KR102109240B1 - 무방향성 전기강판용 열연강판, 무방향성 전기강판 및 그 제조방법 - Google Patents

무방향성 전기강판용 열연강판, 무방향성 전기강판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연주-압연 직결 공정을 통해 제조된 박물 전기강판용 열연강판, 이를 이용한 무방향성 전기강판 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 측면에 의하면, 연주-압연 직결 공정으로 제조되는 것으로서, 중량%로, C: 0.005%이하(0%포함), Mn: 0.1~1.5%, Si: 1.5~3.0%, Al: 0.1%~1.0%, S: 0.003%이하(0%포함), Ti: 0.003%이하(0%포함), N: 0.003%이하(0%포함), P: 0.05%이하(0%제외), Sn: 0.05%이하(0%제외), Sb: 0.01%이하(0%제외), Sn+Sb+P: 0.01~0.1%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고; 그리고 미세조직은 95면적% 이상의 페라이트 조직을 포함하고, 상기 페라이트 조직은 재결정 조직과 회복조직으로 이루어지며, 강판의 두께 방향 단면을 기준으로 상기 재결정조직의 면적이 55% 이상인 무방향성 전기강판용 열연강판, 이를 이용한 무방향성 전기강판 및 이들의 제조방법이 제공된다.

Description

무방향성 전기강판용 열연강판, 무방향성 전기강판 및 그 제조방법{HOT-ROLLED STEEL SHEET FOR NON-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET, NON-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 변압기, 모터, 전기기용 소재 등에 널리 사용되는 무방향성 전기강판용 열연강판, 이를 이용한 무방향성 전기강판 및 이들의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연주-압연 직결공정을 통해 제조되는 무방향성 전기강판용 열연강판, 이를 이용한 무방향성 전기강판 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.
무방향성 전기 강판은 변압기, 모터, 전기기용 소재 등에 널리 사용되고 있다. 무방향성 전기강판은 일반적으로 다음과 같은 공정을 거쳐 제조된다.
연주 공정에서 두께 200mm 이상의 슬라브(slab)를 제조한 후, 열간압연 공정인 슬라브 재가열, 조압연 및 마무리압연을 거쳐 두께가 2.3~2.5mm 인 열연강판을 제조하고, 이후 열연강판을 예비소둔, 냉간압연 및 최종소둔을 거쳐 두께가 0.5mm 이하인 무방향성 전기강판을 제조하게 된다.
이러한 무방향성 전기강판에는 높은 자속밀도, 투자율 및 점적율과 함께, 낮은 철손이 요구되고 있다.
이러한 자기적 특성을 향상시키기 위하여 성분조정, 고순도화, 소둔온도 조정을 통한 결정립 크기 조정 및 열연 박물화 등 다양한 기술의 개발이 진행되고 있다.
이 중 열연 박물화 기술은 열연 강판 상태에서 두께를 가능한 얇게 만들어 냉간압연 시 압하율을 줄임으로서 자성에 해로운 {1 1 1}, {1 1 2} 집합 조직의 발달을 억제함으로서 자기적 특성을 개선하는 기술이다.
그러나, 실제 조업에서 열연 박물화를 위해서는 기술적으로 극복해야 할 문제들이 있다.
통상적인 전기강판용 열연 소재 제조 공정에서는 저속 주조를 통해 슬라브를 생산한다. 이렇게 생산된 슬라브는 가열로에서 재가열되며 1매 단위로 배치(batch) 형태로 열간압연되어 두께가 감소하게 된다. 이러한 형태의 배치(batch) 압연의 경우 슬라브 매 장마다 압연기에 탑(top)부가 치입되고 테일(tail)부가 압연기를 빠져 나와야 하기 때문에 조업사고가 빈발하게 된다.
또한 통상적인 전기강판용 열연 소재 제조 공정에서 박물의 열연재를 생산성, 즉 다시 말하면 매스 플로우 래이트(mass flow rate)의 하락 없이 생산하기 위해서는 두께가 얇아질수록 마무리 압연(Finishing Mill; FM)에서 코일의 통판속도는 점점 빨라져야 한다. 그러나, 이런 빠른 속도로 스트립(strip)이 통판될 경우 박물로 압연을 하면서 롤 벤더 조정 등 형상 제어를 동시에 수행하여야 하므로 판 파단의 위험이 높아 조업 유지를 하기 어려운 문제점이 있다. 하지만 사고 위험성을 줄이기 위해 압연 속도를 낮게 작업할 경우 반대로 생산성이 하락하게 되는 문제점이 발생한다.
또한, 조압연 이후 소재를 접합하여 연속적으로 압연하는 접합형 연연속 압연을 통하여 박물 열연강판의 제조가 가능하나, 이는 슬라브 재가열 공정을 포함할 뿐만 아니라, 기본적으로 조압연과 사상압연 사이의 중간 소재인 바(bar)를 접합으로 연결해야 한다. 전기강판은 다량의 Si를 첨가하고 있어 소재 간의 접합성이 떨어져 조업 도중에 접합부 이탈에 의하여 판 파단의 위험이 있어 안정적 조업이 불가능한 문제점이 있다.
따라서, 보다 안정적인 열연 박물화 기술은 열연 코일 상태에서 두께를 가능한 얇게 만들어 냉간압연 시 압하율을 줄임으로서 자성에 해로운 {1 1 1}, {1 1 2} 집합 조직의 발달을 억제함으로서 자기적 특성을 개선하는 기술이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1701195호
본 발명의 바람직한 일 측면은 연주-압연 직결 공정으로 제조되는 것으로서 자기적 성질이 우수한 전기강판의 제조를 가능하게 하는 무방향성 전기강판용 열연강판을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 바람직한 다른 일 측면은 연주-압연 직결 공정으로 제조되는 무방향성 전기강판용 열연강판을 이용하여 제조되는 것으로서, 폭방향 두께 편차가 적고 자기적 성질이 우수한 무방향성 전기강판을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일 측면은 자기적 성질이 우수한 무방향성 전기강판의 제조를 가능하게 하는 무방향성 전기강판용 열연강판을 연주-압연 직결 공정으로 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일 측면은 연주-압연 직결 공정으로 제조되는 무방향성 전기강판용 열연강판을 이용하여 폭방향 두께 편차가 적고 자기적 성질이 우수한 무방향성 전기강판을 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 바람직한 일 측면에 의하면, 연주-압연 직결 공정으로 제조되는 것으로서, 중량%로, C: 0.005%이하(0%포함), Mn: 0.1~1.5%, Si: 1.5~3.0%, Al: 0.1%~1.0%, S: 0.003%이하(0%포함), Ti: 0.003%이하(0%포함), N: 0.003%이하(0%포함), P: 0.05%이하(0%제외), Sn: 0.05%이하(0%제외), Sb: 0.01%이하(0%제외), Sn+Sb+P: 0.01~0.1%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고; 그리고 미세조직은 95면적% 이상의 페라이트 조직을 포함하고, 상기 페라이트 조직은 재결정 조직과 회복조직으로 이루어지며, 강판의 두께 방향 단면을 기준으로 상기 재결정조직의 면적이 55% 이상인 무방향성 전기강판용 열연강판이 제공된다.
