KR102241468B1 - 무방향성 전기강판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 중량%로, Si: 0.2 내지 4.0%, Mn: 0.1 내지 2.5%, Al: 0.3 내지 2.3% Sn: 0.07% 이하(0%를 제외함) Sb: 0.07% 이하(0%를 제외함) S: 0.025% 이하(0%를 제외함), P: 0.025% 이하(0%를 제외함), C: 0.005% 이하(0%를 제외함), N: 0.005% 이하(0%를 제외함), Ti: 0.005% 이하(0%를 제외함), O: 0.003% 이하(0%를 제외함), 및 Mg: 0.003% 이하(0%를 제외함) 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.
하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
{V(100)+V(110)}/{V(111)+V(211)+V(310)}≥0.2
(식 1에서 V(100), V(110), V(111), V(211) 및 V(310)은 각각 강판의 압연면에서 (100), (110), (111), (211) 및 (310)으로부터 15˚ 이내의 각도를 형성하는 조직의 면 분율을 의미한다.)

Description

무방향성 전기강판 및 그 제조방법{NON-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
무방향성 전기강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 최종 소둔 시 공정 조건을 제어하여 미세 조직 특성을 최적화 함으로써, 자성을 개선한 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
무방향성 전기강판은 모든 방향으로 균일한 자기적 특성을 가지고 있어 일반적으로 모터코어, 발전기의 철심, 전동기, 소형변압기의 재료로 사용된다. 무방향성 전기강판의 대표적인 자기적 특성은 철손과 자속밀도로, 무방향성 전기강판의 철손이 낮을수록 철심이 자화되는 과정에서 손실되는 철손이 감소하여 효율이 향상되며, 자속밀도가 높을수록 똑 같은 에너지로 더 큰 자기장을 유도할 수 있으며 같은 자속밀도를 얻기 위해서는 적은 전류를 인가해도 되기 때문에 동손을 감소시켜 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
그러나 야금학적 기술을 토대로 한 무방향성 전기강판의 특성향상은 그 한계에 도달했으며, 추가적인 자성특성 향상을 위한 기술을 필요로 하는 상황이다.
무방향성 전기강판 및 그 제조 방법을 제공한다. 더욱 구체적으로 최종 소둔 시 공정 조건을 제어하여 미세 조직 특성을 최적화 함으로써, 자성을 개선한 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 중량%로, Si: 0.2 내지 4.0%, Mn: 0.1 내지 2.5%, Al: 0.3 내지 2.3% Sn: 0.07% 이하(0%를 제외함) Sb: 0.07% 이하(0%를 제외함) S: 0.025% 이하(0%를 제외함), P: 0.025% 이하(0%를 제외함), C: 0.005% 이하(0%를 제외함), N: 0.005% 이하(0%를 제외함), Ti: 0.005% 이하(0%를 제외함), O: 0.003% 이하(0%를 제외함), 및 Mg: 0.003% 이하(0%를 제외함) 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.
하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
{V(100)+V(110)}/{V(111)+V(211)+V(310)}≥0.2
(식 1에서 V(100), V(110), V(111), V(211) 및 V(310)은 각각 강판의 압연면에서 (100), (110), (111), (211) 및 (310)으로부터 15˚ 이내의 각도를 형성하는 조직의 면 분율을 의미한다.)
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 하기 식 2를 만족할 수 있다.
[식 2]
1.3 ≤ [Si] + [Al] ≤ 6.5
(식 2에서, [Si] 및 [Al]은 각각 Si 및 Al의 함량을 나타낸다.)
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 하기 식 3을 만족할 수 있다.
[식 3]
0.02 ≤ [Sn] + [Sb] ≤ 0.07
(식 3에서, [Sn] 및 [Sb]는 각각 Sn 및 Sb의 함량을 나타낸다.)
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 하기 식 4를 만족할 수 있다.
[식 4]
0.015 ≤ [S] + [P] ≤ 0.03
(식 4에서, [S] 및 [P]는 각각 S 및 P의 함량을 나타낸다.)
