KR101977510B1

KR101977510B1 - 자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101977510B1
Application number: KR1020170180249A
Authority: KR
Inventors: 공종판; 정제숙; 이세일
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2019-08-28
Also published as: WO2019132317A1

Abstract

본 발명은 자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태는 중량%로, Si: 2.8∼4.0％, Al: 0.1~1.5%, Mn: 0.05~1.5%, Sn: 0.005~0.20%, P: 0.002~0.15%, Ca: 0.0005~0.0035%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 상기 Si, Al, Mn, Sn 및 P는 하기 관계식 1을 만족하고, 페라이트 결정립 평균 사이즈가 70~110㎛이고, 스트립의 폭 방향 엣지로부터 10mm 지점의 두께와 중심부의 두께의 편차가 4.5㎛ 이하이며, 철손(W10/400)이 13.6W/kg 이하인 자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판을 제공한다.
[관계식 1] 13+10Si+9.5Al+4.5Mn+7.5Sn+50P ≥ 50
(상기 관계식 1에서 Si, Al, Mn, Sn 및 P는 각각의 함량(중량%)를 나타냄.)

Description

자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판 및 그 제조방법{NON-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET HAVING EXELLEANT MAGNETIC PROPERTIES LOW DEVIATION OF THICKNESS AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

자동차용 모터중 구동모터는 일반 모터와는 다르게 저속에서부터 고속에 이르는 모든 영역에서 우수한 자기적 특성을 가져야 한다. 특히 저속회전시에는 큰 자속밀도 특성을 가져야 하고, 고속회전영역에서는 고주파 철손이 적어야 하며, 아울러 고속회전시에 발생하는 원심력을 견뎌야 하기 때문에 높은 강도가 요구된다. 특히 구동모터를 제조함에 있어 소재를 슬리팅(Slitting)하고, 타발 후 적층하여 최종 부품을 제조하기 때문에 폭 방향 두께 편차, 즉 외관 형상 품질이 상당히 중요하다. 따라서, 스트립(Strip)의 폭 또는 길이 방향에 대해 두께가 균일해야 한다.

한편, 자기적 특성을 향상시키는 무방향성 전기강판에 관한 기술로서, 예를 들면, 특허문헌 1이 있다. 특허문헌 1에는 Si가 4％이하인 강에 Co를 0.1∼5％ 첨가한 무방향성 전자 강판이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는 P의 함유량을 0.07∼0.20％, Si의 함유량을 0.17∼3.0％로 하고, 열연판 어닐링을 냉각 속도가 느린 상자 어닐링(box annealing)으로 행하고, 마무리 어닐링시에 집합 조직을 제어함으로써, 고자속 밀도화를 도모하는 기술이 제안되고 있다. 또한, 특허문헌 3에는 Al의 함유량을 0.017％ 이하로 하여 고자속 밀도화를 도모하는 방법이 제안되고 있다. 특허문헌 4에는 전술한 것 이외의 원소로서 Sb나 Sn을 첨가하여, 고자속 밀도화하는 기술이 제안되고 있다. 또한, 특허문헌 5에는 Ti, Nb, V 및 B을 제어함으로써 자기적 특성를 향상시키는 기술이 제안되고 있다. 이와 같이 무방향성 전기강판의 경우에는 합금성분을 제어하여 자기적 특성을 향상시키는 기술들이 대부분이고, 형상 품질과 관련된 연구는 아주 작다.

통상적으로 기존 열연밀 공정에서는 저속 주조를 통해 두께 200mm이상의 슬라브(Slab)를 생산하고, 이렇게 생산된 슬라브는 가열로에서 재가열되며 1매 단위로 배치(batch) 형태로 열간 압연되어 두께가 감소한다. 이러한 형태의 배치 압연의 경우 슬라브 매 장마다 압연기에 탑(Top)부가 인입되고 테일(Tail)부가 압연기를 빠져나와야 하기 때문에 조업사고가 빈발하게 발생하여 박물 열연, 형상이 우수한 전기강판을 제조함에 있어 한계가 많다.

일본 공개특허공보 2000-129410호 일본 특허공보 제3870893호 일본 특허공보 제4126479호 일본 특허공보 제2500033호 한국 공개특허공보 제10-2016-0078183호

본 발명의 일측면은 자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 과제는 상술한 내용으로 한정되지 아니한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 누구라도 본 명세서의 전반적인 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.

본 발명의 일 실시형태는 중량%로, Si: 2.8∼4.0％, Al: 0.1~1.5%, Mn: 0.05~1.5%, Sn: 0.005~0.20%, P: 0.002~0.15%, Ca: 0.0005~0.0035%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 상기 Si, Al, Mn, Sn 및 P는 하기 관계식 1을 만족하고, 페라이트 결정립 평균 사이즈가 70~110㎛이고, 스트립의 폭 방향 엣지로부터 10mm 지점의 두께와 중심부의 두께의 편차가 4.5㎛ 이하이며, 철손(W10/400)이 13.6W/kg 이하인 자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판을 제공한다.

[관계식 1] 13+10Si+9.5Al+4.5Mn+7.5Sn+50P ≥ 50

(상기 관계식 1에서 Si, Al, Mn, Sn 및 P는 각각의 함량(중량%)를 나타냄.)

본 발명의 일 실시형태는 중량%로, Si: 2.8∼4.0％, Al: 0.1~1.5%, Mn: 0.05~1.5%, Sn: 0.005~0.20%, P: 0.002~0.15%, Ca: 0.0005~0.0035%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 상기 Si, Al, Mn, Sn 및 P는 하기 관계식 1을 만족하는 용강을 연속주조하여 박 슬라브를 얻는 단계; 상기 박 슬라브를 조압연하여 바를 얻는 단계; 상기 바를 가열하는 단계; 상기 가열된 바를 마무리 압연하되, 상기 마무리 압연시 첫번째 압연기에서는 950~1180℃로 압연을 행하고, 마지막 압연기에서는 680~850℃로 압연하여 열연강판을 얻는 단계; 및 상기 열연강판을 권취하는 단계를 포함하고, 상기 각 단계는 연속적으로 행하여지며, 상기 권취된 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 얻는 단계; 및 상기 냉연강판을 재결정 소둔하는 단계를 포함하고, 상기 연속주조시 턴디쉬 내의 용강은 하기 관계식 2를 만족하며, 상기 마무리 압연시 첫번째 압연기에서의 온도 편차는 60℃이하인 자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판의 제조방법을 제공한다.

[관계식 1] 13+10Si+9.5Al+4.5Mn+7.5Sn+50P ≥ 50

[관계식 2] (1538-13.2Si-0.7Al-5.1Mn)+5 ≤ 턴디쉬 용강온도(℃) ≤ (1538-13.2Si-0.7Al-5.1Mn)+25

(상기 관계식 1 및 2에서 Si, Al, Mn, Sn 및 P는 각각의 함량(중량%)를 나타냄.)

본 발명의 일측면에 따르면, 연주~압연 직결 공정에서 고속주조 및 연연속압연 모드를 이용하여 자기적 특성과 형상 품질이 우수한 전기강판 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

또한, 연연속압연 공정을 통해 제조된 열연 전기강판은 배치 공정을 통해 제조된 기존 열연밀의 전기강판 대비 폭/길이 방향 두께 크라운 편차가 월등히 우수하다. 따라서, 최종 부품 제조 시 치수/형상이 우수하고, 소재를 균일하게 적층 할 수 있어 부품 제조가 용이하다.

