KR101089304B1 - Method for manufacturing grain-oriented electrical steel sheets showing high magnetic induction and low core loss - Google Patents
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Abstract
본 발명은 각종 변압기 및 발전기와 같은 대형 회전기 등의 전자기기용 철심재료로 사용되는 방향성 전기강판 제조방법에 관한 것으로, 중량%로 Si:2.0∼7.0%, 산 가용성 Al:0.003∼0.10%, Mn:0.01~1.0%, N:0.004% 이하(0%는 제외), C:0.060% 이하(0%는 제외), S:0.007% 이하(0%는 제외), Sn+Sb:0.02~0.2%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브를 강중 첨가된 Al과 N이 반응하여 형성하는 AlN의 용체화온도보다 높은 1000℃ 이상의 온도로 가열하여 열간압연하는 단계와; 상기 열간압연판을 600℃ 이상의 온도에서 소둔하는 단계와; 상기 소둔된 열간압연판을 1회 강냉간압연하는 단계와; 상기 냉간압연판을 700∼900℃의 습윤분위기에서 탈탄소둔과 동시에 질화처리하거나 또는 상기 조건으로 탈탄소둔한 후에 700~900℃에서 질화처리하여 강판에 (Si,Mn)N, 및 (Si,Mn)N 석출물에 Al이 치환하여 들어간 (Al,Si,Mn)N 석출물을 형성시키는 단계와; 상기 질화처리한 강판에 소둔분리제를 도포하고, 최종 고온소둔하는 단계를 포함하여 이루어지는 고자속 저철손 방향성 전기강판 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a method for producing a grain-oriented electrical steel sheet used as an iron core material for electronic devices such as large rotors such as various transformers and generators, Si: 2.0 to 7.0%, acid soluble Al: 0.003 to 0.10%, Mn: 0.01 to 1.0%, N: 0.004% or less (excluding 0%), C: 0.060% or less (excluding 0%), S: 0.007% or less (excluding 0%), Sn + Sb: 0.02 to 0.2%, Hot-rolling the slab made of the remaining Fe and other unavoidable impurities to a temperature of 1000 ° C. or higher higher than the solution temperature of AlN formed by reacting Al and N added in the steel; Annealing the hot rolled plate at a temperature of at least 600 ° C .; Cold-rolling the annealed hot rolled plate once; The cold rolled sheet was nitrided simultaneously with decarbonization in a wet atmosphere at 700 to 900 ° C. or decarbonized at the above conditions and then nitrided at 700 to 900 ° C. to give (Si, Mn) N, and (Si, Mn Forming a (Al, Si, Mn) N precipitate in which Al is substituted with) N precipitate; It provides a method for producing a high magnetic flux low iron loss oriented electrical steel sheet comprising the step of applying an annealing separator to the nitrided steel sheet, the final high temperature annealing.
본 발명에 따르면, 1.90 Tesla 이상의 고자속밀도와 낮은 철손 특성을 갖는 고자속밀도 저철손의 방향성 전기강판을 제조할 수가 있다.According to the present invention, it is possible to manufacture a oriented electrical steel sheet of high magnetic flux density low iron loss having a high magnetic flux density of 1.90 Tesla or higher and low iron loss characteristics.
방향성, 전기강판, 고자속, 저철손, 억제재Directivity, electrical steel, high magnetic flux, low iron loss, restraint
Description
본 발명은 각종 변압기 및 발전기와 같은 대형 회전기 등의 전자기기용 철심재료로 사용되는 방향성 전기강판 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 Sn과 Sb를 각각 혹은 복합 첨가함으로서 결정립계 편석에 의한 결정립성장억제 효과를 부여함과 동시에 1회의 강냉간압연을 실시함으로써 자속밀도가 극히 높고 철손은 매우 낮은 고자속 저철손의 방향성 전기강판 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet used as an iron core material for electronic devices such as large rotary machines such as various transformers and generators, and more specifically, to grain growth inhibition effect by grain boundary segregation by adding Sn and Sb respectively or in combination. The present invention relates to a method for manufacturing oriented electrical steel sheet having high magnetic flux density and very low iron loss by applying cold rolling at the same time.
일반적으로, 방향성 전기강판은 강판면의 결정방위가 {110}면이고, 압연방향의 결정방위는 <001>축에 평행하는 일명 고스조직(Goss texture)을 갖는 결정립들로 구성되어 압연방향으로 자기특성이 우수한 연자성재료이다.In general, a grain-oriented electrical steel sheet has a {110} plane in the crystal direction of the steel plate surface, and a grain direction in the rolling direction is composed of grains having a so-called Goss texture parallel to the <001> axis, so that the grain direction is magnetic in the rolling direction. It is a soft magnetic material with excellent characteristics.
이러한 방향성 전기강판은 슬라브를 최종 판두께가 되도록 열간 및 냉간압연하고, 최종 고온소둔공정에서 {110}<001>방위의 1차재결정립들만 선택적으로 성장시킴으로서 제조된다.This oriented electrical steel sheet is produced by hot and cold rolling the slab to the final sheet thickness, and selectively growing only the primary recrystallized grains in the {110} <001> orientation in the final high temperature annealing process.
이때, 특정방위의 재결정립들만의 선택적인 결정립성장을 2차재결정이라 하 는데 2차재결정을 시키기 위해서는 최종 고온소둔하기 전에 MnS 및 AlN과 같은 미세한 석출물들이 강판내에 균일하게 분산되도록 하여 고온 소둔중에 {110}<001>이외의 방위를 가진 1차재결정립들의 성장을 억제시켜야 한다.At this time, selective grain growth of only recrystallized grains of a specific orientation is called secondary recrystallization. In order to perform secondary recrystallization, fine precipitates such as MnS and AlN are uniformly dispersed in the steel sheet before the final high temperature annealing so that { The growth of primary recrystallized grains with orientations other than 110} <001> should be suppressed.
이렇게, 1차재결정립을 제어함으로서 결정립중에 정확한 {110}<001> 방위의 결정립들만이 2차재결정을 형성하고, 그리하여 방향성 전기강판의 자속밀도는 증대시키고 철손은 감소시킬 수 있게 된다.Thus, by controlling the primary recrystallized grains, only grains of the correct {110} <001> orientation in the grains form the secondary recrystallized, so that the magnetic flux density of the grain-oriented electrical steel sheet can be increased and the iron loss can be reduced.
1차재결정립을 효과적으로 제어할 수 있는 제조기술의 대부분은 주로 결정립성장 억제효과가 탁월한 석출물 선정과, 이들 석출물들이 효과적으로 결정립성장을 억제할 수 있도록 하는 전제조건에 집중되어 왔다.Most of the manufacturing techniques that can effectively control the primary recrystallized grains have mainly focused on the selection of precipitates having excellent grain growth suppression effects and the preconditions for allowing these precipitates to effectively suppress grain growth.
