KR102530719B1

KR102530719B1 - 무방향성 전기 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR102530719B1
Application number: KR1020217016239A
Authority: KR
Inventors: 요시아키 자이젠; 요시히코 오다; 도모유키 오쿠보; 다카아키 다나카; 유키노 미야모토
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2019-08-27
Publication date: 2023-05-09
Anticipated expiration: 2039-08-27
Also published as: CN113166869B; EP3904551A4; JP6738056B1; CN113166869A; US20220056548A1; CA3122122A1; MX2021007757A; CA3122122C; TW202024352A; TWI706044B; EP3904551A1; WO2020136993A1; KR20210082516A; JPWO2020136993A1

Abstract

질량％ 로, C : 0.0050 ％ 이하, Si : 2.8 ∼ 6.5 ％, Mn : 0.05 ∼ 2.0 ％, P : 0.10 ％ 이하, S : 0.0050 ％ 이하, Al : 0.3 ∼ 2.0 ％, N : 0.0050 ％ 이하, Zn : 0.0005 ∼ 0.0050 ％ 를 함유하는 슬래브를 열간 압연하고, 열연판 어닐링하고, 냉간 압연하고, 마무리 어닐링하여 무방향성 전기 강판을 제조할 때, 상기 열연판 어닐링 시의 노점을 0 ∼ 70 ℃, 상기 마무리 어닐링 시의 분위기의 질소 함유량을 30 vol％ 이하, 노점을 -20 ℃ 이하로 함으로써, 강판의 편측 표면으로부터 판두께 1/20 까지의 층에 있어서 AlN 으로서 존재하는 질소량에 대한, 전체 판두께에 있어서 AlN 으로서 존재하는 질소량의 비를 5.0 이상으로 함으로써, 자속 밀도의 저하나 생산성의 저하를 초래하지 않고, 고자속밀도 - 고주파 저철손의 무방향성 전기 강판을 얻는다

Description

무방향성 전기 강판 및 그 제조 방법

본 발명은, 무방향성 전기 강판과 그 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로는, 고주파역에서의 철손 (鐵損) 이 낮은 무방향성 전기 강판과 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 지구 온난화 등의 환경에 대한 배려로부터, CO₂ 배출량의 삭감 및 에너지 절약화가 요구되고 있고, 자동차 분야에서는, 엔진과 모터를 병용한 하이브리드 전기 자동차 (HEV), 전동 모터만으로 구동하는 전기 자동차 (EV) 및 연료 전지차 (FCEV) 등의 개발이 진행되고 있다. 상기 HEV, EV 및 FCEV 등에 사용되는 모터는, 모터 효율의 고효율화 때문에, 고속 회전에 유리한 고주파역에서 구동되는 것이 일반적이다. 상기 모터의 철심 재료에는 무방향성 전기 강판이 많이 사용되고 있고, 모터의 고효율화를 달성하기 위해서, 상기 강판에는 고주파역에서의 저철손화가 강하게 요구되고 있다.

무방향성 전기 강판은, 종래, 주로 Si 나 Al 등의 합금 원소를 첨가하여 고유 저항을 높이거나, 판두께를 얇게 하거나 하여 와전류손을 저감함으로써 저철손화를 도모해 왔다. 그러나, 합금 원소의 다량의 첨가는, 저철손화는 달성할 수 있어도, 포화 자속 밀도의 저하를 초래한다. 자속 밀도의 저하는, 모터의 동손 (銅損) 증가를 초래하기 때문에, 모터 효율의 저하로 이어진다. 또, 판두께의 저감은, 열연 강판의 판두께를 얇게 하거나, 냉연 압하율을 높이거나 할 필요가 있기 때문에, 생산성의 저하를 초래한다는 문제도 있다. 그래서, 자속 밀도를 저하하거나, 생산성의 저하를 초래하거나 하는 일이 없는 고자속밀도 - 고주파 저철손의 무방향성 전기 강판을 개발할 수 있으면, 전기 기기의 고효율화에 크게 기여하는 것으로 생각된다.

고주파역에서 저철손의 무방향성 전기 강판을 얻는 기술로는, 예를 들어 특허문헌 1 에는, Cr 을 첨가함으로써 강 (鋼) 의 고유 저항을 높이고, 고주파역에서의 저철손을 달성하는 방법이 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 평11-343544호

그러나, Cr 은, 포화 자속 밀도를 저하시키는 원소이기 때문에, 특허문헌 1 에 개시된 기술에서는, 고자속밀도와 고주파 저철손을 양립시킬 수 없어, 요즈음의 무방향성 전기 강판에 대한 요구에는 충분히 응할 수 없다.

