KR100502239B1 - 소둔분리제 코팅용 롤 코터 및 이 롤 코터를 이용하여소둔분리제를 코팅하는 방향성전기강판의 제조방법 - Google Patents

소둔분리제 코팅용 롤 코터 및 이 롤 코터를 이용하여소둔분리제를 코팅하는 방향성전기강판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 변압기, 발전기 및 기타 전자기기 등의 철심재료로 사용되는 방향성 전기강판을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 롤 표면에 그루브(Groove)를 적절히 형성하므로써, 우수한 그라스 피막특성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 최종강판의 외관품질도 향상시킬 수 있는 소둔분리제 코팅용 롤 코터를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
본 발명은 상, 하로 서로 맞서 위치되는 두개의 롤을 포함하여 연속소둔로인 탈탄소둔로의 출측에 설치되어 상기 두 롤사이를 통과하는 탈탄소둔된 강판에 소둔분리제를 도포하도록 구성되는 소둔분리제 코팅용 롤 코터에 있어서,
강판의 진행방향과 10-80°(도)의 각도를 갖는 그루브가 상기 두 롤의 각각의 표면에 형성되어 있는 소둔분리제 코팅용 롤 코터 및 이 롤 코터를 이용하여 소둔분리제의 코팅이 이루어지는 방향성전기강판의 제조방법을 그 요지로 한다.

Description

소둔분리제 코팅용 롤 코터 및 이 롤 코터를 이용하여 소둔분리제를 코팅하는 방향성전기강판의 제조방법{Roll Coater for Coating Annealing Seperator and Method for Manufacturing Oriented Electrical Steel Sheet Having Process for Coating the Annealing Seperator with the Roll Coater}
본 발명은 변압기, 발전기 및 기타 전자기기 등의 철심재료로 사용되는 방향성 전기강판을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방향성 전기강판의 제조시 탈탄소둔 후에 행하는 소둔분리제의 코팅공정에 사용되는 롤 코터(roll coater) 및 이 롤 코터를 이용하여 소둔분리제의 코팅이 이루어지는 방향성전기강판의 제조방법에 관한 것이다.
방향성 전기강판은 결정립의 방위가 (110)[001]방향으로 정렬된 집합조직을 가지고 있는 것으로서, 압연방향으로 극히 우수한 자기적 특성을 가지고 있으며, 따라서, 변압기, 발전기 및 기타 전자기기 등의 철심재료로 사용되고 있다.
일반적으로, 방향성 전기강판은 소정량의 규소와 입성장억제제로 Mn과 Al을 함유하는 강을 용해하여 스라브로 만든 후, 재가열 및 열간압연, 예비소둔, 냉간압연, 탈탄소둔, 융착방지제 도포 및 최종 마무리 고온소둔등의 공정을 거쳐서 최종제품으로 완성된다.
한편, 전기강판을 사용하여 변압기용 철심코아등을 제작하는 공정은 통상 스리팅작업, 타발작업, 열처리 및 조립작업 등으로 구성되어 있으며, 이중 타발작업은 제작과정 중에서 생산성향상 및 원가절감측면에서의 가장 중요한 공정이 된다.
방향성 전기강판을 사용하여 철심코아등의 제품을 제작하기 위하여 행하는 타발작업에 있어서, 타발성을 결정하는 인자는 소재측면에서 보면, 소재자체의 경도, 1차 절연피막층인 그라스 피막층[Glass Film; 주성분은 Forsterite (Mg2SiO4)임] 및 2차 절연피막층인 장력코팅층의 세가지에 의해 대부분 결정된다.
상기 그라스 피막은 1차 절연피막층으로서, 도 1에 나타난 바와 같이, 강판(1)의 탈탄소둔공정 후 고온소둔전에 MgO를 주성분으로 하는 소둔분리제를 슬러리 (slurry)상태로 하여 롤 코터(2)를 사용하여 강판표면에 코팅하고, 건조로에서 건조하고, 권취기(3)에서 코일(4)로 권취한 다음, 2차재결정 형성을 위하여 권취된 코일(4)을 고온소둔할 때 MgO계 소둔 분리제(융착 방지제)의 MgO와 소재표면의 SiO2계 산화물과의 반응에 의해 소재표면에 형성되는 것이다.
