KR20210057453A - 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

냉간압연 공정에서의 압하율 제어를 통해서 (111)면 집합조직의 형성을 억제하고, (100)면 집합조직의 강도를 높여서 우수한 자기적 특성을 확보한 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
아울러, 본 발명은 Si, Al 등의 함량비를 엄격히 제어하고 냉간압연 공정에서의 압하율 제어함과 더불어, 불활성 가스 분위기에서 최종 소둔 열처리를 수행하는 것을 통하여 (100)면의 집합조직의 강도를 높여서 우수한 자기적 특성을 확보하였다.
이 결과, 본 발명에 따른 무방향성 전기강판은 2.0 ~ 2.3 W/kg의 철손 및 1.75 ~ 1.90 T의 자속밀도를 갖는다.

Description

무방향성 전기강판 및 그 제조 방법{NON-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET AND METHOD OF MANUFACTRUING THE SAME}

본 발명은 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

전기 강판은 자기 특성에 따라서 방향성 전기 강판과 무방향성 전기 강판으로 나눌 수 있다.

방향성 전기 강판(oriented electrical steel sheet)은 강판의 압연방향으로 자화가 용이하도록 제조하여 압연 방향으로 특히 우수한 자기 특성을 가지므로, 저철손, 고투자율이 요구되는 대형, 중소형 변압기의 철심으로 주로 사용된다.

이에 반하여, 무방향성 전기 강판(non-oriented electrical steel sheet)은 강판의 방향에 관계없이 균일한 자기특성을 갖는다. 이에 따라, 무방향성 전기강판은 리니어 컴프모터, 에어컨 컴프모터 및 청소기용 고속모터 등의 철심으로 주로 사용된다.

최근 에너지절약의 차원에서 전기기기의 효율을 높이고 소형화하려는 추세에 따라, 무방향성 전기 강판에 있어서도 철손을 최대한 낮추기 위한 연구가 진행되고 있다.

이와 같이, 무방향성 전기강판은 철손의 저감을 위해서 Si, Al 등의 함량비를 증가시켜 전기강판의 전기저항을 증대시키려는 연구가 진행 중에 있다.

그러나, 무방향성 전기강판은 Si, Al 등의 함량비가 증가할 시, 자속밀도의 저하를 초래하여 모터의 토크가 저하되거나 동손이 증가한다. 또한, 무방향성 전기강판은 Si의 함량비가 3.5 중량%를 초과하게 되면, 취성 증가로 냉간압연시 균열이 발생할 수 있다.

아울러, 무방향성 전기강판은 냉간압연 공정에서 압하율이 대략 60% 이상으로 높으면 (111)면의 집합조직이 강하게 발달하게 되어서 자기적 특성이 우수한 (100)면 집합조직의 분율이 감소하여 자기적 특성이 열화된다.

KR 공개특허공보 제10-1994-0009347(1994.05.20. 공개)

본 발명의 목적은 냉간압연 공정에서의 압하율 제어를 통해서 (111)면 집합조직의 형성을 억제하고, (100)면 집합조직의 강도를 높여서 우수한 자기적 특성을 확보한 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 Si, Al 등의 함량비를 엄격히 제어하고 냉간압연 공정에서의 압하율 제어함과 더불어, 불활성 가스 분위기에서 최종 소둔 열처리를 수행하는 것을 통하여 (100)면의 집합조직의 강도를 높여서 우수한 자기적 특성을 갖는 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 자기적 특성이 우수한 (100)면의 집합조직을 개선하여 우수한 자기적 특성을 확보하여 리니어 컴프모터, 에어컨 컴프모터 및 청소기용 고속모터 등의 철심으로 사용하기에 적합한 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법은 모터나 변압기 등에서 요구하는 고효율 특성에 부합하도록 하기 위해, 냉간압연 공정에서 압하율을 55% 이하로 제어하는 것에 의해 (111)면 집합조직의 형성을 억제하고 (100)면 집합조직을 발달시켰다.

이에 따라, 본 발명에 따른 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법은 냉간압연 공정에서의 압하율 제어를 통해서 (111)면 집합조직의 형성을 억제하고, (100)면 집합조직의 강도를 높여서 우수한 자기적 특성을 확보하였다.

