KR20130127295A - 무방향성 전기강판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 중량 퍼센트(wt%)로, C: 0.005%이하, Si: 1.0~3.5%, Al: 0.1~0.3%, Mn: 0.01~0.07%, P: 0.02~0.2%, N: 0.005%이하, S: 0.001~0.005%, Cu: 0.05%이하, Ti: 0.005%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 구성되고, 상기 Al, Ti, C, N, Mn, Cu, S는 하기 식(1)을 만족하는 무방향성 전기강판 및 그 제조방법이 제공된다.
6*10-1≤{([Al]+[Ti])*([C]+[N])}/{([Mn]+[Cu])*[S]}≤2*102 ------(1)
단, 상기 조성 관계식에서 [Al], [Ti], [C], [N], [Mn], [Cu], [S]는 각각 Al, Ti, C, N, Mn, Cu, S의 함량(wt%)이다.

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 미세한 탄질화물의 형성 비율을 줄이고 조대한 황화물을 형성시키는 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 무방향성 전기강판은 모터, 발전기 등의 회전 기기와 소형 변압기 등의 정지기기에서 철심용 재료로 사용되며 전기기기의 에너지 효율을 결정하는데 중요한 역할을 한다.
무방향성 전기강판의 자기적 성질 중, 철손을 개선하기 위한 대표적인 방법으로는 크게 두께를 얇게 하는 방법과 Si, Al등의 비저항이 큰 원소를 첨가시키는 방법이 있다. 그러나, 두께를 얇게 생산할수록 생산성 저하 및 원가가 증가하는 단점을 가지고 있고, 전기 비저항이 큰 합금 원소인 Si, Al, Mn등을 첨가하여 철손을 낮추는 방법 역시 합금 원소를 첨가하게 되면 포화 자속밀도 감소로 인한 자속밀도의 감소라는 문제를 피할 수 없다.
또한, Si 첨가량이 4%이상이 되면 가공성이 저하되어 냉간압연이 곤란해져 생산성이 떨어지게 되며 Al, Mn등도 많이 첨가될수록 압연성도 저하되며 경도가 증가하며 가공성도 떨어지게 된다.
한편, 강 중에 필연적으로 첨가되는 불순물 원소인 C, S, N, Ti 등은 Al, Mn, Cu등과 결합하여 0.05~0.1㎛정도의 미세한 탄질화물, 황화물 등의 개재물을 형성하여 결정립의 성장을 억제시키고 자구의 이동을 방해하여 자기적 성질을 저하시킨다. 특히 AlN, Ti(C,N)등의 탄질화물은 그 크기가 0.05㎛정도로 MnS, CuS, (Mn,CU)S등의 황화물에 비해 더 미세하여 결정립 성장 억제 및 자구 이동 방해 효과가 더 커 자성을 저하시키는 주 요인이라고 할 수 있다. 그러나, 이러한 불순물들은 통상의 제조공정에서는 극저로 관리하기에는 비용이 추가로 발생하며 또한 각 제조 공정에 따라 개재물들이 재용해 및 석출 과정을 거치기 때문에 개재물 자체를 제어하기도 쉽지 않다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 지속적인 노력이 있었으며 많은 기술들이 개발되었다. 무방향성 전기강판에 대한 종래기술 중 일본특허 특개평 4-229702는 제강 공정에서 산화물 MnO/SiO2의 형성비를 이용하여 미세한 MnS를 감소시키는 기술을 제시하였으나 탄질화물에 의한 자성 저하 현상은 해결하지 못하였으며 또한 제강 공정에서의 추가적인 비용 증가를 야기하는 문제를 해결하지 못하였다. 특개평 5-105955는 슬라브에 존재하는 MnS, AlN등이 슬라브 재가열시 재고용 되는 것을 방지하기 위하여 분위기 제어형 전기식 가열로를 사용하는 방법을 제시하였으나 장시간이 필요하며 추가적인 비용의 증가를 야기하여 생산성의 저하 문제를 해결하지 못하였다. 또한, 대한민국 공개특허 제 1998-026183호는 V과 Sn을 첨가하여 응력제거 소둔후 철손이 낮은 무방향성 전기강판의 제조 방법을 제시하였으나 역시 V을 첨가하고 Al이 많이 첨가되어 석출물의 형성에 의해 자성이 미흡한 문제가 있었다.
