KR20180074147A

KR20180074147A - 박물 열연 전기강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20180074147A
Application number: KR1020160177936A
Authority: KR
Inventors: 박교선; 박경미; 최윤석; 심영섭; 방종근; 정제숙; 차경세; 고영주; 공종판
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2016-12-23
Filing date: 2016-12-23
Publication date: 2018-07-03
Also published as: KR101917468B1

Abstract

본 발명의 일 측면은 중량%로, C: 0.005% 이하, Mn: 0.2~1.0%, Si: 2.8~3.2%, P: 0.025% 이하, S: 0.01% 이하, Al: 0.2~0.4%, Ti: 0.003% 이하, Sn: 0.005% 이하, Sb: 0.005% 이하, N: 0.005% 이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, Sn, Sb 및 P의 합은 0.02% 이상이고, 미세조직은 페라이트를 95면적% 이상 포함하는 박물 열연 전기강판에 관한 것이다.

Description

박물 열연 전기강판 및 그 제조방법{THIN HOT-ROLLED ELECTRICAL STEEL SHEETS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 박물 열연 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 무방향성 전기강판의 생산공정은 연주 공정에서 두께 200mm이상의 슬라브(slab)를 제조한 후, 열간압연 공정인 슬라브 재가열, 조압연 및 마무리압연을 거쳐 두께가 2.3~2.5mmt인 열연강판 코일을 제조하고 있다. 이후 열연 코일을 예비소둔, 냉간압연 및 최종소둔을 거쳐 두께가 0.2~0.5mmt인 전기강판을 생산하고 있다.

이러한 전기강판은 변압기, 모터, 전기기용 소재로 사용되는 제품으로서, 기계적 특성 등 가공성을 중요시 하는 일반 탄소강과는 달리, 전기적 특성을 중요시 하는 기능성 제품이다. 요구되는 전기적 특성으로는 철손이 낮을 것, 자속밀도, 투자율 및 점적율이 높을 것 등이 있다.

전기적 특성을 향상시키기 위해서는 일반적으로 성분조정, 고순도화, 소둔온도 조정을 통한 결정립 크기 조정, 박물화 등에 대한 개발이 진행되고 있다.

이 중 열연 박물화는 열연 코일 상태에서 두께를 가능한 얇게 만들어 냉간압연시 압하율을 줄여, 최종소둔시 결정립 성장을 억제하는 방안이다.

이것은 와전류 손실 감소, 즉 철손 저감으로 이어져 전기적특성을 개선하는 방법으로 알려져 있지만, 실제 조업에서의 열연 박물화를 하기 위한 기술적으로 극복해야 할 문제들을 가지고 있다.

대표적으로 고로에서 1.6mmt이하의 열연재를 생산하기 위해서는 마무리 압연(Finishing Mill, 이하 FM)에서의 코일의 통판속도는 대략 1100mpm정도로 매우 빠르다. 이런 속도로 스트립(strip) 통과시 박물로 압연을 하면서 형성 교정 등을 동시에 제어하여야 하므로 판파단의 위험이 높아 조업 유지를 하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 열연 연연속 압연기술이라고 알려져 있는 포항소의 열연압연기를 사용하여 박물 열연강판의 제조가 가능하나, 열연 연연속 압연기술은 슬라브 재가열 공정을 포함할 뿐만 아니라, 기본적으로 strip과 strip을 용접으로 연결해서 작업을 해야하며, 전기강판은 다량의 Si를 첨가하고 있어 strip 간의 접합성이 떨어져 조업 도중에 접합부 이탈에 의해서 판파단의 위험이 있어 안정적 조업이 불가능한 문제점이 있다.

한편, 연주 공정과 열연 공정이 분리되어 운영되는 일반적인 제조방법과와 열달리, CEM(Continuous Endless Mill) 공정은 연주 공정과 열연 공정이 직결되어 연속적으로 행해지는 공정으로서 연주에서 나온 slab를 바로 압연하는 공정의 특징을 가지고 있기에 strip을 접합을 할 필요가 없으며, 압연에서 있어서도 고로보다 비교적 600mpm으로 낮은 속도이지만 소재를 제어가 쉬운 이점을 가지고 있다. 또한, 조압연(Roughing Mill, 이하 RM), RM~FM, FM의 각 구간마다 일정의 장력을 걸어 소재를 팽팽하게 당겨주고 있기에 코일 형상 제어가 유리하며, 통판성이 향상되어 형상 및 폭profile, 폭, 길이방향 편차 등이 우수하다.

