WO2018117600A1 - 무방향성 전기강판 및 그 제조방법 - Google Patents

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김용수
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Definitions

  • It relates to a non-oriented electrical steel sheet and a method of manufacturing the same.
  • Non-oriented electrical steel sheet is mainly used in a motor for converting electrical energy into mechanical energy, in order to exhibit high efficiency in the process requires the excellent magnetic properties of the non-oriented electrical steel sheet.
  • eco-friendly technology has attracted attention, it is considered very important to increase the efficiency of the motor, which accounts for more than half of the total electric energy consumption, and for this purpose, the demand for non-oriented electrical steel sheets having excellent magnetic properties is also increasing.
  • the magnetic properties of non-oriented electrical steel are typically evaluated by iron loss and magnetic flux density.
  • Iron loss refers to energy loss occurring at a specific magnetic flux density and frequency
  • magnetic flux density refers to the degree of magnetization obtained under a specific magnetic field. The lower the iron loss .
  • iron loss and magnetic flux density are anisotropic, they show different values depending on the measurement direction. In general, the magnetic properties in the rolling direction is the best, and when rotated 55 to 90 degrees in the rolling direction, the magnetic properties are significantly inferior. Since the non-oriented electrical steel sheet is used in a rotating machine, the lower the anisotropy, the more favorable the stable operation. The anisotropy can be reduced by improving the texture of the steel.
  • the development of the ⁇ 011 ⁇ ⁇ uvw> or (001 ⁇ ⁇ uvw> orientation is excellent in average magnetism but very large in the anisotropy. As the ⁇ uvw> orientation develops, the mean magnetism is relatively good and the anisotropy is not so great.
  • a commonly used method for increasing the magnetic properties of non-oriented electrical steel sheet is to add alloying elements such as Si.
  • alloying elements such as Si.
  • the addition can increase the resistivity of the steel. The higher the resistivity, the lower the eddy current loss and the lower the total iron loss.
  • elements such as Al and Mn together with Si may be added to produce non-oriented electrical steel sheets having excellent magnetic properties.
  • One 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 magnetic and mechanical properties at the same time.
  • Non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention is Si: 2.0 to 3 by weight%. 5%, A1: 0.05 to 2.0%, Mn: 0.05 to 2.0%, In: 0.0002 to 0.003% and the balance includes Fe and unavoidable impurities.
  • It may further comprise 0.0005 to 0.05% by weight of Bi.
  • At least one of Ti: 0.004% by weight or less, Nb: 0.004% by weight or less, and V: 0.004% by weight or less may be further included.
  • B 0.001 weight% or less
  • Mg 0.005 weight increase 3 ⁇ 4> or less
  • Zr 0.005 weight% or less
  • Cu 0.025 weight% or less
  • the crystal orientation of the cross section perpendicular to the rolling direction of the steel sheet 20% or less of grains having an orientation within 15 degrees from Ull ⁇ ⁇ uvw>.
  • the YPo. 2 obtained when tested at 120 ° C may be 0.7 times or more than the YPo.2 obtained when tested at 20 ° C.
  • the iron loss (W 15/50 ) may be 2.30 W / kg or less, and the magnetic flux density (B 50 ) may be 1.67T or more.
  • Method for producing a non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention by weight% Si: 2.0 to 3.5%, A1: 0.05 to 2.0%, Mn: 0.05 to 2.0%, In: 0.0002 to 0.003% and the balance is Fe And heating the slab comprising 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 finally annealing the cold rolled sheet.
  • the slab may further comprise 0.0005 to 0.05% by weight of Bi.
  • Sullab is at least one of C: 0.005 weight% or less, S: 0.005 weight% or less, N: 0.004 weight% or less, Ti: 0.004 weight% or less, Nb: 0.004 weight% or less, and V: 0.004 weight% or less It may further include.
  • B 0.001% by weight or less
  • Mg 0.005% by weight or less
  • Zr 0.005% by weight or less
  • Cu 0.025% by weight or less
  • the method may further include hot-rolled sheet annealing.
  • Non-oriented electrical steel sheet and manufacturing method according to an embodiment of the present invention is excellent in magnetic properties and mechanical properties at the same time.
  • first, second, and thirteen are used to describe various parts, components, regions, layers, and / or sections, but are not limited to these. These terms are only used to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Therefore, described below The first part, component, region, layer or section may be referred to as the second part, component, region, layer or section without departing from the scope of the invention.
  • a portion When a portion is referred to as “on” or “on” another portion, it may be directly on or on the other portion or may be accompanied by another portion therebetween. In contrast, if a part is mentioned as “just above” 1 of another part, no other part is intervened in between.
