KR20240075480A - 무방향성 전기 강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

무방향성 전기 강판 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20240075480A
KR20240075480A KR1020220157492A KR20220157492A KR20240075480A KR 20240075480 A KR20240075480 A KR 20240075480A KR 1020220157492 A KR1020220157492 A KR 1020220157492A KR 20220157492 A KR20220157492 A KR 20220157492A KR 20240075480 A KR20240075480 A KR 20240075480A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
steel sheet
weight
less
content
steel
Prior art date
Application number
KR1020220157492A
Other languages
English (en)
Inventor
신경식
강춘구
안용근
Original Assignee
현대제철 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대제철 주식회사 filed Critical 현대제철 주식회사
Priority to KR1020220157492A priority Critical patent/KR20240075480A/ko
Publication of KR20240075480A publication Critical patent/KR20240075480A/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1216Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the working step(s) being of interest
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/22Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/04Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of a rolling mill
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1277Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties involving a particular surface treatment
    • C21D8/1283Application of a separating or insulating coating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/14Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147Alloys characterised by their composition
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기 강판의 제조 방법은 제1 강판, 제2 강판, 및 제3 강판을 준비하는 준비 단계, 제1 내지 제3 강판 각각을 조압연하는 1차 압연 단계, 제1 강판, 제2 강판, 및 제3 강판을 순서대로 적층하여 멀티 레이어 강판을 형성하는 적층 단계, 멀티 레이어 강판을 사상 압연하는 2차 압연 단계, 멀티 레이어 강판을 소둔하는 단계를 생략한 후 냉간 압연하는 냉간 압연 단계, 및 멀티 레이어 강판을 최종 소둔하는 최종 소둔 단계를 포함하고, 제1 강판의 규소 함량은 제2 강판의 규소 함량보다 높다.

Description

무방향성 전기 강판 및 그 제조 방법{NON-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 무방향성 전기 강판 및 무방향성 전기 강판을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 성분이 상이한 복수의 강판을 적층한 구조를 포함하여 자속밀도가 향상된 무방향성 전기 강판 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
무방향성 전기 강판은 모터, 발전기, 및 소형 변압기 등의 철심용 재료로 사용되는 소재이다. 구체적으로, 무방향성 전기강판은 전기 에너지를 운동에너지로 바꾸거나, 전압을 변경하거나, 기타의 다양한 에너지 변환에 사용되는 소재이다. 한편, 전세계적인 에너지 소비 감소를 위하여 고효율 전동기의 사용이 의무화되고 있으며, 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 우수한 특성을 갖는 무방향성 전기 강판에 대한 개발이 필요한 실정이다.
무방향성 전기 강판에 요구되는 특성은 저(低)철손과 고(高)자속밀도이다.
일반적으로 모터에서 발생하는 손실 중 강판의 자화 중 발생하는 유도 전류에 의한 철손을 줄이기 위하여 강의 비저항을 크게 하는 방법이 사용된다. 강 중에 규소(Si), 알루미늄(Al), 망간(Mn) 등을 첨가량을 높이면 강의 비저항이 커지고 철손을 낮출 수 있다. 이러한 원소 중 Si가 가장 효과적이기 때문에, 무방향성 전기강판에는 Si이 다량 첨가되어 오랜 기간 규소 강판(Si steel)이라는 이름으로 불리기도 한다.
또한 무방향성 전기강판의 불순물을 적게 하는 것은, 철심에 있어서의 전력손실을 감소시키는 주요한 기술 중 하나이다. 예를 들어, C, N, Ti, S 등의 원소는 강 중에서 Al, Mn, Cu 등 비저항을 위해 첨가되는 원소들과 결합하여 석출물을 형성하여, 자화시 자벽 이동에 방해가 되는 미세 석출물이 되기 때문에, 특히 자벽의 이동이 많은 고주파에서 철손에 악영향을 미친다. 상기 C, N, Ti, S 등의 원소 함량을 낮추어 강의 철손을 낯출 수 있다.
하지만, 강 중에 Si, Al, Mn의 첨가량에 따라 동일 부피의 강에서 자화에 작용하는 Fe 원자의 비율은 작아지게 되기 때문에, 자속밀도는 떨어지게 된다
자속밀도는 강 중의 Fe 분율 및 강의 결정립들의 배열에 의하여 결정되는데, 이는 Fe원자의 자기 이방성 때문이다. 자기 이방성에 의하여 Fe 단원자의 <100> 축은 자화가 손쉽게 일어나지만, <110> 축 및 <111> 축 등은 자화 가 어렵기 때문에, 자화의 방향에 <100> 축이 평행하도록 강 내의 원자의 배열을 만들게 되면, 강은 낮은 자장에서도 높은 자속밀도를 갖게 된다. 무방향성 전기강판은 주로 회전하는 축을 갖는 모터 등에 사용되기 때문에, 자화의 방향이 일정하지 않아 축의 배향을 정하기 어렵지만, 자화의 방향이 주로 판면 방향이기 때문에 판면에 자화의 도움이 되는 축을 배향시키거나 자화가 매우 어려운 축이나 축을 배향시키지 않는 방법을 사용하여, 낮은 자장에서 높은 자속밀도를 얻는 것이 가능하다.
전술한 내용을 고려할 때, 무방향성 전기 강판에서 저철손과 고자속밀도를 얻기 위해서는 Si가 고첨가된 강과 Si가 저첨가된 강의 장점을 조합하는 방향으로 연구 개발을 진행할 수 있다.
본 발명은 성분이 서로 상이한 고규소 강판 및 순철 강판을 적층 및 열간 압연하는 단계를 포함하여, 자속밀도가 향상된 무방향성 전기 강판의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 성분이 서로 상이한 고규소 강판 및 순철 강판을 적층한 구조를 포함하여 고자속밀도를 나타내는 무방향성 전기강판을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기 강판의 제조 방법은 제1 강판, 제2 강판, 및 제3 강판을 준비하는 준비 단계; 상기 제1 내지 제3 강판 각각을 조압연하는 1차 압연 단계; 상기 제1 강판, 상기 제2 강판, 및 상기 제3 강판을 순서대로 적층하여 멀티 레이어 강판을 형성하는 적층 단계: 상기 멀티 레이어 강판을 사상 압연하는 2차 압연 단계; 상기 멀티 레이어 강판을 소둔하는 단계를 생략한 후 냉간 압연하는 냉간 압연 단계; 및 상기 멀티 레이어 강판을 최종 소둔하는 최종 소둔 단계; 를 포함하고, 상기 제1 강판의 규소 함량은 상기 제2 강판의 규소 함량보다 높다.
