KR101887605B1

KR101887605B1 - 방향성 전기강판 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR101887605B1
Application number: KR1020160177065A
Authority: KR
Inventors: 이세일; 고현석
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2018-08-10
Also published as: KR20180073332A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조방법은, 중량%로, Si: 2.0% 내지 4.0%, C: 0.05% 내지 0.4%, Al: 1% 이하(0%를 제외함), Mn: 2% 이하(0%를 제외함), N: 0.004% 이하(0%를 제외함), P: 0.2% 이하(0%를 제외함), Sn: 0.2% 이하(0%를 제외함), Sb: 0.2% 이하(0%를 제외함), Cu: 0.005 내지 0.2%, Ti: 0.0005 내지 0.003%, Ca: 0.0001 내지 0.003%, 및 Ni 및 Cr 중 1종 이상을 각각 단독 또는 그 합량으로 0.005 내지 0.2% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하는 슬라브를 제공하는 단계; 슬라브를 가열하는 단계; 슬라브를 열간 압연하여 열연 강판을 제조하는 단계; 열연 강판을 열연판 소둔하는 단계; 열연판 소둔된 열연 강판을 1차 냉간 압연하는 단계; 1차 냉간 압연된 강판을 탈탄 소둔하는 단계; 탈탄 소둔이 완료된 강판을 2차 냉간 압연하는 단계; 및 2차 냉간 압연이 완료된 강판을 최종 소둔하는 단계;를 포함한다.

Description

방향성 전기강판 및 이의 제조방법{ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

방향성 전기강판 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 분할 코어식 모터의 재료로서 사용이 적합한 방향성 전기강판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

분할 코어는 일반적으로 한 방향으로 자성이 우수한 무방향성 전기강판에서 자성이 우수한 압연 방향으로 코어의 티스로 하고 백 요크가 압연 직각 방향이 되도록 가공하고 이를 조합하여 모터의 스테이터를 만들기 때문에, 가공이 어렵지만, 모터의 효율이 매우 뛰어난 특성을 지니고 있다. 하지만 무방향성 전기강판을 기본으로 하는 경우, 일방향의 자성이 다른 방향의 자성에 비하여 충분히 우수하지 않다.

반면 방향성 전기강판의 경우 결정방위가 {110}<001>인 일명 고스(Goss) 방위를 갖는 결정립들로 이루어진 압연방향의 자기적 특성이 뛰어난 연자성 재료이다. 따라서 압연 수직 방향으로는 {110}<110> 방위를 나타내기 때문에, 압연방향으로의 자성보다 크게 열위하여 분할코어용 모터 소재로 적합하다.

방향성 전기강판은 최종 공정인 2차 재결정 소둔 공정은 2 내지 3일이 소요될 뿐만 아니라 40시간 이상의 순화소둔을 하게 되어 평균 결정립경이 10mm 이상으로 성장하게 된다. 따라서 분할코어와 같이 정교한 형상을 요구하는 제품에 사용하기 어려운 단점을 가지고 있다.

이러한 단점을 극복하는 방법으로, GOSS 방위를 성장하는 대신 표면에너지를 구동력으로 (100)면을 우선 성장시키는 방법이 제시되었다. 이 방법들에 따르면 2회압연후에 최종 마무리 소둔을 10분 이내로 실시하여 강판 두께 0.16mmt 에서 압연방향으로 자속밀도가 매우 높은 강판을 만들 수 있었으나, 비산화성 분위기인 수소 및 진공분위기에서의 소둔이 필요하고 불순물을 극한적으로 낮게 관리하여야 하는 등 생산성이 떨어지는 문제가 있다.

또한 압연 방향으로 자속밀도가 높고 압연 수직방향에서는 수축에 따른 철손의 증가가 적은 무방향성 전기강판을 사용하여 분할코어용 전기강판을 제공하고자 하였으나, 가공성이 우수한 반면 압연 방향의 자속밀도가 방향성 전기강판에 비하여 충분히 높지 않은 단점이 있다.

