KR101633611B1

KR101633611B1 - 자기적 성질이 우수한 고규소 강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101633611B1
Application number: KR1020140174452A
Authority: KR
Inventors: 홍병득; 김동균
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2014-12-05
Filing date: 2014-12-05
Publication date: 2016-06-27
Also published as: WO2016089076A1; CN107002208A; JP2018504518A; JP6523458B2; KR20160068563A; CN107002208B

Abstract

자기적 성질이 우수한 고규소 강판 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 무게비로 Si 4~7%, Al 0.1~3%, Si+Al합이 5.5~7.5%이고 나머지 Fe로 구성되는 규소강 용탕을 질소 혹은 아르곤 분위기하에서 스트립 캐스팅하는 스트립 캐스팅 단계와, 상기 스트립 캐스팅된 스트립을 열간압연하여 고규소강판을 제조하는 열간압연 단계와, 상기 열간압연된 고규소강판을 질소, 아르곤 혹은 수소와 질소의 혼합분위기의 비산화성 분위기에서 열처리하는 열처리 단계와, 상기 열처리된 고규소강판을 0.5mm 이하의 최종 두께로 온간압연하는 온간압연 단계와, 상기 고규소강판을 800℃~1200℃ 온도에서 최종 열처리하는 최종 열처리 단계를 포함하는 고규소강판의 제조방법에 있어서, 상기 최종 열처리 단계를 행한 후, 고주파영역의 자성을 개선하기 위하여 최종 두께로 제조된 고규소강판의 표면에 소프트 페라이트층을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

자기적 성질이 우수한 고규소 강판 및 그 제조방법{High silicon electrical steel sheet with superior magnetic properties, and method for fabricating the high silicon electrical steel}

본 발명은 자기적 특성이 우수한 고규소 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고규소강을 최종 열처리 전이나 후에 자성산화철을 도포하여 복합구조를 형성함으로써, 통상의 고규소강에 비해 자기적 성질을 획기적으로 개선한 고규소 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 규소를 함유한 전기강판은 변압기, 전동기, 발전기 및 기타 전자기기 등의 철심 재료로 사용된다. 전기강판은 자속밀도와 철손이 뛰어난 것이 요구되고 있다. 자속밀도가 클수록 같은 성능을 구현하는데 드는 철심의 양이 적으므로 전기기기의 소형화가 가능하고, 철손이 작을수록 에너지 손실이 작다.

에너지손실을 일으키는 철손은 와전류손실과 히스테리시스손실로 구성된다. 교류에서 주파수가 증가할수록 와전류손실의 구성요소가 커진다. 와전류손은 철심에 자장이 유도될 때 생기는 와전류에 의한 발열이므로 이의 감소를 위해 규소를 첨가한다. 규소함량이 6.5%까지 첨가되면 소음의 원인이 되는 자왜(magnetostriction)가 0으로 줄어들고 투자율이 최대값을 보인다. 또한, 규소함량이 6.5%가 되면 고주파특성이 매우 좋아진다. 이러한 고규소강의 우수한 자기적 특성을 이용하여 신재생 에너지 발전장치에 들어가는 인버터와 리액터, 가스터빈용 발전기 유도가열장치, 무정전 전원장치의 리액터 등 고부가가치 전기기기의 용도에 적용이 가능하다.

6.5%Si를 함유한 고규소강판은 자기적 성질이 우수하지만 Si가 3.5%이상이 되면 통상의 방법으로는 냉간압연이 불가능하다. 따라서, 통상의 열간압연-냉간 혹은 온간압연으로 고규소강판을 제조하는 것이 불가능하므로 다른 방법으로 자기적 성질이 우수한 고규소강판을 제조하는 것이 시도되었다.

지금까지 고규소강판을 제조할 수 있는 방법으로 알려진 기술들은 일본 특개소56-3625호 등의 단롤 또는 쌍롤을 이용한 직접주조법이 있고, 일본 특개평 5-171281호 등과 같이 내부에 고규소강을 넣고 외부에 저규소강을 넣은 상태에서 압연하는 소위 클래드법이 시도되었으나 이런 기술들은 아직까지 상용화되지 못하고 있다.