그러나 CEM 공정은 정밀한 제어가 필요한 공정으로 전기강판의 경우 일반 저탄소강과 다른 특성을 가지고 있어, 전기강판에 적합한 공정의 개발이 필요하다.

따라서, CEM 공정을 이용한 전기강판의 열연 박물화를 통하여 전기적 특성을 개선하기 위해서는 새로운 제조 공정 개발이 필요로 요구되는 실정이다.

한국 공개특허공보 제2016-0078081호

본 발명의 일 측면은 박물 열연 전기강판 및 그 제조방법을 제공하기 위함이다.

한편, 본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정하지 않는다. 본 발명의 과제는 본 명세서의 내용 전반으로부터 이해될 수 있을 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 부가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.

이때, 상기 전기강판의 두께는 1.6mmt 이하일 수 있다.

또한, 상기 페라이트는 재결정조직과 회복조직으로 이루어지고, 상기 전기강판의 두께 방향 단면을 기준으로 상기 재결정조직만으로 이루어진 면적이 65% 이상일 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면은 중량%로, C: 0.005% 이하, Mn: 0.2~1.0%, Si: 2.8~3.2%, P: 0.025% 이하, S: 0.01% 이하, Al: 0.2~0.4%, Ti: 0.003% 이하, Sn: 0.005% 이하, Sb: 0.005% 이하, N: 0.005% 이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, Sn, Sb 및 P의 합은 0.02% 이상인 용강을 90mm 이상의 박 슬라브로 연속주조하는 단계;

상기 연속주조된 박 슬라브를 출측 온도가 900~950℃가 되도록 조압연하여 10~50mm 두께의 바 플레이트를 얻는 단계;

상기 바 플레이트를 1100℃ 이상으로 가열하는 단계;

상기 바 플레이트의 스케일을 제거하는 단계;

상기 스케일이 제거된 바 플레이트를 750℃ 이상의 온도로 마무리 압연하여 1.6mm 이하의 열연강판을 얻는 단계; 및

상기 열연강판을 500~600℃의 온도범위에서 권취하는 단계;를 포함하고, 상기 각 단계는 연속적으로 행해지는 박물 열연 전기강판의 제조방법에 관한 것이다.

이때, 상기 연속주조의 주조속도는 4~8mpm일 수 있다.

또한, 상기 조압연의 압연속도는 20~50mpm 일 수 있다.

또한, 상기 조압연은 3개의 스탠드에 의해 행해지고, 첫번째 스탠드와 두번째 스탠드 간의 장력은 1.1~1.5, 두번째 스탠드와 세번째 스탠드 간의 장력은 0.5~0.8로 제어될 수 있다.

또한, 상기 조압연과 마무리 압연간의 장력은 0.45~0.5로 제어될 수 있다.

또한, 상기 마무리 압연의 압연속도는 200~600rpm일 수 있다.

또한, 상기 마무리 압연은 5개의 스탠드에 의해 행해지고, 각 스탠드간 압연속도 차이가 10% 이하가 되도록 제어할 수 있다.

이때, 첫번째 스탠드와 두번째 스탠드 간의 장력은 0.8~0.85, 두번째 스탠드와 세번째 스탠드 간의 장력은 0.8~1.0, 세번째 스탠드와 네번째 스탠드 간의 장력은 1.0~1.2, 네번째 스탠드와 다섯번째 스탠드 간의 장력은 1.2~1.4로 제어될 수 있다.

한편, 상기 스케일을 제거하는 단계는 상기 바 플레이트를 200~400bar의 압력으로 냉각수를 분사하는 1열 및 100~200bar의 압력으로 냉각수를 분사하는 2열에 순차적으로 통과시켜 행할 수 있다.

덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있다.