일 실시예에서, 상기 제1 강판은 규소의 함량이 2 중량% 이상인 고규소강일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 강판은 규소의 함량이 0.1 중량% 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제3 강판의 규소 함량은 상기 제2 강판의 규소 함량보다 높을 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제3 강판은 규소의 함량이 2 중량% 이상인 고규소 강일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제3 강판의 조성은 상기 제1 강판의 조성과 동일할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 최종 소둔 단계 이후에, 상기 제2 강판의 두께는 상기 멀티 레이어 강판의 전체 두께의 2% 이상 40% 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 최종 소둔 단계 이후에, 상기 제2 강판의 두께는 0.005mm 이상 0.1mm 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 강판 및 상기 제3 강판 각각은 규소 함량이 2 중량% 이상이고, 망간 함량이 0.5 중량% 이하이고, 알루미늄 함량이 0.5 중량% 이상 1.2 중량% 이하이고, 탄소 함량이 0.003 중량% 이하이고, 황 함량이 0.003 중량% 이하이고, 인 함량이 0.015 중량% 이하이고, 질소 함량이 0.003 중량% 이하이고, 티타늄 ?랑이 0.003 중량% 이하이고, 잔부 철을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 강판은 규소 함량이 0.1 중량% 이하이고, 망간 함량이 0.1 중량% 이하이고, 알루미늄 함량이 0.1 중량% 이하이고, 탄소 함량이 0.003 중량% 이하이고, 황 함량이 0.003 중량% 이하이고, 인 함량이 0.015 중량% 이하이고, 질소 함량이 0.003 중량% 이하이고, 티타늄 ?랑이 0.003 중량% 이하이고, 잔부 철을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 최종 소둔 단계 이후 상기 멀티 레이어 강판에 절연 피막을 형성하는 코팅 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 최종 소둔 단계 이후 상기 멀티 레이어 강판의 자속밀도(B50)는 1.70T 이상일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 최종 소둔 단계 이후 상기 멀티 레이어 강판의 철손(W10/400)은 14W/kg 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기 강판의 제조 방법은 고규소 강인 제1 강판, 순철 강인 제2 강판, 및 고규소 강인 제3 강판을 준비하는 준비 단계: 상기 제1 내지 제3 강판 각각을 조압연하는 1차 압연 단계; 상기 제1 강판 및 상기 제3 강판 사이에 상기 제2 강판을 적층하여 멀티 레이어 강판을 형성하는 적층 단계; 상기 멀티 레이어 강판을 열간 압연하는 2차 압연 단계; 를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 제1 강판 및 상기 제3 강판 각각은 규소의 함량이 2 중량% 이상이고, 상기 제2 강판은 규소의 함량이 0.1 중량% 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 2차 압연 단계 이후, 상기 멀티 레이어 강판을 소둔하는 단계를 생략한 후 냉간 압연하는 냉간 압연 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 냉간 압연 단계 이후에, 상기 제2 강판의 두께는 상기 멀티 레이어 강판의 전체 두께의 2% 이상 40% 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 냉간 압연 단계 이후에, 상기 제2 강판의 두께는 0.005mm 이상 0.1mm 이하일 수 있다.
본 발명의 무방향성 전기 강판은 규소의 함량이 2 중량% 이상인 제1 강판, 규소의 함량이 0.1 중량% 이하인 제2 강판, 및 규소의 함량이 2 중량% 이상인 제3 강판이 순차적으로 적층된 구조를 포함하고, 상기 제2 강판의 두께는 전체 두께 대비 2% 이상 40% 이하이다.
일 실시예에서, 상기 제2 강판의 두께는 0.005mm 이상 0.1mm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기 강판의 제조 방법은 높은 자속밀도 및 양호한 철손을 갖는 무방향성 전기 강판을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기 강판은 높은 자속밀도 및 양호한 철손을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기 강판의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2의 (a), (b), (c), 및 (d)는 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기 강판의 제조 방법의 일부 단계들을 도시한 것이다.
도 3a는 비교예의 무방향성 전기 강판의 단면을 촬영한 이미지이다.
도 3b는 비교예의 무방향성 전기 강판의 단면을 촬영한 이미지이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기 강판의 단면을 촬영한 이미지이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기 강판의 단면을 촬영한 이미지이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이어 강판의 단면도이다.
본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의된다.
제1, 제2, 및 제3 등의 용어들은 다양한 성분, 영역, 부분 또는 층을 설명하기 위해 사용되나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 용어들은 어느 성분, 영역, 부분 또는 층들을 다른 성분, 다른 부분 또는 다른 층을 구별하기 위해서 사용된다.
본 명세서에서 일 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다는 것은 일 부분의 바로 위에 다른 부분이 있는 경우에만 한정되는 것이 아니라 일 부분과 다른 부분 사이에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함하는 것이다.
본 명세서에서 추가 원소를 더 포함하는 것의 의미는 잔부인 철(Fe)을 대체하여 포함하는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 무방향성 전기 강판의 제조 방법 및 무방향성 전기 강판의 일 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기 강판의 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기 강판의 제조 방법의 일부 단계들을 도시한 것이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이어 강판의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기 강판의 제조 방법(S10)은 제1 강판, 제2 강판, 및 제3 강판을 준비하는 준비 단계(S100), 제1 내지 제3 강판 각각을 재가열하는 재가열 단계(S200), 제1 내지 제3 강판 각각을 조압연하는 1차 압연 단계(S300), 제1 강판, 제2 강판, 및 제3 강판을 순서대로 적층하여 멀티 레이어 강판을 형성하는 적층 단계(S400), 멀티 레이어 강판을 사상 압연하는 2차 압연 단계(S500), 멀티 레이어 강판을 소둔하는 단계를 생략한 후 냉간 압연하는 냉간 압연 단계(S600), 멀티 레이어 강판을 최종 소둔하는 최종 소둔 단계(S700), 및 멀티 레이어 강판을 코팅하는 코팅 단계(S800, 이하 코팅 단계)를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2의 (a)를 함께 참조하면, 제1 강판, 제2 강판 및 제3 강판을 준비하는 준비 단계(S100, 이하 준비 단계)는 제1 강판(ST1), 제2 강판(ST2), 및 제3 강판(ST3)을 제조하여 준비하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 제1 강판(ST1), 제2 강판(ST2), 및 제3 강판(ST3) 각각은 슬라브일 수 있다. 슬라브의 제조 공정은 해당 기술 분야에서 알려진 공정으로 수행될 수 있다.
