KR20030053154A

KR20030053154A - 자성이 우수한 무방향성 전기강판의 제조방법

Info

Publication number: KR20030053154A
Application number: KR1020010083208A
Authority: KR
Inventors: 배병근; 장삼규; 김재관
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2001-12-22
Filing date: 2001-12-22
Publication date: 2003-06-28
Also published as: KR100544612B1

Abstract

본 발명은 모터, 트랜스포머의 철심으로 사용되는 무방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것으로서, 강의 성분 및 제조조건을 적절히 제어하여 철손이 낮고 자속밀도가 우수한 무방향성 전기강판을 제조하는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

본 발명은 중량%로 C:0.005%이하, Si:3.5%이하, Mn:0.7%이하, P:0.15%이하, S:0.007%이하, Al:0.15~2.5%, N:0.003%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 조성되는 슬라브를 1250℃이하로 가열하고, 페라이트상에서 열간압연한 후, 산세하거나, 또는 열연판소둔을 800~1100℃의 온도에서 10시간이하로 실시하고, 산세한 후, 냉간압연하고, 냉연판의 소둔시 5~30℃/sec의 승온속도로 가열한 다음, 750~1100℃의 온도에서 냉연판을 소둔한 후, 분위기온도가 700℃이하인 조건에서 냉연소둔판을 냉각하여 자성이 우수한 무방향성 전기강판을 제조하는 방법을 그 요지로 한다.

Description

자성이 우수한 무방향성 전기강판의 제조방법{Method for Manufacturing Non-Oriented Electrical Steel Sheet with Superior Magnetic Property}

본 발명은 모터, 트랜스포머의 철심으로 사용되는 무방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 철손이 낮고 자속밀도가 우수한 무방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것이다.

무방향성 전기강판은 원하는 모양으로 펀칭가공하여 전기제품의 철심으로 사용되는 것으로서, 전기제품의 중요한 부품중 하나이며, 전기제품의 전체 손실중 철손으로 그 손실이 나타나고, 또한 자속밀도는 철심에 감는 동선의 손실, 즉 동손에 영향을 미친다.

따라서, 자기적 특성 즉, 철손이 낮고 자속밀도가 높은 무방향성 전기강판이 요구되고 있다.

일본특허공개 소63-137122에는 냉간압연판을 소둔한 후 냉각시 냉각속도를 10℃/sec이하로 설정하여 자기특성이 우수한 무방향성 전기강판의 제조방법이 제시되어 있다.

그러나, 상기 방법은 냉각장치가 길어야 함으로 한정된 공간에서 적용하는 것은 어렵고 또한 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 일본공개특허 소62-102506에는 냉연판을 최종소둔시 가열속도를 10℃/sec 이상으로 하여 가열하는 방법이 제시되어 있으나, 이 방법의 경우에는 열연판소둔을 하여야 하고, 또한 열연판소둔시 열연판을 급속가열하고 냉각시에는 급속 냉각하여야 하는 문제점이 있다.

본 발명자들은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 강의 성분 및 제조조건을 적절히 제어하여 철손이 낮고 자속밀도가 우수한 무방향성 전기강판을 제조하는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 중량%로 C:0.005%이하, Si:3.5%이하, Mn:0.7%이하, P:0.15%이하, S:0.007%이하, Al:0.15~2.5%, N:0.003%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 조성되는 슬라브를 1250℃이하로 가열하고, 페라이트상에서 열간압연한 후, 산세하거나, 또는 열연판소둔을 800~1100℃의 온도에서 10시간이하로 실시하고, 산세한 후, 냉간압연하고, 냉연판의 소둔시 5~30℃/sec의 승온속도로 가열한 다음, 750~1100℃의 온도에서 냉연판을 소둔한 후, 분위기온도가 700℃이하인 조건에서 냉연소둔판을 냉각하여 자성이 우수한 무방향성 전기강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

발명자들은 냉연판의 소둔시 가열속도와 냉각속도가 자성에 큰 영향을 미치는 것을 조사할 필요가 있었다.

