KR20140133100A

KR20140133100A - 무방향성 전기강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20140133100A
Application number: KR20130052707A
Authority: KR
Inventors: 박준수; 배병근; 이세일; 송대현
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2013-05-09
Filing date: 2013-05-09
Publication date: 2014-11-19

Abstract

본 발명은 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 중량%로, Si: 1.5~3.5%, Al: 0.1~0.5%, Mn: 0.5~1.5%, P: 0.02~0.05%, N: 0.005%이하, S: 0.001~0.005%, Ti: 0.005중량% 이하, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 구성되고, 상기 Mn, Al, P는 2*([Al]+[P])/[Mn]≤1, 10*[P]/[Al]=1 를 만족하는 무방향성 전기강판이 개시된다. 단, [Al], [P] 및 [Mn]은 각각 첨가되는 Al, P 및 Mn의 중량%이다.

Description

무방향성 전기강판 및 그 제조방법{NON-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알루미늄의 함량을 감소시키면서, 망간, 알루미늄 및 인의 함량을 제어하여 자성이 향상된 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

무방향성 전기강판은 전기기기의 에너지 효율을 결정하는데 중요한 역할을 하는데 그 이유는 무방향성 전기강판이 모터, 발전기 등의 회전 기기와 소형 변압기 등의 정지기기에서 철심용 재료로 사용되어 전기적 에너지를 기계적 에너지로 바꾸어 주는 역할을 하기 때문이다.

무방향성 전기강판의 경우 철손을 개선하기 위하여 비저항이 큰 Si, Al, Mn등의 합금 원소를 첨가하는 방법이 일반적으로 사용된다. 그 중, Si, Al은 비저항을 크게 증가시키는 원소이고, Mn은 이들보다 비저항 증가량이 작고 자속밀도를 감소시킬 수 있다.

철손은 이력손실과 와류 손실로 나눌 수 있는데 주파수가 증가하면 이력손실은 거의 유사하나 와류 손실은 크게 증가하게 되는데 와류 손실은 비저항 원소의 첨가량에 큰 영향을 받기 때문에 고주파에서의 철손을 낮추기 위해서는 Si과 Al등 비저항 원소의 첨가량을 증가시켜야 한다. 그러나, Si, Al등 비저항이 큰 합금 원소를 다량 첨가하게 되면 철손은 감소하지만 포화 자속밀도 감소로 인해 자속밀도의 감소 역시 피할 수 없게 된다.

한편, 최근 들어 고자장 영역이 아닌 저자장 영역에서의 자속밀도도 매우 중요시되고 있는데, 철손을 낮추기 위해 Si, Al등 합금 원소 첨가량이 증가할 경우 고자장 영역 및 저자장 영역에서의 자속밀도도 감소하기 때문에 고주파에서의 철손을 낮추면서 자속밀도를 높이는 문제는 상당히 어려운 부분이라고 할 수 있다.

이와 관련하여 무방향성 전기강판에 대한 종래기술 중 일본특허 2012-112015호, 일본 공개특허 2011-179027호, 일본 공개특허 2006-104557호, 일본 특허 특개소 55-158252호, 62-180014호, 59-100217호 및 대한민국 공개특허 1997-0043173호에서 이들 문제를 해결하고자 하였으나 생산성 저하, 자성 저하, 비용 증가 등의 문제가 있었다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명은 강의 합금 원소 중 Al의 첨가량을 감소시키고 Mn의 첨가량을 증가시켜 고주파에서의 철손을 낮추고, P의 첨가량을 제어함으로써 집합조직을 향상시켜 고주파 및 저자장 영역에서의 자성이 향상된 무방향성 전기강판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 중량%로, Si: 1.5~3.5%, Al: 0.1~0.5%, Mn: 0.5~1.5%, P: 0.02~0.05%, C: 0.005중량% 이하, N: 0.005%이하, S: 0.001~0.005%, Ti: 0.005중량% 이하, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 구성되고, 상기 Mn, Al, P는 조성식 2*([Al]+[P])/[Mn]≤1, 10*[P]/[Al]=1를 만족하는 무방향성 전기강판이 제공될 수 있다. 단, [Al], [P] 및 [Mn]은 각각 첨가되는 Al, P 및 Mn의 중량%이다.

