KR101263851B1 - Method for manufacturing grain-oriented electrical steel sheets with extremely low core-loss and high flux-density - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방향성 전기강판에 관한 것으로, 중량%로, C: 0.10~0.30%, Si: 2.0~4.5%, Al: 0.005~0.040%, Mn: 0.20%이하, N: 0.006%이하, S: 0.006%이하, P: 0.005~0.05%를 함유하고 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물로 이루어지는 고탄소 함유 규소강 슬라브를 1200℃이상 1300℃이하의 온도로 가열하고 열간압연한 후, 열연판 소둔에 이어 냉간압연을 실시하고, 이어서 탈탄 및 질화소둔을 실시한 후, 2차 재결정 소둔을 실시하되, 상기 열연판 소둔은 탈탄이 이루어지도록 수행되는 중온슬라브가열법을 이용한 저철손 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법을 제공한다.
따라서 고탄소 함유 규소강 슬라브를 이용하여 인히비터의 열적 안정성을 강화함으로서 강력한 결정성장 억제력을 갖도록 함과 동시에 열연판 소둔과 동시에 탈탄을 수행하여 극히 배향도가 높은 {110}<001>방위의 2차재결정핵을 제공함에 의하여 자기특성이 극히 우수한 방향성 전기강판을 제조할 수 있다.
The present invention relates to a grain-oriented electrical steel sheet, in weight percent, C: 0.10 to 0.30%, Si: 2.0 to 4.5%, Al: 0.005 to 0.040%, Mn: 0.20% or less, N: 0.006% or less, S: 0.006 High carbon-containing silicon steel slab containing less than or equal to% and P: 0.005 to 0.05% and consisting of remainder Fe and other unavoidable impurities, is heated to a temperature of 1200 ° C or more and 1300 ° C or less, followed by hot rolling After cold rolling, followed by decarburization and nitriding annealing, secondary recrystallization annealing was performed, and the hot rolled sheet annealing was performed using a low temperature loss high magnetic flux density oriented electrical steel sheet using a medium temperature slab heating method. It provides a manufacturing method.
Therefore, by using a high carbon-containing silicon steel slab to enhance the thermal stability of the inhibitor to have a strong crystal growth suppression, while performing hot-rolled sheet annealing and decarburization at the same time, the highly oriented {110} <001> azimuth secondary By providing the recrystallized nucleus, it is possible to produce a grain-oriented electrical steel sheet having extremely excellent magnetic properties.

Description

저철손 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법{Method for manufacturing grain-oriented electrical steel sheets with extremely low core-loss and high flux-density}Method for manufacturing grain-oriented electrical steel sheets with extremely low core-loss and high flux-density

본 발명은 발전기나 변압기와 같은 전자기기의 철심재료로 사용되는 방향성 전기강판의 제조에 관한 것으로, 고탄소 함유 규소강 슬라브로부터 제조되어 인히비터의 고용 안정성이 확보되고 열연판 소둔과 동시에 수행되는 탈탄에 의하여 고스집합조직 핵생성이 증가되어 극히 우수한 자기적 특성을 갖는 저철손 고자속밀도 방향성 전기강판을 중온슬라브가열법에 의하여 제조하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the manufacture of oriented electrical steel sheets used as iron core materials for electronic devices such as generators and transformers, and is manufactured from high carbon-containing silicon steel slabs to ensure solid solution stability of the inhibitor and to be carried out simultaneously with hot rolled sheet annealing. The present invention relates to a method for manufacturing a low iron loss high magnetic flux density oriented electrical steel sheet having an extremely good magnetic property by increasing nucleation of a goth aggregated tissue by a medium temperature slab heating method.

방향성 전기강판은 압연방향에 대해 강편의 집합조직이 {110}<001>인 고스집합조직(Goss texture)을 나타내고 있어 일방향 혹은 압연방향으로 자기적 특성이 우수한 연자성 재료이다. 이러한 고스집합조직을 발현하기 위해서는 제강단계에서의 성분제어, 열간압연에서의 슬라브 재가열 및 열간압연 공정인자 제어, 열연판 소둔, 1차재결정 소둔, 2차재결정 소둔 등의 여러공정 조건들이 매우 정밀하고 엄격하게 관리되어야 한다.A grain-oriented electrical steel sheet exhibits a Goss texture having a texture of {110} <001> with respect to the rolling direction, and is a soft magnetic material having excellent magnetic properties in one direction or in the rolling direction. To express this goth aggregate structure, various process conditions such as component control in steelmaking stage, slab reheating and hot rolling process factor control in hot rolling, hot plate annealing, primary recrystallization annealing, and secondary recrystallization annealing are very precise and It must be strictly controlled.

한편, 고스집합조직을 발현하는 인자중의 하나인 인히비터(Inhibitor) 즉, 1차 재결정립의 무분별한 성장을 억제하고 2차재결정 발생시 고스집합조직만이 성장할 수 있도록 하는 결정립 성장 억제제의 제어 또한 매우 중요하다. 2차재결정 소둔후 우수한 고스집합조직을 갖는 최종강판을 얻기 위해서는 2차재결정이 일어나기 직전까지 모든 1차 재결정립의 성장이 억제되어야 한다. 이를 위한 충분한 억제력을 얻기 위해서는 인히비터의 양이 충분히 많아야 하며, 그 분포 또한 균일해야 한다. 또한 고온의 2차재결정 소둔(최종소둔)동안 2차재결정이 공히 일어나도록 하기 위해서는 인히비터의 열적 안정성이 우수하여 쉽게 분해되지 않아야 한다. 2차재결정은 최종소둔시 인히비터가 적정 온도구간에서 분해되거나 억제력을 잃음으로써 발생하는 현상으로, 이경우 비교적 고스결정립과 같은 특정한 결정립들이 비교적 단시간내에 급격히 성장하게 된다.On the other hand, one of the factors expressing goth aggregates, the inhibitor (Inhibitor), that is, the control of grain growth inhibitors to suppress the indiscriminate growth of primary recrystallization and to allow only the goth aggregates to grow when secondary recrystallization occurs. It is important. After the second recrystallization annealing, to obtain a final steel sheet having good goth aggregate structure, the growth of all primary recrystallization grains should be suppressed until just before the second recrystallization occurs. In order to achieve sufficient restraining force, the amount of inhibitor must be large enough, and the distribution must be uniform. In addition, in order for secondary recrystallization to occur during the high temperature secondary recrystallization annealing (final annealing), the thermal stability of the inhibitor should be excellent and not easily decomposed. Secondary recrystallization occurs when the inhibitor decomposes or loses restraining power at the appropriate temperature range during final annealing. In this case, specific grains such as relatively goth grains grow rapidly in a relatively short time.

통상적으로 방향성 전기강판의 품질은 대표적 자기적 특성인 자속밀도와 철손으로 평가될 수 있으며, 고스집합조직의 정밀도가 높을수록 자기적 특성이 우수하다. 또한 품질이 우수한 방향성 전기강판은 제특성으로 인한 고효율의 전력기기 제조가 가능하여, 전력기기의 소형화와 더불어 고효율화를 얻을 수 있다. In general, the quality of oriented electrical steel sheet can be evaluated by the magnetic flux density and iron loss, which are typical magnetic properties. The higher the precision of the goth assembly, the better the magnetic properties. In addition, high-quality directional electrical steel sheet is capable of manufacturing high-efficiency power equipment due to its characteristics, and thus, miniaturization of power equipment and high efficiency can be obtained.

방향성 전기강판의 자성을 향상시키기 위한 연구개발은 먼저 자속밀도를 높이고자 하는 시도로부터 출발되었다. 초기의 방향성 전기강판은 M. F. Littman이 제시하였던 바에 따라 MnS를 결정립성장 억제제로 사용하고 2회의 냉간압연법으로 제조되었으며, 이에 의하면 2차재결정은 안정적으로 형성되었으나 자속밀도는 그다지 높지 않았고 철손도 높은 편이었다.The research and development to improve the magnetism of oriented electrical steel sheet first started from the attempt to increase the magnetic flux density. Initially oriented electrical steel sheets were prepared by two cold rolling methods using MnS as grain growth inhibitors as suggested by MF Littman. According to this, secondary recrystallization was formed stably, but the magnetic flux density was not high and iron loss was high. It was.

이후 다구찌(田口), 板倉에 의해 AlN, MnS 석출물을 복합 이용하고, 냉간압연율을 80%이상 1회 강냉간압연하는 기술이 제안되었다. 이는 강력한 결정립성장 억제제와 강냉간압연에 의해서 압연방향으로의 {110}<001>방위 배향도를 향상시켜 고자속밀도를 얻는 기술로서, 이력손실이 크게 개선되어 저철손 특성을 얻을 수 있게 되었으나 후술될 바와 같이 고온으로 슬라브를 가열하여야 하는 문제점이 따른다. Since, Taguchi (田 口), 板倉 by using a combination of AlN, MnS precipitates, the cold rolling rate of more than 80% once cold-rolling technology has been proposed. It is a technique of obtaining a high magnetic flux density by improving the orientation of {110} <001> azimuth in the rolling direction by a strong grain growth inhibitor and cold rolling, and the hysteresis loss is greatly improved to obtain low iron loss characteristics. As a result, there is a problem in that the slab needs to be heated to a high temperature.

그 외에도 MnS 및 AlN가 아닌 MnSe와 Sb를 억제제로 이용하여 방향성 전기강판을 제조하는 기술이 있으나, 이는 중간소둔 열처리를 포함한 2회의 냉간압연을 행하고 고가인 Sb나 Se등의 입계편석원소를 결정립 성장 억제제로 사용하기 때문에 제조원가가 상승되고 이들 원소가 유독성이 있어 작업성이 나쁘다는 문제점이 있다. In addition, there is a technology for producing a grain-oriented electrical steel sheet using MnSe and Sb as inhibitors, but not MnS and AlN, but it is subjected to two cold rolling including intermediate annealing heat treatment and grain growth of expensive grains such as Sb and Se Since it is used as an inhibitor, there is a problem that the manufacturing cost is increased and these elements are toxic and workability is bad.

상기한 기술들은 완전 고용된 AlN과 MnS 석출물들이 열간압연과 이후의 열연판 소둔과정에서 미세하게 석출되도록 함으로서 강력한 결정성장 억제효과를 발휘하도록 설계된 것으로서, 방향성 전기강판의 슬라브에 함유된 MnS나 AlN등을 안정적으로 고용시켜야만 열간압연후 냉각과정에서 석출물을 적절한 크기와 분포를 가지도록 제어하여 결정립 성장 억제제로 이용할 수 있으며, 따라서 슬라브를 고온에서 장시간 재가열하여야 한다. The above technologies are designed to exert a strong crystal growth inhibitory effect by allowing the fully employed AlN and MnS precipitates to be finely precipitated during hot rolling and subsequent hot-rolled sheet annealing, and MnS or AlN contained in the slab of the grain-oriented electrical steel sheet. Stable solid solution can be used as a grain growth inhibitor by controlling the precipitate to have the proper size and distribution during cooling after hot rolling. Therefore, the slab must be reheated at a high temperature for a long time.

3%의 규소를 함유한 강판이 페라이트상인 것으로 가정하였을 때, AlN의 고용도는 IWAYAMA가 제안한 다음의 식으로 나타낼 수 있다. Assuming that the steel sheet containing 3% silicon is in the ferrite phase, the solubility of AlN can be expressed by the following equation proposed by IWAYAMA.

Figure 112010046501405-pat00001
Figure 112010046501405-pat00001

이에 의하면 산가용성 알루미늄이 0.028중량%, N이 0.0050중량%임을 가정하였을 경우, IWAYAMA 고용도 식에 의한 이론상의 고용온도는 1258℃이며, 이러한 전기강판의 슬라브를 가열하기 위해서는 약 1300℃로 가열해야만 한다. According to this, assuming that the acid-soluble aluminum is 0.028% by weight and N is 0.0050% by weight, the theoretical solidus temperature is 1258 ° C according to the IWAYAMA solid solubility formula, and it must be heated to about 1300 ° C to heat the slab of the electrical steel sheet. do.

