KR102045655B1

KR102045655B1 - 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR102045655B1
Application number: KR1020170180295A
Authority: KR
Inventors: 공종판; 정제숙; 이세일
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2019-12-05
Also published as: KR20190078408A; WO2019132420A1

Abstract

본 발명의 일 실시형태는 중량%로, C: 0.0005~0.01%, Si: 0.5∼2.5%, Al: 0.03~1.0%, Mn: 0.03~1.0%, Ti: 0.0005~0.01%, N: 0.001~0.01%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 상기 C, Si, Al, Mn, Ti, N은 하기 관계식 1 내지 3을 만족하고, 페라이트의 결정립 평균 사이즈는 25~80㎛이며, 스트립의 폭 방향 두께 편차(△t_CR)는 하기 관계식 4를 만족하는 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판을 제공한다.
[관계식 1] 1.2 ≤ ([Si]+[Al]+2[Mn]) ≤ 3.0
[관계식 2] 0.003 ≤ ([C]+[N]) ≤ 0.009
[관계식 3] 0.15 ≤ ([Ti]/([C)+[N)) ≤ 0.85
[관계식 4] △t_CR ≤ 70(S/t)^-0.50
(단, 상기 C, Si, Al, Mn, Ti, N의 함량은 중량%이고, △t_CR 는 스트립의 폭 방향 두께 편차(㎛)이며, S는 스트립 폭 방향 엣지로부터 일정 거리 떨어진 지점의 두께 측정 위치(mm)이고, t는 스트립의 두께(mm)를 의미함.)

Description

자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판 및 그 제조방법{THIN NON-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET HAVING EXCELLENT MAGNETIC PROPERTIES AND SHAPE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 무방향성 전기강판은 전기에너지를 기계적 에너지로 변환시키는 모터, 발전기 등의 회전 기기와 소형 변압기 등의 정지기기에서 철심용 재료에 사용된다. 무방향성 전기강판의 자기적 특성에는 철손과 자속밀도가 있으며, 철손은 손실되는 에너지이므로 낮을수록 좋고, 자속밀도는 높을수록 똑같은 에너지로 더 큰 자기장을 유도할 수 있으며, 같은 자속밀도를 얻기 위해서는 적은 전류를 인가해도 되기 때문에 동손도 감소시킬 수 있어서 높을수록 좋다.

통상적으로 무방향성 전기강판의 중요한 자기적 특성인 철손 및 자속밀도를 개선하기 위해서 Si, Al, Mn 등의 비저항이 높은 합금원소와 고가의 Sn, Se 등의 편석을 첨가하는 방법이 대부분이나, 제조단가가 상승하는 문제가 있어 새로운 방안이 필요하다.

한편, 특허문헌 1에서는 전기강판의 비저항을 충분히 증가시키면서 압연이 가능한 Si, Al 및 Mn의 범위를 한정하고, P, Sn, Sb, Mo, C, S, N, Ti 및 Nb 첨가량의 적정 범위 및 그 비율을 제시함으로써 고주파 자성이 우수한 무방향성 전기강판 및 그 제조방법을 제공하고 있고, 특허문헌 2에서는 알루미늄(Al)과 황(S) 성분의 관계를 활용하여 자성에 유리한 집합조직을 효율적으로 배치함으로써 자성이 향상된 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관하여 소개하고 있으나, 기존 열연밀 공정에서의 제조방법으로 박물 열연 전기강판을 제조함에 있어 한계가 있다.

한국 공개특허공보 제2014-0062225호 한국 공개특허공보 제2015-0149426호

본 발명의 일측면은 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 과제는 상술한 내용으로 한정되지 아니한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 누구라도 본 명세서의 전반적인 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.

본 발명의 일 실시형태는 중량%로, C: 0.0005~0.01%, Si: 0.5∼2.5%, Al: 0.03~1.0%, Mn: 0.03~1.0%, Ti: 0.0005~0.01%, N: 0.001~0.01%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 상기 C, Si, Al, Mn, Ti, N은 하기 관계식 1 내지 3을 만족하고, 페라이트의 결정립 평균 사이즈는 25~80㎛이며, 스트립의 폭 방향 두께 편차(△t_CR)는 하기 관계식 4를 만족하는 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판을 제공한다.

[관계식 1] 1.2 ≤ ([Si]+[Al]+2[Mn]) ≤ 3.0

[관계식 2] 0.003 ≤ ([C]+[N]) ≤ 0.009

[관계식 3] 0.15 ≤ ([Ti]/([C)+[N)) ≤ 0.85

[관계식 4] △t_CR ≤ 70(S/t)^-0.50

(단, 상기 C, Si, Al, Mn, Ti, N의 함량은 중량%이고, △t_CR 는 스트립의 폭 방향 두께 편차(㎛)이며, S는 스트립 폭 방향 엣지로부터 일정 거리 떨어진 지점의 두께 측정 위치(mm)이고, t는 스트립의 두께(mm)를 의미함.)

본 발명의 다른 실시형태는 중량%로, C: 0.0005~0.01%, Si: 0.5∼2.5%, Al: 0.03~1.0%, Mn: 0.03~1.0%, Ti: 0.0005~0.01%, N: 0.001~0.01%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 상기 C, Si, Al, Mn, Ti, N은 하기 관계식 1 내지 3을 만족하는 용강을 연속주조하여 박 슬라브를 얻는 단계; 상기 박 슬라브를 조압연하여 바를 얻는 단계; 상기 바를 하기 관계식 6의 조건을 만족하도록 가열하는 단계; 상기 가열된 바를 열간 마무리 압연하여 열연강판을 얻는 단계; 및 상기 열연강판을 권취하는 단계를 포함하고, 상기 각 단계는 연속적으로 행하여지며, 상기 권취된 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 얻는 단계; 및 상기 냉연강판을 재결정 소둔하는 단계를 포함하는 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판의 제조방법을 제공한다.

[관계식 1] 1.2 ≤ ([Si]+[Al]+2[Mn]) ≤ 3.0

[관계식 2] 0.003 ≤ ([C]+[N]) ≤ 0.009

[관계식 3] 0.15 ≤ ([Ti]/([C)+[N)) ≤ 0.85

[관계식 6] 950(℃) ≤ 바 가열온도(℃) ≤ 106.2×([Ti]/([C]+[N]))+1294.7 (℃)

(단, 상기 C, Si, Al, Mn, Ti, N의 함량은 중량%임.)

본 발명의 일측면에 따르면, 연주~압연 직결 공정에서 고속주조 및 연연속 압연 공정을 통하여 형상 품질이 양호한 열연 전기강판을 생산하는 것이 가능하다.

또한, 이러한 박물 열연 전기강판 제조를 통해 동일한 최종 두께의 제품을 생산하게 될 경우 냉간 압하율을 기존 열연밀 공정 대비 감소시킬 수 있어 종래 전기 강판 대비 자속 밀도가 높고, 철손이 낮은 우수한 자기적 특성을 갖는 고효율 무방향성 전기강판을 제조할 수 있다.

또한, 박물 열연 강판의 생산을 통해 최종적으로 두께가 0.50mm이하인 극박의 전기강판을 제조할 수 있어 제품 생산 폭을 향상시킬 수 있다.

