KR20110111404A

KR20110111404A - 향상된 전기강 스트립의 제조 방법

Info

Publication number: KR20110111404A
Application number: KR1020117016179A
Authority: KR
Inventors: 요헨 보그너; 프란쯔 찌트로니; 게랄드 카스베르거
Original assignee: 뵈스트알파인 스탈 게엠베하
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2009-10-23
Publication date: 2011-10-11
Also published as: US20110297292A1; SI2356263T1; EP2356263A1; BRPI0916493A2; PL2356263T3; EP2356263B1; DE102008061983A1; RU2499845C2; DE102008061983B4; JP2012511628A; RU2011128544A; WO2010066497A1

Abstract

본 발명은 전기강 스트립, 특히 전기 산업에서 전기강 시트로써 사용하기 위한 산화철 코팅된 강철 스트립의 제조방법에 있어서, 상기 강철 스트립은 연속적인 공정 중 처리 챔버에 공급되고, 상기 전기강은 450°C 내지 550°C 사이의 온도에서 상기 처리 챔버로 운반되며, 상기 처리 챔버 분위기에서 측정된 산소 0.05% 내지 0.2% 사이의 산소농도를 갖는 상태로 처리 챔버 상에서 작용되며, 물의 이슬점은 -10°C이하로 설정되고 노(爐) 챔버 분위기는 환원 분위기인 것을 특징으로 하는 방법에 관련된다. 본 발명은 또한 전기강 시트 및 그것의 용도에 관련된다.

Description

향상된 전기강 스트립의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING AN IMPROVED ELECTRICAL STEEL STRIP}

본 발명은 향상된 전기강 스트립의 제조 방법에 관련되며, 이러한 방법으로 제조된 전기강 스트립, 및 그 용도에 관련된다.

전기 모터의 고정자는 소위 전기강(electric steel)으로 제조된다. 전기강은 예를 들어, 0.3mm 내지 1.2mm 사이의 두께를 가진 밴드 강판(band steel sheet)이다.

이러한 밴드 강판은 요구되는 형상으로 스탬핑(stamping)되며, 개별적으로 스탬핑된 구성요소는 이후 대응 코일에 감기는 고정자 적층 코어에 대응하는 형상으로 조립된다. 만약 그러한 강철 코어가 코일에 사용된다면, 이후 최종 어닐링으로써 이러한 특성들을 사용자가 설정할 수 있도록 강철 제조업자에 의해 미리 설정되거나 또는 적어도 미리 준비된 코어의 강자성 특성(ferromagnetic properties)은 투과율(permeability)이 증가하고 이에 따른 상기 코일에서의 자속밀도(magnetic flux density) 또한 증가한다. 이것은 요구되는 인덕턴스를 달성하기 위해 필요한 와인딩(winding)의 수의 감소를 가능하게 한다.

상기 강철 코어가 전기도체이기 때문에, 교류가 흐르는 강철 코어를 갖는 코일에서, 와류(eddy current)로 불리우는 전류는 이러한 코일의 준-단락 와인딩(quasi short circuited winding)에 흐른다. 이러한 와류는 만약 상기 코어가 강철 단편으로부터 제조되지 않고, 상기 언급한 강철 시트의 스택으로부터 제조된다면 강력하지 않다. 실제로 이러한 와류를 감소하기 위하여, 그러나, 상기 강철 시트 또는 강철 판은 상호 절연되어야 한다.

이러한 전기강의 판들을 상호 절연시키는 것은 세 가지 방법, 다시 말해 유기 바니시(organic varnish)를 갖는 강철 표면을 코팅하는 방법, 무기 바니시를 갖는 강철 표면을 코팅하는 방법, 또는 강철 표면을 산화시키는 방법이 있다. 강철 표면의 산화는 특히 작은 모터 즉, 예를 들어 가전 제품 산업에 사용되는 모터의 고정자에 대해 사용되는 전기강에 수행된다.

