KR20220045223A

KR20220045223A - 무방향성 전기 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20220045223A
Application number: KR1020227008618A
Authority: KR
Inventors: 유키노 미야모토; 요시아키 자이젠; 요시히코 오다
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2019-10-03
Filing date: 2020-09-17
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2040-09-17
Also published as: CN114514332A; WO2021065555A1; CN114514332B; JP7218794B2; KR102691108B1; CA3151160C; CA3151160A1; US20220290287A1; US12018357B2; EP4039832A1; JPWO2021065555A1; EP4039832A4

Abstract

400 ㎐ 정도의 주파수역에 있어서의 철손이 낮은 무방향성 전기 강판을 제공한다. 내층부와 표층부로 이루어지는 무방향성 전기 강판으로서, Si 와, 전체 판두께에 있어서의 평균 함유량으로, C : 0.020 질량％ 이하, Mn : 0.010 질량％ ∼ 2.0 질량％, 및 S : 0.0100 질량％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지며, 상기 표층부에 있어서의 평균 Si 함유량 [Si]₁ 이 2.5 ∼ 7.0 질량％ 이고, 상기 내층부에 있어서의 평균 Si 함유량 [Si]₀ 이 1.5 ∼ 5.0 질량％ 인 성분 조성을 갖고, 상기 표층부가 5 ∼ 50 ㎫ 인 면내 인장 응력을 갖고, 상기 무방향성 전기 강판의 판두께 t 가 0.01 ∼ 0.35 ㎜ 이고, 상기 판두께 t 에 대한 상기 표층부의 합계 두께 t₁ 의 비 t₁/t 가 0.10 ∼ 0.70 이고, 상기 무방향성 전기 강판의 전체 판두께에 있어서의 평균 N 함유량 [N] 이 40 ppm 이하이고, 최대 자속 밀도 : 1.0 T, 주파수 400 ㎐ 에 있어서의 철손 W_10/400 (W/㎏) 과, 상기 판두께 t (㎜) 가 하기 (1) 식을 만족하는 무방향성 전기 강판.
W_10/400 ≤ 8 ＋ 30t … (1)

Description

무방향성 전기 강판 및 그 제조 방법

본 발명은 무방향성 전기 강판에 관한 것으로서, 특히, 고주파역에 있어서의 철손이 낮은 무방향성 전기 강판에 관한 것이다. 또, 본 발명은 상기 무방향성 전기 강판의 제조 방법에 관한 것이다.

전기 자동차나 하이브리드 전기 자동차용 등에 사용되는 모터는, 소형화, 고효율화의 관점에서 고주파역에서의 구동이 행해지고 있다. 그 때문에, 이와 같은 모터의 코어재로서 사용되는 무방향성 전기 강판에는, 고주파역에 있어서의 철손이 낮을 것이 요구된다.

그래서, 고주파역에 있어서의 저철손화를 위해서, Si 나 Al 등의 합금 원소의 첨가나, 판두께의 저감 등 다양한 수법이 검토되어 왔다.

예를 들어, 특허문헌 1 에서는, 강판에 대해서 침규 어닐링을 실시함으로써, 판두께 방향에 있어서의 Si 농도 분포를 제어하는 것이 제안되어 있다.

일본 공개특허공보 평11-293422호

그러나, 특허문헌 1 에서 제안되어 있는 종래의 방법에 의하면, 고주파역에 있어서의 철손에 일정한 개선이 보이지만, 여전히 충분하다고는 할 수 없었다. 구체적으로는, 상기 종래의 방법에서 얻어지는 무방향성 전기 강판을, 히스테리시스손의 영향이 큰 400 ㎐ 정도의 주파수로 구동되는 전기 기기의 철심 재료로서 사용했을 경우, 철손을 충분히 저감할 수 없다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 실상을 감안하여 이루어진 것으로서, 400 ㎐ 정도의 주파수역에 있어서의 철손이 더욱 저감된 무방향성 전기 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하는 방법에 대해서 예의 검토한 결과, 400 ㎐ 정도의 주파수역에 있어서의 철손을 저감하기 위해서는, 강판의 표층부와 내층부의 격자 정수차에 의해서 발생되는 응력을 저감하는 것, 및 불가피 불순물로서 강 중에 함유되는 N 의 평균 함유량을 저감하는 것이 중요한 것을 알아내었다. 본 발명은 상기 지견에 기초하여 이루어진 것으로서, 그 요지 구성은 아래와 같다.

1. Si 함유량이 전체 판두께의 평균 Si 함유량 미만인 영역으로서 정의되는 내층부와, 상기 내층부의 양측에 형성된, Si 함유량이 전체 판두께의 평균 Si 함유량 이상인 영역으로서 정의되는 표층부로 이루어지는 무방향성 전기 강판으로서,

Si 와,

전체 판두께에 있어서의 평균 함유량으로,

C : 0.020 질량％ 이하,

Mn : 0.010 질량％ ∼ 2.0 질량％, 및

S : 0.0100 질량％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지고,

상기 표층부에 있어서의 평균 Si 함유량 [Si]₁ 이 2.5 ∼ 7.0 질량％ 이며,

상기 내층부에 있어서의 평균 Si 함유량 [Si]₀ 이 1.5 ∼ 5.0 질량％ 인 성분 조성을 갖고,

상기 표층부가 5 ∼ 50 ㎫ 의 면내 인장 응력을 갖고,

상기 무방향성 전기 강판의 판두께 t 가 0.01 ∼ 0.35 ㎜ 이고,

상기 판두께 t 에 대한 상기 표층부의 합계 두께 t₁ 의 비 t₁/t 가 0.10 ∼ 0.70 이고,

상기 무방향성 전기 강판의 전체 판두께에 있어서의 평균 N 함유량 [N] 이 40 ppm 이하이고,

최대 자속 밀도 : 1.0 T, 주파수 400 ㎐ 에 있어서의 철손 W_10/400 (W/㎏) 과, 상기 판두께 t (㎜) 가 하기 (1) 식을 만족하는 무방향성 전기 강판.

W_10/400 ≤ 8 ＋ 30t … (1)

2. 상기 성분 조성이, 전체 판두께에 있어서의 평균 함유량으로,

Al : 0.10 질량％ 이하,

P : 0.10 질량％ 이하,

Sn : 0.10 질량％ 이하, 및

Sb : 0.10 질량％ 이하로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개를 추가로 함유하는, 상기 1 에 기재된 무방향성 전기 강판.

3. 추가로, 상기 무방향성 전기 강판의 표면으로부터 판두께의 1/4 의 깊이의 면에 있어서의 방위 분포 함수의 Φ₂ = 45°단면에 있어서, {111} 면 집적도에 대한 {100} 면 집적도의 비 {100}/{111} 이 55 ∼ 90 ％ 인 집합 조직을 갖는, 상기 1 또는 2 에 기재된 무방향성 전기 강판.

