KR20210080714A - 무방향성 전기강판 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 중량%로, Si : 1.0 내지 6.5%, Al : 0.1 내지 1.3%, Mn : 0.01 내지 1.5%, Sn: 0.1% 이하(0%를 제외함), 및 Sb: 0.1% 이하(0%를 제외함) 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
표면에서 깊이 2.0㎛까지의 범위에서, 입경이 1nm 내지 100nm인 AlN계 석출물의 밀도가 0.01mm2 면적당 50개 이하일 수 있다.
표면에서 깊이 2.0㎛까지의 범위에서, 입경이 1nm 내지 100nm인 AlN계 석출물의 밀도가 0.01mm2 면적당 50개 이하일 수 있다.
Description
본 발명의 일 실시예는 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 본 발명의 일 실시예는 Sn, Sb를 첨가한 합금 성분 계에서, AlN 석출물에 의한 영향을 최소화하여, 자속밀도와 철손이 우수한 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 대기 환경에 대한 관심이 고조되고, 에너지의 효율적 이용에 대한 관심이 고조됨에 따라, 하이브리드 자동차나 전기자동차가 많이 사용되고 있다. 이런 자동차들의 구동부에 사용되는 모터의 경우 제한된 크기로 큰 출력을 얻을 필요가 있으며, 10000rpm 이상의 회전 속도가 요구된다. 이러한 경우에 400Hz 이상의 작동 주파수 영역에서의 철손이 중요하게 되며, 또한 인버터 등에 의해 전류에 존재하는 고조파 성분 때문에 1000Hz 이상의 주파수에서의 손실 또한 중요하다. 이러한 고주파 및 고조파 손실을 줄이기 위해 많은 연구들이 진행되어 왔다. 이러한 고주파 및 고조파 손실을 줄이기 위해서 강판의 제조과정에서는 Si, Al, Mn과 같은 비저항원소를 다량 첨가해야 하고, 강판 내부에 존재하는 개재물, 미세 석출물 및 표면의 산화층을 적극 제어하여 이들이 자벽 이동을 방해하지 않도록 해야 한다. 표면의 산화층을 제어하기 위해 최종 소둔 단계에서는 수소와 질소를 이용한 분위기에서 열처리를 진행한다. 이러한 소둔 과정에서 비저항원소 중 Al이 질소와 결합하여 AlN 라는 석출물이 표면에 생성된다. 이 석출물은 자성에 악영향을 끼치게 된다.
본 발명의 일 실시예는 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 본 발명의 일 실시예는 Sn, Sb를 첨가한 합금 성분 계에서, AlN 석출물에 의한 영향을 최소화하여, 자속밀도와 철손이 우수한 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 중량%로, Si : 1.0 내지 6.5%, Al : 0.1 내지 1.3%, Mn : 0.01 내지 1.5%, Sn: 0.1% 이하(0%를 제외함), 및 Sb: 0.1% 이하(0%를 제외함) 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
표면에서 깊이 2.0㎛까지의 범위에서, 입경이 1nm 내지 100 nm인 AlN계 석출물의 밀도가 0.01mm2 면적당 50개 이하일 수 있다.
표면에서 깊이 2.0㎛까지의 범위에서, 입경이 10nm 내지 100nm 인 AlN계 석출물의 밀도가 0.01mm2 면적당 10개 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
6×10-6≤[Sn]2 + [Sb]2≤5×10-3
(식 1에서 [Sn] 및 [Sb]는 강판 내의 Sn 및 Sb의 함량(중량%)을 나타낸다.)
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 P: 0.1 중량% 이하, Ti: 0.1 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 C: 0.007 중량% 이하, S: 0.01 중량% 이하 및 N: 0.01 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 Cu, Ni 및 Cr 중 1종 이상을 각각 0.05 중량% 이하로 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 Zr, Mo 및 V 중 1종 이상을 각각 0.01 중량% 이하로 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 제조방법은 중량%로, Si : 1.0 내지 6.5%, Al : 0.1 내지 1.3%, Mn : 0.01 내지 1.5%, Sn: 0.1% 이하(0%를 제외함), 및 Sb: 0.1% 이하(0%를 제외함) 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 열간 압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계 및 냉연판을 최종 소둔하는 단계를 포함한다.