또한 MnS를 결정립성장 억제제로 이용하는 기술, MnS 및 AlN를 복합으로 결정립성장 억제제로 이용하는 기술, MnSe 및 Sb를 결정립성장 억제제로 이용하는 기술은 슬라브 재가열 온도를 각각 1300℃이상, 1350℃이상, 1320℃이상으로 높여야하는 것으로 알려져 있다. 그러나 실제로는 상업적 생산을 위해 20ton 가량의 강 슬라브 무게 등을 고려해 볼 때 슬라브 내부까지 균일한 온도분포를 얻기 위해서는 거의 1400℃까지 재가열하고 있는 실정이다.In addition, the technology of using MnS as a grain growth inhibitor, the technology of using MnS and AlN as a grain growth inhibitor, and the technology of using MnSe and Sb as grain growth inhibitors, respectively, have a slab reheating temperature of 1300 ° C or higher, 1350 ° C or higher and 1320 ° C or higher. It is known to be raised. In practice, however, considering the steel slab weight of about 20 tons for commercial production, in order to obtain a uniform temperature distribution to the inside of the slab it is reheated to almost 1400 ℃.

상술한 바와 같이 1400℃ 정도의 고온으로 강 슬라브를 장시간 가열하면 상업적으로 여러 가지 문제점이 발생할 수 있다. 즉, 사용열량이 많아 제조원가가 높아지며, 1300℃ 근방에서 강 슬라브의 표면에 존재하는 산화스케일이 용융되어 로체에 흘러내려 가열로의 내화물을 빈번하게 보수해야 하므로 로체 유지비가 증가되고, 가열로의 수명이 단축되는 문제가 있다. 이보다 더욱 심각한 문제점으로는 고온에서의 장시간 슬라브 가열에 의해 강 슬라브의 주조조직인 주상정 조직이 상당히 조대하게 성장하게 되고 열간압연 공정에서 조대한 주상정 조직으로 인해 폭방향으로 열간압연판이 파단됨으로 인하여 실수율이 현저히 저하될 수 있다는 점이다. As described above, when the steel slab is heated for a long time at a high temperature of about 1400 ° C., various problems may occur commercially. That is, the production cost increases due to the large amount of heat used, and the oxidized scale existing on the surface of the steel slab melts and flows into the furnace near 1300 ° C, so that the refractory to the furnace needs to be repaired frequently. There is a problem of this being shortened. Even more serious problem is the fact that due to the long time slab heating at high temperature, the columnar structure, which is the cast structure of steel slab, grows quite coarsely, and the hot rolling plate breaks in the width direction due to the coarse columnar structure in the hot rolling process. This can be significantly lowered.

상기와 같은 심각한 문제점을 해결하기 위해, 강 슬라브의 재가열온도를 낮추면서 결정립 성장 억제제의 적절한 크기 및 분포를 제어하여 높은 자속밀도의 방향성 전기강판을 제조할 수 있다면 제조원가와 실수율 측면에서 상당한 효과를 가져올 수 있다. 상술한 요구가 고조됨에 따라 고용온도가 비교적 높은 MnS를 주 결정립 성장 억제제로 사용하지 않는 새로운 기술들이 연구되었다. In order to solve the above serious problems, it is possible to produce a high magnetic flux density oriented electrical steel sheet by controlling the appropriate size and distribution of grain growth inhibitor while lowering the reheating temperature of the steel slab, which will have a significant effect in terms of manufacturing cost and error rate. Can be. As the above demands rise, new technologies have been studied that do not use MnS, which has a relatively high solidus temperature, as the primary grain growth inhibitor.

즉, 슬라브를 낮은 온도로 가열하여 결정립성장 억제제인 AlN를 완전고용시키지 않은 상태로 열간압연하고, 열연판 소둔시 AlN을 완전 석출시키고 냉간압연 이후 공정에서 질화처리를 하여 질화물을 형성시킴으로써 1차재결정립의 결정립 성장 억제효과를 꾀하는 기술들이다. 상술한 기술들은 일반적으로 저온슬라브가열법으로 알려져 있다.That is, the slab is heated to a low temperature to hot roll the AlN, which is a grain growth inhibitor, without fully employing it, and when the hot rolled sheet is annealed, the AlN is completely precipitated and nitrided in the process after cold rolling to form nitride. These are techniques that aim to suppress grain growth of grains. The above-mentioned techniques are generally known as low temperature slab heating.

이와 같은 저온슬라브가열법은 슬라브 및 열연단계에서 존재하는 석출물들을 억제제로 이용하지 않고, 후공정에서 질화처리에 의해서 강중에 들어간 질소이온이 산가용성 알루미늄과 반응하여 새로이 석출된 AlN만을 결정성장 억제제로 이용하기 때문에 결정성장 구동력에 비하여 억제력이 떨어지는 단점이 있다.The low-temperature slab heating method does not use the precipitates present in the slab and hot rolling stages as inhibitors, and only the newly precipitated AlN as a crystal growth inhibitor due to the reaction of nitrogen ions in the steel by nitriding in a later process with acid-soluble aluminum. Because of the use, there is a disadvantage in that the suppression force is lower than the crystal growth driving force.

이제까지 논의되었던 종래의 기술을 정리하면, 고자속밀도 특성 확보를 위한 결정성장 억제제의 개발 및 슬라브 가열온도 및 열연판 소둔 제어 기술이 제시되었으나, 실제 제시된 조건들이 엄격한 생산조건으로서 생산공정의 부담으로 작용하고 제조원가 상승의 요인이 되고 있으며, 고온슬라브가열법의 경우 제조원가의 상승 및 열간압연판의 실수율 저하 등의 문제가 있고 저온슬라브가열법의 경우 결정성장 억제력이 낮아 자성향상에 한계가 따른다.To summarize the conventional techniques discussed so far, the development of crystal growth inhibitors and the slab heating temperature and hot-rolled sheet annealing control techniques to secure high magnetic flux density characteristics have been proposed, but the actual conditions presented are strict production conditions that act as a burden on the production process. In addition, the high temperature slab heating method has problems such as an increase in manufacturing cost and a decrease in the error rate of the hot rolled plate, and the low temperature slab heating method has a low crystal growth inhibitory ability, which leads to a limit in magnetic enhancement.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소하고자 안출된 것으로, 그 목적은 고탄소 함유 규소강 슬라브를 이용하여 방향성 전기강판의 고스집합조직을 향상하고 박물 압연성과 인히비터의 열적 안정성을 향상시킴으로서 극히 우수한 자기적 특성을 갖는 저철손과 고자속밀도 방향성 전기강판을 중온슬라브가열법에 의하여 제조하는 방법을 제공하고자 함에 있다. The present invention has been made to solve all the problems of the prior art as described above, the object of the present invention is to improve the goose structure of the grain-oriented electrical steel sheet using high carbon-containing silicon steel slab and to improve the thermal rolling stability and thermal stability of the inhibitor The present invention aims to provide a method for producing low iron loss and high magnetic flux density oriented electrical steel sheet having a medium magnetic slab heating method by improving the temperature of the slab.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 저철손 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법은 중량%로, C: 0.10~0.30%, Si: 2.0~4.5%, Al: 0.005~0.040%, Mn: 0.20%이하, N: 0.006%이하, S: 0.006%이하, P: 0.005~0.05%를 함유하고 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물로 이루어지는 고탄소 함유 규소강 슬라브를 1200℃이상 1300℃이하의 온도로 가열하고 열간압연한 후, 열연판 소둔에 이어 냉간압연을 실시하고, 이어서 탈탄 및 질화소둔을 실시한 후, 2차 재결정 소둔을 실시하되, 상기 열연판 소둔은 탈탄이 이루어지도록 수행되는 것을 특징으로 한다. Method for producing a low iron loss high magnetic flux density oriented electrical steel sheet of the present invention for solving the above problems in weight%, C: 0.10 ~ 0.30%, Si: 2.0 ~ 4.5%, Al: 0.005 ~ 0.040%, Mn: 0.20% Hereafter, a high carbon-containing silicon steel slab containing N: 0.006% or less, S: 0.006% or less, P: 0.005% to 0.05%, balance Fe and other unavoidable impurities, at a temperature of 1200 ° C or more and 1300 ° C or less After heating and hot rolling, hot rolling followed by annealing, followed by decarburization and nitriding annealing, and then secondary recrystallization annealing, wherein the hot rolled sheet annealing is performed such that decarburization is performed. .

상기 규소강 슬라브는 Sn과 Sb를 단독 혹은 복합으로 0.01~0.3% 더 함유하는 것이 바람직하다.The silicon steel slab preferably further contains 0.01 to 0.3% of Sn and Sb alone or in combination.

본 발명의 저철손 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법은 탈탄 및 질화소둔을 820~880℃범위의 온도로 실시한 경우에 있어서의 1차 재결정립 크기를 19㎛이하로 제어하는 것을 특징으로 한다.The method for producing a low iron loss high magnetic flux density oriented electrical steel sheet of the present invention is characterized in that the primary recrystallized grain size is controlled to 19 µm or less when decarburization and annealing are performed at a temperature in the range of 820 to 880 ° C.

본 발명에 따르면 고탄소 함유 규소강 슬라브를 이용하여 인히비터의 열적 안정성을 강화함으로서 강력한 결정성장 억제력을 갖도록 함과 동시에 열연판 소둔시 탈탄이 이루어지도록 하여 극히 배향도가 높은 {110}<001>방위의 2차재결정핵을 제공함으로써 자기특성이 극히 우수한 방향성 전기강판을 중온슬라브가열법을 이용하여 제조할 수 있다.According to the present invention, by using a high carbon-containing silicon steel slab to enhance the thermal stability of the inhibitor to have a strong crystal growth inhibition and at the same time to make the decarburization during hot-rolled sheet annealing {110} <001> azimuth By providing the secondary recrystallization nuclei of the oriented electrical steel sheet having excellent magnetic properties, it can be produced by the medium temperature slab heating method.

또한 N과 S를 0.006중량%이하로 함유한 성분계의 슬라브를 이용하고 결정립성장 억제제가 완전용체화되도록 슬라브를 1200~1300℃의 중온으로 가열하여 넓은 탈탄 및 질화소둔 온도 영역에서 1차 재결정립이 적정 크기로 형성되도록 함으로써 자기적 특성이 극히 우수한 방향성 전기강판을 안정적으로 제조할 수 있다. In addition, by using a component-based slab containing less than 0.006% by weight of N and S and heating the slab to a medium temperature of 1200 to 1300 ° C. to completely solidify the grain growth inhibitor, the primary recrystallized grains in a wide range of decarburization and annealing temperature By forming it in an appropriate size, it is possible to stably manufacture a grain-oriented electrical steel sheet having extremely excellent magnetic properties.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명자들은 방향성 전기강판 제조에 있어 규소강 페라이트상에서의 결정립성장 억제제인 AlN 혹은 MnS 석출물들이 안정적으로 고용 및 석출되도록 하는 기술에 대한 여러 연구와 실험을 거듭하였으며, 그 결과로서 3% 규소강은 순수한 페라이트 영역이지만 탄소를 첨가하는 양이 증가될수록 소정의 온도영역에서 오스테나이트상의 분율이 증가되고, 이에 따라 오스테나이트상에서의 AlN 고용도가 페라이트상에서의 고용도에 비해 최소 2배 이상으로 향상될 수 있음을 알게 되었다.The present inventors have conducted a number of studies and experiments on the technology to ensure that the AlN or MnS precipitates, which are grain growth inhibitors on the silicon steel ferrite, in the production of grain-oriented electrical steel sheet, so as to stably solidify and precipitate, 3% silicon steel is pure As the amount of carbon added in the ferrite region increases, the fraction of the austenite phase in the predetermined temperature range increases, so that the AlN solid solubility in the austenite phase can be improved by at least twice as high as that in the ferrite phase. Got to know.

