KR101728827B1

KR101728827B1 - 무방향성 전기강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101728827B1
Application number: KR1020150186233A
Authority: KR
Inventors: 안영현
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2015-12-24
Filing date: 2015-12-24
Publication date: 2017-04-20

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 중량%로, C: 0.005% 이하(0%를 제외함), Si: 1 내지 4%, Mn: 0.1 내지 1%, P: 0.01 내지 0.1%, S: 0.001 내지 0.005%, Al: 0.1 내지 0.6%, N:0.005%이하(0%를 제외함), Ti: 0.005%이하(0%를 제외함), Sn 및 Sb를 각각 단독 또는 그 합량으로 0.02 내지 0.2%를 포함하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1 내지 식 3을 만족하고, 평균 결정립 입경이 30 내지 150㎛이다.
[식 1]
0.05≤[P]+[Sn]+[Sb]≤0.15
[식 2]
0.5≤[P]/([Sn]+[Sb])≤2
[식 3]
13≤(V_{111}+ V_{112})/([최대 강도값])*100≤30
(단, 식 1 내지 식 3에서 [P], [Sn], [Sb]은 각각 P, Sn, Sb의 함량(중량%)을 나타내고,
V_{111} 및 V_{112}는 판 두께의 3/4t 부분의 집합조직 분석시, 방위 분포 함수 이미지(ODF image, φ2=45 degree section)에서 {111} 및 {112}의 집합조직 분율을 나타내고, [최대 강도값]은 방위 분포 함수 이미지(ODF image, φ2=45 degree section)에서 최대 강도값을 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 모터, 발전기 등의 회전 기기에서 철심용 재료로 사용되는 중요한 소재이다. 모터나 발전기등은 전기적 에너지를 기계적 에너지로 또는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 바꾸어 주는 역할을 하는데, 그 주 재료로 사용되는 전기강판의 자기적 특성은 에너지 효율을 결정하는 매우 중요한 요소라고 할 수 있다. 무방향성 전기강판의 대표적인 자기적 특성으로는 철손과 자속밀도를 들 수 있는데, 철손은 낮을수록 손실되는 에너지가 적으므로 낮을수록 좋고 자속밀도는 높을수록 똑같은 에너지로 더 큰 자기장을 유도할 수 있으며 같은 자속밀도를 얻기 위해서는 적은 전류를 인가해도 되기 때문에 동손도 감소시킬 수 있어서 자속밀도는 높을수록 좋다.

철손은 무방향성 전기강판에 첨가되는 주요 합금원소인 Si, Al, Mn등의 첨가량을 증가시킴으로써 효율적으로 감소시킬 수 있다. Si, Al, Mn등은 비저항이 큰 합금 원소로 첨가 시 철손 개선 효과가 크기 때문에 첨가되지만 반대로 포화 자속밀도를 감소시키기 때문에 자속밀도의 감소를 피할 수 없다는 문제를 가지고 있으며 이에 따라 철손이 낮은 제품은 자속밀도도 낮은 특성을 가지게 된다.

따라서 철손은 낮고 자속밀도가 높은 자성이 우수한 무방향성 전기강판을 개발하기 위하여 REM등 특수 첨가원소를 활용하여 집합조직을 개선하여 자기적 성질을 향상시키거나 2회 압연 2회 소둔 등 추가적인 제조 공정을 도입하는 기술 등이 사용되고 있다. 그러나 이러한 기술들은 모두 제조 원가의 상승을 야기하고 생산성을 떨어뜨림으로써 대량 생산의 어려움이 따르기 때문에 제조 원가는 크게 상승시키지 않으면서 자성을 향상시킬 수 있는 기술이 필요하다고 할 수 있다.

고자속밀도의 무방향성 전기강판을 개발하기 위한 방법으로 열간압연을 A3이상의 온도에서 행하며 열간압연 후 냉각 시 A3온도로부터 200℃까지의 냉각속도를 50℃/s, 보다 나은 자성을 위해서는 200℃/s이상으로 한 후 열연판 소둔, 냉간압연, 냉연판 소둔하는 방법을 제시하였다. 제시된 냉각속도를 제어하기 위해서는 추가 설비가 필요하여 원가 상승이 야기된다는 단점이 있다.

