KR20220106185A

KR20220106185A - 무방향성 전자 강판용 열연 강판

Info

Publication number: KR20220106185A
Application number: KR1020227021999A
Authority: KR
Inventors: 다케루 이치에; 요시히로 아리타
Original assignee: 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 2020-02-20
Filing date: 2021-02-19
Publication date: 2022-07-28
Also published as: TW202140811A; JPWO2021167063A1; CN114901850A; WO2021167063A1; JP7052934B2; BR112022010521A2; US20230013043A1; EP4108789A1; CN114901850B; TWI771916B

Abstract

질량％로, C: 0.0010 내지 0.0050％, Si: 1.90％ 내지 3.50％, Al: 0.10％ 내지 3.00％, Mn: 0.05 내지 2.00％, P: 0.100％ 이하, S: 0.005％ 이하, N: 0.0040％ 이하, B: 0.0060％ 이하, Sn: 0 내지 0.50％, Sb: 0 내지 0.50％, Cu: 0 내지 0.50％, REM: 0 내지 0.0400％, Ca: 0 내지 0.0400％, 및 Mg: 0 내지 0.0400％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물인 무방향성 전자 강판용 열연 강판으로서, 무방향성 전자 강판용 열연 강판의 판 폭 방향 단부에 있어서, 판 두께 중심부(1/2t 위치)의 가공 조직의 경도 HD가 Hv 220 이하인 것을 특징으로 하는 무방향성 전자 강판용 열연 강판.

Description

무방향성 전자 강판용 열연 강판

본 발명은 주로 전기 기기 철심 재료로서 사용되는, 자기 특성이 우수한 무방향성 전자 강판용의 열연 강판에 관한 것이다.

본원은, 2020년 2월 20일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2020-027497호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

근년, 전기 기기, 특히, 무방향성 전자 강판이 그 철심 재료로서 사용되는 회전기, 중소형 변압기, 전장품 등의 분야에서는, 세계적인 전력·에너지 절감, CO₂ 삭감 등으로 대표되는 지구 환경 보전의 움직임 속에서, 고효율화, 소형화의 요청이 점점 강해지고 있다. 이러한 사회 환경 하에서, 당연히, 무방향성 전자 강판에 대해서도, 그 성능 향상은, 중요한 과제이다.

모터의 특성 향상에 관하여 무방향성 전자 강판에 요구되는 특성에 철손과 자속 밀도가 있다. 지금까지는 열연의 고온 권취에서 60％ 이상의 영역을 재결정시킴으로써 제품판의 집합 조직을 제어하여, 이들을 개선해 왔다.

특허문헌 1에는, 열연판의 단계에서 재결정 및 입자 성장을 발생시킴으로써, 소둔 후의 제품 단계의 결정립 및 집합 조직에 영향을 미쳐, 자기 특성이 개선되는 것이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 소63-210237호 공보

무방향성 전자 강판(이하, 단순히 「전자 강판」이라고도 함)의 수요가 높아짐에 따라서, 저비용화도 요구되고 있다. 제조 비용 저감의 방법의 하나로서, 열연 공정에 있어서 열연 온도를 높임으로써, 열연 후의 소둔을 생략하는 방법이 생각된다. 그러나, 재결정율이 높아진 열연 강판에서는 인성이 저하된다. 이 인성 저하는, 연속 라인에서의 굽힘-펴기를 수반하는 열연 후의 산세 공정에서, 강판의 단부로부터 크랙이 생겨 파단되는 요인이 된다. 단순히 열연 후의 소둔을 생략하면, 인성이 악화되어, 강판이 파단되는 리스크는 커진다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여, 열연 후의 소둔을 생략해도, 그 후의 산세 공정의 굽힘-펴기에 의한 파단을 억제할 수 있고, 또한 전자 강판으로 했을 경우에 우수한 자기 특성을 갖는, 인성이 향상된 무방향성 전자 강판용 열연 강판을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자들은, 무방향성 전자 강판용 열연 강판에 있어서, 열연 공정에서의 소둔을 생략하고, 또한 산세 시의 강판 단부의 파단 발생을 억제하는 데에 충분한 열연판 인성과, 전자 강판에서의 자기 특성을 양립시키는 방법에 대하여 예의 연구를 거듭하였다.

그 결과, 열간 압연 후의 고온 권취에 의한 열연판 자기 소둔 시의 균열 온도와 시간 및 냉각 속도를 제어함으로써, 판 두께 중심부(1/2t부)에 있어서 경도가 Hv 220 이하의 가공 조직의 영역을 증가시킬 수 있다는 취지를 본 발명자들은 발견하였다. 그 결과, 재결정율이 약 60％ 이상 약 80％ 이하여도 열연 강판의 인성이 향상되고, 굽힘-펴기에 의한 파단을 방지할 수 있고, 또한 무방향성 전자 강판으로 했을 때의 우수한 자기 특성을 실현할 수 있다는 것을 본 발명자들은 발견하였다.

본 발명은 상기 지견에 기초하여 이루어진 것으로서, 그 요지는 이하와 같다.

(1) 질량％로, C: 0.0010 내지 0.0050％, Si: 1.90％ 내지 3.50％, Al: 0.10％ 내지 3.00％, Mn: 0.05 내지 2.00％, P: 0.100％ 이하, S: 0.005％ 이하, N: 0.0040％ 이하, B: 0.0060％ 이하, Sn: 0 내지 0.50％, Sb: 0 내지 0.50％, Cu: 0 내지 0.50％, REM: 0 내지 0.0400％, Ca: 0 내지 0.0400％, 및 Mg: 0 내지 0.0400％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물인 무방향성 전자 강판용 열연 강판으로서, 상기 무방향성 전자 강판용 열연 강판의 판 폭 방향 단부에 있어서, 판 두께 중심부(1/2t 위치)의 가공 조직의 경도 H_D가 Hv 220 이하인 것을 특징으로 하는 무방향성 전자 강판용 열연 강판.

