KR101921401B1

KR101921401B1 - 방향성 전기 강판의 제조 방법

Info

Publication number: KR101921401B1
Application number: KR1020167031304A
Authority: KR
Inventors: 류이치 스에히로; 다카시 데라시마; 마코토 와타나베; 도시토 다카미야; 다케시 이마무라
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2014-05-12
Filing date: 2015-05-11
Publication date: 2018-11-22
Anticipated expiration: 2035-05-11
Also published as: BR112016026549B1; WO2015174361A1; KR20160142881A; US20170088915A1; EP3144400B1; JP6057108B2; CN106414780B; EP3144400A1; JPWO2015174361A1; CN106414780A; US10294543B2; EP3144400A4

Abstract

mass％ 로 C : 0.002 ∼ 0.10 ％, Si : 2.5 ∼ 6.0 ％, Mn : 0.010 ∼ 0.8 ％ 를 함유하고, Al, N, Se 및 S 를 최대한 저감시킨 인히비터리스의 성분계의 슬래브를 열간 압연하고, 열연판 어닐링하고, 냉간 압연하고, 탈탄 어닐링하고, 어닐링 분리제를 도포하고, 마무리 어닐링하는 방향성 전기 강판의 제조 방법에 있어서, 상기 탈탄 어닐링의 가열 과정에 있어서의 700 ∼ 800 ℃ 사이의 어느 온도를 T1, 820 ∼ 900 ℃ 사이의 어느 온도로 설정된 균열 온도를 T2 라고 했을 때, 500 ∼ T1 사이의 가열 속도 R1 을 100 ℃／s 이상, T1 ∼ T2 사이의 가열 속도 R2 를 15 ℃／s 이하로 하여 가열함으로써, 인히비터리스의 성분계에서, 탈탄 어닐링으로 급속 가열했을 때에도, 탈탄성을 확보하고, 철손 특성 및 피막의 내박리성이 우수한 방향성 전기 강판을 얻는다.

Description

방향성 전기 강판의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING GRAIN-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET}

본 발명은, 변압기의 철심 재료 등에 사용하기에 바람직한 방향성 전기 강판의 제조 방법에 관한 것이다.

전기 강판은, 변압기나 모터의 철심 재료 등으로서 널리 사용되고 있는 연자성 재료로, 그 중에서도 방향성 전기 강판은, 결정 방위가 Goss 방위라고 불리는 {110} ＜001＞ 방위로 고도로 집적함으로써 우수한 자기 특성을 나타내기 때문에, 주로 대형의 변압기의 철심 재료 등으로서 사용되고 있다. 그 때문에, 종래에 있어서의 방향성 전기 강판의 주된 개발 과제는, 변압기의 무부하손 (에너지 로스) 을 저감시키기 위해서, 강판을 여자했을 때에 발생하는 손실 즉 철손을 저감시킨다는 것에 있었다.

방향성 전기 강판의 일반적인 제조 방법으로는, 인히비터라고 불리는 미세한 석출물을 이용하는 방법이 알려져 있다. 이 기술의 특징은, 마무리 어닐링에 있어서 인히비터를 강 중에 미세하게 분산 석출시키는 것에 의해, Goss 방위만을 우선적으로 2 차 재결정시켜, 입성장시키는 것에 있다. 그러나, 인히비터를 미세 석출시키기 위해서는, 인히비터를 형성하는 성분을, 열간 압연 전의 단계에 있어서, 한 번, 강 중에 완전하게 고용시켜 둘 필요가 있다. 그 때문에, 종래의 방법에서는, 열연 전의 슬래브 가열 공정에 있어서, 슬래브를 1300 ℃ 이상의 고온으로 재가열할 필요가 있었다. 또한, 인히비터는, 마무리 어닐링에 있어서 Goss 방위를 우선적으로 성장시키기 위해서는 유용하지만, 이것이 제품판까지 잔존하면, 자기 특성을 열화시킨다. 그 때문에, 마무리 어닐링의 2 차 재결정 완료 후에 있어서, 고온의 수소 분위기하에서, 인히비터 성분을 제거하는 순화 어닐링을 실시할 필요가 있었다.

그래서, 인히비터를 최대한 사용하지 않고 방향성 전기 강판을 제조하는, 이른바 인히비터리스라고 불리는 기술의 개발이 실시되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 인히비터 성분을 포함하지 않는 성분계여도, 입계 이동도 (易動度) 의 결정 방위차각 의존성을 이용하여 Goss 방위립을 2 차 재결정시키는 기술이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2 에는, 인히비터리스여도, 강 중에 미량으로 포함되는 Al 과 N 의 질량비를 적정 범위로 조정함으로써, 고위의 자기 특성을 갖는 방향성 전기 강판을 안정적으로 제조하는 방법이 개시되어 있다. 이와 같은 인히비터리스의 방향성 전기 강판의 제조 방법은, 인히비터의 기능을 유효하게 발현시키는 데에 필요한 고온 슬래브 가열이나, 고온 마무리 어닐링에 의한 인히비터 성분의 제거 공정을 필요로 하지 않기 때문에, 제조 비용을 저감시킬 수 있다는 이점이 있다.

또한, 방향성 전기 강판의 철손을 저감시키려면, 인히비터의 이용 유무를 불문하고, Goss 방위 또는 거기에 가까운 방위의 결정립만을 2 차 재결정에 의해 성장시키는 것이 중요하다. 그러나, 그 이외에, 제품판의 결정 입경, 즉, 2 차 재결정립을 세립화하는 것에 의해서도 철손이 저감되는 것이 알려져 있다. 이것은, 2 차 재결정립의 세립화에 의해, 강판 중의 자구가 세분화하고, 강판을 여자했을 때의 자벽 이동에 수반하는 와전류에 의한 줄 열, 즉, 이상 와전류손이 저감되기 때문이다.

2 차 재결정립의 세립화를 공업적으로 달성하는 방법으로는, 예를 들어, 특허문헌 3 에 개시된 바와 같이, 탈탄 어닐링의 직전 혹은 탈탄 어닐링의 가열 과정에 있어서, 80 ℃／s 이상의 가열 속도로 700 ℃ 이상까지 급속 가열하는 방법이 알려져 있다. 이것은, 최종 냉연 후의 강판에 급속 가열을 실시함으로써, 탈탄 어닐링 후의 1 차 재결정 집합 조직 중에 2 차 재결정의 핵이 되는 Goss 방위 ({110} ＜001＞) 가 증가하고, 계속되는 마무리 어닐링에 있어서, 다수의 Goss 방위핵이 2 차 재결정하기 때문에, 상대적으로 2 차 재결정립이 세립화하는 것을 이용한 기술이다.

그런데, 탈탄 어닐링에서는, 어닐링 중의 분위기를 산화성으로 하기 때문에, 강판 표면에 Si 및 Fe 의 산화물을 주체로 하는 산화 피막이 형성된다 (이후, 이 산화 피막을 「서브 스케일」 이라고도 부른다). 이 서브 스케일이 형성된 강판 표면에 MgO 를 주체로 하는 어닐링 분리제를 도포하여 마무리 어닐링을 실시하면, 서브 스케일과 MgO 가 반응하여 포스테라이트 (Mg₂SiO₄) 층을 형성하고, 제품판을 적층하여 사용할 때의 절연 피막으로서의 역할을 한다. 그러나, 특허문헌 3 에 개시된 바와 같은 강판을 단시간에 고온으로 가열하는 방법에서는, 강판 표면에 형성되는 산화 피막 중에 파이라이트 (Fe₂SiO₄) 가 과잉으로 형성되기 때문에, 계속되는 마무리 어닐링에 있어서의 포스테라이트 (Mg₂SiO₄) 피막의 형성이 불안정해진다는 문제가 있다.