대한민국 특허공고 제10-0374292호 등에서는 분말야금법을 이용하여 고규소강판대신 분말로 이루어진 고규소강 블록을 만들어 고규소강판 대체재로 사용하고 있다. 순철 분말코아, 고규소강 분말코아, 샌더스트 분말코어를 복합하여 사용하고 있으나 분말이 가진 특성으로 인해 연자성 특성은 고규소강판보다 열위하다.

6.5%Si를 함유한 고규소강판을 양산하는 기술로는 화학기상증착법(CVD, Chemicla Vapor Deposition)방법으로, 3%Si 강판에 SiCl₄를 이용하여 확산소둔시키는 일본 특공소38-26263호, 일본 특공소 45-21181호, 일본 특개소 62-227078호가 있다. 이러한 방법은 독성이 있는 SiCl₄를 이용해야 하고, 확산 소둔하는데 시간이 많이 필요하다는 단점이 있다.

전기강판에서 규소함량이 증가할수록 규소강판의 취성이 증가하여 3.5%Si 이상의 규소를 함유하는 규소강판을 냉간압연하는 것은 불가능한 것으로 알려져 있다. 그러나, 압연온도를 높이는 소위 온간압연 방법에 의해 실험실적으로 박판으로 제조하는 시도가 있다.

압연온도를 높이면 압연성이 개선되는 효과는 있으나 그것으로 개선 효과가충분하지 않으며, 열간압연판을 제작하는 공정에도 많은 어려움이 있다.

본 발명은 고규소강판의 표면에 고주파특성이 우수한, MnZnNi계 소프트 페라이트층을 형성시켜 고주파영역의 자성을 획기적으로 개선한 자기적 성질이 우수한 고규소 강판 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 무게비로 Si 4~7%, Al 0.1~3%, Si+Al합이 5.5~7.5%이고 나머지 Fe로 구성되는 규소강 용탕을 질소 혹은 아르곤 분위기하에서 스트립 캐스팅하는 스트립 캐스팅 단계와, 상기 스트립 캐스팅된 스트립을 열간압연하여 고규소강판을 제조하는 열간압연 단계와, 상기 열간압연된 고규소강판을 질소, 아르곤 혹은 수소와 질소의 혼합분위기의 비산화성 분위기에서 열처리하는 열처리 단계와, 상기 열처리된 고규소강판을 0.5mm 이하의 최종 두께로 온간압연하는 온간압연 단계와, 상기 고규소강판을 800℃~1200℃ 온도에서 최종 열처리하는 최종 열처리 단계를 포함하는 고규소강판의 제조방법에 있어서,

상기 최종 열처리 단계를 행한 후, 고주파영역의 자성을 개선하기 위하여 최종 두께로 제조된 고규소강판의 표면에 소프트 페라이트층을 형성하는 단계를 포함하는 자기적 성질이 우수한 고규소 강판의 제조방법이 제공될 수 있다.

상기 소프트 페라이트층은 최종 두께로 제조된 고규소강판의 표면의 양면에 형성될 수 있다.

상기 소프트 페라이트층은 MnZnNi계 소프트 페라이트로 이루어질 수 있다.

상기 MnZnNi계 소프트 페라이트는 Mn산화물, Zn산화물, Ni산화물, Fe산화물로 이루어질 수 있다.

상기 소프트 페라이트층의 양면 두께의 합이 1㎛ 이상이고 30㎛ 이하일 수 있다.

상기 소프트 페라이트층 형성 단계는 상기 고규소강판의 표면에 소프트 페라이트 분말을 전기강판 코팅액과 혼합하여 도포하는 단계,

상기 고규소강판의 표면에 소프트 페라이트 분말을 인산염계 바인더와 혼합하여 도포한 다음 소프트 페라이트 분말 위에 전기강판 코팅액을 혼합하여 도포하는 단계, 및

소프트 페라이트 분말을 진공이나 상온에서 빠른 속도로 강판에 충돌시켜 표면에 붙이는 단계 중 어느 하나의 단계로 이루어질 수 있다.

상기 소프트 페라이트층에 SiO₂, CaO, Nb₂O₅, V₂O₅, ZrO₂, MoO₃ 중 적어도 하나 이상을 추가할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 고주파영역의 자성을 개선하기 위하여 최종 두께로 제조된 고규소강판의 표면에 소프트 페라이트층이 형성되는 것을 특징으로 하는 자기적 성질이 우수한 고규소 강판이 제공될 수 있다.

