KR101353460B1 - 무방향성 전기강판 및 그 제조방법 - Google Patents

무방향성 전기강판 및 그 제조방법 Download PDF

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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, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하며, 상기 Ti, C, N, Mn, S는 다음식, 0.02≤{[Ti]*([C]+[N])}/{[Mn]*[S]}≤10, (여기서, [Ti], [C], [N], [Mn], [S]는 각각 Ti, C, N, Mn, S의 중량 퍼센트(%)를 의미함)을 만족하며, 상기 Ti가 포함된 (Mn,Cu,Ti)S 황화물 중에서, 0.05μm~0.5μm 크기를 갖는 상기 (Mn,Cu,Ti)S 황화물의 개수는 1개/104μm2~10개/104μm2 이다.

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 Ti을 Mn 등과 함께, (Mn,Cu,Ti)S 등의 조대한 구형(spherical type)의 황화물로 형성함으로써 미세한 Ti 개재물의 형성을 억제한 자성이 우수한 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 C, S, N, Ti 등은 Mn, Cu, Ti등과 결합하여 0.05μm정도의 미세한 개재물을 형성하여 결정립의 성장을 억제시키고 자구의 이동을 방해하여 자기적 성질을 저하시킨다.
특히, Ti는 C, N 등과 결합하여 Ti(C,N) 개재물을 형성하는데 크기가 미세할 뿐더러 개재물 형상이 구형(spherical type)인 황화물과 달리 입방형(cubic type)으로 형성되는데 결정립 성장 억제력이 구형(spherical type) 보다 입방형(cubic type)이 더 크기 때문에 자성을 크게 저하시키는 원인이 된다.
이러한 불순물들은 통상의 제조공정에서는 극저로 관리하기에는 비용이 추가로 발생하며 또한 각 제조 공정에 따라 개재물들이 재용해 및 석출 과정을 거치기 때문에 개재물 자체를 제어하기도 쉽지 않다.
따라서 철손은 낮추면서 자속밀도도 향상시키기 위한 방법으로 미량 합금 원소의 첨가를 통해 자기적 성질에 유리한 집합 조직인 {100} texture를 증가시키고 유해한 집합 조직인 {111} texture를 감소시키는 방법등이 대안으로 제시되고 있다.
그러나 이러한 기술들은 모두 제조 원가의 상승을 야기하고 대량 생산의 어려움이 따르기 때문에 제조 원가는 크게 상승시키지 않으면서 자성 개선 효과가 우수한 기술이 매우 필요한 실정이다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 강의 합금 원소 중 Ti, C, N, Mn, S 의 성분을 최적으로 관리하여 입방체 형태(cubic type)의 개재물을 형성하는 Ti을 Mn 등과 함께, (Mn,Cu,Ti)S 등의 구형(spherical type)의 황화물로 형성함으로써 미세한 Ti 개재물의 형성을 억제한 무방향성 전기강판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 Ti을 Mn 등과 함께 (Mn,Cu,Ti)S 등의 구형의 황화물을 조대하게 분포시킴으로써 결정립 성장과 자벽의 이동성을 향상시켜 자성이 획기적으로 향상된 무방향성 전기강판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
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, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하며, 상기 Ti, C, N, Mn, S는 다음식, 0.02≤{[Ti]*([C]+[N])}/{[Mn]*[S]}≤10, (여기서, [Ti], [C], [N], [Mn], [S]는 각각 Ti, C, N, Mn, S의 중량 퍼센트(%)를 의미함)을 만족하며, 상기 Ti가 포함된 (Mn,Cu,Ti)S 황화물 중에서, 0.05μm~0.5μm 크기를 갖는 상기 (Mn,Cu,Ti)S 황화물의 개수는 1개/104μm2~10개/104μm2 이다.
상기 Ti가 포함된 (Mn,Cu,Ti)S 황화물의 크기가 0.05μm이상 0.5μm이하이다.
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 첨가될 수 있다.
상기 Ti가 포함된 (Mn,Cu,Ti)S 황화물의 평균 크기는 0.1μm 이상일 수 있다.
상기 전기강판의 미세조직 내에 결정립의 크기는 50~180㎛ 일 수있다.
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, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하며, 상기 Ti, C, N, Mn, S는 다음식, 0.02≤{[Ti]*([C]+[N])}/{[Mn]*[S]}≤10, (여기서, [Ti], [C], [N], [Mn], [S]는 각각 Ti, C, N, Mn, S의 중량 퍼선트(%)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 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 첨가될 수 있다.
