KR20140058939A

KR20140058939A - 방향성 전기강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20140058939A
Application number: KR1020120125426A
Authority: KR
Inventors: 송대현; 박준수; 김창수; 류종욱
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2014-05-15
Also published as: KR101448603B1

Abstract

방향성 전기강판 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 방향성 전기강판 제조방법은 중량 퍼센트(wt%)로, Si: 2.0~4.5%, Al: 0.005~0.040%, Mn: 0.20%이하, N: 0.010%이하, S: 0.010%이하, P: 0.005~0.05%, C: 0.04~0.07%, Sn: 0.08~0.10%를 함유하고 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물로 이루어지는 슬라브를 재가열하는 단계, 상기 슬라브를 열간압연후 열연판 소둔하는 단계, 상기 소둔된 열연판을 2단계로 냉각하는 단계, 상기 냉각된 열연판을 강냉간압연하는 단계, 냉연강판을 1차 재결정 소둔을 하는 단계, 상기 1차 재결정 소둔된 강판을 최종소둔을 하는 단계를 포함한다.

Description

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

본 발명은 방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 Sn의 함량을 조절하고 열연판 소둔 열처리 후에 2단계의 냉각단계를 거쳐 1회 강냉간압연에 의해 자성과 냉간압연성을 향상시킨 방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

방향성 전기강판은 압연방향에 대해 강편의 집합조직이 {110}<001>인 고스 집합조직(Goss texture)을 나타내고 있어 일방향 혹은 압연방향으로 자기적 특성이 우수한 연자성 재료이다. 이러한 집합조직을 발현하기 위해서는 제강에서의 성분제어, 열간압연에서의 슬라브 재가열 및 열간압연 공정인자 제어, 열연판소둔 열처리, 1차 재결정 소둔, 최종소둔(2차 재결정 소둔) 등의 복잡한 공정들이 요구되고, 이들 공정 또한 매우 정밀하고 엄격하게 관리되어야 한다.

한편, 인히비터는 1차 재결정립의 무분별한 성장을 억제하고 2차 재결정 발생시 고스 집합조직만이 성장할 수 있도록 하기 때문에 고스 집합조식을 발현하는 인자 중의 하나로서 이를 제어하는 것도 매우 중요하다. 최종소둔에서 고스 집합조직이 얻어지기 위해서는 2차 재결정이 일어나기 직전까지 모든 1차 재결정립의 성장이 억제되어야 하며, 이를 위한 충분한 억제력을 얻기 위해서는 인히비터의 양이 충분히 많아야하며, 분포 또한 균일해야 한다.

한편 고온의 최종소둔 공정동안 2차 재결정이 일어나게 하기 위해서는 인히비터는 쉽게 분해되지 않도록 열적 안정성이 우수하여야 한다. 2차 재결정은 최종소둔시 1차 재결정립의 성장을 억제하는 인히비터가 적정 온도구간에서 분해되거나 억제력을 잃음으로써 발생하는 현상으로, 이경우 비교적 고스결정립과 같은 특정한 결정립들이 비교적 단시간내에 급격히 성장하게 된다.

통상적으로 방향성 전기강판의 품질은 대표적 자기적 특성인 자속밀도와 철손으로 평가될 수 있으며, 고스 집합조직의 정밀도가 높을수록 자기적 특성이 우수하다. 또한 품질이 우수한 방향성 전기강판은 재특성으로 인한 고효율의 전력기기 제조가 가능하여, 전력기기의 소형화와 더불어 고효율화를 얻을 수 있다.

방향성 전기강판의 철손을 낮추기 위한 연구개발은 먼저 자속밀도를 높이기 위한 연구개발부터 이루어졌다. 초기의 방향성 전기강판은 M. F. Littman(특공소30-3651)이 제시하였던 MnS를 결정립성장억제제로 사용하고 2회 냉간압연법으로 제조하였다. 2차 재결정은 안정적으로 형성되었지만 자속밀도는 그다지 높지 않았고 철손도 높은 편이었다. 이후 일본특허공보 소40-15644호에는 AlN, MnS 석출물을 복합이용하고, 냉간압연율을 80%이상 1회 강냉간압연함으로써 고자속밀도와 저철손의 방향성 전기강판의 제조방법이 개시되어 있다. 강력한 결정립성장억제제와 강냉간압연에 의해서 압연방향으로의 {110}<001>방위 배향도를 크게 향상시킴으로서 고자속밀도를 얻을수 있었으며, 그에 따른 이력손실이 크게 개선되어 저철손의 특성을 얻을 수 있게 되었다.

한편, 전기강판의 규소함량을 증량함으로써 강판의 비저항을 높히고 강판에 흐르는 와전류를 억제하여 철손을 개선시키는 연구와 더불어 2차 재결정후에 강판에 불필요한 불순물을 제거하는 순화소둔을 실시하여 강판의 청정성을 높이는 방법도 고안되었으며, 2차 재결정립의 크기를 적정크기로 제어하여 철손을 감소시키는 방법도 연구되었다.

규소는 비저항이 매우 높은 원소로서 첨가시 철손개선효과가 매우 크지만 함량이 증가할수록 취성이 크게 증가하여 가공성이 매우 떨어지며, 탈탄소둔시 SiO₂산화층이 치밀하게 형성되어 베이스코팅형성이 매우 어렵게 된다. 또한 불순물제거를 위하여 현재는 100%수소 가스를 사용하여 1200℃에서 10시간 이상 순화소둔을 실시하고 있으며, 현재의 불순물함량을 더욱 줄이기 위한 순화소둔의 증가는 제조원가의 부담이 가중되기도 한다. 그리고 적정한 2차 재결정립크기 제어를 통한 철손개선의 효과는 결정립성장억제제와 냉간압연 및 1차 재결정제어를 통하여 2차 재결정형성과정을 조절하여야 하는 매우 복잡한 공정으로 아직까지 획기적인 제조기술은 개발되지 못하였다.

한편, 형성된 2차 재결정립의 자구를 미세화하는 방법을 통하여 철손을 대폭 개선하는 연구가 진행되어 상당한 기술발전이 이루어졌다. 자구를 미세화하는 방법에는 강판표면에 레이져를 조사하여 강판표면에 일시적인 응력을 부여하여 {110}<001> 방위의 자구를 미세화하는 방법과 강판표면에 일정한 변형을 부여하고 풀림 열처리를 실시함으로써 자구의 구조적인 변화를 유도하여 자구를 미세화하는 방법이 있다. 이러한 자구미세화 방법은 최종 2차 재결정소둔이 끝난 후에 최종 제품에 대해서 추가로 자구를 미세화하는 처리를 실시하기 때문에 제조원가가 상승하는 부담이 있다.

