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KR-20260060478-A - Non-oriented electrical steel sheet and method for manufacturing the same

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Abstract

본 발명은 코팅 결합력이 향상된 무방향성 전기 강판 및 전기강판 제조 방법에 관한 것으로, 규소(Si) 0.1 ~ 1.6 중량%, 망간(Mn) 0.2 ~ 0.4 중량%, 알루미늄(Al) 0.01 ~ 0.5 중량%, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 원소를 포함하고, 전기 강판 표면에 형성된 스캡의 길이가 45㎛ 이하일 수 있다.

Inventors

  • 이강노
  • 강춘구
  • 이승태

Assignees

  • 현대제철 주식회사

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241024

Claims (12)

  1. 규소(Si) 0.1 ~ 1.6 중량%, 망간(Mn) 0.2 ~ 0.4 중량%, 알루미늄(Al) 0.01 ~ 0.5 중량%, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 원소를 포함하고, 스캡 길이가 45㎛ 이하인, 무방향성 전기강판.
  2. 제1항에 있어서, 스캡 길이는 20㎛ 이상인, 무방향성 전기강판.
  3. 제2항에 있어서, 상기 스캡이 [식 1]을 만족하는 무방향성 전기강판. [식 1] 327 ≤ (스캡 개수) * (스캡 깊이(h)) * (스캡 길이(d)) ≤ 1726 (단, 스캡 깊이(h) 및 스캡 길이(d)는 ㎛ 단위에 해당하는 값이다)
  4. 제1항에 있어서, 탄소(C) 0.003 중량% 이하, 황(S) 0.003 중량% 이하, 질소(N) 0.003 중량% 이하 및 타이타늄(Ti) 0.004 중량% 이하를 더 포함하는 무방향성 전기강판.
  5. 제1항에 있어서, 철손(W15/50)이 6.0 W/kg 이하인 무방향성 전기강판.
  6. 규소(Si) 0.1 ~ 1.6 중량%, 망간(Mn) 0.2 ~ 0.4 중량%, 알루미늄(Al) 0.01 ~ 0.5 중량%, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 원소를 포함하는 강재를 준비하는 제1 단계; 상기 강재를 열간 압연하여 열연 강판을 형성하는 제2 단계; 상기 제2 단계를 수행한 열연 강판을 열연 소둔하는 제3 단계; 상기 제3 단계를 수행한 열연 강판을 냉간 압연하여 냉연 강판을 형성하는 제4 단계; 및 상기 냉연 강판을 냉연 소둔하는 제5 단계를 포함하되, 상기 제2 단계와 제3 단계 사이에는 산을 이용하여 하기 [식 2]를 만족하는 조건에서 산세처리가 수행되는, 무방향성 전기강판 제조 방법. [식 2] 2.0 ≤ (산농도/10) * exp(산세온도/1000) * log 10 (산세시간) ≤3.5 (단, 산농도, 산세온도 및 산세시간은 각각 %, ℃ 및 초 단위에 해당하는 값이다)
  7. 제6항에 있어서, 상기 산세처리의 산은 염산이고, 산농도는 15% 내지 25% 에서 수행되는, 무방향성 전기강판 제조방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 산세온도는 70 내지 90도인, 무방향성 전기강판 제조 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 산세시간은 20초 내지 40초인, 무방향성 전기강판 제조방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 강재는 탄소(C) 0.003 중량% 이하, 황(S) 0.003 중량% 이하, 질소(N) 0.003 중량% 이하 및 타이타늄(Ti) 0.004 중량% 이하를 더 포함하는 무방향성 전기강판 제조방법.
  11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 전기강판을 포함하는 전기 모터용 코어.
  12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 전기강판을 포함하는 전기 모터.