상기 열연강판의 두께는 2mm 이하일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일 측면에 의하면, 연주-압연 직결 공정으로 제조되는 무방향성 전기강판용 열연강판을 이용하여 제조되는 것으로서,
중량%로, C: 0.005%이하(0%포함), Mn: 0.1~1.5%, Si: 1.5~3.0%, Al: 0.1%~1.0%, S: 0.003%이하(0%포함), Ti: 0.003%이하(0%포함), N: 0.003%이하(0%포함), P: 0.05%이하(0%제외), Sn: 0.05%이하(0%제외), Sb: 0.01%이하(0%제외), Sn+Sb+P: 0.01~0.1%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고; 결정립 사이즈가 40~120㎛이고; 그리고 두께가 0.5mm이하이고, 폭방향 두께편차가 10㎛ 이하인 자기적 성질이 우수한 무방향성 전기강판이 제공된다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일 측면에 의하면, 연주-압연 직결 공정으로 무방향성 전기강판용 열연강판을 제조하는 방법으로서, 중량%로, C: 0.005%이하(0%포함), Mn: 0.1~1.5%, Si: 1.5~3.0%, Al: 0.1%~1.0%, S: 0.003%이하(0%포함), Ti: 0.003%이하(0%포함), N: 0.003%이하(0%포함), P: 0.05%이하(0%제외), Sn: 0.05%이하(0%제외), Sb: 0.01%이하(0%제외), Sn+Sb+P: 0.01~0.1%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 용강을 몰드내에 주입하여 주조 속도 4.5mpm 이상으로 고속 주조하여 80~120mm 두께의 슬라브를 제조하는 단계;
상기 슬라브를 조압연하여 바(bar)를 제조한 다음, 바를 가열하는 단계;
상기 가열된 바를 열간압연하여 두께 2mm 이하의 열연강판을 제조하는 단계; 및 상기 열연 강판을 권취하는 단계를 포함하는 무방향성 전기강판용 열연강판의 제조방법이 제공된다.
상기 주조속도는 바람직하게는 4.5~8mpm일 수 있다.
상기 조압연 출측 바(bar)의 통판속도는 바람직하게는 10~50mpm 일 수 있다.
상기 마무리 압연 출측 스트립(strip)의 통판속도는 바람직하게는 200~800mpm일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일 측면에 의하면, 연주-압연 직결 공정으로 무방향성 전기강판용 열연강판을 제조하는 방법으로서, 중량%로, C: 0.005%이하(0%포함), Mn: 0.1~1.5%, Si: 1.5~3.0%, Al: 0.1%~1.0%, S: 0.003%이하(0%포함), Ti: 0.003%이하(0%포함), N: 0.003%이하(0%포함), P: 0.05%이하(0%제외), Sn: 0.05%이하(0%제외), Sb: 0.01%이하(0%제외), Sn+Sb+P: 0.01~0.1%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 용강을 몰드내에 주입하여 주조 속도 4.5mpm 이상으로 고속 주조하여 80~120mm 두께의 슬라브를 제조하는 단계;
상기 슬라브를 가열한 후 조압연하여 바(bar)를 제조한 다음, 바를 가열하는 단계;
상기 가열된 바를 열간압연하여 두께 2mm 이하의 열연강판을 제조하는 단계; 및 상기 열연 강판을 권취하는 단계를 포함하는 무방향성 전기강판용 열연강판의 제조방법이 제공된다.
상기 주조속도는 바람직하게는 4.5~8mpm일 수 있다.
상기 조압연 출측 바(bar)의 통판속도는 바람직하게는 10~50mpm 일 수 있다.
상기 마무리 압연 출측 스트립(strip)의 통판속도는 바람직하게는 200~800mpm일 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일 측면에 의하면, 연주-압연 직결 공정으로 제조되는 무방향성 전기강판용 열연강판을 이용하여 무방향성 전기강판을 제조하는 방법으로서, 중량%로, C: 0.005%이하(0%포함), Mn: 0.1~1.5%, Si: 1.5~3.0%, Al: 0.1%~1.0%, S: 0.003%이하(0%포함), Ti: 0.003%이하(0%포함), N: 0.003%이하(0%포함), P: 0.05%이하(0%제외), Sn: 0.05%이하(0%제외), Sb: 0.01%이하(0%제외), Sn+Sb+P: 0.01~0.1%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 용강을 몰드내에 주입하여 주조 속도 4.5mpm 이상으로 고속 주조하여 80~120mm 두께의 슬라브를 제조하는 단계;
상기 슬라브를 조압연하여 바(bar)를 제조한 후 바를 가열하는 단계;
상기 가열된 바를 열간압연하여 두께 2mm 이하의 열연강판을 제조하는 단계;
상기 열연 강판을 권취하는 단계;
상기 열연강판을 냉간압연하여 두께 0.5mm이하의 냉연강판을 제조하는 단계; 및 상기 냉연강판을 소둔하는 단계를 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일 측면에 의하면, 연주-압연 직결 공정으로 제조되는 무방향성 전기강판용 열연강판을 이용하여 무방향성 전기강판을 제조하는 방법으로서, 중량%로, C: 0.005%이하(0%포함), Mn: 0.1~1.5%, Si: 1.5~3.0%, Al: 0.1%~1.0%, S: 0.003%이하(0%포함), Ti: 0.003%이하(0%포함), N: 0.003%이하(0%포함), P: 0.05%이하(0%제외), Sn: 0.05%이하(0%제외), Sb: 0.01%이하(0%제외), Sn+Sb+P: 0.01~0.1%, 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물을 포함하는 용강을 몰드내에 주입하여 주조 속도 4.5mpm 이상으로 고속 주조하여 80~120mm 두께의 슬라브를 제조하는 단계;
상기 슬라브를 가열한 후 조압연하여 바(bar)를 제조한 다음, 바를 가열하는 단계;
상기 가열된 바를 열간압연하여 두께 2mm 이하의 열연강판을 제조하는 단계;
상기 열연 강판을 권취하는 단계;
상기 열연강판을 냉간압연하여 두께 0.5mm이하의 냉연강판을 제조하는 단계; 및 상기 냉연강판을 소둔하는 단계를 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따르면 연주-압연 직결라인에서 안정적 고속 주조 및 연연속 압연 공정을 통해서 두께 및 폭 등의 치수 편차가 적고 크라운(crown) 편차가 적은 두께 1mm까지의 극박 열연 코일 생산이 가능하게 되어 기존 제품 대비 실수율이 우수하고 냉간 압하율을 기존 공정재 대비 감소시킬 수 있어서 종래 전기 강판과 비교 시 자속 밀도가 높고, 철손이 낮은 우수한 자기적 특성을 갖는 고효율 무방향성 전기강판을 제조할 수 있다. 또한 고 실리콘, 고 알루미늄 함유 전기 강판을 고속, 안정적으로 생산할 수 있어 생산성 향상이 기대되며 기존 공정재 생산 시 투입되는 고가의 Sn, Sb 등의 합금철의 첨가량도 낮출 수 있어서 제조 원가를 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 연주-압연 직결공정의 바람직한 일례의 레이 아웃(lay-out)을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 연주-압연 직결공정의 바람직한 다른 일례의 레이 아웃(lay-out)을 나타낸 것이다.
도 3은 탄소 함량에 따른 응고 쉘 형상을 나타낸 것으로, (a)는 탄소함량이 0.005%이하인 극저탄소강을 나타내고, (b)는 일반 강종을 나타낸다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명자들은 연주-압연 직결공정을 이용한 무방향성 전기강판용 열연강판의 박물화를 통하여 무방향성 전기강판의 자기적 특성을 개선하기 위하여 깊은 연구와 실험을 행한 결과, 종래 무방향성 전기강판의 합금 조성을 적절히 변경하고, 연주-압연 직결공정의 제조조건을 정밀하게 제어하여 2.0mm 이하의 무방향성 전기강판용 열연강판을 제조할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다
연주 공정과 열연 공정이 분리되어 운영되는 일반적인 제조방법과 달리, 연주 공정과 열연 공정이 직결되어 연속적으로 행해지는 공정에서는 연주에서 나온 슬라브(slab)를 연속적으로 압연하는 특징을 가지고 있기에 소재를 접합 할 필요가 없으며, 압연에 있어서도 일반적인 제조방법 보다 낮은 속도로 소재를 제어하기 쉬운 이점을 가지고 있다.
