량을 많게 하면 포화 자속이 저하되어 버리므로, Mn 함유량은 1.00% 이하로 하는 것이 바람직하다. S 함유량은 0.050% 이하가 바람직하고, 0.015% 이하가 보다 바람직하고, 0.010% 이하가 더욱 바람직하고, 0.007% 이하가 보다 한층 바람직하다.

또한, S는 그 일부를 Se로 치환할 수 있다. 그 때문에, Se를 포함하는 경우, S+Se:0.050% 이하인 것이 바람직하고, Mn/(S+Se)≥4가 되는 범위인 것이 바람직하다.

Mn과 S는, 2차 재결정의 인히비터로서 활용되는 경우가 있다. 이 경우, 2차 재결정이 안정되는 Mn 함유량은, 0.02 내지 0.30%의 범위이다. Mn 함유량의 하한은, 바람직하게는 0.05%이며, 더욱 바람직하게는 0.07%이다. Mn 함유량의 상한은, 바람직하게는 0.15%, 더욱 바람직하게는 0.10%이다. 또한, 이 경우, 바람직한 S 함유량은, 0.010 내지 0.050%의 범위이다. S의 함유량은, 바람직하게는 0.015% 이상, 더욱 바람직하게는 0.020% 이상이다. S 함유량은, 보다 바람직하게는 0.040% 이하이다. 또한, S를 Se로 치환할 수도 있다.

다구치·사카쿠라 등에 의한 제조법(예를 들어 일본 특허 공고 소40-15644호 공보)에 있어서는, Mn과 S는, 2차 재결정의 인히비터로서 활용한다. 한편, 고마쓰 등에 의한 제조법(예를 들어 일본 특허 공고 소62-45285호 공보)에 있어서는, Mn과 S는, 2차 재결정의 인히비터로서 사용하지 않는다.

Sn과 Sb는, 잘 알려져 있는 입계 편석 원소이다. 방향성 전자 강판에 있어서도, 지금까지 고 노점 분위기 중에서는, Sb 및 Sn이 표면의 시일성을 높여 산화를 방지하는 것은 알려져 있었지만, Sb 및 Sn이 저 노점 분위기 중에서 탈탄을 촉진하는 것은 알려져 있지 않았다.

Sn 및/또는 Sb에 의한 탈탄 촉진 효과를 얻기 위해서는, Sn과 Sb의 한쪽 또는 양쪽을, 총량으로 0.01% 이상 함유시킬 필요가 있다. Sn 및/또는 Sb의 함유량의 총량 하한은, 바람직하게는 0.03%, 더욱 바람직하게는 0.05%이다. Sn 및/또는 Sb의 함유량의 총량 상한은, 0.20%이다. Sn 및/또는 Sb를, 총량으로 0.20%를 초과하여 함유시켜도 탈탄 촉진 효과는 거의 포화되어 버린다.

Cr은, 탈탄 어닐링에 있어서의 산화층 형성 거동에 영향을 미치고, 탈탄성을 개선함과 함께 그 후의 표면 평활화를 촉진하는 원소이다. 그 때문에, 함유시켜도 된다. 함유시키는 경우, Cr 함유량은 탈탄성의 개선 효과가 얻어지는 0.02 내지 0.50%로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, Cr 함유량의 하한은 0.05%이다. Cr 함유량의 상한은, 보다 바람직하게는 0.39%이다.

또한, 본 실시 형태에서는, 규소 강 소재가, 상기한 기본 원소 및 불순물에 추가하여, 선택 원소를 함유해도 된다. 예를 들어, 상기한 잔부인 Fe의 일부 대신에, 선택 원소로서, Cu, P, Ni, B, V, Nb, Mo, Ti 및 Bi로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상 함유해도 된다.

이들의 선택 원소는, 그 목적에 따라 함유시키면 된다. 따라서, 이들의 선택 원소의 하한을 한정할 필요가 없고, 하한이 0%이어도 된다. 또한, 이들의 선택 원소가 불순물로서 함유되어도, 상기 효과는 손상되지 않는다.

Cu:0% 이상 0.4% 이하

Cu(구리)는 전기 저항을 높여서 철손을 저감하는 데 유효한 원소이다. 따라서, Cu를 0.4% 이하의 함유량의 범위에서 함유시켜도 된다. Cu 함유량이 0.4%를 초과하면, 철손 저감 효과가 포화되어 버림과 함께, 열간 압연 시에 "구리 벗겨짐"이라고 하는 표면 손상의 원인이 되는 경우가 있다. Cu 함유량의 하한은 0.05%인 것이 바람직하고, 0.1%인 것이 보다 바람직하다. Cu 함유량의 상한은 0.3%인 것이 바람직하고, 0.2%인 것이 보다 바람직하다.

P:0% 이상 0.5% 이하

P(인)는 전기 저항을 높여서 철손을 저감하는 데 유효한 원소이다. 따라서, P를 0.5% 이하의 함유량의 범위에서 함유시켜도 된다. P 함유량이 0.5%를 초과하면, 규소 강판의 압연성에 문제가 발생하는 경우가 있다. P 함유량의 하한은 0.005%인 것이 바람직하고, 0.01%인 것이 보다 바람직하다. P 함유량의 상한은 0.2%인 것이 바람직하고, 0.15%인 것이 보다 바람직하다.

