KR960006027B1 - 자기적 특성이 우수한 무방향성 전기강판의 제조방법 - Google Patents

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Description

자기적 특성이 우수한 무방향성 전기강판의 제조방법

본 발명은 모터 또는 중, 소형 변압기등의 철심재료로 사용되는 무방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 철손이 낮고 자속밀도가 높은 자기적 특성이 우수한 무방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것이다.

무방향성 전기강판을 압연방향 및 그외의 방향으로 자기적인 특성이 유사하므로 모터 또는 중소형 변압기등의 철심재료로서 사용되고 있다.

그런데 최근들어 전기수요의 증가와 더불어 전기에너지의 절감을 위하여 전기기의 핵심 부품인 모터 및 변압기등의 철심재료로 사용되는 무방향성 전기강판의 저철손 및 고자속밀도화를 통한 전기기기의 고효율화 및 소형화에 힘쓰고 있다.

예를들면 냉장고와 에어콘등에 사용되는 콤프레셔 모터등은 고성능화와 저 코스트화가 동시에 요구되고 있어 무방향성 전기강판을 종래에 비해서 자속밀도가 높고 철손이 낮은 것이 요구되고 있다.

무방향성 전기강판의 제조방법은 폴리프로세스(FULLY PROCESS)와 세미프로세스(SEMI PROCESS)로 구분되는데, 세미프로세스는 열연판을 산세한 후 냉간압연하고 소둔후 통상 15% 이하의 압하율로 경압하한 후 수요가의 열처리를 거쳐 사용되는 제조방법이고, 폴리프로세스는 1차 냉간압연 후 최종소둔하는 1회 냉간압연법과 1차 냉간압연 후 중간소둔을 하고 2차 냉간압연을 실시하는 2회 냉간압연법이다.

무방향성 전기강판을 제조하는 종래 방법으로 Si 혹은 Al을 낮추어서 철손이 높지만 투자율을 높이는 방법이 있지만 이 방법은 사용상 제한이 있으며 또한 Si 혹은 Al을 증가시켜 자속밀도와 투자율은 비록 낮지만 철손을 낮추려는 의도에서 행해지는 방법이 알려져 있으나 전기기기의 소형화와 고효율화를 동시에 만족시키기에는 부적당한 방법이다.

이러한 요구에 대응하기 위한 무방향성 전기강판 제조방법의 예로는 일본특개소 57-203718호에 제시되어 있는 것을 들 수 있는데, 이 방법에서는 0.005% 이하의 극저탄소에 Si를 0.3-2.0% 함유하는 스라브를 열간압연한 후 열연판 소둔을 800℃ 이상에서 행하고 냉간압연후 소둔을 800℃ 이상에서 2분이내의 고온소둔으로서 결정립을 성장시키고 내부산화를 억제시켜 철손 및 자속밀도를 개선시키고 있다.

그러나, 이 방법은 세미프로세스로서 경압연을 실시하고 수요가 열처리를 필수적으로 행하여야 하므로 제조공정이 폴리프로세스와 비교하여 복잡하여 코스트가 상승하며 Si 함량이 많아질때 경압연이 어려워지는 문제점이 있다.

이에, 본 발명자들은 상기한 종래 방법들의 제반 문제점을 해소하기 위하여 연구와 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로써, 본 발명은 열연판 예비 소둔시 가열속도 및 소둔온도를 조절하므로써, 철손이 보다 낮고, 자속밀도가 보다 높은 무방향성 전기강판을 제조하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 무방향성 전기강판 제조용 강 슬라브를 1050-1250℃로 재가열한 후, 열간압연, 열연판 소둔, 산세, 냉간압연 또는 중간소둔을 포함하는 2회 냉각압연후 최종 소둔하여 무방향성 전기강판을 제조하는 방법에 있어서, 상기 열연판 소둔시 소둔온도가 800-1100℃이고, 그리고 600-1000℃의 온도구간에서 가열속도가 1-10℃/초인 것을 특징으로 하는 자기적 특성이 우수한 무방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 적용되는 상기 무방향성 전기강판으로는 통상의 무방향성 전기강판이면 어떠한 것이든 적용될 수 있으며 보다 바람직한 것으로는, 중량%로, C:0.015% 이하, Si:3.5% 이하, Mn:0.5% 이하, P:0.10% 이하, S:0.01% 이하, N:0.007% 이하, O:0.005% 이하, Al:1.0% 이하, 기타 불가피하게 함유되는 불순물 및 Fe로 조성되는 것이다.

