KR930002740B1 - 열연판형상 및 자기특성이 우수한 무방향성 전기강판의 제조방법 - Google Patents

열연판형상 및 자기특성이 우수한 무방향성 전기강판의 제조방법 Download PDF

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KR930002740B1 KR1019910005867A KR910005867A KR930002740B1 KR 930002740 B1 KR930002740 B1 KR 930002740B1 KR 1019910005867 A KR1019910005867 A KR 1019910005867A KR 910005867 A KR910005867 A KR 910005867A KR 930002740 B1 KR930002740 B1 KR 930002740B1
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정명식
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백덕현
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Abstract

내용 없음.

Description

열연판형상 및 자기특성이 우수한 무방향성 전기강판의 제조방법
제 1 도는 본 발명에 부합되는 열간변형온도에 따른 변형저항의 변화를 나타낸 그래프.
제 2 도는 열간압연시 최종 마무리 압연온도를 종래의(
Figure kpo00001
+
Figure kpo00002
)의 2상영역 및 본 발명의
Figure kpo00003
단상영역에서 압연한 다음 열연판의 형상변화를 나타낸 형상도.
본 발명은 전기제품의 코아로 사용되는 무방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 강의 성분조성, 열간압연의 마무리온도와 압하율 및 권취온도를 제어함으로써, 열연판의 형상제어가 용이하고 자기적특성이 우수한 통상의 풀리 프로세스(Fully-Process) 혹은 세미 프로세스(Semi-Process)의 무방향성 전기강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
여기서, 풀리 프로세스는 열간압연된 슬라브의 열연판을 소둔 혹은 소둔 하지 않는 상태에서 산세하고 1차 냉간압연후 소둔하여 수요가에게 출하하는 공정이며, 세미 프로세스는 풀리 프로세스 공정중 냉간압연(1차 냉간압연)하고 중간소둔후 스킨패스(2차 냉간압연)를 실시하는 수요가 가공후 응력제거소둔을 실시하는 제조공정이다.
통상, 무방향성 전기강판은 제품의 등급을 규소함량에 의해 구분을 하고 있으며, 규소량이 많아서 철손이 비교적 낮은 소재는 대형 회전기기등에 사용되어지고, 규소량이 적은 소재는 중, 소형모터등에 사용되고 있다. 그런데, 최근에는 가전기기의 소형화 및 고효율화에 의하여 철손이 낮으며, 자속밀도가 높은 소재가 요구되고 있는데, 규소량이 적은 소재는 철손은 다소높지만 자속밀도를 높일 수 있으며, 보다 높은 자속밀도의 확보를 위하여 주어진 성분계에 대해 그 제조조건이 지속적으로 연구되어지고 있다. 일반적으로, 상기와 같은 최종제품을 얻기위해서는 결정립을 크게하여 철손을 감소시키며, 집합조직을 향상시켜 철손 및 자속밀도를 향상시키는 방법이 알려져 있으나, 결정립이 커지면 자속밀도가 낮아지므로 소재성분에 따른 적정의 결정립확보가 자성향상의 관건이 된다.
이러한 기술과 관련된 종래의 무방향성 전기강판의 제조방법으로는 슬라브(Slab)를 가열로에서 재가열하여 열간압연시 오스테나이트(Austenite,
Figure kpo00004
)상에서 압연하고 권취한후 열연판을 소둔함으로써 결정립을 성장시켜 자기적 특성을 향상시키는 방법과 (
Figure kpo00005
+
Figure kpo00006
)상의 2상영역 혹은 그 이하의 온도에서 압연을 종료하는 방법등이 제안되고 있으나, 이들 방법중 전자의 경우에는 열연 재가열 온도를 높여야 하며 후자의 경우에는 열연판의 형상제어가 어려운 문제점이 있다.
특히, 슬라브의 C량이 적을수록
Figure kpo00007
상에서
Figure kpo00008
상으로 상변태시 압연온도의 변화폭에 따른 변형저항의 변화폭이 크게 되므로 열연판의 형상제어가 어렵게 되는 문제점이 있다.
이에 본 발명의 목적은 극저탄소함유 무방향성 전기강판을 제조함에 있어(
Figure kpo00009
+
Figure kpo00010
)의 2상구역에서의 압하율을 가능한 낮추고
Figure kpo00011
상에서의 압하율을 최소한 15% 이상 실시하고 700℃이상의 페라이트상 온도로 열연판을 권취함으로써 열연판형상 제어가 용이하고 자기적특성이 우수한 무방향성 전기강판의 제조방법을 제공하고자 하는데 있다.