4. 상기 성분 조성이, 추가로 하기 (2) 식을 만족하는, 상기 1 ∼ 3 중 어느 한 항에 기재된 무방향성 전기 강판.

[Mn][S] ≤ 0.0030 … (2)

단, [Mn], [S] 는 각각 Mn, S 의 전체 판두께에 있어서의 평균 함유량 (질량％) 이다.

5. 상기 1 ∼ 4 중 어느 한 항에 기재된 무방향성 전기 강판을 제조하는 방법으로서,

Si 함유량이 1.5 ∼ 5.0 질량％ 인 강판에, SiCl₄ 분위기 중, 1000 ℃ 이상, 1300 ℃ 이하의 침규 처리 온도에서 침규 처리를 실시하고,

상기 침규 처리 후의 강판에 N₂ 분위기 중, 950 ℃ 이상, 1300 ℃ 이하의 온도에서 확산 처리를 실시하며,

상기 확산 처리 후의 강판을, 확산 처리 온도부터 900 ℃ 까지의 온도역에 있어서의 평균 냉각 속도 v₁ : 5 ∼ 20 ℃/s, 900 ℃ 부터 100 ℃ 까지의 온도역에 있어서의 평균 냉각 속도 v₂ : 30 ∼ 100 ℃/s 의 조건에서 냉각시키는, 무방향성 전기 강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 400 ㎐ 정도의 주파수역에 있어서의 철손이 더욱 저감된 무방향성 전기 강판을 제공할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 무방향성 전기 강판의 구조를 나타내는 모식도이다.
도 2 는, 무방향성 전기 강판의 판두께 방향에 있어서의, Si 함유량 프로파일의 예를 나타내는 모식도이다.
도 3 은, 판두께 t 에 대한 상기 표층부의 합계 두께 t₁ 의 비 t₁/t 와 철손 W_10/400 (W/㎏) 의 상관을 나타내는 그래프이다.
도 4 는, 면내 인장 응력 (㎫) 과 철손 W_10/400 (W/㎏) 의 상관을 나타내는 그래프이다.
도 5 는, 냉각 공정에 있어서의 확산 처리 온도부터 900 ℃ 까지의 온도역에 있어서의 평균 냉각 속도 v₁ (℃/s) 과 철손 W_10/400 (W/㎏) 의 상관을 나타내는 그래프이다.
도 6 은, 냉각 공정에 있어서의 900 ℃ 부터 100 ℃ 까지의 온도역에 있어서의 평균 냉각 속도 v₂ (℃/s) 와 철손 W_10/400 (W/㎏) 의 상관을 나타내는 그래프이다.
도 7 은, 냉각 공정에 있어서의 900 ℃ 부터 100 ℃ 까지의 온도역에 있어서의 평균 냉각 속도 v₂ (℃/s) 와 무방향성 전기 강판의 전체 판두께에 있어서의 평균 N 함유량 [N] (ppm) 의 상관을 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명을 실시하는 방법에 대해서 구체적으로 설명한다. 또한, 아래의 설명은, 본 발명의 바람직한 실시형태의 예를 나타내는 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

[무방향성 전기 강판]

도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 무방향성 전기 강판의 구조를 나타내는 모식도이다. 또, 도 2 는, 무방향성 전기 강판의 판두께 방향에 있어서의, Si 함유량 프로파일의 예를 나타내는 모식도이다. 도 2 에 있어서의 세로축은 판두께 방향의 위치를 나타내고 있고, 0 이 무방향성 전기 강판의 일방의 표면을, t 가 그 무방향성 전기 강판의 타방의 표면을 각각 나타내고 있다.

도 2 에 나타낸 예에서는, 본 발명의 무방향성 전기 강판 (1) (이하, 간단히「강판」이라는 경우가 있다) 은, 표면으로부터 판두께 중심 방향을 향하여 Si 함유량이 연속적으로 감소되는 Si 함유량 분포를 갖고 있다. 또한, 상기 Si 함유량 분포는, 강판의 판두께 방향 전역에 걸쳐서 Si 함유량이 연속적으로 변화하는 분포여도 되는데, 예를 들어, 강판의 표면측에 있어서, 연속적으로 변화하고, 판두께 중앙부에서는 일정한 Si 함유량 분포여도 된다. 또, 강판 표면 부근의 Si 량이 약간 저하되어 있어도 되고, 요컨대, 전체 판두께의 평균 Si 함유량 미만이 되는 내층부와, 상기 내층부의 양측에 형성된, Si 함유량이 전체 판두께의 평균 Si 함유량 이상이 되는 표층부로 이루어지면 된다.

여기에서, Si 함유량이 전체 판두께의 평균 Si 함유량 이상인 영역을 표층부, Si 함유량이 전체 판두께의 평균 Si 함유량 미만인 영역을 내층부로 정의하면, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 무방향성 전기 강판 (1) 은, 내층부 (10) 와, 내층부 (10) 의 양측에 형성된 표층부 (20) 로 이루어진다고 할 수 있다.

[성분 조성]

먼저, 본 발명의 무방향성 전기 강판의 성분 조성에 대해서 설명한다. 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 무방향성 전기 강판은, Si, C, Mn, 및 S 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는다. 또한, 아래의 설명에 있어서, 각 원소의 함유량을 나타내는「％」는, 특별히 언급하지 않는 한「질량％」를 나타내는 것으로 한다. 또, 아래의 설명에 있어서, Si 를 제외한 각 원소의 함유량은, 강판의 전체 판두께에 있어서의 당해 원소의 평균 함유량을 가리키는 것으로 한다.

C : 0.020 ％ 이하

C 는 자기 특성에 대해서 유해한 원소로서, C 함유량이 0.020 ％ 를 초과하면 자기 시효에 의해서 철손이 현저하게 증대된다. 따라서, C 함유량은 0.020 ％ 이하로 한다. 한편, 자기 특성의 관점에서는 C 함유량이 낮으면 낮을수록 바람직하기 때문에, C 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 과도한 저감은 제조 비용의 증가를 초래하는 점에서, C 함유량은 0.0001 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.001 ％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

Mn : 0.010 ％ ∼ 2.0 ％

Mn 은 열간 가공성을 개선하는 데 유효한 원소이다. 또, Mn 은 강판의 고유 저항을 증가시키고, 그 결과, 철손을 저감하는 효과를 갖는다. 상기 효과를 얻기 위해서, Mn 함유량을 0.010 ％ 이상으로 한다. 한편, Mn 함유량이 2.0 ％ 를 초과하면 제조성의 저하 및 비용의 상승을 초래한다. 그 때문에, Mn 함유량은 2.0 ％ 이하로 한다.