일반적으로 강판의 두께를 감소시켜 철손의 대표적 성분중 하나인 와전류손실을 줄이는 방법은 냉간압연시 변형을 더 시켜서 얻을 수 있는데, 이 경우 결정성장 구동력이 증가하게 되며 원래의 결정성장억제제로서는 결정성장구동력을 억제하지 못하여 2차 재결정이 불안정하게 이루어지게 된다. 이러한 결정성장과 결정성장억제력의 균형을 맞추면서 두께를 감소하기 위해서는 최종 냉간압연시 적정한 냉간압연율로 압연을 해야만 한다. 이러한 적정 냉간압연율은 결정성장 억제제의 억제력에 따라서 달라지게 된다. 앞서, 다구찌가 제시하였던 AlN, MnS 복합석출물을 결정성장억제제로서 이용할 때에는 적정 냉간압연율이 약 87%이고, Littman이 제시한 MnS의 석출물인 경우 50~70%의 냉간압연율이 적정하다. 또 다른 이유로는 2차 재결정이 불균일하게 형성되는 것과 다른 하나는 정자기에너지적인 측면에서 두께감소에 따른 자구폭이 넓어져서 임의의 교류자장 인가시 자구이동이 용이하지 못하기 때문이다.

일본 특개평 5-302122에서는 강판두께 0.1~0.25mm의 박물 고자속밀도 방향성 전기강판 제조에 있어서 열연판 두께의 제약과 최종압연율 적정화를 해결하기 위하여 열연판을 10~50%의 예비냉연을 실시하고 이후에 열연판소둔 및 강냉간압연을 행하는 방향성 전기강판 제조방법을 제안하였으나 이 경우에 2회 냉간압연과 2회 재결정소둔으로 인한 제조원가의 상승 부담이 생긴다.

한편, 강판 두께 0.23mm이하이며 저철손 고자속밀도의 방향성 전기강판을 제조하기 위한 합금성분계 조정과 다단 냉간압연 특허 이외에도 강냉간압연에 따른 커진 결정성장 구동력을 억제하기 위하여 미세한 AlN, MnS 석출물의 분포를 형성시킬수 있는 열연판 소둔방법을 특개평2-259019, 특개평5-125446에서 제안하였다. 그러나 상기 일본 특개평 4-329830과 같이 슬라브 가열온도가 1200℃ 이하이고, 산가용성 알루미늄 함량에 따른 열연판 가열온도를 제어해야하며 제어온도 또한 매우 협소하여 제조상 용이하지 못하다.

이외에도 0.23mm 이하의 방향성 전기강판을 제조하는 방법에 대한 특허로서 소둔분리제인 MgO를 정전도포하는 방법에 대한 특개평4-014940과 3회 냉간압연과 3회 진공소둔을 제안한 특개평4-002526 및 압연두께에 따른 Work roll 직경 변경에 의한 극박재 제조방법에 대해서 한국특허공개2002-0033021에 제안하였다. 이러한 특허들은 현재 상용화되어 있는 제조기술에 대비하여 추가의 설비투자와 조업노하우를 새로이 축적해야만 하는 매우 어려운 기술로서 품질대비 경제성이 떨어지는 단점이 있다.

이제까지 논의되었던 종래의 기술을 정리하면, 고자속밀도 특성 확보를 위한 결정성장억제제의 개발 및 저철손 확보를 위한 규소상향 및 강판의 청정성을 높이기 위한 불순물제거 순화소둔 및 최종제품에 대한 자구미세화처리와 최종적으로 두께 감소를 통한 철손개선 방법이 연구개발 되어 특허로 제안되었며, 두께 감소를 통한 초저철손 방향성 전기강판 개발에 있어서는 두께 감소에 따른 적정 냉간압연율 도출 및 다단냉간압연이 필요하였고, 결정성장 억제제의 보강을 위한 B, Ti의 첨가와 Sn 및 Cr의 복합첨가와 동시에 엄격한 슬라브가열온도 및 열연판소둔 방법을 제시하였으나, 실제 제시된 조건들이 엄격한 생산조건으로서 생산공정의 부담과 제조원가의 상승요인이 되고 있다.

또한 방향성 전기강판의 자기적 특성을 보다 향상시키기 위한 일환으로, 석출물에 의한 결정립성장 억제력을 통한 기술과는 달리 석출물과 유사한 수준의 억제력 효과를 얻을 수 있는 합금원소를 첨가함으로써 2차 재결정 고온소둔 실시 후 고스 집합조직의 분율이 보다 증가시키는 기술, 1차 재결정 소둔과정에서 1차 재결정 집합조직중 고스 집합조직의 분율을 높여 2차 재결정 고온소둔 후 고스 집합조직의 2차 재결정 미세조직 분율을 증가시키는 기술, 1차 재결정 미세조직의 조직 불균일화에 기인되어 자기적 특성 향상에 전혀 도움이 되지 않는 집합조직이 성장하지 못하도록 1차 재결정된 결정립의 크기를 균일하게 분포하게 하는 기술 등이 있다.

상술한 방향성 전기강판의 자기적 특성을 향상시키기 위한 여러 가지 수단을 구현하기 위해 종래 제안된 방법으로는 강판에 합금성분을 첨가하는 방법을 들 수 있다.

일본 특개평 1-283324에서는 1회 강냉간압연에 의한 결정성장억제력 약화를 보강하기 위하여 B, Ti를 첨가하는 것을 제안하였으나, B의 경우 매우 미소량 첨가에 의해 제강단계에서 제어가 매우 곤란하며, 또한 첨가한 후에 강중에서 조대한 BN를 형성하기 쉬우며, Ti도 고용온도가 1300℃이상인 TIN 혹은 TiC를 형성함에 따라서 2차 재결정 후에도 존재하여 철손을 오히려 증가시키는 요인으로 작용하기도 한다.

결정립 성장 억제력을 향상시키기 위한 또 다른 방법으로는 MnSe와 Sb를 결정립 성장 억제제로 이용하여 방향성 전기강판을 제조하는 방법이다. 대표적인 공지기술은 일본특개소 51-13469호에 기재되어 있으며, 간략히는 다음과 같다. 고온슬라브가열, 열간압연, 열연판소둔, 1차 냉간압연, 중간소둔, 2차 냉간압연, 탈탄소둔, 최종소둔의 공정으로 이루어지며, 이 방법은 결정립 성장 억제력이 높아 높은 자속밀도를 얻을 수 있는 장점이 있지만 소재자체가 상당히 경하게 되어 1회냉간압연이 불가능하게 되어 중간소둔을 경유하게되는 2회의 냉간압연을 행하여 제조원가가 높아진다. 뿐만 아니라 유독성 및 고가의 Sb나 Se를 사용하기 때문에 유독물질 취급을 위한 별도의 설비가 필수적이며 작성이 나쁘고, 제조원가 또한 높아지는 단점이 있다.