이 문제에 대해서는, 예를 들어, 특허문헌 4 에는, 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 를 0.2 이하로 하는 비산화성 분위기 중에서 급속 가열함으로써, 초기 산화에 있어서의 파이라이트의 과잉의 형성을 억제하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 비산화성 분위기 중에서 급속 가열함으로써 강판 표면에 치밀한 산화층이 형성되기 때문에, 그 후의 탈탄 어닐링에 있어서의 탈탄 반응이 저해된다는 문제가 있다. 탈탄 어닐링으로 C 가 충분히 제거되지 않고 제품판 중에 잔류하면, 시간 경과적으로 제품판의 자기 특성이 열화하는, 이른바, 자기 시효를 일으킨다. 그래서, 특허문헌 5 에는, 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 를 0.41 이상의 습수소 분위기로 함으로써, 치밀한 산화층의 형성을 억제하고, 탈탄성을 확보하는 기술이 제안되어 있다.

일본 특허 3707268호 일본 공개특허공보 2010-100885호 일본 특허 2679928호 일본 특허 2983128호 일본 특허 3392669호

그러나, 급속 가열을 산화성 분위기에서 실시하는 특허문헌 5 의 기술은, 포스테라이트 피막 형성을 위해서, 비산화성 분위기에서 가열한다는 특허문헌 4 에 개시한 기술과는 상반되는 것이다. 그 때문에, 종래 기술에 있어서는, 탈탄성과 포스테라이트 피막의 안정 형성을 코일 전체 길이에 걸쳐서 양립시키는 것은 곤란하다는 문제가 있었다.

상기 서술한 바와 같이, 탈탄 불량은, 자기 시효에 의한 자기 특성의 열화를 일으킨다. 또한, 포스테라이트 피막은, 강판에 장력을 부여함으로써 철손을 개선함과 함께, 방향성 전기 강판을 적층하여 철심 등에 이용하는 경우에, 적층한 강판 사이에 와전류가 흐르는 것을 억제하고, 철손 증대를 방지하는 절연층으로서 기능하는데, 포스테라이트 피막의 형성이 불충분하면, 강판에 굽힘 등의 변형이 가해졌을 때, 피막이 강판 표면으로부터 박리되어 절연성이 저하하는 원인이 된다.

또한, 인히비터리스의 방향성 전기 강판의 제조 방법에, 급속 가열 기술을 적용하는 경우, 포스테라이트 피막이 충분히 형성되지 않을 때에는, 마무리 어닐링에서, 어닐링 분위기의 불활성 가스로서 사용하는 질소가 강 중에 침입하고, 미량으로 포함되는 Al 과 결합하여 AlN 을 형성한다. AlN 은, 인히비터의 일종으로, 질소의 침입에 의해 과잉으로 AlN 이 형성되면, 마무리 어닐링에 있어서의 1 차 재결정립의 입성장에 대한 억제력이 지나치게 강해져, 2 차 재결정이 불안정화하여, 양호한 자기 특성이 잘 얻어지지 않는다는 문제가 있다.

본 발명은, 종래 기술이 가지고 있는 상기의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 인히비터리스의 성분계의 강 소재를 사용하여 방향성 전기 강판을 제조하는 경우에 있어서, 탈탄 어닐링의 가열 과정에서 급속 가열을 실시했을 때에도, 탈탄성을 충분히 확보하고, 또한, 마무리 어닐링에 있어서의 포스테라이트 피막의 형성을 안정화함으로써, 철손 특성 및 포스테라이트 피막의 내박리성이 코일 전체 길이에 걸쳐서 우수한 방향성 전기 강판의 제조 방법을 제안하는 것에 있다.

발명자들은, 상기 과제의 해결을 위하여, 탈탄 어닐링에 있어서의 가열 과정의 승온 패턴에 주목하여 예의 검토를 거듭하였다. 그 결과, 탈탄 어닐링의 가열 과정에 있어서의 700 ℃ 를 초과하는 고온에서의 가열 속도를 적정 범위로 제어함으로써, 강판 표층에 대한 과잉의 파이라이트의 형성을 억제한 후, 건전한 산화층을 형성할 수 있고, 게다가, 탈탄성도 충분히 확보할 수 있는 것을 알아내고, 본 발명을 개발하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은, C : 0.002 ∼ 0.10 mass％, Si : 2.5 ∼ 6.0 mass％, Mn : 0.010 ∼ 0.8 mass％ 를 함유하고, 또한, Al : 0.010 mass％ 미만, N : 0.0050 mass％ 미만, Se : 0.0030 mass％ 미만 및 S : 0.0050 mass％ 미만을 함유하고, 상기 Al 과 N 의 질량비 Al/N 이 1.4 이상이고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 슬래브를 열간 압연하고, 열연판 어닐링하고, 1 회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2 회 이상의 냉간 압연하고, 탈탄 어닐링하여 강판 표면에 서브 스케일을 형성한 후, 그 강판 표면에 MgO 를 주체로 하는 어닐링 분리제를 도포하고, 마무리 어닐링을 실시하는 일련의 공정으로 이루어지는 방향성 전기 강판의 제조 방법에 있어서, 상기 탈탄 어닐링의 가열 과정에 있어서의 700 ∼ 800 ℃ 사이의 어느 온도를 T1, 820 ∼ 900 ℃ 사이의 어느 온도로 설정된 균열 온도를 T2 라고 했을 때, 500 ∼ T1 사이의 가열 속도 R1 을 100 ℃／s 이상, T1 ∼ T2 사이의 가열 속도 R2 를 15 ℃／s 이하로 하여 가열하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기 강판의 제조 방법을 제안한다.

본 발명의 방향성 전기 강판의 제조 방법은, 상기 탈탄 어닐링에 있어서의 균열 온도 T2 에 이를 때까지의 분위기의 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 를 0.20 ∼ 0.55 의 범위로 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 방향성 전기 강판의 제조 방법은, 상기 탈탄 어닐링의 균열 온도 T2 에 도달한 후 800 ℃ 이하로 냉각될 때까지 동안에, 균열 온도 T2 이상 900 ℃ 이하이고 또한 분위기의 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 가 0.10 이하인 시간을 5 초 이상 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 방향성 전기 강판의 제조 방법은, 상기 탈탄 어닐링 후의 강판 표면의 산소 겉보기 중량을 편면 당 0.30 ∼ 0.75 g/㎡ 로 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 방향성 전기 강판의 제조 방법에 사용하는 상기 슬래브는, 상기 성분 조성에 더하여 추가로, Cr : 0.01 ∼ 0.50 mass％, Cu : 0.01 ∼ 0.50 mass％, P : 0.005 ∼ 0.50 mass％, Ni : 0.01 ∼ 1.50 mass％, Sb : 0.005 ∼ 0.50 mass％, Sn : 0.005 ∼ 0.50 mass％, Mo : 0.005 ∼ 0.100 mass％, B : 0.0002 ∼ 0.0025 mass％, Nb : 0.0010 ∼ 0.0100 mass％ 및 V : 0.001 ∼ 0.01 mass％ 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 방향성 전기 강판의 제조 방법은, 상기 냉간 압연 이후의 어느 공정에 있어서, 강판 표면에 자구 세분화 처리를 실시하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 코일 전체 길이에 걸쳐서 철손 특성과 포스테라이트 피막의 내박리성이 우수한 방향성 전기 강판을 안정적으로 제공하는 것이 가능해진다.

