KR101908045B1 - 방향성 전기강판의 제조방법 - Google Patents

방향성 전기강판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조방법은 중량%로, Si:2.8 내지 3.6%, Al:0.020 내지 0.040%, Mn:0.20%이하(0%를 제외함), N:0.0030 내지 0.0075%, C:0.04 내지 0.07%, S:0.0060% 이하(0%를 제외함) 및 P:0.02% 내지 0.075% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 가열하는 단계; 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 열연판 소둔하는 단계; 소둔된 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 냉연판을 1차 재결정 소둔하는 단계; 및 1차 재결정 소둔이 완료된 냉연판을 2차 재결정 소둔하는 단계를 포함한다.
열연판 소둔하는 단계는 가열대 및 균열대를 통과하여 이루어지고, 균열대의 온도(TSZ)는 하기 식 1로 조절된다.
[식 1]
880 - (tR-200)×0.075 ≤TSZ(℃)≤ 910 - (tR-200)×0.075
(단, 식 1 에서 tR은 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계에서 재로시간(초)을 의미한다.)

Description

방향성 전기강판의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING GRAIN ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET}
방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 두께 방향으로의 1차 재결정립 편차가 줄어들어 자성이 더욱 향상된 방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것이다.
전기강판은 우수한 전자기적 특성을 가지고 최근 에너지 절약과 환경 오염 방지를 위한 청정 에너지의 필요성이 증가하는 요구에 맞추어 그 수요가 증가하고 있다. 이러한 전기강판은 방향성 전기강판과 무방향성 전기강판으로 분류할 수 있으며, 이중 방향성 전기강판은 압연방향으로 우수한 자기적 특성을 가지고 있어 변압기 등의 철심용으로 사용되는 강판이다.
우수한 자기적 특성을 나타내는 물성 중 하나인 저철손을 확보하기 위해서는 냉각압연이 완료된 후 실시되는 1차 재결정 소둔 공정 중 하나인 탈탄 소둔 공정에서 일어나는 1차 재결정(primary recrystallization)과 그 후 진행되는 2차 재결정 소둔 공정(고온 소둔 공정)에서 일어나는 2차 재결정을 제어하는 것이 중요하다.
특히, 방향성 전기강판의 자기적 성질은 2차 재결정에서 형성되는 {110}<001> 집합조직이 얼마나 잘 형성되어 있는가에 달려 있다.
이러한 우수한 2차 재결정을 형성하기 위해서는 1차 재결정 소둔 공정 중 하나인 탈탄 소둔 공정에서 2차 재결정을 형성하는 1차 재결정립 크기를 적절히 제어해야만 한다. 1차 재결정립의 크기가 조대하면 2차 재결정이 잘 일어나지 않아 미세립 발생에 의한 스크랩이 발생하게 되고, 1차 재결정립의 크기가 과소하게 되면 2차 재결정 소둔 공정이 2차 재결정이 낮은 온도에서 일어남에 따라 방향성이 좋지 않은 2차 재결정이 형성되어 철손이 열위하게 된다. 따라서 적정 사이즈의 1차 재결정을 형성하는 것이 저철손 확보, 즉 우수한 자성 품질을 확보할 수 있다.
배경기술: 공개특허공보 제10-2009-0007763호
본 발명의 일 실시예에서는 방향성 전기강판의 제조방법을 제공하고자 한다. 더욱 구체적으로 두께 방향으로의 1차 재결정 입경의 편차가 줄어들어 자성이 더욱 향상된 방향성 전기강판의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조방법은 중량%로, Si:2.8 내지 3.6%, Al:0.020 내지 0.040%, Mn:0.20%이하(0%를 제외함), N:0.0030 내지 0.0075%, C:0.04 내지 0.07%, S:0.0060% 이하(0%를 제외함) 및 P:0.02% 내지 0.075% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 가열하는 단계; 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 열연판 소둔하는 단계; 소둔된 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 냉연판을 1차 재결정 소둔하는 단계; 및 1차 재결정 소둔이 완료된 냉연판을 2차 재결정 소둔하는 단계를 포함한다.
열연판 소둔하는 단계는 가열대 및 균열대를 통과하여 이루어지고, 균열대의 온도(TSZ)는 하기 식 1로 조절된다.
