KR101865256B1 - High silicon containing extremely thin electrical steel sheets and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고 규소 극박 전기강판 제조 방법에 관한 것으로, 저 Si 함유 규소강 분말과 고 Si 함유 규소강 분말을 혼합하고, 상기 혼합된 규소강 분말을 급속소결하여 프리커서를 형성한 뒤, 상기 프리커서를 냉간 또는 온간 압연하여 제조되는 것을 특징으로 하는 고 규소 극박 전기강판 및 이의 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a method of manufacturing a high silicon ultra-slim electrical steel sheet, which comprises mixing a silicon-containing low-Si powder and a high-Si-containing silicon steel powder, rapidly sintering the mixed silicon steel powder to form a precursor, Characterized in that the curser is manufactured by cold rolling or warm rolling, and a method of manufacturing the same.
전기강판, 규소, 압연, 급속소결 Electric steel sheet, silicon, rolling, rapid sintering
Description
본 발명은 고 규소 극박 전기강판 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 저 Si 함유 규소강 분말과 고 Si 함유 규소강 분말을 혼합하고, 상기 혼합된 규소강 분말을 급속소결한 뒤 냉간압연 또는 온간압연하여 제조되는 고 규소 극박 전기강판 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high silicon ultra-thin electrical steel sheet and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a high silicon ultra-thin electric steel sheet prepared by mixing low Si-containing silicon steel powder and high Si-containing silicon steel powder, rapidly sintering the mixed silicon steel powder, followed by cold rolling or warm rolling, And a manufacturing method thereof.
실리콘 전기강판은 변압기 및 모터나 발전기의 철심소재로 널리 쓰이는 연자성 재료로서 없어서는 안될 중요한 소재이다. 특히 에너지 절약을 위하여 철심 소재에서 발생하는 전력손실(철손)을 줄이려는 연구가 세계적으로 널리 이루어지고 있다. Silicon electrical steel is an indispensable material for soft magnetic materials widely used as transformer, iron core of motor and generator. Particularly, in order to save energy, researches to reduce the power loss (iron loss) occurring in the iron core material are widely carried out all over the world.
철손은 전기강판의 자기이력곡선에 기인하는 자기이력(hysteresis) 손실과 전기강판 내에 자장이 계속 바뀜에 따라 발생하는 유도전류에 의한 와전류(eddy current) 손실로 구분되는 데, 주파수가 증가할수록 와전류손실의 비중이 커지게 된다. 자기이력 손실을 줄이기 위해서는 자기이력곡선의 루프면적을 줄여야 하고 이는 자구벽(domain wall)의 이동을 용이하게 하여야 한다. 와전류에 의한 손실을 줄이기 위해서는 전기강판의 비저항을 크게 하고 강판을 얇게 하고 강판사이가 절연되게 하여야 한다. 지금까지는 Fe-3%Si 조성으로 입자의 배열이 잘 배향되어 있는 방향성 전기강판이 변압기 코어로 주로 쓰이고 입자 배열의 방향성이 없는 무방향성 전기강판이 모터나 발전기에 주로 쓰여 왔다.The iron loss is classified into hysteresis loss caused by the magnetic hysteresis curve of the electric steel plate and eddy current loss caused by the induction current caused by the continuous change of the magnetic field in the electric steel sheet. . To reduce the hysteresis loss, the loop area of the hysteresis curve should be reduced, which should facilitate the movement of the domain wall. In order to reduce the loss due to eddy currents, the specific resistance of the electrical steel sheet should be increased, the steel sheet should be thinned, and the steel sheets should be insulated. Until now, directional electric steel sheets whose grain arrangement is well aligned with Fe-3% Si composition are mainly used as transformer cores and non-directional electric steel sheets which have no direction of grain arrangement have been mainly used for motors and generators.
