KR20220156644A - 방향성 전자 강판 및 방향성 전자 강판의 제조 방법 - Google Patents

방향성 전자 강판 및 방향성 전자 강판의 제조 방법 Download PDF

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KR20220156644A
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닛폰세이테츠 가부시키가이샤
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Abstract

이 방향성 전자 강판은, 모재 강판과 장력 피막을 구비하는 방향성 전자 강판이며, 평탄면 피막 부분의 평균 피막 두께를 t1(㎛), 홈 형성면 피막 부분의 최소 피막 두께를 t2Min(㎛), 홈 형성면 피막 부분의 최대 피막 두께를 t2Max(㎛)로 했을 때, 하기 (1) 식과 (2) 식을 충족하고, 장력 피막의, 홈 형성면 피막 부분의 저면 위치로부터, 평탄면 피막 부분의 저면 위치까지의 판 두께 방향을 따른 거리 D의 0.95배를 유효 깊이 d(㎛)로 했을 때, 하기 (3) 식을 충족한다.
Figure pct00018

Description

방향성 전자 강판 및 방향성 전자 강판의 제조 방법
본 발명은, 주로 변압기 등의 전기 기기의 철심으로서 이용되는 방향성 전자 강판 및 방향성 전자 강판의 제조 방법에 관한 것이다.
방향성 전자 강판은, 자기 철심으로서 많은 전기 기기에 사용되고 있다.
방향성 전자 강판은, Si를 0.8％ 내지 4.8％ 함유하고 제품의 결정 방위를 {110}<001> 방위로 고도로 집중시킨 강판이다. 그 자기 특성으로서 자속 밀도가 높고(B8값으로 대표됨), 철손이 낮은(W17/50으로 대표됨) 것이 요구된다. 특히, 최근에는 에너지 절약의 견지에서 전력 손실의 저감에 대한 요구가 높아지고 있다.
이 요구에 부응하여, 방향성 전자 강판의 철손을 저감시키는 수단으로서, 자구를 세분화하는 기술이 개발되었다. 마무리 어닐링 후의 강판에 레이저 빔을 조사함으로써, 자구를 세분화하여 철손을 저감시키는 방법이, 예를 들어 특허문헌 1에 개시되어 있다. 그러나, 해당 방법에 의한 철손의 저감은 레이저 조사에 의해 도입된 변형에 기인하기 때문에, 트랜스를 성형한 후에 응력 제거 어닐링을 필요로 하는 권철심 트랜스용으로서 사용할 수 없다.
이 개량 기술로서, 예를 들어 특허문헌 2에 있어서, 마무리 어닐링 후에 방향성 전자 강판의 표면 유리층의 일부를 레이저 조사 등에 의해 제거하고, 염산, 질산 등의 산을 사용하여 강판 지철을 용해해서 홈을 형성하고, 그 후 장력 피막을 형성하여, 자구를 세분화하는 방법이 개시되어 있다.
이와 같은 자구 세분화 처리를 실시한 강판에서는, 홈을 형성할 때, 피막이 국소적으로 파괴되어 절연성 및 내식성의 문제를 발생하기 때문에, 홈 형성 후에 추가로 피막의 형성을 행하고 있다.
일본 특허 공고 소58-26405호 공보 일본 특허 공개 소61-117284호 공보 일본 특허 공고 소62-45285호 공보 일본 특허 공고 소40-15644호 공보
본 발명은, 모재 강판의 표면에 홈을 형성한 방향성 전자 강판에 있어서, 홈에 형성되는 장력 피막의 형태를 적절하게 제어함으로써, 절연성 및 내식성을 유지하면서, 종래 제품보다도 낮은 철손의 방향성 전자 강판을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 양태는 하기와 같다.
(1) 본 발명의 제1 양태는, 평탄면과, 홈이 형성된 홈 형성면을 갖는 모재 강판과, 상기 모재 강판의 상방에 형성되고, 인산, 인산염, 무수크롬산, 크롬산염, 알루미나, 또는 실리카의 화합물을 포함하는 장력 피막을 구비하는 방향성 전자 강판이며, 상기 장력 피막은, 상기 평탄면의 상방에 형성된 평탄면 피막 부분과, 상기 홈 형성면의 상방에 형성된 홈 형성면 피막 부분을 갖고, 상기 평탄면 피막 부분의 평균 피막 두께를 t1(㎛), 상기 홈 형성면 피막 부분의 최소 피막 두께를 t2Min(㎛), 상기 홈 형성면 피막 부분의 최대 피막 두께를 t2Max(㎛)로 했을 때, 하기 (1) 식과 (2) 식을 충족하고, 상기 장력 피막의, 상기 홈 형성면 피막 부분의 저면 위치로부터, 상기 평탄면 피막 부분의 저면 위치까지의 판 두께 방향을 따른 거리 D의 0.95배를 유효 깊이 d(㎛)로 했을 때, 하기 (3) 식을 충족한다.
Figure pct00001
(2) 상기 (1)에 기재된 방향성 전자 강판에서는, 상기 모재 강판과 상기 장력 피막의 사이에, Mg2SiO4를 포함하는 유리 피막이 형성되어 있어도 된다.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 방향성 전자 강판에서는, 상기 홈 형성면의 폭을 w(㎛)로 했을 때, 하기 (4) 식을 충족해도 된다.
Figure pct00002
(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 방향성 전자 강판에서는, 상기 홈 형성면의 폭을 w(㎛)로 했을 때, 하기 (5) 식을 더 충족해도 된다.
Figure pct00003
(5) 본 발명의 제2 양태는, 냉연 강판을 제조하는 냉간 압연 공정과, 상기 냉연 강판에 대하여, 2차 재결정을 수반하는 마무리 어닐링을 행하는 마무리 어닐링 공정과, 상기 마무리 어닐링 공정 전 또는 후의 상기 냉연 강판에 대하여, 상기 냉연 강판의 압연 방향에 대해서 교차하는 방향으로, 선형으로 홈을 형성하는 홈 형성 공정과, 상기 홈의 상방에, 인산, 인산염, 무수크롬산, 크롬산염, 알루미나, 또는 실리카의 화합물을 포함하는 장력 피막을 형성하는 장력 피막 부여 공정을 구비하는 방향성 전자 강판의 제조 방법이다.
(6) 상기 (5)에 기재된 방향성 전자 강판의 제조 방법에서는, 상기 장력 피막 부여 공정의 후, 상기 장력 피막의 두께 방향의 일부가 잔존하도록 상기 장력 피막을 가공함으로써, 상기 홈의 상방에 형성된 부분의 상기 장력 피막의 두께를 상기 홈의 폭보다 좁은 범위에서 감소시키고, 상기 장력 피막을 정형하는 장력 피막 정형 공정을 구비해도 된다.
(7) 상기 (5) 또는 (6)에 기재된 방향성 전자 강판의 제조 방법에서는, 상기 냉간 압연 공정의 후, 또한, 상기 마무리 어닐링 공정의 전에, 상기 냉연 강판에 대하여, 어닐링 분리제를 도포하는 어닐링 분리제 도포 공정을 더 구비하고, 상기 어닐링 분리제가 마그네시아를 포함해도 된다.
상기 본 발명의 양태에 의하면, 절연성 및 내식성을 유지하면서, 종래 제품보다도 낮은 철손의 방향성 전자 강판, 및 그 제조 방법이 제공된다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판의 평면도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판의 홈의 근방의 구성을 설명하기 위한 모식 단면도이다.
도 3은 제2 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판의 홈의 근방의 구성을 설명하기 위한 모식 단면도이다.
도 4는 제2 실시 형태의 변형예에 따른 방향성 전자 강판의 홈의 근방의 구성을 설명하기 위한 모식 단면도이다.
도 5는 방향성 전자 강판의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
일반적으로 방향성 전자 강판에서는 모재 강판의 표면에 피막을 형성하고, 강판의 자화 방향(압연 방향)으로 장력을 작용시킴으로써 철손의 저감을 행하고 있다. 그러나 본 발명자는, 자구 제어를 위해서 화학적 처리, 물리적 처리 혹은 열적 처리에 의해 모재 강판의 표면에 홈을 형성한 방향성 전자 강판에 있어서는, 홈 형성 후에 피막을 형성하면 철손이 증가해 버리는 경우가 있음을 인식하였다.
이 이유를 검토하는 동안, 홈 벽면에 대한 피막의 형성이 강판의 압연 방향으로의 자화에 있어서 악영향을 미치고 있다는 생각에 이르렀다.
홈 벽면은, 모재 강판의 표면으로부터 벗어난 면(판 두께 방향 성분을 갖는 면)으로 되어 있다. 이 때문에, 홈 벽면에 피막이 형성되는 경우, 그 피막에 의한 장력은 모재 강판의 자화 방향(모재 강판의 표면에 평행한 방향, 압연 방향)과는 벗어난 방향으로 작용하게 되어, 철손을 증가시키는 요인이 된다. 특히 홈에서는 피막 형성용 코팅 용액이 고이기 쉽고, 두꺼운 피막이 형성되어 버리는 일도 철손 증가의 악영향을 크게 하고 있다고 생각된다.
