(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、Ｓｉ：１．０〜７．０％、Ｃ：０％超、０．００５％以下、Ｍｎ：０．００５〜０．９％、Ｉｎ：０．００１〜０．５％、および残部はＦｅおよびその他不可避に混入する不純物からなり、ベースコーティング層が除去されたことを特徴とする方向性電磁鋼板。
【請求項２】
Ａｌ：０．０１〜０．１重量％、Ｎ：０．０１５〜０．０５重量％、およびＳ：０％超、０．０３重量％以下をさらに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。
【請求項３】
Ｓｂ：０．００５〜０．１５重量％をさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項４】
結晶粒粒径が１ｍｍ以下である結晶粒の面積比率が１０％以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項５】
表面粗さ（Ｒａ）は、０．８μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項６】
重量％で、Ｓｉ：１．０〜７．０％、Ｃ：０．００５〜０．１０％、Ｍｎ：０．００５〜０．９％、Ｉｎ：０．００１〜０．５％、および残部はＦｅおよびその他不可避に混入する不純物からなるスラブを提供する段階と、
前記スラブを加熱する段階と、
前記スラブを熱間圧延して熱延板を製造する段階と、
前記熱延板を冷間圧延して冷延板を製造する段階と、
前記冷延板を１次再結晶焼鈍する段階と、
前記１次再結晶焼鈍済みの鋼板を２次再結晶焼鈍する段階と、
鋼板表面に形成されたベースコーティング層を除去する段階と、を含むことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項７】
前記スラブは、Ａｌ：０．０１〜０．１重量％、Ｎ：０％超、０．０２重量％以下、およびＳ：０％超、０．０３重量％以下をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項８】
前記スラブは、Ｓｂ：０．００５〜０．１５重量％をさらに含むことを特徴とする請求項６又は７に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項９】
前記２次再結晶焼鈍する段階において、前記１次再結晶焼鈍済みの鋼板に焼鈍分離剤を塗布し、前記２次再結晶焼鈍することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１０】
前記焼鈍分離剤は、固形分としてＭｇＯまたはＡｌ２Ｏ３のみを含むことを特徴とする請求項９に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１１】
前記１次再結晶焼鈍済みの鋼板は、Ｎを０．０１５〜０．０５重量％含むことを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項１２】
前記２次再結晶焼鈍する段階は、加熱段階および均熱段階を含み、前記均熱段階は、９００〜１２５０℃の温度で行われることを特徴とする請求項６乃至１１のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、鏡面化元素を含む方向性電磁鋼板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
方向性電磁鋼板とは、Ｓｉ成分を含有するものであって、結晶粒の方位が（１１０）［００１］方向に整列された集合組織を有する。これは、変圧器、電動機、発電機およびその他の電子機器などの鉄心材料に主に用いられ、圧延方向に極めて優れた磁気的特性を有することを利用したものである。
最近は、高磁束密度級の方向性電磁鋼板が商用化されるにつれ、鉄損の少ない材料が要求されている。これは、主に４つの技術的方法でアプローチすることができるが、その方法には、ｉ）方向性電磁鋼板の磁化容易軸を含む｛１１０｝＜００１＞結晶粒の方位を圧延方向に正確に配向する方法、ｉｉ）材料の薄物化方法、ｉｉｉ）化学的、物理的方法によりマグネチックドメインを微細化する磁区微細化方法、ｉｖ）表面処理などのような化学的方法による表面物性改善または表面張力付与方法などがある。
