WO2023121267A1 - 무방향성 전기강판 및 그 제조방법 - Google Patents

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WO2023121267A1
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electrical steel
oriented electrical
hot
rolled sheet
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홍재완
주형돈
박준수
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Definitions

  • An embodiment of the present invention relates to a non-oriented electrical steel sheet and a manufacturing method thereof. Specifically, one embodiment of the present invention relates to a non-oriented electrical steel sheet in which rust generation is suppressed during motor manufacturing by adjusting steel components and atmospheric conditions for cold-rolled sheet annealing, and a manufacturing method thereof.
  • Electrical steel is a product used as a material for transformers, motors, and electric machines. Unlike general carbon steel, which places importance on workability such as mechanical properties, electrical steel is a functional product that places importance on electrical characteristics. Required electrical properties include low iron loss, high magnetic flux density, magnetic permeability and space factor.
  • Grain-oriented electrical steel sheet is an electrical steel sheet with excellent magnetic properties in the rolling direction by forming Goss texture ( ⁇ 110 ⁇ 001> texture) throughout the steel sheet using an abnormal grain growth phenomenon called secondary recrystallization.
  • a non-oriented electrical steel sheet is an electrical steel sheet having uniform magnetic properties in all directions on a rolled sheet.
  • double non-oriented electrical steel Since double non-oriented electrical steel has uniform magnetic properties in all directions, it is generally used as a material for motor cores, generator iron cores, motors, and small transformers.
  • the representative magnetic properties of non-oriented electrical steel sheet are iron loss and magnetic flux density. The lower the iron loss of the non-oriented electrical steel sheet, the lower the iron loss lost in the process of magnetizing the iron core, thereby improving the efficiency. A larger magnetic force can be induced, and since a small current may be applied to obtain the same magnetic flux density, energy efficiency can be improved by reducing copper loss.
  • the non-oriented electrical steel sheet is processed in various ways.
  • One of the most widely used methods is a method of processing a non-oriented electrical steel sheet into a desired shape and size through a method such as punching or blanking alone or in combination, and then laminating.
  • a method such as punching or blanking alone or in combination, and then laminating.
  • oxidation occurs on the surface of the non-oriented electrical steel sheet, which is the raw material, or oxidation occurs on the processed shear/fracture surface and rust occurs, defects in the motor manufacturing process called shortage may occur.
  • the probability of occurrence of rust due to the base material is high because the content of Si is high in its component content.
  • energy efficiency regulations have recently been strengthened, it is necessary to develop a non-oriented electrical steel sheet in which rust is suppressed in manufacturing a motor having higher efficiency.
  • it is intended to provide a non-oriented electrical steel sheet and a manufacturing method thereof. In one embodiment of the present invention, it is intended to provide a non-oriented electrical steel sheet and a method for manufacturing the same, in which rust is suppressed during motor manufacturing by adjusting steel components and atmospheric conditions for cold-rolled sheet annealing.
  • the non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention, by weight, Si: 2.5 to 4.5%, Mn: 0.04 to 1.4%, Al: 0.2 to 1.1%, Bi: 0.0005 to 0.003%, Zr: 0.0005 to 0.003 %, As: 0.0005 to 0.004%, the balance including Fe and unavoidable impurities, and the length from the surface of the steel sheet to the innermost part containing 5% O in the inside direction is 0.5 ⁇ m or less.
  • the non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention may further include at least one of Sn: 0.001 to 0.08 wt%, Sb: 0.001 to 0.08 wt%, and P: 0.001 to 0.03 wt%.
  • Cr 0.010 to 0.150 wt%
  • Cu 0.01 to 0.20 wt%
  • S 0.004 wt% or less
  • C 0.004 wt% or less
  • N 0.004 wt% or less
  • Ti 0.004% by weight or less may further include one or more.
  • Rust may not occur when the non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention is exposed within 48 hours in an environment with a humidity of 50% or more and a temperature of 15° C. or more.
  • iron loss W15/50 (W/kg) may be less than or equal to a value calculated by Equation 1 below.
  • Equation 1 t represents the electrical steel sheet thickness (mm), and [Si] and [Al] represent the content (wt%) of Si and Al in the steel sheet, respectively.
  • the non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention may have a magnetostrictive deterioration degree ( ⁇ 0-p,p - ⁇ 0-p,e )/ ⁇ 0-p,e value of 0.25 or less.
  • Si 2.5 to 4.5%
  • Mn 0.04 to 1.4%
  • Al 0.2 to 1.1%
  • Bi 0.0005 to 0.003%
  • Zr preparing a hot-rolled sheet by hot rolling a slab containing 0.0005 to 0.003%
  • a pickling step of pickling the hot-rolled sheet 2 to 4 times Cold-rolling the pickled hot-rolled sheet to prepare a cold-rolled sheet; and a cold-rolled sheet annealing step of annealing the cold-rolled sheet.
  • the oxygen partial pressure is 10 mmHg or less, and the dew point may be performed in an atmosphere of 10° C. or less.
  • a first hot-rolled sheet annealing step and a second hot-rolled sheet annealing step of annealing the hot-rolled sheet may be further included.
  • the first hot-rolled sheet annealing step may be a step of holding at 980 to 1150 ° C. for 60 to 150 seconds
  • the second hot-rolled plate annealing step may be a step of holding at 900 to 950 ° C. for 60 to 90 seconds.
  • the soaking temperature may be 800 to 1070 ° C.
  • the non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention suppresses rust generation during motor manufacturing, and at the same time has excellent magnetism, so that the efficiency of the motor using the non-oriented electrical steel sheet can ultimately be improved.
  • the non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention can provide a non-oriented electrical steel sheet in which residual stress remaining after punching and shearing has a small effect on magnetostriction.
  • first, second and third are used to describe, but are not limited to, various parts, components, regions, layers and/or sections. These terms are only used to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, a first part, component, region, layer or section described below may be referred to as a second part, component, region, layer or section without departing from the scope of the present invention.
  • % means weight%, and 1ppm is 0.0001 weight%.
  • the meaning of further including an additional element means replacing and including iron (Fe) as much as the additional amount of the additional element.
  • Si 2.5 to 4.5%
  • Mn 0.04 to 1.4%
  • Al 0.2 to 1.1%
  • Bi 0.0005 to 0.003%
  • Zr 0.0005 to 0.003 %
  • Si is a major element added to reduce eddy current loss among iron losses by increasing the resistivity of steel. If too little Si is added, a problem of iron loss deterioration occurs. Therefore, increasing the content of Si is advantageous in terms of iron loss, but if too much Si is added, the brittleness of the material increases, resulting in sheet breakage during winding and cold rolling, which can lead to a rapid decrease in rolling productivity. Accordingly, Si may be included within the above range. More specifically, 2.5 to 3.7% by weight of Si may be included.
  • Bi Bismuth (Bi), as a segregation element, segregates at grain boundaries to reduce grain boundary strength and suppress the shape in which dislocations are fixed to grain boundaries. Through this, it has the effect of suppressing the increase in processing stress during shearing and punching processing and reducing the depth of processing stress where magnetism is inferior due to processing stress. can make it Therefore, Bi may be added in the above-mentioned range. More specifically, 0.0010 to 0.0025% by weight of Bi may be included.
  • the content of Zr is 0.0005 to 0.0030% by weight.
  • the content of As may be 0.0005 to 0.0040% by weight. More specifically, the content of Zr may be 0.0010 to 0.0025% by weight, and the content of As may be 0.0010 to 0.0030% by weight.
