KR20130049823A - 높은 자기 선속 밀도를 가진 방향성 규소강 제품의 제조 방법 - Google Patents

높은 자기 선속 밀도를 가진 방향성 규소강 제품의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

높은 자기 선속 밀도를 가진 방향성 규소강 제품을 제조하는 방법은 다음 단계를 포함한다: 1) 제련 및 주조, 방향성 규소강은 0.035~0.065중량%의 C, 2.9~4.0중량%의 Si, 0.05~0.20중량%의 Mn, 0.005~0.01중량%의 S, 0.015~0.035중량%의 Al, 0.004~0.009중량%의 N, 0.005~0.090중량%의 Sn, 0.200~0.800중량%의 Nb로 구성되며, 나머지는 Fe이다; 제련된 후, 용융된 강은 2차로 정제된 후 강 슬래브들로 연속적으로 주조된다; 2) 열간 압연; 3) 소준; 4) 냉간 압연; 5) 탈탄 어닐링; 6) MgO 코팅; 7) 고온 어닐링; 상기 시트들은 먼저 700~900℃로 가열된 후 20hr 동안 1200℃에서 유지된다; 8) 절연층 코팅. 본 발명에 따라, 강 시트들은 고온 어닐링 동안 완전히 질화될 수 있고, 이것이 2차 재결정이 완벽하게 일어나도록 보증할 수 있고, 이에 의해, 높은 자기 선속 밀도를 가진 방향성 규소강 시트들이 얻어질 수 있다. 본 발명은 강 슬래브들을 저온으로 가열하는 기술에 의해 높은 자기 유도 방향성 규소강의 생산에서 만나는 질화의 문제를 해결한다.

Description

높은 자기 선속 밀도를 가진 과립-방향성 규소강의 제조 방법{Production Method of Grain-Oriented Silicon Steel with High Magnetic Flux Density}
본 발명은 방향성 규소강 시트의 제조 방법 및 특히 높은 자기 선속 밀도를 가진 방향성 규소강 시트의 제조 방법에 관한 것이다.
높은 자기 선속 밀도를 가진 방향성 규소강을 제조하기 위한 종래의 방법은 다음과 같다. 컨버터 또는 전기로에서 제련된 후, 용융된 강은 2차로 정제되고 합금되고, 그런 후에 강 슬래브들로 연속적으로 주조된다. 이의 기본적 화학적 조성물은 Si 2.5~4.5%, C 0.06~0.10%, Mn 0.03~0.1, S 0.012~0.050, Al 0.02~0.05%, N 0.003~0.012이다. 일부 조성물 시스템들은 원소 Cu, Mo, Sb, B, Bi 등의 하나 이상을 더 함유한다. 나머지는 Fe 및 불가피한 불순한 함유물이다. 강 슬래브는 특수한 노에서 1350℃ 이상의 온도로 가열되고 45분 이상 동안 이 온도로 유지되어 유익한 함유물 MnS 또는 AlN을 완전히 고형물 용해되게 한 후, 950℃ 이상까지 마무리 온도로 강판으로 압연되고; 그런 후에 판은 물을 분사함으로써 500℃ 이하로 빠르게 냉각되고, 코일 모양으로 똘똘 감긴다. 뒤이어, 소준(normalization) 동안, 미세하고 분산된 제 2 상 입자들, 즉 억제제(depressant)는 규소강 바디로부터 분리된다. 소준된 후, 열간 압연 강판들은 산 세척되고 산화된 박편(oxidized scale)을 제거한 후 마무리된 강 시트 제품의 두께의 시트들로 냉간 압연된다. 냉간 압연 시트는 탈탄 어닐링(decarburization annealed)되고 어닐링 절연체(anneal insulator)(주요 조성물은 MgO이다)로 코팅된다. 시트에서 탄소는 마무리된 강 시트 제품의 자성에 영향을 주지 않는 정도로 탈탄된다(일반적으로 탄소는 30ppm 이하가 돼야 한다); 고온 어닐링 동안, 강 시트는 2차 재결정, 마그네슘 실리케이트의 바닥층의 형성 및 정제(자성에 해로운 원소 S, N 등은 강 시트로부터 제거된다)와 같은 물리적 및 화학적 변화들을 발생시키며 방향성이 높고, 철 손실이 낮고 높은 자성 유도의 규소강 시트로 제조되며; 최종적으로, 절연층으로 코팅되고 신장 어닐링(tension-annealed)된 후, 규소강 시트는 구입할 수 있는 방향성 규소강 시트 제품으로 제조된다.
