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JP7640604B2 - Grain-oriented electrical steel sheet and its manufacturing method - Google Patents

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JP7640604B2 JP2023062393A JP2023062393A JP7640604B2 JP 7640604 B2 JP7640604 B2 JP 7640604B2 JP 2023062393 A JP2023062393 A JP 2023062393A JP 2023062393 A JP2023062393 A JP 2023062393A JP 7640604 B2 JP7640604 B2 JP 7640604B2
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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。 The present invention relates to grain-oriented electrical steel sheets and manufacturing methods thereof, and more specifically to grain-oriented electrical steel sheets and manufacturing methods thereof that have improved magnetic properties by including multiple cold rolling and decarburization annealing processes.

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。
Grain-oriented electrical steel sheet is a soft magnetic material having excellent magnetic properties in the rolling direction, the crystal orientation of which is {110}<001>, also known as Goss orientation, and composed of crystal grains.
Such grain-oriented electrical steel sheets are manufactured by rolling the slab to a final thickness through hot rolling, hot-rolling, annealing, and cold rolling after slab heating, and then undergoing primary recrystallization annealing and high-temperature annealing for forming secondary recrystallization.
Generally, the secondary recrystallization annealing process of grain-oriented electrical steel sheet requires a low heating rate and long-term purification annealing at high temperature, which is a process that consumes a lot of energy. In order to manufacture grain-oriented electrical steel sheet with excellent magnetic properties by forming secondary recrystallization through such an extreme process, the following process difficulties arise.

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, a temperature difference occurs between the outer and inner coils due to heat treatment in a coiled state, and the same heat treatment pattern cannot be applied to each part, resulting in a magnetic difference between the outer and inner coils. Second, various surface defects occur in the process of coating the surface with MgO after decarburization annealing and forming a base coating during high-temperature annealing, thereby reducing the yield. Third, the production process is divided into three steps, so that the yield is reduced because the decarburized sheet after decarburization annealing is wound into a coil, annealed at high temperature, and then flattened and coated with insulation.
In order to overcome such process limitations, a technique has been proposed that utilizes normal crystal growth without utilizing secondary recrystallization by controlling decarburization annealing and cold rolling reduction. However, in continuous annealing, the grain growth of the final grains is limited due to the short heat treatment time of moisture, and grains cannot grow to have an optimal grain size, so there is a limit to the improvement of iron loss.

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。 The objective of the present invention is to provide a grain-oriented electrical steel sheet with improved magnetic properties by including multiple cold rolling and decarburization annealing processes, and a manufacturing method thereof.

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。 The method for manufacturing grain-oriented electrical steel sheet according to the present invention is characterized by including the steps of heating a slab, hot rolling the slab to manufacture a hot-rolled steel sheet, hot-rolling the hot-rolled steel sheet, first cold rolling the hot-rolled steel sheet that has been annealed, decarburizing annealing the first cold-rolled steel sheet, second cold rolling the steel sheet that has been decarburizing annealed, continuous annealing the steel sheet that has been second cold-rolled, 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, by weight, 1.0% to 4.0% Si, 0.1% to 0.4% C, and the balance being Fe and unavoidable impurities;
It is particularly characterized by further containing Mn: 0.1 wt % or less and S: 0.005 wt % 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 hot-rolling the slab includes a decarburization process,
The hot-rolled sheet annealing step is performed at a temperature of 850°C to 1000°C and a dew point temperature of 50°C to 70°C.
The step of decarburizing the first cold-rolled steel sheet is characterized in that the steel sheet is annealed at a temperature of 850°C to 1000°C and a dew point temperature of 50°C to 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 the first cold-rolled steel sheet includes annealing the steel sheet in an austenite single phase region or in a region where a composite phase of ferrite and austenite exists,
After the first cold-rolled steel sheet is decarburized and annealed, the average grain diameter is 150 to 250 μm.
The steps of subjecting the first cold-rolled steel sheet to decarburization annealing and subjecting the steel sheet to the second cold-rolling after the decarburization annealing 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 is performed 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 batch annealing step, the volume fraction of crystal grains making an angle of 15° or less from {110}<001> is 40% or more;
The crystal grains have a diameter of 1000 μm to 5000 μm, and the surface area ratio of the 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 surface area fraction of crystal grains with diameters of 1000 μm to 5000 μm among 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, by weight percent, Si: 1.0% to 4.0%, C: 0.005% or less (excluding 0%), with the balance being Fe and unavoidable impurities;
Further containing Mn: 0.1 wt.% or less and S: 0.005 wt.% or less;
The volume fraction of crystal grains making an angle of 15° or less from {110}<001> is 40% or more;
The Goss crystal grains having a ratio (D2/D1) of the diameter (D1) of the circumscribing circle to the diameter (D2) of the inscribing circle of 0.5 or more account for 95% or more by area of all the Goss crystal grains.