본 발명에 의하면 1.6mmt 이하의 박물 열연 전기강판을 제공할 수 있으며, 박물화를 통하여 냉간 압하율을 약 8% 정도의 감소시킬 수 있어 종래 전기강판 대비 철손이 낮고 자속밀도가 높아 전기적 특성이 우수한 효과가 있다. 또한, 전기적 특성에 큰 영향을 주는 고가의 Sn의 첨가량을 낮추어도 종래 전기강판과 동등 이상의 전기적 특성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 발명예 1의 온도변화에 따른 고온인장시험 결과이다.
도 2는 발명강 1을 CEM 공정으로 두께를 달리하여 제조한 열연강판의 두께 방향 단면을 관찰한 미세조직 사진이다.
도 3은 발명강 1을 고로 공정으로 두께를 달리하여 제조한 열연강판의 두께 방향 단면을 관찰한 미세조직 사진이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

본 발명자들은 CEM 공정을 이용한 전기강판의 열연 박물화를 통하여 전기적 특성을 개선하기 위하여 깊이 연구한 결과, 종래 무방향성 전기강판의 합금조성을 변경하고, 연주-압연 직결공정의 제조조건을 정밀하게 제어하여 1.6mm 이하의 박물 열연 전기강판을 제조할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

박물 열연 전기강판

이하, 본 발명의 일 측면에 따른 박물 열연 전기강판에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 일 측면에 따른 박물 열연 전기강판은 중량%로, C: 0.005% 이하, Mn: 0.2~1.0%, Si: 2.8~3.2%, P: 0.025% 이하, S: 0.01% 이하, Al: 0.2~0.4%, Ti: 0.003% 이하, Sn: 0.005% 이하, Sb: 0.005% 이하, N: 0.005% 이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, Sn, Sb 및 P의 합은 0.02% 이상이고, 미세조직은 페라이트를 95면적% 이상 포함한다.

먼저, 본 발명의 합금조성에 대하여 상세히 설명한다. 이하 각 원소 함량의 단위는 특별한 언급이 없는 한 중량%를 의미한다.

C: 0.005% 이하(0%는 제외)

탄소(C)은 일반적으로 강판의 강도를 증가시키는 원소이지만, 전기강판의 경우에는 전기적 특성과 연관이 있다.

C 함량이 0.005% 초과인 경우에는 최종제품에서 모터로 사용되어 작동할 시 발생되는 열에 의해 Ti, V, Zr 등과 결합하여 탄화물을 형성하여 자기시효(Magnetic aging)를 발생시키며, 탄화물이 자구 이동을 방해하여 이력손실을 증가시켜 전기적특성에 악영향을 끼친다. C 함량을 최대한 억제할수록 전기적특성을 확보하기에 유리하므로 특별히 그 하한을 한정할 필요는 없으나, 실제 조업 조건을 고려하여 그 하한이 0.0005%일 수 있다.

Mn: 0.2~1.0%

망간(Mn)은 경화 원소이며 비저항 원소로 강도와 전기적특성을 향상시키는 역할을 하는 원소이다. 첨가량이 증가할수록 비저항 증가하며 철손개선, 특히 집합조직개선에 의한 투자율 개선이 가능하다.

Mn 함량이 0.2% 미만인 경우에는 상술한 효과가 불충분하며, Mn 함량이 1.0% 초과인 경우에는 포화자속밀도가 감소하고 MnS등이 석출하여 철손을 악화시킬 수 있다.

Si: 2.8~3.2%

규소(Si)는 재료의 비저항을 높여 철손을 낮추어주는 역할을 하는 원소이다.

Si 함량이 2.8% 미만인 경우에는 상술한 효과가 불충분하며, Si 함량이 3.2% 초과인 경우에는 자속밀도, 투자율 및 압연성이 열위해지는 문제점이 있다.

P: 0.025% 이하, Sn: 0.005% 이하, Sb: 0.005% 이하, Sn+Sb+P ≥ 0.02%

P(인), Sn(주석), Sb(안티몬)은 입계에 편석해서 유해한 {111} 집합조직의 성장을 방해함으로써 철손을 낮추고 자속밀도를 향상시키는 역할을 하는 원소이다. Sn, Sb 및 P의 합이 0.02% 미만인 경우에는 상술한 효과가 불충분하다.

