KR20230094748A - 방향성 전기강판 및 이의 제조방법 - Google Patents

방향성 전기강판 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조 방법은 중량%로, Si: 2.5 내지 4.0%, C: 0.03 내지 0.09%, Al: 0.015 내지 0.040%, Mn: 0.04 내지 0.15%, S : 0.01% 이하(0%를 제외함), N: 0.002 내지 0.012%, Sb: 0.01 내지 0.05%, Sn: 0.03 내지 0.1% 및 Cr: 0.05 내지 0.2% 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 냉연판을 1차 재결정 소둔하는 단계; 및 1차 재결정 소둔이 완료된 강판을 2차 재결정 소둔하는 단계를 포함한다.

Description

방향성 전기강판 및 이의 제조방법{GRAIN ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명의 일 실시예는 방향성 전기강판 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로 1차 재결정 소둔 시 침질 가스의 노출 시간을 조절하여 전체 철손 중 이력손의 비율을 획기적으로 낮춘 방향성 전기강판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
방향성 전기강판은 변압기, 전동기, 발전기 및 기타 전자기기 등 정지 기기의 철심 재료로 사용된다. 방향성 전기강판 최종 제품은 결정립의 방위가 (110)[001]방향으로 배향된 집합조직을 가짐으로, 압연방향으로 극히 우수한 자기적 특성을 갖기 때문에 변압기, 전동기, 발전기 및 기타 전자기기 등의 철심 재료로 사용될 수 있고, 에너지 손실을 줄이기 위해서는 철손이 낮은 것, 발전기기의 소형화를 위해서는 자속밀도가 높은 것이 요구된다.
방향성 전기강판의 철손은 이력손, 와전류손으로 나뉘고 이중 와전류손을 감소하기 위해서는 고유비저항을 늘리는 것, 제품 판두께를 줄이는 등의 노력이 필요하다. 제품판 두께를 줄이는 방법에 대해서는 난압연 제품인 방향성 전기강판을 극박물로 압연해야하는 어려움이 있다. 또한 매우 낮은 철손특성을 가지는 극박물 제품을 만드는데 있어서 가장 큰 어려움이자 극복해야할 문제는 두께가 얇아지면서 방향성 전기강판의 2차 재결정 조직인 고스 방위의 직접도를 매우 강하게 만들기 어렵다는 것이다. 이력손은 자구벽의 이동이 미세 석출물이나 개재물에 의해 방해되어 증가하는데, 최종 제품의 모재의 C, N, O, S 등의 성분이 극히 적은 청정하도록 관리 되어야 하며, 고스 집적도가 강할 수록 이에 비례하여 감소한다.
이는 제품두께가 얇아짐에 따라 2차 재결정 소둔 과정 중 특히, 고스 방위의 2차 재결정이 나타나는 구간에서의 표면으로부터 석출물 유실이 빨라져 고스 방위 집적도를 강하게 유지하기 어려워 진다는데 그 원인이 있다. 이는 제품 자성 특성에 직결되는 문제로 두께를 매우 얇게 만들더라도 매우 낮은 철손 특성을 확보하기 어렵게 만든다.
또한 제품이 박물화 될수록 전체 제품 두께에서 코팅층이 차지하는 비율이 증가하게 된다. 모재 상의 금속 산화물 층(베이스 코팅, 글라스 코팅)이 두꺼울수록 제품에서 코팅층이 차지하는 비율이 증가하며 이력손이 나빠질 수 있다.
석출물 유실을 극복하기 위한 방법으로 2차 재결정 소둔 과정중 N2 gas의 분율을 높여서 석출물 유실을 방지하는 방법이 제안되었으나, 이는 제품판 표면에 질소 방출구와 같은 표면결함을 유발 시키는 문제가 있다.
동시탈탄침질방법을 사용한 경제적인 제조방법 또한 제안되었다. 동시탈탄침질 방법으로 탈탄판을 제조함에 있어서 표면 결정립경과 중심층 결정립경의 차이가 존재함을 명시하였고, 이를 일정 범위로 제어할 필요가 있음을 제안하였다.
Sb, Sn, P와 같은 편석원소를 포함함으로서 자성을 획기적으로 개선 하는 기술이 또한 제안되었다. 편석원소를 더욱 추가하여 극박물 제품 제조시 석출물 유실을 보완하는 보조 인히비터로 편석원소를 활용하였으나, 과량 첨가시 극박 압연이 어려운 점이 있고, 편석원소 과량 첨가시 산화층이 불균일하고 얇아져 베이스 코팅의 특성이 열위하여 석출물 유실을 더욱 야기하는 부작용이 있어 자성을 안정적으로 확보할 수가 없었다.
극박물 제품 제조시 1차 재결정 소둔 공정에 있어서 전단부의 산화능과 질화 처리를 조절하는 방법도 제안되었다. 하지만, 극박물제품을 제조함에 있어서는 석출물의 유실 영향이 매우 민감해지는 문제가 있었다.
또한, 슬라브에 Cr을 첨가하고, 1차 재결정 소둔 공정에 있어서 전단부 및 후단부의 침질 가스 투입량을 조절하는 방법이 제안되었다. 그러나, 이 방법은 강판 두께 방향으로의 질소량은 균일하게 유지하였으나, AlN 석출물은 불균일하게 분포하여 자성 특성의 편차가 여전히 존재하는 문제가 있었다. 또한 Cr을 첨가함으로써, 산화층 깊이가 깊어지면서 베이스 코팅 두께가 두꺼워지게 되고, 제품에 있어서 코팅층이 차지하는 비율이 커지는 박물제품의 이력손을 증가시키는 문제가 있다.
1차 재결정 소둔 중 탈탄과 침질 반응은 강판 표층부를 통해 이루어진다. 이때 표층부에 형성되어 있는 산화층의 형상에 따라 탈탄과 침질의 속도와 시기가 바뀌게 된다는 것이다. 1차 재결정 소둔 과정중 생기는 산화층의 깊이와 조성은 온도, 산화능과 같은 노분위기, 소강 성분함량, 표면 형상 등에 따라 민감하게 변화하게 된다. 특히, Sb, Sn, Cr와 같은 성분은 첨가량에 따라 산화층 형성 거동을 변화시키고 결과적으로 제품의 특성에 영향을 주므로 제품 특성에 따라 최적 조건을 도출할 필요가 있다.
