KR102706290B1 - 무방향성 전자 강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

이 무방향성 전자 강판은, 모재의 화학 조성이 Si: 3.7 내지 4.8％를 포함하고, 재결정률이 면적률로 100％ 미만이고, 하기 (i)식 및 (ii)식을 만족시키고, 인장 강도가 700㎫ 초과이다. 4.3≤Si+sol. Al+0.5×Mn≤4.9 … (i) (B₅₀(0°)+2×B₅₀(45°)+B₅₀(90°))/4≥1.57 … (ii)

Description

무방향성 전자 강판 및 그 제조 방법

본 발명은, 무방향성 전자 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

본원은, 2021년 4월 2일에 일본에 출원된 특허 출원 제2021-063642호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 본 명세서에 원용한다.

근년, 지구 환경 문제가 주목받고 있어, 에너지 절약에 대한 대처에 대한 요구는, 더욱 높아져 가고 있다. 에너지 절약에 대한 대처에 대한 요구 중에서도, 전기 기기의 고효율화가 강하게 요구되고 있다. 이 때문에, 모터 또는 발전기 등의 철심 재료로서 널리 사용되고 있는 무방향성 전자 강판에 있어서도, 자기 특성의 향상에 대한 요구가 더욱 강해지고 있다. 전기 자동차 및 하이브리드 자동차용의 구동 모터 그리고 에어컨의 컴프레서용 모터에 있어서는, 그 경향이 현저하다.

상기와 같은 각종 모터의 모터 코어는, 고정자인 스테이터 및 회전자인 로터로 구성된다. 모터 코어를 구성하는 스테이터 및 로터에 요구되는 특성은, 서로 상이한 것이다. 스테이터에는, 우수한 자기 특성(저철손 및 고자속 밀도), 특히 저철손이 요구된다. 한편, 로터에는, 우수한 기계 특성(고강도)과 스테이터 정도는 아니지만 저철손이 요구된다.

스테이터와 로터에서 요구되는 특성이 다르기 때문에, 스테이터용의 무방향성 전자 강판과 로터용의 무방향성 전자 강판을 구분하여 제작함으로써, 원하는 특성을 실현할 수 있다. 그러나, 2종류의 무방향성 전자 강판을 준비하는 것은, 수율의 저하를 야기한다. 따라서, 로터에 요구되는 고강도를 실현하면서, 스테이터에 요구되는 저철손을 실현하기 위해, 강도가 우수하고, 또한, 자기 특성도 우수한 무방향성 전자 강판이, 지금까지 검토되어 왔다.

예를 들어, 특허문헌 1 내지 3에서는, 높은 강도와 우수한 자기 특성을 실현하기 위한 시도가 이루어져 있다.

국제 공개 제2019/017426호 국제 공개 제2020/091039호 국제 공개 제2020/153387호 일본 특허 공개 제2013-91837호 공보 일본 특허 공개 제2002-14691호 공보

그러나, 고강도와 저철손을 양립시킨 무방향성 전자 강판을 실현하기 위해서는, 특허문헌 1 내지 3에서 개시되어 있는 바와 같이, 합금 원소를 다량으로 함유시킬 필요가 있기 때문에, 인성이 저하되어 냉간 압연 시의 파단이 발생하기 쉽다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 이와 같은 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 높은 강도 및 우수한 자기 특성을 갖는 무방향성 전자 강판을 안정적으로 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 하기의 무방향성 전자 강판 및 그 제조 방법을 요지로 한다.

(1) 본 발명의 일 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판은,

모재의 화학 조성이, 질량％로,

C: 0% 초과, 0.0050％ 이하,

Si: 3.7 내지 4.8％,

Mn: 0.05％ 이상 0.50％ 미만,

sol. Al: 0.05 내지 0.45％,

P: 0% 초과, 0.030％ 이하,

S: 0% 초과, 0.0030％ 이하,

N: 0% 초과, 0.0040％ 이하,

Ti: 0％ 초과, 0.0050％ 미만,

Nb: 0％ 이상, 0.0050％ 미만,

Zr: 0％ 이상, 0.0050％ 미만,

V: 0％ 이상, 0.0050％ 미만,

Cu: 0％ 초과, 0.200％ 미만,

Ni: 0％ 초과, 0.500％ 미만,

Sn: 0 내지 0.100％,

Sb: 0 내지 0.100％, 및

잔부: Fe 및 불순물이며,

재결정률이 면적률로 100％ 미만이고,

하기 (i)식 및 (ii)식을 만족시키고,

인장 강도가 700㎫ 초과이다.

4.3≤Si+sol. Al+0.5×Mn≤4.9 … (i)

단, 상기 식 중의 원소 기호는, 각 원소의 함유량(질량％)이다.

(B₅₀(0°)+2×B₅₀(45°)+B₅₀(90°))/4≥1.57 … (ii)

단, 상기 (ii)식의 B₅₀(0°)는, 압연 방향의 자화력 5000A/m에 있어서의 자속 밀도(T), B₅₀(45°)는, 압연 방향으로부터 45° 방향의 자화력 5000A/m에 있어서의 자속 밀도(T), B₅₀(90°)는, 압연 방향으로부터 90° 방향의 자화력 5000A/m에 있어서의 자속 밀도(T)이다.

(2) 상기 (1)에 기재된 무방향성 전자 강판은, 상기 화학 조성이, 질량％로,

Sn: 0.005 내지 0.100％, 및

Sb: 0.005 내지 0.100％

에서 선택되는 1종 또는 2종을 함유해도 된다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 무방향성 전자 강판은, 상기 모재의 표면에 절연 피막을 가져도 된다.

(4) 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판의 제조 방법은, 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 무방향성 전자 강판을 제조하는 방법이며,

질량％로,

C: 0% 초과, 0.0050％ 이하,

Si: 3.7 내지 4.8％,

Mn: 0.05％ 이상 0.50％ 미만,

sol. Al: 0.05 내지 0.45％,

P: 0% 초과, 0.030％ 이하,

S: 0% 초과, 0.0030％ 이하,

N: 0% 초과, 0.0040％ 이하,

Ti: 0％ 초과, 0.0050％ 미만,

Nb: 0％ 이상, 0.0050％ 미만,

Zr: 0％ 이상, 0.0050％ 미만,

V: 0％ 이상, 0.0050％ 미만,

Cu: 0％ 초과, 0.200％ 미만,

Ni: 0％ 초과, 0.500％ 미만,

Sn: 0 내지 0.100％,

Sb: 0 내지 0.100％, 및

잔부: Fe 및 불순물이며,

하기 (i)식을 만족시키는 화학 조성을 갖는 강괴에 대하여,

열간 압연 공정,

판 두께를 1.0㎜ 이하로 압하하는 1차 냉간 압연 공정,

중간 어닐링 공정,

2차 냉간 압연 공정, 및

균열 온도가 700 내지 800℃이고 균열 시간이 1 내지 300sec인 마무리 어닐링 공정을 순서대로 실시한다.

4.3≤Si+sol. Al+0.5×Mn≤4.9 … (i)

단, 상기 식 중의 원소 기호는, 각 원소의 함유량(질량％)이다.

본 발명에 관한 상기 실시 형태에 따르면, 높은 강도 및 우수한 자기 특성을 갖는 무방향성 전자 강판을 안정적으로 얻을 수 있다.

도 1a는 재결정률의 산출 방법을 설명하기 위한 무방향성 전자 강판의 단면도이다.
도 1b는 재결정률의 산출 방법을 설명하기 위한 무방향성 전자 강판의 단면도이다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해, 예의 검토를 행한 결과, 이하의 지견을 얻었다.