아울러, 본 발명에 따른 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법은 Si, Al 등의 함량비를 엄격히 제어하고 냉간압연 공정에서의 압하율 제어함과 더불어, 불활성 가스 분위기에서 최종 소둔 열처리를 수행하는 것을 통하여 (100)면의 집합조직의 강도를 높여서 우수한 자기적 특성을 확보하였다.

이 결과, 본 발명에 따른 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법은 2.0 ~ 2.3 W/kg의 철손 및 1.75 ~ 1.90 T의 자속밀도를 갖는다.

이를 위해, 본 발명에 따른 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법은 C : 0.05 중량% 이하, Si : 1.0 ~ 3.1 중량%, Al : 0.2 ~ 0.6 중량%, Mn : 0.02 ~ 0.20 중량%, P : 0.01 ~ 0.20 중량%, 및 나머지 Fe와 불가피한 불순물을 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법은 Cu : 0.03 중량% 이하, Ni : 0.03 중량% 이하, Cr : 0.05 중량% 이하 및 S : 0.01 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법은 Si, Al 등의 함량비를 엄격히 제어하고 냉간압연 공정에서의 압하율 제어함과 더불어, 불활성 가스 분위기에서 최종 소둔 열처리를 수행하는 것을 통하여 (100)면의 집합조직의 강도를 높여서 우수한 자기적 특성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법은 냉간압연 공정에서 압하율을 55% 이하로 제어하는 것에 의해 (111)면 집합조직의 형성을 억제하고, 자기적 특성이 우수한 (100)면의 집합조직을 개선하여 .0 ~ 2.3 W/kg의 철손 및 1.75 ~ 1.90 T의 자속밀도를 가질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법은 자기적 특성이 우수한 (100)면의 집합조직을 개선하여 우수한 자기적 특성을 확보하여 리니어 컴프모터, 에어컨 컴프모터 및 청소기용 고속모터 등의 철심으로 사용하기에 적합하다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방향성 전기강판 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 실시예 1 및 비교예 1 ~ 3에 따른 무방향성 전기강판에 대한 EBSD 측정 결과를 나타낸 사진이다.
도 3은 실시예 1 ~ 2 및 비교예 1 ~ 3에 따른 무방향성 전기강판에 대한 (111)면의 강도 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 비교예 3 및 비교예 6에 따른 무방향성 전기강판에 대한 EBSD 측정을 통해 ODF로 분석한 결과를 나타낸 사진이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법을 설명하도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판은 모터나 변압기의 코어 재료로 사용되고 있으며, 모터나 변압기의 에너지 효율을 결정하는데 중요한 역할을 하고 있다.

이러한 무방향성 전기강판은 철손은 낮추고 자속밀도는 높이는 자기적 특성 개선을 위해, 집합조직의 제어가 필수적이며, 자화가 용이한 (100)면의 집합조직이 많이 생성되는 것이 바람직하고, (111)면의 집합조직은 강도가 낮은 것이 바람직하다.

이러한 무방향성 전기강판은 두께가 얇아짐에 따라 와전류 손실에 의한 철손이 감소되어 자기적 특성이 향상된다. 그러나, 냉간압연 공정에서 압하율이 높을 경우에는 (111)면의 γ-fiber 집합조직이 강하게 발달하게 되어 자화에 용이한 (100)면의 집합조직이 전체에서 차지하는 분율이 줄어들게 되어 자기적 특성이 저하된다.

이를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판은 모터나 변압기 등에서 요구하는 고효율 특성에 부합하도록 하기 위해, 냉간압연 공정에서 압하율을 55% 이하로 제어하는 것에 의해 (111)면 집합조직의 형성을 억제하고 (100)면 집합조직을 발달시켰다.

이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판은 냉간압연 공정에서의 압하율 제어를 통해서 (111)면 집합조직의 형성을 억제하고, (100)면 집합조직의 강도를 높여서 우수한 자기적 특성을 확보하였다.

아울러, 본 발명에서는 Si, Al 등의 함량비를 엄격히 제어하고 냉간압연 공정에서의 압하율 제어함과 더불어, 불활성 가스 분위기에서 최종 소둔 열처리를 수행하는 것을 통하여 (100)면의 집합조직의 강도를 높여서 자기적 특성이 우수한 무방향성 전기강판을 제조하였다.

