KR20130070826A - High silicon steel sheet and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A high-silicon steel sheet and a manufacturing method thereof are provided to coat Fe and Si nano particles at normal temperature and normal pressure and to obtain a silicon steel sheet of high efficiency through a short heat treatment process. CONSTITUTION: A high-silicon steel sheet is composed of a central portion and top and underside surface portions. The silicon content of the central portion is 3.5-4.5 wt%. The silicon content of the top and underside surface portions are 4.5-6.5 wt% and become smaller from the surface to the central portion. Silicon content differences between each of the top and underside surface portions and the central portion are 3wt% or less. The high-silicon steel sheet manufacturing method comprises: a step of preparing the silicon steel sheet; a step of forming Fe and Si coating layer by coating Fe and Si nano particles on the top and underside surfaces of the silicon steel sheet; a step of temper-rolling the silicon steel sheet in which the Fe and Si coating layers are formed in the top and underside surfaces; and a step of forming the top and underside surface portions which silicon content becomes smaller to the central portion.

Description

고규소 강판 및 그 제조방법{HIGH SILICON STEEL SHEET AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a high silicon steel sheet and a method of manufacturing the same. BACKGROUND ART [0002]

본 발명은 고규소 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high silicon steel sheet and a manufacturing method thereof.

규소를 함유한 강판은 자기 특성이 양호하여 전기강판으로 많이 사용된다. 이런 규소강판은 변압기, 전동기, 발전기 및 기타 전자기기 등의 철심 재료로 사용되기 때문에, 자기 특성이 양호할 것이 요구된다. 특히, 최근의 환경문제 ·에너지 문제로 에너지 손실이 적은 것이 요구되고 있다. 이와 같은 환경문제 ·에너지 문제는 자속밀도와 철손와 긴밀한 관계가 있는데, 자속밀도가 클수록 같은 성능을 구현하는데 드는 철심의 양이 적으므로 전기기기의 소형화가 가능하고, 철손이 작을수록 에너지 손실이 적어진다.
Silicon-containing steel sheet has a good magnetic property and is widely used as an electrical steel sheet. Since such silicon steel sheets are used as iron core materials such as transformers, electric motors, generators, and other electronic devices, good magnetic properties are required. In particular, the recent environmental problems and energy problems are required to reduce the energy loss. Such environmental and energy problems are closely related to magnetic flux density and iron loss. The higher magnetic flux density means less iron core to achieve the same performance. .

최근에 들어 전기기기의 다양화에 따라 고주파영역에서 작동되는 기기에 대한 수요가 늘면서 고주파에서 자기적 특성이 우수한 철심소재에 대한 욕구가 증대되기 시작하였다.
In recent years, with the diversification of electric devices, there has been an increasing demand for devices operating in the high frequency range, and the demand for iron core materials having excellent magnetic characteristics at high frequencies has begun to increase.

일반적으로 Fe-Si 합금에서 규소함량이 증가할수록 철손 중에서 이력손, 자왜, 보자력, 자기 이방성이 감소하고, 최대투자율이 증가한다. 고규소강 제품은 우수한 연자성 재료라고 말할 수 있다. 이때, 자왜의 감소 및 최대투자율의 증대는 규소함량의 증가에 따라 무한정 증가하는 것이 아니고 6.5중량% Si강에서 최고치를 보인다. 또한, 6.5중량% Si강은 상용 주파수뿐만 아니라 고주파영역에서도 자기적 특성이 최고 상태에 도달한다는 것은 잘 알려진 사실이다. 그리고 이러한 고규소강의 우수한 고주파수대의 자기적 특성을 이용하여 가스터빈용 발전기, 전차전원, 유도가열장치, 무정전 전원장치 등의 고주파 리액터와 도금전원, 용접기, X-선 전원 등의 고주파변압기 등에 주로 적용되어 주로 방향성규소강판의 대체재로 사용되고 있다.
Generally, as the content of silicon in Fe-Si alloy increases, the history hands, magnetostriction, coercive force, magnetic anisotropy decrease and the maximum permeability increases. It can be said that Gokyu Sox steel products are excellent soft magnetic materials. At this time, the decrease of the magnetostriction and the increase of the maximum permeability do not increase indefinitely according to the increase of the silicon content but show the maximum value at 6.5 wt% Si steel. It is also well known that the 6.5 wt% Si steel reaches the highest state of magnetic properties in the high frequency range as well as the commercial frequency. It is mainly applied to high frequency reactors such as generators for gas turbines, electric tanks, induction heating devices, uninterruptible power supplies, and high frequency transformers such as plating power source, welder, and X-ray power source by taking advantage of the excellent magnetic properties of high- And is mainly used as a substitute for a directional silicon steel sheet.

그런데, Fe-Si강에서 규소함량이 증가할수록 강판의 연신율은 급격히 작아지므로, 3.5%이상의 규소를 함유하는 규소강판을 냉간압연법으로 제조하는 것은 거의 불가능한 것으로 알려져 있다. 따라서, 규소함량이 높을수록 우수한 자기적 특성을 얻을 수 있다는 사실을 알고 있음에도 불구하고 냉간압연의 제한 때문에 냉간압연법으로 고규소강판을 제조하지 못하는 실정이므로, 냉간압연법의 한계를 극복 할 수 있는 새로운 대체 기술에 대한 연구가 오래 전부터 시도되고 있다. However, it is known that it is almost impossible to manufacture a silicon steel sheet containing 3.5% or more of silicon by the cold rolling because the elongation of the steel sheet becomes sharply reduced as the silicon content increases in Fe-Si steel. Therefore, although it is known that the higher the silicon content, the better the magnetic properties can be obtained, the high silicon steel sheet can not be manufactured by the cold rolling because of the restriction of the cold rolling. Therefore, Research on new alternative technologies has been attempted for a long time.

