KR100360101B1

KR100360101B1 - 피막특성이 우수한 저온슬라브 가열방식의 방향성 전기강판 제조방법

Info

Publication number: KR100360101B1
Application number: KR1019980057624A
Authority: KR
Inventors: 이청산; 우종수
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1998-12-23
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 2002-12-18
Also published as: KR20000041670A

Abstract

본 발명은 저온 슬라브 가열에 의한 방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것으로, 그 목적은 침질에 의한 1차 재결정립 성장 억제제의 형성량과 마무리 고온소둔 방법을 적절히 제어하여 양호한 유리질 피막(Glass Film)특성과 우수한 자기특성을 동시에 안정하게 얻을 수 있는 방향성 전기강판의 제조방법을 제공함에 있다.

이러한 목적을 갖는 본 발명은, 중량%로, C:0.02∼0.08%, Si:2.90∼3.30%, Mn:0.15∼0.30%, S:0.006%이하, 산가용성 Al:0.010∼0.040%, N:0.006%이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어지는 규소강슬라브를 1100∼1250℃의 온도에서 가열하고 열간압연한 다음, 예비소둔하고 1회의 냉간압연에 의해 냉연판을 만든 다음, 이 냉연판에 총질소량이 50∼120ppm이 되도록 침질을 포함한 탈탄소둔하고, 소둔분리제를 도포한 다음, 550∼700℃의 온도에서 5-20시간 1차 균열열처리하고 1030∼1060℃ 온도에서 5∼15시간 2차 균열열처리하는 마무리소둔공정을 포함하여 이루어지는 피막특성이 우수한 저온 슬라브 가열방식의 방향성 전기강판 제조방법에 관한 것을 그 기술적요지로 한다.

본 발명은 고온소둔과정에서 질소방출구결함이 없어 피막특성이 우수하면서도 자속밀도가 1.92∼1.94(B₁₀, Tesla), 철손이 1.02∼1.00(W_17/50, W/Kg)로 자기적특성이 우수한 방향성전기강판을 제공하는 효과가 있다.

Description

피막특성이 우수한 저온 슬라브가열 방식의 방향성전기강판 제조방법{A METHOD FOR MANUFACTURING GRAIN ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEETS HAVING SUPERIOR GLASS FILM}

본 발명은 저온 슬라브가열에 의한 방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 질소 부하에 의한 1차 재결정립 성장 억제제의 형성량과 마무리 고온소둔 방법을 적절히 제어하여 양호한 유리질 피막(Glass Film)특성과 우수한 자기특성을 동시에 안정하게 얻을 수 있는 방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것이다.

방향성 전기강판은 결정립의 방위가 (110)[001] 방향으로 정렬된 집합조직을 가지고 있으며, 이 제품은 냉간압연방향으로 우수한 자기적 특성을 갖는다. 방향성 전기강판의 자기적 특성은 주로 자속밀도와 철손으로 나타내는데, 자속밀도는 통상 1000A/m의 자장에 의해 철심내에 유기되는 자속밀도, B₁₀으로, 철손은 일정한 주파수, 50Hz 의 교류에 의해 1.7Tesla의 자속밀도가 얻어지도록 할 때 철심내에서 열등으로 낭비되는 에너지손실, W_17/50으로 평가하고 있다. 자속밀도가 높은 소재를사용하게 되면 소형, 고성능의 전기기기의 제작이 가능하게 도며, 철손이 적으면 적을수록 전기 에너지손실을 대폭 줄일 수 있다.

