KR850001320B1 - 일방향성 규소강판의 제조법 - Google Patents

일방향성 규소강판의 제조법 Download PDF

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다다시 나까야마
후미오 마쓰모또
사또히로 하야미
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신닛뽕 세이데쓰 가부시끼가이샤
사이도오 에이시로오
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Abstract

내용 없음.

Description

일방향성 규소강판의 제조방법
제 1 도는 온도구배와 실시예 1의 제품의 B8값과의 관계도.
제 2 도는 실시예 3의 제품에 관한 온도구배와 B8값과의 관계도.
제 3 도는 실시예 3의 제품에 관한 온도구배와 왓트손실(watt loss)과의 관계도.
제4(a)도는 본원발명상의 제 2 차 재결정 아닐링된 강판의 현미경조직.
제4(b)도는 불완전한 제 2 차 재결정 아닐링된 강판의 현미경조직.
본원발명은 소위 일방향성 규소강판(방향성 전자강판이라고도 함)의 제조법에 관한 것으로 이 강판은 자화(磁化)가 쉬운 방향, 즉 규소강판의 압연방향에 있어 (100)축과 같은 방향을 가지고 있는 강판이다.
일방향성 규소강판은 자화가 쉬운 재료로서 여자성(勵磁性)이 양호하고 왓트손실특성이 우수하기 때문에 전기기계류나 전기기구류에 사용된다.
전기기계, 기구류는 예를 들면 변압기와 같이 크기를 줄이는 것이 최근에 와서 중효해지고 있는 것과 같이 코아(core)의 중량을 줄여야 할 필요성이 점증되고 있다. 일반적으로 말해 전기기계, 기구류에서 코아의 중량을 줄이기 위해서는 높은 자계(磁異)하에서 규소강판을 써야만 한다.
그 이유는 이 자계하에서의 규소강판의 자속밀도가 높기 때문인데, 규소강판은 양호한 여자성, 즉 자계강도 800A/M에서의 자속밀도가 예를 들면 B8값과 같이 높은 성질을 필요로 하기 때문이다.
그러나 코아에 대해 높은 자속밀도하에서 일방향성 규소강판이 사용된다 해도 왓트손실은 증가되는데 문제점이 있다.
일방향성 규소강판은 고(高) B8값과 같이 높은 자성을 갖고 있어 저(低) B8값과 같은 자성을 가질 때보다 왓트손실에 있어 상당히 증가율이 적다. 다시 말하면 왓트손실이 증가한다는 것은 B8값이 높을 때 자속밀도의 작용이 증가한다는 것을 의미한다. 이는 고자속밀도를 가진 일방향성 규소강판에 있어서는 대단히 중요한 성질이다.
앞으로 더욱 전기기계, 기구류의 용량이 증가되면 그 코아는 고자속밀도하에서 활성화되도록 설계하지 않으면 안된다. 전술한 바와 같이 이 활성화는 높은 자속밀도를 가진 일방향 규소강판을 사용해야만 가능하다.
코아중량을 줄이고 전기기계, 기구류의 용량증가에 부합한다는 견지에서 고자속밀도를 가진 일방향성 규소강판에 관해 수많은 특허발명이 제안된 바 있으나 그 중 일부분만이 산업화되어 제조에 이바지되고 있고 최대 약 1.92T(T : 자속밀도로서 Tesla의 약자임) 정도로서 고속밀도를 제조하는데 대한 B8값과 이론적으로 3%의 규소강판의 최대 약 2.04T보다도 상당히 낮은 자속밀도의 것이다. 따라서 아직도 B8값은 향상의 여지가 많다. 부언하면 정상적인 자속밀도를 가진 일방향성 규소강판은 현재 달성되고 있는 값보다 더욱 높은 B8의값이 요구된다.
본원 발명자는 일방향성 규소강판의 B8값을 크게 하기 위한 계통적인 조사연구를 수행한 결과 압연방향에 (100)축으로 정렬된 배열은 특히 제 2 차 재결정화 아닐링 공정중에서 얻어지는 것임을 발견하게 된 것이다.
