KR101696627B1 - 방향성 전기강판용 소둔 분리제 조성물, 및 이를 이용한 방향성 전기강판의 제조방법 - Google Patents

방향성 전기강판용 소둔 분리제 조성물, 및 이를 이용한 방향성 전기강판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

방향성 전기강판용 소둔 분리제 조성물, 및 이를 이용한 방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는, 마그네슘 산화물 또는 마그네슘 수산화물; 금속 요오드화물; 및 용매;를 포함하는, 방향성 전기강판용 소둔 분리제 조성물, 및 이를 고온 소둔 공정에서 소둔 분리제로 사용하는 방향성 전기강판의 제조 방법을 제공할 수 있다.

Description

방향성 전기강판용 소둔 분리제 조성물, 및 이를 이용한 방향성 전기강판의 제조방법 {ANNEALING SEPARATING AGENT COMPOSITION FOR BASE COATING FREE ELECTRICAL STEEL SHEET, AND METHOD FOR MANUFACTURING BASE COATING FREE ELECTRICAL STEEL SHEET USING THE SAME}
방향성 전기강판용 소둔 분리제 조성물, 및 이를 이용한 방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 방향성 전기강판이란 약 3.2%의 Si 성분을 함유한 것으로서, 결정립의 방위가 (110)[001]방향으로 정열된 집합조직을 가지고 있다. 이는 압연방향으로 극히 우수한 자기적 특성이 있어, 이러한 특성을 이용하여 변압기, 전동기, 발전기 및 기타 전자 기기 등의 철심 재료로 주로 사용된다.
최근에는 고 자속밀도급의 방향성 전기강판이 상용화되면서, 철손이 적은 재료가 요구되고 있다. 이와 관련하여, 방향성 전기강판의 표면에 고장력 특성을 지닌 절연 피막을 형성하는 방법이 연구되고 있다.
구체적으로, 상기 절연 피막은 강판의 바탕 피막이 되는 포스테라이트(Forsterite, Mg2SiO4, 이하 베이스 코팅)계 피막 위에 형성되는 것이 일반적이므로, 이러한 베이스 코팅 위에 형성된 절연 피막과 강판의 열팽창 계수 차이를 응용하여, 강판에 인장 응력을 부가함으로써 철손의 감소 효과를 도모하는 기술에 해당된다.
그러나, 이를 통해 제조된 방향성 전기강판은 자기적 특성을 개선하는 데 한계가 있으며, 이는 절연 피막 및 강판 사이에 존재하는 베이스 코팅으로부터 유발되는 것으로서, 이러한 베이스 코팅이 오히려 강판의 표면을 통해 이동하는 자구의 흐름을 방해하는 피닝 포인트(pinning point)로 작용되기 때문이다.
따라서, 이러한 베이스 코팅을 제거하는 경면(glassless) 기술이 요구된다.
이에, 본 발명자들은 베이스 코팅이 고온 소둔 공정 중에 자발적으로 제거되도록 유도하기 위하여, 소둔 분리제 조성물에 금속 요오드화물을 도입하는 기술을 제안하는 바이다. 이에 대한 구체적인 내용은 다음과 같다.
본 발명의 일 구현예에서는, 마그네슘 산화물 또는 마그네슘 수산화물, 금속 요오드화물, 및 용매를 포함하는, 방향성 전기강판용 소둔 분리제 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에서는, 강 슬라브를 준비한 뒤 열간 압연-냉간 압연-탈탄 및 질화처리-고온 소둔하여 방향성 전기강판을 제조하는 일련의 공정 중, 상기 고온 소둔 시 상기 소둔 분리제 조성물을 이용하는, 방향성 전기강판의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서는, 마그네슘 산화물 또는 마그네슘 수산화물; 금속 요오드화물을 포함하는, 경면(Base Coating Free) 방향성 전기강판용 소둔 분리제 조성물을 제공한다.
구체적으로, 상기 소둔 분리제 조성물은, 경면 방향성 전기강판용 소둔 분리제 조성물일 수 있다. 이와 관련된 설명은 다음과 같다.
상기 소둔 분리제의 조성은, 상기 마그네슘 산화물 또는 마그네슘 수산화물은 100 중량부에 대해, 상기 금속 요오드화물은 5 내지 20 중량부이며, 상기 용매는 상기 성분들을 적절히 분산시킬 수 있을 정도 첨가한다. 이때 상기 마그네슘 산화물 또는 마그네슘 수산화물은 100 중량부에 대한 상기 금속 요오드화물은 11 내지 20 중량부가 바람직하다.
상기 소둔 분리제 조성물 내 포함된 각 성분에 관한 자세한 설명은 다음과 같다.
상기 금속 요오드화물을 이루는 금속은, Ag, Co. Cu, Mo, 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 어느 하나의 금속일 수 있다.
상기 마그네슘 산화물 또는 마그네슘 수산화물은, 마그네슘 산화물(MgO)을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에서는, Si : 0.5 ~ 4.5 중량%와 기타 불가피한 불순물을 포함하고 잔부가 Fe인 강 슬라브를 준비하는 단계; 상기 강 슬라브를 1,300℃ 이하에서 가열하는 단계; 상기 가열된 강 슬라브를 열간 압연하여, 열연판을 제조하는 단계; 상기 열연판을 1회의 냉간압연 또는 중간소둔을 포함하는 2회 이상의 냉간압연을 실시하여, 냉연판을 제조하는 단계; 상기 냉연판을 탈탄 소둔 및 질화처리하는 단계; 상기 탈탄 소둔 및 질화처리된 강판의 표면 상에, 소둔 분리제를 도포하는 단계; 및 상기 소둔 분리제가 도포된 강판을 고온 소둔하는 단계;를 포함하며, 상기 소둔 분리제는, 마그네슘 산화물 또는 마그네슘 수산화물, 금속 요오드화물, 및 용매를 포함하는 슬러리인 것인, 방향성 전기강판의 제조 방법을 제공한다.
구체적으로, 상기 소둔 분리제 조성물은, 경면 방향성 전기강판용 소둔 분리제 조성물일 수 있다. 이와 관련된 설명은 다음과 같다.
상기 소둔 분리제의 조성은, 상기 마그네슘 산화물 또는 마그네슘 수산화물은 100 중량부에 대해, 상기 금속 요오드화물은 5 내지 20 중량부이며, 상기 용매는 상기 성분들을 적절히 분산시킬 수 있을 정도 첨가한다. 이때 상기 마그네슘 산화물 또는 마그네슘 수산화물은 100 중량부에 대한 상기 금속 요오드화물은 11 내지 20 중량부가 바람직하다.
이하, 상기 소둔 분리제에 포함된 각 성분에 관한 설명은 다음과 같다.
상기 금속 요오드화물을 이루는 금속은, Ag, Co. Cu, Mo, 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 어느 하나의 금속인 것일 수 있다.
상기 마그네슘 산화물 또는 마그네슘 수산화물은, 마그네슘 산화물(MgO)을 포함하는 것일 수 있다.
