KR100289683B1 - 자기 특성이 우수한 일방향성 규소강판 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 C : 0.01~0.10 중량% , Si : 2.5~4.5 중량%, Mn : 0.02~0.12 중량%, Al : 0.005~0.10 중량%, N : 0.004~0.015 중량%를 함유하는 규소강 슬래브를 1280℃이상으로 가열한 후, 열간 압연에 의해 열연 강판으로 하고, 그후 필요에 따라 열연판 풀림을 행하고, 이어서 1회의 냉간 압연 또는 중간 풀림을 사이에 두는 2회 이상의 냉간 압연을 실시하여 냉연강판으로 하고, 이 냉연 강판에 탈탄 풀림 및 마무리 풀림을 실시하는 공정을 거쳐 일방향성 규소 강판을 제조함에 있어서, 이 열간 압연의 마무리 압연 종료 온도를 900~1100℃의 범위로 하고, 이 열간 마무리 압연 종료로부터 식 (1)에서 정하는 범위의 경과 시간 (t) 후의 강판 온도{T(t)(℃)}가 식 (2)을 만족하도록 처리하는 것을 특징으로 하는 자기 특성이 우수한 일방향성 규소 강판의 제조 방법이다.

2초 ≤ t ≤ 6초 ------- (1)

T(t) ≤ FDT - (FDT - 700) / 6 x t ------- (2)

단, FDT : 열간 마무리 압연 종료 온도 (℃)

본 발명에 의하면, 자기 특성의 향상에 유효하게 기여하는 2차 재결정 조직의 발달을 촉진하고, 이로써 고자속 밀도 또한 저철손의 특성을 갖는 자기 특성이 우수한 일방향성 전자 강판의 제조가 가능하게 된다.

Description

자기 특성이 우수한 일방향성 규소강판 제조방법

제1도는 실험 1에 있어서의 열간 마무리 압연 종료 온도 및 압연 후 유지시간과 자기 특성의 관계를 나타내는 그래프.

제2도는 실험 2에 있어서의 열간 마무리 압연 종료 후의 강판의 온도 변화를 나타내는 그래프.

제3도는 실험 2에 있어서의 열간 마무리 압연 종료 온도 및 열간 마무리 압연 종료로부터 2초후의 강판의 온도(T₁)와 자기 특성의 관계를 나타내는 그래프.

제4도는 실험 3에 있어서의 열간 마무리 압연 종료 후의 강판의 온도 변화를 나타내는 그래프.

제5도는 실험 3에 있어서의 열간 마무리 압연 종료 후 온도 (T₁)로 부터 냉각 종료시의 온도 (T₂)에 도달할 때까지의 시간 (Δt) 및 온도 (T₂)와 자기 특성의 관계를 나타내는 그래프.

제6도는 실험 3에 있어서의 열간 마무리 압연 종료 후 온도 (T₁)로부터 냉각 종료시의 온도 (T₂)에 도달할 때까지의 시간 (Δt) 및 온도 (T₂)와 자기 특성의 관계를 나타내는 그래프.

제7도는 실험 3에 있어서의 열간 마무리 압연 종료 후 온도 (T₁)로부터 냉각 종료시의 온도 (T₂)에 도달할 때까지의 시간 (Δt) 및 온도 (T₂)와 자기 특성의 관계를 나타내는 그래프.

제8도는 실험 4에 있어서의 열간 마무리 압연 종료 후의 온도 변화를 나타내는 그래프.

제9도는 실험 4에 있어서의 열간 마무리 압연 종료 후의 온도 변화를 나타내는 그래프.

제10도는 실험 4에 있어서의 열간 마무리 압연 종료 후의 온도 변화를 나타내는 그래프.

제11도는 인히비터의 석출상황에 미치는 열간 마무리 압연 후의 강판 열변화의 영향을 나타내는 모식도.

제12도는 실험 6에서 샘플 강을 강 4로 하여 열간 마무리 압연 종료로 부터 6초까지의 온도 변화 및 열간 마무리 압연 종료로부터 6초 이후의 냉각 속도와 자기 특성의 관계를 나타내는 그래프.

제13도는 실험 6에서 샘플 강을 강 5로 하여 열간 마무리 압연 종료로부터 6초까지의 온도 변화 및 열간 마무리 압연 종료로부터 6초 이후의 냉각 속도와 자기 특성의 관계를 나타내는 그래프.

제14도는 실험 6에서 샘플 강을 강 4로 하여 열간 마무리 압연 종료로부터 6초까지의 온도 변화 및 열간 마무리 압연 종료로부터 6초 이후의 냉각 속도와 자기 특성의 관계를 나타내는 그래프.

제15도는 실험 6에서 샘플 강을 강 4로 하여 열간 마무리 압연 종료로부터 6초까지의 온도 변화 및 열간 마무리 압연 종료로부터 6초 이후의 냉각 속도와 자기 특성의 관계를 나타내는 그래프.

본 발명은 방향성 규소 강판의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 저철손, 고자속 밀도의 일방향성 규소 강판의 제조 방법에 관한 것이다.

일방향성 규소 강판은 주로 변압기 외의 전기기기의 철심 재료로서 사용되고 있으며, 자속 밀도 및 철손치 등의 우수한 자기 특성을 요구한다.

이러한 일방향성 규소 강판을 제조하기 위하여 일반적으로 사용되고 있는 방법은, 두께 100~300㎜의 슬래브를 1250℃이상의 온도에서 가열한 후, 열간압연하여 얻어진 열연판을 1회의 냉간압연 또는 중간 풀림을 사이에 두는 2회 이상의 냉간 압연에 의해 최종 판두께로 하고, 탈탄 풀림을 행한 후, 풀림 분리제를 도포하고 2차 재결정 및 정제(purification)를 목적으로 한 마무리 풀림을 실시하는 것이 일반적이다.

