KR20220115308A - 무방향성 전기강판의 제조방법 및 이에 의해 제조된 무방향성 전기강판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무방향성 전기강판 제조 방법 및 이에 의해 제조된 무방향성 전기강판에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 무방향성 전기강판의 제조방법은 (a) C : 0.05 중량% 이하, Si : 1.0 ∼ 3.5 중량%, Al : 0.2 ∼ 0.6 중량%, Mn : 0.02 ∼ 0.20 중량%, P : 0.01 ∼∼0.20 중량%, S : 0.01 중량% 이하 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 냉간압연하는 단계; (d) 상기 냉간압연된 강판을 절연코팅한 후, 가공 처리하는 단계; 및 (e) 상기 가공 처리된 강판을 승온, 균열 및 냉각하여 최종 열처리하는 단계;를 포함하고, 상기 균열과정은 850℃이상의 온도에서, 1 내지 30 분 동안 유지하여 행하여, 절연코팅층의 열화를 억제하면서 동시에, 자기적 특성을 향상시키는 효과를 갖는다.

Description

무방향성 전기강판의 제조방법 및 이에 의해 제조된 무방향성 전기강판{METHOD FOR MANUFACTRUING NON-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET AND NON-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET PREPARED BY THE SAME}
본 발명은 무방향성 전기강판의 제조방법 및 이에 의해 제조된 무방향성 전기강판에 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.
[특허문헌]
(특허문헌 1)
한국등록특허 10-0721863호
본 발명은 전기강판에서부터 모터용 부품으로 가공한 이후의 최종 열처리 공정을 개선하여 전기강판의 자기적 특성을 향상시킨 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 최종 열처리 시간을 단축시킴으로써, 공정상의 비용을 절감할 수 있으면서도 철손을 저감할 수 있는 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 모터용 부품으로 가공 처리한 후 승온, 균열 및 냉각하는 최종 열처리 단계를 포함하고, 상기 균열과정으로 850℃이상의 온도에서, 1 내지 30 분 동안 유지하여 전기강판의 자기적 특성을 향상시키고, 공정상의 비용을 절감할 수 있으면서도 철손을 저감할 수 있게 된다.
그리고, 상기 승온과정은 시간당 300℃내지 600℃로, 1.4 내지 3.2 시간 동안 가열하여 승온하고, 상기 냉각과정은 시간당 100℃의 냉각 속도로, 상온(약 24℃)까지 냉각한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법은 C : 0.05 중량% 이하, Si : 1.0 ∼ 3.5 중량%, Al : 0.2 ∼ 0.6 중량%, Mn : 0.02 ∼ 0.20 중량%, P : 0.01 ∼ 0.20 중량%, S : 0.01 중량% 이하 및 나머지 Fe와 불가피한 불순물을 포함한다.
본 발명에 따르면, 모터용 부품으로 가공 처리한 후 850℃ 상의 고온으로 균열과정을 수행하는 최종 열처리하는 단계를 포함하여, 기계적 응력을 감소시켜 전기강판의 자기적 특성을 향상시킬 수 있다. 이와 함께, 본 발명에 따른 제조방법은 절연 코팅층의 열화를 억제시킬 수 있다.
이 결과, 본 발명에 따른 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법은 절연 코팅층과 전기강판 표면의 접착성을 잘 유지하면서, 낮은 철손을 나타내는 등 개선된 자기적 특성을 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법은 최종 열처리 시간을 단축시킴으로써, 공정상의 비용을 절감할 수 있으면서도 철손을 저감할 수 있게 된다.
아울러, 본 발명에 따른 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법은 우수한 자기적 특성을 확보하는 것에 의해, 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 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 최종 열처리 패턴를 나타내는 그래프이다.
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.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.
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.
