KR20160078081A

KR20160078081A - 무방향성 전기강판 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR20160078081A
Application number: KR1020140188767A
Authority: KR
Inventors: 이헌주; 김용수; 신수용
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2014-12-24
Filing date: 2014-12-24
Publication date: 2016-07-04
Also published as: KR101653142B1

Abstract

무방향성 전기강판의 제조방법이 개시된다. 본 발명에 의한 무방향성 전기강판의 제조방법은 중량%로 Si: 2.5~4.0%, Al: 0.3~1.5%, Mn: 0.1~1.0%를 함유하고, C: 0.004%이하 (0% 제외), P: 0.1% 이하(0% 제외), Sb, Sn 또는 두 원소를 합한 총 함량이 0.01~0.25 %, Mo: 0.2% 이하, S: 0.010% 이하(0% 제외), N: 0.010% 이하 (0% 제외), Ti: 0.004%이하 (0% 제외), Nb: 0.004%이하(0% 제외)를 포함하며, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물로 구성되고, X= ([P] + [Sn] + [Sb] + [Mo]) 및 Y=([C] + [S] + [N] + [Ti] + [Nb])라고 할 때 X: 0.02~0.52% 및 Y: (0.04X+0.0192)% 이하를 만족하는 슬라브를 제공하는 단계; 상기 슬라브를 재가열하고 열간압연하여 열연판을 제공하는 단계; 상기 열연판을 산세한 후 냉간압연하여 냉연판을 제공하는 단계; 및 상기 냉연판을 최종 소둔하는 단계를 포함한다.

Description

무방향성 전기강판 및 그의 제조방법{NON-ORINENTED ELECTRICAL STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 모터와 같은 회전기기의 철심재료로 사용되는 전기강판에 관한 것으로, 예컨대 친환경자동차용 구동모터에 사용될 수 있는 고주파 철손이 낮고 자속밀도가 높은 무방향성 전기강판의 제조에 관한 것이다.

무방향성 전기강판은 전기에너지를 기계적에너지로 변환시키는 기기에 주로 사용되는데, 그 과정에서 높은 효율을 발휘하기 위해 우수한 자기적 특성을 요구한다. 자기적 특성으로는 철손과 자속밀도가 있는데, 철손이 낮으면 에너지 변환과정에서 손실되는 에너지를 줄일 수 있고, 자속밀도가 높으면 동일한 전기에너지로 더 큰 동력을 생산할 수 있으므로, 무방향성 전기강판의 철손이 낮고 자속밀도가 높으면 모터의 에너지 효율을 증가시킬 수 있다.

특히 최근에 주목받고 있는 친환경자동차의 구동모터는 저속회전시에는 큰 토크를 내면서 고속회전시에는 에너지 손실을 최소화해야 하므로, 자속밀도가 높으면서 동시에 고주파 철손이 낮은 최고급 무방향성 전기강판에 대한 지속적인 개발이 요구되고 있다. 이 때 말하는 고주파는 400Hz 정도를 의미하지만, 모터가 소형화될수록 회전수가 늘어나므로 더 높은 주파수에서의 특성이 중요하게 취급되며, 이러한 고주파 철손을 저감시키기 위해서는 재료의 고유저항을 증가시키는 것이 중요하다.

무방향성 전기강판의 자기적 특성을 증가시키기 위해 통상적으로 사용되는 방법은 Si를 합금원소로 첨가하는 것이다. Si의 첨가를 통해 강의 고유저항이 증가하면 고주파 철손이 낮아지는 장점이 있으나, 자속밀도가 열위해지고 가공성이 저하되어 3.5%이상 첨가하면 냉간압연이 곤란해진다. 더욱이 고주파 용도로 사용되는 전기강판은 두께를 얇게 만들수록 철손 저감 효과를 증대시킬 수 있는데, Si 첨가에 의한 가공성 저하는 박물 압연에 많은 문제를 유발하게 된다.

