KR100360096B1 - 생산성이 우수한 저온재 가열방향성 전기강판의 제조방법 - Google Patents

생산성이 우수한 저온재 가열방향성 전기강판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 각종 변압기 및 발전기와 같은 대형 회전기등 전자기기의 철심재료로 사용되는 방향성 전기강판 제조방법에 관한 것이며; 그 목적은 열연판소둔을 거치지 않고도 최종두께에서 탈탄소둔함으로써 단시간에 탈탄성을 확보하고 생산성을 높일 수 있는 저온재가열 방향성 전기강판의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로 Si:2.0∼4.0%, 산가용성 Al:0.006∼0.030%, N:0.007∼0.013%, C:0.025∼0.055%, Cu:0.3-1.0%, Mn:0.32% 이하, Cr:0.02-0.2%, S:0.007%이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 스라브를 1250∼1330℃의 저온으로 재가열하여 열간압연하고, 이어 산세한 다음, 건조한 수소와 질소의 혼합개스분위기로 900∼1100℃의 온도에서 열처리하는 중간소둔을 포함한 2회의 냉간압연하고, 이어 습윤분위기로 790∼850℃의 온도에서 탈탄소둔한 다음, MgO를 주성분으로 하는 소둔분리제를 도포한 후, 전구간을 질소와 수소의 혼합개스분위기로 하여 마무리 고온소둔하는 것을 포함하여 이루어지는 생산성이 우수한 방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것을 그 기술적요지로 한다.

Description

생산성이 우수한 저온재가열 방향성 전기강판의 제조방법{THE METHOD OF MANUFACTURING GRAIN ORIENTED SILICON STEEL BY LOW HEATING}
본 발명은 저온재가열 방향성 전기강판 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열연판소둔을 거치지 않고도 최종두께에서 탈탄소둔함으로써 단시간에 탈탄성을 확보하고 생산성을 높일 수 있는 저온재가열 방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것이다.
일반 방향성 전기강판은 강판면의 결정방위가 {110}면이고 압연방향의 결정방위는 <1>축에 평행하는 일명 고스조직(Goss texture)을 갖는 결정립들로 구성되어 압연방향으로 자기특성이 우수한 연자성 재료이다. 방향성 전기강판이 변압기와 발전기에 사용되기 위해서는 탁월한 자화특성 및 철손(core loss)이 요구된다. 자화특성은 소정의 자장(1000A/m)에 의해 방향성 전기강판내에 유기되는 자속밀도의 크기(B10)로 정의되며, 높은 자속밀도를 갖는 자화특성이 우수한 연자성재를 사용하면 전기기기의 크기를 줄일 수 있어 유리하다. 철손은 일정 세기를 가진 자장하에서 일정교류(50Hz)에 의해 통전된 철심에서 열에너지로 소비되는 전력손실로서, 본발명에서는 W17/50(w/kg)을 사용한다. 잘 알려진 바와 같이 철손은 자속밀도, 판두께, 불순물, 비저항 및 결정입도에 의해 영향을 받는다. 에너지절감차원에서 철손이 낮은 방향성 전기강판에 대한 수요가 증가하고 있다.
방향성 전기강판은 스라브를 최종 판두께가 되도록 열간 및 냉간압연하고 마무리 고온소둔공정에서 {110}<1> 방위의 일차재결정립들만 선택적으로 성장시킴으로서 제조된다. 이러한 선택적인 일차재결정립들만의 성장을 2차재결정이라 하는데, 2차재결정을 시키기 위해서는 마무리 고온소둔하기 전에 MnS 및 AlN과 같은 미세한 석출물들이 강판내에 균일하게 분산되도록 하여 마무리 고온소둔중에 {110}<1> 방위 이외의 방위를 가진 일차재결정립들의 성장을 억제시켜야 한다(억제제 효과). 이렇게 2차재결정을 제어함으로써 결정립중에 정확한 {110}<1> 방위립의 비율을 증대시킬 수 있고, 그리하여 방향성 전기강판의 자속밀도를 증대시켜 철손을 감소시킬 수 있다. 그러므로 2차재결정을 제어할 수 있는 제조기술을 개발하는 것이 매우 중요한 의미를 갖는다.
