KR20170117568A - 표면상태가 양호한 고자속밀도와 저철손을 갖는 무방향성 전기강판 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

화학적 조성이 0＜C≤0.004%, 0.1%≤Si≤1.6%, 0.1%≤Mn≤0.8%, 0.1%≤Al≤0.6%, Ti≤0.0015%이며, 또한 0.2%≤（Si+Al）≤2.0%을 만족시키며, 잔부가 Fe 및 기타 불가피한 불순물인 표면상태가 양호한 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판. 상기 표면상태가 양호한 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판의 제조방법은 액체강 전처리, 회전로제련, RH 정련, 주조 및 슬래브제조, 열간압연, 산세척, 냉간압연, 어닐링 및 도포 단계를 포함한다. 무방향성 전기강판은 우수한 자성, 초저철손 및 비교적 높은 강의 순도를 가지고 있으며, 강판의 표면품질이 양호하다.

Description

표면상태가 양호한 고자속밀도와 저철손을 갖는 무방향성 전기강판 및 그의 제조방법
본 발명은 일종의 강판 및 그의 제조방법에 관한 것이며, 특히 일종의 무방향성 전기강판 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 고효율 EI 철심, 전동기, 소형변압기 등 전자설비가 점점 사람들의 주목을 끄는 원인은, 이러한 전기설비가 환경보호, 에너지 절약 및 이산화탄소의 배출을 효과적으로 감소시키는 수요를 만족시키기 때문이다. 동시에, 이러한 전기설비의 성능이 부단히 제고함에 따라, 그의 원재료인 무방향성 전기강판은 원가적 우세를 확보하는 전제하에서 양호한 자성을 가질 것을 상응하게 요구하고 있다. 즉, 상기 전기설비의 무방향성 전기강판을 제조하는데 초저철손 및 초고자속밀도의 성능을 가지는 것을 필요로 하여, 전기설비가 환경보호, 에너지 절약 및 고효율적 발전의 추세에 적응하도록 만족시켜야 한다.
양호한 전자기 성능을 얻기 위해, 일반적으로 강중의 규소, 알루미늄 함량을 대폭 증가시켜 재료의 비저항을 효과적으로 제고시키며, 이로써 완제품 강판의 철손을 효과적으로 감소시키고, 완제품 강판의 자속밀도를 개선시킨다. 동시에, 전자기 교반을 이용하여 슬래브의 등축결정 비율을 제고시켜 표면상태가 양호한 완제품 강판을 얻거나, 또는 불림로 또는 벨형노의 중간 어닐링을 이용하여, 강판 표면에 기와형 결함이 쉽게 발생하는 것을 방지하며, 이로써 강판이 최종 제품의 외관 및 사용에 영향을 주는 것을 방지한다. 그러나, 이러한 프로세스 공정은 특히는 불림로 또는 벨형노의 중간 어닐링은 완제품 강판의 제조원가를 대폭 제고시킬 뿐만아니라 완제품 강판의 생산시간과 납품주기를 연장시키며, 생산관리와 품질관리에 비교적 큰 곤난을 갖다준다.
공개번호가 CN1888112A이고, 공개일이 2007년 1월 3일이며, 명칭이 "고자속밀도을 갖는 고급 무방향성 전기강판 및 그의 제조방법"인 중국특허 문헌에는 일종의 전기강판 및 그의 제조방법이 공개되었다. 상기 전기강판의 각 화학성분의 중량 백분율은, C≤0.0050%, N≤0.0030%, Si：1.50% 내지 2.50%, Al：0.80% 내지 1.30%, Mn：0.20% 내지 0.50%, P≤0.030%, S≤0.005%, Sb：0.03% 내지 0.10%, Sn：0.05% 내지 0.12%, B：0.0005% 내지 0.0040%이며, 잔부는 철 및 불가피한 불순물이며, 그중 Sb와 Sn중의 한 가지를 첨가한다. 상기 기술방안은 조압패스 대 압하로써 압연 및 조잡롤압연을 진행하며, 고온에서 권취하고, 각 패스의 압하율을 최적화 하는 것으로 이상적인 열간압연 스트립강 조직을 얻으며, 냉간압연 압하율을 제고시켜, 최종 재결정 어닐링 과정에서 결정립 성장에 더 큰 에너지(변형에너지)를 제공해주며, 재결정 어닐링 온도에 대한 제어를 통해 이상적인 결정립 조직을 얻는 등 조치를 통해 표면 품질이 우수한 고자속밀도와 저철손을 갖는 고효율적인 전동기에 효과적인 철심을 얻는다.
