WO2018117640A1 - 무방향성 전기강판 및 그 제조방법 - Google Patents

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WO2018117640A1
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박준수
송대현
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주식회사 포스코
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Definitions

  • the present invention relates to a non-oriented electrical steel sheet and a method of manufacturing the same.
  • the present invention relates to a non-oriented electrical steel sheet having excellent iron loss and magnetic flux density and a method of manufacturing the same.
  • Non-oriented electrical steel sheet is used as a material for iron cores in rotating devices such as motors and generators, and stationary devices of small transformers, and converts electrical energy into mechanical energy. Therefore, as a very important material for determining the energy efficiency of electrical equipment, there is an increasing demand for non-oriented electrical steel sheet having excellent properties for energy saving.
  • Iron loss and magnetic flux density are very important characteristics in non-oriented electrical steel sheet. Iron loss is the energy lost during the energy conversion process, so the lower the better, the higher the magnetic flux density as it relates to the output. Recently, this has been that the excellent non-oriented electrical steel sheet having an iron loss and magnetic flux density characteristics at the same time requires a high-efficiency characteristics required for the electric motor and a generator.
  • the most efficient way to reduce the iron loss is to increase the specific resistance of steel by increasing the additive amounts of Si, A1 and Mn, which are the main additive elements of non-oriented electrical steel sheet, but the increase of the addition of alloying elements reduces the magnetic flux density and decreases productivity. Therefore, the technology has been developed to improve the iron loss and the magnetic flux density at the same time by deriving the optimum addition amount.
  • composition weight ratio (Mn0 / Si0 2 ) of MnO and Si0 2 in the oxide-based inclusions in steel is improved to improve the magnetic properties by improving the texture.
  • the method of annealing hot rolled sheet, cold rolled sheet, and cold rolled sheet was then presented in a single-phase ferrite single phase region of less than 0.2 and a finish rolling temperature of 700 ° C.
  • the thickness of the hot rolled sheet should be controlled to 1.0 mW or less, productivity is difficult, and thus, commercial production is difficult.
  • Room, exemplary embodiment of the present invention provides a non-oriented electrical steel sheet and a method of manufacturing the same. Specifically, it provides a non-oriented electrical steel sheet having excellent iron loss and magnetic flux density at the same time.
  • Non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention by weight% Si: 1.0 to 4.0%, Mn: 0.1 to 1.0%, A1: 0.1 to 1.5%, Zn: 0.001 to 0.01%, B: 0.0005 to 0.005% And the balance includes Fe and unavoidable impurities.
  • P 0.001 to 0.1% by weight
  • C 0.005% by weight or less
  • S 0.001 to 0.005% by weight 3 ⁇ 4>
  • N 0.005% by weight or less
  • Ti 0.005% by weight or less.
  • Sn / Sb or more of / l species may be further included 0.06% by weight or less alone or in total.
  • Cu 0.05% by weight or less
  • Ni 0.05 increase by 1 ⁇ or less
  • Cr 0.05% by weight 3 ⁇ 4> or less
  • Zr 0.01% by weight or less
  • Mo 0.01% by weight or less
  • V 0.01% by weight or less It may include.
  • the density of Si oxides having a particle diameter of 50 to 200 nm 5/2 or less For example, the density of Si oxides having a particle diameter of 50 to 200 nm 5/2 or less.
  • the iron loss (W 15/50 ) may be 2.80 W / kg or less, and the magnetic flux density (B 50 ) may be 1.70T or more.
  • the slab may further include P: 0.001 to 0.1% by weight, C: 0.005% by weight or less, S: 0.001 to 0.005% by weight, N: 0.005% by weight or less, and Ti: 0.005% by weight or less.
  • the slabs may further comprise up to 0.06% by weight of one or more of Sn and Sb alone or in combination.
  • the slab may contain at least one of Cu: 0.05 wt% or less, Ni: 0.05 wt% or less, Cr: 0.05 wt% or less, Zr: 0.01 wt% or less, Mo: 0.01 wt% or less, and V: 0.01 wt% or less. It may include.
  • the method may further include hot-rolled sheet annealing.
  • the final annealing may include hydrogen gas as the atmosphere gas, and the hydrogen gas content ratio in the atmosphere gas may satisfy the following Equation 1.
  • the non-oriented electrical steel sheet and the manufacturing method according to an embodiment of the present invention can provide a non-oriented electrical steel sheet having excellent iron loss and excellent magnetic flux density.
  • first, second and the like 13 are used to describe various parts, components, regions, layers and / or sections, but are not limited to these. These terms may be any part, component, region, layer or. It is used only to distinguish a section from other parts, components, regions, layers or sections. 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.
  • Non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention is increased in% Si: 1.0 to 4.03 ⁇ 4>, Mn: 0.1 to 1.0%, A1: 0.1 to 1.5%, Zn: 0.001 to 0.01%, B: 0.0005 to 0.005 % And balance include Fe and unavoidable impurities.
  • P 0.001 to 0.1% by weight
  • C 0.005% by weight or less
  • S 0.001 to 0.005% by weight
  • N 0.005% by weight or less
  • Ti 0.005% by weight or less.