Si, Mn 및 sol. Al은, 강의 전기 저항을 상승시켜 와전류손을 저감시키는 효과를 갖는 원소이다. 또한, 이들 원소는, 강의 고강도화에도 기여하는 원소이다.

Si, Mn 및 sol. Al 중에서도, Si는 전기 저항 및 강도의 상승에 가장 효율적으로 기여하는 원소이다. sol. Al은 Si에 다음으로, 전기 저항 및 강도를 상승시키는 효과를 갖는다. 한편, Mn은, Si 및 sol. Al에 비해 전기 저항 및 강도를 상승시키는 효과는 약간 낮다.

이들의 것으로부터, 본 실시 형태에 있어서는, Si, sol. Al 및 Mn의 함유량을 적절한 범위 내로 조정함으로써, 고강도화 및 자기 특성의 향상을 달성한다.

다음에, 상기 Si, sol. Al 및 Mn을 다량으로 함유한 강판의 냉간 압연 시의 인성 개선을 검토하였다.

종래에서는, 강의 고강도를 도모하기 위해 강 중에 Si, sol. Al 및 Mn 등의 합금 원소를 다량으로 함유시키면, 인성이 저하되고, 그 결과, 냉간 압연 시의 파단이 발생하기 쉽다고 하는 문제가 있었다. 따라서 본 발명자는, 합금 원소를 다량으로 함유한 강판(고합금강)의 냉간 압연 시의 인성 개선에 대하여 예의 검토한 결과, 열연판 어닐링을 생략함으로써, 고합금강이라도, 냉연 시의 파단을 억제할 수 있음을 알아냈다. 구체적으로는, 어닐링을 실시하지 않은 열연판을 산세 후에 판 두께를 1㎜ 이하까지 1차 냉간 압연한 후, 중간 어닐링을 행하고, 또한 2차 냉간 압연을 행함으로써, 고합금강에서도 2번의 냉간 압연 시의 인성을 확보할 수 있음을 파악하였다.

2회 냉연법에 관해서는, 지금까지도 검토는 이루어져 왔다. 예를 들어, 특허문헌 4 및 5에서는, 우수한 자기 특성과 높은 강도를 실현하기 위한 시도가 이루어졌다.

그러나, 특허문헌 4에서 개시되어 있는 수단에서는, 결정 입경이 조대하기 때문에, 본 실시 형태가 요구하는 바와 같은 고강도를 얻을 수 없다. 또한, 특허문헌 5에서 개시되는 수단에서는, Si, Mn 및 Al의 함유량이 낮기 때문에, 고강도화의 관점에서 만족할 수 있는 것은 아니다.

따라서 본 발명자들은, 검토를 더 거듭한 결과, 냉간 압연 시의 인성이 우수하고, 높은 강도와 양호한 자기 특성을 갖는 무방향성 전자 강판을 실현하기 위해서는, Si, sol. Al 및 Mn의 함유량을 적절한 범위 내로 조정하고, 2차 냉간 압연 개시 시의 판 두께를 적절하게 제어하고, 또한, 마무리 어닐링 후의 금속 조직을 적절하게 제어하는 것이 중요한 것을 알아냈다.

본 발명은 상기 지견에 기초하여 이루어진 것이다. 이하, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 본 실시 형태에 개시된 구성에만 제한되지 않고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.

1. 전체 구성

본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판은, 높은 강도를 갖고, 또한 우수한 자기 특성을 갖기 때문에, 스테이터 및 로터의 양쪽에 적합하다. 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판의 제조에 있어서는, 냉간 압연 시의 인성이 우수하여, 압연 시의 파단을 억제할 수 있기 때문에 안정적인 제조가 가능하다. 또한, 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판은, 이하에 설명하는 모재(규소 강판)의 표면에 절연 피막을 구비하고 있는 것이 바람직하다.

2. 모재의 화학 조성

본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판의 모재의 화학 조성에 있어서, 각 원소의 한정 이유는 하기와 같다. 또한, 이하의 설명에 있어서 함유량에 대한 「％」는, 「질량％」를 의미한다. 「내지」를 사이에 두고 기재하는 수치 한정 범위에는, 하한값 및 상한값이 그 범위에 포함된다.

C: 0 내지 0.0050％

C(탄소)는, 무방향성 전자 강판의 철손 열화를 야기하는 원소이다. C 함유량이 0.0050％를 초과하면, 무방향성 전자 강판의 철손이 열화되어, 양호한 자기 특성을 얻을 수 없다. 따라서, C 함유량은 0.0050％ 이하로 한다. C 함유량은 0.0040％ 이하인 것이 바람직하고, 0.0035％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.0030％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. C 함유량은 0％여도 된다. 단, 실용 강판에 있어서 C 함유량을 0％로 하는 것은, 제조상 곤란하기 때문에, C 함유량은 0％ 초과로 해도 된다. 또한, C는 무방향성 전자 강판의 고강도화에 기여하기 때문에, 그 효과를 얻고자 하는 경우에는, C 함유량은 0.0005％ 이상인 것이 바람직하고, 0.0010％ 이상인 것이 보다 바람직하다.

Si: 3.7 내지 4.8％

Si(규소)는, 강의 전기 저항을 상승시켜 와전류손을 저감시켜, 무방향성 전자 강판의 고주파 철손을 개선하는 원소이다. 또한, Si는, 고용 강화능이 크기 때문에, 무방향성 전자 강판의 고강도화에도 유효한 원소이다. 이들 효과를 얻기 위해, Si 함유량은 3.7％ 이상으로 한다. Si 함유량은 3.8％ 이상인 것이 바람직하고, 3.9％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 4.0％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 한편, Si 함유량이 과잉이면, 가공성이 현저하게 열화되어, 냉간 압연을 실시하는 것이 곤란해진다. 따라서, Si 함유량은 4.8％ 이하로 한다. Si 함유량은 4.7％ 이하인 것이 바람직하고, 4.6％ 이하인 것이 보다 바람직하다.

Mn: 0.05％ 이상 0.50％ 미만

Mn(망간)은, 강의 전기 저항을 상승시켜 와전류손을 저감하여, 무방향성 전자 강판의 고주파 철손을 개선하기 위해 유효한 원소이다. 또한, Mn 함유량이 너무 낮은 경우에는, 전기 저항의 상승 효과가 작고, 또한 강 중에 미세한 황화물(MnS)이 석출됨으로써, 철손이 열화된다. 그 때문에, Mn 함유량은 0.05％ 이상으로 한다. Mn 함유량은 0.10％ 이상인 것이 바람직하고, 0.15％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, Mn 함유량이 과잉이면, 무방향성 전자 강판의 자속 밀도의 저하가 현저해진다. 따라서, Mn 함유량은 0.50％ 미만으로 한다. Mn 함유량은 0.40％ 이하인 것이 바람직하고, 0.30％ 이하인 것이 보다 바람직하다.

sol. Al: 0.05 내지 0.45％

sol. Al(알루미늄)은, 강의 전기 저항을 상승시킴으로써 와전류손을 저감하여, 무방향성 전자 강판의 고주파 철손을 개선하는 효과를 갖는 원소이다. 또한, sol. Al은, Si 정도는 아니지만, 고용 강화에 의해 무방향성 전자 강판의 고강도화에 기여하는 원소이다. 이들 효과를 얻기 위해, sol. Al 함유량은 0.05％ 이상으로 한다. sol. Al 함유량은 0.10％ 이상인 것이 바람직하고, 0.15％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, sol. Al 함유량이 과잉이면, 인성이 열화되어 냉간 압연 시의 파단의 위험성이 증가한다. 따라서, sol. Al 함유량은 0.45％ 이하로 한다. sol. Al 함유량은 0.40％ 이하인 것이 바람직하고, 0.35％ 이하인 것이 보다 바람직하다.

