KR102297751B1

KR102297751B1 - 무방향성 전기강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR102297751B1
Application number: KR1020190169954A
Authority: KR
Inventors: 김재성; 신수용; 김용수
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2021-09-02
Also published as: EP4079895A1; EP4079895A4; WO2021125723A1; US20230075225A1; KR20210078166A; CN115066512A

Abstract

본 개시는 중량%로, C: 0.005% 이하, Si: 2.5~4.0% 이하, P: 0.1% 이하, Al: 0.1~2.0%, Mn: 0.2~2.5%, N: 0.003% 이하, Ti, Nb: 0.005% 이하, S: 0.003% 이하, V: 0.005~0.025%, Cu: 0.1% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하고, 하기 식 1을 만족하는 슬라브를 가열하는 단계; 상기 슬라브를 열간 압연 하여 열연판을 제조하는 단계; 상기 열연판을 냉간 압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 상기 냉연판을 최종 소둔 하는 단계를 포함하고, [식 1]은 (51*[C])/12-0.002 ≤ [V] ≤ (51*[C])/12+0.004 (식 1에서, [C] 및 [V]는 각각 C, V의 함량 (중량%)를 나타낸다.)인 무방향성 전기강판 제조방법 및 제조된 무방향성 전기강판에 관한 것이다.

Description

무방향성 전기강판 및 그 제조방법 {NON-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 개시는 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로는 전기강판을 구성하는 합금 원소 함량을 제어하여 석출물 크기를 제어함으로써, 고주파 철손이 우수한 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 에너지의 효율적 이용에 대한 관심이 고조됨에 따라, 대형 발전기나 하이브리드 자동차 (HEV: Hybrid Electric Vehicle) 혹은 전기 자동차 (EV: Electric Vehicle)와 같은 친환경 자동차 등의 전기기기에 사용되는 모터의 효율을 증가시키고자 하는 노력이 시도되고 있다. 그 일환으로 BLDC 모터와 같이 주파수를 변조하여 일반적인 모터보다 빠른 회전속도를 얻고자 하는 노력이 진행되고 있다.

특히, 하이브리드 자동차나 전기 자동차의 구동부에 사용되는 모터의 경우 제한된 크기로 큰 출력을 얻을 필요가 있으며, 10000rpm 이상의 회전속도가 요구된다. 이러한 경우에 400Hz 이상의 작동 주파수 영역에서의 철손이 중요하게 되며, 또한 인버터 등에 의해 전류에 존재하는 고조파 성분과 회전자/고정자 끝부분에 발생하는 고조파 성분 때문에 1000Hz 이상의 주파수에서의 손실 또한 중요하다. 이 영역에서 손실을 줄이기 위해서는 고주파에 의해 발생하는 와류 손실을 저감시켜야 할 필요가 있다. 고주파 손실을 감소시키기 위해서는 두께를 줄이는 방법이 가장 효과적이지만, 강판의 비용 및 제작성 때문에 두께 저감을 최소화 하고 철손을 낮추는 연구를 필요로 하게 되었다. 그 일환으로, 편석 원소 혹은 산소 친화력이 높은 원소를 사용하여 동일한 두께에서 청정성이나 집합조직을 개선함으로써 Si/Al/Mn 등이 다량 포함된 고합금의 무방향성 전기강판의 철손을 향상시키려는 노력이 진행되어 왔다.

기존에는 이러한 목적을 위하여 Mo, Y, Bi, P 등이 적극적으로 사용되는 연구가 있어왔고, 편석에 의한 집합조직 개선, 석출물 조대화에 의한 철손 개선 등의 기술이 제안된 바 있다.

하지만, 상기 Bi, P와 같은 편석 원소는 입계에 편석되어 냉간 압연성을 악화시켜 Si가 높은 고합금 무방향성 전기강판에 적용하는 경우, 실수율이 떨어지는 문제가 있으며, Y의 경우에는 추가적인 산화물을 형성하여 오히려 자성을 악화시키고, Mo는 그 효과가 미미하여 첨가하는 경우 철손 편차보다 작은 자성 개선을 나타내어 경제성이 낮다.

