KR20180045504A - 방향성 전기강판 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 중량%로, Si: 1.0 내지 7.0%, B: 0.001 내지 0.1% 및 Ba 및 Y를 각각 단독 또는 합량으로 0.005 중량% 내지 0.5 중량% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.

Description

방향성 전기강판 및 이의 제조방법{GRAIN ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
방향성 전기강판 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 B, Ba, Y를 일정량 포함시켜, 결정립계에 편석시킨 방향성 전기강판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
방향성 전기강판은 강판의 결정방위가 {110}<001>인 일명 고스(Goss) 방위를 갖는 결정립들로 이루어진 압연방향으로의 자기적 특성이 뛰어난 연자성 재료이다.
일반적으로 자기특성은 자속밀도와 철손으로 표현될 수 있으며, 높은 자속밀도는 결정립의 방위를 {110}<001>방위에 정확하게 배열함으로서 얻어질 수 있다. 자속밀도가 높은 전기강판은 전기기기의 철심재료의 크기를 작게 할 수 있을 뿐만 아니라 이력손실이 낮아져서 전기기기의 소형화와 동시에 고효율화를 높일 수 있다. 철손은 강판에 임의의 교류자장을 가하였을 때 열에너지로서 소비되는 전력손실로서, 강판의 자속밀도와 판두께, 강판중의 불순물량, 비저항 그리고 2차재결정립 크기 등에 의해서 크게 변화하며, 자속밀도와 비저항이 높을수록 그리고 판두께와 강판 중의 불순물량이 낮을수록 철손이 낮아져 전기기기의 효율이 증가하게 된다.
현재 전세계적으로 CO2발생을 저감하여 지구온난화에 대처하기 위하여 에너지 절약과 함께 고효율 제품화를 지향하는 추세이며, 전기에너지를 적게 사용하는 고효율화된 전기기기의 확대 보급에 대한 수요가 증가됨에 따라 보다 우수한 저철손 특성을 갖는 방향성 전기강판의 개발에 대한 사회적 요구가 증대되고 있다.
일반적으로 자기특성이 우수한 방향성 전기강판은 강판의 압연방향으로 {110}<001>방위의 고스조직(Goss texture)이 강하게 발달하여야 하며, 이와 같은 집합조직을 형성시키기 위해서는 고스 방위의 결정립들이 2차 재결정이라는 비정상인 결정립 성장을 형성시켜야 한다. 이러한 비정상적인 결정성장은 통상적인 결정립 성장과 다르게 정상적인 결정립 성장이 석출물, 개재물이나 혹은 고용되거나 입계에 편석되는 원소들에 의하여 정상적으로 성장하는 결정립계의 이동이 억제되었을 때 발생하게 된다. 이와 같이 결정립성장을 억제하는 석출물이나 개재물 등을 특별하게 결정립성장 억제제(inhibitor)라고 부르며, {110}<001>방위의 2차재결정에 의한 방향성 전기강판 제조기술에 대한 연구는 강력한 결정립성장 억제제를 사용하여 {110}<001>방위에 대한 집적도가 높은 2차재결정을 형성하여 우수한 자기특성을 확보하는데 주력하여 왔다.
기존의 방향성 전기강판 기술에서는 주로 AlN, MnS[Se]등의 석출물을 결정립성장 억제제로 이용하고 있다. 일예로 1회 강냉간압연 후 탈탄을 실시한 후에 암모니아 개스를 이용한 별도의 질화공정을 통하여 강판의 내부로 질소를 공급하여 강력한 결정립성장 억제효과를 발휘하는 Al계통의 질화물에 의해 2차재결정을 일으키는 제조방법이 있다.
그러나 고온소둔과정에서 로내 분위기에 따른 탈질 또는 복질에 의한 석출물의 불안정성 심화 및 고온에서 30시간 이상 장시간의 순화소둔이 필요하다는 점은 제조공정상의 복잡성과 원가부담을 수반하게 된다.
이러한 이유로 최근 AlN, MnS등의 석출물을 결정립성장 억제제로 사용하지 않고 방향성 전기강판을 제조하는 방법이 제안되고 있다. 일예로 바륨(Ba) 및 이트륨(Y) 등의 입계편석원소를 이용하는 제조방법이 있다.