본 발명의 실시예들은 강의 첨가 성분 중 개재물을 형성하는 원소인 Al, Ti, C, N, Mn, Cu, S의 함량을 제어하여 탄질화물의 형성 비율을 줄이고 MnS, CuS 또는 (Mn,Cu)S의 조대한 황화물의 형성 비율을 증가시킨 무방향성 전기강판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 중량 퍼센트(wt%)로, C: 0.005%이하, Si: 1.0~3.5%, Al: 0.1~0.3%, Mn: 0.01~0.07%, P: 0.02~0.2%, N: 0.005%이하, S: 0.001~0.005%, Cu: 0.05%이하, Ti: 0.005%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 구성되고, 상기 Al, Ti, C, N, Mn, Cu, S는 하기 식(1)을 만족하는 무방향성 전기강판이 제공될 수 있다.
6*10-1≤{([Al]+[Ti])*([C]+[N])}/{([Mn]+[Cu])*[S]}≤2*102 -----(1)
단, 상기 식(1)에서 [Al], [Ti], [C], [N], [Mn], [Cu], [S]는 각각 Al, Ti, C, N, Mn, Cu, S의 함량(wt%)이다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 상기 전기강판 내 존재하는 0.01㎛이상 0.5㎛이하의 개재물 중 (탄질화물의 개수)/(황화물의 개수)가 0.3 이하인 것을 특징으로 하며, 상기 탄질화물은 AlN, Ti(C,N)을 포함하며, 상기 황화물은 MnS, CuS, (Mn,Cu)S를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 Mn의 함량이 0.01~0.05 중량 퍼센트(wt%)인 것을 특징으로 하고, 결정립의 크기가 50~180㎛ 이하인 것을 특징으로 하며, 상기 불가피하게 첨가되는 불순물 중, Ni, Cr이 각 0.05 중량 퍼센트 이하로 포함되고, Zr, Mo, V이 각각 0.01중량 퍼센트 이하로 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 중량 퍼센트(wt%)로, C: 0.005%이하, Si: 1.0~3.5%, Al: 0.1~0.3%, Mn: 0.01~0.07%, P: 0.02~0.2%, N: 0.005%이하, S: 0.001~0.005%, Cu: 0.05%이하, Ti: 0.005%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 구성되고, 상기 Al, Ti, C, N, Mn, Cu, S는 하기 식(1)을 만족하는 강 슬라브를 1200℃이하로 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계; 상기 열연판을 권취하여 공냉시키는 단계; 상기 공냉된 열연판을 850~1150℃의 범위에서 열연판 소둔하는 단계; 상기 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 및 상기 냉연판을 850~1100℃의 범위에서 냉연판 소둔하는 단계; 를 포함하는 무방향성 전기강판 제조방법이 제공될 수 있다.
6*10-1≤{([Al]+[Ti])*([C]+[N])}/{([Mn]+[Cu])*[S]}≤2*102 ----(1)
단, 상기 [Al], [Ti], [C], [N], [Mn], [Cu], [S]는 각각 Al, Ti, C, N, Mn, Cu, S의 함량(wt%)이다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 Mn의 함량이 이 0.01~0.05 중량 퍼센트(wt%)인 것을 특징으로 하고, Sn 또는 Sb가 단독 또는 복합으로 0.01~0.2중량 퍼센트(wt%) 첨가되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서 냉간압연은 1차 냉간압연 또는 1차 냉간압연 후 중간소둔 및 2차 냉간압연을 더 실시하는 것을 특징으로 하며, Ni 또는 Cr이 각각 0.05 중량 퍼센트 이하로 포함되고, Zr, Mo, V이 각각 0.01 중량 퍼센트 이하로 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예들에 의하면 성분 함량을 조절하여 AlN 또는 Ti(C,N)등의 미세한 탄질화물의 형성을 억제시킴과 동시에, MnS, CuS 또는 (Mn,Cu)S의 조대한 황화물을 형성시켜 결정립 성장과 자구벽의 이동이 원활하도록 함으로써 투자율이 우수하고 철손이 낮은 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 발명에 따른 실시예에서는 Si, Al, Mn 및 P를 첨가한 성분계에서 Al, Mn과 불순물 원소인 Cu, Ti, C, S, N의 첨가량을 조절하여 미세한 AlN, Ti(C,N)등의 탄화물의 생성을 억제하고 MnS, CuS, (Mn,Cu)S등의 조대한 황화물의 형성 비율을 증가시킴으로써 자성을 개선시킨 무방향성 전기강판 및 그 제조방법을 제공한다.
이를 위하여 본 발명에 따른 실시예에서는 중량 퍼센트(wt%)로, C: 0.005%이하, Si: 1.0~3.5%, Al: 0.1~0.3%, Mn: 0.01~0.07%, P: 0.02~0.2%, N: 0.005%이하, S: 0.001~0.005%, Cu: 0.05%이하, Ti: 0.005%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 구성되고 상기 Al, Ti, C, N, Mn, Cu, S는 하기 조성 관계식(1)을 만족는 전기강판이 제공된다.
