无取向电钢板的制造方法以及由此制造的无取向电钢板与流程

1.本发明涉及无取向电钢板的制造方法以及由此制造的无取向电钢板。


背景技术：

2.电钢板可以根据磁特性分为取向电钢板和无取向电钢板。
3.由于取向电钢板(oriented electrical steel sheet)被制造为在钢板的轧制方向上容易磁化而在轧制方向上具有特别优异的磁特性，因此主要用作需要低铁损和高磁导率的大型和中小型变压器的铁芯。
4.相反，无论钢板的方向如何，无取向电钢板(non-oriented electrical steel sheet)都具有均匀的磁特性。由此，无取向电钢板主要用作线性压缩机马达、空调压缩机马达以及吸尘器用高速马达等的铁芯。
5.近年来，随着电气设备在节能方面的高效率化和小型化趋势，针对无取向电钢板也正在进行用于尽可能降低铁损的研究。
6.专利文献
7.专利文献1：韩国授权专利10-0721863号


技术实现要素：

8.发明所要解决的问题
9.本发明的目的在于，提供一种通过改善从电钢板加工成马达用部件之后的最终热处理工序来提高电钢板的磁特性的无取向电钢板及其制造方法。
10.另外，本发明的目的在于，提供一种通过缩短最终热处理时间来不仅能够降低工序中的费用而且能够降低铁损的无取向电钢板及其制造方法。
11.本发明的目的不限于以上提及的目的，未提及的本发明的其他目的和优点可以通过以下的说明来理解，并且将通过本发明的实施例更清楚地理解。另外，显而易见的是，本发明的目的和优点可以通过权利要求书中表示的手段及其组合来实现。
12.解决问题的技术方案
13.本发明的无取向电钢板及其制造方法包括加工处理成马达用部件后进行升温、均热((soaking)以及冷却的最终热处理步骤，作为所述均热过程在850℃以上的温度保持1至30分钟，从而提高电钢板的磁特性，能够降低工序中的费用而且能够降低铁损。
14.并且，所述升温过程以每小时300℃至600℃加热1.4小时至3.2小时而升温，所述冷却过程以每小时100℃的冷却速度冷却至常温(约24℃)。
15.为此，本发明的无取向电钢板及其制造方法中，包含c：0.05重量％以下、si：1.0～3.5重量％、al：0.2～0.6重量％、mn：0.02～0.20重量％、p：0.01～0.20重量％、s：0.01重量％以下以及余量的fe和不可避免的杂质。
16.发明效果
17.根据本发明，包括加工处理成马达用部件后以850℃以上的高温进行均热过程的
最终热处理步骤，从而能够通过减小机械应力来提高电钢板的磁特性。与此同时，本发明的制造方法能够抑制绝缘涂覆层的劣化。
18.其结果，本发明的无取向电钢板及其制造方法中，能够较好地保持绝缘涂覆层和电钢板表面的粘合性，并且能够表现出呈现低铁损等的改善的磁特性。
19.另外，本发明的无取向电钢板及其制造方法中，通过缩短最终热处理时间，从而能够降低工序中的费用而且能够降低铁损。
20.并且，本发明的无取向电钢板及其制造方法中，通过确保优异的磁特性，因此适合用作线性压缩机马达、空调压缩机马达以及吸尘器用高速马达等的铁芯。
21.除上述的效果以外，以下将在说明用于实施发明的具体细节的同时说明本发明的具体效果。
附图说明
22.图1是表示本发明的一实施例的最终热处理模式的图表。
具体实施方式
23.以下将参照附图详细地说明前述的目的、特征以及优点，由此本发明所属技术领域的普通技术人员将能够容易地实施本发明的技术思想。在说明本发明时，如果判断为对与本发明相关的公知技术的具体说明可能不必要地混淆本发明的主旨，则将省略其详细说明。以下，将参照附图详细说明本发明的优选实施例。附图中的相同的附图标记用于表示相同或相似的构成要素。
24.在整个说明书中，除非另有相反的记载，否则各个构成要素可以是单数，也可以是复数。