즉, 먼저 슬래브를 고온 가열하여 인히비터(inhibitor)성분을 완전히 고용시킨 후, 열간압연 더 나아가서는 1회 또는 2회 이상의 냉간압연 및 1회 또는 2회 이상의 풀림에 의해 얻어지는 1차 재결정립 조직을 조절하고, 그런 후 마무리 풀림으로 1차 재결정립을 {110} <1> 방위의 결정립으로 2차 재결정시킴으로서 필요한 자기 특성을 확보하도록 한 것이다.

이와 같이, 2차 재결정을 효과적으로 촉진시키기 위해서는, 먼저 1차 재결정립의 정상립 성장을 역제하기 위한 인히비터라고 불리는 분산상을 강중에 균일하게 또한 적정한 크기로 분산하도록 석출상태를 조절하고, 또한 1차 재결정립 조직을 판두께 전체에 걸쳐서 적당한 크기의 결정립으로, 더욱이 균일하게 분포되도록 하는 것이 중요하다. 이러한 인히비터의 대표적인 것으로서, MnS, MnSe, AlN 및 VN과 같은 황화물, 셀렌화물, 질화물 등으로 강중의 용해도가 극히 작은 물질이 사용되고 있다. 또한, Sb, Sn, As, Pb, Ce, Cu 및 Mo 등과 같은 입계 편석형 원소도 인히비터로서 사용되고 있다.

여하간에, 양호한 2차 재결정 조직을 얻기 위해서는 열간 압연에 있어서의 인히비터의 석출로부터 그 이후의 2차 재결정 풀림에 이르기까지의 인히비터의 조절이 중요한 요건이며, 보다 우수한 자기 특성을 확보하기 위해서 이러한 인히비터 조절의 중요성은 점점 커져 왔다고 말할 수 있다.

그렇지만, 인히비터 조절의 관점에서, 열간 압연 공정에 있어서의 마무리 압연으로부터 권취까지의 온도 변화에 착안한 종래 기술로서, 예컨대 일본국 특공소 38-14009호 공보, 특개소 56-33431호 공보, 특개소 59-50118호 공보, 특개소 64-73023호 공보, 특개평 2-263924호 공보, 특개평 2-274811호 공보, 특개평 5-295442호 공보에 개시되어 있는 것이 알려져 있다.

특공소 38-14009호 공보에는, 일방향성 입자의 규소 전기강의 열연 띠강을 790℃~950℃ 사이의 온도에서 고용화 처리함으로써 탄소를 고용체로서 유지하고, 또한 입자계 탄화물의 생성을 방지하기 위하여 이러한 온도로부터 540℃ 이하의 온도로 급냉하고, 입자내에 렌즈상 석출물이 형성되는 310℃~480℃의 온도로 유지하여 급냉한 후, 입자 일배향 조직을 형성시키기 위하여 냉간 압연 및 풀림을 번갈아 실시함으로써 이루어지는 입자 일배향성 규소 전기강의 제조 방법이 개시되어 있다.

그러나 이 기술은 인히비터 성분을 많이 첨가하고 있지 않으며, 주로 카바이드의 석출형태를 조절하는 방법이며, 700℃ 근방의 카아바이드 석출 온도 범위에서의 냉각 속도나 유지 시간을 조절하는 것이다. 따라서, 실제로 이 기술은 AlN, MnSe, MnS를 함유하는 일방향성 전자 강판의 제조에 적용하면 자기 특성의 개선을 전혀 기대할 수 없었다.

특개소 56-33431호 공보에는 권취 온도를 700~1000℃의 온도 범위로 조절하는 방법, 및 700℃~1000℃의 고온 권취 후 이 코일을 10분~5시간 동안 열을 유지하는 방법, 및 700℃~1000℃의 고온 권취 후 이 코일을 급냉하는 방법이 개시되어 있다.

이 기술은, 동 공보에서는, 인히비터로서의 AlN의 석출 분산 상태를 개선하는 방법이지만, 귄취 후의 코일 형상에서의 자기 풀림(self-annealing)에 의해 불균일한 탈탄이 진행되어 그 후의 냉간 압연 집합 조직의 형성도 불안정하게 되어 제품 특성의 편차가 크게 된다. 특히, 코일 형상에서의 수냉 등은 냉각 속도의 불균일을 초래하는 것으로, 제품 특성 편차의 요인이 된다.

특개소 59-50118호 공보에는 열연 띠강을 마무리 최종 스탠드(stand)에서 분리시킨 후 하기의 식 (1), (2)에서 산출되는 온도의 범위까지 7~40℃/초의 냉각속도로 냉각하고, 그 후 권취하여 공냉하는 방법, 및 열연 띠강을 마무리 최종 스탠드에서 분리시킨 후 하기의 식 (3)에서 산출되는 온도 이하로 7 내지 30℃/초의 냉각속도로 냉각한 후 권취하고 이 권취된 띠강을 수냉하는 방법이 개시되어 있다.

(35 x log V + 515)℃ ------------ (1)

(445 x log V + 570)℃ ----------- (2)

(20 x log V + 555)℃ ------------ (3)

이때, V는 마무리 최종 스탠드로부터 분리된 후 권취할 때가지의 열연 띠강의 냉각 속도 (℃/초)이다.

그러나, 이 기술이 대상으로 하는 것은 인히비터로서 AlN을 사용하지 않는 경우로서, AlN 단독으로 사용하거나 혹은 AlN 과 MnSe 또는 MnS를 복합하여 사용한 일방향성 전자 강판의 제조에 관해서는 효과를 기대할 수 없다.

특개소 64-73023호 공보에는 열간 압연에서 마무리 압연 완료 후 권취까지의 평균 냉각속도와 권취 온도의 범위를, 평균 냉각속도 10℃/초 이상 40℃/초 미만으로, 권취 온도 600℃ 이상 750℃ 이하로 하는 방법, 및 평균 냉각속도 40~80℃/초로, 권취 온도 550℃~750℃로 하는 방법이 개시되어 있다.