결정립 성장 억제력을 향상하기 위한 또 다른 제안으로 Sn과 Cr을 복합으로 첨가하고 1200℃ 이하의 온도에서 슬라브가열 열처리하여 열간압연, 중간소둔, 1회 또는 2회 냉간압연, 탈탄소둔 후 암모니아 개스를 사용하여 질화처리하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판 제조방법이 있으며, 대표 공지기술로는 일본 특개평 3-281072가 있다. 그러나 상기 공지기술은 저철손 고자속밀도의 박물 방향성 전기강판을 제조하기 위한 매우 엄격한 제조기준 즉, 산가용성 Al과 소강 질소함량에 따라 열연판 소둔 온도를 엄격히 제어함으로써 열연판 소둔공정의 부담과 유독성의 Cr을 Sn과 복합첨가하여야 하기 때문에 제조원가가 높아질뿐만 아니라 산소친화력이 강력한 Cr으로 인해 탈탄질화 소둔공정에서 형성되는 산화층이 상당히 치밀하게 형성됨므로써 탈탄이 용이하지 못하고 질화가 잘 되지 않는 단점이 있다.

한편 강판에 Sb, P, Sn 등과 같은 원소들을 첨가할 경우에는 전기강판의 자성이 크게 향상될 수 있는데, 그 이유는 다음과 같다.

즉, Sb는 냉간압연 공정중 생성되는 고스방위의 결정립핵을 증가시켜, 1차 재결정 집합조직에서 고스방위를 가지는 결정립의 분율을 향상시키는 효과가 있다. 또한 Sb는 1차 재결정 결정립계에 편석하여 2차 재결정 고온소둔시 고스 집합조직을 갖는 결정립들의 2차 재결정 개시온도를 상승시켜 집적도가 우수한 2차 재결정 미세조직을 얻을 수 있다. 그러나 Sb를 일정 수준 이상 첨가할 경우 결정립 성장 억제력이 너무 강하여 고스 집합조직의 2차 재결정이 제대로 일어나지 않을 뿐만 아니라, 탈탄소둔시 표면에서의 산화반응을 억제하여 양질의 표면산화층을 형성시키지 못하게 하여 종국에는 2차 재결정 고온소둔후 베이스코팅이 열화되는 단점이 있다.

또한, P는 1차 재결정시 집합조직을 개선하는 효과가 있다고 보고되고 있다. 즉, 1차 재결정시 고스 방위를 가진 결정립의 분율을 높이는 효과를 가진다. 그러나 P는 입계에 편석되는 경향이 상당히 강하여, 소강상태에서 소정의 중량으로 제어를 제대로 하지 못하면 압연과정중 판파단이 빈번하게 발생하는 문제점이 있다.

방향성 전기강판에 상기와 같은, Sb, P, Sn 등의 원소를 첨가하는 특허로는 일본 특허공개공보 2006-241503호, 일본 특개평 2-294428호, 일본 특허공개공보 2007-254829호, 일본 특허공개공보 2007-051338호, 일본 특개평 11-335794호 등을 들 수 있다.

이들 중 상기 일본공개특허공보 2006-241503호에는 다른 성분과 함께 P : 0.015~0.07wt%를 포함하고 필요에 따라 Sb : 0.005~0.2wt% 및 Sn : 0.01~0.5wt% 중에서 선택된 1종 또는 2종을 더 첨가하여 안정된 자기특성을 가지는 제조방법이 개시되어 있다.

일본 특개평 2-294428호에는 P : 0.0007~0.045wt%를 첨가한 고자속밀도 방향성 전기강판이 개시되어 있다.

한편 Sb, P, Sn 중 단독 또는 복합으로 첨가하는 기술방법이 제안되어 있으며, 이는 상기 일본특허공개공보 2007-254829호에 잘 나타나있다. 즉 필요에 따라 Sn, Sb, P 중 일종 이상을 0.02~0.30wt% 함유하는 자기특성이 우수한 방향성 전기강판의 제조방법이 기재되어 있다. 또한 상기 일본특허공개공보 2007-051338호에는 P를 0.2wt%이하로 소강중에 첨가하고 필요에 따라 Sb을 0.001~0.02wt% 및 Sn을 0.002~0.1wt% 중에서 선택되는 일종 이상의 원소를 더 포함하는 방향성 전기강판 제조방법이 개시되어 있는데, 자기적 특성은 압연방향에 45°방향으로 우수하게 나타난다는 특징이 있다.

또한, 일본 특개평 11-335794호에는 전기강판의 성분계에 Sb, P, Sn, B, Bi, Mo, Te, Ge 등의 원소 중에서 선택된 1종 이상의 원소를 0.0005~2.0wt%첨가한 전기강판의 제조방법이 개시되어 있다.

상술한 바와 같이 공지된 기술들은 Ti, B, Se, Sb, P, Sn 등의 합금원소를 첨가하여 방향성 전기강판을 제조하는 기술들의 대략적인 구성은 기재되어 있으나, 합금원소의 범위가 대체적으로 너무 광범위하게 기재되어 있으며, 각각의 합금원소들의 효과에 대한 기술은 미미할뿐만 아니라 단독의 효과가 주를 이루는 것이 아닌 대부분 2종 이상 의 합금원소를 포함하는 정도로만 기술되어 있다. 즉, 현재까지의 공지기술들에 따르면 Ti, B, Se, Sb, P, Sn 등의 첨가에 의해 자성이 향상될 수 있다는 정도만 서술되어 있을뿐 직접적인 효과나 적절한 함량 및 2종 이상의 합금원소를 첨가하였을 경우 원소간 상호작용에 의한 시너지효과에 대한 규명은 전혀 서술되어 있지 않다. 즉, 상기한 합금원소들의 효과가 제대로 발휘될 수 있는 구제적인 방안은 제공되지 않았고, 제시되었다고 하더라도 원인이나 관계규명은 미흡한 실정이다.

