KR20080090431A - 전자기 적층 팩의 제조에 특히 적합한 열간 스틸 스트립 - Google Patents

Abstract

감소된 실리콘 함량과 0.65 내지 1.5 mm 범위의 두께를 갖는 열간 압연된 저탄소 스틸 스트립이 실질적으로 평행하고, 평탄하고 버르가 없어야 하는 다수의 적층 스틸 시이트로 구성되는 모든 제품과 냉간 절단 적층물의 다층 팩의 제조에 특히 유리하게 사용될 수 있으며, 이러한 스틸 스트립은 이러한 목적에 보통 사용되는 냉간 압연된 무-방향성 입자 실리콘 스틸 스트립에 대한 유효한 대체 해법을 제공한다. 상기 스틸 스트립은 실리콘 함량 < 0.03%, ±0.05 mm의 감소된 허용오차 하에서의 바람직하게 0.65 내지 1 mm 범위의 두께, 평행률 < 0.02 mm 및 ASTM E 112 표준 규격의 9 등급 내지 12 등급 범위로 구성되는 70%의 페라이트 입자를 갖는 미세하고 균일한 입자 조직을 특징으로 한다.

Description

전자기 적층 팩의 제조에 특히 적합한 열간 스틸 스트립 {HOT STEEL STRIP PARTICULARLY SUITED FOR THE PRODUCTION OF ELECTROMAGNETIC LAMINATION PACKS}

본 발명은 전기 모터의 고정자와 회전자와 같은 적층 팩(lamination packs)의 제조에 있어서 대체가능한 특징들을 갖는 저 탄소 열간 압연 스트립에 관한 것이며, 또한 이러한 용도로 냉간 압연 스트립도 사용될 수 있다.

예를 들어, WO2004/013365 및 EP1411138호에는 냉간 압연 및 어닐링 처리시 절단 후에 전기 모터의 고정자와 회전자와 같은 적층 팩의 제조에 사용되기에 적합한 특정한 화학-물리적 특징이 제공되는 무-방향성 입자 자기 스트립이 기술되어 있다.

필요한 비용과 시간을 고려할 때 다소 부담가는 작동 사이클을 포함하는 냉간 압연도 공지되어 있다. 공지된 형태의 이들 스트립은 상당히 높은 실리콘 함량과 특히 미세한 입자들이 없는 조직을 특징으로 한다. 전술한 용도를 위한 기술에 일반적으로 사용되는 스틸 스트립은 실제로, 실리콘 함량이 > 0.5%이며, 특히 미세하지 않은 페라이트 입자를 가지며 ASTM 표준의 7등급보다 보통 훨씬 더 낮은 조직을 가지는 스틸 스트립이 공지되어 있다.

본 발명의 목적은 실리콘 함량이 감소되고 0.65 내지 1.5 mm 범위의 두께를 가지며 연속적인 냉간 압연 또는 추가 처리 없이도 특별한 금속학적 및 형상 특징(geometrical features)을 가질 뿐만 아니라, 평탄도와 경도와 관련하여 절단에 의해 전술한 용도에 적합한 다층 팩을 형성할 수 있는, 배타적이지 않지만 적층물의 제조에 특히 적합한 저 탄소 열간 압연된 스틸 스트립을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명에 따른 스트립은 배타적이지 않지만, 바람직하게 "박판 슬래브" 형태의 인-라인 시스템에 의해 제조되는데, 이의 예는 본 출원인의 이름으로 국제 출원된 WO 2004/026497호에 설명되고 도 5에 개략적으로 도시되어 있으며, 청구의 범위 제 1항에 기재되어 있는 바와 같이 저 실리콘 함량(0.03% 미만)과 ASTM E 112 표준 규격의 9 등급보다 높은 미세 조직과 0.65 내지 1.5 mm 범위의 두께, < 0.02 mm의 평행률(parallelism rate) 및 ≥ 1.3 ㎛의 거칠기를 특징으로 한다.

평균 두께는 ±0.05 mm의 엄격한 허용오차하에서 바람직하게 0.65 내지 1.0 mm인데 반해서, 평행룰은 바람직하게 0.01 mm보다 훨씬 적다. 가능한 산세 및 조질 압연(skinpassing) 작업시, 본 발명에 따른 스트립의 경도는 HRB 55/70 또는 HV110/140의 값에 도달한다.