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 제조방법은 중량%로, Si: 0.2 내지 4.0%, Mn: 0.1 내지 2.5%, Al: 0.3 내지 2.3% Sn: 0.07% 이하(0%를 제외함) Sb: 0.07% 이하(0%를 제외함) S: 0.025% 이하(0%를 제외함), P: 0.025% 이하(0%를 제외함), C: 0.005% 이하(0%를 제외함), N: 0.005% 이하(0%를 제외함), Ti: 0.005% 이하(0%를 제외함), O: 0.003% 이하(0%를 제외함), 및 Mg: 0.003% 이하(0%를 제외함) 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 가열하는 단계; 슬라브를 열간 압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계 및 냉연판을 최종 소둔하는 단계를 포함한다.
최종 소둔하는 단계는 하기 식 5로 표시되는 A 균열 온도에서 균열하는 제1 균열 단계 및 950 내지 1100℃에서 선택되는 균열 온도에서 균열하는 제2 균열 단계를 포함한다.
[식 5]
(36.3 / [Si])×([Si]+[Al])/{([Sn]+[Sb])+([S]+[P])} - 20 ≤ A(℃) ≤ (36.3 / [Si])×([Si]+[Al])/{([Sn]+[Sb])+([S]+[P])} + 20
(식 5에서, [Si], [Al], [Sn], [Sb], [S] 및 [P]는 각각, Si, Al, Sn, Sb, S 및 P의 함량(중량%)을 나타낸다.)
제1 균열 단계 이전에, 냉연판을 300℃온도까지 150℃/s 내지 300℃/s로 승온하는 제1 승온 단계를 포함할 수 있다.
제1 승온 단계 이후, 300℃온도에서부터 제1 균열 단계의 균열 온도까지 150 내지 350℃/s로 승온하는 제2 승온단계를 포함할 수 있다.
제1 균열단계는 A 균열 온도로 10 내지 30초 동안 균열할 수 있다.
제1 균열 단계 이후, 제2 균열단계의 균열 온도까지 10 내지 50℃/s로 승온하는 제3 승온단계를 포함할 수 있다.
제2 균열단계는 상기 균열 온도로 30 내지 300초 동안 균열할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 최종 소둔 시 공정 조건을 제어하여 미세 조직 특성을 최적화 함으로써, 자성을 개선할 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.
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.
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.
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, Si: 0.2 내지 4.0%, Mn: 0.1 내지 2.5%, Al: 0.3 내지 2.3% Sn: 0.07% 이하(0%를 제외함) Sb: 0.07% 이하(0%를 제외함) S: 0.025% 이하(0%를 제외함), P: 0.025% 이하(0%를 제외함), C: 0.005% 이하(0%를 제외함), N: 0.005% 이하(0%를 제외함), Ti: 0.005% 이하(0%를 제외함), O: 0.003% 이하(0%를 제외함), 및 Mg: 0.003% 이하(0%를 제외함) 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.
이하에서는 무방향성 전기강판의 성분 한정의 이유부터 설명한다.
Si: 0.2 내지 4.0 중량%
실리콘(Si)은 강의 비저항을 증가시켜서 철손 중 와류손실을 낮추기 위해 첨가되는 주요 원소이다. Si가 너무 적게 첨가되면, 철손이 열화되는 문제가 발생한다. 반대로 Si가 너무 많이 첨가되면, 자속밀도가 크게 감소하며, 가공성에 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 전술한 범위로 Si를 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 Si를 1.5 내지 3.9 중량% 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 Si를 2.5 내지 3.8 중량% 포함할 수 있다.
Mn: 0.1 내지 2.5 중량%
망간(Mn)은 Si, Al등과 더불어 비저항을 증가시켜 철손을 낮추는 원소이면서 집합조직을 향상시키는 원소이다. Mn이 너무 적게 첨가되면, 철손이 열화되는 문제가 발생한다. 반대로 Mn이 너무 많이 첨가되면, 자속밀도가 크게 감소할 수 있으며, 석출물이 다량 형성될 수 있다. 따라서, 전술한 범위로 Mn을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 Mn을 0.2 내지 2.0 중량% 포함할 수 있다.
