KR101353797B1 - 전기강판용 냉간압연유 조성물 및 이에 첨가되는 압연유 첨가제 - Google Patents

전기강판용 냉간압연유 조성물 및 이에 첨가되는 압연유 첨가제 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기강판의 압연에 사용되는 압연유 조성물 및 이에 첨가되는 압연유 첨가제에 관한 것이다.
본 발명에 따른 압연유 첨가제를 포함하는 압연유 조성물을 압연강판에 적용하는 경우, 압연강판의 Rust 발생시기를 7일까지 연장시켰으며, 최종제품 표면의 기름얼룩 및 색상편차와 같은 결함으로 발생되는 부적합율이 기존 3%에서 0%로 현저히 감소됨을 확인하였다.

Description

전기강판용 냉간압연유 조성물 및 이에 첨가되는 압연유 첨가제 {COLD ROLLING OIL FOR ELECTRIC STEEL SHEET AND AN ADDITIVE FOR ROLLING OIL COMPRISED THE SAME}
본 발명은 전기강판의 압연에 사용되는 압연유 조성물 및 이에 첨가되는 압연유 첨가제에 관한 것이다.
전기강판은 연자성 재료로서 주로 변압기 혹은 회전기기 등의 철심재료로서 사용된다.
2009년 이후, 중국 Mill이 본격적으로 확장되면서 전기강판(특히, 방향성제품)의 공급이 과잉되는 현상이 일어났고, 이로 인한 경쟁의 심화로 전기강판의 표면 품질에 대한 관심이 높아졌다.
전기강판을 냉간 압연시 냉간압연유를 이용하는데, 종래의 냉간압연유는 냉간 압연 후 강판 표면에서 제거되지 못하는 경우가 있으며, 상기 잔존하는 압연유에 의해 강판 표면상에 녹(Rust)이 발생하는 문제점이 있다. 이렇게 발생된 녹(Rust)은 이후의 후공정에서 청정(탈지), 절연코팅 후에도 지속적으로 강판 표면에 잔존하여 최종 제품의 표면 결함(기름얼룩, 색상편차)으로도 이어졌다. 상기 문제로 최종 제품에서는 품질 부적합으로 이어져, 전체 코일 중 약 3%가 등급을 낮춰 저가 판매되어야하는 상황이 발생하였다.
이러한 문제로, 냉간 압연 강판 표면에의 녹(Rust) 방지를 위한 개선책이 필요하게 되었으며, 이에 냉간압연 중 분사되는 압연유를 Strip에서 제거하는 것에 초점을 맞춘 개선책이 마련된 사례가 있었다.
한편, 전기강판의 ZRM(Sendzimir rolling mill) 공정시 사용되는 소경롤은 롤과 판의 접촉면적이 좁아 농도가 낮은 압연유 사용이 요구된다. 상기 농도가 낮은 압연유로서는 물 97%에 기름 3%로 구성된 수용액이 ZRM 공정의 냉간압연유로 사용되었다. 그러나, ZRM 공정시 상기 냉간압연유를 이용하여 강판 표면에 분사하는 경우, 강판 표면의 유분 부착량이 낮고(100 mg/m2) 압연유의 유수분리가 빨리 진행되어, 물이 부착된 부분에서는 강판과 물/공기와의 반응이 촉진되는 문제가 발생하였다. 이에, 낮은 유분 부착량을 해결하기 위한 방안으로 압연유 농도를 올리게 되면(5% 이상), 롤 바이트 내의 기름양이 많아지게 되어 윤활성이 올라가고 마찰계수가 떨어져 Slip이 발생되고, 급기야 두께가 헌팅하는 등의 문제점이 발생되었다.
따라서, 상기 문제점들의 해결을 위해, 강판 유분 부착량은 늘리고, 강판에 부착되는 수분의 양은 줄이면서 압연 윤활성(마찰계수)을 일정하게 유지할 수 있는 냉간압연유의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 일 측면은 압연유의 유분 부착 효과를 증가시키고, 수분 부착은 감소시킬 수 있는 전기강판용 압연유 조성물 및 이에 함유되는 압연유 방청첨가제 를 제공하는 것이다.