  • One or more of Sn and Sb may be further included 0.06% by weight or less alone or in total.
  • Cu 0.05% by weight or less
  • Ni 0.05% by weight or less
  • Cr 0.05% by weight or less
  • Zr 0.01% by weight or less
  • Mo 0.01% by weight or less
  • V 0.01% by weight or less.
  • Si is the main element added to reduce the vortex loss during iron loss by increasing the resistivity of steel. If too little is added, the iron loss improving effect may be insufficient. On the contrary too. When added a lot, the magnetic flux density can be reduced and the rolling property can be inferior. Therefore, Si can be added in the above-mentioned range.
  • Manganese (Mn) is added to reduce the iron loss by increasing the resistivity together with Si and A1, and has an effect of improving the texture. If the amount is too small, the effect on the magnetic is insignificant. If the amount is too large, the magnetic flux density may be greatly reduced. Therefore, Mn can be added in the above-mentioned range.
  • A1 0.1 to 1.5% by weight
  • A1 can be added in the above-mentioned range. More specifically, A1 may comprise 0.1 to 1.0 wt%.
  • Zinc (Zn) acts as an impurity when the content is excessive, inferior to the magnetic, on the contrary, when the content is too small, the effect on the magnetic Incomplete Therefore, Zn can be added in the above-mentioned range.
  • B Boron (B) is an element which strongly bonds with N, and is an element added to suppress the formation of nitride with Ti, Nb, A 1, and the like. If the addition amount is too small, the effect is insignificant, and if the addition amount is excessively large, the magnetism may be inferior by the BN compound itself. Therefore, B can be added in the above-mentioned range.
  • Phosphorus (P) decreases iron loss by increasing resistivity and improves texture by segregation at grain boundaries.
  • P since P is inferior in rollability, when P is further added, P may be added in the above-described range.
  • Carbon (C) is inferior to magnetism by forming carbides in combination with Ti and the like, and the lower it is, the higher the iron loss is.
  • C can be added in the above-mentioned range.
  • Sulfur (S) is an element which forms sulfides such as MnS, CuS, and (Cu, Mn) S, which are harmful to magnetic properties, and therefore it is preferably added as low as possible. However, if too little is added, rather than blistering to the formation of the tissue may decrease the magnetism. In addition, when too much is added, the magnetism may be inferior due to the increase of the fine sulfide. Therefore, when S is further added, S can be added in the above-mentioned range.
  • Nitrogen (N) is an element which is harmful to magnetism such as to form nitrides by strongly bonding with Al, Ti and the like and to suppress grain growth, so the smaller the content of nitrogen (N) is, the more preferable. When N is further added, N may be added in the above range.
  • Titanium (Ti) forms fine carbides and nitrides to suppress grain growth. It becomes inferior and magnetism worsens. When Ti is further added, Ti can be added in the above-mentioned range.
  • Tin (Sn) and antimony (Sb) are grain boundary segregation elements that inhibit the diffusion of nitrogen through grain boundaries, inhibit the formation of ⁇ 111 ⁇ and ⁇ 112 ⁇ aggregates that are harmful to magnetism, and ⁇ 100 ⁇ and ⁇ 110 ⁇ which are beneficial to magnetism.
  • Sn or Sb 0.06 weight alone or in total thereof? It may contain more than 3 ⁇ 4.
  • containing Sn alone in the case of containing Sn alone, it contains 0.06% by weight or less of Sn, in the case of containing Sb alone, in the case of containing Sb in an amount of 0.06% by weight or less, or in the case of containing Sn and Sb, 0.06 wt% or less.
  • impurities such as Cu, Ni, Cr, Zr, Mo, V, and the like may be included.
  • Cu, Ni and Cr they react with the impurity elements to form fine sulfides, carbides, and nitrides to form magnetic materials. Its harmful effects limit each of these contents to 0.05% by weight or less.
  • Zr, Mo, V, etc. are also strong carbonitride-forming elements, it is preferable not to add them as much as possible, so that they are contained in 0.01 wt% or less.
  • the density of Si oxide formed on the surface of the steel sheet is controlled, and ultimately iron loss and magnetic flux density are improved at the same time.
  • the density of the Si oxide having a particle size of 50 to 200 kPa may be 5 // m 2 or less.
  • the steel plate surface means a surface layer perpendicular to the steel plate thickness direction.
  • Si oxides having a particle diameter of less than 50ntn have a negligible effect on the magnetism and are therefore excluded from the density evaluation.
  • Si oxide having a particle diameter of more than 200 nm is also excluded since it has a slight effect on magnetic properties.
  • the density of the Si oxide By controlling the density of the Si oxide in this way, a non-oriented electrical steel sheet excellent in iron loss and magnetic flux density is obtained.
  • the iron loss (W 15/50 ) is 2.80 W / kg .
  • the magnetic flux density ( 0 ) 1.70T or more.