[식 1]
880 - (tR-200)×0.075 ≤TSZ(℃)≤ 910 - (tR-200)×0.075
(단, 식 1 에서 tR은 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계에서 재로시간(초)을 의미한다.)
가열대의 온도(THZ)는 하기 식 2로 조절될 수 있다.
[식 2]
1075 + (tR-200)×0.075 ≤THZ(℃)≤ 1095 + (tR-200)×0.075
(단, 식 2에서 tR은 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계에서 재로시간(초)을 의미한다.)
열간압연하여 열연판을 제조하는 단계에서, 재로시간은 200 내지 600초일 수 있다.
1차 재결정 소둔하는 단계 후, 폭 방향과 수직하는 면에서의 재결정의 입경 표준 편차가 8.8이하일 수 있다.
1차 재결정 소둔하는 단계 후, 폭 방향과 수직하는 면에서 전체 재결정에 대한, 입경 40㎛ 이상의 조대립 면적 분율이 13% 이하일 수 있다.
1차 재결정 소둔하는 단계 후, 평균 재결정 입경이 20 내지 22㎛일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 두께 방향으로의 1차 재결정 입경의 편차가 줄어들어 자성이 우수하다.
도 1은 비교예에서 냉연판의 폭 방향과 수직하는 면의 주사 전자 현미경 사진이다.
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.
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.
1차 재결정 소둔 후, 1차 재결정의 입경을 결정하는 요소는 크게 세가지로 나누어 볼 수 있다. 첫번째는 소둔온도이다. 다른 모든 조건이 동일하다면 1차 재결정 소둔에서의 소둔온도를 높여주게 되면 입경이 증가하게 된다. 두번째는 결정립 성장 억제제로 그 개수가 작고 사이즈가 큰 경우 재결정의 입경은 증가하게 되고, 개수가 크고 사이즈가 작은 경우 재결정의 입경은 감소하게 된다. 이러한 결정립 성장 억제제의 형성 메커니즘은 두가지로 나누어 볼 수 있다. 제강단계에서 투입된 Al과 N에 의해 형성된 AlN 석출물과 탈탄 후 균열 구간에서 투입하는 N에 의해 만들어진 미세질화물이 그것이다. 이때 1차 재결정 소둔 후, 강판의 중심부(즉, 기재부)의 결정립은 주로 제강단계에서 투입된 Al과 N에 의해 형성된 AlN 석출물에 의해 제어되고, 강판의 표면부 결정립은 침질에 의한 미세질화물에 의해 제어되게 된다. 따라서 두께 방향으로 균일한 재결정 입경을 형성하기 위해서는 AlN 석출물과 침질에 의한 질화물 크기의 균형이 매우 중요하다. 만약 AlN 의 미세석출물이 감소하고 조대석출물이 증가한다면 중심부에 크고 조대한 재결정이 형성되어 재결정 불균일이 나타나게 됨으로, 1차 재결정 소둔 온도 제어만으로는 불량 방지 및 철손 개선이 어렵게 된다.
한편, 열간 압연 공정에서 적절한 압연 온도의 유지를 위해, 열연로 내에서 열간 압연을 하게 된다. 이 때, 높은 압연율이 요구되는 경우나, 롤교체 필요 설비에서 트러블 발생하는 경우, 통판성의 문제로 인하여 편파단이 발생하는 경우 등의 이유로 불가피하게 열간 압연 공정에서의 재로시간(즉, 로 내에서의 체류 시간)이 길어질 수 있다. 이렇게 열간 압연 공정에서 재로시간이 길어지는 경우 중심부에서의 AlN 미세석출물은 감소하고 조대석출물은 증가하기 때문에 재결정 불균형 해소를 위한 분포 제어 방안 도출이 필요하다. 즉 중심부에서 조대하게 형성된 석출물의 크기를 작게 만들어 줄 필요가 있다.