본 발명은, 종래 기술이 안고 있는 상기의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 자속 밀도의 저하나 생산성의 저하를 초래하는 일이 없는, 고자속밀도 - 고주파 저철손의 무방향성 전기 강판을 제공함과 함께, 그 유리한 제조 방법을 제안하는 것에 있다.

발명자들은, 상기 과제의 해결을 위해, 무방향성 전기 강판의 자기 특성에 미치는 표면 상태의 영향에 주목하여 예의 검토를 거듭하였다. 그 결과, 강 중에 포함되는 Zn 의 함유량을 소정의 범위로 제어한 다음에, 마무리 어닐링 후의 강판 표층의 강 중 질소량과 전체 두께의 강 중 질소량을 소정의 범위로 제어함으로써, 자속 밀도의 저하를 초래하지 않고, 철손을 저감할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 개발하기에 이르렀다.

상기 지견에 기초하는 본 발명은, C : 0.0050 mass％ 이하, Si : 2.8 ∼ 6.5 mass％, Mn : 0.05 ∼ 2.0 mass％, P : 0.10 mass％ 이하, S : 0.0050 mass％ 이하, Al : 0.3 ∼ 2.0 mass％, N : 0.0050 mass％ 이하, Zn : 0.0005 ∼ 0.0050 mass％, Ti : 0.0030 mass％ 이하, Nb : 0.0030 mass％ 이하 및 O : 0.0050 mass％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 무방향성 전기 강판에 있어서, 강판의 판두께를 t (㎜), 강판의 편측 표면으로부터 판두께 1/20 까지의 층에 있어서 AlN 으로서 존재하는 질소 농도를 N₁ (mass％), 전체 판두께에 있어서 AlN 으로서 존재하는 질소 농도를 N₂ (mass％) 로 했을 때, 상기 t, N₁ 및 N₂ 가 하기 (1) 식 ;

(t × N₂) / {(t/10) × N₁} ≥ 5.0 … (1)

을 만족하는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기 강판이다.

본 발명의 무방향성 전기 강판은, 상기 성분 조성에 더하여 추가로, Sn : 0.005 ∼ 0.20 mass％ 및 Sb : 0.005 ∼ 0.20 mass％ 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종을 함유하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 무방향성 전기 강판은, 상기 성분 조성에 더하여 추가로, 하기 A 군 및 B 군 중 적어도 1 군의 성분을 함유하는 것을 특징으로 한다.

·A 군 ; Ca, Mg 및 REM 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 합계 0.0005 ∼ 0.020 mass％

·B 군 ; Cu, Ni 및 Cr 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 합계 0.01 ∼ 1.0 mass％

또, 본 발명의 무방향성 전기 강판은, 판두께가 0.30 ㎜ 이하인 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은, 상기 중 어느 하나에 기재된 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 열간 압연하고, 열연판 어닐링하고, 1 회의 냉간 압연 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2 회 이상의 냉간 압연하여 최종 판두께로 한 후, 마무리 어닐링을 실시하는 무방향성 전기 강판의 제조 방법에 있어서, 상기 열연판 어닐링 시의 가열대 및 균열대의 노점 (露点) 을 0 ∼ 70 ℃ 의 범위로 제어함과 함께, 상기 마무리 어닐링 시의 분위기를, 질소, 수소 및 희가스에서 선택되는 1 종의 가스 또는 2 종 이상의 혼합 가스로 하고, 또한, 상기 분위기의 질소 함유량을 30 vol％ 이하, 노점을 -20 ℃ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기 강판의 제조 방법을 제안한다.

본 발명의 무방향성 전기 강판의 제조 방법은, 상기 최종 판두께를 0.30 ㎜ 이하로 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 자속 밀도의 저하를 초래하지 않고 고주파역에서의 철손 저감이 도모되므로, 하이브리드 전기 자동차나 전기 자동차, 고속 발전기, 에어콘 컴프레서, 청소기, 공작 기계 등의 모터 코어용 재료로서 적합하게 사용할 수 있다.