명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
통상적으로, 무방향성 전기강판은 열간압연 단계, 열연 소둔 열처리 단계 및 냉간압연 단계의 순서로 진행된다. 이와 같이, 제조된 무방향성 전기강판은 모터용 부품(stator, rotor)으로 활용하기 위해 절연코팅 및 가공 처리를 실시하게 된다. 한편, 이와 같은 가공 공정은 소재의 절단 단면에 기계적 열적 응력을 증가시켜 전기강판 고유의 자기적 특성을 열화시킨다. 예를 들어, 가공된 절단 부분에 자구자화극성방향이 한방향으로 자화됨으로써 국부적 극성을 가지게 된다. 이러한 가공 처리시 발생된 응력을 제거하기 위해 최종 열처리를 진행하게 된다.
본 발명은 무방향성 전기강판에서 일정한 열처리 및 공정 최적화를 통하여 비용을 줄이고 자기적 특성을 개선하여, 공정 비용 대비하여 효율적으로 모터용 부품으로 활용할 수 있는 무방향성 전기강판을 제작할 수 있게 되고, 이를 통해서 모터의 고효율화를 실현할 수 있게 된다.
본 발명에서는 전기강판에서부터 모터용 부품으로 가공 처리한 후에 고온에서 최종 열처리하여 자기적 특성은 향상시키면서, 이와 함께, 절연코팅층의 열화를 억제시킬 수 있게 된다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판은 C : 0.05 중량% 이하, Si : 1.0 ∼ 3.5 중량%, Al : 0.2 ∼ 0.6 중량%, Mn : 0.02 ∼ 0.20 중량%, P : 0.01 ∼ 0.20 중량%, S : 0.01 중량% 이하 및 나머지 Fe와 불가피한 불순물을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판은 Cu : 0.03 중량% 이하, Ni : 0.03 중량% 이하 및 Cr : 0.05 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판은 0.05 ∼ 0.50mm의 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 0.50mm를 초과할 경우에는 집합조직을 다량 확보할 수 없어 자속밀도가 열화되므로 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 무방향성 전기강판은W10/400, W15/50 측정 조건 모두에서 약 2% 내지 약 5% 의 낮은 철손값을 가질 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판은 350 ∼ 540N/㎟의 인장강도 및 200 ∼ 270Hv의 경도를 갖는다.
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 ∼ 3.5 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하며, 보다 바람직한 범위로는 2.5 ∼ 3.2 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 3.5 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 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.
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.
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.
본 발명의 일 구현예는 열간압연 단계(S110), 열연 소둔 열처리 단계(S120), 냉간압연 단계(S130), 절연코팅 및 가공 처리 단계(S140) 및 최종 열처리 단계(S150)를 포함하는 제조방법을 제공한다. 구체적으로, (a) C : 0.05 중량% 이하, Si : 1.0 ∼ 3.5 중량%, Al : 0.2 ∼ 0.6 중량%, Mn : 0.02 ∼ 0.20 중량%, P : 0.01 ∼ 0.20 중량%, S : 0.01 중량% 이하 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 냉간압연하는 단계; (d) 상기 냉간압연된 강판을 절연코팅한 후, 가공 처리하는 단계; 및 (e) 상기 가공 처리된 강판을 승온, 균열 및 냉각하여 최종 열처리하는 단계;를 포함하고, 상기 균열과정은 850℃ 이상의 온도에서, 1 내지 30 분 동안 유지하여 행하는 무방향성 전기강판 제조 방법을 제공한다.
열간압연
열간압연 단계(S110)에서는 C : 0.05 중량% 이하, Si : 1.0 ∼ 3.5 중량%, Al : 0.2 ∼ 0.6 중량%, Mn : 0.02 ∼ 0.20 중량%, P : 0.01 ∼ 0.20 중량%, S : 0.01 중량% 이하 및 나머지 Fe와 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 재가열한 후, 열간압연한다.
여기서, 강 슬라브는 Cu : 0.03 중량% 이하, Ni : 0.03 중량% 이하 및 Cr : 0.05 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
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 집합조직이 증가하여 자속밀도가 열화된다.
냉간압연
냉간압연 단계(S130)에서는 산세된 강판을 55% 이하의 압하율로 냉간압연한다.
