KR101241164B1 - 저철손 전기강판 제조방법 - Google Patents

Abstract

저철손 전기강판 제조방법이 개시된다. 본 실시예에 따른 저철손 전기강판 제조방법은 2.0~4.0% wt.% Si, 0.02~2.0% wt.% Al, 0.1~0.7 wt.% Mn, 잔부 Fe 및 기타 불순물로 조성된 강 슬라브를 열간압연하는 단계; 열간압연된 강판에 Al-Si 합금을 클래딩하는 단계; 클래딩된 강판을 권취하는 단계; 권취된 강판을 최초소둔 및 산세하는 단계; 산세된 강판을 냉간압연하는 단계; 및 냉간압연된 강판을 최종소둔하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

저철손 전기강판 제조방법{Method for manufacturing electrical steel sheet with low core loss}

본 발명은 저철손 전기강판 제조방법에 관한 것이다.

전기강판은 일반 탄소강에 비해 높은 Si를 첨가하여 제조되므로 규소강판이라고 불린다. 이러한 전기강판은 뛰어난 전자기 특성을 가지고 있어 모터, 변압기 등의 전기기기의 철심 재료로 널리 사용되고 있다.

이러한 전기강판은 Si 함량에 따라 전자기 특성이 크게 좌우된다. 예를 들어, 전기강판은 Si 함량이 클수록 비저항이 증가하고 철손이 낮아져 전자기 특성이 향상된다. 다만, Si 함량이 소정의 값을 넘으면 강판의 취성이 증가하여 압연이 어려워지는 문제가 있다. 또한, 전기강판은 Si 함량이 소정의 값보다 작으면 재료의 강도 확보가 어렵고 비저항의 증가를 기대하기 어렵다. 따라서, 통상적으로 사용되는 전기강판은 2.0 ~ 4.0 wt.% Si를 포함하도록 제조된다.

최근 CVD 방식으로 강판의 Si 함량을 증가시켜 강판의 비저항을 증가시키는 기술이 개발되었다. 이는 Al 및 Al-Si 합금을 기체화시켜 1000℃ 이상의 온도에서 강판으로 화학적 증착을 통해 강판내부로 합금을 침투시켜 비저항값을 높이는 기술이다. 그러나 이와 같은 CVD 방식의 제조방법은 고온 챔버, 증기 발생시설 및 폐수처리시설 등 고가의 장비를 사용하기 때문에 강판의 가격이 현저히 올라가고, 제조 과정에서 필연적으로 폐수가 발생한다는 점에서 환경 오염을 유발한다는 문제가 있다.

본 발명의 실시예들은 저비용 및 친환경적으로 구성된 저철손 전기강판 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 2.0~4.0% wt.% Si, 0.02~2.0% wt.% Al, 0.1~0.7 wt.% Mn, 잔부 Fe 및 기타 불순물로 조성된 강 슬라브를 열간압연하는 단계; 상기 열간압연된 강판에 Al-Si 합금을 클래딩하는 단계; 상기 클래딩된 강판을 권취하는 단계; 상기 권취된 강판을 최초소둔 및 산세하는 단계; 상기 산세된 강판을 냉간압연하는 단계; 및 상기 냉간압연된 강판을 최종소둔하는 단계를 포함하는 저철손 전기강판 제조방법이 제공된다.

이때, 상기 Al-Si 합금은 1.5~12wt.% Si, 잔부 Al 및 기타 불순물로 조성될 수 있다.

또한, 상기 클래딩단계는 800℃ 이하에서 이루어질 수 있다.

한편, 상기 열간압연단계는 1050~1250℃에서 이루어질 수 있다.

한편, 상기 권취단계는 650℃에서 이루어질 수 있다.

한편, 상기 최초소둔단계는 800℃~1100℃의 온도범위에서 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 열간압연판에 Al-Si 합금을 클래딩함으로써, CVD 방식의 종래 기술을 사용할 경우 발생하는 고비용 및 환경오염 등의 문제를 해결함과 동시에 Si의 함량이 증가된 저철손 전기강판의 제조가 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저철손 전기강판 제조방법의 순서도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일하거나 대응하는 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저철손 전기강판 제조방법의 순서도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 저철손 전기강판 제조방법은 열간압연단계, 클래딩단계, 권취단계, 최초소둔 및 산세단계, 냉간압연단계 및 최종소둔단계를 포함한다. 이하, 각 단계별로 작용 효과를 상세히 설명한다.

