KR101039971B1 - 일반소재 열연강판을 이용한 방향성 전기강판 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변압기, 정지기기, 회전기기 등의 철심소재로 사용되는 방향성 전기강판의 제조에 관한 것이며, 그 목적은 생산성이 우수한 방향성 전기강판의 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명은 실리콘이 0 초과 0.1 중량% 이하로 첨가된 일반소재 열연강판을 압하율 70% 이상으로 냉간압연하는 1차 냉간압연단계; 650~750℃ 범위에서 30분~2시간 동안 열처리하여 비정상 입성장(Abnormal Grain Growth)을 유도하는 1차 열처리 단계; 압하율 90% 이상으로 냉간압연하는 2차 냉간압연단계; 및 650~750℃ 범위에서 1~2시간 동안 열처리하여 고스집합 조직을 성장시키는 2차 열처리 단계; 를 포함하는 방향성 전기강판 제조방법을 제공한다.

상기 1차 열처리 단계와, 상기 2차 열처리 단계는 수소가스 분위기에서 이루어지는 것이 바람직하다.

방향성 전기강판, 일반소재 열연강판(CQ), 고스 집합 조직

Description

일반소재 열연강판을 이용한 방향성 전기강판 제조방법 {ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET MANUFACTURING METHOD USING COMERCIAL QUALITY STEEL SHEET}

본 발명은 각종 변압기, 전동기, 발전기와 같은 대형 회전기 및 기타 전자기기의 철심재료로 사용되는 방향성 전기강판 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실리콘이 0 초과 0.1 중량% 이하로 첨가된 일반소재 열연강판을 이용하여 2회의 냉간 압연과 2회의 열처리 과정을 통한 방향성 전기강판 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 방향성 전기강판은 강판면의 결정방위가 (110)면이고 압연방향의 결정방위는 [001]축에 평행한 일명 고스 집합조직 (Goss Texture)을 갖는 결정립들로 이루어져 압연방향으로 자기특성이 우수한 연자성 재료이다.

이러한 방향성 전기강판은 Si(규소)가 약 3% 정도 첨가된 고함량 Si 강판 소재를 이용하여 제조된다.

방향성 전기강판에 요구되는 특성은 높은 자속밀도와 낮은 철손이다. 자속밀도는 1축이 압연방향으로 배열되어 있는 정도에 따라 결정되는 것으로서, 자속밀도 가 높으면 철심재료를 적게 사용하더라도 같은 성능을 발휘할 수 있으므로 전기기기를 소형화 할 수 있다.

또한 철손이란 철심재료에 의한 전기기기의 에너지 손실인데, 자속밀도가 높을수록 낮아지며 제품의 두께, 강내의 불순물의 함량, 비저항, 결정립 크기 등에 의해 좌우되는 것으로서, 철손값이 작아지면 전기기기의 에너지 효율이 높아진다.

따라서, 자속밀도가 높고, 철손이 낮은 방향성 전기강판의 필요성이 커지고 있다.

도 1은 종래의 방향성 전기강판 제조방법의 공정순서도이다.

도시된 바와 같이, 기존 방향성 전기강판은 제강 단계에서 Si을 3중량% 가량 첨가하여 제조하고, "열간압연 -> 예비소둔 -> 1차 냉간압연 -> 중간소둔 -> 2차냉간압연 -> 탈탄소둔 -> 2차 재결정소둔 -> 절연코팅" 공정으로 제조되어진다.

Si함량을 일반소재에 비하여 증가시켜야 하기 때문에 제강단계에서부터 별도로 함량을 조절하여 제조되므로 제조원가의 측면에서 분리하다.

또한, 후속되는 공정들 중 '2차 개결정소둔'은 1200℃ 이상의 온도에서 오랜 시간동안 열처리를 거쳐야 함으로써 고온 유지에 따르는 에너지 비용의 증가와, 생산성을 저해의 문제점이 발생한다.

우수한 방향성 전기강판은 (110)[001]방위의 결정립들에 의한 완전한 2차재결정과 더불어 압연방향으로의 결정립들의 배향도가 뛰어날 때 얻어질 수 있다.