상기 강조성에 있어 C의 함유량이 많아지면 철손이 증가하며 자기시효를 일으키기 때문에 0.015% 이하로 한정하는 것이 바람직하며 최종제품에 C가 0.003% 이하가 되도록 탈탄소둔을 할 수 있다.

상기 Si는 강의 비저항을 증가시켜 와류손을 감소시켜 철손을 낮게 할 수 있으나 3.5%를 초과할 경우 냉간압연성이 나빠지므로 3.5% 이하로 한정되는 것이 바람직하다.

상기 Mn은 강의 비저항을 증가시키며 자성에 유리한 집합조직을 강화시켜 철손을 개선시킬 수 있으나, 과다 첨가시 집합조직이 열화될 수 있으므로 0.5% 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 P는 타발작업성을 개선시킬 수 있으나 Si 및 Al등 함금원소의 함유량이 많은 경우 P의 함량이 많아지면 강의 취성이 커지므로 0.10% 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 S는 유화물을 형성하여 결정립의 성장을 방해하므로 가능한 함유되지 않는 것이 자성에 유리하며 본 발명에서는 0.01% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 Al은 Si와 같이 강에 함유되면 비저항을 증가시키나 가격이 비싸고 함량이 많아지면 철손은 개선되나 자속밀도를 저하시킬 수 있으므로 최대 1.0%까지 첨가한 것이 바람직하다.

상기 N은 Al과 결합하여 AlN을 형성하거나 단독적으로는 침입형 원소로서 결정립 성장을 방해하므로 최소화하여야 하며 0.007% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 0는 강중에 잔류하므로서 슬라브 주조시 기체의 방출에 의한 주조결함을 유발시킬 수 있으며 자성을 해치는 불순물로도 작용하므로 0.005% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 조성되는 무방향성 전기강판 제조용 강슬라비를 재가열로에 장입하여 1050-1250℃로 재가열한 후, 열간압연 다음 권취한다.

이때, 재가열온도가 1050℃ 미만일 경우 목표로 하는 열연 후면온도를 확보할 수 없으며 압연력이 커지므로 열연판 두께 및 폭의 제어가 어려워 제품화가 불가능하며, 1250℃를 초과하는 경우에는 MnS 또는 AlN등의 재고용에 의한 열간압연 후 미세한 석출물 형성으로 인하여 소둔히 결정립 성장이 방해되어 자성이 열화되므로, 상기 슬라브 재가열온도는 1050-1250℃로 제한하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 열간압연된 열연판은 800℃-1100℃의 온도에서 10초 이상 5분 이하의 시간동안 소둔을 실시한다.

이때, 소둔온도가 800℃ 미만인 경우는 결정립 성장이 어려우며, 1100℃를 초과하는 경우에는 판의 표면결함이 과다해지므로 상기 소둔온도는 800-1100℃로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 소둔시 열연판 결정립경을 크게하고 자성에 유리한 집합조직인 (100,(110)방위의 집합조직강도를 크게하기 위하여 가열속도를 제어한다.

특히 600℃-1100℃의 온도구간에서 가열속도를 1-10℃/초로 제한하는 것이 바람직한데, 그 이유는 가열속도가 커지므로서 자성에 유리한(100)면과 (110)면의 집합조직이 잘 발달되고 결정립이 크게 성장되므로서 자성이 향상될 수 있기 때문이다.

즉, 가열속도가 1℃/초 미만인 경우에는 열연판 예비소둔의 효과가 적으며 자성에 유리한 집합조직이 잘 발달되지 않고, 결정립도 작아서 자성이 저조하며, 가열속도가 10℃/초를 초과할 경우에는 과도하게 높은 온도를 설정하여야 하므로 설비 관리 측면에서 위험이 따르고 온도 능력을 높이기 위한 투자비 상승의 문제가 수반되며 열연판 형상이 나빠져서 냉간압연이 곤란해지며 자성개선 효과 또는 가열속도가 1-10℃/초의 가열속도에서 실시한 것과 유사하므로 본 발명에서는 1-10℃/초로서 가열속도를 한정한다.