2차재결정을 효과적으로 제어할 수 있는 제조기술의 대부분은 주로 결정립성장 억제효과가 탁월한 석출물 선정과 이러한 석출물들이 효과적으로 결정립성장을 억제할 수 있도록 하는 전제조건 등에 집중되어 왔다. 이제까지 MnS, AlN, MnSe 등의 석출물들이 결정립성장 억제제로서 효과적인 것이 판명되었으며, 이러한 석출물과 함께 석출물들이 결정립성장을 억제할 수 있는 조건, 예를 들어 스라브 재가열온도, 열간압연온도와 권취온도, 냉간압연율 및 마무리 고온소둔 등을 제어하는 기술들이 다수 제안되어져 있다.
근래에 와서는 생산성증대와 제조비용의 절감차원에서 스라브 재가열온도를 낮추고 일부 공정을 생략하는 방향으로 개발이 진행되고 있다. 예를 들어 일본 특허공보 (평)1-230721에서는 암모니아개스를 사용하여 제조공정중에 AlN을 형성시킴으로서 스라브 가열온도를 대폭 낮출 수 있고 1회 압연으로 공정을 단순화할 수 있는 고자속밀도의 방향성 전기강판의 제조방법이 제안되어 있다. 그러나, 이 제조방법은 추가적인 질소첨가에 사용되는 암모니아 개스가 유독성이므로 환경오염을 유발할 수 있으며 작업상에 어려움이 많고 생산설비의 대폭적인 개조가 필요하다는 단점이 있다. 또한, 스라브 재가열온도가 1150∼1200℃로서 일반 탄소강의 스라브 재가열온도 보다 낮아서 상호 작업간섭이 발생하여 전체적인 열연생산성을 저하시킬 수 있다.
상기 종래기술의 문제를 획기적으로 개선한 저온재가열 방향성 전기강판의 제조방법이 한국특허출원 93-23751호에, 부가적인 요소기술들이 한국특허출원 94-21388, 21389, 21390 및 21391호 등에 제안되었다. 이 기술은 제철소 일반강의 처리 조건과 동일한 재가열온도인 1250-1340℃ 부근에서 열처리하여 열간압연할 수 있는 성분계로서, 기존의 제조 공정에서 추가적인 설비보완이나 신설이 없이도 작업이 가능한 새로운 제조방법으로서, 저온재가열법을 이용하여 실기 생산시 높은 실수율 및 우수한 자기적 특성을 갖는 제품을 생산할 수 있었다.
그러나, 이 제조 방법은 통상재의 제조 순서와 달리 1차냉간압연 후 통상 0.60-0.70㎜의 중간두께에서 탈탄소둔을 하므로 장시간(약 5분이상)의 탈탄이 필요로 하여 생산성이 저하되는 문제점과 탈탄소둔시 생성되는 표면산화층이 2차냉간압연의작업성을 크게 떨어뜨리는 문제점이 있다. 또한 최종 제품에서의 잔류탄소량이 관리한계 범위를 넘기도 하여 수요가가 가공하여 사용할 때 자기시효현상이 나타나 사용하는데 문제가 되고 있다.
자기시효(magnetic aging)는 방향성 전기강판을 제품으로 가공하여 최종 수요가들이 사용할때에 시간이 경과함에 따라 소재의 자기특성이 떨어지는 현상을 말한다. 이는 주로 소재내에 고용되어 존재하는 잔류탄소가 제품 사용할 때에 발생하는 열에너지에 의하여 결정입계에 Fe3C와 같은 탄화물로 석출함으로서, 자구의 이동을 방해하기 때문에 자기적특성이 떨어지게 되는 것이다. 물론, 기타 불순물도 자기시효를 일으키기는 하지만 탄소만큼 큰 손실을 일으키지는 않기 때문에 제품생산시 잔류탄소 함량이 30ppm을 넘지 않도록 집중 관리하고 있다.
