KR102771127B1

KR102771127B1 - 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR102771127B1
Application number: KR1020227003293A
Authority: KR
Inventors: 소우이치로 요시자키; 유키노 미야모토; 요시아키 자이젠; 구니히로 센다
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2020-04-28
Publication date: 2025-02-20
Anticipated expiration: 2040-04-28
Also published as: CN114207158A; TWI736255B; MX2022001312A; JPWO2021019859A1; KR20220028054A; TW202106897A; US20220243298A1; WO2021019859A1; EP4006184A1; JP7044165B2; EP4006184A4

Abstract

절연 피막을 얇게 해도, 그 피막의 밀착성이 우수한 무방향성 전기강판을 제공한다. 본 발명의 무방향성 전기강판은, 강판의 적어도 편면에 절연 피막을 갖는 전기강판에 있어서, 상기 절연 피막은, 표면 측 및 지철과의 계면 측의 양방에, 상기 지철에 있어서의 P 농도보다 높은 P 농도의 P 농화층을 갖는다.

Description

무방향성 전기강판 및 그 제조 방법{NON-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}

본 발명은, 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

무방향성 전기강판은, 모터 등의 철심 재료로서 널리 사용되고 있는 연자성 재료의 일종이다. 최근, 전기 자동차나 하이브리드 자동차의 실용화가 진행되고, 모터의 구동 시스템이 발달하여, 모터의 구동 주파수는 해마다 증가하는 경향이 있다. 현재는, 구동 주파수가 수백 ~ 수 kHz 인 것이 일반적으로 되어 있고, 고주파수역에 있어서의 철심의 철손 특성이 중요시되도록 되고 있다. 그 때문에, Si 및 Al 등의 합금 원소를 첨가, 또는 판두께를 저감하는 것 등에 의해, 고주파역에서의 저철손화를 도모해 왔다. 또, 판두께 방향의 Si 농도 분포를 제어하는 것에 의한, 고주파역에서의 철손 특성 개선 기술 등도 검토되어 왔다.

이들 기술 중에서도, 판두께의 저감은, 고주파역에서의 철손의 개선 효과가 매우 크기 때문에, 최근의 전기강판에서는 박판화가 진행되고 있다. 한편으로, 박판화에 의해, 전기강판을 적층하여 제조되는 모터 코어에 있어서의 점적률의 저하가 과제가 되고 있어, 모터를 제조했을 때에 토크가 저하하는 등의 문제가 생기고 있다. 이것은, 강판 표면에 형성되는 절연 피막의 두께는 변하지 않는데, 판두께가 얇아짐으로써, 철심 중에서 차지하는, 절연 피막을 제외한 전기강판 부분의 상대적인 비율이 저하하는 것이 원인이다. 상기와 같은 배경으로부터, 점적률을 저하시키지 않기 위해, 전기강판의 표면에 형성되는 절연 피막에는, 지금까지 이상의 얇기가 요구되고 있다. 절연 피막의 박막화를 만족시키기 위해 여러 가지 기술이 검토되고 있다.

예를 들어, 특허문헌 1 에는, 절연 피막 중에 C 를 20 mg/㎡ 이상 160 mg/㎡ 이하 함유시킴으로써, 절연 피막의 밀착성이 우수한 전기강판을 제조하는 기술이 기재되어 있다.

일본 특허 제3603385호

그러나, 지금까지의 기술에서는, 절연 피막을 얇게 한 경우에는, 강판과 절연 피막의 밀착성이 충분히 확보되지 않고, 판두께가 얇은 전기강판에 있어서의 점적률을 개선하기에는 충분하지 않았다.

본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 절연 피막을 얇게 해도, 그 피막의 밀착성이 우수한 전기강판을, 그 제조 방법과 함께 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명자들은, 상기 과제의 해결을 향해, 절연 피막의 표면, 그리고, 전기강판과 절연 피막의 계면에 있어서의 P (인) 의 농화 상태에 주목하여, 예의 검토를 실시했다. 검토의 결과, 절연 피막에 있어서의, 표면 측, 및, 전기강판을 구성하는 지철과의 계면 측의 양방에 P 를 농화시킴으로써, 절연 피막의 우수한 밀착성이 얻어지는 것을 새롭게 지견하여, 본 발명을 찾아내기에 이르렀다. 이 메커니즘에 대해, 발명자들은 이하와 같이 생각한다. 절연 피막의 표면 측 및 지철과의 계면 측의 양방에 P 가 농화함으로써 피막 자체가 강고해지고, 또한 지철과의 계면 측에서 농화한 P 가 지철 및 절연 피막 간의 바인더로서 작용한다. 이 효과에 의해, 절연 피막 자체가 얇아도, 강고하고 밀착성이 높은 절연 피막을 갖는 전기강판이 얻어진다. 이 효과는, 절연 피막이 유기계, 무기계 혹은 그 혼합인 등, 종류나 구조 등에 의하지 않고 얻을 수 있다.

