KR102239708B1 - 방향성 전자 강판 및 그의 제조 방법 - Google Patents

방향성 전자 강판 및 그의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

자기 특성이 우수함과 함께, 생산성이 좋은 코일 어닐링에 의한 2차 재결정 방위 제어에 의해 제조 가능한 방향성 전자 강판을 제공한다. 특정의 성분 조성을 갖고, ND 회전축에 대한 이상 Goss 방위로부터의 어긋남각 α와, TD 회전축에 대한 이상 Goss 방위로부터의 어긋남각 β로부터 구해지는 어긋남각 (α2＋β2)1/2의 평균값이 5.0° 이하이고, β≤0.50°인 결정립의 면적률: Rβ가 20％ 이하인, 방향성 전자 강판.

Description

방향성 전자 강판 및 그의 제조 방법
본 발명은, 방향성 전자 강판(grain-oriented electrical steel sheet)에 관한 것으로서, 특히, 저감된 철손을 갖는 방향성 전자 강판에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 상기 방향성 전자 강판의 제조 방법에 관한 것이다.
방향성 전자 강판은, 변압기나 발전기 등의 전기 기기의 철심 재료로서 이용되는 연자기 특성 재료(soft magnetic material)로서, 철의 자화 용이축인 <001>방위가 강판의 압연 방향으로 고도로 정돈된 집합 조직(texture)을 갖는다. 이러한 집합 조직은, 고스(Goss) 방위라고 칭해지는 (110)[001]방위로 배향한 결정립을 우선적으로 거대 성장시키는 2차 재결정 어닐링에 의해 형성된다.
2차 재결정립의 (110)[001]방위(이하, 「이상(ideal) Goss 방위」라고 칭함)로의 집적도는, 이상 Goss 방위로부터의 2차 재결정립 방위의 「어긋남각(deviation angle)」에 기초하여 평가할 수 있다. 그리고, 상기 어긋남각은, 3개의 회전축, 즉, 압연면 법선 방향(Normal Direction, ND)축, 압연 직각 방향(Transverse Direction, TD)축 및, 압연 방향(Rolling Direction, RD)축의 각각에 있어서의 어긋남각으로 구분하여 고려할 수 있고, 상기 각 회전축에 있어서의 어긋남각 α, β 및, γ가, 방향성 전자 강판의 자기 특성(magnetic properties)에게 부여하는 영향이 논의되어 있다.
ND축에 있어서의 어긋남각인 α각에 있어서는, α각이 작을수록 방향성 전자 강판의 자속 밀도가 향상하고, 철손이 향상하는 것이 알려져 있다. 또한, RD축에 있어서의 어긋남각인 γ각은, 자화 용이축 <001>로부터의 각도에는 영향을 미치지 않기 때문에, 자속 밀도, 철손으로의 영향은 작은 것이라고 생각되어 있다.
또한, 비특허문헌 1에는, 단결정에 있어서, TD축에 있어서의 어긋남각인 β각이 철손에 미치는 영향에 대해서 기재되어 있다. 비특허문헌 1에 의하면, β각이 2.0°일 때에 철손이 가장 양호하고, β각이 0°에 근접할수록 자구폭(magnetic domain width)이 증대하여 철손은 증가한다.
그래서, 특허문헌 1에는, 철손을 개선하기 위해, 이상 Goss 방위로부터의 어긋남각을 8° 이하로 한 방향성 전자 강판이 제안되어 있다. 마찬가지로, 특허문헌 2에는, 어긋남각을 5° 이하로 한 방향성 전자 강판이 제안되어 있다.
그러나, 특허문헌 1, 2와 같이, 단순히 「어긋남각」을 규정하는 경우, 당해 어긋남각은, α각과 β각의 합성각을 의미한다. 그 때문에, 합성각으로서의 어긋남각을 저감했다고 해도, β각이 0°에 근접하는 경우에는, 비특허문헌 1의 개시로부터 예상되는 바와 같이, 반드시 철손을 저감할 수 있다고는 말할 수 없다.
한편, β각에 착안한 기술로서는, 예를 들면, 특허문헌 3∼5에 개시된 기술이 있다. 특허문헌 3, 4에서는, β각을 4.0° 이하로 한 방향성 전자 강판이 제안되어 있다. 또한, 특허문헌 5에서는, 2차 재결정립 내에 있어서의 압연 방향을 따른 β각의 변화율의 평균값이 0.018∼0.06°/㎜인 방향성 전자 강판이 제안되어 있다.
일본공개특허공보 평07-268567호 일본공개특허공보 2009-155731호 일본공개특허공보 소59-177349호 일본특허공고공보 소57-061102호 일본특허공보 제5286872호
IEEE Trans. Magn. 1996, Vol.32, No.2, p.572-589
그러나, 방향성 전자 강판에 있어서의 β각의 제어에는, 다음과 같은 문제가 있다.
비특허문헌 1은, β각을 2.0°로 함으로써 철손을 저감할 수 있는 것을 나타내고 있지만, 일반적인 방향성 전자 강판에 있어서 β각을 2.0°로 하는 것은 이하의 이유에 의해 불가능했다. 즉, 일반적인 방향성 전자 강판의 제조 공정에 있어서는, 강판을 코일 형상으로 감은 상태로 2차 재결정 어닐링이 행해지고, 그 후, 상기 코일을 권해하여(uncoiled) 평탄화 어닐링이 실시된다. 그 때문에, 제품판, 즉, 평탄화 어닐링 후의 방향성 전자 강판에 있어서의 β각은, 2차 재결정 어닐링 시의 코일의 만곡률에 따라서 변화한다. 예를 들면, 코일 직경이 1000㎜인 경우, 압연 방향이 길이 10㎜ 당 0.57°, β각이 변화하게 된다. 따라서, 2차 재결정 입경이 10㎜ 정도 이상인 방향성 전자 강판의 경우, 제품판 전체에 있어서의 β각을, 단결정의 경우에 가장 철손이 양호해지는 2.0°로 하는 것은 원리적으로 불가능하다.
또한, α각 및 β각을 저감하기 위해, 즉 방위 집적도를 향상시키기 위해, 예를 들면, 최종 냉연에 있어서의 압하율을 높이는 등의 방법이 고려된다. 그러나, 그러한 방법을 채택한 경우, 거의 필연적으로 2차 재결정 입경이 조대화(coarsening)하기 때문에, 강판을 코일 형상으로 감은 상태로 2차 재결정 어닐링을 행하는 방법으로는 철손을 충분히 저감할 수 없다.
그래서, 특허문헌 3, 4에서는, β각을 4.0° 이하로 하기 위해, 압연 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 파형상(wavy shape)을 강판에 부여한 상태로 2차 재결정 어닐링을 행하고, 그 후, 강판을 평탄하게 교정하고 있다. 상기 방법은 원리적으로 올바르지만, 파형상의 부여와 교정을 행할 필요가 있기 때문에 생산성이 낮아, 공업적인 방향성 전자 강판의 제조에는 적합하지 않다는 문제가 있었다.
또한, 특허문헌 5에서는, 2차 재결정 어닐링 시의 코일의 지름을, 2000∼6200㎜로 크게함으로써 β각을 제어하고 있다. 그러나, 이 방법으로는, β각이 0.5° 이하가 되는 경우에는, 오히려 철손이 대폭으로 증가해 버리기 때문에, 자구 세분화 처리가 필수가 된다는 문제가 있었다.
본 발명은, 상기 사정을 감안하여, 자기 특성이 우수함과 함께, 생산성이 좋은 코일 어닐링에 의한 2차 재결정 방위 제어에 의해 제조 가능한 방향성 전자 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 생산성이 우수한 상기 방향성 전자 강판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 행했다. 이하, 본 발명을 유도함에 이른 실험 결과에 대해서 설명한다.
우선, 성분 조성이 상이한 강 A, 강 B의 각각으로 이루어지는 2종류의 강 슬래브를, 각각 복수 준비했다. 강 A 및 강 B의 성분 조성은, 다음과 같다. 또한, 성분 조성에 관한 「％」는, 특별히 언급하지 않는 한 「질량％」를 의미하고, 「ppm」은, 특별히 언급하지 않는 한 「질량ppm」을 의미한다.
(강 A)
C: 0.030％,
Si: 3.4％,
Mn: 0.10％,
Sb: 0.07％,
P: 0.05％,
sol.Al: 60ppm,
N: 30ppm,
S: 20ppm,
Se: 1ppm 및,
잔부의 Fe 및 불가피 불순물.
(강 B)
C: 0.050％,
Si: 3.4％,
Mn: 0.08％,
Sb: 0.03％,
P: 0.10％,
Sb: 0.03％,
sol.Al: 60ppm,
N: 30ppm,
S: 25ppm,
Se: 1ppm 및,
잔부의 Fe 및 불가피 불순물.
다음으로, 상기 강 슬래브를 1220℃까지 가열한 후, 열간 압연하여, 판두께: 2.4㎜의 열연 강판으로 했다. 그 후, 상기 열연 강판에, 1050℃에서 30초의 열연판 어닐링(hot band annealing)을 실시했다. 상기 열연판 어닐링에 있어서는, 냉각 시의 900∼700℃ 사이에 있어서의 체류 시간(t900-700℃)을 열연 강판에 따라 변화시켰다. 700℃ 이하의 온도역에서는, 냉각 속도: 40℃/sec로 상온까지 냉각했다.
상기의 순서로 얻은, 어닐링된 열연 강판의 단면 조직을 조사했다. 도 1은, 강 A로 이루어지는 슬래브로부터 얻은, 어닐링된 열연 강판의 단면 조직의 예이다. 어닐링된 열연 강판에 있어서의 평균 결정 입경은, 대략 100∼150㎛였다. 도 2는, 열연판 어닐링의 냉각 시에 있어서의 900∼700℃ 사이의 체류 시간(t900-700℃)과, 어닐링된 열연 강판에 있어서의 입자경이 1㎛ 이상인 탄화물의 면적률(RC) 의 관계를 나타내는 도면이다. 도 2로부터, RC는, C 함유량이 많은 강 B의 쪽이 강 A보다도 높고, 또한, t900-700℃가 길수록 RC가 낮은 것을 알 수 있다.
다음으로, 어닐링된 상기 열연 강판에, 최고 도달 온도가 220℃가 되는 조건으로 냉간 압연을 실시하여, 최종 판두께 0.23㎜의 냉연 강판을 얻었다. 이어서, 얻어진 냉연 강판에, 탈탄 어닐링을 겸하는 1차 재결정 어닐링을 실시했다. 상기 1차 재결정 어닐링의 조건은, 균열(soaking) 온도: 840℃, 균열 시간: 120초, 수소 분압: 55％, 질소 분압 45％ 및, 노점(dew point) 55℃로 했다.
얻어진 1차 재결정 강판의 표면에, MgO를 주제로 하는 어닐링 분리제를 15g/㎡ 도포하여 건조하고, 상기 강판을 권취하여 코일로 했다. 이때, 상기 코일의 내경은 500㎜, 외경은 1500㎜로 했다.
다음으로, 상기 코일에 대하여 2차 재결정 어닐링을 실시했다. 상기 2차 재결정 어닐링에서는, 맨 처음에 질소 분위기 중에서, 속도 15℃/h로 800℃까지 승온하고, 이어서, 800∼850℃ 사이의 승온 속도 5℃/h로 850℃까지 승온했다. 850℃에서 50시간 보정(held)한 후, 수소 분위기로 전환하여, 1180℃에서 5h 유지했다.