이러한 자기시효현상이 수반되는 한국 특허출원 93-23751호 등에 제안된 기술의 문제를 해결하기 위한 방법으로 최근 한국특허출원 96-33800호에는 열연판소둔과 최종압연율조정 그리고, 고온소둔중 10%이하의 질소를 투입하는 방법으로 최종두께에서 탈탄하는 새로운 저온재가열 방향성 전기강판 제조방법이 제안된 바 있다. 그러나, 이 방법은 열연판 소둔이라는 열처리공정을 한 번 더 경유함으로서 발생하는 높은 제조원가와 협소한 중간소둔온도범위(약 100℃의 온도범위)로 인한 정확한 제조관리가 요구되고 있다. 따라서, 열연판소둔을 거치지 않고도 최종두께에서 탈탄소둔함으로써 단시간에 탈탄성을 확보하고 제조비용을 절감할 수 있는 방안이 요구되어지고 있다.
본 발명자는 이러한 문제를 해결할 수 있는 여러 가지 방안을 검토한 결과, 중간소둔을 다소 높은 온도에서 하여 열연판소둔의 효과를 얻고, 또한, 변형유기재결정을 완전히 일어나도록 최종냉간압연율을 제어하고 나아가 고온소둔중 질소개스를 사용하면 열연판소둔을 하지 않고 최종두께에서 탈탄소둔할 수 있다는 것을 실험을 통해 확인하고, 본 발명을 제안하게 이르렀다.
본 발명은 저온재가열방향성 전기강판 제조공정중에서 열연판소둔을 하지 않고 탈탄소둔을 2차냉간압연이 끝난 후에 하면서도 우수한 자기적특성을 확보하여 생산성을 높일 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제조방법은, 중량%로 Si:2.0∼4.0%, 산가용성 Al:0.006∼0.030%, N:0.007∼0.013%, C:0.025∼0.055%, Cu:0.3-1.0%, Mn:0.32% 이하, Cr:0.02-0.2%, S:0.007%이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 스라브를 1250∼1330℃의 저온으로 재가열하여 열간압연하고, 이어 산세한 다음, 건조한 수소와 질소의 혼합개스분위기로 900∼1100℃의 온도에서 열처리하는 중간소둔을 포함한 2회의 냉간압연하고, 이어 습윤분위기로 790∼850℃의 온도에서 탈탄소둔한 다음, MgO를 주성분으로 하는 소둔분리제를 도포한 후, 전구간을 질소와 수소의 혼합개스분위기로 하여 마무리고온소둔하는 것을 포함하여 구성된다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명자들은 저온재가열 방향성 전기강판 제조법에 있어 열연판소둔을 행하지 않아 추가적인 제조원가의 상승이 없으면서도 최종 두께에서 탈탄함으로서 잔류탄소함량을 30ppm이하로 관리하며 생산성을 높일 수 있는 방법을 연구한 결과, 중간소둔을 다소 높은 온도에서 함으로서 열연판소둔의 효과를 얻고 고온소둔중 질소개스를 사용함으로서 최종두께에서 탈탄하여도 자성확보가 가능하다는 것을 발견하였다. 더욱이 높은 중간소둔온도와 고온소둔중 질소개스 사용으로 70-45%의 비교적 넓은 최종 냉간압연범위를 확보할 수 있었다.
먼저 본 발명의 성분 한정이유에 대하여 보다 자세하게 설명한다.