N.P.Goss에 의해 냉간압연법에 의한 방향성 전기강판의 제조방법이 발명된 이래, 자기특성의 개량을 거듭하여 많은 진보가 있었다. 방향성 전기강판의 연구의 역사는 철손저감 노력의 역사라해도 과언이 아니다. 주요한 개선내용을 보면, 제품의 두께를 얇게 한다든가 또는, 제품에 레이저를 조사하여 자구를 미세하게 하는 방법 등이 있다. 그러나, 이러한 모든 방법들은 소재의 철손특성을 개선하는 방법이며, 낱판을 여러장 겹쳐 철심으로 만든 후의 철손특성은 이외에도 강판과 강판간의 절연성에 의해 크게 좌우된다. 절연성을 향상시키기 위해서는 방향성 전기강판 제조공정중 마무리 고온 소둔시 유리질 피막을 얼마나 양호하게 강판표면에 형성시키는가에 달려있다. 즉, 밀착성과 균일성이 좋고 표면조도가 작은 양호한 유리질 피막은 후속공정에서 추가적으로 도포되는 장력코팅층과 잘 결합하여 우수한 절연성을 발휘하게 된다.

한편, 상기 (110)[001] 집합조직은 2차 재결정 현상을 이용하여 얻어지는데, 2차 재결정은 보통의 1차 재결정에 의해 생긴 미세한 결정립들 중에서 특정방위의 결정립, 소위 고스(Goss) 방위라 불리우는 (110)[001]의 방위를 가진 결정립(2차 재결정의 핵)이 시편 전체로 이상성장(Abnormal growth)한 것으로, 이러한 2차 재결정이 완전히 일어나고 그 방향성이 우수할 때 자기특성이 향상되는 것으로 알려져 있다.

2차 재결정을 안정화하기 위해서는 1차 재결정립들의 크기가 균일함과 동시에 1차 재결정립들의 방위(이후 '1차 재결정 집합조직'으로 칭함)가 2차 재결정의 핵에 잘 잠식될 뿐만 아니라 2차 재결정의 성장과정에서 2차 재결정이 이상적인 [001] 방향을 고수하는데, 즉 우수한 방향성을 갖는 2차 재결정립을 발달시키는데 유리한 것이어야 하는 것으로 알려져 있다. 이러한 목적을 달성하기 위해서는 적절한 합금설계 및 이에 따른 적절한 공정 제어가 필요하다.

또한, 이에 못지 않게 중요한 것으로 2차 재결정이 일어나기 전까지 1차 재결정립의 성장을 억제하는 것이 필요하다. 이를 위한 입성장 억제제로는 MnS, MnSe, AlN, Cu₂S 등과 같은 석출물이 알려져 있으며, 일반적으로 상기 석출물에 의한 입성장 억제력이 강할수록 2차 재결정이 안정화된다. 그러나, 강한 입성장 억제력을 얻기 위해서는 석출물의 양 및 크기 그리고, 분포를 잘 제어해야 하는데, 수백 내지 2000Å 크기의 미세한 석출물들이 가능한 한 많은 양 균일하게 분포되면 이에 상응하여 입성장 억제력이 증가하는 것으로 알려져 있다.

이러한 적절한 석출물분포제어를 위해 재래식 방향성 전기강판 제조의 경우는 제강단계에서 적정량의 석출물 형성원소를 첨가하고, 연속주조후 슬라브내에 형성된 조대한 석출물을 슬라브가열에 의해 완전히 고용시키고, 후속되는 열간압연공정에서 석출물들이 미세하고 균일하게 분포되도록 제어하는데 비중을 두고 있다. 이를 위해, 상기 재래식 공정에서는 1400℃ 정도에서 5시간 정도의 슬라브 가열을 실시해야 하는 바, 이때 고온의 슬라브 표면에서는 공기와의 산화반응으로 Si 및 Fe 가 복합된 파얄라이트(Fayalite)라는 산화물이 형성되며 이 산화물은 융점이 낮아 슬라브 표면온도가 1330℃ 정도만 되어도 표면에서부터 쇳물이 녹아내리는 현상이 발생한다. 이때, 녹아내리는 쇳물(Slag)은 외측으로 흘러내리게 설계되어 있지만 일부는 가열로내의 지지대 등에 축적되어 작업종료시 응고 스케일 제거 등을 위한 내부보수를 필요로 하게 되어, 연속작업을 특징으로 하는 제철소에서는 작업성 불량, 생산성감소, 원가상승 등의 상당한 비용부담을 안게 된다. 따라서, 슬라브가 녹지 않는 온도인 1320℃ 이하의 온도에서 슬라브를 가열하는 것이 가능하다면 매우 큰 이익을 기대할 수 있다.