한편, 상기 소둔 분리제가 도포된 강판을 고온 소둔하는 단계;에 관한 자세한 설명은 다음과 같다.
650 내지 1200 ℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있다.
구체적으로, 650 ℃로부터 1200 ℃에 도달할 때까지 0.1 내지 20 ℃/hr의 승온율로 가열하고, 상기 1200 ℃에 도달한 이후, 1150 내지 1250 ℃의 온도 범위에서 20 시간 이상 유지하는 것일 수 있다.
보다 구체적으로, 질소에 대한 수소의 부피 비율이 15 내지 40 %인 혼합 기체 분위기에서 수행되고, 1000 ℃ 이상의 온도 범위에 도달되면, 상기 소둔 분리제가 도포된 강판의 베이스 코팅(Base Coating)층이 박리되기 시작하는 것일 수 있다.
이와 독립적으로, 질소에 대한 수소의 부피 비율이 40 내지 75 %인 혼합 기체 분위기에서 수행되고, 950 ℃ 이상의 온도 범위에 도달되면, 상기 소둔 분리제가 도포된 강판의 베이스 코팅(Base Coating)층이 박리되기 시작하는 것일 수 있다.
상기 고온 소둔된 강판의 표면 조도(surface roughness) 및 1.7T/50Hz에서의 보자력(coercive force)은, 하기 식 1로 나타나는 관계를 만족하는 것일 수 있다.
[식 1] 3 ≤(표면 조도 (um) X 보자력 (A/m)) ≤ 9
상기 고온 소둔된 강판의 광택도는, 150 GU 이상인 것일 수 있다.
다른 한편, 상기 소둔 분리제가 도포된 강판을 건조하는 단계;는, 300 내지 700 ℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서는, 상기 금속 요오드화물에 의하여, 고온 소둔 시 2차 재결정이 개시되는 온도에 도달되기 전 베이스 코팅의 자발적인 박리를 유도할 수 있는 방향성 전기강판용 소둔 분리제 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에서는, 상기 소둔 분리제 조성물에 의해 고온 소둔 공정이 수행됨으로써, 베이스 코팅이 효과적으로 제거되고, 철손이 감소되어 자성 특성이 우수한 경면 방향성 전기강판을 제조하는 방법을 제공할 수 있다.
도 1은, 요오드 이온의 분압에 따른 여러 물질의 엘링감 도표를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 　다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현예에서는, 마그네슘 산화물 또는 마그네슘 수산화물; 금속 요오드화물을 포함하는, 경면(Base Coating Free) 방향성 전기강판용 소둔 분리제 조성물을 제공한다.
이는, 방향성 전기강판의 제조 공정(즉, 강 슬라브를 준비한 뒤 열간 압연-냉간 압연-탈탄 소둔 및 질화처리-고온 소둔하여 방향성 전기강판을 제조하는 일련의 공정) 중 고온 소둔 공정에서 이용되어, 상기 고온 소둔 공정에서 형성되는 베이스 코팅이 자발적으로 박리되는 현상을 유도함으로써, 경면(Base Coating Free) 방향성 전기강판을 제조하는 데 기여한다.
즉, 상기 소둔 분리제 조성물은, 경면 방향성 전기강판용 소둔 분리제 조성물일 수 있다. 이를 사용하여 제조된 방향성 전기강판의 경우, 베이스 코팅층이 제거되어 철손이 감소되고 자기 특성이 우수한 특성을 지닐 수 있다.
일반적으로 알려진 소둔분리제는 마그네슘 산화물(MgO)를 포함하는 것이므로, 탈탄 소둔 및 질화처리된 강판의 표면에 필연적으로 형성된 산화막과 반응하여 베이스 코팅(즉, Mg2SiO4의 화학식으로 표시되는 포스테라이트 피막)을 형성시키며, 상기 베이스 코팅은 강판의 표면을 통해 이동하는 자구의 흐름을 방해하여 이른바 피닝 포인트(pinning point)로 작용되므로 제거할 필요가 있음을 전술하였다.
이와 관련하여, 본 발명의 일 구현예에서 제공되는 소둔 분리제 조성물의 경우, 고온 소둔 공정의 전반부에는 상기 마그네슘 산화물 또는 마그네슘 수산화물에 의하여 베이스 코팅을 형성시키지만, 고온 소둔 공정의 후반부에는 상기 금속 요오드화물에 의하여 상기 형성된 베이스 코팅이 자발적으로 제거되도록 유도할 수 있다.
이하, 상기 방향성 전기강판의 제조 공정과 연계하여, 본 발명의 일 구현예에서 제공되는 방향성 전기강판용 소둔 분리제 조성물의 작용에 대해 보다 자세히 설명하기로 한다.
일반적으로, 탈탄 소둔 및 질화처리 공정은 냉간 압연된 강판(즉, 냉연판) 내에 포함된 탄소를 제거하는 동시에, 후속 공정인 고온 소둔 공정에서 2차 재결정립의 성장을 적절히 제어하기 위해 억제제(Inhibitor)를 생성시키기 위해 요구되는 공정에 해당된다.
이는, 암모니아, 수소, 및 질소의 혼합 기체로 이루어진 습윤 분위기 하에서, 로(furnace) 내 온도를 800 내지 950 ℃ 정도로 설정하여 수행되는 것이 일반적이다.
지나치게 낮은 온도에서는 탈탄 소둔 및 질화처리가 잘 이루어지지 않을 뿐만 아니라 결정립이 미세한 상태로 유지되어 고온 소둔 시 바람직하지 못한 방위로 결정이 성장될 우려가 있으며, 반대로 너무 높은 온도에서는 1차 재결정된 결정립이 과다하게 성장될 우려가 있기 때문이다.
상기와 같은 분위기로 제어된 로(furnace)에 강판이 통과되면서, 강판 내 산소 친화도가 가장 높은 성분인 실리콘(Si)이 산소와 반응하여, 강판의 표면에 SiO2이 형성된다. 점차 산소가 강판 내로 침투하면, Fe계 산화물이 더 형성된다.
즉, 탈탄 소둔 및 질화처리 공정에서는 필연적으로 강판의 표면에 상기 SiO2 및 상기 Fe계 산화물을 포함하는 산화막이 형성되는 것이다.
여기서 탈탄 소둔 및 질화처리 공정은 탈탄과 질화를 동시에 실시할 수도 있고 탈탄소둔과 질화처리를 순차적으로 진행할 수도 있다.
이러한 탈탄 소둔 및 질화처리 공정 이후에는, 주로 MgO를 포함하는 소둔 분리제를 강판 표면에 도포한 뒤 고온 소둔하는 공정을 거치는데, 이때 상기 산화막 내 SiO2는 상기 MgO와 반응한다. 이러한 반응은 하기 화학 반응식 1로 표시될 수 있으며, 이는 Mg2SiO4, 즉, 베이스 코팅을 형성시키는 반응에 해당된다.