이러한 필요에 의해 조사한 결과, 냉연판을 소둔시 가열조건과 냉각조건이 자성에 영향을 미치는 것을 발견하였다.

그런데 이들 조건들은 성분과 열연조건의 영향을 받는 것을 발견하였으며, 냉연판을 소둔시 냉각속도가 영향을 미치는 것보다는 냉소둔후 판의 온도가 소둔로의 롤과 마찰되어 일어나는 가공응력이 문제가 되는 것을 발견하였다.

따라서 성분과 열연조건, 소둔시 가열속도 및 소둔후 냉각온도에 대하여 그 관계를 조사하여 적정조건을 찾고져 하였다.

발명자들은 상기의 문제점을 해결하기 위하여, 성분강의 불순물이 적은 것이 유리함을 알 수 있었다.

또한, 열간압연시 슬라브가열온도가 낮은 것이 바람직하며, 열간압연은 페라이트상에서 열간압연을 종료하는 것이 결정립성장에 유리한 것으로 조사되었다.

또한, 냉연판의 소둔시에는 가열속도가 큰 것이 바람직하며, 소둔후 냉각시에는 냉각온도가 분위기 기준으로 가능한 낮은 것이 바람직한 것으로 조사되었다.

본 발명은 상기와 같은 연구 및 실험결과에 근거하여 본 발명을 완성하게 된 것이다.

이하, 본 발명에 따른 성분계의 수치한정에 대하여 설명한다.

상기 C은 자기적 특성을 저하시키므로 슬라브에서는 0.005%이하로 하되, 바람직하게는 0.003%이하로 한다.

상기 Si은 비저항을 증가시켜 철손을 낮추는 원소이며, 압연성을 고려하여 3.5%이하로 첨가한다.

상기Mn은 비저항을 증가시켜 철손을 낮추나 미세한 MnS를 형성할 수 있으므로 0.7%이하로 억제한다.

상기 P는 타발가공성을 향상시킴으로 0.15%이하로 첨가할 수 있다.

상기 S는 미세한 석출물인 MnS를 형성하여 자기적 성질에 나쁜 영향을 미치므로 가능한 낮은 것이 바람직하며, 0.007%이하로 함유토록 한다.

상기 Al은 비저항을 증가시켜 와류손실을 낮추는 역할을 하며, AlN의 미세한 석출물 형성을 억제하기 위하여 0.15%이상 첨가하며, 너무 많이 첨가하여도 효과가 적으므로 2.5%이하로 하여 0.15~2.5%로 한다.

상기 N는 미세하고 긴 AlN석출물을 형성함으로 가능한한 억제하며, 본 발명에서는 0.003%이하로 한다.

이하, 본 발명의 제조방법에 대하여 설명한다.

상기와 같이 조성되는 강 슬라브는 제강공정에서 용융된 강으로 제조된 후 연속주조공정에서 강슬라브로 응고시킨다.

응고된 슬라브는 1250℃이하의 온도의 가열로에 넣어서 가열후 열간압연한다.

이때 가열온도가 1250℃이상으로 높으면 MnS등 석출물이 재용해되어 열간압연후 미세하게 재석출되기 때문에 1250℃이하로 한다.

열간압연시 마무리압연의 압연온도는 페라이트상이 되게 한다. 페라이트상은 열연판의 결정립이 크기 때문에 최종 소둔판에서 결정립이 커지므로 자성향상에 유리하기 때문이다.

상기와 같이 열간압연한 후, 냉각한 다음, 산세하고 냉간압연하거나, 산세하기 전에 결정립을 보다 성장시키기 위해서는 소둔온도 750~1100℃의 온도범위에서 소둔할 수 있다.

상기 열연판의 소둔시 소둔시간은 10시간이하로 제한하는 것이 바람직한데, 10시간이 지나도 그 효과가 크지 않기 때문이다.

열연판의 소둔온도가 750℃ 보다 낮으면 소둔의 효과가 적으며, 1100℃ 보다 높으면 판형상이 나빠져 냉간압연성이 나빠진다.