이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판은 2.0 ~ 2.3 W/kg의 철손 및 1.75 ~ 1.90 T의 자속밀도를 갖는다.

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판은 C : 0.05 중량% 이하, Si : 1.0 ~ 3.1 중량%, Al : 0.2 ~ 0.6 중량%, Mn : 0.02 ~ 0.20 중량%, P : 0.01 ~ 0.20 중량%, 및 나머지 Fe와 불가피한 불순물을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판은 Cu : 0.03 중량% 이하, Ni : 0.03 중량% 이하, Cr : 0.05 중량% 이하 및 S : 0.01 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판은 0.05 ~ 0.35mm의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 무방향성 전기강판의 두께가 0.05mm 미만일 경우에는 리니어 컴프모터, 에어컨 컴프모터 및 청소기용 고속모터 등의 철심으로 사용할 시 형상 불량을 유발할 수 있으므로 바람직하지 못하다. 반대로, 무방향성 전기강판의 두께가 0.35mm를 초과할 경우에는 (100)면의 집합조직을 다량 확보할 수 없어 자속밀도가 열화되므로 바람직하지 않다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.

탄소(C)

탄소(C)는 다량 첨가될 경우 오스테나이트 영역을 확대하며 상변태 구간을 증가시키고 최종 소둔 열처리시 페라이트의 결정립 성장을 억제하여 철손을 열화시킨다. 또한, 탄소(C)는 최종제품에서 전기제품으로 가공 후 사용시 자기시효에 의하여 철손을 높이기 때문에 0.05 중량% 이하의 함량비가 함유되도록 제어하는 것이 바람직하다.

실리콘(Si)

실리콘(Si)은 비저항을 증가시켜서 철손 중 와류손실을 낮추기 위해 첨가된다.

실리콘(Si)은 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판 전체 중량의 1.0 ~ 3.1 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하며, 보다 바람직한 범위로는 1.5 ~ 2.5 중량%를 제시할 수 있다. 실리콘(Si)의 첨가량이 1.0 중량% 미만으로 소량 첨가될 시에는 저철손 특성을 얻기 어렵고 압연방향의 투자율 향상이 곤란하다. 또한, 실리콘(Si)의 첨가량이 3.1 중량%를 초과하여 과도하게 첨가되면 자속밀도의 저하를 초래하여 모터의 토크가 저하되거나 동손이 증가하고, 취성 증가로 냉간압연시 균열 또는 판파단이 발생할 수 있다.

알루미늄(Al)

알루미늄(Al)은 실리콘(Si)과 함께 무방향성 전기강판의 철손을 낮추는데 기여한다.

알루미늄(Al)은 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판 전체 중량의 0.2 ~ 0.6 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하며, 보다 바람직한 범위로는 0.3 ~ 0.5 중량%를 제시할 수 있다. 알루미늄(Al)의 첨가량이 0.2 중량% 미만일 경우에는 그 첨가 효과를 충분히 발휘하기 어렵다. 반대로, 알루미늄(Al)의 첨가량이 0.6 중량%를 초과하여 과도하게 첨가되면 자속밀도의 저하를 초래하여 모터의 토크가 저하되거나 동손이 증가한다.

망간(Mn)

망간(Mn)은 재가열시 석출물의 고용온도를 낮추며 열간압연시 소재 양 끝 부분에 생성되는 크랙을 방지하는 역할을 한다.

망간(Mn)은 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판 전체 중량의 0.02 ~ 0.20 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간(Mn)의 첨가량이 0.02 중량% 미만일 경우에는 열간압연시 크랙에 의한 불량이 발생할 위험이 높아진다. 반대로, 망간(Mn)의 첨가량이 0.20 중량%를 초과할 경우에는 롤 하중이 증가하여 냉간 압연성이 열화되므로 바람직하지 않다.

인(P)

인(P)은 비저항을 증가시켜 철손을 낮추는 역할을 한다.

