CN114729415B - 无取向电钢板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种无取向电钢板及其制造方法,所述无取向电钢板通过在严格控制Si、Al等的含量比的同时,在惰性气体氛围中进行最终退火热处理,提高(100)面的织构的强度,从而确保优异的磁特性。
Description
技术领域
本发明涉及无取向电钢板及其制造方法。
背景技术
根据磁特性,电钢板可以分为取向电钢板和无取向电钢板。
由于取向电钢板(oriented electrical steel sheet)被制造为在钢板的轧制方向上容易磁化而在轧制方向上具有特别优异的磁特性,因此主要用作需要低铁损、高磁导率的大型、中小型变压器的铁芯。
相反,无论钢板的方向如何,无取向电钢板(non-oriented electrical steelsheet)都具有均匀的磁特性。由此,无取向电钢板主要用作线性压缩机马达、空调压缩机马达以及吸尘器用高速马达等的铁芯。
近年来,随着电气设备在节能方面的高效率化和小型化趋势,针对无取向电钢板也正在进行用于尽可能降低铁损的研究。
如上所述,为了降低无取向电钢板的铁损,正在进行欲通过增加Si、Al等的含量比来增大电钢板的电阻的研究,但是在增加Si、Al等的含量比的情况下,存在如下问题。
第一、当无取向电钢板中的Si、Al等的含量比增加时,导致磁束密度的降低,从而降低马达的转矩或增加铜损。
第二、如果无取向电钢板中的Si的含量比超过3.5重量%,则可能因脆性增加而在冷轧时产生裂纹。
第三、当无取向电钢板在冷轧工序中的压下率高达约60%以上时,(111)面的织构强烈地发展,从而使磁特性优异的(100)面织构的百分比减少,导致磁特性的劣化。
[现有技术文献]
[专利文献]
(专利文献1)KR公开专利公报第10-2016-0073222(2016年06月24日公开)
(专利文献2)KR公开专利公报第10-1994-9347(1994年05月20日公开)
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的目的在于,提供一种通过改善磁特性优异的(100)面的织构来提高磁特性的无取向电钢板及其制造方法。
另外,本发明的目的在于,提供一种具有2.3W/kg以下的铁损和1.79~1.90T的磁束密度的无取向电钢板及其制造方法。
另外,本发明的目的在于,提供一种无取向电钢板及其制造方法,其通过改善磁特性优异的(100)面的织构来确保优异的磁特性,从而适合用作线性压缩机马达、空调压缩机马达以及吸尘器用高速马达等的铁芯。
此外,本发明的目的在于,提供一种无取向电钢板及其制造方法,其通过控制冷轧工序中的压下率来抑制(111)面织构的形成,并通过提高(100)面织构的强度来确保优异的磁特性。
另外,本发明的目的在于,提供一种无取向电钢板及其制造方法,其通过在严格控制Si、Al等的含量比并控制冷轧工序中的压下率的同时,在惰性气体氛围中进行最终退火热处理,提高(100)面的织构的强度,从而具有优异的磁特性。
另外,本发明的目的在于,提供一种无取向电钢板及其制造方法,其通过改善磁特性优异的(100)面的织构来确保优异的磁特性,从而适合用作线性压缩机马达、空调压缩机马达以及吸尘器用高速马达等的铁芯。
本发明的目的不限于以上提及的目的,未提及的本发明的其他目的和优点可以通过以下的说明来理解,并且将通过本发明的实施例更清楚地理解。另外,显而易见的是,本发明的目的和优点可以通过权利要求书中表示的手段及其组合来实现。
解决问题的技术方案
本发明的第一实施例的无取向电钢板及其制造方法,通过改善磁特性优异的(100)面的织构来确保优异的磁特性。
此外,本发明的第一实施例的无取向电钢板及其制造方法,通过在严格控制Si、Al等的含量比的同时,在惰性气体氛围中进行最终退火热处理,来提高(100)面的织构的强度,从而能够发挥优异的磁特性。
其结果,本发明的第一实施例的无取向电钢板及其制造方法具有2.3W/kg以下的铁损和1.79~1.90T的磁束密度。
为此,本发明的第一实施例的无取向电钢板及其制造方法,包含C:0.05重量%以下、Si:1.0~3.5重量%、Al:0.2~0.6重量%、Mn:0.02~0.20重量%、P:0.01~0.20重量%、S:0.01重量%以下、O:0.05重量%以下以及余量的Fe和不可避免的杂质。
另外,本发明的第一实施例的无取向电钢板及其制造方法,具有0.05~0.35mm的厚度。
此外,本发明的第一实施例的无取向电钢板及其制造方法,在距表面10μm以内测得的原子浓度满足下述数学式1:
[数学式1]
([P123]+[S153])/([Fe705]+[O510]+[C275])×100≤5
在此,[]表示各成分的含量比。
另一方面,本发明的第二实施例的无取向电钢板及其制造方法,通过将冷轧工序中的压下率控制在55%以下来抑制(111)面织构的形成,使(100)面织构发展,以满足马达或变压器等所需的高效率特性。
由此,本发明的第二实施例的无取向电钢板及其制造方法,其通过控制冷轧工序中的压下率来抑制(111)面织构的形成,提高(100)面织构的强度,从而确保优异的磁特性。