또한 종래 기술에 의해 제시된 방향성 전기강판에 비하여 상술한 공지기술들에 기재된 합금원소들을 첨가한 방향성 전기강판들의 1차 재결정 및 2차 재결정 거동이 상이함에도 불구하고, 공지기술들은 해결방안을 전혀 제공하지 않고 있는 실정이다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

본 발명은 Sn을 주된 결정립 성장 억제제로서 활용이 가능한 적정 범위로 제어하고, 열연판 소둔후의 강판의 냉각시의 2단냉각을 실시하여 1차 재결정 조직에서의 고스 집합조직의 분율을 높이고 2차 재결정립의 크기를 적정화함으로써 자성을 향상시킨 저철손 고자속밀도 방향성 전기강판 및 이의 제조방법을 제공한다.

또한, 슬라브 가열온도를 제어하여 소강 N의 고용량을 제어하고, Sn의 주된 결정립성장 억제제로서의 효과를 극대화하기 위하여 탈탄 소둔 전의 승온조건을 제어하고 결정립 성장 구동력과 억제력의 밸런스가 유지되도록 탈탄소둔 온도조건을 적절히 제어하여 적정 크기의 1차 재결정립을 형성함으로써 생산성의 저하를 초래하지 않으면서 극히 우수한 자성을 갖는 방향성 전기강판을 제조할 수 있는 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 방향성 전기강판 제조방법은 중량 퍼센트(wt%)로, Si: 2.0~4.5%, Al: 0.005~0.040%, Mn: 0.20%이하, N: 0.010%이하, S: 0.010%이하, P: 0.005~0.05%, C: 0.04~0.07%, Sn: 0.08~0.10%를 함유하고 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물로 이루어지는 슬라브를 재가열하는 단계, 상기 슬라브를 열간압연후 열연판 소둔하는 단계, 상기 소둔된 열연판을 2단계로 냉각하는 단계, 상기 냉각된 열연판을 강냉간압연하는 단계, 상기 냉연강판을 1차 재결정 소둔을 하는 단계 및 1차 재결정 소둔된 강판을 최종소둔을 하는 단계를 포함한다.

상기 냉각단계는 오스테나이트상이 충분히 완료될 수 있는 온도 이상으로 1차 냉각한 후, 상온까지 2차 냉각을 실시할 수 있다.

상기 1차 냉각은 2℃/s 이상의 냉각 속도로 500℃이상의 온도까지 실시하며, 상기 2차 냉각은 상온까지 실시할 수 있다.

상기 냉각 단계는 공냉, 수냉 및 유냉 중 어느 하나 이상의 방법으로 이루어질 수 있다.

상기 슬라브 재가열 단계의 온도는 1,050~1,250℃일 수 있다.

상기 슬라브 재가열 단계에서 강판 내에 재고용되는 N의 함량이 20~50ppm일 수 있다.

상기 열연판 소둔 단계의 온도는 900~1,200℃일 수 있다.

상기 1차 재결정 소둔 단계는 800~950℃에서 탈탄소둔 및 질화소둔을 실시할 수 있다.

상기 1차 재결정 소둔에 의한 1차 재결정립의 크기는 18~25㎛일 수 있다.

본 발명에 일 실시예에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 결정립 성장 억제제로서 Sn의 함량을 적정범위로 한정함에 따라 1차 재결정 집합 조직에서의 고스 집합조직의 분율이 증가하고, 결정립 성장 억제력을 증가시켜 보다 우수한 집합조직, 안정적인 결정립 성장 억제력, 박물화에 따른 철손감소효과를 동시에 얻을 수 있는 집적도가 높은 고스 결정립으로 구성된 2차 재결정 집합조직을 확보할 수 있다.

둘째, 열연판 소둔 후에 강판을 2단으로 냉각처리함으로서, 오스테나이트의 충분한 상변태를 확보하여 결정립과 탄화물 또는 펄라이트를 미세화 시키고, 냉각후에 우수한 냉간압연성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 방향성 전기강판 제조방법의 공정순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 방향성 전기강판 제조방법의 공정순서도이다.

본 발명의 일 실시예는 중량 퍼센트(wt%)로, Si: 2.0~4.5%, Al: 0.005~0.040%, Mn: 0.20%이하, N: 0.010%이하, S: 0.010%이하, P: 0.005~0.05%, C: 0.04~0.07%, Sn: 0.08~0.10%를 함유하고 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물로 이루어지는 슬라브를 재가열하는 단계, 상기 슬라브를 열간압연후 열연판 소둔하는 단계, 상기 소둔된 열연판을 2단계로 냉각하는 단계, 상기 냉각된 열연판을 강냉간압연하는 단계, 상기 냉연강판을 1차 재결정 소둔을 하는 단계, 상기 1차 재결정 소둔된 강판을 최종소둔을 하는 단계를 포함한다.

우선 슬라브의 재가열 단계(S10)에서 사용되는 슬라브의 성분 한정이유는 다음과 같다.

Si : 2.0~4.5wt%

규소(Si)는 전기강판의 기본 조성으로 소재의 비저항을 증가시켜 철손(core loss)을 낮추는 역할을 한다. Si함량이 2.0wt%미만인 경우 비저항이 감소하게 되어 와전류손이 증가하여 철손특성이 열화되고, 고온소둔시 페라이트와 오스테나트간 상변태가 발생하게 되어 2차 재결정이 불안정해질 뿐만 아니라 집합조직이 심하게 훼손된다. 한편 Si함량이 4.5wt%초과인 경우 전기강판의 기계적 특성인 취성이 증가하고 인성이 감소하여 압연과정 중 판파단 발생율이 커지고, 2차 재결정 형성이 불안정해진다. 그러므로 Si은 2.0~4.5wt%의 범위로 한정한다.

Al: 0.005~0.04wt%

알루미늄(Al)은 열간압연과 열연판소둔시에 미세하게 석출된 AlN이외에도 냉간압연 이후의 소둔공정에서 암모니아 가스에 의해서 도입된 질소이온이 강중에 고용상태로 존재하는 Al, Si, Mn과 결합하여 (Al,Si,Mn)N 및 AlN형태의 질화물을 형성함으로써 강력한 결정립 성장 억제제의 역할을 수행한다. Al의 함량이 0.005wt% 미만의 경우 형성되는 AlN의 개수와 부피가 상당히 낮은 수준이기 때문에 억제제로서 충분한 효과를 기대할 수 없고, 0.04wt%초과인 경우 조대한 질화물을 형성함으로써 결정립 성장 억제력이 떨어지게 된다. 그러므로 Al의 함량을 0.005~0.040wt%로 한정한다.