25.除非上下文另有明确规定，否则本说明书中使用的单数表述包括复数表述。在本技术中，“构成”或“包括”等术语不应被解释为必须包括说明书中记载的所有各种构成要素或各种步骤，而应被解释为可能不包括其中的部分构成要素或部分步骤，或者可能还包括额外的构成要素或步骤。
26.在整个说明书中，除非有相反的记载，否则“a和/或b”是指，a、b或a和b，除非有相反的记载，否则“c至d”是指，c以上且d以下。
27.以下，对本发明的无取向电钢板及其制造方法进行详细说明。
28.通常，无取向电钢板按热轧步骤、热轧退火热处理步骤以及冷轧步骤依次进行。如上所述，为了用作马达用部件(定子(stator)、转子(rotor))，制造的无取向电钢板实施绝缘涂覆和加工处理。另一方面，在这种加工工序中，通过在材料的切断截面增加机械热应力，从而使电钢板固有磁特性劣化。例如，磁区磁化极性方向沿一方向磁化在加工完的切断部分，从而具有局部极性。为了消除这种加工处理时产生的应力，将进行最终热处理。
29.本发明通过规定的热处理和工序最优化来降低无取向电钢板的费用并改善磁特性，与工序费用相比，能够有效地制造出可用作马达用部件的无取向电钢板，由此，能够实现马达的高效率化。
30.在本发明中，从电钢板加工处理成马达用部件之后，在高温下进行最终热处理来提高磁特性，与此同时，能够抑制绝缘涂覆层的劣化。
31.为此，本发明的实施例的无取向电钢板包含c：0.05重量％以下、si：1.0～3.5重量％、al：0.2～0.6重量％、mn：0.02～0.20重量％、p：0.01～0.20重量％、s：0.01重量％以下以及余量的fe和不可避免的杂质。
32.另外，本发明的实施例的无取向电钢板还可以包含cu：0.03重量％以下、ni：0.03重量％以下以及cr：0.05重量％以下中的一种以上。
33.在此，本发明的实施例的无取向电钢板优选具有0.05～0.50mm的厚度。在无取向电钢板的厚度小于0.05mm的情况下，用作线性压缩机马达、空调压缩机马达以及吸尘器用高速马达等的铁芯时，可能产生形状不良，因此不优选。相反，在无取向电钢板的厚度超过0.50mm的情况下，无法大量确保集合结构(aggregate structure)，使磁束密度劣化，因此不优选。
34.本发明的无取向电钢板在w10/400、w15/50测量条件下，均可以具有约2％至5％的低铁损值。
35.此外，本发明的实施例的无取向电钢板具有350～540n/mm2的抗拉强度和200～270hv的硬度。
36.以下，对本发明的实施例的无取向电钢板中包含的各成分的作用及其含量进行说明如下。
37.碳(c)
38.在大量添加碳(c)的情况下，奥氏体区域扩大，相变区间增加，抑制最终退火热处理时铁素体的晶粒生长，从而使铁损劣化。另外，由于碳(c)在由最终产品加工成电气产品后使用时因磁时效而增加铁损，因此优选控制为含有0.05重量％以下的含量比。
39.硅(si)
40.添加硅(si)是为了增加电阻率而降低铁损中的涡流损失。
41.相对于本发明的实施例的无取向电钢板的总重量，优选以1.0～3.5重量％的含量比添加硅(si)，更优选的范围可以为2.5～3.2重量％。当硅(si)的添加量以小于1.0重量％而少量添加时，难以获得低铁损特性，难以提高轧制方向的磁导率。另外，如果硅(si)的添加量超过3.5重量％而添加过量，则导致磁束密度的降低，从而降低马达的转矩或增加铜损，可能因脆性增加而在冷轧时发生裂纹或板开裂。
42.铝(al)
43.铝(al)与硅(si)一起有助于降低无取向电钢板的铁损。
44.相对于本发明的实施例的无取向电钢板的总重量，优选以0.2～0.6重量％的含量比添加铝(al)，更优选的范围可以为0.3～0.5重量％。在铝(al)的添加量小于0.2重量％的情况下，难以充分发挥其添加效果。相反，如果铝(al)的添加量超过0.6重量％而添加过量，则导致磁束密度的降低，从而降低马达的转矩或增加铜损。