이를 위해 일반적으로 방향성 전기강판에 대한 연구가 주로 결정립성장 억제효과가 탁월한 인히비터의 선정과, 이러한 인히비터들이 효과적으로 결정립성장을 억제할 수 있도록 하는 전제조건에 집중되어 왔다.

이제까지 MnS, AlN, Mn,Se, BN 등의 석출물들이 인히비터로서 효과적인 것으로 판명되었으며, 이러한 석출물과 함께 석출물들이 결정립성장을 억제할 수 있는 조건, 예를 들어 슬라브 재가열온도, 열간압연온도와 권취온도, 그리고 균일한 1차 재결정조직을 얻기위한 열연판 소둔조건과 냉간압연율 및 마무리 고온소둔조건 등이 많이 연구되었다.

본 발명에서는 Si을 강제로 첨가한 소재가 아닌, 일반 CQ (Commercial Quality)재를 사용하여 강판의 두께 방향으로 전 층에 고스 집합조직을 형성할 수 있는 방향성 전기강판 제조방법을 제공한다.

본 발명은 Si 함량을 조절하여 제강하는 것이 아니라, 일반소재(CQ재) 열연강판을 사용하여 방향성 전기강판을 제조할 수 있는 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 열처리 온도를 낮춤으로써 에너지 비용을 절감하고 생산성을 향상시킬 수 있는 전기강판 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 실리콘이 0 초과 0.1 중량% 이하로 첨가된 일반소재 열연강판을 압하율 70% 이상으로 냉간압연하는 1차 냉간압연단계; 650~750℃ 범위에서 30분~2시간 동안 열처리하여 비정상 입성장(Abnormal Grain Growth)을 유도하는 1차 열처리 단계; 압하율 90% 이상으로 냉간압연하는 2차 냉간압연단계; 및 650~750℃ 범위에서 1~2시간 동안 열처리하여 고스집합 조직을 성장시키는 2차 열처리 단계; 를 포함하는 방향성 전기강판 제조방법을 제공한다.

상기 1차 열처리 단계와, 상기 2차 열처리 단계는 수소가스 분위기에서 이루어지는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 방향성 전기강판의 제조방법에 있어서, Si 함량을 조절하지 않고 일반소재의 열연강판을 사용하여 2회의 냉간압연 공정과, 2회의 열처리 공정을 거쳐 방향성 전기강판을 제조할 수 있는 효과를 가져온다.

또한, 본 발명은 상대적으로 낮은 열처리 온도를 거침으로써 에너지 비용 절감과 생산성 향상에 도움이 되는 방향성 전기강판 제조방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 방향성 전기강판 제조방법의 실시예를 설명한다.

이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.

그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명은 방향성 전기강판의 제조에 있어서, 종래에 방향성 전기강판의 제조에 사용되던 고 Si 함량을 가지는 Si 강판이 아닌 Si 함량 0 초과 0.1중량% 이하의 일반소재 열연강판(CQ 재, Commercial Quality)을 사용하여 방향성 전기장판을 제조하는 방법을 제공한다.

이 때 열연강판은 중량%로 C : 0.02~0.06%, Si : 0 초과 0.1% 이하, Mn : 0.1~0.3%, P : 0 초과 0.05% 이하, S : 0 초과 0.05% 이하와 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 이루어지는 것이 바람직하다.

방향성 전기강판의 주요 집합조직인 고스 집합조직은 강판에 전단 변형이 가해진 후 열처리시에 발달하는 것으로 알려져 있으며, 따라서 강판의 표면층에만 일부 존재하는 것으로 알려져 있다.

이를 개선하고자 종래의 방향성 전기강판은 Si이 다량 함유된 Si 강판이 사용되는 것이 일반적이었다.