도 1 은, Zn 함유량이 고주파 철손에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
도 2 는, AlN 으로서 존재하는 질소량의, 표층에 대한 전체 두께의 비가 고주파 철손에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
도 3 은, 열연판 어닐링 시의 노점이 고주파 철손에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
도 4 는, 마무리 어닐링 시의 질소 분압이 고주파 철손에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

먼저, 본 발명을 개발하는 계기가 된 실험에 대해서 설명한다.

＜실험 1＞

C : 0.0025 mass％, Si : 3.3 mass％, Mn : 0.6 mass％, P : 0.01 mass％, S : 0.0022 mass％, Al : 0.9 mass％, N : 0.0019 mass％, Ti : 0.0011 mass％, Nb : 0.0009 mass％ 및 O : 0.0024 mass％ 를 함유하고, 또한, Zn 을 0.0001 ∼ 0.01 mass％ 의 범위에서 다양하게 변화시켜 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피 불순물을 갖는 강을 진공로에서 용제하고, 주조하여 강괴로 한 후, 열간 압연하여 판두께 2.0 ㎜ 의 열연판으로 하고, 950 ℃ × 30 sec (가열대, 균열대의 노점 : 55 ℃) 의 열연판 어닐링하고, 산 세정한 후, 냉간 압연하여 최종 판두께 0.25 ㎜ 의 냉연판으로 하고, vol％ 비로 H₂ : N₂ = 30 : 70, 노점 : -55 ℃ 의 분위기하에서 1025 ℃ × 10 sec 의 마무리 어닐링을 실시하였다.

이렇게 하여 얻은 마무리 어닐링 판의 압연 방향 (L 방향) 및 폭 방향 (C 방향) 으로부터, 폭 30 ㎜ × 길이 180 ㎜ 의 시험편을 잘라내고, 엡스타인 시험으로 (L＋C) 방향의 고주파 철손 W_10/400 을 측정하였다. 도 1 은, 상기 측정의 결과를 나타낸 것이며, Zn 이 0.0005 ∼ 0.0050 mass％ 의 범위에서 철손의 저하가 확인되었다.

이 Zn 의 미량 첨가에 의한 철손 저하의 원인을 조사하기 위해서, 마무리 어닐링 후의 강판의 압연 방향 단면 (斷面) 을 SEM (주사형 전자 현미경) 으로 관찰한 결과, 철손의 증가가 확인된 강판에는, 강판 표층, 구체적으로는 강판의 편측 표면으로부터 판두께 1/20 깊이까지의 층에 미세한 AlN 의 석출이 확인되고, 이 미세한 질화물에 의해 철손이 증가한 것으로 추정되었다.

그래서, 이 마무리 어닐링 판에 대해, 전해 추출에 의해 강판의 편측 표면으로부터 판두께 1/20 까지의 층에 있어서 AlN 으로서 존재하고 있는 N 의 농도 N₁(mass％) 및 강판 전체 두께에 있어서 AlN 으로서 존재하고 있는 N 의 농도 N₂ (mass％) 를 분석하였다. 그 결과, 하기 (1) 식 ;

(t × N₂) / {(t/10) × N₁} ≥ 5.0 … (1)

으로 나타내는, 강판의 편측 표면으로부터 판두께 1/20 까지의 층 (표층) 에 있어서 AlN 을 형성하고 있는 질소량에 대한, 강판 전체 두께에 있어서 AlN 을 형성하고 있는 질소량의 비가 철손 특성과 강한 상관이 있는 것을 알 수 있었다. 도 2 는, 상기 표층에 있어서 AlN 을 형성하고 있는 질소량에 대한 전체 판두께에 있어서 AlN 을 형성하고 있는 질소량의 비 (상기 (1) 식의 좌변) 와 철손 W_10/400 의 관계를 나타낸 것이며, 상기 비가 5.0 이상으로 철손을 크게 저하시키는 것, 또, 상기 비가 5.0 이상인 강판은, 모두 Zn 의 함유량이 0.0005 ∼ 0.0050 mass％ 의 범위 내에 있는 것을 알 수 있었다.

상기의 실험 결과로부터, Zn 을 미량 첨가한 강판에서 철손의 저하가 확인된 원인은, 마무리 어닐링 시에 강판 표층에 아연의 산화 피막이 형성되어, 강판 안으로의 질소의 침입 (질화) 이 억제되었기 때문인 것으로 생각된다.

