KR930011405B1 - 자속밀도가 우수한 방향성 규소강판의 제조방법 - Google Patents

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Description

자속밀도가 우수한 방향성 규소강판의 제조방법

제 1a도, 1b도,1c도,1d도는 최종 냉간압연전의 어닐링(annealing)후의 강판 표층부에서, 판두께의 10분지 1의 깊이의 위치에 있는 탄화물의 형태를 나타내는 투과전자 현미경 조직 사진도.

본 발명은, 자기 특성이 우수한 방향성 규소강판의 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 최종냉각 압연전에 어닐링 후의 냉각 방법에 연구를 가함으로서, 제품의 판두께를 얇게 만든 경우에 생기는 자속밀도의 열화방지를 하는 것이다.

방향성 규소강판은, 자기 특성으로서, 자속밀도가 높을 것과, 철손이 낮을 것이요구된다. 근년, 제조기술의 진보에 따라, 예를 들면 0.23mm의 판두께의 강판에서는 자속밀도 B₈(자화력 800A/m에 있어서의 수치): 1.92T의 것이 얻어지고, 또 철손 특성 W_17/50(50Hz에서 1.7T의 최대자화시의 수치)이 0.90W/kg과 같은 우수한 제품을 공업적 규모에서 생산할 수 있게 되었다.

이러한 우수한 자기 특성을 갖는 재료는, 철의 자화용이축인 1방위가 강판의 압연 방향으로 고도가 갖추어진 결정 조직으로 구성되는 것이다. 이러한 집합 조직은, 방향성 규소강판의 제조공정중, 최종마무리 어닐링시 소위오수(吳須)방위라고 칭하여지는 (110)1 방위를 갖는 결정입자를, 우선적으로 거대성장 시키는 2차 재결정이라고 불리우는 현상을 통해서 형성된다. 이 (110)1방위의 2차 재결정 입자를 충분히 성장시키기 위한 기본적인 요건으로서는, 2차 재결정 과정에서 (110)1방위 이외의 바람직하지 않은 방위를 갖는 결정입자의 성장을 억제하는 인히비터(inhibitor)의 존재와, (110)1방위의 2차 재결정 충분히 발달하기에 바람직한 1차 재결정 조직 형성이 불가결한 것은 주지의 사실이다.

여기에 인히비터로서는, 일반으로 MnS, MnSe, AIN등의 미세 석출물이 이용되고, 다시 여기에 더하여 Sb, Sn등의 입계편석형(粒界偏析型)의 성분을 복합첨가하여 인히비터의 효과를 보강하는 방법이 실행되고 있다. 종래, MnS 및 MnSe를 주요 인히비터로서 사용하는방법은, 2차 재결정입자가 작음으로, 철손의 저하에 유리했다. 그러나, 근년, 레이저 조사법 및 플라즈마 제트법등, 인공적으로 유사입계(類似粒界)를 도입하고, 자구세분화(磁區細分化)를 도모할 수 있게 되었음으로 철손이 저하하고, 2차 재결정 입자의 크기가 작아서 우위성이 상실되고, 이에 대신하여 자속밀도가 높은 것이 우위성을 점유하게 되었다.

자속밀도가 높은 방향성 규소강판을 얻는 방법은, 특공소 46-23820호 공개에 개시되어 있는 바와 같이.

a. 강(綱)중에 인히비터의 성분으로서 Al을 함유시키고,

b. 최종냉간 압연전에 어닐링 후의 냉각을 급냉(急冷)으로 하여 AIN을 석출시키고,

c. 최종냉간 압연의 압하율(壓下率)을 65%에서 95%로 높게한다.

이상, 3개의 면을 결합에 의하여 제조될 수 있다고 되어 있다.

그러나, 이 방법에 있어서는, 제품의 판두께가 얇아지면, 자속밀도가 급격히 열화한다고 하는 결점을 갖고 있고, 근년 지향되고 있는 바와같은, 예를들면 0.25mm 이하의 판 두께는 얇은 제품으로 B₈: 1.94T이상의 제품을 안정적으로 제조하는 것은 극히 곤란했다.

또 상기 특공소 46-23820호 공보의 실시예 1에서는 어닐링후, 100℃의 열탕중에 강판을 투입하여 급냉하는 기술이 개시되어 있지만, 급냉후의 탄화물(carbide)의 상에 관해서는 아무런 언급이 없다. 일반적으로 탄화물의 석출은 600℃ 이하에서 서냉한 경우, 고온에 있어서는 결정입계에 석출하고, 보다 저온이 되어 결정입내에 석출하게 된다. 이때, 보다 저온에서 석출시킨 쪽이 보다 미세한 탄화물이 고밀도로 석출하게 된다. 따라서 상그의 특공소 46-23820호 공보의 실시예 1에 의하면 1000℃→750℃까지의 냉각이 약 10초, 750℃→100℃까지의 냉각이 약 25초 임으로, 이 경우 수십 Å의 극히 미세한 탄화물이 석출하거나, 또는, 석출이 억제되어, 탄소가 강중에 과포화의 상태로 고용되어 있는 것으로 추정된다.