또한, Sn + Sb: 0.01~0.2중량%를 더 포함할 수 있고, Cu, Ni, Cr을 각각 0.05중량% 이하로 포함할 수 있으며, Zr, Mo, V를 각각 0.01중량% 이하로 포함할 수 있다.

상기 강판의 집합조직은 0.35≤(V_c+V_g+V_rc)/V_{111}≤0.45를 만족할 수 있는데, 상기에서 V_c, V_g, V_rc는 (100)[001], (110)[001], (100)[011] 집합조직의 부피 분율이고, V_{111}은 {111} 집합조직의 부피 분율을 의미한다.

상기 강판의 결정립의 크기는 50~150㎛일 수 있고, 강판의 철손(W_10/400)이 17W/Kg 이하, 자속밀도(B₁)이 1테슬라(T)이상일 수 있다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 중량%로, Si: 1.5~3.5%, Al: 0.1~0.5%, Mn: 0.5~1.5%, P: 0.02~0.05%, C: 0.005중량% 이하, N: 0.005%이하, S: 0.001~0.005%, Ti: 0.005중량% 이하, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 구성되고, 상기 Mn, Al, P는 2*([Al]+[P])/[Mn]≤1, 10*[P]/[Al]=1의 조성식을 만족하는 슬라브를 1200℃이하로 재가열하는 단계; 재가열된 슬라브를 열간압연하는 단계; 열간압연된 열연판을 열연판 소둔하거나 이를 생략하고 냉간압연하는 단계; 및 냉간압연된 냉연판을 850~1100℃의 온도에서 최종소둔하는 단계를 포함하는 무방향성 전기강판 제조방법이 제공될 수 있다. 단, [Al], [P] 및 [Mn]은 각각 첨가되는 Al, P 및 Mn의 중량%이다.

이때, Sn + Sb: 0.01~0.2중량%를 더 포함될 수 있으며, Cu, Ni, Cr을 각각 0.05중량% 이하로 포함하고, Zr, Mo, V를 각각 0.01중량% 이하로 포함될 수 있다.

상기 열연판 소둔은 850~1150℃의 온도 범위에서 이루어질 수 있다.

또한, 상기 냉간압연은 1차 냉간압연 또는 중간소둔을 사이에 둔 2회 이상의 냉간압연일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 Al의 첨가량을 제한하는 동시에 비저항을 보상하기 위하여 Mn의 첨가량을 증가시키고, P의 첨가량을 정밀하게 제어하여 집합조직을 향상시킴으로써 고주파 영역에서 저철손, 저자장 영역에서의 고자속밀도를 갖는 자성이 우수한 무방향성 전기강판을 제조할 수 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판은 Si, Al, Mn 및 P를 첨가하되, 종래의 무방향성 전기강판의 성분계 중 Al의 첨가량을 낮추고, Mn의 첨가량을 증가시켜 철손을 개선하고자 하였으며, 나아가 P의 첨가량을 적절히 제어함으로써 집합조직을 향상시켜 자성에 유리한 집합조직인 (100)[001], (110)[001], (100)[011]의 분율을 증가시키고 자성에 불리한 {111} 집합조직을 감소시킴으로써 고주파 및 저자장 영역에서의 자성을 개선하고자 하였다.

이를 위하여 본 발명의 일실시예에서는 중량%로, Si: 1.5~3.5%, Al: 0.1~0.5%, Mn: 0.5~1.5%, P: 0.02~0.05%, C: 0.005중량% 이하, N: 0.005%이하, S: 0.001~0.005%, Ti: 0.005중량% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 구성되고, 상기 Mn, Al, P는 2*([Al]+[P])/[Mn]≤1, 10*[P]/[Al]=1의 조성식을 만족하는 고주파 및 저자장 영역에서 자성이 우수한 무방향성 전기강판을 제공한다. 이때, 상기 [Al], [P] 및 [Mn]은 각각 첨가되는 Al, P 및 Mn의 중량%를 의미하며, 이는 이하에서 같다.

또한, 본 발명의 일실시예에서는 상기 성분계에 Sn + Sb를 0.01~0.2중량%로 첨가하여, 강판의 집합조직에서 자성에 유리한 (100)[001], (110)[001], (100)[011] 집합조직의 분율을 각각 V_c, V_g, V_rc라 하고, 자성에 불리한 {111} 집합조직의 분율을 V_{111}이라고 할 때, 0.35≤(V_c+V_g+V_rc)/V_{111}≤0.45를 만족하도록 함으로써, 철손 W₁₀ _/400이 17W/Kg이하, 자속밀도 B₁이 1T이상이 되도록 하였다.

