KR900006690B1 - 고규소철합금의 박판 제조방법 - Google Patents

고규소철합금의 박판 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
고규소철합금의 박판 제조방법
[도면의 간단한 설명]
제1도는 급냉주조편의 평균냉각속도와 평균결정입경과의 단계를 표시한 것이다.
제2도는 열간압연온도와 열간압연율과의 관계를 표시한 것이다.
제3도는 열간압연온도와 압하율 80% 열연후에 있어서 냉간압연율과의 관계를 표시하는 것이다.
제4도는 730℃ 열간압연시의 압연율과 냉간압연율과의 관계를 표시하는 것이다.
제5도는 열간압연조건(열간압연율 및 열간압연온도)가 냉간압연성에 미치는 영향을 표시하는 것이다.
[발명의 상세한 설명기술분야]
본 발명은 연자성재료로서 우수한 성능을 갖는 고규소철합금의 박판제조 방법에 관한 것이다.
[배경기술]
규소강판은 투자율 및 전기저항이 규소를 함유하지 않는 자성강대와 비교하여 높고, 그리고 비교적 값싸게 제조할 수 있기 때문에 종래부터 전력용의 자심으로서 다량으로 사용되어왔다.
규소강간에 있어서 규소의 첨가량이 많을수록 연자기특성은 향상하여, 6.5%에서 피이크를 나타내는 것이알려져 있다.
그러나 강중의 규소함유량이 4.0% 이상으로되면 연신율이 급격하게 저하하기 때문에 통상의 냉간압연이 되지않고 그때문에 공업적으로 규소를 3% 이상 함유하는 고규소철합금의 박판을 제조하는 것은 곤란한 것이라고 하였다. 이와같은 난점에 대하여 열간 단조후의 열간압연조건을 적절하게 선정함으로서 어느정도 냉간압연이 가능하게 된다는 것이 보고되어 왔다(이시사까등 : 니혼긴조꾸각까이지 V이.30(1966) No.6).
즉 본 보고서는 1 내지 7% 규소를 함유하는 합금을 대기중에서 고주파 용해하여 50mm 각(角)의 잉곳으로한후 그것들을 두께 15mm까지 열간 단조하여 그 시험 조각의 표면을 절삭하여 11mm 두께로한후,1000,850,750℃에서 각각 1mm 두께까지, 또 750℃에서 5mm 두께까지 열간압연한후 600℃에서 lmm 두께까지, 및 750℃에서 5mm 두께까지 열간압연한후 3mm 두께까지 600℃에서 열간압연하여, 그후 450℃에서1mm 두께까지 열간압연하여 다음에 그것들의 샘플을 산세척·냉간압연하여 균열의 발생의 모양을 관찰함으로써 냉간압연성에 미치는 열간압연조건의 영향을 조사한것이고 이에 의하면 규소함유량 약 4.7% 이하에서는 열간압연조건에 관계없이 냉간압연가능하며 규소함유량 5% 전후에서는 열연판의 측단부(귀)를 전단하면 열간압연조건에 관계없이 냉간압연 가능하다. 그러나 약 6% 이상의 규소를 함유하는 강판에서는 열간압연 온도에따라 그후의 냉간압연성이 다르며 특히 규소함유량 6.5% 부근의 강에서는 600 내지 750℃에서 열간압연을 행하므로서 냉간에서 압연하는것이 가능하게된다고 보고하였다.
한편 고규소철합금의 박판을 제조하는 방법으로서 이와같은 압연에 의한 방법이외에 용융체 초급냉법(통상, 냉각속도는 105℃sec 이상)에 의한 방법도 알려져 있다(예를들면 일본국 특개소 59-16926).
그러나 상술한 방법중 전자의 것은 압연전에 열간단조하는것이 불가결함으로써 이 열간단조를위해 일련의처리가 필연적으로 불연속으로 되지않을수 없고, 이결과 제조공정이 번잡하게되는 동시에 제조값이 비싸게된다. 또한 주조한 잉곳재를 열간단조하면 균열이 발생하기때문에, 열간압연전에 표면조정을 충분하게 행하여야 한다. 사실 상기 보고중의 시험에서도 표면조정을 위해 약 27%(판두께 15mm으로부터 11mm까지)을 절삭을 시행하고 있다. 더우기 냉간 가공성이 우수한 750℃ 미만에서의 압연을 행하기 위해서는 직접 그 온도에서 압연할수없고, 750℃ 이하의 온도에서 예비압연한후에 압연하지않으면 안될 난점이 있다. 이와같이 제조단가 및 비율의 점에서 상기한 방법을 공업적규모로 실시하는 것을 대단히 곤란한 것이라고 할수있다.