본 개시는 무방향성 전기강판에 포함되는 합금원소의 함량을 제어하여 최종 소둔 후에 탄소에 의한 자성 열화를 억제하고, 철손 특성을 향상하기 위함이다.

본 개시 일 구현예의 무방향성 전기강판은 중량%로, C: 0.005% 이하, Si: 2.5~4.0% 이하, P: 0.1% 이하, Al: 0.1~2.0%, Mn: 0.2~2.5%, N: 0.003% 이하, Ti 또는 Nb: 0.005% 이하, S: 0.003% 이하, V: 0.005~0.025%, Cu: 0.1% 이하 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하고, 하기 식 1을 만족할 수 있다.

[식 1]

(51*[C])/12-0.002 ≤ [V] ≤ (51*[C])/12+0.004

(식 1에서, [C] 및 [V]는 각각 C, V의 함량 (중량%)를 나타낸다.)

상기 무방향성 전기강판은 VC 석출물의 평균 입경이 1 내지 10 nm일 수 있다.

상기 무방향성 전기강판은 VC 석출물의 밀도가 4*10¹⁵ 내지 1*10¹⁹개/m³일 수 있다.

상기 무방향성 전기강판은 AlN 석출물의 평균 입경이 40nm 이하이고, 밀도가 10 X 10¹⁴ 개/m³ 이하일 수 있다.

상기 무방향성 전기강판은 NbC, TiC 중 어느 하나 이상의 석출물의 평균 입경이 15nm 이하이고, 밀도가 15 X 10¹⁵ 개/m³ 이하일 수 있다.

상기 무방향성 전기강판은 CuS 석출물의 평균 입경이 10nm 이하이고, 밀도가 10 X 10¹⁵ 개/m³ 이하일 수 있다.

상기 무방향성 전기강판은 평균 결정립경이 50 내지 150㎛일 수 있다.

상기 무방향성 전기강판은 철손 (W_10/400)이 12W/kg 이하일 수 있다.

본 개시 일 구현예의 무방향성 전기강판 제조방법은 중량%로, C: 0.005% 이하, Si: 2.5~4.0% 이하, P: 0.1% 이하, Al: 0.1~2.0%, Mn: 0.2~2.5%, N: 0.003% 이하, Ti, Nb: 0.005% 이하, S: 0.003% 이하, V: 0.005~0.025%, Cu: 0.1% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하고, 하기 식 1을 만족하는 슬라브를 가열하는 단계; 상기 슬라브를 열간 압연 하여 열연판을 제조하는 단계; 상기 열연판을 냉간 압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 및 상기 냉연판을 최종 소둔 하는 단계를 포함할 수 있다.

[식 1]

(51*[C])/12-0.002 ≤ [V] ≤ (51*[C])/12+0.004

(식 1에서, [C] 및 [V]는 각각 C, V의 함량 (중량%)를 나타낸다.)

상기 슬라브를 가열하는 단계;에서, 상기 슬라브 가열 온도는 1100 내지 1250℃일 수 있다.

상기 슬라브를 열간 압연하여 열연판을 제조하는 단계; 이후에 상기 열연판을 소둔하는 단계를 포함하고, 열연판 소둔 온도는 850 내지 1200℃일 수 있다.

상기 열연판을 냉간 압연하여 냉연판을 제조하는 단계;에서, 상기 냉간 압연은 1회 실시하거나 중간소둔을 사이에 두는 2회 이상으로 실시할 수 있다.

상기 냉연판을 최종 소둔 하는 단계;에서, 최종 소둔 온도는 900 내지 1050℃일 수 있다.

상기 냉연판을 최종 소둔 하는 단계; 이후에, 최종 소둔된 강판에 절연피막을 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 최종 소둔된 강판상에 평균 결정립경은 50 내지 150㎛일 수 있다.

본 개시 일 구현예에 의하면, V (바나듐) 함량을 C (탄소) 함량에 비례하여 투입함으로써, VC 석출물을 자성에 영향을 주지 않는 크기로 제어할 수 있다.

또한, 본 개시 일 구현예에 의하면, 최종 소둔 후에 C에 의한 자성 열화를 효과적으로 억제함으로써, 철손 특성을 향상하고 안정적으로 확보 할 수 있다.