또한, 절연 피막의 지철과의 계면 측에 P 를 농화시키는 방법으로서, 슬래브로 대표되는 출강 성분에 P 를 0.005 ~ 0.20 질량% 함유시켜 1100 ℃ 이상에서 마무리 어닐링해도 되고, 최종 냉간 압연에 있어서의 압연유에 인산에스테르형의 유화제를 1 % 이상의 농도로 함유하는 압연유를 사용하여, 강판 표면에 P 를 부착시켜도 된다. 나아가서는, 마무리 어닐링과 최종 냉간 압연 사이에 인산 화합물을 5 질량부 이상 함유하는 수용액을 도포·건조시키는 공정을 실시함으로써도, 절연 피막의 지철과의 계면 측에 P 농화층을 형성할 수 있어, 발명의 효과를 얻을 수 있다.

한편, 절연 피막의 표면 측의 P 농화층은, 절연 피막을 형성하는 과정에서, 코팅액에 인산 화합물 등을 1 질량부 이상 첨가한 것을 사용하면, 그 액의 건조 시에 절연 피막의 표면에 P 가 부상하여, 농화층을 형성할 수 있다.

이상의 조합에 의해, 절연 피막의 표면 측 및 지철과의 계면 측의 양방에 P 농화층을 형성함으로써, 절연 피막이 얇아도 피막 밀착성이 우수한 전기강판을 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 요지 구성을 기재한다.

(1) 강판의 적어도 편면에 절연 피막을 갖는 전기강판에 있어서, 상기 절연 피막은, 표면 측 및 지철과의 계면 측의 양방에, 상기 지철에 있어서의 P 농도보다 높은 P 농도의 P 농화층을 갖는 무방향성 전기강판.

(2) 상기 강판은, 질량% 로,

C : 0.010 % 미만,

Si : 1.5 % 이상 10.0 % 이하,

Al : 0.001 % 이상 2.0 % 이하 및

Mn : 0.005 % 이상 1.0 % 이하

를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물의 성분 조성을 갖는, 상기 (1) 에 기재된 무방향성 전기강판.

(3) 상기 강판은, 또한, 질량% 로,

P : 0.005 % 이상 0.20 % 이하

를 함유하는, 상기 (2) 에 기재된 무방향성 전기강판.

(4) 상기 성분 조성은, 또한, 질량% 로,

Sn : 0.002 % 이상 0.10 % 이하,

Mo : 0.005 % 이상 0.10 % 이하,

Sb : 0.005 % 이상 0.30 % 이하,

Cu : 0.01 % 이상 0.50 % 이하,

Cr : 0.01 % 이상 0.50 % 이하,

Ni : 0.010 % 이상 1.0 % 이하

중 1 종 이상을 함유하는, 상기 (2) 또는 (3) 에 기재된 무방향성 전기강판.

(5) 상기 절연 피막은, 상기 지철과의 계면 측에, Fe 의 농화층을 갖는, 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 무방향성 전기강판.

(6) 상기 강판의 두께가 0.20 mm 이하인 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 무방향성 전기강판.

(7) 상기 강판은, Si 농도가 상기 강판의 표면 측으로부터 상기 강판의 중심부 측을 향해 낮아지는 농도 구배를 갖고, 그 농도 구배에 있어서의 강판 표층과 강판 중심층의 Si 농도차가 1.0 ~ 5.0 질량% 인, 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 무방향성 전기강판.

(8) 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 전기강판의 제조 방법으로서, 그 전기강판용 슬래브에, 열간 압연, 냉간 압연, 이어서 마무리 어닐링을 실시하여 마무리 어닐링판으로 하고, 그 마무리 어닐링판의 표면에, 절연 피막을 형성하는 공정에 있어서,

상기 냉간 압연은, 인산에스테르형의 유화제를 1 % 이상 포함하는 압연유를 사용하여 실시하고,

상기 절연 피막의 형성은, 인산 화합물을 1 질량부 이상 함유하는 액을 도포하여 실시하는,

무방향성 전기강판의 제조 방법.

(9) 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 전기강판의 제조 방법으로서, 그 전기강판용 슬래브에, 열간 압연, 냉간 압연, 이어서 마무리 어닐링을 실시하여 마무리 어닐링판으로 하고, 그 마무리 어닐링판의 표면에, 절연 피막을 형성하는 공정에 있어서,

상기 냉간 압연 후 또한 상기 마무리 어닐링 전에, 상기 냉간 압연을 거친 강판의 표면에, 인산 화합물을 5 질량부 이상 포함하는 수용액을 도포 건조시키는 공정을 갖고,

무방향성 전기강판의 제조 방법.

(10) 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 전기강판의 제조 방법으로서, 그 전기강판용 슬래브에, 열간 압연, 냉간 압연, 이어서 마무리 어닐링을 실시하여 마무리 어닐링판으로 하고, 그 마무리 어닐링판의 표면에, 절연 피막을 형성하는 공정에 있어서,

무방향성 전기강판의 제조 방법.

(11) 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 전기강판의 제조 방법으로서, 그 전기강판용 슬래브에, 열간 압연, 냉간 압연, 이어서 마무리 어닐링을 실시하여 마무리 어닐링판으로 하고, 그 마무리 어닐링판의 표면에, 절연 피막을 형성하는 공정에 있어서,

상기 슬래브에 P 를 0.005 ~ 0.20 질량% 함유시키고, 상기 마무리 어닐링의 어닐링 온도를 1100 ℃ 이상으로 하고,

무방향성 전기강판의 제조 방법.

