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KR102175065B1 - 무방향성 전기강판 및 그 제조방법 - Google Patents

무방향성 전기강판 및 그 제조방법 Download PDF

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KR102175065B1
KR102175065B1 KR1020180152977A KR20180152977A KR102175065B1 KR 102175065 B1 KR102175065 B1 KR 102175065B1 KR 1020180152977 A KR1020180152977 A KR 1020180152977A KR 20180152977 A KR20180152977 A KR 20180152977A KR 102175065 B1 KR102175065 B1 KR 102175065B1
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hot
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신수용
김용수
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주식회사 포스코
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 중량%로, Si: 0.2 내지 4.3%, Mn: 0.05 내지 2.5%, Al: 0.1 내지 2.1%, Bi: 0.0001내지 0.003% 및 Ga: 0.0001내지 0.003% 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.

Description

무방향성 전기강판 및 그 제조방법{NON-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
무방향성 전기강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 무방향성 전기강판의 가공시 강판내에 잔류하는 응력을 최소화 하여 철손의 열화를 방지한 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
무방향성 전기강판은 모든 방향으로 균일한 자기적 특성을 가지고 있어 일반적으로 모터코어, 발전기의 철심, 전동기, 소형변압기의 재료로 사용된다. 무방향성 전기강판의 대표적인 자기적 특성은 철손과 자속밀도로, 무방향성 전기강판의 철손이 낮을수록 철심이 자화되는 과정에서 손실되는 철손이 감소하여 효율이 향상되며, 자속밀도가 높을수록 똑 같은 에너지로 더 큰 자기장을 유도할 수 있으며 같은 자속밀도를 얻기 위해서는 적은 전류를 인가해도 되기 때문에 동손을 감소시켜 에너지 효율을 향상시킬 수 있다. 무방향성 전기강판으로 모터코어, 발전기의 철심, 전동기, 소형변압기 등을 제조하는 공정을 살펴보면 펀칭, 타발 등의 가공 과정을 거친다. 이 가공 과정중에 강판내에 응력이 발생하고 이는 가공이 끝난 후에도 여전히 잔류한다. 강판내에 잔류한 응력은 철심이 자화되는 과정에서 자구구조의 변형을 불러일으켜 자구의 이동에 불리해지기에 철손을 열화시킨다. 따라서 무방향성 전기강판은 펀칭, 타발 등의 가공 후 자기적 특성의 향상을 위해 응력제거 소둔(SRA)을 실시한다. 그러나 응력제거 소둔에 의한 자기적 특성 효과보다 열처리에 따른 경비 손실이 클 경우 응력제거 소둔을 생략하는 경우도 있다. 이 경우 가공 후의 잔류응력이 제거되지 않아 철손 열화가 발생하는 문제점이 있다.
무방향성 전기강판 및 그 제조 방법을 제공한다. 더욱 구체적으로 무방향성 전기강판의 가공시 강판내에 잔류하는 응력을 최소화 하여 철손의 열화를 방지한 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 중량%로, Si: 0.2 내지 4.3%, Mn: 0.05 내지 2.5%, Al: 0.1 내지 2.1%, Bi: 0.0001내지 0.003% 및 Ga: 0.0001내지 0.003% 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.
하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
[전단 가공 이후 철손(W15/50)] - [방전 가공 이후 철손(W15/50)] ≤ 0.05(W/kg)
C, S, N 및 Ti 중 1종 이상을 각각 0.005 중량% 이하로 더 포함할 수 있다.
P, Sn 및 Sb 중 1종 이상을 각각 0.2 중량% 이하로 더 포함할 수 있다.
Cu, Ni 및 Cr 중 1종 이상을 각각 0.05 중량% 이하로 더 포함할 수 있다.
Zr, Mo 및 V 중 1종 이상을 각각 0.01 중량% 이하로 더 포함할 수 있다.
하기 식 2를 만족할 수 있다.