상기 제조 방법의 단점들은 가열 온도는 억제제가 완전히 고체 용해되도록 하기 위해 1400℃에 달해야 한다는 것이다. 이 온도는 종래 가열로의 최고 수준이다. 또한, 높은 가열 온도 때문에, 연소 손실(burning loss)이 크고 가열로는 자주 수리가 필요하여, 이용률이 낮아진다. 또한, 에너지 소비도 높다. 게다가, 열간 압연된 코일 모양 판은 주로 더 큰 모서리 균열을 가져서, 후속 냉간 압연 절차에 어려움을 일으킬 수 있고 마무리된 제품의 낮은 수율, 만족스럽지 못한 자성 B8 및 더 높은 제조 비용을 초래한다.
상기 문제의 관점에서, 국내 및 국외 연구자들은 방향성 규소강의 가열 온도를 감소시키려는 목적으로 많은 연구를 실행하였다. 연구는 두 가지 형태로 분류될 수 있다. 하나는 강 슬래브를 1250~1320℃의 범위 내 온도로 가열하고 억제제로서 AlN 및 Cu를 사용하는 것이다. 다른 하나는 강 슬래브를 1100~1250℃의 범위 내 온도로 가열하고 탈탄 이후 질화에 의해 형성된 억제제를 사용함으로써 억제 능력을 얻는 것이다.
요즘, 저온에서 강 슬래브를 가열하기 위한 기술에 빠른 발전이 있다. 예를 들어, US 특허 US 5,049,205 및 일본 특허 공개공보 JPA 1993-112827에서, 강 슬래브는 1200℃보다 높지 않은 온도로 가열되고 판들로 압연된다. 마무리 냉간 압연 절차에서, 판은 80%의 큰 압연 압축 비율을 가진 시트들로 압연되며 압연된 강 시트는 높은 방향성의 2차 재결정 과립들을 얻기 위해 탈탄 어닐링된 후 암모니아의 사용에 의해 연속적 질화 처리된다. 그러나, 이런 기술에서, 억제 효과는 압연 강 시트가 탈탄된 후 압연 강 시트의 질화에 의해 발생된 억제제에 의해 얻어지기 때문에, 실제 제어에서, 강 시트가 심하게 산화된 표면을 가질 것이며 고르게 질화되는 것이 어렵다는 문제들을 피하는 것이 매우 어렵다. 따라서, 이것이 얻은 형태의 억제제가 강 시트에 발생하여 고르게 분포되기 어렵게 할 것이며 이것이 2차 재결정 과립들의 억제 효과 및 평탄성에 영향을 미칠 것이고 최종적으로 마무리된 규소강 시트 제품의 고르지 않은 자성을 초래할 것이다.
중국 특허 CN 200510110899는 강 슬래브들이 1200℃보다 높지 않은 온도로 가열되고, 마무리된 제품의 두께로 압연된 냉간 압연 강 시트들이 탈탄 어닐링 이전에 질화되는 새로운 방법을 개시한다. 그러나, 이 방법에서, 질화 동안 이슬점을 엄격하게 제어하는 것이 필수적이며 탈탄이 더욱 어려워지는 새로운 문제가 발생할 것이다.
최근에, 한국특허 KR 2002074312는 강 슬래브들이 1200℃보다 높지 않은 온도로 가열되고, 압연된 시트들이 동시에 탈탄되고 질화되는 것을 개시한다. 비록 압연 후 탈탄 및 압연 후 질화의 어려움들이 해결될 수 있을지라도, 그러나, 고르지 않은 질화는 여전히 피할 수 없고 따라서 마무리된 규소강 시트 제품의 고르지 않은 자성을 발생시킬 것이며 제조 비용은 더 높아질 것이다.
또한 원소 Nb를 첨가하는 것이 제안된다. 예를 들어, 일본 특허 JP 6025747 및 JP 6073454에서, 0.02~0.20%의 Nb가 제련된 강의 조성물에 첨가된다. 이것은 니오븀 탄화물 및 니오븀 질화물을 발생시키고, 이에 의해 재결정된 조직의 불순물을 제거하고, 탈탄 어닐링된 강 시트의 과립 분포와 전체 조직을 개선하고, 고온 어닐링 동안 정상 과립들의 성장을 억제하기 위해 보조 억제제로서 니오븀 탄화물 및 니오븀 질화물을 사용하여, 규소강 시트들의 자성을 개선하는 것을 목표로 한다. 그러나, 이 특허들이 가진 문제는 열간 압연 이전에 니오븀 질화물을 세밀히 분석하기 위해서 강 슬래브들을 매우 고온으로 가열돼야 한다는 것이며 이것이 분명히 더 큰 연소 손실, 더 높은 에너지 소비, 마무리된 제품의 더 낮은 비율 및 더 높은 제조 비용을 유도할 것이다.
