KR20040058682A - 자기특성이 우수한 방향성 전기강판의 제조방법 - Google Patents

자기특성이 우수한 방향성 전기강판의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20040058682A
KR20040058682A KR1020020085053A KR20020085053A KR20040058682A KR 20040058682 A KR20040058682 A KR 20040058682A KR 1020020085053 A KR1020020085053 A KR 1020020085053A KR 20020085053 A KR20020085053 A KR 20020085053A KR 20040058682 A KR20040058682 A KR 20040058682A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
steel sheet
nitriding
temperature
annealing
nitrogen content
Prior art date
Application number
KR1020020085053A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100940720B1 (ko
Inventor
한규석
김재관
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020020085053A priority Critical patent/KR100940720B1/ko
Publication of KR20040058682A publication Critical patent/KR20040058682A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100940720B1 publication Critical patent/KR100940720B1/ko

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1244Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the heat treatment(s) being of interest
    • C21D8/1255Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the heat treatment(s) being of interest with diffusion of elements, e.g. decarburising, nitriding
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1216Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the working step(s) being of interest
    • C21D8/1222Hot rolling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1216Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the working step(s) being of interest
    • C21D8/1233Cold rolling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1244Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the heat treatment(s) being of interest
    • C21D8/1261Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the heat treatment(s) being of interest following hot rolling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1244Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the heat treatment(s) being of interest
    • C21D8/1266Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the heat treatment(s) being of interest between cold rolling steps
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1277Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties involving a particular surface treatment
    • C21D8/1283Application of a separating or insulating coating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)

Abstract

본 발명은 발전기와 같은 대형회전기 및 각종 변압기와 전자기기의 철심재료로 사용되는 방향성 전기강판 제조방법에 관한 것이다.
이 제조방법은 방향성 전기강판의 제조방법에 있어서,
슬라브를 1300℃ 이하의 온도로 재가열한 다음 열간압연하는 단계,
상기 열연판을 열연판 소둔하는 단계,
상기 소둔판을 1회의 냉간압연 또는 냉간압연 사이에 중간소둔을 포함하는 2회 이상의 냉간압연을 실시하는 단계,
상기 냉연판을 수분을 포함하는 암모니아 혼합가스로 구성된 800~900℃의 분위기에서 동시 탈탄질화처리하거나 탈탄한 후 질화처리하는 단계,
상기 동시 탈탄질화처리 온도 또는 질화처리 온도를 하기 수학식 1에 대입하여 결정립 크기를 예측하는 단계,
[수학식 1]
ASTM 입도번호(결정립 크기) = -0.0153 × T(℃) + 20.253
(단, T는 동시 탈탄질화처리 온도 또는 질화처리 온도)
상기 동시 탈탄질화처리 또는 탈탄후 질화처리된 강판의 철손(W15/50)을 측정하는 단계,
상기 예측된 결정립 크기와 측정된 강판의 철손으로부터 하기 수학식 2를 이용하여강판의 질소 함량을 예측하는 단계,
[수학식 2]
N(ppm) = [W15/50- 0.3395 × ASTM 입도번호 - 0.1437] / 0.0103
상기 예측된 질소 함량을 근거로 하여 동시 탈탄질화처리 또는 질화처리 후의 강판의 질소 함량이 100~500ppm이 되도록 암모니아 가스의 유량을 증감하여 동시 탈탄질화처리 또는 질화처리 분위기를 조절하고 동시 탈탄질화처리 온도 및 질화처리 온도를 정하는 단계,
상기와 같이 정해진 동시 탈탄질화처리 또는 질화처리 분위기 및 동시 탈탄질화처리 온도 또는 질화처리 온도로 탈탄질화처리 또는 탈탄후 질화처리하는 단계 및
소둔분리제를 도포하여 최종소둔하는 단계를 포함하여 이루어진다.