[식 2]
0.002 ≤ [Bi] + [Ga] ≤ 0.005
(식 2에서, [Bi], [Ga]는 각각 Bi, Ga의 함량(중량%)을 나타낸다.)
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 제조방법은 중량%로, Si: 0.2 내지 4.3%, Mn: 0.05 내지 2.5%, Al: 0.1 내지 2.1%, Bi: 0.0001내지 0.003% 및 Ga: 0.0001내지 0.003% 포함하고, 잔부 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.
열연판을 제조하는 단계 이후, 열연판을 소둔하는 단계를 더 포함할 수 있다.
하기 식 3을 만족할 수 있다.
[식 3]
[열연판 소둔 온도(℃)]×[최종 소둔 온도(℃)] / [최종 소둔 시간(S)] ≤ 11000
열연판을 열연판 소둔하는 단계에서 900 내지 1150℃에서 1 내지 5분 동안 소둔할 수 있다.
최종 소둔하는 단계에서, 900℃ 내지 1150℃에서 60 내지 180초 동안 소둔할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 무방향성 전기강판을 가공하더라도, 자성이 열화되지 않으며, 가공 전 및 후에도 자성이 우수하다.
따라서, 가공 이후, 자성 개선을 위한 응력제거소둔(SRA)가 필요치 아니하다.
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.
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.
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.
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: 0.2 내지 4.3%, Mn: 0.05 내지 2.5%, Al: 0.1 내지 2.1%, Bi: 0.0001내지 0.003% 및 Ga: 0.0001내지 0.003% 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.
이하에서는 무방향성 전기강판의 성분 한정의 이유부터 설명한다.
Si: 0.2 내지 4.3 중량%
실리콘(Si)은 강의 비저항을 증가시켜서 철손 중 와류손실을 낮추기 위해 첨가되는 주요 원소이다. Si가 너무 적게 첨가되면, 철손이 열화되는 문제가 발생한다. 반대로 Si가 너무 많이 첨가되면, 자속밀도가 크게 감소하며, 가공성에 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 전술한 범위로 Si를 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 Si를 2.0 내지 4.0 중량% 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 Si를 2.5 내지 3.8 중량% 포함할 수 있다.
Mn: 0.05 내지 2.5 중량%
망간(Mn)은 Si, Al등과 더불어 비저항을 증가시켜 철손을 낮추는 원소이면서 집합조직을 향상시키는 원소이다. Mn이 너무 적게 첨가되면, 철손이 열화되는 문제가 발생한다. 반대로 Mn이 너무 많이 첨가되면, 자속밀도가 크게 감소할 수 있으며, 석출물이 다량 형성될 수 있다. 따라서, 전술한 범위로 Mn을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 Mn을 0.3 내지 1.5 중량% 포함할 수 있다.
Al: 0.1 내지 2.1 중량%
알루미늄(Al)은 Si과 함께 비저항을 증가시켜 철손을 감소시키는 중요한 역할을 하며 또한 자기 이방성을 감소시켜 압연 방향과 압연수직 방향의 자성 편차를 감소시키는 역할을 한다. Al이 너무 적게 첨가되면, 전술한 역할을 기대하기 어렵다. Al이 너무 많이 첨가되면, 자속밀도가 크게 감소할 수 있다. 따라서, 전술한 범위로 Al을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 Al을 0.3 내지 1.5 중량% 포함할 수 있다.
Bi: 0.0001 내지 0.003 중량%
비스무스(Bi)는 편석원소로 결정립계에 편석함으로써 결정립계 강도를 저하시키고 전위가 결정립계에 고착되는 현상을 억제한다. 하지만 그 첨가량이 너무 많으면, 결정립 성장을 억제시켜 자성을 저하시킬 수 있다. 따라서, Bi를 전술한 범위로 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 Bi를 0.0003 내지 0.003 중량% 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 Bi를 0.0005 내지 0.003 중량% 포함할 수 있다.
