KR20220123453A - 방향성 전자 강판 - Google Patents

Abstract

이 방향성 전자 강판은, Goss 방위로 배향하는 집합 조직을 갖고, 압연 방향 L에 관해서, 입경 RAα_L과, 입경 RAβ_L과, RAγ_L을 정의할 때, 이들 입경이, RAβ_L＜RAα_L을 충족하고, RAγ_L＜RAα_L을 충족한다.

Description

방향성 전자 강판

본 발명은 방향성 전자 강판에 관한 것이다.

방향성 전자 강판은, Si를 7질량% 이하 함유하고, {110}<001> 방위(Goss 방위)로 집적된 2차 재결정 집합 조직을 갖는다. 또한, {110}<001> 방위란, 결정의 {110}면이 압연면과 평행하게 배치되고, 또한 결정의 <001>축이 압연 방향과 평행하게 배치되는 것을 의미한다.

방향성 전자 강판의 자기 특성은, {110}<001> 방위에 대한 집적도에 크게 영향을 받는다. 특히, 강판의 사용 시에 주된 자화 방향이 되는 강판의 압연 방향과, 자화 용이 방향인 결정의 <001> 방향의 관계가 중요하다고 생각되고 있다. 그 때문에, 근년의 실용의 방향성 전자 강판에서는, 결정의 <001> 방향과 압연 방향이 이루는 각이 5° 정도의 범위 내에 들어가도록, 제어되고 있다.

방향성 전자 강판의 실제의 결정 방위와 이상적인 {110}<001> 방위의 어긋남은, 압연면 법선 방향 Z 둘레에 있어서의 어긋남각 α, 압연 직각 방향 C 둘레에 있어서의 어긋남각 β, 및 압연 방향 L 둘레에 있어서의 어긋남각 γ의 세 성분에 의해 나타낼 수 있다.

도 1은 어긋남각 α, 어긋남각 β, 및 어긋남각 γ를 예시하는 모식도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 어긋남각 α란 압연면 법선 방향 Z에서 보았을 때에 압연면에 사영한 결정의 <001> 방향과 압연 방향 L이 이루는 각이다. 어긋남각 β는, 압연 직각 방향 C(판폭 방향)에서 보았을 때에 L 단면(압연 직각 방향을 법선으로 하는 단면)에 사영한 결정의 <001> 방향과 압연 방향 L이 이루는 각이다. 어긋남각 γ는, 압연 방향 L에서 보았을 때에 C 단면(압연 방향을 법선으로 하는 단면)에 사영한 결정의 <110> 방향과 압연면 법선 방향 Z가 이루는 각이다.

어긋남각 α, β, γ 중, 어긋남각 β는, 자왜에 영향을 미치는 것이 알려져 있다. 또한, 자왜란, 자성체가 자장 인가에 의해 형상 변화하는 현상이다. 변압기의 트랜스 등에 사용되는 방향성 전자 강판에서는, 자왜가 진동·소음의 원인이 되기 때문에, 자왜가 작을 것이 요구되고 있다.

예를 들어, 특허문헌 1 내지 3에는, 어긋남각 β를 제어하는 것이 개시되어 있다. 또한, 어긋남각 β에 더하여, 어긋남각 α를 제어하는 것이, 특허문헌 4 및 5에 개시되어 있다. 또한, 어긋남각 α, 어긋남각 β 및 어긋남각 γ를 지표로서 사용해서, 결정 방위의 집적도를 더욱 상세하게 분류해서 철손 특성을 향상시키는 기술이 특허문헌 6에 개시되어 있다.

또한, 어긋남각 α, β, γ의 절댓값의 크기 및 평균값을 단순히 제어할 뿐만 아니라, 변동(편차)을 포함해서 제어하는 것이, 예를 들어 특허문헌 7 내지 9에 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 10 내지 12에는, 방향성 전자 강판에 Nb나 V 등을 첨가하는 것이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 13에는, 자왜에 기인하는 변압기 소음의 예측법이 제안되어 있다. 이 변압기 소음의 예측법에서는, 교류 여자 시의 자왜 파형을 시간 미분하여 속도로 변환해서 사람의 청각의 주파수 특성인 A 특성 청감 보정을 적용한 자왜 속도 레벨(Lva)이라고 불리는 값을 사용한다. 특허문헌 14에는, 자왜 속도 레벨(Lva)을 저감함으로써, 변압기 소음을 저감하는 것이 개시되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 14에는, 강판 표면에 선상으로 변형을 도입해서 자구 세분화함으로써 자왜 속도 레벨을 저감하고, 방향성 전자 강판에 기인하는 변압기 소음을 저감하는 기술이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 2001-294996호 공보 일본 특허 공개 2005-240102호 공보 일본 특허 공개 2015-206114호 공보 일본 특허 공개 2004-60026호 공보 국제 공개 제2016/056501호 일본 특허 공개 2007-314826호 공보 일본 특허 공개 2001-192785호 공보 일본 특허 공개 2005-240079호 공보 일본 특허 공개 2012-52229호 공보 일본 특허 공개 소52-24116호 공보, 일본 특허 공개 평02-200732호 공보 일본 특허 제4962516호 공보 일본 특허 제3456742호 공보 일본 특허 공개 2017-128765호 공보

본 발명자들이 검토한 결과, 특허문헌 1 내지 9에 개시된 종래의 기술은, 결정 방위를 제어하고 있음에도 불구하고, 특히 자왜의 저감이 충분하다고는 할 수 없다. 특히, 자왜 속도 레벨(Lva)의 저감이 불충분한 경우가 있는 것이 판명되었다.

또한, 특허문헌 10 내지 12에 개시된 종래의 기술은, 단순히 Nb 및 V를 함유시켰을 뿐이며, 자왜 속도 레벨(Lva)의 저감은 충분하다고는 할 수 없다.

또한, 특허문헌 13 및 14에서는, 자왜 속도 레벨(Lva)과 변압기 소음의 관계를 개시하고 있지만, 방향성 전자 강판의 제조 후의 후처리(자구 세분화)에 의해 자왜 속도 레벨(Lva)의 저감을 시도하고 있을 뿐이며, 강판의 집합 조직을 제어하고 있는 것은 아니고, 자왜 속도 레벨(Lva)의 저감이 충분하다고는 할 수 없다.

본 발명은, 변압기의 소음 저감을 가능하게 하는 방향성 전자 강판이 요구되고 있는 현 상황을 근거로 하여, 자왜 속도 레벨(Lva)을 개선한 방향성 전자 강판을 제공하는 것을 과제로 한다. 특히, 철손 특성이 우수하고, 중고 자장 영역(특히 1.7 내지 1.9T 정도의 자장)에서의 자왜 속도 레벨(Lva)을 개선한 방향성 전자 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 요지는, 다음과 같다.

(1) 본 발명의 일 양태에 따른 방향성 전자 강판은, 질량%로, Si: 2.0 내지 7.0%, Nb: 0 내지 0.030%, V: 0 내지 0.030%, Mo: 0 내지 0.030%, Ta: 0 내지 0.030%, W: 0 내지 0.030%, C: 0 내지 0.0050%, Mn: 0 내지 1.0%, S: 0 내지 0.0150%, Se: 0 내지 0.0150%, Al: 0 내지 0.0650%, N: 0 내지 0.0050%, Cu: 0 내지 0.40%, Bi: 0 내지 0.010%, B: 0 내지 0.080%, P: 0 내지 0.50%, Ti: 0 내지 0.0150%, Sn: 0 내지 0.10%, Sb: 0 내지 0.10%, Cr: 0 내지 0.30%, Ni: 0 내지 1.0%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물을 포함하는 화학 조성을 갖고, Goss 방위로 배향하는 집합 조직을 갖는 방향성 전자 강판이며,

압연면 법선 방향 Z를 회전축으로 하는 이상 Goss 방위로부터의 어긋남각을 α라 정의하고, 압연 직각 방향 C를 회전축으로 하는 이상 Goss 방위로부터의 어긋남각을 β라 정의하고, 압연 방향 L을 회전축으로 하는 이상 Goss 방위로부터의 어긋남각을 γ라 정의하고, 판면 상에서 인접하며 또한 간격이 1㎜인 2개의 측정점에서 측정하는 결정 방위의 어긋남각을 (α₁, β₁, γ₁) 및 (α₂, β₂, γ₂)로 나타내고, 경계 조건 BAα를 |α₂-α₁|≥0.5°라 하고, 경계 조건 BAα에 기초하여 구하는 압연 방향 L의 평균 결정 입경을 입경 RAα_L이라 정의하고, 경계 조건 BAβ를 |β₂-β₁|≥0.5°라 하고, 경계 조건 BAβ에 기초하여 구하는 압연 방향 L의 평균 결정 입경을 입경 RAβ_L이라 정의하고, 경계 조건 BAγ를 |γ₂-γ₁|≥0.5°라 하고, 경계 조건 BAγ에 기초하여 구하는 압연 방향 L의 평균 결정 입경을 입경 RAγ_L이라 정의하고, 경계 조건 BB를 [(α₂-α₁)²+(β₂-β₁)²+(γ₂-γ₁)²]^1/2≥2.0°라 정의할 때,

경계 조건 BAβ를 충족하며 또한 경계 조건 BB를 충족하지 않는 입계가 존재하고, 경계 조건 BAγ를 충족하며 또한 경계 조건 BB를 충족하지 않는 입계가 존재하고, 입경 RAα_L과 입경 RAβ_L이, RAβ_L＜RAα_L을 충족하고, 입경 RAα_L과 입경 RAγ_L이, RAγ_L＜RAα_L을 충족한다.

(2) 상기 (1)에 기재된 방향성 전자 강판에서는, 경계 조건 BB에 기초하여 구하는 압연 방향 L의 평균 결정 입경을 입경 RB_L이라 정의할 때, 입경 RAβ_L과 입경 RB_L이, 1.10≤RB_L÷RAβ_L을 충족해도 된다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 방향성 전자 강판에서는, 경계 조건 BB에 기초하여 구하는 압연 방향 L의 평균 결정 입경을 입경 RB_L이라 정의할 때, 입경 RAγ_L과 입경 RB_L이, 1.10≤RB_L÷RAγ_L을 충족해도 된다.

(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 방향성 전자 강판에서는, 입경 RB_L이 15㎜ 이상이어도 된다.

(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 방향성 전자 강판에서는, 입경 RAβ_L과 입경 RAγ_L이 40㎜ 이하여도 된다.

본 발명의 상기 양태에 의하면, 철손 특성이 우수하고, 중고 자장 영역(특히 1.7T 내지 1.9T 정도의 자장)에서의 자왜 속도 레벨(Lva)을 개선한 방향성 전자 강판이 제공된다.

도 1은 어긋남각 α, 어긋남각 β, 및 어긋남각 γ를 예시하는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판의 단면 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판의 제조 방법의 흐름도이다.

본 발명의 바람직한 일 실시 형태를 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 본 실시 형태에 개시된 구성에만 제한되지는 않고, 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. 또한, 화학 조성에 관한 「%」는 특별히 언급이 없는 한 「질량%」를 의미한다.

일반적으로, 자왜를 작게 하기 위해서는, 어긋남각 β가 작아지도록(구체적으로는, 어긋남각 β의 절댓값 |β|의 최댓값 및 평균값이 작아지도록), 결정 방위가 제어된다. 이에 더하여, 자왜를 작게 하기 위해서는, 자왜의 최솟값과 최댓값의 차(이하, 「λp-p」라고 표기한다)가 작아지도록, 결정 방위가 제어된다.

단, 본 발명자들이 실용 철심에 사용되고 있는 전자 강판의 결정 방위와 소음의 관계를 조사한 결과, 종래 기술과 같이 자왜를 개선한 방향성 전자 강판을 사용해도, 실사용 환경에서의 소음은 충분히 작아지지 않는 상황이 확인되었다.

본 발명자들은, 이 원인을 다음과 같이 추정했다. 실사용 환경에서의 소음은, 자왜 λp-p만의 평가로는 부족하고, 교류 여자에 있어서의 자왜 파형의 시간 변화가 중요하다고 생각된다. 그래서 본 발명자들은, 자왜 파형의 시간 변화를 평가할 수 있는 자왜 속도 레벨(Lva)에 착안했다.

본 발명자들은, 특히 중고 자장 영역에서의 자기 특성의 특징을 파악하기 위해서, 일반적으로 자기 특성이 측정되는 1.7T로 자화했을 때의 자왜 속도 레벨(Lva)이나, 1.9T 정도로 자화했을 때의 자왜 속도 레벨(Lva), 자왜, 철손, 및 결정 방위의 어긋남각 등의 관계에 대해서 해석했다.

1.7T의 자장은, 통상 사용되는 변압기의 설계 자속 밀도(혹은, 통상 전자 강판이 평가되는 자속 밀도)이다. 따라서, 1.7T로 자화했을 때의 자왜 속도 레벨(Lva)을 저감하면, 철심의 진동이 저감해서 변압기 소음이 저감한다고 생각된다.

1.9T의 자장은, 통상 사용되는 변압기의 설계 자속 밀도는 아니다. 단, 실사용 환경에서는 자속은 강판 내를 균일하게는 흐르지 않고, 국소적으로 자속이 집중하는 개소가 발생한다. 그 때문에, 강판 내에는 국소적으로 1.9T 정도의 자속이 흐르는 부분이 존재한다. 종래부터, 1.9T의 자장에서는 큰 자왜가 발생하여, 철심의 진동에 크게 영향을 미치는 것이 알려져 있다. 따라서, 1.9T로 자화했을 때의 자왜 속도 레벨(Lva)을 저감하면, 철심의 진동이 저감해서 변압기 소음이 저감한다고 생각된다. 즉, 실제의 변압기의 소음을 저감하기 위해서는, 1.7T로 자화했을 때의 자왜 속도 레벨(Lva)을 저감할 뿐만 아니라, 아울러 1.9T로 자화했을 때의 자왜 속도 레벨(Lva)도 저감하는 것이 중요하다고 생각된다.

자왜 속도 레벨(Lva)을 저감하면, 변압기 소음이 저감되는 이유는, 다음과 같이 생각된다.

변압기를 여자하면 자왜가 발생한다. 발생한 자왜에 의해, 철심의 진동을 발생시킨다. 변압기 내의 철심의 진동은 공기를 진동시키기 때문에, 소음이 된다. 소음의 음압은, 단위 시간당 변위량(속도)으로 평가할 수 있다.

또한, 인간이 지각할 수 있는 소리의 특성은 반드시 모든 주파수에서 일정한 것은 아니고, A 특성이라고 불리는 청감 특성으로 표현할 수 있다. 실제의 자왜 파형은, 사인파가 아니고, 여러 주파수 성분이 겹쳐진 파형이 된다. 이 때문에, 자왜 파형을 푸리에 변환하여, 각각의 주파수마다의 진폭을 구하고, 또한 A 특성을 곱함으로써, 실제의 인간의 청감 특성에 가까운 지표가 되는 자왜 속도 레벨(Lva)을 얻을 수 있다.

이 자왜 속도 레벨(Lva)을 저감하면, 변압기 소음 중에서 인간이 지각하는 주파수에 기인하는 철심 진동을 억제할 수 있고, 그 결과, 변압기 소음을 유효적으로 저감할 수 있다고 생각된다.

본 발명자들이 검토한 결과, 1.7T 근방 및 1.9T 근방의 자장 영역(이후, 단순히 「중고 자장 영역」이라고 기술한다)의 자왜 속도 레벨(Lva)을 저감하면, 철손 특성이 우수하고, 변압기 소음을 유효적으로 저감할 수 있는 것을 확인했다.

또한 본 발명자들이 검토한 결과, 중고 자장 영역의 자왜 속도 레벨(Lva)을 저감하기 위해서는, 전자 강판의 결정 방위에 대해서, 어긋남각 β 및 어긋남각 γ의 제어가 중요하고, 구체적으로는, 어긋남각 α와 어긋남각 β의 관계성, 및 어긋남각 α와 어긋남각 γ의 관계성의 제어가 중요한 것을 발견했다. 즉, 이들 어긋남각의 관계성을 최적으로 제어하면, 중고 자장 영역의 자왜 속도 레벨(Lva)을 저감할 수 있고, 그 결과, 변압기의 소음의 가일층의 저감이 가능한 것을 발견했다.

또한, 실용의 방향성 전자 강판의 2차 재결정에서 우선적으로 발생하는 결정 방위는, 기본적으로는 {110}<001> 방위로 되어 있다. 그러나, 공업적으로 실시되는 2차 재결정 공정에서는, 강판면({110}면) 내에서 다소의 면내 회전을 갖는 방위의 성장이 허용되어 진행된다. 즉, 공업적으로 실시되는 2차 재결정 과정에서는, 어긋남각을 갖는 결정립의 생성 및 성장을 완전히 배제하는 것은 용이하지 않다. 그리고, 이 방위의 결정립이 어느 정도의 크기로 성장하면, 이 결정립은 이상적인 {110}<001> 방위의 결정립에 잠식되는 일이 없이, 최종적인 강판 중에 잔존한다. 이 결정립은, 엄밀하게는 압연 방향으로 <001> 방위를 갖고 있지 않고, 일반적으로는 「스윙 Goss」 등이라고 불린다.

물론, 2차 재결정립의 발생 단계에서, 어긋남각이 작은 결정립만을 다수 생성시켜 둘 수 있으면, 그들 개개의 결정립이 그 정도로 크게 성장하지 않아도, 거의 이상적인 {110}<001> 방위의 2차 재결정립으로 강판의 전체 영역을 다 메우는 것도 가능하다. 그러나, 실제로는, 그렇게 방위가 정렬된 결정립만을 다수 생성시킬 수는 없다.