또한, 집합조직 향상을 통한 자성 개선을 위하여 강중의 산화물계 개재물 안의 MnO와 SiO₂의 조성 중량비(MnO/SiO₂)를 조절하며 열간압연 시 마무리압연을 강철과 롤 사이의 마찰계수가 0.2이하이면서 마무리 압연 온도가 700℃이상의 페라이트 단상영역에서 실시 후 열연판 소둔, 냉간압연, 냉연판 소둔 하는 방법을 제시하였는데 이 때, 열연판 두께를 1.0mm이하로 제어하여야 하기 때문에 생산성이 떨어져 상업적인 생산이 어렵다.

또한, 열간압연, 열연판 소둔, 냉간압연, 냉연판 소둔의 공정에 추가로 압하율 3 내지 10%로 skin pass 압연을 하고 다시 소둔하는 공정을 제시하였다. 이 역시 추가 공정으로 인한 원가의 상승 문제를 가지고 있다.

또한, 열연판으로 중간 소둔을 포함하는 2회압연 2회 소둔하는 방법을 제시하였으나 생산성이 떨어져 제조 비용이 증가하게 된다. 마찬가지로 Sn을 첨가하고 냉간압연 시 중간소둔을 포함하여 2회 압연하는 방법을 제시하였는데 이 역시 제조 비용의 증가가 발생하는 단점이 있다.
배경기술 1: 공개특허공보 제10-2014-0133681호
배경기술 2: 일본 공개특허공보 특개2005-240095호

본 발명의 일 실시예는 강의 첨가성분 중 Si, Mn, Al, P, Sn, Sb의 함량을 정밀히 제어하여 자성이 우수하고 동시에 생산성이 높은 무방향성 전기강판을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 실시예는 무방향성 전기강판의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 중량%로, C: 0.005% 이하(0%를 제외함), Si: 1 내지 4%, Mn: 0.1 내지 1%, P: 0.01 내지 0.1%, S: 0.001 내지 0.005%, Al: 0.1 내지 0.6%, N: 0.005%이하(0%를 제외함), Ti: 0.005%이하(0%를 제외함), Sn 및 Sb를 각각 단독 또는 그 합량으로 0.02 내지 0.2%를 포함하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1 내지 식 3을 만족하고, 평균 결정립 입경이 30 내지 150㎛이다.

[식 1]

0.05≤[P]+[Sn]+[Sb]≤0.15

[식 2]

0.5≤[P]/([Sn]+[Sb])≤2

[식 3]

13≤(V_{111}+ V_{112})/([최대 강도값])*100≤30

(단, 식 1 내지 식 3에서 [P], [Sn], [Sb]은 각각 P, Sn, Sb의 함량(중량%)을 나타내고,

V_{111} 및 V_{112}는 판 두께의 3/4t 부분의 집합조직 분석시, 방위 분포 함수 이미지(ODF image, φ2=45 degree section)에서 {111} 및 {112}의 집합조직 분율을 나타내고, [최대 강도값]은 방위 분포 함수 이미지(ODF image, φ2=45 degree section)에서 최대 강도값을 나타낸다.)

B1/B50 ≥ 0.45일 수 있다.

(상기 B1과 B50은 각각, 100A/m, 5000A/m의 전류가 인가되었을 때, 강판에서 유도되는 자속밀도의 값을 나타낸다.)

Cu, Ni 및 Cr을 각각 0.05 중량% 이하(0중량%를 제외함)로 더 포함할 수 있다.

Zr, Mo 및 V를 각각 0.01중량% 이하(0중량%를 제외함)로 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 제조방법은 중량%로, C: 0.005% 이하(0%를 제외함), Si: 1 내지 4%, Mn: 0.1 내지 1%, P: 0.01 내지 0.1%, S: 0.001 내지 0.005%, Al: 0.1 내지 0.6%, N:0.005%이하(0%를 제외함), Ti: 0.005%이하(0%를 제외함), Sn 및 Sb를 각각 단독 또는 그 합량으로 0.02 내지 0.2%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 900 내지 1100℃로 재결정 소둔하는 단계를 포함하고, 재결정 소둔하는 단계에서 소둔로 출측의 장력이 0.5 내지 1.5kg/mm²이다.

[식 1]

0.05≤[P]+[Sn]+[Sb]≤0.15

[식 2]

0.5≤[P]/([Sn]+[Sb])≤2

(단, 식 1 및 식 2에서 [P], [Sn], [Sb]은 각각 P, Sn, Sb의 함량(중량%)을 나타낸다.)

열연판을 제조하는 단계에서, 슬라브를 1100 내지 1250℃로 가열

열연판을 제조하는 단계 이후, 열연판을 500 내지 750℃에서 권취하는 단계를 더 포함할 수 있다.