또한, 박 슬라브 연주법을 통해 전기로에서 고철 등의 스크랩을 용해한 강을 사용할 수 있어 자원의 재활용성을 높일 수 있다.

도 1은 Thermo-Calc(TCFE6)를 이용하여 계산한 일반강(0.04%C)의 상태도를 나타낸 것이다.
도 2는 JmaPro v-9를 이용하여 계산한 일반강(0.04%C)의 고온 항복 강도 변화를 나타낸 것이다.
도 3은 Thermo-Calc(TCFE6)를 이용하여 계산한 3.0%Si을 함유한 무방향성 전기강판의 상태도이다.
도 4는 JmaPro v-9를 이용하여 계산한 3.0%Si이 함유한 무방향성 전기강판의 고온 항복 강도 변화를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 적용 가능한 연주~압연 직결공정을 위한 설비의 모식도이다.
도 6은 본 발명에 적용 가능한 연주~압연 직결공정을 위한 설비의 또 다른 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발명예 1의 TEM 개재물 조직 사진을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비교예 1의 TEM 개재물 조직 사진을 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 비교예 1의 TEM 개재물 사진을 확대한 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 발명예 1의 개재물 사이즈 분포를 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 비교예 1의 개재물 사이즈 분포를 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 발명예 1의 온도 변화에 따른 고온강도 변화를 나타낸 것이다.

이하, 본 발명을 설명한다.

최근 주목을 받고 있는 새로운 철강 제조공정인 소위 박 슬라브를 이용한 제조공정(미니밀 공정), 특히 연주~압연 직결공정은 등속등온의 공정 특성상 스트립(Strip)의 폭 및 길이방향으로의 온도편차가 작기 때문에 재질편차가 우수하고, 박물 열연 전기강판을 제조할 수 있는 잠재 능력을 지닌 공정으로 주목받고 있다. 이 이유는 매 슬라브 또는 바마다 배치형태로 압연되는 기존의 공정과는 달리 연주~압연 직결 공정의 경우 최초 박 슬라브에만 탑부가 인입되고 최종 코일에만 테일부가 발생하여 압연기를 빠져나가므로 이러한 조업 사고를 획기적으로 줄일 수 있으며, 등속등온 압연을 통해 제품을 생산하므로 기존 배치재 대비 두께, 폭 치수가 우수하며, 판 크라운(Crown) 편차가 작다는 장점을 갖는다. 그러나, 구동모터용 무방향성 전기강판은 우수한 자기적 특성 및 강도를 확보하기 위해 탄소함량이 아주 낮고(<50ppm), Si 함량이 2.5%이상이기 때문에 고속주조 함에 있어 어려움이 많다.

도 1 및 2는 각각 일반강(0.04%C)의 상태도와 고온 항복 강도 변화이다. 도 1에서 알 수 있듯이 일반강 용강의 응고는 액상(L) → L + δ-Fe(페라이트) → δ-페라이트 + γ-Fe(오스테나이트) → γ-Fe(오스테나이트)로 순차적으로 변태가 일어나며, 도 2에서 알 수 있듯이 δ-Fe(페라이트) 영역에서는 고온 강도가 아주 작고, γ-Fe(오스테나이트)로 변태가 일어남에 따라 고온강도는 증가한다. 그러나, 도 3 및 4와 같이, Si을 3.0% 함유한 무방향성 전기강판의 상태도 및 고온강도 변화에서 알 수 있듯이, 무방향성 전기강판은 γ-Fe(오스테나이트) 변태 없이, 단상δ-Fe(페라이트) 변태만 일어나기 때문에 고온에서 강도가 아주 낮다. 따라서, 무방향성 전기강판을 고속주조를 통해 박 슬라브 제조하는 경우 응고 쉘(Shell)의 강도가 아주 낮아, 몰드 레벨 헌팅(Mold Level Hunting, MLH)이 심하여 개재물의 부상분리가 잘 일어나지 않아, 다량의 개재물이 슬라브로 혼입되어 자성이 떨어질 수 있다.

한편, 응고쉘(Shell)의 강도를 향상시키는 방안으로는 Ti을 다량 첨가하여 액상에서 TiN을 정출/석출시켜 응고쉘 미세화 및 석출강화를 이용할 수 있으나, Ti이 TiN, Ti(C,N)의 단독 또는 탄질화물이 생성되어 철손에 악영향을 미칠 수 있다. 그래서, 박 슬라브 제조시 연주 공정 조건을 최적화하여 응고쉘의 두께를 증가시키는 것이 가장 효과적이다.

따라서, 연주~압연 직결공정에서 고속주조 및 연연속압연 제조 공정을 이용하여 자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판을 제조하기 위하여 연주 및 압연공정 조건의 최적화가 필요하다.

이하, 본 발명의 전기강판과 그 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명의 전기강판의 합금조성을 설명한다. 하기 설명되는 합금조성은 특별히 달리 정하지 아니하는 한, 중량%를 기준으로 한다.

Si: 2.8∼4.0％

규소(Si)는 강의 탈산제로서 일반적으로 첨가되지만, 전기 강판에 있어서는 전기 저항을 높여 고주파수에서의 철손을 저감하는 효과를 갖기 때문에 중요한 원소이며, 이러한 효과를 얻기 위해서는 2.8％이상의 첨가를 필요로 한다. 그러나, 4.0％를 초과하면 냉간압연 시 압연 부하가 증가하여 형상 불량이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 Si 함량은 2.8~4.0%인 것이 바람직하며, 3.0~3.8%인 것이 보다 바람직하고, 3.1~3.7%인 것이 보다 더 바람직하다.

Al: 0.1~1.5%

알루미늄(Al)은, Si와 동일하게, 강의 탈산제로서 일반적으로 이용되고 있고, 전기 저항을 증가하여 철손을 저감하는 효과가 큰 원소이기 때문에 0.1%이상의 첨가가 바람직하다. 그러나, 1.5%를 초과하면, 연속 주조 중에 몰드 플럭스에 픽업(pick-up)되어 몰드 플럭스의 물성이 달라져 윤활이 되지 않아 주조 중단이 발생 할 수 있고, 냉간압연시 압연 부하가 증가하여 형상 불량이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 Al 함량은 바람직하게는 0.1∼1.5%인 것이 바람직하며, 0.2~1.3%인 것이 보다 바람직하고, 0.3~1.0%인 것이 보다 더 바람직하다.

Mn: 0.05~1.5%

망간(Mn)은 강중 비저항을 높여 철손을 낮출 수 원소이기 때문에 0.05%이상의 첨가가 바람직하다. 그러나, 1.5%를 초과하면, 강중 S와 결합하여 조대한 MnS 석출물을 형성하고, 본 발명의 소둔 온도 범위에서 오스테나이트 상을 형성시킬 뿐만 아니라, 철손 감소를 위한 결정립 조대화를 어렵게 하는 단점이 있다. 따라서, 상기 Mn은 0.05~1.5%%의 범위를 갖는 것이 바람직하며, 0.1~1.3%인 것이 보다 바람직하고, 0.2~1.0%인 것이 보다 더 바람직하다.

