KR101739864B1 - 방향성 전기강판의 판 밀림 방지 방법 - Google Patents

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Abstract

방향성 전기강판의 판 밀림 방지 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 방향성 전기강판의 제조시 탈탄 소둔 공정을 거치면서 권취되는 코일의 판 밀림을 방지하기 위한 방법으로서, 코팅 정정 공정에서 코일의 감김이 시작되는 초기에 초기 장력(start tension)을 인가하는 초기 장력 인가 단계, 상기 코일의 감김이 끝나는 말기에 상기 초기 장력보다 작은 크기를 갖는 말기 장력(end tension)을 인가하는 말기 장력 인가 단계, 및 상기 초기 장력 인가 단계와 상기 말기 장력 인가 단계 사이에 코일의 인가 장력을 상기 초기 장력에서 상기 말기 장력으로 변경하는 장력 변경 단계를 포함한다.

Description

방향성 전기강판의 판 밀림 방지 방법{MEHTOD FOR PREVENTING STRIP DEFLECTION OF ORIENTED ELECTRICAL STEEL}
본 발명은 방향성 전기강판의 판 밀림 방지 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방향성 전기강판 생산 시, 일반제품(제품폭 기준, 예컨대 1,000mm) 후물재에서 발생되는 판 밀림[코팅 정정 공정에서의 입측 POR(Pay-off reel) 장입 후 제품 통판 시, 스트립(Strip) 빠짐으로 인한 스피드 하락 및 판 파단, 에지(Edge) 파손 등 발생]으로 인한 과다 로스(Loss)를 개선하기 위해 탈탄 소둔 공정의 권취장력 및 마그네시아(MgO) 입도를 조정하여 판밀림을 최소화하는 동시에, 표면 및 자성품질을 확보하여 실수율을 극한으로 개선할 수 있는 방향성 전기강판의 판 밀림 방지 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 방향성 전기강판의 제조 공정은 열연 코일로부터 여러 가지 다양한 공정을 거치면서 전기강판 특성을 확보하게 되고, 이후 코팅 정정 공정 작업을 통해 고객사에 최종적으로 인도하는 제품을 만들게 된다.
즉, 코팅 정정 공정에서는 고온 소둔 공정을 거치면서 발생된 형상 불량부를 교정하기 위한 열간 교정 작업 및 고객사가 요구하는 폭 및 단중으로 절사하는 작업을 실시하게 되며 특히, 제품 적층 시 층간 절연을 확보하기 위한 절연코팅을 실시하는 중요한 작업을 하게 된다.
이와 같이 본 공정에서는 고객사에 바로 인도되는 제품을 생산하는 최종 공정이므로 빈틈없는 검사 작업이 행해져야 하고, 이 공정에서 발생될 수 있는 로스(Loss)들이 제품 생산에 바로 직결되기 때문에, 기타 다른 영향에 의해 실수율이 하락되면 수익성에 지대한 영향을 미치게 된다.
코팅 정정 공정 경우 작업 시 판 밀림 발생 시 에지(Edge)부 손상에 의한 판파단 또는 데미지(Damage)로 인해 라인 스피드(Line Speed)의 급격한 감속을 동반하게 되고, 특히 심할 경우는 에지(Edge) 파손으로 인한 소재 투입 작업이 불가능하여 스크랩(Scrap) 등 과다한 로스(Loss)가 발생하게 된다. 특히, 코일 기준 내경부에 심할 경우 수톤 이상의 스트랩(Scrap)이 발생되게 되고, 이에 따라 실수율 저하가 심각하게 발생하였다.
이와 같은 판 밀림으로 인한 실수율 저하는 코팅 정정 공정에서의 조업조건 다변화를 실시함에도 지속적으로 발생되어(장력, POR Treading Speed, Def' Roll 압력 조정 등) 근원적인 판밀림 원인제공 공정이 코팅정정공정이 아님을 알 수 있었지만, 공장 생산에는 큰 영향을 미치게 되어 시급한 개선이 필요한 상황이었다. 따라서, 결과적으로 실수율 저하가 발생되는 코팅정정 공정에서의 조업조건 외에 타 공정에서의 (특히, 선공정) 조업조건을 검토하게 되었다.
도 1에 도시된 바와 같이, 탈탄 소둔 공정별 제품 실수율 비교 결과, 2DNL 공정(Decarbonization Nitrization Line)에서 통상 실수율(97~98%)대비 매우 열위한 경향을 확인할 수 있었으며, 그에 따라 판 밀림이 일어날 수 있는 조업 조건에 대한 확인이 필요하였다.