본원 발명자가 제 2 차 재밀정화에 있어서의 아닐링 조건이라는 견지에서 제 2 차 재결정화에 대한 종전의 아닐링 열처리법, 즉 높은 최종 아닐링온도 또는 최종 아닐링법에 대해 해석한 바, 종전의 기술적 개념은 모든 강판이 전체적으로 균일하게 가열되거나 아닐링되면 이와 동시에 제 2 차 재결정화가 강판의 복수개의 각 부분에서 일어나는 것이며, 다음에 강판 전체에 걸쳐 제 2 차 재결정립이 성장되는 단계가 이루어진다고 하는 개념이다.
다시 말하면 본원 발명자가 알고 있는 종전의 기술에는 제 2 차 재결정립의 성장에 있어 블균일한 가열에 의한 온도구배(溫度句配)의 발생을 효과적으로 이용한다는 개념과 불균일한 가열을 적극적으로 유도한다는 기술적 개념은 그 속에 포함이 안되어 있다.
온도구배는 최종 아닐링에 있어 공업적으로 많이 사용되고 있는 뱃치식 소둔로에 있어서 까지도 강판은 짧은 폭방향을 따라 일어난다고 하는 견지에서 본다면 이 온도구배는 자연히, 임의가 아닌 그대로 발생되는 것으로 다음에서 상세히 설명하는 바와 같은 이유 때문에 제 2 차 재결정립의 결정성장조절을 할 수가 없다.
본원 발명의 목적의 하나인 종전의 제조법보다 더욱 높은 자속밀도를 가진 일방향성 규소강판의 제조를 가능케 하기 위한데 있으며 다른 목적의 하나는 종전의 제조법보다 적정온도에서 제 2 차 재결정립이 양호한 방향성을 가지게 하도록 상당히 향상된 재결정을 위한 아닐링기술을 공여하는데 있다.
본원 발명의 상기와 같은 목적에 따라 일방향성 규소강판의 제조법은 본원 발명의 제 2 차 재결화가 아닐링에 의해 일층 향상된다. 본원 발명에 있어 제 1 차 재결정립역(primary recrystallizateon grain region)을 향해 제 2 차 재결정화가 진행되어 강판 전면에 걸쳐 완료되는데 여기에서 온도구배는 제 1 차 재결정립역과 제 2 차 재결정온도에 이르러 생성된 정 2 차 재결정립역의 사이에 있는 재결정입계에서 발생한다.
온도구배 아닐링공정의 중요한 특징은 (100)[001] 방향성이 종전의 아닐링법보다도 더욱 높아진다는데 있다. 본원 발명상의 제 2 차 재결정법에 비하여 종전의 방법에서는 제 1 차 결제립역과 제 2 차 결정립역 사이의 결정립계에서 온도구배가 일어나지 않거나 일어난다 해도 결정립계에서 부분적으로만 일어난다는 점이 다른데 본원 발명에 있어서는 온도구배가 결정립계에서 필히 형성된다는 조건하에 제 2 차 재결정화가 진행 되므로써 그, 결과(110)[001]의 높은 방향성을 가진 결정립이 주로 생성 성장한다.
그 이유는 기본적으로 핵의 생성, 성장에서 이론적인 배경을 설명할 수 있으며 더욱 일방향성 규소강판의 제 2 차 재결정화에 관련하여 다음의 경험법칙에 따라서 설명된다.
A. 제 2 차 재결정립의 핵생성속도는 이 입자들이 높은 방향성을 가질 때 더욱 높다. 즉 주어진 온도에서는 짧은 시간동안 그리고 낮은 방향성을 가진 제 2 차 결정립의 그것에 비하여는 낮은 온도에서는 주어진 시간동안 보다 높은 방향성을 가진 제 2 차 재결정립이 핵을 만든다.
B. 제 2 차 결정립의 성장속도는 이들 결정립이 높은 방향성을 가질 때 더욱 높다.
C. 제 2 차 재결정립의 핵 생-성속도 및 성장속도를 참고로 하여 말한다면, 고온에서는 핵생성속도가 핵성장속도에 비해 상대적으로 높고, 저온에서는 핵생성속도가 핵성장속도에 비해 상대적으로 낮다.
높은 방향성을 가진 제 2 차 결정립은 온도상승에 따라(상기 A항 참조) 비교적 저온에서 발생한다.
