KR101705235B1 - 무방향성 전기강판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 중량%로, Si: 2.5 내지 3.1%, Al: 0.1 내지 1.3%, Mn: 0.2 내지 1.5%, C: 0.008% 이하(0%를 포함하지 않는다), S: 0.005%이하(0%를 포함하지 않는다), N: 0.005%이하(0%를 포함하지 않는다), Ti:0.005% 이하(0%를 포함하지 않는다), Mo:0.010 내지 0.07%, P:0.001 내지 0.07%, Sn:0.001 내지 0.07%, 및 Sb:0.001 내지 0.07%를 포함하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1 및 식 2를 만족하고, 평균 결정립 직경이 70 내지 150㎛이다.
[식 1]
0.32≤([Al]+[Mn])/[Si]≤0.5
[식 2]
0.025 ≤ [Mo]+[P]+[Sn]+[Sb] ≤ 0.15
(단, 식 1 및 식 2에서 [Si], [Al], [Mn], [Mo], [P], [Sn] 및 [Sb]은 각각 Si, Al, Mn, Mo, P, Sn 및 Sb의 함량을 나타낸다.)

Description

무방향성 전기강판 및 그 제조방법{NON-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
무방향성 전기강판은 전기에너지를 기계적에너지로 변환시키는 기기에 주로 사용되는데, 그 과정에서 높은 효율을 발휘하기 위해 우수한 자기적 특성을 요구한다. 자기적 특성으로는 철손과 자속밀도가 있는데, 철손이 낮으면 에너지 변환과정에서 손실되는 에너지를 줄일 수 있고, 자속밀도가 높으면 동일한 전기에너지로 더 큰 동력을 생산할 수 있으므로, 무방향성 전기강판의 철손이 낮고 자속밀도가 높으면 모터의 에너지 효율을 증가시킬 수 있다. 일반적으로 무방향성 전기강판의 철손을 낮추기 위해 비저항을 증가시키는 원소를 첨가하거나, 강판을 얇은 두께로 압연하는 방법을 사용하고 있다.
무방향성 전기강판의 자기적 특성을 증가시키기 위해 통상적으로 사용되는 방법은 Si를 합금원소로 첨가하는 것이다. Si의 첨가를 통해 강의 고유저항이 증가하면 고주파 철손이 낮아지는 장점이 있으나, 자속밀도가 열위해지고 가공성이 저하되어 너무 많이 첨가하면 냉간압연이 곤란해진다. 특히 고주파 용도로 사용되는 전기강판은 두께를 얇게 만들수록 철손 저감 효과를 증대시킬 수 있는데, Si 첨가에 의한 가공성 저하는 박물 압연에 치명적인 문제가 된다.
Si 첨가에 따른 가공성 저하를 극복하기 위해 다른 비저항 증가 원소인 Al, Mn 등을 투입하기도 한다. 이들 원소의 첨가를 통해 철손은 감소시킬 수 있으나, 전체 합금량의 증가로 인해 자속밀도가 열화되고, 재료의 경도 증가와 가공성 열화로 인해 냉간압연이 곤란해지는 단점이 있다. 뿐만 아니라 Al과 Mn은 강판 내에 불가피하게 존재하는 불순물과 결합하여 질화물이나 황화물 등을 미세하게 석출시켜서 오히려 철손을 악화시키기도 한다. 이러한 이유로 무방향성 전기강판의 제강 단계에서 불순물을 극저로 관리하여, 자벽이동을 방해하는 미세석출물 생성을 억제함으로써 철손을 낮추는 방법을 사용하고 있다. 그러나 강의 고청정화를 통한 철손 개선 방법은 자속밀도 향상의 효과는 크지 않으며, 이는 오히려 제강 작업성 저하 및 비용 증가의 요인이 되는 단점이 있다.
무방향성 전기강판을 모터와 같은 회전기기의 철심으로 만들기 위해서는 일반적으로 펀칭가공을 통해 특정 형상으로 만든 후에 이를 적층하여 사용한다. 펀칭가공은 강판에 기계적인 응력을 가하게 되므로, 펀칭가공 후 절단부 부근에 잔류응력이 존재하게 되는데, 이는 철손 및 자속밀도를 열위하게 만드는 원인이 된다. 특히 가공에 의한 잔류응력은 자화가 주로 자벽이동에 의해 일어나게 되는 저자장 영역에서의 자기적 특성에 큰 영향을 미치게 된다. 이를 극복하기 위해 펀칭가공 이후 응력제거소둔 등의 추가 공정을 통해 자성 열화를 방지할 수 있으나, 추가적인 공정 비용이 투입되고 무방향성 전기강판의 코팅층이 변질되는 원인이 되기 때문에 더 나은 해결책이 요구된다.