Description

무방향성 전기강판 및 그 제조 방법{Non-oriented electrical steel sheet and method for manufacturing the same} 본 발명은 무방향성 전기강판 및 무방향성 전기강판 제조 방법에 관한 것이다. 최근 세계적으로 환경 규제가 강화됨에 따라, 기존의 내연기관 자동차가 하이브리드 자동차, 전기자동차, 수소자동차와 같은 친환경 자동차로 빠르게 대체되고 있다. 친환경 자동차는 전기모터를 이용하여 차량에 필요한 구동력을 발생시키며, 유해 배기가스 배출량을 현저히 감소시켜 환경 오염을 줄일 수 있다. 이러한 친환경 자동차에 대한 관심 및 수요가 증가하면서, 차량에 구동력을 발생시키는 전기모터의 수요도 함께 증가하고 있다. 이러한 전기 모터의 철심재료로 무방향성 전기강판이 주로 이용되는데, 전기강판에 사용되는 합금원소, 공정조건, 미세조직, 석출물 등의 다양한 요소들이 전기 모터의 특성에 영향을 미치게 된다. 모터용 성능에 영향을 미치는 전기강판의 주요한 특성 중 하나는 철손이다. 철손은 전기강판이 자화되는 과정에서 발생하는 손실로 이력손실(Hysteresis Loss), 와전류손실(Eddy Current Loss), 이상손실 (Anomalous Loss)의 총 합을 의미하며 단위는 W/kg이다. 이러한 전기강판의 철손을 개선하기 위해서는 비저항을 증가시키는 Si, Al, Mn등과 같은 주요 합금원소를 첨가하여 비저항을 증가시키거나, 소재를 박물화 시켜 와전류를 감소시키는 방법이 사용된다. 또한, 모터에 사용되는 전기강판은 복수의 전기강판이 적층되어 철심을 구성하게 되는데, 이때 전기강판에 발생하는 와전류 발생의 억제를 통해 철손을 감소시키기 위한 방법으로 절연코팅이 이용된다. 전기강판의 표면에 형성된 절연코팅층은 전기강판 사이의 절연을 주목적으로 하나, 가공성, 용접성, 내식성 및 표면품질 등에도 영향을 미치게 되는 중요한 요소로 관련 연구가 활발이 진행되고 있다. 이러한 전기강판의 절연코팅은 통상 제품의 마무리 제조공정에서 이루어지나, 코팅층이 형성된 이후, 모터 제조를 위해 타발 가공 및 응력 제거를 위한 고온 열처리 등이 추가로 수행되므로, 절연코팅층의 손상이 유발될 수 있고, 이는 제품의 품질 저하를 가져올 수 있다. 따라서 절연코팅층이 공정 과정 중 전기강판 표면에서 박리되지 않도록 절연코팅층과 전기강판 사이의 결합력을 높여야 하는데, 이러한 절연코팅층과 전기강판 사이의 결합력은 전기강판 표면의 미세형상 구조와 밀접하게 연관되어 있다. 즉, 전기강판 표면에 형성된 미세 형상에 따라 절연코팅층과 전기강판 사이의 결합력이 달라질 수 있다. 이는 코팅제가 전기강판 표면의 미세 구조에 흘러 들어간 후 경화되어 기계적 결합(Mechanical interlocking)을 형성하는데, 이러한 기계적 결합력은 전기강판 표면의 미세구조 형상에 따라 달라질 수 있기 때문이다. 따라서 전기강판 표면의 미세구조 제어를 통해 코팅층과 전기강판 사이의 결합력을 증가시킬 수 있는 기술의 개발이 요구된다. 도 1은 전기강판의 산세 및 압연 후 전기강판에 형성되는 스캡의 형상 및 스캡의 길이와 깊이를 나타내는 도면이다. 도 2는 본 발명에 따른 따른 전기강판의 제조방법을 나타내는 순서도이다. 도 3은 산세정도에 따라 전기강판에 형성된 스캡을 나타내는 도면이다. 이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결된다", 또는 "결합된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 특별히 언급하지 않는 한, 수치 A 및 B에 대하여 ‘A ~ B’라고 하는 표기는 ‘A 이상 B 이하’를 의미하는 것으로 한다. 이러한 표기에 있어서 수치 B에만 단위를 붙인 경우에는, 해당 단위가 수치 A에도 적용되는 것으로 한다. 이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 무방향성 전기강판 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기강판은 규소(Si) 0.1 ~ 1.6 중량%, 망간(Mn) 0.2 ~ 0.4 중량%, 알루미늄(Al) 0.01 ~ 0.5 중량%, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 원소를 포함한다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기강판에 포함되는 합금 원소의 역할 및 함량에 대해 상세히 설명하기로 한다. 규소(Si) 규소는 전기강판의 주요 첨가 원소로, 강의 비저항을 증가시켜 와전류 손실을 저감시킴으로써 자기적 특성을 향상시킨다. 