Si 첨가에 따른 가공성 저하를 극복하기 위해 다른 비저항 증가 원소인 Al, Mn 등을 투입하기도 한다. 이들 원소의 첨가를 통해 철손은 감소시킬 수 있으나, 전체 합금량의 증가로 인해 자속밀도가 열화되고, 재료의 경도 증가와 가공성 열화로 인해 냉간압연이 곤란해지는 단점이 있다. 뿐만 아니라 Al과 Mn은 강판 내에 불가피하게 존재하는 불순물과 결합하여 질화물이나 황화물 등을 미세하게 석출시켜서 오히려 철손을 악화시키기도 한다.

이러한 이유로 무방향성 전기강판의 제강 단계에서 불순물을 극저로 관리하여, 자벽이동을 방해하는 미세석출물 생성을 억제함으로써 철손을 낮추는 방법을 사용하고 있다. 그러나 강의 고청정화를 통한 철손 개선 방법은 자속밀도 향상의 효과는 크지 않으며, 이는 오히려 제강 작업성 저하 및 비용 증가의 요인이 될 수도 있으므로 항상 바람직한 것은 아니다.

무방향성 전기강판의 자성을 향상시키기 위해서 제품 두께를 얇게 제조하거나, 자성을 향상시킬 수 있는 특수원소를 첨가하거나, 결정립 크기 및 집합조직을 최적화하는 다양한 방법들이 제안되어 왔다. 일본특허 2005-239600은 REM을 첨가하여 무방향성 전기강판의 자성을 향상시키는 방법을 제안하였으며, 일본특허 2004-197217는 열연판 소둔 후 결정립 크기를 400mm 이상으로 만들어 냉간압연 및 재결정 소둔하는 방법을 제안하였다. 일본특허 1995-116513에서는 두께 50mm 이하의 주편을 이용하여, 주상정 조직에서 기인한 {001}//ND 방위를 잔류시켜 자성을 향상시키는 방법을 제안하였다.

그러나 상기 특허들은 실제 생산공정에 적용하면 비용이 급격히 증가하거나, 기존 설비를 활용한 생산이 불가능하거나, 생산성이 지나치게 저하되는 문제점 등이 존재하여 현재 생산공정에서 사용하지 못하는 실정이다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실제 제강공정의 작업성을 높이고 비용을 증가시키지 않으면서도 친환경자동차용 구동모터에 사용될 수 있는 고주파 철손이 낮고 자속밀도가 높은 무방향성 전기강판 및 그 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 전기강판의 비저항을 충분히 증가시키면서 압연이 가능한 Si, Al 및 Mn의 범위를 한정하고, P, Sn, Sb, Mo, C, S, N, Ti 및 Nb 첨가량의 적정 범위 및 그 비율을 제시함으로써 고주파 자성이 우수한 무방향성 전기강판 및 그 제조방법을 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르면, 중량%로 Si: 2.5~4.0%, Al: 0.3~1.5%, Mn: 0.1~1.0%를 함유하고, C: 0.004%이하 (0% 제외), P: 0.1% 이하(0% 제외), Sb, Sn 또는 두 원소를 합한 총 함량이 0.01~0.25 %, Mo: 0.2% 이하, S: 0.010% 이하(0% 제외), N: 0.010% 이하 (0% 제외), Ti: 0.004%이하 (0% 제외), Nb: 0.004%이하(0% 제외)를 포함하며, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물로 구성되고, X= ([P] + [Sn] + [Sb] + [Mo]) 및 Y=([C] + [S] + [N] + [Ti] + [Nb])라고 할 때 X: 0.02~0.52% 및 Y: (0.04X+0.0192)% 이하를 만족하는 무방향성 전기강판을 제공한다.

단, 상기 [P], [Sn], [Sb], [Mo], [C], [S], [N], [Ti], 및 [Nb]는 각각 P, Sn, Sb, Mo, C, S, N, Ti, 및 Nb 의 중량%를 의미한다.

상기 무방향성 전기강판은 D(001)>D(111)을 만족할 수 있다.

단, 상기 D(001), D(111)은 허용오차 15°범위 내에서 각각 {001}//ND, {111}//ND 방위를 갖는 결정립들의 평균 직경을 의미한다.