상기 무방향성 전기강판의 제조방법은 상기 열연강판을 850~1,150℃ 온도범위에서 열연판 소둔하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 마무리 소둔이 완료된 전기강판의 미세조직 내에 Ti가 포함된 (Mn,Cu,Ti)S 황화물의 크기는 0.05μm이상 0.5μm이하일 수 있다.
상기 Ti가 포함된 (Mn,Cu,Ti)S 황화물의 평균 크기는 0.1μm 이상일 수 있다.
상기 Ti가 포함된 (Mn,Cu,Ti)S 황화물의 개수는 1개/104μm2~10개/104μm2 일 수 있다.
상기 전기강판의 미세조직 내에 결정립의 크기는 50~180㎛ 일 수있다.
본 발명에 의한 무방향성 전기강판에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명에서는 Mn 첨가량을 감소시켜 0.01~0.07%로 첨가되도록 하는 동시에 Ti, C, N, S의 첨가량을 관리하여 0.02≤{[Ti]*([C]+[N])}/{[Mn]*[S]}≤10 (여기서, [Ti], [C], [N], [Mn], [S]는 각각 Ti, C, N, Mn, S의 첨가량(중량%)을 의미함)의 조성을 만족하도록 조절함으로써 입방형(cubic type)의 미세한 Ti(C,N) 개재물들의 생성을 억제하고 (Mn,Cu,Ti)S의 조대한 황화물을 형성함으로써 강재내 결정립 성장과 자구벽의 이동을 원할하게 함으로써 자성이 향상된 무방향성 전기강판을 제공할 수 있다.
둘째, Mn, Al등 첨가 원소의 함량이 감소함에 따라 포화자속밀도도 증가하여 높은 자속밀도의 특징을 나타내는 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, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하며,
상기 Ti, C, N, Mn, S는 아래식,
0.02≤{[Ti]*([C]+[N])}/{[Mn]*[S]}≤10, (여기서, [Ti], [C], [N], [Mn], [S]는 각각 Ti, C, N, Mn, S의 중량 퍼센트(%)를 의미함)을 만족하며, 상기 Ti가 포함된 (Mn,Cu,Ti)S 황화물의 크기가 0.05μm이상 0.5μm이하이다.
상기 Ti가 포함된 (Mn,Cu,Ti)S 황화물의 평균 크기는 0.1μm 이상이다.
상기 (Mn,Cu,Ti)S 황화물이 0.05μm 미만인 경우는 Ti(C,N)의 경우와 마찬가지로 미세한 석출상으로 존재하게 되므로, 강판의 자화시 자구벽(magnetic domain)의 이동을 저해하여 자성을 열위시키고, 0.5μm을 초과하는 경우는 자성의 열위효과가 미미하기 때문이다.
또한, 상기 황화물의 평균 크기를 0.1μm 이상으로 유지하는 것이 강판의 자화와 결정립 성장을 보다 용이하게 하기 때문이다.
또한, 상기 Ti가 포함된 (Mn,Cu,Ti)S 황화물의 개수는 1개/104μm2~10개/104μm2 이다. 황화물의 개수는 단위면적당 적게 분포하는 것이 바람직하며 본 발명에서는 상술한 범위로 제한함에 의하여 자성향상 효과를 얻을 수 있다.
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 편석원소로써 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.
본 발명에서 Ti, C, N, Mn, S은 아래 조성식 1과 같이 제한된다.
<조성식 1>
0.02≤{[Ti]*([C]+[N])}/{[Mn]*[S]}≤10,
(상기 [Ti], [C], [N], [Mn], [S]는 각각 Ti, C, N, Mn, S의 첨가량(중량%)을 의미함).
상기와 같이 한정한 이유는 Ti와 C, N의 양은 Ti(C,N) 개재물의 크기 및 분포에 큰 영향을 미치며 Mn, S의 양은 개재물, 특히 황화물의 분포와 크기를 결정하는데 중요하며 개재물 형성에 영향을 미치는 Ti, C, N과 Mn, S의 첨가량 비율은 개재물의 분포 및 크기 형성에 있어서 매우 중요한 영향을 미치기 때문이다.
