WO2018117597A1 - 무방향성 전기강판 및 그 제조방법 - Google Patents

무방향성 전기강판 및 그 제조방법 Download PDF

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WO2018117597A1
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electrical steel
steel sheet
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김재훈
류종욱
이헌주
김윤성
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주식회사 포스코
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    • C21D2201/05—Grain orientation

Definitions

  • It relates to a non-oriented electrical steel sheet and a method of manufacturing the same.
  • optimization is very important in all areas from material selection, design, assembly, and control to high efficiency of the motor.
  • the magnetic properties of the electrical steel sheet is the most important in terms of the material, high demand for low iron loss and high magnetic flux density.
  • High frequency low iron loss characteristics are very important for automobile driving motors or air conditioner compressor motors that must be driven in the high frequency range as well as the commercial frequency range.
  • An embodiment of the present invention to provide a non-oriented electrical steel sheet and a method of manufacturing the same to improve the magnetic properties by smoothing the movement of the wall by minimizing fine impurities such as inclusions, precipitates without reinforcing secondary refining in steelmaking.
  • Another embodiment of the present invention to provide a non-oriented electrical steel sheet excellent in productivity as well as magnetic and a manufacturing method thereof.
  • Non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention by weight% Si: 2.0 to 3.5%, A1: 0.3 to 3.5%, Mn: 0.2 to 4.5%. Zn: 0.0005 to 0.02% and the balance includes Fe and inevitable cheek impurities.
  • Non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention may further comprise Y: 0.0005 to 0.01%.
  • Non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention may satisfy the following formula 1.
  • the non-oriented electrical steel pipe according to an embodiment of the present invention may satisfy the following Equation 2.
  • N 0.0040% or less (excluding 0%), C: 0.0040% or less (excluding 0%), S: 0.0040% or less (excluding 0%), Ti: 0.0040% or less (excluding 0%) ), Nb: 0.0040% or less (excluding ⁇ %) and V: 0.0040% or less (excluding 0%) may be further included.
  • Non-oriented electrical steel sheet includes inclusions and has a diameter of 0.5 to 1.0.
  • the inclusions may be at least 40 volume% of the total inclusions.
  • Inclusions of diameter m or less may be at least 80% by volume of the total inclusions.
  • the non-oriented electrical steel sheet includes inclusions, and the area of the entire inclusion may be 0.2% or less with respect to the area of the entire non-oriented electrical steel sheet.
  • Method for producing a non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention by weight% Si: 2.0 to 3.53 ⁇ 4, A1: 0.3 to 3.5%, Mn: 0.2 to 4.5%, Zn: 0.0005 to 0.02% and the balance is Fe And heating the slab comprising unavoidable impurities; Hot rolling the slab to produce a hot rolled sheet; Cold rolling the hot rolled sheet to produce a cold rolled sheet, and finally annealing the cold rolled sheet.
  • the slab may further comprise Y: 0.0005 to 0.01%.
  • the slab may satisfy the following formula 1.
  • the slab may satisfy the following formula (2).
  • N 0.0040% or less (excluding 0%)
  • C 0.0040% or less (excluding 0%)
  • S 0.0040% or less (excluding 0%)
  • Ti 0.0040% or less (excluding 0%)
  • Nb 0.0040% or less (excluding 0%)
  • V 0.0040% or less ( ⁇ % Except for) may be further included.
  • the method may further include hot rolled sheet hot annealing.
  • the final annealing step of the annealed plate may be an annealing temperature of 850 to 1050 ° C.
  • the non-oriented electrical steel sheet according to one embodiment of the present invention includes Zn in a specific range, thereby improving molten steel cleanliness and coarsening of inclusions and precipitates. As a result, the high-frequency iron loss and low-strength characteristics are improved to produce a non-oriented electrical steel sheet suitable for high speed rotation. Through this, it is possible to manufacture eco-friendly motors, high-efficiency household motors, and super-premium motors.
  • first, Second and Third are used to describe various parts, components, regions, layers and / or sections, but are not limited to these. These terms are only used to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, the first portion, component, region, layer or section described below may be referred to as the second portion, component, region, layer or section without departing from the scope of the invention.
  • the meaning of further including an additional element means to include a residual amount of iron (Fe) by an additional amount of the additional element.
  • One embodiment of the present invention not only optimizes the composition of the non-oriented electrical steel sheet, in particular, the range of the main additives Si, Al, Mn, but also limits the amount of addition of the trace element Zn, significantly improving the texture and magnetic properties. .
  • Non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention is Si by weight 2.0% to 3.5%, A1: 0.3 to 3.5%, Mn: 0.2 to 4.5%, Zn: 0.0005 to 0.02% and the balance is Fe and unavoidable impurities It includes.
  • Si serves to lower the iron loss by increasing the resistivity of the material, if too little added, may not be effective in improving the high frequency iron loss. On the contrary, when too much is added, the hardness of the material may be increased, and the cold rolling property may be extremely deteriorated, resulting in inferior productivity and punchability. Therefore, Si can be added in the above-mentioned range.