또한, 박 슬라브 연주법을 통해 전기로에서 고철 등의 스크랩을 용해한 강을 사용할 수 있어 자원의 재활용성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명에 적용 가능한 연주~압연 직결공정을 위한 설비의 모식도이다.
도 2는 본 발명에 적용 가능한 연주~압연 직결공정을 위한 설비의 또 다른 모식도이다.
도 3은 스트립 폭 방향 엣지로부터 일정 거리 떨어진 지점의 두께 측정 위치와 폭 방향 두께 편차를 나타낸 모식도이다.
도 4는 스트립의 폭 방향 두께 편차를 설명하기 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 발명예 17 내지 21과 비교예 16 내지 19에 대해 S/t와 열연재 스트립의 폭 방향 두께 편차와의 상관관계를 검토한 결과이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 발명예 17 내지 21과 비교예 16 내지 19에 대해 S/t와 최종제품 스트립의 폭 방향 두께 편차와의 상관관계를 검토한 결과이다.

이하, 본 발명을 설명한다.

본 발명의 발명자들은 냉간압연시 압하율이 증가하면 전기강판의 자속밀도가 감소하고 철손이 증가하는 문제가 있다는 것을 발견하게 되었다. 이러한 문제에 대처하기 위해서는 열연재 두께를 감소시켜 냉간압연시 냉간 압하율을 감소시킴으로써 자속밀도와 철손을 동시에 개선하는 것을 생각할 수 있으나, 실제 생산시에는 여러가지 조업변수로 인하여 그 적용이 매우 곤란하다.

즉, 통상의 압연 공정에서는 저속 주조를 통해 두께가 200mm이상인 슬라브를 생산하고, 이렇게 생산된 슬라브(Slab)를 가열로에서 재가열한 후, 1매 단위로 배치(batch) 형태로 열간압연함으로써 두께를 감소시킨다. 이러한 형태의 배치 압연의 경우 슬라브 1매 마다 압연기에 탑(Top)부가 인입되고 테일(Tail)부가 압연기를 빠져나와야 하기 때문에 조업사고가 빈번하게 발생하여 박물이면서도 형상이 우수한 전기강판을 제조함에 있어 한계가 있다.

본 발명의 발명자들은 전기강판 제조에 있어서, 소위 박 슬라브를 이용한 제조공정(미니밀 공정), 특히 연속주조(연주)~압연 직결공정을 이용할 경우 이러한 전기강판 제조의 문제점을 해결할 수 있다는 점에 착안하여 본 발명에 이르게 되었다.

즉, 연주~압연 직결공정은 등속 등온의 공정 특성상 스트립(Strip)의 폭 및 길이방향으로의 온도편차가 작기 때문에 재질편차가 우수하다. 그 뿐만 아니라, 매 슬라브 또는 바(Bar)마다 배치형태로 마무리 압연되는 기존의 공정과는 달리 연주~압연 직결 공정의 경우 최초 슬라브 또는 바의 탑부만 압연기의 롤과 롤 사이에 인입하면 그 다음부터 슬라브 또는 바의 인입과 관련된 조업 사고의 문제가 발생할 여지를 획기적으로 줄일 수 있다. 또한, 등속 등온 압연을 통해 제품을 생산하므로 기존 배치재 대비 두께와 폭의 치수 정밀도가 우수하며 판 크라운 편차(Crown)가 적다는 장점을 가지기 때문에 박물 열연 전기강판을 제조하기에 적합한 공정으로 판단되었다.

또한, 이와 같이 연주~압연 직결공정에 의하여 제조된 전기강판은 종래의 배치 압연법으로 제조된 전기강판에 비하여 내부 재질측면에서도 우수한 성능을 나타내고 있다.

이하, 본 발명의 전기강판과 그 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명의 전기강판의 합금조성을 설명한다. 하기 설명되는 합금조성은 특별히 달리 정하지 아니하는 한, 중량%를 기준으로 한다.

C: 0.0005~0.01%

탄소(C)는 철손을 열화시키기 때문에 적으면 적을수록 좋다. C가 0.01％를 초과하면 철손 증가가 상당히 높아진다는 측면에서 상기 C는 0.01%이하의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 C는 적으면 적을수록 바람직하기 때문에, 특별히 한정은 하지 않지만, 탈탄 비용를 고려하면 그 하한을 0.0005%로 제어하는 것이 바람직하다. 따라서, C 함량은 0.0005~0.01%인 것이 바람직하다. 상기 C는 0.0007~0.0050%인 것이 보다 바람직하며, 0.0010~0.0040%인 것이 보다 더 바람직하다.

Si: 0.5∼2.5%

규소(Si)는 일반적으로 강의 탈산제로서 첨가되지만, 전기 강판에 있어서는, 전기 저항을 높여 고주파수에서의 철손을 저감하는 효과를 갖기 때문에 중요한 원소이며, 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.5％이상의 첨가를 필요로 한다. 그러나, 2.5％를 초과하면, 냉간 압연 중에 균열을 발생시키게 되어, 제조성이 저하되는 것 외에, 자속 밀도도 저하되기 때문에, 그 상한은 2.5％로 한다. 따라서, 상기 Si 함량은 0.5∼2.5%인 것이 바람직하며, 0.6~2.0%인 것이 보다 바람직하고, 0.8~1.6%인 것이 보다 더 바람직하다.

Al: 0.03~1.0%

알루미늄(Al)은 Si와 동일하게 강의 탈산제로서 일반적으로 이용되고 있고, 전기 저항을 증가하여 철손을 저감하는 효과가 큰 원소이기 때문에 0.03%이상의 첨가가 바람직하다. 그러나, 1.0%를 초과하면, 연속 주조 중에 몰드 플럭스에 픽업(pick-up)되어 몰드 플럭스의 물성이 달라져 윤활이 되지 않아 주조 중단이 발생 할 수 있다. 상기 Al 함량은 0.03∼1.0%인 것이 바람직하며, 0.05~0.8%인 것이 보다 바람직하고, 0.1~0.6%인 것이 보다 더 바람직하다.

Mn: 0.03~1.0%

망간(Mn)은 강중 비저항을 높여 철손을 낮출 수 원소이기 때문에 0.03%이상 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, 1.0%를 초과하면 강중 S와 결합하여 조대한 MnS 석출물을 형성하고, 본 발명의 소둔 온도 범위에서 오스테나이트 상을 형성시킬 뿐만 아니라, 철손 감소를 위한 결정립 조대화를 어렵게 하는 단점이 있다. 따라서, 상기 Mn은 0.03~1.0%의 범위를 갖는 것이 바람직하며, 0.05~0.8%인 것이 보다 바람직하고, 0.1~0.6%인 것이 보다 더 바람직하다.

Ti: 0.0005~0.01%

티타늄(Ti)은 용강 슬래그(Slag)로부터 픽업(Pick-up)되거나 합금철로부터 픽업되어 본 발명 강중에 포함되는 원소이다. 상기 Ti은 탄화물 또는 질화물을 형성하여 결정립 성장이 일어나지 않아 철손을 악화시키고, 자성에 바람직하지 않은 {111} 집합조직 발달을 촉진하므로 0.01%이하로 제어하는 것이 바람직하다. 상기 Ti은 적으면 적을수록 바람직하기 때문에 그 하한에 대해서는 특별히 한정은 하지 않지만, 공정상 불가피하게 함유되는 수준을 고려하면 0.0005%로 한정하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 Ti은 0.0005~0.01%의 범위를 갖는 것이 바람직하며, 0.0008~0.06%의 범위를 갖는 것이 보다 바람직하고, 0.01~0.03%의 범위를 갖는 것이 보다 더 바람직하다.