공개번호가 CN101492786A이고 공개일이 2009년 7월 29일이며, 명칭이 "무방향성 규소강의 생산방법"인 중국특허 문헌은 일종의 무방향성 규소강의 생산방법에 관한 것이다. 상기 방법은 하기 단계를 포함한다. 즉, 전기로, 회전로, 또는 중주파 유도로에서 제련을 진행하며, 다시 연속주조를 진행하며, 규소함량이 많으면 주조속도가 느려진다. 다음 열간압연을 진행하며, 열간압연 후의 열간압연롤에 대해 덮개를 씌워서 보온을 진행하며, 녹의 산세척 및 불림 열처리를 진행하며, 천천히 가열하고, 냉각시키며, 보온시간은 1 내지 3시간이다. 강 롤을 한차례 냉간압연, 탈지 또는 표면 오일제거를 진행하며, 느슨하게 감아 장력을 감소시킨다. 벨형노에서 재결정 어닐링 또는 탈탄소화를 진행하며, 어닐링 온도는 750 내지 1150℃이며, 보온시간은 1 내지 80시간이며, 어닐링은 수소기체 보호를 이용하며, 노점≤60℃이며, 그 다음 절연층을 도포하고 열연신 조질을 진행한다.
공개번호가 102453837A이고, 공개일이 2012년 5월 16일이며, 명칭이 "일종의 고자속밀도 무방향성 규소강의 제조방법"의 중국특허 문헌에는 고자속밀도 무방향성 규소강이 공개되었다. 상기 고자속밀도 무방향성 규소강의 제조방법은 하기 단계를 포함한다. 1) 제련, 주조, 무방향성 규소강의 화학성분의 중량백분율은 Si：0.1 내지 1%, Al：0.005 내지 1%, C≤0.004%, Mn：0.10 내지 1.50%, P≤0.2%, S≤0.005%, N≤0.002%, Nb+V+Ti≤0.006%, 나머지는 철이며, 제련, 2차조질, 주조를 통해 주조슬래브를 제조한다; 2) 열간압연, 가열온도 1150℃ 내지 1200℃, 압연 마무리온도 830 내지 900℃, 570℃ 이상 온도하에 권취를 진행한다; 3) 조질, 압하량이 2 내지 5％인 냉간압연; 4) 불림, 온도는 950℃ 이상이며, 보온시간은 30 내지 180s이다; 5) 산세척, 냉간압연, 산세척후 누적 압하량이 70 내지 80%인 냉간압연을 진행한다; 6) 어닐링, 온도 상승속도≥100℃/s이며, 800 내지 1000℃에서 보온시키고, 보온시간은 5 내지 60s이며, 이어서 3 내지 15℃/s로 600 내지 750℃로 천천히 냉각시킨다.
본 발명의 목적은 표면상태가 양호한 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판을 제공하는 것이며, 상기 강판은 초고자속밀도, 초저철손 및 비교적 양호한 강질의 순도를 갖고 있으며, 동시에, 상기 강판의 표면품질이 좋고, 기와형 결함이 없으며, 생산원가가 저렴하다.
상기 목적을 실현하기 위해, 본 발명은 일종의 표면상태가 양호한 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판을 제공하였으며, 그 화학원소의 질량백분율 함량은, 0＜C≤0.004%, 0.1%≤Si≤1.6%, 0.1%≤Mn≤0.8%, 0.1%≤Al≤0.6%, Ti≤0.0015%이며, 또한 0.2%≤（Si+Al）≤2.0%를 만족시키며, 잔부는 Fe 및 기타 불가피한 불순물이다.
본 기술방안에서 불가피한 불순물은 주로 N 및 S 원소이다. 불가피한 불순물에 있어서, 이러한 불순물 원소의 함량은 낮을수록 좋다. 본 발명의 상기 표면상태가 양호한 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판에 있어서, MnS, AlN 등 석출물의 대폭적인 증가가 결정립의 성장을 강력하게 저해하며, 강의 자성을 악화시키는 것을 방지하게 위해, S 함량을 ≤0.003wt.%로 제어하며, N 함량을 ≤0.003wt.%로 제어할 수 있다.
본 발명의 상기 표면상태가 양호한 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판중의 각 화학원소의 설계 원리는 하기와 같다.
C: C는 완제품 결정립 성장을 강력히 저해하여 강의 철손의 증가를 쉽게 일으키며, 자성시효를 일으키며, 또한 후속적인 탈탄소화에 곤난을 갖다준다. 따라서, 본 발명의 기술방안에 있어서, C 함량을 0.004wt.%이하로 제어해야 한다.
Si: Si는 기질의 비저항을 제고시켜 효과적으로 강의 철손을 저하시킬 수 있다. Si 함량이 1.6wt.%를 초과할 경우, 강의 자속밀도를 현저히 감소시킨다. Si 함량이 0.1wt.% 미만일 경우, 또한 철손을 대폭적으로 저하시키는 작용을 할 수 없다. 따라서, 본 발명의 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판에 있어서, Si 함량을 0.1wt.% 내지 1.6wt.%사이로 제어해야 한다.
Mn: Mn과 S가 결합하여 생성된 MnS은 강의 자성에 대한 손상을 효과적으로 감소시키는 동시에 전기강판의 표면상태를 개선시킬 수 있으며, 강판의 열취성을 저하시킨다. 그러나, 강판중의 Mn의 질량백분율 함량이 0.8%를 초과하면, 재결정 조직구조를 쉽게 파괴할 뿐만아니라 강의 생산 제조원가를 대폭 증가시킨다. 따라서, 본 발명의 상기 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판중의 Mn함량을 0.1wt.% 내지 0.8wt.%사이로 설정해야 한다.