상기 목적달성을 위해, 본 발명은 슬라브를 열간압연하며 소둔 혹은 소둔하지 않는 상태로 산세한 다음, 1차냉연후 소둔하는 1회냉연법 혹은 1차 냉연후 중간소둔하고 압하율 15% 이하의 스킨패스 압연하는 2회냉연법을 포함하여 구성되는 무방향성 전기강판의 제조방법에 있어서, Al량이 Si함량을 초과하지 않는 범위내이고, 중량%로 C : 0.008%이하, Si : 1.5%이하, Mn : 0.1-0.6%, P : 0.15%이하, Al : 0.5%이하, 불순물로서 S : 0.01%이하, N : 0.007%이하, 잔부 Fe 및 불가피하게 첨가되는 원소를 함유하는 상기 슬라브를
Figure kpo00012
상 혹은
Figure kpo00013
+
Figure kpo00014
상에서 압연을 개시하고 강의 화학성분에 따라 다음식으로 표현되는 온도(Ar1){846+66(Si%)2+58(A1%)-22(C%)-9(Mn%)+52(P%)}℃ 내지 이식의 온도보다 100℃가 낮은
Figure kpo00015
상의 온도(Ar1-100℃)구역에서 적어도 15%이상의 압하율로 마무리 압연한 후 700℃이상의 페라이트상 온도에서 권취하는 상기 열간압연을 실시함을 구성의 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 수치한정이유 및 제반조건에 대하여 설명한다.
C는 자기특성(자성)을 열화시키며
Figure kpo00016
상의 영역을 확장시켜 주는 성분이므로 슬라브소재에서의 그 함량을 0.008%이하로 관리하는 것이 바람직하다. 한편, 최종제품의 C함량은 자기시효 억제를 위해 0.005%이하로 하게 되는데 0.005%를 초과한 소재에 대해서는 냉연판을 탈탄 처리하여 최종제품으로 하면 된다.
Si는 제품의 등급을 결정하는 성분으로 첨가되는 Si량에 따라 비저항이 증가되어 철손이 감소될뿐만 아니라 페라이트상을 확장시키나, 그 함량이 1.5%를 초과할 경우에느 Al과 P의 영향으로 본 발명에 따르는 상변태 영역이 없어지게 되기 때문에 Al등의 기타원소의 변화를 고려하여 1.5%이하의 범위에서 관리하는 것이 바람직하다.
Al는 Si와 같이
Figure kpo00017
상 확장원소로서,
Figure kpo00018
상 확장원소인 Mn과 C의 량에 따라 (Si+Al)의 량이 변화되는데, Al은 고가이며 그 첨가량이 많은 경우에도 자성개선 효과가 크지 않으므로 Si량보다는 적게 첨가하고 최대 0.5%를 넘어서지 않는 것이 바람직하다.
P는 결정립성장은 억제하지만 집합조직을 향상시키므로 냉간압연성을 고려하여 0.15%이하로 관리하는 것이 바람직하다.
Mn는 0.1%이하로 하면 집합조직이 열화되고 0.6%이상 첨가하여도 집합조직이 열화되므로 그 첨가량의 범위는 0.1-0.6으로 하느 것이 바람직하다.
S와 N성분은 강중에 불가피하게 첨가되는 성분으로 열간압연중 AlN과 MnS로 석출되어 변형저항을 증가시키며 압연후의 결정립성장을 억제한다.
