KR102513317B1

KR102513317B1 - 무방향성 전기강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR102513317B1
Application number: KR1020200179379A
Authority: KR
Inventors: 권수빈
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2020-12-21
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2023-03-22
Also published as: KR20220089084A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 중량%로 Si : 1.0 내지 6.5%, Al : 0.1 내지 1.3%, Mn : 0.3 내지 2.0%, Cr: 0.01 내지 0.2%, Sn: 0.01 내지 0.02%, 및 Sb: 0.01 내지 0.02% 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강판 모재 및 강판 모재 표면 상에 위치하는 절연 피막을 포함하고, 강판 모재 표면에서 모재 내부 방향으로 깊이 50㎛의 Mn 농도를 [Mn50], 절연 피막의 Mn 농도를 [Mn피막] 이라고 하였을 때, 응력 제거 소둔 이전에는 하기 식 1을 만족하며, 응력 제거 소둔 이후에는 하기 식 2를 만족한다.
[식 1]
0.01 ≥ [Mn피막] / [Mn50]
[식 2]
2 ≥ [Mn피막] / [Mn50] ≥ 0.05

Description

무방향성 전기강판 및 그 제조방법{NON-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명의 일 실시예는 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예는 Cr의 함량을 적절히 조절하여, 응력 제거 소둔 중 절연 피막으로의 Mn 확산을 방지하여, 절연피막의 밀착성을 향상시킨 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

무방향성 전기강판은 전기에너지를 기계적 에너지로 변환시키는 모터에 주로 사용되는데, 그 과정에서 높은 효율을 발휘하기 위해 무방향성 전기강판의 우수한 자기적 특성을 요구한다. 특히 근래에는 친환경 기술이 주목 받게 되면서 전체 전기에너지 사용량의 과반을 차지하는 모터의 효율을 증가시키는 것이 매우 중요하게 생각되고 있으며, 이를 위해 우수한 자기적 특성을 갖는 무방향성 전기강판의 수요 또한 증가하고 있다.

무방향성 전기강판의 자기적 특성은 주로 철손과 자속밀도로 평가한다. 철손은 특정 자속밀도와 주파수에서 발생하는 에너지 손실을 의미하며, 자속밀도는 특정 자장 하에서 얻어지는 자화의 정도를 의미한다. 철손이 낮을수록 동일한 조건에서 에너지 효율이 높은 모터를 제조할 수 있으며, 자속밀도가 높을수록 모터를 소형화시키거나 구리손을 감소시킬 수 있으므로, 낮은 철손과 높은 자속밀도를 갖는 무방향성 전기강판을 만드는 것이 중요하다.

모터의 작동조건에 따라 고려해야되는 무방향성 전기강판의 특성 또한 달라지게 된다. 모터에 사용되는 무방향성 전기강판의 특성을 평가하기 위한 기준으로 다수의 모터들이 상용주파수 50Hz에서 1.5T 자장이 인가되었을 때의 철손인 W15/50을 가장 중요하게 여기고 있다. 그러나 다양한 용도의 모터들이 모두 W15/50 철손을 가장 중요하게 여기고 있는 것은 아니며, 주 작동조건에 따라 다른 주파수나 인가자장에서의 철손을 평가하기도 한다. 특히 최근의 전기자동차 구동모터에 사용되는 무방향성 전기강판에서는 1.0T 또는 그 이하의 저자장과 400Hz 이상의 고주파에서 자기적 특성이 중요한 경우가 많으므로, W10/400 등의 철손으로 무방향성 전기강판의 특성을 평가하게 된다.

무방향성 전기강판으로부터 모터 또는 변압기 등의 제품을 제조하기 위해서는 무방향성 전기강판을 특정한 형상으로 슬리팅 하여야 한다. 이 과정에서 무방향성 전기강판에 응력이 부여되며, 이 응력을 제거하기 위해 응력 제거 소둔을 수행한다.

응력 제거 소둔 과정에서 강판 내의 Mn 성분이 절연 피막으로 확산되며, 이는 강판과 절연 피막의 밀착성 하락의 원인이 된다. Sb, Sn 첨가 및 Al, Mn 간의 함량 관계를 조절하여 Mn의 확산을 억제하고자 하는 시도가 있었으나, 이러한 시도는 한계가 존재하였다. 표면 편석 원소층 및 표면 산화층 형성을 통한 Mn의 확산 억제는 효과가 미미하였으며, 이로 인해 절연 코팅과 모재간의 결합력이 약해지는 결과를 초래하였다.