인(P)은 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판 전체 중량의 0.01 ~ 0.20 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 인(P)의 첨가량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 결정립이 과도 증가되어 자성편차가 커지는 문제가 있다. 반대로, 인(P)의 첨가량이 0.20 중량%를 초과하여 과도하게 첨가될 경우에는 냉간 압연성을 저하시킬 수 있으므로 바람직하지 않다.

구리(Cu)

구리(Cu)는 집합조직을 개선하며, 미세한 CuS 석출을 억제하고, 산화나 부식에도 견디기 때문에 첨가한다. 다만, 구리(Cu)의 첨가량이 0.03 중량%를 초과하여 다량 첨가될 경우에는 강판 표면에 균일을 야기할 수 있으므로, 바람직하지 못하다. 따라서, 구리(Cu)는 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판 전체 중량의 0.03 중량% 이하의 함량비로 제어하는 것이 바람직하다.

니켈(Ni)

니켈(Ni)은 집합조직을 개선하며, Cu와 함께 첨가하여 S가 미세한 CuS로 석출하는 것을 억제하며, 산화나 부식에도 견디기 때문에 첨가한다. 다만, 니켈(Ni)의 첨가량이 0.03 중량%를 초과할 경우에는 다량 첨가에도 불구하고 집합조직을 개선하는 효과가 미미하여 비경제적이므로 바람직하지 않다. 따라서, 니켈(Ni)은 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판 전체 중량의 0.03 중량% 이하의 함량비로 제어하는 것이 바람직하다.

크롬(Cr)

크롬(Cr)은 비저항을 높여 철손을 개선하면서도 재료의 강도를 상승시키지 않는 역할을 한다. 다만, 크롬(Cr)의 첨가량이 0.05 중량%를 초과하여 다량 첨가될 경우에는 자성에 불리한 집합조직의 발달을 촉진시켜 자속밀도를 감소시키는 문제가 있다. 따라서, 크롬(Cr)은 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판 전체 중량의 0.05 중량% 이하의 함량비로 엄격히 제어하는 것이 바람직하다.

황(S)

황(S)은 망간(Mn)과 반응하여 미세한 석출물인 MnS를 형성하여 결정립 성장을 억제시키는 경향이 있으므로, 가능한 최소량을 갖도록 제어하는 것이 바람직하다. 따라서, 황(S)은 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판 전체 중량의 0.01 중량% 이하로 제어하는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판 제조 방법에 대하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방향성 전기강판 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 방향성 전기강판 제조 방법은 열간압연 단계(S110), 열연 소둔 열처리 단계(S120), 냉간압연 단계(S130) 및 최종 소둔 열처리 단계(S140)를 포함한다.

열간압연

열간압연 단계(S110)에서는 C : 0.05 중량% 이하, Si : 1.0 ~ 3.1 중량%, Al : 0.2 ~ 0.6 중량%, Mn : 0.02 ~ 0.20 중량%, P : 0.01 ~ 0.20 중량%, 및 나머지 Fe와 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 재가열한 후, 열간압연한다.

본 단계에서, 상기의 조성을 갖는 강 슬라브를 가열로에 장입하여 재가열하는 과정에서 열간압연을 용이하게 하기 위해서는 강 슬라브의 재가열 온도를 1,050℃ 이상으로 실시하는 것이 바람직하다. 다만, 강 슬라브의 재가열 온도가 1,250℃를 초과할 경우에는 MnS 등과 같은 철손 특성에 해로운 석출물이 재용해되어 열간압연 후 미세한 석출물이 과도하게 발생하는 경향이 있다. 이러한 미세한 석출물은 결정립 성장을 방해하여 철손 특성을 열화시키므로 바람직하지 않다. 따라서, 강 슬라브의 재가열 온도는 1,050 ∼ 1,250℃에서 1 ~ 3시간 동안 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 본 단계에서, 열간압연된 강판에 산화층이 과다하게 발생하지 않도록 하기 위해 마무리 열간압연 온도는 800 ~ 950℃ 조건으로 실시하는 것이 바람직하다.

여기서, 열간압연된 강판은 산화층이 과도하게 발생되지 않으면서 결정립 성장에 저해되지 않도록 650 ~ 800℃의 온도에서 권취한 후, 공기 중에서 코일 상태로 냉각시킬 수 있다.