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 large-diameter Goss grains while utilizing normal crystal growth,
Furthermore, since AlN and MnS are not used as grain growth inhibitors, there is no need to heat the slab at high temperatures of 1300° C. or higher.
In addition, it is no longer necessary to remove precipitates such as N and S, and the purification annealing time can be relatively short, thereby improving productivity.
It is also possible to provide a grain-oriented electrical steel sheet having magnetic properties in which cracks are formed 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。1 is a photograph of the surface of a grain-oriented electrical steel sheet manufactured using 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。1 is a photograph of the surface of a grain-oriented electrical steel sheet produced using 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 used only to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Thus, a first part, component, region, layer or section described below may be referred to as a second part, component, region, layer or section without departing from the scope of the present invention.
The terminology used herein is merely for the purpose of referring to particular embodiments and is not intended to limit the present invention. As used herein, the singular form includes the plural form unless the text clearly indicates otherwise. The term "comprising" as used in the specification embodies certain features, regions, integers, steps, operations, elements and/or components and does not exclude the presence or addition of other features, regions, integers, steps, operations, elements and/or components.
When a part is referred to as being "on" another part, it may be "directly on" the other part, or there may be other parts interposed between them. In contrast, when a part is referred to as being "directly on" another part, there are no other parts interposed between them.
Unless otherwise defined, all terms, including technical and scientific terms, used herein have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms defined in commonly used dictionaries are additionally interpreted to have a meaning consistent with the relevant technical literature and the currently disclosed content, and are not interpreted in an ideal or very formal sense unless defined.
Moreover, unless otherwise specified, % means % by weight, and 1 ppm is 0.0001% by weight.
In an embodiment of the present invention, the inclusion of an additional element means that the additional element is included in place of the remaining iron (Fe) by an amount corresponding to 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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to exemplary embodiments thereof, so that those skilled in the art will be able to easily practice the present invention. However, the present invention may 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 the steps of heating a slab, hot rolling the slab to manufacture a hot-rolled steel sheet, hot-rolling the hot-rolled steel sheet, first cold rolling the hot-rolled steel sheet that has been annealed, decarburization annealing the first cold-rolled steel sheet, second cold rolling the steel sheet that has been subjected to decarburization annealing, continuous annealing the steel sheet that has been subjected to the second cold rolling, 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 explained in detail below.
First, the slab is heated.
The slab contains, by weight, 1.0% to 4.0% Si, 0.1% to 0.4% C, and the balance being Fe and unavoidable impurities.
The reasons for limiting the composition are as follows.
Silicon (Si) reduces the magnetic anisotropy of electrical steel sheet and increases resistivity to improve core loss. If the Si content is less than 1.0 wt%, core loss becomes poor, and if it exceeds 4.0 wt%, brittleness increases. Therefore, the Si content in the grain-oriented electrical steel sheet after the slab and final annealing steps may be 1.0 to 4.0 wt%. More specifically, the Si content is 1.5 to 3.5 wt%.