이에 본 발명자들은 이와 같은 탄소의 오스테나이트 형성원소로서의 역할과 AlN이 오스테나이트상에서 고용속도와 고용양이 높은 점에 착안하여 연구한 결과, 슬라브에 탄소를 통상적인 함량보다 높은 범위, 즉 최소 0.10중량%에서 최대 0.30중량%까지 첨가하였을 경우 슬라브 가열온도 영역에서의 슬라브내 오스테나이트상의 분율이 60%이상 존재하게 되어 (Al,Si,Mn)N 또는 AlN과 같은 질화물이 슬라브 가열중에 충분하게 고용되는 것, 그리고 열연판 소둔시에 탈탄이 이루어지도록 하고 이후의 냉각과정을 제어하는 것에 의해 고스집합조직의 핵생성 장소를 증대시킴으로서 극히 우수한 자기특성을 갖는 방향성 전기강판을 제조할 수 있음을 최초로 발견하였다.The present inventors have studied the role of carbon as an austenite forming element and the fact that AlN has a high solubility rate and solid solution in austenite, and thus, the slab has a higher carbon content than usual, that is, at least 0.10 weight. When added up to 0.30% by weight, the fraction of austenite phase in the slab in the slab heating temperature range is 60% or more, and nitrides such as (Al, Si, Mn) N or AlN are sufficiently dissolved during slab heating. It was found for the first time that oriented electrical steel sheets with extremely good magnetic properties could be produced by increasing the nucleation site of the goth assembly by allowing decarburization to take place during the annealing of the hot rolled sheet and controlling the subsequent cooling process. .

오스테나이트상에서의 AlN 고용도 식은 다음과 같이 Darken(Fe-0.1C-0.4Mn-0.01S)과 Leslie(Al-killed강)에 의해 구할 수 있다. The AlN solubility equation in austenite can be obtained from Darken (Fe-0.1C-0.4Mn-0.01S) and Leslie (Al-killed steel) as follows.

Figure 112010046501405-pat00002
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이에 의하면 산가용성 알루미늄이 0.028중량%, N이 0.0050중량%인 경우 슬라브 고용온도는 각각 1112℃(Darken), 1002℃(Leslie)로서, 페라이트상에서의 고용온도 1258℃보다 매우 낮다.According to this, when the acid-soluble aluminum is 0.028% by weight and N is 0.0050% by weight, the slab solid solution temperature is 1112 ° C (Darken) and 1002 ° C (Leslie), respectively, which is much lower than the solid solution temperature of 1258 ° C on ferrite.

이와 같이 슬라브내 오스테나이트상이 많을수록 AlN의 고용온도는 낮아지므로, 슬라브에 다량의 탄소를 첨가하여 오스테나이트 분율을 높이게 되면 AlN의 고용을 극대화하여 충분한 결정립성장 억제력을 확보할 수 있게 된다. As the austenite phase in the slab increases, the temperature of AlN is lowered. Therefore, when a large amount of carbon is added to the slab and the austenite fraction is increased, the solubility of AlN is maximized to secure sufficient grain growth restraining ability.

결국, 슬라브 가열과 열연판 소둔을 통하여 오스테나이트상의 형성을 촉진시킴으로서 냉연이후의 강판내부에 미세한 AlN 석출물 분포를 얻을수 있게 되고, 자속밀도가 높고 철손을 낮추는데 유리한 2차재결정립을 얻을 수 있는 것이다. As a result, by promoting the formation of the austenite phase through slab heating and hot-rolled sheet annealing, it is possible to obtain a fine AlN precipitate distribution in the steel sheet after cold rolling, and to obtain a secondary recrystallized grain having a high magnetic flux density and an advantageous low iron loss.

또한 열연판내 0.10중량%이상 0.30중량%이하의 탄소로 인해 열연판소둔중 오스테나이트의 양이 증가하는데, 이로인해 이전 공정인 열간압연에 의해 발생된 불균질하고 압연방향으로 길게 연신된 열간압연조직의 충분한 재결정이 가능하므로 불균질한 열간압연 미세조직은 전량 소멸되고, 전방향으로 미세한 결정립들로 구성되어 미세한 기지조직에 석출물이 균질하게 분산 석출되며, 냉간압연성 또한 개선되어 1회 강냉간압연에 의하여 판두께 0.20mm 이하까지 압연하는 것도 가능하게 된다.In addition, the amount of austenite during hot-rolled sheet annealing increases due to carbon in the hot-rolled sheet of 0.10% by weight to 0.30% by weight, which results in a heterogeneous, long-rolled hot-rolled structure generated by the previous process of hot rolling. Because of sufficient recrystallization, the heterogeneous hot-rolled microstructure is completely extinguished and composed of fine grains in all directions, so that the precipitate is uniformly dispersed and precipitated in the fine matrix, and the cold rolling is also improved, so that it is cold rolled once. It also becomes possible to roll to plate | board thickness 0.20 mm or less by this.

또한 열연판 소둔과 동시에 습윤 분위기에서의 탈탄이 이루어져 과잉탄소가 제거되는 것과 더불어 표층부에 존재하는 고스집합조직이 심부로 성장하게 되어 고스집합조직의 분율이 대폭 증가하게 되며, 열연소둔판을 급냉함으로서 미세하고 균질한 오스테나이트로 구성된 기지조직과 오스테나이트 결정립 내 또는 입계에 존재하는 미세분산된 석출물들을 상온까지 보존할 수 있게 된다. In addition, the hot rolled sheet is annealed in a wet atmosphere at the same time as excess carbon is removed, and the goose aggregates present in the surface layer grow deeply, and the fraction of the goose aggregates is greatly increased. It is possible to preserve the matrix structure composed of fine and homogeneous austenite and the finely dispersed precipitates present in the austenite grains or at the grain boundaries to room temperature.

한편 열간압연판 내에 존재하는 탄소는 상기와 같이 오스테나이트상 제어에 관여할 뿐만 아니라, 냉간압연시 발생하는 2차 재결정 핵생성 장소에도 작용을 한다. 일반적으로 강판을 냉간압연하게 되면 주응력 및 전단응력의 상호작용으로 칼날전위 및 스크류전위가 발생한다. 이러한 전위는 결정학적인 측면에서 체심입방구조를 갖는 페라이트보다는 면심입방구조를 갖는 오스테나이트상에서 많이 발생되며, 2차 재결정 핵생성 장소로 작용하는 전단변형대를 형성하게 된다. On the other hand, the carbon present in the hot rolled plate not only participates in the austenite phase control as described above, but also acts on the secondary recrystallization nucleation site generated during cold rolling. In general, when cold rolled steel sheet, the blade potential and screw potential are generated by the interaction between the main stress and the shear stress. In terms of crystallography, such dislocations are more likely to occur on austenite having a face-centered cubic structure than a ferrite having a body-centered cubic structure, and form a shear deformation zone serving as a secondary recrystallization nucleation site.

그러나 냉간압연은 페라이트 단상온도영역에서 시행되므로 전위의 발생이 상대적으로 작게 되어 많은 전단변형대를 형성하기 어려우며, 전단변형대를 형성하더라도 미세조직내 불균일한 분포로써 형성된다. 전위의 이동은 압연시 작용되는 압하량과 압연온도에 비례하며, 압하량이 높을수록 전위발생량은 높아지나 전위의 이동이 어려워 강판내 전단변형대가 불균일하게 형성되고, 압연온도가 높을수록 전위의 이동이 쉬운 반면, (+)전위 및 (-)전위 등의 합체에 따른 소멸 또는 아격자(sublattice) 혹은 아결정립(subgrain)을 형성함으로써 전단변형대의 양은 줄어든다. 그럼에도 불구하고 탄소와 같은 침입형원소는 전위의 이동에 필요한 파이엘스-나바로 응력(Peierls-Nabarro force)을 증가시키고, 전위의 첨단부에 코트렐-로머 분위기(Cottrell-Lomer atmosphere)를 형성하여 전위를 고착시키는 효과를 나타낸다. 일반적으로 온도가 상승함에 따라 전위의 이동속도보다 탄소와 같은 침입형원소의 확산속도가 더 빨라지므로, 전위의 이동을 활발하게 할 뿐만 아니라, 탄소에 의한 전위의 고착을 효율적으로 제어할 수 있는 온도영역에서 냉간압연을 시행하면 전단변형대가 강판내 균일하게 다량 발생하게 되어 이 전단변형대 내부에서 2차재결정의 핵인 {110}<001>방위의 결정립들이 쉽게 재결정하며, 결국 1차재결정 집합조직에서 {110}<001>방위의 집합조직이 증가하게 되고, 이는 2차재결정된 {110}<001> 고스집합조직의 집적도를 증가시켜 고자속밀도와 저철손의 자기특성을 확보할 수 있게 하는 것이다. However, since cold rolling is performed in the ferrite single-phase temperature range, the generation of dislocations is relatively small, which makes it difficult to form many shear deformation zones. Even though the shear deformation zones are formed, they are formed as uneven distribution in the microstructure. The shift of dislocation is proportional to the rolling reduction acting upon rolling and the temperature of rolling.The higher the rolling reduction, the higher the dislocation generation, but the dislocation is difficult to move, so that the shear deformation in the steel sheet is unevenly formed. On the other hand, the amount of shear deformation is reduced by the disappearance or the formation of sublattices or subgrains due to the incorporation of positive and negative potentials. Nevertheless, invasive elements such as carbon increase the Peierls-Nabarro force required for dislocation movement and form a Cottrell-Lomer atmosphere at the tip of the dislocation. It shows the effect of fixing. In general, as the temperature rises, the diffusion speed of invasive elements such as carbon becomes faster than the movement speed of the potential, so that not only the movement of the potential is active but also the temperature at which the adhesion of the potential by carbon can be efficiently controlled. Cold rolling in the zone causes a large amount of shear deformation within the steel sheet, and within this shear deformation zone, the grains in the {110} <001> direction, the nucleus of secondary recrystallization, are easily recrystallized. The aggregate structure of the {110} <001> bearing is increased, which increases the density of the secondary recrystallized {110} <001> goth aggregate, thereby securing high magnetic flux density and magnetic properties of low iron loss. .

상기와 같이 방향성 전기강판에서 탄소의 역할은 매우 크지만, 최종제품에서 탄소가 많이 존재하게 되면 시간이 지남에 따라서 미세한 탄화물을 형성하여 철손을 크게 증가시키는 자기시효현상이 나타나므로 1차 재결정 소둔공정에서 탄소를 제거하여야만 한다. As described above, the role of carbon in the grain-oriented electrical steel sheet is very large. However, when a large amount of carbon is present in the final product, the first recrystallization annealing process occurs as a result of self-ageing which greatly increases iron loss by forming fine carbides over time. Carbon must be removed from

슬라브에 탄소가 많이 첨가되면 탈탄에 많은 시간을 필요로 하는 것이 일반적이다. 그러나, 탈탄은 결과적으로 탄소원자의 확산에 의해서 이루어지므로 탈탄에 필요한 시간은 탈탄온도에 반비례하고 탄소 원자의 이동거리에 비례하게 되며, 탈탄온도가 높을수록 탈탄이 빠르게 진행되고, 강판두께가 얇을수록 탄소가 표면으로 이동하여 제거되는 시간이 짧아지게 된다. 이는 강판두께를 얇게 할 수록 탈탄에 필요한 시간을 줄일 수 있고 정해진 탈탄소둔 조건하에서 탄소의 함량이 높아도 탈탄에 크게 부하가 걸리지 않으므로 탈탄으로 인한 생산원가의 증가가 없다는 것을 의미한다.If a lot of carbon is added to the slab, it is common to require a lot of time for decarburization. However, decarburization takes place as a result of diffusion of carbon atoms, so the time required for decarburization is inversely proportional to the decarburization temperature and proportional to the movement distance of the carbon atoms, and the higher the decarburization temperature, the faster the decarburization proceeds, and the thinner the steel sheet the carbon is. The time to move to the surface and remove is shortened. This means that the thinner the steel sheet thickness, the less time required for decarburization and the higher the carbon content under a given decarbonization annealing condition.

결론적으로 정리하면, 본 발명은 규소강 슬라브에 탄소를 0.10~0.30중량% 첨가하여 열간압연 및 열연판 소둔판에서의 억제제(inhibitor)의 미세균일 분산을 유도하고, 습윤분위기에서 열연판 소둔 열처리를 하여 고스(Goss) 집합조직의 분율을 증가시키고, 이어서 열연판 소둔후에 1회 강냉간압연으로 전단변형대의 증가와 그에 따른 배향도가 높은 {110}<001>방위 고스 2차 재결정 핵의 증가 효과를 얻을 수 있는 것이다. In conclusion, the present invention adds 0.10 to 0.30% by weight of carbon to the silicon steel slab to induce fine homogeneous dispersion of the inhibitor in hot rolled and hot rolled sheet annealing plate, and performs hot-rolled sheet annealing heat treatment in a wet atmosphere. To increase the fraction of the Goss texture, and then to increase the shear deformation by one cold-rolling after hot-rolled sheet annealing, and to increase the orientation of the {110} <001> -oriented Goth secondary recrystallized nucleus. You can get it.

