KR101879077B1 - 냉간 압연성이 우수한 고Si 전기강판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 규소(Si)를 함유하는 전기강판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉간 압연성이 우수한 고Si 전기강판의 제조방법에 관한 것이다.

Description

냉간 압연성이 우수한 고Si 전기강판의 제조방법 {METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRICAL STEEL SHEET HAVING HIGH SILICON AND EXCELLENT COLD ROLLING PROPERTY}

본 발명은 규소(Si)를 함유하는 전기강판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉간 압연성이 우수한 고Si 전기강판의 제조방법에 관한 것이다.

철(Fe) 베이스에 규소(Si)를 함유한 전기강판은 상기 Si의 함량을 높임으로써 우수한 전·자기적 성질을 확보할 수 있지만, 그로 인해 냉간 압연성이 저해되어 생산성이 낮은 단점이 있다.

이에 따라, 현재 3.4중량%의 Si을 함유하는 고Si 전기강판의 냉간압연시 판파단 및 에지(edge)부 크랙(crack) 저감을 위해서는 APL(Annealing and Pickling Line, 소둔 및 산세 라인) 공정의 가열대 및 냉각대 온도를 낮추는 것이 유리하다고 알려져 있다.

하지만, 위와 같이 가열대 및 냉각대 온도를 낮추게 되면 냉간압연 이후의 공정에서 최종 자성 품질을 결정하는 Exact Goss Texture의 생성을 저해하여, 결과적으로 HGO재(High Grain Oriented electrical steel)의 품질 확보에 한계가 있다.

한국공개특허 제10-1995-0018539호

본 발명의 일 측면은, 일정량 이상의 Si을 함유함으로써 전·자기적 성질을 우수하게 확보하면서, 동시에 냉간 압연성이 우수한 전기강판을 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 일 측면은, 규소(Si)를 2.0~4.0중량%로 함유하는 전기강판용 슬라브를 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계 및 상기 열연강판을 APL에서 소둔하는 단계를 포함하고,

상기 소둔하는 단계는, 상기 열연강판을 1000~1080℃ 온도범위의 가열대에서 유지하는 단계; 상기 유지 후 상기 열연강판을 가열대로부터 추출하여 560~860℃ 온도범위까지 공냉하는 단계; 및 상기 공냉 후 상기 열연강판을 온수 냉각하는 단계를 포함하는 냉간 압연성이 우수한 고Si 전기강판의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 기존 급냉을 통해 제조되는 고Si 전기강판의 경우 냉간 압연성의 저하로 냉간압연시 판파단 및 에지부 크랙이 발생하는 문제를 근본적으로 해결하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 방법을 적용함으로써 실수율 향상 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 기존 냉각방법에 의한 냉각곡선(a)과 본 발명에 따른 냉각방법에 의한 냉각곡선(b)을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 발명예 1 내지 9에 해당하는 시편의 굽힘시험 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 비교예 1 내지 6(1-6)과 종래예 1 내지 3(7-9)에 해당하는 시편의 굽힘시험 결과를 나타낸 것이다.

본 발명자들은 기존 고Si 전기강판의 제조시 냉간 압연성의 저하로 냉간압연시에 판파단 및 에지부 크랙이 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 깊이 연구하였다. 그 결과, 위 고Si 전기강판을 제조하는 공정 중 소둔공정조건을 최적화함으로써 냉간 압연성이 우수한 고Si 전기강판을 제공할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기게 이르렀다.

본 발명에서는 위 소둔공정조건을 완료한 강판에 대해서 편의상 전기강판이라 칭하며, 구체적으로 방향성 전기강판에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 일 측면에 따른 냉간 압연성이 우수한 고Si 전기강판의 제조방법은 다음의 공정순서를 포함하는 것이 바람직하다.

구체적으로, 본 발명은 전·자기적 성질을 우수하게 확보하기 위하여 규소(Si)를 2.0~4.0중량%로 함유하는 슬라브를 열간압연하여 열연강판으로 제조하는 단계 및 상기 열연강판을 APL에서 소둔하는 단계를 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 소둔 단계는 일정 온도범위로 유지되는 가열대와 냉각대를 거칠 수 있으며, 바람직하게 상기 열연강판을 1000~1080℃ 온도범위의 가열대에서 유지하는 단계; 상기 유지 후 상기 열연강판을 가열대로부터 추출하여 560~860℃ 온도범위까지 공냉하는 단계; 및 상기 공냉 후 상기 열연강판을 온수 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.