스트립의 ≥1.3 ㎛의 특정 거칠기는 거친 표면에 의해 형성된 갭 내에 존재하는 공기 덕분에 다층을 형성하기 위한 패킹될 때 절단 부품들이 가깝게 접합되는 것을 방지하는데 도움을 주며, 일반적으로 전술한 특징들은 이러한 형태의 열간 압연된 스트립이 절단 부품의 트리밍(trim) 및 직선화(straighten)의 필요 없이 미세 절단에 적합하게 함으로써, 일반적으로 인-라인 및 자동화에 의해 수행되는 다음의 패팅 공정을 따를 수 있게 하여 종래의 시스템에서 필요했던 트리밍 및 직선화 공정을 제거할 수 있다.

본 발명에 따른 스틸 스트립의 이들 및 다른 목적, 장점 및 특징들은 첨부 도면들을 참조한 다음의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 각각의 스트립 코일의 시작부, 중간부 및 말단부에서 다수의 코일에서 통계학적으로 검출되는 일정한 크기의 입자의 존재에 대한 빈도수 곡선을 개략적으로 도시한 그래프이며,

도 2는 1000배 비율로 보았을 때 해당 스트립의 미세 조직을 상세히 나타내는 도면이며,

도 3은 본 발명에 따른 스트립으로부터 절단된 다수의 부품들에서 실험적으로 검출된 mm 단위의 버르 분포를 나타내는 도면이며,

도 4는 절단 부품 적층물내의 버르의 존재와 평행률에 대한 표시기로서 형성될 패킹 계수(이탈리아 표준 규격 UNI EN 10126에 따른 압연 변수) 기준을 어떻게 계산할 것인가를 개략적으로 나타내는 도면이며,

도 5는 본 발명의 스트립을 제조하는데 바람직하게 사용되는, 전술한 WO 2004/026497호에 개시된 것과 같은 형태의 플랜트를 개략적으로 도시하는 도면이며,

도 6은 종래 기술과 본 발명에 따른 스트립의 제조 사이클 사이의 비교를 위 한 흐름도이다.

이미 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 열간 압연된 스틸 스트립은 절단하여 자기 시이트의 적층 팩을 제조하기 위한 냉간 압연된 스트립을 어닐링 처리 없이 대체할 수 있다. 상기 스틸 스트립의 두께는 ± 0.05 mm의 엄격한 허용오차 하에서 65 내지 1.5 mm, 바람직하게 0.65 내지 1.0 mm이며, < 0.02, 바람직하게 0.01 mm의 평행률을 가진다.

종래 기술에 따른 자기 스트립이 자기 투과율을 개선하기 위해 ASTM E 112 표준 규격의 7등급 미만의 미세도(fineness)를 갖는 페라이트 입자와 실리콘 함량 > 0.5%를 특징으로 하는 반면에, 본 발명에 따른 스트립은 매우 낮은 실리콘 함량(< 0.03%) 및 전술한 표준 규격의 9 등급보다 높은 입자 미세도에도 불구하고 열간 압연된 후에 페라이트 입자의 크기를 증가시키도록 어닐링되는 무-방향성 입자 실리콘계 스트립에 비견될 만한 자기 특성을 나타낸다. 이는 페라이트 입자의 실질적인 균일도로 인한 것으로 여겨지며, 입자의 70%가 전술한 표준규격인 ASTM의 9 등급 내지 12 등급 범위의 미세 등급을 나타내며, 그에 따라 동일 스트립의 자기도를 특히 투과성을 갖게 한다. 입자 크기가 스틸의 자기 투과도에 관한 기본 역할을 하지만, 이와 관련하여 입자 균일도의 특성도 그의 크기와 무관하게 매우 중요하다는 사실이 실험으로 입증되었다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 스트립의 미세 조직이 얼마나 미세한 것이지 관찰할 수 있으며 실제로, 입자의 80% 이상이 ASTM E 112 표준 규격의 9 등급에 대응하는 것보다 적은 크기를 가짐으로써 9 등급 자체보다 미세도가 양호하다.

미세하고 특히 균질한 페라이트 입자의 균일성 특징은 도 2에 도시한 바와 같이 도 2에 도시한 바와 같이 천배 비율의 미세 현미경 사진으로부터 알 수 있다.