본 발명의 일 실시예에서는 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다. 구체적으로 본 발명의 일 실시예에서는 Cr의 함량을 적절히 조절하여, 응력 제거 소둔 중 절연 피막으로의 Mn 확산을 방지하여, 절연피막의 밀착성을 향상시킨 무방향성 전기강판 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판은 중량%로 Si : 1.0 내지 6.5%, Al : 0.1 내지 1.3%, Mn : 0.3 내지 2.0%, Cr: 0.01 내지 0.2%, Sn: 0.01 내지 0.02%, 및 Sb: 0.01 내지 0.02% 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강판 모재 및 강판 모재 표면 상에 위치하는 절연 피막을 포함하고, 강판 모재 표면에서 모재 내부 방향으로 깊이 50㎛의 Mn 농도를 [Mn50], 절연 피막의 Mn 농도를 [Mn피막] 이라고 하였을 때, 응력 제거 소둔 이전에는 하기 식 1을 만족하며, 응력 제거 소둔 이후에는 하기 식 2를 만족한다.

[식 1]

0.01 ≥ [Mn피막] / [Mn50]

[식 2]

2 ≥ [Mn피막] / [Mn50] ≥ 0.05

강판 모재는 P: 0.1 중량% 이하 및 Ti: 0.1 중량% 이하 중 1종 이상 더 포함할 수 있다.

강판 모재는 C: 0.007 중량% 이하, S: 0.01 중량% 이하 및 N: 0.01 중량% 이하 중 1종 이상 더 포함할 수 있다.

강판 모재는 Cu, Ni 중 1종 이상을 각각 0.05 중량% 이하로 더 포함 할 수 있다.

응력 제거 소둔은 700℃ 내지 850℃의 온도에서 10분 내지 300분의 시간으로 수행될 수 있다.

강판 모재 표면으로부터 내부 방향으로 산화층이 존재하고, 산화층의 두께는 10 내지 50nm일 수 있다.

산화층은 O를 5 내지 50 중량% 포함할 수 있다.

응력 제거 소둔 전 절연 피막은 Mn: 0.01 중량% 이하 포함할 수 있다.

응력 제거 소둔 후 절연 피막은 Mn 0.03 내지 10 중량% 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 제조 방법은 중량%로 Si : 1.0 내지 6.5%, Al : 0.1 내지 1.3%, Mn : 0.3 내지 2.0%, Cr: 0.01 내지 0.2%, Sn: 0.01 내지 0.02%, 및 Sb: 0.01 내지 0.02% 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 열간 압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 냉간압연 하여 냉연판을 제조하는 단계; 냉연판을 최종 소둔하는 단계 및 최종 소둔된 강판 상에 절연피막을 형성하는 단계를 포함하고, 강판 표면에서 내부 방향으로 깊이 50㎛의 Mn 농도를 [Mn50], 절연 피막의 Mn 농도를 [Mn피막] 이라고 하였을 때, 응력 제거 소둔 이전에는 하기 식 1을 만족하며, 응력 제거 소둔 이후에는 하기 식 2를 만족한다.

[식 1]

0.01 ≥ [Mn피막] / [Mn50]

[식 2]

2 ≥ [Mn피막] / [Mn50] ≥ 0.05

냉연판을 소둔하는 단계는 700℃ 내지 1100℃의 온도에서 10 내지 1000초 동안 소둔할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, Cr을 일정 범위로 포함함으로써, 응력 제거 소둔 과정 중에서 강판 모재에 포함된 Mn 성분이 절연 피막으로 확산되는 것을 막아, 응력 제거 소둔 이후에도 절연 피막과 강판 모재 간의 결합력을 유지시킨다.

이를 통하여 친환경 자동차용 모터, 고효율 가전용 모터, 슈퍼 프리미엄급 전동기의 성능을 응력 제거 소둔을 통해 추가적으로 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 단면의 모식도이다.

제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.

여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.

또한, 특별히 언급하지 않는 한 %는 중량%를 의미하며, 1ppm 은 0.0001중량%이다.

본 발명의 일 실시예에서 추가 원소를 더 포함하는 것의 의미는 추가 원소의 추가량 만큼 잔부인 철(Fe)을 대체하여 포함하는 것을 의미한다.

