KR20210129139A - 전자 강판 및 그의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
이 전자 강판은, 화학 조성이, 질량%로, C: 0.0035% 이하, Si: 2.00 내지 3.50%, Mn: 2.00 내지 5.00%, P: 0.050% 이하, S: 0.0070% 이하, Al: 0.15% 이하, N: 0.0030% 이하, Ni: 0 내지 1.00%, Cu: 0 내지 0.10%, 잔부: Fe 및 불순물이며, 강판의 판면에 있어서의 {100}<011> 결정 방위의 X선 랜덤 강도비가 15.0 내지 50.0이며, 강판의 압연 방향으로부터 각각 0°, 22.5°및 45°의 방향에 있어서의 자속 밀도가 [1.005×(B50(0°)+B50(45°))/2≤B50(22.5°)]을 충족한다.
Description
본 발명은 전자 강판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
본원은, 2019년 4월 3일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2019-71186호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그의 내용을 여기에 원용한다.
근년, 지구 환경 문제가 주목되고 있고, 에너지 절약에의 대처에 대한 요구는 한층 더 높아지고 있다. 그 중에서도 전기 기기의 고효율화가 강하게 요망되고 있다. 이 때문에, 모터 또는 발전기 등의 철심 재료로서 널리 사용되고 있는 전자 강판에 있어서도, 자기 특성의 향상에 대한 요청이 더욱 강해지고 있다. 그 때문에, 전기 기기의 코어로서 이용되는 전자 강판에는, 낮은 철손 및 높은 자속 밀도가 요구된다.
전자 강판의 자속 밀도를 높이기 위해서는, 철의 자화 용이축 방향인 <100>방위를 특정 방향으로 집적시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 특허 문헌 1에 있어서는, 강판 판면에 있어서의 {100}<011>의 X선 랜덤 강도비가 30 이상 200 이하인, 자기 특성과 강도에 우수한 전자 강판이 개시되어 있다.
특허 문헌 1에 개시된 전자 강판에서는, 강판 판면에 있어서, {100}<011> 결정 방위가 집적하고 있다. 즉, 강판 판면에 있어서, 자화 용이축이 압연 방향 RD로부터 45°경사져 집적하고 있다. 그 때문에, 상기 전자 강판은 우수한 자기 특성을 갖는다.
그러나, 특허 문헌 1에 기재되는 전자 강판에서는, 압연 방향 RD로부터 45°방향에 있어서의 자기 특성만이 탁월하고 있어, 이방성이 매우 강하다. 실제로, 전자 강판이 전기 기기의 코어로서 이용되는 경우에는, 코어의 형상에 따라 자속이 흐를 필요가 있는 점에서, {100}<011> 결정 방위 뿐만 아니라, 그 주위에 있어서의 자기 특성도 중요해진다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 압연 방향으로부터 45°방향뿐만 아니라, 그 주위의 방향에 있어서 우수한 자기 특성을 갖는 전자 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 하기의 전자 강판 및 그의 제조 방법을 요지로 한다.
(1) 화학 조성이, 질량%로,
C: 0.0035% 이하,
Si: 2.00 내지 3.50%,
Mn: 2.00 내지 5.00%,
P: 0.050% 이하,
S: 0.0070% 이하,
Al: 0.15% 이하,
N: 0.0030% 이하,
Ni: 0 내지 1.00%,
Cu: 0 내지 0.10%,
잔부: Fe 및 불순물이며,
판면에 있어서의 {100}<011> 결정 방위의 X선 랜덤 강도비가 15.0 내지 50.0이며,
압연 방향으로부터 각각 0°, 22.5°및 45°의 방향에 있어서의 자속 밀도가 하기 식 (i)를 충족하는,
전자 강판.
단, 상기 식 (i) 중의 각 기호의 의미는 이하와 같다.
B50(0°): 압연 방향으로부터 0°의 방향에 있어서의 자속 밀도(T)
B50(22.5°): 압연 방향으로부터 22.5°의 방향에 있어서의 자속 밀도(T)
B50(45°): 압연 방향으로부터 45°의 방향에 있어서의 자속 밀도(T)
(2) 판 두께가, 0.25 내지 0.50㎜인,
상기 (1)에 기재된 전자 강판.
(3) 화학 조성이, 질량%로,
C: 0.0035% 이하,
Si: 2.00 내지 3.50%,
Mn: 2.00 내지 5.00%,
P: 0.050% 이하,
S: 0.0070% 이하,
Al: 0.15% 이하,
N: 0.0030% 이하,
Ni: 0 내지 1.00%,
Cu: 0 내지 0.10%,
잔부: Fe 및 불순물인 슬래브에 대해,
(a) 1000 내지 1200℃로 가열한 후, 마무리 압연 온도를 Ac3 변태점 이상의 온도 범위가 되는 조건에서 열간 압연을 행하고, 압연 완료 후에 600℃까지의 평균 냉각 속도가 50 내지 150℃/s가 되도록 600℃ 이하의 온도까지 냉각을 행하는, 열간 압연 공정과,
(b) 어닐링 처리를 실시하지 않고, 80 내지 92%의 압하율로 냉간 압연을 실시하는, 제1 냉간 압연 공정과,
(c) 500℃ 이상 Ac1 변태점 미만의 범위의 중간 어닐링 온도에서 어닐링 처리를 실시하는, 중간 어닐링 공정과,
(d) 15.0%를 초과하여 20.0% 이하의 압하율로 냉간 압연을 실시하는, 제2 냉간 압연 공정과,
(e) 500℃ 이상 Ac1 변태점 미만의 범위의 마무리 어닐링 온도에서 어닐링 처리를 실시하는, 마무리 어닐링 공정을 순서대로 실시하는,
전자 강판의 제조 방법.
(4) 상기 마무리 어닐링 공정에 있어서, 상기 마무리 어닐링 온도까지의 승온 속도를 0.1℃/s 이상 10.0℃/s 미만으로 하며, 또한, 상기 마무리 어닐링 온도에서의 유지 시간을 10 내지 120s로 하는,
상기 (3)에 기재된 전자 강판의 제조 방법.
본 발명에 의하면, 압연 방향으로부터 45°의 방향뿐만 아니라, 그 주위의 방향에 있어서 우수한 자기 특성을 갖는 전자 강판이 얻어진다.
