KR20040026041A - 철손이 낮은 무방향성 전기강판 제조방법 - Google Patents

Abstract

철손이 낮은 무방향성 전기강판 제조방법이 제공된다.

본 발명의 방법은, 중량%로, C: 0.01% 이하, Si: 1.0~2.0%, Sn: 0.05∼ 0.1%, Mn: 0.6% 이하, Al: 0.5% 이하, S: 0.0050% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물을 포함하여 조성되는 강슬라브를 마련하는 단계; 상기 강슬라브를 통상의 조건으로 재가열한후 열간압연하고, 이어 열연된 압연판을 650~750℃에서 권취하는 단계; 상기 권취된 열연판을 열연판 소둔함이 없이 그 최종제품 두께까지 냉간압연하는 단계; 및 상기 냉연된 강판을 950~1050℃에서 30~300초간 소둔하는 단계;를 포함하여 구성된다.

Description

철손이 낮은 무방향성 전기강판 제조방법{Method for manufacturing the non-oriented electrical steel sheet having low core loss}

본 발명은 중소형의 모터 및 변압기와 같은 전기기기의 철심으로 사용되는 무방향성 전기강판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 철손이 낮은 무방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것이다.

각종 모터, 소형 변압기 및 자기실드(Magnetic shield)와 같은 전기제품에서 철심으로 사용되는 무방향성 전기강판은 철손이 낮을 것이 요구된다. 철손은 전기강판소재의 중량당 전기에너지가 손실되는 정도를 나타내는 것으로서 W/kg의 단위로 표시한다. 통상 Si를 증가시켜 철손을 낮추는 방법을 시행하고 있으나, 합금원소 증가에 따라 열연판 소둔을 실시해야 하는 단점이 있다. Si가 2%이상 첨가된 무방향성 전기강판은 열연판소둔을 거쳐 자속밀도를 높일 수 있지만, 열연판 소둔을 실시하게 되면서 제조공정이 복잡해지게 되고 또한 열연판 소둔을 실시함에 따라 에너지 제조비용이 높아진다. Si가 2%이상인 무방향성 전기강판의 수요증가에 따른 증산시 열연판소둔 설비의 증산은 필수지만, 이에 필요한 투자와 제조원가의상향은 바람직하지 못하다. 하지만 열연판 소둔을 하지 않는 소재는 자속밀도가 낮아지는 단점이 있다. 따라서 이들을 모두 만족하면서도 전기제품의 특성을 향상시킬 수 있는 방법이 요구된다.

무방향성 전기강판에서 열연판소둔은 철손과 자속밀도에 큰 영향을 미친다. 열연판소둔은 자성에 불리한 냉간압연조직(111)을 감소시키고 자성에 유리한 고스[GOSS] 집합조직을 회복시켜 최종소둔시 자속밀도를 좋게 하는 영향을 주지만, 공정이 복잡해지고 제조원가에도 영향을 미치게 된다. 또한 열연판소둔 미실시에 따른 자속밀도의 하락은 모터등 제품의 특성에 큰 영향을 미친다.

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 감안하여 마련된 것으로서, 강성분중 Si, Sn등의 함량을 최적화함과 아울러, 적정한 열연판 권취온도 및 소둔기술을 설정함으로써 열연판소둔을 생략하면서도 철손과 자속밀도를 확보할 수 있는 무방향성 전기강판 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

중량%로, C: 0.01% 이하, Si: 1.0~2.0%, Sn: 0.05∼ 0.1%, Mn: 0.6% 이하, Al: 0.5% 이하, S: 0.0050% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물을 포함하여 조성되는 강슬라브를 마련하는 단계; 상기 강슬라브를 통상의 조건으로 재가열한후 열간압연하고, 이어 열연된 압연판을 650~750℃에서 권취하는 단계; 상기 권취된 열연판을 열연판 소둔함이 없이 그 최종제품 두께까지 냉간압연하는 단계; 및 상기 냉연된 강판을 950~1050℃에서 30~300초간 소둔하는 단계;를 포함하는 무방향성 전기강판 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 강조성성분 및 그 제한사유를 설명한다.

C는 최종제품에서 자기시효를 일으켜 사용중 자기적 특성을 저하시키므로 강슬라브에서는 0.01%이하로 하고, 필요시 탈탄소둔을 실시하며, 최종제품에서는 0.003%이하로 하는 것이 바람직하다. 일례로서, 탈탄소둔을 냉연판소둔 전에 추가할 수 있다.

Si는 비저항을 증가시켜서 철손중 와류손실을 낮추는 원소로서, 철손을 일정수준으로 향상하기 위해서는 1.0%이상 첨가해야 하며, 보다 바람직하기는 1.5%이상으로 첨가하는 것이다. 그러나 그 첨가량이 2.0%를 초과하면 자속밀도가 나빠지므로 2.0% 이하로 첨가하는 것이 바람직하다.

Mn은 S와 결합하여 미세한 석출물인 MnS를 형성하므로 그 첨가량을 0.6% 이하로 억제하는 것이 바람직하다.

