KR100270392B1 - 철손이 낮은 무방향성 전기강판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중대형 전동기, 발전기 및 소형 변압기 그리고 각종 전기기기의 철심으로 사용되는 무방향성 전기강판 제조방법에 관한 것으로, 중량 %로 소정의 성분으로 조성되는 슬라브를 1200℃이하로 가열한 후, 열간압연시 사상압연시 마무리 압연 온도가 800℃이상의 페라이트상에서 압연하되, S의 함량이 0.003% 미만에서는 650℃이상으로 권취하고, S의 함량이 0.003% 이상에서는 650℃미만으로 권취하여 열연판의 석출물 크기가 1.2-1.9㎛되게 한후, 900-1150℃의 온도로 열연판을 연속소둔하고, 산세한 후 1회 냉간압연 혹은 중간소둔을 포함한 2회냉간압연후 950-1070℃에서 재결정 소둔하여서 된 것이다.

Description

철손이 낮은 무방향성 전기강판의 제조방법

본 발명은 철손이 낮은 무방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것으로, 특히 중대형 전동기, 발전기 및 소형 변압기 그리고 각종 전기기기의 철심으로 사용되는 무방향성 전기강판을 제조하고자 하는 것이다.

종래의 무방향성 전기강판은 각종 전기 기기의 철심소재로 사용되며, 중대형 전동기에 의하여 소모되는 전기에너지는 총전력 사용량의 40%를 차지하고 있다.

중대형 전동기등의 에너지 손실이 큰 전기 기기에 사용되는 소재는 자기적 특성중 특히 철손이 낮아야 한다.

철손이라고 하는 것은 단위 중량에 대한 전기에너지 손실로 나타내기 때문이다. 고급무방향성 전기강판은 철손을 낮추기 위하여 비저항을 증가시키는 성분과 그에 적합한 제조 조건으로 제조되어야 한다.

무방향성 전기강판의 철손은 이력손실과 와류손실로 구분할 수 있으며, 와류손실은 소재의 성분과 두께가 결정되면 결정됨으로 이력손실을 낮추는 것이 관건이 된다.

이력손실은 소재의 결정크기와 재결정된 집합조직에 의하여 결정될 수 있으며, 이 같은 특성은 소재의 제조방법에 의하여 결정된다.

자기적 특성을 향상시키기 위해서 일반적으로 S와 N등이 낮은 청정강을 제조하거나 Si나 Al등 비저항을 증가시키는 원소의 량을 증가시켜 왔다.

그리고 제조 조건에서도 열연판 혹은 냉연판의 소둔온도를 변화시켜 왔다.

일본공개특허 소 59-15966은 각각의 불순물 원소의 량이 0.003% 이하로 함유되어야 한다고 하나, 이같은 성분을 함유하는 슬라브에서 열간압연하기 까지의 공정이 자기적 특성에 상당히 중요하나 이들 공정에 대해서는 언급하지 않았으며, S를 낮추기 위하여 제조원가가 증가되어야 한다.

그리고 일본공개특허 소 57-52410은 1.5% 이하의 Si함량에서 열간압연후 권취온도를 680℃ 이상으로 실시해야 한다고 하나 S등의 불순물량에 대해서는 제한이 없고 철손이 높은 소재를 대상으로 하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 제반문제점을 감안하여 이를 해소하고자 발명한 것으로, 중대형 전동기 및 발전기와 소형변압기 그리고 각종 전기 기기에 사용되는 철심에 무방향성을 갖도록 함에 그 목적이 있는 것이다.

이와 같은 목적을 갖는 본 발명의 특징은 중량 %로 C : 0.01%이하, Si : 1.5-3.5%, Mn : 0.50%이하, P : 0.05%이하, S : 0.006%이하, Al : 1.0%이하, N : 0.004%이하, O : 0.003%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 조성되는 슬라브를 1200℃이하로 가열한 후, 열간압연의 사상압연시 마무리 압연 온도가 800℃이상의 페라이트상에서 압연하되, S의 함량이 0.003%미만에서는 650℃이상으로 권취하고, S의 함량이 0.003% 이상에서는 650℃미만으로 권취하여 열연판의 석출물 크기가 1.2-1.9㎛되게 한 후, 900-1150℃의 온도로 열연판을 연속소둔하고, 산세한 후 1회 냉간압연 혹은 중간소둔을 포함한 2회냉간압연후 950-1070℃에서 재결정 소둔하여 제조함에 의한다.

제1도는 S함량에 따른 철손의 변화를 나타낸 그래프.