상기와 같이, 냉간압연된 판은 소둔되는데, 소둔시 초당 5~30℃소둔온도의 속도로 가열한 후 소둔온도 750~1100℃에서 소둔한다.

상기 냉연판의 소둔시 소둔시간은 10초 내지 5분간 설정하는 것이 바람직하다.

상기 냉연판의 소둔온도가 750℃ 보다 낮으면, 결정립성장이 미흡하고, 1100℃ 보다 높아도 결정립성장이 크지 않다.

상기 냉연판의 소둔시 승온속도는 초당 5~30℃로 제한하는 것이 바람직하며, 이렇게 하므로써 재료의 집합조직이 자성에 유리한 {200}면이 많이 형성된다.

상기 승온속도를 초당 5℃이하로 하여 가열시에는 {222}면 및 {211}면 등의 집합조직이 많이 발생되고, 승온속도가 초당 30℃이상에서는 제품의 판형상이 나빠지게 된다.

상기와 같이 소둔한 후 냉각시에는 가열대를 지나 냉각대로 판이 연속하여 지나가며, 냉각대에서 분위기 온도가 700℃이하로 하는 것이 바람직하다.

왜냐하면, 상기 분위기 온도가 700℃를 초과하게 되면 소둔판이 소둔로의 롤과 마찰하여 가공이 되어 판의 자기적 특성, 특히 자속밀도를 저하시키기 때문이다.

상기 소둔분위기는 수소, 질소 또는 그 혼합분위기로 할 수 있으며, 산소가 함유되지 않는 비산화성분위기에서 실시한다.

상기와 같이 제조된 소둔판은 절연피막을 도포 또는 도포없이 수요가로 출하된다.

이하 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

실시예1

하기 표 1과 같은 성분을 갖는 강 슬라브를 연속주조하여 제조하고 하기 표 2와 같이 재가열하고, 1.8mm로 열간압연하고, 권취한 후 대기중에서 냉각하였다.

열간압연은 상변태온도가 없기 때문에 모두 페라이트상으로 압연되었다.

상기와 같이 냉각된 열연판은 소둔하고 산세하고 0.50mm의 두께로 냉간압연한 후, 소둔하였다. 냉연판소둔시 소둔분위기는 수소25%와 질소 75%의 분위기에서 3분간 실시되었다.

상기와 제조된 소둔판을 절단한 후 자기적 특성 및 결정립 크기가 조사하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

하기 표 1의 비교강a는 발명강 대비 탄소가 높고, 비교강b는 S가 높은 것이다.

하기 표 2에서 W_15/50는 50Hz에서 1.5Tesla로 자화했을 때의 발생되는 손실로서 철손을 나타내고, B₅₀은 5000A/m에서 측정한 자속밀도이다.

강 종	C	Si	Mn	P	S	Al	N
발명강a	0.002	3.10	0.21	0.002	0.0015	1.21	0.0012
발명강b	0.002	3.12	0.21	0.003	0.0020	1.22	0.0013
비교강a	0.007	3.11	0.21	0.002	0.0015	1.21	0.0012
비교강b	0.002	3.12	0.21	0.003	0.0080	1.21	0.0013

시료번호	슬라브 재가열온도(℃)	냉연판승온속도(℃/sec)	냉연판소둔온도(℃)	소둔판냉각대온도(℃)	철손(W_15/50)W/kg	자속밀도(B₅₀) Tesla	(200)면의 집하조직강도	강 종
발명재1	1140	8	1050	600	2.21	1.68	1.5	발명강a
발명재2	1170	8	1000	500	2.25	1.70	1.1	발명강a
발명재3	1150	21	1070	550	2.15	1.69	1.3	발명강a
비교재1	1270	8	1070	550	2.56	1.62	0.7	발명강a
비교재2	1150	33	1000	550	2.45	1.61	0.6	발명강a
비교재3	1150	8	1000	750	2.45	1.60	0.7	발명강a
발명재4	1150	8	1000	500	2.35	1.71	1.0	발명강b
비교재4	1150	8	1000	500	2.57	1.60	0.5	비교강a
비교재5	1150	8	1000	500	2.61	1.61	0.6	비교강b

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 부합되는 강 성분 및 제조조건으로 제조하는 경우에는 자기적 특성이 우수함을 알 수 있다.

