KR20220089196A - 방향성 전기강판 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 중량%로, Si: 2.5 내지 6.5%, Mn: 0.03 내지 0.2%, Al: 0.01 내지 0.04%, C: 0.005% 이하(0%를 제외함), N: 0.0015% 이하(0%를 제외함) 및 S:0.025% 이하(0%를 제외함)를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,
오일러 방위로 표현하는 (90,87,43) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율이 30부피% 이상이다.

Description

방향성 전기강판 및 그의 제조방법{GRAIN ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명의 일 실시예는 방향성 전기강판 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로, 열간압연시 특유의 공정을 도입하여, (90,87,43) 방위를 강화하여 자성을 향상한 방향성 전기강판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
방향성 전기강판은 강판의 결정방위를 제어하여 압연방향으로 자기 용이축인 <100> 방향을 갖도록 하는 기술을 이용하여, 압연방향으로 우수한 자기적 특성을 얻고 있다. 일반적으로 자기 특성은 자속밀도, 투자율과 철손으로 표현될 수 있으며, 높은 자속밀도, 높은 투자율, 낮은 철손은 결정립의 방위를 압연방향으로 <100> 축에 가깝게 하는 것으로 얻어질 수 있다고 알려져 있다.
이는 특히 자속밀도와 투자율을 높이기 위해서는 매우 효과적인 방법이다. 하지만 철손에 있어서는 이력손을 낮추는 것에는 도움이 되지만, 자구의 이동에 의해서 발생하는 이상와류손은 자구의 크기가 이를 결정하는 주요한 인자인데, 결정립의 <100>축이 자화의 방향에 정확히 일치하는 경우 자구의 크기가 증가하여 이상와류손도 함께 증가하는 경향이 있다.
한편 자기 용이축인 <100>축이 자화의 방향과 약 3˚ 정도 어긋난 방향으로 정렬되어 있을 때, 자구의 폭이 좁아지면서 이상와류손이 감소하고, 한편 증가가 예상되는 이력손은 매우 적게 증가하여 전체적인 철손의 합에서 최소화되는 경향이 있음이 알려져 있다.
이때의 철손은 강판에 임의의 교류자장을 가하였을 때 열에너지로서 소비되는 전력손실로서, 이력손, 와류손, 이상와류손으로 구성되어 있다. 철손은 강판의 자속밀도와 판두께, 강판중의 불순물량, 비저항 그리고 2차재결정립 크기 및 앞에서 기술한대로 자구의 크기 등에 의해서 크게 변화한다.
보다 자세하게 기술하면, 자속밀도와 비저항이 높을수록 그리고 판두께와 강판 중의 불순물량이 낮을수록, 또 자구의 크기가 일정한 범위 내에 있을 때, 철손이 낮아져 전기기기의 효율이 증가하게 된다.
이에 따라서 자기 용이축인 <100>축이 자화의 방향과 약 3 ˚ 정도 어긋난 방향으로 정렬할 수 있다면, 이를 이용하여 철손이 낮으면서도, 자속밀도가 높고 투자율이 높은 전기강판을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 방향성 전기강판 및 그의 제조방법을 제공하고자 한다. 구체적으로, 열간압연시 특유의 공정을 도입하여, (90,87,43) 방위를 강화하여 자성을 향상한 방향성 전기강판 및 그의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 중량%로, Si: 2.5 내지 6.5%, Mn: 0.03 내지 0.2%, Al: 0.01 내지 0.04%, C: 0.005% 이하(0%를 제외함), N: 0.0015% 이하(0%를 제외함) 및 S:0.025% 이하(0%를 제외함)를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,
오일러 방위로 표현하는 (90,87,43) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율이 30부피% 이상이다.
(90,87,43) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율(V(90,87,43)) 및 (90,90,45) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율(V(90,90,45))이 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
V(90,87,43) ≥ 3.0× V(90,90,45)
결정립의 <16,1,0> 축이 압연 방향으로부터 3도 이내인 결정립의 분율(V<16,1,0>) 및 결정립의 <1,0,0> 축이 압연 방향으로부터 3도 이내인 결정립의 분율(V<1,0,0>)이 하기 식 2를 만족할 수 있다.
[식 2]
V<16,1,0> ≥ 2× V<1,0,0>
결정립의 <16,1,0> 축이 압연 방향으로부터 3˚ 이내인 결정립의 분율이 50 부피% 이상이고, 결정립의 <1,0,0> 축이 압연 방향으로부터 3˚ 이내인 결정립의 분율(V<1,0,0>)이 25 부피% 이상일 수 있다.
ND면을 기준으로 평균 결정립경은 10mm 내지 40mm 이고, 입경이 100mm 이상인 결정립이 차지하는 면적 비율이 10 면적% 이하이고, 탈자화가 된 상태에서의 자구의 평균 폭이 평균 결정립경의 0.0003 내지 0.0030 일 수 있다.
자속밀도(B8)가 1.89 T 이상이고, 50Hz에서 측정한 최대 상대 투자율(μmax)는 40000 이상이고, 하기 식 3 내지 식 4를 만족할 수 있다.
[식 3]
(W10/50/W17/50) ≤ 0.32
[식 4]
(μ1.7T/ μ1.0T) ≥ 0.850
여기서, B8은 50Hz 의 교류 전기하에서 800A/m 에서 측정된 자속밀도 값을 의미하고, 최대 상대 투자율(μmax)은 0.01T 내지 1.95T까지 범위에서 계산된 상대 투자율(μ) 값 중 가장 큰 값을 의미하고, 상대 투자율(μ)은 0Hz에서 측정된 자속밀도 B와 자장의 세기인 H를 B/H로 하여 계산한 값을 의미하고, W10/50 및 W17/50는 각각 인가 자장이 10T, 15T이고, 주파수 50Hz 조건에서 측정한 철손값을 의미하고, μ1.0T 및 μ1.7T은 각각 1.0T 및 1.7T 에서 계산된 상대 투자율(μ) 값을 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조 방법은 중량%로, Si: 2.5 내지 6.5%, Mn: 0.03 내지 0.2%, Al: 0.01 내지 0.04%, C: 0.03 내지 0.1%, N: 0.009% 이하(0%를 제외함) 및 S:0.025% 이하(0%를 제외함)를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 열간 압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계; 냉연강판을 1차 재결정 소둔하는 단계; 및 1차 재결정 소둔된 냉연강판을 2차 재결정 소둔하는 단계를 포함한다.
열연강판을 제조하는 단계에서 압연 방향 및 강판 진행 방향의 각도가 0.25˚이상인 패스를 2회 이상 포함한다.
열연강판을 제조하는 단계에서 압연 방향 및 강판 진행 방향의 각도가 0.25˚이상인 패스에서의 압하율이 30% 이상일 수 있다.