하나의 방안으로는 열간 압연 공정 후, 열연판 소둔 공정에서 온도를 제어하는 것을 고려할 수 있다. 다만, 열연판 소둔 공정에서 일괄적으로 온도를 하향할 경우, 중심부에 형성되는 재결정의 입경은 양호하나, 표면부에 형성되는 재결정의 입경도 동시에 줄어들게 되어, 표면부의 재결정은 불량하게 된다. 반대로, 열연판 소둔 공정에서 일괄적으로 온도를 상향할 경우, 표면부의 재결정은 양호하나, 중심부에 형성되는 재결정의 입경은 조대하여, 불량하게 된다.
본 발명의 일 실시예에서는 이처럼 열간 압연 공정에서의 재로시간이 긴 경우에도, 열연판 소둔 공정에서의 온도를 적절히 제어하여, 두께 방향으로의 재결정 입경의 불균형을 해소하고자 한다.
중량%로, Si:2.8 내지 3.6%, Al:0.020 내지 0.040%, Mn:0.20%이하(0%를 제외함), N:0.0030 내지 0.0075%, C:0.04 내지 0.07%, S:0.0060% 이하(0%를 제외함) 및 P:0.02% 내지 0.075% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 가열하는 단계; 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 열연판 소둔하는 단계; 소둔된 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 냉연판을 1차 재결정 소둔하는 단계; 및 1차 재결정 소둔이 완료된 냉연판을 2차 재결정 소둔하는 단계를 포함한다.
이하에서는 각 단계별로 상세하게 설명한다.
먼저, 중량%로, Si:2.8 내지 3.6%, Al:0.020 내지 0.040%, Mn:0.20%이하(0%를 제외함), N:0.0030 내지 0.0075%, C:0.04 내지 0.07%, S:0.0060% 이하(0%를 제외함) 및 P:0.02% 내지 0.075% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 가열한다.
이하에서는 슬라브의 각 성분에 대해 설명한다.
Si : 2.8 내지 3.6 중량%
실리콘(Si)은 전기강판의 기본 조성으로 강판의 비저항을 증가시켜 변압기의 철심손실(core loss) 즉, 철손을 낮추는 역할을 한다. Si함량이 너무 적은 경우 비저항이 감소하여 철손특성이 열화되고 고온소둔시 상변태구간이 존재하여 2차 재결정이 불안정해질 수 있다. Si를 과잉 함유시에는 강의 취성이 커져 냉간압연이 극히 어려워지고, 오스테나이트 분율을 40%이상 함유하기 위한 C의 함량이 크게 늘어나며, 또한 2차 재결정이 불안정해진다. 따라서, Si는 2.8 내지 3.6 중량% 포함할 수 있다.
Al : 0.020 내지 0.040 중량%
알루미늄(Al)은 최종적으로 AlN, (Al,Si)N, (Al,Si,Mn)N 형태의 질화물로 되어 억제제로 작용하는 성분으로서, 그 함량이 너무 적은 경우에는 억제제로의 충분한 효과를 기대할 수 없고, 너무 많은 경우에는 Al계통의 질화물이 너무 조대하게 석출, 성장하므로 억제제로의 효과가 부족해진다. 그러므로 Al의 함량을 0.020 내지 0.040 중량%로 정한다.
Mn:0.20 중량% 이하
망간(Mn)은 Si과 동일하게 비저항을 증가시켜 철손을 감소시키는 효과도 있으며, Si과 함께 질화처리에 의해서 도입되는 질소와 반응하여 (Al,Si,Mn)N의 석출물을 형성함으로서 1차재결정립의 성장을 억제하여 2차재결정을 일으키는데 중요한 원소이다. 그러나 너무 많이 첨가 시에는 열연도중 오스테나이트 상변태를 촉진하므로 1차 재결정립의 크기를 감소시켜 2차 재결정을 불안정하게 한다. 그러므로 Mn은 0.20 중량% 이하로 한다.
N:0.0030 내지 0.0075 중량%
N은 제강단계에서 과량 함유 하면 열간압연 공정에서 필요 이상의 석출물이 형성되어 본 발명에서 추구하는 예비소둔 공정에서 열처리 시간을 짧게 하지 못하게 할 뿐만 아니라, 1차 재결정립의 크기가 작아져 2차 재결정 개시온도를 낮추고 이는 {110}<001> 방위가 아닌 결정립들도 2차 재결정을 일으키므로 자성을 열화시킨다. 또한 최종소둔공정의 2차균열구간에서 N을 제거하는데 많은 시간이 소요되므로 생산성이 높은 방향성 전기강판을 제조하는데 어려움이 있다. N이 너무 적으면, 열간압연에서 석출되는 AlN양이 적게되어 1차재결정 소둔시 결정립이 적정 크기보다 크게되어 2차재결정 개시온도를 높게 하므로 우수한 자기적 특성을 얻을 수 없게 된다. 그러므로 N은 0.0030 내지 0.0075 중량%로 한정한다.