따라서, 가능한 그 함유량을 낮추는 것이 자성에 유리하며 S는0.01%이하, N는 0.007%이하로 관리하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 열간압조건을 살펴보면, 전기한 바와같이 슬라브(Slab)를 가열로에서 재가열하여 열간압연시 개시온도를
Figure kpo00019
상 혹은 (
Figure kpo00020
+
Figure kpo00021
)상에서 열간압연을 개시하여
Figure kpo00022
상에서 압연을 종료한 다음, 통상의 풀리 프로세스 혹은 세미 프로세스 공정을 통해 무방향성 전기강판을 제조하는 것으로, 상기한 바와같이 조성된 본 발명의 슬라브 소재는 열연판으로 압연시 제 1 도에 나타낸 바와같이
Figure kpo00023
상에서
Figure kpo00024
상으로 변형저항이 급격히 떨어지므로 (
Figure kpo00025
+
Figure kpo00026
)의 2상 구역에서의 최종압연은 열연판의 작은 압연온도의 변화에도 열연판의 두께와 폭이 크게 변화된다. 따라서 2상구역을 지나서
Figure kpo00027
상에서 마무리 압연되는 소재는 양호한 판형상을 확보하기 위해서 열간압연중의 (
Figure kpo00028
+
Figure kpo00029
)의 2상구역을 정확히 예측하는 방법이 대단히 중요하게 되는데, 본 발명에서는
Figure kpo00030
상의 온도를 Ar3이상의 온도로 하고,
Figure kpo00031
상의 압연온도를 Ar1이하의 온도로 하여 연구, 검토한 결과 다음과 같은 식을 얻을 수 있었으며
Ar1= {846+66(Si%)2+58(A1%)-22(C%)-9(Mn%)+52(P%)},(℃) ..............(1)
Ar3= {888+7(Si%)2+415(A1%)-15(C%)-7(Mn%)+36(P%)},(℃) ..............(2)
이들 상기 식에 의해 열간변형중의 상변태 온도를 예측할 수 있다.
또한, 열간압연함에 있어서, 마무리 압연온도가 Ar1이상인 (
Figure kpo00032
+
Figure kpo00033
)상 영역에서는 열연판 형상제어가 어렵고 자성특성도 저조하며(Ar1-100℃)의 온도 이하의 구간에서는 자기특성이 열화되거나 과도한 AlN등의 석출물이 형성되고, 이에따라 압연에 필요한 변형저항도 증가되기 때문에 열연마무리 온도를 Ar1내지 (Ar1-100℃)의 온도구간에서 실시한다. 이때, 마무리 압연시, (
Figure kpo00034
+
Figure kpo00035
)의 2상구역에서의 압하율은 가능한
Figure kpo00036
상에서의 압하율이하로 낮추고,
Figure kpo00037
상에서의 열연 압하율은 최소한 15%이상으로 실시하여 열연판의 형상을 교정하는 한편 열연후 700℃이상의 페라이트상 온도로 권취함으로써 페라이트의 재결정립을 조대화시킬 수 있다. 상기와 같이 열간압연된 소재는 1차 냉간압연에서 통상적인 냉간압연율인 70% 이상의 압하율만 주어지면 최종제품의 결정립은 쉽게 성장하게 된다. 상기와같이 제조된 영연판은 통상의 방법으로, 산세하고 70%이상으로 1차 냉간압연을 한다.
이때, 산세하기 전에 열연 판은 800℃이상에서 연속소둔하여 결정립성장 및 자성에 유리한 집합조직을 향상시킬 수 있다.
한편, 냉연 판은 700℃이사 1100℃ 이하로 소둔후 최종제품으로 하는 풀리 프로세스의 제품으로 하여 수요가에게 출하할 수 있다.
또한, 1차 냉연 판을 690-950℃로 연속소둔에 의한 중간소둔을 실시한 후 15%이하의 경압하 스킨패스 압연한 후 수요가에 출하하는 가공후 최종응력제거 소둔을 실시하는 세미 프로세스의 제품으로의 제조도 가능하다.
이때, 풀리 프로세스 제품과 세미 프로세스 제품의 최종결정립은 ASTM NO로 각각 3-8 및 2-5의 값으로 나타났는데, 상기 제품을 수요가 출하시에는 통상 유기질 혹은 무기질 피막의 절연코팅을 하게 된다.
상기 본 발명을 도면에 의거 보다 구체적으로 설명하면, 제 1 도는 C : 0.003%, Si : 0.77%, Mn : 0.30%, P : 0.027%, S : 0.005%, Al : 0.002% N : 0.0042%인 슬라브 소재를 가공하여 열간변 형시 변형온도에 따른 변형저항 변화를 조사하여 나타낸 것으로, 여기서 변태점은 전기한 수식(1, 2)에 의거 Ar1: 884℃이고 Ar3: 898℃로 나타났다.
제 1 도에 의하면 Ar3점에서 온도가 낮아질때 변형저항은 급격히 떨어짐으로써 열간압연중의 마무리 압연 온도에 의한 변형저항 변화가 커짐으로 판 형상제어가 어려워지게됨을 알 수 있는데, 이때, 상기한 바와같이 이 소재를 열간압연시 Ar1
이하의 온도 내지(Ar1-100℃)의 온도구간에서 15% 이상의 압하를 주고 700℃ 이상의 페라이트 온도에서 권취함으로써 열연판 판형상을 교정하고, 최종제품의 자성특성도 향상시킬 수 있게 된다.
