KR101667618B1 - 방향성 전기강판 및 그 제조방법 - Google Patents

방향성 전기강판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

자기적 성질 및 압연성이 매우 우수한 방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것으로, 중량%로, Si: 2.0-4.0%, 산가용성 Al: 0.02-0.04%, C: 0.04-0.07%, Sn: 0.03-0.07%, Sb: 0.01-0.05%, P: 0.01-0.05%, W: 0.01-0.10%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하는 방향성 전기강판을 제공한다.

Description

방향성 전기강판 및 그 제조방법{ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEETS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 방향성 전기강판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 성분계를 제어하여 압연성 및 자기적 성질이 우수한 방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
방향성 전기강판은 강판면의 모든 결정립들의 방위가 {110}면이고 압연방향의 결정방위는 <001>축에 평행한, 소위 고스(Goss) 집합조직(texture)을 이루어서 강판의 압연방향으로 자기특성이 뛰어난 연자성 재료이다.
일반적으로 자기특성은 자속 밀도와 철손으로 표현될 수 있으며, 높은 자속밀도는 결정립의 방위를 {110}<001>방위에 정확하게 배열하여 얻을 수 있다.
일반적으로 자기특성이 우수한 방향성 전기강판은 강판의 압연방향으로 {110}<001>방위의 고스조직(Goss texture)이 강하게 발달하여야 하며, 이와 같은 집합조직을 형성시키기 위해서는 고스 방위의 결정립들이 2차 재결정이라는 비정상인 결정립 성장을 형성시켜야 한다.
이러한 비정상적인 결정성장은 통상적인 결정립 성장과 다르게 정상적인 결정립 성장이 석출물, 개재물이나 혹은 고용되거나 입계에 편석되는 원소들에 의하여 정상적으로 성장하는 결정립계의 이동이 억제되었을 때 발생하게 된다.
이제까지 방향성 전기강판은 주로 AlN, MnS[Se]등의 석출물을 결정립 성장 억제제로 이용하여 2차 재결정을 일으키는 제조방법을 사용하고 있다.
이러한 AlN, MnS 석출물을 결정립 성장 억제제로 사용하는 방향성 전기강판 제조방법은 하기와 같은 문제점들이 있다.
AlN, MnS 석출물을 결정립 성장 억제제로 사용하기 위해서는 석출물 들을 매우 미세하고 균일하게 강판에 분포시켜야만 한다.
이와 같이 미세한 석출물을 균일하게 분포시키기 위해서는 슬라브를 1300℃ 이상의 높은 온도로 장시간 동안 가열하여 강 중에 존재하던 조대한 석출물 들을 고용시킨 후 매우 빠른 시간 내에 열간압연을 실시하여 석출이 일어나지 않은 상태에서 열간압연을 종료하여야 한다.
이를 위해서는 대단위의 슬라브 가열설비를 필요로 하며, 석출을 최대한 억제하기 위하여 열간압연과 권취공정을 매우 엄격하게 관리하고 열간압연 이후의 열연판 소둔 공정에서 고용된 석출물이 미세하게 석출되도록 관리하여야 하는 문제가 있다.
또한 고온으로 슬라브를 가열하게 되면 융점이 낮은 Fe2SiO4가 형성됨에 따라 슬라브 워싱(washing) 현상이 발생하여 실수율이 저하된다.
또한 2차 재결정 완료 후에 석출물 구성 성분을 제거하기 위하여 1200℃의 고온에서 30시간 이상 장시간 순화 소둔을 해야만 하는 제조공정상의 복잡성과 원가부담이 따르는 문제가 있다.
그리고 이러한 순화소둔 과정에서 AlN계 석출물이 Al과 N으로 분해된 후에 Al이 강판표면으로 이동하여 표면 산화층의 산소와 반응함에 따라 Al2O3 산화물이 형성된다.
이와 같이 형성된 Al계 산화물이나 순화소둔 과정에서 분해되지 않은 AlN 석출물들은 강판 내 혹은 표면가까이에서 자구의 이동을 방해하여 철손을 열화시키는 문제가 있다.
이에 방향성 전기강판의 자성을 향상시키는 방법으로 AlN, MnS[Se] 등의 석출물 외에 상술한 억제제의 역할을 하는 다른 원소를 첨가하여 강판의 성분을 개선하는 방법을 들 수 있다. 예를 들어, 종래기술은 강판에 Sn, Sb, P 또는 이와 같은 원소들을 동시에 첨가하여 자성을 향상시킬 수 있다.
