KR101919530B1 - 방향성 전기강판의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조방법은 중량%로, Si: 2.0 내지 6.0%, C: 0.005 내지 0.1%, 및 Sb 및 Sn 중 1종 이상을 각각 단독 또는 합량으로 0.03 내지 0.1%를 포함하고, 잔부가 Fe 및 기타 불순물을 포함하는 슬라브를 준비하는 단계; 슬라브를 가열하는 단계; 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 냉연판을 1차 재결정 소둔하는 단계; 및 1차 재결정 소둔이 완료된 냉연판을 2차 재결정 소둔하는 단계를 포함하고, 2차 재결정 소둔하는 단계는 승온 단계 및 균열 단계를 포함하고, 승온 단계의 승온 속도(A)는 하기 식 1을 만족하고, 승온 단계가 행해지는 로내의 분위기 가스의 유량(B)은 하기 식 2를 만족한다.
[식 1]
[C]/([Sb]+[Sn]) ≤ A ≤ [Si]/(10×([Sb]+[Sn]))
[식 2]
2A ≤ B ≤ 4A
(식 1 및 식 2에서 [C], [Si], [Sb] 및 [Sn]은 각각 슬라브 내의 C, Si, Sb 및 Sn의 함량(중량%)이고, A의 단위는 ℃/hr이고, B의 단위는 Nm3/hr 이다.)

Description

방향성 전기강판의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING GRAIN ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET}
방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로 자속밀도가 우수한 방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것이다.
방향성 전기강판은 강판면의 모든 결정립들의 방위가 {110}면이고 압연방향의 결정방위는 <001>축에 평행한, 소위 고스(Goss) 집합조직(texture)을 이루어서 강판의 압연방향으로 자기특성이 아주 뛰어난 연자성 재료이다. 일반적으로 자기특성은 자속밀도와 철손으로 표현될 수 있으며, 높은 자속밀도는 결정립의 방위를 {110}<001>방위에 정확하게 배열하여 얻어질 수 있다.
이러한 고스집합조직을 발현하기 위해서는 제강단계에서의 성분제어, 열간압연에서의 슬라브 재가열 및 열간압연 공정인자 제어, 열연판소둔, 냉간압연, 1차 소둔 및 2차 소둔 등의 여러 공정조건들이 매우 정밀하고 엄격하게 관리되어야 한다.
특히, 고스입자의 성장은 2차 소둔 단계에서 일어나게 되는데, 강판 중에 분산해 있는 인히비터(Inhibitor) 성분에 의해 성장이 억제되어 있는 다른 결정들을 침식해서 (110)<001>결정이 우선 성장(2차 재결정) 된다.
2차 소둔 공정은 고스입자의 성장을 일어나는 승온구간과 추가적인 철손 개선을 위한 순화소둔 구간으로 나뉜다. 고스입자의 안정적인 성장을 위해서는 일반적으로 승온구간에서 2차 재결정 개시온도까지 느린 속도로 승온을 하는 것이 바람직한 것으로 알려져 있다.
그러나 2차 소둔 승온과정에서 승온 속도를 늦추게 되면 강 중의 석출물들이 2차 재결정 개시 온도 이전에 분해되기 시작하여, 주변의 다른 결정립들의 성장을 막아줄 수 있는 억제력이 부족해지는 부작용도 있다.
따라서 단순히 차 소둔 승온과정에서의 승온 속도를 늦추는 것만으로는 높은 자속밀도를 갖는 방향성 전기강판 제조에 어려움이 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 방향성 전기강판의 제조방법을 제공하고자 한다. 구체적으로 자속밀도가 우수한 방향성 전기강판의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조방법은 중량%로, Si: 2.0 내지 6.0%, C: 0.005 내지 0.1%, 및 Sb 및 Sn 중 1종 이상을 각각 단독 또는 합량으로 0.03 내지 0.1%를 포함하고, 잔부가 Fe 및 기타 불순물을 포함하는 슬라브를 준비하는 단계; 슬라브를 가열하는 단계; 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 냉연판을 1차 재결정 소둔하는 단계; 및 1차 재결정 소둔이 완료된 냉연판을 2차 재결정 소둔하는 단계를 포함하고, 2차 재결정 소둔하는 단계는 승온 단계 및 균열 단계를 포함하고, 승온 단계의 승온 속도(A)는 하기 식 1을 만족하고, 승온 단계가 행해지는 로내의 분위기 가스의 유량(B)은 하기 식 2를 만족한다.