최종 소둔하는 단계는 Ar: 40 내지 90 부피%, H2: 10 내지 30 부피% 및 N2: 30 부피% 이하 포함하는 분위기에서 수행한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, Sn, Sb를 특정 범위로 포함함으로써, 최종 소둔 과정 중에서 생성될 수 있는 AlN계 석출물을 억제하여 자성을 개선시킨다. 또한 최종 소둔 단계를 Ar, H2 혼합가스 분위기에서 수행함으로써 AlN계 석출물의 생성을 억제한다. 이를 통하여 친환경 자동차용 모터, 고효율 가전용 모터, 슈퍼 프리미엄급 전동기를 제조할 수 있다.
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.
또한, 특별히 언급하지 않는 한 %는 중량%를 의미하며, 1ppm 은 0.0001중량%이다.
본 발명의 일 실시예에서 추가 원소를 더 포함하는 것의 의미는 추가 원소의 추가량 만큼 잔부인 철(Fe)을 대체하여 포함하는 것을 의미한다.
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.
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.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 중량%로, Si : 1.0 내지 6.5%, Al : 0.1 내지 1.3%, Mn : 0.01 내지 1.5%, Sn: 0.1% 이하(0%를 제외함), 및 Sb: 0.1% 이하(0%를 제외함) 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
이하에서는 무방향성 전기강판의 성분 한정의 이유부터 설명한다.
Si: 1.0 내지 6.5 중량%
규소(Si, 실리콘)은 재료의 비저항을 높여 철손을 낮추어주는 역할을 하며, 너무 적게 첨가되는 경우, 고주파 철손 개선 효과가 부족할 수 있다. 반대로 너무 많이 첨가될 경우 재료의 경도가 상승하여 냉간압연성이 극도로 악화되어 생산성 및 타발성이 열위해질 수 있다. 따라서 전술한 범위에서 Si를 첨가할 수 있다. 더욱 구체적으로 2.0 내지 5.0 중량% 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 3.0 내지 4.0 중량% 포함할 수 있다.
Al : 0.1 내지 1.3 중량%
알루미늄(Al)는 재료의 비저항을 높여 철손을 낮추는 역할을 한다. 너무 적게 첨가되면 고주파 철손 저감에 효과가 없고 질화물이 미세하게 형성되어 자성을 열화시킬 수 있다. 반대로 너무 많이 첨가되면 제강과 연속주조등의 모든 공정상에 문제를 발생시켜 생산성을 크게 저하시킬 수 있다. 따라서 전술한 범위에서 Al을 첨가할 수 있다. 더욱 구체적으로 0.7 내지 1.3 중량% 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 1.1 내지 1.3 중량% 포함할 수 있다.
Mn: 0.01 내지 1.50 중량%
망간 (Mn)은 재료의 비저항을 높여 철손을 개선하고 황화물을 형성시키는 역할하는 원소이다. Mn이 너무 적게 첨가되면, 황화물이 미세하게 석출되어 자성을 저하시킬 수 있다. 반대로 Mn이 너무 많이 첨가되면, 자성에 불리한 {111} 집합조직의 형성을 조장하여 자속밀도가 감소할 수 있다 따라서 전술한 범위에서 Mn을 첨가할 수 있다. 더욱 구체적으로 Mn을 0.10 내지 1.00 중량% 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 비저항은 55 내지 80μΩ·cm일 수 있다.
Sn, Sb: 각각 0.1 중량% 이하
주석(Sn)과 안티몬(Sb)은 결정립계에 편석원소로써 결정립계를 통한 질소의 확산을 억제하며 자성에 해로운 {111} 집합조직(texture)를 억제하고 유리한 {100} 집합조직을 증가시켜 자기적 특성을 향상시키기 위하여 첨가한다. Sn과 Sb이 각각 너무 많이 첨가되면 결정립 성장을 방해하여 자성을 떨어트리고 압연성상이 나쁘게 된다. 따라서 전술한 범위에서 Sn, Sb를 첨가할 수 있다. 더욱 구체적으로 Sn:0.01 내지 0.10 중량%, Sb:0.01 내지 0.10 중량% 포함할 수 있다.