45.锰(mn)
46.锰(mn)用于防止热轧时在材料的两端部分产生裂纹。
47.相对于本发明的实施例的无取向电钢板的总重量，优选以0.02～0.20重量％的含量比添加锰(mn)。在锰(mn)的添加量小于0.02重量％的情况下，由于热轧时的裂纹而产生不良的风险增加。相反，在锰(mn)的添加量超过0.20重量％的情况下，因辊荷重增加而使冷轧性劣化，因此不优选。
48.磷(p)
49.磷(p)用于增加电阻率而降低铁损。
50.相对于本发明的实施例的无取向电钢板的总重量，优选以0.01～0.20重量％的含量比添加磷(p)。在磷(p)的添加量小于0.01重量％的情况下，存在晶粒过度增加而磁性偏差变大的问题。相反，在磷(p)的添加量超过0.20重量％而添加过量的情况下，可能降低冷轧性，因此不优选。
51.硫(s)
52.硫(s)与锰(mn)反应形成作为微细的析出物的mns而具有抑制晶粒生长的趋势，因此优选控制为尽可能具有最少量。因此，相对于本发明的实施例的无取向电钢板的总重量，硫(s)优选控制在0.01重量％以下。
53.铜(cu)
54.添加铜(cu)是因为铜(cu)改善集合结构，抑制微细的cus析出，还抗氧化或抗腐蚀。但是，在铜(cu)的添加量超过0.03重量％而添加过量的情况下，可能导致钢板表面产生裂纹，因此不优选。因此，相对于本发明的实施例的无取向电钢板的总重量，铜(cu)的含量比优选控制在0.03重量％以下。
55.镍(ni)
56.添加镍(ni)是因为镍(ni)改善集合结构，与cu一起添加而抑制s析出为微细的cus，还抗氧化或抗腐蚀。但是，在镍(ni)的添加量超过0.03重量％的情况下，即使大量添加，对改善集合结构的效果也微不足道而不经济，因此不优选。因此，相对于本发明的实施例的无取向电钢板的总重量，镍(ni)的含量比优选控制在0.03重量％以下。
57.铬(cr)
58.铬(cr)用于通过增加电阻率来改善铁损而且不提高材料的强度。但是，在铬(cr)的添加量超过0.05重量％而添加过量的情况下，存在促进不利于磁性的集合结构的发展而降低磁束密度的问题。因此，相对于本发明的实施例的无取向电钢板的总重量，铬(cr)的含量比优选严格控制在0.05重量％以下。
59.本发明的一实现例提供一种制造方法，包括：热轧步骤((s110)、热轧退火热处理步骤((s120)、冷轧步骤((s130)、绝缘涂覆和加工处理步骤((s140)以及最终热处理步骤((s150)。具体而言，提供一种无取向电钢板的制造方法，包括：((a)对包含c：0.05重量％以下、si：1.0～3.5重量％、al：0.2～0.6重量％、mn：0.02～0.20重量％、p：0.01～0.20重量％、s：0.01重量％以下以及余量的fe和不可避免的杂质的钢坯进行再加热后，进行热轧的步骤；((b)对经所述热轧的钢板进行热轧退火热处理，并进行酸洗的步骤；(c)对经所述酸洗的钢板进行冷轧的步骤；(d)对经所述冷轧的钢板进行绝缘涂覆后，进行加工处理的步骤；以及((e)对经所述加工处理的钢板进行升温、均热以及冷却而最终热处理的步骤，所述均热过程是在850℃以上的温度保持1至30分钟而进行。
60.热轧
61.在热轧步骤((s110)中，对包含c：0.05重量％以下、si：1.0～3.5重量％、al：0.2～0.6重量％、mn：0.02～0.20重量％、p：0.01～0.20重量％、s：0.01重量％以下以及余量的fe和不可避免的杂质的钢坯进行再加热后，进行热轧。
62.在此，钢坯还可以包含cu：0.03重量％以下、ni：0.03重量％以下以及cr：0.05重
量％以下中的一种以上。
63.在本步骤中，在将具有上述的组成的钢坯装入加热炉进行再加热的过程中，为了容易进行热轧，
