KR20040047813A - 제어 분무 냉각으로 전기 스틸스트립을 연속적으로캐스팅하는 방법 - Google Patents

제어 분무 냉각으로 전기 스틸스트립을 연속적으로캐스팅하는 방법 Download PDF

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Abstract

방향성 전기스틸을 연속적으로 캐스팅 하는 방법이 소개된다. 상기 방법은 물분무를 사용하는 것과 같은 제어된 급격한 냉각단계를 이용하여 최종 생산물내의 결정방향을 제어한다. 적절한 결정방향을 구비할 뿐만아니라 양호한 물리적 특성, 예를들면 최소화된 균열을 구비한 생산물이 형성된다. 이러한 프로세스에서, 연속적으로 캐스트 전기스틸 스트립이 형성된 후에, 상기 스트립은 대략 1150에서 대략 1250℃로 초기 2차 냉각을 받게되며, 최종적으로 대략 65℃/sec 내지 대략 150℃/sec 속도로 대략 950℃보다 작은 온도로 급격한 2차냉각(예를들면, 물분무에 의해)을 받게된다.

Description

제어 분무 냉각으로 전기 스틸스트립을 연속적으로 캐스팅하는 방법{METHOD OF CONTINUOUSLY CASTING ELECTRICAL STEEL STRIP WITH CONTROLLED SPRAY COOLING}
방향성 전기스틸은 사용된 결정립성장 억제제의 타입과, 사용된 프로세싱 단계 및 전개된 자기성질의 레벨에 의해 특성이 부여된다. 보통, 방향성 전기스틸은 상기 완료된 스틸시트에서 얻어진 자기투과성 레벨을 기초로 2개의 부류, 즉 종래의(또는 정규의) 방향성과 고투과 방향성으로 나누어 진다. 상기 스틸의 자기투과성은 보통 자계밀도 796 A/m로 측정되며 상기 완료된 방향성 전기스틸에서 Millers지수를 사용하여 측정된 (110)[001]방향성의 품질측정을 제공한다.
종래의 방향성 전기스틸은 보통 1700보다 더 크고 1880 보다 작은 796 A/m에서 측정된 자기 투과성을 가진다. 정규의 방향성 전기스틸은 보통 상기 주요 결정립성장 억제제를 형성하도록 결합하며, 냉간압연 단계 사이에 사용되는 어닐링단계를 가진 하나 또는 두개의 냉간압연 단계를 사용하여 프로세스되는 망간과 황(및/또는 셀레늄)을 포함한다. 알루미늄은 일반적으로 0.005% 보다 적으며 안티몬, 구리, 보론 및 질소와 같은 다른 원소들은 상기 억제시스템을 보충하는데 사용되어 결정립성장 억제를 제공한다. 종래의 방향성 전기스틸은 종래의 방향성 전기스틸을 생산하기 위한 전형적인 프로세스를 설명하며 하나 또는 두 단계의 냉간압연이 각각 사용되는 미국특허 5,288,735 및 5,702,539(둘 다 참고문헌으로 사용됨)에 잘 나타나 있다.
고투과(high permeability) 방향성 전기스틸은 보통 1880보다 크고 1980보다 작은 796 A/m 에서 측정된 자기투과성을 가진다. 고투과 방향성 전기스틸은 보통 상기 최종 냉간압연 단계 이전에 사용되는 어닐링단계를 가진, 하나 또는 두개의 냉간압연 단계를 구비한 상기 주요 결정립성장 억제제를 형성하도록 결합한 알루미늄 및 질소를 포함한다. 본 기술분야의 고투과 방향성 전기스틸을 생산하는 많은 전형적인 프로세스에서, 알루미늄 질화물상의 결정립성장 억제를 보충하기 위해 다른 첨가물들이 사용된다. 이에 속하는 전형적인 첨가물로 망간, 황 및/또는 셀레늄, 주석, 안티몬, 구리 및 보론이 있다. 고투과 방향성 전기스틸은 본 기술분야에서 공지된 것이다. 미국특허 3,853,641 및 3,287,183(둘 다 참조문헌임)은 고투과 방향성 전기스틸을 생산하는 전형적인 방법을 나타낸다.
방향성 전기스틸은 보통 인곳(ingots)을 사용하거나 또는 초기물질로 캐스트슬랩(cast slabs)을 연속적으로 사용하여 생산된다. 본 생산방법을 사용함으로서, 방향성 전기스틸이 프로세스되며 동시에 상기의 초기 캐스트 슬랩과 인곳은 대략 1200℃ 내지 대략 1400℃ 범위내의 상승온도에서 가열되어, 더 프로세싱 되는데 적절한 대략 1.5mm 내지 대략 4.0mm 의 두께로 열간압연(hot rolling)된다. 상기 방향성 전기스틸을 생산하기 위한 본 생산방법에 있어서, 상기 슬랩 재가열은 미세 분산된 결정립성장 억제제 상을 형성하도록 결과적으로 침전되는 상기 결정립성장 억제제를 용해시키는데 기여한다. 상기 억제제 침전은 열간압연 단계, 상기 열간압연 스트립의 어닐링 단계, 및/또는 상기 냉간압연 스트립의 어닐링 단계 동안 또는 그 이후에 완수될 수 있다. 열간압연에 대비한 상기 슬랩 또는 인곳의 가열에 앞서 상기 슬랩이나 인곳의 압연 파열단계의 부가는 프로세싱이 더 완수된 후에 고순도 방향성 전기스틸의 전개에 보다 적절한 미세구조 특성을 가진 열간압연 스트립을 제공하도록 사용된다. 미국특허 3,764,406 및 4,718,951(둘 다 참조문헌임)은 상기 파열 압연, 슬랩 재가열 및 방향성 전기스틸의 생산에 사용되는 열간 스트립 압연에 대한 전형적인 종래 방법을 나타낸다.