Ba 및 Y은 2차재결정 형성이 가능할 만큼 결정립성장 억제 효과가 뛰어나며, 고온소둔 과정에서 로내 분위기의 영향을 받지 않는 등의 장점이 있지만 입계의 결합력을 약화시키는 단점이 있다. 따라서 강압하가 필요한 냉간압연 과정에서 입계크랙이 다수 발생하여 생산성 하락을 피할 수 없게 되는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 방향성 전기강판 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 중량%로, Si: 1.0 내지 7.0%, B: 0.001 내지 0.1%, 및 Ba 및 Y를 각각 단독 또는 합량으로 0.005 중량% 내지 0.5 중량% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
0.5 ≤ ([Ba]+[Y])/([B]*10) ≤ 3
(단, 식 1에서 [Ba], [Y], [B]은 각각 Ba, Y, B의 함량(중량%)을 나타낸다.)
C: 0.005% 이하 (0%를 제외함), Al: 0.005% 이하 (0%를 제외함), N: 0.0055% 이하 (0%를 제외함) 및 S: 0.0055% 이하 (0%를 제외함) 더 포함할 수 있다.
Mn: 0.01% 내지 0.5%를 더 포함할 수 있다.
2mm 이상의 입경을 가지는 결정립들의 평균 입경은 10mm 이상일 수 있다.
결정립계에 편석된 B 및, Ba 또는 Y를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조방법은 중량%로, Si: 1.0 내지 7.0%, B: 0.001 내지 0.1% 및 Ba 및 Y를 각각 단독 또는 합량으로 0.005 중량% 내지 0.5 중량% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 가열하는 단계; 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 냉연판을 1차 재결정 소둔하는 단계; 및; 1차 재결정 소둔이 완료된 냉연판을 2차 재결정 소둔하는 단계;를 포함한다.
슬라브는 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
0.5 ≤ ([Ba]+[Y])/([B]*10) ≤ 3
(단, 식 1에서 [Ba], [Y], [B]은 각각 Ba, Y, B의 함량(중량%)을 나타낸다.)
슬라브는 C: 0.001 내지 0.1%, Al: 0.01% 이하 (0%를 제외함), N: 0.0055% 이하 (0%를 제외함) 및 S: 0.0055% 이하 (0%를 제외함) 더 포함할 수 있다.
슬라브는 Mn: 0.01% 내지 0.5%를 더 포함할 수 있다.
슬라브를 가열하는 단계에서, 1000 내지 1280℃로 가열할 수 있다.
열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계에서 최종 압하율이 80% 이상이 될 수 있다.
2차 재결정 소둔하는 단계는 승온 단계 및 균열 단계를 포함하고, 균열 단계의 온도는 900 내지 1250℃가 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 고스 결정립을 안정적으로 형성시킴으로써 자기적 특성이 뛰어나다.
또한, 결정립 성장 억제제로 AlN 및 MnS를 사용하지 않으므로 1300℃ 이상의 고온으로 슬라브를 가열할 필요가 없다.
또한, 결정립계 강화 효과에 의해 강냉간압연 하에서도 입계크랙 발생이 저감되어 생산성 향상 및 제조비용이 절감 된다.
도 1은 시료번호 2번인 발명재 제조 과정에서의 냉연강판 사진이다.
도 2는 시료번호 1번인 비교재 제조 과정에서의 냉연강판 사진이다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는”의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 특별히 언급하지 않는 한 %는 중량%를 의미하며, 1ppm 은 0.0001중량%이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
기존의 방향성 전기강판 기술에서는 결정립성장 억제제로서 AlN, MnS 등과 같은 석출물을 사용하고 있으며, 모든 공정들이 석출물의 분포를 엄격하게 제어하고 2차 재결정된 강판 내에 잔류된 석출물이 제거되도록 하기 위한 조건들로 인해 공정조건들이 극히 제약되었다.
반면, 본 발명의 일 실시예에서는 결정립성장 억제제로서 AlN, MnS 등과 같은 석출물을 사용하지 아니한다. 본 발명의 일 실시예에서는 B 및, Ba 또는 Y를 결정립성장 억제제로서 사용함으로써 Goss 결정립 분율을 늘이고, 자성이 우수한 전기강판을 얻을 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 중량%로, Si: 1.0 내지 7.0%, Mn: 0.01% 내지 0.5%, B: 0.001 내지 0.1% 및 Ba 및 Y를 각각 단독 또는 합량으로 0.005 중량% 내지 0.5 중량% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
이하에서는 각 성분에 대해 구체적으로 설명한다.