만일 제 2 차 결정립이 상술한 바와 같이 발생하는 강에서 온도구배가 일어나지 않은 경우, 핵이 생성되고 다음 성장을 시작할 때의 결정립은 분산되고 점형태로 되어버린다. 이들 결정립은 재결정화가 완료될 때까지 계속 성장하는 동안 아직도 온도를 상승시켜야 할 강판에서 아직 2차 재결정화 안된 제 1 차 결정립은 고온에 계속 두어 두므로써 제 2 차 결정립의 핵이 제 1 차 결정립에서 발생하도록 한다. 이들 핵들은 방향성이 낮다(상기 A항 참조).
저온에서의 핵생성 경향은 온도상승율이 클수록 더욱 뚜렷해진다. 따라서 온도상승율이 낮으면 낮은 방향성을 가진 핵의 생성을 억제하는 것이 바람직스럽다.
온도상승율이 낮으면 높은 방향성을 가진 핵의 숫자가 강기 A항 및 C항에서 기술하는 바와 같이 매우 적어진다. 이들 핵의 제 2 차 재결정화를 완료하기 위해서는 제 1 차 결정립이 성장되는 동안 장시간에 걸쳐 제 2 차 재결정화를 이루도록 해야 한다. 이들 제 1 차 결정립의 성장 때문에 제 2 차 재결정립의 성장에 필요한 원동력은 감소된다. 제 2 차 재결정화는, 따라서 낮은 온도상승에 의하여 더디어질뿐 아니라 상기 원동력의 감소에 의해서도 더디어진다.
온도구배가 없는 아닐링은 결국 불완전한 제 2 차 결정화조직을 갖게 되고 여기에 조대(組大)한 제 1 차 재결정립이 잔존하게 된다.
환언하면 온도구배가 일어나지 않으면 제 1 차 결정립은 고온하에서도 잔존하게 되며 따라서 낮은 방향성을 가진 핵의 발생을 피하기 어렵게 된다.
그 반면 온도구배가 제 1 차 및 제 2 차 재결정립역 사이의 결정립계에서 발생하면 강재는 온도구배가 발생하는 동안에는 어느 때나 고온지역(제 2 차 재결정립역) 및 저온지역(제 1 차 재결정립역)으로 나누어진다.
제 1 차 재결정립역에서 온도는 제 2 차 재결정립역에서보다 낮아져서 제 1 차 재결정립의 성장은 억제된다.
따라서 앞서의 저온역이 고온역으로 진행하면 제 2 차 재결정립은 상술한 제 1차 재결정립의 성장이 억제되기 때문에 상대적으로 성장이 촉진된다. 이는 온도구배가 발생되는 경우 제 1 차 재결정립역과 제 2 차 재결정립역 사이의 결정립계는 저온이 되든가 온도구배가 발생되지 않는 경우라도 강판의 저온역에 위치되게 되고저 하는 경향이 있다. 이 경향은 상기 B항에 기술한 바와 같이 제 2 차 재결정립이 높은 방향성을 가지게 될 때 더욱 이 현상은 뚜렷해진다.
높은 방향성을 가진 제 2 차 재결정립만이 온도구배하에서 성장가능한데 그 이유는 제 1 차 재결정립역이 고온에 놓이지 않기 때문이다. 이에 대한 이유는 또한 상술한 A항 및 B항에 의하여 설명될 수 있다.
상술한 바와 같이 본원 발명의 일면을 보건데 제 2 차 재결정화는 이와 같은 방법으로 이루어지기 때문에 제 2 차 재결정립은 강판의 고온역에서 제 1 차 결정립의 성장이 억제되는 저온역으로 침투하게 된다.
본원 발명의 또 다른 면을 보건데 종전의 비 인위적인 온도구배보다도 높은 온도구배가 제 1 차 및 제 2 차 재결정립역 사이의 결정립계에서 발생하여 그 결과 높은 방향성을 가진 제 2 차 재결정립은 이미 제 1 차 재결정역을 가지면서도 고온에 있지 않은 역에서 성장하게 된다.
이와 같은 제 2 차 재결정화에 의하여 B8값 및 왓트손실은 종전의 B8값과 왓트손실에 비하여 대단히 우수한 값을 갖게 된다. 온도구배를 구체적으로 비교해서 말한다면 강판의 온도구배는 0.5℃/cm 이상, 가급적 2℃/cm 이상이다.