열연판 소둔을 하고난 다음 통상의 방법으로 산세작업을 실시하고 목표 제품두께로 냉간압연을 실시하며 냉간 압연판의 C 함량이 0.008% 이상인 경우에는 고온소둔 전에 이슬점을 10-50℃로 하여 질소와 수소의 혼합분위기에서 틸탄을 실시할 수 있으며 통상적으로 10분 이하의 시간동안 최종 소둔을 행한다.

상기 냉간압연은 중간소둔을 포함하는 2회 냉간압연을 포함한다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

중량%로, C:0.005%, Si:2.28%, Mn:0.25%, P:0.012%, S:0.005%, Al:0.37%, N:0.002%, O:0.0018%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 강 슬라브를 1200℃로 가열후 페라이트상에서 열간압연을 하고 650℃에서 권취하여 열연판을 제조하고 열연판 소둔을 하기 표 1과 같은 조건으로 실시하였다.

상기와 같이 예비소둔된 예비소둔판을 산세를 거친 후 2.0mm의 두께에서 0.5mm의 두께로 냉간압연하고 자기적인 특성을 최종적으로 확보하기 위한 고온소둔을 1000℃에서 3분간 수소 25% 질소 75%의 분위기중에서 행하였다.

상기와 같이 제조된 무방향성 전기강판의 시편에 대하여 엡스타인 자성측정기(EPSTEIN TESTER)로 자기적 특성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

[표 1]

주) W15/50:주파수 50㎐의 교류자계에서 최대 자속밀도 1.5 Tesla 일때의 철손

B50:자화력 5000 Ampere/meter에서의 자속밀도

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 부합되는 열연판 소둔조건으로 소둔한 발명재(1-3)가 자기적 특성에 있어 본 발명 범위를 벗어나는 소둔조건으로 소둔한 비교재(1-2)에 비하여 우수함을 알 수 있다.

한편, 600-1100℃까지의 가열속도가 13℃/초인 비교재(3)의 경우에는 비교재(1-2)에 비하여 자기적 특성은 우수하게 나타나고 있지만, 열연판 형성이 나빠서 실수율이 떨어지게 된다.

[실시예 2]

중량%로, C:0.006%, Si:3.15%, Mn:0.26%, P:0.010%, S:0.003%, Al:0.31%, N:0.002%, O:0.0016%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 강 슬라브를 1200℃로 가열후 페라이트상에서 열간 압연을 하고 650℃에서 권취하여 열연판을 제조하고, 이 열연판 소둔을 하기 표 2과 같은 조건으로 실시하고 2회 압연 2회 소둔을 실시한 후 자성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

이때, 자성측정은 엡스타인 자성측정기(EPSTEIN TESTER)로 실시하였다.

[표 2]

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 소둔한 발명재는 본 발명을 벗어나는 가열속도로 가열하여 소둔한 비교재에 비하여 자기적 특성에 있어 우수하게 나타남을 알 수 있는데, 이는 가열속도가 0.8℃/초인 비교재의 경우(100)면 집합조직이 저조하고, 결정립크기가 발명재에 비하여 작기 때문이다.

Claims (1)

1. 중량%로, C:0.015% 이하, Si:3.5% 이하, Mn:0.5% 이하, P:0.10% 이하, S:0.01% 이하, N:0.007% 이하, O:0.005% 이하, Al:1.0% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 강 슬라비를 1050-1250℃의 온도로 재가열한 후 열간압연, 열연판소둔, 산세냉간압연 혹은 중간 소둔을 포함하는 2회 냉간압연 후 최종소둔하여 무방향성 전기강판을 제조하는 방법에 있어서, 상기 압연판 소둔시 소둔온도가 800-1100℃이고, 그리고 600-1000℃의 온도구간에서의 가열속도가 1-10℃/초인 것을 특징으로 하는 자기 특성이 우수한 방향성 전기강판의 제조방법.