KR20220089154A - Method for manufacturing electrical steel sheet from powder - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 의한 전기 강판의 제조 방법은 Fe 분말 및 Si 분말을 혼합하여 혼합 분말을 제조하는 단계; 혼합 분말을 분말 압연하여 분말 압연재를 제조하는 단계; 분말 압연재를 접합소결하여 소결재를 제조하는 단계; 소결재를 냉간 압연하여 냉연재를 제조하는 단계; 냉연재를 소둔하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing an electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention comprises the steps of preparing a mixed powder by mixing Fe powder and Si powder; preparing a powder rolled material by powder rolling the mixed powder; manufacturing a sintered material by bonding and sintering the powder rolled material; manufacturing a cold rolled material by cold rolling the sintered material; and annealing the cold rolled material.
Description
본 발명의 일 실시예는 분말로부터 전기강판을 제조하는 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 분말의 입도를 조절하여 효율 및 철손을 향상시킨 전기강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.One embodiment of the present invention relates to a method for manufacturing an electrical steel sheet from a powder. More specifically, it relates to a method of manufacturing an electrical steel sheet having improved efficiency and iron loss by controlling the particle size of the powder.
전자기기의 철심 재료로 사용되고 있는 전기강판은 기기의 효율화와 소형화에 따라 높은 자속밀도와 낮은 철손이 요구되고 있다. 자속밀도가 높을 수록 같은 성능을 구현하는데 드는 철심의 양이 적게 소요되므로 전기기기의 소형화가 가능하고, 철손이 낮을수록 에너지 손실이 작기 때문에 소형화를 위해서는 상기 특성의 확보가 필수적으로 요구되고 있다.Electrical steel sheet, which is used as an iron core material for electronic devices, is required to have high magnetic flux density and low iron loss according to the efficiency and miniaturization of devices. The higher the magnetic flux density, the smaller the amount of iron required to realize the same performance is required, so the electrical equipment can be miniaturized. The lower the iron loss, the smaller the energy loss.
에너지 손실을 일으키는 철손은 히스테리시스 손실과 와전류 손실로 구성되며, 사용 기기의 주파수가 증가할수록 와전류 손실의 영향이 증가한다. 와전류 손실은 철심에 자장이 유도될 때 생기는 와전류에 의한 발열이며 이를 감소시키기 위해 실리콘을 첨가한다. 실리콘 함량이 6.5%가 되면 소음의 원인이 되는 자왜(magnetostriction)가 0이 되고 투자율 또한 최대값을 나타내며, 고주파 특성이 기존 전기강판 대비 월등하게 향상된다. 고실리콘 강판의 우수한 자기적 특성을 이용하여 신재생 에너지 발전장치에 들어가는 인버터와 리액터, 가스터빈용 발전기, 전기자동차 모터 등 고부가가치 전기기기 등에 적용이 가능하다.The iron loss that causes energy loss consists of hysteresis loss and eddy current loss, and the effect of eddy current loss increases as the frequency of the used device increases. Eddy current loss is heat generated by eddy current generated when a magnetic field is induced in the iron core, and silicon is added to reduce this. When the silicon content is 6.5%, the magnetostriction that causes noise becomes 0, the magnetic permeability also shows the maximum value, and the high-frequency characteristics are significantly improved compared to the existing electrical steel sheet. By using the excellent magnetic properties of high silicon steel sheet, it can be applied to high value-added electric devices such as inverters and reactors used in new and renewable energy generators, generators for gas turbines, and electric vehicle motors.
전기강판에서 실리콘의 함량이 증가함에 따라 자기적 특성이 향상됨에도 불구하고 실리콘이 약 3.5 중량% 이상이 되면 가공성이 급격히 저하되어 통상의 주조 및 압연 공정으로는 판재 제조가 불가능하다. 통상의 열간압연 및 냉간 혹은 온간압연으로 고 실리콘 전기강판을 제조하는 것이 불가능하기 때문에 여러가지 방법으로 자기적 성질이 우수한 고 실리콘 전기강판을 제조하는 것이 시도되었으나 상용화에 성공한 사례는 극히 제한적이다.Although the magnetic properties are improved as the content of silicon increases in the electrical steel sheet, when the silicon content is about 3.5 wt % or more, the workability is rapidly reduced, making it impossible to manufacture a sheet material by a conventional casting and rolling process. Since it is impossible to manufacture a high silicon electrical steel sheet by conventional hot rolling and cold or warm rolling, various methods have been attempted to manufacture a high silicon electrical steel sheet having excellent magnetic properties, but the cases of successful commercialization are extremely limited.