그래서, 본 발명자들은, 2차 재결정립의 성장의 단계에서 결정 방위를 유지한 채 성장시키는 것이 아니고, 방위 변화를 수반하면서 결정을 성장시키는 것을 검토했다. 그 결과, 2차 재결정립의 성장의 도중에, 종래는 입계로 인식되지 않았을 정도의 국소적이고 소경각의 방위 변화(아립계)를 다수 발생시켜서, 1개의 2차 재결정립을 어긋남각이 조금 다른 작은 영역으로 분할한 상태가, 중고 자장 영역에서의 자왜 속도 레벨(Lva)의 저감에 유리해지는 것을 지견했다.

특히, 2차 재결정립을 아립계에 의해 작은 영역으로 분할한 후에, 어긋남각 α와 어긋남각 β의 관계성, 및 어긋남각 α와 어긋남각 γ의 관계성을 제어하는 것이 중요한 것을 발견했다. 구체적으로는, 압연 방향 L에 관해서, 어긋남각 α의 변화에 관련된 아립계보다, 어긋남각 β 및 어긋남각 γ의 변화에 관련된 아립계를 보다 많이 생성시키면, 철손 특성이 우수하고, 중고 자장 영역에서의 자왜 속도 레벨(Lva)을 개선할 수 있는 것을 발견했다.

또한, 상기의 방위 변화의 제어에는, 방위 변화 자체를 발생시키기 쉽게 하는 요인과, 방위 변화가 1개의 결정립 중에서 계속적으로 발생하도록 하는 요인의 고려가 중요한 것을 지견했다. 그리고, 방위 변화 자체를 발생시키기 쉽게 하기 위해서는, 2차 재결정을 보다 저온에서부터 개시시키는 것이 유효하고, 예를 들어 1차 재결정 입경을 제어하고, Nb 등의 원소를 활용할 수 있는 것을 확인했다. 또한, 종래부터 사용되는 인히비터인 AlN 등을 적절한 온도 및 분위기 중에서 이용함으로써, 방위 변화를 2차 재결정 중의 1개의 결정립 중에서 고온 영역까지 계속적으로 발생시킬 수 있는 것을 확인했다.

이하, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판을 상세하게 설명한다.

본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판에서는, 2차 재결정립이, 어긋남각이 조금 다른 복수의 영역으로 분할되어 있다. 즉, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판은, 2차 재결정립의 입계에 상당하는 비교적 각도차가 큰 입계에 더하여, 2차 재결정립 내를 분할하고 있는 국소적이고 소경각의 입계를 갖는다.

게다가, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판에서는, 압연 방향 L에 관해서, 어긋남각 α와 어긋남각 β의 관계성, 및 어긋남각 α와 어긋남각 γ의 관계성을 바람직하게 제어한다.

구체적으로는, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판은, 질량%로, Si: 2.0 내지 7.0%, Nb: 0 내지 0.030%, V: 0 내지 0.030%, Mo: 0 내지 0.030%, Ta: 0 내지 0.030%, W: 0 내지 0.030%, C: 0 내지 0.0050%, Mn: 0 내지 1.0%, S: 0 내지 0.0150%, Se: 0 내지 0.0150%, Al: 0 내지 0.0650%, N: 0 내지 0.0050%, Cu: 0 내지 0.40%, Bi: 0 내지 0.010%, B: 0 내지 0.080%, P: 0 내지 0.50%, Ti: 0 내지 0.0150%, Sn: 0 내지 0.10%, Sb: 0 내지 0.10%, Cr: 0 내지 0.30%, Ni: 0 내지 1.0%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물을 포함하는 화학 조성을 갖고, Goss 방위로 배향하는 집합 조직을 갖는 방향성 전자 강판에 있어서,

압연면 법선 방향 Z를 회전축으로 하는 이상 Goss 방위로부터의 어긋남각을 α라 정의하고, 압연 직각 방향 C를 회전축으로 하는 이상 Goss 방위로부터의 어긋남각을 β라 정의하고, 압연 방향 L을 회전축으로 하는 이상 Goss 방위로부터의 어긋남각을 γ라 정의하고, 그리고

판면 상에서 인접하며 또한 간격이 1㎜인 2개의 측정점에서 측정하는 결정 방위의 어긋남각을 (α₁, β₁, γ₁) 및 (α₂, β₂, γ₂)로 나타내고, 경계 조건 BAα를 |α₂-α₁|≥0.5°라 하고, 경계 조건 BAα에 기초하여 구하는 압연 방향 L의 평균 결정 입경을 입경 RAα_L이라 정의하고, 경계 조건 BAβ를 |β₂-β₁|≥0.5°라 하고, 경계 조건 BAβ에 기초하여 구하는 압연 방향 L의 평균 결정 입경을 입경 RAβ_L이라 정의하고, 경계 조건 BAγ를 |γ₂-γ₁|≥0.5°라 하고, 경계 조건 BAγ에 기초하여 구하는 압연 방향 L의 평균 결정 입경을 입경 RAγ_L이라 정의하고, 경계 조건 BB를 [(α₂-α₁)²+(β₂-β₁)²+(γ₂-γ₁)²]^1/2≥2.0°라 정의할 때,

경계 조건 BAβ를 충족하며 또한 경계 조건 BB를 충족하지 않는 입계가 존재하고, 또한 경계 조건 BAγ를 충족하며 또한 경계 조건 BB를 충족하지 않는 입계가 존재하고,

입경 RAα_L과 입경 RAβ_L이, RAβ_L＜RAα_L을 충족하고, 또한 입경 RAα_L과 입경 RAγ_L이, RAγ_L＜RAα_L을 충족한다.

또한, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판은, 경계 조건 BAβ를 충족하며 또한 경계 조건 BB를 충족하지 않는 입계와, 경계 조건 BAγ를 충족하며 또한 경계 조건 BB를 충족하지 않는 입계를 갖지만, 또한 경계 조건 BAα를 충족하며 또한 경계 조건 BB를 충족하지 않는 입계를 가져도 된다.

이후의 설명에서는, 경계 조건 BAα, 경계 조건 BAβ, 및 경계 조건 BAγ를 총칭하여, 단순히 「경계 조건 BA」로 기술하는 경우가 있다. 마찬가지로, 압연 방향의 평균 결정 입경 RAα_L, 평균 결정 입경 RAβ_L, 및 평균 결정 입경 RAγ_L을 총칭하여, 단순히 「평균 결정 입경 RA」로 기술하는 경우가 있다.

경계 조건 BB를 충족하는 입계는, 종래의 방향성 전자 강판을 매크로 에칭했을 때에 관찰되는 2차 재결정 입계에 실질적으로 대응한다. 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판은, 상기의 경계 조건 BB를 충족하는 입계에 더하여, 경계 조건 BAβ를 충족하며 또한 상기 경계 조건 BB를 충족하지 않는 입계와, BAγ를 충족하며 또한 상기 경계 조건 BB를 충족하지 않는 입계를 비교적 높은 빈도로 갖는다. 이들 입계는, 2차 재결정립 내를 분할하고 있는 국소적이고 소경각인 입계에 대응한다. 즉, 본 실시 형태에서는, 2차 재결정립이, 어긋남각이 조금 다른 작은 영역으로 보다 미세하게 분할된 상태가 된다.

종래의 방향성 전자 강판은, 경계 조건 BB를 충족하는 2차 재결정 입계를 가질 수도 있다. 또한, 종래의 방향성 전자 강판은, 2차 재결정립의 입자 내에서 어긋남각의 변위를 갖고 있을 수도 있다. 단, 종래의 방향성 전자 강판에서는, 2차 재결정립 내에서 어긋남각이 연속적으로 변위하는 경향이 강하기 때문에, 종래의 방향성 전자 강판에 존재하는 어긋남각의 변위는, 상기의 경계 조건 BAβ 및 BAγ를 충족하기 어렵다.

예를 들어, 종래의 방향성 전자 강판에서는, 2차 재결정립 내의 긴 범위 영역에서 어긋남각의 변위를 식별할 수 있을 수도 있지만, 2차 재결정립 내의 짧은 범위 영역에서는 어긋남각의 변위가 미소하기 때문에 식별하기 어렵다(경계 조건 BAβ 및 BAγ를 충족하기 어렵다). 한편, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판에서는, 어긋남각이 짧은 범위 영역에서 국소적으로 변위해서 입계로서 식별할 수 있다. 구체적으로는, 2차 재결정립 내에서 인접하며 또한 간격이 1㎜인 2개의 측정점 사이에, 경계 조건 BAβ를 충족하며 또한 상기 경계 조건 BB를 충족하지 않는 입계와, BAγ를 충족하며 또한 상기 경계 조건 BB를 충족하지 않는 입계가 비교적 높은 빈도로 존재한다. 이들 입계는, 2차 재결정립을 분할하는 입계에 대응한다.

본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판에서는, 후술하는 바와 같이 제조 조건을 치밀하게 제어함으로써, 2차 재결정립을 분할하는 입계를 의도적으로 만들어 넣는다. 또한, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판에서는, 2차 재결정립을 어긋남각이 조금 다른 작은 영역으로 분할한 상태로 하고, 게다가, 압연 방향 L에 관해서, 어긋남각 α와 어긋남각 β의 관계성, 및 어긋남각 α와 어긋남각 γ의 관계성을 제어한다. 그 결과, 중고 자장 영역에서의 자왜 속도 레벨(Lva)을 바람직하게 개선할 수 있다.

1. 결정 방위

먼저, 본 실시 형태에 있어서의 결정 방위의 기재를 설명한다.

본 실시 형태에서는, 「실제의 결정의 {110}<001> 방위」와 「이상적인 {110}<001> 방위」의 2개의 {110}<001> 방위를 구별한다. 이 이유는, 본 실시 형태에서는, 실용 강판의 결정 방위를 표시할 때의 {110}<001> 방위와, 학술적인 결정 방위로서의 {110}<001> 방위를 구별해서 취급할 필요가 있기 때문이다.

일반적으로 재결정한 실용 강판의 결정 방위의 측정에서는, ±2.5° 정도의 각도차는 엄밀하게 구별하지 않고 결정 방위를 규정한다. 종래의 방향성 전자 강판이면, 기하학적으로 엄밀한 {110}<001> 방위를 중심으로 하는 ±2.5° 정도의 각도 범위 영역을, 「{110}<001> 방위」로 한다. 그러나, 본 실시 형태에서는, ± 2.5° 이하의 각도차도 명확하게 구별할 필요가 있다.

이 때문에, 본 실시 형태에서는, 실용적인 의미로 방향성 전자 강판의 방위를 의미하는 경우에는, 종래대로, 단순히 「{110}<001> 방위(Goss 방위)」라고 기재한다. 한편, 기하학적으로 엄밀한 결정 방위로서의 {110}<001> 방위를 의미하는 경우에는, 종래의 공지 문헌 등에서 사용되는 {110}<001> 방위와의 혼동을 회피하기 위해서, 「이상 {110}<001> 방위(이상 Goss 방위)」라고 기재한다.

따라서, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 「본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판의 {110}<001> 방위는, 이상 {110}<001> 방위로부터 2° 어긋나 있다」라는 기재가 존재하는 경우가 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 방향성 전자 강판에서 관측되는 결정 방위에 관련된 이하의 4개의 각도 α, β, γ, φ를 사용한다.

어긋남각 α: 방향성 전자 강판에서 관측되는 결정 방위의, 압연면 법선 방향 Z 둘레에 있어서의 이상 {110}<001> 방위로부터의 어긋남각.

어긋남각 β: 방향성 전자 강판에서 관측되는 결정 방위의, 압연 직각 방향 C 둘레에 있어서의 이상 {110}<001> 방위로부터의 어긋남각.

어긋남각 γ: 방향성 전자 강판에서 관측되는 결정 방위의, 압연 방향 L 둘레에 있어서의 이상 {110}<001> 방위로부터의 어긋남각.

상기의 어긋남각 α, 어긋남각 β, 및 어긋남각 γ의 모식도를, 도 1에 나타낸다.

각도 φ: 방향성 전자 강판의 압연면 상에서 인접하며 또한 간격이 1㎜인 2개의 측정점에서 측정하는 결정 방위의 상기 어긋남각을, 각각 (α₁, β₁, γ₁) 및 (α₂, β₂, γ₂)로 나타냈을 때, φ=[(α₂-α₁)²+(β₂-β₁)²+(γ₂-γ₁)²]^1/2에 의해 얻어지는 각도.

이 각도 φ를, 「공간 3차원적인 방위차」로 기술하는 경우가 있다.

2. 방향성 전자 강판의 결정 입계

본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판은, 압연 방향 L에 관해서, 어긋남각 α와 어긋남각 β의 관계성, 및 어긋남각 α와 어긋남각 γ의 관계성을 제어하기 위해서, 특히 2차 재결정립의 성장 중에 일어나는, 종래에는 입계로는 인식되지 않았을 정도의 국소적인 결정 방위의 변화를 이용한다. 이후의 설명에서는, 1개의 2차 재결정립 내를 어긋남각이 조금 다른 작은 영역으로 분할하도록 발생하는 방위 변화를 「전환」으로 기술하는 경우가 있다.

또한, 2차 재결정립 내를 분할하는 결정 입계를 「아립계」, 아립계를 포함한 입계를 경계로서 구별한 결정립을 「아결정립」으로 기술하는 경우가 있다.

또한, 어긋남각 α의 각도차를 고려한 결정 입계(경계 조건 BAα를 충족하는 입계)를 「α 입계」, α 입계를 경계로서 구별한 결정립을 「α 결정립」으로 기술하고, 어긋남각 β의 각도차를 고려한 결정 입계(경계 조건 BAβ를 충족하는 입계)를 「β 입계」, β 입계를 경계로서 구별한 결정립을 「β 결정립」으로 기술하고, 어긋남각 γ의 각도차를 고려한 결정 입계(경계 조건 BAγ를 충족하는 입계)를 「γ 입계」, γ 입계를 경계로서 구별한 결정립을 「γ 결정립」으로 기술하는 경우가 있다.

또한, 본 실시 형태에 관련된 특성인 중고 자장 영역에서의 자왜 속도 레벨(Lva)에 관해서, 이후의 설명에서는, 단순히 「자왜 속도 레벨」로 기술하는 경우가 있다.

상기의 전환은, 결정 방위의 변화가 1° 정도(2° 미만)이고, 2차 재결정립의 성장이 계속되는 과정에서 발생한다고 생각된다. 상세는, 제조법과의 관련으로 후술하지만, 전환이 발생하기 쉬운 상황에서 2차 재결정립을 성장시키는 것이 중요하다. 예를 들어, 1차 재결정 입경을 제어함으로써 2차 재결정을 비교적 저온에서 개시시키고, 인히비터의 종류와 양을 제어함으로써 2차 재결정을 고온까지 계속시키는 것이 중요하다.

어긋남각의 제어가 자기 특성에 영향을 미치는 이유는 반드시 명확하지는 않지만, 이하와 같이 추정된다.

일반적으로 자화 거동은, 180°자구의 이동과 자화 용이 방향으로부터의 자화 회전에 의해 일어난다. 이 자구 이동 및 자화 회전은, 특히 입계 근방에서 인접하는 결정립과의 자구의 연속성 또는 자화 방향의 연속성에 영향을 받아, 인접 입자와의 방위차가 자화 거동의 장애의 대소에 결부되는 것은 아닌지 생각된다. 본 실시 형태에서 제어하는 전환은, 1개의 2차 재결정립 내에서 전환(국소적인 방위 변화)이 높은 빈도로 발생함으로써, 인접 입자와의 상대적인 방위차를 작게 하고, 방향성 전자 강판 전체에서의 결정 방위의 연속성을 높이도록 작용하고 있다고 생각된다.

본 실시 형태에서는, 전환을 포함한 결정 방위의 변화에 관해서, 수종의 경계 조건을 규정한다. 본 실시 형태에서는, 이들 경계 조건에 기초하는 「입계」의 정의가 중요하다.

현재, 실용적으로 제조되고 있는 방향성 전자 강판의 결정 방위는, 압연 방향과 <001> 방향의 어긋남각이, 대략 5°이하 정도가 되도록 제어되고 있다. 이 제어는, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판에서도 마찬가지이다. 이 때문에, 방향성 전자 강판의 「입계」를 정의할 때, 일반적으로 입계(대경각 입계)의 정의인 「인접하는 영역의 방위차가 15° 이상이 되는 경계」를 적용할 수 없다. 예를 들어, 종래의 방향성 전자 강판에서는, 강판면의 매크로 에칭에 의해 입계를 현출하지만, 이 입계의 양측 영역의 결정 방위차는 통상, 2 내지 3° 정도이다.

본 실시 형태에서는, 후술하는 바와 같이, 결정과 결정의 경계를 엄밀하게 규정할 필요가 있다. 이 때문에, 입경의 측정법으로서, 매크로 에칭과 같은 눈으로 보는 것을 베이스로 하는 방법은 채용하지 않는다.

본 실시 형태에서는, 입계를 특정하기 위해서, 압연 방향으로 1㎜ 간격으로 적어도 500점의 측정점을 포함하는 측정선을 설정해서 결정 방위를 측정한다. 예를 들어, 결정 방위는, X선 회절법(라우에법)에 의해 측정하면 된다. 라우에법이란, 강판에 X선 빔을 조사하여, 투과 또는 반사된 회절 반점을 해석하는 방법이다. 회절 반점을 해석함으로써, X선 빔을 조사한 장소의 결정 방위를 동정할 수 있다. 조사 위치를 바꾸어서 복수 개소에서 회절 반점의 해석을 행하면, 각 조사 위치의 결정 방위 분포를 측정할 수 있다. 라우에법은, 조대한 결정립을 갖는 금속 조직의 결정 방위를 측정하기에 적합한 방법이다.

또한, 결정 방위의 측정점은 적어도 500점이면 되지만, 2차 재결정립의 크기에 따라, 측정점을 적절하게 증가시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 결정 방위를 측정하는 측정점을 500점으로 했을 때에 측정선 내에 포함되는 2차 재결정립이 10개 미만이 되는 경우, 측정선 내에 2차 재결정립이 10개 이상 포함되도록 1㎜ 간격의 측정점을 증가시켜서 상기의 측정선을 연장하는 것이 바람직하다.

