KR100237160B1 - 저온 슬라브 가열방식의 고자속밀도 방향성 전기강판 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변압기, 발전기 및 기타 전자기기 등의 철심재료로 사용되는 방향성 전기강판 제조방법에 관한 것으로, 저온슬라브 가열방식의 고자속밀도 방향성 전기강판을 제조함에 있어서, 중량%로 탄소≤0.007%, 규소:2.90∼3.30%, 망간:0.15∼ 0.30%, 황≤0.006%, 산가용성알루미늄:0.010∼0.030%, 질소≤0.006%, 인≤0.015 , 구리:0.3∼0.6%, 니켈:0.03∼0.07%, 크롬:0.03∼0.07% 및 잔부 철로 조성된 150∼350㎜두께의 규소강 슬라브를 제조하고, 상기 규소강 슬라브를 1200 ∼1320℃에서 1∼10시간 가열후 1.5∼2.6㎜두께로 열간 압연하고, 상기 열간압연판을 산세후 1회냉간압연 또는 중간소둔을 포함하는 2회냉간압연하여 최종냉간압연판을 만든 후, 상기 2차냉간압연판을450∼650℃의 온도에서 30초∼30분간 침질이 가능한 가스분위기를 사용하여 50ppm이상의 침질과 동시에 회복조직을 형성시키기 위해 2차소둔하고, 이어서 2차 소둔판에 MgO를 주성분으로 하는 소둔분리제를 도포한 후, 상기 도포판을 1차 재결정에 연이은 2차 재결정조직 형성과 불순물 제거를 위해 마무리 소둔하는 것으로 이루어지는 것이다.

Description

저온 슬라브 가열방식의 고자속밀도 방향성 전기강판 제조방법

본 발명은 변압기, 발전기 및 기타 전자기기 등의 철심재료로 사용되는 방향성전기강판 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저온 슬라브 가열이 가능하도록 제어된 특정성분을 첨가하고 이후 2차재결정의 안정화 및 방향성 향상 공정을 거쳐 자속밀도특성이 우수한 방향성 전기강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

방향성 전기강판은 결정립의 방위가(110)[001]방향으로 정열된 집합조직을 가지고 있으며, 이 제품은 냉간압연방향으로 우수한 자기적특성을 갖는다.

방향성 전기강판의 자기적 특성은 주로 자속밀도와 철손으로 나타내는데, 자속밀도는 통상 1000A/m의 자장에 의해 철심내에 유기되는 자속밀도 B₁₀으로, 철손은 일정한 주파수 50Hz의 교류에 의해 1.7Tesla의 자속밀도가 얻어지도록 할 때 철심내에서 열 등으로 낭비되는 에너지 손실W_17/50으로 평가하고 있다.

자속밀도가 높은 소재를 사용하게 되면 소형, 고성능의 전기기기의 제작이 가능하게 되며, 철손이 적으면 적을수록 전기 에너지 손실을 대폭 줄일 수 있다.

상기(110)[001]집합조직은 2차재결정 현상을 이용하여 얻어지는데, 2차재결정은 보통의 1차 재결정에 의해 생긴 미세한 결정립들 중에서 특정방위의 결정립, 소위 고스(Goss)방위라 불리우는(110)[001]의 방위를 가진 결정립(통산“2차재결정의 핵”이라 칭함)이 시편 전체로 이상성장(Abnormal growth)한 것으로, 이러한 2차재결정이 완전히 일어나고 그 방향성이 우수할 때 고자속밀도가 얻어진다고 알려져 있다.

2차재결정을 안정화하기 위해서는 MnS, MnSe, AlN, Cu₂S 등의 석출물을 이용하여 2차재결정이 일어나기 전까지 1차 재결정립의 성장을 억제하는 것이 필요하며, 일반적으로 상기 석출물에 의한 입 성장억제력이 강할수록 2차재결정이 안정화된다.

그러나, 강한 입 성장억제력을 얻기 위해서는 석출물의 양 및 크기, 그리고 분포를 잘 제어해야 하는데, 수백 내지 2000Å 크기의 미세한 석출물들이 가능한한 많은 양 균일하게 분포되면 이에 상응하여 입성장억제력이 증가하는 것으로 알려져 있다.