지금까지 고규소강판을 제조 할 수 있는 방법으로 알려진 기술로서, 특허문헌 1에서와 같이, 단롤 또는 쌍롤을 이용한 고규소강의 직접주조법이 있고, 특허문헌 2에서와 같이, 적정온도의 가열상태에서 압연하는 온간압연법, 특허문헌 3에서와 같이, 내부에 고규소강을 넣고 외부에 저규소강을 넣은 상태에서 압연하는 크래드 압연법이 알려져 있으나, 이러한 기술들은 아직까지 상용화되지는 못하고 있는 실정이다.
As a technique known as a method capable of producing a high silicon steel sheet so far, there is a direct casting method of high silicon steel using a single-roll or twin-roll method as in Patent Document 1. As in Patent Document 2, There has been known a cold rolling method in which hot rolled steel is rolled in a state in which a high-silicon steel is placed inside and a low-silicon steel is placed in the inside as in Patent Document 3. However, these techniques have not been commercialized yet.

현재 고규소화 제품은 화학증착법(CVD법)으로 규소성분을 소재표면에 부착시킨 후 확산 소둔시켜 고규소강을 제조하고 있다.
At present, high-germanium steel is produced by attaching silicon component to the material surface by chemical vapor deposition (CVD) method and then diffusing and annealing.

그러나, 화학증착 후 확산 소둔처리법은 화학증착기술 자체의 어려움으로 인해 기존 3.5% Si강 제품에 비해 약 5배 이상의 고가격 판매가 불가피하여 우수한 자기적 특성을 갖고 있는 제품임에도 불구하고 대중화 및 실용화에 어려움을 겪고 있다.
However, the diffusion annealing method after chemical vapor deposition is difficult to popularize and commercialize, even though it is a product with superior magnetic characteristics because it is inevitable to sell over 5 times higher price than existing 3.5% Si steel products due to the difficulty of chemical vapor deposition technology itself Suffering.

또한, 특허문헌 4, 특허문헌 5 등에서는 분말야금법을 이용하여 고규소강판을 제조하는 기술도 알려져 있으나, 이 기술 또한 고 규소 함량 때문에 냉간압연함에 제약이 있어 원하는 두께를 갖는 강판을 제조할 수 없다는 문제가 있다.
In Patent Documents 4 and 5, there is also known a technique of producing a high silicon steel sheet by using a powder metallurgy method. However, this technique also has a limitation in cold rolling due to its high silicon content, so that a steel sheet having a desired thickness can be manufactured There is no problem.

또한, 특허문헌 5에서와 같이 Fe-Si 합금분말단독 또는 바인더에 혼합하여, 그 혼합분말을 도포 후 5% 이내의 압하율로 압연 후 저온에서 장시간 소둔하는 제안하고 있으나, 도포 후 압연 및 저온 장시간 소둔법 적용 등 대량생산에 적합하지 않다.
It is also proposed to mix Fe-Si alloy powder alone or in a binder, to apply the mixed powder to the alloy at a reduction ratio of 5% or less, and then to anneal at a low temperature for a long time, as in Patent Document 5. However, It is not suitable for mass production such as annealing.

또한, 직접적인 생산이 어려운 점을 고려하여 일반적인 도금을 통해 고규소 강판을 제조하는 방법이 제시되었다. 부도체인 규소를 금속표면에 입히는 방법으로 부도체 입자의 표면에 전하를 띤 이온을 흡착시킨 후 용융액 중의 전위차를 형성시켜 금속표면에 직접 석출시키는 전기영동법을 적용할 경우 세라믹과 같은 부도체 입자를 금속표면에 석출시키는 것이 가능하다.
In addition, considering the difficulty of direct production, a method of manufacturing a high silicon steel sheet through general plating has been proposed. When an electrophoresis method is used in which electrically charged ions are adsorbed on the surface of non-conductive particles by depositing silicon on the surface of the metal and then the potential difference is formed in the molten liquid to deposit directly on the metal surface, non-conductive particles such as ceramics It is possible to precipitate.

그러나, 이는 도금 후에 확산 열처리를 통해 고규소 강판을 제조할 수 있으나, 확산 열처리에 소요되는 시간이 길기 때문에 경제적이지 못하다. 이를 해결하기 위하여 Si 입자와 Fe 입자를 동시에 표면에 공석 시켜 Fe 내부에 Si 입자가 분산된 도금층을 형성시켰다. 그러나, 이 방법 또한 Si의 함량을 원하는 비율로 조절하기 위해 도금조건과 공정 조건을 찾는 것은 매우 어렵다. However, it is possible to manufacture a high silicon steel sheet through diffusion heat treatment after plating, but it is not economical because it takes a long time for diffusion heat treatment. In order to solve this problem, Si and Fe particles were simultaneously deposited on the surface to form a plating layer in which Si particles were dispersed in Fe. However, this method is also very difficult to find plating conditions and process conditions in order to adjust the Si content to a desired ratio.