방향성 전기강판 및 이의 제조방법을 제공한다. 구체적으로 분할 코어식 모터의 재료로서 사용이 적합한 방향성 전기강판 및 이의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조방법은, 중량%로, Si: 2.0% 내지 4.0%, C: 0.05% 내지 0.4%, Al: 1% 이하(0%를 제외함), Mn: 2% 이하(0%를 제외함), N: 0.004% 이하(0%를 제외함), P: 0.2% 이하(0%를 제외함), Sn: 0.2% 이하(0%를 제외함), Sb: 0.2% 이하(0%를 제외함), Cu: 0.005 내지 0.2%, Ti: 0.0005 내지 0.003%, Ca: 0.0001 내지 0.003%, Ni: 0.005 내지 0.2% 및 Cr: 0.005 내지 0.2% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하는 슬라브를 제공하는 단계; 슬라브를 가열하는 단계; 슬라브를 열간 압연하여 열연 강판을 제조하는 단계; 열연 강판을 열연판 소둔하는 단계; 열연판 소둔된 열연 강판을 1차 냉간 압연하는 단계; 1차 냉간 압연된 강판을 탈탄 소둔하는 단계; 탈탄 소둔이 완료된 강판을 2차 냉간 압연하는 단계; 및 2차 냉간 압연이 완료된 강판을 최종 소둔하는 단계;를 포함한다.

슬라브를 제공하는 단계에서, 슬라브는 Bi, Pb, Mg, As, Nb, Se 및 V 중 1종 이상을 각각 단독 또는 그 합량으로 0.0005 내지 0.003 중량% 더 포함할 수 있다.

슬라브를 제공하는 단계에서, 슬라브는 Si와 C의 함량비(Si/C)가 7 내지 20일 수 있다.

열연판 소둔하는 단계에서 탈탄과정을 포함할 수 있다.

열연판 소둔하는 단계는 850℃ 내지 1000℃ 온도 및 이슬점 온도 50℃이상에서 70 내지 350초 동안 소둔하는 단계일 수 있다.

열연판 소둔하는 단계 이후, 평균 결정립경은 80 내지 270㎛일 수 있다.

1차 냉간 압연된 강판을 탈탄 소둔하는 단계는 850℃ 내지 950℃ 온도 및 이슬점 온도 50℃ 이상에서 70 내지 150초 동안 소둔하는 단계일 수 있다.

1차 냉간 압연된 강판을 탈탄 소둔하는 단계 이후, 평균 결정립경은 80 내지 250㎛ 일 수 있다.

1차 냉간 압연된 강판을 탈탄 소둔하는 단계 및 탈탄 소둔이 완료된 강판을 2차 냉간 압연하는 단계는 2회 이상 반복할 수 있다.

최종 소둔하는 단계는 850℃ 내지 1000℃ 온도 및 이슬점 온도 70℃이하에서 소둔하는 단계 및 1000℃ 내지 1200℃ 온도 및 H₂ 50 부피% 이상의 분위기에서 소둔하는 단계를 포함할 수 있다.

1차 냉간 압연하는 단계 내지 최종 소둔하는 단계는 연속하여 이루질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은, 중량%로, Si:2.0% 내지 4.0%, C:0.005% 이하(0%를 제외함), Al: 1% 이하(0%를 제외함), Mn: 2% 이하(0%를 제외함), N: 0.004% 이하(0%를 제외함), P: 0.2% 이하(0%를 제외함), Sn: 0.2% 이하(0%를 제외함), Sb: 0.2% 이하(0%를 제외함), Cu: 0.005 내지 0.2%, Ti: 0.0005 내지 0.003%, Ca: 0.0001 내지 0.003%, Ni: 0.005 내지 0.2% 및 Cr: 0.005 내지 0.2% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하고, 평균 결정립경이 1mm 이하이다.

Bi, Pb, Mg, As, Nb, Se 및 V 중 1종 이상을 각각 단독 또는 그 합량으로 0.0005 내지 0.003 중량% 더 포함할 수 있다.

강판의 두께 방향과 수직하는 면에 대하여, 결정방위가 {110}<001>로부터 15°이내의 방위를 갖는 고스 결정립의 면적 분율이 50 내지 85%일 수 있다.

강판의 두께 방향과 수직하는 면에 대하여, 외접원의 지름(D1)과 내접원의 지름(D2)의 비(D2/D1)가 0.5이상인 고스 결정립이 전체 고스 결정립 중 95 면적% 이상 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 가공성 및 압연 방향의 자성이 모두 우수하여 분할 코어식 모터의 재료로서 적합하게 사용할 수 있다.

또한, 최종 소둔시 코일 상태에서 배치(Batch)형태의 소둔을 실시하지 않고 연속적인 소둔을 실시할 수 있어, 단시간의 소둔만으로도 방향성 전기강판을 생산할 수 있다.

또한, 종래의 방향성 전기강판의 제조 방법과 달리 냉연강판을 권취하는 공정이 필요 없다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조방법은, 결정립 성장 억제제를 사용하지 않는 방향성 전기강판을 제공할 수 있다.

또한, 침질 소둔을 생략할 수 있다.

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. 또한 고스(Goss) 결정립이란 결정방위가 {110}<001>로부터 15도(°) 이내의 방위를 갖는 결정립을 의미한다.