Si는 전기강판의 기본조성으로 소재의 비저항을 증가시켜 철심손실(core loss) 즉, 철손을 낮추는 역할을 한다. Si 함량이 2.0% 미만인 경우 비저항이 감소하여 철손특성이 열화되며, 4.0% 이상으로 과잉 함유시에는 강의 취성이 커져 냉간압연이 극히 어려워지고 2차 재결정형성이 불안정해지므로 적정 Si 함량은 2.0∼4.0%가 바람직하다.
Al은 N와 함께 AlN의 석출물을 형성하여 입성장억제력을 확보하는 중요원소로 총량적인 Al함량보다는 N와 반응하여 AlN을 형성할 수 있는 산가용성 Al함량이 중요하다. 산가용성 Al이 0.030%이상 초과하게 되면 열연판에 조대한 AlN석출물들이 많이 존재하게 되어 입성장억제력이 떨어지게 된다. 산가용성 Al함량이 0.006%미만의 경우에는 결정립의 성장을 억제하기에 충분한 석출물이 원초적으로 형성되지 못하기 때문에 2차재결정이 불안정해지게 된다.
N은 산가용성 Al과 반응하여 AlN석출물을 형성함으로서 1차재결정립의 성장을 억제하기 때문에 2차재결정 형성에 있어서 필수적인 성분이다. N가 0.013%이상 첨가되는 경우에는 조대한 AlN을 형성하여 결정립성장 억제효과가 떨어지며, 강판표면에블리스터(Blister)가 발생하여 제품의 표면특성을 열화시킨다. 0.007%보다 적게 첨가된 경우에는 충분한 AlN을 형성하지 못하게 되므로 역시 결정립성장억제 효과가 떨어져 2차재결정 형성이 불안정해진다.
C는 강의 오스테나이트변태를 촉진하여 열연시 열간압연조직을 미세화시키고 아울러 AlN의 고용과 석출을 촉진시켜 결정립성장억제제로서의 효과를 상승시키는 성분으로, 지금까지는 이를 위해 0.02%이상 첨가되면 되는 것으로 알려져 있었지만, 본 발명의 연구결과 C는 0.025%이하로 함유되는 경우 오스테나이트변태가 매우 적게 일어나서 오스테나이트변태에 의한 추가적인 AlN의 석출이 적어 결정성장 억제력을 상승시키지 못하는 것으로 판단되어 본 발명에서는 적어도 0.025%이상 첨가한다. 한편, C는 앞서 설명하였듯이, 최종제품에 잔류하게 되면 탄화물를 형성하여 자성열화를 초래하므로 필수적으로 탈탄공정을 통하여 최종제품에서는 30ppm 이하로 관리하여야 하므로 너무 많이 함유되면 탈탄소둔공정의 생산성이 저하한다. 따라서, 본 발명에서는 탈탄공정의 생산성과 함께 C의 과량함유로 인한 가공경화로 냉간압연의 부하가 커지는 것을 고려하여 C의 함량을 0.055%이하로 제한한다.
Mn은 Si와 동일하게 비저항을 증가시켜 철손을 감소시키는 효과가 있으며, 스라브 가열시에 오스테나이트 변태를 촉진하여 AlN의 고용을 용이하게 하는 원소이다. 그러나, 0.32%이상 첨가시에는 미량의 S와 결합하여 조대한 MnS를 형성하는데 AlN이 주로 조대한 MnS이 주위에 착석출하는 경향이 있기 때문에 AlN의 고른 석출을 방해한다.
Cu는 Mn과 같이 오스테나이트 형성원소로서 AlN이 고용과 미세석출에 기여하여 2차재결정을 안정화시키는 원소이다. 또한 Cu는 S와 결합해서 Cu2S라는 석출물을 형성하여 결정립성장을 억제하는 효과가 있다. 본 발명 성분계에서는 Cu는 MnS가 형성되는 온도보다 낮은 온도에서 빠르게 S와 결합하여 Cu2S를 형성하기 때문에 고용온도가 높은 MnS의 형성을 억제하는 효과가 있고, S의 중심편석을 방지하기 때문에 일정량 첨가하는 것이 좋다. 1.0%이상 첨가하는 경우에는 고온소둔시에 절연피막형성에 악영향을 줄 뿐만 아니라 2차재결정립이 조대해지며 결정립들의 방위가 <1>방향으로부터 벗어나는 경우가 발생하여 자기특성을 저하시키게 된다. 한편, 0.3%이하로 첨가하게 되면 MnS의 형성을 억제하지 못하게 되므로 Cu는 0.3∼1.0%이하로 관리하는 것이 바람직하다.