6.5% 실리콘를 함유한 고규소강판의 상용화에 성공한 사례는 일본 JFE가 전세계에서 유일하며, CVD 공정에 의해 기존의 3% 실리콘 강판에 SiCl4 가스를 이용하여 표면에 Si 코팅층을 형성시킨 후 확산 열처리에 의해 강판을 제조하고 있다. 그러나 이는 유독성 가스인 SiCl4를 사용해야 하고, 확산 열처리에 많은 시간이 소요되며, 고비용의 CVD 공정을 이용하기 때문에 강판의 제조비용이 매우 큰 단점이 있다.JFE of Japan is the only successful case of commercialization of high silicon steel sheet containing 6.5% silicon in the world. After forming a Si coating layer on the surface using SiCl4 gas on the existing 3% silicon steel sheet by CVD process, diffusion heat treatment is performed. manufactures steel plates. However, this requires the use of SiCl4, a toxic gas, takes a lot of time for diffusion heat treatment, and uses a high-cost CVD process, so the manufacturing cost of the steel sheet is very large.
본 발명의 일 실시예에서는 분말로부터 전기강판을 제조하는 방법을 제공하고자 한다. 더욱 구체적으로 분말의 입도를 조절하여 효율 및 철손을 향상시킨 전기강판을 제조하는 방법을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a method for manufacturing an electrical steel sheet from powder. More specifically, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing an electrical steel sheet having improved efficiency and iron loss by controlling the particle size of the powder.
본 발명의 일 실시예에 의한 전기 강판의 제조 방법은 Fe 분말 및 Si 분말을 혼합하여 혼합 분말을 제조하는 단계; 혼합 분말을 분말 압연하여 분말 압연재를 제조하는 단계; 분말 압연재를 접합소결하여 소결재를 제조하는 단계; 소결재를 냉간 압연하여 냉연재를 제조하는 단계; 냉연재를 소둔하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing an electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention comprises the steps of preparing a mixed powder by mixing Fe powder and Si powder; preparing a powder rolled material by powder rolling the mixed powder; manufacturing a sintered material by bonding and sintering the powder rolled material; manufacturing a cold rolled material by cold rolling the sintered material; and annealing the cold rolled material.
Fe 분말의 평균 입도는 30 내지 100㎛이고, Si 분말의 평균 입도는 1 내지 20㎛일 수 있다.The average particle size of the Fe powder may be 30 to 100 μm, and the average particle size of the Si powder may be 1 to 20 μm.
Fe 분말은 Fe를 99.0 내지 99.9 중량% 포함하고, Si 분말은 Si를 95.0 내지 99.9 중량% 포함할 수 있다.The Fe powder may include 99.0 to 99.9 wt% of Fe, and the Si powder may include 95.0 to 99.9 wt% of Si.
혼합 분말 전체 내에서 Si를 4.0 내지 7.0 중량% 및 Fe를 93.0 내지 96.0 중량% 포함할 수 있다.It may include 4.0 to 7.0 wt% of Si and 93.0 to 96.0 wt% of Fe in the entire mixed powder.
Fe 분말의 평균 입도에 대한 Si 분말의 평균 입도는 0.01 내지 0.5일 수 있다.The average particle size of the Si powder with respect to the average particle size of the Fe powder may be 0.01 to 0.5.
분말 압연재의 두께는 1 내지 10mm일 수 있다.The thickness of the powder rolled material may be 1 to 10 mm.
소결재를 제조하는 단계에서 800 내지 1200℃의 온도에서 15분 내지 2시간 동안 접합소결할 수 있다.In the step of preparing the sintering material, bonding sintering may be performed at a temperature of 800 to 1200° C. for 15 minutes to 2 hours.
소결재를 제조하는 단계에서, 온도(℃) 및 시간(분)의 곱이 25000 내지 70000일 수 있다.In the step of preparing the sintered material, the product of temperature (°C) and time (minutes) may be 25000 to 70000.
소결재를 제조하는 단계 이후, 상기 소결재를 열간압연 또는 온간압연하는 단계를 더 포함할 수 있다.After the step of preparing the sintered material, the method may further include hot rolling or warm rolling the sintered material.
냉연재의 두께는 0.05 내지 0.3mm일 수 있다.The thickness of the cold rolled material may be 0.05 to 0.3 mm.
냉연재를 소둔하는 단계에서 1100 내지 1300℃에서 1 내지 3시간 소둔할 수 있다.In the step of annealing the cold rolled material, it may be annealed at 1100 to 1300° C. for 1 to 3 hours.
