KR20150073798A

KR20150073798A - 무방향성 전기강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20150073798A
Application number: KR1020130161897A
Authority: KR
Inventors: 주형돈; 고현석; 박형기; 서진욱; 임재수
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2013-12-23
Publication date: 2015-07-01

Abstract

무방향성 전기강판 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명에 의한 무방향성 전기강판은 중량 퍼센트(%)로, C: 0.005%이하(0%를 포함하지 않는다), Si: 2.2~4.5%, Mn: 0.1%이하(0%를 포함하지 않는다), S:0.001~0.005%, Al: 0.02~0.1%, Sn 및 Sb 중 적어도 하나가 0.1~0.3%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하며, F_{111}+F_{112}≤50% 을 만족한다.

Description

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

본 발명은 무방향성 전기강판에 관한 것으로, 성분계 및 집합조직을 제어하여 자성이 우수한 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

무방향성 전기강판은 모터, 발전기 등의 회전 기기와 소형 변압기 등의 정지 기기에서 철심용 재료로 사용되며 전기기기의 에너지 효율을 결정하는데 중요한 역할을 한다.

전기강판의 특성으로는 대표적으로 철손과 자속밀도를 들 수 있는데 철손은 작고, 자속밀도는 높을수록 좋은데 이는 철심에 전기를 부가하여 자기장을 유도할 때, 철손이 낮을 수록 열로 손실되는 에너지를 줄일 수 있으며, 자속밀도가 높을수록 같은 에너지로 더 큰 자기장을 유도할 수 있기 때문이다.

철손 감소를 위하여 비저항이 큰 합금 원소인 Si, Al, Mn등을 첨가하는데 이 방법은 철손은 감소하지만 포화 자속밀도 또한 감소하는 문제점이 있다.

또한, Si 첨가량이 4%이상이 되면 가공성이 저하되어 냉간압연이 곤란해져 생산성이 떨어지게 되며 Al, Mn등도 많이. 첨가될수록 압연성도 저하되며 경도가 증가하며 가공성도 떨어지게 되는 문제점이 생긴다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 강의 합금 원소 중 집합조직을 제어하여 철손이 낮고 자성이 우수한 무방향성 전기강판 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명에 의한 무방향성 전기강판은, 중량 퍼센트(%)로, C: 0.005%이하(0%를 포함하지 않는다), Si: 2.2~4.5%, Mn: 0.1%이하(0%를 포함하지 않는다), S:0.001~0.005%, Al: 0.02~0.1%, Sn 및 Sb 중 적어도 하나가 0.1~0.3%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하며, F_{111}+F_{112}≤50% 을 만족한다. (여기서 F{111} 이란 {111}면이 압연면과 이루는 각도가 15°이하인 결정립의 부피분율을 말한다. F{112} 이란 {112}면이 압연면과 이루는 각도가 15°이하인 결정립의 부피분율을 말한다.)

상기 무방향성 전기강판은 (F_{100}+F_{110})/(F_{111}+F_{112})≥0.45 을 만족을 만족할 수 있다. (여기서 F_{100}이란 {100}면이 압연면과 이루는 각도가 15°이하인 결정립의 부피분율을 말한다. F_{110}이란 {110}면이 압연면과 이루는 각도가 15°이하인 결정립의 부피분율을 말한다.)

상기 무방향성 전기강판은 B₅₀/B_s≥ 0.85 를 만족 할 수 있다. (여기서 B₅₀은 5000A/m의 자기장을 부가하였을 때 유도되는 자속밀도의 크기(Tesla)를 말하며, B_S는 포화자속밀도 값이다.)

상기 불가피하게 첨가되는 불순물은 Cu, S, N 을 포함하며, 상기 Cu: 0.015% 이하, S: 0.003%이하, N: 0.005% 이하로 첨가 될 수 있다.

상기 무방향성 전기강판은 50 Hz주파수에서 1.5 Tesla의 자속밀도가 유기되었을 때의 압연방향과 압연방향 수직방향의 평균 손실이 2.00W/kg이하를 만족할 수 있다.

상기 전기강판의 미세조직 내에 결정립의 크기는 30~150㎛ 일 수 있다.

상기 전기강판의 두께는 0.10~0.34 mm 일 수 있다.

본 발명에 의한 무방향성 전기강판의 제조방법은, 중량 퍼센트(%)로, C: 0.005%이하(0%를 포함하지 않는다), Si: 2.2~4.5%, Mn: 0.1%이하(0%를 포함하지 않는다), S:0.001~0.005%, Al: 0.02~0.1%, Sn 및 Sb 중 적어도 하나가 0.1~0.3%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하는 슬라브를 제공하는 단계; 상기 슬라브를 1050~1200℃로 재가열한 후 압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 상기 열연강판을 압연하여 냉연강판을 제조하는 단계; 및 상기 냉연강판을 최종 소둔하는 단계를 포함하며, 상기 최종 소둔의 분위기는 P_H2/P_H2O≤ 0.015 이다. (여기서 P_H2는 수소의 분압을, P_H2O는 수증기의 분압을 의미한다.)

