KR920005619B1 - 자기 특성이 우수한 무방향성 전기강판의 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

자기 특성이 우수한 무방향성 전기강판의 제조방법

제1도는 고온소둔온도와 2차 냉간압연율에 따른 최종제품의 자성변화를 나타낸 그래프.

제2도는 고온소둔시간과 2차 냉간압연율에 따른 최종제품의 자성변화를 나타낸 그래프.

본 발명은 자속밀도가 극히 높고 철손이 낮은 고급 무방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 중간소둔을 포함하여 2회 냉간압연하여 자기적특성이 우수한 무방향성 전기강판을 제조하는 방법에 관한 것이다. 무방향성 전기강판은 발전기, 전동기, 소형 변압기등의 철심재료로 널리 사용되어 왔으며, 대형 회전기에 쓰이는 철심재로는 전력손실 및 발열을 감소시키기위하여 철손이 낮고 기기의 소형화를 위해 자속밀도도 높은 고급 무방향성 전기강판이 요구된다. 그런데 고급 무방향성 전기강판의 경우 철손을 낮추키위해 Si, Al의 함량을 높이는 것이 일반적이지만, 이렇게 되면 자속밀도가 낮아지게 된다. 그러나, 자속밀도가 낮아지면 전기기기가 커지게되어 바람직하지가 않으므로 대형 발전기등에서는 자속밀도가 높은 방향성 전기강판이 사용되기도 하였지만 이러한 방향성 전기강판은 제조원가가 높을 뿐만아니라 압연 직각방향의 자성이 현저히 나쁘기 때문에 자속밀도가 높고 철손이 낮은 고급 무방향성 전기강판의 개발이 절실히 요청되어왔다. 고급 무방향성 전기강판의 철손은 이력철손과 와류철손으로 분류되는데, 방향성 전기강판과는 반대로 통상적으로 이력철손이 점유하는 비율이 전철손의 60-80%를 차지하여 이력철손은 결정립도에 역비례하므로 결정립도가 클수록 철손은 낮아지게된다. 결정립도를 크게하기위해서는 고온소둔을 장시간하는 것이 좋지만 경제적으로 불리하고 연속적으로 소둔되므로 장시간 소둔은 사실상 불가능하다.

또한, 무방향성 전기강판의 자기특성을 향상시키기 위해서는 자성에 유리한(100), (110)면의 집적도를 높이고 자성에 불리한 (111)면의 집적도는 낮춰야한다. 그러므로 무방향성 전기강판의 자기특성을 향상시키기위해서는 최종제품의 결정립도를 크게 성장시키면서 자성에 유리한 (100), (110)면의 집적도를 높이는 것이 필요하다. 고급 무방향성 전기강판의 제조를 위하여 지금까지 여러 발명자들에 의하여 여러가지 시도가 있었다. 일본 공개특허(소)55-97426호에서는 열연판 결정립도를 제어하고 950℃-1100℃에서 1-5분간 고온소둔을 실시하여 고급 무방향성 전기강판을 얻었으나 열연판의 결정립도가 최종제품의 자성에 지배적인 영향을 미치는 것도 아니므로 열연판 결정립도를 제조표준으로 삼는 것은 문제가 있을뿐만 아니라 연속으로 대량생산하는 경우에는 생산성을 떨어뜨리는 문제점도 내포하게된다. 또한 위의 소둔온도범위에서 l-5분 정도의 소둔시간으로는 B5O이 1.70T 이상의 자속밀도를 얻기에는 집합조직의 발달이 충분하지 못하게된다. 또한, 일본 공개특허(소)59-8049호에서는 고온소둔시 자구의 이동을 방해하여 철손을 악화시키는 내부산화층의 생성을 억제하기 위하여 고온소둔을 1050°C이상의 온도에서 3-60초까지의 단시간에 실시하여 우수한 자성을 얻었다고 하나 1050°C이상의 온도라도 60초의 소둔시간은 소기의 철손수준을 얻을만큼 결정립 크기를 충분히 성장시키기에는 부족한 시간이며 자성에 유리하게 집합조직이 충분히 발달되기에도 미흡한 시간이다. 또한, 일본 공개특허(소)56-54370호에서는 Sb을 함유한 열연판을 700-950℃에서 소둔하여 냉간압연하고 750-950℃에서 연속소둔하여 철손 W15/50이 2.60w/kg정도의 자성을 얻은 것으로 기재되어있다. 이 특허에서는 자성에 유리한 (100)면밀도를 증가시키고 자성에 유해한 (111)면밀도는 감소시키는 Sb을 첨가하고 950℃이하의 비교적 저온에서 고온소둔을 실시하였다. 그리고 1회 냉간압연의 경우에 Sb첨가의 효과가 2회 냉간압연하는 경우 보다 더 현저하다고 기술하고 있다.

