KR970008162B1 - 입자 방향성 전기강의 초고속 열처리 - Google Patents

입자 방향성 전기강의 초고속 열처리 Download PDF

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Abstract

요약없음

Description

입자 방향성 전기강의 초고속 열처리
제1도는 본 발명의 방법에 따른 가열속도 및 절정온도의 유효 범위를 도시한 그래프.
제2도는 제1도에 정의된 경계조건내에서 처리된 0.25㎜ 두께의 고투자율 전기강의 이차 결정립도 분포를 나타낸 그래프.
제3도는 제1도에 정의된 경계조건내에서 처리된 ㅇ.25㎜ 두께의 고투자율 전기강에 있어서 15kG 및 17kG와 60Hz에서의 철심손에 대한 본 발명의 실시효과를 나타낸 그래프.
제4도는 555℃/sec에서 여러 절정 온도까지 초고속 어닐링된 후의 0.25㎜ 두께의 고투자율 전기강을 탈탄시킨 후에 잔류하는 탄소를 나타낸 그래프.
본 발명은 최종 고온 어닐링후에 낮은 이차 결정립도 및 낮은 철심손을 제공하기 위해 탈탄시키기 전의 정상 고투자율 입자 방향성 전기강의 초고속 어닐링 처리에 관한 것이다.
6.5% 이하의 실리콘을 함유하는 전기강은 최종 결정립도 및 재료의 자기 특성을 결정짓는 조직을 갖는다. 결정립도 및 조직은 어닐링 온도, 압하율(percent reductions), 대기, 시간 및 전기강의 제조시 사용되는 억제제 시스템(inhibitor system) 등에 좌우된다. 예시를 위해, 본 발명은 밀러(Miller) 지수에 의해 표시되는 (110)[001] 방향성을 갖는 큐브-온-에지(cube-on-edge) 방향성 전기강에 적용된다. 입자 방향성 전기강은 대개 정상 입자 방향성 또는 고투자율 입자 방향성을 의미한다. 정상 입자 방향성 등급들은 대체로 1870 미만의 796A/m의 자성을 갖는 반면에, 고투자율 등급들은 1870보다 큰 자성을 갖는다. 미국 특허 제3,764,406호에는 정상 입자 방향성 전기강의 전형이 기재되어 있고, 미국 특허 제3,287,183호 ; 제3,636,579호 ; 제3,873,381호 및 제3,932,234호에는 고 투자율 입자 방향성 전기강의 전형이 기재되어 있다. 상기의 목적은 바람직하게는 (110)[001] 방향성 이차 입자를 형성하고 이의 성장을 지속하여 상기 전기강에 예리한 (110)[001] 조직을 제공하기 위함이다. 상기 특허에는, 용융된 조성물을 주괴 또는 슬래브로 주조하고, 열간 압연, 어닐링 및 하나 이상의 단계에서 냉간 압연하고, 냉간 압연된 스트립을 강으로 재결정화시키고 탄소 함량을 무시효 수준까지 감소시키고 철감람석 표면 산화물을 성형하는 작용을 하는 어닐링 처리를 하고, 어닐링된 스트립을 분리제 코팅으로 코팅하고, 이 스트립을 이차 입자성장 공정이 일어나는 최종 고온 어닐링 하는 등의 전형적인 순서가 개시되어 있다. 포스테라이트(forsterite) 또는 "밀(mill)" 유리코팅은 철감람석과 분리제코팅의 반응에 의해 형성된다. 이차 입자성장은 최종 고온 어닐링중에 일어나지만, 선행 처리단계는 입자 성장 억제제를 적당히 분포시키고 이차 입자 성장에 필요한 조직을 제공한다.
바람직한 (110)[001] 방향성을 갖는 결정의 백분율을 증가시키기 위해, 미국 특허 제2.965.526호에서는 2개 단계의 냉간 압연 사이에서 방향성 전기강 스트립을 재결정화시키기 위해 1600 내지 2000℃/min(50 내지 60℉/sec)의 가열속도를 사용한다. 중간단계의 재결정화 어닐링은 부적당한 결정 성장을 피하기 위해 850 내지 1050℃(1560 내지 1920℉)의 균열온도(soak temperature)에서 1분 미만 동안 수행된다. 스트립은 재차 냉간 압연되며 1600 내지 2000℃/min(50 내지 60℉/sec)로 가열하는 제2 고속 어닐링 처리되고 재료를 연화시키기 위해 850 내지 1050℃(1560 내지 1920℉)에서 1분 미만 동안 유지된다. 제2 고속 어닐링 처리후에 재료는 습윤 수소내에서 600 내지 800℃(1110 내지 1470℉)의 온도에서 탈탄되고 1000 내지 1300℃(1830 내지 2370℉)에서 최종 고온 어닐링 처리된다. 가열속도를 고속으로 함으로써 스트립은 불필요한 결정 방향성이 성장하는 온도범위를 신속히 통과하게 되어 바람직한 결정 방향성이 성장되는 온도에 도달된다.