상기 2차 재결정 어닐링 후, 60％의 콜로이달 실리카와 인산 알루미늄으로 이루어지는 코팅제를, 강판의 표면에 도포하고, 건조했다. 이어서, 질소와 수소의 혼합 분위기 중에서, 835℃로 20초의 평탄화 어닐링을 행하여 형상 교정하여, 제품으로서의 방향성 전자 강판을 얻었다.
얻어진 방향성 전자 강판으로부터, 코일 지름이 1000㎜의 위치에서 시험편을 채취하고, 엡스타인 시험(Epstein test)에 의해 상기 시험편의 자기 특성을 평가했다. 상기 자기 특성으로서는, 자화력 800A/m에 있어서의 자속 밀도(B8) 및 최대 자속 밀도 1.7T, 주파수 50㎐에 있어서의 철손(W17/50)을 측정했다.
또한, X선 라우에법(Laue method)을 이용하여, 720㎜×280㎜의 측정 영역에 있어서의 2차 재결정립 방위를 2㎜ 피치로 측정하고, ND 회전축에 대한 이상 Goss 방위로부터의 어긋남각 α와, TD 회전축에 대한 이상 Goss 방위로부터의 어긋남각 β를 구했다. 얻어진 α와 β를 이용하여, 각 측정 위치에 있어서의 <100>방향으로부터의 어긋남각인 (α2＋β2)1/2를 산출하고, 추가로 모든 측정 위치에 있어서의 (α2＋β2)1/2의 평균값을 구했다.
도 3은, t900-700℃와 자속 밀도(B8)의 관계를 나타내는 도면이다. 도 3으로부터, 강 A, 강 B의 어느 것에 있어서나, t900-700℃가 길수록 자속 밀도가 향상하는 것을 알 수 있다. 또한, 도 4는, t900-700℃와, 철손(W17/50)의 관계를 나타내는 도면이다. 도 4로부터, 강 A에서는 t900-700℃가 길수록 철손이 증가하는 한편, 강 B에서는 상기 체류 시간이 길수록 철손이 저하하는 것을 알 수 있다.
다음으로, <100>방향으로부터의 어긋남각인 (α2＋β2)1/2의 평균값과 자기 특성의 상관을 조사했다. (α2＋β2)1/2의 평균값과 자속 밀도의 관계를 도 5에, (α2＋β2)1/2의 평균값과 철손의 관계를 도 6에, 각각 나타낸다. 도 5로부터, (α2＋β2)1/2의 평균값과 자속 밀도의 사이의 상관은 매우 높고, (α2＋β2)1/2의 평균값이 5° 이하이면 양호한 자속 밀도(B8>1.92T)가 얻어지는 것을 알 수 있다. 한편, 도 6으로부터, (α2＋β2)1/2의 평균값과 철손의 관계는, 강 A와 강 B에서 상이한 것을 알 수 있다.
이상의 결과로부터, 상기 체류 시간 및 (α2＋β2)1/2의 평균값은, 자속 밀도에 대해서는 좋은 상관을 나타내기는 하지만, 철손에 대해서는 충분한 상관을 나타내지 않는 것을 알 수 있었다. 그래서, 철손과의 상관이 높은 2차 재결정립 방위의 지표를 조사했다. 그 결과, 어긋남각 β가 0.50° 이하인 2차 재결정립의 면적률(Rβ)이, 철손과 높은 상관을 나타내는 것을 발견했다. 도 7은, t900-700℃와, Rβ의 관계를 나타내는 도면이다. 강 A에서는, t900-700℃가 길수록 Rβ가 커진 것에 대하여, 강 B에서는 반대의 경향이 보였다. 이 경향은, 도 4, 6에 나타낸 철손의 변화와 대응하고 있다고 생각된다.
도 8은, Rβ와 철손의 관계를 나타내는 도면으로, 이 도면으로부터, 확실히 Rβ와 철손의 사이에 양호한 상관이 존재하는 것을 알 수 있다. 추가로 구체적으로는, Rβ가 20％ 이하이면, 양호한 철손을 얻을 수 있고, Rβ가 15％ 이하이면, 보다 양호한 철손이 얻어지는 것을 알 수 있다.
도 9는, RD 회전축에 대한 이상 Goss 방위로부터의 어긋남각 γ의 평균값(이하, 「평균 γ각」이라고 함)과 철손과의 관계를 나타내는 도면이다. 도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 평균 γ각과 철손의 사이에도 명료한 상관 관계가 있고, 평균 γ각이 클수록 철손이 낮아진다. 구체적으로는, 평균 γ각이 3.0° 이상이면 보다 양호한 철손을 얻을 수 있고, 평균 γ각이 4.5° 이상이면, 더욱 양호한 철손이 얻어지는 것을 알 수 있다.
상기 체류 시간이 철손에 미치는 영향이, 강 A와 강 B에서 상이한 이유에 대해서는, 도 2에 나타낸 체류 시간과 RC의 관계에 기초하여, 이하와 같이 설명할 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 체류 시간을 0∼600sec의 사이에서 변화시켰을 때, 강 A에 있어서의 RC는 대략 5∼25％의 범위에서, 강 B에 있어서의 RC는 대략 0∼5％의 범위에서, 각각 변화하고 있다. 도 10은, RC와 Rβ의 관계를 나타내는 도면이다. 도 10으로부터 알 수 있는 바와 같이, 강 A에 대응하는 RC의 범위와, 강 B에 대응하는 RC의 범위에서는, Rβ가 반대의 경향을 나타내고 있다. 그 결과, t900-700℃가 철손에 미치는 영향이, 강 A와 강 B에서 상이했다고 생각된다.
또한, 도 10에 의하면, Rβ는, RC가 약 5％일 때에 최솟값을 취한다. 도 8에 나타낸 바와 같이, Rβ가 낮을수록 철손도 낮아지기 때문에, RC를 5％ 정도로 하는 것이, 철손을 저감하는 데에 있어서 가장 유리하다는 것을 알 수 있다. 또한, 도 10으로부터는, Rβ를, 철손이 양호해지는 20％ 이하로 하기 위해서는, RC를 0.5∼20％로 하면 좋고, Rβ를, 철손이 더욱 양호해지는 15％ 이하로 하기 위해서는, RC를 2.0∼15％로 할 필요가 있는 것을 알 수 있다.
도 11은, RC와, 2차 재결정립의 평균 γ각의 관계를 나타내는 도면이다. 도 11에 의하면, RC가 약 5％일 때에 2차 재결정립의 평균 γ각이 최댓값을 취하고, 철손 저감에 가장 유리하다는 것을 알 수 있다. 또한, 본 실험의 경우, β각과 γ각은 동시에 변화하고 있어, 각각의 효과의 기여는 분할되어 있지 않다.
강 A와 강 B에서 평균 γ각의 경향이 상이한 이유로서는, 강 A와 강 B에서는 소재 C량이 상이하기 때문에, t900-700℃를 변화시켰을 때의 RC의 변화가 상이했기 때문이라고 생각된다.
이상의 결과로부터, 다음의 인식을 얻었다.
(1) 이상 Goss 방위로부터의 어긋남각 (α2＋β2)1/2의 평균값을 저감함으로써, 방향성 전자 강판의 자속 밀도를 개선할 수 있다.
(2) RS를 20％ 이하, 바람직하게는 15％ 이하로 함으로써, 방향성 전자 강판의 철손을 저감할 수 있다.
(3) 평균 γ각을 3° 이상, 바람직하게는 4.5° 이상으로 함으로써, 철손을 더욱 저감할 수 있다.
(4) 상기 조건을 만족하는 2차 재결정립 방위를 실현하기 위해서는, 열연판 어닐링판에 있어서의 RC를 0.5∼20％의 범위, 바람직하게는 2.0∼15％의 범위로 할 필요가 있다.
다음으로, 2차 재결정 어닐링 시의 코일 지름이, 강판의 길이 방향(압연 방향)에 있어서의 자기 특성에 미치는 영향을 조사했다. 도 12는, 2차 재결정 어닐링을 행했을 때의 코일 지름과, 얻어진 방향성 전자 강판의 자속 밀도 B8의 관계를 나타내는 도면이다. 상기 2차 재결정 어닐링은, t900-700℃가 20초인 조건으로 행했다. 도 12로부터 알 수 있는 바와 같이, 강 A, 강 B 모두 코일 지름이 커질수록 B8은 향상했다.
도 13은, 코일 지름과(α2＋β2)1/2의 평균값의 관계를 나타내는 도면이다. 도 13으로부터 알 수 있는 바와 같이, 코일 지름이 커질수록 (α2＋β2)1/2의 평균값은 감소한다. 이는, 코일 만곡의 영향에 의한 β각의 변화에 의한 것이라고 생각된다. 얻어진 방향성 전자 강판에 있어서의 평균 2차 재결정 입경을 측정한 결과, 강 A에서는 18㎜, 강 B는 11㎜였다. 코일 지름의 영향은 2차 재결정 입경이 큰 강 A의 쪽이 커진 것이라고 생각된다.
도 14는, 코일 지름과 철손 W17/50의 관계를 나타내는 도면이다. 코일 지름이 커질수록 철손이 개선됐다. 또한, 도 15는, 코일 지름과 Rβ의 관계를 나타내는 도면이다. 코일 지름이 커질수록 Rβ는 감소하고 있고, 이 결과는, 도 14에 나타낸 철손의 경향과 대응하고 있다. 코일 지름이 커질수록, β각이, 강판을 평탄하게 유지한 상태로 2차 재결정 어닐링을 행한 경우의 값에 근접하고, 그 때의 β각의 값이 0.5°보다 컸기 때문이라고 생각된다.
본 발명은, 상기한 실험 결과에 기초하여 완성된 것으로서, 그 요지 구성은, 이하와 같다.
1. 질량％로,
C: 0.005％ 이하,
Si: 3.0％ 이상, 4.0％ 이하,
Mn: 0.05％ 이상, 0.50％ 이하,
sol.Al: 0.001％ 이하,
N: 0.0015％ 이하,
S: 0.0010％ 이하 및,
Se: 0.0010％ 이하를 함유하고,
잔부 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고,
ND 회전축에 대한 이상 Goss 방위로부터의 어긋남각 α와, TD 회전축에 대한 이상 Goss 방위로부터의 어긋남각 β로부터 구해지는 어긋남각 (α2＋β2)1/2의 평균값이 5.0° 이하이고,
β≤0.50°인 결정립의 면적률: Rβ가 20％ 이하인, 방향성 전자 강판.
2. 추가로, RD 회전축에 대한 이상 Goss 방위로부터의 어긋남각 γ의 평균값이 3.0° 이상 7.0° 이하인, 상기 1에 기재된 방향성 전자 강판.