그 결과, MnS, AlN, MnSe 등의 석출물들이 결정립성장 억제제로서 효과적인 것으로 판명되었으며, 이러한 석출물과 함께 석출물들이 결정립성장을 억제할 수 있는 조건, 예컨대 슬라브 가열온도, 열간압연온도와 권취온도, 냉간압연율 및 최종 고온소둔 등의 조건들이 제시되었다.As a result, the precipitates of MnS, AlN, MnSe, etc. have been found to be effective as grain growth inhibitors, and the precipitates together with the precipitates can be used to suppress grain growth, such as slab heating temperature, hot rolling temperature and winding temperature, cold rolling. Conditions such as the rate and final hot annealing are presented.
최근에는 생산성 증대와 제조원가 절감 차원에서 슬라브 가열온도를 낮추고 일부 공정을 생략하는 방향으로 개발이 진행되고 있는 바, 결정립성장 억제제(inhibitor)로 AlN혹은 다른 석출물들을 이용함으로서 가열온도를 낮추고 제조공정을 단축하고자 하는 경향이 그것이며, 그 대표적인 예로 일본 특허공개공보 평1-230721호와 일본특허공보 소 46-937호가 있다.Recently, in order to increase productivity and reduce manufacturing cost, development has been progressed to lower the slab heating temperature and omit some processes. By using AlN or other precipitates as a grain growth inhibitor, the heating temperature is reduced and the manufacturing process is shortened. There is a tendency to do so, and examples thereof include Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 1-230721 and Japanese Patent Publication No. 46-937.
상기 일본 특허공개공보 평1-230721에서는 암모니아 개스를 사용하여 열간압연 이후의 제조공정에서 (Al,Si)N을 형성시키는 방법으로 고자속밀도의 방향성 전 기강판을 제조하는 것으로 제강단계에서 강력한 결정성장 억제제로서의 AlN을 형성시키지 않기 때문에 슬라브 가열온도를 대폭 낮출 수 있어 경제적인 장점은 있으나 첨가된 산가용성 Al과 N이 결합하여 형성하는 AlN의 이론적인 용체화온도 이하로 슬라브를 가열해야만 원하는 자기특성을 확보할 수 있고, 첨가되는 질소함량이 대개의 경우 0.0077wt%로서 높기 때문에 슬라브에 존재하는 AlN 석출물들이 많이 존재하며 그 분포가 매우 불규칙하다.Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 1-230721 describes a method for forming a high magnetic flux density oriented electrical steel sheet by forming (Al, Si) N in a manufacturing process after hot rolling using ammonia gas to make a strong crystal in the steelmaking step. The slab heating temperature can be greatly reduced because it does not form AlN as a growth inhibitor, but there is an economic advantage, but the desired magnetic properties must be heated to below the theoretical solution temperature of AlN formed by the addition of acid-soluble Al and N. In addition, since the added nitrogen content is usually as high as 0.0077wt%, there are many AlN precipitates present in the slab and its distribution is very irregular.
따라서, 이러한 석출물분포를 개선하기 위해서 특별한 조건의 열연판소둔을 꼭 실시해야만 자기특성 확보가 가능하는 단점이 있다.Therefore, in order to improve the distribution of precipitates, there is a disadvantage in that magnetic properties can be secured only by performing hot roll annealing under special conditions.
그리고, 일본특허공보 소 46-937호는 슬라브 가열을 AlN의 용체화온도 이상으로 하고 최종고온소둔공정에서 질소개스분위기에서 일정시간 유지함으로서 질소개스가 강중에 Al과 반응하여 AlN을 형성함으로서 새로운 결정립성장억제제를 형성한다는 점에서 일본 특허공개공보 평1-230721호와 차별되기는 하지만 새로운 AlN이 석출하는데 시간이 많이 걸리는 단점이 있다.In addition, Japanese Patent Publication No. 46-937 discloses a new crystal grain by forming slab by reacting with Al in the steel by maintaining slab heating above the AlN solution temperature and maintaining it in a nitrogen gas atmosphere for the final high temperature annealing process. Although it is differentiated from Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 1-230721 in that it forms a growth inhibitory agent, it takes a long time to precipitate new AlN.
이에 본 출원인은 결정립성장 억제제인 AlN 석출물 사용에 따른 슬라브 가열온도의 문제를 해결하기 위하여 여러가지 방안을 연구한 결과, 강판에 질화처리를 실시하여 형성된 (Si,Mn)N의 석출물에 산가용성 Al이 일부 치환하여 들어간 (Al,Si,Mn)N 석출물이 결정립성장을 강력히 억제하는 석출물로서 이용가능한 것을 발견하고, AlN 대신에 결정립성장 억제제로서 (Al,Si,Mn)N 석출물을 이용함으로서 제강공정에 첨가하는 Al과 N성분의 정밀제어 및 AlN 석출물을 형성하기 위한 열연공정과 전기강판 열연판소둔공정의 복잡성을 단순화하면서도 (Al,Si,Mn)N 석출물이 강력히 결정성장을 억제하게 되어 안정되고 우수한 자기특성을 얻을 수 있는 방향성 전기강판의 제조방법을 한국특허출원 2003-97497(이하 '선출원'이라 함)로 출원한 바 있다.Accordingly, the present inventors have studied various methods to solve the problem of slab heating temperature according to the use of AlN precipitates, which are grain growth inhibitors, and as a result, acid-soluble Al was deposited on (Si, Mn) N precipitates formed by nitriding steel sheets. Partially substituted (Al, Si, Mn) N precipitates were found to be available as precipitates that strongly inhibit grain growth, and instead of AlN, (Al, Si, Mn) N precipitates were used in the steelmaking process. Precise control of Al and N components to be added and the complexity of the hot rolling process for forming AlN precipitates and the hot rolled sheet annealing process for electrical steel, while the (Al, Si, Mn) N precipitates strongly inhibit the crystal growth, making it stable and excellent. A method for manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet capable of obtaining magnetic properties has been filed with Korean Patent Application No. 2003-97497 (hereinafter referred to as a 'preliminary application').
그러나, 상기 선출원은 (Al,Si,Mn)N 석출물만을 결정립성장억제제로서 사용함에 따라서 1회 혹은 중간소둔을 포함한 2회 냉간압연법을 사용하여 자속밀도가 그다지 높지 않은 단점이 파생되었으며, 고자속밀도 저철손의 자기특성을 요구하는 대형 변압기에 적용하기 위해서는 자속밀도가 1.90 Tesla 이상의 특성을 나타내야 하며 이를 위해서는 1회 냉간압연이 필수적이며 결정립성장억제를 보다 강력하게 하기 위해서는 (Al,Si,Mn)N 석출물외에도 추가적인 결정성장억제제가 필요함이 요구되었다.However, since the pre-application uses only (Al, Si, Mn) N precipitates as grain growth inhibitors, the disadvantage of not having a high magnetic flux density was derived by using a cold rolling method including one-time or intermediate annealing. The magnetic flux density should be more than 1.90 Tesla to be applied to large transformers requiring magnetic properties of low density iron loss. For this purpose, one cold rolling is essential, and for stronger grain growth inhibition (Al, Si, Mn) In addition to N precipitates, additional crystal growth inhibitors were required.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해소하고자 창출한 것으로, 냉간압연시 1회의 강냉간압연을 실시하여 배향성이 좋은 고스(Goss) 결정립들을 형성하고 결정립성장을 강력히 억제하는 억제재로 많이 알려진 AlN을 사용하지 않고 (Si,Mn)N 석출물에 Al이 치환하여 들어간 새로운 (Al,Si,Mn)N 석출물과 더불어 결정립계에 편석함으로서 강력한 결정성장억제력를 부여하는 Sn과 Sb를 각각 혹은 복합 첨가함으로서 2차재결정을 안정화시켜 자속밀도가 극히 높고 철손은 매우 낮은 고자속 저철손 방향성 전기강판 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention was created in view of the above-described problems of the prior art, and solved this problem. One cold-rolling process is performed during cold rolling to form Goss grains having good orientation and strongly suppress grain growth. Instead of using AlN, which is widely known as an inhibitor, the new (Al, Si, Mn) N precipitates in which Al is substituted for (Si, Mn) N precipitates, as well as Sn and Sb, which give strong crystal growth inhibition by segregating at grain boundaries, respectively Or by adding a composite to stabilize the secondary recrystallization is to provide a high magnetic flux low iron loss oriented electrical steel sheet manufacturing method of extremely high magnetic flux density and very low iron loss.