본원 발명의 다른 면을 본다면 온도구배는 제 1 차 및 제 2 차 재결정립역 사이의 결정립계에 존재하면서 점차적으로 하나의 역으로부터 또는 강판의 일부분에서 다른 역이나 다른 부분으로 강판 전체에 대한 제 2 차 결정화가 완료되지 않는 한 계속 이동하게 된다.
본원 발명의 실시예 있어 온도구배는 폭방향, 길이방향 또는 이 두 방향의 중간방향의 어느 방향으로든 될 수 있으며 온도구배가 반드시 일정한 필요는 없으나 온도구배를 가진 한 그 방향은 가변적이다.
부언하면, 온도구배의 방향이 강판의 모든 위치에서 하나의 특정된 방향일 필요는 없지만 강판의 여러 위치에서 여러 가지 방향이 될 수는 있다.
여기에서 강판은 판, 코일, 스트립 또는 쉬트바(sheet bar)의 형태로 할 수도 있고 아닐링도 연속식 또는 뱃치식, 어느 것이든지 채택할 수 있다.
본원 발명을 구체적으로 이하 설명하고자 한다.
본원 발명에 맞춘 공정의 목적물로서의 강판은 제 2 차 재결정화에 적합한 강판이면 어떠한 강판이라도 가능하며 압연방향에 관해 (100)축으로 배열되는 것을 강화시켜 전기기계, 기구류에 사용되는 방향성 규소강판을 제조한다. 이 강판의 화학성분은 특별히 제한되는 것이 아니며 현재 공업적으로 사용되고 있는 것이면 된다.
단 이 강판은 실리콘성분을 4.5% 이하 포함하도록 하고 제 2 차 재결정화를 위해 저해성분(inhibitor element), 즉 망간(Mn), 유황(S), 알루미늄(Al), 질소(N), 세레늄(Se), 안티몬(Sb), 텔루륨(Te), 구리(Cu) 및 브론(B) 성분의 어느 하나 이상으로 구성되는 성분을 선택적으로 최소한으로 포함하도록 한다.
이 화학성분은 본원 발명의 공정에서 사용될 수 있는 강의 화학성분을 나타내고 있으나 상술한 성분을 가진 강을 소위 규소강이라 하고 이 규소강은 통상 쉬트(sheet)나 스트립으로서의 강판이나 강대(鋼帶) 또는 쉬트바의 형태로 생산 공급하고 있다.
쉬트는 연속주조하거나 강괴를 만들어 분괴압연공장에서 압연하여 만든 스라브를 열간압연 및 냉간압연(1단 압연 또는 중간에 아닐링공정을 낀 2단 압연)하여 만드는 것으로 냉간압연후기에서 압연후 탈탄 아닐링을 거쳐 제 2 차 재결정화 및 청정화를 얻기 위해 최종 아닐링을 할 것이 요구된다.
아닐링 세퍼레이터(Annealing separator)는 강판이 코일이나 충상 또는 스트립의 형태로 최종 아닐링될 때 최종 아닐링전에 강판상에 미리 취부한다.
탈탄아닐링은 규소강이 극저탄소강으로 주조될 때에는 필요없다. 단적으로 말해 방향성 규소강판의 제조상 지금까지 개발되어 온 것을 온도구배를 가진 제 2 차 재결정화 아닐링을 제외하고는 본원 발명의 공정에 그대로 적용할 수도 있다. 요컨대 온도구배를 가진 제 2 차 재결정 아닐링외에는 공정조건에 하동 특별한 제한은 없다.
본원 발명의 주요특징은 규소강이 최종 아닐링, 특히 제 2 차 재결정화의 온도범위에서 여하히 처리되는가에 있다. 본원 발명의 요체는 상술한 바와 같이 강판의 제 1 차 및 제 2 차 재결정화역 사이에 있는 결정립계에서 강판이 온도구배를 가지도록 하는데 있다.
산업적인 규모로 최종 아닐링된 강판의 형태인 스트링 코일내에 전술한 온도구배를 만들기 위해 다수의 분리가능한 블럭(block)으로 구성된 단열재가 이용되어 이 단열재는 상하단면 외의 코일을 둘러싸고 계속하여 코일의 축방향으로 스트립둘레의 각 블럭이 제거된다. 한 블럭이 제거될 때, 코일은 한 블럭의 폭에 상당하는 높이만큼 로내부에 노출된다.