  • Aluminum (A1) serves to lower the iron loss by increasing the specific resistance of the material, if too little is added to reduce the high-frequency iron loss, and the nitride is finely formed may deteriorate the magnetism. Conversely, if too much is added, Problems can occur in all processes such as continuous casting, which can greatly reduce productivity. Therefore, A1 can be added in the above-mentioned range.
  • Manganese (Mn) increases the specific resistance of the material to improve iron loss and form sulfides. If too little is added, MnS may be finely precipitated and degrade the magnetism. On the contrary, if too much is added, it is disadvantageous to magnetism
  • the magnetic flux density can be reduced by promoting the formation of aggregates. Therefore, Mn can be added in the above-mentioned range.
  • the specific resistance may be 55 to 80 ⁇ ⁇ ⁇ .
  • Zn 0.0005 to 0.02 weight%
  • Zinc (Zn) reacts with impurity elements to improve cleanliness in molten steel. If it is added too little, it may not play a role of coarse inclusions to improve molten steel cleanliness. Conversely, too much addition encourages the formation of fine precipitates. Therefore, Zn can be added in the above-mentioned range.
  • Yttrium is further added to serve as an additive to aid in coarsening of the Zn inclusions.
  • Y is added additionally, the coarsening of Zn helps to reduce the fine precipitates by inhibiting the re-dissolution of the inclusions generated in the subsequent annealing process.
  • Y is added too much, it may promote formation of fine precipitates and deteriorate iron loss.
  • Zn and Y may satisfy the following formula 1.
  • Equation 1 Y is an element that assists the role of Zn, when the amount of Y added is larger than Zn, it may interfere with coarsening of inclusions to encourage microprecipitation. Therefore, the ratio can be defined as in Equation 1.
  • Zn and Y may satisfy following formula 2.
  • Equation 2 If the total amount of ⁇ and ⁇ is too large, the formation of fine precipitates can be promoted and the iron loss can be deteriorated. Therefore, the total amount can be limited as shown in Equation 2.
  • Nitrogen ( ⁇ ) combines with Ti, Nb and V to form nitrides or carbides, and as the size thereof becomes smaller, grain growth decreases, so it is limited to 0040 wt% or less, more specifically 0.0030 wt% or less. good.
  • Carbon (C) reacts with N, Ti, Nb, V, etc. to form fine carbides, which plays a role in preventing grain growth and magnetic migration, and because it causes self aging, more specifically, 0.0040% by weight or less, and more specifically, 0.0030% by weight or less. It is good to limit.
  • S Sulfur
  • MnS Sulfur (S) reacts with Mn.
  • titanium (Ti.) Forms carbides or nitrides and serves to suppress grain growth and magnetic migration
  • the titanium (Ti.) Is preferably limited to 0.0040% by weight or less, more specifically 0.0030% by weight or less.
  • niobium (Nb) forms carbides or nitrides and serves to inhibit grain growth and magnetic migration
  • the niobium (Nb) is preferably limited to 0.0040% by weight or less, more specifically 0.0030% by weight or less.
  • V 0.0040 wt% or less
  • Vanadium (V) forms carbides or nitrides and thus plays a role in inhibiting grain growth and magnetic migration, so it is preferable to limit the amount to 0,040% by weight or less, more specifically, 0.0030% by weight or less.
  • impurities such as Mo, Mg, Cu, and the like may be included. These elements are trace amounts, but may cause magnetic deterioration through the formation of inclusions in the steel, and therefore, Mo, Mg: should be controlled at 0.005% by weight or less and Cu: 0.025% by weight or less.
  • inclusions having a diameter of 0.5 to 1.0 may be 40 vol% or more of the total inclusions.
  • the diameter of an inclusion assumes an imaginary circle of an inclusion mass-the same area, and means the diameter of the circle.
  • the inclusion having a diameter of 2 or less may be at least 80% by volume of the total inclusion.
  • the non-oriented electrical steel sheet includes inclusions, and the area of the entire inclusion may be 0,2% or less with respect to the area of the entire non-oriented electrical steel sheet.
  • Non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention may have an average grain size of 50 to 100. In the aforementioned range, the magnetism of the non-oriented electrical steel sheet is more excellent.
  • Non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention as described above, the high frequency iron loss and low-field characteristics are improved.
  • the magnetic flux density is more than 0.8T at 50Hz 100A / m, and the high frequency loss ratio (1000Hz I 10000Hz X100) at 0.1T may be 3.2% or less. This means that high frequency iron loss is excellent not only in the several hundred Hz region but also in the tens of kHz region. If it exceeds 3.2%, iron loss difference at high speed and low speed will be big, and the overall motor efficiency will be deteriorated.
  • the reason for limiting the addition ratio of each composition in the slab is the same as the reason for limiting the composition of the non-oriented electrical steel sheet described above, and thus repeated description is omitted.
  • the composition of the slabs from the manufacturing process such as described below to "the hot rolling, the hot-rolled sheet annealing, cold rolling, finish-annealing, so no not substantially change the composition of the composition and the non-oriented electrical steel slab is substantially the same.