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

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1에서는 본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 단면을 개략적으로 나타낸다. 도 1에 나타나듯이, 도 1에서 나타나듯이, 무방향성 전기강판(100)은 강판 모재(10) 및 강판 모재(10)의 표면에 위치하는 절연 피막(20)을 포함한다. 강판 모재(10) 내에는 모재 표면으로부터 내부 방향으로 형성된 산화층(30)이 존재할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 강판 모재(10)는 중량%로 Si : 1.0 내지 6.5%, Al : 0.1 내지 1.3%, Mn : 0.3 내지 2.0%, Cr: 0.01 내지 0.2%, Sn: 0.01 내지 0.02%, 및 Sb: 0.01 내지 0.02% 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.

이하에서는 강판 모재(10)의 성분 한정의 이유부터 설명한다.

Si: 1.0 내지 6.5 중량%

규소(Si, 실리콘)은 재료의 비저항을 높여 철손을 낮추어주는 역할을 하며, 너무 적게 첨가되는 경우, 고주파 철손 개선 효과가 부족할 수 있다. 반대로 너무 많이 첨가될 경우 재료의 경도가 상승하여 냉간압연성이 극도로 악화되어 생산성 및 타발성이 열위해질 수 있다. 따라서 전술한 범위에서 Si를 첨가할 수 있다. 더욱 구체적으로 2.0 내지 5.0 중량% 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 3.0 내지 4.0 중량% 포함할 수 있다.

Al : 0.1 내지 1.3 중량%

알루미늄(Al)는 재료의 비저항을 높여 철손을 낮추는 역할을 한다. 너무 적게 첨가되면 고주파 철손 저감에 효과가 없고 질화물이 미세하게 형성되어 자성을 열화시킬 수 있다. 반대로 너무 많이 첨가되면 제강과 연속주조등의 모든 공정상에 문제를 발생시켜 생산성을 크게 저하시킬 수 있다. 따라서 전술한 범위에서 Al을 첨가할 수 있다. 더욱 구체적으로 0.5 내지 1.2 중량% 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 0.7 내지 1.0 중량% 포함할 수 있다.

Mn: 0.3 내지 2.0 중량%

망간 (Mn)은 재료의 비저항을 높여 철손을 개선하고 황화물을 형성시키는 역할하는 원소이다. Mn이 너무 적게 첨가되면, 황화물이 미세하게 석출되어 자성을 저하시킬 수 있다. 반대로 Mn이 너무 많이 첨가되면, 자성에 불리한 {111} 집합조직의 형성을 조장하여 자속밀도가 감소할 수 있다 따라서 전술한 범위에서 Mn을 첨가할 수 있다. 더욱 구체적으로 Mn을 0.5 내지 1.5 중량% 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 비저항은 55 내지 80μΩ·cm일 수 있다.

Cr: 0.010 내지 0.200 중량%

크롬(Cr)은 재료의 비저항을 높여 철손을 감소시키는 역할을 한다. 또한 응력 제거 소둔 단계에서 모재의 Mn이 절연 코팅으로 확산되는 것을 막는 역할을 한다. 따라서 전술한 범위에서 Cr을 첨가할 수 있다. 더욱 구체적으로 0.050 내지 0.150 중량% 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 0.050 내지 0.100 중량% 포함할 수 있다.

Sn, Sb: 각각 0.01 내지 0.02 중량%

주석(Sn)과 안티몬(Sb)은 결정립계에 편석원소로써 결정립계를 통한 질소의 확산을 억제하며 자성에 해로운 {111} 집합조직(texture)를 억제하고 유리한 {100} 집합조직을 증가시켜 자기적 특성을 향상시키기 위하여 첨가한다. Sn과 Sb이 각각 너무 많이 첨가되면 결정립 성장을 방해하여 자성을 떨어트리고 압연성상이 나쁘게 된다. 따라서 전술한 범위에서 Sn, Sb를 첨가할 수 있다.

강판 모재(10)는 P: 0.1 중량% 이하 및 Ti: 0.1 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 P: 0.1 중량% 이하 및 Ti: 0.1 중량% 이하를 더 포함할 수 있다. 전술하였듯이, 추가 원소를 더 포함하는 경우, 잔부인 Fe를 대체하여 포함하게 된다.