이 기술도 특개소 59-50118호 공보에 개시된 기술과 마찬가지로 인히비터로서 MnS, MnSe를 사용하는 것을 특징으로 하고 있으며, AlN을 사용한 일방향성 전자 강판의 제조법에 관해서는 언급되어 있지 않다. 또한, 이들 모두는 냉각 속도에 관해서도 마무리 종료에서 권취까지의 평균 냉각속도만을 규명한다. 즉, 본 발명과 같이, 인히비터로서의 AlN의 석출상태 혹은 AlN과 MnSe 또는 MnS와의 복합 석출 상태에 본질적으로 영향을 주는 마무리 압연 종료 직후의 고온 체류 시간에 관해서는 어떠한 언급도 되어 있지 않다.

또, 특개평 2-263924호 공보에서는 C : 0.02~0.100 중량%, Si : 2.5~4.5 중량% 및 통상의 인히비터 성분을 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피하게 함유된 불순물로 이루어지는 규소강 슬래브를 열간 압연하고, 열연판 풀림을 하지 않고 계속 압하율 80% 이상의 냉간 압연, 탈탄 풀림, 최종 마무리 풀림을 실시하여 일방향성 전자 강판을 제조하는 방법에 있어서, 열간 압연 종료 온도를 750℃~1150℃로 하고, 열간 압연 종료 후 적어도 1초 이상, 700℃ 이상의 온도로 유지하고, 권취 온도를 700℃ 미만으로 하는 기술이 개시되어 있다.

이 기술은, 원가 절감의 관점에서, 마무리 압연 후에 고온을 유지함으로써, 재결정을 촉진시키고 조직을 개선하여 열연판 풀림을 생략하려고 하는 것이다. 이 기술에 의해 열연 후의 재결정을 촉진함으로써, 조직을 개선하고 열연판 풀림을 생략할 수는 있지만, 한층 더 양호한 인히비터의 석출 상태를 얻는데는 이르지 못하고 있다. 게다가, 이 기술은 열연판 풀림을 생략하기 때문에, 인히비터의 석출 조절을 희생하지 않으면 안되는 문제점이 있다.

또, 특개평 2-274811호 공보에서는 C : 0.021~0.075 중량%, Si : 2.5~4.5 중량%, 산가용성 A1 : 0.010~0.060 중량%, N : 0.0030~0.000130 중량%, S+0.405 Se : 0.014 중량% 이하, Mn : 0.05~0.8 중량%를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어지는 슬래브를 1280℃ 미만의 온도에서 가열한 후, 열간 압연을 행하고, 계속 필요에 따라 열연판 풀림을 행하고, 이어서 압하율 80% 이상의 최종 냉간 압연을 포함하고 필요에 따라 중간 풀림을 사이에 두는 1회 이상의 냉간 압연을 실시하고, 그 후 탈탄 풀림과 최종 마무리 풀림을 행하여 일방향성 전자 강판을 제조하는 방법에 있어서, 열간 압연 종료 온도를 750℃~1150℃로 하고, 열간 압연 종료 후 적어도 1초이상, 700℃ 이상의 온도로 유지하고, 권취 온도를 700℃ 미만으로 하는 기술이 개시되어 있다.

이 기술은 저온 슬래브 가열을 행하는 제조 방법에 있어서, 마무리 압연 후에 고온을 유지시킴으로써, 재결정을 촉진시키고, 자기 특성을 향상, 안정화시키려는 것이다. 그러나, 저온 슬래브 가열에서는 AlN은 고용할 수 있으나, MnS, MnSe는 충분히 고용되지 않는다. 특히, 고온 슬래브 가열을 하여 충분히 인히비터를 고용시키는 제조방법에 이러한 열연 및 냉연 공정을 적용하는 경우, 인히비터의 석출 거동이 상이하게 되기 때문에 자기 특성이 뛰어난 제품을 안정되게 제조할 수는 없다. 즉, 저온 슬래브 가열을 하는 공정에서는 인히비터의 조절이 효과를 나타내지 않기 때문에 자기 특성이 우수한 제품을 안정되게 제조할 수 없는 문제가 있다.

또한 특개평 5-295442호 공보에는 열간압연의 마무리 스탠드를 나온 후, 850 ℃ 이하 600℃ 까지의 평균 냉각 속도 Ta (℃/초)와 Ti 함유량의 관계가

Ta ≥ 30℃/초에서 Ti ≤ 0.003 중량% 일 때, Ta ≥ -7 / 3Ti + 100

0.003 ＜ Ti ≤ 0.008 중량% 일 때, Ta ≤ -11 / 5Ti + 206

Ta : ℃/초, Ti : 10^-4중량%

인 열간 압연 후의 강판을 최종 냉간 압연 압하율 80%이상에서 냉간 압연하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 이 방법에 따라 제조한 경우에는 제품 중에 잔류한 Ti가 산화물, 질화물을 형성하고 철손의 시효 열화를 초래하는 문제점이 있었다.

종래 기술에서는 인히비터를 강중에 균일하게 또한 적정한 크기로 분산시키기 위하여 열간 마무리 압연 종료 후 권취까지의 강판의 열변화를 고려한 것은 없었다.

또, 열간 마무리 압연 종료 후 권취까지의 냉각 속도를 규제하는 기술 (예컨대, 특개소 59-50118공보에 개시)은 있었으나, 인히비터의 조절을 목적으로 한 것은 아니고, 미세 탄화물의 석출을 목적으로 한 것이다. 또, 상기한 열간 마무리 압연 종료 후 권취까지의 냉각속도를 규제하는 기술은 평균 냉각속도를 규제하고 있는데 지나지 않고, 특히 열간 마무리 압연 종료 직후의 냉각은 주목되고 있지 않았다.

이상과 같은 종래 기술에서는 양호한 인히비터 석출 조절이 실현되지 않았다. 그 때문에, 자속 밀도와 철손치 모두 우수한 일방향성 규소 강판을 제조할 수가 없었다.