다만, 상기 Sn, Sb, 및 P를 동시에 첨가하고 적정한 범위 내에서 제어할 때, Sn, Sb, 및 P 모두 입계에 편석하는 원소로써 입계 접착 에너지를 감소시켜 취성을 유발하는 원인이 된다.
본 발명의 일 구현예는 성분계를 제어하여 결정립 성장을 억제하는 동시에 입계 접착 에너지를 높여 자기적 성질 및 압연성이 우수한 방향성 전기강판을 제공할 수 있다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에 의한 방향성 전기강판은, 중량%로, Si: 2.0-4.0%, 산가용성 Al: 0.02-0.04%, C: 0.04-0.07%, Sn: 0.03-0.07%, Sb: 0.01-0.05%, P: 0.01-0.05%, W: 0.01-0.10%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하는 방향성 전기강판을 제공한다.
상기 전기강판은 하기 식 (1)을 만족하는 방향성 전기강판을 제공한다.
0.0370 ≤ P+0.5Sb ≤ 0.0630 ------------------(1)
단, 상기 P 및 Sb는 이들 각각의 중량%이다.
또한, 상기 기타 불가피하게 혼입되는 불순물은 중량%로, Mn: 0.01-0.20%, N: 0.0010-0.0055%, 및 S: 0.0010-0.0055%을 포함하는 방향성 전기강판을 제공할 수 있다.
상기 전기강판은 모서리 균열(Edge crack) 발생 빈도가 13 이하인 전기강판을 제공한다.
단, 상기 모서리 균열(Edge crack) 발생 빈도는 강판 1m당 발생된 모서리 균열(Edge crack)의 개수를 나타낸다.
또한, 본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 중량%로, Si: 2.0-4.0%, 산가용성 Al: 0.02-0.04%, C: 0.04-0.07%, Sn: 0.03-0.07%, Sb: 0.01-0.05%, P: 0.01-0.05%, W: 0.01-0.10%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하는 슬라브를 제공하는 단계; 상기 슬라브를 가열 하는 단계; 상기 가열된 슬라브를 열간 압연하여 열연 강판을 제조하는 단계; 상기 열연 강판을 소둔 하는 단계; 상기 열연판 소둔 후 냉간 압연을 실시하여 냉연 강판을 제조하는 단계; 상기 냉연 강판을 탈탄 소둔 후 질화 소둔을 실시하거나 탈탄 소둔 및 질화 소둔을 동시에 실시하는 단계; 및 탈탄 소둔 및 질화 소둔이 완료된 강판을 최종소둔 하는 단계; 를 포함하는 방향성 전기강판의 제조방법을 제공한다.
상기 전기강판은 하기 식 (1)을 만족하는 방향성 전기강판 제조방법을 제공한다.
0.0370 ≤ P+0.5Sb ≤ 0.0630 ------------------(1)
단, 상기 P 및 Sb는 이들 각각의 중량%이다.
또한, 상기 기타 불가피하게 혼입되는 불순물은 중량%로, Mn: 0.01-0.20%, N: 0.0010-0.0055%, 및 S: 0.0010-0.0055%을 포함하는 방향성 전기강판의 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 슬라브를 가열 하는 단계; 에서 상기 가열 온도는 1050-1200℃인 방향성 전기강판의 제조방법을 제공한다.
상기 가열된 슬라브를 열간 압연하여 열연 강판을 제조하는 단계; 에 의해, 상기 열연 강판은 1.5-3mm 두께로 압연되는 것인, 방향성 전기강판의 제조 방법을 제공할 수 있다.
상기 열연 강판을 소둔 하는 단계; 에서 상기 열연 강판을 950-1050℃ 온도 범위에서 가열하고, 850-950℃에서 150-200초 간 유지한 후 급냉 하는 것인, 방향성 전기강판의 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 열연판 소둔 후 냉간 압연을 실시하여 냉연 강판을 제조하는 단계; 에 의해, 상기 소둔된 열연 강판을 0.2-0.35mm 두께로 1회 냉간 압연하는 것인, 방향성 전기강판의 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 냉연 강판을 탈탄 소둔 후 질화 소둔을 실시하거나 탈탄 소둔 및 질화 소둔을 동시에 실시하는 단계; 에서, 상기 냉연 강판을 수소와 질소 및 암모니아 혼합 가스분위기 속에서 유지하여 동시 탈탄 질화 소둔 열처리하고, 1차 재결정립의 크기가 15-25㎛인 것인, 방향성 전기강판의 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 탈탄 소둔 및 질화 소둔이 완료된 강판을 최종소둔 하는 단계; 는, 1차 균열하는 단계, 승온 하는 단계, 및 2차 균열하는 단계를 포함하는 방향성 전기강판 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 탈탄 소둔 및 질화 소둔이 완료된 강판을 최종 소둔 하는 단계; 에 의해, 상기 1차 균열 단계 온도는 700-750℃ 온도 범위일 수 있다.