  • the ferroalloy Si, ferroalloy A1, ferroalloy Mn, Zn dong can be added to adjust to correspond to the above composition range of the slab.
  • additional Y can be added simultaneously with Zri.
  • Zn and Y can be simultaneously added and bubbling to allow Zn and Y to react.
  • the heated slabs are hot rolled to 2 to 2.3 kPa to produce hot rolled plates.
  • Finishing temperature in the step of manufacturing a thermal arm may be 800 to loocrc.
  • the hot rolled sheet may further comprise annealing . .
  • the hot rolled sheet annealing temperature may be 850 to 1150 ° C. If the hot-rolled sheet annealing temperature is less than 85 (C, the structure does not grow or grow finely, so there is little synergy effect of the magnetic flux density; if the annealing temperature exceeds 1150 ° C, the magnetic properties are rather deteriorated, and due to the deformation of the plate shape The workability may deteriorate More specifically, the temperature range may be 950 to 1125 ° C. More specifically, the annealing temperature of the hot rolled sheet is 900 to 1KX C. The hot rolled sheet is annealed to increase the orientation favorable to magnetism as necessary. It is carried out to make, and may be omitted.
  • the hot rolled sheet is pickled and cold rolled to a predetermined plate thickness.
  • it may be applied differently according to the thickness of the hot rolled sheet, it may be cold rolled so that the final thickness may be 0.2 to 0.65 kPa by applying a reduction ratio of 70 to 95%.
  • the final cold rolled cold rolled sheet is subjected to final annealing so that the average grain size is 50 to 95.
  • the final annealing temperature can be from 850 to 1050 ° C. If the final annealing temperature is too low, recrystallization does not occur sufficiently. If the final annealing temperature is too high, rapid growth of grains may occur, causing magnetic flux density and high frequency iron loss. More specifically, the final annealing may be performed at a temperature of 900 to lcxxrc. In the final annealing process, all of the fabricated tissue formed during the cold rolling stage (ie over 99%) can be recrystallized.
  • inclusions having a diameter of 0.5 to 1.0 may be 40 vol% or more of the total inclusions. Inclusions of diameter 2 or less may be at least 80% by volume of the total inclusions. The area of the entire inclusion may be 0.2% or less with respect to the area of the entire non-oriented electrical steel sheet.
  • Example steel grades the ratio of inclusions having a certain diameter increases to increase magnetic properties.
  • Zn and Y are not added properly, or the temperature and cooling rate in the final annealing are not appropriate, and the inclusion properties are not satisfied, and This poorness can be confirmed.
  • the present invention is not limited to the embodiments can be manufactured in a variety of different forms, those skilled in the art to which the present invention pertains to other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention It will be appreciated that it may be practiced. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 중량 %로 Si: 2.0 내지 3.5%, A1： 0.3 내지 3.5%, Mn: 0.2 내지 4.5%, Zn: 0.0005 내지 0.02% 및 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
무방향성 전기강판 및 그 제조방법
【기술분야】、
무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
【발명의 배경이 되는 기술】
에너지 절약, 미세먼지 발생저감 및 온실가스 저감등 지구환경 개선을 위해 전기에너지의 효율적인 사용이 큰 이슈가 되고 있다. 현재 발전되는 전체 전기에너지의 50% 이상이 전동기에서 소비되고 있기 때문에 전기의 효율적인 사용을 위해서는 전동기의 고효율화가 반드시 필요한 실정이다.
최근, 친환경 자동차 (하이브리드, 플러그인하이브리드， 전기차, 연료전지차) 분야가 급격히 발전함에 따라 고효율 구동모터에 대한 관심이 급증하고 있으며, 아을러 가전용 고효율 모터, 중전기용 슈퍼프리미엄 모터등 고효율화에 대한 인식 및 정부 규제가 지속되고 있어 효율적인 전기에너지 사용을 위한 요구가 그 어느 때보다 높다고 할 수 있다.
한편, 전동기의 고효율화를 위해서는 소재의 선택부터 설계， 조립， 제어에 이르기까지 모든 영역에서 최적화가 매우 중요하다. 특히 소재측면에서는 전기강판의 자성특성이 가장 중요하여, 저철손 및 고자속 밀도에 대한 요구가 높다. 상용주파수 영역뿐만 아니라 고주파 영역에서도 구동해야 하는 자동차 구동모터나 에어컨 컴프레셔용 모터는 고주파 저철손 특성이 아주 중요하다.
이러한 고주파 저철손 특성을 얻기 위해서 강판의 제조과정에서는 S i , Al , Mn과 같은 비저항원소를 다량 첨가해야 하고, 강판 내부에 존재하는 개재물 및 미세 석출물을 적극 제어하여 이들이 자벽 이동을 방해하지 못하도록 해야 한다. 하지만， 개재물 및 미세 석출물 제어를 위해서 불순물 원소인 (：， S , N , Ti , Nb , V등과 같은 원소를 제강에서 극저로 정제하려면 고급 원료를 사웅해야 하며 , 아울러 2차 정련에 많은 시간이 걸려 생산성이 떨어지는 문제점아 있다.
