KR20240088144A - 자기적 특성이 우수한 무방향성 전기강판 제조방법 및 이에 의해 제조된 무방향성 전기강판 - Google Patents
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Abstract
자기적 특성이 우수한 무방향성 전기강판 제조방법 및 이에 의해 제조된 무방향성 전기강판과 관련한 발명이 개시된다. 한 구체예에서 상기 무방향성 전기강판 제조방법은 제1 슬라브, 제2 슬라브 및 제3 슬라브를 각각 조압연하고 순차적으로 적층하여 적층체를 제조하는 단계; 상기 적층체를 열간압연하여 열연판재를 제조하는 단계; 상기 열연판재를 냉간압연하여 냉연판재를 제조하는 단계; 및 상기 냉연판재를 소둔열처리하는 단계;를 포함하는 무방향성 전기강판 제조방법이며, 상기 제1 슬라브 및 제3 슬라브는 각각 실리콘(Si) 2.8~3.8 중량%, 망간(Mn) 0 초과 0.5 중량% 이하, 알루미늄(Al) 0.5~1.5 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 그리고 상기 제2 슬라브는 실리콘(Si) 0 초과 0.1 중량% 이하, 망간(Mn) 0 초과 0.1 중량% 이하, 알루미늄(Al) 0 초과 0.1 중량% 이하 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
Description
본 발명은 자기적 특성이 우수한 무방향성 전기강판 제조방법 및 이에 의해 제조된 무방향성 전기강판에 관한 것이다.
최근 과거와 달리 자동차 산업 분야 등에서 환경 규제가 강화되고 있으며 파리 기후 협약에 의해 이산화탄소 배출량을 규제하고 있다. 이에 따라 기존의 내연기관 자동차를 친환경차로 대체하고 있는데, 대표적인 친환경차로서는 하이브리드 자동차(HEV), 전기자동차(EV), 수소연료전지자동차(FCEV) 등이 있다. 이러한 자동차들은 내연기관의 엔진과 달리 전기 에너지로 모터를 구동시켜 추진력을 얻는다.
전기자동차의 수요 증가에 따라 전기자동차용 구동모터 개발이 진행되고 있다. 구동모터 부품 중 모터 철심소재로 사용되는 무방향성 전기강판은 회전기기에서 전기적 에너지를 기계적 에너지로 바꾸는 역할로, 우수한 자기적 특성이 요구되고 있다. 에너지 절감을 위해서는 철손을 낮추고, 자속 밀도를 높이는 것이 필요하다. 한편, 자속 밀도는 동력을 일으키는 힘이고, 철손은 에너지 변환 과정에서 열로 변하여 사라지는 에너지를 의미한다.
본 발명과 관련한 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2015-0073786호(2015.07.01. 공개, 발명의 명칭: 무방향성 전기강판 및 그 제조방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 철손을 최소화하고 높은 자속밀도를 확보하여 자기적 특성이 우수한 무방향성 전기강판 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 계면 개재물 분율을 제어하여 자기적 특성이 우수한 무방향성 전기강판 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 고주파 대역의 철손을 최소화하고 기계적 물성이 우수한 무방향성 전기강판 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 생산성 및 경제성이 우수한 무방향성 전기강판 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 무방향성 전기강판 제조방법에 의해 제조된 무방향성 전기강판을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 자기적 특성이 우수한 무방향성 전기강판 제조방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 무방향성 전기강판 제조방법은 제1 슬라브, 제2 슬라브 및 제3 슬라브를 각각 조압연하고 순차적으로 적층하여 적층체를 제조하는 단계; 상기 적층체를 열간압연하여 열연판재를 제조하는 단계; 상기 열연판재를 냉간압연하여 냉연판재를 제조하는 단계; 및 상기 냉연판재를 소둔열처리하는 단계;를 포함하며, 상기 제1 슬라브 및 제3 슬라브는 각각 실리콘(Si) 2.8~3.8 중량%, 망간(Mn) 0 초과 0.5 중량% 이하, 알루미늄(Al) 0.5~1.5 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 그리고 상기 제2 슬라브는 실리콘(Si) 0 초과 0.1 중량% 이하, 망간(Mn) 0 초과 0.1 중량% 이하, 알루미늄(Al) 0 초과 0.1 중량% 이하 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 상기 무방향성 전기강판은, 순차적으로 형성된 제1 외층, 내층 및 제2 외층을 포함하되, 상기 제1 외층과 내층 사이의 계면 및 상기 내층과 제2 외층 사이의 계면은, 각각 길이 125㎛ 및 높이 20㎛ (계면 기준 상/하 10㎛ 높이)의 단위면적 당 크기 1㎛ 이상의 개재물이 4 면적% 이하 포함된다.
한 구체예에서 상기 적층체는 상기 제1 슬라브, 제2 슬라브 및 제3 슬라브를 각각 재가열온도 1000~1200℃ 및 마무리압연온도 800~900℃ 조건으로 조압연하고 순차적으로 적층하여 제조될 수 있다.
한 구체예에서 상기 열간압연은 상기 적층체를 재가열온도 1110~1150℃ 조건으로 재가열하고; 상기 재가열된 적층체를 마무리 압연온도: 800~900℃ 조건으로 열간 압연하고; 그리고 상기 열간 압연된 적층체를 권취온도 560~600℃ 조건으로 권취하는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 슬라브, 제2 슬라브 및 제3 슬라브는, 각각 탄소(C) 0 초과 0.003 중량% 이하, 황(S) 0 초과 0.003 중량% 이하, 인(P) 0 초과 0.015 중량% 이하, 질소(N) 0 초과 0.003 중량% 이하 및 티타늄(Ti) 0 초과 0.003 중량% 이하 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 냉간압연은 압하율 60~90% 조건으로 실시하되, 상기 냉연판재는 두께가 0.2~0.5mm 일 수 있다.
한 구체예에서 상기 소둔열처리는 상기 냉연판재를 900~1100℃까지 승온 및 유지하는 단계; 및 상기 냉연판재를 냉각하는 단계;를 포함하여 실시될 수 있다.