본 발명자들은, {100}<011> 결정 방위 뿐만 아니라, 그 주위의 방향에 있어서 우수한 자기 특성을 갖고, 또한, 1000Hz 이상의 고주파수 영역에 있어서 충분한 자속 밀도와 저철손을 갖는 전자 강판을 얻는 방법에 대해 검토를 행하였다. 그 결과, 이하의 지견을 얻기에 이르렀다.
종래의 제조 방법과 마찬가지로, 열연 강판에 대해, 높은 압하율로 냉간 압연을 실시함으로써, {100}<011> 결정 방위가 집적한다. 그 후, 중간 어닐링하여 재결정시키고 변형을 제거하고, 또한 비교적 높은 압하율로 냉간 압연을 실시함으로써, 결정의 회전이 더 생기고, {100}<011>로부터 약간 어긋난 방향의 결정립이 증가한다.
본 발명은 상기한 지견에 기초하여 이루어진 것이다. 이하, 본 발명의 각 요건에 대해 상세히 설명한다.
1. 화학 조성
각 원소의 한정 이유는 하기와 같다. 또한, 이하의 설명에서 함유량에 관한 「%」는, 「질량%」를 의미한다.
C: 0.0035% 이하
탄소(C)는, 본 실시 형태에 관한 전자 강판에 불가피적으로 포함되는 불순물이다. 즉, C 함유량은 0% 초과이다. C는 미세한 탄화물을 형성한다. 미세한 탄화물은, 자벽의 이동을 저해할 뿐만 아니라, 제조 공정 중에 있어서의 입성장을 저해한다. 그에 의해, 자속 밀도가 저하되거나, 철손이 증가되하거나 한다. 이 관점에서, C 함유량은 0.0035% 이하이다. C 함유량은 가능한 한 낮은 편이 바람직하다. 그러나, C 함유량의 과도한 저감은, 제조 비용을 높인다. 따라서, 공업적 생산에 있어서의 조업을 고려한 경우, C 함유량의 바람직한 하한은 0.0001%이고, 더욱 바람직하게는 0.0005%이고, 더욱 바람직하게는 0.0010%이다.
Si: 2.00 내지 3.50%
실리콘(Si)은 강의 전기 저항을 높여, 철손을 저감시킨다. Si 함유량이 2.00% 미만이면, 이 효과를 얻지 못한다. 한편, Si 함유량이 3.50%를 초과하면, 강의 자속 밀도가 저하된다. Si 함유량이 3.50%를 초과하면 냉간 가공성이 더 저하되고, 냉간 압연 시 강판에 균열이 발생하는 경우가 있다. 따라서, Si 함유량은 2.00 내지 3.50%이다. Si 함유량의 바람직한 하한은 2.10%이고, 더욱 바람직하게는 2.40%이다. Si 함유량의 바람직한 상한은 3.40%이고, 더욱 바람직하게는 3.20%이다.
Mn: 2.00 내지 5.00%
망간(Mn)은 강의 전기 저항을 높여, 철손을 저감시킨다. Mn은 추가로, Ac3 변태점을 저하시켜, 본 실시 형태의 전자 강판의 성분계에 있어서, 상(相) 변태에 의한 결정립의 미세화를 가능하게 한다. 이에 의해, 최종의 제조 공정 종료 후의 전자 강판에 있어서, 강판 판면에 있어서의 {100}<011> 결정 방위의 랜덤 강도비를 높일 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 전자 강판의 Si 함유량은 높다. Si는 Ac3 변태점을 상승시키는 원소이다. 그래서, 본 실시 형태에서는, Mn 함유량을 높이는 것에 의해, Ac3점을 저하시켜, 열간 압연 공정에서의 상 변태를 가능하게 한다. Mn 함유량이 2.00% 미만이면, 상기 효과를 얻지 못한다. 한편, Mn 함유량이 너무 높으면, MnS가 과잉으로 생성되어, 냉간 가공성이 저하된다. 따라서, Mn 함유량은 2.00 내지 5.00%이다. Mn 함유량의 바람직한 하한은 2.20%이고, 더욱 바람직하게는 2.40%이다. Mn 함유량의 바람직한 상한은 4.80%이고, 더욱 바람직하게는 4.60%이다.
P: 0.050% 이하
인(P)은, 본 실시 형태에 관한 전자 강판에 불가피적으로 포함되는 불순물이다. 즉, P 함유량은 0% 초과이다. P는, 강 중에 편석하여, 강의 가공성을 저하시킨다. 이 관점에서, P 함유량을 0.050% 이하로 한다. P 함유량의 바람직한 상한은 0.040%이고, 더욱 바람직하게는 0.030%이다. P 함유량은 가능한 한 낮은 편이 바람직하다. 그러나, P 함유량의 과잉의 저감은 제조 비용을 높여버린다. 공업적 생산에 있어서의 조업을 고려한 경우, P 함유량의 바람직한 하한은 0.0001%이고, 더욱 바람직하게는 0.0003%이다.
S: 0.0070% 이하
황(S)은, 본 실시 형태에 관한 전자 강판에 불가피적으로 포함되는 불순물이다. 즉, S 함유량은 0% 초과이다. S는, MnS 등의 황화물을 형성한다. 황화물은, 자벽 이동을 방해하고, 자기 특성을 저하시킨다. 본 발명의 전자 강판의 화학 조성의 범위에 있어서, S 함유량이 0.0070%를 초과하면, 생성된 황화물에 의해, 자기 특성이 저하된다. 즉, 자속 밀도가 저하되어, 철손이 높아진다. 따라서, S 함유량은 0.0070% 이하이다. S 함유량의 바람직한 상한은 0.0060%이고, 더욱 바람직하게는 0.0050%이다. S 함유량은 가능한 한 낮은 편이 바람직하다. 그러나, S 함유량의 과잉의 저감은 제조 비용을 높여 버린다. 공업적 생산을 고려하면, S 함유량의 바람직한 하한은 0.0001%이고, 더욱 바람직하게는 0.0003%이다.
