KR20190025008A - 강판의 냉간 압연 방법 및 강판의 제조 방법 - Google Patents

강판의 냉간 압연 방법 및 강판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

압연유를 순환하여 공급하는 방식의 탠덤 압연기에 의해, 강판을 냉간 압연할 때에 있어서, 하기 (1)식으로 계산되는 최종 스탠드에서의 롤 바이트 도입유(introduced oil) 막두께 h, 최종 스탠드의 워크 롤 조도 RN 및, 최종 스탠드의 1개 전의 스탠드의 워크 롤 조도 RN－1로 나타나는 하기 (2)식의 수치가 0.5 이상이 되도록 압연유를 탠덤 압연기에 공급한다.
Figure pct00009

Description

강판의 냉간 압연 방법 및 강판의 제조 방법
본 발명은, 강판의 냉간 압연 방법 및 강판의 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 판두께 정밀도가 우수한 전자 강판을 고능률로 제조하는 데에 적합한 강판의 냉간 압연 방법 및 강판의 제조 방법에 관한 것이다.
전자 강판은 회전기(rotating machines) 등의 전기 기기의 철심 재료로서 사용된다. 최근, 전기 기기의 에너지 절약의 관점에서, 보다 철손(iron loss)이 낮고, 보다 자속 밀도가 높은 전자 강판이 요구되고 있어, 전자 강판의 자기 특성(magnetic characteristics)의 향상이 점점 중요해지고 있다. 또한, 전자 강판은, 통상, 소정의 형상으로 펀칭한 후에 그들을 적층하여, 철심으로서 사용된다. 적층하여 철심으로서 사용할 때에, 제품의 판두께 불균일이 크면, 철심으로서의 특성이 열화하기 때문에, 자기 특성과 동등하게 높은 판두께 정밀도가 요구되고 있고, 전자 강판은 캔용 강판이나 자동차용 강판 등에 비해, 판두께 정밀도에 대한 요구는 엄격하다.
그런데, 종래부터, 판두께를 얇게 함으로써, 전자 강판의 자기 특성이 향상하는 것이 알려져 있고, 최근, 전자 강판의 박물화(reducing the thickness)가 점점 진전하고 있다. 냉간 압연으로 판두께를 얇게 하고자 하면, 그만큼, 생산 능률이 저하하기 때문에, 생산성을 유지하기 위해서는, 압연 속도를 빠르게 할 필요가 있다. 또한, 판두께가 얇아지면, 적층할 때의 적재수도 많아지기 때문에, 판두께 불균일이 철심 특성에 미치는 영향도 보다 커진다. 구체적으로는, 3㎛를 초과하는 판두께 변동이 발생하면, 철심의 특성이 열화하는 것이 확인되고 있다.
이상과 같이, 전자 강판의 자기 특성 향상에 대하여, 종래에 비해, 보다 박물(thinner sheets)을, 우수한 판두께 정밀도로 냉간 압연할 필요가 있다. 이때, 생산성의 관점에서, 보다 고속으로 압연할 필요가 있어, 냉간 압연에 요구되는 기술 레벨은 더욱더 높은 것으로 되고 있다.
강판을 고속으로 압연, 즉 고능률로 냉간 압연하려면, 복수 스탠드의 압연기로 이루어지는 탠덤 압연기(tandem rolling mill)를 이용하여 압연하는 것이 바람직하다. 그러나, 냉간 탠덤 압연에서는, 박물·경질재를 고속으로 압연하면, 채터링(chattering)이라고 불리우는 밀 진동(mill vibration)이 발생하여, 판두께가 주기적으로 변동하는 현상이 발생하기 쉬워지는 것이 알려져 있다. 채터링의 발생 원인은, 윤활 불량에 기인하는 경우가 많은 것이 보고되고 있고, 예를 들면, 캔용 강판 등에서는, 이러한 채터링 현상이 일어나지 않도록, 특허문헌 1이나 특허문헌 2와 같이, 마찰 계수를 적정한 범위 내로 제어하는 방법이 개시되어 있다.