본 발명의 일 실시예에서 추가 원소를 더 포함하는 것의 의미는 추가 원소의 추가량 만큼 잔부인 철(Fe)을 대체하여 포함하는 것을 의미한다.

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 방향성 전기강판의 제조방법은, 중량%로, Si: 2.0% 내지 4.0%, C: 0.05% 내지 0.4%, Al: 1% 이하(0%를 제외함), Mn: 2% 이하(0%를 제외함), N: 0.004% 이하(0%를 제외함), P: 0.2% 이하(0%를 제외함), Sn: 0.2% 이하(0%를 제외함), Sb: 0.2% 이하(0%를 제외함), Cu: 0.005 내지 0.2%, Ti: 0.0005 내지 0.003%, Ca: 0.0001 내지 0.003%, 및 Ni 및 Cr 중 1종 이상을 각각 단독 또는 그 합량으로 0.005 내지 0.2% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하는 슬라브를 제공하는 단계; 슬라브를 가열하는 단계; 슬라브를 열간 압연하여 열연 강판을 제조하는 단계; 열연 강판을 열연판 소둔하는 단계; 열연판 소둔된 열연 강판을 1차 냉간 압연하는 단계; 1차 냉간 압연된 강판을 탈탄 소둔하는 단계; 탈탄 소둔이 완료된 강판을 2차 냉간 압연하는 단계; 및 2차 냉간 압연이 완료된 강판을 최종 소둔하는 단계;를 포함한다. 이하에서는 각 단계별로 상세하게 설명한다.

먼저, 중량%로, Si: 2.0% 내지 4.0%, C: 0.05% 내지 0.4%, Al: 1% 이하(0%를 제외함), Mn: 2% 이하(0%를 제외함), N: 0.004% 이하(0%를 제외함), P: 0.2% 이하(0%를 제외함), Sn: 0.2% 이하(0%를 제외함), Sb: 0.2% 이하(0%를 제외함), Cu: 0.005 내지 0.2%, Ti: 0.0005 내지 0.003%, Ca: 0.0001 내지 0.003%, 및 Ni 및 Cr 중 1종 이상을 각각 단독 또는 그 합량으로 0.005 내지 0.2% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하는 슬라브를 제공한다. 또한, 슬라브는 Bi, Pb, Mg, As, Nb, Se 및 V 중 1종 이상을 각각 단독 또는 그 합량으로 0.0005 내지 0.003 중량% 더 포함할 수 있다.

조성을 한정한 이유는 하기와 같다.

Si: 2.0 내지 4.0 중량%

실리콘(Si)는 전기강판의 소재의 자기이방성을 떨어뜨리고 비저항을 증가시키므로써 철손을 낮추는 역할을 한다. Si 함량이 너무 작은 경우에는 비저항 감소가 크지 않으므로 철손이 열위하게 된다. 반대로 Si 함량이 너무 많은 경우 취성이 증가하여 냉간압연이 어려워지게 된다. 따라서 Si 함량을 전술한 범위로 조절한다.

C: 0.05 내지 0.40 중량%

탄소(C)는 페라이트와 오스테나이트 상변태 온도를 900 내지 1050℃ 사이가 되도록 Si 함량에 따라 그 함량을 조정하여 첨가하게 된다. Si 2 내지 4 중량% 첨가시 상변태 온도를 900℃로 낮추기 위해서 슬라브 내의 C의 함량을 0.05 내지 0.40 중량%로 한다. 본 발명의 일 실시예에서는 방향성 전기강판의 제조 공정에서 다수의 탈탄 공정을 거치게 되므로, 최종 소둔 단계 이후, 방향성 전기강판에서의 탄소량은 0.0020 중량% 이하일 수 있다. 구체적으로 Si와 C의 함량비(Si/C)는 7 내지 20이 될 수 있다.

Al: 1.0 중량% 이하

알루미늄(Al)은 전기강판 소재의 비저항을 증가시키고 철손을 낮추는 역할을 하지만, 습윤 분위기에서 산소와 결합하여 표면에 산화층을 형성하여 탈탄을 어렵게 하기 때문에, 이를 1 중량% 이하로 첨가를 제한한다.

Mn: 2.0중량% 이하

망간(Mn)의 경우 비저항을 증가시키고 철손을 낮추는 역할을 한다. 그러나, 고온에서 휘발하여 강의 표면과 분위기의 반응을 어렵게 하여 탈탄을 어렵게 하고, 다량으로 첨가시에 페라이트-오스테나이트 상변태의 온도를 크게 낮추어, 원자의 이동속도가 낮은 온도에서 탈탄 반응이 일어나게 하므로 생산성을 크게 낮추기 때문에, 그 첨가량을 2 중량% 이하로 제한한다.