3. 상기 성분 조성이, 질량％로,
Sb: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
Sn: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
P: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
Ni: 0.005％ 이상, 1.5％ 이하,
Cu: 0.005％ 이상, 1.5％ 이하,
Cr: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
Mo: 0.005％ 이상, 0.5％ 이하,
Ti: 0.0005％ 이상, 0.1％ 이하,
Nb: 0.0005％ 이상, 0.1％ 이하,
V: 0.0005％ 이상, 0.1％ 이하,
B: 0.0002％ 이상, 0.0025％ 이하,
Bi: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
Te: 0.0005％ 이상, 0.01％ 이하 및,
Ta: 0.0005％ 이상, 0.01％ 이하
로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상을 추가로 함유하는, 상기 1 또는 2에 기재된 방향성 전자 강판.
4. 질량％로,
C: 0.025％ 이상, 0.060％ 이하,
Si: 3.0％ 이상, 4.0％ 이하,
Mn: 0.05％ 이상, 0.50％ 이하,
sol.Al: 0.01％ 미만,
N: 0.006％ 미만 및,
S, Se: 합계 0.010％ 미만을 포함하고,
잔부 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 강 슬래브를, 임의로 가열 온도: 1300℃ 이하로 가열하고,
상기 강 슬래브에 열간 압연을 실시하여 열연 강판으로 하고,
상기 열연 강판에 대하여 열연판 어닐링을 실시하고,
어닐링된 상기 열연 강판에 냉간 압연을 실시하여 최종 판두께의 냉연 강판으로 하고,
상기 냉연 강판에 1차 재결정 어닐링을 실시하여 1차 재결정 강판으로 하고,
상기 1차 재결정 강판에 어닐링 분리제를 도포하고,
상기 어닐링 분리제가 도포된 1차 재결정 강판을 권취하여 코일로 하고,
상기 코일에 2차 재결정 어닐링을 실시하는, 방향성 전자 강판의 제조 방법으로서,
상기 냉간 압연에 있어서의 최종 냉연 개시 시의, 입자경이 1㎛ 이상인 탄화물의 면적률: RC가 0.5％∼20.0％이고,
상기 최종 냉연 개시 시에 있어서의 평균 결정 입경: D가 50㎛ 이상, 300㎛ 이하이고,
상기 최종 냉연에 있어서의 최고 온도: Tmax가 150℃ 이상인, 방향성 전자 강판의 제조 방법.
5. 상기 성분 조성이, 질량％로,
Sb: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
Sn: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
P: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
Ni: 0.005％ 이상, 1.5％ 이하,
Cu: 0.005％ 이상, 1.5％ 이하,
Cr: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
Mo: 0.005％ 이상, 0.5％ 이하,
Ti: 0.0005％ 이상, 0.1％ 이하,
Nb: 0.0005％ 이상, 0.1％ 이하,
V: 0.0005％ 이상, 0.1％ 이하,
B: 0.0002％ 이상, 0.0025％ 이하,
Bi: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
Te: 0.0005％ 이상, 0.01％ 이하 및,
Ta: 0.0005％ 이상, 0.01％ 이하
로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상을 추가로 함유하는, 상기 4에 기재된 방향성 전자 강판의 제조 방법.
6. 상기 2차 재결정 어닐링 시의 상기 코일의 직경이 700㎜ 이상인, 상기 4또는 5에 기재된 방향성 전자 강판의 제조 방법.
본 발명에 의하면, 자기 특성이 우수한 방향성 전자 강판을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 방향성 전자 강판은, 코일 어닐링에 의한 2차 재결정 방위 제어에 의해 제조할 수 있기 때문에, 생산성이 우수하다.
도 1은 강 A로 이루어지는 슬래브로부터 얻은, 어닐링된 열연 강판의 단면 조직의 예이다.
도 2는 열연판 어닐링의 냉각 시에 있어서의 900∼700℃ 사이의 체류 시간(t900-700℃)과, 어닐링된 열연 강판에 있어서의 입자경이 1㎛ 이상인 탄화물의 면적률(RC)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3은 열연판 어닐링의 냉각 시에 있어서의 900∼700℃ 사이의 체류 시간(t900-700℃)과, 자속 밀도(B8)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 열연판 어닐링의 냉각 시에 있어서의 900∼700℃ 사이의 체류 시간(t900-700℃)과, 철손(W17/50)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 <100>방향으로부터의 어긋남각인 (α2＋β2)1/2의 평균값과 자속 밀도(B8)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 <100>방향으로부터의 어긋남각인 (α2＋β2)1/2의 평균값과 철손(W17/50)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 열연판 어닐링의 냉각 시에 있어서의 900∼700℃ 사이의 체류 시간(t900-700℃)과, 어긋남각 β가 0.50° 이하인 2차 재결정립의 면적률(Rβ)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8은 어긋남각 β가 0.50° 이하인 2차 재결정립의 면적률(Rβ)과, 철손(W17/50)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 RD 회전축에 대한 이상 Goss 방위로부터의 어긋남각 γ의 평균값과, 철손(W17/50)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 입자경이 1㎛ 이상인 탄화물의 면적률(RC)과, 어긋남각 β가 0.50° 이하인 2차 재결정립의 면적률(Rβ)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11은 입자경이 1㎛ 이상인 탄화물의 면적률(RC)과, RD 회전축에 대한 이상 Goss 방위로부터의 어긋남각 γ의 평균값의 관계를 나타내는 도면이다.
도 12는 코일 지름과 자속 밀도(B8)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 13은 코일 지름과, <100>방향으로부터의 어긋남각인 (α2＋β2)1/2의 평균값의 관계를 나타내는 도면이다.
도 14는 코일 지름과 철손(W17/50)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 15는 코일 지름과, 어긋남각 β가 0.50° 이하인 2차 재결정립의 면적률(Rβ)의 관계를 나타내는 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 방향성 전자 강판에 대해서 설명한다.
[방향성 전자 강판의 성분 조성]
우선, 방향성 전자 강판의 성분 조성의 한정 이유에 대해서 서술한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 각 성분 원소의 함유량을 나타내는 「％」는, 특별히 언급하지 않는 한 「질량％」를 의미한다.
C: 0.005％ 이하
C는, 자기 시효(magnetic aging)에 의한 철손 열화의 원인이 되는 원소이다. 그 때문에, C 함유량을 0.005％ 이하로 한다. C의 함유량은, 0.003％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.002 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.0015％ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 한편, C 함유량은 낮으면 낮을수록 좋기 때문에, 하한은 0％라도 좋지만, 공업적으로는 0％ 초과라도 좋다. 단, 과도한 저감은 제조 비용의 증가를 초래하기 때문에, C 함유량을 0.0001％ 이상으로 할 수도 있고, 0.0005％ 이상으로 할 수도 있다.
Si: 3.0％ 이상, 4.0％ 이하
Si는, 전기 저항을 높임으로써 철손을 개선하는 효과를 갖는 원소이다. 상기 효과를 얻기 위해, Si 함유량을 3.0％ 이상으로 한다. Si 함유량은 3.1％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 3.2％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, Si 함유량이 4.0％를 초과하면 2차 가공성이 현저하게 저하한다. 그 때문에, Si 함유량을 4.0％ 이하로 한다. Si 함유량은 3.8％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 3.7％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
Mn: 0.05％ 이상, 0.50％ 이하
Mn은, S 또는 Se와 결합하여 MnS 또는 MnSe를 형성하고, 1차 재결정 입경의 안정화를 통하여 자기 특성을 안정화한다. 또한, Mn은 제조 시에 있어서의 열간 가공성을 향상시키는 효과가 있다. 이들 효과를 얻기 위해, Mn 함유량을 0.05％ 이상으로 한다. Mn 함유량은 0.07％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.09％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, Mn 함유량이 0.50％를 초과하면, 1차 재결정 집합 조직이 악화되어 자기 특성이 열화한다. 그 때문에, Mn 함유량은 0.50％ 이하로 한다. Mn 함유량은 0.25％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.15％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.10％ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.
sol.Al: 0.001％ 이하
Al은, 인히비터 원소이다. Al이 방향성 전자 강판에 잔류하면 철손이 열화하기 때문에, sol.Al(산가용성 알루미늄)양을 0.001％ 이하로 한다. sol.Al양은 0.0008％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, sol.Al양은 낮으면 낮을수록 좋기 때문에, 하한은 0％라도 좋지만, 공업적으로는 0％ 초과라도 좋다. 단, 과도한 저감은 제조 비용의 증대를 초래하는 경우가 있기 때문에, sol.Al양을 0.0001％ 이상으로 할 수도 있다.
N: 0.0015％ 이하
N은, Al과 마찬가지로 인히비터 원소이다. N이 방향성 전자 강판에 잔류하면 철손이 열화하기 때문에, N 함유량은 0.0015％ 이하로 한다. N 함유량은 0.0010％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.0008％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, N 함유량은 낮으면 낮을수록 좋기 때문에, 하한은 0％라도 좋지만, 공업적으로는 0％ 초과라도 좋다. 단, 과도한 저감은 제조 비용의 증가를 초래하는 경우가 있기 때문에, N 함유량을 0.00001％ 이상으로 할 수도 있고, 0.00005％ 이상으로 할 수도 있고, 0.0001％ 이상으로 할 수도 있다.
S: 0.0010％ 이하
S는, 인히비터 원소이다. S가 방향성 전자 강판에 잔류하면 철손이 열화하기 때문에, S 함유량은 0.0010％ 이하로 한다. S 함유량은 0.0008％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, S 함유량은 낮으면 낮을수록 좋기 때문에, 하한은 0％라도 좋지만, 공업적으로는 0％ 초과라도 좋다. 단, 과도한 저감은 제조 비용의 증가를 초래하는 경우가 있기 때문에, S 함유량을 0.00001％ 이상으로 할 수도 있고, 0.00005％ 이상으로 할 수도 있고, 0.0001％ 이상으로 할 수도 있다.
Se: 0.0010％ 이하
Se는, S와 마찬가지로 인히비터 원소이다. Se가 방향성 전자 강판에 잔류하면 철손이 열화하기 때문에, Se 함유량은 0.0010％ 이하로 한다. Se 함유량은 0.0005％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.0002％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, Se 함유량은 낮으면 낮을수록 좋기 때문에, 하한은 0％라도 좋지만, 공업적으로는 0％ 초과라도 좋다. 단, 과도한 저감은 제조 비용의 증가를 초래하는 경우가 있기 때문에, Se 함유량을 0.00001％ 이상으로 할 수도 있고, 0.00005％ 이상으로 할 수도 있고, 0.0001％ 이상으로 할 수도 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 방향성 전자 강판은, 이상의 성분과, 잔부의 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는다.
본 발명의 강판은, 상기한 성분을 기본 조성으로 하지만, 보다 우수한 자기 특성을 얻기 위해, 상기 성분 조성은, 추가로 이하의 성분을 임의로 함유할 수 있다.
Sb: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하
Sn: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하
P: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하
Ni: 0.005％ 이상, 1.5％ 이하,
Cu: 0.005％ 이상, 1.5％ 이하,
Cr: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
Mo: 0.005％ 이상, 0.5％ 이하,
Ti: 0.0005％ 이상, 0.1％ 이하,
Nb: 0.0005％ 이상, 0.1％ 이하,
V: 0.0005％ 이상, 0.1％ 이하,
B: 0.0002％ 이상, 0.0025％ 이하,
Bi: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
Te: 0.0005％ 이상, 0.01％ 이하 및,
Ta: 0.0005％ 이상, 0.01％ 이하
로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상.