상기 소프트 페라이트층은 상기 고규소강판의 표면에 소프트 페라이트 분말을 전기강판 코팅액과 혼합하여 도포하여 형성된 층, 상기 고규소강판의 표면에 소프트 페라이트 분말을 인산염계 바인더와 혼합하여 도포한 다음 소프트 페라이트 분말 위에 전기강판 코팅액을 혼합하여 도포하여 형성된 층, 및 소프트 페라이트 분말을 진공이나 상온에서 빠른 속도로 강판에 충돌시켜 표면에 붙여 형성된 층 중 어느 하나의 층일 수 있다.

본 실시예에 따르면, 고규소강판의 표면에 고주파특성이 우수한, MnZnNi계 소프트 페라이트층을 형성시켜 고주파영역의 자성을 획기적으로 개선한 고규소강판을 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기적 성질이 우수한 고규소강판의 제조방법의 구성도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 전문용어는 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 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명자들은 스트립캐스팅과 온간압연 방법을 조합하고, 6.5%Si대신 Al을 대체 첨가하여 가공성이 우수하면서 자성 또한 탁월한 고규소강판의 제조방법을 발명하였으며, 이에 연구를 더 거듭하여, 표면층에 고주파특성이 탁월한 소프트페라이트 분말층을 형성시켜 복합구조를 만들어서 자성을 획기적으로 개선한 고규소강판을 개발하였다.

소프트 페라이트(Soft ferrite)는 스피넬형의 결정구조를 갖는 화합물로서, 재료의 자기적 특성이 자장의 방향과 크기에 따라 쉽게 변화되는 재료이다. 통상 Fe2O3 산화철이 무게비로 60~70% 차지하고 나머지 금속산화물의 성분에 따라 망간아연 페라이트, 니켈 아연 페라이트, 마그네슘 아연 페라이트 등으로 구분된다. 소프트 페라이트와 비교되는 하드 페라이트(Hard ferrite)는 재료의 자기적인 특성이 자장의 방향과 크기에 따라 쉽게 변화하지 않는 재료로서 일반적으로 영구자석으로도 불린다. Fe2O3 산화철이 무게비로 약 90%를 차지하고 기타 특성향상을 위해서 첨가되는 금속성분에따라 그 용도가 나누어진다.

통상 소프트 페라이트 분말은 높은 투자율과 포화자속밀도를 가지고 있으며 고온에서 자성열화가 적고 자기적 안정성이 뛰어나다. 특히, MnZnNi계 페라이트는 100KHz~500KHz의 비교적 넓은 영역의 주파수대에서 높은 포화자속밀도, 투자율 과 낮은 손실의 자기적 성질을 지니고 있다. 페라이트는 분말을 소결형태로 코아형상을 만들어 사용한다.

본 발명에서는 고규소 전기강판의 표면에 이들 소프트 페라이트를 형성시키는 방법을 통해 기존의 고규소강판의 자성을 획기적으로 개선시킬 수 있었다. 고규소강판의 고주파특성은 수백Hz~수KHz의 주파수영역에서 뛰어난 자성을 가진다. 이러한 고규소강판의 표면에 초고주파 특성이 뛰어난 분말 소프트 페라이트층을 형성시키면 한층 더 뛰어난 특성을 갖게 된다는 것을 발견하였다.

전기강판을 코아로 사용할 때, 에너지 손실은 주로 표면층에서 일어나는데, 표면에 고주파특성이 뛰어난 소프트 페라이트층을 형성함으로서 철손을 대폭 개선하는 것이 가능하였다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기적 성질이 매우 우수한 고규소 강판에 대하여 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자기적성질, 특히 고주파영역의 자기적 성질이 뛰어난 고규소 전기강판은, Si와 Al의 합이 5.5%이상으로 많이 함유된 강을 스트립캐스팅, 열간 압연, 소둔 열처리, 온간압연 등을 조합하여 최종 두께로 만든 다음, 표면에 MnZnNi계 소프트 페라이트층을 형성시켜 제조한다.