Mn : 0.20wt%이하

망간(Mn)은 Si과 동일하게 비저항을 증가시켜 와전류손을 감소시킴으로써 전체철손을 감소시키는 성분이다. Si과 함께 질화처리에 의해서 도입되는 질소와 반응하여 (Al,Si,Mn)N의 석출물을 형성함으로써 1차 재결정립의 성장을 억제하여 2차 재결정을 일으키는데 중요한 성분이다. 그러나, Mn의 함량이0.20wt%를 초과하는 경우 강판 표면에 Fe₂SiO₄이외에 (Fe, Mn) 및 Mn 산화물이 다량 형성되어 고온소둔중에 형성되는 베이스코팅 형성을 방해하여 표면품질을 저하시키게 되고, 고온소둔공정에서 페라이트와 오스테나이트간 상변태를 유발하기 때문에 집합조직이 심하게 훼손되어 자기적 특성이 크게 열화되게 된다. 그러므로 Mn의 함량을 0.20wt% 이하로 한정한다.

N : 0.010wt%이하

질소(N)는 Al과 반응하여 AlN을 형성하는 중요한 성분이다. N의 함량이0.01wt%를 초과하는 경우 열간압연 이후의 공정에서 질소확산에 의한 블리스터(Blister)라는 표면결함을 초래하고, 슬라브 상태에서 질화물이 너무 많이 형성되기 때문에 압연이 어려워져 이후 공정이 복잡해지고 제조단가가 상승하는 원인이 될 수 있다. 그러므로 N의 함량을 0.010wt%이하로 한정한다.

한편 (Al,Si,Mn)N 및 AlN등의 질화물을 형성하기 위해 추가로 필요한 N은 냉간압연이후의 소둔공정에서 암모니아개스를 이용하여 강중에 질화처리를 실시하여 보강할 수 있다.

C: 0.04~0.07wt%

C은 페라이트 및 오스테나이트간 상변태를 야기하는 원소로서 취성이 강해 압연성이 좋지않은 전기강판의 압연성 향상을 위해 필수적인 원소이나, 최종제품에 잔존하게 될 경우 자기적 시효효과로 인해 형성되는 탄화물이 자기적 특성을 악화시키는 원소이기 때문에 적정 적정한 함량으로 제어되어야 할 필요가 있다. 상술한 Si함량의 범위에서 C의 함량이 0.04wt% 미만의 경우 페라이트 및 오스테나이트간 상변태가 제대로 작용하지 않기 때문에 슬라브 및 열간압연 미세조직의 불균일화를 야기하게 된다.

한편 열연판소둔열처리후 강판내 존재하는 잔류탄소에 의해 냉간압연중 전위의 고착을 활성화시켜 전단변형대를 증가시켜 고스핵의 생성장소를 증가시켜 1차 재결정 미세조직의 고스결정립 분율을 증가시키게 되므로 C이 많을수록 이로울 것 같으나, 상술한 Si함량의 범위에서 C의 함량이 0.07wt% 초과인 경우 별도의 공정이나 설비를 추가하지 않는다면 탈탄소둔공정에서 충분한 탈탄을 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 이로 인해 야기되는 상변태현상으로 인해 2차 재결정 집합조직의 심하게 훼손되게 되고, 나아가 최종제품을 전력기기에 적용시 자기시효에 의한 자기적 특성의 열화현상을 초래하게 된다.

그러므로, C의 함량을 0.04~0.07wt%으로 한정한다.

S : 0.010wt%이하

S의 함량이 0.01wt%를 초과하는 경우 MnS의 석출물들이 슬라브내에서 형성되어 결정립성장을 억제하게 되며, 주조시 슬라브 중심부에 편석하여 이후 공정에서의 미세조직을 제어하기가 어렵게 된다. 또한 본 발명에서는 MnS를 결정립성장 억제제로서 사용하지 않기 때문에 S가 불가피하게 들어가는 함량이상으로 첨가하여 석출이 되는 것은 바람직하지 않다. 따라서 S의 함량을 0.010wt%이하로 한정한다.

Sn : 0.08~0.10wt%

Sn은 본 발명의 일 실시예에서 핵심 합금원소에 해당하며, 결정립계 편석원소로서 결정립계의 이동을 방해하는 원소로서 결정성장억제제로서 알려져 있다.

또한 1차 재결정 집합조직에 있어서 고스방위의 결정립 분율을 증가시킴으로써 2차 재결정 집합조직으로 성장하는 고스방위 핵이 많아지므로 2차 재결정 미세조직의 크기가 감소하므로, 결정립크기가 작아질수록 와전류손이 작아지기 때문에 최종제품의 철손이 감소하게 된다.

한편 Sn은 결정립계에 편석을 통해서 결정립 성장을 억제하는데 중요한 역할을 하며, 이는 미세화된 1차 재결정 미세조직의 결정립 성장 구동력을 억제하는 억제효과를 향상시킬 뿐만 아니라, 2차 재결정 집합조직 형성을 위한 고온소둔 과정중 (Al,Si,Mn)N 및 AlN 등의 결정립 성장 억제효과를 야기하는 입자가 조대화 되어 결정립 성장 억제력이 감소하는 효과와, Si 함량 증가함에 따른 결정립 성장 억제 효과를 갖는 입자의 수적 감소에 의해 결정립 성장 억제력이 약화되는 현상을 방지한다.

따라서, 결과적으로 낮은 Si 함량 및 높은 Si 함량에서도 성공적인 2차 재결정 집합조직의 발현을 보장한다. 또한 최종제품의 두께를 감소시키는 즉 압연율을 상향하여 박물화를 시행할 경우 입자에 의한 결정립 성장 억제력을 갖는 박물 방향성 전기강판의 문제점으로 지적되고 있는 입자의 열적 불안정성을 보상하여 2차 재결정 집합조직의 성공적인 성장을 보상할 수 있다.

결과적으로 Sn의 첨가로 인해 1차 재결정 집합조직에서의 고스 집합조직의 분율이 증가하고, 결정립 성장 억제력을 증가시키기 때문에 보다 우수한 집합조직, 안정적인 결정립 성장 억제력, 박물화에 따른 철손감소효과 동시에 얻을 수 있는 즉, 집적도가 높은 고스결정립으로 구성된 2차 재결정 집합조직을 확보할 수 있다.

