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JP2023089089A - Grain-oriented electromagnetic steel sheet and method for producing the same - Google Patents

Grain-oriented electromagnetic steel sheet and method for producing the same Download PDF

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JP2023089089A JP2023062393A JP2023062393A JP2023089089A JP 2023089089 A JP2023089089 A JP 2023089089A JP 2023062393 A JP2023062393 A JP 2023062393A JP 2023062393 A JP2023062393 A JP 2023062393A JP 2023089089 A JP2023089089 A JP 2023089089A
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ソ,ジン-ウク
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Abstract

To provide a grain-oriented electromagnetic steel sheet having improved magnetism by comprising plural cold rolling and decarbonization annealing steps, and a method for producing the same.SOLUTION: A method for producing a grain-oriented electromagnetic steel sheet has the steps of: heating a slab; hot-rolling the slab to produce a hot-rolled steel sheet; subjecting the hot-rolled steel sheet to hot-rolled sheet annealing; subjecting the hot-rolled steel sheet subjected to the hot-rolled sheet annealing to primary cold rolling; subjecting the steel sheet subjected to the primary cold rolling to decarburization annealing; subjecting the steel sheet completed with the decarburization annealing to secondary cold rolling; subjecting the steel sheet completed with the secondary cold rolling to continuous annealing; and subjecting the steel sheet subjected to the continuous annealing to batch annealing.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は方向性電磁鋼板およびその製造方法に係り、より詳しくは複数の冷間圧延および脱炭焼鈍工程を含むことによって、磁性を向上させた方向性電磁鋼板およびその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a grain-oriented electrical steel sheet and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a grain-oriented electrical steel sheet having improved magnetic properties by including a plurality of cold rolling and decarburization annealing processes and a manufacturing method thereof.

方向性電磁鋼板は、鋼板の結晶方位が{110}<001>である、別名ゴス(Goss)方位を有する結晶粒からなる圧延方向の磁気的特性に優れた軟磁性材料である。
このような方向性電磁鋼板は、スラブ加熱後に熱間圧延、熱延板焼鈍、冷間圧延を通じて最終厚さに圧延された後、1次再結晶焼鈍と2次再結晶形成のために高温焼鈍を経て製造される。
通常、方向性電磁鋼板の2次再結晶焼鈍工程は、低い昇温率および高温での長時間純化焼鈍が必要であるため、エネルギー消耗が激しい工程といえる。このような極限の工程を経ながら2次再結晶を形成して優れた磁気的特性を有する方向性電磁鋼板を製造するため、次のような工程上の困難が発生する。
A grain-oriented electrical steel sheet is a soft magnetic material having excellent magnetic properties in the rolling direction, composed of crystal grains having a crystal orientation of {110}<001>, also known as Goss orientation.
After heating the slab, the grain-oriented electrical steel sheet is rolled to a final thickness through hot rolling, hot-rolled sheet annealing, and cold rolling, and then subjected to high-temperature annealing for primary recrystallization annealing and secondary recrystallization formation. manufactured through
Generally, the secondary recrystallization annealing process for grain-oriented electrical steel sheets requires a long-time refining annealing at a low temperature rise rate and a high temperature, so it can be said to be a process that consumes a lot of energy. In order to manufacture a grain-oriented electrical steel sheet having excellent magnetic properties by forming secondary recrystallization through such extreme processes, the following difficulties arise in the process.

第一に、コイル状態での熱処理によるコイルの外巻部と内巻部との温度偏差が発生して各部分で同一の熱処理パターンを適用することができないため、外巻部と内巻部との磁性偏差が発生する。第二に、脱炭焼鈍後にMgOを表面にコーティングし、高温焼鈍中にベースコーティング(Base coating)を形成する過程で多様な表面欠陥が発生するため、実収率を低下させる。第三に、脱炭焼鈍が終わった脱炭板をコイル形態で巻いた後に高温焼鈍後、再び平坦化焼鈍を経て絶縁コーティングをするため、生産工程が3段階に分けられることによって実収率が低下するという問題点が発生する。
このような工程上の制約を克服するために、脱炭焼鈍および冷間圧下率を調節して2次再結晶現象を利用せずに、正常結晶成長を利用する技術が提案されている。しかし、連続焼鈍では水分の短い熱処理時間によって最終結晶粒の結晶粒成長に限界があり、最適の粒径を有する結晶粒として成長することができず、鉄損改善に限界が存在する。
First, heat treatment in the coil state causes a temperature difference between the outer winding portion and the inner winding portion of the coil, and the same heat treatment pattern cannot be applied to each portion. of magnetic deviation occurs. Second, the surface is coated with MgO after decarburization annealing, and various surface defects are generated in the process of forming a base coating during high temperature annealing, which reduces yield. Thirdly, the decarburized sheet after decarburization annealing is wound into a coil, then annealed at a high temperature, then flattened and annealed again for insulation coating, so the production process is divided into three steps, which reduces the yield. A problem arises.
In order to overcome such limitations in the process, techniques have been proposed that utilize normal crystal growth without utilizing the secondary recrystallization phenomenon by controlling the decarburization annealing and cold reduction rate. However, in continuous annealing, there is a limit to the grain growth of the final grain due to the short heat treatment time of the water content, and the crystal grain cannot grow to have an optimum grain size, and there is a limit to the iron loss improvement.

本発明が目的とするところは、複数の冷間圧延および脱炭焼鈍工程を含むことによって、磁性を向上させた方向性電磁鋼板およびその製造方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a grain-oriented electrical steel sheet and a method of manufacturing the same, which include a plurality of cold rolling and decarburizing annealing steps to improve magnetic properties.