열연 소둔 열처리

열연 소둔 열처리 단계(S120)에서는 열간압연된 강판을 열연 소둔 열처리하고, 산세한다.

이러한 열연 소둔 열처리는 열간압연된 강판 중심부의 연신립을 재결정시키고 강판의 두께방향으로 균일한 결정립이 분포하도록 유도하기 위한 목적으로 실시된다.

열연 소둔 열처리는 850 ~ 1,000℃ 조건으로 실시하는 것이 바람직하다. 열연 소둔 열처리 온도가 850℃ 미만일 경우에는 균일한 결정립 분포가 얻어지지 않아 자속밀도 및 철손 개선 효과가 미흡할 수 있다. 반대로, 열연 소둔 열처리 온도가 1,000℃를 초과할 경우에는 자성에 불리한 (111)면 집합조직이 증가하여 자속밀도가 열화된다.

냉간압연

냉간압연 단계(S130)에서는 산세된 강판을 55% 이하의 압하율로 냉간압연한다.

본 단계에서, 냉간압연은 0.05 ~ 0.35mm의 두께로 최종 압연한다. 냉간압연된 강판의 두께가 0.05mm 미만일 경우에는 리니어 컴프모터, 에어컨 컴프모터 및 청소기용 고속모터 등의 철심으로 사용할 시 형상 불량을 유발할 수 있으므로 바람직하지 못하다. 반대로, 냉간압연된 강판의 두께가 0.35mm를 초과할 경우에는 (100)면의 집합조직을 다량 확보할 수 없어 자속밀도가 열화되므로 바람직하지 않다.

본 단계에서, 냉간압연은 55% 이하의 압하율, 보다 바람직하게는 45 ~ 49%의 압하율로 수행하는 것이 바람직하다. 만일, 냉간압연의 압하율이 55%를 초과할 경우에는 (111)면 집합조직이 강하게 발달하게 되고, 자기적 특성이 우수한 (100)면 집합조직의 분율이 감소하는 문제가 있다.

따라서, (111)면 집합조직의 생성은 억제하고, (100)면의 집합조직의 생성을 높여서 자기적 특성을 개선하기 위해서는 냉간압연 공정에서의 압하율을 55% 이하, 보다 바람직하게는 45 ~ 49%의 압하율로 엄격히 제어하는 것이 바람직하다.

여기서, 냉간압연의 압하율은 (초기 강판 두께 - 최종 강판 두께) / (초기 강판 두께) × 100에 해당한다. 여기서, 초기 강판은 열간압연된 강판이고, 최종 강판은 냉간압연된 강판을 의미한다.

최종 소둔 열처리

최종 소둔 열처리 단계(S140)에서는 냉간압연된 강판을 불활성 가스 분위기에서 최종 소둔 열처리한다.

여기서, 불활성 가스는 캐리어 가스로서의 기능을 수행한다. 이러한 불활성 가스로는 아르곤, 헬륨, 네온, 질소 등에서 선택될 수 있으며, 이 중 아르곤 가스를 이용하는 것이 보다 바람직하다.

본 단계에서, 최종 소둔 열처리는 Ar 가스 분위기의 950 ~ 1,050℃의 온도 조건에서 1 ~ 10분 동안 실시한다.

최종 소둔 열처리 온도가 950℃ 미만이거나, 최종 소둔 열처리 시간이 1분 미만일 경우에는 강판 내부의 P 및 S가 표면으로 충분히 확산되지 못하여 (100)면의 강도 강화 효과를 제대로 발휘하기 어렵다. 반대로, 최종 소둔 열처리 온도가 1,050℃를 초과하거나, 최종 소둔 열처리 시간이 10분을 초과할 경우에는 에너지 손실이 커져 비경제적이다.

이러한 최종 소둔 열처리 이후, 무방향성 전기강판은 0.05 ~ 0.35mm의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 무방향성 전기강판의 두께가 0.05mm 미만일 경우에는 리니어 컴프모터, 에어컨 컴프모터 및 청소기용 고속모터 등의 철심으로 사용할 시 형상 불량을 유발할 수 있으므로 바람직하지 못하다. 반대로, 무방향성 전기강판의 두께가 0.35mm를 초과할 경우에는 (100)면의 집합조직을 다량 확보할 수 없어 자속밀도가 열화되므로 바람직하지 않다.