슬라브 가열온도를 낮추기 위한 노력은 선진제조사를 중심으로 총력적으로 경주되고 있으며, 주로 기본성분계의 조정, 즉 저온슬라브 가열시에도 석출물의 고용을 가능하게 하는 입성장억제제의 선정으로 슬라브 가열 및 열간압연공정에서 석출물을 제어하는 기존 고온 슬라브 가열방식과는 달리 저온가열방식의 경우는 후속공정에서 부가적인 석출물 관리를 실시하는 것을 특징으로 하는 기법이 공지되고 있다.

즉, 석출물을 형성시키는데 있어서 소강성분에 포함되어 있는 원소들에 전적으로 의존하는 것이 아니라, 제조공정중의 적당한 곳에서 석출물을 만들어 주는 기술들이 공지되고 있다. 이러한 방법으로는 일본 특허공보(평) 1-230721호 및 일본특허공보(평)1-283324 호에 제시된 질화처리방법이 알려져 있다.

상기 질화처리방법에는 질화능이 있는 화합물을 함유하는 소둔분리제를 강판에 도포하는 것, 고온소둔공정의 승온기간동안 질화능이 있는 가스를 분위기 가스로 이용하는 것, 탈탄공정에서 균열열처리후 질화능이 있는 가스분위기로 강판을 질화하는 것 등이 있다.

이들 방법중에 상업화에 적용된 기술은 적정량의 질소를 강판내 부화(이하 '침질' 이라 칭함)하고 후속되는 고온소둔중 상기 침질에 의해 형성된 AlN 등의 질화 석출물이 강판내 균일하게 분포되도록 하여 적절한 입성장 억제력을 확보함으로서, 2차 재결정을 안정화하는 것이다. 따라서, 이는 침질후 강판내 형성되는 총질소량이 엄밀하게 제어하는 것을 전제로 하는 것이며, 이때의 적정 총질소량은 150-350ppm 정도인 것으로 알려져 있다.

그러나, 이 경우는 상기 침질로 인해 마무리 고온소둔후 우수한 유리질 피막을 얻기 어려운 문제점이 있다. 즉, 상기 질화석출물을 구성하는 질소는 마무리 고온소둔시 2차 재결정이 완료되는 온도에 도달한 후부터는 분해되어 N₂가스 형태로 되고, 순화(Purification)처리 고온균열열처리를 포함한 이후 고온소둔 진행과정에서 강판 외부로 빠져나오게 된다. 이때, N₂의 방출은 이전까지 형성된 산화층이나 초기유리질 피막이 균일하지 않게 되면, 통상 기형성 피막중 약한 부위에서 불균일하게 방출되어 강판 표면에 육안으로 식별할 수 있는 N₂의 방출구 결함(직경이 0.1-1mm 정도인 원형의 기지금속 노출부)을 다량 발생시킨다. 이러한 결함은 결국 절연성 및 밀착성 등 마무리 고온소둔후 형성된 최종 유리질 피막의 특성을 매우 불량하게 하는 요인이 된다.

실제적으로 탈탄소둔시 형성되는 산화층이나 고온소둔 초기에 형성되는 초기 유리질 피막을 균일하게 만드는 것은 어렵기 때문에 상기 공지기술에 의한 제조방법의 경우는 양호한 유리질 피막을 얻기 어려운 것으로 알려져 있다.