6*10-1≤{([Al]+[Ti])*([C]+[N])}/{([Mn]+[Cu])*[S]}≤2*102 --------(1)
상기 조성 관계식(1)에서 상기 [Al], [Ti], [C], [N], [Mn], [Cu], [S]는 각각 Al, Ti, C, N, Mn, Cu, S의 함량(wt%)을 의미한다.
본 발명에 따른 실시예에서는 상기 성분계에서 Mn함량이 0.01~0.05 중량 퍼센트(wt%)로 함유되고, 상기 성분계에 Sn과 Sb 단독 또는 복합으로 0.01~0.2중량 퍼센트 포함될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시예에서는 0.01㎛이상 0.5㎛이하의 개재물 중 (AlN, Ti(C,N)등의 탄질화물의 개수)/(MnS, CuS, 또는 (Mn,Cu)S등의 황화물의 개수)가 0.3 이하가 되도록 하여 무방향성 전기강판의 철손을 낮추고 투자율을 향상시킨다. 본 발명에 따른 실시예에서는 무방향성 전기강판에서 평균 결정립 크기가 50~180㎛가 되도록 한다. 일반적으로 자성 중 철손은 이력손실과 와류손실로 나뉘어지는데, 이들은 결정립의 크기에 민감하다.
즉, 평균 결정립의 크기가 작아질수록 이력손실이 크게 증가하는 반면 와류손실은 작아지고, 평균 결정립의 크기가 커질수록 와류손실이 크게 증가하는 반면 이력손실은 작아지므로 본 발명에 따른 실시예에서는 철손을 감소시키기 위하여 전기강판의 평균 결정립의 크기를 50~180㎛로 한정한다. 만약, 평균 결정립의 크기가 50㎛보다 작다면 와류손실은 작아지나 이력손실이 매우 증가하고, 평균 결정립의 크기가 180㎛보다 크게 되면 이력손실은 작아지나 와류손실이 매우 증가하게 되어 결과적으로 철손이 커지기 때문이다.
본 발명에 따른 실시예에서 첨가하는 원소는 Si, Mn, Al, P 또는 Sn, Sb이고, 그 외의 첨가되는 원소는 불순물 원소이다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예에서는 불순물 원소인 Cu, Ti, C, N, S을 엄격히 관리해야 한다.
무방향성 전기강판의 개재물에는 AlN, Ti(C,N)등의 탄질화물과 MnS, CuS, 또는 이들의 복합 황화물인 (Mn,Cu)S등의 황화물이 있으며 그 크기가 미세하여 결정립 성장을 억제하고 자구벽의 이동을 방해함으로써 자성을 열위시킨다. 특히, AlN, Ti(C,N)의 경우 그 크기가 황화물에 비해 더욱 미세하며, 개재물 형상이 구형(spherical type)이 아닌 침상형(needle-like) 또는 큐빅형(cubic type)으로 결정립 성장 억제력이 매우 크기 때문에 자성을 저하시키는 주요한 요인이 된다. 따라서 자성의 열화가 최소화되도록 미세한 AlN, Ti(C,N)등의 탄질화물의 형성 비율을 억제하고 조대한 개재물의 형성 빈도를 높여야 한다.
이를 위하여 본 발명에 따른 실시예에서는 Al, Ti, C, N, Mn, Cu, S가 상기 조성 관계식 (1)을 만족하도록 한다.
상기 식(1)을 만족하도록 제어될 경우 침상형(needle-like) 또는 큐빅(cubic) 형태로 미세하게 형성되던 탄질화물의 형성 비율이 감소하고 구형(spherical type)의 MnS, CuS 또는 (Mn,Cu)S등의 조대한 황화물의 형성 비율이 증가한다. 이와 동시에 0.01㎛이상 0.5㎛이하의 개재물 중 (AlN, Ti(C,N)등의 탄질화물의 개수)/(MnS, CuS, 또는 (Mn,Cu)S등의 황화물의 개수)가 0.3 이하가 된다.
본 발명에 따른 실시예에서는 상기와 같이 개재물의 분포밀도를 조정함으로써 철손이 낮고 투자율이 우수한 무방향성 전기강판을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예에서 개재물의 크기, 종류 및 분포를 분석하기 위한 방법으로는 시편으로부터 추출된 카본 레플리카(carbon replica)를 TEM으로 관찰하며 EDS로 분석하는 방법을 사용하였다. 상기 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, 형상 및 분포를 측정하였고, 또한 EDS 스펙트럼(spectrum)을 통하여 개재물의 종류를 분석하였다. 본 발명에 따른 실시예에서 개재물의 크기 및 분포를 분석함에 있어서 0.01㎛이하의 개재물의 경우 관찰 및 측정에 어려움이 있고, 자성에 미치는 영향이 작으며, 1㎛이상의 SiO2, Al2O3와 같은 산화물들도 관찰되었으나 자성에 미치는 영향이 작아서 본 발명의 분석 대상에는 포함시키지 않았다.