일본 특허 JP51106622 및 US 특허 US4,171,994에 따라, Al, Fe, Mg 및 Zn의 질화물이 분리제(separant) MgO 속에 첨가된다. 이는 고온 어닐링 동안 이들을 분해시켜서 질소 산화물을 방출시켜 강 시트들을 질화하는 것을 목표로 한다. 그러나, 분해된 질화물에서 나온 질소 산화물 및 산소는 실제 생산에서 폭발 위험을 일으킬 수 있다.
일본 특허 JP52039520 및 미국 특허 US4,010,050에 따라, 설파닐산(sulfanilic acid)이 분리제 MgO에 첨가된다. 이는 고온에서 설파닐 산을 분해시켜서 질화를 위한 질화물을 방출시키는 것을 목표로 한다. 그러나, 유기 물질이기 때문에, 설파닐 산은 저온(약 205℃)에서 분해될 것이며, 이렇게 낮은 온도에서 방출된 질소는 강 시트를 질화하기 어렵다.
일본 특허 JP61096080 및 JP62004811에 따라, 고온 어닐링 동안 강 시트들의 질화는 Mn 및 Si의 질화물들을 첨가함으로써 구현된다. 그러나, 이 방법이 가진 문제는 이런 질화물들이 높은 열안정성을 갖는다는 것이다. 따라서, 이들은 효과적이고 빠르게 분해되지 않을 것이다. 질화 요건을 충족하기 위해서, 고온 어닐링의 기간을 연장하거나 이런 질화물들의 양을 증가시키는 것이 필수적이다.
고온 어닐링 동안 온도 상승 속도에 관하여, 일본 특허 JP54040227 및 JP200119751은 높은 자기 선속 밀도를 가진 방향성 규소강들은 고온 어닐링 동안 온도 상승 속도를 감소시킴으로써 얻을 수 있다고 주장한다. 그러나, 단순히 온도 상승 속도를 감소시키면 생산 속도를 크게 감소시킬 수 있다.
본 발명의 목적은 높은 자기 선속 밀도를 가진 방향성 규소강 제품의 제조 방법을 제공하는 것이며, 강 슬래브들이 저온에서 가열되는 이 방법은 높은 자기 선속 밀도를 가진 방향성 규소강 시트를 제조하기 위한 질화에 어려움을 해결한다. 본 발명은 저온에서 가열하는 기술에 의해 제련로들의 안전하고 안정된 작업 및 긴 수명을 효과적으로 보증한다. 제조 방법에서, 방향성 규소강 시트들은 고온 어닐링 동안 완전히 질화될 수 있고, 이것이 2차 재결정이 완벽하게 일어나는 것을 보증할 수 있어서, 높은 자기 선속 밀도 및 뛰어난 자성을 가진 방향성 규소강 시트들이 얻어질 수 있다.
본 발명은 다음 기술적 해결책을 채택한다.
제련 동안, 소정량의 Nb이 방향성 규소강의 조성물에 첨가되어 방향성 규소강 시트를 질화되기 쉽게 만드는데 이는 강에서 질소 함량이 마무리된 방향성 규소강 시트 제품의 자성이 요구조건들을 충족하는지를 결정하는데 중요하기 때문이다. 일부 질화물들이 MgO 분리제에 첨가되고 질화물들이 첨가된 MgO 분리제는 시트들이 고온 어닐링되기 전에 강 시트들의 표면들에 도포된다. 고온 어닐링 동안, 질화물들은 분해되고 강 시트들을 완전히 질화할 수 있는 질소를 방출한다. 고온 어닐링 동안 온도 상승 속도는 Nb 함량, 2차 가열 전 N 함량 및 2차 가열의 시작 온도에 따라 조절되어, 2차 재결정이 완벽하게 일어나는 것을 보증하고, 이에 의해, 높은 자기 선속 밀도 및 뛰어난 자성을 가진 방향성 규소강 시트들이 얻어질 수 있다.