상기 탈탄 소둔 및 질화 소둔이 완료된 강판을 최종 소둔 하는 단계; 의 상기 승온 단계에서, 초기에는 18-75℃/hr의 속도로 승온 하고, 900-1020℃ 온도 구간에서는 10-15℃/hr의 속도로 승온 하는 것인, 방향성 전기강판 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 최종 소둔 단계의 제2차 균열 온도는 1150-1250℃ 온도 범위인, 방향성 전기강판 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 전기강판을 이루는 결정립 중 고스 방위의 결정립이
Figure 112014125991613-pat00001
각도로부터 벗어난 정도가 3
Figure 112014125991613-pat00002
이내인 방향성 전기강판 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 방향성 전기강판은 철손(W17 /50) 0.880W/kg이하, 자속밀도(B8) 1.910T 이상인 방향성 전기강판 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 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 발명에서 성분 원소의 함유량은 특별한 언급이 없는 한 중량%를 의미한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에 의한 방향성 전기강판은 Sn, Sb, 및 P를 동시에 첨가하고 조성 범위를 적절하게 제어함으로써, 1차 재결정된 강판에서 {110}<001>방위의 2차 재결정을 안정적으로 형성시키고 균일한 크기의 2차 재결정립을 얻음으로써 철손이 낮고 자기적 특성이 뛰어난 효과를 제공한다.
다만, Sn, Sb, 및 P가 입계에 편석하여 입계 접착 에너지를 낮추어 입계 취성을 유발하는 종래의 문제점을 개선하기 위해 W을 첨가할 수 있다.
상기 W은 입계 접착 에너지를 높여 주는 성분으로써, 모서리 균열(Edge crack) 발생 빈도를 감소시키므로 자성이 우수하면서 압연성이 향상된 방향성 전기강판을 제공한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에 의한 방향성 전기강판은, 중량%로, Si: 2.0-4.0%, 산가용성 Al: 0.02-0.04%, C: 0.04-0.07%, Sn: 0.03-0.07%, Sb: 0.01-0.05%, P: 0.01-0.05%, W: 0.01-0.10%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하는 방향성 전기강판에 관한 것이다.
상기 전기강판은 하기 식 (1)을 만족하는 방향성 전기강판일 수 있다.
0.0370 ≤ P+0.5Sb ≤ 0.0630 ------------------(1)
단, 상기 P 및 Sb는 이들 각각의 중량%이다.
또한, 상기 기타 불가피하게 혼입되는 불순물은 중량%로, Mn: 0.01-0.20%, N: 0.0010-0.0055%, S: 0.0010-0.0055%를 더 포함하는 방향성 전기강판을 제공할 수 있다.
상기 전기강판은 모서리 균열(Edge crack) 발생 빈도가 13 이하인 전기강판을 제공할 수 있다.
단, 상기 모서리 균열(Edge crack) 발생 빈도는 강판 1m당 발생된 모서리 균열(Edge crack)의 개수를 나타낸다.
이하, 본 발명의 성분을 한정한 이유를 설명한다.
Si는 비저항을 증가시켜 철손을 낮추는 역할을 한다.
Si함량이 2.0중량% 미만인 경우 비저항이 감소하여 철손 특성이 열화될 수 있고, 4.0중량%를 초과할 경우 강의 취성이 커져 냉간압연이 어려워질 수 있다. 또한, 2차 재결정형성이 불안정해질 수 있다.
산가용성 Al은 최종적으로 AlN, (Al,Si)N, 및/또는 (Al,Si,Mn)N 형태의 질화물로 되어 억제제로 작용하는 성분을 말한다.
산가용성 Al의 양이 0.02중량% 미만인 경우에는 억제제로의 충분한 효과를 기대할 수 없고, 0.04중량% 초과일 경우에는 Al계통의 질화물이 조대하게 형성되므로 결정립 성장 억제력이 약화될 수 있다.
C는 강의 오스테나이트 변태를 촉진하여 열간 압연시 조직을 균일하게 하고, 연속주조에서 발생하는 주상정 조직의 성장을 억제하는데 효과가 있다.
C는 0.04중량% 미만인 경우 미세조직이 균일하게 형성되는 충분한 효과를 기대할 수 없고, 0.07중량% 초과일 경우에는 조대한 탄화물이 생성되어 탈탄시 탄소의 제거가 곤란해질 수 있다.