방향성 전기스틸을 프로세스 하는데 사용되는 일반적인 방법은 핫밴드(hot band) 어닐링, 상기 열간압연 스트립 또는 열간압연되고 어닐된 스트립의 피클링(pickling), 하나 이상의 냉간압연 단계, 냉간압연 단계 사이의 정규화된 어닐링 단계 및 냉간압연 단계 사이 또는 최종 두께로 냉간압연한 후의 탈탄(decarburization) 어닐링 단계를 포함한다. 상기 탈탄 스트립은 결과적으로어닐링 분리자(separator)로 코팅되며, 상기 (110)[001] 방향성이 전개되는 고온의 최종 어닐링 단계에 있게 된다.
스트립 캐스팅 프로세스는, 프로세싱을 더 하는데 적절한 스트립을 생산하는데 사용된 다수의 종래 프로세싱 단계가 제거될 수 있기 때문에 방향성 전기스틸의 생산에 대해 이점이 있다. 제거될 수 있는 상기 프로세싱 단계는 슬랩이나 인곳 캐스팅, 슬랩이나 인곳 재가열, 슬랩이나 인곳 파열압연, 열분괴압연(hot roughing) 및 열간 스트립 압연 등을 포함한다. 스트립 캐스팅은 본 기술분야에서 잘 알려져 있으며, 예를들면 다음의 미국특허(모두 참조문헌임)에서 설명된다: 6,257,315; 6,237,673; 6,164,366; 6,152,210; 6,129,136; 6,032,722; 5,983,981; 5,924,476; 5,871,039; 5,816,311; 5,810,070; 5,720,335; 5,477,911; 및 5,049,204. 스트립 캐스팅 프로세스가 사용될 때, 적어도 하나의 캐스팅 압연(roll), 바람직하게는 한쌍의 역회전 캐스팅 압연이 두께가 대략 10mm 보다 작은, 바람직하게는 두께가 대략 5mm 보다 작은, 더 바람직하게는 두께가 대략 3mm 보다 작은 스트립을 생산하는데 사용된다. 방향성 전기스틸을 생산하는데 스트립 캐스팅의 적용은 2차 결정립성장에 의해 상기 필요한 (110)[001]조직을 생산하는데 본질적인 상기 결정립 성장 억제제시스템(MnS, MnSe, AlN 등과 같은), 결정구조 및 결정조직의 기술적으로 복잡한 역할로 인해 스테인레스 스틸과 카본 스틸을 생산하도록 하는 프로세스와 다르다.
[발명의 개요]
본 발명은 캐스트 스트립으로 부터 방향성 전기스틸을 생산하는 프로세스에관한 것이며, 상기 캐스트 스트립의 급격한 2차 냉각은 상기 결정립성장 억제상(grain growth inhibiting phases)의 침전을 제어하는데 사용된다. 상기 냉각 프로세스는 냉각 분무의 직접적용, 방향성 냉각 에어/물 분무, 또는 금속벨트나 시트와 같은 고체매체로의 상기 캐스트 스트립의 충돌냉각에 의해 완수될 수 있다. 상기 캐스트 스트립이 보통 이중 압연스트립 캐스터를 사용하여 생산되는 반면에, 단일 캐스팅 압연이나 냉각된 캐스팅 벨트를 사용하는 대체방법이 대략 10mm 이하의 두께를 가진 캐스트 스트립을 생산하는데 사용될 수도 있다.
상세하게는, 본 발명은 다음 단계를 포함하는 방향성 전기스틸을 생산하는 방법을 제공한다:
(a) 10mm보다 작은 두께를 가진 캐스트 전기스틸 스트립을 연속적으로 형성하는 단계;
(b) 상기 스트립을 고체화 되도록 대략 1150℃ 내지 1250℃ 의 온도로 냉각시키는 단계;
(c) 결과적으로 상기 스틸스트립에 급격한 2차 냉각을 실시하는 단계로, 상기 스트립은 대략 65℃/sec 내지 대략 150℃/sec 속도로 대략 950℃ 보다 더 크지 않은 온도까지 냉각된다.
일 실시예에서, 상기의 프로세스에 의해 생산되는 상기 스틸 스트립은 대략 850℃ 이하의 온도, 바람직하게는 대략 800℃ 이하의 온도에서 코일된다.
