KR20220107038A - 무방향성 전자 강판용 열연 강판 - Google Patents

무방향성 전자 강판용 열연 강판 Download PDF

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다케루 이치에
요시히로 아리타
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닛폰세이테츠 가부시키가이샤
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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: 0.10％ 이하, S: 0.005％ 이하, N: 0.0040％ 이하, B: 0.0060％ 이하가 되는 성분을 함유하고, 잔부 Fe 및 불순물을 포함하는 무방향성 전자 강판용 열연 강판이며, 무방향성 전자 강판용 열연 강판의 판 폭 방향 단부에 있어서, 결정립계에 있어서의 C 농도[원자％]가 P 농도[원자％]의 3.0배 이상이고, 무방향성 전자 강판용 열연 강판의 결정립계에 있어서의 C 농도[원자％]가, 결정립 내에 있어서의 C 농도의 3.5배 이상인 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 특허 출원 제2020-027503호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
근년, 전기 기기, 특히 무방향성 전자 강판이 그 철심 재료로서 사용되는 회전기, 중소형 변압기, 전장품 등의 분야에 있어서는, 세계적인 전력·에너지 절감, CO2 삭감 등으로 대표되는 지구 환경 보전의 움직임 속에서, 고효율화, 소형화의 요청이 점점 강해지고 있다. 이와 같은 사회 환경 하에서, 당연히, 무방향성 전자 강판에 대해서도, 그 성능 향상은, 긴요한 과제이다.
모터의 특성 향상에 관하여 무방향성 전자 강판에 요구되는 특성에, 철손과 자속 밀도가 있다. 종래의 기술에서는, 열간 압연 후의 고온 권취로, 냉간 압연 전의 입경을 크게 함으로써, 제품인 무방향성 전자 강판의 집합 조직을 제어하여, 이들 특성을 개선해 왔다.
특허문헌 1에는, 용강의 주조 또는 급속 응고에 있어서의 주상정 비율 및 평균 결정립경을 제어하여, 냉간 압연의 압하율을 제어하고, 마무리 어닐링 시의 통판 장력 및 냉각 속도를 제어함으로써, 판면 내의 전방향에 있어서 우수한 자기 특성을 얻을 수 있는 무방향성 전자 강판을 얻는 것이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2019-157247호 공보
무방향성 전자 강판(이하, 단순히 「전자 강판」이라고도 함)의 수요가 높아짐에 따라서, 저비용화도 요구되도록 되고 있다. 제조 비용 저감의 방법의 하나로서, 열연 공정에 있어서 열연 온도를 높임으로써, 열연 후의 어닐링을 생략하는 방법이 생각된다. 그러나, 전자 강판에서는, 저철손화를 달성하기 위해, 통상의 강판과 비교하여 다량의 Si가 첨가되어 있고, 이것은, 연속 라인에서의 굽힘-펴짐을 수반하는 열연 후의 산세 공정에서, 강판의 단부로부터 크랙이 발생하여 파단되는 요인이 된다. 단순히 열연 후의 어닐링을 생략하면, 인성이 악화되어, 강판이 파단될 리스크는 커진다.
본원 발명은 상기 사정을 감안하여, 열연 후의 어닐링을 생략해도, 그 후의 산세 공정의 굽힘-펴짐에 의한 파단을 억제할 수 있고, 또한, 전자 강판으로 한 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 어닐링을 생략하고, 또한, 산세 시의 강판 단부의 파단의 발생을 억제하는 데 충분한 열연판 인성과, 전자 강판에 있어서의 자기 특성을 양립시키는 방법에 대하여 예의 연구를 거듭하였다.
그 결과, 열간 압연 후의 고온 권취에 의한 열연판 자기 어닐링 시의 균열 온도와 시간, 및 이것에 이어지는 냉각의 냉각 속도를 제어함으로써, 열연 강판의 판 폭 방향 단부에 있어서의 입계에 존재하는 C의 편석량을, 인성을 저하시키는 P의 편석량에 비하여 많게 할 수 있고, 그 결과, 열연 강판의 인성을 향상시켜 굽힘-펴짐에 의한 파단을 방지할 수 있고, 또한, 무방향성 전자 강판으로 하였을 때의 우수한 자기 특성을 실현할 수 있음을 알아냈다.