규소의 함유량을 높이면 전기강판의 비저항이 증가하여 와전류 손실이 감소하게 되는데, 특히 규소의 함량을 6.5 중량%로 높이면 강판의 비저항이 약 60-80 uΩcm로 크게 증가하여(3%Si 강판은 45-48 uΩcm) 강판내의 유도전류의 발생을 줄여서 와전류 손실을 크게 줄일 수 있게 된다. 한 연구에 의하여, 0.5mm 두께의 무방향성 강판으로 철손을 1.36W/kg에서 0.58W/kg으로 크게 줄였음이 보고되어 있다. 특히 전동기가 소형경량화를 위해 고주파화됨에 따라 효율 향상을 위해서는 와전류손실을 극력 저감하는 것이 중요한 이슈로 떠오르고 있다. 또한 6.5%Si 강판의 자왜량(magnetostriction)이 거의 영에 가까워서(0.6×10-6), 한 연구에 의하면 변압기의 소음을 60dB에서 38dB로 줄일 수 있었다고 보고되어 있다. 즉, 규소 함량이 높을수록 전기비저항이 커켜 전기강판의 와전류 손실을 줄일 수 있어서 고주파 코어로 적용하는데 큰 장점이 있다. In particular, when the silicon content is increased to 6.5 wt%, the resistivity of the steel sheet is increased to about 60-80 [mu] [Omega] cm (3% Si steel sheet is 45- 48 u? Cm), the generation of induced current in the steel sheet can be reduced, and the eddy current loss can be greatly reduced. According to one study, it was reported that the iron loss was reduced from 1.36 W / kg to 0.58 W / kg with a 0.5 mm thick nonoriented steel sheet. In particular, as the motor becomes high frequency for small size and light weight, it is becoming an important issue to reduce the eddy current loss as much as possible in order to improve the efficiency. In addition, it has been reported that the magnetostriction of 6.5% Si steel is close to zero (0.6 × 10 -6 ), and a study has shown that transformer noise can be reduced from 60 dB to 38 dB. That is, the higher the silicon content, the greater the electrical resistivity, which can reduce the eddy current loss of the electrical steel sheet, which is a great advantage for application as a high frequency core.
그러나 규소의 함량이 6.5 중량%가 되면 매우 경도가 높고 취성이 커져서 슬라브 압연공정에 의한 제조가 어려워지는 단점이 있다. 즉, 냉간압연에 의한 얇은 강판의 제조가 불가능하고 열간압연도 상당히 어려워지는 문제점이 발생하게 된다. 문헌에 의하면, 규소 함량이 대략 4 중량% 이상이 되면 장범위 규칙상 및 단범위 규칙도가 증가함에 따라 취성이 증가하여 현 기술 수준으로선 냉간압연 등의 소성가공공정에 의한 얇은 판재의 경제적 제조가 극히 힘든 것으로 보고되어 있다. However, when the content of silicon is 6.5% by weight, it has a very high hardness and a high brittleness, which makes it difficult to manufacture by a slab rolling process. In other words, it is impossible to manufacture a thin steel sheet by cold rolling and the hot rolling becomes very difficult. According to the literature, when the silicon content is about 4% by weight or more, the brittleness increases as the long-range regularity and the short-range regularity increase, and the economical manufacturing of the thin plate by the plastic working process such as cold rolling It has been reported to be extremely difficult.
종래의 전기강판 제조공정을 자세히 살펴보면, 열간압연 판재는 표면에 형성된 산화 스케일 층을 산성 용액 속에서 행해지는 피클링 공정에 의해서 제거해야 하고 평탄도를 증가시키기 위해 일정량 이상 냉간압연을 행하여야만 한다. 이러한 이유로 통상적인 열간압연공정에 의해서는 판재의 두께를 1 mm 이하로 압연하는 것이 힘들다. 따라서 규소 함량이 6.5 중량%에 이르는 고규소 강판을 두께 0.1 mm의 극박 판재로 압연공정에 의하여 제조하는 것은 현재의 기술 수준으로서는 매우 힘든 상황이다. To examine the conventional electric steel sheet manufacturing process, the hot rolled sheet must be removed by a pickling process in which the oxide scale layer formed on the surface is carried out in an acidic solution, and the cold rolling must be carried out by a certain amount or more to increase the flatness. For this reason, it is difficult to roll the thickness of the sheet to 1 mm or less by a conventional hot rolling process. Therefore, it is very difficult to manufacture a high silicon steel sheet having a silicon content of 6.5 wt% by a rolling process with a 0.1 mm thick ultra thin sheet material at the present state of the art.