다른 실시예에서, 본 발명은 다음 단계를 포함하는 방향성 전기스틸을 생산하는 방법을 제공한다:
(a) 10mm보다 작은 두께를 가진 캐스트 전기스틸 스트립을 연속적으로 형성하는 단계;
(b) 상기 스트립을 적어도 부분적으로 고체화 되도록 대략 1400℃ 이하의 온도로 냉각시키는 단계;
(c) 상기 고체 스트립에 대략 1150℃ 내지 대략 1250℃의 온도까지 초기 2차 냉각을 실시하는 단계;
(d) 결과적으로 상기 스틸스트립에 급격한 2차 냉각을 실시하는 단계로, 상기 스트립은 대략 65℃/sec 내지 대략 150℃/sec 속도로 대략 950℃ 보다 더 크지 않은 온도까지 냉각된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기의 프로세스에 의해 생산되는 상기 스틸 스트립은 대략 850℃ 이하의 온도, 바람직하게는 대략 800℃ 이하의 온도에서 코일된다.
이러한 프로세스는 적절한 방향성을 가진 방향성 전기스틸을 제공하며, 또한 감소된 균열(cracking)과 같은 양호한 물리적 특성을 가진 스틸을 제공한다.
명백하게 하기 위해, 고체화 동안 냉각속도는 상기 용융금속이 상기 캐스팅 압연등을 통해 냉각되는 속도가 된다고 고려되며, 결과적으로 고체화된 상기 캐스트 스트립은 다음의 두 단계로 나누어 진다고 고려된다: (ⅰ) 초기 2차 냉각은 고체화 이후 대략 1150 내지 1250℃ 의 온도범위까지 수행되며, 및 (ⅱ) 급격한 2차 냉각은 상기 스트립이 상기 초기 냉각으로 부터 방전된 후에 사용되어 상기 스틸에 있는 상기 결정립성장 억제상의 침전을 제어하는데 기여한다.
급격한 2차 냉각의 착수에 앞서, 상기 캐스트 스트립의 초기 2차 냉각속도를 낮추어 급격한 2차 냉각을 시작하기 전에 상기 스트립의 온도가 균등하도록 하는 것이 본 발명의 선택적 특성이다. 예를들면, 상기 캐스트 및 고체 스트립은 절연챔버(도1)로 및/또는 그곳을 관통해 방전되어, 둘 다 상기 초기 2차 냉각속도를 낮추거나 및/또는 고체화 이후 상기 스트립 온도를 균등하게 한다. 비록 본 발명의 실시에 결정적이지는 않지만, 비산화대기는 상기 표면 규모를 최소화 시키도록 상기 챔버내에서 선택적으로 사용되며, 그럼으로써 본 발명의 상기 급격한 2차 냉각에 선행하는 초기 2차 냉각속도를 더 낮출 수 있는 낮은 표면방사율을 유지할 수 있게 한다. 이러한 선택적 형상은 상기 고체 스트립의 급격한 2차 냉각이 상기 스트립 캐스팅장치로 부터 실질적으로 더 큰 거리에서 수행되도록 허용하여, 그럼으로서 상기 급격한 2차 냉각장치로 부터 상기 액체스틸 핸들링과 스트립 캐스팅장치를 고립되도록 한다. 이러한 방법으로, 본 발명의 상기 급격한 2차 냉각프로세스에 대해 사용되는 매체와 상기 액체스틸 핸들링 및/또는 스트립 캐스팅 프로세스 및/또는 장치 사이의 임의의 부작용(negative interaction)은 최소화 될 수 있다. 예를들면, 만약 물 분무 또는 물/에어 분무가 상기 냉각매체로서 사용된다면, 상기 액체 스틸 및/또는 스트립 캐스팅장치는 급격한 2차 냉각의 결과로 형성된 임의의 스팀(steam)으로 부터 보호되어야 한다. 더우기, 비산화대기에서 상기의 초기 및 급격한 2차 냉각의 수행은 냉각동안 상기 스트립의 산화에 의한 금속 산출손실을 최소화 할 것이다.
고체화 동안, 상기 액체금속은 적어도 대략 100℃/sec 속도로 냉각되어 대략1300℃을 초과하는 온도를 가진 캐스트 및 고체화 스트립을 제공한다. 상기 캐스트 스트립은 결과적으로 적어도 대략 10℃/sec 속도로 대략 1150℃ 내지 1250℃의 온도로 냉각되며, 상기 스트립은 급격한 2차 냉각에 일임되어 대략 1250℃에서 대략 850℃로 상기 스트립의 온도를 감소시킨다. 본 발명의 폭넓은 실시에서, 급격한 2차 냉각은 적어도 대략 65℃/sec 속도로 수행되며 반면에 바람직한 냉각속도는 적어도 대략 75℃/sec 이며, 더 바람직한 속도는 적어도 대략 100℃/sec 이다. 상기 캐스트 및 냉각된 스트립은 더 프로세싱 되기 위해 대략 800℃ 이하의 온도로 코일될 수 있다.
