KR101410475B1

KR101410475B1 - 무방향성 전기강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101410475B1
Application number: KR1020120051111A
Authority: KR
Inventors: 박준수; 배병근; 송대현; 김용수
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2012-05-14
Filing date: 2012-05-14
Publication date: 2014-06-27
Also published as: KR20130127294A

Abstract

본 발명은 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 중량 퍼센트(wt%)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, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 구성되며, 하기 식(1)을 만족하는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판 및 그 제조방법을 제공한다.
0.004≤{[C]+[S]+[N]+[Ti]}≤0.014 ---------------(1)
단, 상기 식(1)에서 [C], [S], [N], [Ti]는 각각 C, S, N, Ti의 함량(wt%)이다.

Description

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

본 발명은 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 결정립 성장과 자벽의 이동을 방해하는 미세한 개재물 생성을 억제하여 조대한 개재물을 생성시키는 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 무방향성 전기강판은 모터, 발전기 등의 회전 기기와 소형 변압기 등의 정지기기에서 철심용 재료로 사용되어 전기적 에너지를 기계적 에너지로 바꾸어 주는 역할을 하기 때문에 전기기기의 에너지 효율을 결정하는데 중요한 역할을 한다.

무방향성 전기강판의 자기적 성질 중, 철손은 이력손실 (hysteresis loss), 고전적 와류손실 (classical eddy current), 그리고 이상적 와류손실 (anomalous eddy current loss)로 구성되는데 일반적으로 철손을 저감시키기 위해서 비저항이 큰 합금 원소인 Si, Al, Mn등을 첨가하여 전기저항을 증가시킴으로써 고전적 와류 손실을 감소시키는 방법이 사용된다. 그러나, 합금 원소를 첨가하게 되면 철손은 감소하지만 포화 자속밀도 감소로 인해 자속밀도의 감소 역시 피할 수 없게 된다.

또한, Si 첨가량이 4%이상이 되면 가공성이 저하되어 냉간압연이 곤란해져 생산성이 떨어지게 되며 Al, Mn 등도 많이 첨가될수록 압연성도 저하되며 경도가 증가하며 가공성도 떨어지게 된다. 한편, 강 중에 필연적으로 첨가되는 불순물 원소인 C, S, N, Ti 등은 Mn, Cu, Al, Ti등과 결합하여 0.05㎛정도의 미세한 개재물을 형성하여 결정립의 성장을 억제시키고 자구의 이동을 방해하여 자기적 성질을 저하시킨다. 이러한 불순물들에 의한 개재물은 이력 손실과 이상적 와류손실을 증가시키는 주요인이지만 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} 집합조직(texture)을 증가시키고 유해한 집합 조직인 {111} 집합조직을 감소시키거나 불순물의 양을 극저화시켜 청정강을 제조하는 기술 등이 사용되고 있다. 그러나, 이러한 기술들은 모두 제조 원가의 상승을 야기하고 대량 생산에 어려움이 따르는 문제가 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 지속적인 노력이 있었으며 많은 기술들이 개발되었다. 무방향성 전기강판에 대한 종래기술 중 일본공개특허 소55-158252호, 소62-180014호, 소59-100217호는 Sn, Cu, Sb등을 첨가하여 집합조직을 개선하여 자성을 향상시킬 수 있는 제조방법을 제시하였으나 결정립계 편석 원소인 Sn, Sb등에 의한 결정립 성장 억제 효과로 인해 철손의 감소가 불충분하며, 미세한 개재물로 인한 이력손실 및 이상적 와류 손실의 증가 문제는 해결하지 못하였다.

본 발명의 실시예들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 강의 합금 원소 중 Mn, Al, C, S, N, Ti의 성분을 최적으로 관리하여 미세한 개재물의 생성을 억제하고 조대한 개재물의 분포밀도를 높임으로써 이력손실이 낮은 무방향성 전기강판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 중량 퍼센트(wt%)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, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 구성되며, 하기 식(1), (2)를 만족하는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판이 제공될 수 있다.

0.004≤{[C]+[S]+[N]+[Ti]}≤0.014 -----------------(1)

단, 상기 식(1)에서 [C], [S], [N], [Ti]는 각각 C, S, N, Ti의 함량 (wt%)이다.