연주 공정과 열연 공정이 분리되어 운영되는 일반적인 제조방법의 경우 박물의 소재 생산 시 통판성 상승을 위하여 압연속도를 낮출 경우 생산성이 하락하는 반면 연주-압연 직결공정의 경우 압연속도는 연주 속도에 종속되기 때문에 열연 제품의 두께가 얇아져도 생산성의 하락이 발생하지 않는다.
또한 매 코일마다 배치(batch) 형태로 압연되는 기존의 공정과는 달리 연주-압연 직경 공정의 경우 최초 코일만 탑(top)부가 발생하여 치입을 하고 최종 코일만 테일(tail)부가 발생하여 압연기를 빠져나가므로 조업 사고를 획기적으로 줄일 수 있으며, 등속, 등온 압연을 통해 제품을 생산하므로 기존 배치(Batch)재 대비 두께 및 폭 치수 편차가 적고 판 크라운(crown) 편차가 적다는 장점을 갖는다. 따라서 연주-압연 직결공정에서 고속 주조 및 연연속 압연을 활용한다면 두께 및 폭 치수 편차가 적고 판 크라운(crown) 편차가 적은 박물 열연 소재를 안정적으로 생산이 가능하게 되어 냉간압연 시 압하율 감소를 통해 철손 저감 및 자속 밀도가 향상된 무방향성 전기 강판의 생산이 가능하다.
그러나 연주-압연 직결공정은 정밀한 제어가 필요한 공정으로 전기강판의 경우 일반 저탄소강과 다른 특성을 가지고 있어, 전기강판에 적합한 공정의 개발이 필요하다.
따라서, 연주-압연 직결공정을 이용한 전기강판의 열연 박물화를 통하여 자기적 특성을 개선하기 위해서는 새로운 제조 공정 개발이 요구되는 실정이다.
본 발명은 이러한 요구에 부응하기 위한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 측면에 따르는 무방향성 전기강판용 열연강판에 대하여 설명한다.
본 발명의 바람직한 일 측면에 따르는 무방향성 전기강판용 열연강판은 연주-압연 직결 공정으로 제조되는 것으로서, 중량%로, C: 0.005%이하(0%포함), Mn: 0.1~1.5%, Si: 1.5~3.0%, Al: 0.1%~1.0%, S: 0.003%이하(0%포함), Ti: 0.003%이하(0%포함), N: 0.003%이하(0%포함), P: 0.05%이하(0%제외), Sn: 0.05%이하(0%제외), Sb: 0.01%이하(0%제외), Sn+Sb+P: 0.01~0.1%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
C: 0.005중량%(이하,"%"라고도 함)이하(0%포함)
탄소(C)는 최종 전기강판 제품에서 열 발생시 Ti, V등과 결합하여 탄화물 형성으로 자기 시효를 일으켜서 자성 특성의 저하를 초래하므로 0.005%이하(0%포함)로 함유하는 것이 바람직하다.
Si: 1.5~3.0%, Al: 0.1%~1.0%, Mn: 0.1~1.5%
규소(Si)와 알루미늄(Al)은 강의 비저항을 증가시켜 철손을 낮추는 효과가 있으며, 망간(Mn)의 경우 강의 열간 취성을 방지하고 일정량 이상 함유 시 조대한 MnS석출물이 형성되고 미세 CuS석출을 줄임으로써 자성열화 방지 효과가 있다. 따라서 자기적 특성이 우수한 전기 강판용 소재로 사용되기 위해서는 주조성과 철손 감소 효과를 고려하여 실리콘(Si)의 함량은 1.5~3.0%로, 알루미늄(Al)의 함량은 0.1~1.0%로, 망간(Mn)의 함량은 0.1~1.5%로 설정하는 것이 바람직하다.
S: 0.003%이하(0%포함), Ti: 0.003%이하(0%포함), N: 0.003%이하(0%포함),
자기적 특성을 악화시키는 MnS, CuS 석출물과 TiN, TiC 미세 석출물을 최소화하기 위하여 S, Ti 및 N의 함량은 각각 0.003%이하(0%포함)로 한정하는 것이 바람직하다.
P: 0.05%이하(0%제외), Sn: 0.05%이하(0%제외), Sb: 0.01%이하(0%제외)
인(P), 주석(Sn), 안티몬(Sb)은 입계에 편석되어 재결정 집합 조직의 {111} 결정립 성장을 방해하여 철손을 낮추고 자속 밀도를 향상시키는 역할을 한다.
상기 역할을 달성하기 위하여 P는 0.05%이하(0%제외)로, Sn는 0.05%이하(0%제외)로, Sb는 0.01%이하(0%제외)로 한정하는 것이 바람직하다.
Sn+Sb+P: 0.01~0.1%
상기 Sn+Sb+P의 합 함량이 0.01% 이상인 경우에는 자속밀도가 향상되며, 0.1%를 초과하는 경우에는 표면 품질 및 압연성이 저하될 우려가 있다.
따라서, 상기 Sn+Sb+P의 합 함량은 0.01~0.1%로 한정하는 것이 바람직하다.
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.
본 발명의 바람직한 일 측면에 부합되는 무방향성 전기강판용 열연강판의 미세조직은 페라이트 분율이 95면적% 이상을 포함하며 보다 바람직하게는 페라이트 단상으로 이루어질 수 있다.
상기 페라이트 조직은 재결정 조직과 회복조직으로 이루어지며, 강판의 두께 방향 단면을 기준으로 상기 재결정조직의 면적이 55% 이상이다.
상기 페라이트 조직은 강판 표면부 쪽은 결정립의 크기가 작고 모양이 상대적으로 구형에 가까운 재결정 조직으로, 중심부 쪽은 크기가 상대적으로 크고 타원형 형상의 회복조직으로 이루어질 수 있다.
상기 전기강판용 열연강판의 미세조직이 95면적% 미만의 페라이트 조직을 포함하는 경우에는 응고 프로세스 동안 상변태 구간이 존재하여 내부 조직의 fluctuation이 심하게 되고 크랙 발생에 민감하게 되며, 특히, 이러한 상변태 구간이 압연 구간에 존재하는 경우 사고 위험성이 증가하게 되므로 95면적% 이상의 페라이트 조직을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 재결정조직의 면적이 55% 미만인 경우에는 상대적으로 55%이상인 경우 대비하여 최종 소재에서의 자기적 특성이 열위하게 되므로 상기 재결정 조직의 면적은 55%이상인 것이 바람직하다.
상기 재결정 조직의 면적의 상한은 100%일 수 있다. 상기 재결정 조직의 면적은 55~90%일 수 있다.
상기 열연강판의 두께는 2mm 이하일 수 있고, 1.6mm이하일 수 있고, 1.0mm이하일 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 다른 일 측면에 따르는 자기적 성질이 우수한 무방향성 전기강판에 대하여 설명한다.
본 발명의 바람직한 다른 일 측면에 따르는 자기적 성질이 우수한 무방향성 전기강판은 연주-압연 직결 공정으로 제조되는 무방향성 전기강판용 열연강판을 이용하여 제조되는 것으로서, 중량%로, C: 0.005%이하(0%포함), Mn: 0.1~1.5%, Si: 1.5~3.0%, Al: 0.1%~1.0%, S: 0.003%이하(0%포함), Ti: 0.003%이하(0%포함), N: 0.003%이하(0%포함), P: 0.05%이하(0%제외), Sn: 0.05%이하(0%제외), Sb: 0.01%이하(0%제외), Sn+Sb+P: 0.01~0.1%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 결정립 사이즈가 40~120㎛이고, 그리고 두께가 0.5mm이하이고, 폭방향 두께편차가 10㎛ 이하이다.