S는 Mn이나 Cu와 결합해서 유화물을 형성하여 결정립성장을 억제하는 효과가 있는 성분이지만, 과도하게 첨가되면 스라브 가열시에 중심부에 편석되어 미세조직에 악영향을 미치게 된다. 또한, Mn과 결합하여서 조대한 석출물을 만들게 되면 AlN의 고른 석출을 방해하므로 본 발명에서는 0.007% 이하로 관리하는 것이 바람직하다.
Cr은 열간압연시 변형된 결정입자의 재결정을 지연시켜 {110}<1>성분의 발달을 촉진시키는 효과가 있고 고온소둔중에 안정된 base coating을 형성하는데 도움을 준다. Cr이 0.02%이하면 첨가효과를 얻을 수 없고 0.20%이상 첨가하게 되면 열연판에 연신립조직이 많이 존재하게 되며 냉간압연시 심한 가공경화로 인하여 냉간압연이 어려워진다.
본 발명의 강성분은 이상과 같으며 그 외는 Fe 및 불가피한 미량의 불순물로 구성된다. 상기와 같은 성분의 강재는 통상의 여하한 용해법, 조괴법, 연주법 등을 이용하여 제조한 경우에도 본 발명의 소재로 사용할 수 있다.
이하, 공정조건에 대하여 설명한다.
전술한 성분들로 구성된 전기강판 스라브의 가열온도는 1250∼1330℃로 기존의 MnS를 결정성장억제제로서 사용한 경우의 스라브 가열온도 1400℃보다도 훨씬 낮은 온도이다. 1330℃이상으로 가열하게 되면 고온산화 의해 스라브 표면부가 용융되어 흘러내림으로서 가열로의 수명을 크게 단축시키게 된다. 1250℃ 이하의 가열온도는 AIN의 완전고용이 이루어지지 않기 때문에 결정성장억제력이 떨어지게 된다.
상기의 온도로 가열된 스라브를 열간압연하는데, 그 예로는 약 1150℃ 이상의 온도에서 최적의 열간압연율을 고려하여 열간압연하고 약 550℃ 이하의 온도에서 권취할 수 있다.
본 발명에 따라 열간압연된 열연판은 열연판소둔을 행하지 않고 산세를 실시한다. 열연판소둔을 하게 되면 일부 자성을 확보할 수도 있지만 열연판소둔공정에서 석출된 석출물을 관리하기 위한 중간소둔온도 범위가 협소하여 후공정조건의 관리가 어려워지고 제조원가도 높아지게 된다. 본 발명에서는 중간소둔을 적절히 제어하기 때문에 열연판소둔을 행하지 않고도 그 목적을 이룰 수 있다.
상기와 같이 산세한 다음 행하는 냉간압연은 중간소둔을 포함한 2회 냉간압연법으로 최종두께까지 냉간압연한다. 1차압연시 최종 2차압연율이 70∼45%가 되도록 중간두께를 조정하여 압연하고. 900∼1100℃의 온도범위에서 건조한 수소와 질소의 혼합개스분위기에서 중간소둔을 실시한다. 900℃미만의 온도에서 중간소둔을 실시하면 재결정된 결정립자들이 매우 미세하기 때문에 결정성장 구동력이 증가하여 2차재결정이 불안정해지게 된다. 반대로 1100℃이상에서의 중간소둔은 지나치게 조대한 재결정립의 형성되며 결정립성장 억제제인 AlN이 조대해지기 때문에 마무리 고온소둔이 정상적인 결정성장만 일어날 수 있다.
