KR20160078183A - 무방향성 전기강판 및 그 제조방법 - Google Patents

무방향성 전기강판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 구현례에 의한 무방향성 전기강판은, 중량%로, Ti: 0.0030%이하(0%를 포함하지 않는다), Nb: 0.0035%이하(0%를 포함하지 않는다), V: 0.0040%이하(0%를 포함하지 않는다), 및, B: 0.0003 내지0.0020%이하를 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하되, ([Ti]+0.8[Nb]+0.5[V])/(10*[B]) 의 값이 0.17 내지 7.8 일 수 있다.

Description

무방향성 전기강판 및 그 제조방법{NON-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
무방향성 전기강판은 전기기기의 에너지 효율을 결정하는데 중요한 역할을 하는데, 그 이유는 무방향성 전기강판이 모터, 발전기 등의 회전 기기와 소형 변압기 등의 정지기기에서 철심용 재료로 사용되어 전기적 에너지를 기계적 에너지로 바꾸어 주는 역할을 하기 때문이다.
전기강판의 자기적 특성으로는 철손과 자속밀도를 들 수 있는데, 철손은 에너지 손실이기 때문에 낮을수록 좋다. 한편 자화가 쉽게 되는 성질을 나타내는 자속밀도 특성이 높은 경우 더 적은 전류를 인가해도 동일한 자속밀도를 얻을 수 있기 때문에, 권선된 구리선에서 발생하는 열인 동손을 감소시킬 수 있어서 자속밀도 특성은 높을수록 좋다.
무방향성 전기강판의 자기적 성질 중, 철손을 개선하기 위해서는 전기저항 증가를 위해 비저항이 큰 합금 원소인 Si, Al, Mn등을 첨가하는 방법이 일반적으로 사용된다. 그러나 합금 원소를 첨가하게 되면 철손은 감소하지만 포화 자속밀도 감소로 인해 자속밀도의 감소 역시 피할 수 없게 된다.
더구나, 실리콘(Si)과 알루미늄(Al)의 첨가량이 많아지면 가공성이 저하되어 냉간압연이 곤란해져 생산성이 떨어지게 되고 경도도 증가하여 가공성도 떨어지게 된다.
이러한 집합조직의 개선을 위해서 효과적으로 사용되는 방법은 미량 합금 원소를 첨가하는 방법으로 알려져 있다. 이를 이용하여 유해한 집합 조직인 판면에 대해 수직방향으로 <111>축이 평행한 결정립의 분율을 감소시키거나 불순물의 양을 극저화시켜 청정강을 제조할 수 있다.
그러나, 이러한 기술들은 모두 제조원가의 상승을 야기하고 대량생산의 어려움이 따르기 때문에 제조원가는 크게 상승시키지 않으면서 자성 개선 효과가 탁월한 기술이 필요한 실정이다.
본 발명의 일 실시예는 무방향성 전기강판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예는 무방향성 전기강판의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 구현례에 의한 무방향성 전기강판은, 중량%로, Ti: 0.0030%이하(0%를 포함하지 않는다), Nb: 0.0035%이하(0%를 포함하지 않는다), V: 0.0040%이하(0%를 포함하지 않는다), 및, B: 0.0003 내지0.0020%이하를 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하되, ([Ti]+0.8[Nb]+0.5[V])/(10*[B]) 의 값이 0.17 내지 7.8 일 수 있다.
상기 전기강판의 결정립의 입경은 60㎛ 내지 95㎛ 일 수 있다.