구체적으로, 높은 자기 선속 밀도를 가진 방향성 규소강 제품의 제조 방법이 본 발명에 따라 제공된다. 이 방법은 다음 단계를 포함한다:
1) 제련 및 주조
방향성 규소강은 0.035~0.065중량%의 C, 2.9~4.0중량%의 Si, 0.05~0.20중량%의 Mn, 0.005~0.01중량%의 S, 0.015~0.035중량%의 Al, 0.004~0.009중량%의 N, 0.005~0.090중량%의 Sn, 0.200~0.800중량%의 Nb로 구성되며, 나머지는 Fe 및 불가피한 함유물이다. 제련된 후, 용융된 강은 2차로 정제된 후 강 슬래브들로 주조된다.
2) 열간 압연
상기 강 슬래브들은 가열로에서 1090~1200℃로 가열된 후, 1180℃의 시작 온도에서 강판들로 열간 압연되고 860℃의 마무리 온도에서 열간 압연 단계로 마무리되고, 상기 강판들은 650℃ 이하로 수층류(laminar flow of water)에 의해 냉각된 후 코일 모양 판들로 똘똘 감긴다.
3) 소준
코일 모양 판은 1~20sec 동안 1050~1180℃의 소준 온도에서 소준된 후 30~200sec 동안 850~950℃의 소준 온도에서 소준되고, 그런 후에, 10~60℃/sec의 냉각 속도로 냉각된다.
4) 냉간 압연
소준된 후, 강판은 강 시트들로 냉간 압연되며 75% 이상의 압연 압축 비율로 마무리된 방향성 규소강 시트 제품의 두께를 가진다.
5) 탈탄 어닐링
강 시트는 15~35℃/sec의 온도 상승 속도로 800~860℃의 온도로 가열되며 탈탄되기 위해 90~160sec 동안 이 온도로 유지되며, 여기서 단지 탈탄만 실행돼야 하는데 이는 고온 어닐링 동안 질화가 발생할 것이기 때문이다.
6) MgO 코팅
탈탄된 후, 상기 강 시트들은 0.1~10중량%의 NH4Cl 및 0.5~30중량%의 P3N5 및 나머지 성분으로서 주요 성분인 MgO로 구성된 코팅제로 덮인다.
7) 고온 어닐링
절연제(isolator)로 코팅된 후, 강 시트는 먼저 700~900℃의 온도로 가열된 후, 9~17℃/hr의 온도 상승 속도 V2 차 온도 상승로 1200℃로 2차로 가열되고 정제 어닐링 및 질화되도록 20hr 동안 1200℃로 유지된다.
8) 절연층 코팅
고온 어닐링된 후, 강 시트의 표면들은 절연층으로 코팅된 후 신장 및 평활 어닐링(leveling annealed)되며, 최종적으로 높은 자기 선속 밀도 및 뛰어난 자성을 가진 방향성 규소강 시트가 된다.
본 발명에 따라, 소정량의 Nb가 규소강 속에 첨가된다. 이렇게 하는 두 가지 이유가 있다. 첫 번째 이유는 이의 조성물들에 Nb를 가진 방향성 규소강은 질화되기 훨씬 더 쉽다는 것인데, 이것은 Nb의 원자의 하위 외부 구들의 d 하위층이 전자들로 불포화되어서 Nb는 Fe 및 Mn보다 질화물로 변화되기 더 쉽고, Nb의 질화물은 매우 안정하기 때문이다. 두 번째 이유는 고온 어닐링 동안 강 시트들 속에 침투하는 N 원자들이 높은 자기 선속 밀도를 가진 방향성 규소강 시트를 얻는데 필수적인 주요 억제제 AlN을 발생시키기 위해 Al와 결합할 수 있고, 또한 Nb2N 및 NbN로 결합될 수 있다는 것이다. Nb의 이런 질화물들은 보조 억제제일 수 있고 정상적인 결정 과립들의 성장에 대한 억제 효과를 강화시킬 수 있다. 일반적으로, 이 해결책은 방향성 규소강 시트의 자성을 증가시키는데 매우 유리하다.
본 발명에 따라, 소정량의 NH4Cl 및 P3N5가 액체 MgO 코팅 속에 첨가된다. 이렇게 하는 의도는 규소강 시트들의 질화를 구현하기 위해 고온 어닐링 동안 두 질화물의 분해를 사용하고 이에 의해 탈탄 어닐링 동안 암모니아의 분해에 의해 일어나게 될 질화를 대체하는 것이며, 이 해결책의 최고의 이득은 강 시트들이 고르게 질화될 것을 보증하는 것이다. 고온에서 분해될 질화 재료로서 NH4Cl 및 P3N5를 선택하는 이유는 NH4Cl은 330~340℃에서 분해될 것이고 P3N5는 760℃ 정도에서 분해될 것이기 때문이다. 다른 온도에서 두 다른 질화물의 분해는 고온 어닐링의 절차에서 비교적 긴 시간 동안 질소의 활성 원자들을 고르게 방출하는 것을 보증하며, 이것은 강 시트들의 질화 및 그 안의 N 함량을 200~250ppm의 표준 한계 내로 유지하는데 유리하다.