64.优选在1,050℃以上的温度进行钢坯的再加热。但是，在钢坯的再加热温度超过1,250℃的情况下，诸如mns等不利于铁损特性的析出物再熔解，具有在热轧后过度产生微细的析出物的趋势。这种微细的析出物抑制晶粒生长而使铁损特性劣化，因此不优选。因此，钢坯的再加热温度优选在1,050℃～1,250℃实施1～3小时。
65.另外，在本步骤中，为了防止经热轧的钢板过度产生氧化层，精热轧温度优选为800℃～950℃。
66.在此，经热轧的钢板可以在650℃～800℃的温度卷绕，以不过度产生氧化层并不阻碍晶粒生长，然后在空气中以卷状冷却。
67.热轧退火热处理
68.在热轧退火热处理步骤(s120)中，对经热轧的钢板进行热轧退火热处理，并进行酸洗。
69.这种热轧退火热处理是为了使经热轧的钢板的中心部的拉伸晶粒再结晶并在钢板的厚度方向上引导均匀的晶粒分布而进行的。
70.热轧退火热处理优选在850℃～1,000℃的条件下实施。在热轧退火热处理温度低于850℃的情况下，不能得到均匀的晶粒分布，因而磁束密度和铁损的改善效果可能不足。相反，在热轧退火热处理温度超过1,000℃的情况下，不利于磁性的集合结构增加而使磁束密度劣化。
71.冷轧
72.在冷轧步骤(s130)中，对经酸洗的钢板以55％以下的压下率(reduction percentage)进行冷轧。
73.在本步骤中，冷轧最终轧制为0.05～0.50mm的厚度。在经冷轧的钢板的厚度小于0.05mm的情况下，用作线性压缩机马达、空调压缩机马达以及吸尘器用高速马达等的铁芯时可能产生形状不良，因此不优选。相反，在经冷轧的钢板的厚度超过0.50mm的情况下，无法大量确保集合结构，使磁束密度劣化，因此不优选。
74.在本步骤中，冷轧优选以55％以下的压下率，更优选以45～50％的压下率进行。如果冷轧的压下率超过55％，则集合结构将强烈地发展，存在磁特性优异的集合结构的百分比减少的问题。
75.因此，为了通过抑制集合结构的产生而增加集合结构的产生来改善磁特性，优选将冷轧工序中的压下率严格控制为55％以下的压下率。
76.并且，所述制造方法还可以包括在700℃～900℃的温度条件下，对经冷轧的钢板进行再结晶热处理的再结晶热处理步骤。更优选地，这种再结晶热处理在750℃～850℃实施1～60分钟。由于还包括再结晶热处理，因此可以具有在冷轧后绝缘涂覆和加工处理时不对模具造成损坏地进行加工的机械强度，并且控制再结晶率具有20～50体积％，从而进行部分再结晶和恢复的结晶粒在此后高温下热处理时，可以使沿规定方向生长的可能性增加。
77.如果再结晶热处理温度小于750℃或再结晶热处理时间小于1分钟，则难以确保机
械强度，因此在绝缘涂覆和加工处理时可能无法在模具中进行加工处理。相反，在再结晶热处理温度超过850℃或再结晶热处理时间超过60分钟的情况下，由于过度的热处理，再结晶率超过50体积％而导致机械强度提高至需要以上，从而在绝缘涂覆和加工处理时可能对模具造成损坏。
78.绝缘涂覆和加工处理
79.在绝缘涂覆和加工处理步骤(s140)中，对冷轧处理或再结晶热处理的钢板进行绝缘涂覆之后，进行加工处理。
80.在此，绝缘涂覆是用有机质、无机质以及有机无机复合覆膜处理或涂覆其他可绝缘的覆膜剂。并且，加工处理可以在模具内进行，以制造成特定形态的马达用部件，但不限于此。
81.最终热处理
82.图1是表示本发明的一实施例的最终热处理模式的图表。在最终热处理步骤((s150)中，对经加工处理的钢板进行升温(甲)、均热(乙)以及冷却(丙)而最终热处理。利用最终热处理来消除通过加工形成于切断面的局部极性，并且可以通过减小机械应力来提高电钢板的磁特性。
83.在所述最终热处理中，升温过程可以以每小时300℃至600℃加热1.4至3.2小时而升温。在温度和时间小于所述范围的情况下，可能应力消除不足，在超过所述范围的情况下，绝缘涂覆层等可能损坏。此时，热处理气氛可以使用90至100％的ar(氩)气氛。