블루잉에 의해 얻어지는 그러한 막들은 대략적으로 Fe₂O₃ 및 Fe₃O₄의 동일 비율로 구성된 혼합 막이다. 이러한 블루잉 처리는 이슬점을 높임에 의해 전기강 로(爐) 내에서 사용자에 의해 수행되거나, 또는 상기 이슬점을 높임에 의하는 것과 같은, 이러한 목적을 위해 특별히 설계된 블루잉 로 내에서 사용자에 의해 수행된다. 도 2는 전기 시트 강철의 많은 사용자에 의해 이용되는 유형의, 종래 기술에 따른 일례의 블루잉 장치를 도시한다.

이러한 시스템(101)에서, 스트립(103)은 코일 풀림 스테이션(104)에서 감겨있는 강철 스트립(103)의 코일(102)로부터 감김이 풀린다. 상기 강철 스트립(103)은 스탬핑 프레스(105)로 이동한다. 상기 스탬핑 프레스(105)에서는, 코일 코어에 대한 시트들이 상기 강철 스트립(103)으로부터 프레스가공(stamped out)된다. 상기 스탬핑된 시트는 스탬핑된 부분의 스택(106)을 형성하기 위해 적체된다. 상기 스택은 이후 소둔로(107)로 이동한다. 650°C 내지 750°C에서의 정확한 공정시간 후에, 상기 스탬핑된 부분의 스택(106)은 블루잉 로(108)로 이동한다. 상기 블루잉 로(108)의 내측 챔버(109)에서, 분위기(atmosphere)는 이슬점이 10°C 초과되며, 바람직하게 20°C를 초과하여 조정된다. 상기 분위기는 대략 500°C의 온도에서 산화된다. 예측된 충분한 공정 시간 후에, 완료된 제품 스택(110)으로써, 상기 스탬핑된 부분의 스택들은 상기 블루잉 로를 떠난다. 상기 완료된 제품들은 대략 Fe₂O₃ 및 Fe₃O₄가 1:1의 비율로 구성된 혼합 막 코팅을 포함하며, 통상적으로 200nm의 막 코팅 두께를 갖는다.

상기 종래의 방법은 바니시를 포함한 절연이 상대적으로 고가이며 바니시는 환경과 관련하여, 특히 후속 폐기물 처리와 관련하여 근본적인 문제를 안고 있다는 문제점을 가지고 있다.

블루잉의 단점은 또한 부가적인 작업 단계를 수반해야 한다는 것이다. 게다가, 블루잉은 바니싱(varnishing)으로 동일한 절연성을 달성하지 못하며, 또한 이러한 종류의 공정들은 신뢰할 만한 균일한 특성을 실제로 달성함 없이, 종종 사용자에 의해 수행된다.

본 발명의 목적은 간단하고 경제적으로 수행할 수 있는, 신뢰할 만한 절연성 및 제어 가능한 균일한 특성을 갖는 절연 막을 보장하고, 또한 경제적인 전기강 스트립을 제조하기 위한 방법을 창조함에 있다.

상기 목적은 청구항 제1항에서 정의된 특성을 갖는 방법으로써 달성될 수 있다.

유리한 변형예는 종속항에 게재된다.

본 발명의 다른 목적은 좋은 절연성을 구현하고 적층 코어의 제조를 위해 더 이상의 재 가공 없이 사용될 수 있는 전기강 스트립을 창조함에 있다.

상기 목적은 청구항 제7항에서 정의된 특성을 갖는 전기강 스트립에 의해 달성될 수 있다.

유리한 변형예는 청구항 제7항에 종속하는 종속항에 게재된다.

본 발명에 따르면, 상기 전기강 스트립은 이미 연속적인 공정 및 특히, 연속적인 어닐링 라인에서 재결정 어닐링 도중에서 강철 제조업자를 통하여 절연 막이 제공된다. 이것은 사실 전기강 스트립이 푸른색을 띄게 하지만, 그러나 상기 절연 막은 종래의 푸른 막과 비교하였을 때 상당히 향상된 절연성을 제공한다. 본 발명에 따라서 제조된 전기강 스트립은 단지 100nm의 절연 막 코팅을 가진다. 이러한 층은 Fe₃O₄로 구성된 매우 넓은 영역일 것이다. 상기 막은 단지 매우 적은 양의 Fe₂O₃를 포함한다. 본 발명에 따른 100nm 두께의 푸른 층이 종래의 200nm 두께의 푸른 층보다 더 절연성이 있기 때문에 상기 Fe₃O₄는 의심할 여지 없이 절연 수행에 책임이 있다.