도 1 은 500 ℃ ∼ 온도 T1 까지의 가열 속도 R1 이 철손 W_17/50 에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
도 2 는 온도 T1 및 온도 T1 ∼ 850 ℃ 까지의 가열 속도 R2 가 포스테라이트 피막의 내박리성에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
도 3 은 탈탄 어닐링 가열시의 분위기의 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 가 탈탄성 및 포스테라이트 피막의 내박리성에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
도 4 는 탈탄 어닐링 후의 산소 겉보기 중량이 철손 W_17/50 및 포스테라이트 피막의 내박리성에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.

탈탄 어닐링의 가열 과정을 급속 가열함으로써, 강판의 1 차 재결정 집합 조직 중의 Goss 방위가 증가하는 이유는, 저온에서 재결정을 진행시킨 경우에는, {111} 면 방위가 우선적으로 재결정을 일으키는 데에 반하여, 고온에서 재결정을 진행시킨 경우에는, {111} 면 방위에 이어서 재결정이 용이한 Goss 방위 등의 재결정도 촉진되기 때문이다. 따라서, 저온에 있어서의 재결정을 억제하기 위해서는, 고온까지 가능한 한 단시간에 가열하는 것, 즉, 급속 가열하는 것이 바람직하다.

한편, 강판을 탈탄 반응이 진행되는 고온까지 급속 가열하는 것은, 저온에서의 탈탄을 저해함과 함께, 강판 표층에 실리카와 파이라이트로 이루어지는 치밀한 산화층이 형성되는 것을 방해하게 되고, 그 결과, 마무리 어닐링에 있어서의 포스테라이트 피막의 형성이 불안정해진다.

그래서, 발명자들은, 이하에 설명하는 다양한 실험을 거듭한 결과, Goss 방위가 충분히 형성되는 온도까지 급속 가열한 후에, 가열 속도를 떨어뜨려 탈탄 어닐링의 균열 온도까지 가열함으로써, 탈탄성의 확보와, 건전한 포스테라이트 피막에 필요한 산화층의 형성을 동시에 양립시키는 것이 가능한 것을 알아냈다.

＜실험 1＞

먼저, 발명자들은, 탈탄 어닐링의 가열 과정을 급속 가열하는 것에 의해, 양호한 철손 특성이 얻어지는 조건에 대하여 검토하기 위해서, 이하의 실험을 실시하였다.

C : 0.04 mass％, Si : 3.2 mass％, Mn : 0.05 mass％, Al : 0.006 mass％, N : 0.0035 mass％, S : 0.0010 mass％, 및 Se : 0.0010 mass％ 를 함유하는 강 소재 (슬래브) 를 열간 압연하여 판 두께 2.2 ㎜ 의 열연판으로 하고, 1030 ℃ × 60 초의 열연판 어닐링을 실시한 후, 냉간 압연하여 최종 판 두께 0.27 ㎜ 의 냉연판으로 하고, 이 냉연판으로부터, 압연 방향을 길이 방향으로 하는, 폭 100 ㎜ × 길이 300 ㎜ 의 시험편을 다수 잘랐다.

이어서, 상기 시험편을 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 = 0.30 의 습수소 분위기 중에서, 실온으로부터 650 ∼ 770 ℃ 사이의 다양한 온도 T1 까지, 가열 속도 R1 을 다양하게 변화하여 가열한 후, 상기 온도 T1 부터 850 ℃ 의 균열 온도 T2 까지의 가열 속도를 10 ℃／s 로 하여 가열하고, 그 후, 동일 분위기 중에서 850 ℃ × 120 초의 균열 처리하는 탈탄 어닐링을 실시하였다.

이어서, 상기 탈탄 어닐링 후의 시험편 표면에 MgO 를 주체로 하는 어닐링 분리제를 도포한 후, 840 ℃ 에서 30 시간 유지하여 2 차 재결정을 일으키는 마무리 어닐링을 실시하였다.

이렇게 하여 얻은 마무리 어닐링 후의 시험편에 대하여, JIS C 2550 에 준거하여 자속 밀도 1.7T, 여자 주파수 50 ㎐ 에 있어서의 철손 W_17/50 을 측정하였다.

상기 실험의 결과를 도 1 에 나타낸다. 도 1 로부터, 가열 속도 R1 이 커짐에 따라, 철손 W_17/50 이 저감되는 경향이 있는데, W_17/50 ≤ 1.00 W/㎏ 의 양호한 철손이 얻어지는 것은, 가열 속도 R1 이 100 ℃／s 이상인 것을 알 수 있다. 또한, 가열 속도를 10 ℃／s 로 전환하는 온도 T1 이 700 ℃ 미만이 되면, 가열 속도 R1 을 크게 해도 양호한 철손이 얻어지지 않는 것도 알 수 있다.

＜실험 2＞

다음으로, 가열 도중에 가열 속도를 저감시킨 경우의 탈탄성과 포스테라이트 피막의 내박리성의 밸런스에 대하여 검토하기 위해서, 이하의 실험을 실시하였다.

실험 1 에서 얻은 판 두께 0.27 ㎜ 의 시험편을 사용하여, 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 = 0.28 의 습수소 분위기 중에서, 500 ℃ 로부터 가열 속도 R1 을 200 ℃／s 로 하여 다양한 온도 T1 (단, 700 ℃ ＜ T1 ＜ 850 ℃) 까지 가열한 후, 그 온도 T1 부터 850 ℃ 의 균열 온도 T2 까지를 다양한 가열 속도 R2 로 가열하고, 그 후, 동일 분위기 중에서 850 ℃ × 120 초의 균열 처리하는 탈탄 어닐링을 실시하였다.

이어서, 상기 탈탄 어닐링을 동일 조건으로 실시한 시험편 중 1 장에 대해서는, 연소-적외선 흡수법을 사용하여 탈탄 어닐링 후의 강판 중의 탄소 농도를 동정하고, 그 이외의 시험편에 대해서는, 탈탄 어닐링 후의 강판 표면에 MgO 를 주체로 하는 어닐링 분리제를 도포한 후, 840 ℃ 에서 30 시간 유지하여 2 차 재결정을 일으키는 마무리 어닐링을 실시하였다.