Al: 0.3 내지 2.3 중량%
알루미늄(Al)은 Si과 함께 비저항을 증가시켜 철손을 감소시키는 중요한 역할을 하며 또한 자기 이방성을 감소시켜 압연 방향과 압연수직 방향의 자성 편차를 감소시키는 역할을 한다. Al이 너무 적게 첨가되면, 전술한 역할을 기대하기 어렵다. Al이 너무 많이 첨가되면, 미세한 AlN을 형성시켜 자속밀도가 크게 감소할 수 있다. 따라서, 전술한 범위로 Al을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 Al을 0.5 내지 2.0 중량% 포함할 수 있다.
Si 및 Al은 하기 식 2를 만족할 수 있다.
[식 2]
1.3 ≤ [Si] + [Al] ≤ 6.5
(식 2에서, [Si] 및 [Al]은 각각 Si 및 Al의 함량을 나타낸다.)
Si 및 Al은 비저항을 증가시켜 철손을 낮추는 원소이므로, 적절히 포함될 수 있다. 그 함량으로 너무 많이 포함되는 경우, 자속밀도가 크게 감소하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 합량을 식 2와 같이 제한할 수 있다. 더욱 구체적으로 식 2의 하한은 2.3이고, 식 2의 상한은 5.5 일 수 있다.
Sn: 0.07 중량% 이하, Sb: 0.07 중량% 이하,
주석(Sn)과 안티몬(Sb)는 결정립계 및 표면에 편석하여 최종소둔시 자성향상의 효과가 있어 첨가될 수 있다. 하지만 첨가량이 너무 많은 경우, 결정립 성장성을 억제시키고 생산성을 저하시키는 문제가 발생할 수 있다. 더욱 구체적으로 Sn 및 Sb 각각을 0.005 내지 0.05 중량% 포함할 수 있다.
따라서, Sn, Sb를 각각 전술한 범위로 포함할 수 있다.
Sn, Sb는 하기 식 3을 만족할 수 있다.
[식 3]
0.02 ≤ [Sn] + [Sb] ≤ 0.07
(식 3에서, [Sn] 및 [Sb]는 각각 Sn 및 Sb의 함량을 나타낸다.)
Sn과 Sb는 전술하듯이, 결정립계 및 표면에 편석하여 최종소둔시 자성향상의 효과가 있어 합량의 하한을 제한할 수 있다. 반면, 합량으로 다량 첨가될 경우, 결정립 성장성을 억제시키고 생산성을 저하시키는 문제가 발생할 수 있다. 더욱 구체적으로 식 3의 하한은 0.025가 될 수 있고, 식 3의 상한은 0.05가 될 수 있다.
S: 0.025 중량% 이하, P: 0.025 중량% 이하
황(S)와 인(P)는 첨가함에 따라 비저항을 증가시키고 철손을 낮추나, 너무 많이 첨가되면, 압연성 및 가공성을 저하시킬 수 있다. 더욱 구체적으로 S 및 P를 각각 0.001 내지 0.025 중량% 포함할 수 있다.
S 및 P는 하기 식 4를 만족할 수 있다.
[식 4]
0.015 ≤ [S] + [P] ≤ 0.03
(식 4에서, [S] 및 [P]는 각각 S 및 P의 함량을 나타낸다.)
S와 P는 비저항을 증가시키고 철손을 낮추는 역할을 하므로, 합량의 하한을 제한할 수 있다. 반면, 합량으로 다량 첨가될 경우, 압연성이 저하될 수 있다. 더욱 구체적으로 식 4의 하한은 0.02가 될 수 있다. 식 4의 상한은 0.029가 될 수 있다.
C: 0.005 중량% 이하
탄소(C)는 소둔시 페라이트 결정립 성장을 억제하여 가공 시 자성의 열화정도가 커지며, Ti등과 결합하여 자성을 열위시킬 수 있으므로 그 상한을 제한한다. 더욱 구체적으로 C는 0.0005 내지 0.0035 중량% 포함할 수 있다.
N: 0.005 중량% 이하
질소(N)은 Al, Ti등과 결합하여 결정립 성장을 억제하는 등 자성에 해로운 원소이므로 그 상한을 제한한다. 더욱 구체적으로 N은 0.0005 내지 0.0035 중량% 포함할 수 있다.