Sn의 함량이 0.08wt% 미만인 경우 자기적 특성 향상 효과는 있으나 그 효과가 미미할 뿐만 아니라, 고스 집합조직의 집적도가 향상되는 효과가 적고 오히려 기지내에 존재하는 입자에 의한 결정립 성장 억제력을 보상해주는 효과가 적기 때문에 자성향상 효과가 있다고 볼 수는 없다. 한편 Sn의 함량이 0.10wt% 초과인 경우 결정립 성장 억제력이 너무 증가하여 상대적으로 결정립 성장 구동력을 증가시키기 위해 1차 재결정 미세조직의 결정립 크기를 감소시켜야 하기 때문에 탈탄소둔을 낮은 온도에서 실시해야 하며, 이로 인하여 적절한 산화층으로 제어할 수 없어서 양호한 표면을 확보할 수가 없다. 또한 기계적 특성 측면에서 입계편석원소의 과잉편석으로 인해 취성이 증가하여 제조과정중 판파단을 야기할 수 있다. 그러므로, Sn의 함량을 0.08~0.10wt%로 한정한다.

P : 0.005~0.05wt%

P는 Sn과 Sb와 유사한 효과를 나타내는 원소로서, 결정립계에 편석하여 결정립계의 이동을 방해하고 동시에 결정립 성장을 억제하는 보조적인 역할이 가능하며, 미세조직측면에서 {110}<001>집합조직을 개선하는 효과가 있다. P의 함량이 0.005wt% 미만의 경우 첨가효과가 없으며, 0.05wt% 초과의 경우 취성이 증가하여 압연성을 크게 나빠지므로 P의 함량을 0.005~0.05wt%로 한정한다.

상기 조성의 슬라브를 소정의 온도로 재가열한다.(S10) 이 때 온도 범위는 고용되는 N 및 S가 불완전 용체화되는 온도인 것이 바람직하다. 만약 N 및 S가 완전용체화될 경우 열연판 소둔 열처리 후 질화물이나 황화물이 미세하게 다량으로 형성됨으로써 후속 공정인 1회 강냉간압연이 어려워져 추가적인 공정이 필요할 수 있기 때문에, 제조원가가 상승하는 문제점이 발생될 수 있다. 또한, 1차 재결정립 크기가 상당히 미세하게 되기 때문에 적절한 2차 재결정을 발현할 수 없게 될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 소강내 함유된 N의 고용량을 제어하는 것이 더 중요하다. 즉, 재고용되는 N이 탈탄 질화 소둔공정에서 형성되는 추가적인 AlN의 크기와 양을 결정하게 되며, AlN의 크기와 양을 좌우하게 되며, AlN의 크기가 동일할 경우 양이 너무 많으면 결정립 성장 억제력이 증가하여 고스 집합조직으로 이루어져있는 적합한 2차 재결정 미세조직을 얻을 수가 없게 된다. 반대로 양이 너무 적으면 1차 재결정 미세조직의 결정립 성장 구동력이 증가하게 되어 상술한 현상과 유사하게, 적절한 2차 재결정 미세조직을 얻을 수가 없게 된다.

슬라브 재가열을 통해 소강내에 재고용되는 N의 함량은 20~50ppm이 바람직하다. 재고용되는 N의 함량은 소강내에 함유되어 있는 Al의 함량을 고려해야 하며, 이는 결정립 성장 억제제로 사용되는 질화물이 (Al,Si,Mn)N 및 AlN이기 때문이다.

순수 3%규소강판의 Al과 N과의 고용도와 관련하여 상관관계식은 Iwayama가 제안하였으며, 하기 식과 같다.

[식 1]

상기 식에서, 산가용성 알루미늄이 0.028wt%, N이 0.0050wt%이라고 할 때, Iwayama식에 의한 이론고용온도는 1258℃로서 이와 같은 전기강판의 슬라브를 가열하기 위해서는 1300℃로 가열해야만 한다.

그러나, 슬라브를 1280℃ 이상으로 가열하게 되면 강판에 저융점의 규소와 기지금속인 철의 화합물인 Fayalite가 생성되면서 강판의 표면이 녹아내려 열연작업성이 매우 어려워지고 녹아내린 쇳물로 인한 가열로 보수가 증가하게 된다.

따라서, 가열로 보수 및 냉간압연과 1차 재결정 집합조직의 적절한 제어가 가능한 불완전용체화를 위해 슬라브 재가열의 온도범위를 1,050~1,250℃으로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 재가열된 슬라브를 소정의 두께로 열간압연을 실시한다.(S20)

상기 열연압연된 강판을 소정의 온도 범위에서 열연판 소둔 열처리를 한다.(S30) 열간압연된 열연판내에는 응력에 의해서 압연방향으로 연신된 변형조직이 존재하게 되며 열연중에 AlN이나 MnS등이 석출하게 된다. 그러므로, 냉간압연전에 균일한 재결정 미세조직과 미세한 AlN의 석출물분포를 갖기 위해서는 다시 한번 슬라브 가열온도 이하까지 열연판을 가열하여 변형된 조직을 재결정시키고 또한 충분한 오스테나이트상을 확보하여 AlN 및 MnS과 같은 결정립 성장 억제제의 고용을 촉진하는 것이 중요하다.

따라서, 열연판 소둔온도는 오스테나이트 분율을 최대로 가져가기 위해서 900~1200℃까지 가열하고, 균열 열처리를 실시한 후 냉각하는 방법을 취하는 것이 바람직하다. 상기와 같은 열처리 후 스트립(strip)내의 석출물의 평균 크기는 약 200~3000Å일 수 있다.

이어서, 열연판 소둔후의 강판을 온도범위를 나누어 2단으로 1차 냉각 및 2차 냉각을 수행한다.(S40) 열연판 소둔 후 강판을 상온까지 냉각하는 경우에 냉각중에 오스테나이트 상의 상변태를 제어하지 않으면 열연판소둔판의 상온조직에서 결정립이 조대해지거나 조대한 페라이트 결정립과 조대한 펄라이트 조직이 혼합되어 있는 매우 취약한 조직이 형성될 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 500℃이상의 온도까지 2℃/s이상의 속도로 1차 냉각을 수행하는 것이 바람직하다. 1차 냉각을 실시할 때 목표온도가 500℃ 미만인 경우 열연판 소둔된 강판의 형상이 불균일해지는 현상이 발생될 수 있다. 더욱 바람직하게는 오스테나이트 상의 상변태가 충분히 진행될 수 있는 730℃까지 1차 냉각을 수행할 수 있으며, 또한 650℃까지 1차 냉각이 수행될 수 있으며, 냉각속도는 4℃/s이상일 수 있다.