N: 0.001~0.01%

질소(N)는 전술한 C와 유사하게 자기 특성을 열화시키기 때문에 0.01％ 이하의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 N은 적으면 적을수록 바람직하기 때문에, 특별히 한정은 하지 않지만, 탈질 비용을 고려하면 그 하한을 0.001％로 제어하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 N의 함량은 0.001~0.010%인 것이 바람직하며, 0.0012~0.008%인 것이 보다 바람직하고, 0.0014~0.006%인 것이 보다 더 바람직하다.

또한, 본 발명의 전기강판은 상기 C, Si, Al, Mn, Ti, N이 하기 관계식 1 내지 3을 만족하는 것이 바람직하다. 단, 하기 관계식 1에서의 C, Si, Al, Mn, Ti, N은 각각 해당 원소의 함량(중량%)을 의미한다.

[관계식 1] 1.2 ≤ ([Si]+[Al]+2[Mn]) ≤ 3.0

상기 관계식 1에서 ([Si]+[Al]+2[Mn])가 1.2 미만인 경우 비저항이 낮아 충분한 자성 확보가 어렵고, 3.0을 초과하는 경우에는 냉간압연시 압연성에 문제가 될 수 있다.

[관계식 2] 0.003 ≤ ([C]+[N]) ≤ 0.009

상기 관계식 2에서 ([C]+[N])이 0.009를 초과하는 경우에는 탄/질화물이 생성되어 결정립 성장이 잘 일어나지 않아 철손이 커질 수 있다. 상기 ([C]+[N])는 낮으면 낮을수록 좋으나, 탈탄/탈질의 비용을 고려하여 0.003이상으로 제어하는 것이 바람직하다.

[관계식 3] 0.15 ≤ ([Ti]/([C)+[N)) ≤ 0.85

상기 관계식 3에서 ([Ti]/([C)+[N)) 중량%가 0.85를 초과하는 경우에는 Ti계의 탄/질화물이 과다 석출되어 결정립 성장이 잘 일어나지 않아 철손이 커질 수 있으며, 0.15 미만일 경우 탄/질화물이 과다 석출 및 펄라이트 조직이 생성되어 철손이 커질 수 있다.

본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.

한편, 본 발명의 전기강판은 상술한 합금조성 외에 트램프 원소로서 Nb, V, Ti, Mo, Cu, Cr, Ni, Zn, Se, Sb, Zr, W, Ga, Ge 및 Mg로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 그 합계가 0.2중량% 이하가 되도록 포함할 수 있다. 상기 트램프 원소는 제강공정에서 원료로 사용하는 스크랩이나, 래들(Ladle) 및 턴디쉬(Tundish) 내화물 등에서 비롯된 불순물 원소로서, 그 합계가 0.2% 초과하는 경우에는 고온에서 액화되어 연주성을 악화시키거나, 석출물을 형성하여 자성을 악화시킬 수 있다.

한편, 본 발명 무방향성 전기강판의 미세조직은 면적분율로 95%이상의 페라이트; 및 펄라이트, 석출물 및 개재물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 그 합계가 5%이하의 범위로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 페라이트 면적분율이 95% 미만인 경우에는 상대적으로 펄라이트, 석출물 및 개재물의 분율이 높아져 냉간압연 후 소둔을 실시하더라도 자기적 특성이 저하될 수 있다. 상기 페라이트의분율은 97% 이상인 것이 보다 바람직하고, 98%이상인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 석출물은 Ti, Nb, V, Mo 등과 C, N으로 구성된 단독 또는 복합 탄질화물일 수 있고, CaS, MnS, CuS 및 MgS 등의 단독 또는 복합 황화물이 포함될 수 있다. 또한, 상기 개개물은 Al, Si, Ca, Nb, V, Ti, Mo, Cu, Cr, Ni, Zn, Se, Sb, Zr, W, Ga, Ge 및 Mg 등의 단독 또는 복합 개재물을 포함할 수 있다.

이때, 상기 페라이트의 결정립 평균 사이즈는 원상당 직경으로 25~80㎛인 것이 바람직하다. 상기 페라이트의 결정립 평균 사이즈가 25㎛ 미만인 경우 결정립이 충분히 성장하지 못하여 자성이 열화되며, 80㎛를 초과하는 경우에는 자속밀도가 낮아질 수 있어, 상기 페라이트 결정립의 평균 사이즈는 원상당 직경으로 25~80㎛로 제어하는 것이 바람직하며, 25~70㎛인 것이 보다 바람직하고, 25~60㎛인 것이 보다 더 바람직하다.

한편, 본 발명의 무방향성 전기강판은 스트립의 폭 방향 두께 편차(△t_CR)가 하기 관계식 4를 만족하는 것이 바람직하다. 하기 관계식 4를 만족하게 되면 우수한 외관 형상 품질을 확보할 수 있다. 한편, 상기 관계식 4의 값은 작으면 작을수록 보다 우수한 외관 형상 품질을 확보할 수 있다.

[관계식 4] △t_CR ≤ 70(S/t)^-0.50

(단, △t_CR 는 스트립의 폭 방향 두께 편차(㎛)이며, S는 스트립 폭 방향 엣지로부터 일정 거리 떨어진 지점의 두께 측정 위치(mm)이고, t는 스트립의 두께(mm)를 의미함.)

한편, 본 발명의 전기강판은 TiC 및 Ti(C,N)의 몰 분율(%) 합이 하기 관계식 5를 만족하는 것이 바람직하다. 하기 관계식 5에서 TiC와 Ti(C,N) 석출물의 몰 분율 합이 15×10^-5(%)를 초과하는 경우 TiC와 Ti(C,N)의 석출물이 많아 최종 소둔을 실시하더라도 냉연재 매트릭스(Martix)내에 존재하게 됨에 따라 결정립 성장에 방해가 되어 철손이 커질 수 있다. 상기 TiC와 Ti(C,N)의 석출물은 적으면 적을 수록 좋으나, 2×10^-5(%) 이하로 관리하기 위해서는 탈탄/탈질등의 공정 비용이 증가할 수 있다.

[관계식 5] 2×10^-5(%) ≤ TiC + Ti(C,N) 몰 분율(%) ≤ 15×10^-5(%)

본 발명이 제공하는 무방향성 전기강판의 두께는 0.15~0.50mm인 것이 바람직하다. 상기 두께가 0.15㎜미만인 경우에는 생산성이 저하되고, 0.5㎜를 초과하는 경우에는 철손 저감 효과가 작을 수 있다.

전술한 바와 같이 제공되는 본 발명의 전기강판은 자속밀도(B50)가 1.70~1.74T이고, 철손(W15/50)이 4.0~5.3W/kg일 수 있다. 이때 자속밀도(B50,T)은 5000A/m의 자기장에서 유도되는 자속밀도이고, 철손(W15/50)은 50Hz주파수에서 1.5Tesla의 자속밀도가 유기되었을 때의 압연방향과 압연방향 직각방향의 평균 손실(W/kg)이다. 상기 자속밀도는 높을수록 좋으나, 1.74를 초과하여 확보하기 위해서는 고가의 편석 원소를 추가 첨가해야 하며, 이로 인해 제조단가가 상승할 수 있고, 1.70미만일 경우에는 충분한 자기적 특성을 확보할 수 없어 사용상 문제가 될 수 있다. 그리고, 철손은 낮을수록 좋으나, 4.0 미만으로 제어하기 위해서는 비저항을 높여주는 원소를 추가 첨가해야 하며, 이로 인해 제조단가가 상승할 수 있고, 5.3를 초과하는 경우에는 높은 철손으로 인해 사용상 문제가 될 수 있다.