본 발명의 일 실시예는 방향성 전기강판 및 이의 제조방법을 제공한다. 구체적으로 1차 재결정 소둔 시 침질 가스의 노출 시간을 조절하여 전체 철손 중 이력손의 비율을 획기적으로 낮춘 방향성 전기강판 및 이의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조 방법은 중량%로, Si: 2.5 내지 4.0%, C: 0.03 내지 0.09%, Al: 0.015 내지 0.040%, Mn: 0.04 내지 0.15%, S : 0.01% 이하(0%를 제외함), N: 0.002 내지 0.012%, Sb: 0.01 내지 0.05%, Sn: 0.03 내지 0.1% 및 Cr: 0.05 내지 0.2% 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하는 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 냉연판을 1차 재결정 소둔하는 단계; 및 1차 재결정 소둔이 완료된 강판을 2차 재결정 소둔하는 단계를 포함한다.
1차 재결정 소둔하는 단계는, 1차 재결정 소둔 후 강판의 침질량을 측정하는 단계; 및 측정된 침질량에 따라 1차 재결정 소둔 시 침질 가스의 노출 시간을 조절하는 단계를 포함하고, 침질량 및 침질 가스의 노출 시간은 하기 식 1을 만족한다.
[식 1]
△[N]/△t≥ 0.025
(식 1에서, △[N]은 상기 1차 재결정 소둔 후 강판의 침질량(중량%)을 나타내고, △t는 침질 가스의 노출 시간(분)을 나타낸다.)
슬라브는 Ti 및 V 중 1종 이상을 각각 단독 또는 이들의 합량으로 0.002 내지 0.01 중량% 더 포함할 수 있다.
슬라브는 Sb: 0.01 내지 0.05 중량%, Sn: 0.03 내지 0.1 중량% 및 Cr을 더 포함하고, 하기 식 2를 만족할 수 있다.
[식 2]
[Sb] ≤ [Cr] ≤ [Sb] + 2×[Sn]
(식 2에서, [Sb], [Cr] 및 [Sn]은 각각 슬라브 내의 Sb, Cr 및 Sn의 함량(중량%)을 나타낸다.)
1차 재결정 소둔하는 단계는 산화능(PH2O/PH2)이 0.5 내지 0.8인 분위기에서 수행될 수 있다.
1차 재결정 소둔하는 단계는 800 내지 900℃의 온도에서 수행될 수 있다.
1차 재결정 소둔하는 단계 이후, 강판의 표면에 평균 두께가 1.6 내지 3.2㎛인 산화층이 존재할 수 있다.
1차 재결정 소둔하는 단계 이후, 강판의 침질량이 0.02 내지 0.04 중량%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 중량%로, Si: 2.5 내지 4.0%, C: 0.005% 이하(0%를 제외함), Al: 0.015 내지 0.040%, Mn: 0.04 내지 0.15%, S : 0.01% 이하(0%를 제외함), N: 0.005% 이하(0%를 제외함), Sb: 0.01 내지 0.05%, Sn: 0.03 내지 0.1% 및 Cr: 0.05 내지 0.2% 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함하는 모재; 및 모재 상에 위치하는 금속 산화물 층을 포함한다.
금속 산화물층의 최대(Max) 발광강도 비[I(Ti)/I(Mg)]가 0.05 이상이다.
모재는 Ti 및 V 중 1종 이상을 각각 단독 또는 이들의 합량으로 0.002 내지 0.01 중량% 더 포함할 수 있다.
모재는 Sb: 0.01 내지 0.05 중량%, Sn: 0.03 내지 0.1 중량% 및 Cr을 더 포함하고, 하기 식 2를 만족할 수 있다.
[식 2]
[Sb] ≤ [Cr] ≤ [Sb] + 2×[Sn]
(식 2에서, [Sb], [Cr] 및 [Sn]은 각각 모재 내의 Sb, Cr 및 Sn의 함량(중량%)을 나타낸다.)
방향성 전기강판의 백색도는 43 내지 51일 수 있다.
금속 산화물층은 Ti를 0.003 중량% 이상 포함할 수 있다.
금속 산화물층 상에 위치하는 절연 코팅층을 더 포함하고, 방향성 전기강판 전체 두께에 대한 금속 산화물층 및 절연 코팅층의 두께의 합의 비율이 0.03 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 1차 재결정 소둔 시 침질 가스의 노출 시간을 조절하여 전체 철손 중 이력손의 비율을 획기적으로 낮추어, 궁극적으로 전체 철손을 낮출 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.
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.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조 방법은 중량%로, Si: 2.5 내지 4.0%, C: 0.03 내지 0.09%, Al: 0.015 내지 0.040%, Mn: 0.04 내지 0.15%, S : 0.01% 이하(0%를 제외함), N: 0.002 내지 0.012%, Sb: 0.01 내지 0.05%, Sn: 0.03 내지 0.1% 및 Cr: 0.05 내지 0.2% 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 냉연판을 1차 재결정 소둔하는 단계; 및 1차 재결정 소둔이 완료된 강판을 2차 재결정 소둔하는 단계를 포함한다.
이하에서는 각 단계별로 상세히 설명한다.
먼저, 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조한다.
이하에서는 슬라브 합금 성분에 대해 설명한다.
슬라브는 중량%로, Si: 2.5 내지 4.0%, C: 0.03 내지 0.09%, Al: 0.015 내지 0.040%, Mn: 0.04 내지 0.15%, S : 0.01% 이하(0%를 제외함), N: 0.002 내지 0.012%, Sb: 0.01 내지 0.05%, Sn: 0.03 내지 0.1% 및 Cr: 0.05 내지 0.2% 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.
Si : 2.50 내지 4.00 중량%
규소(Si, 실리콘)은 방향성 전기강판 소재의 비저항을 증가시켜 철심손실(core loss) 즉, 철손을 낮추는 역할을 한다. Si함량이 너무 적을 경우 비저항이 감소하여 철손이 열화될 수 있다. Si 함량이 너무 많을 경우 강의 취성이 증가하고, 인성이 감소하여 압연 과정중 판파단 발생율이 증가되고, 용접성이 열위해져 냉간압연 조업에 부하가 생기고, 냉간압연 중 패스에이징에 필요한 판온에 미달하게 되고 2차재결정 형성이 불안정해질 수 있다. 따라서 Si 함량은 2.5 내지 4.0 중량%가 될 수 있다. 더욱 구체적으로 3.0 내지 3.5 중량%가 될 수 있다.