또한, 본 실시 형태에 있어서 sol.Al이란, 산 가용성 Al을 의미하고, 고용 상태에서 강 중에 존재하는 고용 Al을 나타낸다.

본 실시 형태에 있어서는, Si, sol.Al 및 Mn의 함유량을 적절하게 제어함으로써, 강의 전기 저항을 확보한다. 또한, 강도의 확보의 관점에서도, Si, sol.Al 및 Mn의 함유량을 적절하게 제어할 필요가 있다. 한편, 자속 밀도 및 인성 확보의 관점에서는, Si, sol.Al 및 Mn의 합계 함유량의 상한도 필요로 된다. 그 때문에, Si, sol.Al 및 Mn의 함유량이 각각 상기 범위 내인 것에 더하여, 하기 (i)식을 만족시킬 필요가 있다. 하기 (i)식의 중변의 값은, 강의 전기 저항 및 강도의 확보의 관점에서는, 4.4 이상인 것이 바람직하고, 4.5 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, 하기 (i)식의 중변의 값은, 강의 자속 밀도 및 인성의 확보 관점에서는, 4.8 이하인 것이 바람직하고, 4.7 이하인 것이 보다 바람직하다.

4.3≤Si+sol.Al+0.5×Mn≤4.9 … (i)

단, 상기 식 중의 원소 기호는, 각 원소의 함유량(질량％)이다.

P: 0 내지 0.030％

P(인)는, 불순물로서 강 중에 포함되며, 그 함유량이 과잉이면, 무방향성 전자 강판의 인성이 현저하게 저하된다. 따라서, P 함유량은 0.030％ 이하로 한다. P 함유량은 0.025％ 이하인 것이 바람직하고, 0.020％ 이하인 것이 보다 바람직하다. P 함유량은 0％여도 된다. 또한, P 함유량의 극도의 저감은 제조 비용의 증가를 야기하는 경우가 있기 때문에, P 함유량은 0.003％ 이상인 것이 바람직하고, 0.005％ 이상인 것이 보다 바람직하다.

S: 0 내지 0.0030％

S(황)는, MnS의 미세 석출물을 형성함으로써 철손을 증가시켜, 무방향성 전자 강판의 자기 특성을 열화시키는 원소이다. 따라서, S 함유량은 0.0030％ 이하로 한다. S 함유량은 0.0020％ 이하인 것이 바람직하고, 0.0018％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.0015％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. S 함유량은 0％여도 된다. 또한, S 함유량의 극도의 저감은 제조 비용의 증가를 야기하는 경우가 있기 때문에, S 함유량은 0.0001％ 이상인 것이 바람직하고, 0.0003％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.0005％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.

N: 0 내지 0.0040％

N(질소)은, 강 중에 불가피하게 혼입되는 원소이며, 질화물을 형성하여 철손을 증가시켜, 무방향성 전자 강판의 자기 특성을 열화시키는 원소이다. 따라서, N 함유량은 0.0040％ 이하로 한다. N 함유량은 0.0030％ 이하인 것이 바람직하고, 0.0020％ 이하인 것이 보다 바람직하다. N 함유량은 0％여도 된다. 또한, N 함유량의 극도의 저감은 제조 비용의 증가를 야기하는 경우가 있기 때문에, N 함유량은 0.0005％ 이상인 것이 바람직하다.

Ti: 0％ 이상, 0.0050％ 미만

Ti(티타늄)는, 강 중에 불가피하게 혼입되는 원소이며, 탄소 또는 질소와 결합하여 석출물(탄화물, 질화물)을 형성할 수 있다. 탄화물 또는 질화물이 형성된 경우에는, 이들 석출물 그 자체가 무방향성 전자 강판의 자기 특성을 열화시킨다. 나아가, 탄화물 또는 질화물에 의해 마무리 어닐링 중의 결정립의 성장이 저해되어, 무방향성 전자 강판의 자기 특성을 열화시킨다. 따라서, Ti 함유량은 0.0050％ 미만으로 한다. Ti 함유량은 0.0040％ 이하인 것이 바람직하고, 0.0030％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.0020％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. Ti 함유량은 0％여도 된다. 또한, Ti 함유량의 극도의 저감은 제조 비용의 증가를 야기하는 경우가 있기 때문에, Ti 함유량은 0.0005％ 이상인 것이 바람직하다.

Nb: 0％ 이상, 0.0050％ 미만

Nb(니오븀)는, 탄소 또는 질소와 결합하여 석출물(탄화물, 질화물)을 형성함으로써 고강도화에 기여하는 원소이지만, 이들 석출물 그 자체가 무방향성 전자 강판의 자기 특성을 열화시킨다. 따라서, Nb 함유량은 0.0050％ 미만으로 한다. Nb 함유량은 0.0040％ 이하인 것이 바람직하고, 0.0030％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.0020％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한, Nb 함유량은, 측정 한계 이하인 것이 더욱 바람직하고, 구체적으로는, 0.0001％ 미만인 것이 더욱 바람직하다. Nb 함유량은 낮으면 낮을수록 바람직하기 때문에, Nb 함유량은 0％로 해도 된다.

Zr: 0％ 이상, 0.0050％ 미만

Zr(지르코늄)은, 탄소 또는 질소와 결합하여 석출물(탄화물, 질화물)을 형성함으로써 고강도화에 기여하는 원소이지만, 이들 석출물 그 자체가 무방향성 전자 강판의 자기 특성을 열화시킨다. 따라서, Zr 함유량은 0.0050％ 미만으로 한다. Zr 함유량은 0.0040％ 이하인 것이 바람직하고, 0.0030％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.0020％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한, Zr 함유량은 측정 한계 이하인 것이 더욱 바람직하고, 구체적으로는, 0.0001％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. Zr 함유량은 낮으면 낮을수록 바람직하기 때문에, Zr 함유량은 0％로 해도 된다.

V: 0％ 이상, 0.0050％ 미만

V(바나듐)는, 탄소 또는 질소와 결합하여 석출물(탄화물, 질화물)을 형성함으로써 고강도화에 기여하는 원소이지만, 이들 석출물 그 자체가 무방향성 전자 강판의 자기 특성을 열화시킨다. 따라서, V 함유량은 0.0050％ 미만으로 한다. V 함유량은 0.0040％ 이하인 것이 바람직하고, 0.0030％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.0020％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. V 함유량은 측정 한계 이하인 것이 더욱 바람직하고, 구체적으로는, 0.0001％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. V 함유량은 낮으면 낮을수록 바람직하기 때문에, V 함유량은 0％로 해도 된다.

Cu: 0％ 이상, 0.200％ 미만

Cu(구리)는, 강 중에 불가피하게 혼입되는 원소이다. 의도적으로 Cu를 함유시키면, 무방향성 전자 강판의 제조 비용이 증가한다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서는, Cu는 적극적으로 함유시킬 필요는 없고, 불순물 레벨에서 함유되어도 된다. Cu 함유량은, 제조 공정에 있어서 불가피하게 혼입될 수 있는 최댓값인 0.200％ 미만으로 한다. Cu 함유량은 0.150％ 이하인 것이 바람직하고, 0.100％ 이하인 것이 보다 바람직하다. Cu 함유량은 0％여도 된다. 또한, Cu 함유량의 하한값은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, Cu 함유량의 극도의 저감은 제조 비용의 증가를 야기하는 경우가 있다. 그 때문에, Cu 함유량은 0.001％ 이상인 것이 바람직하고, 0.003％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.005％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.