또한, 홈이 형성된 방향성 강판에서는, 강판 내를 통하여 한쪽의 홈벽에 도달한 자속은, 자벽으로부터 누설됨으로써(즉, 자속의 누설에 의해) 홈 공간을 자화 방향을 따라 통과해서 다른 쪽의 홈벽에 도달하고, 다시 강판 내에서 자화 방향으로 향한다.
여기서, 압연 방향 X에 대해서 수직에 가까운 방향 성분을 갖는 홈 벽면에 형성되는 피막은, 상술한 바와 같이, 강판의 자화 방향과는 벗어난 방향으로 장력이 작용함으로써, 자속의 누설을 억제한다. 이 때문에, 철손의 저감 효과를 방해하게 된다.
따라서, 홈 벽면에서 많은 자속을 누설시키기 위해서는, 홈 벽면에 형성되는 피막을 가능한 한 얇게 하는 것이 유효하다고 할 수 있다. 그러나, 절연성 및 내식성의 관점에서, 홈에 형성되는 피막을 과잉으로 얇게 하는 것은 실용적인 해결책이 되지는 않는다.
상기 검토를 근거로 하여, 본 발명자들은, 홈에 형성된 피막의 일부를 가공하여 피막의 두께를 적절하게 제어한 방향성 전자 강판에 있어서는, 절연성과 내식성을 유지하면서도, 우수한 자기 특성을 발휘할 수 있음을 알아내었다.
상기 지견에 기초하여 이루어진 본 발명에 대하여, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
또한, 이하의 설명에 있어서는, 방향성 전자 강판에 대하여, 압연 방향을 X, 판 폭 방향을 Y, 판 두께 방향을 Z라고 호칭하는 경우가 있다. 판 폭 방향 Y는, 압연 방향 X와 판 두께 방향 Z에 수직인 방향이다.
(제1 실시 형태)
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판(100)의 평면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판(100)은, 판 폭 방향 Y(즉, 압연 방향 X에 교차하는 방향)로 직선형으로 연신하는 홈 G가 형성된다.
도 2는, 도 1의 A-A선에 대응하는 모식 단면도이며, 홈 G의 근방의 구성을 나타내고 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판(100)은, 모재 강판(110)과, 모재 강판(110)의 상방에 형성되고, 인산, 인산염, 무수크롬산, 크롬산염, 알루미나, 또는 실리카의 화합물을 포함하는 장력 피막(130)을 구비하여 구성된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 모재 강판(110)은, 홈 G가 형성되어 있지 않은 면인 평탄면(110F)과, 홈 G가 형성되어 있는 면인 홈 형성면(110G)을 갖는다.
이 모재 강판(110)의 상방에는 장력 피막(130)이 형성되어 있다.
이하의 설명에 있어서, 장력 피막(130)에 있어서의, 모재 강판(110)의 평탄면(110F)의 상방에 형성되어 있는 부분을 평탄면 피막 부분(130F)이라고 호칭하고, 모재 강판(110)의 홈 형성면(110G)의 상방에 형성되어 있는 부분을 홈 형성면 피막 부분(130G)이라고 호칭한다.
이하, 홈 G 근방의 장력 피막(130)의 형태를 규정하기 위한 치수에 대하여 설명한다.
또한, 각각의 치수는, n개(n≥10)의 홈 G를 측정 대상으로서 추출하고, 각각의 홈 G의 연신 방향에 수직인 면에 있어서의 단면을 기계 가공에 의해 경면으로 하고, 주사형 전자 현미경으로 관찰함으로써 결정할 수 있다.
평탄면 피막 부분(130F)의 판 두께 방향 Z의 두께의 평균값을, 평탄면 피막 부분(130F)의 평균 피막 두께 t1로서 정의한다.
평균 피막 두께 t1은 다음과 같이 하여 결정할 수 있다. 우선, n개의 홈 G의 각각에 대하여, 홈 G의 근방의 평탄면 피막 부분(130F)에 있어서의 적어도 10군데에서, 평탄면 피막 부분(130F)의 판 두께 방향 Z의 두께를 측정해서 평균값을 얻는다. 그리고, n개의 평균값의 평균값을 산출함으로써 평균 피막 두께 t1을 결정한다.
홈 형성면 피막 부분(130G)의, 그 표면에 수직인 방향의 두께의 최솟값을, 홈 형성면 피막 부분(130G)의 최소 피막 두께 t2Min으로서 정의한다.
최소 피막 두께 t2Min은 다음과 같이 하여 결정할 수 있다. 우선, n개의 홈 G의 각각에 대하여, 홈 형성면 피막 부분(130G)의, 그 표면에 수직인 방향의 두께의 최솟값을 측정한다. 그리고, n개의 측정값의 평균값을 산출함으로써 최소 피막 두께 t2Min을 결정한다.
홈 형성면 피막 부분(130G)의, 그 표면에 수직인 방향의 두께의 최댓값을, 홈 형성면 피막 부분(130G)의 최대 피막 두께 t2Max로서 정의한다.
최대 피막 두께 t2Max는 다음과 같이 하여 결정할 수 있다. 우선, n개의 홈 G의 각각에 대하여, 홈 형성면 피막 부분(130G)의, 그 표면에 수직인 방향의 두께의 최댓값을 측정한다. 그리고, n개의 측정값의 평균값을 산출함으로써 최대 피막 두께 t2Max를 결정한다.
홈 형성면 피막 부분(130G)의 저면 위치(130Ga)로부터, 평탄면 피막 부분(130F)의 저면 위치(130Fa)(즉, 평탄면 피막 부분(130F)과 모재 강판(110)의 경계)까지의 판 두께 방향 Z의 거리 D의 0.95배의 값을 유효 깊이 d로서 정의한다.
거리 D는, 모재 강판(110)에 형성된 홈 G의 깊이에 상당하는 치수이다. 홈 G의 견부(평탄면(110F)에 이어지는 부분)의 근방의 홈 벽면에 형성되는 장력 피막(130)의 두께는 철손에 대한 영향이 작기 때문에, 홈 G의 바닥측 95％의 깊이에 상당하는 0.95×D의 값을, 철손 저감 효과에 기여하는 유효 깊이 d로서 본원에서는 사용한다.
유효 깊이 d는 다음과 같이 하여 결정할 수 있다. 우선, n개의 홈 G의 각각에 대하여, 저면 위치(130Ga)로부터 저면 위치(130Fa)까지의 판 두께 방향 Z의 거리를 측정한다. 그리고, n개의 측정값의 평균값을 산출함으로써 거리 D를 구하고, 이 거리 D에 기초하여 유효 깊이 d를 결정한다.
홈 형성면(110G)에 인접하는 2개의 평탄면(110F, 110F)의, 홈 G의 연신 방향과 판 두께 방향 Z에 수직인 방향의 이격 거리를 홈 형성면(110G)의 폭 w로서 정의한다.
폭 w는 다음과 같이 하여 결정할 수 있다. 우선, n개의 홈 G의 각각에 대하여, 상기 이격 거리를 측정한다. 그리고, n개의 측정값의 평균값을 산출함으로써 폭 w를 결정한다.
본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판(100)에서는, 장력 피막(130)은, 평탄면 피막 부분(130F)의 평균 피막 두께 t1(㎛), 홈 형성면 피막 부분(130G)의 최소 피막 두께 t2Min(㎛), 및 홈 형성면 피막 부분(130G)의 최대 피막 두께 t2Max(㎛)가, 하기 (1) 식과 (2) 식을 충족하도록 형성되어 있다.
Figure pct00004
상기 (1) 식과 (2) 식은, 평탄면 피막 부분(130F)의 피막 두께를 기준으로 하여, 홈 형성면 피막 부분(130G)의 두께(그 표면에 수직인 방향의 두께)의 최솟값과 최댓값의 범위를 각각 규정하고 있다.
상기 (1) 식을 충족하는 경우, 평균 피막 두께 t1을 기준으로 하여 홈 형성면 피막 부분(130G)의 피막이 과도하게 얇아진 개소가 존재하지 않는다는 점에서, 우수한 절연성과 내식성을 발휘할 수 있다.
상기 (2) 식을 충족하는 경우, 평균 피막 두께 t1을 기준으로 하여 홈 형성면 피막 부분(130G)의 피막이 과도하게 두꺼워진 개소가 존재하지 않는다고 할 수 있다. 따라서, 홈 벽면에 형성된 피막에 의한, 강판의 표면 방향에 교차하는 방향으로 발생하는 장력이 과잉으로 발생하지 않는다. 따라서, 철손 저감 효과를 충분히 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판(100)에서는, 장력 피막(130)의 최대 피막 두께 t2Max(㎛)와, 장력 피막(130)의 유효 깊이 d(㎛)가 하기 (3) 식을 충족한다.