C: 0.030 내지 0.090 중량%
탄소(C)는 오스테나이트상 형성을 유도하는 원소로서 C 함량의 증가에 따라 열간 압연 공정 중 페라이트-오스테나이트 상변태가 활성화되고, 열연 공정 중 형성되는 길게 연신된 열연띠 조직이 증가하여, 열연판 소둔 공정 중 페라이트 입성장이 억제한다. 또한 C함량이 증가함에 따라 페라이트 조직에 비해 강도가 높은 연신된 열연띠 조직 증가와 냉연 시작 조직인 열연판 소둔 조직의 초기 입자의 미세화에 의해 냉간압연 이후 집합조직이 개선 특히, 고스 분율이 증가하게 된다. 이는 열연판 소둔 후 강판내 존재하는 잔류 C에 의해 냉간압연중 패스에이징 효과가 커져서, 1차 재결정립 내의 고스 분율을 증가시키는 것으로 본다. 따라서 C함량이 클수록 이로우나, 이후 탈탄 질화 소둔시 탈탄 소둔 시간이 길어지고, 생산성을 손상시키며, 가열 초기의 탈탄이 충분치 않으면 1차 재결정결정립을 불균일하게들어 2차 재결정을 불안정하게 한다. 또한 자기시효현상에 의해 자기적 특성이 열위 될수 있으므로, C함량은 0.03 내지 0.09 중량% 범위로 제한할 수 있다. 더욱 구체적으로 C는 0.050 내지 0.070 중량% 범위로 포함할 수 있다. 전술하였듯이, 1차 재결정 소둔 중 탈탄에 의해 탄소가 제거되며, 최종 제조되는 방향성 전기강판의 모재에는 C를 0.005 중량% 이하로 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 최종 제조되는 방향성 전기강판의 모재에는 C를 0.003 중량% 이하로 포함할 수 있다.
Al : 0.015 내지 0.040 중량%
알루미늄(Al)은 N과 결합하여 AlN으로 석출하지만, 탈탄과 침질을 행하는 소둔에서 미세한 석출물인 (Al,Si,Mn)N 및 AlN 형태의 질화물을 형성하게 되어 강력한 결정립 성장 억제 역할을 한다. 이처럼 고용된 Al이 일정량 이상 필요하다. 그 함량이 너무 적은 경우에는 형성되는 석출물의 개수와 부피 분율이 낮아서 결정립 성장 억제 효과가 충분하지 않을 수 있다. Al이 너무 많이 포함되면 석출물이 조대하게 성장하여 결정립 성장 억제 효과가 떨어지게 된다. 따라서 Al은 0.015 내지 0.040 중량%로 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 0.0200 내지 0.0380 중량% 포함될 수 있다.
Mn : 0.040 내지 0.150 중량%
망간(Mn)은 Si과 동일하게 비저항을 증가시켜 철손을 감소시키는 효과도 있으며, Si과 함께 질화처리에 의해 도입되는 질소와 반응하여 (Al,Si,Mn)N의 석출물을 형성함으로서 1차재결정립의 성장을 억제하여 2차재결정을 일으키는데 중요한 원소이다. 또한, Mn은 Cu와 함께 Surfide 석출물을 형성하여 1차 재결정립 균일성을 개선하며, 2차 재결정이 형성되는데 보조 인히비터의 역할을 일부하게 된다. 그러나, Mn이 너무 많이 포함되면 (Cu,Mn)S 미세 석출물 조정을 위하여 슬라브 재가열 온도를 높여주어야 하며, 그렇게 되면 1차 재결정립이 극히 미세해져 1차 재결정 소둔의 온도를 범위 이상 올려야 하며, 결정립 불균일을 야기하므로, 그 상한을 0.15 중량% 로 제한할 수 있다.
또한 Mn 과다 첨가시 강판 표면에 Fe2SiO4 이외에 (Fe, Mn) 및 Mn 산화물이 다량 형성되어 2차 재결정 소둔중에 형성되는 베이스코팅 형성을 방해하여 표면품질을 저하시키게 되고, 1차 재결정 소둔 공정에서 페라이트와 오스테나이트간 상변태의 불균일을 유발하기 때문에 1차 재결정립의 크기가 불균일되며, 그 결과 2차 재결정이 불안정해지게 된다. 더욱 구체적으로 0.050 내지 0.100 중량% 포함될 수 있다.
N : 0.0020 내지 0.0120 중량%
질소(N)는 Al 등과 반응하여 결정립을 미세화시키는 원소이다. 이들 원소들이 적절히 분포될 경우에는 상술한 바와 같이 냉간압연이후 조직을 적절히 미세하게 하여 적절한 1차 재결정 입도를 확보하는데 도움이 될 수 있으나, 그 함량이 과도하면 1차 재결정립이 과도하게 미세화되고 그 결과 미세한 결정립으로 인해 2차 재결정시 결정립 성장을 초래하는 구동력이 커져서 바람직하지 않은 방위의 결정립까지 성장할 수 있으므로 바람직하지 않다. 그리고 N이 너무 많이 첨가되면 1차 재결정립이 과도하게 미세화되고 그 결과 미세한 결정립으로 인해 바람직하지 않은 방위가 2차 재결정을 형성하여 자기특성을 열화시킬 수 있다. 그러므로 N은 0.0120 중량% 이하로 정한다. 한편 N의 함량이 너무 적으면 1차 재결정 억제 효과가 너무 약해 안정된 결정립성장 억제 효과를 얻지 못할 수 있다. 따라서, 슬라브 내에 N을 0.0020 내지 0.0120 중량% 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 N을 0.0025 내지 0.0100 중량% 포함할 수 있다. 2차 재결정 소둔 과정에서 N이 일부 제거되므로, 최종 제조되는 방향성 전기강판의 모재는 N을 0.005 중량% 이하 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 최종 제조되는 방향성 전기강판의 모재는 N을 0.003 중량% 이하 포함할 수 있다.
S : 0.0100 중량% 이하
황(S)는 열간압연시 고용온도가 높고 편석이 심한 원소로서 가능한한 함유되지 않도록 하는 것이 바람직하지만, 제강시 함유되는 불가피한 불순물의 일종이다. 또한 S는 (Mn, Cu)S를 형성하여 1차 재결정립 균일성에 영향을 주므로 S의 함량은 0.0100 중량% 이하로 제한할 수 있다. 더욱 구체적으로 0.0010 내지 0.0080 중량% 포함할 수 있다.