Ni: 0％ 이상, 0.500％ 미만

Ni(니켈)는, 강 중에 불가피하게 혼입되는 원소이다. 그러나, Ni는, 무방향성 전자 강판의 강도를 향상시키는 원소이기도 하기 때문에, 의도적으로 함유시켜도 된다. 단, Ni는 고가이기 때문에, Ni 함유량은 0.500％ 미만으로 한다. Ni 함유량은 0.400％ 이하인 것이 바람직하고, 0.300％ 이하인 것이 보다 바람직하다. Ni 함유량은 0％여도 된다. 또한, Ni 함유량의 하한값은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, Ni 함유량의 극도의 저감은 제조 비용의 증가를 야기하는 경우가 있다. 그 때문에, Ni 함유량은 0.001％ 이상인 것이 바람직하고, 0.003％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.005％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.

Sn: 0 내지 0.100％

Sb: 0 내지 0.100％

Sn(주석) 및 Sb(안티몬)는, 모재 표면에 편석하여 어닐링 중의 산화 및 질화를 억제함으로써, 무방향성 전자 강판에 있어서 낮은 철손의 확보에 기여하는 유용한 원소이다. 또한, Sn 및 Sb는, 결정립계에 편석하여 집합 조직을 개선하여, 무방향성 전자 강판의 자속 밀도를 높이는 효과도 갖는다. 그 때문에, 필요에 따라서 Sn 및 Sb 중 적어도 한쪽을 함유시켜도 된다. 그러나, 이들 원소의 함유량이 과잉이면, 강의 인성이 저하되어 냉간 압연이 곤란해지는 경우가 있다. 따라서, Sn 및 Sb의 함유량은, 각각 0.100％ 이하로 한다. Sn 및 Sb의 함유량은, 각각 0.060％ 이하인 것이 바람직하다. Sn 및 Sb의 함유량은, 각각 0％여도 된다. 또한, 상기 효과를 확실하게 얻고자 하는 경우에는, Sn 및 Sb 중 적어도 한쪽의 함유량을, 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.010％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판의 모재(규소 강판)의 화학 조성에 있어서, 잔부는 Fe 및 불순물이다. 여기서 「불순물」이란, 강을 공업적으로 제조할 때, 광석, 스크랩 등의 원료, 제조 공정의 다양한 요인에 의해 혼입되는 성분이며, 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판의 특성에 악영향을 주지 않는 범위에서 허용되는 것을 의미한다.

또한, 불순물 원소로서, Cr 및 Mo의 함유량에 관해서는, 본 실시 형태에서는 특별히 규정되는 것은 아니다. 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판에서는, 이들 원소를 각각 0.5％ 이하의 범위에서 함유해도, 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판의 특성에 특별히 영향은 없다. 또한, Ca 및 Mg를 각각 0.002％ 이하의 범위에서 함유해도, 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판의 특성에 특별히 영향은 없다. 희토류 원소(REM)를 0.004％ 이하의 범위에서 함유해도, 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판의 특성에 특별히 영향은 없다. 또한, 본 실시 형태에 있어서 REM이란, Sc, Y 및 란타노이드로 이루어지는 합계 17원소를 가리키고, 상기 REM의 함유량이란, 이들 원소의 합계의 함유량을 가리킨다.

O도 불순물 원소이지만, 0.05％ 이하의 범위에서 함유해도, 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판의 특성에 영향은 없다. O는, 어닐링 공정에 있어서 강 중에 혼입되는 경우도 있기 때문에, 슬래브 단계(즉, 레이들값)의 함유량에 있어서는, 0.01％ 이하의 범위에서 함유해도, 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판의 특성에 특별히 영향은 없다.

또한, 상기 원소 외에, 불순물 원소로서, Pb, Bi, As, B, Se 등의 원소가 포함될 수 있지만, 각각의 함유량이 0.0050％ 이하의 범위이면, 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판의 특성을 손상시키는 것은 아니다.

본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판의 모재의 화학 조성은, ICP 발광 분석법 또는 스파크 방전 발광 분석법을 사용하여 측정하면 된다. 또한, C 및 S는 연소-적외선 흡수법을 사용하고, N은 불활성 가스 연소-열전도도법을 사용하고, O는 불활성 가스 융해-비분산형 적외선 흡수법을 사용하여 측정하면 된다. 또한, 측정 대상이 되는 강판이, 절연 피막 등을 갖고 있는 경우에는, 이들을 미리 제거하고 나서 화학 조성을 측정한다.

3. 재결정률

본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판에 있어서, 강도를 확보하기 위해 모재의 재결정률은, 마무리 어닐링 조건을 조정하여 100％ 미만으로 한다. 완전히 재결정시키면, 전위 밀도가 너무 낮아 원하는 강도가 얻어지지 않는다. 재결정률은 99％ 이하인 것이 바람직하다. 재결정률의 하한은 특별히 규정하지 않지만, 너무 낮으면 철손이 높아지므로, 20％ 이상인 것이 바람직하다. 재결정률은, 강판의 압연 방향에 평행인 단면을 연마하고, 에칭하고, 마이크로 조직을 현출시켜, 재결정립이 차지하는 면적률과 미재결정 영역의 면적률을 측정함으로써 평가할 수 있다.

이하, 재결정률의 측정 방법에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1a 및 도 1b는, 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판의, 압연 방향 및 판 두께 방향에 평행인 단면을 도시한다. 도 1a에 있어서의 「RD」는 압연 방향을 의미하고, 「ND」는 판 두께 방향(즉, 판면에 수직 방향)을 의미한다.

먼저, 조직 관찰면이 압연 방향 및 판 두께 방향에 평행인 단면이 되도록 무방향성 전자 강판으로부터 시험편을 잘라내고, 잘라낸 시험편을 수지에 매립한다. 이어서, 조직 관찰면에 대해, 연마지를 사용한 연마와 버프 연마를 순서대로 실시하여 관찰면을 경면으로 마무리한다. 또한, 도 1a에 도시한 바와 같이, 부식액(나이탈: 5％ 질산에탄올 용액)으로 결정립계를 출현시켜, 조직 관찰면을 광학 현미경에 의해 관찰하고, 재결정률을 이하의 방법에 의해 측정한다.

재결정률은, 도 1a에 도시한 압연 방향(RD)으로 연신한 에칭되지 않는 부분을 미재결정부로 판정하고, 미재결정부를 제외한 부분의 면적률로 정의한다. 구체적으로는, 도 1b에 도시한 바와 같이, 판 두께 방향(ND)으로 20㎛ 피치, 압연 방향(RD)으로 25㎛ 피치로 마련한 메시에 있어서, 미재결정부를 제외한 교점수의 메시 전체 교점수에 대한 비율을 재결정률로 정의한다(하기 식 참조). 단, 동일 시료 내에서도 조직에는 다소의 변동이 있기 때문에, 관찰면 상의 5개소에서 재결정률을 측정하고, 그 평균값을 시험편의 재결정률로 한다. 또한 도 1b 중에 있어서 「○」 표시는, 미재결정부의 메시의 교점을 나타낸다(도 1b의 경우, 미재결정부의 메시의 교점수는 「9」이며, 재결정률은 「95％」이다).

재결정률(％)=100-100(미재결정부의 메시의 교점수/메시의 교점의 총수)

또한, 「재결정」이란 이하와 같이 정의할 수 있다.