Sb는 결정립계에 편석하여 1차 재결정립의 과도한 성장을 억제하는 효과가 있다.
Sb 함량이 0.01중량% 미만이면 결정립계에 편석하여 1차 재결정립의 성장을 억제하는 효과가 충분히 발휘되기 어려울 수 있다. 0.05중량% 초과일 경우에는 1차 재결정립의 크기가 지나치게 작아지므로, 2차 재결정 개시온도가 낮아져 자기특성이 열화되거나 또는 결정립 성장에 대한 억제력이 지나치게 커져 2차 재결정이 형성되지 않을 수 있다.
P는 저온가열 방식의 방향성 전기강판에서 1차 재결정립의 성장을 촉진시키므로, 2차 재결정온도를 높여 최종 제품에서 {110}<001> 방위의 집적도를 높이는 효과가 있다. 또한 P는 1차 재결정된 강판에서 {110}<001> 방위를 갖는 결정립의 수를 증가시켜 최종제품의 철손을 낮출 뿐만 아니라, 1차 재결정판에서 {111}<112> 집합조직을 강하게 발달시켜 최종제품의 {110}<001> 집적도를 향상시키므로 자속 밀도를 높이는 효과도 있다.
이러한 P의 함량이 0.01중량% 미만일 경우 충분한 효과를 기대할 수 없고, P가 0.05중량% 초과일 경우, 1차 재결정립의 크기가 오히려 감소되어 2차 재결정이 불안정해질 뿐만 아니라 취성을 증가시켜 냉간 압연성을 저해할 수 있다.
W은 입계 접착 에너지를 강하게 증가시키는 원소로써, W이 철 입계에 편석될 경우 입계 취성이 완화되어 냉간압연시 판파단이 줄어들기 때문에 압연생산성이 향상되는 효과가 있다. 또한, 탈탄 열처리 후 W은 입계에 편석되어 보조 억제제로 작용하므로, 1차 재결정 미세조직의 입자크기가 균일해질 뿐만 아니라, 2차 재결정 개시온도를 증가시켜 자기적 특성을 개선할 수 있다.
이에 W의 효과를 충분히 기대하려면 0.01중량% 이상의 함량이 필요하고, W이 0.10중량% 초과일 경우는 1차 재결정립이 너무 미세해질 뿐만 아니라, 일부 W이 탄화물을 형성시키게 되어 오히려 자성 및 압연성이 약화된다.
또한, P와 Sb는 결정립계에 편석 원소로 존재하여, 1차 재결정립을 제어하는 효과가 있다. 따라서, P와 Sb의 함량 범위를 제어하는 식(1)에서, P와 Sb의 함량의 합이 0.063중량%보다 초과하는 경우 1차 재결정 크기 지나치게 작아져 2차 재결정 개시 온도가 낮아질 수 있다. 이에, 자기 특성을 열화시키거나 결정립 성장에 대한 억제력이 커질 수 있다.
상기 전기강판은 하기 식 (1)을 만족하는 방향성 전기강판을 제공할 수 있다. 식 (1)은 하기와 같다.
0.0370 ≤ P+0.5Sb ≤ 0.0630 ------------------(1)
(단, 상기 P 및 Sb는 이들 각각의 중량%이다.)
상기 식 (1)은 P와 Sb의 함량 범위를 제어하는 식이고, P와 Sb는 결정립계에 편석 원소로 존재하여 1차 재결정립을 제어하는 효과가 있다. 다만, 상기 식 (1)이 0.063 중량%를 초과할 경우 1차 재결정의 크기가 지나치게 작아지므로, 2차 재결정 개시 온도가 낮아져 자기특성을 열화 시킬 수 있다. 또한, 결정립 성장에 대한 억제력이 지나치게 커져 2차 재결정이 형성되지 않을 수 있다. 또한, 상기 식 (1)이 0.037중량%보다 미만인 경우에는, 재결정립을 충분히 제어하지 못할 수 있으므로, 상기 범위 내에 포함되는 것이 좋다.
기타 불가피하게 혼입되는 불순물은 Mn, N, 및 S을 포함할 수 있다.
Mn은 비저항을 증가시켜 철손을 감소시키는 효과가 있고, MnN 또는 MnS석출물을 형성하여 1차 재결정립의 성장을 억제하여 2차 재결정을 일으키는데 중요한 역할을 할 수 있다.