권취하는 단계 이후, 900 내지 1150℃에서 열연판 소둔하는 단계를 더 포함할 수 있다.

냉연판을 제조하는 단계에서, 압하율은 50 내지 95%가 될 수 있다.

제조된 강판은 하기 식 3을 만족할 수 있다.

[식 3]

13≤(V_{111}+ V_{112})/([최대 강도값])*100≤30

(단, 식 3에서, V_{111} 및 V_{112}는 판 두께의 3/4t 부분의 집합조직 분석시, 방위 분포 함수 이미지(ODF image, φ2=45 degree section)에서 {111} 및 {112}의 집합조직 분율을 나타내고, [최대 강도값]은 방위 분포 함수 이미지(ODF image, φ2=45 degree section)에서 최대 강도값을 나타낸다.)

제조된 강판은 B1/B50 ≥ 0.45일 수 있다.

제조된 강판은 평균 결정립 입경이 30 내지 150㎛일 수 있다.

슬라브는 Cu, Ni 및 Cr을 각각 0.05 중량% 이하(0중량%를 제외함)로 더 포함할 수 있다.

슬라브는 Zr, Mo 및 V를 각각 0.01중량% 이하(0중량%를 제외함)로 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 자기적 특성이 우수하면서 동시에 생산성이 뛰어나다.

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.

본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 중량%로, C: 0.005% 이하(0%를 제외함), Si: 1 내지 4%, Mn: 0.1 내지 1%, P: 0.01 내지 0.1%, S: 0.001 내지 0.005%, Al: 0.1 내지 0.6%, N:0.005%이하(0%를 제외함), Ti: 0.005%이하(0%를 제외함), Sn 및 Sb를 각각 단독 또는 그 합량으로 0.02 내지 0.2%를 포함하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.

먼저 무방향성 전기강판의 성분 한정의 이유부터 설명한다.

C: 0.005 중량% 이하

탄소(C)는 Ti등과 결합하여 탄화물을 형성하여 자성을 열위시키며 최종제품에서 전기 제품으로 가공 후 사용 시 자기시효에 의하여 철손을 높이기 때문에 0.005 중량% 이하로 한다.

Si: 1 내지 4 중량%

실리콘(Si)은 강의 비저항을 증가시켜서 철손 중 와류손실을 낮추기 위해 첨가되는 주요 원소로 저철손의 특성을 얻기 위해서 1 중량% 이상 첨가한다. 한편 첨가량이 증가할수록 자속밀도를 감소시키는 원소이기 때문에 첨가량이 많을수록 자속밀도가 감소하며, 4 중량% 초과하여 첨가될 경우, 상업적인 생산이 어렵기 때문에 그 첨가량을 4 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

Mn: 0.1 내지 1 중량%

망간(Mn)은 Si, Al등과 더불어 비저항을 증가시켜 철손을 낮추는 원소이면서 집합조직을 향상시키는 역할을 한다. Mn을 너무 적게 첨가하면, 고주파 철손 효과가 현저히 감소하고 질화물 및 황화물이 미세하게 형성되어 자기적 특성을 열화시킨다. 하지만 너무 과도하게 첨가될 경우 자속밀도가 크게 감소하므로 그 첨가량을 0.1 내지 1 중량%로 제한한다.

P: 0.01 내지 0.1중량%

인(P)는 비저항을 증가시켜 철손을 낮추는 역할을 하며, 결정립계에 편석하여 집합조직을 향상시키는 역할도 한다. 하지만 과도하게 첨가될 경우 결정립 성장을 억제하며 냉간압연성도 열위하게 하므로 0.01 내지 0.1 중량% 범위에서 첨가한다.

S: 0.001 내지 0.005 중량%

황(S)은 자기적 특성에 유해한 MnS, CuS 및 (Cu,Mn)S 등의 황화물을 형성하는 원소이므로 가능한 한 낮게 첨가하는 것이 바람직하다. 하지만 0.001 중량% 미만으로 첨가될 경우 오히려 집합조직 형성에 불리하여 자성이 저하되기 때문에 0.001 중량%이상 함유토록 한다. 또한 0.005 중량% 초과하여 첨가될 경우는 미세한 황화물의 증가로 인해 자성이 열위해지므로 0.001 내지 0.005 중량%로 함유토록 한다.