  • the meaning of further including additional elements means to include iron (Fe), which is the balance by the additional amount of the additional elements.
  • Fe iron
  • the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
  • the range of the main additives Si, Al, Mn in addition to optimizing the composition of the non-oriented electrical steel sheet, in particular, the range of the main additives Si, Al, Mn, by adding an appropriate amount of In to suppress the oxide layer and improve the high temperature strength to improve the magnetic properties and Mechanical It is possible to provide a non-oriented electrical steel sheet having excellent characteristics at the same time.
  • Non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention is Si: 2.0 to 3.5%, A1: 0.05 to 2.03 ⁇ 4>, Mn: 0.05 to 2.0%, In: 0.0002 to 0.003% and the balance includes Fe and unavoidable impurities do
  • Si serves to lower the iron loss by increasing the specific resistance of the material, when too little added may lack the effect of improving the high frequency iron loss. On the contrary, when too much is added, the hardness of the material may be increased, and the cold rolling property may be extremely deteriorated, resulting in inferior productivity and punchability. Therefore, Si can be added in the above-mentioned range.
  • Aluminum (A1) serves to lower the iron loss by increasing the specific resistance of the material, and when added too little, it is not effective in reducing the iron loss. On the contrary, when too much is added, the nitride may be excessively deteriorated and the magnetic properties may be deteriorated, and problems may occur in all processes such as steelmaking and continuous casting, thereby greatly reducing productivity. Therefore, A1 can be added in the above-mentioned range. .
  • Manganese (Mn) increases the specific resistance of the material to improve iron loss and to form sulfides. If too little is added, MnS is finely precipitated to deteriorate the magnetic properties. On the contrary, when too much is added, the magnetic flux density may be reduced by encouraging formation of ⁇ 111 ⁇ aggregates, which are detrimental to magnetism. Therefore, Mn can be added in the above-mentioned range.
  • Indium (In) segregates on the surface and grain boundaries of the steel sheet to form an oxide layer . Suppresses and improves high temperature strength. If In is contained in an appropriate amount, the grain boundary strength increases, and even if the silver rises to around 100 ° C, the decrease in yield strength can be suppressed. If too little In, the effect is insignificant, too much In may cause a problem of lowering grain boundary strength. Therefore, In can be added in the above range. Bi: 0.0005 to 0.05% by weight
  • Bismuth (Bi) is segregated on the surface and grain boundaries of the steel sheet and serves to suppress the oxide layer and improve texture.
  • Bi Bismuth
  • the effect of lowering the grain boundary energy is high, so that grain boundary recrystallization is suppressed and the recrystallized grain fraction having the ⁇ 111 ⁇ ⁇ UVW> orientation is lowered.
  • the effect is insignificant, and if too much Bi is contained, problems of grain growth inhibition, surface property deterioration and brittleness are increased and magnetic and mechanical properties simultaneously deteriorate. Therefore, Bi can be added in the above-mentioned range.
  • it contains c it may comprise less than 0.005% by weight. More preferably, it may comprise 0.003.% By weight or less.
  • S Sulfur
  • MnS MnS
  • CuS and the like are formed to deteriorate the magnetic properties.
  • S it may be included in an amount less than or equal to 0.005 wt%. More preferably, it may comprise less than 0.003% by weight.
  • N Nitrogen (N) not only forms fine and long A1N precipitates inside the base material, but also combines with other impurities to form fine agglomerates, which inhibits grain growth and worsens iron loss.
  • N may comprise less than 0.004% by weight. More preferably, it may comprise 0.003% by weight or less.
  • Titanium (Ti), niobium (Nb) vanadium (V) may be included in an amount of 0.004% by weight or less since it forms carbides or nitrides, worsens iron loss and promotes the development of undesirable ⁇ 111 ⁇ tissues. More preferably, it may be included in an amount of 0.003% by weight or less.
  • the crystal orientation of the cross section perpendicular to the rolling direction of the steel sheet may include 20% or less of the crystal grains having an orientation within 15 degrees from Ull ⁇ ⁇ uvw>.
  • the content of grains means the area fraction of grains relative to the total area when the cross section of the steel sheet is measured by EBSD.
  • EBSD is a method of calculating the azimuth fraction by measuring the cross section of the steel sheet including the entire thickness layer by an area of 15 mm 2 or more.
  • the mechanical properties may be more than 0.7 times of YPo.2 obtained by the tensile test at 120 ° C 2 (YPo.2 obtained by the tensile test at C.