다음에 어닐링후의 냉각에 있어서, 탄화물 제어의 기술로서는, 특공소 56-3892호 공보에 개시되어 있는 방법이 있다. 이 방법은 2회 냉간압연에 있어서, 최종 냉간 압연전에 어닐링 후의 냉각에서 600℃에서 300℃까지의 사이를 150℃/min이상의 냉각 속도로 냉각하고, 냉각후의 고용 C를 증가시키는 것이다. 이에따라, 강중의 고용 C를 증가시키고, 또한 냉간압연시의 패스 사이에서의 시효 효과를 유효하게 작용시킴으로서, 자기 특성을 향상시킬 수 있다고 했다. 이와 같은, 고용 C의 효과는, 일반 냉연강판에서는, 잘 알려진 것이며, 냉간압연 전의 고용 C 및 고용 N이 증가한 경우에는, 냉간압연 후의 재결정 어닐링에 있어서의, 재결정 조직중의 (110)강도가 증가한다. 따라서, 방향성 규소강에서는 이 (110)입자가 2차 재결정의 핵이 되기 때문에, 결과적으로 2차 재결정 입자가 다수 형성되어 2차 재결정 입자가 세분화하고, 자기 특성이 향상하게 된다. 그러나, 이 방법에서도 판두께가 얇은 방향성 규소강판의 자속밀도를 높을 수는 없다.

이외에, 강중 C의 형태를 억제하고, (110)강도를 증가시키는 기술로서는 특개소 58-157917호 공보에 있어서, 100Å에서 500Å까지의 미세 탄화물을 다수, 중간 어닐링후의 냉각시에 석출시키는 기술이 개시되어있다. 이것은, 중간 어닐링 후 300℃까지 급냉하고, 300℃에서 150℃까지의 온도 범위를 8초에서 30초간에 걸쳐 서냉함으로서, 100Å에서 500Å크기의 미세 탄화물을 석출시키고, 이에 의하여 재결정후의 (110)강도가 증가하고, 자기 특성이 향상하는 것이다.

그러나, 이들의 방법으로 달성할 수 있는 자기 특성은 판두께가 0.3mm이고 자속밀도가 B₁₀에서 1.94T(B₈에서 1.92T)로 낮고 충분한 값이라고는 말할 수 없다.

또, 특개소 61-149432호 공보에는, 중간 어닐링에 계속되는 강온시에, 냉각 속도를 10℃/s이상으로 하고, 냉각 단계에서 1000℃에서 400℃까지의 사이에서 1%에서 30%까지의 가공 디스토션(distortion)을 부가한 후, 다음의 최종 압연을 100℃에서 400℃까지의 온도에서 실시하는 기술이 개시되어 있다. 이 방법은, 1000℃에서 400℃까지 극히 C의 확산속도가 빠른 온도범위에서 1%에서 30%까지의 가공 디스토션을 가하여 고밀도의 전위를 도입함으로서, 전위에서의 C의 미세한 석출을 도모하고, (110)강도를 높이는 것을 목적으로 하고 있다. 따라서, 전위중에 C가 미세하고 고밀도로 석출시키기 위하여, 가공은 압연롤로 실시되고, 또 석출 처리시의 냉각속도는 10℃/s 이상으로 빠르다. 그러나 이 방법에서도, 철손의 저감은 인정되어도, 자속밀도는 B₁₀에서 1.91T(B₈에서 1.89T)로 낮은 값 밖에 얻어지지 않는다.

이 발명은, 제품판 두께를 얇게한 경우에 생기는 자속 밀도의 열화를 방지하고, 높은 자속 밀도가 안정하게 얻어지는 동시에, 철손의 개선을 동시에 성취할 수 있는 방향성 규소강판의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명자들은, Sb를 첨가한 Al함유 방향성 규소 강판에 있어서, 최종 냉간압연전에 어닐링의 냉각시에 있어서 탄화물의 석출거동(析出擧動)이 크게 변화하는 것, 또한 Sb를 첨가한 Al함유 방향성 규소강판은 최종냉간압연후의 재결정 조직에 있어서, (110)강도보다도 (111)강도를 증가시키는 것이 유효하고, 특히, 최종 냉간 압연전에 어닐링의 냉각시에, 디스토션 부가하에서, 종래에 불리하다고한 200℃에서 500℃까지의 고온영역에서, 결정입자내에 석출시킨 탄화물이, {111}112강도를 증가시켜 {111}uvw 특히{111}110강도를 저감하는 효과가 있는 것, 이에 따라, 최종제품의 판두께에 관계 없이, 극히 높은 자속밀도가 안정하게 얻어지는 것을 새로 알아내고, 이 발명을 완성시킨 것이다.