상기의 지견과 함께, 본 발명자들은 적정 크기의 1차 재결정립을 넓은 탈탄 및 질화소둔온도 영역에서 안정적으로 얻기 위한 방안으로 소강 N과 S를 낮게 함유한 성분계에서는 슬라브 가열시 결정립성장 억제제가 완전용체화되는 온도인 1200~1300℃ 범위로 재가열하는 방법이 매우 효과적이라는 사실을 발견하였다. In line with the above findings, the inventors of the present invention provide a method for stably obtaining primary recrystallized grains of suitable size in a wide range of decarburization and annealing temperature, and in the component system containing low steel N and S, the grain growth inhibitor is completely used when the slab is heated. It was found that the reheating method in the range of 1200 ~ 1300 ° C, which is the temperature to be embodied, is very effective.

1차 재결정립의 크기는 주로 열간압연후 존재하는 AlN, MnS 석출물에 의하여 결정되는데, 이러한 석출물들의 결정립 성장 억제력 효과는 강 슬라브를 재가열하는 단계에서 석출물들이 완전용체화된 후 균일석출 및 분산되는 미세한 석출물에 의존하므로 미세한 석출물의 수가 많을수록 1차 재결정립의 성장은 서서히 일어나게 된다. 본 발명에서는 N과 S를 0.006중량%이하로 함유한 성분계의 슬라브를 이용하고 AlN, MnS 억제제가 완전용체화되도록 슬라브를 1200~1300℃의 중온으로 가열하도록 함으로써 넓은 탈탄 및 질화소둔온도 영역에서 안정적으로 1차 재결정립의 크기를 19㎛이하로 형성시키며, 이와 같이 1차 재결정립의 크기가 19㎛보다 작아지면 후속 공정에서 2차 재결정을 형성하지 못하여 자기특성이 불량해지는 일은 없어지게 된다. 이는 본 발명에서 AlN등의 질화물들이 상술했던 1100℃ 온도까지는 열적 안정성이 유지되므로 억제제로서의 역할을 할 수 있기 때문이다.
The size of the primary recrystallized grain is mainly determined by the AlN and MnS precipitates which exist after hot rolling. The effect of the grain growth inhibition of these precipitates is a fine precipitate and dispersion after the complete solidification of the precipitates in the reheating of the steel slab. Since it depends on the precipitate, the larger the number of fine precipitates, the slower growth of the primary recrystallized grains occurs. In the present invention, it is stable in a wide range of decarburization and annealing temperature by using a slab of a component system containing N and S of 0.006% by weight or less and heating the slab to a medium temperature of 1200 to 1300 ° C. so that the AlN and MnS inhibitors are completely dissolved. As a result, the size of the primary recrystallized grains is 19 μm or less, and when the size of the primary recrystallized grains is smaller than 19 μm, the secondary recrystallization cannot be formed in a subsequent process, and the magnetic properties are not deteriorated. This is because the nitrides such as AlN in the present invention can act as an inhibitor because the thermal stability is maintained up to 1100 ℃ temperature described above.

이하, 본 발명의 성분 한정이유에 대하여 설명한다.Hereinafter, the reason for component limitation of this invention is demonstrated.

Si은 전기강판의 기본 조성으로 소재의 비저항을 증가시켜 철손(core loss)을 낮추는 역할을 한다. Si함량이 2.0%미만인 경우 비저항이 감소하여 철손특성이 열화되고 고온소둔시 상변태구간이 존재하여 2차재결정이 불안정해지며, 4.5%를 초과하여 함유되면 전기강판의 취성이 증가되어 압연중 판파단이 심해지고, 2차재결정 형성이 불안정해진다. 그러므로 Si은 2.0~4.5중량%로 한정한다.Si is a basic composition of an electric steel sheet and plays a role of lowering the core loss by increasing the resistivity of the material. If the Si content is less than 2.0%, the resistivity decreases, the iron loss characteristics deteriorate, and there is a phase transformation section at high temperature annealing, so the secondary recrystallization becomes unstable. This becomes severe and the secondary recrystallization becomes unstable. Therefore, Si is limited to 2.0 to 4.5% by weight.

Al은 열간압연과 열연판소둔시에 미세하게 석출된 AlN이외에도 냉간압연이후의 소둔공정에서 암모니아가스에 의해서 도입된 질소이온이 강중에 고용상태로 존재하는 Al, Si, Mn과 결합하여 (Al,Si,Mn)N 형태의 질화물을 형성함으로써 강력한 결정성장억제제의 역할을 수행하게 되며, 그 함량이 0.005% 미만인 경우에는 억제제로의 충분한 효과를 기대할 수 없고, 0.040%를 초과하는 경우에는 조대한 AlN을 형성함으로서 결정성장억제력이 떨어지게 된다. 그러므로 Al의 함량은 0.005~0.040중량%로 한정한다.Al combines with Al, Si, and Mn in solid solution in the steel in which nitrogen ions introduced by ammonia gas in the annealing process after cold rolling, in addition to AlN precipitated finely during hot rolling and hot-rolled sheet annealing (Al, By forming nitride of Si, Mn) N type, it plays a role of strong crystal growth inhibitor. If the content is less than 0.005%, sufficient effect as an inhibitor cannot be expected, and if it exceeds 0.040%, coarse AlN As a result, the crystal growth inhibitory power is lowered. Therefore, the content of Al is limited to 0.005 ~ 0.040% by weight.

Mn은 Si과 동일하게 비저항을 증가시켜 철손을 감소시키는 효과도 있으며, Si과 함께 질화처리에 의해서 도입되는 질소와 반응하여 (Al,Si,Mn)N의 석출물을 형성함으로써 1차재결정립의 성장을 억제하여 2차재결정을 일으키는데 중요한 원소이다. 그러나, 0.20%를 초과하여 첨가되면 강판 표면에 Fe2SiO4이외에 Mn 산화물(Oxide)이 형성되면서 고온소둔중에 형성되는 베이스코팅 형성을 방해하여 표면품질을 떨어뜨리게 된다. 그러므로 Mn은 0.20중량% 이하로 한다.Mn also has the effect of reducing the iron loss by increasing the specific resistance similar to Si, and the growth of primary recrystallized grains by forming a precipitate of (Al, Si, Mn) N by reacting with nitrogen introduced by nitriding treatment with Si It is an important element for suppressing and causing secondary recrystallization. However, when added in excess of 0.20% Mn oxide (Oxide) in addition to Fe 2 SiO 4 is formed on the surface of the steel sheet to interfere with the formation of the base coating formed during high temperature annealing to reduce the surface quality. Therefore, Mn should be 0.20 wt% or less.

N은 Al과 반응하여 AlN을 형성하는 중요한 원소로서 제강단계에서 0.006중량%이하로 함유되는 것이 바람직하다. N is an important element that reacts with Al to form AlN and is preferably contained at 0.006% by weight or less in the steelmaking step.

0.006중량%를 초과하여 함유되면 강 슬라브를 완전 용체화되는 온도로 균일하게 가열하기 위하여 1300℃ 이상으로 가열로를 유지하여야 하는데, 이렇게 되면 강 슬라브 표면의 산화스케일이 용융되어 흘러내리는 현상이 발생하므로 고온가열법이 가지는 가지는 치명적인 약점을 가지게 되며 비경제적이 된다. 따라서 N은 0.006중량% 이하로 하고, 보다 바람직하게는 0.004중량% 이하로 한다. If it contains more than 0.006% by weight, the heating furnace should be maintained at 1300 ℃ or higher in order to uniformly heat the steel slab to the complete solution temperature. This causes the oxidation scale of the steel slab surface to melt and flow down. It has a fatal weakness which high temperature heating method has and becomes uneconomical. Therefore, N is made into 0.006 weight% or less, More preferably, you may be 0.004 weight% or less.

C는 본 발명의 핵심원소로서 0.10중량%이상 0.30중량%이하의 탄소를 첨가하여 열연판소둔 열처리를 통해 강판내 오스테나이트 분율을 60%이상 함유하도록 할 수 있고, 고분율의 오스테나이트 변태로 인해 전공정인 열간압연에 의해 형성된 불균질하고 길게 연신된 압연조직의 상변태 및 재결정을 활발하게 유도하므로써, 열연소둔판의 조직을 균질하고 미세하게 제어할 수 있다. 한편, 열연판 소둔과 동시에 탈탄소둔을 실시함으로서 강판 표층부의 고스집합조직이 심부로 성장하게 되며, 1차재결정 소둔판의 고스결정립의 분율을 증가시켜 2차재결정된 최종소둔판의 {110}<001> 고스집적도를 증가시키고 2차재결정립 크기를 감소시켜 고자속밀도 및 극저철손의 방향성 전기강판을 얻을 수 있게 된다. C is a core element of the present invention by adding carbon of 0.10% by weight or more and 0.30% by weight or less to make the austenitic fraction in the steel sheet 60% or more through hot-rolled annealing, due to the high fraction of austenite transformation By actively inducing phase transformation and recrystallization of the heterogeneous and elongated rolled structure formed by hot rolling, which is a preliminary process, the structure of the hot-rolled annealing plate can be homogeneously and finely controlled. On the other hand, by performing decarbonization annealing at the same time as the hot rolled sheet annealing, the goth aggregate structure of the steel plate surface layer grows deeper, and the fraction of goth grains of the primary recrystallized annealing plate is increased to increase the fraction of the goose crystal grains. By increasing the goose density and reducing the secondary recrystallized grain size, it is possible to obtain directional electrical steel sheets of high magnetic flux density and extremely low iron loss.

또한 소정의 냉각속도 제어에 의한 급냉과정을 통하여 오스테나이트상을 강도가 매우 높은 경질의 베이나이트상이나 마르텐사이트상으로 변태시키거나 혹은 두 상의 혼합변태가 일어나게 할 수 있다. 급냉에 의해 변태된 베이나이트상 혹은 마르텐사이트상은 열연판 소둔공정에서 오스테나이트상의 핵생성 장소를 제공하여 열연판소둔 열처리시 조직의 균질화를 촉진함으로써 미세하고 균질한 미세조직을 확보할 수 있도록 하며 AlN 석출물을 미세하게 만들 수 있으며, 열연판 소둔이 끝나고 급냉하였을 때 베이나이트상이나 마르텐사이트상의 형성을 촉진하여 냉간압연시 변형응력 집중에 따른 {110}<001>방향으로 배향도가 매우 높은 고스 집합조직이 형성된다. 이어서 1회 강냉간압연시 기지조직인 페라이트보다 월등히 강도가 높은 베이나이트 혹은 마르텐사이트 주위에 변형응력이 크게 증가하여 강판내부에 전단변형대가 증가하게 되고 더불어 탈탄소둔을 수반한 열연판 소둔 열처리후 강판내에 잔류되어 있던 탄소가 냉간압연시 전위의 고착을 보다 활성화시켜 전단변형대를 증가시키므로 2차재결정의 핵인 {110}<001>방위의 결정립들이 쉽게 재결정하여 1차재결정 집합조직에서 {110}<001>방위의 집합조직의 핵 생성 증가를 유도하는 효과를 나타내어 고스결정립의 분율이 높아지게 된다. In addition, the austenite phase may be transformed into a hard bainite phase or martensite phase having a very high intensity or a mixture transformation of the two phases through a quenching process by controlling a predetermined cooling rate. The bainite phase or martensite phase transformed by quenching provides an austenitic nucleation site in the hot-rolled sheet annealing process to promote homogenization of the tissue during the hot-rolled sheet annealing process, thereby securing a fine and homogeneous microstructure. The precipitate can be made fine, and when the quenching is completed after hot-rolled sheet annealing, it promotes the formation of bainite or martensite phase, so that the Goth texture has a very high orientation in the {110} <001> direction due to the concentration of strain stress during cold rolling. Is formed. Subsequently, during one cold-rolling, the strain stress is increased around the bainite or martensite, which is much stronger than the ferrite, which is the base structure, and the shear deformation band increases in the steel sheet. The remaining carbon increases the shear strain by activating the dislocation fixation during cold rolling, so that the grains of the {110} <001> orientation, which is the nucleus of the secondary recrystallization, are easily recrystallized and {110} <001 in the primary recrystallization texture. > The fraction of Goth grains is increased by showing the effect of inducing the increase of nucleation of the texture of the defense.