Ti: 0.005 중량% 이하
티타늄(Ti)는 미세한 탄화물과 질화물을 형성하여 결정립 성장을 억제하며 많이 첨가될수록 증가된 탄화물과 질화물로 인해 자성이 나빠지게 되므로 상한을 제한한다. 더욱 구체적으로 Ti는 0.0005 내지 0.0025 중량% 포함할 수 있다.
O: 0.003 중량% 이하, Mg: 0.003 중량% 이하
산소(O) 및 마그네슘(Mg)는 첨가시 내부에 석출물 및 산화물을 형성하므로 상한을 제한한다. 더욱 구체적으로 O 및 Mg는 0.0001 내지 0.002 중량% 포함할 수 있다.
잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다. 불가피한 불순물에 대해서는 제강 단계 및 방향성 전기강판의 제조 공정 과정에서 혼입되는 불순물이며, 이는 해당 분야에서 널리 알려져 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다. 본 발명의 일 실시예예서 전술한 합금 성분 외에 원소의 추가를 배제하는 것은 아니며, 본 발명의 기술 사상을 해치지 않는 범위 내에서 다양하게 포함될 수 있다. 추가 원소를 더 포함하는 경우 잔부인 Fe를 대체하여 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서 전술한 합금 성분과 함께 미세 조직 특성을 최적화함으로써, 우수한 자성을 얻을 수 있다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판을 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
{V(100)+V(110)}/{V(111)+V(211)+V(310)}≥0.2
(식 1에서 V(100), V(110), V(111), V(211) 및 V(310)은 각각 강판의 압연면에서 (100), (110), (111), (211) 및 (310)으로부터 15˚ 이내의 각도를 형성하는 조직의 면 분율을 의미한다.)
식 1의 조직 분석 방법은 EBSD를 이용하여 분석할 수 있다. 기준면은 강판의 압연면(ND면)이 될 수 있다.
식 1의 값이 상기 범위를 만족할 경우, 자성에 유리한 (100), (110) 조직이 다수 형성되고, 자성에 불리한 (111), (211), (310) 조직이 억제되어, 자성이 더욱 향상될 수 있다. 더욱 구체적으로 식 1의 하한은 0.25가 될 수 있다. 식 1의 상한은 0.7이 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 철손 및 자속밀도가 우수하다. 구체적으로 철손(W15/50)은 2.3 W/kg이하일 수 있다. 자속밀도(B50)는 1.64 T 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 제조방법은 슬라브를 가열하는 단계; 슬라브를 열간 압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계 및 냉연판을 최종 소둔하는 단계를 포함한다.
먼저, 슬라브를 가열한다.
슬라브의 합금 성분에 대해서는 전술한 무방향성 전기강판의 합금성분에서 설명하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다. 무방향성 전기강판의 제조 과정에서 합금 성분이 실질적으로 변동되지 않으므로, 무방향성 전기강판과 슬라브의 합금 성분은 실질적으로 동일하다.
구체적으로 슬라브는 중량%로, 중량%로, Si: 0.2 내지 4.0%, Mn: 0.1 내지 2.5%, Al: 0.3 내지 2.3% Sn: 0.07% 이하(0%를 제외함) Sb: 0.07% 이하(0%를 제외함) S: 0.025% 이하(0%를 제외함), P: 0.025% 이하(0%를 제외함), C: 0.005% 이하(0%를 제외함), N: 0.005% 이하(0%를 제외함), Ti: 0.005% 이하(0%를 제외함), O: 0.003% 이하(0%를 제외함), 및 Mg: 0.003% 이하(0%를 제외함) 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.
그 밖의 추가 원소에 대해서는 무방향성 전기강판의 합금성분에서 설명하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다.
슬라브의 가열 온도는 제한되지 않으나, 슬라브를 1250℃이하로 가열할 수 있다. 슬라브 가열 온도가 너무 높으면, 슬라브 내에 존재하는 AlN, MnS등의 석출물이 재고용된 후 열간압연 및 소둔시 미세 석출되어 결정립 성장을 억제하고 자성을 저하시킬 수 있다. 더욱 구체적으로 슬라브를 1100 내지 1250℃로 가열할 수 있다. 가열 시간은 목표온도에서 30분 내지 90분 동안 가열할 수 있다.