＜실험 2＞

다음으로, 자기 특성에 미치는 열연판 어닐링 시의 노점의 영향에 대해서 조사하였다.

C : 0.0021 mass％, Si : 3.7 mass％, Mn : 0.4 mass％, P : 0.01 mass％, S : 0.0016 mass％, Al : 0.6 mass％, N : 0.0022 mass％, Zn : 0.0028 mass％, Ti : 0.0014 mass％, Nb : 0.0010 mass％ 및 O : 0.0025 mass％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성의 강을 진공로에서 용제하고, 주조하여 강괴로 한 후, 열간 압연하여 판두께 1.8 ㎜ 의 열연판으로 하고, 900 ℃ × 30 sec 의 열연판 어닐링을 실시하였다. 이 때, 열연판 어닐링 시 (가열대, 균열대) 의 노점을 -30 ℃ 내지 70 ℃ 의 범위에서 다양하게 변화시켰다. 그 후, 상기 열연판 어닐링 후의 강판을 산 세정하고, 냉간 압연하여 최종 판두께 0.20 ㎜ 의 냉연판으로 하고, vol％ 비로 H₂ : N₂ = 50 : 50, 노점 : -55 ℃ 의 분위기하에서 1000 ℃ × 10 sec 의 마무리 어닐링을 실시하였다.

이어서, 상기 마무리 어닐링 후의 강판의 압연 방향 (L 방향) 및 폭 방향 (C 방향) 으로부터, 폭 30 ㎜ × 길이 180 ㎜ 의 시험편을 잘라내고, 엡스타인 시험으로 (L＋C) 방향의 자기 특성을 측정하였다. 결과를 도 3 에 나타냈는데, 열연판 어닐링 시의 노점을 0 ℃ 이상으로 함으로써, 우수한 철손 특성이 얻어지는 것을 알 수 있었다.

＜실험 3＞

다음으로, 자기 특성에 미치는 마무리 어닐링 시의 질소 분압의 영향에 대해서 조사하였다.

C : 0.0028 mass％, Si : 3.6 mass％, Mn : 0.4 mass％, P : 0.01 mass％, S : 0.0018 mass％, Al : 1.2 mass％, N : 0.0021 mass％, Zn : 0.0025 mass％, Ti : 0.0013 mass％, Nb : 0.0009 mass％ 및 O : 0.0024 mass％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물을 갖는 강을 진공로에서 용제하고, 주조하여 강괴로 한 후, 열간 압연하여 판두께 1.8 ㎜ 의 열연판으로 하고, 920 ℃ × 30 sec 의 열연판 어닐링 (가열대, 균열대의 노점 : 65 ℃) 을 실시하고, 산 세정한 후, 냉간 압연하여 최종 판두께 0.27 ㎜ 의 냉연판으로 하고, 1020 ℃ × 10 sec 의 마무리 어닐링을 실시하였다. 이 때, 마무리 어닐링 시의 분위기를 수소와 질소의 혼합 가스 (노점 -55 ℃) 로 하고, 혼합 분위기 중의 질소 분압을 0 ∼ 100 vol％ 의 범위에서 다양하게 변화시켰다.

이어서, 상기 마무리 어닐링 후의 강판의 압연 방향 (L 방향) 및 폭 방향 (C 방향) 으로부터, 폭 30 ㎜ × 길이 180 ㎜ 의 시험편을 잘라내고, 엡스타인 시험으로 (L＋C) 방향의 자기 특성을 측정하였다. 상기의 결과를 도 4 에 나타냈는데, 마무리 어닐링 시의 질소 분압을 30 vol％ 이하로 저감함으로써 우수한 철손 특성이 얻어지는 것을 알 수 있었다.

본 발명은, 상기 ＜실험 1＞ ∼ ＜실험 3＞ 의 결과에, 추가로 검토를 더하여 완성한 것이다.

다음으로, 본 발명의 무방향성 전기 강판의 성분 조성을 한정하는 이유에 대해서 설명한다.

C : 0.0050 mass％ 이하

제품판 중에 포함되는 C 는, 자기 시효를 일으켜, 탄화물을 형성하여 석출하고, 철손 특성을 열화시키는 유해 원소이다. 그 때문에 소재 중에 포함되는 C는 0.0050 mass％ 이하로 제한한다. 바람직하게는, 0.0040 mass％ 이하이다. 또한, C 의 하한은, 특별히 규정하지 않지만, 정련 공정에서의 탈탄 비용을 억제하는 관점에서, 0.0001 mass％ 정도로 하는 것이 바람직하다.