본 발명은 중량%로 Si:2.0∼7.0%, 산 가용성 Al:0.003∼0.10%, Mn:0.01~1.0%, N:0.004% 이하(0%는 제외), C:0.060% 이하(0%는 제외), S:0.007% 이하(0%는 제외), Sn+Sb:0.02~0.2%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브를 강중 첨가된 Al과 N이 반응하여 형성하는 AlN의 용체화온도보다 높은 1000℃ 이상의 온도로 가열하여 열간압연하는 단계와;
상기 열간압연판을 600℃ 이상의 온도에서 소둔하는 단계와;
상기 소둔된 열간압연판을 1회 강냉간압연하는 단계와;
상기 냉간압연판을 700∼900℃의 습윤분위기에서 탈탄소둔과 동시에 질화처리하거나 또는 상기 조건으로 탈탄소둔한 후에 700~900℃에서 질화처리하여 강판에 (Si,Mn)N, 및 (Si,Mn)N 석출물에 Al이 치환하여 들어간 (Al,Si,Mn)N 석출물을 형성시키는 단계와;
상기 질화처리한 강판에 소둔분리제를 도포하고, 최종 고온소둔하는 단계를 포함하여 이루어져 1.90 Tesla 이상의 자속밀도를 갖는 방향성 전기강판을 제조함에 특징이 있다.In the present invention, Si: 2.0 to 7.0%, acid soluble Al: 0.003 to 0.10%, Mn: 0.01 to 1.0%, N: 0.004% or less (excluding 0%), C: 0.060% or less (0% is S: 0.007% or less (except 0%), Sn + Sb: 0.02 ~ 0.2%, AlN formed by reacting Al and N added in steel with slab of remaining Fe and other unavoidable impurities Hot rolling to a temperature higher than 1000 ° C .;
Annealing the hot rolled plate at a temperature of at least 600 ° C .;
Cold-rolling the annealed hot rolled plate once;
The cold rolled sheet was nitrided simultaneously with decarbonization in a wet atmosphere at 700 to 900 ° C. or decarbonized at the above conditions and then nitrided at 700 to 900 ° C. to give (Si, Mn) N, and (Si, Mn Forming a (Al, Si, Mn) N precipitate in which Al is substituted with) N precipitate;
The annealing separator is applied to the nitrided steel sheet and the final high temperature annealing is performed to produce a grain-oriented electrical steel sheet having a magnetic flux density of 1.90 Tesla or more.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.
본 발명은 슬라브 저온가열 방향성 전기강판 제조방법이 갖는 AlN 석출물의 불안정성과 제조공정에서의 작업관리에 어려움을 해결하면서도 AlN이외에 강력한 결정성장억제력을 갖는 석출물들을 도입함으로서 우수한 생산성과 자기특성을 확보할 수 있는 방안을 연구한 결과, Mn의 함량을 0.01~1.0%까지 첨가하고 열간압연 이후의 공정에서 실시하는 질화처리공정에서 질소이온을 도입하면 강판에 (Si,Mn)N의 석출물이 초기에 형성되며 질화처리공정 및 이후에 진행되는 열처리중에서 강판에 존재하는 산가용성 Al이 Si, Mn과 치환되어 들어간 (Al,Si,Mn)N 석출물을 형성하는 것을 이용한 것이다. The present invention solves the instability of AlN precipitates in the slab low-temperature heating oriented electrical steel sheet manufacturing process and the difficulty in managing the work in the manufacturing process, while introducing the precipitates having a strong crystal growth inhibition in addition to AlN to ensure excellent productivity and magnetic properties As a result of the study, the precipitates of (Si, Mn) N are initially formed in the steel sheet when nitrogen ions are added in the nitriding process performed in the process after hot rolling. During the nitriding treatment and subsequent heat treatment, an acid-soluble Al present in the steel sheet forms a (Al, Si, Mn) N precipitate substituted with Si and Mn.
질화처리된 강판에는 (Si,Mn)N과 (Al,Si,Mn)N석출물들이 혼재하는 형태를 보이며, 이러한 석출물 분포는 2차재결정이 형성되는 고온소둔공정에서도 관찰할 수 있는데, 열처리가 진행될수록 (Si,Mn)N 석출물들에 Al이 치환되어 들어가면서 (Al,Si,Mn)N 석출물들이 주류를 이루게 된다.(Si, Mn) N and (Al, Si, Mn) N precipitates are mixed in the nitrided steel sheet, and the distribution of these precipitates can be observed in the high temperature annealing process in which secondary recrystallization is formed. As (Al, Si, Mn) N precipitates become mainstream as Al is substituted into (Si, Mn) N precipitates.
이러한 석출물들은 결정립성장을 강력히 억제함으로써 1000℃ 이상의 온도에서 2차재결정을 일으키게 되는데 그 이상의 온도에서는 (Al,Si,Mn)N중에서 Si, Mn성분이 Al과 거의 치환되어 Al이 아주 많은 (Al,Si,Mn)N 형성하게 된다.These precipitates strongly inhibit grain growth, causing secondary recrystallization at temperatures above 1000 ° C. At higher temperatures, Si and Mn components are almost substituted for Al in (Al, Si, Mn) N, which leads to very high Al (Al, Si, Mn) N is formed.
이때, 성분분석을 해보면 Si, Mn성분이 거의 치환되어 있기 때문에 AlN으로 보일 수도 있지만 정확히 분석한다면 (Al,Si,Mn)N 석출물인 것이다.At this time, if you analyze the component may be seen as AlN because the Si, Mn components are almost substituted, but if analyzed correctly (Al, Si, Mn) N precipitates.