본 발명의 실시에서, 상기 급격한 2차 냉각은 대략 150℃/sec나 이를 초과한 냉각속도를 제공하는데 직접 충돌냉각 또는 대략 75℃/sec나 이를 초과한 냉각속도를 제공하는데 물 분무냉각과 같은 것을 사용한다. 양호한 역학적 물리적 특성을 가진 캐스트 및 급격하게 냉각된 전기스틸 스트립을 생산하는 것이 상기 급격한 2차 냉각속도에 제한되지 않음은 본 발명의 전개에서 더 잘 알 수 있다. 대략 100℃/sec 를 초과한 속도의 급격한 2차 냉각은 상기 스트립이 냉각동안 전개되는 상당한 온도차를 방지하는 방법으로 냉각됨을 요하며, 이것은 차등냉각에 의해 생기는 상기 스트레인(strain)이 결과적으로 상기 캐스트 스트립에 균열을 생기게 하여, 프로세싱을 더 하는데 있어서 상기 캐스트 스트립을 사용할 수 없도록 한다.
상기 급격한 2차 냉각 스틸스트립에 대한 조건은 분무노즐 설계를 포함하는 시스템을 사용하여 제어되며, 상기 급격한 냉각은 필요한 분무 물밀도를 만듦으로서 제공된다. 상기 분무밀도는 상기 물유동율, 분무노즐의 개수, 상기 노즐의 형상및 타입, 분무각도 및 냉각존 길이에 의해 제어된다. 대략 125 ℓ/[min-m2] 내지 450 ℓ/[min-m2] 의 물분무 밀도는 상기 필요한 냉각속도를 제공한다. 스트립 위에 가해진 물막의 요동 및 변화에 의해 물분무 냉각동안 상기 스트립 온도를 모니터하는 것이 어렵기 때문에, 보통 물분무 밀도측정이 사용된다.
용어 "스트립(strip)"은 상기 전기스틸 재료를 나타내는데 사용된다. 상기 압연의 캐스트 표면의 너비에 의해 제한되는 것을 제외하고는 상기 캐스트 재료의 너비에는 어떠한 제한도 없다. 상기 캐스트 및 냉각된 스트립은 보통 상기 스트립의 열간 및/또는 냉간압연, 냉간압연에 앞서 하나 이상의 단계에서 최종 두께로 상기 스트립의 어닐링, 하나 이상의 냉간압연 단계가 사용된다면 냉간압연 단계 사이의 어닐링, 상기 탄소함유량을 대략 0.003% 이하로 낮추는 상기 최종 냉간압연 스트립의 탈탄 어닐링, 마그네시아(magnesia)와 같은 어닐링 분리자 코팅의 적용, 및 상기 (110)[001] 방향성이 상기 2차 결정립성장의 프로세스에 의해 전개되며 상기 최종 자기특성이 만들어지는 최종 어닐링 단계를 사용하여 더 프로세스된다.
본 발명은 schoen등에 의해 2001.9.13일에 출원된 미국 가출원번호 60/318,971 에 연계되어 있고, 이에 대해 우선권을 주장한다.
본 발명은 연속적으로 캐스트한 얇은 스트립으로 부터 양호한 자기성질을 가진 방향성(grain oriented) 전기 스틸스트립(electrical steel strip)을 생산하는 방법에 관한 것이다. 상기 캐스트 스트립은 2차 결정립성장 과정에 의해 상기 방향성을 전개하는데 필요한 결정립성장 억제제가 미세하고 균등하게 분포된 상으로 침전되는 방법으로 냉각된다. 본 발명에 의해 생산된 캐스트 스트립은 매우 양호한 물리적 특성을 나타낸다.
도1은 본 발명에 따른 프로세스의 사용을 설명하는 이중 드럼 캐스터에 대한 단순한 배치도.
상기 (110)[001] 방향성의 전개는 종래의 또는 고투과 방향성 전기스틸 스트립에서 필요한 자기특성을 얻는데 있어서 중요하다. 상기의 방향성을 얻기 위해서는 다수의 조건이 만족되어야 한다. 이것에는 다음이 포함된다: (ⅰ) (110)[001]의 또는 그 근처의 방향성을 구비한 핵결정의 존재; (ⅱ) (110)[001]핵을 성장시키는 결정방향성의 분포를 구비한 주요 재결정구조의 존재; 및 (ⅲ) 상기 비-(110)[001]방향성 결정의 주요 결정립성장을 지연시키고 상기 (110)[001]방향성 결정이 상기 비-(110)[001]방향성 결정으로 우선적으로 성장하고 소모하도록 하는 수단. MnS 및/또는 AlN 과 같은 억제입자의 미세하고 균등한 분산을 포함하는 것은 상기의 결정립성장 억제를 얻는 공통 수단이다.