코일을 가열함에 따라 열이 상단에서 코일로 가해지고 그 결과 온도구배가 코일의 폭을 따라 발생된다.
노온도(furnace temperature)가 유지온도 즉 1,200℃에 달할 때, 2차 재결정역이 코일의 상단에서 하단으로 확산된다. 그러한 영역의 확산이 한 블럭의 높이보다 크게 될 때, 상부블럭은 코일둘레에서 완전히 제거되며 그 결과 열이 또한 2차 재결정역을 통해 코일로 가해지어 1차, 2차 재결정역 사이에 경계에서 온도구배가 원하는 값까지 높아진다. 블럭의 제거는 코일의 전체폭을 따라 원하는 온도구배를 만들기 위해 계속 반복된다. 이 방법은 스트립코일에 온도구배를 발생시키는 가능한 방법의 하나이다.
본원 발명에 설정된 최종 아닐링에 있어서는 연속식 아닐링법이 채택가능하며 이 경우 강판의 일부분 또는 전단된 강판을 포함한 적층판도 로내에서 연속적으로 통판이 가능하다.
연속식 아닐링법에 있어서는 제 1 차 및 제 2 차 재결정화역 사이의 결정립계에 온도구배가 발생되도록 로내의 어느 한 구역에 고정적으로 온도구배를 줄 수도 있다.
강판이 온도구배가 주어지면서 제 2 차 재결정현상은 전 방향성 규소강판에 실현가능할 것으로 믿어진다. 또한 강판의 성분조성이나 제2차 재결정온도에 이르지 않은 제 1 차 재결정립은 강판의 횡단면을 보면 서로 혼합되어 있음을 알 수 있다.
제 1 차 및 제 2 차 재결정립 조직이 혼합되어 있는 구역이 생기는 역은 바로 결정립계로서 이 결정립계는 강판의 항온변태선을 따라 형성된다. 강판의 온도가 증가되면 결정립계는 저온축이나 제 1 차 재결정립역으로 이동하고 그에 따라 제 2 차 재결정립역이 확산되며 제 2 차 재결정화가 진행된다.
강판의 가열에 따라 일어나는 이러한 결정립계의 이동과 정중에서도 결정립계의 온도는 비교적 일정수준을 유지할 수 있다. 결정립계의 온도는 비교적 일정수준을 유지할 수는 있으나 강판의 종류나 아닐링조건이 달라지면 따라서 달라진다. 따라서 결정립계의 온도범위를 숫자적으로 특정하시키는 것은 불가능하다. 예를들면 고 자속밀도를 가진 방향성 규소강판이 저해성분으로서 3% 실리콘과 유화망간(MnS)과 질화알미늄(AlN)을 함유할 때에는 그 결정립계에서의 온도범위는 950 내지 1,100℃의 범위에 놓여진다.
본원 발명에 따른 온도구배는 최소한 결정립계에서 발생하지 않으면 안된다.
환원하면 결정립계의 그것보다 더 높거나 낮은 온도를 가진 부분은 종전의 아닐링법으로 처리하거나 온도구배를 가진 분원 발명의 아닐링법으로 선택처리한다.
본원 발명에 대한 온도구배의 역할중의 하나는 방향성이 낮은 제 2 차 재결정립역의 성장을 억제하는데 있고높은 방향성을 가진 제 2 차 재결정립의 선택적인 생장을 촉진하는데 있다. 좀 더 온도구배의 효과를 강화시켜 B8값을 효과적으로 나타내게 하기 위해서는 제 1 차 및 제 2 차 재결정립역 사이의 결정립계이 온도상승율은 온도구배에 관련되어 결정되어야 하고 또한 규소강판의 종류와 공정관계에 의해서도 고려되어야 한다.
일반적으로 말해 제 2 차 재결정이 진행되는 강판의 구역에서의 온도상승율은 높은 B8값을 얻기 위해서는 낮아져야 한다. 그러나 온도상승율이 너무 낮아 제 1 차 재결정립의 결정립 성장이 지나치게 낮아지면 조대한 제 1 차 결정들은 최종제품에 그대로 남고 불완전한 제 2 차 재결정화를 초래한다.