此外,本发明的第二实施例的无取向电钢板及其制造方法,其通过在严格控制Si、Al等的含量比并控制冷轧工序中的压下率的同时,在惰性气体氛围中进行最终退火热处理,来提高(100)面的织构的强度,从而确保优异的磁特性。
其结果,本发明的第二实施例的无取向电钢板及其制造方法,具有2.0~2.3W/kg的铁损和1.75~1.90T的磁束密度。
为此,本发明的第二实施例的无取向电钢板及其制造方法,包含C:0.05重量%以下、Si:1.0~3.1重量%、Al:0.2~0.6重量%、Mn:0.02~0.20重量%、P:0.01~0.20重量%以及余量的Fe和不可避免的杂质。
另外,本发明的第二实施例的无取向电钢板及其制造方法,还可以包含Cu:0.03重量%以下、Ni:0.03重量%以下、Cr:0.05重量%以下以及S:0.01重量%以下中的一种以上。
发明效果
本发明所涉及的无取向电钢板及其制造方法通过在严格控制Si、Al等的含量比的同时,在惰性气体氛围中进行最终退火热处理,来提高(100)面的织构的强度,从而能够确保优异的磁特性。
另外,本发明所涉及的无取向电钢板及其制造方法能够通过改善磁特性优异的(100)面的织构来具有2.3W/kg以下的铁损和1.79~1.90T的磁束密度。
另外,本发明所涉及的无取向电钢板及其制造方法通过改善磁特性优异的(100)面的织构来确保优异的磁特性,从而适合用作线性压缩机马达、空调压缩机马达以及吸尘器用高速马达等的铁芯。
此外,本发明所涉及的无取向电钢板及其制造方法通过在严格控制Si、Al等的含量比并控制冷轧工序中的压下率的同时,在惰性气体氛围中进行最终退火热处理,来提高(100)面的织构的强度,从而能够确保优异的磁特性。
另外,本发明所涉及的无取向电钢板及其制造方法能够通过将冷轧工序中的压下率控制在55%以下来抑制(111)面织构的形成,并且能够通过改善磁特性优异的(100)面的织构来具有2.0~2.3W/kg的铁损和1.75~1.90T的磁束密度。
另外,本发明所涉及的无取向电钢板及其制造方法能够通过改善磁特性优异的(100)面的织构来确保优异的磁特性,从而适合用作线性压缩机马达、空调压缩机马达以及吸尘器用高速马达等的铁芯。
除上述的效果以外,以下将在说明用于实施发明的具体细节的同时说明本发明的具体效果。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施例的无取向电钢板的制造方法的工序流程图。
图2是表示本发明的第二实施例的无取向电钢板的制造方法的工序流程图。
图3是表示对实施例1的电钢板的最终退火热处理前的表面成分进行分析的结果的图表。
图4是表示对实施例1的电钢板的最终退火热处理后的表面成分进行分析的结果的图表。
图5是表示比较例1的电钢板的EBSD测定结果的照片。
图6是表示实施例2的电钢板的EBSD测定结果的照片。
图7是表示实施例6以及比较例4~6的无取向电钢板的EBSD测定结果的照片。
图8是表示实施例5~6以及比较例4~6的无取向电钢板的(111)面的强度测定结果的图表。
图9是表示通过对比较例6和比较例9的无取向电钢板的EBSD测定而得的ODF来分析的结果的照片。
具体实施方式
以下将参照附图详细地说明前述的目的、特征以及优点,由此本发明所属技术领域的普通技术人员将能够容易地实施本发明的技术思想。在说明本发明时,如果判断为对与本发明相关的公知技术的具体说明可能不必要地混淆本发明的主旨,则将省略其详细说明。以下,将参照附图详细说明本发明的优选实施例。附图中的相同的附图标记用于表示相同或相似的构成要素。
除非上下文另有明确规定,否则本说明书中使用的单数表达包括复数表达。在本申请中,“构成”或“包括”等术语不应被解释为必须包括说明书中记载的所有各种构成要素或各种步骤,而应被解释为可能不包括其中的部分构成要素或部分步骤,或者可能还包括额外的构成要素或步骤。
在下文中,将说明本发明的几个实施例的无取向电钢板及其制造方法。
(第一实施例)
本发明的第一实施例的无取向电钢板用作马达或变压器的铁芯材料,并且在决定马达或变压器的能效的方面发挥重要作用。
在这种无取向电钢板中,为了降低铁损、提高磁束密度而改善磁特性,必须控制织构,优选产生许多易磁化的(100)面的织构,(111)面的织构优选具有低强度。
在这种无取向电钢板中,如果通过增加Si、Al等的含量来增大电钢板的电阻,则涡电流损失引起的铁损降低,磁特性提高,但是导致磁束密度的降低,从而将降低马达的转矩或增加铜损。
为了解决这一问题,本发明的第一实施例的无取向电钢板通过在惰性气体氛围中进行最终退火热处理来提高(100)面织构的强度,从而确保满足马达或变压器等所需的高效率特性的磁特性。
此外,在本发明中,通过在严格控制Si、Al等的含量比的同时,在惰性气体氛围中进行最终退火热处理,来提高(100)面的织构的强度,从而制造磁特性优异的无取向电钢板。
其结果,本发明的第一实施例的无取向电钢板具有2.3W/kg以下的铁损,更优选为2.0~2.2W/kg。
