KR102466499B1 - 방향성 전기강판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 중량 %로, Si : 2.0% 내지 5.0%, Al : 0.005% 내지 0.04%, Mn : 0.01% 내지 0.2%, N : 0.005% 내지 0.05%, S : 0.01% 이하(0%는 제외), C : 0.005% 이하(0%는 제외), P : 0.0005% 내지 0.045%, Co : 0.1% 내지 3.0% 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진다.

Description

방향성 전기강판 및 그 제조방법 {GRAIN ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}
방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
방향성 전기강판은 변압기, 리액터 등의 우수한 일방향의 자기적 특성이 요구되는 정지기의 철심으로 사용되는 연자성 재료이며, 결정립성장 억제제를 이용한 2차재결정에 의해 Goss {110}<001> 집합조직을 강판 전체에 형성시키고, 철의 자화용이 방향인 <001> 방향이 압연방향과 일치하여 압연방향으로 우수한 자기적 특성을 갖는다. 자기적 특성에는 자속밀도와 철손이 있으며, 압연 방향에 대하여 <001> 방향이 배향된 정도가 높을수록 자기적 특성이 우수하다. 방향성 전기강판은 전기기기의 전력손실을 줄이기 위하여 낮은 철손이 요구되며, 철손은 강판두께와 불순물량이 낮을수록 자속밀도와 비저항이 높을수록 자구 (Magnetic domain) 폭이 작을수록 우수하며, 그 중 자구를 미세화 하는 방법이 높은 개선효과를 갖는다. 자구미세화 방법으로는 응력제거 소둔 후에도 자구미세화 개선효과 유지 유/무에 따라 일시자구미세화와 영구자구미세화로 구분할 수 있다.
일시자구미세화는 열에너지나 기계적 에너지로 표면에 국부적인 응력을 인가함으로써 발생한 자기탄성에너지를 최소화 시키기 위해 90도 자구를 형성함으로써 180도 자구를 미세화 시키는 기술이다. 자구를 미세화 시키는 에너지원에 따라 레이저, 볼 스크래치, 플라즈마, 전자빔에 의한 일시자구미세화법이 있다. 이러한 일시자구미세화 방법에서는 강판의 압축변형 영역을 조절하기 위해 입력되는 에너지를 증가시켜야 하며, 그로 인해 자구미세화 처리 시 표면 코팅 손상을 피할 수 없다.
일시자구미세화와 다르게, 열처리 후에도 철손 개선 효과를 유지 할 수 있어 적철심 뿐만 아니라 권철심의 철심재료로 사용될 수 있는 영구자구미세화 방법에는 에칭법, 롤법, 레이저법이 있다. 에칭법은 산 용액으로 전기화학적인 부식반응에 의해 강판 표면에 홈을 형성시키기 때문에 홈 형상제어가 어렵고, 산 용액을 사용하기 때문에 환경친화적이지 못하다.
롤에 의한 영구자구미세화 방법은 돌기모양으로 가공되어 있는 롤의 가압에 의해서 강판 표면에 일정한 폭과 깊이를 갖는 홈을 형성하고 소둔공정을 통해 홈 하부에 재결정을 발생시킴으로써 자구를 미세화시키는 방법으로, 기계 가공에 대한 안정성 및 신뢰성이 부족하며 프로세스가 복잡하다.
레이저에 의한 영구자구미세화 방법은 큐-스위치(Q-Switch), 펄스, 연속파 레이저에 의해 강판 표면에 홈을 형성시킴으로써 철손을 개선하는 방법이다. Q-Switch 혹은 펄스레이저에 의한 영구자구미세화 방법은 레이저 조사 시 조사부 물질의 증발에 의해 홈을 형성시키며, 홈 형성 직후의 열처리 전 철손 개선율을 확보하기 어렵고 열처리 후에도 단순 홈에 의한 자구미세화 효과만 유지하고 강판의 이송속도를 고속으로 처리하지 못한다. 연속파 레이저에 의한 영구자구미세화 방법은 강판의 용융을 동반하는 표면 홈 형성 과정 중 홈 주위에 용융물 비산으로 인한 스패터(Spatter) 및 힐업(Hill-up)이 발생한다.
방향성 전기강판의 영구자구미세화는 철손은 개선되지만, 홈 형성에 따른 추가적인 표면에너지 증가로 인해 자속밀도가 열화 되는 단점이 있다.
영구자구미세화 기술에서 홈 형성에 따른 자속밀도 열화를 최소화할 수 있는 합금원소와 홈 형성패턴을 제시하여 우수한 자성을 갖는 방향성 전기강판 및 영구자구미세화 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조방법은 중량%로, Si : 2.0% 내지 5.0%, Al : 0.005% 내지 0.04%, Mn : 0.01% 내지 0.2%, N : 0.005% 내지 0.05%, S : 0.01% 이하(0%는 제외), C : 0.005% 이하(0%는 제외), P : 0.0005% 내지 0.045%, Co : 0.1% 내지 3.0% 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진다.