냉연재를 소둔하는 단계 이후, 절연 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.After the annealing of the cold rolled material, the method may further include an insulating coating step.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 균질한 조성의 고 실리콘 전기강판을 제조할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to manufacture a high silicon electrical steel sheet having a homogeneous composition.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 저비용으로 고품질의 전기 강판을 제조할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to manufacture a high-quality electrical steel sheet at low cost.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 원소재로 분말을 사용함에 따라 Si 함량의 제어가 용이하여 고객이 원하는 요구 특성에 부합하는 다양한 성분계의 맞춤형 전기강판 제조가 가능하다.According to an embodiment of the present invention, as powder is used as a raw material, it is easy to control the Si content, so that it is possible to manufacture customized electrical steel sheets of various component systems that meet the characteristics required by customers.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 강판의 제조 방법 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 강판의 제조 방법에서 단계별 판재의 내부 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing a process for manufacturing an electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a view schematically showing the internal state of the plate material step by step in the manufacturing method of the electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention.
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.The terms first, second and third etc. are used to describe, but are not limited to, various parts, components, regions, layers and/or sections. These terms are used only to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, a first part, component, region, layer or section described below may be referred to as a second part, component, region, layer or section without departing from the scope of the present invention.
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.The terminology used herein is for the purpose of referring to specific embodiments only, and is not intended to limit the present invention. As used herein, the singular forms also include the plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite. As used herein, the meaning of “comprising” specifies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element and/or component, and the presence or absence of another characteristic, region, integer, step, operation, element and/or component; It does not exclude additions.
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.When a part is referred to as being “on” or “on” another part, it may be directly on or on the other part, or the other part may be involved in between. In contrast, when a part is referred to as being "directly above" another part, the other part is not interposed therebetween.
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.Although not defined otherwise, all terms including technical terms and scientific terms used herein have the same meaning as those commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Commonly used terms defined in the dictionary are additionally interpreted as having a meaning consistent with the related technical literature and the presently disclosed content, and unless defined, are not interpreted in an ideal or very formal meaning.
또한, 특별히 언급하지 않는 한 %는 중량%를 의미하며, 1ppm 은 0.0001중량%이다.In addition, unless otherwise specified, % means weight %, and 1 ppm is 0.0001 weight %.
본 발명의 일 실시예에서 추가 원소를 더 포함하는 것의 의미는 추가 원소의 추가량 만큼 잔부인 철(Fe)을 대체하여 포함하는 것을 의미한다.In an embodiment of the present invention, the meaning of further including the additional element means that the remaining iron (Fe) is included by replacing the additional amount of the additional element.
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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily implement them. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein.
도 1에서는 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 강판의 제조 방법 공정을 개략적으로 나타낸다. 1 schematically shows a process for manufacturing an electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention.
도 1에 나타나듯이, 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 강판의 제조 방법은 Fe 분말 및 Si 분말을 혼합하여 혼합 분말을 제조하는 단계(S10); 혼합 분말을 분말 압연하여 분말 압연재를 제조하는 단계(S20); 분말 압연재를 접합소결하여 소결재를 제조하는 단계(S30); 소결재를 냉간 압연하여 냉연재를 제조하는 단계(S40); 냉연재를 소둔하는 단계(S50)를 포함한다. 도 1의 전기 강판의 제조 방법은 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 도 1에 기재된 전기 강판의 제조 방법을 다양한 형태로 변형할 수 있다. 예컨데 각 공정의 순서를 바꾸거나, 각 공정의 중간에 추가 공정을 포함할 수 있다. 도 1에서 나타나듯이, 냉연재를 소둔하는 단계(S50) 이후, 절연 코팅하는 단계(S60)를 더 포함할 수 있다.As shown in Figure 1, the method of manufacturing an electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention comprises the steps of preparing a mixed powder by mixing Fe powder and Si powder (S10); Preparing a powder rolling material by powder rolling the mixed powder (S20); bonding and sintering the rolled powder material to prepare a sintered material (S30); manufacturing a cold rolled material by cold rolling the sintered material (S40); and annealing the cold rolled material (S50). The manufacturing method of the electrical steel sheet of FIG. 1 is only for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto. Accordingly, the manufacturing method of the electrical steel sheet described in FIG. 1 may be modified in various forms. For example, the order of each process may be changed, or additional processes may be included in the middle of each process. As shown in FIG. 1 , after annealing the cold rolled material ( S50 ), the method may further include an insulating coating step ( S60 ).
이하에서는 각 단계별로 구체적으로 설명한다.Hereinafter, each step will be described in detail.