이를 위해 제강단계에서 적정량의 석출물 형성원소를 첨가하고, 슬라브 제조시 형성된 조대한 석출물을 1400℃ 정도의 고온 슬라브 가열에 의해 완전히 고용시키고, 후속되는 공정에서 석출물들이 미세하고 균일하게 분포되도록 석출제어하는 것이 통상적인 해법이다.

우수한 자속밀도를 얻기 위해서는 2차재결정의 안정화와 동시에, 2차재결정의 방향성을 향상시킬 수 있어야 하는데, 이를 위해서는 1차 재결정립들의 크기가 균일함과 동시에 1차 재결정립들의 방위(이후“1차 재결정 집합조직”이라 함)가 2차재결정의 핵에 잘 잠식될 뿐만 아니라 2차재결정의 성장과정에서 2차재결정이 이상적인 [001]방향을 고수하는 데, 즉 우수한 방향성을 가는 2차재결정립을 발달시키는 데 유리한 것이어야 하는 것으로 알려져 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해서는 적절한 합금설계 및 이에 따른 적절한 공정제어가 필요하다.

일반적으로 1차 재결정이 (111)[112] 성분을 강하게 하기 위해서는 최종냉간 압연율이 높아야 한다.

그러나 이는 2차재결정이 완전히 일어나는 것을 전제한 것으로 최종냉간압연율을 높이게 되면 1차 재결정의 정상 입 성장구동력이 증가하여 2차재결정이 불안정해지므로 상기한 입 성장억제제의 종류 및 양 그리고 이에 대한 제어과정에 따라 적정 최적냉간압연율이 존재하게 된다.

또 하나의 2차재결정 방향성을 향상시키기 위한 방안으로 2차재결정이 개시되는 온도를 증가시키는 것을 고려해 볼 수 있다.

본 발명자 등의 실험에 의하면, 1차 재결정 입도를 증가시키게 되면 2차재결정 온도가 상승하며, 이에 따라 우수한 자속밀도가 얻어짐을 확인할 수 있었다.

그것은 2차재결정 온도가 높을수록 (110)[001]과 압연방향간의 편차가 극히 적은 1차 재결정립들 만이 2차 재결정될 확률이 커지기 때문으로 추정된다. 물론 상기한 방법에 의한 방향성 향상을 달성하기 위해서는 고온에서도 안정한 석출물을 형성시켜, 이에 의해 고온까지 1차재결정의 정상성장이 억제되어야 한다.

결국, 우수한 자속밀도를 얻기 위해서는 고온까지 입 성장억제력을 발휘하는 석출물의 형성과, 최종냉간압연율의 제고, 그리고 1차 재결정 입도를 증가시킬 수 있는 기술의 확보가 관건이 된다.

본 발명은 상기한 추론에 근거하여 합금성분, 석출물제어 및 1차재결정제어를 위한 다수의 실험결과로 부터 완성된 것이다.

본 발명은 1200∼1320℃의 저온 슬라브 가열이 가능한 적정량의 AlN, Cu, Nl, Cr 등의 고유 성분계를 함유한 규소강 슬라브를 제조하고,냉간압연에 의해 1차재결정의 집합조직을 향상시키며, 후속되는 제조공정중 2차소둔시 1차재결정이 일어나지 않는 온도에서 제어된 양으로 침질하여 고온까지 입 성작억제력을 발휘 할 수 있는 석출물을 형성시키고, 1차재결정을 마무리 고온소둔의 저온영역에서 형성되도록 하여 비교적 큰 입도를 확보하는 방식을 취한다.

이로부터 2차재결정 안정화 및 방향성 향상을 동시에 달성함으로써 저온 슬라브 가열의 이점을 상실하지 않으면서 동시에 기존방법(한국특허출원 제93-23751호 참조)에 비해 향상된 자속밀도를 나타내는 방향성 전기강판 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

한국 특허공개공보 제89-8334호에 기재된 다까하시 노부유기 등의 발명도 침질에 의한 입 성장억제제의 강화를 통하여 저온 슬라브 가열 방식의 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법을 소개하고 있다.

그러나 이들 발명의 강 성분은 Cr, Ni, Cu의 첨가량에 있어서 본 발명과는 크게 다르며, 또한 침질방법에 있어서도 본 발명과는 구분된다.

상기 종래기술의 침질은 탈탄 및 1차재결정이 완성되는 온도에서 탈탄소둔공정 후 강판내에 질소가 흡수되도록 하는 것으로, 이 때 형성되는 1차재결정 입도는 수 내지 20㎛ 정도의 미세한 것으로 되는데 이로 인해 2차 재결정 온도의 상승에 의한 2차재결정의 방향성 향상효과는 나타나지 않는 단점이 있다.