상기와 같이 중간소둔한 다음, 2차압연하는데 이때 2차압연율이 70%이상의 경우에는 재결정구동력이 크게 증가하여 2차재결정이 불안정해지고 45%이하의 경우에는 약 냉간압연으로 변형유기재결정이 완전하게 일어나지 않아 1차재결정조직의 집합조직이 개선되지 않고 2차재결정의 방향성이 미약하게 된다. 따라서, 70∼45%의 2차압연율이 안정된 2차재결정형성에 도움을 준다.
상기와 같이 냉간압연한 다음, 최종 두께에서 탈탄소둔하는데, 탈탄소둔은 중간소둔과는 달리 가급적 탈탄이 가능한 790∼850℃의 낮은 온도에서 처리하는 것이 좋다. 그 이유는 790℃이하의 온도에서 행하면 탈탄이 잘 이루어지지 않고 850℃이상의 온도에서는 탈탄은 잘 이루어지지만 고온으로의 급격한 가열로 인하여 결정성장 구동력이 커지고 결정립성장 억제제인 AlN석출물의 분산상태에 영향을 주어 불안정한 2차재결정을 형성한다.
탈탄소둔후에는 MgO를 주성분으로 하는 소둔분리제를 도포한 다음 질소와 수소의 혼합가스분위기에서 마무리 고온소둔한다. 마무리 고온소둔은 예를 들어 약 600℃까지 승온하여 1차 균열하고 다시 약 1200℃까지 승온하여 20시간이상 균열하는 마무리고온 소둔을 실시할 수 있다. 본 발명에 따라 행하는 마무리 고온소둔은, AlN이 일찍 분해되어 결정립성장억제력이 상실되지 않도록 질소를 포함하는 수소와의혼합개스 분위기로 끝까지 소둔하는 것이 바람직하다. 고온소둔중 분위기개스에 질소가 첨가되면 강 중의 AlN의 분해가 쉽게 일어나지 않아 억제력을 비교적 높은 온도까지 유지할 수 있어 2차재결정온도를 상승시켜서 우수한 자기특성을 얻을 수 있다.
이때의 분위기는 5∼50%의 질소를 함유하는 수소개스분위기에서 행하는 것이 보다 바람직한데, 이는 이 조건에서 자기적 특성이 가장 우수하기 때문이다. 물론, 혼합가스중 질소의 함량이 이 조건을 벗어나도 요구되는 자기적특성을 얻을 수 있다. 고온소둔분위기중의 질소개스의 함량이 5% 보다 낮아지면 AlN의 분해억제력이 다소 약하여 AlN이 분해될 수 있어 2차재결정이 불안정하게 일어날 수 있고, 질소개스가 50% 보다 과량 함유되면 포스테라이트형성이 불안정해져서 전기강판의 표면품질이 크게 떨어진다. 더불어 AlN의 분해가 억제되어 1200℃의 고온에서도 2차재결정이 일어나지 않는 경우도 발생한다.
이와 같이 열연판소둔을 하지 않으면서도 중간소둔조건, 2차냉간압연율 및 마무리 고온소둔조건을 통하여 잔류탄소함량이 낮고 생산성이 우수한 저온재가열 방향성 전기강판을 제조할 수가 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.