이 제조방법은 동시 탈탄질화처리 또는 질화처리 온도로부터 결정립 크기를 예측하고 소둔강판의 철손 측정값으로부터 강판의 질소함량을 유추하여 암모니아 가스 유량을 증감함으로써, 저철손 고자속밀도의 자기특성이 우수한 방향성 전기강판을 안정적으로 제조할 수 있는 효과가 있다.

Description

자기특성이 우수한 방향성 전기강판의 제조방법{Method for manufacturing grain oriented electrical steel sheets with excellent magnetic properties}
본 발명은 발전기와 같은 대형회전기 및 각종 변압기와 전자기기의 철심재료로 사용되는 방향성 전기강판 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동시 탈탄질화 소둔공정 후 또는 탈탄소둔후 질화처리한 후에 소둔판의 철손을 측정하여 강판에 질소함량을 예측하고, 소둔판의 질소 함량을 조절함으로서 강중 질소함량에 의한 재결정립 성장의 억제를 안정적으로 유지함과 아울러 동시 탈탄질화처리 온도 또는 질화처리 온도를 조절함으로써, 저철손과 고자속밀도의 자기특성을 갖는 방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 방향성전기강판은 냉간압연과 소둔공정을 통하여 모든 결정립들이 (110)[001]방향으로 배열하는 2차 재결정이라는 현상을 이용함으로서 압연방향으로 우수한 자기특성을 갖는 것이 특징이다. 일반 방향성 전기강판은 주로 2-4%의 Silicon과 입성장 억제제로 MnS나 MnSe를 함유하며, 용해하여 슬라브를 만든후 재가열 - 열간압연 - 예비소둔 - 중간소둔이 포함된 2회 냉간압연 - 탈탄소둔 - 융착방지제 도포 - 최종 고온소둔의 매우 복잡한 공정을 통하여 최종제품으로 완성된다. 이러한 복잡한 공정은 결정립 성장억제제로 MnS 혹은 MnSe를 사용하여 2차 재결정현상을 일으키는 일반적인 제조방법에서는 필수적인 공정들이다.
한편 전기강판의 복잡한 제조공정을 개선하고자 많은 연구가 진행되어 냉간압연공정을 1회로 단축하고 MnS와 AlN을 복합석출시켜서 고자속밀도의 특성을 갖는 방향성전기강판을 제조하는 방법이 새로이 개발되었다. 이 방법은 일반 방향성 전기강판보다 고자속밀도와 저철손의 자기적특성을 확보할 수 있었지만 탄소의 함량은 오히려 증가하였고 슬라브가열도 1400℃의 고온에서 이루어지기 때문에 잦은 슬라브가열로 보수와 고온에서의 슬라브 워싱으로 실수율이 떨어지는 문제점을 안고 있었다. 이러한 슬라브 고온가열의 문제점을 개선하고 생산성을 높히기 위해서 슬라브 재가열온도의 하향화 연구가 많이 진행되었다. 이들 연구의 대부분은 슬라브 재가열을 슬라브 워싱이 일어나지 않는 약 1300℃이하의 온도에서 행하기 위한 성분계 조절과 후속공정의 개선 연구에 집중되어 왔다.
그 결과, 대한민국 특허 출원번호 96-63078에서 본 발명자들은 슬라브 가열을 1300℃ 이하의 온도에서 수행하고 열연판소둔과 1회냉간압연을 실시한 다음, 탈탄과 질화처리를 동시에 수행함으로서 입성장 억제제을 보강하여 고자속밀도 방향성 전기강판을 제조하는 방법을 개발함으로서 기존의 제조방법을 대폭 개선하였다. 본 발명의 특징은 1회 강냉간압연에 따른 강력한 결정성장 구동력을 동시탈탄질화처리에 의해서 입성장억제력을 강화시켜줌으로서 2회 냉간압연의 번거러움을 개선하였고, 또한 추가적인 질화처리를 위한 소둔설비 증설이 없이, 기존의 탈탄을 수행하던 소둔로에서 암모니아에 의한 질화처리를 동시에 수행함으로서 원가면과 생산성면에서 큰 향상을 보였다. 그러나, 상기의 제조방법은 냉간압연후에 단 한번의 소둔공정에서 냉간압연에 의한 변형조직의 재결정과 탈탄 그리고 질화처리에 의한 입성장억제력의 강화가 동시에 일어나는 공정이기 때문에 소둔조건에 따라서 소둔후 소둔판의 특성이 매우 다르게 나타나며 최종적으로 고온소둔으로 2차재결정을 형성시킬 때에 2차재결정 현상이 아주 다르게 나타나며 자기특성도 연동하여 크게 변화하게 된다. 그러한 이유로 동시탈탄질화소둔로의 소둔온도, 탈탄현상을 일으키는 가스분위기의 이슬점 및 암모니아 개스의 함량 및 로내 유지시간등 모든 조건들이 극히 세밀하게 관리되어야 한다.