압연면 상에서 1㎜ 간격으로 결정 방위를 측정하고, 게다가, 각 측정점에 관해서, 상기한 어긋남각 α, 어긋남각 β 및 어긋남각 γ를 특정한다. 특정한 각 측정점에서의 어긋남각에 기초하여, 인접하는 2개의 측정점 사이에 입계가 존재하는지의 여부를 판단한다. 구체적으로는, 인접하는 2개의 측정점이, 상기의 경계 조건 BA 및/또는 경계 조건 BB를 만족하는지의 여부를 판단한다.

구체적으로는, 인접하는 2개의 측정점에서 측정한 결정 방위의 어긋남각을 각각 (α₁, β₁, γ₁) 및 (α₂, β₂, γ₂)로 나타냈을 때, 경계 조건 BAα를 |α₂-α₁|≥0.5°라 정의하고, 경계 조건 BAβ를 |β₂-β₁|≥0.5°라 정의하고, 경계 조건 BAγ를 |γ₂-γ₁|≥0.5°라 정의하고, 경계 조건 BB를 [(α₂-α₁)²+(β₂-β₁)²+(γ₂-γ₁)²]^1/2≥2.0°라 정의한다. 인접하는 2개의 측정점 사이에, 경계 조건 BA 및/또는 경계 조건 BB를 충족하는 입계가 존재하는지의 여부를 판단한다.

경계 조건 BB를 충족하는 입계는, 입계를 사이에 두는 2점 사이의 공간 3차원적인 방위차(각도 φ)가 2.0° 이상이고, 이 입계는, 매크로 에칭으로 인식되어 있었던 종래의 2차 재결정립의 입계와 거의 동일하다고 할 수 있다.

상기의 경계 조건 BB를 충족하는 입계와는 별도로, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판에는, 「전환」에 강하게 관련된 입계, 구체적으로는, 경계 조건 BAβ를 충족하며 또한 상기 경계 조건 BB를 충족하지 않는 입계와, BAγ를 충족하며 또한 상기 경계 조건 BB를 충족하지 않는 입계가 비교적 높은 빈도로 존재한다. 이와 같이 정의되는 입계는, 1개의 2차 재결정립 내를 어긋남각이 조금 다른 작은 영역으로 분할하는 입계에 대응한다.

상기한 각 입계는, 다른 측정 데이터를 사용해서 구하는 것도 가능하다. 단, 측정의 수고 및 데이터가 다른 것에 의한 실태와의 어긋남을 고려하면, 동일한 측정선(압연면 상에서 1㎜ 간격으로 적어도 500점의 측정점)에서 얻어진 결정 방위의 어긋남각을 사용하여, 상기의 각 입계를 구하는 것이 바람직하다.

본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판은, 경계 조건 BB를 충족하는 입계에 더하여, 경계 조건 BAβ를 충족하며 또한 상기 경계 조건 BB를 충족하지 않는 입계와, BAγ를 충족하며 또한 상기 경계 조건 BB를 충족하지 않는 입계를 비교적 높은 빈도로 가지므로, 2차 재결정립 내가 어긋남각이 조금 다른 작은 영역으로 분할된 상태가 된다.

예를 들어, 본 실시 형태에서는, 2차 재결정립 내를 어긋남각이 조금 다른 작은 영역으로 분할하는 것을 특징으로 하므로, 2차 재결정립 내를 분할하는 아립계가, 종래의 2차 재결정 입계보다 비교적 높은 빈도로 존재하는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 압연면 상에서 1㎜ 간격으로 적어도 500점의 측정점에서 결정 방위를 측정하고, 각 측정점에서 어긋남각을 특정하고, 인접하는 2개의 측정점에서 경계 조건을 판정했을 때, 「경계 조건 BAβ를 충족하는 입계」 및 「경계 조건 BAγ를 충족하는 입계」가, 「경계 조건 BB를 충족하는 입계」보다, 각각 1.03배 이상의 비율로 존재하면 된다. 즉, 상기와 같이 경계 조건을 판정했을 때, 「경계 조건 BAβ를 충족하는 입계」 및 「경계 조건 BAγ를 충족하는 입계」를 「경계 조건 BB를 충족하는 경계수」로 나눈 값이, 각각 1.03 이상이 되면 된다. 본 실시 형태에서는, 상기의 값이 각각 1.03 이상인 경우, 방향성 전자 강판에 「경계 조건 BAβ를 충족하며 또한 상기 경계 조건 BB를 충족하지 않는 입계」 및 「BAγ를 충족하며 또한 상기 경계 조건 BB를 충족하지 않는 입계」가 존재한다고 판단한다.

또한, 「경계 조건 BAβ를 충족하는 입계」 및 「경계 조건 BAγ를 충족하는 입계」를 「경계 조건 BB를 충족하는 경계수」로 나눈 값의 상한은, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 이 값은 80 이하이면 되고, 40 이하여도 되고, 30 이하여도 된다.

3. 방향성 전자 강판의 결정 입경

본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판은, 2차 재결정립을 아립계에 의해 작은 영역으로 분할한 후에, 어긋남각 α와 어긋남각 β의 관계성, 및 어긋남각 α와 어긋남각 γ의 관계성을 제어하는 것이 중요하다. 구체적으로는, 압연 방향 L에 관해서, 어긋남각 α의 변화에 관련된 아립계보다, 어긋남각 β 및 어긋남각 γ의 변화에 관련된 아립계를 보다 많이 생성시킨다.

즉, 경계 조건 BAα에 기초하여 구하는 압연 방향 L의 평균 결정 입경을 입경 RAα_L이라 정의하고, 경계 조건 BAβ에 기초하여 구하는 압연 방향 L의 평균 결정 입경을 입경 RAβ_L이라 정의하고, 경계 조건 BAγ에 기초하여 구하는 압연 방향 L의 평균 결정 입경을 입경 RAγ_L이라 정의할 때,

입경 RAα_L과 입경 RAβ_L이, 하기의 (식 1)을 충족하고, 또한 입경 RAα_L과 입경 RAγ_L이, 하기의 (식 2)를 충족한다.

RAβ_L＜RAα_L … (식 1)

RAγ_L＜RAα_L … (식 2)

본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판이, (식 1) 및 (식 2)를 충족하는 것은, 어긋남각 α의 전환보다, 어긋남각 β 및 어긋남각 γ의 전환의 빈도가 많은 것을 의미하고 있다. 어긋남각 β 및 어긋남각 γ의 전환이, 어긋남각 α의 전환보다 많이 강판에 도입됨으로써, 강판의 자구 구조가 변화한다고 생각된다.

상세한 메커니즘은 충분히 판명되어 있지 않지만, 이하와 같이 추측된다. 어긋남각 α의 전환이 강판에 발생하면, 압연 방향에 대한 자화 용이축의 변화가 발생한다. 압연 방향은 방향성 전자 강판이 가장 자화하기 쉬운 방향이며, 소자 상태에 있어서의 자기 모멘트도 압연 방향을 향하고 있다. 어긋남각 α의 전환과 같은 미소한 각도 변화로도 180°자구의 연속성에 영향을 미쳐, 그것을 보충하기 위해서 환류 자구가 생성된다고 생각된다. 이 때문에, 어긋남각 α보다 자화 용이 방향에 영향을 미치지 않는 어긋남각 β 및 어긋남각 γ의 아립계를 많이 생성시키고, 어긋남각 α의 아립계 생성을 억제함으로써, 180°자벽의 연속성을 손상시키는 일 없이, 환류 자구의 생성 및 소멸을 저감할 수 있다고 생각된다. 그 결과로서, 자왜 속도 레벨(Lva)의 저감에 기여한다고 생각된다.

입경 RAα_L과 입경 RAβ_L의 관계는, 1.05≤RAα_L÷RAβ_L인 것이 바람직하고, 1.10≤RAα_L÷RAβ_L인 것이 더욱 바람직하다. 또한, RAα_L÷RAβ_L의 상한은, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 5.0이면 된다. 마찬가지로, 입경 RAα_L과 입경 RAγ_L의 관계는, 1.05≤RAα_L÷RAγ_L인 것이 바람직하고, 1.10≤RAα_L÷RAγ_L인 것이 더욱 바람직하다. 또한, RAα_L÷RAγ_L의 상한은, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 5.0이면 된다.

또한, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판은, 어긋남각 β에 기초한 아결정립의 압연 방향의 입경이 2차 재결정립의 압연 방향의 입경보다 작은 것이 바람직하고, 또는 어긋남각 γ에 기초한 아결정립의 압연 방향의 입경이 2차 재결정립의 압연 방향의 입경보다 작은 것이 바람직하다.

즉, 경계 조건 BAβ에 기초하여 구하는 압연 방향 L의 평균 결정 입경을 입경 RAβ_L이라 정의하고, 경계 조건 BAγ에 기초하여 구하는 압연 방향 L의 평균 결정 입경을 입경 RAγ_L이라 정의하고, 경계 조건 BB에 기초하여 구하는 압연 방향 L의 평균 결정 입경을 입경 RB_L이라 정의할 때,

입경 RAβ_L과 입경 RB_L이, 하기의 (식 3)을 충족하거나 또는 입경 RAγ_L과 입경 RB_L이, 하기의 (식 4)를 충족하는 것이 바람직하다.

1.10≤RB_L÷RAβ_L … (식 3)

1.10≤RB_L÷RAγ_L … (식 4)

이 규정은, 압연 방향에 대한, 상술한 「전환」의 상황을 나타낸다. 즉, 각도 φ가 2° 이상이 되는 경계를 결정 입계로 하는 2차 재결정립 중에, |β₂-β₁|이 0.5° 이상이며 또한 각도 φ가 2° 미만이 되는 경계를 적어도 하나 포함하는 결정립, 또는 |γ₂-γ₁|이 0.5° 이상이며 또한 각도 φ가 2° 미만이 되는 경계를 적어도 하나 포함하는 결정립이, 압연 방향에 대하여 상응한 빈도로 존재하는 것을 의미하고 있다. 본 실시 형태에서는, 이 전환의 상황을, 상기의 (식 3) 또는 (식 4)에 의해 평가하고 규정한다.

입경 RB_L이 작기 때문에, 또는 입경 RB_L은 커도 전환이 적고 입경 RAβ_L이 크기 때문에, RB_L/RAβ_L값이 1.10 미만이 되면, 어긋남각 β의 전환 빈도가 충분하지 않게 되어, 자왜 속도 레벨을 충분히 개선할 수 없는 경우가 있다. 마찬가지로, RB_L/RAγ_L값이 1.10 미만이 되면, 어긋남각 γ의 전환 빈도가 충분하지 않게 되어, 자왜 속도 레벨을 충분히 개선할 수 없는 경우가 있다. RB_L/RAβ_L값 및 RB_L/RAγ_L값은, 바람직하게는 1.30 이상, 보다 바람직하게는 1.50 이상, 더욱 바람직하게는 2.0 이상, 더욱 바람직하게는 3.0 이상, 더욱 바람직하게는 5.0 이상이다.

RB_L/RAβ_L값의 상한에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 전환의 발생 빈도가 높고 RB_L/RAβ_L값이 커지면, 방향성 전자 강판 전체에서의 결정 방위의 연속성이 높아지기 때문에, 자왜 속도 레벨의 개선에 있어서는 바람직하다. 반면에, 전환은 결정립 내에서의 격자 결함의 잔존이기도 하기 때문에, 지나치게 발생 빈도가 높으면, 특히 철손에의 개선 효과가 저하될 가능성이 염려된다. 그 때문에, RB_L/RAβ_L값의 실용적인 최대값으로서는 80을 들 수 있다. 특히 철손에 대한 배려가 필요하면, RB_L/RAβ_L값의 최대값으로서 바람직하게는 40, 보다 바람직하게는 30을 들 수 있다. 마찬가지로, RB_L/RAγ_L값의 상한은, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 40, 보다 바람직하게는 30이면 된다.

또한, RB_L/RAβ_L값 및 RB_L/RAγ_L값은, 1.0 미만이 되는 경우가 있다. RB_L은 각도 φ가 2° 이상이 되는 입계에 기초하여 규정된 압연 방향의 평균 입경이다. 반면에, RAβ_L은 |β₂-β₁|이 0.5° 이상이 되는 입계에 기초하여 규정된 압연 방향의 평균 입경이고, 마찬가지로, RAγ_L은 |γ₂-γ₁|이 0.5° 이상이 되는 입계에 기초하여 규정된 압연 방향의 평균 입경이다. 단순히 생각하면, 각도차의 하한이 작은 입계 쪽이 검출되는 빈도가 높은 것처럼 생각된다. 즉, RB_L은 항상 RAβ_L 및 RAγ_L보다 커지고, RB_L/RAβ_L값 및 RB_L/RAγ_L값은 항상 1.0 이상이 되는 것처럼 생각된다.

그러나, RB_L은 각도 φ에 기초한 입계에 의해 구해지는 입경이고, RAβ_L 및 RAγ_L은, 어긋남각 β 및 어긋남각 γ에 기초한 입계에 의해 구해지는 입경이며, RB_L과, RAβ_L이나 RAγ_L에서는, 입경을 구하기 위한 입계의 정의가 다르다. 그 때문에, RB_L/RAβ_L값 및 RB_L/RAγ_L값은, 1.0 미만이 되는 경우가 있다.

예를 들어, |β₂-β₁|이 0.5° 미만(예를 들어, 0°)이라도, 어긋남각 α가 크면, 각도 φ는 충분히 커진다. 마찬가지로, |γ₂-γ₁|이 0.5° 미만(예를 들어, 0°)이라도, 어긋남각 α가 크면, 각도 φ는 충분히 커진다. 즉, 경계 조건 BAβ나 경계 조건 BAγ를 충족하지 않지만, 경계 조건 BB를 충족하는 입계가 존재하게 된다. 이러한 입계가 증가하면, 입경 RB_L의 값이 작아지고, 결과적으로, RB_L/RAβ_L값이나 RB_L/RAγ_L값이 1.0 미만이 될 수 있다. 본 실시 형태에서는, 어긋남각 β 및 어긋남각 γ 중 적어도 한쪽의 전환이 일어나는 빈도가 높아지도록 각 조건을 제어하는 것이 바람직하다. 전환의 제어가 충분하지 않고, 본 실시 형태로부터의 괴리가 큰 경우에는, 어긋남각 β나 어긋남각 γ의 변화가 일어나지 않게 되어, RB_L/RAβ_L값 및 RB_L/RAγ_L값 중 적어도 한쪽이 1.0 미만이 되는 경우가 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, β 입계나 γ 입계의 발생 빈도를 충분히 높여, RB_L/RAβ_L값 및 RB_L/RAγ_L값 중 적어도 한쪽이 1.10 이상인 것이 바람직한 것은, 이미 설명한 바와 같다.

또한, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판에 관해서, 압연면 상에서 인접하며 또한 간격이 1㎜인 2개의 측정점 사이의 경계는, 표 1의 케이스 1 내지 케이스 4로 분류된다. 상기의 입경 RB_L은, 표 1의 케이스 1 및/또는 케이스 2를 충족하는 입계에 기초하여 구하고, 입경 RAβ_L 및 RAγ_L은, 표 1의 케이스 1 및/또는 케이스 3을 충족하는 입계에 기초하여 구한다. 예를 들어, 압연 방향을 따라 적어도 500 측정점을 포함하는 측정선 상에서 결정 방위의 어긋남각을 측정하고, 이 측정선 상에서 케이스 1 및/또는 케이스 2의 입계 사이에 두어진 선분 길이의 평균값을 입경 RB_L로 한다. 마찬가지로, 상기의 측정선 상에서, 어긋남각 β에 관해서, 케이스 1 및/또는 케이스 3의 입계(구체적으로는 β 입계) 사이에 두어진 선분 길이의 평균값을 입경 RAβ_L로 한다. 또한, 어긋남각 γ에 관해서, 케이스 1 및/또는 케이스 3의 입계(구체적으로는 γ 입계) 사이에 두어진 선분 길이의 평균값을 입경 RAγ_L로 한다.

[표 1]

RB_L/RAβ_L값 및 RB_L/RAγ_L값의 제어가 자왜 속도 레벨(Lva)에 영향을 미치는 이유는 반드시 명확하지는 않지만, 어긋남각 α보다 자화 용이 방향에 영향을 미치지 않는 어긋남각 β 및 어긋남각 γ의 아립계를 많이 생성시킴으로써, 180°자벽의 연속성을 손상시키는 일 없이, 환류 자구의 생성 및 소멸을 저감할 수 있다고 생각된다.

또한, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판에서는, 입경 RB_L이 15㎜ 이상인 것이 바람직하다.

전환은, 2차 재결정립의 성장 과정에서 축적하는 전위에 의해 발생한다고 생각된다. 즉, 한 번 전환이 일어난 후, 다음의 전환이 일어나기 위해서는, 2차 재결정립이 상당 정도까지 성장하는 것이 필요해진다. 이 때문에, 입경 RB_L이 15㎜ 미만이면, 전환이 발생하기 어려워, 전환에 의한 자왜 속도 레벨의 충분한 개선이 곤란해질 우려가 있다. 입경 RB_L은, 바람직하게는 22㎜ 이상이고, 보다 바람직하게는 30㎜ 이상이고, 더욱 바람직하게는 40㎜ 이상이다.

입경 RB_L의 상한은 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어, 일반적인 방향성 전자 강판의 제조에서는, 1차 재결정이 완료된 강판을 코일에 감아, 압연 방향으로 곡률을 갖는 상태에서 2차 재결정에 의해 {110}<001> 방위의 결정립을 생성·성장시킨다. 그 때문에, 입경 RB_L이 증대하면, 어긋남각이 증가하고, 자왜가 증대하는 것으로도 될 수도 있다. 이 때문에, 입경 RB_L을 무제한으로 크게 하는 것은 피하는 것이 바람직하다. 공업적인 실현성도 고려하면, 입경 RB_L에 대해서, 바람직한 상한으로서 400㎜, 더욱 바람직한 상한으로서 200㎜, 더욱 바람직한 상한으로서 100㎜를 들 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판에서는, 입경 RAβ_L 및 입경 RAγ_L이 40㎜ 이하인 것이 바람직하다.