(12) 상기 (11) 에 기재된 전기강판의 제조 방법에 있어서,

상기 냉간 압연은, 인산에스테르형의 유화제를 1 % 이상 포함하는 압연유를 사용하여 실시하는,

무방향성 전기강판의 제조 방법.

(13) 상기 (11) 또는 (12) 에 기재된 전기강판의 제조 방법에 있어서,

상기 냉간 압연 후 또한 상기 마무리 어닐링 전에, 상기 냉간 압연을 거친 강판의 표면에, 인산 화합물을 5 질량부 이상 포함하는 수용액을 도포 건조시키는 공정을 갖는, 무방향성 전기강판의 제조 방법.

(14) 상기 전기강판용 슬래브에, 열간 압연, 냉간 압연, 이어서 마무리 어닐링을 실시하여 마무리 어닐링판으로 하고, 그 마무리 어닐링판의 표면에, 절연 피막을 형성하는 공정에 있어서,

상기 마무리 어닐링 후에 침규 처리를 실시하거나, 또는 상기 마무리 어닐링을 침규 처리를 겸한 마무리 어닐링으로 하는,

상기 (8) 내지 (13) 중 어느 하나에 기재된 무방향성 전기강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 무방향성 전기강판이, 절연 피막의 종류에 의하지 않고, 얇아도 피막 밀착성을 저해하지 않는 절연 피막을 가지므로, 판두께가 얇은 전기강판에 있어서 종래 문제가 되고 있던, 낮은 점적률을 개선하는 것이 가능해진다.

도 1 은 발명예의 GDS 측정 프로파일을 나타내는 도면이다.

본 발명은, 절연 피막이 부착된 무방향성 전기강판에 있어서, 절연 피막이 이하에 나타내는 구성을 갖는 점에 특징이 있고, 절연 피막의 모판이 되는 전기강판은 특별히 한정할 필요는 없고, 전기강의 일반에 따르면 된다.

[절연 피막은, 표면 측 및 지철과의 계면 측의 양방에, 지철에 있어서의 P 농도보다 높은 P 농도의 P 농화층을 갖는다]

절연 피막의 표면 측 및 지철과의 계면 측의 양방에 P 가 농화함으로써, 피막이 강고해지고, 또한 지철과의 계면 측에서 농화한 P 가, 지철과 절연 피막 간의 바인더로서 작용한다. 이 효과에 의해, 절연 피막 자체가 얇아도, 강고하고 밀착성이 높은 절연 피막을 갖는 전기강판이 얻어진다.

또한, 절연 피막 중의 P 의 농화는 글로 방전 발광 분석 장치 (Glow Discharge Spectroscopy : GDS) 를 사용하여, 평가할 수 있다. 본 실시형태에 있어서의 GDS 평가는, 호리바 제작소 제조 GDS-Profiler2 를 사용하여, Ar 가스압 600 Pa, 고주파 출력 35 W 의 조건하에서 실시했지만, 동등의 평가를 실시할 수 있는 장치이면 기종은 불문이다. 여기서, P 농화층의 유무는, 이하와 같이 판단하면 된다.

도 1 에, 본 발명의 요건을 만족하는 절연 피막이 부착된 강판에 있어서의, P 와 Fe 의 GDS 프로파일 측정 결과의 일례를 나타낸다. 먼저, 절연 피막의 지철과의 계면 측이란, Fe 강도가 절연 피막의 표면 측 (바꾸어 말하면, 도 1 의 그래프에 있어서의 분석 깊이의 좌 방향) 을 향해 급격하게 감소하는 영역이다. 여기서, 지철 영역에 있어서의 P 의 브로드 검출 강도를 Ia, 절연 피막 중의 지철과의 계면 측에 있어서의 P 검출 강도 피크값을 Ib, 절연 피막의 표면 측에 있어서의 P 검출 강도 피크값을 Ic 로 한다. 절연 피막의 지철과의 계면 측의 P 농화층이란 하기 식 (1) 을 만족하는 층이며, 절연 피막의 표면 측의 P 농화층이란 하기 식 (2) 를 만족하는 층으로 한다. 또한, 상기의 「지철에 있어서의 P 농도」는, 상기 Ia 로 한다. 따라서, P 농화란 하기 식 (1) 및 식 (2) 의 양방을 만족하는 것으로 한다.

Ib ＞ Ia···(1)

Ic ＞ Ia···(2)

[절연 피막 두께 및 조성]

절연 피막 두께는 2.0 ㎛ 이하가 바람직하다. 막두께가 얇을수록 점적률이 향상되므로, 더욱 바람직하게는 1.0 ㎛ 이하이다. 바람직한 막두께의 하한은 없지만, 형성되는 절연 피막의 종류에 따라 층간의 절연이 확보 가능한 얇기에 그치면 된다. 상기 절연 피막으로서는, 유기 성분만이나 무기 성분만, 유기·무기 복합물 등으로 이루어지는 것을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 유기 성분으로서는, 아크릴계, 아크릴실리콘계, 폴리에스테르계, 에폭시계, 불소계의 수지 등을 들 수 있다. 무기 성분으로서는, 크롬산염계, 중크롬산염계, 붕산염계, 규산염계 등을 들 수 있다. 또, 유기·무기 복합물 (반유기) 로서는, 전술한 유기 성분과 무기 성분의 복합물 등을 들 수 있다.