  • the non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention may further include at least one of Sn: 0.001 to 0.08 wt%, Sb: 0.001 to 0.08 wt%, and P: 0.001 to 0.03 wt%.
  • Tin (Sn) segregates on grain boundaries and surfaces to improve the texture of the material and suppresses surface oxidation, so it can be added to improve magnetism. If the amount of Sn added is too small, the effect may be insignificant. If too much Sn is added, grain boundary segregation becomes severe, surface quality deteriorates, hardness increases, and cold-rolled sheet breakage may occur, resulting in reduced rollability. Therefore, Sn may be added within the above range. More specifically, 0.005 to 0.050 wt % of Sn may further be included.
  • Sb Antimony segregates on grain boundaries and surfaces to improve the texture of the material and suppresses surface oxidation, so it can be added to improve magnetism. If the amount of Sb added is too small, the effect may be insignificant. If too much Sb is added, grain boundary segregation becomes severe, the surface quality deteriorates, and the hardness increases, resulting in breakage of the cold-rolled sheet, which may reduce rollability. Therefore, Sb may be added within the above range. More specifically, 0.005 to 0.050 wt% of Sb may be further included.
  • Phosphorus (P) not only serves to increase the specific resistance of the material, but also serves to increase the specific resistance and lower the iron loss by improving the texture by segregating at grain boundaries. If the addition amount of P is too small, the amount of segregation is too small, and there may be no effect of improving the texture. If the addition amount of P is too large, it causes the formation of a texture that is unfavorable to magnetism, so there is no effect on improving the texture, and excessive segregation at grain boundaries reduces rollability and workability, making production difficult. Therefore, P may be added in the above range. More specifically, 0.005 to 0.015% by weight of P may be included.
  • Cr 0.010 to 0.150 wt%
  • Cu 0.01 to 0.20 wt%
  • S 0.004 wt% or less
  • C 0.004 wt% or less
  • N 0.004 wt% or less
  • Ti 0.004% by weight or less may further include one or more.
  • Chromium (Cr) segregates on the surface when annealing conditions are appropriately controlled. Segregation occurs properly when Cr is included in the above range. If it is smaller than the range, there is no surface segregation effect, and if it is too large, brittleness of the material may be enhanced and problems may occur. More specifically, Cr: 0.010 to 0.100 wt % may be further included.
  • Copper (Cu) serves to form a sulfide together with Mn.
  • CuMnS may finely precipitate and degrade magnetism if too little is added. If too much Cu is added, high-temperature brittleness may occur and cracks may be formed during playing or hot rolling. More specifically, 0.01 to 0.10 wt% of Cu may be further included.
  • S Sulfur
  • S forms fine sulfides inside the parent material to suppress crystal grain growth and weaken iron loss, so the lower the content, the better. can be enlarged. More specifically, 0.0001 to 0.0030% by weight of S may further be included.
  • Carbon (C) inhibits the growth of ferrite crystal grains during annealing, increases the degree of deterioration of magnetism during processing, and may be less than 0.004% by weight because carbon (C) may deteriorate magnetism by combining with Ti or the like. More specifically, it may include 0.0001 to 0.0030 weight of C.
  • Nitrogen (N) not only forms fine and long precipitates inside the base material by combining with Al and Ti, but also deteriorates iron loss by combining with other impurities to form fine nitrides, suppressing grain growth, etc. can include More specifically, 0.0001 to 0.003% by weight of N may be further included.
  • Titanium (Ti) is an element that has a very strong tendency to form precipitates in steel, and forms fine carbides or nitrides inside the base material to suppress crystal grain growth. Therefore, the more added, the more carbides and nitrides are formed, worsening iron loss and deteriorating magnetism. Therefore, it may be further included to 0.004% or less. More specifically, 0.0001 to 0.0030 wt% of Ti may be further included.
  • the non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention may further include one or more of Mo: 0.03 wt% or less, B: 0.0050 wt% or less, Ca: 0.0050 wt% or less, and Mg: 0.0050 wt% or less. there is.
  • the upper limit may be limited as described above.
  • the balance includes Fe and unavoidable impurities.
  • the unavoidable impurities they are impurities introduced during the steelmaking step and the manufacturing process of the non-oriented electrical steel sheet, and since they are widely known in the relevant field, a detailed description thereof will be omitted.
  • the addition of elements other than the above-described alloy components is not excluded, and may be variously included within a range that does not impair the technical spirit of the present invention. When additional elements are included, they are included in place of Fe, which is the remainder.
  • the non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention may have a length of 0.5 ⁇ m or less from the surface of the steel sheet to the innermost part containing 5% O in an inward direction.
  • the surface of the steel sheet refers to the outermost surface of the steel sheet when no insulation film exists, and refers to the interface between the steel sheet substrate and the insulation film when the insulation film exists on the surface of the steel sheet substrate.
  • the measurement method of the length to the innermost part containing 5% O is not particularly limited, and glow discharge spectroscopy (GDS) can be used.
  • the length may be different depending on the location of the steel plate measurement, and in order to reduce the measurement error, the length may be measured at 5 or more locations and the average value may be taken as the length. More specifically, the length from the surface of the steel sheet to the innermost part containing 5% O in an inward direction may be 0.05 to 0.5 ⁇ m.
  • rust does not occur during motor manufacturing. That is, rust does not occur when exposed within 48 hours in an environment with a humidity of 50% or higher and a temperature of 15 ° C or higher. Rust is distinguished from a general steel sheet having a silver-gray color in that its main composition is Fe-based oxide and is red in color. It can be determined by confirming that the above rust exists.
  • iron loss W15/50 (W/kg) may be less than or equal to a value calculated by Equation 1 below.
  • Equation 1 t represents the electrical steel sheet thickness (mm), and [Si] and [Al] represent the content (wt%) of Si and Al in the steel sheet, respectively.
  • iron loss decreases as the thickness of the steel sheet decreases and the content of Si and Al increases.
  • the iron loss is lower than the reflected value. This can be obtained by annealing at a low oxygen partial pressure and low dew point during cold-rolled sheet annealing with steel composition control.
  • the iron loss (W15/50) is the iron loss when the magnetic flux density of 1.5T is induced at a frequency of 50HZ. More specifically, it may be an average value of iron loss measured in the rolling direction and in the rolling vertical direction.
  • the non-oriented electrical steel sheet may have a magnetostrictive deterioration degree ( ⁇ 0-p,p - ⁇ 0-p,e )/ ⁇ 0-p,e value of 0.25 or less.
  • the value of the degree of magnetostrictive deterioration may be 0.01 to 0.23, more specifically 0.05 to 0.17.
  • ⁇ 0-p,p may be 7.0 ⁇ 10 -6 or less. Specifically, it may be 3.0 ⁇ 10 -6 to 6.65 ⁇ 10 -6 , more specifically 3.26 ⁇ 10 -6 to 5.37 ⁇ 10 -6 .
  • Si 2.5 to 4.5%
  • Mn 0.04 to 1.4%
  • Al 0.2 to 1.1%
  • Bi 0.0005 to 0.003%
  • Zr preparing a hot-rolled sheet by hot rolling a slab containing 0.0005 to 0.003%
  • the balance including Fe and unavoidable impurities
  • Cold-rolling a hot-rolled sheet to produce a cold-rolled sheet and a cold-rolled sheet annealing step of annealing the cold-rolled sheet.
  • a hot-rolled sheet is manufactured by hot-rolling a slab.