배경기술 : 공개특허공보 제10-2014-0084895호
본 발명의 일 실시예는 펀칭가공에 의한 자성열화가 적은 무방향성 전기강판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예는 무방향성 전기강판의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 중량%로, Si: 2.5 내지 3.1%, Al: 0.1 내지 1.3%, Mn: 0.2 내지 1.5%, C: 0.008% 이하(0%를 포함하지 않는다), S: 0.005%이하(0%를 포함하지 않는다), N: 0.005%이하(0%를 포함하지 않는다), Ti:0.005% 이하(0%를 포함하지 않는다), Mo:0.001 내지 0.07%, P:0.001 내지 0.07%, Sn:0.001 내지 0.07%, 및 Sb:0.001 내지 0.07%를 포함하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1 및 식 2를 만족하고, 평균 결정립 직경이 70 내지 150㎛이다.
[식 1]
0.32≤([Al]+[Mn])/[Si]≤0.5
[식 2]
0.025 ≤ [Mo]+[P]+[Sn]+[Sb] ≤ 0.15
(단, 식 1 및 식 2에서 [Si], [Al], [Mn], [Mo], [P], [Sn] 및 [Sb]은 각각 Si, Al, Mn, Mo, P, Sn 및 Sb의 함량을 나타낸다.)
두께가 0.2 내지 0.65mm일 수 있다.
내부 단면 경도가 210HV 이하일 수 있다.
(단, 내부 단면 경도는 펀칭가공 절단부에서 5mm 이상 떨어진 지점의 단면에서 결정립계 및 개재물이 아닌 부위에 25gf의 하중으로 비커스 경도(HV 25gf)를 10회 반복 측정하여 얻어진 평균값을 의미한다.)
펀칭가공 절단부로부터 강판두께만큼 떨어진 지점의 단면 경도가 내부 단면 경도의 1.1배 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 제조방법은 중량%로, Si: 2.5 내지 3.1%, Al: 0.1 내지 1.3%, Mn: 0.2 내지 1.5%, C: 0.008% 이하(0%를 포함하지 않는다), S: 0.005%이하(0%를 포함하지 않는다), N: 0.005%이하(0%를 포함하지 않는다), Ti:0.005% 이하(0%를 포함하지 않는다), Mo:0.010 내지 0.07%, P:0.001 내지 0.07%, Sn:0.001 내지 0.07%, 및 Sb:0.001 내지 0.07%를 포함하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1 및 식 2를 만족하는 슬라브를 가열한 후 열간 압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 냉간 압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 및 냉연판을 875 내지 1125℃에서 60 내지 150초 동안, 평균 결정립 직경을 70 내지 150㎛로 재결정 소둔하는 단계를 포함한다.
[식 1]
0.32≤([Al]+[Mn])/[Si]≤0.5
[식 2]
0.025 ≤ [Mo]+[P]+[Sn]+[Sb] ≤ 0.15
(단, 식 1 및 식 2에서 [Si], [Al], [Mn], [Mo], [P], [Sn] 및 [Sb]은 각각 Si, Al, Mn, Mo, P, Sn 및 Sb의 함량을 나타낸다.)
열연판을 제조하는 단계에서, 슬라브를 1100 내지 1200℃로 가열할 수 있다.
열연판을 제조하는 단계에서, 마무리온도 800 내지 1000℃에서 열간 압연할 수 있다.
열연판을 제조하고 850 내지 1150℃ 온도에서 소둔하는 단계를 더 포함할 수 있다.
냉연판을 제조하는 단계에서, 0.2 내지 0.65mm 두께로 냉간 압연할 수 있다.
제조된 강판의 내부 단면 경도가 210HV 이하일 수 있다.
제조된 강판의 펀칭가공 절단부로부터 강판두께만큼 떨어진 지점의 단면 경도가 내부 단면 경도의 1.1배 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 펀칭가공에 의한 자성열화가 최소화 되어, 펀치가공 후에도 우수한 자성을 갖는다.
도 1은 펀칭가공 모식도를 나타낸다.
도 2는 단면경도 측정 방법의 모식도를 나타낸다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는”의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 특별히 언급하지 않는 한 %는 중량%를 의미하며, 1ppm 은 0.0001중량%이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
무방향성 전기강판을 모터와 같은 회전기기의 철심으로 만들기 위해서는 도 1에서와 같이 펀칭가공을 통해 특정 형상으로 만든 후에 이를 적층하여 사용하게 된다. 펀칭가공은 강판에 기계적인 응력을 가하게 되므로, 펀칭가공 후 절단부 부근에 잔류응력이 존재하게 되는데, 이는 철손 및 자속밀도를 열위하게 만드는 원인이 된다.