본 발명의 무방향성 전기강판의 성분 조성은 전기강판의 일반에 따르면 되지만, 바람직한 성분 조성에 대해 이하에 설명한다.

C : 0.010 질량% 미만

C 는, 자기 시효를 일으켜, 자기 특성을 열화시키기 때문에, 함유량은 적을수록 바람직하다. 그러나, 과도한 C 량의 저감은, 제조 비용의 상승을 초래한다. 그래서, C 량은, 자기 시효가 실용상 문제가 되지 않는 0.010 질량% 미만으로 하는 것이 바람직하다. C 량은, 보다 바람직하게는 0.0050 질량% 미만이다.

Si : 1.5 질량% 이상 10.0 질량% 이하

Si 는, 강의 비저항을 높여, 철손 특성을 개선하는 원소이며, 본 발명에서는, 철손 특성 개선 효과를 얻기 위해서는, 1.5 질량% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그러나, Si 를 10.0 질량% 를 초과하여 함유시키면, 포화 자속밀도가 현저하게 저하하여, 모터를 제조한 경우에 오히려 큰 토크의 저하를 초래하도록 된다. 따라서, 본 발명에서는, Si 량은, 1.5 질량% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 2.0 질량% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 10.0 질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 7.0 질량% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 또, Si 량은, 1.5 ~ 10.0 질량% 의 범위로 하는 것이 보다 바람직하고, 2.0 ~ 7.0 질량% 로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 여기에 있어서의 Si 량이란, 판두께 방향에 대한 Si 함유량의 평균값이다.

Al : 0.001 질량% 이상 2.0 질량% 이하

Al 은 Si 와 마찬가지로 강의 비저항을 높이기 때문에, 철손 개선에 유효한 원소이다. 한편으로 Al 을 과잉으로 첨가하면, 포화 자속밀도를 저하시킬 뿐만 아니라, 강 중 N 혹은 응력 제거 어닐링 시의 강판 질화에 의한 N 과 결합되어 AlN 을 석출시키기 때문에, 2.0 질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.50 질량% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 철손의 개선에 유효한 비저항 증가를 얻기 위해서는, Al 량을 0.001 질량% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.002 질량% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 더욱 바람직하게는, Al 량은, 0.002 ~ 0.50 질량% 이다.

Mn : 0.005 질량% 이상 1.0 질량% 이하

Mn 은, 열간 압연 시의 가공성을 개선하기 위해서, 0.005 질량% 이상으로 함유시키는 것이 바람직하고, 1.0 질량% 이하로 함유시키는 것이 바람직하고, 0.005 ~ 1.0 질량% 의 범위에서 함유시키는 것이 보다 바람직하다. Mn 량이 0.005 질량% 미만에서는, 상기 가공성 개선 효과가 작고, 한편, 1.0 질량% 를 초과하면, 포화 자속밀도가 저하하기 때문이다. 보다 바람직하게는, Mn 량은, 0.01 질량% 이상이며, 0.30 질량% 이하이며, 0.010 ~ 0.30 질량% 인 것이 더욱 바람직하다.

P : 0.005 질량% 이상 0.20 질량% 이하

P 는 후술하는 바와 같이, 슬래브 중에 첨가하여 열처리를 실시함으로써, 절연 피막 중의 지철과의 계면 측에 P 농화층을 형성하는 수단의 하나가 된다. 또, 피막에 대한 영향뿐만 아니라, 집합 조직 개선이나 비저항의 증가에 의한 자기 특성의 개선에도 유효하게 작용하므로, P 를 0.005 질량% 이상 함유시키는 것이 바람직하고, 0.030 질량% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 한편으로, P 량은, 0.20 질량% 를 초과하면 급격하게 취화하여, 제조성이나 가공성을 저해하므로, 0.20 질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.10 질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. P 량은, 보다 바람직하게는 0.030 ~ 0.10 질량% 이다.

또, 절연 피막 중의 지철과의 계면 측에 P 농화층을 형성하는 수단으로서는, 인산에스테르형의 유화제를 포함하는 압연유의 사용이나 강판 표면에 인산 화합물을 포함하는 수용액을 도포 건조시키는 것도 들 수 있다. 이 경우에는 반드시 슬래브 중에 P 를 함유시킬 필요는 없지만, 이 경우에 있어서도, 집합 조직을 개선하기 위해서 P 를 0.001 질량% 이상 첨가시키는 것이 바람직하고, 0.10 질량% 이하 첨가시키는 것이 바람직하고, 0.001 ~ 0.10 질량% 첨가시키는 것이 보다 바람직하다.

상기의 적합 기본 성분에 추가하여, 필요에 따라 이하의 성분을 첨가할 수 있다.