일본 특개소 56-003625호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-003625 일본 특개소 62-0103321호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-0103321 일본 특개평 5-0171281호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-0171281 유럽 1052043호 공보European publication 1052043 일본 2001-192204호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-192204

본 발명은 전기적 특성이 우수한 고규소 강판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.The present invention provides a high silicon steel sheet excellent in electrical characteristics and a method of manufacturing the same.

본 발명의 일 측면은 중심부의 규소 함량이 3.5~4.5중량%이고, 상·하 표면부의 규소함량이 4.5~6.5 중량%이며, 그 표면부의 규소함량은 표면으로부터 중심부로 갈수록 적어지는 고규소 강판을 제공한다.
In one aspect of the present invention, there is provided a high silicon steel sheet having a silicon content of 3.5 to 4.5% by weight in the central portion, a silicon content of 4.5 to 6.5% by weight in the upper and lower surface portions, and a silicon content in the surface portion thereof, to provide.

본 발명의 다른 측면은 규소 강판을 준비하는 단계, 상기 규소 강판의 상·하면에 Fe 및 Si 나노입자를 코팅하여 Fe 및 Si 코팅층을 형성하는 단계, 상기 상·하면에 Fe 및 Si 코팅층이 형성된 강판을 조질압연하는 단계 및 상기 조질압연된 규소 강판을 확산 열처리하여 규소 함량이 중심부로 갈수록 적어지는 상·하 표면부를 형성하는 단계를 포함한 고규소 강판의 제조방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a silicon steel sheet, comprising the steps of: preparing a silicon steel sheet; coating Fe and Si nanoparticles on the upper and lower surfaces of the silicon steel sheet to form Fe and Si coating layers; And subjecting the tempered-rolled silicon steel sheet to a diffusion heat treatment to form upper and lower surface portions which become smaller as the silicon content is reduced toward the center portion. The present invention also provides a method of manufacturing a high silicon steel sheet.

본 발명에 의하면, Fe 및 Si 나노입자를 상온, 상압에서 코팅이 가능하며, 짧은 열처리를 통해 고효율의 규소강판을 확보할 수 있으며, 생산비 절감 및 대량생산이 가능한 전기적 특성이 우수한 고규소 강판을 제공할 수 있다. According to the present invention, there is provided a high silicon steel sheet which is capable of coating Fe and Si nanoparticles at normal temperature and pressure, securing a highly efficient silicon steel sheet through short heat treatment, and capable of reducing production cost and mass production, can do.

도 1은 UMCA를 이용한 고규소 강판의 제조장치 개략도이다.
도 2는 UMCA 코팅에 관한 개략도이다.
도 3은 UMCA를 이용하여 TiN 세라믹 소재를 코팅한 사진이다.1 is a schematic view of a manufacturing apparatus for a high silicon steel sheet using UMCA.
Figure 2 is a schematic view of the UMCA coating.
FIG. 3 is a photograph of TiN ceramic material coated with UMCA.

본 발명자들은 고효율의 6.5중량% 규소강판을 도출해내기 위하여 연구를 행한 결과, Fe 및 Si 나노입자를 상온, 상압 조건에서 기계적으로 도금할 수 있는 공정과 짧은 열처리를 통해 저 자왜특성, 저 철손 및 고투자율을 동시에 갖는 6.5중량% 규소강판을 생산할 수 있음을 확인하고 본 발명에 이르게 되었다.
The inventors conducted a study to derive a high-efficiency 6.5 wt% silicon steel sheet, and found that the low magnetostriction, low iron loss and high It was confirmed that the 6.5 wt% silicon steel sheet having a permeability at the same time was led to the present invention.

이하, 본 발명의 일측면인 고규소 강판에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, the high silicon steel sheet which is one side of the present invention will be described in detail.

본 발명의 고규소 강판은 규소함량이 표면부에서 중심부로 갈수록 적어지는 상·하 표면부를 포함하고 있다.
The high silicon steel sheet of the present invention includes upper and lower surface portions in which the silicon content decreases from the surface portion toward the center portion.

본 발명의 규소 강판의 상·하 표면부의 규소의 함량은 각각 4.5~6.5중량%이고, 중심부의 규소함량은 3.5~4.5중량%인 것이 바람직하다. 상기 상·하 표면부 각각과 중심부의 규소함량 차이는 3중량%이하로 제한하는 것이 바람직하다. 상기 상·하 표면부에 규소의 함량이 너무 적은 경우에는 자기적 특성이 열화될 우려가 있고, 6.5중량%를 초과하는 경우에는 자기적 성질의 향상 정도가 포화되므로 상·하부 표면부에서의 규소 함량은 4.5~6.5중량%로 제한하는 것이 바람직하다. 상기 중심부의 규소함량이 너무 많은 경우에는 가공성이 열화될 우려가 있고, 너무 적은 경우에는 자기적 특성이 열화될 우려가 있다. 상기 중심부의 규소 함량은 3.5~4.5중량%로 제한하는 것이 바람직하다.
The silicon content of the upper and lower surface portions of the silicon steel sheet of the present invention is preferably 4.5 to 6.5 wt% and the silicon content of the center portion is preferably 3.5 to 4.5 wt%. The difference in silicon content between each of the upper and lower surface portions and the center portion is preferably limited to 3 wt% or less. When the content of silicon in the upper and lower surface portions is too small, the magnetic properties may deteriorate. When the content exceeds 6.5% by weight, the degree of improvement of the magnetic properties is saturated, The content is preferably limited to 4.5 to 6.5 wt%. If the silicon content in the central portion is too large, the workability may deteriorate. If the silicon content is too small, the magnetic properties may deteriorate. The silicon content in the central portion is preferably limited to 3.5 to 4.5 wt%.