그리고, 본 발명의 일실시예에서는 상기 강판의 평균 결정립 크기가 50~ 150㎛를 만족하도록 한다.

본 발명의 일실시예에서 무방향성 전기강판을 제조하기 위해 첨가하는 주요 원소는 Si, Mn, Al, P, Sn, Sb이다. 철손을 낮추기 위한 가장 보편적인 방법은 강의 비저항을 증가시키는 것인데, 강의 비저항을 가장 크게 증가시키는 원소로는 Si과 Al이 있다. 철손을 낮추기 위해서 Si의 첨가량을 증가시키면 냉간압연성이 나빠지기 때문에 종래에는 Al도 그 첨가량이 함께 증가되어 사용되어 왔다.

Mn 역시 비저항을 증가시킬 수 있는 원소이지만 Si과 Al대비 그 효과가 적으며 포화자속밀도를 저하시킬 수 있는 비자성 원소이므로 Mn은 종래에는 0.5% 미만으로 첨가되어 왔다. 한편, P는 입계 편석원소로 잘 알려져 있으며 재결정시 결정립계에 편석하여 결정립계에서의 자성에 불리한 집합조직 형성을 억제하는 효과를 가지고 있다. 그러나, P의 첨가량이 과도할 경우 결정립 성장이 억제되어 원하는 결정립을 얻기 어렵기 때문에, 적정하게 첨가하는 것이 중요하다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 무방향성 전기강판의 제조시 수치한정 이유를 설명한다.

Si: 1.5~3.5중량%

상기 Si는 강의 비저항을 증가시켜서 철손 중 와류손실을 낮추는 성분이기 때문에 첨가되는 주요 원소로서, 1.5% 이하에서는 고자속밀도의 특성을 얻을 수는 있으나 저철손 특성을 얻기 어렵고, 3.5%를 초과하여 첨가되면 냉간 압연시 판파단이 일어나기 때문에 본 발명의 일실시예에서는 Si의 첨가량을 1.5~3.5중량%로 한정한다.

Mn: 0.5~1.5중량%

상기 Mn은 Si, Al등과 더불어 비저항을 증가시켜 철손을 낮추는 효과도 있지만 첨가될수록 자속밀도를 감소시키기 때문에 기존의 무방향성 전기강판에서는 0.1~0.5% 정도 첨가함으로써 철손을 개선하려는 목적으로 첨가되었으나, 본 발명의 일실시예에서는 Mn 첨가량을 증가시키면 Al첨가량을 감소시킬 수 있고, 집합조직을 개선함으로써 자속밀도를 향상시킬 수 있으므로 본 발명의 일실시예에서는 Mn 첨가량을 0.5~1.5중량%로 한정한다.

Al: 0.1~0.5중량%

상기 Al은 비저항을 증가시키는 주요 원소이기 때문에 철손을 낮추기 위하여 많이 첨가되지만 다량 첨가시 포화 자속밀도를 감소시키는 역할도 한다. 또한 Al 첨가량이 0.1%이하로 과도하게 적으면 미세한 AlN을 형성시켜 결정립 성장을 억제하여 자성을 저하시키며, 0.5%를 초과하여 첨가되면 자속밀도가 감소되는 원인이 되므로 본 발명의 일실시예에서의 Al의 첨가량을 0.1~0.5중량%로 한정한다.

P: 0.02~0.05중량%

상기 P는 비저항을 증가시켜 철손을 낮추며 결정립계에 편석함으로써 자성에 유해한 {111} 집합 조직의 형성을 억제하고 유리한 집합조직인 {100}을 형성하나 0.05%를 초과하여 첨가되면 집합조직의 향상 효과가 감소하므로, 본 발명의 일실시예에서는 P의 첨가량을 0.02~0.05중량%로 한정한다.

C: 0.005중량% 이하

C은 많이 첨가될 경우 오스테나이트 영역을 확대하며 상변태 구간을 증가시키고 소둔시 페라이트의 결정립 성장을 억제하여 철손을 높이는 효과를 나타내며, Ti등과 결합하여 탄화물을 형성하여 자성을 열위시키며 최종제품에서 전기 제품으로 가공 후 사용시 자기시효에 의하여 철손을 높이기 때문에 본 발명의 일실시예에서는 0.005중량%이하로 한정한다.