  • YPo. In the resultant stress-strain graph, it means 0.2% offset yield strength, meaning that YPo. 2 obtained by tensile test at 120 ° C. is more than 0/7 times of YPo.2 obtained by tensile test at 20 ° C. because one embodiment of the present invention example non-oriented, while the motor made of electromagnetic steel plates all materials actual operating 120 ° C until silver is the increase in any existing contrast yield strength decrease rate is lower below 30%, the actual "in the mechanical properties when the motor operating means that very good. specifically, there is a YPo.2 obtained when tensile testing at 120 ° C be 250 to 350Mpa, ⁇ 0. 2 is 330 to 450 MPa is obtained when a tensile test at 20 ° C Can be.
  • the magnetism may have an iron loss (W 15/50 ) of 2.30 W / kg or less and a magnetic flux density (B 50 ) of 1.67T or more. More specifically, the iron loss (W 15/50 ) is 2.0 to 2.30 W / kg, the magnetic flux density ( 0 ) may be 1.67 to 1.70T.
  • 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 slabs are charged to a furnace and heated to 1100 to 125 CTC. When heated at a temperature above 1250 ° C, the precipitate may be re-dissolved to be finely precipitated after hot rolling.
  • the heated slabs are hot rolled to 2 to 2.3 kPa to produce hot rolled plates.
  • the hot rolled sheet finish degree may be 800 to 1000 ° C.
  • the method may further include hot-rolled sheet annealing.
  • the hot rolled sheet annealing temperature may be 850 to 1150 ° C. If the hot-rolled sheet annealing temperature is less than 850 ° C, the structure does not grow or finely grow, so there is little synergistic effect of the magnetic flux density. If the annealing temperature exceeds 1150 ° C, the magnetic properties deteriorate, and due to the deformation of the plate shape Workability can worsen.
  • the temperature range may be 950 to 1125 ° C. More specifically, the annealing temperature of the hot rolled sheet is 900 to 1KXTC. Hot-rolled sheet annealing is performed to increase the orientation favorable to the magnetic, if necessary, may be omitted.
  • the hot rolled sheet is pickled and cold rolled to a predetermined sheet thickness. It may be applied differently depending on the thickness of the hot rolled sheet, by applying a reduction ratio of 70 to 95% can be manufactured by cold rolling to a final thickness of 0.2 to 0.65 ⁇ .
  • the final hot rolled cold rolled sheet is subjected to final annealing. Final annealing temperature
  • 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 grains may occur, causing magnetic flux density and high frequency iron loss. More specifically, the final annealing at a temperature of 900 to 1000 ° C. In the final annealing process, all of the processed tissue formed during the cold rolling step (ie, 99% or more) can be recrystallized. The grains of the final annealed steel sheet may have an average grain size of 50 to 150.
  • the hot rolled hot rolled sheet shall be io3 (hot annealed for loo seconds in rc, followed by pickling and cold rolling to increase the thickness.
  • the final annealing was performed at 0.35 ⁇ for 110 seconds at 1000 ° C.
  • the magnetic flux density (B 50 ), iron loss (W 15/50 ), and ⁇ 111 ⁇ orientation fraction (%) is shown in Table 2 below. Magnetic properties such as magnetic flux density, iron loss exhibited a value measured by Epstein test er to "cutting width 30mm length x 305 ⁇ number of 20 sheets of the sample for each sample.
  • B 50 is the magnetic flux density induced in the magnetic field of 5000A / m
  • W 15/50 is the iron loss when a magnetic flux density of 1.5T at a frequency of 50Hz.
  • the ⁇ 111 ⁇ azimuth fraction is measured 10 times so that the vertical section of the roll including the full thickness layer of the specimen is not overlapped by applying an area of 350 ⁇ X 5000 and 2 step intervals with ' EBSD and merging the data. It is the result of calculating the ⁇ 111 ⁇ ⁇ UW> azimuth fraction within degrees.
  • Yield strength was measured by a tensile test, the final sample to prepare a tensile test piece in accordance with the J IS5 call specification, and while a tensile strain the specimen at a rate per minute 20 ⁇ - values were measured eu 120 ° C tensile test specimen in testing mounting After the heating chamber was mounted around the specimen to reach 120 ° C., the tensile test was carried out at the same strain rate of 20 kW per minute.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 중량 %로 Si: 2.0 내지 3.5%, A1: 0.05 내지 2.0%, Mn: 0.05 내지 2.0%' In: 0.0002 내지 0.003% 및 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
무방향성 전기강판 및 그 제조방법
【기술분야】
무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
【발명의 배경이 되는 기술】
무방향성 전기강판은 전기에너지를 기계적에너지로 변환시키는 모터에 주로 사용되는데 , 그 과정에서 높은 효율을 발휘하기 위해 무방향성 전기강판의 우수한 자기적 특성을 요구한다. 특히 근래에는 친환경 기술이 주목받게 되면서 전체 전기에너지 사용량의 과반을 차지하는 모터의 효율을 증가시키는 것이 매우 중요하게 생각되고 있으며 , 이를 위해 우수한 자기적 특성을 갖는 무방향성 전기강판의 수요 또한 증가하고 있다.