제1 강판(ST1), 제2 강판(ST2), 및 제3 강판(ST3) 각각은 규소 강(silicon Steel)이거나 순철 강(Pure iron Steel)일 수 있다. 구체적으로 제1 강판(ST1) 및 제3 강판(ST3) 각각은 규소의 함량이 2 중량% 이상인 고규소강일 수 있다. 제1 강판(ST1) 및 제3 강판(ST3)은 서로 동일한 성분을 가질 수도 있고, 서로 상이한 성분을 가질 수도 있다. 일 실시예에서, 제1 강판(ST1) 및 제3 강판(ST3)은 서로 동일한 성분을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 제1 강판(ST1) 및 제3 강판(ST3) 각각은 규소 함량이 2 중량% 이상이고, 망간 함량이 0.5 중량% 이하이고, 알루미늄 함량이 0.5 중량% 이상 1.2 중량% 이하이고, 탄소 함량이 0.003 중량% 이하이고, 황 함량이 0.003 중량% 이하이고, 인 함량이 0.015 중량% 이하이고, 질소 함량이 0.003 중량% 이하이고, 티타늄 ?랑이 0.003 중량% 이하이고, 잔부 철을 포함할 수 있다. 다만 실시예가 이에 제한되는 것은 아니며 제1 강판(ST1) 및 제3 강판(ST3) 각각은 구리가 0.9 중량% 이하로 포함될 수 있고, 주석 및 안티모니 중 적어도 하나가 0.1 중량% 이하로 포함될 수 있고 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함할 수 있다.
제2 강판(ST2)은 규소의 함량이 0.1 중량% 이하인 순철 강일 수 있다. 일 실시예에서, 제2 강판(ST2)은 규소 함량이 0.1 중량% 이하이고, 망간 함량이 0.1 중량% 이하이고, 알루미늄 함량이 0.1 중량% 이하이고, 탄소 함량이 0.003 중량% 이하이고, 황 함량이 0.003 중량% 이하이고, 인 함량이 0.015 중량% 이하이고, 질소 함량이 0.003 중량% 이하이고, 티타늄 ?랑이 0.003 중량% 이하이고, 잔부 철을 포함할 수 있다. 다만 실시예가 이에 제한되는 것은 아니며 제2 강판(ST2)은 구리가 0.9 중량% 이하로 포함될 수 있고, 주석 및 안티모니 중 적어도 하나가 0.1 중량% 이하로 포함될 수 있고 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함할 수 있다.
이하, 강의 성분에 대하여 설명한다. 후술하는 내용에서 성분의 범위는 일반적인 내용이며, 제1 내지 제3 강판(ST1, ST2, ST3) 각각에 포함된 성분의 범위는 전술한 내용이 적용될 수 있다.
[탄소(C)]
탄소(C)는 Ti, Nb 등과 결합하여 탄화물을 형성하여 자성을 열위시킬 수 있다. 탄소(C)는 최종 제품에서 전기 제품으로 가공 후 사용시 자기시효에 의하여 철손이 높아져 전자기기의 효율을 감소시키기 때문에 0.003 중량% 이하로 한다.
[규소(Si)]
규소 (Si)는 강의 항복강도를 향상시킴과 동시에, 상온에서 페라이트 및 잔여 오스테나이트를 안정화시키는데 유효한 원소이다. 또한, 규소는 강의 비저항을 증가시켜 철손을 낮추는 역할을 하는 원소이다. 규소가 적게 첨가될 경우, 고주파에서 철손 저감이 부족할 수 있다. 다만 규소의 함량이 높아질 경우 열간압연의 부하가 증대하여 열연크랙을 유발하는 문제가 있으며, 소둔 후 표면의 Si 농화량이 많아져 도금성이 열위해지는 문제가 있다. 따라서, 적절한 양의 규소를 첨가해야하고, 바람직하게는 2.8 중량% 이상 3.8 중량% 이하로 한다.
[망간(Mn)]
망간(Mn)은 실리콘, 알루미늄 등과 더불어 비저항을 증가시켜 철손을 낮추는 원소이다. 망간(Mn)의 첨가량이 적을 경우, 비저항을 증가시키는 효과가 적어질 수 있다.
망간(Mn)은 집합조직을 향상시키는 원소이기도 하다. 망간(Mn)은 페라이트 형성을 억제하고, 오스테나이트를 안전하게 하는 경화능 향상 원소로 잘 알려져있다. 또한, 망간(Mn)은 강에서의 질소의 용해도를 증가시키므로, 상술한 효과를 얻기 위해서는 적어도 0.5 중량%, 바람직하게는 적어도 0.1 중량%의 양으로 존재하여야 한다.
다만 망간(Mn)의 첨가량이 과도할 경우, MnS가 미세하게 석출되어 철손을 증가시킬 수 있다. 또한, 그 함량이 과다하면 공정상 열간압연 단계에서 가열시 내부산화가 심하게 발생되어 강의 표면 품질이 나빠지는 문제가 발생하게 된다. 따라서, 망간(Mn)의 함량은 0.1 중량%로 제한하는 것이 바람 직하다.
[알루미늄(Al)]
알루미늄(Al)은 제강 공정에서 탈산을 위해 첨가되는 원소이며, 탄질화물 형성원소이다. 또한, 알루미늄(Al)은 페라이트역을 확대하는 원소로서, 변태점을 낮추어 소둔비용을 저감하는데 유리한 효과가 있다. 이를 위해 서는 0.5 중량% 이상으로 알루미늄(Al)을 첨가함이 바람직하나, 그 함량이 1.5 중량%를 초과하게 되면 용접성이 열화됨과 동시에 소둔과정에서 알루미늄(Al)의 표면산화량이 증가함에 따라 도금성 확보가 어려워지는 문제가 있다. 따라서 알루미늄(Al)의 함량은 0.001 중량% 이상 1.5 중량% 이하가 바람직하다.
[구리(Cu)]
구리(Cu)는 오스테나이트 안정화 원소로 망간, 탄소와 더블어 오스테나이트를 안정화시키면서 저온인성 향상에 효과 적인 원소이다.