소둔분리제 슬러리를 강판표면에 코팅하는 롤 코터(2)는 통상 도 1에 나타난 바와 같이, 상하로 서로 맞서 위치되고, 각각의 표면에 강판의 진행방향에 평행한 그루브가 형성되어 있는 한쌍의 롤(21)(22)을 포함하고 있다.
도 2에서와 같이, 강판의 진행방향에 평행한 그루브가 형성되어 있는 한쌍의 롤을 구비한 롤 코터(10)를 사용하여 소둔분리제 슬러리를 강판(1)표면에 코팅하는 경우, 소둔분리제 슬러리가 롤 그루브에 끼이게 되면, 강판의 진행방향과 평행하게 형성된 그루브의 특성상 회전하면서 그루브를 따라 공기를 포함하게 되어 기포를 형성하게 되고, 이렇게 기포가 형성된 부위는 MgO 코팅이 되지 않아 미코팅줄무늬가 발생하고, 따라서 피막특성 및 최종제품의 외관 품질을 저하시키는 문제점이 있다.
한편, 소둔분리제가 코팅된 탈탄소둔강판은 장력을 가한 권취된 코일상태로 고온소둔이 행해지기 때문에 고온소둔시 수증기는 코일의 중심에서 양 에지(edge)로 방출되므로 코일의 양 에지는 중심에 비하여 보다 많은 양의 수증기와 보다 긴 시간동안 접촉하게 된다.
따라서, 강판의 양 에지부는 검은 띠형태의 소둔산화층을 형성하게 되고, 그 중심부는 오히려 피막박리결함이 발생하므로, 코팅품질 및 최종제품의 외관을 해치게 된다.
강판의 진행방향에 평행한 그루브가 형성되어 있는 한쌍의 롤을 사용하여 소둔분리제 슬러리를 강판표면에 코팅하는 경우에는 그루브의 산이 코팅된 MgO 피막에 전사되어 MgO산이 수증기의 방출을 차단하기 때문에 상기한 수증기의 불균일한 접촉과 관련되는 문제점이 더욱 심하게 된다.
본 발명자들은 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 롤 표면에 그루브(Groove)를 적절히 형성하므로써, 우수한 그라스 피막특성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 최종강판의 외관품질도 향상시킬 수 있는 소둔분리제 코팅용 롤 코터를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기한 본 발명의 소둔분리제 코팅용 롤 코터를 이용하여 소둔분리제를 코팅하는 공정을 포함하는 방향성 전기강판의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명은 상, 하로 서로 맞서 위치되는 두개의 롤을 포함하여 연속소둔로인 탈탄소둔로의 출측에 설치되어 상기 두 롤사이를 통과하는 탈탄소둔된 강판에 소둔분리제를 도포하도록 구성되는 소둔분리제 코팅용 롤 코터에 있어서,
강판의 진행방향과 10-80°(도)의 각도를 갖는 그루브가 상기 두 롤의 각각의 표면에 형성되어 있는 소둔분리제 코팅용 롤 코터에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 방향성 전기강판을 제조하는 방법에 있어서, 상기 본 발명의 롤 코터를 이용하여 소둔분리제의 코팅이 이루어지는 방향성전기강판의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 방향성 전기강판 제조 라인(line)의 탈탄소둔로의 출측에 설치되어 강판의 상, 하부에 소둔분리제를 도포하도록 구성되는 롤 코터의 롤 표면에 그루브를 적절히 형성시킴으로써 권취된 코일에서의 가스 배출(Out Gasing)에 유리한 환경을 제공하여 통상적인 방향성 전기강판보다 극히 우수한 베이스 코팅을 확보할 수 있도록 구성되는 소둔분리제 코팅용 롤 코터 및 이 롤 코터를 이용하여 소둔분리제를 코팅하는 방향성전기강판의 제조방법에 관한 것이다.