S: 0.001~0.005중량% 이하

S는 자기적 특성에 유해한 MnS, CuS 및 (Cu,Mn)S 등의 황화물을 형성하는 원소이므로 가능한 한 낮게 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, 0.001%이하로 첨가될 경우 오히려 집합조직 형성에 불리하여 자성이 저하되기 때문에 0.001%이상 첨가하며, 0.005%를 초과하여 첨가될 경우에는 미세한 황화물의 증가로 인해 자성이 열위해지므로 본 발명의 일실시예에서는 S의 함량을 0.001~0.005중량%로 한정한다.

N: 0.005중량% 이하

N는 Al, Ti등과 강하게 결합함으로써 질화물을 형성하여 결정립 성장을 억제하는 등 자성에 해로운 원소이므로 적게 함유시키는 것이 바람직하며, 본 발명의 일실시예에서는 N의 함량을 0.005중량% 이하로 한정한다.

Ti: 0.005중량% 이하

Ti는 미세한 탄화물과 질화물을 형성하여 결정립 성장을 억제하며 많이 첨가될 수록 증가된 탄화물과 질화물로 인해 집합 조직도 열위하게 되어 자성이 나빠지게 되므로 본 발명의 일실시예에서는 Ti의 함량을 0.005중량%이하로 한정한다.

Sn + Sb: 0.01~0.2중량%

상기 Sn과 Sb는 결정립계에 편석원소로써 결정립계를 통한 질소의 확산을 억제하며 자성에 해로운 {111} 집합조직(texture)을 억제하고, 자성에 유리한 {100} 집합조직을 증가시켜 자기적 특성을 향상시키기 위하여 첨가하며, Sn + Sb의 값이 0.2중량%를 초과하여 첨가하면 결정립 성장을 억제하여 자성을 저하시키고 압연성상이 나빠지기 때문에 본 발명의 일실시예에서는 Sn + Sb 값을 0.01~0.2중량%로 한정한다.

상기 원소 외에 제강 공정에서 불가피하게 첨가되는 원소인 Cu, Ni, Cr의 경우 불순물 원소들과 반응하여 미세한 황화물, 탄화물 및 질화물을 형성하여 자성에 유해한 영향을 미치므로 이들 함유량을 각각 0.05중량%이하로 한정한다. 또한, Zr, Mo, V도 강력한 탄질화물 형성 원소이기 때문에 첨가되지 않는 것이 바람직하므로 각각 0.01중량%이하로 한정한다.

상기한 조성 이외에 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성된다.

본 발명의 일실시예에서는 Mn, Al, P의 첨가량을 2*([Al]+[P])/[Mn]≤1, 10*[P]/[Al]=1의 조성식을 만족하도록 하는데, 이는 Al에 비해 Mn은 비저항에 미치는 영향이 적기 때문에 Al 첨가량의 감소를 보상함으로써 고주파 영역에서의 자성을 향상시킬 수 있고, 집합조직을 향상시키기 위해서는 Mn이 다량 첨가되어야 하고, P는 결정립계에 편석하여 집합조직을 개선하는 원소이나 첨가량이 증가할 경우 결정립의 성장을 억제하는 효과가 크므로 첨가량이 적정하게 제어되도록 하기 위함이다. 즉, Mn 첨가량의 증가와 P의 첨가량 제어로 집합조직을 향상시켜 자속밀도를 향상시켜 고주파 및 저자장 영역에서의 자성을 향상시킬 수 있다.

만약, Mn, Al, P가 2*([Al]+[P])/[Mn]≤1, 10*[P]/[Al]=1의 조성식으로 첨가량의 비율이 제어된다면 철손 및 자속밀도를 동시에 향상시켜 고주파 및 저자장 영역에서 자성이 우수한 무방향성 전기강판을 제조할 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 무방향성 전기강판의 제조방법에 대하여 살펴본다.

본 발명의 일실시예에 따른 무방향성 전기강판을 제조하기 위해서는 먼저, 중량%로, Si: 1.5~3.5%, Al: 0.1~0.5%, Mn: 0.5~1.5%, P: 0.02~0.05%, C: 0.005중량% 이하, N: 0.005%이하, S: 0.001~0.005%, Ti: 0.005중량% 이하, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 구성되고, 상기 Mn, Al, P는 2*([Al]+[P])/[Mn]≤1, 10*[P]/[Al]=1의 조성식을 만족하는 무방향성 전기강판 강 슬라브를 1200℃이하로 재가열한 다음 열간압연 한다.