이하, 본 발명의 무방향성 전기강판 제조방법에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 적용 가능한 연주~압연 직결공정을 위한 설비의 모식도로서, 최종 전기강판을 얻기 위한 박물의 열연강판의 제조에 적용 가능한 연주~압연 직결공정 설비의 모식도이다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 형상 품질이 우수한 박물 전기강판은 도 1과 같은 연주~압연 직결 설비를 적용하여 생산된 열연강판으로부터 제조할 수 있다. 연주~압연 직결 설비는 크게 연속주조기(100), 조압연기(400), 마무리 압연기(600)로 구성된다. 상기 연주~압연 직결 설비는 제1두께의 박 슬라브(Slab)(a)를 생산하는 고속 연속주조기(100)와, 상기 슬라브를 상기 제1두께보다 얇은 제2두께의 바(b)로 압연시키는 조압연기(400), 상기 제2두께의 바 를 제3두께의 스트립(c)으로 압연시키는 마무리 압연기(600), 상기 스트립을 권취하는 권취기(900)를 포함할 수 있다. 추가로, 상기 조압연기(400) 앞에 조압연 스케일 브레이커(300)(Roughing Mill Scale Breaker, 이하 'RSB')와 마무리 압연기(600) 앞에 마무리 압연 스케일 브레이커(500)(Fishing Mill Scale Breaker, 이하 'FSB')를 추가로 포함할 수 있으며, 표면 스케일 제거가 용이하여 후공정에서 표면 품질이 우수한 전기강판 생산이 가능하다. 또한, 연주~압연 직결공정으로 등온등속압연이 가능하여 강판 폭, 길이 방향 온도 편차가 현저히 낮아 ROT[Run Out Table(700)](이하 "런아웃 테이블")에서 정밀 냉각제어가 가능하여 재질 편차와 등방성이 우수한 박물 열연 전기강판의 생산이 가능하다. 이렇게 압연 및 냉각이 완료된 스트립은 고속전단기(800)에 의해 절단되고, 권취기(900)에 의해 권취되어 제품으로 생산될 수 있다. 한편, 마무리 압연 스케일 브레이커(500) 앞에는 바를 추가로 가열하는 가열기(200)가 구비될 수 있다.

도 2는 본 발명에 적용 가능한 연주~압연 직결공정을 위한 설비의 또 다른 모식도이다. 도 2에 개시된 연주~압연 직결 설비는 도 1에 개시된 설비와 구성이 대부분 동일하나, 조압연기(400) 앞에 슬라브를 추가로 가열하는 가열기(200')가 구비되어, 슬라브 에지 온도 확보가 용이하여 에지 결함 발생을 낮게 할 수 있어 표면 품질 확보에 유리하다. 또한 조압연기 이전에 슬라브 1매 이상의 길이만큼의 공간을 확보하고 있어, 배치(Batch)식 압연도 가능하다.

본 발명의 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 열연 전기강판은 도 1 및 2에 개시된 연주~압연 직결 설비에서 모두 생산이 가능하다.

우선, 전술한 합금조성을 갖는 용강을 연속주조하여 박 슬라브를 얻는다. 이때, 상기 연속주조는 4.0~8.0mpm(m/min)의 주조속도로 행하는 것이 바람직하다. 주조속도를 4.0mpm 이상으로 하는 이유는 고속주조와 압연과정이 연결되어 이루어져, 목표 압연 온도를 확보하기 위해서는 일정 이상의 주조 속도가 요구되기 때문이다. 주조속도가 4.0mpm 미만일 경우에는 Al이 몰드 플럭스에 픽업(Pick-up)량이 증가하여 몰드 플럭스의 물성을 변화시켜 윤활작용이 감소되어 주조중단이 발생할 수 있다. 만일 8.0mpm을 초과하는 경우에는 용강 탕면 불안정에 의해 조업 성공율이 저감될 수 있다 따라서, 상기 주조속도는 4.0~8.0mpm의 범위를 갖는 것이 바람직하며, 4.2~7.6mpm의 범위를 갖는 것이 보다 바람직하고, 4.5~7.2mpm의 범위를 갖는 것이 보다 더 바람직하다.

상기 박 슬라브는 두께는 60~120mm인 것이 바람직하다. 상기 박 슬라브의 두께가 120mm를 초과하는 경우에는 고속주조가 어려울 뿐만 아니라, 조압연시 압연 부하가 증가하게 되고, 60mm미만인 경우에는 주편의 온도 하락이 급격하게 일어나 균일한 조직을 형성하기 어렵다. 이를 해결하기 위해서는 부가적으로 가열 설비를 설치할 수 있으나, 이는 생산 원가를 향상시키는 요인이 되므로, 가능한 배제하는 것이 바람직하다. 따라서, 박 슬라브의 두께는 60~120mm로 제어하는 것이 바람직하고, 80~120mm인 것이 보다 바람직하며, 90~110mm인 것이 보다 더 바람직하다.

이후, 상기 박 슬라브를 조압연하여 바를 얻는다. 상기 조압연시 입측 온도는 1000~1200℃일 수 있다. 상기 조압연 입측 온도가 1000℃미만인 경우에는 조압연 하중의 증가 및 바의 에지부에 크랙이 발생할 수 있다. 반면에 1200℃초과인 경우에는 열연 스케일(scale)이 잔존하여 열연 표면 품질이 저하될 수 있다.

상기 조압연시 출측 온도는 900℃이상일 수 있다. 900℃미만인 경우에는 마무리 압연온도를 확보하기 어렵기 때문이다.

상기 조압연시 압연속도는 20~50mpm일 수 있다. 조압연시 압연속도가 50mpm초과인 경우에는 연주-압연이 직결되어 있어 연주 공정에서 문제가 발생하기 때문에 조업 성공율이 낮아진다. 반면에 20mpm미만인 경우에는 마무리 압연시 온도 확보가 어렵고, 압연 부하 발생 및 균일한 조직을 얻기 어려운 문제점이 있다.

이후, 상기 바를 하기 관계식 6의 조건을 만족하도록 가열한다. 바의 가열 온도를 정밀 제어하는 이유는 철손에 악영향을 미치는 TiC와 Ti(C,N) 등의 석출물을 제어하기 위한 것이며, 바의 가열 온도가 106.2×([Ti]/([C]+[N]))+1294.7(℃)를 초과하면, TiC와 Ti(C,N)의 석출물이 재고용되고, 마무리 압연시 미세하게 재석출되어 피닝(Pinning) 효과에 의해 최종 소둔 시 결정립 성장에 방해가 되어 철손에 악영향을 미칠 수 있다. 반면, 바의 가열 온도가 950℃미만일 경우 마무리 압연 출측 온도가 낮게 되어, 압연부하가 급격히 증가하여 통판성 불량으로 판파단이 발생할 수 있다.