본 발명의 일 실시예에서는 무방향성 전기강판 내의 조성, 특히 Si 함량 대비 Al, Mn 첨가량, Mo, P, Sn, Sb의 합량을 최적 범위로 한정하고, 결정립의 크기를 한정함으로써, 내부 단면 경도를 최적값으로 제시하여, 내부 단면 경도 대비 펀칭가공 절단부 단면경도의 경화율이 낮아져서, 펀칭가공에 의한 자성열화가 적다. 이 때, 내부 단면 경도란 펀칭가공 절단부에서 5mm 이상 떨어진 지점의 단면에서 결정립계 및 개재물이 아닌 부위에 25gf의 하중으로 비커스 경도(HV 25gf)를 10회 반복 측정하여 얻어진 평균값을 의미한다. 펀칭가공 절단부 단면경도는 펀칭가공 절단부로부터 강판두께만큼 떨어진 지점의 단면 경도를 의미한다. 단면 경도의 측정 위치에 대해서 도 2에 나타내었다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 중량%로, Si: 2.5 내지 3.1%, Al: 0.1 내지 1.3%, Mn: 0.2 내지 1.5%, C: 0.008% 이하(0%를 포함하지 않는다), S: 0.005%이하(0%를 포함하지 않는다), N: 0.005%이하(0%를 포함하지 않는다), Ti:0.005% 이하(0%를 포함하지 않는다), Mo:0.010 내지 0.07%, P:0.001 내지 0.07%, Sn:0.001 내지 0.07%, 및 Sb:0.001 내지 0.07%를 포함하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.
먼저 무방향성 전기강판의 성분 한정의 이유부터 설명한다.
Si: 2.5 내지 3.1 중량%
규소(Si)는 재료의 비저항을 높여 철손을 낮추어주는 역할을 한다. Si를 너무 적게 첨가할 경우, 철손이 열위해질 수 있다. 또한 Si를 너무 많이 첨가할 경우 재료의 펀칭가공에 의한 절단부 경화율이 급격히 증가할 수 있다. 따라서 전술한 범위에서 Si를 첨가할 수 있다.
Al: 0.1 내지 1.3 중량%
알루미늄(Al)는 재료의 비저항을 높여 철손을 낮추며 질화물을 형성한다. Al을 너무 적게 첨가하면, 질화물이 미세하게 형성되어 자성을 열화시킬 수 잇다. Al을 너무 많이 첨가하면, 제강과 연속주조 등의 제조 공정상에 문제를 발생시켜 생산성을 크게 저하시킬 수 있다. 따라서 전술한 범위에서 Al을 첨가할 수 있다.
Mn: 0.2 내지 1.5 중량%
망간(Mn)은 재료의 비저항을 높여 철손을 개선하고 황화물을 형성시키는 역할을 한다. Mn을 너무 적게 첨가하면, MnS가 미세하게 석출되어 자성을 열화시킬 수 있다. Mn을 너무 많이 첨가하면, 자성에 불리한 {111}//ND 집합조직의 형성을 조장하여 자속밀도가 감소할 수 있다. 따라서 전술한 범위에서 Mn을 첨가할 수 있다.
C: 0.008 중량% 이하
탄소(C)는 자기시효를 일으키고 기타 불순물 원소와 결합하여 탄화물을 생성하여 자기적 특성을 저하시키므로 0.008 중량%이하, 보다 구체적으로는 0.005 중량% 이하로 제한하는 것이 좋다.
S: 0.005 중량% 이하
황(S)는 강 내에 불가피하게 존재하는 원소로 미세한 석출물인 MnS, CuS 등을 형성하여 자기적 특성을 악화시키기 때문에 0.005 중량% 이하, 보다 구체적으로는 0.003 중량% 이하로 제한하는 것이 좋다.
N: 0.005 중량% 이하
질소(N)은 모재 내부에 미세하고 긴 AlN 석출물을 형성할 뿐 아니라, 기타 불순물과 결합하여 미세한 질화물을 형성하여 결정립 성장을 억제하여 철손을 악화시키므로 0.005 중량% 이하, 보다 구체적으로는 0.003 중량% 이하로 제한하는 것이 좋다.
Ti:0.005 중량%
티타늄(Ti)은 탄화물 또는 질화물을 형성하여 철손을 악화시키고 자성에 바람직하지 않은 {111} 집합조직 발달을 촉진하므로 0.005 중량% 이하, 보다 구체적으로는 0.003 중량% 이하로 제한하는 것이 좋다.
Mo: 0.010 내지 0.07 중량%, P, Sn 및 Sb: 각각 0.001 내지 0.07 중량%
몰리브덴(Mo), 인(P), 주석(Sn), 안티몬(Sb)는 강판의 표면 및 결정립계에 편석하여, 소둔과정에서 발생하는 표면산화를 억제하고, {111}//ND 방위의 재결정을 억제하여 집합조직을 개선시키는 역할을 한다. 하나의 원소라도 적게 첨가되면 그 효과가 현저히 저하되며, 과량 첨가되면 결정립계 편석량 증가로 인해 결정립 성장이 억제되어 철손이 열화되고, 강의 인성이 저하되어 생산성이 저하되므로 바람직하지 않다. 특히 Mo, P, Sn, Sb의 합계가 0.025 내지 0.15 중량% 범위로 제한할 때, 표면산화 억제 및 집합조직 개선 효과가 극대화되어 자기적 특성이 현저하게 개선된다.