본 발명자들은 상기한 문제점을 해결하기 위해, 탈탄소둔공정에서 침질하는 총질소량과 마무리소둔공정에서 N₂의 방출구 결함과의 상관관계에 대한 끊임없이 연구한 결과, 피막결함을 방지하기 위해서는 총질소량을 대폭 줄이는 것이 필요하다는 것을 밝힐 수 있었으나, 만일 총질소량을 줄이면 입성장억제량이 미흡하여 2차재결정의 불안정해지는 것을 실험을 통해 확인할 수 있었다. 따라서, 본 발명자들은 침질과정에서 총질소량을 줄이면서도 입성장억제력을 보완할 수 있는 방안을 계속적인 연구와 실험을 통해 강구하고 그 실험결과에 기초하여 본 발명을 제안하게 이르렀다.

본 발명은 탈탄공정에서 침질하는 방법으로 저온 슬라브 가열을 가능하게 하는 방향성 전기강판의 제조방법에 있어, 침질후 부하된 총질소량을 적정량으로 제어하고 고온소둔의 승온중 적정온도에서 균열열처리함으로써 우수한 피막특성과 동시에 기존방법에 필적하는 자기특성을 갖는 저온슬라브 가열방식의 방향성 전기강판 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방향성 전기강판의 제조방법은, 중량%로, C:0.02∼0.08%, Si:2.90∼3.30%, Mn:0.15-0.30%, S:0.006%이하, 산가용성 Al:0.010∼0.040%, N:0.006%이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어는 규소강 슬라브를 1100∼1250℃의 온도로 가열하는 단계;

가열된 슬라브를 연간압연한 다음, 예비소둔한 후 1회의 냉간압연에 의해 냉연판을 만드는 단계;

이 냉연판의 총질소량이 50∼120ppm이 되도록 침질과 탈탄소둔하는 단계;

소둔분리제를 도포하는 단계; 및

550∼700℃ 의 온도에서 5∼20시간 1차 균열열처리하고, 1030∼1060℃ 온도에서 5∼15시간 2차 균열열처리하는 마무리소둔하는 단계;를 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명은 탈탄소둔공정에서 침질에 의한 총질소량을 약 120ppm 이하로 제어하면서 부족한 입성장 억제력을 고온소둔시의 열처리 싸이클의 영향에 주목하여 2차 재결정의 안정화에 기여할 수 있는 최적의 열처리를 적용함으로써, 유리질 피막의 특성향상과 동시에 2차 재결정의 안정화라는 2가지 목표를 동시에 달성하는데, 그 특징이 있다. 이러한 본 발명은 규소강의 성분과 제조공정의 유기적인 결합으로 달성되는 바, 이를 다음에서 세분하여 설명한다.

[규소강 슬라브성분]

C는 0.02% 미만의 경우 슬라브 가열시 결정립들이 조대 성장하여 최종 고온소둔시 2차 재결정의 발달이 불안정해지므로 좋지 않으며, 0.08%를 초과하면 탈탄소둔에 장시간이 소요되어 바람직하지 않다.

Si는 2.90% 미만인 경우 우수한 철손특성이 얻어지지 않으며, 3.30%를 초과하는 경우는 냉간압연성이 열화되므로 바람직하지 않다.

Mn은 슬라브에 오스테나이트를 형성하여 AlN의 고용을 용이하게 하는 원소로 0.15% 미만으로 첨가될 경우 오스테나이트의 형성량이 너무 적게 되므로 좋지 않으며, 0.30%을 초과하는 경우 압연시 롤하중(Roll force)이 너무 증가하여 판형상이 불균일해지므로 좋지 않다.

S은 과도하게 첨가하면 슬라브 중심부의 S편석이 심해져 이를 균질화하는데 본 발명범위 이상의 온도로 슬라브를 가열해야 하므로 0.006% 이하로 함유되도록 하는 것이 바람직하다.

산가용성 Al은 AlN석출물의 형성에 필요한 원소이다. 산가용성 Al은 0.010% 미만인 경우 2차 재결정의 방향성이 열화 되어 자속밀도가 저하되며, 0.040%를 초과하면 2차 재결정의 발달이 불안정해지므로 좋지 않다.