최종 소둔시 수소는 51 vol% 수 있다.

상기 최종 소둔시 온도는 900~1150 ℃ 일 수 있다.

상기 최종 소둔 시간은 65초~900초 일 수 있다.

또한 상기 무방향성 전기강판의 제조방법에서 상기 열연강판을 900~1,150℃에서 열연판 소둔하는 단계; 상기 열연판 소둔 이후 750℃ 이하에서 공랭하는 단계; 를 더 포함 할 수 있다.

상기 불가피하게 첨가되는 불순물은 Cu, S, N 을 포함하며, 상기 Cu: 0.015% 이하, S: 0.003%이하, N: 0.005% 이하 일 수 있다.

상기 최종 소둔이 완료된 전기강판은 F_{111}+F_{112}≤50% 을 만족할 수 있다.

상기 최종 소둔이 완료된 전기강판은 (F_{100}+F_{110})/(F_{111}+F_{112})≥0.45 을 만족 할 수 있다.

상기 최종 소둔이 완료된 전기강판은 B₅₀/B_s≥ 0.85 를 만족할 수 있다.

상기 최종 소둔이 완료된 전기강판은 50 Hz주파수에서 1.5 Tesla의 자속밀도가 유기되었을 때의 압연방향과 압연방향 수직방향의 평균 손실이 2.00W/kg이하를 만족 할 수 있다.

상기 최종 소둔이 완료된 전기강판의 미세조직 내에 결정립의 크기는 30~150㎛ 일 수 있다.

본 발명에 의한 무방향성 전기강판은 강에 첨가되는 합금원소 중에서 Si, Mn, Al과, Sn또는 Sb함량을 적절히 제어하고 소둔 조건을 최적으로 관리함으로써 집합조직을 개선하고 Sn,Sb의 편석에 의한 침질을 방지한다.

또한, Al을 일부 포함함에도 불구하고 Al함량이나 분위기중 질소 분위기에 의한 자성이 열화되는 것을 해결하여 무방향성 전기강판의 자기적 특성이 개선된 무방향성 전기강판을 제공한다.

종래기술에서 Si를 2.2%이상 함유하여 제조공정 중 상변태가 없는 무방향성 전기강판 조성에서는 {111} 및 {112} 방위가 강하게 발달하므로 자기적 특성이 열위 되나, 본 발명에 따른 무방향성 전기강판은 성분계 및 집합조직을 제어하여 철손(W_15/50)이 2.0W/Kg이하로 철손 개선율이 우수하면서도 자성이 향상된 무방향성 전기강판을 제조 할 수 있다.

도1은 종래 기술에 의한 무방향성 전기강판의 집합조직을 나타낸 도면이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 집합조직을 나타낸 도면이다.

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.

본 발명의 일실시예에 의한 무방향성 전기강판은, 중량 퍼센트(%)로, C: 0.005%이하(0%를 포함하지 않는다), Si: 2.2~4.5%, Mn: 0.1%이하(0%를 포함하지 않는다), S:0.001~0.005%, Al: 0.02~0.1%, Sn 및 Sb 중 적어도 하나가 0.1~0.3%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하며,

F_{111}+F_{112}≤50% 을 만족하는 무방향성 전기강판이다.

(여기서 F_{111}이란 {111}면이 압연면과 이루는 각도가 15°이하인 결정립의 부피분율을 말한다. F_{112}이란 {112}면이 압연면과 이루는 각도가 15°이하인 결정립의 부피분율을 말한다.)

또한, 상기 무방향성 전기강판은 (F_{100}+F_{110})/(F_{111}+F_{112})≥0.45 을 만족하는 무방향성 전기강판일 수 있다.

(여기서 F_{100}이란 {100}면이 압연면과 이루는 각도가 15°이하인 결정립의 부피분율을 말한다. F_{110}이란 {110}면이 압연면과 이루는 각도가 15°이하인 결정립의 부피분율을 말한다.)

상기 무방향성 전기강판은 B₅₀/B_s≥ 0.85 를 만족하는 무방향성 전기강판일 수 있다. (여기서 B₅₀은 5000A/m의 자기장을 부가하였을 때 유도되는 자속밀도의 크기(Tesla)를 말하며, B_S는 포화자속밀도 값이다.)