따라서, S i , Al , Mn과 같은 비저항 원소의 다량 첨가방법 및 불순물 원소의 극저 제어를 위한 연구가 이루어지고 있지만， 이에 대한 실질적인 적용 결과는 미미한 수준이다.
【발명의 내용】
【해결하고자 하는 과제】
본 발명의 일 실시예는 제강에서 2차 정련을 강화하지 않고서도 개재물, 석출물등 미세한 불순물들을 최소화하여 자벽 이동을 원활히 하여 자성을 개선한 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 실시예는 생산성뿐만 아니라 자성이 우수한 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법을 제공하는것이다.
[과제의 해결 수단】
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 중량 %로 Si : 2.0 내지 3.5%, A1 : 0.3 내지 3.5%, Mn: 0.2 내지 4.5%. Zn: 0.0005 내지 0.02% 및 잔부는 Fe 및 불가피한 볼순물을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 Y: 0.0005 내지 0.01% 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
Figure imgf000003_0001
(단， [Zn] 및 [Y]는 각각 Zn 및 Y의 함량 (증량 %)를 나타낸다.) 본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강관은 하기 식 2를 만족할 수 있다.
[식 2]
[Zn]+[Y] < 0.025
(단, [Zn] 및 [Y]는 각각 Zn 및 Y의 함량 (증량 %)를 나타낸다.)
N: 0.0040% 이하 (0%를 제외함)， C: 0.0040%이하 (0%를 제외함)， S: 0.0040%이하 (0%를 제외함), Ti : 0.0040%이하 (0%를 제외함), Nb: 0.0040%이하 (◦%를 제외함) 및 V： 0.0040%이하 (0%를 제외.함)를 더 포함할 수 있다.
무방향성 전기강판은 개재물을 포함하고， 직경 0.5 내지 1.0 인 개재물이 전체 개재물의 40 부피 % 이상일 수 있다. 직경 m이하인 개재물이 전체 개재물의 80 부피 % 이상일 수 있다.
무방향성 전기강판은 개재물을 포함하고， 전체 무방향성 전기강판의 면적에 대하여 개재물 전체의 면적은 0.2% 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 평균 결정립경이
50 내지 95 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 제조방법은 중량 %로 Si: 2.0 내지 3.5¾， A1: 0.3 내지 3.5%, Mn: 0.2 내지 4.5%, Zn: 0.0005 내지 0.02% 및 잔부는 Fe 및 블가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 가열하는 단계; 슬라브를 열간 압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계 및 냉연판을 최종 소둔하는 단계를 포함한다.
슬라브는 Y: 0.0005 내지 0.01% 더 포함할 수 있다.
슬라브는 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
Figure imgf000004_0001
(단, [Zn] 및 [Y]는 각각 Zn 및 Y의 함량 (중량 %)를 나타낸다.) 슬라브는 하기 식 2를 만족할 수 있다.
[식 2]
[Zn]+[Y] < 0.025
(단， [Zn] 및 [Y]는 각각 Zn 및 Y의 함량 (중량 %)를 나타낸다.) 슬라브는 N: 0.0040% 이하 (0%를 제외함), C: 0.0040%이하 (0%를 제외함), S: 0.0040%이하 (0%를 제외함), Ti: 0.0040%이하 (0%를 제외함), Nb: 0.0040%이하 (0%를 제외함) 및 V： 0.0040%이하 (◦%를 제외함)를 더 포함할 수 있다.
열연판을 제조하는 단계 이후， 열연판올 열연판 소둔하는 단계를 더 포함할 수 있다.
넁연판을 최종 소둔하는 단계에서 소둔 온도는 850 내지 1050 °C일 수 있다.
냉연판을 최종 소둔하는 단계 이후， 600°C까지 25 내지 50°C/초의 냉각속도로 냉각할 수 있다.
슬라브를 가열하는 단계 이전에, 용강을 제조하는 단계; 용강에 Si 합금철, A 1 합금철 및 Mn 합금철을 첨가하는 단계; 용강에 Ζη을 첨가하고， 불활성 가스를 이용하여 버블링하는 단계; 및 연속 주조하여 슬라브를 제조하는 단계;를 더 포함할 수 있다. . 【발명의 효과】
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 Zn을 특정 범위로 포함함으로써, 용강 청정도가 개선되어, 개재물 및 석출물이 조대화 된다. 결과적으로 고주파 철손 및 저자장 특성이 개선되어 고속회전에 적합한 무방향성 전기강판을 제조할 수 있다. 이를 통해 친환경 자동차용 모터, 고효율 가전용 모터, 슈퍼프리미엄급 전동기를 제조할 수 있다.