한편, 대한민국 특허 공고번호 95-0005792에서 냉간압연판을 탈탄한 다음에 질화처리를 독립적으로 수행하여 입성장억제력을 확보하고 2차재결정을 일으키는 방향성 전기강판제조방법에 있어서 탈탄소둔후에 질화처리가 끝난 소둔판의 철손과 강판의질소량을 측정하여 탈탄소둔후의 재결정립크기를 예측하고, 결정립의 크기가 적정범위 안에 있도록 탈탄소둔온도를 조절하여 방향성전기강판을 제조하는 방법을 주장하였다. 그러나, 이러한 방법으로 전기강판을 제조하기 위해서는 먼저 소둔판의 질소량을 측정해야만 하는데 이를 위해서는 강판이 탈탄소둔과 질화처리 과정을 거친 후에 코일상태로 권취되고 난 다음에 질소분석 시편을 채취해야 한다. 그렇기 때문에 질소분석시편 채취를 위해서는 강판이 탈탄 후 질화처리가 끝난 다음 코일로 권취될 때까지 장시간을 기다려야만 하며 질소함량을 정량적으로 분석하기 위해서는 특수원소분석기를 사용해야만 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 동시 탈탄질화처리 또는 탈탄후 질화처리시 강판의 질소함량을 유추하여 암모니아 가스의 유량을 관리함으로써 강판의 질소함량을 일정수준의 범위 내에서 안정적으로 유지되게 하여 2차 재결정이 안정되게 형성되도록 한 우수한 자기특성을 갖는 방향성 전기강판의 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.
도 1은 동시 탈탄질화처리 온도와 결정립 크기와의 관계를 나타내는 그래프
도 2는 각각의 질소 함량에서의 결정립 크기와 철손과의 관계를 나타내는 그래프
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 방향성 전기강판의 제조방법에 있어서,
슬라브를 1300℃ 이하의 온도로 재가열한 다음 열간압연하는 단계,
상기 열연판을 열연판 소둔하는 단계,
상기 소둔판을 1회의 냉간압연 또는 냉간압연 사이에 중간소둔을 포함하는 2회 이상의 냉간압연을 실시하는 단계,
상기 냉연판을 수분을 포함하는 암모니아 혼합가스로 구성된 800~900℃의 분위기에서 동시 탈탄질화처리하거나 탈탄한 후 질화처리하는 단계,
상기 동시 탈탄질화처리 온도 또는 질화처리 온도를 하기 수학식 1에 대입하여 결정립 크기를 예측하는 단계,
[수학식 1]
ASTM 입도번호(결정립 크기) = -0.0153 × T(℃) + 20.253
(단, T는 동시 탈탄질화처리 온도 또는 질화처리 온도)
상기 동시 탈탄질화처리 또는 탈탄후 질화처리된 강판의 철손(W15/50)을 측정하는 단계,
상기 예측된 결정립 크기와 측정된 강판의 철손으로부터 하기 수학식 2를 이용하여 강판의 질소 함량을 예측하는 단계,
[수학식 2]
N(ppm) = [W15/50- 0.3395 × ASTM 입도번호 - 0.1437] / 0.0103
상기 예측된 질소 함량을 근거로 하여 동시 탈탄질화처리 또는 질화처리 후의 강판의 질소 함량이 100~500ppm이 되도록 암모니아 가스의 유량을 증감하여 동시 탈탄질화처리 또는 질화처리 분위기를 조절하고 동시 탈탄질화처리 온도 또는 질화처리 온도를 정하는 단계,
상기와 같이 정해진 동시 탈탄질화처리 또는 질화처리 분위기 및 동시 탈탄질화처리 온도 또는 질화처리 온도로 탈탄질화처리 또는 탈탄후 질화처리하는 단계 및
소둔분리제를 도포하여 최종소둔하는 단계를 포함하여 이루어진다.