구리(Cu)는 탄화물 내 고용도가 매우 낮고 오스테나이트 내 확산이 느려서 오스테나이트와 탄화물 계면에 농축되는 경향이 있다. 그 결과 미세한 탄화물의 핵이 생성될 경우 그 주위를 둘러싸게 됨으로써 탄소의 추가적인 확산에 따른 탄화물 성장이 늦어지게 되며, 결국 탄화물 생성 및 성장이 억제되게 된다. 이러한 효과 때문에 Cr과 같이 사용하는 것이 바람직하다. 전술한 효과를 나타내기 위해서는 구리(Cu)가 0.01 중량% 이상 첨가되는 것이 바람직하다. 한편, 그 함량이 0.9 중량%를 초과하는 경우에는 hot shortness 결함에 의해 표면품질이 나빠질 우려가 있다. 따라서 구리(Cu)의 함량은 0.01 중량% 이상 0.9 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
[인(P)]
인(P)은 강 중 불순물 원소로서, 편석이 쉽게 발생되는 원소로 주조시 균열발생 및 용접성을 저하시킨다. 그 함량이 0.015 중량%를 초과하게 되면 용접성이 저하되고, 주조성이 악화되며, 강의 취성이 발생할 위험성이 커지며, 덴트 결함을 유발할 가능성이 높아지는 문제가 있다. 따라서, P의 상한을 0.015 중량%로 제한함이 바 람직하다.
[황(S)]
황(S)은 상기 P과 마찬가지로 강 중 불순물 원소로서, 강의 연성 및 용접성을 저해하는 원소이다. 황(S)은 자기적 특성에 유해한 MnS, CuS 및 (Cu,Mn)S 등의 황화물을 형성할 수 있으므로 가능한 낮게 첨가할 수 있다.
황(S)의 함량이 과다할 경우, 미세한 황화물의 증가로 인해 자성이 열위해질 수 있다. 그 함량이 0.003%를 초과하게 되면 강의 연성 및 용접성을 저해할 가능성이 높아지므로, 그 함량을 0.003% 이하로 제한함이 바람직하다. 더욱 구체적으로 S는 0.0001 내지 0.003 중량% 포함될 수 있다.
[질소(N)]
질소(N)는 강의 강도와 내식성에 기여하는 원소이다. 구체적으로 질소(N)는 탄소와 더불어 오스테나이트를 안정화시켜 인성을 향상시키는 원소이며, 특히 탄소와 같이 고용 강화를 통해 강도를 향상시키는데 유리한 원소이다. 하지만, 질소(N)는 Al, Ti, Nb등과 강하게 결합함으로써 질화물을 형성하여 결정립성장을 억제하는 등 자성에 해로운 원소이므로 적게 포함할 수 있다. 질소(N)가 0.003 중량%를 초과하여 첨가되는 경우 조대한 질화물이 형성되어 강재의 표면 품질 및 물성을 열화시키는 문제점이 있으므로, 그 상한은 0.003 중량%로 제한하는 것이 바람직하다. 더욱 구체적으로 질소(N)를 0.0001 내지 0.003 중량% 포함할 수 있다.
[티타늄(Ti)]
티타늄(Ti)은 C, N과 결합함으로써 미세한 탄화물, 질화물을 형성하여 결정립 성장을 억제하는 원소로서, 강 중 N의 농도를 감소시키는 효과가 있다. 다만, 티타늄(Ti)의 함량이 과다할 경우, 증가된 탄화물과 질화물로 인해 집합 조직도 열위하게 되어 자성이 나빠질 수 있다. 따라서 티타늄(Ti)을 0.0001 내지 0.003 중량% 포함할 수 있다.
상기 원소 외에 집합조직을 개선하는 원소로 알려진 Sn, Sb는 추가적인 자성 개선을 위해 첨가되어도 무방하다. 하지만 첨가량이 너무 많은 경우, 결정립 성장성을 억제시키고 생산성을 저하시키는 문제가 있어 그 첨가량이 각각 0.1 중량% 이하로 첨가되도록 제어할 수 있다.
제강 공정에서 불가피하게 첨가되는 원소인 Ni, Cr의 경우 불순물 원소들과 반응하여 미세한 황화물, 탄화물 및 질화물을 형성하여 자성에 유해한 영향을 미치므로 이들 함유량을 각각 0.05 중량% 이하로 제한할 수 있다.
또한 Zr, Mo, V등도 강력한 탄질화물 형성 원소이기 때문에 가능한 첨가되지 않는 것이 바람직하며 각각 0.01 중량% 이하로 함유되도록 할 수 있다.
잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다. 불가피한 불순물에 대해서는 제강 단계 및 방향성 전기 강판의 제조 공정 과정에서 혼입되는 불순물이며, 이는 해당 분야에서 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.
이상과 같이 일 실시예에 따른 강판의 강 성분 및 성분 범위를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.
즉, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
제1 내지 제3 강판(ST1, ST2, ST3) 각각을 재가열하는 재가열 단계(S200, 이하 재가열 단계)는 제1 내지 제3 강판(ST1, ST2, ST3) 각각을 가열로에 장입하여 재가열하는 단계일 수 있다.
예를 들어, 제1 내지 제3 강판(ST1, ST2, ST3) 각각은 SRT(Slab Reheating Temperature): 1,000℃ 이상 1,200℃ 이하의 조건에서 재가열될 수 있다.
SRT는 강판 내에 존재하는 AlN, MnS 등의 석출물의 고용 온도 이하로 한다. 재가열시 석출물의 재용해를 막기 위해서 가급적 낮은 온도에서 재가열하는 것이 바람직하다.
강판의 가열 온도가 C, N, S 등에 의해 형성되는 석출물의 재고용 온도보다 높으면, 열간 압연 중에 석출물이 미세 석출되어 열간 압연성을 크게 저하시킬 수 있다.
또한, 석출물이 미세 석출될 경우 강판의 최종 소둔까지도 영향을 미치게 되어 소둔 중 결정립성장을 열위하게 할 수 있고, 소둔 후 자화시 자벽의 이동에 방해가 되어 철손을 증가시키게 할 수 있는 등 유해한 역할을 하게 된다.
따라서 1,200℃ 이하에서 가열할 필요가 있고, 1,000℃ 미만에서는 열간압연시 변형저항이 지나치게 크기 때문에 압연하기 곤란할 수 있다.