종래 방법의 슬랩 또는 인곳 캐스팅에 의해 제공되는 냉각속도는 고체화 동안 또는 그 이후에 매우 저속의 냉각을 제공하여 결과적으로 상기 억제제상의 침전물을 거친 입자성물질이 되도록 한다. 방향성 전기스틸의 생산에 스트립 캐스팅을 가하는데 있어서, 상기 거친 억제제 입자상의 형성은 주로 인곳(ingots)에서 발견되며, 연속되는 슬랩 캐스팅은 상기 캐스트 스트립의 제어된 냉각에 의해 방지될 수 있다. 따라서, 상기 억제제상은 상기 캐스트 및 냉각된 스트립내에 미세하고 분산된 형태으로 침전될 수 있으며, 그럼으로서 상기 결정립성장 억제상을 용해시키기 위한 고온 슬랩 재가열처리에 대한 필요성을 제거시킨다.
본 발명에 대하여, 상기 액체스틸은 하나 또는 2개의 대향하는 역회전 캐스팅 압연이나 드럼(또는 이중 압연), 이동 냉각벨트나 스트립위의 캐스트, 또는 이들의 조합을 사용하여 스트립 형태로 고체화 된다. 본 발명의 전형적인 방법에서, 상기 캐스트 스틸 스트립은 이중 압연스트립 캐스팅 장치를 사용하여 생산된다. 그러한 프로세스에서, 상기 액체스틸은 보통 1500℃ 이상의 온도에서 캐스트 및 고체화 된 스트립을 제공하도록 적어도 대략 100℃/sec 속도로 냉각되며, 상기 캐스트 스트립은 대략 1350℃ 온도에서 상기 이중 압연 캐스팅 장치를 벗어난다. 상기 캐스팅 압연을 벗어난 후에, 상기 스트립은 대략 1250℃ 내지 대략 1150℃의 온도로더 냉각되며, 상기 온도에서 상기 캐스트 스트립은 대략 65℃/sec 보다 큰 속도; 바람직하게는 대략 70℃/sec 보다 큰 속도; 더 바람직하게는 75℃/sec 보다 큰 속도; 가장 바람직하게는 100℃/sec 보다 큰 속도로 급격한 2차냉각이 되어, 상기 스트립의 온도를 대략 950℃ 이하; 바람직하게는 대략 850℃ 이하; 바람직하게는 대략 800℃ 이하; 더 바람직하게는 대략 750℃ 이하; 가장 바람직하게는 대략 700℃ 이하로 낮춘다. 급격한 2차 냉각에 필요한 시간은 스트립 캐스터의 생산속도, 상기 급격한 2차 냉각속도 및 상기 급격한 2차 냉각존의 요구길이의 함수이다. 본 발명의 실시에 있어서, 급격한 2차냉각이 상기 스트립의 너비를 가로질러 상기 스트립의 상부와 하부에, 특히 상기 냉각존의 말미에 고도로 균등하게 적용되는 것이 바람직하다(도1). 이러한 방법으로, 양호한 물리적 완벽성을 가지며 균열이 없는 스트립이 생산될 수 있다.
상기 냉각수의 분무밀도는 상기 냉각속도를 한정하는 바람직한 방법이다. 상기 분무밀도는 다음 식으로 표현된다:
분무밀도 = Q/(π/4)d2
여기서, Q = 물유동속도(단일노즐을 사용할 때)
d = 분무면적의 직경
본 발명의 실시에서, 보통 사용되는 상기 물분무 밀도는 대략 125 내지 대략 450 ℓ/[min-m2]; 바람직하게는 대략 300 내지 400 ℓ/[min-m2]; 더 바람직하게는 330 내지 375 ℓ/[min-m2]이다. 냉각에 사용되는 물온도는 바람직하게도 대략 10℃내지 75℃, 바람직하게는 대략 25℃ 이다. 주어진 스트립 면적위의 상기 분무는 보통 대략 3 내지 대략 12sec, 바람직하게는 대략 4 내지 대략 9sec 지속된다(즉, 상기 스트립의 시간길이는 분무존내에 있다).
도1은 본 발명의 프로세스를 이용하는 이중 드럼 캐스터에 대한 단순한 배치도이다. 도면에서 보이는 실시예에서, 용융스틸(1)은 상기 이중 압연캐스터(2)를 통해 이동하여 스틸스트립(3)을 형성한다. 상기 스트립(3)은 대략 1300℃-1400℃에서 상기 캐스터로 부터 방전된다. 상기 스트립(3)은 절연된 초기 냉각챔버(4)를 통해 이동하며, 상기 스트립의 온도는 대략 1200℃로 감소한다. 상기 챔버(4)는 상기 스트립의 냉각속도를 낮추어 상기 물냉각시스템이 상기 캐스터로 부터 더 큰 거리에 위치되도록 한다. 그후 상기 스트립은 상기 스트립을 관통시키기 위한 롤러(6)와 상기 스트립의 양측에 물분무(7)를 포함하는 물분무 냉각시스템(5)으로 이동한다. 급격한 2차냉각이 발생하는 곳이 이곳이다. 상기 물분무(7)는 상기 스트립을 대략 1200℃에서 800℃로 냉각시킨다. 상기 실시예에서, 상기 분무는 3개의 별개 존으로 나누어지며, (도면에 나타난 바와 같이) 상기 존 각각은 다른 물분무 밀도를 가진다. 냉각후에, 상기 스트립은 코일러(8)에 대략 800℃ 이하의 온도에서 코일된다. 보통, 상기 코일온도는 대략 725℃이다.
