KR20230006645A

KR20230006645A - 전자 강판의 제조 방법

Info

Publication number: KR20230006645A
Application number: KR1020227042397A
Authority: KR
Inventors: 노부사토 모리시게; 가즈미 미즈카미; 다이스케 이타바시
Original assignee: 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 2020-06-24
Filing date: 2021-06-23
Publication date: 2023-01-10
Also published as: EP4174193A1; JP7568948B2; JPWO2021261515A1; CN115552045A; BR112022025434A2; WO2021261515A1; EP4174193A4; US20230257841A1

Abstract

자기 특성과 피막 밀착성이 우수한 전자 강판을 제조하는 것이 가능한, 신규이면서도 개량된 전자 강판의 제조 방법을 제공한다. 질량％로, C: 0％ 초과 0.10％ 이하, Si: 2.5％ 이상 4.5％ 이하, Mn: 0.01％ 이상 5.0％ 이하, S, Se 및 Te 중 1종 또는 2종 이상의 합계: 0％ 초과 0.050％ 이하, 산가용성 Al: 0％ 초과 5.0％ 이하, N: 0％ 초과 0.015％ 이하, P: 0％ 초과 1.0％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 전자 강판을, 용액과 접촉하는 공정을 포함하고, 상기 용액이 Cu, Hg, Ag, Pb, Cd, Co, Zn 및 Ni 중으로부터 1종 또는 2종 이상을 함유하고, 각 원소의 농도의 합계가 0.00001％ 이상 1.0000％ 이하인 것을 특징으로 하는 전자 강판의 제조 방법.

Description

전자 강판의 제조 방법

본 발명은, 전자 강판의 제조 방법에 관한 것이다.

전자 강판은, 대체로 방향성 전자 강판과 무방향성 전자 강판으로 분류된다. 방향성 전자 강판은, Si를 2질량％ 내지 5질량％ 정도 함유하고, 강판의 결정립의 방위를 Goss 방위라고 불리는 {110} <001> 방위로 고도로 집적시킨 강판이다. 방향성 전자 강판은, 자기 특성이 우수하고, 예를 들어 변압기 등의 정지 유도기의 철심 재료 등으로서 이용된다. 한편, 무방향성 전자 강판은, 고급 그레이드의 경우, 방향성 전자 강판과 마찬가지로 Si를 2질량％ 내지 5질량％ 정도 함유하지만, 강판의 특정 방위에 치우친 자기 특성을 나타내지 않도록, 각 결정의 결정 축 방위를 가능한 한 랜덤하게 배치시킨 것이며, 방향성 전자 강판과 마찬가지로 자기 특성이 우수하고, 예를 들어 회전기의 스테이터 및 로터의 철심 재료 등으로서 이용된다.

이러한 전자 강판에서는, 자기 특성을 향상시키기 위해, 다양한 개발이 이루어져 있다. 특히, 근년의 에너지 절약화의 요청에 수반하여, 전자 강판에서는, 가일층의 저철손화가 요구되고 있다. 철손은, 와전류손과 히스테리시스손으로 구성되어 있다.

방향성 전자 강판의 저철손화에는, 강판의 결정립의 방위에 대해서, Goss 방위로의 집적도를 높여서 자속 밀도를 향상시켜, 히스테리시스 손실을 저감하는 것이 유효하다.

여기서, 방향성 전자 강판의 제조에 있어서, 결정 방위의 제어는, 2차 재결정이라고 불리는 카타스트로픽한 입성장 현상을 이용함으로써 행해진다. 단, 2차 재결정에서 결정 방위를 적절하게 제어하기 위해서는, 인히비터라고 불리는 강 중 미세 석출물의 내열성을 향상시키는 것이 중요하다.

예를 들어, 인히비터를 열간 압연 전의 강편 가열 시에 완전 고용시키고, 그 후, 열간 압연 및 후단의 어닐링 공정에서 미세 석출시키는 방법을 들 수 있다. 구체적으로는, 하기의 특허문헌 1에서 예시되는 바와 같은 MnS 및 AlN을 인히비터로 하고, 최종 냉연 공정에서 80％를 초과하는 압하율의 압연을 행하는 방법, 또는 하기의 특허문헌 2에서 예시되는 바와 같은 MnS 및 MnSe를 인히비터로 하고, 2회의 냉연 공정을 행하는 방법을 들 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 철손에는 와전류손이 포함되어 있다. 방향성, 무방향성에 구애받지 않고, 전자 강판의 표면에 절연 피막을 마련함으로써, 철심으로서 적층된 전자 강판간의 도통을 억제하여 철심의 와전류손을 저감하는 것이 가능해져, 전자 강판의 실용적인 자기 특성을 더욱 향상시키는 것이 가능해진다.

또한, 저철손화를 위해, 자구 세분화하여, 와전류손을 저감하고, 결과적으로 저철손화하는 기술도 알려져 있다. 이 작용은, 특히 방향성 전자 강판에 적용할 수 있다.

특허문헌 3 및 4에는, 열연판 어닐링의 조건 및 산세 처리 조건을 제어함으로써, 피막 특성이 우수한 방향성 전자 강판을 제조하는 기술이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 5에는, 산세 처리 조건, 어닐링 분리제의 첨가물 조건 및 마무리 어닐링 조건을 제어함으로써, 피막 특성이 우수한 방향성 전자 강을 제조하는 기술이 개시되어 있다. 특허문헌 6에는, 무방향성 전자 강판의 절연 피막의 피막 밀착성을 향상시키는 기술이 개시되어 있다.

일본 특허 공고 소40-15644호 공보 일본 특허 공고 소51-13469호 공보 일본 특허 공개 제2003-193141호 공보 일본 특허 공개 제2019-99827호 공보 일본 특허 공개 제2014-196559호 공보 일본 특허 공개 제2017-082276호 공보

근년, 세계적인 변압기 효율 규제의 진전에 따라, 방향성 전자 강판의 철손 저감 요망은 한층 커지고 있다. 한편, 변압기는 장기간에 걸쳐 사회 기반을 지지하는 중요한 설비 기기라는 점에서, 안정적으로 운전을 계속하는 것이 중요하다. 이 때문에, 주요 부재인 방향성 전자 강판에도, 변압기의 안정적인 운전에 이바지하는 신뢰성이 요구되고 있다. 또한, 근년의 지구 환경 문제의 고조로부터, 전기 기기에 있어서는 소형, 고출력, 고에너지 효율이 요구되고, 모터류의 철심 재료인 무방향성 전자 강판에도, 모터류의 안정적인 운전에 이바지하는 신뢰성이 요구되고 있다.

상기의 특허문헌 3 내지 5에는, 자기 특성이 우수하고, 및/또는 피막 밀착성이 우수한 방향성 전자 강판을 얻는 방법으로서, 표면과 판 두께 중심에 있어서, Mn이나 Cu의 농도에 차이를 발생시키는 것이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 6에는, 피막 밀착성이 우수한 무방향성 전자 강판을 얻는 방법으로서, Sb 및 Sn과 함께 Cu 및 Ni를 모강판 표면에 편석시키는 것이 개시되어 있다. 그러나, 그들의 자기 특성 및 피막 밀착성은 충분하지 않은 경우가 있으며, 가일층의 향상이나 제조 용이화가 요구되고 있다.

그래서, 본 발명은 상기 과제 등을 감안하여 이루어진 것이며, 본 발명의 목적으로 하는 점은, 자기 특성과 피막 밀착성이 우수한 전자 강판을 제조하는 것이 가능한, 신규이면서도 개량된 전자 강판의 제조 방법을 제공하는 데 있다. 본 명세서에 있어서, 전자 강판이란, 특별히 언급하지 않는 한, 방향성 전자 강판 및 무방향성 전자 강판 중 어느 것이어도 된다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의해 이하의 양태가 제공된다.