한편 후자의 용융체 초급냉법은 용융금속을 노줄로부터 금속냉각기동체의 표면에 운출,응고시킨것이며 연속적으로 그리고 높은 비율로 금속박판을 제조하는것이 가능하나 이경우 얻어지는 박판의 두께는 기껏 100μ 정도이며 또 폭도 약 20cm가 한도이기 때문에 용도가 한정되어 버리고 공업적 규모에서의 생산은 아직행해지지 않는 것이 실상태이다.
(발명의 개시)
상기한 종래방법(전자)의 요점은 냉간 가공성을 개선하기 위해서 600 내지 750℃의 온도에서 압연하는데있다. 그러나 이와같이 낮은 온도에서 곧 압연할수는 없으며 열간압연의 전처리로서 열간단조하는것이 필요불가결하다는 것은 이미 말한바와같다. 난 가공재를 가공, 압연할때의 예비처리로서 단조하는것은 잘 알려진방법이나, 단조는 생산성이 낮고 얻어지는 제품의 형상에도 제약이 있다. 상기한 방법이 실용되지 않았던이유도 여기에 있다는 것이라고 생각이 된다.
본 발명자들은 고규소철합금의 열간·냉간가공성을 개선하기 위한 연구를하고 그결과 열간단조에 의해서600 내지 750℃에서의 열간압연이 가능하게된것은 조직이 미세화하기 때문이라는 것을 확인하여 그리고 이조직미세화를 급냉응고함으로써 얻어지는 미립화로 대체되는것을 발견하였다. 또한 그급냉응고를 실현하는구체적 방법으로써 본 발명자등은 박주편주조법에 주목하였다. 현재 주조기술의 분야에서는 공정생략을위해박주편주조법에 관심이 높아져 여러가지의 주조방법이 제안되고 있다. 이들의 방법에서 제조되는 주편의 두께는 통상 약 30mm 내지 0.5mm이며 그래서 실현되는 냉각속도는 소위 용융체초급냉법(냉각속도 105℃/sec 이상)과 비교하여 작으나 종래부터 행하여져온 조제법과 비교하면 훨씬 크고 강화조직은 미세균질한것이 얻어지며, 또한 상기 용융체초급냉법에 비교하여 판두께가 두껍고, 폭넓은 주편을 연속적으로 제조함으로써 열간압연이후 종래의 공정을 그대로 사용할수 있다는 특징을 갖고 있다.
본 발명자등은 이와같은 박주편 주조법의 특징 즉 세립의 열연소재가 용탕으로부터 직접 제조할수 있다는특징을 고규소철합금의 제조에 활용하는 여러가지의 검토를 한결과, 박주편주조법에 의해서 제조한 소재를소정의 조건에서 열간압연함으로써 냉간가공성의 우수한 고규소철합금 열연판을 연속적으로 그리고 저원가로 제조하는것이 가능하다는 것을 발견하였다.
이와같이 본 발명은 Si : 4.0wt% 이상을 함유하는 철합금을 용융상태로부터 박주편주조법에 의해 1℃/sec 이상 105℃/sec 미만의 냉각속도에서 급속히 응고시켜 얻어진 박주편을 600℃ 내지 800℃의 온도범위에가열하고 그의 온도범위에서 압하율 30% 이상의 열간압연을 시행하여 그후 산세척·냉간압연 및 소둔하는것을 그 기본적 특징으로 한다.
이하 본 발명의 상세한 설명을 한다.
본 발명은 Si : 4.0wt% 이상을 함유하는 고규소철합금을 그의 대상으로 하는 것으로, 그중에는 일반의 고규소철합금이외에 소위 센다스트합금등의 합금도 포함되어 있다. 통상적인 고규소합금철합금에서는 그의목적으로 하는 자기특성을 얻기위해 Si가 4.0 내지 7.0wt% 정도 함유되어있다.
상기한 바와같이 강중에 Si를 첨가하면 투자율이 높게되고 그 값은 Si 함유량이 약 6.5wt%일때에 최대로 된다. 또 Si를 첨가함으로써 강판의 전기 저항이 높게되기 때문에 철손이 작게된다. Si 함유량이 4.0wt% 미만의 재료에서는 종래법에 의해 비교적 용이하게 열간압연 및 냉간압연이 가능하다.
한편 상술한 바와같이 본 발명은 고규소철합금중에서도 소위 센다스트합금이나 수퍼센다스트합금이라고불리는 고투자합금도 그대상으로 하고있다.
