WO2023234632A1 - 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

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강춘구
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Definitions

  • the present invention relates to a non-oriented electrical steel sheet and a method of manufacturing the same, and more specifically, to a non-oriented electrical steel sheet with excellent high-frequency iron loss and a method of manufacturing the same.
  • Electrical steel sheets can be divided into oriented electrical steel sheets and non-oriented electrical steel sheets depending on their magnetic properties.
  • Oriented electrical steel sheet is manufactured to facilitate magnetization in the rolling direction of the steel sheet and has particularly excellent magnetic properties in the rolling direction, so it is mainly used as the iron core of large, small and medium-sized transformers that require low core loss and high magnetic permeability.
  • non-oriented electrical steel sheets have uniform magnetic properties regardless of the direction of the steel sheet, so they are widely used as iron core materials for small electric motors, small power transformers, and stabilizers.
  • Korean Patent Publication No. 2015-0001467A there is Korean Patent Publication No. 2015-0001467A.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a non-oriented electrical steel sheet with excellent high-frequency iron loss and a method of manufacturing the same.
  • a method of manufacturing a non-oriented electrical steel sheet according to an aspect of the present invention to solve the above problem involves heating a first steel material and a second steel material containing silicon (Si), manganese (Mn), and aluminum (Al), respectively, in the first hot process. rolling; Forming a first laminated structure by laminating the first hot rolled first steel material and the second steel material; forming a second laminated structure by performing a second hot rolling on the first laminated structure; Forming a third laminated structure by cold rolling the second laminated structure; and cold rolling annealing the third laminated structure.
  • Si silicon
  • Mn manganese
  • Al aluminum
  • the method of manufacturing the non-oriented electrical steel sheet includes, after the first hot rolling step and before the step of forming the first laminated structure, a scale layer formed on the surfaces of the first hot rolled first steel material and the second steel material. It may further include a step of removing.
  • the first hot rolling step includes rough rolling under the conditions of reheating temperature (SRT): 1000 ⁇ 1200 ° C, and finishing rough rolling temperature (RDT): 800 ⁇ 900 ° C. can do.
  • the second hot rolling step is performed at a reheating temperature (SRT): 1100 to 1200°C, a finish rolling temperature (FDT): 800 to 1000°C, and a coiling temperature (CT): 560 to 600. It may include hot rolling under conditions of °C.
  • the thickness of the first hot rolled first steel and the second steel is 100 to 150 mm, respectively, and the thickness of the second hot rolled second laminated structure is 1.6 to 1.6 mm. 2.6 mm, and the thickness of the cold rolled third laminated structure may be 0.25 to 0.60 mm.
  • the cold rolling annealing step includes annealing under the following conditions: temperature increase rate: 10°C/s or more, annealing start temperature: 900 to 1100°C, holding time: 30 to 90 seconds; and cooling under conditions of cooling rate: 30°C/s or more.
  • the first steel material and the second steel material include silicon (Si): 2.8 to 3.8% by weight, manganese (Mn): more than 0 and less than 0.5% by weight, and aluminum (Al): 0.5 to 0.5% by weight.
  • titanium (Ti) may contain more than 0 and less than 0.002% by weight, and the remainder may include iron (Fe) and other unavoidable impurities.
  • the third laminated structure subjected to the cold rolling annealing treatment may have an iron loss (W 10/400 ) of 14.0 W/kg or less and a magnetic flux density (B 50 ) of 1.6 T or more.
  • a method for manufacturing a non-oriented electrical steel sheet with excellent high-frequency iron loss and a non-oriented electrical steel sheet using the same can be provided.
  • FIG. 1 is a flowchart showing a method of manufacturing a non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a diagram schematically illustrating a method of manufacturing a non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a scanning electron microscope photograph of a cross section of the second laminated structure after the second hot rolling in the method of manufacturing a non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is an image analyzing the hot-rolled structure after hot rolling in Experimental Example 2 applying the method for manufacturing a non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is an image analyzing the hot-rolled structure after hot rolling in Experimental Example 1 applying the method for manufacturing a non-oriented electrical steel sheet according to a comparative example of the present invention.
  • electrical steel is divided into oriented electrical steel and non-oriented electrical steel.
  • Grain-oriented electrical steel sheets are mainly used in stationary equipment such as transformers, while non-oriented electrical steel sheets are mainly used in rotating equipment such as motors.
  • the properties of electrical steel can be evaluated by magnetic flux density and iron loss.
  • Magnetic flux density is mainly evaluated as B 50
  • iron loss is generally evaluated as W 15/50 , but in cases where high frequency characteristics are required, such as in electric vehicles, it is evaluated as W 10/400 .
  • B 50 represents the magnetic flux density at 5000A/m
  • W 15/50 represents the iron loss at 50Hz and 1.5T
  • W 10/400 represents the iron loss at 400Hz and 1.0T.
  • Non-oriented electrical steel used as a motor core material plays a role in converting electrical energy into mechanical energy in rotating machines, and for energy saving, it is important to have its magnetic properties, that is, low iron loss and high magnetic flux density.
  • non-oriented electrical steel sheets with low core loss at high frequencies (400 Hz) are required to increase motor efficiency at high speeds where energy loss is high.
  • non-oriented electrical steel products are being developed to improve resistivity or make materials thinner by adding elements such as silicon (Si), manganese (Mn), and aluminum (Al).
  • elements such as silicon (Si), manganese (Mn), and aluminum (Al).
  • alloy elements such as silicon (Si), manganese (Mn), and aluminum (Al) increase, rolling becomes difficult, the cold rolling recovery rate decreases, thinning becomes difficult, and when the thickness of the electrical steel sheet is thinned, the production cost increases. There is a problem of increasing productivity and decreasing productivity.
  • a method of manufacturing a non-oriented electrical steel sheet with excellent magnetic flux density is provided by stacking two roughly rolled slabs and hot rolling them in two layers to generate shear strain up to the center layer, thereby omitting the preliminary annealing process.
  • Figure 1 is a flowchart showing a method of manufacturing a non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a diagram schematically illustrating a method of manufacturing a non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention.
  • the method of manufacturing a non-oriented electrical steel sheet includes a first steel material 11 containing silicon (Si), manganese (Mn), and aluminum (Al) and a first steel material 11 containing silicon (Si), manganese (Mn), and aluminum (Al).
  • a first hot rolling step of each of the two steel materials 12 (S10); Forming a first laminated structure 10 by laminating the first hot rolled first steel 11 and the second steel 12 (S20); Forming a second laminated structure 20 by performing a second hot rolling of the first laminated structure 10 (S30); Forming a third laminated structure 30 by cold rolling the second laminated structure 20 (S40); and a step of cold rolling annealing the third laminated structure 30 (S50).