N은 탈탄소둔시 침질과정에서 보강하여 이용하므로 용해시 불순물로 들어갈 수 있는 양이면 충분하다. 그러나 0.006%를 초과하는 경우에는 Al 과 반응하여 조대한 AlN을 형성하여 2차 재결정이 불안정해지므로 바람직하지 않다.

본 발명의 강성분은 이상과 같으며 나머지 Fe로 구성되는데, 제강시 고철등 원재료로부터 혼입되는 불가피한 원소들(P, Cu, Cr, Ni, B, Ti, Nb, V등)의 경우 미량 함유되어도 무방하다.

[제조공정]

전술한 강 성분으로 구성된 규소강 슬라브의 가열온도는 저온재가열하는데, 바람직하게는 1100-1250℃에서 행하는 것이다. 이는 1100℃ 미만인 경우 열간압연시 롤하중(Roll Force)이 과다하게 되어 판형상 제어가 다소 어렵게 되므로 바람직하지 않으며, 1250℃를 초과하는 온도에서는 강 표면의 산화스케일(Scale)양이 늘어나게 되므로 바람직하지 않다. 이러한 슬라브의 두께는 너무 얇으면 열간압연 생산성이 떨어지고 너무 두꺼우면 슬라브 가열시간이 길어져야 하므로 150∼350mm 로 제어하는 것이 바람직하다.

이후, 통상의 열간압연으로 후속의 최종 냉간압연두께를 고려하여 보통 1.5∼2.6mm 의 두께의 열간압연판으로 만든다.

상기 열간압연판의 예비소둔은 산세성 향상과 AlN의 조대화 방지를 위해 850∼1150℃ 의 온도에서 30초∼10분간 실시하는 것이 바람직하다. 본 발명범위 미만의 가열온도 및 시간에서는 산세가 용이한 피막형성이 곤란하여 산세공정 소요시간이 증가하므로 바람직하지 않으며, 본 발명범위를 초과하는 가열온도 및 시간에서 AlN 의 조대화로 2차 재결정이 불안정해지므로 좋지 않다.

상기 예비소둔한 열간압연판을 산세하고, 1회의 냉간압연으로 최종두께로 조정된다. 이때 최종 냉연된 강판의 두께는 0.23mm 미만의 경우는 2차 재결정이 잘 발달되지 않으며, 0.35mm 를 초과하는 경우는 우수한 철손특성이 얻어지지 않으므로 바람직하지 않다.

냉간압연하여 얻은 냉연판의 탈탄소둔공정은 균일한 1차 재결정조직의 형성과 잔류 탄소량을 30ppm 이하로 제어하기 위한 탈탄 및 총질소량을 50-120ppm 로 제어하기위한 침질을 위해 실시되는데, 소둔온도는 700-950℃로 하는 것이 바람직하다. 이는 소둔온도가 700℃ 미만이거나 소둔시간이 30초 미만의 경우는 잔류탄소량을 허용치 이하로 낮추기 어렵게 되며, 950℃를 초과하는 온도이거나 10분을 초과하는 소둔시간에서는 강판 표면층의 결정립이 조대화되어 2차 재결정이 불안정해지므로 바람직하지 않다. 또한, 탈탄소둔시 분위기 가스의 이슬점이 30℃ 미만이면 탈탄이 불충분하게 되며, 70℃를 초과하는 경우는 강판표면에 불균일한 산화층이 형성되어 양호한 유리질 피막이 얻어지지 않으므로 바람직하지 않다. 탈탄소둔시 침질방법은 탈탄과 침질량이 제어되는 조건이라면, 탈탄이 적정수준으로 완료된 후 침질을 행하는 방식과 탈탄과 동시에 소둔 초기부터 침질을 행하는 방식의 어떤 것도 적용할 수 있다. 이때, 분위기가스로는 적정수준의 탈탄 및 본 발명범위의 침질을 동시에 가능하게 하는 어떠한 혼합분위기도 사용할 수 있으나, 바람직하게는 공업적으로 침질량의 제어가 용이한 습윤 암모니아 + 수소 + 질소의 혼합가스 분위기를 사용하는 것이 좋다.