Figure pct00005
상기 (3) 식은, 홈 G의 깊이에 의존하는 지표인 유효 깊이 d를 기준으로 하여, 홈 형성면 피막 부분(130G)의 두께(그 표면에 수직인 방향의 두께)의 최댓값의 범위를 규정하고 있다.
상기 (3) 식을 충족하는 경우, 유효 깊이 d를 기준으로 하여 홈 형성면 피막 부분(130G)의 피막이 과도하게 두꺼워진 개소가 존재하지 않는다고 할 수 있다. 따라서, 홈 벽면에 형성된 피막에 의한, 강판의 표면 방향에 교차하는 방향으로 발생하는 장력이 과잉으로 발생하지 않는다. 따라서, 철손 저감 효과를 충분히 얻을 수 있다.
본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판(100)에서는, 장력 피막(130)의 유효 깊이 d(㎛)와 홈 형성면(110G)의 폭 w(㎛)가 하기 (4) 식을 충족하는 것이 바람직하다.
Figure pct00006
d/w는, 홈 형성면(110G)의 홈 벽면의 기울기를 나타내는 지표이다. 홈 형성면(110G)의 홈 벽면의 기울기가 큰 경우, 자구 세분화의 관점에서 적합한 홈 형상이라고 할 수 있다. 그러나, 본 발명자들의 지견에 의하면, d/w가 큰 경우에는 방향성 전자 강판(100)의 자화 방향(X 방향)과, 홈 형성면(110G)의 홈 벽면에 형성되는 장력 피막(130)(홈 형성면 피막 부분(130G))에 의한 홈 벽면을 따르는 장력 방향의 각도 차가 크기 때문에, 장력 피막(130)의 두께가 적절하게 제어되어 있지 않은 경우에는 철손 증가의 문제점이 현저해진다.
한편, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판(100)에 있어서는, 상술한 바와 같이 (1) 식 내지 (3) 식을 충족하도록 두께가 제어된 장력 피막(130)이 형성되어 있기 때문에, d/w가 큰 홈 벽면에 기인하는 철손 증가의 문제점이 해소되었다.
따라서, (1) 식 내지 (3) 식뿐만 아니라 (4) 식도 충족하는 경우에는, 자구 세분화의 관점에서 적합한 홈 형상을 가지면서도, 절연성 및 내식성을 유지하면서, 철손의 저감을 실현할 수 있기 때문에, 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판(100)에서는, 최대 피막 두께 t2Max(㎛)와, 폭 w(㎛)와, 평균 피막 두께 t1(㎛)와, 유효 깊이 d(㎛)가 하기 (5) 식을 충족하는 것이 바람직하다.
Figure pct00007
전술한 바와 같이, 장력 피막(130)의 홈 형성면 피막 부분(130G)의 두께가 적절하게 제어되어 있지 않은 경우에 발생하는 철손 증가의 문제점은, 방향성 전자 강판(100)의 자화 방향과, 홈 형성면 피막 부분(130G)의 장력 방향의 각도 차가 클수록 현저해진다. 즉, 홈 벽면의 기울기인 d/w가 클수록, 홈 형성면 피막 부분(130G)의 최대 피막 두께 t2Max는, 철손 저감의 관점에서, 더 얇게 제한해야 한다. 또한, 본원에서는 최대 피막 두께 t2Max가 평균 피막 두께 t1을 기준으로 하여 규정된다는 점도 고려하여, 이 영향을 (5) 식에 의해 규정한다.
따라서, (1) 식 내지 (3) 식뿐만 아니라 (5) 식도 충족하는 경우에는, 최대 피막 두께 t2Max가, 홈 벽면의 기울기인 d/w를 고려하여 더욱 엄밀하게 제한되기 때문에, 철손 증가의 문제를 보다 확실하게 회피하는 것이 가능해진다.
홈 G의 형태는, 본 발명 효과와의 관련에서 이하와 같은 범위에 있는 것이 바람직하다.
평균 피막 두께 t1은 1㎛ 이상인 것이 바람직하고, 2㎛ 이상인 것이 보다 바람직하다. 평균 피막 두께 t1이 1㎛ 이상이면, 보다 확실하게 절연성 및 내식성을 발휘할 수 있기 때문이다.
평균 피막 두께 t1은 10㎛ 이하인 것이 바람직하고, 5㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 10㎛ 이하이면 모재 강판(110)의 점적률이 크게 저하되는 것을 방지할 수 있기 때문이다.
폭 w는 20㎛ 이상인 것이 바람직하고, 30㎛ 이상인 것이 보다 바람직하다. 폭 w가 20㎛ 이상이면, 홈 형성면 피막 부분(130G)의 두께를 제어하는 것이 기술적으로 간편해지기 때문이다.
폭 w는 150㎛ 이하인 것이 바람직하고, 90㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 폭 w가 150㎛ 이하인 경우에는, 자구 세분화의 관점에서 적합하다. 또한, 홈 G의 깊이에 따라 다르지만, 폭 w가 작을수록, 방향성 전자 강판(100)의 자화 방향과, 홈 형성면 피막 부분(130G)에 의한 홈 벽면을 따르는 장력 방향의 각도 차에 의한 철손 증가의 문제점이 현저해진다. 따라서, 장력 피막(130)의 두께를 적절하게 제어함에 따른 본 발명의 효과값이 크다고 할 수 있기 때문에, 폭 w는 150㎛ 이하인 것이 바람직하다.
거리 D는 5㎛ 이상인 것이 바람직하고, 15㎛ 이상인 것이 보다 바람직하다. 거리 D가 5㎛ 이상인 경우에는, 폭 w에 따라 다르지만, 방향성 전자 강판(100)의 자화 방향과, 홈 형성면 피막 부분(130G)에 의한 홈 벽면을 따르는 장력 방향의 각도 차에 의한 철손 증가의 문제점이 현저해진다. 따라서, 장력 피막(130)의 두께를 적절하게 제어함에 따른 본 발명의 효과값이 크다고 할 수 있기 때문에, 거리 D는 5㎛ 이상인 것이 바람직하다.
거리 D는 50㎛ 이하인 것이 바람직하고, 30㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.
거리 D가 50㎛ 이하이면 홈 형성면 피막 부분(130G)의 두께를 제어하는 것이 기술적으로 간편해지기 때문이다. 또한, 거리 D가 50㎛ 초과이면 부분적으로 판 두께가 크게 감소하여 철손 저감 효과가 얻어지지 않게 되는 경우가 있기 때문이다.
홈 G의 연신 방향은, 철손 저감의 관점에서, 압연 방향 X에 대해서 90°내지 60°의 범위인 것이 바람직하고, 90°내지 80°의 범위인 것이 더욱 바람직하다.
홈 G의 연신 방향이, 압연 방향 X에 대해서, 60° 이상이면, 홈 형성면(110G)의 홈 벽면과 압연 방향 X의 각도도 커지게 되기 때문에, 본 발명 효과를 작용시킬 필요성이 높아진다.
홈 G의 압연 방향 X의 피치(압연 방향 피치)는 자구 세분화의 필요성에 따라서 1 내지 20㎜의 범위에서 설정하는 것이 바람직하다. 홈 G의 압연 방향 피치는 2 내지 10㎜의 범위에서 설정하는 것이 더욱 바람직하다. 홈 G의 압연 방향 피치 의 상한은 8㎜인 것이 보다 바람직하다. 홈 G의 압연 방향 피치의 상한은 5㎜인 것이 더욱 바람직하다.
모재 강판(110)은, 화학 조성으로서, 질량％로, Si: 0.8％ 내지 4.8％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물이어도 된다. 상기 화학 조성은, 결정 방위를 {110}<001> 방위로 집적시키도록 제어하기 위해서 바람직한 화학 조성이다.
또한, 모재 강판(110)에서는, 자기 특성의 개선을 목적으로 하여, Fe의 일부 대신에, 공지된 임의 원소를 함유해도 된다. Fe의 일부 대신에 함유되는 임의 원소로서, 예를 들어 다음의 원소를 들 수 있다. 각 수치는, 그들 원소가 임의 원소로서 함유된 경우의, 상한값을 의미한다.
질량％로, C: 0.005％ 이하, Mn: 0.3％ 이하, S: 0.015％ 이하, Se: 0.015％ 이하, Al: 0.050％ 이하, N: 0.005％ 이하, Cu: 0.40％ 이하, Bi: 0.010％ 이하, B: 0.080％ 이하, P: 0.50％ 이하, Ti: 0.015％ 이하, Sn: 0.10％ 이하, Sb: 0.10％ 이하, Cr: 0.30％ 이하, Ni: 1.00％ 이하, Nb, V, Mo, Ta, 및 W 중 1종 또는 2종 이상: 합계로 0.030％ 이하.
이들 임의 원소는, 공지된 목적에 따라 함유시키면 되기 때문에, 임의 원소의 함유량의 하한값을 마련할 필요는 없으며, 하한값이 0％여도 된다.