[실시예1]
표1에서 보여주는 조성물을 가진 종래의 방향성 전기스틸은 용융되어 대략 2.9mm의 두께와 대략 80mm의 너비를 가진 시트(sheet)로 캐스트된다. 상기 캐스트 시트는 비산화대기에서 대략 60sec 동안 대략 1315℃ 온도로 유지되며, 주변공기내로 대략 25℃/sec 속도로 대략 1200℃ 온도로 냉각된다. 상기 시트는 결과적으로 대략 7sec 동안 양 표면에 물을 분무함으로서 급격한 2차냉각이 되며, 그점에서 상기 시트의 표면온도는 대략 950℉ 또는 그 이하이다.
방향성 전기스틸의 조성물
C Mn S Si Cr Ni Cu Al N
0.034 0.056 0.024 3.10 0.25 0.08 0.09 <0.0030 <0.0060
표2는 사용된 조건과 급격한 2차냉각을 적용한 결과를 요약한다:
스트립 캐스트 방향성 전기시트 스틸의 물리적 특성에 관한 냉각분무 물밀도 의 효과
테스트실행 냉각수온도,℃ 분무지속시간, sec 냉각수 압력,kPascals 최대 물분무밀도,ℓ/[min-m2]/side 균열
1 25℃ 7sec 1241 1108 있다
2 25℃ 7sec 552 739 있다
3 25℃ 7sec 345 358 없다
4 25℃ 7sec 345 358 없다
5 25℃ 7sec 414 451 없다
6 25℃ 7sec 483 572 있다
7 25℃ 7sec 483 571 있다
각 시트표면측에 대략 570 ℓ/[min-m2]을 초과하여 1100 ℓ/[min-m2]에 이르는 냉각수 분무밀도를 사용한 효과는 결과적으로 급격한 2차냉각 동안 상기 스틸시트에 균열을 야기한다.
[실시예2]
실시예1의 종래의 방향성 전기스틸의 부가적인 샘플은 아래의 표3 에서 보이는 바와 같이 상기 캐스트 스트립의 상기 급격한 2차냉각을 받게된다.
스트립 캐스트 방향성 전기시트 스틸의 물리적 특성에 관한 냉각분무 물밀도의 효과
테스트실행 물온도, ℃ 물압력,kPascals 최대 물분무밀도,ℓ/[min-m2] 분무지속시간, sec 말단냉각온도, ℃ 균열 MnS침전의 특성
1 25℃ 1379 398 >20sec 100℃ 약간
2 25℃ 1207 359 3.4sec 100℃ 없다 Fair-침전이 거의 없다
3 25℃ 862 332 4.0sec .. 없다 Fair-침전이 거의 없다
4 25℃ 862 332 8.5sec 없다 Good-미세하고 균등하게 분산된 MnS침전
5 25℃ 689 329 4.4sec .. 없다 Good-미세하고 균등하게 분산된 MnS침전
6 25℃ 517 305 8.3sec 600℃ 없다 Fair-약간 거친 MnS침전결정경계에서 선택적침전
7 25℃ 345 266 12.8sec 600℃ 없다 Fair-약간 거친 MnS침전결정경계에서 선택적침전
8 25℃ 345 199 17.0sec 600℃ 없다 Fair-약간 거친 MnS침전결정경계에서 선택적침전
상기 분무밀도는 본 발명의 급격한 2차냉각방법의 종단 온도가 대략 100℃ 내지 600℃내에서 변하는 동안 측면당 대략 200 ℓ/[min-m2]에서 400 ℓ/[min-m2] 로 변한다. 실온으로 냉각한 후에, 상기 시트는 물리적 특성에 대해 검사되어 상기 결정립성장 억제제의 형태(morphology)를 검사하도록 나누어진다. 표3에서 알 수있는 바와 같이, 측면당 대략 300 ℓ/[min-m2]을 초과하는 냉각수 밀도로 급격한 2차냉각은 측면당 대략 300 ℓ/[min-m2] 이하의 냉각수 밀도가 결과적으로 상기 억제제상의 약간 거친 침전이 되도록 하는 동안 억제제 침전을 제어하기에 충분하다.
[실시예3]
표4에서 보이는 조성물을 구비한 종래의 방향성 전기스틸은 용융되고 이중 압연스트립 캐스터를 사용하여 대략 2.5mm 두께의 시트로 캐스트된다. 상기 캐스트 및 고체화 된 시트는 대략 1415℃ 온도에서 대기로 방전되고 대략 15℃/sec 속도로 대략 1230℃의 표면온도까지 절연된 엔클로저(enclosure)내에서 냉각되며, 이때 상기 캐스트 스트립은 본 발명에 따른 물분무 방법을 사용하여 급격한 2차냉각이 된다. 급격한 2차냉각은 상기 시트의 양 표면에 물분무를 가함으로서 완수된다.