상기와 같이, 새로운 석출물을 결정립성장억제제로 이용하여 방향성 전기강판을 제조하였을 때 자속밀도 1.85 Tesla 이상의 우수한 자기특성을 얻을 수 있지만 보다 높은 자기특성을 갖기 위해서는 1회 강냉간압연으로 고스(Goss) 결정립의 배향도를 향상시켜서 2차재결정후의 자속밀도를 높혀야만 한다.As described above, when the grain-oriented electrical steel sheet is manufactured by using the new precipitate as a grain growth inhibitor, excellent magnetic properties of magnetic flux density of 1.85 Tesla or more can be obtained, but in order to have higher magnetic properties, Goss grain is formed by one cold rolling. The degree of magnetic flux after secondary recrystallization must be increased by improving the degree of orientation of the crystal.
이때, 1회 강냉간압연에 따른 결정성장 구동력의 증가를 효과적으로 억제하기 위해서는 (Al,Si,Mn)N 석출물의 결정성장억제력만으로는 부족하다.At this time, in order to effectively suppress the increase of the crystal growth driving force due to the one-time cold rolling, the crystal growth inhibitory power of (Al, Si, Mn) N precipitates is insufficient.
따라서, 추가적인 결정성장억제력을 확보해야 하는데 추가적인 (Al,Si,Mn)N 석출물의 생성은 석출물의 크기분포에 영향을 주어서 오히려 결정성장억제력을 떨어뜨리게 된다.Therefore, it is necessary to secure additional crystal growth inhibitory. The formation of additional (Al, Si, Mn) N precipitates affects the size distribution of the precipitates, thus lowering the crystal growth inhibitory ability.
그러므로, (Al,Si,Mn)N 같은 석출물을 추가적으로 생성시키지 않고 결정성장 억제력을 보강할 수 있는 방안이 요구되는데 그것이 본 발명의 핵심이다. Therefore, there is a need for a method capable of reinforcing crystal growth inhibition without additionally generating precipitates such as (Al, Si, Mn) N, which is the core of the present invention.
Sn과 Sb는 결정립계 편석 원소로서 결정립계의 이동을 방해함으로서 결정성장을 방해하는 합금원소이므로 (Al,Si,Mn)N 같이 석출물의 형태로 존재하지 않으면서도 결정립의 성장을 효과적으로 방해하여 고스 결정립이 2차재결정하는데 도움을 준다.Since Sn and Sb are grain boundary segregation elements and alloy elements that hinder the growth of grain boundaries by interfering with the movement of grain boundaries, they do not exist in the form of precipitates such as (Al, Si, Mn) N. Help with re-determination
아울러, Sn과 Sb는 고스 결정립의 성장을 촉진하여 보다 많은 고스 결정립이 2차재결정에 참여함으로서 자속밀도와 철손을 개선하는데 도움을 주는 것으로 알려져 있다.In addition, Sn and Sb promote the growth of goth grains, and more goth grains are known to help improve magnetic flux density and iron loss by participating in secondary recrystallization.
따라서, 1.90 Tesla이상의 고자속밀도를 갖으면서도 낮은 철손을 나타내는 전기강판을 제조하기 위해서는 제강단계에서 Sn과 Sb 합금원소를 첨가하고 1회 강냉간압연을 실시하여 배향성이 좋은 고스 결정립들을 만들고, 재결정소둔공정에서 (Al,Si,Mn)N 석출물을 형성함으로서 강력한 결정성장억제력을 확보해야만 한다.Therefore, in order to manufacture an electrical steel sheet having a high magnetic flux density of 1.90 Tesla and showing low iron loss, Sn and Sb alloying elements are added in the steelmaking step, and once cold-rolled to produce good orientation grains and recrystallization annealing. Strong crystal growth inhibition must be ensured by forming (Al, Si, Mn) N precipitates in the process.
이하, 본 발명의 성분 한정이유에 대하여 보다 자세하게 설명한다.Hereinafter, the reason for component limitation of this invention is demonstrated in detail.
[Si:2.0~7.0%][Si: 2.0-7.0%]
Si는 전기강판의 기본 조성으로 소재의 비저항을 증가시켜 철심손실(core loss) 즉, 철손을 낮추는 역할을 한다.Si is a basic composition of electrical steel sheet to increase the specific resistance of the material serves to lower the core loss (core loss).
따라서, Si 함량이 2.0% 미만인 경우 비저항이 감소하여 철손특성이 열화되며, 7.0% 이상으로 과잉 함유시에는 강의 취성이 커져 냉간압연이 극히 어려워지고 2차재결정형성이 불안정해진다.Therefore, when the Si content is less than 2.0%, the resistivity decreases and the iron loss characteristics deteriorate. When the Si content is more than 7.0%, the brittleness of the steel becomes large, making the cold rolling extremely difficult and unstable secondary recrystallization.
아울러, Mn과 함께 질화처리시에 도입되는 질소이온과 반응하여 결정립성장억제제인 (Al,Si,Mn)N 석출물을 형성하는데 중요한 역할을 수행한다. In addition, it plays an important role in forming (Al, Si, Mn) N precipitates, which are grain growth inhibitors, by reacting with nitrogen ions introduced during nitriding with Mn.
그러므로, 상기한 조성범위내에서 첨가됨이 바람직하다.Therefore, it is preferable to add in the above composition range.
[Al:0.003~0.10%][Al: 0.003-0.10%]
Al은 (Si,Mn)N 석출물의 Si, Mn과 치환되어 (Al,Si,Mn)N 석출물을 형성함으로서 입성장억제력을 확보하는 중요한 원소이다.Al is an important element that secures grain growth inhibition by forming (Al, Si, Mn) N precipitates by substituting with Si and Mn of (Si, Mn) N precipitates.
통상의 제조법에서 Al성분은 함께 첨가되는 질소함량을 고려하여 첨가량을 조절하지만 본 발명에서는 제강공정에서부터 질소첨가를 배제함으로서 Al성분 첨가범위에 크게 제약을 주지 않는다.In the conventional manufacturing method, the Al component is adjusted in consideration of the nitrogen content added together, but the present invention does not significantly limit the Al component addition range by excluding nitrogen from the steelmaking process.
그러나, (Si,Mn)N 석출물만으로는 고온에서의 결정성장을 억제할 수 없고, Al이 치환되어 들어간 (Al,Si,Mn)N 석출물이 함께 존재하는 것이 필수적이며, 이러한 석출물을 만들 수 있는 최소한의 첨가량 0.003% 이상 첨가되면 무방하고, 반대로 0.1%이상 첨가되면 압연성이 불리하게 작용하므로 작업성 측면에서 바람직하지 않다.However, (Si, Mn) N precipitates alone cannot inhibit crystal growth at high temperatures, and it is essential that (Al, Si, Mn) N precipitates, in which Al is substituted, are present at least. If the addition amount of is not more than 0.003% may be added, on the contrary, if the addition is more than 0.1% rollability adversely affects the workability is not preferable.