S는 미세한 석출물인 MnS를 형성하여 자기특성에 나쁜 영향을 미치므로 가능한 낮게 함유되는 것이 유리한데, 본 발명에서는 0.005% 이하로 관리하는 것이 바람직하다.

Sn은 결정립계에 편석하여 자화에 유리한 재결정 집합조직 형성을 촉진하는데, 자화에 불리한 (111) 방위를 갖는 재결정의 핵생성을 억제하기 위해서는 0.05%이상 첨가해야 한다. 그러나 Sn은 산세시 불리한 산화층을 형성하므로 그 첨가량을 0.1%이하로 첨가하는 것이 바람직하다.

Al은 비저항을 증가시켜 와류손실을 낮추는 역할을 하는 원소이나, 0.5% 이상 첨가되면 자속밀도가 낮아지기 때문에, 그 함량을 0.5%이하로 제한하는 것이 바람직하다.

다음으로, 본 발명의 전기강판 제조공정을 설명한다.

먼저, 본 발명에서는 상기와 같이 마련된 강슬라브를 통상의 조건으로 재가열한후 열간압연한다. 즉, 상기와 같이 조성되는 강슬라브를 제강에서 용강으로 제조한 후 연속주조공정에서 슬라브로 제조하고, 이를 열간압연 전 가열로에 장입되어 1300℃이하의 범위에서 재가열한 후 열간압연하여 2.0mm정도의 열연코일을 제조한다.

이어, 이렇게 열연된 압연판을 권취하는데, 이때 그 권취온도를 650~750℃로 제한함이 바람직하다. 왜냐하면 이러한 권취온도 범위에서, 열간압연시 미세하게 석출된 석출물들의 결정립성장에 영향을 주어 조대한 석출물을 형성할 수 있으며, 이에 따라 최종소둔시 석출물에 의한 결정립 성장 방해를 억제할 수 있는 열연판소둔 효과를 가져올 수 있기 때문이다.

다음으로, 본 발명은 상기 권취된 열연판을 열연판 소둔함이 없이 그 최종제품 두께까지 냉간압연한다. 다시 말하면, 본 발명에서는 열간압연판을 권취하여 열연코일을 제조한후, 열연판소둔 없이 산세하고 최종제품 두께 0.50mm 까지 냉간압연함을 그 특징으로 한다. 이와 같은 열연판소둔공정은 생략함으로써 보다 우수한 생산성을 도모할 수 있다.

이어, 상기와 같이 냉연된 강판을 소둔하는데, 이때 그 소둔온도를 950~1050℃로 제한함이 바람직하다. 왜냐하면 냉연판소둔시 950℃이하로 소둔하면 재결정의 성장이 불충분하며, 1100℃이상으로 소둔하면 표면에 산화층이 발생될 수 있기 때문이다.

한편 이때 그 소둔시간을 30~300초 범위로 제한함이 보다 바람직한데, 이는 30초미만에서 소둔하면 결정립성장이 불충분하여 자기적 특성이 열화되며, 300초 를 초과하면 생산성이 나빠지기 때문이다.

이와 같이, 연속공정으로 냉연판소둔을 실시한후, 그 소둔판에 절연피막처리를 한후 수요가로 출하되는 것이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

(실시예 1)

하기 표 1과 같이 Si와 Sn의 함량을 달리하도록 조성된 강슬라브를 1130℃로가열한 후 열간압연하여 2.0mm의 두께로 열간압연하였다. 이때, C, Mn, S 및 Al의 함량은 모두 본 발명의 범위를 만족하도록 제어되었다.

이렇게 압연된 각 강판들을 680℃온도에서 권취하고 산세한 후, 그 최종두께가 0.50mm 정도로 되도록 각 시편들을 냉간압연하였으며, 냉각압연된 시편들은 980℃에서 120초 동안 수소10%와 질소 90%의 분위기에서 소둔처리되었다. 그리고 연속하여 냉연소둔판에 유무기혼합의 절연피막을 입힌 후 절단하였으며, 그 절단된 각 시편들에 대하여 자기적 특성을 조사하여 하기 표 1에 함께 나타내었다. 한편, 본 실험에서 철손값은 50헤르쯔에서 1.5테스라의 자화를 건 상태에서 그리고, 자속밀도는 5000 가우스에서 자화를 건 상태에서 측정한 값이다.

상기 표 1에 나타난 바와 같이, Si함량이 1.0%이상이면서 Sn함량이 적정하게 제어된 본 발명재(1~4)의 경우 그 철손특성뿐만 아니라 자속밀도 특성도 우수한 것으로 나타났다.

그러나 Si함량이 비교적 낮은 비교재(1~3)의 경우, 자속밀도는 우수하나 철손이 미흡하였다. 그리고 비교재(4~5)는 Si가 2.5%로 많이 투입된 경우로서 Sn이 첨가되어도 자속밀도가 열화되는 것으로 나타났다. 또한 Sn이 0.15%첨가된 비교재5는 냉간압연 실시전 산용액으로 산세를 실시한 후에도 그 표면이 불량하게 나타났다.