만약, 재가열 온도가 1200℃이상일 경우 슬라브 내에 존재하는 AlN, MnS등의 석출물이 재고용된 후 열간압연시 미세 석출되어 결정립 성장을 억제하고 자성을 저하시키므로 재가열 온도는 1200℃이하로 한정한다. 또한, 열간압연시 사상압연에서의 마무리압연은 페라이트상에서 종료하며 판형상 교정을 위하여 최종 압하율은 20%이하로 실시한다.

상기와 같이 제조된 열연판은 700℃이하에서 권취하고, 공기중에서 냉각한다. 권취 냉각된 열연판은 필요에 따라 열연판 소둔, 산세를 할 수 있다. 이후에는 냉간압연을 하고 마지막으로 냉연판 소둔을 실시한다.

상기 열연판소둔은 자성 개선을 위하여 필요할 경우에 열연판을 소둔하는 것이며, 열연판 소둔은 850~1150℃의 온도 범위에서 실시한다. 열연판 소둔온도가 850℃보다 낮으면 결정립 성장이 불충분하며, 1150℃를 초과하는 경우에는 결정립이 과도하게 성장하고 판의 표면 결함이 과다해지므로 본 발명의 일실시예에서의 소둔온도는 850~1150℃로 한정한다.

통상의 방법으로 산세한 열연판 또는 열연판 소둔을 거친 소둔 열연판을 0.10mm에서 0.70mm의 두께로 최종 냉간압연한다. 필요시 1차 냉간압연과 중간소둔 을 사이에 둔 2회 이상의 냉간압연을 실시할 수 있으며, 최종 압하율은 50~95%의 범위로 한다.

최종 냉간압연된 강판은 냉연판 소둔한다. 냉연판을 소둔하는 공정에서 소둔시 냉연판 소둔의 균열온도는 850~1100℃로 한다. 냉연판 소둔온도가 850℃이하에서는 결정립의 성장이 미흡하여 결정립 성장이 미흡하며, 1100℃이상에서는 결정립이 과도하게 성장하여 자성에 나쁜 영향을 미칠 수 있기 때문에 본 발명의 일실시예에서의 냉연판의 균열온도는 850~1100℃로 한정한다.

상기 냉연 소둔판은 절연피막처리 후 고객사로 출하된다. 상기 절연피막은 유기질, 무기질 및 유무기 복합피막으로 처리될 수 있으며, 기타 절연이 가능한 피막제로 처리하는 것도 가능하다. 고객사는 강판을 가공 후 그대로 사용할 수 있다.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

[실시℃℃℃예 1]

진공 용해를 통하여 하기 표 1과 같이 조성되는 강괴를 제조하여 Mn, Al, P의 양을 변화시켜 그 영향을 보고자 하였다. 각 강괴는 1160℃에서 가열하고, 2.5mm의 두께로 열간압연한 후 권취하였다. 공기 중에서 권취하고 냉각한 열연강판은 1050℃에서 2분간 소둔하고, 산세한 다음 0.35mm 두께로 냉간압연하고, 냉연판 소둔은 1010℃에서 100초간 최종 소둔을 하였다. 각각의 시편에 대하여 X-ray pole figure test를 통해 집합조직의 분율을 측정하였으며 입자 크기(grain size)를 절편법(intercept method)을 사용하여 측정하였고 철손(W_10/400)과 자속밀도(B₁)를 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

상기 X-ray pole figure 측정 방법은 시편의 표면을 두께의 3/4t가 되는 부분까지 연마 후 X-ray 회절 분석기로 (110), (200), (211) 극점도(pole figure)를 측정하였고 그 결과 (100)[001], (110)[001], (100)[011] 집합조직의 분율 V_c, V_g, V_rc와, {111} 집합조직의 분율을 V_{111}의 부피 분율(volume fraction)을 계산하였다.