Al: 0.1 내지 0.6 중량%

알루미늄(Al)은 비저항을 증가시켜 철손을 감소시키는 역할을 하며 또한 자기 이방성을 감소시켜 압연 방향과 압연수직 방향의 자성 편차를 감소시키기 때문에 첨가된다. 첨가량이 너무 적을 경우, 미세한 AlN 석출물로 인해 자성을 열위시키기 때문에 0.1 중량%이상 첨가한다. 첨가량이 너무 많을 경우 자속밀도가 크게 감소하므로 그 첨가량을 0.1 내지 0.6 중량%로 제한한다.

N: 0.005 중량% 이하

질소(N)는 Al, Ti등과 강하게 결합함으로써 질화물을 형성하여 결정립성장을 억제하는 등 자성에 해로운 원소이므로 적게 함유시키는 것이 바람직하며, 0.005중량% 이하로 제한한다.

Ti: 0.005 중량% 이하

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

Sn 및 Sb: 0.02 내지 0.2중량%

주석(Sn) 및 안티몬(Sb)은 결정립계 편석원소로써 결정립계를 통한 질소의 확산을 억제하며 자성에 해로운 {111}, {112} 집합조직의 형성을 억제하고 자성에 유리한 {100} 및 {110} 집합조직을 증가시켜 자기적 특성을 향상시키기 위하여 첨가하며, 각각 단독 또는 그 합량으로 0.02 중량% 미만으로 첨가하면 그 효과가 미미하며 0.2 중량%를 초과하여 첨가하면 결정립 성장을 억제하여 자성을 떨어뜨리며 압연성을 열위시키므로 Sn 및 Sb 각각 단독 또는 그 합량으로 0.02 내지 0.2 중량%로 첨가한다.

기타 불순물

전술한 원소 외에도 Cu, Ni, Cr, Zr, Mo 및 V등의 불가피하게 혼입되는 불순물이 포함될 수 있다. 이들 원소는 미량이지만 강내 개재물 형성 등을 통한 자성 악화를 야기할 수 있으므로 Cu, Ni 및 Cr : 각각 0.05 중량% 이하, Zr, Mo 및 V : 각각 0.01 중량% 이하로 관리되어야 한다.

전술한 조성 이외에 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 것이 바람직하며, 본 발명의 강재는 다른 조성의 첨가를 배제하는 것은 아니다. 상기 불가피한 불순물은 통상의 철강제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않게 혼입될 수 있는 것으로, 이를 배제할 수는 없다. 상기 불가피한 불순물은 통상의 철강제조 분야의 기술자라면 이해할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 전술한 조성범위 외에도 하기 식 1 및 식 2를 만족하여야 한다.

[식 1]

0.05≤[P]+[Sn]+[Sb]≤0.15

[식 2]

0.5≤[P]/([Sn]+[Sb])≤2

P, Sn, Sb는 입계 편석원소로써 재결정 시 결정립계에 편석하여 결정립계에서의 자성에 불리한 집합조직 형성을 억제하는 효과를 가지고 있으므로 P, Sn, Sb를 효과적으로 활용하는 것이 중요하다. 하지만 입계 편석 원소의 경우, 첨가량이 증가할수록 결정립 성장이 억제되어 원하는 결정립을 얻기 어렵기 때문에, 자성과 집합조직의 관계를 면밀히 검토하여 그 첨가량을 제어할 필요가 있다.

기본적으로 P, Sn, Sb는 입계 편석원소로 냉간압연 후 재결정 소둔 시 결정립계에 편석하여 자성에 불리한 {111} 및 {112} 집합조직의 형성을 억제함으로써 자성을 향상시킬 수 있다. 하지만 P, Sn, Sb 첨가량의 증가는 결정립 성장 억제력을 증가시키므로 결정립 크기를 미세화 시키기 때문에 첨가량의 제어가 필요하므로 식 1을 만족하는 것이 좋다. 또한 P와 Sn/Sb의 복합 첨가시 첨가량이 많을수록 무조건 좋은 것이 아니라 적정 첨가량의 비율인 경우 자성에 보다 유리하며 Sn과 Sb의 경우는 첨가량이 증가할 경우, 밀착성 및 산세성을 열위시켜 생산성을 저하시킬 수 있으므로 그 범위를 식 2와 같이 한정함으로써 자성 및 생산성이 동시에 우수한 무방향성 전기강판을 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 전술한 조성범위 외에도 하기 식 3을 만족하여야 한다.

[식 3]

13≤(V_{111}+ V_{112})/([최대 강도값])*100≤30

(단, 식 3에서 V_{111} 및 V_{112}는 판 두께의 3/4t 부분의 집합조직 분석시, 방위 분포 함수 이미지(ODF image, φ2=45 degree section)에서 {111} 및 {112}의 집합조직 분율을 나타내고, [최대 강도값]은 방위 분포 함수 이미지(ODF image, φ2=45 degree section)에서 최대 강도값을 나타낸다.)