상기 무방향성 전기강판은 50 Hz주파수에서 1.5 Tesla의 자속밀도가 유기되었을 때의 압연방향과 압연방향 수직방향의 평균 손실이 2.00W/kg이하를 만족하는 무방향성 전기강판일 수 있다.

상기 불가피하게 첨가되는 불순물은 Cu, S, N 을 포함하며, 상기 Cu: 0.015% 이하(0%를 포함하지 않는다), S: 0.003%이하(0%를 포함하지 않는다), N: 0.005% 이하(0%를 포함하지 않는다)로 첨가될 수 있다.

상기 전기강판의 미세조직 내의 결정립의 크기는 30~150㎛ 일 수 있다.

상기 전기강판의 두께는 0.10~0.34 mm 일 수 있다.

본 발명에서 성분의 함량을 제한한 이유는 다음과 같다.

C는 자기시효를 일으켜서 전기기기의 철심으로 사용중 자기적 특성을 저하시키므로 0.005%이하로 제어하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 0.003중량% 이하 이다.

Si는 비저항을 증가시켜서 철손중 와류손실을 낮추는 원소이지만, 과다할 경우 판파단이 발생될 수 있기 때문에, 냉간압연시 1회 압연을 위해 본 발명강에서는 4.5%이하로 첨가하는 것이 바람직하다.

또한 본발명에서는 전체온도영역에서 고체 상변태가 존재하지 않은 조성을 기준으로 하므로 Si은 2.2%이상으로 첨가하는 것이 바람직하다.

Mn은 첨가량이 증가 할수록 포화 자속밀도가 감소하며, 또한 본 발명에서 Mn은 오스테나이트 형성원소이므로 고체 상변태를 일으키지 않은 범위를 만족하기 위하여 첨가 되지 않는 것이 바람직 하다. 다만, 제강 공정 중 불가피 하게 첨가되는 양을 고려하여 0.1% 이하로 하는 것이 바람직하다.

Al은 비저항을 증가시켜 와류손실을 낮추는 원소이지만 Al함량 증가에 따라 집합조직이 변화하게 된다. 또한 Al산화물은 표면에 분포되어 있고, Al 질화물은 자성에 안좋은 영향을 주며, 추후 코팅 밀착성도 열위하게 만든다. 따라서 Sn과 Sb에 의한 집합조직 개선효과를 극대화 하기 위하여 Al함량은 0.1%이하로 하는 것이 바람직하다. Al이 너무 적게 함유되게 되면 소강에 함유된 극미량의 N과 반응하여 매우 미세한 AlN형성이되어 자성을 열화시키므로 0.02%이상을 첨가하는 것이 바람직하다.

Sn 또는 Sb: 적어도 하나 이상이 0.1~0.3중량%

상기 Sn과 Sb는 결정립계 편석원소로써 결정립계를 통한 질소의 확산을 억제하며 자성에 해로운 {111}, {112} 집합조직의 형성을 억제하고 자성에 유리한 {100} 및 {110} 집합조직을 증가시켜 자기적 특성을 향상시키기 위하여 첨가하며, Sn과 Sb 단독 또는 그 합이 0.3%를 초과하여 첨가하면 결정립 성장을 억제하여 자성을 떨어뜨리며 압연성을 열위시키므로 Sn, Sb의 첨가량은 적어도 하나 이상이 0.1~0.3%로 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 불가피하게 첨가되는 불순물은 Cu, S, N 을 포함하며, 상기 Cu: 0.015% 이하, S: 0.003%이하, N: 0.005% 이하로 첨가될 수 있다.

N는 미세하고 긴 AlN석출물을 형성하여 결정립의 성장을 억제하므로 첨가되지 않는 것이 바람직하나, 제강공정에서 불가피 하게 첨가되는 양을 고려하여 0.005%이하, 더욱 바람직하게는 0.002%이하로 첨가하는 것이 바람직하다.

S는 미세한 석출물인 MnS 및 CuS를 형성하고 결정립성장을 억제하여 자기특성을 악화시키기 때문에 첨가되지 않는 것이 바람직하나, 제강공정에서 불가피 하게 첨가되는 양을 고려하여 0.003% 이하로 첨가되는 것이 바람직 하며, 더욱 바람직하게는 0.001% 이하로 첨가한다.

Cu는 제강 공정 중 첨가되는 불순물 원소들과 반응하여 미세한 황화물, 탄화물 및 질화물을 형성하여 자성에 유해한 영향을 미치므로 0.015% 이하로 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 무방향성 전기강판에서 F_{111}+F_{112}≤50% 을 만족하도록 제어 된다. (여기서 F_{111}이란 {111}면이 압연면과 이루는 각도가 15°이하인 결정립의 부피분율을 말한다. 그리고 F_{112}이란 {112}면이 압연면과 이루는 각도가 15°이하인 결정립의 부피분율을 말한다.)