도 1은 본 개시 실시예 들의 탄소 함량에 따른 바나듐 함량 그래프로 철손과의 관계를 도시한 것이다.

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.

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 개시는 친환경 자동차 구동 모터에 사용되는 고주파 철손이 중요한 무방향성 전기강판을 제조함에 있어서 다양한 합금 원소가 미치는 종류별 영향과, 열간 압연, 냉간 압연 및 최종 소둔의 다양한 공정 인자들의 조정에 의한 재결정 거동이나 조직 변화 특성 등을 고려한 결과, V를 활용하여 C 석출물을 적절히 제어함으로써 고주파 철손이 낮은 무방향성 전기강판을 제공하는 방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 개시는 Si가 2.5 중량% 이상으로 높은 합금량을 가지고 있는 고규소 무방향성 전기강판의 고주파 철손 특성을 연구한 결과, 강판 내부에 존재하는 C계 석출물이 철손에 영향을 미치는 중요 인자임을 파악하여 이를 제어하고자 한다. 일반적으로 재용해 온도가 높은 C계 석출물 등은 자성이 유리한 (001) 집합조직을 약화시키고, 나아가 자구의 이동을 방해하여 철손을 열화시키는 것으로 알려져 있다. 하지만, 재용해 온도가 낮은 석출물은 열연판 소둔온도가 비교적 높은 경우에 집합조직을 개선할 뿐만 아니라, 석출물의 크기가 작아 자성에 긍정적인 요소로 작용할 수 있다.

이에 본 개시는 V이 C과 결합하여 형성하는 VC 석출물이 재용해 온도가 낮아 이러한 역할을 할 수 있음을 발견하여 이를 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 활용하고자 한다. VC의 경우에는 V함량이 적절하게 제어될 경우 재용해 온도가 700℃ 내외로 낮아, 재결정시 집합조직을 개선하는 효과가 있을 뿐 아니라, 크기가 10nm이하로 자성을 개선할 수 있다.

이하, 각 단계에 대하여 구체적으로 살펴본다.

본 개시에 따른 무방향성 전기강판의 제조방법은 중량%로 C: 0.005% 이하, Si: 2.5~4.0% 이하, P: 0.1% 이하, Al: 0.1~2.0%, Mn: 0.2~2.5%, N: 0.003% 이하, Ti, Nb: 0.005% 이하, S: 0.003% 이하, V: 0.005~0.025%, Cu: 0.1% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하고, 하기 식 1을 만족하는 슬라브를 가열하는 단계; 상기 슬라브를 열간 압연하여 열연판을 제조하는 단계; 상기 열연판을 냉간 압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 상기 냉연판을 최종 소둔 하는 단계를 포함할 수 있다.

[식 1]

(51*[C])/12-0.002 ≤ [V] ≤ (51*[C])/12+0.004

(식 1에서, [C] 및 [V]는 각각 C, V의 함량 (중량%)를 나타낸다.)

상기 제조과정을 거치며 강재 내부에 존재하는 탄소(C)가 바나듐(V)과 결합하여 VC 석출물을 형성하고, 상기 형성된 VC 석출물의 평균 입경은 10 nm 이하일 수 있다. 구체적으로 VC 석출물의 평균 입경은 1 내지 10nm, 또는 2 nm 내지 8nm 일 수 있다. 또한, 상기 VC 석출물의 밀도는 4*10¹⁵ 내지 1*10¹⁹개/m³일 수 있다.

또한, 본 개시의 무방향성 전기강판은 강재 내부의 Al이 N과 결합하여 AlN 석출물을 형성할 수 있다. 상기 형성된 AlN 석출물은 결정성장을 억제하거나 나아가 자구 이동을 방해하여 자성을 열화시킬 수 있다. 따라서, 본 개시의 무방향성 전기강판은 AlN 석출물의 평균 입경은 작을수록 좋고, 40 nm 이하일 수 있다. 구체적으로 평균 입경은 1 내지 40nm, 보다 구체적으로 1 내지 35 nm, 보다 구체적으로 1 내지 32nm일 수 있다. 또한 본 개시 무방향성 전기강판 내의 AlN 석출물은 밀도가 10*10¹⁴ 개/m³ 이하일 수 있다. 구체적으로 4 내지 8*10¹⁴ 개/m³, 보다 구체적으로 5 내지 7*10¹⁴ 개/m³일 수 있다.