84.升温后，均热过程中的热处理在850℃以上的温度保持1至30分钟而进行热处理。例如，本发明的均热过程可以在850℃至950℃的温度进行热处理。如上所述，随着在高温度进行均热过程，可以缓解和恢复由于切断等加工而在切面部机械热应力增加导致的磁特性劣化。
85.现有的电钢板在高温下热处理时，绝缘涂覆层可能会被破坏，由此，可能会有涡电流损失。若涡电流的损失增加，则马达的效率降低。由此，只能够在800℃以下的温度进行均热过程。由此，存在由机械应力减小引起的磁特性减小缓解程度不足的问题。
86.另一方面，本发明利用具有前述组成的无取向电钢板，即使在超过800℃的高温下进行均热过程时，也可能不会发生绝缘涂覆层的劣化。可以确认较好地保持绝缘涂覆层和电钢板表面的粘合性。并且，在超过850℃的高温下进行均热过程，从而可以缓解和恢复由于切断等加工而在切面部机械热应力增加导致的磁特性劣化。
87.所述均热过程在如上所述的高温度下被热处理，由此可以大幅减小热处理时间。所述均热过程可以保持1至30分钟。由此，可以减少热处理所需的工序时间，从而更加经济。
88.在所述均热过程中温度和时间小于所述范围的情况下，应力消除和磁特性的劣化恢复可能不足。在再结晶热处理时难以改变作为未再结晶组织留下的组织，因此在降低铁损方面存在困难。相反，在温度和时间超过所述范围的情况下，起到只增加制造费用和时间而不会进一步提高效果的作用，因此不经济。
89.并且，所述均热过程可以在90至100％的ar气氛中被热处理。
90.在所述最终热处理中，所述冷却过程可以以每小时100℃的冷却速度将温度降低至常温而进行热处理。在此，为了冷却，可以采用水冷或自然空冷方式。
91.所述最终热处理工序通过控制所述温度和气氛条件来减小机械应力，从而可以提
高电钢板的磁特性。由此，可以呈现低铁损。另外，与提高的磁特性一起，本发明的制造方法可以抑制绝缘涂覆层的劣化。由此，可以保持与电钢板的粘合力。
92.此外，为了本发明的诸如升温、均热、冷却的三种热处理，可以使用在以连续线((continuous line)或旋转式构成各个炉或者在一个炉内按区间经过热处理条件不同的几个步骤的过程的装置。
93.由所述制造方法制造的本发明的实施例的无取向电钢板在加工处理成马达用部件之后，在850℃以上的高温进行均热过程，从而在提高了强度的同时提高了电钢板的磁特性。
94.此外，将热处理时间缩短成1～30分钟，从而能够在降低工序中的费用而且能够降低铁损。
95.本发明的另一实现例提供一种由所述制造方法制造的无取向电钢板。
96.具体而言，所述无取向电钢板包含c：0.05重量％以下、si：1.0～3.5重量％、al：0.2～0.6重量％、mn：0.02～0.20重量％、p：0.01～0.20重量％、s：0.01重量％以下以及余量的fe和不可避免的杂质。
97.并且，所述无取向电钢板在w10/400、w15/50测量条件下均可以具有约2％至5％的低铁损值。
98.此外，本发明的实施例的无取向电钢板具有350～540n/mm2的抗拉强度和200～270hv的硬度。并且，具有1.65～1.80t的磁束密度(b50)。
99.并且，本发明的实施例的无取向电钢板及其制造方法通过对磁特性优异的集合结构的改善来确保优异的磁特性，因此适合用作线性压缩机马达、空调压缩机马达以及吸尘器用高速马达等的铁芯。
100.实施例
101.以下，将通过本发明的优选实施例更详细地说明本发明的构成和作用。但是，这些是作为本发明的优选的示例提出的，在任何意义上都不能被解释为本发明受限于此。
102.未在此记载的内容在技术上可以被本领域技术人员充分推断，因此将省略对其说明。
103.1.试片制造