방향성 전기강판은 통상 규소강 스라브를 재가열 및 열간압연하고, 필요에 따라 열간압연강판을 소둔한 후, 냉간압연하고, 냉간압연강판을 탈탄소둔하고, 탈탄소둔강판에 소둔분리제를 코팅한 후, 최종 마무리 고온소둔하므로써, 제조된다.
본 발명은 냉연강판의 탈탄소둔공정을 수행하는 탈탄소둔로의 출측에 설치되어 탈탄소둔강판의 상, 하부에 소둔분리제를 도포하도록 구성되는 롤 코터를 개량한 것이다.
도 1에 나타난 바와 같이, 탈탄소둔된 강판(1)은 고온소둔전에 롤 코터(2)에 의하여 소둔분리제가 코팅된 후, 건조기에서 건조된 다음, 권취기(3)에서 코일(4)로 권취된다.
상기 롤 코터(2)는 상, 하부로 서로 맞서 위치는 두 개의 롤(21)(22)을 포함하고, 상기 상부롤(21)의 전방에는 소둔분리제용액을 강판표면상에 공급하는 상부 소둔분리제 공급노즐(5)이 구비되어 있고, 상기 하부롤의 하부에는 하부롤에 소둔분리제 용액을 공급하는 하부 소둔분리제 저장탱크(6)가 구비되어 있다.
종래의 소둔분리제 코팅용 롤 코터(10)는 도 2에 나타난 바와 같이, 롤 표면에 강판의 진행방향에 평행한 그루브(11)가 형성되어 있다.
본 발명의 소둔분리제 코팅용 롤 코터(30)는 도 3에 나타난 바와 같이, 롤 표면에 강판의 진행방향과 10-80°의 각도로 경사진 그루브(31)가 형성되어 있다.
상기와 같이 그루브를 형성시키는 이유는 권취된 코일에서의 가스배출(out gasing)에 유리한 환경을 제공하기 위함이며, 상기 그루브가 강판의 진행방향과 10°도이하의 각도로 경사지는 경우에는 최종 제품에 줄무늬가 발생되고, 또한 검은 띠형태의 소둔산화층이 형성될 우려가 있고, 80°도 이상의 각도로 경사지는 경우에는 고속회전시 용액이 튀는 문제점이 있기 때문이다.
도 4에 나타난 바와 같이, 상기 그루브는 산(311)과 골(312)로 이루어지는데, 본 발명에 부합되는 바람직한 그루브는 골(312)은 사다리꼴 형태를 갖고, 그리고 산(311)은 삼각형 형태를 갖는 것이다.
상기와 같이 그루브의 골 형태를 사다리꼴로 하는 이유는 그루브의 골 깊이를 감소시켜 피막의 균일성을 확보하고, 도포 두께의 감소효과를 얻기 위함이고, 산의 형태를 삼각형 형태로 하는 이유는 스트립에 접촉하는 면적을 최소화하여 산의 영향을 감소시키고, 또한 그루브의 가공을 용이하게 하기 위함이다.
또한, 상기 그루브의 골은 그 면적이 3.0~8.0㎟/inch가 되도록 형성하는 것이 바람직하다.
상기 그루브 골의 면적이 너무 큰 경우에는 소둔분리제가 두껍게 도포되므로 도포 두께조절이 어렵고, 너무 작은 경우에는 얇게 도포되므로 줄무늬 없이 균일하게 도포하기가 어려우므로, 상기 그루브 골의 면적은 3.0~8.0㎟/inch로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 부합되는 바람직한 그루브는 70~110°의 산의 각도(α), 1 인치당 25~40개의 산의 수 및 0.1~0.4mm의 골의 깊이(H)를 갖는 것이다.
