KR101353459B1

KR101353459B1 - 무방향성 전기강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101353459B1
Application number: KR1020110145303A
Authority: KR
Inventors: 박준수; 배병근; 김용수; 신수용
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2014-01-21
Also published as: KR20130076639A

Abstract

무방향성 전기강판 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명에 의한 무방향성 전기강판은 중량 퍼센트(%)로, C:0.005%이하, Si:1.0~3.5%, Al:0.1~0.3%, Mn:0.01~0.07%, P:0.02~0.2%, N:0.005%이하, S:0.001~0.005%, Ti:0.005%이하, Cu:0.05%이하, Sn 및 Sb 중 적어도 하나가 0.01~0.2%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하며, 상기 Mn, S, Cu는 다음식, 1x10^-3≤([Mn]*[S])/[Cu]≤3.5x10^-1, (여기서, [Mn], [S], [Cu]는 각각 Mn, S, Cu의 중량 퍼센트(%)를 의미함)을 만족한다.

Description

무방향성 전기강판 및 그 제조방법{NON-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEETS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 무방향성 전기강판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 Mn, Al의 첨가량을 감소시키면서도 MnS, CuS 및 (Mn,Cu)S의 개재물 비율을 제어함으로써 자성이 향상된 무방향성 전기강판에 관한 것이다.

무방향성 전기강판은 모터, 발전기 등의 회전 기기와 소형 변압기 등의 정지 기기에서 철심용 재료로 사용되며 전기기기의 에너지 효율을 결정하는데 중요한 역할을 한다.

전기강판의 특성으로는 대표적으로 철손과 자속밀도를 들 수 있는데 철손은 작고, 자속밀도는 높을수록 좋은데 이는 철심에 전기를 부가하여 자기장을 유도할 때, 철손이 낮을 수록 열로 손실되는 에너지를 줄일 수 있으며, 자속밀도가 높을수록 똑같은 에너지로 더 큰 자기장을 유도할 수 있기 때문이다.

따라서 에너지의 절감, 친환경 제품의 수요 증가에 대응하기 위해서는 철손은 낮고 자속밀도는 높은 무방향성 전기강판 제조 기술의 개발이 필요하다.

무방향성 전기강판의 자기적 성질 중, 철손을 개선하기 위한 대표적인 방법으로는 크게 두께를 얇게 하는 방법과 Si, Al등의 비저항이 큰 원소를 첨가시키는 방법이 있다.

그러나, 두께의 경우 사용되는 제품의 특성에 따라 결정되며 두께가 얇을수록 생산성 저하 및 원가 증가라는 문제를 안고 있다.

일반적인 소재의 전기 비저항 증가를 통한 철손 감소 방법인 비저항이 큰 합금 원소인 Si, Al, Mn등을 첨가하는 방법 역시 합금 원소를 첨가하게 되면 철손은 감소하지만 포화 자속밀도 감소로 인해 자속밀도의 감소 역시 피할 수 없다는 모순을 안고 있다.

또한, Si 첨가량이 4%이상이 되면 가공성이 저하되어 냉간압연이 곤란해져 생산성이 떨어지게 되며 Al, Mn등도 많이 첨가될수록 압연성도 저하되며 경도가 증가하며 가공성도 떨어지게 된다.

한편, 강 중에 필연적으로 첨가되는 불순물 원소인 S은 Mn, Cu와 단독으로 또는 복합으로 결합하여 0.05μm정도의 미세한 개재물을 형성하여 결정립의 성장을 억제시키고 자구의 이동을 방해하여 자기적 성질을 저하시킨다.

이러한 불순물들은 통상의 제조공정에서는 극저로 관리하기가 어려우며 또한 각 제조 공정에 따라 개재물들이 재용해 및 석출 과정을 거치기 때문에 개재물 자체를 제어하기도 쉽지 않다.

따라서 철손은 낮추면서 자속밀도도 향상시키기 위하여 미량 합금 원소의 첨가를 통해 자기적 성질에 유리한 집합 조직인 {100} texture를 증가시키고 유해한 집합 조직인 {111} texture를 감소시키거나 불순물의 양을 극저화시켜 청정강을 제조하는 기술 등이 사용되고 있다.

그러나 이러한 기술들은 모두 제조 원가의 상승을 야기하고 대량 생산의 어려움이 따르기 때문에 제조 원가는 크게 상승시키지 않으면서 자성 개선 효과가 탁월한 기술이 필요하다고 할 수 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 강의 합금 원소 중 Mn, S, Cu의 성분을 최적으로 관리하여 Mn 단독 또는 Cu와 복합으로 황화물을 형성하는 Mn의 양을 감소시킴으로써 고용 Mn의 양을 늘려 철손이 낮고 자속밀도가 높은 무방향성 전기강판 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

위 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기강판은 중량 퍼센트(%)로, C:0.005%이하, Si:1.0~3.5%, Al:0.1~0.3%, Mn:0.01~0.07%, P:0.02~0.2%, N:0.005%이하, S:0.001~0.005%, Ti:0.005%이하, Cu:0.05%이하, Sn 및 Sb 중 적어도 하나가 0.01~0.2%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하며, 상기 Mn, S, Cu는 다음식, 1x10^-3≤([Mn]*[S])/[Cu]≤3.5x10^-1, (여기서, [Mn], [S], [Cu]는 각각 Mn, S, Cu의 중량 퍼센트(%)를 의미함)을 만족한다.