한편, 비교재(1)은 슬라브 재가열온도가 과다하게 높아 철손이 증가하고, 비교재(2)는 가열속도가 너무 높고 비교재 (3)은 소둔후 냉각대 온도가 높아 자성이 저하됨을 알 수 있다.

실시예2

중량%로 C:0.0031%, Si:1.1%, Mn:0.20%, P:0.03%, S:0.004%, Al:0.30%, N:0.0015%, 잔부 Fe 및 기타 불순물로 조성되는 슬라브를 1170℃로 재가열한후 열간압연시 마무리압연온도가 페라이트상인 870℃와 오스테나이트상인950℃로 달리 열간압연하여 2.5mm의 두께로 열간압연하고, 900℃에서 열연판을 소둔후 산세하고, 0.5mm의 두께로 냉간압연하였다. 냉연판은 9℃/sec의 승온(가열)속도로 소둔온도 920℃에서 1분간 수소25%와 질소75%의 분위기에서 소둔하였다. 소둔판은 냉각대에서 600℃의 분위기에서 냉각하였다.

열간압연의 온도가 870℃인 페라이트상에서 압연한 결과의 소재는 철손(W_15/50)이 3.6W/kg이었고 자속밀도(B₅₀) 는 1.76Tesla이었고, (200)면의 집합조직강도는 1.8이었다.

한편, 오스테나이트상인 950℃에서 열간압연한 결과는 철손(W_15/50)이 3.92W/kg이었고, 자속밀도(B₅₀) 는 1.71Tesla이었고, (200)면의 집합조직강도는 0.9이었다.

실시예3

중량%로 C:0.0015%, Si:3.2%, Mn:0.25%, P:0.003%, S:0.0015%, Al:1.5%, N:0.0014%, 잔부 Fe 및 기타 불순물로 조성되는 슬라브를 1130℃로 재가열한 후, 열간압연시 마무리압연온도가 페라이트상인 900℃로 열간압연하여 1.8mm의 두께로 열간압연하고, 840℃에서 열연판을 5시간 소둔한 후 산세하고, 0.35mm의 두께로 냉간압연하였다.

냉연판은 8.5℃/sec의 승온(가열)속도로 소둔온도 1020℃에서 5분간 수소25%와 질소75%의 분위기에서 소둔하였다.

상기와 같이 소둔된 소둔판은 냉각대에서 550℃의 분위기에서 냉각하였다.

자기적 특성을 조사한 결과, 철손(W_15/50)이 1.92W/kg이었고 자속밀도(B₅₀) 는 1.68Tesla이었고, (200)면의 집합조직강도는 1.6이었다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 강의 성분 및 제조조건을 적절히 제어하므로써 철손이 낮고 자속밀도가 우수한 무방향성 전기강판을 제공할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

C:0.005%이하, Si:3.5%이하, Mn:0.7%이하, P:0.15%이하, S:0.007%이하, Al:0.15~2.5%, N:0.003%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 첨가되는 불순물로 조성되는 슬라브를 1250℃이하로 가열하고, 페라이트상에서 열간압연하고, 산세하고, 냉간압연한 다음, 5~30℃/sec의 승온속도로 가열한 후, 750~1100℃의 온도에서 냉연판을 소둔한 다음, 분위기온도가 700℃이하인 조건에서 냉연소둔판을 냉각하는 것을 특징으로 하는 자성이 우수한 무방향성 전기강판의 제조방법
제1항에 있어서, 열간압연한 후, 열연판을 산세하기 전에 열연판소둔이 800~1100℃의 온도에서 10시간이하동안 행해지는 것을 특징으로 하는 자성이 우수한 무방향성 전기강판의 제조방법