([W_h]+[W_a])/{[W_e]*(0.35/[t])²}≤5 --------------------(2)

단, 상기 [W_h], [W_a], [W_e], [t]는 각각 이력손실(hysteresis loss), 이상적 와류손실(anomalous eddy current loss), 고전적 와류손실(classical eddy current loss), 두께(thickness(mm))를 의미한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서 Mn의 함량이 0.01~0.05 중량 퍼센트(wt%)인 것을 특징으로 하며, Sn 또는 Sb가 단독 또는 복합으로 0.01~0.2 중량 퍼센트(wt%) 첨가되는 것을 특징으로 하며, 평균 결정립의 크기가 50~180㎛인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 Cu, Ni, Cr이 각각 0.05 중량 퍼센트 이하로 포함되고, Zr, Mo, V는 각각 0.01 중량 퍼센트 이하로 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 중량 퍼센트(wt%)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, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 구성되며, 하기 식(1)을 만족하는 강 슬라브를 1200℃ 이하로 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계; 상기 열연판을 권취하여 공냉시키는 단계; 상기 공냉된 열연판을 850~1150℃의 범위에서 열연판 소둔하는 단계; 상기 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 및 상기 냉연판을 850~1100℃의 범위에서 냉연판 소둔하는 단계; 를 포함하는 무방향성 전기강판 제조방법이 제공될 수 있다.

0.004≤{[C]+[S]+[N]+[Ti]}≤0.014 -----------------(1)

단, 상기 식(1)에서 [C], [S], [N], [Ti]는 각각 C, S, N, Ti의 함량(wt%)이다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 상기 공냉된 열연판을 850~1150℃의 범위에서 열연판 소둔하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 Mn의 함량이 0.01~0.05 중량 퍼센트(wt%)인 것을 특징으로 하며, Sn 또는 Sb가 단독 또는 복합으로 0.01~0.2중량 퍼센트(wt%) 첨가되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서 냉간압연은 1차 냉간압연 또는 1차 냉간압연 후 중간소둔 및 2차 냉간압연을 더 실시하는 것을 특징으로 하며, 상기 불가피하게 첨가되는 불순물 중, Cu, Ni, Cr이 각각 0.05 중량 퍼센트 이하로 포함되고, Zr, Mo, V는 각각 0.01 중량 퍼센트 이하로 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 상기 냉연판 소둔후 강판은 하기의 식(2)를 만족하는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판 제조방법이 제공될 수 있다.

([W_h]+[W_a])/{[W_e]*(0.35/[t])²}≤5 --------------------(2)

본 발명의 실시예들에 의하면 강의 첨가 성분을 제어함으로써 결정립의 성장과 자벽의 이동을 방해하는 미세한 개재물의 생성을 억제함과 동시에 보다 조대한 개재물을 생성시킴으로써 철손이 낮은 무방향성 전기강판을 제조할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 위주로 설명한다.

이러한 실시예는 본 발명에 따른 일실시예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현할 수 있으므로, 본 발명의 권리범위는 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다 할 것이다.

본 발명에 따른 실시예에서는 전기강판의 합금 성분을 특히 망간(Mn)의 첨가량을 엄격하게 관리하여 이력손실을 낮출 수 있는 무방향성 전기강판을 제공한다. 즉, Si, Al, Mn 및 P를 첨가한 성분계에서 Mn의 첨가량을 0.01~0.07%, 보다 바람직하게는 0.01~0.05%로 제한하며, Al을 0.1~0.3%의 범위로 제어하고 불순물 원소인 C, S, N, Ti의 합을 0.004~0.014이하로 제어하여 미세한 개재물의 생성을 억제하고 조대한 개재물의 분포밀도를 높임으로써 철손 그 중, 특히 이력손실을 낮출 수 있는 무방향성 전기강판을 제공한다.

본 발명에 따른 실시예에서는 중량 퍼센트(wt%)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, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 구성되고, 상기 C, S, N, Ti는 하기 식(1)을 만족하는 무방향성 전기강판이 제공된다.

0.004≤{[C]+[S]+[N]+[Ti]}≤0.014 ------------------(1)

상기 식(1)에서 [C], [S], [N], [Ti]는 각각 C, S, N, Ti의 함량(wt%)이다.

또한, 본 발명에 따른 실시예에서는 상기 성분계에 Sn과 Sb를 단독 또는 복합으로 0.01~0.2% 첨가할 수 있으며, 이력손실, 고전적 와류손실, 이상적 와류손실 및 두께가 하기 식을 만족하도록 한다.