상기 전기강판의 결정립 사이즈가 40㎛ 미만인 경우에는 철손중 Hysterisis loss(이력손실)가 증가될 우려가 있고, 120㎛를 초과하는 경우에는 철손중 이상 손실이 증가될 우려가 있으므로, 상기 전기강판의 결정립 사이즈는 40~120㎛로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 전기강판의 두께가 0.5mm를 초과하는 경우에는 이상 와전류 손실 증가로 인해 자기적 특성이 열위하게 될 우려가 있다.
따라서, 상기 전기강판의 두께는 0.5mm이하로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 전기강판의 두께는 0.15 ~ 0.5mm일 수 있다.
상기 전기강판의 폭방향 두께 편차는 10㎛이하로 제한될 수 있다. 폭방향 두께 편차가 10㎛를 초과하는 경우에는 적층시 이론 부피 대비 실제 부피의 비율인 점적률이 하락하여 최종 제품의 효율이 하락할 수 있기 때문에 폭 방향 두께 편차는 10㎛이하로 제한하는 것이 바람직하다. 전기강판의 보다 바람직한 폭 방향 두께 편차는 8㎛이하일 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 또 다른 일 측면에 따르는 무방향성 전기강판용 열연강판의 제조방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일 측면에 따르는 무방향성 전기강판용 열연강판의 제조방법은 연주-압연 직결 공정으로 무방향성 전기강판용 열연강판을 제조하는 방법으로서, 중량%로, C: 0.005%이하(0%포함), Mn: 0.1~1.5%, Si: 1.5~3.0%, Al: 0.1%~1.0%, S: 0.003%이하(0%포함), Ti: 0.003%이하(0%포함), N: 0.003%이하(0%포함), P: 0.05%이하(0%제외), Sn: 0.05%이하(0%제외), Sb: 0.01%이하(0%제외), Sn+Sb+P: 0.01~0.1%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 용강을 몰드내에 주입하여 주조 속도 4.5mpm 이상으로 고속 주조하여 80~120mm 두께의 슬라브를 제조하는 단계;
상기 슬라브를 조압연하여 바(bar)를 제조한 후, 바를 가열하거나 상기 슬라브를 가열한 후 조압연하여 바(bar)를 제조한 다음, 바를 가열하는 단계;
상기 가열된 바를 열간압연하여 두께 2mm 이하의 열연강판을 제조하는 단계; 및 상기 열연 강판을 권취하는 단계를 포함한다.
슬라브 제조단계
소정의 성분 및 성분범위를 갖는 용강을 몰드내에 주입하여 주조 속도 4.5mpm 이상으로 고속 주조하여 80~120mm 두께의 슬라브를 제조한다.
고 효율 무방향성 전기 강판을 생산하기 위한 용강 성분으로 극저탄소강 계열에 실리콘, 알루미늄이 함유되기 때문에 연연속 압연을 위한 고속 주조를 실행하기 위해서는 몇 가지 해결해야 될 사항이 있다.
먼저, 도 3에서도 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에서와 같이 탄소함량이 0.005%이하인 극저탄소 강의 경우[도 3의 (a)]에는 일반 강종[도 3의(b)]에 비하여 몰드 내에서 불균일 응고쉘 형성이 심하여 주속 상향시 몰드 레벨 헌팅에 의해 고속 주속 상향이 어렵고 용강 내 알루미늄 함량 증대로 몰드 내 사용되는 몰드 플럭스와 알루미늄의 반응을 통해 몰드 특성 변화가 발생하여 윤활능 저하가 발생될 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위한 방법의 하나로는 용강의 과열도를 적정하게 유지하는 것을 들 수 있다.
과열도 기준은 용강량, 주조 시간 등을 고려하여 설정하는데 과열도가 낮은 경우에는 주조 중 온도 하락에 의한 프리징(freezing)으로 주조가 중단될 우려가 있으며, 너무 높은 경우에는 높은 용강 온도로 인해 몰드 레벨 헌팅이 심화되어 주속 증대가 어려워 질 수 있다. 예를 들면, 본 발명에서와 같이 4.5mpm 이상, 바람직하게는 4.5~8mpm의 속도로 주조 시, 용강의 과열도는 10~20℃로 설정할 수 있다.
자기적 특성이 우수한 무방향성 전기 강판을 생산하기 위해서는 성분적인 측면에 더하여 냉간 압연시 냉간 압하율을 줄여야 하는데 이를 위해서는 박물의 열연 소재를 사용하는 것이 필요하다. 두께 및 형상 등이 우수하면서도 박물 열연 소재를 생산하기 위해서는 연연속 압연 공정을 통한 생산이 이루어져야 하는데 이러한 연연속 압연을 위해서는 마무리 압연기 출측에서 최소 700℃ 이상 온도 확보가 필요하다. 이러한 온도 확보를 위해서는 4.5mpm 이상의 고속 주조가 선행되어야 한다. 만일 주조 속도가 4.5mpm미만인 경우 연주-압연 직결라인에서 연연속 압연 작업을 위한 온도 확보가 어려워 안정적인 박물 생산이 어려워 질 수 있다. 보다 바람직한 연속주조의 주조속도는 4.5~8mpm이다.
또한 용강중의 알루미늄 함량이 높아짐에 따라 몰드내 윤활 목적으로 투입하는 몰드 플럭스내 SiO2 성분과 알루미늄이 반응하여 몰드 플럭스 내 염기도가 증가하고 플럭스의 응고 온도가 올라가게 되어 주조 중 탕면 굳음 현상이 발생하고 이로 인해 윤활특성이 악화되어 브레이크 아웃 발생 위험이 증가한다. 따라서, 전기 강판용 소재 생산 시 몰드 플럭스 염기도가 증대되는 부분과 플럭스 응고 온도가 높아지는 부분을 고려하여 몰드 플럭스의 성분을 일반 저탄소강 대비 염기도가 낮고 플럭스 융점 온도가 낮게 설계하여 적용하는 것이 바람직하다.
상기 몰드 플럭스는 0.8이하의 염기도, 1.0 Pa·s이하의 점도, 1000℃이하의 응고온도를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라 슬라브를 제조하는 경우, 상기와 같이, 용강의 과열도를 적절히 유지하고 몰드 플럭스의 성분을 제어하는 경우, 연연속 압연을 위한 고속 주조를 통해 슬라브를 안정적으로 제조할 수 있다.
슬라브의 두께는 80~120mm가 바람직하며, 슬라브의 두께가 80mm 미만인 경우에는 연연속 압연을 하기 위한 충분한 매스 플로우(mass flow)를 확보하지 못해 온도 미확보로 인한 문제 발생의 소지가 있고, 120mm를 초과하는 경우에는 조압연기에서의 압하량이 증가하여 압연기 부하의 증가로 인해 통판성이 불안해질 우려가 있다.
한편, 본 발명자들은 본 발명의 무방향성 전기강판용 열연강판 제조 시 슬라브 상태에서 조압연기를 통과하면서 바(bar)상태에서 표면에서 갈라짐 형태의 결함이 발생함을 확인하고 광학 분석을 실시해 본 결과 정상재에 비하여 결정립의 크기가 현저히 크고 갈라짐이 결정립 경계를 따라 전파됨을 확인 할 수 있었다. 이러한 부분은 강종 특성상 극저탄소강에 실리콘 함량이 증대됨에 따라 주조 과정 중 상변태가 없는 단상 조직으로 성장함에 따라 결정립이 조대해지고 결정립 경계를 따라 갈라짐이 전파되면서 결함 형태로 나타나는 것으로 판단된다.