[식 1]
[C]/([Sb]+[Sn]) ≤ A ≤ [Si]/(10×([Sb]+[Sn]))
[식 2]
2A ≤ B ≤ 4A
(식 1 및 식 2에서 [C], [Si], [Sb] 및 [Sn]은 각각 슬라브 내의 C, Si, Sb 및 Sn의 함량(중량%)이고, A의 단위는 ℃/hr이고, B의 단위는 Nm3/hr 이다.)
승온 단계의 승온 속도(A)가 10℃/hr 이하일 수 있다.
승온 단계가 행해지는 로내의 분위기 가스는 수소 및 질소를 포함할 수 있다.
승온 단계의 시작 온도는 750 내지 850℃이고, 종료 온도는 1150 내지 1250℃일 수 있다.
균열 단계의 온도는 1150 내지 1250℃일 수 있다.
2차 재결정 소둔하는 단계를 완료한 방향성 전기강판은 입경이 2mm 이상인 결정립의 평균 입경이 20mm 이상일 수 있다.
2차 재결정 소둔하는 단계를 완료한 방향성 전기강판에서 <100>면이 강판의 판면과 이루는 각도차이는 3.5° 이하일 수 있다.
슬라브는 Al을 0.01 내지 0.05 중량%, Mn을 0.02 내지 0.2 중량%, N을 0.01 중량% 이하 및 S를 0.01 중량% 이하로 더 포함할 수 있다.
2차 재결정 소둔하는 단계를 완료한 방향성 전기강판은 자속밀도(B8)이 1.930T 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 2차 재결정 소둔시의 승온 속도 및 분위기 가스의 유량 조건이 정밀하게 제어되어, 고스 결정립의 집적도가 향상되고, 방향성 전기강판의 자성 및 생산성이 우수하다.
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.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조방법은 중량%로, Si: 2.0 내지 6.0%, C: 0.005 내지 0.1%, 및 Sb 및 Sn 중 1종 이상을 각각 단독 또는 합량으로 0.03 내지 0.1%를 포함하고, 잔부가 Fe 및 기타 불순물을 포함하는 슬라브를 준비하는 단계; 슬라브를 가열하는 단계; 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 냉연판을 1차 재결정 소둔하는 단계; 및 1차 재결정 소둔이 완료된 냉연판을 2차 재결정 소둔하는 단계를 포함한다.
이하에서는 각 단계별로 상세히 설명한다.
먼저, 슬라브를 준비한다. 본 발명이 일 실시예에서 슬라브의 조성은 특별히 한정되지 아니하며, 방향성 전기강판 분야에서 일반적으로 사용되는 슬라브를 제한 없이 사용할 수 있다. 구체적으로 슬라브는 중량%로, Si: 2.5 내지 4.5%, C: 0.005 내지 0.1%, 및 Sb 및 Sn 중 1종 이상을 각각 단독 또는 합량으로 0.03 내지 0.1%를 포함하고, 잔부가 Fe 및 기타 불순물을 포함할 수 있다.
이하에서는 슬라브의 각 성분에 대해 설명한다.
Si : 2.0 내지 6.0 중량%
실리콘(Si)은 전기강판의 기본 조성으로 소재의 비저항을 증가시켜 철손을 개선하는 역할을 한다. Si함량이 너무 적을 경우 비저항이 감소와 더불어 와전류손이 증가하여 철손특성이 열위하게 된다. 한편 Si가 너무 많이 첨가될 경우에는 기계적 특성중 연성과 인성이 감소하여 압연과정중 판파단이 빈번하게 발생할 뿐만 아니라, 상업적 생산을 위한 연속소둔시 판간 용접성이 열위하게 되어 생산성이 악화된다. 결과적으로 Si함량을 전술한 범위로 제어하지 않으면 자기적 특성이 훼손될 뿐만 아니라 생산성이 악화될 수 있다. 따라서 전술한 범위로 Si를 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 Si은 2.5 중량% 내지 4.5중량% 포함할 수 있다.