상기 조성식의 값이 0.02보다 작거나 10보다 큰 경우는 Ti가 Ti(C,N)으로 미세하게 형성되고 또한 개재물이 조대화되지 않아 미세한 개재물들의 분포밀도가 증가하여 결정립 성장을 억제하고 자구 이동을 방해하는 등 자성을 열위시키게 된다.
또한, 상기 조성식 1과 같이 Ti, C, N, Mn, S의 함량을 한정함으로써, 종래의 경우 Ti가 미세한 입방형(cubic type)의 Ti(C,N) 개재물로 형성되던 것과는 달리 Mn, Cu등과 함께 구형(spherical type)의 (Mn,Cu,Ti)S등의 조대한 황화물을 형성할 수 있다.
또한, 상기 (Mn,Cu,Ti)S 황화물의 크기는 0.05μm이상 0.5μm이하의 범위를 가지며, 상기 Ti가 포함된 (Mn,Cu,Ti)S 황화물의 개수는 1개/104μm2~10개/104μm2이다.
상기 (Mn,Cu,Ti)S 황화물의 평균 크기는 0.1μm이상인 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, (Mn,Cu,Ti)S 개재물의 분포밀도를 조정함으로써 철손이 낮고 자속밀도가 높은 자성이 우수한 무방향성 전기강판을 얻을 수 있다.
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, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하며, 상기 Ti, C, N, Mn, S는 아래식,
0.02≤{[Ti]*([C]+[N])}/{[Mn]*[S]}≤10, (여기서, [Ti], [C], [N], [Mn], [S]는 각각 Ti, C, N, Mn, S의 중량 퍼선트(%)를 의미함)을 만족하는 슬라브을 1,200℃이하로 가열한후 열간압연하여 열연강판을 제조한다.
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.
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.
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 Ti, C, N, Mn, S의 양을 변화시켜 그 영향을 확인하였다.
각 강괴는 1,150℃에서 가열하고, 2.5mm의 두께로 열간압연한 후 권취하였다. 공기 중에서 권취하고 냉각한 열연강판은 1,060℃에서 4분간 소둔하고, 산세한 다음 0.35mm 두께로 냉간압연하고, 냉연판 소둔은 1,060℃에서 100초간 최종 소둔을 하였다.
각각의 시편에 대하여 (Mn,Cu,Ti)S 황화물의 수 및 크기, 철손 및 자속밀도를 측정하였고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
강종 C Si Mn P S Al N Ti Sn Sb 비고
A1 0.0016 1.2 0.09 0.04 0.0034 0.16 0.0024 0.0009 0.024 0.012 비교예
A2 0.0041 1.5 0.005 0.02 0.0003 0.3 0.0045 0.0043 0 0.035 비교예
A3 0.0029 1.4 0.07 0.04 0.0036 0.26 0.0019 0.0011 0.045 0.016 발명예
A4 0.0026 3.2 0.03 0.08 0.003 0.22 0.0027 0.0022 0.016 0.026 발명예
A5 0.0034 2.8 0.04 0.07 0.0039 0.29 0.0036 0.0031 0 0.037 발명예
A6 0.0059 2.9 0.03 0.1 0.0044 0.24 0.0051 0.0019 0 0.024 비교예
A7 0.0018 2.6 0.07 0.06 0.0053 0.2 0.0022 0.0009 0.051 0 비교예
A8 0.0047 2.1 0.01 0.05 0.001 0.13 0.0036 0.0035 0.016 0.026 발명예
A9 0.0022 2.5 0.06 0.09 0.0029 0.21 0.0034 0.001 0.019 0.03 발명예
A10 0.003 1.8 0.03 0.02 0.0019 0.12 0.0038 0.0016 0 0.039 발명예
A11 0.0031 3.4 0.06 0.05 0.0017 0.29 0.003 0.0008 0.032 0 발명예
A12 0.002 3.3 0.05 0.08 0.0027 0.24 0.0017 0.0055 0.016 0.031 비교예
강종 {[Ti]*([C]+[N])}
/{[Mn]*[S]}		 0.05~0.5μm크기의 (Mn,Cu,Ti)S
개수(개/104μm2)		 (Mn,Cu,Ti)S의 평균크기 (μm) 철손
W15/50 1) 		자속
B50 2) 		비고
A1 0.01 0.8 0.049 2.67 1.72 비교예
A2 24.65 0.5 0.097 2.55 1.71 비교예
A3 0.02 2.5 0.121 2.15 1.77 발명예
A4 0.13 6.2 0.132 1.91 1.74 발명예
A5 0.14 7.2 0.156 2.06 1.73 발명예
A6 0.16 0.2 0.094 2.49 1.69 비교예
A7 0.01 0.7 0.084 2.6 1.69 비교예
A8 2.91 1.6 0.115 2.05 1.76 발명예
A9 0.03 3.5 0.109 1.99 1.75 발명예
A10 0.19 2.2 0.164 2.12 1.77 발명예