Al: 0.15% 이하
알루미늄(Al)은, 페라이트 안정화 원소이다. Al 함유량이 0.15%를 초과하면, Ac3 변태점이 상승하고, 본 발명의 전자 강판의 화학 조성의 범위에 있어서, 상 변태에 의한 결정립의 미세화를 저해한다. 그 결과, 최종의 제조 공정 종료 후의 전자 강판에 있어서, 강판 판면에 있어서의 {100}<011> 결정 방위의 랜덤 강도비가 저하된다. 따라서, Al 함유량은 0.15% 이하이다. Al 함유량의 바람직한 상한은 0.10%이고, 더욱 바람직하게는 0.05% 이하이다. Al 함유량은 0%여도 된다. 즉, Al 함유량은 0 내지 0.15%이다. 그러나, Al 함유량의 과잉의 저감은 제조 비용을 높여버린다. 따라서, 공업적 생산에서의 조업을 고려한 경우, Al 함유량의 바람직한 하한은 0.0001%이고, 더욱 바람직하게는 0.0003%이다.
N: 0.0030% 이하
질소(N)는, 본 실시 형태에 관한 전자 강판에 불가피적으로 포함되는 불순물이다. 즉, N 함유량은 0% 초과이다. N은 미세한 질화물을 형성한다. 미세한 질화물은, 자벽의 이동을 저해한다. 그 때문에, 자속 밀도가 저하되고, 철손이 높아진다. 따라서, N 함유량은 0.0030% 이하이다. N 함유량의 바람직한 상한은 0.0020%이고, 더욱 바람직하게는 0.0010%이다. N 함유량은 가능한 한 낮은 편이 바람직하다. 그러나, N 함유량의 과잉의 저감은 제조 비용을 높여버린다. 따라서, 공업적 생산을 고려하면, N 함유량의 바람직한 하한은 0.0001%이다.
Ni: 0 내지 1.00%
니켈(Ni)은 임의 원소이며, 함유되어 있지 않아도 된다. 즉, Ni 함유량은 0%여도 된다. 본 실시 형태에 관한 전자 강판이 Ni를 함유하는 경우, Ni는 Mn과 마찬가지로 강판의 전기 저항을 높여, 철손을 저감시킨다. Ni는 또한, A3 변태점을 저하시켜, 상변태에 의한 결정립의 미세화를 가능하게 하는 원소이다. 그러나, Ni 함유량이 너무 높으면, Ni는 고가이기 때문에 제품 비용이 높아진다. 따라서, Ni 함유량은 0 내지 1.00%이다. Ni 함유량의 바람직한 하한은 0% 초과이며, 더욱 바람직하게는 0.10%이고, 더욱 바람직하게는 0.20%이다. Ni 함유량의 바람직한 상한은 0.90%이고, 더욱 바람직하게는 0.85%이다. 또한, Ni는 0.04% 정도라면 전자 강판 중에 불순물로서 포함될 수 있다.
Cu: 0 내지 0.10%
구리(Cu)는 임의 원소이며, 함유되어 있지 않아도 된다. 즉, Cu 함유량은 0%여도 된다. 본 실시 형태에 관한 전자 강판이 Cu를 함유하는 경우, Cu는 Mn과 마찬가지로 강판의 전기 저항을 높여, 철손을 저감시킨다. Cu는 또한, A3 변태점을 저하시켜, 상 변태에 의한 결정립의 미세화를 가능하게 한다. 그러나, Cu 함유량이 너무 높으면, CuS가 과잉으로 생성되어, 마무리 어닐링에 있어서의 입성장을 저해하여 철손이 열화된다. 따라서, Cu 함유량은 0 내지 0.10%이다. Cu 함유량의 바람직한 하한은 0% 초과이며, 더욱 바람직하게는 0.01%이고, 더욱 바람직하게는 0.04%이다. Cu 함유량의 바람직한 상한은 0.09%이고, 더욱 바람직하게는 0.08%이다. 또한, Cu는 0.04% 정도라면 전자 강판 중에 불순물로서 포함될 수 있다.
본 발명의 전자 강판의 화학 조성에 있어서, 잔부는 Fe 및 불순물이다. 여기서 「불순물」이란, 강을 공업적으로 제조할 때, 광석, 스크랩 등의 원료, 제조 공정의 다양한 요인에 의해 혼입되는 성분이며, 본 발명에 악영향을 미치지 않는 범위에서 허용되는 것을 의미한다.
또한, 불순물 원소로서, Cr 및 Mo의 함유량에 관해서는, 특별히 규정되지 않는다. 본 발명에 관한 전자 강판에서는, 이들 원소를 0.2% 이하로 함유해도, 본 발명의 효과에 특별한 영향은 없다.
O도 불순물 원소이지만, 0.05% 이하의 범위에서 함유해도, 본 발명의 효과에 영향은 없다. O는, 어닐링 공정에 있어서 혼입되는 경우도 있기 때문에, 슬래브 단계(즉, 레들값)의 함유량에 있어서는, 0.01% 이하의 범위에서 함유해도, 본 발명의 효과에 특별한 영향은 없다.
상술한 불순물 이외의 다른 불순물은 예를 들어, Ti, V, W, Nb, Zr, Ca, Mg, REM, Pb, Bi, As, B, Se이다. 이들 원소는 모두, 입성장을 억제하는 경우가 있다. 상기 각 원소의 함유량은 모두, 0.01% 이하인 것이 바람직하고, 0.005% 이하인 것이 더 바람직하다.
2. 전자 강판의 판면에 있어서의 X선 랜덤 강도
본 발명에 관한 전자 강판에서는, 강판의 판면에 있어서의 {100}<011> 결정 방위의 X선 랜덤 강도비가 15.0 내지 50.0이다. 여기서, 강판의 판면이란, 강판의 압연 방향 및 판 폭 방향으로 평행인 면이며, 강판의 판 두께 방향에 수직인 면을 의미한다. 이에 의해, 강판 판면에 있어서, 압연 방향 RD에 대해 45°경사진 방향에, 자화 용이축인 <100> 방위의 집적도가 충분히 높아진다.
강판 판면에 있어서의 {100}<011> 결정 방위의 X선 랜덤 강도비가 15.0 미만이면, 압연 방향 RD에 대해 45°경사진 방향에서의 자화 용이축의 집적도가 너무 낮다. 이 경우, 압연 방향 RD에 대해 45°경사진 방향에 있어서, 충분한 자속 밀도가 얻어지지 않고, 철손도 높아져 버린다. 한편, 강판 판면에 있어서의 {100}<011> 결정 방위의 X선 랜덤 강도비가 50.0을 초과하면, 상기 화학 조성을 갖는 전자 강판에서는, 자속 밀도가 포화된다.