이러한 절연 수행에 있어서, 본 발명에 따라 제조된 상기 푸른 전기강 스트립은 바니시된 시트 금속에 비해 상당히 가격적인 이점이 있는 통상적인 바니싱 제공을 불요하게 한다.

본 발명에 따른 방법은 450°C 내지 500°C사이의 온도를 갖는 최종 냉각 지역으로 유입되는 압축 공기를 갖는 전기강 스트립에 작용하기 위해 제공된다. 이는 상기 최종 냉각 지역의 로 챔버(the furnace chamber)에서 측정된 0.05% 내지 0.2% 사이의 산소농도로 설정된다. 제조된 산화막의 절대적 균일성은 한편으로는, 상기 최종 냉각 송풍기의 송풍기 하우징으로 압축 공기의 유입을 통해 보장되며, 다른 한편으로는, 상기 스트립 온도 및 산소 농도를 통해 보장된다.

게다가, 본 발명에 따른 상기 압축 공기의 주입 및 산소 함유량의 설정은 이슬점이 -40°C 이하로 설정되고 환원분위기가 설정되도록 수행된다.

이슬점 s가 10°C를 초과하는 물을 가지는 종래의 블루잉에서의 산화분위기와 대조할 때, 본 발명에 따른 방법은 상당히 얇은 두께를 갖는 반면에, Fe₃O₄ 함유량이 90% 이상이며 그리고 감소된 두께를 가지며, 바니시된 전기 강철 시트를 대체함으로써 쉽게 사용될 수 있는 향상된 절연 능력을 가지는 막을 제조한다.

본 발명에 따른 방법은 또한 절연성 및 막 성분 양쪽과 관련하여 그리고 막 두께와 관련하여, 매우 높은 정도의 균일성을 달성할 수 있다.

본 발명은 도면과 연계하여 이하 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 방법의 시퀀스의 구성도.
도 2는 선행기술에 따른 방법의 시퀀스의 구성도.

연속적인 어닐링 라인(1)은 특히, 본 발명에 따른 방법으로 사용될 수 있다. 이러한 경우, 첫째로, 강철 스트립(3)은 코일 풀림 스테이션(4)에 감겨져 있는 강철 스트립(3)의 코일(2)로부터 풀리게 되며, 이후 스트립 세정 섹션(5)을 통해 운반된다. 상기 스트립 세정 섹션(5)으로부터, 상기 강철 스트립(3)은 유입 어큐뮬레이터(6)로 이동한다. 연속적인 공정을 보장하기 위해, 상기 코일 풀림 스테이션(4)에서 첫번째 강철 코일의 코일 풀림 후, 후속 강철 코일이 풀리고, 연속적인 라인을 통해 상기 새로운 강철 스트립(3)을 이끌기 위한 새로운 강철 코일의 전단부가 지난 강철 코일의 후단부에 결합되기 때문에, 이미 공지된 유입 어큐뮬레이터(6)는 후속 유닛들을 통해 상기 강철 스트립(3)의 균일한 이동을 보장하는 일을 포함한다. 상기 유입 어큐뮬레이터(6)로부터, 상기 강철 스트립(3)은 실제 소둔로 또는 어닐링 장치(7)로 이동한다. 그러한 이동 중, 상기 강철 스트립은 첫째로 가열 및 냉각 지역(8)으로 이동하며, 이후 상기 가열 및 냉각 지역(8)에서 소위 과시효 지역(9)(overaging zone)으로 이동한다. 상기 과시효 지역(9)으로부터, 상기 강철 스트립(3)은 최종 복사 냉각지역(10)으로 이동한다. 상기 스트립은 과시효 지역(9)으로부터 대략 450°C 내지 500°C인 최종 복사 냉각지역으로 운반된다. 본 발명에 따른 상기 최종 복사 냉각지역에서, 강철 스트립(3)은 대응 영역들(11)에서 압축 공기와 작용한다. 분위기(12)에서 및/또는 상기 과시효 지역의 내부(12) 및 최종 복사 지역에서, 이슬점은 -20°C이하로 설정되고, 특히 -40°C로 설정되며, 바람직하게 -50°C로 설정된다. 이후, 상기 강철 스트립(3)은 최종 복사 냉각의 밖에서 배출 어큐뮬레이터(13)로 이동하는데, 상기 배출 어큐뮬레이터(13)는 첫번째 강철 스트립이 감기고, 후속되는 두번째 강철 스트립이 뒤이어 감기기 위해 첫번째 강철 스트립으로부터 절단되는 동안 상기 강철 스트립(3)의 취입의 일을 포함한다.