A11 0.05 4.9 0.143 1.86 1.75 발명예
A12 0.15 11.3 0.085 2.41 1.67 비교예
1) 철손(W15/50)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 개재물의 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 [Ti], [C], [N], [Mn], [S] 및 0.02≤{[Ti]*([C]+[N])}/{[Mn]*[S]}≤10의 조성식(상기 [Ti], [C], [N], [Mn], [S]는 각각 Ti, C, N, Mn, S의 첨가량(중량%))의 조성식을 만족하는 강종 A3, A4, A5, A8, A9, A10, A11은 0.05~0.5μm크기의 (Mn,Cu,Ti)S 개수(개/104μm2)도 1~10개로 나타났고, (Mn,Cu,Ti)S의 평균크기도 0.1μm 이상이었으며 그 결과 철손이 낮고 자속밀도도 높게 나타났다.
반면, A1, A2, A7은 Mn, S등이 관리 범위를 벗어나 상기 조성식을 만족하지 못하였고 0.05~0.5μm크기의 (Mn,Cu,Ti)S 개수(개/104μm2)도 1개 이하로 나타났고, (Mn,Cu,Ti)S의 평균크기도 0.1μm이하로 나타나 그 결과 철손과 자속밀도가 열위하게 나타났다. A2와 A12 는 각각 C, N과 Ti가 관리범위를 벗어났음에도 불구하고 상기 조성식은 만족하였으나 0.05~0.5μm크기의 (Mn,Cu,Ti)S 개수(개/104μm2)도 1개 이하이거나 10개를 넘었으며, (Mn,Cu,Ti)S의 평균크기도 0.1μm이하로 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 1180℃에서 가열하고, 2.0mm의 두께로 열간압연한 후 권취하였다. 공기 중에서 권취하고 냉각한 열연강판은 800~1200℃에서 2분간 소둔하고, 산세한 다음 0.35mm 두께로 냉간압연하고, 냉연판 소둔은 800~1200℃에서 90초간 최종 소둔을 하였다.
각각의 시편에 대하여 (Mn,Cu,Ti)S 황화물의 수 및 크기, 철손 및 자속밀도를 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
강종 C Si Mn P S Al N Ti Sn Sb 비고
B1 0.0026 1.3 0.04 0.04 0.0019 0.16 0.0016 0.0009 0.026 0 발명예
B2 0.0016 2.2 0.06 0.06 0.0027 0.19 0.0029 0.0016 0 0.019 발명예
B3 0.0034 2.9 0.07 0.08 0.0036 0.3 0.0034 0.002 0.037 0.026 발명예
B4 0.0041 2.4 0.01 0.02 0.0011 0.11 0.0039 0.003 0.016 0.024 비교예
B5 0.0037 2.8 0.02 0.09 0.0029 0.26 0.0019 0.0027 0 0.035 비교예
B6 0.0016 3.3 0.04 0.05 0.0021 0.22 0.0022 0.0016 0.024 0.015 발명예
B7 0.0028 3.4 0.03 0.04 0.0036 0.2 0.0024 0.0017 0.029 0 발명예
B8 0.0022 2.1 0.06 0.06 0.0018 0.24 0.002 0.0008 0.016 0 비교예
B9 0.0031 3.3 0.02 0.04 0.0028 0.17 0.0027 0.0021 0 0.029 비교예
강종 {[Ti]*([C]+[N])}
/{[Mn]*[S]}		 열연판
소둔온도
(℃)		 냉연판
소둔온도
(℃)		 0.05~0.5μm크기의 (Mn,Cu,Ti)S
개수(개/104μm2)		 (Mn,Cu,Ti)S의 평균크기 (μm) 철손
W15/50		 자속
B50		 비고
B1 0.05 880 1040 2.3 0.134 2.11 1.77 발명예
B2 0.04 1080 990 2.9 0.164 2.03 1.76 발명예
B3 0.05 1100 1060 4.7 0.121 1.99 1.76 발명예
B4 2.18 840 960 0.9 0.094 2.66 1.72 비교예
B5 0.26 1200 1080 0.7 0.082 2.5 1.71 비교예
B6 0.07 1020 1100 8.3 0.109 1.89 1.75 발명예
B7 0.08 1030 970 1.8 0.118 1.85 1.75 발명예
B8 0.03 990 830 0.3 0.087 2.51 1.68 비교예
B9 0.22 950 1120 0.7 0.091 2.44 1.66 비교예
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 [Ti], [C], [N], [Mn], [S] 및 0.02≤{[Ti]*([C]+[N])}/{[Mn]*[S]}≤10의 조성식(상기 [Ti], [C], [N], [Mn], [S]는 각각 Ti, C, N, Mn, S의 첨가량(중량%))과 열연판 소둔온도와 냉연판 소둔 온도를 만족하는 강종 B1, B2, B3, B6, B7은 0.05~0.5μm크기의 (Mn,Cu,Ti)S 개수(개/104μm2)도 1~10개로 나타났고, (Mn,Cu,Ti)S의 평균크기도 0.1μm이상이였으며 그 결과 철손이 낮고 자속밀도도 높게 나타났다.