S : 0.0100 ％ 이하

S 는, 미세한 석출물의 형성 및 입계에 대한 편석에 의해서, 철손을 증대시킨다. 그 때문에, S 함유량은 0.0100 ％ 이하로 한다. 한편, 철손의 관점에서는 S 함유량이 낮으면 낮을수록 바람직하기 때문에, S 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 과도한 저감은 제조 비용의 증가를 초래하는 점에서, S 함유량은 0.0001 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

[Si]₁ : 2.5 ∼ 7.0 ％

Si 는, 강판의 전기 저항을 높이고, 와전류손을 저감하는 작용을 갖는 원소이다. 표층부의 평균 Si 함유량 ([Si]₁) 이 2.5 ％ 미만이면, 효과적으로 와전류손을 저감할 수 없다. 그 때문에, 표층부에 있어서의 평균 Si 함유량은 2.5 ％ 이상, 바람직하게는 3.0 ％ 이상, 보다 바람직하게는 3.5 ％ 초과로 한다. 한편, 표층부에 있어서의 평균 Si 함유량이 7.0 ％ 를 초과하면, 포화 자화의 저하에 의해서 자속 밀도가 저하되는 것에 추가하여, 무방향성 전기 강판의 제조성이 저하된다. 그 때문에, 표층부에 있어서의 평균 Si 함유량은 7.0 ％ 이하, 바람직하게는 6.5 ％ 미만, 보다 바람직하게는 6.0 ％ 이하로 한다. 또한, 표층부에 있어서의 평균 Si 함유량이 2.5 ∼ 7.0 ％ 라는 것은, 무방향성 전기 강판의 일방의 면에 있어서의 표층부 (제 1 표층부) 에 있어서의 평균 Si 함유량이 2.5 ∼ 7.0 ％ 이며, 또한 그 무방향성 전기 강판의 타방의 면에 있어서의 표층부 (제 2 표층부) 에 있어서의 평균 Si 함유량이 2.5 ∼ 7.0 ％ 인 것을 의미한다. 제 1 표층부에 있어서의 평균 Si 함유량과 제 2 표층부에 있어서의 평균 Si 함유량은 동일해도 되고, 상이해도 된다.

[Si]₀ : 1.5 ∼ 5.0 ％

내층부에 있어서의 평균 Si 함유량 ([Si]₀) 이 1.5 ％ 미만이면 와전류손이 증가된다. 그 때문에, 내층부에 있어서의 평균 Si 함유량은 1.5 ％ 이상으로 한다. 한편, 내층부에 있어서의 평균 Si 함유량이 5.0 ％ 를 초과하면, 모터 코어의 타발 (打拔) 시에 코어가 균열되는 등의 문제가 발생된다. 그 때문에, 내층부에 있어서의 평균 Si 함유량은 5.0 ％ 이하, 바람직하게는 4.0 ％ 이하로 한다.

본 발명의 일 실시형태에서는, 무방향성 전기 강판이, 상기 원소를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는다.

[임의 첨가 성분]

본 발명의 다른 실시형태에 있어서는, 상기 성분 조성이, 추가로 임의적으로, Al, P, Sn, 및 Sb 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개를, 아래에 기재하는 함유량으로 함유할 수 있다. 또한, 아래에 기재하는 각 원소의 함유량은, 강판의 전체 판두께에 있어서의 당해 원소의 평균 함유량을 가리키는 것으로 한다.

Al : 0.10 ％ 이하

Al 은 강판의 고유 저항을 증가시키는 작용을 갖는 원소로서, Al 을 첨가함으로써 철손을 더욱 저감할 수 있다. 그러나, Al 함유량이 0.10 ％ 를 초과하면 제조성의 저하 및 비용의 상승을 초래한다. 그 때문에, Al 을 첨가할 경우, Al 함유량은 0.10 ％ 이하로 한다. 한편, Al 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, Al 을 첨가할 경우, 첨가 효과를 높인다는 관점에서는, Al 함유량을 0.01 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

P : 0.10 ％ 이하

P 를 첨가함으로써, 집합 조직을 크게 개선하고, 자속 밀도를 더욱 향상시킴과 함께 히스테리시스손을 더욱 저하시킬 수 있다. 또, P 를 첨가함으로써, 고온 어닐링시에 있어서의 강판의 질화를 억제하여, 철손의 증가를 더욱 억제할 수 있다. 그러나, P 함유량이 0.10 ％ 를 초과하면 효과가 포화되는 것에 추가하여, 제조성의 저하를 초래한다. 그 때문에, P 를 첨가할 경우, P 함유량은 0.10 ％ 이하로 한다. 한편, P 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, P 의 첨가 효과를 높인다는 관점에서는, P 함유량을 0.001 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Sn : 0.10 ％ 이하

P 와 마찬가지로, Sn 을 첨가함으로써, 집합 조직을 크게 개선하고, 자속 밀도를 더욱 향상시킴과 함께 히스테리시스손을 더욱 저하시킬 수 있다. 또, Sn 을 첨가함으로써, 고온 어닐링시에 있어서의 강판의 질화를 억제하여, 철손의 증가를 더욱 억제할 수 있다. Sn 함유량이 0.10 ％ 를 초과하면 효과가 포화되는 것에 추가하여, 제조성의 저하 및 비용의 상승을 초래한다. 그 때문에, Sn 을 첨가할 경우, Sn 함유량은 0.10 ％ 이하로 한다. 한편, Sn 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, Sn 의 첨가 효과를 높인다는 관점에서는, Sn 함유량을 0.001 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Sb : 0.10 ％ 이하

P 및 Sn 과 마찬가지로, Sb 를 첨가함으로써, 집합 조직을 크게 개선하고, 자속 밀도를 더욱 향상시킴과 함께 히스테리시스손을 더욱 저하시킬 수 있다. 또, Sb 를 첨가함으로써, 고온 어닐링시에 있어서의 강판의 질화를 억제하여, 철손의 증가를 더욱 억제할 수 있다. Sb 함유량이 0.10 ％ 를 초과하면 효과가 포화되는 것에 추가하여, 제조성의 저하 및 비용의 상승을 초래한다. 그 때문에, Sb 를 첨가할 경우, Sb 함유량은 0.10 ％ 이하로 한다. 한편, Sb 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, Sb 의 첨가 효과를 얻는다는 관점에서는, Sb 함유량을 0.001 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