[화학 반응식 1] 2Mg(OH)2 + SiO2 → Mg2SiO4(베이스 코팅) + 2H2O
상기 베이스 코팅은 통상적으로, 코일 상태로 권취된 강판 사이의 융착을 방지하고, 이러한 강판에 장력을 부여하여 철손을 감소시키는 효과 및 절연성을 부여 한다는 효과가 있다고 여겨졌다.
그러나, 최근에는 낮은 철손 및 높은 자속 밀도의 특성을 지닌 방향성 전기강판에 대한 수요가 증대되는 추세임을 고려하여, 방향성 전기강판의 표면에서 손실되는 자기적 성질에 주목할 필요가 있다.
전술한 바와 같이, 상기 베이스 코팅은 오히려 방향성 전기강판의 표면을 통해 이동하는 자구의 흐름을 방해하는 피닝 포인트(pinning point)로 작용할 수 있는 바, 이를 제거하는 경면(glassless) 기술이 요구된다.
이에 따라 개발된 상기 소둔 분리제 조성물은, 산세나 화학 연마 등과 같은 복잡하고 경제성 없는 공정을 포함하지 않고도, 상기 소둔 분리제에 포함된 금속 요오드화물에 의하여 상기 베이스 코팅을 제거할 수 있는 것이다.
구체적으로, 상기 금속 요오드화물은 고온 소둔 중 강판의 표면과 반응하여 FeI2 피막을 형성한 뒤 표면에서 증발됨으로써, 상기 베이스 코팅의 제거를 유도할 수 있는 것이다.
한편, 금속 염화물 역시 상기 금속 요오드화물과 마찬가지로 베이스 코팅을 제거할 수도 있지만, 최종 수득된 방향성 전기강판의 자기적 특성을 개선하는 데에는 취약한 단점이 있다.
예를 들면, 금속 염화물의 일종인 BiCl3의 경우, 고온 소둔 시, 로(furnace)내 압력에 의해 Cl 원자(즉, BiCl3 의 Cl 원자)가 강판 밖으로 빠져나가기 보다는, 다시 강판의 표면 쪽으로 확산하게 되며, 그 결과 강판 및 그 베이스 코팅의 경계면에서 다음과 같은 화학적 반응을 유발한다.
[화학 반응식 2] Fe + 2Cl → FeCl2
이렇게 생성된 FeCl2의 기화점은 1025 ℃이므로, 고온 소둔 공정에서 상기 FeCl-2가 기화하면서, 베이스 코팅을 강판의 표면으로부터 박리시키는 것이 이론적으로 가능하다.
하지만, 실제 고온 소둔 공정의 로(furnce) 내에는 수소 및 질소가 혼재되어있으므로, 상기 FeCl2는 다시 하기 화학 반응식 3으로 표시되는 반응을 유도할 수 있다.
[화학 반응식 3] FeCl2 + H2 → 2HCl + Fe
만약 상기 FeCl2의 기화 온도인 1025 ℃가 되기 이전에 상기 화학 반응식 3의 반응이 일어나게 된다면, 강판 및 베이스 코팅의 계면에서 HCl 기체가 생성되고, 이러한 HCl 기체가 산화막을 박리시키는 것이 가능하다.
그러나, 이와 같이 FeCl2의 기화 온도인 1025 ℃ 미만에서 베이스 코팅이 박리될 경우, 최종 수득된 방향성 전기강판의 자기적 특성은 열위해질 수 밖에 없다.
구체적으로, 상기 고온 소둔 공정 중에는 2차 재결정립이 형성되며, 이러한 2차 재결정립은 방향성 전기강판의 철손 감소 및 자속 밀도의 향상에 중요한 영향을 주는 것이나, 일반적으로 2차 재결정 현상이 약 1050 내지 1100 ℃ 사이에 시작됨을 고려하면, 상기 FeCl2의 기화 온도(즉, 1025 ℃) 미만의 온도는 충분한 2차 재결정이 이루어지기에는 지나치게 낮은 온도인 것이다.
보다 구체적으로, 2차 재결정이 일어나는 온도 영역에 도달하기 전까지는, 강판 내 AlN, MnS 등의 석출물을 안정적으로 존재하게끔 하여, 결정립의 성장을 억제시킬 필요가 있다.
만약 베이스 코팅이 존재한다면 로(furnace) 내의 수소 및 질소 등의 기체가 강판과 직접 접촉되는 것을 방지하여, 상기 석출물의 분해를 억제할 수 있으나, 2차 재결정의 개시 온도에 도달하기 전 이미 HCl 기체에 의해 베이스 코팅이 탈락된다면, 노출된 강판의 표면에서 상기 석출물의 분해가 유발되고, 이로 인해 결정립의 성장이 억제되지 못하여, 결국 2차 재결정립이 제대로 형성될 수 없는 것이다.
이 뿐만 아니라, HCl 기체는 금속 물질과의 반응성이 크기 때문에 로(furnace)를 부식시킬 위험이 있으며, 유독 가스에 해당하기 때문에 환경적으로 유해한 단점도 있다.
그에 반면, 상기 금속 염화물이 아닌 금속 요오드화물을 사용할 경우, 강판 및 그 산화막 계면에서 FeCl2 대신에 FeI-2가 생성된 후, 로(furnace) 내 분위기의 영향으로 다음과 같은 화학 반응을 하게 된다.
[화학 반응식 4] FeI2 + H2 → 2HI + Fe
이 경우에도, 생성된 HI 기체는 강판 밖으로 빠져 나오면서 베이스 코팅을 탈락시키게 되나, 로(furnace) 내 수소 및 질소의 분압에 관계 없이, 금속 염화물을 사용했을 때보다 80 ℃ 가량 높은 온도에서 베이스 코팅이 탈락될 수 있다.
특히, 수소와 질소비가 0.25:0.75인 경우에는 베이스 코팅이 강판 표면에서 탈락되는 온도가 약 1045 ℃인 것으로 확인되며, 이는 2차 재결정이 개시되는 온도와 거의 유사한 온도에 해당한다.
따라서, 강판 내 AlN, MnS 등의 석출물은, 금속 요오드화물을 소둔 분리제로 사용할 때 금속 염화물보다 상대적으로 높은 온도까지 안정적으로 존재할 수 있다.
즉, 상기 금속 요오드화물은 금속 염화물보다 철손 특성이 우수한 2차 재결정을 유도하는데 더욱 유리한 물질이며, 고온 소둔 로(furnace)의 부식이나 유독성 면에서도 더 안전한 특성을 가지고 있다.
소둔 분리제 내 금속 염화물이 아닌 금속 요오드화물을 사용함에 따른 효과의 차이는, 실시예를 통하여 더욱 구체적으로 뒷받침될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 구현예에서 제공되는 경면(Base Coating Free) 방향성 전기강판용 소둔 분리제 조성물의 조성 및 각 성분에 관하여 자세히 설명한다.