구체적으로, 상기 고규소강판은, 무게비로 Si 4~7%, Al 0.1~3%, Si+Al합이 5.5~7.5%이고 나머지 Fe로 구성되는 규소강 용탕을 질소 혹은 아르곤 분위기하에서 스트립 캐스팅하고, 상기 스트립 캐스팅된 스트립을 열간압연하여 고규소강판을 제조한 다음, 상기 열간압연된 고규소강판을 질소, 아르곤 혹은 수소와 질소의 혼합분위기의 비산화성 분위기에서 열처리한 후, 0.5mm 이하의 최종두께로 온간압연한 후, 상기 고규소강판을 800℃~1200℃ 온도에서 최종 열처리하고,

고주파영역의 자성을 개선하기 위하여 최종 두께로 제조된 고규소강판의 표면에 소프트 페라이트층이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자기적 성질이 우수한 고규소 강판의 제조 방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자기적 성질이 우수한 고규소강판의 제조 방법은, 무게비로 Si 4~7%, Al 0.1~3%, Si+Al합이 5.5~7.5%이고 나머지 Fe로 구성되는 규소강 용탕을 질소 혹은 아르곤 분위기하에서 스트립 캐스팅하는 스트립 캐스팅 단계(S10),

상기 스트립 캐스팅된 스트립을 열간압연하여 고규소강판을 제조하는 열간압연 단계(S20),

그 다음, 상기 열간압연한 고규소강판을 질소, 아르곤 혹은 수소와 질소의 혼합분위기의 비산화성 분위기에서 열처리하는 열처리 단계(S30),

그 후, 규칙상의 생성을 최대한 피하기 위하여 100℃까지 30℃/초 이상의 냉각속도로 급냉한 후, 적어도 1회이상의 900~1200℃의 열처리를 포함한 온간압연을 행하며, 온간압연온도는 300℃이상으로 하여 상기 고규소강판을 0.5mm 이하의 최종 두께로 하는 온간압연 단계(S40),

그 후, 상기 고규소강판을 800~1200℃의 온도에서 최종열처리를 행하는 최종 열처리 단계(S50)를 포함하고,

상기 최종 열처리 단계(S50)를 행한 후, 고주파영역의 자성을 개선하기 위하여 최종 두께로 제조된 고규소강판의 표면에 소프트 페라이트층을 형성하는 단계(S60)를 포함한다.

상기 고규소강판의 표면층에 소프트 페라이트층을 형성시키는 방법을 적용하는 고규소강판의 제조 방법은 스트립 캐스팅과 온간압연을 조합한 방법에 제한시킬 필요는 없다. 본 발명은 스트립캐스팅에 의한 급냉응고법 뿐만 아니라, 제강-연속주조-열간압연을 통해 생산가능한 프로세스에도 적용이 가능하다. 다만, 스트립캐스팅 이외의 방법으로는 압연중 크랙 발생으로 생산성이 극도로 악화될 소지가 있다. 또한, SiCl4개스를 사용하여 CVD법에 의한 침규법으로 고규소강을 만드는 일본 특공소38-26263호의 방법에 의해 제조한 고규소강판에도 적용이 가능하다.

본 발명의 고규소강판의 제조 방법에 있어서, C 함량과 N함량은 낮을수록 압연성이 좋고, 자성에도 이롭다.

Si함량이 4%이하이면 자성이 좋지 않고 7%이상이면 가공이 불가능하다.

Al함량이 0.1%이하이면 압연성을 개선하는 효과가 없고 3%이상이면 압연성에 좋지 않다. Si+Al 이 5.5%이하이면 고주파특성이 좋지 않고 7.5%이상이면 가공이 불가능하다.

스트립 캐스팅으로 주조 후, 바로 온간압연을 하는 것보다는 스트립 캐스팅 후, 바로 열간압연을 하는 것이 온간압연의 부하를 줄여줄 수 있어서 바람직하다. 또한, 스트립 캐스팅 제조장치에 열간압연을 바로 연결하면 따로 스트립을 가열하지 않아도 되는 장점이 있다. 스트립을 주조 후에 바로 열간압연하는 것이 가장 바람직하지만 스트립을 냉각한 후, 별도의 라인에서 처리하는 것도 열간압연하지 않고 온간압연을 바로 실시하는 것보다 바람직하다. 열간압연은 단순히 온간압연의 부하를 줄여주는 것 외에 열간압연하여 주조조직을 파괴하여 결정립을 미세하게 하여 뒤에 실시하는 온간압연에 도움이 된다.