한 구체예에서 상기 무방향성 전기강판은 순차적으로 형성된 제1 외층, 내층 및 제2 외층을 포함하고, 상기 제1 외층, 내층 및 제2 외층 두께의 합에 대하여, 상기 내층은 두께가 2~20% 일 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 무방향성 전기강판 제조방법에 의해 제조된 무방향성 전기강판에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 무방향성 전기강판은 순차적으로 형성된 제1 외층, 내층 및 제2 외층을 포함하며, 상기 제1 외층 및 제2 외층은 각각 실리콘(Si) 2.8~3.8 중량%, 망간(Mn) 0 초과 0.5 중량% 이하, 알루미늄(Al) 0.5~1.5 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 그리고 상기 내층은 실리콘(Si) 0 초과 0.1 중량% 이하, 망간(Mn) 0 초과 0.1 중량% 이하, 알루미늄(Al) 0 초과 0.1 중량% 이하 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 상기 제1 외층과 내층 사이의 계면 및 상기 내층과 제2 외층 사이의 계면은, 각각 길이 125㎛ 및 높이 20㎛ (계면 기준 상/하 10㎛ 높이)의 단위면적 당 크기 1㎛ 이상의 개재물이 4 면적% 이하 포함된다.
한 구체예에서 상기 제1 외층, 내층 및 제2 외층은 각각 탄소(C) 0 초과 0.003 중량% 이하, 황(S) 0 초과 0.003 중량% 이하, 인(P) 0 초과 0.015 중량% 이하, 질소(N) 0 초과 0.003 중량% 이하 및 티타늄(Ti) 0 초과 0.003 중량% 이하 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 무방향성 전기강판은 두께가 0.1~0.5mm이며, 상기 내층은 두께가 0.005~0.05mm 이고, 상기 제1 외층, 내층 및 제2 외층 두께의 합에 대하여, 상기 내층은 두께가 2~20% 일 수 있다.
한 구체예에서 상기 무방향성 전기강판은 자속밀도(B50) 1.60T 이상 및 철손(W10/400) 14.0 W/kg 이하일 수 있다.
본 발명은 철손을 최소화하여 단판 압연된 제품과 유사한 철손을 가지면서, 높은 자속밀도를 확보하고, 계면 개재물의 분율을 제어하여 자기적 특성이 우수하고, 고주파 대역의 철손을 최소화하고 기계적 물성이 우수하며, 열간압연 후 예비소둔 공정 배제와 공정 단순화를 통해 생산성 및 경제성이 우수할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 무방향성 전기강판 제조방법을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 무방향성 전기강판 제조방법을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 3(a)는 단판 슬라브를 열간압연시 단면 변형율 분포를 나타낸 그래프이며, 도 3(b)는 본 발명의 적층체를 열간압연시 단면 변형율 분포를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명 무방향성 전기강판 계면의 개재물 분율 측정을 위한 단위면적 결정을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 5는 실시예 1의 단면을 나타낸 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 6(a)는 실시예 1의 단면을 나타낸 것이며, 도 6(b)는 비교예 3의 단면을 나타낸 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 무방향성 전기강판 제조방법을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 3(a)는 단판 슬라브를 열간압연시 단면 변형율 분포를 나타낸 그래프이며, 도 3(b)는 본 발명의 적층체를 열간압연시 단면 변형율 분포를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명 무방향성 전기강판 계면의 개재물 분율 측정을 위한 단위면적 결정을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 5는 실시예 1의 단면을 나타낸 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 6(a)는 실시예 1의 단면을 나타낸 것이며, 도 6(b)는 비교예 3의 단면을 나타낸 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 이때, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
자기적 특성이 우수한 무방향성 전기강판 제조방법
본 발명의 하나의 관점은 자기적 특성이 우수한 무방향성 전기강판 제조방법에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 무방향성 전기강판 제조방법을 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 상기 무방향성 전기강판 제조방법은 (S10) 적층체 제조단계; (S20) 열연판재 제조단계; (S30) 냉연판재 제조단계; 및 (S40) 소둔열처리단계;를 포함한다.
보다 구체적으로 상기 무방향성 전기강판 제조방법은 (S10) 제1 슬라브(slab), 제2 슬라브 및 제3 슬라브를 각각 조압연하고 순차적으로 적층하여 적층체를 제조하는 단계; (S30) 상기 적층체를 열간압연하여 열연판재를 제조하는 단계; (S40) 상기 열연판재를 냉간압연하여 냉연판재를 제조하는 단계; 및 (S50) 상기 냉연판재를 소둔열처리하는 단계;를 포함하며, 상기 제1 슬라브 및 제3 슬라브는 각각 실리콘(Si) 2.8~3.8 중량%, 망간(Mn) 0 초과 0.5 중량% 이하, 알루미늄(Al) 0.5~1.5 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 그리고 상기 제2 슬라브는 실리콘(Si) 0 초과 0.1 중량% 이하, 망간(Mn) 0 초과 0.1 중량% 이하, 알루미늄(Al) 0 초과 0.1 중량% 이하 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 무방향성 전기강판 제조방법을 단계적으로 상세히 설명하도록 한다.
(S10) 적층체 제조단계
상기 단계는 제1 슬라브, 제2 슬라브 및 제3 슬라브를 각각 조압연하고 순차적으로 적층하여 적층체를 제조하는 단계이다.
제1 슬라브 및 제3 슬라브
한 구체예에서 상기 제1 슬라브 및 제3 슬라브는 각각 실리콘(Si) 2.8~3.8 중량%, 망간(Mn) 0 초과 0.5 중량% 이하, 알루미늄(Al) 0.5~1.5 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
상기 제1 슬라브 및 제3 슬라브는 합금 조성이 동일하거나 서로 다를 수 있다.
이하, 상기 제1 슬라브 및 제3 슬라브의 구성 성분에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
실리콘(Si)
상기 실리콘(Si)은 비저항을 증가시켜서 철손을 낮추는 성분이다. 한 구체예에서 상기 실리콘은 상기 제1 슬라브(또는 제3 슬라브) 전체중량에 대하여 2.8~3.8 중량% 포함된다. 상기 실리콘을 2.8 중량% 미만으로 포함시 본 발명이 목표로 하는 고주파 저철손 저감 효과를 얻기 어려우며, 3.8 중량%를 초과하여 포함시 투자율 및 자속밀도가 감소하며, 취성이 증가하여 냉간압연이 어렵게 되어 생산성이 저하될 수 있다. 예를 들면 2.8~3.3 중량% 포함될 수 있다.
망간(Mn)
상기 망간(Mn)은 상기 실리콘과 함께 비저항을 증가시키며 집합조직을 향상시킨다. 한 구체예에서 상기 망간은 상기 제1 슬라브(또는 제3 슬라브) 전체중량에 대하여 0 초과 0.5 중량% 이하 포함된다. 상기 망간을 0.5 중량%를 초과하여 포함시 미세 MnS 석출물이 형성되어 철손이 증가할 수 있다.
