KR20230096879A - 무방향성 전기강판 및 그를 포함하는 모터 코어 - Google Patents

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KR20230096879A
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권수빈
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 중량%로 Si : 2.0 내지 6.5%, Al : 0.1 내지 1.3%, Mn : 0.3 내지 2.0%, Sn: 0.03% 이하(0%를 제외함), 및 Sb: 0.02% 이하(0%를 제외함) 포함하고 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1을 만족하는 강판 모재 및 강판 모재 상에 위치하는 절연 피막을 포함하고, 응력 제거 소둔 이전에는 하기 식 2를 만족하며, 응력 제거 소둔 이후에는 하기 식 3을 만족한다.
[식 1]
0.030 ≥ [Sn] + [Sb] ≥ 0.005
[식 2]
0.1 ≥ [Mn피막] / [Mn50]
[식 3]
10 ≥ [Mn피막] / [Mn50] ≥ 1
(식 1 내지 식 3에서, [Sn] 및 [Sb]는 각각 Sn 및 Sb의 함량을 나타내고, [Mn피막]은 절연피막 내의 평균 Mn 함량(중량%)을 나타내고, [Mn50]은 강판 모재 및 절연 피막의 계면에서부터 강판 모재 내부 방향으로 50㎛ 깊이에서 Mn 함량(중량%)을 나타낸다)

Description

무방향성 전기강판 및 그를 포함하는 모터 코어 {NON-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET AND MOTOR CORE COMPRISING THE SAME }
본 발명의 일 실시예는 무방향성 전기강판 및 그를 포함하는 모터 코어에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예는 Sn, Sb의 함량을 적절히 조절하고, 스케일 제거 시 숏볼 투사량을 높여, 응력 제거 소둔 중 절연 피막으로의 Mn 확산을 방지함으로써, 절연피막의 밀착성을 향상시킨 무방향성 전기강판 및 그를 포함하는 모터 코어에 관한 것이다.
무방향성 전기강판은 전기에너지를 기계적 에너지로 변환시키는 모터에 주로 사용되는데, 그 과정에서 높은 효율을 발휘하기 위해 무방향성 전기강판의 우수한 자기적 특성을 요구한다. 특히 근래에는 친환경 기술이 주목 받게 되면서 전체 전기에너지 사용량의 과반을 차지하는 모터의 효율을 증가시키는 것이 매우 중요하게 생각되고 있으며, 이를 위해 우수한 자기적 특성을 갖는 무방향성 전기강판의 수요 또한 증가하고 있다.
무방향성 전기강판의 자기적 특성은 주로 철손과 자속밀도로 평가한다. 철손은 특정 자속밀도와 주파수에서 발생하는 에너지 손실을 의미하며, 자속밀도는 특정 자장 하에서 얻어지는 자화의 정도를 의미한다. 철손이 낮을수록 동일한 조건에서 에너지 효율이 높은 모터를 제조할 수 있으며, 자속밀도가 높을수록 모터를 소형화시키거나 구리손을 감소시킬 수 있으므로, 낮은 철손과 높은 자속밀도를 갖는 무방향성 전기강판을 만드는 것이 중요하다.
모터의 작동조건에 따라 고려해야되는 무방향성 전기강판의 특성 또한 달라지게 된다. 모터에 사용되는 무방향성 전기강판의 특성을 평가하기 위한 기준으로 다수의 모터들이 상용주파수 50Hz에서 1.5T 자장이 인가되었을 때의 철손인 W15/50을 가장 중요하게 여기고 있다. 그러나 다양한 용도의 모터들이 모두 W15/50 철손을 가장 중요하게 여기고 있는 것은 아니며, 주 작동조건에 따라 다른 주파수나 인가자장에서의 철손을 평가하기도 한다. 특히 최근의 전기자동차 구동모터에 사용되는 무방향성 전기강판에서는 1.0T 또는 그 이하의 저자장과 400Hz 이상의 고주파에서 자기적 특성이 중요한 경우가 많으므로, W10/400 등의 철손으로 무방향성 전기강판의 특성을 평가하게 된다.
무방향성 전기강판으로부터 모터 또는 변압기 등의 제품을 제조하기 위해서는 무방향성 전기강판을 특정한 형상으로 슬리팅 하여야 한다. 이 과정에서 무방향성 전기강판에 응력이 부여되며, 이 응력을 제거하기 위해 응력 제거 소둔을 수행한다.
응력 제거 소둔 과정에서 강판 내의 Mn 성분이 절연 피막으로 확산되며, 이는 강판과 절연 피막의 밀착성 하락의 원인이 된다. Sb, Sn 첨가 및 Al, Mn 간의 함량 관계를 조절하여 Mn의 확산을 억제하고자 하는 시도가 있었으나, 이러한 시도는 한계가 존재하였다. 표면 편석 원소층 및 표면 산화층 형성을 통한 Mn의 확산 억제는 효과가 미미하였으며, 이로 인해 절연 코팅과 모재간의 결합력이 약해지는 결과를 초래하였다.
본 발명의 일 실시예에서는 무방향성 전기강판 및 그를 포함하는 모터 코어를 제공하고자 한다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예에서는 Sn, Sb의 함량을 적절히 조절하고 열연판의 스케일 제거 시 숏볼의 투사량을 적절히 조절하여, 응력 제거 소둔 중 절연 피막으로의 Mn 확산을 방지함으로써, 절연피막의 밀착성을 향상시킨 무방향성 전기강판 및 그를 포함하는 모터 코어를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 중량%로 Si : 2.0 내지 6.5%, Al : 0.1 내지 1.3%, Mn : 0.3 내지 2.0%, Sn: 0.03% 이하(0%를 제외함), 및 Sb: 0.02% 이하(0%를 제외함) 포함하고 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1을 만족하는 강판 모재 및 강판 모재 상에 위치하는 절연 피막을 포함하고, 응력 제거 소둔 이전에는 하기 식 2를 만족하며, 응력 제거 소둔 이후에는 하기 식 3을 만족한다.