우선, 상기 소둔 분리제의 조성은, 상기 마그네슘 산화물 또는 마그네슘 수산화물은 100 중량부에 대해, 상기 금속 요오드화물은 5 내지 20 중량부이며, 상기 용매는 800 내지 750 중량부일 수 있다. 여기서 용매는 성분들을 적절히 분산시킬 수 있을 정도면 충분하다. 이 때 상기 금속 요오드화물은 11 내지 20 중량부가 바람직하다.
이와 관련하여, 상기 마그네슘 산화물 또는 마그네슘에 의해, 고온 소둔 공정 중에 상기 화학 반응식 1의 반응이 유발되어 베이스 코팅이 형성되지만, 적절한 온도 범위에 도달한 뒤 상기 5 내지 20 중량부, 바람직하게는 11 내지 20 중량부의 금속 요오드화물에 의해 상기 화학 반응식 4의 반응이 유발되어 상기 형성된 베이스 코팅을 탈락시킬 수 있다.
다만, 상기 금속 요오드화물이 5 중량부 미만으로 함유될 경우 상기 화학 반응식 4의 반응이 충분하지 않아 경면도가 불량해질 수 있고, 20 중량부 초과로 함유될 경우에는 고온 소둔 공정의 초기에 상기 베이스 코팅의 형성이 원활하지 않아 2차 재결정 개시 온도의 도달 전 상기 석출물의 분해가 이루어져 자성이 불량한 결과를 초래할 수 있으므로, 상기와 같이 범위를 한정한다.
상기 소둔 분리제 조성물 내 포함된 각 성분에 관한 자세한 설명은 다음과 같다.
상기 금속 요오드화물을 이루는 금속은, Ag, Co. Cu, Mo, 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 어느 하나의 금속일 수 있다.
이는, 전술한 화학 반응식 4에 의해 유발되는 베이스 코팅의 탈락 현상이, 모든 금속이 아닌 특정 금속의 요오드화물에 의해 나타날 수 있는 것임을 의미한다.
구체적으로, 금속 요오드화물을 이루는 요오드화 이온(I-)이 직접 로(furnace)의 수소와 반응하여 낮은 온도에서 HI를 형성한다면, 2차 재결정 개시 온도의 도달 전에 이미 베이스 코팅의 탈락이 유발될 수 있기 때문에다.
따라서, 상기 화학 반응식 4와 같이 고온소둔 초기에 FeI2가 먼저 형성된 이후, 강판 내 2차 재결정이 개시되는 온도 영역에서 HI가 형성된 다음 비로소 베이스 코팅이 탈락되어야 하며, 이를 위해 열역학적으로 HI 보다는 안정하지만 FeI2보다는 불안정한 금속 요오드화물을 선택할 필요가 있다.
도 1은, 이러한 사실을 확인하기 위해, 요오드 이온의 분압에 따른 여러 물질의 엘링감 도표를 나타낸 것이다. 이때, 엘링감 도표는 화학 반응의 방향을 나타내는 도구이며, 주어진 온도에서 자유에너지 값(△G)이 낮은 반응이 더 안정상태이므로, 화합물의 형태는 엘링감 도표 상에서 더 낮은 에너지를 갖는 반응 쪽으로 변화하게 된다.
구체적으로, 도 1은 가로축이 온도(Kelvin), 세로축을 자유에너지(KJ/mol)를 나타내며, 각각의 물질에 대한 다음의 화학 반응식 5를 만족하는 결과를 나타낸 것이다.
[화학 반응식 5] aM + bI2 → cMIx (단, 상기 x는 1 또는 2)
도 1에서, 온도에 따른 에너지 값이 HI보다는 작고 FeI2보다는 큰 영역에 존재할 경우의 금속 요오드화물을 선택할 필요가 있으며, 금속 요오드화물을 이루는 금속이 Ag, Co, Cu, 또는 Mo인 경우에는 상기 조건을 만족할 수 있다.
상기 마그네슘 산화물 또는 마그네슘 수산화물은, 마그네슘 산화물(MgO)인 것일 수 있다. 상기 마그네슘 산화물(MgO)에 관해서는 통상적으로 널리 알려진 바와 같으므로, 자세한 설명을 생략한다.
또한, 상기 용매는 물(H2O)일 수 있다. 상기 용매가 물인 경우, 상기 소둔 분리제 조성물이 상기 마그네슘 산화물 또는 마그네슘 수산화물 및 상기 금속 요오드화물을 포함하는 슬러리의 형태일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에서는, 강 슬라브를 준비하는 단계; 상기 강 슬라브를 1,300℃ 이하에서 가열하는 단계; 상기 가열된 강 슬라브를 열간 압연하여, 열연판을 제조하는 단계; 상기 열연판을 냉간 압연하여, 냉연판을 제조하는 단계; 상기 냉연판을 탈탄 소둔 및 질화처리하는 단계; 상기 탈탄 소둔된 강판의 표면 상에, 소둔 분리제를 도포하는 단계; 및 상기 소둔 분리제가 도포된 강판을 고온 소둔하는 단계;를 포함하며, 상기 소둔 분리제는, 마그네슘 산화물 또는 마그네슘 수산화물, 금속 요오드화물, 및 용매를 포함하는 것인, 경면(Base Coating Free) 방향성 전기강판의 제조 방법을 제공한다.
이는, 상기 고온 소둔 공정에서 상기 소둔 분리제를 이용함으로써, 베이스 코팅을 포함하지 않되 철손이 상당히 감소되고 자속 밀도가 향상된 경면(Base Coating Free) 방향성 전기강판을 제조하는 방법에 해당된다.
이하, 상기 소둔 분리제 및 이를 이용한 고온 소둔 공정에 대한 설명은 전술한 내용과 같으므로 생략하고, 이를 제외한 제조 공정에 대해 설명하기로 한다.
먼저, Si : 0.5 ~ 4.5 중량%와 기타 불기피한 불순물을 포함하고 잔부가 Fe인 강 슬라브를 준비한 다음 준비된 슬라브를 가열한다. 이때 슬라브 가열은 1,300℃ 이하에서 저온 슬라브법으로 가열한다.
가열된 슬라브는 통상의 조건으로 열간압연하고 난 다음, 열연판 소둔을 실시하거나 또는 생략한 다음, 1회의 냉간압연 또는 중간소둔을 포함하는 2회 이상의 냉간압연을 실시한 후, 탈탄 소둔 및 질화 처리를 공정을 실시한다.
이러한 탈탄 소둔 및 질화처리는 동시에 실시할 수도 있고 탈탄 소둔 이후 질화처리를 실시할 수도 있다.
이와 같이 탈탄 소둔 및 질화처리를 한 강판에 대하여 소둔분리제를 도포한 다음 아래에서 설명하는 조건으로 고온 소둔을 실시한다. 이 후 필요에 따라 절연피막을 형성하거나 자구미세화 공정을 선택적으로 실시할 수 있다.
이러한 선택적 공정은 방향성 전기강판의 통상적인 방법에 따라서 실시 할 수 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
여기서 상기 소둔 분리제의 조성은, 상기 마그네슘 산화물 또는 마그네슘 수산화물은 100 중량부에 대해, 상기 금속 요오드화물은 5 내지 20 중량부, 상기 용매는 800 내지 750 중량부일 수 있다. 이때 금속 요오드화물은 11내지 20 중량부가 바람직하다.