上記ｉｖ）の方法は、方向性電磁鋼板の表面の性質を積極的に改善することによって、素材の磁性を改善する方法である。その代表例として、脱炭焼鈍過程で必然的に生成される酸化層および焼鈍分離剤内の成分と化学的反応により生成されるベースコーティング層を除去する方法が挙げられる。
【０００３】
ベースコーティング層を除去する技術は、すでにベースコーティング層が形成された通常の製品を硫酸または塩酸で強制的に除去する方法および前記ベースコーティング層が生成される過程でこれを除去または抑制する技術（以下、グラスレス技術という）が提案された。
現在まで前記グラスレス技術の主な研究方向は、焼鈍分離剤に塩化物を添加した後、高温焼鈍工程で表面エッチング効果を利用する技術、そして、焼鈍分離剤としてＡｌ２Ｏ３粉末を塗布した後、高温焼鈍工程でベースコーティング層自体を形成させない技術、の２つの方向で進められた。
このような技術の窮極的な方向は、結局、電磁鋼板の製造においてベースコーティング層を意図的に防止することによって、磁性劣化を招く表面ピニングサイト（Ｐｉｎｎｉｎｇ  Ｓｉｔｅ）を除去し、究極的には、方向性電磁鋼板の磁性を改善することである。
【０００４】
以上のように、前記提案された２つのグラスレス方法、つまり、ベースコーティング層の生成を抑制する方法と、高温焼鈍工程でベースコーティング層を母材から分離する技術とも、脱炭焼鈍工程時、水素、窒素ガスと露点の変化により炉内酸化能（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）を非常に低く制御しなければならないという工程上の問題点がある。酸化能を低く制御する理由は、脱炭時、母材の表面に形成される酸化層を最小限にしてベースコーティング層の形成を最大限に抑制するところにあり、また、炉内酸化能が低い場合、生成される酸化層の大部分がシリコン酸化物（ＳｉＯ２）で鉄系酸化物の生成を抑制することができ、高温焼鈍後、表面に鉄系酸化物を残留させないという利点がある。しかし、この場合、脱炭不良による適正な１次再結晶粒の大きさを確保しにくく、また、高温焼鈍時、２次再結晶粒の成長にも問題を発生させる虞があることから、脱炭性を適切に確保しながら酸化層を薄くするためには、脱炭工程が通常材の処理工程より長時間必要となり、これによって生産性が低下する。
【０００５】
従来のグラスレス技術による低鉄損方向性電磁鋼板の製造時、薄い酸化層によって、高温焼鈍時の鋼中に存在するインヒビター（ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ）が表面側に急激に拡散および消失して２次再結晶が不安定になる問題があり、この問題を解決する方法として、高温焼鈍時の雰囲気制御および昇温区間での昇温率を遅らせる配列パターンを適用することによって、鋼中のインヒビターが表面側に拡散することを抑制する技術が提案された。
また、既存の酸化能を低く制御して酸化層を最小限に形成してベースコーティング層の形成を最大限に抑制する方法は、高温焼鈍時、コイル状に熱処理する場合、コイル内の板の位置によって異なる露点と温度挙動を有し、この時、ベースコーティング層の形成に差があり、それによるグラスレスの程度の差が生じて、板の部分別の偏差の発生によって量産化に大きな問題点を生じる虞がある。
【０００６】
このため、グラスレス方法により低鉄損方向性電磁鋼板を製造するためには、脱炭工程および高温焼鈍における生産性の低下を避けることができず、また、高温焼鈍工程がバッチ焼鈍形態で行われ、板の幅方向および長さ方向の偏差を生じて実歩留まりの低下を避けることが困難である。