Sn: 0.005~0.20%

주석(Sn)은 결정립계 편석원소로서 결정립계를 통한 질소의 확산을 억제하며 자성에 해로운 {111}, {112} 집합조직의 형성을 억제하고 자성에 유리한 {100} 및 {110} 집합조직을 증가시켜 자기적 특성을 향상시키기 위하여 첨가하며, 첨가 효과를 크게 하기 위해서 0.005% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 다만, 0.20%를 초과하여 첨가하는 경우에는 결정립 성장을 억제하여 자성을 떨어뜨리며 압연성을 열위시킨다. 따라서, 상기 Sn 함량은 0.005~0.20%인 것이 바람직하며, 0.01~0.15%인 것이 보다 바람직하고, 0.02~0.10%인 것이 보다 더 바람직하다.

P: 0.002~0.15%

인(P)은 강중 비저항을 높여 철손을 낮출 수 원소이며, 자성체로 첨가 시에 자속밀도를 향상시킬 수 있는 원소로서, 상기 효과를 위해서는 0.002% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 다만, 0.15%를 초과하는 경우에는 상온 압연시 페라이트 결정립계에 압연 판파단을 유인하는 편석 원소로 존재하여 결정립계간의 결합력을 크게 약화시키는 단점이 있다. 따라서, 상기 P의 함량은 0.002~0.15%의 범위를 갖는 것이 바람직하며, 0.004~0.10%인 것이 보다 바람직하고, 0.006~0.05%인 것이 보다 더 바람직하다.

Ca: 0.0005~0.0035%,

칼슘(Ca)은 CaS로서 석출되며, 미세한 황화물의 석출을 억제하면서 철손을 개선시키기에 유효한 원소이고, 용강 중에 Al, O와 반응하여 저융점이면서 구상의 개재물(12CaO·17Al₂O₃)을 형성하여 노즐막힘을 방지하는 원소이다. 상기 Ca 함량이 0.0005% 미만인 경우 상기 효과를 확보하기 어렵다. 그러나, 0.0035%를 초과하는 경우에는 강중 산화물을 형성하여 철손에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서, 상기 Ca의 함량은 0.0005~0.0035%의 범위를 갖는 것이 바람직하며, 0.0006~0.0030%인 것이 보다 바람직하고, 0.0007~0.0025%인 것이 보다 더 바람직하다.

한편, 본 발명의 전기강판은 상기 Si, Al, Mn, Sn 및 P이 하기 관계식 1을 만족하는 것이 바람직하다. 하기 관계식 1은 비저항(μΩ·㎝)으로 대변될 수 있으며, 상기 관계식 1의 값이 50 미만인 경우에는 비저항이 낮아 목표로 하는 고주파 철손을 얻지 못할 수 있다.

[관계식 1] 13+10Si+9.5Al+4.5Mn+7.5Sn+50P ≥ 50

본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.

한편, 본 발명의 전기강판은 상술한 합금조성 외에 불순물로서 C, S 및 N 중 1종 이상을 그 합계가 0.05중량%이하의 범위로 포함하고, 트램프 원소로서 Nb, V, Ti, Mo, Cu, Cr, Ni, Zn, Se, Sb, Zr, W, Ga, Ge 및 Mg로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 그 합계가 0.2%이하로 포함할 수 있다. 상기 C, S 및 N 중 1종 이상의 합계가 0.05중량% 미만인 경우에는 탄질화물, 황화물 등이 형성되어 철손이 커질 수 있다. 상기 트램프 원소는 제강공정에서 원료로 사용하는 스크랩이나, 래들(Ladle) 및 턴디쉬(Tundish) 내화물 등에서 비롯된 불순물 원소로서, 그 합계가 0.2% 초과하는 경우에는 고온에서 액화되어 연주성을 악화시키거나, 석출물, 황화물 및 개재물을 형성하여 철손을 악화시킬 수 있다.

본 발명의 전기강판은 페라이트 결정립 평균 사이즈는 원상당 직경으로 70~110㎛인 것이 바람직하다. 70㎛ 미만인 경우 결정립이 충분히 성장하지 못하여 자성이 열화되며, 110㎛ 초과일 경우 자속밀도가 낮아질 수 있고, 오히려 철손도 증가할 수 있다. 따라서, 상기 페라이트 결정립의 평균 사이즈는 원상당 직경으로 70~110㎛이하인 것이 바람직하며, 70~100㎛이하인 것이 보다 바람직하고, 70~90㎛인 것이 보다 더 바람직하다.

또한, 본 발명의 전기강판은 평균 사이즈가 10nm 이상인 개재물을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 개재물의 평균 사이즈가 10nm미만인 경우 피닝(Pinning)효과가 커져 결정립 성장에 방해가 되어, 고주파 철손이 커질 수 있다. 따라서, 상기 개재물의 평균 사이즈는 10nm 이상인 것이 바람직하며, 15nm이상인 것이 보다 더 바람직하고, 20nm이상인 것이 보다 더 바람직하다.

한편, 상기 개재물은 그 성분이 Si, Al, Ca, Mn, Cu, Zr, W, Se, Mg, W, Sn, Ti, O로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 단독 혹은 복합 개재물일 수 있다. 이외에 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물 원소들이 불가피하게 혼입될 수 있으며, 그 모든 원소를 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.

또한, 본 발명의 전기강판은 2.5개/㎛²이하의 개재물을 포함하는 것이 바람직하다. 만약, 개재물 개수가 2.5/㎛²를 초과할 경우 결정립 성장 및 자구의 이동에 방해가 되어 고주파 철손이 커질 수 있다. 만일, 각 개재물 사이즈별 점유율이 상기 값을 초과할 경우 결정립 성장 및 자구의 이동에 방해가 되어 고주파 철손이 커질 수 있다.

또한, 본 발명의 전기강판은 전체 개재물 대비, 평균 크기가 10nm이하인 개재물을 15%이하로 포함하고, 15nm이하인 개재물을 30%이하로 포함되며, 20nm이하인 개재물을 50%이하로 포함하고, 30nm이하인 개재물을 80%이하로 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명의 전기강판은 스트립의 폭 방향 엣지로부터 10mm 지점의 두께와 중심부의 두께의 편차가 4.5㎛ 이하일 수 있다. 상기 두께 편차는 4.0㎛인 것이 보다 바람직하며, 3.5㎛인 것이 보다 더 바람직하다. 또한, 본 발명의 전기강판은 철손(W10/400)이 13.6W/kg 이하일 수 있다. 상기 철손(W10/400)은 400Hz주파수에서 1.0Tesla의 자속밀도가 유기되었을 때의 압연방향과 압연방향 직각방향의 평균 손실(W/kg)이다.

아울러, 본 발명의 전기강판은 두께가 0.15~0.35mm일 수 있다. 상기 두께가 0.15㎜미만인 경우에는 생산성이 저하되고, 0.35㎜를 초과하는 경우에는 철손 저감 효과가 작을 수 있다.

이하, 본 발명의 무방향성 전기강판 제조방법에 대하여 설명한다.