무방향성 전기강판의 자기적 특성은 대표적으로 철손과 자속밀도를 통해 평가하게 된다. 철손은 특정 자속밀도와 주파수에서 발생하는 에너지 손실을 의미하며 , 자속밀도는 특정 자장 하에서 얻어지는 자화의 정도를 의미한다. 철손이 낮을수록 .동일한 조건에서 에너지 효율이 높은 모터를 제조할 수 있으며, 자속밀도가 높을수록 모터를 소형화시키거나 구리손을 감소시킬 수 있으므로, 낮은 철손과 높은 자속밀도를 갖는 무방향성 전기강판을 만드는 것이 중요하다.
철손과 자속밀도는 이방성을 갖기 때문에 측정방향에 따라 다른 값을 나타낸다. 일반적으로 압연방향의 자기적 특성이 가장 우수하며 압연방향에서 55 내지 90도 회전하면 자기적 특성이 현저히 열위해진다. 무방향성 전기강판은 회전기기에 사용되므로 이방성이 낮을수록 안정적인 작동에 유리한데, 강의 집합조직 개선을 통해 이방성을 저감시킬 수 있다. {011}<uvw> 방위나 (001}<uvw> 방위가 발달하면 평균 자성은 우수하지만 이방성아 매우 크고 , { lll}<uvw> 방위가 발달하면 평균 자성이 낮고 이방성은 작으며, { 113}<uvw> 방위가 발달하면 평균 자성은 비교적 우수하면서 이방성도 그리 크지 않다 .
무방향성 전기강판의 자기적 특성을 증가시키기 위해 통상적으로 사용되는 방법은 Si 등의 합금원소를 첨가하는 것이다. 이러한 합금원소의 첨가를 통해 강의 비저항을 증가시킬 수 있는데 , 비저항이 높아질수록 와전류 손실이 감소하여 전체 철손을 낮출 수 있게 된다. 강의 비저항 증가를 위해 S i와 함께 Al , Mn 등의 원소를 첨가하여 자성이 우수한 무방향성 전기강판을 생산할 수 있다.
고속회전용 모터에 사용되는 무방향성 전기강판의 경우에는 우수한 기계적 특성이 동시에 요구된다. 회전자가 고속으로 회전하면서 발생하는 원심력을 견디지 못하면 모터가 파손될 수 있으므로, 다양한 작동 환경에서 높은 항복강도가 요구된다. 그러나 일반적으로 우수한 기계적 특성을 얻기 위한 결정립 미세화, 석출, 상변태 등의 방법은 무방향성 전기강판의 자기적 특성을 크게 저하시키게 되므로 자기적 특성과 기계적 특성을 동시에 충족시키기에는 큰 어려움이 따른다. 모터가 작동하면서 온도가 상승하게 되면 무방향성 전기강판의 항복강도가 저하되는데 , 고온에서도 우수한 기계적 성질을 유지하는 것 또한 무방향성 전기강판이 가져야 할 특성이다. '
【발명의 내용】
【해결하고자 하는 과제】
본 발명의 일 실시예는 무방향성 전기강판 및 그 제조방법을 제공한다. 구체적으로 자기적 특성과 기계적 특성이 동시에 우수한 무방향성 전기강판을 제공한다.
【과제의 해결 수단】
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 중량 %로 Si : 2.0 내지 3 . 5% , A1： 0.05 내지 2.0% , Mn : 0.05 내지 2 .0% , In : 0.0002 내지 0.003% 및 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.
Bi를 0.0005 내지 0.05 중량 % 더 포함할 수 있다.
C ： 0.005 중량 % 이하, S ： 0.005 중량 % 이하, N ： 0. 004 중량 % 이하，
Ti ： 0.004 중량 % 이하, Nb ： 0.004 증량 % 이하 및 V ： 0.004 증량 % 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
B ： 0.001 중량 % 이하, Mg ： 0.005 증량 ¾> 이하, Zr ： 0.005 중량 % 이하 및 Cu ： 0.025 중량 % 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
강판의 압연방향에 수직인 단면에 대하여 결정방위가 Ull}<uvw>로부터 15도 이내의 방위를 갖는 결정립을 20% 이하 포함할 수 있다.