Al: Al은 저항을 증가시키는 원소인 동시에 또한 전기강판의 심층 탈산소화에 사용된다. 그러나, Al함량이 0.6wt.%를 초과하면, 연속주조가 어려워지게 되며, 강의 자속밀도가 현저히 저하된다. Al함량이 0.1wt.% 미만이면, AlN의 고용온도를 대폭 낮추며, 강의 자성 파동을 일으킨다. 따라서 본 발명의 기술방안에 근거하여, 무방향성 전기강판중의 Al의 첨가량을 0.1 내지 0.6wt.%로 제어한다.
Ti: Ti원소에 대한 제어는 본 기술방안의 핵심이다. 본 기술방안에 있어서, Ti는 일부러 첨가하는 것이 아니다. 일반적으로 강판에는 모두 불가피하게 일부 잔여 Ti 원소가 섞이게 되며, 본 발명자는 Ti 함량이 0.0015wt.%을 초과하면, TiN 불순물이 대폭 증가하게 되어 결정립 성장을 강력히 저해하여 강의 자성을 악화시킴을 발견하였다. 따라서, 본 발명의 상기 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판 중의 Ti 원소의 질량백분율 함량을 ≤0.0015%로 제어해야 한다. 이는 일반적 무방향성 전기강판이 갖고 있지 않는 특성이다.
동시에, Si와 Al의 함량을 0.2wt.% ≤（Si+Al）≤2.0wt.%로 제어해야 하며, 그 원인은 Si+Al 함량이 0.2%보다 낮을 경우, 강판의 비저항을 효과적으로 제고시킬 수 없어 강판의 철손을 저하시키며, AlN, TiN 불순물의 제어에 불리하며, 쉽게 자성 파동을 일으키게 된다. Si+Al 함량이 2.0%보다 높을 경우, 강판의 자성감응이 대폭 저하되며, 비교적 높은 Si, Al 함량은 연속주조가 어려워지게 하며, 수구가 막히는 문제를 쉽게 일으킨다.
진일보, 본 발명의 상기 표면상태가 양호한 고자속밀도 저철손 전기강판중의 Mn원소의 질량백분율 함량은 하기 조건을 만족시킨다.
Mn = k2xSi + k3xAl + a
그중, k2 = 0.08 내지 0.11, k3 = 0.17 내지 0.38, a= 0.1 내지 0.4이다.
액체강의 탈탄소화가 끝난 후, 규소철, 알루미늄철 및 망간철을 첨가하여 합금화처리를 해야 한다. 상기 모델공식으로 Mn 원소의 질량백분율 함량을 제한하는 것은 Mn이 오스테나이트 상의 영역을 확대시켜, 오스테나이트가 페라이트로 전환하는 속도가 늦어지게 하며, 열간압연의 압연 안정성에 영향주기 때문이다. 또한, Si와 Al함량이 상기 영향 요소 k2, k3로 인해 Mn원소의 첨가량에 영향을 줄 경우, Mn원소는 열간압연판의 재결정 온도를 현저히 제고시키며, 열간압연판의 충분한 결정을 억제시킨다.
바람직하게, 표면상태가 양호한 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판중의 Ti 함량을 ≤0.0008wt.%로 제어해야 한다.
강중의 Ti 함량을 진일보 엄격히 제어해야 하며, 어닐링 과정에서, 완제품 강판중의 TiN등 불순물이 결정립 성장에 대한 강력한 억제 작용을 효과적으로 피면할 수 있으며, 이로써 완제품 강판의 자속밀도를 현저히 제고시킨다.
진일보, 본 발명의 표면상태가 양호한 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판에 있어서, 압연방향으로 분포된 （111）집합조직 체적비는 37% 미만이다.
본 발명의 표면상태가 양호한 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판은 강중의 화학원소에 대한 합리적인 성분설계를 통해, 강판의 유해한 집합조직(111)을 감소시키고, 한편으로는 강판의 자속밀도를 0.028 내지 0.070 T 제고시키며, 강판의 철손을 0.23 내지 0.49 W/kg 감소시켰으며, 다른 한편으로, 강판의 표면품질을 개선시켜 강판 표면의 기와형 결함을 효과적으로 제거하였다.
상응하게, 본 발명은 또한 상기 표면상태가 양호한 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판의 제조방법을 제공하였으며, 액체강 전처리, 회전로제련, RH정련, 주조 및 슬래브제조, 열간압연, 산세척, 냉간압연, 어닐링 및 도포 단계를 포함한다.
상기 단계에서 알 수 있듯이, 현존기술과 다르게, 본 발명의 상기 표면상태가 양호한 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판의 제조방법은 불림로 또는 벨형노의 중간 어닐링 단계를 이용하지 않기에, 상기 제조방법은 생산원가를 대폭 절감시키고, 생산시간을 감소시킬 수 있으며, 제품납부 주기를 단축시킬 수 있다.