본 단계에서, 냉간압연은 0.05 ∼ 0.50mm의 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 0.50mm를 초과할 경우에는 집합조직을 다량 확보할 수 없어 자속밀도가 열화되므로 바람직하지 않다.
본 단계에서, 냉간압연은 55% 이하의 압하율, 보다 바람직하게는 45 ∼ 50%의 압하율로 수행하는 것이 바람직하다. 만일, 냉간압연의 압하율이 55%를 초과할 경우에는 집합조직이 강하게 발달하게 되고, 자기적 특성이 우수한 집합조직의 분율이 감소하는 문제가 있다.
따라서, 집합조직의 생성은 억제하고, 집합조직의 생성을 높여서 자기적 특성을 개선하기 위해서는 냉간압연 공정에서의 압하율을 55% 이하의 압하율로 엄격히 제어하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제조방법은 냉간압연된 강판을 700 ∼ 900℃의 온도 조건으로 재결정 열처리하는 재결정 열처리 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 재결정 열처리는 750 ∼ 850℃에서 1 ∼ 60분 동안 실시하는 것이 보다 바람직하다. 재결정 열처리를 더 포함하여 냉간압연 후 절연코팅 및 가공 처리시 금형에 무리가 가지 않게 가공을 진행할 수 있는 기계적 강도를 가질 수 있으며, 재결정율이 20 ∼ 50vol% 를 갖도록 제어하여 일부 재결정 및 회복을 진행한 결정립들이 향후 고온으로 열처리 하였을 때, 일정 방향으로 성장할 가능성이 많아질 수 있도록 할 수 있다.
만일, 재결정 열처리 온도가 750℃ 미만이거나, 재결정 열처리 시간이 1분 미만일 경우에는 기계적 강도 확보가 어려워 절연코팅 및 가공 처리시 금형에서 가공 처리가 불가할 수 있다. 반대로, 재결정 열처리 온도가 850℃를 초과하거나, 재결정 열처리 시간이 60분을 초과할 경우에는 과도한 열처리로 인하여 재결정율이 50vol%를 초과하는데 기인하여 기계적 강도가 필요 이상으로 높아져 절연코팅 및 가공 처리시 금형에 무리가 가해질 수 있다.
절연코팅 및 가공 처리
절연코팅 및 가공 처리 단계(S140)에서는 냉간압연 처리된 또는 재결정 열처리된 강판을 절연코팅한 후, 가공 처리한다.
여기서, 절연코팅은 유기질, 무기질 및 유무기복합피막으로 처리하거나 기타 절연가능한 피막제를 입히게 된다. 아울러, 가공 처리는 특정한 형태의 모터용 부품으로 제작하기 위해 금형 내에서 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
최종 열처리
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 최종 열처리 패턴를 나타내는 그래프이다. 최종 열처리 단계(S150)에서는 가공 처리된 강판을 승온(가), 균열(나) 및 냉각(다)하여 최종 열처리한다. 가공에 의해 절단면에 형성된 국부 극성을 최종 열처리로 제거하고, 기계적 응력을 감소시켜 전기강판의 자기적 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 최종 열처리에 있어서, 승온과정은 시간당 300℃ 내지 600℃ 로, 1.4 내지 3.2 시간 동안 상승시키며, 가열하여 승온할 수 있다. 온도 및 시간이 상기 범위 미만인 경우, 응력 제거에 미흡할 수 있고, 상기 범위를 초과하는 경우 절연코팅층 등에 손상이 가해질 수 있다. 이때, 열처리 분위기는 Ar 90 내지 100%의 분위기를 사용할 수 있다.
승온 후, 균열과정에서의 열처리는 850℃ 이상의 온도에서, 1 내지 30 분 동안 유지하여 열처리한다. 예를 들어, 본 발명의 균열과정은 850℃ 내지 950℃ 의 온도에서 열처리할 수 있다. 이와 같이 높은 온도에서 균열과정을 수행함에 따라, 절단 등의 가공으로 인해 절면부에 기계적 열적 응력이 증가되어 자기적 특성이 열화되는 것을 완화 및 복귀시킬 수 있다.
