KR100268848B1 - 응력제거소둔후에 철손이 낮은 무방향성 전기강판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 V 과 Sn 을 복합 첨가하여 응력 제거 소둔후에 철손이 낮은 무방향성 전기 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는, 규소강 슬라브를, 열간압연, 열연판 소둔, 최종 두께 까지 1 회 또는 수회 냉간압연하고 650 - 850℃ 온도 범위에서 최종소둔하여 제조되며, 규소강 슬라브는 중량 % 로, C:0.01 % 이하, Si:2.0 % 이하, Mn:1.0 % 이하, Al:1.0 % 이하, S:0.008 % 이하, N:0.006 % 이하, P:0.1 % 이하, V:0.03 - 0.25 %, Sn:0.02 - 0.35 %, 잔여량의 Fe 및 불가피하게 첨가되는 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 응력제거소둔 후에 철손이 낮아지는 무방향성 전기 강판을 제공한다.

Description

[발명의 명칭]

응력 제거 소둔후에 철손이 낮은 무방향성 전기 강판

[발명의 상세한 설명]

[발명의 목적]

[발명이 속하는 기술분야 및 그 종래기술]

본 발명은 응력 제거 소둔후에 철손이 낮은 무방향성 전기 강판에 대한 것으로, 보다 상세하게는 V 와 Sn 을 복합 첨가하여 응력 제거 소둔후에 철손이 낮아지는 무방향성 전기 강판에 대한 것이다.

무방향성 전기 강판은 뛰어난 자기 특성을 가지고 있으므로 각종 모터 등의 철심 재료로 널리 사용되고 있다. 최근 에너지 절약 차원에서 이러한 전기기기의 효율을 높이고, 소형화하는 추세에 따라 철심 재료인 전기 강판에 있어서도 철손이 낮고 자속 밀도가 높은 제품에 대한 요구가 점차 증가되고 있는 실정이다. 에어콘이나 냉장고용 컴프레서 모터에 사용되는 전기 강판은 원하는 형상으로 타발된 후, 응력 제거 소둔되는 것이 보통이므로 이러한 가전용 모터에 사용되는 전기 강판은 응력 제거 소둔후의 자기 특성이 특히 중요시된다. 이전에는 응력 제거 소둔 전의 자기 특성을 향상시키는 데 전력을 기울였을 뿐, 응력 제거 소둔 후의 자기 특성은 거의 고려되지 않았다. 그러나, 산업이 고도화, 효율화됨에 따라 각종 기술도 극한을 추구하게 되면서 응력 제거 소둔시의 철손 감소율에도 주목하게 되었고, 수요가들도 응력 제거 소둔 전의 자기 특성이 동일한 수준이라면, 응력 제거 소둔에 의하여 철손이 감소되는 정도가 큰 제품을 선호하는 것은 지극히 당연하게 되었다.

무방향성 전기 강판의 철손은 이력 손실과 와전류 손실로 구분된다. 이력 손실은 철심 재료의 결정 방위, 순도, 내부 응력 등의 영향을 받는 반면, 와전류 손실은 철심 재료의 두께, 비저항, 자구 구조 등의 영향을 받는다. 이력 손실이 전철손의 70 % - 80 % 를 차지하며, 이력 손실은 결정립 크기에 역비례하므로 결정립 크기가 클수록 철손은 낮아지게 된다. 또한, 무방향성 전기 강판의 철손은 집합 조직에 의해서도 현저하게 영향을 받으며, 자화 용이축인 〈100〉 방향이 판면에 평행한 결정립이 많을수록 유리하다. 그러므로 〈100〉 방향을 포함하고 있는 (100),(110) 면은 많을수록, 〈100〉 방향을 포함하고 있지 않은 (111), (211) 면은 적을수록 철손은 낮아지게 된다.