또한, 불순물이란, 상기에 예시한 임의 원소에 한정되지 않고, 함유되어도 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 원소를 의미한다. 의도적으로 첨가하는 경우에 한정되지 않고, 모재 강판을 공업적으로 제조할 때, 원료로서의 광석, 스크랩 또는 제조 환경 등으로부터 불가피하게 혼입되는 원소도 포함한다. 불순물의 합계 함유량의 상한의 목표로서는, 질량％로 5％ 정도를 들 수 있다.
방향성 전자 강판에서는, 탈탄 어닐링 및 2차 재결정 시의 순화 어닐링을 거치는 것이 일반적이며, 제조 과정에 있어서 비교적 큰 화학 조성의 변화(함유량의 저하)가 일어난다. 원소에 따라서는, 50ppm 이하로 저감되고, 순화 어닐링을 충분히 행하면, 일반적인 분석으로는 검출할 수 없는 정도(1ppm 이하)에까지 도달되기도 한다. 상기 모재 강판(110)의 화학 성분은, 최종 제품에 있어서의 화학 조성이며, 출발 소재이기도 한 후술하는 슬래브의 조성과는 다르다.
모재 강판(110)의 화학 성분은, ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)를 사용하여 측정할 수 있다. 구체적으로는, 모재 강판(110)으로부터 채취한 한 변이 35㎜인 정사각형의 시험편을, 시마즈 세이사쿠쇼사제 ICPS-8100 등(측정 장치)에 의해, 미리 작성한 검량선에 기초한 조건에서 측정함으로써, 화학 조성이 특정된다. 또한, C 및 S는 연소-적외선 흡수법을 이용하여 측정하고, N은 불활성 가스 융해-열전도도법을 이용하여 측정할 수 있다.
(제2 실시 형태)
이하, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판(200)에 대하여 설명한다.
제2 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판(200)은, 유리 피막이 모재 강판과 장력 피막의 사이에 형성되어 있다는 점에서 제1 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판(100)과 다르다. 제1 실시 형태에서의 설명과 중복되는 설명에 대해서는 생략한다.
도 3은 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판(200)의 홈 G의 근방의 구성을 설명하기 위한 모식 단면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판(200)은, 모재 강판(210)과, 모재 강판(210)의 상방에 형성되고, 인산, 인산염, 무수크롬산, 크롬산염, 알루미나, 또는 실리카의 화합물을 포함하는 장력 피막(230)과, 모재 강판(210)과 장력 피막(230)의 사이에 형성되고, Mg2SiO4를 포함하는 유리 피막(250)을 구비하여 구성된다.
본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판(200)에서는, 유리 피막(250)이 형성되기 때문에, 장력 피막(230)과 모재 강판(210)의 사이에 높은 밀착성이 얻어지고, 더 강한 장력을 부여할 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 모재 강판(210)은, 홈 G가 형성되어 있지 않은 면인 평탄면(210F)과, 홈 G가 형성되어 있는 면인 홈 형성면(210G)을 갖는다.
이 모재 강판(210)의 상방에는 장력 피막(230)이 형성되어 있다.
본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판(200)에 있어서는, 모재 강판(210)의 평탄면(210F)과 장력 피막(230)의 사이에 유리 피막(250)이 형성되고, 모재 강판(210)의 홈 형성면(210G)과 장력 피막(230)의 사이에는 유리 피막(250)이 형성되지 않는다.
이하의 설명에 있어서, 장력 피막(230)에 있어서의, 모재 강판(210)의 평탄면(210F)의 상방에 형성되어 있는 부분을 평탄면 피막 부분(230F)이라고 호칭하고, 모재 강판(210)의 홈 형성면(210G)의 상방에 형성되어 있는 부분을 홈 형성면 피막 부분(230G)이라고 호칭한다.
평탄면 피막 부분(230F)의 평균 피막 두께 t1, 홈 형성면 피막 부분(230G)의 최소 피막 두께 t2Min 및 홈 형성면 피막 부분(230G)의 최대 피막 두께 t2Max에 대해서는, 제1 실시 형태에서 설명한 평균 피막 두께 t1, 최소 피막 두께 t2Min 및 최대 피막 두께 t2Max와 중복되기 때문에 생략한다.
또한, 홈 형성면(210G)의 폭 w에 대해서도, 제1 실시 형태에서 설명한 폭 w와 중복되기 때문에 생략한다.
본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판(200)에서는, 모재 강판(210)의 평탄면(210F)과 장력 피막(230)의 사이에 유리 피막(250)이 형성된다. 따라서, 평탄면 피막 부분(230F)의 저면 위치(230Fa)는, 평탄면 피막 부분(230F)과 유리 피막(250)의 경계가 된다.
여기서, 유효 깊이 d는, 홈 형성면 피막 부분(230G)의 두께 제어에 의한 철손 저감에 유효하게 기여하는 범위를 정하기 위한 지표이기 때문에, 본 실시 형태와 같이 유리 피막(250)이 존재하는 경우라도, 장력 피막(230)의 형상에 의존하여 정해진다. 즉, 제1 실시 형태에서 설명한 정의와 마찬가지로, 본 실시 형태에 있어서도, 홈 형성면 피막 부분(230G)의 저면 위치(230Ga)로부터, 평탄면 피막 부분(230F)의 저면 위치(230Fa)까지의 판 두께 방향 Z의 거리 D의 0.95배의 값이 유효 깊이 d이다.
따라서, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판(200)에 있어서도, 장력 피막(230)이 하기 (1) 내지 (3) 식을 충족하도록 형성되어 있음으로써 절연성 및 내식성을 유지하면서, 종래 제품보다도 낮은 철손을 실현할 수 있다.
Figure pct00008
제1 실시 형태에서 설명한 바람직한 양태는 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판(200)에 있어서도 마찬가지로 채용된다.
또한, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판(200)에 있어서는, 유리 피막(250)이, 모재 강판(210)의 평탄면(210F)과 장력 피막(230)의 사이에만 형성되고, 모재 강판(210)의 홈 형성면(210G)과 장력 피막(230)의 사이에는 형성되어 있지 않다.
그러나, 도 4에 도시한 변형예에 따른 방향성 전자 강판(200A)과 같이, 유리 피막(250)은, 모재 강판(210)의 홈 형성면(210G)과 장력 피막(230)의 사이에도 형성되어도 된다. 이 경우에 있어서도, 평균 피막 두께 t1, 최소 피막 두께 t2Min 및 최대 피막 두께 t2Max 및 유효 깊이 d의 정의는 변하지 않는다.
(제3 실시 형태)
이하, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판의 제조 방법에 대하여 설명한다.
본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판의 제조 방법은, 적어도, 냉연 강판을 제조하는 냉간 압연 공정과, 냉연 강판에 대해서 마무리 어닐링을 행하는 마무리 어닐링 공정과, 마무리 어닐링 공정 전 또는 후의 냉연 강판에 대해서 홈 G를 형성하는 홈 형성 공정과, 홈 G의 상방에 장력 피막을 부여하는 장력 피막 부여 공정을 갖는다. 또한, 상기 장력 피막을 가공함으로써 장력 피막을 정형하는 장력 피막 정형 공정을 부가하는 것도 가능하다.
또한, 구체적인 제조 방법의 일례로서, 상기 공정에 추가하여, 주조 공정, 열간 압연 공정, 열연 강판 어닐링 공정, 탈탄 어닐링 공정, 질화 처리 공정, 및 어닐링 분리제 도포 공정을 갖는다. 이들 공정은, 본 발명의 실시 가능성을 나타내기 위해서 채용한 일례이며, 본 발명은 이들 공정이나 조건에 한정되는 것은 아니다.
도 5는, 본 실시 형태에 따른 방향성 전자 강판의 제조 방법의 구체예를 설명하기 위한 흐름도이다. 이하, 각 공정에 대하여 설명한다.
(주조 공정 S1)
주조 공정 S1에서는, 슬래브를 준비한다. 슬래브의 제조 방법의 일례는 다음과 같다. 용강을 제조(용제)한다. 용강을 사용하여 슬래브를 제조한다. 연속 주조법에 의해 슬래브를 제조해도 된다. 용강을 사용하여 잉곳을 제조하고, 잉곳을 분괴 압연하여 슬래브를 제조해도 된다. 슬래브의 두께는, 특별히 한정되지는 않는다. 슬래브의 두께는, 예를 들어 150㎜ 내지 350㎜이다. 슬래브의 두께는, 바람직하게는 220㎜ 내지 280㎜이다. 슬래브로서, 두께가 10㎜ 내지 70㎜인, 소위 박 슬래브를 사용해도 된다. 박 슬래브를 사용하는 경우, 열간 압연 공정 S2에 있어서, 마무리 압연 전의 조압연을 생략할 수 있다.
슬래브의 성분 조성은, 2차 재결정이 발생하는 성분 조성이면 된다. 슬래브의 기본 성분, 임의 원소에 대해서는 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 또한, 성분에 대하여 사용되는 ％의 표기는 질량％를 의미한다.