[Mn][S] ≤ 0.0030

Mn 과 S 를 함유하는 강에서는, 1000 ℃ 미만 등의 비교적 저온에서의 어닐링 중에 MnS 가 석출된다. 그리고, 석출된 MnS 에 의해서 결정립 성장이 저해되어, 최종적으로 얻어지는 무방향성 전기 강판의 결정립 사이즈가 작아지고, 그 결과, 히스테리시스손이 증가된다. 이에 비해서, 본 발명에서는 1000 ℃ 이상의 비교적 고온에서 침규 처리를 행하기 때문에, MnS 가 고용되어 입성장을 촉진할 수 있다. 그러나, Mn 의 평균 함유량과 S 의 평균 함유량의 곱 [Mn][S] 가 0.0030 을 초과하면, 석출된 그대로의 MnS 에 의해서 침규 처리시의 입성장이 저해되어, 히스테리시스손이 증가된다. 따라서, 침규 처리 중의 MnS 의 석출에서 기인하는 히스테리시스손의 증가를 억제한다는 관점에서는, 상기 성분 조성이, 추가로 하기의 식의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

[Mn][S] ≤ 0.0030

단, [Mn], [S] 는 각각 Mn, S 의 전체 판두께에 있어서의 평균 함유량 (질량％) 이다. 한편, [Mn][S] 의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 제조성 및 비용의 관점에서, 0.000005 이상으로 하는 것이 바람직하다.

[판두께]

무방향성 전기 강판이 지나치게 얇으면, 냉간 압연이나 어닐링 등의 제조 과정에 있어서의 취급이 곤란해져, 제조 비용이 증대된다. 그 때문에, 무방향성 전기 강판의 판두께 t 는 0.01 ㎜ 이상으로 한다. 한편, 무방향성 전기 강판이 지나치게 두꺼우면, 와전류손이 커져 전체 철손이 증가된다. 그 때문에, t 는 0.35 ㎜ 이하로 한다.

[t₁/t]

다음으로, 무방향성 전기 강판의 판두께 t 에 대한 표층부의 합계 두께 t₁ 의 비 t₁/t (복층비) 가 자기 특성에 주는 영향에 대해서 검토하기 위해서, t₁/t 가 상이한 무방향성 전기 강판을 아래의 순서로 제작하고, 그 자기 특성을 평가하였다. 여기에서,「표층부의 합계 두께」란, 무방향성 전기 강판의 양면에 형성되어 있는 표층부의 두께의 합을 가리킨다. 또, 표층부란, 상기 서술한 바와 같이, Si 함유량이 전체 판두께의 평균 Si 함유량 이상인 영역으로서 정의된다.

먼저, C : 0.005 ％, Si : 2.0 ％, Mn : 0.05 ％, S : 0.001 ％, Sn : 0.04 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 열간 압연하여 열연 강판으로 하였다. 상기 열연 강판에 대해서, 950 ℃ × 30 s 의 열연판 어닐링을 실시하고, 그 후, 상기 열연판 어닐링 후의 강판을 냉간 압연하여, 판두께 : 0.2 ㎜ 의 냉연 강판으로 하였다. 다음으로, 상기 냉연 강판에, SiCl₄ 분위기 중, 침규 처리 온도 1200 ℃ 에서 침규 처리를 실시하여, 강판 표면에 Si 를 퇴적시킨 후에, N₂ 분위기 중, 확산 처리 온도 1200 ℃ 에서 확산 처리를 행하여 표층부 평균 Si 함유량 [Si]₁ 을 4.0 ％, 내층부 평균 Si 함유량 [Si]₀ 을 2.2 ％ 로 하였다. 그 후, 상기 확산 처리 온도부터 900 ℃ 까지의 온도역에 있어서의 평균 냉각 속도 v₁ : 15 ℃/s, 900 ℃ 부터 100 ℃ 까지의 온도역에 있어서의 평균 냉각 속도 v₂ : 40 ℃/s 의 조건에서, 100 ℃ 이하까지 냉각시켰다. 얻어진 무방향성 전기 강판에 있어서의 비 t₁/t 는 0.05 ∼ 0.80 이었다.

얻어진 무방향성 전기 강판의 각각으로부터 시험편을 채취하여, 엡스타인 시험을 행하여 최대 자속 밀도 : 1.0 T, 주파수 400 ㎐ 에 있어서의 철손 W_10/400 (W/㎏) 을 평가하였다. 구체적인 평가 방법은, 실시예에 기재한 방법과 동일하게 하였다.

도 3 에, t₁/t 와 W_10/400 (W/㎏) 의 상관을 나타낸다. 이 결과로부터, t₁/t 가 0.10 ∼ 0.70 인 경우에 철손이 크게 저하되어 있는 것을 알 수 있다. 이 철손의 저하는, 아래의 이유에 의하는 것으로 생각된다. 먼저, t₁/t 가 0.10 미만인 경우, 고저항인 표층부의 비율이 낮기 때문에, 표층부에 집중되는 와전류를 효과적으로 저감할 수 없다. 한편, t₁/t 가 0.70 을 초과할 경우에는 표층부와 내층부의 투자율차가 작아지기 때문에, 내층부에까지 자속이 침투하여, 내층부로부터도 와전류손이 발생된다. 따라서, t₁/t 를 0.10 ∼ 0.70 으로 함으로써 철손을 저감할 수 있다. 이상의 이유로부터, 본원 발명에서는 판두께 t 에 대한 표층부의 합계 두께 t₁ 의 비 t₁/t 를 0.10 ∼ 0.70 으로 한다.

[면내 인장 응력]

무방향성 전기 강판의 추가적인 저철손화를 도모하기 위해서 검토한 바, 무방향성 전기 강판에는 내부 응력으로서, 면내 인장 응력이 발생되어 있는 것을 알 수 있었다. 상기 면내 인장 응력이 무방향성 전기 강판의 자기 특성에 미치는 영향에 대해서 검토하기 위해서 아래의 시험을 행하였다.

먼저, C : 0.004 ％, Si : 2.5 ％, Mn : 0.07 ％, S : 0.002 ％, Sn : 0.04 ％, 및 P : 0.01 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 열간 압연하여 열연 강판으로 하였다. 상기 열연 강판에 대해서, 950 ℃ × 30 s 의 열연판 어닐링을 실시하고, 그 후, 상기 열연판 어닐링 후의 강판을 냉간 압연하여, 판두께 : 0.2 ㎜ 의 냉연 강판으로 하였다. 다음으로, 상기 냉연 강판에, SiCl₄ 분위기 중, 침규 처리 온도 1250 ℃ 에서 침규 처리를 실시하여, 강판 표면에 Si 를 퇴적시킨 후에, N₂ 분위기 중, 확산 처리 온도 1100 ℃ 에서 확산 처리를 행하고, 그 후, 상기 확산 처리 온도부터 900 ℃ 까지의 온도역에 있어서의 평균 냉각 속도 v₁ : 15 ℃/s, 900 ℃ 부터 100 ℃ 까지의 온도역에 있어서의 평균 냉각 속도 v₂ : 40 ℃/s 의 조건에서, 100 ℃ 이하까지 냉각시켰다. 얻어진 무방향성 전기 강판에 있어서의 표층부 평균 Si 함유량 [Si]₁ 은 3.0 ∼ 7.0 ％, 내층부 평균 Si 함유량 [Si]₁ 은 2.2 ∼ 2.7 ％, t₁/t 는 0.30 이었다.