[1]

질량％로, C: 0％ 초과 0.10％ 이하, Si: 2.5％ 이상 4.5％ 이하, Mn: 0.01％ 이상 5.0％ 이하, S, Se 및 Te 중 1종 또는 2종 이상의 합계: 0％ 초과 0.050％ 이하, 산가용성 Al: 0％ 초과 5.0％ 이하, N: 0％ 초과 0.015％ 이하, P: 0％ 초과 1.0％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 전자 강판을, 용액과 접촉하는 공정을 포함하고,

상기 용액이 Cu, Hg, Ag, Pb, Cd, Co, Zn 및 Ni 중으로부터 1종 또는 2종 이상을 함유하고, 각 원소의 농도의 합계가 0.00001％ 이상 1.0000％ 이하인 것을 특징으로 하는 전자 강판의 제조 방법.

[2]

[1]에 기재된 전자 강판의 제조 방법에 있어서, 상기 전자 강판이, 상기 Fe의 일부 대신에, Cu: 1.0％ 이하, Sn: 1.0％ 이하, Ni: 1.0％ 이하, Cr: 1.0％ 이하, Sb: 1.0％ 이하, Bi: 1.0％ 이하로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것인 것을 특징으로 하는 [1]에 기재된 전자 강판의 제조 방법.

[3]

[1] 또는 [2]에 기재된 전자 강판의 제조 방법에 있어서, 상기 전자 강판과 상기 용액이 접촉하는 공정이 산세 공정이며, 상기 용액의 pH가 -1.5 이상 7 미만이고, 액온은 15℃ 이상 100℃ 이하이고, 상기 전자 강판이 상기 용액에 접촉하는시간은 5초 이상 200초 이하인 것을 특징으로 하는 [1] 또는 [2]에 기재된 전자 강판의 제조 방법.

[4]

[1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 전자 강판의 제조 방법에 있어서, 상기 전자 강판과 상기 용액이 접촉하는 공정이, 열연 공정 이후, 마무리 어닐링 공정보다 전인 것을 특징으로 하는 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 전자 강판의 제조 방법.

[5]

[1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 전자 강판의 제조 방법에 있어서, 상기 전자 강판과 상기 용액이 접촉하는 공정이, 마무리 어닐링 공정 이후, 절연 피막 도포 공정 이전인 것을 특징으로 하는 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 전자 강판의 제조 방법.

본 발명에 따르면, Cu, Hg, Ag, Pb, Cd, Co, Zn 및 Ni 중으로부터 1종 또는 2종 이상(본 명세서에 있어서 이들을 「Cu 등」이라고 칭하는 경우가 있음)을 포함하는 용액과 전자 강판을 접촉시킨다. 전자 강판은 석출물로서 MnS, MnSe, MnTe(본 명세서에 있어서 이들을 「MnS 등」이라고 칭하는 경우가 있음)를 포함하고 있고, MnS 등의 석출물은 인히비터로서 작용한다. 본 발명에서는, MnS 등이 Cu 등을 포함하는 용액에 접촉하면, MnS 등에 있어서의 Mn의 일부, 특히 MnS 등의 표층의 Mn이 Cu 등으로 치환되는 현상을 활용하여, 석출물의 내열성을 향상시킴으로써 방향성 전자 강판의 인히비터 강도를 향상시켜, 높은 자기 특성을 실현할 수 있다.

또한, 강판 표면에 MnS 등을 포함하는 강판을, Cu 등을 포함하는 용액에 접촉시키면, 상기 현상에 의해, 강판 표면에 Cu 등의 원소가 농화되는 현상을 활용하여, 전열성 향상에 의한 자구 제어 효과 현재화, 코팅액의 습윤성 향상에 의한 피막 밀착성 향상, 변압기나 모터에서의 적층 철심에 있어서의 방열성 향상을 실현할 수 있다. 이들 효과는, 방향성 전자 강판뿐만 아니라 무방향성 전자 강판에 있어서도 향수할 수 있다.

이하에 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 특별히 언급하지 않는 한, 수치 A 및 B에 대하여 「A 내지 B」라고 하는 표기는 「A 이상 B 이하」를 의미하는 것으로 한다. 이러한 표기에 있어서 수치 B에만 단위를 붙인 경우에는, 당해 단위가 수치 A에도 적용되는 것으로 한다.

[전자 강판의 제조 방법]

본 발명자들은, 전자 강판의 피막과 강판의 밀착성을 향상시키면서 자기 특성을 향상시키기 위해, 방향성 전자 강판의 제조 방법에 대하여 예의 검토를 행한 결과, 이하의 지견을 발견하였다.

구체적으로는, 본 발명자들은, Cu 등을 함유하는 용액에, MnS 등을 포함하는 전자 강판을 접촉시키면, MnS 등에 있어서의 Mn의 일부, 특히 MnS 등의 표층의 Mn이 Cu 등으로 치환되는 현상을 활용하여, MnS 등의 내열성을 향상시킴으로써 인히비터 강도를 향상시켜, 자기 특성을 향상시킬 수 있는 것을 발견하였다.

또한, 강판 표면에 MnS 등을 포함하는 강판을, Cu 등을 포함하는 용액에 접촉시키면, 상기 현상에 의해, 강판 표면에 Cu 등의 원소가 농화되는 현상을 활용하여, 강판의 전열성 향상에 의한 자구 제어 효과 현재화나 코팅액의 습윤성 향상에 의한 피막 밀착성 향상, 변압기나 모터에서의 적층 철심에 있어서의 방열성 향상을 발견하였다.

본 발명자들은, 이상의 지견을 고려함으로써, 본 발명을 상도하기에 이르렀다. 본 발명의 일 실시 형태는, 이하의 구성을 구비하는 전자 강판의 제조 방법이다.

이하, 본 실시 형태에 관한 전자 강판의 제조 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.

[슬래브의 성분 조성]

먼저, 본 실시 형태에 관한 전자 강판의 성분 조성에 대하여 설명한다. 또한, 이하에서는 특별히 언급하지 않는 한, 「％」라는 표기는 「질량％」를 나타내는 것으로 한다. 또한, 이하에서 설명하는 원소 이외의 잔부는, Fe 및 불순물이다. 여기서, 불순물이란, 원재료에 포함되는 성분, 또는 제조의 과정에서 혼입되는 성분이며, 의도적으로 강판에 함유시킨 것은 아닌 성분을 가리킨다. 또한, 전자 강판의 소재인 슬래브의 화학 조성은 기본적으로는 전자 강판의 조성에 준한 것이 된다. 그러나, 일반적인 전자 강판, 특히 방향성 전자 강판의 제조에 있어서는 제조 과정에서 탈탄 어닐링 및 순화 어닐링에 의해 함유 원소의 일부가 계 외로 배출되므로, 소재인 슬래브와 최종 제품인 전자 강판, 특히 방향성 전자 강판의 화학 조성은 다른 것이 된다. 전자 강판, 특히 방향성 전자 강판의 특성을 원하는 것이 되도록, 제조 과정에서의 탈탄 어닐링 및 순화 어닐링의 영향 등을 고려하여, 슬래브 조성을 적절히 조정 가능하다. 또한, 본 발명에 있어서의 「전자 강판」의 표기는, 특별히 언급하지 않는 한, 전자 강판의 제조 공정에 있어서의 슬래브로부터 최종 제품까지의 어느 것의 공정에 있어서의 전자 강판을 의미하는 것으로 한다. 즉, 본 발명의 전자 강판의 제조 공정에 있어서의 「전자 강판」의 표기는, 특별히 언급하지 않는 한, 전자 강판의 제조 공정에 있어서의 슬래브로부터 절연 피막 도포 공정 이전까지의 어느 것의 공정에 있어서의 전자 강판을 의미하는 것으로 한다.