상기 금속 요오드화물을 이루는 금속은, Ag, Co. Cu, Mo, 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 어느 하나의 금속인 것일 수 있다.
상기 마그네슘 산화물 또는 마그네슘 수산화물은, 마그네슘 산화물(MgO)인 것일 수 있다.
한편, 상기 소둔 분리제가 도포된 강판을 고온 소둔하는 단계;에 관한 자세한 설명은 다음과 같다.
구체적으로, 상온에서 1200℃까지 승온하는 고온 소둔하는 단계에 있어, 650 ℃부터 1200 ℃의 범위에서는 0.1 내지 20 ℃/hr의 승온율로 가열하고, 상기 1200 ℃에 도달한 이후, 1150 내지 1250 ℃의 온도 범위에서 20 시간 이상 유지하는 것일 수 있다.
상기 승온율에 있어서 하한의 범위는 특히 규정하지는 않지만, 0.1 ℃/hr 이하에서는 시간이 오래 걸려 생산성에 문제가 있을 수 있으며, 20 ℃/hr 이상의 승온율에서는 AlN, MnS 등의 석출물의 불안정성이 커져, 2차 재결정립의 성장이 잘 이루어지지 않을 수 있다.
또한, 1200 ℃에 도달한 이후, 20시간 이상 유지를 하는 이유는, 외부로 노출된 강판 표면의 평활화를 유도하고, 강판 내부에 존재하는 질소나 탄소등의 불순물을 제거하기 위하여 충분한 시간이 필요하기 때문이다.
특히, 상기 금속 염화물이 아닌 상기 금속 요오드화물을 사용함으로써, 이러한 공정이 이루어지는 기체 분위기와 관계 없이, 강판 내 2차 재결정이 개시되는 온도 이상에서 상기 베이스 코팅이 박리될 수 있으며, 이에 따라 강판 내 AlN, MnS 등의 석출물이 안정적으로 존재하여, 결정립의 성장을 원활하게 억제할 수 있고, 결국 2차 재결정이 잘 형성되도록 유도할 수 있음은 전술한 바와 같다.
보다 구체적으로, 질소에 대한 수소의 부피 비율이 15 내지 40 %인 혼합 기체 분위기에서 수행되고, 1000 ℃ 이상의 온도 범위에 도달되면, 상기 소둔 분리제가 도포된 강판의 베이스 코팅(Base Coating)층이 박리되기 시작하는 것일 수 있다.
이는, 상기 고온 소둔 공정이 상기의 부피 비율로 혼합된 질소 및 수소의 기체 분위기로 제어될 경우, 전술한 바와 같이 상기 금속 요오드화물에 의해 FeI2이 생성된 이후에, 1000 ℃ 이상의 온도 범위에 도달한 다음 비로소 상기 화학 반응식 4의 반응이 유발되어, 상기 베이스 코팅의 박리가 유도되는 것임을 의미한다.
구체적으로, 실시예를 통하여 뒷받침되는 바와 같이, 수소:질소로 표시되는 부피 비율이 0.25:0.75인 경우, 약 1045 ℃에서 상기 베이스 코팅의 박리가 이루어지는 것으로 확인된다.
이와 독립적으로, 질소에 대한 수소의 부피 비율이 40 내지 75 %인 혼합 기체 분위기에서 수행되고, 950 ℃ 이상의 온도 범위에 도달되면, 상기 소둔 분리제가 도포된 강판의 베이스 코팅(Base Coating)층이 박리되기 시작하는 것일 수 있다.
구체적으로, 실시예를 통하여 뒷받침되는 바와 같이, 수소:질소로 표시되는 부피 비율이 0.50:0.50인 경우, 약 984 ℃에서 상기 베이스 코팅의 박리가 이루어지는 것으로 확인된다.
한편, 상기 고온 소둔된 강판의 표면 조도(surface roughness) 및 1.7T/50Hz에서의 보자력(coercive force)은, 하기 식 1로 나타나는 관계를 만족하는 것일 수 있다.
[식 1] 3 ≤ (표면 조도 (um) X 보자력 (A/m)) ≤ 9
이때, 보자력(coercive force)이란, 자화된 자성체의 자화도를 0으로 만들기 위해 걸어주는 역자기장의 세기를 의미한다. 일반적으로, 보자력이 클수록 이력 손실이 크고 보자력이 작으면 이력 손실이 작다.
상기 고온 소둔된 강판은 표면이 미려하고, 특히 자구의 이동을 방해하는 피닝 포인트가 제거된 것이므로, 이러한 변화는 보자력을 측정함으로써 알 수 있다.
구체적으로, 상기 고온 소둔된 강판의 보자력은, 1.7T 및 50Hz 영역에서 상기 식 1을 만족할 수 있으며, 이는 상기 금속 염화물을 사용했을 때보다 더 낮은 보자력에 해당된다. 이는, 실시예를 통하여 뒷받침 된다.
상기 고온 소둔된 강판의 광택도는, 150 GU 이상인 것일 수 있다.
광택도란 표면으로부터 반사되는 빛의 정도를 표현하는 양으로, 일반적으로 베이스 코팅이 있는 강판의 광택도는 30 미만이지만, 상기와 같이 베이스 코팅이 모두 제거된 후에는 표면 조도의 개선과 반사율이 높아져 150 GU이상의 값을 가질 수 있다.
다른 한편, 상기 탈탄 소둔 및 질화처리된 강판의 표면 상에, 소둔 분리제를 도포하는 단계; 이후에, 상기 소둔 분리제가 도포된 강판을 건조하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 소둔 분리제가 도포된 강판을 건조하는 단계;는, 300 내지 700 ℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있다.
만약 700 ℃을 초과할 경우에는 상기 소둔 분리제가 함유하고 있는 수분에 의해 강판 표면의 재산화가 유발되는 문제가 있고, 300 ℃ 미만일 경우에는 충분히 건조가 되지 않는 문제가 있어, 상기와 같이 건조 온도를 한정하는 바이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
베이스 코팅이 박리되는 온도의 평가
실시예 1: 금속 요오드화물에 의한 HI 생성 반응 온도 시뮬레이션
상기 화학 반응식 4(즉, FeI2 + H2 → 2HI + Fe)로 표시되는 HI 생성 반응이 이루어지는 온도를 시뮬레이션 하였다.
이는, 경면(Base Coating Free) 방향성 전기강판용 소둔 분리제 조성물로서, 금속 산화물(MgO), 금속 요오드화물, 및 물(H2O)를 포함하는 조성물을 사용할 경우, 고온 소둔 로(furnace)의 기체 분위기에 따른 HI 생성 반응 온도가 어떠한지 예측하기 위한 것이다.