냉연강판을 제조하는 단계에서 냉갑압하율 5% 이후, 적어도 10분 동안 150℃ 이상의 온도가 유지되는 체류 단계를 더 포함할 수 있다.
2차 재결정 소둔하는 단계에서 900 내지 1100℃ 구간의 승온 속도에 비해 및 1100 내지 1150℃ 구간의 승온 속도가 1 내지 10℃/h 높을 수 있다.
900 내지 1100℃ 구간의 승온 속도는 3 내지 15℃/h 이고, 1100 내지 1150℃ 구간의 승온 속도는 4 내지 25℃/h일 수 있다.
열연강판을 제조하는 단계 이후, 열연강판은 (90,87,43) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율(V(90,87,43)) 및 (90,90,45) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율(V(90,90,45))이 하기 식 5를 만족할 수 있다.
[식 5]
V(90,87,43) ≥ 2 × V(90,90,45)
열연강판을 제조하는 단계 이후, 열연강판을 소둔하는 단계를 더 포함하고,
상기 열연강판을 소둔한 후, 열연강판은 (90,87,43) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율(V(90,87,43)) 및 (90,90,45) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율(V(90,90,45))이 하기 식 6을 만족할 수 있다.
[식 6]
V(90,87,43) ≥ 2.5× V(90,90,45)
냉연강판을 제조하는 단계는 82% 내지 93%의 압하율로 압연하고, 두께편차는 5% 미만일 수 있다.
여기서, 두께 편차는 1- (강판의 끝 부위로 부터 2cm 내측에서의 두께 / 중심부의 두께)로 계산된다.
1차 재결정 소둔한 후, 강판의 1/8 두께에서의 평균 결정립경은 13 내지 25㎛이고, 입경이 평균 결정립 경의 3배 이상인 결정립의 개수는 전체 결정립의 개수의 0.001% 내지 0.5%일 수 있다.
1차 재결정 소둔한 후, 냉연강판은 (90,87,43) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율(V(90,87,43)) 및 (90,90,45) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율(V(90,90,45))이 하기 식 7을 만족할 수 있다.
[식 7]
V(90,87,43) ≥ 3 × V(90,90,45)
1차 재결정 소둔한 후, 냉연강판은 (90,87,43) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립 입경이 40㎛인 결정립의 개수가 4/cm3 이상일 수 있다.
1차 재결정 소둔한 후, 냉연강판은 <100> 축과의 각도 차이가 Goss 방위와의 각도 차이 보다 작은 결정립의 분율이 30% 이상일 수 있다.
1차 재결정 후 강 중 탄소량이 0.04 내지 0.065중량% 감소할 수 있다.
1차 재결정 소둔 후, 강 중 산소량이 0.005 내지 0.1중량% 증가할 수 있다.
1차 재결정 소둔 후, 강 중 질소량이 0.01 내지 0.03중량% 증가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 자구의 폭이 적으면서도 자속밀도가 우수한 {90,87,43}방위의 결정립을 다수 형성함으로써, 자속밀도가 높으면서도 자구폭이 적당하여 철손을 개선시킬 수 있다.
도 1은 고스 방위({90,90,45})와 {90,87,43}방위를 나타낸 모식도이다.
도 2는 고스 방위와 {90,87,43}방위의 자구폭을 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서 압연 방향 및 강판 진행 방향의 각도가 틀어진 일예를 나타내는 모식도이다.
도 4는 <100> 축과의 각도 차이가 Goss 방위와의 각도 차이가 보다 작은 결정립을 나타내는 모식도이다.
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.
본 발명의 일 실시예에서 추가 원소를 더 포함하는 것의 의미는 추가 원소의 추가량 만큼 잔부인 철(Fe)을 대체하여 포함하는 것을 의미한다.
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.
자기 용이축인 <100>축이 자화의 방향과 약 3˚ 정도 어긋난 방향으로 정렬할 수 있다면, 이를 이용하여 철손이 낮으면서도, 자속밀도가 높고 투자율이 높은 전기강판을 제조할 수 있다. (90,87,43) 방위는 이에 해당하는 방위로서, 자기 용이축인 <100>축이 자화의 방향과 약 3.23˚ 어긋나 있는 방위로 Goss로 부터는 약 3.6˚ 어긋나 있는 방위이다.
(90,87,43) 방위는 오일러(Euler) 방위로 표현된 것이며, 이에 대해서는 널리 알려져 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.
이처럼, 본 발명의 일 실시예에서는 자구의 폭이 적으면서도 자속밀도가 우수한 {90,87,43}방위의 결정립을 다수 형성함으로써, 자속밀도가 높으면서도 자구폭이 적당하여 철손을 개선시킬 수 있다.
구체적으로 (90,87,43) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율이 30부피% 이상이다. (90,87,43) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율이 높아질수록 전술한 효과에 의해 자성이 더욱 향상될 수 있다. 더욱 구체적으로 50 부피% 이상일 수 있다. 더욱 구체적으로 75 내지 99 부피% 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 (90,87,43) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율(V(90,87,43)) 및 (90,90,45) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율(V(90,90,45))이 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
V(90,87,43) ≥ 3.0× V(90,90,45)
더욱 구체적으로 V(90,87,43) / V(90,90,45)이 3.0 내지 4.0일 수 있다.
이처럼 GOSS 방위인 (90,90,45) 방위에 비해 (90,87,43) 방위가 보다 다수 형성됨으로써, 자성을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 결정립의 분율은 특별한 언급이 없는 한 부피 분율이며, 면적 분율인 경우, 압연면(ND면)을 기준으로 한다. 전술하였듯이, (90,90,45) 방위가 Goss로 부터는 약 3.6˚ 어긋나 있기 때문에, 양 방위에 중복되어 해당하는 결정립도 존재할 수 있다.
도 1에서는 (90,90,45) 방위와 (90,87,43) 방위를 비교하기 위한 모식도를 나타내었다.
전술한 (90,90,45) 방위는 밀러 지수(Miller index)로 표현할 시 <16,1,0> 으로 나타낼 수 있다. 다만, 그 표현 방식에 의한 차이로 인하여 결정립 분율이 정확히 일치하지는 않는다.
결정립의 <16,1,0> 축이 압연 방향으로부터 3도 이내인 결정립의 분율(V<16,1,0>) 및 결정립의 <1,0,0> 축이 압연 방향으로부터 3도 이내인 결정립의 분율(V<1,0,0>)이 하기 식 2를 만족할 수 잇다.