지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법은 Si, Al 등의 함량비를 엄격히 제어하고 냉간압연 공정에서의 압하율 엄격히 제어함과 더불어, 불활성 가스 분위기에서 최종 소둔 열처리를 수행하는 것을 통하여 (100)면의 집합조직의 강도를 높여서 우수한 자기적 특성을 확보할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법은 모터나 변압기 등에서 요구하는 고효율 특성에 부합하도록 하기 위해, 냉간압연 공정에서 압하율을 55% 이하로 제어하는 것에 의해 (111)면 집합조직의 형성을 억제하고 (100)면 집합조직을 발달시켰다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법은 냉간압연 공정에서의 압하율 제어를 통해서 (111)면 집합조직의 형성을 억제하고, (100)면 집합조직의 강도를 높여서 우수한 자기적 특성을 확보하였다.

이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법은 2.0 ~ 2.3 W/kg의 철손 및 1.75 ~ 1.90 T의 자속밀도를 갖는다.

아울러, 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법은 자기적 특성이 우수한 (100)면의 집합조직의 개선으로 우수한 자기적 특성을 확보하는 것에 의해, 리니어 컴프모터, 에어컨 컴프모터 및 청소기용 고속모터 등의 철심으로 사용하기에 적합하다.

실시예

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

1. 무방향성 전기강판 제조

표 1에 기재된 조성 및 표 2에 기재된 공정 조건으로 실시예 1 ~ 5 및 비교예 1 ~ 6에 따른 무방향성 전기강판을 제조하였다.

[표 1] (단위 : 중량%)

[표 2]

2. 물성 평가

표 3은 실시예 1 ~ 5 및 비교예 1 ~ 6에 따른 무방향성 전기강판의 물성 평가 결과를 나타낸 것이다. 이때, 철손 W15/50은 50Hz의 교류에서 철심에 1.5 Tesla의 자속밀도를 유도하였을 때 열 등으로 소모되는 에너지 손실량이고, 자속밀도 B50은 5000A/m의 여자력에서 유기되는 값이다.

[표 3]

표 1 내지 표 3에 도시된 바와 같이, 실시예 1 ~ 5에 따른 무방향성 전기강판은 목표값에 해당하는 2.0 ~ 2.3 W/kg의 철손 및 1.75 ~ 1.90 T의 자속밀도를 모두 만족하는 것을 확인할 수 있다.

특히, 냉간압연 공정에서 압하율 45 ~ 48%로 실시한 실시예 3 ~ 4에 따른 무방향성 전기강판에 대한 자기적 특성이 가장 우수하게 측정된 것을 확인하였다.

반면, 비교예 1 ~ 6에 따른 무방향성 전기강판은 철손 및 자속밀도가 목표값에 모두 미달하는 것을 확인하였다. 이는 냉간압연 공정에서 압하율이 본 발명에서 제시하는 범위를 벗어난 데 기인한 것으로 판단된다.

3. 미세조직 분석

도 2는 실시예 1 및 비교예 1 ~ 3에 따른 무방향성 전기강판에 대한 EBSD 측정 결과를 나타낸 사진이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 실시예 1에 따른 무방향성 전기강판은 비교예 1 ~ 3에 따른 전기강판에 비하여 (111)면 집합조직의 강도가 저하되는 것을 확인하였다.

즉, 냉간압연 공정에서의 압하율을 62%, 69% 및 76%로 실시한 비교예 1 ~ 3과 달리, 실시예 1과 같이 압하율이 54%로 저감함에 따라 (111)면 집합조직의 강도가 저하되는 것을 EBSD(Electron Backscatter Diffraction) 측정을 통한 ODF (Orientation Distribution Function) 분석으로 확인하였다.

또한, 도 3은 실시예 1 ~ 2 및 비교예 1 ~ 3에 따른 무방향성 전기강판에 대한 (111)면의 강도 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 이때, 도 3에서는 최종 소둔 열처리 전 상태의 무방향성 전기강판에 대한 (111)면의 강도 측정결과를 나타낸 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 냉간압연에서의 압하율을 54% 및 50%로 각각 실시한 실시예 1 ~ 2에 따른 무방향성 전기강판의 경우, 냉간압연에서의 압하율을 62%, 69% 및 76%로 각각 실시한 비교예 1 ~ 3에 따른 무방향성 전기강판에 비하여 (111)면 집합조직의 강도가 낮은 것을 확인할 수 있다.