본 발명은 상기 지견에 기초하여 이루어진 것이며, 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: 0.10％ 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 강판이며, 무방향성 전자 강판용 열연 강판의 판 폭 방향 단부에 있어서, 결정립계에 있어서의 C 농도[원자％]가, P 농도[원자％]의 3.0배 이상이고, 결정립계에 있어서의 C 농도[원자％]가, 결정립 내에 있어서의 C 농도의 3.5배 이상인 것을 특징으로 하는 무방향성 전자 강판용 열연 강판.
(2) 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％ 이하 중 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 무방향성 전자 강판용 열연 강판.
본 발명에 따르면, 열연 공정에서의 어닐링을 생략한 경우라도, 충분한 열연판 인성을 구비하고, 또한, 무방향성 전자 강판으로 하였을 때 저철손, 고자속 밀도를 양립시키는 무방향성 전자 강판용 열연 강판을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 본 실시 형태에 개시된 구성에만 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다. 이하의 설명에서는, 구체적인 수치나 재료를 예시하는 경우가 있지만, 본 발명의 효과가 얻어지는 한, 다른 수치나 재료를 적용해도 된다. 또한, 이하의 실시 형태의 각 구성 요소는, 서로 조합할 수 있다. 또한, 하기하는 수치 한정 범위에는, 하한값 및 상한값이 그 범위에 포함된다. 「초과」 또는 「미만」으로 나타내는 수치는, 그 값이 수치 범위에 포함되지 않는다.
[무방향성 전자 강판용 열연 강판의 화학 성분]
먼저, 본 발명의 강 성분의 한정 이유에 대하여 설명한다. 이하, 강판의 성분에 대한 「％」는 「질량％」를 의미한다.
C: 0.0010 내지 0.0050％
C는, 입계에 편석되어 인성을 강화시키기 때문에, 0.0010％ 이상의 첨가가 바람직하다. 한편, 철손을 열화시키는 유해한 성분이며, 자기 시효의 원인으로도 되기 때문에, 0.0050％ 이하, 바람직하게는 0.0040％ 이하로 한다.
Si: 1.90％ 내지 3.50％
Si는, 전기 저항을 증대시켜 와전류손을 감소시킴으로써, 철손을 저감하는 작용이 있는 성분이며, 또한, 항복비를 증대시킴으로써, 철심에 대한 펀칭 가공성을 향상시키는 작용도 갖는다. 이들 작용을 발휘하기 위해서는, 1.90％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 한편, 그 함유량이 증가되면, 자속 밀도가 저하되고, 또한, 무방향성 전자 강판의 제조 공정 그 자체에 있어서도, 냉연 등의 작업성의 저하, 고비용으로도 되므로, 3.50％ 이하, 바람직하게는 3.00％ 이하로 한다.
Al: 0.10％ 내지 3.00％
Al도, Si와 마찬가지로 전기 저항을 증대시켜 와전류손을 감소시킴으로써, 철손을 저감하는 작용이 있는 성분이지만, Si와 비교하여 경도의 상승이 적다. 그 때문에, 0.10％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 한편, 그 함유량이 증가되면, 포화 자속 밀도가 저하되어, 자속 밀도의 저하를 초래하고, 나아가, 항복비의 감소를 초래하여, 펀칭 정밀도도 열화시키므로, 3.00％ 이하, 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, 결정립 성장에 유해한 MnS 등의 미세 황화물의 석출을 억제한다. 이들 목적을 위해서는, 0.05％ 이상, 바람직하게는 0.20％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, 그 함유량이 증가되면, 어닐링 시의 결정립 성장성 그 자체가 저하되어, 철손이 증대되므로, 2.00％ 이하, 바람직하게는 1.50％ 이하로 한다.