  • the first steel material 11 and the second steel material 12 used in the first hot rolling process are steel materials for manufacturing non-oriented electrical steel sheets, and for example, silicon (Si): 2.8 to 3.8% by weight, manganese ( Mn): more than 0 and less than 0.5% by weight, aluminum (Al): 0.5 to 1.2% by weight, carbon (C): more than 0 and less than 0.002% by weight, phosphorus (P): more than 0 and less than 0.015% by weight, sulfur (S): Nitrogen (N): 0.002% by weight or less above 0, Titanium (Ti): 0.002% by weight or less above 0, and the remaining iron (Fe) and other inevitable impurities.
  • composition range can be expanded to any composition range that can perform the function of a non-oriented electrical steel sheet.
  • Silicon (Si) is a major added element that increases resistivity and lowers iron loss (eddy current loss). If the silicon addition amount is low, less than 2.8% by weight, it becomes difficult to obtain the desired high-frequency low iron loss value, and as the addition amount increases, the magnetic permeability and magnetic flux density decrease. Additionally, if the amount of silicon added exceeds 3.8% by weight, brittleness increases, making cold rolling difficult and productivity decreasing.
  • Aluminum (Al) is a major added element that, along with silicon, increases resistivity and lowers iron loss (eddy current loss). Aluminum plays a role in reducing magnetic deviation by reducing magnetic anisotropy. Aluminum meets nitrogen and induces AlN precipitation. If the aluminum content is less than 0.5% by weight, it is difficult to expect the above-mentioned effect, and fine nitrides may be formed, which may increase the variation in magnetic properties. If the aluminum content exceeds 1.2% by weight, cold rolling properties are deteriorated, and Excessive nitride formation reduces magnetic flux density and deteriorates magnetic properties.
  • Carbon (C) greater than 0 and less than or equal to 0.002% by weight
  • Carbon (C) is an element that increases iron loss by forming carbides such as TiC and NbC.
  • Phosphorus (P) greater than 0 and less than or equal to 0.015% by weight
  • Phosphorus (P) is a grain boundary segregation element that develops texture. If the phosphorus content exceeds 0.015% by weight, grain growth is suppressed due to the segregation effect, magnetic properties are deteriorated, and cold rolling properties are deteriorated.
  • S Sulfur
  • S Sulfur
  • Nitrogen (N) increases iron loss by forming precipitates such as AlN, Tin, and NbN, and suppresses grain growth, so its addition is limited to 0.002% by weight or less. If the nitrogen content exceeds 0.002% by weight, the problem of increased iron loss occurs.
  • Titanium (Ti) More than 0 and less than 0.002% by weight
  • Titanium (Ti) suppresses grain growth by forming fine precipitates such as TiC and TiN.
  • the magnetic properties deteriorate as titanium is added, so the addition is limited to as low as possible and limited to 0.002% by weight or less. If the titanium content exceeds 0.002% by weight, the problem of magnetic properties deterioration occurs.
  • the first steel material 11 and the second steel material 12 having the above-described composition are each subjected to a first hot rolling process.
  • the first hot rolling step (S100) of the steel is a rough rolling step and will include hot rolling under the conditions of reheating temperature (SRT): 1000 to 1200°C and final rough rolling temperature (RDT): 800 to 900°C. You can.
  • the slab reheating temperature exceeds 1200°C, precipitates such as C, S, and N in the slab may be re-dissolved and fine precipitates may be generated during the subsequent rolling and annealing process, suppressing grain growth and deteriorating magnetism. If the slab reheating temperature is less than 1000°C, the rolling load increases and a problem of increased iron loss in the final product may occur.
  • a slab each having a thickness of 200 to 300 mm is reduced by 50 to 65%. It includes the step of hot-rolling and rough-rolling at a rate to create a bar with a thickness of 100 to 150 mm.
  • a first laminated structure 10 can be formed by laminating the first hot rolled first steel 11 and the second steel material 12.
  • Each thickness t1 of the first steel material 11 and the second steel material 12 constituting the first laminated structure 10 may have a thickness of, for example, 100 to 150 mm.
  • the scale layer formed on the surface of the first hot rolled first steel material 11 and/or the second steel material 12 is removed. You can follow the steps.
  • the scale layer is an oxidation layer formed on the surface of the first steel material 11 and/or the second steel material 12 during the first hot rolling of the first steel material 11 and/or the second steel material 12. may include.
  • the interface between the first steel material 11 and the second steel material 12 constituting the first layered structure 10 is a steel material from which the oxidation layer has been removed. It may be an interface formed by contacting each other.
  • the first laminated structure 10 may be subjected to a second hot rolling to form the second laminated structure 20.
  • the second hot rolling step (S30) is hot rolling under the conditions of reheating temperature (SRT): 1100 to 1200°C, finishing rolling temperature (FDT): 800 to 1000°C, and coiling temperature (CT): 560 to 600°C. May include steps.
  • the second hot rolling step (S30) may include forming the second laminated structure 20 by rolling the first laminated structure 10 to a thickness (t2) of 1.6 to 2.6 mm. You can.
  • Figure 3 is a scanning electron microscope photograph of a cross section of the second laminated structure after the second hot rolling in the method of manufacturing a non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention.
  • the interface F between the first steel material 11 and the second steel material 12 constituting the second laminated structure 20 can be confirmed, and after the second hot rolling, the first steel material 11 ) and the second steel material 12.
  • the third laminated structure 30 may be formed by cold rolling the second laminated structure 20.
  • the cold rolling step may include forming the third laminated structure 30 by rolling the second laminated structure 20 to a thickness t3 of 0.25 to 0.60 mm (S40).
  • the reduction ratio of cold rolling may be 60 to 82%.
  • the third laminated structure 30 may be subjected to cold rolling annealing.
  • the cold rolling annealing step (S60) is annealing under the conditions of temperature increase rate: 10°C/s or more, annealing temperature: 900 to 1100°C, holding time: 30 to 90 seconds, and cooling rate: 30°C/s or more. It may include a cooling step.
  • Cold rolling annealing is performed with the cold rolled sheet obtained after cold rolling.
  • the temperature that derives the optimal grain size is applied considering the improvement of iron loss and mechanical properties.
  • heating is performed under mixed atmosphere conditions to prevent surface oxidation and nitriding. The surface condition becomes smoother through a mixed atmosphere of nitrogen and hydrogen. If the cold rolling annealing temperature is less than 900°C, the grain size may be fine and hysteresis loss may increase, and if the cold rolling annealing temperature exceeds 1100°C, the grain size may become coarse and eddy current loss may increase.
  • a coating process may be performed to form the insulating coating layer 15 after final annealing.
  • the thickness of the insulating coating layer 15 formed on the upper part of the third laminated structure 30 is about 1 to 2 ⁇ m, and the thickness of the insulating coating layer 15 formed on the lower part of the third laminated structure 30 is also about 1 to 2 ⁇ m. It can be.