また、焼鈍分離剤内に塩化物などの添加物を添加して、高温焼鈍時、放出される塩酸によって表面酸化層と隣接する地鉄がＦｅＣｌ２蒸気となって、剥離する方法が提示される。しかし、高温熱処理の必要性によってコイル焼鈍が必要になり、昇温時、コイルには温度偏差が発生する。この時、焼鈍分離剤に含まれている水分が高温になる時、コイルの各位置別に異なる影響を与えて、位置別の表面酸化層が異なる影響を受けるようになり、ベースコーティング層の形成またはベースコーティング層の剥離が異なる影響を受けて、焼鈍分離剤に添加剤による鏡面形成は良い条件を探してもコイルのすべての位置を同じ条件にすることが難しく、コイル全体に均一な鏡面化が原理的かつ構造的に難しいという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的とするところは、方向性電磁鋼板の製造方法およびこれによって製造された方向性電磁鋼板を提供することにある。さらに他の目的とするところは、鏡面化元素を含む方向性電磁鋼板およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態による方向性電磁鋼板は、重量％で、Ｓｉ：１．０％〜７．０％、Ｃ：０％超、０．００５％以下、Ｉｎ：０．００１％〜０．５％、および残部はＦｅおよびその他不可避に混入する不純物であることを特徴とする。
【０００９】
Ｍｎ：０．００５重量％〜０．９重量％、Ａｌ：０．０１〜０．１重量％、Ｎ：０．０１５重量％〜０．０５重量％、およびＳ：０％超、０．０３重量％以下をさらに含むことがよい。
Ｓｂ：０．００５重量％〜０．１５重量％およびＳｎ：０．００５重量％〜０．２重量％のうちの１種以上をさらに含むことが好ましい。
【００１０】
Ｐ：０．００５重量％〜０．０７５重量％およびＣｒ：０．００５重量％〜０．３５重量％のうちの１種以上をさらに含むことができる。
結晶粒粒径が１ｍｍ以下である結晶粒の面積比率が１０％以下であることがよい。
表面粗さ（Ｒａ）は、０．８μｍ以下であることが好ましい。
【００１１】
本発明の方向性電磁鋼板の製造方法は、重量％で、Ｓｉ：１．０％〜７．０％、Ｃ：０．００５％〜０．１０％、Ｉｎ：０．００１％〜０．５％、および残部はＦｅおよびその他不可避に混入する不純物であるスラブを提供する段階と、スラブを加熱する段階と、スラブを熱間圧延して熱延板を製造する段階と、熱延板を冷間圧延して冷延板を製造する段階と、冷延板を１次再結晶焼鈍する段階と、１次再結晶焼鈍済みの鋼板を２次再結晶焼鈍する段階とを含むことを特徴とする
【００１２】
スラブは、Ｍｎ：０．００５重量％〜０．９重量％、Ａｌ：０．０１〜０．１重量％、Ｎ：０％超，０．０２重量％以下、およびＳ：０％超、０．０３重量％以下をさらに含むことが好ましいい。
スラブは、Ｓｂ：０．００５重量％〜０．１５重量％およびＳｎ：０．００５重量％〜０．２重量％のうちの１種以上をさらに含むことができる。
スラブは、Ｐ：０．００５重量％〜０．０７５重量％およびＣｒ：０．００５重量％〜０．３５重量％のうちの１種以上をさらに含むことがよい。
【００１３】
２次再結晶焼鈍する段階において、１次再結晶焼鈍済みの鋼板に焼鈍分離剤を塗布し、２次再結晶焼鈍することができる。
焼鈍分離剤は、固形分としてＭｇＯまたはＡｌ２Ｏ３のみを含むことがよい。
２次再結晶焼鈍する段階の後、鋼板表面に形成されたベースコーティング層を除去する段階をさらに含むことが好ましい。
【００１４】
１次再結晶焼鈍済みの鋼板は、Ｎを０．０１５重量％〜０．０５重量％含むことができる。
２次再結晶焼鈍する段階は、加熱段階および均熱段階を含み、均熱段階は、９００〜１２５０℃の温度で行われることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、特定の焼鈍分離剤の種類や特性を制御したり、焼鈍分離剤に特定の添加剤を含有させることなく、表面を鏡面のように美麗にして磁区移動を容易にすることで磁性を改善させることができる。
ベースコーティング層が除去された方向性電磁鋼板は、磁区移動の制限する主な要素が除去可能で方向性電磁鋼板の鉄損を向上させることができ、ベースコーティング層による加工性の劣化を防止することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。これらの用語は、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にのみ使用される。したがって、以下に述べる第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てもよい。