제 2 도는 C : 0.004%, Si : 0.41%, Mn : 0.20%, P : 0.04%, S : 0.005%, Al : 0.01% N : 0.0032%인 슬라브(Ar1-854℃, Ar3-890℃)를 1250℃에서 재가열하고 열간압연 개시온도를 변화시켜 열연 최종압연온도를(
Figure kpo00038
+
Figure kpo00039
)상 및
Figure kpo00040
상으로하여 각각 압연한 후 열연판 형상을 조사하여 나타낸 것으로 최종 압하율은 16%로 실시된 것이다. 제 2 도에 의하면 2상(
Figure kpo00041
+
Figure kpo00042
)구역 압연시에는 열연판의 두께가 불균일하고 그에 따른 열연판의 폭도 불균일함을 알 수 있으며, 반면에
Figure kpo00043
상에서 압연된 판은 열연판의 두께 및 폭이 양호함을 알 수 있다. 이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
[실시예 1]
C : 0.004%, Si : 0.41%, Mn : 0.20%, P : 0.04%, S : 0.005%, Al : 0.001% N : 0.0062%인 슬라브를 1250℃도로 각각 재가열하여 열연개시온도를 바꾸고
Figure kpo00044
상에서 압연을 개시한 후 최종압연온도와 압하율을 하기 표 1과 같이 변화시켜 2.3mmt의 두께로 압연하고, 각각의 권취온도로 권취한 후 염산으로 산세하였다. 이때 Ar1DMS 857℃이고, Ar3는 890℃이었다.
산세한 열연판은 0.5mmt로 냉각압연하고 830℃에서 2분간 소둔하여 풀리 프로세스 제품으로 제조후 절단하여 자성을 측정하였다.
한편 0.5mmt로 1차 냉각 압연된 소재를 730℃로 1분간 소둔하고 0.49mmt로 스킨패스 압연하여 절단후 응력제거 소둔을 790℃에서 2시간 100%의 질소에서 실시하여 세미 프로세스 제품으로 제조후 자성을 측정하고 그 결과의 철손 및 자속밀도와 열연판 형상을 하기 표 1과 함께 나타내었다.
여기서 자성측정시 철손은 50Hz, 1.5Tesla에서의 손실이며, 자속밀도는 5000A/m의 자기장에서 유도되는 자성측정치이다.
[표 1]
Figure kpo00045
상기 표 1에 의하면 본 발명재의 경우, 즉 C : 0.004%, Si : 0.41% 및 Al : 0.001%등의 성분을 함유하는 슬라브를 상기 표 1의 열간압연 조건으로 압연하고 소둔하지 않고 산세한 다음 상기 표 1의 폴리 프로세스 혹은 세미 프로세서 공정으로 제조되는 본 발명재는 최종 압연온도, 압하율 및/또는 권취온도를 달리하는 비교재에 비하여 자속밀도(1.75 Tesala 이상) 및 철손(5.95W/kg이하)이 우수함을 알 수 있다. 또한, 본 발명재는 비교재에 비해 열연판 형상이 우수함을 알 수 있다.
[실시예 2]
슬라브의 성분이 C : 0.008%, Si : 1.40%, Mn : 0.30%, P : 0.01%, S : 0.005%, Al : 0.26%, N : 0.0025%이고 기타 불가피하게 첨가된 조성의 강으로서 Ar1이 986℃, Ar3가 1028℃인 소재에 대하여 열간압연 조건에 따른 자성특성을 조사한 것인데, 슬라브를 1250℃도로 재가열하고 (
Figure kpo00046
+
Figure kpo00047
)의 2상영역을 열연개시온도로 하여 최종 마무리 압연온도를 920℃와 850℃로 하였으며,
Figure kpo00048
역에서의 압하율 80% 이상 실시하고 최종압하율 17%로 하여 압연종료후 열연코일을 720℃로 권취하였다.
이렇게 하여 2.0mmt로 압연된 열연판은 통상의 방밥으로 850℃에서 2분간 소둔한 후 산세하고 75% 압하하여 0.5mmt로 냉간압연하였다. 또한 상기 냉연판은 통상적인 방법으로 질소와 수소의 혼합분위기, 830℃에서 2분간 이슬점 45℃로하여 탈탄처리후 970℃에서 수소와 질소의 건조한 분위기에서 2분간 고온소둔후 절단하여 자성을 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
[표 2]
Figure kpo00049
여기서, 자성측정시 철손은 50Hz, 1.5Tesla에서의 손실이며 자속밀도는 5000A/m의 자기장에서 유도되는 자성측정장치이다.