120°C에서 인장시험하였을 때 얻어지는 YPo.2가 20°C에서 인장시험하였을 때 얻어지는 YPo.2의 0.7배 이상이 될 수 있다.
(상기 ΥΡ0.2는 인장시험을 통해 얻어진 웅력-변형률 그래프에서 0.2% 오프셋 항복강도를 의미한다,)
철손 (W15/50)이 2.30W/kg 이하 이고, 자속밀도 (B50)이 1.67T 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 제조방법은 중량 %로 Si : 2.0 내지 3.5%, A1： 0.05 내지 2.0%, Mn: 0.05 내지 2.0%, In：0.0002 내지 0.003% 및 잔부는 Fe 및 불가피한 블순물을 포함하는 슬라브를 가열하는 단계; 슬라브를 열간 압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계 및 냉연판을 최종 소둔하는 단계를 포함한다.
슬라브는 Bi를 0.0005 내지 0.05 중량 % 더 포함할 수 있다.
술라브는 C : 0.005 중량 ¾> 이하, S ： 0.005 중량 % 이하, N ： 0.004 증량 % 이하, Ti ： 0.004 중량 % 이하, Nb ： 0.004 중량 % 이하 및 V ： 0.004 중량 % 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
B ： 0.001 중량 % 이하, Mg ： 0.005 중량 % 이하， Zr ： 0.005 중량 % 이하 및 Cu ： 0.025 중량 % 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
열연판을 제조하는 단계 이후， 열연판을 열연판 소둔하는 단계를 더 포함할 수 있다.
【발명의 효과】
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판 및 제조 방법은 자기적 특성과 기계적 특성이 동시에 우수하다.
【발명을 실시하기 위한 구체적인 내용】
제 1， 제 2 및 거 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 "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' 1 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
0.00이중량 %이다.
본 발명의 일 실시예에서 추가 원소를 더 포함하는 것의 의미는 추가 원소의 추가량 만큼 잔부인 철 (Fe)을 대체하여 포함하는 것올 의미한다. 이하， 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에서는 무방향성 전기강판 내의 조성， 특히 주요 첨가성분인 Si , Al , Mn의 범위를 최적화할 뿐 아니라, In을 적정량 첨가하여 산화층을 억제하고 고온강도를 개선하여 자기적 특성과 기계적 특성이 동시에 우수한 무방향성 전기강판을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 Si: 2.0 내지 3.5%, A1： 0.05 내지 2.0¾>, Mn: 0.05 내지 2.0%, In: 0.0002 내지 0.003% 및 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다
먼저 무방향성 전기강판의 성분 한정의 이유부터 설명한다.
Si: 2.0 내지 3.5 증량 %
규소 (Si)는 재료의 비저항을 높여 철손을 낮추어주는 역할을 하며, 너무 적게 첨가될 경우, 고주파 철손 개선 효과가 부족할 수 있다. 반대로 너무 많이 첨가될 경우 재료의 경도가 상승하여 냉간압연성이 극도로 악화되어 생산성 및 타발성이 열위해질 수 있다. 따라서 전술한 범위에서 Si을 첨가할 수 있다.
A1: 0.05 내지 2.0 중량 %、
알루미늄 (A1)는 재료의 비저항을 높여 철손을 낮추는 역할을 하며， 너무 적게 첨가되면, 미만으로 첨가되면 철손 저감에 효과가 없다. 반대로 너무 많이 첨가되면 질화물이 과량 형성되어 자성을 열화시킬 수 있고， 제강과 연속주조 등의 모든 공정상에 문제를 발생시켜 생산성을 크게 저하시킬 수 있다. 따라서 전술한 범위에서 A1을 첨가할 수 있다. .
Mn: 0.05 내지 2.0 중량 %
망간 (Mn)은 재료의 비저항을 높여 철손을 개선하고 황화물을 형성시키는 역할을 하며, 너무 적게 첨가되면 첨가되면 MnS가 미세하게 석출되어 자성을 열화시킨다. 반대로 너무 많이 첨가되면 자성에 불리한 {111}집합조직의 형성을 조장하여 자속밀도가 감소할 수 있다. 따라서 전술한 범위에서 Mn을 첨가할 수 있다.