Ga: 0.0001 내지 0.003 중량%
갈륨(Ga) 또한, Bi와 마찬가지로, 편석원소로 결정립계에 편석함으로써 결정립계 강도를 저하시키고 전위가 결정립계에 고착되는 현상을 억제한다. 하지만 그 첨가량이 너무 많으면, 결정립 성장을 억제시켜 자성을 저하시킬 수 있다. 따라서, Ga를 전술한 범위로 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 Ga를 0.0005 내지 0.003 중량% 포함할 수 있다.
Bi 및 Ga는 하기 식 2를 만족할 수 있다.
[식 2]
0.002 ≤ [Bi] + [Ga] ≤ 0.005
(식 2에서, [Bi], [Ga]는 각각 Bi, Ga의 함량(중량%)을 나타낸다.)
Bi와 Ga는 편석원소로 결정립계에 편석함으로써 결정립계 강도를 저하시키고 전위가 결정립계에 고착되는 현상을 억제한다. 따라서, 식 2를 만족하는 양으로 Bi, Ga를 첨가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 C, S, N 및 Ti 중 1종 이상을 각각 0.005 중량% 이하로 더 포함할 수 있다. 전술하였듯이, 추가 원소를 더 포함하는 경우, 잔부인 Fe를 대체하여 포함하게 된다. 더욱 구체적으로 C, S, N 및 Ti를 각각 0.005 중량% 이하로 더 포함할 수 있다.
C: 0.005중량% 이하
탄소(C)는 Ti, Nb등과 결합하여 탄화물을 형성하여 자성을 열위시키며 최종제품에서 전기 제품으로 가공 후 사용 시 자기시효에 의하여 철손이 높아져 전기기기의 효율을 감소시키기 때문에 그 상한을 0.005 중량%로 할 수 있다. 더욱 구체적으로 C를 0.004 중량% 이하로 더 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 C를 0.001 내지 0.003 중량% 더 포함할 수 있다.
S: 0.005중량% 이하
황(S)는 자기적 특성에 유해한 MnS, CuS 및 (Cu,Mn)S 등의 황화물을 형성하는 원소이므로 가능한 한 낮게 첨가하는 것이 바람직하다. S가 다량 포함될 경우, 경우는 미세한 황화물의 증가로 인해 자성이 열위될 수 있다. 따라서, S를 0.005 중량% 이하로 더 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 S를 0.001 내지 0.003 중량% 더 포함할 수 있다.
N: 0.005중량% 이하
질소(N)는 Al, Ti, Nb등과 강하게 결합함으로써 질화물을 형성하여 결정립성장을 억제하는 등 자성에 해로운 원소이므로 적게 함유시키는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에서는 N을 0.005중량% 이하로 더 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 N을 0.004 중량% 이하로 더 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 N을 0.001 내지 0.003 중량% 더 포함할 수 있다.
Ti: 0.005중량% 이하
티타늄(Ti)은 C, N과 결합함으로써 미세한 탄화물, 질화물을 형성하여 결정립성장을 억제하며 많이 첨가될 수록 증가된 탄화물과 질화물로 인해 집합 조직도 열위하게 되어 자성이 나빠지게 된다. 본 발명의 일 실시예에서는 Ti을 0.005중량% 이하로 더 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 Ti을 0.004 중량% 이하로 더 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 Ti을 0.001 내지 0.003 중량% 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 P, Sn 및 Sb 중 1종 이상을 각각 0.1 중량% 이하로 더 포함할 수 있다. 구체적으로 P, Sn 및 Sb을 각각 0.1 중량% 이하로 더 포함할 수 있다.