열간압연된 판을 바로 온간압연하기보다는 열처리하는게 바람직하다. 온간압연에 앞서 열처리를 하여 열간압연시 생성된 스트레스를 없애주고 A2 불규칙상의 영역에서 열처리한 후 급냉하여 B2, DO3 규칙상의 형성을 억제하면 연성이 좋아진다.

온간압연온도에 대해서 조사한 바에 의하면 300℃가 임계온도로 나타났다. 300℃ 이하가 되면 연성이 거의 없는 것으로 나타났고, 300℃ 이상이면 연신이 가능하다. 양산을 위해서는 최소 350℃가 바람직하다.

온간압연으로 0.5mm 이하의 최종 두께로 얇게 만든 고규소강판을 최종 열처리하여 자성을 향상시킨다. 열처리온도가 800℃ 이하이면 결정립의 성장이 충분하지 않아서 철손이 나쁘다. 열처리온도가 1200℃ 이상이면 경제성과 생산성 측면에서 바람직하지 않고, 비산화성분위기를 사용하더라도 표면산화층이 형성되기 쉽고 이는 자구의 이동을 방해하므로 자성을 해친다.

최종 두께로 만든 고규소강의 표면에 산화망간, 산화아연, 산화니켈과 Fe계 산화물로 이루어진 MnZnNi계 소프트 페라이트를 도포한다. 소프트 페라이트 분말은 통상의 전기강판 코팅액과 혼합하여 도포할 수도 있고, 소프트 페라이트 분말을 인산염계 바인더와 혼합하여 도포한 다음 소프트 페라이트 분말 위에 통상의 전기강판 코팅액을 도포할 수도 있다.

소프트 페라이트 분말로 이루어지는 소프트 페라이트층의 두께는 1㎛이상으로 한다. 두께가 1㎛ 이하이면 복합구조 형성의 효과가 없다. 소프트 페라이트층의 두께가 30㎛ 이상이면 강판을 타발할 때, 표면층이 깨어지는 단점이 있어서 두께의 상한은 30㎛로 한다.

고주파용 기기의 철심재료로 사용되는 고주파용 전기강판의 수요는 증가일로에 있다. 컴퓨터에 사용되는 모터, 치과용 전동공구, 전기자동차의 모터, 리액터, 신재생에너지용 변압기, 발전기 등에도 널리 사용되고 있다. 통상의 고주파용 전기강판이 담당하고 있는 주파수영역은 수십~수백Hz이고, 고규소강이 담당하고 있는 영역은 수백Hz에서 수KHz이다. 반면에 수십KHz이상에서는 소프트 페라이트를 이용한 분말소결 코어가 이용되고 있다.

본 발명자들은 고규소강의 표면에 소프트 페라이트 층을 형성시키면 고규소강이 담당하고 있던 고주파영역의 자성을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 사용가능한 주파수영역을 확대할 수 있을 것이라는 아이디어를 가지고 연구를 계속하여, 고규소강의 표면에 1㎛이상의 소프트 페라이트층을 형성시킬 경우, 고규소강의 자성을 획기적으로 감소시키는데 성공하였다. 소프트 페라이트층은 시트 형태의 고규소강판 표면의 양면에 도포된다. 고규소강판 표면의 양면에 도포한 소프트 페라이트층의 두께 합은 1㎛이상이어야 한다. 다만, 소프트 페라이트층의 두께의 양면 합계가 30㎛를 초과하면 강판을 코어형태로 타발할 때, 표면층이 바스러져서, 표면층을 유지하는데 어려움이 있는 것을 발견하였다.

소프트 페라이트층을 형성하는 방법으로는 소프트 페라이트 분말을 통상의 전기강판 코팅액에 혼합하여 도포하는 방법, 또는 소프트 페라이트 분말을 인산염이나 폴리머와 섞어 액상으로 고규소강판에 도포한 다음, 통상의 전기강판 코팅액으로 도포하는 방법, 소프트 페라이트 분말을 진공이나 상온에서 빠른 속도로 강판에 충돌시켜 표면에 붙이는 방법 등을 사용할 수 있다.