기타 불순물
전술한 원소 외에도 Nb, V, Mg, Cu 등의 불가피하게 혼입되는 불순물이 포함될 수 있다. 이들 원소는 미량이지만 강내 개재물 형성 등을 통한 자성 악화를 야기할 수 있으므로 Nb, V, Mg : 각각 0.005 중량% 이하, Cu : 0.025 중량% 이하로 관리되어야 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 하기 식 1 및 식 2를 만족한다.
[식 1]
0.32≤([Al]+[Mn])/[Si]≤0.5
[식 2]
0.025 ≤ [Mo]+[P]+[Sn]+[Sb] ≤ 0.15
(단, 식 1 및 식 2에서 [Si], [Al], [Mn], [Mo], [P], [Sn] 및 [Sb]은 각각 Si, Al, Mn, Mo, P, Sn 및 Sb의 함량을 나타낸다.)
식 1의 값이 0.32 미만인 경우 미세 석출물에 의해 펀칭가공에 의한 철손 열화가 증대될 수 있다. 식 1의 값이 0.5를 초과하게 되면 불순물 제어가 곤란해지고 강판의 경도가 높아지기 때문에 펀칭가공 절단부의 경화율이 급격히 증가게 된다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 평균 결정립 직경이 70 내지 150㎛일 수 있다. 전술한 범위에서 내부 단면 경도 대비 펀칭가공 절단부 단면경도의 경화율이 낮아지며, 펀칭가공에 의한 자성열화가 적어지게 된다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 내부 단면 경도가 210HV 이하일 수 있다. 또한, 펀칭가공 절단부로부터 강판두께만큼 떨어진 지점의 단면 경도가 내부 단면 경도의 1.1배 이하일 수 있다. 더욱 구체적으로 1.1 내지 1 배 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 두께가 0.2 내지 0.65mm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 제조방법은 중량%로, Si: 2.5 내지 3.1%, Al: 0.3 내지 1.3%, Mn: 0.2 내지 1.5%, C: 0.008% 이하(0%를 포함하지 않는다), S: 0.005%이하(0%를 포함하지 않는다), N: 0.005%이하(0%를 포함하지 않는다), Ti:0.005% 이하(0%를 포함하지 않는다), Mo:0.010 내지 0.07%, P:0.001 내지 0.07%, Sn:0.001 내지 0.07%, 및 Sb:0.001 내지 0.07%를 포함하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1 및 식 2를 만족하는 슬라브를 가열한 후 열간 압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 냉간 압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 및 냉연판을 재결정 소둔하는 단계를 포함한다.
[식 1]
0.32≤([Al]+[Mn])/[Si]≤0.5
[식 2]
0.025 ≤ [Mo]+[P]+[Sn]+[Sb] ≤ 0.15
(단, 식 1 및 식 2에서 [Si], [Al], [Mn], [Mo], [P], [Sn] 및 [Sb]은 각각 Si, Al, Mn, Mo, P, Sn 및 Sb의 함량을 나타낸다.)
먼저 슬라브를 가열한 후 열간 압연하여 열연판을 제조한다. 각 조성의 첨가 비율을 한정한 이유는 전술한 무방향성 전기강판의 조성 한정 이유와 동일하다. 후술할 열간 압연, 열연판 소둔, 냉간 압연, 재결정 소둔 등의 과정에서 슬라브의 조성은 실질적으로 변동되지 아니하므로, 슬라브의 조성과 무방향성 전기강판의 조성이 실질적으로 동일하다.
슬라브를 가열로에 장입하여 1100 내지 1200℃로 가열 한다. 1200℃를 초과하는 온도에서 가열시 석출물이 재용해되어 열간압연 이후 미세하게 석출될 수 있다.
가열된 슬라브는 2 내지 2.3mm로 열간 압연하여 열연판으로 제조된다. 열언판을 제조하는 단계에서 마무리온도는 800 내지 1000℃ 일 수 있다.
열간압연 된 열연판은 850 내지 1150℃의 온도에서 열연판 소둔한다. 열연판 소둔 온도가 850℃ 미만이면 조직이 성장하지 않거나 미세하게 성장하여 자속밀도의 상승 효과가 적으며, 소둔온도가 1150℃를 초과하면 자기특성이 오히려 열화되고, 판형상의 변형으로 인해 압연작업성이 나빠질 수 있으므로, 그 온도범위는 875 내지 1125℃로 제한한다. 보다 바람직한 열연판의 소둔온도는 900 내지 1100℃이다. 열연판 소둔은 필요에 따라 자성에 유리한 방위를 증가시키기 위하여 수행되는 것이며, 생략도 가능하다. 열연판 소둔 후 평균 결정립 직경은 120㎛ 이상이 바람직하다.