상기 무방향성 전기강판의 두께가 0.15 내지 0.35mm일 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 중량%로 Si: 2.5~4.0%, Al: 0.3~1.5%, Mn: 0.1~1.0%를 함유하고, C: 0.004%이하 (0% 제외), P: 0.1% 이하(0% 제외), Sb, Sn 또는 두 원소를 합한 총 함량이 0.01~0.25 %, Mo: 0.2% 이하, S: 0.010% 이하(0% 제외), N: 0.010% 이하 (0% 제외), Ti: 0.004%이하 (0% 제외), Nb: 0.004%이하(0% 제외)를 포함하며, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물로 구성되고, X= ([P] + [Sn] + [Sb] + [Mo]) 및 Y=([C] + [S] + [N] + [Ti] + [Nb])라고 할 때 X: 0.02~0.52% 및 Y: (0.04X+0.0192)% 이하를 만족하는 슬라브를 제공하는 단계; 상기 슬라브를 재가열하고 열간압연하여 열연판을 제공하는 단계; 상기 열연판을 산세한 후 냉간압연하여 냉연판을 제공하는 단계; 및 상기 냉연판을 최종 소둔하는 단계를 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법을 제공한다.

상기 열연판의 소둔 후 제공된 열연소둔판의 평균 결정립 직경은 150μm 이상일 수 있다.

상기 열연소둔판을 1회 또는 2회 이상 냉간압연 및 중간소둔하는 과정을 거칠 수 있다.

상기 최종소둔은 850℃ 이하의 온도에서 시행할 수 있다.

상기 열연판을 산세하기 이전에 850~1150℃ 범위에서 상기 열연판을 소둔하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 제조방법에 따라 제조된 무방향성 전기강판은 D(001)>D(111)을 만족할 수 있다.

상기 제조방법에 따라 제조된 무방향성 전기강판은 두께가 0.15 내지 0.35mm일 수 있다.

상기 슬라브의 재가열 단계는 1200℃ 이하의 온도에서 시행될 수 있다.

상기 열간압연 단계의 마무리 온도는 800℃ 이상일 수 있다.

본 발명은 Si, Al 및 Mn의 함유량의 최적 범위를 제시하여 강의 비저항을 증가시키고, P, Sn, Sb, Mo, C, S, N, Ti 및 Nb의 함유량 및 열연판 소둔 후 평균 결정립 직경과 최종 소둔 온도 범위를 제한하여 {001}//ND 방위를 갖는 결정립의 평균 직경이 {111}//ND 방위를 갖는 결정립의 평균 직경보다 크도록 제조하여, 고주파 철손과 자속밀도가 우수한 무방향성 전기강판을 제공할 수 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 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.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 무방향성 전기강판 및 이의 제조방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명자는 강에 함유되는 여러 성분원소의 함량과 열연판 소둔 후 결정립 크기 및 최종 소둔온도에 따른 자속밀도와 철손의 변화를 조사한 결과, Si, Al 및 Mn이 충분히 함유되어 재료의 고유저항을 충분히 확보되면서 P, Sn, Sb, Mo, C, S, N, Ti 및 Nb가 적정 함량 및 비율로 첨가되었을 때, 자속밀도와 고주파 철손 (W10/800) 이 현저하게 개선된다는 점에 주목하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 제조방법은 중량 %로, Si: 2.5~4.0%, Al: 0.3~1.5%, Mn: 0.1~1.0%를 함유하고, C: 0.004%이하 (0% 제외), P: 0.1% 이하(0% 제외), Sb, Sn 또는 두 원소를 합한 총 함량이 0.01~0.25 %, Mo: 0.2% 이하, S: 0.010% 이하(0% 제외), N: 0.010% 이하 (0% 제외), Ti: 0.004%이하 (0% 제외), Nb: 0.004%이하(0% 제외)를 포함하며, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물로 구성되고, X= ([P] + [Sn] + [Sb] + [Mo]) 및 Y=([C] + [S] + [N] + [Ti] + [Nb])라고 할 때 X: 0.02~0.52% 및 Y: (0.04X+0.0192)% 이하를 만족한다.