本発明による方向性電磁鋼板の製造方法は、スラブを加熱する段階、スラブを熱間圧延して熱延鋼板を製造する段階、熱延鋼板を熱延板焼鈍する段階、熱延板焼鈍された熱延鋼板を1次冷間圧延する段階、1次冷間圧延された鋼板を脱炭焼鈍する段階、脱炭焼鈍が完了した鋼板を2次冷間圧延する段階、2次冷間圧延が完了した鋼板を連続焼鈍する段階、および連続焼鈍された鋼板をバッチ焼鈍する段階を含むことを特徴とする。 A method for manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet according to the present invention includes heating a slab, hot rolling the slab to manufacture a hot-rolled steel sheet, hot-rolling the hot-rolled steel sheet, and performing hot-rolled sheet annealing. Primary cold rolling of the hot-rolled steel sheet, decarburization annealing of the primary cold rolled steel sheet, secondary cold rolling of the decarburized and annealed steel sheet, and completion of the secondary cold rolling. continuously annealing the steel sheet and batch annealing the continuously annealed steel sheet.

前記スラブは、重量%で、Si:1.0%~4.0%、C:0.1%~0.4%を含み、残部がFeおよび不可避な不純物からなり、
Mn:0.1重量%以下およびS:0.005重量%以下をさらに含むことをとくちょうとする。
The slab contains Si: 1.0% to 4.0%, C: 0.1% to 0.4%, and the balance consists of Fe and unavoidable impurities,
It is preferred to further include Mn: 0.1% by weight or less and S: 0.005% by weight or less.

前記スラブを熱延板焼鈍する段階で、脱炭過程を含み、
熱延板焼鈍する段階は、850℃~1000℃の温度および露点温度50℃~70℃で焼鈍し、
1次冷間圧延された鋼板を脱炭焼鈍する段階は、850℃~1000℃の温度および露点温度50℃~70℃で焼鈍することを特徴とする。
The step of annealing the hot-rolled sheet of the slab includes a decarburization process,
The step of annealing the hot-rolled sheet includes annealing at a temperature of 850 ° C to 1000 ° C and a dew point temperature of 50 ° C to 70 ° C,
The decarburization annealing of the first cold rolled steel sheet is characterized by annealing at a temperature of 850-1000°C and a dew point temperature of 50-70°C.

1次冷間圧延された鋼板を脱炭焼鈍する段階は、オーステナイト単相領域またはフェライトおよびオーステナイトの複合相が存在する領域で焼鈍し、
1次冷間圧延された鋼板を脱炭焼鈍する段階の後、結晶粒の平均直径は150~250μmとなり、
1次冷間圧延された鋼板を脱炭焼鈍する段階および前記脱炭焼鈍が完了した鋼板を2次冷間圧延する段階は、2回以上繰り返されることを特徴とする。
The step of decarburizing and annealing the primary cold-rolled steel sheet includes annealing in an austenite single phase region or a region in which a composite phase of ferrite and austenite exists,
After decarburization annealing of the primary cold-rolled steel sheet, the average diameter of grains is 150-250 μm,
The step of decarburizing and annealing the first cold-rolled steel plate and the step of secondarily cold-rolling the steel plate that has been decarburized and annealed are repeated two or more times.

連続焼鈍する段階は、850℃~1000℃の温度および露点温度50℃~70℃で1~5分間焼鈍し、
バッチ焼鈍する段階は、1000℃~1200℃の温度および露点温度-20℃以下で1~8時間焼鈍し、
バッチ焼鈍する段階の後、{110}<001>から15゜以下の角度をなす結晶粒の体積分率が40%以上であり、
全体結晶粒中の直径が1000μm~5000μmである結晶粒の面積分率が20~70%であることを特徴とする。
The continuous annealing step includes annealing at a temperature of 850° C. to 1000° C. and a dew point temperature of 50° C. to 70° C. for 1 to 5 minutes,
The batch annealing step includes annealing at a temperature of 1000° C. to 1200° C. and a dew point temperature of −20° C. or less for 1 to 8 hours,
After the step of batch annealing, the volume fraction of grains forming an angle of 15° or less from {110}<001> is 40% or more;
The area fraction of crystal grains having a diameter of 1000 μm to 5000 μm in all crystal grains is 20 to 70%.

本発明による方向性電磁鋼板は、全体結晶粒中の直径が1000μm~5000μmである結晶粒の面積分率が20~70%であることを特徴とする。 The grain-oriented electrical steel sheet according to the present invention is characterized in that the area fraction of crystal grains having a diameter of 1000 μm to 5000 μm in all crystal grains is 20 to 70%.

電磁鋼板は、重量%で、Si:1.0%~4.0%、C:0.005%以下(0%を除く。)を含み、残部がFeおよび不可避な不純物からなり、
Mn:0.1重量%以下およびS:0.005重量%以下をさらに含み、
{110}<001>から15゜以下の角度をなす結晶粒の体積分率が40%以上であり、
外接円の直径(D1)と内接円の直径(D2)との比(D2/D1)が0.5以上であるゴス結晶粒が全体ゴス結晶粒中の95面積%以上であることを特徴とする。
The electrical steel sheet contains, in weight percent, Si: 1.0% to 4.0%, C: 0.005% or less (excluding 0%), the balance being Fe and inevitable impurities,
Mn: 0.1% by weight or less and S: 0.005% by weight or less,
The volume fraction of crystal grains forming an angle of 15° or less from {110} <001> is 40% or more,
The ratio (D2/D1) of the diameter (D1) of the circumscribed circle to the diameter (D2) of the inscribed circle is 95 area % or more of the total Goss crystal grains. and

本発明による方向性電磁鋼板は、正常結晶成長を利用しながら、直径が大きいゴス結晶粒を安定的に形成させることによって磁気的特性に優れており、
また、結晶粒成長抑制剤としてAlNおよびMnSを使用しないため、1300℃以上の高温でスラブを加熱する必要がない。
また、析出物であるN、Sを除去することが不要となり、純化焼鈍時間が相対的に短くなり得るため、生産性が向上することができ、
また、幅方向に亀裂した磁気的特性を有する方向性電磁鋼板を提供することができる。
The grain-oriented electrical steel sheet according to the present invention has excellent magnetic properties by stably forming Goss crystal grains having a large diameter while utilizing normal crystal growth.
Moreover, since AlN and MnS are not used as grain growth inhibitors, there is no need to heat the slab at a high temperature of 1300° C. or higher.
In addition, it becomes unnecessary to remove N and S, which are precipitates, and the purification annealing time can be relatively shortened, so productivity can be improved.
In addition, it is possible to provide a grain-oriented electrical steel sheet having magnetic properties with cracks in the width direction.