이하에서는 본 발명에 따른 실시예의 성분 함량의 수치 한정 이유를 설명한다.
Si:1.0~3.5중량%
상기 규소(Si)는 강의 비저항을 증가시켜서 철손 중 와류손실을 낮추는 성분이기 때문에 첨가되는 주요 원소로서, 1.0중량% 이하에서는 저철손 특성을 얻기 어렵고, 3.5중량%를 초과하여 첨가되면 냉간 압연시 판파단이 일어나기 때문에 본 발명에 따른 실시예에서 규소의 함량은 1.0~3.5중량%로 한정한다.
Mn:0.01~0.07중량%
상기 망간(Mn)은 Si, Al등과 더불어 비저항을 증가시켜 철손을 낮추는 효과가 있기 때문에 기존의 무방향성 전기강판에서는 Mn을 적어도 0.1중량%이상 첨가함으로써 철손을 개선하려는 목적으로 첨가된다. 그러나, Mn 첨가량이 증가할수록 포화 자속밀도가 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 0.01~0.07중량%로 제한한다. 바람직하게는 Mn의 함량을 낮추면 미세한 석출물이 감소되어 자성이 향상됨으로 본 발명에 따른 실시예에서 망간의 함량은 0.01~0.05중량%로 한정한다.
Al:0.1~0.3중량%
상기 알루미늄(Al)은 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 0.1중량%보다 적으면 미세한 AlN을 형성시켜 결정립 성장을 억제하여 자성을 저하시키며, 0.3중량%를 초과하여 첨가되면 자속밀도가 감소되는 원인이 되므로 본 발명에 따른 실시예에서는 알루미늄의 첨가량을 0.1~0.3중량%로 한정한다.
P:0.02~0.2중량%
상기 인(P)은 비저항을 증가시켜 철손을 낮추며 결정립계에 편석함으로써 자성에 유해한 {111} 집합조직의 형성을 억제하고 유리한 집합조직인 {100}을 형성하나 0.2중량%를 초과하여 첨가하면 압연성이 저하되므로 본 발명에 따른 실시예에서 인의 함량은 0.02~0.2중량%로 한정한다.
C:0.005중량% 이하
상기 탄소(C)는 많이 첨가될 경우 오스테나이트 영역을 확대하며 상변태 구간을 증가시키고 소둔 시 페라이트의 결정립 성장을 억제하여 철손을 높이는 효과를 나타내며, 또한 Ti등과 결합하여 탄화물을 형성하여 자성을 열위시키며 최종제품에서 전기 제품으로 가공 후 사용 시 자기시효에 의하여 철손을 높이기 때문에 본 발명에 따른 실시예에서는 탄소의 함량을 0.005중량%이하로 한정한다.
S:0.001~0.005중량% 이하
상기 황(S)은 자기적 특성에 유해한 MnS, CuS 및 (Cu,Mn)S 등의 황화물을 형성하는 원소이므로 가능한 한 낮게 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, 0.001중량%보다 적게 첨가될 경우 오히려 집합조직 형성에 불리하여 자성이 저하되기 때문에 0.001중량%이상을 포함해야 하며, 0.005중량%를 초과하여 첨가될 경우에는 미세한 황화물의 증가로 인해 자성이 열위해지므로 본 발명에 따른 실시예에서는 황의 함량을 0.001~0.005중량%로 한정한다.
N:0.005중량% 이하
상기 질소(N)는 Al, Ti등과 강하게 결합함으로써 질화물을 형성하여 결정립성장을 억제하는 등 자성에 해로운 원소이므로 적게 함유시키는 것이 바람직하며, 본 발명에 따른 실시예에서는 질소의 함량을 0.005중량% 이하로 한정한다.
Cu:0.05중량% 이하
상기 구리(Cu)는 단독으로 또는 Mn과 같이 S와 결합하여 황화물을 형성함으로써 결정립 성장을 억제하고 자구 이동을 방해하기 때문에 적게 함유시키는 것이 바람직하며 본 발명에 따른 실시예에서는 구리의 함량을 0.05중량%이하로 한정한다.