먼저, 단계(S10)에서는 Fe 분말(10) 및 Si 분말(20)을 혼합하여 혼합 분말을 제조한다.First, in step S10, the
본 발명의 일 실시예에서 Fe 분말(10) 및 Si 분말(20)의 평균 입도가 서로 다른 것을 사용할 수 있다. 더욱 구체적으로 Fe 분말(10)의 입도가 Si 분말(20)의 입도보다 클 수 있다. In an embodiment of the present invention, the
Fe 분말(10)의 평균 입도는 30 내지 100㎛일 수 있다. Fe 분말(10)이 너무 작으면 Fe 분말(10)끼리 응집하여 Si 분말(20)이 Fe 분말(10) 들의 사이로 균일하게 분산되기 어렵다. 반대로, Fe 분말(10)이 너무 크면 Si 분말(20)이 Fe 분말(10) 들의 사이로 균일하게 분산되기 어렵다. 더욱 구체적으로 Fe 분말(10)의 평균 입도는 50 내지 75㎛일 수 있다.The average particle size of the
Si 분말(20)의 평균 입도는 1 내지 20㎛일 수 있다. Si 분말(20)이 너무 작으면, Si 분말(20)들 끼리 응집하여, Si 분말(20)이 균일하게 분산되기 어렵다. Si 분말(20)이 너무 크면, Fe 분말(10)들 사이의 공간에 개재되기 어려워, 균일하게 분산되기 어렵다. 더욱 구체적으로 Si 분말(20)의 평균 입도는 1.5 내지 15㎛일 수 있다.The average particle size of the
또한, Fe 분말(10)의 평균 입도에 대한 Si 분말(20)의 평균 입도는 0.01 내지 0.5일 수 있다. 이처럼, Si 분말(20)이 Fe 분말(10)에 비해 작도록 입도가 조절됨으로써, Fe 분말(10) 사이의 공간에 Si 분말(20)이 빈틈없이 균일하게 분산되어, 최종 제조되는 전기 강판의 자성을 향상시킬 수 있다. 더욱 구체적으로 또한, Fe 분말(10)의 평균 입도에 대한 Si 분말(20)의 평균 입도는 0.1 내지 0.3일 수 있다.In addition, the average particle size of the
Fe 분말(10) 및 Si 분말(20)은 수분산 공정을 통해 제조될 수 있다. 수분산 공정을 통해 표면 산화가 최대한 억제되고, 균일한 입도의 분말을 제조할 수 있다. 수분산 공정에 대해서는 널리 알려져 있으므로, 자세한 설명은 생략한다.The
Fe 분말(10)은 Fe를 99.0 중량% 이상 포함할 수 있다. 구체적으로 Fe를 99.0 내지 99.9 중량% 포함할 수 있다. Fe 분말을 전술한 범위로 포함함으로써, 압연을 용이하게 수행할 수 있다. 더욱 구체적으로 Fe 분말(10)은 Fe를 99.5 내지 99.9 중량% 포함할 수 있다. Fe 외에 Mn, O, Si, Ni, Cr, Cu 등을 더 포함할 수 있다.
Si 분말(20)은 Si를 95.0 중량% 이상 포함할 수 있다. 구체적으로 Si를 95.0 내지 99.9 중량% 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 Si 분말(20) 및 Fe 분말(10)의 평균 입도 조절을 통해 Si 분말(20)을 균일하게 분산시킬 수 있으므로, Si를 비교적 다량 포함하는 Si 분말을 사용할 수 있다. 더욱 구체적으로 Si 분말(20)은 Si를 99.0 내지 99.9 중량% 포함할 수 있다. Si 외에 Fe, Al, Ca 등을 더 포함할 수 있다.The
혼합 분말 전체 내에서 Si를 4.0 내지 7.0 중량% 및 Fe를 93.0 내지 96.0 중량% 포함할 수 있다. Si 함량이 너무 적으면, 자성이 열위되며, 분말을 사용한 본 발명의 일 실시예의 장점을 충분히 활용할 수 없다. Si 함량이 너무 많으면 후술할 분말 압연재, 냉연재를 제조하는 단계에서 압연이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다. 더욱 구체적으로 혼합 분말 전체 내에서 Si를 5.0 내지 7.0 중량% 및 Fe를 93.0 내지 95.0 중량% 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 혼합 분말 전체 내에서 Si를 5.0 내지 6.5 중량% 및 Fe를 93.5 내지 95.0 중량% 포함할 수 있다.It may include 4.0 to 7.0 wt% of Si and 93.0 to 96.0 wt% of Fe in the entire mixed powder. If the Si content is too small, the magnetism is inferior, and the advantage of an embodiment of the present invention using the powder cannot be fully utilized. If the Si content is too large, rolling may not be performed smoothly in the step of manufacturing a powder rolled material or a cold rolled material, which will be described later. More specifically, 5.0 to 7.0 wt% of Si and 93.0 to 95.0 wt% of Fe may be included in the entire mixed powder. More specifically, 5.0 to 6.5 wt% of Si and 93.5 to 95.0 wt% of Fe may be included in the entire mixed powder.