반면에, 본 발명은 1차재결정이 일어나지 않는 온도에서 침질을 하는 것을 필수조건으로 하고 있으며, 1차재결정은 후속되는 마무리 고온소둔의 저온영역에서 서서히 형성되도록 함으로써 1차재결정 직후 30∼60㎛ 정도의 비교적 큰 입도를 확보할 수 있으며, 이에 따라 2차재결정 온도의 상승에 의한 보다 개선된 자속밀도를 얻을 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 저온 슬라브 가열방식의 고자속밀도 방향성 전기강판 제조방법은, 저온 슬라브 가열방식의 고자속밀도 방향성 전기강판을 제조하는 방법에 있어서, 중량%로 C≤0.007%, Si:2.90∼3.30%, Mn:0.15∼0.30%, S≤0.006%, 산가용성Al:0.010∼0.030%, N≤0.006%, P≤0.015%, Cu:0.3∼0.6%, Ni:0.03∼0.07%, Cr:0.03∼0.07% 및 잔부 Fe로 조성된 150∼350㎜ 두께의 규소강 슬라브를 제조하고, 상기 규소강 슬라브를 1200∼1320℃에서 1∼10시간 가열후 1.5∼2.6㎜ 두께로 열간압연하고, 상기 열간압연판을 산세후 1회냉간압연 또는 중간소둔을 포함하는 2회냉간압연하여 0.20∼0.35㎜ 두께의 최종 냉간압연판을 만든 후, 상기 2차냉간압연판을 450∼650℃의 온도에서 30초∼30분간 암모니아와 수소의 혼합가스 또는 암모니아, 수소와 질소의 혼합가스 분위기를 사용하여 50ppm 이상의 침질과 동시에 회복조직을 형성시키기 위해 2차소둔하고, 이어서 2차소둔판에 MgO를 주성분으로 하는 소둔분리제를 도포한 후, 상기 도포판을 1차재결정에 연이은 2차재결정조직 형성과 불순물 제거를 위해 마무리 소둔하여 B₁₀값이 1.89Tesal 이상인 저온 슬라브 가열방식의 고자속밀도 방향성 전기강판을 제조함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 냉간압연시 최종냉간압연율을 55∼87%로 하여 최종판 두께로 만들고, 상기 2차소둔시 l_N＝315(1+lnRc×10^-2)±30 [여기서, l_N: 적정침질량 (ppm), R_C: 최종냉간압연율(%)]을 만족하는 적정침질량으로 침질하여 B₁₀값이 1.93 Tesal 이상인 저온 슬라브 가열방식의 고자속밀도 방향성 전기강판을 제조함을 특징으로 한다.

본 발명에 사용되는 규소강 슬라브의 성분 및 제조조건은 다음과 같은 조건을 충족시켜야 한다.

탄소(C)는 본 발명의 강 제조시 불가피하게 첨가되는 원소로 제강원가 상승을 초래하지 않고 별도의 탈탄공정을 필요로 하지 않는 0.007% 이하로 제어하는 것이 바람직하며, 0.007%를 초과하면 후속되는 공정에서 충분한 탈탄이 이루어지지 않아 자기시효가 유발되므로 좋지 않다.

규소(Si)는 2.90% 미만인 경우 우수한 철손특성이 얻어지지 않으며, 3.30%를 초과하는 경우는 냉간압연성이 열화되므로 바람직하지 않다.

망간(Mn)은 슬라브에 오스테나이트를 형성하여 AlN의 고용을 용이하게 하는 원소로 0.15% 미만으로 첨가된 경우 오스테나이트의 형성량이 너무 적게 되므로 좋지 않으며, 0.03%를 초과하는 경우 압연시 롤압이 너무 증가하여 판형상이 불균일해지므로 좋지 않다.

황(S)은 과도하게 첨가하면 슬라브 중심부의 황(S) 편석이 심해져 이를 균질화하기 위하여 본 발명 범위 이상의 온도로 슬라브를 가열해야 하므로 0.006% 이하로 함유되도록 하는 것이 바람직하다.

산가용성알루미늄은 AlN 석출물의 형성에 필요한 원소로서, 0.010% 미만인 경우 2차재결정의 방향성이 열화되어 자속밀도가 저하되며, 0.030%를 초과하면 2차 재결정의 발달이 불안정해지므로 좋지 않다.