그러나, 종래 기술로는 판 밀림을 유발할 수 있는 조업조건(산화층, MgO 배합비 등)을 변경할 경우, 다른 사이드 이펙트(Side Effect) 발생(자성불량 또는 표면불량)이 예상되어 변경이 어려운 상황이었고, 자성과 표면을 확보한 상태에서 판 밀림을 개선하기 위한 조업기술 개발이 동반되지 않는 한, 실수율 저하를 감안하고 판 밀림부를 절사하여 고객사에 공급할 수 밖에 없었다.
본 발명은 방향성 일반제품(제품기준 1,000mm)의 안정적인 자기적 및 표면특성을 확보한 가운데, 판 밀림을 개선하기 위하여 탈탄소둔 공정에서의 권취 장력 및 판간 반응성 관련 조업조건 변경(권취 장력, MgO 입도)에 관한 것으로 실질적인 판 밀림을 개선할 수 있는 방향성 전기강판의 판 밀림 방지 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 방향성 전기강판의 제조시 탈탄 소둔 공정을 거치면서 권취되는 코일의 판 밀림을 방지하기 위한 방법으로서,
코팅 정정 공정에서 코일의 감김이 시작되는 초기에 초기 장력(start tension)을 인가하는 초기 장력 인가 단계,
상기 코일의 감김이 끝나는 말기에 상기 초기 장력보다 작은 크기를 갖는 말기 장력(end tension)을 인가하는 말기 장력 인가 단계, 및
상기 초기 장력 인가 단계와 상기 말기 장력 인가 단계 사이에 코일의 인가 장력을 상기 초기 장력에서 상기 말기 장력으로 변경하는 장력 변경 단계를 포함하는 방향성 전기강판의 판 밀림 방지 방법이 제공될 수 있다.
상기 장력 변경 단계는 테이퍼 초기 장력이 장력 변경 시작점에서 선형으로 점차 작아지는 테이퍼 장력(taper tension) 변경 단계를 포함하는 것일 수 있다.
상기 테이퍼 장력 변경 시작점은 상기 초기 장력에서 상기 말기 장력으로 변경이 시작되는 코일의 외측면인 것일 수 있다.
상기 방향성 전기강판의 코일은, 중량%로 C:0.0000~0.070%, Si:1.5~3.6%, P:0.01~0.06%, S:0.010% 이하, Mn:0.3% 이하, Al:0.01~0.05%, N:0.0010~0.0070%, Cr 0.05 %이하 이고, 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 이루어지는 것일 수 있다.
상기 탈탄 소둔 공정의 초기 장력 인가 단계를 행하기 이전에 코일 표면에 베이스 코팅(Base Coating)을 형성하기 위한 마그네시아(MgO) 도포를 행하는 마그네시아 도포 단계를 포함하는 것일 수 있다.
상기 마그네시아는 10㎛ 입도의 미세립이 25% 이하로 포함되어 있는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 구현예에 따르면, 방향성 전기강판의 제조시 탈탄 소둔 공정을 거치면서 권취되는 코일의 판 밀림을 방지하기 위한 방법으로서,
상기 방향성 전기강판의 코일은, 중량%로 C:0.0000~0.070%, Si:1.5~3.6%, P:0.01~0.06%, S:0.010% 이하, Mn:0.3% 이하, Al:0.01~0.05%, N:0.0010~0.0070%, Cr 0.05 %이하 이고, 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 이루어지고,
상기 코일 표면에 베이스 코팅(Base Coating)을 형성하기 위한 마그네시아(MgO)가 도포되는 방향성 전기강판의 판 밀림 방지 방법이 제공될 수 있다.
상기 마그네시아는 10㎛ 입도의 미세립이 25% 이하로 포함되어 있는 것일 수 있다.