C: 0.005 내지 0.1 중량%
탄소(C)은 오스테나이트 안정화 원소로서, 슬라브 중에 첨가되어 연주과정에 발생하는 조대한 주상 조직을 미세화하고 S의 슬라브 중심편석을 억제할 수 있다. 또한 냉간압연 중에 강판의 가공경화를 촉진하여 강판내에 {110}<001>방위의 2차 재결정 핵 생성을 촉진하기도 할 수 있다. 그러나 너무 많이 첨가되면 열연 중 엣지-크랙(edge-crack) 이 발생할 수 있다. 따라서 전술한 범위로 C를 포함할 수 있다.
다만, 전기강판의 제조 과정에서 탈탄 소둔을 거치게 되며, 탈탄 소둔을 거친 최종 방향성 전기강판 내의 C 함량은 0.005중량% 이하일 수 있다. 보다 구체적으로는 0.003중량%이하일 수 있다.
Sb 및 Sn: 0.03 내지 0.1 중량%
주석(Sn)을 첨가하면 {110}<001> 방위의 2차 결정립 핵의 숫자를 증가시킴으로써 철손을 향상시킬 수 있다. 또한 Sn은 결정립계에 편석을 통해서 결정립 성장을 억제하는데 중요한 역할을 하며, 이는 2차 소둔 단계에서 승온율이 낮아질 때, AlN 및 MnS 석출물이 조대화 되어 결정립 성장을 억제하는 효과가 약화되는 것을 보상한다. 그러나 Sn의 함량이 너무 많으면, 취성이 증가된다는 문제가 발생할 수 있다.
안티몬(Sb)는 결정립계에 편석하여 1차 재결정립의 과도한 성장을 억제하는 작용이 있다. Sb를 첨가하여 1차 재결정 소둔 단계에서 입성장을 억제함으로써 강판의 두께 방향에 따른 1차 재결정립크기의 불균일성을 제거하고, 동시에 2차 재결정을 안정적으로 형성시킴으로써 자성이 보다 더 우수한 방향성 전기강판을 만들 수 있다. Sb의 함량이 너무 작으면 억제력 효과가 부족할 수 있고, Sb의 함량이 너무 많으면, 1차 재결정 소둔시 탈탄을 방해하여 자기적 특성을 열화 시킬 수 있다.
이러한 Sn과 Sb는 각각 단독 또는 모두 포함될 수 있으며, Sb 및 Sn 중 1종 이상을 각각 단독 또는 합량으로 0.03 내지 0.1 중량% 포함할 수 있다. 즉, Sb 만을 단독으로 0.03 내지 0.1 중량% 포함하거나, Sn만을 단독으로 0.03 내지 0.1 중량% 포함하거나, Sb 및 Sn을 동시에 포함할 시, 그 합량으로 0.03 내지 0.1 중량% 포함할 수 있다.
Al : 0.01 내지 0.05 중량%
알루미늄(Al)은 탈탄질화소둔 과정중 분위기 가스인 암모니아 가스에 의하여 도입된 질소이온과 결합하여 AlN형태의 질화물을 형성할 뿐만 아니라, 강중에 고용상태로 존재하는 Si, Mn 및 전술한 질소이온과 결합하여 (Al,Si,Mn)N 형태의 질화물을 형성함으로써 결정립 성장 억제제의 역할을 수행한다. 그 함량이 너무 많으면 매우 조대한 질화물을 형성함으로써 결정립 성장 억제력이 급격히 저하될 수 있다. 따라서 Al의 함량은 전술한 범위로 조절할 수 있다.