Sb: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하
Sb는, 입계 편석 원소로서, 2차 재결정 어닐링 중의 강판의 질화나 산화를 억제하고, 양호한 결정 방위를 갖는 결정립의 2차 재결정을 촉진하여 자기 특성을 효과적으로 향상시키는 효과를 갖는다. Sb를 첨가하는 경우, 상기 효과를 얻기 위해 Sb 함유량을 0.005％ 이상으로 한다. Sb 함유량은 0.010％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.020％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, Sb 함유량이 0.1％를 초과하면 냉간 압연성이 열화한다. 그 때문에, Sb를 첨가하는 경우, Sb 함유량을 0.1％ 이하로 한다. Sb 함유량은 0.08％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.07％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
Sn: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하
Sn도, Sb와 마찬가지로, 입계 편석 원소로서, 2차 재결정 어닐링 중의 강판의 질화나 산화를 억제하여, 양호한 결정 방위를 갖는 결정립의 2차 재결정을 촉진하고 자기 특성을 효과적으로 향상시키는 효과를 갖는다. Sn을 첨가하는 경우, 상기 효과를 얻기 위해 Sn 함유량을 0.005％ 이상으로 한다. Sn 함유량은 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Sn 함유량이 0.1％를 초과하면 냉간 압연성이 저하한다. 그 때문에, Sn을 첨가하는 경우, Sn 함유량을 0.1％ 이하로 한다. Sn 함유량은, 0.07％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.06％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
P: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하
P는, 1차 재결정 집합 조직을 개선하고, 양호한 결정 방위를 갖는 결정립의 2차 재결정을 촉진하여 자기 특성을 효과적으로 향상시키는 효과를 갖는다. P를 함유시키는 경우, 상기 효과를 얻기 위해 P 함유량을 0.005％ 이상으로 한다. P 함유량은 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.03％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.05％ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 한편, P 함유량이 0.1％를 초과하면 냉간 압연성이 저하한다. 그 때문에, P를 첨가하는 경우, P 함유량을 0.1％ 이하로 한다.
Ni: 0.005％ 이상, 1.5％ 이하,
Ni는, 열연판 조직의 균일성을 높임으로써, 자기 특성을 개선하는 효과를 갖는 원소이다. Ni를 첨가하는 경우, 상기 효과를 얻기 위해 Ni 함유량을 0.005％ 이상으로 한다. 한편, Ni 함유량이 1.5％를 초과하면 2차 재결정이 곤란해져, 자기 특성이 열화한다. 그 때문에, Ni를 첨가하는 경우, Ni 함유량을 1.5％ 이하로 한다.
Cu: 0.005％ 이상, 1.5％ 이하,
Cu는, 2차 재결정 어닐링 중의 강판의 산화를 억제하고, 양호한 결정 방위를 갖는 결정립의 2차 재결정을 촉진하여 자기 특성을 효과적으로 향상시키는 효과를 갖는다. Cu를 첨가하는 경우, 상기 효과를 얻기 위해 Cu 함유량을 0.005％ 이상으로 한다. 한편, Cu 함유량이 1.5％를 초과하면 열간 압연성이 저하한다. 그 때문에, Cu를 첨가하는 경우, Cu 함유량을 1.5％ 이하로 한다.
Cr: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
Cr은, 포스테라이트 하지 피막의 형성을 안정화시키는 효과를 갖는 원소이다. Cr을 첨가하는 경우, 상기 효과를 얻기 위해 Cr 함유량을 0.005％ 이상으로 한다. 한편, Cr 함유량이 0.1％를 초과하면, 2차 재결정이 곤란해져, 자기 특성이 열화한다. 그 때문에, Cr을 첨가하는 경우, Cr 함유량을 0.1％ 이하로 한다.
Mo: 0.005％ 이상, 0.5％ 이하,
Mo는, 고온 산화를 억제하여, 벗겨짐(scab)이라고 불리우는 표면 결함의 발생을 감소시키는 효과를 갖는 원소이다. Mo를 첨가하는 경우, 상기 효과를 얻기 위해 Mo 함유량을 0.005％ 이상으로 한다. 한편, Mo 함유량이 0.5％를 초과하면 냉간 압연성이 저하한다. 그 때문에, Mo를 첨가하는 경우, Mo 함유량을 0.5％ 이하로 한다.
Ti: 0.0005％ 이상, 0.1％ 이하,
Ti는, 1차 재결정립의 성장을 억제하고, 양호한 결정 방위를 갖는 결정립의 2차 재결정을 촉진하여 자기 특성을 향상시키는 효과를 갖는다. Ti를 첨가하는 경우, 상기 효과를 얻기 위해 Ti 함유량을 0.0005％ 이상으로 한다. 한편, Ti 함유량이 0.1％를 초과하면, Ti가 지철 중에 잔류하여 철손을 열화시킨다. 그 때문에, Ti를 첨가하는 경우, Ti 함유량을 0.1％ 이하로 한다.
Nb: 0.0005％ 이상, 0.1％ 이하,
Nb는, 1차 재결정립의 성장을 억제하고, 양호한 결정 방위를 갖는 결정립의 2차 재결정을 촉진하여 자기 특성을 향상시키는 효과를 갖는다. Nb를 첨가하는 경우, 상기 효과를 얻기 위해 Nb 함유량을 0.0005％ 이상으로 한다. 한편, Nb 함유량이 0.1％를 초과하면, Nb가 지철 중에 잔류하여 철손을 열화시킨다. 그 때문에, Nb를 첨가하는 경우, Nb 함유량을 0.1％ 이하로 한다.
V: 0.0005％ 이상, 0.1％ 이하,
V는, 1차 재결정립의 성장을 억제하고, 양호한 결정 방위를 갖는 결정립의 2차 재결정을 촉진하여 자기 특성을 향상시키는 효과를 갖는다. V를 첨가하는 경우, 상기 효과를 얻기 위해 V 함유량을 0.0005％ 이상으로 한다. 한편, V 함유량이 0.1％를 초과하면, V가 지철 중에 잔류하여 철손을 열화시킨다. 그 때문에, V를 첨가하는 경우, V 함유량을 0.1％ 이하로 한다.
B: 0.0002％ 이상, 0.0025％ 이하,
B는, 1차 재결정립의 성장을 억제하고, 양호한 결정 방위를 갖는 결정립의 2차 재결정을 촉진하여 자기 특성을 향상시키는 효과를 갖는다. B를 첨가하는 경우, 상기 효과를 얻기 위해 B 함유량을 0.0002％ 이상으로 한다. 한편, B 함유량이 0.0025％를 초과하면, B가 지철 중에 잔류하여 철손을 열화시킨다. 그 때문에, B를 첨가하는 경우, B 함유량을 0.0025％ 이하로 한다.
Bi: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
Bi는, 입계에 편석하여 1차 재결정립의 성장을 억제하고, 양호한 결정 방위를 갖는 결정립의 2차 재결정을 촉진하여 자기 특성을 향상시키는 효과를 갖는다. Bi를 첨가하는 경우, 상기 효과를 얻기 위해 Bi 함유량을 0.005％ 이상으로 한다. 한편, Bi 함유량이 0.1％를 초과하면, Bi가 지철 중에 잔류하여 철손을 열화시킨다. 그 때문에, Bi를 첨가하는 경우, Bi 함유량을 0.1％ 이하로 한다.
Te: 0.0005％ 이상, 0.01％ 이하
Te는, 입계에 편석하여 1차 재결정립의 성장을 억제하고, 양호한 결정 방위를 갖는 결정립의 2차 재결정을 촉진하여 자기 특성을 향상시키는 효과를 갖는다. Te를 첨가하는 경우, 상기 효과를 얻기 위해 Te 함유량을 0.0005％ 이상으로 한다. 한편, Te 함유량이 0.01％를 초과하면, Te가 지철 중에 잔류하여 철손을 열화시킨다. 그 때문에, Te를 첨가하는 경우, Te 함유량을 0.01％ 이하로 한다.
Ta: 0.0005％ 이상 0.01％ 이하
Ta는, 1차 재결정립의 성장을 억제하고, 양호한 결정 방위를 갖는 결정립의 2차 재결정을 촉진하여 자기 특성을 향상시키는 효과를 갖는다. Ta를 첨가하는 경우, 상기 효과를 얻기 위해 Ta 함유량을 0.0005％ 이상으로 한다. 한편, Ta 함유량이 0.01％를 초과하면, Ta가 지철 중에 잔류하여 철손을 열화시킨다. 그 때문에, Ta를 첨가하는 경우, Ta 함유량을 0.01％ 이하로 한다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 방향성 전자 강판은, 질량％로,
C: 0.005％ 이하,
Si: 3.0％ 이상, 4.0％ 이하,
Mn: 0.05％ 이상, 0.50％ 이하,
sol.Al: 0.001％ 이하,
N: 0.0015％ 이하,
S: 0.0010％ 이하,
Se: 0.0010％ 이하
및, 임의로,
Sb: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
Sn: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
P: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
Ni: 0.005％ 이상, 1.5％ 이하,
Cu: 0.005％ 이상, 1.5％ 이하,
Cr: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
Mo: 0.005％ 이상, 0.5％ 이하,
Ti: 0.0005％ 이상, 0.1％ 이하,
Nb: 0.0005％ 이상, 0.1％ 이하,
V: 0.0005％ 이상, 0.1％ 이하,
B: 0.0002％ 이상, 0.0025％ 이하,
Bi: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
Te: 0.0005％ 이상, 0.01％ 이하 및,
Ta: 0.0005％ 이상, 0.01％ 이하
로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상을 함유하고,
잔부 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 가질 수 있다.
[2차 재결정립의 방위]
다음으로, 2차 재결정립의 방위의 한정 이유에 대해서 설명한다. 또한, 2차 재결정립 방위의 측정에는, X선 라우에법이나 Electron Back Scatter Difraction(EBSD)법 등을 이용할 수 있고, X선 라우에법에 따른 측정은, 예를 들면, 일본공개특허공보 2005-121372호에 기재되어 있는 방법으로 행할 수 있다. 구체적인 측정 방법으로서는, 실시예에 기재한 방법을 이용할 수 있다.
·(α2＋β2)1/2의 평균값: 5.0° 이하
·Rβ≤20％
본 발명의 방향성 전자 강판은, 다음의 (a) 및 (b)의 양쪽의 조건을 충족한다.
(a) ND 회전축에 대한 이상 Goss 방위로부터의 어긋남각 α와, TD 회전축에 대한 이상 Goss 방위로부터의 어긋남각 β로부터 구해지는 어긋남각 (α2＋β2)1/2의 평균값이 5.0° 이하.
(b) β≤0.50°인 결정립의 면적률: Rβ가 20％ 이하.
2차 재결정립의 방위가 상기 (a) 및 (b)의 조건을 충족함으로써, 전술한 바와 같이 양호한 자기 특성을 얻을 수 있다. 또한, 상기 (α2＋β2)1/2의 평균값의 하한은 특별히 한정되지 않지만, β≤0.5°의 면적률이 지나치게 증가하지 않도록, (α2＋β2)1/2의 평균값을 0.5° 이상으로 하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 상기 Rβ의 하한도 특별히 한정되지 않지만, 어느 정도의 미세립의 함유는 불가피하기 때문에, Rβ는 1％ 이상이라도 좋다.