Co를 0.2 내지 1.0 중량% 포함할 수 있다.
강판 표면에 강판의 길이 방향을 따라 복수의 그루브가 형성되며, 그루브는 강판의 길이방향으로 간격 D를 가지고 형성되며, 그루브 중 적어도 하나 이상이 간격 D의 배수 간격으로 형성될 수 있다.
그루브 중 적어도 하나 이상이 간격 D의 2 내지 4배 간격으로 형성될 수 있다.
강판 표면에 간격 D를 가지는 2 내지 10개의 그루브를 포함하는 그루브 세트가 형성되며, 그루브 세트 사이 간격은 간격 D의 2배 내지 4배일 수 있다.
그루브의 깊이는 강판의 두께의 4% 내지 11%로 형성될 수 있다.
그루브는 조사각도 0°기준으로 강판의 폭방향과 0° 내지 45°의 각도로 형성될 수 있다.
강판 표면에 선상의 그루브가 형성되며, 그루브는 조사각도 0°기준으로 강판의 폭의 25 내지 90%의 길이로 형성될 수 있다.
그루브는 강판의 폭방향으로 단속적으로 2 내지 12개 형성될 수 있다.
그루브는 강판의 폭방향으로 단속적으로 2개 형성되고, 조사각도 0°기준으로 각 그루브는 상기 강판의 폭 끝단으로부터 강판의 중심 방향으로 강판의 폭의 20 내지 45% 길이로 형성될 수 있다.
그루브의 깊이는 상기 강판의 두께의 4% 내지 11%로 형성될 수 있다.
그루브는 강판의 폭방향과 0°내지 45°의 각도로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조 방법은 중량%로, Si : 2.0% 내지 5.0%, Al : 0.005% 내지 0.04%, Mn : 0.01% 내지 0.2%, N : 0.01% 이하(0%는 제외), S : 0.01% 이하(0%는 제외), C : 0.02% 내지 0.08%, P : 0.0005% 내지 0.045%, Co : 0.1% 내지 3.0% 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브를 가열한 후 열간 압연한 후 냉간 압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 냉연판을 1차 재결정 소둔하는 단계; 및 1차 재결정 소둔이 완료된 강판을 2차 재결정 소둔하는 단계를 포함하고, 냉연판을 제조하는 단계, 1차 재결정 소둔하는 단계 또는 2차 재결정 소둔하는 단계 후에, 강판의 표면에 그루브를 형성하여 자구 미세화 처리하는 단계를 더 포함한다.
슬라브는 Co를 0.2 내지 1.0 중량% 포함할 수 있다.
자구 미세화 처리하는 단계에서, 강판의 길이 방향을 따라 복수의 그루브를 형성하며, 그루브를 강판의 길이방향으로 간격 D를 갖도록 형성하며, 그루브 중 적어도 하나 이상을 간격 D의 배수 간격으로 형성할 수 있다.
그루브 중 적어도 하나 이상을 간격 D의 2 내지 4배 간격으로 형성할 수 있다.
강판 표면에 간격 D를 가지는 2 내지 10개의 그루브를 포함하는 그루브 세트를 형성하며, 그루브 세트 사이 간격을 간격 D의 2배 내지 4배로 형성할 수 있다.
그루브의 깊이를 강판의 두께의 4% 내지 11%로 형성할 수 있다.
그루브를 강판의 폭방향과 0° 내지 45°의 각도로 형성할 수 있다.
자구 미세화 처리하는 단계에서, 강판 표면에 선상의 그루브를 형성하며, 그루브는 조사각도 0°기준으로 강판의 폭의 25 내지 90%의 길이로 형성할 수 있다.
그루브를 상기 강판의 폭방향으로 단속적으로 2 내지 12개 형성할 수 있다.
그루브를 강판의 폭방향으로 단속적으로 2개 형성하고, 각 그루브는 강판의 폭 끝단으로부터 강판의 중심 방향으로 강판의 폭의 20 내지 45% 길이로 형성할 수 있다.
그루브의 깊이를 상기 강판의 두께의 4% 내지 11%로 형성할 수 있다.
그루브를 상기 강판의 폭방향과 0° 내지 45°의 각도로 형성할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 영구자구미세화에 의한 자속밀도 열화를 감소시킬 수 있고, 철손 개선율을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 방향성 전기강판의 모식도이다.
도 3은 기존의 방향성 전기강판의 모식도이다.
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.
