KR20130076547A

KR20130076547A - 무방향성 전기강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20130076547A
Application number: KR1020110145175A
Authority: KR
Inventors: 배병근; 박준수
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2013-07-08
Also published as: KR101353463B1

Abstract

본 발명은 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 중량 퍼센트(%)로, Si:1.0~4.0%, Al:0.3~0.8%, Mn:0.01~0.2%, P:0.02~0.3%, N:0.005%이하, S:0.001~0.005%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하고, [Mn]<[P]이며, 상기 Mn, Al, P, S는 하기 식을 만족하는 무방향성 전기강판 및 그 제조방법을 제공하여, Mn은 강 중 S등과 결합하여 미세한 개재물을 형성하여 자성을 저하시키고, 미세한 개재물들의 생성이 억제되어 결정립 성장과 자구벽의 이동이 원활해져 무방향성 전기강판의 자성이 향상되는 효과가 있다.
또한, Mn, Al등 첨가 원소의 함량이 감소함에 따라 포화자속밀도가 증가하여 높은 자속밀도를 나타내는 고주파 자성이 우수한 무방향성 전기강판을 제공할 수 있다.
0.8≤[{[Mn]/(100*[S])}+[Al]]/[P]≤40
(단, 상기 [Mn], [S], [Al], [P]는 각각 Mn, S, Al, P의 중량%를 의미한다.)

Description

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

본 발명은 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 결정립 성장과 자벽의 이동을 방해하는 미세한 개재물 생성을 억제하여 우수한 자성을 갖는 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 무방향성 전기강판은 모터, 발전기 등의 회전 기기와 소형 변압기 등의 정지기기에서 철심용 재료로 사용되어 전기적 에너지를 기계적 에너지로 바꾸어 주는 역할을 한다. 따라서 무방향성 전기강판은 전기기기의 에너지 효율을 결정하는데 중요한 역할을 하며 최근 에너지의 절감, 전기 기기의 소형화 등에 대한 요구는 무방향성 전기강판의 특성 개선에 대한 요구를 증가시키고 있다. 전기강판의 자기적 특성이 좋다는 것은 철손이 작고, 자속밀도가 높다는 것을 의미하는데 이는 철심에 전기를 부가하여 자기장을 유도할 때, 철손이 낮을수록 열로 손실되는 에너지를 줄일 수 있으며, 자속밀도가 높을수록 똑같은 에너지로 더 큰 자기장을 유도할 수 있기 때문이다.

따라서 철손은 낮추면서 자속밀도를 향상시키기 위하여 미량 합금 원소의 첨가를 통해 자기적 성질에 유리한 집합 조직인 {100} 집합조직(texture)을 증가시키고 유해한 집합 조직인 {111} 집합조직을 감소시키거나 불순물의 양을 극저화시켜 청정강을 제조하는 기술 등이 사용되고 있다.

그러나, 이러한 기술들은 모두 제조 원가의 상승을 야기하고 대량 생산의 어려움이 따르기 때문에 제조 원가는 크게 상승시키지 않으면서 자성 개선 효과가 탁월한 기술이 필요하다.

또한, 일본 공개특허공보 제1997-125144호가 있으며, 합금량을 감소시켜 열간압연시 오스테나이트상에서 압연종료하는 것을 특징으로 하고 있어서 페라이트상에서 압연한 조직 대비 집합조직이 열위하고 결정립도 미세화되는 단점이 있으며, 스킨패스 압연을 추가하는 공정이 필요하다. 또한, 미국특허 제6,531,001호는 Al을 0.1%이하로 관리하고 있어서 AlN 등의 불순물이 집합조직을 나쁘게 할 수 있는 문제가 있다.

본 발명의 실시예들은 강의 합금 원소 중 Mn, S, Al, P의 성분을 최적으로 관리함에 있어서, Al과 P 같은 페라이트 형성원소를 증가시켜 비저항을 올리면서, Mn에 의한 개재물의 생성을 억제하고 조대한 개재물의 분포밀도를 높임으로써 결정립 성장과 자벽의 이동성을 향상시켜 자성이 향상된 무방향성 전기강판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 중량 퍼센트(%)로, Si:1.0~4.0%, Al:0.3~0.8%, Mn:0.01~0.2%, P:0.02~0.3%, N:0.005%이하, S:0.001~0.005%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하고, [Mn]<[P]이며, 상기 Mn, Al, P, S는 하기 식을 만족하는 무방향성 전기강판.

0.8≤[{[Mn]/(100*[S])}+[Al]]/[P]≤40

(단, 상기 [Mn], [S], [Al], [P]는 각각 Mn, S, Al, P의 중량%를 의미한다.)