(2) 상기 가공 조직의 경도 H_D와, 상기 무방향성 전자 강판용 열연 강판의 판 폭 방향 단부에서의 판 두께 표층부(1/8t 위치)의 재결정 조직의 경도 H_U의 경도 차 H_S=H_D-H_U가 Hv 20 이내인 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 무방향성 전자 강판용 열연 강판.

(3) 질량％로, Sn: 0.01％ 이상 0.50％ 이하, Sb: 0.01％ 이상 0.50％ 이하, Cu: 0.01 이상 0.50％ 이하, REM: 0.0005％ 이상, 0.0400％ 이하, Ca: 0.0005％ 이상, 0.0400％ 이하, Mg: 0.0005％ 이상, 0.0400％ 이하의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)의 무방향성 전자 강판용 열연 강판.

본 발명에 따르면, 열연 공정에서의 소둔을 생략한 경우에도, 충분한 열연판 인성을 구비하고, 또한 무방향성 전자 강판으로 했을 때 저철손, 고자속 밀도를 양립시키는 무방향성 전자 강판용 열연 강판을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 형태에 관한 무방향성 전자 강판용 열연 강판을 상세하게 설명한다.

또한, 무방향성 전자 강판용 열연 강판이란, 무방향성 전자 강판의 재료이고, 이하, 단순히 「열연 강판」이라고 칭하는 경우가 있다. 열연 강판에 냉간 압연, 및 마무리 소둔을 실시함으로써, 무방향성 전자 강판을 얻을 수 있다. 상술한 공정을 거친 무방향성 전자 강판의 기계 특성 및 금속 조직은, 열연 강판의 그것들과는 전혀 다르다. 일반적으로, 무방향성 전자 강판 쪽이, 열연 강판보다도 연질이다. 가공 조직보다도 재결정 조직 쪽이 연질이고, 또한 무방향성 전자 강판에서는 마무리 소둔으로 인해 재결정 조직의 양이 증대하고 있기 때문이다.

본 실시 형태에 관한 열연 강판의 가공 조직이란, 열간 압연에 의해 연신된 조직을 의미한다. 또한, 본 실시 형태에 관한 열연 강판의 재결정 조직이란, 열간 압연에 의해 일단 연신된 후에, 자기 소둔에 의해 재결정된 조직을 의미한다. 또한, 가공 조직과 재결정 조직의 판별은, 당업자라면 용이하게 할 수 있다. 예를 들어 「철강의 조직 제어」(마키 타다시 저, 2015년, 우치다 로카쿠호) 제30 페이지의 도 2. 22 「냉간 가공재의 소둔에 의한 조직과 성질의 변화(회복→재결정→입자 성장)」에는, 가공 조직과 재결정 조직의 시각적인 상위점이 모식적으로 설명되어 있다. 본 실시 형태에 관한 열연 강판은 냉간 가공재가 아니지만, 본 실시 형태에 관한 열연 강판에서의 가공 조직 및 재결정 조직은, 상기 문헌에 설명되는 가공 조직 및 재결정 조직과 마찬가지의 양상을 보인다.

또한, 본 실시 형태에 관한 열연 강판의 과제의 하나는, 상술한 공정을 거쳐 전자 강판이 된 단계에서 우수한 자기 특성을 발휘하는 것이지만, 열연 강판 자체의 자기 특성에 대해서는 고려할 필요가 없다. 이하, 본 실시 형태에 관한 열연 강판의 설명에 있어서, 자기 특성이란, 열연 강판 자체의 자기 특성이 아니라, 열연 강판을 상술한 공정에 제공하여 얻어지는 무방향성 전자 강판의 자기 특성을 의미한다.

[무방향성 전자 강판용 열연 강판의 화학 성분]

먼저, 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판용 열연 강판의 성분의 한정 이유에 대하여 설명한다. 이하, 열연 강판의 성분에 관한 「％」는 「질량％」를 의미한다.

C: 0.0010 내지 0.0050％

C는, 입계에 편석하여 인성을 강화시키기 때문에, 0.0010％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 한편, 철손을 열화시키는 유해한 성분으로, 자기 시효의 원인이 되므로, C 함유량은 0.0050％ 이하로 한다. C 함유량은, 더욱 바람직하게는 0.0015％ 이상, 0.0020％ 이상, 또는 0.0025％ 이상이다. C 함유량은, 바람직하게는 0.0040％ 이하, 0.0035％ 이하, 또는 0.0030％ 이하이다.

Si: 1.90％ 내지 3.50％

Si는, 전기 저항을 증대시켜 와전류손을 감소시킴으로써, 철손을 저감시키는 작용이 있는 성분이고, 또한 항복비를 증대시킴으로써, 철심에 대한 펀칭 가공성을 향상시키는 작용도 갖는다. 이들 작용을 발휘하기 위해서는, 1.90％ 이상의 Si를 함유시킬 필요가 있다. 한편, Si의 함유량이 증가하면, 자속 밀도가 저하되고, 또한 무방향성 전자 강판의 제조 공정 그 자체에 있어서도, 냉연 등의 작업성이 저하되어, 고비용이 되므로, Si 함유량은 3.50％ 이하로 한다. Si 함유량은, 바람직하게는 2.00％ 이상, 2.20％ 이상, 또는 2.50％ 이상으로 한다. Si 함유량은, 바람직하게는 3.20％ 이하, 3.00％ 이하, 또는 2.80％ 이하이다.