또한, Sn, Sb는 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
6×10-6≤[Sn]2 + [Sb]2≤5×10-3
(식 1에서 [Sn] 및 [Sb]는 강판 내의 Sn 및 Sb의 함량(중량%)을 나타낸다.)
식 1을 만족함으로써, Sn, Sb의 집합조직 개선 효과를 더욱 극대화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 P: 0.1 중량% 이하 및 Ti: 0.1 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 P: 0.1 중량% 이하 및 Ti: 0.1 중량% 이하를 더 포함할 수 있다. 전술하였듯이, 추가 원소를 더 포함하는 경우, 잔부인 Fe를 대체하여 포함하게 된다.
P 0.100 중량% 이하
인(P)은 재료의 비저항을 높이는 역할을 할 뿐만 아니라, 입계에 편석하여 집합조직을 개선하여 비저항을 증가시키고 철손을 낮추는 역할을 하므로, 추가로 첨가할 수 있다. 다만, P의 첨가량이 너무 많으면 자성에 불리한 집합조직의 형성을 초래하여 집합조직 개선의 효과가 없으며 입계에 과도하게 편석하여 압연성 및 가공성이 저하되어 생산이 어려워질 수 있다. 따라서 전술한 범위에서 P를 첨가할 수 있다. 더욱 구체적으로 P를 0.001 내지 0.090 중량% 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 P를 0.005 내지 0.085 중량% 포함할 수 있다.
Ti: 0.0100 중량% 이하
티타늄(Ti)은 미세한 탄화물과 질화물을 형성하여 결정립 성장을 억제하며, 많이 첨가될수록 증가된 탄화물과 질화물로 인해 자구의 이동을 방해하기 때문에 적게 함유시키는 것이 바람직하다. 따라서 전술한 범위에서 Ti를 첨가할 수 있다. 더욱 구체적으로 Ti를 0.0001 내지 0.0050 중량% 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 C: 0.007 중량% 이하, S: 0.01 중량% 이하 및 N: 0.01 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 전기강판은 C: 0.007 중량% 이하, S: 0.01 중량% 이하 및 N: 0.01 중량% 이하를 더 포함할 수 있다.
C: 0.007 중량% 이하
탄소(C)는 많이 첨가될 경우 오스테나이트 영역을 확대하며 상변태 구간을 증가시키고 소둔지 페라이트의 결정립 성장을 억제하여 철손을 높이는 효과를 나타내며, 또한 Ti 등과 결합하며 탄화물을 형성하여 자성을 열위시키며 최종제품에서 전기 제품으로 가공 후 사용시 자기시효에 의하여 철손을 높인다. 따라서 전술한 범위에서 C을 첨가할 수 있다. 더욱 구체적으로 C를 0.005 중량% 이하 포함할 수 있다.
N: 0.0100 중량% 이하
질소(N)는 Al, Ti 등과 강하게 결함함으로써 질화물을 형성하여 결정립성장을 억제하며, 석출될 경우 자구 이동을 방해하기 때문에 적게 함유시키는 것이 바람직하다. 따라서 전술한 범위에서 N을 첨가할 수 있다. 더욱 구체적으로 N을 0.005 중량% 이하로 포함할 수 있다.
S: 0.0100중량% 이하
황(S)는 모재 내부에 미세한 황화물을 형성하여 결정립 성장을 억제하여 철손을 약화시키므로 가능한 한 낮게 첨가하는 것이 바람직하다. S가 다량 포함될 경우, Mn등과 결합하여 석출물을 형성하거나 열간압연 중 고온 취성을 유발할 수 있다. 따라서, S를 0.0100 중량% 이하로 더 포함할 수 있다. 구체적으로 S를 0.0050 중량% 이하로 더 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 S를 0.0001 내지 0.0040 중량% 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 Cu, Ni 및 Cr 중 1종 이상을 각각 0.05 중량% 이하로 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 Zr, Mo 및 V 중 1종 이상을 각각 0.01 중량% 이하로 더 포함할 수 있다.