이와 같은 효과를 얻기 위해서는 0.10중량%이상의 탄소를 슬라브 내에 함유하여야 한다. 하지만, 탈탄소둔 공정에서 탈탄을 충분히 실시하지 않으면 최종제품을 전력기기에 적용시 자기시효에 의한 자기적 특성의 열화현상을 초래하게 되며, 슬라브에 탄소를 0.30%를 초과하여 함유하게 되면 열연판 소둔시 충분한 탈탄을 위해 소모되는 시간이 증가하게 되고, 소둔시간의 증가와 더불어 표면에 두터운 산화층이 형성될 뿐만 아니라 이로 인해 탈탄 지연현상이 발생하게 되어 충분한 탈탄을 시행할 수 없게 된다. 따라서 C의 함량은 0.10~0.30중량%로 한정하는 것이 바람직하다.To achieve this effect, at least 0.10% by weight of carbon must be contained in the slab. However, insufficient decarburization in the decarbonization annealing process results in deterioration of magnetic properties due to magnetic aging when the final product is applied to power equipment, and annealing of the hot rolled sheet when the slab contains more than 0.30% of carbon. When the time consumed for sufficient decarburization increases, the annealing time increases, and a thick oxide layer is formed on the surface, and as a result, a decarburization delay occurs, thereby preventing sufficient decarburization. Therefore, the content of C is preferably limited to 0.10 to 0.30% by weight.

S는 0.006%를 초과하여 함유되면 슬라브를 완전 용체화되는 온도로 균일하게 가열하기 위하여 1300℃ 이상으로 가열로를 유지하여야 하는데, 이렇게 되면 슬라브 표면의 산화스케일이 용융되어 흘러내리는 현상이 발생하므로 비경제적이다. 또한 S가 0.006중량%를 초과하여 함유되는 경우에 완전 용체화되는 온도 이상으로 슬라브를 가열하게 되면 1차 재결정립의 크기가 지나치게 작아져 2차 재결정 개시온도를 낮추게 되고, 이는 고스(Goss) 외의 방위를 지닌 결정립들도 2차 재결정을 일으키게 하여 자성을 열화시킨다. 그러므로 S는 0.006중량% 이하로 한정하며, 보다 바람직하게는 0.004중량% 이하로 제한하는 것이 좋다. If S is contained in excess of 0.006%, the heating furnace must be maintained at 1300 ° C or higher in order to uniformly heat the slab to a temperature at which the solution is completely dissolved. It is economical. In addition, if the slab is heated to a temperature higher than the total solution when S is contained in an amount exceeding 0.006% by weight, the size of the primary recrystallized grains becomes too small, which lowers the secondary recrystallization initiation temperature. Oriented grains also cause secondary recrystallization, degrading magnetism. Therefore, S is limited to 0.006% by weight or less, more preferably 0.004% by weight or less.

Sn은 결정립계 편석원소로서 결정입계의 이동을 방해하는 원소이기 때문에 결정성장 억제제로서 알려져있다. 또한 {110}<001>방위의 고스 결정립의 생성을 촉진하여 2차재결정이 잘 발달하게 도와준다. 따라서 본 발명에서처럼 방향성 전기강판을 제조하는데 있어서 Sn의 역할은 결정립성장 억제제로서의 AlN, (Al,Si,Mn)N 이외에도 억제력 보강에 중요한 원소이다. Sn is known as a grain growth inhibitor because it is a grain boundary segregation element and is an element that hinders the movement of grain boundaries. It also promotes the formation of goth grains in the {110} <001> azimuth, helping secondary recrystallization to develop well. Therefore, as in the present invention, the role of Sn in producing grain-oriented electrical steel sheet is an important element for reinforcing inhibition in addition to AlN, (Al, Si, Mn) N as grain growth inhibitor.

Sb는 Sn과 마찬가지로 결정립계 편석 원소로서 결정성장억제의 효과가 있으며, 2차재결정시 형성되는 강판표면의 산화층 형성을 억제함으로써 강판과 산화층의 밀착성을 좋게하여 철손을 개선시키는 효과도 있다. 본 발명에서는 Sn과 Sb를 단독 혹은 복합으로 첨가하여 결정성장억제효과를 얻고 {110}<001> 방위의 고스결정립들이 더많이 형성할수 있도록 Sn과 Sb을 단독 혹은 복합으로 0.01%~0.3% 첨가 하는 것이 바람직하다. Sb, like Sn, has the effect of suppressing crystal growth as a grain boundary segregation element, and has an effect of improving the iron loss by improving the adhesion between the steel sheet and the oxide layer by suppressing the formation of an oxide layer on the surface of the steel sheet formed during secondary recrystallization. In the present invention, by adding Sn and Sb alone or in combination to obtain a crystal growth inhibitory effect and adding 0.01% to 0.3% of Sn and Sb alone or in combination to form more Goth grains of the {110} <001> orientation It is preferable.

Sn과 Sb을 단독 혹은 복합으로 0.01중량%보다 작게 첨가하면 그에 따른 효과를 얻기 어려우며, 0.3중량%를 초과하여 첨가되면 추가 투입비용에 대한 효과가 미미할 뿐 아니라 입계 편석이 심하게 일어나 강판의 취성이 커지게 된다. 따라서 Sn과 Sb는 단독 혹은 복합으로 0.01~0.3중량% 첨가함이 바람직하다.If Sn and Sb are added alone or in combination less than 0.01% by weight, it is difficult to obtain the effect, and when it is added in excess of 0.3% by weight, the effect on additional input cost is insignificant, and grain boundary segregation is severe, resulting in high brittleness of the steel sheet. You lose. Therefore, Sn and Sb is preferably added 0.01 to 0.3% by weight alone or in combination.

P는 Sn과 Sb와 유사한 효과를 나타내는 원소로서, 결정립계에 편석하여 결정립계의 이동을 방해하고 동시에 결정립 성장을 억제하는 보조적인 역할이 가능하며, 미세조직측면에서 {110}<001>집합조직을 개선하는 효과가 있다. P의 함량이 0.005중량%미만이면 첨가의 효과가 없으며, 0.05중량%를 초과하여 첨가하면 취성이 증가하여 압연성이 크게 나빠지므로 0.005~0.05중량%로 한정하는 것이 바람직하다.P is an element exhibiting a similar effect to Sn and Sb, and segregates in the grain boundary to prevent the movement of the grain boundary and at the same time play a secondary role in inhibiting grain growth, and improves the {110} <001> aggregate structure in terms of microstructure. It is effective. If the content of P is less than 0.005% by weight, there is no effect of addition, and if it is added in excess of 0.05% by weight, brittleness is increased and rollability is greatly deteriorated, so it is preferable to limit it to 0.005 to 0.05% by weight.

상기의 조성을 갖는 슬라브를 이용하여 제조된 방향성 전기강판은 2차 재결정 소둔후의 결정립이 자성에 유리한 10~30mm의 적정 크기로 형성되고, 고스집합조직의 핵생성 장소 증대로 고스집합조직과 압연방향의 방위관계중의 하나인 베타방위(β각도; TD방위를 축으로 [001]방위와 RD방위간의 각도)가 3°이내로 확보되며, 아울러 결정립성장 억제제가 완전용체화되는 1200~1300℃의 중온으로 슬라브를 가열함으로써 넓은 탈탄 및 질화소둔온도 영역에서 안정적으로 1차 재결정립의 크기가 20㎛이하로 형성되어 극히 우수한 자기적 특성을 갖게 된다.
The grain-oriented electrical steel sheet manufactured by using the slab having the above composition is formed in an appropriate size of 10 to 30 mm in which crystal grains after secondary recrystallization annealing are advantageous for magnetism, and increase the nucleation site of the goth aggregated tissue in the goth aggregated structure and in the rolling direction. Beta orientation (β angle; angle between [001] orientation and RD orientation based on TD orientation), which is one of the defense relations, is secured to within 3 ° and at a medium temperature of 1200 to 1300 ° C. in which the grain growth inhibitor is completely dissolved. By heating the slab, the primary recrystallized grains are stably formed in a range of 20 μm or less in a wide range of decarburization and annealing temperature, thereby having extremely excellent magnetic properties.

이하에서는 본 발명의 저철손 고자속밀도 방향성 전기강판 제조방법에 대하여 설명한다.Hereinafter will be described a low iron loss high magnetic flux density oriented electrical steel sheet manufacturing method of the present invention.

제강단계에서 주상정조직인 주조조직을 완화시켜주고 주조후 상온까지 응고할 동안 석출된 조대한 석출물들을 재고용시키는데 있어서 탄소함량과 슬라브재가열조건은 매우 중요하다. 본 발명에서는 열간압연전의 강 슬라브 재가열 온도는 결정립 성장 억제제로 사용되는 석출물들이 완전히 용체화되는 온도인 1200~1300℃로 하여 중온슬라브가열한다. 본 발명에서 제시한 N, S의 성분한정범위를 넘어가는 성분계에 대해서는 강 슬라브 재가열온도가 부분 용체화되는 경우 주조시 생성되는 석출물과 가열시 재고용되었다가 생성되는 석출물의 크기에 큰 차이가 생겨 1차 재결정판의 결정립 크기가 불균일해져서 자성이 불균일하게 될 가능성이 있으므로 규소강 슬라브의 가열온도는 석출물들이 완전 용체화되는 온도범위인 1200℃이상 1300℃이하로 한정한다.Carbon content and slab heating conditions are very important in relieving the casting structure, which is the columnar structure at the steelmaking stage, and reusing the coarse precipitates deposited during solidification to room temperature after casting. In the present invention, the steel slab reheating temperature before hot rolling is heated at 1200 to 1300 ° C., which is a temperature at which precipitates used as grain growth inhibitors are completely dissolved. For the component system exceeding the component limit range of N and S presented in the present invention, when the steel slab reheating temperature is partially solutioned, a large difference occurs in the precipitates produced during casting and the precipitates produced during re-heating. Since the grain size of the secondary recrystallization plate may become uneven and the magnetism may become uneven, the heating temperature of the silicon steel slab is limited to 1200 ° C. to 1300 ° C., which is a temperature range in which the precipitates are completely dissolved.

방향성 전기강판의 결정립의 안정성을 확보하기 위해서 산가용성Al과 소강N의 함량이 매우 중요하다. 산가용성 Al과 소강N은 응고도중 (Al,Si,Mn)N나 AlN을 석출시키는 중요한 원소로서, 다음과 같은 함량관계에 따라 기지내부에 고용되거나 석출되게 된다. 즉 산가용성 Al과 소강질소는 함량에 따라 평형상수 Ks를 가지고 평형상수에서 오른쪽에 치우칠수록 석출이 활발해지고, 왼쪽으로 치우칠수록 기지내부에 고용되게 된다. 또한 슬라브 재가열온도 T(K)가 낮으면 응고중 석출된 불안정한 (Al,Si,Mn)N이나 AlN이 기지내에 재고용되지 못한다.In order to secure the stability of grains of grain-oriented electrical steel sheet, the contents of acid-soluble Al and small steel N are very important. Acid-soluble Al and mild steel N are important elements to precipitate (Al, Si, Mn) N or AlN during solidification, and are dissolved or precipitated inside the base according to the following content relationship. That is, acid-soluble Al and calcined nitrogen have an equilibrium constant Ks according to the content, and the precipitation becomes more active as it is shifted to the right side from the equilibrium constant, and is employed in the base as it is shifted to the left side. In addition, if the slab reheating temperature T (K) is low, unstable (Al, Si, Mn) N or AlN precipitated during solidification cannot be reclaimed in the base.

한편 슬라브 재가열온도가 너무 낮게되면 응고시 생성된 석출물들이 너무 많아서 압연성을 저해하게 된다. 따라서 산가용성 Al과 소강N은 반드시 제어가 되어야하며, 여기서 산가용성 Al은 0.005~0.040%, 소강N은 0.006%이하가 되어야한다. On the other hand, if the slab reheating temperature is too low, too many precipitates are formed during solidification, which hinders rolling properties. Therefore, acid-soluble Al and calcined steel N must be controlled, where acid-soluble Al should be 0.005 ~ 0.040%, and calcined steel N should be less than 0.006%.