[Mn:0.01~1.0%][Mn: 0.01-1.0%]
Mn은 Si과 동일하게 비저항을 증가시켜 철손을 감소시키는 효과도 있으며, Si과 함께 질화처리에 의해서 도입되는 질소이온과 반응하여 (Si,Mn)N을 형성하고 Al과 치환하면서 (Al,Si,Mn)N의 석출물을 형성함으로서 1차재결정립의 성장을 억제하여 2차재결정을 일으키는데 중요한 원소이다.Mn also has the effect of reducing the iron loss by increasing the specific resistance similar to Si, and reacts with nitrogen ions introduced by nitriding with Si to form (Si, Mn) N and substitute Al with (Al, Si, By forming Mn) N precipitates, it is an important element for suppressing growth of primary recrystallized grains and causing secondary recrystallization.
따라서, 1.0% 이상 첨가시에는 고온소둔중 오스테나이트 상변태를 하기 때문에 2차재결정이 치명적이고, 0.01% 이하로 첨가시에는 첨가효과가 매우 떨어지게 되므로 (Si,Mn)N의 석출이 적게 일어난다. Therefore, the secondary recrystallization is fatal when the austenite phase transformation during high temperature annealing is added at 1.0% or more, and the addition effect is very poor when added at 0.01% or less, so that less precipitation of (Si, Mn) N occurs.
그러므로, 상기의 조성범위로 첨가됨이 바람직하다.Therefore, it is preferable to add in the above composition range.
[N:0.004% 이하][N: 0.004% or less]
본 발명은 질소이온을 제강공정에서 첨가하지 않고 열연이후의 공정에서 질소이온을 부가하여 (Si,Mn)N 형성 및 (Al,Si,Mn)N의 석출물을 형성하는 것이기 때문에 질소이온은 제강공정에서 임의적으로 부가할 필요가 없다.In the present invention, since nitrogen ions are not added in the steelmaking process, nitrogen ions are added in the post-hot rolling process to form (Si, Mn) N and precipitates of (Al, Si, Mn) N. There is no need to add arbitrarily.
나아가, 제강공정에서 질소함량이 증가할수록 질소이온이 강중에 존재하는 Al과 반응하여 AlN을 형성하기 때문에 (Al,Si,Mn)N 석출물을 형성하는데 필요한 Al함량이 줄어들 가능성이 있으며, 석출되어 있는 AlN을 용체화하기 위해서 높은 온도로 슬라브 가열을 해야한다.Furthermore, as the nitrogen content increases in the steelmaking process, since the nitrogen ions react with Al in the steel to form AlN, the Al content required to form (Al, Si, Mn) N precipitates may decrease. The slab needs to be heated to a high temperature to solute AlN.
따라서, AlN석출물을 용체화하며 추가적인 AlN 석출물형성을 최소화하기 위해서는 N은 0.004% 이하로 첨가됨이 바람직하다.Therefore, in order to solidify the AlN precipitate and minimize the formation of additional AlN precipitates, N is preferably added at 0.004% or less.
[C: 0.06% 이하][C: 0.06% or less]
C는 0.02%이상 첨가되면 강의 오스테나이트 변태를 촉진하여 열연시 열간압연조직을 미세화시켜서 균일한 미세조직을 형성하는 것을 도와준다.When added to more than 0.02% C promotes the austenite transformation of the steel to refine the hot-rolled structure during hot rolling to help form a uniform microstructure.
본 발명은 AlN 석출물을 결정성장 억제제로 사용하지 않는 프로세스로 제강에서의 N 첨가량을 크게 낮추었다.The present invention significantly lowered the amount of N added in steelmaking in a process not using AlN precipitate as a crystal growth inhibitor.
따라서, AlN을 완전 용체화하기 위한 슬라브 가열온도가 1200℃ 이하로 낮으므로 슬라브를 고온으로 가열했을 때 균일한 열연조직을 얻기 위해서 일정량 첨가되었던 탄소의 역할이 크게 중요하지 않게 된다.Therefore, since the slab heating temperature for the complete solution of AlN is lower than 1200 ° C., the role of carbon which is added in a certain amount in order to obtain a uniform hot rolled structure when the slab is heated to a high temperature is not very important.
즉, 탄소가 일정량 이상 첨가되어야만 열연조직이 균일화 되는 것은 아니다. That is, it is not necessary to uniformize the hot rolled structure only when carbon is added to a predetermined amount or more.
그러므로, 본 발명에서는 탄소의 최소 첨가량의 의미가 없으며, 단지 0.06% 이상으로 첨가하게 되면 탈탄공정의 부하가 발생하며 냉간압연성도 매우 떨어지게 되므로 그 이하로 첨가됨이 바람직하다.Therefore, in the present invention, there is no meaning of the minimum amount of carbon, and if it is added only 0.06% or more, the load of the decarburization process is generated and the cold rolling property is also very low, so it is preferably added below.
[S:0.007% 이하][S: 0.007% or less]
S는 Mn이나 Cu와 결합해서 유화물을 형성하여 결정립성장을 억제하는 효과가 있는 성분이지만, 과도하게 첨가되면 슬라브 가열시에 중심부에 편석되어 미세조직에 악영향을 미치게 된다.S is an ingredient that combines with Mn or Cu to form an emulsion to suppress grain growth, but when added excessively, S is segregated in the center part during slab heating and adversely affects the microstructure.
또한, Mn과 결합하여서 조대한 석출물을 만들게 되므로 본 발명에서는 0.007% 이하로 관리하는 것이 바람직하다.In addition, since coarse precipitates are formed by combining with Mn, in the present invention, it is preferable to manage at 0.007% or less.
[Sn:0.02~0.2%][Sn: 0.02-0.2%]
Sn은 결정립계 편석원소로서 결정입계의 이동을 방해하는 원소이기 때문에 결정성장억제제로서 알려져 있다.Sn is known as a crystal growth inhibitor because it is a grain boundary segregation element and is an element that hinders the movement of grain boundaries.
또한, {110}<001>방위의 고스 결정립의 생성을 촉진하여 2차재결정이 잘 발달하게 도와준다.In addition, it promotes the generation of goth grains in the {110} <001> azimuth and helps secondary recrystallization to develop well.
따라서, 본 발명에서처럼 결정성장억제의 효과와 배향성이 좋은 고스 결정립이 2차재결정하여 고자속밀도 특성을 내기위해서는 필수적인 원소이다.Therefore, as in the present invention, goth grains having good crystal growth inhibition effect and orientation are essential elements for secondary recrystallization and high magnetic flux density characteristics.
그런데, 0.02% 보다 작으면 첨가 효과가 떨어지고 0.2% 이상 첨가되면 입계 편석이 심하게 일어나 강판의 취성이 커져서 압연시 판파단이 발생하므로 상기한 조성범위로 첨가됨이 바람직하다.However, when the content is less than 0.02%, the effect of addition is decreased, and when 0.2% or more is added, grain boundary segregation is severely generated, and the brittleness of the steel sheet increases, causing plate breakage during rolling.
[Sb: 0.02~0.2%] [Sb: 0.02-0.2%]
Sb는 Sn과 마찬가지로 결정립계 편석 원소로서 결정성장억제의 효과가 있으며, 2차재결정시 형성되는 강판표면의 산화층 형성을 억제함으로서 강판과 산화층의 밀착성을 좋게하여 철손을 개선시키는 효과도 있다.Sb, like Sn, has the effect of suppressing crystal growth as a grain boundary segregation element, and suppresses the formation of an oxide layer on the surface of the steel sheet formed during secondary recrystallization, thereby improving the adhesion between the steel sheet and the oxide layer and improving iron loss.