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わけではない。
【００１７】
ある部分が他の部分の「上に」あると言及する場合、これは、まさに他の部分の上にありうるか、その間に他の部分が伴っていてもよい。対照的に、ある部分が他の部分の「真上に」あると言及する場合、その間に他の部分は介在しない。
別途に定義しないものの、ここで使用される技術用語および科学用語を含むすべての用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が一般に理解する意味と同じ意味を有する。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で解釈されない。
また、特別に言及しない限り、％は、重量％を意味し、１ｐｐｍは、０．０００１重量％である。さらに、ゴス（ｇｏｓｓ）結晶粒とは、結晶方位が｛１１０｝＜００１＞から１５度以内の方位を有する結晶粒を意味する。
本発明の一実施例において、追加元素をさらに含むとの意味は、追加元素の追加量だけ残部の鉄（Ｆｅ）を代替して含むことを意味する。
【００１８】
以下、本発明の実施例について、本発明の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できるように詳しく説明する。しかし、本発明は種々の異なる形態で実現可能であり、ここで説明する実施例に限定されない。
本発明は、方向性電磁鋼板内に特定の成分を添加することで、この成分が金属基地層とベースコーティング層との界面に偏析し、このような偏析された金属物質によってベースコーティング剥離を起こして鏡面化をなす方法を提供する。
本発明の一実施形態による方向性電磁鋼板は、重量％で、Ｓｉ：１．０％〜７．０％、Ｃ：０．００５％以下（０％を含まない）、Ｉｎ：０．００１％〜０．５％、および残部はＦｅおよびその他不可避に混入する不純物である。組成を限定した理由は下記の通りである。
【００１９】
シリコン（Ｓｉ）は、電磁鋼板の基本組成で、素材の比抵抗を増加させて鉄心損失（ｃｏｒｅ  ｌｏｓｓ）つまり、鉄損を低下させる役割を果たす。Ｓｉ含有量が少なすぎる場合、比抵抗が減少して鉄損特性が劣化し、過剰含有時には、鋼の脆性が大きくなって冷間圧延が困難になる。本発明において、Ｓｉ含有量をスラブに含有することに限らない。粉末塗布や表面蒸着後、拡散方法で製造して、最終鋼板内でＳｉを前述した範囲だけ含有しても、本発明の範囲を逸脱するわけではない。したがって、Ｓｉを１．０〜７．０重量％含む。さらに具体的には、２．０〜４．５重量％含むことができる。
【００２０】
炭素（Ｃ）は、製造工程には必要であるが、最終製品では有害な役割を果たす。製造時に、オーステナイト安定化元素として、９００℃以上の温度で相変態を起こして連鋳過程に発生する粗大な柱状晶組織を微細化する効果とともに、Ｓｕｌｆｕｒのスラブの中心偏析を抑制する。また、冷間圧延中に鋼板の加工硬化を促進して、鋼板内に｛１１０｝＜００１＞方位の２次再結晶の核生成を促進したりする。したがって、添加量に大きな制約はないが、スラブに０．００５重量％未満で含有されると、相変態および加工硬化効果を得ることができず、０．１０重量％を超えて添加すると、熱延エッジ−クラック（ｅｄｇｅ−ｃｒａｃｋ）の発生によって作業上に問題点とともに、冷間圧延後の脱炭焼鈍時、脱炭工程の負荷が発生するので、スラブ内の添加量は、０．００５〜０．１０重量％が好ましい。
炭素は、１次再結晶焼鈍過程で脱炭が起こり、最終的に製造される電磁鋼板内には５０ｐｐｍ以下にその含有量が減少する。より好ましくは、３０ｐｐｍ以下に減少する。
そのため、本発明の一実施形態による方向性電磁鋼板において、炭素は、重量％で、０．００５％以下に限定する。本発明の一実施形態による方向性電磁鋼板の製造方法においては、炭素は、スラブにおいて０．００５〜０．１０重量％含む。
【００２１】