[식 2]
V<16,1,0> ≥ 2× V<1,0,0>
더욱 구체적으로 V<16,1,0> / V<1,0,0> 이 3.0 이상일 수 있다. 더욱 구체적으로 3.0 내지 4.0일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 효과는 전술한 특유의 결정립 방위 분포에 의한 것이며, 강판의 합금 성분과는 무관하게 전술한 효과가 발현될 수 있다.
결정립의 <16,1,0> 축이 압연 방향으로부터 3˚ 이내인 결정립의 분율이 50 부피% 이상이고, 결정립의 <1,0,0> 축이 압연 방향으로부터 3˚ 이내인 결정립의 분율(V<1,0,0>)이 25 부피% 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 중량%로, Si: 2.5 내지 6.5%, Mn: 0.03 내지 0.2%, Al: 0.01 내지 0.04%, C: 0.005% 이하(0%를 제외함), N: 0.0015% 이하(0%를 제외함) 및 S:0.025% 이하(0%를 제외함)를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.
Si: 2.5 내지 6.5 중량%
실리콘(Si)은 전기강판의 기본 조성으로 소재의 비저항을 증가시켜 철손을 개선하는 역할을 한다. Si이 너무 적을 경우에는 비저항이 감소와 더불어 와전류손이 증가하여 철손특성이 열위하게 되는 단점이 있다. 반대로, Si를 너무 많이 포함할 경우에는 기계적 특성 중 연성과 인성이 감소하여 냉간에서 압연이 극히 어렵고, 압연 중에 판파단이 빈번하게 발생할 뿐만 아니라, 상업적 생산을 위한 연속소둔시 판간 용접성 및 굽힘성이 열위하게 되어 생산성이 악화되는 단점이 있다. 따라서, 상기 Si의 함량은 2.5 내지 6.5 중량%의 범위가 될 수 있다. 한편 Si가 증량됨에 따라서 Fe-Si 합금의 자기이방성이 저하된다. 이에 따라서 <100> 자기 용이축에서의 자성이 다른 방위축에서의 자성에 비해 우수한 효과가 점차적으로 감소하게 된다. 이에 따라서, <100> 자기 용이축에 평행하게 형성되는 자구 벽이 다양한 방향으로 형성되는 확률이 증가하게 되므로, 자구의 형상이 복잡해 지고 자구의 이동과 회전시에 추가적인 에너지가 손실되게 되는 문제가 있어서, 더욱 구체적으로 Si은 4.0 중량% 이하일 수 있다. 이러한 효과는 Si이 3.6 중량% 이하에서는 Si의 증량에 의한 비저항 증가에 따라서 감소하는 철손이 보다 효과적이기 때문에 크게 나타나지 않아, Si 3.6 중량% 이하일 수 있다.
Mn: 0.03 내지 0.2 중량%
망간(Mn)은 Si와 동일하게 비저항을 증가시켜 와전류손을 감소시킴으로써 철손을 감소시키는 효과가 있을 뿐만 아니라, 강중에 존재하는 S와 반응하여 Mn계 화합물을 형성하거나 Al, Si 및, N 이온과 반응하여 (Al,Si,Mn)N 형태의 질화물을 형성함으로써 결정립 성장 억제제를 형성하는 역할을 한다. 상기 Mn의 함량이 너무 적은 경우에는 상기 효과를 기대할 수 없으며, 너무 많은 경우에는 2차 재결정 소둔 중 오스테나이트 상변태율이 증가하여 {90,87,43} 집합조직과 그 인접 집합조직의 분율이 심각하게 감소하여 특성이 급격히 저하될 수 있다. 따라서, 상기 Mn의 함량은 0.03 내지 0.2 중량%의 범위가 될 수 있다. Mn 함량의 하한은 억제제로서의 역할을 감안하여 0.06 중량%일 수 있다. 더욱 구체적으로 Mn의 하한은 0.08 중량%일 수 있다. 오스테나이트 분율을 감안하면, Mn 함량의 상한은 0.18 중량%일 수 있고, 보다 구체적으로는 0.15 중량%일 수 있다.
Al: 0.01 내지 0.04 중량%
알루미늄(Al)은 탈탄질화소둔 과정 중 분위기 가스인 암모니아 가스에 의하여 도입된 N 이온과 결합하여 AlN 형태의 질화물을 형성할 뿐만 아니라, 강중에 고용상태로 존재하는 Si, Mn 및, N 이온과 결합하여 (Al,Si,Mn)N 형태의 질화물을 형성함으로써 결정립 성장 억제제를 형성하는 역할을 한다. Al이 너무 적게 포함될 경우에는 상기 효과를 기대할 수 없으며, Al이 너무 많이 포함될 경우에는 매우 조대한 질화물을 형성함으로써 결정립 성장 억제력이 급격히 저하될 수 있다. 따라서, Al의 함량은 0.01 내지 0.04 중량%가 될 수 있다. Al 함량의 하한은 공정 상 관리가능한 억제력을 감안하였을 때 0.023 중량%일 수 있다. 더욱 구체적으로, Al의 하한은 0.028 중량%일 수 있다. Al 함량의 상한은 0.035 중량%일 수 있고, 보다 구체적으로 0.033 중량% 일 수 있다.
C: 0.005 중량% 이하
탄소(C)은 오스테나이트 안정화 원소로서, 슬라브 중에 첨가되어 연주과정에 발생하는 조대한 주상조직을 미세화하고 S의 슬라브 중심편석을 억제하는 역할을 한다. 한편 열간 압연 중에 서로 평행하지 않은 상하 압연축 사이의 압연 롤에 의해서 압연될 시에, 변형되어 형성되는 전위와 고온 중 회복이 진행되는 동적 재결정, 동적 회복과정에서 전위의 이동속도와 slip system, 변형계면의 bond 강도에 영향을 미치면서 변형계면에 주로 형성되는 {90,87,43} 방위의 결정립 혹은 연신립 혹은 재결정 핵의 형성에 주요한 영향을 미친다. 또한, 냉간압연 중에서도 강판의 가공경화를 촉진하여 강판 내에 {110}<001>방위의 2차 재결정 핵 생성을 촉진하는 역할을 하면서 열간압연에서와 유사하게, 서로 평행하지 않은 상하 압연축 사이의 압연 롤에 의해서 압연될 시에, 전위의 이동속도와 slip system, 변형계면의 bond 강도에 영향을 미치면서 변형계면에 주로 형성되는 {90,87,43} 방위의 결정립 혹은 연신립 혹은 재결정 핵의 형성에 주요한 영향을 미친다. 그러나, 슬라브 내의 탄소가 너무 적은 경우에는 상기 효과를 충분히 기대하기 어려우며, 슬라브 내의 탄소가 너무 많은 경우에는 열간압연시에는 결정립 계면에 오스테나이트 상을 형성하여서 (90,87,43)방위의 형성을 막고, 한편 냉가납연시에는 강판 내부의 탄화물이 증가하여 냉간압연 특성을 열위시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 슬라브 내의 C 함량은 0.03 내지 0.1 중량%의 범위일 수 있다. 슬라브 내 C 함량의 하한은 (90,87,43)방위가 계면에 형성되는 것에 유리한 0.04 중량%일 수 있고, 더욱 구체적으로 0.05 중량%일 수 있다. C 함량의 상한은 열간 압연시의 (90,87,43) 방위의 형성을 막는 결정계면에서의 오스테나이트상의 분율을 감소하기 위해서 0.08 중량%일 수 있고, 보다 구체적으로는 0.065 중량%일 수 있다. 한편, 최종적으로 얻어지는 방향성 전기강판에 포함되는 C는 자기 시효를 유발하여 자속밀도 및 저자장 특성을 악화시키므로, 전기강판의 제조 과정에서 탈탄 소둔을 거치게 되며, 이러한 탈탄 소둔을 거쳐 최종적으로 얻어지는 방향성 전기강판 내의 C 함량은 0.005 중량%이하일 수 있다.