発明材2で製造した方向性電磁鋼板の表面を走査電子顕微鏡で観察した写真である。4 is a photograph of the surface of a grain-oriented electrical steel sheet manufactured from Inventive Material 2, observed with a scanning electron microscope. 比較材2で製造した方向性電磁鋼板の表面を走査電子顕微鏡で観察した写真である。4 is a photograph of the surface of a grain-oriented electrical steel sheet manufactured as Comparative Material 2, observed with a scanning electron microscope.

第1、第2および第3などの用語は、多様な部分、成分、領域、層および/またはセクションを説明するために使用されるが、これらに限定されない。これら用語は、ある部分、成分、領域、層またはセクションを他の部分、成分、領域、層またはセクションと区別するためだけに使用される。したがって、以下で叙述する第1部分、成分、領域、層またはセクションは、本発明の範囲を逸脱しない範囲内で第2部分、成分、領域、層またはセクションと言及され得る。
ここで使用される専門用語は、単に特定の実施例を言及するためのものであり、本発明を限定することを意図しない。ここで使用される単数の形態は、文言がこれと明確に反対の意味を示さない限り、複数の形態も含む。明細書で使用される「含む」の意味は、特定の特性、領域、整数、段階、動作、要素および/または成分を具体化し、他の特性、領域、整数、段階、動作、要素および/または成分の存在や付加を除外させるものではない。
ある部分が他の部分の「上に」あると言及する場合、これは他の部分の「直上に」にあるか、またはその間にまた他の部分が介され得る。対照的に、ある部分が他の部分の「直上に」あると言及する場合、その間にまた他の部分が介されない。
異なって定義しなかったが、ここで使用される技術用語および科学用語を含む全ての用語は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が一般的に理解する意味と同一の意味を有する。通常使用される辞書に定義された用語は、関連技術文献と現在開示された内容に符合する意味を有すると追加解釈され、定義されない限り、理想的または非常に公式的な意味に解釈されない。
また、特に言及しない限り、%は重量%を意味し、1ppmは0.0001重量%である。
本発明の一実施形態で追加元素をさらに含むことの意味は、追加元素の追加量の分、残部である鉄(Fe)を代替して含むことを意味する。
Terms such as first, second and third are used to describe various parts, components, regions, layers and/or sections, but are not limited thereto. These terms are only used to distinguish one portion, component, region, layer or section from another portion, component, region, layer or section. Thus, a first portion, component, region, layer or section discussed below could be referred to as a second portion, component, region, layer or section without departing from the scope of the present invention.
The terminology used herein is for the purpose of referring to particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms also include the plural forms unless the language clearly dictates the contrary. As used herein, the meaning of "comprising" embodies certain properties, regions, integers, steps, acts, elements and/or components and may include other properties, regions, integers, steps, acts, elements and/or It does not exclude the presence or addition of ingredients.
When a portion is referred to as being “on” another portion, it may be “directly on” the other portion, or there may also be other portions interposed therebetween. In contrast, when a portion is referred to as being "directly on" another portion, there is no intervening portion.
Although not defined differently, all terms, including technical and scientific terms, used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. have. Terms defined in commonly used dictionaries are additionally construed to have a meaning consistent with the relevant technical literature and the presently disclosed subject matter, and are not to be construed in an ideal or highly formal sense unless defined.
Also, unless otherwise specified, % means % by weight, and 1 ppm is 0.0001% by weight.
Further containing an additional element in an embodiment of the present invention means that iron (Fe), which is the balance, is included in place of the added amount of the additional element.

以下、本発明の実施形態について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様な異なる形態に実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
本発明による方向性電磁鋼板の製造方法は、スラブを加熱する段階、スラブを熱間圧延して熱延鋼板を製造する段階、熱延鋼板を熱延板焼鈍する段階、熱延板焼鈍された熱延鋼板を1次冷間圧延する段階、1次冷間圧延された鋼板を脱炭焼鈍する段階、脱炭焼鈍が完了した鋼板を2次冷間圧延する段階、2次冷間圧延が完了した鋼板を連続焼鈍する段階、および連続焼鈍された鋼板をバッチ焼鈍する段階を含む。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs can easily carry them out. This invention may, however, be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein.
A method for manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet according to the present invention includes heating a slab, hot rolling the slab to manufacture a hot-rolled steel sheet, hot-rolling the hot-rolled steel sheet, and performing hot-rolled sheet annealing. Primary cold rolling of the hot-rolled steel sheet, decarburization annealing of the primary cold rolled steel sheet, secondary cold rolling of the decarburized and annealed steel sheet, and completion of the secondary cold rolling. continuously annealing the annealed steel sheet; and batch annealing the continuously annealed steel sheet.

以下、各段階別に具体的に説明する。
まず、スラブを加熱する。
スラブは、重量%で、Si:1.0%~4.0%、C:0.1%~0.4%を含み、残部がFeおよび不可避な不純物からなる。
組成を限定した理由は、下記のとおりである。
シリコン(Si)は、電磁鋼板の磁気異方性を低め、比抵抗を増加させて鉄損を改善する。Si含有量が1.0重量%未満である場合には鉄損が劣位になり、4.0重量%超過である場合、脆性が増加する。したがって、スラブおよび最終焼鈍段階の後に方向性電磁鋼板でのSiの含有量は、1.0~4.0重量%であり得る。より具体的にSiの含有量は1.5~3.5重量%である。
Each step will be specifically described below.
First, heat the slab.
The slab contains Si: 1.0% to 4.0%, C: 0.1% to 0.4%, and the balance consists of Fe and unavoidable impurities in weight percent.
The reasons for limiting the composition are as follows.
Silicon (Si) lowers the magnetic anisotropy of the electrical steel sheet, increases the resistivity, and improves iron loss. If the Si content is less than 1.0% by weight, the iron loss becomes inferior, and if it exceeds 4.0% by weight, the brittleness increases. Therefore, the content of Si in the grain-oriented electrical steel sheet after the slab and final annealing stage can be 1.0-4.0 wt%. More specifically, the Si content is 1.5 to 3.5% by weight.