Sn 및 Sb는 철손 및 자속밀도를 향상시키는 역할을 하나, Sn 및 Sb의 각 함량이 0.005% 초과인 경우에는 본 발명과 같이 CEM 공정을 이용하여 박물 열연강판을 제조하면 고로 공정과 달리 표면결함이 발생할 수 있을 뿐만 아니라, Sn 및 Sb는 고가의 원소이므로 제조비용이 상승하는 문제점이 있다.

또한, P 함량이 0.025% 초과인 경우에는 표면결함이 발생할 수 있을 뿐만 아니라 냉간압연성을 저해하는 문제점이 있다.

따라서 P: 0.025% 이하, Sn: 0.005% 이하, Sb: 0.005% 이하로 제어함과 동시에, Sn, Sb 및 P의 합을 0.02% 이상으로 제어하는 것이 바람직하다.

S: 0.01% 이하

S(황)은 미세한 MnS 형성하여 결정립의 성장을 억제하여 철손을 증가시키고, 자성에 불리한 {111} 집합조직을 증가시켜 자속밀도를 감소시킨다. 따라서 그 함량을 최대한 억제하는 것이 바람직하며, 0.01% 이하로 제한한다.

Al: 0.2~0.4%

알루미늄(Al)은 비저항 원소로 재료의 비저항을 높여 철손을 낮추고, 제강에서 탈산제로 첨가되는 원소이다.

Al 함량이 0.2% 미만인 경우에는 상술한 효과가 불충분하고, Al 함량이 0.4% 초과인 경우에는 자속밀도를 저하시키는 문제점이 있다.

Ti: 0.003% 이하

티타늄(Ti)는 열연에서는 열연조직을 조대화하지만, 최종 소둔시에는 미세한 TiC, TiN을 형성하여 결정립 성장 억제로 철손 증가시므로 0.003% 이하로 제한한다.

N: 0.005% 이하

질소(N)는 Al, Ti 등과 결합하여 AlN, TiN을 형성함으로써 결정립 성장 을 억제하고, 이로 인해 철손을 증가시키는 원소이다. 따라서 그 함량을 최대한 억제하는 것이 바람직하며, 0.005% 이하로 제한한다.

본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.

본 발명의 박물 열연 전기강판은 Si를 다량 함유하기 때문에 미세조직은 페라이트를 95면적% 이상 포함한다. 보다 바람직하게는 페라이트 단상으로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 페라이트는 재결정조직과 회복조직으로 이루어지고, 상기 전기강판의 두께 방향 단면을 기준으로 재결정조직이 60면적% 이상일 수 있다.

종래 고로 공정을 이용하여 제조된 열연 전기강판과 유사하게 두께 방향 단면을 기준으로 관찰시 표면 쪽에는 재결정조직이 형성되며, 중앙 쪽에는 회복조직이 형성되고, 그 사이에는 재결정조직과 회복조직이 혼재하여 형성되어 있다.

도 2 및 도 3은 발명강 1을 각각 CEM 공정 및 고로 공정으로 두께를 달리하여 제조한 열연강판의 두께 방향 단면을 관찰한 미세조직 사진이다. 도 2 및 도 3에서 확인할 수 있듯이, 강판의 두께가 줄어들수록 재결정조직은 증가하는 것을 알 수 있다. 재결정조직이 증가할수록 균일화 및 소둔 이후의 균일한 조직을 확보하기 용이해지고 전기적 특성이 향상된다. 재결정조직이 60면적% 미만인 경우에는 상술한 효과가 불충분하다.

한편, 상기 전기강판의 두께는 1.6mmt 이하일 수 있다. 도 2 및 도 3에서 확인할 수 있듯이, 강판의 두께가 줄어들수록 재결정조직은 증가하며 두께가 1.6mmt 초과인 경우에는 재결정조직을 60면적% 이상 확보하기 어렵기 때문이다.

또한, 박물화를 통하여 냉간 압하율을 약 8% 정도의 감소시킬 수 있어 종래 전기강판 대비 철손이 낮고 자속밀도가 높아 전기적 특성이 우수한 효과가 있다. 또한, 전기적 특성에 큰 영향을 주는 고가의 Sn 또는 Sb의 첨가량을 낮추어도 종래 전기강판과 동등 이상의 전기적 특성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명에서 열연 전기강판이라 함은 전기강판용으로 사용하기 위한 열연강판을 뜻하는 것으로, 본 발명의 열연 전기강판을 냉간압연 및 소둔하여 전기강판을 제조한다.