N: 0.0015% 이하
질소(N)은 Si, Al 및 Mn과 반응하여 AlN 및 (Al,Si,Mn)N 등의 화합물을 형성하는 중요한 원소이며, 슬라브 내에 0.009 중량% 이하로 포함할 수 있다. 다만, 슬라브 내 N의 함량이 너무 많은 경우에는 열연 이후의 공정에서 질소확산에 의한 blister와 같은 표면결함을 유발하게 될 뿐만 아니라, 슬라브 상태에서 과잉의 질화물이 형성되기 때문에 압연이 용이하지 못해, 제조단가가 상승하는 원인이 된다. 따라서, 슬라브 내 N의 함량은 0.009% 이하(0%는 제외)의 범위를 가질 수 있다. 슬라브 내 N 함량의 하한은 AlN 석출물을 이용하여서 열연판 소둔시에 {90.87,43}방위의 결정립의 분율을 유지하기 위한 석출물로 활용하기 위해 0.0020 중량%가 될 수 있다. 이를 보다 고온에서 안정화 하여 활용하기 위해 N의 하한은 0.0030 중량%가 될 수 있다. N 함량의 상한은 석출물의 재고용 온도를 1150℃ 이하로 하기 위해서는 0.0065 중량%가 될 수 있다. 1100℃ 이하로 하기 위해서는 슬라브 내 N의 상한을 0.0050 중량%로 할 수 있다. 이는 열연판 소둔 공정의 온도를 설정하기 위한 범위로 재고용 온도를 크게 넘는 경우 석출물 크기와 분포가 변화하고, 이에 따라서 열연판 소둔 후에 냉간압연 된 강판을 1차로 재결정하는 공정에 있어서 {90,87,43} 방위의 성장을 어렵게 하는 경우가 있을 수 있다. 한편, {90,87,43} 집합조직의 2차재결정 형성을 위한 질화물의 보강은 1차 재결정 소둔 공정 중 암모니아 가스를 분위기 가스로 도입함으로써 N 이온이 강 중에 확산되도록 하는 질화처리를 실시하여 보강한다. 아울러, 상기 N 역시 자기 시효를 일으키는 원소로써, 자속밀도 및 저자장 철손 특성을 열화시킬 수 있으므로, 2차 재결정 소둔 공정에서 순화 소둔을 거치게 되고, 이러한 순화 소둔을 거쳐 최종적으로 얻어지는 방향성 전기강판 내 N의 함량은 0.0015 중량% 이하일 수 있다.
S: 0.025 중량% 이하(0%는 제외)
황(S)는 제조공정상 불가피하게 함유되는 원소로서, 다량으로 첨가시에 주조시 슬라브 중심부에 편석하여 취성을 야기하며, 표면에 핫쇼트닝 결함을 야기하며 주조성을 악화시키고, 주조를 마친 후에도 표면에 딱지흠을 발생하는 등 많은 결함을 야기하는 원소일 뿐더러 강중의 Mn과 반응하여 Mn계 황화물을 형성하여 미세조직을 불균일하게 하고 압연성을 악화시킬 수 있다. 따라서, 상기 S의 함량은 0.025 중량% 이하(0%는 제외)의 범위를 가질 수 있다. S의 함량은 0.015 중량% 이하일 수 있고, 더욱 구체적으로 0.008 중량% 이하일 수 있다. 한편, 형성된 MnS는 2차재결정시에는 억제력을 발휘하는 Inhibitor로 쓰일 수 있으며, {90,87,43}방위의 성장에 도움을 줄 수 있다. 따라서 첨가량이 적정한 수준 이하일 경우에는 발명이원하는 효과를 발휘하는데 문제가 되지 않는다. 한편, 2차 재결정 이후에서는 저자장 철손 특성을 개선하기 위하여 최종적인 강판 내 S 함량은 0.0015 중량% 이하일 수 있다.
잔부로 철(Fe)를 포함한다. 또한, 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 불가피한 불순믈은 제강 및 방향성 전기강판의 제조 과정에서 불가피하게 혼입되는 불순물을 의미한다. 불가피한 불순물에 대해서는 널리 알려져 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다. 본 발명의 일 실시예에서 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.
ND면을 기준으로 평균 결정립경은 10mm 내지 40mm 이고, 입경이 100mm 이상인 결정립이 차지하는 면적 비율이 10 면적% 이하이고, 탈자화가 된 상태에서의 자구의 평균 폭이 평균 결정립경의 0.0003 내지 0.0030 일 수 있다.
도 2에서는 (90,90,45) 방위와 (90,87,43) 방위에서의 자구폭을 나타낸다. 도 2에서 나타나듯이, lancet 자구의 형성으로 자구 폭이 감소하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 자속밀도(B8)가 1.89 T 이상이고, 50Hz에서 측정한 최대 상대 투자율(μmax)는 40000 이상이고, 하기 식 3 내지 식 4를 만족할 수 있다.
[식 3]
(W10/50/W17/50) ≤ 0.32
[식 4]
(μ1.7T/ μ1.0T) ≥ 0.850
여기서, B8은 50Hz 의 교류 전기하에서 800A/m 에서 측정된 자속밀도 값을 의미하고, 최대 상대 투자율(μmax)은 0.01T 내지 1.95T까지 범위에서 계산된 상대 투자율(μ) 값 중 가장 큰 값을 의미하고, 상대 투자율(μ)은 0Hz에서 측정된 자속밀도 B와 자장의 세기인 H를 B/H로 하여 계산한 값을 의미하고, W10/50 및 W17/50는 각각 인가 자장이 10T, 15T이고, 주파수 50Hz 조건에서 측정한 철손값을 의미하고, μ1.0T 및 μ1.7T은 각각 1.0T 및 1.7T 에서 계산된 상대 투자율(μ) 값을 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조방법은 슬라브를 열간 압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계; 냉연강판을 1차 재결정 소둔하는 단계; 및 1차 재결정 소둔된 냉연강판을 2차 재결정 소둔하는 단계를 포함한다.