또한, (α2＋β2)1/2의 평균값은, 강판의 복수의 측정 위치에서 α각 및 β각을 측정하고, 얻어진 α, β로부터 계산되는 (α2＋β2)1/2의 값을, 모든 측정 위치에 대해서 평균냄으로써 구할 수 있다. 구체적인 측정 조건은, 실시예에 기재한 바와 같이 할 수 있다.
·평균 γ각: 3.0° 이상 7.0° 이하
RD 회전축에 대한 이상 Goss 방위로부터의 어긋남각 γ의 평균값(평균 γ각)을 3.0° 이상 7.0° 이하로 함으로써, 전술한 바와 같이 철손을 추가로 저감할 수 있다. 또한, 평균 γ각은, 강판의 복수의 측정 위치에서 γ각을 측정하고, 얻어진 값을 모든 측정 위치에 대해서 평균냄으로써 구할 수 있다. 구체적인 측정 조건은, 실시예에 기재한 바와 같이 할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 방향성 전자 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다.
[강 슬래브의 성분 조성]
우선, 강 슬래브의 성분 조성의 한정 이유에 대해서 서술한다. 또한, 방향성 전자 강판의 제조 과정에 있어서 강은 탈탄이나 순화를 받기 때문에, 강 슬래브의 성분 조성과, 당해 강 슬래브를 이용하여 제조되는 방향성 전자 강판의 성분 조성은 상이하다. 이하의 설명에 있어서도, 각 성분 원소의 함유량을 나타내는 「％」는, 특별히 언급하지 않는 한 「질량％」를 의미한다.
C: 0.025％ 이상, 0.060％ 이하
C는, 1차 재결정 집합 조직을 개선하는 데에 있어서 유용한 원소이다. C 함유량이 0.025％를 만족하지 못하면 γ(오스테나이트) 변태량이 감소한다. γ 변태량이 감소하면, γ상에 기인하는, 입자경이 1㎛ 이상인 탄화물의 면적률: RC를 충분히 확보하지 못하고, 전술한 바람직한 2차 재결정립 방위를 얻을 수 없다. 그 때문에, C 함유량을 0.025％ 이상으로 한다. 자기 특성의 관점에서는, C 함유량은 0.030％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, C 함유량이 0.060％를 초과하면 γ 변태량이 지나치게 많아지고, RC가 지나치게 높아져, 바람직한 2차 재결정립 방위를 얻을 수 없다. 그 때문에, C 함유량을 0.060％ 이하로 한다. 자기 특성의 관점에서는, C 함유량을 0.050％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
Si: 3.0％ 이상, 4.0％ 이하
Si는, 전기 저항을 높임으로써 철손을 개선하는 효과를 갖는 원소이다. 상기 효과를 얻기 위해, Si 함유량을 3.0％ 이상으로 한다. Si 함유량은 3.1％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 3.2％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, Si 함유량이 4.0％를 초과하면 2차 가공성이 현저하게 열화한다. 그 때문에, Si 함유량은 4.0％ 이하로 한다. Si 함유량은 3.8％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 3.7％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
Mn: 0.05％ 이상, 0.50％ 이하
Mn은, S 또는 Se와 결합하여 MnS 또는 MnSe를 형성해, 1차 재결정 입경의 안정화를 통하여 자기 특성을 안정화하는 효과를 갖는다. 또한, Mn은 제조 시에 있어서의 열간 가공성을 향상시키는 효과가 있다. 이들 효과를 얻기 위해, Mn 함유량을 0.05％ 이상으로 한다. Mn 함유량은 0.07％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.09％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, Mn 함유량이 0.50％를 초과하면, 1차 재결정 집합 조직이 악화되어 자기 특성이 열화한다. 그 때문에, Mn 함유량은 0.50％ 이하로 한다. Mn 함유량은 0.25％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.15％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.10％ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.
sol.Al: 0.01％ 미만
Al이 과잉으로 존재하면 2차 재결정이 곤란해진다. 특히, sol.Al의 함유량이 0.01％ 이상이면 최종 냉연 전에 있어서의 평균 결정 입경이 작아져, 바람직한 2차 재결정립 방위를 얻을 수 없다. 또한, 저온 슬래브 가열의 조건에서는 2차 재결정하기 어려워져, 자기 특성이 열화한다. 그 때문에, Al 함유량을, sol.Al양으로 0.01％ 미만으로 한다. 한편, sol.Al양은 낮으면 낮을수록 좋기 때문에, 하한은 0％라도 좋지만, 공업적으로는 0％ 초과라도 좋다. 단, 과도한 저감은 제조 비용의 증대를 초래하는 경우가 있기 때문에, sol.Al양을 0.0001％ 이상으로 할 수도 있다.
N: 0.006％ 미만
N도 또한, 과잉으로 존재하면, 2차 재결정을 곤란하게 한다. 특히, N 함유량이 0.006％ 이상이 되면, 2차 재결정이 발생하기 어려워져, 자기 특성이 열화한다. 그 때문에, N 함유량을 0.006％ 미만으로 한다. 한편, N 함유량은 낮으면 낮을수록 좋기 때문에, 하한은 0％라도 좋지만, 공업적으로는 0％ 초과라도 좋다. 단, 과도한 저감은 제조 비용의 증가를 초래하는 경우가 있기 때문에, N 함유량을 0.00001％ 이상으로 할 수도 있고, 0.00005％ 이상으로 할 수도 있고, 0.0001％ 이상으로 할 수도 있다.
S, Se: 합계 0.010％ 미만
S, Se도 또한, 과잉으로 존재하면, 2차 재결정을 곤란하게 한다. 특히 S, Se의 함유량이 합계로 0.010％ 이상이면, 2차 재결정이 발생하기 어려워져, 자기 특성이 열화한다. 그 때문에, S 및 Se의 함유량을, 합계로 0.010％ 미만으로 한다. 한편, S 및 Se의 합계 함유량은 낮으면 낮을수록 좋기 때문에, 하한은 0％라도 좋지만, 공업적으로는 0％ 초과라도 좋다. 단, 과도한 저감은 제조 비용의 증가를 초래하는 경우가 있기 때문에, S 및 Se의 합계 함유량을 0.00001％ 이상으로 할 수도 있고, 0.00005％ 이상으로 할 수도 있고, 0.0001％ 이상으로 할 수도 있다.
또한, S 함유량은 0.009％ 이하로 하는 것이 바람직하다. Se 함유량은 0.001％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 강 슬래브는, 이상의 성분과, 잔부의 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는다.
본 발명에 있어서 이용되는 강 슬래브는, 상기한 성분을 기본 조성으로 하지만, 보다 우수한 자기 특성을 얻기 위해, 상기 성분 조성은, 추가로 이하의 성분을 임의로 함유할 수 있다.
Sb: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하
Sn: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하
P: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하
Ni: 0.005％ 이상, 1.5％ 이하,
Cu: 0.005％ 이상, 1.5％ 이하,
Cr: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
Mo: 0.005％ 이상, 0.5％ 이하,
Ti: 0.0005％ 이상, 0.1％ 이하,
Nb: 0.0005％ 이상, 0.1％ 이하,
V: 0.0005％ 이상, 0.1％ 이하,
B: 0.0002％ 이상, 0.0025％ 이하,
Bi: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
Te: 0.0005％ 이상, 0.01％ 이하 및,
Ta: 0.0005％ 이상, 0.01％ 이하
로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상.
상기 각 원소의 함유량의 한정 이유는, 전술한 방향성 전자 강판에 있어서의 각 원소의 함유량의 한정 이유와 동일하다.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 방향성 전자 강판의 제조 방법에 있어서는, 상기 성분 조성을 갖는 강 슬래브에 대하여, 이하의 처리가 순차적으로 실시된다.
·가열(임의),
·열간 압연,
·열연판 어닐링,
·냉간 압연,
·1차 재결정 어닐링,
·어닐링 분리제의 도포,
·권취 및,
·2차 재결정 어닐링.
또한, 본 발명의 목적이 방해받지 않는 한에 있어서, 상기 이외의 다른 처리를, 상기 공정의 전, 도중, 또는 후에, 추가로 실시할 수도 있다. 이하, 상기 각 공정에 대해서, 구체적으로 설명한다.
[가열]
열간 압연에 앞서, 상기의 성분 조성을 갖는 강 슬래브를, 임의로 가열 온도까지 가열할 수 있다. 가열을 행하는 경우, 열간 압연에 있어서 생성되는 스케일량을 저감하기 위해, 상기 가열 온도를 1300℃ 이하로 한다. 또한, 결정 조직의 미세화의 관점 및, 불가피적으로 혼입하는 인히비터 성분을 무해화하여 균일한 1차 재결정 조직을 실현하는 관점에서도, 상기 가열 온도를 낮게 하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 가열 온도의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 압연 하중의 상승을 억제한다는 관점에서는, 상기 가열 온도를 1050℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가열을 행하지 않는 경우는, 주조 후, 강 슬래브를 재가열하는 일 없이 곧바로 열간 압연에 제공할 수 있다.
[열간 압연]
다음으로, 강 슬래브에 열간 압연을 실시하여 열연 강판으로 한다. 상기 가열을 행한 경우에는, 가열된 강 슬래브에 열간 압연을 실시한다. 열간 압연의 조건은 특별히 한정되지 않고, 임의의 조건으로 행할 수 있다. 그러나, 마무리 온도(finisher delivery temperature)가 750℃ 미만이면, 압연 하중이 상승하여 압연이 곤란해지는 경우가 있다. 그 때문에, 상기 열간 압연에 있어서의 마무리 온도는 750℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 마무리 온도가 950℃를 초과하면 스케일 생성량이 증가하고, 냉간 압연의 전에 산 세정 등에 의해 스케일을 제거하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 그 때문에, 열간 압연의 마무리 온도는 950℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.
[열연판 어닐링]
이어서, 상기 열연 강판에 대하여 열연판 어닐링을 실시한다. 상기 열연판 어닐링의 조건은, 특별히 한정되지 않고, 임의의 조건으로 할 수 있다. 그러나, 열연판 어닐링 온도가 900℃ 미만이면, 열간 압연 시의 밴드 조직이 잔류하여, 입자 사이즈가 균일한 1차 재결정 조직을 실현하는 것이 곤란해진다. 그리고 그 결과, 2차 재결정의 발달이 저해되는 경우가 있다. 그 때문에, 최종적으로 얻어지는 방향성 전자 강판에 있어서 Goss 조직을 고도로 발달시키기 위해서는, 열연판 어닐링 온도는 900℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 열연판 어닐링 온도가 1120℃를 초과하면, 입자가 조대화하고, 그 결과, 입자 사이즈가 균일한 1차 재결정 조직을 얻는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 그 때문에, 최종적으로 얻어지는 방향성 전자 강판에 있어서 Goss 조직을 고도로 발달시키기 위해서는, 열연판 어닐링 온도를 1120℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 열연판 어닐링에 있어서의 어닐링 시간은, 10초∼10분 정도로 하는 것이 바람직하다.
[냉간 압연]
상기 열연판 어닐링 후, 어닐링된 열연 강판에 냉간 압연을 실시하여 냉연 강판으로 한다. 상기 냉간 압연은, 임의의 방법으로 행할 수 있다. 냉간 압연은, 1회만 행할 수도 있지만, 중간 어닐링(intermediate annealing)을 사이에 두고 2회 이상 행할 수도 있다.