Ti:0.005중량% 이하
상기 티타늄(Ti)은 미세한 탄화물과 질화물을 형성하여 결정립 성장을 억제하므로, 많이 첨가될수록 증가된 탄화물과 질화물로 인해 집합 조직도 열위하게 되어 자성이 나빠지게 되므로 본 발명에 따른 실시예에서는 티타늄의 함량을 0.005중량%이하로 한정한다
Sn 또는 Sb:0.01~0.2중량%
상기 주석(Sn)과 안티몬(Sb)은 결정립계에 편석원소로써 결정립계를 통한 질소의 확산을 억제하며 자성에 해로운 {111} 집합조직(texture)을 억제하고 유리한 {100} 집합조직을 증가시켜 자기적 특성을 향상시키기 위하여 첨가하며, Sn과 Sb 단독 또는 그 합이 0.2중량%를 초과하여 첨가하면 결정립 성장을 억제하여 자성을 떨어뜨리고 압연성상이 나빠지기 때문에 Sn, Sb 단독 또는 그 합이 0.01~0.2중량%로 한정한다.
상기 원소 외에 제강 공정에서 불가피하게 첨가되는 원소인 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 포함되도록 제어한다.
상기한 조성 이외에 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성된다.
본 발명에 따른 실시예에서 Al, Ti, C, N, Mn, Cu, S는 상기 조성 관계식(1)로 한정되는데 그 이유는 Al, Ti과 C, N의 양은 AlN, Ti(C,N)등의 탄질화물의 크기 및 분포에 큰 영향을 미치며 Mn, Cu, S의 양은 MnS, CuS, 또는 (Mn,Cu)S등의 황화물의 분포와 크기를 결정하는데 중요하기 때문에 Al, Ti, C, N과 Mn, Cu, S의 첨가량 비율은 탄질화물과 황화물의 분포 및 크기 형성에 있어서 매우 중요한 영향을 미친다. 따라서 상기 조성 관계식의 값이 6*10-1보다 작거나 2*102보다 큰 경우는 침상(needle-like) 또는 큐빅(cubic) 형태의 미세한 AlN, Ti(C,N)의 형성 비율이 높아지고, 개재물이 조대화되지 않아 결정립 성장이 억제되고 자구 이동이 방해를 받아 자성이 저하된다. 따라서, 본 발명에 따른 실시예에서는 상기 조성 관계식을 만족하도록 한정한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판의 제조방법에 대하여 설명한다.
중량 퍼센트(wt%)로, C: 0.005%이하, Si: 1.0~3.5%, Al: 0.1~0.3%, Mn: 0.01~0.07%, P: 0.02~0.2%, N: 0.005%이하, S: 0.001~0.005%, Cu: 0.05%이하, Ti: 0.005%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 구성되는 강 슬라브를 1200℃이하로 재가열한 다음 열간압연 한다. 상기 재가열 온도가 1200℃이상일 경우 슬라브 내에 존재하는 AlN, Ti(C,N), MnS등의 석출물이 재고용된 후 열간압연시 미세 석출되어 결정립 성장을 억제하고 자성을 저하시키므로 재가열 온도는 1200℃이하로 제한한다. 열간압연시 사상압연에서의 마무리압연은 페라이트상에서 종료하며 판형상 교정을 위하여 최종 압하율은 20%이하로 실시한다. 이때, 상기 Al, Ti, C, N, Mn, Cu, S는 하기 식(1)을 만족하도록 한다.
6*10-1≤{([Al]+[Ti])*([C]+[N])}/{([Mn]+[Cu])*[S]}≤2*102 ----(1)
단, 상기 [Al], [Ti], [C], [N], [Mn], [Cu], [S]는 각각 Al, Ti, C, N, Mn, Cu, S의 함량(wt%)이다.
상기와 같이 제조된 열연판은 700℃이하에서 권취하고, 공기중에서 냉각한다. 상기의 권취 냉각된 열연판은 필요시 열연판 소둔을 한 다음, 산세하고 냉간압연하고 마지막으로 냉연판소둔을 한다.
상기 열연판 소둔은 자성 개선을 위하여 필요할 경우에 열연판을 소둔하는 것이며, 이 때의 열연판 소둔온도는 850~1150℃로 한다. 만약, 상기 열연판 소둔온도가 850℃보다 낮으면 결정립 성장이 불충분하며, 1150℃를 초과하는 경우에는 결정립이 과도하게 성장하고 판의 표면 결함이 과다해지므로 본 발명에 따른 실시예의 열연판 소둔온도는 850~1150℃로 한정한다.
그리고, 통상의 방법으로 산세한 열연판 또는 소둔한 열연판은 냉간압연한다. 상기 냉간압연은 0.10~0.70mm의 두께로 최종 압연하고, 필요시에는 1차 냉간압연과 중간소둔 후 2차 냉간압연할 수 있으며, 최종 압하율은 50~95%의 범위로 실시한다.