이하에서는 각 단계별로 구체적으로 설명한다.
먼저, 슬라브를 열간 압연하여 열연강판을 제조한다. 슬라브의 합금 조성에 대해서는 방향성 전기강판의 합금 조성과 관련하여 설명하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다. 구체적으로 슬라브는 중량%로, Si: 2.5 내지 6.5%, Mn: 0.03 내지 0.2%, Al: 0.01 내지 0.04%, C: 0.03 내지 0.1%, N: 0.009% 이하(0%를 제외함) 및 S:0.025% 이하(0%를 제외함)를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.
다시 제조 방법에 대한 설명으로 돌아오면, 열연강판을 제조하는 단계 이전에 슬라브를 1300℃ 이하로 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다. 슬라브를 가열하지 않고, 그대로 열간압연하는 것도 가능하다.
다음으로, 슬라브를 열간 압연하여 열연강판을 제조한다. 열연강판의 두께는 1.5 내지 3mm 가 될 수 있다.
열연강판을 제조하는 단계에서 압연 방향 및 강판 진행 방향의 각도가 0.25˚이상인 패스를 2회 이상 포함한다. 이처럼 열간압연함으로써, (90,87,43) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립을 다량 형성할 수 있다. 표면에 형성되는 Shear 조직에 의해서 (90,90,45)방위가 보다 더 쉽게 형성된다.
일반적으로 열간압연 또는 냉간압연은 강판 진행방향과 평행한 방향으로 압연하나, 본 발명의 일 실시예에서는 압연 방향 및 강판 진행 방향의 각도가 0.25˚이상인 패스를 2회 이상 포함한다. 열간압연하는 단계는 복수의 패스를 포함할 수 있으며, 전술한 각도가 틀어진 패스를 2회 이상 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 2회 내지 4회 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 특별한 언급이 없는 한, RD 방향은 강판의 진행 방향과 동일한 의미로 사용된다.
전술한 패스는 구체적으로 1 내지 3˚의 각도를 형성할 수 있다. 이처럼 압연 방향을 다르게 하기 위해서는 압연기의 축을 0.25˚이상 틀어져 있는 상태에서 압연할 수 있다.
도 3에서는 압연 방향 및 강판 진행 방향의 각도가 틀어진 일예를 나타낸다. 도 3에서는 상롤 및 하롤이 모두 틀어져 있는 예시 1 및 2를 나타내었으나, 상롤 또는 하롤만이 틀어진 경우도 가능하다. 또한 백업롤 또는 워크롤 중 하나의 각도가 틀어진 경우도 가능하다.
전술한 패스는 930 내지 1050℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다.
전술한 패스를 통해 30% 이상 압하할 수 있다. 압하율이 너무 작으면, (90,87,43) 결정립을 다량 형성하기 어려울 수 있다. 더욱 구체적으로 압연 방향 및 강판 진행 방향의 각도가 0.25˚이상인 패스를 통해 30 내지 93% 압하할 수 있다.
전술한 패스를 통해 열간압연함으로써, 열연강판은 (90,87,43) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율(V(90,87,43)) 및 (90,90,45) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율(V(90,90,45))이 하기 식 5를 만족할 수 있다.
[식 5]
V(90,87,43) ≥ 2 × V(90,90,45)
이후, 열연강판을 소둔하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때 온도는 1020 내지 1130℃가 될 수 있다. 열연강판을 소둔하는 단계를 더 포함함으로써, (90,90,45)방위의 인접 방위 결정립이 성장하여 압연 후에도 재결정의 핵이 될 수 있을 수 있어, (90,87,43) 방위 결정립이 더 형성될 수 있다.
열연강판을 소둔한 후, 열연강판은 (90,87,43) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율(V(90,87,43)) 및 (90,90,45) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율(V(90,90,45))이 하기 식 6을 만족할 수 있다.
[식 6]
V(90,87,43) ≥ 2.5× V(90,90,45)
다음으로, 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 제조한다.
냉연강판을 제조하는 단계는 1회의 냉간압연 또는 중간소둔을 포함한 2회 이상의 냉간압연을 실시할 수 있다. 구체적으로 열연강판을 1회 냉간압연하는 단계로 이루어질 수 있다.
냉연강판의 두께는 0.65mm이하가 되도록 한다. 한편 냉간압연을 실시할 때 냉간압하율이 82% 내지 93%로 압연할 수 있다. 냉간 압연시의 압하율은 강중에 변형된 결정립이 갖는 전위의 량을 지배하는 인자이고, 이에 따라서 변형된 결정립의 에너지 축적에 직접적인 영향을 미치게 된다. 또한 압연 안정 방위가 아닌 경우 압하율에 따라서 인접한 압연 안정방위로 방위를 변경하는 과정이 냉간압연 과정으로 그 압하율은 82% 내지 93%일 수 있다. 압하율이 너무 작으면 1차 재결정시에 원하는 크기의 결정립을 짧은 시간의 소둔으로 얻을 수 없고 압하율이 너무 크면 원하는 집합조직의 조건을 만족하는 소둔판을 얻을 수 없다.
냉연강판을 제조하는 단계에서 냉갑압하율 5% 이후, 적어도 10분 동안 150℃ 이상의 온도가 유지되는 체류 단계를 더 포함할 수 있다. 체류 단계를 더 포함함으로써, 두께 편차를 줄일 수 있다. 구체적으로 두께편차는 5% 미만일 수 있다. 전체 코일의 폭을 기준으로 하여서 전체 두께의 5% 이내일 경우, 강판이 평면변형을 통해 압연되었다고 볼 수 있어 이를 5% 미만으로 한정한다.
여기서, 두께 편차는 1- (강판의 끝 부위로 부터 2cm 내측에서의 두께 / 중심부의 두께)로 계산된다.
냉연강판을 제조하는 단계에서 냉갑압하율 5% 이후, 적어도 10분 동안 150℃ 이상의 온도가 유지되는 체류 단계를 더 포함할 수 잇다. 체류 단계를 통해 강 내의 탄소의 활동도가 제어된다.
다음으로, 냉연판을 1차 재결정 소둔한다. 이 때, 1차 재결정 소둔하는 단계는 탈탄 단계 및 침질 단계를 포함할 수 있다. 탈탄 단계 및 침질 단계는 순서와 무관하게 수행할 수 있다. 즉, 탈탄 단계 이후, 침질 단계를 수행하거나, 침질 단계 이후, 탈탄 단계를 수행하거나, 또는 탈탄 단계 및 침질 단계를 동시에 수행할 수 있다.