Si는, 전기 저항을 높이고, 철손을 낮추는 데 있어서 중요한 원소이다. 함유율이 4.8％를 초과하면, 냉간 압연 시에 재료가 갈라지기 쉬워져 압연 불가능해진다. 한편, Si양을 낮추면 마무리 어닐링 시에 α→γ 변태를 발생하고, 결정의 방향성이 손상되므로, 마무리 어닐링에 있어서 결정의 방향성에 영향을 미치지 않는 0.8％를 하한으로 해도 된다.
C는, 제조 공정에 있어서는 1차 재결정 조직의 제어에 유효한 원소이지만, 최종 제품에의 함유량이 과잉이면 자기 특성에 악영향을 미친다. 따라서, C 함유량은 0.085％ 이하로 해도 된다. C 함유량의 바람직한 상한은 0.075％이다. C는 후술하는 탈탄 어닐링 공정 S5 및 마무리 어닐링 공정 S8에서 순화되고, 마무리 어닐링 공정 S8의 후에는 0.005％ 이하로 된다. C를 포함하는 경우, 공업 생산에 있어서의 생산성을 고려하면, C 함유량의 하한은 0％ 초과여도 되며, 0.001％여도 된다.
산 가용성 Al은, N과 결합해서 AlN 또는 (Al, Si)N으로서 인히비터로서 기능하는 원소이다. 자속 밀도가 높아지는 0.012％ 내지 0.050％를 한정 범위로 해도 된다. N은 제강 시에 0.01％ 이상 첨가하면 블리스터라고 불리는 강판 중의 공공이 발생하므로 0.01％를 상한으로 해도 된다. N은 제조 공정의 도중에 질화에 의해 함유시키는 것이 가능하기 때문에 하한은 규정하지 않는다.
Mn과 S는 MnS로서 석출되어, 인히비터로서의 역할을 한다. Mn이 0.02％보다 적고, 또한 S가 0.005％보다 적으면 소정량이 유효한 MnS 인히비터를 확보할 수 없다. 또한, Mn이 0.3％, S가 0.04％보다 많으면 슬래브 가열 시의 용체화가 불충분해져, 2차 재결정이 안정적으로 행해지지 않게 된다. 따라서, Mn: 0.02 내지 0.3％, S: 0.005 내지 0.04％로 해도 된다.
다른 인히비터 구성 원소로서 B, Bi, Se, Pb, Sn, Ti 등을 첨가할 수도 있다. 첨가량은 적절히 조정되어도 되며, 질량％로 B: 0.080％ 이하, Bi: 0.010％ 이하, Se: 0.035％ 이하, Pb: 0.10％ 이하, Sn: 0.10％ 이하, Ti: 0.015％ 이하여도 된다. 이들 임의 원소는, 공지된 목적에 따라 함유시키면 되기 때문에, 임의 원소의 함유량의 하한값을 마련할 필요는 없으며, 하한값이 0％여도 된다.
슬래브의 화학 조성의 잔부는 Fe 및 불순물로 이루어진다. 또한, 여기에서 말하는 「불순물」은, 슬래브를 공업적으로 제조할 때, 원재료에 포함되는 성분, 또는 제조의 과정에서 혼입되는 성분으로부터 불가피하게 혼입되고, 본 발명의 효과에 실질적으로 영향을 주지 않는 원소를 의미한다.
슬래브의 화학 조성은, 제조상의 과제 해결 외에, 화합물 형성에 의한 인히비터 기능의 강화나 자기 특성에 대한 영향을 고려하여, Fe의 일부 대신에, 공지된 임의 원소를 함유해도 된다. Fe의 일부 대신에 함유되는 임의 원소로서, 예를 들어 다음의 원소를 들 수 있다. 각 수치는, 그들 원소가 임의 원소로서 함유된 경우의, 상한값을 의미한다.
질량％로, Cu: 0.40％ 이하, P: 0.50％ 이하, Sb: 0.10％ 이하, Cr: 0.30％ 이하, Ni: 1.00％ 이하.
이들 임의 원소는, 공지된 목적에 따라 함유시키면 되기 때문에, 임의 원소의 함유량의 하한값을 마련할 필요는 없으며, 하한값이 0％여도 된다.
(열간 압연 공정 S2)
열간 압연 공정 S2는, 소정의 온도(예를 들어 1100℃ 내지 1400℃)로 가열된 슬래브의 열간 압연을 행하여, 열연 강판을 얻는 공정이다. 일례로서, 상기한 성분 조성을 갖는 슬래브는, 특허문헌 3에 기재되어 있는 바와 같은, (Al, Si)N을 인히비터로 하고 있는 제조 방법에 기초하여, 열간 압연 시의 온도 확보의 관점에서 1100℃ 이상, 또한 AlN의 완전 용체화되지 않는 1280℃ 이하의 온도에서 가열을 행한 후에 열간 압연을 행해도 된다. 또한, 특허문헌 4에 기재되어 있는 바와 같은, AlN과 MnS를 주 인히비터로서 사용하는 제조 방법에 기초하여, 완전 용체화되는 1300℃ 이상의 온도에서 가열한 후에 열연을 행해도 된다.
(열연 강판 어닐링 공정 S3)
열연 강판 어닐링 공정 S3은, 열간 압연 공정 S2에서 얻어진 열연 강판을 즉시, 혹은 단시간에 어닐링하여, 어닐링 강판을 얻는 공정이다. 어닐링은 750℃ 내지 1200℃의 온도 영역에서 30초 내지 30분간 행해진다. 이 어닐링은 제품의 자기 특성을 높이기 위해서 유효하다.
(냉간 압연 공정 S4)
냉간 압연 공정 S4는, 열연 강판 어닐링 공정 S3에서 얻은 어닐링 강판을, 1회의 냉간 압연, 또는, 어닐링(중간 어닐링)을 통해 복수회(2회 이상)의 냉간 압연 (예를 들어 총 냉연율로 80％ 내지 95％)에 의해, 냉연 강판을 얻는 공정이다.
냉연 강판의 두께는 0.10㎜ 내지 0.50㎜이면 된다.
(탈탄 어닐링 공정 S5)
탈탄 어닐링 공정 S5는, 냉간 압연 공정 S4에서 얻은 냉연 강판에 탈탄 어닐링을 행하여, 1차 재결정이 발생한 탈탄 어닐링 강판을 얻는 공정이다. 탈탄 어닐링은, 예를 들어 700℃ 내지 900℃에서 1분간 내지 3분간 행하면 된다.
탈탄 어닐링을 행함으로써, 냉연 강판 중에 포함되는 C가 제거된다. 탈탄 어닐링은, 냉연 강판 중에 포함되는 「C」를 제거하기 위해서, 습윤 분위기 중에서 행하는 것이 바람직하다.
(질화 처리 공정 S6)
질화 처리 공정 S6은, 2차 재결정에 있어서의 인히비터의 강도를 조정하기 위해서, 필요에 따라서 실시하는 공정이다. 질화 처리는, 탈탄 처리의 개시부터, 마무리 어닐링에 있어서의 2차 재결정의 개시까지의 사이에, 강판의 질소량을 40ppm 내지 200ppm 정도 증가시킨다. 질화 처리로서는, 예를 들어 암모니아 등의 질화능이 있는 가스를 함유하는 분위기 중에서 어닐링하는 처리, MnN 등의 질화능을 갖는 분말을 포함하는 어닐링 분리제를 후술하는 어닐링 분리제 도포 공정 S7에서 도포하는 처리 등이 예시된다.
(어닐링 분리제 도포 공정 S7)
어닐링 분리제 도포 공정 S7은, 탈탄 어닐링 강판에 어닐링 분리제를 도포하는 공정이다. 어닐링 분리제로서는, 예를 들어 알루미나(Al2O3)를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 사용할 수 있다. 어닐링 분리제를 도포 후의 탈탄 어닐링 강판은, 코일형으로 권취한 상태에서, 다음 마무리 어닐링 공정 S8에서 마무리 어닐링된다.
또한, 유리 피막을 형성하는 경우에는, 마그네시아(MgO)를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 사용한다.
(마무리 어닐링 공정 S8)
마무리 어닐링 공정 S8은, 어닐링 분리제가 도포된 탈탄 어닐링 강판에 마무리 어닐링을 실시하여, 2차 재결정을 발생시키는 공정이다. 이 2차 재결정을 수반하는 마무리 어닐링 공정 S8은, 1차 재결정립의 성장을 인히비터에 의해 억제한 상태에서 2차 재결정을 진행시킴으로써, {100}<001> 방위 입자를 우선 성장시키고, 자속 밀도를 비약적으로 향상시킨다.
또한, 상술한 어닐링 분리제 도포 공정 S7에서 마그네시아(MgO)를 도포한 경우에는, 이 마무리 어닐링 공정 S8에 의해 Mg2SiO4를 포함하는 유리 피막이 형성된다.