炭素(C)は、中間脱炭焼鈍および最終脱炭焼鈍中に表層部のGoss結晶粒が中心部に拡散するために中心部のCが表層部に抜け出る過程が必要であるため、スラブ中のCの含有量は0.1~0.4重量%である。より具体的にスラブ中のCの含有量は0.15~0.3重量%である。また、脱炭が完了した最終焼鈍段階の後に最終方向性電磁鋼板での炭素量は0.0050重量%以下であり、より具体的に0.002重量%以下である。
スラブは、Mn:0.1重量%以下およびS:0.005重量%以下をさらに含む。
Carbon (C) in the slab needs a process in which the Goss crystal grains in the surface layer diffuse to the center during the intermediate decarburization annealing and the final decarburization annealing. The content of C is 0.1-0.4% by weight. More specifically, the content of C in the slab is 0.15-0.3% by weight. In addition, the carbon content in the final grain-oriented electrical steel sheet after the final annealing step in which decarburization is completed is 0.0050 wt% or less, more specifically, 0.002 wt% or less.
The slab further contains Mn: 0.1 wt% or less and S: 0.005 wt% or less.

MnおよびSは、MnS析出物を形成して脱炭過程中に中心部に拡散するGoss結晶粒の成長を妨害する。したがって、Mn、Sは添加されないことが好ましい。しかし、製鋼工程中に不可避に混入される量を考慮してスラブおよび最終焼鈍段階の後に方向性電磁鋼板でのMn、Sは、Mn:0.1重量%以下、S:0.005重量%以下にそれぞれ制御する。
残部は、Feおよび不可避な不純物からなる。不可避な不純物については、製鋼段階および方向性電磁鋼板の製造工程過程で混入される不純物であり、これは当該分野で広く知られているため、具体的な説明は省略する。具体的に、Al、N、Ti、Mg、Caのような成分は、鋼中で酸素と反応して酸化物を形成するようになり、強力抑制することが必要であるため、それぞれの成分別に0.005重量%以下で管理することができる。本発明の一実施形態で前述した合金成分以外に元素の追加を排除するのではなく、本発明の技術思想を害しない範囲内で多様に含まれる。追加元素をさらに含む場合、残部であるFeを代替して含む。
Mn and S form MnS precipitates to hinder the growth of Goss grains that diffuse to the center during the decarburization process. Therefore, Mn and S are preferably not added. However, considering the amount that is unavoidably mixed in during the steelmaking process, Mn and S in the grain-oriented electrical steel sheet after the slab and final annealing stage are Mn: 0.1% by weight or less, S: 0.005% by weight. Each is controlled below.
The balance consists of Fe and unavoidable impurities. The unavoidable impurities are impurities mixed in during the steelmaking stage and the manufacturing process of the grain-oriented electrical steel sheet, and are widely known in the relevant field, so a detailed description thereof will be omitted. Specifically, ingredients such as Al, N, Ti, Mg, and Ca react with oxygen in steel to form oxides, and must be strongly suppressed. It can be managed at 0.005% by weight or less. The addition of elements other than the alloy components described above in one embodiment of the present invention is not excluded, but may be variously included within a range that does not impair the technical idea of the present invention. When the additional element is further included, the remaining Fe is included instead.

より具体的に、スラブは、重量%で、Si:1.0%~4.0%、C:0.1%~0.4%含み、残部はFeおよび不可避な不純物からなる。
スラブ加熱温度は、通常の加熱温度より高い1100℃~1350℃である。スラブ加熱時に温度が高い場合、熱延組織が粗大化して磁性に悪影響を与えるようになる問題点がある。しかし、本発明による方向性電磁鋼板の製造方法は、スラブの炭素含有量が比較的に多いため、スラブ再加熱温度が高くても熱延組織が粗大化せず、通常の場合より高い温度で再加熱することによって、熱間圧延時にはさらに有利である。
More specifically, the slab contains Si: 1.0% to 4.0%, C: 0.1% to 0.4%, and the balance consists of Fe and unavoidable impurities.
The slab heating temperature is 1100° C. to 1350° C., which is higher than the normal heating temperature. If the slab is heated at a high temperature, the hot-rolled structure becomes coarse, which adversely affects the magnetism. However, in the method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to the present invention, since the carbon content of the slab is relatively high, the hot-rolled structure does not coarsen even if the slab is reheated at a high temperature. Reheating is even more advantageous during hot rolling.

次に、スラブを熱間圧延して熱延鋼板を製造する。
熱間圧延は、最終冷間圧延段階で適正な圧延率を適用して最終の製品厚さに製造できるように熱間圧延によって厚さ1.5~4.0mmの熱延板として製造する。
熱延温度や冷却温度は、特に制限されないが、磁性が優れた一例として熱延終了温度を950℃以下にし、冷却を水によって急冷して600℃以下で巻き取る。
次に、熱延鋼板を熱延板焼鈍する。この時、熱延板焼鈍は、脱炭過程を含む。具体的に熱延板焼鈍は、850℃~1000℃の温度および露点温度50℃~70℃で焼鈍する。
前述した焼鈍後、1000~1200℃の温度および露点温度0℃以下で追加焼鈍する。熱延板焼鈍を実施した後、酸洗する。
Next, the slab is hot rolled to produce a hot rolled steel sheet.
In the hot rolling, a hot-rolled sheet having a thickness of 1.5 to 4.0 mm is produced by hot rolling so that a proper rolling reduction can be applied in the final cold rolling stage to produce a final product thickness.
The hot-rolling temperature and cooling temperature are not particularly limited, but as an example of excellent magnetism, the hot-rolling end temperature is set to 950° C. or less, and the coil is wound at 600° C. or less after rapid cooling with water.
Next, the hot-rolled steel sheet is subjected to hot-rolled sheet annealing. At this time, hot-rolled sheet annealing includes a decarburization process. Specifically, the hot-rolled sheet is annealed at a temperature of 850°C to 1000°C and a dew point temperature of 50°C to 70°C.
After the annealing described above, additional annealing is performed at a temperature of 1000 to 1200° C. and a dew point temperature of 0° C. or less. After the hot-rolled sheet is annealed, it is pickled.