진일보, 상기 회전로 제련단계에서, 스틸래들 슬래그(steel Ladle Slag)중의 T·Fe≥5wt%("T·Fe"는 슬래그 중 산화철의 전체 양을 나타내며, 본 분야의 기술자들이 숙지하고 있는 표현방식이다.)로 제어하며, 그 목적은 슬래그와 강 사이의 Ti분배비를 최대한 증가시키기 위한 것이며, 슬래그와 강 사이의 Ti 분배비가 클수록 강중의 Ti 함량이 낮으며, 이로써 본 발명의 강중의 Ti 함량이 되도록 낮아야 하는 목적에 더 부합될 수 있다.
진일보, 상기 RH 정련 단계에 있어서, 액체강 탈탄소화가 끝나고, 합금화하기 전에, 먼저 규소철, 다음 알루미늄철의 순서로 탈산소화 및 합금화를 진행하며, 1톤 강중의 규소철의 첨가량 MFeSi는 하기식을 만족한다.
MFeSi = k1x｛[O]프리-50｝x10-3 （kg/t 강）
그중, [O]프리는 RH 정련단계에 있어서, 탈탄소화가 끝났을 경우 액체강 중의 유리 산소의 함량이며; k1은 탈산소 상수이며, k1 = 1.33 내지 1.67이다.
RH 정련과정에 있어서, 탈탄소화가 끝난 후, 합금화 처리전에, 본 기술방안은 먼저 규소철, 다음 알루미늄철의 순서로 탈산소화 및 합금화를 진행하며, 먼저 알루미늄철, 다음 규소철의 순서로 탈산소화 및 합금화를 진행하는 일반적 처리와는 상이하다. 이는 먼저 알루미늄철, 다음 규소철의 순서로 탈산소화 및 합금화를 진행할 경우 생성되는 산물이 클라스터상 Al2O3이며, 이는 강 중에서 쉽게 현탁되어 제거하기 어렵고, 후속적인 슬래브 가열, 압연과정에서 쉽게 파쇄되며, 이러한 클라스터상 Al2O3의 크기는 감소되나 수량은 오히려 증가하며, 완제품 강판이 열처리 과정에서의 결정립 성장을 억제하기 때문이다. 그러나, 먼저 규소철, 다음 알루미늄철의 순서로 탈산소화 및 합금화를 진행한 산물은 SiO2 뿐이며, 그의 과립은 비교적 크고 구형을 이루며, 현탁시켜 제거시키기가 비교적 쉽다. 본 기술방안에 있어서, 양호한 탈탄소화 효과를 확보하기 위해, [O]프리를 200 내지 600ppm사이로 제어해야 하는 동시에 상기 식에 따라 규소철 양을 첨가해야 한다. 규소철을 첨가한 후, 액체강은 진공조 및 스틸래들(steel ladle) 사이에서 적어도 1 내지 2번 순환하는 것이 바람직하며, 이로써 SiO2 탈산소화 산물이 충분히 위로 부상하도록 확보한다. 상기 한 번의 "순환"은 액체강이 스틸래들에서 상승튜브에 진입한 후 상승튜브에서 하강튜브에 진입하며, 다시 하강튜브를 통해 스틸래들에 되돌아오는 것을 가리킨다.
진일보, 회전로 제련단계가 끝난 후의 출강과정에 있어서, 스틸래들의 톱 슬래그(top slag)의 슬래그 양을 3 내지 15 kg/t 강으로 제어한다.
회전로 출강과정에 있어서, 스틸래들의 톱 슬래그의 슬래그 양을 엄격하게 제어해야 한다. 스틸래들의 톱 슬래그의 슬래그 양이 3 kg/t 강 미만인 경우, 액체강 표면이 쉽게 노출되어, 액체강의 산소흡수, 질소 흡수로 인해 액체강의 순도를 악화시킨다. 스틸래들의 톱 슬래그의 슬래그 양이 15 kg/t 강을 초과할 경우, 액체강에서 탈산소화, 합금화처리를 진행한 후, 액체강의 산화성의 부단한 저하에 따라, 슬래그와 강사이의 Ti 분배비가 현저히 감소되며, 강 슬래그중의 Ti는 환원되어 다시 액체강 속에 진입하여, 액체강 중의 Ti의 함량이 너무 높게 되어, 그 함량의 한정범위를 초과하게 된다. 상기 기술방안에 따라서, 슬래그 방지밸브 또는 이동 슬라이딩판으로 슬래그를 차단하여, 슬래그 양이 액체강 표면을 효과적으로 뒤덮게 하며, 또한 RH 정련의 정상적인 처리에 영향을 주지 않게 한다.
진일보, 상기 열간압연 단계는 압연 전 가열단계, 적어도 1 패스의 조질압연단계와 다듬질압연단계를 포함하며, 슬래브에 대해 조질압연기 및 다듬질압연기 홀더사이에서 폐쇄식 보온을 진행하며, 다듬질압연의 입구온도를 980 내지 1120℃로 제어한다.
두 대 기계의 홀더를 이용하여 적어도 1 패스의 조질압연을 진행하는 것은, 크기가 비교적 큰 원통형 결정체를 파쇄하기 위해서이다. 중간슬래브가 조질압연, 다듬질압연기의 홀더 사이에 있을 경우, 폐쇄식 보온맨틀을 이용하여 보온을 진행하며, 다듬질압연 입구의 온도는 980℃ 이상을 확보한다. 이렇게, 중간 슬래브의 내부 결정립은 효과적으로 성장할 수 있으며, 이로써, 완제품 강판의 집합조직을 효과적으로 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 강판 표면의 기와형 결함을 제거할 수 있다.