본 발명은 중량 %로 C:0.01%이하, Si:1.5-3.5%, Mn:0.50%이하, P:0.05%이하, S:0.006%이하, Al:1.0%이하, N:0.004%이하, O:0.003%이하, 잔부 Fe및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 조성되는 슬라브를 1200℃이하로 가열한 후, 열간압연의 사상압연시 사상압연의 마무리 압연온도가 800℃이상의 페라이트상에서 압연하되, S의 함량이 0.03%미만에서는 650℃이상으로 권취하고, S의 함량이 0.003% 이상에서는 650℃ 미만으로 권취한 후, 900-1150℃의 온도로 열연판을 연속소둔하고 산세한 후, 1회 냉간압연법 혹은 중간소둔을 포함한 2회 냉간압연법으로 압연후 950-1070℃에서 재결정 소둔하여 철손이 낮은 무방향성 전기강판을 제조한다.

무방향성 전기강판의 최종제품의 자기적 특성에 영향을 미치는 인자는 결정립의 크기와 자성에 유리한 집합조직의 발달정도이며, 이와 같은 인자는 제강의 성분 뿐만 아니라 제조조건에 의해서 큰 영향을 받는다.

특히 MnS는 미세하게 석출되어 결정립과 집합조직에 영향을 크게 미치는 석출물로서 중고급강에서는 S의 함량에 따른 적절한 제조조건이 필요하게 됨을 본 발명에서 발견하였다.

MnS등의 석출물은 그 크기가 최종제품에서는 너무 작을 경우 결정립의 미세하게 되었으며, 집합조직도 자기적 특성에 불리하게 조사되었다. 본 발명의 조건으로 제조할 경우 열연판의 평균 석출물 크기는 1.2-1.9㎛이었다.

도 1은 C:0.05%, Si:2.51%, Mn:0.31%, P:0.015%, Al:0.35%, N:0.002%, O:0.002%의 성분계에 S의 함량과 열연판의 권취온도에 따른 철손의 변화를 나타내고 있으며, 열연판의 권취온도가 다를 경우 동일한 S의 함량에서도 철손이 달라짐을 알 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 성분계의 수치한정에 대하여 설명한다.

상기 C은 자기시효를 일으켜 사용시 자성을 저하시키므로 강슬라브에서는 0.01%이하로 하며, 최종제품에서는 0.003%이하로 함유되도록 한다. 필요시 냉연판에서 탈탄소둔을 할 수 있다.

상기 Si은 비저항을 증가시키는 원소로서 철손을 저하시킴으로 첨가하며, 최저 1.5%이상 첨가하며, 냉간압연성을 고려하여 최대 3.5%까지 첨가한다.

상기 Mn은 비저항을 증가시켜 철손을 낮추지만 과다하게 첨가되면 집합조직을 저해시킬 수 있음으로 본 발명에서는 0.50%이하로 한정한다.

상기 P는 자성에 유리한 집합조직을 형성하나 냉간압연성을 저하시킴으로 최대 0.05%까지 첨가한다.

상기 S는 미세한 유화물을 석출시켜 결정립을 미세화시켜서 자기특성에 나쁜 영향을 미치므로 가능한 낮게 함유되는 것이 유리하며, 본 발명에서는 0.006%이하로 한다.

상기 Al은 비저항을 증가시켜 철손을 저감하며, N의 영향을 감소시키므로 최대 1.0%까지 첨가한다.

상기 N는 침입형 원소로서 집합조직의 발달을 저해함으로 가능한 함유량이 적은 것이 바람직하며, 본 발명에서는 0.040% 이하로 한다.

상기 O는 Al, Mn등과 결합하여 산화물을 형성하여 석출물을 증가시키므로 그 함유량이 적은 것이 바람직하며, 본 발명에서는 0.030%이하로 한다.

이하 본 발명의 제조방법에 대하여 설명한다.

상기와 같이 조성되는 강 슬라브는 제강공정에서 용강으로 제조하고, 슬라브로 응고된 것이며, 강슬라브는 열간압연전 가열로로 장입되어 1200℃이하로 가열한다.

그 이상의 온도로 가열되면 석출물이 재용해되어 열간압연후 미세한 석출물이 많이 발생되어 자성이 저할될 수 있다. 가열된 슬라브는 열간압연되며, 이때 마무리 압연시 페라이트상에서 열간압연하고 권취한다.

발명강의 성분계에서는 900℃이하에서는 전량 페라이트상이어서 통상의 압연조건에서는 특히 사상압연구간에서는 페라이트상이 된다.

열간압연후 권취작업은 소재의 S함량에 따라 달리한다.

S의 함량이 0.03%미만에서는 650℃이상으로 권취하고, S의 함량이 0.003%이상에서는 650℃미만으로 권취한다.

S의 함량에 따라 권취온도를 달리하는 것은 S의 함량에 따라 MnS의 크기가 달라질 수 있기때문이며, 최종제품에서 MnS의 크기를 최대한 크게하는 방법을 제공하기 위함이다.