  • Si 1.0 to 4.0%
  • Mn 0.1 to 1.0%
  • A1 0.1 to 1.53 ⁇ 4>
  • Zn 0.001 to 0.01%
  • B Heating the slab comprising 0.0005 to 0.005% and the balance Fe and inevitable impurities; Hot rolling the slab to produce a hot rolled sheet; Cold rolling the hot rolled sheet to produce a cold rolled sheet and the final annealing of the thin plate.
  • 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. Since the composition of the slab is not substantially changed in the manufacturing process of hot rolling, hot rolling annealing, cold rolling, final annealing, and the like, the composition of the slab and the composition of the non-oriented electrical steel sheet are substantially the same.
  • the heated slabs are hot rolled to 2 to 2.3 kPa to produce hot rolled plates.
  • finishing rolling in filament rolling may be carried out with a final rolling reduction of 20% or less to correct plate shape.
  • Hot rolled plates are wound up to 700 ° C and cooled in air.
  • the method may further include hot-rolled sheet annealing.
  • the hot rolled sheet annealing temperature may be 1000 to 1200 ° C. If the hot-rolled sheet annealing temperature is too low, the grain growth is unstable, the magnetic inferior, if the annealing temperature is too high, the grain is coarse, cold rolling may be inferior.
  • the hot rolled sheet is pickled and cold rolled to a predetermined sheet thickness.
  • the cold rolled sheet may be cold rolled to obtain a final thickness of 0.10 to 0.701 I can manufacture it. If desired, it may include a plurality of cold rolling processes including additional annealing.
  • the final cold rolled cold rolled plate is subjected to final annealing.
  • the final annealing temperature can be from 750 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 crystal grains may occur, resulting in thermal flux loss and high frequency iron loss. More specifically, the final annealing may be performed at a temperature of 900 to locxrc.
  • Hydrogen gas may be included as the atmosphere gas in the final annealing step.
  • the remainder may comprise nitrogen gas.
  • the Zn, B content in the slab and the hydrogen gas content in the atmosphere gas can be adjusted.
  • S i and A1 increase the specific resistance of steel to reduce iron loss, the added amount is increasing for low iron loss characteristics.
  • S i reacts with oxygen during annealing to form oxides on the surface of the base material.
  • A1 also reacts with oxygen and nitrogen to form an oxide or nitride to infer the magnetic allol. Therefore, it is necessary to suppress the formation of such oxides or nitrides as much as possible.
  • the amount of Zn and B added and the hydrogen ratio during annealing the formation of the oxides or nitrides is suppressed, thereby improving the magnetic properties.
  • the grains of the final annealed steel sheet may have an average grain size of 50 to 150.
  • the non-oriented electrical steel sheet thus manufactured may be insulated.
  • Insulation coating can be treated with organic, inorganic and organic-inorganic composite coating, it is also possible to treat with other insulating coating agent.
  • the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, these examples are only for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto.
  • a slab which is prepared as in Table 1 and Table 2, and includes the remaining Fe and inevitable impurities.
  • the slab was heated to 1140 ° C. and hot rolled to a finish temperature of 88 (C to prepare a hot rolled sheet having a thickness of 2.5 kPa.
  • the hot rolled hot rolled sheet was annealed and cold rolled at 100 ° C. for 100 seconds. Rolling was made to a thickness of 0.5 kPa and the final annealing was performed for 100 seconds at 1020 ° C.
  • the atmosphere gas was a mixed gas of hydrogen gas and nitrogen gas, and the ratio of hydrogen gas was as shown in Table 3 below. Changed.
  • the density of Si oxides having a particle diameter of 50 to 200 nm formed on the surface of the steel sheet was measured and summarized in Table 3 below.
  • the magnetic flux densities (3 ⁇ 4 0 ) and iron loss (W 15/50 ) for each specimen were shown in Table 3 below. Shown in Iron loss ( Wl5 / 50 ) is 1 at 50 Hz.
  • the average loss (W / kg) in the rolling direction and the vertical direction in the rolling direction when the magnetic flux density of 5 Tesla is induced, and the magnetic flux density (B 50 ) is the magnitude of the magnetic flux density induced when a magnetic field of 5000 A / m is added ( Tes la).

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 중량 %로 Si : 1.0 내지 4.0%, Mn: 0.1 내지 1.0%, A1： 0.1 내지 1.5%, Zn: 0.001 내지 0.01%, B: 0.0005 내지 0.005% 및 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
무방향성 전기강판 및 그 제조방법
【기술분야】
무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로 철손과 자속밀도가 동시에 우수한 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
【발명의 배경이 되는 기술】
무방향성 전기강판은 모터, 발전기 등의 회전 기기와 소형 변압기둥의 정지기기에서 철심용 재료로 사용되며 전기적 에너지를 기계적 에너지로 바꾸어 주는 역할을 한다. 따라서 전기기기의 에너지 효율을 결정하는 매우 중요한 소재로써 에너지 절감을 위해 우수한 특성의 무방향성 전기강판에 대한 수요가 증가하고 있는 상황이다.