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 5.0%, Al : 0.005% 내지 0.04%, Mn : 0.01% 내지 0.2%, N : 0.005% 내지 0.05%, S : 0.01% 이하(0%는 제외), C : 0.005% 이하(0%는 제외), P : 0.0005% 내지 0.045%, Co : 0.1% 내지 3.0% 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진다.
이하, 전기강판의 각 조성별로 상세히 설명한다.
Si : 2.0 내지 5.0 중량%
실리콘(Si)은 전기강판의 기본 조성으로 소재의 비저항을 증가시켜 철손(core loss)을 낮추는 역할을 한다. Si함량이 너무 적은 경우 비저항이 감소하게 되어 와전류손이 증가하고, 이에 철손특성이 열화된다. 또한, 탈탄질화소둔시 페라이트와 오스테나이트간 상변태가 활발하게 되어 1차재결정 집합조직이 심하게 훼손된다. 또한, 고온소둔시 페라이트와 오스테나트간 상변태가 발생하게 되어 2차 재결정이 불안정해질 뿐만 아니라 {110}고스집합조직이 심하게 훼손된다.
Si함량이 너무 많은 경우 탈탄질화소둔시 SiO2 및 Fe2SiO4 산화층이 과하고 치밀하게 형성되어 탈탄거동을 지연시킨다. 또한, 상술한 치밀한 산화층 형성에 따른 탈탄거동 지연효과로 질화거동이 지연되어 (Al,Si,Mn)N 및 AlN 등의 질화물이 충분히 형성되지 못하여, 고온소둔시 2차재결정에 필요한 충분한 결정립 억제력을 확보할 수 없게 된다. 또한, Si함량이 너무 많은 경우 전기강판의 기계적 특성인 취성이 증가하고 인성이 감소하여 압연과정중 판파단 발생율이 심화된다. 이에, 판간 용접성이 열위하게 되어 용이한 작업성을 확보할 수 없게 된다.
결과적으로 Si함량을 상기 소정의 범위로 제어하지 않으면 2차재결정 형성이 불안정해진다. 이에, 자기적 특성이 심각하게 훼손되고, 작업성 또한 악화된다. 그러므로 Si은 2.0 내지 5.0 중량%로 한정할 수 있다.
Al : 0.005 내지 0.04 중량%
알루미늄(Al)은 열간압연과 열연판소둔시에 미세하게 석출되는 AlN을 형성하거나, 냉간압연 이후의 소둔공정에서, 암모니아개스에 의해서 도입된 질소이온이 강중에 고용상태로 존재하는 Al, Si, Mn과 결합하여 (Al,Si,Mn)N 및 AlN형태의 질화물을 형성하도록 한다. 상기 물질들은 강력한 결정립 성장 억제제의 역할을 수행하게 된다.
Al의 함량이 너무 적은 경우에는 상기 물질들의 형성되는 개수와 부피가 상당히 낮은 수준이기 때문에 억제제로의 충분한 효과를 기대할 수 없다.
Al의 함량이 너무 많은 경우 조대한 질화물을 형성함으로써 결정립 성장 억제력이 떨어지게 된다. 그러므로 Al의 함량을 0.005 내지 0.04 중량%로 한정한다.
Mn : 0.01 내지 0.2 중량%
망간(Mn)은 Si과 동일하게 비저항을 증가시켜 와전류손을 감소시킴으로써 전체 철손을 감소시킨다. 또한, 소강상태에서 S와 반응하여 Mn계 황화물을 만들거나, Si과 함께 질화처리에 의해서 도입되는 질소와 반응하여 (Al,Si,Mn)N의 석출물을 형성한다. 이에, 1차재결정립의 성장을 억제하며 2차재결정을 일으키는데 중요한 원소이다.
Mn의 함량이 너무 적은 경우 상기 물질들의 형성되는 개수와 부피가 낮은 수준이기 때문에 억제제로서의 충분한 효과를 기대할 수 없다.
Mn의 함량이 너무 많은 경우 강판 표면에 Fe2SiO4이외에 (Fe, Mn) 및 Mn 산화물이 다량 형성되어 고온소둔중에 형성되는 베이스코팅 형성을 방해하여 표면품질을 저하시키게 된다. 또한, 고온소둔공정에서 페라이트와 오스테나이트간 상변태를 유발하기 때문에 집합조직이 심하게 훼손되어 자기적 특성이 크게 열화되게 된다. 그러므로 Mn의 함량을 0.01 내지 0.2 중량%로 한정한다.
N : 0.005 내지 0.05 중량%
질소(N)는 AlN, (Al,Mn)N, (Al,Si, Mn)N, Si3N4 등의 석출물을 형성하므로 본 발명의 일 실시예에서는 슬라브 내의 N은 0.01 중량% 이하로 제어할 수 있다. N 함량이 낮은 경우에는 냉간압연 전의 초기 결정립크기가 조대해지는 효과가 있으므로 1차 재결정판에서 {110}<001> 방위를 갖는 결정립의 수가 증가하여 2차 재결정립의 크기를 감소시켜 최종제품의 자성을 향상시킨다. 더욱 구체적으로 슬라브 내에 N은 0.003 중량% 이하로 포함할 수 있다.