P: 0.10％ 이하
P는, 펀칭 정밀도를 높이는 효과가 있어, 첨가해도 되지만, 그 함유량이 증가되면 Si≥2％를 함유하는 강판에서는 매우 취성이 되기 때문에, 0.10％ 이하, 바람직하게는 0.05％ 이하로 한다. 또한, P 함유량의 하한은 특별히 한정되지는 않지만, P 저감에 의한 자속 밀도 열화의 관점에서, 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
S: 0.005％ 이하
S는, MnS 등의 황화물의 미세 석출에 의해, 마무리 어닐링 시 등에 있어서의 재결정 및 결정립 성장을 저해하므로, 0.005％ 이하, 바람직하게는 0.004％ 이하로 한다. 또한, S 함유량의 하한은 특별히 한정되지는 않지만, 탈황에 의한 비용 증가의 관점에서, 0.0005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
N: 0.0040％ 이하
N은, 열연판 어닐링이나 마무리 어닐링 시에 생성되는 AlN 등의 질화물의 미세 석출에 의해, 열연판 표면의 내부 산화층의 피복률을 낮추고, 또한 마무리 어닐링 시 등에 있어서의 재결정 및 결정립 성장을 저해하기 때문에, 0.0040％ 이하, 바람직하게는 0.0030％ 이하로 한다. 또한, N 함유량의 하한은 특별히 한정되지는 않지만, N을 저감시키기 위한 비용 증가의 관점에서, 0.0005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
B: 0.0060％ 이하
B는, BN 등의 질화물의 미세 석출에 의해, 마무리 어닐링 시 등에 있어서의 재결정 및 결정립 성장을 저해하므로, 0.0060％ 이하, 바람직하게는 0.0040％ 이하로 한다. 또한, B 함유량의 하한은 특별히 한정되지는 않지만, B를 저감시키기 위한 비용 증가의 관점에서, 0.0001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
Sn: 0 내지 0.50％
Sb: 0 내지 0.50％
Sn, Sb는, 필수의 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 가지므로, 필요에 따라서 첨가해도 된다. 이들 목적을 위해서는, Sn과 Sb는 0.01％ 이상, 함유시키는 것이 바람직하다. 한편, 그 함유량이 증가되어도 작용은 포화되고, 오히려, 열연판의 인성을 저하시키는 경우가 있으므로, 함유시키는 경우도, Sn과 Sb의 함유량은, 각각 0.50％ 이하로 한다.
Cu: 0 내지 0.50％
Cu는 필수의 원소는 아니지만, 강 중에 석출되어 강도를 향상시키는 작용을 나타내므로, 필요에 따라서 첨가해도 된다. 이 작용을 얻기 위해서는, 0.01％ 이상 포함되는 것이 바람직하다. 한편, Cu가 0.50％를 초과하여 함유되면, 압연 시에 갈라짐 및 흠집이 발생하거나 하는 경우가 있다. 따라서, Cu의 함유량은 0.01 내지 0.50％가 바람직하다. 또한, Sn, Sb 또는 Cu가 불순물로서 함유되어도, 상기 기본 원소에 의한 효과는 손상되지 않는다.
REM: 0 내지 0.0400％ 이하
Ca: 0 내지 0.0400％ 이하
Mg: 0 내지 0.0400％ 이하
REM, Ca, Mg는 필수의 원소는 아니지만, 입성장을 촉진하는 원소이며, 필요에 따라서 첨가해도 된다. 이 효과를 얻기 위해서는, 각각의 함유량을 0.0005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 어느 원소도 0.0010％ 이상, 보다 바람직하게는 0.0050％ 이상이다. 한편, REM, Ca, Mg가 0.0400％를 초과하면, 자기 특성이 열화되므로 0.0040％ 이하로 한다. 바람직하게는, 어느 원소도 0.0300％ 이하, 보다 바람직하게는 0.0200％ 이하이다. 또한, REM이란, Rare Earth Metal의 약칭이며, Sc, Y 및 란타노이드 계열에 속하는 원소를 가리킨다. 란타노이드의 경우, 공업적으로는 미슈 메탈의 형태로 첨가된다.
상술한 성분 이외는, Fe 및 불순물 원소이다.
상술한 바와 같은 성분으로 함으로써, 전자 강판으로 하였을 때, 우수한 자기 특성을 갖는 무방향성 전자 강판으로 할 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 사용하여, N은 불활성 가스 융해-열전도도법을 사용하여 측정하면 된다.
[무방향성 전자 강판용 열연 강판의 입계 원소 농도]
다음에, 무방향성 전자 강판용 열연 강판의 입계 원소 농도에 대하여 설명한다.
<C 농도/P 농도>
다음에, 본 실시 형태의 무방향성 전자 강판용 열연 강판은 입계에 포함되는 C 농도(C)와 P 농도(P)[원자％]의 비율 TR=C/P가 3.0 이상인 것이 특징이다. P는 원자간의 응집력을 저하시키는 대표적인 원소이며, 입계에 편석됨으로써 인성을 저하시킨다. 그 때문에, 입계 편석되는 P양은 적은 쪽이 좋지만, P는 통상 불순물 원소로서 불가피하게 강판에 포함되므로, P의 입계 편석에 의한 인성 저하는 피하는 것이 어렵다. 무방향성 전자 강판용 열연 강판의 입계에 포함되는 C 농도(C)와 P 농도(P)[원자％]의 비율 TR=C/P가 3.0 이상이다란, 바꾸어 말하면, 결정립계에 있어서의 C 농도[원자％]가, P 농도[원자％]의 3.0배 이상인 것을 의미한다.