입경 RAβ_L 및 입경 RAγ_L의 값이 작을수록, 압연 방향에서 전환의 발생 빈도가 높은 것을 의미하기 때문에, 입경 RAβ_L 및 입경 RAγ_L이 40㎜ 이하인 것이 바람직하다. 입경 RAβ_L 및 입경 RAγ_L은 30㎜ 이하인 것이 보다 바람직하다.

입경 RAβ_L 및 입경 RAγ_L의 하한은 특별히 한정하지 않는다. 본 실시 형태에서는, 결정 방위의 측정 간격을 1㎜로 하고 있는 점에서, 입경 RAβ_L 및 입경 RAγ_L의 최저값은 1㎜가 된다. 그러나, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 측정 간격을 1㎜ 미만으로 함으로써, 입경 RAβ_L 및 입경 RAγ_L이 1㎜ 미만이 되는 강판을 제외하지 않는다. 단, 전환은, 조금이라고는 해도 결정 중의 격자 결함의 존재를 수반하므로, 전환의 빈도가 지나치게 높은 경우에는, 자기 특성에의 악영향도 염려된다. 또한, 공업적인 실현성도 고려하면, 입경 RAβ_L 및 입경 RAγ_L에 대해서, 바람직한 하한으로서 5㎜를 들 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판에 있어서의 결정 입경의 측정에서는, 결정립 1개에 대해서, 입경이 최대로 2㎜의 불명확함을 포함한다. 그 때문에, 입경 측정(압연면 상에서 1㎜ 간격으로 적어도 500점의 방위 측정)은, 입경을 규정하는 방향과 강판면 내에서 직교하는 방향으로 충분히 떨어진 위치, 즉 다른 결정립의 측정이 되는 위치에 대해서, 계 5군데 이상에서 실시하는 것이 바람직하다. 게다가, 계 5군데 이상의 측정에 의해 얻어지는 모든 입경을 평균함으로써, 상기의 불명확함을 해소할 수 있다. 예를 들어, 상기한 각 입경은, 압연 직각 방향으로 충분히 떨어진 5군데 이상에서 측정을 실시하고, 계 2500점 이상의 측정점에서 방위 측정을 행해서 평균 입경을 구하면 된다.

4. 이상 {110}<001> 방위로부터의 어긋남각

상술한 바와 같은 전환이 충분히 일어나 있는 강판에서는, 「어긋남각」에 대해서도 특징적인 범위로 제어되기 쉽다.

단, 본 실시 형태의 효과를 얻기 위해서, 종래의 방위 제어와 같이 결정 방위를 특정한 방향에 가깝게 하는, 예를 들어 어긋남각의 절댓값 및 표준 편차를 작게 하는 것은, 특별히 필요한 조건은 아니다. 예를 들어, 어긋남각에 관한 전환에 의해 조금씩 결정 방위가 변화하는 경우, 어긋남각의 절댓값이 제로에 가까워지는 것은 본 실시 형태의 지장은 되지 않는다. 또한, 예를 들어 어긋남각에 관한 전환에 의해 조금씩 결정 방위가 변화하는 경우, 결정 방위 자체가 특정한 방위에 수렴 함으로써, 결과적으로, 어긋남각의 표준 편차가 제로에 가까워지는 것은, 본 실시 형태의 지장은 되지 않는다.

본 실시 형태에서는, 「1개의 2차 재결정립을 단결정으로 파악하고, 2차 재결정립 내는 엄밀하게 동일한 결정 방위를 갖는다」고 생각해서는 안된다. 즉, 본 실시 형태에서는, 1개의 조대한 2차 재결정립 내에 종래는 입계로서 인식하지 않을 정도의 미소한 방위 변화가 존재하고, 이 방위 변화를 검출하는 것이 필요하게 된다.

이 때문에, 예를 들어 결정 방위의 측정점을, 결정립의 경계(결정 입계)와는 무관계하게 설정한 일정 면적 내에 등간격으로 분포시키는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 강판면에서, 적어도 20개 이상의 결정립을 포함하도록, L㎜×M㎜(단, L, M＞100)의 면적 내에, 종횡 5㎜ 간격으로 등간격으로 측정점을 분포시키고, 각 측정점에서의 결정 방위를 측정하고, 계 500점 이상의 데이터를 얻는 것이 바람직하다. 측정점이 결정 입계 및 어떠한 특이점인 경우에는, 그 데이터는 사용하지 않는다. 또한, 대상이 되는 강판의 자기 특성을 결정하기 위해서 필요한 영역(예를 들어, 실기의 코일이면, 밀 시트에 기재하는 자기 특성을 측정하는 범위)에 따라서, 상기의 측정 범위를 확장할 필요가 있다.

또한, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판은, 강판 상에 중간층이나 절연 피막 등을 가져도 되지만, 상기의 결정 방위, 입계, 평균 결정 입경 등은, 피막 등을 갖지 않는 강판에 기초하여 특정해도 된다. 즉, 측정 시료가 되는 방향성 전자 강판이, 표면에 절연 피막 등을 갖고 있는 경우에는, 피막 등을 제거하고 나서 결정 방위 등을 측정해도 된다.

예를 들어, 절연 피막의 제거 방법으로서, 피막을 갖는 방향성 전자 강판을, 고온의 알칼리 용액에 침지하면 된다. 구체적으로는, NaOH: 30 내지 50질량%+H₂O: 50 내지 70질량%의 수산화나트륨 수용액에, 80 내지 90℃에서 5 내지 10분간, 침지한 후에, 수세해서 건조시킴으로써, 방향성 전자 강판으로부터 절연 피막을 제거할 수 있다. 또한, 절연 피막의 두께에 따라, 상기의 수산화나트륨 수용액에 침지하는 시간을 바꾸면 된다.

또한, 예를 들어 중간층의 제거 방법으로서, 절연 피막을 제거한 전자 강판을, 고온의 염산에 침지하면 된다. 구체적으로는, 용해하고 싶은 중간층을 제거하기 위해서 바람직한 염산의 농도를 미리 조사하여, 이 농도의 염산에, 예를 들어 30 내지 40질량% 염산에, 80 내지 90℃에서 1 내지 5분간, 침지한 후에, 수세해서 건조시킴으로써, 중간층을 제거할 수 있다. 통상적으로는, 절연 피막의 제거에는 알칼리 용액을 사용하고, 중간층의 제거에는 염산을 사용하도록, 처리액을 구분지어 사용해서 각 피막을 제거한다.

5. 화학 조성

본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판은, 화학 조성으로서, 기본 원소를 포함하고, 필요에 따라 선택 원소를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불순물을 포함한다.

본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판은, 기본 원소(주요한 합금 원소)로서, 질량 분율로, Si(실리콘): 2.0% 내지 7.0%를 함유한다.

Si는 결정 방위를 {110}<001> 방위로 집적시키기 위해서, 함유량이 2.0 내지 7.0%인 것이 바람직하다.

본 실시 형태에서는, 화학 조성으로서, 불순물을 함유해도 된다. 또한, 「불순물」이란, 강을 공업적으로 제조할 때에, 원료로서의 광석이나 스크랩으로부터 또는 제조 환경 등으로부터 혼입되는 원소를 가리킨다. 불순물의 합계 함유량의 상한은, 예를 들어 5%이면 된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 상기한 기본 원소 및 불순물에 더하여, 선택 원소를 함유해도 된다. 예를 들어, 상기한 잔부인 Fe의 일부 대신에, 선택 원소로서, Nb, V, Mo, Ta, W, C, Mn, S, Se, Al, N, Cu, Bi, B, P, Ti, Sn, Sb, Cr, Ni 등을 함유해도 된다. 이들 선택 원소는, 그 목적에 따라 함유시키면 된다. 따라서, 이들 선택 원소의 하한값을 한정할 필요가 없고, 하한값이 0%여도 된다. 또한, 이들 선택 원소가 불순물로서 함유되어도, 상기 효과는 손상되지 않는다.

Nb(니오븀): 0 내지 0.030%

V(바나듐): 0 내지 0.030%

Mo(몰리브덴): 0 내지 0.030%

Ta(탄탈): 0 내지 0.030%

W(텅스텐): 0 내지 0.030%

Nb, V, Mo, Ta 및 W는, 본 실시 형태에서 특징적인 효과를 갖는 원소로서 활용할 수 있다. 이후의 설명에서는, Nb, V, Mo, Ta 및 W 중 1종 또는 2종 이상의 원소를 통합하여, 「Nb군 원소」로 기술하는 경우가 있다.

Nb군 원소는, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판의 특징인 전환의 형성에 바람직하게 작용한다. 단, Nb군 원소가 전환 발생에 작용하는 것은 제조 과정이므로, Nb군 원소가 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판에 최종적으로 함유될 필요는 없다. 예를 들어, Nb군 원소는, 후술하는 마무리 어닐링에 있어서의 순화에 의해 계 외로 배출되는 경향이 적지 않게 존재하고 있다. 그 때문에, 슬래브에 Nb군 원소를 함유시켜서, 제조 과정에서 Nb군 원소를 활용해서 전환의 빈도를 높인 경우에도, 그 후의 순화 어닐링에 의해 Nb군 원소가 계 외로 배출되는 경우가 있다. 그 때문에, 최종 제품의 화학 조성으로서, Nb군 원소를 검출할 수 없는 경우가 있다.

그 때문에, 본 실시 형태에서는, 최종 제품인 방향성 전자 강판의 화학 조성으로서, Nb군 원소의 함유량의 상한에 대해서만 규정한다. Nb군 원소의 상한은, 각각 0.030%이면 된다. 한편, 상술한 바와 같이, 제조 과정에서 Nb군 원소를 활용했다 하더라도, 최종 제품에서는 Nb군 원소의 함유량이 제로가 되는 경우가 있다. 그 때문에, Nb군 원소의 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않고 하한이 각각 0%여도 된다.

본 발명의 각 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판에서는, 화학 조성으로서, Nb, V, Mo, Ta 및 W로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 합계로 0.0030 내지 0.030질량% 함유하는 것이 바람직하다.

Nb군 원소의 함유량이 제조 도중에 증가하는 것은 생각하기 어려우므로, 최종 제품의 화학 조성으로서 Nb군 원소가 검출되면, 제조 과정에서 Nb군 원소에 의한 전환 제어가 행해진 것이 시사된다. 제조 과정에서 전환을 바람직하게 제어하기 위해서는, 최종 제품의 Nb군 원소의 합계 함유량이, 0.003% 이상인 것이 바람직하고, 0.005% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 최종 제품의 Nb군 원소의 합계 함유량이 0.030%를 초과하면, 전환의 발생 빈도를 유지할 수 있지만 자기 특성이 저하하는 경우가 있다. 그 때문에, 최종 제품의 Nb군 원소의 합계 함유량이, 0.030% 이하인 것이 바람직하다. 또한, Nb군 원소의 작용은 제조법으로서 후술한다.

C(탄소): 0 내지 0.0050%

Mn(망간): 0 내지 1.0%

S(황): 0 내지 0.0150%

Se(셀레늄): 0 내지 0.0150%

Al(산 가용성 알루미늄): 0 내지 0.0650%

N(질소): 0 내지 0.0050%

Cu(구리): 0 내지 0.40%

Bi(비스무트): 0 내지 0.010%

B(붕소): 0 내지 0.080%

P(인): 0 내지 0.50%

Ti(티타늄): 0 내지 0.0150%

Sn(주석): 0 내지 0.10%

Sb(안티몬): 0 내지 0.10%

Cr(크롬): 0 내지 0.30%

Ni(니켈): 0 내지 1.0%

이들 선택 원소는, 공지된 목적에 따라 함유시키면 된다. 이들 선택 원소의 함유량의 하한값을 마련할 필요는 없고, 하한값이 0%여도 된다. 또한, S 및 Se의 함유량이 합계로 0 내지 0.0150%인 것이 바람직하다. S 및 Se의 합계란, S 및 Se 중 적어도 한쪽을 포함하고, 그 합계 함유량인 것을 의미한다.

또한, 방향성 전자 강판에서는, 탈탄 어닐링 및 2차 재결정 시의 순화 어닐링을 거침으로써, 비교적 큰 화학 조성의 변화(함유량의 저하)가 일어난다. 원소에 따라서는 순화 어닐링에 의해, 일반적인 분석 방법으로는 검출할 수 없는 정도(1ppm 이하)로까지 함유량이 저감하는 경우도 있다. 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판의 상기 화학 조성은, 최종 제품에 있어서의 화학 조성이다. 일반적으로, 최종 제품의 화학 조성과, 출발 소재인 슬래브의 화학 조성은 다르다.

본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판의 화학 조성은, 강의 일반적인 분석 방법에 의해 측정하면 된다. 예를 들어, 방향성 전자 강판의 화학 조성은, ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)를 사용하여 측정하면 된다. 구체적으로는, 방향성 전자 강판으로부터 채취한 한 변이 35㎜인 정사각형의 시험편을, 시마즈 세이사쿠쇼제 ICPS-8100 등(측정 장치)에 의해, 미리 작성한 검량선에 기초한 조건에서 측정함으로써, 화학 조성이 특정된다. 또한, 산 가용성 Al은, 시료를 산으로 가열 분해한 후의 여액을 사용해서 ICP-AES에 의해 측정하면 된다. 또한, C 및 S는 연소-적외선 흡수법을 사용하여 측정하고, N은 불활성 가스 융해-열전도도법을 사용하여 측정하면 된다.

또한, 상기의 화학 조성은, 방향성 전자 강판의 성분이다. 측정 시료가 되는 방향성 전자 강판이, 표면에 절연 피막 등을 갖고 있는 경우에는, 피막 등을 상기의 방법으로 제거하고 나서 화학 조성을 측정한다.

6. 피막 구성 등

본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판은, 강판 상의 피막 구성이나, 자구 세분화 처리의 유무 등은 특별히 제한되지 않는다. 본 실시 형태에서는, 목적에 따라서 임의의 피막을 강판 상에 형성하고, 필요에 따라 자구 세분화 처리를 실시하면 된다.

본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판에서는, 방향성 전자 강판(규소 강판) 상에 접해서 배치된 중간층과, 중간층 상에 접해서 배치된 절연 피막을 가져도 된다.

도 2는 본 발명의 적합한 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판의 단면 모식도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 방향성 전자 강판(10)(규소 강판)은, 절단 방향이 판 두께 방향과 평행한 절단면에서 보았을 때, 방향성 전자 강판(10)(규소 강판) 상에 접해서 배치된 중간층(20)과, 중간층(20) 상에 접해서 배치된 절연 피막(30)을 가져도 된다.

예를 들어, 상기의 중간층은, 산화물을 주체로 하는 층, 탄화물을 주체로 하는 층, 질화물을 주체로 하는 층, 붕화물을 주체로 하는 층, 규화물을 주체로 하는 층, 인화물을 주체로 하는 층, 황화물을 주체로 하는 층, 금속간 화합물을 주체로 하는 층 등이면 된다. 이들 중간층은, 산화 환원성을 제어한 분위기 중에서의 열처리, 화학 증착(CVD), 물리 증착(PVD) 등에 의해 형성할 수 있다.

본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판에서는, 상기 중간층이 평균 두께 1 내지 3㎛의 포르스테라이트 피막이어도 된다. 또한, 포르스테라이트 피막이란, Mg₂SiO₄를 주체로 하는 피막이다. 이 포르스테라이트 피막과 방향성 전자 강판의 계면은, 상기 단면에서 보았을 때, 포르스테라이트 피막이 강판에 감입한 계면이 된다.

본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판에서는, 상기 중간층이 평균 두께 2 내지 500㎚의 산화막이어도 된다. 또한, 산화막이란, SiO₂를 주체로 하는 피막이다. 이 산화막과 방향성 전자 강판의 계면은, 상기 단면에서 보았을 때, 평활 계면이 된다.

또한, 상기의 절연 피막은, 인산염과 콜로이드상 실리카를 주체로 하고 평균 두께가 0.1 내지 10㎛인 절연 피막이나, 알루미나 졸과 붕산을 주체로 하고 평균 두께가 0.5 내지 8㎛인 절연 피막이면 된다.

본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판에서는, 국소적인 미소 변형의 부여 또는 국소적인 홈의 형성 중 적어도 하나에 의해 자구가 세분화되어 있어도 된다. 또한, 국소적인 미소 변형이나 국소적인 홈은, 레이저, 플라스마, 기계적 방법, 에칭, 기타 방법에 의해 부여 또는 형성하면 된다. 예를 들어, 국소적인 미소 변형 또는 국소적인 홈은, 강판의 압연면 상에서 압연 방향과 교차하는 방향으로 연신하도록 선상 또는 점상으로, 또한 압연 방향의 간격이 2㎜ 내지 10㎜가 되도록 부여 또는 형성하면 된다.

7. 제조 방법

이어서, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판의 제조 방법을 설명한다.

또한, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판을 제조하는 방법은, 하기의 방법에 한정되지 않는다. 하기의 제조 방법은, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판을 제조하기 위한 하나의 예이다.

도 3은 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판의 제조 방법을 예시하는 흐름도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판(규소 강판)의 제조 방법은, 주조 공정과, 열간 압연 공정과, 열연판 어닐링 공정과, 냉간 압연 공정과, 탈탄 어닐링 공정과, 어닐링 분리제 도포 공정과, 마무리 어닐링 공정을 구비한다.