Mn:0.02 내지 0.20 중량%
망간(Mn)은 Si와 동일하게 비저항을 증가시켜 와전류손을 감소시킴으로써 철손을 감소시키는 효과가 있을 뿐만 아니라, 강중에 존재하는 S와 반응하여 Mn계 화합물을 형성하거나 전술한 Al 및 질소이온과 반응하여 (Al,Si,Mn)N형태의 질화물을 형성함으로써 결정립 성장 억제제를 형성하는 역할을 한다. 그 함량이 너무 적으면 상기 효과를 기대할 수 없으며, 너무 많으면 2차재결정 소둔중 오스테나이트 상변태율이 증가하여 고스집합조직이 심각하게 훼손되어 자기적 특성이 급격히 될 수 있다. 따라서 Mn의 함량은 전술한 범위로 조절할 수 있다.
N:0.01 중량% 이하
질소(N)은 Al 및 Mn과 반응하여 AlN 및 (Al,Mn,Si)N 등의 화합물을 형성하는 중요한 원소로서, 슬라브 내에 0.01 중량% 포함할 수 있다. 만약 N을 너무 많이 첨가하게 되면 열연이후의 공정에서 질소확산에 의한 blister와 같은 표면결함을 유발하게 될 뿐만 아니라, 슬라브 상태에서 과잉의 질화물이 형성되기 때문에 압연이 용이하지 못해, 제조단가가 상승하는 원인이 된다. 따라서 N의 함량은 0.01 중량% 이하로 한정할 수 있다. 이후 고스집합조직의 2차재결정 형성을 위한 질화물의 보강은 탈탄소둔공정중 암모니아 가스를 분위기가스로 도입함으로써 질소이온이 강중에 확산되도록 하는 질화처리를 실시하여 보강한다. 구체적으로 최종 제조되는 방향성 전기강판은 N을 0.05 중량% 이하로 포함할 수 있다.
S:0.01 중량% 이하
황(S)는 주조시 슬라브 중심부에 편석하여 취성을 야기하며, 강중의 Mn과 반응하여 Mn계 황화물을 형성하므로써 미세조직을 불균일하게 하고 압연성을 악화시키는 효과가 있다. 따라서 S가 불가피하게 함유되는 함량 이상으로 첨가하여 석출되는 것은 바람직하지 않을 수 있다. 따라서, S의 함량은 0.01 중량% 이하로 포함할 수 있다.
P:0.01 내지 0.05 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. P가 너무 많이 포함되면 1차 재결정립의 크기가 오히려 감소되어 2차 재결정이 불안정해질 뿐만 아니라 취성을 증가시켜 냉간압연성을 저해한다. 그러므로 P의 함량을 전술한 범위로 조절할 수 있다.
다음으로 슬라브를 가열한다. 슬라브를 1280℃이하의 온도로 가열하게 되면 슬라브의 주상정조직이 조대하게 성장되는 것이 방지하여 열간압연 공정에서 판의 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 슬라브의 가열 온도는 1000℃ 내지 1280℃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 5.0mm 두께의 열연판으로 제조할 수 있다.
열간 압연된 열연판은 필요에 따라 열연판 소둔을 실시하거나 열연판 소둔을 실시하지 않고 냉간압연을 수행할 수 있다. 열연판 소둔을 실시하는 경우 열연조직을 균일하게 만들기 위해서 900℃ 이상의 온도로 가열하고 균열한 다음 냉각할 수 있다.
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. 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. 탈탄을 위해 850℃ 내지 950℃의 온도 및 50℃ 내지 70℃의 이슬점 온도에서 소둔할 수 있다. 950℃를 초과하여 가열하게 되면, 재결정립들이 조대하게 성장하여 결정성장 구동력이 떨어져서 안정된 2차 재결정이 형성되지 않는다. 그리고 소둔시간은 본 발명의 효과를 발휘하는데 크게 문제가 되지 않지만 생산성을 감안하여 통상 5분 이내에서 처리하는 것이 바람직하다.