냉간 압연의 사이에 중간 어닐링을 행하는 경우, 중간 어닐링 온도는 900℃ 이상, 1120℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 중간 어닐링 온도가 900℃ 미만이면, 열간 압연 시의 밴드 조직이 잔류하여, 입자 사이즈가 균일한 1차 재결정 조직을 실현하는 것이 곤란해지는 결과, 2차 재결정의 발달이 저해되는 경우가 있다. 한편, 중간 어닐링 온도가 1120℃를 초과하면, 입자가 조대화하고, 그 결과, 입자 사이즈가 균일한 1차 재결정 조직을 얻는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 또한, 중간 어닐링 시간은, 10초∼10분 정도로 하는 것이 바람직하다.
·RC: 0.5％∼20.0％
본 발명에서는, 상기 냉간 압연에 있어서의 최종 냉연 개시 시의, 입자경이 1㎛ 이상인 탄화물의 면적률: RC를 0.5％∼20.0％로 할 필요가 있다. RC가 상기 조건을 만족하지 않는 경우, 1차 재결정 집합 조직이 변화하여, 최종적으로 얻어지는 방향성 전자 강판에 있어서, 전술한 2차 재결정립 방위를 실현할 수 없다. 여기에서, 「최종 냉연」이란, 냉간 압연을 1회만 행하는 경우에는, 그 냉간 압연을 가리킨다. 또한, 중간 어닐링을 사이에 두고 2회 이상의 냉간 압연을 행하는 경우에는, 마지막 중간 어닐링 후에 행해지는 냉간 압연을 「최종 냉연」이라고 한다.
RC를 0.5％∼20.0％로 하기 위해서는, 사용되는 강 슬래브에 있어서의 C 함유량을 상기 범위로 함과 함께, 최종 냉연 전의 어닐링에 있어서의 900∼700℃ 사이에서의 체류 시간을 조정하면 좋다. 상기 체류 시간을 길게 하면 γ상으로부터α상으로의 변태가 촉진되고, 그 결과, Rc를 저하시킬 수 있다. 또한, 강판의 C 함유량에 의해 γ상의 총량이 변화하기 때문에, C 함유량이 많은 경우에는, 상기 체류 시간을 길게 하면 좋다. 이와 같이, C 함유량과 상기 체류 시간을 조정함으로써, RC를 0.5％∼20.0％로 할 수 있다.
또한, 최종 냉연 전의 어닐링에 있어서의 900∼700℃ 사이에서의 체류 시간(t900-700℃)은, 특별히 한정되지 않고, RC가 0.5％∼20.0％가 되도록 조정하면 좋다. C 함유량에도 의하지만, 일반적인 조건에서는, t900-700℃를 6sec 이상으로 하는 것이 바람직하고, 10sec 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, t900-700℃를 200sec 이하로 하는 것이 바람직하고, 180sec 이하로 하는 것이 바람직하다. 여기에서, 「최종 냉연 전의 어닐링」이란, 냉간 압연을 1회만 행하는 경우에는, 그 냉간 압연의 전의 열연판 어닐링을 가리킨다. 또한, 중간 어닐링을 사이에 두고 2회 이상의 냉간 압연을 행하는 경우에는, 마지막에 행해지는 중간 어닐링을 「최종 냉연 전의 어닐링」이라고 한다.
RC를 0.5％∼20.0％로 함으로써, 2차 재결정립 방위를 양호한 범위로 제어할 수 있는 이유에 대해서는, 반드시 분명하지는 않지만, 다음과 같이 생각된다. 최종 냉연 개시 시에 있어서의 입자경 1㎛ 이상의 조대 탄화물은, 열간 압연 시에는 γ상이었던 것이라고 추정되어, 최종 냉연 전의 어닐링에 있어서의 재결정 시에, 열연에 기인하는 밴드 조직의 파괴에 유리하게 작용한다고 생각된다. 또한, 입자경 1㎛ 이상인 조대 탄화물은, 거의 재결정립계에만 존재하고, 결정립 내에는 존재하지 않는다. 최종 냉연에서는, 재결정립 내에서는 변형대(deformation band)가 생성되어, {411}<148>방위를 갖는 1차 재결정핵을 생성하는 것이 알려져 있다. 입자경 1㎛ 이상의 조대 탄화물은 경질이기 때문에, 최종 냉간 압연 시에 당해 조대 탄화물의 주위에 압연 변형이 축적된다. 그 결과, 상기 조대 탄화물은 재결정핵사이트가 되지만, 방위가 랜덤화하는 것이 알려져 있다. 이때, 조대 탄화물의 석출 사이트로서는, 결정립계가 우선적으로 선택되기 때문에, Rc가 낮은 경우에는 조대 탄화물이 결정립계에만 존재한다. 그러나, Rc가 높아지면 결정립계만으로는 석출 총량을 조달할 수 없게 되기 때문에, 립(grain) 내에도 조대 탄화물이 석출된다. 따라서, Rc의 값을 낮게 함으로써 립 내에 석출되는 조대 탄화물의 양을 저감할 수 있다.
상기와 같이 조대 탄화물이 립 내에 생성되지 않도록 제어함으로써, {411}<148>방위를 갖는 1차 재결정핵의 생성 비율이 증가하고, 그 결과, 최종적으로 얻어지는 2차 재결정립의 방위를 전술한 범위로 제어할 수 있는 것이라고 추정된다. RC가 0.5％ 미만이면, 열연 밴드 조직의 파괴가 불충분하기 때문에, 양호한 2차 재결정립 방위를 얻을 수 없다. 또한, RC가 20％를 초과하면, 최종 냉연 전의 어닐링에 있어서의 재결정립 내에 존재하는 조대 탄화물이 증가하는 결과, 1차 재결정 조직이 랜덤화하고, {411}<148>방위를 갖는 1차 재결정핵의 생성이 감소하기 때문에, 양호한 2차 재결정립 방위를 얻을 수 없다.
·D: 50㎛ 이상, 300㎛ 이하
·Tmax: 150℃ 이상
상기 냉간 압연에 있어서는, 상기 최종 냉연 개시 시의 강판에 있어서의 평균 결정 입경(D)을 50㎛ 이상, 300㎛ 이하로 한다. 또한, 상기 최종 냉연에 있어서의 최고 온도(Tmax)를 150℃ 이상으로 한다. 환언하면, 상기 최종 냉연에 있어서의 적어도 1패스의 온도(T)를 150℃ 이상으로 한다. D 및 Tmax를 상기 범위로 함으로써, {411}<148>방위를 갖는 1차 재결정핵의 생성 비율을 높이고, 양호한 2차 재결정립 방위를 얻을 수 있다. D는, 90㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 110㎛ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, D는, 250㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 200㎛ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. Tmax는, 180℃ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 200℃ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, Tmax의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 압연 하중의 과도한 상승을 억제한다는 관점에서는, 250℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.
[1차 재결정 어닐링]
상기 냉간 압연 후, 얻어진 냉연 강판에 1차 재결정 어닐링을 실시한다. 이 1차 재결정 어닐링의 목적은, 압연 조직을 갖는 냉연 강판을 1차 재결정시켜, 2차 재결정에 최적인 1차 재결정 입경으로 조정하는 것이다. 1차 재결정 어닐링의 조건은 특별히 한정되지 않고, 임의의 조건으로 행할 수 있다. 그러나, 상기 목적을 보다 확실히 달성한다는 관점에서는, 1차 재결정 어닐링의 어닐링 온도를 800℃ 이상, 950℃ 미만 정도로 하는 것이 바람직하다. 1차 재결정 어닐링 시의 어닐링 분위기는, 특별히 한정되지 않고, 임의의 분위기로 할 수 있다. 또한, 상기 1차 재결정 어닐링은, 탈탄 어닐링을 겸할 수도 있다. 탈탄 어닐링을 겸하는 1차 재결정 어닐링을 행하는 경우에는, 예를 들면, 습수소-질소(wet hydrogen-nitrogen) 분위기나 습수소-아르곤(wet hydrogen-argon) 분위기를 이용할 수 있다.
상기 1차 재결정 어닐링에 있어서의 승온 속도는, 특별히 한정되지 않고, 임의의 값으로 할 수 있지만, 500∼700℃의 온도역에 있어서의 평균 승온 속도를 50℃/sec 이상으로 하는 것이 바람직하다. 상기 평균 승온 속도를 50℃/sec 이상으로 함으로써, {411}<148>방위를 갖는 1차 재결정핵의 생성 비율을 높이고, 그 결과로서, 보다 양호한 2차 재결정립 방위를 얻을 수 있다. 또한, 상기 평균 승온 속도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 평균 승온 속도를 과도하게 높게 하면 가열에 이용하는 에너지(전력 등)의 증대가 문제가 되기 때문에, 상기 평균 승온 속도는 500℃/sec 이하로 하는 것이 바람직하고, 400℃/sec 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 300℃/sec 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.
[어닐링 분리제의 도포]
상기 1차 재결정 어닐링 후, 2차 재결정 어닐링 전에, 강판 표면에 어닐링 분리제를 도포한다. 상기 어닐링 분리제의 조성은 특별히 한정되지 않고, 임의의 조성의 어닐링 분리제를 이용할 수 있지만, 통상은, 주성분으로서 산화물을 함유하는 어닐링 분리제가 이용된다. 2차 재결정 어닐링 후의 강판 표면에 포스테라이트 피막을 형성하는 경우에는, 상기 산화물로서 MgO가 사용된다. 포스테라이트 피막을 형성할 필요가 없는 경우에는, 상기 산화물로서, 2차 재결정 어닐링 온도보다도 높은 융점을 갖는 임의의 산화물을 이용할 수 있다. 2차 재결정 어닐링 온도보다도 높은 융점을 갖는 상기 산화물로서는, 예를 들면, Al2O3이나 CaO를 들 수 있다. 어닐링 분리제에 있어서의, 상기 주성분으로서의 산화물의 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 50질량％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 70질량％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 상기 산화물 함유량의 상한에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 100질량％ 이하로 할 수 있지만, 95질량％ 이하라도 좋다. 상기 어닐링 분리제는, 상기 주성분으로서의 산화물에 더하여, 추가로 다른 임의의 성분, 예를 들면, TiO2 등을 함유할 수 있다.
추가로, 상기 어닐링 분리제는, 첨가제로서, 황화물, 황산염, 셀렌화물 및, 셀렌산염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상을 함유할 수 있다. 상기 첨가제는, 2차 재결정 어닐링 중, 예를 들면, 700℃ 정도의 온도에서 분해하여, 인히비터 원소인 S나 Se를 강판 중으로 공급한다. 그 때문에, 상기 첨가제를 이용함으로써 2차 재결정 어닐링에 있어서의 정상 입성장의 억제력을 높여, 방향성 전자 강판의 자기 특성을 추가로 향상시킬 수 있다. 이 효과는, 상기 첨가제의 양이 비교적 소량이어도 얻어지기 때문에, 어닐링 분리제에 있어서의 상기 첨가제의 양은 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 충분한 자기 특성 향상 효과를 얻는다는 관점에서는, 상기 첨가제의 함유량을, 상기 주성분으로서의 산화물(MgO): 100질량부에 대하여, 1질량부 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 첨가제가 지나치게 많으면, 산화성이 지나치게 높아진다. 산화성이 지나치게 높으면, 포스테라이트 피막이 과잉으로 두꺼워지고, 그 결과, 형성된 포스테라이트 피막의 굽힘 박리 특성이 저하한다. 그 때문에, 상기 첨가제의 함유량을, 상기 주성분으로서의 산화물(MgO): 100질량부에 대하여, 30질량부 이하로 하는 것이 바람직하다.
