KR20220089154A - 분말로부터 전기강판을 제조하는 방법 - Google Patents

분말로부터 전기강판을 제조하는 방법 Download PDF

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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.

Description

분말로부터 전기강판을 제조하는 방법{METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRICAL STEEL SHEET FROM POWDER}
본 발명의 일 실시예는 분말로부터 전기강판을 제조하는 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 분말의 입도를 조절하여 효율 및 철손을 향상시킨 전기강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
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.
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.
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.
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.
본 발명의 일 실시예에서는 분말로부터 전기강판을 제조하는 방법을 제공하고자 한다. 더욱 구체적으로 분말의 입도를 조절하여 효율 및 철손을 향상시킨 전기강판을 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
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.
Fe 분말의 평균 입도는 30 내지 100㎛이고, Si 분말의 평균 입도는 1 내지 20㎛일 수 있다.
Fe 분말은 Fe를 99.0 내지 99.9 중량% 포함하고, Si 분말은 Si를 95.0 내지 99.9 중량% 포함할 수 있다.
혼합 분말 전체 내에서 Si를 4.0 내지 7.0 중량% 및 Fe를 93.0 내지 96.0 중량% 포함할 수 있다.
Fe 분말의 평균 입도에 대한 Si 분말의 평균 입도는 0.01 내지 0.5일 수 있다.
분말 압연재의 두께는 1 내지 10mm일 수 있다.
소결재를 제조하는 단계에서 800 내지 1200℃의 온도에서 15분 내지 2시간 동안 접합소결할 수 있다.
소결재를 제조하는 단계에서, 온도(℃) 및 시간(분)의 곱이 25000 내지 70000일 수 있다.
소결재를 제조하는 단계 이후, 상기 소결재를 열간압연 또는 온간압연하는 단계를 더 포함할 수 있다.
냉연재의 두께는 0.05 내지 0.3mm일 수 있다.
냉연재를 소둔하는 단계에서 1100 내지 1300℃에서 1 내지 3시간 소둔할 수 있다.
냉연재를 소둔하는 단계 이후, 절연 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 균질한 조성의 고 실리콘 전기강판을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 저비용으로 고품질의 전기 강판을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 원소재로 분말을 사용함에 따라 Si 함량의 제어가 용이하여 고객이 원하는 요구 특성에 부합하는 다양한 성분계의 맞춤형 전기강판 제조가 가능하다.
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.
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.
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.
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.
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 전기 강판의 제조 방법 공정을 개략적으로 나타낸다.
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.
이하에서는 각 단계별로 구체적으로 설명한다.
먼저, 단계(S10)에서는 Fe 분말(10) 및 Si 분말(20)을 혼합하여 혼합 분말을 제조한다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
도 2에서와 같이 분말 압연재 내에 Fe 분말(10) 사이의 공간에 Si 분말(20)이 균일하게 분산되어 분포함을 확인할 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
절연 코팅을 함으로써, Roughness를 최소화할 수 있다.
이렇게 제조된 강판은 자성이 매우 뛰어나다. 구체적으로 밀도는 7.20 내지 7.50g/cm3이 될 수 있다.
포화 자속 밀도는 1.75 내지 2.00 T일 수 있다. 더욱 구체적으로 1.75 내지 1.95T일 수 있다.
철손(W10/1k)는 18.0 내지 25.0 W/kg일 수 있다. 더욱 구체적으로 18.0 내지 24.5W/kg일 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
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.
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.
소둔한 강판에 대하여 포화 자속 밀도 및 철손(W10/1k)를 측정하여 하기 표 1에 정리하였다.
비교예 3 및 비교예 4는 분말을 이용해 제조한 강판이 아닌 연속 주조 및 슬라브로부터 제조한 기존의 전기강판이다.
Si 함량
(wt%)
Si 분말 평균 입도
(㎛)
접합 소결 온도
(℃)
접합 소결 시간
(분)
압연성 밀도
(g/cm3)
포화 자속 밀도
(Tesla)
철손
(W/kg, W10/1k)
실시예 1 6.5 5 800 30 X X X X
실시예 2 4.0 1.5 800 60 O 7.48 1.95 24.4
실시예 3 6.5 5 900 30 O 7.33 1.82 18.5
실시예 4 5.0 1.5 1000 60 O 7.4 1.88 21.9
실시예 5 7.0 5 1100 30 O 7.25 1.76 20.2
실시예 6 6.5 10 1100 60 O 7.28 1.81 19.1
실시예 7 7.0 20 1150 30 O 7.24 1.75 20.8
실시예 8 6.5 10 1200 60 X X X X
비교예 1 6.5 0.5 1100 30 X X X X
비교예 2 6.5 50 1100 60 X X X X
비교예 3 3.0 - - - - 7.52 2.03 22.7
비교예 4 2.8 - - - - 7.50 2.05 27.1
표 1에서 나타나듯이, 실시예 2 내지 실시예 7에서 비교예 3 및 비교예 4에 비해 자성이 우수한 전기 강판을 제조할 수 있었다.
실시예 1 및 실시예 8은 접합 소결 온도 및 시간이 충분치 않거나, 접합 소결 온도 및 시간이 너무 과하여 압연성을 확보하지 못하였다.
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.
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.
10: Fe 분말, 20: Si 분말

Claims (11)

  1. Fe 분말 및 Si 분말을 혼합하여 혼합 분말을 제조하는 단계;
    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.
  2. 제1항에 있어서,
    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.
  3. 제1항에 있어서,
    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.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 Fe 분말의 평균 입도에 대한 상기 Si 분말의 평균 입도는 0.01 내지 0.5인 전기 강판의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 분말 압연재의 두께는 1 내지 10mm인 전기 강판의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 소결재를 제조하는 단계에서 800 내지 1200℃의 온도에서 15분 내지 2시간 동안 접합소결하는 전기 강판의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 소결재를 제조하는 단계에서, 온도(℃) 및 시간(분)의 곱이 25000 내지 70000인 전기 강판의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 소결재를 제조하는 단계 이후, 상기 소결재를 열간압연 또는 온간압연하는 단계를 더 포함하는 전기 강판의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 냉연재의 두께는 0.05 내지 0.3mm인 전기 강판의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 냉연재를 소둔하는 단계에서 1100 내지 1300℃에서 1 내지 3시간 소둔하는 전기 강판의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 냉연재를 소둔하는 단계 이후, 절연 코팅하는 단계를 더 포함하는 전기 강판의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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