이에 본 발명에서는 상기한 표면에서의 갈라짐 결함을 최소화하고 몰드내에서 형성된 응고쉘의 강성을 증가시켜 연주기 스트랜드(strand)를 지나면서 벌징에 의한 몰드 레벨 헌팅을 줄이기 위하여 연주기 세그먼트(Segment)의 2차 냉각대에서의 2차 냉각 조건을 적절히 제어할 수 있다. 이를 통해 표면 결함과 몰드 레벨 헌팅을 최소화하고 안정적인 고속 주조를 실시할 수 있다.
상기 2차 냉각은 2.5 l/kg이상의 비수밀도의 냉각수량로 분사하여 실시하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라 슬라브를 제조하는 경우, 상기와 같이, 용강의 과열도를 적절히 유지하고 몰드 플럭스의 성분을 제어하고 연주기 세그먼트(Segment)의 2차 냉각대에서의 2차 냉각 조건을 제어하는 경우, 연연속 압연을 위한 고속 주조를 통해 슬라브를 보다 안정적으로 제조할 수 있다.
바 제조 및 바 가열단계
상기와 같이 제조된 슬라브를 조압연하여 바(bar)를 제조한 후 바를 가열한다.
이 때, 바의 출측 온도는 900℃ 이상이 되도록 하는 것이 바람직하고, 바의 두께는 10~50mm가 바람직하다.
상기 바의 출측 온도가 900℃ 미만인 경우에는 온도하락에 따른 엣지부 크랙 발생 위험성과 압연 부하 증가로 인하여 통판성이 불안정하게 될 우려가 있다. 보다 바람직한 바의 출측 온도는 900 ~ 1000℃이다.
상기 바의 두께가 10mm 미만인 경우에는 조압연기에서 압하하는 양이 늘어나게 되어 조압연기 부하 증가로 인한 통판성이 불안정하게 될 우려가 있고, 50mm를 초과하는 경우에는 반대로 사상 압연기에서의 압연 부하가 증가되어 통판성이 저하될 우려가 있으므로, 상기 바의 두께는 10~50mm로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 조압연 전에 상기 슬라브를 가열한 후, 가열된 슬라브를 조압연하여 바(bar)를 제조한 다음, 바를 가열할 수도 있다.
이 때, 상기 슬라브 가열온도는 1100℃ 이상이 바람직하고, 바의 출측 온도는 800℃ 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 슬라브 가열온도는 1100~1300℃일 수 있고, 상기 바의 출측 온도는 800~1300℃일 수 있다.
상기 슬라브 가열온도가 1100℃ 미만인 경우에는 연연속 압연을 위한 조압연기에서의 온도가 확보되지 못할 가능성이 높아진다. 따라서, 상기 슬라브 가열 온도는 1100℃ 이상으로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 바의 출측 온도가 800℃ 미만인 경우에는 조압연기에서의 온도 하락이 심하여 압연 부하 증가로 통판성이 불안정해 지고 심할경우에는 압연이 불가한 사항이 발생할 우려가 있다. 따라서, 상기 바의 출측 온도는 800℃이상으로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 조압연 출측 바(bar)의 통판속도는 바람직하게는 10~50mpm 일 수 있다.
조압연 출측 바(bar)의 통판속도가 10mpm 미만인 경우에는 매스 플로우(mass flow)가 감소하게 되어 연연속 압연을 위한 충분한 온도확보가 되지 못할 가능성이 존재하며, 50mpm를 초과하는 경우에는 조압연 및 사상 압연에서의 압연 속도가 증가하면서 압연기 모터 파워(motor power)가 상승하면서 통판성이 불안해지는 위험성이 존재하므로, 조압연 출측 바(bar)의 통판속도는 10~50mpm 로 설정하는 것이 바람직하다.
상기한 바(bar)의 가열온도는 1100℃ 이상이 바람직하다.
상기 바의 가열온도가 1100℃ 미만인 경우에는 이후 공정인 사상 압연에서 압연을 수행하기 위한 온도가 확보되지 못할 우려가 있다. 따라서, 상기 바의 가열온도는 1100℃이상으로 설정하는 것이 바람직하다.
상기한 바(bar)의 가열온도는 1100~1300℃일 수 있다.
열연강판 제조단계
상기 가열된 바를 열간압연하여 두께 2mm이하의 열연강판을 제조한다.
본 발명에서는 1.6mm이하의 열연강판으로 제조될 수 있고, 1.0mm이하의 열연강판도 제조 가능하다.
상기 열연 강판의 두께가 2.0mm를 초과하는 경우, 냉연 강판 생산시 냉간 압하율 증가로 자성에 유해한 집합 조직이 발달할 가능성이 높아지기 때문에 상기 열연 강판의 두께는 2.0mm 이하로 제한하는 것이 바람직하다. 상기 열연 강판의 두께는 1.6mm이하일 수 있고, 1.0mm이하일 수 있다.
이 때, 마무리 압연온도는 700℃ 이상이 바람직하다.
상기 마무리 압연 온도가 700℃ 미만인 경우에는 사상압연 과정에서 온도 하락으로 압연기의 부하가 증가하면서 통판성이 불안해질 우려가 있다.
따라서, 상기 마무리 압연온도는 700℃ 이상으로 설정하는 것이 바람직하다.
보다 바람직한 마무리 압연온도는 700 ~ 800℃이다.
상기와 같이 700~800℃ 의 마무리 압연 종료 온도 조건으로 열간압연을 실시하는 경우 기존 공정 대비 낮은 온도 영역에서 열간압연이 이루어지기 때문에 압연시 스트레스 증가로 재결정 조직 형성에 유리할 수 있다.
상기 마무리 압연 출측 스트립(strip)의 통판속도는 바람직하게는 200~800mpm일 수 있다.
상기 마무리 압연 출측 스트립(strip)의 통판속도가 200mpm 미만인 경우에는 매스 플로우(mass flow)가 충분하지 못해 사상압연기에서 필요로 하는 온도가 확보되지 못할 우려가 있고, 800mpm를 초과하는 경우에는 사상 압연기에서 압연 속도가 증가하여 모터 파워(motor power) 상승에 따른 통판성 불안의 우려가 있으므로, 마무리 압연 출측 스트립(strip)의 통판속도는 200~800mpm로 설정하는 것이 바람직하다.
권취단계
상기 열연강판을 권취한다.
이 때, 권취온도는 특별히 한정되는 것은 아니다. 권취는 통상적인 권취공정에 따라 실시될 수 있다. 권취온도는 예를 들면 500~600℃일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 무방향성 전기강판용 열연강판은 도 1 및 도 2와 같은 연주-압연 직결공정을 통하여 제조될 수 있다.