상기 전기강판은, 중량%로, C: 0.004%이하(0%를 포함하지 않느다), Si: 2.5% 내지 3.5%, Al: 0.5% 내지 1.8%, Mn: 0.05% 내지 0.9%, N: 0.0030%이하(0%를 포함하지 않는다), 및, S: 0.0030%이하(0%를 포함하지 않는다)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현례에 의한 무방향성 전기강판의 제조방법은, 중량%로, Ti: 0.0030%이하(0%를 포함하지 않는다), Nb: 0.0035%이하(0%를 포함하지 않는다), V: 0.0040%이하(0%를 포함하지 않는다), 및, B: 0.0003 내지 0.0020%이하를 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하되, ([Ti]+0.8[Nb]+0.5[V])/(10*[B]) 의 값이 0.17 내지 7.8 인 슬라브를 가열한 후 열간 압연하여 열연판을 제조하는 단계; 상기 열연판을 냉간 압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 및 상기 냉연판을 냉연판 소둔하는 단계를 포함한다.
여기서, [Ti], [Nb], [V], 및 [B] 는 각각 Ti, Nb, V 및 B의 첨가량(중량%)이다.
상기 슬라브는, 중량%로, C: 0.004%이하(0%를 포함하지 않느다), Si: 2.5% 내지 3.5%, Al: 0.5% 내지 1.8%, Mn: 0.05% 내지 0.9%, N: 0.0030%이하(0%를 포함하지 않는다), 및, S: 0.0030%이하(0%를 포함하지 않는다)를 더 포함할 수 있다.
상기 열연판을 열연판 소둔하는 단계를 더 포함하며, 상기 열연판 소둔 온도는 850℃ 내지 1150℃ 일 수 있다.
상기 냉연판 소둔하는 단계에서 냉연판 소둔 온도는 950℃ 내지 1150℃ 일 수 있다.
본 발명의 일 구현례에 따르면 철손이 낮고 자속밀도가 우수한 무방향성 전기강판을 제공할 수 있다.
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.
따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
또한, 특별히 언급하지 않는 한 %는 중량%를 의미한다.
이하, 본 발명의 일 구현례에 의한 무방향성 전기강판의 제조방법에 대하여 설명한다.
먼저, 슬라브를 가열한 후 열간 압연하여 열연판을 제조한다.
상기 슬라브는 중량%로, Ti: 0.0030%이하(0%를 포함하지 않는다), Nb: 0.0035%이하(0%를 포함하지 않는다), V: 0.0040%이하(0%를 포함하지 않는다), 및, B: 0.0003 내지0.0020%이하를 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하는 것일 수 있다.
또한, ([Ti]+0.8[Nb]+0.5[V])/(10*[B]) 의 값이 0.17 내지 7.8 일 수 있다. 여기서, [Ti], [Nb], [V], 및 [B] 는 각각 Ti, Nb, V 및 B의 첨가량(중량%)이다.
또한, 상기 슬라브는 중량%로, C: 0.004%이하(0%를 포함하지 않느다), Si: 2.5% 내지 3.5%, Al: 0.5% 내지 1.8%, Mn: 0.05% 내지 0.9%, N: 0.0015% 내지 0.0030% 및 S: 0.0030%이하를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 슬라브의 조성을 한정한 이유에 대하여 설명한다.
C는 0.004% 초과이면 자기시효를 일으키는 문제점이 발생할 수 있다.
Si는 비저항을 높여 철손을 낮추어주는 역할을 한다. Si의 함량이 2.5% 미만이면 철손 개선 효과가 부족하며, 3.5%를 초과하면 경도가 상승하여 생산성 및 타발성이 열위해질 수 있다.
Al은 비저항을 높여 철손을 낮추는 역할을 한다. Al의 함량이 0.5% 미만이면 첨고주파 철손 저감 효과가 없고 질화물이 미세하게 형성되어 자성을 열화시킬 수 있으며, 1.8%를 초과하면 자속밀도를 열화 시킬 수 있고, 제강과 연속주조시 생산성을 저하시킬 수 있다.
Mn은 비저항을 높여 철손을 개선하고 황화물을 형성시키는 역할을 한다. Mn의 함량이 0.05% 미만이면 MnS가 미세하게 석출되어 자성을 열화시킬 수 있으며 0.9%를 초과하면 [111] 집합조직이 형성되어 자속밀도가 감소될 수 있다.