[식 1]
0.030 ≥ [Sn] + [Sb] ≥ 0.005
[식 2]
0.1 ≥ [Mn피막] / [Mn50]
[식 3]
10 ≥ [Mn피막] / [Mn50] ≥ 1
(식 1 내지 식 3에서, [Sn] 및 [Sb]는 각각 Sn 및 Sb의 함량을 나타내고, [Mn피막]은 절연피막 내의 평균 Mn 함량(중량%)을 나타내고, [Mn50]은 강판 모재 및 절연 피막의 계면에서부터 강판 모재 내부 방향으로 50㎛ 깊이에서 Mn 함량(중량%)을 나타낸다)
강판 모재는 C, N, S, Ti, Nb, 및 V 중 1종 이상을 0.005 중량% 이하 더 포함할 수 있다.
강판 모재는 Cu: 0.01 내지 0.2 중량%, P : 0.100 중량% 이하, B : 0.002 중량% 이하, Mo : 0.01 중량% 이하, Mg : 0.005 중량% 이하 및 Zr : 0.005 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
응력 제거 소둔 이전에 평균 결정립 입경이 60㎛ 이하일 수 있다.
응력 제거 소둔 후 철손 W10/800(W/kg)이 하기 식 4를 만족할 수 있다.
[식 4]
W10/800 ≤ 25 + 60 × t
(식 4에서 t는 강판의 두께(mm)를 나타낸다.)
응력 제거 소둔은 800℃ 내지 900℃의 온도 및 질소, 수소 및 일산화탄소 중 1종 이상을 포함하고, 이슬점이 0℃ 이하인 분위기에서 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 제조 방법은 중량%로 Si : 2.0 내지 6.5%, Al : 0.1 내지 1.3%, Mn : 0.3 내지 2.0%, Sn: 0.03% 이하(0%를 제외함), 및 Sb: 0.02% 이하(0%를 제외함) 포함하고 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1을 만족하는 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판 표면에 존재하는 스케일을 제거하는 단계; 스케일이 제거된 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 및 냉연판을 냉연판 소둔하는 단계를 포함하고, 스케일을 제거하는 단계는 숏볼을 15 내지 35kg/(min·m2)양으로 강판에 투사하여 스케일을 제거하는 단계를 포함한다.
[식 1]
0.030 ≥ [Sn] + [Sb] ≥ 0.005
(식 1에서, [Sn] 및 [Sb]는 각각 Sn 및 Sb의 함량(중량%)을 나타낸다.)
숏볼의 평균 입도는 0.1 내지 1㎜ 이고, 1초 내지 60초 동안 투사할 수 있다.
숏볼의 재료는 Fe계 합금일 수 있다.
냉연판 소둔 단계는 700℃ 내지 1100℃의 온도에서 10 내지 1000초 동안 소둔할 수 있다.
스케일을 제거하는 단계 이전에 열연판 소둔하는 단계를 더 포함할 수 있다.
냉연판 소둔하는 단계 이후 응력 제거 소둔하는 단계를 더 포함할 수 있다.
응력 제거 소둔 단계는 800℃ 내지 900℃의 온도 및 질소, 수소 및 일산화탄소 중 1종 이상을 포함하고, 이슬점이 0℃ 이하인 분위기에서 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 모터 코어는 복수의 무방향성 전기강판이 적층하여 이루어지는 회전자 및 복수의 무방향성 전기강판이 적층하여 이루어지는 고정자를 포함하고,
회전자 내의 무방향성 전기강판은 중량%로 Si : 2.0 내지 6.5%, Al : 0.1 내지 1.3%, Mn : 0.3 내지 2.0%, Sn: 0.03% 이하(0%를 제외함), 및 Sb: 0.02% 이하(0%를 제외함) 포함하고 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1 및 식 2를 만족하고,
고정자 내의 무방향성 전기강판은 중량%로 Si : 2.0 내지 6.5%, Al : 0.1 내지 1.3%, Mn : 0.3 내지 2.0%, Sn: 0.03% 이하(0%를 제외함), 및 Sb: 0.02% 이하(0%를 제외함) 포함하고 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1 및 식 3을 만족한다.
[식 1]
0.030 ≥ [Sn] + [Sb] ≥ 0.005
[식 2]
0.1 ≥ [Mn피막] / [Mn50]
[식 3]
10 ≥ [Mn피막] / [Mn50] ≥ 1
(식 1 내지 식 3에서, [Sn] 및 [Sb]는 각각 Sn 및 Sb의 함량을 나타내고, [Mn피막]은 절연피막 내의 평균 Mn 함량(중량%)을 나타내고, [Mn50]은 강판 모재 및 절연 피막의 계면에서부터 강판 모재 내부 방향으로 50㎛ 깊이에서 Mn 함량(중량%)을 나타낸다)
고정자 및 회전자 내에 포함되는 무방향성 전기강판은 동일 코일로부터 유래된 무방향성 전기강판일 수 있다.
고정자 및 상기 회전자 내에 포함되는 상기 무방향성 전기강판 간의 Si, Al 및 Mn 함량의 차이가 0.20 중량% 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, Sn, Sb을 일정 범위로 포함하고, 스케일 제거 시 숏볼의 투사량을 적절히 조절함으로써, 응력 제거 소둔 과정 중에서 강판 모재에 포함된 Mn 성분이 절연 피막으로 확산되는 것을 막아, 응력 제거 소둔 이후에도 절연 피막과 강판 모재 간의 결합력을 유지시킨다.
이를 통하여 친환경 자동차용 모터, 고효율 가전용 모터, 슈퍼 프리미엄급 전동기의 성능을 응력 제거 소둔을 통해 추가적으로 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 단면의 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.
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.