박물 열연 전기강판의 제조방법

이하, 본 발명의 다른 일 측면인 박물 열연 전기강판의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 다른 일 측면인 박물 열연 전기강판의 제조방법은 상술한 합금조성을 갖는 용강을 90mm 이상의 박 슬라브로 연속주조하는 단계; 상기 연속주조된 박 슬라브를 출측 온도가 900~950℃가 되도록 조압연하여 10~50mm 두께의 바 플레이트를 얻는 단계; 상기 바 플레이트를 1100℃ 이상으로 가열하는 단계; 상기 바 플레이트의 스케일을 제거하는 단계; 상기 스케일이 제거된 바 플레이트를 750℃ 이상의 온도로 마무리 압연하여 1.6mm 이하의 열연강판을 얻는 단계; 및 상기 열연강판을 500~600℃의 온도범위에서 권취하는 단계;를 포함하고, 상기 각 단계는 연속적으로 행해진다.

연속주조 단계

상술한 합금조성을 갖는 용강을 90mm 이상의 박 슬라브로 연속주조한다.

두께가 90mm 미만일 경우에는 온도하락으로 균일조직 및 압연을 어려워 진다. 이를 해결하기 위해서 추가적인 가열 설비로 인해서 해결이 가능하나, 원가상승의 원인이 되기 때문에 가능한 배제하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 연속주조의 주조속도는 4~8mpm일 수 있다.

고속주조와 압연과정이 연결되어 이루어지기 때문에 목표 압연 온도를 확보하기 위해서는 4mpm 이상의 주조속도가 필요하기 때문이다. 반면 주조속도가 8mpm 초과인 경우에는 전기강판은 다량의 Si를 포함하고 있어 연주 몰드(mold)에서의 주편과 mold 사이의 윤활이 제대로 안될 수 있어 용강 탕면이 불안정해지고, 조업 성공율이 낮아질 수 있다.

조압연 단계

상기 연속주조된 박 슬라브를 조압연 입측 온도가 1000~1200℃가 되도록 조압연하여 10~50mm 두께의 바 플레이트를 얻는다.

조압연 입측 온도가 1000℃ 미만인 경우에는 조압연 하중의 증가 및 바 플레이트의 에지부에 크랙이 발생할 수 있다. 반면에 1200℃ 초과인 경우에는 열연 스케일(scale)이 잔존하여 열연 표면 품질이 저하될 수 있다.

바 플레이트의 두께가 50mm 초과인 경우에는 마무리 압연시 압연 부하가 커지고, 10 mm 미만인 경우에는 압연변형 저항이 커져 조업상에 어려움을 유발할 수 있으며, 마무리 압연시 온도 확보가 어렵다.

이때, 조압연 출측 온도는 900℃ 이상일 수 있다. 900℃ 미만인 경우에는 조압연 후 가열에 의해서도 바 플레이트의 온도를 1100℃ 이상으로 확보하기 어렵기 때문이다.

이때, 상기 조압연의 압연속도는 20~50mpm 일 수 있다.

조압연의 압연속도가 50mpm 초과인 경우에는 연주-압연이 직결되어 있어 연주 공정에서 문제가 발생하기 때문에 조업 성공율이 낮아진다. 반면에 20mpm 미만인 경우에는 마무리 압연시 온도 확보가 어렵고, 압연 부하 발생 및 균일한 조직을 얻기 어려운 문제점이 있다.

연주-압연이 직결된 공정에서 안정적인 압연 및 통판을 위해서 적정 장력을 유지하기 위함이다. 전기강판은 고온연성이 우수하므로 일반 저탄소강 기준(RM 1~2: 2.0~2.4, RM 2~3: 1.5~1.9)으로 장력을 설정하는 경우 폭불량 및 판파단이 발생할 수 있다.

바 플레이트 가열 단계

상기 바 플레이트를 1100℃ 이상으로 가열한다.