또한, 본 개시의 무방향성 전기강판은 강재 내부의 Nb, Ti가 C과 결합하여 NbC, TiC 석출물을 형성할 수 있다. 상기 형성된 NbC, TiC 석출물은 900℃ 내외에서 미세 석출되어 자성에 치명적인 영향을 미칠 수 있으므로 크기와 밀도가 제어되어야 한다. 따라서 본 개시의 무방향성 전기강판은 NbC, TiC 중 어느 하나 이상의 석출물의 평균 입경은 작을수록 좋고, 예컨대 15nm 이하일 수 있다. 구체적으로 평균 입경은 1 내지 15nm 일 수 있다. 보다 구체적으로, 1 내지 13nm, 보다 구체적으로 1 내지 11nm 일 수 있다. 또한, 본 개시 무방향성 전기강판 내의 NbC, TiC 중 어느 하나 이상의 석출물의 밀도는 15*10¹⁵ 개/m³ 이하일 수 있다. 구체적으로 9 내지 11*10¹⁵ 개/m³, 보다 구체적으로 9 내지 10*10¹⁵ 개/m³일 수 있다.

또한, 본 개시의 무방향성 전기강판은 강재 내부의 Cu는 S과 결합하여 CuS 석출물을 형성할 수 있다. 상기 형성된 CuS 석출물은 일반적으로 조대한 MnS보다 작은 황화물로 석출되어 자성을 열화시킬 수 있으므로 크기와 밀도가 제어되어야 한다. 따라서 본 개시의 무방향성 전기강판은 CuS 석출물의 평균 입경이 10nm 이하일 수 있다. 구체적으로, 평균 입경은 5 내지 9 nm, 보다 구체적으로 5 내지 7 nm 일 수 있다. 또한, 본 개시의 무방향성 전기강판은 CuS 석출물의 밀도가 10*10¹⁵ 개/m³ 이하일 수 있다. 구체적으로, 밀도는 4 내지 8*10¹⁵ 개/m³, 보다 구체적으로 4 내지 6*10¹⁵ 개/m³일 수 있다.

먼저, 본 발명의 무방향성 전기강판의 성분제한 이유에 대하여 설명한다. 특별히 언급하지 않은 한, 이하에서의 함량은 중량%를 의미한다.

[C: 0.005 중량% 이하]

C는 최종제품에서 자기시효를 일으켜서 사용 중 자기적 특성을 저하시키므로 0.005 중량% 이하로 함유되도록 한다. C의 함량이 낮을수록 자기적 특성에 바람직하므로, 최종제품에서는 0.004 중량% 이하로 제한하는 것이 보다 바람직하다.

[Si: 2.5 내지 4.0 중량% 이하]

Si는 비저항을 증가시켜서 철손 중 와류 손실을 낮추는 성분으로서 첨가한다. 본 발명에서 고주파 저철손을 충분히 개선하기 위해서는 2.5 중량% 이상 첨가해야 한다. 다만, Si이 4.0 중량%를 초과하여 함유되면 냉연 전 조직을 개선하더라도 냉간 압연성이 떨어져 판파단이 일어나기 때문에 Si 함량은 4.0 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

[P: 0.1 중량% 이하]

P는 비저항을 증가시키고, 집합조직을 개선하여 자성을 향상시키기 위하여 첨가한다. 다만, 과다 첨가시에는 냉간 압연성이 악화되기 때문에 P의 함량은 0.1 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

[S: 0.003 중량% 이하]

S는 미세한 석출물인 MnS 및 CuS를 형성하여, 결정성장을 방해하여 자기특성을 악화시키기 때문에 낮게 관리하는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 S 함량을 0.003 중량% 이하로 제한한다.