통상적으로 응력 제거 소둔은 균열 온도 800℃ 전후에서 장시간 실시되는데, 이는 균열 온도가 850℃ 이상으로 되면 절연 코팅의 밀착성이 급격히 열화되어 전기기기의 특성이 열화될 뿐만 아니라 소둔중 산화를 방지하기 위하여 균열 온도는 800℃ 전후로 한정하고 있다. 응력 제거 소둔에 의하여 철손을 크게 감소시키기 위해서는 강중에 존재하는 미세한 개재물을 저감시켜 응력 제거 소둔시 결정립을 용이하게 성장시키는 것이 가장 효과적인 방법이다. 소둔시 결정립 성장을 방해하는 개재물은 대체로 산화물, 유화물, 질화물, 등으로 분류할 수 있으며, Al 이나 Si 계통의 산화물은 제강 기술의 진보로 인하여 최근에는 거의 형성되지 않는다. 유화물은 제강 단계에서 탈류를 철저하게 실시하고 Mn 등을 적당량 함유시켜 슬라브(Slab) 가열 온도를 비교적 저온으로 유지하기만 하면 결정립 성장에 방해가 되지 않도록 MnS 를 조대하게 석출시킬 수 있으므로 문제는 없다. 질화물은 제강 단계에서 질소를 낮추어 생성을 방지할 수도 있지만 규소강중의 질소 함량을 10 ppm 이하로 안정하게 관리하는 것은 사실상 곤란하고, 통상적인 질소 함량은 30 ppm 정도이다. 이 질소와 탈산 및 철손 감소를 위하여 첨가되는 Al 이 결합하여 불가피하게 AlN 이 형성되는 데, 이러한 질화물은 그 크기가 작을수록 소둔시 결정립 성장에는 불리하므로 가능한한 조대하게 석출시키는 편이 좋다.

이제 까지는 응력 제거 소둔 전의 자기 특성을 고려하여 왔으며, 무방향성 전기 강판의 자기 특성을 향상시키기 위하여 Sb, Sn 등과 같은 특수 원소를 첨가하는 방법 등을 사용하여 왔다.

예를 들면, 일본 특공소 56-54370 호에서는 Sb 를 함유한 열간 압연판을 700 - 950℃ 에서 소둔하여 냉간 압연한 후, 연속 소둔하여 자기 특성을 향상시켰다. 또, 일본 특공소 58-56732 호에서는 Sn 을 첨가하였는 데, Sn 첨가의 효과를 극대화시키기 위하여 열연판 소둔시의 냉각 속도와 최종 소둔시의 승온 속도를 낮춘 것으로 기재되어 있을 뿐, 응력 제거 소둔에 의하여 철손이 감소되는 정도에 대해서는 전혀 언급이 없었다.

[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]

본 발명은 상기 설명한 종래 기술의 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, V 과 Sn 을 복합 첨가하여 응력 제거 소둔후에 철손이 낮은 무방향성 전기 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는, 규소강 슬라브를, 연간압연, 열연판 소둔, 최종 두께 까지 1 회 또는 수회 냉간압연하고 650 - 850℃ 온도 범위에서 최종소둔하여 제조되며, 규소강 슬라브는 중량 % 로, C:0.01 % 이하, Si:2.0 % 이하, Mn:1.0 % 이하, Al:1.0 % 이하, S:0.008 % 이하, N:0.006 % 이하, P:0.1 % 이하, V:0.03 - 0.25 %, Sn:0.02 - 0.35 %, 잔여량의 Fe 및 불가피하게 첨가되는 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 응력제거소둔 후에 철손이 낮아지는 무방향성 전기 강판을 제공한다.

[발명의 구성 및 작용]

이하에서는 본 발명의 응력 제거 소둔후에 철손이 낮은 무방향성 전기 강판에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명의 응력 제거 소둔후의 철손이 낮은 무방향성 전기 강판은, 규소강 슬라브를, 연간압연, 열연판 소둔, 최종 두께 까지 1 회 또는 수회 냉간압연하고 650 - 850℃ 온도 범위에서 최종소둔하여 제조되며, 규소강 슬라브는 중량 % 로, C:0.01 % 이하, Si:2.0 % 이하, Mn:1.0 % 이하, Al:1.0 % 이하, S:0.008 % 이하, N:0.006 % 이하, P:0.1 % 이하, V:0.03 - 0.25 %, Sn:0.02 - 0.35 %, 잔여량의 Fe 및 불가피하게 첨가되는 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 열연판 소둔 및 중간 소둔은 재결정 온도 이상에서 실시하면 되고, 열연판 소둔은 생략하여도 무방하다.