另外,本发明的第一实施例的无取向电钢板具有1.79~1.90T的磁束密度。
为此,本发明的第一实施例的无取向电钢板包含C:0.05重量%以下、Si:1.0~3.5重量%、Al:0.2~0.6重量%、Mn:0.02~0.20重量%、P:0.01~0.20重量%、S:0.01重量%以下、O:0.05重量%以下以及余量的Fe和不可避免的杂质。
在此,本发明的第一实施例的无取向电钢板优选具有0.05~0.35mm的厚度。在无取向电钢板的厚度小于0.05mm的情况下,作为线性压缩机马达、空调压缩机马达以及吸尘器用高速马达等的铁芯使用时,可能产生形状不良,因此不优选。相反,在无取向电钢板的厚度超过0.35mm的情况下,无法大量确保(100)面的织构,使磁束密度劣化,因此不优选。
此外,本发明的第一实施例的无取向电钢板在距表面10μm以内测得的原子浓度满足下述数学式1:
[数学式1]
([P123]+[S153])/([Fe705]+[O510]+[C275])×100≤5
在此,[]表示各成分的含量比。此外,[]内的数字表示作为在俄歇电子能谱法(Auger Electron Spectroscopy)的表面分析中构成材料表面的各元素的电子能量的P:123eV、S:153eV、Fe:705eV、O:510eV、C:275eV的固有的值。
当满足以上的数学式1的条件时,确认到磁特性优异的(100)面的织构的强度被强化而提高了磁束密度和铁损特性。
以下,对本发明的第一实施例的无取向电钢板中包含的各成分的作用及其含量进行说明如下。
碳(C)
在大量添加碳(C)的情况下,奥氏体区域扩大,相变区间增加,抑制最终退火热处理时铁素体的晶粒生长,从而使铁损劣化。另外,由于碳(C)在由最终产品加工为电气产品后使用时因磁时效而增加铁损,因此优选控制为含有0.05重量%以下的含量比。
硅(Si)
添加硅(Si)是为了增加电阻率而降低铁损中的涡流损失。
相对于本发明的无取向电钢板的总重量,优选以1.0~3.5重量%的含量比添加硅(Si),更优选的范围可以为1.5~2.5重量%。当以小于1.0重量%的添加量少量添加硅(Si)时,难以获得低铁损特性,难以提高轧制方向上的磁导率。另外,如果硅(Si)的添加量超过3.5重量%而添加过量,则导致磁束密度的降低,从而降低马达的转矩或增加铜损,可能因脆性增加而在冷轧时发生裂纹或板开裂。
铝(Al)
铝(Al)与硅(Si)一起有助于降低无取向电钢板的铁损。
相对于本发明的无取向电钢板的总重量,优选以0.2~0.6重量%的含量比添加铝(Al),更优选的范围可以为0.3~0.5重量%。在铝(Al)的添加量小于0.2重量%的情况下,难以充分发挥其添加效果。相反,如果铝(Al)的添加量超过0.6重量%而添加过量,则导致磁束密度的降低,从而降低马达的转矩或增加铜损。
锰(Mn)
锰(Mn)用于降低再加热时析出物的固溶温度,并且用于防止热轧时在材料的两端部分产生裂纹。
相对于本发明的无取向电钢板的总重量,优选以0.02~0.20重量%的含量比添加锰(Mn)。在锰(Mn)的添加量小于0.02重量%的情况下,由于热轧时的裂纹而产生不良的风险增加。相反,在锰(Mn)的添加量超过0.20重量%的情况下,因辊荷重增加而使冷轧性劣化,因此不优选。
磷(P)
磷(P)用于增加电阻率而降低铁损。
相对于本发明的无取向电钢板的总重量,优选以0.01~0.20重量%的含量比添加磷(P)。在磷(P)的添加量小于0.01重量%的情况下,存在晶粒过度增加而磁性偏差变大的问题。相反,在磷(P)的添加量超过0.20重量%而添加过量的情况下,可能降低冷轧性,因此不优选。
硫(S)
硫(S)与锰(Mn)反应形成作为微细的析出物的MnS而具有抑制晶粒生长的趋势,因此优选控制为尽可能具有最小量。因此,相对于本发明的无取向电钢板的总重量,硫(S)优选控制在0.01重量%以下。
氧(O)
如果超过0.05重量%而大量添加氧(O),则氧化物的量增加而抑制晶粒生长,从而使铁损特性劣化。因此,相对于本发明的无取向电钢板的总重量,氧(O)优选控制在0.05重量%以下。
以下,将参照附图对本发明的第一实施例的无取向电钢板的制造方法进行说明。
图1是表示本发明的第一实施例的无取向电钢板的制造方法的工序流程图。
如图1所示,本发明的第一实施例的无取向电钢板的制造方法包括热轧步骤(S110)、热轧退火热处理步骤(S120)、冷轧步骤(S130)以及最终退火热处理步骤(S140)。
热轧
在热轧步骤(S110)中,对包含C:0.05重量%以下、Si:1.0~3.5重量%、Al:0.2~0.6重量%、Mn:0.02~0.20重量%、P:0.01~0.20重量%、S:0.01重量%以下、O:0.05重量%以下以及余量的Fe和不可避免的杂质的钢板坯进行再加热后,进行热轧。
在本步骤中,在将具有上述的组成的钢板坯装入加热炉进行再加热的过程中,为了容易进行热轧,优选在1,050℃以上的温度进行钢板坯的再加热。但是,在钢板坯的再加热温度超过1,250℃的情况下,诸如MnS等不利于铁损特性的析出物再溶解,具有在热轧后过度产生微细的析出物的趋势。这种微细的析出物抑制晶粒生长而使铁损特性劣化,因此不优选。因此,钢板坯的再加热温度优选在1,050~1,250℃进行1~3小时。