한편, 질소(N)은 0.006%를 초과하는 경우 슬라브제조시 형성된 조대한 AlN을 고용하는 데 슬라브 가열온도의 상승이 불가피하여 바람직하지 않다.

인(P)은 본 발명에서와 같이 Mn의 함유량이 통상보다 많은 경우 냉간압연시 판파단을 초래할 수 있으므로 제강에서 비용상승을 유발하지 않고 제어할 수 있는 양인 0.015% 이하로 제한한다.

구리(Cu)는 오스테나이트 형성원소로서 AlN의 고용 및 미세석출에 기여하여 2차재결정을 안정화하는 원소이다. 0.3% 미만으로 첨가된 경우 그 효과가 미약하여 2차재결정이 불안정하게 일어나 자기적 특성이 열화되며, 반면에 0.6%를 초과하는 경우는 후속되는 마무리 고온소둔시 형성되는 그래스피막을 불량하게 하므로 그 이하로 첨가하는 것이 좋다.

니켈(Ni)과 크롬(Cr)은 상호 복합적으로 작용하여 AlN등의 석출물이 열연후 강판내에 균일하게 분포되도록 하는 원소로서, 각 원소의 첨가량이 0.03% 미만인 경우는 그 효과가 미약하게 되며, 0.07%를 초과하는 경우는 그 효과가 더 크게 나타나지 않으므로, 고가의 합금첨가에 따른 원가상승을 저감시키기 위해, 0.07% 이하로 첨가하는 것이 좋다.

본 발명의 강 성분은 이상과 같으며, 그 외는 Fe 및 불가피한 미량의 불순물로 구성된다.

상기와 같은 규소강 소재는 통상의 여하한 용해법, 조괴법, 연주법 등을 이용하여 제조한 경우에도 본 발명의 소재로 사용할 수 있다.

이어서 전술한 강 성분으로 구성한 규소강 슬라브의 가열온도는 1250℃ 미만인 경우 AlN 등의 석출물의 고용이 불충분하게 되어 우수한 자기적 특성을 얻을 수 없게 되며, 1320℃를 초과하는 온도에서는 산화 스케일양이 늘어나게 될 뿐만 아니라 슬래그 융융이 일어날 수도 있으므로 본 발명의 범위에서 제외하였다.

상기 슬라브의 두꼐는 너무 얇으면 열간압연 생산성이 떨어지고 너무 두꺼우면 슬라브 가열시간이 길어져야 하므로 150∼350㎜로 제어하는 것이 바람직하다.

이후 통상의 열간압연으로 후속의 최적 냉간압하율을 고려하여 보통 1.5∼2.6㎜의 두께의 열간압연판으로 만든다.

상기 열간압연판은 1회 냉간압연을 하여 최종두께로 제조하여도 무방하나, 중간소둔을 800∼1000℃에서 30초∼30분간, 이슬점이 10∼70℃인 습윤가스를 이용하여 실시하여 행하는 2회 냉간압연법이 양호한 그래스피막형성과 자기시효 방지를 위해 바람직하다.

중간소둔의 온도 및 시간, 그리고 분위기 가스의 이슬점이 본 발명 범위 미만의 경우는 탈탄 및 양질의 내부산화층(마무리 고온소둔시 형성되는 그라스피막특성에 직결됨)이 적정량 이루어지지 않으므로 바람직하지 않으며, 온도가 1000℃를 초과하거나, 시간이 30분을 초과하는 경우는 강판 표면층 입자들이 조대해져 2차재결정이 불안정해지므로 좋지 않다. 분위기 가스의 이슬점이 70℃를 초과하는 경우는 치밀한 표면 스케일이 형성되어 냉간압연성을 해치므로 그 이하로 제어해야 한다.

한편, 중간소둔시의 분위기 가스로는 양질의 내부산화층을 형성하기 위해 습윤 순수소 가스를 사용하는 것이 바람직하나, 경제성을 고려하여 본 발명에서는 질소 및 수소의 혼합가스를 사용하였다.

냉간압연은 압연방법에 관계없이 최종냉간압연율이 중요하며, 55% 미만에서는 1차재결정 집합조직의 개선에 의한 2차재결정의 방향성 향상효과가 미약하며, 87% 를 초과하면 2차재결정이 불안정해져 우수한 자기특성을 얻을 수 없다.