따라서, 강판 판면에 있어서의 {100}<011> 결정 방위의 X선 랜덤 강도비는 15.0 내지 50.0이다. X선 랜덤 강도비의 바람직한 하한은 17.0이고, 더욱 바람직하게는 20.0이다. X선 랜덤 강도비의 바람직한 상한은 47.0이고, 더욱 바람직하게는 45.0이다.
강판 판면에 있어서의 {100}<011> 결정 방위의 X선 랜덤 강도비란, X선 회절 측정에 있어서, 특정 방위에 대한 집적을 갖지 않는 표준 시료(랜덤 시료)의 {100}<011> 결정 방위의 X선 회절 강도에 대한, 측정된 전자 강판 샘플의 {100}<011> 결정 방위의 X선 회절 강도의 비이다.
강판 판면에 있어서의 {100}<011> 결정 방위의 X선 랜덤 강도비는, 다음의 방법으로 측정할 수 있다. X선 회절법에 의해 측정되는 α-Fe상의 {200}, {110}, {310}, {211}의 극점도를 기초로 급수 전개법으로 계산한, 3차원 집합 조직을 나타내는 결정 방위 분포 함수(Orientation Distribution Function: ODF)로부터 X선 랜덤 강도비를 구한다. X선 회절법에 의한 측정은, 전자 강판의 판 두께/4 내지 판 두께/2의 사이 임의의 위치에서 행한다. 이 때, 측정면은 매끄러워지도록 화학 연마 등으로 마무리한다.
3. 자속 밀도
상술한 바와 같이, 본 발명에서의 전자 강판에 있어서는, 1회째 고압하율에서의 냉간 압연에 이어, 2회째 냉간 압연을 실시함으로써, {100}<011>로부터 약간 어긋난 방향의 결정립이 많이 포함된다. 그에 의해, 압연 방향 RD로부터 22.5°의 방향에 있어서의 자속 밀도가 상대적으로 높아진다.
구체적으로는, 강판의 압연 방향 RD로부터 각각 0°, 22.5°및 45°의 방향에 있어서의 자속 밀도가 하기 식 (i)를 충족한다.
단, 상기 식 중의 각 기호의 의미는 이하와 같다.
B50(0°): 압연 방향으로부터 0°의 방향에 있어서의 자속 밀도(T)
B50(22.5°): 압연 방향으로부터 22.5°의 방향에 있어서의 자속 밀도(T)
B50(45°): 압연 방향으로부터 45°의 방향에 있어서의 자속 밀도(T)
상기 식 (i)를 충족함으로써, 이방성이 적절하게 완화되고, 전자 강판을 전기 기기의 코어로서 이용한 경우에, 자기가 코어의 형상에 따라 흐르기 쉬워진다.
본 실시 형태에 관한 전자 강판은 상술한 식 (i)를 충족하는 것 외에도, 하기 식 (ⅱ)를 충족하는 것이 더 바람직하다. 본 실시 형태에 관한 전자 강판이 하기 식 (ⅱ)를 충족함으로써, 분할 코어의 티스 방향 및 요크 방향으로 자속이 집중되여, 누설 자속을 저감시킬 수 있기 때문이다.
또한, 상기 식 (ⅱ) 중의 각 기호의 의미는 식 (i)와 마찬가지이다.
4. 판 두께
본 발명에서, 전자 강판의 판 두께는 특별히 한정되지 않는다. 전자 강판의 바람직한 판 두께는, 0.25 내지 0.50㎜이다. 통상 판 두께가 얇아지면, 철손은 낮아지기는 하지만, 자속 밀도가 낮아진다. 본 실시 형태에 따른 전자 강판의 판 두께가 0.25㎜ 이상이면, 철손이 보다 낮고, 또한, 자속 밀도가 보다 높아진다. 한편, 판 두께가 0.50㎜ 이하이면 낮은 철손을 유지할 수 있다. 판 두께의 바람직한 하한은 0.30㎜이다. 본 실시 형태의 전자 강판에서는, 판 두께가 0.50㎜로 두꺼워도, 높은 자속 밀도 및 낮은 철손이 얻어진다.
5. 용도
본 발명에 관한 전자 강판은, 자기 특성(고자속 밀도 및 저철손)이 요구되는용도에 널리 적용 가능하고, 예를 들어 이하의 용도를 들 수 있다. (A) 전기 기기에 사용되는 서보 모터, 스테핑 모터, 압축기. (B) 전기 비이클, 하이브리드 비이클에 사용되는 구동 모터. 여기서, 비이클이란, 자동차, 자동 이륜차, 철도 등을 포함한다. (C) 발전기. (D) 여러 용도의 철심, 초크 코일, 리액터 (E) 전류 센서, 등.
본 발명에 관한 전자 강판은, 상기 용도 이외의 용도에도 적용 가능하다. 본 발명의 전자 강판은 특히, 분할 코어로서의 이용에 적합하고, 또한, 1000Hz 이상의 고주파수 영역에 적용되는, 전기 비이클 또는 하이브리드 비이클의 구동 모터의 분할 코어 등에 적합하다.
6. 제조 방법
본 발명에 관한 전자 강판의 제조 방법의 일례에 대해 설명한다. 전자 강판의 제조 방법은, (a) 열간 압연 공정과, (b) 제1 냉간 압연 공정과, (c) 중간 어닐링 공정과, (d) 제2 냉간 압연 공정과, (e) 마무리 어닐링 공정을 이 순으로 구비한다. 이하, 각 공정에 대해 상세하게 설명한다.
(a) 열간 압연 공정
열간 압연 공정에서는, 상술한 화학 조성을 만족시키는 슬래브에 대해 열간 압연을 실시하여 강판을 제조한다. 열간 압연 공정은, 가열 공정과, 압연 공정을 구비한다.
슬래브는 주지의 방법으로 제조된다. 예를 들어, 전로 또는 전기로 등에서 용강을 제조한다. 제조된 용강에 대해 탈가스 설비 등으로 2차 정련하여, 상기 화학 조성을 갖는 용강으로 한다. 용강을 사용하여 연속 주조법 또는 조괴법에 의해 슬래브를 주조한다. 주조된 슬래브를 분괴 압연해도 된다.