Sb: 0.01 내지 0.05 중량%
안티몬(Sb)은 냉간압연 공정중 생성되는 고스방위의 결정립핵을 증가시켜, 1차 재결정 집합조직에서 고스방위를 가지는 결정립의 분율을 향상시키는 효과가 있다. 또한 1차 재결정 결정립계에 편석하여 2차재결정 고온소둔시 고스집합조직을 갖는 결정립들의 2차재결정 개시온도를 상승시켜 집적도가 우수한 2차재결정 미세조직을 얻을 수 있도록 하며 자속밀도를 높여주게 된다. Sb 함량이 너무 적으면, 그 작용이 제대로 발휘되기 어렵다. Sb 함량이 너무 높으면 1차 재결정립의 크기가 지나치게 작아져 2차 재결정 개시온도가 낮아져 자기특성을 열화시키거나 또는 입성장에 대한 억제력이 지나치게 커져 2차 재결정이 형성되지 않을 수도 있다. 그러므로 Sb를 0.01 내지 0.05 중량% 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 Sb를 0.020 내지 0.045 중량% 포함할 수 있다.
Sn: 0.03 내지 0.10 중량%
주석(Sn)은 결정립계 편석원소로서 결정립계의 이동을 방해하는 원소이기 때문에 결정성장억제제로서 알려져 있다. 또한 1차 재결정 집합조직에 있어서 고스방위의 결정립 분율을 증가시킴으로써 2차 재결정 집합조직으로 성장하는 고스방위 핵이 많아진다. 또한 이를 첨가할 수록 2차 재결정 미세조직의 크기가 감소하므로, 결정립크기가 작아질수록 와전류손이 작아지기 때문에 최종제품의 철손이 감소하게 된다. 한편 Sn은 결정립계에 편석을 통해서 결정립 성장을 억제하는데 중요한 역할을 하며, 이는 미세화된 1차 재결정 미세조직의 결정립 성장 구동력을 억제하는 억제효과를 향상시킬 뿐만 아니라, 2차재결정 집합조직 형성을 위한 고온소둔 과정중 (Al,Si,Mn)N 및 AlN 등의 결정립 성장 억제효과를 야기하는 입자가 조대화 되어 결정립 성장 억제력이 감소하는 현상을 방지한다. Sn의 함량이 너무 적으면 첨가효과가 충분치 않을 수 있다. Sn의 함량이 너무 많으면 결정립 성장 억제력이 너무 증가하여 상대적으로 결정립 성장 구동력을 증가시키기 위해 1차 재결정 미세조직의 결정립 크기를 감소시켜야 하기 때문에 탈탄소둔을 낮은 온도에서 실시해야하며, 이로인해 적절한 산화층으로 제어할 수 없어서 양호한 표면을 확보할 수가 없다. 또한 기계적 특성 측면에서 입계편석원소의 과잉편석으로 인해 취성이 증가하여 제조과정중 판파단을 야기할 수 있다. 그러므로 Sn을 0.03 내지 0.10 중량% 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 Sn을 0.030 내지 0.090 중량% 포함할 수 있다.
Cr: 0.05 내지 0.20 중량%
산화 형성을 촉진하는 원소로 크롬(Cr)을 범위내로 첨가하면, 표층부의 치밀한 산화층 형성을 억제하며 깊이 방향으로 미세한 산화층이 형성되는 것을 돕는다. Sb와 Sn의 첨가와 함께 적정 범위의 Cr함량 첨가로 산화층 표층부에 Fe2SiO4 형성이 많아지면서 깊이 방향으로 산화층의 형성을 돕는다.
또한, Cr을 첨가함으로써 균일성이 우수한 1차 재결정을 형성시키기가 더욱 용이하게 된다. 즉, Cr은 Sb, Sn함량 상향에 따른 탈탄 및 침질이 지연되어 1차 재결정립이 불균일해지는 현상을 극복함으로써 균일성이 우수한 1차 재결정립을 형성하고, 자성을 상향 시켜주는 효과를 보이는 원소이다. Sb와 Sn함량에 따라 Cr함량을 상기 제안한 범위로 첨가하면 내부 산화층이 더 깊게 형성되고, 침질 및 탈탄 속도가 빠르게 되므로, 동시 탈탄 침질 공정에서 Sb, Sn 첨가의 효과를 높여줄 수 있다. Cr은 0.05 내지 0.20 중량% 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 0.10 내지 0.15 중량% 포함할 수 있다.
슬라브는 하기 식 2를 만족할 수 있다.
[식 2]
[Sb] ≤ [Cr] ≤ [Sb] + 2×[Sn]
(식 2에서, [Sb], [Cr] 및 [Sn]은 각각 슬라브 내의 Sb, Cr 및 Sn의 함량(중량%)을 나타낸다.)
산화 형성을 촉진하는 원소로 크롬(Cr)을 범위내로 첨가하면, 표층부의 치밀한 산화층 형성을 억제하며 깊이 방향으로 미세한 산화층이 형성되는 것을 돕는다. Sb와 Sn의 첨가와 함께 적정 범위의 Cr함량 첨가로 산화층 표층부에 Fe2SiO4 형성이 많아지면서 깊이 방향으로 산화층의 형성을 돕는다.
또한, Cr을 첨가함으로써 균일성이 우수한 1차 재결정을 형성시키기가 더욱 용이하게 된다. 즉, Cr은 Sb, Sn함량 상향에 따른 탈탄 및 침질이 지연되어 1차 재결정립이 불균일해지는 현상을 극복함으로써 균일성이 우수한 1차 재결정립을 형성하고, 자성을 상향시켜주는 효과를 보이는 원소이다. Sb와 Sn함량에 따라 Cr함량을 상기 제안한 범위로 첨가하면 내부 산화층이 더 깊게 형성되고, 침질 및 탈탄 속도가 빠르게 되므로, 동시탈탄 침질 공정에서 Sb, Sn 첨가의 효과를 높여줄 수 있다.
Cr 함량이 식 2의 하한치에 미달하는 경우, 효과가 미약하고, 식 2의 상한치를 초과하는 경우, 산화층이 과하게 형성되어 그 효과가 감소한다.
슬라브는 Ti 및 V 중 1종 이상을 각각 단독 또는 이들의 합량으로 0.002 내지 0.010 중량% 더 포함할 수 있다. Ti, V 를 단독으로 포함할 경우, 각각 단독으로 0.002 내지 0.010 중량% 포함하고, Ti 및 V를 동시에 포함하는 경우, Ti + V의 양이 0.002 내지 0.010 중량%일 수 있다. 더욱 구체적으로 Ti 및 V 중 1종 이상을 각각 단독 또는 이들의 합량으로 0.0030 내지 0.0070 중량% 더 포함할 수 있다.