구체적으로는, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판(규소 강판)의 제조 방법은,

주조 공정에서, 화학 조성으로서, 질량%로, Si: 2.0 내지 7.0%, Nb: 0 내지 0.030%, V: 0 내지 0.030%, Mo: 0 내지 0.030%, Ta: 0 내지 0.030%, W: 0 내지 0.030%, C: 0 내지 0.0850%, Mn: 0 내지 1.0%, S: 0 내지 0.0350%, Se: 0 내지 0.0350%, Al: 0 내지 0.0650%, N: 0 내지 0.0120%, Cu: 0 내지 0.40%, Bi: 0 내지 0.010%, B: 0 내지 0.080%, P: 0 내지 0.50%, Ti: 0 내지 0.0150%, Sn: 0 내지 0.10%, Sb: 0 내지 0.10%, Cr: 0 내지 0.30%, Ni: 0 내지 1.0%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물을 포함하는 슬래브를 주조하고,

탈탄 어닐링 공정에서, 1차 재결정 입경을 23㎛ 이하로 제어하고,

마무리 어닐링 공정에서,

상기 슬래브의 화학 조성의 Nb, V, Mo, Ta 및 W의 합계 함유량이 0.0030 내지 0.030%일 때, 가열 과정에서, 700 내지 800℃에서의 PH₂O/PH₂를 0.050 내지 1.0으로 하고, 또한 900 내지 950℃에서의 PH₂O/PH₂를 0.010 내지 0.10으로 하거나, 950 내지 1000℃에서의 PH₂O/PH₂를 0.005 내지 0.070으로 하거나, 또는 1000 내지 1050℃에서의 PH₂O/PH₂를 0.0010 내지 0.030으로 하는 것, 중 적어도 1개를 제어하고, 또한 850 내지 950℃에서의 유지 시간을 120 내지 600분으로 하고, 900 내지 950℃에서의 유지 시간을 400분 이하로 하고, 1000 내지 1050℃에서의 유지 시간을 100분 이상으로 하고,

상기 슬래브의 화학 조성의 Nb, V, Mo, Ta 및 W의 합계 함유량이 0.0030 내지 0.030%가 아닐 때, 가열 과정에서, 700 내지 800℃에서의 PH₂O/PH₂를 0.050 내지 1.0으로 하고, 900 내지 950℃에서의 PH₂O/PH₂를 0.010 내지 0.10으로 하고, 950 내지 1000℃에서의 PH₂O/PH₂를 0.005 내지 0.070으로 하고, 1000 내지 1050℃에서의 PH₂O/PH₂를 0.0010 내지 0.030으로 하고, 850 내지 950℃에서의 유지 시간을 120 내지 600분으로 하고, 900 내지 950℃에서의 유지 시간을 350분 이하로 하고, 1000 내지 1050℃에서의 유지 시간을 200분 이상으로 한다.

상기의 PH₂O/PH₂는, 산소 포텐셜이라 불리며, 분위기 가스의 수증기 분압 PH₂O와 수소 분압 PH₂의 비이다.

본 실시 형태의 「전환」은, 주로, 방위 변화(전환) 자체를 발생하기 쉽게 하는 요인과, 방위 변화(전환)가 1개의 2차 재결정립 중에서 계속적으로 발생하도록 하는 요인의 2가지에 의해 제어된다.

전환 자체를 발생시키기 쉽게 하기 위해서는, 2차 재결정을 보다 저온에서부터 개시시키는 것이 유효하다. 예를 들어, 1차 재결정 입경을 제어하고, Nb군 원소를 활용함으로써, 2차 재결정의 개시를 보다 저온으로 제어할 수 있다.

전환을 1개의 2차 재결정립 중에서 계속적으로 발생시키기 위해서는, 2차 재결정립을 저온에서부터 고온까지 계속적으로 성장시키는 것이 유효하다. 예를 들어, 종래부터 사용되는 인히비터인 AlN 등을 적절한 온도 및 분위기 중에서 이용함으로써, 저온에서 2차 재결정립을 발생시키고, 인히비터 효과를 고온까지 계속해서 작용시켜서, 전환을 1개의 2차 재결정립 중에서 고온까지 계속적으로 발생시킬 수 있다.

즉, 전환을 바람직하게 발생시키기 위해서는, 고온에서의 2차 재결정립의 발생을 억제한 채, 저온에서 발생한 2차 재결정립을 고온까지 우선적으로 성장시키는 것이 유효해진다.

본 실시 형태의 특징인 전환을 제어하기 위해서는, 상기의 요인이 중요하다. 기타 제조 조건은, 종래의 공지된 방향성 전자 강판의 제조 방법을 적용할 수 있다. 예를 들어, 고온 슬래브 가열에 의해 형성하는 MnS나 AlN을 인히비터로서 이용하는 제조 방법이나, 저온 슬래브 가열과 그 후의 질화 처리에 의해 형성하는 AlN을 인히비터로서 이용하는 제조 방법 등이 있다. 본 실시 형태의 특징인 전환은, 어느 제조 방법에서도 적용이 가능하고, 특정한 제조 방법에 한정되지 않는다. 이하에서는, 질화 처리를 적용하는 제조 방법에서 전환을 제어하는 방법을 일례로서 설명한다.

(주조 공정)

주조 공정에서는, 슬래브를 준비한다. 슬래브의 제조 방법의 일례는 다음과 같다. 용강을 제조(용제)한다. 용강을 사용해서 슬래브를 제조한다. 연속 주조법에 의해 슬래브를 제조해도 된다. 용강을 사용해서 잉곳을 제조하고, 잉곳을 분괴 압연해서 슬래브를 제조해도 된다. 슬래브의 두께는, 특별히 한정되지 않는다. 슬래브의 두께는, 예를 들어 150㎜ 내지 350㎜이다. 슬래브의 두께는, 바람직하게는 220㎜ 내지 280㎜이다. 슬래브로서, 두께가 10㎜ 내지 70㎜인, 소위 박슬래브를 사용해도 된다. 박슬래브를 사용하는 경우, 열간 공정에서, 마무리 압연 전의 조압연을 생략할 수 있다.

슬래브의 화학 조성은, 일반적인 방향성 전자 강판의 제조에 사용되는 슬래브의 화학 조성을 사용할 수 있다. 슬래브의 화학 조성은, 예를 들어 하기의 원소를 함유한다.

C: 0 내지 0.0850%

탄소(C)는, 제조 과정에서는 1차 재결정 조직의 제어에 유효한 원소이기는 하지만, 최종 제품의 C 함유량이 과잉이면 자기 특성에 악영향을 미친다. 따라서, 슬래브의 C 함유량은 0 내지 0.0850%이면 된다. C 함유량의 바람직한 상한은 0.0750%이다. C는 후술하는 탈탄 어닐링 공정 및 마무리 어닐링 공정에서 순화되고, 마무리 어닐링 공정 후에는 0.0050% 이하가 된다. C를 포함하는 경우, 공업 생산에 있어서의 생산성을 고려하면, C 함유량의 하한은 0% 초과여도 되고, 0.0010%여도 된다.

Si: 2.0% 내지 7.0%

실리콘(Si)은, 방향성 전자 강판의 전기 저항을 높여서 철손을 저하시킨다. Si 함유량이 2.0% 미만이면, 마무리 어닐링 시에 오스테나이트 변태가 발생하여, 방향성 전자 강판의 결정 방위가 손상되어 버린다. 한편, Si 함유량이 7.0%를 초과하면, 냉간 가공성이 저하되어, 냉간 압연 시에 갈라짐이 발생하기 쉬워진다. Si 함유량의 바람직한 하한은 2.50%이고, 더욱 바람직하게는 3.0%이다. Si 함유량의 바람직한 상한은 4.50%이고, 더욱 바람직하게는 4.0%이다.

Mn: 0 내지 1.0%

망간(Mn)은, S 또는 Se와 결합하여, MnS, 또는 MnSe를 생성하고, 인히비터로서 기능한다. Mn 함유량은 0 내지 1.0%이면 된다. Mn을 함유시키는 경우, Mn 함유량이 0.05% 내지 1.0%의 범위 내에 있는 경우에, 2차 재결정이 안정되므로 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 인히비터의 기능의 일부를 Nb군 원소의 질화물에 의해 담당하는 것이 가능하다. 이 경우에는, 일반적인 인히비터로서의 MnS, 또는 MnSe의 강도는 약하게 제어한다. 이 때문에, Mn 함유량의 바람직한 상한은 0.50%이고, 더욱 바람직하게는 0.20%이다.

S: 0 내지 0.0350%

Se: 0 내지 0.0350%

황(S) 및 셀레늄(Se)은, Mn과 결합하여, MnS 또는 MnSe를 생성하고, 인히비터로서 기능한다. S 함유량은 0 내지 0.0350%이면 되고, Se 함유량은 0 내지 0.0350%이면 된다. S 및 Se 중 적어도 한쪽을 함유시키는 경우, S 및 Se의 함유량이 합계로 0.0030% 내지 0.0350%이면, 2차 재결정이 안정되므로 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 인히비터의 기능의 일부를 Nb군 원소의 질화물에 의해 담당하는 것이 가능하다. 이 경우에는, 일반적인 인히비터로서의 MnS, 또는 MnSe 강도는 약하게 제어한다. 이 때문에, S 및 Se 함유량의 합계의 바람직한 상한은 0.0250%이고, 더욱 바람직하게는 0.010%이다. S 및 Se는 마무리 어닐링 후에 잔류하면 화합물을 형성하여, 철손을 열화시킨다. 그 때문에, 마무리 어닐링 중의 순화에 의해, S 및 Se를 가능한 한 적게 하는 것이 바람직하다.

여기서, 「S 및 Se의 함유량이 합계로 0.0030% 내지 0.0350%」라는 것은, 슬래브의 화학 조성이 S 또는 Se 중 어느 한쪽만을 함유하고, S 또는 Se 중 어느 한쪽의 함유량이 합계로 0.0030% 내지 0.0350%여도 되고, 슬래브가 S 및 Se의 양쪽을 함유하고, S 및 Se의 함유량이 합계로 0.0030% 내지 0.0350%여도 된다.

Al: 0 내지 0.0650%

알루미늄(Al)은, N과 결합해서 (Al, Si)N으로서 석출되고, 인히비터로서 기능한다. Al 함유량은 0 내지 0.0650%이면 된다. Al을 함유시키는 경우, Al의 함유량이 0.010% 내지 0.0650%의 범위 내에 있는 경우에, 후술하는 질화에 의해 형성되는 인히비터로서의 AlN은 2차 재결정 온도역을 확대하고, 특히 고온 영역에서의 2차 재결정이 안정되므로 바람직하다. Al 함유량의 바람직한 하한은 0.020%이고, 더욱 바람직하게는 0.0250%이다. 2차 재결정의 안정성 관점에서, Al 함유량의 바람직한 상한은 0.040%이고, 더욱 바람직하게는 0.030%이다.

N: 0 내지 0.0120%

질소(N)는, Al과 결합해서 인히비터로서 기능한다. N 함유량은 0 내지 0.0120%이면 된다. N은 제조 과정의 도중에 질화에 의해 함유시키는 것이 가능하기 때문에 하한이 0%여도 된다. 한편, N을 함유시키는 경우, N 함유량이 0.0120%를 초과하면, 강판 중에 결함의 일종인 블리스터가 발생하기 쉬워진다. N 함유량의 바람직한 상한은 0.010%이고, 더욱 바람직하게는 0.0090%이다. N은 마무리 어닐링 공정에서 순화되고, 마무리 어닐링 공정 후에는 0.0050% 이하가 된다.

Nb: 0 내지 0.030%

V: 0 내지 0.030%

Mo: 0 내지 0.030%

Ta: 0 내지 0.030%

W: 0 내지 0.030%

Nb, V, Mo, Ta 및 W는, Nb군 원소이다. Nb 함유량은 0 내지 0.030%이면 되고, V 함유량은 0 내지 0.030%이면 되고, Mo 함유량은 0 내지 0.030%이면 되고, Ta 함유량은 0 내지 0.030%이면 되고, W 함유량은 0 내지 0.030%이면 된다.

또한, Nb군 원소로서, Nb, V, Mo, Ta 및 W로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 합계로 0.0030 내지 0.030질량% 함유하는 것이 바람직하다.

Nb군 원소를 전환의 제어에 활용하는 경우, 슬래브에서의 Nb군 원소의 합계 함유량이 0.030% 이하(바람직하게는 0.0030% 이상 0.030% 이하)이면, 적절한 타이밍에 2차 재결정을 개시시킨다. 또한, 발생하는 2차 재결정립의 방위가 매우 바람직한 것이 되고, 그 후의 성장 과정에서, 본 실시 형태가 특징으로 하는 전환이 일어나기 쉬워지고, 최종적으로 자기 특성에 있어서 바람직한 조직으로 제어할 수 있다.

Nb군 원소를 함유함으로써, 탈탄 어닐링 후의 1차 재결정 입경은, Nb군 원소를 함유하지 않는 경우에 비하여 바람직하게 직경 축소화된다. 이 1차 재결정립의 미세화는, 탄화물, 탄질화물, 질화물 등의 석출물에 의한 피닝 효과, 및 고용 원소로서의 드래그 효과 등에 의해 얻어진다고 생각된다. 특히, Nb 및 Ta는 그 효과가 바람직하게 얻어진다.

Nb군 원소에 의한 1차 재결정 입경의 직경 축소화에 의해, 2차 재결정의 구동력이 커져, 2차 재결정이 종래보다 저온에서 개시된다. 또한, Nb군 원소의 석출물은, AlN 등의 종래 인히비터보다 비교적 저온에서 분해하기 때문에, 마무리 어닐링의 승온 과정에서, 2차 재결정이 종래보다 저온에서 개시된다. 이들 메커니즘에 대해서는 후술하지만, 저온에서 2차 재결정이 개시됨으로써, 본 실시 형태의 특징인 전환이 일어나기 쉬워진다.

또한, 2차 재결정의 인히비터로서 Nb군 원소의 석출물을 활용하는 경우, Nb군 원소의 탄화물 및 탄질화물은, 2차 재결정이 가능한 온도역보다 낮은 온도역에서 불안정해지기 때문에, 2차 재결정 개시 온도를 저온으로 시프트시키는 효과가 작다고 생각된다. 이 때문에, 2차 재결정 개시 온도를 바람직하게 저온으로 시프트시키기 위해서는, 2차 재결정이 가능한 온도역까지 안정된 Nb군 원소의 질화물(혹은 질소 비율이 많은 탄질화물)을 활용하는 것이 바람직하다.

2차 재결정 개시 온도를 바람직하게 저온 시프트시키는 Nb군 원소의 석출물(바람직하게는 질화물)과, 2차 재결정 개시 후도 고온까지 안정된 AlN, (Al, Si)N 등의 종래 인히비터를 병용함으로써, 2차 재결정립인 {110}<001> 방위 입자의 우선 성장 온도역을 종래보다 확대할 수 있다. 그 때문에, 저온에서부터 고온까지의 폭넓은 온도역에서 전환이 발생하고, 방위 선택이 넓은 온도역에서 계속된다. 그 결과, 최종적인 아립계의 존재 빈도가 높아짐과 함께, 방향성 전자 강판을 구성하는 2차 재결정립의 {110}<001> 방위 집적도를 효과적으로 높일 수 있다.

또한, Nb군 원소의 탄화물이나 탄질화물 등의 피닝 효과에 의해, 1차 재결정립의 미세화를 지향하는 경우에는, 주조 시점에서 슬래브의 C 함유량을 50ppm 이상으로 해 두는 것이 바람직하다. 단, 2차 재결정에 있어서의 인히비터로서는, 탄화물 또는 탄질화물보다, 질화물이 바람직한 점에서, 1차 재결정 완료 후에는 탈탄 어닐링에 의해 C 함유량을 30ppm 이하, 바람직하게는 20ppm 이하, 더욱 바람직하게는 10ppm 이하로 해서, 강 중의 Nb군 원소의 탄화물이나 탄질화물을 충분히 분해해 두는 것이 바람직하다. 탈탄 어닐링에서, Nb군 원소의 대부분을 고용 상태로 해 둠으로써, 그 후의 질화 처리에서, Nb군 원소의 질화물(인히비터)을, 본 실시 형태에 있어서 바람직한 형태(2차 재결정이 진행하기 쉬운 형태)로 조정할 수 있다.

Nb군 원소의 합계 함유량은, 0.0040% 이상인 것이 바람직하고, 0.0050% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, Nb군 원소의 합계 함유량은, 0.020% 이하인 것이 바람직하고, 0.010% 이하인 것이 보다 바람직하다.

슬래브의 화학 조성의 잔부는 Fe 및 불순물을 포함한다. 또한, 여기에서 말하는 「불순물」은, 슬래브를 공업적으로 제조할 때에, 원재료에 포함되는 성분, 또는 제조의 과정에서 혼입되는 성분으로부터 불가피하게 혼입되고, 본 실시 형태의 효과에 실질적으로 영향을 미치지 않는 원소를 의미한다.

또한, 슬래브는, 제조상의 과제 해결 외에, 화합물 형성에 의한 인히비터 기능의 강화나 자기 특성에의 영향을 고려하여, 상기 Fe의 일부 대신에, 공지된 선택 원소를 함유해도 된다. 선택 원소로서, 예를 들어 하기의 원소를 들 수 있다.

Cu: 0 내지 0.40%

Bi: 0 내지 0.010%

B: 0 내지 0.080%

P: 0 내지 0.50%

Ti: 0 내지 0.0150%

Sn: 0 내지 0.10%

Sb: 0 내지 0.10%

Cr: 0 내지 0.30%

Ni: 0 내지 1.0%

이들 선택 원소는, 공지된 목적에 따라 함유시키면 된다. 이들 선택 원소의 함유량의 하한값을 마련할 필요는 없고, 하한값이 0%여도 된다.

(열간 압연 공정)

열간 압연 공정은, 소정의 온도(예를 들어 1100 내지 1400℃)로 가열된 슬래브의 열간 압연을 행하여, 열간 압연 강판을 얻는 공정이다. 열간 압연 공정에서는, 예를 들어 주조 공정 후에 가열된 규소강 소재(슬래브)의 조압연을 행한 후, 마무리 압연을 행해서 소정 두께, 예를 들어 1.8 내지 3.5㎜의 열간 압연 강판으로 한다. 마무리 압연 종료 후, 열간 압연 강판을 소정의 온도에서 권취한다.