[가열 공정]
가열 공정에서는, 상술한 화학 조성을 갖는 슬래브를 1000 내지 1200℃에서 가열한다. 구체적으로는, 슬래브를 가열로 또는 균열로에 장입하고, 노 내에서 가열한다. 가열로 또는 균열로에서의 상기 가열 온도에서의 유지 시간은 예를 들어, 30 내지 200시간이다.
[압연 공정]
압연 공정에서는, 가열 공정에 의해 가열된 슬래브에 대해, 복수회 패스의 압연을 실시하여, 강판을 제조한다. 여기서, 「패스」란, 1쌍의 워크롤을 갖는 하나의 압연 스탠드를 강판이 통과하여 압하를 받는 것을 의미한다. 열간 압연은 예를 들어, 일렬로 나열된 복수의 압연 스탠드(각 압연 스탠드는 1쌍의 워크롤을 가짐)를 포함하는 탠덤 압연기를 사용하여 탠덤 압연을 실시하여, 복수회 패스의 압연을 실시해도 되고, 1쌍의 워크롤을 갖는 리버스 압연을 실시하여, 복수회 패스의 압연을 실시해도 된다. 생산성의 관점에서, 탠덤 압연기를 사용하여 복수의 압연 패스를 실시하는 것이 바람직하다.
압연 공정에서의 마무리 압연 온도는 Ac3 변태점 이상으로 한다. 또한, 압연 완료 후에는 600℃까지의 평균 냉각 속도가 50 내지 150℃/s가 되도록 600℃ 이하의 온도까지 냉각을 행한다. 강판 온도가 600℃가 된 후의 냉각 방법은 특별히 한정되지 않는다. 강판 온도는, 강판의 표면 온도(℃)를 의미한다.
여기서, 마무리 압연 온도란, 열간 압연 공정 중의 상기 압연 공정에 있어서, 최종 패스의 압하를 행하는 압연 스탠드 출측에서의 강판의 표면 온도(℃)를 의미한다. 마무리 압연 온도는 예를 들어, 최종 패스의 압하를 행하는 압연 스탠드 출측에 설치된 측온계에 의해, 측온 가능하다. 또한, 마무리 압연 온도는 예를 들어, 강판 전체 길이를 압연 방향으로 10등분하여 10구분으로 한 경우에 있어서, 선단의 1구분과, 후단의 1구분을 제외한 부분의 측온 결과의 평균값을 의미한다.
또한, 600℃까지의 평균 냉각 속도는, 다음의 방법에 의해 구한다. 상기 화학 조성을 갖는 강판을 샘플 강판으로 하고, 표면 온도를 방사 온도계에 의해 측정함으로써, 압연 완료로부터 600℃로 냉각될 때까지 시간을 측정한다. 측정된 시간에 기초하여, 평균 냉각 속도를 구한다.
(b) 제1 냉간 압연 공정
열간 압연 공정에 의해 제조된 강판에 대해, 어닐링 공정을 실시하지 않고, 냉간 압연 공정을 실시한다. 냉간 압연은 예를 들어, 일렬로 나열된 복수의 압연 스탠드(각 압연 스탠드는 1쌍의 워크롤을 가짐)를 포함하는 탠덤 압연기를 사용해 탠덤 압연을 실시하여, 복수회 패스의 압연을 실시해도 된다. 또한, 1쌍의 워크롤을 갖는 센지미어 압연기 등에 의한 리버스 압연을 실시하여, 1회 패스 또는 복수회 패스의 압연을 실시해도 된다. 생산성의 관점에서, 탠덤 압연기를 사용하여 복수회 패스의 압연을 실시하는 것이 바람직하다.
제1 냉간 압연 공정에서는, 냉간 압연 도중에 어닐링 처리를 실시하지 않고 냉간 압연을 실시한다. 예를 들어, 리버스 압연을 실시하여, 복수회의 패스에 의해 냉간 압연을 실시하는 경우, 냉간 압연의 패스와 패스 사이에 어닐링 처리를 끼우지 않고 복수회 패스의 냉간 압연을 실시한다. 또한, 리버스식의 압연기를 사용하여, 1회의 패스만으로 냉간 압연을 실시해도 된다. 또한, 탠덤식의 압연기를 사용한 냉간 압연을 실시하는 경우, 복수회의 패스(각 압연 스탠드에서의 패스)로 연속해서 냉간 압연을 실시한다.
제1 냉간 압연 공정에서의 압하율은 80 내지 92%로 한다. 여기서, 냉간 압연 공정에서의 압하율은, 다음과 같이 정의된다.
압하율(%)=(1-냉간 압연 공정에서의 최종 패스의 압연 후의 강판의 판 두께/냉간 압연 공정에서의 1 패스째의 냉간 압연 전의 강판의 판 두께)×100
또한, 열간 압연 공정 후이며 냉간 압연 공정 전의 어닐링 공정은 생략된다. 본 실시 형태에 관한 전자 강판의 화학 조성은, 상술한 바와 같이, Mn 함유량이 높다. 그 때문에, 종전의 전자 강판에서 실시되고 있는 열연판 어닐링을 실시하면, Mn이 입계에 편석하여, 열간 압연 공정 후의 강판(열연 강판)의 가공성이 현저하게 저하된다. 또한, 여기서 말하는 어닐링 처리는 예를 들어, 300℃ 이상의 열처리를 의미한다.
(c) 중간 어닐링 공정
중간 어닐링 공정에서는, 제1 냉간 압연 공정 후의 강판에 대해, 500℃ 이상 Ac1 변태점 미만의 범위의 중간 어닐링 온도에서 어닐링 처리를 실시한다.
중간 어닐링 온도가 500℃ 미만이면, 냉간 압연 공정에 의해 도입된 변형을 충분히 저감할 수 없다. 이 경우, {100}<011> 결정 방위의 집적도가 저하된다. 그 결과, 전자 강판의 강판 판면에 있어서의 {100}<011> 결정 방위의 X선 랜덤 강도비가 15.0 내지 50.0의 범위 외가 된다. 한편, 중간 어닐링 온도가 Ac1점을 초과하면, 강판의 조직 일부가 오스테나이로 변태되어 버려, 결정 방위가 랜덤화되어 버린다. 중간 어닐링 온도의 바람직한 하한은 550℃이고, 더욱 바람직하게는 570℃이다.