상기 그루브의 산의 각도를 70°도 이하로 하는 경우에는 골이 깊어짐으로 인해 도포두께가 두꺼워지는 문제점이 있고, 110°도 이상으로 하는 경우에는 골 깊이가 작아짐으로 연마날이 충분히 들어가지 않음으로 그루브의 균일한 가공이 어려운 문제점이 있다.
또한, 그루브의 산의 수가 너무 적은 경우에는 압하력이 집중되어 롤 코터의 마모가 심하게 되는 문제점이 있고, 너무 많은 경우에는 그루브의 가공중 연마석의 마모가 심하고, 균일한 가공이 어렵기 때문에, 그루브의 산의 수는 1 인치당 25-40개로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 그루브의 골의 깊이는 도포량과 직접적인 관계가 있으며, 골의 깊이가 너무 작으면, 롤 코터의 그루브 가공성도 떨어지고, 도포량이 너무 작아지는 문제점이 있고, 너무 깊으면, 도포량이 많아짐으로 도포후 건조능력의 부족을 야기시키므로, 그루브의 골의 깊이는 0.1~0.4mm로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 규소강 슬라브를 열간압연, 필요에 따라 열연강판소둔, 냉간압연, 탈탄소둔, 소둔분리제 코팅 및 고온소둔공정을 포함하는 방향성 전기강판의 제조방법에 있어서, 소둔분리제 코팅 시 상기한 본 발명의 소둔분리제 코팅용 롤 코터를 사용하여 탈탄소둔강판 표면에 소둔분리제를 코팅하는 방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것이다
본 발명에 따라 소둔분리제를 코팅할 때 강판의 이동속도를 40~60 MPM으로 하여 소둔분리제 슬러리를 코팅한 후 건조로를 통과시켜 건조시킨 다음, 4.0~4.5kg/㎟의 권취장력을 유지하면서 권취하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따라 소둔분리제를 코팅할 때 강판의 이동속도를 60~100 MPM으로 하여 소둔분리제 슬러리를 코팅한 후 건조로(7)를 통과시켜 건조시킨 다음, 6.0~8.0kg/㎟의 권취장력을 유지하면서 권취하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 소둔분리제의 코팅시 평균코팅층 두께는 30.0~65.0㎛가 되도록 하는 것이 바람직하다.
평균코팅층 두께가 너무 두꺼운 경우에는 코팅층의 불충분한 건조가 일어날 우려가 있고, 너무 얇은 경우에는 나코팅 부분(코팅되지 않는 띠)이 발생될 우려가 있다.
본 발명에 부합되는 방향성 전기강판의 제조방법에 있어서 규소강 슬라브의 열간압연, 필요에 따라 열연강판 소둔, 냉간압연, 탈탄소둔, 및 고온소둔공정은 특별히 한정되는 것은 아니며, 통상적으로 사용되는 방법으로 행하면 된다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
(실시예 1)
0.30mm 두께의 방향성 전기강판(냉연강판)을 알카리 탈지한 후, 탈탄소둔한 다음, 하기 표 1의 그루브 형태를 갖는 롤 코터를 이용하여 소둔분리제인 MgO 슬러리를 탈탄소둔강판 표면에 코팅하였다.
상기와 같이 소둔분리제로서 MgO 슬러리를 코팅한 다음, 건조 및 권취한 후, 고온소둔하였으며, 이 때 각 코일들은 740℃에서 20시간 동안 저온균열 및 1200℃에서 25시간 동안 고온균열 과정들을 거친후 냉각되었다.
코일들이 100℃이하의 온도로 냉각되었을 때 표면처리 공정을 실시하였다.