구체적으로, 상기 시뮬레이션은, 주어진 반응에 대한 열역학적 계산이 가능한 상용 FactSage 프로그램을 이용하여, 로(furnace) 내 압력을 1기압이라고 가정하고, 수소 및 질소의 혼합 기체 분위기 조성을 표 1과 같이 변화시키면서, 상기 화학 반응식 4로 표시되는 HI 생성 반응이 이루어지는 온도를 예측해보았다. 그 결과 역시 표 1에 기록하였다.
수소 ( atm ) 질소 ( atm ) 반응 온도 ( o C )
0.75 0.25 950.58
0.50 0.50 983.80
0.25 0.75 1044.75
비교예 1: 금속 염화물에 의한 HCl 생성 반응 온도 시뮬레이션
상기 화학 반응식 3(즉, FeCl2 + H2 → 2HCl + Fe)로 표시되는 HCl 생성 반응이 이루어지는 온도를 시뮬레이션 하였다.
이는, 실시예 1의 금속 요오드화물 대신, 금속 염화물을 사용할 경우 고온 소둔 로(furnace)의 기체 분위기에 따른 HCl 생성 반응 온도가 어떠한지 예측하기 위한 것이다.
구체적으로, 실시예 1과 동일한 프로그램을 사용하여, 로(furnace) 내 압력을 1기압이라고 가정하고, 수소 및 질소의 혼합 기체 분위기 조성을 표 2와 같이 변화시키면서, 상기 화학 반응식 3(즉, FeCl2 + H2 → 2HCl + Fe)로 표시되는 HCl 생성 반응이 이루어지는 온도를 예측해보았다. 그 결과 역시 표 2에 기록하였다.
수소 ( atm ) 질소 ( atm ) 반응 온도 ( o C )
0.75 0.25 871.55
0.50 0.50 903.07
0.25 0.75 961.40
평가예 1: 실시예 1 및 비교예 1의 대비
실시예 1 및 비교예 1 공통적으로, 로(furnace) 내 수소 및 질소의 조성에 따라, 화학 반응식 4(실시예 1의 경우) 및 화학 반응식 3(비교예 1의 경우)의 반응 온도가 달라지는 것으로 나타난다.
비교예 1의 결과로부터(표 2), 로(furnace) 내 수소 및 질소의 조성에 관계 없이, FeCl2의 기화 온도인 1025 ℃에 도달하기 이전에 이미 상기 화학 반응식 3의 반응이 일어남을 확인할 수 있다.
이는, 상기 화학 반응식 3에 따라 생성되는 HCl 에 의해, 약 962 ℃ 미만의 비교적 낮은 온도 범위에서 베이스 코팅이 탈락되는 것을 의미하며, 이러한 온도 범위는 2차 재결정이 개시되기 이전의 온도에 해당된다.
그에 반면, 실시예 1의 결과로부터(표 1), 로(furnace) 내 수소 및 질소의 조성에 관계 없이, 비교예 1보다 전반적으로 80 ℃ 가량 높은 온도 범위에서 상기 화학 반응식 4의 반응이 일어남을 확인할 수 있다.
특히, 실시예 1에서 수소: 질소의 부피 비율이 50:50일 경우에는, 비교예 1의 최고 반응 온도에 비하여 더 높은 반응 온도가 예상된다. 나아가, 수소:질소의 부피 비율이 0.25:0.75일 경우에는 약 1045 ℃에서 베이스 코팅이 박리될 수 있는 것으로 추론되며, 이는 강판 내 2차 재결정립의 개시 온도와 거의 유사한 온도에 해당된다.
이러한 결과 대비로부터, 강판 내 AlN, MnS 등 석출물은 금속 염화물보다 금속 요오드화물을 사용할 경우 상대적으로 높은 온도까지 안정적으로 존재할 수 있으며, 철손 특성이 우수한 2차 재결정을 유도하는데 더 유리함을 알 수 있다.
경면도 및 자성 특성의 평가
실시예 2: 금속 요오드화물에 의한 경면 방향성 전기강판의 제조
고온 소둔 공정에서 금속 산화물(MgO), 금속 요오드화물, 및 물(H2O)를 포함하는 조성물을 사용하여 경면 방향성 전기강판을 제조하고, 그 경면도 및 자성 특성을 확인하고자 하였다.
중량%로 C : 0.05 %, Si : 3.3 %, Mn : 0.01 %, Sn : 0.05 %, Al : 0.03 %, 및 N : 0.003 %를 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물로 이루어진 강 슬라브를 준비하였다.
상기 강 슬라브를 1200 ℃에서 가열한 다음, 열간 압연하여 2.3 ㎜ 두께의 열연판으로 제조하였다.
상기 열연판을 900 ℃에서 180초 동안 균열한 뒤, 열연판 소둔 후 냉각, 산세한 다음, 냉간 압연하여 0.23 ㎜ 두께의 냉연판으로 제조하였다.
상기 냉연판은 840 ℃, 습도 58, 수소:질소의 중량 비율이 50: 50인 혼합 기체 분위기에서 탈탄 소둔 및 질화처리를 동시에 실시하였다.
상기 탈탄 소둔된 강판의 표면에, 표 3에서 "발명재"로 표시된 각 금속 요오드화물이 포함된 소둔 분리제를 도포한 뒤, 500 ℃에서 10초간 건조하였다.
구체적으로, 상기 소둔 분리제는, 마그네슘 산화물(MgO) 100 중량부에 대해, 상기 금속 요오드화물 15 중량부를 물과 섞어 슬러리 형태로 제조한 것이다.
상기 소둔 분리제가 도포 및 건조된 강판에 대해, 650 ℃까지는 평균 50 ℃/h로 승온한 뒤, 650 ℃에서 1200 ℃까지는 수소:질소의 중량 비율이 50:50인 혼합 기체 분위기에서 평균 15 ℃/h로 승온하고, 1200 ℃에 도달한 이후로는 20 시간 동안 동일한 온도를 유지한 뒤 냉각하였다.
이를 통해, 경면 방향성 전기강판을 제조할 수 있었다.
비교예 2: 금속 염화물에 의한 경면 방향성 전기강판의 제조
고온 소둔 공정에서 실시예 2의 금속 요오드화물 대신 금속 염화물을 사용하여 경면 방향성 전기강판을 제조하고, 그 경면도 및 자성 특성을 확인하고자 하였다.
이를 위해, 표 3에서 "발명재"로 표시된 각 금속 요오드화물 대신 "비교재"로 표시된 첨가제(금속 염화물 또는 금속 요오드화물)을 사용했다는 점을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 경면 방향성 전기강판을 제조하였다.
평가예 2: 실시예 2 및 비교예 2의 대비
실시예 2 및 비교예 2에서 각각 최종적으로 수득된 방향성 전기강판은 표면 세정 후, 5 MPa의 장력을 인가하면서 830 ℃에서 10 초 동안 평탄화 소둔하였다.
이후, 각 방향성 전기강판에 대해 경면도, 자속 밀도, 및 철손을 평가하여, 그 결과를 표 3에 나타내었다.