최종냉연판의 두께는 0.20㎜ 미만의 경우는 2차재결정이 잘 발달되지 않으며, 0.35㎜를 초과하는 경우는 와류 철손특성이 나빠지므로 바람직하지 않다.

상기 냉연판은 침질 및 회복조직을 형성하기 위해 암모니아＋수소 또는 암모니아＋수소＋질소의 혼합가스를 사용하여 2차소둔을 행한다.

이 때 침질에 의한 질소는 마무리 소둔시 저온영역에서 강중의 잉여 산가용성알루미늄, 구리, 망간, 규소 등과 반응하여 추가적인 석출물을 형성하는데, 침질에 의해 추가 AlN 석출물을 형성시켜 입 성장억제력을 향상시키기 위해서는 최소한 50ppm 이상의 침질이 필요하다.

더욱이 본 발명자들은 상기 최종냉간압연율에 따라 적절한 양, l_N＝315(1＋l nRc×10^-2)±30[여기서 l_N:적정침질량(ppm), R_C:최종냉간압연율(%)]으로 침질이 이루어져야 고온까지 입 성장억제력을 확보할 수 있어 보다 개선된 자속밀도가 얻어짐을 발견하였다.

적정침질량(l_N) 미만의 경우는 AlN 석출물의 양이 불충분하여 2차재결정이 불안정해지며, 적정침질량(l_N)을 초과하는 경우는 전체적인 석출물 양은 많으나 조대한 MnN, Si₃N₄등의 석출물이 형성되어 고온까지 입 성장억제력을 유지하기 어려우므로 바람직하지 않다.

2차소둔온도가 450℃ 미만이거나 시간이 30초 미만이면 침질량이 부족하여 2차재결정이 불안정해지며, 650℃를 초과하는 온도의 경우는 미세한 1차재결정이 발생되어 우수한 자속밀도를 얻을 수 업게 되고, 30분을 초과하는 소둔시간은 비경제적이므로 좋지 않다.

마무리 소둔시 승온율은 적절한 1차재결정 집합조직을 형성시키고 2차재결정을 완전히 일으키기 위해 10∼50℃/hr의 범위로 제어해야 한다.

마무리 소둔의 분위기 가스로는 그래스피막 형성과 2차재결정 완료후 N, S등 잔류불순물을 제거하기 위해 건조한 수소 또는 수소 및 질소의 혼합가스를 사용 하는 것이 바람직하다.

마무리 소둔의 온도가 1150℃ 미만이거나 균열시간이 1시간 미만의 경우는 양호한 그래스피막 형성과 원활한 불순물제거가 어려워지며, 1250℃를 초과하는 온도나 30시간을 초과하는 시간의 경우는 비경제적이므로본 발명의 범위에서 제외하였다.

상기 고온소둔에 의해 무기질의 그래스피막이 형성된 강판 표면에는 절연성 향상과 자구미세화에 의한 철손개선의 목적으로 고온소둔후 장력부여 코팅을 하여도 좋다.

이하, 실시예에 의하여 설명한다.

[실시예 1]

중량%로 C:0.007%, Si:3.160%, Mn:0.20%, S:0.005%, 산가용성Al:0.020%, N:0.005%, P:0.015%, Cu:0.5%, Ni:0.05%, Cr:0.04% 및 잔부 Fe로 조성된 210㎜ 두께의 슬라브를 제조하고, 이것을 1300℃에서 4시간 30분간 가열 후 열간압연을 하여 2.3㎜ 두께의 열연판을 만들었다.

그 다음 산세하고 1차 냉간압연하여 1㎜두께로 조정한 후, 이슬점이 50℃인 25%H₂＋75%N₂분위기로 870℃에서 5분간 중간소둔을 하였으며, 이어서 0.30㎜ 두께로 최종냉간압연 한 후, 다음의 표 1에 나타낸 바와 같이 소둔온도 및 시간을 변화하면서 2차소둔을 행하였다. 이때 분위기가 가스로는 건조한 10%NH₃＋20%H₂＋70%N₂혼합가스를 사용하였으며 이어서 MgO를 주성분으로 하는 소둔분리제를 강판 표면에 도포한 다음 마무리 소둔하였다.

이때 상기 마무리 소둔은 1차재결정과 이에 연이은 2차재결정을 일으키기 위해 25℃/hr의 승온하고 10시간 균열후 냉각하는 열처리 사이클로 행하였으며, 승온중 분위기가스로는 25%N₂＋75%H₂를 사용하고, 1200℃ 균열구간에서는 순수소가스를 사용하였다.