C는 원자간의 응집력을 향상시키는 대표적인 원소이며, 입계에 편석됨으로써 인성을 향상시킨다. 따라서, 본 발명의 무방향성 전자 강판용 열연 강판에서는, 입계에 편석되는 P 농도에 대하여, 입계에 편석되는 C 농도가 3.0배 이상이 되도록 한다. 이에 의해 열연 강판의 인성을 개선하여, 산세 공정에서의 굽힘-펴짐에 의해 강판의 단부가 파단되는 것을 방지할 수 있다.
굽힘-펴짐에 의해 강판이 파단되는 경우에는, 단부에 크랙이 발생하여 파단되므로, 강판의 단부에 있어서 입계에 포함되는 C 농도와 P 농도가 상기한 관계로 되어 있으면 된다. 구체적으로는, 입계에 포함되는 C 농도와 P 농도는, 샤르피 시험편을, 강판의 판 폭 방향 단부면으로부터 10㎜의 위치(이후, 판 폭 방향 단부라 칭함)가 L 단면의 표면이 되도록 잘라내고, 강판 측면측의 표면에 노치를 형성하고, -50℃ 이하의 분위기에서 샤르피 시험을 하고, 그 입계 파면을 Auger Electron Spectroscopy(AES)로 분석함으로써 측정한다. AES로 분석한 입계 파면의 스펙트럼 강도와 기존 원소량의 스펙트럼 강도의 비율로부터, C 농도와 P 농도를 산출한다. 여기서, L 단면이란, 강판의 판 두께 방향 및 압연 방향(또는 강판의 길이 방향)에 평행한 단면을 의미한다.
또한, B도 C와 마찬가지의 효과를 갖지만, B는 자기 특성을 열화시키는 원소이기도 하므로 자기 특성과 인성의 양립이 곤란하고, 또한, 상술한 바와 같이, B는 질화물의 미세 석출에 의해, 마무리 어닐링 시 등에 있어서의 재결정 및 결정립 성장을 저해하므로, 본 발명에서는, C를 입계에 편석시킨다.
<입계의 C 농도/입자 내의 C 농도>
상술한 입계의 C 농도와 P 농도의 비율에 더하여, 또한, 무방향성 전자 강판용 열연 강판의 입계에 존재하는 C 농도(CGB)[원자％]와 입자 내에 존재하는 C 농도(CIG)[원자％]의 비 CR=CGB/CIG를 3.5 이상으로 함으로써, 인성을, 더욱 향상시킬 수 있다. 입계의 C 농도, 및 입자 내의 C 농도는, 상술한 C 농도와 P 농도와 마찬가지의 방법으로 측정할 수 있다. 무방향성 전자 강판용 열연 강판의 입계에 존재하는 C 농도(CGB)[원자％]와, 입자 내에 존재하는 C 농도(CIG)[원자％]의 비 CR=CGB/CIG가 3.5 이상이다란, 바꾸어 말하면, 무방향성 전자 강판용 열연 강판의 결정립계에 있어서의 C 농도[원자％]가, 결정립 내에 있어서의 C 농도의 3.5배 이상인 것을 의미한다.
[제조 방법]
다음에, 본 발명의 무방향성 전자 강판용 열연 강판의 제조 방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 무방향성 전자 강판용 열연 강판은, 상기 성분을 갖는 용강을, 연속 주조에 의해 슬래브로 하고, 또한, 열간 압연을 실시하여 열연판으로 하고(열연 공정), 열연 후에 권취한 코일의 열로 자기 어닐링하고, 또한 냉각함으로써 제조한다. 슬래브를 제조하는 방법은, 통법에 의하면 된다.
<열간 압연>
다음에, 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 어닐링을 생략하기 위해서이다. 마무리 온도를 1200℃ 이하로 하는 것이 바람직한 것은, 황화물 등의 불순물의 고용 및 미세 석출을 방지하여, 철손을 증대시키지 않기 위해서이다.