(홈 형성 공정 S9)
홈 형성 공정 S9는, 자구 제어(자구 세분화)를 목적으로 하여, 냉간 압연 공정 S4의 후의 냉연 강판에 대해서 홈 G를 형성하는 공정이다. 홈 G의 형성은, 레이저, 전자 빔, 플라스마, 기계적 방법, 에칭 등, 공지된 방법에 의해 형성할 수 있다.
홈 형성 공정 S9는, 도 5의 흐름도로 나타낸 예에서는, 마무리 어닐링 공정 S8의 후에 행하고 있다. 그러나, 홈 형성 공정 S9는, 냉간 압연 공정 S4를 거친 강판에 대해서 행하면, 자구 세분화에 이상적인 선형 홈의 단면 형상을 유지할 수 있다. 따라서, 홈 형성 공정 S9는, 마무리 어닐링 공정 S8의 전후여도 된다. 또한, 장력 피막 부여 공정 S10의 전후여도 된다.
예를 들어, 냉간 압연 공정 S4의 후로부터 장력 피막 정형 공정 S11의 전까지의 임의의 타이밍에 홈 G를 형성하면 된다.
또한, 마무리 어닐링 공정 S8의 후, 또한, 홈 형성 공정 S9의 전의 타이밍에, 장력 피막을 강판 표면에 미리 형성해도 된다. 이 경우, 홈 형성 공정 S9에 있어서, 홈 G 위의 부위에 있어서의 장력 피막이 감소 또는 소실한다. 따라서, 마무리 어닐링 공정 S8의 후, 또한, 홈 형성 공정 S9의 전의 타이밍에, 장력 피막을 강판 표면에 미리 형성하고 있는 경우에 있어서는, 홈 형성 공정 S9의 후의 타이밍에, 장력 피막 부여 공정 S10을 행한다.
또한, 어닐링 분리제 도포 공정 S7에서 마그네시아(MgO)를 도포해서 마무리 어닐링 공정 S8을 행하는 경우에 있어서는, 홈 형성 공정 S9의 타이밍에 의해 형성되는 유리 피막의 형태가 다르다.
홈 형성 공정 S9를 마무리 어닐링 공정 S8의 후에 행하는 경우에는, 유리 피막이 생성된 후에 홈 G를 형성하게 되기 때문에, 제2 실시 형태에서 설명한 도 3에 도시한 바와 같이, 유리 피막은 홈 G의 위에는 형성되지 않는다.
홈 형성 공정 S9를 마무리 어닐링 공정 S8의 전에 행하는 경우에는, 홈 G를 형성한 후에 유리 피막이 생성되게 되기 때문에, 제2 실시 형태에서 변형예로서 설명한 도 4에 도시한 바와 같이, 유리 피막은 홈 G의 상방에도 형성된다.
(장력 피막 부여 공정 S10)
장력 피막 부여 공정 S10은, 코팅 용액을 도포해서 베이킹하여, 인산계 화합물 등의 장력 피막을 부여하는 공정이다. 코팅 용액은, 예를 들어 인산 또는 인산염, 무수크롬산 또는 크롬산염, 및 알루미나나 콜로이드상 실리카 등을 포함하는 코팅 용액이다. 베이킹은, 예를 들어 350℃ 내지 1150℃에서, 5초간 내지 300초간의 조건에서 행하면 된다.
여기서, 도포하는 코팅 용액의 점도 또는 농도, 도포를 행하는 롤의 형태, 도포로부터 베이킹까지의 시간이나 일부 코팅 용액의 제거를 위한 에어 분사 등의 조건을 변화시켜, 홈부의 피막의 두께를 적절하게 제어함으로써 본 발명을 충족하는 장력 피막이 형성된다. 본 발명을 충족하는 장력 피막이 형성된 경우에는 장력 피막 정형 공정 S11을 필요로 하지 않는다.
(장력 피막 정형 공정 S11)
장력 피막 정형 공정 S11은, 홈 G의 상방에 형성된 부분의 장력 피막의 두께를 홈 G의 폭보다 좁은 범위에서 변화시켜서, 장력 피막을 정형하는 공정이다.
보다 구체적으로는, 장력 피막 정형 공정 S11에서는, 홈 G의 상방에 형성된 부분의 장력 피막의 두께를 홈 G의 폭보다 좁은 범위에서, 장력 피막의 일부가 잔존하도록 장력 피막을 가공함으로써, 장력 피막을 정형한다. 당해 가공은, 홈 G의 상방에 형성된 장력 피막에 있어서, 전체적으로 두께가 감소하는 가공에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 홈 G의 상방에 형성된 장력 피막에 있어서, 일부의 두께가 감소하고, 일부의 두께가 증가하는 가공이어도 된다.
상술한 장력 피막 부여 공정 S10에서는, 홈 형성 공정 S9에서 형성된 홈 G에 코팅 용액이 유입되기 때문에, 홈 G에 다량의 코팅 용액이 고인 상태에서 베이킹하게 되므로, 홈 G 위의 피막의 두께는 홈 G가 형성되어 있지 않은 평탄면의 두께보다도 두꺼워지는 경우가 있다.
이와 같은 홈 벽면에 형성되는 피막의 두께의 제어는, 상술한 바와 같이, 장력 피막 부여 공정 S10에 있어서, 도포할 코팅 용액의 농도, 도포를 행할 롤의 형태, 도포로부터 베이킹까지의 시간이나 일부 코팅 용액의 제거를 위한 에어 분사 등의 조건을 변화시키는 것 등으로 실시하는 것은 가능하다. 그러나, 도포 작업의 용이함이나, 미세한 홈 G의 형성 상황, 홈 G에 형성되는 피막의 막 두께의 자유로우면서도 정교하고 치밀한 제어를 생각하면, 장력 피막 부여 공정 S10에서는 홈 G의 존재를 의식하지 않고, 특별한 제어를 하지 않고 도포하고, 홈 G에 코팅 용액이 고인 상태에서 베이킹을 행하여, 평탄면의 피막보다 두껍게 홈 G에 형성된 피막을 그 후의 공정에서 목적으로 하는 두께까지 가공하는 것이 바람직하다.
따라서, 장력 피막 정형 공정 S11에 있어서, 홈 G에 레이저 또는 전자 빔 조사 등의 임의의 막을 가공 또는 제거함으로써, 홈 G에 형성된 두꺼운 피막의 막 두께를 감소시켜 잔존시켜, 더한층의 철손 저감을 행하는 것이 가능해진다.
장력 피막을 가공하는 방법은, 제1 실시 형태에서 설명한 (1) 내지 (3) 식을 충족하도록 장력 피막의 두께를 제어할 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 레이저, 전자 빔, 플라스마, 기계적 방법, 에칭 등, 공지된 방법을 이용할 수 있다. 이들 방법을 채용하는 경우, 장력 피막의 표면은 평활해지고, 피막 장력이 일정해지기 때문에, 와전류손의 저감과 같은 장점으로 이어진다.
레이저 또는 빔을 사용하는 경우에 조사하는 레이저 또는 빔 직경은, 홈 G의 폭보다 작게 한다. 절연성 및 내식성을 유지하기 위해서 일부 피막을 남겨야 하기 때문에, 레이저 또는 빔 파워는 피막의 두께, 홈 G의 폭에 따라 적절히 조정한다. 이 제어는, 일상적으로 레이저 또는 빔 조사에 의해 강판 표면의 가공을 행하고 있는 당업자라면 그다지 곤란한 것은 아니다. 레이저 또는 빔 파워로서는 예를 들어 50W 내지 2000W의 범위에서 조정된다. 50W 이하에서는 피막의 제거가 거의 발생하지 않고, 또한 2000W 이상이면 피막이 완전히 파괴되어 버리기 때문이다.
실시예
(실시예 1)
실시예 1에서는, 피막 두께가 적절하게 제어된 경우에 철손의 저감이 발생하고 더욱이, 절연성 및 내식성이 유지되는 것을 나타낸다.
상기 공정(주조 공정 S1, 열간 압연 공정 S2, 열연 강판 어닐링 공정 S3, 냉간 압연 공정 S4)에 기초하여 판 두께 0.23㎜의 냉연 강판의 작성을 행하였다. 규소강 슬래브의 조성비는, 질량％로 Si: 3.3％, Mn: 0.1％, S: 0.007％, 산 가용성 Al: 0.03％, N: 0.008％, Sn: 0.06％, 잔부에 Fe 및 불순물을 갖고 있다.
이 냉연 강판에 대하여, 실험 No.1 내지 14는 냉간 압연 공정 S4의 직후에, 실험 No.15 내지 21은 마무리 어닐링 공정 S8의 후에, 포토에칭법에 의해 압연 방향 X와 직각 방향으로부터 10도의 방향(압연 방향 X에 대해서 80°의 방향)에서 폭 50㎛의 홈을 5㎜의 압연 방향 피치로 형성하였다.
홈의 깊이는 20㎛로 하였다.
이들 강판에 대하여, 마무리 어닐링 공정 S8의 전에, 어닐링 분리제를 물 슬러리로 도포하였다. 실험 No.1 내지 7에서는 알루미나(Al2O3), 실험 No.8 내지 21에서는 마그네시아(MgO)를 어닐링 분리제로서 사용하였다.