상기 불가피하게 첨가되는 불순물은 Ni, Cr, Zr, Mo, V를 포함하며,

상기 Ni, Cr은 각각 0.05중량% 이하이며, 상기 Zr, Mo, V는 각각 0.01중량% 이하일 수 있다.

상기 무방향성 전기강판은 강판의 미세조직내에 0.05~0.5μm이하의 크기를 갖는 MnS, CuS 및 (Mn,Cu)S 개수 중에서 MnS의 비율이 0.1 이하일 수 있다.

상기 무방향성 전기강판은 강판의 미세조직내에 0.05~0.5μm이하의 크기를 갖는 MnS, CuS 및 (Mn,Cu)S 개수 중에서 (Mn,Cu)S의 비율이 0.5 이하일 수 있다.

상기 전기강판의 미세조직내의 결정립 크기는 50~180㎛ 일 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 제조방법은 중량 퍼센트(%)로, C:0.005%이하, Si:1.0~3.5%, Al:0.1~0.3%, Mn:0.01~0.07%, P:0.02~0.2%, N:0.005%이하, S:0.001~0.005%, Ti:0.005%이하, Cu:0.05%이하, Sn 및 Sb 중 적어도 하나가 0.01~0.2%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하며, 상기 Mn, S, Cu는 다음식, 1x10^-3≤([Mn]*[S])/[Cu]≤3.5x10^-1, (상기 [Mn], [S], [Cu]는 각각 Mn, S, Cu의 중량 퍼센트(%)를 의미함)을 만족하는 슬라브를 제공하는 단계, 상기 슬라브를 1,200℃ 이하로 가열한 후 압연하여 열연강판을 제조하는 단계, 상기 열연강판을 산세한 후 0.10~0.70mm로 압연하여 냉연강판을 제조하는 단계, 및 상기 냉연강판을 850~1,100℃ 에서 마무리 소둔하는 단계를 포함한다.

상기 무방향성 전기강판의 제조방법은 상기 열연강판을 850~1,150℃ 온도범위에서 열연판 소둔하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 마무리 소둔이 완료된 전기강판의 미세조직 내에 0.05~0.5μm이하의 크기를 갖는 MnS, CuS 및 (Mn,Cu)S 개수 중에서 MnS의 비율이 0.1 이하일 수 있다.

상기 마무리 소둔이 완료된 전기강판의 미세조직 내에 0.05~0.5μm이하의 크기를 갖는 MnS, CuS 및 (Mn,Cu)S 개수 중에서 (Mn,Cu)S의 비율이 0.5 이하일 수 있다.

상기 마무리 소둔이 완료된 전기강판의 미세조직 내에 결정립의 크기는 50~180㎛ 일 수 있다.

본 발명에 의한 무방향성 전기강판에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

전기강판 내에 Mn 첨가량을 0.01~0.07%로 유지함과 동시에 S와 Cu의 첨가량을 관리하여 Mn, S, Cu 함량을 다음식, 1x10^-3≤([Mn]*[S])/[Cu]≤3.5x10^-1(여기서, [Mn], [S], [Cu]는 각각 Mn, S, Cu의 중량 퍼센트(%)를 의미함)을 만족하도록 제어함으로써 MnS, (Mn,Cu)S을 감소시킴으로써 이에 의해 강재내의 고용 Mn의 손실을 줄임으로써 합금원소를 최소화하여 자속밀도는 증가시키면서 철손이 낮은 자성이 우수한 무방향성 전기강판을 제공할 수 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 무방향성 전기강판에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 중량 퍼센트(%)로, C:0.005%이하, Si:1.0~3.5%, Al:0.1~0.3%, Mn:0.01~0.07%, P:0.02~0.2%, N:0.005%이하, S:0.001~0.005%, Ti:0.005%이하, Cu:0.05%이하, Sn 및 Sb 중 적어도 하나가 0.01~0.2%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하며,

상기 Mn, S, Cu는 아래식,

1x10^-3≤([Mn]*[S])/[Cu]≤3.5x10^-1,

(상기 [Mn], [S], [Cu]는 각각 Mn, S, Cu의 중량 퍼센트(%)를 의미함)을 만족한다.

일반적으로 Mn은 Al, Si과 더불어 강의 비저항을 증가시켜 철손을 감소시키기 때문에 무방향성 전기강판 제조에 있어서 적어도 0.1%이상 첨가된다.

그러나 Mn은 S와 결합하여 MnS의 석출물을 형성한다. 또한 불순물 원소인 S는 Cu와 결합하여 CuS 또는 Cu₂S를 형성한다.