방향성 전기스틸의 조성물
예 C Mn S Si Cr Ni Cu Al N
A 0.029 0.064 0.023 3.28 0.25 0.080 0.080 0.0060 0.0058
B 0.033 0.051 0.026 2.94 0.25 0.080 0.082 0.0005 0.0065
표4의 스틸A에는, 상기 시트의 각 표면에 물분무 밀도 1000 ℓ/[min-m2]가 대략 5sec 동안 가해져 상기 스트립 표면온도를 대략 1205℃에서 대략 680℃로 낮추는 급격한 2차냉각이 제공된다. 스틸B에는 상기 스틸의 각 표면위에 대략 0.9sec 동안 대략 175 ℓ/[min-m2] 그 다음에 4.5sec 동안 400 ℓ/[min-m2]의 물분무 밀도가 가해져 상기 스트립 표면온도를 대략 1230℃ 에서 대략 840℃로 낮추는 급격한2차냉각이 제공된다. 상기 캐스트 및 냉각스트립은 대기를 650℃로 냉각하고, 코일하며, 그후 상온으로 냉각된다.
과도한 균열이 스틸A에 발생되어 결과적으로 스틸A는 더 프로세스 할 수 없는 재료가 되는 반면에, 스틸B는 훌륭한 물리적 특성을 가지며 쉽게 프로세스 가능하다. MnS 침전물의 검사는 스틸A 및 스틸B에 사용된 냉각조건이 필요로 되는 미세하고 균등하게 분포된 억제제를 제공한다는 것을 보여준다.
[실시예4]
이전 실시예의 스틸B로 된 시트샘플은 다음의 조건을 사용하여 프로세스된다. 첫째, 상기 캐스트 스트립은 대략 150℃로 가열되고 대략 1.25mm, 대략 1.65mm 및 대략 2.05mm 두께범위로 압연냉각된 후에 상기 시트는 대략 10-25sec동안 대략 1030℃ 또는 그 이상의 온도 및 최대온도 대략 1050℃ 의 다소 산화된 대기에서 어닐된다. 상기 샘플은 대략 0.56mm 두께로 더 압연냉각된 후에 상기 시트는 대략 10-25sec동안 대략 950℃ 또는 그 이상의 온도 및 최대온도 대략 980℃ 의 다소 산화된 대기에서 어닐된다. 상기 샘플은 대략 0.26mm 최종두께로 압연냉각된 후에 상기 시트는 대략 850℃ 또는 그 이상의 온도 및 최대온도 870℃ 에서 45-60sec 어닐시간을 사용하여 습한 수소-질소 대기내에 대략 0.0025% 미만의 탄소를 함유하도록 탈탄 어닐된다. 상기 샘플은 기초 구성물로 마그네슘 산화물을 포함하는 어닐링 분리자로 코팅되며, 2차 결정립성장을 달성하고 황, 셀레늄, 질소 등과 같은 스틸을 정화하도록 고온으로 더 어닐된다. 상기 고온어닐은 대략 1150℃ 또는 그 이상의 온도에서 15 시간의 어닐링 시간을 사용하여 상기 샘플이 수소를 포함한 대기내에서 가열되도록 실행된다. 상기 고온 어닐단계가 실행된 후에, 상기 샘플은 남아 있는 마그네슘 산화물을 제거하도록 세정되고, 테스트와 스트레스 경감을 위해 적절한 치수로 절단되어 830℃ 또는 그 이상의 온도에서 2시간의 어닐시간을 사용하여 95% 질소와 5% 수소를 포함하는 비산화 대기내에서 어닐된 후에, 자기적 특성이 결정된다.
방향성 스틸의 자기적 특성
견본 ID 제1냉각압연후 두께(mm) 샘플최종두께 796A/m에서의자기투과도 1.5T 60Hz에서의 코아손실(w/kg) 1.7T 60Hz에서의 코아손실(w/kg)
B-1 2.03 0.262 1849 1.10 1.59
0.261 1847 1.05 1.57
0.261 1858 1.04 1.48
0.262 1841 1.12 1.65
B-2 1.65 0.267 1849 1.10 1.60
0.266 1859 1.01 1.47
0.262 1872 1.04 1.47
0.263 1867 1.02 1.46
B-3 1.27 0.264 1864 1.04 1.48
0.265 1862 1.11 1.60
0.263 1864 1.08 1.55
0.264 1848 1.13 1.66
상기 표의 796 A/m에서 측정된 자기투과도 및 1.5T 60Hz 및 1.7T 60Hz에서 측정된 코아손실은 스틸B(본 발명)가 종래의 생산방법에 의해 만들어진 종래의 방향성 전기스틸과 비교되는 자기특성을 제공한다는 것을 보여준다.