최종 소둔 온도가 650℃ 미만이면, 재결정이 완전하게 일어나지 않아 철손이 매우 높을 뿐만 아니라 가공성도 매우 불량해진다. 또한, 최종 소둔 온도가 850℃ 보다 높으면, 통상적인 응력 제거 소둔에서 결정립 성장이 거의 일어나지 않으므로 응력 제거 소둔 후의 큰 철손 감소를 기대할 수 없게 된다.

본 발명자들은 응력 제거 소둔시 결정립을 성장시켜 철손을 낮추기 위한 여러 방안들을 검토해본 결과, 미세한 AlN 의 석출을 방지하는 것이 가장 효과적이며, V 을 첨가하여 조대한 VN 으로 석출시킴으로써 AlN 의 미세 석출을 방지할 수 있다는 사실을 발견하였다. 그러나, V 을 첨가하게 되면, (111) 집합 조직이 발달되어 자속 밀도가 낮아지는 현상이 나타나지만, Sn 을 첨가함으로써 이러한 문제점도 극복할 수 있다.

V 은 Al 보다 고온에서 질화물을 형성하고, AlN 보다 크기가 크며, 열연 공정에서 슬라브 가열시 고용되어 있던 이러한 원소들은 냉각시 VN을 중심으로 조대하게 석출되므로 AlN 의 미세 석출을 억제하는 효과가 있다. 그런데, V 은 0.03 % 이상 되어야 이러한 효과가 나타나며, 0.25 % 이상으로 되면 이러한 효과는 포화될 뿐만 아니라 (111) 집합조직을 증대시켜 자속밀도를 저하시키므로 V 은 0.03 - 0.25 % 범위로 하는 것이 좋다.

한편, Sn 은 결정립계에서 우선적으로 핵생성되는 (111) 면의 발달은 억제하고 입계 내에서의 핵생성을 보장하므로 (110) 면의 발달을 촉진시켜 V 첨가에 따른 자속 밀도의 저하를 보상해주는 작용을 한다. Sn 은 0.02 % 이상 되어야 이러한 효과를 발휘할 수 있으며, 0.35 % 이상 되면, 이러한 작용은 포화되고 오히려 결정립 성장을 억제하므로 Sn 은 0.02 - 0.35 % 범위로 하는 것이 좋다.

이하에서는 본 발명의 응력 제거 소둔후의 철손이 낮은 무방향성 전기 강판의 성분 원소 및 처리 조건에서의 수치 한정 이유에 대하여 설명한다.

C 는 0.01 % 를 넘으면, 자기시효를 일으켜 철손을 열화시키므로 0.01 % 이하로 한다.

Si 는 비저항을 증가시켜 철손의 향상에 기여하는 성분이지만, Si 가 2.0 % 를 넘는 제품은 대부분 응력 제거 소둔을 하지 않고 사용되므로 2.0 % 이하로 한다.

Mn 은 철손 개선에 유효한 원소이지만, 1.0 % 를 넘으면, 오히려 철손을 열화시키므로 1.0 % 이하로 한다.

Al 은 Si 와 동일하게 철손 향상에 기여하지만 1.0 % 를 넘으면, 냉간압연성이 나빠지므로 1.0 % 이하로 한다.

S 와 N 은 철손 개선에 유해한 개재물을 형성하여 소둔시 결정립 성장을 방해하므로 각각 0.008 %, 이하, 0.006 % 이하가 바람직하다.

P 는 기계적 강도 확보를 위하여 필요한 원소이지만, 0.1 % 를 넘으면, 냉간 압연성이 나빠지므로 0.1 % 이하로 한다.

V 은 Al 보다도 고온에서 질화물을 형성하여 AlN 의 미세 석출을 억제하는 효과가 있으나, 0.03 % 이상 되어야 이러한 작용을 할 수 있으며, 0.25 % 이상으로 되면, 이러한 효과는 포화될 뿐만 아니라 (111) 집합 조직을 증대시켜 자속 밀도를 저하시키므로 V 은 0.03 - 0.25 % 범위로 한다.