즉 S는 Mn, Cu와 결합하여 황화물을 형성하며, 이러한 황화물은 MnS 또는 CuS의 단독, 또는 (Mn,Cu)S의 복합 개재물로 형성하게 된다.

무방향성 전기강판에서 개재물은 일반적으로 그 크기가 0.05μm정도로 미세하여 결정립 성장을 억제하고 자구벽의 이동을 방해하여 자성을 열위시키기도 하지만 한편으로는 Mn이 황화물 형성에 참여하게 되면 철손을 낮추는 Mn의 효과가 감소하게 되어 철손도 그만큼 높아지게 된다.

비저항을 증가시켜 철손을 낮추는 Mn의 효과를 보기 위해서 일반적으로 무방향성 전기강판에서 0.1%이상 첨가되는 경우에서는 황화물 형성에 참여하는 Mn의 양이 큰 영향을 미치지 않을 수도 있지만 Mn첨가량이 적을 경우는 고용 Mn의 양이 줄어들면 그만큼 철손에 미치는 영향이 크다고 할 수 있다.

또한, Mn첨가량이 증가하면 자속밀도는 감소하게 되므로 Mn첨가량을 줄여 자속밀도를 높이면서도 고용 Mn의 양을 증가시켜 자성을 향상시킬 필요가 있다.

Mn을 첨가함에 따른 강판내의 미세조직상 특성을 기초로, 본 발명에서는 Mn, Cu, S의 함량에 대한 상기와 같은

1x10^-3≤([Mn]*[S])/[Cu]≤3.5x10^-1,

(상기 [Mn], [S], [Cu]는 각각 Mn, S, Cu의 중량 퍼센트(%)를 의미함)을 도출하였다.

상기와 같이 한정한 이유는 Mn과 S의 양이 개재물, 특히 황화물의 분포와 크기를 결정하는데 중요하지만 S의 경우 Cu와도 결합하여 CuS를 형성하거나 또는 (Mn,Cu)S를 형성하므로 Mn과 Cu의 일정 비율이 황화물의 종류와 분포에 매우 큰 영향을 미친다고 할 수 있다.

상기 조성식의 값이 0.5x10^-3보다 작거나 3.5x10^-1보다 큰 경우는 황화물 형성에 참여하는 Mn의 양이 증가하여 고용 Mn이 그만큼 줄어들고 따라서 Mn첨가에 따른 철손 개선 효과가 감소하기 때문에 자성이 열위해진다.

상기 Ni, Cr은 각각 0.05중량% 이하이며, 상기 Zr, Mo, V는 각각 0.01중량% 이하이다.

본 발명은 개재물로 형성되는 망간(Mn)의 첨가량을 감소시킴으로써 자성을 향상시킬 수 있다. 즉, 본 발명에서는 개재물 형성에 참가하는 망간의 양이 적기 때문에 개재물의 개수도 적어지게 된다.

상기 전기강판의 미세조직내에 0.05~0.5μm이하의 크기를 갖는 MnS, CuS 및 (Mn,Cu)S 개수 중에서 MnS의 비율이 0.1 이하이다.

상기 전기강판의 미세조직내의 결정립 크기는 50~180㎛인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전기강판의 미세조직 내에 페라이트(ferrite) 결정립의 크기는 50~180㎛ 이다. 페라이트 결정립의 크기가 증가하는 경우 철손 중 이력손실이 감소하므로 유리하나 철손 중 와류손실은 증가하므로, 이러한 철손을 가장 적게하는데 바람직한 결정립의 크기는 상기와 같이 제한된다.

본 발명에 의한 무방향성 전기강판의 성분의 함량을 제한한 이유는 다음과 같다.

Si:1.0~3.5중량%

상기 Si는 강의 비저항을 증가시켜서 철손 중 와류손실을 낮추는 성분이기 때문에 첨가되는 주요 원소로서, 1.0% 이하에서는 저철손 특성을 얻기 어렵고, 3.5%를 초과하여 첨가되면 냉간 압연시 판재의 파단이 일어나기 때문에 1.0~3.5중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

Mn:0.01~0.07중량%

상기 Mn은 Si, Al 등과 함께 강의 비저항을 증가시켜 철손을 낮추는 효과가 있기 때문에 종래의 무방향성 전기강판에서는 Mn을 적어도 0.1%이상 첨가함으로써 철손을 개선하려는 목적으로 첨가된다.

그러나 Mn 첨가량이 증가할수록 포화자속밀도가 감소하기 때문에 자속밀도가 감소하며 또한 S와 결합하여 미세한 MnS 개재물을 형성하여 결정립 성장을 억제하며 자벽 이동을 방해하여 철손 중 특히 이력 손실을 증가시키는 단점이 있다.