강종	C	Si	Mn	P	S	Al	N	Ti	Sn	Sb
A1	0.0027	1.9	0.66	0.034	0.0014	0.09	0.0021	0.0021	0	0.056
A2	0.0026	2.6	0.44	0.029	0.0033	0.24	0.0026	0.0018	0	0.037
A3	0.0015	2.7	0.80	0.034	0.0027	0.21	0.0016	0.0021	0.057	0.046
A4	0.0034	3.4	0.75	0.027	0.0012	0.27	0.0018	0.0016	0.089	0.012
A5	0.0033	3.0	0.81	0.044	0.0019	0.35	0.0026	0.0011	0	0.034
A6	0.0025	2.9	0.73	0.046	0.0015	0.31	0.0027	0.0008	0.037	0
A7	0.0037	2.8	0.88	0.013	0.003	0.46	0.0014	0.0012	0.019	0.016
A8	0.0016	3.1	0.86	0.061	0.0021	0.31	0.0019	0.0016	0.027	0.028
A9	0.0019	3.2	0.61	0.021	0.0038	0.24	0.0017	0.0031	0.034	0
A10	0.0023	3.4	0.64	0.027	0.0026	0.34	0.0037	0.0034	0.019	0.067
A11	0.0027	2.7	0.61	0.028	0.0032	0.26	0.0023	0.0016	0.067	0
A12	0.0017	3.3	0.86	0.041	0.0022	0.33	0.003	0.0012	0.055	0.024
A13	0.0018	3.2	1.12	0.048	0.0024	0.45	0.0019	0.002	0.042	0.018

강종	2*([Al]+[P]) /[Mn]	10*[P] /[Al]	(V_c+V_g+V_rc) /V_{111}	입자 크기 (㎛)	철손 W₁₀ _/400	자속밀도 B₁	비고
A1	0.38	3.78	0.35	72	19.2	1.04	비교예
A2	1.22	1.21	0.31	87	18.6	0.94	비교예
A3	0.61	1.62	0.37	89	16.4	1.15	발명예
A4	0.79	1.00	0.36	91	15.8	1.13	발명예
A5	0.97	1.26	0.41	97	15.7	1.03	발명예
A6	0.98	1.48	0.44	103	16.3	1.16	발명예
A7	1.08	0.28	0.33	103	17.6	0.97	비교예
A8	0.86	1.97	0.34	69	17.5	0.95	비교예
A9	0.86	0.88	0.3	94	17.9	0.98	비교예
A10	1.15	0.79	0.33	97	17.5	0.96	비교예
A11	0.94	1.08	0.38	110	16.2	1.15	발명예
A12	0.86	1.24	0.36	91	15.7	1.08	발명예
A13	0.89	1.07	0.42	106	15.5	1.1	발명예

1) 철손(W_10/400)은 400Hz주파수에서 1.0Tesla의 자속밀도가 유기되었을 때의 압연방향과 압연방향 수직방향의 평균 손실(W/kg)임.

2) 자속밀도(B₁)은 100A/m의 자기장을 부가하였을 때 유도되는 자속밀도의 크기(Tesla)임.

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 [Mn], [Al], [P] 및 2*([Al]+[P])/[Mn]≤1, 10*[P]/[Al]=1의 조성식을 만족하는 강종 A3, A4, A5, A6, A11, A12, A13은 집합조직 측정 결과 (V_c+V_g+V_rc)/V_{111}도 0.35~0.45를 만족하였으며, 결정립 크기도 50~150㎛를 만족하여 그 결과 고주파 철손 W₁₀ _/400도 낮고 고자장 영역에서의 자속밀도 B₁도 높게 나타났다.

반면, A2는 Mn이 관리범위를 벗어나 상기 조성식을 만족하지 못하였으며 집합조직 측정 결과 (V_c+V_g+V_rc)/V_{111}도 0.35이하로 나타났고 그 결과 철손이 높게 나타났고 자속밀도도 낮게 나타났다.

A1은 상기 조성식을 만족하였고 집합조직 측정값 (V_c+V_g+V_rc)/V_{111}도 양호하게 나타났으나 Al이 관리범위를 벗어났고 그 결과 철손이 열위하게 나타났다.

A8은 상기 조성식은 만족하였으나 P가 관리 범위를 벗어났고 집합조직 측정 결과 (V_c+V_g+V_rc)/V_{111}도 0.35이하로 나타났으며 그 결과 철손과 자속밀도가 열위하게 나타났다.