1차 냉각을 수행한 후 상온까지 2차 냉각을 수행한다. 1차 냉각에서 오스테나이트의 충분한 상변태를 확보하여 강판중의 결정립과 탄화물 또는 펄라이트를 미세화시킨 후, 상온까지 냉각하는 단계에서 재차 조대화되는 것을 방지하기 위해 공냉, 수냉 및 유냉 중에서 어느 하나 이상의 방법으로 냉각시킬 수 있다. 이러한 2단 냉각에 의하여 우수한 냉간압연성을 확보할 수 있다.

상기 냉각된 강판에 대하여 1회의 강냉간압연을 실시한다.(S50) 냉간압연은 Reverse 압연기 혹은 Tandom 압연기를 이용하여 0.23mm이하의 두께로 실시하며, 중간에 변형된 조직의 풀림 열처리를 하지 않고 초기 열연두께에서 바로 최종제품의 두께까지 압연하는 1회 강냉간압연이 바람직하다. 이는 1회 강냉간압연으로 {110}<001>방위의 집적도가 낮은 방위들은 변형방위로 회전하게 되고 {110}<001>방위로 가장 배열이 잘된 고스 결정립들만 냉간압연판에 존재하게 되기 때문이다.

따라서 2회 이상의 압연방법에서는 집적도가 낮은 방위들도 냉간압연판에 존재하게 되어 최종고온소둔시에 같이 2차 재결정하게 되어 자속밀도와 철손이 낮은 특성을 얻게 된다. 따라서, 냉간압연은 1회 강냉간압연으로 냉간압연율이 87%이상으로 압연하는 것이 가장 바람직하다.

상기 냉연강판을 1차 재결정 소둔을 실시한다.(S60) 1차 재결정 소둔은 탈탄과 변형된 조직의 재결정 및 암모니아 가스를 사용한 질화처리로 수행될 수 있다. 그리고 암모니아 가스를 사용하여 강판에 질소이온을 도입하여 주석출물인 (Al,Si,Mn)N 및 AlN등의 질화물을 형성하는데 있어, 탈탄 및 재결정을 마치고 암모니아가스를 사용하여 질화처리하거나, 혹은 탈탄과 동시에 질화처리를 같이 할 수 있도록 암모니아 가스를 동시에 사용하는 방법이 사용될 수 있다.

한편, Sn을 첨가하는 경우 종래 성분계에 비하여 결정립 성장 억제력 및 결정립 성장 구동력간의 밸런스(balance)가 다르게 작용하므로, 이를 엄밀하게 고려해야 할 필요가 있다. 즉, 성분을 상술한 성분범위로 제어할 경우에는 1차 재결정립의 크기를 미세하게 할 뿐만 아니라 동일한 1차 재결정의 크기 조건하에서는 2차 재결정이 잘 일어나지 않도록 하는 효과도 발생하게 된다. 1차 재결정립의 크기가 미세화되면 2차 재결정이 잘 일어나는 효과를 가지나 이들 원소는 결정립계에 편석되어 결정립 성장 억제력을 강화하는 효과를 가지므로, 상술한 효과를 갖는 동일한 결정립 크기 범주내에서는 2차 재결정이 잘 일어나지 않도록 하는 효과도 가지므로 결정립 성장 구동력 및 결정립 성장 억제력중 어떠한 인자가 더욱 우세하게 작용하는지 면밀히 검토하여 탈탄소둔 온도조건을 명시할 필요가 있다.

본 발명의 실시예에서는 결정립 성장 구동력의 증가 인자가 결정립 성장 억제력의 증가 인자보다 더욱 강하게 작용하여, 2차 재결정이 빠르게 일어나려 하는 경향이 강하다. 상술한 입계편석원소를 첨가하게 되면 결정립 성장 억제력이 1차 재결정 미세조직 형성중에 영향을 미쳐 통상적인 온도범위에서 소둔열처리하게 되면, 일반적인 성분계에서 얻을 수 있는 미세조직의 크기보다 미세하게 된다. 즉, 일반적인 성분계에서보다 결정립 성장 구동력이 강할 수 있으므로, 통상적인 온도범위보다 약간 높은 온도에서 1차 재결정 미세조직을 안정화시킬 필요가 있다. 따라서 본 발명은 탈탄소둔 온도범위를 통상적인 경우에 비해 최소 10℃ 이상 최대 30℃ 이상 높은 온도범위인 800~950℃ 정도로 설정할 필요가 있다.

강판의 1차 재결정 소둔온도가 800℃ 미만인 경우 통상적인 성분계에 비해 결정립크기가 너무 작게되어 결정립 성장 구동력이 증가하게 되고, 탈탄에 소요되는 시간이 낮은 온도에서의 소둔열처리로 인해 장시간이 소요되어 생산이 저하되고, 강판의 표면에 Fe₂SiO₄가 상당히 치밀하게 형성되어 탈탄 및 내부산화층 형성이 지연되고, SiO₂산화층이 좁은 영역에서 치밀하게 형성되어 베이스코팅 결함이 발생하게 된다. 1차 재결정소둔 온도가 950℃ 초과인 경우 재결정립들과 질화물들이 조대하게 성장하여 결정성장 구동력이 저하되어 안정된 2차 재결정이 형성되지 않는다.

본 발명의 실시예의 성분계에 있어서 결정립 성장 구동력과 결정립 성장 억제력의 균형을 적절하게 할 수 있는 1차 재결정립 크기는 18um이상 25um이하 정도가 바람직하다. 그리고 소둔시간은 본 발명의 효과를 발휘하는데 크게 문제가 되지 않지만 생산성을 감안하여 통상 5분 이내에서 처리하는 것이 바람직하다.

마지막으로 1차 재결정소둔된 강판을 최종소둔을 실시한다.(S70) 통상적으로 방향성 전기강판의 제조시 강판에 MgO를 기본으로 하는 소둔분리제를 도포한 후 장시간 최종소둔하여 2차 재결정을 일으킴으로써 강판의 {110}면이 압연면에 평행하고, <001>방향이 압연방향에 평행한 {110}<001> 집합조직을 형성하여 자기특성이 우수한 방향성 전기강판을 제조할 수 있다.

최종소둔의 목적은 크게 보면 2차 재결정에 의한 {110}<001> 집합조직 형성, 탈탄시 형성된 산화층과 MgO의 반응에 의한 유리질 피막형성으로 절연성 부여, 자기특성을 해치는 불순물의 제거이다. 최종소둔의 방법으로는 2차 재결정이 일어나기 전의 승온구간에서는 질소와 수소의 혼합가스로 유지하여 입자성장 억제제인 질화물을 보호함으로써 2차 재결정이 잘 발달할 수 있도록 하고, 2차 재결정이 완료된 후에는 100% 수소분위기에서 장시간 유지하여 불순물을 제거할 수 있다.