[W_h]+[W_a])/{[W_e]*(0.35/[t])²}≤5 ------------(2)

상기 [W_h], [W_a], [W_e], [t]는 각각 이력손실(hysteresis loss), 이상적 와류손실(anomalous eddy current loss), 고전적 와류손실(classical eddy current loss), 두께(thickness(mm))를 의미한다.

본 발명에 따른 실시예의 무방향성 전기강판은 평균 결정립 크기가 50~180㎛를 만족하도록 한다. 일반적으로 자성 중 철손은 이력손실과 와류손실로 나뉘어지는데, 이들은 결정립의 크기에 민감하다.

즉, 평균 결정립의 크기가 작아질수록 이력손실이 크게 증가하는 반면 와류손실은 작아지고, 평균 결정립의 크기가 커질수록 와류손실이 크게 증가하는 반면 이력손실은 작아지므로 본 발명에 따른 실시예에서는 철손을 감소시키기 위하여 전기강판의 평균 결정립의 크기를 50~180㎛로 한정한다. 만약, 평균 결정립의 크기가 50㎛보다 작다면 와류손실은 작아지나 이력손실이 매우 증가하고, 평균 결정립의 크기가 180㎛보다 크게 되면 이력손실은 작아지나 와류손실이 매우 증가하게 되어 결과적으로 철손이 커지기 때문이다.

본 발명에 따른 실시예에서 첨가하는 원소는 Si, Mn, Al, P 또는 Sn, Sb이며, 그 외로 첨가되는 원소는 불순물 원소이다. 일반적으로 Mn은 Al, Si과 더불어 강의 비저항을 증가시켜 철손 그 중, 고전적 와류손실을 감소시키기 때문에 무방향성 전기강판 제조에 있어서 적어도 0.1%이상 첨가되어 왔다. 그러나, Mn은 S와 결합하여 MnS의 석출물을 형성하고, 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. 상기 황화물 뿐만 아니라 N은 Al과, Ti은 C, N과 결합하여 각각 AlN, Ti(C,N) 개재물을 형성한다.

상기 무방향성 전기강판의 개재물은 일반적으로 그 크기가 0.05㎛정도로 미세하여 결정립 성장을 억제하고 자구벽의 이동을 방해함으로써 철손 그 중, 특히 이력손실을 열위하게 하는 주요한 요인이다.

이하에서는, 본 발명에 따른 실시예에서의 성분제한 이유를 설명한다.

Si:1.0~3.5중량%

규소(Si)는 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 판파단이 일어나기 때문에 본 발명에 따른 실시예에서는 규소의 함량을 1.0~3.5중량%로 제한한다.

Mn:0.01~0.07중량%

망간(Mn)은 Si, Al등과 더불어 비저항을 증가시켜 철손을 낮추는 효과가 있기 때문에 기존의 무방향성 전기강판에서는 Mn을 적어도 0.1%이상 첨가함으로써 철손을 개선하려는 목적으로 첨가된다. 그러나, Mn 첨가량이 증가할수록 포화자속밀도가 감소하기 때문에 자속밀도가 감소하며, S와 결합하여 미세한 MnS 개재물을 형성하여 결정립 성장을 억제하며 자벽 이동을 방해하여 철손 중 특히 이력 손실을 증가시키는 단점이 있다. 따라서 본 발명에 따른 실시예에서는 자속밀도 향상 및 개재물에 의한 철손 증가 방지를 위하여 본 발명에 따른 실시예에서는 Mn의 함량을 0.01~0.07중량%로 한정한다. Mn의 함량을 낮추면 미세한 석출물이 감소되어 자성이 향상되으로 보다 바람직하게는 0.01~0.05중량%를 함유할 수 있다.

Al:0.1~0.3중량%

알루미늄(Al)은 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 0.1중량%보다 적으면 미세한 AlN을 형성시켜 결정립 성장을 억제하여 자성을 저하시키며, 0.3중량%를 초과하면 자속밀도가 감소되는 원인이 되므로 본 발명에 따른 실시예에서는 Al의 첨가량을 0.1~0.3중량%로 제한한다.

P:0.02~0.2중량%

인(P)은 비저항을 증가시켜 철손을 낮추며 결정립계에 편석함으로써 자성에 유해한 {111} 집합 조직의 형성을 억제하고 유리한 집합조직인 {100}을 형성하나 0.2중량%를 초과하면 압연성을 저하시키므로 본 발명에 따른 실시예에서는 인(P)의 함량을 0.02~0.2중량%로 제한한다.