  • 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, so repeated descriptions are omitted. Since the composition of the slab is not substantially changed during manufacturing processes such as hot rolling, cold rolling, and cold-rolled sheet annealing, which will be described later, the composition of the slab and the composition of the non-oriented electrical steel sheet are substantially the same.
  • a slab heating step of heating the slab at a temperature range of 1100 to 1250 ° C. for 0.1 to 3 hours may be further included before the step of manufacturing the hot-rolled sheet. If the slab heating temperature is too high, precipitates such as AlN and MnS present in the slab are re-dissolved and then finely precipitated during hot rolling and annealing, thereby suppressing crystal grain growth and deteriorating magnetism. Specifically, heating for 0.5 to 3 hours at a temperature range of 1150 to 1200 ° C. may be further included.
  • the thickness of the hot-rolled sheet may be 1.6 to 3.0 mm. Specifically, the thickness of the hot-rolled sheet may be 1.8 mm to 2.5 mm.
  • a first hot-rolled sheet annealing step and a second hot-rolled sheet annealing step of annealing the hot-rolled sheet may be further included.
  • the first hot-rolled sheet annealing step may be performed at 980 to 1150 ° C for 60 to 150 seconds. Specifically, the first hot-rolled sheet annealing step may be performed at 1030 to 1100 ° C for 60 to 100 seconds.
  • the secondary hot-rolled sheet annealing step may be performed at 900 to 950° C. for 60 to 90 seconds.
  • the hot-rolled sheet is cold-rolled to manufacture a cold-rolled sheet. It may be applied differently depending on the thickness of the hot-rolled sheet, but cold rolling may be performed so that the final thickness is 0.2 to 0.7 mm by applying a reduction ratio of 70 to 95%. In order to match the reduction ratio, one cold rolling or two or more cold rollings with intermediate annealing in between may be performed. Cold rolling can be carried out through 3 to 7 passes.
  • the cold-rolled sheet is annealed.
  • the annealing temperature is 600° C. or higher
  • the oxygen partial pressure is 10 mmHg or less
  • the dew point is 10° C. or less.
  • Oxygen partial pressure and dew point temperature at 600 ° C or higher are limited because oxygen permeation takes place in earnest at an annealing temperature of 600 ° C or higher. More specifically, the oxygen partial pressure may be 1 to 9 mmHg, and the dew point may be -50 to 5 °C.
  • the step of annealing the cold-rolled sheet may be soaked at 800 to 1070 ° C, and the soaking time may be 10 seconds to 5 minutes. More specifically, it may be 900 to 1050 °C.
  • a step of forming an insulating layer may be further included. Since a method of forming an insulating layer is widely known in the field of non-oriented electrical steel sheet technology, a detailed description thereof will be omitted.
  • a slab of the composition shown in Table 1 below was heated to about 1120 ° C. It was hot rolled to the thickness summarized in Table 2 below.
  • the hot-rolled steel sheets cooled in the air were subjected to primary hot-rolled sheet annealing for 90 seconds at the temperatures listed in Table 2 below, and two-stage hot-rolled sheet annealing at 930° C. for 80 seconds. After pickling the hot-rolled sheet annealed material, it was cold-rolled to the thickness summarized in Table 2. Thereafter, the cold-rolled sheet was annealed at the soaking temperature summarized in Table 2 below.
  • each Epstein test piece has a size of 305 mm ⁇ 30 mm.
  • the length from the surface of the steel sheet to the innermost part containing 5% O in the inward direction was measured at the innermost position where the oxygen content was 5% by measuring 5 specimens with GDS.
  • the presence or absence of rust was determined by visually observing the test piece left for 48 hours or more in a constant temperature and humidity apparatus at a humidity of 50% or more and a temperature of 15 ° C. or more.
  • the magnetostriction measurement specimen was processed through shearing and electric discharge machining, respectively, and the magnetostriction was measured at 50Hz and 1.5T.
  • the average value of the rolling direction (RD direction) and the rolling perpendicular direction (TD direction) was used for the magnetostriction, and the magnetostriction value was measured through a device capable of applying a magnetic field of 50Hz and 1.5T, length) is defined.
  • the magnetostriction value of the specimen processed by electrical discharge machining was ⁇ 0-p,e
  • the magnetostriction value due to shearing and punching was ⁇ 0-p,p
  • the deterioration value of magnetostriction was ( ⁇ 0-p,p - ⁇ 0-p,e )/ ⁇ 0-p,e .
  • the clearance means a value obtained by dividing the distance between the upper mold and the lower mold of the shearing machine or punching machine by the plate thickness of the workpiece.
  • Discharge machined Epstein specimens were prepared by discharging a sheared specimen of 310 mm x 35 mm into 305 mm x 30 mm.
  • Comparative Examples 1 to 13 it was confirmed that rust was generated because the oxygen partial pressure or dew point temperature during cold-rolled sheet annealing was not properly adjusted. It can be seen that Comparative Examples 14 to 18 do not properly contain Bi, Zr, and As, so iron loss is relatively poor, and the effect of residual stress on magnetostriction after punching and shearing by punching is large.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 중량%로, Si: 2.5 내지 4.5%, Mn: 0.04 내지 1.4%, Al: 0.2 내지 1.1%, Bi: 0.0005 내지 0.003%, Zr: 0.0005 내지 0.003%, As: 0.0005 내지 0.004% 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 강판의 표면으로부터 내부방향으로 O를 5% 포함하는 가장 내부까지의 길이가 5㎛ 이하이다.

Description

무방향성 전기강판 및 그 제조방법
본 발명의 일 실시예는 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예는 강 성분을 조절하고, 냉연판 소둔의 분위기 조건을 조절하여, 모터 제조 시 러스트 발생이 억제된 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
전기강판은 변압기, 모터, 전기기용 소재로 사용되는 제품으로서, 기계적 특성 등 가공성을 중요시 하는 일반 탄소강과는 달리, 전기적 특성을 중요시 하는 기능성 제품이다. 요구되는 전기적 특성으로는 철손이 낮을 것, 자속밀도, 투자율 및 점적율이 높을 것 등이 있다.
전기강판은 다시 방향성 전기강판과 무방향성 전기강판으로 구분된다. 방향성 전기강판은 2차재결정으로 불리는 비정상 결정립 성장 현상을 이용해 Goss 집합조직 ({110}<001> 집합조직)을 강판 전체에 형성시켜 압연방향의 자기적 특성이 뛰어난 전기강판이다. 무방향성 전기강판은 압연판 상의 모든 방향으로 자기적 특성이 균일한 전기강판이다.
이중 무방향성 전기강판은 모든 방향으로 균일한 자기적 특성을 가지고 있어 일반적으로 모터코어, 발전기의 철심, 전동기, 소형 변압기의 재료로 사용된다. 무방향성 전기강판의 대표적인 자기적 특성은 철손과 자속밀도로, 무방향성 전기강판의 철손이 낮을수록 철심이 자화되는 과정에서 손실되는 철손이 감소하여 효율이 향상되며, 자속밀도가 높을수록 똑같은 에너지로 더 큰 자기강을 유도할 수 있으며, 같은 자속밀도를 얻기 위하여는 적은 전류를 인가해도 되기 때문에 동손을 감소시켜 에너지 효율을 향상시킬 수 있다. 그러나, 통상의 야금학적 기술을 토대로 한 무방향성 전기강판의 특성 향상은 그 한계에 다다랐으며, 가공 후 응력제거소둔을 하지 않은 무방향성 전기강판의 철손 열화 정도는 엄격한 철손을 요구하는 에너지 효율 관련 규제와 전기 에너지 생산, 전달, 변환 및 이용 관련 산업의 요구 조건을 만족시키지 못한다. 그에 따라 추가적인 자성특성 향상을 위한 기술의 필요성이 증대되고 있다.