최종 냉간압연된 강판은 냉연판 소둔을 실시하는데, 상기 냉연판을 소둔하는 공정에서 소둔시 냉연판 소둔의 균열온도는 850~1100℃로 한다. 상기 냉연판 소둔온도가 850℃보다 낮은 경우에는 결정립의 성장이 미흡하여 자성에 해로운 집합 조직인 {111} 집합조직이 증가하며, 1100℃를 초과하는 경우에는 결정립이 과도하게 성장하여 자성에 나쁜 영향을 미칠 수 있기 때문에 본 발명에 따른 실시예의 냉연판의 균열온도는 850~1100℃로 한정한다.
상기 소둔판은 절연피막처리 후 고객사로 출하된다. 상기 절연피막은 유기질, 무기질 및 유무기 복합피막으로 처리될 수 있으며, 기타 절연이 가능한 피막제로 처리하는 것도 가능하다. 고객사는 강판을 가공 후 그대로 사용할 수 있다.
이하에서는, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
[ 실시예 1]
진공 용해를 통하여 하기 표 1과 같이 조성되는 강괴를 제조하여 Al, Ti, C, N, Mn, Cu, S의 양을 변화시켜 그 영향을 보고자 하였다. 각 강괴는 1170℃에서 가열하고, 2.3mm의 두께로 열간압연한 후 권취하였다. 공기 중에서 권취하고 냉각한 열연강판은 1020℃에서 5분간 소둔하고, 산세한 다음 0.35mm 두께로 냉간압연하고, 냉연판 소둔은 1020℃에서 120초간 최종 소둔을 하였다. 각각의 시편에 대하여 AlN, Ti(C,N)등의 탄질화물과 MnS, CuS 또는 (Mn,Cu)S등의 황화물의 크기, 개수와 철손 및 투자율을 측정하였고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
C Si Mn P S Al N Ti Cu Sn Sb
A1 0.0049 1.2 0.004 0.07 0.0008 0.12 0.0041 0.0024 0.002 0.026 0
A2 0.0065 1.8 0.01 0.08 0.0012 0.28 0.0054 0.0026 0.003 0.019 0.026
A3 0.0026 1.4 0.01 0.1 0.0035 0.16 0.0034 0.0008 0.016 0 0.041
A4 0.0019 1.9 0.07 0.08 0.0044 0.11 0.0015 0.0015 0.02 0.049 0.026
A5 0.0016 2.4 0.1 0.02 0.0046 0.13 0.0014 0.0007 0.055 0 0.031
A6 0.0017 2.9 0.06 0.05 0.0044 0.05 0.0018 0.001 0.017 0.023 0.026
A7 0.002 3.4 0.05 0.06 0.0039 0.26 0.0021 0.008 0.019 0.015 0.019
A8 0.0035 2.3 0.04 0.03 0.0031 0.17 0.0018 0.002 0.011 0.015 0
A9 0.0038 2.8 0.01 0.05 0.0011 0.3 0.0036 0.0018 0.002 0.029 0.025
A10 0.0032 3.2 0.03 0.06 0.0038 0.11 0.0029 0.0011 0.006 0.035 0.019
A11 0.0016 3.4 0.07 0.02 0.0026 0.26 0.003 0.0019 0.016 0.028 0.044
A12 0.0022 3.5 0.01 0.05 0.0011 0.19 0.0033 0.0009 0.007 0 0.036
강종 {([Al]+[Ti])*([C]+[N])}/ {([Mn]+[Cu])*[S]} 0.01~0.5μm 크기의 개재물 중 탄질화물 개수/황화물 개수 철손
W15/50		 투자율
U1.5		 비고
A1 229.5 0.37 2.94 1090 비교예
A2 215.6 0.33 2.67 1110 비교예
A3 10.6 0.23 2.19 1670 발명예
A4 1.0 0.27 2.11 1720 발명예
A5 0.5 0.41 2.55 1020 비교예
A6 0.5 0.34 2.46 950 비교예
A7 4.1 0.54 2.75 890 비교예
A8 5.8 0.29 2.03 1570 발명예
A9 169.2 0.22 2.05 1490 발명예
A10 5.0 0.19 1.99 1550 발명예
A11 5.4 0.24 1.88 1610 발명예
A12 56.1 0.26 1.95 1660 발명예
1) 철손(W15/50)은 50Hz주파수에서 1.5Tesla의 자속밀도가 유기되었을 때의 압연방향과 압연방향 수직방향의 평균 손실(W/kg)임.