[관계식 6] 950(℃) < 바 가열온도(℃) < 106.2×([Ti]/([C]+[N]))+1294.7 (℃)

이후, 상기 가열된 바를 열간 마무리 압연하여 열연강판을 얻는다. 상기 마무리 압연은 3~6개의 스탠드로 이루어진 마무리 압연기에서 행할 수 있다. 상기 마무리 압연은 650~900℃에서 행하여지는 것이 바람직하다. 상기 마무리 압연온도가 900℃를 초과할 경우 오스테나이트와 페라이트 변태가 동시에 일어나 압력하중 변동이 심하여 통판성 불량으로 판파단이 발생할 수 있다. 반면 650℃미만일 경우에는 압연시 강도가 급격히 증가하여 압연부하 증가로 통판성 불량으로 판파단이 발생 할 수 있다. 따라서, 마무리 압연은 650℃~900℃의 온도에서 정밀 제어하는 것이 바람직하고, 더 나아가 단상 페라이트 조직을 갖는 온도에서 마무리 압연을 행하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 열간 마무리 압연시 마지막 압연시에서의 평균 통판속도는 250~750mpm인 것이 바람직하다. 마무리 압연에서 마지막 압연기에서의 통판속도는 주조속도와 열연 제품의 두께와 직결될 수 있다. 상기 마지막 압연기에서의 통판속도는 즉, 압연 속도가 750mpm 초과인 경우에는 판파단과 같은 조업 사고가 일어날 수 있으며, 등온등속 압연이 어려워 균일한 온도가 확보되지 않아 재질 및 두께 편차가 발생될 수 있다. 반면, 250mpm 미만인 경우에는 마지막 압연 속도가 너무 느려 물질 밸런스(Mass balance)와 열 밸런스(Heat balance)에 문제가 생겨 연연속압연을 행하기가 어려울 수 있다.

아울러, 상기 열간 마무리 압연시 마지막 압연시에서 하나의 스트립을 제조하는 동안 속도편차는 50mpm이하로 제어하는 것이 바람직하다. 만약 마지막 압연기의 속도차가 50mpm를 초과할 경우 온도 및 압연 부하가 불균일하게 되어 열연재의 재질 및 두께 편차가 발생하고, 냉간 압연시 불균한 압연에 의해 최종제품의 두께 편차가 커질 수 있다. 상기 속도편차는 50mpm이하인 것이 바람직하고, 45mpm이하인 것이 보다 바람직하며, 40mpm이하인 것이 보다 더 바람직하다.

한편, 상기 열간 마무리 압연시, 상기 바의 표면에 윤활유를 도포하여 바와 압연 롤간의 마찰계수를 감소시켜 압연 하중을 감소시킬 수 있으며, 이를 통해 두께 편차를 감소시킬 수 있다. 상기 윤활유는 상기 열간 마무리 압연시 압연하중이 아주 큰 첫번째 압연기에서 도포되는 것이 바람직하다. 상기 윤활유는 바의 표면에 1㎡당 5~30L/min으로 도포되는 것이 바람직하다. 상기 윤활유의 도포가 1㎡당 5L/min 미만인 경우에는 전술한 효과가 미미하며, 1㎡당 30L/min을 초과하는 경우에는 윤활유 과다 사용으로 인해 제조원가가 높아질 수 있다.

이후, 상기 열연강판을 권취한다. 상기 권취온도는 500~650℃인 것이 바람직하다. 상기 권취 온도가 500℃미만인 경우에는 결정립 크기가 너무 작아져 소둔후에도 결정립이 충분히 성장하지 못하여 이력손실이 커짐에 따라 철손이 증가할 수 있으며, 650℃초과인 경우에는 미세한 석출물이 많아져 자기적 특성이 저하될 수 있다.

상기 열연강판은 두께가 1.6mm 이하인 것이 바람직하다. 상기 열연강판의 두께가 줄어들수록 재결정 집합조직이 증가하여 소둔 이후의 균일한 조직을 확보할 수 있고, 냉간압하율을 감소시켜 자기적 특성을 향상시킬 수 있으나, 1.6mm를 초과할 경우 상기 효과가 충분하지 않을 수 있다. 따라서, 상기 열연 전기강판의 두께는 1.6mm이하인 것이 바람직하다. 상기 열연 전기강판의 두께는 1.4mm 이하인 것이 보다 바람직하다.

한편, 상기 열연강판은 스트립의 폭 방향 두께 편차(△t_HR)가 하기 관계식 7을 만족하는 것이 바람직하다. 하기 △t_HR는 낮으면 낮을수록 냉간압연 후 최종제품에 우수한 외관 형상 품질을 부여할 수 있다.

[관계식 7] △t_HR ≤ 210(S/t)^-0.50

(단, △t_HR는 열연강판의 폭 방향 두께 편차(㎛)이며, S는 스트립 폭 방향 엣지로부터 일정 거리 떨어진 지점의 두께 측정 위치(mm)이고, t는 스트립의 두께(mm)를 의미함.)

한편, 전술한 열연강판의 제조방법은 연주~압연 직결 공정에서 연연속압연 모드를 이용한 것으로서, 전술한 각 공정이 연속적으로 행하여지는 것을 특징으로 한다.

이후, 상기 권취된 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 얻는다. 상기 냉간압연시 압하율은 50~80%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 만약 냉간압연 시 압하율이 50% 미만일 경우 압하율이 너무 작아 재결정이 충분히 일어나지 못하고, 압하율이 80%를 초과할 경우 압하율이 높아 결정립이 너무 미세하게 되어 소둔 후에도 결정립 성장이 충분히 일어나지 못하여 철손이 커질 수 있다.

한편, 상기 냉간압연 전에는 상기 열연강판을 산세처리하여 산화층을 제거하는 공정을 추가로 포함할 수 있다. 이때 산세는 통상적인 조건으로 행할 수 있으며, 본 발명에서 사용할 수 있는 산세 처리는 일반적으로 전기강판 산세공정에서 사용되는 처리 방법이라면 모두 적용 가능하므로 특별히 제한하지 않는다.

이후, 상기 냉연강판을 750~950℃에서 최종 재결정 소둔한다. 최종 재결정 소둔 온도가 750℃ 미만일 경우 재결정이 충분히 발생하지 못하고, 최종 재결정 소둔 온도가 950℃를 초과할 경우 결정립의 급격한 성장이 발생하여 자속밀도가 낮아지고, 고주파 철손이 높아지게 되므로, 상기 최종 재결정 소둔온도는 750~950℃인 것이 바람직하다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 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 1)

하기 표 1의 합금조성을 갖는 용강을 준비한 뒤, 연주~압연 직결 공정을 적용하여 상기 용강을 5.4~6.2mpm의 주조속도로 연속주조하여 90~100mm 두께의 박 슬라브를 얻고, 상기 박 슬라브를 조압연하여 바를 제작한 뒤, 상기 바를 하기 표 2에 기재된 제조조건으로 가열처리한 뒤, 마무리 압연하여 1.4mm 두께의 열연강판(Hot Rolled, 이하 HR)으로 제조하고, 75%의 압하율로 냉간압연하여 0.35mm의 두께를 갖는 냉연강판을 제조한 후 소둔을 걸쳐 최종제품을 제조하였다. 상기 소둔 시 소둔 조건은 라인 스피드(Line Speed): 170mpm, 가열대 온도: 780℃, 균열대 온도: 830℃를 적용하였다.

전술한 바와 같이 제조된 발명예, 비교예에 대하여 판파단 발생여부, 미세조직, 자성 등을 측정한 뒤, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 그리고, 합금조성, 미세 석출물과의 자성 사이의 상관관계를 검토하기 위해 열역학 소프트웨어인 Thermo-Calc (DATABASE: TCFE6)를 이용하여 TiC와 Ti(C,N)의 석출온도/고용온도 및 몰 분율을 계산하였으며, 이 결과는 표 3에 나타내었다.