另外,在本步骤中,为了防止经热轧的钢板过度产生氧化层,精热轧温度优选为800~950℃。
在此,经热轧的钢板可以在650~800℃的温度卷绕,以不过度产生氧化层并不阻碍晶粒生长,然后在空气中以卷状冷却。
热轧退火热处理
在热轧退火热处理步骤(S120)中,对经热轧的钢板进行热轧退火热处理,并进行酸洗。
这种热轧退火热处理是为了使经热轧的钢板的中心部的拉伸晶粒再结晶并在钢板的厚度方向上引导均匀的晶粒分布而进行的。
热轧退火热处理优选在850~1,000℃的条件下实施。在热轧退火热处理温度低于850℃的情况下,不能得到均匀的晶粒分布,因而磁束密度和铁损的改善效果可能不足。相反,在热轧退火热处理温度超过1,000℃的情况下,不利于磁性的(111)面织构增加而使磁束密度劣化。
冷轧
在冷轧步骤(S130)中,对经酸洗的钢板进行冷轧。
在本步骤中,冷轧最终轧制为0.05~0.35mm的厚度。在经冷轧的钢板的厚度小于0.05mm的情况下,作为线性压缩机马达、空调压缩机马达以及吸尘器用高速马达等的铁芯使用时可能产生形状不良,因此不优选。相反,在经冷轧的钢板的厚度超过0.35mm的情况下,无法大量确保(100)面的织构,使磁束密度劣化,因此不优选。
最终退火热处理
在最终退火热处理步骤(S140)中,在惰性气体氛围中对经冷轧的钢板进行最终退火热处理。
在此,惰性气体发挥作为载体气体的功能。作为这种惰性气体可以选自氩气、氦气、氖气、氮气等,更优选为利用其中的氩气。
在本步骤中,最终退火热处理在Ar气氛围中的950~1,150℃的温度条件下实施1~10分钟。
在最终退火热处理温度低于950℃或最终退火热处理时间小于1分钟的情况下,由于钢板内部的P和S不能充分扩散到表面,因此难以正常地发挥强化(100)面的强度的效果。相反,在最终退火热处理温度超过1,150℃或最终退火热处理时间超过10分钟的情况下,能量损失变大而不经济。
在这种最终退火热处理之后,无取向电钢板优选具有0.05~0.35mm的厚度。在无取向电钢板的厚度小于0.05mm的情况下,作为线性压缩机马达、空调压缩机马达以及吸尘器用高速马达等的铁芯使用时可能产生形状不良,因此不优选。相反,在无取向电钢板的厚度超过0.35mm的情况下,无法大量确保(100)面的织构,使磁束密度劣化,因此不优选。
此外,通过惰性气体氛围中的最终退火热处理,在无取向电钢板距表面10μm以内测得的原子浓度满足下述数学式1:
[数学式1]
([P123]+[S153])/([Fe705]+[O510]+[C275])×100≤5
在此,[]表示各成分的含量比。此外,[]内的数字作为在俄歇电子能谱法(AugerElectron Spectroscopy)的表面分析中构成材料表面的各元素的电子能量的P:123eV、S:153eV、Fe:705eV、O:510eV、C:275eV的固有的值。
当满足以上的数学式1的条件时,确认到磁特性优异的(100)面的织构的强度被强化而提高了磁束密度和铁损特性。
如至此所述,本发明的第一实施例的无取向电钢板及其制造方法通过在严格控制Si、Al等的含量比的同时,在惰性气体氛围中进行最终退火热处理,来提高(100)面的织构的强度,从而确保优异的磁特性。
其结果,本发明的第一实施例的无取向电钢板及其制造方法,具有2.3W/kg以下,更优选具有2.0~2.2W/kg的铁损以及1.79~1.90T的磁束密度。
此外,本发明的第一实施例的无取向电钢板及其制造方法通过改善磁特性优异的(100)面的织构来确保优异的磁特性,从而适合用作线性压缩机马达、空调压缩机马达以及吸尘器用高速马达等的铁芯。
(第二实施例)
本发明的第二实施例的无取向电钢板用作马达或变压器的铁芯材料,并且在决定马达或变压器的能效的方面发挥重要作用。
在这种无取向电钢板中,为了降低铁损、提高磁束密度而改善磁特性,必须控制织构,优选产生许多易磁化的(100)面的织构,(111)面的织构优选具有低强度。
在这种无取向电钢板中,随着其厚度变薄,涡电流损失引起的铁损降低,磁特性提高。然而,在冷轧工序中的压下率高的情况下,(111)面的γ-纤维(fiber)织构强烈地发展,易磁化的(100)面的织构相对于整体所占的百分比减小,磁特性降低。
为了解决这一问题,本发明的第二实施例的无取向电钢板通过将冷轧工序中的压下率控制在55%以下来抑制(111)面织构的形成并使(100)面织构发展,以满足马达或变压器等所需的高效率特性。
由此,本发明的第二实施例的无取向电钢板通过控制冷轧工序中的压下率来抑制(111)面织构的形成,提高(100)面织构的强度,从而确保优异的磁特性。
此外,在本发明中,通过在严格控制Si、Al等的含量比并控制冷轧工序中的压下率的同时,在惰性气体氛围中进行最终退火热处理,来提高(100)面的织构的强度,从而制造磁特性优异的无取向电钢板。
其结果,本发明的第二实施例的无取向电钢板具有2.0~2.3W/kg的铁损和1.75~1.90T的磁束密度。