본 발명은 탄소수 6 이하의 탄화수소로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 다가 알코올 지방산 에스테르로 구성되는 유용성 방청첨가제; 및 탄소수 12 이하의 탄화수소로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 유기 지방족 및 지방족 아민으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 유기 아민으로 구성되는 수용성 방청첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 압연유 첨가제에 관한 것이다.
본 발명은 상기 압연유 첨가제를 포함하는 압연유 조성물에 관한 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 압연유 첨가제를 포함하는 압연유 조성물을 압연강판에 적용하는 경우, 압연강판의 Rust 발생시기를 7일까지 연장시켰으며, 최종제품 표면의 기름얼룩 및 색상편차와 같은 결함으로 발생되는 부적합율이 기존 3%에서 0%로 현저히 감소됨을 확인하였다.
도 1은 압연유 처리에 따른 일반강 및 전기강판의 녹(rust) 발생을 비교하여 나타낸 도면이다.
도 2는 전기강판에 처리된 압연유의 농도에 따른 방청성을 비교하여 나타낸 도면이다.
도 3은 전기강판에 처리된 압연유의 부착 형태를 나타낸 도면이다.
도 4는 압연유에 첨가되는 방청첨가제의 함량 및 종류에 따른 녹(rust) 발생을 비교하여 나타낸 도면이다.
도 5는 압연유 처리 후 강판 표면에의 녹(rust) 발생 경로를 관찰한 도면이다.
도 6a는 압연유 처리 후 시간 경과에 따른 녹(rust) 발생을 비교하여 나타낸 도면이다.
도 6b는 전기강판의 압연 후 녹(rust) 미발생 기간을 측정하여 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명자들은 전기강판에 사용되는 냉간 압연유에 있어서, 상기 냉간 압연유에 첨가되는 방청첨가제의 성분 및 조성을 조절함으로써, 냉간 압연유 조성물의 윤활특성 및 방청성을 향상시키고, 녹(rust) 발생 시기를 연장시키고, 강판의 표면 결함을 억제시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 압연유 첨가제는 유용성 방청첨가제 및 수용성 방청첨가제의 2종으로 구성되며, 상기 유용성 방청첨가제는 탄소수 6 이하의 탄화수소로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 다가 알코올 지방산 에스테르로 구성되고, 상기 수용성 방청첨가제는 탄소수 12 이하의 탄화수소로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 유기 지방산 및 지방족 아민으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 유기 아민으로 이루어진다.
상기 유용성 방청첨가제를 구성하는 다가 알코올 지방산 에스테르는 수소원자를 수산기(OH)로 치환한 형태의 다가 알코올을 탄소수 16 내지 22인 지방산과 반응시켜 제조될 수 있다.
여기서, 상기 탄소수 16 내지 22인 지방산은 이로써 한정되는 것은 아니나, 글리세린 모노 라우레이트, 글리세린 디 라우레이트, 글리세린 모노 올레이트, 글리세린 디 올레이트, 펜타에리스리톨 모노 팔미테이트, 펜타에리스리톨 디 팔미테이트, 펜타에리스리톨 모노 올레이트, 솔비톨 모노 올레이트, 솔비톨 트리 올레이트, 솔비탄 모노 올레이트, 솔비탄 트리 올레이트, 솔비탄 모노 스테아레이트, 솔비탄 모노 라우레이트, 솔비탄 디 라우레이트 및 솔비탄 트리 라우레이트로 구성된 군에서 선택된 1종 이상이 사용되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 다가 알코올 지방산 에스테르를 포함하는 유용성 방청첨가제는 수산기(OH)의 극성에 의해, 강판에 보다 강하게 흡착하여 안정한 유막을 형성할 수 있다. 따라서, 강판과 외부의 공기나 수분과의 접촉을 효과적으로 차단할 수 있다.