이하 구체적인 실시예를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 방향성 전기강판 제조방법을 보다 자세히 설명한다.

중량%로, Si:3.2%, C:0.054%, Mn:0.100%, S:0.0046%, N:0.0045%, Sol. Al:0.029%, P:0.028%, 0.081%Sn, 잔부 Fe와 기타 불가피하게 혼입되는 불순물을 함유하는 슬라브를 진공용해한 후 잉곳을 제조하였다.

이어서 1200℃의 온도로 가열한 다음 두께 2.3mm로 열간압연하였다. 열간압연된 열연판은 1050℃의 온도로 가열한 후 950℃에서 180초간 유지하여 소둔한 1차로 다음 표 1과 같이 소정의 온도까지 초당 5℃의 냉각속도로 냉각한 후 2차로 상온까지 수냉하였다.

열연소둔판은 산세한 후 0.23mm 두께가 되도록 1회 강냉간압연하였으며, 냉간압연된 판은 870℃의 온도로 습한 수소와 질소 및 암모니아 혼합가스분위기 속에서 180초간 유지하여 질소함량이 200ppm이 되도록 동시 탈탄 및 질화 소둔하였다.

이 강판에 소둔분리제인 MgO를 도포한 다음 코일상으로 최종소둔하였다. 최종소둔은 1200℃ 까지는 25%질소+75%수소의 혼합분위기로 하고, 1200℃ 도달 후에는 100%수소분위기에서 10시간이상 유지 후 노냉하였다. 열연판소둔후 1차 냉각시 온도와 냉간압연후 냉간압연판에 발생한 크랙 및 냉간압연중 판파단 발생 유무를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

냉각온도(℃)	크랙 발생 유무	판파단 발생유무	구분
811	◎	◎	비교예1
780	◎	◎	비교예2
762	○	△	비교예3
728	○	X	발명예1
691	X	X	발명예2
660	X	X	발명예3
644	X	X	발명예4
578	△	X	발명예5
511	X	X	발명예6
503	△	X	발명예7
481	○	○	비교예4
410	◎	◎	비교예5

※ ◎: 많음, ○: ◎보다 적고, △보다 많음, △: 적거나 거의 없음, X: 없음

표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 1차 냉각시 온도가 730℃이하 500℃이상인 발명예가 비교예보다 크랙 및 판파단 발생이 훨씬 적은 것을 알 수 있다.

중량퍼센트(wt%)로, Si:3.2%, C:0.055%, Mn:0.099%, S:0.0045%, N:0.0043%, Sol. Al:0.028%, P:0.028%, Sn:0.08%, 잔부 Fe와 기타 불가피하게 혼입되는 불순물을 함유하는 슬라브를 진공 용해한 후 잉곳을 제조하였다.

이어서 1200℃의 온도로 가열한 다음 두께 2.3mm로 열간압연하였다. 열간압연된 열연판은 1050℃의 온도로 가열한 후 950℃에서 180초간 유지하여 소둔한 1차로 다음 표 2와 같이 소정의 온도까지 초당 4℃의 냉각속도로 냉각한 후 2차로 상온까지 수냉하였다.

이 강판에 소둔분리제인 MgO를 도포한 다음 코일상으로 최종소둔하였다. 최종소둔은 1200℃까지는 25%질소+75%수소의 혼합분위기로 하고, 1200℃ 도달후에는 100%수소분위기에서 10시간 이상 유지 후 노냉하였다. 열연판소둔후 1차 냉각시 온도와 자기적 특성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.

냉각온도(℃)	철손(W17/50,W/kg)	자속밀도(B10,Tesla)	구분
802	0.894	1.896	비교예6
783	0.858	1.908	비교예7
764	0.831	1.919	비교예8
730	0.797	1.915	발명예8
702	0.797	1.91	발명예9
669	0.784	1.911	발명예10
650	0.793	1.92	발명예11
580	0.809	1.913	발명예12
513	0.818	1.913	발명예13
500	0.821	1.917	발명예14
489	0.835	1.907	비교예9
430	0.844	1.908	비교예10

표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 1차 냉각시 온도가 730~ 500℃에서 시험재의 철손이 낮고 자속밀도가 높은 것을 알 수 있었다.

이상 첨부된 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

중량 퍼센트(wt%)로, Si: 2.0~4.5%, Al: 0.005~0.040%, Mn: 0.20%이하, N: 0.010%이하, S: 0.010%이하, P: 0.005~0.05%, C: 0.04~0.07%, Sn: 0.08~0.10%를 함유하고 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물로 이루어지는 슬라브를 재가열하는 단계;
상기 슬라브를 열간압연후 열연판 소둔하는 단계;
상기 소둔된 열연판을 2단계로 냉각하는 단계;
상기 냉각된 열연판을 강냉간압연하는 단계;
냉연강판을 1차 재결정 소둔하는 단계; 및
1차 재결정 소둔된 강판을 최종소둔을 하는 단계
를 포함하는 방향성 전기강판 제조방법.
제1항에서,
상기 냉각단계는 오스테나이트상이 충분히 완료될 수 있는 온도 이상으로 1차 냉각한 후, 상온까지 2차 냉각을 실시하는 방향성 전기강판 제조방법.
제2항에서,
상기 1차 냉각은 2℃/s 이상의 냉각 속도로 500℃이상의 온도까지 실시하며, 상기 2차 냉각은 상온까지 실시하는 방향성 전기강판 제조방법.
제3항에서,
상기 냉각 단계는 공냉, 수냉 및 유냉 중 어느 하나 이상의 방법으로 이루어지는 방향성 전기강판 제조방법.
제1항에서,
상기 슬라브 재가열 단계의 온도는 1,050~1,250℃인 방향성 전기강판 제조방법.
제5항에서,
상기 슬라브 재가열 단계에서 강판내에 재고용되는 N의 함량이 20~50ppm인 방향성 전기강판 제조방법.
제1항에서,
열연판 소둔 단계의 온도는 900~1,200℃인 방향성 전기강판 제조방법.
제7항에서,
상기 1차 재결정 소둔 단계는 800~950℃에서 탈탄소둔 및 질화소둔을 실시하는 방향성 전기강판 제조방법.
제8항에서,
상기 1차 재결정 소둔에 의한 1차 재결정립의 크기는 18~25㎛인 방향성 전기강판 제조방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 의해 제조되는 방향성 전기강판.