다음으로 단계(S20)에서는 혼합 분말을 분말 압연하여 분말 압연재를 제조한다. 준비된 Fe-Si 혼합 분말을 분말압연장치 전단의 분말 공급 호퍼에 공급한 후 회전하는 압연롤 사이를 통과시켜 분말 압연재를 제조한다. 이 때, 분말 압연재의 두께는 1 내지 10mm일 수 있다. 압연재의 두께가 너무 얇으면 크랙이 다수 발생하여 이후 공정을 원활히 수행할 수 없다. 압연재의 두께가 너무 두꺼우면 압축이 제대로 되어 있지 않아, 판재 형성이 원활하게 이루어지지 않을 수 있다. 더욱 구체적으로, 분말 압연재의 두께는 2 내지 8mm일 수 있다.Next, in step S20, the mixed powder is powder-rolled to prepare a powder-rolled material. After supplying the prepared Fe-Si mixed powder to the powder supply hopper at the front of the powder rolling device, it passes between the rotating rolling rolls to prepare a powder rolled material. In this case, the thickness of the rolled powder may be 1 to 10 mm. If the thickness of the rolled material is too thin, many cracks may occur, and subsequent processes may not be smoothly performed. If the thickness of the rolled material is too thick, compression may not be performed properly, and the plate material may not be formed smoothly. More specifically, the thickness of the rolled powder material may be 2 to 8 mm.
도 2에서와 같이 분말 압연재 내에 Fe 분말(10) 사이의 공간에 Si 분말(20)이 균일하게 분산되어 분포함을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 2 , it can be seen that the
다음으로 단계(S30)에서는 분말 압연재를 접합소결하여 소결재를 제조한다. 분말 압연재 내에서는 분말 상호간의 결합력이 약하기 때문에 매우 취약하여 후속 가공이 불가능하다. 후속 가공을 원활하기 하기 위해서는 접합소결을 통해 Fe분말과 Si분말 표면에서 일정 수준의 확산이 일어나도록 해주어야할 필요가 있다. 이 과정에서 도 2에 나타나듯이, Fe 분말(10) 표면에 Si 분말(20) 표면으로부터 일부 Si가 확산된다.Next, in step (S30), a sintered material is manufactured by bonding and sintering the rolled powder material. In the powder rolled material, since the bonding force between the powders is weak, it is very weak and subsequent processing is impossible. In order to facilitate subsequent processing, it is necessary to allow a certain level of diffusion to occur on the surface of Fe powder and Si powder through bonding sintering. As shown in FIG. 2 in this process, some Si is diffused from the surface of the
소결재를 제조하는 단계에서 800 내지 1200℃의 온도에서 15분 내지 2시간 동안 접합소결할 수 있다. 온도가 너무 낮거나, 시간이 너무 짧은 경우, Si 확산이 충분히 일어나지 못하여 Fe분말과 Si분말 상호간의 결합력이 약하기 때문에 후속 가공이 원활히 이루어 지지 않을 수 있다. 온도가 너무 높거나, 시간이 너무 긴 경우, Fe분말 내부로 Si이 모두 확산되어 Fe-Si계 금속간 화합물이 생성되거나 Fe 격자 조직 내부에 Si이 고용되어 기지조직의 경도 상승과 함께 취성이 증가하게 되며, 이러한 이유로 후속 가공이 원활히 이루어 지지 않을 수 있다. 더욱 구체적으로 소결재를 제조하는 단계에서 900 내지 1150℃의 온도에서 30분 내지 1시간 동안 접합소결할 수 있다.In the step of preparing the sintering material, bonding sintering may be performed at a temperature of 800 to 1200° C. for 15 minutes to 2 hours. If the temperature is too low or the time is too short, the subsequent processing may not be performed smoothly because Si diffusion does not occur sufficiently and the bonding force between the Fe powder and the Si powder is weak. If the temperature is too high or the time is too long, all Si diffuses into the Fe powder to form an Fe-Si-based intermetallic compound, or Si is dissolved in the Fe lattice structure to increase the hardness of the matrix and increase the brittleness. and, for this reason, subsequent processing may not be performed smoothly. More specifically, in the step of preparing the sintering material, bonding sintering may be performed at a temperature of 900 to 1150° C. for 30 minutes to 1 hour.
소결재를 제조하는 단계에서, 온도(℃) 및 시간(분)의 곱이 25000 내지 70000일 수 있다. 전술한 값이 너무 작으면 Si 확산이 충분히 일어나지 못하여 후속 가공이 원활히 이루어 지지 않을 수 있다. 온도가 너무 높거나, 시간이 너무 긴 경우, 상기 설명한 이유와 같이 후속 가공이 원활히 이루어 지지 않을 수 있다. 더욱 구체적으로 27000 내지 66000일 수 있다.In the step of preparing the sintered material, the product of temperature (°C) and time (minutes) may be 25000 to 70000. If the above-mentioned value is too small, Si diffusion may not occur sufficiently, and subsequent processing may not be performed smoothly. If the temperature is too high or the time is too long, the subsequent processing may not be performed smoothly for the reasons described above. More specifically, it may be 27000 to 66000.