바륨(Ba) 및 이트륨(Y)은 본 발명의 일 실시예에서 결정립 성장 억제제로 작용하여 2차 재결정 소둔시 고스 결정립외 다른 방위의 결정립이 성장하는 것을 억제하여 전기강판의 자성을 향상시킨다. Ba 및 Y 는 각각 단독으로 첨가되거나 복합으로 첨가될 수 있다. Ba 및 Y를 각각 단독 또는 합량으로 0.005 중량% 내지 0.5 중량% 포함할 수 있다. 즉, Ba 또는 Y가 각각 단독으로 첨가되는 경우, Ba 또는 Y의 함량이 각각 0.005 중량% 내지 0.5 중량%가 될 수 있고, Ba 및 Y가 동시에 첨가되는 경우, Ba 및 Y의 함량의 합이(즉, 합량이) 0.005 중량% 내지 0.5 중량%가 될 수 있다. Ba, 또는 Y 또는 그 합량이 너무 적으면, 충분한 억제력을 발휘하기 어렵고, Ba, 또는 Y 또는 그 합량이 너무 많으면 강판의 취성이 증가하여 압연시 크랙이 발생할 수 있다
붕소(B, 보론)는 입계에 편석되어 입계 결합력을 강화하므로, 압연시 크랙 발생 및 압연 횟수를 저감하는 역할을 한다. 또한 강중의 질소와 반응하여 BN 석출물을 일부 형성하는데, BN은 고온안정성이 뛰어나 전술한 Ba 및 Y과 함께 결정립 성장을 억제하는 보조 인히비터의 작용을 할 수 있다. B의 함량은 0.001 내지 0.1 중량%가 될 수 있다. B가 너무 적게 포함되면, Ba 및 Y에 의한 입계취성을 완화시키기에 부족할 수 있다. B가 너무 많이 포함되면, Ba 및 Y의 입계편석을 억제하고, 고온소둔 과정에서 개재물을 다수 형성하여 자기특성이 저하될 수 있다.
B는 Ba 및 Y와의 관계에서 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
0.5 ≤ ([Ba]+[Y])/([B]*10) ≤ 3
(단, 식 1에서 [Ba], [Y], [B]은 각각 Ba, Y, B의 함량(중량%)을 나타낸다.)
식 1 값이 0.5 미만인 경우, Ba 및 Y의 입계편석을 억제하고, 고온소둔 과정에서 개재물을 다수 형성하여 자기특성이 저하될 수 있다. 식 1 값이 3 초과일 경우, Ba 및 Y에 의한 입계취성을 완화시키기에 부족할 수 있다.
실리콘(Si)는 소재의 비저항을 증가시켜 철손을 낮추는 역할을 한다. 슬라브 및 전기강판에서 Si 함량이 1.0 중량% 미만인 경우 비저항이 감소하여 철손 특성이 저하될 수 있다. 반대로 방향성 전기강판에서 Si 함량이 7 중량%를 초과하는 경우 변압기 제조시 가공이 어려우므로 방향성 전기강판에서의 Si 함량은 7 중량% 이하일 수 있다.
탄소(C)는 오스테나이트 안정화 원소로서, 0.001 중량% 이상 슬라브 중에 첨가되어 연주과정에 발생하는 조대한 주상 조직을 미세화하고 S의 슬라브 중심편석을 억제할 수 있다. 또한 냉간압연 중에 강판의 가공경화를 촉진하여 강판내에 {110}<001>방위의 2차재결정 핵 생성을 촉진하기도 할 수 있다. 그러나 0.1%를 초과하면 열연 중 엣지-크랙(edge-crack) 이 발생할 수 있다. 다만, 전기강판의 제조시 탈탄 소둔을 거치게 되며, 탈탄 소둔 후 최종 전기강판 내의 C 함량은 0.005중량% 이하일 수 있다. 보다 구체적으로는 0.003중량%이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, AlN, MnS 등의 석출물을 결정립 성장 억제제로서 사용하지 아니하므로, 알루미늄(Al), 질소(N) 황(S) 등 일반적인 방향성 전기강판에서 필수적으로 사용되는 원소는 불순물 범위로 관리된다. 즉, 불가피하게 Al, N, S 등을 더 포함하는 경우, Al을 0.005 중량% 이하, S를 0.0055 중량% 이하 및 N을 0.0055 중량% 이하로 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 AlN을 결정립 성장 억제제로 사용하지 않을 수 있으므로 알루미늄(Al)함량을 적극 억제할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에서는 방향성 전기강판 내에 Al은 첨가되지 않거나 0.005 중량% 이하로 제어할 수 있다. 또한, 슬라브에서는 제조 공정 과정에서 Al이 제거될 수 있으므로, Al을 0.01 중량% 이하로 포함할 수 있다.