Ti: 0.002 내지 0.010 중량%
티타늄(Ti)은 강력한 Nitride 형성 원소로 열연 전 단계에서 TiN가 되어 N함량을 낮게 하고, 미세 석출하여 결정립 성장을 억제한다. 적정한 범위 내로 첨가하면 TiN 석출물이 형성에 의한 결정립 성장 억제 효과와 AlN 미세 석출물 저감으로 결정립경의 코일내 편차를 줄이는 효과를 보인다.
V: 0.002 내지 0.01 중량%
바나듐(V)은 carbide와 nitride 형성 원소로 미세 석출하여 결정립 성장을 억제한다. 적정한 범위 내로 첨가하여 미세 석출물의 형성에 의한 결정립 성장 억제 효과로 코일 내 결정립경 편차를 줄이는 효과를 보인다.
슬라브는 P: 0.010 내지 0.050 중량% 더 포함할 수 있다.
P: 0.010 내지 0.050 중량%
인(P)는 Sn, Sb와 유사한 효과를 나타내는 원소로서, 결정립계에 편석하여 결정립계의 이동을 방해하고 동시에 결정립 성장을 억제하는 보조적인 역할이 가능하다. 또한, 미세조직측면에서 {110}<001>집합조직을 개선하는 효과가 있다. P의 함량이 너무 적으면 첨가효과가 없으며, 너무 많이 첨가하면 취성이 증가하여 압연성을 크게 나빠질 수 있다. 더욱 구체적으로 P를 0.015 내지 0.045 중량% 포함할 수 있다.
불순물 원소
상기의 원소 외에도 Zr, Cu. Ni, Mo 등의 불가피하게 혼입되는 불순물이 포함될 수 있다. Zr, Cu. Ni, Mo 등은 강력한 탄질화물 형성 원소이기 때문에 가능한 첨가되지 않는 것이 바람직하며 각각 0.01 중량% 이하로 함유되도록 한다.
전술한 원소 외에 나머지는 철(Fe)를 포함한다. 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.
열연판을 제조하는 단계 이전에 슬라브를 1230℃ 이하로 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 단계를 통해 석출물을 부분 용체화할 수 있다. 또한, 슬라브의 주상정조직이 조대하게 성장되는 것이 방지되어 후속 열간압연 공정에서 판의 폭 방향으로 크랙이 발생되는 것을 막을 수 있어 실수율이 향상 된다. 슬라브 가열온도가 너무 높으면, 슬라브의 표면부 용융으로 가열로를 보수하고 가열로 수명이 단축될 수 있다. 더욱 구체적으로 1130 내지 1200℃로 슬라브를 가열할 수 있다. 슬라브를 가열하지 않고, 연속 주조되는 슬라브를 그대로 열간압연하는 것도 가능하다.
열연판을 제조하는 단계에서 열간압연에 의하여 두께 1.8 내지 2.3mm의 열연판을 제조할 수 있다.
열연판을 제조한 이후, 열연판을 열연판 소둔하는 단계를 더 포함할 수 있다. 열연판 소둔하는 단계는 950 내지 1,100℃ 온도까지 가열한 후, 850 내지 1,000℃온도에서 균열한 다음 냉각하는 과정에 의하여 수행할 수 있다.
다음으로, 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조한다.
냉간압연은 1회 강냉간압연을 통하여 수행되거나, 복수의 패스를 통해 수행될 수 있다. 압연 중 1회 이상 200 내지 300℃의 온도에서 온간압연을 통하여 패스에이징 효과를 주며, 최종 두께 0.14 내지 0.25mm로 제조될 수 있다. 냉간압연된 냉연판은 1차 재결정 소둔 과정에서 탈탄과 변형된 조직의 재결정 및 침질 가스를 통한 침질처리를 수행하게 된다.
다음으로, 냉연판을 1차 재결정 소둔한다.
본 발명의 일 실시예에서는 1차 재결정 소둔하는 단계에서 강판의 침질량을 측정하여 그 측정 결과에 따라 1차 재결정 소둔 시 침질 가스의 노출 시간을 조절하는 단계를 포함한다.
침질량 및 침질 가스의 노출 시간은 하기 식 1을 만족하게 조절할 수 있다.
[식 1]
△[N]/△t≥ 0.025
(식 1에서, △[N]은 1차 재결정 소둔 후 강판의 침질량(중량%)을 나타내고, △t는 침질 가스의 노출 시간(분)을 나타낸다.)
본 발명의 일 실시예에서 침질량 측정 이후, 사후적으로 침질 가스의 노출 시간을 조절하는 과정을 거치게 되므로, 침질량이 측정된 강판과 침질 가스의 노출 시간이 조절이 적용된 강판 사이의 지연이 발생할 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예에서 1차 재결정 소둔은 연속적으로 이루어지므로, 그 지연이 실질적으로 없을 수 있으며, 전체 코일 내에서 식 1의 관계를 만족할 수 있다.
침질량은 1차 재결정 소둔 후 강판 내의 N 함량과 1차 재결정 소둔 전 강판 내의 N 함량의 차이를 의미한다. 이를 질소분석기로 측정하여, 이 결과를 침질 가스의 노출 시간을 조절하는 데에 반영할 수 있다. 침질량을 실시간으로 측정하는 방법은 제한되지 않으며, 이에 대해서는 널리 알려져 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.
강판의 침질량은 0.02 내지 0.04 중량%일 수 있다. 침질량이 너무 작은 경우, 즉 식 3의 좌변 값이 너무 큰 경우 내부의 결정립 성장 억제력이 부족할 수 있다. 침질량이 너무 많은 경우 질소 방출구같은 결함이 다량 발생하고, 5mm 이하의 미세 2차 재결정이 다량 형성되고, 자성이 열화될 수 있다.
침질 가스는 강판에 질소를 침투시킬 수 있는 가스라면 제한 없이 사용할 수 있다. 구체적으로 암모니아 또는 질소가 될 수 있다. 암모니아 분위기에서는 열처리를 통해, 질소 분위기에서는 레이저 또는 플라즈마 처리 등을 통해 침질이 가능하다.