반면, B4, B5와 B8, B9는 [Ti], [C], [N], [Mn], [S] 및 0.02≤{[Ti]*([C]+[N])}/{[Mn]*[S]}≤10의 조성식(상기 [Ti], [C], [N], [Mn], [S]는 각각 Ti, C, N, Mn, S의 첨가량(중량%))을 만족하였지만 열연판 소둔 온도와 최종 소둔 온도가 본 발명의 범위를 벗어나 05~0.5μm크기의 (Mn,Cu,Ti)S 개수(개/104μm2)도 1개 이하로 나타났고, (Mn,Cu,Ti)S의 평균크기도 0.1μm이하로 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 (11)

  1. 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 Ti, C, N, Mn, S는 아래식,
    0.02≤{[Ti]*([C]+[N])}/{[Mn]*[S]}≤10,
    (여기서, [Ti], [C], [N], [Mn], [S]는 각각 Ti, C, N, Mn, S의 중량 퍼센트(%)를 의미함)을 만족하며,
    상기 Ti가 포함된 (Mn,Cu,Ti)S 황화물 중에서, 0.05μm~0.5μm 크기를 갖는 상기 (Mn,Cu,Ti)S 황화물의 개수는 1개/104μm2~10개/104μm2 이고,
    상기 Ti가 포함된 (Mn,Cu,Ti)S 황화물의 평균 크기는 0.1μm 이상인 무방향성 전기강판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 불가피하게 첨가되는 불순물은 Ni, Cr, Zr, Mo, V 을 포함하며, 상기 Ni, Cr 의 함량은 각각 0.05 중량 퍼센트(%) 이하(0%를 포함하지 않는다)로 첨가되며, 상기 Zr, Mo, V 의 함량은 각각 0.01 중량 퍼센트(%) 이하(0%를 포함하지 않는다)로 첨가되는 무방향성 전기강판.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전기강판의 미세조직 내에 결정립의 크기는 50~180㎛ 인 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판.
  5. 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 Ti, C, N, Mn, S는 아래식,
    0.02≤{[Ti]*([C]+[N])}/{[Mn]*[S]}≤10,
    (여기서, [Ti], [C], [N], [Mn], [S]는 각각 Ti, C, N, Mn, S의 중량 퍼선트(%)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,
    상기 마무리 소둔이 완료된 전기강판의 미세조직 내에 Ti가 포함된 (Mn,Cu,Ti)S 황화물의 크기는 0.05μm이상 0.5μm이하 이고, 상기 (Mn,Cu,Ti)S 황화물의 개수는 1개/104μm2~10개/104μm2이며 상기 (Mn,Cu,Ti)S 황화물의 평균 크기는 0.1μm 이상인 무방향성 전기강판의 제조방법
  6. 제 5 항에 있어서,
    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 첨가되는 무방향성 전기강판의 제조방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 열연강판을 850~1,150℃ 온도범위에서 열연판 소둔하는 단계를 더 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 전기강판의 미세조직 내에 결정립의 크기는 50~180㎛ 인 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
KR1020110145304A 2011-12-28 2011-12-28 무방향성 전기강판 및 그 제조방법 KR101353460B1 (ko)

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