본 발명에 따른 스트립의 다른 특징, 즉 상업적으로 요구하는 상한치가 0.04 mm인 절단 버르(burr)의 적은 높이와 관련하여, 도 3의 그래프는 0.04 mm의 값에는 도달하지 않는 본 발명의 스트립에 의해 그 상한치가 완전히 만족될 수 있음을 명확히 나타낸다.

의도된 용도, 즉 자기 시이트, 특히 이에 한정되지 않으나 전기 모터의 고정자와 회전자의 제조를 위한 적층 팩의 제조와 관련된 스틸 스트립의 평탄도와 평행률 특징들을 결정하기 위해, 정규 형상의 다층 패킷의 중량(P)과 동일한 크기를 갖는 고체 스틸 블록의 중량(P') 사이의 비율로서 정의되는 패킹 계수가 기준으로 설정된다. 다층 패킷이 좌측 편에 도시되어있고 고체 스틸 블록이 우측 편에 도시되어 있는 도 4를 참조하여 알 수 있듯이, 도달 가능한 패킹 계수의 가장 큰 값은 1과 같다. 상기 패킹 계수(P/P')를 통해서 다층 팩의 평행률이 얻어진다. 환언하면, 버르 또는 두께 불균일도로 인한 갭의 존재 유무를 알 수 있다. 스트립의 각각의 위치에서 수행된 실험으로 그러한 계수는 0.90 내지 0.99 범위로 냉간 스트립의 그것에 견줄 수 있을 뿐만 아니라, 가장 높은 값의 분야에서도 평행률 < 0.02 mm 및 0.01 mm보다도 훨씬 더 낮은 값에 대응한다.

본 발명에 따른 스트립은 연속 열간 압연을 위한 도 5에 개략적으로 도시된 것과 같은 플랜트에서 제조되며, 그러한 한 가지 형태가 WO 2004/026497호에 개시 되어 있으며, 그로부터 전술한 특징들을 갖는 본 발명에 따른 스트립이 얻어진다. 특히 레이-아웃의 아랫 부분에서는 압연 단계로부터의 스트립에 대해 산세와 조질 압연 공정이 수행됨으로써, HRB 55/70 또는 HV 110/140에 대응하는 경도값에 도달할 수 있다.

도 6의 흐름도에서, 이러한 형태의 시스템에서 본 발명에 따른 스트립의 제조 사이클의 주요 단계가 우측에 명확히 나타나 있으며, 그로부터 품질은 비교가능할지 모르지만 냉간 압연을 포함하고 있는 종래 기술에 따른 제조 공정 수에 비해서 적은 공정 수를 갖는 다는 것이 지적되어 있다.

자기 특성의 특정 제한을 필요로 하지 않는 분야일 때 본 발명에 따른 스트립이 무-방향성 입자를 갖는 냉간 압연된 실리콘계 스트립에 대한 유효한 대체 해결책임은 다음 표 1에 요약된 실험 결과에 의해 입증되었다. 이들 실험 결과는 본 발명의 스트립으로부터 얻어진 다층 팩, 환언하면 추가 처리가 없는 열간 압연된 스트립에 대해 수행되었으며, 이러한 본 발명의 스트립은 냉간 압연되고 어닐링되며 조질 압연(1%)된 종래 기술에 따른 스트립으로부터 얻어진 유사한 팩에 견줄 수 있다.

	W1T	W1.5T	B2500	B5000	B10000
본발명에따른스트립 상태:미가공(사이클1)	9.76	20.60	1.581	1.705	1.818
종래기술의스트립 상태:어닐링(사이클2)	10.20	21.61	1.590	1.713	1.829

여기서:

- WIT와 W1.5T는 50 ㎐의 교류장에서 1.0 및 1.5 테슬라의 자기 유도(극성)에 의해 각각 측정한 스틸에 대한 자기 손실(단위, 와트/kg)이며;

- B2500과 B5000 및 B10000은 50 ㎐에서 2500, 5000, 10000 A/m의 자기장 세기(H)에서 각각 측정한 자기 유도 값(단위, 테슬러:극성)이다.

- 사이클 1 : 열간 압연 + 산세 + 조질 압연

- 사이클 2 : 열간 압연 + 산세 + 냉간 압연( > 70%) + 어닐링 + 조질 압연.

