KR0177801B1 - 비-방향성 전기 스트립 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고 비율의 입방체 또는 표면 조직위 입방체, 편극 J 2500 ＞ 1.7T 및 저 철심손을 가진 비 배양 전기스트립, 및 또한 그 제조 방법에 관한 것이다.

최대 0.025% C, 0.1% 이하의 Mn, 0-15%의 경계면 활성 성분 및 관계식 (%) Si + 2(% Al) ＞ 1.6% 및 (% Si) + (% Al) ＜ 4.5%에 일치하는 방식으로 Si 및 Al, 잔량 철을 함유한 강 슬라브를 3.5mm 보다 적지 않은 두께로 열압연시킨다. 그 후 얻어진 열압연 스트립을 중간 재결정화 아닐링 없이 적어도 86%의 감소정도로서 냉간 압연시키고, 필요에 따라 최종 아닐시킨다.

Description

[발명의 명칭]

비-방향성 전기 스트립 및 그의 제조방법

[발명의 상세한 설명]

[발명의 목적]

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]

본 발명은 입방체 조직(100) [001]을 갖거나 표면 조직(face texture)위 입방체 (100) [0vw]와 약 0.35 - 0.65mm의 최종 두께를 갖는 비-방향성 전기 스트립 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 명세서에서, 그 결정학적 조직과 관계없이, 비-방향성 전기 스트립 이란 그 등방성 상실이 DIN 46 400 Part 1에 제시된 최대수치를 초과하지 않는 DIN 46 400 Part 1 또는 4에 따른 스트립을 의미하는 것으로 본다.

전기 스트립과 전기 쉬트는 본 발명에서 동의어로 사용된다. 달리 언급되진 않는다면, 모든 퍼센트는 중량 퍼센트를 뜻한다. J 2500은 이하에서 자기장 세기 2500 A/m에서의 자기분극을 뜻하며 P 1.5는 1.5T (Telsa) 분극과 진동수 50Hz에서의 철심손(core loss)를 뜻한다.

입방체 조직의 경우, 본 발명에 따른 전기 스트립은 길이 및 횡방향으로 우수한 자기 특성, 예를 들어, 평균 합금 함유량 (% Si) + (% Al) = 1.8%인 강에 대하여 J 2500 ＞ 1.7 T 및 P 1.5 ＜ 3.3 W/kg을 가지며, 그 결과 서로 수직인 두 방향으로 주로 자기화되는 전자기회로, 예를 들어 소형 변압기, 전원 장치 및 큰 발전기의 고정자 적층체에 대하여 특히 보다 적합하다.

표면 조직위 입방체의 경우, 본 발명에 따른 전기 스트립 또는 쉬트는 실제로 그 평면에 등방성이 있으며 모든 방향에서 양호한 특성, 예를 들어 J 2500 ＞ 1.7 T 및 P 1.5 ＜ 3.3 W/kg을 가지며, 따라서 모든 방향으로 자기화되는 전자기회로, 예를 들어 전기 모터 및 발전기에 대하여 특히 보다 적합하다.

고 자기분극을 가진 쉬트 평면에 (100) 표면과 함께 입방체 조직을 가진 전기 쉬트의 제조방법이 알려져 있다. 그러나, 지금까지 그 상업적 제조는 생산의 어려움과 높은 경비 때문에 널리 채택되지 않았다.

연성 자화 물질로서 입방체조직을 가진 전기 쉬트의 제조는 주로 1950년 내지 1970년 사이에 전기모터 및 변압기에 대한 철심 물질로서 연구되었다.