도 1은 발명예 1의 온도변화에 따른 고온인장시험 결과이다. 850℃/800℃/750℃ 간의 응력(stress) 증가량 대비 750℃/700℃/600℃ 간의 응력(stress) 증가량이 급격하게 변화하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 전기강판은 다량의 Si 첨가로 인해서 고온강도가 750℃ 전후로 급격히 변화하며, 750℃ 미만에서는 급격하게 강도가 올라가기 때문에 마무리 압연온도를 750℃ 이상으로 하여야 하므로 스케일 제거 및 마무리 압연 도중의 온도 하락을 고려하여 1100℃ 이상으로 가열하는 것이 바람직하다.

스케일 제거 단계

상기 바 플레이트의 스케일을 제거한다. 표면 스케일 두께를 50㎛ 이하로 제거하는 것이 바람직하며, 표면 스케일이 충분히 제거되지 않는 경우 방추형 및 비늘형 스케일이 다량 형성될 수 있기 때문이다.

이때, 상기 스케일을 제거하는 단계는 상기 바 플레이트를 200~400bar의 압력으로 냉각수를 분사하는 1열 및 100~200bar의 압력으로 냉각수를 분사하는 2열에 순차적으로 통과시켜 행할 수 있다.

마무리 압연 단계

상기 스케일이 제거된 바 플레이트를 750℃ 이상의 온도로 마무리 압연하여 1.6mm 이하의 열연강판을 얻는다. 마무리 압연 온도가 750℃ 미만인 경우에는 고온강도가 급격하게 상승하기 때문이다.

이때, 상기 조압연과 마무리 압연간의 장력은 0.45~0.5로 제어될 수 있다.

연주-압연이 직결된 공정에서 안정적인 압연 및 통판을 위해서 적정 장력을 유지하기 위함이다. 전기강판은 고온연성이 우수하므로 일반 저탄소강 기준(RM~FM: 0.61~0.66)으로 장력을 설정하는 경우 폭불량 및 판파단이 발생할 수 있다.

또한, 상기 마무리 압연의 압연속도는 200~600rpm일 수 있다.

마무리 압연의 압연속도가 600mpm 초과인 경우에는 판파단과 같은 조업 사고가 일어날 수 있으며, 등온 및 등속 압연이 어려워 균일한 온도가 확보되지 않아 재질편차가 발생될 수 있다. 반면에 200mpm 미만인 경우에는 압연속도가 너무 느려 마무리 압연 온도를 750℃ 이상으로 확보하기 어려운 문제점이 있다.

각 스탠드간 압연속도 차이가 10% 초과인 경우에는 이후 냉각과정에서 균일한 냉각이 어려워지기 때문에 재질편차를 유발할 수 있다.

연주-압연이 직결된 공정에서 안정적인 압연 및 통판을 위해서 적정 장력을 유지하기 위함이다. 전기강판은 고온연성이 우수하므로 일반 저탄소강 기준(FM1~2: 0.90~0.10, FM2~3: 1.00~1.2, FM3~4: 1.3~1.5, FM4~5: 1.3~1.5)으로 장력을 설정하는 경우 폭불량 및 판파단이 발생할 수 있다.

권취 단계

상기 열연강판을 500~600℃의 온도범위에서 권취한다. 권취 온도가 500℃ 미만인 경우에는 결정립 크기가 작아져 이력손실이 커짐에 따라 철손이 증가할 수 있으며, 600℃ 초과인 경우에는 결정립 크기가 커져 와전류손실이 커짐에 따라 철손이 증가할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.

( 실시예 1)

하기 표 1에 기재된 조성을 갖는 용강을 준비한 후, 하기 표 2에 기재된 고로 공정 또는 CEM 공정(연주-압연 직결공정)을 이용하여 하기 표 3에 기재된 두께로 열연강판을 제조하였다.

상기 열연강판을 0.35mm 두께로 냉간압연 한 후 철손 및 자속밀도를 측정하여 하기 표 3에 기재하였다.