알루미늄(Al)
상기 알루미늄(Al)은 상기 실리콘과 함께 비저항을 증가시켜서 철손을 낮추는 성분이며, 상기 알루미늄은 질소(N)와 AlN 석출 생성을 유도할 수 있다. 한 구체예에서 상기 알루미늄은 상기 제1 슬라브(또는 제3 슬라브) 전체중량에 대하여 0.5~1.5 중량% 포함된다. 상기 알루미늄을 0.5 중량% 미만으로 포함시 AlN가 미세하게 석출되어 철손이 증가하며, 1.5 중량%를 초과하여 포함시 제강 연주 공정에 문제가 발생하고, 압연부하가 증가하거나, 자기적 성질이 열화될 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 슬라브 및 제3 슬라브는 각각 탄소(C) 0 초과 0.003 중량% 이하, 황(S) 0 초과 0.003 중량% 이하, 인(P) 0 초과 0.015 중량% 이하, 질소(N) 0 초과 0.003 중량% 이하 및 티타늄(Ti) 0 초과 0.003 중량% 이하 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
탄소(C)
상기 탄소는 TiC 및 NbC 등 탄화물을 형성하여 철손을 증가시키는 원소로 적을수록 바람직하다. 한 구체예에서 상기 탄소는 상기 제1 슬라브(또는 제3 슬라브) 전체중량에 대하여 0 초과 0.003 중량% 이하 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 철손 증가를 방지하여, 자기적 특성의 저하를 방지할 수 있다.
황(S)
상기 황(S)은 MnS, CuS 등 석출물을 형성하여 철손을 증가시키며, 결정립 성장을 억제시키므로 가능한 낮게 첨가할 수 있다. 한 구체예에서 상기 황(S)은 상기 제1 슬라브(또는 제3 슬라브) 전체 중량에 대하여 0 초과 0.003 중량% 이하 포함될 수 있다. 상기 함량 범위로 포함시 MnS, CuS 등 석출물을 형성을 방지하여 철손 증가를 방지하며, 결정립 성장을 저해하지 않을 수 있다.
인(P)
상기 인(P)은 결정립계 편석 원소로 집합조직을 발달 시키는 원소이다. 상기 인이 너무 많이 첨가되는 경우, 편석 효과로 결정립 성장이 억제되며, 자기적 성질이 열화되며 냉간압연성 저하가 발생할 수 있다. 한 구체예에서 상기 인은 상기 제1 슬라브(또는 제3 슬라브) 전체 중량에 대하여 0 초과 0.015 중량% 이하 포함될 수 있다. 상기 함량 범위로 포함시 자기적 성질 및 냉간 압연성 저하를 방지할 수 있다.
질소(N)
상기 질소(N)는 AlN, TiN, NbN 등 석출물을 형성하여 철손을 증가시키며, 결정립 성장을 억제시키므로 가능한 낮게 첨가될 수 있다. 한 구체예에서 상기 질소(N)는 상기 제1 슬라브(또는 제3 슬라브) 전체 중량에 대하여 0 초과 0.003 중량% 이하 포함될 수 있다. 상기 함량 범위로 포함시 AlN, TiN, NbN 등 석출물 형성을 방지하여 철손 증가를 방지하며, 결정립 성장을 저해하지 않을 수 있다.
티타늄(Ti)
상기 티타늄(Ti)은 TiC, TiN 등 미세한 석출물 형성하여 결정립 성장을 억제시킨다. 티타늄이 첨가할수록 자기적 성질이 열위하므로 가능한 낮게 첨가될 수 있다. 한 구체예에서 상기 티타늄(Ti)은 상기 제1 슬라브(또는 제3 슬라브) 전체 중량에 대하여 0 초과 0.003 중량% 이하 포함될 수 있다. 상기 함량 범위로 포함시 TiC, TiN 등 미세한 석출물 형성을 방지하여 결정립 성장을 저해하지 않으면서, 자기적 성질을 저해하지 않을 수 있다.
제2 슬라브
상기 제2 슬라브는 실리콘(Si) 0 초과 0.1 중량% 이하, 망간(Mn) 0 초과 0.1 중량% 이하, 알루미늄(Al) 0 초과 0.1 중량% 이하 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
이하, 상기 제2 슬라브의 구성 성분에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
실리콘(Si)
상기 실리콘(Si)은 비저항을 증가시켜서 철손을 낮추는 성분이다. 한 구체예에서 상기 실리콘은 상기 제2 슬라브 전체중량에 대하여 0 초과 0.1 중량% 이하 포함된다. 상기 실리콘을 0.1 중량%를 초과하여 포함시 상기 무방향성 전기강판의 자속밀도가 감소할 수 있다.
망간(Mn)
상기 망간(Mn)은 상기 실리콘과 함께 비저항을 증가시키며 집합조직을 향상시킨다. 한 구체예에서 상기 망간은 상기 제2 슬라브 전체중량에 대하여 0 초과 0.1 중량% 이하 포함된다. 상기 망간을 0.1 중량%를 초과하여 포함시 미세 MnS 석출물이 형성되어 철손이 증가하거나, 상기 무방향성 전기강판의 자속밀도가 감소할 수 있다.
알루미늄(Al)
상기 알루미늄(Al)은 상기 실리콘과 함께 비저항을 증가시켜서 철손을 낮추는 성분이며, 상기 알루미늄은 질소(N)와 AlN 석출 생성을 유도할 수 있다. 한 구체예에서 상기 알루미늄은 상기 제2 슬라브 전체중량에 대하여 0 초과 0.1 중량% 이하 포함된다. 상기 알루미늄을 0.1 중량%를 초과하여 포함시 압연부하가 증가하거나, 자기적 성질이 열화되어, 상기 무방향성 전기강판의 자속밀도가 감소할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제2 슬라브는 탄소(C) 0 초과 0.003 중량% 이하, 황(S) 0 초과 0.003 중량% 이하, 인(P) 0 초과 0.015 중량% 이하, 질소(N) 0 초과 0.003 중량% 이하 및 티타늄(Ti) 0 초과 0.003 중량% 이하 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
탄소(C)
상기 탄소는 TiC 및 NbC 등 탄화물을 형성하여 철손을 증가시키는 원소로 적을수록 바람직하다. 한 구체예에서 상기 탄소는 상기 제2 슬라브 전체중량에 대하여 0 초과 0.003 중량% 이하 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 상기 무방향성 전기강판의 자속밀도 감소 등 자기적 특성의 저하를 방지할 수 있다.
