KR900005380B1 - 자성이 우수한 무방향성전기강판의 제조방법 - Google Patents

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Description

자성이 우수한 무방향성전기강판의 제조방법

제1도는 연속소둔온도에 따른 최종제품의 자성변화를 나타낸 그래프.

제2도는 연속소둔온도에 따른 최종제품의 결정립도변화를 나타낸 그래프.

제3도는 연속소둔온도에 따른 최종제품의 집합조직변화를 나타낸 그래프.

본 발명은 전기제품의 코아로 사용되는 규소성분이 적은 무방향성 전기강판의 제조방법에 있어서 소량의 Sb 첨가 및 저온연속소둔으로 자기적 성질이 우수한 세미프로세스 무방향성 전기 강판의 제조방법에 관한 것이다.

종래의 공지된 기술은 자성향상을 위해 Si을 높이거나 Al을 첨가하여 비저항을 증가시키는 방법을 사용하기도 하고, B이나 Sn등을 첨가하기도 하였다. 그러나 이와 같은 방법은 결정립도를 크게 하기위해서 상소둔을 하거나 고온연속소둔을 하여야 한다.

그리고 결정립계의 편석원소인 Sb를 첨가하여 특히 고급무방향성전기강판에서(200)면의 집합조직발달에 의하여 자성을 향상시키는 방법이 있으나 이 방법도 0.15% 이상의 Al을 첨가하거나 REM 등을 별도로 첨가하여 왔다. 세미프로세스로 무방향성전기강판을 제조할 경우 Sb 첨가외에 Al 혹은 Al 및 REM 등을 첨가하면 결정립성장을 쉽게 하기 위해서 1차냉연후 연속소둔온도는 상승시킬 필요가 있으며 또한 석출물의 발생으로 자성에 해로운(222)면의 접합조직이 발달하게 된다. 이와 같은 방법은 공통으로 열연판을 에비소둔시 850-950℃의 온도에서 2-10분간 연속소둔하거나 700°-950℃ 에스 1-10시간씩 상소둔을 하고 냉간압연한 후에도 750°-950℃의 온도로 소둔하게 되며, 경압하 압연(이하, Skin pass)라 칭함)은 자성특성을 향상시키지 않은 것으로 나타났다.

규소량이 적은 무방향성전기 강판은 규소량이 많은 고급무방향성 전기 강판대비 자기적 성질중 철손은 다소 떨어지나 자속밀도와 투자율은 향상시킬 수 있어서 소형모타나 변압기로써 가동율이 낮은 가전제품의 제작비를 낮출 목적으로 널리 사용되고 있는 저급무방향성전기강판이며, 주로 세미프로세서공정으로 제조된다. 모타류는 저주파에서 가동되는 시간이 많아서 저주파에서의 효율을 상승시키기 위해서는 자속밀도를 증가시켜야 하며, 투자율은 소형모타나 소형 변압기에서와 같이 구리철손의 비가 큰 용도에서는 구리의 권선량을 줄이기 위해서도 증가되어야 하지만, 모타의 경우 필요불가결한 회전자와 고정자간의 간격으로 발생되는 자기저항의 감소를 위해서도 커야한다. 규소량이 낮은 저급무방향성전기강판의 이력손실을 교류손실의 70-80%이므로 이를 보상키 위해서도 야금학적인 제어요인이 필요하다. 주어진 성분조건에서 자성을 향상시키는 방법은 주로 소둔온도와 압연조건의 제어에 의하여 자화에 유리한 결정립도와 집합조직을 발달시키는 것이다.

다음은 본 발명에 상세히 설명한다.

본 발명은 규소성분이 낮은 저급무방향성전기강판에서 저온연속 소둔과 30-10%의 skin pass 압연에 의한 결정립도와 집합조직의 제어로 우수한 자성특성을 확보할 목적으로 C : 0.010%이하, Si : 0.1-0.6%, Mn : 0.1-1.0%, P : 0.05%이하, S : 0.007%이하, Al : 0.01%이하 및 Sb : 0.01-0.3%로 하고 기타 불가피하게 첨기된 원소와 Fe로 된 조성의 슬라브를 열간압연 및 저온예비소둔하여 냉간압연하고, 700-750℃에서 10초 내지 5분간 연속소둔을 하여 3-10%의 skin pass를 한 후 수요가가공 및 응력제거소둔을 실시하는 세미프로세스의 무방향성전기강판의 제조방법이다.