C:0.04 내지 0.07 중량%
탄소(C)은 오스테나이트 안정화 원소로서, 900℃ 이상의 온도에서 상변태를 일으켜 연주과정에 발생하는 조대한 주상정 조직을 미세화하는 효과와 더불어 S의 슬라브 중심편석을 억제한다. 그러나 그 함량이 너무 많으면 조대한 탄화물이 석출되고 탈탄시 탄소의 제거가 어려워진다. 그러므로 C는 0.04 내지 0.07 중량%로 정한다.
S:0.0060 중량% 이하
황(S)는 냉간압연전의 초기 결정립 입경이 조대해지는 효과가 있으므로 1차 재결정 공정에서 변형밴드에서 핵생성되는 {110}<001> 방위를 갖는 결정립의 수를 증가시키는 역할을 한다. 다만 너무 많이 포함되면, 열간압연 슬라브 가열시 재고용되어 미세하게 석출하므로 1차 재결정립의 크기를 감소시켜 2차 재결정 개시온도를 낮추어 자성을 열화시킨다. 또한 최종소둔공정의 2차균열구간에서 고용상태의 S를 제거하는데 많은 시간이 소요되므로 방향성 전기강판의 생산성을 떨어뜨린다. 따라서, S는 0.0060 중량% 이하로 정한다.
P:0.02% 내지 0.075 중량%
인(P)는 저온가열 방식의 방향성 전기강판에서 1차 재결정립의 성장을 촉진시키므로 2차 재결정온도를 높여 최종 제품에서 {110}<001> 방위의 집적도를 높인다. 한편 P는 1차 재결정판에서 {110}<001> 방위를 갖는 결정립의 수를 증가시켜 최종제품의 철손을 낮출 뿐만 아니라, 1차 재결정판에서 {111}<112> 집합조직을 강하게 발달시켜 최종제품의 {110}<001> 집적도를 향상시키므로 자속밀도도 높아지게 된다. 또한 P는 2차 재결정소둔시 약 1000℃의 높은 온도까지 결정립계에 편석하여 석출물의 분해를 지체시켜 억제력을 보강하는 작용도 가지고 있다. P의 이러한 작용이 제대로 발휘되려면 0.02 중량% 이상이 필요하다. 그러나 P가 너무 많이 포함되면 1차 재결정립의 크기가 오히려 감소되어 2차 재결정이 불안정해질 뿐만 아니라 취성을 증가시켜 냉간압연성을 저해한다. 그러므로 P는 0.02 내지 0.075 중량%로 정한다.
이렇게 조성된 슬라브를 가열한다. 슬라브의 가열 온도는 제한되지 않으나, 슬라브를 1300℃이하의 온도로 가열하게 되면 슬라브의 주상정조직이 조대하게 성장되는 것이 방지하여 열간압연 공정에서 판의 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 슬라브의 가열 온도는 1050℃ 내지 1300℃ 일 수 있다.
다음으로, 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조한다. 열간 압연 온도는 제한되지 않으며, 일 실시예로 950℃ 이하에서 열연을 종료할 수 있다. 이후 수냉하여 하여 600℃ 이하에서 권취할 수 있다. 열간 압연에 의하여 1.5 내지 4.0mm 두께의 열연판으로 제조할 수 있다. 이 때 압연 과정에서 전술한 온도 범위를 유지하기 위해 고온의 로 내에서 이루어 질 수 있다. 이 때, 강판의 로 내의 체류시간(residence time) 즉, 재로시간(tR)은 높은 압연율로 압연하는 등, 상황에 따라 달라질 수 있다. 재로시간이 늘어나는 경우, 전술한 것과 같이 1차 재결정의 입경에 있어서, 두께 방향으로 편차가 발생할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 재로시간(tR)은 200 내지 600초가 될 수 있다. 더욱 구체적으로 재로 시간(tg)은 400 내지 500초가 될 수 있다.