이러한 이유로 현재 전기강판은 두께는 0.3-0.5 mm, 규소 함량은 3 중량% 이하인 것이 보통 범용 전기강판으로 사용되고 있으며, 6.5 중량% 냉간압연에 의한 양산 사례를 찾아볼 수 없다.For this reason, electric steel sheets having a thickness of 0.3-0.5 mm and a silicon content of 3 wt% or less are usually used as general purpose electric steel sheets, and mass production of 6.5 wt% cold rolling can not be found.
그래서 지금까지는 이러한 합금을 직접 용융 방사(melting spinning)으로 얇은 필름으로 만들거나, 기존의 3%Si의 얇은 강판에 CVD방법으로 규소를 증착시켜서 확산열처리에 의하여 6.5 중량% 극박 전기강판을 제조하는 방법이 개발되었으나 제조원가 및 경제성 문제로 많이 쓰이지 못하고 있다. So far, until now, this alloy has been made into a thin film by melting spinning, or silicon is deposited on the existing 3% Si thin steel sheet by the CVD method to manufacture a 6.5 wt% ultra slim electrical steel sheet by diffusion heat treatment Has been developed but has not been widely used due to manufacturing cost and economical problems.
또한, 6.5%Si 분말을 바인더를 이용하여 성형하여서 코어로 사용하는 방법(압분코어 또는 분말코어로 불림)이 개발되어 상용화 되고 있으나, 분말형태로 되어 있으면 반자장 효과에 의해서 투자율이 강판재에 비해 1/100-1/10로 줄어들어 높은 투자율을 요하는 전기제품 및 부품의 코어에 적용되기에는 한계가 있다.In addition, a method in which a 6.5% Si powder is molded using a binder and used as a core (called as a powder compact core or a powder core) has been developed and commercialized. However, when the powder is in powder form, the magnetic permeability It is limited to 1 / 100-1 / 10 to be applied to cores of electrical products and parts requiring high permeability.
또한, 바인더를 쓰지 않고 철 분말과 8-65%Si 함유 규소강분말을 섞은 후 분말압연 (Powder rolling, 연성 재질인 철 분말에 의한 분말 입자간 물리적 결합을 이용하여 얇은 판재 형태의 그린 성형체를 제조하는 제조법)하고, 소결하고, 냉간압연하고, 균질화처리하여 고 규소 극박 전기강판재를 생산하는 방법이 있으나, 자성이 CVD방법에 의한 6.5%Si 전기강판 또는 슬라브 압연공정에 의한 범용 저 규소 전기강판재에 비교하여 자성이 향상되지 않는 근본적인 문제점이 있어 널리 상용화되지 못하고 있다. 분말압연 공정으로 전기강판의 거의 최종 두께에 도달함에 따른 기공의 존재와 철 분말과 너무 높은 조성의 고 Si 함유 규소강 분말을 출발재로 사용함에 따른 불균질한 조성과 금속간 화합물의 존재 등이 자성 열화의 원인으로 추측된다.In addition, without using a binder, iron powder and 8-65% Si-containing silicon steel powder were mixed and powder rolled (manufactured by using physical bonding between powder particles by iron powder, which is a soft material, There is a method of producing a high silicon ultra-thin electric steel sheet material by sintering, cold rolling and homogenizing. However, a magnetic steel sheet having a magnetic property of 6.5% Si electric steel sheet by CVD method or a general low silicon electric steel sheet by slab rolling process There is a fundamental problem that magnetism is not improved as compared with ash, and it is not widely commercialized. The existence of pores and the presence of intermetallic compounds due to the heterogeneous composition and the presence of iron powder and too high silicon-containing high-Si content powder as starting materials, This is presumed to be the cause of magnetic deterioration.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점들을 극복하기 위하여 안출된 것으로서, 즉, 본 발명의 일 목적은 고 Si 함유 규소강의 슬라브 압연공정에 있어서의 압연성 한계를 극복하고 분말압연공정에 의해 제조되는 전기강판 코어 및 압분코어에 있어서의 자성 열화를 방지하며 고 Si 함유 극박 전기강판을 제조하는 방법 및 이에 의해 제조된 고 Si 극박 전기강판을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to overcome the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to overcome the limit of rolling property in a slab rolling process of a high Si-containing silicon steel, A method for manufacturing a high Si-containing ultra-thin electrical steel sheet, and a high Si ultra-slim electrical steel sheet produced by the method.