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예는 Sn 및 Sb 중 적어도 하나를 0.01~0.2중량% 포함할 수 있고, 상기 불가피하게 첨가되는 불순물은 Cu, Ni, Cr, Zr, Mo, V 중 하나 이상을 포함하되, 상기 Cu, Ni, Cr 은 각각 0.05 중량 퍼센트(%) 이하로 제한되며, 상기 Zr, Mo, V 은 각각 0.01 중량 퍼센트(%) 이하로 제한되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예는 0.01 ~ 1㎛의 전체 개재물 개수(N_Tot) 와 0.1㎛ 이상의 MnS, CuS 및 (Mn, Cu)S 황화물의 개수(N_S≥0.1μm)의 비율(N_S≥0.1μm/N_Tot)이 0.5이상이고, 0.01 ~ 1㎛의 개재물의 평균크기가 0.11㎛ 이상이며, 상기 전기강판의 미세조직 내의 결정립의 크기는 50~ 180㎛인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 중량 퍼센트(%)로, Si:1.0~4.0%, Al:0.3~0.8%, Mn:0.01~0.2%, P:0.02~0.3%, N:0.005%이하, S:0.001~0.005%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하고, [Mn]<[P]이며, 상기 Mn, Al, P, S는 하기식을 만족하는 슬라브를 제공하는 단계; 상기 슬라브를 1200℃이하로 재가열한 후 압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 상기 열연강판을 산세한 후 0.10 ~ 0.70mm의 두께의 냉연강판을 제조하는 단계; 상기 냉연강판을 850~1100℃에서 최종 소둔하는 무방향성 전기강판 제조방법이 제공될 수 있다.

0.8≤[{[Mn]/(100*[S])}+[Al]]/[P]≤40,

(상기 [Mn], [S], [Al], [P]는 각각 Mn, S, Al, P의 중량 퍼센트(%)를 의미한다.)

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예는 열연강판을 850~1150℃에서 열연판 소둔하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 Mn은 강 중 S등과 결합하여 미세한 개재물을 형성하여 자성을 저하시키고, 미세한 개재물들의 생성이 억제되어 결정립 성장과 자구벽의 이동이 원활해져 무방향성 전기강판의 자성이 향상되는 효과가 있다.

또한, Mn, Al등 첨가 원소의 함량이 감소함에 따라 포화자속밀도가 증가하여 높은 자속밀도를 나타내는 고주파 자성이 우수한 무방향성 전기강판을 제공할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 위주로 설명한다.

이러한 실시예는 본 발명에 따른 일실시예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현할 수 있으므로, 본 발명의 권리범위는 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다 할 것이다.

본 발명에서는 무방향성 전기강판을 제조하는 방법에 있어서 Si, Al, Mn 및 P를 첨가한 성분계에서 페라이트상 확장 원소들을 증가, 즉 Al을 0.3~0.8% 첨가하고, 또한 P량을 적어도 Mn량 보다 많이 첨가하면, Mn함량을 0.01~0.2%로, 보다 바람직하게는 0.01~0.05%의 범위로 제어함으로써 미세한 AlN 등의 개재물의 생성을 억제하면서 조대한 개재물의 분포밀도를 높임으로써 고주파 자성을 개선하는 방법을 제공한다.

이를 위하여 본 발명에 따른 실시예에서는 중량%로, Si:1.0~4.0%, Al:0.3~0.8%, Mn:0.01~0.2%, P:0.02~0.3%, N:0.005%이하, S:0.001~0.005%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 구성되고, 상기 Mn, Al, P, S는 [Mn]<[P]이고, 하기의 조성 관계식(1)을 만족한다.

0.8≤[{[Mn]/(100*[S])}+[Al]]/[P]≤40 ------------------(1)

상기의 [Mn], [S], [Al], [P]는 각각 Mn, S, Al, P의 첨가량으로서 중량퍼센트(%)를 의미한다.

또한, 본 발명에 따른 실시예는 상기 성분계에 Sn 및 Sb를 단독으로 첨가하거나 복합으로 0.01~0.2% 첨가한 고주파 자성이 우수한 무방향성 전기강판을 제공한다.