インジウム（Ｉｎ）は、本発明の一実施形態における鏡面化元素として重要な元素である。Ｉｎは、ベースコーティング層を形成していく温度で、金属母材とベースコーティング層との界面に偏析する。Ｉｎが界面に偏析することによって、ベースコーティング層と金属母材との間の差を起こす。これは、鋼板全体で発生する現象であるので、コイル状に高温焼鈍しても、コイル全体に同一の偏析と分離を起こして均一な鏡面化が可能である。Ｉｎは、鏡面化元素であって、偏析の傾向が強く、凝固点が低く、Ｆｅと線膨張係数の差が大きく、凝固時の収縮量が大きいため、鏡面化元素として適切に活用できる。Ｂａ、Ｙ、Ｓｎ、Ｓｂなども偏析を良く生じる元素ではあるが、他の要件を備えておらず、鏡面化効果は発揮されない。
Ｉｎが０．００１重量％未満で含まれると、鏡面化効果が発揮されにくい。Ｉｎが０．５重量％を超えて含まれると、圧延性を害し、圧延クラックが増加しうる。さらに具体的には、Ｉｎは、０．００５〜０．３重量％含むことができる。さらに具体的には、０．０１〜０．１重量％含むことができる。
【００２２】
マンガン（Ｍｎ）は、比抵抗元素であって、磁性を改善する効果があるが、過度に多く含有すると、２次再結晶後、相変態を起こして磁性に悪い影響を及ぼすので、Ｍｎをさらに含む場合、０．００５〜０．９重量％に限定する。
アルミニウム（Ａｌ）は、最終的にＡｌＮ、（Ａｌ、Ｓｉ）Ｎ、（Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎ）Ｎなどの形態の窒化物となって抑制剤として作用する成分であって、その含有量が０．０１重量％未満の場合には、抑制剤としての十分な効果を期待することができず、高すぎる場合には、Ａｌ系の窒化物が過度に粗大に析出、成長するので、抑制剤としての効果が不十分になる。そのため、Ａｌをさらに含む場合、その含有量を０．０１〜０．１重量％に定める。さらに好ましくは、Ａｌの含有量を０．０１〜０．０５重量％含むことができる。
【００２３】
窒素（Ｎ）は、スラブ内に０．０２重量％超過で含有されると、１次再結晶粒の大きさが小さくなって２次再結晶開始温度を下げ、これは、｛１１０｝＜００１＞方位でない結晶粒も２次再結晶を起こすので、磁性を劣化させ、最終焼鈍工程の２次均熱区間でＮを除去するのに多くの時間がかかるので、生産性の高い方向性電磁鋼板を製造するのに困難がある。そのため、スラブ内のＮは、０．０２重量％以下に定める。さらに具体的には、スラブ内において、Ｎは、０．０６重量％以下で含まれる。本発明の一実施形態において、１次再結晶焼鈍過程で浸窒が生じて、１次再結晶焼鈍後、Ｎの含有量が０．０１５〜０．０５重量％になる。つまり、最終方向性電磁鋼板内のＮの含有量は、０．０１５〜０．０５重量％になる。
【００２４】
硫黄（Ｓ）は、過度に多く添加されると、熱間圧延時にクラックが発生するので、Ｓをさらに含む場合、０．０３重量％以下で含有することが好ましい。
アンチモン（Ｓｂ）とスズ（Ｓｎ）は、低温偏析元素であって、既存の析出物の補助する役割として集積度の改善に良い影響を与える。Ｓｂ：０．００５〜０．１５重量％およびＳｎ：０．００５〜０．２重量％のうちの１種以上をさらに含んでもよい。具体的には、Ｓｂ：０．０１〜０．０６重量％およびＳｎ：０．０２〜０．１重量％のうちの１種以上をさらに含んでもよい。
【００２５】
リン（Ｐ）は、低温加熱方式の方向性電磁鋼板において、１次再結晶粒の成長を促進させるため、２次再結晶温度を上げて、最終製品における｛１１０｝＜００１＞方位の集積度を高める。一方、Ｐは、１次再結晶板における｛１１０｝＜００１＞方位を有する結晶粒の数を増加させて最終製品の鉄損を低下させるだけでなく、１次再結晶板における｛１１１｝＜１１２＞集合組織を強く発達させて最終製品の｛１１０｝＜００１＞の集積度を向上させるので、磁束密度も高くなる。また、Ｐは、２次再結晶焼鈍時、約１０００℃の高い温度まで結晶粒界に偏析して析出物の分解を遅らせて抑制力を補強する作用も有している。Ｐの斯かる作用がうまく発揮されるには０．００５重量％以上が必要になる。しかし、Ｐが０．０７５重量％を超えると、１次再結晶粒の大きさがむしろ減少して２次再結晶が不安定になるだけでなく、脆性を増加させて冷間圧延性を阻害する。そのため、Ｐをさらに含む場合、０．００５〜０．０７５重量％含むことができる。さらに具体的には、Ｐを０．００１５〜０．０５重量％含有することができる。