먼저, 전기강판용 슬라브를 통상의 열연공정을 거쳐 열연강판으로 제조한 다음, 상기 열연강판을 APL의 가열대로 장입하여 유지하는 것이 바람직하다.

상기 전기강판용 슬라브는 상술한 바와 같이 2.0~4.0중량%로 규소(Si)를 포함하며, 추가로 중량%로 탄소(C) 0.04~0.4%, 망간(Mn) 0.01~0.20%, 가용 알루미늄(Sol.Al) 0.020~0.040%, 인(P) 0.01~0.05%, 황(S) 0.001~0.0055%, 질소(N) 0.001~0.0055%를 포함할 수 있고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.

상술한 합금조성을 가지는 전기강판용 열연강판을 가열대에서 열처리시 로 내 온도를 1000~1080℃로 제어하는 것이 바람직하다.

상기 로 내 온도가 1000℃ 미만이면 이후의 공정에서 최종 자성 품질을 결정하는 Exact Goss Texture의 생성을 저해하여, 결과적으로 HGO재(High Grain Oriented electrical steel)의 품질 확보에 한계가 있다. 반면 1080℃를 초과하게 되면 사이드 트리밍 절단 품질 저하 및 냉간압연시 에지부 크랙과 판파단 발생의 위험이 증가하게 되는 문제가 있다.

또한, 상기 로 내 분위기는 특별히 한정하지 아니하며, 예컨대 산화분위기, 진공, 질소 분위기 모두 적용 가능하다.

상술한 온도범위의 가열대에서 유지시 강판 재질에 영향을 미치지 않는 정도로 유지하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 5초 내지 30분간 유지할 수 있다.

상기와 같이 일정 온도의 가열대에서 유지한 후 상기 가열대에서 열연강판을 추출하여 공냉하는 것이 바람직하다.

상기 공냉은 560~860℃의 온도범위까지 행하는 것이 바람직한데, 상기 온도범위는 후속하는 온수 냉각을 개시하기 위한 온도에 해당한다.

즉, 상기 열연강판을 560~860℃의 온도범위까지 공냉한 후 온수 냉각을 개시함이 바람직한데, 상기 온수 냉각의 개시 온도가 560℃ 미만이면 이후의 공정에서 최종 자성 품질을 결정하는 Exact Goss Texture의 생성을 저해하여, 결과적으로 HGO재(High Grain Oriented electrical steel)의 품질 확보에 한계가 있다. 반면, 그 온도가 860℃를 초과하게 되면 마르텐사이트 변태에 의해 사이드 트리밍 품질이 저하하고, 냉간압연시 에지부 크랙 발생과 판파단의 위험이 증가하게 된다.

일반적으로, 고Si 전기강판의 자성 확보를 목적으로 APL에서 소둔시 냉각대에서의 냉각개시온도를 660~760℃로 고수하고 있으며, 생산성 향상의 목적에서 냉각 방법으로서 급속 냉각(급냉)을 적용하고 있다. 상기 급냉은 통상 냉수를 이용하여 행해지며, 그때의 냉각속도는 대략 1168℃/s 정도이다 (도 1의 (a)).

한편, 본 발명에서는 상술한 바와 같이, 일정 온도까지 공냉을 행한 후 온수 냉각을 행함으로써 재질 불균일을 최소화할 수 있다.

구체적으로, 상기 온수 냉각은 90~100℃의 물에 상기 열연강판을 침지하여 행하는 것이 바람직하다.

상기 물의 온도가 90℃ 미만이면 냉각속도가 빨라져 열연강판 길이 방향 및 두께 방향 전체에 걸쳐 균일하게 냉각이 이루어지지 못하게 될 뿐만 아니라, 마르텐사이트 변태가 일어나 재질이 취약해질 우려가 있다. 반면, 그 온도가 100℃를 초과하게 공정 설비에 문제를 일으켜 생산성이 저하되는 문제가 있다.

상술한 온도범위를 만족하는 물에 상기 열연강판을 침지하거나 상기 열연강판에 물을 분사함으로써 상기 열연강판의 냉각속도를 20~200℃/s, 보다 유리하게는 50~100℃/s로 확보할 수 있다 (도 1의 (b)).

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.