次に、1次冷間圧延を実施して冷延鋼板を製造する。
通常の方向性電磁鋼板の製造工程において冷間圧延は、90%に近い高圧下率で1回実施することが効果的であるされている。これが1次再結晶粒中のGoss結晶粒だけが粒子成長するのに有利な環境を作るためである。しかし、本発明による方向性電磁鋼板の製造方法は、Goss方位結晶粒の異常な粒子成長を利用せず、脱炭焼鈍および冷間圧延によって発生した表層部のGoss結晶粒を内部拡散させるものであるため、表層部でGoss方位結晶粒を多数分布するように形成することが有利である。
したがって、冷間圧延時に圧下率50%~70%で冷間圧延を実施する場合、Goss集合組織が表層部で多数形成される。より具体的に55%~65%である。
次に、冷延鋼板を脱炭焼鈍する。この時、脱炭焼鈍する段階は、オーステナイト単相領域またはフェライトおよびオーステナイトの複合相が存在する領域で実施する。具体的に850℃~1000℃温度および露点温度50℃~70℃で焼鈍する。また、雰囲気は、水素および窒素の混合ガス雰囲気である。また、脱炭焼鈍時に脱炭量は、0.0300重量%~0.0600重量%でありる。前述した焼鈍後、1000~1200℃の温度および露点温度0℃以下で追加焼鈍する。
このような脱炭焼鈍過程で電磁鋼板の表面の結晶粒の大きさは、粗大に成長するが、電磁鋼板の内部の結晶粒は微細な組織として残る。このような脱炭焼鈍後、結晶粒の平均直径は150μm~250μmである。この時、結晶粒は表面フェライト結晶粒である。また結晶粒の直径とは、結晶粒と同一の面積を有する仮想の円を想定して、その円の直径を意味する。
Next, primary cold rolling is performed to produce a cold-rolled steel sheet.
It is considered effective to carry out cold rolling once at a high reduction rate close to 90% in the normal manufacturing process of grain-oriented electrical steel sheets. This is to create an environment favorable for grain growth of only the Goss grains in the primary recrystallized grains. However, the method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to the present invention does not utilize the abnormal grain growth of Goss orientation grains, but internally diffuses Goss grains in the surface layer generated by decarburization annealing and cold rolling. Therefore, it is advantageous to form a large number of Goss orientation crystal grains in the surface layer.
Therefore, when cold rolling is performed at a rolling reduction of 50% to 70%, a large number of Goss textures are formed in the surface layer. More specifically, it is 55% to 65%.
Next, the cold-rolled steel sheet is decarburized and annealed. At this time, the decarburization annealing step is performed in an austenite single phase region or a region where a composite phase of ferrite and austenite exists. Specifically, it is annealed at a temperature of 850°C to 1000°C and a dew point temperature of 50°C to 70°C. Also, the atmosphere is a mixed gas atmosphere of hydrogen and nitrogen. Also, the amount of decarburization during decarburization annealing is 0.0300% by weight to 0.0600% by weight. After the annealing described above, additional annealing is performed at a temperature of 1000 to 1200° C. and a dew point temperature of 0° C. or less.
During the decarburization annealing process, the crystal grains on the surface of the electrical steel sheet grow coarsely, but the crystal grains inside the electrical steel sheet remain as a fine structure. After such decarburization annealing, the average grain diameter is between 150 μm and 250 μm. At this time, the grains are surface ferrite grains. The diameter of a crystal grain means the diameter of a hypothetical circle having the same area as the crystal grain.

次に、脱炭焼鈍が完了した鋼板を2次冷間圧延する。2次冷間圧延は、1次冷間圧延と同一であるため、具体的な説明は省略する。
前述した冷延鋼板を脱炭焼鈍する段階および脱炭焼鈍が完了した鋼板を2次冷間圧延する段階は、2回以上繰り返して実施することができる。2回以上繰り返して実施することによって、Goss集合組織が表層部で多数形成される。
次に、2次冷間圧延が完了した鋼板を連続焼鈍する。
連続焼鈍する段階は、850℃~1000℃の温度および露点温度50℃~70℃で焼鈍する。連続焼鈍前の冷延板は、脱炭焼鈍が行われて炭素量がスラブの炭素重量に対して40%~60%残っている状態である。したがって、連続焼鈍する段階では、炭素が抜け出ながら表層部に形成された結晶粒が内部に拡散する。連続焼鈍する段階では、鋼板中の炭素量を0.005重量%以下になるように脱炭を実施することができる。
Next, the steel sheet that has been decarburized and annealed is subjected to secondary cold rolling. Since the secondary cold rolling is the same as the primary cold rolling, a detailed description is omitted.
The decarburization annealing of the cold-rolled steel sheet and the secondary cold rolling of the decarburized steel sheet may be repeated twice or more. By repeating the treatment two or more times, a large number of Goss textures are formed on the surface layer.
Next, the steel sheet after secondary cold rolling is continuously annealed.
The continuous annealing step anneals at a temperature of 850°C to 1000°C and a dew point temperature of 50°C to 70°C. A cold-rolled sheet before continuous annealing is in a state where decarburization annealing is performed and the carbon content remains 40% to 60% with respect to the carbon weight of the slab. Therefore, in the stage of continuous annealing, the crystal grains formed in the surface layer part diffuse inside while carbon escapes. At the stage of continuous annealing, decarburization can be carried out so that the carbon content in the steel sheet is 0.005% by weight or less.