그 후, 콜로이드상 실리카와 인산염을 주성분으로 하는 코팅 용액을 도포해서 850℃에서 2분간 베이킹하여 장력 피막을 형성하였다.
이들 강판의 홈에 반도체 레이저를 빔 직경과 조사 파워를 변화시켜 레이저 조사를 행하여, 홈의 상방에 형성되어 있던 장력 피막의 일부를 제거하였다.
레이저 조사 후에 주사형 전자 현미경으로 형태의 관찰을 행하여, t1, t2Min, t2Max의 측정을 행하였다.
얻어진 제품의 철손 W17/50(W/㎏)을 표 1, 표 2에 나타낸다.
조사를 하지 않은 실험 No.1의 철손이 0.79이며, 이것을 기준으로 하여 고려하고, 철손이 0.75 이하인 경우를 철손의 개선 있음이라고 판단해서 「Good」, 철손이 0.75 초과인 경우를 철손의 개선 없음이라고 판단해서 「NG」라고 평가하였다.
절연성의 평가는 JIS C 2550-4(2011)에 준하는 방법으로 층간 저항의 측정을 행하였다.
층간 저항이 25㎠ 이상이면 충분히 절연성이 유지되고 있는 것으로 하여, 「Very Good」이라고 평가하였다.
층간 저항이 5 내지 25㎠이면 절연성이 유지되고 있는 것으로 하여, 「Good」이라고 평가하였다.
층간 저항이 5Ω㎠ 미만인 것은, 「NG」라고 평가하였다.
내식성의 평가는 온도 50℃, 노점 50℃의 공기 중에 강판을 200시간 유지하고, 그 후, 강판 표면을 목시 관찰하였다.
녹의 발생이 없는 것은 내식성이 유지되고 있는 것으로 하여, 「Good」이라고 표시하였다.
녹의 발생이 보이는 것은, 「NG」라고 표시하였다.
Figure pct00009
표 1에 나타낸 바와 같이, 레이저 조사를 하지 않은 실험 No.1과 비교해서 홈에 일정 이상의 파워로 레이저 조사를 행한 실험 No.2와 실험 No.3의 쪽이, 철손이 낮아져서, 본 발명 방법은 철손값을 종래의 방법으로부터 약 7％ 정도 개량할 수 있음을 알 수 있다.
또한, 실험 No.4, 실험 No.7과 같이 레이저 조사를 홈의 폭보다 넓게 행한 경우, 조사 파워를 높이면 충분히 피막의 두께가 감소하여 철손은 실험 No.1에 비하여 저감되지만, 동시에 홈의 주위의 피막이 제거되기 때문에, 절연성 및 내식성을 유지할 수 없게 된다. 이에 반하여, 본 발명에 따르는 실험 No.2, 실험 No.3은 모두, 피막 두께가 적절하게 제어됨으로써, 철손의 저감이 발생하고 더욱이, 절연성 및 내식성이 유지된다.
조사 파워가 과잉인 실험 No.5에서는 피막이 완전히 제거되어, 절연성 및 내식성을 유지할 수 없게 된다.
조사 파워가 부족한 실험 No.6에서는 피막이 제거되지 않아 철손 저감 효과가 얻어지지 않는다.
Figure pct00010
표 2에 나타낸 바와 같이, 실험 No.8과 실험 No.15에서는, 평균 피막 두께 t1을 기준으로 하여 홈 형성면 피막 부분의 피막이 과도하게 두꺼워진 개소가 존재하는 것에 기인하여 홈 벽면에 형성된 피막에 의한 강판의 표면 방향에 교차하는 방향으로 발생하는 장력이 과잉으로 발생하여, 철손 저감 효과가 얻어지지 않았다.
또한, 실험 No.13, 14, 20, 21에서는, 평균 피막 두께 t1을 기준으로 하여 홈 형성면 피막 부분의 피막이 과도하게 얇아진 개소가 존재하였기 때문에, 우수한 절연성과 내식성이 얻어지지 않았다.
이에 반하여, 피막 두께가 적절하게 제어된 실험 No.9 내지 12, 16 내지 19는 모두, 철손의 저감이 발생하고 더욱이, 절연성 및 내식성이 유지되었다.
(실시예 2)
실시예 2에서는, 홈의 깊이 및 피막 두께가 클수록 홈에 있어서의 장력이 커져, 홈의 형성에 의한 철손 저감 효과를 크게 감소시킬 수 있음을 나타낸다.
실시예 1과 마찬가지의 수순에 의해, 판 두께 0.23㎜의 냉연 강판의 작성을 행하였다.
이 냉연 강판에 대하여, 냉간 압연 공정 S4의 직후에 포토에칭법에 의해 압연 방향 X와 직각 방향으로부터 10도의 방향(압연 방향 X에 대해서 80°의 방향)에서 폭 50㎛의 홈을 5㎜의 압연 방향 피치로 형성하였다.
홈의 깊이는, 실험 No.22 내지 24에서는 10㎛, 실험 No.25 내지 27에서는 20㎛, 실험 No.28 내지 31에서는 30㎛로 하였다.
이들 강판에 대하여, 어닐링 분리제로서 알루미나(Al2O3)를 물 슬러리로 도포한 후, 마무리 어닐링을 실시하였다. 그 후, 콜로이드상 실리카와 인산염을 주성분으로 하는 코팅 용액을 도포해서 850℃에서 2분간 베이킹하여 장력 피막을 형성하였다. 이때, 코팅 용액의 도포량을 변화시킴으로써, 피막의 두께를 변화시켰다.
실험 No.23, 24, 26, 27, 30, 31에 있어서는, 강판의 홈에 반도체 레이저를 빔 직경 40㎛로 하고, t2Max≤w×t1/d를 충족하는 조건의 피막이 얻어지도록 조사 파워를 조정하고 레이저 조사를 행하여 홈의 장력 피막의 일부를 제거하였다.
또한, 레이저 조사 후에 주사형 전자 현미경으로 형태의 관찰을 행하여, t1, t2Min, t2Max의 측정을 행하였다.
얻어진 제품의 철손 W17/50(W/㎏)을 표 3 내지 표 5에 나타낸다.
D=10㎛의 실험 No.22 내지 24에 있어서는, 철손이 0.77 이하인 경우를 「Good」, 철손이 0.77 초과인 경우를 「NG」라고 평가하였다.
D=20㎛의 실험 No.25 내지 27에 있어서는, 철손이 0.75 이하인 경우를 「Good」, 철손이 0.75 초과인 경우를 「NG」라고 평가하였다.
D=30㎛의 실험 No.28 내지 31에 있어서는, 철손이 0.74 이하인 경우를 「Good」, 철손이 0.74 초과인 경우를 「NG」라고 평가하였다.
절연성의 평가는, 실시예 1과 마찬가지로, JIS C 2550-4(2011)에 준하는 방법으로 층간 저항의 측정을 행하였다. 평가의 기준도 실시예 1과 마찬가지이다.
Figure pct00011
Figure pct00012
Figure pct00013
표 3에 나타낸 바와 같이, 홈 깊이 10㎛의 경우에는, 홈의 피막 제거 없음의 No.22와 비교해서 홈의 피막 제거를 행한 No.23, No.24의 쪽이 철손이 좋아졌다.
표 4에 나타낸 바와 같이, 홈 깊이 20㎛의 경우에는, 홈의 피막 제거 없음의 No.25와 비교해서 홈의 피막 제거를 행한 No.26, No.27의 쪽이 철손이 좋아졌다.
표 5에 나타낸 바와 같이, 홈 깊이 30㎛의 경우에는 피막 두께가 다른 경우라도 No.28과 No.29와 같이 홈의 피막 제거를 행하지 않은 경우에는 철손의 차는 적지만, 홈의 피막 제거를 행한 경우에는 No.30과 No.31과 같이 피막 두께가 두꺼운 쪽이 보다 철손 저감 효과가 얻어졌다
또한, 피막 두께가 동일한 No.22로부터 No.23으로의 철손 변화, No.25로부터 No.26으로의 철손 변화, No.28로부터 No.30으로의 철손 변화를 비교하면, 홈의 깊이가 클수록, 철손 저감 효과가 커졌다.
이들은, 홈의 깊이 및 피막 두께가 클수록 홈에 있어서의 장력의 기여가 커져, 홈의 형성에 의한 철손 저감 효과를 크게 감소시키기 때문이다.
(실시예 3)
상기 실시예 1, 실시예 2에 있어서는, 레이저 조사에 의한 피막의 정형을 적절히 행하였지만, 도포하는 코팅 용액의 점도 또는 농도의 조정 등에 의해 이미 피막이 적절한 두께로 형성되어 있으면 레이저 조사 등에 의한 피막의 정형은 불필요하다.
그래서, 실험예 3에서는, 홈의 피막 제거 없이, 피막 두께를 적절하게 함으로써 본 발명의 효과가 얻어지는 것을 나타낸다.