여기서, 중간 어닐링 온도는, 어닐링로의 추출구 근방에서의 판 온(강판 표면의 온도)으로 한다. 어닐링로의 판 온은, 어닐링로 추출구에 배치된 측온계에 의해 측정할 수 있다.
또한, 중간 어닐링 공정에서의 중간 어닐링 온도에서의 유지 시간은 당업자에게 주지된 시간이면 된다. 중간 어닐링 온도에서의 유지 시간은 예를 들어, 1 내지 30s이다. 단, 중간 어닐링 온도에서의 유지 시간은 이것에 한정되지 않는다. 또한, 중간 어닐링 온도까지의 승온 속도도 주지된 조건이면 된다. 중간 어닐링 온도까지의 승온 속도는 예를 들어, 10.0 내지 20.0℃/s이다. 단, 중간 어닐링 온도까지의 승온 속도는 이것에 한정되지 않는다.
중간 어닐링 시의 분위기는 특별히 한정되지는 않지만, 중간 어닐링 시의 분위기에는 예를 들어, 20%H2를 함유하고, 잔부가 N2를 포함하는 분위기 가스(건조)를 사용한다. 중간 어닐링 후의 강판의 냉각 속도는 특별히 한정되지 않는다. 냉각 속도는 예를 들어, 5.0 내지 50.0℃/s이다.
(d) 제2 냉간 압연 공정
중간 어닐링 공정의 완료 후의 강판에 대해, 2회째 냉간 압연 공정을 실시한다. 구체적으로는, 중간 어닐링 공정 후의 강판에 대해, 상온, 대기 중에 있어서, 압연(냉간 압연)을 실시한다. 여기서의 냉간 압연은 예를 들어, 상술한 센지미어 압연기로 대표되는 리버스 압연기 또는 탠덤 압연기를 사용한다.
제2 냉간 압연 공정에서는, 냉간 압연 도중에 어닐링 처리를 실시하지 않고 냉간 압연을 실시한다. 예를 들어, 리버스 압연을 실시하여, 복수회의 패스에 의해 냉간 압연을 실시하는 경우, 냉간 압연의 패스와 패스 사이에 어닐링 처리를 끼우지 않고 복수회 패스의 냉간 압연을 실시한다. 또한, 리버스식의 압연기를 사용하여, 1회의 패스만으로 냉간 압연을 실시해도 된다. 또한, 탠덤식의 압연기를 사용한 냉간 압연을 실시하는 경우, 복수회의 패스(각 압연 스탠드에서의 패스)로 연속해서 냉간 압연을 실시한다.
제2 냉간 압연 공정에서의 압하율은 15.0%를 초과하여 20.0% 이하로 한다. 제2 냉간 압연 공정에서의 압하율이 바람직한 하한은 17.0%이다. 여기서, 제2 냉간 압연 공정에서의 압하율은 다음과 같이 정의된다.
압하율(%)=(1-최종 패스의 압연 후의 강판의 판 두께/1 패스째의 압연 전의 강판 판 두께)×100
제2 냉간 압연 공정에서의 냉간 압연의 패스 횟수는 1회 패스만(즉, 1회의 압연만)이어도 되고, 복수회 패스의 압연이어도 된다.
이상과 같이, 열간 압연 공정 및 제1 냉간 압연 공정에 의해 강판에 변형을 도입한 후, 중간 어닐링 공정에 의해 강판에 도입된 변형을 한번 저감시킨다. 그리고, 제2 냉간 압연 공정을 실시한다. 이에 의해, 결정의 회전이 더 생기고, {100}<011>로부터 약간 어긋난 방향의 결정립이 증가한다. 그 결과, 압연 방향 RD로부터 22.5°의 방향에 있어서의 자속 밀도가 향상되어, 이방성이 적절하게 완화된다.
(e) 마무리 어닐링 공정
마무리 어닐링 공정에서는, 제2 냉간 압연 공정 후의 강판에 대해, 500℃ 이상 Ac1 변태점 미만의 범위의 마무리 어닐링 온도에서 어닐링 처리를 실시한다.
마무리 어닐링 온도가 500℃ 미만이면, {100}<011> 결정 방위립의 입성장이 충분히 일어나지 않는다. 그 결과, 전자 강판의 강판 판면에 있어서의 {100}<011> 결정 방위의 X선 랜덤 강도비가 15.0 내지 50.0이 범위 외가 된다. 한편, 마무리 어닐링 온도가 Ac1점을 초과하면, 강판의 조직 일부가 오스테나이트로 변태되어 버린다. 그 결과, 전자 강판의 강판 판면에 있어서의 {100}<011> 결정 방위의 X선 랜덤 강도비가 15.0 내지 50.0이 범위 외가 된다. 마무리 어닐링 온도의 바람직한 하한은 550℃이고, 더욱 바람직하게는 570℃이다.
여기서, 마무리 어닐링 온도는, 어닐링로의 추출구 근방에서의 판 온(강판 표면의 온도)으로 한다. 어닐링로의 노온은, 어닐링로 추출구에 배치된 측온계에 의해 측정할 수 있다.
또한, 마무리 어닐링 공정에서의 마무리 어닐링 온도까지의 승온 속도는, 당업자에게 주지된 승온 속도라면 되고, 마무리 어닐링 온도에서의 유지 시간도 당업자에게 주지된 시간이면 된다.
마무리 어닐링 공정 시의 분위기는 특별히 한정되지 않는다. 마무리 어닐링 공정 시의 분위기에는 예를 들어, 20%H2를 함유하고, 잔부가 N2를 포함하는 분위기 가스(건조)를 사용한다. 마무리 어닐링 후의 강판의 냉각 속도는 특별히 한정되지 않는다. 냉각 속도는 예를 들어, 5 내지 20℃/s이다.
마무리 어닐링 공정에서의 마무리 어닐링 온도에서의 바람직한 유지 시간은 10 내지 120s이다. 유지 시간이 10 내지 120s라면, {100}<011> 결정 방위의 집적도가 높아진다. 유지 시간의 더욱 바람직한 하한은 12s이고, 더욱 바람직하게는 15s이다. 유지 시간의 더욱 바람직한 상한은 100s이고, 더욱 바람직하게는 90s이다.