【발명을 실시하기 위한 구체적인 내용】
제 1 , 제 2 및 제 3 . 등의 용어들은 다양한 부분, 성분， 영역, 층 및 /또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역， 층 또는 색션을 다른 부분， 성분， 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서， 이하에서 서술하는 제 1 부분, 성분、 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제 2 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 , lppm 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 실시예에서는 무방향성 전기강판 내의 조성， 특히 주요 첨가성분인 Si, Al, Mn의 범위를 최적화할 뿐 아니라 미량원소인 Zn의 첨가량을 한정하여, 집합조직 및 자성을 현저하게 개선한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 중량 %로 Si: 2.0 내지 3.5%, A1: 0.3 내지 3.5%, Mn: 0.2 내지 4.5%, Zn: 0.0005 내지 0.02% 및 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.
먼저 무방향성 전기강판의 성분 한정의 이유부터 설명한다.
Si: 2.0 내지 3.5 중량 %
규소 (Si)는 재료의 비저항올 높여 철손을 낮추어주는 역할을 하며, 너무 적게 첨가될 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 Si을 첨가할 수 있다.
Al: 0.3 내지 3.5 중량 %
알루미늄 (A1)는 재료의 비저항을 높여 철손을 낮추는 역할을 하며, 너무 적게 첨가되면 고주파 철손 저감에 효과가 없고 질화물이 미세하게 형성되어 자성을 열화시킬 수 있다. 반대로 너무 많이 첨가되면 제강과 연속주조 등의 모든 공정상에 문제를 발생시켜 생산성을 크게 저하시킬 수 있다. 따라서 전술한 범위에서 A1을 첨가할 수 있다.
Mn : 0.2 내지 4. 5 증량 %
망간 (Mn)은 재료의 비저항을 높여 철손을 개선하고 황화물을 형성시키는 역할을 하며, 너무 적게 첨가되면 MnS가 미세하게 석출되어 자성을 열화시킬 수 있다. 반대로 너무 많이 첨가되면 자성에 불리한
[ 111]집합조직의 형성을 조장하여 자속밀도가 감소할 수 있다. 따라서 전술한 범위에서 Mn을 첨가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 비저항은 55 내지 80 μ Ω · τι일 수 있다. Zn : 0.0005 내지 0.02 중량 %
아연 (Zn)은 불순물 원소와 반웅하여 용강중의 청정도를 향상시키는 역할을 한다. 너무 적게 첨가되면， 개재물 등을 조대화하여 용강 청정도를 향상시키는 역할을 하지 못할 수 있다. 반대로 너무 많이 첨가하면 미세한 석출물의 형성을 조장하게 된다. 따라서, 전술한 범위에서 Zn을 첨가할 수 있다.
Y : 0 .0005 내지 0.02 증량 %
이트륨 (Y)은 추가로 첨가되어 Zn의 개재물 조대화를 돕는 첨가제 역할을 한다. Y가 추가로 첨가되는 경우， Zn의 개재물 조대화를 도와 후속 소둔공정에서 발생하는 개재물 재용해를 억제하여 미세 석출물을 줄이는 역할을 한다. 너무 많이 첨가하면, 미세한 석출물의 형성을 조장하여 철손을 열화시킬 수 있다.
Zn 및 Y는 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
[Ζη] / [Υ] > 1
(단, [Zn] 및 [Y]는 각각 Zn 및 Y의 함량 (중량 %)를 나타낸다. )
. Y은 Zn의 역할을 보조하는 원소이므로 Y의 첨가량이 Zn보다 많으면 오히려 개재물 조대화를 방해하여 미세석출을 조장하게 될 수 있다. 따라서 식 1과 같이 그 비율을 한정할 수 있다.
Zn 및 Y는 하기 식 2를 만족할 수 있다.
[식 2] [Zn] + [Y] < 0.025
(단, [Ζη] 및 [Υ]는 각각 Ζη 및 Υ의 함량 (증량 %)를 나타낸다. )
Ζη 및 Υ의 합량이 너무 많아지면， 미세한 석출물의 형성을 조장하여 철손을 열화시킬 수 있다. 따라서 식 2와 같이 그 합량을 한정할 수 있다.
Ν : 0.0040 중량 % 이하
질소 (Ν)은 Ti , Nb , V과 결합하여 질화물 혹은 탄화물을 형성하고， 그 크기가 미세할수록에 따라 결정립 성장성을 저하시키므로 으 0040 중량 % 이하， 보다 구체적으로는 0.0030 중량 % 이하로 제한하는 것이 좋다.
C : 0.0040 중량 % 이하
탄소 (C)는 N , Ti , Nb , V등과 반웅하여 미세한 탄화물을 만들어 결정립 성장성 및 자구이동을 방해하는 역활을 하며, 자기시효를 일으키므로 0.0040 중량 %이하， 보다 구체적으로는 0.0030 중량 % 이하로 제한하는 것이 좋다.
S : 0.0040 중량 % 이하
황 (S)는 Mn과 반응하여 . MnS 등의 황화물을 형성하여 결정립 성장성을 저하시키고 자구이동을 억제하는 역할을 하므로 0.0040 중량 % 이하로 제어하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는 0.0030 중량 % 이하로 제한하는 것이 좋다.