이때, 본 발명에 따른 실시예에서는 상기 무방향성 전기강판의 미세조직에서, 0.01 ~ 1㎛의 전체 개재물(inclusions) 개수 (N_Tot)와 0.1㎛이상의 조대한 MnS, CuS 단독 또는 복합황화물의 개수(N_S≥0.1㎛) 비율(N_S≥0.1㎛/N_Tot)이 0.5이상이고, 본 발명에 따른 실시예에서는 상기 무방향성 전기강판에서 0.01 ~ 1㎛의 개재물의 평균크기가 0.11㎛이상이며, 무방향성 전기강판의 미세조직에서 평균 결정립 크기가 50~ 180㎛이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여는 Mn 대비 P를 많이 첨가하여야 하는데, 이는 P가 집합조직에 영향을 미치기 때문이다.

또한, Al함량을 0.3 ~ 0.8%로 증가시키고 [Mn]<[P]의 수식을 만족하도록 P함량을 적어도 Mn량 보다 많이 함유시키면, Mn함량이 증가되어도 미세한 석출물은 억제되면서 자성이 향상된다. 따라서 Al이 0.3~0.8%이고, S가 0.001~0.005%인 무방향성 전기강판에서, Mn을 0.01~0.2%로 함유시키고, P를 0.02~0.3%로 함유시키되 [Mn]<[P]를 만족하도록 Mn 보다 P를 높게 첨가함으로써 고주파 자성이 우수한 무방향성 전기강판을 제조할 수 있다.

상기 Mn은 페라이트의 형성을 억제하는 원소인 반면, Al과 P는 페라이트상을 확장하는 원소이어서 페라이트 형성원소인 Al과 P를 증가시킴으로써 열간압연 및 소둔시 안정된 페라이트상에서 작업이 가능해지며, 상기 P는 결정립계에 편석하여 자성에 유리한 {100} 집합조직을 잘 발달시켜서 자성을 향상시킬 수 있다.

일반적으로 Mn은 Al, Si과 더불어 강의 비저항을 증가시켜 철손을 감소시키기 때문에 무방향성 전기강판 제조에 있어서 적어도 1% 이상 첨가한다. 그러나, Mn은 S와 결합하여 MnS의 석출물을 형성하고, 불순물 원소인 S는 Cu와 결합하여 CuS 또는 Cu₂S를 형성한다. 즉 S는 Mn, Cu와 결합하여 황화물(sulfides)을 형성하며, 이러한 황화물은 MnS 또는 CuS의 단독, 또는 (Mn,Cu)S의 복합 개재물로 형성된다.

무방향성 전기강판의 개재물은 일반적으로 그 크기가 0.05㎛정도로 미세하여 결정립 성장을 억제하고 자구벽의 이동을 방해함으로써 자성에 큰 영향을 미치게 되므로 자성의 열화가 최소화되도록 조대한 개재물의 형성 빈도를 높일 필요성이 있다. 비저항 원소로 첨가되는 Al 역시 미세한 질화물을 형성하여 자성을 열위하게 만드는 원인이 된다. Mn과 Al은 그 첨가량이 감소하면 개재물이 미세해진다.

본 발명에 따른 실시예에서는 Mn, Al, P, S를 상기 조성 관계식(1)을 만족하도록 제어할 경우 Mn, Al 첨가량이 감소하면 0.01 ~ 1㎛의 개재물들의 평균 크기도 조대해질 뿐 아니라 0.01 ~ 1㎛의 전체 개재물 개수(N_Tot)와 0.1㎛이상의 MnS, CuS 단독 또는 복합 황화물의 개수(N_S≥0.1㎛)의 비율 (N_S≥0.1㎛/N_Tot)이 0.5이상으로 조대해지는 현상을 관찰하였고, 이러한 개재물의 분포밀도를 조정함으로써 합금원소를 최소량으로 첨가시킴에도 불구하고 철손이 낮고 자속밀도가 높은 자성이 우수한 무방향성 전기강판을 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 실시예에서 개재물의 크기, 종류 및 분포를 분석하기 위한 방법으로는 시편으로부터 추출된 카본 모형(carbon replica)을 TEM으로 관찰하며 EDS로 분석하는 방법이 사용되었다. TEM 관찰은 치우침이 없이 무작위로 선택된 영역으로 0.01㎛크기 이상의 개재물이 명확히 관찰되는 배율로 설정 후 적어도 100장 이상의 이미지(Image)로 촬영하여 나타나는 모든 개재물의 크기 및 분포를 측정하였고, 또한 EDS 스펙트럼(spectrum)을 통하여 탄질화물, 유화물 등 개재물의 종류를 분석하였다. 본 발명에서 개재물의 크기 및 분포를 분석함에 있어서 0.01㎛이하의 개재물의 경우 관찰 및 측정에 어려움이 있을 뿐만 아니라 자성에 미치는 영향이 작고, 1㎛이상의 SiO₂, Al₂O₃와 같은 산화물들도 관찰되었으나 자성에 미치는 영향이 작아서 본 발명의 분석 대상에는 포함시키지 않았다.