이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 방향성 전기강판의 우수한 2차 재결정을 형성하기 위한 각 공정별 최적조건 도출을 위해 연구한 결과, 동시 탈탄질화소둔으로 형성되는 1차 재결정조직의 재결정립이 소둔온도에 비례하여 변화하는 것을 알게 되었다. 즉, 방향성전기강판 소강성분이 다소 변화하여도 일관되게 동시 탈탄소둔 온도가 증가함에 따라서 재결정립의 크기가 비례하여 증가하는 경향을 발견하였다. 도 1은 방향성 전기강판의 동시 탈탄질화소둔 온도에 따른 1차 재결정립의 크기변화를 ASTM 입도번호로 나타낸 것으로, 방향성 전기강판의 소강성분중 산가용성 Al의 성분이 150~300ppm까지 변화하여도 재결정립의 크기는 크게 변화하지 않았고 동시탈탄질화소둔온도에 따라서 점차 ASTM 입도번호가 감소하는 것을 알 수 있다. ASTM 입도번호가 감소한다는 것은 결정립크기가 점차 증가한다는 것을 의미한다. 따라서, 도 1로부터 동시 탈탄질화소둔 온도에 따라서 재결정립의 크기를 유추하는 하기 수학식 1을 도출하였다.
[수학식 1]
ASTM 입도번호(결정립 크기) = -0.0153 × T(℃) + 20.253
(단, T는 동시 탈탄질화처리 온도 또는 질화처리 온도)
한편, 강자성체인 강판의 철손에 영향을 주는 중요한 요인으로는 강판의 결정립 크기와 강판에 들어가 있는 각종 석출물과 탄소, 질소, 산소등의 미량원소의 함량이 있다. 그 중에서 석출물의 경우는 석출물의 양이 소강성분에 의해서 결정되기 때문에 충분히 예측이 가능하고 탄소와 산소의 경우에도 자기특성에 악영향을 미치기 때문에 가급적이면 가장 낮게 관리하고 있어서 동시 탈탄질화소둔 이후의 철손 측정에 영향을 주지는 않는다. 그러나, 결정립 크기는 동시 탈탄질화소둔 온도에 따라서 변화하기 때문에 강판의 철손을 크게 변화시키며, 질소도 마찬가지로 동시 탈탄질화소둔 공정을 통하여 강판에 질소이온을 부가하기 때문에 질소함량 증가에 따른 철손의 변화가 분명하게 존재한다.
그러므로, 동시 탈탄질화소둔 공정을 거친 강판의 철손을 측정하여 보면 결정립크기의 영향과 질소함량의 증가에 따른 철손의 증가영향을 예측하는 것이 가능하다. 특히, 결정립 크기는 상기의 동시 탈탄질화소둔 온도와 결정립 크기와의 관계식인 수학식 1로부터 쉽게 예측할 수 있기 때문에 강판의 철손을 측정하게 되면 강중에 들어가 있는 질소의 함량을 예측하는 것이 가능해진다. 본 발명자들은 중량%로, C: 0.052%, Si: 3.15%, Mn: 0.10%, Al: 0.025%, N: 0.0076%로 된 냉연강판을 이용하여 각기 다른 동시 탈탄질화소둔 온도에서 암모니아 가스를 이용하여 질소함량을 변화시켜서 소둔한 다음 강판의 철손(W15/50)을 측정하였다.