Ti : 0. 0040 중량 % 이하
티타늄 (Ti .)은 탄화물 또는 질화물을 형성하여 결정립 성장성 및 자구이동을 억제하는 역할을 하므로 0.0040 중량 % 이하, 보다 구체적으로는 0.0030 중량 % 이하로 제한하는 것이 좋다.
Nb : 0.0040 중량 % 이하
니오븀 (Nb)은 탄화물 또는 질화물을 형성하여 결정립 성장성 및 자구이동을 억제하는 역할을 하므로 0.0040 중량 % 이하, 보다 구체적으로는 0.0030 증량 % 이하로 제한하는 것이 좋다.
V： 0.0040 중량 % 이하
바나듐 (V)은 탄화물 또는 질화물을 형성하여 결정립 성장성 및 자구이동을 억제하는 역할을 하므로 으 0040 증량 % 이하, 보다 구체적.으로는 0.0030 중량 % 이하로 제한하는 것이 좋다. 기타 불순물
전술한 원소 외에도 Mo, Mg, Cu 등의 불가피하게 흔입되는 불순물이 포함될 수 있다. 이들 원소는 미량이지만 강내 개재물 형성 등을 통한 자성 악화를 야기할 수 있으므로 Mo, Mg ： 각각 0.005 중량 % 이하, Cu ： 0.025 중량 % 이하로 관리되어야한다.
본 발명의 일 실시예에서는 을 특정량 첨가함으로써 개재물의 크기를 적절히 제어하여, 궁극적으로 무방향성 전기강판의 자성을 향상시키게 된다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기강판은 직경 0.5 내지 1.0 인 개재물이 전체 개재물의 40 부피 % 이상일 수 있다. 이 때, 개재물의 직경이란 개재물괴- 동일한 면적의 가상의 원을 상정하여, 그 원의 직경을 의미한다. 이러한 개재물은 자구이동성을 향상시켜 우수한 자기적 특성을 나타내게 한다. 더욱 구체적으로 직경 2 이하인 개재물이 전체 개재물의 80 부피 % 이상일 수 있다.
무방향성 전기강판은 개재물을 포함하고， 전체 무방향성 전기강판의 면적에 대하여 개재물 전체의 면적은 0,2% 이하일 수 있다,
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 평균 결정립경이 50 내지 100 일 수 있다. 전술한 범위에서 무방향성 전기강판의 자성이 더욱 우수하다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 전술하였듯이, 고주파 철손 및 저자장 특성이 개선된다. 구체적으로 50Hz 100A/m에서 자속밀도는 0.8T이상이며, 0.1T에서 고주파 철손 비율 (1000Hz I 10000Hz X100)이 3.2%이하일 수 있디-. 이는 수백 Hz 영역뿐만 아니라 수십 kHz 영역에서도 고주파철손이 우수함을 의미한다. 3.2%를 초과하면 고속회전과 저속회전에서의 철손차이가 커서 전체 모터효율이 나빠지는 원인이 된다. 본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 제조방법은 중량 %로 Si: 2:0 내지 3.5%, A1: 0.3 내지 3.5%, Mn: 0.2 내지 4.5%， Zn: 0.0005 내지 0.02% 및 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 가열하는 단계; 슬라브를 열간 압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계 및 넁연판을 최종 소둔하는 단계를 포함한다. 이하에서는 각 단계별로 상세하게 설명한다 .
먼저 슬라브를 가열한다 . 슬라브 내의 각 조성의 첨가 비율을 한정한 이유는 전술한 무방향성 전기강판의 조성 한정 이유와 동일하므로, 반복되는 설명을 생략한다. 후술할 '열간압연, 열연판 소둔， 냉간압연, 최종소둔 등의 제조 과정에서 슬라브의 조성은 실질적으로 변동되지 아니하므로, 슬라브의 조성과 무방향성 전기강판의 조성이 실질적으로 동일하다.
용강을 제조하는 단계 ; 용강에 Si 합금철, A1 합금철 및 Mn 합금철을 첨가하는 단계; 용강에 Zn을 첨가하고， 불활성 가스를 이용하여 버블링하는 단계; 및 연속 주조하여 제조할 수 있다. Si 합금철, A1 합금철， Mn 합금철, Zn둥은 전술한 슬라브의 조성 범위에 해당하도록 조절하여 투입할 수 있다. Y를 추가로 첨가하는 경우， Zri과 동시에 투입할 수 있다. Zn과 Y를 동시에 투입하고, 버불링함으로써 Zn과 Y가 반응할 수 있게 된다.
슬라브를. 가열로에 장입하여 1100 내지 1250°C로 가열 한다. 1250°C를 초과하는 온도에서 가열시 석출물이 재용해되어 열간압연 이후 미세하게 석출괄수 있다.
가열된 슬라브는 2 내지 2.3圆로 열간 압연하여 열연판으로 제조된다. 열언팔을 제조하는 단계에서 마무리온도는 800 내지 loocrc 일 수 있다.