Al: 0.10％ 내지 3.00％

Al도, Si와 마찬가지로 전기 저항을 증대시켜 와전류손을 감소시킴으로써, 철손을 저감시키는 작용이 있는 성분이다. 그러나, Si와 비교하여, Al에 의한 경도의 상승량은 적다. 그 때문에, 0.10％ 이상의 Al을 함유시킬 필요가 있다. 한편, Al의 함유량이 증가하면, 포화 자속 밀도가 저하되어, 자속 밀도의 저하를 초래하고, 나아가, 항복비의 감소를 초래하여, 펀칭 정밀도도 열화시키므로, Al 함유량은 3.00％ 이하로 한다. 바람직하게는 2.50％ 이하로 한다.

Mn: 0.05 내지 2.00％

Mn은, 전기 저항을 증대시켜 와전류손을 감소시킴과 함께, 1차 재결정 집합 조직을 개선하여 압연 방향 자기 특성의 향상에 바람직한 {110}<001> 결정 방위를 발달시키는 효과를 갖는다. 또한, Mn은, 슬래브 중에 포함되는 MnS의 용해도를 낮추는 효과를 갖는다. 이에 의해, 슬래브 가열 시에 용해되는 MnS 양이 감소하고, 슬래브의 냉각 시에 다시 나타나는 미세한 MnS의 석출량이 감소한다. 즉, Mn 첨가에 의해, 결정립 성장에 유해한 MnS 등의 미세 황화물의 석출을 억제한다.

이들 목적을 위해서는, 0.05％ 이상의 Mn을 함유시킬 필요가 있다. 그러나, Mn의 함유량이 증가하면, 소둔 시의 결정립 성장성 그 자체가 저하되어, 철손이 증대하므로, Mn 함유량은 2.00％ 이하로 한다. Mn 함유량은, 바람직하게는 0.20％ 이상, 0.40％ 이상, 또는 0.80％ 이상이다. Mn 함유량은, 바람직하게는 1.50％ 이하, 1.20％ 이하, 또는 1.00％ 이하이다.

P: 0.100％ 이하

P는, 펀칭 정밀도를 올리는 효과가 있어, 열연 강판에 함유시켜도 된다. 그러나, P의 함유량이 증가하면, 2％ 이상의 Si를 함유하는 강판은 매우 부서지기 쉬워진다. 그 때문에, P 함유량은 0.100％ 이하, 바람직하게는 0.10％ 이하, 0.080％ 이하, 0.05％ 이하, 0.050％ 이하, 또는 0.030％ 이하로 한다. P 함유량은 0％여도 되지만, 정련 비용의 앙등을 회피하기 위해, 예를 들어 0.001％ 이상, 0.002％ 이상, 또는 0.003％ 이상으로 해도 된다.

S: 0.005％ 이하

S는, MnS 등의 황화물의 미세 석출에 의해, 마무리 소둔 시 등에서의 재결정 및 결정립 성장을 저해한다. 그 때문에, S 함유량은 0.005％ 이하, 바람직하게는 0.004％ 이하, 0.003％ 이하, 또는 0.002％ 이하로 한다. S 함유량은 0％여도 되지만, 정련 비용의 앙등을 회피하기 위해, 예를 들어 0.0001％ 이상, 0.0002％ 이상, 또는 0.0003％ 이상으로 해도 된다.

N: 0.0040％ 이하

N은, 열연판 소둔이나 마무리 소둔 시에 생성하는 AlN 등의 질화물의 미세 석출에 의해, 열연판 표면의 내부 산화층의 피복률을 낮추고, 또한 마무리 소둔 시 등에서의 재결정 및 결정립 성장을 저해한다. 그 때문에, N 함유량은 0.0040％ 이하, 바람직하게는 0.0030％ 이하, 0.0020％ 이하, 또는 0.0010％ 이하로 한다. N 함유량은 0％여도 되지만, 정련 비용의 앙등을 회피하기 위해, 예를 들어 0.0001％ 이상, 0.0002％ 이상, 또는 0.0003％ 이상으로 해도 된다.

B: 0.0060％ 이하

B는, BN 등의 질화물의 미세 석출에 의해, 마무리 소둔 시 등에서의 재결정 및 결정립 성장을 저해한다. 그 때문에, B 함유량은 0.0060％ 이하, 바람직하게는 0.0040％ 이하, 0.0030％ 이하, 또는 0.0020％ 이하로 한다. B 함유량은 0％여도 되지만, 정련 비용의 앙등을 회피하기 위해, 예를 들어 0.0001％ 이상, 0.0002％ 이상, 또는 0.0003％ 이상으로 해도 된다.

Sn: 0 내지 0.50％

Sb: 0 내지 0.50％

Sn 및 Sb는, 필수적인 원소는 아니지만, 강판의 1차 재결정 집합 조직을 개선하여, 압연 방향 자기 특성의 향상에 바람직한 {110}<001> 집합 조직으로 발달시키고, 또한 자기 특성에 바람직하지 않은 {111}<112> 집합 조직 등을 억제하는 효과를 갖는다. 그 때문에, Sn 및 Sb를 필요에 따라 열연 강판에 함유시켜도 된다. 이들 목적을 위해서는, Sn 및 Sb의 한쪽 또는 양쪽을, 각각 0.01％ 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 한편, Sn 및 Sb의 함유량이 증가해도 작용은 포화되고, 오히려, 열연판의 인성을 저하시키는 경우가 있다. 그 때문에, Sn 및 Sb를 함유시키는 경우도, Sn 및 Sb의 함유량은, 각각 0.50％ 이하로 한다. Sn 함유량의 하한값 및 Sb 함유량의 하한값은, 각각 0.02％, 0.03％, 또는 0.05％여도 된다. Sn 함유량의 상한값 및 Sb 함유량의 상한값은, 각각 0.45％, 0.40％, 또는 0.20％여도 된다.