다음으로, 열연판을 열연판 소둔한다. 본 발명의 일 실시예에서 열연판 소둔하는 단계는 열연판을 가열대 및 균열대를 통과시켜 이루어진다. 가열대에서는 열연판을 일정온도로 가열시키고, 균열대에서는 가열된 열연판을 균열하여 소둔한다.
본 발명의 일 실시예에서 균열대의 온도(TSZ)는 열간 압연 단계에서의 재로시간(tR)에 따라 조절된다. 전술하였듯이, 재로시간(tR)이 늘어날수록 중심부에서 조대한 1차 재결정이 형성될 수 있기 때문에, 본 발명의 일 실시예에서는 재로시간(tR)이 증가할수록, 열연판 소둔 단계에서 균열대의 온도(TSZ)를 작게 조절함으로써, 중심부에서 조대한 1차 재결정이 형성되지 않고, 두께 방향으로 균일한 1차 재결정이 형성되도록 한다. 구체적으로 균열대의 온도(TSZ)를 하기 식 1과 같이 조절할 수 있다.
[식 1]
880 - (tR-200)×0.075 ≤TSZ(℃)≤ 910 - (tR-200)×0.075
또한, 더 나아가 가열대의 온도도 재로시간(tR)에 따라 조절된다. 재로시간(tR)이 늘어날수록, 가열대의 온도를 증가시킴으로써, 표면부에서 형성되는 1차 재결정의 입경을 크게 할 수 있으며, 중심부와의 입경 차이를 상대적으로 줄일 수 있게 된다.
구체적으로 가열대의 온도(THZ)를 하기 식 2와 같이 조절할 수 있다.
[식 2]
1075 + (tR-200)×0.075 ≤THZ(℃)≤ 1095 + (tR-200)×0.075
다음으로, 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조한다. 냉간압연은 리버스(Reverse) 압연기 혹은 탠덤(Tandom) 압연기를 이용하여 1회의 냉간압연, 다수회의 냉간압연, 또는 중간소둔을 포함하는 다수회의 냉간압연법으로 0.1mm 내지 0.5mm 두께의 냉연판을 제조할 수 있다.
또한, 냉간압연 중에 강판의 온도를 100℃ 이상으로 유지하는 온간 압연을 실시할 수 있다.
또한, 냉간압연을 통한 최종 압하율은 50 내지 95%가 될 수 있다.
다음으로, 냉간압연 된 냉연판을 1차 재결정 소둔한다. 1차 재결정 소둔 단계에서 고스 결정립의 핵이 생성되는 1차 재결정이 일어난다.
전술한 것과 같이 본 발명의 일 실시예에서는 열간 압연 단계에서의 재로시간(tR)에 따라 열연판 소둔 단계에서 균열대의 온도(TSZ), 가열대의 온도(THZ)를 조절함으로써, 두께 방향으로의 재결정 입경의 편차를 줄일 수 있다. 구체적으로, 폭 방향과 수직하는 면에서의 재결정의 입경 표준 편차가 8.8이하일 수 있다. 이처럼 두께 방향으로의 재결정 입경의 편차를 줄임으로써, 최종 제조되는 방향성 전기 강판의 철손을 더욱 낮출 수 있다.
전술하였듯이, 열간 압연 단계에서의 재로시간(tR)에 따라 열연판 소둔 단계에서 균열대의 온도(TSZ)를 조절함으로써 중심부에서 조대립이 형성되지 아니한다. 구체적으로 폭 방향과 수직하는 면에서 전체 재결정에 대한, 입경 40㎛ 이상의 조대립 면적 분율이 13% 이하일 수 있다.
1차 재결정 소둔 시 온도는 850 내지 870℃가 될 수 있다. 이처럼 1차 재결정 소둔을 통해 두께 방향으로 균일한 1차 재결정을 얻을 수 있다. 1차 재결정 소둔 후, 평균 재결정 입경이 20 내지 22㎛일 수 있다. 1차 재결정립의 크기가 20 내지 22㎛일 경우에 2차 재결정이 안정적으로 일어날 수 있다. 만약, 1차 재결정립의 크기가 20㎛보다 작은 경우에는 2차 재결정 구동력이 과도해지고, 22㎛보다 작은 경우에는 2차 재결정 구동력이 작아져 스크랩이 발생될 수 있으므로, 본 발명에서 1차 재결정립의 크기는 20 내지 22㎛가 바람직하다.