그러나, 0.2중량%를 초과하여 첨가하는 경우에는 열연도중 오스테나이트 상변태를 촉진하므로 1차 재결정립의 크기를 감소시켜 2차 재결정을 불안정하게 한다. 그러므로 Mn은 0.20중량% 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, Mn은 열연 재가열시 석출물들의 고용량을 많게 하여 재석출시 석출물 미세화와 MnS 형성을 통해 1차 재결정립이 과대하지 않게 하므로, 이와 같은
N은 Al 등과 반응하여 결정립을 미세화 시키는 역할을 한다.
이들 원소들이 적절히 분포될 경우에는 냉간압연 이후 조직을 미세하게 하여 적절한 1차 재결정 입도를 확보하는데 도움이 될 수 있으나, N의 함량이 과도하면 1차 재결정립이 과도하게 미세화되어, 2차 재결정시 결정립 성장을 초래하는 구동력이 커지게 되어 바람직하지 않은 방위의 결정립까지 성장할 수 있다.
따라서 이를 방지하기 위해 N의 함량의 상한은 55ppm으로 한정한다. 다만 슬라브 재가열시 고용되는 질소의 함량이 10ppm 이상이 되어야 할 것이므로, 재고용될 수 있는 비율을 감안하여 상기 질소 함량의 하한은 10ppm으로 한정한다.
S는 0.0055중량%를 초과하여 함유되는 경우, 열간압연 슬라브 가열시 재고용되어 미세하게 석출하므로, 1차 재결정립의 크기를 감소시켜 2차 재결정 개시온도를 낮추어 자성을 열화시킨다. 또한 최종 소둔 공정의 2차 균열구간에서 고용상태의 S를 제거하는데 많은 시간이 소요되므로 방향성 전기강판의 생산성을 떨어뜨린다.
또한, S는 MnS를 형성하여 1차 재결정립 크기에 영향을 주므로 0.0010중량% 이상 포함하는 것이 바람직하다.
전기강판의 입계 취성이 완화되면 압연 중 모서리 균열(Edge crack)이 발생하지 않아 압연성이 향상되게 된다. 따라서, 모서리 균열(Edge crack) 발생 빈도가 적을수록 압연성이 우수한 전기강판이다. 본원은 후술하는 실시예에 근거하여, 본원의 조성 범위를 만족하는 전기강판의 모서리 균열(Edge crack) 발생 빈도가 13을 상한값으로 한정함으로써, 그 이하의 값일 경우 압연성이 우수한 전기강판을 제공할 수 있다.
따라서 본원의 실시예1 및 2에 근거하여 모서리 균열(Edge crack)의 발생 빈도는 13 이하로 한정할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 방향성 전기강판의 제조방법에 대하여 설명한다.
먼저 중량%로, Si: 2.0-4.0%, 산가용성 Al: 0.02-0.04%, C: 0.04-0.07%, Sn: 0.03-0.07%, Sb: 0.01-0.05%, P: 0.01-0.05%, W: 0.01-0.10%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하는 슬라브를 제공한다.
상기 슬라브는 하기 식 (1)을 만족할 수 있고, 기타 불가피하게 혼입되는 불순물은 중량%로, Mn: 0.01-0.20%, N: 0.0010-0.0055%, S: 0.0010-0.0055%를 더 포함할 수 있다.
0.0370 ≤ P+0.5Sb ≤ 0.0630 ------------------(1)
단, 상기 P 및 Sb는 이들 각각의 중량%이다.
상기 슬라브를 가열 하는 단계; 에서 상기 가열 온도는 1050-1200℃로 가열하는 것이 바람직하다.
상기 가열된 슬라브를 열간 압연하여 열연 강판을 제조하는 단계; 에 의해, 상기 열연 강판 제조 시 두께는 1.5-3mm로 제조할 수 있다.
상기 열간 압연 된 강판을 소둔 하는 단계; 는 950-1050℃ 온도에서 열연 강판을 가열하고, 850-950℃에서 150-200초 간 유지한 후 물에 급냉 할 수 있다. 상기 급냉은 일반적으로 물을 이용할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 급냉의 속도는 25-35 ℃/sec 정도를 의미하나, 이에 제한되지는 않는다.
상기 열연판 소둔 후 냉연 강판을 제조하는 단계에서는 0.2-0.35mm 두께로 1회 냉간 압연한다.
이후, 상기 냉간 압연된 강판을 탈탄 소둔 후 질화 소둔을 실시하거나 탈탄 소둔 및 질화 소둔을 실시한다.
탈탄 질화 소둔 단계는 수소와 질소 및 암모니아 혼합 가스분위기 속에서 유지하여 동시 탈탄 질화 소둔 열처리할 수 있고, 1차 재결정립의 크기가 15-25㎛일 수 있다.