N: 0.004 중량% 이하

질소(N)는 Al, Ti등과 강하게 결합함으로써 질화물을 형성하여 결정립 성장을 억제하는 등 자성에 해로운 원소이므로 적게 함유시키는 것이 바람직하다. 너무 많이 첨가할 때에는 질화물의 수가 크게 증가하여 탈탄시의 결정립 성장을 어렵게 하므로 그 첨가량을 0.004 중량% 이하로 한정한다.

P, Sn 및 Sb: 각각 0.2 중량% 이하

주석(Sn), 안티모니(Sb) 및 인(P)는 표면에 편석하는 원소로 각각 다량 포함될 시 표면에서 탈탄을 방해 하기 때문에 각각 0.2 중량% 이하로 한정한다.

Cu: 0.005 내지 0.02 중량%

구리(Cu)는 고온에서 황화물을 형성할 수 있는 원소이며 다량으로 첨가시에는 슬라브의 제조시 표면부의 결함을 야기하는 원소이다. 따라서 과량 첨가시에 황화물을 형성하여탈탄시의 결정성장을 어렵게 하므로 그 첨가량을 전술 범위로 제한한다.

Ti:0.0005 내지 0.003중량%

티타늄(Ti)는 미세한 탄화물과 질화물을 형성하여 결정립 성장을 억제하며 많이 첨가될수록 증가된 탄화물과 질화물로 결정 성장속도를 느리게 된다. 따라서 그 첨가량을 전술 범위로 제한한다.

Ca: 0.0001 내지 0.003중량%

칼슘(Ca)는 연주성을 향상시키며 강 중의 S를 석출시키는 원소이다. 다량으로 강중에 존재할 때 S를 포함한 복합 석출물을 형성하여 철손에 악영향을 미치지만, 너무 많이 포함할 시, 결정성장속도를 감소시킨다. 따라서 그 첨가량을 전술 범위로 제한한다.

Ni 및 Cr 중 1종 이상: 각각 또는 그 합량으로 0.005 내지 0.2 중량%

니켈(Ni) 또는 크롬(Cr)은 제강 공정에서 불가피하게 첨가될 수 있다. 이들은 불순물 원소들과 반응하여 미세한 황화물, 탄화물 및 질화물을 형성하여 결정성장을 어렵게 하는 한편, 표면에 산화물을 형성하여 탈탄을 어렵게 하기 때문에, 각각 단독 또는 그 합량으로 0.005 내지 0.2 중량%로 제한한다. 본 발명의 일 실시예에서 각각 단독 또는 그 합량으로의 의미는 Ni 또는 Cr 중 1종의 원소만 포함할 시, 1종의 원소를 0.005 내지 0.2 중량% 포함한다는 것을 의미하고, Ni 및 Cr을 동시에 포함하는 경우, 그 합량으로 0.005 내지 0.2 중량% 포함한다는 것을 의미한다.

기타 원소

Bi, Pb, Mg, As, Nb, Se 및 V 등도 강력한 개재물을 형성하는 원소들로 탄화물, 질화물, 황화물을 포함한 복합석출물을 형성하는 원소이며, 입계에 자리하여 압연성을 열화시키기도 한다. 따라서, Bi, Pb, Mg, As, Nb, Se 및 V 중 1종 이상을 각각 단독 또는 합량으로 0.0005 중량% 내지 0.003 중량% 함유되도록 한다.

상기와 같은 조성의 슬라브를 가열을 한다. 슬라브 가열 온도는 통상의 가열 온도보다 높은 1150℃ 내지 1350℃일 수 있다.

슬라브 가열시 온도가 높을 경우 열연 조직이 조대화되어 자성에 악영향을 미치게 되는 문제점이 있다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조 방법은 탄소의 함량이 종래보다 많아 슬라브 가열 온도가 높더라도 열연 조직이 조대화 되지 않으며, 통상의 경우 보다 높은 온도에서 가열 함으로써, 열간 압연시 유리하다.

다음으로 가열이 완료된 슬라브를 열간 압연하여 열연 강판을 제조한다. 열연 강판의 두께는 1.5 내지 3.0 mm가 될 수 있다.

다음으로 열연 강판을 열연판 소둔한다. 이때 열연판 소둔은 탈탄 과정을 포함할 수 있다. 구체적으로 열연판 소둔은 850℃ 내지 1000℃ 온도 및 이슬점 온도 50℃이상에서 소둔하는 단계일 수 있다. 구체적으로 이슬점 온도는 50 내지 80℃가 될 수 있다. 열연판 소둔 시간은 70 내지 350초가 될 수 있다.