为此,本发明的第二实施例的无取向电钢板包含C:0.05重量%以下、Si:1.0~3.1重量%、Al:0.2~0.6重量%、Mn:0.02~0.20重量%、P:0.01~0.20重量%以及余量的Fe和不可避免的杂质。
另外,本发明的第二实施例的无取向电钢板还可以包含Cu:0.03重量%以下、Ni:0.03重量%以下、Cr:0.05重量%以下以及S:0.01重量%以下中的一种以上。
在此,本发明的第二实施例的无取向电钢板优选具有0.05~0.35mm的厚度。在无取向电钢板的厚度小于0.05mm的情况下,作为线性压缩机马达、空调压缩机马达以及吸尘器用高速马达等的铁芯使用时,可能产生形状不良,因此不优选。相反,在无取向电钢板的厚度超过0.35mm的情况下,无法大量确保(100)面的织构,使磁束密度劣化,因此不优选。
以下,对本发明的第二实施例的无取向电钢板中包含的各成分的作用及其含量进行说明如下。
碳(C)
在大量添加碳(C)的情况下,奥氏体区域扩大,相变区间增加,抑制最终退火热处理时铁素体的晶粒生长,从而使铁损劣化。另外,由于碳(C)在由最终产品加工为电气产品使用时因磁时效而增加铁损,因此优选控制为含有0.05重量%以下的含量比。
硅(Si)
添加硅(Si)是为了增加电阻率而降低铁损中的涡流损失。
相对于本发明的无取向电钢板的总重量,优选以1.0~3.1重量%的含量比添加硅(Si),更优选的范围可以为1.5~2.5重量%。当以小于1.0重量%的添加量少量添加硅(Si)时,难以获得低铁损特性,并且难以提高轧制方向上的磁导率。另外,如果硅(Si)的添加量超过3.1重量%而添加过量,则导致磁束密度的降低,从而降低马达的转矩或增加铜损,可能因脆性增加而在冷轧时发生裂纹或板开裂。
铝(Al)
铝(Al)与硅(Si)一起有助于降低无取向电钢板的铁损。
相对于本发明的无取向电钢板的总重量,优选以0.2~0.6重量%的含量比添加铝(Al),更优选的范围可以为0.3~0.5重量%。在铝(Al)的添加量小于0.2重量%的情况下,难以充分发挥其添加效果。相反,如果铝(Al)的添加量超过0.6重量%而添加过量,则导致磁束密度的降低,从而降低马达的转矩或增加铜损。
锰(Mn)
锰(Mn)用于降低再加热时析出物的固溶温度,并且用于防止热轧时在材料两端部分产生裂纹。
相对于本发明的无取向电钢板的总重量,优选以0.02~0.20重量%的含量比添加锰(Mn)。在锰(Mn)的添加量小于0.02重量%的情况下,由于热轧时的裂纹而产生不良的风险增加。相反,在锰(Mn)的添加量超过0.20重量%的情况下,因辊荷重增加而使冷轧性劣化,因此不优选。
磷(P)
磷(P)用于增加电阻率而降低铁损。
相对于本发明的无取向电钢板的总重量,优选以0.01~0.20重量%的含量比添加磷(P)。在磷(P)的添加量小于0.01重量%的情况下,存在晶粒过度增加而磁性偏差变大的问题。相反,在磷(P)的添加量超过0.20重量%而添加过量的情况下,可能降低冷轧性,因此不优选。
铜(Cu)
添加铜(Cu)是因为铜(Cu)改善织构,抑制微细的CuS析出,还抗氧化或抗腐蚀。但是,在铜(Cu)的添加量超过0.03重量%而添加过量的情况下,可能导致钢板表面产生裂纹,因此不优选。因此,相对于本发明的无取向电钢板的总重量,铜(Cu)的含量比优选控制在0.03重量%以下。
镍(Ni)
添加镍(Ni)是因为镍(Ni)改善织构,与Cu一起添加而抑制S析出为微细的CuS,还抗氧化或抗腐蚀。但是,在镍(Ni)的添加量超过0.03重量%的情况下,即使大量添加,对改善织构的效果也微不足道而不经济,因此不优选。因此,相对于本发明的无取向电钢板的总重量,镍(Ni)的含量比优选控制在0.03重量%以下。
铬(Cr)
铬(Cr)用于通过增加电阻率来改善铁损而不提高材料的强度。但是,在铬(Cr)的添加量超过0.05重量%而添加过量的情况下,存在促进不利于磁性的织构的发展而降低磁束密度的问题。因此,相对于本发明的无取向电钢板的总重量,铬(Cr)的含量比优选严格控制在0.05重量%以下。
硫(S)
硫(S)与锰(Mn)反应形成作为微细的析出物的MnS而具有抑制晶粒生长的趋势,因此优选控制为尽可能具有最小量。因此,相对于本发明的无取向电钢板的总重量,硫(S)优选控制在0.01重量%以下。
以下,将参照附图对本发明的第二实施例的无取向电钢板的制造方法进行说明。
图2是表示本发明的第二实施例的无取向电钢板的制造方法的工序流程图。
如图2所示,本发明的第二实施例的无取向电钢板的制造方法包括热轧步骤(S210)、热轧退火热处理步骤(S220)、冷轧步骤(S230)以及最终退火热处理步骤(S240)。
热轧
在热轧步骤(S210)中,对包含C:0.05重量%以下、Si:1.0~3.1重量%、Al:0.2~0.6重量%、Mn:0.02~0.20重量%、P:0.01~0.20重量%以及余量的Fe和不可避免的杂质的钢板坯进行再加热后,进行热轧。
在本步骤中,在将具有上述的组成的钢板坯装入加热炉进行再加热的过程中,为了容易进行热轧,优选在1,050℃以上的温度进行钢板坯的再加热。但是,在钢板坯的再加热温度超过1,250℃的情况下,诸如MnS等不利于铁损特性的析出物再溶解,具有在热轧后过度产生微细的析出物的趋势。这种微细的析出物抑制晶粒生长而使铁损特性劣化,因此不优选。因此,钢板坯的再加热温度优选在1,050~1,250℃进行1~3小时。