Si : 2.8 ∼ 6.5 mass％

Si 는, 강의 고유 저항을 높여, 철손을 저감하는 효과가 있다. 또, 고용 강화에 의해 강의 강도를 높이는 효과가 있기 때문에, 2.8 mass％ 이상 함유시킨다. 한편, 6.5 mass％ 를 초과하면, 압연하는 것이 곤란해지기 때문에, 상한은 6.5 mass％ 로 한다. 바람직하게는 3.0 ∼ 6.0 mass％ 의 범위이다.

Mn : 0.05 ∼ 2.0 mass％

Mn 은, Si 와 마찬가지로, 강의 고유 저항과 강도를 높이는 데에 유용한 원소이다. 또, 황화물을 형성하여 열간 취성 (脆性) 을 개선하는 원소이기도 하므로, 0.05 mass％ 이상 함유시킨다. 한편, 2.0 mass％ 를 초과하는 첨가는, 슬래브 균열 등을 일으켜, 제강에서의 조업성을 악화시키기 때문에, 상한은 2.0 mass％ 로 한다. 바람직하게는 0.1 ∼ 1.5 mass％ 의 범위이다.

P : 0.10 mass％ 이하

P 는, 고유 저항을 높여, 와전류손을 저감하는 효과가 큰 원소이기 때문에, 적절히 첨가할 수 있다. 그러나, P 의 과잉 첨가는, 냉간 압연성의 악화를 초래하므로, 상한은 0.10 mass％ 로 한다. 바람직하게는 0.05 mass％ 이하이다.

S : 0.0050 mass％ 이하

S 는, 황화물이 되어 석출물이나 개재물을 형성하고, 제조성 (열간 압연성) 이나 제품판의 자기 특성을 저하시키므로, 적을수록 바람직하다. 그래서, 본 발명에서는 S 의 상한을 0.0050 mass％ 로 한다. 바람직하게는 0.0030 mass％ 이하이다.

Al : 0.3 ∼ 2.0 mass％

Al 은, Si 와 마찬가지로, 강의 고유 저항을 높여, 철손을 저감하는 효과가 있다. 그러나, 2.0 mass％ 를 초과하면, 강이 취화 (脆化) 하여, 압연하는 것이 곤란해지기 때문에 상한은 2.0 mass％ 로 한다. 한편, Al 이 0.3 mass％ 미만이 되면, 미세한 질화물을 형성하여 석출하고, 오히려 철손 특성을 악화시키기 때문에, 하한은 0.3 mass％ 로 한다. 바람직하게는 0.4 ∼ 1.5 mass％ 의 범위이다.

N : 0.0050 mass％ 이하

N 은, 질화물을 형성하여 자기 특성을 열화시키는 유해 원소이기 때문에, 0.0050 mass％ 이하로 제한한다. 바람직하게는 0.0040 mass％ 이하이다.

Zn : 0.0005 ∼ 0.0050 mass％

Zn 은, 상기 ＜실험 3＞ 에서 설명한 바와 같이, 마무리 어닐링 시의 질화를 억제하는 효과가 있기 때문에, 0.0005 mass％ 이상 첨가한다. 한편, 0.0050 mass％ 를 초과하여 첨가하면, 황화물을 형성하여, 오히려 철손을 증가시키기 때문에, 0.0050 mass％ 이하로 제한한다. 바람직하게는 0.001 ∼ 0.004 mass％ 의 범위이다.

또한, Zn 은, 증기압이 높은 원소이기 때문에, 통상적으로는 강 중에 혼입하지 않는 원소이지만, 정련 공정에서 탈산 후의 용강에 온도 조정 등을 목적으로 하여 스크랩을 첨가했을 때에 혼입하는 경우가 있다. 그 때문에, Zn 의 함유량을 적정 범위로 제어하기 위해서는, 사용하는 원료나 스크랩을 엄선하는 것이 중요하다.

Ti : 0.0030 mass％ 이하, Nb : 0.0030 mass％ 이하

Ti 및 Nb 는, 미세한 탄질화물을 형성하여 석출하고, 철손을 증가시키는 유해 원소이다. 특히 0.0030 mass％ 를 초과하면, 상기 악영향이 현저해지기 때문에, 각각의 상한을 0.0030 mass％ 로 한다. 바람직하게는 각각 0.0020 mass％ 이하이다.