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。
Regarding carbon (C), since the Goss crystal grains in the surface layer diffuse to the center during intermediate decarburization annealing and final decarburization annealing, a process is required in which C in the center escapes to the surface layer, so the C content in the slab is 0.1 to 0.4 wt%. More specifically, the C content in the slab is 0.15 to 0.3 wt%. In addition, after the final annealing stage in which decarburization is completed, the carbon content in the final grain-oriented electrical steel sheet 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 and impede the growth of Goss grains that diffuse to the center during the decarburization process. Therefore, it is preferable not to add Mn and S. However, taking into consideration the amount that is inevitably mixed in during the steelmaking process, the Mn and S contents in the grain-oriented electrical steel sheet after the slab and final annealing stages are controlled to Mn: 0.1 wt% or less and S: 0.005 wt% or less, respectively.
The balance is composed of Fe and inevitable impurities. The inevitable impurities are impurities that are mixed in during the steelmaking stage and the manufacturing process of the grain-oriented electrical steel sheet, and are widely known in the art, so a detailed description will be omitted. In particular, components such as Al, N, Ti, Mg, and Ca react with oxygen in the steel to form oxides, and therefore need to be strongly suppressed, and therefore each component can be controlled to 0.005 wt% or less. In one embodiment of the present invention, the addition of elements other than the alloy components described above is not excluded, and various elements can be included within a range that does not harm the technical idea of the present invention. When an additional element is further included, it is included in place of the balance Fe.

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, by weight, 1.0% to 4.0% Si, 0.1% to 0.4% C, and the balance being Fe and unavoidable impurities.
The slab heating temperature is 1100°C to 1350°C, which is higher than the usual heating temperature. If the temperature is high during slab heating, the hot-rolled texture becomes coarse, which can have a negative effect on magnetic properties. However, in the method for producing grain-oriented electrical steel sheet according to the present invention, the carbon content of the slab is relatively high, so that the hot-rolled texture does not become coarse even if the slab reheating temperature is high, and since the slab is reheated at a higher temperature than usual, it is 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。
The slab is then hot rolled to produce a hot rolled steel sheet.
The hot rolling is carried out to produce a hot rolled sheet having a thickness of 1.5 to 4.0 mm so that a proper rolling ratio can be applied in the final cold rolling stage to produce the final product thickness.
The hot rolling temperature and the cooling temperature are not particularly limited, but an example in which the steel sheet has excellent magnetic properties is one in which the hot rolling end temperature is 950°C or less, and the steel sheet is rapidly cooled with water and coiled at 600°C or less.
Next, the hot-rolled steel sheet is annealed. At this time, the hot-rolled steel sheet annealing includes a decarburization process. Specifically, the hot-rolled steel 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 above-mentioned annealing, 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 annealing is performed, pickling is performed.