또한 본 발명의 다른 목적은 지금까지 CVD증착-확산열처리공정 이외에는 제조가 불가능하였던 고 Si 함유 극박 방향성 전기강판을 경제적으로 제조할 수 있는 방법 및 이에 의해 제조된 고 Si 함유 극박 방향성 전기강판을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for economically manufacturing a high Si-containing ultra-slim electrical steel sheet which has been impossible to manufacture except CVD deposition-diffusion heat treatment process up to now, and to provide a highly Si- will be.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 고 Si 함유 극박 전기강판은, 저 Si 함유 규소강 분말과 고 Si 함유 규소강 분말을 혼합하고, 상기 혼합된 규소강 분말을 급속소결하여 프리커서를 형성한 뒤, 상기 프리커서를 냉간 또는 온간 압연하여 제조된다.In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, there is provided a high-Si-containing ultra-thin electrical steel sheet, which comprises a mixture of a low Si content silicon steel powder and a high Si content silicon steel powder, rapidly sintering the mixed silicon steel powder, And cold or hot rolling the precursor.
바람직하게는, 상기 혼합된 규소강 분말 중 평균 Si 조성은 4 중량% 내지 6.5 중량%이다.Preferably, the average Si composition in the mixed silicon steel powder is 4 wt% to 6.5 wt%.
바람직하게는, 상기 혼합된 규소강 분말 중 평균 Si 조성은 6.5 중량%이다.Preferably, the average Si composition in the mixed silicon steel powder is 6.5% by weight.
바람직하게는, 상기 저 Si 함유 규소강 분말은 Si의 함유량이 1-4 중량%이고, 상기 고 Si 함유 규소강 분말의 Si 함유량은 4 - 14 중량%이다.Preferably, the Si content of the low Si-containing silicon steel powder is 1-4 wt%, and the Si content of the high Si-containing silicon steel powder is 4-14 wt%.
바람직하게는, 상기 급속 소결은 고주파유도소결 및 방전플라즈마소결 중에서 선택된 어느 하나에 의해 수행된다.Preferably, the rapid sintering is performed by any one selected from high frequency induction sintering and discharge plasma sintering.
바람직하게는, 상기 급속 소결은 상기 고 Si 함유 규소강 분말로부터 상기 저 Si 함유 규소강 분말로의 실질적인Si 확산이 일어나지 않는 무확산 소결이다.Preferably, the rapid sintering is a non-diffusion sintering process in which substantial Si diffusion from the high-Si-content silicon steel powder to the low-Si-content silicon steel powder does not occur.
바람직하게는, 상기 급속 소결은 30 MPa 이상의 고압을 가하면서 동시에 0.5 kW/cm2이상의 고에너지를 가하여 이루어진다.Preferably, the rapid sintering is performed at a high pressure of 30 MPa or more while applying a high energy of 0.5 kW / cm 2 or more.
바람직하게는, 상기 압연은 상기 프리커서의 두께가 0.1-0.2 mm이 될때까지 행해진다.Preferably, the rolling is performed until the thickness of the precursor becomes 0.1-0.2 mm.
바람직하게는, 상기 온간 압연은 100-500℃ 온도 범위에서 수행된다.Preferably, the warm rolling is performed at a temperature range of 100-500 占 폚.
바람직하게는, 상기 압연후에 확산소둔처리를 행하여 제조된다.Preferably, a diffusion annealing treatment is performed after the rolling.
바람직하게는, 상기 혼합된 규소강 분말에 Mn, Al, S 및 N 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 첨가하여 재결정 열처리시 방향성이 부여된다.Preferably, at least one selected from the group consisting of Mn, Al, S and N is added to the mixed silicon steel powder to impart directionality during the recrystallization heat treatment.