인(P), 주석(Sn) 및 안티몬(Sb)는 추가적인 자성 개선을 위해 첨가되어도 무방하다. 하지만 첨가량이 너무 많은 경우, 결정립 성장성을 억제시키고 생산성을 저하시키는 문제가 있어 그 첨가량이 각각 0.1 중량% 이하로 첨가되도록 제어해야 한다. 더욱 구체적으로 P, Sn 및 Sb 중 1종 이상을 각각 0.5 중량% 이하로 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 Cu, Ni 및 Cr 중 1종 이상을 각각 0.05 중량% 이하로 더 포함할 수 있다.
제강 공정에서 불가피하게 첨가되는 원소인 구리(Cu), 니켈(Ni), 크롬(Cr)의 경우 불순물 원소들과 반응하여 미세한 황화물, 탄화물 및 질화물을 형성하여 자성에 유해한 영향을 미치므로 이들 함유량을 각각 0.05 중량% 이하로 제한한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 Zr, Mo 및 V 중 1종 이상을 각각 0.01 중량% 이하로 더 포함할 수 있다.
지르코늄(Zr), 몰리브덴(Mo), 바다늄(V) 등은 강력한 탄질화물 형성 원소이기 때문에 가능한 첨가되지 않는 것이 바람직하며 각각 0.01 중량%이하로 함유되도록 한다.
잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다. 불가피한 불순물에 대해서는 제강 단계 및 방향성 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.
전술하였듯이, Si, Mn, Al, Bi, Ga의 첨가량을 적절히 제어함으로써, 가공시의 자성 열화를 최소화할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
[전단 가공 이후 철손(W15/50)] - [방전 가공 이후 철손(W15/50)] ≤ 0.05(W/kg)
방전 가공이란 와이어에 전압을 걸고 코어가 와이어를 통과하게 하여 선을 따라 금속을 잘라내는 가공을 의미한다. 방전 가공을 할 시, 응력에 의한 철손 손실이 실질적으로 없다. 한편, 전단(또는 펀칭) 가공시에는 강판내에 잔류하는 응력이 존재하며, 이로 인해 철손 손실이 발생한다. 본 발명의 일 실시에예서는 식 1을 만족함에 따라, 철손 열화가 적고, 가공 이후에 별도의 응력 제거 소둔이 필요 없게 된다. 더욱 구체적으로 식 1 값은 0.01 내지 0.05 W/kg가 될 수 있다. 더욱 구체적으로 방전 가공 및 전단 가공은 30mm×305mm의 시험편으로 가공한 것을 의미하며, 특히 전단 가공은 클리어런스를(Clearance) 5%로 설정한 전단 가공에 의해 시험편을 제조한 경우이다. 클리어런스란, 상형과 하형과의 극간을 피가공재의 판두께로 나눈 값을 말한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 기본적인 철손 또한 우수하다. 구체적으로 무방향성 전기강판의 철손(W15/50)이 2.3W/Kg이하일 수 있다. 더욱 구체적으로 무방향성 전기강판의 철손(W15/50)이 2.1 내지 2.3 W/kg일 수 있다. 이 때, 철손은 전단 가공 이후의 철손을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 제조방법은 슬라브를 가열하는 단계; 슬라브를 열간 압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계 및 냉연판을 최종 소둔하는 단계를 포함한다.
먼저, 슬라브를 가열한다.
슬라브의 합금 성분에 대해서는 전술한 무방향성 전기강판의 합금성분에서 설명하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다. 무방향성 전기강판의 제조 과정에서 합금 성분이 실질적으로 변동되지 않으므로, 무방향성 전기강판과 슬라브의 합금 성분은 실질적으로 동일하다.
구체적으로 슬라브는 중량%로, Si: 0.2 내지 4.3%, Mn: 0.05 내지 2.5%, Al: 0.1 내지 2.1%, Bi: 0.0001내지 0.003% 및 Ga: 0.0001내지 0.003% 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.
그 밖의 추가 원소에 대해서는 무방향성 전기강판의 합금성분에서 설명하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다.