  • the final thickness of the laminated structure is 0.25 to 0.6 mm, and may have an iron loss (W 10/400 ) of 14.0 W/kg or less and a magnetic flux density (B 50 ) of 1.6T or more (strictly 1.65T or more).
  • the non-oriented electrical steel sheet implemented by the above-described manufacturing method includes a laminated structure of steel materials containing silicon (Si), manganese (Mn), and aluminum (Al), wherein the laminated structure includes a first hot rolled first steel material and It is characterized by being implemented by sequentially performing second hot rolling, cold rolling, and cold rolling annealing treatment after laminating the second steel material.
  • the first steel material and the second steel material contain silicon (Si): 2.8 to 3.8% by weight, manganese (Mn): more than 0 and less than or equal to 0.5% by weight, aluminum (Al): 0.5 to 1.2% by weight, and carbon (C): 0. Exceeding 0.002% by weight or less, phosphorus (P): exceeding 0 and not exceeding 0.015% by weight, sulfur (S): exceeding 0 and not exceeding 0.002% by weight, nitrogen (N): exceeding 0 and not exceeding 0.002% by weight, titanium (Ti): exceeding 0 and not exceeding 0.002% by weight It may contain less than % by weight and the remaining iron (Fe) and other unavoidable impurities.
  • non-oriented electrical steel sheet with similar iron loss value but improved magnetic flux density compared to products using conventional processes (including single plate hot rolling and preliminary annealing) at the same thickness.
  • shear deformation acts to the inside due to the asymmetric rolling effect through 2-ply hot rolling, so that the preliminary annealing process can be omitted and excellent high-frequency iron loss can be secured through 2-ply hot rolling.
  • the increase in production costs can be suppressed because the preliminary annealing process can be omitted.
  • the manufacturing process for products with two layers can be simplified, and non-oriented electrical steel sheets can be manufactured with similar iron loss values as products manufactured by conventional processes (single plate hot rolling and preliminary annealing), but with improved magnetic flux density. do.
  • the composition of the non-oriented electrical steel sheet according to the experimental example is silicon (Si): 2.8 to 3.8% by weight, manganese (Mn): more than 0 and less than 0.5% by weight, and aluminum (Al): 0.5 to 1.2% by weight.
  • Table 2 shows the process conditions, iron loss, and magnetic flux density of this experimental example.
  • the two-ply hot rolling item is the first hot rolling and second hot rolling disclosed in the method for manufacturing a non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention described with reference to FIGS. 1 and 2. It means performing rolling sequentially, and the single plate hot rolling item means performing hot rolling on one slab in a conventional manner without introducing a laminated structure. Additionally, the hot rolled thickness item refers to the thickness of the rolled material after performing the final hot rolling.
  • APL application item refers to whether preliminary annealing (APL) treatment is applied after hot rolling and before cold rolling, and the preliminary annealing process is temperature increase rate: 10°C/s or more, annealing temperature: 900 ⁇ 1100°C, holding time: 30 It may include annealing under the condition of ⁇ 90 seconds and cooling under the condition of cooling rate: 20°C/s or more.
  • Preliminary annealing treatment was applied only in Experimental Example 2.
  • the final thickness item refers to the thickness of the rolled material after performing cold rolling.
  • the annealing temperature item refers to the temperature in the cold rolling annealing treatment after the cold rolling process.
  • the cold rolling annealing treatment includes annealing under the following conditions: temperature increase rate: 10°C/s or more, annealing start temperature: 900 to 1100°C, holding time: 30 to 90 seconds; and cooling under conditions of cooling rate: 30°C/s or higher.
  • Hot rolling method Hot rolled thickness (mm) Apply APL Cold rolling reduction rate (%) final thickness (mm) Annealing Temperature (°C) iron loss W 10/400 (W/kg) magnetic flux density B 50 (T)
  • Experimental Example 1 veneer hot rolling 2.0 X 87.5 0.25 1000 14.24 1.64
  • Experimental Example 2 veneer hot rolling 2.0 O 87.5 0.25 1000 13.27 1.69
  • Experimental Example 3 2-ply hot rolling 2.0 X 87.5 0.25 1000 13.28 1.69
  • Experimental Example 4 veneer hot rolling 2.0 X 87.5 0.25 950 14.48 1.63
  • Figure 4 is an image analyzing the hot-rolled structure after hot rolling in Experimental Example 2 applying the method for manufacturing a non-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 (a) is an image analyzing the hot rolling structure in a cross section of a steel sheet cut in the longitudinal direction parallel to the casting direction
  • Figure 4 (b) is an image of a hot rolling structure in a cross section of a steel sheet cut in the thickness direction perpendicular to the casting direction.
  • This is an image analyzing an organization.
  • the area indicated by the red dotted line in (a) of Figure 4 is the area showing the internal structure of the central layer of the first and second steel materials, respectively.
  • Figure 5 is an image analyzing the hot-rolled structure after hot rolling in Experimental Example 1 applying the method for manufacturing a non-oriented electrical steel sheet according to a comparative example of the present invention.
  • Figure 5 (a) is an image analyzing the hot rolling structure in a cross section of a steel sheet cut in the longitudinal direction parallel to the casting direction
  • Figure 5 (b) is an image of a hot rolling structure in a cross section of a steel sheet cut in the thickness direction perpendicular to the casting direction.
  • This is an image analyzing an organization.
  • the area marked with a red dotted line in (a) of Figure 5 is an area showing the internal structure of the central layer of a single steel material (single plate).
  • Single-plate hot-rolled material develops a ⁇ 100 ⁇ surface by preliminary annealing to obtain a dynamic recrystallization structure in the internal structure, but 2-ply hot-rolled hot-rolled material (example) is a laminated structure by 2-ply hot rolling. Dynamic recrystallization occurs in the internal structure of the central layer, so preliminary annealing can be omitted.
  • the final product had a similar iron loss to the veneer product obtained by pre-annealing, but that the product manufactured according to the present invention had an improved magnetic flux density compared to the magnetic flux density of the product in which pre-annealing (APL) was omitted. Therefore, it has the advantageous effect that a multilayer composed of two layers can be manufactured more simply than in the prior art, and the preliminary annealing process can be omitted.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기강판의 제조 방법은 실리콘(Si), 망간(Mn) 및 알루미늄(Al)을 함유하는 제 1 강재와 제 2 강재를 각각 제 1 열간 압연하는 단계; 제 1 열간 압연된 상기 제 1 강재와 상기 제 2 강재를 적층한 제 1 적층 구조체를 형성하는 단계; 상기 제 1 적층 구조체를 제 2 열간 압연하여 제 2 적층 구조체를 형성하는 단계; 상기 제 2 적층 구조체를 냉간 압연하여 제 3 적층 구조체를 형성하는 단계; 및 상기 제 3 적층 구조체를 냉연 소둔 처리하는 단계;를 포함한다.