N는 0.0030% 초과이면 Ti, Nb, V과 결합하여 질화물을 형성하여 결정립 성장 및 자구이동을 억제할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 구현례에서는 N은 첨가되지 않을 수 있으나 제강 공정 중 불가피하게 혼입되는 양을 고려하면 0.0015이상 첨가될 수 있다.
S는 0.0030% 초과이면 미세한 황화물을 형성하여 결정립 성장을 억제하여 철손을 열위시킬 수 있다.
Ti는 0.0030% 초과하여 첨가되면 미세한 질화물을 형성하여 결정립 성장성을 저하시키게 될 수 있다.
Nb는 0.0035% 초과하여 첨가되면 미세한 질화물을 형성하여 결정립 성장성을 저하시키게 될 수 있다.
V는 0.0040% 초과하여 첨가되면 미세한 질화물을 형성하여 결정립 성장성을 저하시키게 될 수 있다.
B는 0.0003% 미만이면 미세한 질화물 형성하여 자성이 열위될 수 있으며, 0.0020% 초과이면 질화물을 형성하지 못한 여분의 B이 자구의 이동을 방해하여 자성을 저하시킬 수 있다.
또한, ([Ti]+0.8[Nb]+0.5[V])/(10*[B]) 의 값이 0.17 미만이거나 7.8을 초과하는 경우 개재물이 조대화 되지 않아 전기강판의 자성이 열위해질 수 있으며, 자성에 불리한 [111]집합조직이 형성될 수 있다.
상기 기재의 슬라브를 가열한다. 슬라브를 가열시 가열 온도는 1100℃ 내지 1250℃ 일 수 있다. 슬라브의 가열이 완료되면 슬라브를 열간 압연하여 열연판을 제조한다. 열간 압연시 마무리 압연은 800℃ 이상에서 실시할 수 있다.
열간압연된 열연판은 필요에 따라 850℃ 내지 1150℃의 온도에서 열연판 소둔하여 자성에 유리한 결정방위를 증가시킨다. 열연판소둔 온도가 850℃ 미만이면 조직이 성장하지 않거나 미세하게 성장하여 자속밀도의 상승 효과가 적으며, 소둔 온도가 1150℃를 초과하면 자기특성이 오히려 열화되고 판형상의 변형이 일어날 수 있다. 보다 구체적으로 열연판 소둔온도는 950℃ 내지 1,150℃ 일 수 있다. 이어서 열연판을 산세한 후, 70% 내지 95%의 압하율로 냉간 압연하여 냉연판을 제조한다.
상기 냉연판을 냉연판 소둔한다. 냉연판 소둔 온도는 950℃ 내지 1150℃ 일 수 있다. 950℃ 미만이면 재결정이 충분히 발생하지 못하고, 1050℃를 초과시 결정립이 커져 고주파 철손이 열위해질 수 있다.
냉연판 소둔시 결정립의 성장이 일어나게 되며, 냉연판 소둔 온도와 냉연판 소둔 시간을 조절하여 결정립의 크기가 60㎛ 내지 95㎛ 가 되도록 할 수 있다. 60㎛ 미만이면 재결정이 충분히 일어나지 않아 자성이 향상되지 않고, 95㎛ 초과인 경우 결정립이 과도하게 성장되어 고주파에서 자성을 열위시킬 수 있다.
이하 본 발명의 일 구현례에 의한 무방향성 전기강판에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 구현례에 의한 무방향성 전기강판은, 중량%로, Ti: 0.0030%이하(0%를 포함하지 않는다), Nb: 0.0035%이하(0%를 포함하지 않는다), V: 0.0040%이하(0%를 포함하지 않는다), 및, B: 0.0003 내지0.0020%이하를 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하되, ([Ti]+0.8[Nb]+0.5[V])/(10*[B]) 의 값이 0.17 내지 7.8 일 수 있다.