황(S)
상기 황(S)은 MnS, CuS 등 석출물을 형성하여 철손을 증가시키며, 결정립 성장을 억제시키므로 가능한 낮게 첨가할 수 있다. 한 구체예에서 상기 황(S)은 상기 제2 슬라브 전체 중량에 대하여 0 초과 0.003 중량% 이하 포함될 수 있다. 상기 함량 범위로 포함시 MnS, CuS 등 석출물을 형성을 방지하여 철손 증가를 방지하며, 상기 무방향성 전기강판의 자속밀도 감소 등 자기적 특성의 저하를 방지할 수 있다.
인(P)
상기 인(P)은 결정립계 편석 원소로 집합조직을 발달 시키는 원소이다. 상기 인이 너무 많이 첨가되는 경우, 편석 효과로 결정립 성장이 억제되며, 자기적 성질이 열화되며 냉간압연성 저하가 발생할 수 있다. 한 구체예에서 상기 인은 상기 제2 슬라브 전체 중량에 대하여 0 초과 0.015 중량% 이하 포함될 수 있다. 상기 함량 범위로 포함시 냉간 압연성 저하를 방지하며, 상기 무방향성 전기강판의 자속밀도 감소 등 자기적 특성의 저하를 방지할 수 있다.
질소(N)
상기 질소(N)는 AlN, TiN, NbN 등 석출물을 형성하여 철손을 증가시키며, 결정립 성장을 억제시키므로 가능한 낮게 첨가될 수 있다. 한 구체예에서 상기 질소(N)는 상기 제2 슬라브 전체 중량에 대하여 0 초과 0.003 중량% 이하 포함될 수 있다. 상기 함량 범위로 포함시 AlN, TiN, NbN 등 석출물 형성을 방지하여 철손 증가를 방지하며, 결정립 성장을 저해하지 않고 상기 무방향성 전기강판의 자속밀도 감소 등 자기적 특성의 저하를 방지할 수 있다.
티타늄(Ti)
상기 티타늄(Ti)은 TiC, TiN 등 미세한 석출물 형성하여 결정립 성장을 억제시킨다. 티타늄이 첨가할수록 자기적 성질이 열위하므로 가능한 낮게 첨가될 수 있다. 한 구체예에서 상기 티타늄(Ti)은 상기 제2 슬라브 전체 중량에 대하여 0 초과 0.003 중량% 이하 포함될 수 있다. 상기 함량 범위로 포함시 TiC, TiN 등 미세한 석출물 형성을 방지하여 결정립 성장을 저해하지 않으면서, 상기 무방향성 전기강판의 자속밀도 감소 등 자기적 특성의 저하를 방지할 수 있다.
한편 무방향성 전기강판은 자속밀도와 철손의 두 가지 특성이 중요하다. 특정 자장 하에서 소재에 유도되는 자기력선 수를 나타내는 자속밀도는 일반적으로 5,000A/m의 자장 하에서 유도되는 B50값을 주로 평가하며 단위는 Tesla를 사용한다.
또한 철손은 철심의 자화 과정에서 발생하는 에너지 손실 정도를 나타낸다(단위 W/kg). 상기 철손은 자화 현상 자체에 의해서 생기는 이력손실(Hysteresis loss)과 자화시 유도되는 맴돌이전류에 의해 형성되는 와전류손실(Eddy current loss)로 나뉜다. W10/400의 경우 무방향성 전기강판에 주파수 400Hz에서 1.0 Tesla의 자속밀도를 인가하여 유도시의 손실을 측정한 철손 값일 수 있다.
종래 무방향성 전기강판은 실리콘(Si)의 첨가량 증가시 비저항이 증가하며 철손이 감소하지만, 자속밀도 또한 함께 감소하는 문제점이 있었다.
반면, 본 발명은 실리콘 함량이 상대적으로 높은 제1 슬라브, 제3 슬라브와, 상대적으로 실리콘 함량이 낮은 제2 슬라브를 조압연 후 적층하여, 고실리콘 강이 갖는낮은 철손 특성과, 불순물이 낮은 순철강이 갖는 높은 자속밀도 특성을 전기강판 제품에 모두 반영하였으며, 단판 압연된 제품과 유사한 철손을 가지면서, 높은 자속밀도를 갖는 제품을 제조할 수 있다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 무방향성 전기강판 제조방법을 모식적으로 나타낸 것이다. 상기 도 2(a)와 같이 슬라브 형태의 제1 슬라브 및 제3 슬라브(1)와, 제2 슬라브(2)를 조압연시, 도 2(b)와 같이 바(bar) 형태로 형성할 수 있다.
상기 적층체는 상기 제1 슬라브, 제2 슬라브 및 제3 슬라브를 각각 재가열온도 1000~1200℃ 및 마무리압연온도 800~900℃ 조건으로 조압연하고 순차적으로 적층하여 제조될 수 있다.
상기 제1 슬라브 내지 제3 슬라브를 재가열온도 및 마무리 압연온도 조건으로 조압연시 후속 공정에서 압연 부하를 최소화 하면서, 형상 결함을 방지하고, 미세 석출물의 형성을 방지하며, 결정립 크기를 용이하게 제어할 수 있다.
한 구체예에서 상기 조압연은 50~65%의 압하율로 실시될 수 있다. 상기 조건에서 조압연시 후속 공정에서 압연 부하를 최소화 하면서, 형상 결함을 방지하고, 미세 석출물의 형성을 방지하며, 결정립 크기를 용이하게 제어할 수 있다.
상기 조압연된 제1 슬라브(10), 제2 슬라브(20) 및 제3 슬라브(12)는 각각 바(bar) 형태로 형성될 수 있다. 한 구체예에서 상기 조압연된 제1 슬라브, 제2 슬라브 및 제3 슬라브는 각각 두께가 100~150mm 일 수 있다. 상기 조건에서 후속 공정에서 압연 부하를 최소화하면서, 형상 결함을 방지하고, 결정립 크기를 용이하게 제어할 수 있다.
상기 적층은 상기 조압연된 제1 슬라브, 제2 슬라브 및 제3 슬라브를 순차적으로 적층할 수 있다. 예를 들면 도 2(c)와 같이 압연된 제1 슬라브(10), 제2 슬라브(20) 및 제3 슬라브(12)를 순차적으로 적층한 적층체(30)를 제조할 수 있다.