상기와 같은 소정의 온도로 슬라브를 가열한 다음, 열간압연을 실시하는데, 열간압연된 열연판의 두께는 1.5~2.5mm로 형성되도록 한다. 열연판의 두께가 2.5mm를 초과하면 열연이후의 급냉과정에서 냉각속도가 떨어져 조대한 탄화물이 형성되어 자성이 열화된다. 또한 1.5mm 미만의 두께로 열간압연하는 것은 압연부하 증가의 어려움이 따르며 두께 제어가 곤란해진다. 따라서 열연판의 두께는 1.5~2.5mm로 형성됨이 바람직하다. The slab is heated to a predetermined temperature as described above, and then hot rolled, so that the thickness of the hot rolled hot rolled sheet is 1.5 to 2.5 mm. If the thickness of the hot rolled sheet exceeds 2.5mm, in the rapid cooling process after hot rolling, the cooling rate drops and coarse carbides are formed to deteriorate the magnetic properties. In addition, hot rolling to a thickness of less than 1.5mm is difficult to increase the rolling load and difficult to control the thickness. Therefore, the thickness of the hot rolled sheet is preferably formed to 1.5 ~ 2.5mm.

이어서 초당 15~600℃의 냉각속도로 냉각하여 600℃이하의 온도에서 권취한다. 초당 15℃미만의 냉각속도로 권취하였을 경우, 냉각과정에서 조대한 탄화물이 형성되어 자성이 열화되며, 이와 더불어 취약한 시멘타이트(Fe3C) 및 페라이트(ferrite)의 층상구조인 펄라이트(pearlite)가 형성되고 확산변태인 베이나이트(bainite) 및 무확산변태인 마르텐사이트(martensite) 변태가 지연되어 열연판 소둔에서의 오스테나이트상 미세화 및 조직의 균질성 확보가 용이하지 못하게 된다. 따라서 열간압연후 열연판의 냉각속도는 초당 15℃이상으로 함이 바람직하다. Then it is cooled at a cooling rate of 15 ~ 600 ℃ per second and wound up at a temperature of less than 600 ℃. When wound at a cooling rate of less than 15 ° C per second, coarse carbides form during the cooling process, leading to deterioration of magnetism, as well as the formation of fragile cementite (Fe 3 C) and ferrite layered structure, pearlite. In addition, the transformation of bainite (bainite) and the diffusion-free transformation of martensite (martensite) is delayed, and thus it is not easy to refine the austenite phase and secure the homogeneity of the tissue in the hot-rolled sheet annealing. Therefore, it is desirable that the cooling rate of the hot rolled sheet after hot rolling is 15 ℃ or more per second .

열연된 강판을 600℃를 초과하는 온도에서 권취하면 역시 조대한 탄화물이 형성되므로 권취온도는 600℃ 이하로 한정함이 바람직하다. When the hot rolled steel sheet is wound at a temperature exceeding 600 ° C, coarse carbides are also formed, so the winding temperature is preferably limited to 600 ° C or less.

열간압연된 열연판 내에는 응력에 의해서 압연방향으로 연신된 변형조직이 존재하게 되며 열연중에 AlN이나 MnS등이 석출하게 된다. 그러므로 냉간압연 전에 균일한 재결정 미세조직과 미세한 AlN의 석출물 분포를 갖기 위해서는 다시 한번 슬라브 가열온도 이하까지 열연판을 가열하여 변형된 조직을 재결정시키고 또한 충분한 오스테나이트상을 확보하여 AlN 및 MnS과 같은 결정립 성장 억제제의 고용을 촉진하는 것이 중요하다. 따라서 열연판 소둔온도는 오스테나이트 분율을 최대로 가져가기 위해서 900~1200℃까지 가열하는 것이 바람직하다. In the hot rolled hot rolled sheet, there is a strain structure drawn in the rolling direction by stress, and AlN, MnS, etc. precipitate during hot rolling. Therefore, in order to have a uniform recrystallized microstructure and fine AlN precipitate distribution before cold rolling, the hot rolled sheet is heated once again to below slab heating temperature to recrystallize the deformed structure, and also to secure sufficient austenite phase to obtain crystal grains such as AlN and MnS. It is important to promote the employment of growth inhibitors. Therefore, the hot-rolled sheet annealing temperature is preferably heated to 900 ~ 1200 ℃ in order to maximize the austenite fraction.

이와 같이 열연판을 900~1200℃까지 가열한후에는 900℃이상 1100℃이하의 온도에서 균열처리를 수행함이 바람직하다. 균열처리 온도가 900℃미만이면 고용된 석출물이 확산하지 못하고 미세하게 석출되며, 균열처리 온도가 1100℃를 초과하면 석출물이 균일화가 이루어지지 않고 이후의 냉각과정에서 석출되는 문제가 발생하게 된다. 따라서 900℃이상 1100℃이하의 온도에서 균열처리를 수행하여 석출물의 성장구동을 강화하도록 한다. Thus, after heating the hot rolled sheet to 900 ~ 1200 ℃ it is preferable to perform the cracking treatment at a temperature of 900 ℃ 1100 ℃. If the cracking temperature is less than 900 ℃, the precipitated solution is not diffused finely precipitated, if the cracking temperature exceeds 1100 ℃ precipitates are not uniformized and the problem occurs in the subsequent cooling process. Therefore, the cracking treatment is performed at a temperature of 900 ° C or more and 1100 ° C or less to strengthen the growth driving of the precipitate.

균열처리는 습윤분위기하에서 행하여 탈탄을 동시에 수행함이 바람직하다. 이는 고스집합조직의 핵생성 증가를 유도함과 동시에 강판내 잔류탄소량을 줄여 자기시효에 의한 품질열화를 방지하기 위함이다. The cracking treatment is preferably carried out in a wet atmosphere to simultaneously carry out decarburization. This is to induce an increase in nucleation of goth aggregates and to reduce the amount of carbon remaining in the steel sheet to prevent quality degradation due to self aging.

상기와 같이 열연판을 소둔열처리한 후 냉각함에 있어서는 급냉처리하는 것이 바람직하다. 서냉이 되면 AlN 및 MnS 등과 같은 결정립 성장 억제제의 추가 석출에 기인되는 산가용성 알루미늄 양이 작아지게 되고, 상대적으로 강도가 높은 베이나이트나 마르텐사이트와 같은 상 대신 조대한 층상구조인 세멘타이트와 페라이트의 혼합조직인 펄라이트가 형성되어 이후의 냉간압연시에 가공경화에 의한 전단변형대의 형성이 약해지게 된다. 또한 펄라이트에 탄소가 세멘타이트로 존재하게 될 뿐만 아니라 결정립계에 판상이나 구상의 탄화물로 단독으로 존재하게 되어 조직 불균일을 초래하게 된다. 그러나 냉각속도가 초당 600℃를 초과하면 오스테나이트 상이 전량 강도가 높은 마르텐사이트 상으로 변태되어 냉간압연 공정에 부하가 걸리고 냉간압연판의 품질이 열위하게 된다. In the cooling after the annealing heat treatment of the hot rolled plate as described above, it is preferable to perform a quenching treatment. Slow cooling reduces the amount of acid-soluble aluminum due to the additional precipitation of grain growth inhibitors such as AlN and MnS, and reduces coarse layered structures of cementite and ferrite instead of phases such as relatively high strength bainite or martensite. Perlite, which is a mixed structure, is formed, so that the formation of shear deformation zone due to work hardening is weakened during subsequent cold rolling. In addition, not only carbon is present as cementite in perlite, but also as a plate-shaped or spherical carbide at grain boundaries, resulting in nonuniformity of tissue. However, if the cooling rate exceeds 600 ℃ per second, the austenite phase is transformed into a martensite phase with a high total strength, which puts a load on the cold rolling process and the quality of the cold rolled sheet is inferior.

따라서 열연판 소둔은 900℃이상 1200℃이하의 온도로 가열한후, 900℃이상 1100℃이하의 온도에서 균열처리 및 습윤분위기하에서 탈탄소둔 열처리를 행한 다음, 초당 15℃이상 600℃이하의 냉각속도로 냉각하는 것이 바람직하다. 이때, 냉각방법은 공냉(空冷)이나 수냉(水冷) 혹은 유냉(油冷) 등의 방식으로 수행될 수 있으며, 혹은 이들중 2가지 이상을 혼용한 방식을 적용하는 것도 가능하다. Therefore, hot-rolled sheet annealing is heated to a temperature of 900 ℃ or more than 1200 ℃, then subjected to crack treatment and decarbonization annealing in a wet atmosphere at a temperature of 900 ℃ or more than 1100 ℃ and then cooling rate of 15 ℃ or more and 600 ℃ or less per second It is preferable to cool by. In this case, the cooling method may be performed by air cooling, water cooling, oil cooling, or the like, or a mixture of two or more thereof may be applied.

열연판 소둔후에는 리버스(Reverse) 압연기 혹은 탠덤(Tandom) 압연기를 이용하여 0.10mm이상 0.50mm이하의 두께로 냉간압연을 실시한다. After annealing the hot rolled sheet, cold rolling is performed to a thickness of 0.10 mm or more and 0.50 mm or less by using a reverse rolling mill or a tandem rolling mill.

냉간압연시 온도가 150℃미만이면 냉간압연중 전위의 이동보다 탄소의 이동이 느려서 전위를 고착하는 효과가 떨어지고, 그로 인해 전단변형대가 불균일하게 형성될 뿐만 아니라 400℃를 초과하는 온도에서 강냉간압연하면 전위의 이동속도보다 탄소의 이동속도가 빨라져서 전위를 고착하는 효과 또한 떨어지며 전위는 전단변형대를 형성하기보다는 아격자나 아결정립 또는 다각화를 형성하여 2차재결정의 핵생성 장소를 저해하는 효과를 나타낸다. 따라서 냉간압연은 150℃이상 400℃이하의 온도에서 시행하는 것이 가장 바람직하다.If the temperature is lower than 150 ℃ during cold rolling, the movement of carbon is slower than the movement of dislocation during cold rolling, and thus the effect of fixing the dislocation is inferior. As a result, the shear deformation zone is not uniformly formed, and the cold rolling is performed at a temperature exceeding 400 ℃. In this case, the movement speed of carbon becomes faster than the movement speed of dislocations, and the effect of fixing dislocations is also reduced. Indicates. Therefore, cold rolling is most preferably carried out at a temperature of more than 150 ℃ 400 ℃.

냉간압연은 중간에 변형된 조직의 풀림열처리(중간소둔)를 하지 않고 초기 열연두께에서 바로 최종제품의 두께까지 압연하는 1회 강냉간압연을 수행함이 가장 바람직하다. 1회 강냉간압연으로 {110}<001>방위의 집적도가 낮은 방위들은 변형방위로 회전하게 되고 {110}<001>방위로의 배향도가 높은 2차 재결정핵 생성 장소를 증가시켜 자성에 유리한 고스결정립들만 냉간압연판에 존재하게 된다. 2회 이상의 압연방법에서는 집적도가 낮은 방위들도 냉간압연판에 존재하게 되어 최종고온소둔시에 같이 2차재결정되므로 자속밀도와 철손이 열화되게 된다. 따라서, 냉간압연은 1회 강냉간압연으로 90%이상의 냉간압연율로 압연하는 것이 가장 바람직하다.Cold rolling is most preferably performed once cold rolling, rolling from the initial hot rolling thickness directly to the thickness of the final product without annealing heat treatment (intermediate annealing) of the deformed structure in the middle. One cold-rolled orientation allows the low-density orientations of the {110} <001> orientation to rotate in the strain direction and increases the secondary recrystallization nucleation sites with high orientation towards the {110} <001> orientation, which favors magnetism. Only grains will be present in the cold rolled plate. In two or more rolling methods, orientations with low integration are also present in the cold rolled plate, and thus the magnetic flux density and iron loss deteriorate since the secondary recrystallization is performed at the time of the final high temperature annealing. Therefore, cold rolling is most preferably rolled at a cold rolling rate of 90% or more by one cold rolling.