그런데, 더욱더 엄격한 제품 요구에 응하기 위해, 냉간 탠덤 압연기의 밀 하우징(mill housing) 등에 채터링을 검출하는 밀 진동계를 설치하는 경우가 증가하고 있다. 이러한 진동계를 설치함으로써, 미소한 판두께 진동을 검출하는 것이 가능해져, 판두께 정밀도가 낮은 제품의 유출을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 채터링을 검지하여, 강대 파단 등의 큰 트러블이 되기 전에, 압연 속도를 감속하는 등의 대응을 취하여, 파단을 회피하는 것도 가능해진다.
그러나, 전자 강판에서는, 앞서 서술한 바와 같이, 높은 판두께 정밀도가 요구되고 있어, 진동계 등으로 검출할 수 없는 미소한 판두께 변동의 경우에도, 철심의 특성을 열화시켜 버린다. 이 때문에, 특허문헌 1이나 2에 기재된 방법과 같이, 마찰 계수를 검출하여 채터링 제어하는 방법에서는, 전자 강판에서 요구되는 엄격한 판두께 정밀도를 완전하게 억제하는 것은 곤란하다.
특허문헌 3에는, 밀 하우징에 진동계를 설치하여, 그 진동을 주파수 해석함으로써, 채터링을 검출하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 3에 기재된 방법에서는, 채터링에 기인하는 판두께 정밀도가 낮은 제품이 하공정(downstream process)으로 유출되는 것을 억제하는 것은 가능하지만, 판두께 정밀도가 우수한 제품을 제조하는 것은 어렵다.
일본특허공고공보 평6-13126호 일본특허공보 제3368841호 일본공개특허공보 2015-9261호
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 판두께 정밀도가 우수한 강판을 고능률로 냉간 압연하는 방법 및 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 탠덤 압연기로 강판을 냉간 압연할 때의, 판두께 변동과 워크 롤 조도(work roll roughness)의 관계에 착안했다. 그 결과, 최종 스탠드의 워크 롤 조도 및/또는, 최종 스탠드의 1개 전의 스탠드의 워크 롤 조도를 소정의 조도 범위로 함으로써, 판두께 변동을 3㎛ 이하로 억제할 수 있는 것을 인식했다. 또한, 고농도의 압연유(rolling oil)를 탠덤 압연기에 공급함으로써, 판두께 변동을 억제할 수 있는 것도 발견했다. 즉, 탠덤 압연기에 의해 강판을 냉간 압연할 때에 있어서, 최종 스탠드의 워크 롤 조도, 최종 스탠드의 1개 전의 스탠드의 워크 롤 조도 및, 압연유(도입유(introduced oil)), 이들을 제어함으로써 판두께 변동이 억제되어, 판두께 정밀도가 우수한 강판을 고능률로 제조하는 것이 가능해지는 것을 인식하여, 본 발명을 완성시켰다.
본 발명은 상기 인식에 기초하는 것으로서, 특징은 이하와 같다.
[1] 압연유를 순환하여 공급하는 방식의 탠덤 압연기에 의해, 강판을 냉간 압연할 때에 있어서, 하기 (1)식으로 계산되는 최종 스탠드에서의 롤 바이트 도입유 막두께 h, 최종 스탠드의 워크 롤 조도 RN 및, 최종 스탠드의 1개 전의 스탠드의 워크 롤 조도 RN－1로 나타나는 하기 (2)식의 수치가 0.5 이상이 되도록 압연유를 상기 탠덤 압연기에 공급하는 것을 특징으로 하는 강판의 냉간 압연 방법.
Figure pct00001
Figure pct00002
[2] 상기 최종 스탠드의 워크 롤 조도 RN을 0.03㎛Ra 이상 0.15㎛Ra 이하 및/또는, 상기 최종 스탠드의 1개 전의 스탠드의 워크 롤 조도 RN－1을 0.03㎛Ra 이상 0.25㎛Ra 이하로 하는 것을 특징으로 하는 상기 [1]에 기재된 강판의 냉간 압연 방법.
[3] 상기 탠덤 압연기 최종 스탠드의 입측에, 압연유를 순환 공급하는 압연유 순환 계통과는 또 다른 압연유 공급 계통을 설치하고, 당해 또 다른 압연유 공급 계통으로부터, 상기 압연유 순환 계통보다도 고농도의 압연유를 상기 탠덤 압연기에 공급하는 것을 특징으로 하는 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 강판의 냉간 압연 방법.