【００２６】
方向性電磁鋼板がＳｂおよびＰを含む場合、０．０３７０≦［Ｐ］＋０．５＊［Ｓｂ］≦０．０６３０（ここで、［Ｐ］と［Ｓｂ］は、それぞれＰおよびＳｂ元素の含有量（重量％）を意味する）を満足できる。前述した関係式を満足する場合、方向性電磁鋼板の鉄損および磁束密度がさらに向上できる。［Ｐ］＋０．５＊［Ｓｂ］の含有量を前述した範囲に制御する場合に、さらに鉄損向上効果に優れる。その理由は、元素が一緒に添加されて相乗効果を収めることができ、また、相乗効果が数式の範囲を満たす時、他の数値範囲に比べて不連続的に最大化されるからである。したがって、それぞれの成分の範囲を制御し、同時に、［Ｐ］＋０．５＊［Ｓｂ］を前述した範囲に制御することができる。
【００２７】
クロム（Ｃｒ）は、フェライト拡張元素で、１次再結晶粒を成長させる作用があり、１次再結晶板における｛１１０｝＜００１＞方位の結晶粒を増加させる。Ｃｒの斯かる作用が有効になるためには０．００５重量％以上が必要になるが、過度に多く添加されると、同時脱炭、窒化工程で鋼板の表面部に緻密な酸化層を形成して浸窒を妨げる。そのため、Ｃｒをさらに含む場合、その含有量は０．００５〜０．３５重量％に定める。さらに具体的には、Ｃｒは、０．０３〜０．２重量％を含むことができる。
【００２８】
その他、Ｔｉ、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ので、強く抑制することが必要になることから、それぞれの成分別に０．００５％以下に管理することが好ましい。
前述した組成は、絶縁被膜などの別途のコーティング層を除いた素地鋼板内での含有量を意味する。
本発明の一実施形態による方向性電磁鋼板は、結晶粒粒径が１ｍｍ以下である結晶粒の面積比率が１０％以下になってもよい。このような組織特性によって、本発明の一実施形態による方向性電磁鋼板は、磁性がさらに向上する。
【００２９】
本発明の一実施形態による方向性電磁鋼板は、表面粗さ（Ｒａ）が０．８μｍ以下であってもよい。前述のように、鏡面化元素のＩｎを適正量添加することによって、Ｉｎが界面に偏析することによって、ベースコーティング層と金属母材との間の差を起こして、ベースコーティング層を円滑に除去することができ、その結果、表面粗さ（Ｒａ）が小さくなる。表面粗さ（Ｒａ）が小さくなることによって、磁区移動を容易にして磁性がさらに向上する。
本発明の一実施形態による方向性電磁鋼板の製造方法は、重量％で、Ｓｉ：１．０〜７．０％、Ｃ：０．００５〜０．１０％、Ｉｎ：０．００１〜０．５％、および残部はＦｅおよびその他不可避に混入する不純物であるスラブを提供する段階と、スラブを加熱する段階と、スラブを熱間圧延して熱延板を製造する段階と、熱延板を冷間圧延して冷延板を製造する段階と、冷延板を１次再結晶焼鈍する段階と、１次再結晶焼鈍済みの鋼板を２次再結晶焼鈍する段階と、を含む。以下、各段階別に詳細に説明する。
【００３０】
本発明の一実施形態による方向性電磁鋼板の製造方法は、まず、重量％で、Ｓｉ：１．０〜７．０％、Ｃ：０．００５〜０．１０％、Ｉｎ：０．００１〜０．５％、および残部はＦｅおよびその他不可避に混入する不純物であるスラブを提供する。また、スラブは、Ｍｎ：０．００５〜０．９重量％、Ａｌ：０．０１〜０．１重量％、Ｎ：０．０２重量％以下（０％を含まない）、およびＳ：０．０３重量％以下（０％を含まない）をさらに含んでもよい。さらに、スラブは、Ｓｂ：０．００５〜０．１５重量％およびＳｎ：０．００５〜０．２重量％のうちの１種以上をさらに含んでもよい。また、スラブは、Ｐ：０．００５〜０．０７５重量％およびＣｒ：０．００５〜０．３５重量％のうちの１種以上をさらに含んでもよい。
【００３１】
スラブの組成については、上記方向性電磁鋼板の組成限定の理由について具体的に説明したので、重複する説明を省略する。方向性電磁鋼板の製造過程において、Ｃ、Ｎを除いた残りの成分は、実質的に変動しない。