Cu: 0 내지 0.50％

Cu는 필수적인 원소는 아니지만, 강 중에 석출하여 강도를 향상시키는 작용을 나타내므로, 필요에 따라 열연 강판에 함유시켜도 된다. 이 작용을 얻기 위해서는, 0.01％ 이상의 Cu가 포함되는 것이 바람직하다. 한편, Cu가 0.50％를 초과하여 함유되면, 압연 시에 균열 및 흠집이 발생하거나 하는 경우가 있다. 따라서, Cu의 함유량은 0.50％ 이하가 바람직하다. Cu 함유량은 0.02％ 이상, 0.03％ 이상, 또는 0.05％ 이상이어도 된다. Cu 함유량은 0.40％ 이하, 0.30％ 이하, 또는 0.20％ 이하여도 된다.

REM: 0 내지 0.0400％ 이하

Ca: 0 내지 0.0400％ 이하

Mg: 0 내지 0.0400％ 이하

REM, Ca, Mg는 필수적인 원소는 아니지만, 입자 성장을 촉진하는 원소이고, 필요에 따라 열연 강판에 함유시켜도 된다. 이 효과를 얻기 위해서는, REM, Ca 및 Mg로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소 각각의 함유량을 0.0005％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.0010％ 이상, 한층 바람직하게는 0.0050％ 이상 또는 0.0100％ 이상이다. 한편, REM, Ca, Mg 각각의 함유량이 0.0400％를 초과하면, 자기 특성이 열화되므로, 0.0040％ 이하로 한다. 바람직하게는, 어느 원소의 함유량도 0.0300％ 이하, 보다 바람직하게는 0.0200％ 이하 또는 0.0150％ 이하이다.

또한 「REM」이라는 용어는, Sc, Y 및 란타노이드로 이루어지는 합계 17 원소를 가리키고, 상기 「REM의 함유량」이란, 이들 17 원소의 합계 함유량을 의미한다. 란타노이드를 REM으로서 사용하는 경우, 공업적으로는, REM은 미슈메탈의 형태로 첨가된다.

상술한 성분 이외의, 본 실시 형태의 열연 강판의 성분의 잔부는, Fe 및 불순물 원소이다. 불순물이란, 예를 들어 강재를 공업적으로 제조할 때, 광석 혹은 스크랩 등과 같은 원료, 또는 제조 공정의 다양한 요인에 의해 혼입되는 성분으로서, 본 실시 형태의 열연 강판에 악영향을 주지 않는 범위에서 허용되는 것을 의미한다.

열연 강판을 상술한 바와 같은 성분으로 함으로써, 열연 강판을 전자 강판으로 했을 때, 우수한 자기 특성을 갖는 무방향성 전자 강판을 얻을 수 있다.

<열연판의 가공 조직의 경도>

다음으로, 본 실시 형태의 열연 강판은, 판 두께 중심부(1/2t 위치)의 가공 조직의 경도 H_D가 Hv 220 이하인 것이 특징이다. 여기서 「t」는 판 두께를 의미한다.

열연 강판의 판 두께 중심부(1/2t 위치)의 가공 조직의 경도 H_D가 Hv 220 초과이면, 그 가공 조직을 냉연한 후, 소둔으로 거기에서 나타나는, 자기 특성을 열화시키는 {111} 입자의 재결정 구동력이 높아진다. 그 때문에, 무방향성 전자 강판의 자기 특성이 열화된다. 가공 조직의 경도 H_D가 Hv 220 이하이면 {111} 입자의 재결정 구동력은, 자기 특성을 개선시키는 {110} 입자와 거의 동일해지기 때문에, 자기 특성이 나빠질 일은 없다. 그 때문에, 열연 강판의 판 두께 중심부(1/2t 위치)의 가공 조직의 경도 H_D는 Hv 220 이하인 것이 바람직하다. 열연 강판의 판 두께 중심부(1/2t 위치)의 가공 조직의 경도 H_D는, 더욱 바람직하게는 Hv 215 이하, Hv 210 이하, 또는 Hv 200 이하이다.

일반적으로, 가공 조직 쪽이 재결정 조직보다도 경질이다. 열연판에서의 가공 조직의 비율이 많으면, 열연판의 경도가 높아진다. 이러한 고경도의 열연판을 냉연하면, 냉연판의 {211}<011>의 집적도가 높아진다. 그리고, 소둔에 의해 {211}<011>의 집적도가 높은 개소로부터 나타나는 {111} 방위의 집적도가 향상되기 때문에, 자기 특성이 열화된다. 종래는, 자기 특성 열화를 억제하기 위해, 열연판의 가공 조직을 최대한 줄이도록 열연판을 소둔하여, 열연판의 재결정 영역을 약 80％ 이상으로 증가시키고 나서, 이것에 냉연 및 소둔을 하고 있었다. 그러나, 재결정 조직은 가공 조직에 비하여 연질이기는 하지만, 인성에 영향을 미치는 전위가 적다. 그 때문에, 재결정 영역을 약 80％ 이상으로 증가시키면, 열연 강판의 인성이 낮아져, 다음 산세 및 냉연 라인에서의 굽힘-펴기에 의해 강판이 파단될 가능성이 높아진다. 따라서, 열연 강판의 인성을 향상시키고, 또한 열연 강판으로부터 얻어지는 무방향성 전자 강판의 자기 특성을 개선시키기 위해서는, 가능한 범위에서 열연 강판의 재결정을 억제함(예를 들어, 열연 강판의 재결정율을 약 60％ 이상 약 80％ 이하로 함)으로써, 열연 강판에 가공 조직을 남기고, 또한 판 두께 중심부(1/2t 위치)의 가공 조직의 경도 H_D를 Hv 220 이하로 하는 것이 바람직하다. 즉 본 실시 형태에 관한 열연 강판에서는, 가공 조직의 양을 소정값 이상으로 하면서, 그 가공 조직을 연질화함으로써, 열연 강판의 경도를 낮게 하는 것이다.