C:0.005중량% 이하

탄소(C)는 많이 첨가될 경우 오스테나이트 영역을 확대하며 상변태 구간을 증가시키고 소둔시 페라이트의 결정립 성장을 억제하여 철손을 높이는 효과를 나타내며, Ti등과 결합하여 탄화물을 형성하여 자성을 열위시키며 최종제품에서 전기 제품으로 가공 후 사용시 자기시효에 의하여 철손을 높이기 때문에 본 발명에 따른 실시예에서는 탄소(C)의 함량을 0.005중량%이하로 한정한다.

S:0.001~0.005중량% 이하

황(S)은 자기적 특성에 유해한 MnS, CuS 및 (Cu,Mn)S 등의 황화물을 형성하는 원소이므로 가능한 한 낮게 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, 0.001중량%이하로 첨가될 경우 오히려 집합조직 형성에 불리하여 자성이 저하되기 때문에 0.001중량%이상 함유하도록 하며, 0.005중량%을 초과하여 첨가될 경우에는 미세한 황화물의 증가로 인해 자성이 열위해지므로 본 발명에 따른 실시예에서는 황의 함량을 0.001~0.005중량%로 한정한다.

N:0.005중량% 이하

질소(N)는 Al, Ti등과 강하게 결합함으로써 질화물을 형성하여 결정립 성장을 억제하는 등 자성에 해로운 원소이므로 적게 함유하도록 하는 것이 바람직하며, 본 발명에 따른 실시예에서는 질소(N)의 함량을 0.005중량% 이하로 제한한다.

Ti:0.005중량% 이하

티타늄(Ti)은 미세한 탄화물과 질화물을 형성하여 결정립 성장을 억제하며 많이 첨가될 수록 증가된 탄화물과 질화물로 인해 집합 조직도 열위하게 되어 자성이 나빠지게 되므로 본 발명에서는 티타늄(Ti)의 함량을 0.005중량%이하로 제한한다.

Sn 또는 Sb:0.01~0.2중량%

주석(Sn)과 안티몬(Sb)은 결정립계에 편석원소로써 결정립계를 통한 질소의 확산을 억제하며 자성에 해로운 {111} 집합조직(texture)을 억제하고 유리한 {100} 집합조직(texture)를 증가시켜 자기적 특성을 향상시키기 위하여 첨가하며, Sn과 Sb 단독 또는 그 합이 0.2%이상으로 하여 첨가하면 결정립 성장을 억제하여 자성을 떨어뜨리고 압연성상이 나빠지기 때문에 본 발명에 따른 실시예에서는 Sn, Sb 단독 또는 그 합이 0.01~0.2중량%로 제한한다.

상기 원소 외에 제강 공정에서 불가피하게 첨가되는 원소인 Cu, 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.

본 발명에 따른 실시예의 전기강판은 상기한 조성 이외에 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 구성되며, C, S, N, Ti의 함유량은 0.004≤{[C]+[S]+[N]+[Ti]}≤0.014 을 만족하도록 제한된다. 이는 불순물 원소인 C, S, N, Ti는 Mn, Al 등과 결합하여 미세한 개재물을 형성하여 철손 그 중, 특히 이력손을 증가시키는 주요한 요인이기 때문에 가능한 한 극저로 제어하는 것이 바람직하지만 제강 공정에서의 비용이 증가하기 때문에 Mn, Al을 각각 0.01~0.07%, 0.1~0.3%로 제어한다면 C, S, N, Ti가 상기의 관계식에 포함될 경우 큰 비용의 증가없이 미세한 개재물의 생성이 억제될 수 있기 때문이다.

또한, 상기의 관계식(1)을 만족할 경우 철손 중 특히 이력손실이 감소하여, 이력손실, 고전적 와류손실, 이상적 와류손실 및 두께가 상기 관계식(2)를 만족하도록 한다. 상기 관계식(2)에서 [W_h], [W_a], [W_e], [t]는 각각 이력손실, 이상적 와류손실, 고전적 와류손실, 두께를 의미한다.