도 1에서는 본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 단면을 개략적으로 나타낸다. 도 1에 나타나듯이, 도 1에서 나타나듯이, 무방향성 전기강판(100)은 강판 모재(10) 및 강판 모재(10)의 표면에 위치하는 절연 피막(20)을 포함한다. 강판 모재(10) 내에는 모재 표면으로부터 내부 방향으로 형성된 표면부(30)가 존재할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 강판 모재(10)는 중량%로 Si : 2.0 내지 6.5%, Al : 0.1 내지 1.3%, Mn : 0.3 내지 2.0%, Sn: 0.03% 이하(0%를 제외함), 및 Sb: 0.02% 이하(0%를 제외함) 포함하고 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
이하에서는 강판 모재(10)의 성분 한정의 이유부터 설명한다.
Si: 2.0 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 0.5 내지 1.2 중량% 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 0.7 내지 1.0 중량% 포함할 수 있다.
Mn: 0.3 내지 2.0 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 0.5 내지 1.5 중량% 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 비저항은 55 내지 80μΩ·cm일 수 있다.
Sn: 0.03 중량% 이하, 및 Sb: 0.02 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 Sb가 각각 너무 많이 첨가되면 결정립 성장을 방해하여 자성을 떨어트리고 압연성상이 나쁘게 된다. 따라서 전술한 범위에서 Sn, Sb를 첨가할 수 있다. 더욱 구체적으로 Sn:0.005 내지 0.050 중량% 및 Sb:0.005 내지 0.050 중량% 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 Sn:0.01 내지 0.02중량% 및 Sb:0.01 내지 0.02중량% 포함할 수 있다.
Sn 및 Sb는 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
0.030 ≥ [Sn] + [Sb] ≥ 0.005
(식 1에서, [Sn] 및 [Sb]는 각각 Sn 및 Sb의 함량을 나타낸다.)
본 발명의 일 실시예에서 Sn 또는 Sb는 강판 표면부(30)에 농화하여, 응력 제거 소둔 시, 강판 표면부(30)로부터 절연 피막(20)으로 Mn이 확산하는 것을 방해할 수 있다. Sn 및 Sn의 합이 0.005 중량% 보다 적게 포함될 시, Mn이 다량 절연 피막(20)으로 확산되어, 밀착성이 열위되는 원인이 될 수 있다. 반대로 Sn, Sb가 너무 많이 포함되는 경우에도 Mn이 절연 피막(20)으로 확산되는 것을 너무 강력히 방해하고, 결과적으로 밀착성이 열위되는 원인이 될 수 있다. 더욱 구체적으로 식 1 값은 0.010 내지 0.025가 될 수 있다.
강판 모재(10)는 Cu: 0.01 내지 0.2 중량%, P : 0.100 중량% 이하, B : 0.002 중량% 이하, Mo : 0.01 중량% 이하, Mg : 0.005 중량% 이하 및 Zr : 0.005 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
Cu: 0.01 내지 0.20 중량%
구리(Cu)는 Mn과 함께 황화물을 형성시키는 역할을 한다. Cu가 더 첨가되는 경우, 너무 적게 첨가되면 CuMnS가 미세하게 석출되어 자성을 열화시킬 수 있다. Cu가 너무 많이 첨가되면 고온취성이 발생하게 되어 연주나 열연시 크랙을 형성할 수 있다. 더욱 구체적으로 Cu를 0.05 내지 0.10 중량% 더 포함할 수 있다.
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.
B : 0.002 중량% 이하, Mo : 0.01 중량% 이하, Mg : 0.005 중량% 이하 및 Zr : 0.005 중량% 이하
붕소(B), 몰리브덴(Mo), 마그네슘(Mg), 지르코늄(Zr)의 경우 불순물 원소들과 반응하여 미세한 황화물, 탄화물 및 질화물을 형성하여 자성에 유해한 영향을 미치므로 이들 함유량을 전술한 것과 같이 제한할 수 있다.
강판 모재(10)는 C, N, S, Ti, Nb, 및 V 중 1종 이상을 0.005 중량% 이하 더 포함할 수 있다.
C: 0.005 중량% 이하
탄소(C)는 많이 첨가될 경우 오스테나이트 영역을 확대하며 상변태 구간을 증가시키고 소둔시 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 0.003 중량% 이하 포함할 수 있다.
S: 0.005중량% 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 0.005 중량% 이하로 더 포함할 수 있다. 구체적으로 S를 0.0030 중량% 이하로 더 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 S를 0.0001 내지 0.0030 중량% 더 포함할 수 있다.
N: 0.005 중량% 이하
질소(N)는 Al, Ti 등과 강하게 결합함으로써 질화물을 형성하여 결정립성장을 억제하며, 석출될 경우 자구 이동을 방해하기 때문에 적게 함유시키는 것이 바람직하다. 따라서 전술한 범위에서 N을 첨가할 수 있다. 더욱 구체적으로 N을 0.003 중량% 이하로 포함할 수 있다.
Ti, Nb, V: 0.005 중량% 이하
티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 바나듐(V) 등도 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 강판 모재(10)에 Sn, Sb 첨가를 통해 응력 제거 소둔 단계에서 절연 피막(20)으로의 Mn 확산을 억제할 수 있다.
절연 피막(20)으로의 Mn 확산이 많아져, 절연 피막의 Mn 성분이 너무 높으면, 절연 피막의 절연성이 떨어질 수 있다. 또한 절연 피막과 모재간의 결합력을 약화시킬 수 있다.
강판 모재(10) 표면에서 모재 내부 방향으로 깊이 50㎛의 Mn 농도를 [Mn50], 절연 피막(20)의 Mn 농도를 [Mn피막] 이라고 하였을 때, 응력 제거 소둔 이전에는 하기 식 2를 만족하며, 응력 제거 소둔 이후에는 하기 식 3을 만족한다.
