KR100825560B1 - 무방향성 전기강판의 제조방법 - Google Patents

무방향성 전기강판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모터, 변압기와 같은 전기기기의 철심으로 사용되는 무방향성 전기강판을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 6.0-6.2 W/Kg의 철손 및 1.71-1.72 Tesla의 자속밀도를 갖는 무방향성 전기강판을 제조하는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
본 발명은 중량%로, C:0.008%이하, Si:0.6%이하(0%를 포함하지 않음), Mn:0.6%이하(0%를 포함하지 않음), P:0.07%이하(0%를 포함하지 않음), S:0.015%이하, N:0.0055%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 슬라브를 가열후 열간압연하고, 650~750℃범위의 온도로 권취하여 산세한 다음, 냉간압연하고 냉간압연판을 소둔하여 무방향성 전기강판을 제조하는 방법에 있어서, 상기 냉간압연판의 소둔이 15.5-16.5℃/sec의 승온속도로 770-780℃의 온도까지 승온하여 행해지는 무방향성 전기강판의 제조방법을 그 요지로 하고 있다.
무방향성, 전기강판, 소둔온도, 승온온도, 철손, 자속밀도

Description

무방향성 전기강판의 제조방법{Method for Manufacturing Nonoriented Electrical Steel Sheet}
본 발명은 모터, 변압기와 같은 전기기기의 철심으로 사용되는 무방향성 전기강판을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자기적 특성이 우수한 무방향성 전기강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
무방향성 전기강판은 전기기기에서 철심으로 사용되는데, 철손에 의해 전기에너지가 소모되며, 자속밀도에 의해 모터가 회전하는 등의 특성을 가지는 전기제품에서 중요한 재료로 사용되고 있다. 따라서 전기강판 소재로 사용되기 위해 요구되는 특성으로서 철손은 낮아야 하며, 자속밀도는 높아야 한다. 이러한 특성을 만족시키고자 많은 연구가 진행되어 왔으며, 그 결과 성분으로는 불순물이 적은 청정강을 제조하거나 특수원소를 첨가하여 재료의 특성을 변화시켜 상기의 목적을 달성할 수가 있으며, 제조조건으로는 압연 및 소둔조건을 변경하여 자기적 특성을 변화시킬 수 있다.
통상, 일반재로 사용되고 있는 무방향성 전기강판에서 요구되는 자기적특성은 1.5Tesla, 50Hz 하에서의 철손(core-loss)이 6.0∼7.0W/Kg 정도이며, 상기 특성을 확보하기 위하여 종래에는 17.3℃/sec정도의 승온속도로 830℃정도의 소둔온도에서 최종 소둔을 실시하여 철손 6.3W/Kg 정도의 자기적특성을 가지는 무방향성 전기강판을 사용하고 있었다.
본 발명은 우수한 철손특성 및 우수한 자속밀도를 갖는 무방향성 전기강판을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명은 중량%로, C:0.008%이하, Si:0.6%이하(0%를 포함하지 않음), Mn:0.6%이하(0%를 포함하지 않음), P:0.07%이하(0%를 포함하지 않음), S:0.015%이하, N:0.0055%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 슬라브를 가열후 열간압연하고, 650~750℃범위의 온도로 권취하여 산세한 다음, 냉간압연하고 냉간압연판을 소둔하여 무방향성 전기강판을 제조하는 방법에 있어서, 상기 냉간압연판의 소둔이 15.5-16.5℃/sec의 승온속도로 770-780℃의 온도까지 승온하여 행해지는 무방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 성분중에서 자성에 영향을 미치는 인자를 조사 및 검토하고, 제조조건중 열간압연 및 권취하고, 열연판을 산세후 냉간압연하고 소둔하는 공정중에서 특히 제조방법의 조건변화로 자기적 특성을 향상시키기 위하여 열간압연시 자성에 미치는 인자를 조사 및 검토하고, 냉간압연판의 소둔시 가열속도를 변화시켜서 자기적 특성을 향상시키는 방법을 조사 및 검토하고, 그 결과에 근거하여 이루어진 것이 다.
즉, 본 발명자들은 Si함량을 0.6% 이하로 하고, N와 결합하여 미세한 석출물인 AlN을 만들어 자성을 저해하는 Al을 첨가하지 않는 성분계에서 초기 승온속도를 조절하여 철손을 향상시키는 제조방법을 연구하였는 바, 그 연구결과에 의하면, AlN은 미세한 석출물로서 결정립의 성장을 억제할 뿐만 아니라 자성에 유리한 집합조직을 저해하는 것으로 조사되었다.
그리고, 제조조건중에서 열간압연을 실시후 권취온도를 650℃이상으로 실시하고 산세하고 냉간압연을 실시한후 15.5-16.5℃/sec의 승온속도로 770-780℃ 온도로 승온하여 소둔하므로써 집합조직을 향상시켜 자기적 특성이 개선됨을 확인할 수 있었다.
본 발명의 Heat-Pattern으로 가열대 승온을 실시한 결과 자성에 유리한 집합조직인 (200)면 (110)면이 잘 형성되어 자성이 향상된 것으로 조사되었다.
이하, 본 발명 강의 성분 및 성분범위에 대한 한정이유에 대하여 설명한다.
상기 C은 최종제품에서 자기시효를 일으켜서 사용중 자기적 특성을 저하시키므로 슬라브에서는 0.008%이하로 하고, 필요시 탈탄소둔을 실시하며, 최종제품에서는 0.005%이하로 한다.