슬라브의 가열 온도는 제한되지 않으나, 슬라브를 1250℃이하로 가열할 수 있다. 슬라브 가열 온도가 너무 높으면, 슬라브 내에 존재하는 AlN, MnS등의 석출물이 재고용된 후 열간압연 및 소둔시 미세 석출되어 결정립 성장을 억제하고 자성을 저하시킬 수 있다. 더욱 구체적으로 슬라브를 1100 내지 1250℃로 가열할 수 있다. 가열 시간은 10분 내지 1시간 동안 가열할 수 있다.
다음으로, 슬라브를 열간 압연하여 열연판을 제조한다. 열연판 두께는 2 내지 2.3mm가 될 수 있다. 열연판을 제조하는 단계에서 마무리 압연 온도는 800 내지 1000℃ 일 수 있다. 열연판은 700℃ 이하의 온도에서 권취될 수 있다.
열연판을 제조하는 단계 이후, 열연판을 열연판 소둔하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때 열연판 소둔 온도는 900 내지 1150℃일 수 있다. 소둔 시간은 1 내지 5분일 수 있다. 열연판 소둔 온도가 너무 낮거나, 시간이 너무 짧으면, 조직이 성장하지 않거나 미세하게 성장하여 냉간압연 후 소둔 시 자성에 유리한 집합조직을 얻기가 쉽지 않다. 소둔 온도가 너무 높거나 시간이 너무 길면 결정립이 과도하게 성장하고 판의 표면 결함이 과다해 질 수 있다. 열연판 소둔은 필요에 따라 자성에 유리한 방위를 증가시키기 위하여 수행되는 것이며, 생략도 가능하다. 소둔된 열연판을 산세할 수 있다. 더욱 구체적으로 열연판 소둔 온도는 950 내지 1050℃가 될 수 있다. 소둔 시간은 2 내지 4분일 수 있다.
다음으로, 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조한다. 냉간압연은 0.10mm 내지 0.70mm의 두께로 최종 압연한다. 더욱 구체적으로 0.35 내지 0.50mm로 압연할 수 있다. 필요시 1차 냉간압연과 중간소둔 후 2차 냉간압연할 수 있으며, 최종 압하율은 50 내지 95%의 범위로 할 수 있다.
다음으로, 냉연판을 최종 소둔한다. 냉연판을 소둔하는 공정에서 소둔 온도는 통상적으로 무방향성 전기강판에 적용되는 온도면 크게 제한은 없다. 무방향성 전기강판의 철손은 결정립 크기와 밀접하게 연관되므로 900 내지 1100℃라면 적당하다. 소둔 시간은 60 내지 180초가 될 수 있다. 온도가 너무 낮거나 시간이 너무 짧을 경우 결정립이 너무 미세하여 이력손실이 증가하며, 온도가 너무 높거나, 시간이 너무 길 경우는 결정립이 너무 조대하여 와류손이 증가하여 철손이 열위하게 될 수 있다. 더욱 구체적으로 930 내지 1050℃에서 90 내지 130초 소둔할 수 있다.
열연판 소둔하는 단계 및 최종 소둔하는 단계는 하기 식 3을 만족할 수 있다.
[식 3]
[열연판 소둔 온도(℃)]×[최종 소둔 온도(℃)] / [최종 소둔 시간(S)] ≤ 11000
가공후의 철손이 우수하기 위해서는 최종 소둔판의 석출물과 관계된 열연판 소둔 온도 및 최종소둔의 온도가 중요하며 전술한 식 3을 만족하도록 조절할 수 있다. 최종 소둔판의 미세석출물 밀도가 높은 경우에는 그에 따라 가공시 전위들이 피닝되어 잔류응력들이 커지기에, 최종소둔판의 결정립경은 최적의 자성을 만족하면서도 석출물들은 충분히 조대해야한다. 여기서 열연판의 소둔 온도는 낮을수록 미세석출물의 형성을 억제하여 가공 후 잔류응력이 작은 전기강판을 형성할 수 있다. 최종 소둔 온도 역시 낮을수록 유리하지만, 최종 소둔 온도가 낮은 경우 최적의 철손을 위한 결정립경을 확보하지 못 한다. 또한 열연판 소둔 온도가 지나치게 높은 경우에는 열연판 소둔 공정에서 형성된 석출물들로 인하여 결정립경의 성장이 더디다. 때문에 낮은 열연판 온도 조건과 최종소둔시 낮은 온도에서 소둔 시간을 증가시켜 결정립의 크기를 확보하는 것이 중요하다. 식1의 열연판 소둔 온도 및 최종 소둔 온도는 균열 온도를 의미한다. 구체적으로 식 3의 값은 7500 내지 11000일 수 있다.