도 2는 동시 탈탄질화소둔 후의 강판에 대한 결정립 크기와 철손 그리고 질소 함량의 관계를 나타낸 것으로, 결정립 크기는 동시 탈탄질화소둔 온도로부터 구할 수 있으며 결국, 철손측정으로부터 강판에 들어가 있는 질소함량을 예측할 수가 있게 된다. 상기의 연구결과로부터 동시 탈탄질화소둔 이후의 강판의 질소함량을 예측하는 하기 수학식 2를 도출하였다.
[수학식 2]
N(ppm) = [W15/50- 0.3395 × ASTM 입도번호 - 0.1437] / 0.0103
상기 수학식 2로부터 동시 탈탄질화소둔 후 강판의 질소함량을 예측하고 질소함량이 100~500ppm 범위에 들도록 동시탈탄질화소둔로에 투입되는 암모니아의 유량을 조절함으로써, 강판에 질소함량이 일정범위에서 안정적으로 존재할 수가 있게 된다.
이제까지의 실험결과와 분석을 통하여 동시 탈탄질화소둔 온도로부터 결정립 크기를 예측하고 동시 탈탄질화소둔을 거친 강판의 철손을 측정하여 봄으로서 질소함량을 정량적으로 분석하기 위한 추가적인 설비의 도움없이 즉각적이며 실시간으로 강판의 질소함량을 예측하여 암모니아 가스의 유량을 조절함으로써 동시탈탄질화소둔 후의 강판 질소함량 변화에 따른 최종제품의 자기특성 변화를 미리 예측하고 제거할 수가 있게 되어 자기특성이 우수한 방향성전기강판을 안정적으로 제조할 수가있다.
결정립성장 억제제로서 Si3N4, (Si,Mn)N, AlN 등의 질화물 및 고용질소를 단독 혹은 복합적으로 사용하는 방향성 전기강판 성분계의 슬라브를 1300℃ 이하의 온도에서 재가열하고 열간압연 한다. 상기 재가열 온도가 1300℃를 초과하면 슬라브 표면이 용융상태가 되어 녹아내림으로서 제품의 손실이 매우 크며 녹아내린 산화물들로 인하여 슬라브 가열작업이 어려울 뿐만 아니라 가열로 보수를 자주 해야하므로, 상기 재가열 온도는 1300℃ 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 열간압연판은 임의의 온도에서 소둔처리를 행하고 산세를 한 다음, 1회의 냉간압연 또는 냉간압연 사이에 중간소둔을 포함하는 2회 이상의 냉간압연 방법으로 최종제품 두께까지 냉간압연을 실시한다. 이때 상기 열연판 소둔은 생략이 가능하다. 상기 냉간압연 도중 압연유와 냉각수의 유량을 조절하여 압연판의 온도가 150~300℃가 유지되도록 압연하는 것이 바람직하다. 압연판의 온도를 상기의 온도로 관리해야만 미세 탄질화물의 석출로 가공경화가 더욱 크게 발생하여 2차재결정에 유리한 집합조직을 형성하게 된다.
이렇게 냉간압연된 강판을 800~900℃ 온도범위의 동시 탈탄질화소둔로에 투입하여 수분을 함유하는 암모니아 혼합가스의 동시 탈탄질화소둔 분위기에서 탈탄 및 질화처리를 동시에 실시한다. 이때 이와 같은 열처리를 통하여 잔류탄소함량은 30ppm 미만이며 질소함량은 100~500ppm의 범위에 들도록 소둔시간과 암모니아 가스의 유량을 조절하게 된다. 동시 탈탄질화소둔은 800~900℃이 온도범위내에서 수행하는 것이 바람직하며, 800℃보다 낮은 온도는 탈탄에 시간이 많이 걸리면서 작업성이 안좋고, 900℃보다 높은 온도에서는 비정상적으로 큰 재결정립들이 존재하여 2차재결정 형성이 불안정해진다.