도 1 및 도 2의 (b)를 함께 참조하면, 제1 내지 제3 강판(ST1, ST2, ST3) 각각을 조압연하는 1차 압연 단계(S300, 이하 1차 압연 단계)는 재가열된 슬라브를 조압연하여 바(Bar)로 제조하는 단계이다.
제1 내지 제3 강판(ST1, ST2, ST3) 각각을 50% 내지 65%의 압하율로 열간 압연할 수 있다. 예를 들어, 두께 200mm 이상 300mm 이하의 슬라브들이 두께 100mm 이상 150mm 이하의 바(Bar)로 제조될 수 있다.
일 실시예에서, 조압연은 RDT(Roughing Delivery Temperature): 800℃ 이상 1,000℃의 조건에서 수행될 수 있다. 1차 압연 단계(S300) 이후에 제1 내지 제3 강판(ST1, ST2, ST3)의 표면에 있는 산화층을 제거하는 단계가 진행될 수 있다.
도 1 및 도 2의 (c)를 함께 참조하면, 1차 압연 단계(S300) 이후에제1 강판, 제2 강판, 및 제3 강판을 순서대로 적층하여 멀티 레이어 강판을 형성하는 적층 단계(S400, 이하 적층 단계)가 진행된다.
본 발명의 무방향성 전기 강판의 제조 방법은 조압연된 제1 내지 제3 강판(ST1, ST2, ST3)을 적층하여, 고규소강인 제1 강판 및 제3 강판(ST1, ST3)과 순철강인 제2 강판(ST2)을 포함하는 멀티 레이어 강판(MST)을 형성한다. 멀티 레이어 강판(MST)은 제1 강판(ST1) 상에 제2 강판(ST2)이 배치되고, 제2 강판(ST2) 상에 제3 강판(ST3)이 배치되는 것일 수 있다.
제1 내지 제3 강판(ST1, ST2, ST3)은 서로 접촉하는 것일 수 있다. 즉, 제1 내지 제3 강판(ST1, ST2, ST3) 사이에는 접착층 등의 접착을 위한 별도의 구성이 배치되지 않는 것일 수 있다. 구체적으로, 제1 강판(ST1)의 상면에 제2 강판(ST2)의 하면이 접촉하고, 제2 강판(ST2)의 상면에 제3 강판(ST3)의 하면이 접촉하여 멀티 레이어 강판(MST)이 형성될 수 있다.
한편, 본 명세서에서 "상에" 또는 "상면" 등에서 지칭하는 상부 방향은 도 2의 (c)에 도시된 제1 방향(DR1)을 의미할 수 있다. 본 명세서에서 "하에" 또는 "하면" 등에서 지칭하는 하부 방향은 도 2의 (c)에 도시된 제1 방향(DR1)의 반대 방향을 의미할 수 있다. 제1 방향(DR1)은 상부, 하부의 상대적인 개념을 구분하기 위한 것이며, 절대적인 방향을 의미하는 것은 아니다.
제1 강판(ST1) 및 제3 강판(ST3)이 동일한 성분을 가짐에 따라, 멀티 레이어 강판(MST)은 제2 강판(ST2)을 중심으로 대칭 구조를 갖는 것일 수 있다. 멀티 레이어 강판(MST)을 형성한 후, 사상 압연하는 단계가 진행된다.
멀티 레이어 강판을 사상 압연하는 2차 압연 단계(S500, 이하 2차 압연 단계)는 적층 단계(S400)에서 형성된 멀티 레이어 강판(MST)을 압연하여 열연판을 제조하는 단계이다.
사상 압연은 FRT(Finishing Rolling Temperature): 800℃ 이상 950℃ 이하의 조건에서 수행될될 수 있다. FRT가 800℃ 미만일 경우에는 이상역 압연이 발생하여 균일하지 못한 조직이 형성됨으로써 저온 충격인성을 크게 저하시킬 수 있다. 반대로, FRT가 950℃를 초과할 경우에는 연성 및 인성은 우수하나, 강도가 급격히 저하되는 문제가 있다.
2차 압연 단계(S500)는 미재결정 영역에서의 누적압하율이 50~70%가 되도록 실시하는 것이 바람직하다. 2차 압연의 누적압하율이 50% 미만일 경우에는 균일하면서도 미세한 조직을 확보하는 것이 어려워 강도 및 충격인성의 편차 가 심하게 발생할 수 있다. 반대로, 2차 압연의 누적압하율이 70%를 초과할 경우에는 압연 공정 시간이 길어져 생선성이 저하되는 문제가 있다.
열간 압연을 수행한 이후 멀티 레이어 강판을 CT(Cooling Temperature): 500℃ 이상 650℃의 조건으로 권취 후 공냉한다. 이때 멀티 레이어 강판(MST)의 압연된 두께는 1.6mm 이상 2.4mm 이하일 수 있다.
도 1 및 도 2의 (d)를 함께 참조하면, 멀티 레이어 강판을 소둔하는 단계를 생략한 후 냉간 압연하는 냉간 압연 단계(S600, 이하 냉간 압연 단계)가 진행된다.
냉간 압연 단계(S600)는 멀티 레이어 강판(MST)을 수냉 등의 강제 냉각 방식으로 500 ~ 540℃까지 냉각함으로써, 강의 결 정립 성장을 억제하여 미세 조직을 형성시키면서 저온상 조직을 확보하기 위한 목적으로 실시된다.
멀티 레이어 강판(MST)은 60~82%의 압하율로 냉간 압연될 수 있다. 압연 후 멀티 레이어 강판(MST)의 두께는 0.2 mm 이상 0.5 mm 이하일 수 있다.
한편, 종래의 단판 구조를 갖는 강판은 사상 압연이 진행된 후 소둔하는단계를 수행하여 강판의 자성을 향상시킨 후, 냉간 압연 단계를 수행한다.
그러나 본 발명의 무방향성 전기 강판의 제조 방법은 사상 압연을 완료하는 것만으로도 멀티 레이어 강판(MST)이 충분히 우수한 자성을 나타내며, 멀티 레이어 강판(MST)을 소둔하는 단계를 생략하고 냉간 압연 단계(S600)를 수행할 수 있다. 이에 따라 종래에 비해 제조 공정의 효율이 더 상승할 수 있다. 관련하여 도 3a, 도 3b, 도 4a, 및 도 4b를 참조한다.