무방향성 전기강판에서는 철손과 자속밀도가 매우 중요한 특성이다. 철손은 에너지 변환과정에서 손실되는 에너지이므로 낮을수록 좋으며 자속밀도는 출력과 관계되므로 높을수록 좋다. 최근' 전동기 및 발전기에 요구되는 고효율 특성을 위해서는 저철손 및 고자속밀도 특성을 동시에 가지는 자성이 우수한 무방향성 전기강판이 요구되고 있다. 철손을 낮추기 위한 가장 효율적인 방법은 무방향성 전기강판의 주요 첨가원소인 Si , A1 , Mn첨가량을 증가시켜 강의 비저항을 증가시키는 방법이 있으나 합금원소 첨가량의 증가는 자속밀도를 감소시키며 생산성을 떨어뜨리는 단점을 가지고 있으므로 최적 첨가량의 도출을 통해 철손과 자속밀도를 동시에 향상시키는 방향으로 기술이 개발되어 왔다.
자성을 향상시키기 위하여 REM등 특수 첨가원소를 활용하여 집합조직을 개선하여 자기적,성질을 향상시키거나 2회 압연 2회 소둔 등 추가적인 제조 공정을 도입하는 기술 등이 사용되고 있다. 그러나 이러한 기술들은 모두 제조 원가의 상승을 야기하고 대량 생산의 어려움이 따르는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해， 집합조직 향상을 통한 자성 개선을 위하여 강중의 산화물계 개재물 안의 MnO와 Si02의 조성 중량비 (Mn0/Si02)를 조절하며 열간압연 시 마무리압연을 강철과 롤 사이의 마찰계수가
0.2이하이면서 마무리 압연 온도가 700°C이상의 페라이트 단상영역에서 실시 후 열연판 소둔, 냉간압연, 냉연판 소둔 하는 방법을 제시되었다. 다만， 이 때, 열연판 두께를 1.0画이하로 제어하여야 하기 때문에 생산성이 떨어져 상업적인 생산이 어려운 문제가 있다.
또한 압연 방향의 자기 특성이 우수한 무방향성 전기강판의 제조를 위하여 열간압연, 열연판 소둔 냉간압연, 냉연판 소둔의 공정에 추가로 압하율 3 내지 1 。로 skin pass 압연을 하고 다시 소둔하는 공정이 제시되었다. 이 역시 추가 공정으로 인한 원가의 상승 문제를 가지고 있다. 또한, 자기적 특성을 향상시키기 위하여 열연판으로 중간 소둔을 포함하는 2회 압연 2회 소둔하는 방법이 제시되었으며, 냉간압연 시 중간소둔을 포함하여 2회 압연하는 방법이 제시되었는데 이 역시 압연 -소둔 공정의 추가로 제조 비용의 증가가 발생하는 문제가 있다.
【발명의 내용】
【해결하고자 하는 과제】
본 발명의 실,시예는 무방향성 전기강판 및 그 제조방법을 제공한다. 구체적으로 철손과 자속밀도가 동시에 우수한 무방향성 전기강판을 제공한다.
【과제의 해결 수단】
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 중량 %로 Si : 1.0 내지 4.0%, Mn: 0.1 내지 1.0%, A1 : 0.1 내지 1.5%, Zn: 0.001 내지 0.01%, B: 0.0005 내지 0.005% 및 잔부는 Fe 및 블가피한 불순물을 포함한다.
P:0.001 내지 0.1 중량 %， C: 0.005 중량 % 이하, S: 0.001 내지 0.005 중량 ¾>, Ν:0.005 중량 % 이하 및 Ti : 0.005 중량 % 이하를 더 포함할 수 있다.
. Sn 및 Sb 중 /l종 이상을 단독 또는 그 합량으로 0.06 중량 % 이하 더 포함할 수 있다.
Cu: 0.05 중량 % 이하, Ni： 0.05 증량1 Ά 이하, Cr: 0.05 중량 ¾> 이하, Zr: 0.01 중량 % 이하, Mo: 0.01 중량 % 이하， 및 V： 0.01 중량 % 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
강판 표면에 대하예 입경이 50 내지 200nm인 Si 산화물의 밀도가 5개 / 2 이하일 수 있다.
철손 (W15/50)이 2.80W/kg 이하이고， 자속밀도 (B50)이 1.70T 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 제조방법은 중량 ¾>로 Si: 1.0 내지 4.0%, Mn: 0.1 내지 1.0%, A1： 0.1 내지 1.5%, Zn:0.001 내지 0.01¾>, B: 0.0005 내지 0.005% 및 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 가열하는 단계; 슬라브를 열간 압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계 및 냉연판을 최종 소둔하는 단계를 포함한다.
슬라브는 P:0.001 내지 0.1 증량 %, C: 0.005 중량 % 이하， S: 0.001 내지 0.005 중량 %， N: 0.005 중량 % 이하 및 Ti: 0.005 중량 % 이하를 더 포함할 수 있다.
슬라브는 Sn 및 Sb 중 1종 이상을 단독 또는 그 합량으로 0.06 중량 % 이하 더 포함할 수 있다.
슬라브는 Cu: 0.05 중량 % 이하， Ni: 0.05 중량 % 이하， Cr: 0.05 중량 % 이하， Zr: 0.01 중량 % 이하, Mo: 0.01 중량 % 이하， 및 V： 0.01 중량 % 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
열연판을 제조하는 단계 이후， 열연판을 열연판 소둔하는 단계를 더 포함할 수 있다.