Description

무방향성 전기강판 및 그 제조 방법
본 발명은 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고주파 철손이 우수한 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
전기강판은 자기 특성에 따라서 방향성 전기강판과 무방향성 전기강판으로 나눌 수 있다. 방향성 전기강판(oriented electrical steel sheet)은 강판의 압연방향으로 자화가 용이하도록 제조하여 압연 방향으로 특히 우수한 자기 특성을 가지므로, 저철손, 고투자율이 요구되는 대형, 중소형 변압기의 철심으로 주로 사용된다. 이에 반하여, 무방향성 전기강판(non-oriented electrical steel sheet)은 강판의 방향에 관계없이 균일한 자기특성을 가지므로, 소형 전동기나 소형 전원 변압기, 안정기 등의 철심 재료로 널리 사용되고 있다. 선행기술문헌으로 대한민국 특허공개번호 제2015-0001467A호가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고주파 철손이 우수한 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 무방향성 전기강판의 제조 방법은 실리콘(Si), 망간(Mn) 및 알루미늄(Al)을 함유하는 제 1 강재와 제 2 강재를 각각 제 1 열간 압연하는 단계; 제 1 열간 압연된 상기 제 1 강재와 상기 제 2 강재를 적층한 제 1 적층 구조체를 형성하는 단계; 상기 제 1 적층 구조체를 제 2 열간 압연하여 제 2 적층 구조체를 형성하는 단계; 상기 제 2 적층 구조체를 냉간 압연하여 제 3 적층 구조체를 형성하는 단계; 및 상기 제 3 적층 구조체를 냉연 소둔 처리하는 단계;를 포함한다.
상기 무방향성 전기강판의 제조 방법은, 상기 제 1 열간 압연하는 단계 후 상기 제 1 적층 구조체를 형성하는 단계 전에, 상기 제 1 열간 압연된 상기 제 1 강재와 상기 제 2 강재의 표면에 형성된 스케일층을 제거하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 무방향성 전기강판의 제조 방법에서, 상기 제 1 열간 압연하는 단계는 재가열온도(SRT): 1000 ~ 1200℃, 마무리 조압연온도(RDT): 800 ~ 900℃인 조건에서 조압연하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 무방향성 전기강판의 제조 방법에서, 상기 제 2 열간 압연하는 단계는 재가열온도(SRT): 1100 ~ 1200℃, 마무리 압연온도(FDT): 800 ~ 1000℃, 권취온도(CT): 560 ~ 600℃인 조건에서 열간 압연하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 무방향성 전기강판의 제조 방법에서, 상기 제 1 열간 압연된 상기 제 1 강재와 상기 제 2 강재의 두께는 각각 100 ~ 150mm이고, 상기 제 2 열간 압연된 상기 제 2 적층 구조체의 두께는 1.6 ~ 2.6mm이고, 상기 냉간 압연된 상기 제 3 적층 구조체의 두께는 0.25 ~ 0.60mm일 수 있다.
상기 무방향성 전기강판의 제조 방법에서, 상기 냉연 소둔 처리하는 단계;는 승온속도: 10℃/s 이상, 어닐링 시작온도: 900~ 1100℃, 유지시간: 30 ~ 90초인 조건에서 어닐링하는 단계; 및 냉각속도: 30℃/s 이상인 조건에서 냉각하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 무방향성 전기강판의 제조 방법에서, 상기 제 1 강재 및 상기 제 2 강재는 실리콘(Si): 2.8 ~ 3.8 중량%, 망간(Mn): 0 초과 0.5 중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.5 ~ 1.2 중량%, 탄소(C): 0 초과 0.002 중량% 이하, 인(P): 0 초과 0.015 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.002 중량% 이하, 질소(N): 0 초과 0.002 중량% 이하, 티타늄(Ti): 0 초과 0.002 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 각각 포함할 수 있다.
상기 무방향성 전기강판의 제조 방법에서, 상기 냉연 소둔 처리된 상기 제 3 적층 구조체는 14.0W/kg 이하의 철손(W10/400)과 1.6T 이상의　자속밀도(B50)를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 고주파 철손이 우수한 무방향성 전기강판의 제조 방법 및 이를 이용한 무방향성 전기강판을 제공할 수 있다.
물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기강판의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기강판의 제조 방법을 개요적으로 도해하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기강판의 제조 방법에서 제 2 열간 압연 후 제 2 적층 구조체의 단면을 촬영한 주사전자현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판의 제조 방법을 적용한 실험예2에서 열간 압연 후 열연 조직을 분석한 이미지이다.
도 5는 본 발명의 비교예에 따른 무방향성 전기강판의 제조 방법을 적용한 실험예1에서 열간 압연 후 열연 조직을 분석한 이미지이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기강판의 제조 방법을 상세하게 설명한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 적절하게 선택된 용어들로서, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
일반적으로 전기강판은 방향성 전기강판과 무방향성 전기강판으로 나뉜다. 방향성 전기강판의 경우 주로 변압기와 같은 정지기에 사용이 되고 무방향성 전기강판의 경우 모터와 같이 회전하는 회전기에 많이 쓰인다. 전기강판의 특성은 자속밀도와 철손으로 평가할 수 있으며 자속밀도는 주로 B50, 철손의 경우 일반적으로 W15/50을 평가하였지만 전기자동차와 같이 고주파 특성이 요구되는 경우에는 W10/400으로 평가하고 있다. B50은 5000A/m에서의 자속밀도를 나타내고, W15/50은 50Hz, 1.5T에서의 철손을 나타내고, W10/400은 400Hz, 1.0T에서의 철손을 나타낸다.
지구 온난화 방지를 위한 CO2 배출량의 저감 정책에 의하여 기존의 내연기관 자동차가 친환경차(하이브리드 자동차 (HEV), 전기자동차(EV)), 특히 전기자동차(EV)로 빠르게 대체되고 있다. 이러한 전기자동차(EV)의 수요증가에 맞춰 전기자동차용 구동모터의 에너지 변환의 고효율화 진행되고 있으며, 이를 위하여 모터 철심 소재의 우수한 자기적 특성이 요구되고 있다. 모터 철심 소재로 사용되는 무방향성 전기강판은 회전기기에서 전기적 에너지를 기계적 에너지로 바꾸어 주는데 역할을 하며, 에너지 절감을 위해서는 그 자기적 특성 즉, 낮은 철손과 높은 자속밀도를 갖는 것이 중요하다. 특히, 에너지 손실이 큰 고속주행에서의 모터 고효율화를 위해 고주파(400Hz) 철손이 낮은 무방향성 전기강판이 요구되고 있다. 이러한 요구에 맞춰, 실리콘(Si), 망간(Mn) 및 알루미늄(Al) 등의 원소를 첨가하여 비저항을 향상시키거나, 소재의 박물화를 구현할 수 있도록 무방향성 전기강판 제품개발이 이루어지고 있다. 하지만 실리콘(Si), 망간(Mn) 및 알루미늄(Al)과 같은 합금 원소가 증가하였을 경우에는 압연이 어려워져 냉연 회수율이 감소하고 박물화가 어려워지며, 전기강판의 두께를 얇게 할 경우에는 생산 단가가 증가하고 생산성이 감소하는 문제점이 있다.