그런데, Si은 비저항을 증가시켜 철손을 낮추는 원소지만 함량이 3.5 중량% 이상이면 강판의 취성이 증가하여 냉간압연 시 강판이 깨지기 쉬운 문제점이 발생하며, 또한 Mn의 첨가함량이 0.3 중량% 초과이면 MnS가 조대하여 자성에 해롭고, 황의 첨가함량이 0.05 중량% 초과이면 MnS가 조대해지고 슬라브 단계에서 석출물의 완전고용을 위해 가열온도를 높여야 하는 단점이 있었다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 방향성 전기강판 제조방법의 공정순서도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 방향성 전기강판 제조방법은 Si 함량이 적은 일반 열연코일을 사용하여 1 차 냉간압연 단계(S-21), 1차 열처리 단계(S-22), 2차 냉간압연 단계(S-23), 2 차 열처리 단계(S-24)로 이루어진다.

1 차 냉간압연 단계(S-21)는 압하율 70% 이상으로 실시한다. 1차 냉간 압연의 압하율이 70% 미만일 경우는 1차 열처리 후 비정상 입성장을 하지 않으며, 이럴 경우 최종 열처리 후에도 방향성 전기강판의 반드시 필요한 고스 집합조직을 가지 못한다.

1차 열처리 단계(S-22)는 650~750℃에서 30분~2시간 동안 이루어지며, 수소가스 분위기에서 이루어진다. 1 차 열처리 단계를 거친 후의 조직은 비정상 입성장 (Abnormal Grain Growth)이 일어나며, 집합조직은 약한 {111}/ND 의 γ-fiber 조직을 가지게 된다.

열처리 시간이 30분보다 짧으면 비정상 입성장이 충분히 이루어지지 않고, 열처리 시간이 2시간 보다 길어지면 비정상 입성장한 그레인(grain)이 인접 그레인을 손상시켜 결과적으로 비정상 입성장이 이루어지지 않게 된다.

2차 냉간압연 단계(S-23)는 1차 냉간 압연 단계(S-21)와 1차 열처리 단계(S-22)를 거친 강판을 2차 냉간 압연하는 단계로, 2차 냉간 압연은 최종 압하율 90% 이상 실시하여, 최종 강판 두께를 형성한다.

2차 열처리 단계(S-24)는 기존 방향성 전기강판의 재결정열처리 조건인 1200℃ 이상의 온도가 아닌, 1차 열처리와 유사한 조건으로 수소가스 분위기에서 1~2시간 동안 650~750℃의 온도범위에서 실시한다.

2회의 냉간압연 단계와, 2회의 열처리 단계를 거친 강판은 미세조직은 조대화 되고, 최종 집합조직이 방향성 전기강판에서 반드시 필요한 고스 집합조직을 모든 두께층에서 가지는 방향성 전기강판으로 제조된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 실리콘이 0 초과 0.1 중량% 이하로 첨가된 일반소재 열연강판을 이용하여 제조하고, 비교적 낮은 열처리 온도에서 공정이 진행되도록 함으로써, 제조원가를 절감하고 에너지 비용을 절감하며 생산성 향상에 도움이 되는 방향성 전기강판 제조방법을 제공한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

도 1은 종래의 방향성 전기강판 제조방법의 공정순서도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 방향성 전기강판 제조방법의 공정순서도임.

Claims (7)

1. 중량%로 C : 0.02~0.06%, Si : 0 초과 0.1% 이하, Mn : 0.1~0.3%, P : 0 초과 0.05% 이하, S : 0 초과 0.05% 이하와 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 이루어진 열연강판을 압하율 70% 이상으로 냉간압연하는 1차 냉간압연단계;

   650~750℃ 범위에서 열처리하여 비정상 입성장(Abnormal Grain Growth)을 유도하는 1차 열처리 단계;

   압하율 90% 이상으로 냉간압연하는 2차 냉간압연단계; 및

   650~700℃ 범위에서 1~2시간 동안 열처리하여 고스집합 조직(Goss Texture)을 성장시키는 2차 열처리 단계;

   를 포함하는 방향성 전기강판 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 1차 열처리 단계는 30분 ~ 2시간 이루어지는 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 2차 열처리 단계는 1 ~ 2시간 이루어지는 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 1차 열처리 단계와, 상기 2차 열처리 단계는 수소가스 분위기에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판 제조방법.
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