상기 전기강판은, 중량%로, C: 0.004%이하(0%를 포함하지 않느다), Si: 2.5% 내지 3.5%, Al: 0.5% 내지 1.8%, Mn: 0.05% 내지 0.9%, N: 0.0030%이하(0%를 포함하지 않는다), 및, S: 0.0030%이하(0%를 포함하지 않는다)를 더 포함하는 것일 수 있다. 무방향성 전기강판에서 조성한정의 이유는 슬라브의 조성한정의 이유와 같다. 또한, 상기 전기강판의 결정립의 입경은 60㎛ 내지 95㎛ 일 수 있다.
이하, 실시예를 통해 상세히 설명한다. 단 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
표1에 나타낸 것과 같은 성분의 슬라브를 준비하였다(표1 에서 %는 중량%이다). 이후 상기 슬라브를 1150℃로 가열하고 열간 압연하였다. 열간 압연시 마무리 압연은 850℃에서 시행하였으며, 두께 2.0mm의 열연판으로 제작하였다.
이후 열연판을 1100℃에서 4분간 열연판 소둔한 다음 산세하였다.
이후 냉간 압연하여 두께 0.35mm의 냉연판을 제조하였다.
이후 표 2와 같은 조건에서 40초간 냉연판 소둔을 하였다.
강종 Si Al Mn Ti Nb V B C S N
(%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%)
A1 3.1 0.9 0.5 0.0005 0.0005 0.001 0.001 0.0025 0.0025 0.0018
A2 3.1 0.9 0.5 0.003 0.0005 0.0025 0.0003 0.003 0.0024 0.0018
A3 3.1 0.9 0.5 0.0025 0.0025 0.003 0.001 0.002 0.0018 0.002
A4 3.1 0.9 0.5 0.0015 0.0025 0.003 0.001 0.0018 0.0022 0.0019
A5 3.1 0.9 0.5 0.0025 0.0025 0.003 0.0025 0.0025 0.0025 0.002
B1 3.4 0.6 0.5 0.001 0.0005 0.001 0.0015 0.0025 0.002 0.002
B2 3.4 0.6 0.5 0.0025 0.0025 0.003 0.0003 0.0022 0.0015 0.0018
B3 3.4 0.6 0.5 0.0025 0.0025 0.003 0.001 0.0021 0.0018 0.0016
B4 3.4 0.6 0.5 0.0035 0.0025 0.003 0.001 0.0018 0.0025 0.0017
B5 3.4 0.6 0.5 0.0025 0.0025 0.003 0.0025 0.0025 0.0025 0.002
C1 2.8 1.2 0.5 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.0022 0.002
C2 2.8 1.2 0.5 0.0025 0.0025 0.003 0.0003 0.003 0.0022 0.0019
C3 2.8 1.2 0.5 0.0025 0.0025 0.003 0.001 0.0024 0.0025 0.002
C4 2.8 1.2 0.5 0.0025 0.0025 0.003 0.0015 0.0018 0.0017 0.0018
C5 2.8 1.2 0.5 0.0025 0.0025 0.003 0.0025 0.0025 0.0018 0.0016
강종 (Ti+0.8Nb+0.5V)/(10B) 두께 냉연판소둔온도 결정립경 W15/50 W10/400 B50 비고
(%) mm μm W/kg W/kg T
A1 0.14 0.35 990 58 2.3 17.5 1.65 비교예
A2 1.55 0.35 970 80 2.1 16 1.67 발명예
A3 0.6 0.35 960 78 2.2 16.5 1.67 발명예
A4 0.5 0.35 980 85 2.2 16.2 1.66 발명예
A5 0.24 0.35 1000 60 2.4 17.8 1.65 비교예
B1 0.1266667 0.35 990 77 2.3 17.2 1.65 비교예
B2 2 0.35 970 85 2 16 1.66 발명예
B3 0.6 0.35 960 80 2.1 16.3 1.66 발명예
B4 0.7 0.35 980 58 2.3 17.5 1.65 비교예
B5 0.24 0.35 1000 65 2.3 17.9 1.65 비교예
C1 0.1025 0.35 990 62 2.3 17.2 1.65 비교예