한편 모터를 제조하는데 있어, 무방향성 전기강판은 다양한 방식으로 가공된다. 가장 많이 사용되는 방법중의 하나는 무방향성 전기강판을 펀칭 혹은 블랭킹 등의 방식을 단독 혹은 조합하는 방식을 통해 원하는 형태 및 치수로 가공한 후 적층하는 방식이다. 이때 원 소재인 무방향성 전기강판의 표면에서 산화가 발생하거나 혹은 가공된 전단/파단면에서 산화가 발생하여 러스트가 발생하는 경우 이로 인해 쇼티지라고 불리는 모터 제조공정상의 불량이 발생할 수 있다.
철손이 낮고 자속밀도가 높은 최고급 무방향성 전기강판의 경우 그 성분 함량에 있어 Si의 함량이 높아 모재에서 기인하는 러스트 발생 확률이 높다. 최근 에너지 효율 규제가 강화됨에 따라 더 높은 효율을 갖는 모터 제조에 있어 러스트의 발생이 억제된 무방향성 전기강판의 개발이 필요하다.
본 발명의 일 실시예에서는 무방향성 전기강판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다. 본 발명의 일 실시예에서는 강 성분을 조절하고, 냉연판 소둔의 분위기 조건을 조절하여, 모터 제조 시 러스트 발생이 억제된 무방향성 전기강판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 중량%로, Si: 2.5 내지 4.5%, Mn: 0.04 내지 1.4%, Al: 0.2 내지 1.1%, Bi: 0.0005 내지 0.003%, Zr: 0.0005 내지 0.003%, As: 0.0005 내지 0.004% 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 강판의 표면으로부터 내부방향으로 O를 5% 포함하는 가장 내부까지의 길이가 0.5㎛ 이하이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 Sn: 0.001 내지 0.08 중량%, Sb: 0.001 내지 0.08 중량%, P: 0.001 내지 0.03 중량% 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 Cr: 0.010 내지 0.150 중량%, Cu: 0.01 내지 0.20 중량%, S: 0.004 중량% 이하, C: 0.004 중량% 이하, N: 0.004 중량% 이하, 및 Ti: 0.004 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 습도 50% 이상, 온도 15℃ 이상의 환경에서 48시간 이내에 노출되는 경우 러스트가 발생하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 철손 W15/50 (W/kg)이 하기 식 1로 계산되는 값 이하일 수 있다.
[식 1]
2.9 - 2 × (0.5 - t) - 0.58 × ([Si]-2.5) - 0.45 × ([Al] - 0.2)
(식 1에서 t는 전기강판 두께(mm)를 나타내고, [Si] 및 [Al]은 각각 강판 내 Si 및 Al의 함량(중량%)을 나타낸다.)
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 자왜 열화정도 (λ0-p,p-λ0-p,e)/λ0-p,e 값이 0.25 이하일 수 있다
(상기 λ0-p,e는 방전 가공으로 인한 자왜이고, 상기 λ0-p,p는 펀칭 가공으로 인한 자왜임)
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 제조 방법은 중량%로, Si: 2.5 내지 4.5%, Mn: 0.04 내지 1.4%, Al: 0.2 내지 1.1%, Bi: 0.0005 내지 0.003%, Zr: 0.0005 내지 0.003%, As: 0.0005 내지 0.004% 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 2회 내지 4회 산세하는 산세 단계; 산세된 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 냉연판을 소둔하는 냉연판 소둔 단계를 포함한다.
냉연판 소둔 단계에서, 소둔온도 600℃ 이상의 온도에서 산소 분압은 10mmHg 이하이고, 이슬점이 10℃ 이하인 분위기에서 수행할 수 있다.
열연판을 제조하는 단계 이후, 열연판을 소둔하는 1차 열연판 소둔 단계 및 2차 열연판 소둔 단계를 더 포함할 수 있다.
1차 열연판 소둔단계는 980 내지 1150℃에서 60 내지 150초 유지하는 단계이고, 2차 열연판 소둔단계는 900 내지 950℃ 에서 60 내지 90초 유지하는 단계일 수 있다.
냉연판 소둔 단계는 균열 온도가 800 내지 1070℃일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 모터 제조 시 러스트 발생이 억제되고, 동시에 강판의 자성이 우수하여, 궁극적으로 무방향성 전기강판이 사용된 모터 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 펀칭 및 전단 가공 후에 남은 잔류응력이 자왜에 미치는 영향이 작은 무방향성 전기강판을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 철손이 우수한 무방향성 전기강판을 제공할 수 있다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.
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, 1ppm 은 0.0001중량%이다.
본 발명의 일 실시예에서 추가 원소를 더 포함하는 것의 의미는 추가 원소의 추가량 만큼 잔부인 철(Fe)을 대체하여 포함하는 것을 의미한다.
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 중량%로, Si: 2.5 내지 4.5%, Mn: 0.04 내지 1.4%, Al: 0.2 내지 1.1%, Bi: 0.0005 내지 0.003%, Zr: 0.0005 내지 0.003%, As: 0.0005 내지 0.004% 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.
먼저 무방향성 전기강판의 성분 한정의 이유부터 설명한다.
Si: 2.5 내지 4.5 중량%
규소(Si)는 강의 비저항을 증가시켜서 철손 중 와류손실을 낮추기 위해 첨가되는 주요 원소이다. Si가 너무 적게 첨가되면, 철손이 열화되는 문제가 발생한다. 따라서, Si의 함량을 높이는 것이 철손 측면에서는 유리하지만, Si가 너무 많이 첨가되면, 재료의 취성이 증가하여 권취 및 냉간압연 중 판파단이 발생하여 압연 생산성이 급격히 저하될 수 있다. 따라서, 전술한 범위로 Si를 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 Si를 2.5 내지 3.7 중량% 포함할 수 있다.
Mn: 0.04 내지 1.40 중량%
망간(Mn)은 망간 (Mn)은 재료의 비저항을 높여 철손을 개선하고 황화물을 형성시키는 역할을 한다. Mn이 너무 적게 첨가되면, 황화물이 미세하게 석출되어 자성을 저하시킬 수 있다. 반대로 Mn이 너무 많이 첨가되면, 자성에 불리한 {111} 집합조직의 형성을 조장하여 자속밀도가 감소할 수 있다. 따라서, 전술한 범위로 Mn을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 Mn을 0.30 내지 1.00 중량% 포함할 수 있다.
Al: 0.2 내지 1.1 중량%
알루미늄(Al)은 Si과 함께 비저항을 증가시켜 철손을 감소시키는 중요한 역할을 하며 또한 압연성을 개선하거나 냉간압연 시 작업성을 좋게 한다. Al이 너무 적게 첨가되면, 고주파 철손 저감에 효과가 없고 AlN의 석출 온도가 낮아져 질화물이 미세하게 형성되어 자성을 저하시킬 수 있다. 반대로, Al이 너무 많이 첨가되면, 질화물이 과다하게 형성되어 자성을 열화시키며, 제강과 연속주조 등의 모든 공정상에 문제를 발생시켜 생산성을 크게 저하시킬 수 있다. 따라서, 전술한 범위로 Al을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 0.5 내지 0.8 중량% 포함할 수 있다.