질소(N)은 AlN, (Al,Mn)N, (Al,Si, Mn)N, Si3N4, BN 등의 석출물을 형성하므로 본 발명의 일 실시예에서는 N은 첨가되지 않거나 0.0055 중량% 이하로 제어할 수 있다. 보다 구체적으로는 0.0030 중량% 이하일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 침질 공정을 생략할 수 있으므로, 슬라브 내의 N 함량과 최종 전기강판 내의 N 함량이 실질적으로 동일할 수 있다.
황(S)은 열간압연시 고용 온도가 높고 편석이 심한 원소이므로 본 발명의 일 실시예에서는 첨가되지 않거나, 0.0055 중량% 이하로 제어할 수 있다. 보다 구체적으로는 0.0035 중량%이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 MnS를 결정립 성장 억제제로 사용하지 않으므로 망간(Mn)을 첨가하지 않을 수 있다. 다만, Mn은 비저항 원소로서 자성을 개선하는 효과가 있으므로 슬라브 및 전기강판에 임의성분으로서, 추가로 더 포함될 수 있다. Mn을 추가로 포함되는 경우, Mn의 함량은 0.01 중량% 이상일 수 있다. 그러나 0.5 중량%를 초과할 경우 2차 재결정후 상변태를 일으켜 자성이 열화 될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 추가 원소를 더 포함하는 경우, 잔부인 철(Fe)를 대체하여 첨가되는 것으로 이해된다.
또한, 기타 불가피한 불순물로서, Ti, Mg, Ca 같은 성분들은 강중에서 산소와 반응하여 산화물을 형성하게 되어 게제물로서 최종 제품의 자구 이동에 방해를 주어 자성열화의 원인이 될 수 있므로 강력 억제하는 것이 필요하다. 따라서 이들을 불가피하게 함유하는 경우, 각각의 성분별로 0.005 중량% 이하로 관리할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 2mm 이상의 입경을 가지는 결정립들의 평균 입경이 10mm 이상이 된다. 2mm이상의 입경을 가지는 결정립들의 평균 입경이 10mm미만인 경우 결정립이 충분히 성장하지 못하여 자성이 저하될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 결정립의 입경이란 원 상당의 결정립에 대한 직경 길이를 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 고스 결정립을 안정적으로 형성시킴으로써 자기적 특성이 뛰어나다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 800A/m의 자기장에서 측정한 자속밀도인 B8이 1.88T이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조방법은 중량%로, Si: 1.0 내지 7.0%, B: 0.001 내지 0.1% 및 Ba 및 Y를 각각 단독 또는 합량으로 0.005 중량% 내지 0.5 중량% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 가열하는 단계; 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 냉연판을 1차 재결정 소둔하는 단계; 및; 1차 재결정 소둔이 완료된 냉연판을 2차 재결정 소둔하는 단계;를 포함한다.
이하에서는 각 단계별로 방향성 전기강판의 제조방법을 구체적으로 설명한다.
먼저, 슬라브를 가열한다.
슬라브의 조성에 대해서는 전기강판의 조성과 관련하여 구체적으로 설명하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다.
슬라브의 가열 온도는 제한되지 않으나, 슬라브를 1280℃이하의 온도로 가열하게 되면 슬라브의 주상정조직이 조대하게 성장되는 것이 방지하여 열간압연 공정에서 판의 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 슬라브의 가열 온도는 1000℃ 내지 1280℃ 일 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에서는 결정립 성장 억제제로 AlN 및 MnS를 사용하지 않으므로 1300℃ 이상의 고온으로 슬라브를 가열할 필요가 없다.
다음으로, 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조한다. 열간 압연 온도는 제한되지 않으며, 일 실시예로 950℃ 이하에서 열연을 종료할 수 있다. 이후 수냉하여 하여 600℃ 이하에서 권취할 수 있다.