또한, 상기 동시 탈탄질화처리 대신에 탈탄 후 질화처리하더라도 동일한 결과를 얻을 수 있다.
상기 탈탄질화처리 온도 또는 질화처리 온도를 하기 수학식 1에 대입하여 결정립 크기를 예측한다.
[수학식 1]
ASTM 입도번호(결정립 크기) = -0.0153 × T(℃) + 20.253
(단, T는 동시 탈탄질화처리 온도 또는 질화처리 온도)
상기 동시 탈탄질화처리 또는 탈탄 후 질화처리된 강판의 철손(W15/50)을 측정한다. 강판의 철손 측정은 별도의 단판의 철손측정기를 이용한다거나, 소둔로 후단에 철손측정기를 부착하거나 동시 탈탄질화소둔이 끝난 강판이 권취되는 권취기 전단에 철손측정기를 부착하여 강판이 철손측정기를 통과하면서 측정하게 된다.
상기 예측된 결정립 크기와 측정된 강판의 철손으로부터 하기 수학식 2를 이용하여강판의 질소 함량을 예측한다.
[수학식 2]
N(ppm) = [W15/50- 0.3395 × ASTM 입도번호 - 0.1437] / 0.0103
이후, 상기 예측된 질소 함량을 근거로 하여 동시 탈탄질화처리 또는 질화처리 후의 강판의 질소 함량이 100~500ppm이 되도록 암모니아 가스의 유량을 증감하고 동시 탈탄질화처리 온도 또는 질화처리 온도를 정하게 된다.
이와 같은 방법은 암모니아 유량으로부터 질화량을 예측하거나, 소둔이 끝난 강판을 따로 채취하여 질소를 정량적으로 분석하는 장치에서 분석하여 질화량을 알아내는 방법보다 즉각적으로 작업현장에서 동시탈탄질화소둔이 끝난 강판의 철손을 측정함으로서 질소함량을 알 수가 있고 암모니아 가스 유량을 철손과 연동하여 증감함으로서 강판의 질소함량 관리가 용이하게 된다.
상기와 같은 동시 탈탄질화처리 또는 탈탄후 질화처리와 철손 측정으로 강판의 질소함량을 적정범위 내로 관리한 강판은 MgO가 주성분인 소둔분리제를 도포한 다음 1100℃ 이상의 온도로 승온하여 10시간 이상 유지하는 고온소둔을 실시한다. 상기 소둔온도가 1100℃ 보다 낮으면 2차 재결정이 완전히 일어나지 않기 때문에 자기특성이 떨어지게 되고, 소둔시간이 10시간 미만이면 강판내에 존재하는 불순물들이 완전히 제거되지 않기 때문에 역시 강판의 자기특성을 떨어뜨리게 된다.
이러한 고온소둔 과정을 통하여 강판에 부가된 질소이온이 결정립 성장 억제제인 Si3N4, (Si,Mn)N, AlN 등의 질화물을 형성하거나 혹은 고용질소 자체가 결정성장 억제력을 발휘하여 고스(Goss) 방위의 결정립들이 2차재결정함으로서 자기특성이 우수한 방향성전기강판을 제조하게 된다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
[실시예]
중량%로, C: 0.054%, Si: 3.15%, Mn: 0.12%, Al: 0.028%, N: 0.0070%, S: 0.006%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬라브를 1200℃로 가열한 다음 열간압연하고 열연판 소둔 후에 산세 및 냉간압연하여 0.30mm의 강판으로 제조하였다. 상기 0.30mm로 냉간압연된 강판은 수분을 함유하며 질소, 수소 그리고 암모니아 가스로 구성된 분위기에서 하기 표 1의 소둔온도로 동시 탈탄질화처리하였다.