상기의 함량을 만족하는 무방향성 전기강판은 D(001)>D(111)을 만족할 수 있다. 여기서, 상기 D(001), D(111)은 허용오차 15°범위 내에서 각각 {001}//ND, {111}//ND 방위를 갖는 결정립들의 평균 직경을 의미한다.

상기 무방향성 전기강판의 두께는 0.15 내지 0.35mm일 수 있다.

이하, 본 발명을 구성하는 성분 원소의 범위와 그 성분 원소 간의 첨가 비율을 한정한 이유에 대하여 설명한다.

[Si: 2.5~4.0중량%]

Si는 재료의 비저항을 높여 철손을 낮추어주는 역할을 하며, 2.5%미만으로 첨가될 경우, 고주파 철손 개선 효과가 부족하며, 4%를 초과하여 첨가될 경우 재료의 취성이 증가하여 냉간압연 생산성 및 타발성이 열위해지므로 바람직하지 않다.

[Al: 0.3~1.5중량%]

Al은 재료의 비저항을 높여 철손을 낮추지만 강내 질화물을 형성한다. Al이 0.3%미만으로 첨가되면 고주파 철손 저감 효과가 거의 없고 질화물이 미세하게 형성되어 자성을 열화시키며, 1.5%를 초과하여 첨가되면 포화자속밀도를 감소시키며 제강과 연속주조 등의 많은 공정에 문제를 발생시켜 생산성을 크게 저하시킨다.

[Mn: 0.1~1.0중량%]

Mn은 재료의 비저항을 높여 철손을 개선하지만 강내 황화물을 형성한다. 적정량의 Mn 첨가는 비저항을 증가시켜 고주파 철손을 낮추고, 자성에 불리한 {111} 집합조직 발달을 억제시키는 효과가 있다. 그러나 Mn이 1.0%를 초과하도록 첨가되면 포화자속밀도가 감소하고 MnS등이 석출하여 철손을 악화시키므로 Mn의 첨가량은 1.0% 이하로 제한함이 바람직하다.

[P, Sn, Sb, Mo: 합계 0.02~0.52중량%]

P, Sn, Sb, Mo는 각각 P: 0.1% 이하(0% 제외), Sb, Sn 또는 두 원소를 합한 총 함량이 0.01~0.25 %, Mo: 0.2% 이하로 첨가 또는 포함되며, 이들 원소들은 강판의 표면 및 결정립계에 편석하여 소둔시 표면산화를 억제하고, 결정립계를 통한 원소의 확산을 방해하며, 자성에 불리한 {111}//ND 방위의 재결정을 방해하여 자성을 향상시키는 역할을 한다. 이들 원소의 함유량이 합계로 0.02% 이하로 첨가되면 그 효과가 없으며 0.52% 이상 첨가되면 결정립계 편석량 증가로 인해 결정립 성장 억제로 인하여 철손이 악화되고, 강의 인성이 저하되어 생산성이 저하되므로 바람직하지 않다. P, Sn, Sb, Mo의 함유량 합계를 0.02~0.052중량%로 제한하는 이유는 이 범위에서 이들 원소에 의한 석출물 형성 원소의 확산을 방해하여 석출물 생성을 억제하고, 재결정 소둔 시 결정립계에서 생성되는 {111} 집합조직 발달이 억제되어 고주파 철손과 자속밀도가 동시에 좋아질 수 있기 때문이다.

[C, S, N, Ti, Nb : 합계 (0.04X+0.0192)% 이하]

C: 0.004%이하 (0% 제외), S: 0.010% 이하(0% 제외), N: 0.010% 이하 (0% 제외), Ti: 0.004%이하 (0% 제외), Nb: 0.004%이하(0% 제외)를 포함한다.