상기 (1)식에서 Mn/S의 비율은 개재물, 특히 황화물의 분포와 크기를 결정하는데 중요하고 Al 역시 미세한 개재물 특히 질화물을 형성하는 원소로서 그 첨가량이 중요하며, P 역시 결정립계에 편석하는 원소이기 때문에 개재물 형성에 영향을 미치는 Mn, Al, S의 첨가량 비율과 P함량의 적정한 비율은 개재물 조대화를 통한 결정립 성장 억제력 제거 및 자성 향상에 매우 중요한 영향을 미친다. 따라서, 상기 조성 관계식(1)의 값이 0.8보다 작거나 40보다 큰 경우는 개재물이 조대화되지 않고 미세한 개재물들의 분포밀도가 증가하여 결정립 성장을 억제하고 자구 이동을 방해하는 등 자성을 열위시키기 된다.

이하에서는 본 발명에 따른 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명의 성분제한 이유부터 살펴본다.

Si:1.0~4.0중량%

상기 Si는 강의 비저항을 증가시켜서 철손 중 와류손실을 낮추는 성분이기 때문에 첨가되는 주요 원소로서, 1.0% 이하에서는 저철손 특성을 얻기 어렵고, 3.5%를 초과하여 첨가되면 냉간 압연시 판파단이 일어나기 때문에 1.0~3.5중량%로 제한한다.

Mn:0.01~0.2중량%

상기 Mn은 Si, Al등과 더불어 비저항을 증가시켜 철손을 낮추는 효과가 있기 때문에 철손을 개선하려는 목적으로 첨가된다. 그러나, Mn 첨가량이 증가할수록 포화자속밀도가 감소하기 때문에 자속밀도가 감소하며 S와 결합하여 미세한 MnS 개재물을 형성하여 결정립 성장을 억제하며 자벽 이동을 방해하여 철손 중 특히 이력 손실을 증가시키는 단점이 있다. 따라서 자속밀도 향상 및 개재물에 의한 철손 증가 방지를 위하여 Mn 첨가량을 0.01~0.2%로 한정한다.

Al:0.3~0.8중량%

상기 Al은 제강공정에서 강의 탈산을 위하여 불가피하게 첨가되는 원소로서 비저항을 증가시키는 주요 원소이기 때문에 철손을 낮추기 위하여 많이 첨가되지만 첨가시 포화 자속밀도를 감소시키는 역할도 한다. 또한 Al 첨가량이 0.3%이하로 낮으면 비저항이 과도하게 낮아서 특히 주파수가 높은 강에서 철손을 저하시키며, 0.8%이상 많이 첨가되면 자속밀도가 감소되는 원인이 되므로 그 첨가량을 0.3~0.8%로 제한한다.

P:0.02~0.3중량%

상기 P는 비저항을 증가시켜 철손을 낮추며 결정립계에 편석함으로써 자성에 유해한 {111} 집합 조직의 형성을 억제하고 유리한 집합조직인 {100}을 형성함으로 첨가하며, 0.3%이상 첨가되면 압연성을 저하 및 자성향상 효과가 감소됨으로 0.02~0.3중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. Mn이 페라이트 형성을 억제하는 원소이며, 반면에 P는 페라이트상을 확장하는 원소인데, [Mn]<[P]의 수식을 만족하도록 Mn량 보다 P함량을 보다 많이 함유시킴으로써 열간압연 및 소둔시 안정된 페라이트상에서 작업이 가능하여 자성에 바람직한 집합조직을 향상시켜 고주파 자성을 향상시키도록 한다.

C:0.005중량% 이하

상기 C은 많이 첨가될 경우 오스테나이트 영역을 확대하며 상변태 구간을 증가시키고 소둔시 페라이트의 결정립 성장을 억제하여 철손을 높이는 효과를 나타내며, Ti등과 결합하여 탄화물을 형성하여 자성을 열위시키며 최종제품에서 전기 제품으로 가공 후 사용시 자기시효에 의하여 철손을 높이기 때문에 0.005%이하로 제한한다.

S:0.001~0.005중량% 이하

상기 S는 자기적 특성에 유해한 MnS, CuS 및 (Cu,Mn)S 등의 황화물을 형성하는 원소이므로 가능한 한 낮게 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나 0.001%이하로 첨가될 경우 오히려 집합조직 형성에 불리하여 자성이 저하되기 때문에 0.001%이상 함유토록 하며 또한 0.005%이상 첨가될 경우는 미세한 황화물의 증가로 인해 자성이 열위해지므로 0.001~0.005%로 제한한다.