도 5는 본 발명에 적용 가능한 연주~압연 직결공정을 위한 설비의 모식도로서, 최종 전기강판을 얻기 위한 박물의 열연강판의 제조에 적용 가능한 연주~압연 직결공정 설비의 모식도이다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 형상 품질이 우수한 박물 전기강판은 도 5와 같은 연주~압연 직결 설비를 적용하여 생산된 열연강판으로부터 제조할 수 있다. 연주~압연 직결 설비는 크게 연속주조기(100), 조압연기(400), 마무리 압연기(600)로 구성된다. 상기 연주~압연 직결 설비는 제1두께의 박 슬라브(Slab)(a)를 생산하는 고속 연속주조기(100)와, 상기 슬라브를 상기 제1두께보다 얇은 제2두께의 바(b)로 압연시키는 조압연기(400), 상기 제2두께의 바 를 제3두께의 스트립(c)으로 압연시키는 마무리 압연기(600), 상기 스트립을 권취하는 권취기(900)를 포함할 수 있다. 추가로, 상기 조압연기(400) 앞에 조압연 스케일 브레이커(300)(Roughing Mill Scale Breaker, 이하 'RSB')와 마무리 압연기(600) 앞에 마무리 압연 스케일 브레이커(500)(Fishing Mill Scale Breaker, 이하 'FSB')를 추가로 포함할 수 있으며, 표면 스케일 제거가 용이하여 후공정에서 표면 품질이 우수한 전기강판 생산이 가능하다. 또한, 연주~압연 직결공정으로 등온등속압연이 가능하여 강판 폭, 길이 방향 온도 편차가 현저히 낮아 ROT[Run Out Table(700)](이하 "런아웃 테이블")에서 정밀 냉각제어가 가능하여 재질 편차와 등방성이 우수한 박물 열연 전기강판의 생산이 가능하다. 이렇게 압연 및 냉각이 완료된 스트립은 고속전단기(800)에 의해 절단되고, 권취기(900)에 의해 권취되어 제품으로 생산될 수 있다. 한편, 마무리 압연 스케일 브레이커(500) 앞에는 바를 추가로 가열하는 가열기(200)가 구비될 수 있다.

도 6은 본 발명에 적용 가능한 연주~압연 직결공정을 위한 설비의 또 다른 모식도이다. 도 6에 개시된 연주~압연 직결 설비는 도 5에 개시된 설비와 구성이 대부분 동일하나, 조압연기(400) 앞에 슬라브를 추가로 가열하는 가열기(200')가 구비되어, 슬라브 에지 온도 확보가 용이하여 에지 결함 발생을 낮게 할 수 있어 표면 품질 확보에 유리하다. 또한 조압연기 이전에 슬라브 1매 이상의 길이만큼의 공간을 확보하고 있어, 배치(Batch)식 압연도 가능하다.

본 발명의 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 열연 전기강판은 도 5 및 6에 개시된 연주~압연 직결 설비에서 모두 생산이 가능하다.

우선, 전술한 합금조성을 갖는 용강을 연속주조하여 박 슬라브를 얻는다. 이 때, 턴디쉬 내의 용강의 온도를 제어하는 것이 중요하다. 상기 턴디쉬(Tundish) 용강온도는 이론응고 온도와 과열도(Super Heat)를 더한 값으로 정의될 수 있다.

상기 박 슬라브를 제조시 과열도가 높은 용강은 슬라브 내부품질을 악화시키는 주상정을 발달시키고, 응고 쉘(Shell)의 성장에 악영향을 미치므로, 몰드 출측에서 건전한 응고두께가 확보되지 못해 응고 이상성 블랙아웃(Breakout)으로 주조중단이 될 수 있으며, 몰드 레벨 헌팅(Mold Level Hunting, MLH)이 심하여 개재물이 부상분리가 되지 않아, 다량의 개재물이 슬라브로 혼입되어 자성에 악영향을 미칠 수 있다. 만약, 과열도가 너무 낮을 경우에는 용강이 프리징(freezing) 되어 주조 중단이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 턴디쉬의 과열도는 5~25℃인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 10~20℃로 제어하는 것이 유리하다.

아울러, 상기 턴디쉬 내의 용강 온도는 하기 관계식 2를 만족하는 것이 바람직하다. 턴디쉬 내의 용강 온도가 (1538-13.2Si-0.7Al-5.1Mn)+5 미만일 경우에는 주조 중 용강이 프리징(freezing)되어 주조중단이 발생 할 수 있고, (1538-13.2Si-0.7Al-5.1Mn)+25를 초과하는 경우에는 슬라브 내부품질을 악화시키는 주상정을 발달시키고, 응고쉘(Shell)의 성장에 악영향을 미치므로, 몰드 출측에서 건전한 응고쉘의 두께가 확보되지 못해, 응고 이상성 블랙 아웃(Breakout)으로 연결 될어 주조 중단이 발생 할 수 있고, 몰드 레벨 헌팅(Mold Level Hunting, MLH)이 심하여 개재물이 부상분리가 되지 않아, 다량의 개재물이 슬라브로 혼입되어 자성에 악영향을 미칠 수 있다.

(상기 관계식 2에서 Si, Al 및 Mn은 각각의 함량(중량%)를 나타냄.)

한편, 상기 연속주조는 3.5~8.0mpm(m/min)의 주조속도로 행하는 것이 바람직하다. 주조속도를 3.5mpm 이상으로 하는 이유는 고속주조와 압연과정이 연결되어 이루어져, 목표 압연 온도를 확보하기 위해서는 일정 이상의 주조 속도가 요구되기 때문이다. 주조속도가 3.5mpm 미만일 경우에는 Al이 몰드 플럭스에 픽업(Pick-up)량이 증가하여 몰드 플럭스의 물성을 변화시켜 윤활작용이 감소되어 주조중단이 발생할 수 있다. 만일 8.0mpm을 초과하는 경우에는 용강 탕면 불안정에 의해 조업 성공율이 저감될 수 있다 따라서, 상기 주조속도는 3.5~8.0mpm의 범위를 갖는 것이 바람직하며, 4.0~7.5mpm의 범위를 갖는 것이 보다 바람직하고, 4.5~6.5mpm의 범위를 갖는 것이 보다 더 바람직하다.

상기 박 슬라브는 두께는 80~120mm인 것이 바람직하다. 상기 박 슬라브의 두께가 120mm를 초과하는 경우에는 고속주조가 어려울 뿐만 아니라, 조압연 시 압연 부하가 증가하게 되고, 80mm미만인 경우에는 주편의 온도 하락이 급격하게 일어나 균일한 조직을 형성하기 어렵다. 이를 해결하기 위해서는 부가적으로 가열 설비를 설치할 수 있으나, 이는 생산 원가를 향상시키는 요인이 되므로, 가능한 배제하는 것이 바람직하다. 따라서, 박 슬라브의 두께는 80~120mm로 제어하는 것이 바람직하고, 85~115mm인 것이 보다 바람직하며, 90~110mm이하인 것이 보다 더 바람직하다.

상기 방법으로 박 슬라브를 제조시 냉각 비수량은 2.0~3.5ℓ/kg인 것이 바람직하다. 만약 비수량이 3.5ℓ/kg을 초과하게 되면 슬라브/바(Bar)의 엣지에 온도 드롭(Drop)이 심하여 엣지 크랙이 발생할 수 있고, 2.0ℓ/kg 미만일 경우 건전한 응고셀(Shell) 확보가 어려워, 몰드 레벨 헌팅(Mold Level Hunting, MLH)이 심하게 발생하여 개재물이 부상분리가 되지 않아, 다량의 개재물이 슬라브로 혼입되어 자성에 악영향을 미칠 수 있다. 한편, 상기 냉각 비수량은 2차 냉각 비수량인 것이 바람직하다.