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 평균 결정립 입경이 30 내지 150㎛이다. 평균 결정립 입경이 전술한 범위에 해당하는 경우, 자성 및 생산성이 우수한 무방향성 전기강판을 얻을 수 있다

본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 자성이 우수하며 특히 B1/B50 ≥ 0.45를 만족할 수 있다. B1과 B50은 각각, 100A/m, 5000A/m의 전류가 인가되었을 때, 강판에서 유도되는 자속밀도의 값을 나타낸다.

[식 1]

0.05≤[P]+[Sn]+[Sb]≤0.15

[식 2]

0.5≤[P]/([Sn]+[Sb])≤2

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 1250℃로 가열 한다. 가열 온도가 1250℃를 초과할 경우 슬라브 내에 존재하는 AlN, MnS등의 석출물이 재고용된 후 열간압연 시 미세 석출되어 결정립 성장을 억제하고 자성을 저하시키므로 재가열 온도는 1100 내지 1250℃로 제한한다.

가열된 슬라브는 2 내지 2.3mm로 열간 압연하여 열연판으로 제조된다. 열간압연 시 사상압연에서의 마무리압연은 페라이트상에서 종료하며 판형상 교정을 위하여 최종 압하율은 10%이하로 실시한다. 구체적으로 열연판을 제조하는 단계에서 마무리온도는 800 내지 1000℃ 일 수 있다.

제조된 열연판은 500 내지 750℃에서 권취하고, 공기중에서 냉각하는 과정을 더 포함할 수 있다. 권취 냉각된 열연판은 열연판 소둔을 하거나 생략할 수 있는데, 열연판 소둔을 실시할 경우 소둔 온도는 900 내지 1150℃로 실시한다. 열연판 소둔온도가 900℃보다 낮으면 결정립 성장이 불충분하여 냉간압연 후 소둔 시 자성에 유리한 집합조직을 얻기가 쉽지 않으며, 1150℃를 초과하는 경우에는 결정립이 과도하게 성장하고 판의 표면 결함이 과다해지는 등 생산성이 열위해지므로 열연판 소둔온도는 900 내지 1150℃로 한다.

열연판은 통상의 방법으로 산세 후 냉간압연한다. 냉간압연은 0.10mm에서 0.70mm의 두께로 최종 압연한다. 필요시 1차 냉간압연과 중간소둔 후 2차 냉간압연할 수 있으며, 최종 압하율은 50 내지 95%의 범위로 한다.

냉간압연된 냉연판은 재결정 소둔한다. 냉연판을 재결정 소둔하는 공정에서, 냉연판 소둔은 연속 소둔로에서 실시할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 소둔로 출측의 장력이 0.5 내지 1.5kg/mm²을 만족하도록 하며, 소둔온도는 900 내지 1100℃로 한다. 냉연판을 재결정 소둔 할 때, 장력이 너무 높을 경우, 잔류 응력이 남아 자성을 열위시키게 되며, 너무 낮을 경우에는 판 형상이나, 결함등으로 인해 생산성이 떨어지게 된다. 또한 냉연판 재결정 소둔온도가 900℃ 미만에서는 결정립의 성장이 미흡하여 자성에 해로운 집합 조직인 {111} texture가 증가하며, 1100℃ 초과에서는 결정립이 과도하게 성장하여 자성에 나쁜 영향을 미칠 수 있기 때문에 냉연판의 재결정 소둔온도는 900 내지 1100℃로 한다.

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 1200℃에서 가열하고, 2.8mm의 두께로 열간압연한 후 권취하였다. 공기 중에서 권취하고 냉각한 열연강판을 1030℃에서 열연판 소둔하고, 산세한 다음 0.50mm 두께로 냉간압연하고, 냉연판 소둔을 1000℃에서 80초간 하였다. 이 때, 냉연판 소둔 시 소둔로 출측의 장력이 1.0kg/mm²을 만족하도록 제어하였다. 각각의 시편에 대하여 압연 방향에 평행한 시편의 표면을 두께의 3/4t가 되는 부분까지 연마 후 EBSD 측정 및 X-ray 회절 분석기로 (110), (200), (211) pole figure를 측정함으로써 {111}, {112} 집합조직의 분율(volume fraction) V_{111}, V_{112}과 max intensity를 측정하였다. 또한, 50Hz주파수에서 1.5Tesla의 자속밀도가 유기되었을 때의 압연방향과 압연방향 수직방향의 평균 손실(W/kg)인 철손(W15/50) 및 100A/m, 5000A/m의 자기장을 부가하였을 때 유도되는 자속밀도의 크기(Tesla)인 자속밀도(B1, B50)를 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