따라서, 본 발명의 목적은 인히비터로서 AlN를 단독으로서 사용하는 경우, 및 AlN 과 MnS 또는 MnSe를 복합하여 사용하는 경우에 있어서의 자기 특성이 우수한 일방향성 규소 강판의 제조 기술을 제공하는 것이다.

그러나, 발명자들은 상술한 목적의 달성하기 위해, 열간 압연 공정에 있어서의 각종 요인에 관하여 상세히 검토한 결과, 열간 마무리 압연 종료 후의 냉각 변화를 제어함으로써, 양호한 인히비터 분포가 얻어지고, 제품의 2차 재결정 불량율이 저감할 수 있고, 고자속 밀도 및 저철손을 달성하고 본 발명을 이루었다.

즉, 본 발명은 C : 0.01~0.10 중량%, Si : 2.5~4.5 중량%, Mn : 0.02~0.12 중량%, A1 : 0.005~0.10 중량%, N : 0.004~0.015 중량%를 함유하는 규소강 슬래브를 1280℃ 이상으로 가열한 후, 열간 압연에 의해 열연 강판으로 하고, 그 후 필요에 따라 열연판 풀림을 행하고, 이어서 1회의 냉간 압연 또는 중간 풀림을 사이에 두는 2회 이상의 냉간 압연을 실시하여 냉연강판으로 하고, 이 냉연 강판에 탈탄 풀림 및 마무리 풀림을 실시하는 공정을 거쳐 일방향성 규소 강판을 제조함에 있어서, 이 열간 압연의 마무리 압연 종료 온도를 900~1100℃의 범위로 하고, 이 열간 마무리 압연 종료로부터 식 (1)에서 정하는 범위의 경과 시간 t후의 강판 온도 T(t)(℃)가 식 (2)을 만족하도록 처리하는 것을 특징으로 하는 자기 특성이 우수한 일방향성 규소 강판의 제조 방법이다 (제1발명).

2초 ≤ t ≤ 6초 ------ (1)

T (t) ≤ FDT - (FDT - 700) / 6 x t ------ (2)

단, FDT : 열간 마무리 압연 종료 온도 (℃)

또, 본 발명은 상기 제1발명의 규소강 슬래브가 또 Se : 0.005~0.06 중량% 및 S : 0.005~0.06 중량% 중에서 선택되는 1종 또는 2종을 함유하는 것을 특징으로 하는 자기 특성이 우수한 일방향성 규소 강판의 제조 방법이다 (제 2발명).

상기 제2발명에서는 열간 마무리 압연 종료 후 6초~권취까지의 강판의 냉각 속도를 25℃/초 이하로 하는 것이 바람직하다.

이하에 발명에 이르게 하는 실험 결과에 관하여 설명한다.

[실험 1]

최초로 인히비터 석출에 미치는 열간 마무리 압연 종료 직후의 강판 온도 변화의 영향을 명백히 하기 위한 실험을 실시하였다.

C : 0.07 중량%, Si : 3.05 중량%, Mn : 0.06 중량%, Al : 0.020 중량%, N : 0.0090 중량%를 함유하는 강을 진공 용해에 의해 용제하여 주입(籌)후, 1200℃로 재가열하여 두께 40㎜로 압연하였다.

이로부터 두께 40㎜ x 폭 300㎜ x 길이 400㎜ 의 시료를 체취하고, 1300℃에서 가열하여 인히비터 성분의 용체화를 한 후, 판두께 2.3㎜로 하는 열간 압연을 실시하였다. 열간 마무리 압연 종료 온도 (FDT)를 700℃~1200℃의 각 온도로 하고, 그 온도에서 1~7초간 유지하였다. 그 후, 급냉하여 500℃의 노중에서 1시간 유지한 후에 상온까지 공냉하였다. 이것들의 열연판을 열연판 풀림한 후, 1차 냉간 압연, 이어서 중간 풀림을 실시하고, 2차 냉간 압연에 의해 0.23㎜두께로 마무리하였다. 그 후, 습수소 분위기 중에서, 850℃로 2분간 탈탄 풀림을 실시하고, MgO를 주성분으로 하는 풀림 분리제를 도포한 후, 수소 분위기 중에서 1200℃로 10시간의 최종 마무리 풀림을 실시하였다.

이렇게 하여 얻어진 제품의 자기 특성에 관하여 조사하였다. 제1도에 결과를 도시하였다. 횡축을 열간 마무리 압연 종료 후의 유지시간, 종축을 열간 마무리 압연 종료 온도로 하여 각 조건에 대응하는 제품의 자성을 OX의 부호로 포시하였다. O는 B₈: 1.88T 이상, X는 B₈: 1.88T 미만의 자성이 얻어진 것을 나타낸다.

실험 1의 결과에서, 미세한 인비히터 석출을 달성하고, 양호한 자성을 얻는데는, 열간 마무리 압연 종료 직후의 강판 온도 변화에 있어서, 열간 마무리 압연 종료 후 2초 까지의 고온 유지는 인히비터 석출에는 특별히 악영향을 미치지 않는 것을 알았다.

다음에 열간 마무리 압연 종료 후 2초 이후의 강판 온도 변화의 영향을 명백히 하기 위하여 이하의 실험을 하였다.

[실험 2]

C : 0.08 중량%, Si : 3.20 중량%, Mn : 0.05 중량%, Al : 0.025 중량%, N : 0.0085 중량%를 함유하는 강을 진공 용해에 의해 용제하여 주입(鑄)후 1200℃로 재가열하여 두께 40㎜로 압연하였다.