이렇게 하여 얻은 마무리 어닐링 후의 시험편에 대하여, JIS C 2550 에 준거하여 자속 밀도 1.7T, 여자 주파수 50 ㎐ 에 있어서의 철손 W_17/50 을 측정함과 함께, 포스테라이트 피막의 내박리성을 평가하기 위한 시험에 제공하였다. 이 내박리성 시험에서는, 내박리성을, 10 ∼ 100 ㎜φ 까지의 10 ㎜ 단위로 직경이 상이한 복수의 원주상의 봉에, 30 ㎜ 폭으로 전단한 시험편을 길이 방향으로 권부했을 때에, 피막 박리가 발생하지 않은 최소의 직경 (박리 직경) 으로 평가하였다. 여기서, 피막 박리의 발생은, 피막이 박리되어 떨어지거나, 피막 파괴에 의해 백색의 줄무늬가 시험편 표면에 발생했을 때로 하였다. 또한, 탈탄성은, 탈탄 어닐링 후의 C 농도가 0.0030 mass％ (30 massppm) 이하를 양호, 내박리성은, 박리 직경이 30 ㎜φ 이하를 양호라고 평가하였다.

도 2 에, 온도 T1 과 가열 속도 R2 가 탈탄성 및 피막의 내박리성에 미치는 영향을 나타낸다. 도 2 로부터, 온도 T1 이 800 ℃ 를 초과하면 탈탄 불량을 일으키고, 온도 T1 이 700 ∼ 800 ℃ 의 범위에서도, 가열 속도 R2 가 15 ℃／s 를 초과하면 내박리성이 열화하는 것을 알 수 있다.

상기의 ＜실험 1＞ 및 ＜실험 2＞ 의 결과로부터, 탈탄 어닐링으로 급속 가열할 때의 가열 속도 R1 은 100 ℃／s 이상으로 하고, 급속 가열을 정지하는 온도 T1 은 700 ℃ 이상 800 ℃ 이하로 하고, 또한, 온도 T1 부터 균열 온도 T2 까지의 가열 속도 R2 는 15 ℃／s 이하로 함으로써 양호한 철손 특성을 가지면서, 탈탄성과 피막의 내박리성을 확보할 수 있는 것을 알 수 있었다.

이어서, 발명자들은 탈탄 어닐링 중의 분위기가 탈탄성과 포스테라이트 피막의 내박리성에 미치는 영향에 대하여 조사·검토를 실시하였다. 그렇다고 하는 것은, 상기 서술한 바와 같이, 탈탄 어닐링의 가열시의 분위기는, 탈탄성이나 포스테라이트 피막의 형성에 큰 영향을 준다. 상기 실험 결과에 나타내는 바와 같이, 탈탄 어닐링의 급속 가열 도중부터 가열 속도를 낮춤으로써, 탈탄성과 내박리성이 우수한 포스테라이트 피막의 형성을 양립할 수 있게 된다. 그러나, 보다 바람직한 가열시의 분위기와 조합함으로써, 더욱 양호한 탈탄성과 내박리성이 우수한 포스테라이트 피막의 형성이 가능해지는 것으로 생각되기 때문이다.

＜실험 3＞

C : 0.045 mass％, Si : 3.3 mass％, Mn : 0.1 mass％, Al : 0.0050 mass％, N : 0.0030 mass％, S : 0.0005 mass％ 및 Se : 0.0005 mass％ 를 함유하는 슬래브를, 열간 압연하여 판 두께 2.2 ㎜ 의 열연판으로 하고, 1100 ℃ × 60 초의 열연판 어닐링을 실시하고, 냉간 압연하여 최종 판 두께 0.27 ㎜ 의 냉연판으로 하고, 이 냉연판으로부터, 압연 방향을 길이 방향으로 하는, 폭 100 ㎜ × 길이 300 ㎜ 의 시험편을 다수 잘랐다.

이어서, 상기 시험편을, 다양한 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 로 조정한 습수소 분위기 중에서, 500 ℃ 부터 온도 T1 (= 720 ℃) 까지를 가열 속도 R1 (= 180 ℃／s) 로 가열한 후, 상기 온도 T1 부터 850 ℃ 의 균열 온도 T2 까지의 가열 속도를 10 ℃／s 로 하여 가열하고, 그 후, P_H2O/P_H2 = 0.39 로 조정한 습수소 분위기 중에서 850 ℃ × 120 초의 균열 처리하는 탈탄 어닐링을 실시하였다.

이렇게 하여 얻은 마무리 어닐링 후의 시험편에 대하여, 실험 2 와 마찬가지로 하여 포스테라이트 피막의 내박리성을 평가하였다.

도 3 에, 가열시의 분위기의 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 가, 탈탄 어닐링 후의 C 농도 및 포스테라이트 피막의 내박리성에 미치는 영향을 나타낸다. 도 3 으로부터, 온도 T2 이하의 분위기의 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 를 0.20 이상 0.55 이하의 범위로 제어함으로써, 양호한 탈탄성과 내박리성을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.

이어서, 발명자들은, 탈탄 어닐링의 급속 가열의 도중부터 가열 속도를 낮추는 본 발명의 방법에 있어서, 더욱 철손을 저감시키는 방법에 대하여 검토를 실시하였다.

탈탄 어닐링의 가열 과정에 있어서의 분위기의 산화성을 낮게 한 경우에는, 가열 과정에서 형성되는 초기 산화층의 형성이 늦기 때문에, 탈탄 어닐링의 고온 균열 단계에서의 강판의 지철과 산화성 분위기의 반응이 진행하기 쉬워져 탈탄 어닐링 후의 산소 겉보기 중량이 증대한다. 한편, 가열 과정의 산화성을 높게 한 경우에는, 가열 도중에 치밀한 산화층이 형성되는데, 이 치밀한 산화층은 탈탄을 저해하기 때문에, 탈탄 어닐링의 균열 온도에 이른 후의 지철의 산화는 억제되고, 탈탄 어닐링 후의 산소 겉보기 중량은 감소한다.

또한, 마무리 어닐링을 실시할 때에, 상기와 같은 치밀한 산화층이 존재하면, 어닐링 분위기의 불활성 가스로서 사용되는 질소가 피막을 개재하여 지철 중에 침입하는 것을 억제하기 때문에, 강 중의 Al 과 결합하여 AlN 이 석출되는 것을 방지하는 효과가 있다. 상기 서술한 바와 같이, 상기의 질화가 진행되어 강 중에 AlN 이 대량으로 형성된 경우, 원래, 소재 성분으로서 함유하는 Al 이나 N 이 적은 인히비터리스의 방향성 전기 강판에서는, 마무리 어닐링에 있어서의 1 차 재결정립의 입성장에 대한 억제력이 지나치게 강해져, Goss 방위 이외의 결정립이 입성장할 우려가 있다.

급속 가열을 실시하지 않는 (가열 속도가 20 ℃／s 정도) 경우에는, 강판 표층의 산화층 형성이 탈탄에 앞서 발생하기 때문에, 치밀한 산화층을 가열 초기에 형성시키는 것은, 후의 탈탄을 생각하면 바람직하지 않다. 한편, 급속 가열을 실시하는 경우에는, 비교적 고온까지 산화층의 형성이 억제되기 때문에, 초기 산화층의 형성과 탈탄이 동시에 진행되는 것으로 생각된다. 따라서, 강판 표층에 치밀한 산화층을 형성했다고 해도, 탈탄성을 충분히 확보할 수 있고, 마무리 어닐링에서의 질소의 강 중으로의 침입도 억제할 수 있기 때문에, 보다 철손의 저감을 기대할 수 있다. 그래서, 상기의 가설을 검증하는, 이하의 실험을 실시하였다.