비커스 경도는, 열연 강판의 판 폭 방향 단부면으로부터 판 폭 방향 중심부로 10mm의 위치(이후, 판 폭 방향 단부라고 칭함)에서의, 압연 방향에 평행 또한 판면에 수직인 단면에 있어서 측정한다. 이 단면의 판 두께 중심부(1/2t 위치)의 가공 조직의 경도 H_D와, 판 두께 표층부(1/8t 위치)의 재결정 조직의 경도 H_U를, 압연 방향과 평행한 방향으로, 10㎛ 간격으로 10개소 측정한다. 비커스 경도는, JIS Z 2244(2009년)에 준거하여 측정한다. 구체적인 측정 조건은,

압자=대면각 136°의 비커스 사각뿔 다이아몬드 압자,

압입 하중=10gf,

압입 시간=20sec

이다.

또한, 무방향성 전자 강판용 열연 강판의 판 폭 방향 단부의 판 두께 중심부(1/2t 위치)의 가공 조직의 경도 H_D와, 판 두께 표층부(1/8t 위치)의 재결정 조직의 경도 H_U의 경도 차 H_S=H_D-H_U를, Hv 20 이내로 함으로써, 자기 특성을, 더욱 향상시킬 수 있다. 왜냐하면, 열연판의 Hv가 높을수록, 냉연 후 소둔에 있어서 재결정을 용이하게 발생시킬 수 있지만, 열연판의 중심부와 표층부 사이의 경도 차가 작음으로써, 냉연 및 소둔 후의 강판의 표층부에 나타나는, 자기 특성에 유리한 재결정 조직이, 강판의 중심부에 나타나는 자기 특성에 불리한 재결정 조직의 영향을 받기 어려워지기 때문이다. 판 두께 표층부(1/8t 위치)의 재결정 조직의 경도 H_U도, 판 두께 중심부(1/2t 위치)의 가공 조직의 경도 H_D와 마찬가지의 방법으로 측정할 수 있다.

또한, 열연 강판에서는, 표층 쪽이 중심부보다도 단단한 것이 통상적이다. 열연 강판에서는, 표층에서의 재결정 조직의 양이, 중심부보다도 많기 때문이다. 이상의 사정을 고려하여, 본 실시 형태에 관한 열연 강판에서는, 가장 경질일 것으로 예상되는 중심부의 경도를 소정값 이하로 제어하고 있다. 한편, 열연 강판에 냉간 압연 및 마무리 소둔을 하여 얻어지는 무방향성 전자 강판에서는, 표층과 중심부 사이의 경도 차는 작거나, 또는 거의 존재하지 않는 것이 통상적이다.

[제조 방법]

다음으로, 본 실시 형태의 무방향성 전자 강판용 열연 강판의 제조 방법에 대하여 설명한다. 본 실시 형태의 무방향성 전자 강판용 열연 강판의 제조 방법은,

상기한 성분을 갖는 용강을 연속 주조하여 슬래브를 얻는 공정과,

슬래브를 1080 내지 1200℃의 온도 범위 내로 가열하는 공정과,

1080 내지 1200℃의 온도 범위 내에 있는 슬래브를, 마무리 온도 850 내지 1000℃에서 열간 압연하여 열연판을 얻는 공정과,

권취 온도 700 내지 850℃에서, 열연판을 권취하는 공정과,

보열 온도 670℃ 이상, 및 유지 시간 1분 이상 2시간 이하에서, 열연판에 자기 소둔을 발생시키는 공정과,

열간 압연 후의 권취 온도로부터 400℃까지의 평균 냉각 속도 CR1, 및/또는 자기 소둔 후의 600 내지 400℃의 온도 범위의 평균 냉각 속도 CR2를 30 내지 120℃/hr로 하여, 자기 소둔을 발생시킨 열연판을 냉각하는 공정

을 갖는다.

본 실시 형태의 무방향성 전자 강판용 열연 강판은, 상기한 성분을 갖는 용강을, 연속 주조에 의해 슬래브로 하고, 또한 열간 압연을 실시하여 열연판으로 하고, 열연 후에 권취한 코일의 열로 자기 소둔함으로써 제조한다. 슬래브를 제조하는 방법은, 통상의 방법에 따르면 된다.

<열간 압연>

이어서, 슬래브를, 바람직하게는 1080 내지 1200℃로 가열하여, 열간 압연에 제공한다. 가열 온도를 1080℃ 이상으로 하는 것이 바람직한 것은, 마무리 온도를 850℃ 이상으로 하여, 후술하는 바와 같이, 권취 후의 재가열에 의한 소둔을 생략하기 때문이다. 가열 온도를 1200℃ 이하로 하는 것이 바람직한 것은, 황화물 등의 불순물의 고용 및 미세 석출을 방지하여, 철손을 증대시키지 않기 때문이다.

열간 압연에서의 마무리 온도는 850 내지 1000℃로 하는 것이 바람직하다. 후술하는 바와 같이, 권취 온도를 700 내지 850℃로 하여 코일의 열로 자기 소둔함으로써, 재결정율을 높이고, 또한 재가열에 의한 소둔을 생략하기 때문이다. 또한, 마무리 온도가 낮으면, 열간 가공성이 저하되어, 강판 폭 방향을 따른 판 두께의 균일성, 즉 판 두께 정밀도가 저하될 우려가 있기 때문이다. 한편, 페라이트 입경의 조대화로 인한 인성의 저하를 방지하기 위해, 마무리 온도는 1000℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.