탈탄 단계에서 강 중 탄소량이 0.04 내지 0.065중량% 감소할 수 있다. 탄소량의 변화가 적으면 소둔 전 탄소량이 적다는 것을 의미할 수 있다. 이런 경우 냉간 압연시에 원하는 방위가 형성되지 않은 채 소둔하는 경우이다. 한편 탄소량 감소가 많다는 것은 소둔 전 탄소량이 많다는 것을 의미할 수 있다. 이런 경우 냉간 압연시에 원하는 방위 이외의 방위가 형성되며 압연성이 크게 열위할 수 있다. 한편 소둔 시에 탄소량이 적정 수준으로 감소함에 따라서 강 중에 빈 공간이 형성되고 이러한 빈 공간에서 질화시에 새롭게 투입되는 질소가 자리를 잡아 석출물이 쉽게 형성되는 역할이 있어, 탈탄에 의한 탄소의 감소량을 제한한다.
또한 동시에 산소량이 0.005 내지 0.1중량% 증가할 수 있다. 소둔 시에 표면에 형성되는 MgO-SiO2의 복합 산화물인 MgO2SiO4의 형성은 강중 산소량을 통해 평가할 수 있다. 적어도 0.005 중량% 이상의 산소가 강중에 투입되었을 때 표면에 결함이 없는 미려한 산화층이 형성된다. 한편 산소량이 너무 많이 증가하는 것은 강중에 산소가 표면에만 머무르는 것이 아니라 판 내부에서도 산화층을 형성함으로써 자구의 형성이 불규칙적으로 변화하여, 철손이 극히 열위해지는 문제가 있다.
침질 단계에서 강 중 질소량이 0.01 내지 0.03중량% 증가할 수 있다. 소둔 중에 형성되는 질화물에 의하여 2차재결정이 일어나는 시기를 조절할 수 있는 인히비터인 AlN이 형성되는데, 이렇게 형성되는 AlN의 크기와 분포는 소둔 중에 변화하는 강중 질소량으로 평가할 수 있다. 질소 증가량이 너무 적으면 강에 투입되는 질소가 표면부에만 자리잡고서 판 내부에는 적당한 억제력을 갖지 못할 수 있다. 질소 증가량이 너무 많으면 표면부 및 내부에 모두 강한 억제력을 부여하여, 2차재결정 후에 매우 조대한 결정립을 형성하게 된다. 이에 따라서 결정방위와 관계 없이도, 자구의 크기가 크게 증가할 수 있는 문제가 발생할 수 있다.
1차 재결정 소둔하는 단계의 균열 온도는 840℃ 내지 900℃일 수 있다. 840℃보다 낮은 온도 또는 900℃보다 높은 온도에서 1차 재결정 소둔을 실시하더라도 본 발명에서 제시하는 기능을 발휘하는 데 문제가 없다.
1차 재결정 소둔하는 단계 이후, 강판의 1/8 두께에서의 평균 결정립경은 13 내지 25㎛이고, 입경이 평균 결정립 경의 3배 이상인 결정립의 개수는 전체 결정립의 개수의 0.001% 내지 0.5%일 수 있다.
또한, 1차 재결정 소둔하는 단계에서 (90,87,43) 방위 결정립이 더욱 증가하여, (90,87,43) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율(V(90,87,43)) 및 (90,90,45) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율(V(90,90,45))이 하기 식 7을 만족할 수 있다.
[식 7]
V(90,87,43) ≥ 3 × V(90,90,45)
구체적으로 (90,87,43) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립 입경이 40㎛인 결정립의 개수가 4/cm3 이상일 수 있다.
또한, <100> 축과의 각도 차이가 Goss 방위와의 각도 차이가 보다 작은 결정립의 분율이 30% 이상일 수 있다.
도 4에서는 <100> 축과의 각도 차이가 Goss 방위와의 각도 차이가 보다 작은 결정립을 나타낸다.
1차 재결정 소둔하는 단계 이후, 강판에 소둔 분리제를 도포할 수 있다. 소둔 분리제에 대해서는 널리 알려져 있으므로, 자세한 설명은 생략한다. 일 예로 MgO를 주성분으로 하는 소둔 분리제를 사용할 수 있다.
다음으로, 1차 재결정 소둔한 냉연판을 2차 재결정 소둔 한다.
2차 재결정 소둔의 목적은 크게 보면 2차 재결정에 의한 {110}<001> 집합조직 형성, 1차 재결정 소둔 시 형성된 산화층과 MgO의 반응에 의한 유리질 피막형성으로 절연성 부여, 자기특성을 해치는 불순물의 제거이다. 2차 재결정 소둔의 방법으로는 2차 재결정이 일어나기 전의 승온구간에서는 질소와 수소의 혼합가스로 유지하여 입자성장 억제제인 질화물을 보호함으로써 2차 재결정이 잘 발달할 수 있도록 하고, 2차 재결정이 완료된 후 균열 단계에서는 100% 수소분위기에서 장시간 유지하여 불순물을 제거한다.
2차 재결정 소둔하는 단계는 1150 내지 1210℃의 균열 온도에서 2차 재결정이 완료될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 전술한 균열 온도에 도달하기 전 승온 속도 조절에 의해 (90,87,43) 방위 결정립을 더욱 다량으로 형성할 수 있다.
구체적으로 900 내지 1100℃ 구간의 승온 속도에 비해 및 1100 내지 1150℃ 구간의 승온 속도가 1 내지 10℃/h 높다.
통상 균열 온도에 가까워질수록 승온 속도를 낮추어 Exact Goss 방위를 늘리는 기술이 많이 알려져 있다. 이러한 방법은 GO 강을 고자속밀도 특성을 갖게끔 하는 유용한 기술이지만, 이는 자화의 방향이 되는 압연방향으로부터 3도이내의 Exact Goss 방위의 분율이 크게 증가하게 되어 자구의 폭이 커져서 철손이 커지는 문제가 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 균열온도에 가까이 도달할수록 승온 속도를 높임으로써, (90,87,43) 방위 결정립을 더욱 다량으로 형성할 수 있다.
더욱 구체적으로, 900 내지 1100℃ 구간의 승온 속도는 3 내지 15℃/h 이고, 상기 1100 내지 1150℃ 구간의 승온 속도는 4 내지 25℃/h일 수 있다.