본 발명의 구현예에 따르면, 방향성 전기강판의 후물 협폭재 생산 시, 탈탄 소둔 공정에서의 권취 장력 및 마그네시아(MgO) 입도 관련 조업조건 최적화로 코팅정정 공정에서의 판밀림을 개선하고, 이에 따른 실수율을 개선할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 탈탄 소둔 공정의 1DNL 공정과 2DNL 공정에서 계상일별 실수율을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 방향성 전기강판의 판 밀림 방지 방법의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 방향성 전기강판의 판 밀림 방지 방법에 따른 코일 외경과 장력의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4는 마그네시아 내 수화 L.O.I (Loss of Ignition) 관련 Long Term Data를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 방향성 전기강판의 판 밀림 방지 방법에 따른 탈탄 소둔 공정 조업 조건 변경을 통한 실수율 개선을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구현예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 구현예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 구현예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는” 의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 방향성 전기강판의 판 밀림 방지 방법의 개략적인 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 방향성 전기강판의 판 밀림 방지 방법에 따른 코일 외경과 장력의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 방향성 전기강판의 판 밀림 방지 방법은, 방향성 전기강판의 제조시 탈탄 소둔 공정을 거치면서 권취되는 코일의 판 밀림을 방지하기 위한 방법으로서,
코팅 정정 공정에서 코일의 감김이 시작되는 초기에 초기 장력(start tension)(A)을 인가하는 초기 장력 인가 단계(S20),
상기 코일의 감김이 끝나는 말기에 상기 초기 장력(A)보다 작은 크기를 갖는 말기 장력(end tension)을 인가하는 말기 장력 인가 단계(S40), 및
상기 초기 장력 인가 단계(S20)와 상기 말기 장력 인가 단계(S20) 사이에 코일의 인가 장력을 상기 초기 장력(A)에서 상기 말기 장력(B)으로 변경하는 장력 변경 단계(S30)를 포함할 수 있다.
상기 장력 변경 단계(S30)는 초기 장력이 테이퍼 장력 변경 시작점(C)에서 선형으로 점차 작아지는 테이퍼 장력(Taper tension) 변경 단계(S31)를 포함할 수 있다.
상기 테이퍼 장력 변경 시작점(C)은 초기 장력(A)에서 말기 장력(B)으로 변경이 시작되는 코일의 외측면일 수 있다.
상기 초기 장력(A)은 상기 말기 장력(B)보다 일정한 크기만큼 큰 설정 장력을 갖는데, 이 설정 장력은 코팅 정정 공정에서 제품으로 생산되는 코일의 두께나 재질 등에 따라 코일의 판 밀림이 방지될 수 있는 크기로 설정될 수 있다.
또한, 상기 방향성 전기강판의 코일은, 중량%로 C:0.0000~0.070%, Si:1.5~3.6%, P:0.01~0.06%, S:0.010% 이하, Mn:0.3% 이하, Al:0.01~0.05%, N:0.0010~0.0070%, Cr 0.05 %이하 이고, 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 이루어질 수 있다.
상기 탈탄 소둔 공정의 초기 장력 인가 단계(S20)를 행하기 이전에 코일 표면에 베이스 코팅(Base Coating)을 형성하기 위한 마그네시아(MgO) 도포를 행하는 마그네시아 도포 단계(S10)를 포함할 수 있다.
방향성 전기강판은 철손을 낮추기 위하여 다량의 실리콘을 첨가하는 실리콘 합금강이면서 기타 여러가지 성분이 첨가되어 제조되는 강으로서, 자기적 특성을 확보하기 위한 여러 차례의 소둔 작업을 실시해야 하며, 특히 초기 소둔 작업 중 방향성 품질 확보의 가장 중요한 공정이라 할 수 있는 탈탄 소둔 공정의 상기 마그네시아 도포 단계(S10)에서 1차 재결정립을 확보하고 코일 제품 표면 특성을 만족하기 위한 베이스 코팅(Base Coating)을 형성하기 위한 마그네시아(MgO) 도포 등 작업을 실시하게 된다.
상기 마그네시아(MgO)를 사용할 시, 판간 공극이 줄어들어서(즉, 미세립이 많음) 판간 반응성 증대에 의한 판 밀림을 줄어 들게 할 수 있다.
상기 마그네시아의 사이즈 조건은 10㎛ 분율이 통상의 MgO 대비 13%정도만 혼합되어 있고 나머지는 그 이하 사이즈로 미세립이 포함되어 있으므로, 10㎛ 입도의 미세립이 25% 이하로 포함되는 것으로 설정될 수 있다.
즉, 상기 마그네시아(MgO)는 10㎛ 입도의 미세립이 25% 이하로 포함될 수 있다.
이하에서, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 구현예에 따른 방향성 전기강판의 판 밀림 방지 방법의 과정에 대해서 설명한다.