O : 0.0050 mass％ 이하

O 는, 산화물을 형성하고, 자기 특성을 열화시키는 유해 원소이기 때문에, 0.0050 mass％ 이하로 제한한다. 바람직하게는 0.0040 mass％ 이하이다.

본 발명의 무방향성 전기 강판은, 상기 성분 이외의 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이지만, 상기 성분에 더하여, 요구 특성에 따라, 이하의 성분을 함유해도 된다.

Sn : 0.005 ∼ 0.20 mass％, Sb : 0.005 ∼ 0.20 mass％

Sn 및 Sb 는, 재결정 집합 조직을 개선하여, 자속 밀도나 철손을 개선하는 효과가 있다. 상기 효과를 얻기 위해서는 0.005 mass％ 이상의 첨가가 필요하다. 그러나, 0.20 mass％ 를 초과하여 첨가해도, 상기 효과가 포화해 버린다. 따라서, Sn 및 Sb 를 첨가하는 경우에는, 각각 0.005 ∼ 0.20 mass％ 의 범위로 하는 것이 바람직하다.

Ca, Mg 및 REM : 합계 0.0005 ∼ 0.020 mass％

Ca, Mg 및 REM (희토류 금속 : Rare Earth Metal) 은, 안정적인 황화물을 형성하고, 입 (粒) 성장성을 개선하는 효과가 있다. 상기 효과를 얻기 위해서는, Ca, Mg 및 REM 을 합계 0.0005 mass％ 이상 첨가할 필요가 있다. 그러나, 0.020 mass％ 를 초과하여 첨가해도, 상기 효과는 포화해 버린다. 따라서, Ca, Mg 및 REM 을 첨가하는 경우에는, 합계 0.0005 ∼ 0.020 mass％ 의 범위로 하는 것이 바람직하다.

Cu, Ni 및 Cr : 합계 0.01 ∼ 1.0 mass％

Cu, Ni 및 Cr 은, 강의 고유 저항을 높여 철손을 저감함과 함께, 강의 강도를 높이는 효과가 있다. 상기 효과를 얻기 위해서는, Cu, Ni 및 Cr 을 합계 0.01 mass％ 이상 첨가할 필요가 있다. 그러나, 1.0 mass％ 를 초과하는 첨가는, 원료 비용의 상승을 초래한다. 따라서, Cu, Ni 및 Cr 을 첨가하는 경우에는, 합계 0.01 ∼ 1.0 mass％ 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.1 ∼ 0.5 mass％ 의 범위이다.

다음으로, 본 발명의 무방향성 전기 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다.

본 발명의 무방향성 전기 강판은, 상기한 성분 조성을 갖는 강 소재 (슬래브) 를 제조하고, 그 슬래브를 열간 압연하여 열연판으로 하고, 열연판 어닐링을 실시한 후, 1 회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2 회 이상의 냉간 압연에 의해 최종 판두께의 냉연판으로 하고, 마무리 어닐링을 실시하는 일련의 공정으로 이루어지는 제조 방법으로 제조할 수 있다. 이하, 구체적으로 설명한다.

먼저, 본 발명의 무방향성 전기 강판의 제조에 사용하는 강 슬래브는, 상기한 본 발명에 적합한 성분 조성을 갖는 강을, 전로 (轉爐) 나 전기로, 진공 탈가스 장치 등을 사용한 통상적으로 공지된 정련 프로세스로 용제하고, 통상적인 방법의 연속 주조법 혹은 조괴 (造塊) - 분괴 압연법으로 제조할 수 있다. 또한, 직접 주조법으로 100 ㎜ 이하 두께의 얇은 주편 (薄鑄片) 을 제조해도 된다.

이어서, 상기 강 슬래브는, 통상적으로 공지된 방법으로 열간 압연하여 열연판으로 한다. 이 때, 상기 강 슬래브는, 통상적으로, 가열로에서 소정의 온도로 재가열하고 나서 열간 압연에 제공하지만, 주조 후, 재가열하는 일 없이 즉시 열간 압연에 제공해도 된다. 또, 얇은 주편의 경우에는, 열간 압연해도 되고, 열간 압연을 생략하고, 그대로 이후의 공정으로 진행해도 된다.