[식 2]
0.01 ≥ [Mn피막] / [Mn50]
[식 3]
10 ≥ [Mn피막] ≥ 1
응력 제거 소둔은 응력 제거 소둔은 800℃ 내지 900℃의 온도 및 질소, 수소 및 일산화탄소 중 1종 이상을 포함하고, 이슬점이 0℃ 이하인 분위기에서 수행될 수 있다. 시간은 10분 내지 300분이 될 수 있다.
강판 모재(10)에 Sn, Sb을 첨가함으로써, 강판 모재(10) 표면에서 모재 내부 방향으로 Sn, Sb 및 O가 농화된 표면부(30)가 형성된다. 즉, 강판 모재(10) 및 절연 피막(20)의 계면에 표면부(30)가 존재한다. 이 표면부(30)는 강판 모재(10)로부터 절연 피막(20)으로 Mn이 확산되는 것을 방해하는 역할을 한다. 표면부(30)는 산소 함량이 5 중량% 이상인 부분을 의미하며, 제조 공정에서 산소에 노출되면서, 분위기 중의 산소가 강판 내부로 침투하여 표면에서 내부 방향으로 형성된다.
이렇게 구분된 표면부(30)의 두께는 10 내지 50nm일 수 있다. 표면부(30)가 너무 얇게 형성되면 전술한 Mn 확산을 적절히 방지하기 어렵다. 표면부(30)가 너무 두껍게 형성되면, 자성이 열위해 질 수 있다. 따라서, 전술한 범위의 두께로 표면부(30)가 존재할 수 있다.
절연 피막(20)은 강판 모재(10) 표면 상에 위치한다. 절연 피막(20)은 무방향성 전기강판을 적층하여 제품을 제조할 시에, 무방향성 전기강판 간 절연이 되도록 하는 역할을 한다. 절연 피막(20)은 유기질, 무기질 및 유무기 복합피막으로 처리될 수 있으며, 기타 절연이 가능한 피막제로 처리하여 형성할 수 있다.
예컨데, 인산염계 절연 피막 조성물을 이용하여 절연 피막(20)을 형성한 경우, 절연 피막은 P:5 내지 50 중량%, Mn: 0.01 중량% 이하 포함할 수 있다. 이처럼 응력 제거 소둔 전 절연 피막(20)은 Mn을 소량 포함한다. 잔부는 O일 수 있다. Si를 1 내지 10 중량% 더 포함할 수 있다.
응력 제거 소둔 전 절연 피막(20)은 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 2]
0.1 ≥ [Mn피막] / [Mn50]
(식 2에서 [Mn피막]은 절연피막 내의 평균 Mn 함량(중량%)을 나타내고, [Mn50]은 강판 모재 및 절연 피막의 계면에서부터 강판 모재 내부 방향으로 50㎛ 깊이에서 Mn 함량(중량%)을 나타낸다)
한편, 응력 제거 소둔 후 절연 피막은 강판 모재(10) 내의 Mn이 일부 확산하여, 2.0 내지 25.0 중량% 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 2.0 내지 17.0 중량% 포함할 수 있다. 나머지 성분은 응력 제거 소둔 전과 동일할 수 있다. 즉, 응력 제거 소둔 후 절연 피막(20)은 하기 식 2를 만족할 수 있다.
[식 3]
10 ≥ [Mn피막] / [Mn50] ≥ 1
(식 3에서 [Mn피막]은 절연피막 내의 평균 Mn 함량(중량%)을 나타낸다)
더욱 구체적으로 식 3 값이 2.0 내지 9.5일 수 있다. 더욱 구체적으로 식 3 값이 3.0 내지 9.3 일 수 있다.
즉, 응력 제거 소둔 후 절연 피막(20)은 P:5 내지 50 중량%, Mn 2.0 내지 10.0 중량% 포함할 수 있다. 잔부는 O일 수 있다. Si를 1 내지 10 중량% 더 포함할 수 있다.
절연 피막(20)으로의 Mn 확산이 적정량 진행되는 경우, 절연 피막의 무기물 비율이 높아져, 고온에서의 안정성이 개선된다. 이 경우 응력 제거 소둔 단계에서 안정성을 확보하여, 이후에도 모재 및 절연 피막(20) 간의 결합력을 유지할 수 있다. 이러한 결과로 인해 응력 제거 소둔 이후, 결합력 테스트 ASTM D3559 crosscut 테스트 결과 5B이상의 결합력을 유지할 수 있다.
응력 제거 소둔 이전에 평균 결정립 입경이 60㎛ 이하일 수 있다. 응력 제거 소둔 이전에는 평균 결정립 입경이 작으며, 강판의 기계적 강도가 우수하다.
한편, 응력 제거 소둔 후에는 철손 W10/800(W/kg)이 하기 식 4를 만족할 수 있다.
[식 4]
W10/800 ≤ 25 + 60 × t
(식 4에서 t는 강판의 두께(mm)를 나타낸다.)
응력 제거 소둔 후 철손을 향상시키기 위해 응력 제거 소둔을 수행한다.
더욱 구체적으로 W10/800 ≤ 21 + 60 × t을 만족할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 제조방법은 슬라브를 열간 압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 냉간압연 하여 냉연판을 제조하는 단계; 냉연판을 소둔하는 냉연판 소둔 단계를 포함한다.
먼저, 슬라브를 열간압연한다.
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 : 2.0 내지 6.5%, Al : 0.1 내지 1.3%, Mn : 0.3 내지 2.0%, Sn: 0.03% 이하(0%를 제외함), 및 Sb: 0.02% 이하(0%를 제외함) 포함하고 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다. 슬라브는 하기 식 1을 만족한다.
[식 1]
0.030 ≥ [Sn] + [Sb] ≥ 0.005
(식 1에서, [Sn] 및 [Sb]는 각각 Sn 및 Sb의 함량을 나타낸다.)
그 밖의 추가 원소에 대해서는 무방향성 전기강판의 합금성분에서 설명하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다.