상기 관계식에 대하여 살펴보면, 두께의 영향에 대하여도 고려하였는데, 이는 미세한 개재물은 이력손실을 증가시키는 주요한 요인이기도 하지만 자구벽 이동 에너지에 관련된 이상적 와류손실을 증가시키는 요인이 되기도 하며 고전적 와류손실의 경우 두께에 영향을 많이 받기 때문에 두께에 의한 영향을 고려해야 하기 때문이다.

상기 성분 관계식(1)에서 [C]+[S]+[N]+[Ti]의 값이 0.004보다 작거나 0.014보다 큰 경우는 개재물이 조대화되지 않고 미세한 개재물들의 분포밀도가 증가하여 결정립 성장을 억제하고 자구 이동을 방해하는 등 이력손실 및 이상적 와류손실을 증가시켜 이력손실, 고전적 와류손실, 이상적 와류손실 및 두께(mm)의 관계식인 ([W_h]+[W_a])/{[W_e]*(0.35/[t])²}의 값이 5이상이 되어 자성이 열위하게 된다.

본 발명에 따른 실시예에서는 철손 중 이력손실(hysteresis loss), 고전적 와류손실(classical eddy current), 및 이상적 와류손실(anomalous eddy current loss)을 측정하기 위하여 2차 회귀식 측정법을 사용하였다. 동일하게 인가된 자속밀도에서 주파수에 따른 철손을 측정하였고 이력손실은 주파수에 비례, 고전적 와류손실은 주파수의 2제곱에 비례, 이상적 와류손실은 주파수의 1.5제곱에 비례하는 현상을 이용하여 측정된 주파수에 따른 철손을 2차식으로 회귀시켜 각각의 손실을 분리하였다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판의 제조방법에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 실시예에서는 중량%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, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 구성되며, 하기 관계식(1)을 만족하는 강 슬라브를 1200℃이하로 재가열한 다음 열간압연한다.

0.004≤{[C]+[S]+[N]+[Ti]}≤0.014 -----------------(1)

단, 상기 식(1)에서 [C], [S], [N], [Ti]는 각각 C, S, N, Ti의 함량(wt%)이다. 상기 재가열 온도가 1200℃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 마무리 압연은 페라이트상에서 종료하며 판형상 교정을 위하여 최종 압하율은 20%이하로 실시한다.

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

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

이후, 통상의 방법으로 산세한 열연판 또는 소둔한 열연판을 냉간압연한다.

상기 냉간압연은 0.10mm에서 0.70mm의 두께로 최종 압연하고, 필요에 따라 1차 냉간압연과 중간소둔 후 2차 냉간압연할 수 있으며, 최종 압하율은 50~95%의 범위로 한다.

최종 냉간압연된 강판은 냉연판 소둔하고, 상기 냉연판을 소둔하는 공정에서 소둔시 냉연판 소둔의 균열온도는 850~1100℃로 한다. 만약, 상기 냉연판 소둔온도가 850℃보다 낮은 경우에는 결정립의 성장이 미흡하여 자성에 해로운 집합 조직인 {111} 집합조직이 증가하며, 1100℃보다 높은 경우에는 결정립이 과도하게 성장하여 자성에 나쁜 영향을 미칠 수 있기 때문에 냉연판의 균열온도는 850~1100℃로 한정한다.

상기 소둔판은 절연피막처리 후 고객사로 출하되며, 상기 절연피막은 유기질, 무기질 및 유무기 복합피막으로 처리될 수 있으며, 기타 절연이 가능한 피막제로 처리하는 것도 가능하다. 고객사는 강판을 가공 후 그대로 사용할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

진공 용해를 통하여 하기 표 1과 같이 조성되는 강괴를 제조하여 C, S, N, Ti의 양을 변화시켜 그 영향을 조사하였다. 각 강괴는 1170℃에서 가열하고, 2.3mm의 두께로 열간압연한 후 권취하였다. 공기 중에서 권취하고 냉각한 열연강판은 1070℃에서 2분간 소둔하고, 산세한 다음 0.35mm 두께로 냉간압연하고, 냉연판 소둔은 1060℃에서 120초간 최종 소둔을 하였다. 각각의 시편에 대하여 1.5Tesla의 자속밀도가 유기되었을 때 주파수에 따른 철손을 측정하여 손실 분리를 통해 ([W_h]+[W_a])/{[W_e]*(0.35/[t])²}의 값을 측정하였으며, 자속밀도와 함께 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