連続焼鈍する段階では、1~5分間焼鈍する。連続焼鈍する段階の目的は、鋼中の炭素(Carbon)を脱炭後、結晶粒を一定の大きさ以上に成長させることにある。その理由は、脱炭およびその直後の結晶粒成長の過程を通じて持続的にGoss結晶粒の分率が増えるためである。これはGoss結晶粒が周辺のNon-Goss結晶粒を蚕食しながら成長するためである。しかし、連続焼鈍の生産性を考慮して焼鈍時間が数分内に制限されるため、結晶成長が制約的であるといえる。本発明では、追加的なバッチ焼鈍を通じて結晶成長を誘発して鉄損減少に効果があることを主張する。この時、Goss分率の増加は起こらないが、結晶粒の大きさの増加による効果によって鉄損の減少が起こる。
連続焼鈍する段階の後、焼鈍分離剤を塗布する。焼鈍分離剤は、当該技術分野に広く知られているため、具体的な説明は省略する。例えば、MgOを主成分とする焼鈍分離剤を使用することができる。
In the continuous annealing step, annealing is performed for 1 to 5 minutes. The purpose of the continuous annealing step is to grow grains to a certain size or more after decarburizing the carbon in the steel. The reason is that the fraction of Goss grains continuously increases through the process of decarburization and subsequent grain growth. This is because the Goss grains grow while encroaching on the surrounding Non-Goss grains. However, considering the productivity of continuous annealing, the annealing time is limited to within several minutes, so it can be said that crystal growth is restricted. The present invention claims that additional batch annealing is effective in reducing iron loss by inducing crystal growth. At this time, the Goss fraction does not increase, but the iron loss decreases due to the effect of the increase in grain size.
After the continuous annealing step, an annealing separator is applied. Since the annealing separator is widely known in the technical field, a detailed description thereof will be omitted. For example, an annealing separator based on MgO can be used.

次に、連続焼鈍された鋼板をバッチ焼鈍する。バッチ(batch)焼鈍とは、鋼板をコイル状で巻き取って焼鈍することを意味する。
バッチ焼鈍する段階では、連続焼鈍段階で拡散したゴス方位を有する集合組織が成長する。本発明による方向性電磁鋼板の製造方法では、ゴス集合組織は従来の異常な粒子成長によって結晶粒が成長した場合とは異なり、結晶粒の直径が5mm以下である。具体的に1000um~5000umの直径を有する結晶粒分率が増加する。したがって、従来の異常な結晶成長によって製造される方向性電磁鋼板に比べて結晶粒の大きさが小さいゴス結晶粒が多数個存在するが、その結晶粒の大きさは鉄損を最大限に下げることができるように適切な大きさで調節される。より具体的に全体結晶粒中の直径が1000μm~5000μmである結晶粒の面積分率が20~70%である。この時、結晶粒の面積分率は、鋼板の圧延面(ND面)と平行な面で測定したものである。より具体的に全体結晶粒中の直径が1000μm~5000μmである結晶粒の面積分率が20~60%である。さらに具体的に全体結晶粒中の直径が1000μm~5000μmである結晶粒の面積分率が20~50%である。
バッチ焼鈍する段階は、1000℃~1200℃温度および露点温度-20℃以下で焼鈍することができる。
またバッチ焼鈍は、1~8時間焼鈍する。より具体的に2~5時間焼鈍する。
また、本発明による方向性電磁鋼板の製造方法では、ゴス分率が高いため、磁性が向上する。具体的に{110}<001>から15゜以下の角度をなす結晶粒の体積分率が40%以上であり、より具体的に40%~75%、さらに具体的に45~60%である。
Next, the continuously annealed steel sheet is batch annealed. Batch annealing means that the steel sheet is coiled and annealed.
During the batch annealing stage, a texture with diffuse Goss orientation develops during the continuous annealing stage. In the method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to the present invention, the Goss texture has a grain diameter of 5 mm or less, unlike the case where the grains grow due to conventional abnormal grain growth. Specifically, the grain fraction with a diameter of 1000um to 5000um is increased. Therefore, there are a large number of Goss grains, which are smaller in grain size than conventional grain-oriented electrical steel sheets manufactured by abnormal grain growth, but the size of the grains minimizes core loss. It is sized appropriately so that it can be More specifically, the area fraction of crystal grains having a diameter of 1000 μm to 5000 μm in all crystal grains is 20 to 70%. At this time, the area fraction of crystal grains is measured on a plane parallel to the rolled surface (ND surface) of the steel sheet. More specifically, the area fraction of crystal grains having a diameter of 1000 μm to 5000 μm in all crystal grains is 20 to 60%. More specifically, the area fraction of crystal grains having a diameter of 1000 μm to 5000 μm in all crystal grains is 20 to 50%.
The batch annealing step can be annealing at a temperature of 1000° C. to 1200° C. and a dew point temperature of −20° C. or lower.
Batch annealing is performed for 1 to 8 hours. More specifically, it is annealed for 2 to 5 hours.
In addition, in the method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to the present invention, the magnetism is improved due to the high Goss fraction. Specifically, the volume fraction of crystal grains forming an angle of 15° or less from {110}<001> is 40% or more, more specifically 40% to 75%, and even more specifically 45 to 60%. .