본 발명에서는, 조압연된 2개의 슬라브를 적층시켜 2겹 열간 압연하여 중앙층까지 전단변형을 발생시켜 예비 소둔 공정을 생략하여도 자속밀도가 우수한 무방향성 전기강판 제조 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기강판의 제조 방법을 나타내는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기강판의 제조 방법을 개요적으로 도해하는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기강판의 제조 방법은 실리콘(Si), 망간(Mn) 및 알루미늄(Al)을 함유하는 제 1 강재(11)와 제 2 강재(12)를 각각 제 1 열간 압연하는 단계(S10); 제 1 열간 압연된 상기 제 1 강재(11)와 상기 제 2 강재(12)를 적층한 제 1 적층 구조체(10)를 형성하는 단계(S20); 상기 제 1 적층 구조체(10)를 제 2 열간 압연하여 제 2 적층 구조체(20)를 형성하는 단계(S30); 상기 제 2 적층 구조체(20)를 냉간 압연하여 제 3 적층 구조체(30)를 형성하는 단계(S40); 및 상기 제 3 적층 구조체(30)를 냉연 소둔 처리하는 단계(S50);를 포함한다.
제 1 열간 압연 단계(S10)
제 1 열간 압연 공정에 투입되는 제 1 강재(11) 및 제 2 강재(12)는 무방향성 전기강판을 제조하기 위한 강재이며, 예를 들어, 실리콘(Si): 2.8 ~ 3.8 중량%, 망간(Mn): 0 초과 0.5 중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.5 ~ 1.2 중량%, 탄소(C): 0 초과 0.002 중량% 이하, 인(P): 0 초과 0.015 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.002 중량% 이하, 질소(N): 0 초과 0.002 중량% 이하, 티타늄(Ti): 0 초과 0.002 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 각각 포함한다.
이하에서는, 본 발명의 기술적 사상에 따른 무방향성 전기강판의 제조 방법이 적용될 수 있는 예시적인 조성 성분의 역할 및 함량에 대하여 설명한다. 다만, 본 발명의 기술적 사상에 따른 무방향성 전기강판의 제조 방법은 이러한 조성범위의 예시에 의하여 한정되지 않으며, 무방향성 전기강판의 기능을 수행할 수 있는 임의의 조성범위까지 확대될 수 있다.
실리콘(Si): 2.8 ~ 3.8 중량%
실리콘(Si)은 비저항을 증가시켜서 철손(와전류 손실)을 낮추는 성분으로 주요 첨가 원소이다. 실리콘 첨가량이 2.8 중량% 미만으로 낮으면 원하는 고주파 저철손 값을 얻기 어려워지며, 첨가량이 증가할수록 투자율 및 자속밀도가 감소하게 된다. 또한 실리콘 첨가량이 3.8 중량%를 초과하면 취성이 증가하여 냉간 압연이 어렵게 되어 생산성이 저하된다.
망간(Mn): 0 초과 0.5 중량% 이하
망간(Mn)은 실리콘과 함께 비저항을 증가시키며 집합조직을 향상시킨다. 망간은 0.5 중량%를 초과하여 첨가하면 조대한 MnS 석출물이 형성되어 자속밀도가 감소되는 등 자기적 성질이 열화된다. 나아가, 망간 함량이 0.5 중량%를 초과하는 경우 첨가량에 비해 철손 감소량이 적은 반면 냉간 압연성 저하가 현저하게 발생한다. 나아가, 망간의 함량이 0.2 중량% 미만인 경우 미세한 MnS 석출물을 형성하여 결정립 성장을 억제할 수 있다는 점에서, 더욱 엄격하게는, 망간의 조성범위는 0.2 ~ 0.5중량%로 조절될 수도 있다.
알루미늄(Al): 0.5 ~ 1.2 중량%
알루미늄(Al)은 실리콘과 함께 비저항을 증가시켜서 철손(와전류 손실)을 낮추는 성분으로 주요 첨가 원소이다. 알루미늄은 자기이방성을 감소시켜 자성 편차를 감소시키는 역할을 한다. 알루미늄은 질소와 만나 AlN 석출을 유도한다. 알루미늄의 함량이 0.5 중량% 미만인 경우 상술한 효과를 기대하기 어려우며 미세한 질화물을 형성하여 자기적 특성 편차를 증가시킬 수 있으며, 알루미늄의 함량이 1.2 중량%를 초과하는 경우 냉간 압연성 저하가 발생하며, 질화물을 과다하게 형성하여 자속밀도가 감소되어 자기적 성질이 열화된다.
탄소(C): 0 초과 0.002 중량% 이하
탄소(C)는 TiC, NbC 등 탄화물을 형성하여 철손을 증가시키는 원소로 적을수록 바람직하며 0.002 중량% 이하로 제한한다. 탄소 함량이 0.002 중량%를 초과하는 경우 자기 시효를 일으켜서 자기 특성을 떨어트리며 0.002 중량% 이하에서는 자기시효 현상이 억제된다.
인(P): 0 초과 0.015 중량% 이하
인(P)은 결정립계 편석 원소로 집합 조직을 발달시키는 원소이다. 인의 함량이 0.015 중량%를 초과하는 경우 편석 효과로 결정립 성장 억제, 자성기적 성질이 열화되며 냉간압연성 저하가 발생한다.
황(S): 0 초과 0.002 중량% 이하
황(S)은 MnS, CuS 등 석출물을 형성하여 철손을 증가시키며, 결정립 성장을 억제시키므로 가능한 낮게 첨가하며 0.002 중량% 이하로 제한한다. 황의 함량이 0.002 중량%를 초과하면 철손이 증가하는 문제점이 나타난다.
질소(N): 0 초과 0.002 중량% 이하
질소(N)는 AlN, Tin, NbN 등 석출물을 형성하여 철손을 증가시키며, 결정립 성장을 억제시키므로 가능한 낮게 첨가하며 0.002 중량% 이하로 제한한다. 질소의 함량이 0.002 중량%를 초과하면 철손이 증가하는 문제점이 나타난다.
티타늄(Ti): 0 초과 0.002 중량% 이하
티타늄(Ti)은 TiC, TiN 등 미세한 석출물을 형성하여 결정립 성장을 억제시킨다. 티타늄이 첨가할수록 자기적 성질이 열위되므로 가능한 낮게 첨가하며 0.002 중량% 이하로 제한한다. 티타늄의 함량이 0.002 중량%를 초과하면 자기적 성질이 열화되는 문제점이 나타난다.