( 실시예 )

하기 표 1에 나타낸 합금조성을 가지는 전기강판용 슬라브를 준비한 후, 통상의 열간압연을 거쳐 열연강판으로 제조하였다. 이후, 각각의 열연강판을 APL에서 하기 표 2에 나타낸 조건으로 소둔 처리하였다.

상기 소둔 처리를 완료한 각각의 열연강판에 대해 굽힘시험으로 재질을 평가하였다. 이때, 굽힘 시험시 파단이 발생한 경우는 '×'로 표기하였으며, 파단이 발생하지 아니한 경우에는 '○'로 표기하였다.

강종	합금조성 (중량%)							두께 (mm)
	Si	C	Mn	Sol.Al	P	S	N
A	3.4	0.05	0.06	0.025	0.035	0.003	0.002	2.3

강종	가열대	냉각대		굽힘시험 평가	구분
	온도(℃)	온도(℃)	냉각방법
A	1080	860	온수 냉각 (물 온도 100℃)	○	발명예 1
A	1050	860		○	발명예 2
A	1000	860		○	발명예 3
A	1080	760		○	발명예 4
A	1050	760		○	발명예 5
A	1000	760		○	발명예 6
A	1080	660		○	발명예 7
A	1050	660		○	발명예 8
A	1000	660		○	발명예 9
A	1080	860	냉수 냉각 (물 온도 23℃)	×	비교예 1
A	1050	860		×	비교예 2
A	1000	860		×	비교예 3
A	1080	760		×	비교예 4
A	1050	760		×	비교예 5
A	1000	760		×	비교예 6
A	1080	660		○	종래예 1
A	1050	660		○	종래예 2
A	1000	660		○	종래예 3

상기 표 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 가열대의 온도가 높을 뿐만 아니라, 냉각대의 온도 즉, 냉각 개시 온도가 높더라도 온수 냉각을 적용한 발명예 1 내지 9는 굽힙시험 평가시 파단이 발생하지 아니한 것을 확인할 수 있다.

이는, 도 2를 통해 보다 명확히 확인할 수 있다. 도 2는 발명예 1 내지 9에 해당하는 시편의 굽힘시험 결과를 나타낸 것이다.

반면, 가열대의 온도 또는 냉각대의 온도가 높은 경우에 냉수 냉각을 적용한 비교예 1 내지 6은 굽힘시험 평가시 파단이 발생하였으며 (도 3의 1-6), 이는 결국 압연성에도 악영향을 미칠 것으로 예상할 수 있다.

한편, 가열대 온도에 관계없이 기존 냉각 개시 온도에 해당하는 660℃에서 냉수 냉각시 굽힘시험 자체에는 파단이 발생하지 아니하였다 (종래예 1 내지 3).

다만, 실제 현장 조업시에는 국부적으로 재질 취성이 나타난 것을 확인하였는데, 이는 열연판재의 온도분포가 고르지 못하여 국부적으로 온도가 상승하는 부분이 존재하여 냉수 냉각시 개시 온도가 660℃ 보다 높아짐에 따라 재질 열화가 발생한 것에 기인한 것으로 보여진다.

Claims (5)

1. 규소(Si)를 2.0~4.0중량%로 함유하는 전기강판용 슬라브를 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계 및 상기 열연강판을 APL에서 소둔하는 단계를 포함하고,
   상기 소둔하는 단계는,
   상기 열연강판을 1000~1080℃ 온도범위의 가열대에서 유지하는 단계;
   상기 유지 후 상기 열연강판을 가열대로부터 추출하여 560~860℃ 온도범위까지 공냉하는 단계; 및
   상기 공냉 후 상기 열연강판을 온수 냉각하는 단계를 포함하고,
   상기 온수 냉각은 90~100℃의 물에 상기 열연강판을 침지하여 행하는 것인 냉간 압연성이 우수한 고Si 전기강판의 제조방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 슬라브는 중량%로, 탄소(C) 0.04~0.4%, 망간(Mn) 0.01~0.20%, 가용 알루미늄(Sol.Al) 0.020~0.040%, 인(P) 0.01~0.05%, 황(S) 0.001~0.0055%, 질소(N) 0.001~0.0055%를 더 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 냉간 압연성이 우수한 고Si 전기강판의 제조방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 유지하는 단계는 5초~30분간 행하는 것인 냉간 압연성이 우수한 고Si 전기강판의 제조방법.
   
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 온수 냉각시 냉각속도가 20~200℃/s를 만족하는 것인 냉간 압연성이 우수한 고Si 전기강판의 제조방법.

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