이로부터 두께 40㎜ x 폭 300㎜ x 길이 400㎜의 시료를 채취하고, 1300℃에서 가열하여 인히비터 성분의 용체화를 한 후, 판두께 2.3㎜로 하는 열간 압연을 행하였다. 열간 마무리 압연 종료 온도 (FDT)를 900℃, 1000℃, 1100℃로 하고, 2초 후에 각 열간 마무리 압연 종료 온도 미만에서 800℃이상의 각 온도 (T₁)에 달하도록 냉각하였다. 그 후, 급냉하여 500℃의 노중에서 1시간 유지한 후에 상온까지 공냉하였다. 이 온도 변화를 제2도에 도시하였다. 이것들의 열연판을 열연판 풀림한 후, 1차 냉간 압연, 이어서 중간 풀림을 실시하여, 2차 냉간 압연에 의해 0.23㎜ 두께로 마무리 하였다. 그 후, 습수소 분위기 중에서, 850℃로 2분간 탈탄 풀림을 실시하고, MgO를 주성분으로 하는 풀림 분리제를 도포한 후, 수소 분위기 중에서 1200℃로 10시간의 최종 마무리 풀림을 실시하였다.

이렇게 하여 얻어진 제품의 자기 특성에 관하여 조사하였다. 제3도에 결과를 도시하였다.

열간 마무리 압연 종료 온도에 따라 자성이 양호하게 되는 최고 온도 (T_1C)는 변동되어 있다. 제3도에서 점선으로 도시된 바와 같이, 최고 온도 (T_1C)는 식 (1)을 만족시킨다.

T_1C= 2/3 x FDT + 700/3 -------- (1)

[실험 3]

C : 0.04 중량%, Si : 3.00 중량%, Mn : 0.06 중량%, Al : 0.03 중량%, N : 0.0090 중량%를 함유하는 강을 진공 용해에 의해 용제하여 주입 후, 1200℃로 재가열하여 두께 40㎜로 압연하였다. 이로부터 두께 40㎜ x 폭 300㎜ x 길이 400㎜의 시료를 채취하고, 1300℃에서 가열하여 인히비터 성분의 용체화를 한 후, 판두께 2.3㎜로 하는 열간 압연을 행하였다. 열간 마무리 압연 종료 온도 (FDT)를 900℃, 1000℃, 1100℃로 하고, 2초 후에 각 열간 마무리 압연 종료 온도에 따라 온도 (T_1C)까지 연속 냉각하고, 또 Δt초 사이에서 온도 (T₂)(℃)까지 연속 냉각하였다. 그 후 급냉하여 500℃의 도중에서 1시간 유지한 후에 상온까지 공냉하였다. 이 온도 변화를 제4도에 도시하였다. 이것들의 열연판을 열연판 풀림한 후, 1차 냉간 압연, 이어서 중간 풀림을 실시하여, 2차 냉간 압연에 의해 0.23㎜두께로 마무리 하였다. 그 후, 습수소 분위기 중에서, 850℃로 2분간 탈탄 풀림을 실시하고, MgO를 주성분으로 하는 풀림 분리제를 도포한 후, 수소 분위기 중에서 1200℃로 10시간 최종 마무리 풀림을 실시하였다.

이렇게 하여 얻어진 제품의 자기 특성에 관하여 조사하였다. 제5도 내지 제7도에 결과를 도시하였다.

제5도 내지 제7도는 모두 열간 마무리 압연 종료 후, 강판 온도가 제4도에 도시한 온도 (T_1C)로부터 온도 (T₂)에 도달하기 까지의 시간 (Δt) 및 강판 온도 (T₂)와 자기 특성의 관계를 나타내는 그래프이다.

제5도는 FDT = 900℃, T_1C= 833℃, 제6도는 FDT = 1000℃, T_1C= 900℃, 제7도는 FDT = 1100℃, T_1C= 966℃인 경우이다.

제5도 내지 제7도에 있어서, O는 B₈: 1.88T 이상, X는 B₈: 1.88T 미만의 자성이 얻어진 것을 나타낸다.

제5도 내지 제7도로부터 열간 마무리 압연 종료 온도 (FDT)에 관계없이 Δt ≤ 4초 (열간 마무리 압연 종료 후 6초)에서 T₂≤ 700℃이면, 양호한 자기 특성이 얻어진 것을 알 수 있다.

실험 2, 3에서 열간 마무리 압연 종료 후 2초에서 T_1C이하 및 열간 압연 종료 후 6초에서 700℃이하로 하는 것이 필요조건인 것으로 결론지을 수 있다.

다음에 열간 마무리 압연 종료 후 2초부터 6초 사이에서의 냉각의 방법에 따른 영향을 조사하였다.

[실험 4]

C : 0.05 중량%, Si : 2.95 중량%, Mn : 0.061 중량%, Al : 0.023 중량%, N : 0.0085 중량%를 함유하는 강을 진공 용해에 의해 용제하여, 주입 후 1200℃로 재가열하여 두께 40㎜로 압연하였다. 이로부터 두께 40㎜ x 폭 300㎜ x 길이 400㎜의 시료를 채취하고, 1300℃에서 가열하여 인히비터 성분의 용체화를 한 후, 판두께 2.3㎜로 하는 열간 압연을 행하였다. 열간 마무리 압연 종료 온도 (FDT)를 1000℃로 하고, 열간 마무리 압연 종료로부터 6초까지의 냉각 조건을 제8도 내지 제10도에 도시하였다. 또한 열간 마무리 압연 종료 점, 열간 마무리 압연 종료 후 2초에서 온도 (T_1C℃) 점 및 마무리 압연 종료 후 6초에서 700℃ 점을 잇는 직선을 굵은 선으로 도시하였다. 이 굵은 선은 식 (2)으로 표시된다.

T(t) = FDT - (FDT - 700) / 6 x t ------- (2)

t : 열간 마무리 압연 종료로 부터의 경과시간 (초)

T(t) : t초에 있어서의 강판 온도

그 후, 급냉하여 500℃의 노중에서 1시간 유지한 후에 상온까지 공냉하였다. 이것들의 열연판을 열연판 풀림을 행한 후, 1차 냉간 압연, 이어서 중간 풀림을 행하여, 2차 냉간 압연에 의해 0.23㎜두께로 마무리하였다. 그 후, 습수소 분위기 중에서 850℃로 2분간의 탈탄 풀림을 행하고, MgO를 주성분으로 하는 풀림 분리제를 도포한 후, 수소 분위기 중에서 1200℃로 10시간의 최종 마무리 풀림을 행한다.