여기서 C는 탄화물을 형성하여 자성을 악화시키고 최종 제품으로 사용될 때 자기시효를 일으켜 자성을 열화시키게 된다. S는 MnS, CuS등의 황화물을 형성하여 철손을 악화시키는 원소이며, N은 Al, Ti 등과 결합하여 철손을 악화시키는 질화물을 형성하는 원소이다. Ti, Nb는 탄화물 또는 질화물을 형성하고 자성에 불리한 {111}//ND 집합조직을 발달시킨다. 따라서 C, S, N, Ti, Nb는 낮게 관리할수록 자성에 유리하지만, 제강 기술의 한계 및 생산성 저하로 인해 불가피하게 수십ppm 범위로 함유하게 된다. 본 발명에서는 C, S, N, Ti, Nb가 확산을 통해 자성을 악화시키는 개재물을 형성함에 있어서, P, Sn, Sb, Mo를 첨가하면 결정립계를 통한 상기 원소들의 확산을 방해하여 탄화물, 질화물, 황화물 등을 생성을 억제할 수 있는 한계범위를 도출하였고, 이를 (0.04X+0.0192)%로 설정하였다. 본 발명의 범위를 초과하여 C, S, N, Ti, Nb를 함유하게 되면, 형성되는 개재물의 개수 및 밀도가 급격히 증가하여 자성을 악화시키게 된다.

[불순물 원소]

상기의 원소 외에도 Zr, Mg, Cu, B 등의 불가피하게 혼입되는 불순물이 포함될 수 있다. 이들 원소는 미량이지만 강내 개재물 형성 등을 통한 자성 악화를 야기할 수 있으므로 25ppm 미만, 보다 바람직하게는 10ppm 미만으로 관리하는 것이 좋다.

이하에서는 본 발명에 따른 무방향성 전기강판의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 제조방법은 하기 단계를 포함한다.

중량%로 Si: 2.5~4.0%, Al: 0.3~1.5%, Mn: 0.1~1.0%를 함유하고, C: 0.004%이하 (0% 제외), P: 0.1% 이하(0% 제외), Sb, Sn 또는 두 원소를 합한 총 함량이 0.01~0.25 %, Mo: 0.2% 이하, S: 0.010% 이하(0% 제외), N: 0.010% 이하 (0% 제외), Ti: 0.004%이하 (0% 제외), Nb: 0.004%이하(0% 제외)를 포함하며, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물로 구성되고, X= ([P] + [Sn] + [Sb] + [Mo]) 및 Y=([C] + [S] + [N] + [Ti] + [Nb])라고 할 때 X: 0.02~0.52% 및 Y: (0.04X+0.0192)% 이하를 만족하는 슬라브를 제공하는 단계;

상기 슬라브를 재가열하고 열간압연하여 열연판을 제공하는 단계;

상기 열연판을 산세한 후 냉간압연하여 냉연판을 제공하는 단계; 및

상기 냉연판을 최종 소둔하는 단계:를 포함하여 무방향성 전기강판을 제조한다.

단, 여기서 [P], [Sn], [Sb], [Mo], [C], [S], [N], [Ti], 및 [Nb]는 각각 P, Sn, Sb, Mo, C, S, N, Ti, 및 Nb 의 중량%를 의미한다.

상기 열연판의 소둔 후 제공된 열연소둔판의 평균 결정립 직경은 150μm 이상일 수 있고, 상기 열연소둔판을 1회 또는 2회 이상 냉간압연 및 중간 소둔하는 과정을 거칠 수 있다. 또한, 상기 최종소둔은 850℃ 이하의 온도에서 시행할 수 있다.

본 발명에 따라, 열연판 소둔 후 평균 결정립 직경이 150μm 이상이 되도록 제조하여 냉간압연 후 최종 재결정 소둔을 850℃ 이하로 시행하는 경우, {001}//ND 방위를 갖는 결정립의 직경이 {111}//ND 방위를 갖는 결정립의 직경보다 큰 값을 갖게 되며, 이 때 자속밀도와 고주파 철손 (W10/800) 이 현저하게 개선될 수 있다.

본 발명에 따른 제조방법에서, 상기 열연판을 산세하기 이전에 850~1150℃ 범위에서 열연판을 소둔하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 제조방법에 따라 제조된 무방향성 전기강판은 D(001)>D(111)을 만족하여 고주파 자성이 우수하다. 상술한 바와 같이, 상기 D(001), D(111)은 허용오차 15°범위 내에서 각각 {001}//ND, {111}//ND 방위를 갖는 결정립들의 평균 직경을 의미한다.