C(탄소)의 함유량은, 0％ 초과 0.10％ 이하이다. C에는, 다양한 역할이 있는데, C가 함유되지 않는 경우(0％인 경우), 슬래브의 가열 시에 결정 입경이 과도하게 커짐으로써, 최종적인 전자 강판의 철손값을 증대시키는 경우가 있어 바람직하지 않다. C의 함유량이 0.10％ 초과인 경우, 냉간 압연 후의 탈탄 시에, 탈탄 시간이 장시간이 되어, 제조 비용이 증가하므로 바람직하지 않다. 또한, C의 함유량이 0.10％ 초과인 경우, 탈탄이 불완전해지기 쉽고, 최종적인 전자 강판에 있어서 자기 시효를 일으킬 가능성이 있으므로 바람직하지 않다. 따라서, C의 함유량은, 0％ 초과 0.10％ 이하이고, 방향성 전자 강판의 제조의 경우, 바람직하게는 0.02％ 이상 0.10％ 이하이다. 더욱 바람직하게는, 0.05％ 이상 0.09％ 이하이다.

Si(규소)의 함유량은, 2.5％ 이상 4.5％ 이하이다. Si는, 강판의 전기 저항을 높임으로써, 철손의 원인의 하나인 와전류 손실을 저감한다. Si의 함유량이 2.5％ 미만인 경우, 최종적인 전자 강판의 와전류 손실을 충분히 억제하는 것이 곤란해지므로 바람직하지 않다. Si의 함유량이 4.5％ 초과인 경우, 전자 강판의 가공성이 저하되므로 바람직하지 않다. 따라서, Si의 함유량은, 2.5％ 이상 4.5％ 이하이며, 바람직하게는 2.7％ 이상 4.0％ 이하이다.

Mn(망간)의 함유량은, 0.01％ 이상 5.0％ 이하이다. Mn은, 2차 재결정을 좌우하는 인히비터인 MnS, MnSe 및 MnTe 등을 형성한다. 또한, Mn은 Si와 마찬가지로 전기 저항을 증가시키는 작용을 갖고 있고, 철손의 원인의 하나인 와전류 손실을 저감한다. Mn의 함유량이 0.01％ 미만인 경우, 2차 재결정을 발생시키는 MnS, MnSe 및 MnTe의 절대량이 부족하므로 바람직하지 않다. Mn의 함유량이 5.0％ 초과인 경우, 슬래브 가열 시에 Mn의 고용이 곤란해지므로 바람직하지 않다. 또한, Mn의 함유량이 5.0％ 초과인 경우, 인히비터인 MnS, MnSe 및 MnTe의 석출 사이즈가 조대화되기 쉬워, 인히비터로서의 최적 사이즈 분포가 손상되므로 바람직하지 않다. 따라서, Mn의 함유량은, 0.01％ 이상 5.0％ 이하이고, 방향성 전자 강판의 제조의 경우, 바람직하게는 0.01％ 이상 0.50％ 이하이고, 보다 바람직하게는, 0.01％ 이상 0.30％ 이하이다. 더욱 바람직하게는, 0.03％ 이상 0.15％ 이하이다. 철손(와전류 손실) 저감의 관점에서도 상기의 함유량으로 해도 된다.

S(황), Se(셀레늄) 및 Te(텔루륨)의 함유량은, 합계로 0％ 초과 0.050％ 이하이다. S, Se 및 Te는, 상술한 Mn과 함께 인히비터를 형성한다. S, Se 및 Te는, 3종 모두 전자 강판에 함유되어 있어도 되지만, 적어도 어느 1종이 전자 강판에 함유되어 있으면 된다. S, Se 및 Te의 함유량의 합계가 상기 범위를 벗어나는 경우, 충분한 인히비터 효과가 얻어지지 않으므로 바람직하지 않다. 단, 무방향성 전자 강판의 경우는 인히비터는 불필요하므로, 적을수록 바람직하고, 0％인 것이 바람직하지만, 0％로 하기 위해서는 비용이 높아지는 경우가 있으므로 0％ 초과로 한다. 또한, 상기의 상한을 초과하면, MnS 등의 황화물이 다수 석출되어 철손의 증가가 현저해진다. 따라서, S, Se 및 Te 중 1종 또는 2종 이상의 함유량은, 합계로 0％ 초과 0.050％ 이하이며, 바람직하게는 0.001％ 이상 0.040％ 이하이다.

산가용성 Al(산가용성 알루미늄)의 함유량은, 0％ 초과 5.0％ 이하이다. 산가용성 Al은, 고자속 밀도의 전자 강판, 특히 방향성 전자 강판을 제조하기 위해 유용한 인히비터(AlN)를 구성한다. 또한, Al은 Si와 마찬가지로 전기 저항을 증가시키는 작용을 갖고 있고, 철손의 원인의 하나인 와전류 손실을 저감한다. 산가용성 Al의 함유량이 0인 경우, AlN이 존재하지 않고, 인히비터 강도가 부족하여 양호한 자기 특성이 얻어지지 않는 경우가 있으므로 바람직하지 않다. 산가용성 Al의 함유량이 5.0％ 초과인 경우, 인히비터로서 석출되는 AlN이 조대화되어, 인히비터 강도를 저하시키므로 바람직하지 않다. 따라서, 산가용성 Al의 함유량은, 0％ 초과 5.0％ 이하이고, 방향성 전자 강판의 제조의 경우, 바람직하게는 0％ 초과 0.05％ 이하이다. 보다 바람직하게는, 0％ 초과 0.04％ 이하이다.

N(질소)의 함유량은, 0％ 초과 0.015％ 이하이다. N은, 상술한 산가용성 Al과 함께 인히비터인 AlN을 형성한다. N의 함유량이 상기 범위를 벗어나는 경우, 충분한 인히비터 효과가 얻어지지 않아 양호한 자기 특성이 얻어지지 않는 경우가 있으므로 바람직하지 않다. 또한, 상기의 상한을 초과하면, 질화물의 증가에 의해 철손의 증가가 현저해진다. 따라서, N의 함유량은, 0％ 초과 0.015％ 이하이며, 바람직하게는 0％ 초과 0.012％ 이하이다.

P(인)의 함유량은, 0％ 초과 1.0％ 이하이다. P는 자속 밀도를 저하시키지 않고 강도를 높이는 작용이 있다. 그러나, P를 과잉으로 함유시키면 강의 인성을 손상시켜, 강판에 파단이 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, P양의 상한은 1.0％로 한다. 바람직하게는 0.150％ 이하, 보다 바람직하게는 0.120％ 이하이다. P양의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 제조 비용도 고려하면 0.001％ 이상이 된다.

또한, 본 실시 형태에 관한 전자 강판, 특히 방향성 전자 강판의 제조에 사용되는 슬래브는, 상술한 원소 외에, 2차 재결정을 안정화시키는 원소로서, Cu, Sn, Ni, Cr, Sb, 또는 Bi 중 어느 1종 또는 2종 이상을, 각각의 함유량으로 0％ 이상 1.0％ 이하 함유해도 된다. 이들 원소의 함유량은, 바람직하게는 각각의 함유량으로 0.0005％ 이상 0.3000％ 이하여도 된다. 슬래브가 상기의 원소를 함유하는 경우, 제조되는 전자 강판, 특히 방향성 전자 강판의 자속 밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.

전자 강판이 상기에서 설명한 성분 조성이 되도록 조정된 용강을 주조함으로써, 슬래브가 형성된다. 또한, 슬래브의 주조 방법은, 특별히 한정되지 않는다. 또한, 연구 개발에 있어서, 진공 용해로 등에서 강괴가 형성되어도, 상기 성분에 대해서, 슬래브가 형성된 경우와 마찬가지의 효과를 확인할 수 있다.