강종	C	Si	Mn	P	S	Al	N	Ti	Sn	Sb
A1	0.0037	1.1	0.01	0.08	0.0056	0.13	0.0031	0.0035	0.026	0.049
A2	0.0034	1.2	0.07	0.09	0.0012	0.3	0.0016	0.0008	0.048	0.034
A3	0.0016	1.9	0.06	0.09	0.0019	0.26	0.0012	0.0016	0.045	0
A4	0.0024	2.3	0.04	0.07	0.0037	0.14	0.0027	0.002	0	0.056
A5	0.0061	1.9	0.06	0.05	0.0036	0.2	0.0018	0.0026	0	0.045
A6	0.0009	2.7	0.02	0.04	0.001	0.21	0.001	0.0008	0.016	0.021
A7	0.0026	2.5	0.05	0.06	0.003	0.19	0.0032	0.0021	0.024	0.026
A8	0.0029	2.9	0.04	0.07	0.0021	0.22	0.0035	0.0016	0.037	0
A9	0.0018	3	0.07	0.03	0.0036	0.16	0.002	0.0029	0.039	0
A10	0.0031	3.3	0.03	0.05	0.0024	0.27	0.0026	0.003	0.031	0.024
A11	0.0025	3.1	0.06	0.06	0.0044	0.15	0.0055	0.002	0	0.053
A12	0.003	3.4	0.05	0.05	0.0029	0.18	0.0028	0.0064	0	0.037

강종	{[C]+[S]+[N]+[Ti]}	([W_h]+[W_a])/ {[W_e]*(0.35/[t])²}	철손 W15/50	자속밀도 B50	비고
A1	0.0159	5.5	2.67	1.72	비교예
A2	0.0070	4.6	2.21	1.76	발명예
A3	0.0063	4.2	2.16	1.75	발명예
A4	0.0108	4.9	2.09	1.75	발명예
A5	0.0141	5.7	2.6	1.7	비교예
A6	0.0037	5.1	2.57	1.68	비교예
A7	0.0109	5	2.04	1.73	발명예
A8	0.0101	4.7	1.98	1.72	발명예
A9	0.0103	4.9	2	1.72	발명예
A10	0.0111	4.6	1.92	1.71	발명예
A11	0.0144	5.4	2.49	1.66	비교예
A12	0.0151	5.5	2.48	1.65	비교예

1) [W_h], [W_a], [W_e], [t]는 각각 이력손실(hysteresis loss), 이상적 와류손실(anomalous eddy current loss), 고전적 와류손실(classical eddy current loss), 두께(thickness(mm))임.

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

3) 자속밀도(B₅₀)은 5000A/m의 자기장을 부가하였을 때 유도되는 자속밀도의 크기(Tesla)임.

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예의 [Mn], [Al], [C], [S], [N], [Ti] 각각의 수치 범위 및 조성 관계식(1)을 만족하는 강종 A2, A3, A4, A7, A8, A9, A10은 ([W_h]+[W_a])/{[W_e]*(0.35/[t])²}의 값이 5이하로 나타났고 그 결과 철손이 낮고 자속밀도도 높게 나타났음을 알 수 있다.

반면, A1, A5, A11, A12는 각각 S, C, N, Ti가 각각의 수치 범위를 벗어났고, ([W_h]+[W_a])/{[W_e]*(0.35/[t])²}의 값이 5이상으로 나타났으며 그 결과 철손과 자속밀도가 열위하게 나타났다. A6은 C, S, N, Ti 각각은 수치 범위를 만족하였으나 조성 관계식(1)을 만족하지 못하였으며, ([W_h]+[W_a])/{[W_e]*(0.35/[t])²}가 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 개재물 형성으로 인해 철손 그 중 특히, 이력손실과 자속밀도에 미치는 영향을 조사하였다. 각 강괴는 1120℃에서 가열하고, 2.1mm의 두께로 열간압연한 후 권취하였다. 공기 중에서 권취하고 냉각한 열연강판은 850~1150℃에서 100초간 소둔하고, 산세한 다음 0.35mm 두께로 냉간압연하고, 냉연판 소둔은 850~1100℃에서 80초간 최종 소둔을 하였다. 각각의 시편에 대하여 1.5Tesla의 자속밀도가 유기되었을 때 주파수에 따른 철손을 측정하여 손실분리를 통해 ([W_h]+[W_a])/{[W_e]*(0.35/[t])²}의 값을 측정하였으며, 자속밀도와 함께 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

