KR930005890B1 - 판후정도 및 자기특성이 극히 균일한 무방향성 전기강판의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

판후정도 및 자기특성이 극히 균일한 무방향성 전기강판의 제조방법
제1도는 종래 기술의 Fe-Si강의 상평형도.
제2도는 본 발명에 따라 가공된 강판의 Ar3변태점과 본 발명에 따라 가공되지 않은 강판은 Ar3변태점의 비교도.
제3도는 860C에서 오스테나이트 조직이 안정하게 존재하는 Si-Al 조성 영역을 예시하는 그래프.
제4도는 860, 800, 750 및 700℃에서 오스테나이트 조직이 안정하게 존재하는 본 발명의 Si-Al 조성영역을 예시하는 그래프.
제5도는 본 발명의 예로부터 취한 시편의 폭방향의 B50분포를 예시하는 그래프.
제6도는 B50에 대한 본 발명의 예로부터 취한 시편의 면내 이방성의 영향을 예시하는 그래프.
본 발명은 무방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것으로, 특히 판후정도(板厚精度) 및 자기특성이 극히 균일한 무방향성 전기강판의 조성과 열간압연 조건에 관한 것이다.
무방향성 전기강판은 전기 장치, 예를들면 회전기기의 철심재료용으로 넓게 사용된다. 최근에는 상기 전기장치를 소형 경량화하고 효율을 높이기 위해 철손이 낮고 고자속 밀도를 갖는 재료가 요구되고 있다.
종래 무방향성 전기강판으로서 통상적으로 사용된 것은 규소를 첨가한 강판, 즉 규소 강판이다. 강이 규소를 첨가하는 것은 비저항을 증가시키고 철 손값을 감소시킨다. 그러나, 제1도에서 예시한 바와 같이, 규소는 2상을 안정화시키는 특성을 갖는 원소이기 때문에, 규소강의 Ar3변태점 온도는 규소의 첨가에 따라 상승되며, 규소강의 상은 규소의 첨가량이 일정하게 도달할 때 그 루우프를 닫는다. 알루미늄을 함유하지 않는 극저탄소강의 상은 규소의 중량%가 1.7일때 그 루우프가 닫혀지지만, 극저탄소강에 알루미늄이 첨가되면 임계 규소량은 감소된다. 800 내지 1000℃ 범위의 Ar3변태점 온도의 변화는 열간압연시의 피니닝 온도와 일치한다. 그러므로, Ar3변태온도 범위중의 전 범위에 있어서 열간압연은 규소 첨가량이 증가하면 할수록 더욱더 어려워진다. 바꿔 말하면, 제1도에서 도시한 바와 같은 1.7중량%의 규소를 함유한 강의 경우, Ar3변태점 온도는 900℃이상이다.
이러한 이유로 종래의 방법은 피니싱 온도를 Ar3변태점 이상으로 유지하는 것이 매우 어렵다.
위와 같은 문제의 해결책으로 고온 가열을 채용하게 되었다. 그러나, 1,200℃이상으로 규소를 함유하는 강판을 가열하는 방법에 의하면 규소함유 강판의 표면 평활성이 열호된다는 단점이 있었다.
표면 평활성이 열화되는 이유는, 규소함유 강판이 1,200℃이상의 고온으로 가열될 때, 슬랩(slab)표면의 스케일이 용융됨으로서 열간압연전의 슬랩표면 스케일의 박리 특성이 열화되며, 열간압연공정중에 스케일의 혼입이 발생되기 때문이다.
또한, 저온 가열에 의해 피니싱온도가 Ar3변태점 이상으로 유지되더라도, 종래의 방법은 여전히 최종산물의 자기적 성질이 열화하는 문제를 갖는다. 이 경우, 자기적 성질이 열화되는 이유는 강 슬랩의 가장자리 부분이 페라이트 및 오스테나이트로 구성되는 이중상을 갖는 상태로 열간압연되므로 열간압연강판의 가장자리 부분의 두께와 조직이 두개의 상의 변형저항의 차이로 인하여 불균일해지기 때문이다.