강종	C	Si	Mn	P	S	Al	N	Ti	Sn	Sb
A1	0.0018	1.9	0.76	0.05	0.0011	0.31	0.0035	0.0024	0.05	0.02
A2	0.003	1.2	0.12	0.089	0.0041	0.3	0.0018	0.0014	0	0.05
A3	0.003	3.1	0.85	0.014	0.0028	0.64	0.0028	0.004	0.02	0.01
A4	0.0046	2.2	0.14	0.074	0.0035	0.38	0.0037	0.0023	0.06	0.07
A5	0.0028	2.8	0.51	0.027	0.0048	0.53	0.0006	0.0043	0.01	0.04
A6	0.0042	2.1	0.62	0.067	0.0013	0.23	0.0011	0.0018	0	0.04
A7	0.0041	1.1	0.58	0.083	0.0035	0.4	0.0016	0.0026	0.03	0.01
A8	0.0014	3.5	1.04	0.035	0.0022	0.48	0.0024	0.0019	0.02	0.07
A9	0.0019	3	0.57	0.032	0.0018	0.21	0.0032	0.001	0.05	0
A10	0.0034	3.3	0.51	0.046	0.0029	0.34	0.0027	0.0036	0.06	0.02

강종	식 1 값	식 2 값	식 3 값	B1/B50	철손 W15/50	자속밀도 B50	비고
A1	0.120	0.71	16	0.48	3.31	1.75	발명예
A2	0.139	1.78	29	0.51	3.86	1.75	발명예
A3	0.044	0.47	9	0.48	4.25	1.68	비교예
A4	0.204	0.57	11	0.46	4.42	1.69	비교예
A5	0.077	0.54	25	0.52	2.41	1.73	발명예
A6	0.107	1.68	17	0.51	2.74	1.74	발명예
A7	0.123	2.08	8	0.49	4.68	1.7	비교예
A8	0.125	0.39	11	0.47	4.15	1.68	비교예
A9	0.082	0.64	18	0.55	2.32	1.72	발명예
A10	0.126	0.58	23	0.53	2.19	1.72	발명예

표 1 및 표 2에서 나타나듯이, 본 발명의 조성, 식 1 내지 식 3, 평균 결정립 입경을 모두 만족하는 A1, A2, A5, A6, A9, A10은 철손 W15/50과 자속밀도 B50이 우수하게 나타났다.

반면, A3는 Al 함량이 관리범위를 만족하지 못하였고 식 1 내지 식 3을 모두 만족하지 못하였고 그 결과 철손과 자속밀도가 열위하게 나타났다.

A4는 조성 범위는 만족하였으나 식 1을 만족하지 못하였고 그 결과, 철손과 자속밀도가 열위하게 나타났다.

A7은 조성 범위는 만족하였으나, 식 2 및 식 3을 만족하지 못하였고, 그 결과 철손과 자속밀도가 열위하게 나타났다.

A8은 본 발명의 [Al], [P], [Sn], [Sb] 및 상기 P, Sn, Sb가 0.05≤[P]+[Sn]+[Sb]≤0.15의 조성식을 만족하였으나 [Al]이 관리범위를 만족하지 못하였으며 또한 0.5≤[P]/([Sn]+[Sb])≤2의 조성식도 만족하지 못하였고, 그 결과, 철손과 자속밀도가 열위하게 나타났다.

실시예 2

하기 표 3과 같이 조성되는 슬라브를 1220℃에서 가열하고, 2.4mm의 두께로 열간압연한 후 권취하였다. 공기 중에서 권취하고 냉각한 열연강판을 소둔시 소둔온도를 1050℃로 하였고, 산세한 다음 0.50mm 두께로 냉간압연하고, 냉연판 소둔을 실시하되, 소둔 온도와 로 출측 장력을 하기 표 4와 같이 변경하며 최종 재결정 소둔을 하였다. 각각의 시편에 대하여 EBSD, X-ray pole figure test를 통해 집합조직의 분율을 측정하였으며 grain size를 intercept method를 사용하여 측정하였고 철손(W15/50)과 자속밀도(B1, B50)를 측정하여 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