냉간 압연에서 강판 내부에 전위 등의 격자 결함이 도입되고, 그것들에서 유래되는 내부 에너지가 강판 내에 축적된다. 그 후, 냉간 압연 후의 강판을 고온에서 유지하면, 원자의 확산이 일어나, 격자 결함이 이동한다. 정부의 부호를 갖는 전위의 합체 소멸이나 안정 배치로의 이동(전위의 재배열)에 의해, 내부 에너지가 감소하려고 한다. 이 현상을 「회복」이라 칭한다. 이때, 광학 현미경 레벨에서는 금속 조직의 변화는 관찰되지 않는다. 도 1a의 미재결정부(점선으로 둘러싼 영역)는, 이 회복 조직이다. 고온의 유지를 더 계속하면, 전위 밀도가 현저하게 낮은 결정립(재결정립)이 새롭게 생성 및 성장함으로써, 재료 내에 축적된 내부에너지가 개방된다. 이 현상이 「재결정」이라 불리고, 도 1a의 미재결정부를 제외한 영역이 재결정 조직이다.

4. 자기 특성

본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판에 있어서, 자기 특성이 우수하다는 것은, 전체 둘레 평균의 철손 W_10/400이 낮고, 전체 둘레 평균의 자속 밀도 B₅₀이 높은 것을 의미한다. 또한, 철손 W_10/400은, 최대 자속 밀도가 1.0T이고 주파수 400Hz라고 하는 조건 하에서 발생하는 철손을 의미하고, 자속 밀도 B₅₀은, 5000A/m의 자장에 있어서의 자속 밀도를 의미한다.

전체 둘레 평균의 특성이란, 압연 방향의 특성, 압연 방향으로부터 45° 방향의 특성 및 압연 방향으로부터 90° 방향의 특성의 평균값을 의미하고, 하기와 같다. 또한, 압연 방향으로부터 90° 방향이란, 판면 내에서 압연 방향에 수직인 방향(즉, 압연 방향 및 판 두께 방향에 대하여 수직인 방향)을 의미한다.

전체 둘레 평균 W_10/400=(W_10/400(0°)+2×W_10/400(45°)+W_10/400(90°))/4

전체 둘레 평균 B₅₀=(B₅₀(0°)+2×B₅₀(45°)+B₅₀(90°))/4

구체적으로는, 철손이 우수하다는 것은, 무방향성 전자 강판의 판 두께가 0.30㎜ 초과, 0.35㎜ 이하에서는 전체 둘레 평균 W_10/400이 40.0W/kg 이하, 0.25㎜ 초과, 0.30㎜ 이하에서는 전체 둘레 평균 W_10/400이 35.0W/kg 이하, 0.20㎜ 초과, 0.25㎜ 이하에서는 전체 둘레 평균 W_10/400이 30.0W/kg 이하, 0.20㎜ 이하에서는 전체 둘레 평균 W_10/400이 25.0W/kg 이하이며, 판 두께에 관계없이 전체 둘레 평균 B₅₀이 1.57T 이상인 경우를 말한다. 여기서, 본 실시 형태에서는, 상기 자기 특성(철손 W_10/400 및 자속 밀도 B₅₀)은, JIS C 2550-1(2011)에 규정되는 엡스타인 시험에 의해, 각 방향의 자기 측정 시험편을 사용하여 측정한다.

또한, 자기 측정 시험편이 작은 경우 등, 엡스타인법에 의한 측정이 곤란한 경우에는, JIS C 2556(2015)에 규정되는 단판 자기 특성 측정법(Single Sheet Tester: SST)에 의해, 엡스타인법의 측정값과 동등하게 되도록 기차 보정한 후에 측정해도 된다.

5. 기계적 특성

본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판에 있어서, 높은 강도를 갖는다는 것은, 압연 방향의 인장(최대) 강도가 700㎫ 초과인 것을 의미한다. 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판은, 인장 강도가 700㎫ 초과이다. 인장 강도는 710㎫ 이상인 것이 바람직하다. 여기서, 인장 강도는, JIS Z 2241(2011)에 준거한 인장 시험을 행함으로써, 측정한다.

본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판에 의하면, 높은 강도와, 우수한 자기 특성을 양립시킬 수 있다. 이것은, 종래와 같은, 단순한 고합금화에서는 이룰 수 없었던 것이다. 본 실시 형태에서는, 강도에 기여하는 합금 원소의 합계 함유량의 적정화(식 (i))에 더하여, 후술하는 제조 방법(특히, 2차 냉간 압연 공정 및 마무리 어닐링 공정)의 조건을 제어함으로써, 높은 강도와 우수한 자기 특성을 양립시킨 무방향성 전자 강판을 달성할 수 있는 것이다.

그 때문에, 본 실시 형태의 무방향성 전자 강판에 의하면, 전기 자동차나 하이브리드 자동차의 구동 모터나 발전기, 에어컨이나 대형 공조기의 컴프레서 모터 등의 회전기의 철심 재료로서 적합하게 사용할 수 있다.

6. 절연 피막

본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판에 있어서는, 모재의 표면에 절연 피막을 갖는 것이 바람직하다. 무방향성 전자 강판은, 코어 블랭크를 펀칭한 후에 적층되고 나서 사용되기 때문에, 모재의 표면에 절연 피막을 마련함으로써, 판간의 와전류를 저감할 수 있어, 코어로서 와전류손을 저감하는 것이 가능해진다.

본 실시 형태에서는, 절연 피막의 종류에 대해서는 특별히 한정되지는 않고, 무방향성 전자 강판의 절연 피막으로서 사용되는 공지의 절연 피막을 사용하는 것이 가능하다. 이와 같은 절연 피막으로서, 예를 들어 무기물을 주체로 하고, 또한 유기물을 포함한 복합 절연 피막을 들 수 있다.

여기서, 복합 절연 피막이란, 예를 들어 크롬산 금속염, 인산 금속염 등의 금속염, 또는, 콜로이달 실리카, Zr 화합물, Ti 화합물 등의 무기물 중 적어도 어느 한쪽을 주체로 하고, 미세한 유기 수지의 입자가 분산되어 있는 절연 피막이다. 특히, 근년 요구가 높아지고 있는 제조 시의 환경 부하 저감의 관점에서는, 인산 금속염, Zr 혹은 Ti의 커플링제를 출발 물질로서 사용한 절연 피막, 또는, 인산 금속염, Zr 혹은 Ti의 커플링제의 탄산염 혹은 암모늄염을 출발 물질로서 사용한 절연 피막이 바람직하게 사용된다.

절연 피막의 부착량은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 편면당 200 내지 1500mg/㎡ 정도로 하는 것이 바람직하고, 편면당 300 내지 1200mg/㎡로 하는 것이 보다 바람직하다. 상기 범위 내의 부착량이 되도록 절연 피막을 형성함으로써, 우수한 균일성을 유지하는 것이 가능해진다. 또한, 절연 피막의 부착량을, 사후적으로 측정하는 경우에는, 공지의 각종 측정법을 이용하는 것이 가능하고, 예를 들어 수산화나트륨 수용액 침지 전후의 질량차를 측정하는 방법, 또는 검량선법을 사용한 형광 X선법 등을 적절히 이용하면 된다.

이상, 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판에 대하여 설명하였지만, 본 실시 형태의 무방향성 전자 강판의 평균 결정 입경은 특별히 한정되지는 않는다. 단, 재결정부의 평균 결정 입경은 10㎛ 내지 30㎛ 정도가 된다.