P 0.100 중량% 이하

인(P)은 재료의 비저항을 높이는 역할을 할 뿐만 아니라, 입계에 편석하여 집합조직을 개선하여 비저항을 증가시키고 철손을 낮추는 역할을 하므로, 추가로 첨가할 수 있다. 다만, P의 첨가량이 너무 많으면 자성에 불리한 집합조직의 형성을 초래하여 집합조직 개선의 효과가 없으며 입계에 과도하게 편석하여 압연성 및 가공성이 저하되어 생산이 어려워질 수 있다. 따라서 전술한 범위에서 P를 첨가할 수 있다. 더욱 구체적으로 P를 0.001 내지 0.090 중량% 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 P를 0.005 내지 0.085 중량% 포함할 수 있다.

Ti: 0.0100 중량% 이하

티타늄(Ti)은 미세한 탄화물과 질화물을 형성하여 결정립 성장을 억제하며, 많이 첨가될수록 증가된 탄화물과 질화물로 인해 자구의 이동을 방해하기 때문에 적게 함유시키는 것이 바람직하다. 따라서 전술한 범위에서 Ti를 첨가할 수 있다. 더욱 구체적으로 Ti를 0.0001 내지 0.0050 중량% 포함할 수 있다.

강판 모재(10)는 C: 0.007 중량% 이하, S: 0.01 중량% 이하 및 N: 0.01 중량% 이하 중 1종 이상 더 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 C: 0.007 중량% 이하, S: 0.01 중량% 이하 및 N: 0.01 중량% 이하를 더 포함할 수 있다.

C: 0.007 중량% 이하

탄소(C)는 많이 첨가될 경우 오스테나이트 영역을 확대하며 상변태 구간을 증가시키고 소둔지 페라이트의 결정립 성장을 억제하여 철손을 높이는 효과를 나타내며, 또한 Ti 등과 결합하며 탄화물을 형성하여 자성을 열위시키며 최종제품에서 전기 제품으로 가공 후 사용시 자기시효에 의하여 철손을 높인다. 따라서 전술한 범위에서 C을 첨가할 수 있다. 더욱 구체적으로 C를 0.005 중량% 이하 포함할 수 있다.

S: 0.0100중량% 이하

황(S)는 모재 내부에 미세한 황화물을 형성하여 결정립 성장을 억제하여 철손을 약화시키므로 가능한 한 낮게 첨가하는 것이 바람직하다. S가 다량 포함될 경우, Mn등과 결합하여 석출물을 형성하거나 열간압연 중 고온 취성을 유발할 수 있다. 따라서, S를 0.0100 중량% 이하로 더 포함할 수 있다. 구체적으로 S를 0.0050 중량% 이하로 더 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 S를 0.0001 내지 0.0040 중량% 더 포함할 수 있다.

N: 0.0100 중량% 이하

질소(N)는 Al, Ti 등과 강하게 결함함으로써 질화물을 형성하여 결정립성장을 억제하며, 석출될 경우 자구 이동을 방해하기 때문에 적게 함유시키는 것이 바람직하다. 따라서 전술한 범위에서 N을 첨가할 수 있다. 더욱 구체적으로 N을 0.005 중량% 이하로 포함할 수 있다.

강판 모재(10)는 Cu, Ni 중 1종 이상을 각각 0.05 중량% 이하로 더 포함할 수 있다.

강판 모재(10)는 Zr, Mo 및 V 중 1종 이상을 각각 0.01 중량% 이하로 더 포함할 수 있다.

제강 공정에서 불가피하게 첨가되는 원소인 Cu, Ni의 경우 불순물 원소들과 반응하여 미세한 황화물, 탄화물 및 질화물을 형성하여 자성에 유해한 영향을 미치므로 이들 함유량을 각각 0.05중량%이하로 제한한다. 또한 Zr, Mo, V등도 강력한 탄질화물 형성 원소이기 때문에 가능한 첨가되지 않는 것이 바람직하며 각각 0.01중량%이하로 함유되도록 한다.

잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다. 불가피한 불순물에 대해서는 제강 단계 및 방향성 전기강판의 제조 공정 과정에서 혼입되는 불순물이며, 이는 해당 분야에서 널리 알려져 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다. 본 발명의 일 실시예예서 전술한 합금 성분 외에 원소의 추가를 배제하는 것은 아니며, 본 발명의 기술 사상을 해치지 않는 범위 내에서 다양하게 포함될 수 있다. 추가 원소를 더 포함하는 경우 잔부인 Fe를 대체하여 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서는 강판 모재(10)에 Cr 첨가를 통해 응력 제거 소둔 단계에서 절연 피막(20)으로의 Mn 확산을 억제할 수 있다.

절연 피막(20)으로의 Mn 확산이 많아져, 코팅의 Mn 성분이 너무 높으면, 절연 코팅의 절연성이 떨어질 수 있다. 또한 코팅과 모재간의 결합력을 약화시킬 수 있다.

강판 모재(10) 표면에서 모재 내부 방향으로 깊이 50㎛의 Mn 농도를 [Mn50], 절연 피막(20)의 Mn 농도를 [Mn피막] 이라고 하였을 때, 응력 제거 소둔 이전에는 하기 식 1을 만족하며, 응력 제거 소둔 이후에는 하기 식 2를 만족한다.

[식 1]

0.01 ≥ [Mn피막] / [Mn50]

[식 2]

2 ≥ [Mn피막] / [Mn50] ≥ 0.05

응력 제거 소둔은 700℃ 내지 850℃의 온도에서 10분 내지 300분의 시간으로 수행될 수 있다. 더욱 구체적으로 800 내지 850℃의 온도에서 30분 내지 120분의 시간으로 수행될 수 있다. 더욱 구체적으로 825℃의 온도에서 60분 수행될 수 있다.

강판 모재(10)에 Cr을 첨가함으로써, 강판 모재(10) 표면에서 모재 내부 방향으로 산화층(30)이 형성된다. 즉, 강판 모재(10) 및 절연 피막(20)의 계면에 산화층(30)이 존재한다. 이 산화층(30)은 강판 모재(10)로부터 절연 피막(20)으로 Mn이 확산되는 것을 방해하는 역할을 한다. 산화층(30)은 산소 함량이 40 중량% 이상인 부분을 의미하며, 제조 공정에서 산소에 노출되면서, 분위기 중의 산소가 강판 내부로 침투하여 표면에서 내부 방향으로 형성된다.

이렇게 구분된 산화층(30)의 두께는 10 내지 50nm일 수 있다. 산화층(30)이 너무 얇게 형성되면 전술한 Mn 확산을 적절히 방지하기 어렵다. 산화층(30)이 너무 두껍게 형성되면, 자성이 열위해 질 수 있다. 따라서, 전술한 범위의 두께로 산화층(30)이 존재할 수 있다.

산화층(30)은 O를 5 내지 50 중량% 포함할 수 있다. 전술하였듯이, 산화층(30) 내의 산소 함량은 두께 방향으로 농도 구배가 존재하며, 전술한 범위는 산화층(30) 두께 방향으로의 평균 함량을 의미한다. 나머지 성분은 강판 모재(10)와 동일할 수 있다.

절연 피막(20)은 강판 모재(10) 표면 상에 위치한다. 절연 피막(20)은 무방향성 전기강판을 적층하여 제품을 제조할 시에, 무방향성 전기강판 간 절연이 되도록 하는 역할을 한다. 절연 피막(20)은 유기질, 무기질 및 유무기 복합피막으로 처리될 수 있으며, 기타 절연이 가능한 피막제로 처리하여 형성할 수 있다.

예컨데, 인산염계 절연 피막 조성물을 이용하여 절연 피막(20)을 형성한 경우, 절연 피막은 P:5 내지 50 중량%, Mn: 0.01 중량% 이하 포함할 수 있다. 이처럼 응력 제거 소둔 전 절연 피막(20)은 Mn을 소량 포함한다. 잔부는 O일 수 있다. Si를 1 내지 10 중량% 더 포함할 수 있다.

한편, 응력 제거 소둔 후 절연 피막은 강판 모재(10) 내의 Mn이 일부 확산하여, 0.03 내지 1.50 중량% 포함할 수 있다. 나머지 성분은 응력 제거 소둔 전과 동일할 수 있다. 즉, 응력 제거 소둔 후 절연 피막(20)은 P:5 내지 50 중량%, Mn 0.03 내지 10.00 중량% 포함할 수 있다. 잔부는 O일 수 있다. Si를 1 내지 10 중량% 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 무방향성 전기강판의 제조방법은 슬라브를 열간 압연하여 열연판을 제조하는 단계; 열연판을 냉간압연 하여 냉연판을 제조하는 단계; 냉연판을 최종 소둔하는 단계 및 최종 소둔된 강판 상에 절연피막을 형성하는 단계를 포함한다.