본 발명에서는 Sn과 더불어 Sb를 첨가하여 결정성장억제효과를 얻고 {110}<001> 방위의 고스 결정립들이 안정적으로 형성할수 있도록 Sn+Sb의 함량이 0.02%~0.2% 첨가 하는 것이 좋은데 0.02% 이하의 첨가는 효과가 미미하며, 0.2% 이상의 첨가는 효과에 비해 첨가 비용이 증가하기 때문에 바람직한 첨가량은 0.02~0.2%가 적당하다.In the present invention, it is preferable to add Sn + Sb in an amount of 0.02% to 0.2% to obtain crystal growth inhibition effect by adding Sb together with Sn and stably form Goth grains in the {110} <001> orientation. The effect of the addition of is insignificant, and the addition amount of 0.2% or more increases the cost of addition compared to the effect, and therefore the preferable addition amount is appropriately 0.02 to 0.2%.
본 발명의 강 성분은 이상과 같으며 그 외는 Fe 및 불가피한 미량의 불순물로 구성된다.The steel component of the present invention is as described above, and the other components are composed of Fe and inevitable trace impurities.
상기와 같은 성분의 강재는 통상의 여하한 용해법, 조괴법, 연주법 등을 이용하여 제조한 경우에도 본 발명의 소재로 사용할 수 있다.The steel material of the above components can be used as a raw material of the present invention even when manufactured using any conventional dissolution method, ingot method, performance method, or the like.
이하, 공정조건에 대하여 설명한다.Hereinafter, process conditions are demonstrated.
[열간압연공정][Hot Rolling Process]
전술한 성분들로 구성된 슬라브를 가열함에 있어서 강중에 들어가 있는 Al과 N이 반응하여 형성하는 AlN 석출물의 용체화온도 이상으로 가열해야만 한다.In heating the slab composed of the above-mentioned components, it must be heated above the solvation temperature of the AlN precipitate formed by the reaction of Al and N in the steel.
AlN의 용체화온도 이상으로 가열함으로서 열연공정 이후의 질화처리로 형성되는 (Si,Mn)N 석출물과 반응할 수 있는 산 가용성 Al이 많아지게 된다.By heating above the solution temperature of AlN, there are more acid-soluble Al that can react with (Si, Mn) N precipitate formed by nitriding after the hot rolling process.
따라서, 보다 많은 산 가용성 Al을 강중에 존재하기 위해서는 용체화온도이상으로 가열하는 것이 필수적이다. Therefore, heating more than the solvation temperature is essential for the presence of more acid soluble Al in the steel.
일반적으로 슬라브를 AlN 용체화온도 이상으로 가열하는 경우 슬라브 가열온도가 지나치게 높아지는 단점이 있을 수 있으나, 본 발명에서는 강중에 첨가되는 질소성분을 0.004% 이하로 관리함으로써 슬라브 가열을 1000℃ 이상의 온도로 가열하면서도 용체화가 가능하도록 한다.In general, when the slab is heated above the AlN solution temperature, there may be a disadvantage in that the slab heating temperature becomes too high. However, in the present invention, the slab heating is heated to a temperature of 1000 ° C. or more by managing nitrogen content added to steel at 0.004% or less. Yet allow for solution.
바꾸어 말하자면, 질소성분을 크게 낮추어 저온 슬라브 가열에서도 슬라브에 존재하는 AlN이 용체화시켜 산가용성 Al을 많이 형성시키고, 이 산가용성 Al 열간압연 이후 공정에서 질화처리를 실시하여 형성된 (Si,Mn)N과 반응하여 Al이 Si, Mn과 치환되어 들어간 (Al,Si,Mn)N 석출물을 생성하게 되어 결정립성장억제제로서 이용하게 되므로 Sol. Al과 N성분에 따라 다르겠지만 최소 1000℃ 이상의 온도로 가열하여 강중에 AlN이 용체화되도록 슬라브를 가열하여 열간압연하면 된다.In other words, the nitrogen content is greatly reduced so that AlN present in the slab solidifies to form a large amount of acid-soluble Al even in low temperature slab heating, and (Si, Mn) N formed by nitriding in the process after the acid-soluble Al hot rolling. Reacted with Al to form (Al, Si, Mn) N precipitates in which Al is substituted with Si and Mn, which is used as a grain growth inhibitor. Depending on the Al and N components, the slab may be heated and hot rolled so that AlN is dissolved in the steel by heating to a temperature of at least 1000 ° C.
[열연판 소둔][Hot Rolled Sheet Annealed]
열간압연판은 열연시의 변형조직이 내부에 존재하게 된다.In the hot rolled sheet, there is a deformed structure during hot rolling.
따라서, 냉간압연전에 미리 재결정시켜 주면 냉간압연이 매우 쉬워진다.Therefore, if it is recrystallized before cold rolling in advance, cold rolling will become very easy.
결국, 열연판 소둔은 재결정이 일어나는 600℃ 이상의 온도로만 가열해 주면 되고, 결정립을 조대하게 만들 필요가 있으면 600℃보다 높은 온도로 가열하되 슬라브 가열온도보다는 낮게 제한할 수 있다.As a result, the hot-rolled sheet annealing only needs to be heated to a temperature of 600 ° C or higher at which recrystallization takes place, and if necessary to make the grains coarse, it may be heated to a temperature higher than 600 ° C but lower than the slab heating temperature.
이와 같은 열연판소둔 조건은 AlN 석출물에 대한 조정이 필수적인 다른 방향성 전기강판 제조 프로세스의 열연판소둔 방법보다 매우 간편하다.This hot rolled annealing condition is much simpler than the hot rolled sheet annealing method of the other grain-oriented electrical steel sheet manufacturing process in which the adjustment to the AlN precipitate is essential.
[냉간압연][Cold rolled]
냉간압연은 고자속밀도의 자기특성을 확보하기 위해서 1회 강압연을 실시하 여 원하는 최종두께(이를테면, 약 0.5~0.15mm) 압연하게 된다.In order to secure the magnetic properties of high magnetic flux density, cold rolling is performed once by rolling the desired final thickness (for example, about 0.5 ~ 0.15mm).
본 발명의 특징인 (Al,Si,Mn)N 석출물과 Sb와 Sn의 결정립계 편석에 의한 강력한 결정성장억제력으로 압연 가능한 두께의 제약요인이 크게 줄었으며, 0.50mm 이상인 경우에는 냉간압연율이 낮아서 2차재결정의 배향성이 떨어지기 때문에 안좋고, 0.15mm 이하로는 압연설비의 부하가 증가하고 결정성장구동력이 매우 커지고 표면에너지의 영향으로 불안정한 2차재결정이 일어나게 된다.Due to the strong crystal growth inhibition due to (Al, Si, Mn) N precipitates and grain boundary segregation of Sb and Sn, the thickness of the rollable thickness is greatly reduced, and the cold rolling rate is lower when 0.50 mm or more. It is not good because the orientation of in-vehicle crystals is poor, and below 0.15mm, the load of rolling equipment increases, the crystal growth driving force becomes very large, and unstable secondary recrystallization occurs due to the influence of surface energy.