인히비터로서의 MnS 강도는 그 정도로 필요하지 않기 때문에, 생산성을 고려하면, 슬래브 가열 온도는 1100 내지 1280℃로 하는 것이 바람직하다.

(열연판 어닐링 공정)

열연판 어닐링 공정은, 열간 압연 공정에서 얻은 열간 압연 강판을 소정의 온도 조건(예를 들어 750 내지 1200℃에서, 30초 내지 10분간)에서 어닐링하여, 열연 어닐링판을 얻는 공정이다.

또한, 고온 슬래브 가열 프로세스의 경우에는, 열연판 어닐링 공정에서, AlN등의 석출물의 형태를 최종적으로 제어한다. 그 때문에, 열연판 어닐링 공정에 의해 석출물이 균일하면서도 미세하게 석출되기 때문에, 후공정에서 1차 재결정 입경이 직경 축소화된다. 또한, 열연판 어닐링 공정에서 인히비터 형태를 제어하는 것 외에도, 전술의 열간 압연 공정에서의 제어나, 후술하는 마무리 어닐링 전의 강판 표면의 성상 제어나, 마무리 어닐링 중의 분위기 제어 등을 조합하는 것이 유효하다.

(냉간 압연 공정)

냉간 압연 공정은, 열연판 공정에서 얻은 열연 어닐링판을, 1회의 냉간 압연, 또는 어닐링(중간 어닐링)을 개재해서 복수회(2회 이상)의 냉간 압연(예를 들어 총 냉연율로 80% 내지 95%)에 의해, 예를 들어 0.10 내지 0.50㎜의 두께를 갖는 냉간 압연 강판을 얻는 공정이다.

(탈탄 어닐링 공정)

탈탄 어닐링 공정은, 냉간 압연 공정에서 얻은 냉간 압연 강판에 탈탄 어닐링(예를 들어 700 내지 900℃에서 1분간 내지 3분간)을 행하여, 1차 재결정이 발생한 탈탄 어닐링 강판을 얻는 공정이다. 냉간 압연 강판에 탈탄 어닐링을 행함으로써, 냉간 압연 강판 중에 포함되는 C가 제거된다. 탈탄 어닐링은, 냉간 압연 강판 중에 포함되는 「C」를 제거하기 위해서, 습윤 분위기 중에서 행하는 것이 바람직하다.

본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판의 제조 방법에서는, 탈탄 어닐링 강판의 1차 재결정 입경을 23㎛ 이하로 제어하는 것이 바람직하다. 1차 재결정 입경을 미세화함으로써, 2차 재결정 개시 온도를 바람직하게 저온으로 시프트시킬 수 있다.

예를 들어, 전술한 열간 압연 및 열연판 어닐링의 조건을 제어하거나, 탈탄 어닐링 온도를 필요에 따라서 저온화하거나 함으로써, 1차 재결정 입경을 작게 할 수 있다. 또는, 슬래브에 Nb군 원소를 함유시켜서, Nb군 원소의 탄화물이나 탄질화물 등의 피닝 효과에 의해, 1차 재결정립을 작게 할 수 있다.

또한, 탈탄 어닐링에 기인하는 탈탄 산화량 및 표면 산화층의 상태는, 중간층(유리 피막)의 형성에 영향을 미치기 때문에, 본 실시 형태의 효과를 발현하기 위해서는 종래의 방법을 사용해서 적절히 조정해도 된다.

전환을 일어나기 쉽게 하는 원소로서 함유시켜도 되는 Nb군 원소는, 이 시점에서는, 탄화물이나 탄질화물이나 고용 원소 등으로서 존재하고, 1차 재결정 입경을 미세화하게 영향을 미친다. 1차 재결정 입경은, 21㎛ 이하인 것이 바람직하고, 20㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 18㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 1차 재결정 입경은, 8㎛ 이상이면 되고, 12㎛ 이상이어도 된다.

(질화 처리)

질화 처리는, 2차 재결정에 있어서의 인히비터의 강도를 조정하기 위해서 실시한다. 질화 처리에서는, 상술한 탈탄 어닐링의 개시부터, 후술하는 마무리 어닐링에 있어서의 2차 재결정의 개시까지의 사이의 임의의 타이밍에, 강판의 질소량을 40 내지 300ppm 정도로 증가시키면 된다. 질화 처리로서는, 예를 들어 암모니아 등의 질화능이 있는 가스를 함유하는 분위기 중에서 강판을 어닐링하는 처리나, MnN 등의 질화능을 갖는 분말을 포함하는 어닐링 분리제를 도포한 탈탄 어닐링 강판을 마무리 어닐링하는 처리 등이 예시된다.

슬래브가 Nb군 원소를 상기의 수치 범위에서 함유하는 경우에는, 질화 처리에 의해 형성되는 Nb군 원소의 질화물이 비교적 저온에서 입성장 억제 기능이 소실되는 인히비터로서 기능하므로, 2차 재결정이 종래보다 저온에서부터 개시된다. 이 질화물은, 2차 재결정립의 핵 발생의 선택성에 관해서도 유리하게 작용하고, 고자속 밀도화를 실현하고 있을 가능성도 생각된다. 또한, 질화 처리에서는 AlN도 형성되고, 이 AlN이 비교적 고온까지 입성장 억제 기능이 계속되는 인히비터로서 기능한다. 이들 효과를 얻기 위해서는, 질화 처리 후의 질화량을 130 내지 250ppm으로 하는 것이 바람직하고, 나아가 150 내지 200ppm으로 하는 것이 바람직하다.

(어닐링 분리제 도포 공정)

어닐링 분리제 도포 공정은, 탈탄 어닐링 강판에 어닐링 분리제를 도포하는 공정이다. 어닐링 분리제로서는, 예를 들어 MgO를 주성분으로 하는 어닐링 분리제나, 알루미나를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 사용할 수 있다.

또한, MgO를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 사용한 경우에는, 마무리 어닐링에 의해 중간층으로서 포르스테라이트 피막(Mg₂SiO₄를 주체로 하는 피막)이 형성되기 쉽고, 알루미나를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 사용한 경우에는, 마무리 어닐링에 의해 중간층으로서 산화막(SiO₂를 주체로 하는 피막)이 형성되기 쉽다. 이들 중간층은, 필요에 따라서 제거해도 된다.

어닐링 분리제를 도포 후의 탈탄 어닐링 강판은, 코일상으로 권취한 상태에서, 다음 마무리 어닐링 공정에서 마무리 어닐링된다.

(마무리 어닐링 공정)

마무리 어닐링 공정은, 어닐링 분리제가 도포된 탈탄 어닐링 강판에 마무리 어닐링을 실시하여, 2차 재결정을 발생시키는 공정이다. 이 공정은 1차 재결정립의 성장을 인히비터에 의해 억제한 상태에서 2차 재결정을 진행시킴으로써, {100}<001> 방위 입자를 우선 성장시켜서, 자속 밀도를 비약적으로 향상시킨다.

마무리 어닐링은, 본 실시 형태의 특징인 전환을 제어하기 위해서 중요한 공정이다. 본 실시 형태에서는, 마무리 어닐링에서, 이하의 (A) 내지 (G)의 7개의 조건을 기본으로 하여, 어긋남각 α, 어긋남각 β, 또한 어긋남각 γ에 의한 전환을 제어한다.

또한, 마무리 어닐링 공정의 설명에 있어서의 「Nb군 원소의 합계 함유량」은, 마무리 어닐링 직전의 강판(탈탄 어닐링 강판)의 Nb군 원소의 합계 함유량을 의미한다. 즉, 마무리 어닐링 조건에 영향을 미치는 것은, 마무리 어닐링 직전의 강판의 화학 조성이며, 마무리 어닐링 및 순화가 일어난 후의 화학 조성(예를 들어 방향성 전자 강판(마무리 어닐링 강판)의 화학 조성)과는 무관계하다.

(A) 마무리 어닐링의 가열 과정에서, 700 내지 800℃의 온도역에서의 분위기에 대한 PH₂O/PH₂를 PA로 했을 때,

PA: 0.050 내지 1.000

(B) 마무리 어닐링의 가열 과정에서, 900 내지 950℃의 온도역에서의 분위기에 대한 PH₂O/PH₂를 PB로 했을 때,

PB: 0.010 내지 0.100

(C) 마무리 어닐링의 가열 과정에서, 950 내지 1000℃의 온도역에서의 분위기에 대한 PH₂O/PH₂를 PC로 했을 때,

PC: 0.005 내지 0.070

(D) 마무리 어닐링의 가열 과정에서, 1000 내지 1050℃의 온도역에서의 분위기에 대한 PH₂O/PH₂를 PD로 했을 때,

PD: 0.0010 내지 0.030

(E) 마무리 어닐링의 가열 과정에서, 850 내지 950℃의 온도역에서의 유지 시간을 TE로 하고,

TE: 120 내지 600분

(F) 마무리 어닐링의 가열 과정에서, 900 내지 950℃의 온도역에서의 유지 시간을 TF로 했을 때,

Nb군 원소의 합계 함유량이 0.003% 내지 0.030%인 경우, TF: 400분 이하

Nb군 원소의 합계 함유량이 상기 범위 밖인 경우, TF: 350분 이하

(G) 마무리 어닐링의 가열 과정에서, 1000 내지 1050℃의 온도역에서의 유지 시간(총 체류 시간)을 TG로 했을 때,

Nb군 원소의 합계 함유량이 0.003% 내지 0.030%인 경우, TG: 100분 이상

Nb군 원소의 합계 함유량이 상기 범위 밖인 경우, TG: 200분 이상

또한, Nb군 원소의 합계 함유량이 0.003% 내지 0.030%인 경우에는, 조건 (A), 또한 조건 (B) 내지 (D) 중 적어도 1개, 또한 조건 (E), (F) 및 (G)를 충족하면 된다.

Nb군 원소의 합계 함유량이 상기 범위 밖인 경우에는, 조건 (A) 내지 (G)의 7개의 조건을 모두 충족하면 된다.

조건 (B) 내지 (D)에 관해서, Nb군 원소를 상기 범위에서 함유하는 경우, Nb군 원소가 갖는 회복 재결정 억제 효과 때문에, 「저온 영역에서의 2차 재결정의 개시」와 「고온 영역까지의 2차 재결정의 계속」의 두 요인이 강하게 작용한다. 그 결과, 본 실시 형태의 효과를 얻기 위한 제어 조건이 완화한다.

PA는, 0.10 이상인 것이 바람직하고, 0.30 이상인 것이 보다 바람직하고, 1.0 이하인 것이 바람직하고, 0.60 이하인 것이 보다 바람직하다.

PB는, 0.040 이상인 것이 바람직하고, 0.070 이하인 것이 바람직하다.

PC는, 0.020 이상인 것이 바람직하고, 0.050 이하인 것이 바람직하다.

PD는, 0.005 이상인 것이 바람직하고, 0.020 이하인 것이 바람직하다.

TE는, 180분 이상인 것이 바람직하고, 240분 이상인 것이 보다 바람직하고, 480분 이하인 것이 바람직하고, 360분 이하인 것이 보다 바람직하다.

Nb군 원소의 합계 함유량이 0.003% 내지 0.030%인 경우, TF는, 350분 이하인 것이 바람직하고, 300분 이하인 것이 보다 바람직하다.

Nb군 원소의 합계 함유량이 상기 범위 밖인 경우, TF는, 300분 이하인 것이 바람직하고, 240분 이하인 것이 보다 바람직하다.

Nb군 원소의 합계 함유량이 0.003% 내지 0.030%인 경우, TG는, 200분 이상인 것이 바람직하고, 300분 이상인 것이 보다 바람직하고, 900분 이하인 것이 바람직하고, 600분 이하인 것이 보다 바람직하다.

Nb군 원소의 합계 함유량이 상기 범위 밖인 경우, TG는, 360분 이상인 것이 바람직하고, 600분 이상인 것이 보다 바람직하고, 1500분 이하인 것이 바람직하고, 900분 이하인 것이 보다 바람직하다.

전환이 발생하는 메커니즘의 상세는, 현시점에서는 명확하지 않다. 단, 2차 재결정 과정의 관찰 결과 및 전환을 바람직하게 제어할 수 있는 제조 조건을 고려하여, 「저온 영역에서의 2차 재결정의 개시」와 「고온 영역까지의 2차 재결정의 계속」이라는 두 요인이 중요하다고 추정하고 있다.

이 두 요인을 염두에 두고, 상기 (A) 내지 (G)의 한정 이유에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서 메커니즘에 대한 기술은 추측을 포함한다.

조건 (A)는, 2차 재결정이 일어나는 온도보다 충분히 낮은 온도역에서의 조건이며, 이 조건은 2차 재결정이라고 인식되는 현상에 직접적으로는 영향을 미치지 않는다. 단, 이 온도역은, 강판 표면에 도포된 어닐링 분리제가 가져오는 수분 등에 의해 강판 표층이 산화하는 온도역이며, 즉 1차 피막(중간층)의 형성에 영향을 미치는 온도역이다. 조건 (A)는, 이 1차 피막의 형성을 제어하는 것을 통해, 그 후의 「고온 영역까지의 2차 재결정의 계속」을 가능하게 하기 위해서 중요해진다. 이 온도역을 상기 분위기로 함으로써, 1차 피막은 치밀한 구조로 되고, 2차 재결정이 발생하는 단계에서 인히비터의 구성 원소(예를 들어, Al, N 등)가 계 외로 배출되는 것을 저해하는 배리어로서 작용한다. 이에 의해 2차 재결정이 고온까지 계속되고, 전환을 충분히 일으키는 것이 가능해진다.

조건 (B)는, 2차 재결정의 재결정핵의 핵 생성 단계에 상당하는 온도역에서의 조건이다. 이 온도역을 상기 분위기로 함으로써, 입성장의 임의의 단계에서, 2차 재결정립의 성장이 인히비터 분해에 율속되어 진행되게 된다. 이 조건 (B)는, 특히 강판 표층에서의 인히비터 분해를 촉진하고, 2차 재결정의 핵을 증가시키는 것에 영향을 미치고 있다고 생각된다. 예를 들어, 강판 표층에는, 2차 재결정에 있어서 바람직한 결정 방위의 1차 재결정립이 많이 존재하고 있는 것이 알려져 있다. 본 실시 형태에서는, 900 내지 950℃의 저온 영역에서 강판 표층만의 인히비터 강도를 약화시켜 둠으로써, 그 후의 승온 과정에서 2차 재결정이 조기에(저온에서) 개시되고, 또한 다수의 2차 재결정립이 발생하기 때문에, 2차 재결정 초기의 입성장에서 전환 빈도가 높아진다고 생각된다.

조건 (C) 및 (D)는, 2차 재결정이 개시되어 입성장하는 온도역에서의 조건이며, 이들 조건은 2차 재결정립이 성장하는 과정에서의 인히비터 강도의 조정에 영향을 미친다. 이들 온도역을 상기 분위기로 함으로써, 각 온도역에서, 2차 재결정립의 성장이 인히비터 분해에 율속되어 진행되게 된다. 상세는 후술하지만, 이러한 조건들에 의해, 2차 재결정립의 성장 방향 전방면의 입계에 전위가 효율적으로 축적하므로, 전환의 발생 빈도가 높아지며 또한 전환이 계속적으로 발생한다. 온도역을 둘로 나누어서 조건 (C) 및 (D)로서 분위기를 제어하는 것은, 온도역에 따라 적절한 분위기가 다르기 때문이다.

본 실시 형태의 제조 방법에서는, Nb군 원소를 활용하는 경우, 조건 (B) 내지 (D) 중 적어도 하나를 충족하면, 본 실시 형태의 전환 조건을 충족하는 방향성 전자 강판을 얻는 것이 가능하다. 즉, 2차 재결정 초기에 전환 빈도를 높이도록 제어하면, 전환에 의한 방위차를 유지한 채로 2차 재결정립이 성장하고, 그 영향은 후기까지 계속되어 최종적인 전환 빈도도 높아진다. 혹은, 2차 재결정의 초기 과정에서 충분한 빈도의 전환이 일어나지 않아도, 그 후의 입성장의 과정에서 결정립의 성장 방향 전방면에 충분한 양의 전위를 축적시켜서 새로운 전환을 발생시킴으로써, 최종적인 전환 빈도를 높일 수 있다. 물론, Nb군 원소를 활용했다 하더라도, 조건 (B) 내지 (D)의 모두를 충족하는 것이 바람직하다. 즉, 2차 재결정의 초기 단계에서 전환 빈도를 높이고, 또한 2차 재결정의 중후기에서도 새로운 전환을 발생시키는 것이 최적이다.

조건 (E)는 2차 재결정의 핵 형성으로부터 입성장의 초기 단계에 상당하는 온도역에서의 조건이다. 이 온도역에서의 유지는 양호한 2차 재결정을 일으키기 위해서 중요하지만, 유지 시간이 길어지면, 1차 재결정립의 성장도 일어나기 쉬워진다. 예를 들어, 1차 재결정립의 입경이 커지면, 전환 발생의 구동력이 되는 전위의 축적(2차 재결정립의 성장 방향 전방면의 입계에의 전위 축적)이 일어나기 어려워져 버린다. 이 온도역에서의 유지 시간을 600분 이하로 하면, 1차 재결정립의 조대화를 억제한 상태에서 2차 재결정립의 초기 단계의 성장을 진행시킬 수 있으므로, 특정한 어긋남각의 선택성을 높이게 된다. 본 실시 형태에서는, 1차 재결정립의 미세화나 Nb군 원소의 활용 등에 의해 2차 재결정 개시 온도를 저온으로 시프트시키는 것을 배경으로 하여, 전환을 많이 발생시키고 또한 계속시킨다.