그러나, 본 발명자들은 Sb첨가재의 경우 1회 냉간압연한 경우보다는 중간소둔을 포함하여 2회 냉간압연한 강판을 적정조건으로 고온소둔하여 철손뿐만 아니라 자속밀도도 훨씬 뛰어난 자성을 얻을수 있었다. 따라서, 본 발명은 2차 냉간압연율과 고온소둔조건을 적절히 조정하여 B50이 1.70T이상의 극히 높은 자속밀도를 가지고 철손W15/50이 판두께 0.50mm의 경우 2.50W/kg이하인 고급 무방향성 전기강판을 제조하는것을 목적으로 한다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 중량%로, C : 0.0030% 이하, Si : 2-4%, Al : 0.25-1.0%, Mn : 0.15-1.0%, S : 0.0050% 이하, N : 0.0050% 이하, Sb : 0.008-0.25%를 함유하고 나머지 Fe로 이루어지는 규소강스라브(Slab)를 열간압연하고 소둔한 강판을 중간소둔을 포함한 2회 냉간압연에 의하여 최종두께로 냉간압연하는 고급 무방향성 전기강판의 제조방법에 있어서, 2차 냉간압연율을 25-65%로 하고 냉간압연판을 980-1070℃에서 5-9분 비산화성 분위기에서 고온소둔하여 자기특성이 뛰어난 고급 무방향성 전기강판을 제조하는 방법에 관한것이다. Sb첨가재를 1회 냉간압연하거나 2차 냉간압연율 65%이상의 압연율로 냉간압연하면, 950℃정도의 비교적 저온에서 단시간의 연속소둔으로는 철손이 최소가 되도록 결정립이 충분히 성장하지 못하는 문제점이 생기게 되며, 또한 2차 냉간압연율이 25%이하이면 자성에 유리하게 집합조직을 발달시켜 주는 Sb의 효과가 충분히 발휘되지 못하여 자속밀도 B50를 1.70T이상 안정하게 얻을수 없게 되므로, 2차 냉간업연율은 25-65%가 바람직하다.

여기서, 냉각압연율이란

로 표시된다.

한편, 25-65%의 2차 냉간압연율로 압연한 냉간압연판을 980℃이하의 온도로 소둔하면 결정립의 성장이 충분하지 못하여 소기의 철손을 얻을수가 없고, 소둔온도가 1070℃를 넘으면 결정립성장에 의한 철손 향상은 적고 오히려 자구의 이동을 방해하는 산화층이 과도하게 강판의 표면에 생성되어 철손에 악영향을 미칠뿐만 아니라 집합조직도 열화되어 자속밀도를 떨어뜨리게 되므로, 소둔 온도는 980-1070℃가 바람직하다. 상기 소둔온도에서의 소둔시간이 5분이하이면 결정립의 성장이 미흡하여 소기의 철손을 얻을수 없으며 소둔시간이 9분이상이면 과도한 산화층의 발달이 오히려 철손을 떨어뜨리고 자속밀도도 열화시키며 제조원가를 높이게 되므로 소둔시간은 5-9분이 적당하다.

이하 본 발명의 성분범위를 한정한 이유에 대하여 설명한다. C는 최종제품에 0.0030%이상 함유되면 탄화물이 석출하여 자기시효의 원인이 될 뿐만 아니라 고온소둔시 결정립성장을 방해하므로 0.0030%이하로 제한하는 것이 바람직하다. Si은 철손의 향상을 위하여 2%이상이 요구되나 4%이상이 되면 냉간압연이 어려우므로 2-4%범위가 바람직하다. Al은 Si과 같이 철손의 향상을 위하여 0.25%이상 첨가하는 것이 필요하나, 1.0%를 넘으면 냉간압연성이 나빠지므로 0.25-1.0%범위로 하는 것이 바람직하다. Mn은 0.15%이하이면 열간가공성이 나쁘고 1.0%를 넘으면 자기특성이 열화되기때문에 0.15-1.0% 범위로하는 것이 바람직하다. S와 N은 함유량이 많으면 불순물을 형성하여 결정립 성장을 방해하므로, 최대 0.0050%로 하고, 바람직하게는 0.0030%이하이다. Sb는 0.008% 이상이 되어야 집합조직 개선효과가 나타나며 0.35% 이상이 되면 냉간압연시 판파단이 발생하게되고 0.25% 이상이 되어도 그 이상의 자성향상은 없으므로 Sb는 0.008-0.25% 범위로 제한한다. 이하 본 발명의 압연 및 소둔공정에 대하여 설명한다.