상기 표에 요약된 결과들의 관찰을 통해서, 본 발명에 따른 열간 압연된 스트립의 성능이 품질 측면에서, 냉간 압연, 어닐링 및 조질 압연 처리가 더 수행된 종래 기술에 따른 스트립의 성능에 충분히 견줄 만하다는 것을 알았다.

발견된 자기 투과도의 값들은 실제로 꽤 유사하지만(최대차: B10000에서 0.6%), 자기 손실은 본 발명의 스트립에서 훨씬 더 적다.

본 발명에 따른 스틸의 제작으로 전술한 바와 같이, 실리콘의 적은 추가량 및 냉간 압연과 어닐링 단계의 제거의 측면에서 종래 기술에 따른 스틸에 비해서 더욱 경제적임을 명확히 알 수 있다. 이러한 절약은 전체 제작 비용의 약 15%에 대응하는 값에 도달할 수 있다.

본 발명에 따른 스틸의 다른 장점은 통상적인 무-방향성 입자 실리콘 스틸의 임계 상황을 방지하는 것이며, 그러한 종래의 슬래브는 실리콘을 함유하지 않는 다른 스틸에 필요한 것보다 더 높은 온도(약 200℃ 만큼)에서 가열되어야 하며 슬래브 자체에의 크랙을 방지하기 위해 후속 압연 단계 이전에 제어된 공정에 의해 매우 느리게 냉각되어야 한다.

결국 본 발명에 따른 스트립의 전형적인 화학 분석의 예가 다음에 주어지나, 이는 이미 전술한 바와 같이 결합 조성의 경우가 아니라는 점을 명심해야 한다.

C ≤ 0.06%, Mn 0.10÷0.20%, Si < 0.03%, P ≤ 0.010%, S ≤ 0.005%, Cr ≤ 0.10%, Ni ≤ 0.12%, Mo ≤ 0.03%, Al 0.030±0.050%.

Claims (8)

1. 미세 입자 조직과 0.65 내지 1.5 mm 범위의 두께를 갖는 전기 강판 제작용 열간 압연 스틸 스트립에 있어서,

   다음의 특징들, 실리콘 함량 < 0.03%, 평행률 < 0.02 mm, 및 ASTM E 112 표준 규격의 9 등급 내지 12 등급 범위의 70%의 페라이트 입자를 가지며, 상기 특징들은 어닐링 단계와 냉간 압연 단계를 포함한 어떠한 추가 단계 없이 얻어지는 것을 특징으로 하는,

   전기 강판 제작용 열간 압연 스틸 스트립.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 표준 규격의 9등급에 대응하는 것보다 적은 크기를 갖는 적어도 80%의 페라이트 입자를 가지는 것을 특징으로 하는,

   전기 강판 제작용 열간 압연 스틸 스트립.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   ±0.05 mm에 대응하는 허용 오차를 갖는 0.65 내지 1 mm 범위를 두께를 갖는 것을 특징으로 하는,

   전기 강판 제작용 열간 압연 스틸 스트립.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 평행률이 < 0.01 mm인 것을 특징으로 하는,

   전기 강판 제작용 열간 압연 스틸 스트립.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   1.3 ㎛ 이상의 표면 거칠기를 추가의 특징으로 가지는 것을 특징으로 하는,

   전기 강판 제작용 열간 압연 스틸 스트립.
6. 제 4 항 및 제 5 항에 있어서,

   0.90 이상의 패킹 계수(P/P')를 추가의 특징으로 가지는 것을 특징으로 하는,

   전기 강판 제작용 열간 압연 스틸 스트립.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   산세 공정 및 조질 압연 공정 이후에 HRB 55/70 또는 HV 110/140의 경도 값을 나타내는 것을 특징으로 하는,

   전기 강판 제작용 열간 압연 스틸 스트립.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   C ≤ 0.06%, Mn 0.10÷0.20%, Si < 0.03%, P ≤ 0.010%, S ≤ 0.005%, Cr ≤ 0.10%, Ni ≤ 0.12%, Mo ≤ 0.03%, Al 0.030±0.050%의 조성을 가지는 것을 특징으로 하는,

   전기 강판 제작용 열간 압연 스틸 스트립.

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