도 3a는 비교예의 무방향성 전기 강판의 단면을 촬영한 이미지이다. 도 3b는 비교예의 무방향성 전기 강판의 단면을 촬영한 이미지이다. 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기 강판의 단면을 촬영한 이미지이다. 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기 강판의 단면을 촬영한 이미지이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 비교예의 무방향성 전기 강판은 1겹의 고규소강판을 포함하는 구조를 갖는다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 일 실시예의 무방향성 저기 강판은 전술한 멀티 레이어 강판(MST, 도 2의 (c) 참조)이다.
먼저 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 종래의 1겹의 고규소 강판을 열간 압연시 통상적인 공정에 따라 대칭 압연이 되고, 구체적으로 표층부(A 및 C)에서는 전단 변형이 일어나고, 중간부(B)에서는 평면 변형이 일어난다. 따라서 중간부(B)는 동적 재결정 구동력이 부족하기 때문에 미재결정되어 연신된 주조조직이 존재한다.
도 3a의 중간부(B)를 확대한 도 3b를 참조하면 미재결정되어 연신된 주조조직(D)을 확인할 수 있다.이에 따라 주조조직(D)을 재결정시키기 위한 예비 소둔 공정이 필요하다.
이에 비해, 도 4a 및 도 4b를 참조하면 본 발명의 멀티 레이어 강판을 열간압연할 경우, 대칭 압연되어 표층재(A 및 C)에서 전단 변형이 일어나고, 중간재(B)에서는 평면 변형이 일어난다.
본 발명은 전술한 바와 같이 제1 내지 제3 강판(ST1, ST2, ST3)이 적층된 구조를 가짐에 따라, 표층재(A 및 C)는 고규소 강인 제1 강판(ST1) 및 제3 강판(ST3)에 해당하고, 중간재(B)는 순철 강인 제2 강판(ST2)에 해당한다. 표층재(A 및 C)에서는 전단 변형이 발생하므로, 고규소 강인 제1 강판(ST1) 및 제3 강판(ST3)은 동적 재결정 구동력이 충분하고 재결정된 열연 조직을 얻을 수 있다. 중간재(B)에서는 평면 변형이 일어나지만, 순철 강인 제2 강판(ST2)은 불순물이 적어 재결정 온도가 낮고, 열간 압연 공정만으로도 미재결정 조직을 제어할 수 있다.
따라서 중간재(B)에 있는 주조 조직(B1, B2)은 열갑 압연 완료시 재결정되며, 도 4b를 참조하면 중간재(B)에서 미재결정된 주조조직이 존재하지 않는다. 따라서 종래와 달리 본 발명의 무방향성 전기 강판의 제조 방법은 미재결정된 주조조직을 재결정시키기 위한 예비 소둔 공정이 불필요하다.
따라서 본 발명은 2차 압연 단계(S500) 이후에 멀티 레이어 강판을 소둔하는 단계를 생략한 후 냉간 압연하는 냉간 압연 단계(S600)를 수행할 수 있으며, 이에 따라 제조 공정의 시간이 단축되고 제조 공정의 비용이 절감될 수 있다. 즉, 제조 공정의 효율이 향상될 수 있다.
다시 도 1 및 도 2의 (d)를 참조하면, 냉간 압연 단계(S600) 이후 멀티 레이어 강판을 최종 소둔하는 최종 소둔 단계(S700, 이하 최종 소둔 단계)가 진행될 수 있다.
최종 소둔 단계(S700)는 냉연된 멀티 레이어 강판(MST)을 900~1100℃의 온도에서 30~90초 동안 열처리하는 것일 수 있다. 냉연된 멀티 레이어 강판(MST)을 소둔하는 공정에서 소둔 온도는 통상적으로 무방향성 전기강판에 적용되는 온도면 크게 제한은 없다. 무방향성 전기강판의 철손은 결정립 크기와 밀접하게 연관되므로 900~1,100℃라면 적당하다. 온도가 너무 낮을 경우 결정립이 너무 미세하여 이력손실이 증가하며, 온도가 너무 높을 경우는 결정립이 너무 조대하여 와류손이 증가하여 철손이 열위하게 될 수 있다.
최종 소둔 단계(S700) 이후 멀티 레이어 강판을 코팅하는 코팅 단계(S800)를 진행하여, 멀티 레이어 강판(MST)에 절연 피막을 형성할 수 있다. 구체적으로, 절연 피막은 유기질, 무기질 및 유무기 복합피막, 또는 기타 절연이 가능한 피막제로 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이어 강판의 단면도이다.
도 5는 최종 소둔 단계(S700)가 완료된 일 실시예의 멀티 레이어 강판(MST)의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 멀티 레이어 강판(MST)은 제1 강판(ST1), 제1 강판(ST1) 상에 배치된 제2 강판(ST2), 및 제2 강판(ST2) 상에 배치된 제3 강판(ST3)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 강판(ST1, ST2, ST3)은 이웃하는 면이 서로 접촉하는 것일 수 있다.
일 실시예에서, 최종 소둔된 제1 강판(ST1)의 두께(t1)는 0.0975mm 이상 0.2mm 이하일 수 있다. 최종 소둔된 제2 강판(ST2)의 두께(t2)는 0.005mm 이상 0.1mm 이하일 수 있다. 최종 소둔된 제3 강판(ST3)의 두께(t3)는 0.0975mm 이상 0.2mm 이하일 수 있다. 일 실시예에서, 제1 강판(ST1)의 두께(t1)는 제3 강판(ST3)의 두께(t3)와 동일할 수 있다. 한편, 제1 내지 제3 강판(ST1, ST2, ST3)의 두께는 제1 방향(DR1)에서 측정한 값일수 있다.
멀티 레이어 강판(MST)의 전체 두께(t4)는 0.2 mm 이상 0.5 mm 이하일 수 있다. 즉, 중간층인 제2 강판(ST2)의 두께(t2)는 멀티 레이어 강판(MST)의 전체 두께(t4)의 2% 이상 40% 이하일 수 있고, 바람직하게는, 2% 이상 20% 이하일 수 있다. 상기 두께 범위를 만족할 때, 멀티 레이어 강판(MST)은 철손은 종래와 유사한 정도로 유지하면서 자속밀도는 1.70T 이상으로 향상될 수 있다.