열간 압연에 이어지는 열연판 어닐링은, 균열 (均熱) 온도를 800 ∼ 1100 ℃ 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 800 ℃ 미만에서는, 열연판 어닐링의 효과가 작고, 충분한 자기 특성 개선 효과가 얻어지지 않고, 한편, 1100 ℃ 를 초과하면, 결정립이 조대화 (粗大化) 하여, 냉간 압연 시의 취성 파괴 (판 파단) 를 조장하거나, 제조 비용적으로 불리해지거나 한다. 또, 균열 시간은, 생산성을 확보하는 관점에서, 3 min 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 균열 온도는 850 ∼ 1000 ℃, 균열 시간은 1 min 이하이다.

또한, 열연판 어닐링에 있어서의 가열대 및 균열대의 노점은, 0 ℃ 이상 70 ℃ 이하로 할 필요가 있다. 노점이 0 ℃ 미만이면, 어닐링 시에 생성된 표면의 산화층이 산 세정 시에 제거되기 쉬워지기 때문에, 마무리 어닐링 시에 질화하기 쉬워져, 철손이 증가하는 원인이 된다. 한편, 노점이 70 ℃ 를 초과하면, 강판 표면의 산화가 지나치게 진행되어, 어닐링 시에 생성된 스케일이 잘 제거되지 않게 됨으로써, 산 세정 부하가 증대하고, 생산성을 저해하기 때문이다.

상기 열연판 어닐링 후의 강판은, 이어서, 1 회의 냉간 압연 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2 회 이상의 냉간 압연에 의해 최종 판두께의 냉연판으로 한다. 냉간 압연의 최종 판두께 (제품 판두께) 는, 철손 저감 효과를 얻는 관점에서 0.30 ㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.

이어서, 상기 냉연판은, 마무리 어닐링을 실시하여, 필요에 따라 절연 피막을 도포하여 제품판으로 한다. 상기 마무리 어닐링의 균열 조건은, 결정 입경을 조대화시켜 철손을 저감하는 관점에서, 900 ∼ 1200 ℃ × 1 ∼ 120 sec 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1000 ∼ 1100 ℃ × 5 ∼ 60 sec 의 범위이다.

여기서, 상기 마무리 어닐링에 있어서 중요한 것은, 강판 표면으로부터의 침질 (浸窒) 을 억제하고, 강판 표층에 AlN 으로서 존재하는 질소량을 저감하기 위해서, 분위기와 노점을 적정 범위로 제어할 필요가 있다는 것이다. 구체적으로는, 마무리 어닐링에 있어서의 분위기 가스는, 어닐링 시의 질화를 억제하는 관점에서, N₂, H₂ 및 희가스 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 혼합 가스이며, 또한, 상기 분위기 가스 중의 N₂ 의 함유량이 30 vol％ 이하인 것이 필요하다. 예를 들어, vol％ 비로 H₂ : N₂ = 80 : 20 의 분위기로 하는 것이 바람직하다. 바람직한 질소 분압은 50 vol％ 이하이다. 또, 노점은, 강판 표면의 산화를 방지하는 관점에서, -20 ℃ 이하로 할 필요가 있다. 바람직한 노점은 -40 ℃ 이하이다.

실시예

표 1 에 나타내는 여러 가지 성분 조성을 갖는 슬래브를 1120 ℃ 에서 30 min 가열한 후, 열간 압연하여 판두께 1.8 ㎜ 의 열연판으로 하였다. 이어서, 상기 열연판에 표 2 에 나타내는 조건으로 열연판 어닐링을 실시하고, 산 세정한 후, 냉간 압연하여 마찬가지로 표 2 에 나타낸 최종 판두께의 냉연판으로 하고, 마찬가지로 표 2 에 나타낸 조건으로 마무리 어닐링을 실시하여, 제품판으로 하였다.