통상적으로 RD방향을 기준으로 할 때 자성에 가장 좋은 방위는 <100>방위이며 다음으로 <110> 마지막으로 <111>이 가장 나쁘다.

통상적으로 Si함량을 높이게 되면 Si에 의한 포화 자속값의 하락이 하기 식1과 같이 표시 될 수 있다.

Bs[T］= 2.1561-0.0413 X [Si%］-0.0198 X［Mn%］-0.0604 X [Al%］---- 식(1) (여기서 원소함량은 중량%이다.)

이와 더불어 {111}<112>방위가 매우 강하게 발달하여 포화자속밀도 하락한 값보다 자속밀도가 훨씬 나빠지게 된다. 무방향성 전기강판은 강판의 표면방향으로 <100>이 균일하게 배치되는 경우 이상적인 자성 값을 가지게 되는데 면방향으로 <112>방위가 강하게 발달하면 자성이 매우 나빠지게 된다. 또한 상변태가 없는 높은 Si함량을 포함한 무방향성 전기강판에서 {112}면이 압연면과 이루는 각도가 15° 이하인 결정립의 부피분율을 고려해보면 {111}방위보다 더욱 많이 존재한다. 이러한 방위 또한 압연면방향으로 자성에 나쁜 방위들이 많이 존재하게 되는 원인이 되므로 이러한 방위들의 분율을 낮출 필요가 있다.

따라서 본 발명에서는 성분계를 조절하고 최종 소둔 시 분위기 제어를 통하여, F_{111}+F_{112}≤50% 를 만족 하도록 할 수 있다. (여기서 F_{111}이란 {111}면이 압연면과 이루는 각도가 15°이하인 결정립의 부피분율을 말한다. 그리고F_{112}이란 {112}면이 압연면과 이루는 각도가 15°이하인 결정립의 부피분율을 말한다.)

또한, Sn, Sb를 0.1% 이상으로 첨가하고, 성분계 제어와 최종 소둔 시 분위기 제어를 통하여 (F_{100}+F_{110})/(F_{111}+F_{112})≥0.45 를 만족하도록 할 수 있다. (여기서 F_{100}이란 {100}면이 압연면과 이루는 각도가 15°이하인 결정립의 부피분율을 말한다. 그리고 F_{110}이란 {110}면이 압연면과 이루는 각도가 15°이하인 결정립의 부피분율을 말한다.)

종래의 전기강판에서는 Si을 약 3.2% 함유하고 C, S,가 30ppm이하로 함유한 무방향성 전기강판에서의 (F{100}+F{110})/(F{111}+F{112})은 0.329정도 인데, 본 발명에서는 Sn과 Sb함량을 0.1%이상함유함에 따라 이 값이 0.45이상으로 상승시킬 수 있으며 소둔조건에 따라 1 이상 까지 높아지는 것도 발견되었다. 이에 따라 자속밀도의 획기적 개선이 이루어 졌다.

또한, 본 발명에서는 성분계를 조절하고, 최종 소둔 시 분위기 제어를 통하여 B₅₀/B_s≥ 0.85 를 만족하도록 할 수 있다. (여기서 B₅₀은 5000A/m의 자기장을 부가하였을 때 유도되는 자속밀도의 크기(Tesla)를 말하며, B_S는 포화자속밀도 값이다.)

Si함량에 따라 자속밀도를 이 포화자속밀도 값으로 나누어 주어야 공정개선에 의한 자성에 유리한 집합조직 형성 정도를 평가할수 있다. 즉 실리콘함량이 낮은 상태에서 고자속밀도를 얻을수 있더라도 철손이 매우 좋지 않은 특성을 가지므로 철손도 낮고 자속밀도도 높은 우수한 자성을 가지는 집합조직 형성정도는 B₅₀/Bs 값으로 평가하여야 한다.

이하, 본 발명에 의한 무방향성 전기강판의 제조방법에 대하여 설명한다.

본 발명에 의한 무방향성 전기강판의 제조방법은, 중량 퍼센트(%)로, C: 0.005%이하(0%를 포함하지 않는다), Si: 2.2~4.5%, Mn: 0.1%이하(0%를 포함하지 않는다), S:0.001~0.005%, Al: 0.02~0.1%, Sn 및 Sb 중 적어도 하나가 0.1~0.3%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하는 슬라브를 제공하는 단계; 상기 슬라브를 1050~1200℃로 재가열한 후 압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 상기 열연강판을 압연하여 냉연강판을 제조하는 단계; 및 상기 냉연강판을 최종 소둔하는 단계를 포함한다.