소결재를 제조하는 단계 이후, 소결재를 열간압연 또는 온간압연하는 단계를 더 포함할 수 있다. 소결재를 바로 냉간압연할 시, 압연이 원활히 이루어지지 않을 수 있다. 따라서, 냉간압연 전에 열간압연 또는 온간압연하는 단계를 더 포함할 수 있다. 온간압연하는 단계는 150℃ 이상, 열간압연하는 단계는 500℃ 이상에서 압연하는 것을 의미할 수 있다.After the step of preparing the sintered material, the method may further include hot rolling or warm rolling the sintered material. When the sintered material is directly cold-rolled, the rolling may not be performed smoothly. Therefore, it may further include the step of hot rolling or warm rolling before cold rolling. The step of warm rolling may mean rolling at 150° C. or higher, and the step of hot rolling at 500° C. or higher.
다음으로, 단계(S40)에서는 소결재를 냉간 압연하여 냉연재를 제조한다. 소결재를 통해 Fe 분말(10)과 Si 분말(20) 표면에서의 확산 및 소결이 이루어짐에 따라 일정 수준 이상의 강도가 확보되어 취급이 용이한 상태이며, 냉간압연이 가능하다. 냉간압연은 2회 이상 복수회 실시 할 수 있으며, 냉간압연 중간에 중간소둔하는 단계를 포함할 수 있다. 도 2에서는 냉간압연 중간 및 최종 냉간압연된 판재의 내부 상태를 나타낸다. 냉간압연할수록 판재 내부에 기공이 감소하고, 치밀화 된다. Si 분말(20)은 압연으로 인하여 그 분말의 형태가 사라지며, Fe 분말(10) 사이의 공간에 압착되게 된다.Next, in step S40, the sintered material is cold rolled to manufacture a cold rolled material. As diffusion and sintering are made on the surface of the
냉연재의 두께는 0.05 내지 0.3mm일 수 있다. 냉연재의 두께를 더욱 얇게 할 시 수율이 낮아 질 수 있다. 냉연재의 두께가 너무 두꺼우면 자성이 열위할 수 있다. 더욱 구체적으로 냉연재의 두께는 0.1 내지 0.2mm일 수 있다.The thickness of the cold rolled material may be 0.05 to 0.3 mm. When the thickness of the cold rolled material is made thinner, the yield may be lowered. If the thickness of the cold rolled material is too thick, the magnetism may be inferior. More specifically, the thickness of the cold rolled material may be 0.1 to 0.2 mm.
다음으로, 단계(S50)에서는 냉연재를 소둔한다. 이 과정에서 판재 내부에 Si를 균일하게 확산시키게 된다. 또한, 결정립을 성장시키고 결정립을 배향한다. 도 2에 나타나듯이, Si가 균일하게 분산되며, 분산 에어갭이 형성된다. Next, in step S50, the cold rolled material is annealed. In this process, Si is uniformly diffused inside the plate. Also, the grains are grown and the grains are orientated. As shown in FIG. 2 , Si is uniformly dispersed, and a dispersion air gap is formed.
냉연재를 소둔하는 단계에서 1100 내지 1300℃에서 1 내지 3시간 소둔할 수 있다. 온도가 너무 낮거나 시간이 너무 짧으면, Si가 충분히 확산되기 어렵다. 온도가 높거나, 시간이 너무 길면, 공정 효율이 나빠지는 문제가 있다. 더욱 구체적으로 1150 내지 1250℃에서 1.5 내지 2.5 시간 소둔할 수 있다.In the step of annealing the cold rolled material, it may be annealed at 1100 to 1300° C. for 1 to 3 hours. If the temperature is too low or the time is too short, it is difficult for Si to sufficiently diffuse. If the temperature is high or the time is too long, there is a problem in that the process efficiency is deteriorated. More specifically, annealing may be performed at 1150 to 1250° C. for 1.5 to 2.5 hours.
이후 필요에 따라 절연 코팅하는 단계(S60)을 더 포함할 수 있다. 절연 코팅에 대해서는 널리 알려져 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다. 예컨데 판재는 크롬산염 및 아크릴계 수지를 주성분으로 하는 유무기 복합코팅을 실시할 수 있다.Thereafter, if necessary, the step of insulating coating (S60) may be further included. Since the insulating coating is widely known, a detailed description thereof will be omitted. For example, the plate material can be subjected to organic-inorganic composite coating containing chromate and acrylic resin as main components.
절연 코팅을 함으로써, Roughness를 최소화할 수 있다.By applying an insulating coating, roughness can be minimized.