Sn : 0.002 질량% 이상, 0.10 질량% 이하； Mo : 0.005 질량% 이상, 0.10 질량% 이하； Sb : 0.005 질량% 이상, 0.30 질량% 이하； Cu : 0.01 질량% 이상, 0.50 질량% 이하； Cr : 0.01 질량% 이상, 0.50 질량% 이하； Ni : 0.010 질량% 이상, 1.0 질량% 이하

상기 성분은 모두, 자기 특성의 개선을 도모하기 위해 첨가하는 것이 유효한 원소이기 때문에, 상기 성분 중 1 종 이상을 각 원소의 하한값 이상으로 첨가하는 것이 더욱 바람직하다. 단, 지나치게 첨가하면, 자기 특성의 열화나 제조성의 악화로 이어지므로, 각각에 나타낸 상한값까지의 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직하다.

[절연 피막의 지철과의 계면 측에 있어서, Fe 의 농화층을 갖는다]

도 1 에 나타낸 예와 같이, 절연 피막의 지철과의 계면 측에 있어서, P 와 함께 Fe 가 농화함으로써, Fe 와 P 의 화합물이 지철과 절연 피막의 바인더로서 작용하여, 전기강판 상에 보다 강고하게 형성된 절연 피막이 된다. 여기서, Fe 농화의 유무는 GDS 에 의해 평가할 수 있고, Fe 의 피크 강도가 얻어지는 분석 깊이와, P 의 피크 강도 Ib 가 얻어지는 분석 깊이의 차가 0.5 ㎛ 이하인 경우에, 절연 피막의 지철과의 계면 측이 Fe 의 농화층을 갖는 것으로 한다.

[전기강판의 두께]

판두께가 얇을수록 점적률의 저하가 문제가 되기 때문에, 판두께가 0.25 mm 이하보다 얇은 경우에 본 발명의 효과가 얻어지기 쉽다. 또한, 본 발명은, 판두께가 0.20 mm 이하일 때에 보다 높은 효과를 발휘한다. 이 효과의 관점에서는 판두께의 하한은 필요없지만, 판두께가 0.05 mm 이하가 되면 코어의 제조에 관련된 타발 등의 비용이 크게 증대하기 때문에, 0.05 mm 초과가 바람직하다.

여기서, 「전기강판의 두께」 또는 간단히 「판두께」에는, 절연 피막의 두께도 포함된다.

[Si 농도가 강판의 표면 측으로부터 강판의 중심부 측을 향해 낮아지는 농도 구배를 갖고, 그 농도 구배에 있어서의 강판 표층과 강판 중심층의 Si 농도차가 1.0 ~ 5.0 질량% 이다]

강판의 판두께 방향으로 Si 농도 구배를 가짐으로써, 고주파에 있어서의 철손의 개선이 가능하다. 이 농도 구배를 실현하기 위한 방법으로서는, 예를 들어, SiCl₄ 함유 분위기 중에서 침규 처리해도 되고, Si 농도가 상이한 재료를 적층하여 사용한 클래드에 의한 제조 방법이어도 된다. 여기서, Si 의 농도차는, 와전류손의 개선 효과를 충분히 얻기 위해, 하한값은 1.0 질량% 로 하는 것이 바람직하고, 1.5 질량% 로 하는 것이 보다 바람직하다. 또, Si 의 농도차는, 히스테리시스손의 열화를 억제하기 위해, 상한값은 5.0 질량% 로 하는 것이 바람직하고, 3.5 질량% 로 하는 것이 보다 바람직하다. 더욱 바람직하게는, Si 의 농도차는, 1.5 ~ 3.5 % 이다.

또한, 「강판 표층」 및 「강판 중심층」은, 구체적으로는, 강판의 양 표면 (절연 피막을 제외한다) 으로부터 각각 판두께 1/3 의 영역을 「강판 표층」으로 하고, 나머지의 판두께 1/3 의 영역을 「강판 중심층」으로 정의한다. 또, 강판 중심층의 Si 농도는, 해당하는 영역에서의 평균 농도로 하고, 강판 표층의 Si 농도는, 양 표면에 있어서 각각 해당하는 영역에서의 평균 농도를, 또한 평균한 값 (바꾸어 말하면, 양 표층의 평균 농도) 으로 한다. 그리고, 상기 평균 농도에 대해서는, EPMA 를 사용하여 판두께 방향의 Si 농도를 측정하고, 그 농도 프로파일로부터 평가할 수 있다.

[제조 방법]

본 발명의 전기강판은, 통상적인 방법에 따라, 전기강판용 슬래브에, 열간 압연, 냉간 압연, 이어서 마무리 어닐링을 실시하여 마무리 어닐링판으로 하고, 그 마무리 어닐링판의 표면에 절연 피막을 형성하는 공정에 의해, 제조할 수 있다.

[절연 피막 중의 지철과의 계면 측에 P 농화층을 형성하는 방법]

절연 피막 중의 지철과의 계면 측에 P 의 농화층을 형성하기 위해서, 상기의 제조 공정에 있어서, 하기 중 어느 처리가 필요하다.