[열연 강판으로 하는 공정]

계속해서, 슬래브를 가열하여 열간 압연을 실시함으로써 열연 강판으로 가공된다. 슬래브 가열 온도는, 특별히 한정되지 않는다. 슬래브 중의 인히비터 성분을 완전 고용시키는 경우는, 예를 들어 1280℃ 이상으로 가열해도 된다. 또한, 이때의 슬래브의 가열 온도의 상한값은, 특별히 정하지 않지만, 설비 보호의 관점에서 1450℃가 바람직하고, 예를 들어 슬래브의 가열 온도는, 1280℃ 이상 1450℃ 이하여도 된다. 한편, 슬래브 중의 인히비터 성분을 완전 고용시키지 않는 경우는, 예를 들어 슬래브 가열 온도를 1280℃ 미만으로 해도 된다. 이 경우, 열연판 어닐링 공정 내지 마무리 어닐링 공정 중 어느 것의 공정에 있어서, 강판에 질화 처리를 실시해도 된다. 또한, 무방향성 전자 강판의 경우에는, 슬래브 가열 시에 S 화합물, N 화합물 등의 재고용한 것이, 그 후 미세 석출되어, 자기 특성 열화되는 것을 회피하기 위해, 통상의 슬래브 가열 온도는 1150℃ 이하로 해도 되고, 바람직하게는 1100℃ 이하, 보다 바람직하게는 1050℃ 이하로 해도 된다.

다음에, 가열된 슬래브는, 열간 압연되어 열연 강판으로 가공된다. 가공 후의 열연 강판의 판 두께는, 예를 들어, 1.8mm 이상 3.5mm 이하여도 된다. 열연 강판의 판 두께가 1.8mm 미만인 경우, 열간 압연 후의 강판 형상이 열위가 되는 경우가 있으므로, 바람직하지 않다. 열연 강판의 판 두께가 3.5mm 초과인 경우, 냉간 압연의 공정에서의 압연 부하가 커지므로 바람직하지 않다.

[냉연 강판으로 하는 공정]

계속해서, 가공된 열연 강판은, 열연판 어닐링이 실시된 후, 1회의 냉간 압연, 또는 중간 어닐링을 사이에 둔 복수회의 냉간 압연에 의해 압연됨으로써, 냉연 강판으로 가공된다. 또한, 중간 어닐링을 사이에 둔 복수회의 냉간 압연에 의해 압연하는 경우, 전단의 열연판 어닐링을 생략하는 것도 가능하다. 단, 열연판 어닐링을 실시하는 경우, 강판 형상이 보다 양호해지므로, 냉간 압연에서 강판이 파단될 가능성을 경감할 수 있다. 또한, 냉간 압연에 제공하기 전에, 강판의 표면에 부착된 스케일 등을 제거하기 위해, 산세를 행하는 것이 바람직하다. 산세는, 후술하는 판 두께 방향 인히비터 제어를 위해서는, 열간 압연 이후, 1차 재결정 어닐링 전까지의 사이에, 적어도 1회 실시되면 된다. 복수회의 냉간 압연에 의해 압연하는 경우, 냉간 압연에 있어서의 롤 마모를 경감하는 관점에서는, 각 냉간 압연 공정 전에, 산세 처리가 실시되는 것이 바람직하다.

또한, 냉간 압연의 패스간, 압연 롤 스탠드간, 또는 압연 중에, 강판은, 300℃ 정도 이하에서 가열 처리되어도 된다. 이러한 경우, 최종적인 전자 강판의 자기 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 열연 강판은, 3회 이상의 냉간 압연에 의해 압연되어도 되지만, 다수회의 냉간 압연은 제조 비용을 증대시키므로, 열연 강판은, 1회 또는 2회의 냉간 압연에 의해 압연되는 것이 바람직하다. 냉간 압연을 센지미어 밀 등의 리버스 압연으로 행하는 경우, 각각의 냉간 압연에 있어서의 패스 횟수는, 특별히 한정되지 않지만, 제조 비용의 관점에서, 9회 이하가 바람직하다.

[전자 강판을, 용액과 접촉하는 공정]

본 발명의 전자 강판의 제조 방법은, 전자 강판을, Cu, Hg, Ag, Pb, Cd, Co, Zn 및 Ni 중으로부터 1종 또는 2종 이상(본 명세서에 있어서 이들을 「Cu 등」이라고 칭하는 경우가 있음)을 함유하고, 각 원소의 농도의 합계가 0.00001％ 이상 1.0000％ 이하인 용액과 접촉시키는 것(본 명세서에 있어서 「용액 접촉 처리」 또는 「용액 접촉 공정」이라고 칭하는 경우가 있음)을 큰 특징으로 하고 있다.

전자 강판은 석출물로서 MnS, MnSe, MnTe(본 명세서에 있어서 이들을 「MnS 등」이라고 칭하는 경우가 있음)를 포함하고 있고, 이들 석출물은 인히비터로서 작용한다. 본 발명에서는, MnS 등이 Cu 등을 포함하는 용액에 접촉하면, MnS 등에 있어서의 Mn의 일부, 특히 MnS 등의 표층의 Mn이 Cu 등으로 치환되는 현상을 활용하여, 석출물의 내열성을 향상시킴으로써 방향성 전자 강판의 인히비터 강도를 향상시켜, 높은 자기 특성을 실현할 수 있다.

또한, 상기 현상에 의해, 강판 표면에 Cu 등의 원소가 농화되는 현상을 활용하여, 전열성 향상에 의한 자구 제어 효과 현재화, 코팅액의 습윤성 향상에 의한 피막 밀착성 향상, 변압기나 모터에서의 적층 철심에 있어서의 방열성 향상을 실현할 수 있다. 이들 효과는, 방향성 전자 강판뿐만 아니라 무방향성 전자 강판에 있어서도 향수할 수 있다.

전자 강판에 Cu 등을 함유하는 용액을 접촉시킴으로써 판 두께 방향의 인히비터 제어 등이 가능해지는 메커니즘은, 이하와 같이 추정된다. 용액에, Cu, Hg, Ag, Pb, Cd, Co, Zn 및 Ni 중으로부터 1종 또는 2종 이상이 함유되면, 이들 원소는 용액 중에서 S, Se 및 Te와 친화성이 매우 높으므로, 강판 표면에 노출된 MnS, MnSe 및 MnTe 석출물의 Mn으로 치환되어, 화합물을 형성한다. 이 반응은, MnS 등의 석출물 중, 특히 용액과 접하는 표면측에서 일어나기 쉽다. MnS 등의 석출물의 표면측에서, Mn이 다른 금속 원소(Cu 등)로 치환되면, 이들 표면측의 화합물이 장벽이 되어, MnS 등의 석출물의 중심측의 Mn 및 S, Se 및 Te의 강 중으로의 용해가 억제된다는 점에서, 마무리 어닐링 공정에 있어서의 MnS 등의 오스트발트 성장이 억제되어, MnS 등의 석출물의 내열성, 즉 인히비터 강도가 상승한다고 생각된다. 이 반응은, Cu, Hg, Ag, Pb, Cd, Co, Zn 및 Ni 중으로부터 1종 또는 2종 이상이 함유되는 용액이 MnS, MnSe 및 MnTe에 접촉하면 발생한다. 따라서, 강판 표층에 균열이나 보이드 등의 결함이 있으면, 용액은 그들의 공간을 통하여 강판 내에 침입하여, 강판의 최표면에 노출된 MnS 등뿐만 아니라, 강판 표층의 일정 깊이의 범위의 MnS 등과도 반응하여 인히비터 강도를 상승시킨다고 생각된다. 일정 깊이의 범위의 MnS 등의 인히비터 강도를 상승시키는 것을 목적으로 하여, 전자 강판과 용액의 접촉 전에, 쇼트 블라스트 처리 등에 의해 강판 표면에 균열 등의 결함을 도입해도 상관없다. 또한, 상기에서 설명한 내열성, 즉 인히비터 강도의 상승에 더하여, 농화된 Cu 등의 원소에 의해, 전열성 향상에 의한 자구 제어 효과 현재화, 코팅액의 습윤성 향상에 의한 피막 밀착성 향상, 변압기나 모터에서의 적층 철심에 있어서의 방열성 향상을 실현할 수 있다.