다음으로, 필요에 따라 열연판을 열연판 소둔할 수 있다. 열연판 소둔을 실시하는 경우 열연조직을 균일하게 만들기 위해서 900℃ 이상의 온도로 가열하고 균열한 다음 냉각할 수 있다.
다음으로, 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조한다. 냉간압연은 리버스(Reverse) 압연기 혹은 탠덤(Tandom) 압연기를 이용하여 1회의 냉간압연, 다수회의 냉간압연, 또는 중간소둔을 포함하는 다수회의 냉간압연법으로 0.1mm 내지 0.5mm 두께의 냉연판을 제조할 수 있다.
또한, 냉간압연 중에 강판의 온도를 100℃ 이상으로 유지하는 온간 압연을 실시할 수 있다.
또한, 냉간압연을 통한 최종 압하율은 80% 이상이 될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 전술한 것과 같이 슬라브 성분 내에 B를 특정 함량 포함함으로써, 입계에 편석되어 입계 결합력을 강화하므로, 압연시 크랙 발생 및 압연 횟수를 저감할 수 있으며, 최종 압하율을 높일 수 있다.
다음으로, 냉간압연 된 냉연판을 1차 재결정 소둔한다. 1차 재결정 소둔 단계에서 고스 결정립의 핵이 생성되는 1차 재결정이 일어난다. 1차 재결정 소둔 단계에서 냉연판의 탈탄이 이루어 질 수 있다. 탈탄을 위해 800℃ 내지 900℃의 온도에서 소둔할 수 있다. 또한, 분위기는 수소 및 질소의 혼합가스 분위기일 수 있다. 또한, 탈탄이 완료되면 냉연판 내의 탄소 함량은 0.005 중량% 이하가 될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 AlN 결정립 성장 억제제를 사용하지 않으므로, 질화 공정을 생략할 수 있다.
다음으로, 1차 재결정 소둔이 완료된 냉연판을 2차 재결정 소둔한다. 이 때, 1차 재결정 소둔이 완료된 냉연판에 소둔 분리제를 도포한 후, 2차 재결정 소둔할 수 있다. 이 때, 소둔 분리제는 특별히 제한하지 아니하며, MgO를 주 성분으로 포함하는 소둔 분리제를 사용할 수 있다.
2차 재결정 소둔하는 단계는 승온 단계 및 균열 단계를 포함한다. 승온 단계는 1차 재결정 소둔이 완료된 냉연판을 균열 단계의 온도까지 승온하는 단계이다. 균열 단계의 온도는 900℃ 내지 1250℃일 수 있다. 900℃ 미만이면 고스 결정립이 충분히 성장하지 못하여 자성이 저하될 수 있으며, 1250℃ 초과시 결정립이 조대하게 성장하여 전기강판의 특성이 저하될 수 있다. 승온 단계는 수소 및 질소의 혼합가스 분위기에서, 균열 단계는 수소 분위기에서 진행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조방법에서는, AlN, MnS 결정립 성장 억제제를 사용하지 않으므로, 2차 재결정 소둔이 완료된 이후 순화 소둔 공정을 생략할 수 있다. 종래의 MnS, AlN을 결정립 성장 억제제로 사용하는 방향성 전기강판의 제조 방법에서는 AlN 및 MnS같은 석출물을 제거하기 위한 고온의 순화 소둔이 필요하였으나, 본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조방법에서는 순화 소둔 공정이 필요하지 않을 수 있다.
이후, 필요에 따라, 방향성 전기강판의 표면에 절연피막을 형성하거나, 자구 미세화 처리를 할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 방향성 전기강판의 합금 성분은 절연피막 등의 코팅층을 제외한 소지강판을 의미한다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 그러나 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
중량%로, Si: 3.2%, C: 0.05%, Mn: 0.06%, S: 0.0048%, N: 0.0032%, 및, Al: 0.005%를 포함하고, 바륨(Ba), 이트륨(Y) 및 보론(B)를 하기 표 1과 같이 함유하고, 잔부 Fe와 기타 불가피하게 혼입되는 불순물로 이루어지는 슬라브를 준비하였다.