Ni:0% 이상 1.0% 이하

Ni(니켈)는 전기 저항을 높여서 철손을 저감하는 데 유효한 원소이다. 또한, Ni는 열연판의 금속 조직을 제어하여, 자기 특성을 높이는 동시에 유효한 원소이다. 따라서, Ni를 1.0% 이하의 함유량의 범위에서 함유시켜도 된다. Ni 함유량이 1.0%를 초과하면, 2차 재결정이 불안정해지는 경우가 있다. Ni 함유량의 하한은 0.01%인 것이 바람직하고, 0.02%인 것이 보다 바람직하다. Ni 함유량의 상한은 0.2%인 것이 바람직하고, 0.1%인 것이 보다 바람직하다.

B:0% 이상 0.008% 이하

B(보론)는 BN으로서 인히비터 효과를 발휘하는 유효한 원소이다. 따라서, B를 0.008% 이하의 함유량의 범위에서 함유시켜도 된다. B 함유량이 0.008%를 초과하면, 자기 특성이 열화될 우려가 있다. B 함유량의 하한은 0.0005%인 것이 바람직하고, 0.001%인 것이 보다 바람직하다. B 함유량의 상한은 0.005%인 것이 바람직하고, 0.003%인 것이 보다 바람직하다.

V:0% 이상 0.15% 이하

Nb:0% 이상 0.20% 이하

Ti:0% 이상 0.015% 이하

V(바나듐), Nb(니오븀) 및 Ti(티타늄)는 N이나 C와 결합하여 인히비터로서 기능하는 유효한 원소이다. 따라서, V를 0.15% 이하, Nb를 0.20% 이하, 및/또는 Ti를 0.015% 이하의 함유량의 범위에서 함유시켜도 된다. 이들의 원소가 최종 제품에 잔류하고, V 함유량이 0.15%를 초과하고, Nb 함유량이 0.20%를 초과하고, 또는 Ti 함유량이 0.015%를 초과하면, 자기 특성이 열화될 우려가 있다.

V 함유량의 하한은 0.002%인 것이 바람직하고, 0.01%인 것이 보다 바람직하다. V 함유량의 상한은 0.10%인 것이 바람직하고, 0.05%인 것이 보다 바람직하다.

Nb 함유량의 하한은 0.005%인 것이 바람직하고, 0.02%인 것이 보다 바람직하다. Nb 함유량의 상한은 0.10%인 것이 바람직하고, 0.08%인 것이 보다 바람직하다.

Ti 함유량의 하한은 0.002%인 것이 바람직하고, 0.004%인 것이 보다 바람직하다. Ti 함유량의 상한은 0.010%인 것이 바람직하고, 0.008%인 것이 보다 바람직하다.

Mo:0% 이상 0.10% 이하

Mo(몰리브덴)도, 전기 저항을 높여서 철손을 저감하는 데 유효한 원소이다. 따라서, Mo를 0.10% 이하의 범위에서 함유시켜도 된다. Mo 함유량이 0.10%를 초과하면, 강판의 압연성에 문제가 발생하는 경우가 있다. Mo 함유량의 하한은 0.005%인 것이 바람직하고, 0.01%인 것이 보다 바람직하다. Mo 함유량의 상한은 0.08%인 것이 바람직하고, 0.05%인 것이 보다 바람직하다.

Bi:0% 이상 0.010% 이하

Bi(비스무트)는 황화물 등의 석출물을 안정화되어 인히비터로서의 기능을 강화하는 데 유효한 원소이다. 따라서, Bi를 0.010% 이하의 범위에서 함유시켜도 된다. Bi 함유량이 0.010%를 초과하면, 자기 특성이 열화되는 경우가 있다. Bi 함유량의 하한은 0.001%인 것이 바람직하고, 0.002%인 것이 보다 바람직하다. Bi 함유량의 상한은 0.008%인 것이 바람직하고, 0.006%인 것이 보다 바람직하다.

[방향성 전자 강판의 제조 방법]

상술한 화학 조성의 규소 강 소재로부터 {110} <001> 방위에 발달한 집합 조직을 갖는 방향성 전자 강판을 제조하기 위해서는, 다음과 같은 공정을 거친다.

먼저, 상술한 화학 성분을 갖는 용강을 주조하여 (S100) 규소 강 소재를 얻고, 이 규소 강 소재를 통상의 열간 압연 공정(S102)에 의해 열연판으로 한다. 혹은, 열간 압연 공정(S102) 대신에, 용강을 연속 주조하여 얇은 띠로 해도 된다.

상기 열연판 또는 연속 주조 얇은 띠는 즉시, 혹은 열연판 어닐링 공정(S104)을 거쳐, 냉간 압연 공정(S106)에 제공된다.

열연판 어닐링 공정(S104)에 있어서의 어닐링은, 750 내지 1200℃의 온도 영역에서 30초 내지 30분간 행해져도 된다.

열연판 어닐링 공정은 제품의 자기 특성을 높이기 위해 유효하다. 열연판 어닐링 공정의 유무는, 최종적으로 제조되는 방향성 전자 강판에 요구되는 특성 및 제조 비용에 따라서 결정하면 되고, 열연판 어닐링 공정은 생략해도 된다.