즉, 이 발명의 요지는, 1회 또는 복수회의 냉간 압연에 의하여 산가용성 Al : 0.01wt% 이상, 0.15wt% 이하, 및 Sb : 0.005wt% 이상, 0.04wt% 이하를 인히비터 성분으로서 함유하는 조성을 갖는 규소강의 열간압연 강판을 최종 마무리 판두께에 까지 가공함에 있어서, 최종회의 냉간압연에 앞서서 연화 어닐링을 실시하고, 이어서 500℃이하의 온도까지 15℃/s 이상, 500℃/s 이하의 냉각 속도로 급냉하고, 급냉도달 온도에서 200℃까지의 온도범위에서, 0.005% 이상, 3.0% 이하의 범위의 미소 디스토션을 부가하고, 이 미소디스토션을 부가하는 동안, 또는, 그후 상기 온도범위 내의 온도에서 60초 내지 180초 동안 유지한 후 냉각하거나, 또는 2℃/s 이하의 냉각속도로 서냉함으로써, 탄화물 석출을 제어하고, 그 후에 압하율 80% 이상, 95% 이하로 최종 냉간 압연을 실시하고,이어서, 탈탄(脫炭)을 겸하여 1차 재결정 어닐링을 실시하고, 어닐링 분리제를 도포한 후, 2차 재결정 어닐링 및 순화 어닐링을 실시하는것을 특징으로 하는 자속밀도가 우수한 방향성 규소강판의 제조방법이다.

기타 본 발명의 구성은, 그 변형과 함께 이하에 상세한 설명에 있어서 명백해질 것이다.

우선, 이 발명의 기초가 된 실험결과에 관하여 설명한다.

Al을 함유하는 방향성 규소강판에 종래부터 잘알려진 첨가 성분인 Sb,Sn,Ge,Ni,Cu를 개별로 첨가하고, 단지 1회의 냉간 압연에 의하여 판두께 0.30mm의 제품을, 2회의 냉간압연에 의하여 판두께 0.23mm의 제품을 각각 실험적으로 제조했다.

최종 냉연의 입하율은 88%로 하고, 그 전의 어닐링은, 1회 압연에 의한 방법이 1150℃에서 90초, 2회 압연에 의한 방법이 1100℃에서 90초로 하고, 냉간 방법은, 80℃의 열탕중에 투입하여 급냉했다.

이들의 결과는 표 1에 나타내는 바와 같이 판 두께 0.30mm의 것은, 어느 것이나, 자속밀도가 높은 것이 얻어졌지만, 판 두께 0.23mm의 것에 관해서는, 총체적으로 자속밀도가 열화하고 있다.

[표 1]

그러나 상세히 이 결과를 검토하면, Sb를 첨가한 시료 No. 4는, 다른 5개 시료와 비교하여, 약간의 자속밀도가 향상되어 있다.

이 원인은 조사하기 위하여, 제품판두께 0.23mm의 시료에 관하여 탈탄 및 1차 재결정판의 집합조직, 및 중간 어닐링후 시료의 강중탄화물의 석출형태를 조사했다. 이들의 결과를 표 2에 정리하여 나타낸다.

[표 2]

표 2에 나타내는 바와 같이, Sb를 첨가한 시료 No. 4는 종래부터의 기술사상과달라, (110) 강도의 증가는 인정할 수 없고, 오히려 (111) 강도 ((222) 강도와 등가)가 비약적으로 증가되어 있음을 알 수 있다. 또한 최종 냉연전의 어닐링후의 탄화물의 형태가 상이하여, Sb를 첨가함으로서, 미세, 또한 고밀도의 석출 상태의 것, 또한, C의 고용상태의 것으로 부터 입자내에 다소 조대하게 석출하게 된다.

이에 대해서, Sn 및 Ge의 첨가로는 입자내에 고밀도, 미세하게 탄화물이 석출하고, 1차 재결정 조직의 (110) 강도가 비약적으로 증가함을 알았다.

Sb의 이와 같은 특수한 작용을 초래하는 원인은, 명백하지는 않지만, Sb의 결정입계(結晶粒界) 및 표면에 강하게 편석하는 경향이 이같은 탄화물의 석출 형태를 변화시키는 현상과 관계가 있는 것은 아닌가 하고 생각한다.

이러한 최종 냉연전의 탄화물의 형태변화를 보다 적극적으로 이용하기 위하여, 이하와 같은 실험을 다시 실시했다. 상기의 실험에서 사용한 Al 함유 방향성 규소강판에 Sb만을 첨가한 것과, 아무런 성분도 첨가하지 않은 것과를 사용하여, 통상방법의 2회 압연에 의한 방법으로 0.23mm의 판 두께의 제품을 실험적으로 제조했다. 이때, 최종 냉간압연의 압하율을 85%로 하고, 최종 냉간압연전의 어닐링(중간 어닐링)을 1100℃에서 90초의 조건으로 실시하고, 냉각조건을 하기와 같이 바꾸어 실시했다.

a : 500℃까지 50℃/s로 급냉하고, 이후, 유지열로에 삽입하여 0.5℃/s 내지 2℃/s의 극히 낮은 냉각 속도로 냉각했다.

b : 350℃까지 50℃/s로 급냉하고, 이후, 유지열로에 삽입하여 0.5℃/s 내지 2℃/s의 극히 늦은 냉각 속도로 냉각했다.

c : 350℃까지 50℃/s로 급냉하고, 즉시 0.5%의 스킨패스 압연을 실시한 후, 유지열로에 삽입하여 0.5℃/s 내지 2℃/s의 극히 늦은 냉각 속도로 냉각했다.

d : 150℃까지 50℃/s로 급냉하고, 이후, 유지열로에 삽입하여 0.5℃/s 내지 2℃/s의 극히 늦은 냉각 속도로 냉각했다.

e : 80℃의 열탕중에 침지했다. 냉각속도는 평균 62℃/s가 되고, 온도 강하후에는 80℃를 유지후 방냉(放冷)했다.