예를 들면 상기 조압연된 제1 슬라브, 제2 슬라브 및 제3 슬라브의 표면 산화층을 제거한 다음 순차적으로 적층하여 적층체를 제조할 수 있다.
본 발명은 상기 제2 슬라브의 상하면에 실리콘 함량이 상대적으로 높은 제1 슬라브 및 제3 슬라브를 적층한 적층체를 적용했기 때문에, 열간압연시 충분한 전단응력에 의하여 동적 재결정 구동력을 확보할 수 있으므로, 열간압연 이후 예비소둔 공정 없이도 연신된 주조조직을 용이하게 재결정 시킬 수 있다.
(S20) 열연판재 제조단계
상기 단계는 상기 적층체를 열간압연하여 열연판재를 제조하는 단계이다. 예를 들면 도 2(d)와 같이 적층체(30)를 열간압연하여 열연판재(100)를 제조할 수 있다.
하기 도 3(a)는 종래의 단판 슬라브를 열간압연시 단면의 변형율 분포를 나타낸 그래프이며, 도 3(b)는 본 발명의 적층체를 열간압연시 단면의 변형율 분포를 나타낸 그래프이다.
상기 도 3(a)를 참조하면, 단판 슬라브를 열간압연시 통상적인 압연 공정에 따라 대칭적인 열간압연이 이루어지고, 이로 인해 표층부에서만 전단 변형이 발생하고, 내부의 조직에는 평면 변형만이 발생함을 알 수 있다. 따라서 중심부는 동적 재결정 구동력이 부족하기 때문에 열연판재 중심부(중앙층)는 미재결정되어 연신된 주조조직이 잔존하게 된다.
반면 본 발명의 적층체는 상기 도 3(b)와 같이 전단변형이 열연판재의 상부 및 하부에 배치된 제1 슬라브 및 제3 슬라브에 집중되고, 그에 따라 동적 재결정 구동력이 충분하게 되어 열간 압연 후 재결정된 열연 조직을 수득할 수 있다. 따라서 본 발명은 열간압연 후 예비소둔 공정의 생략이 가능하다.
상기 제2 슬라브의 경우, 불순물 함량이 낮아 재결정 온도가 낮으므로, 열간압연 공정만으로 중심부의 미재결정 조직을 제어할 수 있다.
한 구체예에서 상기 열간압연은 상기 적층체를 재가열온도 1110~1150℃ 조건으로 재가열하고; 상기 재가열된 적층체를 마무리 압연온도: 800~900℃ 조건으로 열간 압연하고; 그리고 상기 열간 압연된 적층체를 권취온도 560~600℃ 조건으로 권취하는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다.
상기 재가열 온도 조건에서 슬라브를 재가열시, 슬라브 내 탄소, 황 및 질소 등에 의해 형성되는 석출물 재고용을 방지하여 추후 압연 및 소둔 공정에서 미세 석출물의 형성을 방지하며, 압연 부하를 방지하면서 결정립 성장을 저해하지 않고 자성을 용이하게 확보할 수 있다.
상기 마무리 압연온도 조건으로 열간 압연시 재결정이 용이하게 발생하여 전기강판의 재질 편차를 방지하고, 기계적 물성과 자기적 성질이 우수할 수 있다.
상기 권취온도 조건으로 권취시 전기강판의 표면 품질, 기계적 물성과 자기적 성질이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 열연판재는 두께가 1.6~2.6mm 일 수 있다. 상기 조건에서 냉간압연시 압하율의 증가를 방지하면서, 전기강판의 자기적 특성을 향상시킬 수 있다. 예를 들면 상기 열연판재는 두께가 1.6~2.4mm 일 수 있다.
(S40) 냉연판재 제조단계
상기 단계는 상기 열연판재를 냉간압연하여 냉연판재를 제조하는 단계이다. 예를 들면 상기 열연판재를 산세 후 냉간 압연을 실시할 수 있다.
한 구체예에서 상기 냉간압연은 압하율 60~90% 조건으로 실시할 수 있다. 상기 조건에서 설비 부하를 방지하면서 상기 전기강판의 자기적 성질이 우수할 수 있다. 예를 들면 상기 압하율 60~87.5% 조건으로 냉간압연할 수 있다.
한 구체예에서 상기 냉연판재는 두께가 0.2~0.5mm 일 수 있다. 상기 조건에서 상기 전기강판의 자기적 성질과 기계적 물성이 우수할 수 있다.
(S50) 소둔열처리단계
상기 단계는 상기 냉연판재를 소둔열처리하는 단계이다. 한 구체예에서 상기 소둔열처리는 상기 냉연판재를 목표온도 900~1100℃까지 승온 및 유지하는 단계; 및 상기 냉연판재를 냉각하는 단계;를 포함하여 실시될 수 있다. 상기 조건으로 승온시 전기강판의 결정립 크기를 적절히 조절하여, 철손 방지와 기계적 물성이 우수할 수 있다.
상기 목표온도까지 승온 및 유지하여 소둔열처리시 본 발명 전기강판 내층과 외층 사이 계면의 개재물 형성을 방지하여, 자기적 성질과 기계적 물성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 소둔열처리는 상기 목표온도까지 승온속도 10℃/s 이상으로 승온할 수 있다. 상기 조건에서 전기강판의 결정립 크기를 용이하게 확보할 수 있다.
예를 들면 상기 소둔열처리시 상기 냉연판재를 목표온도 900~1100℃까지 승온하여 30~90초 동안 유지할 수 있다. 상기 조건으로 승온 및 유지시 전기강판의 결정립 크기를 적절히 조절하고 전기강판 내층과 외층 사이 계면의 개재물 형성을 방지하여, 철손 방지와 기계적 물성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 승온 및 유지된 냉연판재는 30℃/s 이상으로 냉각될 수 있다. 상기 조건에서 상기 전기강판의 자기적 성질을 용이하게 확보할 수 있다.
한 구체예에서 상기 소둔열처리된 냉연판재의 표면에 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 코팅층은 절연성 확보 및 타발성 향상을 목적으로 형성될 수 있다.
한 구체예에서 상기 무방향성 전기강판은 순차적으로 형성된 제1 외층, 내층 및 제2 외층을 포함하고, 상기 제1 외층, 내층 및 제2 외층 두께의 합에 대하여, 상기 내층은 두께가 2~20% 일 수 있다. 상기 내층의 두께 조건에서 전기강판의 자성 특성이 우수하여 철손이 낮면서 높은 자속밀도를 가질 수 있다.