이와 같은 합금은 통상 다음과 같은 조성을 가지고 있다.
a) Si : 8.0 내지 10.0wt%, Al : 4.0 내지 7.0wt%, 잔부실질적 Fe 및 불가피 불순물로부터 이루어진 철합금
b) Si : 4.0 내지 8.0wt%, Al : 2.0 내지 6.0wt%, Ni : 1.0 내지 5.0wt%, 잔부 실질적으로 철 및 불가피 불순물로부터 이루어진 철합금
이들의 합금은 가공곤란재이며 종래 압연에 의한 박판의 제조는 거의 행하여져 있지않다.
본 발명에 의하면 이와같은 통상의 제조공정에서는 제조곤란한 고투자율합금, 또다른 가공곤란재 재료에대하여도 공업적으로 박판을 제조하는 것이 가능하게된다.
본 발명은 이상과 같은 성분조성의 철합금을 용융상태로부터 박주편주조법에 의해서 1℃/sec 이상, l05℃/sec 미만의 냉각속도에서 급속히 응고시킨다.
제1도는 6.5wt% Si 첨가강의 급냉응고시의 냉각속도와 결정입경과의 관계를 표시하는 것이다. 이 도면에서 아는 바와같이 냉각속도가 늦늣게되면 주편의 결정입경이 크게되기 때문에 그후의 열간압연시 가공성이열화한다. 이 때문에 본 발명에서는 세립·균질한 조직을 얻기위해 냉각속도의 하한을 1℃/sec로 하였다.한편 박주편 주조법에 있어 냉각속도를 105℃/sec 이상으로 하기 위해서는 주편두께를 0.1mm 이하로할 필요가 없으며 폭넓은 실용재료를 얻는것이 곤란하게 된다. 이때문에 냉각속도는 105℃t/sec 미만으로 하였다.또한 박주편주조의 구체적인 방법으로서는 상기 냉각속도를 실현하는것이라면 어느 방법이라도 좋고 쌍로울법, 권상(卷上)법, 스프레이캐아스팅법하자렛법등이 이용된다.
이와같이하여 얻어진 박주편은 600 내지 800℃의 온도에서 압하율 30% 이상의 열간압연이 시행된다. 이 열간압연은 박주편을 600 내지 800℃의 온도에 가열후 행하여도 좋으며, 혹은 박주편을 얻은후 600℃ 이하로 되지않는 사이에 이 온도에서 행하여도 좋다.
제2도는 열간압연온도와 열간압연성과의 관계를 또 제3도는 열간압연온도와 그의 온도에 있어서 압하율80%로 열간압연한후 냉간압연한때의 냉간 가공성과의 관계를 각각 나타내고 있다·또한 실험에 사용한 강은 6.5wt% Si 함유강이며, 용해, 박주편주조(주편 두께 : 5mm)후 열간압연을 시행, 80%의 압하율로 압연된 샘플에 대하여 냉간압연을 시행하였다. 또한 열·냉간 가공성은 목시관찰에 의해 미세한 균열이 들어가는 냉간압연율로 평가하였다. 제2도에서 6001C 이상의 온도라면 압하율 80%의 열간압연이 가능하다는 것을 알수있다. 그러나 이와같이 열간압연한후의 강을 냉간에서 압연한 경우는 제3도에 표시된 바와같이 약600℃ 내지 800℃의 온도범위에서 열간압연한 샘플만으로 압하율 60% 이상 냉간압연가능하였다.
또 제4도에는 730℃에서 소정의 압하율까지 열간압연한후의 냉간압연성과 압하율과의 관계를 표시하고있다. 이 도면에서 열간압연시의 압하율이 30% 미만에서는 냉간압연이 불가능하다는 것이 판명되었다.
또한 제5도에는 열간압연조건(열간압연율 및 열간압연온도)이 냉간압연성에 미치는 영향을 표시한다. 이사실에서 본 발명에서는 600 내지 800℃의 온도범위에서 압하율 30% 이상의 열간압연을 행하는것이 요건으로 된다.
열간압연 후, 강판에는 산세척, 냉간압연 및 소둔이 시행된다. 냉간압연후의 소둔은 목적의 자기특성을얻기위해 중요하다. 특히 6.5wt% Si 첨가량은 냉간압연과 소둔과를 적절히 조합함으로써 방향성을 부여하는 것이 가능하며, 방향성고규소철합금의 박판을 제조할수가 있다. 또한 최종소둔에 있어서 절연피막을 형성시키거나 자장중열처리를 행하는 것도 가능하다.
이상 말한 본 발명에 의하면 자기특성의 우수한 고규소철합금의 박판을 제조하는데 있어서 다음과 같은효과를 얻었다.
1) 조피·재가열·열간단조등의 번잡한 공정이 불요하며 또 이때문에 에너지 절약을 도모할수가 있다.