본 발명의 목적은 매우 정밀한 두께와 균일한 자기의 자기적 성질을 갖는 무방향성 전기강판의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면 ; 0.01wt%이하의 C와, 0.003wt%이하의 N와, 0.1~1.0wt%의 Mn과, 1.0wt%이하의 Al과, 1.7wt%이하의 Si와, Fe 및 필연적인 불순물의 잔여물로 구성되는 강철시트를 제공하는 단계와, 열간압연된 강철시트를 감도록 열간압연된 강철시트 내로, 강철스트립이 가공될 때 결정되는 제1Ar3변태점과, 강철시트가 가공되지 않을 때 결정되고, 상기 제1Ar3변태점 보다 높은 제2Ar3변태점 사이의 최종 온도에서 오스테나이트 위상으로 시트 슬래브를 열간압연하는 단계와, 열간압연된 강스트립을 냉간압연된 강스트립으로 냉간압연하고, 계속해서 냉각압연된 스트립을 어닐링하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 판후정도 및 자기특성이 극히 균일한 무방향성 전기강판의 제조방법을 제공하며 ; 또한, 0.01wt%이하의 C와, 0.003wt%이하의 N와, 0.1~1.0wt%의 Mn과, (Al%)
Figure kpo00001
0.69(Si%)2-2.29(Si%)+1.90 ; (Al%)
Figure kpo00002
0.10(Si%)2-0.35(Si%)+0.3 ; 0
Figure kpo00003
(Si%)
Figure kpo00004
1.7wt% ; 및 (Al%)
Figure kpo00005
0
여기서, (Si%)는 wt%로 Si 함량을 니타내고, (Al%)는 wt%로 Al함량을 나타내고, 잔여분은 Fe이고, 불가피하게 포함되는 불순물, 상기 식을 wt%로 만족시키는 Al 및 Si를 갖는 강슬랩을 제공하는 단계와 ; 700℃~900℃의 최종온도에서 슬랩을 강스트립으로 되게 열간압연하고, 열간압연된 스트립을 코일링하는 단계와 ; 열간압연된 스트립을 냉간압연된 스트립으로 되게 냉간압연시키고, 냉간압연된 스트립을 어닐링하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 판후정도 및 자기특성이 극히 균일한 무방향성 전기강판의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 다른 목적 및 장점은 첨부도면에 관하여 상세히 기술되는 다음의 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
무방향성 전기강판은 최종 풀림 과정에서 양호한 자기적 성질 및 균일성을 가지도록 제조되는 것이 바람직하다. 강판의 자기적 성질은 풀림 후 형성되는 조직에 의해 큰 영향을 받는다.
풀림에 의해 형성되는 상기 조직은 열간 가공에 의해 형성되는 조직을 반영하고 있으므로, 열간압연에 의해 형성되는 조직은 자기적 성질을 증진시키는 포인트이다. 따라서, 열간압연의 피니싱은 강이 균일한 페라이트 조직이 되며 단상의 오스테나이트 영역에 존재하는 상태에서 완료되는 것이 필요하다.
이와 관련하여 Fe-Si-Al 합금의 비평형 변태작용이 세밀하게 검토되었으며, 제2도에 예시된 바와 같은 결과가 나타났다.
제2도는 본 발명에 따라 가공된 강판의 Ar3변태점과 본 발명에 따라 가공되지 않는 강판의 Ar3변태점의 비교를 그래프로 예시한다. 제2a,b와 c도는 제각기 0중량% Al함량, Al함량 및 0.3중량% Al함량의 경우의 비교를 예시한다. 부호 ●와 ○는 각각 본 발명에 따라 가공된 강판의 경우의 변태의 시점과 종점을 나타낸다. 부호 ▲와 △는 각각 본 발명에 따라 가공되지 않은 강판의 경우의 변태의 시점과 종점을 나타낸다.