상술한 조성을 가지는 제 1 강재(11) 및 제 2 강재(12)는 각각 제 1 열간 압연 공정을 거치게 된다. 상기 강재를 제 1 열간 압연하는 단계(S100)는 조압연 단계로서 재가열온도(SRT): 1000 ~ 1200℃, 마무리 조압연온도(RDT): 800 ~ 900℃인 조건으로 열간 압연하는 단계를 포함할 수 있다.
슬라브 재가열온도를 1200℃를 초과하는 경우 슬라브 내 C,S,N 등의 석출물이 재고용되어 추후 압연 및 소둔 공정에 미세한 석출물들이 발생하여 결정립 성장을 억제하고 자성이 열화될 수 있다. 슬라브 재가열온도가 1000℃ 미만이면 압연부하가 증가하게 되며 최종제품에서 철손이 높아지는 문제가 발생할 수 있다.
상기 제 1 강재(11)와 상기 제 2 강재(12)를 제 1 열간 압연하는 단계(S10)는, 예를 들어, 각각 200 ~ 300mm의 두께를 가지는 슬래브(Slab)를 50 ~ 65%의 압하율로 열연 조압연하여 100 ~ 150mm의 두께를 가지는 바(Bar)를 구현하는 단계를 포함한다.
제 1 적층 구조체 형성 단계(S20)
도 2의 (a)를 참조하면, 제 1 열간 압연된 상기 제 1 강재(11)와 상기 제 2 강재(12)를 적층한 제 1 적층 구조체(10)를 형성할 수 있다. 제 1 적층 구조체(10)를 구성하는 제 1 강재(11)와 제 2 강재(12)의 각각의 두께(t1)는, 예를 들어, 100 ~ 150mm의 두께를 가질 수 있다.
제 1 열간 압연하는 단계(S10) 후 제 1 적층 구조체 형성 단계(S20) 전에, 제 1 열간 압연된 제 1 강재(11) 및/또는 제 2 강재(12)의 표면에 형성된 스케일층을 제거하는 단계를 수행할 수 있다. 상기 스케일층은, 제 1 강재(11) 및/또는 제 2 강재(12)를 제 1 열간 압연하는 과정에서, 제 1 강재(11) 및/또는 제 2 강재(12)의 표면부에 형성된 산화층을 포함할 수 있다.
상기 스케일층을 제거한 후 제 1 적층 구조체 형성 단계(S20)를 수행함으로써 제 1 적층 구조체(10)를 구성하는 제 1 강재(11)와 제 2 강재(12) 사이의 계면은 산화층이 제거된 강재가 서로 맞닿아 이루어진 계면일 수 있다.
제 2 열간 압연하여 제 2 적층 구조체 형성 단계(S30)
도 2의 (b)를 참조하면, 상기 제 1 적층 구조체(10)를 제 2 열간 압연하여 제 2 적층 구조체(20)를 형성할 수 있다.
상기 제 2 열간 압연하는 단계(S30)는 재가열온도(SRT): 1100 ~ 1200℃, 마무리 압연온도(FDT): 800 ~ 1000℃, 권취온도(CT): 560 ~ 600℃인 조건으로 열간 압연하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 2 열간 압연하는 단계(S30)는 상기 제 1 적층 구조체(10)를 1.6 ~ 2.6mm의 두께(t2)까지 압연하여 상기 제 2 적층 구조체(20)를 형성하는 단계(S30)를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기강판의 제조 방법에서 제 2 열간 압연 후 제 2 적층 구조체의 단면을 촬영한 주사전자현미경 사진이다.
도 3을 참조하면, 제 2 적층 구조체(20)를 구성하는 제 1 강재(11)와 제 2 강재(12) 사이의 계면(F)을 확인할 수 있으며, 제 2 열간 압연 후 제 1 강재(11)와 제 2 강재(12) 사이의 접합이 이루어짐을 확인할 수 있다.
한편, 상술한 2겹 열간 압연 시 적층 구조체의 중심부까지 전단변형을 발생시켜 동적 재결정 구동력이 충분하기 때문에 열간 압연 후 재결정된 열연 조직이 나타나므로, 냉간 압연 전에 별도의 예비 소둔 공정이 필요하지 않다.
냉간 압연하여 제 3 적층 구조체 형성 단계(S40)
도 2의 (c)를 참조하면, 상기 제 2 적층 구조체(20)를 냉간 압연하여 제 3 적층 구조체(30)를 형성할 수 있다.
상기 냉간 압연하는 단계는 상기 제 2 적층 구조체(20)를 0.25 ~ 0.60mm의 두께(t3)까지 압연하여 상기 제 3 적층 구조체(30)를 형성하는 단계(S40)를 포함할 수 있다. 냉간 압연의 압하율은 60 ~ 82%일 수 있다.
냉연 소둔 처리 단계(S50)
상기 제 3 적층 구조체(30)를 냉연 소둔 처리할 수 있다. 상기 냉연 소둔 처리하는 단계(S60)는 승온 속도: 10℃/s 이상, 어닐링 온도: 900 ~ 1100℃, 유지 시간: 30 ~ 90초의 조건으로 어닐링하는 단계 및 냉각 속도: 30℃/s 이상인 조건으로 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.
냉연 소둔은 냉간 압연 후 얻어진 냉연판을 가지고 진행한다. 철손 향상 및 기계적 성질을 고려하여 최적의 결정립 크기를 도출하는 온도를 적용한다. 냉연 소둔에서 표면 산화 및 질화를 방지하기 위하여 혼합 분위기 조건으로 가열한다. 질소 및 수소의 혼합 분위기를 통해 표면 상태를 더욱 매끄럽게 한다. 냉연 소둔 온도가 900℃ 미만이면 결정립 크기가 미세하여 이력 손실이 증가할 수 있고, 냉연 소둔 온도가 1100℃를 초과하면 결정립 크기가 조대해지고 와전류 손실이 증가하게 된다.
도 2의 (d)를 참조하면, 최종 소둔 후 절연 코팅층(15)을 형성하기 위하여 코팅 공정을 실시할 수 있다. 절연 코팅층(15)을 형성함으로써 타발성 향상 및 절연성을 확보할 수 있다. 제 3 적층 구조체(30)의 상부에 형성된 절연 코팅층(15)의 두께는 약 1 ~ 2㎛이며, 제 3 적층 구조체(30)의 하부에 형성된 절연 코팅층(15)의 두께도 약 1 ~ 2㎛일 수 있다.
상기 적층 구조체의 최종두께는 0.25 ~ 0.6mm이며, 14.0W/kg 이하의 철손(W10/400)과 1.6T 이상(엄격하게는 1.65T 이상)의　자속밀도(B50)를 가질 수 있다.