소프트 페라이트층의 구성은 산화망간, 산화아연, 산화니켈과 산화철로 이루어지는, 소위 MnZnNi계 소프트 페라이트로 구성된다. 상기 소프트 페라이트에 SiO₂, CaO, Nb₂O₅, V₂O₅, ZrO₂, MoO₃등에서 적어도 하나 이상을 추가할 수 있다. 이들 산화물들은 고주파영역에서의 자기특성이 뛰어나서, 고규소강판의 표면층에서 고규소강의 자성을 크게 개선할 수 있다.

소프트 페라이트를 소결처리하여 코어로 제작하기 위해서는 코어마다 소결체의 모양이 다르고, 코어 제작시 고온고압 열처리가 필요한 단점이 있다. 그러나 본 발명에서는 두께가 얇은 고규소강판의 표면에 단순히 소프트 페라이트를 도포하여 필요한 크기만큼 타발하여 조립해서 코아를 제작할 수 있는 장점이 있다.

[실시예 1]

중량%로 5.5% Si과 1.0% Al, 조성의 고규소강 합금을 수직형 쌍롤 스트립캐스터를 이용하여 두께 2.0mm로 주조하였다. 스트립캐스터에 연결된 열간압연기를 이용하여 두께 2.0mm의 스트립을 1.0mm로 열간압연하였다. 열간압연 개시온도는 1050℃이다.

열간압연된 고규소강판을 1000℃에서 5분간 수소20%, 질소80%의 분위기로 가열한 다음, 200℃/초의 냉각속도로 상온까지 급냉하였다.

그 후, 염산액으로 산세를 하여 표면 산화층을 제거하였다. 열처리한 고규소강판을 400℃의 온도로 0.1mm까지 두께를 낮춘 후, 최종 자성 구현을 위해 1000℃에서 10분간, 수소 20%, 질소 80%, 이슬점 -10℃이하의 건조분위기로 소둔한 후, 표면층에 MnZnNi 소프트 페라이트를 도포하고, 도포층 위에 절연코팅을 다시 도포한 후, 경화(curing)시켜 자성을 측정하였다. 도포 두께는 강판의 상, 하면의 합친 값이다. 소프트 페라이트의 조성과 자성을 하기의 [표 1]에 나타내었다.

[표 1]

[표 1]에 나타낸 자성을 측정한 B50(T)은 자속밀도를 측정한 것이며, 자속밀도는 높을수록 좋은 자성을 지니고 있는 것으로 평가한다. 또한, W10/400 및 W10/1000은 상용 주파수의 철손을 측정한 것이며, 철손은 낮을수록 낮은 자성을 지닌 것으로 평가한다.

여기서, B50(T)은 자장의 세기가 5000 amp(암페어)/m 일 때의 자속밀도 값을 Telsa 단위로 나타난 것이며, W10/400(W/Kg)은 자속밀도의 값이 1.0 Telsa 일 때 주파수가 400Hz인 경우의 철손 값을 나타낸 것이며, W10/1000(W/Kg)은 자속밀도의 값이 1.0 Telsa 일 때 주파수가 1000Hz인 경우의 철손 값을 나타낸 것이다.

소프트 페라이트층의 도포두께가 1um미만이면 고주파 철손특성이 불량하여 소프트 페라이트 도포 효과가 없다. 소프트 페라이트층의 도포 두께가 30um이상이면 표면층의 소프트 페라이트층의 박리현상이 일어나서 표면조도가 균일하지 않아서 코어로 적층할 때 점적율이 하락하는 단점이 있다.

S10: 스트립 캐스팅 단계 S20: 열간압연 단계
S30: 열처리 단계 S40: 온간압연 단계
S50: 최종 열처리 단계
S60: 소프트 페라이트층 형성 단계