이렇게 냉간압연된 판은 탈탄과 변형된 조직의 재결정 및 암모니아 가스를 사용한 질화처리를 수행하여 열연판소둔시 기재내 고용된 산가용성 알루미늄과 질소를 반응시켜 강력한 결정립 성장 억제제인 미세하고 균일한 분포를 갖는 (Al,Si,Mn)N 및 AlN 등의 질화물을 다량 석출시켜 1차 재결정립의 결정립 성장을 억제하는 효과를 보다 극대화한다.The cold rolled plate is subjected to decarburization, recrystallization of deformed tissue, and nitriding using ammonia gas to react with acid-soluble aluminum and nitrogen dissolved in the substrate during hot-rolled sheet annealing to produce a fine and uniform distribution as a strong grain growth inhibitor. A large amount of nitrides such as (Al, Si, Mn) N and AlN having a precipitate are precipitated to further maximize the effect of suppressing grain growth of the primary recrystallized grains.

본 발명의 방향성 전기강판 제조에 있어 탄소의 역할은 매우 크지만, 최종제품에서 탄소가 많이 존재하게 되면 시간이 지남에 따라서 미세한 탄화물을 형성하여 철손을 크게 증가시키는 자기시효 현상이 나타나므로 1차재결정 소둔공정에서 탈탄을 수행하여 탄소를 일정수준까지 제거하여야 한다. Although carbon plays a very large role in the manufacture of the grain-oriented electrical steel sheet of the present invention, when a large amount of carbon is present in the final product, the primary recrystallization occurs due to a self aging phenomenon in which fine carbides are formed over time, thereby greatly increasing iron loss. Decarburization should be carried out in the annealing process to remove carbon to a certain level.

질화처리는 암모니아가스를 사용하여 강판에 질소이온을 도입함으로서 주석출물인 (Al,Si,Mn)N를 형성할 수 있다. 이러한 질화처리는 탈탄 및 재결정을 마친후에 수행되거나, 혹은 탈탄과 동시에 질화처리를 같이 할 수 있도록 암모니아가스를 동시에 사용하여 수행될 수 있으며, 어느 것이든 본 발명의 효과를 발휘하는데 문제가 없다. In the nitriding treatment, the tin extract (Al, Si, Mn) N can be formed by introducing nitrogen ions into the steel sheet using ammonia gas. This nitriding treatment may be carried out after the decarburization and recrystallization, or may be carried out using ammonia gas simultaneously so as to carry out the nitriding treatment simultaneously with decarburization, either of which has no problem in achieving the effect of the present invention.

탈탄과 질화처리에 있어서 강판의 소둔온도는 800~950℃의 범위내에서 열처리하는 것이 바람직하다. 강판의 소둔온도가 800℃보다 낮으면 탈탄하는데 시간이 많이 걸리게 되며, 강판의 표면에 SiO2산화층이 치밀하게 형성되어 베이스코팅 결함이 발생한다. 반대로 강판을 950℃를 초과하는 온도로 가열하게 되면 재결정립들이 조대하게 성장하여 결정성장 구동력이 떨어져서 안정된 2차재결정이 형성되지 않는다.In the decarburization and nitriding treatment, the annealing temperature of the steel sheet is preferably heat treated within the range of 800 to 950 ° C. When the annealing temperature of the steel sheet is lower than 800 ℃, it takes a long time to decarburize, and the SiO 2 oxide layer is densely formed on the surface of the steel sheet, causing a base coating defect. On the contrary, when the steel sheet is heated to a temperature exceeding 950 ° C., the recrystallized grains grow coarse, and the crystal growth driving force is lowered, so that a stable secondary recrystallization is not formed.

마지막으로 통상적으로 방향성 전기강판의 제조시 강판에 MgO를 기본으로 하는 소둔분리제를 도포한 후 장시간 최종소둔하여 2차 재결정을 일으킴으로써 강판의 {110}면이 압연면에 평행하고, <001>방향이 압연방향에 평행한 {110}<001> 집합조직을 형성하여 자기특성이 우수한 방향성 전기강판을 제조한다. 최종소둔의 목적은 크게 보면 2차 재결정에 의한 {110}<001> 집합조직 형성, 탈탄시 형성된 산화층과 MgO의 반응에 의한 유리질 피막형성으로 절연성 부여, 자기특성을 해치는 불순물의 제거이다. 최종소둔의 방법으로는 2차 재결정이 일어나기 전의 승온구간에서는 질소와 수소의 혼합가스로 유지하여 입자성장 억제제인 질화물을 보호함으로써 2차 재결정이 잘 발달할 수 있도록 하고, 2차 재결정이 완료된 후에는 100% 수소분위기에서 장시간 유지하여 불순물을 제거한다.Finally, in the manufacture of a grain-oriented electrical steel sheet, the {110} plane of the steel sheet is parallel to the rolled surface by applying an annealing separator based on MgO to the steel sheet, followed by final annealing for a long time to cause secondary recrystallization. To form a grain-oriented electrical steel sheet having excellent magnetic properties by forming a {110} <001> texture in the direction parallel to the rolling direction. The purpose of the final annealing is largely to form the {110} <001> texture by secondary recrystallization, and to remove the impurities imparting insulation and damaging the magnetic properties by forming a glassy film formed by the reaction of the oxide layer formed with decarburization with MgO. As the final annealing method, the nitride is inhibited by keeping the mixed gas of nitrogen and hydrogen at the temperature rising period before the secondary recrystallization, so that the secondary recrystallization can be well developed, and after the secondary recrystallization is completed It is kept in a 100% hydrogen atmosphere for a long time to remove impurities.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

중량%로, Si:3.2%, C:0.080~0.321%, Mn:0.090%, S:0.003%, N:0.004%, Sol. Al:0.030%, P:0.028%, Sn+Sb:0.10%를 함유하고 잔부 Fe와 기타 불가피하게 혼입되는 불순물을 함유하는 슬라브를 진공용해한 후 잉곳을 만들고, 이어서 1200℃의 온도로 가열한 다음 두께 2.0mm로 열간압연하였으며, 초당 50℃의 냉각속도로 냉각후 580℃온도에서 권취하였다. 열간압연된 열연판은 1050℃의 온도로 가열한 후 950℃에서 180초간 유지하여 열연판 소둔을 하였으며, 열연판 소둔은 습윤분위기에서 하여 탈탄이 동시에 이루어지도록 하였다. 열연판 소둔된 강판은 초당 50℃의 냉각속도로 급냉시켰으며, 급냉시킨 열연소둔판은 산세한 후 200℃온도에서 0.20mm 두께로 1회 강냉간압연하였다. 냉간압연된 판은 850℃의 온도로 습한 수소와 질소 및 암모니아 혼합가스분위기 속에서 180초간 유지하여 질소함량이 200ppm이 되도록 동시 탈탄 질화 소둔하였다. 이 강판에 소둔분리제인 MgO를 도포하여 코일상으로 최종소둔하였다. 최종소둔은 1200℃까지는 25%질소+75%수소의 혼합분위기로 하고, 1200℃ 도달후에는 100%수소분위기에서 10시간이상 유지후 노냉하였다. 각각의 조건에 대하여 자기적 특성과 최종강판 평균결정립 크기, 최종강판의 β각도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.By weight%, Si: 3.2%, C: 0.080-0.321%, Mn: 0.090%, S: 0.003%, N: 0.004%, Sol. Slabs containing Al: 0.030%, P: 0.028%, Sn + Sb: 0.10% and containing the remaining Fe and other unavoidable impurities are vacuum-dissolved to form an ingot, and then heated to a temperature of 1200 ° C., followed by thickness Hot rolled at 2.0 mm, and then wound at a temperature of 580 ℃ after cooling at a cooling rate of 50 ℃ per second. The hot rolled hot rolled sheet was heated to a temperature of 1050 ° C. and maintained at 950 ° C. for 180 seconds to perform hot rolled sheet annealing, and the hot rolled sheet was annealed in a wet atmosphere to simultaneously perform decarburization. The hot rolled sheet was quenched at a cooling rate of 50 ° C. per second, and the quenched hot rolled annealing plate was pickled and then cold rolled once to a thickness of 0.20 mm at a temperature of 200 ° C. The cold rolled plate was maintained at 850 ° C. for 180 seconds in a humid hydrogen, nitrogen, and ammonia mixed gas atmosphere to simultaneously denitrify and anneal so that the nitrogen content was 200 ppm. This steel sheet was coated with MgO as an annealing separator and finally annealed in a coiled state. The final annealing was performed at a mixed atmosphere of 25% nitrogen + 75% hydrogen up to 1200 ° C. After reaching 1200 ° C, the annealing was carried out in a 100% hydrogen atmosphere for 10 hours or more and then cooled. For each condition, the magnetic properties, the average grain size of the final steel plate, and the β angle of the final steel plate were measured and shown in Table 1 below.

Figure 112010046501405-pat00004
Figure 112010046501405-pat00004

표 1에 나타낸 바와 같이 탄소함량을 본 발명의 범위에 속하는 0.1~0.3중량%로 제어한 발명재는 철손이 0.90(W17/50) 이하, 자속밀도는 1.92(B10) 이상으로서, 본 발명의 범위에서 벗어나는 비교재와 대비하여 자기적 특성이 매우 우수하다. 특히 탄소함량이 0.3중량%를 초과하는 비교재의 경우 자기적 특성이 매우 열위해짐을 알 수 있다. 이는 과잉탄소함량에 의해 탈탄이 충분히 일어나지 못하여 최종제품의 자기적 특성을 열위하기 때문이다.As shown in Table 1, the inventive material which controlled the carbon content to 0.1 to 0.3% by weight belonging to the scope of the present invention has an iron loss of 0.90 (W17 / 50) or less and a magnetic flux density of 1.92 (B10) or more. The magnetic properties are very good in comparison with the comparable materials. In particular, it can be seen that in the case of the comparative material having a carbon content of more than 0.3% by weight, the magnetic properties are very poor. This is because decarburization does not occur sufficiently due to excess carbon content, inferior to the magnetic properties of the final product.

이와 같이 탄소 0.1~0.3중량%를 함유한 슬라브를 이용하고 열연판 소둔과 동시에 탈탄되어 제조된 강판은 2차재결정후의 평균결정립이 자성에 유리한 10~30mm의 적정 크기로 형성되었다. 2차재결정후의 평균결정립 크기가 10mm미만인 경우 자속밀도가 극히 낮고 철손이 매우 높았으며, 평균결정립 크기가 30mm를 초과하는 경우에 있어서도 자속밀도와 철손이 열화되었다. Thus, the steel sheet manufactured by using slab containing 0.1 to 0.3% by weight of carbon and decarburized simultaneously with hot-rolled sheet annealing was formed in an appropriate size of 10 to 30 mm in which the average grain after secondary recrystallization was favorable for magnetism. When the average grain size after the secondary recrystallization was less than 10 mm, the magnetic flux density was extremely low and the iron loss was very high. The magnetic flux density and the iron loss were deteriorated even when the average grain size exceeded 30 mm.

이와 더불어 탄소 0.1~0.3중량%를 함유한 슬라브를 이용하고 열연판 소둔과 동시에 탈탄되어 제조되어 2차재결정후의 평균결정립이 10~30mm의 적정 크기로 형성된 발명재의 경우 고스집합조직의 핵생성 장소 증대 효과로 고스방위로부터 벗어난 정도를 나타내는 최종강판의 β각도는 3°미만으로 종래의 방향성 전기강판에 비해 월등히 배향성이 향상되었으며, 이에 따라 극히 우수한 자기특성을 갖는 방향성 전기강판을 제조할 수 있음이 확인되었다. In addition, in the case of the invention material which is manufactured by using slab containing 0.1 to 0.3% by weight of carbon and decarburized at the same time as hot-rolled sheet annealing, and the average grain after secondary recrystallization is 10 ~ 30 mm, the nucleation site of goth assembly tissue is increased. As a result, the β angle of the final steel sheet showing the degree of deviation from the goth direction is less than 3 °, and the orientation is significantly improved compared to the conventional oriented electrical steel sheet, and thus it is confirmed that the oriented electrical steel sheet having extremely excellent magnetic properties can be manufactured. It became.