상술한 제조 방법으로 구현된 무방향성 전기강판은 실리콘(Si), 망간(Mn) 및 알루미늄(Al)을 함유하는 강재의 적층 구조체를 포함하되, 상기 적층 구조체는 제 1 열간 압연된 제 1 강재와 제 2 강재를 적층한 후 제 2 열간 압연, 냉간 압연 및 냉연 소둔 처리를 순차적으로 수행하여 구현된 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 강재 및 상기 제 2 강재는 실리콘(Si): 2.8 ~ 3.8 중량%, 망간(Mn): 0 초과 0.5 중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.5 ~ 1.2 중량%, 탄소(C): 0 초과 0.002 중량% 이하, 인(P): 0 초과 0.015 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.002 중량% 이하, 질소(N): 0 초과 0.002 중량% 이하, 티타늄(Ti): 0 초과 0.002 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 각각 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 동일한 두께에서 통상적인 공정(단판 열간압연 및 예비 소둔 포함)을 갖는 제품 대비 유사한 철손값을 가지나, 향상된 자속 밀도를 갖는 무방향성 전기강판을 구현할 수 있다. 즉, 2겹 열간 압연하여 비대칭 압연효과에 의해 전단 변형이 내부까지 작용하여 2겹 열간 압연을 통하여 예비 소둔 공정을 생략하고 우수한 고주파 철손을 확보할 수 있다. 나아가, 예비 소둔 공정을 생략 할 수 있기 때문에 생산 비용 증가를 억제 할 수 있다. 종래 기술 대비 2겹을 갖는 제품의 제조 공정을 단순화할 수 있으며, 통상적인 공정(단판 열간압연 및 예비 소둔)에 의해 제조된 제품과 유사한 철손값을 갖지만, 자속밀도가 향상된 무방향성 전기강판 제조가 가능하다.
실험예
이하 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예를 제시한다. 다만, 다음의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 다음의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
1. 시편의 조성
본 실험예에서는 표 1의 합금 원소 조성(단위: 중량%)을 가지는 시편들을 제공한다.
Si Mn Al C P S N Ti Fe
3.3 0.2 1.2 0.0018 0.0055 0.0011 0.0019 0.0020 Bal.
표 1을 참조하면, 실험예에 따른 무방향성 전기강판의 조성은 실리콘(Si): 2.8 ~ 3.8 중량%, 망간(Mn): 0 초과 0.5 중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.5 ~ 1.2 중량%, 탄소(C): 0 초과 0.002 중량% 이하, 인(P): 0 초과 0.015 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.002 중량% 이하, 질소(N): 0 초과 0.002 중량% 이하, 티타늄(Ti): 0 초과 0.002 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)을 만족한다.
2. 공정 조건 및 물성 평가
표 2는 본 실험예의 공정 조건과 철손 및 자속밀도를 나타낸 것이다.
표 2에 개시된 열간압연 방법 중 2겹 열간압연 항목은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기강판의 제조 방법에 개시된 제 1 차 열간 압연 및 제 2 차 열간 압연을 순차적으로 수행하는 것을 의미하며, 단판 열간압연 항목은 적층 구조체를 도입하지 않고 기존의 방식으로 하나의 슬래브에 대하여 열간 압연을 수행하는 것을 의미한다. 또한, 열연두께 항목은 최종적인 열간 압연을 수행한 후의 피압연재의 두께를 의미한다. APL 적용 항목은 열간 압연 후 냉간 압연 전 예비 소둔(APL) 처리의 적용 여부를 의미하며, 예비 소둔 처리하는 단계는 승온 속도: 10℃/s 이상, 어닐링 온도: 900 ~ 1100℃, 유지 시간: 30 ~ 90초의 조건으로 어닐링하는 단계 및 냉각 속도: 20℃/s 이상인 조건으로 냉각하는 단계를 포함할 수 있다. 실험예2에서만 예비 소둔 처리를 적용하였다. 최종두께 항목은 냉간 압연을 수행한 후의 피압연재의 두께를 의미한다. 소둔온도 항목은 냉연 공정 후의 냉연 소둔 처리에서의 온도를 의미한다. 상기 냉연 소둔 처리는 승온속도: 10℃/s 이상, 어닐링 시작온도: 900~ 1100℃, 유지시간: 30 ~ 90초인 조건에서 어닐링하는 단계; 및 냉각속도: 30℃/s 이상인 조건에서 냉각하는 단계;를 포함한다.
열간압연 방법 열연두께
(mm)		 APL 적용 냉간압연 압하율
(%)		 최종 두께
(mm)		 소둔 온도
(℃)		 철손
W10/400
(W/kg)		 자속밀도
B50(T)
실험예1 단판 열간압연 2.0 X 87.5 0.25 1000 14.24 1.64
실험예2 단판 열간압연 2.0 O 87.5 0.25 1000 13.27 1.69
실험예3 2겹 열간압연 2.0 X 87.5 0.25 1000 13.28 1.69
실험예4 단판 열간압연 2.0 X 87.5 0.25 950 14.48 1.63
실험예5 2겹 열간압연 2.0 X 87.5 0.25 950 13.41 1.69
표 2를 참조하면, 단판 열간 압연한 열연재를 예비 소둔 공정을 생략한 실험예1 및 실험예4의 경우, 14.0 W/kg을 초과하는 철손(W10/400) 값을 가지는 것을 확인할 수 있다. 이에 반하여, 단판 열간 압연한 열연재를 예비 소둔 처리한 실험예2의 경우 14.0 W/kg 이하의 철손(W10/400) 값을 가지는 것을 확인할 수 있다.도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 본원의 실시예에 따른 무방향성 전기강판의 제조 방법을 적용한 실험예3 및 실험예5의 경우, 2겹 열간압연 공정을 적용하되, 예비 소둔 공정을 생략하였으나, 14.0W/kg 이하의 철손(W10/400)과 1.6T 이상(엄격하게는 1.65T 이상)의　자속밀도(B50)를 가지는 것을 확인할 수 있다. 특히, 예비 소둔을 생략한 실험예1과 실험예4 대비하여 자속 밀도가 향상된 이유는 2겹 열간압연에 의해 비대칭 압연효과가 발생하였고, 열연재 내부 조직까지 전단변형이 작용하여 동적 재결정에 의해 자속 밀도가 향상되었기 때문이다.