다음으로, 슬라브를 열간 압연하여 열연판을 제조한다. 열연판 두께는 2 내지 2.3mm가 될 수 있다. 열연판을 제조하는 단계에서 마무리 압연 온도는 800 내지 1000℃ 일 수 있다. 열연판은 700℃ 이하의 온도에서 권취될 수 있다.
열연판을 제조하는 단계 이후, 열연판을 열연판 소둔하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때 열연판 소둔 온도는 900 내지 1150℃일 수 있다. 소둔 시간은 1 내지 5분일 수 있다. 열연판 소둔 온도가 너무 낮거나, 시간이 너무 짧으면, 조직이 성장하지 않거나 미세하게 성장하여 냉간압연 후 소둔 시 자성에 유리한 집합조직을 얻기가 쉽지 않다. 소둔 온도가 너무 높거나 시간이 너무 길면 결정립이 과도하게 성장하고 판의 표면 결함이 과다해 질 수 있다. 열연판 소둔은 필요에 따라 자성에 유리한 방위를 증가시키기 위하여 수행되는 것이며, 생략도 가능하다. 소둔된 열연판을 산세할 수 있다. 더욱 구체적으로 열연판 소둔 온도는 950 내지 1050℃가 될 수 있다. 소둔 시간은 2 내지 4분일 수 있다.
다음으로, 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조한다. 냉간압연은 0.10mm 내지 0.70mm의 두께로 최종 압연한다. 더욱 구체적으로 0.35 내지 0.50mm로 압연할 수 있다. 필요시 1차 냉간압연과 중간소둔 후 2차 냉간압연할 수 있으며, 최종 압하율은 50 내지 95%의 범위로 할 수 있다.
다음으로, 냉연판을 최종 소둔한다. 본 발명의 일 실시예에서는 최종 소둔 시 공정 조건을 제어하여 미세 조직 특성을 최적화 함으로써, 자성을 개선한다.
구체적으로 최종 소둔하는 단계는 하기 식 5로 표시되는 A 균열 온도에서 균열하는 제1 균열 단계 및 950 내지 1100℃에서 선택되는 균열 온도에서 균열하는 제2 균열 단계를 포함한다.
[식 5]
(36.3 / [Si])×([Si]+[Al])/{([Sn]+[Sb])+([S]+[P])} - 20 ≤ A(℃) ≤ (36.3 / [Si])×([Si]+[Al])/{([Sn]+[Sb])+([S]+[P])} + 20
(식 5에서, [Si], [Al], [Sn], [Sb], [S] 및 [P]는 각각, Si, Al, Sn, Sb, S 및 P의 함량(중량%)을 나타낸다.)
A 균열 온도는 냉간압연중 변형된 조직이 회복의 과정을 거쳐 초기 재결정 조직이 형성되는 온도이다. 이 초기 재결정 조직은 승온속도에 영향을 받는데, 승온속도가 느릴수록 {111}, {211}, {310}등 자기적 특성에 불리한 집합조직이 형성된다. 따라서 급속승온 하여 A 균열 온도에서 균열할 시, 전술한 미세 조직 특성을 얻을 수 있다. A 균열 온도 보다 낮은 온도에서 균열할 시 초기 재결정 집합조직의 발달이 늦거나 혹은 정상적으로 초기 재결정이 일어나지 않아 2차 균열온도에서 자성에 불리한 {111}, {211}, {310} 등의 집합조직이 발달하여 자성이 열위한 문제가 발생할 수 있다. 반대로 A 균열 온도 보다 높은 온도에서 균열할 시, 초기 재결정에서 자성에 유리한 집합조직을 형성하지 못해 자성이 열위한 문제가 발생할 수 있다. 더욱 구체적으로 A 균열 온도는 (36.3 / [Si])×([Si]+[Al])/{([Sn]+[Sb])+([S]+[P])}의 ± 15℃ 범위 내로 조절될 수 있다. 더욱 구체적으로 A 균열 온도는 (36.3 / [Si])×([Si]+[Al])/{([Sn]+[Sb])+([S]+[P])}의 ± 10℃ 범위 내로 조절될 수 있다. 더욱 구체적으로 A 균열 온도는 (36.3 / [Si])×([Si]+[Al])/{([Sn]+[Sb])+([S]+[P])}의 ± 1℃ 범위 내로 조절될 수 있다.