열연판 소둔 후, 열연판을 산세하고 소정의 판두께가 되도록 냉간 압연한다. 열연판 두께에 따라 다르게 적용될 수 있으나, 약 70 내지 95%의 압하율을 적용하여 최종두께가 0.2 내지 0.65mm가 되도록 냉간 압연 할 수 있다.
최종 냉간압연된 냉연판은 평균 결정립 직경이 70 내지 150㎛이 되도록 최종 재결정 소둔을 실시한다. 최종 재결정 소둔 온도가 너무 낮으면 재결정이 충분히 발생하지 못하고, 최종 재결정 소둔 온도가 너무 높으면 결정립의 급격한 성장이 발생하여 자속밀도와 고주파 철손이 열위해지게 되므로, 850 내지 1150℃의 온도에서 60 내지 150초 동안 시행함이 바람직하다.
재결정 소둔판은 절연 코팅 처리를 하여 고객사로 출하된다. 절연 코팅은 유기질, 무기질 또는 유무기 복합 코팅 처리를 할 수 있으며, 기타 절연이 가능한 코팅제를 사용할 수 있다. 고객사는 본 강판을 그대로 사용할 수 있으며, 필요에 따라 응력제거소둔을 시행 후 사용할 수 있다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 그러나 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
하기 표 1과 같이 조성되는 슬라브를 1100℃에서 가열하고, 870℃의 마무리온도로 열간압연하여 2.3mm의 두께의 열연판을 제조하였다. 열연판은 1060℃에서 100초간 소둔하고, 산세한 다음 0.35mm 두께로 냉간 압연하고, A1~A7은 990℃에서 100초간, B1~B7은 각각 800, 850, 950, 1000, 1050, 1100℃에서 90초간 최종 재결정 소둔을 하였다. 각 시편에 대한 ([Al]+[Mn])/[Si] 값, [Mo]+[P]+[Sn]+[Sb]값, 평균 결정립경, [P]+[Sn]+[Sb] 값, 경도, 자속밀도 (B1, B50) 및 철손 (W15/50) 을 하기 표 2에 정리하였다.
자속밀도, 철손 등의 자기적 특성은 각각의 시편에 대해 305mm × 30mm 크기로 압연방향 8매, 압연수직방향 8매의 시편을 절단하여 Epstein tester로 측정하였다. Epstein 시편은 펀칭가공과 와이어 방전가공의 두 가지 방법으로 제작하였는데, 가공방법에 따른 측정값 차이가 극명한 B1, W15/50값에 대해 각각 B1 (펀칭), B1 (방전), W15/50 (펀칭), W15/50 (방전)으로 표기하였고, 가공방법에 따른 측정값 차이가 미미한 B50값은 와이어 방전가공으로 측정한 값만을 나타내었다.
와이어 방전가공과 펀칭가공 시편의 자기적 특성 차이를 관찰하면, 가공에 의한 자성열화 정도를 가늠할 수 있다. 이 때, B1은 100A/m의 자기장에서 유도되는 자속밀도이고, B50은 5000A/m의 자기장에서 유도되는 자속밀도이며, W15/50은 50Hz의 주파수로 1.5T의 자속밀도를 유기하였을 때의 철손이고, W10/400은 400Hz의 주파수로 1.0T의 자속밀도를 유기하였을 때의 철손을 의미한다. 결정립경은 시편 단면을 연마하고 에칭하여, 광학현미경으로 4000개 이상의 결정립이 포함되는 면적을 측정한 후, (측정면적÷결정립수)^0.5의 식에 따라 계산한 값을 나타내었다. 경도는 시편 단면을 연마하고, 비커스 경도 측정법에 따라 25gf의 하중으로 절단부에서 5mm 이상 떨어진 지점을 10회 반복 측정한 평균값을 나타내었다.