N:0.005중량% 이하

상기 N는 Al, Ti등과 강하게 결합함으로써 질화물을 형성하여 결정립 성장을 억제하는 등 자성에 해로운 원소이므로 적게 함유시키는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 0.005중량% 이하로 제한한다.

Ti:0.005중량% 이하

상기 Ti는 미세한 탄화물과 질화물을 형성하여 결정립 성장을 억제하며 많이 첨가될 수록 증가된 탄화물과 질화물로 인해 집합 조직도 열위하게 되어 자성이 나빠지게 되므로 본 발명에서는 0.005%이하로 제한한다.

Sn 또는 Sb:0.01~0.2중량%

상기 Sn과 Sb는 결정립계에 편석원소로써 결정립계를 통한 질소의 확산을 억제하며 자성에 해로운 {111} 집합조직을 억제하고 유리한 {100} 집합조직을 증가시켜 자기적 특성을 향상시키기 위하여 첨가하며, Sn과 Sb 단독 또는 그 합이 0.2%이상 첨가하면 결정립 성장을 억제하여 자성을 떨어뜨리고 압연성상이 나빠지기 때문에 Sn, Sb 단독 또는 그 합이 0.01~0.2%로 제한된다.

상기 원소 외에 제강 공정에서 불가피하게 첨가되는 원소인 Cu, Ni, Cr의 경우 불순물 원소들과 반응하여 미세한 황화물, 탄화물 및 질화물을 형성하여 자성에 유해한 영향을 미치므로 이들 함유량을 각각 0.05중량%이하로 제한한다. 또한 Zr, Mo, V등도 강력한 탄질화물 형성 원소이기 때문에 가능한 첨가되지 않는 것이 바람직하며 각각 0.01중량%이하로 함유되도록 한다.

상기한 조성 이외에 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성된다.

이하에서는 본 발명에 따른 무방향성 전기강판의 제조방법에 대하여 살펴본다.

본 발명에 따른 실시예에서는 상기의 각각의 성분을 만족하는 슬라브를 재가열한 다음 페라이트상에서 마무리 열간압연하고 열간압연된 열연판을 필요시 열연판 소둔을 하며, 산세한 다음 냉간압연한 후 냉간압연된 냉연강판을 최종소둔하는 고주파 자성이 우수한 무방향성 전기강판을 제공할 수 있다. 이때, 상기 무방향성 전기강판의 조성은 중량 퍼센트(%)로, Si:1.0~4.0%, Al:0.3~0.8%, Mn:0.01~0.2%, P:0.02~0.3%, N:0.005%이하, S:0.001~0.005%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하며, 상기 성분들의 조성은 상기 조성 관계식(1)을 만족한다.

상기와 같은 조성을 갖는 무방향성 전기강판 강 슬라브를 1200℃이하로 재가열한 다음 페라이트 상에서 마무리 열간압연한다. 재가열 온도가 1200℃이상일 경우 슬라브 내에 존재하는 AlN, MnS등의 석출물이 재고용된 후 열간압연시 미세 석출되어 결정립 성장을 억제하고 자성을 저하시키므로 재가열 온도는 1200℃이하로 제한한다. 열간압연시 사상압연에서의 마무리 압연은 페라이트 상에서 종료하며 판형상 교정을 위하여 최종 압하율은 20%이하로 실시한다.

상기와 같이 제조된 열연판은 700℃이하에서 권취하고, 공기 중에서 냉각한다. 상기 권취 냉각된 열연판은 필요시 열연판 소둔을 하고 산세한 후에 냉간압연한 다음 냉연판소둔을 실시한다.

상기 열연판소둔은 자성 개선을 위하여 필요할 경우에 열연판을 소둔하는 것이며, 열연판 소둔온도는 850~1150℃로 한다. 열연판 소둔온도가 850℃보다 낮으면 결정립 성장이 불충분하며, 1150℃를 초과하는 경우에는 결정립이 과도하게 성장하고 판의 표면 결함이 과다해지므로 소둔온도는 850~1150℃로 한다.

이후에는 통상의 방법으로 산세한 열연판 또는 소둔한 열연판은 냉간압연하고, 상기 냉간압연에 의해 강판은 0.10 ~ 0.70mm의 두께로 최종 압연한다. 필요시 1차 냉간압연과 중간소둔 후 2차 냉간압연할 수 있으며, 최종 압하율은 50~95%의 범위로 할 수 있다.