본 발명에서 기재한 표면부는 예를 들면 강판 표면에서 강판의 두께의 1/3~1/5까지의 깊이의 영역을 의미하는 것이다. 보다 바람직한 표면부는 강판 표면에서 강판의 두께의 1/4정도까지의 깊이의 영역이다.
The surface portion described in the present invention means, for example, a region having a depth of 1/3 to 1/5 of the thickness of the steel sheet on the surface of the steel sheet. A more preferable surface portion is a region from the surface of the steel sheet to a depth of about 1/4 of the thickness of the steel sheet.

본 발명에서 기재한 중심부는 강판의 상기 표면부를 제외한 내부 영역을 의미하는 것이다.
The center portion described in the present invention means an inner region excluding the surface portion of the steel sheet.

또한, 고규소 강판의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 최종제품의 경제성을 고려하여 고규소 강판의 두께는 0.1~0.3㎜인 것이 바람직하다.
The thickness of the high silicon steel sheet is not particularly limited. For example, in consideration of the economical efficiency of the final product, the thickness of the high silicon steel sheet is preferably 0.1 to 0.3 mm.

이하, 본 발명의 다른 일측면인 고규소 강판의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, the manufacturing method of the high silicon steel plate which is another aspect of this invention is demonstrated in detail.

본 발명의 일측면으로서 고규소 강판의 제조방법은 규소 강판을 준비하는 단계, 상기 규소 강판의 상·하 표면부에 Fe 및 Si 나노입자를 코팅하여 Fe 및 Si 코팅층을 형성하는 단계, 상기 상·하면에 Fe 및 Si 코팅층이 형성된 강판을 조질압연하는 단계 및 상기 조질압연된 규소 강판을 확산 열처리하여 규소 함량이 중심부로 갈수록 적어지는 상·하 표면부를 형성하는 단계를 포함한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a high silicon steel sheet, comprising the steps of preparing a silicon steel sheet, coating Fe and Si nanoparticles on upper and lower surfaces of the silicon steel sheet to form Fe and Si coating layers, Rolling the steel sheet on which the Fe and Si coating layers are formed, and forming the upper and lower surface portions in which the silicon content is reduced toward the central portion by diffusion heat treatment of the steel sheet subjected to the temper rolling.

상기 강판은 제한되는 것은 아니며, 통상적인 냉간압연법을 이용한 방향성 규소강판이나 무방향성 규소강판 제조공정을 통하여 제조될 수 있는 강판을 이용할 수 있다.
The steel sheet is not limited, and a steel sheet which can be produced through a directional silicon steel sheet using a conventional cold rolling method or a non-oriented silicon steel sheet can be used.

상기와 같이 준비된 강판은 초음파 진동에 의하여 강판의 상·하면에 Fe 및 Si 나노입자를 코팅하는 것이 가능하다.
The steel sheet prepared as described above can be coated with Fe and Si nanoparticles on the upper and lower surfaces of the steel sheet by ultrasonic vibration.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 초음파 진동을 이용하여 Fe 및 Si 코팅층을 형성함으로써, Fe 및 Si 코팅층은 매우 치밀한 조직과 우수한 코팅 접착성을 갖는다. 다만, 하기 설명하는 초음파 진동장치를 이용할 경우 본 발명의 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
According to an aspect of the present invention, by forming the Fe and Si coating layers using the ultrasonic vibration, the Fe and Si coating layers have a very dense structure and excellent coating adhesion. However, when the ultrasonic vibration device described below is used, the effect of the present invention can be further improved.

상기 Fe 및 Si 나노입자 코팅은 예를 들면 강판의 상면 및 하면 중 어느 하나의 면을 먼저 코팅하고 나머지 면을 코팅한다. 또한, Fe 및 Si 나노입자 및 볼을 챔버 내에 장입하여 챔버의 진동에 의하여 상기 볼의 활성화로 인하여 상기 Fe 및 Si 나노입자들을 부유시키고, 상기 볼에 의해 부유된 Fe 및 Si 나노입자를 강판의 상면 및 하면 중 어느 하나의 표면에 접촉되도록 하여 코팅시킨다. 이와 같은 방법을 본 발명에서는 UMCA(Ultrasonic Mechanical Coating & Amouring)법이라 한다.
The Fe and Si nanoparticle coatings may be formed by first coating one of the upper and lower surfaces of the steel sheet, and coating the other surface. In addition, Fe and Si nanoparticles and balls are charged into the chamber to float the Fe and Si nanoparticles due to activation of the balls by vibration of the chamber, and Fe and Si nanoparticles suspended by the balls are deposited on the upper surface And the lower surface of the substrate. This method is referred to as UMCA (Ultrasonic Mechanical Coating & Amouring) in the present invention.