次に、前述したスラブを加熱する。スラブ加熱温度は、１０００〜１２８０℃であってもよい。スラブ加熱温度が上昇すると、鋼板の製造費用が上昇し、スラブの表面部の溶融によって加熱炉を補修し、加熱炉の寿命が短縮しうる。同時に、スラブを１，２８０℃以下の温度に加熱すると、スラブの柱状晶組織が粗大に成長することが防止され、後続の熱間圧延工程で板の幅方向にクラックが発生するのを防止可能で実歩留まりを向上させることができる。
【００３２】
次に、加熱済みのスラブを熱間圧延して熱延板を製造する。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製品厚さに製造できるように、熱間圧延によって１．５〜４．０ｍｍの厚さの熱延板に製造することができる。熱延終了温度を９５０℃以下とし、冷却を水によって急冷して、６００℃以下で巻き取ることができる。
次に、必要に応じて、熱延板を熱延板焼鈍する。１０００〜１２００℃の温度で焼鈍することができる。
次に、熱延板を冷間圧延を施して冷延板を製造する。冷間圧延は、リバース（Ｒｅｖｅｒｓｅ）圧延機あるいはタンデム（Ｔａｎｄｅｍ）圧延機を用いて、１回または複数回の冷間圧延あるいは中間焼鈍を含む複数回の冷間圧延法にして、最終製品厚さの冷延板が製造されるように実施する。冷間圧延は、１回の強圧延により最終厚さ０．１〜０．５ｍｍ、より具体的には、０．１５〜０．３５ｍｍに製造される。
【００３３】
次に、冷延鋼板を１次再結晶焼鈍する。この時、脱炭が同時に起こる。１次再結晶焼鈍は、脱炭がよく行われるように、７５０℃以上の温度で３０秒以上維持することによって、鋼板の炭素含有量を０．００５重量％以下、より具体的には、０．００３０重量％以下に減少させることができる。これと同時に、鋼板表面に適正量の酸化層を形成させる。脱炭とともに変形した冷間圧延組織は再結晶し、適正な大きさまで結晶成長するが、この時、再結晶粒が成長できるように、焼鈍温度と均熱時間を調整すれば良い。
１次再結晶焼鈍過程で浸窒が行われる。窒素量が少なすぎると、２次再結晶が困難になるので、スラブ成分内の窒素量が１５０ｐｐｍ以下の場合、浸窒により窒素含有量を１５０ｐｐｍ以上に窒化し、窒化量が多すぎると、窒素放出口の欠陥が形成されるので、最大５００ｐｐｍ以下に浸窒する。つまり、１次再結晶焼鈍済みの鋼板は、Ｎを０．０１５〜０．０５重量％含む。
次に、１次再結晶焼鈍済みの鋼板を、２次再結晶焼鈍を実施する。２次再結晶焼鈍は、適正な昇温率で昇温して、｛１１０｝＜００１＞Ｇｏｓｓ方位の２次再結晶を起こす加熱段階および均熱段階を含む。均熱段階での温度は、９００〜１２５０℃になってもよい。
【００３４】
本発明の一実施形態において、２次再結晶焼鈍がバッチ（Ｂａｔｃｈ）形態で行われ、１次再結晶焼鈍済みの鋼板に焼鈍分離剤を塗布し、２次再結晶焼鈍を行うことができる。従来のグラスレス工程の場合、ＭｇＯまたはＡｌ２Ｏ３を主成分とする焼鈍分離剤に塩化物などの添加剤を添加したが、本発明の一実施形態では、鋼板自体に鏡面化元素を含ませることによって、塩化物などの添加剤を用いなくても、円滑なベースコーティング層の分離が可能である。つまり、焼鈍分離剤は、固形分としてＭｇＯまたはＡｌ２Ｏ３のみを含むことができる。
【００３５】
このように、焼鈍分離剤を塗布し、２次再結晶焼鈍を行う場合、表面酸化物と焼鈍分離剤とが反応して、ベースコーティング層が形成される。ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布する場合、Ｍｇ２ＳｉＯ４などＭｇを主成分とする酸化物コーティング層が形成され、Ａｌ２Ｏ３を主成分とする焼鈍分離剤を塗布する場合、Ａｌを主成分とする酸化物コーティング層が形成される。
本発明の一実施形態では、このようなベースコーティング層を除去する段階をさらに含んでもよい。前述のように、本発明の一実施形態において、鋼板内に鏡面化元素のＩｎを適正量添加することによって、ベースコーティング層を円滑に除去することができ、除去後、鋼板の表面粗さを低下させることができる。除去する方法としては、物理的方法または化学的方法を使用することができる。
【００３６】
以下、実施例を通じて詳しく説明する。ただし、下記の実施例は本発明を例示するものに過ぎず、本発明の内容が下記の実施例によって限定されるものではない。
実施例１