용액의 Cu, Hg, Ag, Pb, Cd, Co, Zn 및 Ni 중 1종 또는 2종 이상의 농도의 합계가 0.00001％ 미만인 경우, 판 두께 방향의 인히비터 제어의 효과, 및 Cu 등의 농화에 의한, 자구 제어 효과 현재화, 피막 밀착성 향상, 방열성 향상 등의 효과가 불충분해져 바람직하지 않다. 용액의 Cu, Hg, Ag, Pb, Cd, Co, Zn 및 Ni 중 1종 또는 2종 이상의 농도의 합계가 1.0000％ 초과인 경우, 자성 향상의 효과가 포화되므로 바람직하지 않다. 따라서, 용액의 Cu, Hg, Ag, Pb, Cd, Co, Zn 및 Ni 중 1종 또는 2종 이상의 농도의 합계는, 0.00001％ 이상 1.0000％ 이하이다.

또한, 대체로 용액의 pH는 낮은 편이 바람직하다. pH가 낮은 용액은 산세 효과를 갖고, 강판의 최표면에 노출된 MnS 등뿐만 아니라, 강판 표층의 일정 깊이의 범위의 MnS 등과도 반응하여, 인히비터 강도를 상승시키고, 또한 Cu 등의 농화를 촉진시킨다고 생각된다. 단, 용액의 pH가 -1 미만인 경우, 산성이 너무 강해져 용액의 취급이 곤란해지므로 바람직하지 않다. 용액의 pH가 7 이상인 경우, 산세 처리의 효과는 충분히 얻어지지 않아, 판 두께 방향의 인히비터 제어의 효과가 불충분해지는 경우가 있다. 따라서, 용액의 pH는, -1.5 이상 7 미만으로 해도 된다. 용액의 pH는 낮을수록 산세 효과가 높아져, 인히비터 강화 등이 촉진된다는 점에서, 용액의 pH는, 바람직하게는 -1.5 이상 6 이하이고, 보다 바람직하게는 -1.5 이상 5 이하이다. 또한, 용액이 함유하는 산 성분으로서는, 황산, 염산, 질산, 인산 등을 예시할 수 있다.

또한, 용액의 액온이 15℃ 미만인 경우, 산세 처리 효과는 충분히 얻어지지 않아, 판 두께 방향의 인히비터 제어의 효과가 불충분해지는 경우가 있다. 용액의 액온이 100℃ 초과인 경우, 용액의 취급이 곤란해지는 경우가 있다. 따라서, 용액의 액온은 15℃ 이상 100℃ 이하로 해도 된다.

또한, 강판이 용액과 접촉하지만 5초 미만인 경우, 접촉 시간이 충분하지 않아, 산세 및 인히비터 강화나 Cu 농화 등의 효과가 불충분해지는 경우가 있다. 강판이 용액에 접촉하는 시간이 200초 초과인 경우, 접촉시키기 위한 설비가 장대해지므로 바람직하지 않다. 따라서, 강판이 용액에 접촉하는 시간은 5초 이상 200초 이하로 해도 된다.

따라서, 전자 강판과 용액이 접촉하는 공정(용액 접촉 공정)이 산세 공정이어도 되고, 그 산세 조건으로서 상기의 pH값, 액온, 접촉 시간(산세 시간)을 채용해도 된다. 일반적으로, 강판의 제조 과정에서는, 후공정 전에, 스케일 제거나 강판 표면의 청정화 등을 목적으로 하여, 산세 처리가 행해진다. 전형적으로는, 냉간 압연에 있어서의 롤 마모를 경감하는 관점에서, 각 냉간 압연 공정 전에 산세 처리가 실시되어도 되고, 또한, 1차 재결정 어닐링에서의 강판 표면의 산화를 제어하는 관점에서, 1차 재결정 어닐링 전에 산세 처리가 실시되어도 되고, 또한, 어닐링 분리제의 도포성을 향상시키는 관점에서, 마무리 어닐링 전에 산세 처리가 실시되어도 되고, 덧붙여, 절연 피막의 밀착성을 향상시키는 관점에서, 평탄화 어닐링 전에 산세 처리가 실시되어도 되고, 이들 산세 처리를 조합하여 실시해도 된다.

또한, 본원 기술에 의한 인히비터(석출물) 내열성 향상 효과 등은, 다른 강종에도 적용 가능하고, 예를 들어 무방향성 전자 강판에 적용되어도 상관없다. 다른 강종에 적용되는 경우에는, 슬래브 성분이나 공정 조건은, 이에 한정되지는 않는다.

(「MnS 등」 석출물의 표면이 「Cu 등」으로 치환되어 있는 것의 확인 방법)

MnS 등의 석출물의 표면이 Cu 등으로 치환되어 있는 것의 확인 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 확인 대상이 되는 강판 시료를 경면 연마하고, SEM-EDX 관찰을 행한다. SEM에 의한 관찰 화상에서, MnS 등의 석출물의 존재를 확인할 수 있다. 그 관찰 화상에, Cu 등, 예를 들어, Mn, S, Cu의 EDX의 원소 매핑과 강도비를 중첩해 간다. 이에 의해, 당해 석출물 입자의 구성 원소를 확인할 수 있다. 전형적인 예에서는, 석출물 입자와 그 근방을 관찰하면, 석출물 입자의 부분에 있어서, Mn과 S의 매핑 강도비가 상승하고 있어, 당해 입자가 MnS 입자인 것을 확인할 수 있고, 또한 Cu의 매핑 강도비도 당해 입자의 표면 근방 부분에 있어서 상승하고 있으면, 석출물의 표면이 Cu로 치환되어 있는 것이 추정된다.

또한, 석출물 입자 내의 원소 분포 상태를, 오제 전자 분광법에 의해 확인한다. 보다 구체적으로는, MnS 등의 석출물의 표층을 오제 전자 분광법에 의해 수 nm 간격(전형적으로는 1nm 간격)으로 Ar 스퍼터링하면서 원소 분석을 실시함으로써, 석출물 입자의 표층부로부터, 그 내부에 걸쳐서, 구성 원소의 분포를 확인할 수 있다. MnS 등의 석출물의 표층부에서만 Cu 등이 고농도로 검출되고, 석출물의 내부에서는 Cu 등의 농도가 저하되어 있으면, 석출물의 표면이 Cu 등으로 치환되어 있다고 간주할 수 있다.

SEM, EDS 및 오제 전자 분광 분석을 위해, 사용하는 장치 및 측정 조건은, 측정 대상에 따라서 적절하게 선택할 수 있다. 본 명세서에서의 분석에서는, SEM 장치는 니혼덴시제 FE-SEM, 형식 JEOL7001F를 WD10mm, 가속 전압 15kV로 사용하였다. 오제 전자 분광 분석 장치는, PHI사제 FE-AES PHI-700형, 전자 빔: 10kV, 10nA, 이온빔: Ar/2kV로 사용하였다.

[1차 재결정 어닐링을 실시하는 공정]

다음에, 냉연 강판은, 승온된 후, 탈탄 어닐링된다. 이들 과정은, 1차 재결정 어닐링이라고도 칭해지고, 연속해서 행해지는 것이 바람직하다. 또한, 승온과 탈탄 어닐링 사이에, 색 불균일 억제 등에 의한 피막 특성 향상 등을 목적으로 하여 중간 처리를 실시해도 된다.

탈탄 어닐링은, 수소 및 질소 함유의 습윤 분위기 중에 있어서, 900℃ 이하의 온도에서 실시되어도 된다. 여기서, 탈탄성을 저해하지 않기 위해, 탈탄 어닐링의 분위기의 산소 분압비, 즉 분위기 중의 수증기 분압 P_H2O와, 수소 분압 P_H2의 비 P_H2O/P_H2를, 0.35 이상으로 해도 된다.

또한, 1차 재결정 어닐링의 공정에서는, 냉연 강판에 대하여 자성 특성 및 피막 밀착성 향상을 목적으로 하여, 탈탄 어닐링에 계속되는 환원 어닐링이 실시되어도 된다.