먼저, 슬라브를 열간압연한다.

슬라브의 합금 성분에 대해서는 전술한 무방향성 전기강판의 합금성분에서 설명하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다. 무방향성 전기강판의 제조 과정에서 합금 성분이 실질적으로 변동되지 않으므로, 무방향성 전기강판과 슬라브의 합금 성분은 실질적으로 동일하다.

구체적으로 슬라브는 중량%로 Si : 1.0 내지 6.5%, Al : 0.1 내지 1.3%, Mn : 0.3 내지 2.0%, Cr: 0.01 내지 0.2%, Sn: 0.01 내지 0.02%, 및 Sb: 0.01 내지 0.02% 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.

그 밖의 추가 원소에 대해서는 무방향성 전기강판의 합금성분에서 설명하였으므로, 중복되는 설명은 생략한다.

슬라브를 열간압연하기 전에 가열할 수 있다. 슬라브의 가열 온도는 제한되지 않으나, 슬라브를 1100 내지 1250℃로 가열할 수 있다. 슬라브 가열 온도가 너무 높으면, 자성을 해치는 석출물이 재용해되어 열간압연 후 미세하게 석출될 수 있다.

다음으로, 슬라브를 열간 압연하여 열연판을 제조한다. 열연판 두께는 2 내지 3.0mm가 될 수 있다.

열연판을 제조하는 단계 이후, 열연판을 열연판 소둔하는 단계를 더 포함할 수 있다. 열연판 소둔은 상변태가 없는 고급 전기강판을 제조함에 있어서는 실시하는 것이 바람직하며, 최종소둔판의 집합조직을 개선하여 자속밀도를 향상시키는데 유효하다.

이 때, 열연판을 소둔하는 단계는 850 내지 1200℃의 온도에서 소둔할 수 있다. 열연판 소둔 온도가 너무 낮으면, 미만이면 조직이 성장하지 않거나 미세하게 성장하여 자속밀도의 상승 효과를 기대하기 어렵게 된다. 열연판 소둔온도가 너무 높아지면 오히려 자기특성이 열화되고, 판형상의 변형으로 인해 압연작업성이 나빠질 수 있다. 열연판 소둔은 필요에 따라 자성에 유리한 방위를 증가시키기 위하여 수행되는 것이며, 생략도 가능하다. 소둔된 열연판을 산세할 수 있다.

다음으로, 열연판을 냉간압연하여 냉연판을 제조한다. 냉간압연은 0.15mm 내지 0.65mm의 두께로 최종 압연한다. 필요시 1차 냉간압연과 중간소둔 후 2차 냉간압연할 수 있으며, 최종 압하율은 50 내지 95%의 범위로 할 수 있다.

다음으로, 냉연판을 최종 소둔한다. 최종소둔은 강판 단면에서의 결정립 크기가 50 내지 150㎛가 되도록 700 내지 1100℃범위 내에서 10 내지 1000초 동안 실시한다. 최종 소둔 온도가 너무 낮으면 결정립이 작아 철손이 열화될 수 있다. 온도가 너무 높으면 결정립이 조대화되어 이상와류손이 커져 전체 철손이 높아지게 된다.

최종 소둔 후 강판은 냉간압연으로 가공된 조직을 전부(99% 이상) 재결정할 수 있다.

최종 소둔 시 균열 온도까지의 승온 속도는 30 내지 150℃/초일 수 있다. 승온 속도가 적절히 조절되어야 산화층이 얇고 치밀하게 형성되어, Mn의 확산을 방지할 수 있다.

최종 소둔하는 단계는 냉연판을 수소(H₂) 40 부피% 이하 및 질소 60 부피% 이상 포함하고, 이슬점이 0 내지 -40℃인 분위기 하에서 소둔할 수 있다. 구체적으로 수소 0 내지 10 부피% 및 질소 90 내지 100 부피% 포함하는 분위기에서 소둔할 수 있다. 소둔 분위기가 적절히 조절되어야 산화층이 얇고 치밀하게 형성되어, Mn의 확산을 방지할 수 있다.