제2 강판(ST2)의 두께(t2)가 멀티 레이어 강판(MST)의 전체 두께(t4)의 2% 미만일 경우, 멀티 레이어 강판(MST)의 자속밀도가 1.70T 미만으로 저하될 수 있다. 제2 강판(ST2)의 두께(t2)가 멀티 레이어 강판(MST)의 전체 두께(t4)의 40% 초과일 경우, 멀티 레이어 강판(MST)의 철손이 13.5W/kg 이상으로 증가할 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예의 무방향성 전기 강판들의 특성을 비교하였다.
하기 표 1 및 표 2에서, 실시예 1 내지 4의 무방향성 전기 강판들은 표층재/중간재/표층재가 적층된 구조를 갖는다. 즉, 실시예 1 내지 4의 무방향성 전기 강판들은 전술한 멀티 레이어 강판(MST)의 구조를 갖는다. 비교예 1 및 2의 무방향성 전기 강판은 1겹의 고규소 강판이다.
실시예 1 내지 4, 비교예 1, 및 비교예 2의 무방향성 전기 강판은 전술한 무방향성 전기 강판의 제조 방법에 따라 제조되었다. 구체적으로 2.0mm의 두께로 2차 압연되었으며, 냉간 압연 후 최종 두께는 0.25mm이다. 최종 소둔 온도는 1000 (℃)에서 수행되었다.
하기 표 1에서 실시예 1 내지 4, 비교예 1, 및 비교예 2의 무방향성 전기 강판의 성분, 열간 압연 방법, 예비 소둔 유무, 중간재의 두께, 및 중간재의 두께 비율을 나타내었다. 실시예 1 내지 4의 무방향성 전기 강판은 하기 표 1에 기재된 표층재의 성분 및 중간재의 성분에 따라 표층재/중간재/표층재가 적층된 구조를 갖는다.
하기 표 2에서는 표 1의 실시예 1 내지 4, 비교예 1, 및 비교예 2의 무방향성 전기 강판의 철손(W10/400) 및 자속밀도(B50)를 측정하여 나타내었다.
구분 층 구분 성분 및 성분 범위 예비 소둔 유무 제품
전체 두께
(mm)
중간재
두께
(mm)
중간재
두께 비율
(%)
Si Mn Al
실시예 1
표층재 3.3 0.2 1.2 X 0.25 0.005 2
중간재 0.1 0.1 0.1
실시예 2 표층재 3.3 0.2 1.2 X 0.25 0.01 4
중간재 0.1 0.1 0.1
실시예 3 표층재 3.3 0.2 1.2 X 0.25 0.05 20
중간재 0.1 0.1 0.1
실시예 4 표층재 3.3 0.2 1.2 X 0.25 0.1 40
중간재 0.1 0.1 0.1
비교예1 단판 3.3 0.2 1.2 O 0.25 - -
비교예2 단판 3.3 0.2 1.2 X 0.25 - -
구분 철손(W10/400)
(W/kg)
자속밀도(B50)
(T)
실시예 1 13.3 1.70
실시예 2 13.32 1.71
실시예 3 13.35 1.73
실시예 4 13.36 1.74
비교예 1 13.27 1.69
비교예 2 14.24 1.64
상기 표 1 및 표 2를 함께 참조하면, 실시예 1 내지 4의 무방향성 전기 강판은 자속밀도(B50)가 1.70T 이상으로, 비교예 1 및 2의 무방향성 전기 강판에 비해 향상된 자속밀도를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 실시예 1 내지 4의 무방향성 전기 강판의 철손(W10/400)은 비교예 1 및 2의 무방향성 전기 강판의 철손(W10/400) 값인 13.27 W/kg과 14.25 W/kg 사이의 값을 가짐에 따라, 종래와 유사한 정도의 철손을 갖는 것을 확인할 수 있다.비교예 1 및 2의 무방향성 전기 강판을 비교하면, 예비 소둔을 진행하지 않은 비교예 2의 무방향성 전기 강판의 경우, 예비 소둔을 진행한 비교예 1의 본 발명의 무방향성 전기 강판에 비해서 철손 값이 크게 증가한 것을 알 수 있다. 그러나 본 발명의 무방향성 전기 강판의 제조 방법은 고규소강인 표층재와 순철강인 중간재를 포함하는 3겹 구조를 포함하여, 열간 압연만으로 중간재의 주조 조직이 제어되어 우수한 자기적 특성을 가질 수 있으며, 예비 소둔 공정을 생략할 수 있다.
또한, 중간재의 두께가 제품 전체 두께의 2% 이상 40% 이하를 만족하여, 철손은 종래와 유사한 정도로 유지하면서 자속밀도는 1.70T 이상으로 향상된 값을 나타낼 수 있다.
본 발명의 무방향성 전기 강판의 제조 방법은 고규소강/순철강/고규소강이 적층된 구조를 포함하여, 예비 소둔 공정을 생략하면서도 양호한 철손 및 우수한 자속밀도를 나타낼 수 있다. 이에 따라, 무방향성 전기 강판의 제조 방법의 공정이 향상될 수 있으며, 우수한 자속밀도를 갖는 무방향성 전기 강판을 생산할 수 있다.