독일 특허 제 1 923 581호로부터 공지된 방법에서, 출발물질, 통상의 실리콘 및/또는 알루미늄 함량이지만, 저 탄소 함량 (＜0.005%, 바람직하게는 ＜0.03%)을 갖는 슬라브를 10mm 두께로 열간 압연하고, 두 번의 중간 아닐링을 행하면서 3단계로 0.35mm까지 냉간 압연한다. 중간 아닐링 때문에, 그 공정은 경비가 비싸다. 독일 공개 공보 제 1 966 686호에 따르면, 추가로 한정된 황 함유량 (0.005%, 바람직하게는 0.003%)을 가진 슬라브를 5mm로 열간 압연하고, 약 1mm로 냉간 압연하며, 900-1050℃의 건조 H₂에서 중간 아닐링을 제공하며 0.35mm로 냉간 압연한 다음 끝으로 1000 - 1100℃의 비산화성 분위기에서 최종 아닐링을 제공한다. 그 방법에 의하여는 동일 합금 함유량과 동일 두께를 가지면서 DIN 46 400 Part 1에 해당하는 전기 쉬트 정도의 일반적인 성질을 능가하는 전기 스트립을 상업적으로 제조하는 것이 불가능하였다.

실리콘 강 스트립의 냉간 압연이 냉간 압연에 의한 상당한 두께 감소를 성취하는 독일 공개 공보 제 3 028 147호에 개시된 또 다른 방법에서, 회복 아닐링(recovery annealing)을 사이에 끼움으로써 마무리된 스트립의 자기 특성이 변경됨이 없이 잔류 응력을 감소시킨다. 그 방법에서 두께 1.52-4.06mm인 열간 압연 스트립은 중간 두께 0.51-1.01mm로 냉간 압연된 다음 0.152-0.457mm로 최종 냉간 압연된다.

냉간 압연 단계 사이의 회복 아닐링을 행하지 않고 90%까지 냉간 압연을 행함으로써 높은 총 변형도가 얻어질 수 없다는 것은 명백하다. 그러나, 그러한 방법은 특수 합금에 관한 것이 아니라 실시예에 분명히 나타난 것처럼 방향성 전기 쉬트(Goss texture)를 위해 보급되고 있다. 또한 횡방향으로 양호한 자기 특성이 성취될 수 있다는 어떠한 기술도 제공되어 있지 않다.

[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]

본 발명은 다음 특성을 가진 비-방향성 전기 스트립을 제공하는 문제에 관한 것이다:

- 적합한 조직 성분의 형성에 의하여 J 2500＞1.7T의 고자기 분극값, 동시에

- 예를 들어, (% Si) + (% Al) = 1.8%의 평균 합금 함유량을 가진 강에 대하여 P1.5＜3.3W/kg의 저 철심손.

[발명의 구성 및 작용]

상기 문제점들은, 본 발명에 따른 관계식 (% Si)+ 2(%Al)＞1.6% 및 (% Si)+(%Al)＜4.5%을 만족하는 조건하에서,

C: ≤ 0.025%,

Mn: ＜ 0.10%,

Si: 0.1-4.4%,

Al: 0.1-4.4% 및 불가피한 불순물을 포함하는 잔량 철로 이루어지고, 높은 비율의 입방체 또는 표면 조직위 입방체, 분극 J 2500＞1.7T 및 저 철심손을 갖는 비-방향성 전기 스트립에 의해 해결될 수 있다.

실리콘 함량은 0.5-4.0%이 바람직하고, 보다 구체적으로는 0.5-2.0%가 더욱 바람직하다. 강의 α-γ 변태의 실질적인 자유도는 (% Si) +2(% Al)＞ 1.6%의 조건을 갖는 본 발명에 따른 강 조성 선택으로 결정되지만, 강 슬라브는 관계식 (% Si) + 2(% Al) ＞2%을 만족하는 함량으로 실리콘과 알루미늄을 함유하는 것이 바람직하다. 알루미늄 함량은 0.3-2.0%가 바람직하다.

놀랍게도 0.1% 이하, 바람직하게는 0.08% 이하의 Mn의 저 망간 함유량이 (100) 조직 성문의 조절에 필요하다는 것이 발견되었다.