전기강판 제조 공정에서 후술할 2차 재결정하는 단계 전에 침질하는 공정이 추가될 수 있으며, 최종적으로 제조되는 전기강판 내에서는 N이 0.005 내지 0.05 중량% 포함될 수 있다. 더욱 구체적으로 N이 0.0014 내지 0.05 중량% 포함될 수 있다.
S : 0.01 중량% 이하
황(S)은 너무 많이 함유 되면 MnS의 석출물들이 슬라브내에서 형성되어 결정립성장을 억제하게 된다. 또한, 주조 시 슬라브 중심부에 편석하여 이후 공정에서의 미세조직을 제어하기가 어렵다. 또한 본 발명에서는 MnS를 결정립성장 억제제로서 사용하지 않기 때문에 S가 불가피하게 들어가는 함량 이상으로 첨가하여 석출이 되는 것은 바람직하지 않다. 따라서 S의 함량은 0.01 중량%이하로 하는 것이 바람직하다.
C: 0.005 중량% 이하
C은 페라이트 및 오스테나이트간 상변태를 일으켜 결정립을 미세화시키고 연신율을 향상시키는데 기여하는 원소이다. C는 취성이 강해 압연성이 좋지 않은 전기강판의 압연성 향상을 위해 필수적인 원소이다. 그러나, 최종제품에 잔존하게 될 경우 자기적 시효효과로 인해 형성되는 탄화물을 제품판내에 석출시켜 자기적 특성을 악화시키는 원소이기 때문에 적정한 함량으로 제어되어야 한다.
상술한 Si함량의 범위에서 슬라브 내에 C를 너무 적게 함유되게 되면, 오스테나이트간 상변태가 충분히 일어나지 않아 슬라브 및 열간압연 미세조직의 불균일화를 야기하게 된다. 이로 인해 냉간압연성까지 해치게 된다.
상술한 Si함량의 범위에서 C를 너무 많이 함유하게 되면, 별도의 공정이나 설비를 추가하지 않는 한, 탈탄 소둔 공정에서 충분한 탈탄을 얻을 수 없다. 이로 인해 야기되는 상변태현상으로 인해 2차재결정 집합조직이 심하게 훼손되게 된다. 나아가 최종제품을 전력기기에 적용 시 자기시효에 의한 자기적 특성의 열화현상을 초래하게 된다.
그러므로 슬라브 내의 C의 함량은 0.02 내지 0.08 중량%로 한정한다.
본 발명의 일 실시예에서는 제조과정에서 탈탄 소둔을 거치게 되며, 탈탄 소둔 후 제조된 최종 전기강판 내의 C 함량은 0.005 중량% 이하일 수 있다. 보다 구체적으로는 0.003 중량% 이하일 수 있다.
P : 0.0005 내지 0.045 중량%
인(P)는 결정립계에 편석하여 결정립계의 이동을 방해하고 동시에 결정립 성장을 억제하는 보조적인 역할이 가능하다. 이에, 미세조직측면에서 {110}<001>집합조직을 개선하는 효과가 있다. P의 함량이 너무 적으면 첨가효과가 없으며, P를 너무 많이 첨가하면 취성이 증가하여 압연성이 크게 나빠지므로 P의 함량은 0.0005 내지 0.045 중량%로 한정하는 것이 바람직하다.
Co : 0.1 내지 3.0 중량%
코발트(Co)는 철의 Magnetization을 증가시켜 자속밀도가 향상되고, 비저항을 증가시켜 와전류손을 감소시킴으로써 전체 철손을 감소시키는 역할을 한다. Co의 함량이 너무 적으면 첨가효과가 없으며, Co를 너무 많이 첨가하면 탈탄질화소둔시 페라이트와 오스테나이트간 상변태가 활발하게 되어 1차재결정 집합조직이 훼손되며 비싼 가격으로 인해 경제성이 저하되는 문제가 생긴다. 따라서, Co의 함량은 0.1 내지 3.0 중량%로 한정하는 것이 바람직하다. 더욱 구체적으로 0.2 내지 1.0 중량%가 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 강판의 표면에 그루브가 형성되며, 그루브의 형상 패턴을 길이방향 또는 폭방향으로 불규칙하게 형성함으로써, 그루브의 형성에 의한 자속밀도의 열화를 최소화 시킨다. 기존의 전기강판의 경우, 도 3에서 나타나듯이, 강판의 길이방향 및 폭방향으로 규칙적으로 그루브를 형성하였다. 이 경우, 철손개선율은 가장 높지만 자속밀도 열화율 또한 높은 문제가 있다.