냉간 압연 공정(S106)에 있어서의 냉간 압연은, 1회 혹은 어닐링을 사이에 두는 복수의 냉간 압연에 의해 행한다. 1회의 냉간 압연을 행하는 경우에는, 압하율을 80% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 어닐링을 사이에 두는 복수의 냉간 압연을 행하는 경우, 최종의 어닐링 후의 최종의 냉간 압연 압하율이 80% 이상으로 되는 것이 보다 바람직하다. 이 공정에 의해 얻어지는 냉연판은, 최종 판 두께의 강판이다.

냉간 압연 후의 재료는, 강 중에 포함되는 탄소를 제거하기 위해, 탈탄 어닐링 공정(S108)을 거친다.

본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판의 제조 방법에서는, 탈탄 어닐링 공정(S108)에 있어서, 습수소 분위기 중에서 탈탄 어닐링을 행한다. 탈탄 어닐링 공정(S108)의 분위기 가스를 철(Fe)계 산화물이 형성되지 않는 산화도에 제어하여 어닐링한다.

탈탄 어닐링 공정(S108)에 있어서, 가열대와 균열대를 구비하는 탈탄 어닐링로를 사용하여 탈탄 어닐링을 행하는 경우, 가열대의 분위기 가스의 산화도 P1은, 하기의 식 1을 충족하는 것이 바람직하다.

0.01≤P1≤0.15 (식 1)

탈탄 어닐링 공정(S108)에 있어서의 균열대의 분위기 가스의 산화도 P2는, 하기의 식 2를 충족하는 것이 바람직하다.

0.01≤P2≤0.15 (식 2)

산화도 P1 및 산화도 P2는, 수소, 질소 및 수증기를 함유하는 분위기 가스에 있어서의 수소 분압에 대한 수증기 분압의 비「P_H2O/P_H2」로 표시되는 산화도이다.

탈탄 어닐링 공정(S108)에 있어서의 가열대의 분위기 가스의 산화도 P1 및 산화도 P2를 상기의 식 1 및 식 2로 규정함으로써, Sn 및/또는 Sb가, 가열 시에 표면에 편석하여 최표면의 초기 산화막을 변질시켜, 탈탄성이 개선된다고 생각된다.

이후의 공정에서 알루미나를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 도포하여 강판을 적층하고, 마무리 어닐링 후의 강판 표면을 평활화시키기 위해서는, 이 탈탄 어닐링에 있어서, Fe계의 산화물(Fe₂SiO₄, FeO 등)을 형성시키지 않는 산화도로 어닐링을 행하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 통상 탈탄 어닐링이 행해지는 800 내지 850℃의 온도 영역에 있어서는, 가열대의 분위기 가스의 산화도 P1 및 균열대의 분위기 가스의 산화도 P2를 0.15 이하에 조정함으로써, Fe계 산화물의 생성을 억제할 수 있다.

산화도 P1 및 산화도 P2가 0.15 초과인 경우, 제품의 표면 하에 개재물이 생성하여 철손 저하의 장해가 된다. 단, 너무나 산화도를 낮추면 탈탄 속도가 느려져 버린다. 이 양자를 감안하면, 이 온도 영역에 있어서는 산화도 P1 및 산화도 P2(P_H2O/P_H2)는 0.01 내지 0.15의 범위가 바람직하다.

또한, 탈탄 어닐링 공정에서는, 또한 탄소가 저감됨과 함께, 또한 양호한 철손이 얻어진다고 하는 관점에서는, 가열대의 분위기 가스의 산화도 P1과 균열대의 분위기 가스의 산화도 P2가 하기의 식 4를 충족하는 것이 보다 바람직하다.

P1>P2 (식 3)

탈탄 공정에 있어서, 실온으로부터 균열대의 온도까지의 승온 속도(가열대의 승온 속도)는 평균 7℃/초 이상, 바람직하게는 9℃/초 이상으로 하는 것이 바람직하다. 승온 너무 속도가 느리면 탈탄성이 열화되게 된다. 또한, 상한에 대해서 규정할 필요는 없지만, 너무 빠르면 균열 온도를 제어하는 것이 어려워진다.

균열대의 온도 및 균열대에서의 유지 시간은, 750 내지 900℃에서, 10 내지 600초로 하는 것이 바람직하다. 균열대의 온도(어닐링 온도)가 750℃ 미만이면, 탈탄 속도가 느려지고 생산성이 저하된다. 한편, 900℃ 초과이면 1차 재결정 입경이 원하는 사이즈를 초과해 버리므로, 마무리 어닐링 후의 자기 특성이 열화된다. 또한, 유지 시간이 10초 미만이면, 탈탄을 충분히 행할 수 없다. 한편, 600초 초과이면 생산성이 저하된다.

탈탄 어닐링 공정(S108) 전으로부터 마무리 어닐링 공정(S112)에 있어서의 2차 재결정이 개시할 때까지의 사이에 질화 처리 공정(S110)을 포함하고 있어도 된다.

이 질화 처리의 방법은 특별히 한정되는 것은 아니며, 암모니아 등의 질화능이 있는 분위기 가스 중에서 행하는 방법, 질화능이 있는 질화물을 어닐링 분리제에 첨가하는 방법 등이 있다.