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, a first cold rolling is carried out to produce a cold-rolled steel sheet.
In the manufacturing process of a conventional grain-oriented electrical steel sheet, it is effective to perform cold rolling once at a high reduction rate of nearly 90%. This is because it creates an environment favorable for grain growth of only the Goss grains in the primary recrystallized grains. However, the manufacturing method of the grain-oriented electrical steel sheet according to the present invention does not utilize the abnormal grain growth of the Goss orientation grains, but rather causes the Goss grains in the surface layer generated by the decarburization annealing and cold rolling to diffuse internally, so it is advantageous to form a large number of Goss orientation grains distributed in the surface layer.
Therefore, when cold rolling is performed at a rolling reduction of 50% to 70%, more specifically, 55% to 65%, a large amount of Goss texture is formed in the surface layer.
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, annealing is performed at a temperature of 850°C to 1000°C and a dew point temperature of 50°C to 70°C. The atmosphere is a mixed gas atmosphere of hydrogen and nitrogen. The amount of decarburization during decarburization annealing is 0.0300 wt% to 0.0600 wt%. After the above annealing, additional annealing is performed at a temperature of 1000°C to 1200°C and a dew point temperature of 0°C or less.
During this decarburization annealing process, the crystal grains on the surface of the electrical steel sheet grow coarse, but the crystal grains inside the electrical steel sheet remain as fine structures. After this decarburization annealing, the average diameter of the crystal grains is 150 μm to 250 μm. At this time, the crystal grains are surface ferrite crystal grains. The diameter of the crystal grains refers to the diameter of an imaginary 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 subjected to the decarburization annealing is subjected to a second cold rolling. The second cold rolling is the same as the first cold rolling, and therefore a detailed description thereof will be omitted.
The steps of decarburization annealing the cold-rolled steel sheet and second cold rolling the steel sheet after the decarburization annealing may be repeated two or more times. By repeating the steps two or more times, a Goss texture is formed in a large amount in the surface layer.
Next, the steel sheet which has completed the secondary cold rolling is subjected to continuous annealing.
The continuous annealing step is performed at a temperature of 850°C to 1000°C and a dew point temperature of 50°C to 70°C. The cold-rolled sheet before the continuous annealing is in a state where the carbon content is 40% to 60% of the carbon weight of the slab due to the decarburization annealing. Therefore, in the continuous annealing step, the crystal grains formed in the surface layer diffuse inward as the carbon is released. In the continuous annealing step, decarburization can be performed so that the carbon content in the steel sheet is 0.005 wt% 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。
The continuous annealing step is performed for 1 to 5 minutes. The purpose of the continuous annealing step is to grow the grains to a certain size or more after decarburizing the carbon in the steel. This is because the fraction of Goss grains increases continuously through the process of decarburization and the grain growth immediately thereafter. This is because the Goss grains grow while eating away at the surrounding non-Goss grains. However, since the annealing time is limited to a few minutes in consideration of the productivity of the continuous annealing, it can be said that the grain growth is restricted. In the present invention, it is claimed that the additional batch annealing induces the grain growth, which is effective in reducing the iron loss. At this time, the Goss fraction does not increase, but the iron loss is reduced due to the effect of the increase in the grain size.
After the continuous annealing step, an annealing separator is applied. Annealing separators are widely known in the art, so a detailed description will be omitted. For example, an annealing separator mainly composed of 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 subjected to batch annealing. Batch annealing means that the steel sheet is wound in a coil and annealed.
In the batch annealing step, a texture having the Goss orientation diffused in the continuous annealing step grows. 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 grains grow by conventional abnormal grain growth. Specifically, the grain fraction having a diameter of 1000 um to 5000 um increases. Therefore, compared to grain-oriented electrical steel sheets produced by conventional abnormal grain growth, there are many Goss grains having a small grain size, but the grain size is appropriately controlled to minimize iron loss. More specifically, the area fraction of grains having a diameter of 1000 μm to 5000 μm in the total grains is 20 to 70%. At this time, the area fraction of the grains is measured in a plane parallel to the rolled surface (ND surface) of the steel sheet. More specifically, the area fraction of grains having a diameter of 1000 μm to 5000 μm in the total grains is 20 to 60%. More specifically, the area ratio of crystal grains having a diameter of 1000 μm to 5000 μm to the total crystal grains is 20 to 50%.
The batch annealing step may be performed at a temperature of 1000° C. to 1200° C. and a dew point temperature of −20° C. or less.
The batch annealing is performed for 1 to 8 hours, more specifically, for 2 to 5 hours.
In addition, the method for producing grain-oriented electrical steel sheet according to the present invention improves magnetic properties due to a high Goss fraction, specifically, the volume fraction of crystal grains that form an angle of 15° or less with the {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 among all crystal grains is 20 to 70%.
The area distribution of crystal grains has been described in detail in relation to the manufacturing method of grain-oriented electrical steel sheet, so a duplicated description will be omitted.
The electrical steel sheet contains, by weight, 1.0% to 4.0% Si, 0.005% or less (excluding 0%) C, and the balance being 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 compositional limitations are the same as those for slabs, so duplicate explanations will be omitted.
The volume fraction of crystal grains making an angle of 15° or less from {110}<001> is 40% or more.
The ratio (D2/D1) of the diameter of the circumscribing circle (D1) to the diameter of the inscribing circle (D2) of 0.5 or more accounts for 95% or more of the area of the entire Goss crystal grains. The crystal grains of the above-mentioned shape are formed by the manufacturing process unique to the present invention.