이상, 이들의 제품의 자속밀도와, 탈탄 및 1차 재결정판의 (110)강도, (222)강도, 디시 중간 어닐링판중의 탄화물의 석출상태를 조사했다. 이들의 조사결과를 표 3에 정리하여 나타냈다.

[표 3]

또, 제 1a도, 1b도, 1c도,1d도는 최종연간 압연전의 어닐링 후의 강판 표층부에서, 판두께의 10분지 1의 길이의 위치에서 촬영한 탄화물의 형태를 나타내는 투과 전자 현미경 조직 사진이다.

또,제 1a도에 있어서는 Sb첨가제, 냉각조건 e, 제1b도는 Sb 첨가제, 냉각조건 c, 제 1c도는 무첨가제, 냉각조건 e, 제 1d도는 무첨가재, 냉각조건 c의 각 시료에 관한 것이다.

표 3의 Sb 첨가제에 있어서, 중간 어닐링의 냉각조건이 C의 시료의 자속밀도가 각별히 향상하여 있음을 알 수 있다. 또 중간 어닐링 후의 탄화물은 제 1b도에서 나타내는 바와 같이 300Å에서 500Å까지의 크기의 것이 불규칙하게 석출되어 있다. 여기에 대해서, 동일 냉각 조건 C의 무첨가재의 경우는, 제 1d도에 나타내는 바와 같이 약 100Å의 미세한 탄화물이, 고밀도로 석출되어 있다.

무첨가재는 냉각 도중에 있어서, C의 조건과 같이, 스킨패스 압연가공 디스토션을 부가한 경우는 b와 비교하여 명료하게, 탄화물의 석출 사이트(Site)가 증가하고, 미세한 것이, 고밀도로 석출되어 있다. Sb첨가제의 경우는, 석출 사이트가 증가하지 않고, 다소 조대한 석출물이 되어 있다. 발명자들의 그후의 연구에 의하여, 이와 같은, 300Å 에서 500Å까지의 크기의 탄화물이 비교적으로 성글게 석출함으로서, 최종 냉간압연후의 탈탄, 어닐링에 의한 1차 재결정 조직의 (111) 강도가 증대하는 동시에, {111}uvw 특히 {111}110 강도가 감소하고,{111}112 강도가 증가하는 것을 알았다. {111}110 입자는 자속밀도 향상의 요인이 되는 (110)[001] 2차 입자의 성장을 억제하고, {111}112 입자는 (110)[001] 2차 입자의 성장을 촉진시키기 위하여, 결과로서, 표 3의 c의 조건에 표시하는 양호한 자속 밀도의 제품이 Sb첨가재에서 얻어지는 것으로 생각된다.

강중 Sb의 이와 같은 작용은, 아마도 Sb의 편석작용(偏析作用)과 관계하고, 탄화물의 석출 사이트가 되는 결정입자내의 기점에 Sb가 편석하여, 이것이 냉각시의 탄화물의 석출을 억제한 결과에 의한 것으로 생각된다.

이와 같은, Sb의 작용은 200℃에서 500℃까지의 고온역에서 특히 현저하고, 또 부가하는 디스토션의 양으로서는 0.1에서 3%라고 하는 극히 경도한 것으로 좋다. 또한 Sb의 탄화물 석출 억제 작용에 의하여, 고용 C의 양이 증가함으로, 최종 냉간 압연시에 있어서의 시효처리 효과가 더욱 고조된다고 하는 이점도 더해지는 것을 알았다.

0.5%의 미소한 디스토션의 스킨 패스 압연에 의한 디스토션은 강판의 표층부에 집중하는 것은, 지금까지 알려져 있는 사실이지만, 이 실험에 있어서도, 탄화물의 석출상태는 판두께 방향의 디시토션 양의 변화에 따라서 변화되어 있고, 판두께의 중심부에 감에 따라서, 그 석출 상태는 성글어진다.

이러한 탄화물의 석출상태가 판두께 방향을 따라서 변화하고 있는 것도, 이 실험이 성공한 이유의 하나로 생각되고, 이것을 적극적으로 이용하기 때문에, 레벨러에 의한 구부림 가공으로 0.5%의 디스토션을 부가하는 방법으로 동일한 실험을 실시한 바, 역시, 극히 양호한 결과를 얻었다.