본 발명에 따라, 고온 어닐링 동안 2차 가열에 대한 온도 상승 속도는 적절한 2차 온도 상승 속도를 설정함으로써 마무리된 방향성 규소강 시트 제품이 뛰어난 자성을 얻는 것을 보증하도록 제어된다. 이것은 고온 어닐링에 대한 2차 온도 상승의 코스가 2차 재결정의 전체 온도 범위를 포함하기 때문이다. 따라서, 적절한 온도 상승 속도는 2차 재결정 동안 성장하는 가우스 과립들(Gauss grains)이 훨씬 더 좋은 방향성(편차각<3°) 및 자성을 갖도록 보증할 수 있다.
본 발명에 따라, 고온 어닐링 동안 상대적으로 낮은 온도 상승 속도는 2차 재결정을 제련할 수 있고 마무리된 강 시트 제품이 더 좋은 자성을 갖도록 보증할 수 있다. 이것은 AlN의 점진적 조립화(coarsening) 및 분해뿐만 아니라 2차 재결정이 고온 어닐링을 위한 2차 가열 동안 동시에 발생할 수 있어서 억제 효과가 동시에 사라지기 때문이다. 만일 온도가 이 온도 범위 내에서 너무 빠르게 상승하는 경우, 억제제가 분해되어 2차 재결정이 아직 마무리되기 전에 이의 효과를 상실하는 경우를 초래할 것이다. 알려진 대로, 불완전한 2차 재결정은 마무리된 방향성 규소강 시트 제품의 나쁜 자성이 생기게 할 것이다.
본 발명의 내용 중에 포함되어 있다.
본 발명은 이제 다음 실시태양들과 함께 상세하게 기술된다.
제 1 실시태양
표 1에 나타낸 화학적 조성물을 가진 방향성 규소강 시트의 재료 강을 제련하고 슬래브들로 주조한다. 다른 화학적 조성물들을 가진 슬래브들을 가열로에서 1155℃의 온도로 가열하고 1.5시간 동안 이 온도로 유지한 후 1062℃의 시작 온도 및 937℃의 마무리 온도에서 2.3mm 두께의 판들로 열간 압연한다. 열간 압연 판들을 두 단계: 15sec 동안 1120℃ 및 150sec 동안 870℃((1120℃x15sec) + (870℃x150sec))에서 소준한 후, -15℃/sec의 속도로 냉각한다. 산 세척 후, 열간 압연 판들을 마무리된 강 시트 제품의 두께 0.30mm를 가진 코일 모양 강 시트들로 냉간 압연한 후, 연속해서, 냉간 압연된 코일 모양 시트들을 25℃/sec의 온도 상승 속도로 820℃의 탈탄 온도로 가열하고 탈탄 어닐링되도록 140sec 동안 이 온도에서 유지하고; 주요 성분으로서 MgO 및 4.5%의 NH4Cl 및 15%의 P3N5를 함유하는 분리제의 두꺼운 층을 도포하여 덮고; 고온 어닐링되고 2차 가열되기 전 질소 함량 b를 얻도록 800℃로 가열하고; 1200℃의 온도로 2차 가열하고 정제 어닐링되도록 20시간 동안 이 온도로 유지한다. 일정 길이의 강 시트들로 풀기 전에, 시트들에 절연 코팅층을 도포한 후 신장 및 평활 어닐링한다. 마무리된 강 시트 제품의 2차 가열 전 질소 함량 b 및 자성 모두가 표 1에 나타난다.