In: 0.0002 내지 0.003 중량 %
인듐 (In)은 강판의 표면 및 결정립계에 편석하여 산화층. 억제 및 고온강도 개선 역할을 한다. In이 적정량 포함되면 결정립계 강도가 증가하여 은도가 100°C 근처까지 상승하여도 항복강도의 저하를 억제할 수 있다. In이 너무 적게 포함되면， 그 효과가 미미하고， 너무 많이 포함되면 결정립계 강도를 저하시키는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 전술한 범위에서 In을 첨가할 수 있다. Bi : 0.0005 내지 0.05 중량 %
비스무트 (Bi )는 강판의 표면 및 결정립계에 편석하여 산화층 억제 및 집합조직 개선 역할을 한다. Bi가 적정량 포함되면 결정립계 에너지를 낮추는 효과가 높기 때문에, 입계 재결정이 억제되어 { 111}<UVW> 방위를 갖는 재결정립 분율이 낮아진다. Bi가 너무 적게 포함되면， 그 효과가 미미하며, 너무 많이 포함되면 결정립 성장 억제， 표면 특성 열화 및 취성이 증가하여 자기적, 기계적 특성이 동시에 저하되는 문제가 발행할 수 있다. 따라서 전술한 범위에서 Bi을 첨가할 수 있다.
C : 0.005 중량 % 이하
탄소 (C)는 자기시효를 일으키고 기타 불순물 원소와 결합하여 탄화물을 생성하여 자기적 특성을 저하시키므로 낮게 함유할수록 바람직하다. c를 포함하는 경우 0.005 중량 % 이하로 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는 0.003.중량 % 이하로 포함할 수 있다.
S : 0.005 중량 % 이하
황 (S)는 강내에 불가피하게 존재하는 원소로 미세한 석출물인 MnS ,
CuS 등을 형성하여 자기적 특성을 악화시킨다. S를 포함하는 경우 0. 005 중량 % 이하로 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는 0 .003 중량 % 이하로 포함할 수 있다.
N : 0.004 중량 % 이하
질소 (N)은 모재 내부에 미세하고 긴 A1N 석출물올 형성할 뿐 아니라, 기타 불순물과 결합하여 미세한 잘화물을 형성하여 결정립 성장을 억제하여 철손을 악화시키므로 낮게 함유할수록 바람직하다. N를 포함하는 경우 0.004 중량 % 이하로 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는 0.003 중량 % 이하로 포함할 수 있다.
Ti , Nb , V： 각각 0.004 중량 % 이하
티타늄 (Ti ) , 니오봅 (Nb) 바나듐 (V)는 탄화물 또는 질화물을 형성하여 철손을 악화시키고 자성에 바람직하지 않은 { 111} 집합조직 발달을 촉진하므로 0.004 중량 %이하로 포함될 수 있다. 보다 바람직하게는 0.003 증량 % 이하로 포함될 수 있다.
기타 원소 전술한 원소 외에도 B , Mg , Zr , Cu 등의 불가피하게 흔입되는 블순물이 포함될 수 있다. 이들 원소는 미량이지만 강내 개재물 형성 등을 통한 자성 악화를 야기할 수 있으므로 B ： 0.001 증량 % 이하, Mg ： 0.005 중량 % 이하， Zr ： 0.005 중량 % 이하, Cu ： 0.025 증량 % 이하로 관리되어야 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 전술한 것과 같이 , 성분을 정밀하게 제어함으로써, 자성에 악영향을 미치는 결정 조직을 최소한으로 형성할 수 있다. 구체적으로 강판의 압연방향에 수직인 단면에 대하여 결정방위가 Ull}<uvw>로부터 15도 이내의 방위를 갖는 결정립을 20% 이하로 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 결정립의 함량은 강판의 단면을 EBSD로 측정할 시， 전체 면적에 대한 결정립의 면적 분율을 의미한다. EBSD는 전체 두께층이 포함되는 강판의 단면을 15mm2 이상의 면적만큼 측정하여 방위분율을 계산하는 방법이다.
전술하였듯이, 성분을 정밀하게 제어함으로써, 자성이 우수하며 동시에 기계적 특성이 우수한 무방향성 전기강판을 얻을 수 있다.
먼저, 기계적 특성은 120°C에서 인장시험하였을 때 얻어지는 YPo.2가 2( C에서 인장시험하였을 때 얻어지는 YPo.2의 0.7배 이상이 될 수 있다. 이 때, YPo. 2는 인장시험을 통해 얻어진 웅력-변형률 그래프에서 0.2% 오프셋 항복강도를 의미한다. 120°C에서 인장시험하였을 때 얻어지는 YPo. 2가 20 °C에서 인장시험하였을 때 얻어지는 YPo.2의 0 /7배 이상이 된다는 의미는 본 발명의 일 실시예의 무방향성 전기강판올 소재로 제작된 모터가 실제 작동하면서 120 °C까지 은도가 상승하여도 기존 대비 항복강도 저하율이 30% 미만으로 낮기 때문에, 실제' 모터 작동 시에도 기계적 물성이 매우 우수함을 의미한다. 구체적으로 120°C에서 인장시험하였을 때 얻어지는 YPo.2가 250 내지 350Mpa가 될 수 있고， 20°C에서 인장시험하였을 때 얻어지는 ΥΡ0.2가 330 내지 450 MPa가 될 수 있다.