2) 투자율(U1.5)는 1.5Tesla에서의 자속밀도에서 유도되는 압연 방향과 압연방향 수직 방향의 평균 투자율임.
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 [Al], [Ti], [C], [N], [Mn], [Cu], [S] 각각의 수치 범위 및 조성 관계식 (1)을 만족하는 강종 A3, A4, A8, A9, A10, A11, A12는 0.01~0.5㎛크기의 개재물 중 탄질화물의 개수/황화물의 개수비가 0.3 이하였으며 그 결과 철손이 낮고 투자율이 우수하게 나타났다.
반면, A1, A2, A5, A6은 각각 Mn과 S, C과 N, Mn과 Cu, Al등이 수치 범위를 벗어나 상기 조성 관계식 (1)을 만족하지 못하였고 0.01~0.5㎛크기의 개재물 중 탄질화물의 개수/황화물의 개수비도 0.3이상으로 미세한 탄질화물에 의해 결정립 성장이 억제되고 자구벽 이동이 방해를 받아 그 결과 철손과 투자율이 열위하게 나타났다. A7은 Ti가 관리범위를 벗어났음에도 불구하고 상기 조성 관계식 (1)을 만족하였으나 0.01~0.5㎛크기의 개재물 중 탄질화물의 개수/황화물의 개수비가 0.3이상으로 그 결과 철손과 투자율이 열위하게 나타났다.
[실시예 2]
진공 용해를 통하여 하기 표 3과 같이 조성되는 강괴를 제조하였다. 이 때, 열연판 소둔 및 냉연판 소둔 온도가 AlN, Ti(C,N)등 탄질화물과 MnS, CuS, 또는 (Mn,Cu)S등의 황화물 분포와 자성에 미치는 영향을 조사하였다. 각 강괴는 1150℃에서 가열하고, 2.2mm의 두께로 열간압연한 후 권취하였다. 공기 중에서 권취하고 냉각한 열연강판은 850~1150℃에서 2분간 소둔하고, 산세한 다음 0.35mm 두께로 냉간압연하고, 냉연판 소둔은 850~1110℃에서 110초간 최종 소둔을 하였다. 각각의 시편에 대하여 AlN, Ti(C,N)등의 탄질화물과 MnS, CuS 또는 (Mn,Cu)S등의 황화물의 크기, 개수와 철손 및 투자율을 측정하였고 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
강종 C Si Mn P S Al N Ti Cu Sn Sb
B1 0.0026 1.1 0.01 0.11 0.0034 0.3 0.0029 0.0008 0.003 0 0.038
B2 0.0024 1.9 0.03 0.06 0.0029 0.24 0.0018 0.0016 0.016 0 0.019
B3 0.0019 1.3 0.02 0.09 0.0019 0.16 0.0023 0.0019 0.02 0.039 0.034
B4 0.0034 2.1 0.05 0.02 0.0013 0.11 0.0034 0.002 0.01 0.016 0.016
B5 0.0026 2.1 0.04 0.05 0.0036 0.15 0.0021 0.0011 0.009 0.026 0
B6 0.0013 2.9 0.04 0.04 0.0039 0.16 0.0025 0.0016 0.003 0.024 0.032
B7 0.0034 2.7 0.07 0.03 0.0022 0.2 0.0018 0.0018 0.007 0.034 0
B8 0.0041 3 0.03 0.06 0.0024 0.26 0.0013 0.0029 0.015 0 0.029
B9 0.0031 3.2 0.02 0.05 0.003 0.23 0.0037 0.002 0.016 0.041 0.011
강종 {([Al]+[Ti])*([C]+[N])}/ {([Mn]+[Cu])*[S]} 열연판
소둔온도
(℃)		 냉연판
소둔온도
(℃)		 0.01~0.5μm 크기의 개재물 중 탄질화물 개수/황화물 개수 철손
W15/50		 투자율
U1.5		 비고
B1 37.4 820.0 1070.0 0.32 2.8 1000 비교예
B2 7.6 1180.0 1000.0 0.34 2.67 1020 비교예
B3 8.9 990.0 990.0 0.29 2.2 1610 발명예
B4 9.8 1080.0 1020.0 0.24 2.08 1520 발명예
B5 4.0 840.0 830.0 0.46 2.55 980 비교예
B6 3.7 1000.0 1120.0 0.37 2.51 940 비교예
B7 6.2 1120.0 1060.0 0.22 2.01 1580 발명예
B8 13.1 1100.0 1000.0 0.26 1.91 1490 발명예
B9 14.6 940.0 960.0 0.3 1.96 1460 발명예
상기 표 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 [Al], [Ti], [C], [N], [Mn], [Cu], [S] 각각의 수치 범위, 조성 관계식 (1)과 열연판 소둔 온도 및 냉연판 소둔 온도를 만족하는 강종 B3, B4, B7, B8, B9은 0.01~0.5㎛크기의 개재물 중 탄질화물의 개수/황화물의 개수비가 0.3 이하였으며 그 결과 철손이 낮고 투자율이 높게 나타났다.