최종 소둔하는 단계는 분위기 가스로서 수소 가스를 포함하고， 분위기 가스 내의 수소 가스 함량 비가 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
0.1<([Zn] + [B])xi00/[H2] <0.6
(식 1에서, [Zn] 및 [B]는 각각 Zn 및 B의 함량 (중량 %)을 나타내고， [ ]는 분위기 가스 내의 수소 가스 함량 (부피 ¾>)를 나타낸다.)
【발명의 효과】
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판 및 제조 방법은 철손이 우수하면서 동시에 자속밀도도 우수한 무방향성 전기강판을 제공할 수 있다.
【발명을 실시하기 위한 구체적인 내용】 제 1 , 제 2 및 저 13 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 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 11상에" 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 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 증량 %로 Si: 1.0 내지 4.0¾>, Mn: 0.1 내지 1.0%, A1： 0.1 내지 1.5%, Zn: 0.001 내지 0.01%, B: 0.0005 내지 0.005% 및 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.
P:0.001 내지 0.1 중량 %， C: 0.005 증량 % 이하， S: 0.001 내지 0.005 중량 %， Ν:0.005 중량 % 이하 및 Ti: 0.005 중량 % 이하를 더 포함할 수 있다.
Sn 및 Sb 중 1종 이상을 단독 또는 그 합량으로 0.06 중량 % 이하 더 포함할 수 있다.
Cu: 0.05 중량 % 이하, Ni： 0.05 중량 % 이하, Cr： 0.05 중량 이하， Zr: 0.01 중량 % 이하, Mo: 0.01 중량 % 이하， 및 V： 0.01 중량 % 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
' 먼저 무방향성 전기강판의 성분 한정의 이유부터 설명한다.
Si: 1.0 내지 4.0 중량 %
규소 (Si)는 강의 비저항을 증가시켜서 철손 중 와류손실을 낮추기 위해 첨가되는 주요 원소이다. 너무 적게 첨가될 경우, 철손 개선 효과가 부족할 수 있다. 반대로 너무. 많이 첨가될 경우 .자속밀도를 감소시키며 압연성을 열위시킬 수 있다. 따라서 전술한 범위에서 Si을 첨가할 수 있다.
Mn: 0.1 내지 1.0 중량 %
망간 (Mn)은 Si, A1등과 더불어 비저항을 증가시켜 철손 감소를 위해 첨가되며 집합조직을 개선하는 효과가 있다. 첨가량이 너무 적을 경우 자성에 미치는 영향이 미비하며 첨가량이 너무 많을 경우 자속밀도를 크게 저하시킬 수 있다. 따라서 전술한 범위에서 Mn을 첨가할 수 있다.
A1: 0.1 내지 1.5 중량 %
알루미늄 (M)는 Si과 마찬가지로 비저항을 증가시켜 철손을 감소시키는 역할을 한다. 너무 많이 첨가되면 자속밀도를 크게 감소시킬 수 있디-. 따라서 전술한 범위에서 A1을 첨가할 수 있다. 더욱 구체적으로 A1을 0.1 내지 1.0 중량 % 포함할 수 있다.
Zn: 0.001 내지 0.01중량 %
아연 (Zn)는 함유량이 과도할 경우， 불순물로 작용하여 자성을 열위시키며, 반대로 함유량이 너무 적을 경우， 자성에 미치는 영향이 미비하다. 따라서 전술한 범위에서 Zn을 첨가할 수 있다ᅳ
B : 0.0005 내지 0.005중량 %
붕소 (B)는 N과 강하게 결합하는 원소로서 Ti , Nb , A 1등과의 질화물의 형성을 억제하기 위하여 첨가되는 원소이다. 첨가량이 너무 적을 경우， 그 효과가 미비하며 첨가량이 과도화게 많을 경우 BN 화합물 자체에 의해 자성을 열위시킬 수 있다. 따라서 전술한 범위에서 B을 첨가할 수 있다.
P : 0.001 내지 0. 1 중량 %
인 (P)은 비저항을 증가시켜 철손을 낮추는 역할을 하며 결정립계에 편석하여 집합조직을 향상시키는 역할을 한다. 다만, 고합금강에서는 압연성을 열위시키는 원소이므로 P가 더 첨가되는 경우, 전술한 범위에서 P를 첨가할 수 있다.
C : 0.005 중량 % 이하
탄소 (C)는 Ti등과 결합하여 탄화물을 형성하여 자성을 열위시키며 최종제품에서 전기 제품으로 가공 후 사용 시 자기시효에 의하여 철손을 높이므로 낮게 함유할수록 바람직하다. C가 더 첨가되는 경우, 전술한 범위에서 C를 첨가할 수 있다. ■ ·
S : 0 .001 내지 0. 005중량 %
황 (S)는 자기적 특성에 유해한 MnS , CuS 및 (Cu , Mn)S 등의 황화물을 형성하는 원소이므로 가능한 한 낮게 첨가하는 것이 바람직하다. 하지만 너무 적게 첨가될 경우 오히려 집합조직 형성에 블리하여 자성이 저하될 수 있다. 또한 너무 많이 첨가될 경우는 미세한 황화물의 증가로 인해 자성이 열위해질 수 있다. 따라서 S가 더 첨가되는 경우, 전술한 범위에서 S을 첨가할 수 있다.