상기 표 2에 나타난 바와같이, 850℃의 온도로 최종압연되는 비교재는 2상구역에서의 압하율이 작고
Figure kpo00050
상에서의 압하율이 충분함으로써 열연판 형상은 양호하지만, 열연시 변형저항이 증가할 뿐만 아니라(Ar1-100℃)미만의 온도구역에서 압연됨으로써 자성특성이 저조함을 알 수 있다.
반면에 920℃ 온도로 최종압연되는 본 발명재는 열연판 형상뿐만 아니라 자성특성도 양호함을 알 수 있다.
상술한 바와같이, 본 발명에 의하면 출발소재의 성분함량 및 열연조건을 제어함에 의해 열연판 형상 제어가 용이하고 자기적 특성이 우수한 무방향성 전기강판을 얻게 되는 효과가 있다.
특히, 열연 마무리 압연을
Figure kpo00051
상으로 실시함으로써 종래의
Figure kpo00052
상 혹은 (
Figure kpo00053
+
Figure kpo00054
)상에서의 열연 마무리 압연재 보다 열연재가열 온도를 낮출 수 있으며, Ar1내지 (Ar1-100℃)의 온도구역에서 15%이상 사상압연을 실시하고 권취온도를 700℃ 이상으로하여 권취시킴에 의해 열연판 형상이 양호할 뿐만 아니라 자기특성이 우수한 제품을 얻게된다.

Claims (2)

  1. 슬라브를 열간압연하고, 산세후 냉연 및 소둔을 실시하는 통상의 무방향성 전기강판의 제조방법에 있어서, 중량%로 C : 0.0080%이하, Si : 1.50% 이하, Mn : 0.1-0.6%, P : 0.15%이하, Al : 0.5% 이하로 함유하되, Al량은 Si함량을 초과하지 않는 범위이며, 불순물로서 S : 0.01%이하, N : 0.007%이하 및 기타 불가피하게 첨가되는 원소 및 잔여 Fe로 조성된 슬라브를 열연판 제조시,
    Figure kpo00055
    상 내지 (
    Figure kpo00056
    +
    Figure kpo00057
    )의 2상온도구역에서 열간압연을 개시하고, 열간압연의 마무리온도를 강의 화학성분에 따라 다음식으로 표현되는 온도 {846+66(Si%)2+58(A1%)-22(C%)-9(Mn%)+52(P%)}와 본식의 온도보다 100℃ 낮은
    Figure kpo00058
    상의 온도구역에서 적어도 15%이상 압연한 후, 700℃이상의 페라이트상 온도로 권취하는 것을 특징으로 하는 열연판형상 및 자성특성이 우수한 무방향성 저니강판의 제조방법.
  2. 슬라브를 열간압하고 산세후 냉연 및 중간소둔후 스킨패스 압연하는 무방향성 전기강판의 제조방법에 있어서, 중량%로 C : 0.0080%이하, Si : 1.50% 이하, Mn : 0.1-0.6%, P : 0.15%이하, Al : 0.5% 이하로 함유하되, Al량은 Si함량을 초과하지 않는 범위이며, 불순물로서 S : 0.01%이하, N : 0.007%이하 및 기타 불가피하게 첨가되는 원소 및 잔여 Fe로 조성된 슬라브를 열연판 제조시,
    Figure kpo00059
    상 내지 (
    Figure kpo00060
    +
    Figure kpo00061
    )의 2상온도구역에서 열간압연을 개시하고, 열간압연의 마무리온도를 강의 화학성분에 따라 다음식으로 표현되는 온도 {846+66(Si%)2+58(A1%)-22(C%)-9(Mn%)+52(P%)}와 본식의 온도보다 100℃ 낮은
    Figure kpo00062
    상의 온도구역에서 적어도 15% 이상 압연한 후, 700℃ 이상의 페라이트상 온도로 권취하는 것을 특징으로 하는 열연판형상 및 자성특성이 우수한 무방향성 전기강판의 제조방법.
KR1019910005867A 1991-04-12 1991-04-12 열연판형상 및 자기특성이 우수한 무방향성 전기강판의 제조방법 KR930002740B1 (ko)

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