따라서 자속밀도 향상 및 개재물에 의한 철손 증가 방지를 위하여 Mn 첨가량을 0.01~0.07%로 제한하며, 바람직하게는 Mn의 함량을 낮추면 미세한 석출물이 감소되어 자성이 향상됨으로 0.01~0.05%로 함유되도록 한다.

Al:0.1~0.3중량%

상기 Al은 제강공정에서 강의 탈산을 위하여 불가피하게 첨가되는 원소로서 비저항을 증가시키는 주요 원소이기 때문에 철손을 낮추기 위하여 많이 첨가되지만 첨가시 포화 자속밀도를 감소시키는 역할도 한다.

또한, Al 첨가량이 0.1%이하로 과도하게 적으면 미세한 AlN을 형성시켜 결정립 성장을 억제하여 자성을 저하시키며, 0.3%이상을 초과하여 첨가되면 자속밀도가 감소되는 원인이 되므로 그 첨가량을 0.1~0.3%로 제한하는 것이 바람직하다.

P:0.02~0.2중량%

상기 P는 비저항을 증가시켜 철손을 낮추며 결정립계에 편석함으로써 자성에 유해한 {111} 집합 조직의 형성을 억제하고 유리한 집합조직인 {100}을 형성하나 0.2%이상 첨가되면 압연성을 저하시키므로 0.02~0.2중량%로 첨가되는 것이 바람직하다.

C:0.005중량% 이하

C은 많이 첨가될 경우 오스테나이트(austenite) 영역을 확대하며 상변태 구간을 증가시키고 소둔 시 페라이트의 결정립 성장을 억제하여 철손을 높이는 효과를 나타내며, 또한 Ti등과 결합하여 탄화물을 형성하여 자성을 열위시키며 최종제품에서 전기 제품으로 가공 후 사용 시 자기시효에 의하여 철손을 높이기 때문에 0.005%이하로 제한한다.

S:0.001~0.005중량% 이하

S는 자기적 특성에 유해한 MnS, CuS 및 (Cu,Mn)S 등의 황화물을 형성하는 원소이므로 가능한 한 낮게 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나 0.001%이하로 첨가될 경우 오히려 집합조직 형성에 불리하여 자성이 저하되기 때문에 0.001%이상 함유토록 하며 또한 0.005%이상 첨가될 경우는 미세한 황화물의 증가로 인해 자성이 열위해지므로 0.001~0.005%로 함유토록 제한한다.

N:0.005중량% 이하

N는 Al, Ti등과 강하게 결합함으로써 질화물을 형성하여 결정립 성장(grain growth)을 억제하는 등 자성에 해로운 원소이므로 적게 함유시키는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 0.005중량% 이하로 제한한다.

Ti:0.005중량% 이하

Ti는 미세한 탄화물과 질화물을 형성하여 결정립 성장을 억제하며 많이 첨가될 수록 증가된 탄화물과 질화물로 인해 집합조직도 열위하게 되어 자성이 나빠지게 되므로 본 발명에서는 0.005%이하로 제한한다.

Cu:0.05중량% 이하

Cu는 단독으로 또는 Mn과 복합으로 S와 결합하여 미세한 황화물을 형성하여 결정립 성장을 억제하고 자벽의 이동을 방해하여 자성을 열위시키므로 본 발명에서는 0.05%이하로 제한한다. 바람직하게는 Cu의 함량을 낮추면 미세한 황화물이 감소되어 자성이 향상됨으로 0.02% 이하로 함유되도록 한다.

Sn 또는 Sb:0.01~0.2중량%

상기 Sn과 Sb는 결정립계에 편석원소(segregates)로써 결정립계를 통한 질소의 확산을 억제하며 자성에 해로운 {111} texture를 억제하고 유리한 {100} texture를 증가시켜 자기적 특성을 향상시키기 위하여 첨가한다.

상기 Sn과 Sb 단독 또는 그 합이 0.2%이상 첨가하면 결정립 성장을 억제하여 자성을 떨어뜨리고 압연성상이 나빠지기 때문에 Sn, Sb 단독 또는 그 합이 0.01~0.2%로 첨가한다.

상기 불가피하게 첨가되는 불순물은 Ni, Cr, Zr, Mo, V 을 포함하며, 상기 Ni, Cr 의 함량은 각각 0.05 중량 퍼센트(%) 이하로 첨가되며, 상기 Zr, Mo, V 의 함량은 각각 0.01 중량 퍼센트(%) 이하로 첨가된다.

상기 불순물은 제강 공정 등에서 철강제조 공정에서 불가피하게 첨가될 수 있으며, Ni, Cr의 경우 불순물 원소들과 반응하여 미세한 황화물, 탄화물 및 질화물을 형성하여 자성에 유해한 영향을 미치므로 이들 함유량을 각각 0.05중량%이하로 제한한다.

또한 Zr, Mo, V등도 강력한 탄질화물 형성 원소이기 때문에 가능한 첨가되지 않는 것이 바람직하며 각각 0.01중량%이하로 함유되도록 한다.