[마무리 어닐링을 실시하는 공정]

그 후, 1차 재결정 어닐링 후의 냉연 강판에 마무리 어닐링을 실시한다. 그 때, 강판간의 시징 방지나, 1차 피막 형성이나, 2차 재결정 거동 제어 등을 목적으로 하여 MgO를 주성분으로 하는 어닐링 분리제가 마무리 어닐링 전에 도포되어도 된다. 상기 어닐링 분리제는, 일반적으로 물 슬러리의 상태로 강판 표면에 도포, 건조되지만, 정전 도포법 등을 사용해도 된다. 여기서, MgO에 황화물이나 황산 화합물, 질화물 등을 첨가함으로써, 계속되는 마무리 어닐링 중에 있어서 황이나 질소 등을 강판에 침입시켜서, 인히비터 제어를 통한 2차 재결정 제어를 행해도 상관없다.

계속해서, 1차 피막 형성이나, 2차 재결정을 목적으로 하여 마무리 어닐링이 실시된다. 마무리 어닐링은, 예를 들어, 배치식 가열로 등을 사용하여, 코일상의 강판을 열처리함으로써 행해져도 된다. 또한, 최종적인 전자 강판의 철손값을 보다 저감하기 위해서는, 코일상의 강판을 1200℃ 정도의 온도까지 승온시킨 후에 유지하는 순화 처리가 실시되어도 된다.

마무리 어닐링은 실온 정도로부터 승온되는 것이 일반적이며, 또한 마무리 어닐링의 승온 속도는 다양하지만, 본 발명에서는 특별히 한정되지 않고, 일반적인 마무리 어닐링의 조건을 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 생산성 및 일반적인 설비 제약의 관점에서 5℃/h 내지 100℃/h로 해도 된다. 또한, 다른 공지된 히트 패턴으로 행해도 된다. 냉각 과정에 있어서도, 히트 패턴은 특별히 한정되지 않는다.

마무리 어닐링에 있어서의 분위기 가스 조성은, 특별히 한정되지 않는다. 2차 재결정 진행 과정에서는, 질소와 수소의 혼합 가스여도 된다. 건조 분위기여도 되고, 습윤 분위기여도 상관없다. 순화 어닐링의 분위기는, 건조 수소 가스여도 된다.

Cu, Hg, Ag, Pb, Cd, Co, Zn 및 Ni 중으로부터 1종 또는 2종 이상을 특정 농도로 함유하는 용액을 전자 강판과 접촉함으로써, 피막 밀착성이 향상되는 것을, 본 발명자들이 발견하였다.

이 효과에 대해서, 특정 이론에 구속되는 것은 아니지만, 이하의 메커니즘이 생각된다. 강판 표층측의 MnS, MnSe, MnTe의 일부는, Mn이 이들 원소(Cu 등)로 치환되어, Cu 등의 원소가 농화된다. Mn은 Cu 등의 원소에 비해 상대적으로 열전도율이 낮은 원소이다. 따라서, Mn이 Cu 등에 의해 치환된 개소는, 열전도율이 향상되어, 1차 재결정 어닐링이나 마무리 어닐링에서의 가열에 의한 열전달이 촉진되므로, 강판에서의 온도 분포가 균등해지기 쉽고, 강판 표면의 표면 조도가 억제되어, 후공정인 도포 공정에 있어서의 피막의 코팅액은 습윤성이 향상되어, 균일하게 도포할 수 있다. 베이킹 등에 의해 피막이 형성되는 단계에서도, 가열에 의한 온도 분포 및 코팅액의 도포 상태가 균등하므로, 피막 밀착성이 향상되는 것이 생각된다. 또한, MnS, MnSe, MnTe의 일부가 포르스테라이트 등의 피막 중에 존재하고 있어도, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 열전도율이 향상됨으로써, 변압기나 모터에서의 적층 철심에 있어서의 방열성 향상도 실현된다.

따라서, 전자 강판을, Cu, Hg, Ag, Pb, Cd, Co, Zn 및 Ni 중으로부터 1종 또는 2종 이상을 특정 농도로 함유하는 용액에 접촉하는 공정이, 마무리 어닐링 공정 이후, 절연 피막 도포 공정 이전에 행해져도 된다. 이에 의해, 절연 피막의 밀착성을 높일 수 있다.

[평탄화 어닐링을 실시하는 공정]

(절연 피막 도포)

계속해서, 마무리 어닐링 후, 강판에 절연성 및 장력 부여를 목적으로 하여, 예를 들어, 인산알루미늄 또는 콜로이달 실리카 등을 주성분으로 한 절연 피막이 강판의 표면에 도포된다.

(평탄화 어닐링)

그 후, 절연 피막의 베이킹 및 마무리 어닐링에 의한 강판 형상의 평탄화를 목적으로 하여, 평탄화 어닐링이 실시된다. 또한, 강판에 대하여 절연성 및 장력이 부여되는 것이면, 절연 피막의 성분은 특별히 한정되지 않는다. 또한, 본 실시 형태에서는, 수요가의 목적에 따라서는, 방향성 전자 강판에 자구 제어 처리가 실시되어도 되는 것은 말할 필요도 없다.

본 실시 형태에 관한 제조 방법에 의하면, Cu, Hg, Ag, Pb, Cd, Co, Zn 및 Ni 중으로부터 1종 또는 2종 이상을 특정 농도로 함유하는 용액을 전자 강판과 접촉함으로써, 강판 표층측의 MnS, MnSe, MnTe의 일부는, Mn이 이들 원소로 치환되어, 전열성이 향상되어 있다. 자구 제어 처리로서, 레이저 가공이나 전자빔 가공 등의 열 입력을 행하는 경우, 전열성이 향상되어 있음으로써, 균등한 열 입력이 가능하고, 자구 제어 효과의 현재화도 촉진된다. 이 점에서, 전자 강판을, Cu, Hg, Ag, Pb, Cd, Co, Zn 및 Ni 중으로부터 1종 또는 2종 이상을 특정 농도로 함유하는 용액에 접촉하는 공정은, 자구 제어 처리 전에 행하는 것이 바람직하고, 자구 제어 처리의 타이밍에 따라서, 당해 산과 접촉하는 공정을 마무리 어닐링 전에 행해도 되고, 마무리 어닐링 후에 행해도 된다.

이상의 공정에 의해, 최종적인 전자 강판을 제조할 수 있다. 본 실시 형태에 관한 제조 방법에 의하면, 자기 특성 및 피막 밀착성이 우수한 방향성 전자 강판을 제조할 수 있다.

자기 특성이 우수하다는 관점에서, 본 실시 형태에 관한 전자 강판에서는, 또한 자속 밀도 B8값이 제어되어도 된다. 구체적으로는, 본 실시 형태에 관한 전자 강판에 있어서, 자속 밀도 B8값은, 1.90T 이상이 바람직하고, 1.91T 이상이 보다 바람직하고, 1.92T 이상이 더욱 바람직하고, 1.93T 이상이 보다 한층 바람직하다. 여기서, 자속 밀도 B8값은, 전자 강판에 50Hz에서 800A/m의 자장을 부여했을 때의 자속 밀도이다. 자속 밀도 B8값이 1.90T 미만인 경우, 전자 강판의 철손값(특히, 히스테리시스손)이 커져 버리므로 바람직하지 않다. 자속 밀도 B8값의 상한값은, 특별히 한정되지 않지만, 현실적으로는, 예를 들어 2.0T로 해도 된다. 또한, 자속 밀도 등의 전자 강판의 자기 특성은, 공지된 방법에 의해 측정할 수 있다. 예를 들어, 전자 강판의 자기 특성은, JIS C2550에 규정되는 엡스타인 시험에 기초하는 방법, 또는 JIS C2556에 규정되는 단판 자기 특성 시험법(Single Sheet Tester: SST) 등을 사용함으로써 측정할 수 있다. 또한, 연구 개발에 있어서, 진공 용해로 등에서 강괴가 형성된 경우에서는, 실기 제조와 동등 사이즈의 시험편을 채취하는 것이 곤란해진다. 이 경우, 예를 들어, 폭 60mm×길이 300mm가 되도록 시험편을 채취하여, 단판 자기 특성 시험법에 준거한 측정을 행해도 상관없다. 또한, 엡스타인 시험에 기초하는 방법과 동등한 측정값이 얻어지도록, 얻어진 결과에 보정 계수를 곱해도 상관없다. 본 실시 형태에서는, 단판 자기 특성 시험법에 준거한 측정법에 의해 측정한다.