마무리 온도는 850 내지 1000℃로 하는 것이 바람직하다. 후술하는 바와 같이, 권취 온도를 700 내지 800℃로 하여 코일의 열로 자기 어닐링함으로써, 재가열에 의한 어닐링을 생략하기 위해서이다. 또한, 마무리 온도가 낮으면, 열간 가공성이 저하되어, 강판 폭 방향의 판 두께 정밀도가 저하될 우려가 있기 때문이다. 한편, 페라이트 입경의 조대화에 의한 인성의 저하를 방지하기 위해, 마무리 온도는 1000℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.
<권취·자기 어닐링>
다음에, 마무리 압연 종료 후의 열연 강판을 700 내지 850℃에서 권취한다. 700 내지 850℃에서 권취함으로써, 권취한 코일이 축적되어 있는 열에 의해 자기 어닐링을 행하는 것이 가능해져, 재가열에 의한 어닐링을 생략해도, 자기 특성에 악영향을 미치는 {111} 방위의 결정립의 발달을 억제하는 것이 가능해진다. 자기 특성, 특히 자속 밀도를 향상시키기 위해, 냉간 압연 전의 열연 강판의 결정립경을 보다 조대화하는 것이 바람직하지만, 고온에서 어닐링하면 탈탄에 의해 인성이 열화되어, 인성 향상의 효과가 얻어지지 않기 때문에, 권취 온도는 850℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.
권취 후의 코일에 자기 어닐링을 실시하는 공정을 보열 공정이라고도 칭한다. 보열 공정이란, 열연 강판을 권취하여, 코일을 형성한 시점으로부터, 코일의 온도가 낮아지기 시작하는 시점까지를 의미한다. 코일을 형성한 시점이란, 1강대의 열연 강판으로부터 1롤의 코일을 다 감은 시점이다. 또한, 코일의 온도가 낮아지기 시작하는 시점이란, 코일의 냉각 속도가 변화되는 시점이며, 환언하면 냉각 속도 곡선 상의 변곡점이다. 보열 온도에 따라서는, 코일을 다 감은 시점으로부터 소정의 시간은, 코일의 온도 변화가 매우 작은 경우가 있고, 소정의 시간을 지나면 코일의 온도가 급속하게 낮아지기 시작한다.
또한, 냉간 압연 전의 열연 강판의 결정립경을 조대화시키기 위해, 권취 후의 코일에 보열 커버를 씌워 보열해도 된다. 보열 커버를 사용하여 보열 공정을 실시하는 경우, 보열 커버를 코일에 씌우고 나서 벗길 때까지의 시간을 유지 시간으로 한다. 열연판의 재결정의 관점에서, 보열의 유지 시간은 1분 이상이 바람직하다. 한편, 과도하게 입성장시키면, 산세 공정 및 냉연 공정에서, 파단이 발생하기 쉬워지므로, 유지 시간은 2시간 이하가 바람직하다.
보열 커버를 코일에 씌워 보열하는 공정, 또는 권취한 코일이 축적되어 있는 열에 의해 자기 어닐링을 실시하는 공정을 보열 공정이라고도 칭한다. 보열 공정의 온도는 720℃ 내지 830℃가 바람직하다. 보열 공정의 온도를 720℃ 이상으로 함으로써, 냉연 전의 입경이 충분히 성장하여, 높은 자속 밀도가 얻어지는 효과가 있다. 또한, 보열 공정의 온도를 830℃ 이하로 함으로써, 강판 표면에 생성되는 내부 산화층이 억제된다는 효과가 얻어진다.
<냉각>
본 발명에 있어서는, 입계의 C 농도와 P 농도가 전술한 바와 같은 관계가 되도록, 냉각 속도를 제어하는 것이 중요하다.
구체적으로는, 권취 온도로부터, P가 입계에 편석되기 쉬운 온도인 600℃까지의 온도역의 냉각 속도를 크게 함으로써 P의 편석을 억제하고, C가 입계에 편석되기 쉬운 온도인 400 내지 600℃의 온도역의 냉각 속도를 작게 함으로써, C의 편석을 촉진한다. 이에 의해 P의 입계 편석에 의한 인성 저하를 억제하여, 다음 공정에 있어서의 강판의 파단을 방지하는 것이 가능해진다. 권취 온도로부터 400℃까지의 온도역의 냉각 속도를 제어하는 공정을 냉각 공정이라고도 칭한다.