상기 연속주조시 몰드 레벨 헌팅은 ±3mm이하를 만족하는 적중율이 평균 90%이상인 것이 바람직하다. 만약 몰드 레벨 헌팅이 ±3mm이하를 만족하는 적중율이 90%미만이 되는 경우에는 개재물이 부상분리가 되지 않아, 다량의 개재물이 슬라브로 혼입되어 자성에 악영향을 미칠 수 있다. 상기 몰드 레벨 헌팅은 ±3mm이하를 만족하는 적중율은 평균 94%이상인 것이 보다 바람직하며, 평균 96%이상인 것이 보다 더 바람직하다.

이후, 상기 박 슬라브를 조압연하여 바를 얻는다. 이 때, 상기 조압연된 바는 두께가 10~30mm인 것이 바람직하다. 상기 바의 두께가 30mm를 초과하는 경우에는 마무리 압연시 압연 부하가 커질 수 있고, 10 mm미만인 경우에는 압연변형 저항이 커져 조업상에 어려움을 유발할 수 있으며, 마무리 압연시 온도 확보가 어렵다.

한편, 상기 조압연시 입측온도는 1000~1200℃일 수 있다. 상기 조압연 입측 온도가 1000℃미만인 경우에는 조압연 하중의 증가 및 바의 에지부에 크랙이 발생할 수 있다. 반면에 1200℃초과인 경우에는 열연 스케일(scale)이 잔존하여 열연 표면 품질이 저하될 수 있다.

이후, 상기 바를 가열한다. 이 때, 상기 바의 가열온도는 1000~1200℃인 것이 바람직하다. 상기 바의 가열 온도를 제어하는 이유는 박물 열연 전기강판을 안정적으로 생산하기 위함과 표면품질을 확보하기 위한 것으로, 만약 1000℃ 미만일 경우 마무리 압연 출측 온도가 낮게 되어 압연부하가 급격히 증가하여 통판성 불량으로 판파단이 발생할 수 있다. 1200℃를 초과할 경우에는 스케일이 과다 생성되어 표면 품질이 저하될 수 있다.

이후, 상기 가열된 바를 마무리 압연하여 열연강판을 얻는다. 상기 마무리 압연은 바 플레이트를 3~6개의 스탠드로 이루어진 마무리 압연기에서 행할 수 있다.

이 때, 상기 마무리 압연시 마무리 압연시 첫번째 압연기에서는 950~1180℃로 압연을 행하고, 마지막 압연기에서는 680~850℃로 압연하는 것이 바람직하다. 상기 마무리 압연시 첫번째 압연기에서의 온도가 1180℃를 초과할 경우 고온연성이 너무 높아, 장력제어가 어려워 판파단이 발생할 수 있고, 스케일이 다량 생성되어 표면품질이 저하될 수 있다. 반면, 첫번째 압연기에서의 온도가 950℃ 미만일 경우에는 고온강도가 높아 압연 부하 상승으로 폭 방향 두께 편차가 심해질 수 있고, 마지막 압연기에서의 입측 온도를 확보할 수 없다.

또한, 상기 마무리 압연시 첫번째 압연기에서의 온도 편차는 60℃이하인 것이 바람직하다. 상기 첫번째 압연기에서의 온도 편차가 60℃를 초과할 경우 하나의 스트립 내에서 압연 하중 편차가 발생하여 폭과 길이 방향 두께 편차가 심해질 수 있다.

한편, 상기 마무리 압연시 첫번째 압연기에서의 압하율은 40~75%인 것이 바람직하다. 만약 75%를 초과할 경우 압연 하중이 급격히 증가하여 통판성 불량으로 판파단이 발생할 수 있고, 40%미만일 경우 마지막 압연기에서 압하율이 증가하기 때문에 압연 하중 증가로 인해 박물 전기강판을 제조함에 있어 어려움이 있을 수 있다.

상기 마무리 압연시 마지막 압연기에서의 온도는 680~850℃인 것이 바람직하다. 850℃를 초과할 경우에는 스케일이 과다하게 생성되어 표면 품질이 떨어질 수 있고, 고온연성이 너무 높아 장력 제어 이상으로 판파판이 발생할 수 있다. 650℃ 미만일 경우에는 압연시 강도가 급격히 증가하여 압연부하 증가로 통판성 불량으로 판파단이 발생할 수 있다.

이후, 상기 열연강판을 권취한다. 상기 권취온도는 490~700℃인 것이 바람직하다. 사익 권취 온도가 490℃ 미만인 경우에는 항복강도가 너무 높아 냉간압연 시 압연부하가 증가하여 통판성 불량으로 폭 방향 두께 편차가 심해질 수 있고, 700℃를 초과하는 경우에는 항복강도는 낮아 냉간압연시 형상 제어에는 유리하지만, 2차 스케일이 발생하여 조도 및 표면 백색도 등의 품질이 저하될 수 있다.

상기와 같이 얻어지는 열연강판은 두께가 1.6mm 이하인 것이 바람직하다. 열연강판의 두께가 줄어들수록 재결정 집합조직이 증가하여 소둔 이후의 균일한 조직을 확보할 수 있고, 냉간압하율을 감소시켜 γ-fiber의 결정방위가 감소되어 자기적 특성을 향상시킬 수 있으며, 두께 편차도 감소할 수 있다. 다만, 1.6mm를 초과할 경우에는 상기 효과가 충분하지 않을 수 있다. 따라서, 상기 열연 전기강판의 두께는 1.6mm이하인 것이 바람직하고, 1.4mm이하인 것이 보다 바람직하다.

또한, 상기 열연강판은 스트립의 폭 방향 엣지로부터 30mm 지점의 두께와 중심부의 두께의 편차가 40㎛ 이하일 수 있다.

한편, 전술한 열연강판의 제조방법은 연주~압연 직결 공정에서 연연속압연 모드를 이용한 것으로서, 전술한 각 공정이 연속적으로 행하여지는 것을 특징으로 한다.

이후, 상기 권취된 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 얻는다. 한편, 상기 냉간압연 전에는 상기 열연강판을 산세처리하여 산화층을 제거하는 공정을 추가로 포함할 수 있다. 이때 산세는 통상적인 조건으로 행할 수 있으며, 본 발명에서 사용할 수 있는 산세 처리는 일반적으로 전기강판 산세공정에서 사용되는 처리 방법이라면 모두 적용 가능하므로 특별히 제한하지 않는다.

이후, 상기 냉연강판을 재결정 소둔한다. 상기 재결정 소둔 또한 당해 기술분야에서 통상적으로 행하여지는 조건을 이용할 수 있다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.

(실시예 1)

표 1의 합금조성을 갖는 용강을 준비한 뒤, 연주~압연 직결 공정을 통해 하기 표 2에 기재된 제조조건을 이용하여 90mm 두께의 박 슬라브 및 1.4mm 두께의 열연강판(Hot Rolled, 이하 HR)을 제조하고, 이를 81%의 냉간압하율로 냉간압연하여 0.27mm 두께의 냉연강판으로 제조한 후 소둔을 걸쳐 최종제품을 제조하였다. 상기 소둔시 소둔 조건은 통상적인 제조조건(라인 스피드(Line Speed): 120mpm, 가열대 온도: 780℃, 균열대 온도: 980℃)을 적용하였다.