이때, 1회 냉간압연시 압하율은 85~92%가 적당한 바, 이는 냉간압연율이 85% 보다 낮은 경우에는 고스 결정립의 배향성이 떨어지고, 냉간압연율이 92% 보다 증가하게 되면 {112}<110>방위의 결정립들이 많이 발생하여 고스 결정립들이 2차재결정 성장하는 것을 방해하기 때문이다.At this time, 85 ~ 92% of the rolling reduction rate during one cold rolling is appropriate. If the cold rolling ratio is lower than 85%, the orientation of the Goth grains decreases, and when the cold rolling ratio increases more than 92%, {112} < This is because a large number of grains in azimuth occur to prevent the Goth grains from growing secondary recrystallization.
[탈탄소둔과 질화처리][Decarbonization annealing and nitriding]
최종 두께까지 냉간압연이 끝나면 700~900℃의 온도범위에서 탈탄소둔과 함께 강판에 질소이온을 도입하는 질화처리를 동시에 혹은 순차적으로 수행하게 된다.After the cold rolling to the final thickness is carried out at the same time or sequentially the nitriding treatment to introduce nitrogen ions to the steel sheet with decarbonization annealing in the temperature range of 700 ~ 900 ℃.
이러한 700~900℃의 온도범위는 탈탄측면에서 고려된 관리온도로서 700℃이하의 온도에서는 탄소의 확산이 매우 느려서 탈탄이 잘 이루어지지 않고, 900℃이상의 온도에서는 표면에 급격한 산화층 형성으로 역시 탈탄이 잘 이루어지지 않으며, 또한 고온으로의 급격한 가열로 인하여 결정성장이 조대하게 일어나면서 재결정조직이 불균일하게 되며 불안정한 2차재결정을 형성한다.The temperature range of 700 ~ 900 ℃ is the management temperature considered from the side of decarburization, and carbon diffusion is very slow at the temperature below 700 ℃, so decarburization is not performed well. It does not work well, and due to the rapid heating to a high temperature, crystal growth occurs coherently, the recrystallization structure becomes uneven and forms an unstable secondary recrystallization.
한편, 강판에 질소이온을 도입하여 (Si,Mn)N 및 (Al,Si,Mn)N의 석출물을 만 들기 위한 질화처리는 일반적으로 암모니아개스가 분해되면서 나오는 질소이온을 사용하게 된다.On the other hand, the nitriding treatment for producing precipitates of (Si, Mn) N and (Al, Si, Mn) N by introducing nitrogen ions into the steel sheet generally uses nitrogen ions that are released as the ammonia gas is decomposed.
침질처리는 550℃이상의 온도이면 질소이온이 강판표면에서 반응하여 질화물을 형성하기 때문에 탈탄소둔 온도에서나 혹은 그 이하 온도에서 실시하는 것이 추가의 열처리나 설비보안을 하지 않아도 되기 때문에 권장된다.Nitriding is recommended at temperatures above 550 ° C, since nitrogen ions react on the surface of the steel sheet to form nitrides, so it is recommended that it be carried out at or without decarbonization, without additional heat treatment or equipment security.
따라서, 질화처리는 700~900℃에서 행하는 것이 좋다. 700℃ 이하의 온도에서는 (Si,Mn)N보다는 주로 Si3N4가 많이 석출되므로 (Si,Mn)N 로부터 (Al,Si,Mn)N석출물의 빠른 형성을 방해한다.Therefore, the nitriding treatment is preferably performed at 700 to 900 ° C. At temperatures below 700 ° C., mainly Si 3 N 4 precipitates more than (Si, Mn) N, thus preventing the rapid formation of (Al, Si, Mn) N precipitates from (Si, Mn) N.
아울러, 온도가 상승함에 따라서 (Si,Mn)N의 석출이 증가하게 되는데 900℃이상에서는 탈탄으로 인한 표면 산화층이 두꺼워져 침질이 잘 이루어지지 않고 또한 재결정미세조직이 불균일해져서 석출물의 결정성장 억제력 효과가 없어지게 된다.In addition, as the temperature increases, the precipitation of (Si, Mn) N increases. Above 900 ° C, the surface oxide layer is thickened due to decarburization, which leads to poor sedimentation, and the recrystallized microstructure becomes non-uniform. Will disappear.
따라서, 질화처리는 탈탄소둔온도의 범위인 700~900℃내에서 행하는 것이 바람직하며 탈탄소둔과 동시에 수행하거나 탈탄소둔을 끝내고 강판을 냉각시키는 공정을 거치지 않고 바로 이어서 질화처리하는 방법도 무관하다.Therefore, the nitriding treatment is preferably carried out within the range of 700 to 900 ° C., which is a range of the decarbonization annealing temperature, and is also irrelevant to the method of performing nitriding without performing a process of simultaneously performing decarbonization annealing or finishing the decarbonization annealing and cooling the steel sheet.
질화처리로 (Al,Si,Mn)N 석출물을 만들기 위한 총 질소이온 함량은 100~500ppm 이면 충분한데 이는 500ppm 이상의 질소이온은 2차재결정 직전에 급격히 강판표면에서 기화함으로서 표면에 베어스팟(bare spot)이라는 표면불량을 초래하게 되고, 100ppm 이하의 질소이온은 (Si,Mn)N 형성이 적게 되어 (Al,Si,Mn)N석출물 형성도 미흡하여 2차재결정이 불안정해지기 때문이다. The total nitrogen ion content to make (Al, Si, Mn) N precipitates by nitriding is 100 ~ 500ppm, which is enough. Bare spots on the surface by vaporizing rapidly on the surface of steel sheet immediately before secondary recrystallization This results in surface defects of) and less than 100 ppm of nitrogen ions resulting in less (Si, Mn) N formation, resulting in insufficient formation of (Al, Si, Mn) N precipitates, resulting in unstable secondary recrystallization.
[최종소둔][Final annealing]
탈탄소둔과 함께 (Si,Mn)N 및 (Al,Si,Mn)N 석출물을 강판에 석출시키기 위한 질화처리 후에는 MgO을 주성분으로 하는 소둔분리제를 도포한 다음 5∼75%의 질소를 함유하는 수소개스 분위기에서 2차재결정 고온소둔을 실시하게 된다.After nitriding treatment to precipitate (Si, Mn) N and (Al, Si, Mn) N precipitates on the steel sheet together with decarbonization annealing, an annealing separator containing MgO as a main component is used, and then 5 to 75% of nitrogen is contained. Secondary recrystallization high temperature annealing is performed in a hydrous atmosphere.
이때, 최종소둔온도는 1180℃ 이상이면 충분하며 1250℃ 이상의 온도는 불필요하다.At this time, the final annealing temperature is more than 1180 ℃ is sufficient and a temperature of more than 1250 ℃ is unnecessary.