슬라브를 재가열 하는 단계에서 재가열 온도가 1200℃ 를 초과할 경우 슬라브 내에 석출물이 재고용된후 미세하게 석출하는 문제점이 있으며, 재가열 온도가 1050℃ 미만일 경우 열간압연이 어렵다.

이와 같이 재가열된 슬라브를 열간압연 하여 열연강판을 제조한다.

그리고 제조된 열연강판은 900~1,150℃에서 열연판 소둔하고, 이러한 열연판 소둔 이후에는 750℃ 이하에서부터 공랭할 수 있다.

본 발명에서는 Sn, Sb의 함량이 높아 결정립 성장이 억제되어 있는 상태이므로 열연판 소둔 시 온도가 900℃ 미만일 경우 소강에 Sn, Sb가 과량 함유되어 결정립 성장이 적어지며, 1150℃ 초과일 경우 표면 결함 발생할 수 있으므로 이와 같이 열연판 소둔온도를 제어하는 것이 바람직하다.

이후 산세와, 냉간 압연을 하고, 최종소둔을 하여 무방향성 전기강판을 제조한다.

여기서 냉간압연은 1회의 강 냉간압연을 하는 것이 바람직하다.

상기 냉간압연이후 제조된 냉연강판은 두께 0.1~0.34mm 일 수 있다.

또한 최종 소둔시의 소둔온도는 바람직하게는 900~1150 ℃, 더욱 바람직하게는 950~1050 ℃ 이다.

본 발명의 일 실시예에서는 Sn, Sb의 함량이 높아 결정립 성장이 억제되어 있는 상태이므로 최종 소둔시 분위기는 900℃ 이상의 온도에서 최종 소둔 하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 950℃ 이상에서 실시한다.

또한, 비정상 결정립성장을 방지하기 위하여 1150℃이하 에서 최종 소둔 하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1050℃ 이하에서 실시한다.

그리고, 최종 소둔 시간은 65초~900초 인 것이 바람직한데, 65초 미만일 경우 본 발명에서는 Sn 또는 Sb의 함량이 높으므로 결정립계 편석으로 결정립 성장을 방해하여 결정립의 크기가 작아지고, 900초 초과일 경우 연속 소둔이 어려워질 수 있다. 또한 소둔시간이 짧아지면 경제성이 높아지므로 경제성을 높이는 관점에서 소둔 시간은 65초~330초 인 것이 바람직하다.

최종 소둔 시의 분위기의 산화도는 P_H2/P_H2O≤ 0.015 인 것이 바람직하다. (여기서 P_H2는 수소의 분압을, P_H2O는 수증기의 분압을 의미한다.)

또한 상기 최종 소둔 시 혼합가스 중의 수소는 51 vol% 이상인 것이 바람직하다.

최종소둔시 수소가 포함되기 때문에 표면의 Fe계 산화물들은 대부분 환원하게 되며, 일부 Al이 산화 혹은 질화된다. 산화도에 따라 내부 산화층이 생기거나 표면에 Al계 산화물은 표면에 형성된다. 또한 Al 질화물은 표면에 존재하여 철손을 열화시키고 밀착성을 열화 시킨다. 또한 본 발명에서는 Sn, Sb의 함량이 높으므로 Sn, Sb가 Al 산화층 아래의 계면에 편석하여 밀착성을 떨어뜨리는 문제가 발생 할 수 있다. 이를 방지하기 위해 본 발명에서는 Al함량을 낮추었고 또한 최종소둔에서의 분위기의 산화도를 P_H2/P_H2O≤ 0.015 으로 관리하고, 수소를 51% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 밀착성이나 표면을 우수하게 하기 위하여 산화도를 P_H2/P_H2O≤ 0.008으로 제어하는 것이 더욱 바람직하다.

또한 본 발명의 일 실시예에서는 소강에서 형성된 질화물의 너무 미세해지는 것을 방지하기 위해 Al을 0.02%이상 함유할 수 있다. 이러한 함량에서 추가적인 질화에 따른 문제는 많은 량이 함유되어 있는 Sn,Sb에 의해 방지할 수 있다.

산화도 P_H2/P_H20값이 0.015초과할 경우 표면산화층아래 과량의 Sn,Sb가 편석하여 밀착성이 나빠지게 된다.

이하, 실시예를 통해 본 발명에 따른 무방향성 전기강판의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. 단 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

[실시예1]

중량%로, C:0.003%, S:0.0012%, N: 0.0014%, Mn:0.07%, Al:0.035% 및, 표1과 같은 Si, Sn, Sb의 함유량을 변화시키고, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 슬라브를 준비하였다.