[실시예 1]
발명재
중량%로 Si: 3.12%, C: 0.045%, N:0.0095%, Cu: 0.47%, Mn: 0.2%, S: 0.005%, 산가용성 Al: 0.016%, Cr:0.05%를 함유하고, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로이루어진 스라브를 1300℃로 재가열한 후 열간압연하여 2.0mm의 두께의 열연판을 만들었다. 이 열연판은 열연판소둔을 하지 않고 바로 산세한 다음, 두께 0.6mm로 1회 냉간압연하고 이어 중간소둔온도를 변화시켜 열처리한 다음 0.3mm까지 최종냉간압연을 하였다. 이때 최종냉간압연율은 50%이었다. 최종두께로 냉간압연된 판을 810℃의 습윤분위기에서 탈탄소둔을 실시하고 소둔분리제를 도포한 다음 마무리 고온소둔하였다. 마무리 고온소둔은 전구간에 걸쳐 10%N2+90%H2의 혼합개스분위기에서 600℃의 온도로 10시간 1차저온균열하고 1200℃까지 승온시킨 다음 2차재결정이 일어나도록 20시간이상 2차균열하였다. 이와 같이 제조된 시편에 대하여 중간소둔온도변화에 따른 자속밀도와 잔류탄소함량을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
종래재
상기 발명재와 같은 조성의 스라브를 기존의 저온재가열방향성 전기강판 제조공정인 한국특허출원 93-23751호에 의거한 제조방법대로 열연판을 0.6mm까지 1차냉간압연하고 탈탄소둔을 860℃의 습윤분위기에서 실시하고 이어 0.3mm까지 최종 냉간압연한 다음, 550℃의 건조분위기에서 회복소둔을 실시하였다. 회복소둔한 다음 소둔분리제를 도포하고 상기 발명재와 같은 조건으로 마무리 고온소둔을 하였다.
중간소둔온도(℃) B10(Tesla) 잔류탄소(ppm) 비고
800 1.794 23 비교재
900 1.882 19 발명재
1000 1.878 15 발명재
1100 1.870 18 발명재
860(탈탄소둔) 1.863 52 종래재
상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 중간소둔온도가 900-1100℃의 경우에는 양호한 자속밀도를 확보할 수 있으나 중간소둔온도가 900℃미만의 경우에느 자속밀도가 다소 떨어지는 것으로 나타났다. 본 발명에 따라 최종 두께인 0.3mm에서 탈탄소둔을 한 경우에는 30ppm이하의 잔류탄소함량을 보였다.
이에 반하여, 중간두께인 0.6mm에서 탈탄소둔을 종래재의 경우에는 잔류탄소함량이 52ppm으로 나타났다. 비록 이 경우 자속밀도는 양호하게 나타났지만, 위와 같은 잔류탄소함량을 갖는 제품은 수요가 사용시 자기특성이 떨어지게 된다.
[실시예 2]
중량%로 Si: 3.35%, 산가용성 Al: 0.009%, N: 0.010%, C: 0.035%, Cu: 0.7%, Mn: 0.12%, S: 0.007%, Cr:0.1%를 함유하고 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 방향성 전기강판 스라브를 1320℃로 재가열하여 열연판을 제조하였다. 이 열연판은 열연판소둔을 하지 않고 바로 산세한 후에 1차 냉간압연을 실시하였다. 이때 최종 두께를 0.3mm로 하여 2차냉간압연율이 80∼40%까지 되도록 1차압연하였으며 이때의 압연두께는 1.5∼0.5mm였다. 중간소둔은 1000℃에서 실시하였으며 2차냉간압연에 의해 0.3mm까지 압연된 냉연판을 830℃의 습윤분위기에서 탈탄을 실시하였다. 탈탄판은 MgO를 주성분으로 하는 소둔분리제를 도포하고 25%N2+75%H2의 혼합개스분위기에서 실시예1과 같은 열처리방법으로 마무리 고온소둔을 실시하였다. 이때 2차냉간압연율에 따른 자속밀도의 변화를 표 2에 나타내었다.