슬라브를 열간압연하기 전에 가열할 수 있다. 슬라브의 가열 온도는 제한되지 않으나, 슬라브를 1100 내지 1250℃로 가열할 수 있다. 슬라브 가열 온도가 너무 높으면, 자성을 해치는 석출물이 재용해되어 열간압연 후 미세하게 석출될 수 있다.
다음으로, 슬라브를 열간 압연하여 열연판을 제조한다. 열연판 두께는 2 내지 3.0mm가 될 수 있다.
열연판을 제조하는 단계 이후, 열연판을 열연판 소둔하는 단계를 더 포함할 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.
다음으로, 열간 압연된 열연판 또는 열연판 소둔된 열연판 표면에 존재하는 스케일을 제거한다. 본 발명의 일 실시예에서는 숏볼의 투사량을 높여, 모재 표면에 Sn/Sb 농화층을 형성하는 것에 기여하며, 이를 통해 절연 피막으로의 Mn 확산을 조절한다.
스케일을 제거하는 단계는 숏볼을 15 내지 35kg/(min·m2)양으로 강판에 투사하여 스케일을 제거하는 단계를 포함한다. 숏볼의 투사량이 너무 적으면, 표면의 잔류 산화층이 Sn/Sb 농화층의 형성을 방해 하여 Mn의 확산을 조절하기 어렵다. 반대로 숏볼의 투사량이 너무 많으면, 강판 표면이 다량 손상되므로, 상한을 적절히 조절할 수 있다. 더욱 구체적으로 17 내지 30 kg/(min·m2)양으로 강판에 투사할 수 있다.
숏볼의 평균 입도는 0.1 내지 1㎜ 이고, 1초 내지 60초 동안 투사할 수 있다. 더욱 구체적으로 숏볼의 평균 입도는 0.3 내지 0.8㎜ 이고, 5초 내지 30초 동안 투사할 수 있다. 숏볼의 평균 입도 및 숏볼 투사 시간 또한 Mn의 절연피막으로 확산에 영향을 줄 수 있다.
숏볼의 재료는 특별히 제한되지 않으나, Fe계 합금을 사용할 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, 냉연판 소둔한다. 냉연판 소둔은 강판 단면에서의 결정립 크기가 20 내지 150㎛가 되도록 700 내지 1100℃범위 내에서 10 내지 1000초 동안 실시한다. 냉연판 소둔 온도가 너무 낮으면 결정립이 작아 철손이 열화될 수 있다. 온도가 너무 높으면 결정립이 조대화되어 이상와류손이 커져 전체 철손이 높아지게 된다. 더욱 구체적으로 900 내지 1050℃ 범위에서 소둔할 수 있다.
냉연판 소둔 후 강판은 냉간압연으로 가공된 조직을 전부(99% 이상) 재결정할 수 있다.
냉연판 소둔 시 균열 온도까지의 승온 속도는 30 내지 150℃/초일 수 있다. 승온 속도가 적절히 조절되어야 산화층이 얇고 치밀하게 형성되어, Mn의 확산을 방지할 수 있다.
냉연판 소둔하는 단계는 냉연판을 수소(H2) 40 부피% 이하 및 질소 60 부피% 이상 포함하고, 이슬점이 0 내지 -40℃인 분위기 하에서 소둔할 수 있다. 구체적으로 수소 0 내지 10 부피% 및 질소 90 내지 100 부피% 포함하는 분위기에서 소둔할 수 있다. 소둔 분위기가 적절히 조절되어야 산화층이 얇고 치밀하게 형성되어, Mn의 확산을 방지할 수 있다.
다음으로, 냉연판 소둔 후, 절연 피막을 형성할 수 있다. 상기 절연피막은 유기질, 무기질 및 유무기 복합피막으로 처리될 수 있으며, 기타 절연이 가능한 피막제로 처리하는 것도 가능하다. 예컨데 금속 인산염 40 내지 70 중량% 및 실리카 0.5 내지 10 중량% 포함하는 절연 피막 형성 조성물을 도포하여 형성할 수 있다. 절연피막은 P를 5 중량% 이상 포함하고, 강판 모재는 P를 5 중량% 미만 포함하여 구분된다.
다음으로, 응력 제거 소둔하는 단계 한다. 응력 제거 소둔 단계는 700℃ 내지 850℃의 온도에서 10분 내지 300분의 시간으로 수행한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 모터 코어는 복수의 무방향성 전기강판이 적층하여 이루어지는 회전자 및 복수의 무방향성 전기강판이 적층하여 이루어지는 고정자를 포함한다.
회전자 내의 무방향성 전기강판은 중량%로 Si : 2.0 내지 6.5%, Al : 0.1 내지 1.3%, Mn : 0.3 내지 2.0%, Sn: 0.03% 이하(0%를 제외함), 및 Sb: 0.02% 이하(0%를 제외함) 포함하고 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1 및 식 2를 만족한다.
고정자 내의 무방향성 전기강판은 중량%로 Si : 2.0 내지 6.5%, Al : 0.1 내지 1.3%, Mn : 0.3 내지 2.0%, Sn: 0.03% 이하(0%를 제외함), 및 Sb: 0.02% 이하(0%를 제외함) 포함하고 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1 및 식 3을 만족한다.
[식 1]
0.030 ≥ [Sn] + [Sb] ≥ 0.005
[식 2]
0.1 ≥ [Mn피막] / [Mn50]
[식 3]
10 ≥ [Mn피막] / [Mn50] ≥ 1
(식 1 내지 식 3에서, [Sn] 및 [Sb]는 각각 Sn 및 Sb의 함량을 나타내고, [Mn피막]은 절연피막 내의 평균 Mn 함량(중량%)을 나타내고, [Mn50]은 강판 모재 및 절연 피막의 계면에서부터 강판 모재 내부 방향으로 50㎛ 깊이에서 Mn 함량(중량%)을 나타낸다)
회전자(rotor)의 경우, 자성 특성에 비해, 기계적 특성이 보다 중요하다. 따라서, 기계적 특성이 저하될 수 있는 SRA 공정을 생략할 수 있다. 이에 SRA 전의 무방향성 전기강판의 특성이 도출된다. 무방향성 전기강판의 강 성분, Mn 확산 및 절연피막 내 Mn에 대해서는 전술한 무방향성 전기강판과 관련하여 설명하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다.