바람직하게는, 상기 압연은 압하율을 80% 이상으로 행해진다.Preferably, the rolling is performed at a reduction rate of 80% or more.
바람직하게는, 상기 압연 후에 재결정 소둔처리를 행하여 제조된다.Preferably, it is produced by performing recrystallization annealing after the rolling.
본 발명의 다른 측면에 의한 Si 극박 전기강판의 제조방법은,According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a Si ultra-
저 Si 함유 규소강 분말과 고 Si 함유 규소강 분말을 혼합하는 단계;Mixing the Si-containing silicon steel powder and the high Si-containing silicon steel powder;
상기 혼합된 규소강 분말을 급속소결하여 프리커서를 형성하는 단계; 및Rapidly sintering the mixed silicon steel powder to form a precursor; And
상기 프리커서를 냉간 또는 온간 압연하는 단계를 포함한다.And cold or warm rolling the precursor.
바람직하게는, 상기 혼합된 규소강 분말 중 평균 Si 조성은 4 중량% 내지 6.5 중량%이 되도록 수행된다.Preferably, the average Si composition in the mixed silicon steel powder is 4 wt% to 6.5 wt%.
바람직하게는, 상기 혼합된 규소강 분말 중 평균 Si 조성은 6.5 중량%이다.Preferably, the average Si composition in the mixed silicon steel powder is 6.5% by weight.
바람직하게는, 상기 저 Si 함유 규소강 분말은 Si의 함유량이 1-4 중량%이고, 상기 고 Si 함유 규소강 분말의 Si 함유량은 4 - 14 중량%이다.Preferably, the Si content of the low Si-containing silicon steel powder is 1-4 wt%, and the Si content of the high Si-containing silicon steel powder is 4-14 wt%.
바람직하게는, 상기 급속 소결은 고주파유도가열 및 방전플라즈마중에서 선택된 어느 하나에 의해 수행된다.Preferably, the rapid sintering is performed by any one selected from high frequency induction heating and discharge plasma.
바람직하게는, 상기 급속 소결은 상기 고 Si 함유 규소강 분말로부터 상기 저 Si 함유 규소강 분말로의 실질적인Si 확산이 일어나지 않는 무확산 소결이다.Preferably, the rapid sintering is a non-diffusion sintering process in which substantial Si diffusion from the high-Si-content silicon steel powder to the low-Si-content silicon steel powder does not occur.
바람직하게는, 상기 급속 소결은 30 MPa 이상의 고압을 가하면서 동시에 0.5 kW/cm2이상의 고에너지를 가하여 이루어진다.Preferably, the rapid sintering is performed at a high pressure of 30 MPa or more while applying a high energy of 0.5 kW / cm 2 or more.
바람직하게는, 상기 압연은 상기 프리커서의 두께가 0.1-0.2 mm이 될때까지 행해진다.Preferably, the rolling is performed until the thickness of the precursor becomes 0.1-0.2 mm.
바람직하게는, 상기 온간 압연은 100-500℃ 온도 범위에서 수행된다.Preferably, the warm rolling is performed at a temperature range of 100-500 占 폚.
바람직하게는, 상기 압연후에 확산소둔처리를 행하여 제조된다.Preferably, a diffusion annealing treatment is performed after the rolling.
바람직하게는, 상기 혼합된 규소강 분말에 Mn, Al, S 및 N 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 첨가하여 재결정 열처리시 방향성이 부여된다.Preferably, at least one selected from the group consisting of Mn, Al, S and N is added to the mixed silicon steel powder to impart directionality during the recrystallization heat treatment.
바람직하게는, 상기 압연은 압하율을 80% 이상으로 행해진다.Preferably, the rolling is performed at a reduction rate of 80% or more.
바람직하게는, 상기 압연 후에 재결정 소둔처리를 행하여 제조된다.Preferably, it is produced by performing recrystallization annealing after the rolling.