2차 가열 전 질소 함량 및 자성에 대한 화학적 조성물들의 효과
예 C% Si% Mn% S% Al% N% Sn% Nb% 2차 가열 이전 N 함량(ppm) B8
T		 P17/50 W/kg
1 0.035 3.2 0.20 0.010 0.015 0.009 0.090 0.20 202 1.92 0.97
2 0.041 2.9 0.10 0.005 0.025 0.006 0.070 0.36 211 1.92 0.99
3 0.052 4.0 0.05 0.008 0.035 0.004 0.005 0.64 234 1.93 0.97
4 0.065 3.5 0.15 0.012 0.022 0.007 0.035 0.80 244 1.92 0.98
비교예 1 0.046 3.0 0.08 0.006 0.028 0.008 0.072 0.18 173 1.87 1.11
비교예 2 0.053 3.5 0.15 0.011 0.019 0.006 0.014 0.84 292 1.86 1.12
표 1로부터 볼 수 있듯이, 실시태양에 따른 다양한 화학적 조성물들의 선택은 본 발명의 생산 절차에서 (제련 및 주조의) 표준 요구조건과 일치한다. 그러나, 비교예들에서 성분 Nb의 선택은 0.200~0.800의 표준 한계 내에 있지 않으며, 따라서, 2차 가열 전에 측정된 N의 양은 200~250ppm의 표준 한계 내에 있지 않고, 최종적으로 마무리된 방향성 규소강 시트 제품이 더 큰 철 손실(P17 /50) 및 나쁜 자성(B8)을 갖게 한다.
제 2 실시태양
방향성 규소강 슬래브는 C 0.05중량%, Si 3.25중량%, Mn 0.15중량%, S 0.009중량%, Al 0.032중량%, N 0.005중량%, Sn 0.02중량%, Nb 0.5중량%로 구성되며, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물들이다. 슬래브들을 가열로에서 1155℃의 온도로 가열하고 1.5시간 동안 이 온도로 유지한 후 1080℃의 시작 온도 및 910℃의 마무리 온도에서 2.3mm 두께의 판들로 열간 압연한다. 열간 압연 판들을 두 단계: 10sec 동안 1110℃ 및 120sec 동안 910℃((1110℃x15sec) + (910℃x120sec))에서 소준한 후, -35℃/sec의 속도로 냉각한다. 산 세척 후, 열간 압연 판들을 마무리된 강 시트 제품의 두께 0.30mm를 가진 코일 모양 시트들로 냉간 압연한 후, 연속해서, 냉간 압연된 코일 모양 시트들을 25℃/sec의 온도 상승 속도로 840℃의 탈탄 온도로 가열하고 탈탄 어닐링되도록 130sec 동안 이 온도에서 유지하고; 주요 성분으로서 MgO 및 특정 소량의 NH4Cl 및 P3N5를 함유하는 분리제의 두꺼운 층을 도포하여 덮고; 고온 어닐링되고 2차 가열되기 전 질소 함량 b를 얻도록 800℃로 가열되고; 1200℃의 온도로 2차 가열하고 정제 어닐링되도록 20시간 동안 이 온도로 유지한다. 일정 길이의 강 시트들로 풀기 전에, 시트들에 절연 코팅층을 도포한 후 신장 및 평활 어닐링한다. 마무리된 강 시트 제품의 2차 가열 전 질소 함량 b 및 자성 모두가 표 2에 나타난다.
2차 가열 전 질소 함량 및 자성에 대한 NH4Cl 및 P3N5의 함량의 효과
예 NH4Cl% P3N5% 2차 가열 전 N 함량(ppm) B8
T		 P17/50 W/kg
1 0.1 3.9 198 1.92 0.99
2 1.2 11.3 210 1.91 1.00
3 3.6 20.8 231 1.92 0.98
3 6.4 0.5 206 1.92 0.97
4 8.3 6.6 221 1.92 1.00
5 10 12.8 222 1.93 0.96
6 2.4 19.5 234 1.92 0.98
7 5.5 26.4 252 1.91 0.99
8 1.9 30 243 1.93 0.96
비교예 1 6.4 0.4 178 1.87 1.10
비교예 2 2.4 30.2 268 1.88 1.06
10.5 30.5 283 1.83 1.16
표 2로부터 볼 수 있듯이, 실시태양에 따른 NH4Cl 및 P3N5의 선택은 본 발명의 생산 절차에서 (MgO 코팅의) 0.1~10% 및 0.5~30%의 표준 범위와 일치한다. 반대로, 비교예들에서 NH4Cl 및 P3N5의 선택에서, 표준 한계 내에 있지 않은 어느 것이나 2차 가열 전에 측정된 N의 함량이 200~250ppm의 표준 한계 내에 있지 않게 하며, 최종적으로 마무리된 방향성 규소강 시트 제품이 더 큰 철 손실(P17 /50) 및 나쁜 자성(B8)을 갖게 한다.