고정자(stator)의 경우, 기계적 특성에 비해 자성 특성이 보다 중요하여, 타발 및 적층 이후, SRA를 통해 자성의 향상을 도모할 수 있다. 따라서, SRA 이후, 무방향성 전기강판의 특성이 고정자에서 나타나게 된다. 무방향성 전기강판의 강 성분, Mn의 확산 및 절연피막 내 Mn에 대해서는 전술한 무방향성 전기강판과 관련하여 설명하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다.
한편, 고정자 및 회전자는 대략 도넛 또는 디스크 형태로 타발된다. 고정자 및 회전자를 각각 별도의 무방향성 전기강판의 코일로부터 타발하여 고정자 및 회전자를 제조할 경우, 타발된 나머지 부분은 스크랩 처리되며, 이는 공정 비용의 상승과 자원 및 에너지의 낭비로 이어진다. 고정자 및 회전자를 동일 코일로부터 타발하여 제조할 경우, 스크랩 처리되는 부분이 최소화될 수 있다.
이에 본 발명의 일 실시예에서 고정자 및 회전자 내에 포함되는 무방향성 전기강판은 동일 코일로부터 유래된 무방향성 전기강판일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 동일 코일로부터 유래되었다는 의미는, 고정자 및 회전자에 포함되는 무방향성 내의 Si, Al 및 Mn 등의 강 성분이 실질적으로 동일함을 의미한다. 구체적으로, 고정자 및 회전자 간에 Si, Al 및 Mn 함량의 차이가 각각 0.20중량% 이하인 것을 의미한다. 더욱 구체적으로 고정자 및 회전자 간에 Si, Al 및 Mn 함량의 차이가 0.10 중량% 이하인 것을 의미한다. 더욱 구체적으로 고정자 및 회전자 간에 Si, Al 및 Mn 함량의 차이가 0.05 중량% 이하인 것을 의미한다. 더욱 구체적으로 고정자 및 회전자 간에 Si, Al 및 Mn 함량의 차이가 0.01 중량% 이하인 것을 의미한다. Sn, Sb의 경우, 함량의 차이가 각각 0.01 중량% 이하일 수 있다. 더욱 구체적으로 0.005 중량% 이하일 수 있다. 더욱 구체적으로 0.001 중량% 이하일 수 있다. 절연피막의 성분 또한 고정자 및 회전자 간에 실질적으로 동일할 수 있다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 그러나 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
하기 표 1, 표 2 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 하기 표 1에 정리된 숏볼 투사량으로 블라스팅하여 스케일을 제거하였다. 그 뒤 냉간압연하여 판두께를 0.27mm로 한 후, 100 ℃/초로 승온하고, 질소 분위기에서 970℃에서 5분간 최종 소둔하였다. 절연 피막은 Al 인산염 50 중량% 및 실리카 5 중량% 포함하는 절연 피막 조성물을 이용하여 0.5 ㎛두께로 형성하였다.
그 후, 응력 제거를 위해 825℃ 온도에서 1시간 소둔하였다. 이를 통해 최종적으로 응력이 제거된 무방향성 전기강판을 제조하였다. 깊이 방향 성분은 Glow discharge spectrometer로 3회 측정하여 Mn피막과 Mn50의 평균값을 아래 표 3에 실험 조건에 따라 나타내었다.
밀착성은 Crosscut Test (ASTM D3359) 방법으로 측정하였다.
(중량%) Si Al Mn Sn Sb Sn+Sb
1 2.0 1.1 0.6 0.01 0.005 0.015
2 2.8 0.9 0.9 0.01 0.004 0.014
3 3.1 0.7 1.2 0.012 0.016 0.028
4 3.3 0.7 1.2 0.012 0.016 0.028
5 4.0 0.3 1.8 0.012 0.014 0.026
6 4.7 0.1 2 0.025 0.003 0.028
7 5.4 1.2 1.7 0.005 0.02 0.025
8 6.0 0.8 1.1 0.005 0.013 0.018
9 1.8 1.3 0.3 0.01 0.006 0.016
10 7.0 0.4 0.5 0.01 0.01 0.02
11 3.1 0.08 1.5 0.02 0.05 0.07
12 3.9 1.5 1.8 0.02 0.04 0.06
13 3.2 0.6 0.2 0.02 0.04 0.06
14 3.8 0.9 2.3 0.02 0.06 0.08
15 3.3 0.7 1.3 - 0.02 0.02
16 3.4 0.8 1.1 - 0.015 0.015
17 3.3 0.7 1.3 0.02 - 0.02
18 3.4 0.8 1.1 0.03 - 0.03
19 3.3 0.7 1.3 0.002 0.002 0.004
20 3.4 0.8 1.1 0.003 0.001 0.004
21 3.3 0.7 1.3 0.02 0.02 0.04
22 3.4 0.8 1.1 0.03 0.01 0.04
23 2.0 1.1 0.6 0.012 0.014 0.026
24 2.5 0.9 0.9 0.012 0.014 0.026
25 3.0 0.7 1.2 0.012 0.014 0.026
26 3.5 0.5 1.5 0.012 0.014 0.026
27 5.0 1.2 1.7 0.025 0.003 0.028
28 5.5 1.0 1.4 0.025 0.003 0.028
(중량%) C N S Ti Nb V
1 0.002 0.003 0.001 0.004 0.001 0.005
2 0.003 0.001 0.003 0.003 0.005 0.003
3 0.001 0.005 0.003 0.003 0.005 0.003
4 0.001 0.005 0.003 0.003 0.005 0.003
5 0.003 0.001 0.005 0.002 0.003 0.002
6 0.004 0.002 0.005 0.002 0.003 0.001
7 0.001 0.004 0.005 0.001 0.001 0.001