탄화물 석출 처리로서 특개소 61-149432호 공보에 기재되어 있는 것은 1000℃ 에서 400℃의 고온도에서 압연롤에 의하여 판 두께 방향으로 균일하게 고밀도의 전위를 도입하는 방법으로, 더욱이 C의 석출 처리에 있어서의 냉각 속도가 10℃/s로 빠르다. 이것은 미세탄화물의 석출을 목표로 한 것이며, 제품의 집합조직으로서는 (110)[001] 강도의 증가를 도모하는 것이다.

또 특개소 58-15797호 공보에 기재되어 있는 기술도 100Å에서 500Å의 크기의 탄화물을 석출시키는 기술이지만, 이 경우, 석출 온도 영역이 300℃에서 150℃로 낮은 온도범위이며, 더욱이 Sb의 효과를 유효하게 사용하고 있지 않고, 석출과정에 있어서, 디스토션을 부가하는 등의 이 발명의 특징으로 하는 석출처리에 부수하는 특수한 연구를 고려되어 있지 않다. 따라서 탄화물 석출의 밀도가, 이 발명과는 결정적으로 상이하고, 상기 특개소 61-149432호 공보와 동일하게, (110)[001] 강도를 증가시키기 위하여, 고밀도로 석출시키는 것을 필수로 하는 기술이다.

이에 대해서, 이 발명에 있어서는, 1차 재결정 조직에 있어서{111}uvw 특히 {111}110 강도를 저하시키고, {111}112 강도를 증가시키기 위하여, 탄화물을 성글게 석출시키는 것이 긴요해진다.

다음에 이 발명에 있어서의 방향성 규소강 조성에 있어서의 화학성분 범위의 한정이유 및 호적성분 범위에 관하여 설명한다.

C는, 열간압연 조직개선에 필요하지만, 지나치게 많으면, 탈탄이 곤란함으로 0.035wt% 이상 0.090wt% 이하로 하는 것이 바람직하다.

Si는 지나치게 적으면 전기저항이 작아져서 양호한 철손특성을 얻을 수 없고, 한편 지나치게 많으면, 냉간 압연이 곤란해짐으로, 2.5wt% 이상 4.5wt% 이하의 범위가 바람직하다.

Mn은, 인히비터 성분으로서 이용할 수 있지만, 지나치게 많으면 용체화가 곤란함으로 0.05wt% 이상 0.15wt% 이하의 범위가 바람직하다. 여기에 S 또는 Se는, 상기 Mn과 결합하여 MnS 또는 MnSe를 형성하고 인히비터로서 유효하고, 그와 같은 MnS,MnSe를 미세하게 석출시키기 위한 S 및 Se의 성분 범위는 단속 및 병용 어느 경우에도 0.01wt% 이상 0.04wt% 이하가 바람직하다.

인히비터 성분으로서 이 발명에서는 특히, 산가용 Al과 N을 함유시키는 것이, 고자속밀도를 얻기 위하여, 불가결이고, 일정이상의 첨가를 필요로 하지만, 지나치게 많으면 미세 석출이 곤란해짐으로, 산가용 Al 은 0.01wt% 이상 0.15wt% 이하 및 N은 0.0030wt% 이상 0.020wt% 이하의 범위가 바람직하다.

또한, Sb를 강중에 함유시키는 것이, 이 발명에 있어서는 필수이고, Sb를 함유시킴으로서, 강중 C의 결정입계에의 석출 및 결정입내에의 석출을 억제할 수가 있게 된다. 이러한 작용을 초래하기 위해서는, Sb는 0.005wt% 이상 필요하지만, 0.04wt% 를 초과하면, 입계 취화(粒界 脆化)를 초래하여, 냉간압연이 곤란해지기 때문에. 0.005wt% 이상 0.040wt% 이하로 한다.

이상의 외에 또한, 자성 향상을 위하여 Cu, Cr, Bi, Sn, B, Ge등의 인히비터 보강 성분도 적절히 첨가할 수 있고, 그 범위도 공지의 범위로 좋다. 또 열간 취화(熱間 脆化)에 기인하는 표면 결함방지를 위하여 0.005wt% 이상 0.020wt% 이하의 범위의 Mo 첨가는 바람직하다.

다음에 제조공정에 대하여 설명한다.

이러한 강판의 제조공정에 관해서는공지의 제법을 적용하고,제조된 괴, 또는 슬러브를, 필요에 따라서 재생하고, 크기를 맞춘후, 가열하고, 열간압연한다. 열간압연후의 강대는 1회 냉간 압연 방법, 또는 복수회 냉간 압연 방법에 의하여 최종판 두께로 한다.

최종 냉간 압연 전의 어닐링은 AIN의 용체화를 위하여 850℃ 에서 1200℃의 범위의 고온이 필요하고 어닐링 후, AIN의 석출을 위한 500℃ 이하까지의 급냉처리가 필요하며, 동시에 C의 입계에의 석출 방지를 도모할 필요가 있다. 따라서 냉각 속도가 15℃/s 보다 늦으면, C가 입계(粒界)에 석출되고, 또한, 냉각속도가 500℃/s를 초과하면 냉각 후의 강판의 형상이 열화하기 때문에 15℃/s 이상, 500℃/s 이하로 한다.