질화를 위해 암모니아 가스를 사용하여 강판에 질소이온을 도입하여 주석출물인 (Al,Si,Mn)N 및 AlN등의 질화물을 형성하는데 있어, 탈탄 및 재결정을 마치고 질화처리하거나, 혹은 탈탄과 동시에 질화처리를 같이 할 수 있도록 동시에 질화처리를 행하거나, 혹은 질화처리를 우선 행한 후 탈탄소둔을 행하는 방법 어느 것이나 본 발명의 효과를 발휘하는데 문제가 없다.
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.
본 발명의 일 실시예에서 2차 재결정 소둔은 승온 단계 및 균열 단계를 포함하고, 승온 단계에서의 승온 속도(A) 및 로내의 분위기 가스의 유량(B)을 적절히 조절함으로써, 고스 결정립의 집적도를 향상시킬 수 있다.
승온 단계의 승온 속도(A)는 하기 식 1을 만족하고, 승온 단계가 행해지는 로내의 분위기 가스의 유량(B)은 하기 식 2를 만족한다.
[식 1]
[C]/([Sb]+[Sn]) ≤ A ≤ [Si]/(10×([Sb]+[Sn]))
[식 2]
2A ≤ B ≤ 4A
(식 1 및 식 2에서 [C], [Si], [Sb] 및 [Sn]은 각각 슬라브 내의 C, Si, Sb 및 Sn의 함량(중량%)이고, A의 단위는 ℃/hr이고, B의 단위는 Nm3/hr 이다.)
승온 속도(A)가 [C]/([Sb]+[Sn]) 미만인 경우, AlN의 열화가 심해져, Sb 또는 Sn의 첨가로도 주변 결정립들의 성장을 충분히 억제해 주지 못하게 된다. 승온 속도(A)가 [Si]/(10×([Sb]+[Sn]) 초과하는 경우, {110}<001> 방향에 가까운 고스입자가 우선적으로 성장하기에 충분한 시간을 확보해 주지 못하게 된다. 더욱 구체적으로 승온 속도(A)는 10℃/hr 이하일 수 있다.
승온 단계가 행해지는 로내의 분위기 가스의 유량(B)은 강 중 AlN 및 MnS 등의 석출물이 소실되는 속도에 영향을 주게 되므로, 승온 속도(A) 조건에 따라 다르게 적용해야 한다. 승온 속도(A)가 낮아질수록 가스 유량을 적게 투입하여 석출물이 고온에서 장시간 동안 안정적으로 유지될 수 있도록 한다. 보다 구체적으로는 승온 속도(A)의 2배 내지 4배의 범위에서 적용할 수 있다.
승온 단계가 행해지는 로내의 분위기 가스는 질소와 수소의 혼합 가스로 유지하여 입자성장 억제제인 질화물을 보호함으로써 2차 재결정이 잘 발달할 수 있도록 할 수 있다. 구체적으로 수소 50 내지 90 부피% 및 질소 10 내지 50 부피% 포함하는 혼합 가스를 분위기 가스로 사용할 수 있다. 승온 단계의 시작 온도는 750 내지 850℃이고, 종료 온도는 1150 내지 1250℃일 수 있다. 시작 온도가 750℃ 미만인 경우, 2차 재결정이 일어나지 않으므로 고스 방위의 성장을 유도하기 어렵다. 종료 온도가 1250℃를 초과하면, 고스 방위의 성장이 모두 완료된 상황이므로 승온 속도(A) 및 분위기 가스 유량(B) 조건의 적용에 따른 이점을 기대하기 어렵다.
균열 단계는 2차 재결정이 완료된 후에 장시간 유지하여 불순물을 제거한다. 균열 단계의 온도는 1150 내지 1250℃일 수 있다. 100% 수소분위기를 사용하거나 혹은 질소와 수소의 혼합분위기를 사용하는 방법 어느 것이나 본 발명의 효과를 발휘하는데 문제가 없다.