본원 발명상에서는 온도구배가 제 2 차 재결정화를 안정시키므로 적정온도상승율의 상한 및 하한은 각각 종전의 그것보다 더욱 높거나 더욱 낮다. 이 효과는 온도구배가 높아질수록 보다 뚜렷이 나타난다.
예를 들면 온도구배70℃/cm에서 후술할 실시예 1의 강판의 B8값은 강판의 온도가 70℃/min이라는 속도로 상승된다 하더라도 여전히 높다. 따라서 종전의 방법에서의 온도상승율의 적정범위가 본원 발며의 범위내로 완전히 떨어질 것임은 매우 확실하다.
본원 발명의 제 2 차 재결정화방법에 있어서는 온도구배로 하지 않고도 제 2 차 재결정화가 만족스럽게 이루어질 수 있을뿐 아니라 제 2 차 재결정화가 종래의 아닐링법을 사용하여도 만족스럽게 이루어지지 않는 강에 대해서도 적용할 수 있으며, 또한 높은 자속밀도가 얻어질 수 있다.
한편 제 2 차 재결정화단계에 앞서 수행되어야 할 종전의 방법에 대해 본 발명에 있어서는 전혀 제한을 가하지 않는다. 이로서 본원 발명을 전에는 적용이 불가능할 것이라고 생각했던 상기와 같은 방법으로 높은 자속밀도를 가진 방향성 규소강판의 생산을 가능하게 하였다.
제 2 차 재결정화에 관한 온도구배의 안정화효과는 특수한 실험을 통하여 더욱 잘 나타나고 있다.
후술할 실시예 1에서와 같은 동일한 열간압연강판은 제 1 차 재결정화된 강판의 가공된 두께가 0.24mm로 되도록 조정하기 위해 냉간압연 공정에 있어서의 드라프트 백분율(darft percentage)이 증가되는 경우를 제외하고는 실시예 1에서와 같은 동일한 조건하에서 처리한다. 그리고 아닐링 세퍼레이터(MgO)를 강판에 끼운다. 강판은 두 가지 시험용시료 A 및 시료 B로 나누어 각각 하기의 제 2 차 재결정화 아닐링방법의 어느 하나를 취하여 실험한다.
[방법 1]
시료 A는 시간당 100℃의 가열속도로 650℃로 가열하고, 다음 시간당 10℃의 가열속도로 1,200℃까지 상승시키며 25%(용적)의 질소와 75%(용적)이 수소분위기를 가진 아닐링로내에서 열처리한다.
온도 980 내지 1,100℃를 가진 가열역에 둔 시료 일부에서 온도구배는 7℃/cm로 발생한다. 온도구배의 방향은 강판에 적용할 압연방향과 평행한 방향으로 한다.
시료 전체가 1,200℃에 달한 후 온도 1,200℃에서 20시간 동안 순수한 수소(H2)분위기하에서 청정 아닐링을 한다.
[방법 2]
다른 시료 B를 온도구배가 생기지 않는 경우를 제외하고는 전술한 방법 1과 같이 작업을 수행한다. 아닐링된 시료 A의 현미경조직은 제4(a)도에 도시하였다. 여기에서는 제 2 차 재결정화가 본원 발명의 아닐링공정이 시료에 적용되고 있어 완전히 효과를 거두고 있다. 아닐링된 시료는 1.98테슬라(Tesla)라는 B8값으로 만족스런 결과를 보여주었다.
그런데 냉간압연시 압하량(壓下量)이 너무 클 때에는 온도구배가 시료 B에 나타나지 않았고 제 2 차 재결정화 아닐링이 불완전한 것으로 나타났다. 이 상태에 대한 것은 제4(b)도에서 똑똑히 나타나 있다.
상술한 바와 같이 본원 발명의 온도구배라 하는 것은 제 2 차 재결정화를 안정시키고 높은 방향성을 가진 제 2 차 재결정립의 선택적인 생장(生長)을 가능케 하는 고유한 고차원의 기술이다.
이 온도구배하에서의 제 2 재결정현상은 전 방향성 규소강판에 실현가능할 것으로 믿어진다. 또한 강판의 성분조성이나 제2차 차 재결정화에 앞서 강판에 적용되는 공정 어느 것에 의해서도 영향을 받지 않으므로 이들과는 무관하다.