상기와 같이 2차소둔온도 및 시간을 변화한 시편들에 대하여 침질량, 2차소둔후 강판 미세소직, 1차재결정 입도, 2차재결정 발달 그리고 자속밀도를 측정하여 하기 표 1에 나타내였다.

여기서, 침질량은 2차소둔판의 질소량에서 최종냉간압연판의 질소량을 감해준 값이며, 1차재결정 입도는 마무리 소둔 승온중 700℃에서 추출한 시편의 단면을 연마한 후 3% Nital로 에칭하여 Image Analyzer로 분석한 값이다.

2차재결정 발달율은 마무리 소둔판 표면을 약80%로 데운 20% 염산용액으로 부식하여 노출한 매크로조직을 관찰하여 측정하였으며, 자속밀도는 단판자성측정기로 B₁₀(1000A/m의 여자력에서 유기되는 자속밀도)을 측정한 값이다.

2차소둔조건이 본 발명의 범위인 450∼650℃, 30초∼30분에 드는 경우(발명재1∼발명재5), 50ppm이상의 침질 및 회복조직이 형성되어 189Tesla 이상의 우수한 자속밀도 값을 나타내었다.

반명에 본 발명의 온도범위 미만이 400℃의 경우(비교재)와, 본 발명의 시간범위 미만인 20초의 경우(비교재2)에서는 침질량이 적어 후속되는 마무리 소둔의 승온초기에 AlN 등의 입 성장억제제의 형성량이 불충분하여 2차재결정이 불완전하게 일어난 결과 자속밀도가 열등하였으며, 상한온도를 초과하는 700℃의 경우(비교재3, 비교재4)는 마무리 소둔 전에 1차재결정이 형성되어 2차재결정은 완전히 일어나지만 그방향성이 열화되어 우수한 자속밀도를 확보할 수 없기 때문에 본 발명 범위에서 제외하였다.

[실시예]

중량%로, C:0.003%, Si3.20%, Mn:0.24%, S:0.05%, 산가용성Al:0.027%, N:0.045%, P:0.015%, Cu:0.5%, Ni:0.04%, Cr:0.06% 및 잔부 Fe로 조성된 205㎜ 두께의 슬라브를 제조하고, 이것을 1300℃에서 4시간 30분간 가열 후 열간압연을 하여 2.5㎜ 두께의 열연판을 만들었다.

그 다음 산세하고, 최종냉간압연율을 하기 표 2와 같이 변화하기 위해 경우에 따라 1회압연 또는 이슬점이 55℃인 25%H₂＋75%N₂분위기로 850℃에서 30초간 행해진 중간소둔을 사이에 둔 2회의 냉간압연을 실시하여 0.30㎜ 두께로 최종냉간압연판을 만들었다.

그후 2차소둔시 침질량을 하기 표 2와 같이 변화시키기 위해 2차소둔온도 및 시간을 변화하여 열처리하였으며, 이때 2차소둔시 분위기가스는 건조한 5%NH₃＋20 %H₂＋75%N₂혼합가스를 사용하였다.

이어서 MgO를 주성분으로 하는 소둔분리제를 강판 표면에 도포한 다음 마무리 소둔하였다. 이 때 상기 마무리 소둔은 1차재결정과 이에 연이은 2차재결정을 일으키기 위해 25℃/hr의 승온율로 1180℃까지 승온하고 15시간 균열후 냉각하는 열처리 사이클로 행하였으며, 승온중 분위기가스로는 10%N₂＋90%H₂를 사용하였다.

상기와 같이 최정냉간압연율 및 2차소둔시 침질량을 변화한 시편들에 대하여 2차소둔시의 침질량, 2차재결정 발달율, 그리고 자속밀도를 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.

최종냉간압연율이 55∼87%이고, 이에 따라 2차소둔시 l_N＝315(1＋lnRc×1 0^-2)±30[여기서, l_N:적정침질량(ppm), Rc:최종냉간압연율(%)]을 만족하는 양으로 침질된 경우 (발명재6∼발명재10)는 후속되는 마무리 소둔의 저온영역에서 형성되는 1차재결정이 집합조직이 (111)[112] 성분이 강한 조직으로 될 뿐만 아닐, 최종냉간압연율 상승에 따른 정상 입성장 구동력 증가를 상쇄하기에 적절한 크기와 양으로 AlN 등의 석출물(입성장적제제)이 형성되어 2차재결정이 완전히 일어날 뿐만 아니라, 그 방향성도 향상되어 보다 우수한 자속밀도값(1.93Tesal)을 나타내였다.