고 Si 함유 규소강의 슬라브 압연공정에 있어서의 압연성 한계를 극복하고 분말압연공정에 의해 제조되는 전기강판 코어 및 압분코어에 있어서의 자성 열화를 방지하며 고 Si 함유 극박 전기강판을 제조할 수 있게 해준다. 또한 지금까지 CVD증착-확산열처리공정 이외에는 제조가 불가능하였던 6.5 중량% Si 방향성 전기강판을 경제적으로 제조할 수 있게 한다. It is possible to overcome the rolling property limit in the slab rolling process of high Si-containing silicon steel and to prevent magnetic deterioration in the electric steel sheet cores and compacting cores produced by the powder rolling process and to manufacture the ultra slim electric steel sheets containing high Si . In addition, it makes it possible to economically produce a 6.5 wt% Si-oriented electrical steel sheet, which has been impossible to manufacture other than the CVD deposition-diffusion heat treatment process so far.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 고 규소 극박 전기강판의 제조 방법이 도시되어 있다. FIG. 1 shows a method of manufacturing a high silicon ultra-thin electric steel sheet according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 고 규소 극박 전기강판의 제조 방법은 저 Si 함유 규소강 분말과 고 Si 함유 규소강 분말을 혼합하는 단계를 포함한다. A method of manufacturing a high silicon ultra-thin electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention includes mixing a silicon-containing low-Si powder and a high-Si-containing silicon steel powder.
저 Si 함유 규소강 분말과 고 Si 함유 규소강 분말을 혼합하여 평균 Si 조성이 6.5 중량%가 되도록 하지 않고, 곧바로 6.5 중량% Si 함유 규소강 분말을 이용하여 강판을 제조하는 경우에는 냉간압연성에 문제가 발생하게 되어 강판의 극박화가 어렵게 된다. When a steel sheet is prepared by directly using 6.5 wt% Si-containing silicon steel powder without mixing the low Si-containing silicon steel powder with the high-Si-content silicon steel powder to make the average Si composition 6.5 wt%, the problem of cold rolling So that it is difficult to reduce the thickness of the steel sheet.
좀 더 구체적으로는 저 Si 함유 규소강 분말은 통상적인 냉간압연 또는 산화 및 재결정화 없이 온간압연이 가능할 수 있도록 Si의 함유량은 1-4 중량%인 것이 바람직하다. More specifically, it is preferable that the content of Si is from 1 to 4% by weight so that the low Si-containing silicon steel powder can be warm rolled without conventional cold rolling or oxidation and recrystallization.
저 Si 함유 규소강 분말의 Si 함유량이 1 중량%보다 낮아지는 경우에는 최적의 자기적 특성을 발현하기 위해 최종적으로는 강판 전 면적에 걸쳐 Si의 조성을 6.5 중량%로 균일화 하는데 불리하게 되며, Si 함유량이 4 중량%보다 많아지는 경우에는 냉간압연성이 떨어지는 문제점이 발생하게 된다. When the Si content of the low Si-containing silicon steel powder is lower than 1 wt%, it is disadvantageous to uniformly make the composition of Si finally to 6.5 wt% over the entire steel sheet in order to exhibit optimum magnetic properties, Is more than 4% by weight, the cold rolling property is deteriorated.
또한 좀 더 구체적으로 고 Si 함유 규소강 분말의 Si 함유량은 14 중량% 이하인 것이 바람직하다. More specifically, the Si content of the high-Si-content silicon steel powder is preferably 14% by weight or less.
Si 함유량이 14 중량%를 넘어가면 Fe3Si 등의 금속간 화합물이 생성하기 쉬워 금속간화합물을 제거하고 최적의 자기적 특성을 발현하기 위해 최종적으로는 강판 전면적에 걸쳐 Si의 조성을 6.5 중량%로 균일화 하는데 불리하게 된다.Si for content to exceed 14% by weight mask removing an intermetallic compound tends to intermetallic compounds are generated, such as Fe 3 Si, and expressing the optimum magnetic properties and finally the composition 6.5 wt% of Si over the steel plate across the board Which is disadvantageous to uniformization.
저 Si 함유 규소강 분말과 고 Si 함유 규소강 분말의 혼합이 균일하게 이루어지면 냉간압연공정이 가능한 프리커서를 제조하기 위한 급속소결공정이 행해진다. When the Si-containing silicon steel powder and the Si-containing silicon steel powder are mixed uniformly, a rapid sintering process for producing a precursor capable of a cold rolling process is performed.