상기 수용성 방청첨가제를 구성하는 유기 지방산은 알킬기를 가지는 사슬모양의 2가형 카르복시기(COOH)를 가진 탄화수소 사슬의 카르복시산이며, 상기 카르복시산은 세바식산(Sebacic acid), 운데칸디오산(Undecandioic acid), 도데칸디오산(Dodecanedioic acid), 테트라데칸디오산(Tetradecanedioic acid) 및 펜타데칸디오산(Pentadecanedioic acid)으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유기 지방산 이외에 수용성 방청첨가제를 구성하는 유기 아민은 암모니아의 수소원자를 탄화수소기로 치환한 형태의 화합물인 알킬기 지방족 아민인 것을 특징으로 한다. 상기 알킬기 지방족 아민은 디 에틸 아민(Di-ethyl amine), 트리 에틸 아민(Tri-ethyl amine), 사이클로 헥실 아민(Cyclo-hexyl amine), 에탄올 아민(Ethanol amine), 모노 에탄올 아민(Mono-ethanol amine), 트리 에탄올 아민(Tri-ethanol amine), 프로판올 아민(Propanol amine), 모노 프로판올 아민(Mono propanol amine) 및 이소 프로판올 아민(Iso-propanol amine)으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
구체적으로 본 발명에서는, 모노 프로판올 아민, 트리 에탄올 아민, 모노 에탄올 아민 중 1종 이상을 사용하는 것을 특징으로 한다.
통상 강판 상에 물과 혼합된 압연유를 도포하면, 시간 경과에 따라 물과 기름으로 분리된다. 하지만, 본 발명의 수용성 방청첨가제를 포함하는 압연유를 도포하게 되면, 상기 수용성 방청첨가제가 분리된 물층에 잔류하기 때문에 물이 증발될 때까지 방청성 효과를 보인다. 이로 인해, 유수분리(물층과 기름층의 분리) 후에도 방청성을 유지할 수 있다.
본 발명에 따른, 압연유 첨가제는 40 내지 60 중량%의 유용성 방청첨가제 및 40 내지 60 중량% 수용성 방청첨가제를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 범위를 벗어나서 압연유 첨가제를 제조하게 되면, 방청성 효과가 저하되므로 상기 범위로 제한하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 압연유 첨가제를 포함하는 압연유 조성물을 제공한다.
상기 압연유는 압연유 조성물의 총 중량을 기준으로, 3 내지 7 중량%의 다가 알코올 지방산 에스테르로 구성되는 유용성 방청첨가제; 및 0.2 내지 0.8 중량%의 유기 지방족과 2 내지 5 중량%의 유기 아민으로 구성되는 수용성 방청첨가제를 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 압연유 조성물은 탄소수 9 내지 18의 친유기를 갖는 탄소사슬에 에틸렌 옥사이드(Ethylene oxide)가 2 내지 12몰이 부가된 비이온계 계면활성제를 압연유 조성물 전체 중량을 기준으로 3 내지 7 중량% 더 포함할 수 있다.
이러한, 본 발명에 따른 압연유 조성물은 전기강판의 냉간압연시 밀(Mill) 전체에 분사하여 사용할 수 있다.
본 발명과 같이, 다가 알코올 지방산 에스테르계의 유용성 첨가제와 유기지방족 및 유기 아민계의 수용성 첨가제를 혼합하여 사용하면, 강판 표면의 유분 부착량이 증가하고 흡착성이 향상되며, 기름과 물의 유화성능이 향상되어 압연유 적용시 기름과 물의 분리를 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
실시예 1. 녹( rust ) 발생 비교
본 발명에 따른 압연유 조성물(발명예)의 처리에 따른 강판 표면의 녹(rust) 발생 정도를 관찰하였으며, 이때 비교예의 압연유(종래 압연유)를 처리하였을 때와 비교·분석 하였다.
1-1. 일반강 (탄소강) 및 전기강판의 녹( rust ) 발생 비교
이를 위해, 먼저 시편을 용제로 세척한 후, 물로 희석한 5%의 압연유(비교예 및 발명예)에 담근 후, 습도 90% 이상의 water bath에 12 시간 동안 방치시켰다. 이후, 각 강판의 녹(rust) 발생 유무를 관찰하였다.