본 발명에 따라 가공된 특정조성의 강판은 평형상태의 Ar3변태점과 비교하여 Ar3변태점이 100℃의 감소를 나타낸다. 제3도는 본 발명의 규소 및 알루미늄 조성영역을 예시하며, 상기 영역은 제2도에서 도시한 바와 같은 비평형 상태도의 860℃에서 오스테나이트가 안정적으로 존재하는 영역이다. 즉, 빗금친 영역에서 규소 및 알루미늄 조성은 열간압연이 900℃이하의 피니싱 온도로 완료될 지라도 균일 페라이트 조직을 형성하기에 충분하다.
결과적으로, 피니싱 온도가 대략 860℃로 유지되는 것이 확보된다면, 슬랩 가열온도는 1,000 내지 1,150℃의 범위를 가질 수 있으며, 이것에 의하여 강의 응고시 석출된 AlN의 재용융은 최소화되고 고용질소의 양은 감소된다. 또한, 입자성장의 향상은 보자력의 감소와 같은 연자성뿐만 아니라 투자율의 증가도 가져온다. 또한, 슬랩 표면 스케일의 재용융이 감소되며, 동시에 강판이 완전히 균일한 페라이트 조직을 가지므로 강판의 정밀도가 크게 개선된다.
다음으로, 전기강판의 화학적 조성을 특별히 제한하는 이유가 설명될 것이다. 탄소가 강속에 0.01중량%이상 포함되는 경우, 강판의 자기적 성질은 강판이 제품으로 사용될 때 발생하는 자기시 효로 인하여 열화된다.
따라서, 탄소함량은 0.01중량% 이하를 갖는 것이 바람직하다. 질소가 강속에 0.0030중량%이상 함유될 때, 마찬가지로 자기적 성질은 열화된다. 따라서, 질소함량은 0.0030중량%이하인 것이 바람직하다. Mn은 열간 취성을 개선함과 동시에 비저항을 증가시키므로 철손의 저하에 유효하며, 이러한 목적으로 0.1중량%이상 첨가한다. 그러나 1.0중량%이상 첨가하면 자기특성을 열화시키므로 상한을 1.0중량%로 한다.
규소는 비저항을 증가시키고 철손을 감소시키는 중요원소이다. 그러나, 규소함량 범위가 1.7중량%이상일 경우에는 오스테나이트 영역에서 안정한 열간압연을 수행하지 못한다. 그러므로, 규소함량은 1.7중량%이하여야 한다.
본 발명에서는 위와 같은 화학적 조성의 특별한 배합외에 또 다른 화학적 조성의 규제가 수행된다. 알루미늄은 규소의 작용과 마찬가지로 자기적 성질을 증가시키는데 효과적인 원소이다. Al-Si 함유강에서, 알루미늄과 규소 사이의 관계는 (Al%)와 (Si%)가 제작기 중량% 알루미늄 함량과 중량% 규소함량을 나타내는 아래식 (1)을 만족시키도록 조정된다. 즉, 알루미늄 규소함량은 제3도에서 빗금친 영역 한도내에 유지되도록 조정된다. 여기서 Ar3변태점 온도가 저하되는 주목할 만한 현상이 나타난다. 식(1)이 만족하면, 오스테나이트상은 860℃에서 안정하게 존재한다.
Figure kpo00006
또한 아래식(2)이 만족되면, 오스테나이트상은 800℃에서 안정하게 존재한다.
Figure kpo00007
식(3)과 (4)이 각각 만족되면, 오스테나이트상은 제기 750℃와 700℃에서 안정하게 존재한다.
Figure kpo00008
결과적으로, 식(1) 내지 (4)에 따라 오스테나이트상이 저온에서 안정하게 존재할 수 있도록 되면, 열간압연은 저온에서 이루어질 수 있다.