최종 냉간압연된 강판은 냉연판 소둔하는데, 상기 냉연강판을 소둔하는 공정에서 소둔시 냉연판 소둔의 균열온도는 850~1100℃로 한다. 냉연판 소둔온도가 850℃이하에서는 결정립의 성장이 미흡하며, 1100℃이상에서는 결정립이 과도하게 성장하여 자성에 나쁜 영향을 미칠 수 있기 때문에 냉연판의 균열온도는 850~1100℃로 한다.

상기 소둔판은 절연피막처리 후 고객사로 출하되는데, 상기 절연피막은 유기질, 무기질 및 유무기 복합피막으로 처리될 수 있으며, 기타 절연이 가능한 피막제로 처리하는 것도 가능하며 고객사는 강판을 가공 후 그대로 사용할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

[실시예 1]

하기 표 1과 같이 조성되는 강괴를 제조하여 Mn, Al, P, S의 양을 변화시켜 그 영향을 조사하였다. 각 강괴는 1160℃에서 가열하고, 2.5mm의 두께로 열간압연한 후 권취하였다. 공기 중에서 권취하고 냉각한 열연강판은 1050℃에서 3분간 소둔하고, 산세한 다음 0.35mm 두께로 냉간압연하고, 냉연판 소둔은 1050℃에서 60초간 최종소둔을 하였다. 각각의 시편에 대하여 0.01 ~ 1㎛의 개재물의 수 및, 0.1㎛이상의 크기를 가지는 황화물의 수, 철손 및 자속밀도를 측정하였고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

강종	C	Si	Mn	P	S	Al	N	Ti	Sn	Sb	비고
A1	0.0025	1.4	0.04	0.25	0.004	0.31	0.0024	0.0015	0.025		발명예
A2	0.0026	2.5	0.05	0.2	0.004	0.35	0.0022	0.0017	0.025		발명예
A3	0.0019	2.5	0.01	0.06	0.003	0.4	0.0019	0.0021	0.011	0.01	발명예
A4	0.0023	2.4	0.001	0.23	0.005	0.007	0.0023	0.0018	0.025		비교예
A5	0.0026	2.6	0.03	0.04	0.003	1.2	0.0013	0.0021	0.025	0.01	비교예
A6	0.0023	2.7	0.07	0.03	0.002	1.5	0.002	0.0025	0.029		비교예
A7	0.0026	2.6	1.2	0.03	0.001	0.35	0.0019	0.0024			비교예
A8	0.0035	3.5	0.45	0.07	0.003	0.56	0.0025	0.0021			비교예
A9	0.0021	3.1	0.04	0.14	0.003	0.55	0.0017	0.0022			발명예
A10	0.0022	3.0	0.02	0.12	0.001	0.45	0.0018	0.0019	0.026		발명예
A11	0.0025	3.4	0.05	0.25	0.004	0.8	0.0016	0.0025	0.019		발명예
A12	0.0025	3.5	0.07	0.15	0.003	0.45	0.0016	0.0024			발명예
A13	0.0025	3.6	0.05	0.15	0.001	0.35	0.0019	0.0023	0.025		발명예
A14	0.0025	3.4	0.07	0.04	0.006	0.45	0.0018	0.0022	0.025		비교예
A15	0.0026	3.4	0.06	0.03	0.0004	0.35	0.0023	0.0023		0.03	비교예
A16	0.0024	3.3	0.12	0.05	0.002	0.25	0.0019	0.002	0.025		비교예

강종	[Mn]<[P]	[{Mn/(100xS)}+Al] /P	0.01~1μm 개재물 평균크기 (μm)	N_s _≥0.1㎛ /N_Tot	철손 (W₁₀ _/400)	자속밀도 (B50)	비고
A1	O	1.6	0.14	0.58	17.4	1.78	발명예
A2	O	2.4	0.13	0.55	16.5	1.79	발명예
A3	O	7.2	0.13	0.59	15.3	1.76	발명예
A4	O	0.04	0.08	0.35	19.3	1.69	비교예
A5	O	32.2	0.09	0.41	20.4	1.70	비교예
A6	X	61.1	0.10	0.35	21.5	1.69	비교예
A7	X	375.3	0.09	0.45	20.4	1.68	비교예
A8	X	30.2	0.06	0.46	22.0	1.69	비교예
A9	O	4.9	0.15	0.65	14.5	1.75	발명예
A10	O	5.1	0.14	0.66	15.1	1.78	발명예
A11	O	3.7	0.15	0.66	13.8	1.74	발명예
A12	O	4.9	0.13	0.71	14.3	1.76	발명예
A13	O	4.9	0.13	0.65	15.5	1.75	발명예
A14	X	14.0	0.08	0.43	21.1	1.66	비교예
A15	X	61.67	0.06	0.41	20.5	1.67	비교예
A16	X	17.0	0.07	0.42	20.9	1.68	비교예

1) (N_S _≥0.1μm/N_Tot)은 0.01 ~ 1㎛의 전체 개재물의 개수 중 0.1㎛이상의 크기를 가지는 MnS, CuS 또는 복합 황화물의 개수 비를 의미한다.