시편번호 Si
(%)		 Al
(%)		 Mn
(%)		 P
(%)		 Sn
(%)		 Sb
(%)		 Mo
(%)		 C
(%)		 S
(%)		 N
(%)		 Ti
(%)
A1 3.00 0.15 0.50 0.030 0.030 0.030 0.010 0.0027 0.0021 0.0023 0.0036
A2 3.00 0.15 0.90 0.030 0.030 0.030 0.010 0.0030 0.0023 0.0019 0.0034
A3 3.00 0.25 0.50 0.030 0.030 0.030 0.010 0.0021 0.0031 0.0034 0.0011
A4 3.00 0.25 0.80 0.030 0.030 0.030 0.010 0.0028 0.0023 0.0032 0.0012
A5 3.00 0.25 1.40 0.030 0.030 0.030 0.010 0.0025 0.0019 0.0017 0.0024
A6 3.00 0.35 0.80 0.030 0.030 0.030 0.010 0.0024 0.0034 0.0017 0.0021
A7 3.00 0.35 1.30 0.030 0.030 0.030 0.010 0.0032 0.0014 0.0029 0.0023
B1 2.75 0.80 0.35 0.010 0.050 0.020 0.020 0.0031 0.0023 0.0014 0.0019
B2 2.75 0.80 0.35 0.010 0.050 0.020 0.020 0.0029 0.0026 0.0032 0.0014
B3 2.75 0.80 0.35 0.010 0.050 0.020 0.020 0.0029 0.0019 0.0017 0.0032
B4 2.75 0.80 0.35 0.010 0.050 0.020 0.020 0.0021 0.0023 0.0029 0.0021
B5 2.75 0.80 0.35 0.010 0.050 0.020 0.020 0.0027 0.0019 0.0014 0.0017
B6 2.75 0.80 0.35 0.010 0.050 0.020 0.020 0.0033 0.0034 0.0014 0.0029
B7 2.75 0.80 0.35 0.010 0.050 0.020 0.020 0.0023 0.0011 0.0023 0.0014
시편번호 ([Al]+[Mn])/[Si] [Mo]+[P]+[Sb]+[Sn] 결정립경
(μm)		 경도
(HV)		 B1
(펀칭)
(T)		 B1
(방전)
(T)		 B50
(T)		 W15/50
(펀칭)
(W/kg)		 W15/50
(방전)
(W/kg)		 비고
A1 0.22 0.1 130 203 1.02 1.17 1.69 2.23 2.03 비교예
A2 0.35 0.1 121 205 1.17 1.17 1.69 2.02 2.02 발명예
A3 0.25 0.1 129 204 1.01 1.18 1.69 2.21 2.02 비교예
A4 0.35 0.1 124 204 1.19 1.19 1.69 2.03 2.02 발명예
A5 0.55 0.1 108 217 1.03 1.18 1.69 2.20 2.01 비교예
A6 0.38 0.1 132 206 1.17 1.17 1.69 2.01 2.01 발명예
A7 0.55 0.1 105 219 1.02 1.19 1.69 2.24 2.03 비교예
B1 0.42 0.1 56 208 1.13 1.18 1.69 2.16 2.02 비교예
B2 0.42 0.1 62 208 1.12 1.18 1.69 2.17 2.04 비교예
B3 0.42 0.1 87 206 1.18 1.18 1.69 2.06 2.04 발명예
B4 0.42 0.1 114 204 1.18 1.18 1.69 2.01 2.01 발명예
B5 0.42 0.1 139 204 1.17 1.17 1.69 2.01 1.99 발명예
B6 0.42 0.1 162 203 1.04 1.17 1.68 2.19 2.01 비교예
B7 0.42 0.1 171 203 1.03 1.17 1.68 2.21 2.01 비교예
성분 및 결정립경이 본 발명의 범위에 해당하는 A2, A4, A6, B3, B4, B5는 모든 자기적 특성이 우수하였으며, 가공방법에 따른 자기적 특성 차이가 미미하였다. 반면 ([Al]+[Mn])/[Si] 값이 본 발명의 범위에 미달하는 A1, A3, A5, A7은 펀칭가공 시 B1 및 W15/50이 급격히 열화되었다. 결정립경이 본 발명의 범위에 미달하는 B1, B2와 본 발명의 범위를 초과하는 B6, B7 또한 와이어 방전가공에 비해 펀칭가공시 B1과 W15/50의 열화가 극심하게 나타났다.
실시예 2
하기 표 3과 같이 조성되는 슬라브를 제조하였다. C1~C7은 Mo, P, Sn, Sb 함량을 고정하고 Si, Al, Mn 함량을 변화시켰으며, D1~D7은 Si, Al, Mn 함량을 고정하고 Mo, P, Sn, Sb 함량을 변화시켰다. 슬라브를 1130℃에서 가열하고, 870℃의 마무리온도로 열간압연하여 2.0mm의 두께의 열연판을 제조하였다. 열연판은 1030℃에서 100초간 소둔하고, 산세한 다음 0.35mm 두께로 냉간 압연하고, 990℃에서 70 내지 130초간 최종 재결정 소둔을 하여 평균 결정립경 120 내지 130㎛이 되도록 하였다.
각 시편에 ([Al]+[Mn])/[Si] 값, [Mo]+[P]+[Sn]+[Sb] 값, 절단부 단면경도, 내부 단면경도, 절단부 경화율, 자속밀도 (B50) 및 W15/50(펀칭, 방전)을 하기 표 4에 정리하였다.