본 발명의 한가지 실시형태를 나타내는 도 2에서와 같이, 상기 UMCA법에 의하여 Fe 및 Si 나노입자를 강판의 하면에 코팅하는 방법에 대해서 기재되어 있다. 하부UMCA장치(54)는 스폰지(541), 챔버(542), 증폭기(543), 초음파 발전기(544)로 구성되어 있으며, 상기 챔버(542) 안에는 지르코니아 볼(545), 실리콘 나노입자(546) 및 철 나노입자(547)가 장입된다. 또한, 상기 챔버(542)위에는 강판이 지나가고 상기 강판의 상부 충격을 흡수하기 위하여 상부 충격흡수장치(52)가 구성되어 있다.
As shown in Fig. 2 showing one embodiment of the present invention, a method of coating Fe and Si nanoparticles on the lower surface of a steel sheet by the UMCA method is described. The lower UMCA device 54 includes a sponge 541, a chamber 542, an amplifier 543 and an ultrasonic generator 544. The chamber 542 includes a zirconia ball 545, silicon nanoparticles 546, And iron nanoparticles 547 are charged. A steel plate passes over the chamber 542, and an upper shock absorber 52 is configured to absorb the upper shock of the steel plate.

상기 스폰지(541)은 상·하부의 충격을 흡수하기 위하여 상기 UMCA의 전·후에 부착되어 있다. 챔버(542)안에 장입되어 있는 실리콘 나노입자(546) 및 철 나노입자(547)를 균일하게 공중 부유시키기 위해서 초음파를 발생하는 장치로서 초음파 발전기(544)가 챔버의 측면 및 하단에 구비되어 있고, 챔버(542)안에 있는 지르코니아 볼(545)에 원동력을 가해주기 위한 증폭기(543)가 초음파 발전기(544) 및 챔버(542)를 연결하도록 구비되어 있다.
The sponge 541 is attached before and after the UMCA to absorb the impact of the upper and lower portions. An ultrasonic generator 544 is provided at a side and a bottom of the chamber as an apparatus for generating ultrasonic waves to uniformly float the silicon nanoparticles 546 and the iron nanoparticles 547 charged in the chamber 542, An amplifier 543 for applying a driving force to the zirconia balls 545 in the chamber 542 is provided to connect the ultrasonic generator 544 and the chamber 542.

챔버(542)안에 있는 실리콘 나노입자(546) 및 철 나노입자(547)은 기계적 충돌에 의해 강판에 직접 접촉시키기 위한 지르코니아 볼(545)을 장입하여 상기 챔버(542)의 진동에 의하여 상기 철 및 실리콘 나노입자를 부유시키고, 상기 볼에 의해 부유된 철 및 실리콘 나노입자들을 강판의 하부 표면에 접촉되도록 하여 코팅시킨다.
The silicon nanoparticles 546 and the iron nanoparticles 547 in the chamber 542 are charged with the zirconia balls 545 for direct contact with the steel sheet by mechanical impact, The silicon nanoparticles are floated, and the iron and silicon nanoparticles suspended by the balls are brought into contact with the lower surface of the steel sheet to be coated.

또한, 상기 지르코니아볼(545)의 크기는 5~7㎜이고, 실리콘 나노입자(546) 및 철 나노입자(547)의 크기는 10~50㎚인 것이 바람직하다. 더불어, 철 및 실리콘 나노입자는 소재의 두께와 확산 속도를 고려하여 중량 구성비 2~5 : 5~8의 비율인 것이 바람직하다. 상기 지르코니아 볼 크기 및 상기 실리콘 나노입자 및 철 나노입자의 크기를 가짐으로써, 도금층 형성시 강판에 고르게 분포가 가능하고 강판과의 접착력을 가질 수 있다.
The size of the zirconia balls 545 is preferably 5 to 7 mm, and the sizes of the silicon nanoparticles 546 and the ferroelectric nanoparticles 547 are preferably 10 to 50 nm. In addition, the iron and silicon nanoparticles preferably have a weight ratio of 2: 5: 5 to 8 in consideration of the thickness and diffusion speed of the material. By having the size of the zirconia balls and the sizes of the silicon nanoparticles and the iron nanoparticles, it is possible to uniformly distribute the particles on the steel sheet during formation of the coating layer and to have an adhesive force with the steel sheet.

상기 강판의 상·하부에 형성된 Fe 및 Si 코팅층은 1~10㎛의 두께인 것이 바람직하다. 상기 코팅층의 두께가 1㎛ 미만인 경우에는 내부로 확산시키기 위한 Si의 함량이 부족하고, 상기 코팅층의 두께가 10㎛을 초과하는 경우에는 표면의 Si을 확산시킬 경우 내부로의 확산시간이 증가되며, 도금층의 치밀성이 감소될 우려가 있다. 또한, 강판의 전체 두께가 두꺼워져 제품 제작시 전기적 특성이 저하될 우려가 있다. 따라서 상기 강판의 상·하부에 형성된 Fe 및 Si 코팅층의 두께는 1~10㎛인 것이 바람직하다.
The Fe and Si coating layers formed on the upper and lower surfaces of the steel sheet preferably have a thickness of 1 to 10 mu m. When the thickness of the coating layer is less than 1 占 퐉, the content of Si for diffusion into the inside is insufficient. When the thickness of the coating layer is more than 10 占 퐉, The denseness of the plating layer may be reduced. Further, the whole thickness of the steel sheet becomes thick, and there is a fear that the electrical characteristics are lowered when the product is manufactured. Therefore, the thickness of the Fe and Si coating layers formed on the upper and lower surfaces of the steel sheet is preferably 1 to 10 mu m.