2) 철손(W_10/400)은 400Hz주파수에서 1.0Tesla의 자속밀도가 유기되었을 때의 압연방향과 압연방향 수직방향의 평균 손실(W/kg)을 의미한다.

3) 자속밀도(B₅₀)은 5000A/m의 자기장을 부가하였을 때 유도되는 자속밀도의 크기(Tesla)를 의미한다.

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 [Mn], [Al], [P], [S]의 성분범위에서, [Mn]<[P]와 0.8≤[{[Mn]/(100*[S])}+[Al]]/[P]≤40의 조성식을 만족하는 강종인 A1~A3, A9~A13은 0.01 ~ 1㎛의 개재물 평균 크기도 0.11㎛이상이었으며 0.01 ~ 1㎛의 개재물의 개수 중 0.1㎛이상의 크기를 가지는 MnS, CuS 또는 복합 황화물의 개수 비인 (N_S≥0.1μm/N_Tot)도 0.5이상으로 나타나 고주파 철손이 철손이 낮고 자속밀도도 높게 나타난 것을 알 수 있다.

반면, 비교예인 A4~A8, A14~A16은 Mn, P, Al 등이 관리 범위를 벗어나거나 상기 조성 관계식(1)을 만족하지 못하고, 0.01 ~ 1㎛의 개재물 평균 크기도 0.11㎛이하로 미세하였으며 0.01 ~ 1㎛의 개재물의 개수 중 0.1㎛이상의 크기를 가지는 MnS, CuS 또는 복합 황화물의 개수 비인 N_S≥0.1μm/N_Tot 도 0.5 이하로 나타남으로써 고주파에서의 철손과 자속밀도가 열위하게 나타났다.

또한, 비교예 A4는 Mn과 Al 함량이 발명의 범위를 벗어났으며, A5, A6는 Al량이 과도하며, A6는 Mn량이 P량 보다 적다. A7, A8은 Mn량이 과도하며, Mn량이 P량 보다 많다. A14~A16은 Mn량이 P량 보다 많으며, 특히 A15는 S량이 과도하게 낮으며, A16은 Al함량이 0.3% 미만 수준이다. 따라서 0.01 ~ 1㎛의 개재물 평균 크기도 0.11㎛이하로 미세하였으며 0.01 ~ 1㎛의 개재물의 개수 중 0.1㎛이상의 크기를 가지는 MnS, CuS 또는 복합 황화물의 개수 비인 (N_S≥0.1μm/N_Tot)도 0.5 이하로 나타나 철손과 자속밀도가 열위하게 나타남을 알 수 있다.

[실시예 2]

중량%로, C: 0.0025%, Si: 2.89%, Mn:0.03%, P: 0.15%, S: 0.002%, Al: 0.35%, N: 0.0017%, Ti: 0.0011%, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 슬라브를 1150℃로 재가열한 다음 2.0mm 두께의 열연강판으로 제조하고, 650℃로 권취하고 공기중에서 냉각하였다. 열연판은 표 3과 같이 3분간 연속소둔하고 산세하고, 0.2mm의 두께로 냉간압연하고, 냉연판 소둔은 질소 70%, 수소 30%에서 1분간 소둔하였다. 각각의 시편에 대하여 0.01 ~ 1㎛의 개재물의 수 및, 0.1㎛이상의 크기를 가지는 황화물의 수, 철손 및 자속밀도를 측정하였고 자성측정기를 이용하여 철손 및 자속밀도를 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

구분	열연판 온도(℃)	냉연판 소둔온도(℃)	0.01~1μm 개재물 평균크기(μm)	철손 (W_10/400) (W/kg)	자속밀도 (B₅₀)	N_s≥0.1㎛ /N_Tot
발명예1	1050	950	0.135	10.9	1.71	0.65
발명예2	1050	1000	0.126	9.5	1.71	0.55
발명예3	1050	1050	0.137	10.1	1.72	0.58
비교예1	800	1050	0.073	13.5	1.62	0.45
비교예2	1200	800	0.102	12.9	1.63	0.35

상기 표 3에서 발명예1~3은 열연판 소둔온도 및 냉연판 소둔온도가 발명의 범위를 만족하고 있으나, 비교예1은 열연판 소둔온도가 낮으며, 비교예2는 냉연판 소둔온도가 낮다.