[Al: 0.3 내지 2.0 중량%]

Al은 비저항을 증가시켜 와류손실을 낮추는데 유효한 성분이며, Si보다 낮은 효과가 있지만 첨가 시 강도를 올리는 효과가 있다. Al이 0.3 중량% 미만으로 첨가되면, AlN이 미세하게 석출하여 자성이 열화되고, 반대로 Al이 2.0 중량%를 초과하여 첨가되면 가공성이 열화 되므로, Al 함량은 0.3 내지 2.0 중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

[Mn: 0.2 내지 2.5 중량%]

Mn은 0.2 중량% 미만으로 첨가되면 미세한 MnS 석출물을 형성하여 결정성장을 억제하며, 그에 따라 자성을 악화시킨다. 따라서 0.2 중량% 이상으로 첨가하여, MnS 석출물이 조대하게 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 또한 Mn을 0.2 중량% 이상으로 첨가하면 S 성분이 보다 미세한 석출물인 CuS로 석출되는 것을 막아 자성의 열화를 방지할 수 있다. 그러나 Mn이 과도하게 첨가되면 오히려 자성을 떨어뜨리기 때문에 Mn의 함량은 0.2 내지 2.5 중량%로 하는 것이 바람직하다.

[N: 0.003 중량% 이하]

N은 모재 내부에 미세하고 긴 AlN 석출물을 형성하여 결정립 성장을 억제하여 철손을 열위시키므로 가급적 적게 함유시키는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 N 함량을 0.003 중량% 이하로 제한한다.

[Ti,Nb :0.005 중량% 이하]

Ti과 Nb는 미세한 Ti(Nb)CN 석출물을 형성하여 결정립 성장을 억제한다. Ti, Nb가 0.005 중량%를 초과하여 함유되는 경우, 많은 미세한 석출물이 발생하여 집합조직을 나쁘게 하여 자성을 악화시키고, 고객사 열처리 공정에서 결정성장을 억제하므로, Ti 함량은 0.005 중량% 이하로 제한한다.

[Cu: 0.02 중량% 이하]

본 개시에서 Cu는, 과량 첨가되는 경우 미세한 석출물인 CuS로 석출되어, 자성을 악화시킬 수 있다. 따라서 Cu는 0 초과 0.02 중량% 이하로 첨가될 수 있다.

[V: 0.005 내지 0.25 중량%]

본 발명에서 V는 C과 결합하여 재용해 온도가 낮은 VC를 형성하여 집합조직을 개선함으로써, 철손을 개선하는 필수 원소이다. VC 석출물이 생성됨으로써 C를 묶어두는 역할을 하여, 철손을 열화시키는 Fe 탄화물을 형성하는 것을 억제할 수 있다. 결국 VC 석출물을 형성함으로써 Fe 탄화물 형성을 억제하여 철손을 개선할 수 있다. 이러한 역할을 하기 위해 V는 0.005 내지 0.25 중량% 범위 내에서 하기 식 1을 만족하는 범위 내에서 첨가되어야 하고, 이때 VC 석출물은 크기가 10 nm 이하로 제어하고 밀도는 4*10¹⁵ 내지 1*10¹⁹개/m³ 범위로 제어 하여 철손에 미치는 영향을 작게할 수 있다.

[식 1]

(51*[C])/12-0.002 ≤ [V] ≤ (51*[C])/12+0.004

(식 1에서, [C] 및 [V]는 각각 C, V의 함량 (중량%)를 나타낸다.)

이하, 본 발명의 무방향성 전기강판의 제조방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 무방향성 전기강판의 제조방법은 우선 상기의 조성으로 된 슬라브를 가열로에 장입하여 가열한다. 슬라브의 가열온도는 1100 내지 1250℃ 로 하는 것이 좋다. 슬라브를 1250℃를 초과하는 온도로 가열하게 되면 자성을 해치는 석출물이 재용해되어 열간압연 후 미세하게 석출될 수 있다.