다음으로 자성은 철손 (W15/50)이 2.30W/kg 이하 이고, 자속밀도 (B50)이 1 .67T 이상일 수 있다. 더욱 구체적으로 철손 (W15/50)은 2.0 내지 2.30W/kg이고, 자속밀도 ( 0)은 1.67 내지 1.70T가 될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 제조방법은 중량 %로 Si : 2.0 내지 3.5% , A1 : 0.05 내지 2. 0% , Mn : 0.05 내지 2.0% , In：0.0002 내지 0.003% 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. 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 125CTC로 가열 한다. 1250°C를 초과하는 온도에서 가열시 석출물이 재용해되어 열간압연 이후 미세하게 석출될 수 있다.
가열된 슬라브는 2 내지 2.3誦로 열간 압연하여 열연판으로 제조된다. 열연판을 제조하는 단계에서 마무리은도는 800 내지 1000 °C 일 수 있다. 열연판을 제조하는 단계 이후, 열연판을 열연판 소둔하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때 열연판 소둔 온도는 850 내지 1150 °C일 수 있다. 열연판소둔 온도가 850 °C 미만이면 조직이 성장하지 않거나 미세하게 성장하여 자속밀도의 상승 효과가 적으며， 소둔온도가 1150 °C를 초과하면 자기특성이 오히려 열화되고, 판형상의 변형으로 인해 압연작업성이 나빠질 수 있다. 더욱 구체적으로 온도범위는 950 내지 1125 °C일 수 있다. 더욱 구체적으로 열연판의 소둔온도는 900 내지 1KXTC이다. 열연판 소둔은 필요에 따라 자성에 유리한 방위를 증가시키기 위하여 수행되는 것이며， 생략도 가능하다.
다음으로, 열연판을 산세하고 소정의 판두께가 되도록 냉간 압연한다. 열연판 두께에 따라 다르게 적용될 수 있으나， 70 내지 95%의 압하율을 적용하여 최종두께가 0. 2 내지 0.65麵가 되도록 넁간 압연하여 냉연판을 제조 할 수 있다. 최종 넁간압연된 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 1000 °C의 온도에서 최종 소둔할 수 있다. 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.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다ᅳ 그러나 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며， 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
실시예
하기 표 1과 같이 조성되고， 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 제조하였다. 슬라브를 114CTC로 가열하고, 880°C의 마무리온도로 열간압연하여, 판두께 2.3瞧의 열연판을 제조하였다. 열간압연된 열연판은 io3(rc에서 loo초간 열연판 소둔 후, 산세 및 냉간압연하여 두께를
0. 35誦로 만들고 1000 °C에서 110초간 최종 소둔을 시행하였다.
각 시편에 대한 자속밀도 (B50) , 철손 (W15/50) , { 111} 방위 분율 (%)을 . 하기 표 2에 나타내었다. 자속밀도， 철손 등의 자기적 특성은' 각각의 시편에 대해 너비 30mm 길이 305瞧 x 매수 20매의 시편을 절단하여 Epstein test er로 측정한 값을 나타내었다. 이 때, B50은 5000A/m의 자기장에서 유도되는 자속밀도이고, W15/50은 50Hz의 주파수로 1.5T의 자속밀도를 유기하였을 때의 철손을 의미한다.
{ 111} 방위분율은 시편의 전 두께층이 포함되는 압연수직방향 단면을 ' EBSD로 350卿 X 5000 의 면적과 2 스텝간격을 적용하여 중첩되지 않도록 10회 측정하고 그 데이터들을 병합하여 오차범위 15도 이내의 { 111}<UW> 방위 분율을 계산한 결과이다.