한 구체예에서 상기 무방향성 전기강판은 순차적으로 형성된 제1 외층, 내층 및 제2 외층을 포함하며, 상기 제1 외층과 내층 사이의 계면 및 상기 내층과 제2 외층 사이의 계면은, 각각 길이 125㎛ 및 높이 20㎛ (계면 기준 상/하 10㎛ 높이)의 단위면적 당 크기 1㎛ 이상의 개재물이 4 면적% 이하 포함된다. 상기 단위면적당 크기 1㎛ 이상의 개재물을 4 면적% 초과로 포함시 상기 무방향성 전기강판의 철손이 증가하거나, 자속밀도가 감소하여 자기적 특성이 저하될 수 있다. 예를 들면 상기 단위면적당 크기 1㎛ 이상의 개재물이 0~3 면적% 포함될 수 있다.
무방향성 전기강판 제조방법에 의해 제조된 무방향성 전기강판
본 발명의 다른 관점은 상기 무방향성 전기강판 제조방법에 의해 제조된 무방향성 전기강판에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 무방향성 전기강판은 순차적으로 형성된 제1 외층, 내층 및 제2 외층을 포함하며, 상기 제1 외층 및 제2 외층은 각각 실리콘(Si) 2.8~3.8 중량%, 망간(Mn) 0 초과 0.5 중량% 이하, 알루미늄(Al) 0.5~1.5 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 그리고 상기 내층은 실리콘(Si) 0 초과 0.1 중량% 이하, 망간(Mn) 0 초과 0.1 중량% 이하, 알루미늄(Al) 0 초과 0.1 중량% 이하 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
상기 무방향성 전기강판의 제1 외층, 내층 및 제2 외층의 합금 성분 및 함량은, 전술한 제1 슬라브, 제2 슬라브 및 제2 슬라브와 동일할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 외층, 내층 및 제2 외층은 각각 탄소(C) 0 초과 0.003 중량% 이하, 황(S) 0 초과 0.003 중량% 이하, 인(P) 0 초과 0.015 중량% 이하, 질소(N) 0 초과 0.003 중량% 이하 및 티타늄(Ti) 0 초과 0.003 중량% 이하 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 무방향성 전기강판은 두께가 0.1~0.5mm 일 수 있다. 상기 조건에서 본 발명의 기계적 물성과 자기적 특성이 우수할 수 있다.
한 구체에에서 상기 내층은 두께가 0.005~0.05mm 일 수 있다. 상기 내층의 두께 조건에서 전기강판의 자성 특성이 우수하여 철손이 낮면서 높은 자속밀도를 가질 수 있다.
한 구체예에서 상기 무방향성 전기강판은 상기 제1 외층 및 제2 외층 중 하나 이상의 최표면에 형성된 코팅층을 더 포함할 수 있다. 상기 코팅층 형성시 절연성 확보 및 타발성 향상 효과가 우수할 수 있다.
상기 제1 외층, 내층 및 제2 외층 두께의 합에 대하여, 상기 내층은 두께가 2~20% 일 수 있다. 상기 내층의 두께 조건에서 전기강판의 자성 특성이 우수하여 철손이 낮면서 높은 자속밀도를 가질 수 있다.
한 구체예에서 상기 무방향성 전기강판은 자속밀도(B50) 1.60T 이상 및 철손(W10/400) 14.0 W/kg 이하일 수 있다. 상기 자속밀도는 5,000A/m(5,000 A turn/m)의 자장 하에서 유도되는 B50값을 평가한 것이며, 상기 철손은 무방향성 전기강판에 주파수 400Hz에서 1.0 Tesla의 자속밀도를 인가하여 유도시의 손실을 측정한 철손 값일 수 있다. 상기 자속밀도 및 철손 조건에서 본 발명의 자기적 특성이 우수할 수 있다. 예를 들면 상기 무방향성 전기강판은 자속밀도(B50) 1.70~1.75T 및 철손(W10/400) 13.0~13.5 W/kg 일 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 외층과 내층 사이의 계면 및 상기 내층과 제2 외층 사이의 계면은, 각각 길이 125㎛ 및 높이 20㎛ (계면 기준 상/하 10㎛ 높이)의 단위면적당 크기 1㎛ 이상의 개재물이 4 면적% 이하 포함된다. 상기 개재물 면적 조건에서 낮은 철손과 높은 자속밀도를 확보하여, 자기적 특성이 우수할 수 있다.
상기 단위면적당 크기 1㎛ 이상의 개재물을 4 면적% 초과로 포함시 상기 무방향성 전기강판의 철손이 증가하거나, 자속밀도가 감소하여 자기적 특성이 저하될 수 있다. 예를 들면 상기 단위면적당 크기 1㎛ 이상의 개재물이 0~3 면적% 포함될 수 있다.
도 4는 본 발명의 무방향성 전기강판의 계면의 개재물 분율 측정을 위한 단위면적 결정을 모식적으로 나타낸 것이다. 상기 도 4를 참조하면, 무방향성 전기강판의 제1 외층(210)과 내층(220) 사이의 계면(F)을 기준으로, 단위면적(A)을 결정할 수 있다. 예를 들면 상기 전기강판의 계면을 기준으로 각각 길이 125㎛ 및 높이 20㎛ (계면 기준 상/하 10㎛ 높이)의 단위면적에 대하여 측정할 수 있다.
상기 개재물 크기 측정은, 상기 무방향성 전기강판의 단면을 주사전자현미경(SEM)으로 측정한 이미지에 대하여 측정할 수 있다.
한편, 본 발명은 합금조성이 상이한 제1 슬라브 및 제3 슬라브와, 제2 슬라브가 적층되어 압연 및 소둔열처리를 통해 전기강판을 제조한 것으로, 제조 공정에서 확산에 의해 상기 제1 내지 제3 슬라브에 없던 개재물이 추가로 형성될 수 있다. 이러한 개재물의 사이즈 및 분포가 최종 무방향성 전기강판 제품의 전기적 특성에 영향을 주기 때문에 본 발명이 목표로 하는 자기적 특성을 만족하기 위해서는, 개재물의 범위가 상기 단위면적 당 크기 1㎛ 이상의 개재물이 4 면적% 이하 포함될 수 있다. 상기 크기는, 상기 개재물의 직경 또는 최대 길이를 의미할 수 있다.