A7, A9, A10은 [Mn], [Al], [P]의 첨가량은 만족하였으나 상기의 조성식을 만족하지 못하였으며, 집합조직 측정 결과 (V_c+V_g+V_rc)/V_{111}도 0.35이하로 나타났고 그 결과 철손과 자속밀도가 열위하게 나타났다.

[실시예 2]

진공 용해를 통하여 하기 표 3과 같이 조성되는 강괴를 제조하였다. 이 때, 열연판 소둔 및 냉연판 소둔 온도가 집합조직, 결정립 크기 및 자성에 미치는 영향을 보고자 하였다. 각 강괴는 1190℃에서 가열하고, 2.7mm의 두께로 열간압연한 후 권취하였다. 공기 중에서 권취하고 냉각한 열연강판은 800~1200℃에서 2분간 소둔하고, 산세한 다음 0.35mm 두께로 냉간압연하고, 냉연판 소둔은 800~1150℃에서 90초간 최종 소둔을 하였다. 각각의 시편에 대하여 X-ray pole figure test를 통해 집합조직의 분율을 측정하였으며 입자 크기를 절편법(intercept method)을 사용하여 측정하였고 철손(W₁₀ _/400)과 자속밀도(B₁)를 측정하여 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

강종	C	Si	Mn	P	S	Al	N	Ti	Sn	Sb
B1	0.0034	2.7	0.74	0.037	0.0013	0.31	0.0024	0.0008	0.024	0.027
B2	0.0021	3.3	0.86	0.041	0.0029	0.37	0.0016	0.0016	0	0.024
B3	0.0019	3.4	0.76	0.064	0.0036	0.26	0.0011	0.0021	0.064	0.034
B4	0.0034	2.7	0.47	0.031	0.0021	0.11	0.0019	0.002	0.031	0
B5	0.0041	3.2	0.55	0.026	0.0024	0.21	0.0027	0.0019	0.018	0.037
B6	0.0033	2.8	0.62	0.034	0.0034	0.15	0.0034	0.0035	0.029	0.067
B7	0.0016	3.2	1.01	0.049	0.0017	0.44	0.0031	0.0031	0	0.032
B8	0.0026	2.9	0.53	0.018	0.0016	0.16	0.0022	0.0024	0.028	0.016
B9	0.0021	3.1	0.51	0.024	0.0022	0.21	0.0026	0.0023	0.009	0.044
B10	0.0017	3	0.83	0.038	0.0027	0.35	0.0016	0.0017	0.068	0

강종	2*([Al]+ [P])/[Mn]	10*[P] /[Al]	열연판 소둔온도 (℃)	냉연판 소둔온도 (℃)	(V_c+V_g+ V_rc)/V_{111}	입자 크기 (㎛)	철손 W₁₀ _/400	자속 밀도 B₁	비고
B1	0.94	1.19	1120	1030	0.36	116	16.4	1.16	발명예
B2	0.96	1.11	1080	960	0.41	103	15.7	1.07	발명예
B3	0.85	2.46	1030	870	0.29	47	18.1	0.98	비교예
B4	0.60	2.82	1030	840	0.32	59	18.6	0.94	비교예
B5	0.86	1.24	1030	1080	0.38	135	15.8	1.12	발명예
B6	0.59	2.27	1070	910	0.44	75	16.7	1.11	발명예
B7	0.97	1.11	980	960	0.42	81	16.2	1.04	발명예
B8	0.67	1.13	1180	1120	0.28	164	17.3	0.98	비교예
B9	0.92	1.14	830	960	0.33	86	17.8	0.95	비교예
B10	0.93	1.09	1130	1010	0.44	94	15.4	1.06	발명예

상기 표 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 [Mn], [Al], [P] 및 2*([Al]+[P])/[Mn]≤1, 10*[P]/[Al]=1의 조성식을 만족하며 열연판 소둔온도와 냉연판 소둔 온도를 만족하는 강종 B1, B2, B5, B6, B7, B10은 집합조직 측정 결과 (V_c+V_g+V_rc)/V_{111}도 0.35~0.45를 만족하였으며, 결정립 크기도 50~150㎛를 만족하여 그 결과 고주파 철손 W₁₀ _/400도 낮고 고자장 영역에서의 자속밀도 B₁도 높게 나타났다.

반면, B3은 상기 조성식과 열연판 소둔온도와 냉연판 소둔온도를 만족하나 P의 첨가량이 관리범위를 벗어났고 집합조직 측정 결과, (V_c+V_g+V_rc)/V_{111}도 0.35이하였으며 결정립 크기도 50㎛이하로 나타나 그 결과 철손과 자속밀도가 열위하게 나타났다.