코팅 정정 공정에서 코일의 감김이 시작되는 초기에 초기 장력(start tension)(A)을 인가하고(S20), 상기 코일의 감김이 끝나는 말기에 상기 초기 장력(A)보다 작은 크기를 갖는 말기 장력(end tension)을 인가한다(S40).
그리고, 상기 초기 장력 인가 단계(S20)와 상기 말기 장력 인가 단계(S20) 사이에 코일의 인가 장력을 상기 초기 장력(A)에서 상기 말기 장력(B)으로 변경한다(S30).
상기 장력 변경 단계(S30)는 테이퍼 장력 변경 시작점(C)에서 선형으로 점차 작아지는데(S31), 상기 테이퍼 장력 변경 시작점(C)은 도 3에 도시된 바와 같이, 초기 장력(A)에서 말기 장력(B)으로 변경이 시작되는 코일의 외측면이다.
상기 초기 장력(A)은 상기 말기 장력(B)보다 일정한 크기만큼 큰 설정 장력을 갖고 있으므로, 장력은 코팅 정정 공정에서 제품으로 생산되는 코일의 두께나 재질 등에 따라 코일의 판 밀림이 방지될 수 있다.
또한, 상기 방향성 전기강판의 코일은, 중량%로 C:0.0000~0.070%, Si:1.5~3.6%, P:0.01~0.06%, S:0.010% 이하, Mn:0.3% 이하, Al:0.01~0.05%, N:0.0010~0.0070%, Cr 0.05 %이하 이고, 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 이루어지며, 상기 탈탄 소둔 공정의 초기 장력 인가 단계(S20)를 행하기 이전에 코일 표면에 베이스 코팅(Base Coating)을 형성하기 위한 마그네시아(MgO) 도포를 행한다(S10).
한편, 방향성 전기강판은 철손을 낮추기 위하여 다량의 실리콘을 첨가하는 실리콘 합금강이면서 기타 여러가지 성분이 첨가되어 제조되는 강으로서, 자기적 특성을 확보하기 위한 여러 차례의 소둔 작업을 실시해야 하며, 특히 초기 소둔 작업 중 방향성 품질 확보의 가장 중요한 공정이라 할 수 있는 탈탄 소둔 공정의 상기 마그네시아 도포 단계(S10)에서 1차 재결정립을 확보하고 코일 제품 표면 특성을 만족하기 위한 베이스 코팅(Base Coating)을 형성하기 위한 마그네시아(MgO) 도포 등 작업을 실시하게 된다.
상기 마그네시아(MgO)를 사용할 시, 판간 공극이 줄어들어서, 즉, 상기 마그네시아는 10㎛ 입도의 미세립이 25% 이하로 포함되어 있으므로, 판간 반응성 증대에 의한 판 밀림을 줄어 들게 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 먼저, 탈탄 소둔 공정을 거친 코일의 권취 장력을 권취 초기에 권취 말기대비 강하게 조정함으로써, “고온 소둔-코팅 정정” 공정 처리 시 발생될 수 있는 판 밀림 영향도를 최소화 하여 실수율을 개선할 수 있고, 베이스 코팅(Base Coating)을 형성하는 마그네시아(MgO) 입도를 조정함으로써, 판간 반응성을 변화하여 판 밀림을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명중, 판 밀림부가 심하게 발생되는 일반 협폭재 관련 실수율을 조사해본 결과, 도 4와 같은 조업 특이 사항을 확인할 수 있었다.
여기서 수화 L.O.I란, 베이스 코팅(Base Coating)을 형성하는 마그네시아(MgO) 내 포함되는 수분량으로 L.O.I 증가 시 고온 소둔 공정에서의 코일(Coil) 과다 팽창에 의한 권취 장력 변화를 예측할 수 있었다. 즉, 도포된 마그네시아(MgO) 내 수분량이 많을수록(즉, L.O.I가 높을수록) 고온 소둔 공정에서의 열팽창이 커지게 되고 이에, 통상적인 탈탄 소둔 공정에서의 권취 장력으로는 팽창응력을 견디지 못해 최종적으로 코팅 정정 공정 작업 시, 판밀림을 유발하게 되는 것으로 판단 할 수 있었다.
그러나, 마그네시아(MgO) 내 수화 L.O.I는 마그네시아(MgO) 고유의 특성으로 조업에서 조정할 수 있는 방법이 전무하여, 조업조건 변경으로 L.O.I를 낮출 수 없었으며 이에 변화하는 L.O.I 영향도를 제어할 수 있는 탈탄 소둔 공정에서의 권취장력 조건을 변경하게 되었다.