슬라브가 가열되면, 이어서 열간압연을 실시하고, 열간압연 된 열연판을 권취한다. 권취된 열연판은 필요에 따라 열연판 소둔을 실시한다. 열연판 소둔은 상변태가 없는 고급 전기강판을 제조함에 있어서는 실시하는 것이 바람직하며, 최종소둔판의 집합조직을 개선하여 자속밀도를 향상시키는데 유효하다. 열연판 소둔을 실시하는 경우에는 열연판 소둔을 850 내지 1200℃의 온도에서 실시하는 것이 좋다. 열연판소둔 온도가 850℃ 미만이면 조직이 성장하지 않거나 미세하게 성장하여 자속밀도의 상승 효과를 기대하기 어렵게 된다. 열연판 소둔온도가 1200℃보다 높아지면 오히려 자기특성이 열화되고, 판형상의 변형으로 인해 압연작업성이 나빠질 수 있다.

상기와 같이 열연판 소둔을 실시한 후, 열연판을 산세하고, 냉간압연하여 원하는 판두께의 냉연판을 제조한다. 냉간압연은 1회의 냉간압연에 의하여 실시하거나 혹은 필요에 따라 중간소둔을 사이에 두는 2회 이상의 냉간압연을 수행하여 실시하는 것도 가능하다.

냉간압연 된 냉연판은 최종소둔을 실시한다. 최종소둔은 강판 단면에서의 결정립 크기가 50 내지 150㎛가 되도록 900 내지 1050℃ 범위 내에서 실시한다. 900℃보다 낮은 온도에서 열처리 할 경우 결정립이 작아 철손이 열화되며, 1050℃보다 높은 온도에서 열처리하면 결정립 크기가 조대화되어 이상 와류손이 커져 전체 철손이 높아지게 된다.

최종소둔된 강판은 통상의 방법으로 절연피막 처리하여 고객사로 출하될 수 있다. 절연피막 코팅 시 통상적인 코팅재의 적용이 가능하며, 크롬계(Cr-type)나 무크롬계(Cr-free type)중 어느 것이든 제한되지 않고 사용 가능하다.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.

실시예

중량%로, 하기 표 1과 표 2에 나타낸 것과 같은 조성의 합금성분과 불순물로 이루어지는 슬라브를 1130℃로 재가열한 다음, 2.0mm로 열간압연하여 열연판을 제조하였다. 제조된 각 열연판은 620℃에서 권취한 후, 공기 중에서 냉각하고 1020℃에서 2분 동안 열연판 소둔을 실시하였다. 이어서, 열연판을 산세한 후, 0.25mm 두께가 되도록 냉간압연을 실시하였다. 이어서, 냉연판은 수소 20%, 질소 80%의 분위기 조건하에서 1000℃에서 2분 동안 최종소둔을 실시한 후 자성 및 석출물 분석을 진행하였다. 철손은 60*60mm² 크기의 단판 측정기를 이용하여 압연 방향과 압연 직각 방향으로 측정하고 이를 평균하여 구하였으며, VC 석출물 크기는 투과전자현미경의 복제법을 사용해서 측정하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.

강종	Si (중량%)	Al (중량%)	Mn (중량%)	N (중량%)	P (중량%)	Ti (중량%)	Nb (중량%)	S (중량%)	Cu (중량%)
A	3.6	0.5	0.8	0.0015	0.01	0.0015	0.0010	0.0015	0.007
B	2.8	1.3	0.6	0.0015	0.01	0.0018	0.0012	0.0020	0.007
C	3.6	0.002	0.8	0.0015	0.01	0.0015	0.0010	0.0015	0.007
D	3.6	0.5	0.8	0.0015	0.01	0.01	0.01	0.0015	0.007
E	3.6	0.5	0.8	0.0015	0.01	0.0015	0.0010	0.0015	0.08