상기한 조성 이외에 나머지는 Fe 및 철강제조 공정에서 첨가될 수있는 기타 불가피한 불순물을 포함한다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 제조방법에 대하여 기술한다.

중량 퍼센트(%)로, C:0.005%이하, Si:1.0~3.5%, Al:0.1~0.3%, Mn:0.01~0.07%, P:0.02~0.2%, N:0.005%이하, S:0.001~0.005%, Ti:0.005%이하, Cu:0.05%이하, Sn 및 Sb 중 적어도 하나가 0.01~0.2%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하며,

상기 Mn, S, Cu는 아래식,

1x10^-3≤([Mn]*[S])/[Cu]≤3.5x10^-1,

(상기 [Mn], [S], [Cu]는 각각 Mn, S, Cu의 중량 퍼센트(%)를 의미함)을 만족하는 슬라브를 1,200℃ 이하로 가열한 후 압연하여 열연강판을 제조한다.

본 발명에서 상기 Mn, S, Cu는 아래 조성식 1과 같이 제한된다.

<조성식 1>

1x10^-3≤([Mn]*[S])/[Cu]≤3.5x10^-1,

(상기 [Mn], [S], [Cu]는 각각 Mn, S, Cu의 중량 퍼센트(%)를 의미함.)

상기 가열 온도가 1,200℃ 이상일 경우 슬라브 내에 존재하는 AlN, MnS등의 석출물이 재고용된 후 열간압연시 미세 석출되어 결정립 성장을 억제하고 자성을 저하시키므로 재가열 온도는 1200℃이하로 제한한다.

열간압연시 사상압연에서의 마무리압연은 페라이트상(ferrite phase)에서 종료하며 판형상 교정을 위하여 최종 압하율은 20%이하로 실시한다.

상기와 같이 제조된 열열강판을 700℃이하에서 권취하고, 공기중에서 냉각한다. 권취 냉각된 열연강판은 필요시 열연판 소둔을 하고 산세하고 냉간압연하고 마지막으로 냉연판소둔을 한다.

열연판 소둔은 자성 개선을 위하여 필요할 경우에 열연판을 소둔하는 것이며, 열연판 소둔온도는 850~1,150℃로 한다. 열연판 소둔온도가 850℃보다 낮으면 결정립 성장이 불충분하며, 1150℃를 초과하는 경우에는 결정립이 과도하게 성장하고 판의 표면 결함이 과다해지므로 소둔온도는 850~1150℃로 한다.

통상의 방법으로 산세 한 열연강판 또는 소둔한 열연강판은 냉간압연한다. 상기 열연강판을 산세한 후 0.10~0.70mm로 압연하여 냉연강판을제조한다.

냉간압연은 0.10mm에서 0.70mm의 두께로 최종 압연한다. 필요시 1차 냉간압연과 중간소둔 후 2차 냉간압연 할 수 있으며, 최종 압하율은 50~95%의 범위로 한다.

상기 냉연강판을 850~1,100℃ 에서 마무리 소둔한다.

최종 냉간압연된 강판은 냉연판 소둔(마무리 소둔)한다. 냉연강판을 소둔하는 공정에서 소둔시 냉연판 소둔(마무리 소둔) 온도는 850~1100℃로 한다.

냉연판 소둔온도(마무리 소둔)가 850℃이하에서는 결정립의 성장이 미흡하여 자성에 해로운 집합 조직인 {111} 집합조직(texture)이 증가하며, 1,100℃이상에서는 결정립이 과도하게 성장하여 자성에 나쁜 영향을 미칠 수 있기 때문에 냉연강판의 마무리 소둔온도는 850~1100℃로 한다.

이후에 상기 소둔판은 절연피막처리 될 수 있다.

이하, 실시예를 통해 본 발명에 따른 무방향성 전기강판의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. 단 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

진공 용해를 통하여 하기 표 1과 같이 조성되는 강괴(ingot)를 제조하여 Mn, S, Cu 의 양을 변화시켜 그 영향을 확인하였다.

각 강괴는 1,140℃에서 가열하고, 2.3mm의 두께로 열간압연한 후 권취하였다. 공기 중에서 권취하고 냉각한 열연강판은 1,100℃에서 3분간 소둔하고, 산세한 다음 0.35mm 두께로 냉간압연하고, 냉연판 소둔은 990℃에서 60초간 최종 소둔을 하였다.