진일보, 상기 압연 전의 가열단계에 있어서, 슬래브의 반출온도는 1000 내지 1150℃이다.
본 발명의 기술방안은 합리적인 성분설계와 개선된 프로세스 단계를 통해 완제품 스트립강의 표면품질 및 강중의 불순물 함량을 엄격하게 제어하였다. 완제품 스트립강의 표면품질을 엄격히 제어함에 있어서, 강판 표면에 기와형 결함이 발생하는 주요 원인은 슬래브상의 원통형 결정체가 매우 발달하여, 열간압연과정에서 충분히 파쇄되지 못해 최종적으로 압연방향으로 분포된 （111）방위의 발달한 조직이 형성되며, 따라서 스트립강 표면에 높낮이가 고르지 않은 기와형 결함이 형성되기 때문이다. 이로써, 오스테나이트 상의 영역을 확대할 수 있는 Mn 원소의 함량을 제어하며, 적당한 양의 Si, Mn 및 Al 원소를 첨가하여, 슬래브에 되도록 많은 등축결정이 형성되는 것을 확보하며, 스트립강 표면의 기와형 결함을 감소시키거나 제거한다. 동시에, 다듬질압연 입구의 온도를 조절하여, 슬래브의 조질압연 후, 중간 슬래브중의 파쇄된 결정립 조직이 충분히 회복되고, 커지는 것을 확보하며, 이들이 유전적 효과가 있기 때문에, 열간 다듬질압연 후의 열간압연 스트립강에서, 결정립 조직이 조대해지고 발달하여, 강중에 유리한 （100, （110）집합조직이 많아지게 하는 반면 강중에 유해한 （111）집합조직이 적어지게 하여, 완제품 스트립강의 표면에 기와형 결함이 발생하지 않게 한다. 또한 강판이 우수한 전자기성을 갖게 한다. 강중의 불순물 함량을 엄격히 제어함에 있어서, 결정립계에 피닝(pinning）하는 것을 피면하여, 완제품 결정립의 성장을 억제하는 것을 방지해야 한다. 본 발명의 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판은 강중의 결정립이 충분히 성장하여 완제품 스트립강의 철손을 효과적으로 감소시킬 것을 바란다. 따라서, 본 기술방안은 RH 정련 탈산소화 프로세스에 대한 조절을 통해, 먼저 규소철, 다음 알루미늄철의 탈산소화와 합금화 방식을 통해 구형의 큰 사이즈의 SiO2 불순물을 생성하며, 이로써 불순물을 충분히 빠르게 위로 부상시키는 동시에 Ti 함량을 엄격히 제어하여, 크기가 미세한 TiN 불순물이 생성되어 결정립계에 피닝하는 것을 방지하며, 이로써, 완제품 어닐링 결정립의 크기가 될수록 크게끔 확보하며, 완제품 스트립강의 철손을 진일보 효과적으로 감소시켰다.
본 발명의 무방향성 전기강판은 초고자속밀도와 초저철손등 우수한 전자기성을 갖고 있으며, 현존의 무방향성 전기강판에 비해, 자속밀도가 0.028 내지 0.070 T 증가되었고, 철손이 0.23 내지 0.49 W/kg 감소되었다. 또한, 본 발명의 상기 무방향성 전기강판은 표면품질이 좋고, 기와형 결함이 존재하지 않는다.
본 발명의 무방향성 전기강판은 생산원가가 낮아, 환경보호적이고, 고효율적이고, 에너지 절약형 전기사용설비의 사용에 적합하다.
도 1은 본 발명의 표면상태가 양호한 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판중의 Ti 함량과 완제품 강판의 자속밀도 사이의 관계도이다.
도 2는 본 발명의 표면상태가 양호한 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판의 제조방법에서 사용한 규소철 탈산소화와 현존기술에서 사용한 알루미늄철 탈산소화의 대조도이다.
도 3은 본 발명의 표면상태가 양호한 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판의 제조방법 중의 다듬질압연 입구온도에 대한 제어와 강판표면 기와형 결함의 발생율 사이의 관계도이다.
도 4는 본 발명의 표면상태가 양호한 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판의 제조방법 중의 스틸래들 슬래그의 T·Fe 함량과 슬래그와 강 사이의 Ti의 분배비의 관계를 나타낸다.
아래에 본 발명의 도면과 구체적인 실시예를 결부하여, 본 발명의 표면상태가 양호한 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판 및 그의 제조방법에 대해 진일보 해석 및 설명을 진행한다. 그러나, 이러한 해석과 설명은 본 발명의 기술방안에 대해 부당한 한정을 하지 않는다.
도 1은 본 발명의 표면상태가 양호한 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판중의 Ti함량과 완제품 강판의 자속밀도 사이의 관계를 나타낸다.