권취 온도로부터 600℃에서의 평균 냉각 속도는 10 내지 100℃/min으로 하는 것이 바람직하다. 권취 온도로부터 600℃에서의 평균 냉각 속도는 10℃/min 초과인 것이 보다 바람직하고, 20℃/min, 30℃/min, 40℃/min인 것이 더욱 바람직하다.
400 내지 600℃에서의 평균 냉각 속도는 C의 입계로의 편석을 촉진하기 위해서는 작은 쪽이 바람직하지만, 너무 작으면 자기 어닐링의 시간이 길어져, 입경이 너무 조대화되어 인성이 열화되므로, 30℃/hr 이상으로 하는 것이 바람직하다. 냉각 속도가 너무 크면, C가 충분히 편석되지 않으므로, 120℃/hr 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 바와 같이, 크랙이 발생하여 강판의 파단으로 이어지는 것은 강판의 단부이므로, 상기 냉각 속도는 강판의 단부(코일의 측면측)에 있어서의 것이다. 냉각 속도는, 블로워로 코일에 공기를 보내어, 공기의 양 또는 온도를 조정함으로써 제어할 수 있다. 강판의 단부의 온도에 대해서는, 강판 단면(바람직한 개소)의 온도를 방사 온도계로 측정한다. 또한, 블로워로 코일에 공기를 분사하고 있는 시간을 냉각 시간으로 한다. 냉각 시간에는 특별히 지정은 없다.
또한, 400 내지 600℃에서의 냉각 속도를 50 내지 80℃/hr로 함으로써, 무방향성 전자 강판용 열연 강판의 입계에 존재하는 C 농도 CGB[원자％]와 입자 내에 존재하는 C 농도 CIG[원자％]의 비 CR=CGB/CIG를 3.5 이상으로 할 수 있다.
상세하게는, 자기 어닐링(보열 공정)을 거친 코일에 대해, 예를 들어 블로워로 공기를 분사하여 당해 코일을 냉각함으로써 냉각 속도를 제어한다.
또한, 냉각은, 상술한 커버를 벗긴 직후에 개시하는 것이 보다 바람직하다. 혹은, 냉각은, 코일의 온도가 낮아지기 시작하는 시점까지의 동안에 개시하는 것이 보다 바람직하다.
<Sn, Sb>
또한, 강판에 Sn, Sb를 첨가한 경우에는, 이들 원소는, 저철손, 고자속 밀도화에 기여하므로, 보열 온도를 낮게 할 수 있고, 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 발명의 무방향성 전자 강판용 열연 강판에 대해, 통법에 의해 산세, 냉간 압연, 마무리 어닐링을 실시함으로써, 자기 특성이 우수한 무방향성 전자 강판을 얻을 수 있다. 이때, 상술한 바와 같이, 본 발명의 무방향성 전자 강판용 열연 강판은 인성이 우수하므로, 통법으로 산세를 실시해도, 굽힘-펴짐에 의해 갈라짐이 발생하는 일은 없다. 상술한 바와 같이, 본 발명에 관한 무방향성 전자 강판용 열연 강판은, 열간 압연 공정, 보열 공정, 냉각 공정을 거친다. 냉각 공정은, 예를 들어 무방향성 전자 강판의 제조 방법에 있어서, 강판을 냉간 압연하기 전의 산세 공정에서 사용하는 산세 장치로의 코일의 운반 중에 실시되어도 된다.
본 발명에 있어서, 열연판 인성이란, 상술한 자기 어닐링 후에 냉각 공정을 거친, 산세 공정 전의 무방향성 전자 강판용 강판의 인성을 의미한다.
실시예
다음에, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하지만, 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 일 조건에 관한 예이며, 본 발명은, 이 예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에 있어서, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.
<실시예 1>
표 1에 나타내는 성분으로 강을 주조하고, 열연하여, 판 두께 2.0㎜의 열연판을 제작하였다. 그 후, 표 2에 기재된 조건에서, 코일로 권취하고, 보열한 후, 냉각하여, 무방향성 전자 강판용 열연 강판으로 하였다.
냉각은 단부에 에어를 분사함으로써 행하였다. 냉각 속도는, 강판 단부의 위치의 냉각 속도를 방사 온도계를 사용함으로써 측정하였다.
또한, 제조 부호 B0은, 코일 권취, 냉각 후에, 질소 100％ 분위기에서 열연판 어닐링을 실시한 참고예이다. 제작한 무방향성 전자 강판용 열연 강판의 단부에 있어서의 입계의 C, P 농도, 인성 평가를 위해 행한 샤르피 시험에 있어서의 천이 온도의 측정 결과를 표 3에 나타낸다.