각각의 시편에 대하여 0.05μm이상 0.5μm이하의 MnS, CuS 단독 또는 복합황화물 (Mn,Cu)S 개수, 분포 및 철손, 자속밀도를 측정하였고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

강종	C	Si	Mn	P	S	Al	N	Ti	Cu	Sn	Sb	비고
A1	0.0025	1.4	0.03	0.09	0.0029	0.18	0.0035	0.0018	0.008	0.026	0.016	발명예
A2	0.0019	2.8	0.07	0.06	0.0036	0.19	0.0031	0.002	0.009	0.035	0.017	발명예
A3	0.0034	3.4	0.06	0.06	0.0031	0.27	0.0019	0.0009	0.012	0	0.034	발명예
A4	0.0013	3.3	0.04	0.03	0.0017	0.24	0.0028	0.001	0.026	0.019	0	발명예
A5	0.0029	2.1	0.01	0.06	0.0008	0.21	0.0026	0.0022	0.018	0.018	0.029	비교예
A6	0.0023	1.7	0.008	0.07	0.0009	0.22	0.0022	0.0026	0.015	0.013	0.013	비교예
A7	0.0016	2.9	0.02	0.04	0.0012	0.13	0.0031	0.0011	0.052	0.045	0.034	비교예
A8	0.0022	3.2	0.09	0.05	0.0046	0.29	0.0017	0.0029	0.001	0	0.038	비교예
A9	0.003	1.8	0.07	0.07	0.004	0.3	0.0021	0.002	0.036	0.041	0	발명예
A10	0.0027	2.6	0.06	0.05	0.0022	0.22	0.0034	0.0016	0.009	0.018	0.044	발명예
A11	0.0036	2.3	0.05	0.02	0.0026	0.26	0.0033	0.0018	0.009	0.026	0.033	발명예

강종	([Mn]*[S]) /[Cu]	0.05~0.5μm의 황화물 중 MnS의 비율	0.05~0.5μm의 황화물 중 (Mn,Cu)S의 비율	철손 W15/50 ¹⁾	자속 B50 ²⁾	비고
A1	0.0109	0.08	0.46	2.16	1.76	발명예
A2	0.0280	0.04	0.44	2.09	1.76	발명예
A3	0.0155	0.1	0.39	1.96	1.75	발명예
A4	0.0026	0.06	0.43	1.89	1.75	발명예
A5	0.0004	0.12	0.56	2.55	1.69	비교예
A6	0.0005	0.16	0.6	2.68	1.69	비교예
A7	0.0005	0.11	0.67	2.51	1.67	비교예
A8	0.4140	0.19	0.52	2.44	1.66	비교예
A9	0.0078	0.07	0.38	2.12	1.75	발명예
A10	0.0147	0.03	0.49	2.03	1.74	발명예
A11	0.0144	0.09	0.37	2.05	1.75	발명예

1) 철손(W_15/50)은 50Hz주파수에서 1.5Tesla의 자속밀도가 유기되었을 때의 압연방향과 압연방향 수직방향의 평균 손실(W/kg)을 의미함.

2) 자속밀도(B₅₀)은 5000A/m의 자기장을 부가하였을 때 유도되는 자속밀도의 크기(Tesla)를 의미함.

본 발명에서 개재물의 크기, 종류 및 분포를 분석하기 위한 방법으로는 시편으로부터 추출된 carbon replica를 투과전자현미경(TEM)으로 관찰하며 EDS(Energy Dispersive Spectroscope)로 분석하는 방법이 사용되었다.

TEM 관찰은 치우침이 없이 무작위로 선택된 영역으로 0.01μm크기 이상의 개재물이 명확히 관찰되는 배율로 설정 후 적어도 100장 이상의 이미지(image)로 촬영하여 나타나는 모든 개재물의 크기, 형상 및 분포를 측정하였고, 또한 EDS spectrum을 통하여 유화물 중 MnS, CuS 단독 그리고 (Mn,Cu)S 복합 황화물의 종류를 분석하였다.

본 발명에서 개재물의 크기 및 분포를 분석함에 있어서 0.01μm이하의 개재물의 경우 관찰 및 측정에 어려움이 있을 뿐만 아니라 자성에 미치는 영향이 작고, 또한 1μm이상의 SiO₂, Al₂O₃와 같은 산화물들도 관찰되었으나 자성에 미치는 영향이 작아서 본 발명의 분석 대상에는 포함시키지 않았다.

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 [Mn], [S], [Cu] 및 1*10^-3≤([Mn]*[S])/[Cu]≤3.5*10^-1의 조성식(상기 [Mn], [S], [Cu]는 각각 Mn, S, Cu의 첨가량(중량%))을 만족하는 강종 A1, A2, A3, A4, A9, A10, A11은 0.05μm이상 0.5μm이하의 MnS, CuS 단독 또는 복합황화물 (Mn,Cu)S 개수 중 MnS의 비율이 0.1이하이며, 0.05μm이상 0.5μm이하의 MnS, CuS 단독 또는 복합황화물 (Mn,Cu)S 개수 중 (Cu,Mn)S의 비율이 0.5이하로 나타났고 그 결과 철손이 낮고 자속밀도도 높게 나타났다.