이렇게 하여 얻어진 제품의 자기 특성에 관하여 조사하였다. 표 1에 결과를 나타내었다. 또한 2차 재결정 불량 발생 면적율은, 마무리 풀림 후의 제품판에 있어서, 직경 2㎜이하의 결정립이 차지하는 면적율이다.

실험 4의 결과에서 열간 마무리 압연 종료 후 2~6초간에 있어서,

T(t) ≤ FDT - (FDT - 700) / 6 x t

를 만족시키면, 양호한 자기 특성을 얻을 수가 있다는 것을 알았다.

[표 1]

이 이유는 다음과 같이 추정된다.

제11도에 인히비터의 석출 상황에 미치는 열간 마무리 압연 후의 강판 열변화의 영향을 모식적으로 도시한다.

인히비터는 열간 마무리 압연 종료 후, 얼마간의 잠복 기간을 거친 후 조대화한다. 이 잠복 기간은 압하율이 클수록, 혹은 동일 압하율의 경우는 열간 마무리 압연 종료 온도가 낮을수록 짧다. 또 온도가 높을수록 조대화는 신속히 진행한다.

따라서, 조대한 인히비터가 형성되는 것은 제11도에 도시한 해칭부 영역이다. 강판이 도면 중 X로 도시되는 열변화를 취하고, 해칭부를 통과하면, 조대한 인히비터의 형성이 현저하게 된다. 그 결과, 2차 재결정이 불안정하게 되어 자기 특성이 열화한다. 도면 중 Y로 도시하는 열변화에서는 인히비터 조대화 영역을 통과하지 않으므로, 인히비터는 조대화하지 않고 양호한 자기 특성이 얻어진다.

또한, 실험 2에서 2초 후의 강판 온도 T(2)가

T(2) ≤ 2/3 × FDT + 700/3

을 만족시키고, 또한 실험 3에서 6초 후까지 700℃이하로 냉각하는 것이 도면 중의 해칭 영역을 통과하지 않도록 하기 위해 필요하다는 것을 알았다. 이것들은 실험 4에서 확인되었다.

다음에 AlN 이외에 MnSe 및 MnS를 인히비터로서 함유하는 경우에 관하여 검토하였다.

[실험 5]

표 2에 도시한 조성의 강을 진공 용해에 의해 용제하여, 주입 후 1200℃로 재가열하고 두께 40㎜로 압연하였다. 이로부터 두께 40㎜ x 폭 300㎜ x 길이 400㎜의 시료를 채취하여, 1300℃에서 가열하여 인히비터 성분의 용체화를 한 후, 판두께 2.3㎜로 하는 열간 압연을 행하였다. 열간 마무리 압연 종료 온도를 1100℃~900℃로 하고, 열간 마무리 압연 종료로부터 6초까지의 냉각 조건을 제8도 내지 제10도에 도시하는 냉각 형태의 일부와 같게 되도록 하였다. 그 후, 급냉하여 500℃의 노중에서 1시간 유지한 후에 상온까지 공냉하였다. 이것들의 열열판을 열연판 풀림한 후, 1차 냉간 압연, 이어서 중간 풀림을 행하고, 2차 냉간 압연에 의해 0.23㎜두께로 마무리 하였다. 그 후, 습수소 분위기 중에서 850℃로 2분간의 탈탄 풀림을 실시하고, MgO를 주성분으로 하는 풀림 분리제를 도포한 후, 수소 분위기 중에서 1200℃로 10시간의 최종 마무리 풀림을 실시하였다.

[표 2]

이렇게 하여 얻어진 제품의 자기 특성에 관하여 조사하였다. 표 3에 결과를 도시하였다. 또한, 표 3에서 실험 4와 동일 냉각 형태로 얻어진 결과와의 차 (△B, △W)도 병기하였다.

표 3의 결과에 의하면, Se, S 또는 Se와 S를 동시에 함유하는 경우도, 실험 4의 결과와 동일하게 열간 마무리 압연 종료 후 2초~6초 사이에 있어서,

T(t) ≤ FDT - (FDT - 700) / 6 x t

을 만족시키면 양호한 자기 특성을 얻을 수가 있다는 것을 알았다. 이것은 AlN외에 MnSe 또는 MnS가 인히비터로서 기능하기 때문이다.

[표 3]

다음에 열간 마무리 압연 종료 후 귄취까지의 과정에 있어서의 후반의 냉각 속도의 영향을 도시하였다.

[실험 6]

표 4에 도시한 조성의 강을 진공 용해에 의해 용제하고, 주입 후 1200℃로 재가열하고, 두께 40㎜로 압연하였다. 또한 강 7은 실험 4와 동일 성분이다. 이로부터 두께 40㎜ x 폭 300㎜ x 길이 400㎜의 시료를 채취하여 1300℃에서 가열하여 인히비터 성분의 용체화를 한 후, 판두께 2.3㎜로 하는 열간 압연을 행하였다. 열간 마무리 압연 종료 온도를 1100℃~900℃로 하고, 열간 마무리 압연 종료로부터 6초 까지의 냉각 조건을 제8도 내지 제10도에 도시하는 냉각 형태의 일부와 같게 되도록 하였다. 그 후, 500℃로 될 때까지 10~35℃/초의 냉각속도로 냉각하였다. 그 후, 500℃의 노중에서 1시간 유지한 후, 상온까지 공냉하였다. 이것들의 열열판을 열연판 풀림한 후, 1차 냉간 압연, 이어서 중간 풀림을 행하고, 2차 냉간 압연에 의해 0.23㎜두께로 마무리 하였다. 그 후, 습수소 분위기 중에서 850℃로 2분간의 탈탄 풀림을 실시하고, MgO를 주성분으로 하는 풀림 분리제를 도포한 후, 수소 분위기 중에서 1200℃로 10시간의 최종 마무리 풀림을 실시하였다.