另外,在本步骤中,为了防止经热轧的钢板过度产生氧化层,精热轧温度优选为800~950℃。
在此,经热轧的钢板可以在650~800℃的温度卷绕,以不过度产生氧化层并不阻碍晶粒生长,然后在空气中以卷状冷却。
热轧退火热处理
在热轧退火热处理步骤(S220)中,对经热轧的钢板进行热轧退火热处理,并进行酸洗。
这种热轧退火热处理是为了使经热轧的钢板的中心部的拉伸晶粒再结晶并在钢板的厚度方向上引导均匀的晶粒分布而进行的。
热轧退火热处理优选在850~1,000℃的条件下实施。在热轧退火热处理温度低于850℃的情况下,不能得到均匀的晶粒分布,因而磁束密度和铁损的改善效果可能不足。相反,在热轧退火热处理温度超过1,000℃的情况下,不利于磁性的(111)面织构增加而使磁束密度劣化。
冷轧
在冷轧步骤(S230)中,以55%以下的压下率对经酸洗的钢板进行冷轧。
在本步骤中,冷轧最终轧制为0.05~0.35mm的厚度。在经冷轧的钢板的厚度小于0.05mm的情况下,作为线性压缩机马达、空调压缩机马达以及吸尘器用高速马达等的铁芯使用时可能产生形状不良,因此不优选。相反,在经冷轧的钢板的厚度超过0.35mm的情况下,无法大量确保(100)面的织构,使磁束密度劣化,因此不优选。
在本步骤中,冷轧优选以55%以下的压下率,更优选以45~49%的压下率进行。如果冷轧的压下率超过55%,则(111)面织构将强烈地发展,存在磁特性优异的(100)面织构的百分比减少的问题。
因此,为了通过抑制(111)面织构的产生而增加(100)面的织构的产生来改善磁特性,优选将冷轧工序中的压下率严格控制在55%以下,更优选以45~49%的压下率严格控制。
在此,冷轧的压下率相当于(初始钢板厚度-最终钢板厚度)/(初始钢板厚度)×100。在此,初始钢板是指热轧的钢板,最终钢板是指冷轧的钢板。
最终退火热处理
在最终退火热处理步骤(S240)中,在惰性气体氛围中对经冷轧的钢板进行最终退火热处理。
在此,惰性气体发挥作为载体气体的功能。作为这种惰性气体可以选自氩气、氦气、氖气、氮气等,更优选为利用其中的氩气。
在本步骤中,最终退火热处理在Ar气氛围中的950~1,050℃的温度条件下实施1~10分钟。
在最终退火热处理温度低于950℃或最终退火热处理时间小于1分钟的情况下,由于钢板内部的P和S不能充分扩散到表面,因此难以正常地发挥强化(100)面的强度的效果。相反,在最终退火热处理温度超过1,050℃或最终退火热处理时间超过10分钟的情况下,能量损失变大而不经济。
在这种最终退火热处理之后,无取向电钢板优选具有0.05~0.35mm的厚度。在无取向电钢板的厚度小于0.05mm的情况下,作为线性压缩机马达、空调压缩机马达以及吸尘器用高速马达等的铁芯使用时可能产生形状不良,因此不优选。相反,在无取向电钢板的厚度超过0.35mm的情况下,无法大量确保(100)面的织构,使磁束密度劣化,因此不优选。
如至此所述,本发明的第二实施例的无取向电钢板及其制造方法通过在严格控制Si、Al等的含量比和冷轧工序中的压下率的同时,在惰性气体氛围中进行最终退火热处理,来提高(100)面的织构的强度,从而能够确保优异的磁特性。
如上所述,本发明的第二实施例的无取向电钢板及其制造方法通过将冷轧工序中的压下率控制在55%以下来抑制(111)面织构的形成,使(100)面织构发展,以满足马达或变压器等所需的高效率特性。
因此,本发明的第二实施例的无取向电钢板及其制造方法通过控制冷轧工序中的压下率来抑制(111)面织构的形成,提高(100)面织构的强度,从而确保优异的磁特性。
其结果,本发明的第二实施例的无取向电钢板及其制造方法,其具有2.0~2.3W/kg的铁损和1.75~1.90T的磁束密度。
此外,本发明的第二实施例的无取向电钢板及其制造方法通过改善磁特性优异的(100)面的织构来确保优异的磁特性,从而适合用作线性压缩机马达、空调压缩机马达以及吸尘器用高速马达等的铁芯。
实施例
以下,将通过本发明的优选实施例更详细地说明本发明的构成和作用。但是,这些是作为本发明的优选的示例提出的,在任何意义上都不能被解释为本发明受限于此。
未在此记载的内容在技术上可以被本领域技术人员充分推断,因此将省略对其说明。
1.无取向电钢板的制造
以表1中列出的组成和表2中列出的工序条件制造实施例1~4以及比较例1~3的无取向电钢板。
[表1](单位:重量%)
[表2]
2.磁特性的评价
表3示出了实施例1~4以及比较例1~3的无取向电钢板的磁特性的评价结果。此时,铁损W15/50是在50Hz的交流下铁芯感应出1.5Tesla的磁束密度时被消耗为热量等的能量损失量,磁束密度B50是由5000A/m的励磁力所感应的值。
[表3]
如表1至表3所示,可以确认,在Ar气氛围中进行最终退火热处理的实施例1~4的无取向电钢板满足了所有相当于目标值的2.3W/kg以下的铁损和1.79~1.90T的磁束密度。