얻어진 무방향성 전기 강판의 각각으로부터 시험편을 채취하고, 엡스타인 시험을 행하여 최대 자속 밀도 : 1.0 T, 주파수 400 ㎐ 에 있어서의 철손 W_10/400 (W/㎏) 을 평가하였다. 구체적인 평가 방법은, 실시예에 기재한 방법과 동일하게 하였다.

다음으로, 면내 인장 응력의 측정을 아래의 순서로 행하였다. 먼저, 얻어진 무방향성 전기 강판의 편면으로부터 불산에 의한 화학 연마를 실시하고, 연마 후의 샘플의 표면이 표층부와 내층부가 되도록, 상기 샘플의 판두께 t_S 가 0.1 ㎜ 로 될 때까지 연마하였다. 화학 연마 후의 샘플은, 표층부가 내측이 되도록 휘는 점에서, 연마 전의 샘플에는 표층부의 면내에 인장 응력이 발생되어 있는 것을 알 수 있다. 그래서, 얻어진 샘플의 휨량의 지표인 곡률 반경 r 로부터, 하기의 식을 사용하여 상기 무방향성 전기 강판의 면내 인장 응력을 산출하였다.

면내 인장 응력 (㎫) = t_S × E/(4 × r)

여기에서,

t_S : 샘플의 판두께 = 0.1 ㎜

E : 영률 = 190 ㎬

r : 곡률 반경 (㎜) 이다.

도 4 에, 면내 인장 응력 (㎫) 과 W_10/400 (W/㎏) 의 상관을 나타낸다. 이 결과로부터, 면내 인장 응력이 5 ∼ 50 ㎫ 인 경우에 철손이 저하되어 있는 것을 알 수 있다. 이것은 다음과 같은 이유에 의하는 것으로 생각된다. 즉, 표층부의 면내에 발생되어 있는 인장 응력에 의해서, 자화 용이축이 면내 방향이 되는 점에서, 표층에 자속이 집중되어 와전류손이 감소된다. 그러나, 내부 응력이 과도하게 크면, 표층부에 자속이 집중되어 와전류손은 저하되지만, 히스테리시스손이 대폭 증가되기 때문에, 결과적으로 철손이 증가된다. 400 ㎐ 정도의 주파수역에 있어서의 철손에는, 와전류손뿐만 아니고 히스테리시스손도 크게 영향을 주기 때문에, 본원 발명에서는 400 ㎐ 정도의 주파수역에 있어서의 철손 저감을 위해서, 표층부의 면내 인장 응력을 5 ∼ 50 ㎫ 로 한다.

또한, 표층부의 면내 인장 응력은, 주로 표층부와 내층부의 Si 농도차 : ΔSi([Si]₁ - [Si]₀) 에 의해서 발생된다고 생각되기 때문에, 본원 발명의 내부 응력을 얻기 위해서는 ΔSi 를 1.0 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 일반적으로는, [Si]₁ 이 [Si]₀ 보다 높기 때문에, 바꾸어 말하면, [Si]₁ ≥ {[Si]₀ ＋ 1.0 질량％} 로 하는 것이 바람직하다.

[평균 N 함유량]

본 발명에 있어서는, 무방향성 전기 강판의 전체 판두께에 있어서의 평균 N 함유량 [N] 을 40 ppm 이하로 한다. 그 한정 이유에 대해서는 후술한다.

[철손]

본 발명에 있어서의 철손은, 최대 자속 밀도 1.0 T, 주파수 400 ㎐ 에 있어서의 철손 (전체 철손) W_10/400 (W/㎏) 으로 평가하였다. 본 발명의 무방향성 전기 강판은, W_10/400 (W/㎏) 과 판두께 t (㎜) 가 하기의 식을 만족한다. 이것은 하기의 식의 관계를 만족하지 않을 경우, 스테이터 코어의 발열이 매우 커져, 모터 효율이 현저하게 저하되어 버리기 때문이다. 또한, 철손은 판두께에 의존하기 때문에, 하기의 식에서는 판두께의 영향을 고려하여 철손의 상한치를 규정하였다.

W_10/400 ≤ 8 ＋ 30t

전기 강판에서는, 통상적으로 자속 밀도를 높이면 철손이 증대되어 버리기 때문에, 일반적인 모터 코어는 자속 밀도가 1.0 T 정도가 되도록 설계된다. 이에 비해서, 본 발명의 무방향성 전기 강판은, 상기 서술한 바와 같이 강판의 표층부와 내층부의 성분 조성, 면내 인장 응력 및 복층비를 제어함으로써, 상반되는 성질인 고자속 밀도와 저철손을 양립시키고 있다.

[집합 조직]

무방향성 전기 강판에 있어서 {100} 면을 늘리고, {111} 면을 줄임으로써 그 무방향성 전기 강판의 면내에 자화되기 쉬워지기 때문에, 자속 밀도가 더욱 향상됨과 함께 히스테리시스손을 더욱 저하시킬 수 있다. 그 때문에, 상기 무방향성 전기 강판의 표면으로부터 판두께 t 의 1/4 의 깊이의 면에 있어서의 방위 분포 함수 (ODF) 의 Φ₂ = 45°단면에 있어서, {111} 면 집적도에 대한 {100} 면 집적도의 비 {100}/{111} 을 55 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 {100}/{111} 이 과도하게 커지면 코어의 가공성이 저하될 우려가 있다. 그 때문에, {100}/{111} 은 90 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, {100} 면의 비율을 증가시키기 위해서는, 침규 처리시에 승온 과정에서의 200 ℃ 부터 침규 온도까지의 평균 승온 속도를 20 ℃/s 이상으로 하는 것이나, 편석 원소인 P, Sn, Sb 중 적어도 1 개를 적당량 첨가하는 것이 유효하다.