측정 결과는 도 1에 나타내었다.
측정 결과, 본 발명에 따른 압연유 조성물를 처리하는 경우, 일반강과 전기강판 모두에서 녹(rust) 발생이 없었으나, 종래 압연유를 처리하는 경우에는 전기강판에서 녹(rust) 발생이 나타났다.
1-2. 압연유 농도별 방청성 비교
전기강판을 압연한 시편을 용제로 세척한 후, 상기 시편에 각 농도별(1, 3, 5 및 7%) 압연유(비교예 및 발명예)를 5방울 떨어뜨린 후, 상온에서 16 시간 동안 방치시켰다. 이후 강판의 녹(rust) 발생 정도를 관찰하였다.
각 농도별 압연유는 물로 희석하여 제조하였다.
측정 결과는 도 2에 나타내었다.
측정 결과, 비교예의 경우에는 모든 농도에서 녹(rust)이 발생되었다. 또한, 본 발명에 따른 압연유(1 및 3%의 발명예)를 처리하는 경우에는 미량의 녹(rust)이 발생함을 알 수 있다. 그러나, 5%와 7%의 발명예를 처리하는 경우에는 녹(rust) 발생이 나타나지 않음을 확인할 수 있다.
이와 함께, 압연유의 부착 형태를 비교하였으며, 이는 도 3에 나타내었다.
1-3. 방청첨가제의 함량 및 종류별 녹( rust ) 발생 비교
실시예 1-1과 동일한 조건에서 전기강판에 비교예 1 내지 4 또는 발명예의 압연유 조성물 처리에 따른 녹(rust) 발생 정도를 관찰하였다.
상기 비교예 1은 물로 희석한 3% 종래 압연유이며, 비교예 2는 상기 3% 종래 압연유에 1.0%의 유용성 방청첨가제를 첨가한 것이며, 비교예 3은 상기 3% 종래 압연유에 1.5%의 유용성 방청첨가제를 첨가한 것이며, 비교예 4는 상기 3% 종래 압연유에 0.5%의 유용성 방청첨가제와 0.5%의 수용성 방청첨가제를 첨가한 것이다.
측정 결과는 도 4에 나타내었다.
측정 결과, 발명예를 처리한 강판과 비교하여 비교예 1 내지 4의 압연유를 처리한 강판에서 녹(rust) 발생이 확연하게 나타남을 확인할 수 있다. 다만, 유용성 방청첨가제와 수용성 방청첨가제를 혼합하여 적용한 비교예 4의 경우에는 녹(rust) 발생이 저감됨을 확인할 수 있다.
실시예 2. 녹( rust ) 발생 경로 관찰
압연유 처리에 따른 전기강판 표면의 녹(rust) 발생 경로를 관찰하였다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 강판 표면에 처리된 압연유가 시간이 지남에 따라 기름(oil)과 물(water)로 분리됨을 알 수 있다. 이때, 가운데 부분은 기름(oil), 가장자리 부분은 물(water) 형태를 이룬다. 이후, 물 부분인 가장자리에서 적갈색의 녹(rust)이 발생됨을 확인할 수 있다.
실시예 3. 압연유 처리 후 시기별 녹( rust ) 발생 비교
전기강판에 본 발명에 따른 압연유 조성물(발명예)을 처리한 후 시간 경과에 따른 녹(rust) 발생 정도를 관찰하였다.
측정 결과는 도 6a에 나타내었다.
도 6a에 나타낸 바와 같이, 강판의 압연 후 7일 경과 이후부터 표면에 녹(rust)이 간헐적으로 발생하지만, 탈지하는 경우에는 쉽게 제거되어 잔존하지 않는 것을 확인하였다.
또한, 도 6b에 나타낸 바와 같이, 압연 후 녹(rust) 미발생 기간이 종래 압연유의 경우 1일 정도이지만, 본 발명에 따른 압연유 조성물의 경우에는 7일간 녹(rust)이 미발생됨을 알 수 있다.