여기서, 유지 시간은, 강판 온도가 마무리 어닐링 온도가 되고 나서의 유지 시간을 의미한다.
마무리 어닐링 공정에서의 마무리 어닐링 온도까지의 바람직한 승온 속도는 0.1℃/s 이상 10.0℃/s 미만으로 한다. 승온 속도가 0.1℃/s 이상 10.0℃/s 미만이면 {100}<011> 결정 방위의 집적도가 높아진다.
승온 속도는, 다음의 방법에 의해 구한다. 상기 화학 조성을 갖고, 상기 열간 압연 공정으로부터 제2 냉간 압연 공정까지 실시하여 얻어진 강판에 열전대를 장착하여, 샘플 강판으로 한다. 열전대를 장착한 샘플 강판에 대해 승온을 실시하여, 승온을 개시하고 나서 마무리 어닐링 온도에 도달할 때까지 시간을 측정한다. 측정된 시간에 기초하여, 승온 속도를 구한다.
본 발명에 관한 전자 강판의 제조 방법은, 상기 제조 공정에 한정되지 않는다.
예를 들어, 상기 제조 공정 중, 열간 압연 공정 후이며, 냉간 압연 공정 전에, 쇼트 블라스트 공정 및/또는 산세 공정을 실시해도 된다. 쇼트 블라스트 공정에서는, 열간 압연 공정 후의 강판에 대해 쇼트 블라스트를 실시하여, 열간 압연 공정 후의 강판 표면에 형성되어 있는 스케일을 파괴하여 제거한다. 산세 공정에서는, 열간 압연 공정 후의 강판에 대해 산세 처리를 실시한다. 산세 처리는 예를 들어, 염산 수용액을 산세욕으로서 이용한다. 산세에 의해 강판의 표면에 형성되어 있는 스케일이 제거된다. 열간 압연 공정 후이며, 냉간 압연 공정 전에, 쇼트 블라스트 공정을 실시하고, 이어서, 산세 공정을 실시해도 된다. 또한, 열간 압연 공정 후이며 냉간 압연 공정 전에, 산세 공정을 실시하고, 쇼트 블라스트 공정을 실시하지 않아도 된다. 열간 압연 공정 후이며 냉간 압연 공정 전에, 쇼트 블라스트 공정을 실시하고, 산세 처리를 실시하지 않아도 된다. 또한, 쇼트 블라스트 공정 및 산세 공정은 임의의 공정이다. 따라서, 열간 압연 공정 후이며 냉간 압연 공정 전에, 쇼트 블라스트 공정 및 산세 공정을 실시하지 않아도 된다.
본 발명에 관한 전자 강판의 제조 방법은 추가로, 마무리 어닐링 공정 후에 코팅 공정을 실시해도 된다. 코팅 공정에서는, 마무리 어닐링 공정 후의 강판 표면에, 절연 코팅을 실시한다.
절연 코팅의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 절연 코팅은 유기 성분이어도 되고, 무기 성분이어도 되는, 절연 코팅은, 유기 성분과 무기 성분을 함유해도 된다. 무기 성분은 예를 들어, 중크롬산-붕산계, 인산계, 실리카계 등이다. 유기 성분은 예를 들어, 일반적인 아크릴계, 아크릴 스티렌계, 아크릴실리콘계, 실리콘계, 폴리에스테르계, 에폭시계, 불소계의 수지이다. 도장성을 고려한 경우, 바람직한 수지는, 에멀젼 타입의 수지이다. 가열 및/또는 가압함으로써 접착능을 발휘하는 절연 코팅을 실시해도 된다. 접착능을 갖는 절연 코팅은 예를 들어, 아크릴계, 페놀계, 에폭시계, 멜라민계의 수지이다.
또한, 코팅 공정은 임의의 공정이다. 따라서, 마무리 어닐링 공정 후에 코팅 공정을 실시하지 않아도 된다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
표 1의 화학 조성을 갖는 슬래브를 1150℃로 가열한 후, 표 2에 나타내는 조건으로 열간 압연을 실시하여, 판 두께 2.0㎜의 열연 강판을 제조하였다.
[평가 시험]
각 강 번호의 전자 강판에 대해, 다음 평가 시험을 실시하였다.
[{100}<110> 결정 방위의 X선 랜덤 강도 측정 시험]
각 시험 번호의 강판으로부터, 샘플을 채취하여, 표면을 경면 연마하였다. 경면 연마된 영역 중, 픽셀의 측정 간격이 평균 입경의 1/5 이하이고, 결정립을 5000개 이상 측정할 수 있는 임의의 영역을 선택하였다. 선택된 영역에 있어서EBSD 측정을 실시하여, {200}, {110}, {310}, {211}의 극점도를 얻었다. 이들 극점도를 사용하여 급수 전개법으로 계산한 3차원 집합 조직을 나타내는 ODF 분포를 얻었다. 얻어진 ODF로부터, {100}<011> 결정 방위의 X선 랜덤 강도비를 구하였다.
[자속 밀도 측정 시험]
각 시험 번호의 전자 강판으로부터, 펀칭 가공에 의해, 55㎜×55㎜의 단판 시험편을 제작하였다. 단판 자기 측정기를 사용하여, 상술한 방법에 의해, 압연 방향 RD로부터 각각 0°, 22.5°및 45°의 방향에 있어서의 자속 밀도 B50(0°), B50(22.5°) 및 B50(45°)을 측정하였다. 측정 시에 있어서의 자장은, 5000A/m으로 하였다.
[1000Hz에 있어서의 철손 W10/1000]
각 시험 번호의 전자 강판으로부터, 펀칭 가공에 의해, 55㎜×55㎜의 단판 시험편을 제작하였다. 단판 자기 측정기를 사용하여, 주파수 1000Hz, 최대 자속 밀도 1.0T로 자화된 단판 시험편의 철손 W10/1000(W/kg)을 측정하였다.
[평가 결과]
평가 결과를 표 3에 정리하여 나타낸다. 또한, 제조된 전자 강판의 화학 성분을 측정한 바, 각 강 번호의 전자 강판 모두, 표 1에 기재된 화학 성분과 마찬가지의 화학 성분을 갖고 있었다.