本発明による方向性電磁鋼板は、全体結晶粒中の直径が1000μm~5000μmである結晶粒の面積分率が20~70%である。
結晶粒の面積分布については、方向性電磁鋼板の製造方法と関連して詳細に説明したため、重複する説明は省略する。
電磁鋼板は、重量%で、Si:1.0%~4.0%、C:0.005%以下(0%を除く。)を含み、残部はFeおよび不可避な不純物からなる。
電磁鋼板は、Mn:0.1重量%以下およびS:0.005重量%以下をさらに含む。
Cを除き、スラブの成分限定内容と同一であるため、重複する説明は省略する。
{110}<001>から15゜以下の角度をなす結晶粒の体積分率が40%以上である。
外接円の直径(D1)と内接円の直径(D2)との比(D2/D1)が0.5以上であるゴス結晶粒が全体ゴス結晶粒中の95面積%以上である。本発明特有の製造工程によって前述した形態の結晶粒が形成される。
In the grain-oriented electrical steel sheet according to the present invention, the area fraction of crystal grains having a diameter of 1000 μm to 5000 μm in all crystal grains is 20 to 70%.
Since the area distribution of crystal grains has been described in detail in relation to the method of manufacturing the grain-oriented electrical steel sheet, redundant description will be omitted.
The electrical steel sheet contains, by weight percent, Si: 1.0% to 4.0%, C: 0.005% or less (excluding 0%), and the balance consisting of Fe and unavoidable impurities.
The electrical steel sheet further contains Mn: 0.1% by weight or less and S: 0.005% by weight or less.
Except for C, the contents of the component restrictions are the same as those of the slab, so redundant description is omitted.
The volume fraction of crystal grains forming an angle of 15° or less from {110}<001> is 40% or more.
Goss grains having a ratio (D2/D1) of the diameter (D1) of the circumscribed circle to the diameter (D2) of the inscribed circle of 0.5 or more account for 95 area % or more of all Goss grains. The manufacturing process unique to the present invention forms grains of the aforementioned morphology.

本発明による方向性電磁鋼板は、ゴス分率が高いため、磁性が向上する。具体的に鉄損(W17/50)が1.3W/kg以下であり、より具体的に鉄損(W17/50)が1~1.3W/kgであり、さらに具体的に1.1~1.25W/kgである。鉄損W17/50は1.7Teslaおよび50Hz条件で誘導される鉄損の大きさ(W/kg)である。
以下、本発明の具体的な実施例を記載する。しかし、下記の実施例は、本発明の具体的な一実施例に過ぎず、本発明が下記の実施例に限定されるのではない。
Since the grain-oriented electrical steel sheet according to the present invention has a high Goss fraction, its magnetism is improved. Specifically, the iron loss (W 17/50 ) is 1.3 W/kg or less, more specifically the iron loss (W 17/50 ) is 1 to 1.3 W/kg, and more specifically 1. 1 to 1.25 W/kg. Iron loss W 17/50 is the magnitude of iron loss (W/kg) induced at 1.7 Tesla and 50 Hz conditions.
Specific examples of the present invention are described below. However, the following examples are only specific examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

実施例1
重量%で、Si:2.32%、C:0.195%を含有し、残部がFeおよび不可避な不純物からなるスラブを1250℃の温度で加熱した後に熱間圧延し、次いで、焼鈍温度950℃、露点温度60℃で熱延板焼鈍した。その後、鋼板を冷却した後に酸洗を施し、65%の圧下率で冷間圧延して厚さ0.8mmの冷延板を製作した。
冷間圧延された板は、再び950℃の温度で水素および窒素の湿潤混合ガス雰囲気(露点温度60℃)で80秒間脱炭焼鈍を経て再び65%の圧下率で冷間圧延して厚さ0.28mmの冷延板を製作した。
その後、最終焼鈍時には950℃の温度で水素および窒素の湿潤混合ガス雰囲気(露点温度60℃)で2分間脱炭焼鈍を実施した後、表1のように、連続的に1100℃の水素および窒素の混合ガス雰囲気(露点温度60℃)で熱処理を実施し、またはコイル状態で1200℃の水素および窒素の混合ガス雰囲気で下記表1の時間の間に熱処理を実施した。
表1は、実施例による高温焼鈍後の方向性電磁鋼板の結晶粒のGoss分率、1mm以上5mm以下である結晶粒の面積分率および鉄損を示す表である。Goss分率は、{110}<001>から15゜以下の角度をなす結晶粒の体積分率を測定した。最終的に得られた鋼板を表面洗浄後、単板磁気(Single sheet)測定法を利用して1.7Tesla、50Hz条件で鉄損を測定した。
Example 1
A slab containing Si: 2.32%, C: 0.195%, and the balance being Fe and unavoidable impurities, in weight percent, was heated at a temperature of 1250°C, hot rolled, and then annealed at a temperature of 950. °C and a dew point temperature of 60°C. Thereafter, the steel sheet was cooled, pickled, and cold-rolled at a rolling reduction of 65% to produce a cold-rolled sheet with a thickness of 0.8 mm.
The cold-rolled sheet is decarburized and annealed again at a temperature of 950° C. in a wet mixed gas atmosphere of hydrogen and nitrogen (dew point temperature 60° C.) for 80 seconds, and then cold-rolled again at a reduction rate of 65% to obtain a thickness. A 0.28 mm cold-rolled sheet was produced.
After that, during the final annealing, decarburization annealing was performed for 2 minutes in a wet mixed gas atmosphere of hydrogen and nitrogen (dew point temperature 60°C) at a temperature of 950°C. or a mixed gas atmosphere of hydrogen and nitrogen at 1200° C. in a coil state for the time shown in Table 1 below.
Table 1 is a table showing the Goss fraction of crystal grains, the area fraction of crystal grains having a size of 1 mm or more and 5 mm or less, and iron loss of grain-oriented electrical steel sheets after high-temperature annealing according to Examples. As the Goss fraction, the volume fraction of crystal grains forming an angle of 15° or less from {110}<001> was measured. After the surface of the finally obtained steel sheet was washed, iron loss was measured under conditions of 1.7 Tesla and 50 Hz using a single sheet magnetic measurement method.

Figure 2023089089000002
表1に示すように、バッチ焼鈍を適切な時間の間に行った発明材1~発明材4は、直径が1~5mmである結晶粒の面積分率が高いことを確認できる。ゴス分率が比較材に比べて比較的低くても鉄損がむしろ優れていることを確認できる。
図1および図2では、発明材2および比較材2で製造した方向性電磁鋼板の表面を走査電子顕微鏡で観察した写真を示す。
図1および図2で確認できるように、発明材2で製造した方向性電磁鋼板の結晶粒が比較的大きく形成されたことを確認できる。
Figure 2023089089000002
As shown in Table 1, it can be confirmed that the invention materials 1 to 4, which were batch-annealed for an appropriate time, had a high area fraction of crystal grains with a diameter of 1 to 5 mm. It can be confirmed that even though the Goss fraction is relatively low compared to the comparative material, the iron loss is rather excellent.
1 and 2 show photographs of the surfaces of the grain-oriented electrical steel sheets produced from Inventive Material 2 and Comparative Material 2 observed with a scanning electron microscope.
As can be seen from FIGS. 1 and 2, it can be seen that the crystal grains of the grain-oriented electrical steel sheet manufactured from Inventive Material 2 are relatively large.