이때의 노내의 분위기 가스도 중요하다. 900 내지 1100℃ 구간 및 1100 내지 1150℃ 구간에서는 노내의 분위기 가스로서는 50 부피% 이상의 질소를 포함하고 기타 H2O와 질소 미량의 기타 gas성분이 포함된 혼합 gas로, 이슬점은 0 내지 50ㅊ 범위로 제한할 수 있다. 분위기중 질소의 범위가 50 부피% 이상은 되어야 강 내부의 질화물이 목표한 온도까지 분해하는 거동을 하지 않고 안정되게 있으며, 이슬점이 일정 수준으로 안정되어야 표면에 형성되어 있는 산화층이 안정하여 표면이 미려한 전기강판을 얻는 한편, 질화물 및 황화물의 분해에도 영향을 미치기 때문에 이를 제한할 수 있다.
이하 본 발명의 구체적인 실시예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 구체적인 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
하기 표 1 및 잔부 Fe 합금 성분의 강 조성을 진공용해한 후 잉곳을 만들고, 이어서 1250℃의 온도로 가열한 다음 하기 표 2의 조건으로 5패스 열간압연한 후 산세처리를 하고, 권취하였다. 이후 열처리하고, 0.30mmt 두께로 1회 냉간압연하고, 냉간압연한 판은 860℃의 온도로 습한 수소와 질소 및 암모니아 혼합가스 분위기 속에서 탄소 함유량이 30ppm, 질소함유량이 190ppm이 되도록 동시 탈탄질화 소둔열처리를 행하였다. 후속으로 강판에 소둔분리제인 MgO를 도포한후 2차 재결정 소둔을 행하였고, 2차 재결정 소둔은 75 vol% 질소와 이슬점 25℃ 가스분위기에서 하기 표 2에 정리된 승온 속도로 1200℃까지 가열한 다음, 1200℃ 도달 후에는 100% 수소 분위기에서 10시간 이상 유지후 노냉하였다.
강종 Si Mn Al C N S
1 2.54 0.061 0.031 0.059 0.0052 0.0039
2 4.13 0.109 0.023 0.051 0.0048 0.0082
3 3.00 0.073 0.027 0.061 0.0047 0.0117
4 2.71 0.069 0.032 0.060 0.0067 0.0196
5 3.85 0.049 0.021 0.046 0.0059 0.0184
6 3.18 0.108 0.031 0.058 0.0047 0.0615
7 3.16 0.120 0.022 0.045 0.0038 0.0006
8 4.49 0.066 0.024 0.051 0.0027 0.0018
9 3.15 0.083 0.027 0.032 0.0048 0.0163
10 2.54 0.061 0.031 0.059 0.0052 0.0039
강종 0.25˚이상 틀어진 열간 압연 패스 냉간압연 시 150℃ 이상 체류 시간(분) 900 내지 1100℃ 구간의 승온 속도(℃/h) 1100 내지 1150℃ 구간의 승온 속도(℃/h)
패스 순서 압하율(%)
1 없음 15 10 15
2 1,2번째 15 15 10 15
3 2,3번째 30 5 10 15
4 3,4번째 50 15 15 15
5 4,5번째 60 15 20 25
6 3,4,5번째 70 15 5 10
7 4,5번째 80 15 10 15
8 2,3,4,5번째, 50 15 10 15
9 2,3번째 30 15 10 15
10 3,4번째 50 15 10 15
강종 열연강판 1차 재결정 소둔 후 2차 재결정 소둔 후 평균 결정립경(mm) 100mm 이상 결정립 면적 비율(%) 자구 평균 폭(㎛)
(90,87,43)
방위 분율		 (90,90,45) 방위 분율 (90,87,43)
방위 분율		 (90,90,45) 방위 분율 (90,87,43)
방위 분율		 (90,90,45) 방위 분율
1 0.05% 0.04% 0.003% 0.001% 22.6% 7.6% 35.9 4.6 186
2 0.03% 0.04% 0.006% 0.006% 16.4% 6.1% 37.0 3.6 175
3 0.02% 0.03% 0.004% 0.001% 26.2% 5.2% 37.6 8.9 130
4 0.06% 0.03% 0.017% 0.002% 23.6% 9.9% 44.0 12.4 257
5 0.08% 0.02% 0.015% 0.001% 16.3% 8.6% 42.9 14.4 274
6 0.37% 0.09% 0.040% 0.000% 45.6% 13.7% 32.1 1.5 57
7 0.27% 0.06% 0.020% 0.000% 44.2% 12.6% 30.4 0.7 63
8 0.22% 0.04% 0.027% 0.001% 55.1% 10.8% 28.0 4.1 10
9 0.12% 0.04% 0.134% 0.000% 39.9% 11.1% 29.0 1.2 12
10 0.13% 0.00% 0.031% 0.001% 48.6% 13.2% 18.8 4.1 11
강종 자속밀도 최대 상대 투자율 W10/50, W/kg W17/50, W/kg μ1.0T μ1.7T
1 1.899 39562 0.37 1.10 36910 24109
2 1.886 32181 0.36 1.12 30415 24138
3 1.882 32381 0.4 1.21 39299 26969
4 1.876 39266 0.39 1.11 37939 33543
5 1.881 31504 0.41 1.19 27231 25298
6 1.895 34300 0.32 1.00 33637 30603
7 1.909 46679 0.36 1.07 43087 40278
8 1.935 57726 0.35 1.07 53893 46301
9 1.901 39437 0.33 1.03 37307 32440
10 1.938 61385 0.36 1.07 59260 55192
표 1 내지 표 4에서 나타나듯이, 열간압연 조건, 냉간압연 조건 및 2차 재결정 소둔 조건을 적절히 만족한 강종 6 내지 10은 (90,87,43)방위 결정립이 다수 형성되어, 자구 폭이 좁고, 자성이 우수함을 확인할 수 있다.
반면, 열간압연 조건, 냉간압연 조건 및 2차 재결정 소둔 조건을 만족하지 못한 강종 1 내지 5는 (90,87,43)방위 결정립이 적절히 형성되지 않고, 자구 폭이 비교적 넓고, 자성이 비교적 열위함을 확인할 수 있다.
본 발명은 상기 구현예 및/또는 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 구현예 및/또는 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (18)

  1. 중량%로, Si: 2.5 내지 6.5%, Mn: 0.03 내지 0.2%, Al: 0.01 내지 0.04%, C: 0.005% 이하(0%를 제외함), N: 0.0015% 이하(0%를 제외함) 및 S:0.025% 이하(0%를 제외함)를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,
    오일러 방위로 표현하는 (90,87,43) 방위로부터 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율이 30부피% 이상인 방향성 전기강판.
  2. 제1항에 있어서,
    (90,87,43) 방위로부터 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율(V(90,87,43)) 및 (90,90,45) 방위로부터 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율(V(90,90,45))이 하기 식 1을 만족하는 방향성 전기강판.