한편 AIN 등의 개재물의 사이즈가 조대할 경우, 결정립 사이즈의 불균일 성장(결정립 성장 억제)에 따른 철손이 증가하며, 개재물의 rectangular shape에 따른 자구 이동 방해로 자속밀도가 감소할 수 있다.
최근, 특히 에너지 손실이 큰 고속주행에서의 모터 고효율화를 위해 고주파(400Hz) 철손이 낮은 무방향성 전기강판이 요구되고 있다. 이러한 요구를 충족하기 위해서는 무방향성 전기강판의 실리콘(Si) 함량 증가와 최종 제품의 두께를 감소시키는 방향으로 개발이 진행 중이다. 하지만 실리콘(Si)의 함량 증가에 따른 냉연 회수율 감소, 박물 압연 및 열처리에 의한 생산성 저하가 문제되고 있다.
이에 본 발명은 고 실리콘(Si) 강의 장점인 낮은 철손과, 순철의 장점인 높은 자속밀도를 갖는 [고실리콘/순철/고실리콘] 형태의 3겹 열연판재를 제조하고 냉간압연, ACL 공정을 거쳐 최종 제품을 만들고, 단판 압연된 제품과 유사한 철손을 가지나, 높은 자속밀도를 갖는 제품을 제조하는 방법을 제시하였다.
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.
실시예 및 비교예
실시예 1
(1) 슬라브 조압연: 각각 실리콘(Si) 2.8~3.8 중량%, 망간(Mn) 0 초과 0.5 중량% 이하, 알루미늄(Al) 0.5~1.5 중량%, 탄소(C) 0 초과 0.003 중량% 이하, 황(S) 0 초과 0.003 중량% 이하, 인(P) 0 초과 0.015 중량% 이하, 질소(N) 0 초과 0.003 중량% 이하, 티타늄(Ti) 0 초과 0.003 중량% 이하 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 두께 200~300mm인 제1 슬라브(slab) 및 제3 슬라브를 준비하였다.
또한, 실리콘(Si) 0 초과 0.1 중량% 이하, 망간(Mn) 0 초과 0.1 중량% 이하, 알루미늄(Al) 0 초과 0.1 중량% 이하, 탄소(C) 0 초과 0.003 중량% 이하, 황(S) 0 초과 0.003 중량% 이하, 인(P) 0 초과 0.015 중량% 이하, 질소(N) 0 초과 0.003 중량% 이하, 티타늄(Ti) 0 초과 0.003 중량% 이하 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 두께 200~300mm인 제2 슬라브를 준비하였다.
상기 제1 슬라브, 제2 슬라브 및 제3 슬라브를 각각 1130~1200℃로 재가열한 다음, 마무리 압연온도 880~900℃에서 50~65%의 압하율로 조압연하여, 두께 100~150mm의 바(bar) 형태로 조압연된 제1 슬라브, 제2 슬라브 및 제3 슬라브를 제조하였다.
(2) 적층체 제조 및 열간압연: 상기 조압연된 제1 슬라브, 제2 슬라브 및 제3 슬라브의 표면 산화층을 제거한 다음, 순차적으로 적층하여 적층체를 제조하였다. 그 다음에 상기 적층체를 재가열온도 1130~1150℃ 조건으로 재가열하고, 마무리 압연온도: 880~900℃ 조건으로 열간 압연한 다음, 상기 열간 압연된 적층체를 권취온도 560~600℃ 조건으로 냉각하여 권취하여 두께 2.0mm의 열연판재를 제조하였다.
(3) 냉간압연 및 소둔열처리: 상기 열연판재를 압하율 87.5%로 냉간압연하여 두께 0.25mm의 냉연판재를 제조하였다. 그 다음에 상기 냉연판재를 10℃/s 이상의 승온속도로 목표온도 1000℃까지 승온하여 30~90초 동안 유지한 다음, 상기 냉연판재를 30℃/s 이상의 냉각속도로 냉각하여 소둔열처리를 실시하여 무방향성 전기강판을 제조하였다. 최종 제조된 무방향성 전기강판은 순차적으로 형성된 제1 외층, 내층 및 제2 외층을 포함하며, 내층의 두께가 0.005mm(5㎛)이었다.
(4) 계면 단위면적당 개재물 분율 분석: 상기 실시예 1의 무방향성 전기강판의 제1 외층과 내층 사이의 계면과, 내층과 제2 외층 사이의 계면의 임의의 지점에 대하여 각각 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 1000 배율에서 길이 125㎛ 및 높이 20㎛ (각 계면 기준 상/하 10㎛ 높이)의 단위면적 이미지를 획득하였다. 상기 단위면적 이미지를 분석하여, 단위면적 내 크기 1㎛ 이상의 개재물의 차지하는 면적을 계산하여 면적분율을 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 2~6
하기 표 1 두께 조건을 갖는 내층과, 계면 단위면적당 형성된 개재물 면적분율 조건을 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 무방향성 전기강판을 제조하였다.
비교예 1
상기 조압연된 제1 슬라브 만을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 열간압연하여 두께 2.0mm의 열연판재를 제조하였다. 그 다음에 상기 열연판재를 800~1000℃에서 10~200초 동안 유지한 다음 냉각하는 예비소둔을 실시하여, 열연소둔재를 제조하였다. 그 다음에, 상기 열연소둔재를 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 냉간압연 및 소둔열처리를 실시하여 무방향성 전기강판을 제조하였다.
비교예 2
상기 비교예 1의 열연판재에 대하여 예비소둔을 실시하지 않은 것을 제외하고, 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 무방향성 전기강판을 제조하였다.
비교예 3
하기 표 1 두께 조건을 갖는 내층과, 계면 단위면적당 형성된 개재물 면적분율 조건을 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 무방향성 전기강판을 제조하였다.
물성평가
(1) 자기적 특성: 상기 실시예 1~6 및 비교예 1~3에 대하여, 자성(자속밀도 및 철손)을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 표 1에서 자속밀도(B50)는 실시예 및 비교예에 대하여 5,000A/m(5,000 A turn/m)의 자장 하에서 유도되는 B50값을 평가한 것이며, 상기 철손은 주파수 400Hz에서 1.0 Tesla의 자속밀도를 인가하여 유도시의 손실을 측정한 철손 값으로 평가하였다.