예를 들어, 질화 처리 공정(S110)은 고마쓰 등에 의한 (Al, Si)N을 주히비터로서 사용하는 제조법(일본 특허 공고 소62-45285호 공보) 등의 질화 처리가 바람직하게 사용된다.

마무리 어닐링 공정(S112)에서는, 알루미나를 주성분으로 하는(알루미나를 50질량% 이상 포함함) 어닐링 분리제를 사용한다. 어닐링 분리제에는, 알루미나 외에 또한 마그네시아를 5 내지 50질량% 함유시키는 것이 바람직하다. 마그네시아를 함유시키면, 강판 표면의 멀라이트(3Al₂O₃ㆍ2SiO₂) 등의 개재물 형성이 억제되고, 철손이 안정적으로 향상된다.

마무리 어닐링에서는, 산화층을 갖는 강판의 표면에, 상기의 알루미나를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 도포하여 건조시키고, 건조 후, 코일형으로 권취하여, 마무리 어닐링(2차 재결정 어닐링)에 제공한다.

알루미나(Al₂O₃)를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 사용한 경우, 마무리 어닐링을 행해도, 강판 표면에 포르스테라이트 등의 무기 광물질의 피막이 생성되는 것을 억제할 수 있다.

어닐링 분리제의 도포에 대해서, 탈탄 어닐링판을 적층(코일)할 때, 실리카와 반응하기 어려운 알루미나를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 물 슬러리로, 혹은 정전 도포법 등에 의해 도포함으로써, 마무리 어닐링 후의 표면을 경면상에 마무리하고, 철손을 크게 저하시킬 수 있다.

이 적층한 탈탄 어닐링판을 마무리 어닐링하여, 2차 재결정과 질화물이나 황화물 등의 순화를 행한다. 2차 재결정을, 일정한 온도로 유지하는 등의 수단에 의해 소정의 온도 영역에서 행하는 것은, 자속 밀도를 높이는 데 유효하다.

마무리 어닐링은 예를 들어 수소 및 질소를 함유하는 분위기 가스 중에서, 1150 내지 1250℃까지 승온하고, 10 내지 30시간 어닐링하는 조건으로 행하면 되지만, 질화물이나 황화물의 순화 등을 행하는 경우, 2차 재결정 완료 후, 100% 수소로 1100℃ 이상의 온도에서 어닐링하는 것이 바람직하다.

마무리 어닐링 공정(S112) 후, 절연 피막 형성 공정(S114)에 있어서, 강판의 표면에 강판에 장력을 부여하는 절연 피막을 형성해도 된다.

또한, 필요에 따라서, 상술한 각 공정의 사이에, 치형 등에 의한 기계적 방법, 에칭 등에 의한 화학적 방법, 레이저 조사나 전자선의 조사 등에 의해 자구 세분화 처리를 실시해도 된다.

이상과 같이, 냉간 압연 후의 재료의 강 중에 포함되는 탄소를 제거하기 위해, 습수소 분위기 중에서 탈탄 어닐링을 행하는 탈탄 어닐링 공정에 있어서, 분위기 가스를 철계 산화물이 형성되지 않는 산화도에 제어하여 어닐링하는 것이 본 발명의 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판의 제조 방법의 주요한 특징이다.

또한, 상술의 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판의 제조 방법에서는, 탈탄 어닐링 공정 전으로부터 마무리 어닐링의 2차 재결정 발현 전까지(예를 들어, 600 내지 1000℃의 온도 영역의 상태에서), 질화 처리 공정을 더 포함해도 된다. 구체적으로는, 질화 처리 공정은 탈탄 어닐링 공정 전에 독립적으로 실시하거나, 탈탄 어닐링 공정에 있어서 가열 단계, 균열 단계, 냉각 단계의 1단계 또는 복수의 단계로 실시하거나, 탈 어닐링 공정 후에 독립적으로 실시하거나, 또는, 어닐링 분리제에 질소 화합물을 첨가하여 마무리 어닐링 공정의 2차 재결정 발현 전까지 실시해도 된다.

상술한 실시 형태의 제조 방법에 의해 얻어지는 방향성 전자 강판은, 주로 변압기 그 외의 전기 기기 등의 철심으로서 이용할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명의 실시예를 설명하지만, 실시예에서 채용한 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위한 실시 양태이며, 본 발명은, 이 실시 양태에 한정되는 것은 아닌 것은 자명하다.

본 발명자들은, 규소 강판의 표면에 있어서의 탈탄 거동에 대하여 탈탄 어닐링 초기에 형성되는 산화층이 이후의 탈탄 거동에 큰 영향을 미치는 것이라고 생각하고, 이에 관련된 다양한 실험을 행하였다.

본 발명자들은, 규소 강 소재의 성분으로서, Sn이나 Sb의 함유, 또한 Cr을 함유시킨 경우에 있어서, 냉간 압연 후의 재료의 강 중에 포함되는 탄소를 제거하기 위해, 습수소 분위기 중에서 탈탄 어닐링을 행하는 탈탄 어닐링 공정에서의 탈탄 반응의 안정적에 대해서 검토하였다.