본 발명의 특징중 하나인 침질에 의한 강판내 총질소량의 제어는 총질소량이 50ppm 미만인 경우는 AlN 등 질화석출물의 양이 부족하게 되어 2차 재결정이 불안정해지므로 바람직하지 않으며, 120ppm을 초과하는 경우는 고온소둔시 질소 방출구 결함의 발생으로 인해 유리질 피막이 불량해지므로 바람직하지 않다.

상기 탈탄소둔판은 하기 고온소둔시 판간 융착을 방지하기 위해 통상의 소둔분리제면 가능한데, 예를 들면, 중량%로, 5% 이하의 TiO₂를 함유한 MgO 슬러리를 강판 표면에 도포한 후 마무리 고온소둔한다.

마무리 고온소둔시 승온율은 적절한 1차 재결정 집합조직을 형성시키고 2차 재결정을 완전히 일으키기 위해 10-50℃/hr로 제어해야 한다. 고온소둔의 분위기가스로는 유리질 피막 형성과 N, S 등 잔류불순물을 제거하기 위해 건조한 수소 또는 수소 및 질소의 혼합가스를 사용하는 것이 바람직하다. 고온균열열처리를 1150℃ 미만의 온도에서 행하거나 5시간 미만으로 균열열처리하는 경우는 양호한 유리질 피막형성과 원활한 불순물 제거가 어려워지며, 1250℃ 를 초과하는 온도나 30시간을 초과하여 균열열처리하는 경우는 비경제적이므로 본 발명의 범위에서 제외하였다.

상기 고온소둔 승온중 1차 균열열처리온도가 550℃ 미만이거나 1차 균열열처리시간이 5시간 미만의 경우는 1차 균열열처리시 상기 침질소둔시 형성된 질화물이 강판내 균일하게 분포되지 않아 적절한 입성장 억제력을 얻을 수 없게 되어 2차 재결정이 불안정해지므로 바람직하지 않다. 또한, 700℃를 초과하는 경우는 코일상태로 고온소둔시 잔존수분에 의해 형성되는 산화층의 양이 과다하고 산화층이 불균일해지는 결과, 유리질 피막이 불량하게 형성되므로 좋지 않으며, 또한 20시간을 초과하는 1차 균열열처리는 자기특성에는 지장이 없으나 비경제적이므로 본 발명범위에서 제외하였다.

본 발명의 특징중 또 하나인 고온소둔 승온중 2차 균열열처리는 탈탄소둔 공정에서 공지방법에 비해 적은 양으로 침질하는 경우 반드시 행해져야 한다.

본 발명자들은 수 많은 시험결과, 2차 균열열처리는 방향성이 우수한 2차 재결정 조직의 핵생성 관점에서 매우 중요하며, 적정 조건으로 2차 균열열처리할 경우 탈탄소둔공정에서 공지방법에 비해 적은 양으로 침질을 하더라도 2차 재결정이 안정화될 뿐만 아니라 그 방향성이 향상되는 결과, 기존방법에 필적하는 자기특성이 얻어짐을 확인할 수 있었다.

2차 균열열처리 온도가 1030℃ 미만의 경우는 방향성이 우수한 2차 재결정의 핵이 생성되지 않아 우수한 자기특성을 얻을 수 없으며, 1060℃를 초과하는 2차 균열열처리의 경우는 질화석출물의 분해가 급속히 일어나기 시작하여 2차 재결정이 불안정해지므로 바람직하지 않다.

2차 균열열처리 시간이 5시간 미만의 경우는 코일상태의 소둔시 코일 내권부와 외권부간 온도편차로 인해 2차 재결정의 방향성 개선효과가 미약하여 우수한 자속밀도를 안정하게 얻을 수 없으며, 15시간을 초과하는 2차 균열열처리는 자기특성의 향상 효과가 그다지 크지 않은데 반해 생산성 저하가 심하게 되는 만큼 바람직하지 않다.