＜실험 4＞

C : 0.04 mass％, Si : 3.3 mass％, Mn : 0.08 mass％, Al : 0.045 mass％, N : 0.0025 mass％, S : 0.0010 mass％ 및 Se : 0.0015 mass％ 를 함유하는 슬래브를 열간 압연하여 판 두께 2.2 ㎜ 의 열연판으로 하고, 1040 ℃ × 60 초의 열연판 어닐링을 실시한 후, 냉간 압연하여 최종 판 두께 0.27 ㎜ 의 냉연판으로 하고, 이 냉연판으로부터, 압연 방향을 길이 방향으로 하는, 폭 100 ㎜ × 길이 300 ㎜ 의 시험편을 다수 잘랐다.

이어서, 상기 시험편을, 다양한 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 로 조정한 습수소 분위기 중에서, 500 ℃ 부터 온도 T1 (= 710 ℃) 까지를 가열 속도 R1 (= 200 ℃／s) 로 가열한 후, 상기 온도 T1 부터 850 ℃ 의 균열 온도 T2 까지의 가열 속도를 8 ℃／s 로 하여 가열하고, 그 후, P_H2O/P_H2 = 0.29 로 조정한 습수소 분위기 중에서 850 ℃ × 120 초의 균열 처리하는 탈탄 어닐링을 실시하였다.

이어서, 상기 탈탄 어닐링 후의 시험편으로부터, 각 조건에 대하여 1 장을 빼내어, 상기의 방법으로 탈탄 어닐링 후의 탄소 농도를 동정하였다. 또한, 동일한 시험편을 사용하여, 융해-적외선 흡수법에 의해 탈탄 어닐링 후의 강판의 산소 농도를 동정하고, 전체 산소가 강판 양면의 표층에 각각 균등하게 분포하고 있는 것으로 가정하여, 편면 당의 산소 겉보기 중량을 산출하였다.

한편, 남겨진 시험편에 대해서는, 탈탄 어닐링 후의 강판 표면에 MgO 를 주체로 하는 어닐링 분리제를 도포한 후, 840 ℃ 에서 30 시간 유지하여 2 차 재결정을 일으키는 마무리 어닐링을 실시하였다.

이렇게 하여 얻은 마무리 어닐링 후의 시험편에 대하여, 실험 1 과 마찬가지로 하여 철손 W_17/50 을 측정함과 함께, 실험 2 와 마찬가지로 하여 포스테라이트 피막의 내박리성을 평가하였다. 또한, 상기 철손치는, 1 조건 당 10 장 측정하고, 그 평균치를 구하였다.

도 4 는, 탈탄 어닐링 후의 강판 편면 당의 산소 겉보기 중량이, 철손 W_17/50 및 포스테라이트 피막의 내박리성에 미치는 영향을 나타내는 것이다. 편면 당의 산소 겉보기 중량을 0.75 g/㎡ 보다 낮게 함으로써, 강판 표층에 치밀한 산화층이 형성되고, 탈탄 어닐링의 가열 과정에 있어서의 히트 패턴을 변경하지 않고, 보다 양호한 철손이 얻어져 있는 것을 알 수 있다. 단, 산소 겉보기 중량이 0.30 g/㎡ 를 하회해도 내박리성은 열화한다. 이것은, 산소 겉보기 중량이 0.30 g/㎡ 미만에서는, 탈탄 어닐링으로 형성되는 서브 스케일 중의 실리카의 절대량이 지나치게 적어져, 마무리 어닐링으로 형성되는 포스테라이트 피막의 양이 부족하기 때문인 것으로 생각된다.

본 발명은 상기의 신규 지견에 기초하는 것이다.

다음으로, 본 발명의 방향성의 전기 강판의 제조에 사용하는 강 소재 (슬래브) 의 성분 조성에 대하여 설명한다.

C : 0.002 ∼ 0.10 mass％

C 는, Goss 방위 결정립의 발생에 유용한 성분으로, 이러한 작용을 유효하게 발현시키기 위해서는, 0.002 mass％ 이상의 함유를 필요로 한다. 한편, 0.10 mass％ 를 초과하면, 탈탄 어닐링에서 탈탄 불량을 일으켜, 제품판이 자기 시효를 일으키는 원인이 된다. 따라서, C 는 0.002 ∼ 0.10 mass％ 의 범위로 한다. 바람직하게는 0.01 ∼ 0.08 mass％ 의 범위이다.

Si : 2.5 ∼ 6.0 mass％

Si 는, 강의 비저항을 높이고, 철손을 저감시키는데 필요한 원소인데, 2.5 mass％ 미만에서는 상기 효과가 충분하지 않고, 한편, 6.0 mass％ 를 초과하면 강의 가공성이 열화하여, 압연하는 것이 곤란해진다. 따라서 Si 는 2.5 ∼ 6.0 mass％ 의 범위로 한다. 바람직하게는 2.9 ∼ 5.0 mass％ 의 범위이다.

Mn : 0.01 ∼ 0.8 mass％

Mn 은, 열간 가공성을 개선하기 위해서 필요한 원소인데, 0.01 mass％ 미만에서는, 상기 효과는 충분히 얻어지지 않고, 한편, 0.8 mass％ 를 초과하면, 2 차 재결정 후의 자속 밀도가 저하하게 된다. 따라서, Mn 은 0.01 ∼ 0.8 mass％ 의 범위로 한다. 바람직하게는 0.05 ∼ 0.5 mass％ 의 범위이다.

또한, 본 발명에 사용하는 강 소재는, 인히비터를 형성하는 성분인 Al, N, Se 및 S 는, AlN 이나 MnS, MnSe 등의 미세 석출물 (인히비터) 을 형성하여, 1 차 재결정립의 입성장에 대한 과잉의 억제력을 발현하고, Goss 방위의 2 차 재결정이 불안정화하여 자기 특성의 열화를 초래하기 때문에, 이들 성분은 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하다. 그래서, 본 발명에서는, 제조 비용의 큰 상승을 초래하지 않는 범위에서, Al : 0.01 mass％ 미만, N : 0.0050 mass％ 미만, Se : 0.0030 mass％ 미만 및 S : 0.0050 mass％ 미만으로 제한한다.

Al/N : 1.4 이상

또한, 상기 Al 과 N 의 질량비 Al/N 은, 1.4 이상으로 할 필요가 있다. Al/N 이 1.4 미만이면, Al 에 대한 N 이 과잉이 되기 때문에, 프리의 질소가 강 중의 미량의 불순물과 질화물을 형성하고, 2 차 재결정에 있어서의 인히비터 효과를 강하게 하여, Goss 방위의 우선 성장성을 저해할 우려가 있기 때문이다. 바람직한 Al/N 은 2 이상이다.

또한, 본 발명에 사용하는 강 소재는, 상기 성분에 더하여 추가로, 철손을 저감시킬 목적으로, Cr : 0.01 ∼ 0.50 mass％, Cu : 0.01 ∼ 0.50 mass％ 및 P : 0.005 ∼ 0.50 mass％ 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을, 또한, 자속 밀도를 향상시킬 목적으로, Ni : 0.010 ∼ 1.50 mass％, Sb : 0.005 ∼ 0.50 mass％, Sn : 0.005 ∼ 0.50 mass％, Mo : 0.005 ∼ 0.100 mass％, B : 0.0002 ∼ 0.0025 mass％, Nb : 0.0010 ∼ 0.010 mass％ 및 V : 0.001 ∼ 0.010 mass％ 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하고 있어도 된다. 각각의 원소의 첨가량이 상기 하한치보다 적은 경우에는, 자기 특성의 향상 효과가 작고, 한편, 상기 상한치를 초과하는 경우에는, 2 차 재결정립의 발달이 억제되어 자기 특성이 열화하게 되기 때문이다.