[제조 방법]

본 발명의 무방향성 전기 강판은, 특별히 한정되지 않지만, 침규법을 이용하여 제조할 수 있다. 침규법을 이용할 경우에는, Si 함유량이 두께 방향으로 일정한 강판에 대해서 침규 처리 및 확산 처리를 실시함으로써, 강판 양면의 표층부의 Si 함유량을 높일 수 있다. 침규법에 의해서 제조되는 무방향성 전기 강판은, 예를 들어, 도 2(a) 에 나타내는 바와 같은 Si 함유량 프로파일을 갖는다.

이하, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의, 침규법을 이용한 무방향성 전기 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서의 무방향성 전기 강판의 제조 방법에 있어서는, 강판에 대해서 다음의 (1) ∼ (3) 의 공정을 순차적으로 실시함으로써, 무방향성 전기 강판을 제조한다.

(1) 침규 처리

(2) 확산 처리

(3) 냉각

상기 처리를 실시하는 대상인 강판으로는, Si 함유량이 1.5 ∼ 5.0 ％ 인 강판을 사용하면 된다. 상기 강판은, 판두께 방향으로 대략 균일한 조성을 갖는 강판을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 강판의 Si 이외의 성분 조성은, 특별히 한정되지 않지만, 상기 서술한 무방향성 전기 강판의 성분 조성과 동일하게 할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서는, 상기 처리 대상의 강판으로는,

Si : 1.5 ∼ 5.0 ％,

C : 0.020 ％ 이하,

Mn : 0.010 ∼ 2.0 ％, 및

S : 0.0100 ％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 강판을 사용하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 다른 실시형태에 있어서는, 상기 강판의 성분 조성은,

Al : 0.10 질량％ 이하,

P : 0.1 질량％ 이하,

Sn : 0.10 질량％ 이하, 및

Sb : 0.10 질량％ 이하로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개를 추가로 함유할 수 있다.

상기 강판의 성분 조성은, 추가로 하기의 식을 만족하는 것이 바람직하다.

[Mn][S] ≤ 0.0030

(1) 침규 처리

먼저, 상기 강판에 대해서 침규 처리를 실시한다. 상기 침규 처리는, SiCl₄ 분위기 중, 1000 ℃ 이상, 1300 ℃ 이하의 침규 처리 온도에서 행한다. 침규 처리 온도가 1000 ℃ 미만인 경우, SiCl₄ 와 모재의 반응이 느려지기 때문에, 제조성이 저하되고, 비용이 증가된다. 또, 침규 처리에 의해서 강판 표층부의 Si 함유량이 증가되면 융점이 저하되기 때문에, 1300 ℃ 를 초과하는 고온에서 침규 처리를 실시하면, 강판이 노 내에서 파단되어 제조성이 저하된다. 따라서, 침규 처리 온도는 1000 ℃ 이상, 1300 ℃ 이하로 한다.

(2) 확산 처리

다음으로, 상기 침규 처리 후의 강판에 확산 처리를 실시한다. 상기 확산 처리는 N₂ 분위기 중, 950 ℃ 이상, 1300 ℃ 이하의 온도에서 행한다. 확산 처리는 Ar 분위기에서 행할 수도 있지만, 비용이 오르기 때문에 현실적이지 않고, 공업적 관점에서 N₂ 분위기 하에서 행하는 것으로 한다. 또, 확산 처리를 950 ℃ 미만의 온도에서 행하면, 확산 속도가 느려지기 때문에 제조성이 저하된다. 한편, 침규 처리에 의해서 강판 표층부의 Si 함유량이 증가되면 융점이 저하되기 때문에, 1300 ℃ 를 초과하는 고온에서 확산 처리를 실시하면, 강판이 노 내에서 파단되어 제조성이 저하된다. 따라서, 확산 처리의 온도는 950 ℃ 이상, 1300 ℃ 이하로 한다.

(3) 냉각

이어서, 상기 확산 처리 후의 강판을, 확산 처리 온도부터 900 ℃ 까지의 온도역에 있어서의 평균 냉각 속도 v₁ : 5 ∼ 20 ℃/s, 900 ℃ 부터 100 ℃ 까지의 온도역에 있어서의 평균 냉각 속도 v₂ : 30 ∼ 100 ℃/s 의 조건에서 냉각시킨다.

여기에서, 상기 냉각 공정에 있어서의 평균 냉각 속도를 결정하기 위해서 행한 실험에 대해서 설명한다.

먼저, C : 0.005 ％, Si : 2.5 ％, Mn : 0.06 ％, S : 0.003 ％, Sn : 0.06 ％, 및 P : 0.06 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 열간 압연하여 열연 강판으로 하였다. 상기 열연 강판에 대해서, 950 ℃ × 30 s 의 열연판 어닐링을 실시하고, 그 후, 상기 열연판 어닐링 후의 강판을 냉간 압연하여, 판두께 : 0.2 ㎜ 의 냉연 강판으로 하였다. 다음으로, 상기 냉연 강판에, SiCl₄ 분위기 중, 침규 처리 온도 1200 ℃ 에서 침규 처리를 실시하여, 강판 표면에 Si 를 퇴적시킨 후에, N₂ 분위기 중, 확산 처리 온도 1100 ℃ 에서 확산 처리를 행하여 표층부 평균 Si 함유량 [Si]₁ 을 4.5 ％ 로 하였다. 그 후, 상기 확산 처리 온도부터 900 ℃ 까지의 온도역에 있어서의 평균 냉각 속도 v₁ : 5 ∼ 35 ℃/s, 900 ℃ 부터 100 ℃ 까지의 온도역에 있어서의 평균 냉각 속도 v₂ : 5 ∼ 120 ℃/s 의 조건에서, 100 ℃ 이하까지 냉각시켰다. 얻어진 무방향성 전기 강판에 있어서의 비 t₁/t 는 0.30 이었다.

도 5 에, 평균 냉각 속도 v₂ 를 45 ℃/s 로 일정하게 했을 때의, 평균 냉각 속도 v₁ (℃/s) 과 철손 W_10/400 (W/㎏) 의 상관을 나타낸다. 이 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 평균 냉각 속도 v₁ 이 20 ℃/s 를 초과하면 철손이 증가된다. 이것은, 평균 냉각 속도 v₁ 이 20 ℃/s 를 초과할 경우, 급속한 냉각에 의해서 강판에 변형이 발생되고, 그 결과, 히스테리시스손이 증가되었기 때문으로 생각된다. 그 때문에, 본 발명에서는 평균 냉각 속도 v₁ 을 20 ℃/s 이하로 한다. 한편, v₁ 이 5 ℃/s 미만이면, 제조 효율이 저하되고, 비용이 증가된다. 그 때문에, v₁ 은 5 ℃/s 이상으로 한다.