C2 2 0.35 970 85 2 16.2 1.67 발명예
C3 0.6 0.35 960 72 2 16.2 1.67 발명예
C4 0.4 0.35 980 78 2.1 16 1.67 발명예
C5 0.24 0.35 1000 58 2.3 17.9 1.65 비교예
본 발명의 일 구현례에 속하는 강종인 A2 내지 A4, B2, B3, C2 내지 C4의 경우, 결정립경 성장성이 좋아 비교적 낮은 온도에서 최종소둔하여도 결정립경이 커서 자성이 우수한 무방향성 전기강판의 자성이 얻어졌다. 반면 나머지 강종은 본 발명의 범위에서 벗어나 결정립 성장성이 열위하여 비슷한 온도에서 최종소둔된 발명예보다 결정립경이 작고 자성이 열위함을 알 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 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 (7)

  1. 전기강판 전체 조성 100중량%를 기준으로, Ti: 0.0030%이하(0%를 포함하지 않는다), Nb: 0.0035%이하(0%를 포함하지 않는다), V: 0.0040%이하(0%를 포함하지 않는다), 및, B: 0.0003 내지0.0020%를 포함하고, 잔부 Fe 및 불순물을 포함하되,
    ([Ti]+0.8[Nb]+0.5[V])/(10*[B])의 값이 0.17 내지 7.8 인 무방향성 전기강판.
    (여기서, [Ti], [Nb], [V], 및 [B] 는 각각 Ti, Nb, V, 및 B의 첨가량(중량%)이다)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기강판의 결정립의 입경은 60㎛ 내지 95㎛ 인 무방향성 전기강판.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전기강판은, 전기강판 전체 조성 100중량%를 기준으로, C: 0.004%이하(0%를 포함하지 않느다), Si: 2.5% 내지 3.5%, Al: 0.5% 내지 1.8%, Mn: 0.05% 내지 0.9%, N: 0.0030%이하(0%를 포함하지 않는다), 및, S: 0.0030%이하(0%를 포함하지 않는다)를 더 포함하는 무방향성 전기강판.
  4. 슬라브의 전체 조성 100중량%를 기준으로, Ti: 0.0030%이하(0%를 포함하지 않는다), Nb: 0.0035%이하(0%를 포함하지 않는다), V: 0.0040%이하(0%를 포함하지 않는다), 및, B: 0.0003 내지0.0020%를 포함하고, 잔부는 Fe 및 불순물을 포함하되,
    ([Ti]+0.8[Nb]+0.5[V])/(10*[B])의 값이 0.17 내지 7.8 인 슬라브를 가열한 후 열간 압연하여 열연판을 제조하는 단계;
    상기 열연판을 냉간 압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 및
    상기 냉연판을 냉연판 소둔하는 단계를 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
    (여기서, [Ti], [Nb], [V], 및 [B] 는 각각 Ti, Nb, V, 및 B의 첨가량(중량%)이다)
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 슬라브는, 슬라브의 전체 조성 100중량%를 기준으로, C: 0.004%이하(0%를 포함하지 않느다), Si: 2.5% 내지 3.5%, Al: 0.5% 내지 1.8%, Mn: 0.05% 내지 0.9%, N: 0.0030%이하(0%를 포함하지 않는다), 및, S: 0.0030%이하(0%를 포함하지 않는다)를 더 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 열연판을 열연판 소둔하는 단계를 더 포함하며,
    상기 열연판 소둔 온도는 850℃ 내지 1150℃ 인 무방향성 전기강판의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 냉연판 소둔하는 단계에서 냉연판 소둔 온도는 950℃ 내지 1150℃ 인 무방향성 전기강판의 제조방법.
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