강종	C	Si	Mn	P	S	Al	N	Ti	Sn	Sb
B1	0.0026	1.3	0.02	0.1	0.0019	0.19	0.0034	0.0016	0	0.034
B2	0.0021	2.1	0.05	0.07	0.0034	0.11	0.0016	0.0019	0.064	0.016
B3	0.0016	1.4	0.01	0.08	0.0035	0.29	0.002	0.001	0.016	0.021
B4	0.0037	1.7	0.06	0.07	0.0018	0.26	0.0021	0.0012	0.031	0.027
B5	0.0022	2.2	0.05	0.06	0.0012	0.22	0.0029	0.0011	0	0.03
B6	0.003	2.5	0.04	0.04	0.0035	0.25	0.0031	0.0027	0.034	0
B7	0.0014	3.1	0.06	0.05	0.0023	0.15	0.0016	0.0009	0.019	0.027
B8	0.0028	3.4	0.04	0.06	0.0026	0.13	0.0024	0.0019	0.024	0.039
B9	0.002	2.7	0.05	0.02	0.0016	0.18	0.0026	0.0021	0.029	0.02

강종	{[C]+[S]+ [N]+[Ti]}	열연판 소둔온도 (℃)	냉연판 소둔온도 (℃)	([W_h]+[W_a])/ {[W_e]*(0.35/[t])²}	철손 W15/50	자속밀도 B50	비고
B1	0.0095	1120	890	4.6	2.18	1.77	발명예
B2	0.0090	1030	1050	4.7	2.13	1.75	발명예
B3	0.0081	830	820	5.5	2.66	1.71	비교예
B4	0.0088	980	1120	5.1	2.52	1.7	비교예
B5	0.0074	1180	1060	5.2	2.51	1.68	비교예
B6	0.0123	920	980	4.5	2.03	1.75	발명예
B7	0.0062	980	1080	4.7	1.95	1.73	발명예
B8	0.0097	1050	1000	4.8	1.88	1.72	발명예
B9	0.0083	1160	1110	5.4	2.44	1.67	비교예

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 [Mn], [Al], [C], [S], [N], [Ti] 각각의 수치 범위 및 0.004≤{[C]+[S]+[N]+[Ti]}≤0.014의 조성 관계식을 만족하며 열연판 소둔온도와 냉연판 소둔 온도를 만족하는 강종 B1, B2, B6, B7, B8은 ([W_h]+[W_a])/{[W_e]*(0.35/[t])²}의 값이 5이하로 나타났고 그 결과 철손이 낮고 자속밀도도 높게 나타났다.

반면, B4와 B5는 C, S, N, Ti 각각의 수치 범위와 조성 관계식 (1)을 만족하였지만 각각 냉연판 소둔 온도와 열연판 소둔 온도가 본 발명의 범위를 벗어나 ([W_h]+[W_a])/{[W_e]*(0.35/[t])²}의 값이 5이상으로 나타났고 그 결과 철손과 자속밀도가 열위하게 나타났다. 또한, B3와 B9는 C, S, N, Ti 각각의 수치 범위와 조성 관계식 (1)을 만족하였지만 열연판 소둔 온도와 냉연판 소둔 온도가 모두 본 발명의 범위를 벗어나 ([W_h]+[W_a])/{[W_e]*(0.35/[t])²}의 값이 5이상으로 나타났고 그 결과 철손과 자속밀도가 열위하게 나타났다.

[실시예 3]