또, 도 6 에, 평균 냉각 속도 v₁ 을 10 ℃/s 로 일정하게 했을 때의, 평균 냉각 속도 v₂ (℃/s) 와 철손 W_10/400 (W/㎏) 의 상관을 나타낸다. 이 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 평균 냉각 속도 v₂ 가 30 ℃/s 미만에서는 철손이 증가되었다.

이 원인을 조사하기 위해서, 각 조건에서 얻어진 무방향성 전기 강판의 전체 판두께에 있어서의 평균 N 함유량 [N] 을 측정하였다. 평균 냉각 속도 v₂ (℃/s) 와 측정된 평균 N 함유량 [N] (ppm) 의 상관을 도 7 에 나타낸다. 또한, 상기 평균 N 함유량 [N] 은, 실시예에 기재된 방법으로 측정하였다. 도 7 에 나타낸 결과로부터, 평균 냉각 속도 v₂ 가 30 ℃/s 미만인 조건에서는, v₂ 가 30 ℃/s 이상인 경우에 비해서 [N] 이 높은 것을 알 수 있었다. 이 결과로부터, 평균 냉각 속도 v₂ 가 30 ℃/s 미만에서는 강판의 질화에 의해서 철손이 증가되었다고 생각된다. 그 때문에, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 무방향성 전기 강판에 있어서는, 전체 판두께에 있어서의 평균 N 함유량 [N] 을 40 ppm 이하로 한다. 또, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 무방향성 전기 강판의 제조 방법에 있어서는, 평균 냉각 속도 v₂ 를 30 ℃/s 이상으로 한다.

한편, 도 6, 7 에 나타낸 결과로부터, 평균 냉각 속도 v₂ 가 100 ℃/s 를 초과하면, 강 중 질소량은 30 ppm 이하임에도 불구하고, 철손이 증가되어 있는 것을 알 수 있다. 이것은, 평균 냉각 속도 v₂ 가 100 ℃/s 를 초과할 경우, 냉각 변형에 의해서 철손이 증가되었기 때문으로 생각된다. 그 때문에, 본 발명에 있어서는, 평균 냉각 속도 v₂ 를 100 ℃/s 이하로 한다.

실시예

(실시예 1)

본 발명의 효과를 확인하기 위해서, 아래에 기재하는 순서로 무방향성 전기 강판을 제조하고, 그 자기 특성을 평가하였다.

먼저, Si : 2.0 ∼ 4.0 ％ 를 함유하는 강 슬래브를 준비하였다. 상기 강 슬래브의 성분 조성은, 전로에서 취련한 후에 탈가스 처리를 행함으로써 조정하였다. 이어서, 상기 강 슬래브를 1140 ℃ 에서 1 시간 가열한 후, 열간 압연을 행하여 판두께 2 ㎜ 의 열연 강판으로 하였다. 상기 열간 압연에 있어서의 열연 마무리 온도는 800 ℃ 로 하였다. 상기 열연 강판을 권취 온도 : 610 ℃ 에서 권취하고, 이어서, 900 ℃ × 30 s 의 열연판 어닐링을 실시하여 열연 어닐링판으로 하였다. 그 후, 상기 열연 어닐링판에 산세 및 냉간 압연을 실시하여 냉연 강판으로 하였다.

이어서, 얻어진 냉연 강판에, SiCl₄ 분위기 중, 침규 처리 온도 1200 ℃ 에서 침규 처리를 실시하였다. 또한, 침규 처리의 승온 과정에서는 200 ℃ 부터 침규 처리 온도까지의 승온 속도를 10 ∼ 40 ℃/s 사이에서 변경하였다. 그 후, N₂ 분위기 중에서 표 1, 2 에 나타내는 조건에서 확산 처리, 냉각을 행하고, 표 1, 2 에 나타낸 판두께 t 를 갖는 무방향성 전기 강판을 얻었다. 여기에서, 평균 냉각 속도 v₁ 은 확산 처리 온도부터 900 ℃ 까지의 평균 냉각 속도를 나타내고, 평균 냉각 속도 v₂ 는 900 ℃ 부터 100 ℃ 까지의 평균 냉각 속도를 나타낸다.

(조성)

얻어진 무방향성 전기 강판을 카본 몰드에 매립하고, EPMA (Electron Probe Micro Analyzer) 를 사용하여 판두께 방향 단면에 있어서의 Si 함유량 분포를 측정하였다. 강판의 판두께에 있어서의 Si 함유량의 평균치를 산출하고, 상기 평균치보다 Si 농도가 높은 부분을 표층부, 낮은 부분을 내층부로 하였다. 얻어진 결과로부터, 판두께 t 에 대한 표층부의 합계 두께 t₁ 의 비 t₁/t, 표층부에 있어서의 평균 Si 함유량 : [Si]_1, 및 내층부에 있어서의 평균 Si 함유량 : [Si]₀ 을 구하였다. 또, ICP 발광 분석법을 이용하여 무방향성 전기 강판의 전체 판두께의 평균 N 함유량 : [N] 을 측정하였다. 측정 결과를 표 1, 2 에 병기한다.

또, 얻어진 무방향성 전기 강판에 함유되는 Si, N 이외의 성분에 대해서도, ICP 발광 분석법을 이용하여 전체 판두께에 있어서의 평균 함유량을 측정하였다. 측정 결과를 표 1, 2 에 나타낸다.

(내부 응력)

내부 응력의 측정에는 폭 30 ㎜, 길이 180 ㎜ 의 시험편을 사용하고, 샘플을 편면으로부터 불산에 의한 화학 연마를 실시하여, 연마 후의 샘플의 표면이 표층부와 내층부가 되도록, 그 샘플의 판두께 t_S 가 t/2 로 될 때까지 연마하였다. 그 후, 샘플의 휨량으로부터, 하기 (2) 식을 사용하여 면내 인장 응력을 산출하였다.

면내 인장 응력 (㎫) = t_S × E/(4 × r) … (2)

여기에서,

t_S : 샘플의 판두께

E : 영률 = 190 ㎬

r : 곡률 반경 (㎜) 이다.

(집합 조직)

또, 얻어진 무방향성 전기 강판의 집합 조직을 조사하기 위해서, 무방향성 전기 강판의 표면으로부터 판두께 1/4 까지 화학 연마하고, X 선을 이용하여 ODF 해석을 행하여, 방위 분포 함수의 Φ₂ = 45°단면에 있어서의 {111} 면 집적도에 대한 {100} 면 집적도의 비 {100}/{111} 을 구하였다. 측정 결과를 표 1, 2 에 병기한다.