절단부 단면경도는 절단부에서 시편의 두께인 0.35mm (350㎛) 만큼 떨어진 지점에서 25gf의 하중으로 비커스 경도를 10회 반복 측정한 평균값이며, 내부 단면경도는 절단부에서 5mm만큼 떨어진 지점에서 25gf의 하중으로 비커스 경도를 10회 반복 측정한 평균값이다. 절단부 경화율은 절단부 단면경도를 내부 단면경도로 나눈 값을 의미한다.
시편번호 Si
(%)		 Al
(%)		 Mn
(%)		 P
(%)		 Sn
(%)		 Sb
(%)		 Mo
(%)		 C
(%)		 S
(%)		 N
(%)		 Ti
(%)
C1 3.25 1.10 0.10 0.015 0.040 0.030 0.010 0.0028 0.0023 0.0019 0.0034
C2 2.30 0.15 0.85 0.015 0.040 0.030 0.010 0.0025 0.0017 0.0034 0.0011
C3 3.00 0.10 1.60 0.015 0.040 0.030 0.010 0.0032 0.0019 0.0023 0.0017
C4 3.00 1.45 0.30 0.015 0.040 0.030 0.010 0.0031 0.0014 0.0012 0.0029
C5 3.00 0.45 0.90 0.015 0.040 0.030 0.010 0.0027 0.0023 0.0024 0.0032
C6 2.90 0.85 0.35 0.015 0.040 0.030 0.010 0.0028 0.0019 0.0034 0.0017
C7 2.90 0.70 0.55 0.015 0.040 0.030 0.010 0.0025 0.0019 0.0014 0.0029
D1 2.80 0.85 0.35 0.085 0.005 0.005 0.005 0.0030 0.0017 0.0021 0.0034
D2 2.80 0.85 0.35 0.010 0.005 0.090 0.015 0.0021 0.0029 0.0032 0.0023
D3 2.80 0.85 0.35 0.020 0.080 0.010 0.100 0.0025 0.0019 0.0021 0.0026
D4 2.80 0.85 0.35 0.005 0.005 0.005 0.005 0.0024 0.0017 0.0017 0.0019
D5 2.80 0.85 0.35 0.050 0.030 0.025 0.020 0.0029 0.0019 0.0029 0.0021
D6 2.80 0.85 0.35 0.020 0.020 0.030 0.010 0.0021 0.0019 0.0017 0.0029
D7 2.80 0.85 0.35 0.010 0.010 0.010 0.010 0.0024 0.0034 0.0029 0.0014
시편번호 ([Al]+[Mn])/[Si] [Mo]+[P]+[Sn]+[Sb] 절단부
단면경도
(HV)		 내부
단면경도
(HV)		 절단부
경화율
(%)		 B50
(T)		 W15/50
(펀칭)
(W/kg)		 W15/50
(방전)
(W/kg)		 비고
C1 0.37 0.095 249 215 116 1.66 2.19 2.00 비교예
C2 0.43 0.095 211 181 117 1.69 2.89 2.71 비교예
C3 0.57 0.095 248 209 119 1.65 2.20 1.99 비교예
C4 0.58 0.095 243 212 115 1.65 2.21 1.98 비교예
C5 0.45 0.095 222 207 107 1.68 2.05 2.00 발명예
C6 0.41 0.095 215 205 105 1.68 2.07 2.02 발명예
C7 0.43 0.095 212 205 103 1.68 2.06 2.01 발명예
D1 0.43 0.100 245 206 119 1.69 2.25 2.01 비교예
D2 0.43 0.120 240 204 118 1.69 2.22 2.02 비교예
D3 0.43 0.210 241 203 119 1.69 2.25 2.01 비교예
D4 0.43 0.020 241 204 118 1.69 2.24 2.00 비교예
D5 0.43 0.125 213 206 103 1.69 2.04 2.01 발명예
D6 0.43 0.080 215 205 105 1.69 2.03 2.00 발명예
D7 0.43 0.040 215 204 105 1.69 2.05 2.01 발명예
표 4에 나타나듯이 본 발명의 범위에 해당하는 C5, C6, C7, D5, D6, D7은 절단부 경화율이 110% 이하로 펀칭가공에 의한 자성 열화가 미미하여 W15/50 (펀칭)이 W15/50 (방전)에 비해 크게 열위하지 않은 것을 알 수 있었다. 반면 Si, Al 또는 Mn의 함량이 본 발명의 범위를 벗어나는 C1, C2, C3, C4는 절단부 경화율이 110% 이상으로 본 발명의 범위를 초과하였으며, 그 영향으로 W15/50 (펀칭)이 W15/50 (방전)에 비해 크게 열화되었다. 또한 Mo, P, Sn 또는 Sb의 함량 및 [Mo]+[P]+[Sn]+[Sb] 함량이 본 발명의 범위를 벗어나는 D1, D2, D3, D4 역시 절단부 경화율이 110% 이상으로 본 발명의 범위를 초과하여 W15/50 (펀칭)이 W15/50 (방전)에 비해 크게 열화되었다.