<실시예 1>

주조에 의해 얻어진 질량으로, Si:3.3%, Mn:0.14%, C:0.05%, S:0.007%, 산가용성 Al:0.027%, N:0.008%를 함유하고, 잔부 Fe 및 불순물로 이루어지는 규소 강 슬래브를 가열 후, 판 두께 2.0㎜까지 열간 압연하였다. 이 열연판을 1100℃에서 가열 후 900℃에 강온하여 30초 유지하는 어닐링을 실시한 후, 최종 판 두께가 0.22㎜가 되도록 1회의 냉간 압연을 행하였다.

이 냉연판을, 수소 75% 및 질소 25%를 함유하는 분위기 가스 중에 있어서, 노점을 변경함으로써 산화도(P_H2O/P_H2)를 바꾸고, 가열 속도 7℃/초에서 온도 830℃까지 승온하여 120초 유지하는 탈탄 어닐링을 행하였다. 실시예 1에서는, 가열대의 산화도와 균열대의 산화도는 동등하다.

그 후, 암모니아 가스 중에서 강 중 질소량을 0.02질량%까지 높여, 인히비터를 강화하였다.

이 탈탄 어닐링판에, 알루미나를 주성분으로 하는 어닐링 분리제(알루미나 80질량%+마그네시아 20질량%)를 물 슬러리상으로 도포한 후, 수소 75% 및 질소 25%를 함유하는 분위기 가스 중에서 1200℃까지 승온하고, 수소 100% 분위기 가스 중에 전환한 후, 1200℃에서 20시간 어닐링하는 마무리 어닐링을 실시하였다.

이상의 공정에 의해 제작된 시료에 대해서, 수세, 시료 전단 후, 또한 응력 제거 어닐링을 행하고, 또한 강판에 장력을 부여하는 절연 피막을 형성한(장력 코팅을 실시한) 후, 레이저 조사를 행하고, SST법에 의해 자기 측정을 행하였다. 탈탄 어닐링 후의 탄소량 및 상기 자기 측정에 의해 얻어진 철손(W_17/50)의 값을 표 1에 나타낸다.

표 1에 있어서, 「Ex」는 양호한 결과인 것을 의미하고, 「G」는 허용 가능한 범위인 것을 의미하고, 「B」는 바람직하지 않은 결과인 것을 의미한다.

표 1로부터, 산화도가 0.01 내지 0.15의 습윤 가스(수증기-수소-질소 혼합 가스) 분위기 하에서 어닐링한 경우는, 탄소량이 0.02% 이하에 저감되어 있으므로 마무리 어닐링 중에 변태하여 결정 방위가 손상되는 일도 없이, 0.70W/kg 이하의 양호한 철손이 얻어지고 있다. 그러나, 강 중 탄소량이 0.0030%(30ppm) 초과로 되어 있기 때문에, 자기 시효(경시 변화에 수반하는 자기 특성의 열화)의 우려가 있다.

또한, 산화도가 0.20 이상인 습윤 가스 분위기 하에서 어닐링한 경우는, 강 중 탄소량은 0.0030% 이하가 되지만, 양호한 철손은 얻을 수 없다.

탄소량이 0.0030% 이하에 저감되지 않는 원인은, 탈탄 어닐링의 가열 과정에서 강판 표면에 형성되는 산화물의 질과 형태에 의존하는 것으로 생각된다. 탈탄 어닐링의 표면에 있어서는, 일반적으로 탈탄(강 중 탄소의 산화) 반응과 실리카 등의 산화물 형성(강 중 실리콘의 산화) 반응이, 분위기의 수분에 대하여 경합하여 행해지고 있다.

실시예 1의 결과로부터, 철계 산화물이 형성하지 않는 바와 같은 저산화도 분위기 가스 중에서 어닐링하면, 일반적으로 강판 표면의 실리카는 조밀한 막 형상으로 생성하고 탈탄을 저해하는 것으로 생각된다.

<실시예 2>

실리카 형성 반응에 미치는 표면 편석 형성 원소나 산화물 형성 원소의 영향에 대해서 검토를 행하였다. 그 결과를 실시예 2로서 이하에 설명한다.

주조에 의해 얻어진 질량으로, Si:3.3%, Mn:0.14%, C:0.05%, S:0.007%, 산가용성 Al:0.027%, N:0.008%, Sn:0.07%를 함유하고, 잔부 Fe 및 불순물로 이루어지는 규소 강 슬래브를, 가열 후, 판 두께 2.0㎜까지 열간 압연하였다. 이 열연판을 1100℃로 가열 후 900℃로 강온하여 30초 유지하는 어닐링한 후, 최종 판 두께가 0.22㎜가 되도록 1회의 냉간 압연을 행하였다.

이 냉연판을, 수소 75% 및 질소 25%를 함유하는 분위기 가스 중에 있어서, 노점을 변경함으로써 산화도(P_H2O/P_H2)를 바꾸고, 가열 속도 7℃/초에서 온도 830℃까지 승온하여 120초 유지하는 탈탄 어닐링을 행하였다. 실시예 2에서는, 가열대의 산화도와 균열대의 산화도는 동등하다.

그 후, 암모니아 가스 중에서 강 중 질소량을 0.02질량%까지 높여(질화 처리), 인히비터를 강화하였다.