조건 (F)는, 2차 재결정의 핵 형성으로부터 입성장의 초기 단계에 상당하는 온도역에서의 조건이며, 어긋남각 α의 전환에 기여하는 조건이다. 이 온도역에서의 유지는 전환의 발생 및 계속에 영향을 미치고, 유지 시간이 길어지면, 1차 재결정립의 성장도 일어나기 쉬워진다. 유지 시간을 적절한 범위로 함으로써, 어긋남각 α의 전환을 적게 할 수 있다.

조건 (G)는, 전환이 일어난 β 입계 및 γ 입계의 강판면 내의 연신 방향을 제어하는 인자가 된다. 1000 내지 1050℃에서, 충분한 유지를 행함으로써, 압연 방향에서의 전환 빈도를 높이는 것이 가능하게 된다. 상기 온도역에서의 유지 중에, 인히비터를 포함하는 강 중 석출물의 형태(예를 들어, 배열 및 형상)가 변화한다고 생각된다. 유지 시간을 적절한 범위로 함으로써, 압연 방향에 대해서, 어긋남각 β 및 어긋남각 γ의 전환이 높아진다고 생각된다.

마무리 어닐링에 제공되는 강판은, 열간 압연 및 냉간 압연을 거치고 있으므로, 강 중의 석출물(특히 MnS)의 배열 및 형상은, 강판면 내에서 이방성을 갖고, 압연 방향으로 편향하는 경향을 갖는다고 생각된다. 상세는 불분명하지만, 상기의 온도역에서의 유지는, 이러한 석출물의 형태의 압연 방향으로의 편향 정도를 변화시키고, 2차 재결정립의 성장 시에 β 입계 및 γ 입계가 강판면 내의 어느 방향으로 연신하기 쉬운지에 영향을 미치고 있다고 생각된다. 구체적으로는, 1000 내지 1050℃라고 하는 비교적 고온에서 강판을 유지하면, 강 중에서 석출물의 형태의 압연 방향으로의 편향이 소실되고, 이 때문에 β 입계 및 γ 입계가 압연 방향으로 연신하는 비율이 저하되어 압연 직각 방향으로 연신하는 경향이 강해진다. 그 결과로서, 압연 방향에서 계측하는 β 입계 및 γ 입계의 빈도가 높아진다고 생각된다.

또한, Nb군 원소의 합계 함유량이 0.003% 내지 0.030%인 경우에는, 아립계의 존재 빈도 자체가 높기 때문에, 유지 시간 TG가 짧아도 본 실시 형태의 효과를 얻는 것이 가능하다.

(절연 피막 형성 공정)

절연 피막 형성 공정은, 마무리 어닐링 공정 후의 방향성 전자 강판에 절연 피막을 형성하는 공정이다. 마무리 어닐링 후의 강판에, 인산염과 콜로이드상 실리카를 주체로 하는 절연 피막이나, 알루미나 졸과 붕산을 주체로 하는 절연 피막을 형성하면 된다.

예를 들어, 마무리 어닐링 후의 강판에, 코팅 용액(예를 들어, 인산 또는 인산염, 무수 크롬산 또는 크롬산염, 및 콜로이드상 실리카를 포함하는 코팅 용액)을 도포해서 베이킹해서(예를 들어, 350 내지 1150℃에서, 5 내지 300초간), 절연 피막을 형성하면 된다.

또는, 마무리 어닐링 후의 강판에, 알루미나 졸 및 붕산을 포함하는 코팅 용액을 도포해서 베이킹해서(예를 들어, 750 내지 1350℃에서 10 내지 100초간), 절연 피막을 형성하면 된다.

또한, 본 실시 형태에 따른 제조 방법은, 필요에 따라, 자구 제어 공정을 더 가져도 된다.

(자구 제어 공정)

자구 제어 공정은, 방향성 전자 강판의 자구를 세분화하는 처리를 행하는 공정이다. 예를 들어, 레이저, 플라스마, 기계적 방법, 에칭 등의 공지된 방법에 의해, 방향성 전자 강판에 국소적인 미소 변형 또는 국소적인 홈을 형성하면 된다. 이러한 자구 세분화 처리는, 본 실시 형태의 효과를 손상시키지 않는다.

또한, 상기의 국소적인 미소 변형 및 국소적인 홈은, 본 실시 형태에서 규정하는 결정 방위 및 입경의 측정 시에 이상점이 된다. 이 때문에, 결정 방위의 측정에서는, 측정점이 국소적인 미소 변형 및 국소적인 홈에 겹치지 않도록 한다. 또한, 입경의 측정에서는, 국소적인 미소 변형 및 국소적인 홈을 입계로는 인식하지 않는다.

(전환 발생의 메커니즘에 대해서)

본 실시 형태에서 규정하는 전환은, 2차 재결정립이 성장하는 과정에서 일어난다. 이 현상은, 소재(슬래브)의 화학 조성, 2차 재결정립의 성장에 이르기까지의 인히비터의 만들어 넣음, 1차 재결정립의 입경의 제어 등, 다방면의 제어 조건에 영향을 받는다. 이 때문에, 전환은, 단순히 하나의 조건을 제어하면 되는 것은 아니고, 복수의 제어 조건을 복합적으로 또한 불가분으로 제어할 필요가 있다.

전환은 인접하는 결정립 사이의 입계 에너지 및 표면 에너지에 기인해서 발생한다고 생각된다.

상기의 입계 에너지에 대해서는, 각도차를 갖는 2개의 결정립이 인접하고 있으면, 그 입계 에너지가 커지기 때문에, 2차 재결정립이 성장하는 과정에서 입계 에너지를 저감하도록, 즉 특정한 동일 방위에 근접하도록 전환이 일어나는 것이 생각된다.

또한, 상기의 표면 에너지에 대해서는, 대칭성이 그런대로 높은 {110}면으로부터 방위가 조금이라도 어긋나면, 표면 에너지를 증대시키게 되기 때문에, 2차 재결정립이 성장하는 과정에서 표면 에너지를 저감하도록, 즉 {110}면 방위에 근접하여 어긋남각이 작아지도록 전환이 일어나는 것이 생각된다.

단, 이들 에너지 차는, 일반적인 상황에서는 2차 재결정립이 성장하는 과정에서 전환을 일으켜서까지 방위 변화를 발생시키는 에너지 차는 아니다. 이 때문에, 일반적인 상황에서는 각도차 또는 어긋남각을 가진 채로 2차 재결정립이 성장한다. 예를 들어, 일반적인 상황에서 2차 재결정립이 성장하는 경우, 전환은 일어나지 않고, 어긋남각은 2차 재결정립의 발생 시점에서의 방위 변동에 기인한 각도에 대응한다. 즉, 어긋남각은, 2차 재결정립의 성장 과정에서 거의 변화하지 않는다.

한편, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판과 같이, 2차 재결정을 보다 저온에서부터 개시시키고, 또한 2차 재결정립의 성장을 고온까지 장시간에 걸쳐서 계속시키는 경우, 전환이 현저하게 일어나게 된다. 이 이유는 명확하지 않지만, 2차 재결정립이 성장하는 과정에서, 그 성장 방향의 전방면부 즉 1차 재결정립에 인접하는 영역에, 비교적 고밀도로 기하학적인 방위의 어긋남을 해소하기 위한 전위가 잔존하는 것이 생각된다. 이 잔존하는 전위가, 본 실시 형태의 전환 및 아립계에 대응한다고 생각된다.

본 실시 형태에서는, 2차 재결정이 종래보다 저온에서 개시되기 때문에, 전위의 소멸이 지연되고, 성장하는 2차 재결정립의 성장 방향 전방면의 입계에 전위가 쓸어 모아지는 형태로 축적해서 전위 밀도가 증가한다. 이 때문에 성장하는 2차 재결정립의 전방면에서 원자의 재배열이 일어나기 쉬워지고, 그 결과, 인접하는 2차 재결정립과의 각도차를 작게 하도록, 즉 입계 에너지를 작게 하도록, 또는 표면 에너지를 작게 하도록 전환을 일으킨다고 생각된다.

이 전환은, 아립계를 입자 내에 남김으로써 일어나게 된다. 또한, 전환이 일어나기 전에, 다른 2차 재결정립이 발생하여, 성장 중의 2차 재결정립이 이 생성된 2차 재결정립에 도달하면, 입성장이 멈추기 때문에, 전환 자체가 일어나지 않게 된다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는, 2차 재결정립의 성장 단계에서, 새로운 2차 재결정립의 발생 빈도를 낮게 하고, 인히비터 율속으로 기존의 2차 재결정만이 성장을 계속하는 상태로 제어하는 것이 유리해진다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는, 2차 재결정 개시 온도를 바람직하게 저온 시프트시키는 인히비터와, 비교적 고온까지 안정된 인히비터를 병용하는 것이 바람직하다.

실시예 1

이어서, 실시예에 의해 본 발명의 일 양태의 효과를 더욱 구체적으로 상세하게 설명하지만, 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해서 채용한 일 조건예이며, 본 발명은, 이 일 조건예에 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 1A에 나타내는 화학 조성을 갖는 슬래브를 소재로 하여, 표 2A에 나타내는 화학 조성을 갖는 방향성 전자 강판(규소 강판)을 제조했다. 또한, 이들 화학 조성은, 상기의 방법에 기초하여 측정했다. 표 1A 및 표 2A에서, 「-」은 함유량을 의식한 제어 및 제조를 하고 있지 않고, 함유량의 측정을 실시하고 있지 않은 것을 나타낸다. 또한, 표 1A 및 표 2A에서, 「＜」을 부기하는 수치는, 함유량을 의식한 제어 및 제조를 실시해서 함유량의 측정을 실시했지만, 함유량으로서 충분한 신뢰성을 갖는 측정값이 얻어지지 않은 것(측정 결과가 검출 한계 이하 원소이다)을 나타낸다.

[표 1A]

[표 2A]

방향성 전자 강판은, 표 3A 내지 표 12A에 나타내는 제조 조건에 기초하여 제조했다. 구체적으로는, 슬래브를 주조하고, 열간 압연, 열연판 어닐링, 냉간 압연 및 탈탄 어닐링을 실시하고, 일부에 대해서는, 탈탄 어닐링 후의 강판에, 수소- 질소-암모니아의 혼합 분위기에서 질화 처리(질화 어닐링)를 실시했다.

또한, MgO를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 강판에 도포하고, 마무리 어닐링을 실시했다. 마무리 어닐링의 최종 과정에서는, 강판을 수소 분위기에서 1200℃에서 20시간 유지(순화 어닐링)하고, 냉각했다.

[표 3A]

[표 4A]

[표 5A]

[표 6A]

[표 7A]

[표 8A]

[표 9A]

[표 10A]

[표 11A]

[표 12A]

제조한 방향성 전자 강판(마무리 어닐링 강판)의 표면에 형성된 1차 피막(중간층) 상에, 인산염과 콜로이드상 실리카를 주체로 하고 크롬을 함유하는 절연 피막 형성용 코팅 용액을 도포하고, 수소:질소가 75체적%:25체적%의 분위기에서 가열해서 유지하고, 냉각하여, 절연 피막을 형성했다.

제조한 방향성 전자 강판은, 절단 방향이 판 두께 방향과 평행한 절단면에서 보았을 때, 방향성 전자 강판(규소 강판) 상에 접해서 배치된 중간층과, 이 중간층 상에 접해서 배치된 절연 피막을 갖고 있었다. 또한, 중간층은 평균 두께 2㎛의 포르스테라이트 피막이며, 절연 피막은 평균 두께 1㎛의 인산염과 콜로이드상 실리카를 주체로 하는 절연 피막이었다.

얻어진 방향성 전자 강판에 대해서, 각종 특성을 평가했다. 평가 결과를 표 13A 내지 표 22A에 나타낸다.

(1) 방향성 전자 강판의 결정 방위

방향성 전자 강판의 결정 방위를 상기의 방법으로 측정했다. 이 측정한 각 측정점의 결정 방위로부터 어긋남각을 특정하고, 이 어긋남각에 기초하여 인접하는 2개의 측정점 사이에 존재하는 입계를 특정했다. 또한, 간격이 1㎜인 2개의 측정점에서 경계 조건을 판정했을 때, 「경계 조건 BAβ를 충족하는 입계」 및 「경계 조건 BAγ를 충족하는 입계」를 「경계 조건 BB를 충족하는 경계수」로 나눈 값이, 각각 1.03 이상인 경우에, 「경계 조건 BAβ를 충족하며 또한 상기 경계 조건 BB를 충족하지 않는 입계」 및 「BAγ를 충족하며 또한 상기 경계 조건 BB를 충족하지 않는 입계」가 존재한다고 판단하고, 또한 표 중에서 「전환 입계」가 존재한다고 표시했다. 또한, 「경계 조건 BAβ를 충족하는 입계」 및 「경계 조건 BAγ를 충족하는 입계」란, 상기한 표 1의 케이스 1 및/또는 케이스 3의 입계에 대응하고, 「경계 조건 BB를 충족하는 경계수」란, 케이스 1 및/또는 케이스 2의 입계에 대응한다. 또한, 특정한 입계에 기초하여 평균 결정 입경을 산출했다.

(2) 방향성 전자 강판의 자기 특성

방향성 전자 강판의 자기 특성은, JIS C 2556:2015에 규정된 단판 자기 특성 시험법(SST: Single Sheet Tester)에 기초하여 측정했다.

자기 특성으로서, 교류 주파수: 50㎐, 여자 자속 밀도: 1.7T의 조건에서, 강판의 단위 중량(1㎏)당의 전력 손실로서 정의되는 철손 W_17/50(단위: W/㎏)을 측정했다. 또한, 800A/m으로 여자했을 때의 강판의 압연 방향의 자속 밀도 B₈(단위: T)을 측정했다.

또한, 자기 특성으로서, 교류 주파수: 50㎐, 여자 자속 밀도: 1.7T의 조건 하에서 강판에 발생하는 자왜 λp-p＠1.7T(1.7T에서의 자왜의 최솟값과 최댓값의 차)를 측정했다. 구체적으로는, 상기의 여자 조건 하에서의 시험편(강판)의 최대 길이 L_max 및 최소 길이 L_min, 그리고 자속 밀도 0T에서의 시험편의 길이 L₀을 사용하여, λp-p＠1.7T=(L_max-L_min)÷L₀에 의해 산출했다.

마찬가지로, 교류 주파수: 50㎐, 여자 자속 밀도: 1.9T의 조건 하에서 강판에 발생하는 자왜 λp-p＠1.9T(1.9T에서의 자왜의 최솟값과 최댓값의 차)를 측정했다.

상기한 자기 특성값에 기초하여, 1.7T에서의 자왜 속도 레벨(Lva＠1.7T) 및 1.9T에서의 자왜 속도 레벨(Lva＠1.9T)을 구했다. 자왜 속도 레벨 Lva(단위: dB)는, 2주기 이상의 자왜 파형, 6.4㎑의 샘플링 주파수로 취득한 파형을 푸리에 변환하고, 얻어진 각각의 주파수마다의 자왜량 λ(fi)(0㎐ 내지 3.2㎑)를 사용하여, 이하의 식 5에서 도출했다.

Lva=20×log₁₀[{ρc×{Σ(2^1/2π×fi×λ(fi)×α(fi))²}^1/2}/P₀] … (식 5)

여기서,

ρ: 공기의 밀도(㎏/㎥)

c: 음속(m/s)

P₀: 1㎑의 소리를 인간이 알아들을 수 있는 최소의 압력(㎩),

fi: 주파수(㎐)

λ(fi): 푸리에 변환한 주파수마다의 자왜량

α(fi): 주파수 fi의 A 특성

π: 원주율

또한, Lva＠1.7T 및 Lva＠1.9T를 각각 구함에 있어서, 다음 값을 대입했다.

ρ=1.185(㎏/㎥)

c=346.3(m/s)

P₀=2×10^-5(㎩)

[표 13A]

[표 14A]

[표 15A]

[표 16A]

[표 17A]

[표 18A]

[표 19A]

[표 20A]

[표 21A]

[표 22A]

방향성 전자 강판의 특성은, 화학 조성 및 제조법에 따라 크게 변화한다. 이 때문에, 각 특성의 평가 결과는, 화학 조성 및 제조 방법을 타당한 정도로 한정한 강판의 범위 내에서 비교 검토할 필요가 있다. 그 때문에, 이하에서는, 몇 가지 특징이 있는 화학 조성 및 제조법에 의한 방향성 전자 강판마다, 각 특성의 평가 결과를 설명한다.

(저온 슬래브 가열 프로세스에 의해 제조한 실시예)

No.1 내지 64는, 슬래브 가열 온도를 낮게 해서 1차 재결정 후의 질화에 의해 2차 재결정의 주요한 인히비터를 형성하는 프로세스에서 제조한 실시예이다.

(No.1 내지 23의 실시예)

No.1 내지 23은, Nb군 원소를 함유하지 않는 강종을 사용하여, 마무리 어닐링 시에 주로 PA, PB, PC, PD, TE, TF, 및 TG의 조건을 변화시킨 실시예이다.

No.1 내지 23에서는, W_17/50이 0.90W/㎏ 이하이고, Lva＠1.7T가 51.0dB 이하이고, Lva＠1.9T가 58.0dB 이하일 때, 철손 특성 및 자왜 속도 레벨의 양쪽이 양호하다고 판단했다.

No.1 내지 23 중, 본 발명예는, 2차 재결정립이 아립계에 의해 작은 영역으로 분할된 뒤에, 어긋남각 α와 어긋남각 β의 관계 및 어긋남각 α와 어긋남각 γ의 관계가 바람직하게 제어되고 있었으므로, 모두 우수한 철손 특성과 자왜 속도 레벨을 나타냈다. 한편, 비교예는, 2차 재결정립 내에서 어긋남각이 미소하게 또한 연속적으로 변위했지만, 2차 재결정립이 아립계에 의해 분할되어 있지 않고, 어긋남각 αβγ의 관계가 바람직하게 제어되고 있지 않기 때문에, 바람직한 자왜 속도 레벨이 얻어지지 않았다.