8 0.003 0.001 0.002 0.005 0.003 0.002
9 0.001 0.005 0.001 0.004 0.001 0.005
10 0.005 0.003 0.004 0.005 0.005 0.003
11 0.002 0.003 0.003 0.003 0.005 0.002
12 0.003 0.001 0.005 0.002 0.003 0.002
13 0.003 0.001 0.005 0.002 0.003 0.002
14 0.001 0.005 0.003 0.003 0.005 0.003
15 0.001 0.005 0.003 0.003 0.005 0.003
16 0.004 0.005 0.004 0.005 0.004 0.003
17 0.001 0.005 0.003 0.003 0.005 0.003
18 0.004 0.005 0.004 0.005 0.004 0.003
19 0.001 0.005 0.003 0.003 0.005 0.003
20 0.004 0.005 0.004 0.005 0.004 0.003
21 0.001 0.005 0.003 0.003 0.005 0.003
22 0.004 0.005 0.004 0.005 0.004 0.003
23 0.002 0.003 0.001 0.004 0.001 0.005
24 0.003 0.001 0.003 0.003 0.005 0.003
25 0.001 0.005 0.003 0.003 0.005 0.003
26 0.002 0.003 0.003 0.003 0.005 0.002
27 0.001 0.004 0.005 0.001 0.001 0.001
28 0.002 0.005 0.002 0.001 0.002 0.002
숏볼투사량
(kg/min·㎡)		 숏볼 투사 시간
(초)		 표면부 두께(nm) 표면부 내 Sn+Sb 함량(%) 응력 제거 소둔 전
Mn 피막 Mn50
1 25 55 22 2.8 0.001 0.63
2 30 50 26 2.6 0.001 0.93
3 35 45 27 5.4 0.001 1.16
4 35 45 27 5.4 0.001 1.18
5 31 35 24 5.0 0.001 1.84
6 29 30 22 5.4 0.001 1.99
7 27 25 21 4.8 0.001 1.68
8 23 15 19 3.4 0.001 1.08
9 20 60 17 3.0 0.001 0.34
10 19 5 15 3.8 0.001 0.53
11 17 3 7 13.8 0.001 1.54
12 15 1 7 11.8 0.001 1.83
13 18 4 9 11.8 0.001 0.17
14 24 12 8 15.8 0.001 2.25
15 27 16 22 3.8 0.001 1.33
16 30 20 26 2.8 0.001 1.05
17 27 16 22 3.8 0.001 1.29
18 30 20 22 5.8 0.001 1.13
19 27 16 26 0.6 0.001 1.3
20 30 20 29 0.6 0.001 1.1
21 27 16 18 7.8 0.001 1.31
22 30 20 20 7.8 0.001 1.09
23 13 24 10 5.0 0.001 0.55
24 11 28 8 5.0 0.001 0.9
25 38 32 30 5.0 0.001 1.21
26 40 36 31 5.0 0.001 1.48
27 30 0.5 38 5.4 0.001 1.71
28 35 70 27 5.4 0.001 1.36
응력 제거 소둔 후
Mn 피막 Mn50 [Mn피막]
/ [Mn50]		 밀착성 W10/800
1 2 0.61 3.3 5B 36.6
2 5.8 0.93 6.3 5B 34.3
3 11 1.2 9.2 5B 33.7
4 9.7 1.19 8.2 5B 33.3
5 13.2 1.79 7.4 5B 32.0
6 16.9 1.95 8.7 5B 31.1
7 9.6 1.69 5.7 5B 28.9
8 6 1.08 5.6 5B 29.1
9 3.8 0.32 12.1 4B 41.2
10 0.4 0.49 0.9 4B 28.9
11 0.76 1.52 0.5 4B 35.1
12 1.7 1.79 0.9 4B 30.1
13 0.1 0.17 0.7 4B 35.3
14 2.11 2.31 0.9 4B 30.8
15 14.7 1.34 11 4B 33.1
16 13 1.11 11.8 4B 32.9
17 12.9 1.27 10.2 4B 33.1
18 11.5 1.08 10.7 4B 32.9
19 17.5 1.33 13.2 4B 33.1
20 13.4 1.14 11.8 4B 32.9
21 0.7 1.33 0.6 4B 33.1
22 0.7 1.06 0.7 4B 32.9
23 0.3 0.56 0.7 4B 36.6
24 0.8 0.92 0.9 4B 35.2
25 14.1 1.23 11.5 4B 34.0
26 22 1.45 15.2 4B 32.9
27 2.6 1.68 1.6 5B 37.5
28 12.9 1.35 9.6 5B 37.3
표 1 내지 표 4에 나타난 바와 같이 Sn, Sb을 적정량 포함하고, 숏볼 투사량을 상향하여 Mn의 확산을 막는 실시예의 경우 응력 제거 소둔을 실시한 후, 절연 피막의 Mn성분 및 강판 모재 내부 방향으로 50㎛ 깊이에서 Mn 함량이 적절히 조절됨을 확인할 수 있다. 반면 Sn, Sb의 양이 적은 No. 15 내지 20의 경우, Mn의 확산을 제대로 막지 못하여 절연 피막에 많은 양의 Mn이 존재하며, Sn, Sb의 양이 많은 No. 11 내지 14 및 21 내지 22의 경우 절연 피막에 적은 양의 Mn이 존재함을 확인할 수 있다.
한편, Sn 및 Sb를 적정량 포함하더라도 투사량 조건을 만족하지 못하는 No. 23 내지 26은 절연 피막에 Mn이 과량 또는 과소 포함됨을 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.