이 때 표면 결정립의 평균 입경이 최대 270㎛가 될 수 있다. 구체적으로 결정립의 평균 입경이 130 내지 270㎛가 될 수 있다.

이렇게 열연판 소둔 공정에서 탈탄 과정을 포함함으로써, 최종 제품판의 Goss 결정립 분율을 향상시킬 있다. 이러한 내부의 미세 결정립과 표면의 조대 결정립의 조합은 통상의 열연판 소둔 공정으로는 형성될 수 없으며 일정량 이상의 수분이 함유된 습윤 분위기하의 탈탄 과정이 포함되어야만 가능하다. 이러한 열연판 소둔 공정은 2회 내지 3회 반복 시행될 수도 있다.

다음으로 열연판 탈탄 소둔을 실시한 후 산세를 하고 1차 냉간 압연을 실시하여 냉연강판을 제조한다. 이 때, 압하율은 50 내지 70%가 될 수 있다. 통상의 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조 공정에 있어서 냉간압연은 90%에 가까운 고압하율로 1회 실시하는 것이 효과가 있음이 알려져 있다. 이러한 공정의 기본적인 사상은 1차 재결정립 중 sharpness가 우수한 Goss 결정립만이 비정상 입자성장하기 유리한 환경을 만들어주는 것이라고 할 수 있다. 그렇기 때문에 1차 재결정립 중 Goss 방위의 결정립의 분율이 1% 미만으로 극히 소량 함유되어 있더라도 2차 재결정 후, 최종 제품판은 대부분 Goss 방위 결정립으로 구성되어 있으므로 자성이 우수하지만 결정립이 매우 조대한 특징이 있다. 이에 반하여 본 발명에서는 Goss 방위 결정립의 비정상 입자 성장을 이용하지 않고 냉간압연 후 탈탄 소둔에 의하여 발생한 표층부의 Goss 결정립의 내부 확산을 이용하기 때문에 표층부에서 재결정되는 결정립 중의 Goss 방위 결정립이 다수 분포하기 때문에 결정립의 크기가 무방향성 전기강판과 같이 1mm 이하로 미세화 할 수 있다. 이를 위해서는 Goss 방위 결정립 형성에 유리한 압하율 50 내지 70% 사이에서 냉간압연을 실시하는 것이 바람직하다. 더욱 구체적으로 평균 결정립경이 500㎛ 이하일 수 있다. 더욱 구체적으로 평균 결정립경이 250㎛이하일 수 있다.

다음으로 냉연강판을 탈탄 소둔한다. 이 때, 탈탄 소둔하는 단계는 오스테나이트 단상영역 또는 페라이트 및 오스테나이트의 복합상이 존재하는 영역에서 실시할 수 있다. 구체적으로 850℃ 내지 950℃ 온도 및 이슬점 온도 50℃이상에서 소둔하는 단계일 수 있다. 구체적으로 이슬점 온도는 50 내지 80℃가 될 수 있다. 또한, 탈탄 소둔시 탈탄량은 0.0300wt% 내지 0.0600wt% 일 수 있다. 또한, 분위기는 수소 및 질소의 혼합가스 분위기일 수 있다. 이러한 탈탄 소둔 과정에서 전기강판의 표면의 결정립의 크기는 조대하게 성장 하게 되지만 전기강판의 내부의 결정립은 미세한 조직으로 남게된다. 탈탄 소둔 시간은 70 내지 150초가 될 수 있다.

이러한 탈탄 소둔 이후 결정립의 평균 입경은 130 내지 250㎛일 수 있다.

다음으로, 탈탄 소둔이 완료된 강판을 2차 냉간 압연한다. 통상의 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조 공정에 있어서 냉간 압연은 90%에 가까운 고압하율로 1회 실시하는 것이 효과적인 것으로 알려져 있다. 이것이 1차 재결정립 중 Goss 결정립만이 입자성장하기 유리한 환경을 만들어주기 때문이다.

그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 방향성 전기강판의 제조방법은 Goss 방위 결정립의 비정상 입자 성장을 이용하지 않고 탈탄 소둔 및 냉간 압연에 의하여 발생한 표층부의 Goss 결정립을 내부 확산시키는 것이므로 표층부에서 Goss 방위 결정립을 다수 분포하도록 형성하는 것이 유리하다.

따라서, 냉간 압연시 압하율 50% 내지 70%에서 냉간 압연을 실시하는 경우 Goss 집합조직이 표층부에서 다수 형성 될 수 있다.