본 발명에 따른 제조방법에 따라 제조된 무방향성 전기강판은 두께가 0.15 내지 0.35mm일 수 있다.

본 발명에 따른 무방향성 전기강판의 제조방법의 제강단계에서는 불순물을 최소화 하기 위해 합금원소의 순도가 높은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이렇게 하여 제어된 용강을 연속주조 공정에서 응고시켜 슬라브를 제조한다. 슬라브를 가열로에 장입하여 1100℃ 이상 1,200℃ 이하의 온도에서 재가열 한다. 1200℃ 이상에서 재가열시 석출물이 재용해되어 열간압연 이후 미세하게 석출될 수 있으므로, 1200℃이하에서 재가열함이 바람직하다.

슬라브가 재가열되면, 이어서 열간압연을 시행한다. 열간압연시 열간마무리압연은 800℃ 이상의 온도에서 실시하는 것이 좋으며, 두께는 2.0~2.3mm, 보다 바람직하게는 2.0mm 이하로 제조하는 것이 좋다.

열간압연 된 열연판은 850~1150℃의 온도에서 열연판 소둔할 경우, 열연판 소둔 온도가 850℃ 미만이면 조직이 성장하지 않거나 미세하게 성장하여 자속밀도의 상승 효과가 적으며, 소둔온도가 1,150℃를 초과하면 자기특성이 오히려 열화되고, 판형상의 변형으로 인해 압연작업성이 나빠질 수 있으므로, 그 온도범위는 850~1,150℃로 제한한다. 보다 바람직한 열연판의 소둔온도는 950~1,150℃이다.

열연판 소둔은 필요에 따라 자성에 유리한 방위를 증가시키기 위하여 수행되는 것이며, 열연판 소둔 후 평균 결정립 직경은 150 ㎛ 이상이 되도록 한다. 결정립 직경이 크면 강내 결정립계의 분율이 감소하여 본 발명에서 첨가하는 P, Sn, Sb, Mo의 충분한 양이 결정립계로 편석될 수 있으므로, 입계 확산을 통한 개재물 형성을 억제하는 효과가 충분히 나타날 수 있다.

상기와 같이 열연판 소둔 후, 열연판을 산세하고 소정의 판 두께가 되도록 냉간압연한다. 냉간압연은 소재의 압연성 향상을 위해 재결정 온도 이하로 가열 후 압연하는 온간압연의 형태로 시행할 수 있으며, 최종 목표 두께로 제조되기 전에 중간소둔을 포함하는 2회 압연 또는 그 이상의 횟수로 중간소둔을 포함하여 압연할 수 있다. 2회 이상의 압연을 시행한다면 최종 압하율은 60~70%로 적용하는 것이 바람직하며, 최종 두께는 0.10~0.35mm가 되도록 한다.

최종 냉간압연된 냉연판은 최종 재결정 소둔을 실시한다. 최종 재결정 소둔은 소둔시간에 따라 달리 적용될 수 있으나 850℃ 이하의 온도에서 시행하여, {001}//ND 방위를 갖는 결정립이 재결정되어 성장하는 {111}//ND 결정립에 잠식당하지 않고 성장할 수 있도록 한다. 최종 재결정 소둔 온도가 850℃를 초과하게 되면 {111}//ND 재결정립의 급격한 성장이 발생하여 자속밀도와 고주파 철손이 열위해지게 된다.

상기 재결정 소둔판은 절연 코팅 처리를 하여 출하된다. 절연 코팅은 유기질, 무기질 또는 유무기 복합 코팅 처리를 할 수 있으며, 기타 절연이 가능한 코팅제를 사용할 수 있다. 고객사는 본 강판을 그대로 사용할 수 있으며, 필요에 따라 응력제거소둔을 시행 후 사용할 수 있다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 통하여 제공되는 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명이 속하는 분야의 통상 지식을 가진 자가 본 발명을 충분히 이해하여 완전히 개시할 수 있도록 도움을 주기 위한 것이며, 이하의 실시예와 상이한 형태로도 충분히 본 발명이 구현될 수 있다.