슬라브를 1150℃ 온도에서 90분간 가열한 후, 열간 압연하여 2.6mm 두께의 열연판을 제조하였다. 이 열연판을 1050℃이상의 온도로 가열한 후 910℃에서 90초간 유지하고 수냉한 후 산세하였다. 이어서 리버스(Reverse) 압연기를 이용하여, 총 7회의 패스를 거쳐 0.30mm 두께까지 냉간 압연하였다. 각 패스당 압하율은 시험 조건별로 동일하게 적용하였다. 냉간 압연된 강판은 노 속에서 승온한 후 수소: 50부피% 및 질소: 50부피%의 혼합 가스 분위기, 및, 소둔 온도 850℃에서 120초간 유지하여 탄소 농도 0.002 중량% 까지 탈탄과 함께 1차 재결정 소둔을 하였다. 이후 MgO를 도포한 다음, 코일상으로 권취하여 2차 재결정 소둔하였다. 2차 재결정 소둔은 질소: 25부피% 및 수소: 75부피%의 혼합 가스 분위기에서 1200℃까지 승온하였고, 1200℃ 도달 후에는 수소: 100부피% 가스 분위기에서 20시간 유지 후 노냉하였다.
최종 수득된 강판을 표면 세정 후, single sheet 측정법을 이용하여 자기장의 세기를 800A/m 조건에서 자속밀도를 측정하였다.
시료번호 Ba 함량 (중량%) Y 함량
(중량%)		 B 함량
(중량%)		 ([Ba]+[Y])/([B]*10) 자속밀도 (B8, Tesla) 구분
1 0.08 0 0.0015 5.3 압연크랙발생 비교재
2 0.08 0 0.003 2.7 1.91 발명재
3 0.2 0 0.012 1.7 1.90 발명재
4 0.2 0 0.045 0.4 1.53 비교재
5 0 0.12 0.0033 3.6 압연크랙발생 비교재
6 0 0.11 0.0035 3.1 압연크랙발생 비교재
7 0 0.25 0.043 0.6 1.90 발명재
8 0.08 0.02 0.024 0.4 1.55 비교재
9 0.13 0.05 0.005 3.6 압연크랙발생 비교재
10 0.03 0.15 0.007 2.6 1.92 발명재
11 0.03 0.15 0 - 압연크랙발생 비교재
표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, Ba 및 Y 함량에 따라 B의 함량이 본 발명의 범위 안에서 제어한 경우에 압연크랙 발생이 없고, 비교재 대비 우수한 자성을 얻을 수 있었다.
또한, 도 1 및 도 2에서 시료번호 2번의 발명재 제조 공정중 냉연강판의 사진 및 시료번호 1번의 비교재 제조 공정중 냉연강판의 사진을 나타내었다. 비교재의 경우 압연 크랙이 명확하게 나타남을 확인할 수 있다.
실시예 2
중량%로, Si: 3.2%, C: 0.048%, Mn: 0.11%, S: 0.0051%, N: 0.0028%, 및, Al: 0.008% 를 포함하고, 바륨(Ba), 이트륨(Y) 및 보론(B)를 하기 표 2와 같이 함유하고, 잔부 Fe와 기타 불가피하게 혼입되는 불순물로 이루어지는 슬라브를 준비하였다.
슬라브를 1150℃ 온도에서 90분간 가열한 후, 열간 압연하여 2.6mm 두께의 열연판을 제조하였다. 이 열연판을 1050℃이상의 온도로 가열한 후 910℃에서 90초간 유지하고 수냉한 후 산세하였다. 이어서 리버스(Reverse) 압연기를 이용하여, 총 7회의 패스를 거쳐 0.30mm 두께까지 냉간 압연하였다. 각 패스당 압하율은 시험 조건별로 동일하게 적용하였다. 냉간 압연된 강판은 노 속에서 승온한 후 수소: 50부피% 및 질소: 50부피%의 혼합 가스 분위기, 및, 소둔 온도 850℃에서 120초간 유지하여 탄소 농도 0.003 중량% 까지 탈탄과 함께 1차 재결정 소둔을 하였다. 이후 MgO를 도포한 다음, 코일상으로 권취하여 2차 재결정 소둔하였다. 2차 재결정 소둔은 질소: 25부피% 및 수소: 75부피%의 혼합 가스 분위기에서 1200℃까지 승온하였고, 1200℃ 도달 후에는 수소: 100부피% 가스 분위기에서 20시간 유지 후 노냉하였다.