상기 Si은 비저항을 증가시켜서 철손중 와류손실을 낮추기 위하여 첨가되는 것으로서, 그 첨가량이 0.6%이상인 경우에는 Al 을 첨가하여야 자성이 향상될 수 있으므로, 그 함량은 0.6%이하로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 Mn은 S와 결합하여 미세한 석출물인 MnS를 형성하는 원소로서, 그 함량은 0.6%이하로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 P는 비저항을 증가시키고, 자성에 유리한 집합조직을 형성하는 원소로서, 특히 타발가공성을 향상시키는 역할을 하는 원소이지만, 그 함량이 0.07%를 넘을 경우에는 용접성에 악영향을 미치므로, 그 함량은 0.07% 미만으로 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 S는 미세한 석출물인 MnS를 형성하여 자기특성에 나쁜 영향을 미치므로 가능한한 낮게 함유되는 것이 유리하며, 따라서 본 발명에서는 0.015% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 N는 미세하고 긴 AlN 석출물을 형성함으로 가능한한 억제하며, 본 발명에서는 0.0055% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 제조방법에 대하여 설명한다.
상기와 같이 조성되는 강슬라브는 제강에서 용강으로 제조된후 연속주조공정에서 슬라브로 응고시키고 열간압연을 하기 위하여 가열로에 장입하여 가열한다.
가열된 슬라브는 2.0∼2.5mm두께 이하로 열간압연하고 750℃ 이하로 권취한다.
권취온도를 650~750℃로 함으로서 AlN과 MnS 등의 자성에 해로운 석출물이 조대하게 성장될 수 있다.
권취온도가 650℃이하에서는 열연판 내부의 석출물의 크기가 적어 자성에 불리하며, 권취온도가 750℃를 초과하는 경우에는 권취작업이 어려워 열연판의 형상이 나빠진다.
권취후 냉각은 공기중에서 코일상태로 냉각할 수 있다.
권취냉각된 열연판은 열연판 예비소둔을 하지않고 산세한후 냉간압연한다. 냉간압연은 1회냉연법으로 압연하여 0.5mm 두께의 최종제품으로 압연한다.
냉간압연된 판은 소둔하며, 소둔온도는 770-780℃로 선정하는 것이 바람직하다.
소둔온도 770℃ 미만인 경우에는 결정립성장이 미흡하며, 780℃ 보다 높으면 자기적특성은 개선되나 요구되는 수준의 자성특성을 확보하는데 있어서 에너지 효율이 저하되므로, 소둔온도는 770-780℃로 제한하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 특히 냉연판의 소둔시 15.5-16.5℃/sec의 승온속도로 상기 소둔온도까지의 승온하므로써 집합조직이 개선되어 830℃ 내외의 고온에서 소둔한 것과 동일한 자성개선 효과를 얻을 수 있게 된다.
상기 냉연강판의 소둔시 소둔분위기는 수소, 질소 또는 그 혼합분위기로 할 수 있으며, 슬라브의 성분중에서 C이 높은 경우에는 냉연판 소둔전에 탈탄소둔을 할 수 있다.
소둔판은 절연피막처리후 수요가로 출하되며, 절연피막은 유기질, 무기질 및 유무기복합피막으로 처리할 수도 있으며, 기타 절연이 가능한 피막제를 입힐 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
(실시예1)
중량%로 C:0.0063%, Si:0.42%, Mn:0.32%, P:0.055%, S:0.008%, N:0.0048%, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 조성되는 슬라브를 1250℃에서 재가열하고, 2.5mm로 열간압연후 공기중에서 권취하여 냉각하였다. 냉각된 열연판은 산세하고 0.50mm의 두께로 냉간압연한후 하기 표 1의 조건으로 고온소둔 실시하고, 철손 및 자속밀도를 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
그리고 냉연판 소둔시 가열대 승온은 수소6%와 질소 94%의 분위기에서 실시하였다. 자기특성은 5,000A/m의 자장하에서 시편에 유도되는 자속밀도(B50) 및 1.5Tesla, 50Hz 하에서 측정한 철손값(W15/50)을 측정한 것이다
구분 소둔온도(℃) 승온속도(℃/sec) 철손(W/kg) 자속밀도(Tesla)
발명재 1 770 16.0 6.08 1.71
발명재 2 770 15.8 6.0 1.72
비교재1 760 14.4 6.27 1.72
비교재2 〃 15.8 6.39 1.73
비교재3 〃 16.8 6.54 1.74
비교재4 780 14.6 6.31 1.72
비교재5 〃 17.0 6.42 1.73
비교재6 " 17.1 6.35 1.72
종래재 830 17.3 6.6-7.0 1.70
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 부합되는 소둔온도 및 승온속도조건으로 소둔하는 경우(발명재 1 및 2)에는 철손 및 자속밀도가 동시에 우수한 무방향성 전기강판의 제조가 가능함을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 6.0-6.2 W/Kg의 철손 및 1.71-1.72 Tesla의 자속밀도를 갖는 무방향성 전기강판을 제공할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

  1. 중량%로, C:0.008%이하, Si:0.6%이하(0%를 포함하지 않음), Mn:0.6%이하(0%를 포함하지 않음), P:0.07%이하(0%를 포함하지 않음), S:0.015%이하, N:0.0055%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 슬라브를 가열한 후 열간압연하고, 650~750℃범위의 온도로 권취하여 산세한 다음, 냉간압연하고 냉간압연판을 소둔하여 무방향성 전기강판을 제조하는 방법에 있어서, 상기 냉간압연판의 소둔이 15.5-16.5℃/sec의 승온속도로 770-780℃의 온도까지 승온하여 행해지는 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
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