본 발명의 무방향성 전기 강판은 고규소강/순철강/고규소강이 적층된 구조를 포함하여, 철손은 종래와 유사한 정도로 유지하면서 우수한 자속밀도를 나타낼 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 청구범상에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
MST: 멀티 레이어 강판
ST1, ST2, ST3: 제1 강판, 제2 강판, 제3 강판

Claims (20)

  1. 제1 강판, 제2 강판, 및 제3 강판을 준비하는 준비 단계;
    상기 제1 내지 제3 강판 각각을 조압연하는 1차 압연 단계;
    상기 제1 강판, 상기 제2 강판, 및 상기 제3 강판을 순서대로 적층하여 멀티 레이어 강판을 형성하는 적층 단계:
    상기 멀티 레이어 강판을 사상 압연하는 2차 압연 단계;
    상기 멀티 레이어 강판을 소둔하는 단계를 생략한 후 냉간 압연하는 냉간 압연 단계; 및
    상기 멀티 레이어 강판을 최종 소둔하는 최종 소둔 단계; 를 포함하고,
    상기 제1 강판의 규소 함량은 상기 제2 강판의 규소 함량보다 높은 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 강판은 규소의 함량이 2 중량% 이상인 고규소강인 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 강판은 규소의 함량이 0.1 중량% 이하인 순철 강인 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 강판의 규소 함량은 상기 제2 강판의 규소 함량보다 높은 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제3 강판은 규소의 함량이 2 중량% 이상인 고규소 강인 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제3 강판의 조성은 상기 제1 강판의 조성과 동일한 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 최종 소둔 단계 이후에, 상기 제2 강판의 두께는 상기 멀티 레이어 강판의 전체 두께의 2% 이상 40% 이하인 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 최종 소둔 단계 이후에, 상기 제2 강판의 두께는 0.005mm 이상 0.1mm 이하인 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 강판 및 상기 제3 강판 각각은 규소 함량이 2 중량% 이상이고, 망간 함량이 0.5 중량% 이하이고, 알루미늄 함량이 0.5 중량% 이상 1.2 중량% 이하이고, 탄소 함량이 0.003 중량% 이하이고, 황 함량이 0.003 중량% 이하이고, 인 함량이 0.015 중량% 이하이고, 질소 함량이 0.003 중량% 이하이고, 티타늄 ?랑이 0.003 중량% 이하이고, 잔부 철을 포함하는 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 강판은 규소 함량이 0.1 중량% 이하이고, 망간 함량이 0.1 중량% 이하이고, 알루미늄 함량이 0.1 중량% 이하이고, 탄소 함량이 0.003 중량% 이하이고, 황 함량이 0.003 중량% 이하이고, 인 함량이 0.015 중량% 이하이고, 질소 함량이 0.003 중량% 이하이고, 티타늄 ?랑이 0.003 중량% 이하이고, 잔부 철을 포함하는 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 최종 소둔 단계 이후 상기 멀티 레이어 강판에 절연 피막을 형성하는 코팅 단계를 더 포함하는 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 최종 소둔 단계 이후 상기 멀티 레이어 강판의 자속밀도(B50)는 1.70T 이상인 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 최종 소둔 단계 이후 상기 멀티 레이어 강판의 철손(W10/400)은 14W/kg 이하인 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
  14. 고규소 강인 제1 강판, 순철 강인 제2 강판, 및 고규소 강인 제3 강판을 준비하는 준비 단계:
    상기 제1 내지 제3 강판 각각을 조압연하는 1차 압연 단계;
    상기 제1 강판 및 상기 제3 강판 사이에 상기 제2 강판을 적층하여 멀티 레이어 강판을 형성하는 적층 단계;
    상기 멀티 레이어 강판을 열간 압연하는 2차 압연 단계; 를 포함하는 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 강판 및 상기 제3 강판 각각은 규소의 함량이 2 중량% 이상이고,
    상기 제2 강판은 규소의 함량이 0.1 중량% 이하인 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 2차 압연 단계 이후,
    상기 멀티 레이어 강판을 소둔하는 단계를 생략한 후 냉간 압연하는 냉간 압연 단계를 더 포함하는 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 냉간 압연 단계 이후에, 상기 제2 강판의 두께는 상기 멀티 레이어 강판의 전체 두께의 2% 이상 40% 이하인 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 냉간 압연 단계 이후에, 상기 제2 강판의 두께는 0.005mm 이상 0.1mm 이하인 무방향성 전기 강판의 제조 방법.
  19. 규소의 함량이 2 중량% 이상인 제1 강판, 규소의 함량이 0.1 중량% 이하인 제2 강판, 및 규소의 함량이 2 중량% 이상인 제3 강판이 순차적으로 적층된 구조를 포함하고,
    상기 제2 강판의 두께는 전체 두께 대비 2% 이상 40% 이하인 무방향성 전기 강판.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 제2 강판의 두께는 0.005mm 이상 0.1mm 이하인 무방향성 전기 강판.
KR1020220157492A 2022-11-22 2022-11-22 무방향성 전기 강판 및 그 제조 방법 KR20240075480A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220157492A KR20240075480A (ko) 2022-11-22 2022-11-22 무방향성 전기 강판 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220157492A KR20240075480A (ko) 2022-11-22 2022-11-22 무방향성 전기 강판 및 그 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240075480A true KR20240075480A (ko) 2024-05-29

Family

ID=91277932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220157492A KR20240075480A (ko) 2022-11-22 2022-11-22 무방향성 전기 강판 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20240075480A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101904309B1 (ko) 무방향성 전기강판 및 그 제조방법
US11162155B2 (en) Non-oriented electrical steel sheet and method for producing same
KR102325005B1 (ko) 무방향성 전기강판 및 그 제조방법
KR102353673B1 (ko) 무방향성 전기강판 및 그 제조방법
KR101892231B1 (ko) 무방향성 전기강판 및 그 제조방법
KR20230125156A (ko) 무방향성 전기강판 및 그 제조방법
KR102079771B1 (ko) 방향성 전기강판 및 그의 제조방법
KR20240075480A (ko) 무방향성 전기 강판 및 그 제조 방법
KR102241468B1 (ko) 무방향성 전기강판 및 그 제조방법
EP3733914A1 (en) Grain-oriented electrical steel sheet and manufacturing method therefor
KR101869455B1 (ko) 방향성 전기강판 및 이의 제조방법
KR20240081966A (ko) 무방향성 전기 강판 및 무방향성 전기 강판의 제조 방법
KR20240069029A (ko) 무방향성 전기 강판 및 무방향성 전기 강판의 제조 방법
KR20240058575A (ko) 무방향성 전기 강판 및 무방향성 전기 강판의 제조 방법
KR20240078967A (ko) 무방향성 전기 강판의 제조 방법
KR102119095B1 (ko) 방향성 전기강판 및 그의 제조방법
KR20240059420A (ko) 무방향성 전기 강판의 제조 방법
KR20140058934A (ko) 무방향성 전기강판 및 그의 제조방법
KR102513317B1 (ko) 무방향성 전기강판 및 그 제조방법
KR20240093169A (ko) 무방향성 전기 강판의 제조 방법
KR102348508B1 (ko) 무방향성 전기강판 및 그 제조방법
KR101980289B1 (ko) 무방향성 전기강판 및 그의 제조방법
KR20240069316A (ko) 무방향성 전기 강판의 제조 방법
KR102106998B1 (ko) 방향성 전기강판 및 그 제조방법
KR20240095614A (ko) 다층 무방향성 전기강판 및 다층 무방향성 전기강판의 제조 방법