최종 수득된 강판을 표면 세정 후, single sheet 측정법을 이용하여 자기장의 세기를 800A/m 조건에서 자속밀도를 측정하였다. 또한 결정립 입경은 60℃로 가열된 염산에 5분간 침적시켜 표면의 코팅층을 제거한 후 면적에 따른 평균값으로 계산하였다.
시료번호 Ba 함량 (중량%) Y 함량
(중량%)		 B 함량
(중량%)		 ([Ba]+[Y])/([B]*10) 2mm 이상의 입경을 가지는 결정립들의 평균 입경(mm) 자속밀도 (B8, Tesla) 구분
1 0.05 0.025 0.004 1.88 27 1.91 발명재
2 0.03 0.08 0.0032 3.44 - 압연크랙발생 비교재
3 0.1 0.13 0.01 2.3 18 1.90 발명재
4 0.04 0.043 0.01 0.83 22 1.90 발명재
5 0.15 0.08 0.0035 6.57 - 압연크랙발생 비교재
표 2를 참고하면 본 발명의 일 실시예에 의한 전기강판에서 2mm 이상의 입경을 가지는 결정립들의 평균 입경은 10mm 이상으로 나타났으며, 자성이 우수한 것으로 나타났다.
본 발명은 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 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.

Claims (13)

  1. 중량%로, Si: 1.0 내지 7.0%, B: 0.001 내지 0.1%, 및 Ba 및 Y를 각각 단독 또는 합량으로 0.005 중량% 내지 0.5 중량% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 방향성 전기강판.
  2. 제1항에 있어서,
    하기 식 1을 만족하는 방향성 전기강판.
    [식 1]
    0.5 ≤ ([Ba]+[Y])/([B]*10) ≤ 3
    (단, 식 1에서 [Ba], [Y], [B]은 각각 Ba, Y, B의 함량(중량%)을 나타낸다.)
  3. 제1항에 있어서,
    C: 0.005% 이하 (0%를 제외함), Al: 0.005% 이하 (0%를 제외함), N: 0.0055% 이하 (0%를 제외함) 및 S: 0.0055% 이하 (0%를 제외함) 더 포함하는 방향성 전기강판.
  4. 제1항에 있어서,
    Mn: 0.01% 내지 0.5% 더 포함하는 방향성 전기강판.
  5. 제1항에 있어서,
    2mm 이상의 입경을 가지는 결정립들의 평균 입경은 10mm 이상인 방향성 전기강판.
  6. 제1항에 있어서,
    결정립계에 편석된 B 및, Ba 또는 Y를 포함하는 방향성 전기강판.
  7. 중량%로, Si: 1.0 내지 7.0%, B: 0.001 내지 0.1% 및 Ba 및 Y를 각각 단독 또는 합량으로 0.005 중량% 내지 0.5 중량% 포함하고, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 가열하는 단계;
    상기 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계;
    상기 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계;
    상기 냉연판을 1차 재결정 소둔하는 단계; 및;
    1차 재결정 소둔이 완료된 냉연판을 2차 재결정 소둔하는 단계;
    를 포함하는 방향성 전기강판의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 슬라브는 하기 식 1을 만족하는 방향성 전기강판의 제조방법.
    [식 1]
    0.5 ≤ ([Ba]+[Y])/([B]*10) ≤ 3
    (단, 식 1에서 [Ba], [Y], [B]은 각각 Ba, Y, B의 함량(중량%)을 나타낸다.)
  9. 제7항에 있어서,
    상기 슬라브는 C: 0.001 내지 0.1%, Al: 0.01% 이하 (0%를 제외함), N: 0.0055% 이하 (0%를 제외함) 및 S: 0.0055% 이하 (0%를 제외함) 더 포함하는 방향성 전기강판의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 슬라브는 Mn: 0.01% 내지 0.5% 더 포함하는 방향성 전기강판의 제조방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 슬라브를 가열하는 단계에서, 1000 내지 1280℃로 가열하는 방향성 전기강판의 제조방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계에서 최종 압하율이 80% 이상인 방향성 전기강판의 제조방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 2차 재결정 소둔하는 단계는 승온 단계 및 균열 단계를 포함하고, 상기 균열 단계의 온도는 900 내지 1250℃인 방향성 전기강판의 제조방법.
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