이처럼 2차 재결정 소둔 단계를 완료한 방향성 전기강판은 입경이 2mm 이상인 결정립의 평균 입경이 20mm 이상일 수 있다. 자속밀도가 높아지게 되면 결정립 크기가 비례하여 성장하게 되므로, 통상적인 결정립 범위를 초과하게 된다.
또한, 2차 재결정 소둔 단계를 완료한 방향성 전기강판에서 <100>면이 강판의 판면과 이루는 각도차이는 3.5° 이하일 수 있다. 여기서 강판의 판면이란, 강판의 압연 방향을 X축, 폭 방향을 Y축이라 할 때, XY면을 의미한다. 3.5° 초과시 강판의 자성이 저하될 수 있다.
이렇게 제조된 방향성 전기강판은 자성이 매우 우수하다. 구체적으로 자속밀도(B8)이 1.930T 이상일 수 있다.
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.
실시예 1
표 1의 성분 및 잔부 Fe와 불가피하게 혼입되는 불순물로 이루어진 슬라브를 준비하였다. 슬라브를 1150℃에서 가열하고 이어 2.3m 두께로 열간압연 하여 열연판을 제조하였다. 이 열연판을 1050℃이상의 온도로 가열한 후 910℃에서 90초간 유지하고 수냉한 후 산세하였다. 이어서 리버스(Reverse) 압연기를 이용하여, 0.23mm 두께까지 냉간 압연하였다. 냉간 압연된 강판은 소둔 온도 850℃에서 120초간 유지하여 1차 재결정 소둔을 하였다. 이후 MgO를 도포한 다음, 코일상으로 권취하여 2차 재결정 소둔하였다. 2차 재결정 소둔 과정 중, 800℃ 부터 1200℃까지 승온 속도(A) 및 분위기 가스 유량(B)을 하기 표 2에서 정리한 것과 같이 달리하여 승온하였고, 1200℃ 도달 후에는 수소: 100부피% 가스 분위기에서 20시간 유지 후 노냉하였다.
자속밀도는 single sheet 측정법을 이용하여 측정하였고, 800A/m의 자기장 하에서 유도되는 자속밀도의 크기(Tesla)를 측정하여 표 2에 정리하였다.
시료번호
(중량%)		 Si C Sb Sn Al Mn S N
1 3.15 0.053 0.052 - 0.029 0.101 0.0045 0.0052
2 3.08 0.051 0.061 0.012 0.035 0.110 0.0044 0.0038
3 2.88 0.049 0.038 0.025 0.032 0.080 0.0052 0.0068
4 3.39 0.064 - 0.045 0.032 0.135 0.0056 0.0065
5 3.05 0.052 - 0.051 0.033 0.056 0.0038 0.0052
6 3.19 0.059 0.072 - 0.031 0.087 0.0045 0.0051
7 2.95 0.056 0.033 0.023 0.033 0.085 0.0046 0.0061
8 2.86 0.048 0.025 0.035 0.030 0.068 0.0052 0.0059
9 3.22 0.060 0.051 0.017 0.028 0.056 0.0051 0.0046
10 3.21 0.058 0.048 0.024 0.027 0.120 0.0063 0.0043
11 3.07 0.053 0.052 0.021 0.031 0.095 0.0044 0.0043
12 3.32 0.055 0.068 0.025 0.035 0.095 0.0059 0.0047
시료번호
(중량%)		 승온 속도
(oC/hr)		 식 1 만족 여부 가스유량
(Nm3/hr)		 식 2 만족 여부 자속밀도
(B8, Tesla)		 구분
1 8 X 10 X 1.915 비교재
2 5 X 7 X 1.923 비교재
3 4 O 9 O 1.936 발명재
4 1 X 5 X 1.652 비교재
5 5 O 10 O 1.933 발명재
6 3 O 4 X 1.892 비교재
7 2 O 10 X 1.903 비교재
8 1 O 3 O 1.945 발명재
9 4 O 6 X 1.897 비교재
10 4 O 13 O 1.942 발명재
11 0.5 X 8 X 1.689 비교재
12 3 O 10 O 1.939 발명재
표 1 및 표 2에서 나타나듯이, 승온 속도(A) 및 가스 유량(B)을 적절히 조절한 발명재의 경우는 자속밀도(B8)가 1.93T 이상으로 우수함을 확인할 수 있었다. 반면, 승온 속도(A) 또는 가스 유량(B)이 본원의 조건을 만족하지 않는 비교재는 자속밀도(B8)가 열악함을 확인할 수 있다.