상기 성분 이외의 잔부는, Fe 및 불가피적 불순물이지만, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위 내이면, 상기 이외의 성분의 함유를 거절하는 것은 아니다.

다음으로, 본 발명의 방향성 전기 강판의 제조 방법에 대하여 설명한다.

본 발명에 사용하는 강 소재 (슬래브) 는, 상기 성분 조성을 갖는 강을 공지된 정련 프로세스로 용제한 후, 연속 주조법 또는 조괴-분괴 압연법으로, 연속 주조법으로 제조하는 것이 바람직하다. 또한, 100 ㎜ 이하의 두께의 박주편을, 직접 주조법으로 제조해도 된다.

상기 슬래브는, 통상적인 방법으로 소정의 온도로 재가열하여 열간 압연하는데, 상기 재가열 온도는 1250 ℃ 이하의 온도로 하는 것이 비용의 면에서 유리하다. 또한, 상기 슬래브는, 연속 주조 후, 재가열하지 않고 즉시 열간 압연해도 된다. 또한, 박주편의 경우에는, 열간 압연을 생략하여 그대로 이후의 공정에 진행시켜도 된다.

이어서, 상기 열연 후의 강판 (열연판) 에는, 양호한 자기 특성을 얻기 위해서, 열연판 어닐링을 실시한다. 어닐링 온도는, 800 ∼ 1150 ℃ 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 800 ℃ 미만에서는, 열연으로 형성된 밴드 조직이 잔류하고, 정립의 1 차 재결정 조직을 얻는 것이 어렵고, 2 차 재결정의 발달이 저해된다. 한편, 1150 ℃ 를 초과하면, 열연판 어닐링 후의 입경이 지나치게 조대화하고, 역시, 정립의 1 차 재결정 조직을 얻는 것이 어려워지기 때문이다.

상기 열연판 어닐링 후의 강판은, 1 회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 1 회 이상의 냉간 압연에 의해 최종 판 두께의 냉연판으로 한다. 상기 중간 어닐링을 실시하는 경우의 어닐링 온도는, 900 ∼ 1200 ℃ 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 900 ℃ 미만에서는, 재결정립이 미세화하여, 1 차 재결정 조직에 있어서의 Goss 방위핵이 감소하고, 자기 특성의 저하를 초래한다. 한편, 1200 ℃ 를 초과하면, 열연판 어닐링과 동일하게, 입경이 지나치게 조대화하기 때문에, 정립의 1 차 재결정 조직을 얻는 것이 어려워진다.

최종 판 두께로 압연하는 최종 냉간 압연은, 압연시의 강판 온도를 100 ∼ 300 ℃ 로 상승시켜 실시하는 온간 압연을 채용하거나, 냉간 압연의 도중에 100 ∼ 300 ℃ 의 범위에서의 시효 처리를 1 회 또는 복수회 실시하는 것이, 1 차 재결정 집합 조직을 개선하여, 제품판의 자기 특성을 향상시키는 데에 유효하다.

최종 판 두께로 압연한 냉연판은, 그 후, 본 발명에 있어서 가장 중요한 탈탄 어닐링을 실시한다.

이 탈탄 어닐링의 균열 온도 T2 는, 탈탄성을 확보하는 관점에서 820 ∼ 900 ℃ 의 범위로 하는 것이 바람직하다.

탈탄 어닐링의 가열 과정은, 500 ℃ 부터 온도 T1 까지의 가열 속도 R1 을 100 ℃／s 이상으로 할 필요가 있다. 바람직하게는 150 ℃／s 이상이다. 가열 속도가 100 ℃／s 미만에서는, 탈탄 어닐링 후의 1 차 재결정 집합 조직 중의 Goss 방위핵이 충분한 양으로 생성되지 않아, 2 차 재결정립의 세립화에 의한 철손 저감 효과를 충분히 얻을 수 없다.

또한, 급속 가열하는 방법에 대해서는, 상기의 가열 속도가 얻어지면, 특별히 제한은 없지만, 예를 들어, 유도 가열에 의한 방법이나, 강판에 전류를 흘려 가열하는 통전 가열에 의한 방법 등이 제어성의 관점에서는 바람직하다.

또한, 급속 가열을 정지하는 온도 T1 은, 700 ∼ 800 ℃ 사이의 어느 온도이다. 온도 T1 이 700 ℃ 보다 낮으면 급속 가열에 의한 효과가 충분히 얻어지지 않고, 한편, 800 ℃ 보다 높으면 탈탄 불량을 일으키기 쉬워진다. 바람직하게는 700 ∼ 760 ℃ 사이의 어느 온도이다.

또한, 온도 T1 부터 균열 온도 T2 까지의 가열 속도 R2 는 15 ℃／s 이하로 할 필요가 있다. 가열 속도 R2 가 15 ℃／s 보다 크면, 마무리 어닐링으로 형성되는 포스테라이트 피막이 충분히 형성되지 않고, 내박리성이 열화한다. 또한, 가열 속도 R2 는 15 ℃／s 이하이면 되지만, 지나치게 낮아도 탈탄 어닐링이 장시간화하여 경제적으로 불리해지기 때문에, 2 ℃／s 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 5 ∼ 12 ℃／s 의 범위이다.

또한, 탈탄 어닐링 중의 분위기는, 탈탄과 강판 표층에 대한 산화층 형성의 관점에서, 습수소 분위기로 한다. 분위기의 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 는, 탈탄성을 확보하는 것뿐이라면 0.2 ∼ 0.6 의 범위이면 되지만, 본 발명에서는, 양호한 피막의 내박리성을 얻는 관점에서, 0.20 ∼ 0.55 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.25 ∼ 0.40 의 범위이다.

또한, 탈탄 어닐링 후의 편면 당의 산소 겉보기 중량은, 치밀한 산화층을 형성시키고, 마무리 어닐링에서의 질소의 강 중으로의 침입을 방지하는 관점에서는 0.75 g/㎡ 이하로 하는 것이 바람직하고, 한편, 마무리 어닐링으로 형성되는 포스테라이트 피막의 절대량을 확보하여, 피막의 내박리성을 확보하는 관점에서는, 하한을 0.30 g/㎡ 로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 탈탄 어닐링 후의 편면 당의 산소 겉보기 중량은, 0.35 ∼ 0.55 g/㎡ 의 범위이다.

균열 온도 T2 에 이른 후에는, 온도 T2 에서 130 초 정도의 균열 처리를 실시하고, 탈탄을 완료시키는 것이 바람직하다. 단, 상기 균열 처리의 시간은, 전술한 산소 겉보기 중량을 조정할 목적으로 변화시켜도 된다.

또한, 균열 처리시의 분위기의 산소 포텐셜은, 온도 T2 이하일 때의 분위기와 동일한 정도로 하는 것이 바람직하지만, 산소 겉보기 중량을 조절할 목적으로부터, 변화시켜도 된다.