규소의 함량이 너무 적을 경우 비저항의 증가량이 충분하지 못하여, 낮은 철손 값을 얻기 어려울 수 있다. 반면, 규소의 첨가량이 증가할수록 투자율 및 자속밀도가 감소할 수 있으며, 재료의 취성이 증가하여 냉간 압연성 및 타발성이 열위해질 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기강판은 규소를 0.1 ~ 1.6 중량%로 포함할 수 있다. 망간(Mm) 망간(Mn)은 규소(Si)와 함께 비저항을 증가시켜 철손을 저감시킴으로써 자기적 특성을 개선시키는 원소이며, 자기적 특성에 유리한 집합조직을 형성하기 위한 목적으로 첨가할 수 있다. 망간을 첨가하지 않는 경우, 비저항의 증가량이 부족하여 고주파 철손이 증가할 수 있다. 반면, 망간의 함량이 과도한 경우 조대한 2차상이 형성되며, 자화에 불리한 {111} 집합조직이 형성됨으로써 자기적 특성이 열위될 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기강판은 망간을 0.2 ~ 0.4 중량%로 포함할 수 있다. 알루미늄(Al) 알루미늄은 규소(Si), 망간(Mn)과 더불어 비저항을 증가시켜 철손을 저감시키는 원소로, 전기강판의 주요 첨가 원소이다. 일반적으로, 알루미늄은 IF강(Interstitial Free steel)에서 압연성을 개선시킴으로써 냉간 압연의 작업성을 향상시킬 수 있다. 또한, 알루미늄은 강 내에 존재하는 질소(N)와 결합하여 AlN과 같은 질화물을 형성할 수 있으며, 알루미늄 함량이 0.5 중량%를 초과하는 경우 질화물이 과도하게 형성되어 자기적 특성이 열화될 수 있다. 반면, 알루미늄의 함량이 0.01 중량% 미만인 경우, 비저항의 증가량이 부족하여 고주파 철손이 증가할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기강판은 알루미늄을 0.01 ~ 0.5 중량%로 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기강판은 탄소(C) 0 중량% 초과 0.005 중량% 이하, 황(S) 0 중량% 초과 0.005 중량% 이하, 질소(N) 0 중량% 초과 0.005 중량% 이하 및 타이타늄(Ti) 0 중량% 초과 0.005 중량% 이하를 더 포함할 수 있다. 탄소(C) 탄소(C)는 탄화물 형성으로 철손을 증가시킬 수 있어, 적을수록 바람직하다. 또한, 탄소가 0.005 중량%를 초과하는 경우 자기시효를 일으켜 자기적 특성을 열위시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기강판은 탄소를 0 중량% 초과 0.005 중량% 이하로 포함할 수 있다. 황(S) 황(S)은 제조 공정상 불가피하게 함유되는 강 중 불순물 원소로서, 다량 첨가 시 취성을 야기할 수 있다. 또한, 망간(Mn)과 결합하여 MnS와 같은 석출물을 형성함으로써 철손을 증가시키고, 결정립 성장을 억제하여 자기적 특성을 열위시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기강판은 황을 0 중량% 초과 0.005 중량% 이하로 포함할 수 있다. 질소(N) 질소(N)는 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti)과 결합하여 AlN, TiN 등의 석출물을 형성하여, 철손을 증가시키며 결정립 성장을 억제한다. 따라서 질소는 가능한 적게 첨가하는 것이 바람직하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기강판은 질소(N)를 0 중량% 초과 0.005 중량% 이하로 포함할 수 있다. 타이타늄(Ti) 타이타늄(Ti)은 강내 석출물 형성 경향이 매우 강한 원소로, 탄소(C)나 질소(N)와 결합하여 TiC, TiN과 같은 석출물을 형성하고, 결정립 성장을 억제시킨다. 타이타늄이 첨가될수록 자기적 특성이 열위되어, 가능한 적게 첨가하는 것이 바람직하다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 무방향성 전기강판은 타이타늄(Ti)을 0 중량% 초과 0.005 중량% 이하로 포함할 수 있다. 상술한 강의 성분 이외에 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 불가피한 불순물은 제강 단계 및 무방향성 전기강판의 제조 공정 과정에서 혼입되는 불순물이며, 이는 해당 분야에서 널리 알려져 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다. 본 발명의 일 실시예에서 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