본원 발명의 실시예를 도면 참조하여 이하 설명하겠다.
[실시예 1]
0.53% 탄소(C), 2.95% 실리콘(Si), 0.081% 망간(Mn), 0.026% 유황(S), 0.028% 알루미늄(Al) 및 0.0081% 질소(N)를 함유한 연속주조 슬라브를 열간압연, 아닐링, 냉간압연및 탈탄아닐링(decarburization annealing)을 함.
아닐링 세퍼레이터(MgO)는 0.3mm 두께의 제 1 차 재결정화된 강판에 사용하여 다음과 같은 방법에 의하여 아닐링함. 즉 강판시험편을 상온에서 950℃까지는 50℃/hr의 가속도로, 950℃에서 1,200℃까지는 20℃/hr의 가열속도로 가열, 로내의 분위기는 질소 25%(용적), 수소 75%(용적)으로 구성함.
아닐링로의 980℃ 내지 1,100℃에서의 온도구역에 위치되어 있는 강판시료의 일부에서 온도구배가 생겨 0℃/cm (온도구배가 없는 아닐링), 0.5℃/cm, 1℃/cm, 2℃/cm 및 5℃/cm였다. 시험용 아닐링로의 길이는 약 1m, 로의 가열면적은 3개의 구역으로 나누어진 것으로 하였다.
온도구배는 로의 3구역에서의 온도를 각기 조정하므로써 만들어진다. 온도구배의 방향은 강판폭과 평행한 방향으로 하였다.
강판의 시편은 20시간 이상 1,200℃의 온도에서 순수 질소분위기로 한 아닐링로내에서 계속적으로 청정 아닐링을 함. 그 결과 나온 제품의 B8값은 제 1 도에 도시함.
제 1 도에서 명백히 알 수 있는 바와 같이 B8값이 온도구배 0.5℃/cm에 의해 강화되고 2℃/cm 또는 그 이상의 온도구배에 의해 현저히 강화된다.
그런데 높은 온도구배가 제 2 차 재결정화를 안정화시키고 B8값이 높은 수준을 갖느다 하더라도 제 2 차 재결정립의 성장은 온도구배가 대단히 높을 때 일어날 수 있으므로 이러한 결정성장은 180°영역의 폭증가를 가져와 왓트손실을 증가시킨다. 온도구배는 180°폭을 변경 가능한한 얼마든지 높일 수 있다.
온도구배의 상한이 이 경우 특별히 제한되지 않는다. 180°폭에 대한 변경이 어렵다면 최대온도구배는 왓트손실이 최소로 되도록 해야 한다.
[실시예 2]
0.035% 탄소, 2.93% 실리콘, 0.08% 망간, 0.024% 유황을 함유한 연속주조 슬라브를 열간압연, 아닐링 제 1 차 냉간압연, 중간아닐링, 제 2 차 냉간압연 및 탈탄아닐링을 함.
아닐링 세퍼레이터는 0.3mm 두께의 제 1 차 재결정화된 강판에 미리 사용하여 다음을 제외하고 실시예 1과 같은 공정으로 아닐링을 함.
강판 시험편은 상온에서 750℃까지는 50℃/hr의 가열속도로 가열하고 750℃에서 1,200℃까지는 20℃/hr의 속도로 가열함. 온도 800 내지 1,200℃의 아닐링 로의 온도역에 강판의 시편을 두어 온도구배가 발생하였으며 그 결과 온도구배는 0℃/cm(온도구배 없음) 및 약 3℃/cm었음.
실시결과 나온 B8값은 다음의 표 1에 기재하였음.
[표 1]
Figure kpo00001
주) B8값은 10개 시편의 평균차임.
실시예 1 및 실시예 2에서 온도구배는 서로 다른 방향성 저해성분을 표시한 강판과 제 1 차 재결정화가 일어나는 한 서로 다른 공정을 적용해야 하는 강판의 시편의 B8값을 강화시키는데 효과적임은 분명하다.
[실시예 3]
실시예 1과 같이 0.3mm 두께를 가진 강판시편을 실시예 1과 같은 공정으로 실시함. 단 다른 점은 온도 950℃에서 1,100℃ 범위에서 온도구배가 0℃/cm(온도구배 없는 아닐링), 3℃/cm였음.