상기 소둔처리된 강판의 철손을 측정하여 질소함량을 예측하고 실제 강판의 질소함량을 정량적으로 측정하여 비교하였고, 1차 재결정립 크기 및 최종고온소둔 후의 자기특성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
상기 표 1에서 알 수 있듯이, 예측된 질소 함량과 실제 질소 함량은 거의 유사한 값을 가졌다. 또한, 예측된 질소함량이 100ppm 미만이거나 500ppm 이상인 경우는 2차 재결정이 불안정하여 저철손 고자속밀도의 자기특성 확보가 불가능하였다. 아울러 동시 탈탄질화처리 온도가 본 발명의 범위를 벗어난 경우에는 결정립 크기가 매우 미세하거나 반대로 매우 조대해져 2차 재결정이 불안정하게 형성되어 자기특성 확보가 불가능하였다.
그리고, 비교재(2~4)의 경우처럼 동일한 동시 탈탄질화처리 조건 일지라도 수분을 함유하는 질소, 수소 그리고 암모니아 가스의 혼합가스분위기이기 때문에 원하는 만큼 강판에 질소함량이 증가하지 않는 경우가 발생한다. 이런 경우 즉각적으로 암모니아 가스 유량을 증감하거나 동시 탈탄질화처리 온도 또는 질화처리 온도를 조절하여 강판의 질소함량을 100~500ppm 범위로 관리함으로써, 우수한 자기특성의 확보가 가능해진다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 동시 탈탄질화처리 또는 질화처리 온도로부터 결정립 크기를 예측하고 소둔강판의 철손 측정값으로부터 강판의 질소함량을 유추하여 암모니아 가스 유량을 증감하고 소둔온도를 제어함으로써, 저철손 고자속밀도의 자기특성이 우수한 방향성 전기강판을 안정적으로 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 방향성 전기강판의 제조방법에 있어서,
    슬라브를 1300℃ 이하의 온도로 재가열한 다음 열간압연하는 단계,
    상기 열연판을 열연판 소둔하는 단계,
    상기 소둔판을 1회의 냉간압연 또는 냉간압연 사이에 중간소둔을 포함하는 2회 이상의 냉간압연을 실시하는 단계,
    상기 냉연판을 수분을 포함하는 암모니아 혼합가스로 구성된 800~900℃의 분위기에서 동시 탈탄질화처리하거나 탈탄한 후 질화처리하는 단계,
    상기 동시 탈탄질화처리 온도 또는 질화처리 온도를 하기 수학식 1에 대입하여 결정립 크기를 예측하는 단계,
    [수학식 1]
    ASTM 입도번호(결정립 크기) = -0.0153 × T(℃) + 20.253
    (단, T는 동시 탈탄질화처리 온도 또는 질화처리 온도)
    상기 동시 탈탄질화처리 또는 탈탄후 질화처리된 강판의 철손(W15/50)을 측정하는 단계,
    상기 예측된 결정립 크기와 측정된 강판의 철손으로부터 하기 수학식 2를 이용하여 강판의 질소 함량을 예측하는 단계,
    [수학식 2]
    N(ppm) = [W15/50- 0.3395 × ASTM 입도번호 - 0.1437] / 0.0103
    상기 예측된 질소 함량을 근거로 하여 동시 탈탄질화처리 또는 질화처리 후의 강판의 질소 함량이 100~500ppm이 되도록 암모니아 가스의 유량을 증감하여 동시 탈탄질화처리 또는 질화처리 분위기를 조절하고 동시 탈탄질화처리 온도 및 질화처리 온도를 정하는 단계,
    상기와 같이 정해진 동시 탈탄질화처리 또는 질화처리 분위기 및 동시 탈탄질화처리 온도 또는 질화처리 온도로 동시 탈탄질화처리 또는 탈탄후 질화처리하는 단계 및
    소둔분리제를 도포하여 최종소둔하는 단계를 포함하여 이루어지는 자기특성이 우수한 방향성 전기강판의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열간압연 후 열연판 소둔을 생략하는 것을 특징으로 하는 자기특성이 우수한 방향성 전기강판의 제조방법.