重量％で、Ｓｉ：３．２％、Ｃ：０．０５２％を含み、下記表１に示したとおり、Ｉｎを追加的に添加し、残部をなすＦｅとその他不可避に混入する不純物からなる鋼スラブを製造した。鋼スラブを熱間圧延して２．６ｍｍの熱延板を作った後、熱延板焼鈍および酸洗後の最終厚さである０．３ｍｍの厚さに冷間圧延をした。
冷延板を昇温した後、５０体積％水素と５０体積％窒素を同時投入して形成した、露点温度６３〜６７℃の混合雰囲気下、８５０℃の温度で１２０秒間維持して同時脱炭窒化処理して、炭素を３０ｐｐｍ以下、窒素を３００ｐｐｍにした。
【００３７】
この鋼板に焼鈍分離剤のＭｇＯを塗布して２次再結晶焼鈍した。ＭｇＯは水と混合してスラリー状態で塗布し、別途の添加剤を添加しなかった。２次再結晶焼鈍は、１２００℃までの温度区間では、２５％窒素＋７５％水素の混合雰囲気下、時間あたり１５℃で昇温し、１２００℃では、１００％水素雰囲気下、１５時間均熱処理し、炉冷した。鋼板表面に形成されたフォルステライト層を酸洗で除去した。
それぞれの条件に対して測定した表面の光沢度は表１の通りである。光沢度の測定は、Ｈｏｒｉｂａ社の測定器を用いて、反射角６０°で表面に反射した光の量を測定した。光沢度が２０未満の場合に不良、２０〜２００の場合に優秀、２００超過の場合に非常に優秀と表示した。また、表面粗さ（Ｒａ）を測定して、下記表１に示した。
【００３８】
【表１】
0006842549.tif 000002
表１に示したとおり、Ｉｎを適正範囲に含有する発明材１〜発明材６の光沢度が非常に優れており、表面粗さも０．１μｍ以下の値で非常に優れていた。人の顔を映すと映る程度に非常に優れた鏡面が得られた。
【００３９】
実施例２
重量％で、Ｓｉ：３．０％、Ｃ：０．０５１％、Ｍｎ：０．０９％、Ａｌ：０．０２９％、Ｎ：０．００４０％およびＳ：０．００５％、インジウム（Ｉｎ）およびＳｂを表２のように変化させ、そして、残部をなすＦｅとその他不可避に混入された不純物である方向性電磁鋼板のスラブを準備した。このスラブを１１５０℃の温度で９０分間加熱した後、熱間圧延をし、５８０℃まで急冷して、５８０℃で１時間焼鈍し、炉冷し、熱間圧延して、２．３ｍｍの厚さの熱延板を製造した。
この熱延板を１，０５０℃以上の温度に加熱した後、９１０℃で８０秒間維持し、沸騰水で急冷して酸洗した。次に、０．３０ｍｍの厚さに冷間圧延した。冷延板を昇温した後、５０体積％水素と５０体積％窒素を同時投入して形成した、露点温度６３〜６７℃の混合雰囲気下、８５０℃の温度で１２０秒間維持して同時脱炭窒化処理して、炭素を３０ｐｐｍ以下、窒素を３００ｐｐｍにした。
【００４０】
この鋼板に焼鈍分離剤のＭｇＯを塗布して２次再結晶焼鈍を行った。ＭｇＯは水と混合してスラリー状態で塗布し、別途の添加剤を添加しなかった。２次再結晶焼鈍は、１２００℃までの温度区間では、２５％窒素＋７５％水素の混合雰囲気下、時間あたり１５℃で昇温し、１２００℃では、１００％水素雰囲気下、１５時間均熱処理し、炉冷した。鋼板表面に形成されたフォルステライト層を酸洗で除去した。製造された鋼板をｓｉｎｇｌｅ  ｓｈｅｅｔ測定法を利用して、５０Ｈｚで１．７Ｔ（テスラ）に磁化されるまでの鉄損（Ｗ１７／５０）を測定して、下記表２に示した。
【００４１】
【表２】
0006842549.tif 000003
表２に示したとおり、Ｉｎを適正な範囲に含有する発明材７〜１２の光沢度が非常に優れており、Ｉｎと共にＳｂをさらに含む発明材１３〜１６の場合、磁性がさらに向上することを確認することができる。
【００４２】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明がそ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で実施可能であることを理解するであろう。
そのため、以上に述べた実施例はあらゆる面で例示的なものであり、限定的ではないと理解しなければならない。本発明の範囲は、上記の詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味および範囲、そしてその均等概念から導出されるあらゆる変更または変更された形態が本発明の範囲に含まれると解釈されなければならない。