이렇게 하여 얻어진 전자 강판은, 변압기나 모터류의 제조 시에, 권철심이나 적철심으로 가공된다. 피막 밀착성이 높아, 가공 시나 장기 운전 시에 박리 등이 없는 것이나, 슬릿 가공 시에 발분이 억제되는 것은, 수요가로부터의 신뢰 획득의 중요한 요소가 되고 있다. 특히, 절연 피막은, 강판간의 절연성을 확보할 뿐만 아니라, 강판 표면에 장력을 부여하는 기능을 담당하고 있어, 1차 피막과 절연 피막의 피막 밀착성이 중요하다. 피막 밀착성이 우수하다는 관점에서, 본 발명의 일 양태에서는, 얻어진 전자 강판으로부터, 압연 방향으로 300mm, 압연 직각 방향으로 30mm의 길이를 갖는 시험편을 채취하고, 강판 표면에 점착 테이프를 첩부한 후, 시험편을 다양한 직경을 갖는 환봉에 압박하면서 180° 절곡하고, 계속해서 점착 테이프를 벗겼을 때, 점착 테이프의 절곡 부분에 절연 피막이 부착되지 않는 최소 직경으로 평가한다. 굽힘 박리 최소 직경이 작을수록 절연 피막의 밀착성이 양호하다는 것이며, 통상의 용도에서는 20mm 이하가 요구되고 있고, 최소 직경이 10mm 이하이면, 굽힘 밀착성이 우수하다고 판정해도 된다. 또한, 점착 테이프로서, 예를 들어, 투명한 테이프를 사용함으로써 절연 피막의 박리성을 용이하게 검지 가능하게 해도 상관없다. 또한, 본원 기술에 의한 절연 피막 밀착성 향상 효과는, 다른 강종에도 적용 가능하고, 예를 들어, 무방향성 전자 강판에 적용되어도 상관없다.

이상, 본 실시 형태에 관한 전자 강판에 대하여 설명하였다. 본 실시 형태에 관한 전자 강판은 상술한 본 실시 형태의 전자 강판의 제조 방법에 의해 제조할 수 있다. 단, 그 방법에만 한정되는 것은 아니다.

실시예

이하에, 실시예를 나타내면서, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 전자 강판의 제조 방법 및 전자 강판에 대해서, 보다 구체적으로 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시예는, 본 실시 형태에 관한 전자 강판의 어디까지나 일례에 지나지 않고, 본 실시 형태에 관한 전자 강판이 이하에 나타내는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

먼저, 질량％로, C: 0.04％, Si: 3.3％, Mn: 0.10％, S: 0.001％, Se: 0.001％, Te: 0.001％, 산가용성 Al: 0.005％, N: 0.003％, P: 0.007％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 강괴를 제작하였다. 해당 강괴를 1200℃에서 1시간 어닐링한 후, 열간 압연을 실시함으로써, 판 두께 2.3mm의 열연 강판을 얻었다. 얻어진 열연 강판을 최고 온도 1000℃에서 140초간 어닐링하고, 산세를 실시한 후에 중간 어닐링 및 용액 접촉 처리(산세를 겸함)를 사이에 두는 2회의 냉간 압연을 실시함으로써, 판 두께 0.23mm의 냉연 강판을 얻었다. 여기서, 중간 어닐링 후의 용액 접촉 조건(산세 조건)은 표 1에 나타내는 조건에서 행하였다.

계속해서, 얻어진 냉연 강판을, 습수소 분위기 또한 850℃에서 180초 동안, 1차 재결정 어닐링을 실시하였다. 다음에, 1차 재결정 어닐링 후의 강판의 표면에, MgO를 포함하는 어닐링 분리제를 물 슬러리의 상태로 도포하고, 건조시켰다. 그 후, 마무리 어닐링을 실시하고, 마무리 어닐링 후의 강판을 수세하였다. 그 후, 강판의 표면에, 인산알루미늄 및 콜로이달 실리카를 주성분으로 하는 절연 피막을 도포한 후, 절연 피막의 베이킹 및 강판의 평탄화를 목적으로 하는 평탄화 어닐링을 실시하였다.

이상에서 얻어진 방향성 전자 강판의 시료를 전단하여 응력 제거 어닐링한 후, 샘플 사이즈가 60mm×300mm인 단판 자기 특성 측정법(JIS C2556에 기재된 방법에 준거)을 사용하여, 각 본 발명예 및 비교예에 관한 방향성 전자 강판의 자속 밀도 B8값을 측정하였다. 여기서, B8값이란, 방향성 전자 강판을 50Hz에서 800A/m로 여기했을 때의 강판의 자속 밀도이다. 본 발명에서는, 샘플 5매의 평균값으로 하였다.

여기서, 방향성 전자 강판의 자속 밀도 B8값이 1.90T 이상인 조건을 양호(B)라고 판정하였다. 또한 자속 밀도 B8값이 1.91T 이상이 되는 조건을 최량(A)이라고 판정하였다. 그리고, 상기 이외를 불가(C)라고 판정하였다.

이상의 본 발명예 및 비교예의 제조 조건, 측정 결과, 및 평가를 표 1에 나타낸다.

표 1의 결과를 참조하면, 본 실시 형태의 조건을 충족하는 방향성 전자 강판은, 판정이 양호해지는 것을 알 수 있었다.

(실시예 2)

먼저, C: 0.08％, Si: 3.3％, Mn: 0.08％, S: 0.026％, 산가용성 Al: 0.03％, N: 0.008％, P: 0.005％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 강괴를 제작하였다. 해당 강괴를 1350℃에서 1시간 어닐링한 후, 열간 압연을 실시함으로써, 판 두께 2.3mm의 열연 강판을 얻었다. 얻어진 열연 강판을 최고 온도 1100℃에서 140초간 어닐링하고, 용액 접촉 처리(산세를 겸함)를 실시한 후에 냉간 압연을 실시함으로써, 판 두께 0.23mm의 냉연 강판을 얻었다. 여기서, 열연판 어닐링 후의 용액 접촉 조건(산세 조건)은 표 2에 나타내는 조건에서 행하였다.

여기서, 방향성 전자 강판의 자속 밀도 B8값이 1.91T 이상인 조건을 양호(B)라고 판정하였다. 또한 자속 밀도 B8값이 1.92T 이상이 되는 조건을 최량(A)이라고 판정하였다. 그리고, 상기 이외를 불가(C)라고 판정하였다.

이상의 본 발명예 및 비교예의 제조 조건, 측정 결과, 및 평가를 표 2에 나타낸다.

표 2의 결과를 참조하면, 본 실시 형태의 조건을 충족하는 방향성 전자 강판은, 판정이 양호해지는 것을 알 수 있었다.

(실시예 3)

먼저, 질량％로, C: 0.09％, Si: 3.3％, Mn: 0.09％, S: 0.023％, 산가용성 Al: 0.03％, N: 0.009％, P: 0.004％를 함유하고, 잔부가 표 3에 나타내는 성분과 Fe 및 불순물로 이루어지는 강괴를 제작하였다. 해당 강괴를 1350℃에서 1시간 어닐링한 후, 열간 압연을 실시함으로써, 판 두께 2.3mm의 열연 강판을 얻었다. 얻어진 열연 강판을 최고 온도 1100℃에서 140초간 어닐링하고, 용액 접촉 처리(산세를 겸함)를 실시한 후에 냉간 압연을 실시함으로써, 판 두께 0.23mm의 냉연 강판을 얻었다. 여기서, 열연판 어닐링 후의 용액 접촉 조건(산세 조건)은 용액 중의 Cu 농도: 0.001％, 용액(베이스): 염산, 용액의 pH: 3, 용액 온도: 70℃, 용액과 강판의 접촉 시간: 30초로 하였다.