전술한 냉연강판을 탈탄 소둔하는 단계 및 탈탄 소둔이 완료된 강판을 2차 냉간 압연하는 단계는 2회 이상 반복하여 실시할 수 있다. 2회 이상 반복하여 실시함으로써, Goss 집합조직이 표층부에서 다수 형성 될 수 있다. 구체적으로 2회 또는 3회 반복하여 실시할 수 있다.

다음으로 탈탄 소둔 및 2차 냉간 압연이 완료된 전기강판은 최종 소둔을 실시한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조방법에서는 기존의 배치(batch)방식과 달리 냉간 압연에 이어 연속으로 최종 소둔을 실시할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조방법에서 최종 소둔은 850℃ 내지 1000℃ 온도 및 이슬점 온도 70℃이하에서 소둔하는 단계 및 1000℃ 내지 1200℃ 온도 및 H₂ 50 부피% 이상의 분위기에서 소둔하는 단계를 포함할 수 있다. 또한 2번째 단계의 분위기는 H₂ 90 부피%이상 일 수 있다.

최종 소둔 전 냉연판은 탈탄 소둔이 진행되어 소강 탄소량이 최소 슬라브의 탄소량 대비 40 중량% 내지 60 중량% 남아있는 상태이다. 따라서 최종 소둔 시 제 1 단계에서는 탄소가 빠져나가면서 표층부에 형성된 결정립이 내부로 확산된다. 제 1 단계에서는 강판 중의 탄소량을 0.002 중량% 이하가 되도록 탈탄을 실시할 수 있다. 제 1단계에서 이슬점 온도는 50 내지 70℃가 될 수 있다.

이 후, 제 2 단계에서는 1 단계에서 확산된 고스 방위를 가진 집합조직이 성장하게 된다. 본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조방법에서는 종래의 비정상 입자성장에 의하여 결정립이 성장된 경우와 달리 결정립의 평균 입경은 1 mm 이하일 수 있다. 따라서, 종래의 방향성 전기강판에 비하여 결정립의 크기가 작은 고스 결정립이 다수개 존재하는 집합조직을 가질 수 있다.

최종 소둔 이후, 가공성을 원할하게 하기 위하여 탈탄에 의해 형성된 표면의 산화층을 제거하지 않을 수 있다. 또는 산화층을 제거하기 위하여 산세하는 등의 화학적인 방법을 사용하거나 물리적 방법 등을 사용할 수 있다. 또한, 유기질 혹은 무기질 혹은 유무기 혼합의 절연 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은, 중량%로, Si:2.0% 내지 4.0%, C:0.002% 이하(0%를 제외함), Al: 1% 이하(0%를 제외함), Mn: 2% 이하(0%를 제외함), N: 0.004% 이하(0%를 제외함), P: 0.2% 이하(0%를 제외함), Sn: 0.2% 이하(0%를 제외함), Sb: 0.2% 이하(0%를 제외함), Cu: 0.005 내지 0.2%, Ti: 0.0005 내지 0.003%, Ca: 0.0001 내지 0.003%, 및 Ni 및 Cr 중 1종 이상을 각각 단독 또는 그 합량으로 0.005 내지 0.2% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하고, 평균 결정립경이 1mm 이하이다.

강판의 원소 함량 및 이유에 대해서는 전술한 방향성 전기강판의 제조 방법과 관련해서 구체적으로 설명하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다. 전술하였듯이, 제조 과정에서 탈탄 과정을 포함하므로, 기재 내의 탄소 함량은 슬라브 내의 탄소 함량과 달리 0.002 중량% 이하로 포함할 수 있다.

전술하였듯이, 본 발명의 일 실시예에서 종래의 비정상 입자성장에 의하여 결정립이 성장된 경우와 달리 결정립의 평균 입경은 1 mm 이하일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 결정립의 평균 입경이 작기 때문에 적절한 가공성을 확보할 수 있다.

강판의 두께 방향과 수직하는 면에 대하여, 결정방위가 {110}<001>로부터 15°이내의 방위를 갖는 고스 결정립의 면적 분율이 50 내지 85%가 될 수 있다. 적절한 고스 결정립을 확보함으로써, 자성이 우수하며, 분할 코어식 모터의 재료로서 사용이 적합하다.