HR재의 페라이트 분율은 광학현미경을 이용하여 시편 두께 1/4 지점에 100배와 500배 배율로 10시야를 측정하여 얻은 면적분율의 평균값으로 하였다

소둔 후의 최종 제품의 페라이트 결정립 사이즈는 시편 두께 1/4 지점에 200배 배율와 500배 배율로 10시야 측정하고, 산출한 모든 원 상당 직경의 평균값으로 하였다

자속밀도 및 철손의 자기적 특성은 각각의 시편에 대해 3매 이상의 시편을 60mm*60mm 크기로 절단하여 Single sheet tester로 압연방향과 수직방향의 자기적 특성을 측정하고, 두 방향의 측정값을 평균하여 나타내었다. 이때, B50은 5000A/m의 자기장에서 유도되는 자속밀도이고, 철손(W15/50)은 50Hz주파수에서 1.5 Tesla의 자속밀도가 유기되었을 때의 압연방향과 압연방향 직각방향의 평균 손실(W/kg)을 나타낸다.

구분	강종	화학성분 (중량%)						관계식1	관계식2	관계식3
구분	강종	C	Si	Al	Mn	Ti	N	관계식1	관계식2	관계식3
발명강1	A	0.0032	1.02	0.25	0.22	0.0020	0.0035	1.71	0.0067	0.30
발명강2	B	0.0035	1.15	0.15	0.25	0.0021	0.0031	1.80	0.0066	0.32
발명강3	C	0.0031	1.05	0.21	0.23	0.0025	0.0030	1.72	0.0061	0.41
발명강4	D	0.0040	1.25	0.31	0.26	0.0026	0.0035	2.08	0.0075	0.35
발명강5	E	0.0036	1.35	0.28	0.31	0.0015	0.0039	2.25	0.0075	0.20
발명강6	F	0.0041	1.02	0.22	0.30	0.0020	0.0035	1.84	0.0076	0.26
발명강7	H	0.0029	1.12	0.25	0.25	0.0025	0.0036	1.87	0.0065	0.38
발명강8	I	0.0031	1.20	0.35	0.35	0.0024	0.0040	2.25	0.0071	0.34
발명강9	J	0.0028	1.35	0.41	0.41	0.0029	0.0045	2.58	0.0073	0.40
발명강10	K	0.0031	1.11	0.32	0.31	0.0031	0.0035	2.05	0.0066	0.47
발명강11	L	0.0035	1.20	0.41	0.35	0.0034	0.0041	2.31	0.0076	0.45
발명강12	M	0.0045	1.32	0.32	0.39	0.0042	0.0039	2.42	0.0084	0.50
비교강1	N	0.0035	0.45	0.23	0.19	0.0029	0.0038	1.06	0.0073	0.40
비교강2	O	0.0036	0.65	0.03	0.23	0.0030	0.0034	1.14	0.0070	0.43
비교강3	P	0.0058	1.06	0.23	0.28	0.0020	0.0040	1.85	0.0098	0.20
비교강4	Q	0.0060	1.05	0.25	0.27	0.0021	0.0041	1.84	0.0101	0.21
비교강5	R	0.0065	1.08	0.24	0.25	0.0025	0.0046	1.82	0.0111	0.23
비교강6	S	0.0070	1.05	0.26	0.27	0.0019	0.0062	1.85	0.0132	0.14
비교강7	T	0.0150	1.10	0.25	0.26	0.0020	0.0039	1.87	0.0189	0.11
비교강8	U	0.0045	1.12	0.31	0.31	0.0030	0.0085	2.05	0.0130	0.23
비교강9	V	0.0038	1.09	0.21	0.25	0.0071	0.0040	1.80	0.0078	0.91
비교강10	W	0.0032	1.08	0.23	0.20	0.0080	0.0041	1.71	0.0073	1.10
비교강11	X	0.0039	1.09	0.20	0.22	0.0110	0.0039	1.73	0.0078	1.41
[관계식 1] 1.2 ≤ ([Si]+[Al]+2[Mn]) ≤ 3.0 [관계식 2] 0.003 ≤ ([C]+[N]) ≤ 0.009 [관계식 3] 0.15 ≤ ([Ti]/([C)+[N)) ≤ 0.85

구분	강종	슬라브 두께 (mm)	주조 속도 (mpm)	관계식6	바(Bar)가열온도(℃)	최종제품 두께(mm)	소둔라인 스피드(mpm)	소둔 가열대 온도(℃)	소둔 균열대 온도(℃)
발명예1	A	90	5.8	1326	1120	0.35	170	780	830
발명예2	B	96	5.4	1328	1109	0.35	170	780	830
발명예3	C	100	5.0	1338	1111	0.35	170	780	830
발명예4	D	90	6.0	1332	1111	0.35	170	780	830
발명예5	E	90	5.8	1316	1091	0.35	170	780	830
발명예6	F	90	5.8	1323	1089	0.35	170	780	830
발명예7	H	96	5.4	1336	1098	0.35	170	780	830
발명예8	I	90	6.1	1331	1100	0.35	170	780	830
발명예9	J	90	6.0	1337	1101	0.35	170	780	830
발명예10	K	94	5.6	1345	1084	0.35	170	780	830
발명예11	L	96	5.4	1342	1096	0.35	170	780	830
발명예12	M	90	6.2	1348	1111	0.35	170	780	830
비교예1	N	90	5.8	1337	1118	0.35	170	780	830
비교예2	O	90	5.8	1340	1116	0.35	170	780	830
비교예3	P	90	5.8	1316	1081	0.35	170	780	830
비교예4	Q	90	5.8	1317	1086	0.35	170	780	830
비교예5	R	90	5.8	1319	1088	0.35	170	780	830
비교예6	S	90	5.8	1310	1088	0.35	170	780	830
비교예7	T	90	5.8	1306	1089	0.35	170	780	830
비교예8	U	90	5.8	1319	1086	0.35	170	780	830
비교예9	V	90	5.8	1391	1082	0.35	170	780	830
비교예10	W	90	5.8	1411	1116	0.35	170	780	830
비교예11	X	90	5.8	1444	1102	0.35	170	780	830
[관계식 6] 950(℃) ≤ 바 가열온도(℃) ≤ 106.2×([Ti]/([C]+[N]))+1294.7 (℃)

구분	강종	TiC, Ti(C,N) 석출온도	열연코일의 TiC+Ti(C,N) 몰 분율×10^-5(%)	페라이트 분율(%)	페라이트 결정립 사이즈(㎛)	자속밀도 (B50, T)	철손 (W15/50, W/kg)
발명예1	A	1310	5.9	98	31	1.714	4.81
발명예2	B	1308	6.2	98	34	1.715	4.80
발명예3	C	1310	7.7	98	33	1.714	4.82
발명예4	D	1321	6.7	98	37	1.716	4.78
발명예5	E	1288	4.3	98	41	1.720	4.75
발명예6	F	1311	5.3	98	32	1.716	4.79
발명예7	H	1335	6.9	98	33	1.716	4.79
발명예8	I	1330	7.9	98	41	1.717	4.75
발명예9	J	1336	9.0	98	46	1.727	4.66
발명예10	K	1344	8.7	98	39	1.715	4.81
발명예11	L	1342	9.5	98	43	1.722	4.74
발명예12	M	1347	7.9	98	44	1.724	4.69
비교예1	N	1339	6.5	98	22	1.696	5.33
비교예2	O	1330	7.0	98	21	1.697	5.32
비교예3	P	1315	4.8	98	20	1.697	5.33
비교예4	Q	1320	4.9	98	16	1.696	5.35
비교예5	R	1340	6.0	94	14	1.695	5.36
비교예6	S	1303	4.1	93	15	1.692	5.40
비교예7	T	1320	4.8	92	16	1.665	5.62
비교예8	U	1345	6.2	98	20	1.695	5.40
비교예9	V	1406	16.1	98	15	1.685	5.32
비교예10	W	1417	18.5	98	14	1.680	5.35
비교예11	X	1443	25.2	98	12	1.670	5.51

상기 표 1 내지 3에서 알 수 있듯이, 본 발명에서 제안하는 합금조성과 관계식 1 내지 3 및 제조조건을 모두 만족하는 발명예 1 내지 12는 목표로 하는 미세조직 분율, 결정립 사이즈 및 자기적 특성을 모두 만족함을 알 수 있다.