상기 고온소둔에 의해 유리질 피막이 형성된 코일표면에는 절연성 향상과 자구미세화에 의한 철손개선의 목적으로 고온소둔후 장력부여 코팅을 하여도 좋다.

이하, 본 발명을 실시예를 통해 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

중량%로, C:0.05%, Si:3.15%, Mn:0.23%, S:0.006%, 산가용성 Al:0.027%, N:0.003% 및 나머지 Fe 로 조성된 210mm 두께의 슬라브를 제조하였다. 이것을 1200℃에서 5시간 슬라브 가열후 열간압연을 하여 2.3mm 두께의 열연코일을 만들었다. 그 다음 930℃에서 2분간 예비소둔 및 산세하고 이어서 1회 냉간압연하여 0.285mm의 최종 두께로 조정한 후, 이슬점이 50℃인 25%H₂+75%N₂분위기로 850℃에서 3분간 탈탄소둔을 하였으며, 연이어 건조한 1%NH₃+25%H₂+74%N₂분위기로 동일한 온도에서 침질하였다. 이때 침질시간은 강판내 총질소량을 하기 표 1과 같이 변화시키기 위해 30초-3분간의 범위에서 변화하였다. 이후 중량%로, 5%TiO₂및 나머지 MgO 로 구성된 소둔분리제를 강판 표면에 도포한 다음 마무리 고온소둔하였다. 이때 상기 고온소둔은 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 상기 침질소둔시 형성된 질화물을 강판내 균일하게 분포시키기 위한 1차 균열열처리와, 방향성이 우수한 2차 재결정 핵생성을 촉진하여 2차 재결정을 안정화하기 위한 2차 균열열처리 조건을 변화하여 행하였다. 이후 2차 재결정을 일으키기 위해 15℃/hr의 승온율로 1200℃까지 승온하고 불순물 제거를 위해 상기 온도에서 10시간 균열열처리후 냉각하였으며, 승온중 분위기가스로는 25%N₂+75%H₂를 사용하고, 1200℃ 균열열처리구간에서는 순수소 가스를 사용하였다. 상기와 같이 강판내 총질소량을 변화하고 마무리 소둔중 1차 및 2차 균열열처리시 각 균열열처리 온도 및 시간을 변화한 시편들에 대하여 2차 재결정 발달율, 자기특성을 측정하고, 또한 강판표면의 유리질 피막 형성상태를 육안으로 관찰한 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 여기서 2차 재결정 발달율은 고온소둔 종료후 강판표면을 약 80℃의 20% 염산용액으로 부식하여 노출한 마크로(Macro) 조직을 관찰한 결과이며, 자기특성은 단판자성측정기로 B₁₀과 W_17/50을 측정하였다.

구분	총질소량(ppm)	마무리소둔중1차 균열열처리조건	마무리소둔중2차 균열열처리조건	2차재결정 발생율	유리질 피막 외관	자속밀도	철손
구분	총질소량(ppm)	온도(℃)	시간(hr)	2차재결정 발생율	유리질 피막 외관	온도(℃)	시간(hr)	B₁₀(Tesla)	W_17/50(W/kg)
비교재1	40	650	15	1040	20	90%	양호	1.78	1.71
발명재1	50	650	15	1040	20	100%	양호	1.92	1.02
발명재2	80	650	15	1040	20	100%	양호	1.92	1.02
발명재3	120	650	15	1040	20	100%	양호	1.94	1.00
비교재2	150	650	15	1040	20	100%	유리질피막불량(질소방출구결함)	1.93	1.05
비교재3	250	500	15	1040	20	95%	양호	1.82	1.48
비교재4	250	750	15	1040	20	100%	유리질피막불량(소지금속노츨)	1.92	1.91
비교재5	250	650	4	1040	18	95%	양호	1.81	1.55
비교재6	250	650	15	미실시	70%	양호	1.65	2.12
비교재7	250	650	15	1020	20	100%	양호	1.87	1.29
비교재8	250	650	15	1070	20	90%	양호	1.79	1.69
비교재9	250	650	15	1060	4	100%	양호	1.86	1.31