이 탈탄 어닐링판에, 알루미나를 주성분으로 하는 어닐링 분리제(알루미나 50질량%+마그네시아 50질량%)를 물 슬러리상으로 도포한 후, 수소 75% 및 질소 25%를 함유하는 분위기 가스 중에서 1200℃까지 승온하고, 그 후, 수소 100% 분위기 가스로 전환하여 1200℃에서 20시간 어닐링하는 마무리 어닐링을 실시하였다. 이상의 공정에 의해 제작된 시료에 대해서, 수세, 시료 전단 후, 또한 응력 제거 어닐링을 행하고, 또한 강판에 장력을 부여하는 절연 피막을 형성한(장력 코팅을 실시한) 후, 레이저 조사를 행하고, SST법에 의해 자기 측정을 행하였다. 탈탄 어닐링 후의 탄소량 및 상기 자기 측정에 의해 얻어진 철손(W_17/50)의 값을 표 2에 나타낸다.

표 2에 있어서, 「Ex」는 양호한 결과인 것을 의미하고, 「G」는 허용 가능한 범위인 것을 의미하고, 「B」는 바람직하지 않은 결과인 것을 의미한다.

표 2로부터, 산화도가 0.01 내지 0.15의 습윤 가스(수증기-수소-질소 혼합 가스) 분위기 하에서 어닐링한 경우는, 양호한 철손이 얻어짐과 함께, 강 중 탄소량이 0.0030% 이하가 되는 것을 알 수 있다.

상기 실험에 의해, Sn을 적량 함유시키면, 철계 산화물이 형성하지 않는 바와 같은 저산화도 분위기 가스 중에서 탈탄 어닐링을 실시했을 때에 탈탄 반응이 촉진되는 것이 판명되었다. Sb를 함유시킨 경우에도, Sn과 마찬가지의 효과가 있고, 그 효과는 Sb와 Sn의 총량으로 정리할 수 있다. 이것은, Sb와 Sn는 편석 원소이며, 양자 모두 강판 표면에 편석하여 Si의 표면에 대한 확산을 억제하고, 표면 실리카막의 형성을 억제하고 있는 것으로 추정된다.

<실시예 3>

실시예 3에서는, 실시예 2에 있어서, Sn 및 Sb(편석 원소)와 함께 Cr을 적량 함유시킨 경우의 탈탄 반응의 안정화에 대해서 검토하였다.

주조에 의해 얻어진 질량으로, Si:3.3%, Mn:0.14%, C:0.05%, S:0.007%, 산가용성 Al:0.027%, N:0.008%, Sn:0.05%, Sb:0.01%, Cr:0.12%를 함유하고, 잔부 Fe 및 불순물로 이루어지는 규소 강 슬래브를 가열 후, 열연하여 판 두께 2.0㎜까지 열간 압연하였다. 이 열연판을 1100℃로 가열 후 900℃로 강온하여 30초 유지하는 어닐링을 실시한 후, 최종 판 두께가 0.22㎜가 되도록 1회의 냉간 압연을 행하였다.

이 냉연판을, 수소 75% 및 질소 25%를 함유하는 분위기 가스 중에 있어서, 노점을 변경함으로써 산화도(P_H2O/P_H2)를 바꾸고, 가열 속도 7℃/초에서 온도 830℃까지 승온하고, 830℃에서 120초 유지하는 탈탄 어닐링을 행하였다. 실시예 3에서는, 가열대의 산화도와 균열대의 산화도는 동등하다.

이 탈탄 어닐링판에, 알루미나를 주성분으로 하는 어닐링 분리제(알루미나 70질량%+마그네시아 30질량%)를 물 슬러리상으로 도포한 후, 수소 75% 및 질소 25%를 함유하는 분위기 가스 중에서 1200℃까지 승온하고, 그 후, 수소 100% 분위기 가스로 전환하여 1200℃에서 20시간 어닐링하는 마무리 어닐링을 실시하였다.

이상의 공정에 의해 제작된 시료에 대해서, 수세, 시료 전단 후, 또한 응력 제거 어닐링을 행하고, 또한 강판에 장력을 부여하는 절연 피막을 형성한(장력 코팅을 실시한) 후, 레이저 조사를 행하고, SST법에 의해 자기 측정을 행하였다.

탈탄 어닐링 후의 탄소량 및 상기 자기 측정에 의해 얻어진 철손(W_17/50)의 값을 표 3에 나타낸다.

표 3에 있어서, 「Ex」는 양호한 결과인 것을 의미하고, 「G」는 허용 가능한 범위인 것을 의미하고, 「B」는 바람직하지 않은 결과인 것을 의미한다.

표 3으로부터, 산화도가 0.01 내지 0.20의 습윤 가스(수증기-수소-질소 혼합 가스) 분위기 하에서 어닐링한 경우는, 양호한 철손이 얻어짐과 함께, 강 중 탄소량이 0.0030% 이하가 되는 것을 알 수 있다. Cr을 함유시킴으로써, 산화도 여유도의 상한을 확장할 수 있다. 함유된 Cr은, Sn이나 Sb와는 달리, 탈탄 어닐링의 가열 과정에서 산화물을 형성함으로써, 막상 실리카의 생성에 영향을 미치고, 탈탄 반응을 촉진하고 있는 것으로 추정된다.