강판의 두께 방향과 수직하는 면에 대하여, 외접원의 지름(D1)과 내접원의 지름(D2)의 비(D2/D1)가 0.5이상인 고스 결정립이 전체 고스 결정립 중 95 면적% 이상 포함할 수 있다. 여기서, 외접원이란 결정립의 외부를 둘러싸는 가상의 원 중 가장 작은 원을 의미하고, 내접원이란 결정립의 내부에 포함되는 가상의 원 중 가장 큰 원을 의미한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 기재의 조직은, 표면의 고스 결정립이 강판의 내부로 성장하게 되므로 둥근 형태의 결정립이 생성된다. 반면, 기존의 방향성 전기강판은 본 발명의 일 실시예에 의한 조직보다 긴 타원 형태의 결정립이 생성된다.

이처럼 본 발명의 일 실시예에 의한 특유의 조직으로 인하여, 더욱 우수한 자성을 얻을 수 있다.

이하, 실시예를 통해 상세히 설명한다. 단 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

실시예

중량%로 Si:2.0%, C:0.20%, Al: 0.011%, Mn: 0.05%, N: 0.003%, P: 0.007%, Sn: 0.012%, Sb: 0.012%, Cu: 0.006%, Ti: 0.002%, Ca: 0.0005%, 및 Ni: 0.03% 및 Cr: 0.03% 를 함유하고 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브를 1250℃의 온도에서 가열한 다음 1.6mm 두께로 열간압였다. 이어 소둔온도 900℃, 이슬점 온도 60℃ 및 질소와 수소의 혼합가스 분위기에서 하기 표 1에 정리된 시간 동안 열연판 소둔을 실시하고 냉각한 후 산세를 실시하고, 65%의 압하율로 1차 냉간압연하여 0.8mm의 냉연판을 제조하였다.

냉간 압연된 판은 다시 소둔온도 900℃, 이슬점 온도 60℃ 및 질소와 수소의 혼합가스 분위기에서 하기 표 1에 정리된 시간 동안 탈탄소둔을 실시하고 냉각한 후 산세를 실시하고, 65%의 압하율로 2차 냉간압연하였다. 최종 두께는 0.28mm였다.

이후 최종 소둔시에는 950℃의 온도, 이슬점 온도 60℃, 질소와 수소의 혼합가스 분위기에서 60초간 소둔을 실시한 후 1100℃의 100% H₂ 분위기에서 2분 동안 소둔을 실시하였다. 최종 강판의 탄소 함량은 20ppm 이었다.

열연판 소둔, 탈탄 소둔 후의 평균 결정립경 및 최종 소둔 후의 Goss 결정립 분율 및 자성을 표 1에 표시하였다.

철손 및 자속밀도는 single sheet 측정법을 이용하여 측정하였고, 50Hz에서 1.7Tesla로 자화될 때까지의 철손(W₁₇ _/50) 및 1000A/m 자기장 하에서 유도되는 자속밀도(B₁₀)을 측정하였다.

열연판 소둔		1차 냉간 압연 후 탈탄 소둔		최종 소둔				구분
소둔 시간 (sec.)	평균 결정립경 (㎛)	소둔 시간 (sec.)	평균 결정립경 (㎛)	평균 결정립경 (㎛)	Goss 면적 분율 (%)	B₁₀ (Tesla)	W₁₇ _/50 (W/kg)	구분
15	30	10	35	47	14	1.55	3.21	비교예 1
30	55	25	65	295	20	1.59	2.92	비교예 2
50	100	50	102	65	41	1.68	2.11	비교예 3
100	150	80	150	123	72	1.81	1.59	실시예 1
150	200	90	165	132	75	1.84	1.47	실시예 2
250	250	90	150	154	78	1.85	1.45	실시예 3
200	211	100	195	236	81	1.87	1.3	실시예 4
200	220	200	390	73	32	1.62	2.58	비교예 4
300	255	100	201	184	80	1.86	1.38	실시예 5

표 1에 나타난 바와 같이, 열연판 소둔, 탈탄 소둔 및 최종 소둔 과정에서 적정 시간을 확보하여 최종 전기강판에서 Goss 분율이 증가하고 자속밀도 및 철손이 우수함을 알 수 있다. 그러나 비교예 4와 같이 탈탄 소둔 시간이 너무 길게 되면 탈탄이 과다하게 일어난 중심부의 탄소까지 빠져 나오게 됨으로써 자성이 열악해짐을 확인할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 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