최종 소둔 후 강판은 평균 결정립 직경이 80 내지 170㎛이 될 수 있다. 이 때, 직경은 결정립과 동일한 면적을 갖는 가상의 원을 가정하여 그 원의 직경을 의미한다. 직경은 압연면(ND면)과 평행한 단면을 기준으로 측정할 수 있다.
최종 소둔 후, 절연피막을 형성할 수 있다. 상기 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 1에서 정리된 합금 성분 및 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 제조하였다. 슬라브를 1150℃까지 가열하였다. 이후 2.3mm의 두께로 열간 압연하고 650℃에서 권취하였다. 공기 중에서 냉각한 열연강판은 하기 표 2에 정리된 온도로 3분간 소둔하고, 산세한 다음 0.5mm 두께로 냉간 압연하였다. 이후 냉연판을 하기 표 2에 정리된 온도 및 시간으로 최종 소둔하였다.
제조된 강판의 L방향 및 C방향으로부터 자성측정을 위한 길이 30mm × 폭 305mm의 엡스타인 시험편을 클리어런스를(Clearance) 5%로 설정한 전단 가공에 의해 채취했다. 가공에 의한 영향이 없는 상태의 시편의 철손을 측정하기 위해 판의 가공을 방전가공으로 하여, 이를 통해 전단 혹은 펀칭 가공에 의한 철손 열화도를 평가하는 척도로 활용하였다. 상기의 시험편에 대해서, 모든 철손(W15/50)은 엡스타인 시험으로 측정했다. 철손(W15/50)은 50Hz주파수에서 1.5Tesla의 자속밀도가 유기되었을 때의 압연방향과 압연방향 수직방향의 평균 손실(W/kg)이다. 이 때, 철손은 전단 가공 후 철손이다.
실시예 Si Mn Al P S N C Ti Bi Ga
비교재1 3.155 0.0921 0.082 0.0388 0.0018 0.0016 0.0018 0.0015 0 0
비교재2 3.31 0.445 0.051 0.0094 0.0017 0.0013 0.0027 0.0012 0.0017 0
비교재3 3.144 0.25 0.155 0.0107 0.0015 0.0016 0.0025 0.0009 0 0.001
발명재1 3.335 0.923 0.465 0.034 0.0026 0.0019 0.0021 0.001 0.0008 0.0021
발명재2 3.214 0.917 0.504 0.0483 0.0013 0.0015 0.003 0.0017 0.0029 0.0011
발명재3 3.157 0.627 0.616 0.0122 0.0019 0.0017 0.0026 0.0015 0.0014 0.0016
발명재4 3.201 0.714 0.604 0.009 0.0018 0.0014 0.0024 0.002 0.0021 0.0009
발명재5 3.057 0.427 0.674 0.0081 0.0019 0.0017 0.0026 0.0015 0.0004 0.0023
발명재6 2.952 0.394 0.355 0.0075 0.002 0.0018 0.002 0.0019 0.0006 0.0027
실시예 열연판 소둔온도(℃) 최종 소둔온도(℃) 최종 소둔시간 (s) 식 3 철손 W15/50 (W/kg) 식 1
(W/kg)
비교재1 1,020 1,070 75 14,552 2.38 0.14
비교재2 1,080 1,030 86 12,935 2.34 0.09
비교재3 1,080 1,020 92 11,974 2.31 0.07
발명재1 980 1,020 92 10,865 2.3 0.05
발명재2 980 1,010 100 9,898 2.29 0.04
발명재3 980 1,010 109 9,081 2.29 0.04
발명재4 1,080 990 120 8,910 2.28 0.03
발명재5 980 980 120 8,003 2.27 0.02
발명재6 1,000 950 120 7,917 2.24 0.01