제1 균열 단계 이전에, 냉연판을 300℃온도까지 150℃/s 내지 300℃/s로 승온하는 제1 승온 단계를 포함할 수 있다. 이처럼 급속 승온함으로써, 강중에 C, N과 같은 저온영역에서 확산하여 전위와 결합하는 등 초기 재결정 조직에 영향을 주는 원소들의 영향을 최소화 하여 제1 균열 단계에서 자성에 유리한 집합조직 형성에 효과를 얻을 수 있다.
제1 승온 단계 이후, 300℃온도에서부터 제1 균열 단계의 균열 온도까지 150 내지 350℃/s로 승온하는 제2 승온단계를 포함할 수 있다. 이처럼 급속 승온함으로써, 재결정에 필요한 구동력을 빠르게 확보하여 초기 재결정조직이 자성에 유리한 방향으로 형상되는 효과를 얻을 수 있다.
제1 균열 단계는 A 균열 온도로 10 내지 30초 동안 균열할 수 있다. 균열 시간이 너무 짧을 경우, 제1 균열로 인한 조직 개선 효과가 충분히 발현되지 않을 수 있다. 시간이 너무 길 경우, 재결정이 충분히 일어나지 않는 문제가 발생할 수 있다.
제1 균열 단계 이후, 제2 균열단계의 균열 온도까지 10 내지 50℃/s로 승온하는 제3 승온단계를 포함할 수 있다. 이처럼 승온함으로써, 자성에 유리한 집합조직을 갖는 결정립을 성장시키는 효과를 얻을 수 있다.
제2 균열 단계는 950 내지 1100℃에서 선택되는 균열 온도에서 균열한다. 균열 시 ±10℃ 내에서 온도를 유지할 수 있다.
제2 균열단계는 상기 균열 온도로 30 내지 300초 동안 균열할 수 있다. 균열 시간이 너무 짧을 경우, 결정립이 충분히 성장하지 못해 철손이 열위한 문제가 발생할 수 있다. 반대로 균열 시간이 너무 길 경우, 결정립이 지나치게 커 철손이 열위한 문제가 발생할 수 있다.
최종 소둔 후 강판은 평균 결정립 직경이 80 내지 160㎛이 될 수 있다. 이 때, 직경은 결정립과 동일한 면적을 갖는 가상의 원을 가정하여 그 원의 직경을 의미한다. 직경은 압연방향 수직면(ND면)과 평행한 단면을 기준으로 측정할 수 있다.
최종 소둔 후, 절연피막을 형성할 수 있다. 상기 절연피막은 유기질, 무기질 및 유무기 복합피막으로 처리될 수 있으며, 기타 절연이 가능한 피막제로 처리하는 것도 가능하다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 그러나 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
실시예
하기 표 1에서 정리된 합금 성분 및 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 제조하였다. 슬라브를 1150℃까지 가열하였다. 이후 2.3mm의 두께로 열간 압연하고 약 620℃에서 권취하였다. 공기 중에서 냉각한 열연강판은 약 950℃에서 3분간 소둔하고, 산세한 다음 0.35mm 두께로 냉간압연하였다. 이후 냉연판을 하기의 실시예에 기술된 바와 같은 온도에서 소둔하여 무방향성 전기강판을 제조하였다. 냉연판을 300℃까지 하기 표 2에 정리된 속도로 승온하고, A온도까지 300℃/s로 승온하였다. 이 후, 하기 표 2에 정리된 온도로 균열하고, 하기 표 2에 정리된 온도까지 30℃/s로 승온하고, 균열하였다.
A계산값은 (36.3 / [Si])×([Si]+[Al])/{([Sn]+[Sb])+([S]+[P])}을 계산한 값이다.
최소 5mm × 5mm의 영역을 EBSD로 측정하여 {V(100)+V(110)}/{V(111)+V(211)+V(310)}을 표 2에 정리하였다.