본 발명에 따른 실시예에서는 성분계가 [Mn]<[P]이고, 상기 조성 관계식(1)을 만족하며 열연판 소둔온도와 냉연판 소둔 온도를 만족하더라도 0.01 ~ 1㎛의 개재물 평균 크기가 바뀔 수 있으며, 0.01 ~ 1㎛의 개재물의 개수 중 0.1㎛ 이상의 크기를 가지는 MnS, CuS 또는 복합 황화물의 개수 비인 (N_S≥0.1μm/N_Tot)도 변할 수 있다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

Claims

중량 퍼센트(%)로, Si:1.0~4.0%, Al:0.3~0.8%, Mn:0.01~0.2%, P:0.02~0.3%, N:0.005%이하, S:0.001~0.005%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하고, [Mn]<[P]이며, 상기 Mn, Al, P, S는 하기 식을 만족하는 무방향성 전기강판.
0.8≤[{[Mn]/(100*[S])}+[Al]]/[P]≤40
(단, 상기 [Mn], [S], [Al], [P]는 각각 Mn, S, Al, P의 중량%를 의미한다.)
제1항에 있어서,
Sn 및 Sb 중 적어도 하나를 0.01~0.2중량% 포함하는 무방향성 전기강판.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 불가피하게 첨가되는 불순물은 Cu, Ni, Cr, Zr, Mo, V 중 하나 이상을 포함하되, 상기 Cu, Ni, Cr 은 각각 0.05 중량 퍼센트(%) 이하로 제한되며, 상기 Zr, Mo, V 은 각각 0.01 중량 퍼센트(%) 이하로 제한되는 무방향성 전기강판.
제3항에 있어서,
0.01 ~ 1㎛의 전체 개재물 개수(N_Tot)와 0.1㎛ 이상의 MnS, CuS 및 (Mn, Cu)S 황화물의 개수(N_S≥0.1μm)의 비율(N_S≥0.1μm/N_Tot)이 0.5이상인 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판.
제3항에 있어서,
0.01 ~ 1㎛의 개재물의 평균크기가 0.11㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판.
제5항에 있어서,
상기 전기강판의 미세조직 내의 결정립의 크기는 50 ~ 180㎛인 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판.
중량 퍼센트(%)로, Si:1.0~4.0%, Al:0.3~0.8%, Mn:0.01~0.2%, P:0.02~0.3%, N:0.005%이하, S:0.001~0.005%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하고, [Mn]<[P]이며, 상기 Mn, Al, P, S는 하기식을 만족하는 슬라브를 제공하는 단계;
상기 슬라브를 1200℃이하로 재가열한 후 압연하여 열연강판을 제조하는 단계;
상기 열연강판을 산세한 후 0.10 ~ 0.70mm의 두께의 냉연강판을 제조하는 단계;
상기 냉연강판을 850~1100℃에서 최종 소둔하는 무방향성 전기강판 제조방법.
0.8≤[{[Mn]/(100*[S])}+[Al]]/[P]≤40,
(상기 [Mn], [S], [Al], [P]는 각각 Mn, S, Al, P의 중량 퍼센트(%)를 의미한다.)
제7항에 있어서,
상기 열연강판을 850~1150℃에서 열연판 소둔하는 단계를 더 포함하는 무방향성 전기강판 제조방법.
제7항 또는 제8항에 있어서,
Sn 및 Sb 중 적어도 하나를 0.01~0.2중량% 포함하는 무방향성 전기강판 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 불가피하게 첨가되는 불순물은 Cu, Ni, Cr, Zr, Mo, V 중 하나 이상을 포함하되, 상기 Cu, Ni, Cr 은 각각 0.05 중량 퍼센트(%) 이하로 제한되며, 상기 Zr, Mo, V 은 각각 0.01 중량 퍼센트(%) 이하로 제한되는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판 제조방법.
제9항에 있어서,
0.01 ~ 1㎛의 전체 개재물 개수(N_Tot) 대비 0.1㎛ 이상의 MnS, CuS 및 (Mn, Cu)S 황화물의 개수(N_S≥0.1μm)의 비율(N_S≥0.1μm/N_Tot)이 0.5이상인 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판 제조방법.
제9항에 있어서,
0.01 ~ 1㎛의 개재물의 평균크기가 0.11㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 전기강판의 미세조직 내의 결정립의 크기는 50~ 180㎛인 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판 제조방법.