(철손)

얻어진 무방향성 전기 강판의 각각으로부터, 폭 30 ㎜, 길이 180 ㎜ 의 시험편을 채취하고, 엡스타인 시험을 행하여, 최대 자속 밀도 : 1.0 T, 주파수 : 400 ㎐ 에 있어서의 철손 : W_10/400 (W/㎏) 을 측정하였다. 상기 엡스타인 시험은, JIS C 2550-1 에 준하여, 25 ㎝ 엡스타인 프레임을 사용하여 행하였다. 또, 상기 엡스타인 시험에서는, 시험편의 길이 방향이 압연 방향 (L 방향) 이 되도록 채취한 L 방향 시험편과, 시험편의 길이 방향이 압연 직각 방향 (C 방향) 이 되도록 채취한 C 방향 시험편을 등량 사용하여, L 방향과 C 방향에 있어서의 자기 특성의 평균치를 평가하였다. 측정 결과를 표 1, 2 에 병기한다.

표 1, 2 에 나타낸 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 조건을 만족하는 무방향성 전기 강판은, 400 ㎐ 에 있어서의 철손이 낮다는, 우수한 특성을 갖고 있었다. 이에 비해서, 본 발명의 조건을 만족하지 않는 비교예에 있어서는, 철손이 열등하였다. 또한, 일부의 비교예에서는, 제조 도중에 강판이 파단되었기 때문에, 철손의 평가를 행할 수 없었다.

(실시예 2)

표 3 에 나타내는 성분을 함유하는 강 슬래브를 1140 ℃ 에서 1 시간 가열한 후, 열연 마무리 온도가 800 ℃ 인 열간 압연을 실시하여, 판두께 2 ㎜ 의 열연 강판으로 하였다. 얻어진 열연 강판을 610 ℃ 에서 권취하고, 이어서, 950 ℃ × 30 s 의 열연판 어닐링을 실시하여, 열연 어닐링판으로 하였다. 그 후, 열연 어닐링판에 산세 및 냉간 압연을 실시하여, 표 3 에 나타낸 판두께를 갖는 냉연 강판으로 하였다.

이어서, 얻어진 냉연 강판에, SiCl₄ ＋ N₂ 분위기 중, 침규 처리 온도 1200 ℃ 에서 침규 처리를 실시하였다. 그 후, N₂ 분위기 중, 1150 ℃ 에서 확산 처리를 실시하고, 1150 ℃ 부터 900 ℃ 까지를 평균 냉각 속도 v₁ : 20 ℃/s, 900 ℃ 부터 100 ℃ 까지를 평균 냉각 속도 v₂ : 6 ℃/s 에서 냉각시켰다. 또, 침규 처리는 표층과 내층의 판두께 비 t₁/t 가 0.40 이 되도록 처리하였다.

얻어진 무방향성 전기 강판의 각각에 대해서, 조성, 내부 응력, 집합 조직, 및 철손을, 상기 실시예 1 과 동일한 방법으로 평가하였다. 평가 결과를 표 3 에 병기한다.

표 3 에 나타낸 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, [Mn][S] 가 0.0030 이하인 무방향성 전기 강판은, [Mn][S] 가 0.0030 을 초과하는 무방향성 전기 강판에 비해서, 더욱 철손이 저감되어 있었다.

1 : 무방향성 전기 강판
10 : 내층부
20 : 표층부

Claims

Si 함유량이 전체 판두께의 평균 Si 함유량 미만인 영역으로서 정의되는 내층부와, 상기 내층부의 양측에 형성된, Si 함유량이 전체 판두께의 평균 Si 함유량 이상인 영역으로서 정의되는 표층부로 이루어지는 무방향성 전기 강판으로서,
Si 와,
전체 판두께에 있어서의 평균 함유량으로,
C : 0.020 질량％ 이하,
Mn : 0.010 질량％ ∼ 2.0 질량％, 및
S : 0.0100 질량％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지고,
상기 표층부에 있어서의 평균 Si 함유량 [Si]₁ 이 2.5 ∼ 7.0 질량％ 이며,
상기 내층부에 있어서의 평균 Si 함유량 [Si]₀ 이 1.5 ∼ 5.0 질량％ 인 성분 조성을 갖고,
상기 표층부가 5 ∼ 50 ㎫ 의 면내 인장 응력을 갖고,
상기 무방향성 전기 강판의 판두께 t 가 0.01 ∼ 0.35 ㎜ 이고,
상기 판두께 t 에 대한 상기 표층부의 합계 두께 t₁ 의 비 t₁/t 가 0.10 ∼ 0.70 이고,
상기 무방향성 전기 강판의 전체 판두께에 있어서의 평균 N 함유량 [N] 이 40 ppm 이하이고,
최대 자속 밀도 : 1.0 T, 주파수 400 ㎐ 에 있어서의 철손 W_10/400 (W/㎏) 과, 상기 판두께 t (㎜) 가 하기 (1) 식을 만족하는 무방향성 전기 강판.
W_10/400 ≤ 8 ＋ 30t … (1)
제 1 항에 있어서,
상기 성분 조성이, 전체 판두께에 있어서의 평균 함유량으로,
Al : 0.10 질량％ 이하,
P : 0.10 질량％ 이하,
Sn : 0.10 질량％ 이하, 및
Sb : 0.10 질량％ 이하로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개를 추가로 함유하는, 무방향성 전기 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
추가로, 상기 무방향성 전기 강판의 표면으로부터 판두께의 1/4 의 깊이의 면에 있어서의 방위 분포 함수의 Φ₂ = 45°단면에 있어서, {111} 면 집적도에 대한 {100} 면 집적도의 비 {100}/{111} 이 55 ∼ 90 ％ 인 집합 조직을 갖는, 무방향성 전기 강판.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성분 조성이, 추가로 하기 (2) 식을 만족하는, 무방향성 전기 강판.
[Mn][S] ≤ 0.0030 … (2)
단, [Mn], [S] 는 각각 Mn, S 의 전체 판두께에 있어서의 평균 함유량 (질량％) 이다.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 무방향성 전기 강판을 제조하는 방법으로서,
Si 함유량이 1.5 ∼ 5.0 질량％ 인 강판에, SiCl₄ 분위기 중, 1000 ℃ 이상, 1300 ℃ 이하의 침규 처리 온도에서 침규 처리를 실시하고,
상기 침규 처리 후의 강판에 N₂ 분위기 중, 950 ℃ 이상, 1300 ℃ 이하의 온도에서 확산 처리를 실시하며,
상기 확산 처리 후의 강판을, 확산 처리 온도부터 900 ℃ 까지의 온도역에 있어서의 평균 냉각 속도 v₁ : 5 ∼ 20 ℃/s, 900 ℃ 부터 100 ℃ 까지의 온도역에 있어서의 평균 냉각 속도 v₂ : 30 ∼ 100 ℃/s 의 조건에서 냉각시키는, 무방향성 전기 강판의 제조 방법.