2) 열간압연이전에 가공되지않기때문에 표면상처가 거의 발생하지않고 열간압연후에 산세척을 행하는것만으로 냉간압연이 가능하다.
3) 고일상의 제품이 제조된다.
4) 박주편주조법에 의한 주편의 조직은 간두께 방향으로 갖추어진 주상정(柱狀晶)으로 이루어지기 때문에 열간압연이후의 열처리에 의해 용이하게 방위제어가 가능하다.
5) 지금까지 불가능하다고 하였던 고규소철합금 혹은 다른난가공성 재료의 공업적 규모에서의 제조가 가능하게 된다.
[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]
[실시예1]
제1표에 표시하는 강을 용해·정련후, 쌍로울타잎의 박주편주조기로 주조하여, 폭 500mm, 두께 5mm의 주편을 제작하였다. 이 주편을 압연온도를 변환하여 압하율 80%를 목표로 열간압연하고, 압연된 것에 대하여는 산세척의 압하율 60%를 목표에 냉간압연하였다. 이들의 압연상황을 제2도에 표시함 본 도에서 본 발명의 조건에 따르면 열간압연 이전에 단조함이 없이 열간압연이 가능하며 그리고 예비 압연함이없이 열간압연이 가능하며 또는 600 내지 800℃의 온도범위에서 열간압연한것은 냉간압연이 가능하며 폭 500mm, 두께 0.4mm의 박판을 제조할 수 있는 것을 안다.
[표1 (wt%)]
Figure kpo00001
[표2]
Figure kpo00002
[실시예 2]
제 2표에 표시한 강의 박주편(주편두께:5mm)를 사용하여 700℃에 있어서 압하율 80%의 열간압연을 행한후 산세척을 하고 이어서 압하율 70%의 냉간압연을 시행하고 다시 1200℃의 건조수소가스 분위기중에서30분간 소둔한후 자기 특성을 측정하였다. 그 졀과를 제3표에 표시함.
본 표에서 박주편주조법으로 제조된 본 발명품에서는 세립화에 의한 가공성의 향상과 동시에 균질화 효과도 생기고 있어 더우기 자기 특성의 향상도 인정된다.
[표3]
Figure kpo00003
·1μm의 샘플내 1O점의 편차
·2이시사까등 : 니혼긴조꾸 각가이지 Vol.30(1966)No.6
·3조괴법으로 제조한 잉곳으로부터 시료를 잘라냄

Claims (6)

  1. si : 4.0wt% 내지 10wt%를 함유하는 철합금을 용응상태로부터 박주편 주조법에 의해 1℃/sec 이상, 105℃/sec 미만의 냉각속도로 급속응고시켜서, 얻어진 박주편을 600℃ 내지 800℃의 온도범위에서 압하을30% 이상의 열간압연을 시행하여, 그후 산세척, 냉간압연 및 소둔하는 고규소철합금의 박판제조방법.
  2. 철합금이 Si 4.0 내지 7.0wt%를 함유하는 조성인 청구의 범위 제1항 기재의 고규소철합금의 박판제조방법.
  3. Si : 8.0 내지 10.0wt%, Al : 4.0 내지 7.0wt%를 함유하는 철합금을 용응상태로부터 박주편 주조법에의해 1℃/sec 이상, 105℃,/sec 미만의냉각속도로 급속응고시켜서, 얻어진 박주편을 600℃ 내지 80℃의 온도범위에서 압하율 30% 이상의 열간압연을 시행하여, 그후 산세척, 냉각압연 및 소둔하는 고규소철합금의 박판제조방법.
  4. Si : 4.0 내지 8.0wt%, Al : 2.0 내지 6.0wt%, Ni : 1.0 내지 5.0wt%를 함유하는 철합금을 용응상태로부터 박주편 주조법에 의해 1℃/sec 이상, 105℃/sec 미만의 냉각속도로 급속응고시켜서, 얻어진 박주편을 60℃ 내지 80℃의 온도범위에서 압하율 30% 이상의 열간압연을 시행하여, 그후 산세척, 냉각압연 및소둔하는 고규소철합금의 박판제조방법.
  5. 얻어진 박주편을 60℃ 내지 80℃의 온도범위에 가열하고 이온도범위에서 압하율 30% 이상의 열간압연을 시행하는 청구의 범위 제1항 기재의 고규소철합금의 박판제조방법.
  6. 박주편 주조법에 의해 박주편을 얻은 후 이박주편이 600℃ 내지 800℃의 온도범위에 있는 사이에 열간압연을 시행하는 청구 제1항 기재의 고규소철합금의 박판제조방법.
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