[권취]
다음으로, 어닐링 분리제가 도포된 강판을 권취하여 코일로 한다. 코일로의 권취는, 통상적인 방법에 따라 행할 수 있다. 상기 코일의 직경의 하한은 특별히 한정되지 않고, 임의의 값으로 할 수 있지만, 700㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 코일의 직경이 700㎜ 이상이면, 코일의 만곡에 기인하는 2차 재결정립 방위의 열화를 저감하고, 추가로 양호한 2차 재결정립 방위를 얻을 수 있다. 상기 코일의 직경은, 900㎜ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 1100㎜ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 한편, 코일 직경의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 과도하게 코일 직경을 크게 하면 핸들링이 곤란해지기 때문에, 상기 코일의 직경은 4000㎜ 이하로 하는 것이 바람직하고, 3000㎜ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 2000㎜ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.
[2차 재결정 어닐링]
다음으로, 상기 코일에 2차 재결정 어닐링을 실시한다. 2차 재결정 어닐링의 조건은 특별히 한정되지 않고, 통상적인 방법에 따라 행할 수 있다. 2차 재결정을 완료시킨다는 관점에서는, 상기 2차 재결정 어닐링에 있어서의 800℃ 이상 900℃ 이하의 온도역에서의 평균 승온 속도를 5℃/시간 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 2차 재결정 어닐링은, 순화 어닐링을 겸할 수 있다. 순화 어닐링을 겸하는 2차 재결정 어닐링을 행하는 경우, 순화 온도는 1180℃보다 높게 하는 것이 바람직하다. 순화 어닐링 시의 분위기는 H2 가스 함유 분위기로 하는 것이 바람직하고, H2를 10체적％ 이상 함유하는 분위기로 하는 것이 보다 바람직하다. 상기 조건으로 순화 어닐링을 행함으로써, 극미량이라도 자기 특성을 저하시키는 특성을 갖는 C 및 N에 더하여, Al, S, Se와 같은 성분이 철저한 순화가 가능해진다. 순화 시간은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 통상, 2∼20시간 정도이다.
또한, MgO를 함유하는 어닐링 분리제를 사용한 경우, 2차 재결정 어닐링 후의 방향성 전자 강판 표면에는, 포스테라이트 피막이 형성되어 있다.
[절연 피막]
상기 2차 재결정 어닐링 후, 얻어진 방향성 전자 강판의 표면에 절연 피막을 형성할 수도 있다. 상기 절연 피막은, 2차 재결정 어닐링된 코일 형상의 방향성 전자 강판을 되감아, 당해 방향성 전자 강판의 표면에 절연 피막 형성용의 처리액을 도포하고, 이어서 베이킹함으로써 형성할 수 있다. 상기 절연 피막으로서는, 특별히 한정되지 않고, 임의의 절연 피막을 이용할 수 있다. 상기 처리액으로서는, 예를 들면, 인산염, 크롬산염 및, 콜로이달 실리카를 함유하는 도포액을 이용할 수 있다. 또한, 상기 베이킹은, 예를 들면, 800℃ 정도에서 행할 수 있다.
[평탄화 어닐링]
또한, 평탄화 어닐링을 행하여, 방향성 전자 강판의 형상을 갖출 수도 있다. 상기 평탄화 어닐링은, 상기 절연 피막의 베이킹 처리를 겸할 수도 있다.
상기 이외의 제조 조건은, 방향성 전자 강판의 일반적인 제조 방법에 따르면 좋다.
실시예
다음으로, 실시예에 기초하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예는, 본 발명의 적합한 일 예를 나타내는 것으로서, 본 발명은, 당해 실시예에 의해 하등 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 변경을 더하여 실시하는 것도 가능하고, 그러한 실시 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
(실시예 1)
이하의 성분 조성을 갖는 복수의 강 슬래브를 이용하여, 방향성 전자 강판을 제조했다.
·강 슬래브의 성분 조성
질량％로,
C: 0.038％,
Si: 3.4％,
Mn: 0.12％,
Sb: 0.06％,
P: 0.06％,
sol.Al: 0.007％,
N: 0.004％,
S: 0.003％,
Se: 0.0001％,
잔부 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성.
상기 방향성 전자 강판의 제조는, 이하의 순서로 행했다. 우선, 상기 강 슬래브를 1250℃로 재가열한 후, 열간 압연하여 판두께 2.4㎜의 열연 강판으로 했다. 이어서, 상기 열연 강판에 대하여, 열연판 어닐링을 실시했다. 상기 열연판 어닐링에 있어서는, 열연 강판을, 표 1에 나타내는 균열 온도에서 30초간 유지했다. 또한, 상기 열연판 어닐링에 있어서의, 냉각 시의 900∼700℃ 사이에 있어서의 체류 시간(t900-700℃)은 표 1에 나타낸 바와 같이 했다. 700℃ 이하의 온도역에서는, 냉각 속도: 40℃/sec로 급랭했다.
다음으로, 어닐링된 상기 열연 강판에 표 1에 나타나는 최고 온도(Tmax)에서의 냉간 압연을 실시하여, 최종 판두께: 0.23㎜의 냉연 강판으로 했다. 이어서, 상기 냉연 강판에, 탈탄을 겸하는 1차 재결정 어닐링을 실시하여 1차 재결정 강판을 얻었다. 상기 1차 재결정 어닐링의 조건은 다음과 같이 했다. 500℃에서 700℃의 사이의 승온 속도: 150℃/sec, 어닐링 온도: 850℃, 어닐링 시간: 120초, 어닐링 분위기: H2: 55％, N2: 45％, 노점: 55℃.
상기 1차 재결정 어닐링 후, MgO를 주성분으로서 함유하는 어닐링 분리제를, 상기 1차 재결정 강판의 표면에, 12.5g/㎡ 도포했다. 상기 어닐링 분리제를 건조시킨 후, 당해 어닐링 분리제가 도포된 1차 재결정 강판을 권취하여 코일로 했다. 상기 코일은, 내경: 500㎜, 외경: 1500㎜로 했다.
그 후, 상기 코일 형상으로 감겨진 강판에, 순화 어닐링을 겸하는 2차 재결정 어닐링을 실시했다. 상기 2차 재결정 어닐링에 있어서의 온도 이력은 이하와 같이 했다.
·15℃/h로 800℃까지 승온,
·800℃에서 880℃의 사이, 2.0℃/h로 승온,
·880℃에서 50시간 유지,
·1160℃까지 5.0℃/h로 승온,
·1160℃에서 5h 균열.
상기 2차 재결정 어닐링에 있어서의 분위기 가스로서는, 880℃까지의 온도역에서는 N2 가스를, 880℃ 이상의 온도역에서는 H2를 사용했다.
얻어진 2차 재결정 어닐링판의 표면에, 인산염, 크롬산염 및, 콜로이달 실리카를, 질량비로 3:1:3의 비율로 함유하는 처리액을 도포하고, 평탄화 어닐링을 실시했다.
상기 제조 공정의 도중, 최종 냉연 개시 시에 있어서의 입자경이 1㎛ 이상인 탄화물의 면적률: RC 및, 최종 냉연 개시 시에 있어서의 평균 결정 입경: D를, 이하의 방법으로 측정했다. 측정 결과는 표 1에 나타낸 바와 같다.
[탄화물 면적률: RC]
강판의 판폭 방향 중심 위치에 있어서의 단면 조직을 광학 현미경 혹은 주사형 전자 현미경으로 촬영하고, 화상 처리에 의해 전체 판두께에 있어서의 입자경이 1㎛ 이상인 탄화물의 면적률(RC)을 측정했다. 측정 영역의 압연 방향에 있어서의 길이는, 판두께 이상으로 했다.
[평균 결정 입경: D]
강판의 판폭 방향 중심 위치에 있어서의 단면 조직을 광학 현미경 혹은 주사형 전자 현미경으로 촬영하여, 계수(counting) 또는 화상 처리에 의해 전체 판두께에 있어서의 결정의 원상당 지름의 평균값을 구하고, 평균 결정 입경(D)로 했다. 또한, 평균값을 산출하기 위한 결정립수는 100개 이상으로 했다.
상기 평탄화 어닐링을 행한 후, 얻어진 코일의 판폭 방향 중심, 코일 지름 1000㎜에 상당하는 위치로부터 샘플을 채취하고, 철손 W17/50 및, 자속 밀도 B8을 측정했다. 추가로, X선 라우에법을 이용하여, 상기 샘플에 있어서의 720㎜×280㎜의 측정 영역에 있어서의 2차 재결정립 방위를 5㎜ 피치로 측정하고, <100>방향으로부터의 어긋남각인 (α2＋β2)1/2의 평균값, β≤0.50°인 결정립의 면적률: Rβ 및, 어긋남각 γ의 평균값(평균 γ각)을 구했다. 측정 결과는 표 1에 나타낸 바와 같다.
또한, 최종적으로 얻어진 방향성 전자 강판의 성분 조성을 화학 분석한 결과를 표 2에 나타낸다.
표 1, 2에 나타낸 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 조건을 만족하는 방향성 전자 강판은, 모두 양호한 자기 특성을 갖는 것에 더하여 생산성이 우수한 코일 어닐링에서의 제조가 가능했다.
Figure 112019040282000-pct00001
Figure 112019040282000-pct00002
(실시예 2)
이하의 성분 조성을 갖는 복수의 강 슬래브를 이용하여, 방향성 전자 강판을 제조했다.
·강 슬래브의 성분 조성
질량％로,
C: 0.030％,
Si: 3.5％,
Mn: 0.10％,
Sb: 0.07％,
P: 0.07％,
Mo: 0.03％,
sol.Al: 0.007％,
N: 0.0042％,
S: 0.0025％,
Se: 0.0001％,
잔부 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성.
상기 방향성 전자 강판의 제조는, 이하의 순서로 행했다. 우선, 상기 강 슬래브를 1220℃로 재가열한 후, 열간 압연하여 판두께 2.8㎜의 열연 강판으로 했다. 이어서, 상기 열연 강판에 대하여, 열연판 어닐링을 실시했다. 상기 열연판 어닐링에 있어서는, 열연 강판을, 균열 온도: 1000℃에서 30초간 유지했다.
이어서, 어닐링된 열연 강판에 대하여, 80℃에서의 냉간 압연을 실시하여, 2.2㎜의 중간 판두께로 했다.
상기 냉간 압연 후, 중간 어닐링을 행했다. 상기 중간 어닐링에 있어서는, 강판을, 표 1에 나타내는 균열 온도에서 60초간 유지했다. 또한, 상기 중간 어닐링에 있어서의, 냉각 시의 900∼700℃ 사이에 있어서의 체류 시간(t900-700℃)은 표 2에 나타낸 바와 같이 했다. 700℃ 이하의 온도역에서는, 냉각 속도: 50℃/sec로 급랭을 행했다.