번강종	C함량 (중량%)	(51*[C])/12 -0.002 (중량%)	(51*[C])/12 +0.004 (중량%)	V함량 (중량%)	철손 (W10/400, W/kg)	VC 평균크기 (nm)	VC 석출물 밀도 (개/m³)	비고
A	0.002	0.007	0.013	0.002	12.2	2	2*10¹⁸	비교재 1
A	0.002	0.007	0.013	0.005	12.1	2	4*10¹⁶	비교재 2
A	0.002	0.007	0.013	0.008	11.4	4	2*10¹⁶	발명재 1
A	0.002	0.007	0.013	0.01	11.3	6	4*10¹⁵	발명재 2
A	0.002	0.007	0.013	0.012	11.4	7	5*10¹⁸	발명재 3
A	0.002	0.007	0.013	0.015	12.2	20	9*10¹⁶	비교재 3
A	0.002	0.007	0.013	0.02	12.2	25	2*10¹⁶	비교재 4
A	0.003	0.011	0.017	0.008	12.2	4	3*10¹⁵	비교재 5
A	0.003	0.011	0.017	0.012	11.4	6	3*10¹⁷	발명재 4
A	0.003	0.011	0.017	0.015	11.6	8	5*10¹⁵	발명재5
A	0.003	0.011	0.017	0.02	12.2	13	1*10¹⁵	비교재6
A	0.004	0.015	0.021	0.01	12.1	3	5*10¹⁸	비교재7
A	0.004	0.015	0.021	0.016	11.5	5	1*10¹⁹	발명재6
A	0.004	0.015	0.021	0.018	11.4	8	2*10¹⁷	발명재7
A	0.004	0.015	0.021	0.025	12.2	15	3*10¹⁶	비교재8
A	0.006	0.024	0.030	0.02	12.2	10	2*10¹⁶	비교재9
A	0.006	0.024	0.030	0.028	12.3	15	7*10¹⁴	비교재10
A	0.006	0.024	0.030	0.035	12.3	25	4*10¹⁴	비교재11
B	0.0025	0.009	0.015	0.003	12.2	2	5*10¹⁸	비교재12
B	0.0025	0.009	0.015	0.007	12.1	2	2*10¹⁶	비교재13
B	0.0025	0.009	0.015	0.0011	12.1	4	4*10¹⁵	비교재14
B	0.0025	0.009	0.015	0.012	11.3	6	9*10¹⁵	발명재8
B	0.0025	0.009	0.015	0.013	11.4	7	5*10¹⁵	발명재9
B	0.0025	0.009	0.015	0.017	12.1	20	2*10¹⁵	비교재15
B	0.0025	0.009	0.015	0.02	12.3	25	9*10¹⁵	비교재16
B	0.0045	0.017	0.023	0.011	12.2	3	1*10¹³	비교재17
B	0.0045	0.017	0.023	0.018	11.4	8	9*10¹⁵	발명재10
B	0.0045	0.017	0.023	0.025	12.3	15	4*10¹⁵	비교재18
B	0.0055	0.021	0.027	0.025	12.4	12	9*10¹⁵	비교재19
B	0.0055	0.021	0.027	0.03	12.3	15	5*10¹⁵	비교재20
B	0.0055	0.021	0.027	0.039	12.4	21	2*10¹⁵	비교재21
C	0.002	0.007	0.013	0.01	12.8	8	9*10¹⁵	비교재22
D	0.002	0.007	0.013	0.01	14.7	7	1*10¹³	비교재23
E	0.002	0.007	0.013	0.01	12.8	8	9*10¹⁵	비교재24

도 1에 표 2의 비교재 1~21, 발명재 1~10을 C 함량 [C]에 따른 V 함량 [V]의 그래프로 나타내었다. 도 1에서 확인할 수 있듯, V의 함량이 (51*[C])/12-0.002보다 크고 (51*[C])/12+0.004보다 작은 발명재 1~10의 경우에는 철손이 12.0W/kg 이하의 낮은 철손 값을 나타내었고 그 영역에 포함됨을 확인할 수 있다. 비교재 10, 19의 경우에 V 함량은 범위를 만족하였으나, C의 함량이 0.005% 보다 높아, VC의 크기가 10nm 이상이 되었고 이에 따라 철손이 열화 되어 12.0W/kg를 초과하는 것으로 나타났다.

따라서, 친환경차 구동모터에 적합한 고주파 철손 (W_10/400)이 12W/Kg이하로 낮은 우수한 특성을 실현하기 위해서는 표 2의 발명재 1~10와 같이, V을 C양과 비례하여 첨가하되 C의 함량이 0.005%를 초과하지 않도록 해야 함을 알 수 있었다.