강종	C	Si	Mn	P	S	Al	N	Ti	Sn	Sb
B1	0.0036	2.7	0.48	0.037	0.0036	0.21	0.0014	0.0032	0	0.04
B2	0.0016	1.8	0.64	0.044	0.0033	0.28	0.0029	0.0021	0.03	0
B3	0.003	3.4	0.52	0.031	0.0034	0.3	0.0015	0.0016	0.04	0.02
B4	0.0023	1.8	0.75	0.016	0.0044	0.45	0.002	0.0026	0.07	0.03
B5	0.004	2.3	0.38	0.052	0.0023	0.2	0.0028	0.0012	0.03	0.04
B6	0.0039	3	0.23	0.035	0.002	0.4	0.0011	0.0043	0.06	0
B7	0.0017	2.4	0.3	0.113	0.0015	0.22	0.0026	0.003	0.03	0.01
B8	0.001	2.2	0.19	0.068	0.0021	0.43	0.0033	0.0028	0	0.04
B9	0.0029	1.6	0.4	0.012	0.0016	0.34	0.0025	0.0022	0	0.03
B10	0.0021	3.1	0.34	0.036	0.0022	0.3	0.0015	0.0023	0.05	0
B11	0.0041	2.7	0.71	0.045	0.0033	0.38	0.0016	0.0018	0.06	0.01
B12	0.0029	2.6	0.47	0.033	0.0021	0.17	0.0024	0.0014	0.02	0.07

강종	식 1 값	식 2 값	식 3 값	평균 결정립 입경 (㎛)	재결정 소둔온도 (℃)	장력 (kg/mm²)	B1/B50	철손 W15/50	자속밀도 B50	비고
B1	0.077	0.93	24	82	960	1.2	0.56	2.45	1.73	발명예
B2	0.074	1.47	16	126	1060	0.7	0.49	2.67	1.76	발명예
B3	0.091	0.52	18	102	1010	1.0	0.45	2.32	1.72	발명예
B4	0.116	0.16	17	160	1120	1.2	0.51	4.26	1.68	비교예
B5	0.122	0.74	15	131	1030	1.3	0.46	2.84	1.75	발명예
B6	0.095	0.58	12	25	850	1.1	0.47	4.11	1.66	비교예
B7	0.153	2.83	11	67	940	1.7	0.42	4.36	1.67	비교예
B8	0.108	1.70	22	86	1020	1.2	0.5	2.68	1.75	발명예
B9	0.042	0.40	9	125	1080	1.6	0.44	4.55	1.69	비교예
B10	0.086	0.72	13	113	980	1.3	0.48	2.33	1.73	발명예
B11	0.115	0.64	17	95	990	0.6	0.56	2.52	1.74	발명예
B12	0.123	0.37	8	28	880	1.7	0.39	4.23	1.67	비교예

표 4에 나타나듯이 본 발명의 슬라브의 조성, 식 1, 식 2, 재결정 소둔 시 소둔로의 장력 및 온도를 모두 만족하는 B1, B2, B3, B5, B8, B10, B11은 식 3 값 및 평균 결정립 입경이 특정 범위를 만족하는 전기강판이 제조되고, 그 결과 철손 W15/50과 자속밀도 B50이 우수하게 나타났다.

B4는 식 2 값 및 재결정 소둔 온도가 범위를 벗어났으며, 평균 결정립 입경이 벗어나고, 그 결과 철손과 자속밀도가 열위하게 나타났다.

B6은 재결정 소둔 온도가 너무 낮아 결정립 입경이 미세하며, 그 결과 철손과 자속밀도가 열위하게 나타났다.

B7은 P첨가량이 성분 범위를 만족하지 못하였으며, 소둔로 출측 장력이 너무 높아 조건을 만족하지 못하였고, 철손과 자속밀도가 열위하게 나타났다.

B9는 식 1 및 식 2를 만족하지 못하였고, 소둔로 출측 장력이 너무 높아 조건을 만족하지 못하였고, 따라서 식 3 값이 특정 범위를 만족하지 못하였다. 그 결과 철손과 자속밀도가 열위하게 나타났다.

B12는 식 2를 만족하지 못하였고, 냉연판 소둔 시 소둔온도가 너무 낮아 결정립 크기도 너무 미세하여 조건을 만족하지 못하였고, 장력 조건을 만족하지 못하여 식 3 값이 특정 범위를 만족하지 못하였다. 그 결과 철손과 자속밀도가 열위하게 나타났다.