또한, No.3은 질화 후의 N양을 300ppm으로 하여 인히비터 강도를 높인 비교예이다. 일반적으로, 질화량을 증가시키면 생산성이 저하되는 요인이 되지만, 질화량을 증가시킴으로써 인히비터 강도가 높아져서 B₈이 상승한다. No.3에서도, B₈이 높은 값으로 되어 있다. 단, No.3에서는, 마무리 어닐링 조건이 바람직하지 않았기 때문에, 자왜 속도 레벨이 불충분해졌다. 한편, No.10은 질화 후의 N양을 160ppm으로 한 본 발명예이다. No.10에서는, B₈이 특별히 높은 값은 아니지만, 마무리 어닐링 조건이 바람직했기 때문에, 자왜 속도 레벨이 바람직하게 낮은 값이 되었다.

또한, No.22 및 No.23은, 질화의 강화에 더하여, TF를 높여서 2차 재결정을 고온까지 계속시킨 실시예이다. 이들 실시예에서는, B₈이 높게 되어 있다. 단, 이들 중, No.22는 TF를 지나치게 높였기 때문에, 자왜 속도 레벨이 불충분해졌다. 한편, No.23은 TF의 설정이 적절했기 때문에, 자왜 속도 레벨이 바람직하게 낮은 값이 되었다.

(No.24 내지 34의 실시예)

No.24 내지 34는, 슬래브 시점에서 Nb를 0.002% 함유하는 강종을 사용하여, 마무리 어닐링 시에 주로 PA 및 TE의 조건을 크게 변화시킨 실시예이다.

No.24 내지 34에서는, W_17/50이 0.855W/㎏ 이하이고, Lva＠1.7T가 51.0dB 이하이고, Lva＠1.9T가 59.0dB 이하일 때, 철손 특성 및 자왜 속도 레벨의 양쪽이 양호하다고 판단했다.

No.24 내지 34 중, 본 발명예는, 2차 재결정립이 아립계에 의해 작은 영역으로 분할된 뒤에, 어긋남각 α와 어긋남각 β의 관계 및 어긋남각 α와 어긋남각 γ의 관계가 바람직하게 제어되고 있었으므로, 모두 우수한 철손 특성과 자왜 속도 레벨을 나타냈다. 한편, 비교예는, 2차 재결정립 내에서 어긋남각이 미소하게 또한 연속적으로 변위했지만, 2차 재결정립이 아립계에 의해 분할되어 있지 않고, 어긋남각 αβγ의 관계가 바람직하게 제어되고 있지 않기 때문에, 바람직한 자왜 속도 레벨이 얻어지지 않았다.

(No.35 내지 47의 실시예)

No.35 내지 47은, 슬래브 시점에서 Nb를 0.007% 함유하는 강종을 사용한 실시예이다.

No.35 내지 47에서는, W_17/50이 0.825W/㎏ 이하이고, Lva＠1.7T가 48.0dB 이하이고, Lva＠1.9T가 57.0dB 이하일 때, 철손 특성 및 자왜 속도 레벨의 양쪽이 양호하다고 판단했다.

No.35 내지 47 중, 본 발명예는, 2차 재결정립이 아립계에 의해 작은 영역으로 분할된 뒤에, 어긋남각 α와 어긋남각 β의 관계 및 어긋남각 α와 어긋남각 γ의 관계가 바람직하게 제어되고 있었으므로, 모두 우수한 철손 특성과 자왜 속도 레벨을 나타냈다. 한편, 비교예는, 2차 재결정립 내에서 어긋남각이 미소하게 또한 연속적으로 변위했지만, 2차 재결정립이 아립계에 의해 분할되어 있지 않고, 어긋남각 αβγ의 관계가 바람직하게 제어되고 있지 않기 때문에, 바람직한 자왜 속도 레벨이 얻어지지 않았다.

또한, No.35 내지 47은, 슬래브 시점에서 상기한 No.1 내지 34보다 Nb를 바람직하게 함유하고 있으므로, 바람직한 자왜 속도 레벨이 낮은 값으로 되어 있다. 또한, B₈이 높게 되어 있다. 즉, Nb를 함유하는 슬래브를 사용해서 마무리 어닐링 조건을 제어하면, 자기 특성 및 자왜 특성에 유리하게 작용한다.

(No.48 내지 55의 실시예)

No.48 내지 55는, TE를 200분 미만의 단시간으로 하고, 특히 Nb 함유량의 영향을 확인한 실시예이다.

No.48 내지 55에서는, W_17/50이 0.86W/㎏ 이하이고, Lva＠1.7T가 50.0dB 이하이고, Lva＠1.9T가 57.0dB 이하일 때, 철손 특성 및 자왜 속도 레벨의 양쪽이 양호하다고 판단했다.

No.48 내지 55 중, 본 발명예는, 2차 재결정립이 아립계에 의해 작은 영역으로 분할된 뒤에, 어긋남각 α와 어긋남각 β의 관계 및 어긋남각 α와 어긋남각 γ의 관계가 바람직하게 제어되고 있었으므로, 모두 우수한 철손 특성과 자왜 속도 레벨을 나타냈다. 한편, 비교예는, 2차 재결정립 내에서 어긋남각이 미소하게 또한 연속적으로 변위했지만, 2차 재결정립이 아립계에 의해 분할되어 있지 않고, 어긋남각 αβγ의 관계가 바람직하게 제어되고 있지 않기 때문에, 바람직한 자왜 속도 레벨이 얻어지지 않았다.

또한, No.48 내지 55에 나타나는 바와 같이, 슬래브 시점에서 Nb를 0.0030 내지 0.030질량% 함유하면, 가령 TE가 단시간이라도, 2차 재결정 시에 전환이 바람직하게 발생해서 자왜 속도 레벨이 개선된다.

(No.56 내지 64의 실시예)

No.56 내지 64는, TE를 200분 미만의 단시간으로 하고, Nb군 원소의 함유량의 영향을 확인한 실시예이다.

No.56 내지 64에서는, W_17/50이 0.860W/㎏ 이하이고, Lva＠1.7T가 50.0dB 이하이고, Lva＠1.9T가 58.0dB 이하일 때, 철손 특성 및 자왜 속도 레벨의 양쪽이 양호하다고 판단했다.

No.56 내지 64 중, 본 발명예는, 2차 재결정립이 아립계에 의해 작은 영역으로 분할된 뒤에, 어긋남각 α와 어긋남각 β의 관계 및 어긋남각 α와 어긋남각 γ의 관계가 바람직하게 제어되고 있었으므로, 모두 우수한 철손 특성과 자왜 속도 레벨을 나타냈다. 한편, 비교예는, 2차 재결정립 내에서 어긋남각이 미소하게 또한 연속적으로 변위했지만, 2차 재결정립이 아립계에 의해 분할되어 있지 않고, 어긋남각 αβγ의 관계가 바람직하게 제어되고 있지 않기 때문에, 바람직한 자왜 속도 레벨이 얻어지지 않았다.

또한, No.56 내지 64에 나타나는 바와 같이, Nb 이외의 Nb군 원소가 슬래브에 소정량 함유되면, 가령 TE가 단시간이라도, 2차 재결정 시에 전환이 바람직하게 발생해서 자왜 속도 레벨이 개선된다.

(고온 슬래브 가열 프로세스에 의해 제조한 실시예)

No.65 내지 100은, 슬래브 가열 온도를 높게 해서 슬래브 가열 중에 충분히 용해한 MnS를 후공정에서 재석출시켜서 주요한 인히비터로서 활용하는 프로세스에서 제조한 실시예이다.

또한, No.65 내지 100 중, No.83 내지 100은, 슬래브 시점에서 Bi를 함유시켜서 B₈을 높인 실시예이다.

No.65 내지 82에서는, W_17/50이 0.860W/㎏ 이하이고, Lva＠1.7T가 50.0dB 이하이고, Lva＠1.9T가 58.0dB 이하일 때, 철손 특성 및 자왜 속도 레벨의 양쪽이 양호하다고 판단했다.

No.83 내지 100에서는, W_17/50이 0.850W/㎏ 이하이고, Lva＠1.7T가 49.0dB 이하이고, Lva＠1.9T가 56.5dB 이하일 때, 철손 특성 및 자왜 속도 레벨의 양쪽이 양호하다고 판단했다.

No.65 내지 100 중, 본 발명예는, 2차 재결정립이 아립계에 의해 작은 영역으로 분할된 뒤에, 어긋남각 α와 어긋남각 β의 관계 및 어긋남각 α와 어긋남각 γ의 관계가 바람직하게 제어되고 있었으므로, 모두 우수한 철손 특성과 자왜 속도 레벨을 나타냈다. 한편, 비교예는, 2차 재결정립 내에서 어긋남각이 미소하게 또한 연속적으로 변위했지만, 2차 재결정립이 아립계에 의해 분할되어 있지 않고, 어긋남각 αβγ의 관계가 바람직하게 제어되고 있지 않기 때문에, 바람직한 자왜 속도 레벨이 얻어지지 않았다.

No.65 내지 100에 나타나는 바와 같이, 고온 슬래브 가열 프로세스여도, 마무리 어닐링 조건을 적절하게 제어함으로써, 2차 재결정 시에 전환이 바람직하게 발생해서 자왜 속도 레벨이 개선된다. 또한, 저온 슬래브 가열 프로세스와 마찬가지로, 고온 슬래브 가열 프로세스에서도, Nb를 함유하는 슬래브를 사용해서 마무리 어닐링 조건을 제어하면, 자기 특성 및 자왜 특성에 유리하게 작용한다.

(실시예 2)

실시예 1에서 나타낸 No.97 및 No.98의 방향성 전자 강판을 사용하여, 자구 제어의 영향을 조사했다. 구체적으로는, No.97 및 No.98에 대하여, 레이저, 플라스마, 기계적 방법 및 에칭 중 어느 방법에 의해, 국소적인 미소 변형 영역 또는 홈을 형성해서 자구 세분화 처리를 실시했다.

평가 결과를 표 1B 및 표 2B에 나타낸다. 이 표에서, 자구 세분화 처리를 실시한 방향성 전자 강판은, 어느 방법에 구애받지 않고, 강판의 특징에 변화가 보이지 않고, 자기 특성의 악화가 보이지 않는 것을 확인할 수 있다.

[표 1B]

[표 2B]

(실시예 3)

표 1C 및 표 2C에 나타내는 화학 조성을 갖는 슬래브를 소재로 하여, 표 3C 및 표 4C에 나타내는 화학 조성을 갖는 방향성 전자 강판을 제조했다. 또한, 화학 조성의 측정 방법이나, 표 중에서의 기술 방법은 상기의 실시예 1과 동일하다.

[표 1C]

[표 2C]

[표 3C]

[표 4C]

방향성 전자 강판은, 표 5C 및 표 6C에 나타내는 제조 조건에 기초하여 제조했다. 표에 나타내는 이외의 제조 조건은 상기의 실시예 1과 동일하다.

또한, No.1011 이외에서는, 어닐링 분리제로서, MgO를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 강판에 도포하고, 마무리 어닐링을 실시했다. 한편, No.1011에서는, 어닐링 분리제로서, 알루미나를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 강판에 도포하고, 마무리 어닐링을 실시했다.

[표 5C]

[표 6C]

제조한 방향성 전자 강판(마무리 어닐링 강판)의 표면에, 상기의 실시예 1과 동일한 절연 피막을 형성했다.

제조한 방향성 전자 강판은, 절단 방향이 판 두께 방향과 평행한 절단면에서 보았을 때, 방향성 전자 강판(규소 강판) 상에 접해서 배치된 중간층과, 이 중간층 상에 접해서 배치된 절연 피막을 갖고 있었다.

또한, No.1011 이외의 방향성 전자 강판에서는, 중간층이 평균 두께 1.5㎛의 포르스테라이트 피막이며, 절연 피막이 평균 두께 2㎛의 인산염과 콜로이드상 실리카를 주체로 하는 절연 피막이었다. 한편, No.1011의 방향성 전자 강판에서는, 중간층이 평균 두께 20㎚의 산화막(SiO₂를 주체로 하는 피막)이며, 절연 피막이 평균 두께 2㎛의 인산염과 콜로이드상 실리카를 주체로 하는 절연 피막이었다.

얻어진 방향성 전자 강판에 대해서, 각종 특성을 평가했다. 또한, 평가 방법은 상기의 실시예 1과 동일하다. 평가 결과를 표 7C 및 표 8C에 나타낸다.

[표 7C]

[표 8C]

No.1001 내지 1018에서는, W_17/50이 0.925W/㎏ 이하이고, Lva＠1.7T가 51.0dB 이하이고, Lva＠1.9T가 58.0dB 이하일 때, 철손 특성 및 자왜 속도 레벨의 양쪽이 양호하다고 판단했다.

No.1001 내지 1018 중, 본 발명예는, 2차 재결정립이 아립계에 의해 작은 영역으로 분할된 뒤에, 어긋남각 α와 어긋남각 β의 관계 및 어긋남각 α와 어긋남각 γ의 관계가 바람직하게 제어되고 있었으므로, 모두 우수한 철손 특성과 자왜 속도 레벨을 나타냈다. 한편, 비교예는, 2차 재결정립 내에서 어긋남각이 미소하게 또한 연속적으로 변위했지만, 2차 재결정립이 아립계에 의해 분할되어 있지 않고, 어긋남각 αβγ의 관계가 바람직하게 제어되지 않았기 때문에, 바람직한 자왜 속도 레벨이 얻어지지 않았다.

본 발명의 상기 양태에 의하면, 철손 특성이 우수하고, 중고 자장 영역(특히 1.7T 내지 1.9T 정도의 자장)에서의 자왜 속도 레벨(Lva)을 개선한 방향성 전자 강판의 제공이 가능해지므로, 산업상 이용가능성이 높다.

10: 방향성 전자 강판(규소 강판)
20: 중간층
30: 절연 피막

Claims (5)

1. 질량%로,
   Si: 2.0 내지 7.0%,
   Nb: 0 내지 0.030%,
   V: 0 내지 0.030%,
   Mo: 0 내지 0.030%,
   Ta: 0 내지 0.030%,
   W: 0 내지 0.030%,
   C: 0 내지 0.0050%,
   Mn: 0 내지 1.0%,
   S: 0 내지 0.0150%,
   Se: 0 내지 0.0150%,
   Al: 0 내지 0.0650%,
   N: 0 내지 0.0050%,
   Cu: 0 내지 0.40%,
   Bi: 0 내지 0.010%,
   B: 0 내지 0.080%,
   P: 0 내지 0.50%,
   Ti: 0 내지 0.0150%,
   Sn: 0 내지 0.10%,
   Sb: 0 내지 0.10%,
   Cr: 0 내지 0.30%,
   Ni: 0 내지 1.0%,
   를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물을 포함하는 화학 조성을 갖고,
   Goss 방위로 배향하는 집합 조직을 갖는 방향성 전자 강판에 있어서,
   압연면 법선 방향 Z를 회전축으로 하는 이상 Goss 방위로부터의 어긋남각을 α라 정의하고,
   압연 직각 방향 C를 회전축으로 하는 이상 Goss 방위로부터의 어긋남각을 β라 정의하고,
   압연 방향 L을 회전축으로 하는 이상 Goss 방위로부터의 어긋남각을 γ라 정의하고,
   판면 상에서 인접하며 또한 간격이 1㎜인 2개의 측정점에서 측정하는 결정 방위의 어긋남각을 (α₁, β₁, γ₁) 및 (α₂, β₂, γ₂)로 나타내고,
   경계 조건 BAα를 |α₂-α₁|≥0.5°라 하고, 상기 경계 조건 BAα에 기초하여 구하는 상기 압연 방향 L의 평균 결정 입경을 입경 RAα_L이라 정의하고,
   경계 조건 BAβ를 |β₂-β₁|≥0.5°라 하고, 상기 경계 조건 BAβ에 기초하여 구하는 상기 압연 방향 L의 평균 결정 입경을 입경 RAβ_L이라 정의하고,
   경계 조건 BAγ를 |γ₂-γ₁|≥0.5°라 하고, 상기 경계 조건 BAγ에 기초하여 구하는 상기 압연 방향 L의 평균 결정 입경을 입경 RAγ_L이라 정의하고,
   경계 조건 BB를 [(α₂-α₁)²+(β₂-β₁)²+(γ₂-γ₁)²]^1/2≥2.0°라 정의할 때,
   상기 경계 조건 BAβ를 충족하며 또한 상기 경계 조건 BB를 충족하지 않는 입계가 존재하고,
   상기 경계 조건 BAγ를 충족하며 또한 상기 경계 조건 BB를 충족하지 않는 입계가 존재하고,
   상기 입경 RAα_L과 상기 입경 RAβ_L이, RAβ_L＜RAα_L을 충족하고,
   상기 입경 RAα_L과 상기 입경 RAγ_L이, RAγ_L＜RAα_L을 충족하는,
   것을 특징으로 하는 방향성 전자 강판.
2. 제1항에 있어서,
   상기 경계 조건 BB에 기초하여 구하는 상기 압연 방향 L의 평균 결정 입경을 입경 RB_L이라 정의할 때,
   상기 입경 RAβ_L과 상기 입경 RB_L이, 1.10≤RB_L÷RAβ_L을 충족하는,
   것을 특징으로 하는 방향성 전자 강판.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 경계 조건 BB에 기초하여 구하는 상기 압연 방향 L의 평균 결정 입경을 입경 RB_L이라 정의할 때,
   상기 입경 RAγ_L과 상기 입경 RB_L이, 1.10≤RB_L÷RAγ_L을 충족하는,
   것을 특징으로 하는 방향성 전자 강판.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 입경 RB_L이 15㎜ 이상인,
   것을 특징으로 하는 방향성 전자 강판.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 입경 RAβ_L과 상기 입경 RAγ_L이 40㎜ 이하인,
   것을 특징으로 하는 방향성 전자 강판.

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