반면에, 최종냉간압연율이 본 발명 범위 미만인 50%의 경우(비교재5)는 1차재결정 집합조직이 (111)[112] 성분이 약하게 2차재결정은 완전히 일어나지만 그 방향성이 열화되어 우수한 자속밀도는 얻을 수 없었으며, 최종냉간압연율이 본 발명 범위내일지라도 2차소둔시 적정침질량(l_N) 미만이거나(비교재6,7,9,11,13), 초과하는 경우(비교재8,10,12,14)도 우수한 자속밀도를 얻을 수 없었는데, 이는 적정침질량 미만인 경우는 AlN 석출물의 형성량이 부족하기 때문이며, 또한 적정침질량을 초과하는 경우는 AlN 뿐만 아니라 조대한 MnN, Si₃N₄가 발생되어 최종냉간압연율에 상응하는 입 성장억제력을 확보할 수 없기 때문이다.

한편, 최종냉간압연율이 본 발명 범위를 초과하는 88%의 경우(비교재15)는 2차재결정이 불완전하게 일어나 우수한 자속밀도를 얻을 수 없었다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 1200∼1320℃의 저온 슬라브 가열이 가능한 적정량의 AlN, Cu, Nl, Cr 등이 고유 성분계를 함유한 규소강 슬라브를 제조하고, 냉간압연에 의해 1차재결정의 집합조직을 향상시키며, 후속되는 제조공정중 2차소둔시 1차재결정이 일어나지 않는 온도에서 제어된 양으로 침질하여 고온까지 입 성장억제력을 발휘할 수 있는 석출물을 형성시키고, 1차재결정을 마무리 고온소둔의 저온영역에서 형성되도록 하여 비교적 큰 입도를 확보하여 2차재결정 안정화 및 방향성 향상을 동시에 달성함으로써, 저온 슬라브 가열의 이점을 상실하지 안흥면서 종래기술에 비해 향상된 자속밀도를 나타내는 방향성 전기강판을 제조할 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 저온 슬라브 가열방식의 고자속밀도 방향성 전기강판을 제조하는 방법에 있어서, 중량%로 C≤0.007%, Si:2.90∼3.30%, Mn:0.15∼0.30%, S≤0.006%, 산가용 성Al:0.010∼0.030%, N≤0.006%, P≤0.015%, Cu:0.3∼0.6%, Ni0.03∼0.07%, Cr:0.03∼0.07% 및 잔부 Fe로 조성된 150∼350㎜ 두께의 규소강 슬라브를 제조하고, 상기 규소강 슬라브를 1200∼1320℃에서 1∼10시간 가열후 1.5∼2.6㎜ 두께로 열간압연하고, 상기 열간압연판을 산세후 1회냉간압연 또는 중간소둔을 포함하는 2회냉간압연하여 0.20∼0.35㎜ 두께의 최종 냉간압연판을 만든 후, 상기 2차냉간압연판을 450∼650℃의 온도에서 30초∼30분간 암모니아와 수소의 혼합가스 또는 암모니아, 수소와 질소의 혼합가스 분위기를 사용하여 50ppm 이상의 침질과 동시에 회복조직을 형성시키기 위해 2차소둔하고, 이어서 2차소둔판에 MgO를 주성분으로 하는 소둔분리제를 도포한 후, 상기 도포판을 1차재결정에 연이은 2차재결정조직 형성과 불순물 제거를 위해 마무리 소둔하는 것으로 이루어지는 B₁₀값이 1.89Tesal 이상인 저온 슬라브 가열방식의 고자속밀도 방향성 전기강판 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 냉간압연시 최종냉간압연율을 55∼87%로 하여 최종판두께로 만들고, 상기 2차소둔시 l_N＝315(1＋lnRc×10^-2)± [여기서, l_N: 적정침질량(p pm), Rc: 최종냉간압연율(%)]을 만족하는 적정침질량으로 침질하는 것으로 이루어지는 B₁₀값이 Tesal 이상인 저온 슬라브 가열방식의 고자속밀도 방향성 전기강판 제조방법.