[4] 상기 [1]∼[3] 중 어느 하나에 기재된 강판의 냉간 압연 방법을 이용하여, 강판을 제조하는 것을 특징으로 하는 강판의 제조 방법.
본 발명에 의하면, 판두께 정밀도가 우수한 강판을 고능률로 냉간 압연하여 제조할 수 있다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
전술한 바와 같이, 고농도의 압연유를 탠덤 압연기에 공급함으로써 판두께 변동을 억제하는 것을, 본 발명의 중요한 요건 중 하나로 한다. 예를 들면, 또 다른 압연유 공급 계통으로부터의 고농도의 압연유를 탠덤 압연기(최종 스탠드)에 공급함으로써, 최종 스탠드 및, 최종 스탠드의 1개 전의 스탠드의 압연 하중을 낮게 하여, 강판에서 발생하는 미소한 판두께 변동을 억제한다. 나아가서는, 최종 스탠드의 워크 롤 조도 및/또는, 최종 스탠드의 1개 전의 스탠드의 워크 롤 조도를 소정의 범위 내로 규정한다. 이것도, 본 발명에 있어서 중요한 요건이다.
일단, 본 발명에 있어서, 최종 스탠드의 워크 롤 조도 및, 최종 스탠드의 1개 전의 스탠드의 워크 롤 조도를 한정하기에 이른 실험 결과에 대해서 설명한다.
5스탠드로 이루어지는 탠덤 압연기로, 판두께 2.0㎜의 전자 강판을 마무리 두께 0.25㎜까지, 압연 속도(최종 스탠드 출측의 판 속도) 700mpm으로 냉간 압연하고, 판두께 변동의 발생 상황을 조사했다. 압연유로는, 에스테르를 기유(ester-based oil)로 하는 20cSt의 압연유를 농도 3％로 사용했다. 이때, 워크 롤의 목표 조도를 표 1에 나타내는 바와 같이 설정했다. ＃4std.(4번째의 스탠드로서 최종 스탠드의 1개 전의 스탠드)를 0.10㎛Ra, 0.20㎛Ra의 2수준, ＃5std.(5번째의 스탠드로서 최종 스탠드)를 0.05㎛Ra, 0.10㎛Ra의 2수준으로 조합하고, 각각의 조건으로 10∼20코일을 압연하여, 판두께 변동을 조사했다. 강판 길이 방향 중앙 또한 판폭 중앙인 개소에 대해서 길이 방향 500㎜의 판두께 변동을 다이얼 게이지로 측정하여, 3㎛ 이상의 변동이 있는 경우를 판두께 불량으로 했다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.
표 1에 나타내는 바와 같이, ＃4std., ＃5std. 모두 워크 롤 조도가 작은 조건에 있어서, 판두께 변동이 발생하고 있지 않는 것을 알 수 있다. 최종 스탠드의 워크 롤 조도는 작으면 작을수록, 압연 하중은 저하하여, 판두께 변동 억제에는 유효하다고 생각된다. 또한, 최종 스탠드의 1개 전의 스탠드의 워크 롤 조도는, 강판 표면에 전사되어, 최종 스탠드 입측의 강판 표면 조도를 작게 하기 때문에, 최종 스탠드의 압연 하중을 작게 하는 효과에 의해, 판두께 변동을 억제하고 있다고 생각된다.
다음으로, 상기에 있어서, 판두께 변동이 발생한 ＃4std., ＃5std.의 워크 롤 조도의 조합의 경우에 대하여, 또 다른 압연유 공급 계통(표 1에 있어서는 제2 압연유 계통)으로부터 농도 8％(압연유를 순환 공급하는 압연유 순환 계통의 압연유 농도는 3％)의 압연유를 ＃5std.의 워크 롤에 공급(도입)하여 동일한 압연을 행하고, 판두께 변동의 조사를 행했다. 여기에서, 판두께 변동의 조사를 행할 때에 있어서, 압연유의 공급의 정도를 나타내는 지표로서, 롤 바이트 도입유 막두께를 이용했다. 롤 바이트 도입유 막두께가 클수록, 롤 바이트 내에서 강판과 워크 롤이 직접 접촉하는 경계 윤활부의 비율이 작아져, 강판과 워크 롤이 압연유를 통하여 접촉하는 유체 윤활부의 비율이 커지기 때문에, 압연 하중의 저하에 기여하여, 판두께 변동에 영향을 준다고 생각된다.