Sn 은 결정립계에서 우선적으로 핵생성되는 (111) 면의 발달은 억제하고 입계 내에서의 핵생성을 조장하여 (110) 면의 발달을 촉진시키므로 V 첨가에 따른 자속 밀도의 저하를 보상해주는 작용을 한다. Sn 은 0.02 % 이상 되어야 이러한 효과를 발휘할 수 있으며, 0.35 % 이상으로 되면, 그 작용은 포화되고 오히려 결정립 성장을 억제하므로 Sn 은 0.02 - 0.35 % 범위로 한정하는 것이 좋다.

상기 조성으로 이루어지는 슬라브(Slab)의 열연판소둔 및 중간소둔은 재결정온도 이상에서 실시하면 되고, 이때 열연판소둔은 생략하여도 무방하다. 한편, 최종소둔 온도는 V 와 Sn 이 복합 첨가된 경우라도 650℃ 미만이면, 재결정이 완전하게 일어나지 않아 철손이 매우 높을 뿐만 아니라 가공성도 매우 불량해지며, 최종 소둔 온도가 850℃ 보다 높으면 통상적인 응력 제거 소둔 온도에서 결정립 성장이 거의 일어나지 않아 응력 제거 소둔후의 큰 철손 감소를 기대할 수 없게 되므로 최종소둔 온도는 650 - 850℃ 로 하는 것이 바람직하다.

이하에서는 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다.

[실시예]

하기 표 1 기재와 같은 성분 조성을 갖는 규소강 슬라브를 1200℃ 에서 가열하여 두께 2.0 mm 로 열간압연한 후, 산세하여 스케일을 제거한 다음 최종 두께 0.50 mm 가 되도록 냉간압연하였다. 냉간압연판을 750℃ 에서 2 분간 최종소둔하여 자기 특성을 측정하였고, 이를 다시 800℃ 에서 2 시간 동안 질소 분위기에서 응력 제거소둔한 후의 자기 특성도 측정하여 그 결과를 압연 방향과 압연 직각 방향의 평균치로 하여 표 2 에 나타내었다.

상기 표 1 에 나타난 바와 같이, V 와 Sn 이 각각 본 발명의 범위에 속하나, 단독으로 첨가된 비교재 2 와 비교재 3 은 이들이 한 성분도 첨가되지 않은 비교재 1 과 비슷한 수준의 응력 제거 소둔 후의 철손 개선을 보여 준다. 또한, V 와 Sn 이 복합 첨가되어 있지만, V 이 본 발명의 상한 이상으로 첨가된 비교재 4 는 자속 밀도가 저하되고, Sn 이 본 발명의 범위에 속하지 않는 비교재 5 는 응력제거소둔 후의 철손 개선율이 그리 크지 않다. 이에 비하여, V 와 Sn 이 본 발명의 범위 내로 첨가된 발명재 1 과 발명재 2 는 비교재에 비하여 응력제거소둔 후의 철손이 크게 감소될 뿐만 아니라 자속밀도도 저하되지 않는다는 사실을 알 수 있다.

[발명의 효과]

상기 설명한 본 발명의 응력제거소둔후의 철손이 낮은 무방향성 전기 강판에 의하면, 규소강 슬라브의 성분 및 그 함유량을 조정하여 응력제거소둔 후의 철손이 낮은 무방향성 전기 강판을 제공함으로써, 전기 기기의 효율을 높일 수 있는 효과가 얻어진다.

Claims (1)

1. 중량비로 C:0.01 % 이하, Si:2.0 % 이하, Mn:1.0 % 이하, Al:1.0 % 이하, S:0.008 % 이하, N:0.006 % 이하, P:0.1 % 이하, Sn:0.02 - 0.35 %, 잔부 Fe 및 불가피하게 첨가되는 불순물로 이루어지는 규소강 슬라브를 열간압연, 열연판소둔, 최종두께까지 1회 또는 수회 냉간압연하고 650-850℃의 온도범위에서 최종소둔하여 제조되는 무방향성 전기강판에 있어서, 상기 규소강 슬라브를 구성하는 조성물에 Al 보다 고온에서 질화물을 형성하고 Sn과 복합되어 강의 결정립인 집합조직을 고르게 증대시켜 자속밀도의 저하를 방지할 수 있도록 V를 0.03-0.25Wt% 더 첨가하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 응력제거소둔 후에 철손이 낮은 무방향성 전기강판.