전술한 바와 같이 제조된 발명예, 비교예에 대하여 턴디쉬(Tundish) 용강온도, 몰드 레벨 헌팅(MLH, Mold Level Hunting)±3mm 이하 적중율, 페라이트의 결정립 사이즈, 개재물의 평균 사이즈, 개재물의 개수, 개재물의 사이즈별 점유율 및 고주파 철손(W10/400,W/kg)를 측정한 뒤, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

몰드 레벨은 X-Ray 검출방식(Co-60)으로 탕면에 방사선 투과율의 변화를 측정하여 얻었다. 그리고, 표2에서 이론응고 온도는 Thermo-Calc-3.0.1 Console Mode (Database: TCFE6)를 이용하여 계산하였다.

페라이트의 평균 결정립 사이즈(Ferrite Grain Size, FGS)는 광학현미경을 이용하여 500배의 배율로 10군데를 랜덤(Random)으로 촬영한 후, Image-Plus Pro 소프트웨어를 이용하여 원상당 직경으로 측정한 평균값으로 계산하였다.

개재물 사이즈는 카본(Carbon) 레프리카(Replica) 방법으로 샘플을 만들고, TEM(투과전자현미경)으로 40,000배의 배율로 연속적으로 사진을 촬영하고, Image-Plus Pro 소프트웨어를 이용하여 각각의 개재물 사이즈를 측정하고 평균하였다. 개재물의 개수는 40,000배로 촬영한 TEM 조직사진의 면적 (31.5㎛²)안에 존재하는 개재물의 수를 측정하였다. 그리고 개재물 사이즈별 점유율은 TEM(투과전자현미경)으로 40,000배의 배율로 연속적으로 사진(10장)을 촬영하고, 촬영한 사진내에 존재하는 개재물의 수를 측정한 다음, 개재물의 사이즈별로 개수를 측정하고, 총 개재물의 개수를 나눈 후 100을 곱한 값이다.

고주파 철손은 시편에 대해 305mm×30mm 크기로 압연방향 3매, 압연수직방향 3매의 시편을 절단하여 Epstein tester로 측정한 후 평균하였다. 고주파 철손(W10/400)은 400Hz주파수에서 1.0Tesla의 자속밀도가 유기되었을 때의 압연방향과 압연방향 직각방향의 평균 손실(W/kg)을 나타낸다.

구분	강종	합금조성(중량%)						관계식1
구분	강종	Si	Al	Mn	Sn	P	Ca	관계식1
발명강1	A	3.39	0.78	0.31	0.051	0.008	0.0012	56.5
발명강2	B	3.41	0.65	0.36	0.059	0.010	0.0009	55.8
발명강3	C	3.52	0.85	0.36	0.058	0.012	0.0011	58.9
발명강4	D	3.15	0.95	0.31	0.049	0.009	0.0014	55.7
발명강5	E	3.73	0.75	0.42	0.052	0.010	0.0012	60.2
발명강6	F	2.95	0.81	0.38	0.051	0.011	0.0013	52.8
발명강7	G	3.45	0.78	0.51	0.049	0.015	0.0008	58.3
발명강8	H	3.05	0.89	0.42	0.053	0.012	0.0010	54.8
발명강9	I	3.41	0.55	0.30	0.058	0.009	0.0011	54.6
발명강10	J	3.09	0.58	0.41	0.057	0.012	0.0012	52.3
발명강11	K	3.42	0.71	0.36	0.052	0.009	0.0013	56.4
발명강12	L	3.46	0.75	0.41	0.049	0.011	0.0014	57.5
발명강13	M	3.39	0.71	0.36	0.052	0.012	0.0012	56.3
발명강14	N	3.41	0.71	0.42	0.047	0.008	0.0014	56.5
비교강1	O	2.56	0.71	0.30	0.058	0.012	0.0013	47.7
비교강2	P	3.01	0.16	0.41	0.045	0.011	0.0015	47.4
비교강3	Q	2.71	0.64	0.31	0.049	0.009	0.0014	48.4
비교강4	R	3.41	0.69	0.35	0.042	0.011	0.0039	56.1
비교강5	S	3.39	0.75	0.32	0.051	0.010	0.0051	56.3
비교강6	T	3.38	0.58	0.35	0.048	0.013	0.0045	54.9
[관계식 1] 13+10Si+9.5Al+4.5Mn+7.5Sn+50P ≥ 50

구분	강종	주속 (mpm)	이론응고온도 (℃)	턴디쉬 용강온도 (℃)	턴디쉬 과열도 (℃)	냉각 비수량 (ℓ/kg)
발명예1	A	6.0	1491	1503	12	2.80
발명예2	B	6.2	1490	1505	15	2.82
발명예3	C	6.0	1488	1501	13	2.81
발명예4	D	6.2	1495	1510	15	2.86
발명예5	E	6.4	1484	1495	11	2.80
발명예6	F	6.5	1497	1510	13	2.81
발명예7	G	6.2	1488	1501	13	2.80
발명예8	H	6.6	1495	1510	15	2.82
발명예9	I	6.8	1490	1507	17	2.84
발명예10	J	6.4	1495	1503	8	2.79
비교예1	K	6.0	1490	1522	32	2.82
비교예2	L	6.0	1489	1492	3	2.81
비교예3	M	6.0	1490	1502	12	1.85
비교예4	N	6.0	1490	1503	13	3.62
비교예5	O	6.2	1504	1519	15	2.81
비교예6	P	6.4	1496	1509	13	2.85
비교예7	Q	6.0	1502	1516	1	2.82
비교예8	R	6.2	1490	1506	16	2.87
비교예9	S	6.4	1491	1506	15	2.83
비교예10	T	6.2	1491	1501	10	2.85

구분	MLH 적중률 (%)	최종제품(냉연재)
		페라이트 결정립 사이즈 (㎛)	개재물 평균 사이즈 (nm)	개재물 개수 (개/㎛²)	개재물 사이즈별 점유율(%)				고주파철손 (W10/400 ,W/kg)
		페라이트 결정립 사이즈 (㎛)	개재물 평균 사이즈 (nm)	개재물 개수 (개/㎛²)	10nm 이하	15nm 이하	20nm 이하	30nm 이하	고주파철손 (W10/400 ,W/kg)
발명예1	98	78	35	1.7	7	12	42	64	12.72
발명예2	98	82	32	1.5	8	11	39	59	12.84
발명예3	98	80	38	1.3	5	15	41	61	12.53
발명예4	97	83	34	1.8	6	17	35	60	12.63
발명예5	98	85	35	1.6	8	14	38	63	12.52
발명예6	96	78	37	1.5	9	11	31	58	12.94
발명예7	98	80	36	1.7	9	12	34	61	12.63
발명예8	97	77	39	1.5	8	14	36	59	12.84
발명예9	96	78	36	2.0	8	13	45	67	12.75
발명예10	98	79	33	1.6	7	17	38	61	13.21
비교예1	75	62	39	3.5	19	33	66	88	15.93
비교예2	주조중단
비교예3	68	64	36	3.3	17	31	61	82	15.37
비교예4	엣지 크랙 발생
비교예5	98	72	36	1.6	9	15	39	70	13.81
비교예6	98	71	39	1.6	11	15	41	69	13.92
비교예7	98	72	37	1.8	8	14	40	67	13.88
비교예8	98	67	39	2.8	9	26	54	82	14.12
비교예9	97	65	43	3.1	10	28	59	83	14.56
비교예10	98	68	40	2.9	8	27	56	83	14.21

상기 표 1 내지 3에서 알 수 있듯이, 본 발명에서 제안하는 합금조성, 턴디쉬 용강온도, 턴디쉬 과열도, 냉각 비수량을 모두 만족하는 발명예 1 내지 10은 목표로 하는 MLH 적중율, 비저항, 결정립 사이즈/개수/점유율 모두 만족하여 고주파 철손이 우수함을 알 수 있다.