또한, 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판의 판 두께는 특별히 한정되지는 않는다. 통상, 판 두께가 얇아지면, 철손은 낮아지지만, 제조 비용은 상승한다. 이 점을 근거로 하면, 판 두께가 0.10㎜ 이상이면, 철손이 보다 낮고, 또한, 비용 상승이 억제된다. 또한, 판 두께가 0.35㎜ 이하이면, 낮은 철손을 유지할 수 있다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판의 바람직한 판 두께는, 0.10 내지 0.35㎜이다. 보다 바람직하게는, 0.15 내지 0.30㎜이다.

7. 제조 방법

본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판은, 제조 방법에 대해서는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 상술한 화학 조성을 갖는 강괴에 대하여, 예를 들어 이하에 나타내는 조건에서 열간 압연 공정, 산세 공정, 1차 냉간 압연 공정, 중간 어닐링 공정, 2차 냉간 압연 공정 및 마무리 어닐링 공정을 순서대로 실시함으로써 제조하는 것이 가능하다. 또한, 절연 피막을 모재(규소 강판)의 표면에 형성하는 경우에는, 상기 마무리 어닐링 공정 후에 절연 피막 형성 공정이 행해진다. 이하, 각 공정에 대하여, 상세하게 설명한다.

<열간 압연 공정>

상기 화학 조성을 갖는 강괴(슬래브)를 가열하고, 가열된 강괴에 대하여 열간 압연을 행하여, 열연 강판을 얻는다. 여기서, 열간 압연에 제공할 때의 강괴의 가열 온도에 대해서는, 특별히 규정하는 것은 아니지만, 예를 들어 1050 내지 1250℃로 하는 것이 바람직하다. 또한, 열간 압연 후의 열연 강판의 판 두께에 대해서도, 특별히 규정하는 것은 아니지만, 열간 압연과 그 이후의 공정의 능률을 고려하여, 예를 들어 1.5 내지 3.0㎜ 정도로 하는 것이 바람직하다.

<산세 공정>

열간 압연 공정 후, 열연판 어닐링을 행하지 않고, 산세를 실시한다. 일반적으로, 열간 압연 공정 후에는, 열연판 어닐링을 실시하고 나서 산세를 실시하는 경우가 많다. 그러나, 본 실시 형태와 같은 합금 원소를 많이 포함하는 강의 경우, 열연판 어닐링을 실시하면, 인성이 열화되어, 냉연 시에 파단 등을 초래하는 경우가 있다. 그 때문에, 본 실시 형태에서는 열연판 어닐링은 생략한다. 구체적으로는, 상기 열연판에는, 어닐링을 거치지 않고 산세가 실시되어, 모재의 표면에 생성된 스케일층이 제거된다. 여기서, 산세에 사용되는 산의 농도, 산세에 사용하는 촉진제의 농도, 산세액의 온도 등의 산세 조건은, 특별히 한정되는 것은 아니고, 공지의 산세 조건으로 할 수 있다.

<1차 냉간 압연 공정>

산세 후, 판 두께를 1.0㎜ 이하로 압하한다. 압하 후의 판 두께가 1.0㎜를 초과하면, 2차 냉간 압연 시에 파단할 위험성이 높다. 압하 후의 판 두께는, 0.9㎜ 이하가 바람직하고, 0.8㎜ 이하가 보다 바람직하다.

<중간 어닐링 공정>

1차 냉간 압연 후, 무방향성 전자 강판의 자기 특성을 향상시키는 것을 목적으로 하여, 중간 어닐링을 실시한다. 중간 어닐링에 있어서의 열처리 조건에 대해서는, 특별히 규정하는 것은 아니지만, 예를 들어 1차 냉간 압연판에 대하여, 800 내지 1050℃에서 1 내지 300s간 유지하는 어닐링을 행하는 것이 바람직하다. 중간 어닐링에 있어서의 균열 온도가 너무 낮으면, 전체 둘레 평균의 자속 밀도 B₅₀이 저하될 우려가 있다. 그 때문에, 중간 어닐링에 있어서의 균열 온도는 바람직하게는 800℃ 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 850℃ 이상, 더욱 바람직하게는 900℃ 이상으로 한다. 한편, 중간 어닐링에 있어서의 균열 온도가 너무 높으면, 2차 냉간 압연 시에 파단할 우려가 있다. 그 때문에, 중간 어닐링에 있어서의 균열 온도는 바람직하게는 1050℃ 이하로 하고, 보다 바람직하게는 1040℃ 이하, 더욱 바람직하게는 1030℃ 이하로 한다. 또한, 중간 어닐링에 있어서의 균열 시간이 너무 짧으면 전체 둘레 평균의 자속 밀도 B₅₀이 저하될 우려가 있다. 그 때문에, 중간 어닐링에 있어서의 균열 시간은 바람직하게는 1sec 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 5sec 이상, 더욱 바람직하게는 10sec 이상으로 한다. 한편, 중간 어닐링에 있어서의 균열 시간이 너무 길면, 제조 비용이 증가할 우려가 있다. 따라서, 중간 어닐링에 있어서의 균열 시간은, 300sec 이하로 하는 것이 바람직하고, 200sec 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 100sec로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 중간 어닐링 전에는 1차 냉간 압연 시의 압연유가 부착되어 있으므로, 탈지 처리를 행하는 것이 바람직하다.

<2차 냉간 압연 공정>

상기 중간 어닐링 후에는, 2차 냉간 압연이 실시된다. 철손 저감의 관점에서, 2차 냉간 압연에서는, 모재의 최종 판 두께를 0.35㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 2차 냉간 압연과 마무리 어닐링의 제조 비용의 관점에서는 0.10㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 중간 어닐링이 산화성 분위기에서 행해진 경우에는, 스케일을 제거하고 나서 2차 냉간 압연을 행하는 것이 바람직하다. 또한, 2차 냉간 압연에 있어서의 압하율에 대하여 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어 50％ 이상, 85％ 미만으로 해도 된다.

<마무리 어닐링 공정>

상기 2차 냉간 압연 후에는, 마무리 어닐링이 실시된다. 본 실시 형태에 관한 무방향성 전자 강판의 제조 방법에서는, 마무리 어닐링에는, 연속 어닐링로를 사용한다.

여기서, 마무리 어닐링 조건에 대해서는, 균열 온도를 700 내지 800℃로 하고, 균열 시간을 1 내지 300sec로 한다. 또한, H₂의 비율이 0 내지 100체적％인, H₂ 분위기 혹은 N₂ 분위기 또는 이들의 혼합 분위기(즉, H₂+N₂=100체적％)로 하고, 분위기의 노점을 30℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.

균열 온도가 700℃ 미만인 경우에는, 2차 냉간 압연에서 도입된 전위의 밀도가 너무 높아, 무방향성 전자 강판의 철손 및 자속 밀도가 열화된다. 한편, 균열 온도가 800℃를 초과하는 경우에는, 재결정이 진행되어 무방향성 전자 강판에 있어서 강도 부족이 된다. 균열 온도의 하한은, 바람직하게는 710℃ 이상, 더욱 바람직하게는 720℃ 이상이다. 균열 온도의 상한은, 바람직하게는 800℃ 이하, 더욱 바람직하게는 790℃ 이하이다. 또한, 균열 시간이 1sec 미만이면, 충분히 전위 밀도를 저감할 수 없다. 한편, 균열 시간이 300sec 초과이면, 제조 비용의 증가를 야기한다. 따라서, 균열 시간의 하한은, 바람직하게는 5sec 이상, 보다 바람직하게는 10sec 이상이다. 균열 시간의 상한은, 바람직하게는 200sec 이하, 보다 바람직하게는 100sec 이하이다. 분위기 중의 H₂의 비율은, 보다 바람직하게는 0 내지 90체적％이다. 분위기의 노점은, 자속 밀도를 높이는 관점에서 낮은 쪽이 바람직하다. 분위기의 노점은, 보다 바람직하게는 10℃ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0℃ 이하, 더욱 보다 바람직하게는 -10℃ 이하이다.