실시예 1, 실시예 2와 마찬가지의 수순에 의해, 판 두께 0.23㎜의 냉연 강판의 작성을 행하였다.
이 냉연 강판에 대하여, 냉간 압연 공정 S4의 직후에 포토에칭법에 의해 압연 방향 X와 직각 방향으로부터 10도의 방향(압연 방향 X에 대해서 80°의 방향)에서 폭 50㎛의 홈을 5㎜의 압연 방향 피치로 형성하였다.
홈의 깊이는 20㎛로 하였다.
이들 강판에 대하여, 어닐링 분리제로서 알루미나(Al2O3)를 물 슬러리로 도포한 후, 마무리 어닐링을 실시하였다. 그 후, 콜로이드상 실리카와 인산염을 주성분으로 하는 코팅 용액을 도포해서 2분간 베이킹하여 장력 피막을 형성하였다. 이때, 실험 No.32 내지 35의 각각에 있어서, 코팅 용액의 온도와 베이킹 온도를 표 6에 나타내는 조건으로 조정하여, 피막의 두께를 변화시켰다.
실험 No.32 내지 35에 있어서, 주사형 전자 현미경으로 피막의 형태의 관찰을 행하여, t1, t2Min, t2Max의 측정을 행하였다.
얻어진 제품의 철손 W17/50(W/㎏)을 표 6에 나타낸다.
실험 No.32의 철손이 0.77이며, 이것을 기준으로 하여 고려하고, 철손이 0.75 이하인 경우를 철손의 개선 있음이라고 판단해서 「Good」, 철손이 0.75 초과인 경우를 철손의 개선 없음이라고 판단해서 「NG」라고 평가하였다.
절연성의 평가는, 실시예 1과 마찬가지로, JIS C 2550-4(2011)에 준하는 방법으로 층간 저항의 측정을 행하였다. 평가의 기준도 실시예 1과 마찬가지이다.
Figure pct00014
표 6에 나타낸 바와 같이, 실험 No.32 내지 34에서는, 피막 두께가 적절하지 않음으로써 본 발명의 효과가 얻어지지 않았다.
한편, 실험 No.35에서는, 홈의 피막 제거 없이, 피막 두께를 적절하게 함으로써 본 발명의 효과가 얻어졌음이 확인되었다.
본 발명에 따르면, 절연성 및 내식성을 유지하면서, 종래 제품보다도 낮은 철손의 방향성 전자 강판을 제공할 수 있다.
100, 200, 200A: 방향성 전자 강판
110, 210: 모재 강판
110F, 210F: 평탄면
110G, 210G: 홈 형성면
130, 230: 장력 피막
130F, 230F: 평탄면 피막 부분
130G, 230G: 홈 형성면 피막 부분
130Fa, 230Fa: 평탄면 피막 부분의 저면 위치
130Ga, 230Ga: 홈 형성면 피막 부분의 저면 위치
250: 유리 피막

Claims (7)

  1. 평탄면과, 홈이 형성된 홈 형성면을 갖는 모재 강판과,
    상기 모재 강판의 상방에 형성되고, 인산, 인산염, 무수크롬산, 크롬산염, 알루미나, 또는 실리카의 화합물을 포함하는 장력 피막
    을 구비하는 방향성 전자 강판이며,
    상기 장력 피막은, 상기 평탄면의 상방에 형성된 평탄면 피막 부분과, 상기 홈 형성면의 상방에 형성된 홈 형성면 피막 부분을 갖고,
    상기 평탄면 피막 부분의 평균 피막 두께를 t1(㎛),
    상기 홈 형성면 피막 부분의 최소 피막 두께를 t2Min(㎛),
    상기 홈 형성면 피막 부분의 최대 피막 두께를 t2Max(㎛)
    로 했을 때, 하기 (1) 식과 (2) 식을 충족하고,
    상기 장력 피막의, 상기 홈 형성면 피막 부분의 저면 위치로부터, 상기 평탄면 피막 부분의 저면 위치까지의 판 두께 방향을 따른 거리 D의 0.95배를 유효 깊이 d(㎛)로 했을 때, 하기 (3) 식을 충족하는
    것을 특징으로 하는, 방향성 전자 강판.
    Figure pct00015
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모재 강판과 상기 장력 피막의 사이에, Mg2SiO4를 포함하는 유리 피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 방향성 전자 강판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 홈 형성면의 폭을 w(㎛)로 했을 때, 하기 (4) 식을 충족하는 것을 특징으로 하는, 방향성 전자 강판.
    Figure pct00016
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홈 형성면의 폭을 w(㎛)로 했을 때, 하기 (5) 식을 더 충족하는 것을 특징으로 하는, 방향성 전자 강판.
    Figure pct00017
  5. 냉연 강판을 제조하는 냉간 압연 공정과,
    상기 냉연 강판에 대하여, 2차 재결정을 수반하는 마무리 어닐링을 행하는 마무리 어닐링 공정과,
    상기 마무리 어닐링 공정 전 또는 후의 상기 냉연 강판에 대하여, 상기 냉연 강판의 압연 방향에 대해서 교차하는 방향으로, 선형으로 홈을 형성하는 홈 형성 공정과,
    상기 홈의 상방에, 인산, 인산염, 무수크롬산, 크롬산염, 알루미나, 또는 실리카의 화합물을 포함하는 장력 피막을 형성하는 장력 피막 부여 공정
    을 구비하는 것을 특징으로 하는, 방향성 전자 강판의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 장력 피막 부여 공정의 후, 상기 장력 피막의 두께 방향의 일부가 잔존하도록 상기 장력 피막을 가공함으로써, 상기 홈의 상방에 형성된 부분의 상기 장력 피막의 두께를 상기 홈의 폭보다 좁은 범위에서 감소시키고, 상기 장력 피막을 정형하는 장력 피막 정형 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는, 방향성 전자 강판의 제조 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 냉간 압연 공정의 후, 또한, 상기 마무리 어닐링 공정의 전에, 상기 냉연 강판에 대하여, 어닐링 분리제를 도포하는 어닐링 분리제 도포 공정을 더 구비하고,
    상기 어닐링 분리제가 마그네시아를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방향성 전자 강판의 제조 방법.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023188148A1 (ja) * 2022-03-30 2023-10-05 日本製鉄株式会社 方向性電磁鋼板の製造方法及び方向性電磁鋼板
WO2024075789A1 (ja) * 2022-10-04 2024-04-11 日本製鉄株式会社 方向性電磁鋼板およびその製造方法
TW202428886A (zh) * 2022-11-22 2024-07-16 日商日本製鐵股份有限公司 捲鐵心
JP7473864B1 (ja) 2022-11-22 2024-04-24 日本製鉄株式会社 巻鉄心

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5826405A (ja) 1981-08-10 1983-02-16 松下電器産業株式会社 乳白板付照明器具
JPS61117284A (ja) 1984-11-10 1986-06-04 Nippon Steel Corp 低鉄損一方向性電磁鋼板の製造方法
JPS6245285A (ja) 1985-08-23 1987-02-27 Hitachi Ltd 映像信号処理回路

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5826405B2 (ja) 1979-10-03 1983-06-02 新日本製鐵株式会社 鉄損特性の優れた電機機器用電磁鋼板の製造方法
JPS6240315A (ja) 1985-08-15 1987-02-21 Nippon Steel Corp 磁束密度の高い一方向性珪素鋼板の製造方法
JP2002220642A (ja) * 2001-01-29 2002-08-09 Kawasaki Steel Corp 鉄損の低い方向性電磁鋼板およびその製造方法
JP5853352B2 (ja) * 2010-08-06 2016-02-09 Ｊｆｅスチール株式会社 方向性電磁鋼板およびその製造方法
WO2012017671A1 (ja) * 2010-08-06 2012-02-09 Ｊｆｅスチール株式会社 方向性電磁鋼板
RU2540244C2 (ru) 2010-08-06 2015-02-10 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Лист из текстурированной электротехнической стали
JP5891578B2 (ja) 2010-09-28 2016-03-23 Ｊｆｅスチール株式会社 方向性電磁鋼板
JP6121086B2 (ja) 2010-09-30 2017-04-26 Ｊｆｅスチール株式会社 方向性電磁鋼板およびその製造方法
PL3751013T3 (pl) 2018-02-09 2023-06-19 Nippon Steel Corporation Elektrotechniczna blacha stalowa o ziarnach zorientowanych i sposób jej wytwarzania
KR102221606B1 (ko) * 2018-11-30 2021-02-26 주식회사 포스코 방향성 전기강판 및 그의 제조 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5826405A (ja) 1981-08-10 1983-02-16 松下電器産業株式会社 乳白板付照明器具
JPS61117284A (ja) 1984-11-10 1986-06-04 Nippon Steel Corp 低鉄損一方向性電磁鋼板の製造方法
JPS6245285A (ja) 1985-08-23 1987-02-27 Hitachi Ltd 映像信号処理回路

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