표 3에 나타나는 바와 같이, 본 발명의 규정을 충족시키는 시험 No.1 내지 11 및 28 내지 30에서는, 철손 및 자속 밀도에 우수한 것을 알 수 있다. 또한, {100}<011> 결정 방위 뿐만 아니라, 그 주위에 있어서의 자기 특성에도 우수한 결과가 되었다.
그것들에 비해, 시험 No.12에서는 Mn 함유량이 규정값 미만이고, 시험 No.14에서는 Si 함유량이 규정값 미만이기 때문에, {100}<011> 결정 방위가 발달하지 않았다. 시험 No.13에서는 Mn 함유량이 과잉이기 때문에, 가공성이 저하되고, 냉간 압연 후에 균열이 생겼기 때문에, 실험을 중지하였다. 또한, 시험 No.15에서는 Si 함유량이 과잉이어서 α-γ 변태계의 화학 조성으로부터 벗어났기 때문에, {100}<011> 결정 방위가 발달하지 않았다.
시험 No.16에서는 마무리 압연 온도가 낮고, 시험 No.17에서는 냉각 속도가 너무 낮고, 시험 No.18에서는 냉각 속도가 너무 높았기 때문에, {100}<011> 결정 방위가 발달하지 않았다. 시험 No.19에서는 제1 냉간 압연률이 너무 낮고, 한편, 시험 No.20에서는 제1 냉간 압연률이 너무 높았기 때문에, 어느 경우도 전체적으로 자속 밀도가 저하되는 결과가 되었다. 마찬가지로, 시험 No.21에서는 중간 어닐링 온도가 너무 낮고, 한편, 시험 No.22에서는 중간 어닐링 온도가 너무 높았기 때문에, 어느 경우도 전체적으로 자속 밀도가 저하되는 결과가 되었다.
시험 No.23에서는 철손 및 자속 밀도가 우수하지만, 제2 냉간 압연률이 낮기 때문에, 이방성이 완화되지 않았다. 한편, 시험 No.24에서는 제2 냉간 압연률이 너무 높았기 때문에, {100}<011> 결정 방위로부터의 어긋남이 커져, 전체적으로 자속 밀도가 저하되는 결과가 되었다.
시험 No.25에서는 마무리 어닐링 온도가 너무 낮았기 때문에, 입성장하지 않고 이방성이 너무 강한 결과가 되었다. 한편, 시험 No.26에서는 마무리 어닐링 온도가 너무 높았기 때문에, α-γ 변태가 일어나고, 조직이 랜덤화하였기 때문에, 전체적으로 자속 밀도가 저하되는 결과가 되었다. 또한, 시험 No.27에서는 열연판 어닐링을 실시하였기 때문에, 입계에 Mn이 편석하고, 냉간 압연 후에 균열이 생겼기 때문에, 실험을 중지하였다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 압연 방향으로부터 45°의 방향뿐만 아니라, 그 주위의 방향에 있어서 우수한 자기 특성을 갖는 전자 강판이 얻어진다.
Claims (4)
- 화학 조성이, 질량%로,
C: 0.0035% 이하,
Si: 2.00 내지 3.50%,
Mn: 2.00 내지 5.00%,
P: 0.050% 이하,
S: 0.0070% 이하,
Al: 0.15% 이하,
N: 0.0030% 이하,
Ni: 0 내지 1.00%,
Cu: 0 내지 0.10%,
잔부: Fe 및 불순물이며,
판면에 있어서의 {100}<011> 결정 방위의 X선 랜덤 강도비가 15.0 내지 50.0이며,
압연 방향으로부터 각각 0°, 22.5°및 45°의 방향에 있어서의 자속 밀도가 하기 식 (i)를 충족하는
것을 특징으로 하는 전자 강판.
단, 상기 식 (i) 중의 각 기호의 의미는 이하와 같다.
B50(0°): 압연 방향으로부터 0°의 방향에 있어서의 자속 밀도(T)
B50(22.5°): 압연 방향으로부터 22.5°의 방향에 있어서의 자속 밀도(T)
B50(45°): 압연 방향으로부터 45°의 방향에 있어서의 자속 밀도(T) - 제1항에 있어서, 판 두께가, 0.25 내지 0.50㎜인 것을 특징으로 하는 전자 강판.
- 화학 조성이, 질량%로,
C: 0.0035% 이하,
Si: 2.00 내지 3.50%,
Mn: 2.00 내지 5.00%,
P: 0.050% 이하,
S: 0.0070% 이하,
Al: 0.15% 이하,
N: 0.0030% 이하,
Ni: 0 내지 1.00%,
Cu: 0 내지 0.10%,
잔부: Fe 및 불순물인 슬래브에 대해,
(a) 1000 내지 1200℃로 가열한 후, 마무리 압연 온도를 Ac3 변태점 이상의 온도 범위가 되는 조건에서 열간 압연을 행하고, 압연 완료 후에 600℃까지의 평균 냉각 속도가 50 내지 150℃/s가 되도록 600℃ 이하의 온도까지 냉각을 행하는, 열간 압연 공정과,
(b) 어닐링 처리를 실시하지 않고, 80 내지 92%의 압하율로 냉간 압연을 실시하는, 제1 냉간 압연 공정과,
(c) 500℃ 이상 Ac1 변태점 미만의 범위의 중간 어닐링 온도에서 어닐링 처리를 실시하는, 중간 어닐링 공정과,
(d) 15.0%를 초과하여 20.0% 이하의 압하율로 냉간 압연을 실시하는, 제2 냉간 압연 공정과,
(e) 500℃ 이상 Ac1 변태점 미만의 범위의 마무리 어닐링 온도에서 어닐링 처리를 실시하는, 마무리 어닐링 공정
을 순서대로 실시하는
것을 특징으로 하는 전자 강판의 제조 방법. - 제3항에 있어서, 상기 마무리 어닐링 공정에 있어서, 상기 마무리 어닐링 온도까지의 승온 속도를 0.1℃/s 이상 10.0℃/s 미만으로 하며, 또한, 상기 마무리 어닐링 온도에서의 유지 시간을 10 내지 120s로 하는 것을 특징으로 하는 전자 강판의 제조 방법.
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