반면, 비교예 1 내지 11은 관계식 1 내지 3 중 하나 이상을 만족하지 못함에 따라 목표로 하는 본 발명이 얻고자 하는 페라이트 결정립 사이즈 및 분율과 TiC와 Ti(C,N) 몰 분율을 확보하지 못하여 자속밀도가 낮고, 철손이 높은 수준임을 알 수 있다.

(실시예 2)

실시예 1의 발명강 5(강종 E)의 합금조성을 갖는 용강을 준비한 뒤, 연주~압연 직결 공정을 적용하여 상기 용강을 5.8mpm의 주조속도로 연속주조하여 90mm 두께의 박 슬라브를 얻고, 상기 박 슬라브를 조압연하여 바를 제작한 뒤, 상기 바를 하기 표 4에 기재된 제조조건으로 가열처리한 뒤, 마무리 압연하여 1.4mm 두께의 열연강판(Hot Rolled, 이하 HR)으로 제조하고, 75%의 압하율로 냉간압연하여 0.35mm의 두께를 갖는 냉연강판을 제조한 후 소둔을 걸쳐 최종제품을 제조하였다. 상기 소둔 시 소둔 조건은 라인 스피드(Line Speed): 170mpm, 가열대 온도: 780℃, 균열대 온도: 830℃를 적용하였다. 상기 제조된 발명예, 비교예에 대하여 미세조직 및 자성을 측정한 뒤, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었으며, 측정 방법은 실시예 1과 동일하게 하였다.

구분	강종	열연 코일 두께 (mm)	최종 제품 두께 (mm)	관계식6	바(Bar) 가열 온도 (℃)	소둔라인 스피드(mpm)	소둔 가열대 온도(℃)	소둔 균열대 온도(℃)
발명예13	E	1.4	0.35	1316	1110	170	780	830
발명예14					1096
발명예15					1201
발명예16					980
비교예12					1320
비교예13					1335
비교예14					940
비교예15					930
[관계식 6] 950(℃) ≤ 바 가열온도(℃) ≤ 106.2×([Ti]/([C]+[N]))+1294.7 (℃)

구분	페라이트 분율(%)	페라이트결정립 사이즈(㎛)	자속밀도 (B50, T)	철손 (W15/50, W/kg)
발명예13	98	40	1.714	4.73
발명예14	98	39	1.713	4.74
발명예15	98	36	1.710	4.76
발명예16	98	38	1.711	4.75
비교예12	98	21	1.703	5.39
비교예13	98	18	1.701	5.42
비교예14	판파단 발생
비교예15	판파단 발생

표 4 및 5를 통해 알 수 있듯이, 발명예 13 내지 16은 TiC, Ti(C,N) 석출물이 고용되지 않는 온도에서 바를 가열하여 목표로 하는 자성이 확보됨을 알 수 있다.

그러나, 비교예 12 및 13은 TiC, Ti(C,N) 석출물 고용 온도 이상으로 바를 가열하여 소둔 후 결정립 성장이 일어나지 않아 자성이 낮은 수준임을 알 수 있다.

비교예 14 및 15는 본 발명에서 제안한 바 가열 온도 보다 낮아 마무리 압연 온도가 너무 낮게 되어 압연 부하 증가에 따른 통판성 불량으로 판파단으로 조업 중단이 발생하였다.

(실시예 3)

실시예 1의 발명강 1(강종A)에 대하여, 열연 스트립 두께, 마무리 압연 시 첫번째 압연기 입측 윤활유량, 마지막 압연기 속도차와 최종제품 두께에 따른 열연재(HR재)와 최종제품(CR재)의 폭 방향 두께 편차(크라운, Crown))와의 상관관계를 검토하였으며, 그 결과를 표 6 및 7에 나타내었다. 이때, 도 3에서와 같이 열연재와 최종제품의 스트립 폭 방향 엣지로부터 일정 거리 떨어진 지점의 두께 측정 위치[예시: 엣지~25mm, 엣지~50mm 등]에서의 폭 방향 두께 편차를 측정한 뒤, 하기 표 7에 나타내었다. 도 3은 스트립 폭 방향 엣지로부터 일정 거리 떨어진 지점의 두께 측정 위치와 폭 방향 두께 편차를 나타낸 모식도이다. 상기 폭 방향 두께 편차는 도 4와 같이 스트립의 폭 방향 중심부(C_t)의 두께와 양 엣지의 두께 평균[(E1x_t + E2x_t)/2]의 차이를 의미하며, 이 값이 작으면 작을수록 스트립의 외관 형상 품질이 우수하다는 의미이다. 또한, 열연재와 최종제품의 폭 방향 두께 편차는 탑부(Top)와 테일부(Tail)의 평균값을 의미한다. 도 4는 스트립의 폭 방향 두께 편차를 설명하기 모식도이다.

구분	강종	열연재 두께 (mm)	바 가열온도 (℃)	마무리 압연				최종제품 두께(mm)
구분	강종	열연재 두께 (mm)	바 가열온도 (℃)	첫번째 압연기 입측 윤활유량 (ℓ/min)/㎡)	마찰 계수 (μ)	마지막 압연기 평균속도 (mpm)	마지막 압연기 속도편차 (mpm)	최종제품 두께(mm)
발명예17	A	1.6	1095	15	0.36	385	28	0.50
발명예18		1.6	1108	10	0.37	390	30	0.50
발명예19		1.4	1118	15	0.36	385	34	0.35
발명예20		1.4	1116	8	0.37	385	25	0.35
발명예21		1.2	1081	20	0.38	395	30	0.35
비교예16		1.4	1086	2	0.41	385	25	0.50
비교예17		1.4	1088	4	0.40	380	30	0.50
비교예18		1.4	1094	10	0.37	385	65	0.50
비교예19		1.2	1101	10	0.37	385	95	0.35

구분	압연하중 감소율(%)	압연하중 편차(ton)	열연재				최종 제품
			폭 방향 두께 편차 (㎛)				폭 방향 두께 편차 (㎛)
			25mm	50mm	75mm	100mm	25mm	50mm	75mm	100mm
발명예17	14	45	37	24	21	16	6.0	4.5	3.7	2.9
발명예18	10	40	38	24	19	16	5.9	4.3	3.4	2.6
발명예19	15	38	35	21	18	14	4.5	3.4	2.8	2.3
발명예20	8	40	37	23	20	15	4.4	3.3	2.5	1.6
발명예21	18	42	32	19	16	13	4.0	2.9	2.4	1.5
비교예16	3	45	54	43	37	30	10.8	8.9	7.2	6.5
비교예17	4	40	53	42	36	29	10.5	8.6	7.3	6.7
비교예18	10	80	58	45	37	32	11.5	9.0	7.6	7.0
비교예19	10	110	60	47	38	33	9.5	7.0	5.8	5.1

상기 표 6 및 7에서 알 수 있듯이, 본 발명에서 제안하는 제조조건을 모두 만족하는 발명예 17 내지 21은 비교예 16 내지 19 대비 열연재의 폭 방향 두께 편차가 양호하며, 이로부터 최종제품의 폭 방향 두께 편차도 우수함을 알 수 있다.