이 때, 반응후 잔류된 MgO는 제거되고 무기질 절연코팅을 행하여 최종 시편을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 시편들에 대하여 도포직후의 코팅층 두께 및 미코팅 줄무늬 갯수와 피막의 절연성, 밀착성 및 피막박리율을 조사하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
하기 표 1에서 절연성은 버(burr)를 시편에 접촉시킨 후 1A를 가했을 때 시편을 통해 흐르는 전류를 측성하여 평가한 것이고, 밀착성은 20, 30, 40, 50mm의 지름을 갖는 원통시험기를 사용하여 굽힘시험을 했을 때 피막박리가 시작되는 지름의 값으로 평가한 것이고, 피막 박리성은 30mm 지름의 원통형 시험기를 사용하여 굽힘시험을 하였을 때 총면적에 대한 박리발생면적비(%)로 평가한 것이고, 그리고 최종제품의 외관은 육안으로 관찰하여 평가한 것이다.
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 부합되는 롤 코터를 사용하여 소둔분리제를 코팅하는 경우에는 강판의 피막특성 및 외관특성이 우수함을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 롤 표면에 그루브(Groove)를 적절히 형성하여 우수한 그라스 피막특성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 최종강판의 외관품질도 향상시킬 수 있는 소둔분리제 코팅용 롤 코터를 제공하므로써, 강판조직의 노출과 피막박리를 예방할 수 있고, 국부적인 산화에 의해 강판의 양 에지 부위에서의 소둔산화를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 줄무늬 발생을 방지할 수 있는 효과가 있는 것이다.
도 1은 방향성전강판의 제조시 행해지는 소둔분리제의 코팅공정을 나타내는 개략도
도 2는 소둔분리제를 코팅하는 종래의 롤 코터에 있어서 강판의 진행방향과 평행한 방향으로 그루브가 형성되어 있는 롤을 나타내는 개략도
도 3은 소둔분리제를 코팅하는 본 발명의 롤 코터에 있어서 강판의 진행방향과 경사진 방향으로 그루브가 형성되어 있는 롤을 나타내는 개략도
도 4는 본 발명의 롤 코터의 롤 표면에 형성되어 있는 그루브를 확대하여 나타내는 확대도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 . . . 강판 2, 10, 30 . . . 롤 코터 11, 31 . . . 그루브
311 . . . 산 312 . . . 골

Claims (11)

  1. 상, 하로 서로 맞서 위치되는 두개의 롤을 포함하여 연속소둔로인 탈탄소둔로의 출측에 설치되어 상기 두 롤사이를 통과하는 탈탄소둔된 강판에 소둔분리제를 도포하도록 구성되는 소둔분리제 코팅용 롤 코터에 있어서,
    강판의 진행방향과 10-80°(도)의 각도를 갖는 그루브가 상기 두 롤의 각각의 표면에 형성되고;
    상기 그루브는 70~110°의 산의 각도, 1 인치당 25~40개의 산의 수 및 0.1~0.4mm의 골의 깊이를 갖고; 그리고
    상기 그루브의 골 면적은 3.0∼8.0㎟/inch인 것을 특징으로 하는 소둔분리제 코팅용 롤 코터
  2. 제1항에 있어서, 상기 그루브는 사다리꼴 형태의 골 및 삼각형 형태의 산으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소둔분리제 코팅용 롤 코터
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 규소강 슬라브를 열간압연, 냉간압연, 탈탄소둔, 소둔분리제 코팅 및 고온소둔하는 공정을 포함하는 방향성 전기강판의 제조방법에 있어서, 상기 소둔분리제의 코팅이 제1항 또는 제2항의 소둔분리제 코팅용 롤 코터를 이용하여 이루어지고;
    상기 소둔분리제의 코팅 시 강판의 이동속도는 60~100 MPM이고, 그리고 권취장력은 6.0~8.0kg/㎟이고; 그리고 상기 소둔분리제의 코팅시 평균코팅층 두께가 30.0 ~65.0㎛가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 방향성전기강판의 제조방법
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제5항에 있어서, 열연강판의 소둔공정이 열간압연후 냉간압연전에 추가로 행해지는 것을 특징으로 하는 방향성전기강판의 제조방법
  10. 삭제
  11. 삭제
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