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

중량%로, C: 0.005% 이하(0%를 제외함), Si: 1 내지 4%, Mn: 0.1 내지 1%, P: 0.01 내지 0.1%, S: 0.001 내지 0.005%, Al: 0.1 내지 0.6%, N:0.005%이하(0%를 제외함), Ti: 0.005%이하(0%를 제외함), Sn 및 Sb를 각각 단독 또는 그 합량으로 0.02 내지 0.2%를 포함하고, 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1 내지 식 3을 만족하고, 평균 결정립 입경이 30 내지 150㎛인 무방향성 전기강판.
[식 1]
0.05≤[P]+[Sn]+[Sb]≤0.15
[식 2]
0.5≤[P]/([Sn]+[Sb])≤2
[식 3]
13≤(V_{111}+ V_{112})/([최대 강도값])*100≤30
(단, 식 1 내지 식 3에서 [P], [Sn], [Sb]은 각각 P, Sn, Sb의 함량(중량%)을 나타내고,
V_{111} 및 V_{112}는 판 두께의 3/4t 부분의 집합조직 분석시, 방위 분포 함수 이미지(ODF image, φ2=45 degree section)에서 {111} 및 {112}의 집합조직 분율을 나타내고, [최대 강도값]은 방위 분포 함수 이미지(ODF image, φ2=45 degree section)에서 최대 강도값을 나타낸다.)
제1항에 있어서,
B1/B50 ≥ 0.45인 무방향성 전기강판.
(상기 B1과 B50은 각각, 100A/m, 5000A/m의 전류가 인가되었을 때, 강판에서 유도되는 자속밀도의 값을 나타낸다.)
제1항에 있어서,
Cu, Ni 및 Cr을 각각 0.05 중량% 이하(0중량%를 제외함)로 더 포함하는 무방향성 전기강판.
제1항에 있어서,
Zr, Mo 및 V를 각각 0.01중량% 이하(0중량%를 제외함)로 더 포함하는 무방향성 전기강판.
중량%로, C: 0.005% 이하(0%를 제외함), Si: 1 내지 4%, Mn: 0.1 내지 1%, P: 0.01 내지 0.1%, S: 0.001 내지 0.005%, Al: 0.1 내지 0.6%, N:0.005%이하(0%를 제외함), Ti: 0.005%이하(0%를 제외함), Sn 및 Sb를 각각 단독 또는 그 합량으로 0.02 내지 0.2%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 900 내지 1100℃로 재결정 소둔하는 단계를 포함하고,
재결정 소둔하는 단계에서 소둔로 출측의 장력이 0.5 내지 1.5kg/mm²이고, 제조된 강판은 하기 식 3을 만족하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
[식 1]
0.05≤[P]+[Sn]+[Sb]≤0.15
[식 2]
0.5≤[P]/([Sn]+[Sb])≤2
(단, 식 1 및 식 2에서 [P], [Sn], [Sb]은 각각 P, Sn, Sb의 함량(중량%)을 나타낸다.)
13≤(V_{111}+ V_{112})/([최대 강도값])*100≤30
(단, 식 3에서, V_{111} 및 V_{112}는 판 두께의 3/4t 부분의 집합조직 분석시, 방위 분포 함수 이미지(ODF image, φ2=45 degree section)에서 {111} 및 {112}의 집합조직 분율을 나타내고, [최대 강도값]은 방위 분포 함수 이미지(ODF image, φ2=45 degree section)에서 최대 강도값을 나타낸다.)
제5항에 있어서,
상기 열연판을 제조하는 단계에서, 상기 슬라브를 1100 내지 1250℃로 가열하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 열연판을 제조하는 단계 이후, 상기 열연판을 500 내지 750℃에서 권취하는 단계를 더 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 권취하는 단계 이후, 900 내지 1150℃에서 열연판 소둔하는 단계를 더 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 냉연판을 제조하는 단계에서, 압하율은 50 내지 95%인 무방향성 전기강판의 제조방법.
삭제
제5항에 있어서,
제조된 강판은 B1/B50 ≥ 0.45인 무방향성 전기강판의 제조방법.
(상기 B1과 B50은 각각, 100A/m, 5000A/m의 전류가 인가되었을 때, 강판에서 유도되는 자속밀도의 값을 나타낸다.)
제5항에 있어서,
제조된 강판은 평균 결정립 입경이 30 내지 150㎛인 무방향성 전기강판의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 슬라브는 Cu, Ni 및 Cr을 각각 0.05 중량% 이하(0중량%를 제외함)로 더 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 슬라브는 Zr, Mo 및 V를 각각 0.01중량% 이하(0중량%를 제외함)로 더 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법.