그루브를 강판의 길이방향으로 불규칙하게 형성하는 경우를 도 1에서 개략적으로 나타낸다.
도 1에서 나타나는 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 강판(10) 표면에 강판의 길이 방향을 따라 복수의 그루브(20)가 형성되며, 그루브는 강판의 길이방향으로 간격 D를 가지고 형성되며, 그루브 중 적어도 하나 이상이 간격 D의 배수 간격(D')으로 형성될 수 있다. 이와 같이, 강판의 길이방향으로 그루브가 불규칙하게 형성됨으로써, 그루브의 형성에 의한 자속밀도 및 철손의 열화를 최소화 시킬 수 있다.
복수의 그루브가 형성되는 간격 D는 1 내지 10 mm가 될 수 있다.
간격 D'이 간격 D보다 크거나 또는 작을 수도 있다. 간격 D'이 간격 D보다 큰 경우, 간격 D'이 간격 D의 2 내지 4배가 될 수 있다. 전술한 범위에서 자속밀도 열화율을 감소시킬 수 있다.
더욱 구체적으로 강판 표면에 간격 D를 가지는 2 내지 10개의 그루브를 포함하는 그루브 세트(30)가 형성되며, 그루브 세트 사이 간격(D')은 간격 D의 2배 내지 4배가 될 수 있다. 도 1에서는 그루브 세트(30)가 4개의 그루브(20)로 구성되며, 그루브 세트 사이 간격(D')이 간격 D의 2배인 예를 나타낸다.
형성된 그루브(20)의 깊이는 철손 개선율 확보를 위하여 강판의 두께의 4% 이상일 수 있다. 구체적으로 4% 내지 11%일 수 있다.
그루브(20)는 강판의 폭방향과 0° 내지 45°의 각도를 이룰 수 있다. 이와 같이, 강판의 폭방향에 대하여 사선으로 조사함으로써, 반자장을 약화시켜 자성을 향상시킬 수 있다.
그루브를 강판의 폭방향으로 불규칙하게 형성하는 경우를 도 2에서 개략적으로 나타낸다.
도 2에서 나타나는 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 강판(10) 표면에 선상의 그루브(20)가 형성되며, 그루브는 조사각도 0°기준으로 강판의 폭의 25 내지 90%의 길이로 형성 될 수 있다. 그루브가 전술한 범위의 길이로 형성됨으로써, 그루브의 형성에 의한 자속밀도 및 철손의 열화를 최소화 시킬 수 있다.
그루브는 강판의 폭 방향으로 단속적으로 2 내지 12개 형성될 수 있다. 그루브가 연속적으로 형성되는 것에 비해 단속적으로 형성되는 경우, 반자장을 약화시켜 그루브에 의한 자속밀도 열화를 감소시키는 면에서 유리할 수 있다. 그루브가 단속적으로 형성되는 경우, 조사각도 0°기준으로 단속적으로 형성된 각각의 그루브의 길이의 합이 강판의 폭의 25 내지 90%가 될 수 있다.
더욱 구체적으로, 그루브는 강판의 폭방향으로 단속적으로 2개 형성되고, 각 그루브는 상기 강판의 폭 끝단으로부터 강판의 중심 방향으로 강판의 폭의 20 내지 45% 길이로 형성될 수 있다. 도 2에서는 그루브가 강판의 폭방향으로 단속적으로 2개 형성되고, 각 그루브는 상기 강판의 폭 끝단으로부터 강판의 중심 방향으로 강판의 폭의 30% 길이로 형성된 예를 나타낸다.
형성된 그루브(20)의 깊이는 철손 개선율 확보를 위하여 강판의 두께의 4% 이상일 수 있다. 구체적으로 4% 내지 11%일 수 있다.
그루브(20)는 강판의 폭방향과 0° 내지 45°의 각도를 이룰 수 있다. 이와 같이, 강판의 폭방향에 대하여 사선으로 조사함으로써, 반자장을 약화시켜 자성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조 방법은 중량%로, Si : 2.0% 내지 5.0%, Al : 0.005% 내지 0.04%, Mn : 0.01% 내지 0.2%, N : 0.01% 이하(0%는 제외), S : 0.01% 이하(0%는제외), C : 0.02% 내지 0.08%, P : 0.0005% 내지 0.045%, Co : 0.1% 내지 3.0% 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브를 가열한 후 열간 압연한 후 냉간 압연하여 냉연판을 제조하는 단계(S10); 냉연판을 1차 재결정 소둔하는 단계(S20); 및 1차 재결정 소둔이 완료된 강판을 2차 재결정 소둔하는 단계(S30)를 포함하고, 냉연판을 제조하는 단계, 1차 재결정 소둔하는 단계 또는 2차 재결정 소둔하는 단계 후에, 강판의 표면에 그루브를 형성하여 자구 미세화 처리하는 단계(S40)를 더 포함한다.