제강 공정에서 불가피하게 첨가되는 원소인 Cu, Ni, Cr의 경우 불순물 원소들과 반응하여 미세한 황화물, 탄화물 및 질화물을 형성하여 자성에 유해한 영향을 미치므로 이들 함유량을 각각 0.05중량%이하로 제한한다. 또한 Zr, Mo, V등도 강력한 탄질화물 형성 원소이기 때문에 가능한 첨가되지 않는 것이 바람직하며 각각 0.01중량%이하로 함유되도록 한다.
잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다. 불가피한 불순물에 대해서는 제강 단계 및 방향성 전기강판의 제조 공정 과정에서 혼입되는 불순물이며, 이는 해당 분야에서 널리 알려져 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다. 본 발명의 일 실시예예서 전술한 합금 성분 외에 원소의 추가를 배제하는 것은 아니며, 본 발명의 기술 사상을 해치지 않는 범위 내에서 다양하게 포함될 수 있다. 추가 원소를 더 포함하는 경우 잔부인 Fe를 대체하여 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서는 표면 부근에서의 AlN계 석출물의 밀도를 억제함으로써, 석출물에 의한 자성 열화를 방지할 수 있다. 기존에도 Sb, Sn 첨가 및 Al, Mn 간의 함량 관계를 제어하여, AlN 등의 석출물을 억제하고자 하는 시도가 있었으나, 이는 표면 부근에서의 밀도를 억제하는 것이 아니고, 내부에서의 밀도를 억제하는 것에 불과하였다. 내부에서 AlN 등의 석출물을 억제하더라도 표면 부근에서는 최종 소둔 시 분위기 내의 N의 침투로 인하여, AlN이 다수 생성될 수 밖에 없고, 이는 자성의 열화로 이어진다.
본 발명의 일 실시예에서는 Sn, Sb의 첨가와 함께 최종 소둔 과정에서 Ar 및 H2의 비율이 조절된 분위기에서 소둔함으로써, 표면 부근에서도 AlN 석출물을 억제할 수 있다. 표면 부근이란 표면에서 깊이 2.0㎛까지의 범위에서 측정한 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에서 표면에서 깊이 2.0㎛까지의 범위에서, 입경이 1nm 내지 100nm인 AlN계 석출물의 밀도가 0.01mm2 면적당 50개 이하일 수 있다.
AlN계 석출물의 밀도가 너무 높으면, 석출물의 존재로 인하여 자성이 열위될 수 있다. 또한, AlN계 석출물의 측정 한계는 1nm로서, 입경의 하한을 1nm로 한정한다. 또한 100 nm를 초과하는 석출물은 실질적으로 생성되지 않으므로, 상한을 100 nm로 한정한다. 더욱 구체적으로 AlN계 석출물의 밀도가 0.01mm2 면적당 1 내지 50개일 수 있다. 이 때, 석출물의 입경은 석출물과 동일한 면적의 가상의 원을 가정하여, 그 원의 직경을 의미한다. 또한 측정 기준면은 압연면(ND면)과 평행한 면이다.
AlN계 석출물이란 Al 또는 N을 포함하는 석출물로서, AlN, (Al, Ti)N, AlS, Fe2N 등을 포함할 수 있다.
AlN계 석출물 중 입경이 10nm 내지 100nm인 미세 석출물의 밀도는 0.01mm2 면적당 10 개 이하일 수 있다.
AlN계 석출물 중 입경이 1nm 이상 및 10nm 미만인 미세 석출물의 밀도는 0.01mm2 면적당 40 개 이하일 수 있다.
전술하였듯이, 표면 부근에서의 AlN계 석출물을 억제함으로써 자성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로 전기강판의 철손(W15/50)이 6.30W/Kg이하, 자속밀도(B50)이 1.72T이상이 될 수 있다. 철손(W15/50)은 50Hz의 주파수로 1.5T의 자속밀도를 유기하였을 때의 철손이다. 자속밀도(B50)는 5000A/m의 자기장에서 유도되는 자속밀도이다. 더욱 구체적으로 전기강판의 철손(W15/50)이 1.50 내지 2.50W/Kg, 자속밀도(B50)이 1.60 내지 2.00T가 될 수 있다. 이 때, 자성 측정 기준은 0.27mm 두께일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 제조방법은 슬라브를 열간 압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계 및 냉연판을 최종 소둔하는 단계를 포함한다.