중량%로, Si: 2.0% 내지 4.0%, C: 0.05% 내지 0.4%, Al: 1% 이하(0%를 제외함), Mn: 2% 이하(0%를 제외함), N: 0.004% 이하(0%를 제외함), P: 0.2% 이하(0%를 제외함), Sn: 0.2% 이하(0%를 제외함), Sb: 0.2% 이하(0%를 제외함), Cu: 0.005 내지 0.2%, Ti: 0.0005 내지 0.003%, Ca: 0.0001 내지 0.003%, Ni: 0.005 내지 0.2% 및 Cr: 0.005 내지 0.2% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하는 슬라브를 제공하는 단계;
상기 슬라브를 가열하는 단계;
상기 슬라브를 열간 압연하여 열연 강판을 제조하는 단계;
상기 열연 강판을 열연판 소둔하는 단계;
상기 열연판 소둔된 열연 강판을 1차 냉간 압연하는 단계;
상기 1차 냉간 압연된 강판을 탈탄 소둔하는 단계;
상기 탈탄 소둔이 완료된 강판을 2차 냉간 압연하는 단계; 및
상기 2차 냉간 압연이 완료된 강판을 최종 소둔하는 단계;
를 포함하는 분할 코어식 모터용 방향성 전기강판의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 슬라브를 제공하는 단계에서, 상기 슬라브는 Bi, Pb, Mg, As, Nb, Se 및 V 중 1종 이상을 각각 단독 또는 그 합량으로 0.0005 내지 0.003 중량% 더 포함하는 분할 코어식 모터용 방향성 전기강판의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 슬라브를 제공하는 단계에서, 상기 슬라브는 Si와 C의 함량비(Si/C)가 7 내지 20인 분할 코어식 모터용 방향성 전기강판의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 열연판 소둔하는 단계에서 탈탄 과정을 포함하는 분할 코어식 모터용 방향성 전기강판의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 열연판 소둔하는 단계는 850℃ 내지 1000℃ 온도 및 이슬점 온도 50℃이상에서 70 내지 350초 동안 소둔하는 단계인 분할 코어식 모터용 방향성 전기강판의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 열연판 소둔하는 단계 이후, 평균 결정립경은 130 내지 270㎛인 분할 코어식 모터용 방향성 전기강판의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 1차 냉간 압연된 강판을 탈탄 소둔하는 단계는 850℃ 내지 950℃ 온도 및 이슬점 온도 50℃ 이상에서 70 내지 150초 동안 소둔하는 단계인 분할 코어식 모터용 방향성 전기강판의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 1차 냉간 압연된 강판을 탈탄 소둔하는 단계 이후, 평균 결정립경은 130 내지 250㎛인 분할 코어식 모터용 방향성 전기강판의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 1차 냉간 압연된 강판을 탈탄 소둔하는 단계 및 상기 탈탄 소둔이 완료된 강판을 2차 냉간 압연하는 단계는 2회 이상 반복되는 분할 코어식 모터용 방향성 전기강판의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 최종 소둔하는 단계는 850℃ 내지 1000℃ 온도 및 이슬점 온도 70℃이하에서 소둔하는 단계 및 1000℃ 내지 1200℃ 온도 및 H₂ 50 부피% 이상의 분위기에서 소둔하는 단계를 포함하는 분할 코어식 모터용 방향성 전기강판의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 1차 냉간 압연하는 단계 내지 상기 최종 소둔하는 단계는 연속하여 이루어지는 분할 코어식 모터용 방향성 전기강판의 제조방법.
중량%로, Si:2.0% 내지 4.0%, C:0.002% 이하(0%를 제외함), Al: 1% 이하(0%를 제외함), Mn: 2% 이하(0%를 제외함), N: 0.004% 이하(0%를 제외함), P: 0.2% 이하(0%를 제외함), Sn: 0.2% 이하(0%를 제외함), Sb: 0.2% 이하(0%를 제외함), Cu: 0.005 내지 0.2%, Ti: 0.0005 내지 0.003%, Ca: 0.0001 내지 0.003%, Ni:0.005 내지 0.2% 및 Cr: 0.005 내지 0.2% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하고,
평균 결정립경이 1mm 이하인 분할 코어식 모터용 방향성 전기강판.
제12항에 있어서,
Bi, Pb, Mg, As, Nb, Se 및 V 중 1종 이상을 각각 단독 또는 그 합량으로 0.0005 내지 0.003 중량% 더 포함하는 분할 코어식 모터용 방향성 전기강판.
제12항에 있어서,
상기 강판의 두께 방향과 수직하는 면에 대하여, 결정방위가 {110}<001>로부터 15°이내의 방위를 갖는 고스 결정립의 면적 분율이 50 내지 85%인 분할 코어식 모터용 방향성 전기강판.
제14항에 있어서,
상기 강판의 두께 방향과 수직하는 면에 대하여, 외접원의 지름(D1)과 내접원의 지름(D2)의 비(D2/D1)가 0.5이상인 고스 결정립이 전체 고스 결정립 중 95 면적% 이상 포함하는 분할 코어식 모터용 방향성 전기강판.