즉, (111)면 집합조직의 강도는 냉간압연에서의 압하율이 높을수록 증가하는 경향을 나타낸 것을 확인하였다.

도 4는 비교예 3 및 비교예 6에 따른 무방향성 전기강판에 대한 EBSD 측정을 통해 ODF로 분석한 결과를 나타낸 사진이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 비교예 3에 따른 무방향성 전기강판은 최종 소둔 열처리 전에는 (111)면 집합조직의 강도가 6.6으로 측정되었고, 950℃에서 최종 소둔 열처리를 실시한 후에는 (111)면 집합조직의 강도가 9.5로 측정되었다.

또한, 비교예 3에 따른 무방향성 전기강판은 1,050℃에서 최종 소둔 열처리를 실시한 후, (111)면 집합조직의 강도가 12로 측정되었다.

위의 실험 결과를 토대로, 열처리 온도가 증가함에 따라 (111)면 집합조직의 강도가 증가하는 경향을 나타내고 있는 것을 확인할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

S110 : 열간압연 단계
S120 : 열연 소둔 열처리 단계
S130 : 냉간압연 단계
S140 : 최종 소둔 열처리 단계

Claims (10)

1. C : 0.05 중량% 이하, Si : 1.0 ~ 3.1 중량%, Al : 0.2 ~ 0.6 중량%, Mn : 0.02 ~ 0.20 중량%, P : 0.01 ~ 0.20 중량%, 및 나머지 Fe와 불가피한 불순물을 포함하며,
   1.75 ~ 1.90 T의 자속밀도를 갖는 무방향성 전기강판.
   
2. 제1항에 있어서,
   Cu : 0.03 중량% 이하, Ni : 0.03 중량% 이하, Cr : 0.05 중량% 이하 및 S : 0.01 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함하는 무방향성 전기강판.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 전기강판은
   0.05 ~ 0.35mm의 두께를 갖는 무방향성 전기강판.
   
4. 제1항에 있어서,
   2.0 ~ 2.3 W/kg의 철손을 갖는 무방향성 전기강판.
   
5. (a) C : 0.05 중량% 이하, Si : 1.0 ~ 3.1 중량%, Al : 0.2 ~ 0.6 중량%, Mn : 0.02 ~ 0.20 중량%, P : 0.01 ~ 0.20 중량%, 및 나머지 Fe와 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 재가열한 후, 열간압연하는 단계;
   (b) 상기 열간압연된 강판을 열연 소둔 열처리하고, 산세하는 단계;
   (c) 상기 산세된 강판을 55% 이하의 압하율로 냉간압연하는 단계; 및
   (d) 상기 냉간압연된 강판을 불활성 가스 분위기에서 최종 소둔 열처리하는 단계;
   를 포함하는 무방향성 전기강판 제조 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 강 슬라브는
   Cu : 0.03 중량% 이하, Ni : 0.03 중량% 이하, Cr : 0.05 중량% 이하 및 S : 0.01 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함하는 무방향성 전기강판 제조 방법.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 (c) 단계에서,
   상기 냉간압연은
   45 ~ 49%의 압하율로 수행하는 무방향성 전기강판 제조 방법.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 (c) 단계 이후,
   상기 전기강판은
   0.05 ~ 0.35mm의 두께를 갖는 무방향성 전기강판 제조 방법.
   
9. 제5항에 있어서,
   상기 (d) 단계에서,
   상기 최종 소둔 열처리는
   Ar 가스 분위기의 950 ~ 1,050℃의 온도 조건에서 1 ~ 10분 동안 실시하는 무방향성 전기강판 제조 방법.
   
10. 제5항에 있어서,
    상기 (d) 단계 이후,
    상기 전기강판은
    2.0 ~ 2.3 W/kg의 철손 및 1.75 ~ 1.90 T의 자속밀도를 갖는 무방향성 전기강판 제조 방법.

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