이렇게 제조된 강판은 자성이 매우 뛰어나다. 구체적으로 밀도는 7.20 내지 7.50g/cm3이 될 수 있다.The steel sheet manufactured in this way is very excellent in magnetism. Specifically, the density may be 7.20 to 7.50 g/cm 3 .
포화 자속 밀도는 1.75 내지 2.00 T일 수 있다. 더욱 구체적으로 1.75 내지 1.95T일 수 있다.The saturation magnetic flux density may be between 1.75 and 2.00 T. More specifically, it may be 1.75 to 1.95T.
철손(W10/1k)는 18.0 내지 25.0 W/kg일 수 있다. 더욱 구체적으로 18.0 내지 24.5W/kg일 수 있다.The iron loss (W10/1k) may be 18.0 to 25.0 W/kg. More specifically, it may be 18.0 to 24.5 W/kg.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention will be described. However, the following examples are only preferred examples of the present invention, and the present invention is not limited thereto.
실시예Example
평균 입도가 70㎛인 Fe 분말 및 평균 입도를 하기 표 1에 정리한 Si 분말을 혼합하여 혼합 분말을 제조하였다. Fe 분말은 수분사 공정을 이용하여 제조하였으며, Si 분말은 금속 Si 잉곳을 입도 조절을 위해 추가적으로 파쇄하였다. Fe 분말은 Fe를 99.5 중량% 이상 포함하고, Si 분말은 Si를 95 중량% 이상 포함하는 분말을 사용하였다.A mixed powder was prepared by mixing Fe powder having an average particle size of 70 μm and Si powder having an average particle size in Table 1 below. Fe powder was prepared using the water injection process, and the Si powder was additionally crushed to control the particle size of the metal Si ingot. The Fe powder contained 99.5 wt% or more of Fe, and the Si powder used a powder containing 95 wt% or more of Si.
이후, 혼합 분말을 압연하여 두께 3mm의 분말 압연재를 제조하고, 하기 표 1에 정리된 온도 및 시간으로 접합소결하였다. 이후, 압하율 10%로 반복 압연을 실시하여 최종두께 0.1mm의 냉연재를 제조하였다. 이후, 냉연재를 1200℃ 온도에서 2시간 동안 소둔하여 확산 열처리를 실시하였다.Thereafter, the mixed powder was rolled to prepare a powder rolled material having a thickness of 3 mm, and bonding and sintering were performed at the temperature and time listed in Table 1 below. Thereafter, repeated rolling was performed at a reduction ratio of 10% to prepare a cold rolled material having a final thickness of 0.1 mm. Thereafter, the cold-rolled material was annealed at a temperature of 1200° C. for 2 hours to perform diffusion heat treatment.
소둔한 강판에 대하여 포화 자속 밀도 및 철손(W10/1k)를 측정하여 하기 표 1에 정리하였다.The saturation magnetic flux density and iron loss (W10/1k) of the annealed steel sheet were measured and summarized in Table 1 below.
비교예 3 및 비교예 4는 분말을 이용해 제조한 강판이 아닌 연속 주조 및 슬라브로부터 제조한 기존의 전기강판이다.Comparative Examples 3 and 4 are conventional electrical steel sheets manufactured from continuous casting and slabs, not steel sheets manufactured using powder.
(wt%)Si content
(wt%)
(㎛)Si powder average particle size
(μm)
(℃)junction sintering temperature
(℃)
(분)bonding sintering time
(minute)
(g/cm3)density
(g/cm 3 )
(Tesla)Saturated Flux Density
(Tesla)
(W/kg, W10/1k)iron loss
(W/kg, W10/1k)
표 1에서 나타나듯이, 실시예 2 내지 실시예 7에서 비교예 3 및 비교예 4에 비해 자성이 우수한 전기 강판을 제조할 수 있었다.As shown in Table 1, in Examples 2 to 7, it was possible to manufacture electrical steel sheets having excellent magnetic properties compared to Comparative Examples 3 and 4.
실시예 1 및 실시예 8은 접합 소결 온도 및 시간이 충분치 않거나, 접합 소결 온도 및 시간이 너무 과하여 압연성을 확보하지 못하였다.In Examples 1 and 8, the bonding sintering temperature and time were not sufficient, or the bonding sintering temperature and time were too excessive to ensure rollability.
비교예 1은 Si분말의 평균입도가 너무 작아 Si분말의 산소함량 증가와 함께 미세한 Si분말 상호간의 응집이 다량으로 발생하여 Fe-Si 혼합분말의 성형성이 저하되어 일정 수준 이상의 강도가 확보된 양질의 분말압연 판재를 얻을 수 없었으며, 비교예 2는 Si 분말의 평균 입도가 너무 커서 분말이 적절히 분산되지 못하였고 취성이 큰 Si 입자가 Fe분말 사이에 조대한 크기로 남아있어 후속 냉간 가공이 원활하게 이루어지지 않음을 확인할 수 있었다.In Comparative Example 1, the average particle size of the Si powder was too small, and the oxygen content of the Si powder was increased and agglomeration between the fine Si powders occurred in a large amount. of powder-rolled sheet material could not be obtained, and in Comparative Example 2, the average particle size of the Si powder was too large, so the powder was not properly dispersed, and the brittle Si particles remained in a coarse size between the Fe powders, so subsequent cold working was smooth. It was confirmed that this was not done.