Claims (12)

  1. 탄소수 6 이하의 탄화수소로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 다가 알코올 지방산 에스테르로 구성되는 유용성 방청첨가제; 및
    탄소수 12 이하의 탄화수소로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 유기 지방산 및 지방족 아민으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 유기 아민으로 구성되는 수용성 방청첨가제
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 압연유 첨가제.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 다가 알코올 지방산 에스테르는 수소원자를 수산기(OH)로 치환한 형태의 다가 알코올을 탄소수 16 내지 22인 지방산과 반응시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 압연유 첨가제.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 탄소수 16 내지 22인 지방산은 글리세린 모노 라우레이트, 글리세린 디 라우레이트, 글리세린 모노 올레이트, 글리세린 디 올레이트, 펜타에리스리톨 모노 팔미테이트, 펜타에리스리톨 디 팔미테이트, 펜타에리스리톨 모노 올레이트, 솔비톨 모노 올레이트, 솔비톨 트리 올레이트, 솔비탄 모노 올레이트, 솔비탄 트리 올레이트, 솔비탄 모노 스테아레이트, 솔비탄 모노 라우레이트, 솔비탄 디 라우레이트 및 솔비탄 트리 라우레이트로 구성된 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 압연유 첨가제.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 유기 지방족은 알킬기를 가지는 사슬모양의 2가형 카르복시기(COOH)를 가진 탄화수소 사슬의 카르복시산인 것을 특징으로 하는 압연유 첨가제.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 카르복시산은 세바식산(Sebacic acid), 운데칸디오산(Undecandioic acid), 도데칸디오산(Dodecanedioic acid), 테트라데칸디오산(Tetradecanedioic acid) 및 펜타데칸디오산(Pentadecanedioic acid)으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 압연유 첨가제.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 유기 아민은 암모니아의 수소원자를 탄화수소기로 치환한 형태의 화합물인 알킬기 지방족 아민인 것을 특징으로 하는 압연유 첨가제.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 알킬기 지방족 아민은 디 에틸 아민(Di-ethyl amine), 트리 에틸 아민(Tri-ethyl amine), 사이클로 헥실 아민(Cyclo-hexyl amine), 에탄올 아민(Ethanol amine), 모노 에탄올 아민(Mono-ethanol amine), 트리 에탄올 아민(Tri-ethanol amine), 프로판올 아민(Propanol amine), 모노 프로판올 아민(Mono propanol amine) 및 이소 프로판올 아민(Iso-propanol amine)으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 압연유 첨가제.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 압연유 첨가제는 40 내지 60 중량%의 유용성 방청첨가제 및 40 내지 60 중량%의 수용성 방청첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 압연유 첨가제.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 압연유 첨가제를 포함하는 압연유 조성물.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 압연유 조성물은 압연유 조성물의 총 중량을 기준으로, 3 내지 7 중량%의 다가 알코올 지방산 에스테르로 구성되는 유용성 방청첨가제; 및
    0.2 내지 0.8 중량%의 유기 지방족과 2 내지 5 중량%의 유기 아민으로 구성되는 수용성 방청첨가제
    를 함유하는 압연유 첨가제인 것을 특징으로 하는 압연유 조성물.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 압연유 조성물은 탄소수 9 내지 18의 친유기를 갖는 탄소사슬에 에틸렌 옥사이드(Ethylene oxide)가 2 내지 12몰이 부가된 비이온계 계면활성제를 3 내지 7 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 압연유 조성물.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 압연유 조성물은 전기강판의 압연에 사용되는 것을 특징으로 하는 압연유 조성물.
KR1020110142470A 2011-12-26 2011-12-26 전기강판용 냉간압연유 조성물 및 이에 첨가되는 압연유 첨가제 KR101353797B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0940992A (ja) * 1995-07-26 1997-02-10 Cosmo Sogo Kenkyusho:Kk 絞り・しごき缶用潤滑油組成物
KR20090069173A (ko) * 2006-10-27 2009-06-29 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 윤활유 조성물

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