실험예3 및 실험예5에 의하면, 조압연된 2매의 슬라브를 적층시켜 2겹 열간압연하여 중앙층까지 전단변형을 발생시켜 예비 소둔 공정을 생략하여도 자속밀도가 우수한 무방향성 전기강판 제조 방법을 구현할 수 있음을 확인하였다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무방향성 전기강판의 제조 방법을 적용한 실험예2에서 열간 압연 후 열연 조직을 분석한 이미지이다. 도 4의 (a)는 주조 방향과 나란한 길이방향으로 절취한 강판의 단면에서 열연 조직을 분석한 이미지이며, 도 4의 (b)는 주조 방향에 수직한 두께방향으로 절취한 강판의 단면에서 열연 조직을 분석한 이미지이다. 도 4의 (a)에서 적색 점선으로 표시한 영역은 제 1 강재 및 제 2 강재의 중앙층 내부 조직을 각각 나타낸 영역이다.
도 4를 참조하면, 2겹 열간 압연 시 적층 구조체의 중심부까지 전단변형을 발생시켜 동적 재결정 구동력이 충분하기 때문에 열간 압연 후 재결정된 열연 조직이 나타남을 확인할 수 있다. 따라서, 별도의 예비 소둔 공정이 필요하지 않음을 이해할 수 있다.
도 5는 본 발명의 비교예에 따른 무방향성 전기강판의 제조 방법을 적용한 실험예1에서 열간 압연 후 열연 조직을 분석한 이미지이다. 도 5의 (a)는 주조 방향과 나란한 길이방향으로 절취한 강판의 단면에서 열연 조직을 분석한 이미지이며, 도 5의 (b)는 주조 방향에 수직한 두께방향으로 절취한 강판의 단면에서 열연 조직을 분석한 이미지이다. 도 5의 (a)에서 적색 점선으로 표시한 영역은 단일 강재(단판)의 중앙층 내부 조직을 나타낸 영역이다.
도 5를 참조하면, 통상적 공정에 따른 단판 열간압연 시 대칭 압연에 의해 표층부에서만 전단변형 발생하나 내부 조직에서는 평면변형만 적용되어, 동적 재결정 구동력이 부족하기 때문에 중앙층에 연신된 주조조직이 잔존함을 확인할 수 있다. 따라서 이러한 주조조직을 해소하기 위한 예비 소둔 공정이 필요함을 이해할 수 있다.
단판 열연재(통상적인 공정)는 내부 조직에서 동적 재결정 조직을 얻기 위해 예비 소둔을 하여 {100}면을 발달시키지만, 2겹 열간 압연된 열연재(실시예)는 2겹 열간 압연에 의해 적층 구조체의 중앙층 내부 조직에서 동적 재결정이 발생하여 예비 소둔을 생략할 수 있다.
최종 제품에서 예비 소둔하여 얻어진 단판 제품과 유사한 철손을 가지나, 본 발명에 의해 제조된 제품은 예비 소둔(APL)이 생략된 제품의 자속밀도 보다 향상된 자속 밀도를 가짐을 확인하였다. 따라서, 2겹으로 구성된 멀티레이어를 종래기술보다 단순하게 제조할 수 있고, 예비 소둔 공정 생략이 가능하다는 유리한 효과를 가진다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 실리콘(Si), 망간(Mn) 및 알루미늄(Al)을 함유하는 제 1 강재와 제 2 강재를 각각 제 1 열간 압연하는 단계;
    제 1 열간 압연된 상기 제 1 강재와 상기 제 2 강재를 적층한 제 1 적층 구조체를 형성하는 단계;
    상기 제 1 적층 구조체를 제 2 열간 압연하여 제 2 적층 구조체를 형성하는 단계;
    상기 제 2 적층 구조체를 냉간 압연하여 제 3 적층 구조체를 형성하는 단계; 및
    상기 제 3 적층 구조체를 냉연 소둔 처리하는 단계;를 포함하는,
    무방향성 전기강판의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 열간 압연하는 단계 후 상기 제 1 적층 구조체를 형성하는 단계 전에, 상기 제 1 열간 압연된 상기 제 1 강재와 상기 제 2 강재의 표면에 형성된 스케일층을 제거하는 단계;를 더 포함하는,
    무방향성 전기강판의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 열간 압연하는 단계는 재가열온도(SRT): 1000 ~ 1200℃, 마무리 조압연온도(RDT): 800 ~ 900℃인 조건에서 조압연하는 단계를 포함하는,
    무방향성 전기강판의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 열간 압연하는 단계는 재가열온도(SRT): 1100 ~ 1200℃, 마무리 압연온도(FDT): 800 ~ 1000℃, 권취온도(CT): 560 ~ 600℃인 조건에서 열간 압연하는 단계를 포함하는,
    무방향성 전기강판의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 열간 압연된 상기 제 1 강재와 상기 제 2 강재의 두께는 각각 100 ~ 150mm이고,
    상기 제 2 열간 압연된 상기 제 2 적층 구조체의 두께는 1.6 ~ 2.6mm이고,
    상기 냉간 압연된 상기 제 3 적층 구조체의 두께는 0.25 ~ 0.60mm인,
    무방향성 전기강판의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉연 소둔 처리하는 단계;는 승온속도: 10℃/s 이상, 어닐링 시작온도: 900~ 1100℃, 유지시간: 30 ~ 90초인 조건에서 어닐링하는 단계; 및 냉각속도: 30℃/s 이상인 조건에서 냉각하는 단계;를 포함하는,
    무방향성 전기강판의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 강재 및 상기 제 2 강재는 실리콘(Si): 2.8 ~ 3.8 중량%, 망간(Mn): 0 초과 0.5 중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.5 ~ 1.2 중량%, 탄소(C): 0 초과 0.002 중량% 이하, 인(P): 0 초과 0.015 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.002 중량% 이하, 질소(N): 0 초과 0.002 중량% 이하, 티타늄(Ti): 0 초과 0.002 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 각각 포함하는,
    무방향성 전기강판의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉연 소둔 처리된 상기 제 3 적층 구조체는 14.0W/kg 이하의 철손(W10/400)과 1.6T 이상의　자속밀도(B50)를 가지는 것을 특징으로 하는,
    무방향성 전기강판의 제조 방법.
  9. 실리콘(Si), 망간(Mn) 및 알루미늄(Al)을 함유하는 강재의 적층 구조체를 포함하되, 상기 적층 구조체는 제 1 열간 압연된 제 1 강재와 제 2 강재를 적층한 후 제 2 열간 압연, 냉간 압연 및 냉연 소둔 처리를 순차적으로 수행하여 구현된 것을 특징으로 하는,
    무방향성 전기강판.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 강재 및 상기 제 2 강재는 실리콘(Si): 2.8 ~ 3.8 중량%, 망간(Mn): 0 초과 0.5 중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.5 ~ 1.2 중량%, 탄소(C): 0 초과 0.002 중량% 이하, 인(P): 0 초과 0.015 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.002 중량% 이하, 질소(N): 0 초과 0.002 중량% 이하, 티타늄(Ti): 0 초과 0.002 중량% 이하 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 각각 포함하는,
    무방향성 전기강판.
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