단계(S10)에서는 슬라브를 가열한 후 열간 압연한 후 냉간 압연하여 냉연판을 제조한다. 슬라브의 조성에 대해서는 전술하였으므로, 중복되는 설명을 생략한다.
슬라브를 가열한 후, 열간 압연하여 열연판을 제조한다. 이 때 열연판의 두께는 2.0 내지 2.8 mm가 될 수 있다. 그 후, 열연판을 냉간 압연하여 냉연판을 제조한다. 열연판은 열연판 소둔 및 산세 후 냉간 압연할 수도 있다. 이 때 냉연판의 두께는 0.15 내지 0.35mm가 될 수 있다.
다음으로, 단계(S20)에서는 냉연판을 1차 재결정 소둔한다.
1차 재결정 소둔하는 단계는 탈탄 소둔 이후 침질 소둔을 실시하거나 탈탄 소둔 및 침질 소둔을 동시에 실시하는 것일 수 있다. 또한, 탈탄 소둔 및 침질 소둔 온도는 700 내지 950℃ 일 수 있다.
다음으로, 단계(S30)에서는 1차 재결정 소둔이 완료된 강판을 2차 재결정 소둔한다. 2차 재결정 소둔시 고스핵으로부터 고스 결정립이 성장된다. 2차 재결정소둔 온도는 1100 내지 1300℃일 수 있다.
단계(S10), 단계(S20) 또는 단계(S30) 이후에 강판의 표면에 그루브를 형성하여 자구 미세화 처리하는 단계(S40)를 더 포함한다.
자구 미세화 처리 방법으로 기계적 방법에 의한 자구 미세화 방법, 레이저 조사에 의한 자구 미세화 방법, 또는 화학적 에칭에 의한 자구 미세화 방법 등에 의할 수 있으며, 전기강판의 자구미세화 방법은 당업자에게 널리 알려져 있는바 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
자구 미세화 처리에 의한 그루브의 구체적인 패턴 형상에 대해서는 전술한 것과 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.
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 1의 조성을 갖는 방향성 전기강판 표면에 연속파 레이저를 폭방향으로 전폭에 조사하여 2.5mm의 동일 간격으로 선상의 그루브를 형성하였다.
그루브의 패턴을 바꾸어 가며 형성하였다. 그루브의 길이를 폭방향보다 짧게 형성한 경우, 그루브를 폭 방향으로 단속적으로 2개 형성하였으며, 강판의 폭 양 끝단으로부터 강판의 중심방향으로 형성하였다. 이 때, 그루브의 길이는 단속적으로 형성된 2개 그루브의 합으로 하기 표 2에 표시하였다. 그루브 간의 간격을 다르게 형성한 경우, 동일한 간격(D)을 갖는 그루브 세트 내의 그루브 개수 및 그루브 세트 간의 간격(D')을 이용하여 하기 표 2에 표시하였다.
그루브 형성전 전기강판의 철손 및 자속밀도, 그루브 형성 후 전기강판의 철손 및 자속밀도 및 철손 개선율 및 자속밀도 열화율을 계산하여 하기 표 3에 정리하였다.
자속밀도와 철손은 single sheet 측정법을 이용하여 측정하였고, 자속밀도 B8은 800A/m의 자기장 하에서 유도되는 자속밀도의 크기(Tesla)이고, 철손 W17/50은 50Hz 주파수에서 1.7Tesla의 자속밀도가 유기되었을 때의 손실(W/kg)이다.