기존의 배치(Batch) 공정에 의한 종래 제조 방법과 달리 연주-압연 직결라인에서의 행해지는 연연속 압연 공정은, 도 1 및 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 연주에서 나온 슬라브(slab)를 절단하지 않고 바로 압연하는 특징을 가지고 있어서 소재를 접합할 필요가 없으며 기존 배치(Batch) 공정보다 낮은 속도로 소재를 압연하기 때문에 제어가 쉽고 사고 위험성이 낮다. 또한, 조압연과 마무리압연, 마무리 압연의 각 구간마다 일정한 장력을 걸어서 소재를 당겨주고 있기 때문에 코일 형상 제어가 유리하고 통판성이 향상되어 형상 및 폭, 길이 방향 편차가 적은 제품 생산이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 연주-압연 직결공정의 바람직한 일례의 레이 아웃(lay-out)을 나타낸 것으로, 도 1에 나타난 바와 같이, 적정한 과열도의 용강이 턴디시(10)로부터 몰드(20)로 주입되고 연주기 세그먼트 2차 냉각대(30)를 통과하면서 고속으로 생산된 슬라브(a)가 조압연기(50)를 거쳐 바형태로 압연된다. 이렇게 압연된 바는 다시 바 가열기(60)에 의해 박물로 압연하기 위한 온도로 가열되고 마무리 압연기(70)에 의해 박물 두께의 열연강판으로 압연된다. 이렇게 압연이 완료된 열연강판(코일)(b)은 절단기에 의해 절단되고 권취되어 열연제품으로 생산된다. 이후, 생산된 열연강판은 냉간 압연공정과 냉연강판 소둔공정을 거쳐서 무방향성 전기강판으로 생산된다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 연주-압연 직결공정의 바람직한 다른 일례의 레이 아웃(lay-out)을 나타낸 것으로, 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 도 1의 레이 아웃(lay-out)에 더하여, 조압연기(50) 이전에 슬라브(Slab)를 가열하는 슬라브 가열기(40)를 포함한다. 이는 배치(Batch)압연을 병행하기 위한 설비 구성으로 조압연기 이전에 슬라브 1매 이상의 길이만큼의 공간을 확보하고 있다. 이러한 구간에서의 온도 손실을 보상하기 위해 슬라브 가열기(40)를 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 또 다른 일 측면에 따르는 연주-압연 직결 공정으로 제조되는 무방향성 전기강판용 열연강판을 이용하여 무방향성 전기강판을 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일 측면에 따르는 무방향성 전기강판의 제조방법은 연주-압연 직결 공정으로 제조되는 무방향성 전기강판용 열연강판을 이용하여 무방향성 전기강판을 제조하는 방법으로서, 중량%로, C: 0.005%이하(0%포함), Mn: 0.1~1.5%, Si: 1.5~3.0%, Al: 0.1%~1.0%, S: 0.003%이하(0%포함), Ti: 0.003%이하(0%포함), N: 0.003%이하(0%포함), P: 0.05%이하(0%제외), Sn: 0.05%이하(0%제외), Sb: 0.01%이하(0%제외), Sn+Sb+P: 0.01~0.1%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 용강을 몰드내에 주입하여 주조 속도 4.5mpm 이상으로 고속 주조하여 80~120mm 두께의 슬라브를 제조하는 단계;
상기 슬라브를 조압연하여 바(bar)를 제조한 후 바를 가열하거나 상기 슬라브를 가열한 후 조압연하여 바(bar)를 제조한 다음, 바를 가열하는 단계;
상기 가열된 바를 열간압연하여 두께 2mm 이하의 열연강판을 제조하는 단계; 및 상기 열연 강판을 권취하는 단계;
상기 열연강판을 냉간압연하여 두께 0.5mm이하의 냉연강판을 제조하는 단계; 및 상기 냉연강판을 소둔하는 단계를 포함한다.
상기 냉연강판의 두께가 0.5mm를 초과하는 경우에는 이상 와전류 손실 증가로 인해 자기적 특성이 열위하게 될 우려가 있다.
따라서, 상기 냉연강판의 두께는 0.5mm이하로 제한하는 것이 바람직하다.
보다 바람직한 냉연강판의 두께는 0.15 ~ 0.5 mm이다. 박물화할수록 철손이 줄어들게 되어 전기 효율이 향상되기 때문에 박물 생산쪽으로 가지만 그러기 위해서는 열연 소재가 더 박물화 되어야 하는 제한요소가 있으므로 냉연강판의 두께는 0.15~0.5mm로 설정하는 것이 보다 바람직하다.
상기 냉연강판의 소둔온도는 800 ~ 1100℃로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 냉연강판의 소둔시간은 70 ~ 200초로 설정하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 제조된 무방향성 전기강판의 결정립 사이즈는 40~120㎛일 수 있다.
상기와 같이 제조된 전기강판의 두께는 0.5mm이하일 수 있고, 보다 바람직한 전기강판의 두께는 0.15 ~ 0.5 mm일 수 있다.
상기와 같이 제조된 전기강판은 10㎛ 이하의 폭방향 두께편차를 가질 수 있다. 보다 바람직한 전기강판의 폭방향 두께편차는 8㎛ 이하일 수 있다.
본 발명에 의하면, 폭방향 두께편차가 적고 높은 자속밀도 및 낮은 철손을 갖는 자기적 성질이 우수한 두께 0.5mm 이하의 무방향성 전기 강판을 제조할 수 있다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
(실시예 1)
하기 표 1과 같은 조성을 갖는 강종 중 발명강 1 및 비교강 및 발명강 3에 대하여 표 2에서와 같은 과열도, 몰드 플럭스 타입 및 2차 냉각비수밀도 조건하에서 5.0mpm의 주조속도로 주입하여 96mm 두께의 슬라브를 제조하였다. 하기 표 2에서 몰드 플럭스 타입2(Type 2)는 0.8이하 염기도와 1000℃ 미만의 융점을 갖는 것이고, 몰드 플럭스 타입 1(Type 1)은 1이상의 염기도와 1000℃이상의 용융온도를 갖는 것이다.
상기 슬라브의 제조과정에서, 에지부 평균 결정립 크기(㎛), 표면 갈라짐 발생유무, 몰드레벨 헌팅발생유무, 열전대 헌팅 발생유무, 작업중단 유무를 조사하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
한편, 실시예 중에서, 발명예 1에 대해서는 상기와 같이 제조된 슬라브를 출측 온도가 940℃ 가 되도록 조압연하여 17mm 두께의 바(bar)를 얻었다. 이 때, 조압연 출측 바(bar)의 통판속도는 30mpm 이었다. 상기 바(bar)를 1130℃로 가열하였다.
상기 가열된 바(bar)를 750℃의 온도로 마무리 압연하여 하기 표 3의 두께를 갖는 열연강판을 얻었다.
이 때, 마무리 압연 출측 스트립(strip)의 통판속도는 320 mpm이었다.
상기 열연강판을 580℃의 온도로 권취하였다.
한편, 기존의 배치(Batch) 공정을 활용하여 하기 표 1의 조성을 갖는 용강(발명강 2)을 1.2mpm의 주조속도로 주조하여 표 3의 두께를 갖는 열연강판을 제조하였다(비교예 3)
상기와 같이 제조된 열연강판(발명예 1 및 비교예 3)을 하기 표 3의 조건으로 냉간압연 및 소둔하여 두께 0.35mm의 전기강판(최종제품)를 제조하였다.
상기와 같이 제조된 전기강판(최종제품)에 대하여 폭방향 두께 편차 [㎛], 자속밀도와 철손을 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
강종 조성(wt%)
C Si Mn P S Al Ti Sn Sb N
발명강1 0.0048 2.0 0.19 0.02 0.0008 0.17 0.0026 0.003 0.002 0.003
비교강1 0.0302 2.9 0.16 0.02 0.001 0.028 0.0026 0.005 0.002 0.0045
발명강2 0.0018 2.86 0.31 0.007 0.002 0.45 0.001 0.005 0.001 0.0017
발명강3 0.005 2.95 0.48 0.019 0.0007 0.28 0.0022 0.003 0.002 0.0016
실시예
No.		 강종 과열도
(℃)		 몰드 플럭스 타입 2차 냉각
비수밀도
(l/kg)		 Edge부 평균
결정립 크기(㎛)		 표면 갈라짐
발생 유무		 몰드레벨 헌팅
발생 유무		 열전대 헌팅
발생 유무		 작업 중단
유무
비교예1 발명강1 27 Type 1 2.3 341 발생 발생 발생 주조 중단
비교예2 비교강1 11 Type 1 2.5 - 미발생 미발생 발생 정상주조
발명예1 발명강3 11 Type 2 2.5 178 미발생 미발생 미발생 정상주조
실시예
No.		 생산 공정 열연 강판 두께(mm) 열연강판 미세조직 분율 냉간압하율(%) 소둔온도
(℃)		 최종 제품
두께(mm)		 폭방향두께
편차
(㎛)		 자속 밀도
(Tesla)
 철손
(W/Kg)
페라이트 분율(면적%) 재결정 조직 분율(면적%)
비교예3 Batch공정 2.3 100 53.7 85 1050 0.35 9.5 1.664 2.331
발명예 1 연연속 공정 1.5 100 71.7 77 1050 0.35 6.1 1.679 2.183
2.0 100 66.7 83 6.6 1.677 2.273
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 발명예 1 및 비교예 2의 경우에는 정상 주조가 가능한 한편, 비교예 1의 경우에는 몰드 레벨 헌팅이 심하여 주조 중단이 발생함을 알 수 있으며, 이는 높은 과열도 및 낮은 비수밀도에 기인한다고 할 수 있다.