한편, 표 1 및 2에서 합금조성과 이론응고 온도와의 상관관계로부터 도출식 1을 얻을 수 있다. 도출식 (1)에서 1538은 순철의 응고 온도(융점)을 의미한다.

[도출식 1] 이론 응고 온도(℃)=1538-13.2Si-0.7Al-5.1Mn

(상기 도출식 1에서 Si, Al 및 Mn은 각각의 함량(중량%)를 나타냄.)

비교예 1은 본 발명의 합금조성은 만족하나, 본 발명에서 제안한 턴디쉬 과열도를 만족하지 못하여, 몰드 레벨 헌팅(MLH)이 심하여 목표로 하는 결정립 사이즈, 개재물 개수 및 점유율을 만족하지 못하여 고주파 철손이 높아진 것을 알 수 있다.

비교예 2는 본 발명의 합금조성은 만족하나, 본 발명에서 제안한 턴디쉬 과열도 보다 낮아 주조 과정 중에 용강이 브리징(Freezing)되어 주조 중단이 발생하였다.

비교예 3은 본 발명의 합금조성은 만족하나, 본 발명에서 제안한 비수량 보다 낮아 목표로 하는 몰드 레벨 헌팅(MLH)가 심하여 목표로 하는 결정립 사이즈, 개재물 개수 및 점유율을 만족하지 못하여 고주파 철손이 열위함을 알 수 있다.

비교예 4는 본 발명의 합금조성은 만족하나, 본 발명에서 제안한 비수량 보다 높아 슬라브 및 바 엣지 온도가 너무 낮게 되어 엣지 크랙이 발생하여 표면 품질이 열위하였다.

한편, 상기 표 1의 성분과 비저항 사이의 상관관계로부터 도출식 2를 얻을 수 있다. 도출식 2에서 13은 순철의 비저항을 의미한다.

[도출식 2] 비저항(μΩ·㎝)=13+10Si+9.5Al+4.5Mn+7.5Sn+50P

(상기 도출식 2에서 Si, Al, Mn, Sn 및 P은 각각의 함량(중량%)를 나타냄.)

비교예 5 내지 7의 경우에는 본 발명이 제안하는 관계식 1을 만족하지 않아, 즉, 비저항이 낮아 철손이 높아진 것을 알 수 있다.

비교예 8 내지 10은 본 발명에서 제안한 Ca 함량과 관계식 1을 만족하지 못하여 결정립 사이즈, 개재물의 개수 및 점유율을 만족하지 못하여 고주파 철손이 높아진 것을 알 수 있다.

도 7은 발명예 1의 TEM 조직사진이고, 도 8 및 9는 각각 비교예 1의 TEM 조직 사진과 을 나타낸 것이다. 그리고, 도 10과 11은 각각 발명예 1과 비교예 1의 개재물 사이즈 분포를 나타낸 것이다. 도 7 내지 11에서 알 수 있듯이, 몰드 레벨 헌팅(MLH)이 심했던 비교예 1의 경우 발명예 1 대비하여 미세한 개재물이 많고, 도 9에서 알 수 있듯이 개재물이 결정립계에 존재하여 결정립을 피닝(Pinning)하고 있어, 결정립 성장이 방해가 되어 고주파 철손에 악영향을 미친 것으로 사료된다.

(실시예 2)

실시예 1의 발명강 1(강종 A)에 대하여 마무리 압연시 첫번째 압연기에서의 온도, 온도 편차, 압하율 및 마지막 압연기에서의 온도와 열연재 및 최종제품 스트립의 폭 방향 두께 편차와의 관계를 검토한 후, 그 결과를 하기 표 4 및 5에 나타내었다. 열연재 스트립의 폭 방향 두께 편차는 스트립의 중심부 두께와 폭 방향 엣지로부터 30mm 떨어진 지점의 두께와의 차이이며, 최종제품의 폭 방향 두께 편차는 열연재를 30mm 사이드 트리밍한 후, 최종제품 스트립의 중심부 두께와 폭 방향 엣지로부터 10mm 떨어진 지점의 두께와의 차이를 측정하였다. 한편, 열연재와 최종제품의 폭 방향 두께 편차는 탑부(Top), 미들부(Middle)와 테일부(Tail)의 평균값을 의미한다.

구분	강종	바 두께 (mm)	마무리 압연
구분	강종	바 두께 (mm)	첫번재 압연기 압연온도(℃)	첫번재 압연기 온도 편차(℃)	첫번재 압연기 압하율(%)	마지막 압연기 압연온도(℃)
발명예11	A	16	1080	25	58	806
발명예12		17	1100	26	56	822
발명예13		16	980	27	60	716
발명예14		16	1120	32	58	834
비교예13		17	910	25	58	661
비교예14		15	1200	36	58	869
비교예15		16	1070	69	58	807
비교예16		16	1105	95	58	811
비교예17		16	1060	25	78	810
발명예16		16	1030	31	60	752
발명예17		16	995	40	65	726
발명예18		16	1030	46	58	750

구분	마무리 압연			열연재 두께 편차 (엣지~30mm 지점)(㎛)	열연재 사이드 트리밍 폭(mm)	최종제품 두께 편차 (엣지~10mm 지점)(㎛)
구분	첫번째 압연기 바 고온강도 (MPa)	첫번재 압연기 압연하중 편차(ton)	마지막 압연기 바 고온강도 (MPa)	열연재 두께 편차 (엣지~30mm 지점)(㎛)	열연재 사이드 트리밍 폭(mm)	최종제품 두께 편차 (엣지~10mm 지점)(㎛)
발명예11	8	45	58	35	30	2.8
발명예12	7	43	50	34	30	3.0
발명예13	17	48	116	38	30	3.5
발명예14	6	46	43	35	30	2.9
비교예13	28	46	164	58	30	4.9
비교예14	4	46	판파단
비교예15	9	85	59	60	30	5.2
비교예16	8	110	49	69	30	5.7
비교예17	10	45	판파단
발명예16	12	46	82	18	30	2.6
발명예17	15	48	104	20	30	3.1
발명예18	12	43	85	17	30	2.8

상기 표 4 및 5에서 알 수 있듯이, 본 발명에서 제안하는 마무리 압연시 첫번째 압연기 압연온도, 압연온도 편차, 압하율 및 마지막 압연기 압연온도를 만족하는 발명예 11 내지 18은 열연재 및 최종제품 스트립의 폭 방향 두께 편차가 양호 한 것을 알 수 있다.