<실시예 4>

실시예 4에서는, 가열대의 산화도와 균열대의 산화도를 변경한 경우의 탈탄 반응의 안정화에 대해서 검토하였다.

주조에 의해 얻어진 질량으로, Si:3.3%, Mn:0.14%, C:0.05%, S:0.007%, 산가용성 Al:0.027%, N:0.008%, Sn:0.05%, Sb:0.01%를 함유하고, 잔부 Fe 및 불순물로 이루어지는 규소 강 슬래브를 가열 후, 열연하여 판 두께 2.0㎜까지 열간 압연하였다. 이 열연판을 1120℃까지 가열 후 950℃로 강온하여 30초 유지하는 어닐링을 실시한 후, 최종 판 두께가 0.22㎜가 되도록 1회의 냉간 압연을 행하였다.

이 냉연판을, 수소 75% 및 질소 25%를 함유하는 분위기 가스 중에 있어서, 노점을 변경함으로써 산화도(P_H2O/P_H2)를 바꾸고, 가열 속도 7℃/초에서 온도 830℃까지 승온하여, 830℃에서 120초 유지하는 탈탄 어닐링을 행하였다. 실시예 4에서는, 균열대의 산화도를 0.08로서 가열대의 산화도를 변경하였다.

탈탄 어닐링 후의 탄소량 및 상기 자기 측정에 의해 얻어진 철손(W_17/50)의 값을 표 4에 나타낸다.

표 4로부터, 가열대의 습윤 가스(수증기-수소-질소 혼합 가스)의 산화도를 균열대의 산화도(0.08)보다도 높게 함으로써, 또한 탄소가 저감됨과 함께, 또한 양호한 철손이 얻어지는 것을 알 수 있다.

<실시예 5>

또한, 냉간 압연 공정에 대해서 검토하였다. 그 결과를 실시예 5로서 이하에 설명한다.

주조에 의해 얻어진 질량으로, Si:3.2%, Mn:0.1%, C:0.05%, S:0.006%, 산가용성 Al:0.028%, N:0.008%, Sn:0.05%, Cr:0.11%를 함유하고, 잔부 Fe 및 불순물로 이루어지는 규소 강 슬래브를 가열 후, 판 두께 2.6㎜까지 열간 압연하였다. 일부의 열연판에 대해서는, 1100℃에서 어닐링(열연판 어닐링)한 후, 판 두께 2.0㎜까지 냉간 압연하고, 또한 1120℃까지 가열 후 950℃로 강온하여 30초 유지하는 어닐링(중간 어닐링)을 행한 후, 최종 판 두께가 0.22㎜가 되도록 냉간 압연하였다(공정 A). 나머지의 열연판에 대해서는, 열연판 어닐링을 실시하지 않고 판 두께 2.0㎜까지 냉간 압연하고, 또한 1120℃까지 가열 후 950℃로 강온하여 30초 유지하는 어닐링을 행한 후, 최종 판 두께가 0.22㎜가 되도록 냉간 압연하였다(공정 B). 최종 어닐링 후의 냉간 압연율은, 어떤 경우도 89%이었다.

이 냉연판을, 수소 75% 및 질소 25%를 함유하는 분위기 가스 중에 있어서, 0.06의 산화도(P_H2O/P_H2)로, 가열 속도 30℃/초에서 온도 830℃까지 승온하여 120초 유지하는 탈탄 어닐링을 행하였다. 실시예 5에서는, 가열대의 산화도와 균열대의 산화도는 동등하다.

그 후, 암모니아 가스 중에서 강 중 질소량을 0.025질량%까지 높여, 인히비터를 강화하였다.

이 탈탄 어닐링판에, 알루미나를 주성분으로 하는 어닐링 분리제(알루미나 90질량%+마그네시아 10질량%)를 물 슬러리상으로 도포한 후, 수소 75% 및 질소 25%를 함유하는 분위기 가스 중에서 1200℃까지 승온하고, 그 후, 수소 100% 분위기 가스로 전환하여 1200℃에서 20시간 어닐링하는 마무리 어닐링을 실시하였다.

탈탄 어닐링 후의 탄소량 및 상기 자기 측정에 의해 얻어진 철손(W_17/50)의 값을 표 5에 나타낸다.

표 5에 있어서, 「Ex」는 양호한 결과인 것을 의미한다.

표 5에 나타낸 바와 같이, 어느 공정을 거친 경우에서도, 탈탄 후의 강 중 탄소량이 0.0030%(30ppm) 이하가 됨과 함께, 양호한 철손이 얻어졌다.

<실시예 6>

표 6에 나타내는 성분을 함유하고, 잔부 Fe 및 불순물로 이루어지는, 주조에 의해 얻어진 규소 강 슬래브를 가열 후, 판 두께 2.3㎜까지 열간 압연하였다. 이 열연판을 1100℃에서 60초 유지하는 어닐링을 실시한 후, 최종 판 두께가 0.22㎜가 되도록 1회의 냉간 압연을 행하였다.