KR1020020085053A 2002-12-27 2002-12-27 자기특성이 우수한 방향성 전기강판의 제조방법 KR100940720B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020020085053A KR100940720B1 (ko) 2002-12-27 2002-12-27 자기특성이 우수한 방향성 전기강판의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020020085053A KR100940720B1 (ko) 2002-12-27 2002-12-27 자기특성이 우수한 방향성 전기강판의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040058682A true KR20040058682A (ko) 2004-07-05
KR100940720B1 KR100940720B1 (ko) 2010-02-08

Family

ID=37350758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020020085053A KR100940720B1 (ko) 2002-12-27 2002-12-27 자기특성이 우수한 방향성 전기강판의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100940720B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101353554B1 (ko) * 2011-12-21 2014-01-23 주식회사 포스코 방향성 전기강판 및 그 제조방법
WO2017111432A1 (ko) * 2015-12-21 2017-06-29 주식회사 포스코 방향성 전기강판 및 이의 제조방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07122096B2 (ja) * 1990-11-07 1995-12-25 新日本製鐵株式会社 磁気特性、皮膜特性ともに優れた一方向性電磁鋼板の製造方法
JP2519615B2 (ja) * 1991-09-26 1996-07-31 新日本製鐵株式会社 磁気特性の優れた方向性電磁鋼板の製造方法
JP3368310B2 (ja) * 1995-03-31 2003-01-20 新日本製鐵株式会社 磁気特性の優れた一方向性電磁鋼板の製造方法
JP4653266B2 (ja) 1998-10-22 2011-03-16 新日本製鐵株式会社 一方向性電磁鋼板の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101353554B1 (ko) * 2011-12-21 2014-01-23 주식회사 포스코 방향성 전기강판 및 그 제조방법
WO2017111432A1 (ko) * 2015-12-21 2017-06-29 주식회사 포스코 방향성 전기강판 및 이의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR100940720B1 (ko) 2010-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3018221B1 (en) Method of production of grain-oriented electrical steel sheet with high magnetic flux density
EP0743370B1 (en) Grain oriented electrical steel having high volume resistivity and method for producing same
KR100442101B1 (ko) 자속밀도가 높은 방향성 전기 강판의 제조 방법
EP2025767B1 (en) Process for producing grain-oriented electrical steel sheet with high magnetic flux density
JPS6245285B2 (ko)
KR930001330B1 (ko) 자속밀도가 높은 일방향성 전자강판의 제조방법
KR102142511B1 (ko) 방향성 전기강판 및 그의 제조방법
KR100940720B1 (ko) 자기특성이 우수한 방향성 전기강판의 제조방법
KR930011404B1 (ko) 고자속밀도를 가지고 있는 이방향성 전자강판의 제조방법
CN113195770B (zh) 取向电工钢板及其制造方法
JP7053848B2 (ja) 方向性電磁鋼板およびその製造方法
KR20210109605A (ko) 방향성 전자 강판의 제조 방법
KR101937925B1 (ko) 방향성 전기강판의 제조방법
KR100479996B1 (ko) 철손이 낮은 고자속밀도 방향성 전기강판 및 그 제조방법
JPH02228425A (ja) 高磁束密度方向性電磁鋼板の製造方法
KR20020044243A (ko) 자기특성이 우수한 방향성 전기강판의 제조방법
CN114867873B (zh) 取向电工钢板及其制造方法
RU2805838C1 (ru) Способ производства листа анизотропной электротехнической стали
JP2001192787A (ja) 磁気特性が良好な一方向性電磁鋼板およびその製造方法
KR101263841B1 (ko) 저철손 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법
WO2008078947A1 (en) Method of manufacturing grain-oriented electrical steel sheets
JPH11269543A (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
CN114867882A (zh) 取向电工钢板及其制造方法
KR100276305B1 (ko) 냉간압연성 및 소둔생산성이 우수한 저온재가열 방향성 전기강판의 제조방법
JPH10183249A (ja) 磁気特性の優れた方向性電磁鋼板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130121

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140128

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150123

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160126

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170124

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180125

Year of fee payment: 9