이러한 슬라브를1160℃로 재가열한 다음 2.3mm로 열간압연하여 열연강판을 제조하였다. 이와 같이 열간압연된 강판을 1050℃에서 80초 동안 열연판 소둔을 실시한 후 750℃까지 서냉 후 공랭하였다. 그 후 강판을 산세한 다음 0.30mm로 냉간압연을 실시하였으며, 수소 95% 질소 5%, 이슬점 -25℃인 분위기에서 (이때 산화도 PH2/PH20값은 0.00076이다.), 1025℃에서 180초 동안 최종 소둔을 실시하여 전기강판을 제조하였다.

이와 같이 제조한 전기강판에 대하여 자성을 측정하였으며, 강판의 자성측정은 60X60mm² 크기 단판 측정기를 이용하여 압연 방향과 압연 직각 방향으로 측정한 다음 이 를 평균값으로 나타내었다. 집합조직 파라미터는 단면 EBSD측정을 통하여 방위분율을 계산하였으며 그 결과를 아래 표1에 나타내었다.

Si 중량%	Sn 중량%	Sb 중량%	철손 W_15/50	자속밀도 B₅₀	B₅₀/Bs	F_{111}+F_{112} [%]	(F_{100}+F_{110})/ (F_{111}+F_{112})값	밀착성	비고
1.5	0.15	0	3.21	1.73	0.827	56	0.28	양호	비교예1
3.2	0	0	2.15	1.68	0.832	73.9	0.33	양호	비교예2
3.2	0.03	0	2.13	1.69	0.836	65.2	0.37	양호	비교예3
3.2	0.15	0	1.84	1.75	0.866	44.3	0.91	양호	발명예1
3.2	0.25	0	1.99	1.74	0.861	34.7	0.56	양호	발명예2
3.2	0.4	0	2.23	1.73	0.856	32.7	0.55	불량	비교예4
3.2	0	0.03	2.11	1.69	0.836	63.5	0.35	양호	비교예5
3.2	0	0.15	1.97	1.74	0.861	46.9	0.59	양호	발명예3
3.2	0	0.4	2.32	1.72	0.851	43.1	0.54	불량	비교예6
3.2	0.12	0.11	1.92	1.75	0.866	44	0.83	양호	발명예4
4.8	0.15	0	-	-	-	-	-	-	비교예6 (압연불가)

표1에서 철손 W_15/50은 50Hz 주파수에서 1.5 Tesla의 자속밀도가 유기되었을 때의 압연방향과 수직방향의 평균 철손이며 단위는 W/kg이다.

위 표1에서 나타나 있듯이 고체상변태가 없는 Si이 2.2%이상 함량에서 Sn과 Sb가 적정량 제어될 때 {111}과 {112}방위가 감소하고 자속밀도가 개선되는 것을 알 수 있다.

[실시예 2]

중량%로, C:0.004%, Si:3.3%, Al 0.03%, Sn 0.16% Sb 0% 및 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고 Mn, N, S, Cu,을 표2와 같이 제어된 슬라브를 제조한 다음, 이러한 슬라브를 1160℃로 재가열하고 계속해서 2.3mm로 열간압연하여 열간압연강판을 제조하였다.

이와 같이 제조된 열연강판을 1050℃에서 열연판 소둔을 실시한 후 750℃ 까지 서냉후 공랭하였다. 그 후 강판을 산세한 다음 계속해서 강판을 0.30mm로 냉간압연을 실시하였다.

냉간압연된 강판은 수소 95% 질소 5%, 이슬점 -25℃인 분위기에서 (이때 산화도 P_H2/P_H20값은 0.00076이다.), 1050℃에서 180초 동안 최종 소둔을 실시하여 전기강판을 제조하였다.

제조된 전기강판에 대하여 다음과 같이 자성을 측정하였다. 강판의 자성측정은 60X60mm² 크기 단판 측정기를 이용하여 압연 방향과 압연 직각 방향으로 측정하였으며, 그 평균값을 표2에 나타내었다. 집합조직 파라미터는 단면 EBSD측정을 통하여 방위분율을 계산하였으며 그 결과를 표2에 나타내었다.

Mn 중량%	N 중량%	S 중량%	Cu 중량%	철손 W_15/50	자속밀도 B₅₀	B₅₀/Bs	(F{111}+F{112}) [%]	(F{100}+F{110})/ (F{111}+F{112})값	비고
0.06	0.002	0.0008	0.008	1.82	1.74	0.863	41.2	0.76	발명예5
0.8	0.002	0.0018	0.007	2.05	1.71	0.854	62.4	0.53	비교예7
0.07	0.007	0.0009	0.009	2.45	1.73	0.858	49.6	0.57	비교예8
0.06	0.002	0.005	0.012	2.32	1.73	0.858	47.3	0.53	비교예9
0.07	0.001	0.001	0.025	2.55	1.72	0.853	52.5	0.51	비교예10

위 표2에서 나타나 있듯이 고체상변태가 없는 Mn, S, N, Cu함량이 본 발명 범위일 때 철손이 우수하나 본발명 범위밖에서 철손이 열위해 진다는 것을 알 수 있다.