열연판을 제조하는 단계 이후, 열연판을 열연판 소둔하는 단계를 더 포함할 수 있다.. 이 때 열연판 소둔 온도는 850 내지 1150°C일 수 있다. 열연판소둔 온도가 85( C 미만이면 조직이 성장하지 않거나 미세하게 성장하여 자속밀도의 상승 효과가 적으며, 소둔온도가 1150°C를 초과하면 자기특성이 오히려 열화되고, 판형상의 변형으로 인해 압연작업성이 나빠질 수 있다. 더욱 구체적으로 온도범위는 950 내지 1125 °C일 수 있다. 더욱 구체적으로 열연판의 소둔온도는 900 내지 1KX C이다. 열연판 소둔은 필요에 따라 자성에 유리한 방위를 증가시키기 위하여 수행되는 것이며， 생략도 가능하다.
다음으로， 열연판을 산세하고 소정의 판두께가 되도록 냉간 압연한다. 열연판 두께에 따라 다르게 적용될 수 있으나， 70 내지 95%의 압하율을 적용하여 최종두께가 0.2 내지 0.65麵가 되도록 냉간 압연 할 수 있다. 최종 냉간압연된 냉연판은 평균 결정립경이 50 내지 95 이 되도록 최종 소둔을 실시한다. 최종 소둔 온도는 850 내지 1050 °C가 될 수 있다. 최종 소둔 온도가 너무 낮으면 재결정이 층분히 발생하지 못하고, 최종 소둔 온도가 너무 높으면 결정립의 급격한 성장이 발생하여 자속밀도와 고주파 철손이 열위해 질 수 있다. 더욱 구체적으로 900 내지 lcxxrc의 온도에서 최종 소둔할 수 있다. 최종 소둔 과정에서 전 단계인 냉간압연 단계에서 형성된 가공 조직이 모두 (즉， 99% 이상) 재결정될 수 있다ᅳ
최종 소둔 후에는 600 °C까지 25 내지 50°C /초의 냉각속도로 넁각할 수 있다. 적절한 냉각 속도로 냉각함으로써 개재물의 조대화를 조장할 수 있다. 이렇게 제조된 무방향성 전기강판은 직경 0. 5 내지 1.0 인 개재물이 전체 개재물의 40 부피 % 이상일 수 있다. 직경 2 이하인 개재물이 전체 개재물의 80 부피 % 이상일 수 있다. 전체 무방향성 전기강판의 면적에 대하여 개재물 전체의 면적은 0.2% 이하일 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 1과 같이 조성되는 슬라브를 제조하였다. 표 1에 기재된 성분 외의 C , S , N , Ti 등은 모두 0. 003 중량 %로 제어하였다. 슬라브를 115(TC로 가열하고, 850°C에서 열간마무리 압연하여 판두께 2.0隱의 열연판을 제작하였다. 열간압연된 열연판은 1KXTC에서 4분간 소둔한 다음 산세하였다. 그 뒤 냉간압연하여 판두께를 0. 25國로 한 후 하기 표 2에 정리된 온도에서 45초간 최종소둔을 행하였다. 그 후, 하기 표 2에 정리된 냉각속도로 600 °C까지 냉각하여 최종적으로 무방향성 전기강판을 제조하였다. 자성은 Singl e Sheet tester를 이용하여 압연방향 및 수직방향의 평균값으로 결정하여 하기 표 2에 나타내었다. 개재물은 광학현미경을 이용하여 관찰하였으며， 배율은 500배, 관찰면은 압연수직방향의 단면 (TD)어며， 면적은 최소 ½m2이상을 관찰하였다. 개재물의 직경은 동일한 면적의 원을 가정하여 그 직경으로 표현하였다. 개재물 전체 면적에 대하여 직경이 0. 5 내지 1 . 0 인 개재물의 면적 비율을 하기 표 2에 정리하였다. 【표 1】
Figure imgf000012_0001
【표 2]
Figure imgf000012_0002
5
0.7
4 1000 30 45 37 8 0.94 33.2 2.83 비교예
0.8
5 1000 20 48 35 4 0.94 28.5 3.3 비교예
0.9
6 980 37 69 48 5 0.71 29.2 2.43 실시예
0.9
7 950 38 75 58 1 0.68 28.5 2.39 실시예
0.8
8 930 31 44 33 5 1.02 30.2 3.38 비교예
1.0
9 1000 31 89 65 5 0.81 30.5 2.66 실시예
0.7
10 1000 32 46 38 5 0.91 32.5 2.8 비교예
0.9
11 800 32 35 32 3 1.08 32.5 3.32 비교예
1. 1
12 1000 30 93 50 1 0.79 32. 1 2.46 실시예
0.7
13 970 30 45 30 5 1. 11 33. 1 3.35 비교예
1.0
14 970 34 78 56 7 0.81 32.5 2.49 실시예 표 1 및 표 2에서 나타나듯이， 실시예 강종의 경우， 일정 직경을 갖는 개재물의 비율이 늘어나 자성이 우수함을 확인할 수 있다. 반면, Zn , Y의 첨가량이 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예 강종의 경우, Zn , Y가 적절히 첨가되지 않거나, 최종소둔에서의 온도 및 냉각속도가 적절치 아니하여， 개재물 특성을 만족하지 못하고, 자성이 열악함을 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.