반면, B1, B2와 B6은 [Al], [Ti], [C], [N], [Mn], [Cu], [S] 각각의 수치 범위, 조성 관계식 (1)을 만족하였지만 각각 열연판 소둔 온도와 최종 소둔 온도가 본 발명의 범위를 벗어나 0.01~0.5㎛크기의 개재물 중 탄질화물의 개수/황화물의 개수비가 0.3 이상으로 나타났고 그 결과 철손과 투자율이 열위하게 나타났다.
또한, B5는 [Al], [Ti], [C], [N], [Mn], [Cu], [S] 및 조성 관계식 (1)을 만족하였지만 열연판 소둔 온도와 최종 소둔 온도가 모두 본 발명의 범위를 벗어나 0.01~0.5㎛크기의 개재물 중 탄질화물의 개수/황화물의 개수비가 0.3 이상으로 나타났고 그 결과 철손과 투자율이 열위하게 나타났다.
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 (11)

  1. 중량 퍼센트(wt%)로, C: 0.005%이하, Si: 1.0~3.5%, Al: 0.1~0.3%, Mn: 0.01~0.07%, P: 0.02~0.2%, N: 0.005%이하, S: 0.001~0.005%, Cu: 0.05%이하, Ti: 0.005%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 구성되고, 상기 Al, Ti, C, N, Mn, Cu, S는 하기 식(1)을 만족하는 무방향성 전기강판.
    6*10-1≤{([Al]+[Ti])*([C]+[N])}/{([Mn]+[Cu])*[S]}≤2*102 -----(1)
    단, 상기 식(1)에서 [Al], [Ti], [C], [N], [Mn], [Cu], [S]는 각각 Al, Ti, C, N, Mn, Cu, S의 함량(wt%)이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전기강판 내 존재하는 0.01㎛이상 0.5㎛이하의 개재물 중 (탄질화물의 개수)/(황화물의 개수)가 0.3 이하인 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 탄질화물은 AlN, Ti(C,N)을 포함하며, 상기 황화물은 MnS, CuS, (Mn,Cu)S를 포함하는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 Mn의 함량이 0.01~0.05 중량 퍼센트(wt%)인 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판.
  5. 제4항에 있어서,
    결정립의 크기가 50~180㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 불가피하게 첨가되는 불순물 중,
    Ni, Cr이 각 0.05 중량 퍼센트 이하로 포함되고, Zr, Mo, V이 각각 0.01중량 퍼센트 이하로 포함되는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판.
  7. 중량 퍼센트(wt%)로, C: 0.005%이하, Si: 1.0~3.5%, Al: 0.1~0.3%, Mn: 0.01~0.07%, P: 0.02~0.2%, N: 0.005%이하, S: 0.001~0.005%, Cu: 0.05%이하, Ti: 0.005%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 구성되고, 상기 Al, Ti, C, N, Mn, Cu, S는 하기 식(1)을 만족하는 강 슬라브를 1200℃이하로 재가열하는 단계;
    상기 재가열된 강 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계;
    상기 열연판을 권취하여 공냉시키는 단계;
    상기 공냉된 열연판을 850~1150℃의 범위에서 열연판 소둔하는 단계;
    상기 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 및
    상기 냉연판을 850~1100℃의 범위에서 냉연판 소둔하는 단계;
    를 포함하는 무방향성 전기강판 제조방법.
    6*10-1≤{([Al]+[Ti])*([C]+[N])}/{([Mn]+[Cu])*[S]}≤2*102 ----(1)
    단, 상기 [Al], [Ti], [C], [N], [Mn], [Cu], [S]는 각각 Al, Ti, C, N, Mn, Cu, S의 함량(wt%)이다.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 Mn의 함량이 이 0.01~0.05 중량 퍼센트(wt%)인 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    Sn 또는 Sb가 단독 또는 복합으로 0.01~0.2중량 퍼센트(wt%) 첨가되는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판 제조방법.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 냉간압연은 1차 냉간압연 또는 1차 냉간압연 후 중간소둔 및 2차 냉간압연을 더 실시하는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    Ni 또는 Cr이 각각 0.05 중량 퍼센트 이하로 포함되고, Zr, Mo, V이 각각 0.01 중량 퍼센트 이하로 포함되는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판 제조방법.
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