표 1 및 표 2에서 나타나듯이, Bi, Ga를 동시에 포함하는 발명재는 전단 가공 이후 철손과 방전 가공 이후의 철손 차이가 크지 않음을 확인할 수 있다. 또한 철손도 우수함을 확인할 수 있다.반면, Bi 또는 Ga를 포함하지 않는 비교재는 전단 가공 이후 철손과 방전 가공 이후의 철손 차이가 크고, 철손도 비교적 열위함을 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 (12)

  1. 중량%로, Si: 0.2 내지 4.3%, Mn: 0.05 내지 2.5%, Al: 0.1 내지 2.1%, Bi: 0.0001내지 0.003% 및 Ga: 0.0001내지 0.003% 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 2를 만족하는 무방향성 전기강판.
    [식 2]
    0.002 ≤ [Bi] + [Ga] ≤ 0.005
    (식 2에서, [Bi], [Ga]는 각각 Bi, Ga의 함량(중량%)을 나타낸다.)
  2. 제1항에 있어서,
    하기 식 1을 만족하는 무방향성 전기강판.
    [식 1]
    [전단 가공 이후 철손(W15/50)] - [방전 가공 이후 철손(W15/50)] ≤ 0.05(W/kg)
  3. 제1항에 있어서,
    C, S, N 및 Ti 중 1종 이상을 각각 0.005 중량% 이하로 더 포함하는 무방향성 전기강판.
  4. 제1항에 있어서,
    P, Sn 및 Sb 중 1종 이상을 각각 0.2 중량% 이하로 더 포함하는 무방향성 전기강판.
  5. 제1항에 있어서,
    Cu, Ni 및 Cr 중 1종 이상을 각각 0.05 중량% 이하로 더 포함하는 무방향성 전기강판.
  6. 제1항에 있어서,
    Zr, Mo 및 V 중 1종 이상을 각각 0.01 중량% 이하로 더 포함하는 무방향성 전기강판.
  7. 삭제
  8. 중량%로, Si: 0.2 내지 4.3%, Mn: 0.05 내지 2.5%, Al: 0.1 내지 2.1%, Bi: 0.0001내지 0.003% 및 Ga: 0.0001내지 0.003% 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 2를 만족하는 슬라브를 가열하는 단계;
    상기 슬라브를 열간 압연하여 열연판을 제조하는 단계;
    상기 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계 및
    상기 냉연판을 최종 소둔하는 단계를 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
    [식 2]
    0.002 ≤ [Bi] + [Ga] ≤ 0.005
    (식 2에서, [Bi], [Ga]는 각각 슬라브 내의 Bi, Ga의 함량(중량%)을 나타낸다.)
  9. 제8항에 있어서,
    상기 열연판을 제조하는 단계 이후,
    상기 열연판을 소둔하는 단계를 더 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    하기 식 3을 만족하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
    [식 3]
    [열연판 소둔 온도(℃)]×[최종 소둔 온도(℃)] / [최종 소둔 시간(S)] ≤ 11000
  11. 제9항에 있어서,
    상기 열연판을 열연판 소둔하는 단계에서 900 내지 1150℃에서 1 내지 5분 동안 소둔하는 무방향성 전기강판의 제조 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 최종 소둔하는 단계에서, 900℃ 내지 1100℃에서 60 내지 180초 동안 소둔하는 무방향성 전기강판의 제조 방법.
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