또한, 표 2에 나타난 바와 같이, 비교예 1의 경우 엣지부에서의 평균 결정립 크기가 341㎛로 조대한 결정립계를 따라서 표면 갈라짐이 발생하였으나 발명예 1의 경우에는 엣지부에서의 평균 결정립 크기가 178㎛수준으로 갈라짐 현상이 발생하지 않음을 알 수 있다.
또한 상기 표 2에 나타난 바와 같이, 발명예 1의 경우, 비교예 2에 비하여 몰드 동판에서의 온도 거동을 나타내는 열전대 측정 결과가 안정적임을 알 수 있다. 즉, 발명예 1의 경우에는 열전대 헌팅이 발생되지 않음에 반하여, 비교예 2의 경우에는 열전대 헌팅이 발생되었다. 발명예 1의 경우에는 비교예 2에 비하여 상대적으로 안정적인 온도 거동을 나타내고 있는데, 이는 몰드 플럭스 성분을 최적화한 type 2플럭스를 적용한 결과에 기인한 것으로 추정된다.
한편, 상기 표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 고속 연연속 압연을 통해 열연강판을 박물로 제조하고 이를 이용하여 적은 냉간 압하율로 전기 강판을 제조한 발명예 1의 경우, 기존 Batch공정을 통해 제조된 열연강판을 이용하여 전기 강판으로 제조한 비교예 3의 경우에 비하여, 높은 자속 밀도 및 낮은 철손을 나타내고 있고, 폭방향 두께 편차도 적음을 알 수 있다. 상기 표 3의 발명예 1의 최종 강판의 결정립 크기는 103㎛였다.
이와 같이, 본 발명에 따라 연주-압연 직결공정에서 제조된 열연강판을 이용하여 제조된 전기강판(최종 제품)은 기존의 batch 공정에 따라 제조된 열연강판을 이용하여 제조된 전기강판(최종 제품)에 비하여 폭방향 두께 편차가 적고 우수한 자기적 특성을 갖는다.
(실시예 2)
슬라브를 1180℃로 가열한 후, 가열된 슬라브를 출측 온도가 840℃가 되도록 조압연하여 17mm 두께의 바(bar)를 제조한 것을 제외하고는 실시예 1의 발명예 1과 동일한 방법으로 전기강판(최종제품)를 제조하였다(발명예 2).
상기와 같이 제조된 전기강판(최종제품)에 대하여 폭방향 두께 편차 [㎛], 자속밀도와 철손을 측정하고, 그 결과를 비교예 3의 것과 함께 하기 표 4에 나타내었다.
실시예
No.		 생산 공정 열연 강판 두께(mm) 열연 강판의 미세조직 분율 냉간압하율(%) 소둔온도
(℃)		 최종제품
두께(mm)		 폭방향두께
편차
(㎛)		 자속밀도
(Tesla)		 철손
(W/Kg)
페라이트 분율(면적%) 재결정 조직 분율(면적%)
비교예3 Batch공정 2.3 100 53.7 85 1050 0.35 9.5 1.664 2.331
발명예 2 연연속 공정 1.5 100 71.8 77 1050 0.35 6.0 1.681 2.185
2.0 100 61.2 83 1050 0.35 6.5 1.679 2.275
상기 표 4에서 알 수 있는 바와 같이, 고속 연연속 압연을 통해 열연 소재를 박물로 제조하고 이를 이용하여 적은 냉간 압하율로 전기 강판을 제조한 발명예 2의 경우, 기존 Batch공정을 통해 제조된 열연 소재를 이용하여 전기 강판으로 제조한 비교예 3의 경우에 비하여, 높은 자속 밀도 및 낮은 철손을 나타내고 있고, 폭방향 두께 편차도 적음을 알 수 있다. 상기 표 4의 발명예 2의 최종 강판의 결정립 크기는 100㎛였다.
( 실시예 3)
하기 표 5 및 표 6의 성분 범위 및 미세조직을 갖는 열연강판을 하기 표 6의 조건으로 냉간압연 및 냉연강판 소둔을 행하여 두께 0.35mm의 무방향성성 전기강판을 제조하였다.
비교예 4 및 5는 본 발명의 범위를 만족시키는 강 조성(발명강 4 및 5)을 갖지만, 미세조직이 본 발명의 범위를 벗어나는 경우이다.
상기와 같이 제조된 전기강판에 대하여 자속밀도와 철손을 측정하고, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
강종 강 조성(wt%)
C Si Mn P S Al Ti Sn Sb N
발명강 4 　0.0046 　2.007 　0.19 　0.0197 　0.0009 　0.187 0.0022　 0.009　 0.001　 　0.003
발명강 5 　0.0048 2.002　 0.189　 0.02　 0.0008　 0.172　 0.0026　 0.009　 　0.001 0.003　
실시예
No.		 강종 열연 강판의 미세조직 열연 소재 두께(mm 냉간압하율(%) 냉연강판두께 [mm] 소둔온도
(℃)		 자속 밀도
(Tesla)		 철손
(W/Kg)
페라이트 분율
(면적%)		 재결정 조직 분율면적%)
비교예 4 발명강 4 100 47.2 1.8 81 0.35 1050 1.64 2.882
비교예 5 발명강 5 100 49.8 1.6 79 0.35 1050 1.64 2.769
발명예 1 발명강 3 100 71.7 1.5 77 0.35 1050 1.679 2.183
발명예 2 발명강 3 100 59.8 2.0 83 0.35 1050 1.677 2.273
상기 표 5 및 6에 나타난 바와 같이, 강 조성(성분 및 성분범위) 및 열연강판의 미세조직이 모두 본 발명의 범위를 충족하는 경우(발명예 1 및 2)가 강 조성은 본 발명의 범위를 충족시키지만 미세조직이 본 발명의 범위를 벗어난 경우(비교예 4 및 5) 보다 우수한 자기적 성질을 나타내고 있음을 알 수 있다. 상기 표 6의 발명예 1 및 2의 최종 강판의 결정립 크기는 120㎛이하였다.
이와 같이, 본 발명에 따라 연주-압연 직결공정에서 제조된 열연강판을 이용하여 제조된 전기강판(최종 제품)은 기존의 batch 공정에 따라 제조된 열연강판을 이용하여 제조된 전기강판(최종 제품)에 비하여 우수한 자기적 특성을 갖는다.