1차 재결정 소둔 과정에서 강판의 탈탄 및 질화가 이루어질 수 있다. 탈탄 및 질화를 위하여 수증기, 수소 및 암모니아의 혼합 가스 분위기 하에서 1차 재결정 소둔 할 수 있다.
다음으로, 1차 재결정 소둔이 완료된 냉연판을 2차 재결정 소둔한다. 이 때, 1차 재결정 소둔이 완료된 냉연판에 소둔 분리제를 도포한 후, 2차 재결정 소둔할 수 있다. 이 때, 소둔 분리제는 특별히 제한하지 아니하며, MgO를 주 성분으로 포함하는 소둔 분리제를 사용할 수 있다.
2차 재결정 소둔하는 단계는 승온 단계 및 균열 단계를 포함한다. 승온 단계는 1차 재결정 소둔이 완료된 냉연판을 균열 단계의 온도까지 승온하는 단계이며, {110}<001> Goss 방위의 2차 재결정을 일으킨다.
2차 재결정 소둔은 5 내지 30℃/hr의 승온속도로 최종 도달온도가 1100 내지 1300℃가 되도록 실시할 수 있다. 상기 승온속도가 5℃/hr 미만일 경우 소둔시간의 증가로 생산성이 저하될 뿐만 아니라 2차 재결정온도에 도달하기 전에 1차 재결정립이 조대해져 2차 재결정의 구동력이 약해질 수 있다. 또한 상기 승온속도가 30℃/hr를 초과하는 경우에는 코일내부와 외부의 온도편차가 발생하여 2차재결정이 균일하게 발생하지 않아 자성을 해치게 되므로 바람직하지 않다.
균열 단계의 온도가 1100℃ 미만일 경우 2차 재결정립 내부에 작은 결정립들을 완전히 제거할 수가 없어서 철손 특성이 나쁘고, 균열 단계의 온도가 1300℃초과시 코일이 변형이 되어 생산성을 해치므로 바람직하지 않다.
이후, 필요에 따라, 방향성 전기강판의 표면에 절연피막을 형성하거나, 자구 미세화 처리를 할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 방향성 전기강판의 합금 성분은 절연피막 등의 코팅층을 제외한 소지강판을 의미한다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 그러나 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
비교예
중량%로, Si 3.15%, C: 0.052%, Mn: 0.09%, Al: 0.029%, S: 0.005%, N: 0.0049% 및 잔부 Fe와 불가피하게 혼입되는 불순물로 이루어진 슬라브를 1150℃에서 가열하고 이어 2.3m 두께로 열간압연 하였다. 이때 재로시간은 400초였다. 하기 표 1에 기재된 가열대 및 균열대 온도로 열연판 소둔하고, 산세하였다. 산세 판을 0.23mm의 최종 두께로 냉간압연하였다.
냉연판을 855℃ 온도에서 180초간 유지하여 1차 재결정 소둔하였다. 분위기는 수증기(H2O), H2 및 암모니아 가스를 포함하는 분위기로 조절하였다. 1차 재결정 소둔을 마친 냉연판의 폭 방향과 수직하는 면의 주사 전자 현미경 사진을 도 1에 나타내었다.
도 1에 나타나는 것과 같이, 강판의 중심부에서 조대립(붉은 원 부분)이 다량 발견되며, 두께 방향으로 재결정의 입경 편차가 크게 발생하는 것을 확인할 수 있다. 1차 재결정의 편차 및 조대립 분율을 하기 표 1에 정리하였다. 1차 재결정의 평균 입경은 21㎛로 분석되었다.
이후, MgO 코팅을 한 후 2차 재결정 소둔을 실시하여 최종적으로 방향성 전기강판을 수득하였다.