또한, 본 발명에 있어서는, 탈탄 어닐링 중에 형성된 산화 피막의 표층을 환원하여 실리카 SiO₂ 를 형성하고, 마무리 어닐링에 있어서의 포스테라이트 피막의 형성을 촉진시키는 관점에서, 탈탄 어닐링의 균열 처리 후에, 온도 T2 이상 900 ℃ 이하의 온도에서, 분위기의 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 를 0.10 이하의 환원 영역으로 한 환원 어닐링을 5 초 이상 형성하는 것이 바람직하다. 상기 환원 어닐링을 실시하는 타이밍에 대해서는, 특별히 제한은 없지만, 냉각을 개시하기 직전의 탈탄 어닐링 최종 단계에 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 환원 어닐링의 분위기의 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 는 0.08 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

상기 탈탄 어닐링 후의 강판은, 그 후, MgO 를 주체로 하는 어닐링 분리제를 강판 표면에 도포·건조시킨 후, 마무리 어닐링을 실시함으로써, 2 차 재결정 조직을 발달시킴과 함께 포스테라이트 피막을 형성시킨다. 또한, 강판 표면에 대한 어닐링 분리제의 도포는, 통상적으로, 슬러리로서 도포하지만, 수분을 반입하지 않는 정전 도포를 사용하여 실시하는 것도 유효하다.

마무리 어닐링은, 2 차 재결정을 일으키기 위해서, 800 ℃ 이상에서 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 2 차 재결정을 완료시키기 위해서 800 ℃ 이상의 온도에서 20 시간 이상 유지하는 것이 바람직하다. 2 차 재결정을 위한 바람직한 유지 온도는 850 ∼ 950 ℃ 의 범위이다. 또한, 포스테라이트 피막을 형성시키고, 순화 처리를 실시하기 위해서는, 2 차 재결정 완료 후, 1200 ℃ 정도까지 승온하는 것이 바람직하다.

마무리 어닐링 후의 강판은, 그 후, 수세나 브러싱, 산세 등으로, 강판 표면에 잔류한 어닐링 분리제를 제거한 후, 평탄화 어닐링을 실시하여, 형상을 교정하는 것이 철손 저감을 위해서 유효하다.

또한, 강판을 적층하여 사용하는 경우에는, 철손을 개선하기 위해서, 상기 평탄화 어닐링 전 혹은 후에, 강판 표면에 절연 피막을 피성하는 것이 바람직하다. 또한, 철손을 보다 저감시키기 위해서는, 상기 절연 피막은, 강판 표면에 장력을 부여하는 장력 부여형의 것이 바람직하다. 또한, 상기 절연 피막의 피성에 있어서는, 바인더를 개재하여 장력 부여 피막을 도포하는 방법이나, 물리 증착법이나 화학 증착법에 의해 무기물을 강판 표층에 증착시킨 후 도포하는 방법을 채용하면, 피막 밀착성이 우수하고 또한 현저한 철손 저감 효과를 갖는 피막이 얻어진다.

또한, 보다 철손을 저감시키기 위해서는, 자구 세분화 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 자구 세분화하는 방법으로는, 일반적으로 실시되고 있는, 최종 제품판에 롤러 가공 등으로 선상의 홈이나 변형 영역을 형성하거나, 전자빔이나 레이저, 플라즈마 제트 등을 조사하여 선상의 열 변형 영역이나 충격 변형 영역을 도입하는 방법이나, 최종 판 두께로 압연한 냉연판의 표면에, 그 이후의 공정에 있어서 에칭 가공 등으로 홈을 만드는 방법을 사용할 수 있다.

실시예 1

C : 0.05 mass％, Si : 3.2 mass％, Mn : 0.1 mass％, Al : 0.005 mass％, N : 0.0028 mass％, S : 0.0010 mass％ 및 Se : 0.0010 mass％ 를 함유하는 슬래브를 1240 ℃ 로 재가열한 후, 열간 압연하여 판 두께 2.2 ㎜ 의 열연판으로 하고, 1040 ℃ × 60 초의 열연판 어닐링을 실시한 후, 냉간 압연하여 판 두께 0.27 ㎜ 의 냉연 코일로 하였다.

이어서, 상기 냉연 코일을 다양한 가열 조건으로 840 ℃ 까지 가열하고, P_H2O/P_H2 = 0.28 의 습수소 분위기 중에서 840 ℃ × 130 초의 균열 처리하는 탈탄 어닐링을 실시하였다. 이 때, 탈탄 어닐링 후의 강판으로부터 샘플을 채취하고, 연소-적외선 흡수법에 의해, 탈탄 어닐링 후의 탄소 농도를 동정함과 함께, 융해-적외선 흡수법에 의해, 탈탄 어닐링 후의 편면 당의 산소 겉보기 중량을 동정하였다.

이어서, 상기 탈탄 어닐링 후의 강판 표면에 MgO 를 주체로 하는 어닐링 분리제를 도포·건조시킨 후, 840 ℃ 에서 30 시간 유지하여, 2 차 재결정을 완료시키는 마무리 어닐링을 실시하였다.

이어서, 상기 마무리 어닐링 후의 각 코일의 길이 방향 선단, 중간 및 미단으로부터, 압연 방향을 길이 방향으로 하는, 폭 100 ㎜ × 길이 300 ㎜ 의 시험편을, 판 폭 방향을 향하여 각 10 장씩 자르고, JIS C 2550 에 준하여 자속 밀도 1.7T, 여자 주파수 50 ㎐ 에 있어서의 철손 W_17/50 을 측정함과 함께, 시험편을 직경이 상이한 다양한 환봉에 길이 방향으로 권부하고, 강판 표층의 포스테라이트 피막에 박리가 발생하지 않는 최소 직경 (박리 직경) 을 측정하여, 내박리성을 평가하였다.

표 1 에, 상기 탈탄 어닐링에 있어서의 가열 조건, 탈탄 어닐링 후의 편면 당의 산소 겉보기 중량 및 탈탄 어닐링 후의 탄소 농도와, 마무리 어닐링 후의 강판의 철손 W_17/50 및 포스테라이트 피막의 내박리성의 평가 결과를 나타낸다. 또한, 철손 W_17/50 은 코일 선단, 중간, 미단에서 채취한 전체 시험편의 측정치의 평균치이며, 내박리성은 최악치이다. 표 1 로부터, 탈탄 어닐링의 가열 조건이 본 발명에 적합한 강판에서는, 모두 우수한 철손 및 내박리성이 얻어져 있음과 함께, 산소 겉보기 중량을 본 발명의 바람직한 범위 내로 함으로써, 더욱 우수한 철손이 얻어져 있는 것을 알 수 있다.

실시예 2

C : 0.04 mass％, Si : 3.2 mass％, Mn : 0.08 mass％, Al : 0.0070 mass％, N : 0.0035 mass％, S : 0.0010 mass％ 및 Se : 0.0010 mass％ 를 함유하는 슬래브를 1230 ℃ 로 재가열한 후, 열간 압연하여 판 두께 2.2 ㎜ 의 열연판으로 하고, 1040 ℃ × 60 초의 열연판 어닐링을 실시한 후, 냉간 압연하여 최종 판 두께 0.23 ㎜ 의 냉연 코일로 하였다.