입계의 C, P 농도는, 샤르피 시험편을 강판의 판 폭 방향 단부로부터 잘라내고, 강판 측면측에 노치를 형성하고, -50℃ 이하의 분위기에서 샤르피 시험을 하고, 그 입계 파면을 Auger Electron Spectroscopy(AES)로 분석함으로써 측정하였다.
파면 천이 온도는, 샤르피 시험을 JIS Z 2242에 준거하여 행하여 측정하였다. 본 실시예에서는, 파면 천이 온도가 0℃ 미만인 경우, 인성이 양호하다고 판단하였다.
다음에, 제작한 무방향성 전자 강판용 열연 강판을 85℃의 염산(7.5mass％)에 30초 침지하여 산세하고, 그 후, 압하율 75％로 0.5㎜ 두께까지 냉간 압연하고, 1050℃에서 30초간 마무리 어닐링을 실시하여, 무방향성 전자 강판을 얻었다.
또한, 얻어진 무방향성 전자 강판의 자기 특성을, JIS C 2556에 준거하여 측정하였다.
철손은, 무방향성 전자 강판으로부터 한 변이 55㎜인 정사각형의 시료를 채취하고, Single Sheet Tester(SST)에 의해 W15/50(강판을 50Hz로 자속 밀도 1.5T로 자화하였을 때의 철손)을 측정하여, 평가하였다. 자속 밀도는, 자계의 강도 5000A/m에 있어서의 자속 밀도인 B50을 사용하여 평가하였다. 그 측정 결과를 아울러 표 3에 나타낸다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
<실시예 2>
표 1에 나타내는 강, 표 2에 나타내는 제조 방법을 사용하여, 마찬가지로, 무방향성 전자 강판용 열연 강판을 제작하고, 그 후, 무방향성 전자 강판을 얻었다.
얻어진 무방향성 전자 강판용 열연 강판에 대해서는, 실시예 1의 측정 결과에 더하여, 입계의 C 농도와 입자 내의 C 농도의 비율을 측정하였다. 무방향성 전자 강판에 대해서는, 실시예 1과 마찬가지로 자기 특성을 측정하였다. 그 결과를 표 4에 나타낸다.
Figure pct00004
입계에 존재하는 C 농도 CGB[원자％]와 입자 내에 존재하는 C 농도 CIG[원자％]의 비 CR=CGB/CIG를 3.5 이상으로 함으로써, 더욱 우수한 특성을 얻는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 표 3에는 명시하지 않지만, C1, C2, C3, C5, C9, C11, C12에서는, CR이 3.5 이상이었다.
본 발명의 무방향성 전자 강판용 열연 강판을 사용함으로써, 산세에 있어서 강판의 파단을 발생시키지 않고, 종래의 열연판 어닐링을 실시한 무방향성 전자 강판용 열연 강판을 사용한 무방향성 전자 강판과 마찬가지로 우수한 특성을 갖는 무방향성 전자 강판을 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.
본 발명에 따르면, 열연 공정에서의 어닐링을 생략한 경우라도, 충분한 열연판 인성을 구비하고, 또한, 무방향성 전자 강판으로 하였을 때 저철손, 고자속 밀도를 양립시키는 무방향성 전자 강판용 열연 강판을 제공할 수 있다. 이에 의해, 저철손·고자속 밀도인 무방향성 전자 강판을 파단시키지 않고 안정 생산하여 제공할 수 있기 때문에, 무방향성 전자 강판이 그 철심 재료로서 사용되는 이들 전기 기기의 분야에 있어서의 긴요한 대량 생산화에 충분히 부응할 수 있어, 그 공업적 가치는 매우 높다.

Claims (2)

  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: 0.10％ 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 강판이며,
    상기 무방향성 전자 강판용 열연 강판의 판 폭 방향 단부에 있어서, 결정립계에 있어서의 C 농도[원자％]가, P 농도[원자％]의 3.0배 이상이고,
    상기 무방향성 전자 강판용 열연 강판의 결정립계에 있어서의 C 농도[원자％]가, 결정립 내에 있어서의 C 농도의 3.5배 이상인 것을 특징으로 하는, 무방향성 전자 강판용 열연 강판.
  2. 제1항에 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％ 이하 중 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 무방향성 전자 강판용 열연 강판.
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