반면, A5, A6, A8은 Mn, S등이 관리 범위를 벗어나 상기 조성식을 만족하지 못하였고 0.05μm이상 0.5μm이하의 MnS, CuS 단독 또는 복합황화물 (Mn,Cu)S 개수 중 MnS의 비율이 0.1이상이며, 0.05μm이상 0.5μm이하의 MnS, CuS 단독 또는 복합황화물 (Mn,Cu)S 개수 중 (Cu,Mn)S의 비율이 0.5이상으로 나타나 그 결과 철손과 자속밀도가 열위하게 나타났다. A7은 Cu가 관리범위를 상기 조성식을 만족하지 못하였고 0.05μm이상 0.5μm이하의 MnS, CuS 단독 또는 복합황화물 (Mn,Cu)S 개수 중 MnS의 비율이 0.1이상이며, 0.05μm이상 0.5μm이하의 MnS, CuS 단독 또는 복합황화물 (Mn,Cu)S 개수 중 (Cu,Mn)S의 비율이 0.5이상으로 나타나 그 결과 철손과 자속밀도가 열위하게 나타났다.

<실시예 2>

진공 용해를 통하여 하기 표 3과 같이 조성되는 강괴를 제조하였다. 이 때, 열연판 소둔 및 냉연판 소둔 온도가 (Mn,Cu,Ti)S 분포와 크기 및 자성에 미치는 영향을 보고자 하였다.

각 강괴는 1,150℃에서 가열하고, 2.3mm의 두께로 열간압연한 후 권취하였다. 공기 중에서 권취하고 냉각한 열연강판은 800~1,200℃에서 100초간 소둔하고, 산세한 다음 0.35mm 두께로 냉간압연하고, 냉연판 소둔은 800~1200℃에서 100초간 최종 소둔을 하였다.

각각의 시편에 대하여 0.05μm이상 0.5μm이하의 MnS, CuS 단독 또는 복합황화물 (Mn,Cu)S 개수, 분포 및 철손, 자속밀도를 측정하였고 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

강종	C	Si	Mn	P	S	Al	N	Ti	Cu	Sn	Sb	비고
B1	0.0013	1.5	0.04	0.08	0.0018	0.29	0.0041	0.0008	0.008	0.034	0.031	발명예
B2	0.0046	2.1	0.06	0.05	0.0024	0.3	0.003	0.003	0.003	0	0.026	발명예
B3	0.0024	3.4	0.07	0.05	0.0027	0.18	0.0016	0.0021	0.006	0	0.021	발명예
B4	0.0026	1.6	0.02	0.07	0.0021	0.25	0.0019	0.0026	0.018	0.026	0	비교예
B5	0.0034	2.4	0.04	0.03	0.0013	0.13	0.0027	0.0011	0.011	0.016	0.033	비교예
B6	0.0039	2.8	0.03	0.02	0.0017	0.16	0.0016	0.0016	0.016	0.035	0.029	발명예
B7	0.0019	1.9	0.06	0.06	0.0037	0.22	0.0031	0.0015	0.005	0.041	0.015	발명예
B8	0.0027	3	0.03	0.05	0.0039	0.21	0.0018	0.0026	0.007	0.019	0.01	비교예
B9	0.0022	3.3	0.04	0.06	0.0031	0.26	0.0022	0.0014	0.01	0.022	0	비교예

강종	([Mn]*[S]) /[Cu]	열연판 소둔온도 (℃)	냉연판 소둔온도 (℃)	0.05~0.5μm의 황화물 중 MnS의 비율	0.05~0.5μm의 황화물 중 (Mn,Cu)S의 비율	철손 W15/50	자속 B50	비고
B1	0.0090	1010	1040	0.04	0.41	2.2	1.76	발명예
B2	0.0480	1070	1080	0.09	0.46	2.13	1.76	발명예
B3	0.0315	1120	1050	0.1	0.48	1.96	1.75	발명예
B4	0.0023	840	1010	0.11	0.58	2.94	1.67	비교예
B5	0.0047	830	840	0.21	0.61	2.81	1.66	비교예
B6	0.0032	970	1000	0.07	0.39	2.03	1.75	발명예
B7	0.0444	1030	950	0.08	0.37	2.09	1.74	발명예
B8	0.0167	1170	970	0.16	0.55	2.56	1.67	비교예
B9	0.0124	1100	820	0.12	0.52	2.51	1.66	비교예

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 [Mn], [S], [Cu] 및 1x10^-3≤([Mn]*[S])/[Cu]≤3.5x10^-1의 조성식(상기 [Mn], [S], [Cu]는 각각 Mn, S, Cu의 첨가량(중량%))을 만족하며 열연판 소둔온도와 냉연판 소둔 온도를 만족하는 강종 B1, B2, B3, B6, B7 은 0.05μm이상 0.5μm이하의 MnS, CuS 단독 또는 복합황화물 (Mn,Cu)S 개수 중 MnS의 비율이 0.1이하이며, 0.05μm이상 0.5μm이하의 MnS, CuS 단독 또는 복합황화물 (Mn,Cu)S 개수 중 (Cu,Mn)S의 비율이 0.5이하로 나타났고 그 결과 철손이 낮고 자속밀도도 높게 나타났다.