구체적으로, 경면도는 표면의 광택도를 기준으로 평가하여, 광택도가 150 GU 이상인 경우에는 O로 표시하고, 30 GU 이하인 경우에는 X, 그 중간에 값을 갖는 경우에는 △로 표시하였다.
자속 밀도의 경우, Single Sheet 측정법을 이용하여 자기장의 세기가 800A/m 조건에서 평가하였으며, 철손의 경우, 1.7T에서 50Hz 조건으로 평가하였다.
첨가제 경면도
(광택도, GU ) 		자성 특성 비고
자속 밀도 (B8) 철손 (W17/50)
- X (5) 1.93 0.81 비교재
BiCl3 O (183) 1.92 0.82
BiI3 X (16) 1.92 0.85
MgI2 △ (72) 1.90 0.84
AgI2 O (176) 1.93 0.76 발명재
CoI2 O (200) 1.92 0.75
CuI O (200) 1.94 0.73
MoI2 O (181) 1.93 0.75
표 3에 따르면, 금속 요오드화물을 이루는 금속이 Ag, Co, Cu, 또는 Mo인 경우(즉, 발명재)에는 금속 염화물인 BiCl3보다 더 낮은 철손 값이 측정되었다. 한편, 금속 요오드화물을 이루는 금속이 Bi 또는 Mg인 경우에는 경면이 제대로 이루어지지 않았으며, 철손 값 역시 발명재에 비하여 높은 것을 알 수 있다.
이를 통해, 경면 방향성 전기강판의 자성 특성을 강화하기 위해서는, 금속 염화물이 아닌 금속 요오드화물이 마그네슘 산화물(MgO)과 함께 포함된 소둔 분리제를 사용하는 것이 좋고, 이 경우에도 금속 요오드화물을 이루는 금속은 Bi 또는 Mg가 아닌 Ag, Co, Cu, 또는 Mo일 필요가 있음을 추론할 수 있다.
자성 특성 및 보자력의 평가
실시예 3: 금속 요오드화물에 의한 경면 방향성 전기강판의 제조
고온 소둔 공정에서 금속 산화물(MgO), 금속 요오드화물, 및 물(H2O)를 포함하는 조성물을 사용하여 경면 방향성 전기강판을 제조하고, 그 자성 특성 및 보자력을 확인하고자 하였다.
중량%로 C : 0.06 %, Si : 3.2 %, Mn : 0.1 %, Sn : 0.05 %, Al : 0.04 %, 및 N : 0.004 %를 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물로 이루어진 강 슬라브를 준비하였다.
상기 강 슬라브를 1250 ℃에서 가열한 다음, 열간 압연하여 2.6 ㎜ 두께의 열연판으로 제조하였다.
상기 열연판을 930 ℃에서 150초 동안 균열한 뒤, 열연판 소둔 후 냉각, 산세한 다음, 냉간 압연하여 0.30 ㎜ 두께의 냉연판으로 제조하였다.
상기 냉연판은 820 ℃, 습도 55, 수소:질소의 중량 비율이 50: 50인 혼합 기체 분위기에서 탈탄 소둔 및 질화처리를 실시하였다.
상기 탈탄 소둔 및 질화처리된 강판의 표면에, 표 3에서 "발명재"로 표시된 각 금속 요오드화물이 포함된 소둔 분리제를 도포한 뒤, 450 ℃에서 12초간 건조하였다.
구체적으로, 상기 소둔 분리제는, 마그네슘 산화물(MgO) 100 중량부로 할 때, 금속 요오드화물 3 중량부를 24 중량부의 물과 섞어 슬러리 형태로 제조한 것이다.
상기 소둔 분리제가 도포 및 건조된 강판에 대해, 650 ℃까지는 평균 50 ℃/h로 승온한 뒤, 650 ℃에서 1200 ℃까지는 수소:질소의 중량 비율이 50:50인 혼합 기체 분위기에서 평균 10 ℃/h로 승온하고, 1200 ℃에 도달한 이후로는 20 시간 동안 동일한 온도를 유지한 뒤 냉각하였다.
이를 통해, 경면 방향성 전기강판을 제조할 수 있었다.
비교예 3: 금속 염화물에 의한 경면 방향성 전기강판의 제조
고온 소둔 공정에서 실시예 3의 금속 요오드화물 대신 금속 염화물을 사용하여 경면 방향성 전기강판을 제조하고, 그 자성 특성 및 보자력을 확인하고자 하였다.
이를 위해, 표 3에서 "발명재"로 표시된 각 금속 요오드화물 대신 "비교재"로 표시된 첨가제(금속 염화물 또는 금속 요오드화물)을 사용했다는 점을 제외하고, 실시예 3과 동일한 방법으로 경면 방향성 전기강판을 제조하였다.
평가예 3: 실시예 3 및 비교예 3의 대비
실시예 3 및 비교예 3에서 각각 최종적으로 수득된 방향성 전기강판은 표면 세정 후, 표면에 절연 피막을 코팅하지 않은 상태에서 자속 밀도, 철손, 표면 조도 및 보자력을 측정하여, 그 결과를 표 4에 나타내었다.
구체적으로, 자속 밀도의 경우, Single Sheet 측정법을 이용하여 자기장의 세기가 800A/m 조건에서 평가하였으며, 철손의 경우, 1.7T에서 50Hz 조건으로 평가하였다.
표면 조도의 경우, 조도계(모델명 Surftest-SJ-500)를 이용하여 측정하였으며, 보자력의 경우, 1.7T, 50Hz에서 측정하여, 각 경우에 대해 측정된 표면 조도 및 보자력의 곱을 표 4에 나타내었다.
첨가제 자성 특성 표면 조도 ( Ra , um) X 보자력 (A/m) 비고
종류 첨가량
( 중량부 , MgO 100 중량부 기준) 		자속 밀도 (B8) 철손
(W17/50)
BiCl 3 10 1.91 0.96 9.6 비교재
CuCl 2 10 1.90 0.98 11.2 비교재
AgI 2 3 1.90 0.98 10.9 비교재
AgI 2 5 1.91 0.92 8.8 발명재
AgI 2 11 1.91 0.89 7.9 발명재
AgI 2 15 1.92 0.86 6.2 발명재
AgI 2 20 1.92 0.88 6.8 발명재
CoI 2 5 1.92 0.92 6.5 발명재
CoI 2 12 1.93 0.93 7.8 발명재
CoI 2 15 1.93 0.87 7.1 발명재
CoI 2 20 1.92 0.88 6.3 발명재
CuI 5 1.91 0.89 6.2 발명재
CuI 12 1.92 0.87 5.2 발명재
CuI 15 1.93 0.84 4.4 발명재
CuI 20 1.93 0.90 5.7 발명재
CuI 24 1.91 0.97 10.2 비교재
MoI 2 3 1.90 0.99 10.8 비교재
MoI 2 5 1.90 0.91 8.4 발명재
MoI 2 12 1.92 0.88 6.5 발명재
MoI 2 15 1.92 0.87 6.0 발명재
MoI 2 20 1.91 0.88 6.9 발명재
MoI 2 24 1.89 0.99 11.2 비교재
표 4에 따르면, 금속 요오드화물의 함량이 마그네슘 산화물 100 중량부에 대해 5 중량부 미만 혹은 20 중량부 초과인 경우에는, 5 내지 20 중량부인 경우(즉, 발명재)에 비해 더 높은 철손 값이 측정되었다.