본 발명의 방법에 따르면, 먼저 상술한 조성을 함유하는 강괴가 슬래빙 되며, 그후 700 내지 900℃의 피니싱 온도에서 상기 슬래빙에 의해 제조된 슬랩이 열간압연 강스트립으로 압연되고 650℃ 온도에서 코일링되며, 상기 열간압연 강스트립은 냉간압연 강스트립으로 냉간압연된 다음 풀림된다.
슬랩 재가열 공정에서 용융되고 열간 코일링 후 다시 석출되는 AlN으로 인하여 후속되는 공정에서 입자가 조립화 하는 단점을 감소시키기 위하여, 코일링은 AlN 입도를 조립화 하도록 650℃ 및 그 이상의 온도에서 완료된다. 또한, 온도의 하한은 오스테나이트상의 안정 영역이 제4도에서 예시한 바와 같이, 열간 가공시 Al-Si 조성의 양에 따라 변화할 수 있기 때문에 오스테나이트상이 제4도에서 예시한 바와 같은 각각의 Al-Si 조성에 따라 안정할 수 있는 최저 온도로 정해진다.
[예]
제1도에서 예시한 바와 같은 화학적 조성을 갖는 강슬랩은 가열로에서 가열되고, 그후 두께 2.0㎜의 열간압연 강스트립으로 열간압연된 다음 코일링 되었다. 산세 후, 열간압연 강스트립은 열간압연을 통하여 두께 0.5㎜의 냉각압연 강스트립으로 압연되었다. 냉간압연 강스트립은 2분 동안 850℃에서 연속 풀림되었다. 이들 냉간압연 강스트립의 B50과 W5/50은 표 2에 예시되어 있다. B50의 분포는 제5도에 예시된다. W15/50은 50c/sec의 주파수 및 1.5T의 최대 자속밀도에서 철손을 나타낸다. B50은 5000A/m의 자화력에서 자속밀도(T)를 나타낸다. 제5도에서, 부호는 0.3중량% Si-0.1중량% Al와 1.5중량% Si-0.1중량% Al의 비교예를 예시하고, 부호 0은 본 발명에 일치하는 1.0중량% Si-0.1중량% Al의 예를 예시한다. 이들조건에서, 비교예는 냉간압연 강스트립의 가장자리 부분에서 B50의 저하를 현저하게 나타내었다.
이것은 가장자리 부분이 페라이트-오스테나이트 이중상을 갖는 상태로 열간압연되는 것으로 인하여 자기적 성질이 열화되었기 때문이다.
이에 반하여, 본 발명의 예는 Ar3변태온도 강화로 인하여, 전체범위에 걸쳐 단일 오스테나이트 상으로 구성되는 강스트립의 열간압연을 가능하게 하였고, B50의 균일성을 나타냈다.
제6도에는 B50에 대한 면내 이방성의 영향을 예시한다.
제6도에서, 부호 ●는 0.3중량% Si-0.1중량% Al과 1.5중량% Si-1.0중량% Al의 비교예를 예시하고, 부호 ○는 본 발명에 일치하는 1.0중량% Si-0.1중량% Al의 예를 예시한다. 비교예는 압연 방향에 관하여 형성되는 각도가 증가함에 따라 B50의 감소가 증가된다.
본 발명의 예는 약 0.01T의 감소를 나타내며, 면내 이방성이 매우 작다.
다음으로, 표 1에서 예시한 바와 같은 조성을 갖는 본 발명의 예 4번의 자기적 성질을 표 3에 예시하였으며, 이 경우, 예 4번은 870℃ 및 950℃의 피니싱 온도로 열간압연 되었다.
본 발명의 범위내에 있는 870℃의 피니싱 온도의 경우를 비교해 보면, 자기적 성질은 거의 차이가 없다.
또한, 본 발명의 철손 W15/50은 관계적인 방법의 철손에 비하여 개선되었다. 이것은 저온 압연으로 인하여 열간압연후 페라이트 입자기 미세화 및 균일화 되었기 때문이다.