중량%로, C: 0.0021%, Si: 3.15%, Mn:0.05%, P: 0.04%, S: 0.0031%, Al: 0.25%, N: 0.0019%, Ti: 0.002%, Sb: 0.07%, 나머지Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 슬라브를 1120℃에서 가열하고, 2.3mm의 두께로 열간압연한 후 권취하였다. 공기 중에서 권취하고 냉각한 열연강판은 850~1150℃에서 100초간 소둔하고, 산세한 다음 0.30mm 두께로 냉간압연하고, 냉연판 소둔은 840℃와 1040℃ 두 조건에서 80초간 최종 소둔을 하였다. 상기 두 소둔판에 대하여 대하여 1.5Tesla의 자속밀도가 유기되었을 때 주파수에 따른 철손을 측정하여 손실분리를 통해 ([W_h]+[W_a])/{[W_e]*(0.35/[t])²}의 값과 철손 및 자속밀도를 측정한 결과 최종 소둔 온도가 1040℃였던 시편은 {[C]+[S]+[N]+[Ti]} 값은 0.0091로서 0.004~0.014의 범위를 만족하였고 ([W_h]+[W_a])/{[W_e]*(0.35/[t])²}의 값도 0.47로 나타났으며, W15/50이 1.95W/Kg, 자속밀도가 1.72T로 철손이 낮고 자속밀도도 높게 나타났다. 반면, 최종 소둔 온도가 840℃였던 시편은 {[C]+[S]+[N]+[Ti]}의 값이 0.0091로서 0.004~0.014의 범위를 만족하였으나 ([W_h]+[W_a])/{[W_e]*(0.35/[t])²}의 값이 0.52로 나타났고 W15/50이 2.46W/Kg, 자속밀도가 1.67T로 철손과 자속밀도가 열위하게 나타났다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

Claims

중량 퍼센트(wt%)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, Sn 또는 Sb가 단독 또는 복합으로 0.01~0.2%, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 구성되며,
평균 결정립의 크기는 50~180㎛ 이고,
하기 식(1), (2)를 만족하는 무방향성 전기강판.
0.004≤{[C]+[S]+[N]+[Ti]}≤0.014 -----------------(1)
단, 상기 식(1)에서 [C], [S], [N], [Ti]는 각각 C, S, N, Ti의 함량 (wt%)이다.
([W_h]+[W_a])/{[W_e]*(0.35/[t])²}≤5 --------------------(2)
단, 상기 [W_h], [W_a], [W_e], [t]는 각각 이력손실(hysteresis loss), 이상적 와류손실(anomalous eddy current loss), 고전적 와류손실(classical eddy current loss), 두께(thickness(mm))를 의미한다.
제1항에 있어서,
Mn의 함량이 0.01~0.05 중량 퍼센트(wt%)인 무방향성 전기강판.
삭제
삭제
제2항에 있어서,
Cu, Ni, Cr이 각각 0.05 중량 퍼센트 이하로 포함되고, Zr, Mo, V는 각각 0.01 중량 퍼센트 이하로 포함되는 무방향성 전기강판.
중량 퍼센트(wt%)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, Sn 또는 Sb가 단독 또는 복합으로 0.01~0.2%, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 구성되며, 하기 식(1)을 만족하는 강 슬라브를 1200℃ 이하로 재가열하는 단계;
상기 재가열된 강 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계;
상기 열연판을 권취하여 공냉시키는 단계;
상기 공냉된 열연판을 850~1150℃의 범위에서 열연판 소둔하는 단계;
상기 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 및
상기 냉연판을 850~1100℃의 범위에서 냉연판 소둔하는 단계;
를 포함하며,
상기 냉연판 소둔후 강판의 평균 결정립의 크기는 50~180㎛ 이고,
하기의 식(2)를 만족하는 무방향성 전기강판 제조방법.
0.004≤{[C]+[S]+[N]+[Ti]}≤0.014 -----------------(1)
단, 상기 식(1)에서 [C], [S], [N], [Ti]는 각각 C, S, N, Ti의 함량(wt%)이다.
([W_h]+[W_a])/{[W_e]*(0.35/[t])²}≤5 --------------------(2)
단, 상기 [W_h], [W_a], [W_e], [t]는 각각 이력손실(hysteresis loss), 이상적 와류손실(anomalous eddy current loss), 고전적 와류손실(classical eddy current loss), 두께(thickness(mm))를 의미한다.
제6항에 있어서,
상기 공냉된 열연판을 850~1150℃의 범위에서 열연판 소둔하는 단계;
를 더 포함하는 무방향성 전기강판 제조방법.
제6항에 있어서,
Mn의 함량이 0.01~0.05 중량 퍼센트(wt%)인 무방향성 전기강판 제조방법.
삭제
제6항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 냉간압연은 1차 냉간압연 또는 1차 냉간압연 후 중간소둔 및 2차 냉간압연을 더 실시하는 무방향성 전기강판 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 불가피하게 첨가되는 불순물 중,
Cu, Ni, Cr이 각각 0.05 중량 퍼센트 이하로 포함되고, Zr, Mo, V는 각각 0.01 중량 퍼센트 이하로 포함되는 무방향성 전기강판 제조방법.
삭제