<권취 및 자기 소둔>

이어서, 마무리 압연 종료 후의 열연 강판을 700 내지 850℃에서 권취한다. 700 내지 850℃에서 권취함으로써, 권취한 코일이 축적하고 있는 열에 의해 자기 소둔을 행하는 것이 가능하게 된다. 이 자기 소둔에 따르면, 열연 강판에 있어서 재결정율을 높이고, 또한 재가열에 의한 소둔을 생략해도, 자기 특성에 악영향을 미치는 {111} 방위의 결정립 발달을 억제하는 것이 가능하게 된다. 자기 특성, 특히 자속 밀도를 향상시키기 위해, 냉간 압연 전의 열연 강판의 조직의 재결정 영역을 증가시키는 것이 바람직하지만, 소둔 온도가 높으면 재결정율이 60％를 초과하고, 가공 조직이 적어져서, 인성 향상의 효과를 얻지 못한다. 그 때문에, 권취 온도는 850℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.

<보열>

냉간 압연 전의 열연 강판의 결정 입경을 조대화시키기 위해, 권취 후의 코일에 보열 커버를 씌워서 보열한다. 열연판의 가공 조직의 경도를 낮추는 관점에서, 보열의 온도는 670℃ 이상, 유지 시간은 1분 이상으로 한다. 한편, 재결정율이 너무 높아지면, 산세 공정 및 냉연 공정에서, 파단이 발생하기 쉬워지므로, 유지 시간은 2시간 이하가 바람직하다. 또한, 유지 시간이란, 보열 커버를 코일에 씌우고 있는 시간이다.

또한, 보열 커버를 사용하지 않고 보열 공정을 실시해도 된다. 이 경우, 보열 공정이란, 열연 강판을 권취하여, 코일을 형성한 시점부터, 코일의 온도가 낮아지기 시작하는 시점까지를 의미한다. 코일을 형성한 시점이란, 1 스트립의 열연 강판으로부터 1 턴의 코일을 완전히 감은 시점이다. 또한, 코일의 온도가 낮아지기 시작하는 시점이란, 코일의 냉각 속도가 변화하는 시점이고, 바꾸어 말하면 냉각 속도 곡선 상의 변곡점이다. 보열 온도에 따라서는, 코일을 완전히 감은 시점부터 소정의 시간은, 코일의 온도 변화가 극히 작은 경우가 있고, 소정의 시간을 지나면 코일의 온도가 급속하게 낮아지기 시작한다.

<냉각>

본 실시 형태에서는, 가공 조직의 경도를 낮추기 위해, 냉각 속도를 제어하는 것이 중요하다. 구체적으로는, 열간 압연 후의 권취 온도로부터 400℃까지의 평균 냉각 속도 CR1, 및/또는 보열 공정에서의 유지 후의 600 내지 400℃의 온도 범위의 평균 냉각 속도 CR2를 30 내지 120℃/hr로 하는 것이 바람직하다.

여기서, 「열간 압연 후의 권취 온도로부터 400℃까지의 평균 냉각 속도 CR1」이란, 권취로부터 보열 개시까지의 기간 및 보열 종료로부터 코일 온도가 400℃가 될 때까지의 기간의 냉각 속도의 평균값이다. 환언하면, 「열간 압연 후의 권취 온도로부터 400℃까지의 평균 냉각 속도 CR1」은, 하기 식에 의해 산출되는 값이다.

CR1=(권취 온도-400℃)/(권취 온도로부터 400℃에 이르기까지의 시간-보열 커버를 씌우고 있는 시간)

또한, 「보열 공정에서의 유지 후의 600 내지 400℃의 온도 범위의 평균 냉각 속도 CR2」란, 코일 온도가 600℃로부터 400℃가 될 때까지의 기간의 냉각 속도의 평균값이다. 환언하면, 「보열 공정에서의 유지 후의 600 내지 400℃의 온도 범위의 평균 냉각 속도 CR2」란, 하기 식에 의해 산출되는 값이다.

CR2=(600℃-400℃)/(600℃로부터 400℃에 이르기까지의 시간)

또한, 보열 공정에서의 유지 후의 냉각은, 상술한 커버를 제거한 직후에 개시하는 것이 바람직하다. 혹은, 냉각 공정은, 코일의 온도가 낮아지기 시작하는 시점까지의 동안에 개시하는 것이 바람직하다.

본 실시 형태에 관한 열연 강판의 제조에 있어서 적용되는 평균 냉각 속도는, 통상보다도 상당히 느리다. 통상적이면, 권취 후의 코일은 수랭되고, 그 평균 냉각 속도는 120℃/hr을 훨씬 상회한다. 코일을 수랭하면, 평균 냉각 속도는, 적어도 150℃/hr로 된다고 생각된다. 코일을 수랭하는 이유는, 무방향성 전자 강판의 제조에 필요한 시간을 단축하기 위해서이다. 열연 강판을 냉간 압연하기 위해서는, 열연 강판의 온도를 실온으로 해 둘 필요가 있다. 열연 강판을 수랭 등의 냉각 수단을 사용하여 급랭하지 않으면, 냉간 압연을 개시할 때까지의 대기 시간이 길어져, 무방향성 전자 강판의 제조에 필요한 시간이 길어진다. 특별한 이유가 없는 한, 코일을 수랭하는 것이 바람직하다고 통상은 간주된다. 또한, 무방향성 전자 강판용 열연 강판에 있어서, 가공 조직의 경도를 작게 해야 한다는 지견은 종래 기술에는 존재하지 않는다.