구분 Si Al Mn N S C P Co
발명강 1 3.22 0.034 0.101 0.0040 0.005 0.046 0.029 0.198
발명강 2 3.24 0.033 0.102 0.0042 0.006 0.050 0.032 0.40
발명강 3 3.20 0.032 0.103 0.0044 0.006 0.053 0.033 0.61
발명강 4 3.24 0.032 0.106 0.0039 0.006 0.053 0.032 0.83
발명강 5 3.23 0.033 0.107 0.0039 0.006 0.052 0.032 1.03
비교강 3.20 0.034 0.103 0.0040 0.006 0.053 0.032 -
구분 조성 그루브 길이(%) 그루브 간격(D, mm) 그루브 세트 내 그루브 개수(개) 그루브 세트 간의 간격
(D', mm)
발명예 1 발명강 1 100 2.5 - -
발명예 2 발명강 2 100 2.5 - -
발명예 3 발명강 3 100 2.5 - -
발명예 4 발명강 4 100 2.5 - -
발명예 5 발명강 5 100 2.5 - -
발명예 6 발명강 1 75 2.5 - -
발명예 7 발명강 2 75 2.5 - -
발명예 8 발명강 3 75 2.5 - -
발명예 9 발명강 4 75 2.5 - -
발명예 10 발명강 5 75 2.5 - -
발명예 11 발명강 1 50 2.5 - -
발명예 12 발명강 2 50 2.5 - -
발명예 13 발명강 3 50 2.5 - -
발명예 14 발명강 4 50 2.5 - -
발명예 15 발명강 5 50 2.5 - -
발명예 16 발명강 1 100 2.5 3 5
발명예 17 발명강 2 100 2.5 3 5
발명예 18 발명강 3 100 2.5 3 5
발명예 19 발명강 4 100 2.5 3 5
발명예 20 발명강 5 100 2.5 3 5
발명예 21 발명강 1 100 2.5 2 7.5
발명예 22 발명강 2 100 2.5 2 7.5
발명예 23 발명강 3 100 2.5 2 7.5
발명예 24 발명강 4 100 2.5 2 7.5
발명예 25 발명강 5 100 2.5 2 7.5
비교예 1 비교강 - - - -
비교예 2 비교강 100 2.5 - -
구분 철손 W17/50
(W/kg)		 자속밀도 B8
(T)		 철손 개선율
(%)		 자속밀도 열화율
(%)
비교예 1 0.84 1.92 - -
비교예 2 0.74 1.89 11.9 1.6
발명예 1 0.73 1.90 13.1 1.0
발명예 2 0.73 1.90 13.1 1.0
발명예 3 0.72 1.90 14.3 1.0
발명예 4 0.72 1.91 14.3 0.5
발명예 5 0.71 1.91 15.5 0.5
발명예 6 0.76 1.91 9.5 0.5
발명예 7 0.75 1.91 10.7 0.5
발명예 8 0.75 1.91 10.7 0.5
발명예 9 0.74 1.91 11.9 0.5
발명예 10 0.74 1.92 11.9 0.0
발명예 11 0.79 1.92 6.0 0.0
발명예 12 0.79 1.92 6.0 0.0
발명예 13 0.78 1.92 7.1 0.0
발명예 14 0.78 1.92 7.1 0.0
발명예 15 0.78 1.92 7.1 0.0
발명예 16 0.75 1.91 10.7 0.5
발명예 17 0.75 1.91 10.7 0.5
발명예 18 0.75 1.92 10.7 0.0
발명예 19 0.74 1.92 11.9 0.0
발명예 20 0.74 1.92 11.9 0.0
발명예 21 0.78 1.92 7.1 0.0
발명예 22 0.78 1.92 7.1 0.0
발명예 23 0.78 1.92 7.1 0.0
발명예 24 0.77 1.92 8.3 0.0
발명예 25 0.77 1.92 8.3 0.0
표 1 내지 표 3에서 나타나듯이, 본원의 일 실시예에 해당하는 조성을 갖는 전기강판이 그루브를 형성하더라도 자속밀도 열화율을 최소화 할 수 있음을 확인할 수 있으며, 또한 그루브의 패턴을 다양하게 형성함으로써 자속밀도 열화율을 더욱 줄일 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.
10 : 전기강판 20 : 그루브
30 : 그루브 세트

Claims (24)

  1. 중량%로, Si : 2.0% 내지 5.0%, Al : 0.005% 내지 0.04%, Mn : 0.01% 내지 0.2%, N : 0.005% 내지 0.05%, S : 0.01% 이하(0%는 제외), C : 0.005% 이하(0%는 제외), P : 0.0005% 내지 0.045%, Co : 0.1% 내지 3.0% 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지고,
    강판 표면에 강판의 길이 방향을 따라 복수의 그루브가 형성되며, 상기 그루브는 강판의 길이방향으로 간격 D를 가지고 형성되며, 상기 그루브 중 적어도 하나 이상이 간격 D의 배수 간격으로 형성된 방향성 전기강판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 Co를 0.2 내지 1.0 중량% 포함하는 방향성 전기강판.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 그루브 중 적어도 하나 이상이 간격 D의 2 내지 4배 간격으로 형성된 방향성 전기강판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 강판 표면에 간격 D를 가지는 2 내지 10개의 그루브를 포함하는 그루브 세트가 형성되며, 상기 그루브 세트 사이 간격은 간격 D의 2배 내지 4배인 것인 방향성 전기강판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 그루브의 깊이는 상기 강판의 두께의 4% 내지 11%로 형성된 방향성 전기강판.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 그루브는 상기 강판의 폭방향과 0° 내지 45°의 각도로 형성된 방향성 전기강판.