즉, 증가된 수화 L.O.I를 포함하여 스트립(Strip)에 도포된 마그네시아(MgO)가 고온 소둔 공정에서 작업 시 팽창되더라도, 그 응력을 견딜 수 있도록 권취 장력 조건 변경에 대한 테스트(Test)를 실시하게 되었고, 이러한 테스트를 통해 실수율이 열위한 2DNL에서의 개선을 확인할 수 있었다.
상기 도 3과 같이, 권취 패턴(pattern)을 통상 조건과 비교하여 판 밀림을 저감할 수 있는 조건으로 테스트를 실시하였고, 이에 실수율이 개선됨을 확인할 수 있었으나, 근원적인 판밀림 개선을 위한 추가 Test가 실시되었다.
추가 테스트는 판밀림 유발 포인트 중, 마그네시아(MgO) 입도를 변경하여 판간 반응성을 조정하여 판 밀림을 개선하는 부분이다.
종래 판 밀림이 발생되는 후물 협폭재 경우, SM-200이란 MgO 입도를 통상 사용하였는데, SM-100(SM-200대비 입도가 작음)을 사용하여, 판간 반응성을 극대화하여 마그네시아(MgO) 내 수분량이나 권취 장력 조정과는 무관하게 판 밀림을 개선할 수 있었다.
즉, SM-100의 경우, SM-200 대비 10㎛ 분율(조대립)이 약 1:7.5 정도로 매우 입자가 미세함을 확인하였고, 이에 스트립(Strip)에 도포된 미려한 SM-100은 SM-200 대비 반응이 활발히 일어나 스트립(Strip)간의 저항성을 증가시켜 판밀림을 줄일 수 있었다.
상기와 같이 2가지 조업 조건, 즉 권취 장력 조건과 마그네시아 입도 변경 테스트를 통해 코팅 정정 공정에서의 판 밀림이 극한적으로 개선되어 하기 도 5와 같은 결과를 확보할 수 있게 되었다.
S10: 마그네시아 도포 단계
S20: 초기 장력 인가 단계
S30: 장력 변경 단계
S31: 테이퍼 장력 변경 단계
S40: 말기 장력 인가 단계

Claims (8)

  1. 방향성 전기강판의 제조시 탈탄 소둔 공정을 거치면서 권취되는 코일의 판 밀림을 방지하기 위한 방법으로서,
    코팅 정정 공정에서 코일의 감김이 시작되는 초기에 초기 장력(start tension)을 인가하는 초기 장력 인가 단계,
    상기 코일의 감김이 끝나는 말기에 상기 초기 장력보다 작은 크기를 갖는 말기 장력(end tension)을 인가하는 말기 장력 인가 단계, 및
    상기 초기 장력 인가 단계와 상기 말기 장력 인가 단계 사이에 코일의 인가 장력을 상기 초기 장력에서 상기 말기 장력으로 변경하는 장력 변경 단계
    를 포함하는 방향성 전기강판의 판 밀림 방지 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 장력 변경 단계는 초기 장력이 테이퍼 장력 변경 시작점에서 선형으로 점차 작아지는 테이퍼 장력(taper tension) 변경 단계를 포함하는 것인 방향성 전기강판의 판 밀림 방지 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 테이퍼 장력 변경 시작점은 상기 초기 장력에서 상기 말기 장력으로 변경이 시작되는 코일의 외측면인 것인 방향성 전기강판의 판 밀림 방지 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방향성 전기강판의 코일은, 중량%로 C:0.0000~0.070%, Si:1.5~3.6%, P:0.01~0.06%, S:0.010% 이하, Mn:0.3% 이하, Al:0.01~0.05%, N:0.0010~0.0070%, Cr 0.05 %이하 이고, 나머지 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 이루어지는 것인 방향성 전기강판의 판 밀림 방지 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 탈탄 소둔 공정의 초기 장력 인가 단계를 행하기 이전에 코일 표면에 베이스 코팅(Base Coating)을 형성하기 위한 마그네시아(MgO) 도포를 행하는 마그네시아 도포 단계를 포함하는 것인 방향성 전기강판의 판 밀림 방지 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 마그네시아는 10㎛ 입도의 미세립이 25% 이하로 포함되어 있는 것인 방향성 전기강판의 판 밀림 방지 방법.
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