Claims (23)

  1. (a) 10 mm보다 작은 두께를 가진 캐스트 전기스틸 스트립을 연속적으로 형성하는 단계;
    (b) 상기 스트립을 고체화 되도록 대략 1150℃ 내지 1250℃ 의 온도로 냉각시키는 단계;
    (c) 결과적으로 상기 스틸스트립에 대략 65℃/sec 내지 대략 150℃/sec 속도로 대략 950℃ 보다 작은 온도까지 급격한 2차 냉각을 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기스틸 스트립을 생산하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계(c)에 이어서, 생산된 상기 캐스트 스트립이 대략 800℃ 이하의 온도에서 코일되는 것을 특징으로 하는 방향성 전기스틸 스트립을 생산하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 단계(b) 일부 동안, 상기 스트립이 절연된 냉각챔버를 관통하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기스틸 스트립을 생산하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 절연된 냉각챔버가 비산화대기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성전기스틸 스트립을 생산하는 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 캐스트 스트립의 급격한 2차냉각이 대략 700℃ 보다 더 크지 않은 온도로 처리되는 것을 특징으로 하는 방향성 전기스틸 스트립을 생산하는 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 급격한 2차냉각이 적어도 대략 100℃/sec 속도로 발생하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기스틸 스트립을 생산하는 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 급격한 2차냉각은 상대온도가 상기 캐스트 스트립의 너비를 가로질러 균등하게 유지되도록 발생하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기스틸 스트립을 생산하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 급격한 2차냉각은 직접 충돌냉각, 에어/물 분무(mist)냉각, 물분무(spray)냉각, 및 이들의 조합에서 선택된 프로세스에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 방향성 전기스틸 스트립을 생산하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 급격한 2차냉각은 물분무 냉각에 의해 발생하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기스틸 스트립을 생산하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 물분무는 대략 125 내지 450 ℓ/[min-m2]의 분무 물밀도를 구비하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기스틸 스트립을 생산하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 분무 물은 대략 10 내지 75℃ 온도를 구비하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기스틸 스트립을 생산하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 스트립의 주어진 영역에서 상기 분무의 지속시간은 대략 3 내지 12sec인 것을 특징으로 하는 방향성 전기스틸 스트립을 생산하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 급격한 2차냉각은 적어도 대략 75℃/sec 속도로 발생하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기스틸 스트립을 생산하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 급격한 2차냉각은 적어도 대략 100℃/sec 속도로 발생하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기스틸 스트립을 생산하는 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 급격한 2차냉각은 대략 800℃보다 더 크지 않은 온도에서 발생하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기스틸 스트립을 생산하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 급격한 2차냉각은 대략 700℃ 보다 더 크지 않은 온도에서 발생하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기스틸 스트립을 생산하는 방법.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 분무 물밀도는 대략 300 내지 400 ℓ/[min-m2] 인 것을 특징으로 하는 방향성 전기스틸 스트립을 생산하는 방법.
  18. (a) 10 mm보다 작은 두께를 가진 캐스트 전기스틸 스트립을 연속적으로 형성하는 단계;
    (b) 상기 캐스트 스트립을 적어도 부분적으로 고체화 되도록 대략 1400℃ 이하의 온도로 냉각시키는 단계;
    (c) 상기 적어도 부분적으로 고체화된 캐스트 스트립에 대략 1150℃ 내지 대략 1250℃의 온도까지 초기 2차 냉각을 실시하는 단계;
    (d) 결과적으로 상기 스틸스트립에 대략 65℃/sec 내지 대략 150℃/sec 속도로 대략 950℃ 보다 더 크지 않은 온도까지 급격한 2차 냉각을 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기스틸 스트립을 생산하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 단계(d)에 이어서, 생산된 상기 캐스트 스트립이 대략 800℃ 이하의 온도에서 코일되는 것을 특징으로 하는 방향성 전기스틸 스트립을 생산하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 급격한 2차냉각이 적어도 대략 100℃/sec 속도로 실행되는 것을 특징으로 하는 방향성 전기스틸 스트립을 생산하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 초기의 2차냉각이 적어도 대략 10℃/sec 속도로 실행되는 것을 특징으로 하는 방향성 전기스틸 스트립을 생산하는 방법.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 급격한 2차냉각은 물분무 냉각에 의해 실행되며, 상기 물분무는 대략 125 내지 대략 450 ℓ/[min-m2]의 물분무 밀도를 구비하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기스틸 스트립을 생산하는 방법.
  23. (a) 10 mm보다 작은 두께를 가진 캐스트 전기스틸 스트립을 연속적으로 형성하는 단계;
    (b) 상기 캐스트 스트립을 고체화 되도록 대략 1150℃ 내지 대략 1250℃의 온도로 초기 2차 냉각을 실시하는 단계; 및
    (c) 상기 캐스트 스트립에 대략 125 내지 대략 450 ℓ/[min-m2]의 물분무 밀도를 구비한 물분무를 가지고 대략 850℃ 보다 작은 온도로 2차 냉각을 실시하는 단계;
    (d) 상기 캐스트 스트립을 대략 800℃ 이하의 온도에서 코일하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기스틸 스트립을 생산하는 방법.
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