<절연 피막 형성 공정>

상기 마무리 어닐링 후에는, 필요에 따라서, 절연 피막 형성 공정이 실시된다. 여기서, 절연 피막의 형성 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니고, 하기에 나타내는 바와 같은 공지의 절연 피막을 형성하는 처리액을 사용하여, 공지의 방법에 의해 처리액의 도포 및 건조를 행하면 된다. 공지의 절연 피막으로서, 예를 들어 무기물을 주체로 하고, 또한 유기물을 포함한 복합 절연 피막을 들 수 있다.

복합 절연 피막이란, 예를 들어 크롬산 금속염, 인산 금속염 등의 금속염, 또는, 콜로이달 실리카, Zr 화합물, Ti 화합물 등의 무기물 중 적어도 어느 한쪽을 주체로 하고, 미세한 유기 수지의 입자가 분산되어 있는 절연 피막이다. 특히, 근년 요구가 높아지고 있는 제조 시의 환경 부하 저감의 관점에서는, 인산 금속염, Zr 혹은 Ti의 커플링제를 출발 물질로서 사용한 절연 피막, 또는, 인산 금속염, Zr 혹은 Ti의 커플링제의 탄산염 혹은 암모늄염을 출발 물질로서 사용한 절연 피막이 바람직하게 사용된다.

절연 피막이 형성되는 모재의 표면은, 처리액을 도포하기 전에, 알칼리 등에 의한 탈지 처리, 또는 염산, 황산, 인산 등에 의한 산세 처리 등, 임의의 전처리를 실시해도 된다. 이들 전처리를 실시하지 않고 마무리 어닐링 후인 채로, 모재의 표면에 처리액을 도포해도 된다.

상기와 같이 하여 얻어지는 본 실시 형태의 무방향성 전자 강판은, 저철손 또한 고강도라고 하는 우수한 특성을 갖기 때문에, 로터 코어의 소재로서 적합하다. 단, 무방향성 전자 강판을 스테이터 코어에 사용하는 경우에는, 철손이 높기 때문에 우수한 모터 효율이 얻어지지 않을 우려가 있다. 그 경우에는, 무방향성 전자 강판을 펀칭 가공하고, 적층하여 모터 코어를 제조한 후, 스테이터 코어에만 응력 제거 어닐링을 실시하는 것이 바람직하다. 응력 제거 어닐링을 실시한 스테이터 코어는, 재결정과 입성장이 진행되어 철손이 저감되기 때문에, 모터 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 실시예에서의 조건은 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 예에 지나지 않고, 본 발명은 이 조건예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에 있어서, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.

실시예

표 1에 나타내는 화학 조성을 갖는 슬래브를 1150℃로 가열한 후, 마무리 온도 850℃, 마무리 판 두께 2.0㎜에서 열간 압연을 실시하고, 650℃에서 권취하여 열연 강판으로 하였다. 얻어진 열연 강판에 있어서, 열연판 어닐링을 행하지 않고, 산세에 의해 표면의 스케일을 제거한 후, 표 2에 나타내는 판 두께가 되도록 1차 냉간 압연을 실시하였다. 다음에, 1차 냉간 압연 후의 강판을 탈지 처리한 후, 950℃에서 40sec의 중간 어닐링을 행하여, 중간 어닐링판을 얻었다. 중간 어닐링판에 대해, 0.20㎜ 두께가 되도록 2차 냉간 압연을 실시하여 냉연 강판으로 하였다. 또한, H₂: 15％, N₂: 85％, 표 2에 나타내는 노점 -30℃의 혼합 분위기에서, 표 2에 나타내는 균열 온도 및 균열 시간에서 마무리 어닐링을 행하였다. 그 후, 절연 피막을 도포하여, 무방향성 전자 강판을 제조하여 시험재로 하였다. 또한, 시험 No.25에 나타내는 바와 같이, 균열 조건을 950℃에서 80초로 하는 열연판 어닐링을 행하는 비교예도 실시하였다.

또한, 상기 절연 피막은, 인산알루미늄 및 입경 0.2㎛의 아크릴-스티렌 공중합체 수지 에멀션으로 이루어지는 절연 피막을 소정 부착량이 되도록 도포하고, 대기 중, 350℃에서 베이킹함으로써 형성하였다.

얻어진 각 시험재에 대하여, 압연 방향, 압연 방향으로부터 45° 방향 및 압연 방향으로부터 90° 방향으로부터 각각 엡스타인 시험편을 채취하고, JIS C 2550-1(2011)에 준거한 엡스타인 시험에 의해, 각 방향의 자기 특성(철손 W_10/400 및 자속 밀도 B₅₀)을 평가하였다. 전체 둘레 평균의 철손 W_10/400이 25.0W/kg 이하, 또한 전체 둘레 평균의 자속 밀도 B₅₀이 1.57T 이상을, 자기 특성이 우수한 것으로 하여 합격으로 판정하였다. 이 조건을 충족하지 않는 경우, 자기 특성이 떨어지는 것으로 하여 불합격으로 판정하였다. 또한, 이 합격 조건으로 한 것은, 각 시험재의 냉연재의 최종 판 두께가 0.20㎜ 이하였기 때문이다.

또한, 각 시험재로부터, JIS Z 2241(2011)에 따라, 긴 변 방향이 강판의 압연 방향과 일치하도록 JIS5호 인장 시험편을 채취하였다. 그리고, 상기 시험편을 사용하여 JIS Z 2241(2011)에 따라 인장 시험을 행하여, 인장 강도를 측정하였다. 인장 강도가 700㎫ 초과인 경우를, 높은 강도를 갖는 것으로 하여 합격으로 판정하였다. 인장 강도가 700㎫ 이하인 경우를, 강도가 떨어지는 것으로 하여 불합격으로 판정하였다. 또한, 각 시험재의 재결정립의 평균 결정 입경은, 10㎛ 내지 30㎛ 정도였다.

상기 엡스타인 시험 및 인장 시험의 결과를 표 2에 함께 나타낸다. 또한, 표 1 및 표 2에 있어서의 밑줄은, 본 발명의 범위 외의 조성인 것을 나타낸다. 또한, 표 1에 나타내는 화학 조성표에 있어서의 "-"는, 대응하는 원소 함유량이, 본 실시 형태에 규정된 유효 숫자(최소 자릿수까지의 수치)에 있어서, 0％인 것을 의미한다.

강판의 화학 조성 및 제조 조건이 본 발명의 규정을 만족시키는 시험 No.2, 4 내지 7, 9, 12, 14, 15, 18 내지 21 및 27 내지 29에서는, 전체 둘레 평균의 철손이 낮고, 전체 둘레 평균의 자속 밀도가 높고, 또한, 700㎫ 초과의 높은 인장 강도를 갖고 있는 것을 알 수 있었다.

그것들에 대하여, 비교예인 시험 No.1, 3, 8, 10, 11, 13, 16, 17, 22 내지 24, 25, 26, 30 및 31에서는, 자기 특성 및 인장 강도 중 적어도 어느 한쪽이 떨어지거나, 인성이 현저하게 열화되어 제조가 곤란해졌다.