( 실시예 1)

실험실에서 진공용해하여 [표 1]과 같은 성분으로 강괴를 제조하였다. 이를 1100℃로 재가열하고 870℃에서 열간 마무리 압연하여 판두께 2.0mm의 열연판을 제조하였다. 열간압연된 열연판은 1050℃에서 열연판 소둔하여 평균 결정립 직경을 180~210 ㎛로 만든 후, 산세 및 1차 냉간압연하여 두께를 0.5mm로 만들고 1000℃에서 45초간 1차 재결정 소둔하였다. 이를 다시 2차 냉간압연하여 두께를 0.15mm로 만들고 750℃에서 110초간 최종 재결정 소둔을 시행하였다.

각 강종에 대한 P, Sn, Sb, Mo 첨가량 합계 (X), C, S, N, Ti 및 Nb의 첨가량 합계(Y), 0.04X+0.0192, D(001), D(111), 자속밀도 (B50), 고주파 철손 (W10/800)을 [표 2]에 나타내었다. 자기적 특성은 각각의 강종에 대해 5장 이상의 시편을 Single sheet tester로 압연방향과 수직방향의 특성을 측정하고, 두 방향의 측정값을 평균하여 계산하였다. D(001)과 D(111)은 EBSD를 이용하여 step size 0.5 ㎛의 조건으로 각 시편의 절단면을 측정하고, TSL OIM 프로그램을 사용하여 오차범위 15°이내의 {001}//ND 및 {111}//ND 방위를 갖는 결정립들의 평균 직경을 계산하였다.

표 1 및 2를 참고하면, X값과 Y값의 범위가 본 발명의 범위에 속하는 A1~A4, B1~B4는 D(001)이 D(111)보다 큰 값을 가졌으며, 자속밀도가 높고 철손이 낮은 우수한 특성을 나타내었다. 반면 본 발명의 범위에 비해 A5, B6은 X값이 0.52를 초과하였고, A6은 X값이 0.02에 미달하였으며, A7, B5, B7은 Y값이 0.04X+0.0192를 초과하였다. 따라서 상기 시편들은 D(001)이 D(111)보다 작은 값을 가졌으며, 자속밀도와 철손이 개발재보다 열위한 값을 나타내었다.

( 실시예 2)

실험실에서 진공 용해하여 [표 3]과 같은 성분의 강괴를 제조하였다. 이를 1130℃로 재가열하고 870℃에서 열간 마무리 압연하여 판두께 1.8mm의 열연판을 제조하였다. 열간압연된 열연판은 소둔하여 (열연판 소둔 온도: 790~1130 ℃) 결정립 크기를 다양하게 제조한 후, 산세하고 냉간압연하여 두께를 0.25mm로 만들고 770~960℃의 온도에서 재결정 소둔을 시행하였다.

각 강종의 성분 함유량은 모두 본 발명의 범위에 포함되어있으며, 열연판 소둔 후 결정립경, 최종소둔온도, D(001), D(111), 자속밀도 (B50), 고주파 철손 (W10/800)을 [표 4]에 나타내었다.

표 4에서, 각 시편들의 열연판 소둔 온도는 아래와 같으며, 시간은 110초로 하였다.

790℃: C3, E3

870℃: C1, D1, D3, F2, F3

950℃: C2, D2, E2

1130℃: E1, F1

표 3 및 4를 참고하면, C1, C2, D1, D2, E1, E2, F1, F2는 모두 열연판 소둔 후 결정립경과 최종소둔온도가 본 발명의 범위에 속하므로, D(001)이 D(111)보다 큰 값을 가지며 우수한 자속밀도와 철손을 나타내었다. 반면 C3과 E3은 열연판 소둔 후 결정립 크기가 150 μm에 미달하고, D3과 F3은 최종소둔온도가 850℃를 초과하여 본 발명의 범위를 벗어났기 때문에, D(111)이 D(001)보다 큰 값을 가져서 자속밀도와 철손이 열위한 특성을 나타내었다.