아울러, 승온구간에서는 15℃/hr의 속도로 승온하고 최종소둔온도에서는 10시간 이상 균열하는 최종 고온소둔을 실시한다.In addition, in the temperature raising section, the final high temperature annealing is performed at a rate of 15 ° C./hr and cracking for 10 hours or more at the final annealing temperature.
그리고, 최종소둔온도에서는 질소를 함유해도 무방하지만 100% 수소를 사용하는 것이 불순물을 완전히 제거한다는 측면에서 바람직하다.At the final annealing temperature, although nitrogen may be contained, it is preferable to use 100% hydrogen in terms of completely removing impurities.
상기와 같이 1회 냉간압연하여 배향성이 좋은 고스 결정립들이 2차재결정할수 있도록 제강공정에서는 결정립계 편석원소인 Sn과 Sb를 각각 혹은 복합으로 0.02~0.2% 첨가하고 열간압연이후의 공정에서 질화처리를 실시하여 강판에 (Si,Mn)N 및 Al이 Si, Mn과 치환하여 형성된 (Al,Si,Mn)N를 석출시켜서 새로운 결정립성장 억제제를 이용하면 1.90Tesla 이상의 매우 높은 자속밀도를 갖으며 낮은 철손을 나타내는 고자속밀도 저철손의 방향성 전기강판을 제조할 수가 있게 된다.In the steelmaking process, 0.02 ~ 0.2% of Sn and Sb, which are grain boundary segregation elements, are added in the steelmaking process so as to re-crystallize the Goth grains having good orientation by cold rolling as described above, and nitriding is performed in the process after hot rolling. (Si, Mn) N and Al on the steel sheet to precipitate (Al, Si, Mn) N formed by substituting Si and Mn, and using the new grain growth inhibitor, it has very high magnetic flux density of 1.90 Tesla and low iron loss. It becomes possible to manufacture the oriented electrical steel sheet of the high magnetic flux density low iron loss shown.
본 발명에 따른 실시예는 다음과 같다.Embodiments according to the present invention are as follows.
[실시예 1]Example 1
중량%로 Si:3.5%, C:0.040%, Mn:0.2%, S:0.005%를 기본으로 함유하고 Sn과 Sb을 각각 혹은 복합으로 첨가하여 진공용해하여 잉고트를 제조하고 1200℃로 가열 한 후 열간압연하여 2.0mm두께의 열연판을 만들었다.Si: 3.5%, C: 0.040%, Mn: 0.2%, S: 0.005% by weight, ingots were prepared by vacuum melting by adding Sn and Sb, respectively, or in combination, and heating to 1200 ℃. Hot rolling was made to make a 2.0 mm thick hot rolled sheet.
이어, 열연판을 900℃에서 열처리한 다음 급냉하고 산세한 후 1회 냉간압연법을 사용하여 최종두께 0.23mm까지 냉간압연을 하였다.Subsequently, the hot rolled plate was heat-treated at 900 ° C., quenched and pickled, and cold rolled to a final thickness of 0.23 mm using a single cold rolling method.
아울러, 최종두께로 냉간압연된 강판을 850℃의 습윤분위기에서 탈탄소둔과 동시에 암모니아 개스에서 분해된 질소이온을 강판에 도입하여 (Al,Si,Mn)N 석출물이 생성되도록 질화처리를 함께 수행하였다.In addition, the cold-rolled steel sheet to the final thickness was subjected to nitriding treatment to produce (Al, Si, Mn) N precipitates by introducing carbon ions decomposed in ammonia gas into the steel sheet at the same time as decarbonization annealing in a wet atmosphere of 850 ℃. .
그런 다음, 소둔분리제로 도포한 후 최종 고온소둔은 전구간에 걸쳐 10%N2+90%H2의 혼합개스분위기에서 소둔하였다.Then, after application with annealing separator, the final high temperature annealing was annealed in a mixed gas atmosphere of 10% N 2 + 90% H 2 over the whole period.
고온소둔은 15℃/hr의 승온율로 1200℃까지 승온시킨 다음 2차재결정이 완전히 일어나도록 10시간 이상 최종고온소둔을 실시하였다.The high temperature annealing was performed at a temperature rising rate of 15 ° C./hr to 1200 ° C., and then the final high temperature annealing was performed for 10 hours or more so that secondary recrystallization occurred completely.
이렇게 하여, 제강공정에서 첨가된 Sn과 Sb함량에 따른 자속밀도변화를 다음 표 1에 나타내었다.In this way, the magnetic flux density change according to the Sn and Sb content added in the steelmaking process is shown in Table 1 below.
상기 표 1에서와 같이, 첨가된 Sn과 Sb의 함량이 각각 혹은 복합적으로 0.02~0.2%의 범위내에서는 1.90 Tesla 이상의 높은 자속밀도를 나타내었으며, 0.883~0.94W/kg의 우수한 철손도 확보하였다.As shown in Table 1, in the content of added Sn and Sb, respectively or in the range of 0.02 ~ 0.2%, it showed a high magnetic flux density of 1.90 Tesla or more, and also secured excellent iron loss of 0.883 ~ 0.94 W / kg.
그러나, Sn이 0.25% 첨가된 경우에는 취성이 매우 커져서 냉간압연시 판파단으로 최종 자성까지 측정하지 못하였다.However, when 0.25% Sn was added, the brittleness was very large, and thus the final magnetism could not be measured due to sheet breaking during cold rolling.
아울러, Sn과 Sb이 각각 혹은 복합적으로 첨가된 함량이 0.02% 보다 적으면 첨가 효과가 나타나지 않아서 1.85 Tesla 정도의 자속밀도 밖에 확보하지 못하였고, 0.2% 이상 첨가한 경우에도 자속밀도가 1.90 Tesla 이상 확보하기가 어려움을 확인 하였다.In addition, when the amount of Sn and Sb added individually or in combination is less than 0.02%, the addition effect does not appear, so that only the magnetic flux density of 1.85 Tesla is secured. Difficult to confirm.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 제강에서 Sn과 Sb을 각각 혹은 복합적으로 첨가하여 입계편석에 의한 결정성장을 억제하고, 열간압연 이후의 질화처리 공정을 통하여 결정립성장억제제로서 (Si,Mn)N로부터 Al이 치환된 새로운 (Al,Si,Mn)N 석출물을 이용하고, 배향성이 좋은 고스 결정립들을 확보하기 위하여 1회 냉간압연하였을 때의 결정성장 구동력을 강력히 억제함으로써 1.90 Tesla 이상의 고자속밀도와 낮은 철손 특성을 갖는 고자속밀도 저철손의 방향성 전기강판을 제조할 수가 있다.As described in detail above, the present invention suppresses crystal growth due to grain boundary segregation by adding Sn and Sb in steelmaking, respectively or in combination, and as a grain growth inhibitor through nitriding treatment after hot rolling. By using new (Al, Si, Mn) N precipitates in which Al is substituted for N, and strongly inhibiting the crystal growth driving force during cold rolling once in order to secure good oriented goth grains, high magnetic flux density of 1.90 Tesla or more It is possible to produce a directional electrical steel sheet of high magnetic flux density low iron loss having low iron loss characteristics.
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