본 발명에서 냉간압연은 중간소둔을 포함하여 2차 냉간압연을 25-65% 범위로 최종두께까지 실시하는데 2차 냉간압연율이 25%이하이면 집합조직의 발달이 미약하여 자속밀도가 열화되는 반면 최종 냉간압연율이 65% 이상이거나 1회 냉간압연의 경우는 결정립성장이 미흡하여 W15/500이 2.50W/kg이하의 철손을 얻을수가 없다. 특히 2차 냉간압율이 45-60%일때 좋은 결과가 얻어졌다. 고온소둔은 980-107℃에서 5-9분 비산화성 분위기에서 실시하는데 분위기를 비산화성 분위기로 하는 것은 소둔시 자성에 유해한 산화물의 생성을 억제하기 위해서이며, 소둔온도가 980℃이하이거나 소둔시간이 5분보다 짧으면 결정립성장이 미흡하여 소기의 자기특성을 얻을수가 없으며 또한 소둔온도가 1070℃를 넘거나 소둔시간이 9분 이상이면 결정립성장에 의한 철손향상은 적고 오히려 자성에 유해한 불순물이 생성될 뿐만아니라 비 경제적이며 집합조직이 열화되어 자속밀도를 낮추게 된다. 따라서 본 발명에서는 고온소둔을 980-1070℃에서 5-9분 비산화성 분위기에서 실시할 필요가 있다. 이하, 본 발명을 실시예를 통하여 설명한다.

[실시예 1]

C : 0.0015%, Si : 3.08%, Al : 0.70%, Mn : 0.25%, S : 0.0028%, N : 0.0006%, Sb : 0.12%, 나머지 Fe로 이루어진 규소강스라브를 1150℃에서 가열하여 두께 2.0mm로 열간압연하고 980℃에서 2분 소둔한 후 산세하여 스케일을 제거 하였다. 중간 소둔은 950℃에서 3분간 실시하있으며 냉간압연과 고온소둔은 하기표 1과 같은 방법으로 실시한 후 자기적 특성을 측정하여 표1에 나타내었으며, 고온소둔온도와 2차 냉간압연율에 따른 자성의 변화를 제1도에 나타내었다.

[표 1]

상기 표 1 및 제1도에 나타난 바와같이, 발명재(a-c)는 비교재(1-15)에 비하여 철손이 낮을뿐만 아니라 자속밀도도 1.70T 이상으로 극히 높다는 것을 알 수 있다.

[실시예 2]

상기 실시예 1과같은 조성을 갖는 규소강스라브를 1150℃로 가열하여 두께 2.0mm로 열간압연하고 980℃에서 2분 소둔한 후 산세하여 스케일을 제거하였다. 2차 냉간압연율을 변화시켜 최종두께 0.50mm로 냉간압연하고 중간 소둔은 950℃에서 3분간 실시하였다. 하기 표 2의 조건으로 비산화성 분위기에서 고온소둔을 실시한 후 자기특성을 측정하여 표 2에 나타내었으며, 고온소둔시간과 2차 냉간압연율에 따른 자성의 변화를 제2도에 나타내었다.

[표 2]

상기 표 2 및 제2도에 나타난 바와같이, 동일한 공정을 거친 냉간압연강판도 고온소둔조건에 따라 자기특성에서의 큰 차이를 나타냄을 알 수 있으며 본 발명재(d-f)의 경우 자속밀도는 극히 높고, 철손은 2.37-2.44w/kg 수준임을 알 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명은 2차 냉간압연율 및 고온소둔조건을 적절히 제어하므로서 자기특성이 우수한 무방향성 전기강판을 제조할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 중량%로, C : 0.0030% 이하, Si : 2-4%, Al : 0.25-1.0%, Mn : 0.15-1.0%, S : 0.0050% 이하, N : 0.0050 이하, Sb : 0.008-0.25%를 함유하고 나머지 Fe로 이루어지는 규소강스라브(Slab)를 열간압연하고 소둔한 강판을 중간 소둔을 포함한 2회 냉간압연에 의해 최종두께로 냉간압연하는 무방향성 전기강판의 제조방법에 있어서, 2차 냉간압연율을 25-65%로 하고 냉간압연판을 980-1070℃에서 5-9분 고온소둔하는 것을 특징으로 하는 자기특성이 우수한 무방향성 전기강판의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 2차 냉간압연율이 45-60%인 것을 특징으로 하는 자기특성이 우수한 무방향성 전기강판의 제조방법.

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