구체적으로는, 시험 No.1에서는, Si 함유량이 규정 범위보다 낮기 때문에, 인장 강도가 떨어지는 결과가 되었다. 또한, 시험 번호 No.3에서는, 마무리 어닐링의 균열 온도가 규정 범위보다 낮기 때문에, 철손 및 자속 밀도가 떨어지는 결과가 되었다. 시험 No.8에서는, 마무리 어닐링 온도가 규정 범위를 초과하였기 때문에, 재결정률이 100％가 되어, 인장 강도가 떨어지는 결과가 되었다.

시험 No.10에서는, (i)식을 만족시키지 않아, 자속 밀도가 떨어지는 결과가 되었다. 또한, 시험 번호 11에서는, Mn 함유량이 규정 범위를 초과하였기 때문에, 자속 밀도가 떨어지는 결과가 되었다.

시험 번호 No.13에서는, sol. Al 함유량이 규정 범위를 초과하고, 시험 No.16에서는, (i)식을 만족시키지 않고, 또한, 시험 No.17에서는, 1차 냉간 압연 후의 판 두께가 규정 범위를 초과하였기 때문에, 또한, 시험 No.30에서는, Sn 함유량이 규정 범위를 초과하였기 때문에, 시험 No.31에서는, Sb 함유량이 규정 범위를 초과하였기 때문에, 인성이 열화되어 2차 냉간 압연 시에 파단되어, 인장 강도 및 자기 특성의 측정을 실시할 수 없었다. 시험 No.25에서는, 열연판 어닐링을 행하였기 때문에, 1차 냉간 압연 시에 파단되어, 인장 강도 및 자기 특성의 측정을 실시할 수 없었다.

시험 번호 No.22에서는, (i)식을 만족시키지 않아, 인장 강도 및 철손이 떨어지는 결과가 되었다. 시험 번호 No.23에서는, Mn 함유량이 규정 범위보다 낮고, 시험 번호 No.24에서는, Al 함유량이 규정 범위보다 낮기 때문에, 어느 경우도 철손이 떨어지는 결과가 되었다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면, 높은 강도 및 우수한 자기 특성을 갖는 무방향성 전자 강판을 얻을 수 있다.

Claims (5)

1. 모재의 화학 조성이, 질량％로,
   C: 0% 초과, 0.0050％ 이하,
   Si: 3.7 내지 4.8％,
   Mn: 0.05％ 이상 0.50％ 미만,
   sol. Al: 0.05 내지 0.45％,
   P: 0% 초과, 0.030％ 이하,
   S: 0% 초과, 0.0030％ 이하,
   N: 0% 초과, 0.0040％ 이하,
   Ti: 0％ 초과, 0.0050％ 미만,
   Nb: 0％ 이상, 0.0050％ 미만,
   Zr: 0％ 이상, 0.0050％ 미만,
   V: 0％ 이상, 0.0050％ 미만,
   Cu: 0％ 초과, 0.200％ 미만,
   Ni: 0％ 초과, 0.500％ 미만,
   Sn: 0 내지 0.100％,
   Sb: 0 내지 0.100％, 및
   잔부: Fe 및 불순물이며,
   재결정률이 면적률로 20% 이상 100％ 미만이고,
   하기 (i)식 및 (ii)식을 만족시키고,
   인장 강도가 700㎫ 초과인,
   무방향성 전자 강판.
   4.3≤Si+sol. Al+0.5×Mn≤4.9 … (i)
   단, 상기 식 중의 원소 기호는, 각 원소의 함유량(질량％)이다.
   (B₅₀(0°)+2×B₅₀(45°)+B₅₀(90°))/4≥1.57 … (ii)
   단, 상기 (ii)식의 B₅₀(0°)는, 압연 방향의 자화력 5000A/m에 있어서의 자속 밀도(T), B₅₀(45°)는, 압연 방향으로부터 45° 방향의 자화력 5000A/m에 있어서의 자속 밀도(T), B₅₀(90°)는, 압연 방향으로부터 90° 방향의 자화력 5000A/m에 있어서의 자속 밀도(T)이다.
2. 제1항에 있어서,
   상기 화학 조성이, 질량％로,
   Sn: 0.005 내지 0.100％, 및
   Sb: 0.005 내지 0.100％
   에서 선택되는 1종 또는 2종을 함유하는, 무방향성 전자 강판.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 모재의 표면에 절연 피막을 갖는, 무방향성 전자 강판.
4. 제1항에 기재된 무방향성 전자 강판을 제조하는 방법이며,
   질량％로,
   C: 0% 초과, 0.0050％ 이하,
   Si: 3.7 내지 4.8％,
   Mn: 0.05％ 이상 0.50％ 미만,
   sol. Al: 0.05 내지 0.45％,
   P: 0% 초과, 내지 0.030％ 이하,
   S: 0% 초과, 0.0030％ 이하,
   N: 0% 초과, 0.0040％ 이하,
   Ti: 0％ 초과, 0.0050％ 미만,
   Nb: 0％ 이상, 0.0050％ 미만,
   Zr: 0％ 이상, 0.0050％ 미만,
   V: 0％ 이상, 0.0050％ 미만,
   Cu: 0％ 초과, 0.200％ 미만,
   Ni: 0％ 초과, 0.500％ 미만,
   Sn: 0 내지 0.100％,
   Sb: 0 내지 0.100％, 및
   잔부: Fe 및 불순물이며,
   하기 (i)식을 만족시키는 화학 조성을 갖는 강괴에 대하여,
   열간 압연 공정,
   판 두께를 1.0㎜ 이하로 압하하는 1차 냉간 압연 공정,
   중간 어닐링 공정,
   2차 냉간 압연 공정, 및
   균열 온도가 700 내지 800℃이고 균열 시간이 1 내지 300sec인 마무리 어닐링 공정을 순서대로 실시하고,
   열연판 어닐링을 행하지 않는,
   무방향성 전자 강판의 제조 방법.
   4.3≤Si+sol. Al+0.5×Mn≤4.9 … (i)
   단, 상기 식 중의 원소 기호는, 각 원소의 함유량(질량％)이다.
5. 제2항에 기재된 무방향성 전자 강판을 제조하는 방법이며,
   질량％로,
   C: 0% 초과, 0.0050％ 이하,
   Si: 3.7 내지 4.8％,
   Mn: 0.05％ 이상 0.50％ 미만,
   sol. Al: 0.05 내지 0.45％,
   P: 0% 초과, 0.030％ 이하,
   S: 0% 초과, 0.0030％ 이하,
   N: 0% 초과, 0.0040％ 이하,
   Ti: 0％ 초과, 0.0050％ 미만,
   Nb: 0％ 이상, 0.0050％ 미만,
   Zr: 0％ 이상, 0.0050％ 미만,
   V: 0％ 이상, 0.0050％ 미만,
   Cu: 0％ 초과, 0.200％ 미만,
   Ni: 0％ 초과, 0.500％ 미만,
   Sn: 0.005 내지 0.100％,
   Sb: 0.005 내지 0.100％, 및
   잔부: Fe 및 불순물이며,
   하기 (i)식을 만족시키는 화학 조성을 갖는 강괴에 대하여,
   열간 압연 공정,
   판 두께를 1.0㎜ 이하로 압하하는 1차 냉간 압연 공정,
   중간 어닐링 공정,
   2차 냉간 압연 공정, 및
   균열 온도가 700 내지 800℃이고 균열 시간이 1 내지 300sec인 마무리 어닐링 공정을 순서대로 실시하고,
   열연판 어닐링을 행하지 않는,
   무방향성 전자 강판의 제조 방법.
   4.3≤Si+sol. Al+0.5×Mn≤4.9 … (i)
   단, 상기 식 중의 원소 기호는, 각 원소의 함유량(질량％)이다.