10: 턴디시(Tundish)
20: 몰드(Mold)
30: 세그먼트(Segment) 2차 냉각대
40: 슬라브(Slab) 가열기
50: 조압연기
60: 바(Bar) 가열기
70: 마무리 압연기
a: 슬라브
b: 열연강판(코일)

Claims (20)

  1. 연주-압연 직결 공정으로 제조되는 것으로서, 중량%로, C: 0.005%이하(0%포함), Mn: 0.1~1.5%, Si: 1.5~3.0%, Al: 0.1%~1.0%, S: 0.003%이하(0%포함), Ti: 0.003%이하(0%포함), N: 0.003%이하(0%포함), P: 0.05%이하(0%제외), Sn: 0.05%이하(0%제외), Sb: 0.01%이하(0%제외), Sn+Sb+P: 0.01~0.1%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고; 그리고 미세조직은 95면적% 이상의 페라이트 조직을 포함하고, 상기 페라이트 조직은 재결정 조직과 회복조직으로 이루어지며, 상기 페라이트 조직은 강판 표면부 쪽은 재결정 조직이고, 강판 중심부 쪽은 회복조직이며, 강판의 두께 방향 단면을 기준으로 상기 재결정조직의 면적이 55% 이상인 무방향성 전기강판용 열연강판.
  2. 연주-압연 직결 공정으로 제조되는 무방향성 전기강판용 열연강판을 이용하여 제조되는 것으로서, 중량%로, C: 0.005%이하(0%포함), Mn: 0.1~1.5%, Si: 1.5~3.0%, Al: 0.1%~1.0%, S: 0.003%이하(0%포함), Ti: 0.003%이하(0%포함), N: 0.003%이하(0%포함), P: 0.05%이하(0%제외), Sn: 0.05%이하(0%제외), Sb: 0.01%이하(0%제외), Sn+Sb+P: 0.01~0.1%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고; 결정립 사이즈가 40~120㎛이고; 그리고 두께가 0.5mm이하이고, 폭방향 두께편차가 8㎛ 이하인 자기적 성질이 우수한 무방향성 전기강판.
  3. 삭제
  4. 연주-압연 직결 공정으로 무방향성 전기강판용 열연강판을 제조하는 방법으로서, 중량%로, C: 0.005%이하(0%포함), Mn: 0.1~1.5%, Si: 1.5~3.0%, Al: 0.1%~1.0%, S: 0.003%이하(0%포함), Ti: 0.003%이하(0%포함), N: 0.003%이하(0%포함), P: 0.05%이하(0%제외), Sn: 0.05%이하(0%제외), Sb: 0.01%이하(0%제외), Sn+Sb+P: 0.01~0.1%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 용강을 몰드내에 주입하여 주조 속도 4.5mpm 이상으로 고속 주조하여 80~120mm 두께의 슬라브를 제조하는 단계;
    상기 슬라브를 조압연하여 바(bar)를 제조한 다음, 바를 가열하는 단계;
    상기 가열된 바를 열간압연하여 두께 2mm 이하의 열연강판을 제조하는 단계;
    및 상기 열연 강판을 권취하는 단계를 포함하고,
    상기 슬라브를 제조하는 단계에서 용강의 과열도가 10~20℃이고; 그리고 0.8이하의 염기도, 1.0 Pa·s이하의 점도 및 1000℃이하의 응고온도를 갖는 몰드 플럭스가 사용되는 무방향성 전기강판용 열연강판의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서, 상기 주조속도는 4.5~8mpm인 무방향성 전기강판용 열연강판의 제조방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 조압연의 출측 바(bar)의 통판속도는 10~50mpm이고, 상기 열간압연의 출측 스트립(strip)의 통판속도는 200~800mpm인 무방향성 전기강판용 열연강판의 제조방법.
  8. 제4항에 있어서, 상기 바의 출측 온도가 900 ~ 1000℃인 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판용 열연강판의 제조방법.
  9. 제4항에 있어서, 상기 바의 두께가 10~50mm인 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판용 열연강판의 제조방법.
  10. 제4항에 있어서, 상기 열간압연 시 마무리 압연 온도가 700 ~ 800℃인 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판용 열연강판의 제조방법.
  11. 연주-압연 직결 공정으로 무방향성 전기강판용 열연강판을 제조하는 방법으로서, 중량%로, C: 0.005%이하(0%포함), Mn: 0.1~1.5%, Si: 1.5~3.0%, Al: 0.1%~1.0%, S: 0.003%이하(0%포함), Ti: 0.003%이하(0%포함), N: 0.003%이하(0%포함), P: 0.05%이하(0%제외), Sn: 0.05%이하(0%제외), Sb: 0.01%이하(0%제외), Sn+Sb+P: 0.01~0.1%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 용강을 몰드내에 주입하여 주조 속도 4.5mpm 이상으로 고속 주조하여 80~120mm 두께의 슬라브를 제조하는 단계;
    상기 슬라브를 가열한 후 조압연하여 바(bar)를 제조한 다음, 바를 가열하는 단계;
    상기 가열된 바를 열간압연하여 두께 2mm 이하의 열연강판을 제조하는 단계;
    및 상기 열연 강판을 권취하는 단계를 포함하는 무방향성 전기강판용 열연강판의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 슬라브를 제조하는 단계에서 용강의 과열도가 10~20℃이고; 그리고 0.8이하의 염기도, 1.0 Pa·s이하의 점도 및 1000℃이하의 융점을 갖는 몰드 플럭스가 사용되는 무방향성 전기강판용 열연강판의 제조방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 주조속도는 4.5~8mpm인 무방향성 전기강판용 열연강판의 제조방법.
  14. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 조압연의 출측 바(bar)의 통판속도는 10~50mpm이고, 상기 열간압연의 출측 스트립(strip)의 통판속도는 200~800mpm인 무방향성 전기강판용 열연강판의 제조방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 슬라브 가열온도가 1100~1330℃이고, 상기 바의 출측 온도가 800~1330℃인 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판용 열연강판의 제조방법.
  16. 제11항에 있어서, 상기 바의 두께가 10~50mm인 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판용 열연강판의 제조방법.
  17. 제11항에 있어서, 상기 열간압연 시 마무리 압연 온도가 700 ~ 800℃인 것을 특징으로 하는 무방향성 전기강판용 열연강판의 제조방법.
  18. 연주-압연 직결 공정으로 제조되는 무방향성 전기강판용 열연강판을 이용하여 무방향성 전기강판을 제조하는 방법으로서, 중량%로, C: 0.005%이하(0%포함), Mn: 0.1~1.5%, Si: 1.5~3.0%, Al: 0.1%~1.0%, S: 0.003%이하(0%포함), Ti: 0.003%이하(0%포함), N: 0.003%이하(0%포함), P: 0.05%이하(0%제외), Sn: 0.05%이하(0%제외), Sb: 0.01%이하(0%제외), Sn+Sb+P: 0.01~0.1%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 용강을 몰드내에 주입하여 주조 속도 4.5mpm 이상으로 고속 주조하여 80~120mm 두께의 슬라브를 제조하는 단계;
    상기 슬라브를 가열한 후 조압연하여 바(bar)를 제조한 다음, 바를 가열하는 단계;
    상기 가열된 바를 열간압연하여 두께 2mm 이하의 열연강판을 제조하는 단계;
    상기 열연 강판을 권취하는 단계;
    상기 열연강판을 냉간압연하여 두께 0.5mm이하의 냉연강판을 제조하는 단계;
    및 상기 냉연강판을 소둔하는 단계를 포함하는 무방향성 전기강판의 제조방법.
  19. 삭제
  20. 제18항에 있어서, 전기강판의 결정립 사이즈가 40~120㎛이고 폭방향 두께편차가 15㎛ 이하인 무방향성 전기강판의 제조방법.
KR1020170178954A 2017-12-24 2017-12-24 무방향성 전기강판용 열연강판, 무방향성 전기강판 및 그 제조방법 KR102109240B1 (ko)

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