본 발명에서 제시된 조성의 범위에 대하여 설명한다.

C은 자성을 열화시키는 원소이며 제품에 중량% 0.005%이하로 감소시킴으로써 자기시효도 억제할 수 있으므로 슬라브에서는 0.001%이하로 하고 냉간압연후 탈탄부위기로 소둔을 한다.

Si은 저질등급을 결정하여 Si이 많이 첨가하면 비저항이 증가되어 철손이 감소되며, 평형상태도상에서 고온으로 페라이트영역을 확장시킨다. Si량이 적어지면 철손을 증가되나 소형모타나 소형 변압기에서는 제조 원가절감과 철손의 기타자성특성의 향상이 가능하게 되므로 Si범위는 0.1-0.6%로 한다.

Al은 0.02-0.15% 첨가시 AlN 등의 미세한 석출물이 발생되어 자성에 해로운(222)면에 집합조직을 촉진하며, 결정립의 성장을 억제한다. 0.15%이상 첨가하면 Al 석출물이 조대화하여 자성과 결정립성장에는 큰 영향이 없어지나 제조비용이 높아지므로 Al의 량은 0.010% 이하로 한다. Al은 Si과 마찬가지로 강력한 페라이트형 성원소로써 오스테나이트와 페라이트의 변태점인 Ar₃의 온도를 상승시킨다.

S는 미세한 MnS의 석출로 결정립성장억제와 (222)면의 집합조직을 촉진시키므로 0.007%이하로 제한하며 가능한 낮을수록 자성에 유리하다.

P는 결정립성장을 억제하고 집합조직을 열화시키지만 경도를 증가시켜 타발성이 향상되므로 0.05%이하로 한다.

Sb는 결정립성장을 저해하고 집합조직을 열화시키는 원소로 알려져 왔으나 S 함량을 낮추고 열연판을 예비소둔함으로써 이러한 문제점은 해결가능하다. Sb를 첨가한 강에서 Al과 S를 낮추고 열연판예비소둔을 800℃에서 3분간 연속소둔한 결과(200)면의 집합조직이 크게 증가되고 자성에 해로운(222)면은 감소하는 것을 확인하였다. 이때 Sb는 결정립계의 편석원소로써 열연판결정립 중(200)면의 집합조직을 갖는 결정립은 성장이 되나(222)면을 갖는 결정립은 핵생성이 억제되기 때문이다. Sb는 최종제품으로 제조하는 소둔과정에서 판표면으로 확산되어 나오므로 그 특성을 최종제품까지 유지하기 위해서는 슬라브에서는 0.01-0.3%로 첨가되어야 한다.

본 발명에서의 소둔 및 압연고정을 설명한다.

본 발명에서는 열연판을 800℃이하에서 연속소둔 및 scale 제거후 70-80%로 1차냉간압연하고 700-750℃로 10초에서 5분간 연속소둔한 후 skin pass를 하여 수요가열처리로 최종자성을 확보하는 것을 특징으로 한다. Sb를 첨가하게 됨으로써 냉간압연후 연속소둔하였을 때의 결정립은 Sb미첨가강에 비해서 다소 작았으나 skin pass후 최종수요가 열처리를 하였을 때는 100㎛ 이상으로 성장되었다.

통상의 세미프로세스 무방향성 전기강판은 skin pass를 하여 수요가열처리를 하므로써 자성을 확보하고 있으나, Sb를 첨가한 강에서는 skin pass가 자성에는 큰 기여가 없는 것으로 보고되어 왔다.

그러나 본 발명에서는 skin pass를 3-10%하였을 때의 자성이 크게 향상되는 것을 확인하였으며 이때 결정립은 100-200㎛이었고 집합조직은 자성에 유리한(200)면이 잘 발달하였다. 냉간압연후 상소둔을 하여도 결정립은 성장되었으나(200)면의 집합조직이 감소되는 반면(222)면의 집합조직이 크게 발달되어 철손을 포함한 자성특성이 skin pass 한 경우보다도 떨어지는 것으로 나타났다. 또한 3-10%의 skin pass 범위에서는 (200)면의 집합조직과 결정립이 자성특성에 유리하게 발달되었다.