본 발명에 따른 조성이 유지된다면, 열간 압연 스트립은 주로 (110) [100] 및 (112) [111]을 가진 표면에 인접한 존(zones)에서 재결정화 구조를 갖는 층상 구조 및 스트립 내부에서 주로 안정한 방위 (100) [011] 및 (111) [112]로 된 팽창 거대입자를 가진 다각형 구조를 발생시킨다.

탄소 함유량은 최대 0.015%로 한정되는 것이 일반적이지만, 0.001-0.015%의 함량이 바람직하다. 이와 같은 낮은 초기 탄소 함유량은 예를 들어 안티몬 및/또는 주석과 같은 경계면-활성 성분의 바람직한 추가첨가가 확인될 수 있는 정도로 지연되는 탈탄화 반응을 초래하므로 0.002% 이하의 탄소함유량을 가진 에이징(aging)가 없는 전기 스트립 또는 쉬트를 얻는 탈탄화 아닐링 기간에 관하여 무엇보다도 바람직하다.

또한, 최대 0.015%로, 보다 구체적으로는 (% Si) + 2(% Al) ＞2%로 실리콘 및 알루미늄 함유량의 조절과 관련하여 타소 함유량의 한정은 강의 완전한 변태 자유도를 보장하며, 어떤 것은 전기 스트립 또는 쉬트의 필요로 한 특성에 대하여 특히 바람직하다. 최종 아닐링에 대하여는, α/γ상 한계가 초과된다면 조절된 조직이 상실되므로 그리고 열변형에 대하여는, 페라이트 단일상 존이 열간 압연 중 입방체 조직성분의 의도적 형성을 위해 필요하므로 강의 α-γ 변태 자유도는 중요하다.

0.005%-0.15%, 바람직하게는 0.02-0.04%의 총량으로 안티몬 및/또는 주석과 같이 경계면-활성 성분의 첨가는 최종 아닐링에서 바람직하지 못한 (111) 조직성분을 가진 입자 성장의 억제를 유발시킨다. 이것은 회분식(batch) 아닐링로 또는 반처리된 전기 스트립의 가공을 위한 펀치된 적층체의 아닐링용 로에서 지속된 아닐링을 위하여 특히 보다 바람직하다.

또한, 본 발명은, 관계식 (% Si) + 2(% Al) ＞1.6% 및 (% Si) + (%Al) ＜4.5%을 만족하는 조건하에서,

C: ≤ 0.025%,

Mn: ＜ 0.10%,

Si: 0.1-4.4%,

Al: 0.1-4.4% 및 불가피한 불순물을 포함하는 잔량 철로 이루어지는 강을 두께 3.5mm 이상으로 열간 압연시킨 다음, 얻어진 열연 스트립을 중간 재결정화 아닐링없이 적어도 86%의 압하율로 냉간 압연시키고, 얻어진 냉연 스트립을 아닐링시키는 고 비율의 입방체 또는 표면 조직위 입방체, 분극 J 2500＞1.7T 및 저 철심손을 갖는 비-방향성 전기 스트립의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 강 조성으로 인하여, 이미 언급된 바와 같이 실제로 어떠한 α-γ상 변태가 발생하지 않으며, 이와 같은 사실은 α/γ상 한계가 초과된다면 생성된 조직이 상실될 것이므로 중요하며 열변형에 대하여 페라이트 단일상 존이 열간 압연 중 입방체 조직 성분의 의도된 형성을 위하여 필요하기 때문에 또한 중요하다. 중간 재결정화 아닐링을 피하면서 86%의 최소 총압하율로서 본 발명에 따른 냉각압하는 또한 제1 결정화 및 정상적인 입자 성장의 과정 중 입방체 조직성분의 형성에 확인될 수 있는 정도로 기여한다.

본 발명의 바람직한 유형에 따라, 편리하게도 열간 아연 중 마무리 트레인(finishing train)에서 압하는 슬라브 온도가 1000-1060℃ 이라면 패스당 최대 30% 이다. 최종 압연온도는 상기 언급된 층상 구조가 따라서 조장되기 때문에 900-960℃가 바람직하다.