다음으로, 중간 어닐링된 강판에 표 3에 나타나는 최고 온도에서의 냉간 압연을 실시하여, 최종 판두께: 0.23㎜의 냉연 강판으로 했다. 본 실시예에 있어서는, 상기 중간 어닐링 후의 냉간 압연이 최종 압연이 된다. 이어서, 상기 냉연 강판에, 탈탄을 겸하는 1차 재결정 어닐링을 실시하고 1차 재결정 강판을 얻었다. 상기 1차 재결정 어닐링의 조건은 다음과 같이 했다. 500℃에서 700℃의 사이의 승온 속도: 250℃/sec, 어닐링 온도: 840℃, 어닐링 시간: 120초, 어닐링 분위기: H2: 55％, N2: 45％, 노점: 53℃.
상기 1차 재결정 어닐링 후, MgO를 주성분으로서 함유하는 어닐링 분리제를, 상기 1차 재결정 강판의 표면에, 12.5g/㎡ 도포했다. 상기 어닐링 분리제를 건조시킨 후, 당해 어닐링 분리제가 도포된 1차 재결정 강판을 권취하여 코일로 했다. 상기 코일은, 내경: 500㎜, 외경: 1500㎜로 했다.
그 후, 상기 코일 형상으로 감겨진 강판에, 순화 어닐링을 겸하는 2차 재결정 어닐링을 실시했다. 상기 2차 재결정 어닐링에 있어서의 온도 이력은 이하와 같이 했다.
·15℃/h로 800℃까지 승온,
·800℃에서 850℃의 사이, 2.0℃/h로 승온,
·850℃에서 50시간 유지,
·1180℃까지 5.0℃/h로 승온,
·1180℃에서 5h 균열.
상기 2차 재결정 어닐링에 있어서의 분위기 가스로서는, 850℃까지의 온도역에서는 N2 가스를, 850℃ 이상의 온도역에서는 H2를 사용했다.
얻어진 2차 재결정 어닐링판의 표면에, 인산염, 크롬산염 및, 콜로이달 실리카를, 질량비로 3:1:3의 비율로 함유하는 처리액을 도포하고, 평탄화 어닐링을 실시했다.
상기 제조 공정의 도중, 최종 냉연 개시 시, 즉 중간 어닐링 종료 시에 있어서의 강판의 단면 조직을 광학 현미경으로 관찰하고, RC 및 D를 실시예 1과 동일한 방법으로 측정했다. 측정 결과는 표 1에 나타낸 바와 같다.
또한, 코일 지름 1000㎜에 상당하는 위치에서 샘플을 채취하고, 실시예 1과 동일한 방법 및 조건으로, 어긋남각 (α2＋β2)1/2의 평균값, Rβ 및, 평균 γ각을 측정했다. 측정 결과는 표 3에 나타낸 바와 같았다.
또한, 최종적으로 얻어진 방향성 전자 강판의 성분 조성을 화학 분석한 결과를 표 4에 나타낸다.
표 3, 4에 나타낸 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 조건을 만족하는 방향성 전자 강판은, 모두 양호한 자기 특성을 갖는 것에 더하여, 생산성이 우수한 코일 어닐링에서의 제조가 가능했다.
Figure 112019040282000-pct00003
Figure 112019040282000-pct00004
(실시예 3)
표 5에 나타내는 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 이용하여, 이하의 순서로 방향성 전자 강판을 제조했다. 우선, 상기 강 슬래브를 1230℃로 재가열한 후, 열간 압연하여 판두께 2.4㎜의 열연 강판으로 했다. 이어서, 상기 열연 강판에 대하여, 열연판 어닐링을 실시했다. 상기 열연판 어닐링에 있어서는, 열연 강판을, 균열 온도: 1050℃에서 30초간 유지했다. 또한, 상기 열연판 어닐링에 있어서의, 냉각 시의 900∼700℃ 사이에 있어서의 체류 시간(t900-700℃)을 25sec로 하고, 700℃ 이하의 온도역에서는, 냉각 속도: 40℃/sec로 급랭했다.
다음으로, 어닐링된 상기 열연 강판에 200℃에서의 냉간 압연을 실시하여, 최종 판두께: 0.23㎜의 냉연 강판으로 했다. 이어서, 실시예 1과 동일한 조건으로, 상기 냉연 강판에 탈탄을 겸하는 1차 재결정 어닐링을 실시하여 1차 재결정 강판을 얻었다.
상기 1차 재결정 어닐링 후, MgO를 주성분으로서 함유하는 어닐링 분리제를, 상기 1차 재결정 강판의 표면에, 12.5g/㎡ 도포했다. 상기 어닐링 분리제를 건조시킨 후, 당해 어닐링 분리제가 도포된 1차 재결정 강판을 권취하여 코일로 했다. 상기 코일은, 내경: 500㎜, 외경: 1500㎜로 했다.
그 후, 상기 코일 형상으로 감겨진 강판에, 순화 어닐링을 겸하는 2차 재결정 어닐링을 실시했다. 상기 2차 재결정 어닐링에 있어서의 온도 이력은 이하와 같이 했다.
·15℃/h로 800℃까지 승온,
·800℃에서 870℃의 사이, 2.0℃/h로 승온,
·870℃에서 50시간 유지,
·1160℃까지 5.0℃/h로 승온,
·1160℃에서 5h 균열.
상기 2차 재결정 어닐링에 있어서의 분위기 가스로서는, 870℃까지의 온도역에서는 N2 가스를, 870℃ 이상의 온도역에서는 H2를 사용했다.
얻어진 2차 재결정 어닐링판의 표면에, 인산염, 크롬산염 및, 콜로이달 실리카를, 질량비로 3:1:3의 비율로 함유하는 처리액을 도포하고, 평탄화 어닐링을 실시했다.
상기 제조 공정의 도중, 최종 냉연 개시 시, 즉 열연판 어닐링 종료 시에 있어서의 강판의 단면 조직을 광학 현미경으로 관찰하고, RC 및 D를 실시예 1과 동일한 방법으로 측정했다. 측정 결과를 표 6에 나타낸다.
또한, 코일 지름 1000㎜에 상당하는 위치에서 샘플을 채취하고, 실시예 1과 동일한 방법 및 조건으로, 철손 W17/50, 자속 밀도 B8, (α2＋β2)1/2의 평균값, Rβ 및, 평균 γ각을 측정했다. 측정 결과는 표 6에 나타낸 바와 같았다.
또한, 최종적으로 얻어진 방향성 전자 강판의 성분 조성을 화학 분석한 결과를 표 7에 나타낸다.
표 6, 7에 나타낸 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 조건을 만족하는 방향성 전자 강판은, 모두 양호한 자기 특성을 갖는 것에 더하여, 생산성이 우수한 코일 어닐링에서의 제조가 가능했다.
Figure 112019040282000-pct00005
Figure 112019040282000-pct00006
Figure 112019040282000-pct00007

Claims (6)

  1. 질량％로,
    C: 0.005％ 이하,
    Si: 3.0％ 이상, 4.0％ 이하,
    Mn: 0.05％ 이상, 0.50％ 이하,
    sol.Al: 0.001％ 이하,
    N: 0.0015％ 이하,
    S: 0.0010％ 이하 및,
    Se: 0.0010％ 이하를 함유하고,
    잔부 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고,
    ND 회전축에 대한 이상 Goss 방위로부터의 어긋남각 α와, TD 회전축에 대한 이상 Goss 방위로부터의 어긋남각 β로부터 구해지는 어긋남각 (α2＋β2)1/2의 평균값이 5.0° 이하이고,
    β≤0.50°인 결정립의 면적률: Rβ가 20％ 이하인, 방향성 전자 강판.
  2. 제1항에 있어서,
    추가로, RD 회전축에 대한 이상 Goss 방위로부터의 어긋남각 γ의 평균값이 3.0° 이상 7.0° 이하인, 방향성 전자 강판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 성분 조성이, 질량％로,
    Sb: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
    Sn: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
    P: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
    Ni: 0.005％ 이상, 1.5％ 이하,
    Cu: 0.005％ 이상, 1.5％ 이하,
    Cr: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
    Mo: 0.005％ 이상, 0.5％ 이하,
    Ti: 0.0005％ 이상, 0.1％ 이하,
    Nb: 0.0005％ 이상, 0.1％ 이하,
    V: 0.0005％ 이상, 0.1％ 이하,
    B: 0.0002％ 이상, 0.0025％ 이하,
    Bi: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
    Te: 0.0005％ 이상, 0.01％ 이하 및,
    Ta: 0.0005％ 이상, 0.01％ 이하
    로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상을 추가로 함유하는, 방향성 전자 강판.
  4. 질량％로,
    C: 0.025％ 이상, 0.060％ 이하,
    Si: 3.0％ 이상, 4.0％ 이하,
    Mn: 0.05％ 이상, 0.50％ 이하,
    sol.Al: 0.01％ 미만,
    N: 0.006％ 미만 및,
    S, Se: 합계 0.010％ 미만을 포함하고,
    잔부 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 강 슬래브를, 임의로 가열 온도: 1300℃ 이하로 가열하고,
    상기 강 슬래브에 열간 압연을 실시하여 열연 강판으로 하고,
    상기 열연 강판에 대하여 열연판 어닐링을 실시하고,
    어닐링된 상기 열연 강판에 냉간 압연을 실시하여 최종 판두께의 냉연 강판으로 하고,
    상기 냉연 강판에 1차 재결정 어닐링을 실시하여 1차 재결정 강판으로 하고,
    상기 1차 재결정 강판에 어닐링 분리제를 도포하고,
    상기 어닐링 분리제가 도포된 1차 재결정 강판을 권취하여 코일로 하고,
    상기 코일에 2차 재결정 어닐링을 실시하는, 방향성 전자 강판의 제조 방법으로서,
    최종 냉연 전의 어닐링의 냉각시에 있어서의 900∼700℃ 사이에서의 체류 시간(t900-700℃)이 6sec 이상, 200sec 이하이고,
    상기 냉간 압연에 있어서의 최종 냉연 개시 시의, 입자경이 1㎛ 이상인 탄화물의 면적률: RC가 0.5％∼20.0％이고,
    상기 최종 냉연 개시 시에 있어서의 평균 결정 입경: D가 50㎛ 이상, 300㎛ 이하이고,
    상기 최종 냉연에 있어서의 최고 온도: Tmax가 150℃ 이상인, 방향성 전자 강판의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 성분 조성이, 질량％로,
    Sb: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
    Sn: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
    P: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
    Ni: 0.005％ 이상, 1.5％ 이하,
    Cu: 0.005％ 이상, 1.5％ 이하,
    Cr: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
    Mo: 0.005％ 이상, 0.5％ 이하,
    Ti: 0.0005％ 이상, 0.1％ 이하,
    Nb: 0.0005％ 이상, 0.1％ 이하,
    V: 0.0005％ 이상, 0.1％ 이하,
    B: 0.0002％ 이상, 0.0025％ 이하,
    Bi: 0.005％ 이상, 0.1％ 이하,
    Te: 0.0005％ 이상, 0.01％ 이하 및,
    Ta: 0.0005％ 이상, 0.01％ 이하
    로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 또는 2 이상을 추가로 함유하는, 방향성 전자 강판의 제조 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 2차 재결정 어닐링 시의 상기 코일의 직경이 700㎜ 이상인, 방향성 전자 강판의 제조 방법.
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