본 발명은 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 (11)

  1. 중량%로, Si: 2.5 내지 3.1%, Al: 0.1 내지 1.3%, Mn: 0.2 내지 1.5%, C: 0.008% 이하(0%를 포함하지 않는다), S: 0.005%이하(0%를 포함하지 않는다), N: 0.005%이하(0%를 포함하지 않는다), Ti:0.005% 이하(0%를 포함하지 않는다), Mo:0.010 내지 0.07%, P:0.001 내지 0.07%, Sn:0.001 내지 0.07%, 및 Sb:0.001 내지 0.07%를 포함하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1 및 식 2를 만족하고, 평균 결정립 직경이 70 내지 150㎛인 무방향성 전기강판.
    [식 1]
    0.32≤([Al]+[Mn])/[Si]≤0.5
    [식 2]
    0.025 ≤ [Mo]+[P]+[Sn]+[Sb] ≤ 0.15
    (단, 식 1 및 식 2에서 [Si], [Al], [Mn], [Mo], [P], [Sn] 및 [Sb]은 각각 Si, Al, Mn, Mo, P, Sn 및 Sb의 함량을 나타낸다.)
  2. 제1항에 있어서,
    두께가 0.2 내지 0.65mm인 무방향성 전기강판.
  3. 제1항에 있어서,
    내부 단면 경도가 210HV 이하인 무방향성 전기강판.
    (단, 내부 단면 경도는 펀칭가공 절단부에서 5mm 이상 떨어진 지점의 단면에서 결정립계 및 개재물이 아닌 부위에 25gf의 하중으로 비커스 경도(HV 25gf)를 10회 반복 측정하여 얻어진 평균값을 의미한다.)
  4. 제3항에 있어서,
    펀칭가공 절단부로부터 강판두께만큼 떨어진 지점의 단면 경도가 상기 내부 단면 경도의 1.1배 이하인 무방향성 전기강판.
  5. 중량%로, Si: 2.5 내지 3.1%, Al: 0.1 내지 1.3%, Mn: 0.2 내지 1.5%, C: 0.008% 이하(0%를 포함하지 않는다), S: 0.005%이하(0%를 포함하지 않는다), N: 0.005%이하(0%를 포함하지 않는다), Ti:0.005% 이하(0%를 포함하지 않는다), Mo:0.010 내지 0.07%, P:0.001 내지 0.07%, Sn:0.001 내지 0.07%, 및 Sb:0.001 내지 0.07%를 포함하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1 및 식 2를 만족하는 슬라브를 가열한 후 열간 압연하여 열연판을 제조하는 단계;
    상기 열연판을 냉간 압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 및
    상기 냉연판을 875 내지 1125℃에서 60 내지 150초 동안 재결정 소둔하는 단계를 포함하는 무방향성 전기강판의 제조 방법.
    [식 1]
    0.32≤([Al]+[Mn])/[Si]≤0.5
    [식 2]
    0.025 ≤ [Mo]+[P]+[Sn]+[Sb] ≤ 0.15
    (단, 식 1 및 식 2에서 [Si], [Al], [Mn], [Mo], [P], [Sn] 및 [Sb]은 각각 Si, Al, Mn, Mo, P, Sn 및 Sb의 함량을 나타낸다.)
  6. 제5항에 있어서,
    상기 열연판을 제조하는 단계에서, 상기 슬라브를 1100 내지 1200℃로 가열하는 무방향성 전기강판의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 열연판을 제조하는 단계에서, 마무리온도 800 내지 1000℃에서 열간 압연하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
  8. 제5항에 있어서,
    열연판을 제조하고 850 내지 1150℃ 온도에서 소둔하는 단계를 더 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 냉연판을 제조하는 단계에서, 0.20 내지 0.65mm 두께로 냉간 압연하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
  10. 제5항에 있어서,
    제조된 강판의 내부 단면 경도가 210HV 이하인 무방향성 전기강판의 제조방법.
    (단, 내부 단면 경도는 펀칭가공 절단부에서 5mm 이상 떨어진 지점의 단면에서 결정립계 및 개재물이 아닌 부위에 25gf의 하중으로 비커스 경도(HV 25gf)를 10회 반복 측정하여 얻어진 평균값을 의미한다.)
  11. 제10항에 있어서,
    제조된 강판의 펀칭가공 절단부로부터 강판두께만큼 떨어진 지점의 단면 경도가 상기 내부 단면 경도의 1.1배 이하인 무방향성 전기강판의 제조방법.
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