Claims

무게비로 Si 4~7%, Al 0.1~3%, Si+Al합이 5.5~7.5%이고 나머지 Fe 및 불가피한 불순물로 구성되는 규소강 용탕을 질소 혹은 아르곤 분위기하에서 스트립 캐스팅하는 스트립 캐스팅 단계와, 상기 스트립 캐스팅된 스트립을 열간압연하여 고규소강판을 제조하는 열간압연 단계와, 상기 열간압연된 고규소강판을 질소, 아르곤 혹은 수소와 질소의 혼합분위기의 비산화성 분위기에서 열처리하는 열처리 단계와, 상기 열처리된 고규소강판을 0.5mm 이하의 최종 두께로 온간압연하는 온간압연 단계와, 상기 고규소강판을 800℃~1200℃ 온도에서 최종 열처리하는 최종 열처리 단계를 포함하는 고규소강판의 제조방법에 있어서,
상기 최종 열처리 단계를 행한 후, 고주파영역의 자성을 개선하기 위하여 최종 두께로 제조된 고규소강판의 표면에 소프트 페라이트층을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 소프트 페라이트층 형성 단계는 상기 고규소강판의 표면에 소프트 페라이트 분말을 전기강판 코팅액과 혼합하여 도포하는 단계,
상기 고규소강판의 표면에 소프트 페라이트 분말을 인산염계 바인더와 혼합하여 도포한 다음 소프트 페라이트 분말 위에 전기강판 코팅액을 혼합하여 도포하는 단계, 및
소프트 페라이트 분말을 진공이나 상온에서 빠른 속도로 강판에 충돌시켜 표면에 붙이는 단계 중 어느 하나의 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기적 성질이 우수한 고규소 강판의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 소프트 페라이트층은 최종 두께로 제조된 고규소강판의 표면의 양면에 형성되는 것을 특징으로 하는 자기적 성질이 우수한 고규소 강판의 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 소프트 페라이트층은 MnZnNi계 소프트 페라이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기적 성질이 우수한 고규소 강판의 제조방법.
제3항에 있어서,
상기 MnZnNi계 소프트 페라이트는 Mn산화물, Zn산화물, Ni산화물, Fe산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기적 성질이 우수한 고규소 강판의 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 소프트 페라이트층의 양면 두께의 합이 1㎛ 이상이고 30㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 자기적 성질이 우수한 고규소 강판의 제조방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 소프트 페라이트층에 SiO₂, CaO, Nb₂O₅, V₂O₅, ZrO₂, MoO₃ 중 적어도 하나 이상을 추가하는 것을 특징으로 하는 자기적 성질이 우수한 고규소 강판의 제조방법.
규소강 용탕을 질소 혹은 아르곤 분위기하에서 스트립 캐스팅하고, 상기 스트립 캐스팅된 스트립을 열간압연하여 고규소강판을 제조한 다음, 상기 열간압연된 고규소강판을 질소, 아르곤 혹은 수소와 질소의 혼합분위기의 비산화성 분위기에서 열처리한 후 최종 두께로 온간압연한 후, 상기 고규소강판을 최종 열처리하여 제조되는 고규소강판에 있어서,
고주파영역의 자성을 개선하기 위하여 최종 두께로 제조된 고규소강판의 표면에 소프트 페라이트층이 형성되고,
상기 소프트 페라이트층은 상기 고규소강판의 표면에 소프트 페라이트 분말을 전기강판 코팅액과 혼합하여 도포하여 형성된 층, 상기 고규소강판의 표면에 소프트 페라이트 분말을 인산염계 바인더와 혼합하여 도포한 다음 소프트 페라이트 분말 위에 전기강판 코팅액을 혼합하여 도포하여 형성된 층, 및 소프트 페라이트 분말을 진공이나 상온에서 빠른 속도로 강판에 충돌시켜 표면에 붙여 형성된 층 중 어느 하나의 층인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 자기적 성질이 우수한 고규소 강판.
제8항에 있어서,
상기 소프트 페라이트층은 최종 두께로 제조된 고규소강판의 표면의 양면에 형성되는 것을 특징으로 하는 자기적 성질이 우수한 고규소 강판.
제9항에 있어서,
상기 소프트 페라이트층은 MnZnNi계 소프트 페라이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기적 성질이 우수한 고규소 강판.
제10항에 있어서,
상기 MnZnNi계 소프트 페라이트는 Mn산화물, Zn산화물, Ni산화물, Fe산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기적 성질이 우수한 고규소 강판.
제9항에 있어서,
상기 소프트 페라이트층의 양면 두께의 합이 1㎛ 이상이고 30㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 자기적 성질이 우수한 고규소 강판.
삭제
제8항에 있어서,
상기 소프트 페라이트층에 SiO₂, CaO, Nb₂O₅, V₂O₅, ZrO₂, MoO₃ 중 적어도 하나 이상을 추가하는 것을 특징으로 하는 자기적 성질이 우수한 고규소 강판.