반면, B4, B5, B8, B9는 본 발명의 [Mn], [S], [Cu] 및 1x10^-3≤([Mn]*[S])/[Cu]≤3.5x10^-1의 조성식(상기 [Mn], [S], [Cu]는 각각 Mn, S, Cu의 첨가량(중량%))을 만족하였지만 열연판 소둔 온도와 냉연판 소둔 온도가 본 발명의 범위를 벗어나 0.05μm이상 0.5μm이하의 MnS, CuS 단독 또는 복합황화물 (Mn,Cu)S 개수 중 MnS의 비율이 0.1이상이며, 0.05μm이상 0.5μm이하의 MnS, CuS 단독 또는 복합황화물 (Mn,Cu)S 개수 중 (Cu,Mn)S의 비율이 0.5이상으로 나타나 그 결과 철손과 자속밀도가 열위하게 나타났다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

중량 퍼센트(%)로, C:0.005%이하(0%를 포함하지 않는다), Si:1.0~3.5%, Al:0.1~0.3%, Mn:0.01~0.07%, P:0.02~0.2%, N:0.005%이하(0%를 포함하지 않는다), S:0.001~0.005%, Ti:0.005%이하(0%를 포함하지 않는다), Cu:0.05%이하(0%를 포함하지 않는다), Sn 및 Sb 중 적어도 하나가 0.01~0.2%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하며,
상기 Mn, S, Cu는 아래식,
1x10^-3≤([Mn]*[S])/[Cu]≤3.5x10^-1,
(상기 [Mn], [S], [Cu]는 각각 Mn, S, Cu의 중량 퍼센트(%)를 의미함)을 만족하고,
미세조직내에 0.05~0.5μm이하의 크기를 갖는 MnS, CuS 및 (Mn,Cu)S 개수 중에서 MnS의 비율이 0.1 이하인 무방향성 전기강판.
제 1 항에서,
상기 불가피하게 첨가되는 불순물은 Ni, Cr, Zr, Mo, V를 포함하며,
상기 Ni, Cr은 각각 0.05중량% 이하(0%를 포함하지 않는다)이며, 상기 Zr, Mo, V는 각각 0.01중량% 이하(0%를 포함하지 않는다)인 무방향성 전기강판.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 전기강판의 미세조직내에 0.05~0.5μm이하의 크기를 갖는 MnS, CuS 및 (Mn,Cu)S 개수 중에서 (Mn,Cu)S의 비율이 0.5 이하인 무방향성 전기강판.
제 4 항에 있어서,
상기 전기강판의 미세조직내의 결정립 크기는 50~180㎛인 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판.
중량 퍼센트(%)로, C:0.005%이하(0%를 포함하지 않는다), Si:1.0~3.5%, Al:0.1~0.3%, Mn:0.01~0.07%, P:0.02~0.2%, N:0.005%이하(0%를 포함하지 않는다), S:0.001~0.005%, Ti:0.005%이하(0%를 포함하지 않는다), Cu:0.05%이하(0%를 포함하지 않는다), Sn 및 Sb 중 적어도 하나가 0.01~0.2%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하며,
상기 Mn, S, Cu는 아래식,
1x10^-3≤([Mn]*[S])/[Cu]≤3.5x10^-1,
(상기 [Mn], [S], [Cu]는 각각 Mn, S, Cu의 중량 퍼센트(%)를 의미함)을 만족하는 슬라브를 제공하는 단계;
상기 슬라브를 1,200℃ 이하로 가열한 후 압연하여 열연강판을 제조하는 단계;
상기 열연강판을 산세한 후 0.10~0.70mm로 압연하여 냉연강판을제조하는 단계; 및
상기 냉연강판을 850~1,100℃ 에서 마무리 소둔하는 단계를 포함하며,
마무리 소둔이 완료된 전기강판의 미세조직 내에 0.05~0.5μm이하의 크기를 갖는 MnS, CuS 및 (Mn,Cu)S 개수 중에서 MnS의 비율이 0.1 이하인 무방향성 전기강판의 제조방법.
제 6 항에 있어서,
상기 불가피하게 첨가되는 불순물은 Ni, Cr, Zr, Mo, V를 포함하며,
상기 Ni, Cr은 각각 0.05중량% 이하(0%를 포함하지 않는다)이며, 상기 Zr, Mo, V는 각각 0.01중량% 이하(0%를 포함하지 않는다)인 무방향성 전기강판의 제조방법.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 열연강판을 850~1,150℃ 온도범위에서 열연판 소둔하는 단계를 더 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
삭제
제 6 항에 있어서,
상기 마무리 소둔이 완료된 전기강판의 미세조직 내에 0.05~0.5μm이하의 크기를 갖는 MnS, CuS 및 (Mn,Cu)S 개수 중에서 (Mn,Cu)S의 비율이 0.5 이하인 무방향성 전기강판의 제조방법.
제 10 항에 있어서,
상기 마무리 소둔이 완료된 전기강판의 미세조직 내에 결정립의 크기는 50~180㎛ 인 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판의 제조방법.