·냉간 압연 시에, 인산에스테르형의 유화제를 1 % 이상 포함하는 압연유를 사용한다

·상기 냉간 압연 후 또한 상기 마무리 어닐링 (또는 침규 처리) 전에, 상기 냉간 압연을 거친 강판의 표면에, 인산 화합물을 5 질량부 이상 포함하는 수용액을 도포 건조시킨다

·슬래브에 P 를 0.005 질량% 이상 0.20 질량% 이하 함유시키고, 마무리 어닐링에서의 어닐링 온도를 1100 ℃ 이상으로 한다

[절연 피막의 표면 측에 P 의 농화층을 형성하는 방법]

또, 절연 피막의 표면 측에 P 의 농화층을 형성하기 위해서, 하기의 처리가 필요하다.

·절연 피막 형성 공정에 있어서, 인산 화합물을 1 질량부 이상 함유하는 액을 도포한다

[침규 처리]

상기 Si 농도차를 형성하기 위해, 추가로, 마무리 어닐링 후에 침규 처리를 실시하거나, 또는 비용 저감의 이유로부터, 상기 마무리 어닐링을 침규 처리를 겸한 마무리 어닐링으로 할 수 있다. 여기서, 침규 처리를 실시하는 경우의 분위기 가스로서는 사염화규소와 질소의 혼합 가스를 사용할 수 있다. 침규 처리를 실시하는 경우의 열처리 온도는 1100 ~ 1300 ℃ 가 바람직하고, 어닐링 시간은 필요한 침규량에 따라 30 ~ 120 초가 바람직하다.

[Fe 농화층을 형성하는 방법]

절연 피막 중에 Fe 농화층을 형성하기 위해서, 침규 처리 온도 혹은 마무리 어닐링 온도를 1000 ℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 고주파에서의 와전류손 저감의 이유로부터 입경을 조대하게 하는 것을 피할 필요가 있으므로, 바람직하게는 1300 ℃ 이하이다.

실시예 1

표 1 에 나타내는 성분의 슬래브를 1200 ℃ 로 가열하고 열간 압연에 의해 1.8 mm 의 열연판을 얻었다. 이어서 1050 ℃ 의 열연판 어닐링을 실시한 후, 냉간 압연에 의해 표 1 에 나타낸 판두께 (제품 판두께) 까지 각각 압연했다. 여기서, 일부의 조건에 있어서, 냉간 압연 시에 인산에스테르형의 유화제로서 아데카 콜 PS807 을 1 % 함유시킨 압연유 (압연유 A 로 한다) 를 사용하고, 다른 조건에서는, 인산에스테르형의 유화제를 포함하지 않는, 일반적인 철용 냉간 압연유 (압연유 B 로 한다) 를 사용했다. 일부의 조건에서는 또한, 냉연 후 마무리 어닐링 전에 인산 화합물을 5 질량부 이상 포함하는 수용액으로서 인산 Al 을 도포 건조시키는 전처리 (前處理) 를 실시하고, 그 유무를 표 1 의 「어닐링 전처리」의 난에 「유」, 「무」로 나타낸다.

이어서, 마무리 어닐링을 20 % H₂-80 % N₂ 건조 분위기에서 1000 ℃ × 10 s 의 조건으로 실시하였다. 또한, 표 1 의 No.21, 23 및 24 는 1100 ℃ × 10 s 의 조건으로, No.25 는 950 ℃ × 10 s 의 조건으로 마무리 어닐링을 실시하였다.

또한, 절연 피막을 형성하기 위해, 크롬산 및 아크릴 수지를 함유하는 유기·무기 복합 도포액에 인산 Mg 를 1 질량부 첨가한 액을 도포한 후, 300 ℃ 에서 베이킹하여 전기강판 제품으로 했다. 또한, 표 1 의 No.22 만, 비교를 위해 도포액에 인산 Mg 를 첨가하고 있지 않다. 이상으로부터 얻은 전기강판 제품에 대해, 점적률, 절연 피막의 밀착성 (피막 박리) 및 철손 W_10/1000 을 평가했다. 점적률은 JIS C 2550-5, 자기 특성은 JIS C 2550-1 에 준한 방법으로 평가했다. 절연 피막의 밀착성 평가는 JIS K 5600-5-6 (크로스컷법) 에 준거하고, 커터 나이프로 강판 표면에 1 mm 간격으로 6 개의 절입을 넣고 셀로판 점착 테이프를 붙인 후, 이것을 떼어냄으로써 피막 박리의 상태를 평가했다. 크로스컷 부분의 면적에 대한 박리 면적의 비율이 10 % 미만이면 양호, 10 % 이상이면 불량으로 했다. 또한 강판 표면의 피막 구조를 GDS 로 평가하고, 상기한 식 1 및 식 2 의 양방을 만족하는지 여부의 판정을 실시하고, 양방을 만족하는 것을 ○, 어느 일방이라도 만족하지 않는 것을 × 로 나타냈다. 또, Fe 의 피크 강도를 갖고, Fe 의 피크 강도와 P 의 피크 강도 Ib 의 깊이의 차가 0.5 ㎛ 이하인 경우에 Fe 의 농화층을 갖는 것 (Fe 피크 : 유) 으로 했다.