另一方面,经确认,比较例1~3的无取向电钢板的铁损和磁束密度都未达到目标值。这被判断为是因为没有在Ar气氛围中进行最终退火热处理,最终退火热处理温度和时间脱离了本发明所提出的范围。
3.表面组成和微观结构的分析
图3是表示对实施例1的电钢板的最终退火热处理前的表面成分进行分析的结果的图表,图4是表示对实施例1的电钢板的最终退火热处理后的表面成分进行分析的结果的图表。
如图3所示,示出了对实施例1的电钢板的最终退火热处理前的表面成分进行分析的结果,在120~160eV之间没有观测到P和S。
另一方面,如图4所示,示出了对实施例1的电钢板的最终退火热处理后的表面成分进行分析的结果,可以确认,在123eV观测到P,在153eV观测到S。
通过AES(Auger Electron Spectroscopy)表面分析确认到,P和S从实施例1的无取向电钢板的内部扩散到表面。
如表3所示,经确认,用AES(Auger Electron Spectroscopy)进行表面分析得到的在距表面7μm的厚度测得的原子浓度为([P123]+[S153])/([Fe705]+[O510]+[C275])×100=6.00,满足数学式1的条件。
其结果,在实施例1的无取向电钢板中,确认到磁特性优异的(100)面的强度得到强化,磁束密度(B50)和铁损(W15/50)特性得到改善。
另一方面,在比较例1的无取向电钢板中,经确认,用AES(Auger ElectronSpectroscopy)进行表面分析得到的在距表面7μm的厚度测得的原子浓度为([P123]+[S153])/([Fe705]+[O510]+[C275])×100=0.41,不满足数学式1的条件。
其结果,确认到,与实施例1相比,比较例1的无取向电钢板的磁束密度(B50)和铁损(W15/50)特性较差。
图5是表示比较例1的电钢板的EBSD测定结果的照片,图6是表示实施例2的电钢板的EBSD测定结果的照片。
如图5和图6所示,分别示出了通过电子背散射衍射(Electron BackscatterDiffraction,EBSD)测定比较例1和实施例2的电钢板而作为结果得到的极图(PoleFigure)。
此时,可以确认,比较例1的电钢板产生了一部分(100)面的织构。
另一方面,可以确认,在Ar氛围中,在950℃进行10分钟最终退火热处理的实施例2的电钢板产生了大量(100)面的织构。
4.无取向电钢板的制造
以表4中列出的组成和表2中列出的工序条件制造实施例5~9以及比较例4~9的无取向电钢板。
[表4](单位:重量%)
[表5]
5.物性评价
表6示出了实施例5~9以及比较例4~9的无取向电钢板的物性评价结果。此时,铁损W15/50是在50Hz的交流下铁芯感应出1.5Tesla的磁束密度时被消耗为热量等的能量损失量,磁束密度B50是由5000A/m的励磁力所感应的值。
[表6]
如表4至表6所示,可以确认,实施例5~9的无取向电钢板满足了所有相当于目标值的2.0~2.3W/kg的铁损和1.75~1.90T的磁束密度。
尤其,经确认,在冷轧工序中以45~48%的压下率实施的实施例7~8的无取向电钢板被测定到磁特性最优异。
另一方面,经确认,比较例4~9的无取向电钢板的铁损和磁束密度都未达到目标值。这被判断为是因为冷轧工序中的压下率脱离了本发明所提出的范围。
6.微观结构分析
图7是表示实施例5以及比较例4~6的无取向电钢板的EBSD测定结果的照片。
如图7所示,确认到,与比较例4~6的电钢板相比,实施例5的无取向电钢板的(111)面织构的强度降低。
即,通过由EBSD(Electron Backscatter Diffraction)测定而得的取向分布函数(Orientation Distribution Function,ODF)分析来确认到,与冷轧工序中的压下率以62%、69%以及76%实施的比较例4~6不同,如实施例5,随着压下率降低至54%,(111)面织构的强度降低。
另外,图8是表示实施例5~6以及比较例4~6的无取向电钢板的(111)面的强度测定结果的图表。此时,图8中示出了最终退火热处理前的无取向电钢板的(111)面的强度测定结果。
如图8所示,可以确认,与在冷轧中的压下率分别以62%、69%以及76%实施的比较例4~6的无取向电钢板相比,在冷轧中的压下率分别以54%和50%实施的实施例5~6的无取向电钢板的情况下,(111)面织构的强度低。
即,经确认,冷轧中的压下率越高,(111)面织构的强度表现出增加的倾向。
图9是表示通过对比较例6和比较例9的无取向电钢板的EBSD测定而得的ODF来分析的结果的照片。
如图9所示,在比较例6的无取向电钢板中,测定到最终退火热处理前的(111)面织构的强度为6.6,测定到在950℃实施最终退火热处理后的(111)面织构的强度为9.5。
另外,比较例9的无取向电钢板在1,050℃实施最终退火热处理后,测定到(111)面织构的强度为12。
基于以上的实验结果,可以确认,随着热处理温度升高,(111)面织构的强度表现出增加的倾向。