[실시예 3]

중량%로, C:0.002%, Si:3.25%, Al: 0.032%, Sn: 0.14%, Sb: 0%, Mn: 0.07%, N: 0.001%, S: 0.0009%, Cu: 0.007% 및 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 슬라브를 제조한 다음, 이 슬라브를 1190℃로 재가열하고 계속해서 2.3mm로 열간압연하여 열연강판을 제조하였다.

이와 같이 열간압연된 강판을 1050℃에서 열연판 소둔을 실시한 후 750℃까지 서냉후 공랭하였다. 그 후 강판을 산세한 다음 이러한 강판을 0.30mm로 냉간압연을 실시하였으며, 냉간압연된 강판을 최종소둔하였다.

냉연강판의 최종소둔시 분위기는 산화도 PH2/PH20값과 수소비, 온도, 시간을 아래 표 3과 같이 시행하였다. 그 후 강판의 자성을 측정을 실시하였다. 강판의 자성측정은 60X60mm² 크기 단판 측정기를 이용하여 압연 방향과 압연 직각 방향으로 측정하여 그 평균값으로 표3에 나타내었다. 집합조직 파라미터는 단면 EBSD측정을 통하여 방위분율을 계산하였으며 이 데이터들을 표3에 나타내었다.

소둔온도[℃]	소둔시간 [초]	수소비 [%]	산화도 P_H2/P_H20값	철손 W15/50	자속밀도 B50	B50/Bs	(F{111}+F{112}) [%]	(F{100}+F{110})/ (F{111}+F{112})값	밀착성	비고
850	190	95	0.00076	2.34	1.69	0.837	65	0.33	양호	비교예11
950	190	95	0.00076	1.95	1.74	0.861	44.9	1.12	양호	발명예6
1050	190	95	0.00076	1.80	1.75	0.866	42.5	0.90	양호	발명예7
1100	190	95	0.00076	1.91	1.74	0.861	21.8	1.33	양호	발명예8
1180	190	95	0.00076	2.03	1.70	0.842	54.7	1.105	양호	비교예12 (bamboo구조)
1050	50	95	0.00076	2.42	1.70	0.842	62.2	0.44	양호	비교예13
1050	180	20	0.061	2.35	1.73	0.857	47.6	0.55	불량	비교예14

위 표3에서 나타나 있듯이 최종 소둔조건이 본 발명 범위 속할 때 철손과 자속밀도가 우수해지는 것을 알 수 있다.

한편 도1은 종래기술에 의한 무방향성 전기강판을 EBSD측정한 후 방위분포함수(ODF, orientation distribution function)를 나타낸 도면이다.(ψ₂=45°)

도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판을 EBSD측정한 후 방위분포함수(ODF, orientation distribution function)를 나타낸 도면이다. (ψ2=45°)

도 1 에서 알 수 있듯, 종래의 무방향성 전기강판은 Φ=54°근처의 등고선이 높게 나타나 있는 것을 알 수 있으며 이는 {111}집합조직이 많이 형성 되어 있는 것을 의미한다.

그러나 도2에서 알 수 있듯, 본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 Φ=54°근처의 등고선은 거의 나타나지 않으며, Φ=0°및 Φ=90°부근의 등고선이 높게 형성되므로 {100} 및 {110} 집합조직이 많이 형성 되었음을 알 수 있다.