온도구배의 방향은 압연방향, 압연방향에서 45°및 95°방향이었음. 최종제품의 B8값 및 왓트손실특성은 각각 제 2 도 및 제 3 도에서 도시한 바와 같음.
제 2 도에서와 같이 분명한 것은 온도구배의 방향은 특별히 제한 안됨. 제 3 도에서의 0.3mm 두께 강판의 왓트손실특성은 온도구배에 의해 뚜렷이 강화됨.
제 3 도에서 기호 ●는 유리막을 가진 제품의 왓트손실을 가리킨다. 기호○는 일본의 제 1 특허번호 137,016(1978년도)호에 따른 것으로 선상의 적은 스트레스가 압연방향에 수직방향으로 강판시편의 한쪽 옆의 볼 포인트 펜(ball-point pen)에 의해 발생되는 것을 가리킨다.
[실시예 4]
실시예 1에서와 같은 강판시편을 1,200℃의 온도로 보열되어 있는 로(실시예 1과 같이 25% N2-75%H2)를 통해 1cm/min의 속도로 이송하고 제 2 차 결정화는 시편이 로내를 통과 이송되는 동안 발생하였음.
로는 스트립을 아닐링할 수 있는 구조로 되어 있으며 온도구배를 만들 수 있도록 수냉 스릿트(水冷 slit)를 구비하고 있다. 제 1 차 및 제 2 차 재결정화역 사이의 결정립계에서의 온도는 약 950℃, 결정립계에서 발생된 온도구배는 70℃/cm였다. 강판의 시편은 제 2 차 재결정화후에 각각 수소가스 분위기에서 1,200℃, 20시간동안 청정 아닐링을 하였다. 10개의 강판 시편의 B8값의 평균치는 1.98T로 나옴.
상기 실험과정은 강판 시편이 약 10cm/hr의 이송속도로 이송된 경우를 제외하고는반복 실시함. 그리고 동시에 980℃에서 1,030℃까지의 온도범위에 걸쳐 약 2℃/cm의 온도구배를 부여함.
이렇게 해서 나온 시편의 B8값은 표 2와 같음.
[표 2]
Figure kpo00002
온도구배가 박스아닐링뿐 아니라 연속아닐링으로도 B8값을 강화시킴에 효과가 있음을 본 실시예로 분명함을 알 수 있다.
[실시예 5]
0.057% 탄소, 3.01% 실리콘, 0.79% 망간, 0.025% 유황, 0.028% 알루미늄, 0.0079 질소를 함유한 연속주조 슬라브를 열간압연, 아닐링, 냉간압연, 탈탄아닐링처리 및 세퍼레이터(MgO)을 사용하여 0.3mm 두께의 코일상의 스트립을 아닐링함.
사용 아닐링로는 박스형의 것을 사용, 스트립 코일은 상온에서 900℃까지는 20℃/hr의 가열속도, 900 내지 1,200℃ 사이에서는 15℃/hr의 가열속도로 가열하고 25%(용적) 질소 및 75%(용적) 수소가스 분위기 속에서 아닐링함. 가열중 온도구배는 코일의 폭방향에서 발생하였음. 단열재로 코일의 내외주 전 표면을 둘러싼 다음 베이스 플레이트(base plate)상에 놓여진 코일의 하단면으로부터 열을 흡취함.
다음 계속적으로 단열재를 제거하였음. 온도 950℃에서 1,100℃까지의 범위에서는 온도구배 최소 5℃/cm였으며 코일의 폭방향으로 발생함. 이렇게 해서 나온 시편의 B8값은 1.98T였음.

Claims (1)

  1. 강판의 제 1 차 재결정립역과 제 2 차 재결정온도에 이르러 형성되는 제 2 차 재결정립역 사이의 입계역에서 2℃/cm 이상의 온도구배(溫度句配)가 발생되는 동안 제 1 차 재결정립역을 향해 제 2 차 재결정화가 진행되고 강판의 전표면에 걸쳐 제 2 차 재결정화가 완료되는 것을 특징으로 하는제 1 차 재결정조직을 가지는 규소강판의 제 2 차 재결정 아닐링에 의해(110)[001]의 높은 방향성과 고 자속밀도를 갖는 제 2 차 재결정입자로 된 일방향성 규소강판(一方向性 珪素鋼板)을 제조하는 방법.
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