실시예 2
실시예 1의 방법으로 제조한 방향성 전기강판을 18 부피% 농도 및 60℃로 가열된 염산에 3분간 침적하여 표면의 베이스코팅을 제거하였다. 그 이후, 결정립 입경 및 <100>면이 강판의 판면과 이루는 각도차이를 측정하여 하기 표 3에 정리하였다.
시료번호 자속밀도 결정립 입경(mm) <100>면과 강판 판면의 각도차이 구분
2 1.923 18 3.8 비교재
3 1.936 24 3.1 발명재
6 1.892 18 4.2 비교재
7 1.903 19 4.1 비교재
8 1.945 31 2.6 발명재
10 1.942 28 2.8 발명재
표 3에서 나타나듯이, 본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판에서 입경이 2mm 이상인 결정립들의 평균 입경은 20mm 이상으로 나타났다. 또한, <100>면과 강판 판면과의 각도차이가 발명재의 경우 모두 3.5° 이하인 것을 알 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 (9)

  1. 중량%로, Si: 2.0 내지 6.0%, C: 0.005 내지 0.1%, 및 Sb 및 Sn 중 1종 이상을 각각 단독 또는 합량으로 0.03 내지 0.1%를 포함하고, 잔부가 Fe 및 기타 불순물을 포함하는 슬라브를 준비하는 단계;
    상기 슬라브를 가열하는 단계;
    상기 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계;
    상기 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계;
    상기 냉연판을 1차 재결정 소둔하는 단계; 및
    1차 재결정 소둔이 완료된 냉연판을 2차 재결정 소둔하는 단계를 포함하고,
    상기 2차 재결정 소둔하는 단계는 승온 단계 및 균열 단계를 포함하고,
    상기 승온 단계의 승온 속도(A)는 하기 식 1을 만족하고, 상기 승온 단계가 행해지는 로내의 분위기 가스의 유량(B)은 하기 식 2를 만족하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
    [식 1]
    [C]/([Sb]+[Sn]) ≤ A ≤ [Si]/(10×([Sb]+[Sn]))
    [식 2]
    2A ≤ B ≤ 4A
    (식 1 및 식 2에서 [C], [Si], [Sb] 및 [Sn]은 각각 슬라브 내의 C, Si, Sb 및 Sn의 함량(중량%)이고, A의 단위는 ℃/hr이고, B의 단위는 Nm3/hr 이다.)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 승온 단계의 승온 속도(A)가 10℃/hr 이하인 방향성 전기강판의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    승온 단계가 행해지는 로내의 분위기 가스는 수소 및 질소를 포함하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 승온 단계의 시작 온도는 750 내지 850℃이고, 종료 온도는 1150 내지 1250℃인 방향성 전기강판의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 균열 단계의 온도는 1150 내지 1250℃인 방향성 전기강판의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 2차 재결정 소둔하는 단계를 완료한 방향성 전기강판은 입경이 2mm 이상인 결정립의 평균 입경이 20mm 이상인 방향성 전기강판의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 2차 재결정 소둔하는 단계를 완료한 방향성 전기강판에서 <100>면이 강판의 판면과 이루는 각도차이는 3.5° 이하인 방향성 전기강판의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 슬라브는 Al을 0.01 내지 0.05 중량%, Mn을 0.02 내지 0.2 중량%, N을 0.01 중량% 이하 및 S를 0.01 중량% 이하로 더 포함하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 2차 재결정 소둔하는 단계를 완료한 방향성 전기강판은 자속밀도(B8)이 1.930T 이상인 방향성 전기강판의 제조 방법.
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