중량%로, Si:3.2%, C:0.225~0.233%, Mn:0.090%, S:0.003%, N:0.004%, Sol. Al:0.028%를 함유하고 잔부 Fe와 기타 불가피하게 혼입되는 불순물로 이루어지는 방향성 전기강판 슬라브를 가열하였다. 상기한 방향성 전기강판 슬라브는 AlN의 완전 용체화 온도는 1217℃이고, MnS의 완전용체화 온도는 1173℃이다. AlN과 MnS가 모두 부분 용체화되는 온도인 1150℃보다 높고, AlN과 MnS가 모두 완전 용체화되는 온도인 1217℃보다도 높은 1250℃로 슬라브를 가열하였다. 발명재와의 비교를 위하여 일부에 대하여는 슬라브 가열온도를 1150℃로 하였다. By weight%, Si: 3.2%, C: 0.225-0.233%, Mn: 0.090%, S: 0.003%, N: 0.004%, Sol. The grain-oriented electrical steel slab containing Al: 0.028% and consisting of the remaining Fe and other inevitable impurities was heated. In the above-described grain-oriented electrical steel slab, the complete solution temperature of AlN is 1217 ° C, and the complete solution temperature of MnS is 1173 ° C. The slab was heated to 1250 ° C., which was higher than 1150 ° C., the temperature at which both AlN and MnS were partially solvated, and higher than 1217 ° C., which was the temperature at which both AlN and MnS were completely dissolved. For comparison with the inventive material, the slab heating temperature was set to 1150 ° C for some of them.

슬라브 가열 후, 열간압연하여 2.3mm 두께의 열연판을 제조하였으며, 이 열연판을 1050℃ 온도로 가열한 후 900℃에서 180초간 유지하여 열연판 소둔하고 초당 50℃의 냉각속도로 수냉하여 권취온도인 600℃까지 냉각하였다. 열연판 소둔 열처리는 습윤분위기로 하여 탈탄이 행하여지도록 하였다. 이어서 열연소둔판을 산세한 후 0.23mm 두께가 되도록 1회 강냉간압연하였다. 냉간압연된 판은 습한 수소와 질소 및 암모니아 혼합가스분위기 속에서 180초간 유지하여 질소함량이 180~200ppm이 되도록 온도를 820℃, 840℃, 860℃, 880℃로 변화시키면서 동시 탈탄 및 질화소둔 열처리하였다. After slab heating, hot rolling was made by hot rolling to prepare a hot rolled sheet having a thickness of 2.3 mm. The hot rolled sheet was heated to 1050 ° C. and then maintained at 900 ° C. for 180 seconds to anneal the hot rolled sheet, followed by water cooling at a cooling rate of 50 ° C. per second, and the winding temperature. It cooled to 600 degreeC which is phosphorus. Hot-rolled sheet annealing heat treatment was carried out in a wet atmosphere to decarburize. Subsequently, the hot-rolled annealing plate was pickled and then cold-rolled once so as to be 0.23 mm thick. Cold rolled plate is maintained for 180 seconds in the atmosphere of mixed hydrogen and nitrogen and ammonia gas, and the temperature is changed to 820 ℃, 840 ℃, 860 ℃, and 880 ℃ so that nitrogen content is 180 ~ 200ppm. It was.

이 강판에 소둔분리제인 MgO를 도포하여 코일상으로 최종소둔하였다. 최종소둔은 1200℃까지는 25%질소+75%수소의 혼합분위기로 하고, 1200℃ 도달후에는 100%수소분위기에서 10시간이상 유지후 노냉하였다. 각각의 조건에 대하여 1차 재결정립 크기와 자기적 특성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다. This steel sheet was coated with MgO as an annealing separator and finally annealed in a coiled state. The final annealing was performed at a mixed atmosphere of 25% nitrogen + 75% hydrogen up to 1200 ° C. After reaching 1200 ° C, the annealing was carried out in a 100% hydrogen atmosphere for 10 hours or more and then cooled. The primary recrystallized grain size and magnetic properties for each condition are shown in Table 2 below.

Figure 112010046501405-pat00005
Figure 112010046501405-pat00005

표 2에 나타낸 바와 같이, AlN 및 MnS이 모두 완전 용체화되는 온도로 슬라브 가열한 발명재1~4는 탈탄 및 질화소둔 온도를 820~880℃로 달리하여 실시한 모든 경우에서 1차재결정립 크기가 20㎛이하였으며, AlN 및 MnS이 모두 부분 용체화되는 온도로 슬라브 가열한 비교재1~4에 비해 자기적 특성이 우수함을 알 수 있다. As shown in Table 2, Inventive Materials 1 to 4, which were slab heated to a temperature where both AlN and MnS were completely dissolved, had a primary recrystallized grain size in all cases where the decarburization and annealing temperatures were varied from 820 to 880 ° C. 20 µm or less, and it was found that the magnetic properties were superior to those of Comparative Materials 1-4, which were heated at a temperature where both AlN and MnS were partially dissolved.

한편 탈탄 및 질화소둔 온도가 880℃인 경우, 비교재4는 자기적 특성이 상당히 열위한 반면, 완전용체화 온도로 제어한 발명재4의 자기적 특성은 양호함을 확인할 수 있다.On the other hand, when the decarburization and nitride annealing temperature is 880 ℃, the comparative material 4 is quite inferior in magnetic properties, while the magnetic properties of the invention material 4 controlled by the complete solution temperature is confirmed to be good.

중량%로, Si:3.2%, C:0.225~0.233%, Mn:0.090%, S:0.003%, N:0.004%, Sol. Al:0.028%를 함유하고 잔부 Fe와 기타 불가피하게 혼입되는 불순물로 이루어지는 방향성 전기강판 슬라브를 가열하였다. 상기한 방향성 전기강판 슬라브는 AlN의 완전 용체화 온도는 1217℃이고, MnS의 완전용체화 온도는 1173℃이다. AlN과 MnS가 모두 부분 용체화되는 온도인 1150℃보다 높고, AlN과 MnS가 모두 완전 용체화되는 온도인 1217℃보다도 높은 1250℃로 슬라브를 가열하였다. 발명재와의 비교를 위하여 일부에 대하여는 슬라브 가열온도를 1150℃로 하였다. By weight%, Si: 3.2%, C: 0.225-0.233%, Mn: 0.090%, S: 0.003%, N: 0.004%, Sol. The grain-oriented electrical steel slab containing Al: 0.028% and consisting of the remaining Fe and other inevitable impurities was heated. In the above-described grain-oriented electrical steel slab, the complete solution temperature of AlN is 1217 ° C, and the complete solution temperature of MnS is 1173 ° C. The slab was heated to 1250 ° C., which was higher than 1150 ° C., the temperature at which both AlN and MnS were partially solvated, and higher than 1217 ° C., which was the temperature at which both AlN and MnS were completely dissolved. For comparison with the inventive material, the slab heating temperature was set to 1150 ° C for some of them.

슬라브 가열 후, 열간압연하여 2.3mm 두께의 열연판을 제조하였으며, 이 열연판을 1050℃ 온도로 가열한 후 950℃에서 180초간 유지하여 열연판 소둔하고 초당 50℃의 냉각속도로 수냉하여 권취온도인 600℃까지 냉각하였다. 열연판 소둔 열처리는 습윤분위기로 하여 탈탄이 행하여지도록 하였다. 이어서 열연소둔판을 산세한 후 1회 강냉간압연하여 0.30~0.20mm의 여러 가지 두께를 갖는 냉간압연판을 제조하였다. 냉간압연된 판은 860℃온도로 습한 수소와 질소 및 암모니아 혼합가스분위기에서 180초간 유지하여 질소함량이 180~200ppm이 되도록 동시 탈탄 및 질화소둔 열처리하였다.After slab heating, hot rolling was performed to prepare a hot rolled sheet having a thickness of 2.3 mm. The hot rolled sheet was heated to a temperature of 1050 ° C., and then maintained at 950 ° C. for 180 seconds to be annealed, followed by water cooling at a cooling rate of 50 ° C. per second, followed by a coiling temperature. It cooled to 600 degreeC which is phosphorus. Hot-rolled sheet annealing heat treatment was carried out in a wet atmosphere to decarburize. Subsequently, the hot rolled annealing plate was pickled and then cold rolled once to prepare a cold rolled plate having various thicknesses of 0.30 to 0.20 mm. The cold rolled plate was maintained at 860 ° C. for 180 seconds in a humid atmosphere of mixed hydrogen, nitrogen, and ammonia gas, and subjected to simultaneous decarburization and annealing to achieve nitrogen content of 180 to 200 ppm.

이 강판에 소둔분리제인 MgO를 도포하여 코일상으로 최종소둔하였다. 최종소둔은 1200℃까지는 25%질소+75%수소의 혼합분위기로 하고, 1200℃ 도달후에는 100%수소분위기에서 10시간이상 유지후 노냉하였다. 각각의 조건에 대하여 1차 재결정립 크기와 자기적 특성을 측정하여 하기 표 3에 나타내었다. This steel sheet was coated with MgO as an annealing separator and finally annealed in a coiled state. The final annealing was performed at a mixed atmosphere of 25% nitrogen + 75% hydrogen up to 1200 ° C. After reaching 1200 ° C, the annealing was carried out in a 100% hydrogen atmosphere for 10 hours or more and then cooled. For each condition, the primary recrystallized grain size and magnetic properties were measured and shown in Table 3 below.

Figure 112010046501405-pat00006
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표 3에 나타낸 바와 같이, AlN 및 MnS이 모두 완전 용체화되는 온도로 슬라브 가열한 발명재3과 발명재5~7은 1차재결정립 크기가 20㎛이하였으며, 슬라브 가열온도가 AlN 및 MnS이 모두 부분 용체화 온도범위에 속하는 비교재3 및 비교재5~7에 비해 자기적 특성이 우수함을 확인할 수 있다. As shown in Table 3, Invention 3 and Inventive Materials 5 to 7 which were slab heated to a temperature where both AlN and MnS were completely dissolved were dissolved, and the slab heating temperature was less than 20 µm. It can be seen that the magnetic properties are superior to those of Comparative Materials 3 and 5 to 7, which all belong to the partial solution temperature range.

특히, 발명재7은 냉간압연판의 두께가 결정립 성장 억제력이 약화되는 극박물인 0.20mm임에도 불구하고 우수한 자기적 특성을 얻을 수 있음이 확인된다.In particular, it is confirmed that the inventive material 7 can obtain excellent magnetic properties despite the fact that the thickness of the cold rolled sheet is 0.20 mm, which is an ultra-thin material in which the grain growth inhibition is weakened.

Claims (3)

중량%로, C: 0.10~0.30%, Si: 2.0~4.5%, Al: 0.005~0.040%, Mn: 0.20%이하, N: 0.006%이하, S: 0.006%이하, P: 0.005~0.05%를 함유하고 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물로 이루어지는 고탄소 함유 규소강 슬라브를 1200℃이상 1300℃이하의 온도로 가열하고 열간압연한 후, 열연판 소둔에 이어 냉간압연을 실시하고, 이어서 탈탄 및 질화소둔을 실시한 후, 2차 재결정 소둔을 실시하되, 상기 열연판 소둔은 탈탄이 이루어지도록 수행되는 저철손 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법.By weight%, C: 0.10 to 0.30%, Si: 2.0 to 4.5%, Al: 0.005 to 0.040%, Mn: 0.20% or less, N: 0.006% or less, S: 0.006% or less, P: 0.005 to 0.05% And a high carbon-containing silicon steel slab composed of residual Fe and other inevitably mixed impurities, heated to a temperature of 1200 ° C. or higher and 1300 ° C. or lower, followed by hot rolling, followed by cold rolling, followed by decarburization and After performing nitride annealing, secondary recrystallization annealing, wherein the hot rolled sheet annealing is carried out so that decarburization is carried out. 청구항 1에 있어서,
상기 규소강 슬라브는 Sn과 Sb를 단독 혹은 복합으로 0.01~0.3%를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 저철손 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법.
The method according to claim 1,
The silicon steel slab is a method for producing a low iron loss high magnetic flux density oriented electrical steel sheet, characterized in that it further contains 0.01 ~ 0.3% of Sn and Sb alone or in combination.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
탈탄 및 질화소둔을 820~880℃범위의 온도로 실시한 경우에 있어서의 1차 재결정립 크기를 19㎛이하로 제어하는 것을 특징으로 하는 저철손 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법.
The method according to claim 1 or 2,
A method for producing a low iron loss high magnetic flux density oriented electrical steel sheet characterized by controlling the primary recrystallized grain size to be 19 µm or less when decarburization and annealing are performed at a temperature in the range of 820 to 880 ° C.
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