구분	합금원소(중량%)
구분	C	Mn	Si	P	S	Al	Ti	Sn	Sb	N	P+Sn+Sb
발명강1	0.0049	0.50	3.04	0.02	0.004	0.32	0.0025	0.003	0.002	0.0016	0.025
비교강1	0.0017	0.04	3.02	0.05	0.0016	0.22	0.001	0.03	0.0015	0.0012	0.08
비교강2	0.0014	0.18	3.20	0.010	0.0014	0.08	0.0010	0.025	0.0010	0.0010	0.036
비교강3	0.0018	0.22	0.7	0.037	0.004	0.025	0.0002	0.002	0	0.0020	0.039
비교강4	0.0015	0.15	3.0	0.055	0.0045	0.003	0.001	0.060	0	0.0010	0.114
비교강5	0.0049	0.50	3.04	0.02	0.004	0.32	0.0025	0.003	0.055	0.0016	0.078

공정 구분	주속 (mpm)	슬라브 두께 (mm)	슬라브 재가열온도 (℃)	조압연 출측온도 (℃)	바 플레이트 가열온도 (℃)	마무리 압연온도 (℃)	권취 온도 (℃)
CEM	5.0	96	X	940	1130	750	580
고로	1.2	230	1190	970	X	850	620

구분	강종	공정	열연강판 두께(mm)	철손 (W15/50, W/kg)	자속밀도 (B50, Tesla)	조업가능 여부
발명예1	발명강1	CEM	1.4	2.18	1.68	O
비교예1	발명강1	고로	2.3	2.47	1.69	O
비교예2	비교강1	고로	2.3	2.26	1.67	O
비교예3	비교강2	고로	2.3	2.08	1.66	O
비교예4	비교강3	고로	2.3	5.55	1.74	O
비교예5	비교강4	고로	2.3	2.05	1.63	O
비교예6	비교강1	CEM	1.4	-	-	X
비교예7	비교강2	CEM	1.4	-	-	X
비교예8	비교강4	CEM	1.4	-	-	X
비교예9	비교강5	CEM	1.4	-	-	X
비교예10	비교강4	고로	1.4	-	-	X

비교예 2 내지 4는 현재 고로 공정을 이용하여 생산되고 있는 전기강판으로 비교예 4와 같이 Sn 함량이 0.002%로 낮은 경우에는 철손이 높은 것을 확인할 수 있다.

그러나 본 발명에서 제시한 합금조성 및 제조조건을 만족하는 발명예 1의 경우에는, Sn 함량이 0.003%로 비교예 2, 3 및 5에 비하여 많이 낮음에도 불구하고 전기적 특성이 비교예 2, 3 및 5과 유사하거나 높은 수준임을 확인할 수 있다.

비교예 6 내지 9는 Sn 또는 Sb 함량이 과다한 경우로 CEM 공정을 이용하는 경우, 연주시 edge 부분에 세로 크랙이 발생하였으며, 이에 따라 조업사고가 발생할 위험성이 높아 조업이 불가능하였다.

비교예 10은 기존 고로 공정을 이용하여 1.4mm 두께의 열연강판 제조를 시도한 경우이나, 판파단, 판꼬임 등이 발생하고, 높은 압연율에 의해 부하가 발생하여 조업이 불가능하였다.

도 2는 발명강 1을 CEM 공정으로 두께를 달리하여 제조한 열연강판의 두께 방향 단면을 관찰한 미세조직 사진이며, 도 3은 발명강 1을 고로 공정으로 두께를 달리하여 제조한 열연강판의 두께 방향 단면을 관찰한 미세조직 사진이다.

도 2 중 두께가 1.4mm인 경우는 발명예 1에 해당하고, 도 3 중 두께가 2.3mm인 경우는 비교예 1에 해당한다. 발명예 1의 경우 재결정 조직이 68면적%이고, 비교예 1의 경우 재결정 조직이 51면적%이었다.

비교예 1 및 발명예 1을 동일 두께로 냉간압연하여 측정한 철손 및 자속밀도를 비교해보면, 비교예 1의 철손이 높아 전기적 특성이 열위한 것을 확인할 수 있으며, 열연강판 상태의 두께 또는 재결정 조직 분율이 중요함을 알 수 있다.

( 실시예 2)

상기 표 1의 발명강 1의 성분조성을 갖는 용강을 준비한 후, CEM 공정을 이용하여 하기 표 4의 제조조건으로 열연강판을 제조하였다.