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

중량%로, C: 0.005% 이하(0% 제외), Si: 2.5~4.0% 이하, P: 0.1% 이하(0% 제외), Al: 0.1~2.0%, Mn: 0.2~2.5%, N: 0.003% 이하(0% 제외), Ti: 0.005% 이하(0% 제외), Nb: 0.005% 이하(0% 제외), S: 0.003% 이하(0% 제외), V: 0.005~0.025%, Cu: 0.1% 이하(0% 제외) 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하고, VC 석출물의 밀도가 4*10¹⁵ 내지 1*10¹⁹개/m³이고, 하기 식 1을 만족하는, 무방향성 전기강판.
[식 1]
(51*[C])/12-0.002 ≤ [V] ≤ (51*[C])/12+0.004
(식 1에서, [C] 및 [V]는 각각 C, V의 함량 (중량%)를 나타낸다.)
제1항에 있어서,
상기 무방향성 전기강판은 VC 석출물의 평균 입경이 1 내지 10 nm인, 무방향성 전기강판.
삭제
제1항에 있어서,
상기 무방향성 전기강판은 AlN 석출물의 평균 입경이 40nm 이하이고, 밀도가 10 X 10¹⁴ 개/m³ 이하인, 무방향성 전기강판.
제1항에 있어서,
상기 무방향성 전기강판은 NbC, TiC 중 어느 하나 이상의 석출물의 평균 입경이 15nm 이하이고, 밀도가 15 X 10¹⁵ 개/m³ 이하인, 무방향성 전기강판.
제1항에 있어서,
상기 무방향성 전기강판은 CuS 석출물의 평균 입경이 10nm 이하이고, 밀도가 10 X 10¹⁵ 개/m³ 이하인, 무방향성 전기강판.
제1항에 있어서,
상기 무방향성 전기강판은 평균 결정립경이 50 내지 150㎛인, 무방향성 전기강판.
제1항에 있어서,
상기 무방향성 전기강판은 철손 (W_10/400)이 12W/kg 이하인, 무방향성 전기강판.
중량%로, C: 0.005% 이하(0% 제외), Si: 2.5~4.0% 이하, P: 0.1% 이하(0% 제외), Al: 0.1~2.0%, Mn: 0.2~2.5%, N: 0.003% 이하(0% 제외), Ti: 0.005% 이하(0% 제외), Nb: 0.005% 이하(0% 제외), S: 0.003% 이하(0% 제외), V: 0.005~0.025%, Cu: 0.1% 이하(0% 제외), 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하고, 하기 식 1을 만족하는 슬라브를 가열하는 단계;
상기 슬라브를 열간 압연 하여 열연판을 제조하는 단계;
상기 열연판을 냉간 압연하여 냉연판을 제조하는 단계;
상기 냉연판을 최종 소둔 하는 단계를 포함하고,
제조된 무방향성 전기강판은 VC 석출물의 밀도가 4*10¹⁵ 내지 1*10¹⁹개/m³인, 무방향성 전기강판 제조방법.
[식 1]
(51*[C])/12-0.002 ≤ [V] ≤ (51*[C])/12+0.004
(식 1에서, [C] 및 [V]는 각각 C, V의 함량 (중량%)를 나타낸다.)
제9항에 있어서,
상기 슬라브를 가열하는 단계;에서,
상기 슬라브 가열 온도는 1100 내지 1250℃인, 무방향성 전기강판 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 슬라브를 열간 압연하여 열연판을 제조하는 단계; 이후에
상기 열연판을 소둔하는 단계를 포함하고, 열연판 소둔 온도는 850 내지 1200℃인, 무방향성 전기강판 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 열연판을 냉간 압연하여 냉연판을 제조하는 단계;에서,
상기 냉간 압연은 1회 실시하거나 중간소둔을 사이에 두는 2회 이상으로 실시하는, 무방향성 전기강판 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 냉연판을 최종 소둔 하는 단계;에서,
최종 소둔 온도는 900 내지 1050℃인, 무방향성 전기강판의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 냉연판을 최종 소둔 하는 단계; 이후에,
최종 소둔된 강판에 절연피막을 코팅하는 단계를 포함하는, 무방향성 전기강판의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 최종 소둔된 강판은 평균 결정립경이 50 내지 150㎛인, 무방향성 전기강판의 제조방법.