롤 바이트 도입유 막두께(h)를 구하는 방법은 이하와 같이 했다. 롤 바이트 도입유 막두께(h)는, 강판의 플레이트 아웃 막두께(h1)를 고려하여, 식 (1)을 이용하여 계산했다. 강판의 플레이트 아웃 막두께(h1)는, 압연유 공급량(Q)과 플레이트 아웃 효율(A)에 의해 결정된다고 생각된다. 또한, 롤 바이트 도입유 막두께(h)는, 식 (1)에 있는 바와 같이, 압연유의 점도(η)나 압력 점도 계수(α) 등의 압연유 성상, 편평 롤 반경(R')이나 최종 스탠드의 롤 속도(V1) 등의 압연 조건에 따라 변화한다. 그래서, 이들을 정리하여, 본 발명에서는, 식 (1)에 의해 롤 바이트 도입유 막두께(h)를 구하는 것으로 한다. 또한, 플레이트 아웃 효율은, 각각의 압연유 공급 조건으로 미리 측정해 두는 수치이다.
Figure pct00003
표 1에, 각 조건에서의, 최종 스탠드의 워크 롤 조도, 최종 스탠드의 1개 전의 스탠드의 워크 롤 조도, 계산유(calculated oil) 막두께(롤 바이트 도입유 막두께(h))를 나타낸다.
판두께 변동과, 최종 스탠드의 워크 롤 조도, 최종 스탠드의 1개 전의 스탠드의 워크 롤 조도, 계산유 막두께(롤 바이트 도입유 막두께(h))의 관계에 대해서, 검토한 결과, 식 (2)로 정리할 수 있는 것을 알 수 있었다. 표 1에 식 (2)의 값, 판두께 변동 발생수의 결과를 아울러 나타낸다. 식 (2)의 수치가 클수록, 최종 스탠드의 워크 롤 조도 및 최종 스탠드의 1개 전의 스탠드의 워크 롤 조도에 대하여, 롤 바이트 도입유 막두께(h) 즉 유막이 두꺼워지는 것을 의미한다. 검토한 결과, 식 (2)의 수치가 0.5 이상일 때에, 판두께 변동의 발생률을 저감할 수 있는 것을 알 수 있었다.
Figure pct00004
이상의 실험 결과로부터, 식 (2)에서 정의하는, 롤 바이트 도입유 막두께와 워크 롤의 조도(최종 스탠드의 워크 롤 조도 및 최종 스탠드의 1개 전의 스탠드의 워크 롤 조도)의 비를 0.5 이상으로 함으로써, 판두께 변동을 억제할 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 최종 스탠드의 워크 롤 조도를 0.03㎛Ra 이상 0.15㎛Ra 이하 및/또는, 최종 스탠드의 1개 전의 스탠드의 워크 롤 조도를 0.03㎛Ra 이상 0.25㎛Ra 이하로 함으로써, 한층 더 판두께 변동을 억제할 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 워크 롤 조도의 하한은 특별히 한정할 필요는 없다. 그러나, 최종 스탠드의 워크 롤 조도를 0.03㎛Ra 미만, 혹은, 최종 스탠드의 1개 전의 스탠드의 워크 롤 조도를 0.03㎛Ra 미만으로 하면, 워크 롤의 연마 부하의 증대를 초래하기 때문에, 바람직하지 않다. 적합하게는, 최종 스탠드의 워크 롤 조도는 0.03㎛Ra 이상 0.07㎛Ra 이하, 최종 스탠드의 1개 전의 스탠드의 워크 롤 조도는 0.03㎛Ra 이상 0.16㎛Ra 이하이다.
Figure pct00005
이상으로부터, 본 발명의 강판의 냉간 압연 방법을 이용함으로써, 판두께 정밀도가 우수한 강판을 고능률로 제조할 수 있다.
실시예 1
이하, 본 발명을, 실시예에 기초하여 구체적으로 설명한다.