이어서, 상기 냉연 코일을 P_H2O/P_H2 = 0.29 의 습수소 분위기 중에서 500 ℃ 부터 온도 T1 (= 710 ℃) 까지의 가열 속도를 150 ℃／s 로 하여 가열하고, 710 ℃ 부터 균열 온도 T2 (= 840 ℃) 까지를 10 ℃／s 로 가열하였다. 그 후, P_H2O/P_H2 = 0.30 의 습수소 분위기 중에서, 840 ℃ × 100 초간의 균열 처리하는 탈탄 어닐링을 실시하고, 또한, 온도 및 분위기의 산소 포텐셜을, 표 2 에 나타낸 바와 같이 다양하게 바꾼 환원 어닐링을 실시하였다.

이어서, 상기 탈탄 어닐링 후의 강판 표면에 MgO 를 주체로 하는 어닐링 분리제를 도포·건조시킨 후, 850 ℃ 에서 30 시간 유지하여, 2 차 재결정을 완료시키는 마무리 어닐링을 실시하였다.

표 2 에, 내박리성 및 철손 W_17/50 의 측정 결과를 병기하였다. 또한, 표 2 에 나타낸 철손 W_17/50 은, 코일 선단, 중간 및 미단에서 채취한 전체 시험편의 측정치의 평균치이며, 또한, 내박리성은 최악치이다. 표 2 로부터, 탈탄 어닐링 후에, 적정한 조건의 환원 어닐링을 형성함으로써, 더욱 양호한 철손 특성과 내박리성이 얻어지는 것을 알 수 있다.

실시예 3

표 3 에 나타낸 성분 조성이 상이한 각종 슬래브를 1250 ℃ 의 온도로 재가열한 후, 열간 압연하여 판 두께 2.2 ㎜ 의 열연판으로 하고, 1040 ℃ × 60 초의 열연판 어닐링을 실시한 후, 냉간 압연하여 최종 판 두께 0.27 ㎜ 의 냉연 코일로 하였다.

이어서, 상기 냉연 코일을 P_H2O/P_H2 = 0.27 의 습수소 분위기 중에서 500 ℃ 부터 온도 T1 (= 710 ℃) 까지의 가열 속도를 180 ℃／s 로 하여 가열하고, 710 ℃ 부터 온도 T2 (= 850 ℃) 까지를 10 ℃／s 로 가열하고, 그 후, P_H2O/P_H2 = 0.28 의 습수소 분위기 중에서, 850 ℃ × 120 초간의 균열 처리하는 탈탄 어닐링을 실시하였다.

이어서, 상기 마무리 어닐링 후의 각 코일의 길이 방향 선단, 중간 및 미단으로부터, 압연 방향을 길이 방향으로 하는, 폭 100 ㎜ × 길이 300 ㎜ 의 시험편을, 판 폭 방향을 향하여 각 10 장씩 자르고, JIS C 2550 에 준하여 자속 밀도 1.7T, 여자 주파수 50 ㎐ 에 있어서의 철손 W_17/50 을 측정하고, 전체 시험편의 평균치를 구하였다.

표 3 에, 상기의 철손 측정 결과를 병기하였다. 표 3 으로부터, 본 발명에 적합한 성분 조성을 갖는 강 소재를 사용함으로써, 우수한 철손 특성의 방향성 전기 강판이 얻어져 있는 것을 알 수 있다.

Claims

C : 0.002 ∼ 0.10 mass％, Si : 2.5 ∼ 6.0 mass％, Mn : 0.010 ∼ 0.8 mass％ 를 함유하고, 또한, Al : 0.010 mass％ 미만, N : 0.0050 mass％ 미만, Se : 0.0030 mass％ 미만 및 S : 0.0050 mass％ 미만을 함유하고, 상기 Al 과 N 의 질량비 Al/N 이 1.4 이상이고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 슬래브를 1250 ℃ 이하의 온도로 재가열한 후, 열간 압연하고, 열연판 어닐링하고, 1 회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2 회 이상의 냉간 압연하고, 탈탄 어닐링하여 강판 표면에 서브 스케일을 형성한 후, 그 강판 표면에 MgO 를 주체로 하는 어닐링 분리제를 도포하고, 마무리 어닐링을 실시하는 일련의 공정으로 이루어지는 방향성 전기 강판의 제조 방법에 있어서,
상기 탈탄 어닐링의 가열 과정에 있어서의 700 ∼ 800 ℃ 사이의 어느 온도를 T1, 820 ∼ 900 ℃ 사이의 어느 온도로 설정된 균열 온도를 T2 라고 했을 때, 500 ℃ ∼ T1 사이의 가열 속도 R1 을 100 ℃／s 이상, T1 ∼ T2 사이의 가열 속도 R2 를 15 ℃／s 이하로 하여 가열하고,
상기 탈탄 어닐링에 있어서의 균열 온도 T2 에 이를 때까지의 분위기의 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 를 0.20 ∼ 0.55 의 범위로 하고,
상기 탈탄 어닐링의 균열 온도 T2 에 도달한 후 800 ℃ 이하로 냉각될 때까지 동안에, 균열 온도 T2 이상 900 ℃ 이하이고 또한 분위기의 산소 포텐셜 P_H2O/P_H2 가 0.08 이하인 시간을 5 초 이상 형성하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기 강판의 제조 방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 탈탄 어닐링 후의 강판 표면의 산소 겉보기 중량을 편면 당 0.30 ∼ 0.75 g/㎡ 로 하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기 강판의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 슬래브는, 상기 성분 조성에 더하여 추가로, Cr : 0.01 ∼ 0.50 mass％, Cu : 0.01 ∼ 0.50 mass％, P : 0.005 ∼ 0.50 mass％, Ni : 0.01 ∼ 1.50 mass％, Sb : 0.005 ∼ 0.50 mass％, Sn : 0.005 ∼ 0.50 mass％, Mo : 0.005 ∼ 0.100 mass％, B : 0.0002 ∼ 0.0025 mass％, Nb : 0.0010 ∼ 0.0100 mass％ 및 V : 0.001 ∼ 0.01 mass％ 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기 강판의 제조 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 슬래브는, 상기 성분 조성에 더하여 추가로, Cr : 0.01 ∼ 0.50 mass％, Cu : 0.01 ∼ 0.50 mass％, P : 0.005 ∼ 0.50 mass％, Ni : 0.01 ∼ 1.50 mass％, Sb : 0.005 ∼ 0.50 mass％, Sn : 0.005 ∼ 0.50 mass％, Mo : 0.005 ∼ 0.100 mass％, B : 0.0002 ∼ 0.0025 mass％, Nb : 0.0010 ∼ 0.0100 mass％ 및 V : 0.001 ∼ 0.01 mass％ 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기 강판의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 냉간 압연 이후의 어느 공정에 있어서, 강판 표면에 자구 세분화 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기 강판의 제조 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 냉간 압연 이후의 어느 공정에 있어서, 강판 표면에 자구 세분화 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기 강판의 제조 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 냉간 압연 이후의 어느 공정에 있어서, 강판 표면에 자구 세분화 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기 강판의 제조 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 냉간 압연 이후의 어느 공정에 있어서, 강판 표면에 자구 세분화 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기 강판의 제조 방법.