Bi: 0.0005 내지 0.0030 중량%
비스무트(Bi)는 편석원소로서 결정립계에 편석함으로써 결정립계 강도를 저하시키고 전위가 결정립계에 고착되는 형상을 억제한다. 이를 통하여 전단(Shearing) 및 펀칭 (Punching) 가공 시 가공 응력의 증가를 억제시키고 가공 응력에 의하여 자성이 열위되는 가공 응력 깊이를 저감시키는 효과가 있으나 그 첨가량이 너무 많으면 결정립 성장을 억제시켜 자성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 전술한 범위로 Bi를 첨가할 수 있다. 더욱 구체적으로 Bi를 0.0010 내지 0.0025 중량% 포함할 수 있다.
Zr: 0.0005 내지 0.0030 중량% 및 As: 0.0005 내지 0.0040 중량%
지르코늄(Zr) 또는 비소(As)는 석출물 형성에 기여하여 미세석출물의 형성을 억제하여 가공에 의한 잔류응력을 유발하는 미세석출물들의 밀도를 낮추는 역할을 할 수 있으므로 Zr의 함량은 0.0005 내지 0.0030 중량%, As의 함량은 0.0005 내지 0.0040 중량%일 수 있다. 더욱 구체적으로 Zr의 함량은 0.0010 내지 0.0025 중량%, As의 함량은 0.0010 내지 0.0030 중량%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 Sn: 0.001 내지 0.08 중량%, Sb: 0.001 내지 0.08 중량%, P: 0.001 내지 0.03 중량% 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
Sn: 0.001 내지 0.080 중량%
주석(Sn)은 결정립계 및 표면에 편석하여 재료의 집합조직을 개선하고 표면 산화를 억제하는 역할을 하므로 자성을 향상시키기 위해 첨가할 수 있다. Sn의 첨가량이 너무 작으면 그 효과가 미미할 수 있다. Sn이 너무 많이 첨가되면, 결정립계 편석이 심해져 표면 품질이 열화되고, 경도가 상승하여 냉연판 파단을 일으켜 압연성이 저하될 수 있다. 따라서, 전술한 범위에서 Sn을 첨가할 수 있다. 더욱 구체적으로 Sn을 0.005 내지 0.050 중량% 더 포함할 수 있다.
Sb: 0.001 내지 0.080 중량%
안티몬(Sb)은 결정립계 및 표면에 편석하여 재료의 집합조직을 개선하고 표면 산화를 억제하는 역할을 하므로 자성을 향상시키기 위해 첨가할 수 있다. Sb의 첨가량이 너무 작으면 그 효과가 미미할 수 있다. Sb가 너무 많이 첨가되면, 결정립계 편석이 심해져 표면 품질이 열화되고, 경도가 상승하여 냉연판 파단을 일으켜 압연성이 저하될 수 있다. 따라서, 전술한 범위에서 Sb를 첨가할 수 있다. 더욱 구체적으로 Sb를 0.005 내지 0.050 중량% 더 포함할 수 있다.
P: 0.001 내지 0.030 중량%
인(P)은 재료의 비저항을 높이는 역할을 할 뿐만 아니라, 입계에 편석하여 집합조직을 개선하여 비저항을 증가시키고 철손을 낮추는 역할을 한다. P의 첨가량이 너무 적으면 편석량이 너무 적어 집합조직 개선 효과가 없을 수 있다. P의 첨가량이 너무 많으면 자성에 불리한 집합조직의 형성을 초래하여 집합조직 개선의 효과가 없으며 입계에 과도하게 편석하여 압연성 및 가공성이 저하되어 생산이 어려워질 수 있다. 따라서 전술한 범위에서 P를 첨가할 수 있다. 더욱 구체적으로 P를 0.005 내지 0.015 중량% 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 Cr: 0.010 내지 0.150 중량%, Cu: 0.01 내지 0.20 중량%, S: 0.004 중량% 이하, C: 0.004 중량% 이하, N: 0.004 중량% 이하, 및 Ti: 0.004 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
Cr: 0.010 내지 0.150 중량%
크롬(Cr)은 소둔 조건을 적절히 조절할 시 표면에 편석한다. 전술한 범위에서 Cr를 포함하여야 편석이 적절히 일어난다. 범위보다 작으면 표면 편석 효과가 없고, 너무 많으면 재료의 취성이 강화되어 문제가 발생할 수 있다. 더욱 구체적으로 Cr: 0.010 내지 0.100 중량% 더 포함할 수 있다.
Cu: 0.01 내지 0.20 중량%
구리(Cu)는 Mn과 함께 황화물을 형성시키는 역할을 한다. Cu가 더 첨가되는 경우, 너무 적게 첨가되면 CuMnS가 미세하게 석출되어 자성을 열화시킬 수 있다. Cu가 너무 많이 첨가되면 고온취성이 발생하게 되어 연주나 열연시 크랙을 형성할 수 있다. 더욱 구체적으로 Cu를 0.01 내지 0.10 중량% 더 포함할 수 있다.
S: 0.004 중량% 이하
황(S)은 모재 내부에 미세한 황화물을 형성하여 결정립 성장을 억제하여 철손을 약화시키므로 낮을수록 바람직하며, 함량이 0.004 중량% 초과하는 경우 Mn등과 결합하여 결정립 성장을 억제하거나 가공 후 자성의 열화정도를 크게 할 수 있다. 더욱 구체적으로 S를 0.0001 내지 0.0030 중량% 더 포함할 수 있다.
C: 0.004 중량% 이하
탄소(C)는 소둔시 페라이트 결정립 성장을 억제하여 가공 시 자성의 열화정도가 커지며, Ti 등과 결합하여 자성을 열위시킬 수 있으므로 0.004 중량% 이하일 수 있다. 더욱 구체적으로 C를 0.0001 내지 0.0030 중량 포함할 수 있다.
N: 0.004 중량% 이하
질소(N)은 Al, Ti 등과 결합하여 모재 내부에 미세하고 긴 석출물을 형성할 뿐만 아니라, 기타 불순물과 결합하여 미세한 질화물을 형성하여 결정립 성장을 억제하는 등 철손을 악화시키므로 0.004 중량% 이하로 더 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 N을 0.0001 내지 0.003 중량% 더 포함할 수 있다.
Ti: 0.004 중량% 이하
티타늄(Ti)은 강내 석출물 형성 경향이 매우 강한 원소로, 모재 내부에 미세한 탄화물 또는 질화물을 형성하여 결정립 성장을 억제하므로, 많이 첨가될수록 탄화물과 질화물이 많이 형성되어 철손을 악화시키는 등 자성을 열위하게 하므로 0.004% 이하로 더 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 Ti를 0.0001 내지 0.0030 중량% 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 Mo: 0.03 중량% 이하, B: 0.0050 중량% 이하, Ca: 0.0050 중량% 이하, 및 Mg: 0.0050 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
이들은 불가피하게 포함되는 C, S, N 등과 반응하여 미세한 탄화물, 질화물 또는 황화물을 형성하여 자성에 악영향을 미칠 수 있으므로, 전술한 것과 같이 상한을 한정할 수 있다.
잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다. 불가피한 불순물에 대해서는 제강 단계 및 무방향성 전기강판의 제조 공정 과정에서 혼입되는 불순물이며, 이는 해당 분야에서 널리 알려져 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다. 본 발명의 일 실시예예서 전술한 합금 성분 외에 원소의 추가를 배제하는 것은 아니며, 본 발명의 기술 사상을 해치지 않는 범위 내에서 다양하게 포함될 수 있다. 추가 원소를 더 포함하는 경우 잔부인 Fe를 대체하여 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 강판의 표면으로부터 내부방향으로 O를 5% 포함하는 가장 내부까지의 길이가 0.5㎛ 이하일 수 있다. 강판의 표면은 절연피막이 존재하지 않는 경우, 강판의 최외면을 의미하며, 강판 기재 표면에 절연피막이 존재하는 경우, 강판 기재와 절연피막의 경계면을 의미한다. O를 5% 포함하는 가장 내부까지의 길이의 측정 방법은 특별히 제한되지 않으며, 글로우 방전 분광법(GDS)을 사용할 수 있다. 길이는 강판 측정 위치에 따라 상이할 수 있으며, 측정 오차를 줄이기 위해 5개 이상의 위치에서 측정하여 그 평균치를 길이로 할 수 있다. 더욱 구체적으로 강판의 표면으로부터 내부방향으로 O를 5% 포함하는 가장 내부까지의 길이가 0.05 내지 0.5㎛ 일 수 있다.
강판의 표면으로 O가 다량 침투된 경우, O를 통해 추가적인 산소가 침투하여, 모터 제조 시 러스트가 발생하게 된다. 반면, 본 발명의 일 실시예에서는 모터 제조 시 러스트가 발생하지 않는다. 즉, 습도 50% 이상, 온도 15℃ 이상의 환경에서 48시간 이내에 노출되는 경우 러스트가 발생하지 않는다. 러스트는 주 구성이 Fe계 산화물로, 붉은색이라는 점에서 은회색 빛을 띄는 일반 강판과 구분되며, 본 발명의 일 실시예에서 305mm × 30mm 이상의 면적을 갖는 강판을 전술한 환경에 노출하여 1000㎛ 크기 이상의 러스트가 존재하는 것을 확인함으로써 판정 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 철손 W15/50 (W/kg)이 하기 식 1로 계산되는 값 이하일 수 있다.
[식 1]
2.9 - 2 × (0.5 - t) - 0.58 × ([Si]-2.5) - 0.45 × ([Al] - 0.2)
(식 1에서 t는 전기강판 두께(mm)를 나타내고, [Si] 및 [Al]은 각각 강판 내 Si 및 Al의 함량(중량%)을 나타낸다.)
철손은 강판의 두께가 작을수록, Si 및 Al 함량이 많을수록 작은 것이 일반적으로 알려져 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 강판의 두께, Si, Al 함량을 반영하더라도 그 반영한 값에 비해 철손이 더욱 낮게 된다. 이는 강 조성 조절과 함께 냉연판 소둔 시 낮은 산소 분압 및 낮은 이슬점에서 소둔함으로써, 얻어 질 수 있다. 철손(W15/50)은 50HZ의 주파수로 1.5T의 자속밀도를 유기하였을 때의 철손이다. 더욱 구체적으로 압연 방향 및 압연 수직 방향으로 측정한 철손의 평균 값일 수 있다.
무방향성 전기강판은 자왜 열화정도 (λ0-p,p-λ0-p,e)/λ0-p,e 값이 0.25 이하일 수 있다.
(상기 λ0-p,e는 방전 가공으로 인한 자왜이고, 상기 λ0-p,p는 펀칭 가공으로 인한 자왜임)
구체적으로 자왜 열화정도 값은 0.01 내지 0.23, 보다 구체적으로 0.05 내지 0.17일 수 있다.
상기 λ0-p,p의 값은 7.0×10-6 이하일 수 있다. 구체적으로 3.0×10-6 내지 6.65×10-6, 보다 구체적으로 3.26×10-6 내지 5.37×10-6일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 제조 방법은 중량%로, Si: 2.5 내지 4.5%, Mn: 0.04 내지 1.4%, Al: 0.2 내지 1.1%, Bi: 0.0005 내지 0.003%, Zr: 0.0005 내지 0.003%, As: 0.0005 내지 0.004% 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 및 냉연판을 소둔하는 냉연판 소둔 단계;를 포함한다.
먼저 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조한다. 슬라브 내의 각 조성의 첨가 비율을 한정한 이유는 전술한 무방향성 전기강판의 조성 한정 이유와 동일하므로, 반복되는 설명을 생략한다. 후술할 열간압연, 냉간압연, 냉연판 소둔 등의 제조 과정에서 슬라브의 조성은 실질적으로 변동되지 아니하므로, 슬라브의 조성과 무방향성 전기강판의 조성이 실질적으로 동일하다.
열연판을 제조하는 단계 이전에 슬라브를 1100 내지 1250℃의 온도 범위에서 0.1 내지 3시간 동안 가열하는 슬라브 가열 단계를 더 포함할 수 있다. 슬라브 가열 온도가 너무 높으면, 슬라브 내에 존재하는 AlN, MnS 등의 석출물이 재고용된 후 열간압연 및 소둔시 미세석출되어 결정립 성장을 억제하고 자성을 저하시킬 수 있다. 구체적으로 1150 내지 1200℃의 온도 범위에서 0.5 내지 3시간 동안 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다.
열연판을 제조하는 단계에서 열연판의 두께는 1.6 내지 3.0mm일 수 있다. 구체적으로 열연판의 두께는 1.8mm 내지 2.5mm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 열연판을 제조하는 단계 이후, 열연판을 소둔하는 1차 열연판 소둔 단계 및 2차 열연판 소둔 단계를 더 포함할 수 있다.
1차 열연판 소둔단계와 2차 열연판 소둔단계를 포함하는 연속소둔 단계일 수 있다. 1차 열연판 소둔단계는 980 내지 1150℃에서 60 내지 150초간 행해질 수 있다. 구체적으로 상기 1차 열연판 소둔단계는 1030 내지 1100℃에서 60 내지 100초간 행해질 수 있다.
2차 열연판 소둔단계는 900 내지 950℃ 에서 60 내지 90초간 행해질 수 있다.
다음으로, 열연판을 냉간 압연하여 냉연판을 제조한다. 열연판 두께에 따라 다르게 적용될 수 있으나, 70 내지 95%의 압하율을 적용하여 최종두께가 0.2 내지 0.7mm가 되도록 냉간 압연 할 수 있다. 압하율을 맞추기 위하여 1회 냉간 압연 또는 중간 소둔을 사이에 둔 2회 이상의 냉간 압연을 수행할 수 있다. 냉간압연은 3 내지 7 패스를 통해 실시할 수 있다.
냉연판을 제조하는 단계 이후, 냉연판을 소둔한다. 냉연판 소둔 단계에서, 소둔온도 600℃ 이상의 온도에서 산소 분압은 10mmHg 이하이고, 이슬점이 10℃ 이하인 분위기에서 수행한다. 이를 통해 최종 제조되는 전기강판의 O 침투를 억제할 수 있으며, 이는 모터 제조 시 러스트 발생을 억제하는 역할을 한다. 소둔온도 600℃ 이상의 온도에서 산소 침투가 본격적으로 이루어지기 때문에 600℃ 이상에서의 산소 분압 및 이슬점 온도를 한정한다. 더욱 구체적으로 산소 분압은 1 내지 9 mmHg이고, 이슬점은 -50 내지 5℃일 수 있다.
냉연판을 소둔하는 단계는 800 내지 1070℃에서 균열할 수 있고, 균열 시간은 10초 내지 5분일 수 있다. 더욱 구체적으로 900 내지 1050℃일 수 있다.