이 냉연판을, 수소 75% 및 질소 25%를 함유하는 분위기 가스 중에 있어서, 0.10의 산화도(P_H2O/P_H2)로, 가열 속도 30℃/초에서 온도 830℃까지 승온한 후, 0.06의 산화도(P_H2O/P_H2)로 전환하여 120초 유지하는 탈탄 어닐링을 행하였다.

이 탈탄 어닐링판에, 알루미나를 주성분으로 하는 어닐링 분리제(알루미나 60질량%+마그네시아 40질량%)를 물 슬러리상으로 도포한 후, 수소 75% 및 질소 25%를 함유하는 분위기 가스 중에서 1200℃까지 승온하고, 그 후, 수소 100% 분위기 가스로 전환하여 1200℃에서 20시간 어닐링하는 마무리 어닐링을 실시하였다. 이상의 공정에 의해 제작된 시료에 대해서, 수세, 시료 전단 후, 또한 응력 제거 어닐링을 행하고, 또한 강판에 장력을 부여하는 절연 피막을 형성한(장력 코팅을 실시한) 후, 레이저 조사를 행하고, SST법에 의해 자기 측정을 행하였다. 탈탄 어닐링 후의 탄소량 및 상기 자기 측정에 의해 얻어진 철손(W_17/50)의 값을 표 6에 나타낸다.

표 6에 나타낸 바와 같이, 어느 조성의 규소 강 슬래브를 사용한 경우에서도, 탈탄 후의 강 중 탄소량이 0.0030%(30ppm) 이하가 됨과 함께, 양호한 철손이 얻어졌다.

이상의 결과로부터, 규소 강 슬래브가 성분으로서, Sn이나 Sb를 함유시키는 것, 또한 Cr을 적량 함유시킴으로써, 냉간 압연 후의 재료의 강 중에 포함되는 탄소를 제거하기 위해, 습수소 분위기 중에서 탈탄 어닐링을 행하는 탈탄 어닐링 공정에 있어서, 탈탄 반응을 안정적으로 행하게 함과 함께 강판 표면의 평활화를 촉진하여 양호한 철손 특성의 제품을 제조하는 것이 가능하게 되는 것을 알았다.

본 발명에 따르면, 탈탄 어닐링에 있어서의 탈탄을 양호하게 실시하면서, 또한 자기 특성이 양호한 방향성 전자 강판의 제조 방법을 제공할 수 있다. 따라서, 산업상 이용 가능성이 높다.

Claims

규소 강 소재를 제조하는 규소 강 소재 제조 공정과,
상기 규소 강 소재를 열간 압연하여 열연판을 얻는 열간 압연 공정과,
상기 열연판에 1회의 냉간 압연 혹은 중간 어닐링을 사이에 두는 복수회의 냉간 압연을 실시하여 최종 판 두께의 강판을 얻는 냉간 압연 공정과,
상기 강판에 탈탄 어닐링을 실시하는 탈탄 어닐링 공정과,
상기 강판에, 알루미나를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 도포하고, 마무리 어닐링을 실시하는 마무리 어닐링 공정을 포함하고,
상기 규소 강 소재가, 질량%로,
Si:0.8 내지 7.0%,
C:0.085% 이하,
산가용성 Al:0.010 내지 0.065%,
N:0.004 내지 0.012%,
Mn:1.00% 이하,
S:0.050% 이하, 및
Sn과 Sb의 한쪽 또는 양쪽을 총량으로 0.01 내지 0.20%
를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는
것을 특징으로 하는 방향성 전자 강판의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 탈탄 어닐링 공정에서는, 가열대와 균열대를 구비하는 탈탄 어닐링로를 사용하여 상기 탈탄 어닐링을 행하고,
상기 가열대의 분위기 가스의 산화도 P1이 하기의 식 1을 충족하고,
상기 균열대의 분위기 가스의 산화도 P2가 하기의 식 2를 충족하는 것을 특징으로 하는 방향성 전자 강판의 제조 방법.
0.01≤P1≤0.15 (식 1)
0.01≤P2≤0.15 (식 2)
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 규소 강 소재가, 질량%로, Cr:0.02 내지 0.50%를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 방향성 전자 강판의 제조 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 P1 및 상기 P2가 하기의 식 3을 충족하는 것을 특징으로 하는 방향성 전자 강판의 제조 방법.
P1>P2 (식 3)
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 규소 강 소재가, 또한, 질량%로,
Cu:0% 이상 0.4% 이하,
P:0% 이상 0.5% 이하,
Ni:0% 이상 1.0% 이하,
B:0% 이상 0.008% 이하,
V:0% 이상 0.15% 이하,
Nb:0% 이상 0.20% 이하,
Mo:0% 이상 0.10% 이하,
Ti:0% 이상 0.015% 이하, 및
Bi:0% 이상 0.010% 이하
를 함유하는 것을 특징으로 하는 방향성 전자 강판의 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탈탄 어닐링 공정 전으로부터 상기 마무리 어닐링 공정에서의 2차 재결정 발현 전까지, 질화 처리 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 전자 강판의 제조 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열간 압연 공정 후, 또한 상기 냉간 압연 공정 전에, 상기 열간 압연 공정에서 얻어진 상기 열연판을 어닐링하는 열연판 어닐링 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 전자 강판의 제조 방법.