100: 무방향성 전기강판 , 10: 강판 모재,
20: 절연 피막, 30: 산화층

Claims (15)

  1. 중량%로 Si : 2.0 내지 6.5%, Al : 0.1 내지 1.3%, Mn : 0.3 내지 2.0%, Sn: 0.03% 이하(0%를 제외함), 및 Sb: 0.02% 이하(0%를 제외함) 포함하고 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1을 만족하는 강판 모재 및
    상기 강판 모재 상에 위치하는 절연 피막을 포함하고,
    응력 제거 소둔 이전에는 하기 식 2를 만족하며, 응력 제거 소둔 이후에는 하기 식 3을 만족하는 무방향성 전기강판.
    [식 1]
    0.030 ≥ [Sn] + [Sb] ≥ 0.005
    [식 2]
    0.1 ≥ [Mn피막] / [Mn50]
    [식 3]
    10 ≥ [Mn피막] / [Mn50] ≥ 1
    (식 1 내지 식 3에서, [Sn] 및 [Sb]는 각각 Sn 및 Sb의 함량(중량%)을 나타내고, [Mn피막]은 절연피막 내의 평균 Mn 함량(중량%)을 나타내고, [Mn50]은 강판 모재 및 절연 피막의 계면에서부터 강판 모재 내부 방향으로 50㎛ 깊이에서 Mn 함량(중량%)을 나타낸다)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 강판 모재는 C, N, S, Ti, Nb, 및 V 중 1종 이상을 0.005 중량% 이하 더 포함하는 무방향성 전기강판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 강판 모재는 Cu: 0.01 내지 0.2 중량%, P: 0.100 중량% 이하, B : 0.002 중량% 이하, Mo : 0.01 중량% 이하, Mg : 0.005 중량% 이하 및 Zr : 0.005 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함하는 무방향성 전기강판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 응력 제거 소둔 이전에 평균 결정립 입경이 60㎛ 이하인 무방향성 전기강판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 응력 제거 소둔 후 철손 W10/800(W/kg)이 하기 식 4를 만족하는 무방향성 전기강판.
    [식 4]
    W10/800 ≤ 25 + 60 × t
    (식 4에서 t는 강판의 두께(mm)를 나타낸다.)
  6. 제1항에 있어서,
    상기 응력 제거 소둔은 800℃ 내지 900℃의 온도 및 질소, 수소 및 일산화탄소 중 1종 이상을 포함하고, 이슬점이 0℃ 이하인 분위기에서 수행되는 무방향성 전기강판.
  7. 중량%로 Si : 2.0 내지 6.5%, Al : 0.1 내지 1.3%, Mn : 0.3 내지 2.0%, Sn: 0.03% 이하(0%를 제외함), 및 Sb: 0.02% 이하(0%를 제외함) 포함하고 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1을 만족하는 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계;
    상기 열연판 표면에 존재하는 스케일을 제거하는 단계;
    상기 스케일이 제거된 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 및
    상기 냉연판을 냉연판 소둔하는 단계를 포함하고,
    상기 스케일을 제거하는 단계는 숏볼을 15 내지 35kg/(min·m2)양으로 강판에 투사하여 스케일을 제거하는 단계를 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
    [식 1]
    0.030 ≥ [Sn] + [Sb] ≥ 0.005
    (식 1에서, [Sn] 및 [Sb]는 각각 Sn 및 Sb의 함량(중량%)을 나타낸다.)
  8. 제7항에 있어서,
    상기 숏볼의 평균 입도는 0.1 내지 1㎜ 이고, 1초 내지 60초 동안 투사하는 무방향성 전기강판의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 숏볼의 재료는 Fe계 합금인 무방향성 전기강판의 제조 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 냉연판 소둔하는 단계는 700 내지 1100℃ 온도에서 10 내지 1000초 동안 소둔하는 무방향성 전기강판의 제조 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 스케일을 제거하는 단계 이전에 열연판 소둔하는 단계를 더 포함하는 무방향성 전기강판의 제조 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 냉연판 소둔하는 단계 이후 응력 제거 소둔하는 단계를 더 포함하는 무방향성 전기강판의 제조 방법.
  13. 복수의 무방향성 전기강판이 적층하여 이루어지는 회전자 및 복수의 무방향성 전기강판이 적층하여 이루어지는 고정자를 포함하고,
    회전자 내의 무방향성 전기강판은 중량%로 Si : 2.0 내지 6.5%, Al : 0.1 내지 1.3%, Mn : 0.3 내지 2.0%, Sn: 0.03% 이하(0%를 제외함), 및 Sb: 0.02% 이하(0%를 제외함) 포함하고 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1 및 식 2를 만족하고,
    고정자 내의 무방향성 전기강판은 중량%로 Si : 2.0 내지 6.5%, Al : 0.1 내지 1.3%, Mn : 0.3 내지 2.0%, Sn: 0.03% 이하(0%를 제외함), 및 Sb: 0.02% 이하(0%를 제외함) 포함하고 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 1 및 식 3을 만족하는 모터 코어.
    [식 1]
    0.030 ≥ [Sn] + [Sb] ≥ 0.005
    [식 2]
    0.1 ≥ [Mn피막] / [Mn50]
    [식 3]
    10 ≥ [Mn피막] / [Mn50] ≥ 1
    (식 1 내지 식 3에서, [Sn] 및 [Sb]는 각각 Sn 및 Sb의 함량을 나타내고, [Mn피막]은 절연피막 내의 평균 Mn 함량(중량%)을 나타내고, [Mn50]은 강판 모재 및 절연 피막의 계면에서부터 강판 모재 내부 방향으로 50㎛ 깊이에서 Mn 함량(중량%)을 나타낸다)
  14. 제13항에 있어서,
    상기 고정자 및 상기 회전자 내에 포함되는 무방향성 전기강판은 동일 코일로부터 유래된 무방향성 전기강판인 모터 코어.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 고정자 및 상기 회전자 내에 포함되는 상기 무방향성 전기강판 간의 Si, Al 및 Mn 함량의 차이가 0.20 중량% 이하인 모터 코어.
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