2차 냉간압연율(%) B10(Tesla) 비고
80 1.741 비교재
75 1.763 비교재
70 1.857 발명재
65 1.862 발명재
60 1.871 발명재
55 1.882 발명재
50 1.875 발명재
45 1.856 발명재
40 1.788 비교재
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 2차냉간압연율이 40%의 경우에는 변형유기결정이 완전하게 일어나지 않아 불완전한 1차재결정조직으로 말미암아 2차재결정의 방향성이 미약하게 된다. 반대로 압하율이 70% 보다 높은 경우에는 심한 가공경화로 말미암아 재결정성장 구동력이 크게 증가하여 2차재결정이 불안정해졌기 때문에 자속밀도가 떨어지게 된다.
[실시예 3]
중량%로 Si: 2.95%, 산가용성 Al: 0.020%, N: 0.011%, C: 0.053%, Cu: 0.7%, Mn: 0.25%, S: 0.007%, Cr:0.15%를 함유하고 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 방향성 전기강판 스라브를 1280℃로 재가열하여 열연판을 제조하였다. 제조된 열연판을 열연판소둔하지 않고 바로 산세한 다음 1차 냉간압연시 2차냉간압연율이 60%가 되도록 0.75mm까지 냉간압연하고 900℃에서 중간소둔을 실시한 다음, 최종두께 0.3mm까지 냉간압연하였다. 830℃의 습윤분위기에서 탈탄소둔을 실시한 다음 MgO도포한 후 권취하여 마무리고온소둔을 실시하였다. 마무리고온소둔은 600℃에서 10시간 1차저온균열하고 1200℃까지 승온한 후 2차재결정이 완전히 일어나도록 15시간이상 균열하였다. 고온소둔시 분위기개스는 질소개스가 각각 10, 50, 75%포함된 수소와의 혼합개스분위기를 전구간 사용하였다. 아울러 비교재로서 100% H2개스만을 사용하여 마무리고온소둔을 실시하였다. 표 3에 마무리 고온소둔시 분위기개스의 질소개스비율에 따른 자속밀도의 변화를 나타내었다.
질소개스비율(%) B10(Tesla) 비고
0(100%H2) 1.657 비교재
10 1.861 발명재
50 1.879 발명재
70 1.792 비교재
상기 표 3의 결과로 부터 알 수 있듯이, 100%H2분위기에서는 AlN의 입성장 억제력이 고온소둔중 조기상실되어 급격한 자속밀도의 저하를 보였다. 그러나, 10%이상의 질소가 함유되면 AlN의 입성장억제력이 고온소둔중에 잘 유지되어 우수한 자속밀도를 보여주었다. 그러나, 70%이상의 질소개스를 사용한다면 포스테라이트층의 형성이 불안정해지고 AlN의 분해마저 일어나지 않기 때문에 입성장 억제력이 1200℃까지 유지되어서 2차재결정이 어려워져 자속밀도가 떨어졌다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 열연판소둔을 하지 않고 또한 중간소둔온도의 관리범위를 선행기술의 약 100℃ 보다 넓은 약 200℃로 넓혀 제조가 용이함은 물론, 최종두께에서 탈탄소둔함으로써 단시간에 탈탄성을 확보하고 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 중량%로 Si:2.0∼4.0%, 산가용성 Al:0.006∼0.030%, N:0.007∼0.013%, C:0.025∼0.055%, Cu:0.3-1.0%, Mn:0.32% 이하, Cr:0.02-0.2%, S:0.007%이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 스라브를 1250∼1330℃의 저온으로 재가열하여 열간압연하고, 이어 산세한 다음, 건조한 수소와 질소의 혼합개스분위기로 900∼1100℃의 온도에서 열처리하는 중간소둔을 포함하고 2차 압연의 압연율이 45∼70%인 2회의 냉간압연을 행하고, 이어 습윤분위기로 790∼850℃의 온도에서 탈탄소둔한 다음, MgO를 주성분으로 하는 소둔분리제를 도포한 후, 전구간을 5∼50%의 질소를 함유하는 질소와 수소의 혼합개스분위기로 하여 마무리고온소둔하는 것을 포함하여 이루어지는 생산성이 우수한 방향성 전기강판의 제조방법.
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