슬라브의 합금 성분에 대해서는 전술한 무방향성 전기강판의 합금성분에서 설명하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다. 무방향성 전기강판의 제조 과정에서 합금 성분이 실질적으로 변동되지 않으므로, 무방향성 전기강판과 슬라브의 합금 성분은 실질적으로 동일하다.
구체적으로 슬라브는 중량%로, Si : 1.0 내지 6.5%, Al : 0.1 내지 1.3%, Mn : 0.01 내지 1.5%, Sn: 0.1% 이하(0%를 제외함), 및 Sb: 0.1% 이하(0%를 제외함) 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
그 밖의 추가 원소에 대해서는 무방향성 전기강판의 합금성분에서 설명하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다.
슬라브를 열간압연하기 전에 슬라브를 가열할 수 있다. 슬라브의 가열 온도는 제한되지 않으나, 슬라브를 1100 내지 1250℃ 범위에서 가열할 수 있다. 슬라브 가열 온도가 너무 높으면, 자성을 해치는 석출물이 재용해되어 열간압연 후 미세하게 석출될 수 있다.
다음으로, 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조한다. 열연판 두께는 2.0 내지 3.0mm가 될 수 있다.
열연판을 제조하는 단계 이후, 열연판을 열연판 소둔할 수 있다. 열연판 소둔은 상변태가 없는 고급 전기강판을 제조함에 있어서는 실시하는 것이 바람직하며, 최종소둔판의 집합조직을 개선하여 자속밀도를 향상시키는데 유효하다.
이 때, 열연판을 소둔하는 단계는 850 내지 1200℃의 온도에서 소둔할 수 있다. 열연판 소둔 온도가 너무 낮으면, 미만이면 조직이 성장하지 않거나 미세하게 성장하여 자속밀도의 상승 효과를 기대하기 어렵게 된다. 열연판 소둔온도가 너무 높아지면 오히려 자기특성이 열화되고, 판형상의 변형으로 인해 압연작업성이 나빠질 수 있다. 열연판 소둔은 필요에 따라 자성에 유리한 방위를 증가시키기 위하여 수행되는 것이며, 생략도 가능하다. 소둔된 열연판을 산세할 수 있다.
다음으로, 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조한다. 냉간압연은 0.15mm 내지 0.65mm의 두께로 최종 압연한다. 필요시 1차 냉간압연과 중간소둔 후 2차 냉간압연할 수 있으며, 최종 압하율은 50 내지 95%의 범위로 할 수 있다.
다음으로, 냉연판을 최종 소둔한다. 최종소둔은 강판 단면에서의 결정립 크기가 50 내지 150㎛가 되도록 900 내지 1050℃범위 내에서 실시한다. 최종 소둔 온도가 너무 낮으면 결정립이 작아 철손이 열화될 수 있다. 온도가 너무 높으면 결정립이 조대화되어 이상와류손이 커져 전체 철손이 높아지게 된다.
최종 소둔 후 강판은 냉간압연으로 가공된 조직을 전부(99% 이상) 재결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 소둔 분위기를 제어하여, 강판 표면 부근에서 Al이 AlN계 석출물로 석출되지 못하도록 한다. 구체적으로 최종 소둔하는 단계는 Ar: 40 내지 90 부피%, H2: 10 내지 30 부피% 및 N2: 30 부피% 이하 포함하는 분위기에서 수행한다. 이를 통해 N계열의 석출물이 형성되는 것을 원천적으로 억제할 수 있다. 질소 기체(N2)는 가급적 포함되지 않는 것이 바람직하나, 이를 줄일수록 공정 부하가 발생하고, 40 부피% 까지는 AlN계 석출물이 억제되어, 전술한 범위로 포함한다. 더욱 구체적으로 Ar: 50 내지 80 부피%, H2: 15 내지 25 부피% 및 N2: 5 내지 30 부피% 포함하는 분위기에서 수행할 수 있다.