[표 4]

이렇게 하여 얻어진 제품의 자기 특성에 관하여 조사하였다. 제12도는 강 4에 있어서, 열간 마무리 압연 종료로부터 6초 이후의 냉각속도가 자기 특성에 미치는 영향을 도시한 그래프이다. 또한, 열간 마무리 압연 종료로부터 6초까지의 냉각 형태가, O는 제10도의 I, △는 제 8도의 B, □는 제9도의 F와 같다. 제13도는 강 5에 있어서, 열간 마무리 압연 종료로부터 6초 이후의 냉각속도가 자기 특성에 미치는 영향을 나타낸 그래프이다. 또한, 열간 마무리 압연 종료로부터 6초까지의 냉각 형태가, O는 제10도의 I, △는 제8도의 B, □는 제9도의 F와 같다. 제14도는 강 6에 있어서, 열간 마무리 압연 종료로부터 6초 이후의 냉각속도가 자기 특성에 미치는 영향을 나타낸 그래프이다. 또한, 열간 마무리 압연 종료로부터 6초까지의 냉각 형태가, O는 제8도의 C, △는 제9도의 F, □는 제8도의 B와 같다. 제15도는 강 7에 있어서, 열간 마무리 압연 종료로부터 6초 이후의 냉각속도가 자기 특성에 미치는 영향을 나타낸 그래프이다. 또한, 열간 마무리 압연 종료로부터 6초 까지의 냉각 형태가, O는 제10도의 I, △는 제8도의 B, □는 제9도의 F와 같다.

제12도 내지 제14도의 결과에 의하면, Se 또는 S를 함유하는 경우 및 Se 및 S를 동시에 함유하는 경우는 700℃~500℃까지의 냉각속도를 10~25℃/초로 함으로써, 자속밀도가 향상되어 있는 것을 알 수 있다. 한편, 제15도의 결과에 의하면, AlN 단독 첨가에서는 냉각속도의 효과는 특별히 인정되지 않았다.

AlN 외에 Se 또는 S를 함유하는 경우 또는 Se 와 S를 동시에 함유하는 경우라도 자기 특성이 향상되는 것은 다음과 같이 생각된다. MnSe 및 MnS은 열간 마무리 압연 전단계에서 석출된다. AlN은 마무리 압연 종료 후에 이미 석출되어 있는 MnSe 또는 MnS 상에 우선하여 석출하여 복합 석출물이 된다. 이 경우 냉각속도가 늦으면 복합 석출물이 안정하게 되어 보다 강력한 인히비터로 되기 때문이다. AlN 단독의 경우에는 이와 같은 효과는 인정되지 않는다.

본 발명에 있어서, 상술한 조건이외의 열간 압연, 열연판 풀림, 산세척, 중간 풀림, 냉간 압연, 탈탄 풀림, 풀림 도포제 도포 및 마무리 풀림 등의 각 공정에 있어서의 제조 조건은 각각 공지의 방법에 따라 실시하면 좋다.

본 발명의 소재인 규소강으로서는, 인히비터로서 AlN을 단독으로 첨가한 것 및 AlN 과 MnSe 또는 MnS를 복합 첨가한 것이 적합하다. 그의 성분 조성을 들면 다음과 같다.

C : 0.01~0.10 중량%

C는 열간 압연, 냉간 압연 중의 조성의 균일 미세화 뿐만 아니라 고스방위(Goss orientation)의 발달에 유용한 원소이며, 적어도 0.01 중량%는 함유시킬 필요가 있다. 그러나, 0.10 중량%를 초과하여 함유하면 탈탄이 어렵게되어, 오히려 고스 방위에 흐트러짐이 생기므로 상한은 0.10 중량%로 한다. 또한 바람직한 C의 함유량은 0.03~0.08 중량%이다.

Si : 2.5~4.5 중량%

Si는 강판의 비저항을 높히고, 철손의 저감에 기여한다. Si 함유량이 2.5 중량%미만에서는 철손 저감 효과가 충분치 않고, 또 정제와 2차 재결정을 위해 실시되는 고온에서의 마무리 풀림에 있어서, α-γ 변태에 의한 결정 방위의 무질서화(randum)를 야기하여 충분한 자기 특성이 얻어지지 않는다. 한편, 4.5 중량%를 초과하면, 냉간 압연성이 손상되어, 제조가 어렵게 된다. 따라서 Si 함유량은 2.5~4.5 중량%로 한다. 또한, 바람직하게 3.0~3.5 중량%의 범위로 하는 것이 좋다.

Mn : 0.02~0.12 중량%

Mn은 열간 취성에 의한 열간 압연시의 균열을 방지하는 데 유효한 원소이며, 그 효과는 0.02 중량% 미만에서는 얻어지지 않는다. 한편, 0.12 중량%를 초과하여 첨가하면 자기 특성을 열화시킨다. 따라서, Mn 함유량은 0.02~0.12 중량%로 한다. 또한 바람직하게는 0.05~0.10 중량%의 범위로 하는 것이 좋다.

Al : 0.005~0.10 중량%

Al은 AlN을 형성하여 인히비터로서 작용하는 원소이다. Al 함유량이 0.005 중량%미만에서는 억제력의 확보가 충분하지 않고, 한편 0.10 중량%를 초과하면 그 효과가 손상되므로, 0.005~0.10 중량%로 한다. 또한 바람직한 범위는 0.01~0.05 중량%이다.

N : 0.004~0.015 중량%

N은 AlN을 형성하여 인히비터로서 작용하는 원소이다. N 함유량이 0.004 중량%미만에서는 억제력의 확보가 충분하지 않고, 한편 0.015 중량%를 초과하면 그 효과가 손상되므로, 0.004~0.015 중량%로 한다. 또한 바람직한 범위는 0.006~0.010 중량%이다.