침질 가스의 노출 시간은 소둔로 내에 강판의 이동 방향을 따라 분위기 가스의 이동을 방해할 수 있도록 가림막을 설치하고, 가림막으로 분리된 공간 내에 분위기 가스가 달리 조절될 수 있도록 가스를 투입함으로써 조절이 가능하다. 그 외에 다양한 방법으로 침질 가스의 노출 시간을 조절할 수 있다.
침질 가스의 노출 시간이란 침질 가스를 1 내지 10 부피% 포함하는 분위기에 강판을 노출하는 시간을 의미한다. 침질 가스의 노출 시간 외에는 침질 가스를 1.0 부피% 미만으로 포함하는 분위기에서 1차 재결정 소둔하게 된다.
강판의 침질량은 침질 가스의 노출 시간에 비례하나, 그 밖에도 다양한 변수가 존재한다. 예컨데, 강판의 온도, 침질 가스 외 분위기 가스 함량 등이 있을 수 있다. 이러한 변수를 최대한 통제하고자 하더라도 전체 코일 내에서 동일하게 통제하기는 사실상 불가능하며, 침질 가스의 노출 시간이 동일하더라도 침질량에 편차가 발생할 수 있다. 구체적으로 침질 가스 노출 시간은 30초 내지 5분일 수 있다.
침질 가스의 노출 시간에 비해 침질량이 너무 적은 경우, 즉 식 1의 값이 너무 작은 경우 석출물이 균일하게 형성되지 못하고, 2차 재결정 소둔 과정 중 금속 산화물층이 불균일하게 형성될 수 있다. 이로 인해 표면 결함이 발생하며, 자성이 불안정하게 될 수 있다. 더욱 구체적으로 식 1 값은 0.025 내지 0.05가 될 수 있다.
1차 재결정 소둔하는 단계는 산화능(PH2O/PH2)이 0.5 내지 0.8인 분위기에서 수행함으로써, 강판 내의 탄소를 외부로 배출할 수 있다. 전술한 산화능 범위는 1차 재결정 소둔하는 단계 전체에서 조절하거나 또는 부분적으로 조절하는 것도 가능하다. 이를 통해 강판 내의 탄소를 0.005 중량% 이하로 줄일 수 있다.
1차 재결정 소둔하는 단계는 800 내지 900℃의 온도에서 수행될 수 있다. 온도가 너무 낮으면, 1차 재결정이 이루어지지 않거나, 침질이 원활히 이루어지지 않을 수 있다. 온도가 너무 높으면, 1차 재결정이 너무 크게 성장하여, 자성을 열위시키는 원인이 될 수 있다.
1차 재결정 소둔하는 단계 이후, 강판의 표면에 평균 두께가 1.6 내지 3.2㎛인 산화층이 존재할 수 있다. 1차 재결정 소둔 시 탈탄으로 인해, 강판 표면 부근에 산화층이 존재한다. 산화층은 강판의 표면에서부터 산소 함량을 측정하여, 산소 함량이 급격히 변동되는 부분 까지를 의미한다. 산화층의 두께가 너무 얇으면 자성의 불균일 성이 증가한다. 산화층의 두께가 너무 두꺼우면, 금속 산화물층이 두껍게 형성되고, 상대적으로 모재의 두께가 줄어들어 자성이 열위될 수 있다.
다음으로, 1차 재결정 소둔이 완료된 냉연판을 2차 재결정 소둔한다. 2차 재결정 소둔의 목적은 크게 보면 2차 재결정에 의한 {110}<001> 집합조직 형성, 탈탄시 형성된 산화층과 소둔 분리제 내의 MgO의 반응에 의한 금속 산화물 층 형성으로 절연성 부여, 자기특성을 해치는 불순물의 제거에 있다. 2차 재결정 소둔의 방법으로는 2차 재결정이 일어나기 전의 승온구간에서는 질소와 수소의 혼합가스로 유지하여 입자성장 억제제인 질화물을 보호함으로써 2차 재결정이 잘 발달되도록 하고, 2차 재결정 완료 후에는 100% 수소분위기에서 장시간 유지하여 불순물을 제거하도록 한다. 2차 재결정 소둔 과정 중 질화 석출물이 분해되면서 질소가 금속 산화물층을 통과하여 제거되게 되는데, 금속 산화물층에 확산되면서 Ti와 반응하여 TiN를 일부 형성할 수 있다.
2차 재결정 소둔 과정에서 1차 재결정 소둔 과정에서 생성된 표면 산화층과 소둔 분리제가 반응하여 금속 산화물 층이 형성된다. 금속 산화물층은 성분이 모재와는 구별된다. 예컨데, 소둔 분리제로서 MgO를 사용한 경우, 포스테라이트를 포함한다. 본 발명에서 소둔 분리제로서, MgO 외에 Ti 화합물을 추가로 포함한다. 더욱 구체적으로 소둔 분리제는 고형분으로, MgO 90 내지 99 중량% 및 Ti 화합물 1 내지 10 중량% 포함한다.
2차 재결정 소둔 후 절연 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 절연 코팅층의 형성 방법에 대해서는 널리 알려져 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에서는 침질 가스 분위기 노출 시간대비 질소 함량의 충분히 높게 조절함으로써, 2차 재결정 이후 금속 산화물층의 두께를 얇게 형성할 수 있고, 추가로 금속 산화물층을 제거하는 공정을 포함하지 않을 수 있다. 구체적으로 금속 산화물층 및 절연 코팅층을 포함하는 전체 방향성 전기강판의 두께에 대한 금속 산화물층 및 절연 코팅층의 두께의 합의 비율이 0.03 이하일 수 있다. 더욱 구체적으로 0.001 내지 0.03일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 중량%로, Si: 2.5 내지 4.0%, C: 0.005% 이하(0%를 제외함), Al: 0.015 내지 0.040%, Mn: 0.04 내지 0.15%, S : 0.01% 이하(0%를 제외함), N: 0.005% 이하(0%를 제외함), Sb: 0.01 내지 0.05%, Sn: 0.03 내지 0.1% 및 Cr: 0.05 내지 0.2% 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 모재; 및 모재 상에 위치하는 금속 산화물 층을 포함한다.