[열간압연단계]

본 실시예에 따른 제조방법은 2.0~4.0% wt.% Si, 0.02~2.0% wt.% Al, 0.1~0.7 wt.% Mn, 잔부 Fe 및 기타 불순물로 조성된 강 슬라브를 열간압연하는 단계를 포함한다.

여기서, Si는 전기강판의 기본 조성으로 소재의 비저항을 증가시켜 철손을 낮추는 역할을 한다. Si 함량이 2.0 wt.% 미만인 경우 비저항이 감소하여 철손특성이 열화되며, 4.0 wt.% 초과인 경우 강의 취성이 커져 압연이 극히 어려워진다. 따라서, Si는 2.0 wt.% 이상 4.0 wt.% 이하의 범위를 갖는 것이 바람직하다.

Al은 비저항을 증가시켜 와류손실을 낮추는데 유효한 성분이다. Al 은 N과 반응하여 석출강화와 분산강화효과를 얻을 수 있는 석출물인 AIN과 같은 Al질화물을 발생시킨다. Al은 함량이 0.02 wt% 미만인 경우 강의 비저항이 감소하여 철손특성이 열화되고, 2.0 wt.% 초과인 경우 압연성이 열화되어 바람직하지 않다. 따라서, Al은 0.02 wt.% 이상 2.0 wt.% 이하의 범위를 갖는 것이 바람직하다.

Mn은 Si과 동일하게 비저항을 증가시켜 철손을 감소시키고, 집합조직을 발달시키며, 미세 석출물의 형성을 억제한다. Mn은 함량이 0.1 wt.% 미만인 경우 집합조직이 나빠지고, 0.7 wt.% 초과인 경우 압연성이 나빠지고 철손의 감소량에 비해 비용이 증가한다. 따라서, Mn은 0.1 wt.% 이상 0.7 wt.% 이하의 범위를 갖는 것이 바람직하다.

강 슬라브의 열간압연 시, 열간압연이 용이하도록 강 슬라브의 온도는 1050℃ 이상으로 하여야 하지만, 1250℃를 넘으면 AlN, MnS 등과 같은 철손 특성에 해로운 석출물이 재용해되어 열간압연 후 미세한 석출물이 과도하게 발생하는 경향이 있다. 이러한 미세한 석출물은 결정립 성장을 방해하여 철손특성을 열화시키므로 바람직하지 않다. 따라서, 강 슬라브는 열간압연 시, 1050℃ 이상 1250℃ 이하의 온도 범위를 갖는 것이 바람직하다.

[클래딩단계]

본 실시예에 따른 제조방법은 열간압연된 강판에 Al-Si 합금을 클래딩하는 단계를 포함한다. 여기서, 클래딩(cladding)이란 금속판을 겹쳐 압연하여 기계적으로 접착하는 것을 의미한다. 따라서 본 실시예에서는 열간압연된 강판, 즉 열간압연판에 Al-Si 합금을 클래딩함으로써, Al-Si 합금을 열간압연판에 물리적, 화학적으로 결합시킨다.

Al-Si 합금은 1.5~12wt.% Si, 잔부 Al 및 기타 불순물로 조성된다. 열간압연판에 클래딩되는 Al-Si 합금에 함유된 Si가 1.5 wt.% 미만이면 비저항의 증가를 확보하기 어렵고, 12 wt.%를 초과하면 압연성이 저해된다. 따라서, Al-Si 합금에 함유된 Si의 함량은 1.5 wt.% 이상 12 wt.% 이하의 범위를 갖는 것이 바람직하다.

본 실시예에 따르면, 수십㎛의 두께로 제작된 Al-Si 합금을 압연롤에 의해 열간압연강판의 표면에 압연하는 방식으로 클래딩 공정이 이루어질 수 있다.