표 1 에 결과를 나타낸다. 유기·무기 복합 도포액에 인산 Mg 를 1 질량부 첨가시킨 것의 도포에 추가하여, 인산에스테르형의 유화제로서 아데카 콜 PS807 을 1 % 함유시킨 압연유의 사용, 냉연 후 마무리 어닐링 전에 인산 화합물을 5 질량부 이상 포함하는 수용액으로서 인산 Al 을 도포 건조시키는 전처리, 또는, P 를 0.005 질량% 이상 0.20 질량% 이하 함유시킨 슬래브를 사용하고 또한 1100 ℃ 이상에서의 마무리 어닐링 중 어느 것을 실시한 경우에, 식 1 및 식 2 의 양방을 만족하는 피막 구조가 얻어지고, 결과적으로 양호한 피막 박리 시험 결과가 얻어졌다.

실시예 2

표 2 에 나타낸 성분의 슬래브를 1200 ℃ 로 가열하고 열간 압연에 의해 1.7 mm 의 열연판을 얻었다. 이어서 1050 ℃ 의 열연판 어닐링을 실시한 후, 냉간 압연에 의해 표 2 에 나타낸 판두께 (제품 판두께) 까지 각각 압연했다. 냉간 압연 시에, 인산에스테르형의 유화제로서 아데카 콜 PS807 을 1 % 함유시킨 압연유 (압연유 A) 를 사용했다. 이어서 냉연판에 대해 사염화규소 ＋ N₂ 가스 중에서 1200 ℃ × 60 s 의 열처리를 실시함으로써 침규 처리를 겸한 마무리 어닐링을 실시했다. 이 침규 처리에 있어서, 노 내의 사염화규소 가스 유량을 제어함으로써, 강판 표층에 있어서의 Si 농도 (표층 Si 농도) 를 제어했다. 판두께 방향의 Si 농도 구배는 EPMA 에 의해 확인되었다. 강판의 중심부 측인 강판 중심층에서는 모재의 성분 그대로의 Si 농도이며, 판두께 방향으로, Si 농도가 강판의 표면 측으로부터 강판의 중심부 측을 향해 낮아지는 Si 농도 구배를 갖는 강판이 얻어졌다.

또한, 인산 Al 을 주로 하는 무기 복합 도포액에 인산 Mg 를 1 질량부 첨가한 액을 도포한 후, 320 ℃ 에서 베이킹하여, 전기강판 제품으로 했다. 이상으로부터 얻은 전기강판 제품에 대해 실시예 1 과 동일한 평가를 실시한 결과를 정리하여 표 2 에 나타낸다.

표 2 에 결과를 나타낸다. 실시예 1 과 마찬가지로, 식 1 및 식 2 의 양방을 만족하는 피막 구조를 갖는 무방향성 전기강판에 있어서, 양호한 피막 박리 시험 결과가 얻어졌다. 또한, 침규 처리에 의해, Si 농도차를 1.0 ~ 5.0 질량% 로 함으로써, 철손이 개선되었다.