상기 강철 스트립(3)은 후속 템퍼밀(14)(temper mill)을 통해 이동하며, 코일링 스테이션(15)에서 이후 코일(16)로 되감긴다.

본 발명은 블루잉 및 전기강으로써 사용하기 위한 강철 스트립의 표면 상의 절연 산화막의 제조가 매우 높은 정도의 균일성을 달성하고 상기 산화막이 90% 이상의 Fe₃O₄로 구성되었기 때문에, 상기 산화막은 단지 100nm의 막 코팅을 가지고도 우수한 절연력을 제공할 수 있도록 우수한 품질을 달성하는 이점이 있다.

결과적으로, 본 발명에 따라 제조된 산화막 코팅을 포함한 전기강 스트립은 제조에 있어서 상당히 좀 더 고가의 바니쉬된 전기강을 대체하여 사용될 수 있다.

게다가, 마지막으로 소비자는 더 이상 바니슁 기구 또는 블루잉 기구를 요하지 않는다. 즉 한편으로 투자 측면의 장점을 제공하고 다른 한편으로는 -특히 소비자가 블루잉 기구를 현재 사용하고 있을 때- 본 발명에 따른 산화막이 제공된 강철 스트립은 기존의 블루잉 로에서 소비자에 의해 제조될 수 있는 강철 스트립보다 상당히 우수한 품질을 가지는 이점을 제공한다.

1 연속적인 어닐링 라인
2 코일
3 강철 스트립
4 코일풀림 스테이션
5 스트립 세정 섹션
6 유입 어큐뮬레이터
7 어닐링 장치
8 가열 및 냉각 지역
9 과시효 지역
10 복사 냉각 지역
11 영역들
12 분위기
13 배출 어큐뮬레이터
14 템퍼밀
15 코일링 스테이션
16 코일
101 블루잉 섹션
102 코일
103 강철 스트립
104 코일풀림 스테이션
105 스탬핑 프레스
106 스탬핑된 부분의 스택
107 소둔로
108 블루잉로
109 내측 챔버
110 완료된 제품 스택

Claims

전기강 스트립, 특히 전기 산업에서 전기강 시트로 사용하기 위한 산화철 코팅된 강철 스트립의 제조방법으로서, 상기 강철 스트립은 연속적인 공정 중 처리 챔버에 공급되고, 상기 전기강은 450°C 내지 550°C 사이의 온도에서 상기 처리 챔버로 운반되며, 그 속에서 상기 처리 챔버 분위기에서 측정된 산소 농도 0.05% 내지 0.2%의 산소와 작용하고, 물의 이슬점은 -10°C이하로 설정되고 노(爐) 챔버 분위기는 환원 분위기인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 방법은 전기강의 표면 상에 형성되는 산화막이 150nm 이하의 두께를 갖도록 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 산화막 두께는 100nm 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 산화막 내의 Fe₃O₄와 Fe₂O₃의 비는 적어도 9:1인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은 연속적 재결정 어닐링 라인의 최종 냉각 지역에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이슬점은 -40°C 미만으로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
특히 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조되는, 전기 산업에서 전기자 코어 및 그와 유사한 부품용 전기자 판으로 사용되는 전기강 스트립에 있어서, 상기 전기 시트 강철 스트립은 표면 산화막을 가지고, 상기 산화막은 90%이상의 Fe₃O₄를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기강 스트립.
제7항에 있어서,
상기 산화막 코팅은 두께가 150nm 이하인 것을 특징으로 하는 전기강 스트립.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 산화막 코팅은 두께가 100nm 이하인 것을 특징으로 하는 전기강 스트립.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 방법을 사용하여 제조된, 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 전기강을, 전기 모터의 고정자 및 회전자, 제너레이터, 및 그와 유사한 장치를 위한, 상호 절연되는 판들로 적층된 시트 금속 코어의 제조에 사용하는 방법.