상기 탈탄 소둔 및 질화 소둔이 완료된 강판을 최종 소둔을 실시한다.
상기 최종 소둔 하는 단계는 1차 균열하는 단계, 승온 하는 단계, 및 2차 균열하는 단계를 포함한다. 보다 구체적으로, 상기 최종 소둔 하는 단계는 1차 승온 하는 단계, 1차 균열하는 단계, 2차 승온 하는 단계, 및 2차 균열하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 1차 균열 단계는 700-750℃ 온도 범위에서 실시할 수 있다.
상기 온도범위가 700℃ 미만일 경우 2차 균열 단계까지의 승온 속도가 높아져 2차 재결정이 형성되는 온도에서 승온 속도가 빠름으로 자기적 특성의 열화가 발생할 수 있다.
상기 승온 단계에서는 초기에는 18-75℃/hr의 속도로 승온 한 후, 900-1020℃에서는 10-15℃/hr의 속도로 승온 하는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 상기 18-75℃/hr의 속도로 승온 하는 시간은 5-7 시간(hr) 일 수 있고, 이후 베이스 코팅(Base Coating) 형성 및 코일 내외권 온도 편차를 저감하기 위해 16-19 시간(hr) 동안 온도를 유지할 수 있다. 이후, 2차 재결정을 형성하기 위해 10-15℃/hr의 속도로 18-22 시간 동안 승온 할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 승온 속도가 빠르면 2차 재결정이 형성되는 1100℃ 구간에서의 시간 확보가 되지 않아 자기적 특성이 열화될 수 있다.
상기 2차 균열하는 단계는 1150-1250℃ 온도 범위에서 실시한다.
상기 온도범위가 1150℃ 미만일 경우 P와 S와 같은 불순물이 빠지지 않기 때문에 마찬가지로 자기적 특성의 열화가 발생할 수 있다.
또한, 경우에 따라서는 상기 최종 소둔 전에 소둔 분리제를 도포하는 과정이 추가될 수도 있다.
따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
이하, 실시예를 통해 상세히 설명한다. 단 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
Si: 3.12중량%, C: 0.053중량%, Mn: 0.008중량%, S: 0.0048중량%, 산가용성 Al: 0.029중량%, N: 0.0045중량%, Sn: 0.035중량%, P: 0.030중량%, Sb: 0.029중량%, W의 양을 표1처럼 변화시키면서 첨가하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물을 포함하는 용강을 진공 용해한 후, 슬라브를 제조하였다.
상기 슬라브를 1200℃의 온도로 가열한 다음 두께 2.3mm로 열간 압연하였다.
상기 열간 압연된 열연판은 1050℃의 온도로 가열하는 열연판 소둔을 실시하였으며, 950℃에서 180초간 유지한 후, 물에 급냉하고 산세하였다.
상기 산세된 열연판을 0.23mm 두께로 1회 냉간 압연하였다.
상기 냉간 압연된 판은 수소와 질소 및 암모니아가 혼합된 습윤 가스분위기 속에서 870℃의 온도로 180초간 유지하여 질소함량이 200ppm이 되도록 동시 탈탄 질화 소둔 열처리하였다.
상기 강판에 소둔분리제인 MgO를 도포하여 코일상으로 최종 소둔하였다.
상기 최종 소둔은 1차 승온, 1차 균열 및 2차 승온 단계까지 1200℃ 온도에서, 25%질소+75%수소의 혼합분위기로 하였고, 1200℃에 도달 후 2차 균열 단계에서는 100%수소분위기에서 10시간이상 유지 후 로냉하였다.
상술한 바와 같은 조건에 자기적 특성 평가를 위해 W17 /50과 B8을 측정하였고, 냉간 압연성 평가를 위해 냉간 압연 후 모서리 균열(Edge crack) 발생 빈도(강판 1m당 발생된 모서리 균열(Edge crack)의 개수)를 측정하였으며, 결과는 표1의 값과 같다.
W (wt%) P+0.5Sb 철손
(W17 /50, W/kg)		 자속밀도
(B8,Tesla)		 모서리 균열(Edge crack) 발생 빈도
(개수/m)		 구분
0 0.0445 0.909 1.900 60 비교재 1
0.006 0.0445 0.907 1.901 31 비교재 2
0.013 0.0445 0.873 1.915 10 발명재 1
0.026 0.0445 0.870 1.917 7 발명재 2
0.031 0.0445 0.865 1.928 0 발명재 3
0.049 0.0445 0.824 1.923 0 발명재 4
0.059 0.0445 0.811 1.936 0 발명재 5
0.076 0.0445 0.835 1.934 0 발명재 6
0.091 0.0445 0.844 1.922 0 발명재 7
0.098 0.0445 0.880 1.916 0 발명재 8
0.123 0.0445 0.918 1.899 19 비교재 3
0.142 0.0445 0.922 1.889 28 비교재 4
0.153 0.0445 0.934 1.885 47 비교재 5
상기 표1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 Sn: 0.035중량%, P: 0.030중량%, 및 Sb: 0.029 중량%에 W을 첨가한 발명재가 비교재와 비교하여 자기적 특성 및 냉간 압연성이 향상되었음을 알 수 있다.