또한, 경면 방향성 전기강판의 표면 조도 및 보자력(1.7T, 50Hz 조건)의 곱은, 발명재의 경우 모두 9 이하인 반면, 비교재의 경우 모두 9 초과임 확인할 수 있다.
즉, 금속 염화물을 사용하거나, 금속 요오드화물의 함량이 마그네슘 산화물(MgO) 100 중량부에 대해 5 중량부 미만 혹은 20 중량부 초과인 경우에는, 발명재보다 보자력이 크며, 이력 손실이 크므로, 표면이 미려하지 못하고 자구의 이동을 방해하는 피닝 포인트(즉, 베이스 코팅)가 제거되지 못하였음을 의미한다.
이를 통해, 경면 방향성 전기강판의 베이스 코팅을 완전히 제거하여 자성 특성을 강화하기 위해서는, 금속 염화물이 아닌 금속 요오드화물이 마그네슘 산화물(MgO)과 함께 포함된 소둔 분리제를 사용하는 것이 좋고, 이 경우에도 마그네슘 산화물(MgO) 100 중량부에 대해 5 내지 20 중량부의 함량으로 제어할 필요가 있음을 추론할 수 있다.
또한 이러한 마그네슘 산화물(MgO) 100 중량부에 대해 금속요오드화물의 함량이 11 내지 20 중량부의 함량으로 제어할 때 가장 양호한 자기적 특성이 좋고 표면이 미려하다는 것을 알 수 있었다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 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.

Claims (18)

  1. 마그네슘 산화물 또는 마그네슘 수산화물;
    금속 요오드화물; 및
    용매;를 포함하되,
    상기 마그네슘 산화물 또는 마그네슘 수산화물 100 중량부에 대해, 상기 금속 요오드화물은 5 내지 20 중량부로 포함되고,
    경면 방향성 전기강판용인,
    방향성 전기강판용 소둔 분리제 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마그네슘 산화물 또는 마그네슘 수산화물 100 중량부에 대해, 상기 금속 요오드화물은 11 내지 20 중량부인 것인,
    방향성 전기강판용 소둔 분리제 조성물.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 금속 요오드화물을 이루는 금속은,
    Ag, Co. Cu, Mo, 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 어느 하나의 금속인 것인,
    방향성 전기강판용 소둔 분리제 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 마그네슘 산화물 또는 마그네슘 수산화물은,
    마그네슘 산화물(MgO)을 포함하는 것인,
    방향성 전기강판용 소둔 분리제 조성물.
  7. 강 슬라브를 준비하는 단계;
    상기 강 슬라브를 1,300℃ 이하에서 가열하는 단계;
    상기 가열된 강 슬라브를 열간 압연하여, 열연판을 제조하는 단계;
    상기 열연판을 1회의 냉간압연 또는 중간소둔을 포함하는 2회 이상의 냉간압연을 실시하여, 냉연판을 제조하는 단계;
    상기 냉연판을 탈탄 소둔 및 질화처리하는 단계;
    상기 탈탄 소둔 및 질화처리된 강판의 표면 상에, 소둔 분리제를 도포하는 단계;
    상기 소둔 분리제가 도포된 강판을 고온 소둔하는 단계; 및
    방향성 전기강판을 수득하는 단계;를 포함하며,
    상기 소둔 분리제는, 마그네슘 산화물 또는 마그네슘 수산화물, 금속 요오드화물, 및 용매를 포함하는 슬러리이되, 상기 마그네슘 산화물 또는 마그네슘 수산화물 100 중량부에 대해 상기 금속 요오드화물은 5 내지 20 중량부로 포함되고,
    상기 방향성 전기강판을 수득하는 단계;에서 수득되는 경면 방향성 전기강판이 수득되는 것인,
    방향성 전기강판의 제조 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 마그네슘 산화물 또는 마그네슘 수산화물 100 중량부에 대해, 상기 금속 요오드화물은 11 내지 20 중량부인 것인
    방향성 전기강판의 제조방법.
  11. 제7항 또는 제10항에 있어서,
    상기 금속 요오드화물을 이루는 금속은,
    Ag, Co. Cu, Mo, 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 어느 하나의 금속인 것인,
    방향성 전기강판의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 마그네슘 산화물 또는 마그네슘 수산화물은,
    마그네슘 산화물(MgO)을 포함하는 것인,
    방향성 전기강판의 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 소둔 분리제가 도포된 강판을 고온 소둔하는 단계;는,
    650 ℃로부터 1200 ℃에 도달할 때까지 0.1 내지 20 ℃/hr의 승온율로 가열하고,
    상기 1200 ℃에 도달한 이후, 1150 내지 1250 ℃의 온도 범위에서 20 시간 이상 유지하는 것인,
    방향성 전기강판의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 소둔 분리제가 도포된 강판을 고온 소둔하는 단계;는,
    질소에 대한 수소의 부피 비율이 15 내지 40 %인 혼합 기체 분위기에서 수행되고,
    1000 ℃ 이상의 온도 범위에 도달되면, 상기 소둔 분리제가 도포된 강판의 베이스 코팅(Base Coating)층이 박리되기 시작하는 것인,
    방향성 전기강판의 제조 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 소둔 분리제가 도포된 강판을 고온 소둔하는 단계;는,
    질소에 대한 수소의 부피 비율이 40 내지 75%인 혼합 기체 분위기에서 수행되고,
    950 ℃ 이상의 온도 범위에 도달되면, 상기 소둔 분리제가 도포된 강판의 베이스 코팅(Base Coating)층이 박리되기 시작하는 것인,
    방향성 전기강판의 제조 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 소둔 분리제가 도포된 강판을 고온 소둔하는 단계;에서,
    상기 고온 소둔된 강판의 표면 조도(surface roughness) 및 1.7T/50Hz에서의 보자력(coercive force)은,
    하기 식 1로 나타나는 관계를 만족하는 것인,
    방향성 전기강판의 제조 방법.
    [식 1] 3 ≤(표면 조도 (um) X 보자력 (A/m)) ≤ 9
  17. 제13항에 있어서,
    상기 소둔 분리제가 도포된 강판을 고온 소둔하는 단계;에서,
    상기 고온 소둔된 강판의 광택도는,
    150 GU 이상인 것인,
    방향성 전기강판의 제조 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 탈탄 소둔 및 질화처리된 강판의 표면 상에, 소둔 분리제를 도포하는 단계; 이후에,
    상기 소둔 분리제가 도포된 강판을 건조하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 소둔 분리제가 도포된 강판을 건조하는 단계;는,
    300 내지 700 ℃의 온도 범위에서 수행되는 것인,
    방향성 전기강판의 제조 방법.
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