[표 1]
Figure kpo00009
[표 2]
Figure kpo00010
[표 3]
Figure kpo00011

Claims (6)

  1. 0.01wt%이하의 C와, 0.003wt%이하의 N와, 0.1~1.0wt%의 Mn과, 1.0wt%이하의 Al과, 1.7wt%이하의 Si와, Fe 및 필연적인 불순물의 잔여물로 구성되는 강철시트를 제공하는 단계와, 열간압연된 강철시트를 감도록 열간압연된 강철시트로, 강철스트립이 가공될 때 결정되는 제1Ar3변태점과, 강철시트가 가공되지 않을 때 결정되고, 상기 제1Ar3변태점 보다 높은 제2Ar3변태점 사이의 최종 온도에서 오스테나이트 위상으로 시트 슬래브를 열간압연하는 단계와, 열간압연된 강스트립을 냉간압연된 강스트립으로 냉간압연하고, 계속해서 냉각 압연된 스트립을 어닐링하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 정밀한 두께 및 균질한 자기특성을 갖는 무방향성 전기강판의 제조방법.
  2. 0.01wt%이하의 C와, 0.003wt%이하의 N와, 0.1~1.0wt%의 Mn과, (Al%) ≤0.69(Si%)2-2.29(Si%)+1.90 ; (Al%)≥0.10(Si%)2-0.35(Si%)+0.3 ; 0≤(Si%)≤1.7wt% ; 및 (Al%)
    Figure kpo00012
    0 여기서, (Si%)는 wt%로 Si 함량을 니타내고, (Al%)는 wt%로 Al함량을 나타내고, 잔여분은 Fe 및 불가피하게 포함되는 불순물, 상기 식을 wt%로 만족시키는 Al 및 Si를 갖는 강슬랩을 제공하는 단계와 ; 700℃~900℃의 최종온도에서 슬랩을 강스트립으로 되게 열간압연하고, 열간압연된 스트립을 코일링하는 단계와 ; 열간압연된 스트립을 냉간압연된 스트립으로 되게 냉간압연시키고, 냉간압연된 스트립을 어닐링하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 정밀한 두께 및 균질한 자기특성을 갖는 무방향성 강판의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 최종온도는 860℃에서 강철이 가공되지 않을 때, Ar3변태점 사이인 것을 특징으로 하는 무방향성 강판의 제조방법.
  4. 제2항에 있어서, Si 및 Al의 함량은 하기 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 판후정도 및 자기특성이 극히 균일한 무방향성 전기강판의 제조방법.
    (Al%)≤0.82(Si%)2-2.39(Si%)+1.76 ; (Al%)≥0.15(Si%)2-0.46(Si%)+0.36 ; (Si%)≤1.3wt%, 여기서 상기 최종온도는 800℃에서 강철이 가공되지 않을 때의 Ar3변태점 사이이다.
  5. 제2항에 있어서, Si 및 Al의 함량은 하기 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 판후정도 및 자기특성이 극히 균일한 무방향성 전기강판의 제조방법.
    (Al%)≤0.92(Si%)2-2.14(Si%)+1.60 ; (Al%)≥0.18(Si%)2-0.46(Si%)+0.38 ; (Si%)≤1.0wt%, 여기서 상기 최종온도는 750℃에서 강철이 가공되지 않을 때의 Ar3변태점 사이이다.
  6. 제2항에 있어서, Si 및 Al의 함량을 하기 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 판후정도 및 자기특성이 극히 균일한 무방향성 전기강판의 제조방법.
    (Al%)≤0.92(Si%)2-2.14(Si%)+1.25 ; (Al%)≥0.10(Si%)2-0.40(Si%)+0.43 ; (Si%)≤1.7wt%, 여기서 상기 최종온도는 700℃에서 강철이 가공되지 않을 때의 Ar3변태점 사이이다.
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