본 발명의 기술방안에 따라, 발명자는 실험을 통해, 강중의 Ti 함량을 낮게 제어할수록, 얻은 강판의 자속밀도가 더 높음을 증명하였다. 도 1에 표시된 바와 같다. Ti 함량≤15ppm일 경우, 강판의 자속밀도가 1.72T이며, Ti 함량＞15ppm일 경우, 강판의 자속밀도가 대폭 떨어진다. 특히, Ti 함량이 20ppm을 초과할 경우, 강판의 자속밀도는 1.70T 미만이다.
도 2는 본 발명의 표면상태가 양호한 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판의 제조방법에서 사용한 규소철 탈산소화와 현존기술에서 사용한 알루미늄철 탈산소화의 대조도이다.
도 2에 표시된 바와 같이, 먼저 규소철, 다음 알루미늄철을 사용한 탈산소화 및 합금화의 방식과 먼저 알루미늄철, 다음 규소철을 사용한 탈산소화 및 합금화 방식의 강판에 있어서, 20분 이상의 정련을 거친 후, 본 발명의 먼저 규소철, 다음 알루미늄철을 이용한 탈산소화 및 합금화 방식으로 얻은 강판중의 불순물의 함량은 현존기술의 먼저 알루미늄철, 다음 규소철을 사용한 탈산소화 및 합금화 방식으로 얻은 강판중의 불순물의 함량보다 현저하게 적어졌다.
도 3은 본 발명의 표면상태가 양호한 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판의 제조방법 중의 다듬질압연 입구온도에 대한 제어와 강판표면 기와형 결함의 발생율 사이의 관계를 나타낸다.
도 3에 표시한 바와 같이, 다듬질 압연 입구의 온도를 ≥980℃로 제어할 경우, 강판 표면의 기와형 결함 발생율이 0이며, 다듬질 압연 입구의 온도를 <980℃로 제어할 경우, 강판 표면의 기와형 결함 발생율이 다듬질 압연 입구 온도의 저하에 따라 증가함을 보아낼 수 있다.
도 4는 본 발명의 표면상태가 양호한 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판의 제조방법중의 스틸래들 슬래그의 T·Fe 함량과 슬래그와 강 사이의 Ti의 분배비의 관계를 나타낸다.
도 4에 표시된 바와 같이, 스틸래들 슬래그의 T·Fe 함량이 ≥5%일 경우, 슬래그와 강 사이의 Ti의 분배비는 200보다 클 수 있으나, 스틸래들 슬래그의 T·Fe 함량이 ＜5%일 경우, 슬래그와 강 사이의 Ti의 분배비는 스틸래들 슬래그의 T·Fe 함량의 감소에 따라 대폭 감소됨을 볼 수 있다.
실시예 A1 내지 A10 및 대조예 B1-B11
본 발명의 실시예 A1 내지 A10 중의 강판의 성분은 표 1에 표시된 바와 같으며, 동시에 표 1은 대조예 B1 내지 B11의 성분도 열거하였다.
하기 단계에 따라 실시예 A1 내지 A10 중의 강판을 제조하였다.
1） 액체강 전처리;
2） 회전로제련: 회전로제련 후, 두 차례의 슬래그 차단기술을 이용하였으며, 슬래그 방지밸브 또는 이동 슬라이딩판으로 슬래그를 차단하여, 스틸래들 톱 슬래그 양을 3 내지 15 kg/t 강으로 제어하며, 스틸래들 슬래그 중의 T·Fe≥5wt%로 제어한다
3） RH 정련: 액체강의 탈탄소화가 끝난 후, 그리고 합금화 전에, 먼저 규소철, 다음 알루미늄철의 탈산소화 및 합금화 방식을 이용하며, 1톤 당 강 중의 규소철의 첨가량 MFeSi은 MFeSi = k1 x｛[O]프리-50｝x10-3 （kg/t 강）을 만족시키며, 그중, [O]프리는 RH 정련단계에서 탈탄소화가 끝났을 경우 액체강 속의 유리산소 함량이며, k1은 탈산소 상수이고, k1 = 1.33 내지 1.67이며, 알루미늄철의 첨가량은 본 발명의 Al 원소 함량이 표 1에 열거한 성분을 만족시키는 양이다(대조예에 있어서, 먼저 알루미늄철을 첨가하고 다음 규소철을 첨가하기에, 규소철의 첨가량은 대조예중 Si 원소 함량으로 하여금 표 1에 표시된 함량을 만족시키도록 하는 함량이다);
4） 주조 및 슬래브 제조;
5） 열간압연: 열간압연 단계는 압연 전의 가열단계, 적어도 1패스의 조질압연단계와 다듬질압연단계를 포함하며, 상기 압연 전의 가열단계에 있어서, 슬래브의 반출온도를 1000 내지 1150℃로 제어하며, 중간슬래브에 대해 조질압연기 및 다듬질압연기 홀더 사이에서 폐쇄식 보온을 진행하며, 다듬질압연의 입구온도를 980 내지 1120℃로 제어한다.
6） 산세척;
7） 냉간압연;
8） 어닐링;
9） 도포.
상기 제조방법의 각 단계 중의 구체적인 프로세스 파라메터는 표 2를 참조로 한다.