本発明は、前記実施形態および/または実施例に限定されるのではなく、互いに異なる多様な形態に製造可能であり、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の技術的な思想や必須の特徴を変更することなく他の具体的な形態に実施可能であることを理解できるはずである。したがって、以上で記述した実施形態および/または実施例は、全ての面で例示的なものであり、限定的なものではないと理解しなければならない。 The present invention is not limited to the above embodiments and/or examples, but can be manufactured in various forms different from each other. It should be understood that other specific forms are possible without changing the basic concept or essential features. Accordingly, the embodiments and/or examples described above are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive.

Claims (9)

重量%で、Si:1.0%~4.0%、C:0.1%~0.4%を含み、残部がFeおよび不可避な不純物からなるスラブを加熱する段階、
前記スラブを熱間圧延して熱延鋼板を製造する段階、
前記熱延鋼板を熱延板焼鈍する段階、
前記熱延板焼鈍された熱延鋼板を1次冷間圧延する段階、
前記1次冷間圧延された鋼板を脱炭焼鈍する段階、
前記脱炭焼鈍が完了した鋼板を2次冷間圧延する段階、
前記2次冷間圧延が完了した鋼板を連続焼鈍する段階、および
連続焼鈍された鋼板をバッチ焼鈍する段階を含み、
前記熱間圧延する段階は、前記スラブを1100℃~1350℃の温度で加熱した後に行い、
前記熱延鋼板を製造する段階は、熱延終了温度を950℃以下にし、600℃以下で巻き取し、
前記熱延鋼板の厚さは、1.5~4.0mmであり、
前記1次冷間圧延する段階および前記2次冷間圧延する段階の圧下率は、それぞれ50%~70%であり、
前記バッチ焼鈍する段階は、1000℃~1200℃温度および露点温度-20℃以下で1~8時間焼鈍することを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
heating a slab containing, in weight percent, Si: 1.0% to 4.0%, C: 0.1% to 0.4%, the balance being Fe and unavoidable impurities;
hot-rolling the slab to produce a hot-rolled steel sheet;
hot-rolled steel plate annealing the hot-rolled steel plate;
primary cold rolling of the annealed hot-rolled steel sheet;
decarburizing and annealing the first cold-rolled steel sheet;
secondary cold rolling the steel sheet that has been decarburized and annealed;
continuously annealing the secondary cold-rolled steel sheet; and batch annealing the continuously annealed steel sheet,
The step of hot rolling is performed after heating the slab at a temperature of 1100° C. to 1350° C.,
The step of manufacturing the hot-rolled steel sheet includes setting the hot-rolling end temperature to 950° C. or less and winding at 600° C. or less,
The hot-rolled steel sheet has a thickness of 1.5 to 4.0 mm,
The rolling reduction in the primary cold rolling step and the secondary cold rolling step is 50% to 70%, respectively,
In the batch annealing step, annealing is performed at a temperature of 1000° C. to 1200° C. and a dew point temperature of −20° C. or lower for 1 to 8 hours.
前記熱延板焼鈍する段階で、脱炭過程を含むことを特徴とする請求項1に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。 The method of claim 1, wherein the annealing of the hot-rolled sheet comprises a decarburization process. 前記熱延板焼鈍する段階は、850℃~1000℃の温度および露点温度50℃~70℃で焼鈍することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。 3. The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to claim 1, wherein the step of annealing the hot-rolled sheet is performed at a temperature of 850.degree. C. to 1000.degree. C. and a dew point temperature of 50.degree. 前記1次冷間圧延された鋼板を脱炭焼鈍する段階は、850℃~1000℃の温度および露点温度50℃~70℃で焼鈍することを特徴とする請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。 The step of decarburizing and annealing the primary cold-rolled steel sheet is performed at a temperature of 850°C to 1000°C and a dew point temperature of 50°C to 70°C. A method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to item 1. 前記1次冷間圧延された鋼板を脱炭焼鈍する段階は、オーステナイト単相領域またはフェライトおよびオーステナイトの複合相が存在する領域で焼鈍することを特徴とする請求項1~請求項4のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。 The step of decarburizing and annealing the primary cold-rolled steel sheet is performed in a single austenite phase region or a region in which a composite phase of ferrite and austenite exists. A method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to item 1. 前記1次冷間圧延された鋼板を脱炭焼鈍する段階の後、結晶粒の平均直径が150~250μmであることを特徴とする請求項1~請求項5のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。 The direction according to any one of claims 1 to 5, characterized in that after the step of decarburizing and annealing the primary cold rolled steel sheet, the grains have an average diameter of 150 to 250 µm. A method for producing a flexible electrical steel sheet. 前記1次冷間圧延された鋼板を脱炭焼鈍する段階および前記脱炭焼鈍が完了した鋼板を2次冷間圧延する段階は、2回以上繰り返されることを特徴とする請求項1~請求項6のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。 The steps of decarburizing and annealing the primary cold-rolled steel plate and secondary cold-rolling the steel plate that has undergone the decarburization annealing are repeated twice or more. 7. The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of 6. 前記連続焼鈍する段階は、850℃~1000℃の温度および露点温度50℃~70℃で焼鈍することを特徴とする請求項1~請求項7のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。 The grain-oriented electrical steel sheet according to any one of claims 1 to 7, wherein the step of continuous annealing is performed at a temperature of 850°C to 1000°C and a dew point temperature of 50°C to 70°C. Production method. 前記連続焼鈍する段階は、1~5分間焼鈍することを特徴とする請求項1~請求項8のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。 The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of claims 1 to 8, wherein the continuous annealing step is annealing for 1 to 5 minutes.
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