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。
The grain-oriented electrical steel sheet according to the present invention has a high Goss fraction, which improves magnetic properties. 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 even more specifically, the iron loss (W 17/50 ) is 1.1 to 1.25 W/kg. The iron loss W 17/50 is the magnitude of the iron loss (W/kg) induced under the conditions of 1.7 Tesla and 50 Hz.
Hereinafter, specific examples of the present invention will be described. However, the following examples are merely 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
The slab, containing, by weight, 2.32% Si, 0.195% C, and the balance Fe and unavoidable impurities, was heated at a temperature of 1250° C. and then hot-rolled, and then hot-rolled at an annealing temperature of 950° C. and a dew point temperature of 60° C. The steel sheet was then cooled and pickled, and cold-rolled at a rolling reduction of 65% to produce a cold-rolled sheet having a thickness of 0.8 mm.
The cold-rolled sheet was again decarburized in a wet mixed gas atmosphere of hydrogen and nitrogen (dew point temperature 60° C.) at a temperature of 950° C. for 80 seconds, and then cold-rolled again at a reduction rate of 65% to produce a cold-rolled sheet having a thickness of 0.28 mm.
Thereafter, in 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, and then heat treatment was continuously performed in a mixed gas atmosphere of hydrogen and nitrogen (dew point temperature 60°C) at 1100°C as shown in Table 1, or heat treatment was performed in a coiled state in a mixed gas atmosphere of hydrogen and nitrogen at 1200°C for the time shown in Table 1 below.
Table 1 shows the Goss fraction of grains, the area fraction of grains between 1 mm and 5 mm, and iron loss of grains after high temperature annealing according to the embodiment. The Goss fraction was measured as the volume fraction of grains that make an angle of 15° or less from {110}<001>. The finally obtained steel sheet was surface-washed, and the iron loss was measured at 1.7 Tesla and 50 Hz using a single sheet magnetic measurement method.

Figure 0007640604000001
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 0007640604000001
As shown in Table 1, it can be confirmed that inventive materials 1 to 4, which were batch annealed for an appropriate time, the surface fraction of crystal grains having a diameter of 1 to 5 mm is high. It can be confirmed that the iron loss is rather superior even though the Goss fraction is relatively low compared to the comparative materials.
1 and 2 show photographs of the surfaces of grain-oriented electrical steel sheets manufactured 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 grains of the grain-oriented electrical steel sheet manufactured using Inventive Material 2 were formed 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-described embodiments and/or examples, but can be manufactured in a variety of different forms, and a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains should be able to understand that the present invention can be embodied in other specific forms without changing the technical concept or essential features of the present invention. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments and/or examples are illustrative in all respects and not limiting.

Claims (6)

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、
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℃で焼鈍し、
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℃で焼鈍し、
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, by weight, 1.0% to 4.0% Si, 0.1% to 0.4% C, and the balance being Fe and unavoidable impurities;
hot rolling the slab to produce a hot rolled steel sheet;
annealing the hot-rolled steel sheet;
performing a first cold rolling on the hot-rolled steel sheet that has been annealed;
decarburization annealing the first cold rolled steel sheet;
a step of subjecting the steel sheet having been subjected to the decarburization annealing to a second cold rolling;
The method includes the steps of: continuously annealing the steel sheet after the second cold rolling; and batch annealing the continuously annealed steel sheet,
The hot rolling step 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 coiling at 600° C. or less,
The thickness of the hot-rolled steel plate is 1.5 to 4.0 mm,
The hot-rolled sheet annealing step is performed at a temperature of 850° C. to 1000° C. and a dew point temperature of 50° C. to 70° C.,
The reduction ratios of the first cold rolling step and the second cold rolling step are each 50% to 70%;
The step of decarburizing the first 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.
The continuous annealing step is performed at a temperature of 850° C. to 1000° C. and a dew point temperature of 50° C. to 70° C.,
The batch annealing step comprises 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.
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 for manufacturing grain-oriented electrical steel sheet according to claim 1, characterized in that the hot-rolled sheet annealing step includes a decarburization process. 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又は請求項2に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。 3. The method of claim 1 , wherein the step of decarburizing the first cold-rolled steel sheet comprises annealing the steel sheet in an austenite single phase region or in a region where a composite phase of ferrite and austenite exists. 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 3 , wherein the average diameter of crystal grains is 150 to 250 μm after the step of decarburization annealing the primarily cold-rolled 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~請求項のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。 5. The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to claim 1, wherein the step of decarburization annealing the first cold-rolled steel sheet and the step of second cold-rolling the steel sheet after the decarburization annealing are repeated two or more times. 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 5 , wherein the continuous annealing step comprises annealing for 1 to 5 minutes.
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