표 1은 실시예 A1 내지 A10 및 대조예 B1 내지 B11 중의 강판의 각 화학원소의 질량백분율 함량을 열거하였다.
（wt.%, 잔부는 Fe 및 S와 N원소를 제외한 기타 불가피한 불순물이다）
번호 C Si Mn Al Ti Si+ Al Mn = k2xSi + k3xAl + a
k2 k3 a
A1 0.0018 0.27 0.18 0.27 0.0007 0.54 0.09 0.18 0.11
A2 0.0039 0.3 0.24 0.29 0.0005 0.59 0.11 0.17 0.16
A3 0.0027 0.26 0.32 0.29 0.0013 0.55 0.08 0.38 0.19
A4 0.0024 0.28 0.28 0.28 0.0009 0.56 0.08 0.2 0.2
A5 0.0022 1.27 0.39 0.41 0.0009 1.55 0.08 0.3 0.17
A6 0.0014 1.31 0.35 0.32 0.0012 1.58 0.11 0.28 0.12
A7 0.0019 1.32 0.26 0.29 0.0004 1.61 0.08 0.18 0.1
A8 0.0038 1.26 0.24 0.22 0.0006 1.55 0.08 0.17 0.1
A9 0.0016 1.32 0.58 0.26 0.0007 1.58 0.11 0.32 0.35
A10 0.0029 1.44 0.62 0.38 0.0006 1.82 0.08 0.28 0.4
B1 0.0031 0.27 0.36 0.28 0.0028 / / / /
B2 0.0022 0.26 0.34 0.29 0.0007 / / / /
B3 0.0034 0.27 0.28 0.32 0.0009 / / / /
B4 0.0019 1.25 0.27 0.26 0.0008 / / / /
B5 0.0025 1.28 0.62 0.30 0.0006 / / / /
B6 0.0019 1.26 0.19 0.28 0.0021 / / / /
B7 0.0024 1.44 0.48 0.58 0.0009 / / / /
B8 0.0027 1.38 0.92 0.32 0.0014 / / / /
B9 0.0026 1.37 0.22 0.29 0.0018 / / / /
B10 0.0024 1.38 0.24 0.28 0.0008 / / / /
B11 0.0018 1.40 0.22 0.27 0.0024 / / / /
표 2는 실시예 A1 내지 A10 및 대조예 B1 내지 B11 중의 강판의 제조방법의 프로세스 파라메터를 열거하였다.
번호 RH 정련 회전로제련 회전로제련 후 출강 가열 조질압연 다듬질압연
탈산소방식* 첨가량
MFeSi = k1x｛[O]Free -50｝x10-3 (kg/t 강)		 스틸래들 슬래그중의T·Fe함량 스틸래들 톱 슬래그의 양(kg/t강) 반출온도(℃) 조질압연 패스 다듬질압연 입구온도(℃)
A1 먼저 규소철, 다음 알루미늄철 1.40x0.402 6.3 7.1 1132 3 1002
A2 먼저 규소철, 다음 알루미늄철 1.33x0.301 10.9 3.5 1146 3 981
A3 먼저 규소철, 다음 알루미늄철 1.60x0.546 5.7 5.4 1115 3 994
A4 먼저 규소철, 다음 알루미늄철 1.47x0.428 8.8 10.2 1126 3 984
A5 먼저 규소철, 다음 알루미늄철 1.40x0.373 19.2 9.2 1090 3 994
A6 먼저 규소철, 다음 알루미늄철 1.53x0.521 7.1 14.3 1149 3 1114
A7 먼저 규소철, 다음 알루미늄철 1.37x0.255 11.4 7.8 1117 3 984
A8 먼저 규소철, 다음 알루미늄철 1.33x0.239 8.2 6.9 1070 3 992
A9 먼저 규소철, 다음 알루미늄철 1.47x0.338 5.4 8.2 1122 3 984
A10 먼저 규소철, 다음 알루미늄철 1.47x0.377 11.3 12.8 1135 3 1003
B1 먼저 규소철, 다음 알루미늄철 1.60x0.464 3.5 15.2 1158 3 953
B2 먼저 규소철, 다음 알루미늄철 1.40x0.207 2.1 8.4 1114 3 961
B3 먼저 알루미늄철 다음 규소철 / 2.8 10.2 1132 3 972
B4 먼저 규소철, 다음 알루미늄철 1.47x0.377 4.7 2.8 1100 3 971
B5 먼저 규소철, 다음 알루미늄철 1.64x0.537 6.8 6.9 1140 3 968
B6 먼저 알루미늄철 다음 규소철 / 8.7 9.4 1127 3 954
B7 먼저 규소철, 다음 알루미늄철 1.53x0.261 2.2 11.2 1119 3 969
B8 먼저 규소철, 다음 알루미늄철 1.53x0.539 3.1 8.5 1134 3 997
B9 먼저 알루미늄철 다음 규소철 / 4.4 5.6 1080 3 955
B10 먼저 규소철, 다음 알루미늄철 1.57x0.323 4.1 12.4 1125 3 953
B11 먼저 규소철, 다음 알루미늄철 1.46x0.193 1.8 6.3 1137 3 1017
표 3은 본 발명의 실시예 A1 내지 A10 및 대조예 B1 내지 B11 중의 강판의 각 전자기성능 및 강판의 집합조직 파라메터를 열거하였다.