본 발명의 한가지 실시형태를 나타내는 도 1에서와 같이, 강판의 하면을 하부UMCA장치(54)에 의해 먼저 코팅한 후 강판의 상·하부를 전환시켜주는 가이드롤(6)에 의하여 강판의 상면을 하면을 코팅한 방식과 같은 방식으로 강판의 상면을 상부UMCA(74)에 의해 코팅할 수 있다.
As shown in Fig. 1 showing one embodiment of the present invention, a lower surface of a steel sheet is first coated with a lower UMCA device 54, and then the upper surface of the steel sheet is coated with a guide roll 6, The upper surface of the steel sheet can be coated with the upper UMCA 74 in the same manner as the lower surface coating method.

상기 UMCA법을 이용하여 코팅층을 형성한 경우 도 3에 나타난 바와 같이, Fe-Si와 유사한 세라믹 특성을 가진 TiN으로 코팅층을 형성하더라도 강판 표면에 매우 치밀하게 도금층을 형성할 수 있음을 알 수 있다.
As shown in FIG. 3, when the coating layer is formed using the UMCA method, it is possible to form a very densely coated layer on the surface of the steel sheet even though the coating layer is formed of TiN having a ceramic characteristic similar to that of Fe-Si.

상기 강판의 상·하부에 형성된 Fe 및 Si 코팅층은 표면의 평탄도, 조도 확보 및 코팅층과 모재의 결합력 강화를 위하여 조질압연(8)을 거친다.
The Fe and Si coating layers formed on the upper and lower sides of the steel sheet are subjected to a temper rolling 8 in order to ensure the flatness of the surface, to secure the roughness, and to strengthen the bonding strength between the coating layer and the base material.

상기 조질압연을 통하여 도금층을 치밀하게 하고, 표면의 조도를 증가시키는 효과가 있다. 본 발명에서는 이와 같은 효과를 나타내기 위하여, 조질압연의 압하비는 2% 이하인 것이 바람직하다. 상기 조질압연의 압하비가 2%를 초과하는 경우에는 초음파 진동장치를 통해 표면에 부착된 도금층은 경하기 때문에 표면결함이 발생될 수 있다. 또한, 평탄도가 저하되어 강판의 표면품질이 저하될 수 있다. 따라서, 상기 조질압연의 압하비는 2%이하인 것이 바람직하다.
There is an effect that the plating layer is dense through the temper rolling and the surface roughness is increased. In the present invention, in order to exhibit such an effect, the compression ratio of the temper rolling is preferably 2% or less. When the reduction ratio of the temper rolling is more than 2%, surface defects may occur because the plating layer adhering to the surface through the ultrasonic vibration device is reduced. In addition, the flatness is lowered and the surface quality of the steel sheet may be deteriorated. Therefore, it is preferable that the compression ratio of the temper rolling is 2% or less.

상기 조질압연을 거친 강판의 상·하부에 Fe 및 Si 코팅층이 형성된 강판은 핀치 롤(9)을 거쳐 레벨링을 한 후, 확산 열처리공정(10)을 거치게 된다. 이때, 확산 열처리 공정은 800~1100℃에서 30분~2시간 동안 행해지는 것이 바람직하다. 확산 열처리 온도가 800℃미만인 경우에는 확산속도가 느려 장시간 소요되고 또한 자성이 열화 될 수 있으며, 확산 열처리 온도가 1100℃를 초과하는 경우에는 확산속도가 너무 빨라져 코팅량이 과다하여 평탄도를 악화시킬 수 있다. 따라서 확산 열처리 공정은 800~1100℃인 것이 바람직하다. 또한, 확산 열처리 공정은 30분 미만인 경우에는 확산량이 적어 본 발명에서 확보하고자 하는 효과를 나타내기 어렵고, 확산 열처리 공정이 2시간을 초과하는 경우에는 코팅량이 너무 과다하여 적정관리가 어렵다. 따라서, 확산 열처리는 30분~2시간 동안 행해지는 것이 바람직하다.
The steel sheet on which the Fe and Si coating layers are formed on the upper and lower portions of the steel sheet subjected to the temper rolling is leveled via the pinch roll 9 and then subjected to the diffusion heat treatment step 10. At this time, it is preferable that the diffusion heat treatment process is performed at 800 to 1100 DEG C for 30 minutes to 2 hours. When the diffusion heat treatment temperature is less than 800 ° C, the diffusion rate is slow and takes a long time, and the magnetic properties may deteriorate. When the diffusion heat treatment temperature exceeds 1100 ° C, the diffusion rate becomes too fast, have. Therefore, the diffusion heat treatment process is preferably 800 to 1100 ° C. When the diffusion heat treatment process is less than 30 minutes, the diffusion amount is small and it is difficult to exhibit the effect to be secured in the present invention. When the diffusion heat treatment process is more than 2 hours, the coating amount is too large and proper management is difficult. Therefore, the diffusion heat treatment is preferably performed for 30 minutes to 2 hours.

또한, 도 1에서 나타난 바와 같이, 강판(1)의 코팅 장력 조절 및 코팅 능력의 향상을 위하여 전처리 단계로 핀치롤(2, 51, 53, 71, 73, 9, 11, 14)을 통과 및 세척장치(3, 12) 및 건조장치(4,13)을 거치는 것이 바람직하다.
1, the pinch rolls 2, 51, 53, 71, 73, 9, 11, and 14 are passed through and cleaned in the pre-treatment step for the purpose of controlling the coating tension of the steel strip 1 and improving the coating ability. It is preferable to pass through the apparatuses 3 and 12 and the drying apparatuses 4 and 13.