(실시예 2)

중량%로, C: 0.005% 이하, Si: 1.5%, Mn: 0.6% 이하, S: 0.0050% 이하, Al: 0.5% 이하, Sn:0.08%, 잔부 Fe 및 기타 불순물로 조성되는 강 슬라브를 1130℃로 가열한후 2.0mm의 두께로 열간압연하였다. 이렇게 열간압연된 강판을 하기 표 2와 같이 그 권취온도를 달리하여 권취하고 그 열연판 소둔여부도 달리한후, 산세하고 그 최종두께가 0.50mm 정도가 되도록 냉간압연하였다.

그리고 이러한 냉간압연된 각 시편들을 980℃에서 120초 동안 수소10%와 질소 90%의 분위기에서 소둔하였으며, 소둔후 연속하여 유무기혼합의 절연피막을 입힌후 절단하였다.

절단된 각 시편들에 대하여 자기적 특성과 표면품질을 조사하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다, 이때, 철손값은 50헤르쯔에서 1.5테스라의 자화를 건 상태에서 그리고, 자속밀도는 5000 가우스에서 자화를 건 상태에서 측정한 값이다.

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 그 권취온도가 본 발명범위로 제어된 발명재(1~3)의 경우 전반적으로 철손 및 자속밀도 특성이 우수하였다. 다만 열연 권취온도를 650℃로 하고 열연판 소둔을 미실시한 발명재(1)이 발명재(2~3)에 비해 그 자속밀도가 약간 열화되었다. 즉, 본 발명에서는 열연판 권취온도를 650~750℃로 제어하면 열연판 소둔공정을 생략하여도 우수한 특성을 갖는 제품이 생산됨을 알 수 있다.

이에 반하여, 권취온도가 600℃이고 열연판 소둔을 거치는 종래재(1)은 철손과 자속밀도는 우수하였으나, 열연판 소둔 공정을 거치므로 공정의 부하가 발생되었다.

그리고 630℃에서 권취한후 열연판소둔을 실시하는 비교재(1)은 자기적 특성이 우수하나, 열연판소둔 공정을 거쳐야 하므로 생산성이 열화되는 단점이 있었으며, 800℃에서 권취하고 열연판 소둔을 미실시하는 비교재(2)는 스트립의 산세가 불량해져 최종제품에서 표면불량이 나타났다.

(실시예 3)

실시예 2에서와 동일한 조성의 강슬라브를 1130℃로 가열한 후 2.0mm의 두께로 열간 압연하였다. 그리고 이러한 열간압연된 열연판을 680℃온도에서 권취한후 산세하고, 이어 0.5mm 최종두께로 냉간압연하였다.

이와 같이 냉간압연된 강판을 하기 표 1과 같이 소둔조건을 달리하여 수소 10%와 질소 90%의 분위기에서 소둔처리하였으며, 이후 연속하여 유무기혼합의 절연피막을 입힌후 절단하였다.

그리고 절단된 시편들에 대하여 그 자기적 특성과 표면특성을 조사하여 그 결과를 또한 하기 표 3에 나타내었다. 한편 이때, 철손값은 50헤르쯔에서 1.5테스라의 자화를 건 상태에서 그리고, 자속밀도는 5000 가우스에서 자화를 건 상태에서 측정한 값이다.

표 3에 나타난 바와같이, 소둔온도 및 소둔시간이 최적으로 제어된 발명재(1~3)은 모두 철손과 자속밀도 특성이 우수하였다.

이에 대하여, 그 소둔온도가 900℃로 너무 낮은 비교재(1)은 철손특성이 좋지 않았으며, 그 소둔온도는 적정하나 소둔시간이 20초로 너무 짧은 비교재(2~3)은 결정립성장이 미흡하여 자기적 특성이 좋지 않았다.

그리고 그 소둔시간이 400초인 비교재(4)는 자기적 특성은 양호하나 생산성이 현전히 떨어졌으며, 그 소둔온도가 1100℃로 본 발명범위를 벗어나는 비교재(5~6)는 철손특성은 우수하나 표면산화가 급속하게 일어나 표면특성이 불량하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 강슬라브의 Si와 Sn성분 최적으로 제어함과 아울러, 열연판 권취온도 및 소둔조건을 제어함으로써 열연판소둔을 생략하면서도 자기적 특성이 우수한 무방향성 전기강판 제조방법을 제공함에 유용한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 중량%로, C: 0.01% 이하, Si: 1.0~2.0%, Sn: 0.05∼ 0.1%, Mn: 0.6% 이하, Al: 0.5% 이하, S: 0.0050% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물을 포함하여 조성되는 강슬라브를 마련하는 단계;

   상기 강슬라브를 통상의 조건으로 재가열한후 열간압연하고, 이어 열연된 압연판을 650~750℃에서 권취하는 단계;

   상기 권취된 열연판을 열연판 소둔함이 없이 그 최종제품 두께까지 냉간압연하는 단계; 및

   상기 냉연된 강판을 950~1050℃에서 30~300초간 소둔하는 단계;를 포함하는 무방향성 전기강판 제조방법