이어서 급냉 도달 온도(최고치 500℃) 에서 200℃까지의 사이에 있어서 0.005% 이상 3.0% 이하의 범위의 디스토션을 부가하면서, 또한 부가한 후 일정온도에서 60초 내지 180초 동안을 유지한 후 냉각 하거나, 또는 2℃/s 이하의 속도로 냉각한다.

이것은 최종 냉연전이 어닐링 후에 있어서 300Å 에서 500Å의 크기의 탄화물을 입자내에 성글게 석출시키기 위함이고, 이 발명의 가장 중요한 사항이다. 이 처리를 냉각도달 온도의 최고치 500℃에서 200℃라고 하는 고온범위에서 실시하고, 또 이 온도범위에서 디스토션을 부여하는 점이 종래에 없는 전혀 새로운 점이고, 비교적 C의 확산 속도가 빠르고, 탄화물이 조대화하는 것, 디스토션의 부가로, 탄화물의 석출 포인트가 증가하고,미세탄화물이 고밀도로 석출하는 것, Sb의 편석효과(偏析效果)로 탄화물의 결정입계, 결정입자내에의 석출을 억제할 수 있는 것, 라고 하는 3자의 균형에 의하여, 목적하는 크기 및 밀도의 탄화물의 석출제어가 이루어지는 셈이다.

따라서 이 탄화물 석출 처리의 온도 범위가 500℃를 초과하면, 탄화물의 크기가 지나치게 커지고, 반대로 200℃보다 낮으면 지나치게 작아져서, 어느 것도 부적합하다. 여기에서 특히, 바람직한 온도 범위는 450℃이하 300℃이상이다.

또 유지시간은 60초 보다 짧으면, 충분히 탄화물이 조대화(粗大化)하지 않고, 180초 보다 길면, 탄화물의 조대화가 지나치게 되는 동시에, 석출수도 증가하고, 또한 고용 C의 양도 지나치게 감소하여 바람직하지 않다.

정온보정처리(定溫保定處理)를 대신하여 서냉 처리로 하는 경우는 2℃/s이하의속도로 냉각하는 것이 필요하다. 급냉후 즉시 디스토션을 부가하거나, C의 석출 처리 이전 500℃에서 200℃의 사이의 온도로 디스시토션을 부여하는 것이 필요하고, 이에 의하여 탄화물의 극단적인 조대석출(粗大析出)을 방지할 수 있다. 이 부가하는 디스토선량이 0.005%보다 적으면 탄화물이 조대화되고, 반대로 3.0%보다 많으면 탄화물이 미세 고밀도로 석출되어 버린다. 따라서, 부가하는 디스토션량은 0.005%이상 3.0% 이하의 범위로 한다.

디스토션 부가방법은, 압연롤에 의한 스킨 패스 및 벤딩롤에 의한 구부림 가공 및 레벨러롤에 의한 디스토션부가,쇼트 블러스트 등 종래의 여하한 방법도 좋은 것은 자명하다.

그후, 강판은 최종냉연으로 처리되지만, 이때, 고자속밀도를 얻기 위해서는, 종래 부터 공지와 같이 80%에서 95%의 범위의 압하율로 하는 것이 필요하다.

또, 이 압연 도중에 있어서, 종래 부터 공지의 시효처리 및 온간 압연(溫簡壓延)을 실시하는 것은 이 발명의 경우, 강중, 고용 C가 높기 때문에, 더욱 유효하다. 그리고, 이때의 시효 온도도 200℃이상 400℃이하의 범위가 유리하게 적합하다. 이 시효온도는 400℃를 초과하면, 석출 탄화물의 형태 변화가 생기고, 이 발명의 목적을 손상하고, 반대로 200℃보다 낮은 경우에는 고용 C 혹은 고용 N의 전위에의 고착이 불충분하고 그 이상의 특성 향상을 소망할 수 없게 된다.

최종 압연의 압하율은 공지와 같이 80%에서 95%의 범위가 필요하며, 80%보다 적으면, 고자속 밀도를 얻을 수 없고, 95%를 초과하면 2차 재결정이 곤란해진다.

최종 압연 후의 강판은 탈지처리(脫脂處理)가 실시된 후, 탈탄 및 1차 재결정 어닐링이 된다. 이어서 MgO를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 도포한 뒤에, 코일상으로 감겨져 최종 마무리 어닐링으로 처리되고, 그후 필요에 따라서 절연 코팅이 실시되지만, 레이저 및 플라즈마, 기타의 수법에 의하여 자구(磁區)세분화처리를 실시할 수 있음은 말할 나위도 없다.

[실시예]

[실시예1]

표 4에 나타내는 강괴, B,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M 이 이 발명의 적합강 11강종이며, A,C의 비교강 2강종과 합계 13강종을 상법에 따라서 열간 압연하고, 판두께 2.2mm의 열연코일로 했다.