상기와 같은 공정을 거침으로써, 강판의 상·하부의 표면부는 4.5~6.5중량%의 규소 함량을 가지고, 내부는 3.5~4.5중량%의 규소함량을 가진 상기 강판의 상면과 하면 각각과 중심부의 규소함량 차이가 3중량%이하인 고규소 강판(15)을 얻는다.
By the above process, the upper and lower surface portions of the steel sheet have a silicon content of 4.5 to 6.5% by weight, the inside thereof has a silicon content of 3.5 to 4.5% by weight, the upper and lower surfaces of the steel sheet, Silicon steel sheet 15 having a content difference of 3% by weight or less is obtained.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. It should be noted, however, that the following examples are intended to illustrate the invention in more detail and not to limit the scope of the invention. The scope of the present invention is determined by the matters set forth in the claims and the matters reasonably inferred therefrom.

(실시예)
(Example)

0.21㎜의 두께를 가지고, 3.5 중량%의 규소를 함유한 강판을 하기 표 1의 조건으로 상기 규소 강판의 상 ·하 표면부에 UMCA법을 이용하여 Fe 및 Si 코팅층 형성, 조질압연 및 확산 열처리하여 고규소 강판을 제조하였다.
A steel sheet having a thickness of 0.21 mm and containing 3.5% by weight of silicon was formed on the upper and lower surface portions of the silicon steel sheet under the conditions shown in Table 1 under the conditions of the following steps: formation of Fe and Si coating layers, temper rolling and diffusion heat treatment using UMCA A high silicon steel sheet was produced.

상기 제조된 고규소 강판의 자기적 성질 및 가공성을 측정하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
The magnetic properties and workability of the high silicon steel sheet were measured and the results are shown in Table 2 below.

규소 강판Silicon steel plate Fe 및 Si 나노입자비 Fe and Si nanoparticle ratio UMCA법 UMCA method 코팅층 두께
(㎛)Coating layer thickness
(탆) 조질압연 압하비Temper rolling pressure ratio 확산 열처리Diffusion heat treatment 표면부함량
(중량%)Surface portion content
(weight%) 두께
(㎜)thickness
(Mm) 볼종류 및크기 Ball type and size 챔버 진동수
(KHz) Chamber frequency
(KHz) 온도
(℃)Temperature
(℃) 시간
(분)time
(minute) 발명예1Inventory 1 6.56.5 0.2100.210 3:73: 7 ZrO2/5mmZrO 2 / 5mm 2525 1010 2%2% 10001000 6060 발명예2Inventive Example 2 6.06.0 0.2100.210 4:64: 6 ZrO2/5mmZrO 2 / 5mm 2525 1010 2%2% 10001000 6060 발명예 3Inventory 3 6.56.5 0.2100.210 4:64: 6 ZrO2/5mmZrO 2 / 5mm 2525 1010 2%2% 10001000 9090 비교예 1Comparative Example 1 7.07.0 0.2100.210 1:91: 9 ZrO2/5mmZrO 2 / 5mm 2525 1010 2%2% 10001000 6060 비교예 2Comparative Example 2 7.07.0 0.2200.220 3:73: 7 ZrO2/10mmZrO 2 / 10mm 2525 2020 2%2% 10001000 120120

자기적 성질
(Core loss, W10/400))Magnetic properties
(Core loss, W10 / 400)) 가공성Processability 발명예1Inventory 1 2222 20%20% 발명예2Inventive Example 2 3030 20%20% 발명예 3Inventory 3 2020 12%12% 비교예 1Comparative Example 1 2424 18%18% 비교예 2Comparative Example 2 2626 16%16%

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 발명예 1 내지 3은 본 발명에 부합되는 제조조건으로 고규소 강판을 제조한 결과, 우수한 자기적 성질 및 가공성을 동시에 확보 할 수 있었다.
As shown in Table 2, Inventive Examples 1 to 3 were able to secure high magnetic properties and processability at the same time as a result of producing a high silicon steel sheet in accordance with the present invention.

이에 반해, 비교예 1의 경우 Fe 및 Si 나노입자비가 만족되지 않아 가공성이 좋지 않았다. UMCA에서 장입된 지르코니아 볼의 크기가 큰 10㎜를 사용하는 경우한 비교예 2의 경우, 가공성이 좋지 않았다.
On the other hand, in Comparative Example 1, the Fe and Si nanoparticle ratios were unsatisfactory and the workability was not good. In the case of using a 10 mm large zirconia ball loaded in the UMCA, the workability of Comparative Example 2 was not good.

따라서, Fe 및 Si 나노입자를 상온, 상압에서 코팅이 가능하며, 짧은 열처리를 통해 고효율의 규소강판을 확보할 수 있으며, 생산비 절감 및 대량생산이 가능한 전기적 특성이 우수한 고규소 강판을 확보할 수 있음을 알 수 있다. Therefore, it is possible to coat Fe and Si nanoparticles at room temperature and pressure, to obtain high-efficiency silicon steel sheet through short heat treatment, and to secure high silicon steel sheet with excellent electrical characteristics capable of reducing production cost and mass production. .