N : 0.005 중량 % 이하
질소 (N)은 Al , Ti등과 강하게 결합함으로써 질화물을 형성하여 결정립성장을 억제하는 등 자성에 해로운 원소이므로 적게 함유할수록 바람직하다. N이 더 첨가되는 경우， 전술한 범위에서 N을 첨가할 수 있다.
Ti : 0.005 중량 % 이하
티타늄 (Ti )는 미세한 탄화물과 질화물을 형성하여 결정립성장을 억제하며 많이 첨가될 수록 증가된 탄화물과 질화물로 인해 집합 조직도 열위하게 되어 자성이 나빠진다. Ti가 더 첨가되는 경우, 전술한 범위에서 Ti을 첨가할 수 있다.
Sn 및 Sb: 0.06 증량 % 이하
주석 (Sn) 및 안티몬 (Sb)는 결정립계 편석원소로써 결정립계를 통한 질소의 확산을 억제하며 자성에 해로운 {111}, {112} 집합조직의 형성을 억제하고 자성에 유리한 {100} 및 {110} 집합조직을 증가시켜 자기적 특성을 향상시키기 위하여 첨가하나 그 첨가량이 적을 경우 효과가 크지 않으며 첨가량이 많을 경우는 오히려 결정립 '성장을 억제하여 자성을 떨어뜨린다. Sn 또는 Sb가 첨가되는 경우， 단독 또는 그 합량으로 0.06 중량? ¾ 이하 더 포함할 수 있다. 즉， Sn을 단독으로 포함하는 경우， Sn을 0.06 중량 % 이하 포함하거나, Sb을 단독으로 포함하는 경우， Sb을 0.06 증량 % 이하 포함하거나, Sn 및 Sb를 포함하는 경우, Sn 및 Sb의 합량으로 0.06 중량 % 이하 포함할 수 있다. 상기의 원소 외에도 Cu, Ni , Cr, Zr , Mo, V등의 불가피하게 흔입되는 불순물이 포함될 수 있다. Cu, Ni , Cr의 경우 불순물 원소들과 반웅하여 미세한 황화물, 탄화물 및 질화물을 형성하여 자성에. 유해한 영향을 미치므로 이들 함유량을 각각 0.05 중량 % 이하로 제한한다. Zr, Mo, V등도 강력한 탄질화물 형성 원소이기 때문에 가능한 첨가되지 않는 것이 바람직하며 각각 0.01 중량 % 이하로 함유되도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 Zn 및 B의 함량을 정밀하게 제어함으로써, 강판 표면에 형성되는 Si 산화물의 밀도를 제어하며, 궁극적으로 철손 및 자속밀도가 동시에 향상된다. 구체적으로 강판 표면에 대하여, 입경이 50 내지 200画인 Si 산화물의 밀도가 5개 //m2 이하일 수 있다. 이 때 강판 표면이란 강판 두께 방향과 수직한 표면층을 의미한다. 입경이 50ntn 미만인 Si 산화물은 자성에 미치는 영향이 미미하므로， 밀도 평가시 제외한다. 입경이 200nm 초과인 Si 산화물 또한， 자성에 미치는 영향이 미미하므로， 제외한다. 이처럼 Si 산화물의 밀도를 제어함으로써, 철손 및 자속밀도가 동시에 우수한 무방향성 전기강판이 얻어진다. 구체적으로 철손 (W15/50)이 2.80W/kg .이하이고, 자속밀도 ( 0)이 1.70T 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 제조방법은 중량 %로 Si: 1.0 내지 4.0%, Mn: 0.1 내지 1.0%, A1： 0.1 내지 1.5¾>， Zn: 0.001 내지 0.01%, B: 0.0005 내지 0.005% 및 잔부는 Fe 및 불가피한 블순물을 포함하는 슬라브를 가열하는 단계; 슬라브를 열간 압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계 및 넁연판을 최종 소둔하는 단계를 포함한다. 이하에서는 각 단계별로 구체적으로 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.
슬라브를 가열로에 장입하여 1100 내지 1200°C로 가열 한다.
120CrC를 초과하는 온도에서 가열시 슬라브 내에 존재하는 A1N, MnS등의 석출물이 재고용된 후 열간압연 시 미세 석출되어 결정립 성장을 억제하고 자성을 저하시킬 수 있다.
가열된 슬라브는 2 내지 2.3讓로 열간 압연하여 열연판으로 제조된다. 열간압연 시 사상압연에서의 마무리압연은 판형상 교정을 위하여 최종 압하율은 20% 이하로 실시할 수 있다. 열연판은 700 °C이하에서 권취하고， 공기중에서 냉각한다.