[표 4]

그후, 1000℃에서 90초간의 통상 어닐링을 실시한 후, 냉간 압연으로 1.50mm의 중간 판두께로 했다. 또한 1100℃에서 90초간의 어닐링을 실시한 후, 350℃까지 60℃/s의 급냉을 한후, 벤딩 롤을 구비한 서냉 박스를 통해서 2℃/s로 1.5%의 디스토션을 부가하면서, 200℃까지 서냉한 후, 대기중에서 냉각했다.

이 다음에, 0.22mm의 최종 판 두께로 냉연한 후, 전해탈지(電解脫脂)를 실시하고, 습수소(濕水素)중에서 850℃ 2분간의 탈탄 및 1차 재결정 어닐링을 실시하고 5% TiO₂를 함유하는 MgO를 도포하고, 1200℃, 10시간의 최종 마무리 어닐링을 실시했다. 이후에, 표면에 장력 코팅을 실시하고, 일부는 공지의 플라즈마 제트법에 의한 10mm의 피치 자구 세분화 처리를 실시했다. 자구 세분화 처리 전후의 자기 특성을 아울러, 표 5에 나타낸다.

[표 5]

주 * 플라즈마 제트법에 의하여 10mm 피치의 자구세분화 처리를 실시한 것

표 5에 의하여, 발명예는 비교예에 비해서 우수한 자속 밀도, 철손을 나타내고 있고, 발명예의 자속 밀도는 최고 B₈: 1.946T의 치를 나타내고 있다. 또한 자구 세분화 처리는, 자속 밀도에 거의 영향이 없고 철손의 대폭적인 개선이 보인다.

[실시예 2]

표 4에 나타내는 강괴 F를 상법을 따라서 열간 압연하고, 2.4mm, 2.2mm, 2.0mm 및 1.5mm의 열연강판으로 만들었다. 2.4mm와 2.2mm의 열연강판은 각각 1175℃에서 9초간 1150℃에서 90초간 어닐링한 후, 400℃까지 50℃/s의 평균 냉각 속도로 급냉한 후, 온간 스킨 패스 압연기로 2%의 디스토션을 부가하고, 1.5℃/s의 평균 냉각 속도로 250℃까지 서냉한 후, 수중에 담금질했다. 그후 각각 0.30mm와 0.28mm의 최종 판두께로 냉간 압연 했지만, 각각, 1.3mm와 1.0mm의 판두께로 두께가 감소했을 때, 2분할 하고, 한쪽은, 그대로 냉간압연을 속행하고, 다른 한쪽은 300℃에서 2분간의 시효 처리를 실시하여, 다시 냉간 압연을 속행하고 최종판 두께로 했다.

또, 2.0mm 및 1.5mm의 열연강판은 1000℃에서 90초간의 통상 어닐링을 실시한 후 자연 방냉하고, 다시, 각각 1.4mm 및 1.1mm의 판 두께로 냉간 압연한 후, 1100℃ 에서 90초간 어닐링한 후, 350℃까지 60℃/s의 평균 속도로 급냉한 후, 온간 레벨러로 1.0%의 디스토션을 부가한 후, 320℃에서 120초간 보정한 후, 로에서 꺼내어서 자연 방냉했다. 그후, 각각, 0.20mm 및 0.15mm의 최종판 두께로 냉간압연 했지만, 각각 0.70mm 및 0.55mm의 판두께로 두께가 감소했을 때, 2분할하고, 한쪽은 그대로 냉간 압연을 속행하고, 다른 한쪽은 300℃에서 2분간의 시효처리를 실시하고, 다시 냉간압연을 속행하여, 최종판 두께로 했다. 최종 냉간 압연후, 탈지하고, 습수소중에서 850 ℃에서 2분간의 탈탄 및 1차 재결정 어닐링을 실시하고, 2%의 SrSO₄를 함유하는 MgO를 도포하여, 1200℃, 10시간의 최종 마무리 어닐링을 실시했다. 그후, 표면에 장력 코팅을 실시하고, 일렉트론 빔을 5mm 피치로 조사하고, 자구세분화 처리를 실시했다. 이들의 자기특성을 표 6에 나타낸다.

[표 6]

주 * 냉간압연 도중에서 300℃ 2분간의 시효처리를 실시한 것.

표 6에서, 자속밀도는 최종판 두께가 0.15mm로 얇아져도 우수한 값이 얻어지는 것을 나타내고 있다. 또한, 냉간 압연도중의 시효처리는, 자속밀도에의 영향은 거의 보이지 않지만, 철손이 크게 개선되어 있음을 알 수 있다.

[실시예 3]

표 4에 나타내는 괴상 G를 상법에 따라서 열간 압연하고, 판두께 2.0mm의 열연 코일로 만들었다. 그후 1000℃에서 90초간의 노멀(normal)어닐링을 실시한 후, 냉간 압연으로 1.5mm의 중간 판 두께로 했다. 이 강판을 3분할하고, 1100℃에서 90초간의 중간 어닐링을 실시했지만, 냉각 조건을 바꾸고, 하나는 80℃의 열탕속에서 냉각했다(조건(Ⅰ)). 다른 하나는 350℃까지 60℃/s의 평균 냉각 속도로 냉각한 후, 벤딩 롤에 의하여 0.5%의 가공 디스토션을 가하면서 2분간을 걸려서, 300℃까지 서냉한 후, 대기 방냉했다(조건(Ⅱ)). 나머지 하나는 400℃까지 60℃/s 의 평균 냉각 속도에서 냉각한 후 2℃/s의 냉각 속도에서 250℃까지 냉각한 후, 대기 방냉했다(조건(Ⅲ)).