최종적으로 절연액을 도포하고 철손을 측정하였다. 철손은 single sheet 측정법을 이용하여 측정하였고, 50Hz에서 1.7Tesla로 자화될 때까지의 철손을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 정리하였다.
실시예 1
비교예와 동일하게 실시하되, 하기 표 1에 기재된 것과 같이 열연판 소둔 단계에서 가열대 및 균열대의 온도를 조절하였다. 1차 재결정의 편차 및 조대립 분율을 하기 표 1에 정리하였으며, 최종 제조된 방향성 전기강판의 철손을 표 1에 정리하였다. 1차 재결정의 평균 입경은 비교예와 동일하게 21㎛로 분석되었다.
실시예 2
비교예와 동일하게 실시하되, 하기 표 1에 기재된 것과 같이 열연판 소둔 단계에서 가열대 및 균열대의 온도를 조절하였다. 1차 재결정의 편차 및 조대립 분율을 하기 표 1에 정리하였으며, 최종 제조된 방향성 전기강판의 철손을 표 1에 정리하였다. 1차 재결정의 평균 입경은 비교예와 동일하게 21㎛로 분석되었다.
구분 가열대온도(℃) 균열대온도(℃) 1차 재결정 입경 표준편차 조대립 분율
(면적%)		 철손(W17/50. W/Kg)
비교예 1080 900 9.0 13.2 0.752
실시예 1 1080 885 8.6 10.3 0.745
실시예 2 1095 885 8.2 8.2 0.741
상기 표 1에서 나타나듯이, 균열대 온도를 재로시간(tR)에 따라 적절히 조절한, 실시예 1, 실시예 2는 1차 재결정 입경 표준편차가 비교예에 비해 줄어들고, 조대립 분율도 작아짐을 확인할 수 있다. 결과적으로 철손이 비교예에 비해 우수하다. 특히 가열대 온도를 함께 조절한 실시예 2는 가장 우수한 철손을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
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 (6)

  1. 중량%로, Si:2.8 내지 3.6%, Al:0.020 내지 0.040%, Mn:0.20%이하(0%를 제외함), N:0.0030 내지 0.0075%, C:0.04 내지 0.07%, S:0.0060% 이하(0%를 제외함) 및 P:0.02% 내지 0.075% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 가열하는 단계;
    상기 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계;
    상기 열연판을 열연판 소둔하는 단계;
    소둔된 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계;
    상기 냉연판을 1차 재결정 소둔하는 단계; 및
    1차 재결정 소둔이 완료된 냉연판을 2차 재결정 소둔하는 단계를 포함하고,
    상기 열연판 소둔하는 단계는 가열대 및 균열대를 통과하여 이루어지고,
    상기 균열대의 온도(TSZ)는 하기 식 1로 조절되는
    방향성 전기강판의 제조 방법.
    [식 1]
    880 - (tR-200)×0.075 ≤TSZ(℃)≤ 910 - (tR-200)×0.075
    (단, 식 1 에서 tR은 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계에서 재로시간(초)을 의미한다.)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가열대의 온도(THZ)는 하기 식 2로 조절되는 방향성 전기강판의 제조 방법.
    [식 2]
    1075 + (tR-200)×0.075 ≤THZ(℃)≤ 1095 + (tR-200)×0.075
    (단, 식 2에서 tR은 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계에서 재로시간(초)을 의미한다.)
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계에서, 상기 재로시간은 200 내지 600초인 방향성 전기강판의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 1차 재결정 소둔하는 단계 후, 폭 방향과 수직하는 면에서의 재결정의 입경 표준 편차가 8.8이하인 방향성 전기강판의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 1차 재결정 소둔하는 단계 후, 폭 방향과 수직하는 면에서 전체 재결정에 대한, 입경 40㎛ 이상의 조대립 면적 분율이 13% 이하인 방향성 전기강판의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 1차 재결정 소둔하는 단계 후, 평균 재결정 입경이 20 내지 22㎛인 방향성 전기강판의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003226916A (ja) 2002-02-05 2003-08-15 Jfe Steel Kk 冷間圧延時の板破断が少ない方向性電磁鋼板の製造方法
JP2005226111A (ja) 2004-02-12 2005-08-25 Nippon Steel Corp 磁気特性に優れた一方向性電磁鋼板の製造方法
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