분말 사이의 화학적 결합이 이루어지지 않으면 극박화를 위한 냉간압연공정을 행할 수 없고, 재결정 구동력을 제공할 수 있는 높은 압하율의 축적이 불가능하게 된다.If the chemical bonding between the powders is not performed, the cold rolling process for extreme thinning can not be performed, and it becomes impossible to accumulate a high reduction rate capable of providing a recrystallization driving force.
좀 더 구체적으로 급속소결은 고주파유도가열소결 또는 방전플라즈마소결과 같은 가압 급속소결이 바람직하다.More specifically, rapid sintering is preferably pressurized rapid sintering such as high frequency induction heating sintering or discharge plasma sintering.
통상적인 상압 확산소결 공정에 의해 냉간압연공정이 가능한 충분히 높은 소결강도를 얻으려면, 저 Si 함유 규소강 분말과 고 Si 함유 규소강 분말 사이에 Si 원소의 확산이 일어나, 냉간압연을 가능하게 하는 저 Si 함유 규소강 분율이 줄어 들게 되어 냉간압연성을 떨어뜨리는 문제점이 있다. In order to obtain a sufficiently high sintering strength capable of being subjected to the cold rolling process by a normal pressure diffusion sintering process, diffusion of Si elements occurs between the low-Si-containing silicon steel powder and the high-Si-containing silicon steel powder, There is a problem that the Si-containing silicon steel fraction is reduced and the cold rolling property is lowered.
30 MPa 이상의 고압을 가하면서 동시에 0.5 kW/cm2이상의 고에너지를 가하며 짧은 시간에 이루어지는 급속 소결법 공정을 적용하면 높은 소결강도를 획득하면서도 고 Si 규소강 분말로부터 저 Si 함유 규소강 분말로의 실질적인 Si확산이 일어나지 않는 무확산 소결이 가능한 장점이 있다.The application of a rapid sintering process at a high pressure of more than 30 MPa and a high energy of 0.5 kW / cm 2 or more and a rapid sintering process at a short time makes it possible to obtain a high Si content from a high Si silicon steel powder to a low Si- Diffusion-free sintering which does not cause diffusion is advantageous.
또한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가압 급속소결공정은 상압 확산소결공정에 비교하여 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 최종 전기강판의 자성을 훼손시키는 기공 등의 결함을 1% 이하로 효과적으로 낮출 수 있어 우수한 자기적 성질을 얻을 수 있는 장점이 있다.3 and 4, the pressurized rapid sintering process according to the preferred embodiment of the present invention effectively reduces defects such as pores that degrade the magnetic properties of the final electrical steel sheet to less than 1% Therefore, there is an advantage that excellent magnetic properties can be obtained.
통상적인 냉간압연공정 또는 온간압연공정을 적용하여 두께 0.1~0.2 mm가 되도록 압연을 행한다. Rolling is performed so as to have a thickness of 0.1 to 0.2 mm by applying a normal cold rolling process or a warm rolling process.
좀 더 구체적으로 저 Si 함유 규소강 분말의 Si 함유량이 높아지거나, 전체 혼합 분말 중 저 Si 함유 규소강 분말 분율이 낮아지거나, 압하율이 커지는 경우에는 압연온도를 100~500℃로 올려 온간압연하는 것이 바람직하다. More specifically, when the Si content of the low Si-containing silicon steel powder is high, or when the powder fraction of the low Si-containing silicon steel in the whole mixed powder is low, or when the reduction rate is high, the hot rolling is performed by raising the rolling temperature to 100 to 500 ° C .
규소강에 있어 압연온도가 100℃ 이상 올라가면 전위의 교차슬립이 활발해지게 되나 500℃ 이상으로 올라가면 변형시스템이 바뀌면서 압연성이 도리어 떨어지게 되고 강판의 표면산화가 일어나는 문제점이 있다. When the rolling temperature is higher than 100 ° C in silicon steel, cross slip of dislocations becomes active. However, when the temperature is raised above 500 ° C, the deformation system is changed and the rolling property is lowered and the surface of the steel sheet is oxidized.