이후, 절연층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 절연층 형성 방법에 대해서는 무방향성 전기강판 기술 분야에서 널리 알려져 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
하기 표 1과 같은 조성의 슬라브를 약 1120℃까지 가열하였다. 하기 표 2에 정리된 두께로 열간압연하였다. 공기 중에서 냉각한 열연강판은 하기 표 2에 정리된 온도에서 90초간 1차 열연판 소둔하고, 930℃에서 80초간 2단 열연판 소둔을 실시하였다. 열연판 소둔이 완료된 소재를 산세한 다음 표 2에 정리된 두께로 냉간압연하였다. 이후, 하기 표 2에 정리된 균열 온도로 냉연판 소둔하였다.
철손은 엡스타인 시험으로 측정하였다. 이때 엡스타인 시험편은 각각 305mm × 30mm의 크기를 갖는다.
강판의 표면으로부터 내부방향으로 O를 5% 포함하는 가장 내부까지의 길이는 시편 5개소를 GDS로 측정하여 산소 함량이 5%인 가장 내부의 위치를 측정하였다.
상기의 시험편을 습도 50% 이상, 온도 15℃ 이상의 항온항습 장치에서 48시간 이상 방치한 시험편을 육안으로 관찰하여 러스트 유무를 판단하였다.
또한 자왜를 측정하기 위하여 자왜 측정용 시험편을 각각 전단 및 방전가공을 통해 가공하여 50Hz, 1.5T에서의 자왜를 측정하였다. 이때 자왜는 압연방향(RD방향) 및 압연직각방향(TD방향)의 평균값을 사용하였으며, 자왜값은 50Hz, 1.5T의 자장을 걸어줄 수 있는 기기를 통해 측정하며, (길이변화량/원래시편의 길이)로 정의된다. 방전가공으로 가공한 시편의 자왜값을 λ0-p,e, 전단 및 펀칭가공으로 인한 자왜 값을 λ0-p,p라고 하였으며, 자왜의 열화정도값을 (λ0-p,p-λ0-p,e)/λ0-p,e으로 정의하였다.
전단 및 펀칭 가공은 클리어런스를(Clearance) 5%로 설정하고 전단 및 펀칭 가공으로 시편을 채취하였다. 상기 클리어런스란, 전단기 또는 펀칭기의 상부 금형과 하부 금형 간의 간격을 피가공재의 판두께로 나눈 값을 의미한다.
방전 가공된 Epstein 시편은 310mm x 35mm 시편으로 전단가공된 시편을 305mm x 30mm 로 방전가공하여 제조하였다.
실시예 Si Mn Al P Sn Sb S N C Ti Bi Zr As
비교재1 2.89 0.08 0.95 0.058 0.054 0.015 0.0024 0.0013 0.0012 0.0015 0.0007 0.0004 0.0044
비교재2 3.02 0.92 0.55 0.009 0.048 0.035 0.0015 0.0014 0.0022 0.0014 0.0018 0.0002 0.0004
비교재3 3.35 0.75 0.65 0.015 0.062 - 0.0014 0.0009 0.0018 0.0012 0.0005 0.0018 0.0003
비교재4 3.44 0.25 0.80 0.009 0.062 0.015 0.0007 0.0005 0.0008 0.0008 0.0003 0.0003 0.0004
비교재5 3.44 0.25 0.80 0.009 0.062 0.015 0.0007 0.0005 0.0008 0.0008 0.0035 0.0031 0.0043
발명재1 2.75 1.30 0.87 0.059 - 0.068 0.0012 0.0005 0.0019 0.0010 0.0028 0.0027 0.0029
발명재2 3.21 1.22 0.50 0.048 0.067 0.012 0.0013 0.0023 0.0030 0.0015 0.0005 0.0016 0.0005
발명재3 3.36 0.53 0.74 0.012 0.031 0.045 0.0020 0.0007 0.0024 0.0018 0.0013 0.0017 0.0027
발명재4 2.91 0.72 0.80 0.072 0.045 - 0.0018 0.0011 0.0021 0.0008 0.0016 0.0007 0.0035
발명재5 3.10 0.53 0.70 0.008 - 0.066 0.0019 0.0010 0.0018 0.0013 0.0024 0.0006 0.0017
발명재6 2.75 1.02 0.75 0.008 0.042 0.001 0.0020 0.0018 0.0020 0.0014 0.0013 0.0026 0.0006
발명재7 3.32 1.36 0.29 0.012 0.035 0.008 0.0015 0.0009 0.0010 0.0014 0.0029 0.0007 0.0019
발명재8 3.44 0.25 0.80 0.009 0.062 0.015 0.0007 0.0005 0.0008 0.0008 0.0011 0.0006 0.0020
발명재9 3.38 0.33 0.74 0.008 - 0.055 0.0013 0.0018 0.0010 0.0012 0.0008 0.0010 0.0023
발명재10 3.51 0.28 0.77 0.008 0.071 - 0.0008 0.0012 0.0015 0.0010 0.0012 0.0005 0.0021
비고 강종 열연
두께(mm)		 1차 열연판
소둔 온도(℃)		 냉연판 두께(mm) 냉연판 소둔 조건
균열온도
(℃)		 산소 분압
(mmHg)		 이슬점(℃)
비교예1 발명강1 2.5 1000 0.5 980 16 -31
발명예1 발명강1 2.3 980 0.5 1000 4 -37
발명예2 발명강1 2.3 1000 0.5 1000 4 -48
발명예3 발명강2 2.3 1000 0.5 980 3 -10
발명예4 발명강2 2.5 1000 0.5 980 6 -5
비교예2 발명강2 2.5 1000 0.5 1000 3 17
비교예3 발명강3 2.3 1080 0.3 1000 14 34
비교예4 발명강3 2.3 1020 0.35 1020 2 13
발명예5 발명강3 2.3 1040 0.35 1020 7 -27
발명예6 발명강4 2 1040 0.35 1020 8 -15
발명예7 발명강4 2.3 1060 0.5 1020 4 -17
비교예5 발명강4 2 1050 0.27 1040 9 19
비교예6 발명강5 2 1030 0.27 1020 18 -28
발명예8 발명강5 2.3 1040 0.35 1020 4 -21
발명예9 발명강5 2.3 1000 0.35 1060 8 -32
발명예10 발명강5 2.3 1080 0.35 1060 7 0
비교예7 발명강6 1.8 1040 0.25 1000 13 -4
발명예11 발명강6 1.8 1030 0.25 1000 9 -16
비교예8 발명강6 2 1020 0.27 1020 6 18
발명예12 발명강6 2 1050 0.27 1040 9 -27
발명예13 발명강7 2.3 1050 0.35 1040 9 -23
비교예9 발명강7 1.6 980 0.25 1030 11 -15
발명예14 발명강7 1.6 1020 0.25 1040 7 -28
발명예15 발명강7 2 1020 0.35 1040 6 -19
비교예10 발명강8 2 1080 0.35 1060 1 35
발명예16 발명강8 2.3 1050 0.5 1060 2 -36
비교예11 발명강8 2.3 1030 0.3 1040 12 -16
발명예17 발명강8 2.3 1070 0.3 1040 3 -42
발명예18 발명강9 2.3 1010 0.35 1040 5 -25
발명예19 발명강9 2.3 1030 0.5 1060 6 -17
발명예20 발명강9 2.3 1030 0.5 1050 7 -37
발명예21 발명강9 1.6 1020 0.35 1050 4 -8
발명예22 발명강10 1.6 1030 0.35 1060 7 -6
비교예12 발명강10 1.8 1010 0.35 1020 12 -17
비교예13 발명강10 1.8 1040 0.35 1040 4 16
발명예23 발명강10 2 1040 0.35 1030 6 -37
비교예14 비교강1 2.3 1010 0.35 1040 5 -25