  8. 중량%로, Si : 2.0% 내지 5.0%, Al : 0.005% 내지 0.04%, Mn : 0.01% 내지 0.2%, N : 0.005% 내지 0.05%, S : 0.01% 이하(0%는 제외), C : 0.005% 이하(0%는 제외), P : 0.0005% 내지 0.045%, Co : 0.1% 내지 3.0% 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지고,
    강판 표면에 선상의 그루브가 형성되며, 상기 그루브는 조사각도 0°기준으로 강판의 폭의 25 내지 90%의 길이로 형성된 방향성 전기강판.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 그루브는 상기 강판의 폭방향으로 단속적으로 2 내지 12개 형성된 방향성 전기강판.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 그루브는 상기 강판의 폭방향으로 단속적으로 2개 형성되고, 각 그루브는 상기 강판의 폭 끝단으로부터 상기 강판의 중심 방향으로 강판의 폭의 20% 내지 45% 길이로 형성된 방향성 전기강판.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 그루브의 깊이는 상기 강판의 두께의 4% 내지 11%로 형성된 방향성 전기강판.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 그루브는 상기 강판의 폭방향과 0° 내지 45°의 각도로 형성된 방향성 전기강판.
  13. 중량%로, Si : 2.0% 내지 5.0%, Al : 0.005% 내지 0.04%, Mn : 0.01% 내지 0.2%, N : 0.01% 이하(0%는 제외), S : 0.01% 이하(0%는제외), C : 0.02% 내지 0.08%, P : 0.0005% 내지 0.045%, Co : 0.1% 내지 3.0% 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브를 가열한 후 열간 압연한 후 냉간 압연하여 냉연판을 제조하는 단계;
    상기 냉연판을 1차 재결정 소둔하는 단계; 및
    상기 1차 재결정 소둔이 완료된 강판을 2차 재결정 소둔하는 단계를 포함하고,
    상기 냉연판을 제조하는 단계, 1차 재결정 소둔하는 단계 또는 2차 재결정 소둔하는 단계 후에, 강판의 표면에 그루브를 형성하여 자구 미세화 처리하는 단계를 더 포함하고,
    상기 자구 미세화 처리하는 단계에서,
    상기 강판의 길의 방향을 따라 복수의 그루브를 형성하며, 상기 그루브를 강판의 길이방향으로 간격 D를 갖도록 형성하며, 상기 그루브 중 적어도 하나 이상을 간격 D의 배수 간격으로 형성하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 슬라브는 Co를 0.2 내지 1.0 중량% 포함하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  15. 삭제
  16. 제13항에 있어서,
    상기 그루브 중 적어도 하나 이상을 간격 D의 2 내지 4배 간격으로 형성하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 강판 표면에 간격 D를 가지는 2 내지 10개의 그루브를 포함하는 그루브 세트를 형성하며, 상기 그루브 세트 사이 간격을 간격 D의 2배 내지 4배로 형성하는 것인 방향성 전기강판의 제조 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 그루브의 깊이를 상기 강판의 두께의 4% 내지 11%로 형성하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 그루브를 상기 강판의 폭방향과 0° 내지 45°의 각도로 형성하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  20. 중량%로, Si : 2.0% 내지 5.0%, Al : 0.005% 내지 0.04%, Mn : 0.01% 내지 0.2%, N : 0.01% 이하(0%는 제외), S : 0.01% 이하(0%는제외), C : 0.02% 내지 0.08%, P : 0.0005% 내지 0.045%, Co : 0.1% 내지 3.0% 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브를 가열한 후 열간 압연한 후 냉간 압연하여 냉연판을 제조하는 단계;
    상기 냉연판을 1차 재결정 소둔하는 단계; 및
    상기 1차 재결정 소둔이 완료된 강판을 2차 재결정 소둔하는 단계를 포함하고,
    상기 냉연판을 제조하는 단계, 1차 재결정 소둔하는 단계 또는 2차 재결정 소둔하는 단계 후에, 강판의 표면에 그루브를 형성하여 자구 미세화 처리하는 단계를 더 포함하고,
    상기 자구 미세화 처리하는 단계에서,
    상기 강판 표면에 선상의 그루브를 형성하며, 상기 그루브는 조사각도 0°기준으로 강판의 폭의 25 내지 90%의 길이로 형성하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 그루브를 상기 강판의 폭방향으로 단속적으로 2 내지 12개 형성하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 그루브를 상기 강판의 폭방향으로 단속적으로 2개 형성하고, 각 그루브는 상기 강판의 폭 끝단으로부터 상기 강판의 중심 방향으로 강판의 폭의 20% 내지 45% 길이로 형성하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 그루브의 깊이를 상기 강판의 두께의 4% 내지 11%로 형성하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 그루브를 상기 강판의 폭방향과 0° 내지 45°의 각도로 형성하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
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