그러나 본 발명자들은, 열연 강판의 가공 조직의 경도를 작게 하기 위해서는, 보열 후의 코일을 서랭할 필요가 있다고 지견하였다. 평균 냉각 속도 CR1 및/또는 CR2가 너무 크면, 가공 조직의 경도를 충분히 낮출 수 없다. 또한, 평균 냉각 속도가 너무 느리면, 자기 소둔의 시간이 길어져, 가공 조직이 상실되어 인성이 열화된다. 따라서, 평균 냉각 속도 CR1 및/또는 CR2는 30℃/hr 이상, 120℃/hr 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 보열 후의 냉각은, 강판을 권취하여 코일로 한 상태에서 행해진다. 상기한 냉각 속도는, 코일의 외주부에서의 것이다. 또한, 상술한 바와 같이, 크랙이 발생하여 강판의 파단으로 이어지는 것은 강판의 단부이므로, 상기한 냉각 속도는 강판의 단부(즉, 코일의 권취 코어 방향의 양단부)에서의 것이다.

또한, 상술한 CR1 및 CR2 중, 권취 온도로부터 400℃까지의 평균 냉각 속도 CR1에 관해서는, 더욱 바람직하게 제어할 수도 있다. CR1을 50 내지 80℃/hr로 함으로써, 무방향성 전자 강판용 열연 강판의 단부에 있어서, 가공 조직의 경도 H_D와 판 두께 표층부(1/8t 위치)의 재결정 조직의 경도 H_U의 경도 차 H_S=H_D-H_U를 Hv 20 이내로 할 수 있다. 이에 의해, 열연 강판의 인성을 더욱 향상시킬 수 있다.

<Sn, Sb>

또한, 강판에 Sn, Sb를 첨가한 경우에는, 이들 원소는, 저철손, 고자속 밀도화에 기여하므로, 보열 온도를 낮게 할 수 있어, 결과적으로, 인성을 향상시킬 수 있다. 이때, 보열의 온도를 850℃ 이하, 바람직하게는 800℃ 이하, 보다 바람직하게는 750℃ 이하로 함으로써, 적절한 인성과, 저철손화, 고자속 밀도화를 고도로 양립시킬 수 있다.

Sn, Sb의 첨가가 저철손, 고자속 밀도화에 기여하는 메커니즘에 대해서는, 이들 원소가, 자기 특성에 악영향을 주는 {111} 방위 입자의 성장을 억제하기 때문이라고 생각된다.

이상과 같이 하여 얻어진, 본 실시 형태의 무방향성 전자 강판용 열연 강판은, 통상의 방법에 의해 산세, 냉간 압연, 마무리 소둔을 실시함으로써, 자기 특성이 우수한 무방향성 전자 강판을 얻을 수 있다. 이때, 상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 무방향성 전자 강판용 열연 강판은 인성이 우수하므로, 통상의 방법으로 산세를 실시해도, 굽힘-펴기에 의해 크랙이 발생할 일은 없다.

실시예

다음으로, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하지만, 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 하나의 조건 예이고, 본 발명은 이 하나의 조건 예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.

<실시예 1>

표 1에 나타내는 성분으로 강을 주조하고, 열연하여, 판 두께 2.0mm의 열연판을 제작하였다. 그 후, 표 2에 기재된 조건으로, 코일에 권취, 보열한 후, 냉각하였다. 또한, 제조 부호 B0은, 코일 권취, 냉각 후에, 질소 100％ 분위기에서 열연판 소둔을 실시한 참고예이다. 제작한 열연판의 단부에서의 열연판 가공 조직의 경도, 인성 평가를 위해 행한 샤르피 시험에서의 파면 천이 온도의 측정 결과를 표 3에 나타낸다.

강판 단부의 경도는, 강판의 판 폭 방향 단부면으로부터 판 폭 방향 중심부로 10mm의 위치(판 폭 방향 단부), 또한 압연 방향에 평행한 단면에 있어서, 판 두께 중심부(1/2t 위치)의 가공 조직의 경도 H_D와 판 두께 표층부(1/8t 위치)의 재결정 조직의 경도 H_U를 압연 방향과 평행한 방향으로, 10㎛ 간격으로, 10점 측정하였다. 비커스 경도는, JIS Z 2244(2009년)에 준거하여 HV 10을 측정하였다. 구체적인 측정 조건은, 압자=대면각 136°의 비커스 사각뿔 다이아몬드 압자, 압입 하중=10gf, 압입 시간=20sec이다.

파면 천이 온도는, 샤르피 시험을 JIS Z 2242에 준거하여 행하여 측정하였다. 본 실시예에서는, 파면 천이 온도가 0℃ 미만인 경우, 인성이 양호하다고 판단하였다.

또한, 얻어진 무방향성 전자 강판의 자기 특성을, JIS C 2556에 준거하여 측정하였다.

철손은, 무방향성 전자 강판으로부터 한 변이 55mm인 정사각형의 시료를 채취하고, Single Sheet Tester(SST)에 의해 W15/50(강판을 50Hz로 자속 밀도 1.5T로 자화했을 때의 철손)을 측정하여, 평가하였다. 자속 밀도는, 자계의 강도 5000A/m에서의 자속 밀도인 B50을 사용하여 평가하였다. 그 측정 결과를 함께 표 3에 나타낸다. B50이 1.60 이상, W15/50이 2.6W/kg 이하인 시료를, 전자기적 특성에 관하여 합격이라고 판단하였다.