번호 철손(W/kg) 자속밀도
(T)		 강판 표면의 상태
A1 5.52 1.78 √
A2 5.48 1.76 √
A3 5.52 1.76 √
A4 5.61 1.76 √
A5 3.75 1.73 √
A6 3.68 1.73 √
A7 3.72 1.73 √
A8 3.78 1.72 √
A9 3.70 1.71 √
A10 3.59 1.70 √
B1 6.18 1.73 x
B2 5.76 1.74 x
B3 6.11 1.74 x
B4 4.26 1.68 x
B5 3.84 1.67 x
B6 4.17 1.68 x
B7 3.68 1.66 x
B8 3.58 1.67 √
B9 3.99 1.69 x
B10 3.92 1.70 x
B11 3.98 1.69 √
주*: "√"는 표면상태가 양호함을 나타낸다; "x"는 표면에 기와형 결함이 있음을 나타낸다.
표 3으로부터 알 수 있듯이, 대조예 B1 내지 B3의 자속밀도는 1.70T를 초과하나, 그의 철손도 많으며, 대조예 B4 내지 B9 및 B11의 철손은 감소되었으나 자속밀도도 동시에 감소되었다. 대조예 B10의 철손은 비교적 적으며, 자속밀도도 1.70T에 달하나, 표면에는 기와형 결함이 존재한다. 그러나 본 발명의 실시예A1 내지 A10의 무방향성 전기강판의 자속밀도는 모두 ≥1.70T이며, 철손은 모두 ≤5.61 W/kg이며, 강판 표면에는 기와형 결함이 존재하지 않는다. 즉, 고자속밀도, 저철손 및 양호한 표면품질을 겸비하고 있다. 이는 본 발명의 무방향성 전기강판이 초고자속밀도 및 초저철손을 갖는 동시에 양호한 표면 품질을 갖고 있으며, 이는 EI 철심, 전동기, 소형변압기 등 환경보호, 고효율, 에너지 절약의 전기설비에 적용될 수 있음을 설명한다.
주의할 점은, 상기 열거한 것은 본 발명의 구체적 실시예에 불과하며, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 여러 가지 유사한 변화가 있을 수 있다. 본 분야의 기술자들이 본 발명이 공개한 내용에서 직접적으로 도출하거나 또는 연상한 모든 변형은 모두 본 발명의 보호범위에 속한다.

Claims (10)

  1. 화학원소의 질량백분율 함량이 0＜C≤0.004%, 0.1%≤Si≤1.6%, 0.1%≤Mn≤0.8%, 0.1%≤Al≤0.6%, Ti≤0.0015%이며, 또한 0.2%≤（Si+Al）≤2.0%를 만족시키며, 잔부가 Fe 및 기타 불가피한 불순물인 것을 특징으로 하는 표면상태가 양호한 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 Mn원소의 질량백분율 함량이 Mn = k2xSi + k3xAl + a를 만족시키며, 그 중, k2 = 0.08 내지 0.11, k3 = 0.17 내지 0.38, a= 0.1 내지 0.4인 것을 특징으로 하는 표면상태가 양호한 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    Ti≤0.0008%인 것을 특징으로 하는 표면상태가 양호한 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    압연방향에 따라 분포된 （111）집합조직의 체적비율이 37% 미만인 것을 특징으로 하는 표면상태가 양호한 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판.
  5. 액체강 전처리, 회전로제련, RH 정련, 주조 및 슬래브제조, 열간압연, 산세척, 냉간압연, 어닐링 및 도포 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 표면상태가 양호한 고자속밀도 저철손 무방향성 전기강판의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 회전로제련 단계에서, 스틸래들 슬래그 중의 T·Fe≥5wt%인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    RH 정련 단계에 있어서, 액체강 탈탄소화가 끝나고, 합금화하기 전에 , 먼저 규소철, 다음 알루미늄철의 순서로 탈산소화 및 합금화를 진행하며, 1톤 당 강 중의 규소철의 첨가량MFeSi는 하기 식을 만족시키며,
    MFeSi = k1x｛[O]프리-50x10-3 （kg/t 강）
    그중, [O]프리는 RH 정련단계에 있어서, 탈탄소화가 끝났을 경우 액체강 중의 유리 산소의 함량이며; k1은 탈산소 상수이며, k1 = 1.33 내지 1.67인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    회전로 제련 단계가 끝난 후의 출강과정에서, 스틸래들 톱 슬래그의 양이 3 내지 15 kg/t강인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 열간압연 단계는 압연 전 가열단계, 적어도 1패스의 조질압연단계와 다듬질압연단계를 포함하며, 슬래브에 대해 조질압연기 및 다듬질압연기 홀더 사이에서 폐쇄식 보온을 진행하며, 다듬질압연의 입구온도를 980 내지 1120℃로 제어하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 압연전 가열단계에서, 슬래브의 반출온도를 1000 내지 1150℃로 제어하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
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