본 발명의 또 다른 바람직한 유형에 따라, 냉간 압연의 제1단계는 상승온도 180-300℃에서 스트립두께 1.3-1.9mm 이하로 수행된다. 본 발명에 따라 탄소 함유량 0.025% 이하, 특히 0.015% 이하와 결합하여, 탄소전위 상호작용 때문에 차단 또는 고정되는 슬라이드성 전위 및 따라서 다른 슬라이딩 시스템 또는 뷸균질 변형(전단 밴드)의 활성을 노화시키는 동적 압하(dynamic reduction)가 성취되며 횡방향으로 자기 분극의 증가에 기여한다.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 유형에 있어서, 표면조직위 입방체를 가진 전기 스트립의 평면에 자기 특성의 개선된 등방성은 또한 최종 두께 1.12-1.2배인 스트립 두께로서, 냉간 아연된 스트립을 보다 구체적으로는 400-500℃에서 1-10시간 비재결정화 회복 아닐링시킨 다음, 마무리 냉간 압연 및 아닐링시키는 일 예에 의하여 얻어질 수 있다. 얻어진 쉬트는 회전식 장치에 대하여 특히 보다 바람직하다.

완전히 처리된 스트립을 제조하기 위하여, 최종 두께로 냉간 압연된 스트립에 연속로에서 예비 탈탄화 아닐링을 제공한 다음 900-1100℃의 온도에 동일로에서 최종 아닐링 시킨다. 최종 아닐링 온도는 물질의 입자크기가 저 철심손을 얻는데 충분히 크지 않을 것이므로 900℃보다 낮지 않아야 한다.

반 처리된 스트립을 제조하기 위하여 냉간 압연 스트립을 600-900℃의 수소 분위기내 회분식 아닐링 노에서 또는 750-900℃의 연속로에서 5분 이하 재결정화로서 아닐링시킨다. 회분식 아닐링의 경우에, 그 후 스트립을 7% 이하의 압하율로서 평탄화하거나 표층 패스 압연하여야 한다. 최종 아닐링이 제공되지 않은, 얻어진 스트립으로부터, 그 후 적층체를 예를 들어 DIN 46 400 Part 4에 따라 통상의 방식으로 제조하며 아닐링시킨다. 그러나, 특히 양호한 자기특성을 얻기 위하여, 적층 아닐링의 기간 및 온도는 예를 들어 경계면 활성 성분을 가진 강 조성물의 경우에 15시간 및 950℃로 증가되어야 한다.

[바람직한 실시예의 설명]

본 발명을 실시예에 참고하여 기재하면 다음과 같다.

[실시예 1]

사용된 출발물질은 서로 다른 조성과 스트립 두께의 8개 열간 압연된 스트립이었다(표 1). 이들을 0.5mm로 냉간 압연시킨 다음 840℃에서 탈탄화하고 950℃에서 1시간 아닐링 하였다. 자기 결과를 표 2에 제시한다.

* 스트립은 압연방향에 대하여 50% 길이 및 50% 횡렬로 전단된다.

스트립 B, C 및 D는 본 발명에 속하지 않는 비교예이다.

스트립 B 및 C의 실리콘과 알루미늄 함유량은 관계식 (% Si) + 2(% Al) ＞1.6%에 일치하지 않는다. 스트립 C와 D은 매우 높은 망간 함유량을 가지고 있다.

[실시예 2]

표 1에 제시된 열간 압연 스트립 A와 E를 세 가지 변형으로 압연시켰다.

a) 스트립 두께 0.5mm로 냉간 압연

b) 230℃로 열간 압연 스트립의 예열 및 동일온도에서 1.5mm로 냉간 압연, 이어서 최종두께 0.5mm로 마무리 압연

c) (b)와 같이, 그러나 중간두께 0.58mm에서 회복 아닐링 480℃/4시간과 함께.