이상 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 실시예들은 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(%)로, C: 0.005%이하(0%를 포함하지 않는다), Si: 2.2~4.5%, Mn: 0.1%이하(0%를 포함하지 않는다), S:0.001~0.005%, Al: 0.02~0.1%, Sn 및 Sb 중 적어도 하나가 0.1~0.3%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하며,
F_{111}+F_{112}≤50%
을 만족하는 무방향성 전기강판.
(여기서 F_{111}이란 {111}면이 압연면과 이루는 각도가 15°이하인 결정립의 부피분율을 말한다. F_{112}이란 {112}면이 압연면과 이루는 각도가 15°이하인 결정립의 부피분율을 말한다.)
제 1 항에 있어서,
상기 무방향성 전기강판은 (F_{100}+F_{110})/(F_{111}+F_{112})≥0.45
을 만족하는 무방향성 전기강판.
(여기서 F_{100}이란 {100}면이 압연면과 이루는 각도가 15°이하인 결정립의 부피분율을 말한다. F_{110}이란 {110}면이 압연면과 이루는 각도가 15°이하인 결정립의 부피분율을 말한다.)
제 2 항에 있어서,
상기 무방향성 전기강판은
B₅₀/B_s≥ 0.85 를 만족하는 무방향성 전기강판.
(여기서 B₅₀은 5000A/m의 자기장을 부가하였을 때 유도되는 자속밀도의 크기(Tesla)를 말하며, B_S는 포화자속밀도 값이다.)
제 3 항에 있어서,
상기 무방향성 전기강판은
Cu: 0.015% 이하(0%를 포함하지 않는다), S: 0.003%이하(0%를 포함하지 않는다) 그리고 N: 0.005% 이하(0%를 포함하지 않는다)를 더욱 포함하는 무방향성 전기강판.
제 4 항에 있어서,
상기 무방향성 전기강판은 50 Hz주파수에서 1.5 Tesla의 자속밀도가 유기되었을 때의 압연방향과 압연방향 수직방향의 평균 손실이 2.00W/kg이하를 만족하는 무방향성 전기강판.
제 4 항에 있어서,
상기 전기강판의 미세조직 내에 결정립의 크기는 30~150㎛ 인 무방향성 전기강판.
제 6 항에 있어서,
상기 전기강판의 두께는 0.10~0.34 mm인 무방향성 전기강판.
중량 퍼센트(%)로, C: 0.005%이하(0%를 포함하지 않는다), Si: 2.2~4.5%, Mn: 0.1%이하(0%를 포함하지 않는다), S:0.001~0.005%, Al: 0.02~0.1%, Sn 및 Sb 중 적어도 하나가 0.1~0.3%, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하는 슬라브를 제공하는 단계;
상기 슬라브를 1050~1200℃로 재가열한 후 압연하여 열연강판을 제조하는 단계;
상기 열연강판을 압연하여 냉연강판을 제조하는 단계; 및
상기 냉연강판을 최종 소둔하는 단계를 포함하며,
상기 최종 소둔의 분위기는 P_H2/P_H2O≤ 0.015 인 무방향성 전기강판의 제조방법.
(여기서 P_H2는 수소의 분압을, P_H2O는 수증기의 분압을 의미한다.)
제 8 항에 있어서,
최종 소둔시 수소는 51 vol% 이상인 상태에서 최종 소둔을 하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
제 9 항에 있어서,
상기 최종 소둔시 온도는 900~1150 ℃ 인 무방향성 전기강판의 제조방법.
제 10 항에 있어서, 상기 최종 소둔 시간은 65초~900초 인 무방향성 전기강판의 제조방법.
제 10 항에 있어서,
상기 열연강판을 900~1,150℃에서 열연판 소둔하는 단계;
상기 열연판 소둔 이후 750℃ 이하에서 공랭하는 단계;
를 더 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
제 12항에 있어서,
상기 무방향성 전기강판은
Cu: 0.015% 이하(0%를 포함하지 않는다), S: 0.003%이하(0%를 포함하지 않는다) 그리고 N: 0.005% 이하(0%를 포함하지 않는다)를 더욱 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 최종 소둔이 완료된 전기강판은 F{111}+F{112}≤50% 을 만족하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
(여기서 F_{111}이란 {111}면이 압연면과 이루는 각도가 15°이하인 결정립의 부피분율을 말한다. F_{112}이란 {112}면이 압연면과 이루는 각도가 15°이하인 결정립의 부피분율을 말한다.)
제 14 항에 있어서,
상기 최종 소둔이 완료된 전기강판은 (F_{100}+F_{110})/(F_{111}+F_{112})≥0.45 을 만족하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
(여기서 F_{100}이란 {100}면이 압연면과 이루는 각도가 15°이하인 결정립의 부피분율을 말한다. F_{110}이란 {110}면이 압연면과 이루는 각도가 15°이하인 결정립의 부피분율을 말한다.)
제 15 항에 있어서,
상기 최종 소둔이 완료된 전기강판은 B₅₀/B_s ≥ 0.85 를 만족하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
(여기서 B₅₀은 5000A/m의 자기장을 부가하였을 때 유도되는 자속밀도의 크기(Tesla)를 말하며, B_S는 포화자속밀도 값이다.)
제 16 항에 있어서,
상기 최종 소둔이 완료된 전기강판은 50 Hz주파수에서 1.5 Tesla의 자속밀도가 유기되었을 때의 압연방향과 압연방향 수직방향의 평균 손실이 2.00W/kg이하를 만족하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
제 17 항에 있어서,
상기 최종 소둔이 완료된 전기강판의 미세조직 내에 결정립의 크기는 30~150㎛ 인 무방향성 전기강판의 제조방법.