방향성 전기강판의 모재에 대한 강 조성에 대해서는 전술한 슬라브의 강 조성과 관련하여 설명하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다. 전술하였듯이, 방향성 전기강판의 제조 과정에서 탈탄 및 침질이 이루어지므로, 슬라브의 강 조성과 모재의 강 조성 중 C, N의 함량은 상이할 수 있으며, 나머지 원소에 대해서는 실질적으로 변동이 없을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 금속 산화물층의 최대(Max) 발광강도 비[I(Ti)/I(Mg)]가 0.05 이상이다. 최대 발광강도는 글로우 방전 표면 분석 방식으로 두께방향으로 금속산화층의 원소분석을 통하여 Ti와 Mg성분의 max intensity로부터 비율을 측정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 침질 가스 분위기 노출 시간대비 질소 함량의 충분히 높게 조절함으로써, 산화층 및 산화층 하부에 국부적인 침질 농화를 억제하고 깊이방향으로 충분한 질화석출물을 형성하여 2차 재결정 소둔 시 형성되는 금속 산화물 층이 치밀하고 균일하게 형성되어, 최대 발광강도 비가 높아질 수 있다. 최대 발광강도 비가 높다는 것은 금속 산화물 층이 강건하게 형성되어 균일한 장력 부여에 유리하고, 2차 재결정 형성 이전의 질소 유실 억제하며, 이는 궁극적으로 자성 향상으로 이어진다.
방향성 전기강판의 백색도는 43 내지 51일 수 있다. 백색도는 절연 코팅층이 없거나 또는 제거되고, 금속 산화물층 만이 존재하는 상태에서 측정할 수 있다. 백색도는 분광색차계의 반사 측정법으로 측정하며, 코팅 양면 10회이상 측정하여 평균값을 취하는 방식으로 측정할 수 있다. 백색도가 너무 크면, 금속 산화물 층이 불균일하게 형성되고, 표면 결함이 발생하며 자성 편차가 커지는 문제가 발생한다. 너무 작으면 금속 산화물층이 차지하는 두께 비율이 너무 높아져 오히려 자성이 열화된다.
금속 산화물층은 Ti를 0.003 중량% 이상 포함할 수 있다. 금속 산화물층의 Ti는 소둔 분리제 내의 Ti 화합물 성분에서 유래되거나, 또는 강판 내의 Ti 성분이 확산되어 존재할 수 있다. 금속 산화물층 내에 Ti가 적게 존재하면 금속 산화물층이 얇고 불균일하게 형성되며, Fe산화물 형성에 의한 코팅 결함 문제가 발생할 수 있다. 더욱 구체적으로 금속 산화물층 내에 Ti는 0.003 내지 0.02 중량% 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 금속 산화물층 내에 Ti는 0.005 내지 0.02 중량% 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 방향성 전기강판의 두께는 0.23mm 이하일 수 있다. 더욱 구체적으로 0.20 mm이하일 수 있다. 여기서 방향성 전기강판의 두께는 모재, 금속 산화물층 및 절연 코팅층을 모두 합한 두께를 의미한다.
본 발명의 실시예에 의한 방향성 전기강판은 철손 및 자속밀도가 매우 우수하다. 구체적으로 철손(W17/50)이 0.8W/kg이하이고, 총 철손 중 이력손이 차지하는 비율이 40% 이하가 될 수 있다. 또한 방향성 전기강판의 800A/m의 자기장 하에서 유도되는 자속밀도(B8)는 1.91 T 이상일 수 있다. 더욱 구체적으로 1.91 내지 1.97T일 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
표 1에 나타낸 성분 조성을 가지는 A 내지 H 슬라브를 나머지 성분은 잔부 Fe와 기타 불가피하게 함유되는 불순물을 함유하는 강재를 진공용해한 후 잉곳을 만들고, 이어서 1150℃ 온도에서 210분 가열한 후 열간압연하여 2.3mm 또는 2.0mm 두께의 열연판을 제조하였다. 산세한 후 0.23mm 또는 0.20mm 두께로 1회 압하율 90%의 강 냉간압연 하였다.
냉간압연된 판은 850℃의 온도로 습한 50v% 수소 및 50v% 질소 습윤 분위기 및 암모니아 혼합 가스 분위기 속에서 180초간 유지하여 탄소함량이 30ppm이하, 총 질소함량이 200ppm이상이 되도록 동시 탈탄 질화 소둔 열처리하였다.
이 때, 암모니아 가스 부피분율을 1 내지 10 부피%, 산화능(PH2O/PH2) 0.5 내지 0.8범위내에서, 질화 후 침질량과 암모니아 노출시간이 표 2와 같이 조건을 만족하도록 조정하였다.
이 강판에 고형분으로 MgO 95중량% 및 TiO2 5 중량% 포함하는 소둔분리제를 도포하여 코일상으로 2차 재결정 소둔하였다. 2차 재결정 소둔은 1200℃ 까지는 25 v% 질소 및 75v% 수소의 혼합분위기로 하였고, 1200℃ 도달 후에는 100% 수소분위기에서 10 시간 이상 유지후 노냉하였다.
이후 금속 인산염 및 콜로이달 실리카 혼합액을 포함하는 절연 코팅층 형성 조성물을 도포하고, 열처리하여 절연 코팅층을 형성하였다.
각 조건에 대하여 측정한 백색도, 최대 발광강도 비[I(Ti)/I(Mg)], 이력손 비를 하기 표 2에 정리하였다. 각 측정 방법은 다음과 같다.
백색도 : 분광색차계의 반사 측정법으로 측정하며, 코팅 양면 10회이상 측정하여 평균값을 취하는 방식으로 측정하였다.
최대 발광강도 비[I(Ti)/I(Mg)]: 글로우 방전 표면 분석 방식으로 두께방향으로 금속산화층의 원소분석을 통하여 Ti와 Mg성분의 max intensity로부터 비율을 측정하였다.
이력손 비: 각 조건으로 제조한 시편에 대하여 철손과 이력손을 측정하여 총철손에서 이력손의 비율을 구하였다.