강중의 S함량은 낮은 것이 자성에서는 유리하지만 낮추기 위해서는 원가가 많이 들어감으로 S의 량을 어느정도 높이고도 제조방법에 의해 자성을 향상시킬 수 있는 제조방법은 원가절감에는 크게 기여할 수 있다.

본 발명의 범위에서 열연판 석출물 크기는 1.2-1.9㎛로 조사되었으며, 1.2㎛보다 적으면, 최종판 재결정 소둔시 결정립 성장이 부족하며, 1.9㎛보다 크면 냉간압연시 파괴되어 미세하게 분포됨으로 재결정소둔시 최종결정립이 미세하게 된다.

따라서 열연판 석출물 크기는 본 발명의 조건으로 제조하여 적절히 제어되어야 한다.

권취후 냉각된 열연판은 900-1150℃의 온도로 5분 이하 동안 열처리를 하여 소재를 균일화시키고, 산세한 후 냉간압연한다. 냉간압연은 1회 냉간 압연 혹은 중간소둔을 포함한 2회 냉간압연한다. 1회 냉간압연법은 1차 냉간압연으로 최종두께까지 소둔하는 것을 의미하며, 2회 냉간압연법은 1차 냉간압연하고 중간소둔을 실시한 후, 2차 냉간압연시 최종두께로 냉간압연하는 것을 의미한다.

냉간압연이 끝난 소재는 950-1070℃에서 재결정 위한 소둔을 실시한다. 소둔시 시간은 10초 이상 3분이하 동안 실시하여 과도한 산화를 억제하며, 탈탄소둔이 필요한 경우는 재결정 소둔전에 할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 더욱 상세히 설명하기로 한다.

[실시예 1]

하기 표 1과 같은 성분을 갖는 강슬라브를 용해하고, 1180℃로 슬라브를 재가열한 후 열간압연, 열연판소둔, 산세, 냉간압연 및 재결정 소둔되었다. 하기 표 2에 주요 제조조건을 제시하였다.

열간압연시 Si과 Al량이 높아서 사상압연시 페라이트상인 880℃에서 압연작업되었다. 냉간압연판은 결정립 성장을 위하여 20%의 수소와 80%의 질소를 포함하는 건조한 혼합가스 분위기에서 1000℃의 온도로 120초간 고온소둔하고 절단후, 자기적 특성과 재질을 조사하였다.

[실시예 2]

중량 %로 C:0.04%, Si:3.1%, Mn:0.15%, P:0.01%, S:0.001%, Al:0.48% N:0.0015%, O:0.002% 잔부 Fe 및 기타 불순물로 조성되는 슬라브를 1150℃로 가열하고, 열간압연시 사상압연의 마무리 작업시 페라이트상인 880℃의 온도에서 2.1mm의 두께로 열간압연하고, 하기 표 3과 같이 권취하였다.

냉각된 열연판은 1100℃의 온도로 3분간 연속소둔하고 산세하였다. 산세한 판은 1차 냉간압연하여 0.95mm의 두께로 한 후, 980℃에서 1분간 소둔하고 2차 냉간압연하여 0.5mm의 두께로 제조하였다. 최종 냉간압연판은 결정립성장을 위하여 20%의 수소와 80%의 질소를 포함하는 건조한 분위기에서 하기 표 3과 같이 소둔되었고, 소둔판은 절단한 후 자기적 특성을 조사하였다.

자기적 특성은 50Hz에서 1.5Tesla의 자속밀도를 유기했을때의 철손값으로 하였다.

이상과 같은 본 발명은 중대형 전동기 및 발전기와 소형변압기 그리고 각종 전기 기기에 사용되는 철심에 무방향성을 갖도록 하는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 각종 전기 기기의 철심으로 사용되는 철손이 낮은 무방향성 전기강판을 제조함에 있어서, 중량 %로 C : 0.01%이하, Si : 1.5-3.5%, Mn : 0.50%이하, P : 0.05%이하, S : 0.006%이하, Al : 1.0%이하, N : 0.004%이하, O : 0.003%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 조성되는 슬라브를 1200℃이하로 가열한 후, 열간압연시 사상압연시 마무리 압연온도가 800℃이상의 페라이트상에서 압연하되, S의 함량이 0.003%미만에서는 650℃이상으로 권취하고, S의 함량이 0.003% 이상에서는 650℃미만으로 권취하여 열연판의 석출물 크기가 1.2-1.9㎛되게 한후, 900-1150℃의 온도로 열연판을 연속소둔하고, 산세한 후 1회 냉간압연 혹은 중간소둔을 포함한 2회냉간압연후 950-1070℃에서 재결정 소둔하여 하는 것을 특징으로 하는 철손이 낮은 무방향성 전기강판의 제조방법.