한편, 마무리 압연시 고온강도는 바 및 스트립의 압연부하 및 장력 제어에 영향을 미치기 때문에 분석이 필요하다. 따라서, 발명예 11에 대해 온도 변화에 따른 스트립의 고온강도를 측정하였으며, 이 결과를 도 12에 나타내었다. 이 결과로부터 압연온도와 고온항복 강도와의 상관관계로부터 도출식 3을 얻을 수 있고, 온도 증가에 따라 고온강도는 거듭제곱으로 감소함을 알 수 있다. 따라서, 도출 식 3으로부터 첫번째 압연기 압연온도와 마지막 압연기 압연온도에서 고온강도를 예측할 수 있으며, 이 결과를 상기 표 5에 나타내었다.

[도출식 3] 고온강도(MPa)=16116e^{-0.007*온도}

(상기 도출식 3에서 온도(℃)는 첫번째 압연기 및 마지막 압연기의 압연온도를 나타냄.)

비교예 13은 본 발명에서 제안한 첫번째 압연기 압연온도 대비 낮아, 첫번째 및 마지막 압연기에서의 고온강도가 높기 때문에 압연부하 상승에 따라 폭 방향 두께 편차가 열위하였다.

비교예 14는 본 발명에서 제안한 첫번째 압연기 압연온도 대비 높아, 고온연성이 높게 되어 장력제어 이상으로 판파단이 발생하였다.

비교예 15 및 16은 본 발명에서 제안한 첫번째 압연기 온도 편차가 심하여 첫번째 압연기 압연 하중 편차가 심하게 발생 되어 목표로 하는 폭 방향 두께 편차가 열위하였다.

비교예 17은 본 발명에서 제안한 첫번째 압연기 압하율을 만족하지 못하여 압연부하가 급격히 증가하여 통판성 불량으로 판파단이 발생하였다.

a: 슬라브 b: 바
c: 열연강판
100: 연속주조기 200, 200': 가열기
300: RSB(Roughing Mill Scale Breaker, 조압연 스케일 브레이커)
400: 조압연기
500: FSB(Fishing Mill Scale Breaker, 마무리 압연 스케일 브레이커)
502: 냉각수 분사노즐
504: 냉각수
600: 마무리 압연기 700: 런아웃 테이블
800: 고속전단기 900: 권취기

Claims

중량%로, Si: 2.8∼4.0％, Al: 0.1~1.5%, Mn: 0.05~1.5%, Sn: 0.005~0.20%, P: 0.002~0.15%, Ca: 0.0005~0.0035%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며,
상기 Si, Al, Mn, Sn 및 P는 하기 관계식 1을 만족하고,
페라이트 결정립 평균 사이즈가 70~110㎛이고,
스트립의 폭 방향 엣지로부터 10mm 지점의 두께와 중심부의 두께의 편차가 4.5㎛ 이하이며,
철손(W10/400)이 13.6W/kg 이하인 자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판.
[관계식 1] 13+10Si+9.5Al+4.5Mn+7.5Sn+50P ≥ 50
(상기 관계식 1에서 Si, Al, Mn, Sn 및 P는 각각의 함량(중량%)를 나타냄.)
청구항 1에 있어서,
상기 전기강판은 불순물로서 C, S 및 N 중 1종 이상을 그 합계가 0.05중량%이하의 범위로 포함하고, 트램프 원소로서 Nb, V, Ti, Mo, Cu, Cr, Ni, Zn, Se, Sb, Zr, W, Ga, Ge 및 Mg로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 그 합계가 0.2%이하인 자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판.
청구항 1에 있어서,
상기 전기강판은 평균 사이즈가 10nm 이상인 개재물을 포함하는 자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판.
청구항 1에 있어서,
상기 전기강판은 2.5개/㎛²이하의 개재물을 포함하는 자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판.
청구항 1에 있어서,
상기 전기강판은 전체 개재물 대비, 평균 크기가 10nm이하인 개재물을 15%이하로 포함하고, 15nm이하인 개재물을 30%이하로 포함되며, 20nm이하인 개재물을 50%이하로 포함하고, 30nm이하인 개재물을 80%이하로 포함되는 자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판.
청구항 1에 있어서,
상기 전기강판은 두께가 0.15~0.35mm인 자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판.
중량%로, Si: 2.8∼4.0％, Al: 0.1~1.5%, Mn: 0.05~1.5%, Sn: 0.005~0.20%, P: 0.002~0.15%, Ca: 0.0005~0.0035%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 상기 Si, Al, Mn, Sn 및 P는 하기 관계식 1을 만족하는 용강을 연속주조하여 박 슬라브를 얻는 단계;
상기 박 슬라브를 조압연하여 바를 얻는 단계;
상기 바를 가열하는 단계;
상기 가열된 바를 마무리 압연하되, 상기 마무리 압연시 첫번째 압연기에서는 950~1180℃로 압연을 행하고, 마지막 압연기에서는 680~850℃로 압연하여 열연강판을 얻는 단계; 및
상기 열연강판을 권취하는 단계를 포함하고,
상기 각 단계는 연속적으로 행하여지며,
상기 권취된 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 얻는 단계; 및
상기 냉연강판을 재결정 소둔하는 단계를 포함하고,
상기 연속주조시 턴디쉬 내의 용강은 하기 관계식 2를 만족하며,
상기 마무리 압연시 첫번째 압연기에서의 온도 편차는 60℃이하고,
상기 연속주조시 냉각 비수량은 2.0~3.5ℓ/kg인 자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판의 제조방법.
[관계식 1] 13+10Si+9.5Al+4.5Mn+7.5Sn+50P ≥ 50
[관계식 2] (1538-13.2Si-0.7Al-5.1Mn)+5 ≤ 턴디쉬 용강온도(℃) ≤ (1538-13.2Si-0.7Al-5.1Mn)+25
(상기 관계식 1 및 2에서 Si, Al, Mn, Sn 및 P는 각각의 함량(중량%)를 나타냄.)
청구항 7에 있어서,
상기 용강은 불순물로서 C, S 및 N 중 1종 이상을 그 합계가 0.05중량%이하의 범위로 포함하고, 트램프 원소로서 Nb, V, Ti, Mo, Cu, Cr, Ni, Zn, Se, Sb, Zr, W, Ga, Ge 및 Mg로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 그 합계가 0.2%이하인 자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 턴디쉬의 과열도는 5~25℃인 자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 연속주조는 3.5~8.0mpm의 주조속도로 행하는 자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 박 슬라브는 두께가 80~120mm인 자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 연속주조시 몰드 레벨 헌팅은 ±3mm이하를 만족하는 적중율이 평균 90%이상인 자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 조압연된 바는 두께가 10~30mm인 자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 조압연시 입측온도는 1000~1200℃인 자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 바의 가열온도는 1000~1200℃인 자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 마무리 압연시 첫번째 압연기에서의 압하율은 40~75%인 자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 권취는 490~700℃에서 행하여지는 자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 열연강판은 두께가 1.6mm 이하인 자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 열연강판은 스트립의 폭 방향 엣지로부터 30mm 지점의 두께와 중심부의 두께의 편차가 40㎛ 이하인 자기적 특성이 우수하고, 두께 편차가 작은 무방향성 전기강판의 제조방법.