Si: 3.25중량%, C: 0.058중량%, Mn: 0.011중량%, S: 0.0046중량%, 산가용성 Al: 0.029중량%, N: 0.0047중량%, Sn: 0.049중량%, P: 0.040중량%, Sb: 0.038중량%, W의 양을 표2처럼 변화시키면서 첨가하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물을 포함하는 용강을 진공 용해한 후, 슬라브를 제조하였다.
상기 슬라브를 1200℃의 온도로 가열한 다음 두께 2.3mm로 열간 압연하였다.
상기 열간 압연된 열연판은 1050℃의 온도로 가열하는 열연판 소둔을 실시하였으며, 950℃에서 180초간 유지한 후, 물에 급냉하고 산세하였다.
상기 산세된 열연판을 0.23mm 두께로 1회 냉간 압연하였다.
상기 냉간 압연된 판은 수소와 질소 및 암모니아가 혼합된 습윤 가스분위기 속에서 870℃의 온도로 180초간 유지하여 질소함량이 200ppm이 되도록 동시 탈탄 질화 소둔 열처리하였다.
상기 강판에 소둔분리제인 MgO를 도포하여 코일상으로 최종 소둔하였다.
상기 최종 소둔은 1차 승온, 1차 균열 및 2차 승온 단계까지 1200℃ 온도에서, 25%질소+75%수소의 혼합분위기로 하였고, 1200℃에 도달 후 2차 균열 단계에서는 100%수소분위기에서 10시간이상 유지 후 로냉하였다.
상술한 바와 같은 조건에 자기적 특성 평가를 위해 W17 /50과 B8을 측정하였고, 냉간 압연성 평가를 위해 냉간 압연 후 모서리 균열(Edge crack) 발생 빈도(강판 1m당 발생된 모서리 균열(Edge crack)의 개수)를 측정하였으며, 결과는 표2의 값과 같다.
W (wt%) P+0.5Sb 철손
(W17 /50, W/kg)		 자속밀도
(B8,Tesla)		 모서리 균열(Edge crack) 발생 빈도
(개수/m)		 구분
0 0.059 0.932 1.897 65 비교재 7
0.003 0.059 0.929 1.901 52 비교재 8
0.007 0.059 0.912 1.899 38 비교재 9
0.019 0.059 0.874 1.915 13 발명재 9
0.022 0.059 0.842 1.919 7 발명재 10
0.038 0.059 0.827 1.925 0 발명재 11
0.051 0.059 0.799 1.936 1 발명재 12
0.063 0.059 0.795 1.935 2 발명재 13
0.075 0.059 0.824 1.930 0 발명재 14
0.087 0.059 0.838 1.925 4 발명재 15
0.095 0.059 0.879 1.917 5 발명재 16
0.109 0.059 0.909 1.902 25 비교재 10
0.122 0.059 0.922 1.897 29 비교재 11
0.138 0.059 0.935 1.883 39 비교재 12
상기 표2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 Sn: 0.049중량%, P: 0.040중량%, 및 Sb: 0.038중량%에 W을 첨가한 발명재가 비교재와 비교하여 자기적 특성 및 냉간 압연성이 향상되었음을 알 수 있다.
이와 같이 방향성 전기강판의 제조 시 Sn, P, Sb, 및 W의 함유를 통해 성분계를 제어함으로써, 자성을 향상시키는 동시에 압연성이 우수한 전기강판을 제조할 수 있다.
이상 첨부된 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 (18)

  1. 중량%로, Si: 2.0-4.0%, 산가용성 Al: 0.02-0.04%, C: 0.04-0.07%, Sn: 0.03-0.07%, Sb: 0.01-0.05%, P: 0.01-0.05%, W: 0.01-0.10%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하고,
    하기 식 (1)을 만족하는 방향성 전기강판.
    0.0370 ≤ P+0.5Sb ≤ 0.0630 ------------------(1)
    (단, 상기 P 및 Sb는 이들 각각의 중량%이다.)