Claims

강판의 적어도 편면에 절연 피막을 갖는 전기강판에 있어서, 상기 절연 피막은, 표면 측 및 지철과의 계면 측의 양방에, 상기 지철에 있어서의 P 농도보다 높은 P 농도의 P 농화층을 갖는 무방향성 전기강판.
제 1 항에 있어서,
상기 강판은, 질량% 로,
C : 0.010 % 미만,
Si : 1.5 % 이상 10.0 % 이하,
Al : 0.001 % 이상 2.0 % 이하,
Mn : 0.005 % 이상 1.0 % 이하 및
임의 성분으로서, P : 0.005 % 이상 0.20 % 이하, Sn : 0.002 % 이상 0.10 % 이하, Mo : 0.005 % 이상 0.10 % 이하, Sb : 0.005 % 이상 0.30 % 이하, Cu : 0.01 % 이상 0.50 % 이하, Cr : 0.01 % 이상 0.50 % 이하 및 Ni : 0.010 % 이상 1.0 % 이하에서 선택되는 1 종 이상을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물의 성분 조성을 갖는, 무방향성 전기강판.
제 1 항에 있어서,
상기 절연 피막은, 상기 지철과의 계면 측에, Fe 의 농화층을 갖는, 무방향성 전기강판.
제 2 항에 있어서,
상기 절연 피막은, 상기 지철과의 계면 측에, Fe 의 농화층을 갖는, 무방향성 전기강판.
제 1 항에 있어서,
상기 강판은, Si 농도가 상기 강판의 표면 측으로부터 상기 강판의 중심부 측을 향해 낮아지는 농도 구배를 갖고, 그 농도 구배에 있어서의 강판 표층과 강판 중심층의 Si 농도차가 1.0 ~ 5.0 질량% 인, 무방향성 전기강판.
제 2 항에 있어서,
상기 강판은, Si 농도가 상기 강판의 표면 측으로부터 상기 강판의 중심부 측을 향해 낮아지는 농도 구배를 갖고, 그 농도 구배에 있어서의 강판 표층과 강판 중심층의 Si 농도차가 1.0 ~ 5.0 질량% 인, 무방향성 전기강판.
제 3 항에 있어서,
상기 강판은, Si 농도가 상기 강판의 표면 측으로부터 상기 강판의 중심부 측을 향해 낮아지는 농도 구배를 갖고, 그 농도 구배에 있어서의 강판 표층과 강판 중심층의 Si 농도차가 1.0 ~ 5.0 질량% 인, 무방향성 전기강판.
제 4 항에 있어서,
상기 강판은, Si 농도가 상기 강판의 표면 측으로부터 상기 강판의 중심부 측을 향해 낮아지는 농도 구배를 갖고, 그 농도 구배에 있어서의 강판 표층과 강판 중심층의 Si 농도차가 1.0 ~ 5.0 질량% 인, 무방향성 전기강판.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 전기강판의 제조 방법으로서, 그 전기강판용 슬래브에, 열간 압연, 냉간 압연, 이어서 마무리 어닐링을 실시하여 마무리 어닐링판으로 하고, 그 마무리 어닐링판의 표면에, 절연 피막을 형성하는 공정에 있어서,
상기 냉간 압연은, 인산에스테르형의 유화제를 1 % 이상 포함하는 압연유를 사용하여 실시하고,
상기 절연 피막의 형성은, 인산 화합물을 1 질량부 이상 함유하는 액을 도포하여 실시하는,
무방향성 전기강판의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 전기강판의 제조 방법으로서, 그 전기강판용 슬래브에, 열간 압연, 냉간 압연, 이어서 마무리 어닐링을 실시하여 마무리 어닐링판으로 하고, 그 마무리 어닐링판의 표면에, 절연 피막을 형성하는 공정에 있어서,
상기 냉간 압연 후 또한 상기 마무리 어닐링 전에, 상기 냉간 압연을 거친 강판의 표면에, 인산 화합물을 5 질량부 이상 포함하는 수용액을 도포 건조시키는 공정을 갖고,
상기 절연 피막의 형성은, 인산 화합물을 1 질량부 이상 함유하는 액을 도포하여 실시하는,
무방향성 전기강판의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 전기강판의 제조 방법으로서, 그 전기강판용 슬래브에, 열간 압연, 냉간 압연, 이어서 마무리 어닐링을 실시하여 마무리 어닐링판으로 하고, 그 마무리 어닐링판의 표면에, 절연 피막을 형성하는 공정에 있어서,
상기 냉간 압연은, 인산에스테르형의 유화제를 1 % 이상 포함하는 압연유를 사용하여 실시하고,
상기 냉간 압연 후 또한 상기 마무리 어닐링 전에, 상기 냉간 압연을 거친 강판의 표면에, 인산 화합물을 5 질량부 이상 포함하는 수용액을 도포 건조시키는 공정을 갖고,
상기 절연 피막의 형성은, 인산 화합물을 1 질량부 이상 함유하는 액을 도포하여 실시하는,
무방향성 전기강판의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 전기강판의 제조 방법으로서, 그 전기강판용 슬래브에, 열간 압연, 냉간 압연, 이어서 마무리 어닐링을 실시하여 마무리 어닐링판으로 하고, 그 마무리 어닐링판의 표면에, 절연 피막을 형성하는 공정에 있어서,
상기 슬래브에 P 를 0.005 ~ 0.20 질량% 함유시키고, 상기 마무리 어닐링의 어닐링 온도를 1100 ℃ 이상으로 하고,
상기 절연 피막의 형성은, 인산 화합물을 1 질량부 이상 함유하는 액을 도포하여 실시하는,
무방향성 전기강판의 제조 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 전기강판용 슬래브에, 열간 압연, 냉간 압연, 이어서 마무리 어닐링을 실시하여 마무리 어닐링판으로 하고, 그 마무리 어닐링판의 표면에, 절연 피막을 형성하는 공정에 있어서,
상기 마무리 어닐링 후에 침규 처리를 실시하거나, 또는 상기 마무리 어닐링을 침규 처리를 겸한 마무리 어닐링으로 하는,
무방향성 전기강판의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 전기강판용 슬래브에, 열간 압연, 냉간 압연, 이어서 마무리 어닐링을 실시하여 마무리 어닐링판으로 하고, 그 마무리 어닐링판의 표면에, 절연 피막을 형성하는 공정에 있어서,
상기 마무리 어닐링 후에 침규 처리를 실시하거나, 또는 상기 마무리 어닐링을 침규 처리를 겸한 마무리 어닐링으로 하는,
무방향성 전기강판의 제조 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 전기강판용 슬래브에, 열간 압연, 냉간 압연, 이어서 마무리 어닐링을 실시하여 마무리 어닐링판으로 하고, 그 마무리 어닐링판의 표면에, 절연 피막을 형성하는 공정에 있어서,
상기 마무리 어닐링 후에 침규 처리를 실시하거나, 또는 상기 마무리 어닐링을 침규 처리를 겸한 마무리 어닐링으로 하는,
무방향성 전기강판의 제조 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 전기강판용 슬래브에, 열간 압연, 냉간 압연, 이어서 마무리 어닐링을 실시하여 마무리 어닐링판으로 하고, 그 마무리 어닐링판의 표면에, 절연 피막을 형성하는 공정에 있어서,
상기 마무리 어닐링 후에 침규 처리를 실시하거나, 또는 상기 마무리 어닐링을 침규 처리를 겸한 마무리 어닐링으로 하는,
무방향성 전기강판의 제조 방법.