상기 표 1의 결과를 참조하면, 상기 실시예 1~6은 고실리콘 외층 사이에 불순물 함량이 상대적으로 적은 내층을 개재하여, 단판 제품과 철손값이 유사하지만 더 높은 자속밀도를 얻을 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 내층 상하면에 고실리콘의 외층을 적용하였기 때문에 열간압연시 충분한 전단응력에 의하여 동적 재결정 구동력을 확보하여 예비 소둔열처리 필요없이 연신된 주조조직을 재결정시킬 수 있었다. 또한, 계면 단위면적당 개재물 면적분율이 4 면적% 이하로 형성되어, 철속 증가와 자속밀도의 감소를 방지하는 효과가 우수함을 알 수 있었다.
반면 비교예 1과 같이 단판 제품을 적용한 경우, 낮은 철손과 높은 자속밀도를 확보하기 위해서는 예비 소둔열처리가 필요하여 비용이 증가하여 경제성이 저하되었으며, 실시예에 비해 자속밀도가 감소하였다. 또한 비교예 2와 같이 단판 제품에 예비 소둔열처리를 미적용시, 철손이 증가하고 자속밀도가 저하되어 자기적 성질이 현저히 저하됨을 알 수 있었다.
하기 도 5 및 도 6(a)는 실시예 1의 단면을 나타낸 주사전자현미경(SEM) 사진이며, 도 6(b)는 비교예 3의 단면을 나타낸 주사전자현미경 사진이다. 상기 도 5 및 도 6(a)를 참조하면, 상기 실시예 1의 무방향성 전기강판은 제1 외층(210), 내층(220) 및 제2 외층(212)이 순차적으로 형성된 것을 알 수 있으며, 상기 도 6(a)와 같이 단위영역의 계면에 1㎛ 크기 이상의 개재물이 형성되지 않은 것을 알 수 있었다. 반면 비교예 3은 단위영역 계면에 크기 1㎛ 크기 이상의 개재물 분율이 10 면적%로 형성되었으며, 실시예 1~6에 비해 철손이 현저히 증가하여 자기적 특성이 저하되는 것을 알 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
Claims (11)
- 제1 슬라브, 제2 슬라브 및 제3 슬라브를 각각 조압연하고 순차적으로 적층하여 적층체를 제조하는 단계;
상기 적층체를 열간압연하여 열연판재를 제조하는 단계;
상기 열연판재를 냉간압연하여 냉연판재를 제조하는 단계; 및
상기 냉연판재를 소둔열처리하는 단계;를 포함하는 무방향성 전기강판 제조방법이며,
상기 제1 슬라브 및 제3 슬라브는 각각 실리콘(Si) 2.8~3.8 중량%, 망간(Mn) 0 초과 0.5 중량% 이하, 알루미늄(Al) 0.5~1.5 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 그리고
상기 제2 슬라브는 실리콘(Si) 0 초과 0.1 중량% 이하, 망간(Mn) 0 초과 0.1 중량% 이하, 알루미늄(Al) 0 초과 0.1 중량% 이하 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며,
상기 무방향성 전기강판은, 순차적으로 형성된 제1 외층, 내층 및 제2 외층을 포함하되,
상기 제1 외층과 내층 사이의 계면 및 상기 내층과 제2 외층 사이의 계면은, 각각 길이 125㎛ 및 높이 20㎛ (계면 기준 상/하 10㎛ 높이)의 단위면적 당 크기 1㎛ 이상의 개재물이 4 면적% 이하 포함되는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 적층체는 상기 제1 슬라브, 제2 슬라브 및 제3 슬라브를 각각 재가열온도 1000~1200℃ 및 마무리압연온도 800~900℃ 조건으로 조압연 및 적층하여 제조되는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 열간압연은 상기 적층체를 재가열온도 1110~1150℃ 조건으로 재가열하고;
상기 재가열된 적층체를 마무리 압연온도: 800~900℃ 조건으로 열간 압연하고; 그리고
상기 열간 압연된 적층체를 권취온도 560~600℃ 조건으로 권취하는 단계;를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 슬라브, 제2 슬라브 및 제3 슬라브는,
각각 탄소(C) 0 초과 0.003 중량% 이하, 황(S) 0 초과 0.003 중량% 이하, 인(P) 0 초과 0.015 중량% 이하, 질소(N) 0 초과 0.003 중량% 이하 및 티타늄(Ti) 0 초과 0.003 중량% 이하 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 냉간압연은 압하율 60~90% 조건으로 실시하되,
상기 냉연판재는 두께가 0.2~0.5mm인 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 소둔열처리는 상기 냉연판재를 900~1100℃까지 승온 및 유지하는 단계; 및
상기 냉연판재를 냉각하는 단계;를 포함하여 실시되는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 무방향성 전기강판은 순차적으로 형성된 제1 외층, 내층 및 제2 외층을 포함하고,
상기 제1 외층, 내층 및 제2 외층 두께의 합에 대하여, 상기 내층은 두께가 2~20%인 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판 제조방법.
- 순차적으로 형성된 제1 외층, 내층 및 제2 외층을 포함하는 무방향성 전기강판이며,
상기 제1 외층 및 제2 외층은 각각 실리콘(Si) 2.8~3.8 중량%, 망간(Mn) 0 초과 0.5 중량% 이하, 알루미늄(Al) 0.5~1.5 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 그리고
상기 내층은 실리콘(Si) 0 초과 0.1 중량% 이하, 망간(Mn) 0 초과 0.1 중량% 이하, 알루미늄(Al) 0 초과 0.1 중량% 이하 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며,
상기 제1 외층과 내층 사이의 계면 및 상기 내층과 제2 외층 사이의 계면은, 각각 길이 125㎛ 및 높이 20㎛ (계면 기준 상/하 10㎛ 높이)의 단위면적 당 크기 1㎛ 이상의 개재물이 4 면적% 이하 포함되는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판.
- 제8항에 있어서,
상기 제1 외층, 내층 및 제2 외층은 각각 탄소(C) 0 초과 0.003 중량% 이하, 황(S) 0 초과 0.003 중량% 이하, 인(P) 0 초과 0.015 중량% 이하, 질소(N) 0 초과 0.003 중량% 이하 및 티타늄(Ti) 0 초과 0.003 중량% 이하 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판.
- 제8항에 있어서,
상기 무방향성 전기강판은 두께가 0.1~0.5mm이며, 상기 내층은 두께가 0.005~0.05mm 이고,
상기 제1 외층, 내층 및 제2 외층 두께의 합에 대하여, 상기 내층은 두께가 2~20%인 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판.
- 제8항에 있어서,
상기 무방향성 전기강판은 자속밀도(B50) 1.60T 이상 및 철손(W10/400) 14.0 W/kg 이하인 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판.
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