제 3 실시태양
방향성 규소강 슬래브는 C 0.05중량%, Si 3.25중량%, Mn 0.15중량%, S 0.009중량%, Al 0.032중량%, N 0.005중량%, Sn 0.02중량%, Nb(a)0.2~0.8중량%로 구성되며, 나머지는 Fe 및 불가피한 함유물이다. 슬래브들을 가열로에서 1155℃의 온도로 가열하고 2.5시간 동안 이 온도로 유지한 후 1050℃의 시작 온도 및 865℃의 마무리 온도에서 2.3mm 두께의 판들로 열간 압연한다. 열간 압연 판들을 두 단계: 15sec 동안 1120℃ 및 120sec 동안 900℃((1120℃x15sec) + (900℃x120sec))에서 소준한 후, -25℃/sec의 속도로 냉각한다. 산 세척 후, 열간 압연 판들을 마무리된 강 시트 제품의 두께 0.30mm를 가진 코일 모양 시트들로 냉간 압연한 후, 연속해서, 냉간 압연된 코일 모양 시트들을 25℃/sec의 온도 상승 속도에서 850℃의 탈탄 온도로 가열하고 탈탄 어닐링되기 위해 115sec 동안 이 온도에서 유지하고; 주요 성분으로서 MgO 및 7.5%의 NH4Cl와 12.5%의 P3N5를 함유하는 분리제의 두꺼운 층을 도포하여 덮고; 고온 어닐링에서 2차 가열의 시작 온도(c)로서 700~900℃로 가열하고 2차 가열되기 전 질소 함량(b)를 얻고; 소정의 온도 상승 속도(V)로 1200℃의 온도로 가열하고 정제 어닐링되도록 20시간 동안 이 온도로 유지한다. 일정 길이의 강 시트들로 풀기 전에, 시트들에 절연 코팅층을 도포한 후 신장 및 평활 어닐링한다. 제 3 실시태양의 데이터가 모두가 표 3에 나타난다.
마무리된 규소강 시트 제품의 자성에 대한 소준 및 질화의 다른 방법들의 효과
예
nb
(%)		 2차 가열 전 N 함량(ppm) 2차 가열의 시작 온도(℃) 이론적으로 계산된 2차 가열 속도(℃/hr) 실제 2차 가열 속도(℃/hr) 차이(℃/hr) 자성
a b c V상부 한계 V실제 V상부 한계-V실제 B8
T		 P17 /50
w/kg
1 0.20 186 700 17.9 16 1.9 1.90 1.00
2 0.20 184 800 14.3 14 0.3 1.90 0.98
3 0.20 189 900 10.5 9 1.5 1.91 1.01
4 0.40 204 720 18.2 17 1.2 1.92 0.96
5 0.40 207 810 14.8 14 0.8 1.91 0.99
6 0.40 211 880 12.2 12 0.2 1.93 0.93
7 0.60 231 750 18.0 17 1 1.93 0.95
8 0.60 229 850 14.3 14 0.3 1.92 0.99
9 0.80 248 780 17.9 15 2.9 1.91 1.00
10 0.80 252 860 14.8 12 2.8 1.92 0.96
비교예 0.20 186 700 17.9 19 -1.1 1.85 1.07
1 0.20 184 800 14.3 15 -0.7 1.86 1.09
2 0.20 189 900 10.5 12 -1.5 1.85 1.08
3 0.40 204 720 18.2 20 -1.8 1.85 1.12
4 0.40 207 810 14.8 16 -1.2 1.86 1.09
5 0.40 211 880 12.2 14 -1.8 1.84 1.15
6 0.60 231 750 18.0 19 -1 1.85 1.12
7 0.60 229 850 14.3 15 -0.7 1.87 1.14
8 0.80 248 780 17.9 19 -1.1 1.86 1.10
9 0.80 252 860 14.8 17 -2.2 1.84 1.12
10 0.20 184 800 14.3 15 -0.7 1.86 1.09
표 3에서 볼 수 있듯이, Nb 함량(a), 2차 가열 전 N 함량(b) 및 2차 가열의 시작 온도(c) 모두가 동일한 경우 및 실시태양들에서 실제 2차 온도 상승 속도가 9~17℃/hr이며 이론적으로 계산된 값들과 실제 값들 사이의 차들은 양인 경우, 실시태양들과 비교예들 모두의 마무리된 규소강 시트 제품들의 자성들은 더 좋다. 조건이 반대인 경우, 비교 대상들의 경우들은 불리하며 따라서 비교 대상들의 전자기 특성들은 나쁘다.