강종
(중량%)		 Si C Mn P Al N Sb Sn Cr
A 3.35 0.06 0.08 0.03 0.037 0.006 0.02 0.06 0.13
B 3.4 0.055 0.09 0.02 0.037 0.005 0.02 0.09 0.15
C 3.45 0.065 0.08 0.03 0.036 0.005 0.04 0.04 0.12
D 3.4 0.06 0.09 0.04 0.036 0.005 0.02 0.06 0.01
E 3.45 0.065 0.08 0.03 0.036 0.005 0.02 0.03 0.13
F 3.45 0.06 0.09 0.03 0.038 0.005 0.03 0.01 0.1
G 3.35 0.055 0.08 0.03 0.038 0.004 0.03 0.15 0.12
H 3.35 0.06 0.08 0.03 0.038 0.004 0.07 0.05 0.12
성분 냉연두께
(mm)		 침질증가량(wt%) 암모니아 노출시간(min) 침질증가량(wt%) / 암모니아
노출시간(min)		 백색도 I(Ti)/I(Mg) 철손(W17/50, W/kg) 자속밀도(B8, T) 이력손비
(%)		 비고
A 0.23 0.024 0.7 0.034 48.6 0.07 0.81 1.92 37 발명재1
B 0.02 0.8 0.025 45.4 0.18 0.8 1.93 36 발명재2
C 0.027 0.9 0.03 50.5 0.15 0.83 1.93 36 발명재3
A 0.01 0.5 0.02 52.5 0.04 0.86 1.9 41 비교재1
B 0.009 0.6 0.015 55 0.02 0.88 1.89 42 비교재2
C 0.015 1 0.015 56 0.02 0.89 1.89 42 비교재3
A 0.2 0.018 0.6 0.03 44.5 0.5 0.76 1.92 39 발명재4
B 0.013 0.5 0.026 45 0.45 0.75 1.93 38 발명재5
C 0.012 0.8 0.015 53.6 0.03 0.84 1.89 45 비교재4
D 0.2 0.018 0.7 0.026 52.5 0.04 0.85 1.88 47 비교재5
E 0.02 0.5 0.04 44.5 0.5 0.86 1.89 45 비교재6
F 0.02 0.5 0.04 44.5 0.5 0.89 1.87 47 비교재7
G 0.02 0.8 0.025 55 0.02 0.85 1.87 49 비교재8
H 0.02 0.8 0.025 56 0.02 0.87 1.88 46 비교재9
표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 침질량에 따라 침질 가스의 노출 시간을 적절히 조절한 발명재는 최대 발광강도 비[I(Ti)/I(Mg)]가 크고, 자성이 우수하고, 특히 이력손비가 작아, 전체적인 철손이 작아짐을 확인할 수 있다.
반면, 침질 가스의 노출 시간이 적절히 조절되지 않은 비교재 1 내지 4는 최대 발광강도 비[I(Ti)/I(Mg)]가 작고, 자성이 열위함을 확인할 수 있다.
침질 가스의 노출 시간이 적절히 조절되더라도, Sb. Sn, Cr의 함량이 적절히 조절되지 않은 비교재 5 내지 9은 자성이 열위함을 확인할 수 있다.
본 발명은 상기 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: 2.5 내지 4.0%, C: 0.03 내지 0.09%, Al: 0.015 내지 0.040%, Mn: 0.04 내지 0.15%, S : 0.01% 이하(0%를 제외함), N: 0.002 내지 0.012%, Sb: 0.01 내지 0.05%, Sn: 0.03 내지 0.1% 및 Cr: 0.05 내지 0.2% 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계;
    상기 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계;
    상기 냉연판을 1차 재결정 소둔하는 단계; 및
    상기 1차 재결정 소둔이 완료된 강판을 2차 재결정 소둔하는 단계를 포함하고,
    상기 1차 재결정 소둔하는 단계는,
    상기 1차 재결정 소둔 후 강판의 침질량을 측정하는 단계; 및
    측정된 침질량에 따라 1차 재결정 소둔 시 침질 가스의 노출 시간을 조절하는 단계를 포함하고,
    상기 침질량 및 상기 침질 가스의 노출 시간은 하기 식 1을 만족하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
    [식 1]
    △[N]/△t≥ 0.025
    (식 1에서, △[N]은 상기 1차 재결정 소둔 후 강판의 침질량(중량%)을 나타내고, △t는 침질 가스의 노출 시간(분)을 나타낸다.)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬라브는 Ti 및 V 중 1종 이상을 각각 단독 또는 이들의 합량으로 0.002 내지 0.01 중량% 더 포함하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 슬라브는 하기 식 2를 만족하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
    [식 2]
    [Sb] ≤ [Cr] ≤ [Sb] + 2×[Sn]
    (식 2에서, [Sb], [Cr] 및 [Sn]은 각각 슬라브 내의 Sb, Cr 및 Sn의 함량(중량%)을 나타낸다.)
  4. 제1항에 있어서,
    상기 1차 재결정 소둔하는 단계는 산화능(PH2O/PH2)이 0.5 내지 0.8인 분위기에서 수행되는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 1차 재결정 소둔하는 단계는 800 내지 900℃의 온도에서 수행되는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 1차 재결정 소둔하는 단계 이후, 강판의 표면에 평균 두께가 1.6 내지 3.2㎛인 산화층이 존재하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 1차 재결정 소둔하는 단계 이후, 강판의 침질량이 0.02 내지 0.04 중량%인 방향성 전기강판의 제조 방법.
  8. 중량%로, Si: 2.5 내지 4.0%, C: 0.005% 이하(0%를 제외함), Al: 0.015 내지 0.040%, Mn: 0.04 내지 0.15%, S : 0.01% 이하(0%를 제외함), N: 0.005% 이하(0%를 제외함) Sb: 0.01 내지 0.05%, Sn: 0.03 내지 0.1% 및 Cr: 0.05 내지 0.2% 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 모재; 및
    상기 모재 상에 위치하는 금속 산화물 층을 포함하고,
    상기 금속 산화물층의 최대 발광강도 비[I(Ti)/I(Mg)]가 0.05 이상인 방향성 전기강판.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 모재는 Ti 및 V 중 1종 이상을 각각 단독 또는 이들의 합량으로 0.002 내지 0.01 중량% 더 포함하는 방향성 전기강판.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 모재는 하기 식 2를 만족하는 방향성 전기강판.
    [식 2]
    [Sb] ≤ [Cr] ≤ [Sb] + 2×[Sn]
    (식 2에서, [Sb], [Cr] 및 [Sn]은 각각 모재 내의 Sb, Cr 및 Sn의 함량(중량%)을 나타낸다.)
  11. 제8항에 있어서,
    상기 방향성 전기강판의 백색도는 43 내지 51인 방향성 전기강판.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 금속 산화물층은 Ti를 0.003 중량% 이상 포함하는 방향성 전기강판.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 금속 산화물층 상에 위치하는 절연 코팅층을 더 포함하고, 상기 방향성 전기강판 전체 두께에 대한 상기 금속 산화물층 및 상기 절연 코팅층의 두께의 합의 비율이 0.03 이하인 방향성 전기강판.
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