또한, B4와 B9는 [Mn], [Al], [P] 및 2*([Al]+[P])/[Mn]≤1, 10*[P]/[Al]=1의 조성식을 만족하였으나 각각 냉연판 소둔 온도와 열연판 소둔온도를 만족하지 못하여 집합조직 측정 결과 (V_c+V_g+V_rc)/V_{111}도 0.35이하로 나타나 철손과 자속밀도가 열위하게 나타났다.

B8은 [Mn], [Al], [P] 및 2*([Al]+[P])/[Mn]≤1, 10*[P]/[Al]=1의 조성식을 만족하였으나 열연판 소둔온도와 냉연판 소둔 온도가 모두 관리범위를 벗어났고 그 결과 집합조직 측정 결과, (V_c+V_g+V_rc)/V_{111}도 0.35이하로 나타났고 또한 과도하게 높게 소둔이 됨으로써 결정립 크기도 150㎛이상으로 나타나 그 결과 철손과 자속밀도가 열위하게 나타난 것을 알 수 있다.

이상 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 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. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

중량%로, Si: 1.5~3.5%, Al: 0.1~0.5%, Mn: 0.5~1.5%, P: 0.02~0.05%, C: 0.005중량% 이하, N: 0.005%이하, S: 0.001~0.005%, Ti: 0.005중량% 이하, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 구성되고, 상기 Mn, Al, P는 조성식 2*([Al]+[P])/[Mn]≤1, 10*[P]/[Al]=1 를 만족하는 무방향성 전기강판.
단, [Al], [P] 및 [Mn]은 각각 첨가되는 Al, P 및 Mn의 중량%이다.
제1항에 있어서,
Sn + Sb: 0.01~0.2중량%를 더 포함하는 무방향성 전기강판.
제1항에 있어서,
Cu, Ni, Cr을 각각 0.05중량% 이하로 포함하고, Zr, Mo, V를 각각 0.01중량% 이하로 포함하는 무방향성 전기강판.
제1항에 있어서,
상기 강판의 집합조직은 0.35≤(V_c+V_g+V_rc)/V_{111}≤0.45를 만족하는 무방향성 전기강판.
단, 상기에서 V_c, V_g, V_rc는 (100)[001], (110)[001], (100)[011] 집합조직의 부피 분율이고, V_{111}은 {111} 집합조직의 부피 분율을 의미한다.
제4항에 있어서,
상기 강판의 결정립 크기가 50~150㎛인 무방향성 전기강판.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
철손(W_10/400)이 17W/Kg 이하, 자속밀도(B₁)이 1테슬라(T) 이상인 무방향성 전기강판.
중량%로, Si: 1.5~3.5%, Al: 0.1~0.5%, Mn: 0.5~1.5%, P: 0.02~0.05%, C: 0.005중량% 이하, N: 0.005%이하, S: 0.001~0.005%, Ti: 0.005중량% 이하, 잔부는 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 구성되고, 상기 Mn, Al, P는 2*([Al]+[P])/[Mn]≤1, 10*[P]/[Al]=1의 조성식을 만족하는 슬라브를 1200℃이하로 재가열하는 단계;
재가열된 슬라브를 열간압연하는 단계;
열간압연된 열연판을 열연판 소둔하거나 이를 생략하고 냉간압연하는 단계; 및
냉간압연된 냉연판을 850~1100℃의 온도에서 최종소둔하는 단계를 포함하는 무방향성 전기강판 제조방법.
단, [Al], [P] 및 [Mn]은 각각 첨가되는 Al, P 및 Mn의 중량%이다.
제7항에 있어서,
Sn + Sb: 0.01~0.2중량%를 더 포함하는 무방향성 전기강판 제조방법.
제7항에 있어서,
Cu, Ni, Cr을 각각 0.05중량% 이하로 포함하고, Zr, Mo, V를 각각 0.01중량% 이하로 포함하는 무방향성 전기강판 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 열연판 소둔은 850~1150℃의 온도 범위에서 이루어지는 무방향성 전기강판 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 냉간압연은 1차 냉간압연 또는 중간소둔을 사이에 둔 2회 이상의 냉간압연인 무방향성 전기강판 제조방법.