1. 강판
2. 핀치 롤(Pinch roll)
3. 세척장치
4. 건조장치
5. 하부 표층부 코팅장치
51. 핀치 롤(Pinch roll)
52. 충격흡수 장치
53. 핀치 롤(Pinch roll)
54. 하부 UMCA 코팅장치
6. 가이드 롤(Guide roll)
7. 상부 표층부 코팅장치
71. 핀치 롤(Pinch roll)
72. 충격흡수 장치
73. 핀치 롤(Pinch roll)
74. 상부 UMCA 코팅장치
8. 조질압연
9. 핀치 롤(Pinch roll)
10. 확산 열처리 장치
11. 핀치 롤(Pinch roll)
12. 세척장치
13. 건조 장치
14. 핀치 롤(Pinch roll)
15. 고규소 강판
541. 스펀지
542. 챔버
543. 증폭기
544. 초음파 발전기
545. 지르코니아 볼
546. 실리콘 나노입자
547. 철 나노입자 1. Steel plate
2. Pinch roll
3. Cleaning device
4. Drying device
5. Lower surface coating equipment
51. Pinch roll
52. Shock absorber
53. Pinch roll
54. Lower UMCA coating device
6. Guide roll
7. Top surface coating equipment
71. Pinch roll
72. Shock absorber
73. Pinch roll
74. Upper UMCA coating device
8. Temper rolling
9. Pinch roll
10. Diffusion heat treatment system
11. Pinch roll
12. Cleaning device
13. Drying device
14. Pinch roll
15. High silicon steel plate
541. Sponge
542. Chamber
543. Amplifier
544. Ultrasonic generators
545. Zirconia balls
546. Silicon nanoparticles
547. Iron nanoparticles

Claims (11)

중심부의 규소 함량이 3.5~4.5중량%이고, 상·하 표면부의 규소함량이 4.5~6.5 중량%이며, 상기 상·하 표면부의 규소함량은 표면으로부터 중심부로 갈수록 적어지는 고규소 강판.
The silicon content of the central part is 3.5-4.5 weight%, the silicon content of the upper and lower surface parts is 4.5-6.5 weight%, and the silicon content of the said upper and lower surface parts becomes less from a surface to a center part.
제 1항에 있어서,
상기 상·하 표면부 각각과 중심부의 규소함량 차이가 3중량% 이하인 것을 특징으로 하는 고규소 강판.
The method of claim 1,
High silicon steel sheet, characterized in that the difference in silicon content between the upper and lower surface portions and the central portion is 3% by weight or less.
규소 강판을 준비하는 단계;
상기 규소 강판의 상·하 표면부에 Fe 및 Si 나노입자를 코팅하여 Fe 및 Si 코팅층을 형성하는 단계;
상기 상·하면에 Fe 및 Si 코팅층이 형성된 강판을 조질압연하는 단계; 및
상기 조질압연된 규소 강판을 확산 열처리하여 규소 함량이 중심부로 갈수록 적어지는 상·하 표면부를 형성하는 단계를 포함한 고규소 강판의 제조방법.
Preparing a silicon steel sheet;
Coating Fe and Si nanoparticles on upper and lower surface portions of the silicon steel sheet to form Fe and Si coating layers;
Temper rolling a steel sheet on which Fe and Si coating layers are formed on the upper and lower surfaces; And
And subjecting the quenched and rolled silicon steel sheet to diffusion heat treatment to form upper and lower surface portions where silicon content decreases toward the center portion.
제 3항에 있어서,
상기 Fe 및 Si 코팅층은 UMCA(Ultrasonic Mechanical Coating & Amouring)법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 고규소 강판의 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the Fe and Si coating layers are formed by UMCA (Ultrasonic Mechanical Coating & Amouring) method.
제 4항에 있어서,
상기 Fe 및 Si 코팅층의 형성은 강판의 상·하면 중 어느 하나의 면을 코팅한 후 다른 면을 코팅하는 방식으로 행해지는 것을 특징으로 하는 고규소 강판의 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the Fe and Si coating layers are formed by coating one of the upper and lower surfaces of the steel sheet and then coating the other surface thereof.
제 3항에 있어서,
상기 Fe 나노입자와 Si 나노입자의 중량비는 2~5 : 5~8인 것을 특징으로 하는 고규소 강판의 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the weight ratio of the Fe nanoparticles to the Si nanoparticles is 2 to 5: 5 to 8.
제 3항에 있어서,
상기 Fe 및 Si 코팅층 두께는 1~10㎛인 것을 특징으로 하는 고규소 강판의 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the thickness of the Fe and Si coating layers is 1 to 10 占 퐉.
제 4항에 있어서,
상기 UMCA법은 지르코니아 볼을 사용하여 행해지는 것을 특징으로 하는 고규소 강판의 제조방법.
5. The method of claim 4,
The method of manufacturing a high silicon steel sheet, characterized in that the UMCA method is performed using a zirconia ball.
제 4항에 있어서,
상기 지르코니아 볼의 크기는 5~7㎜의 크기를 갖으며, 상기 챔버의 진동은 20KHz이상인 것을 특징으로 하는 고규소 강판의 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the size of the zirconia balls is 5 to 7 mm, and the vibration of the chamber is 20 KHz or more.
제 3항에 있어서,
상기 조질압연은 2% 이하의 압하비를 갖는 것을 특징으로 하는 고규소 강판의 제조방법.
The method of claim 3,
Characterized in that the temper rolling has a compression ratio of 2% or less.
제 3항에 있어서,
상기 확산 열처리는 800~1100℃에서 30분~2시간 동안 행하는 것을 특징으로 하는 고규소 강판의 제조방법.The method of claim 3,
Wherein the diffusion heat treatment is performed at 800 to 1100 占 폚 for 30 minutes to 2 hours.
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