최종 소둔 후, 절연피막을 형성할 수 있다. 상기 절연피막은 유기질, 무기질 및 유무기 복합피막으로 처리될 수 있으며, 기타 절연이 가능한 피막제로 처리하는 것도 가능하다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 그러나 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
실시예
하기 표 1 및 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 구성된 슬라브를 제조하였다. 슬라브를 1150℃로 가열하고, 850℃에서 열간 마무리 압연하여 판두께 2.3mm의 열연판을 제작하였다. 열간압연된 열연판은 1100℃에서 4분간 소둔한 다음 산세하였다. 그 뒤 냉간압연하여 판두께를 0.27mm로 한 후, 분위기 가스 중 Ar 분율을 다르게 하며 970℃에서 5분간 최종 소둔하였다. 이 때 분위기 가스로는 Ar, H2 N2 혼합 가스를 사용하였으며, 그 분율을 하기 표 2에 정리하였다. 그 후, 장출하여 혼합 가스의 분위기 내에서 냉각시켰다. 이를 통해 최종적으로 무방향성 전기강판을 제조하였다. 자성은 Single sheet tester를 이용하여 압연 방향 및 수직방향의 평균값으로 결정하여 아래 표 2에 실험 조건에 따라 나타내었다. 표 2는 강판 표면에서 0.01mm2 면적당 AlN계열의 석출물 개수를 측정하여 정리하였다. Ar의 함량이 30 부피% 미만인 경우에는 측정이 불가할 정도로 많은 양의 석출물이 생성되어 기재할 수 없었다.
철손(W15/50)은 50Hz주파수에서 1.5Tesla의 자속밀도가 유기되었을 때의 압연방향과 압연방향 수직방향의 평균 손실(W/kg)이다.
자속밀도(B50)은 5000A/m의 자기장을 부가하였을 때 유도되는 자속밀도의 크기(Tesla)이다.
| (중량%) | C | Si | Al | Mn | N | Ti | Sn | Sb |
| 비교예 1 | 0.0035 | 3.4 | 0.5 | 0.5 | 0.005 | 0.003 | 0.015 | 0.015 |
| 실시예 1 | 0.0035 | 3.4 | 0.5 | 0.5 | 0.005 | 0.003 | 0.015 | 0.015 |
| 실시예 2 | 0.0035 | 3.4 | 0.5 | 0.5 | 0.005 | 0.003 | 0.015 | 0.015 |
| 실시예 3 | 0.0035 | 3.4 | 0.5 | 0.5 | 0.005 | 0.003 | 0.015 | 0.015 |
| 실시예 4 | 0.0035 | 3.4 | 0.5 | 0.5 | 0.005 | 0.003 | 0.015 | 0.015 |
| 실시예 5 | 0.0035 | 3.4 | 0.5 | 0.5 | 0.005 | 0.003 | 0.015 | 0.015 |
| 실시예 6 | 0.0035 | 3.4 | 0.5 | 0.5 | 0.005 | 0.003 | 0.015 | 0.015 |
| 실시예 7 | 0.0035 | 3.4 | 0.5 | 0.5 | 0.005 | 0.003 | 0.015 | 0.015 |
| 실시예 8 | 0.0035 | 3.4 | 0.5 | 0.5 | 0.005 | 0.003 | 0.015 | 0.015 |
| 비교예 2 | 0.0035 | 3.4 | 0.5 | 0.5 | 0.005 | 0.003 | 0.015 | 0.015 |
| 비교예 3 | 0.0035 | 3.4 | 0.5 | 0.5 | 0.005 | 0.003 | 0.015 | 0.015 |
| 비교예 4 | 0.0035 | 3.4 | 0.5 | 0.5 | 0.005 | 0.003 | 0.015 | 0.015 |
| 소둔 분위기(부피%) | 100nm 이하 AlN계 석출물 개수 |
1nm 이상 10nm미만 AlN계 석출물 개수 |
철손 (W15/50, W/kg) |
자속밀도 (B50, T) |
|||
| Ar | H2 | N2 | |||||
| 비교예 1 | 40 | 30 | 40 | 498 | 454 | 1.95 | 1.652 |
| 실시예 1 | 50 | 20 | 30 | 37 | 33 | 1.90 | 1.650 |
| 실시예 2 | 50 | 30 | 20 | 24 | 19 | 1.83 | 1.645 |
| 실시예 3 | 60 | 20 | 20 | 28 | 25 | 1.84 | 1.645 |
| 실시예 4 | 60 | 30 | 10 | 7 | 6 | 1.82 | 1.646 |
| 실시예 5 | 70 | 20 | 10 | 9 | 8 | 1.83 | 1.645 |
| 실시예 6 | 70 | 30 | 1 | 1 | 1.80 | 1.644 | |
| 실시예 7 | 80 | 10 | 10 | 7 | 8 | 1.83 | 1.648 |
| 실시예 8 | 80 | 20 | - | 2 | 2 | 1.81 | 1.647 |
| 비교예 2 | 35 | 20 | 45 | 500이상 | 500이상 | 1.95 | 1.655 |
| 비교예 3 | 30 | 20 | 50 | 500이상 | 500이상 | 1.95 | 1.653 |
| 비교예 4 | 25 | 20 | 55 | 500이상 | 500이상 | 1.96 | 1.654 |
표 1 및 표 2에 나타난 바와 같이, Sn, Sb를 적정량 포함하고, 최종 소둔 시 분위기를 조절한 실시예 1 내지 9는 표면에서 AlN의 석출이 억제되고, 자성이 향상되는 것을 확인할 수 있다.