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기타 불가피하게 혼입되는 불순물은 중량%로, Mn: 0.01-0.20%, N: 0.0010-0.0055%, 및 S: 0.0010-0.0055%을 포함하는 방향성 전기강판.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전기강판은 모서리 균열(Edge crack) 발생 빈도가 13 이하인 전기강판.
    (단, 상기 모서리 균열(Edge crack) 발생 빈도는 강판 1m당 발생된 모서리 균열(Edge crack)의 개수를 나타낸다)
  5. 중량%로, Si: 2.0-4.0%, 산가용성 Al: 0.02-0.04%, C: 0.04-0.07%, Sn: 0.03-0.07%, Sb: 0.01-0.05%, P: 0.01-0.05%, W: 0.01-0.10%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하고, 하기 식 (1)을 만족하는 슬라브를 제공하는 단계;
    상기 슬라브를 가열 하는 단계;
    상기 가열된 슬라브를 열간 압연하여 열연 강판을 제조하는 단계;
    상기 열연 강판을 소둔 하는 단계;
    상기 열연판 소둔 후 냉간 압연을 실시하여 냉연 강판을 제조하는 단계;
    상기 냉연 강판을 탈탄 소둔 후 질화 소둔을 실시하거나 탈탄 소둔 및 질화 소둔을 동시에 실시하는 단계; 및
    상기 탈탄 소둔 및 질화 소둔이 완료된 강판을 최종 소둔 하는 단계;
    를 포함하는 방향성 전기강판의 제조방법.
    0.0370 ≤ P+0.5Sb ≤ 0.0630 ------------------(1)
    (단, 상기 P 및 Sb는 이들 각각의 중량%이다.)
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 기타 불가피하게 혼입되는 불순물은 중량%로, Mn: 0.01-0.20%, N: 0.0010-0.0055%, 및 S: 0.0010-0.0055%을 포함하는 방향성 전기강판의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 슬라브를 가열 하는 단계; 에서
    상기 가열 온도는 1050-1200℃인 방향성 전기강판의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 가열된 슬라브를 열간 압연하여 열연 강판을 제조하는 단계; 에 의해,
    상기 열연 강판은 1.5-3mm 두께로 압연되는 것인,
    방향성 전기강판의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 열연 강판을 소둔 하는 단계; 에서
    상기 열연 강판을 950-1050℃ 온도 범위에서 가열하고,
    850-950℃에서 150-200초 간 유지한 후 급냉 하는 것인,
    방향성 전기강판의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 열연판 소둔 후 냉간 압연을 실시하여 냉연 강판을 제조하는 단계; 에 의해,
    상기 소둔된 열연 강판을 0.2-0.35mm 두께로 1회 냉간 압연하는 것인,
    방향성 전기강판의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 냉연 강판을 탈탄 소둔 후 질화 소둔을 실시하거나 탈탄 소둔 및 질화 소둔을 동시에 실시하는 단계; 에서,
    상기 냉연 강판을 수소와 질소 및 암모니아 혼합 가스분위기 속에서 유지하여 동시 탈탄 질화 소둔 열처리하고,
    1차 재결정립의 크기가 15-25㎛인 것인,
    방향성 전기강판의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 탈탄 소둔 및 질화 소둔이 완료된 강판을 최종 소둔 하는 단계; 는,
    1차 균열하는 단계, 승온 하는 단계, 및 2차 균열하는 단계를 포함하는 방향성 전기강판 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 탈탄 소둔 및 질화 소둔이 완료된 강판을 최종 소둔 하는 단계; 에 의해,
    상기 1차 균열 단계 온도는 700-750℃ 온도 범위인 것인, 방향성 전기강판 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 탈탄 소둔 및 질화 소둔이 완료된 강판을 최종소둔 하는 단계; 의
    상기 승온 단계에서, 초기에는 18-75℃/hr의 속도로 승온 하고,
    900-1020℃ 온도 구간에서는 10-15℃/hr의 속도로 승온 하는 것인, 방향성 전기강판 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 최종 소둔 단계의 제2차 균열 온도는 1150-1250℃ 온도 범위인, 방향성 전기강판 제조방법.
  17. 제7항에 있어서,
    상기 전기강판을 이루는 결정립 중 고스 방위의 결정립이
    Figure 112014125991613-pat00003
    각도로부터 벗어난 정도가 3
    Figure 112014125991613-pat00004
    이내인 방향성 전기강판 제조방법.
  18. 제5항 및 제7항 내지 제16항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 방향성 전기강판은 철손(W17/50) 0.880W/kg이하, 자속밀도(B8) 1.910T 이상인 방향성 전기강판 제조방법.
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