다음으로, 최종 소둔 후, 절연 피막을 형성할 수 있다. 상기 절연피막은 유기질, 무기질 및 유무기 복합피막으로 처리될 수 있으며, 기타 절연이 가능한 피막제로 처리하는 것도 가능하다. 예컨데 금속 인산염 40 내지 70 중량% 및 실리카 0.5 내지 10 중량% 포함하는 절연 피막 형성 조성물을 도포하여 형성할 수 있다.

다음으로, 응력 제거 소둔하는 단계를 더 포함할 수 있다. 응력 제거 소둔 단계는 700℃ 내지 850℃의 온도에서 10분 내지 300분의 시간으로 수행한다.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 그러나 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

하기 표 1 및 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 구성된 슬라브를 제조하였다. 슬라브를 1150℃로 가열하고, 850℃에서 열간 마무리 압연하여 판두께 2.3mm의 열연판을 제작하였다. 열간압연된 열연판은 1100℃에서 4분간 소둔한 다음 산세하였다. 그 뒤 냉간압연하여 판두께를 0.27mm로 한 후, 100 ℃/초로 승온하고, 질소를 포함하는 분위기에서 970℃에서 5분간 최종 소둔하였다. 절연 피막은 Al 인산염 50 중량% 및 실리카 5 중량% 포함하는 절연 피막 조성물을 이용하여 0.5 ㎛두께로 형성하였다.

그 후, 응력 제거를 위해 825℃ 온도에서 1시간 소둔하였다. 이를 통해 최종적으로 응력이 제거된 무방향성 전기강판을 제조하였다. 깊이 방향 성분은 Glow discharge spectrometer로 3회 측정하여 Mn피막과 Mn50의 평균값을 아래 표 2에 실험 조건에 따라 나타내었다.

밀착성은 Crosscut Test (ASTM D3359) 방법으로 측정하였다.

(중량%)	C	Si	Al	Mn	Cr	Ti	Sn	Sb
비교예 1	0.0035	3.0	0.7	0.3	0.001	0.003	0.015	0.015
실시예 1	0.0035	3.0	0.7	0.3	0.050	0.003	0.015	0.015
실시예 2	0.0035	3.0	0.7	0.3	0.100	0.003	0.015	0.015
비교예 2	0.0035	3.0	0.7	0.5	0.001	0.003	0.015	0.015
실시예 3	0.0035	3.0	0.7	0.5	0.050	0.003	0.015	0.015
실시예 4	0.0035	3.0	0.7	0.5	0.100	0.003	0.015	0.015
비교예 3	0.0035	3.0	0.7	1.5	0.001	0.003	0.015	0.015
실시예 5	0.0035	3.0	0.7	1.5	0.050	0.003	0.015	0.015
실시예 6	0.0035	3.0	0.7	1.5	0.100	0.003	0.015	0.015

	응력 제거 소둔 전			응력 제거 소둔 후
	[Mn피막]	[Mn50]	[Mn피막] / [Mn50]	[Mn피막]	[Mn50]	[Mn피막] / [Mn50]	밀착성
비교예 1	0.001	0.29	0.003	1.35	0.28	4.821	4B
실시예 1	0.001	0.3	0.003	0.35	0.32	1.094	5B
실시예 2	0.001	0.3	0.003	0.03	0.33	0.091	5B
비교예 2	0.001	0.48	0.002	3.23	0.49	6.592	3B
실시예 3	0.001	0.5	0.002	0.89	0.52	1.712	5B
실시예 4	0.001	0.51	0.002	0.06	0.55	0.109	5B
비교예 3	0.001	1.49	0.001	3.52	1.45	2.428	3B
실시예 5	0.001	1.52	0.001	1.32	1.56	0.846	5B
실시예 6	0.001	1.51	0.001	0.35	1.52	0.23	5B

표 1 및 표 2에 나타나듯이 Cr을 적정량 포함하는 실시예는 산화층이 적절히 형성되고, 응력 제거 소둔 후 절연 피막 내로 Mn의 확산이 억제되어, 밀착성이 우수함을 확인할 수 있다.반면, Cr을 너무 적게 포함하거나 너무 많이 포함하는 비교예는 산화층이 적절히 형성되지 못하고, 응력 제거 소둔 후 절연 피막 내로 Mn이 다량 확산되어, 밀착성이 열위함을 확인할 수 있다.