Claims

【청구범위】
【청구항 1】
중량 %로, Si: 2.0 내지 3.5%, A1: 0.3 내지 3.5%, Mn: 0.2 내지 4.5%, Zn: 0.0005 내지 0.02% 및 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 무방향성 전기강판.
【청구항 2]
제 1항에 있어서，
Y: 0.0005 내지 0.0 더 포함하는 무방향성 전기강판.
【청구항 31
제 2항에 있어서,
하기 식 1을 만족하는 무방향성 전기강판.
[식 1]
Figure imgf000015_0001
(단， [Zn] 및 [Y]는 각각 Zn 및 Y의 함량 (중량 %)를 나타낸다.) 【청구항 4】
저 12항에 있어서,
하기 식 2를 만족하는 무방향성 전기강판.
[식 2]
[Zn]+[Y] < 0.025
(단, [Zn] 및 [Y]는 각각 Zn 및 Y의 함량 (중량 %)를 나타낸다.)
【청구항 5】
제 1항에 있어서,
N: 0.0040% 이하 (0%를 제외함)， C: 0.0040%이하 (0%를 제외함)， S: 0.0040%이하 (W를 제외함), Ti: 0.0040%이하 (0%를 제외함), Nb: 0.0040%이하 (0%를 제외함) 및 V： 0.0040%이하 (0%를 제외함)를 더 포함하는 무방향성 전기강판.
【청구항 6】
제 1항에 있어서,
상기 무방향성 전기강판은 개재물을 포함하고， 직경 0.5 내지 I.O I인 개재물이 전체 개재물의 40 부피 % 이상인 무방향성 전기강판. 【청구항 71
제 6항에 있어서,
직경 2 1이하인 개재물이 전체 개재물의 80 부피 % 이상인 무방향성 전기강판 .
【청구항 8】
제 1항에 있어서,
상기 무방향성 전기강판은 개재물을 포함하고， 전체 무방향성 전기강판의 면적에 대하여 상기 개재물 전체의 면적은 0.2% 이하인 무방향성 전기강판.
【청구항 9】
제 1항에 있어서,
평균 결정립경이 50 내지 95 인 무방향성 전기강판.
【청구항 10】
증량 %로, Si: 2.0 내지 3.5%, A1: 0.3 내지 3.5%, Mn: 0.2 내지 4.5%, Zn: 0.0005 내지 0.02% 및 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 가열하는 단계;
상기 슬라브를 열간 압연하여 열연판을 제조하는 단계;
상기 열연판을 냉간압연하여 넁연판을 제조하는 단계 및
상기 냉연판을 최종 소둔하는 단계를 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
【청구항 11】
제 10항에 있어서，
상기 슬라브는 Y: 0.0005 내지 0.01% 더 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법 .
【청구항 12】
제 11항에 있어서,
상기 슬라브는 하기 식 1을 만족하는 무방향성 전기강판의 제조방법 . [식 1]
Figure imgf000016_0001
(단, [Zn] 및 [Y]는 각각 Zn 및 Y의 함량 (중량 %)를 나타낸다.) 【청구항 13】
제 11항에 있어서,
상기 슬라브는 하기 식' 2를 만족하는 무방향성 전기강판의 제조방법 . [식 2]
[Zn] + [Y] < 0.025
, (단 [Zn] 및 [Y]는 각각 Zn 및 Y의 함량 (중량 «를 나타낸다.) 【청구항 14]
제 10항에 있어서,
상기 슬라브는 N: 0.0040% 이하 ( 。를 제외함), C:, 0.0040%이하 (0%를 제외함), S: 0.0040%이하 (0%를 제외함)， Ti: 0.0040%이하 (0%를 제외함), Nb: 0.0040%이하 (0%를 .제외함) 및 V： 0.0040%이하 ( 。를 제외함)를 더 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법 .
【청구항 15】
제 10항에 있어서,
상기 열연판을 제조하는 단계 이후,
상기 열연판을 열연판 소둔하는 단계를 더 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법 .
【청구항 16】
제 10항에 있어서,
상기 냉연판을 최종 소둔하는 단계에서 소둔 온도는 850 내지
1050 °C인 무방향성 전기강판의 제조방법 .
【청구항 17]
제 16항에 있어서,
상기 냉연판을 최종 소둔하는 단계 이후, 600°C까지 25 내지 50°C/초의 냉각속도로 냉각하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
【청구항 18】
제 10항에 있어서,
상기 슬라브를 가열하는 단계 이전에 ,
용강을 제조하는 단계 ;
용강에 Si 합금철, A1 합금철 및 Mn 합금철을 첨가하는 단계; 용강에 Zn을 첨가하고, 불활성 가스를 이용하여 버블링하 연속 주조하여 슬라브를 제조하는 단계 ;
를 더 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법 .
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