본 발명의 무방향성 전자 강판용 열연 강판을 사용함으로써, 산세에 있어서 강판의 파단을 발생시키지 않고, 종래의 열연판 소둔을 실시한 무방향성 전자 강판용 열연 강판을 사용한 무방향성 전자 강판과 마찬가지로 우수한 특성을 갖는 무방향성 전자 강판을 얻을 수 있는 것이 확인되었다.

<실시예 2>

표 1에 나타내는 강, 표 2에 나타내는 제조 방법을 이용하여, 마찬가지로, 무방향성 전자 강판용 열연 강판을 제작하고, 그 후, 무방향성 전자 강판을 얻었다.

얻어진 열연 강판에 대해서는, 실시예 1의 측정 결과에 더하여, 무방향성 전자 강판용 열연 강판의 판 폭 방향 단부에서의 판 두께 중심부(1/2t 위치)의 가공 조직의 경도 H_D와, 판 두께 표층부(1/8t 위치)의 재결정 조직의 경도 H_U의 경도 차 H_S=H_D-H_U를 측정하였다. 무방향성 전자 강판에 대해서는, 실시예 1과 마찬가지로 자기 특성을 측정하였다. 결과를 표 4에 나타낸다.

판 두께 중심부(1/2t 위치)의 가공 조직의 경도 H_D와, 판 두께 표층부(1/8t 위치)의 재결정 조직의 경도 H_U의 경도 차 H_S를 HV 20 이내로 함으로써, 더욱 우수한 인성을 얻는 것이 확인되었다.

<실시예 3>

표 3에 개시된 발명예 C1 및 비교예 c16에, 냉간 압연 조건을 압하율 75％, 마무리 소둔 조건에서의 균열 조건을 1000℃×30초로 하여, 냉간 압연 및 마무리 소둔을 실시하여, 무방향성 전자 강판으로 하였다. 이들 무방향성 전자 강판의, 판 폭 방향 단부에서의 판 두께 중심부(1/2t 위치)의 경도를 측정하였다.

무방향성 전자 강판의 단부의 경도 측정은 이하의 수순으로 행하였다. 강판의 판 폭 방향 단부면으로부터 판 폭 방향 중심부로 10mm의 위치(판 폭 방향 단부), 또한 압연 방향에 평행한 단면을 측정면으로 하였다. 이 측정면에 있어서, 판 두께 중심부(1/2t 위치)의 경도를, 압연 방향과 평행한 방향으로, 10㎛ 간격으로, 10점 측정하였다. 비커스 경도는, JIS Z 2244(2009년)에 준거하여 HV 10을 측정하였다. 구체적인 측정 조건은, 압자=대면각 136°의 비커스 사각뿔 다이아몬드 압자, 압입 하중=10gf, 압입 시간=20sec이다. 측정 결과를 표 5에 나타낸다.

C1 및 c16은, 화학 성분은 동일하고, 또한 무방향성 전자 강판으로 한 단계에서의 경도도 거의 동일한 수준이지만, 열연 강판의 단계에서의 가공 조직 경도는 크게 달랐다. 환언하면, 무방향성 전자 강판의 단계에서 측정된 경도로부터, 열연 강판의 단계에서의 경도를 추정하는 것은 곤란하다.

본 발명에 따르면, 열연 공정에서의 소둔을 생략한 경우에도, 충분한 열연판 인성을 구비하고, 또한 무방향성 전자 강판으로 했을 때 저철손, 고자속 밀도를 양립시키는 무방향성 전자 강판용 열연 강판을 제공할 수 있다. 이에 의해, 저철손·고자속 밀도인 무방향성 전자 강판을 파단시키지 않고 안정적으로 생산하여 제공할 수 있기 때문에, 무방향성 전자 강판이 그 철심 재료로서 사용되는 이들 전기 기기의 분야에서의 중요한 대량 생산화에 충분히 부응할 수 있어, 그 공업적 가치는 극히 높다.

Claims

질량％로,
C: 0.0010 내지 0.0050％,
Si: 1.90％ 내지 3.50％,
Al: 0.10％ 내지 3.00％,
Mn: 0.05 내지 2.00％,
P: 0.100％ 이하,
S: 0.005％ 이하,
N: 0.0040％ 이하,
B: 0.0060％ 이하,
Sn: 0 내지 0.50％,
Sb: 0 내지 0.50％,
Cu: 0 내지 0.50％,
REM: 0 내지 0.0400％,
Ca: 0 내지 0.0400％, 및
Mg: 0 내지 0.0400％
를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물인 무방향성 전자 강판용 열연 강판으로서,
상기 무방향성 전자 강판용 열연 강판의 판 폭 방향 단부에 있어서, 판 두께 중심부(1/2t 위치)의 가공 조직의 경도 H_D가 Hv 220 이하인 것을 특징으로 하는 무방향성 전자 강판용 열연 강판.
제1항에 있어서,
상기 가공 조직의 경도 H_D와, 상기 무방향성 전자 강판용 열연 강판의 판 폭 방향 단부에서의 판 두께 표층부(1/8t 위치)의 재결정 조직의 경도 H_U의 경도 차 H_S=H_D-H_U가 Hv 20 이내인 것을 특징으로 하는 무방향성 전자 강판용 열연 강판.
제1항 또는 제2항에 있어서,
질량％로, Sn: 0.01％ 이상 0.50％ 이하, Sb: 0.01％ 이상 0.50％ 이하, Cu: 0.01 이상 0.50％ 이하, REM: 0.0005％ 이상, 0.0400％ 이하, Ca: 0.0005％ 이상, 0.0400％ 이하, Mg: 0.0005％ 이상, 0.0400％ 이하의 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 무방향성 전자 강판용 열연 강판.