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 탈탄소둔공정에서 침질한 후 총질소량이 본 발명범위 미만인 경우(비교재 1)는 질화석출물의 형성량이 부족하게 되어 2차 재결정이 불안정하게 발달하는 결과, 자기특성이 열등하였다. 반면, 총질소량을 적정량으로제어하고, 또한 고온소둔 승온중 1차 균열열처리 및 1차 균열열처리의 조건을 본 발명 범위로 제어하는 경우(발명재 1-3)는 양호한 유리질 피막과 동시에 우수한 자기특성을 얻을 수 있었다.

상기 총질소량이 본 발명범위를 초과하는 경우(비교재 2)는 자기특성은 양호한 편이었으나 질소방출구 결함의 발생으로 양질의 유리질 피막이 형성되지 않았다. 또한, 1차 균열열처리 온도가 550℃ 미만의 경우(비교재 3)이거나 1차 균열열처리 시간이 5시간 미만의 경우(비교재5)는 1차 균열열처리시 상기 침질소둔시 형성된 질화물이 강판내 균일하게 분포되지 않아 적절한 입성장 억제력을 얻을 수 없게 되어 2차 재결정이 불안정해지는 결과 우수한 자기특성이 얻어지지 않았으며, 또한 700℃ 를 초과하는 경우(비교재 4)는 고온소둔시 잔존수분에 의해 판면에 형성되는 산화층이 과다할 뿐만 아니라 불균일해지고, 그 결과 자기특성은 비교적 우수한 편이나, 유리질 피막이 불량하게 형성되었다.

또한, 상기 고온소둔 승온중 2차 균열열처리 온도가 1030℃ 미만의 경우(비교재 7)는 방향성이 우수한 2차 재결정의 핵이 생성되지 않아 우수한 자기특성을 얻을 수 없었으며, 2차 균열열처리를 행하지 않은 경우(비교재 6)나 1060℃ 를 초과하는 2차 균열열처리의 경우(비교재 8)는 유리질 피막의 외관은 양호한 편이나, 2차 재결정의 안정화가 이루어지지 않아 열등한 자기특성이 얻어졌다.

한편, 2차 균열열처리 시간이 5시간 미만의 경우 (비교재 9)는 코일상태의 소둔시 코일 내권부와 외권부간 온도편차로 인해 2차 재결정의 안정화 및 방향성 개선효과가 미약하여 우수한 자기특성을 얻을 수 없었다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 유리질피막의 특성도 개선되면서 자기적특성도 개선되는 방향성 전기강판의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.

Claims

규소강슬라브를 1100~1250℃의 온도에서 가열한 후 열간압연, 예비소둔, 1회의 냉간압연에 의해 냉연판을 만든 다음, 이 냉연판을 탈탄소둔하고, 소둔분리제를 도포한 다음, 마무리고온소둔하는 공정을 포함하는 방향성전기강판의 제조방법에 있어서,

상기 규소강슬라브는 중량%로, C:0.02∼0.08%, Si:2.90∼3.30%, Mn:0.15∼0.30%, S:0.006%이하, 산가용성 Al:0.010∼0.040%, N:0.006%이하를 함유하고;

상기 탈탄소둔에서는 700~950℃의 온도에서 총질소량이 50~120ppm이 되도록 침질을 하고;

상기 마무리소둔은, 550∼700℃의 온도에서 5∼20시간 1차 균열열처리하고 1030∼1060℃ 온도에서 5∼15시간 2차 균열열처리하는 것을 포함하여 이루어지는 피막특성이 우수한 저온 슬라브 가열방식의 방향성 전기강판 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 침질은 암모니아+수소+질소의 분위기에서 행함을 특징으로 하는 방법.