냉간압연 또는 온간압연이 끝나면 강판재의 자성을 향상시키기 위해서 판재 전체에 걸쳐 Si의 조성이 6.5 중량%로 균일하게 되도록 확산소둔을 행하게 된다. When cold rolling or warm rolling is completed, diffusion annealing is performed so that the composition of Si is uniformly distributed over the entire plate material at 6.5 wt% in order to improve the magnetic properties of the steel sheet material.
특히 도 2와 같은 공정을 행하게 되면 본 발명의 다른 실시예에 따른 고 규소 극박 방향성 전기강판을 제조할 수 있게 된다. 이하 구체적으로 설명하면 다음과 같다.In particular, when the process as shown in FIG. 2 is performed, a high silicon ultra-slim electrical steel sheet according to another embodiment of the present invention can be manufactured. A detailed description will be given below.
재결정 열처리시 인히비터로 작용할 수 있는 Mn, Al, S, N 등의 원소를 포함하도록 하여 준비된 고 Si 함유 규소강 분말과 저 Si 함유 규소강 분말을 이용하는 것을 제외하고는, 분말 혼합은 위와 동일하고, 급속소결 역시 위와 동일하다. Except that the high-Si-containing silicon steel powder and the low-Si-containing silicon steel powder prepared so as to contain the elements such as Mn, Al, S, and N that can act as inhibitors in the recrystallization heat treatment were used , Rapid sintering is also the same as above.
냉간압연 또는 온간압연은 동일하게 하되 방향성 전기강판 제조를 위한 강한 재결정 구동력을 제공하기 위하여 압하율을 80% 이상으로 두께 0.1-0.2 mm까지 냉간압연한다. Cold rolling or hot rolling is carried out in the same manner but cold rolling to a thickness of 0.1-0.2 mm at a reduction ratio of 80% or more in order to provide a strong recrystallization driving force for producing a directional electric steel sheet.
냉간압연 또는 온간압연된 판재는 통상적인 방향성 전기강판 제조를 위한 재결정 소둔처리 (1차 재결정 소둔과 특정 방위의 결정립을 우선적을 성장시키기 위해 고온에서 행해지는 2차 소둔으로 구성)를 동일하게 행할 수 있다. The cold-rolled or hot-rolled plate can be subjected to the same recrystallization annealing process (for primary recrystallization annealing and secondary annealing performed at a high temperature to preferentially grow crystal grains in a specific orientation) for producing a typical directional electrical steel sheet have.
상기 방법들에 의하면, 고 규소(바람직하게는 4.0 ~ 6.5 중량% Si 함유, 더욱 바람직하게는 6.5 중량% Si 함유) 극박(두께: 약 0.1~0.2mm 정도) 전기강판이 얻어지며, 또한, 재결정 열처리시 인히비터로 작용하는 원소를 첨가함으로써 방향성이 부여된 고 규소 극박 전기강판이 얻어진다.According to the above methods, it is possible to obtain an ultra-thin (about 0.1 to 0.2 mm thick) electrical steel sheet of high silicon (preferably containing 4.0 to 6.5 wt% Si, more preferably containing 6.5 wt% Si) By adding an element which acts as an inhibitor in the heat treatment, a highly silicon ultra-thin electric steel sheet having a directionality can be obtained.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And all changes and modifications to the scope of the invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 Si 극박 전기강판의 제조방법의 순서를 나타내는 순서도이다.1 is a flowchart showing a procedure of a method of manufacturing a Si ultra thin steel sheet according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 Si 극박 전기강판의 제조방법의 순서를 나타낸 순서도이다.2 is a flowchart showing a procedure of a method of manufacturing a Si ultra thin steel sheet according to another embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 Si 극박 전기강판의 소결조건에 따른 기공도의 변화를 나타내는 변화도이다.3 is a graph showing changes in porosity according to sintering conditions of the Si ultra-thin steel sheet according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 Si 극박 전기강판의 소결조건에 따른 프리커서의 단면 사진이다.4 is a cross-sectional photograph of a precursor according to sintering conditions of the Si ultra-thin electric steel sheet according to the present invention.
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