如上所述,参照附图对本发明进行了说明,但是本发明不受本说明书中公开的实施例和附图的限制,显而易见的是,本领域技术人员可以在本发明的技术思想的范围内进行各种变形。此外,即使在上述说明本发明的实施例时没有明确地记载根据本发明的构成的作用效果进行说明,也应当认可通过该构成可预测的效果。
附图标记说明
S110:热轧步骤
S120:热轧退火热处理步骤
S130:冷轧步骤
S140:最终退火热处理步骤。
Claims (20)
1.一种无取向电钢板,其中,
包含C:0.010~0.05重量%、Si:1.5~2.5重量%、Al:0.2~0.6重量%、Mn:0.02~0.20重量%、P:0.01~0.20重量%、S:0.01重量%以下、O:0.05重量%以下以及余量的Fe和不可避免的杂质,
具有2.3W/kg以下的铁损。
2.根据权利要求1所述的无取向电钢板,其中,
所述电钢板具有0.05~0.35mm的厚度。
3.根据权利要求1所述的无取向电钢板,其中,
所述铁损为2.0~2.2W/kg。
4.根据权利要求1所述的无取向电钢板,其中,
具有1.79~1.90T的磁束密度。
5.根据权利要求1所述的无取向电钢板,其中,
所述电钢板在距表面10μm以内测得的原子浓度满足下述数学式1:
数学式1
([P123]+[S153])/([Fe705]+[O510]+[C275])×100≤5
在此,[]表示各成分的含量比。
6.一种无取向电钢板,其中,
包含C:0.020~0.05重量%、Si:1.5~2.5重量%、Al:0.2~0.6重量%、Mn:0.02~0.20重量%、P:0.01~0.20重量%以及余量的Fe和不可避免的杂质,
具有1.75~1.90T的磁束密度。
7.根据权利要求6所述的无取向电钢板,其中,
还包含Cu:0.03重量%以下、Ni:0.03重量%以下、Cr:0.05重量%以下以及S:0.01重量%以下中的一种以上。
8.根据权利要求6所述的无取向电钢板,其中,
所述电钢板具有0.05~0.35mm的厚度。
9.根据权利要求6所述的无取向电钢板,其中,
具有2.0~2.3W/kg的铁损。
10.一种无取向电钢板的制造方法,其中,包括:
(a)对包含C:0.010~0.05重量%、Si:1.5~2.5重量%、Al:0.2~0.6重量%、Mn:0.02~0.20重量%、P:0.01~0.20重量%、S:0.01重量%以下、O:0.05重量%以下以及余量的Fe和不可避免的杂质的钢板坯进行再加热后,进行热轧的步骤;
(b)对经所述热轧的钢板进行热轧退火热处理,并进行酸洗的步骤;
(c)对经酸洗的所述钢板进行冷轧的步骤;以及
(d)在惰性气体氛围中对经冷轧的所述钢板进行最终退火热处理的步骤。
11.根据权利要求10所述的无取向电钢板的制造方法,其中,
在所述(c)步骤之后,
所述电钢板具有0.05~0.35mm的厚度。
12.根据权利要求10所述的无取向电钢板的制造方法,其中,
在所述(d)步骤中,
所述最终退火热处理是在Ar气氛围中的950~1,150℃的温度条件下实施1~10分钟。
13.根据权利要求10所述的无取向电钢板的制造方法,其中,
所述(d)步骤之后,
所述电钢板在距表面10μm以内测得的原子浓度满足下述数学式1:
数学式1
([P123]+[S153])/([Fe705]+[O510]+[C275])×100≤5
在此,[]表示各成分的含量比。
14.根据权利要求10所述的无取向电钢板的制造方法,其中,
在所述(d)步骤之后,
所述电钢板具有2.0~2.3W/kg的铁损和1.79~1.90T的磁束密度。
15.一种无取向电钢板的制造方法,其中,包括:
(a)对包含C:0.020~0.05重量%、Si:1.5~2.5重量%、Al:0.2~0.6重量%、Mn:0.02~0.20重量%、P:0.01~0.20重量%以及余量的Fe和不可避免的杂质的钢板坯进行再加热后,进行热轧的步骤;
(b)对经所述热轧的钢板进行热轧退火热处理,并进行酸洗的步骤;
(c)以55%以下的压下率对经酸洗的所述钢板进行冷轧的步骤;以及
(d)在惰性气体氛围中对经冷轧的所述钢板进行最终退火热处理的步骤。
16.根据权利要求15所述的无取向电钢板的制造方法,其中,
所述钢板坯还包含Cu:0.03重量%以下、Ni:0.03重量%以下、Cr:0.05重量%以下以及S:0.01重量%以下中的一种以上。
17.根据权利要求15所述的无取向电钢板的制造方法,其中,
在所述(c)步骤中,
所述冷轧以45~49%的压下率进行。
18.根据权利要求15所述的无取向电钢板的制造方法,其中,
在所述(c)步骤之后,
所述电钢板具有0.05~0.35mm的厚度。
19.根据权利要求15所述的无取向电钢板的制造方法,其中,
在所述(d)步骤中,
所述最终退火热处理在Ar气氛围中的950~1,050℃的温度条件下实施1~10分钟。
20.根据权利要求15所述的无取向电钢板的制造方法,其中,
所述(d)步骤之后,
所述电钢板具有2.0~2.3W/kg的铁损和1.75~1.90T的磁束密度。
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