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.

Claims

중량%로 Si: 2.5~4.0%, Al: 0.3~1.5%, Mn: 0.1~1.0%를 함유하고, C: 0.004%이하 (0% 제외), P: 0.1% 이하(0% 제외), Sb, Sn 또는 두 원소를 합한 총 함량이 0.01~0.25 %, Mo: 0.2% 이하, S: 0.010% 이하(0% 제외), N: 0.010% 이하 (0% 제외), Ti: 0.004%이하 (0% 제외), Nb: 0.004%이하(0% 제외)를 포함하며, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물로 구성되고, X= ([P] + [Sn] + [Sb] + [Mo]) 및 Y=([C] + [S] + [N] + [Ti] + [Nb])라고 할 때 X: 0.02~0.52% 및 Y: (0.04X+0.0192)% 이하를 만족하는 무방향성 전기강판.
단, 상기 [P], [Sn], [Sb], [Mo], [C], [S], [N], [Ti], 및 [Nb]는 각각 P, Sn, Sb, Mo, C, S, N, Ti, 및 Nb 의 중량%를 의미한다.
제1항에 있어서,
D(001)>D(111)을 만족하는 무방향성 전기강판.
단, 상기 D(001), D(111)은 허용오차 15°범위 내에서 각각 {001}//ND, {111}//ND 방위를 갖는 결정립들의 평균 직경을 의미한다.
제2항에 있어서,
두께가 0.15 내지 0.35mm인 무방향성 전기강판.
중량%로 Si: 2.5~4.0%, Al: 0.3~1.5%, Mn: 0.1~1.0%를 함유하고, C: 0.004%이하 (0% 제외), P: 0.1% 이하(0% 제외), Sb, Sn 또는 두 원소를 합한 총 함량이 0.01~0.25 %, Mo: 0.2% 이하, S: 0.010% 이하(0% 제외), N: 0.010% 이하 (0% 제외), Ti: 0.004%이하 (0% 제외), Nb: 0.004%이하(0% 제외)를 포함하며, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물로 구성되고, X= ([P] + [Sn] + [Sb] + [Mo]) 및 Y=([C] + [S] + [N] + [Ti] + [Nb])라고 할 때 X: 0.02~0.52% 및 Y: (0.04X+0.0192)% 이하를 만족하는 슬라브를 제공하는 단계;
상기 슬라브를 재가열하고 열간압연하여 열연판을 제공하는 단계;
상기 열연판을 산세한 후 냉간압연하여 냉연판을 제공하는 단계; 및
상기 냉연판을 최종 소둔하는 단계를 포함하는
무방향성 전기강판의 제조방법.
단, 상기 [P], [Sn], [Sb], [Mo], [C], [S], [N], [Ti], 및 [Nb]는 각각 P, Sn, Sb, Mo, C, S, N, Ti, 및 Nb 의 중량%를 의미한다.
제4항에 있어서,
상기 열연판의 소둔 후 제공된 열연소둔판의 평균 결정립 직경은 150μm 이상인 무방향성 전기강판의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 열연소둔판을 1회 또는 2회 이상 냉간압연 및 중간소둔하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 최종소둔은 850℃ 이하의 온도에서 시행하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 열연판을 산세하기 이전에 850~1150℃ 범위에서 상기 열연판을 소둔하는 단계를 더 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 무방향성 전기강판은 D(001)>D(111)을 만족하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
단, 상기 D(001), D(111)은 허용오차 15°범위 내에서 각각 {001}//ND, {111}//ND 방위를 갖는 결정립들의 평균 직경을 의미한다.
제9항에서,
상기 무방향성 전기강판의 두께가 0.15 내지 0.35mm인 무방향성 전기강판의 제조방법.
제10항에 있어서,
상기 슬라브의 재가열 단계는 1200℃ 이하의 온도에서 시행되는 무방향성 전기강판의 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 열간압연 단계의 마무리 온도는 800℃ 이상인 무방향성 전기강판의 제조방법.