항복강도는 인장시험을 통해 측정되었으며, 최종 시편을 J IS5호 규격에 맞추어 인장시험편을 제조하고 분당 20隱의 속도로 시편을 인장변형시키면서 -값을 측정하였다ᅳ 120 °C 인장시험은 시험기에 시편 장착 후 시편 주위에 가열챔버를 장착하여 120°C까지 도달하면 분당 20麵의 동일한 변형 속도로 인장시험을 진행하였다. 【표 1】
Figure imgf000011_0001
【표 2】
Figure imgf000011_0002
A4 1.67 2.17 18 345 260 0.75 발명예
Bl 1.66 2.41 23 350 225 0.64 비교예
B2 1.66 2.44 25 360 230 0.64 비교예
B3 1.68 2.15 16 355 260 0.73 발명예
B4 1.68 2.16 17 350 280 0.80 발명예
CI 1.66 2.42 25 395 270 ᅳ 0.68 비교예
C2 1.66 2.46 24 400 260 0.65 비교예
C3 1.68 2.17 18 400 310 0.78 발명예
C4 1.68 2.16 18 400 320 0.80 발명예
Dl ■ 1.65 2.45 26 430 280 0.65 비교예
D2 1.65 2.46 25 425 285 0.67 비교예
D3 1.68 2.16 18 . ' 425 340 0.80 발명예
D4 1.68 2.17 17 420 320 0.76 발명예 표 1 및 표 2에서 나타나듯이, 본 발명의 범위에 해당하는 A3, A4, B3, B4, C3, C4, D3, D4는 자기적 특성이 우수하고, {111} 방위 분율이 20% 이하였으며, B/A가 모두 0.7 이상을 만족하였다. 반면 In과 Bi의 함량이 본 발명의 범위를 벗어난 Al, A2, Bl, B2, CI, C2, Dl, D2는 모두 자성이 불량하고, {111} 방위 분율이 20%를 초과하였으며, B/A가 0.7 미만으로 고온에서의 기계적 물성이 급격히 저하되는 것을 확인하였다ᅳ
본 발명은 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다-.

Claims

【청구범위】
【청구항 1】
중량 %로 Si : 2.0 내지 3.5%, A1 : 0.05 내지 2.0%, Mn: 0.05 내지 2.0%, In :0.0002 내지 0.003% 및 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 무방향성 전기강판.
[청구항 2】
제 1항에 있어서,
Bi를 0.0005 내지 0.05 증량 % 더 포함하는 무방향성 전기강판.
【청구항 3]
제 1항에 있어서,
C ： 0.005 중량 % 이하, S ： 0.005 중량 % 이하 , N 0.004 중량 % 이하 Ti ： 0.004 증량 % 이하， Nb ： 0.004 증량 % 이하 및 V 0.004 중량 % 이하 중 1종 이상을 더 포함하는 무방향성 전기강판.
【청구항 4】
제 1항에 있어서,
B ： 0.001 중량 % 이하, Mg ： 0.005 중량 ¾> 이하， Zr ： 0.005 중량 % 이하 및 Cu ： 0.025 중량 % 이하 중 1종 이상을 더 포함하는 무방향성 전기강판.
【청구항 5】
제 1항에 있어서,
- - 강판의 압연방향에 수직인 단면에 대하여 결정방위가
{111}<UW>로부터 15도 이내의 방위를 갖는 결정립을 20% 이하 포함하는 무방향성 전기강판. .
【청구항 6】
제 1항에 있어서,
120°C에서 인장시험하였올 때 얻어지는 YPo.2가 20°C에서 인장시험하였을 때 얻어지는 YPo.2의 0.7배 이상인 무방향성 전기강판.
(상기 YPo.2는 인장시험을 통해 얻어진 응력-변형률 그래프에서 0.2% 오프셋 항복강도를 의미한다.)
【청구항 7】 제 1항에 있어서,
철손 (W15/50)이 2.30W/kg 이하 이고， 자속밀도 (B50)이 1.67T 이상인 무방향성 전기강판.
【청구항 8]
증량 %로 Si : 2.0 내지 3.5% , A1 : 0.05 내지 2.0%, Mn : 0.05 내지
2.0%， In : 0.0002 내지 0.003% 및 잔부는 Fe 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 가열하는 단계;
슬라브를 열간 압연하여 열연판을 제조하는 단계;
상기 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 단계 및
상기 냉연판을 최종 소둔하는 단계를 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
【청구항 9】
제 8항에 있어서,
상기 슬라브는 Bi를 0.0005 내지 0.05 증량 % 더 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법 .
【청구항 10】
저 18항에 있어서,
상기 슬라브는 C ： 0.005 중량 % 이하， S ： 0.005 중량 % 이하， N ： 0.004 중량 % 이하， Ti ： 0.004 중량 % 이하， Nb ： 0.004 중량 % 이하 및 V ： 0.004 중량 % 이하 중 1종 이상을 더 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
【청구항 111
제 8항에 있어서,
B ： 0.001 중량 % 이하, Mg ： 0.005 중량 % 이하, Zr ： 0.005 중량 % 이하 및 Cu ： 0.025 중량 % 이하 중 1종 이상을 더 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법 . '
【청구항 12】
제 8항에 있어서,
상기 열연판을 제조하는 단계 이후,
상기 열연판을 열연판 소둔하는 단계를 더 포함하는 무방향성
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