104.以表1中记载的制造例1的组成进行制造，并以表2中记载的最终热工序条件，制造出了实施例1和比较例1的试片。比较例2没有进行最终热处理。
105.[表1]
[0106][0107]
(单位：重量％)
[0108]
[表2]
[0109][0110]
2.物性评价
[0111]
表3表示了实施例1以及比较例1和2的试片的铁损测量结果。此时，铁损w15/50是在50hz的交流下向铁芯感应1.5tesla的磁束密度时以热量等消耗的能量损失量。
[0112]
[表3]
[0113][0114]
如表3所示，在实施例的试片的情况下，在w10/400、w15/50测量条件下均呈现出了约2％至5％的铁损降低效果。并且，在实施例的试片的情况下，未观察到绝缘涂覆层的劣化，确认到较好地保持绝缘涂覆层和电钢板表面的粘合性。
[0115]
如上所述，对本发明进行了说明，但是本发明不受本说明书中公开的内容的限制，显而易见的是，本领域技术人员可以在本发明的技术思想的范围内进行各种变形。此外，即使在上述说明本发明时没有明确地记载根据本发明的构成的作用效果进行说明，也应当认可通过该构成可预测的效果。

技术特征：
1.一种无取向电钢板的制造方法，其中，包括：(a)对包含c：0.05重量％以下、si：1.0～3.5重量％、al：0.2～0.6重量％、mn：0.02～0.20重量％、p：0.01～0.20重量％、s：0.01重量％以下以及余量的fe和不可避免的杂质的钢坯进行再加热后，进行热轧的步骤；(b)对经所述热轧的钢板进行热轧退火热处理，并进行酸洗的步骤；(c)对经所述酸洗的钢板进行冷轧的步骤；(d)对经所述冷轧的钢板进行绝缘涂覆后，进行加工处理的步骤；以及(e)对经所述加工处理的钢板进行升温、均热以及冷却而最终热处理的步骤，所述均热的过程是在850℃以上的温度保持1至30分钟而进行。2.根据权利要求1所述的无取向电钢板的制造方法，其中，所述均热的过程是在850℃至950℃进行。3.根据权利要求1所述的无取向电钢板的制造方法，其中，所述均热的过程是在ar气氛中进行。4.根据权利要求1所述的无取向电钢板的制造方法，其中，所述升温的过程以每小时300℃至600℃加热1.4至3.2小时而升温。5.根据权利要求1所述的无取向电钢板的制造方法，其中，所述冷却的过程以每小时100℃的冷却速度冷却至常温。6.根据权利要求1所述的无取向电钢板的制造方法，其中，在所述步骤(a)中，所述钢坯还包含cu：0.03重量％以下、ni：0.03重量％以下以及cr：0.05重量％以下中的一种以上。7.根据权利要求1所述的无取向电钢板的制造方法，其中，在所述步骤(c)之后，所述电钢板具有0.05mm至0.50mm的厚度。8.一种无取向电钢板，其中，所述无取向电钢板由权利要求1至7中的任一项的制造方法制成。

技术总结
本发明涉及一种无取向电钢板的制造方法以及由此制造的无取向电钢板，本发明的无取向电钢板的制造方法包括：(a)对包含C：0.05重量％以下、Si：1.0～3.5重量％、Al：0.2～0.6重量％、Mn：0.02～0.20重量％、P：0.01～0.20重量％、S：0.01重量％以下以及余量的Fe和不可避免的杂质的钢坯进行再加热后，进行热轧的步骤；(b)对经所述热轧的钢板进行热轧退火热处理，并进行酸洗的步骤；(c)对经所述酸洗的钢板进行冷轧的步骤；(d)对经所述冷轧的钢板进行绝缘涂覆后，进行加工处理的步骤；以及(e)对经所述加工处理的钢板进行升温、均热以及冷却而最终热处理的步骤，所述均热的过程在850℃以上的温度保持1至30分钟而进行，从而具有在抑制绝缘涂覆层的劣化的同时提高磁特性的效果。制绝缘涂覆层的劣化的同时提高磁特性的效果。制绝缘涂覆层的劣化的同时提高磁特性的效果。


技术研发人员：郑昌禹 金真培
受保护的技术使用者：LG电子株式会社
技术研发日：2022.01.28
技术公布日：2023/10/15