열연판을 제조하는 단계 이후, 열연판을 열연판 소둔하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때 열연판 소둔 온도는 1000 내지 1200°C일 수 있다. 열연판소둔 온도가 너무 낮을 경우 결정립 성장이 불층분하여 자성이 열위하며， 소둔온도가 너무 높은 경우, 결정립이 조대하여 냉간압연성이 열위해질 수 있다.
다음으로, 열연판을 산세하고 소정의 판두께가 되도록 냉간 압연한다. 열연판 두께에 따라 다르게 적용될 수 있으나， 50 내지 95%의 압하율을 적용하여 최종두께가 0.10 내지 0.701丽가 되도록 냉간 압연하여 냉연판을 제조 할 수 있다. 필요시, 증간 소둔을 포함하는 복수의 냉간 압연 공정을 포함할 수 있다.
최종 냉간압연된 냉연판은 최종 소둔을 실시한다. 최종 소둔 온도는
750 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 locxrc의 온도에서 최종 소둔할 수 있다.
최종 소둔하는 단계에서 분위기 가스로서 수소 가스를 포함할 수 있다. 나머지는 질소 가스를 포함할 수 있다. 이 때， 슬라브 내의 Zn , B 함량과 분위기 가스 내의 수소 가스 함량을 조절할 수 있다. S i , A1은 강의 비저항을 증가시켜 철손을 감소시키는 역할을 하므로 저철손 특성을 위해서 그 첨가량이 점점 증가하고 있는 추세이나 S i은 소둔 시 산소와 반웅하여 모재 표면에 산화물을 형성함으로써 자화과정에서 자구의 이동을 방해하여 자성을 열위시키며, A1 역시 산소 및 질소와 반응하여 산화물 또는 질화물을 형성하여 마찬가지로 자성올 열위시키게 된다. 따라서 이러한 산화물 또는 질화물의 형성을 가능한 억제할 필요가 있으며 Zn와 B 첨가량 및 소둔 시 수소비를 제어하여 산화물 또는 질화물의 형성을 억제함으로써， 자성이 향상되게 된다. , 구체적으로 분위기 가스 내의 수소 가스 함량 비가 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
0. 1 < ( [Zn] + [B] ) x l00/ [H2] < 0.6
(식 1에서, [Zn] 및 [B]는 각각 Zn 및 B의 함량 (중량 %)을 나타내고， [ ]는 분위기 가스 내의 수소 가스 함량 (부피 %)를 나타낸다. )
최종 소둔 과정에서 전 단계인 냉간압연 단계에서 형성된 가공 조직이 모두 (즉, 99% 이상) 재결정될 수 있다. 최종 소둔 된 강판의 결정립은 평균 결정립경이 50 내지 150 이 될 수 있다.
이렇게 제조된 무방향성 전기강판은 절연피막처리 될 수 있다. 절연피막은 유기질, 무기질 및 유무기 복합피막으로 처리될 수 있으며， 기타 절연이 가능한 피막제로 처리하는 것도 가능하다. 이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 그러나 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며， 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
실시예
하기 표 1 및 표 2와 같이 조성되고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 제조하였다. 슬라브를 1140°C로 가열하고 88( C의 마무리온도로 열간압연하여, 판두께 2 . 5隱의 열연판을 제조하였다. 열간압연된 열연판은 103CTC에서 100초간 열연판 소둔 후， 산세 및 냉간압연하여 두께를 0. 50瞧로 만들고 1020 °C에서 100초간 최종 소둔을 시행하였다. 최종 소둔 과정에서 분위기 가스를 수소 가스 및 질소 가스의 흔합 가스로 하고， 수소 가스의 비율을 하기 표 3과 같이 변경하였다.
최종 소둔 후， 강판 표면에 형성된 입경 50 내지 200nm의 S i 산화물의 밀도를 측정하여 하기 표 3에 정리하였으며, 각 시편에 대한 자속밀도 (¾0)， 철손 (W15/50) 을 하기 표 3에 나타내었다. 철손 (Wl5/50)은 50Hz주파수에서 1 . 5Tes l a의 자속밀도가 유기되었을 때의 압연방향과 압연방향 수직방향의 평균 손실 (W/kg)이고, 자속밀도 (B50)은 5000A/m의 자기장을 부가하였을 때 유도되는 자속밀도의 크기 (Tes l a)이다.
【표 1】
Figure imgf000011_0001
All 3.33 0.16 0.33 0.0025 0.0014
A12 2.53 0.18 0.44 0.0015 0.0062
【표 2】
Figure imgf000012_0001
【표 3】
Figure imgf000012_0002
A9 20 0.006 14 3.03 1.65 비교예
A10 24 0.013 3 2.34 1.71 발명예
All 15 0.026 4 2.14 1.7 발명예
A12 12 0.064 8 3.33 1.67 비교예 표 1 내지 표 3에 나타난 바와 같이， Zn 및 B의 함량이 적절히 포함되고， 최종 소둔 시 분위기 가스 내의 수소 비율이 적절히 포함되는 A1 , A3 , A4 , A7 , A10 및 All 경우, Si 산화물의 밀도가 적절히 형성되며, 철손 W15/50과 자속밀도 B50이 우수하게 나타났다.