강종
(중량%)
Si Mn Al Sn Sb P S N C Ti O Mg
1 2.83 0.15 0.71 0.031 0.005 0.014 0.001 0.0014 0.0023 0.0015 0.0023 0.0032
2 3.13 0.18 0.9 0.017 0.011 0.023 0.004 0.0007 0.0015 0.0005 0.0015 0.0021
3 3.16 0.14 0.45 0.003 0.024 0.021 0.003 0.0023 0.003 0.0007 0.0012 0.0005
4 2.64 0.25 0.65 0.016 0.01 0.015 0.008 0.0009 0.0041 0.0009 0.0018 0.0007
5 3.54 0.93 0.54 0.023 0.017 0.016 0.005 0.0012 0.0018 0.0011 0.0012 0.0006
6 3.19 0.18 0.89 0.012 0.022 0.014 0.015 0.0012 0.0017 0.0008 0.0006 0.0004
7 2.76 0.44 1.23 0.041 0.006 0.017 0.012 0.0008 0.0031 0.0007 0.0007 0.0008
8 2.94 0.65 0.98 0.043 0.002 0.02 0.005 0.0005 0.0021 0.0022 0.0006 0.0012
9 3.12 0.23 0.54 0.003 0.037 0.016 0.005 0.0018 0.0013 0.001 0.0009 0.0013
10 3.22 0.21 0.66 0.009 0.032 0.012 0.007 0.0021 0.0018 0.0013 0.001 0.0009
11 3.27 0.19 0.53 0.012 0.023 0.023 0.005 0.0017 0.0016 0.0008 0.0011 0.0018
12 2.95 0.38 0.94 0.029 0.004 0.015 0.014 0.0014 0.0016 0.0006 0.0015 0.0006
13 2.65 1.15 1.35 0.002 0.03 0.018 0.011 0.0023 0.0012 0.0012 0.0014 0.0004
14 2.89 1.2 1.27 0.017 0.024 0.02 0.003 0.003 0.0015 0.0015 0.0008 0.0018
15 2.66 1.53 1.23 0.015 0.027 0.014 0.0013 0.0012 0.0034 0.0007 0.0002 0.0008
강종 제1 승온 단계 승온 속도
(℃/s)
A계산 온도
(℃)
제1 균열 온도
(℃)
제1 균열 시간
(초)
제2 균열 온도
(℃)
철손
(W15/50, W/kg)
자속밀도
(B50, T)
{V(100)+V(110)} / {V(111)+V(211)+V(310)} 비고
1 150 890.3346 균열 없음 970 2.45 1.63 0.151798 비교예
2 200 849.7764 균열 없음 1050 2.31 1.62 0.087367 비교예
3 300 813.1236 균열 없음 1070 2.35 1.62 0.107683 비교예
4 150 923.2143 920 15 1030 2.28 1.68 0.271262 실시예
5 200 685.8572 670 30 970 1.98 1.65 0.431223 실시예
6 150 736.9458 740 20 980 2.05 1.66 0.293801 실시예
7 200 690.4891 690 30 1020 2.12 1.68 0.343292 실시예
7 200 690.4891 650 30 1020 2.37 1.64 0.145266 비교예
8 300 691.4286 691 30 1050 2.24 1.66 0.386919 실시예
9 300 698.0769 698 30 1030 2.08 1.65 0.343271 실시예
10 300 729.0062 729 20 960 2.04 1.65 0.356309 실시예
11 300 669.5791 670 30 1020 1.95 1.64 0.36648 실시예
12 300 772.0448 772 20 990 2.11 1.67 0.457965 실시예
13 300 898.2369 898 10 1000 2.2 1.7 0.551874 실시예
14 300 816.436 816 15 1010 2.15 1.68 0.634908 실시예
15 300 926.4457 926 10 990 2.23 1.69 0.588454 실시예
15 300 926.4457 950 10 990 2.32 1.64 0.195528 비교예
표 1 및 표 2에서 나타나듯이, 최종 소둔을 적절히 실시한 실시예는 미세 조직이 적절히 형성되어 자성이 우수함을 확인할 수 있다.반면, 제1 균열을 실시하지 아니하거나, 제1 균열온도가 적절하지 아니한 비교예는 미세 조직이 적절히 형성되지 아니하고, 자성이 열위됨을 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 (10)

  1. 중량%로, Si: 0.2 내지 4.0%, Mn: 0.1 내지 2.5%, Al: 0.3 내지 2.3%, Sn: 0.07% 이하(0%를 제외함), Sb: 0.07% 이하(0%를 제외함), S: 0.025% 이하(0%를 제외함), P: 0.025% 이하(0%를 제외함), C: 0.005% 이하(0%를 제외함), N: 0.005% 이하(0%를 제외함), Ti: 0.005% 이하(0%를 제외함), O: 0.003% 이하(0%를 제외함), 및 Mg: 0.003% 이하(0%를 제외함) 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,
    하기 식 1을 만족하는 무방향성 전기강판.