Se : 0.005~0.06 중량%

Se는 MnSe을 형성하여 인히비터로서 작용하는 원소이다. Se 함유량이 0.005 중량% 미만에서는 억제력의 확보가 충분하지 않고, 한편 0.06 중량%를 초과하면 그 효과가 손상된다. 따라서, 단독 첨가, 복합 첨가 어느 경우에도 0.005~0.06 중량%로 한다. 또한 바람직한 범위는 0.010~0.030 중량%이다.

S : 0.005~0.06 중량%

S 는 MnS를 형성하여 인히비터로서 작용하는 원소이다. S 함유량이 0.005 중량% 미만에서는 억제력의 확보가 충분하지 않고, 한편 0.06 중량%를 초과하면 그 효과가 손상된다. 따라서, 단독 첨가, 복합 첨가 어느 경우에도 0.005~0.06 중량%로 한다. 또한 바람직한 범위는 0.015~0.035 중량%이다.

또한, 본 발명에 있어서는, 인히비터로서 상기한 S, Se, Al 외에 Cu, Sn, Sb, Mo, Te 및 Bi 등도 유리하게 작용하므로 각각 상기 성분에 함께 함유시킬 수 있다. 이들 성분들의 바람직한 첨가 범위는 각각 Cu, Sn : 0.01~0.15 중량%, Sb, Mo, Te, Bi : 0.005~0.1 중량%이다. 또 이들의 각 인히비터 성분에 관해서도, 단독 사용 및 복합 사용의 어느 것이라고 가능하다.

[실시예]

표 5에 도시한 화학 조성을 가지며, 잔부는 실질적으로 Fe로 이루어지는 두께 200㎜, 폭 1000㎜의 규소강 연속주조 슬래브를 통상의 기체 가열로 및 유도식 가열로에서 1430℃까지 가열하여, 인히비터 성분을 용체화하고, 열간 거친압연을 행한 후, 표 5에 도시한 열간 마무리 압연 종료 온도의 열간 압연을 행하고, 또, 표 5에 도시한 바와 같은 온도 변화로 조절 냉각하고, 550℃에서 권취하였다. 이 열연판에 열연판 풀림, 산세척을 행한 후, 중간 판두께까지의 냉간 압연, 중간 풀림을 경유한 후, 최종 판두께 (0.23㎜)까지 냉간 압연하였다. 이어서, 얻어진 냉연판을 습수소 분위기 중에서 850℃로 2분의 탈탄 풀림을 실시하고, MgO를 주체 성분으로 하는 플림 분리제를 도포하고, 수소 분위기 중에서 1200℃로 10시간의 최종 마무리 풀림을 행하여, 이렇게 얻어진 제품에 관하여, 자기 특성 및 2차 재결정 불량율을 측정하였다. 그 결과는 표 5에 나타내었다.

표 5에서 본 발명의 방법에 의하면, 모두 고자속 밀도 또한 저철손의 우수한 자기 특성을 나타내고, 2차 재결정도 안정되는 것을 알 수 있다. 이에 대하여, 본 발명의 범위를 벗어난 비교예에서는 자기 특성도 2차 재결정 안정성도 떨어져 있는 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 방법에 의하면, 인히비터로서 AlN을 단독으로 사용하는 일방향성 전자 강판의 제조 및 AlN과 MnSe 또는 MnS를 복합하여 사용하는 일방향성 전자 강판의 제조에 있어서, 종래의 방법이 안고 있는 문제점이 해소되고, 자기 특성이 우수한 일방향성 전자 강판의 제조가 가능하게 된다.

또, 본 발명의 방법에 의하면, 인히비터로서 AlN을 단독으로 사용하는 일방향성 전자 강판의 제조 및 AlN과 MnSe 또는 MnS를 복합하여 사용하는 일방향성 전자 강판의 제조에 있어서, 자기 특성의 향상에 유효하게 기여하는 2차 재결정 조직의 발달을 촉진하고, 이로써 고자속 밀도 또한 저철손의 특성을 갖는 자기 특성이 우수한 일방향성 전자 강판의 제조가 가능하게 된다.

Claims (3)

1. C : 0.01~0.10 중량%, Si : 2.5~4.5 중량%, Mn : 0.02~0.12 중량%, Al : 0.005~0.10 중량%, N : 0.004~0.015 중량%를 함유하는 규소강 슬래브를 1280℃ 이상으로 가열한 후, 열간 압연을 행하여 열연강판으로 하고, 그 후, 필요에 따라 열연판 풀림을 행하고, 이어서 1회의 냉간 압연 또는 중간 풀림을 사이에 두는 2회 이상의 냉간 압연을 행하여 냉연 강판으로 하고, 이 냉연 강판에 탈탄 풀림 및 마무리 풀림을 행하는 공정을 거쳐 일방향성 규소 강판을 제조함에 있어서, 상기 열간 압연의 마무리 압연 종료 온도를 900~1100℃의 범위로 하고, 이 열간 마무리 압연 종료 온도로부터 식 (1)에서 정하는 범위의 경과 시간 (t) 후의 강판 온도 {T(t)(℃)}가 식 (2)을 만족시키도록 처리하는 것을 특징으로 하는 자기 특성이 우수한 일방향성 규소 강판의 제조 방법.

   2초 ≤ t ≤ 6초 ------ (1)

   T(t) ≤ FDT - (FDT - 700) / 6 x t ------ (2)

   단, FDT : 열간 마무리 압연 종료 온도 (℃)
2. 제1항에 있어서, 상기 규소강 슬래브가 또 Se : 0.005~0.06 중량% 및 S : 0.005~0.06 중량% 중에서 선택되는 1종 또는 2종을 함유하는 것을 특징으로 하는 자기 특성이 우수한 일방향성 규소 강판의 제조방법.
3. 제2항에 있어서, 열간 마무리 압연 종료 후 6초~권취까지의 강판의 냉각 속도를 25℃/초 이하로 하는 것을 특징으로 하는 자기 특성이 우수한 일방향성 규소 강판의 제조 방법.