본 발명은 상기 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.The present invention is not limited to the above embodiments, but can be manufactured in a variety of different forms, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can take other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It will be understood that it can be implemented as Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
10: Fe 분말, 20: Si 분말10: Fe powder; 20: Si powder
Claims (11)
상기 혼합 분말을 분말 압연하여 분말 압연재를 제조하는 단계;
상기 분말 압연재를 접합소결하여 소결재를 제조하는 단계;
상기 소결재를 냉간 압연하여 냉연재를 제조하는 단계;
상기 냉연재를 소둔하는 단계를 포함하고,
상기 Fe 분말의 평균 입도는 30 내지 100㎛이고, 상기 Si 분말의 평균 입도는 1 내지 20㎛인 전기 강판의 제조 방법.Mixing Fe powder and Si powder to prepare a mixed powder;
preparing a powder rolled material by powder rolling the mixed powder;
manufacturing a sintered material by bonding and sintering the powder rolled material;
manufacturing a cold rolled material by cold rolling the sintered material;
annealing the cold rolled material;
The Fe powder has an average particle size of 30 to 100 μm, and the Si powder has an average particle size of 1 to 20 μm.
상기 Fe 분말은 Fe를 99.0 내지 99.9 중량% 포함하고, 상기 Si 분말은 Si를 95.0 내지 99.9 중량% 포함하는 전기 강판의 제조 방법.According to claim 1,
The Fe powder comprises 99.0 to 99.9 wt% of Fe, the Si powder is a method of manufacturing an electrical steel sheet comprising 95.0 to 99.9 wt% of Si.
상기 혼합 분말 전체 내에서 Si를 4.0 내지 7.0 중량% 및 Fe를 93.0 내지 96.0 중량% 포함하는 전기 강판의 제조 방법.According to claim 1,
A method of manufacturing an electrical steel sheet comprising 4.0 to 7.0 wt% of Si and 93.0 to 96.0 wt% of Fe in the entire mixed powder.
상기 Fe 분말의 평균 입도에 대한 상기 Si 분말의 평균 입도는 0.01 내지 0.5인 전기 강판의 제조 방법.The method of claim 1,
An average particle size of the Si powder with respect to the average particle size of the Fe powder is 0.01 to 0.5.
상기 분말 압연재의 두께는 1 내지 10mm인 전기 강판의 제조 방법.According to claim 1,
The thickness of the powder-rolled material is 1 to 10mm of the manufacturing method of the electrical steel sheet.
상기 소결재를 제조하는 단계에서 800 내지 1200℃의 온도에서 15분 내지 2시간 동안 접합소결하는 전기 강판의 제조 방법.The method of claim 1,
A method of manufacturing an electrical steel sheet for bonding sintering for 15 minutes to 2 hours at a temperature of 800 to 1200 ℃ in the step of preparing the sintered material.
상기 소결재를 제조하는 단계에서, 온도(℃) 및 시간(분)의 곱이 25000 내지 70000인 전기 강판의 제조 방법.According to claim 1,
In the step of preparing the sintered material, the product of temperature (°C) and time (minutes) is 25000 to 70000. Method of manufacturing an electrical steel sheet.
상기 소결재를 제조하는 단계 이후, 상기 소결재를 열간압연 또는 온간압연하는 단계를 더 포함하는 전기 강판의 제조 방법.The method of claim 1,
After the step of manufacturing the sintered material, the method of manufacturing an electrical steel sheet further comprising the step of hot-rolling or warm-rolling the sintered material.
상기 냉연재의 두께는 0.05 내지 0.3mm인 전기 강판의 제조 방법.According to claim 1,
The thickness of the cold rolled material is a method of manufacturing an electrical steel sheet of 0.05 to 0.3mm.
상기 냉연재를 소둔하는 단계에서 1100 내지 1300℃에서 1 내지 3시간 소둔하는 전기 강판의 제조 방법.According to claim 1,
In the annealing of the cold-rolled material, a method of manufacturing an electrical steel sheet annealing at 1100 to 1300° C. for 1 to 3 hours.
상기 냉연재를 소둔하는 단계 이후, 절연 코팅하는 단계를 더 포함하는 전기 강판의 제조 방법.
The method of claim 1,
After the annealing of the cold rolled material, the method of manufacturing an electrical steel sheet further comprising the step of insulating coating.
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