Al-Si 합금을 열간압연판에 클래딩하면, Al-Si 층의 확산으로 인해 Fe-Al-Si 합금계 화합물이 생성되고, 비저항값이 낮아진다. 따라서, Al-Si 합금으로 클래딩된 강판은 와전류 손실이 감소되고 코어 효율이 증대된다.

클래딩 시 온도가 800℃를 초과하면, 국부 용해가 발생할 수 있고, 강판에 산화층이 과도하게 발생할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 제조방법에 포함된 클래딩 단계는 800℃ 이하에서 이루어지는 것이 바람직하다.

[권취단계]

본 실시예에 따른 제조방법은 클래딩된 강판을 권취하는 단계를 포함한다.

클래딩 후 강판의 권취는 판형상 교정을 위해 650℃에서 이루어지는 것이 바람직하다. 이때, 강판의 권취는 표면 국부 용해를 막기 위해 1시간 이상 유지하는 것이 바람직하다.

[최초소둔 및 산세단계]

본 실시예에 따른 제조방법은 권취된 강판을 최초소둔 및 산세하는 단계를 포함한다.

권취 후 강판에 대한 최초소둔은 강판의 중심부의 연신립을 재결정시키고 강판두께방향으로 균일한 결정립분포를 얻도록 수행된다.

이때, 최초소둔온도가 800℃ 미만의 경우에는 균일한 결정립분포가 얻어지지 않아 자속밀도 및 철손 개선효과가 미흡하게 되므로 바람직하지 않으며, 1100℃를 초과하는 경우에는 자성에 불리한 집합조직이 증가하여 자속밀도가 열화된다. 따라서, 최초소둔온도는 800℃ 이상 1100℃ 이하의 범위를 갖는 것이 바람직하다.

최초소둔 후 후술하는 냉간압연 공정을 위해 강판에 대한 산세가 수행된다.

[냉간압연단계]

본 실시예에 따르면, 강판에 대한 산세 후 냉간압연이 수행된다.

이때, 냉간압연은 1회냉간압연법 또는 중간소둔 후 한번 더 압연하는 2회냉간압연법에 의해 수행될 수 있다. 2회냉간압연법을 사용하는 경우, 중간소둔 온도는 900℃ 이상 1000℃ 이하의 범위를 갖는 것이 바람직하다.

[최종소둔단계]

본 실시예에 따른 저철손 전기강판 제조방법은 냉간압연된 강판을 최종소둔하는 단계를 포함한다.

최종소둔은 수소가스와 질소가스 혼합 분위기에서 수행될 수 있다. 또는 불순물을 완전히 제거하기 위해 100% 수소가스만을 사용할 수도 있다.

최종소둔온도는 900℃ 이상 1100℃ 이하의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 이때, 소둔시간은 30~300초로 조절하는 것이 바람직하다.

이와 같은 최종소둔을 통해 양호한 집합조직을 얻음으로써, 높은 자속밀도를 갖는 강판을 생산할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (6)

1. 2.0~4.0% wt.% Si, 0.02~2.0% wt.% Al, 0.1~0.7 wt.% Mn, 잔부 Fe 및 기타 불순물로 조성된 강 슬라브를 열간압연하는 단계;
   상기 열간압연된 강판에 Al-Si 합금을 클래딩하는 단계;
   상기 클래딩된 강판을 권취하는 단계;
   상기 권취된 강판을 최초소둔 및 산세하는 단계;
   상기 산세된 강판을 냉간압연하는 단계; 및
   상기 냉간압연된 강판을 최종소둔하는 단계를 포함하는 저철손 전기강판 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 Al-Si 합금은 1.5~12wt.% Si, 잔부 Al 및 기타 불순물로 조성되는 것을 특징으로 하는 저철손 전기강판 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 클래딩단계는 800℃ 이하에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 저철손 전기강판 제조방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 열간압연단계는 1050~1250℃에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 저철손 전기강판 제조방법.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 권취단계는 650℃에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 저철손 전기강판 제조방법.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 최초소둔단계는 800℃~1100℃의 온도범위에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 저철손 전기강판 제조방법.

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