반면, 비교예 1 내지 4는 소둔 분위기에서 Ar의 비율이 작고, N2의 비율이 높아 표면에서 AlN이 다수 석출되고, 자성이 열위함을 확인할 수 있다.
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 (8)
- 중량%로, Si : 1.0 내지 6.5%, Al : 0.1 내지 1.3%, Mn : 0.01 내지 1.5%, Sn: 0.1% 이하(0%를 제외함), 및 Sb: 0.1% 이하(0%를 제외함) 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
표면에서 깊이 2.0㎛까지의 범위에서, 입경이 1nm 내지 100nm인 AlN계 석출물의 밀도가 0.01mm2 면적당 50개 이하인 무방향성 전기강판. - 제1항에 있어서,
표면에서 깊이 2.0㎛까지의 범위에서, 입경이 10nm 내지 100nm인 AlN계 석출물의 밀도가 0.01mm2 면적당 10개 이하인 무방향성 전기강판. - 제1항에 있어서,
하기 식 1을 만족하는 무방향성 전기강판.
[식 1]
6×10-6≤[Sn]2 + [Sb]2≤5×10-3
(식 1에서 [Sn] 및 [Sb]는 강판 내의 Sn 및 Sb의 함량(중량%)을 나타낸다.) - 제1항에 있어서,
P: 0.1 중량% 이하, Ti: 0.1 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함하는 무방향성 전기강판. - 제1항에 있어서,
C: 0.007 중량% 이하, S: 0.01 중량% 이하 및 N: 0.01 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함하는 무방향성 전기강판. - 제1항에 있어서,
Cu, Ni 및 Cr 중 1종 이상을 각각 0.05 중량% 이하로 더 포함하는 무방향성 전기강판. - 제1항에 있어서,
Zr, Mo 및 V 중 1종 이상을 각각 0.01 중량% 이하로 더 포함하는 무방향성 전기강판. - 중량%로, Si : 1.0 내지 6.5%, Al : 0.1 내지 1.3%, Mn : 0.01 내지 1.5%, Sn: 0.1% 이하(0%를 제외함), 및 Sb: 0.1% 이하(0%를 제외함) 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 열간 압연하여 열연판을 제조하는 단계;
상기 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계 및
상기 냉연판을 최종 소둔하는 단계를 포함하고,
상기 최종 소둔하는 단계는 Ar: 40 내지 90 부피%, H2: 10 내지 30 부피% 및 N2: 30 부피% 이하 포함하는 분위기에서 수행하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190172306A KR20210080714A (ko) | 2019-12-20 | 2019-12-20 | 무방향성 전기강판 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20210080714A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024080140A1 (ja) * | 2022-10-14 | 2024-04-18 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 無方向性電磁鋼板とその製造方法 |
-
2019
- 2019-12-20 KR KR1020190172306A patent/KR20210080714A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024080140A1 (ja) * | 2022-10-14 | 2024-04-18 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 無方向性電磁鋼板とその製造方法 |
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