반면, 비교예 16 및 17은 본 발명이 제안하는 윤활유 도포량을 만족하지 않고, 비교예 18 및 19는 마지막 압연시에서의 속도 편차가 본 발명의 조건을 만족하지 않아, 압연하중 감소율이 작고, 압연하중 편차가 컸으며, 열연재 및 최종 제품 모두에서 폭 방향 두께 편차가 심하게 발생하였음을 알 수 있다.

한편, 도 5는 발명예 17 내지 21과 비교예 16 내지 19에 대해 S/t와 열연재 스트립의 폭 방향 두께 편차와의 상관관계를 검토한 결과이고, 도 6은 S/t와 최종제품 스트립의 폭 방향 두께 편차와의 상관관계를 검토한 결과이다. 도 5 및 6을 통해 알 수 있듯이, 발명강(발명예 17 내지 21)은 비교강(비교예 16 내지 19) 대비 폭 방향 두께 편차가 작은 것을 알 수 있다.

a: 슬라브 b: 바
c: 열연강판
100: 연속주조기 200, 200': 가열기
300: RSB(Roughing Mill Scale Breaker, 조압연 스케일 브레이커)
400: 조압연기
500: FSB(Fishing Mill Scale Breaker, 마무리 압연 스케일 브레이커)
502: 냉각수 분사노즐
504: 냉각수
600: 마무리 압연기 700: 런아웃 테이블
800: 고속전단기 900: 권취기

Claims

중량%로, C: 0.0005~0.01%, Si: 0.5∼2.5%, Al: 0.03~1.0%, Mn: 0.03~1.0%, Ti: 0.0005~0.01%, N: 0.001~0.01%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며,
상기 C, Si, Al, Mn, Ti, N은 하기 관계식 1 내지 3을 만족하고,
페라이트의 결정립 평균 사이즈는 25~80㎛이며,
스트립의 폭 방향 두께 편차(△t_CR)는 하기 관계식 4를 만족하는 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판.
[관계식 1] 1.2 ≤ ([Si]+[Al]+2[Mn]) ≤ 3.0
[관계식 2] 0.003 ≤ ([C]+[N]) ≤ 0.009
[관계식 3] 0.15 ≤ ([Ti]/([C)+[N)) ≤ 0.85
[관계식 4] △t_CR ≤ 70(S/t)^-0.50
(단, 상기 C, Si, Al, Mn, Ti, N의 함량은 중량%이고, △t_CR 는 스트립의 폭 방향 두께 편차(㎛)이며, S는 스트립 폭 방향 엣지로부터 일정 거리 떨어진 지점의 두께 측정 위치(mm)이고, t는 스트립의 두께(mm)를 의미함.)
청구항 1에 있어서,
상기 전기강판은 트램프 원소로서 Nb, V, Ti, Mo, Cu, Cr, Ni, Zn, Se, Sb, Zr, W, Ga, Ge 및 Mg로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 그 합계가 0.2중량% 이하의 범위로 포함하는 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판.
청구항 1에 있어서,
상기 전기강판은 면적분율로 95%이상의 페라이트; 및 펄라이트, 석출물 및 개재물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 그 합계가 5%이하의 범위로 포함하는 미세조직을 갖는 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판.
청구항 1에 있어서,
상기 전기강판은 TiC 및 Ti(C,N)의 몰 분율(%) 합이 하기 관계식 5를 만족하는 것을 특징으로 하는 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판.
[관계식 5] 2×10^-5(%) ≤ TiC + Ti(C,N) 몰 분율(%) ≤ 15×10^-5(%)
청구항 1에 있어서,
상기 전기강판은 두께가 0.15~0.50mm인 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판.
청구항 1에 있어서,
상기 전기강판은 자속밀도(B50)가 1.70~1.74T이고, 철손(W15/50)이 4.0~5.3W/kg인 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판.
중량%로, C: 0.0005~0.01%, Si: 0.5∼2.5%, Al: 0.03~1.0%, Mn: 0.03~1.0%, Ti: 0.0005~0.01%, N: 0.001~0.01%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 상기 C, Si, Al, Mn, Ti, N은 하기 관계식 1 내지 3을 만족하는 용강을 연속주조하여 박 슬라브를 얻는 단계;
상기 박 슬라브를 조압연하여 바를 얻는 단계;
상기 바를 하기 관계식 6의 조건을 만족하도록 가열하는 단계;
상기 가열된 바를 열간 마무리 압연하여 열연강판을 얻는 단계; 및
상기 열연강판을 권취하는 단계를 포함하고,
상기 각 단계는 연속적으로 행하여지며,
상기 권취된 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 얻는 단계; 및
상기 냉연강판을 재결정 소둔하는 단계를 포함하고,
상기 열간 마무리 압연시 첫번째 압연기에서 윤활유를 상기 바의 표면에 1㎡당 5~30L/min 도포하며,
상기 열간 마무리 압연시 마지막 압연시에서의 속도편차는 50mpm이하인 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판의 제조방법.
[관계식 1] 1.2 ≤ ([Si]+[Al]+2[Mn]) ≤ 3.0
[관계식 2] 0.003 ≤ ([C]+[N]) ≤ 0.009
[관계식 3] 0.15 ≤ ([Ti]/([C)+[N)) ≤ 0.85
[관계식 6] 950(℃) ≤ 바 가열온도(℃) ≤ 106.2×([Ti]/([C]+[N]))+1294.7 (℃)
(단, 상기 C, Si, Al, Mn, Ti, N의 함량은 중량%임.)
청구항 7에 있어서,
상기 용강은 트램프 원소로서 Nb, V, Ti, Mo, Cu, Cr, Ni, Zn, Se, Sb, Zr, W, Ga, Ge 및 Mg로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 그 합계가 0.2중량% 이하의 범위로 포함하는 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 연속주조는 4.0~8.0mpm의 주조속도로 행하는 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 박 슬라브는 두께가 60~120mm인 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 조압연시 입측온도는 1000~1200℃인 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 조압연시 출측온도는 900℃이상인 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 조압연시 압연속도는 20~50mpm인 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 마무리 압연은 650~900℃에서 행하여지는 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 열간 마무리 압연시 마지막 압연시에서의 평균 통판속도는 250~750mpm인 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 열연강판은 두께가 1.6mm 이하인 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 열연강판은 스트립의 폭 방향 두께 편차가 하기 관계식 7을 만족하는 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판의 제조방법.
[관계식 7] △t_HR ≤ 210(S/t)^-0.50
(단, △t_HR는 열연강판의 폭 방향 두께 편차(㎛)이며, S는 스트립 폭 방향 엣지로부터 일정 거리 떨어진 지점의 두께 측정 위치(mm)이고, t는 스트립의 두께(mm)를 의미함.)
청구항 7에 있어서,
상기 권취는 500~650℃에서 행하여지는 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 냉간압연은 50~80%의 냉간압하율로 행하여지는 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판의 제조방법.
청구항 7에 있어서,
상기 재결정 소둔은 750~950℃에서 행하여지는 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판의 제조방법.