여기서, 방향성 전자 강판의 자속 밀도 B8값이 1.93T 이상인 조건을 매우 양호(S)라고 판정하였다.

이상의 본 발명예 및 비교예의 제조 조건, 측정 결과, 및 평가를 표 3에 나타낸다.

표 3의 결과를 참조하면, 본 실시 형태의 조건을 충족하는 방향성 전자 강판은, 판정이 양호해지는 것을 알 수 있었다.

(실시예 4)

먼저, 질량％로, C: 0.09％, Si: 3.3％, Mn: 0.09％, S: 0.023％, 산가용성 Al: 0.03％, N: 0.009％, P: 0.004％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 강괴를 제작하였다. 해당 강괴를 1350℃에서 1시간 어닐링한 후, 열간 압연을 실시함으로써, 판 두께 2.3mm의 열연 강판을 얻었다. 얻어진 열연 강판을 최고 온도 1100℃에서 140초간 어닐링하고, 산세를 실시한 후에 냉간 압연을 실시함으로써, 판 두께 0.23mm의 냉연 강판을 얻었다. 여기서, 열연판 어닐링 후의 산세 조건은, 산세 용액 중의 Cu 농도: 0.000005％, 산세 용액: 염산, 산세 용액의 pH: 3, 산세액 온도: 70℃, 산세액과 강판의 접촉 시간: 30초로 하였다.

계속해서, 얻어진 냉연 강판을, 습수소 분위기 또한 850℃에서 180초 동안, 1차 재결정 어닐링을 실시하였다. 다음에, 1차 재결정 어닐링 후의 강판의 표면에, MgO를 포함하는 어닐링 분리제를 물 슬러리의 상태로 도포하고, 건조시켰다. 그 후, 마무리 어닐링을 실시하고, 마무리 어닐링 후의 강판을 용액에 접촉하는 것(산세를 겸함)을 실시하였다. 그 후, 강판의 표면에, 인산알루미늄 및 콜로이달 실리카를 주성분으로 하는 절연 피막을 도포한 후, 절연 피막의 베이킹 및 강판의 평탄화를 목적으로 하는 평탄화 어닐링을 실시하였다. 여기서, 마무리 어닐링 후의 용액 접촉 조건(산세 조건)은 표 4에 나타내는 조건에서 행하였다.

또한, 상기 시료를 30mm 폭으로 전단하여, 다양한 직경의 원통을 사용하여 굽힘 시험을 실시하였다. 여기서는, 절연 피막이 박리되지 않는 최소의 원통 지름(직경)을 박리 직경(mm)으로 하였다. 시험 방법은 다음과 같다. 각 시험 번호의 시험편에 대하여 8 내지 30mm의 곡률로 굽힘 시험을 실시하였다. 굽힘 시험은, 원통형 맨드럴 굴곡 시험기를 사용하여, 원통의 축 방향이 시험편의 폭 방향과 일치하도록, 시험기를 시험편에 설치하여, 시험편이 180℃ 구부러질 때까지 실시하였다. 굽힘 시험편의 표면에 점착 테이프를 첩부하고, 다양한 곡률로 굽힘 시험을 행한 후, 계속해서 점착 테이프를 벗겨, 점착 테이프의 절곡 부분에 절연 피막이 부착되어 있는지 확인함으로써, 박리 직경을 도출하였다.

여기서, 박리 직경이 20mm 이하인 조건을 양호(B)라고 판정하였다. 또한, 박리 직경이 10mm 이하로 되는 조건을 최량(A)이라고 판정하였다. 그리고, 상기 이외를 불가(C)라고 판정하였다.

이상의 본 발명예 및 비교예의 제조 조건, 측정 결과, 및 평가를 표 4에 나타낸다.

표 4의 결과를 참조하면, 본 실시 형태의 조건을 충족하는 방향성 전자 강판은, 판정이 양호해지는 것을 알 수 있었다. 또한, 각 시료에 대해서, 실시예 1 내지 3과 마찬가지의 방법으로 자속 밀도 B8값을 측정한 결과, 모두, 1.90T 이상의 양호한 결과가 얻어졌다.

(실시예 5)

질량％로, C: 0.0016％, Si: 2.74％, Mn: 0.22％, S: 0.0008％, 산가용성 Al: 0.87％, N: 0.0014％, P: 0.02％, Sn: 0.06％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 강괴를 제작하였다. 해당 강괴를 1080℃에서 1시간 어닐링한 후, 열간 압연을 실시함으로써, 판 두께 1.8mm의 열연 강판을 얻었다. 얻어진 열연 강판을 최고 온도 1050℃에서 120초간 어닐링하고, 용액 접촉 처리(산세를 겸함)를 실시한 후에 냉간 압연을 실시함으로써, 판 두께 0.25mm의 냉연 강판을 얻었다. 여기서, 열연판 어닐링 후의 용액 접촉 조건(산세 조건)은 표 5에 나타내는 조건에서 행하였다. 계속해서, 얻어진 냉연 강판을, 950℃에서 30초 동안, 1차 재결정 어닐링을 실시한 후, 절연 코팅을 실시하였다.

이상에서 얻어진 무방향성 전자 강판의 시료로부터, 외경: 125mm, 내경 100mm의 링 상태 코어를 펀칭하여, 20mm 두께(80매)로 적층한 후, 50Hz, 1.5T로 여자하여, 코어 온도 상승을 측정하였다.

여기서, 코어 온도 상승이 20℃ 이하인 조건을 양호(A)라고 판정하였다. 그리고, 상기 이외(20℃ 초과)인 경우를 불가(C)라고 판정하였다.

이상의 본 발명예 및 비교예의 용액 접촉 조건(산세 조건), 및 평가를 표 5에 나타낸다.

표 5의 결과를 참조하면, 본 실시 형태의 조건을 충족하는 무방향성 전자 강판은, 전열성이 향상되어 있기 때문에 방열성이 양호하므로, 적층 코어의 온도 상승이 억제되어, 판정이 양호해지는 것을 알 수 있었다.

Claims

질량％로, C: 0％ 초과 0.10％ 이하, Si: 2.5％ 이상 4.5％ 이하, Mn: 0.01％ 이상 5.0％ 이하, S, Se 및 Te 중 1종 또는 2종 이상의 합계: 0％ 초과 0.050％ 이하, 산가용성 Al: 0％ 초과 5.0％ 이하, N: 0％ 초과 0.015％ 이하, P: 0％ 초과 1.0％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지는 전자 강판을, 용액과 접촉하는 공정을 포함하고,
상기 용액이 Cu, Hg, Ag, Pb, Cd, Co, Zn 및 Ni 중으로부터 1종 또는 2종 이상을 함유하고, 각 원소의 농도의 합계가 0.00001％ 이상 1.0000％ 이하인 것을 특징으로 하는 전자 강판의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 전자 강판이, 상기 Fe의 일부 대신에, Cu: 1.0％ 이하, Sn: 1.0％ 이하, Ni: 1.0％ 이하, Cr: 1.0％ 이하, Sb: 1.0％ 이하, Bi: 1.0％ 이하로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것인 것을 특징으로 하는 전자 강판의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전자 강판과 상기 용액이 접촉하는 공정이 산세 공정이며, 상기 용액의 pH가 -1.5 이상 7 미만이고, 액온은 15℃ 이상 100℃ 이하이고, 상기 전자 강판이 상기 용액에 접촉하는 시간은 5초 이상 200초 이하인 것을 특징으로 하는 전자 강판의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 강판과 상기 용액이 접촉하는 공정이, 열연 공정 이후, 마무리 어닐링 공정보다 전인 것을 특징으로 하는 전자 강판의 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 강판과 상기 용액이 접촉하는 공정이, 마무리 어닐링 공정 이후, 절연 피막 도포 공정 이전인 것을 특징으로 하는 전자 강판의 제조 방법.