종래의 전기강판은 고온에서 열처리시 절연코팅층의 파괴될 수 있고, 이에 따라 와전류 손실의 염려가 있었다. 와전류의 손실이 증가되면 모터의 효율을 감소된다. 이에 따라, 800℃ 이하의 온도에서 균열과정을 수행할 수 있을 뿐이었다. 이에 따라, 기계적 응력 감소에 의한 자기특성 감소 완화정도가 미흡한 문제가 있었다.
한편, 본 발명은 전술한 조성을 갖는 무방향성 전기강판을 이용하여, 800℃를 초과하는 고온에서 균열과정을 수행함에도 불구하고, 절연코팅층의 열화가 발생하지 않을 수 있다. 절연코팅층과 전기강판 표면의 접착성이 잘 유지되는 것을 확인할 수 있다. 그리고, 850℃를 초과하는 고온에서 균열과정을 수행함으로써, 절단 등의 가공으로 인해 절면부에 기계적 열적 응력이 증가되어 자기적 특성이 열화되는 것을 완화 및 복귀시킬 수 있다.
상기 균열과정이 상기와 같이 높은 온도에서 열처리됨에 따라, 열처리 시간을 대폭 감소시킬 수 있다. 상기 균열과정은 1 내지 30분 동안 유지될 수 있다. 이에 따라 열처리에 필요한 공정시간을 감소시킬 수 있는바, 보다 경제적일 수 있다.
상기 균열과정에서 온도 및 시간이 상기 범위 미만일 경우에는, 응력 제거 및 자기적 특성의 열화 회복이 미흡할 수 있다. 재결정 열처리시 미재결정 조직으로 남아 있는 조직들을 변화시키는 것이 어려워 철손을 저감시키는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 온도 및 시간이 상기 범위를 초과할 경우에는 더 이상의 효과 상승 없이 제조 비용 및 시간만을 증가시키는 요인으로 작용할 수 있으므로, 경제적이지 못하다.
그리고, 상기 균열과정은 Ar 90 내지 100%의 분위기에서 열처리될 수 있다.
상기 최종 열처리에서, 상기 냉각과정은 시간당 100℃의 냉각 속도로, 상온까지 온도를 감소시켜 열처리를 수행할 수 있다. 여기에서, 냉각을 위하여 수냉 또는 자연 공냉 방식을 채택할 수 있다.
상기 최종 열처리 공정은 상기 온도와 분위기조건을 제어하여, 기계적 응력을 감소시켜 전기강판의 자기적 특성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 낮은 철손을 나타낼 수 있다. 또한 향상된 자기적 특성과 함께, 본 발명에 따른 제조방법은 절연 코팅층의 열화를 억제시킬 수 있다. 이에 따라 전기강판과의 접착력을 유지할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 승온, 균열, 냉각과 같은 3가지 열처리를 위하여 각 로를 연속라인 또는 회전식으로 구성하거나 또는 하나의 로 내에서 구간별 열처리조건이 상이한 몇 단계의 과정을 거치는 정치를 사용할 수 있다.
상기의 제조방법에 의해 제조되는 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판은, 모터용 부품으로 가공 처리한 후에, 850℃ 이상의 고온에서 균열과정을 수행함으로써, 강도는 높이면서 전기강판의 자기적 특성은 향상시켰다.
아울러, 열처리 시간을 1 ∼ 30분으로 단축시킴으로써, 공정상의 비용을 절감할 수 있으면서도 철손을 저감할 수 있게 된다.
본 발명의 다른 구현 예는 상기 제조방법에 의해 제조된 무방향성 전기강판을 제공한다.
구체적으로, 상기 무방향성 전기강판은 C : 0.05 중량% 이하, Si : 1.0 ∼ 3.5 중량%, Al : 0.2 ∼ 0.6 중량%, Mn : 0.02 ∼ 0.20 중량%, P : 0.01 ∼ 0.20 중량%, S : 0.01 중량% 이하 및 나머지 Fe와 불가피한 불순물을 포함한다.