반면, A2와 A6은 Zn가 관리범위를 만족하지 못하였으며， 최종 소둔 시 분위기 가스 내의 수소 비율이 적절히 포함되지 못하였고, Si 산화물이 다량 생성되었으며, 그 결과 철손 W15/50과 자속밀도 ¾0이 열위하게 나타났다.
A5와 A12는 B이 관리범위를' 만족하지 못하였으며, 최종 소둔 시 분위기 가스 내의 수소 비율이 적절히 포함되지 못하였고, Si 산화물이 다량 생성되었으며, 그 결과 철손 W15/50과 자속밀도 ¾0이 열위하게 나타났다.
A8은 Zn와 B은 각각의 관리범위를 만족하였으나, 최종 소둔 시 분위기 가스 내의 수소 비율이 적절히 포함되지 못하였고， Si 산화물이 다량 생성되었으며, 그 결과 철손 W15/50과 자속밀도 B50이 열위하게 나타났다. 또한， A9는 Zn와 B이 각각의 관리범위를 만족하지 못하였고, 최종 소둔. 시 분위기 가스 내의 수소 비율이 적절히 포함되지 못하였고， Si 산화물이 다량 생성되었으며, 그 결과 철손 W15/50과 자속밀도 B50이 열위하게 나타났다.
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: 1.0 내지 4.0%, Mn: 0.1 내지 1.0%, A1： 0.1 내지 1.5%， Zn: 0.001 내지 0.01%, B: 0.0005 내지 0.005% 및 잔부는 Fe 및 블가피한 불순물을 포함하는 무방향성 전기강판.
【청구항 2】
제 1항에 있어서,
P:0.001 내지 0.1 중량 %， C: 0.005 중량 % 이하, S: 0.001 내지 0.005 중량 %, Ν:0.005 중량 % 이하 및 Ti: 0.005 증량 % 이하를 더 포함하는 무방향성 전기강핀-.
【청구항 3】
저 U항에 있어서,
Sn 및 Sb 중 1종 이상을 단독 또는 그 합량으로 0.06 중량 ¾ 이하 더 포함하는 무방향성 전기강판 .
【청구항 4】
제 1항에 있어서，
Cu: 0.05 증량 % 이하， Ni： 0.05 증량 % 이하, Cr: 0.05 증량 % 이하, Zr: 0.01 중량 % 이하, Mo: 0.01 중량 % 이하， 및 V： 0.01 중량 % 이하 중 1종 이상을 더 포함하는 무방향성 전기강판.
【청구항 5】
제 1항에 있어서,
강판 표면에 대하여, 입경이 50 내지 200誦인 Si 산화물의 밀도가 5개 //m2 이하인 무방향성 전기강판.
【청구항 6】
제 1항에 있어서，
철손 (W15/50)이 2.80W/kg 이하이고, 자속밀도 (B50)이 1.70T 이상인 무방향성 전기강판.
【청구항 7]
중량 %로 Si: 1.0 내지 4.0%, Mn: 0.1 내지 1.0%, A1： 0.1 내지 1.5% Zn: 0.001 내지 0.01%, B: 0.0005 내지 0.005% 및 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 가열하는 단계;
슬라브를 열간 압연하 '여 열연판을 제조하는 단계 ;
상기 열연판을 냉간압연하여 넁연판을 제조하는 단계 및
상기 냉연판을 최종 소둔하는 단계를 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
【청구항 8】
제 7항에 있어서,
상기 슬라브는 P : 0.001 내지 0. 1 중량 % , C : 0'.005 중량 % 이하, S : 0.001 내지 0.005 중량 %， N : 0.005 중량 % 이하 및 Ti： 0.005 중량 % 이하를 더 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법 .
【청구항 9】
제 7항에 있어서，
상기 슬라브는 Sn 및 Sb 중 1종 이상을 단독, 또는 그 합량으로 0.06 중량 % 이하 더 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법 .
【청구항 10】
제 7항에 있어서,
상기 슬라브는 Cu : 0.05 중량 % 이하， Ni : 0.05 중량 % 이하， Cr： 0.05 중량 % 이하, Zr : 0.01 중량 % 이하, Mo : 0.01 중량 % 이하， 및 V： 0.01 중량 % 이하 중' 1종 이상을 더 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
【청구항 11】
제 7항에 있어서,
상기 열연판을 제조하는 단계 이후，
. 상기 열연판을 열연판 소둔하는 단계를 더 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법 .
【청구항 12】
제 7항에 있어서, .
상기 최종 소둔하는 단계는 분위기 가스로서 수소 가스를 포함하고， 상기 분위기 가스 내의 수소 가스 '함량 비가 하기 식 1을 만족하는 무방향성 전기강판의 제조방법 .
[식 1]
0.1<([Zn] + [B])xi00/[H2]<0.6
(식 1에서, [Zn] 및 [B]는 각각 Zn 및 B의 함량 (중량 %)을 나타내고， [ ]는 분위기 가스 내의 수소 가스 함량 (부피 %)를 나타낸다.)
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