이렇게 하여 얻은 제품판으로부터 샘플을 채취하고, 압연 방향 (L 방향) 및 폭 방향 (C 방향) 으로부터, 폭 30 ㎜ × 길이 180 ㎜ 의 시험편을 잘라내고, 엡스타인 시험으로 (L＋C) 방향의 철손 W_10/400 을 측정하였다. 또, 상기 샘플로부터 시험편을 채취하고, 전해 추출 분석하여, 강판의 편측 표면으로부터 판두께 1/20 깊이까지에 있어서 AlN 으로서 존재하고 있는 질소 농도 N₁ (mass％), 전체 판두께에 있어서 AlN 으로서 존재하고 있는 질소 농도 N₂ (mass％) 를 분석하고, 강판의 편측 표면으로부터 판두께 1/20 깊이까지의 질소량과 전체 판두께의 질소량의 비 ((t × N₂) / {(t/10) × N₁}) 를 구하였다.

상기의 결과를 표 2 에 병기하였다. 이 결과로부터, 본 발명에 적합한 성분 조성을 갖는 강 소재 (슬래브) 를 사용하여, 본 발명에 적합한 조건으로 제조한 강판은, 모두 우수한 철손 특성을 가지고 있는 것을 알 수 있다.

[표 1-1]

[표 1-2]

[표 2-1]

[표 2-2]

Claims

C : 0.0050 mass％ 이하, Si : 2.8 ∼ 6.5 mass％, Mn : 0.05 ∼ 2.0 mass％, P : 0.10 mass％ 이하, S : 0.0050 mass％ 이하, Al : 0.3 ∼ 2.0 mass％, N : 0.0050 mass％ 이하, Zn : 0.0005 ∼ 0.0050 mass％, Ti : 0.0030 mass％ 이하, Nb : 0.0030 mass％ 이하 및 O : 0.0050 mass％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 무방향성 전기 강판에 있어서,
강판의 판두께를 t (㎜), 강판의 편측 표면으로부터 판두께 1/20 까지의 층에 있어서 AlN 으로서 존재하는 질소 농도를 N₁ (mass％), 전체 판두께에 있어서 AlN 으로서 존재하는 질소 농도를 N₂ (mass％) 로 했을 때, 상기 t, N₁ 및 N₂ 가 하기 (1) 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기 강판.
(t × N₂) / {(t/10) × N₁} ≥ 5.0 … (1)
제 1 항에 있어서,
상기 성분 조성에 더하여 추가로, Sn : 0.005 ∼ 0.20 mass％ 및 Sb : 0.005 ∼ 0.20 mass％ 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종을 함유하는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 성분 조성에 더하여 추가로, 하기 A 군 및 B 군 중 적어도 1 군의 성분을 함유하는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기 강판.
·A 군 ; Ca, Mg 및 REM 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 합계 0.0005 ∼ 0.020 mass％
·B 군 ; Cu, Ni 및 Cr 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 합계 0.01 ∼ 1.0 mass％
제 2 항에 있어서,
상기 성분 조성에 더하여 추가로, 하기 A 군 및 B 군 중 적어도 1 군의 성분을 함유하는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기 강판.
·A 군 ; Ca, Mg 및 REM 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 합계 0.0005 ∼ 0.020 mass％
·B 군 ; Cu, Ni 및 Cr 에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 합계 0.01 ∼ 1.0 mass％
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
판두께가 0.30 ㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 무방향성 전기 강판.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 열간 압연하고, 열연판 어닐링하고, 1 회의 냉간 압연 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2 회 이상의 냉간 압연하여 최종 판두께로 한 후, 마무리 어닐링을 실시하는 무방향성 전기 강판의 제조 방법에 있어서,
상기 열연판 어닐링 시의 가열대 및 균열대의 노점을 0 ∼ 70 ℃ 의 범위로 제어함과 함께,
상기 마무리 어닐링 시의 분위기를, 질소, 수소 및 희가스에서 선택되는 1 종의 가스 또는 2 종 이상의 혼합 가스로 하고, 또한, 상기 분위기의 질소 함유량을 30 vol％ 이하, 노점을 -20 ℃ 이하로 함으로써, 강판의 판두께를 t (㎜), 강판의 편측 표면으로부터 판두께 1/20 까지의 층에 있어서 AlN 으로서 존재하는 질소 농도를 N₁ (mass％), 전체 판두께에 있어서 AlN 으로서 존재하는 질소 농도를 N₂ (mass％) 로 했을 때, 상기 t, N₁ 및 N₂ 가 하기 (1) 식을 만족하는 강판을 얻는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
(t × N₂) / {(t/10) × N₁} ≥ 5.0 … (1)
제 6 항에 있어서,
상기 최종 판두께를 0.30 ㎜ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기 강판의 제조 방법.