그리고, 상기 무방향성 전기강판은 W10/400, W15/50 측정 조건 모두에서 약 2% 내지 약 5% 의 낮은 철손값을 가질 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판은 350 ∼ 540N/㎟의 인장강도 및 200 ∼ 270Hv의 경도를 갖는다. 그리고, 1.65 ∼ 1.80 T의 자속밀도(B50)를 갖는다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법은 자기적 특성이 우수한 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. 시편 제조
표 1에 기재된 제조예1의 조성으로 제조하고, 이를 표 2에 기재된 최종 열공정 조건으로 실시예 1 및 비교예 1에 따른 시편을 제조하였다. 비교예 2는 최종 열처리를 하지 않았다.
구분 C Si Al Mn P Cu
(ppm)		 Ni
(ppm)		 Cr
(ppm)		 S
S
(ppm)		 Fe
제조예 1 0.020 3.01 0.41 0.13 0.14 106 77 41 43 Bal.
(단위 : 중량%)
구분 승온

승온속도/시간		 균열

유지온도/시간		 냉각

하온속도
(상온(24℃)까지)		 분위기 최종 강판
두께
(mm)
실시예 1 600℃/h
1.55시간		 950℃
10분		 100℃/h
 Ar 0.20
비교예 1 600℃/h
1.55시간		 770℃
2시간		 100℃/h
 Ar 0.20
비교예2 - - - - 0.20
2. 물성 평가
표 3은 실시예 1 및 비교예 1 및 2에 따른 시편들에 대한 철손 측정 결과를 나타낸 것이다. 이때, 철손 W15/50은 50Hz의 교류에서 철심에 1.5 Tesla의 자속밀도를 유도하였을 때 열 등으로 소모되는 에너지 손실량이다.
구분 철손(W/Kg)
W10/400 W15/50
실시예 1 14.69 1.93
비교예 1 15.12 2.02
비교예 2 18.74 2.26
표 3에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 시편의 경우, W10/400, W15/50 측정 조건 모두에서 약 2% 내지 약 5% 의 철손 저감효과를 나타내었다. 그리고, 실시예에 따른 시편의 경우, 절연 코팅층의 열화는 관찰되지 않았으며, 절연 코팅층과 전기강판 표면의 접착성을 잘 유지되는 것을 확인하였다.
이상과 같이 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 내용에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명을 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (8)

  1. (a) C : 0.05 중량% 이하, Si : 1.0 ∼ 3.5 중량%, Al : 0.2 ∼ 0.6 중량%, Mn : 0.02 ∼ 0.20 중량%, P : 0.01 ∼ 0.20 중량%, S : 0.01 중량% 이하 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 냉간압연하는 단계;
    (d) 상기 냉간압연된 강판을 절연코팅한 후, 가공 처리하는 단계; 및
    (e) 상기 가공 처리된 강판을 승온, 균열 및 냉각하여 최종 열처리하는 단계;를 포함하고,
    상기 균열과정은 850℃ 이상의 온도에서, 1 내지 30 분 동안 유지하여 행하는
    무방향성 전기강판 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 균열과정은 850℃ 내지 950℃ 에서 행하는
    무방향성 전기강판 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 균열과정은 Ar 분위기에서 행하는
    무방향성 전기강판 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 승온과정은 시간당 300℃ 내지 600℃ 로, 1.4 내지 3.2 시간 동안 가열하여 승온하는
    무방향성 전기강판 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 냉각과정은 시간당 100℃의 냉각 속도로, 상온까지 냉각하는
    무방향성 전기강판 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    상기 강 슬라브는
    Cu : 0.03 중량% 이하, Ni : 0.03 중량% 이하 및 Cr : 0.05 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함하는
    무방향성 전기강판 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계 이후,
    상기 전기강판은
    0.05 내지 0.50mm의 두께를 갖는
    무방향성 전기강판 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된
    무방향성 전기강판.
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