    [식 1]
    {V(100)+V(110)}/{V(111)+V(211)+V(310)}≥0.2
    (식 1에서 V(100), V(110), V(111), V(211) 및 V(310)은 각각 강판의 압연면에서 (100), (110), (111), (211) 및 (310)으로부터 15˚ 이내의 각도를 형성하는 조직의 면 분율을 의미한다.)
  2. 제1항에 있어서,
    하기 식 2를 만족하는 무방향성 전기강판.
    [식 2]
    1.3 ≤ [Si] + [Al] ≤ 6.5
    (식 2에서, [Si] 및 [Al]은 각각 Si 및 Al의 함량을 나타낸다.)
  3. 제1항에 있어서,
    하기 식 3을 만족하는 무방향성 전기강판.
    [식 3]
    0.02 ≤ [Sn] + [Sb] ≤ 0.07
    (식 3에서, [Sn] 및 [Sb]는 각각 Sn 및 Sb의 함량을 나타낸다.)
  4. 제1항에 있어서,
    하기 식 4를 만족하는 무방향성 전기강판.
    [식 4]
    0.015 ≤ [S] + [P] ≤ 0.03
    (식 4에서, [S] 및 [P]는 각각 S 및 P의 함량을 나타낸다.)
  5. 중량%로, Si: 0.2 내지 4.0%, Mn: 0.1 내지 2.5%, Al: 0.3 내지 2.3% Sn: 0.07% 이하(0%를 제외함) Sb: 0.07% 이하(0%를 제외함) S: 0.025% 이하(0%를 제외함), P: 0.025% 이하(0%를 제외함), C: 0.005% 이하(0%를 제외함), N: 0.005% 이하(0%를 제외함), Ti: 0.005% 이하(0%를 제외함), O: 0.003% 이하(0%를 제외함), 및 Mg: 0.003% 이하(0%를 제외함) 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 가열하는 단계;
    상기 슬라브를 열간 압연하여 열연판을 제조하는 단계;
    상기 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계 및
    상기 냉연판을 최종 소둔하는 단계를 포함하고,
    상기 최종 소둔하는 단계는
    하기 식 5로 표시되는 A 균열 온도에서 10 내지 30초 동안 균열하는 제1 균열 단계 및
    950 내지 1100℃에서 선택되는 균열 온도에서 균열하는 제2 균열 단계를 포함하고,
    상기 A는 하기 식 5로 표시되는 무방향성 전기강판의 제조방법.
    [식 5]
    (36.3 / [Si])×([Si]+[Al])/{([Sn]+[Sb])+([S]+[P])} - 20 ≤ A(℃) ≤ (36.3 / [Si])×([Si]+[Al])/{([Sn]+[Sb])+([S]+[P])} + 20
    (식 5에서, [Si], [Al], [Sn], [Sb], [S] 및 [P]는 각각, Si, Al, Sn, Sb, S 및 P의 함량(중량%)을 나타낸다.)
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 균열 단계 이전에
    냉연판을 300℃온도까지 150℃/s 내지 300℃/s로 승온하는 제1 승온 단계를 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 승온 단계 이후, 300℃온도에서부터 제1 균열 단계의 균열 온도까지 150 내지 350℃/s로 승온하는 제2 승온단계를 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1 균열 단계 이후,
    상기 제2 균열단계의 균열 온도까지 10 내지 50℃/s로 승온하는 제3 승온단계를 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 제2 균열단계는 상기 균열 온도로 30 내지 300초 동안 균열하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
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