이들의 강판은 다시 2분할하고, 한쪽은 통상의 냉간 압연으로 0.20mm의 최종판 두께로, 다른 한쪽은 250℃의 온도에서의 온간 압연을 실시하여, 0.20mm의 최종판 두께로 했다. 다시 최종냉간 압연후, 탈지하고, 습수소중 860℃ 2분간의 탈탄 및 1차 재결정 어닐링을 실시하여 10%의 TiO₂를 함유하는 MgO를 도포하여, 1200℃, 10시간의 최종 마무리 어닐링을 실시했다. 그후, 표면에 장력 코팅을 실시하고, 자기 특성을 측정했다. 이들의 측정 결과를 표 7에 나타낸다.

[표 7]

주 * 250℃의 온도에서 최종냉간 압연을 실시한 것.

표 7에서 냉각 조건(Ⅰ),(Ⅱ)의 비교예를 비교하여 냉각 조건(Ⅱ)의 발명예는 자속밀도, 철손과 함께 뛰어난 수치를 나타내고 있고, 최종 냉간 압연전의 어닐링의 냉각에 있어서 500℃ 내지 200℃의 온도 범위내에서의 미소한 디스토션의 부가가, 자기특성의 개선에 유효한 것을 알 수 있다.

이 발명은 Al과 Sb를 함유하는 규소강판을 사용하여, 최종 냉연 전에 어닐링 후의 냉각 과정에서 제어 냉각과 미소 디스토션의 부가등을 실시함으로서, 판두께가 얇아져도 자속 밀도가 높은 방향성 규소강판을 안정하게 제조할 수 있도록 한 것으로, 이 발명에 의하여 제조하는 방향성 규소강판은, 트란스의 철심등으로 사용하는 것이 바람직하다.

Claims (7)

1. 필수성분으로서 C : 0.035~0.090중량%, Si : 2.5~4.5중량%, Mn : 0.05~0.15중량%, Al : 0.01~0.15중량%, N : 0.0030~0.020중량%, 및 Sb : 0.005~0.04중량%을 함유하고, 첨가하는 것이 바람직한 성분으로서, S,Se 또는 S 및 Se : 0.01~0.04중량%, Cu,Cr,Bi,Sn,B,Ge : 0.005~0.30중량%, Mo : 0.005~0.020중량%을 1종 또는 2종 이상을 선택적으로 함유하는 방향성 규소강의 열간 압연 강판을 1회 또는 복수회의 냉간 압연에 의하여, 최종 마무리 판 두께에 까지 가공함에 있어서, 최종회의 냉간 압연에 앞서 연화어닐링을 실시하고, 계속하여 500℃ 이하의 온도까지 15℃/s이상, 500℃/s이하의 냉각 속도로 급냉하고, 급냉 도달 온도에서 200℃까지의 온도범위에서, 0.005%이상, 3.0%이하의 범위의 미소 디스토션을 부가하고, 이 미소 디스토션을 부가하는 동안, 또는 미소 디스토션 부가후 상기 온도범위내의 온도에서 60초 내지 180초동안 유지한 후 냉각하거나 또는 2℃/s이하의 냉각 속도로 서냉함으로써, 탄화물석출을 제어하고, 그 후에 압하율 80%이상, 95% 이하에서 최종 냉간 압연을 실시하고, 이어서, 탈탄을 겸하는 1차 재결정 어닐링을 실시하고, 어닐링 분리제를 도포한 후, 2차 재결정 어닐링 및 순화 어닐링을 실시하는 것을 특징으로 하는 자속 밀도가 우수한 방향성 규소강판의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 최종판 두께가 0.15mm이상에서 0.25mm이하까지인 자속밀도가 우수한 방향성 규소강판의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 최종 냉간 압연중에 있어서의 강판 온도가, 200℃이상에서 400℃이하인 자속밀도가 우수한 방향성 규소강판의 제조방법.
4. 제 1항에 있어서, 최종 냉간 압연이, 그 압연도중에서, 200℃이상에서 400℃이하까지의 온도범위에서의 시효처리를 실시하는 단계를 포함하는 자속밀도가 우수한 방향성 규소강판의 제조방법.
5. 제 1항에 있어서, 미소디스토션 부가 방법이 강판 긴쪽방향의 장력에 의하는 자속 밀도가 우수한 방향성 규소강판의 제조방법.
6. 제 1항에 있어서, 미소디스토션 부가 방법이 롤에 의하는 구부림 디스토션에 의하는 자속 밀도가 우수한 방향성 규소강판의 제조방법.
7. 제 1항에 있어서, 미소디스토션 부가 방법이 쇼트 블러스트에 의하는 자속 밀도가 우수한 방향성 규소강판의 제조방법.