비교예15 비교강2 2.3 1030 0.5 1060 6 -17
비교예16 비교강3 2.3 1030 0.5 1050 7 -37
비교예17 비교강4 1.6 1020 0.35 1050 4 -8
비교예18 비교강5 1.6 1030 0.35 1060 7 -6
비고 산소 5%를 포함하는 내부 깊이(㎛) 러스트 발생 철손
(W15/50, W/kg)		 λ0-p,p(×10-6) λ0-p,e(×10-6) 자왜열화율
비교예1 1.2 O 2.62 4.90 3.96 0.24
발명예1 0.32 X 2.45 4.28 3.66 0.17
발명예2 0.35 X 2.42 3.49 2.99 0.17
발명예3 0.08 X 2.35 5.20 4.58 0.14
발명예4 0.43 X 2.32 4.84 4.22 0.15
비교예2 1.3 O 2.52 4.25 3.40 0.25
비교예3 2.5 O 2.19 5.04 4.09 0.23
비교예4 1.1 O 2.14 3.95 3.23 0.22
발명예5 0.27 X 1.85 3.67 3.03 0.21
발명예6 0.31 X 2.08 5.27 4.52 0.17
발명예7 0.15 X 2.39 5.17 4.17 0.24
비교예5 0.85 O 1.94 4.21 3.68 0.14
비교예6 1.05 O 1.96 4.52 3.89 0.16
발명예8 0.09 X 2.02 5.21 4.19 0.24
발명예9 0.27 X 2.01 5.24 4.62 0.13
발명예10 0.14 X 1.96 3.56 2.93 0.22
비교예7 0.78 O 2.02 4.70 4.11 0.14
발명예11 0.41 X 1.96 3.57 2.94 0.21
비교예8 0.84 O 2.06 3.52 2.98 0.18
발명예12 0.36 X 1.92 4.11 3.77 0.09
발명예13 0.3 X 2.04 4.41 3.80 0.16
비교예9 1.24 O 1.89 3.29 2.66 0.24
발명예14 0.19 X 1.76 4.78 4.01 0.19
발명예15 0.28 X 1.92 5.37 4.33 0.24
비교예10 0.85 O 2.04 4.81 3.99 0.21
발명예16 0.43 X 2.08 4.24 3.75 0.13
비교예11 0.83 O 2.13 3.32 2.76 0.20
발명예17 0.09 X 1.78 5.05 4.16 0.21
발명예18 0.25 X 1.84 5.27 4.28 0.23
발명예19 0.14 X 2.14 5.35 4.54 0.18
발명예20 0.11 X 2.14 4.83 3.95 0.22
발명예21 0.32 X 1.82 3.88 3.33 0.17
발명예22 0.26 X 1.74 4.96 4.31 0.15
비교예12 0.96 O 1.92 4.55 3.72 0.22
비교예13 1.38 O 1.86 5.05 4.35 0.16
발명예23 0.17 X 1.75 5.23 4.39 0.19
비교예14 0.13 X 2.15 7.13 5.28 0.35
비교예15 0.26 X 2.54 8.7 6.17 0.41
비교예16 0.32 X 2.44 7.34 5.78 0.27
비교예17 0.14 X 2.37 5.57 4.32 0.29
비교예18 0.17 X 2.33 5.78 4.08 0.42
표 1 내지 표 3에서 나타나듯이, 합금 성분 및 제조 공정 조건을 만족하는 발명예는 러스트가 발생하지 않고, 철손값이 우수하며 자왜의 열화정도도 작은 것을 확인할 수 있었다.
반면, 비교예 1 내지 13은 냉연판 소둔 시의 산소 분압 또는 이슬점 온도가 적절히 조절되지 못하여 러스트가 발생함을 확인할 수 있었다. 비교예 14 내지 18은 Bi, Zr 및 As가 적절히 포함되지 못해, 철손이 비교적 열위하며, 펀칭 가공에 의한 펀칭 및 전단 가공 후에 잔류응력이 자왜에 미치는 영향이 큼을 확인할 수 있다.
본 발명은 상기 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 (10)

  1. 중량%로, Si: 2.5 내지 4.5%, Mn: 0.04 내지 1.4%, Al: 0.2 내지 1.1%, Bi: 0.0005 내지 0.003%, Zr: 0.0005 내지 0.003%, As: 0.0005 내지 0.004% 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,
    강판의 표면으로부터 내부방향으로 O를 5% 포함하는 가장 내부까지의 길이가 0.5㎛ 이하인 무방향성 전기강판.
  2. 제1항에 있어서,
    Sn: 0.001 내지 0.08 중량%, Sb: 0.001 내지 0.08 중량%, P: 0.001 내지 0.03 중량% 중 1종 이상을 더 포함하는 무방향성 전기강판.
  3. 제1항에 있어서,
    Cr: 0.010 내지 0.150 중량%, Cu: 0.01 내지 0.20 중량%, S: 0.004 중량% 이하, C: 0.004 중량% 이하, N: 0.004 중량% 이하, 및 Ti: 0.004 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함하는 무방향성 전기강판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무방향성 전기강판은 습도 50% 이상, 온도 15℃ 이상의 환경에서 48시간 이내에 노출되는 경우 러스트가 발생하지 않는 무방향성 전기강판.
  5. 제1항에 있어서,
    철손 W15/50 (W/kg)이 하기 식 1로 계산되는 값 이하인 무방향성 전기강판.
    [식 1]
    2.9 - 2 × (0.5 - t) - 0.58 × ([Si]-2.5) - 0.45 × ([Al] - 0.2)
    (식 1에서 t는 전기강판 두께(mm)를 나타내고, [Si] 및 [Al]은 각각 강판 내 Si 및 Al의 함량(중량%)을 나타낸다.)
  6. 제1항에 있어서,
    상기 무방향성 전기강판은 자왜 열화정도 (λ0-p,p-λ0-p,e)/λ0-p,e 값이 0.25 이하인, 무방향성 전기강판.
    (상기 λ0-p,e는 방전 가공으로 인한 자왜이고, 상기 λ0-p,p는 펀칭 가공으로 인한 자왜임)
  7. 중량%로, Si: 2.5 내지 4.5%, Mn: 0.04 내지 1.4%, Al: 0.2 내지 1.1%, Bi: 0.0005 내지 0.003%, Zr: 0.0005 내지 0.003%, As: 0.0005 내지 0.004% 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 열간압연하여 열연판을 제조하는 단계;
    상기 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계; 및
    상기 냉연판을 소둔하는 냉연판 소둔 단계;를 포함하고,
    상기 냉연판 소둔 단계에서, 소둔온도 600℃ 이상의 온도에서 산소 분압은 10mmHg 이하이고, 이슬점이 10℃ 이하인 분위기에서 수행하는 무방향성 전기강판의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 열연판을 제조하는 단계 이후, 열연판을 소둔하는 1차 열연판 소둔 단계 및 2차 열연판 소둔 단계를 더 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 1차 열연판 소둔단계는 980 내지 1150℃에서 60 내지 150초 유지하는 단계이고,
    상기 2차 열연판 소둔단계는 900 내지 950℃ 에서 60 내지 90초 유지하는 단계인 무방향성 전기강판의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 냉연판 소둔 단계는 균열 온도가 800 내지 1070℃인 무방향성 전기강판의 제조방법.
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