이와 같이 본 발명은 Sb를 0.01-0.3% 함유하는 저규소강에 Al을 0.01%이하, S를 0.07%이하로 관리하므로써 자화에 유리한 집합조직을 발달시키고 저온연속소둔 및 skin pass 결정립 성장이 가능하므로 저렴한 비용으로 우수한 자성을 확보하는 특징이었다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

[실시예 1]

하기 표 1과 같은 조성을 갖는 슬리브를 제조후 1250℃에서 가열하여 두께 2㎜로 열간압연하고 800℃온도에서 3분간 질소 분위기로 연속소둔하였다. 산세로부터 스케일을 제거한 후 냉간압연하고 670-930℃로 온도를 변화시켜 3분간 수소와 질소의 혼합분위기에서 연속소둔하였다. C이 0.015%인 D시료는 탈탄분위기에서 연속소둔하였다. 연속소둔한 시편을 5%로 skin pass 압연하여 최종판의 두께를 0.5㎜로 하였고 50㎜×50㎜로 절단하여 790℃에서 2시간동안 수소와 질소의 혼합분위기에서 수요가열처리를 재현하였다.

[표 1]

상기와 같이 제조된 본 발명재 및 비교재에 대한 냉각압연후 소둔온도에 따른 최종자성을 제1도에 나타내었다.

이로부터 알 수 있는 바와같이 통상의 Sb 첨가강과는 다르게 소둔온도가 낮은 700-750℃ 부위에서 자성이 우수하였다. 또한, 730℃에서 연속소둔한 시편에서의 자성과 제질 특성을 표 2에 제시했다.

[표 2]

상기표 2에 나타난 바와 같이 Sb가 첨가된 시편에서는 (200)면의 집합조직이 (200)면 다음으로 자화에 유리한 (110)면의 집합조직이 잘 발달되고 결정립도도 100-200㎛로 성장되었다.

또한, 상기 방법재 및 비교재에 대한 냉간압연후 연속소둔온도에 따른 최종제품의 결정립도 변화를 제2도에 나타내었다.

제2도에 나타난 바와 같이 온도가 낮을수록 결정립도는 작아져 100-200㎛의 크기를 보았다. 제3도는 냉간압연후 연속소둔온도에 따른 상기 발명재 및 비교재에 대한 집합조직의 변화를 나타낸 그래프로써, 700-750℃ 온도에서 (200)면의 집합조직이 잘 발달되고 있다.

[실시예 2]

상기 표 1의 0.52% SB를 함유하는 슬라브 A를 실시예 1에서와 같이 처리하여 0.5㎜로 냉간압연된 시편과 냉각압연하여 730℃로 3분간 수소와 질소의 혼합분위기에서 연속소둔하고 8%로 skin pass하여 0.5㎜ 두께로 제조된 시료를 50㎜×50㎜로 절단하여 790℃로 2시간동안 수소와 질소가 혼합된 분위기에서 소둔처리하였을 때의 자성치와 재질특성을 하기 표 3에 나타내었다.

[표 3]

상기 표 3에 나타난 바와 같이, skin pass를 하지않은 시료가 결정립은 잘 성장되었으나 자성에 해로운 (222)면의 집합조직이 크게 발달하여 전체적으로는 자성이 저하된 것으로 나타났다.

Claims (1)

1. 중량%로 C : 0.01%이하, Si : 0.1-0.6%, Mn : 0.1-1.0%, P : 0.05%이하, S : 0.007%이하, Al : 0.01%이하, Sb : 0.01-0.3%와 나머지 Fe 및 불가피한 불순물로 조성되는 슬라브를 열간압연, 예비소둔 및 1차 냉간압연하고, 700-750℃에서 10초-5분동안 연속소둔을 한 후 3-10%의 skin pass함을 특징으로 하는 자성이 우수한 무방향성 전기강판의 제조방법.

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