구분	강종	주속 (mpm)	슬라브 두께 (mm)	조압연 출측온도 (℃)	바 플레이트 가열온도 (℃)	마무리 압연온도 (℃)	권취 온도 (℃)	열연강판 두께 mm	조업 가능 여부
발명예1	발명강1	5.0	96	940	1130	750	580	1.4	O
비교예11	발명강1	5.0	96	940	1130	700	580	1.4	X

비교예 11의 경우 마무리 압연온도가 750℃ 미만인 경우로 고온강도가 급격히 상승함에 따라 엣지 크랙이 발생하여 조업이 불가능하였다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

중량%로, C: 0.005% 이하, Mn: 0.2~1.0%, Si: 2.8~3.2%, P: 0.025% 이하, S: 0.01% 이하, Al: 0.2~0.4%, Ti: 0.003% 이하, Sn: 0.005% 이하, Sb: 0.005% 이하, N: 0.005% 이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, Sn, Sb 및 P의 합은 0.02% 이상이고,
미세조직은 페라이트를 95면적% 이상 포함하는 박물 열연 전기강판.
제1항에 있어서,
상기 페라이트는 재결정조직과 회복조직으로 이루어지고,
상기 전기강판의 두께 방향 단면을 기준으로 재결정조직이 60면적% 이상인 것을 특징으로 하는 박물 열연 전기강판.
제1항에 있어서,
상기 전기강판의 두께는 1.6mmt 이하인 것을 특징으로 하는 박물 열연 전기강판.
중량%로, C: 0.005% 이하, Mn: 0.2~1.0%, Si: 2.8~3.2%, P: 0.025% 이하, S: 0.01% 이하, Al: 0.2~0.4%, Ti: 0.003% 이하, Sn: 0.005% 이하, Sb: 0.005% 이하, N: 0.005% 이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, Sn, Sb 및 P의 합은 0.02% 이상인 용강을 90mm 이상의 박 슬라브로 연속주조하는 단계;
상기 연속주조된 박 슬라브를 조압연 입측 온도가 900~950℃가 되도록 조압연하여 10~50mm 두께의 바 플레이트를 얻는 단계;
상기 바 플레이트를 1100℃ 이상으로 가열하는 단계;
상기 바 플레이트의 스케일을 제거하는 단계;
상기 스케일이 제거된 바 플레이트를 750℃ 이상의 온도로 마무리 압연하여 1.6mm 이하의 열연강판을 얻는 단계; 및
상기 열연강판을 500~600℃의 온도범위에서 권취하는 단계;를 포함하고 상기 각 단계는 연속적으로 행해지는 박물 열연 전기강판의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 연속주조의 주조속도는 4~8mpm인 것을 특징으로 하는 박물 열연 전기강판의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 조압연의 압연속도는 20~50mpm 인 것을 특징으로 하는 박물 열연 전기강판의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 조압연은 3개의 스탠드에 의해 행해지고, 첫번째 스탠드와 두번째 스탠드 간의 장력은 1.1~1.5, 두번째 스탠드와 세번째 스탠드 간의 장력은 0.5~0.8로 제어되는 것을 특징으로 하는 박물 열연 전기강판의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 조압연과 마무리 압연간의 장력은 0.45~0.5로 제어되는 것을 특징으로 하는 박물 열연 전기강판의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 마무리 압연의 압연속도는 200~600rpm인 것을 특징으로 하는 박물 열연 전기강판의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 마무리 압연은 5개의 스탠드에 의해 행해지고,
각 스탠드간 압연속도 차이가 10% 이하가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 박물 열연 전기강판의 제조방법.
제10항에 있어서,
첫번째 스탠드와 두번째 스탠드 간의 장력은 0.8~0.85, 두번째 스탠드와 세번째 스탠드 간의 장력은 0.8~1.0, 세번째 스탠드와 네번째 스탠드 간의 장력은 1.0~1.2, 네번째 스탠드와 다섯번째 스탠드 간의 장력은 1.2~1.4로 제어되는 것을 특징으로 하는 박물 열연 전기강판의 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 스케일을 제거하는 단계는 상기 바 플레이트를 200~400bar의 압력으로 냉각수를 분사하는 1열 및 100~200bar의 압력으로 냉각수를 분사하는 2열에 순차적으로 통과시켜 행하는 것을 특징으로 하는 박물 열연 전기강판의 제조방법.