저온에서 강 슬래브들을 가열함으로써 방향성 규소강 시트를 제조하는 것은 가열로의 긴 수명, 더 낮은 에너지 소비 및 더 낮은 제조 비용과 같은 이점들을 가진다. 그러나, 후속 절차들에서 고르지 않은 탈탄 및 고르지 않은 질화의 문제들 및 장기간 동안의 생산 과정에서 효율적인 조절과 제어의 어려움들이 존재한다. 이런 경우들은 강 시트의 일부분들 또는 전체 시트에서 억제 효과에 대한 영향을 미쳐서 마무리된 제품의 불완전한 2차 재결정 및 불일치하는 자성을 초래한다.
결론적으로, 본 발명은 저온에서 강 슬래브들을 가열하는 절차를 기초로 높은 자기 선속 밀도를 가진 방향성 규소강 시트의 새로운 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 방법에 따라, 상기 문제들은 모두 효과적으로 해결된다. 이 방법은 강 시트들이 용융 강에 소정량의 Nb를 첨가함으로써 고온 어닐링 동안 쉽게 질화될 수 있으며; 강 시트들은 분리제 MgO 속에 일부 질화물들을 첨가하고 고온 어닐링 동안 이들이 분해되게 함으로써 고온 어닐링 동안 고르게 질화될 수 있고; 고온 어닐링 동안, 온도 상승 속도는 Nb 함량, N 함량 및 2차 가열의 시작 온도에 따라 제어될 수 있어서 우수한 2차 재결정 코스의 완료를 보증한다. 모든 이런 해결책은 높은 자기 선속 밀도 및 뛰어난 자성을 가진 방향성 규소강 시트의 성취를 보증한다.

Claims (1)

  1. 높은 자기 선속 밀도를 가진 방향성 규소강 제품의 제조 방법으로서, 다음 단계:
    1) 제련 및 주조,
    방향성 규소강은 0.035~0.065중량%의 C, 2.9~4.0중량%의 Si, 0.05~0.20중량%의 Mn, 0.005~0.01중량%의 S, 0.015~0.035중량%의 Al, 0.004~0.009중량%의 N, 0.005~0.090중량%의 Sn, 0.200~0.800중량%의 Nb로 구성되며, 나머지는 Fe 및 불가피한 함유물이며; 회전로 또는 전기로를 통해 제련된 후, 용융된 강은 2차로 정제된 후 강 슬래브들로 주조된다;
    2) 열간 압연,
    상기 강 슬래브들은 가열로에서 1090~1200℃로 가열된 후, 1180℃의 시작 온도에서 강판들로 열간 압연되고 860℃의 마무리 온도에서 열간 압연 단계로 마무리되고, 상기 강판들은 650℃ 이하로 수층류에 의해 냉각된 후 코일 모양 판들로 똘똘 감긴다;
    3) 소준,
    상기 코일 모양 판들은 1~20sec 동안 1050~1180℃의 소준 온도에서 소준된 후 30~200sec 동안 850~950℃의 소준 온도에서 소준되고, 그 후 즉시, 10~60℃/sec의 냉각 속도로 냉각된다;
    4) 냉간 압연,
    소준된 후, 상기 강판들은 강 시트들로 냉간 압연되며 75% 이상의 압연 압축 비율로 마무리된 시트의 두께를 가진다.;
    5) 탈탄 어닐링,
    상기 강 시트들는 15~35℃/sec의 온도 상승 속도로 800~860℃의 온도로 가열되며 탈탄되기 위해 90~160sec 동안 이 온도로 유지된다;
    6) MgO 코팅,
    상기 강 시트들은 0.1~10중량%의 NH4Cl 및 0.5~30중량%의 P3N5 및 나머지로서 주요 성분인 MgO로 구성된 코팅제로 덮인다;
    7) 고온 어닐링,
    상기 강 시트들은 먼저 700~900℃의 온도로 가열된 후, 9~17℃/hr의 온도 상승 속도로 1200℃로 2차로 가열되고 정제 어닐링되도록 20hr 동안 1200℃로 유지된다;
    8) 절연층 코팅,
    고온 어닐링을 거친 강 시트들의 표면들은 절연층으로 코팅되고, 열간 드로잉(hot drawing), 템퍼링(tempering) 및 어닐링(annealing) 후 높은 자기 선속 밀도 및 뛰어난 자성을 가진 방향성 규소강 시트 제품이 얻어진다
    를 포함하는 방법.
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