    [식 1]
    V(90,87,43) ≥ 3.0× V(90,90,45)
  3. 제1항에 있어서,
    결정립의 <16,1,0> 축이 압연 방향으로부터 3도 이내인 결정립의 분율(V<16,1,0>) 및 결정립의 <1,0,0> 축이 압연 방향으로부터 3도 이내인 결정립의 분율(V<1,0,0>)이 하기 식 2를 만족하는 방향성 전기강판.
    [식 2]
    V<16,1,0> ≥ 2× V<1,0,0>
  4. 제1항에 있어서,
    결정립의 <16,1,0> 축이 압연 방향으로부터 3˚ 이내인 결정립의 분율이 50 부피% 이상이고, 결정립의 <1,0,0> 축이 압연 방향으로부터 3˚ 이내인 결정립의 분율(V<1,0,0>)이 25 부피% 이상인 방향성 전기강판.
  5. 제1항에 있어서,
    ND면을 기준으로 평균 결정립경은 10mm 내지 40mm 이고, 입경이 100mm 이상인 결정립이 차지하는 면적 비율이 10 면적% 이하이고, 탈자화가 된 상태에서의 자구의 평균 폭이 평균 결정립경의 0.0003 내지 0.0030 인 방향성 전기강판.
  6. 제1항에 있어서,
    자속밀도(B8)가 1.89 T 이상이고,
    50Hz에서 측정한 최대 상대 투자율(μmax)는 40000 이상이고,
    하기 식 3 내지 식 4를 만족하는 방향성 전기강판.
    [식 3]
    (W10/50/W17/50) ≤ 0.32
    [식 4]
    (μ1.7T/ μ1.0T) ≥ 0.850
    (여기서, B8은 50Hz 의 교류 전기하에서 800A/m 에서 측정된 자속밀도 값을 의미하고, 최대 상대 투자율(μmax)은 0.01T 내지 1.95T까지 범위에서 계산된 상대 투자율(μ) 값 중 가장 큰 값을 의미하고, 상대 투자율(μ)은 0Hz에서 측정된 자속밀도 B와 자장의 세기인 H를 B/H로 하여 계산한 값을 의미하고, W10/50 및 W17/50는 각각 인가 자장이 10T, 15T이고, 주파수 50Hz 조건에서 측정한 철손값을 의미하고, μ1.0T 및 μ1.7T은 각각 1.0T 및 1.7T 에서 계산된 상대 투자율(μ) 값을 나타낸다.)
  7. 중량%로, Si: 2.5 내지 6.5%, Mn: 0.03 내지 0.2%, Al: 0.01 내지 0.04%, C: 0.03 내지 0.1%, N: 0.009% 이하(0%를 제외함) 및 S:0.025% 이하(0%를 제외함)를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 열간 압연하여 열연강판을 제조하는 단계;
    상기 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계;
    상기 냉연강판을 1차 재결정 소둔하는 단계; 및
    1차 재결정 소둔된 냉연강판을 2차 재결정 소둔하는 단계를 포함하고,
    상기 열연강판을 제조하는 단계에서 압연 방향 및 강판 진행 방향의 각도가 0.25˚이상인 패스를 2회 이상 포함하고,
    상기 열연강판을 제조하는 단계에서 압연 방향 및 강판 진행 방향의 각도가 0.25˚이상인 패스에서의 압하율이 30% 이상이고,
    상기 냉연강판을 제조하는 단계에서 냉갑압하율 5% 이후, 적어도 10분 동안 150℃ 이상의 온도가 유지되는 체류 단계를 포함하고,
    상기 2차 재결정 소둔하는 단계에서 900 내지 1100℃ 구간의 승온 속도에 비해 및 1100 내지 1150℃ 구간의 승온 속도가 1 내지 10℃/h 높은 방향성 전기강판의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 900 내지 1100℃ 구간의 승온 속도는 3 내지 15℃/h 이고, 상기 1100 내지 1150℃ 구간의 승온 속도는 4 내지 25℃/h인 방향성 전기강판의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 열연강판을 제조하는 단계 이후, 상기 열연강판은 (90,87,43) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율(V(90,87,43)) 및 (90,90,45) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율(V(90,90,45))이 하기 식 5를 만족하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
    [식 5]
    V(90,87,43) ≥ 2 × V(90,90,45)
  10. 제7항에 있어서,
    상기 열연강판을 제조하는 단계 이후, 열연강판을 소둔하는 단계를 더 포함하고,
    상기 열연강판을 소둔한 후, 열연강판은 (90,87,43) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율(V(90,87,43)) 및 (90,90,45) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율(V(90,90,45))이 하기 식 6을 만족하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
    [식 6]
    V(90,87,43) ≥ 2.5× V(90,90,45)
  11. 제7항에 있어서,
    상기 냉연강판을 제조하는 단계는 82% 내지 93%의 압하율로 압연하고, 두께편차는 5% 미만인 방향성 전기강판의 제조 방법.
    (여기서, 두께 편차는 1- (강판의 끝 부위로 부터 2cm 내측에서의 두께 / 중심부의 두께)로 계산된다)
  12. 제7항에 있어서,
    상기 1차 재결정 소둔한 후,
    강판의 1/8 두께에서의 평균 결정립경은 13 내지 25㎛이고, 입경이 평균 결정립 경의 3배 이상인 결정립의 개수는 전체 결정립의 개수의 0.001% 내지 0.5% 인 방향성 전기강판의 제조 방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 1차 재결정 소둔한 후, 냉연강판은 (90,87,43) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율(V(90,87,43)) 및 (90,90,45) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립의 분율(V(90,90,45))이 하기 식 7을 만족하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
    [식 7]
    V(90,87,43) ≥ 3 × V(90,90,45)
  14. 제7항에 있어서,
    상기 1차 재결정 소둔한 후, 냉연강판은 (90,87,43) 방위와 3˚ 이내의 방위를 갖는 결정립 입경이 40㎛인 결정립의 개수가 4/cm3 이상인 방향성 전기강판의 제조 방법.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 1차 재결정 소둔한 후, 냉연강판은 <100> 축과의 각도 차이가 Goss 방위와의 각도 차이가 보다 작은 결정립의 분율이 30% 이상인 방향성 전기강판의 제조 방법.
  16. 제7항에 있어서,
    1차 재결정 소둔 후, 강 중 탄소량이 0.04 내지 0.065중량% 감소하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  17. 제7항에 있어서,
    1차 재결정 소둔 후, 강 중 산소량이 0.005 내지 0.1중량% 증가하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  18. 제7항에 있어서,
    1차 재결정 소둔 후, 강 중 질소량이 0.01 내지 0.03중량% 증가하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
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