그 후 스트립을 탈탄화한 다음 각각 1050℃에서 1분 (열간 압연 스트립 E, 표3) 및 950℃에서 1시간 (열간 압연 스트립 A, 표4) 아닐링하였다.

*) 스트립은 압연방향에 대하여 50% 길이 및 50% 횡렬로 전단된다.

간단한 아닐링 (표3)으로서 변형 (b)는 분극에서 약간의 증가가 생성되며, 지속 아닐링(표4) 후 보다 명백히 인식된다. 길이(0。) 및 횡렬방향 (90。)에서 실제 동일한 값은 입방체 배향을 가진 입자의 특히 높은 비율을 나타낸다.

쉬트 평면에서 분극의 표시된 등방성은 변형(c)에 의하여 얻어질 수 있다.

[실시예 3]

표 1에 제시한 열간 압연 스트립 E 및 F3를 230℃로 예열시키고, 이 온도에서 1.5mm로 압연시킨 다음, 0.5mm로 마무리 압연시켰다. 840℃에서 탈탄화 후, 세 가지 변형으로 아닐링을 수행하였다 :

a) 1050℃에서 1분

b) 950℃에서 1시간

c) 950℃에서 15시간

변형 (a)는 최종 아닐링이 제공된 전기 쉬트의 제조를 위하여 필요하며; 변형(b)와 (c)는 반처리된 쉬트의 적층 아닐링을 나타낸다.

표 5는 자기 결과에 대한 아닐링 변형의 효과를 나타낸다.

*) 스트립은 압연방향에 대하여 50% 길이 및 50% 횡렬로 전단된다.

변형 (c)에서 안티몬 첨가에 의해 안티몬 없는 열간 압연 스트립 E에서 보다 열간 압연 스트립 F3에서 명백히 높은 분극은 얻어진다.

[실시예 4]

용융시켜 열간 압연 스트립을 제공하였다 (표 6에서 조성).

스트립 두께 4.8mm로 열간 압연 스트립의 마무리 압연을 두 가지의 서로 다른 최종 압연온도에서 수행하였다 :

a) 최종압연온도 : 920℃

b) 최종압연온도 : 850℃

그 후 열간 압연 스트립을 최종 두께 0.5mm로 동일하게 냉간 압연시켰고, 탈탄화한 다음 950℃에서 1시간 아닐링하였다.

그 결과를 표 7에 제시한다.

*) 스트립은 압연방향에 대하여 50% 길이 및 50% 횡렬로 전단된다.

변형 (a)의 최종 압연온도는 바람직한 범위 900-960℃ 내에 놓이며 따라서 확인될 수 있는 정도로 높은 분극을 유도한다.

Claims (2)

1. 관계식 (% Si) + 2(% Al) ＞1.6% 및 (% Si) + (%Al) ＜4.5%을 만족하는 조건하에서, C: ≤ 0.025%, Mn: ＜ 0.10%, Si: 0.1-4.4%, Al: 0.1-4.4%, 경계면 활성 성분으로서 Sn 및/또는 Sb: 0.15% 이하 및 불가피한 불순물을 포함하는 잔량 철로 이루어지고, 높은 비율의 입방체 또는 표면 조직위 입방체, 분극 J 2500＞1.7T 및 저 철심손을 갖는 것을 특징으로 하는 비-방향성 전기 스트립.
2. 관계식 (% Si) + 2(% Al) ＞1.6% 및 (% Si) + (%Al) ＜4.5%을 만족하는 조건하에서, C: ≤ 0.025%, Mn: ＜ 0.10%, Si: 0.1-4.4%, Al: 0.1-4.4% 및 불가피한 불순물을 포함하는 잔량 철로 이루어지고, 추가적으로, 경계면 활성 성분으로서 Sn 및/또는 Sb를 그 전체 함량으로 0.005-0.15%로 포함하고, 높은 비율의 입방체 또는 표면 조직위 입방체, 분극 J 2500＞1.7T 및 저 철심손을 갖는 것을 특징으로 하는 비-방향성 전기 스트립.