본 발명은 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100: 무방향성 전기강판 , 10: 강판 모재,
20: 절연 피막, 30: 산화층

Claims

중량%로 Si : 1.0 내지 6.5%, Al : 0.1 내지 1.3%, Mn : 0.3 내지 2.0%, Cr: 0.01 내지 0.2%, Sn: 0.01 내지 0.02%, 및 Sb: 0.01 내지 0.02% 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강판 모재 및
상기 강판 모재 표면 상에 위치하는 절연 피막을 포함하고,
상기 강판 모재 표면으로부터 내부 방향으로 산화층이 존재하고, 산화층의 두께는 10 내지 50nm이고,
상기 강판 모재 표면에서 모재 내부 방향으로 깊이 50㎛의 Mn 농도를 [Mn50], 절연 피막의 Mn 농도를 [Mn피막] 이라고 하였을 때, 응력 제거 소둔 이전에는 하기 식 1을 만족하며, 응력 제거 소둔 이후에는 하기 식 2를 만족하는 무방향성 전기강판.
[식 1]
0.01 ≥ [Mn피막] / [Mn50]
[식 2]
2 ≥ [Mn피막] / [Mn50] ≥ 0.05
제1항에 있어서,
상기 강판 모재는 P: 0.1 중량% 이하 및 Ti: 0.1 중량% 이하 중 1종 이상 더 포함하는 무방향성 전기강판.
제1항에 있어서,
상기 강판 모재는 C: 0.007 중량% 이하, S: 0.01 중량% 이하 및 N: 0.01 중량% 이하 중 1종 이상 더 포함하는 무방향성 전기강판.
제1항에 있어서,
상기 강판 모재는 Cu, Ni 중 1종 이상을 각각 0.05 중량% 이하로 더 포함하는 무방향성 전기강판.
제1항에 있어서,
상기 강판 모재는 Zr, Mo 및 V 중 1종 이상을 각각 0.01 중량% 이하로 더 포함하는 무방향성 전기강판.
제1항에 있어서,
상기 응력 제거 소둔은 700℃ 내지 850℃의 온도에서 10분 내지 300분의 시간으로 수행되는 무방향성 전기강판.
삭제
제1항에 있어서,
상기 산화층은 O를 5 내지 50 중량% 포함하는 무방향성 전기강판.
제1항에 있어서,
상기 응력 제거 소둔 전 상기 절연 피막은 Mn을 0.1 중량% 이하 포함하는 무방향성 전기강판.
제1항에 있어서,
상기 응력 제거 소둔 후 상기 절연 피막은 Mn을 0.03 내지 10 중량% 포함하는 무방향성 전기강판.
중량%로 Si : 1.0 내지 6.5%, Al : 0.1 내지 1.3%, Mn : 0.3 내지 2.0%, Cr: 0.01 내지 0.2%, Sn: 0.01 내지 0.02%, 및 Sb: 0.01 내지 0.02% 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 열간 압연하여 열연판을 제조하는 단계;
상기 열연판을 냉간압연 하여 냉연판을 제조하는 단계;
상기 냉연판을 최종 소둔하는 단계 및
최종 소둔된 강판 상에 절연피막을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 냉연판을 최종 소둔하는 단계는 균열 온도까지의 승온 속도가 30 내지 150℃/초이고,
상기 최종 소둔하는 단계는 냉연판을 수소(H2) 0 내지 10 부피% 및 질소 90 내지 100 부피% 포함하고, 이슬점이 0 내지 -40℃인 분위기 하에서 소둔하고,
상기 강판 표면에서 내부 방향으로 깊이 50㎛의 Mn 농도를 [Mn50], 절연 피막의 Mn 농도를 [Mn피막] 이라고 하였을 때, 응력 제거 소둔 이전에는 하기 식 1을 만족하며, 응력 제거 소둔 이후에는 하기 식 2를 만족하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
[식 1]
0.01 ≥ [Mn피막] / [Mn50]
[식 2]
2 ≥ [Mn피막] / [Mn50] ≥ 0.05
제11항에 있어서,
상기 냉연판을 소둔하는 단계는 700℃ 내지 1100℃의 온도에서 10 내지 1000초 동안 소둔하는 무방향성 전기강판의 제조 방법.