4중식 압연기를 5스탠드 구비한 탠덤 압연기로 전자 강판을 냉간 압연하고, 판두께 변동의 불량 발생률을 평가했다. 각 조건에 있어서, Si 함유량: 3.1질량％ 이상 3.7질량％ 이하, 판두께 1.8㎜의 전자 강판을 100코일 준비하고, 압연 속도(최종 스탠드 출측의 판 속도) 700mpm으로 판두께 0.25㎜로 마무리했다.
조건을 표 2에 나타낸다. 각 조건 모두, 20∼30코일마다 워크 롤을 교환했지만, 워크 롤 교환 전후에 롤 조도를 측정하여, 표 2에 조도(Ra)의 최댓값과 최솟값을 기재했다. 본 발명예에서는, 워크 롤의 조도에 따라서, 제2 압연유 계통(압연유를 순환 공급하는 압연유 순환 계통과는 또 다른 압연유 공급 계통)을 사용하고, 계산되는 유막(롤 바이트 도입유 막두께(h))을 제어하여, 식 (2)에서 정의하는, 롤 바이트 도입유 막두께(h)와 워크 롤 조도의 비가 0.5 이상이 되도록 설정했다. 판두께 변동을 전술과 동일한 수법으로 측정하여, 3㎛ 이상의 변동이 있는 경우를 판두께 불량으로 하고, 전체(100코일)에 대한 비율을 불량률로 했다.
얻어진 결과를 조건과 아울러 표 2에 나타낸다.
Figure pct00006
비교예에서는, 판두께 변동의 불량률이 4.30∼9.40％인 것에 대하여, 본 발명예에서는, 불량률이 2.10％ 이하로 저감되어 있는 것을 알 수 있다.
이상으로부터, 본 발명의 냉간 압연 방법을 적용하여, 최종 스탠드의 워크 롤 조도 및/또는, 최종 스탠드의 1개 전의 스탠드의 워크 롤 조도를 적정하게 설정하는 것에 더하여, 제2 압연유 계통을 이용하여 유막 두께(oil film thickness)(최종 스탠드에서의 롤 바이트 도입유 막두께)를 적정하게 제어함으로써, 판두께 정밀도가 특히 우수한 강판을 고능률로 하는 것이 가능해진다.
본 발명의 냉간 압연 방법은, 엄격한 판두께 정밀도가 요구되는 전자 강판에 적합하다.

Claims (4)

  1. 압연유를 순환하여 공급하는 방식의 탠덤 압연기에 의해, 강판을 냉간 압연할 때에 있어서,
    하기 (1)식으로 계산되는 최종 스탠드에서의 롤 바이트 도입유(introduced oil) 막두께 h, 최종 스탠드의 워크 롤 조도 RN 및, 최종 스탠드의 1개 전의 스탠드의 워크 롤 조도 RN－1로 나타나는 하기 (2)식의 수치가 0.5 이상이 되도록 압연유를 상기 탠덤 압연기에 공급하는 것을 특징으로 하는 강판의 냉간 압연 방법.
    Figure pct00007

    Figure pct00008
  2. 제1항에 있어서,
    상기 최종 스탠드의 워크 롤 조도 RN을 0.03㎛Ra 이상 0.15㎛Ra 이하 및/또는, 상기 최종 스탠드의 1개 전의 스탠드의 워크 롤 조도 RN－1을 0.03㎛Ra 이상 0.25㎛Ra 이하로 하는 것을 특징으로 하는 강판의 냉간 압연 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 탠덤 압연기 최종 스탠드의 입측에, 압연유를 순환 공급하는 압연유 순환 계통과는 또 다른 압연유 공급 계통을 설치하고, 당해 또 다른 압연유 공급 계통으로부터, 상기 압연유 순환 계통보다도 고농도의 압연유를 상기 탠덤 압연기에 공급하는 것을 특징으로 하는 강판의 냉간 압연 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 강판의 냉간 압연 방법을 이용하여, 강판을 제조하는 것을 특징으로 하는 강판의 제조 방법.
KR1020197003221A 2016-08-19 2017-06-23 강판의 냉간 압연 방법 및 강판의 제조 방법 KR102206451B1 (ko)

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