미국 특허 제4,115,161호는 통상적인 실리콘 강과는 다른 처리 특성을 갖도록 된 붕소가 억제된 실리콘에 대한 탈탄 어닐링의 가열 단계중에 유사한 고속 열처리를 이용한다. 적당한 가열 속도는 탈탄 어닐링 중에 더 많은 산화 대기를 사용하게 함으로써 어닐링 중에 붕소의 부적당한 많은 손실을 초래하지 않고 자기 특성을 개선하는 것으로 기재되어 있다. 냉간 압연된 스트립은 833 내지 2778℃/min(225 내지 83℉/sec)로부터 705 내지 843℃(1300 내지 1550℉)까지 고속으로 가열된다. 스트립은 탄소함량을 0.005% 미만으로 감소시키고 후속 고온 어닐링 후에 양질의 포스테라이트 또는 밀 유리코팅을 성형할 수 있는 표면 산화 스케일을 제공하면서 표면에서의 붕소 손실을 최소화하기 위해 최소한 30초 동안, 바람직하게는 1 내지 2분 동안 일정한 온도에서 유지된다.
1978년 1월 23일 발간된 Arch. Huth.의 29 내지 33면에 기재된 "이차 재결정후의 Fe-3% 실리콘 합금을 일차 재결정화하는 동안 가열속도가 이 합금의 특성에 미치는 영향"이라는 제하의 스지무라(Szymura) 및 자와다(Zawada)의 러시아 문헌에는, 냉간 압연된 전기강을 일차 재결정화하는 동안의 가열속도의 영향에 대하여 기재되어 있다. 전기강 스트립은 열간 압연, 탈탄, 초기 냉간 압연, 중간 어닐링 및 최초 냉간 압연되어 1.2내지 180,000℃/min(0.04 내지 5400℉/sec)의 가열속도를 사용하여 건조 수소 대기에서 950℃(1740℉)의 온도까지 일차 재결정화 어닐링되며, 그후에 스트립은 이차 입자성장을 감소시키기 위해 최종 고온 어닐링된다. 상기 문헌의 자기 특성은 정상 입자 방향성 요건들에 부적당하다. 최적 조직은 50℃/sec(90℉/sec)에서 형성된다. 100℃/sec(180℉/sec) 이상의 가열속도는 조직을 현저히 감소시킨다. 상기 러시아 문헌에서의 가열속도는 일차 재결정화 동안 다수의 (110)[001] 핵을 형성한다. 작은 이차 결정립도는 증가된 핵수에 의해 생성된다고 알려져 있다. 그러나, 상기 문헌의 강 제조공정은 탈탄 단계가 최종 어닐링 전의 냉간 압연된 스트립에서 수행되도록 된 일반적으로 수용되는 문헌과는 현저히 다르다.
본 발명에서의 초고속 어닐링은 전체 스트립을 가열시키는 것으로, 미국 특허 제4,545,828호 또는 제4,554,029호에 기재된 구역 정련을 위한 국부적인 유도가열 또는 저항가열의 기법과 혼동되어서는 안된다. 미국 특허 제4,545,828호에서, 국부적인 처리는 이차 입자성장에 대하여 일시적인 장벽 역할을 하기 위해 일차 입자가 처리되지 않은 밴드보다 최소한 30 내지 50% 더 크게 성장되도록 하여 상기 장벽이 최종적으로는 성장하는 이차 입자에 의해 소실된다. 미국 특허 제4,554,029호에서, 재료는 국부적으로 가열처리된 밴드들이 다음번 고온 어닐링 후에 자기 구역의 크기를 조정하기 위해 변경된 미세 구조를 갖기 전에 이미 최종 고온 어닐링 처리된다.
본 발명은 스트립 탈탄/철감람석 형성 어닐링 및 최종 고온 어닐링 처리를 하기 전에 가열속도 및 절정 온도를 조절함으로써 입자 방향성 전기강의 일차 재결정화 조직을 개선시키기 위한 처리에 관한 것이다. 자기 특성은 100℃/sec(180℉/sec) 를 초과하는 속도로 공칭적으로 675℃(1250℉)인 재결정화 온도 이상의 온도까지 재료를 초고속 가열함으로써 개선된다. 초고속 어닐링 처리는 정상 어닐링 처리, 통상적인 어닐링 처리 이전에 수행되는 초기 어닐링 재결정화 처리를 대신하여 수행되거나, 또는 어닐링의 가열부분으로서 현재 사용되는 통상적인 공정 어닐링 처리에 포함시켜 수행할 수 있다.
본 발명의 주된 목적은 소형 이차 결정립도의 발달에 기인한 개선된 철심손 및/또는 고온 어닐링의 완료 후에 고투자율을 갖는 자기 재료를 마련하는 것이다. 상기 개선은 응력제거 어닐링을 계속 유지할 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 생산성을 향상시키기 위해 탈탄 열처리의 일부로서 고속 열처리를 포함하는 방법을 마련하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 일차 재결정화 조직을 개선하여 이차 입자성장을 활성화시키는 방법을 마련하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 자기 특성을 더욱 개선하는 다양한 벌크 또는 국부적인 처리에 의해 계속하여 변경될 수 있는 고속 어닐링된 자기 재료를 마련하는 것이다.
본 발명의 목적, 특성 및 장점에 대해서는 첨부 도면을 참조한 이후의 상세한 설명으로부터 명확하게 이해할 수 있다.
입자 방향성 전기강에서 (110)[001] 또는 고스(Goss), 조직의 형성은 제어하기 복잡한 야금 시스템과 관계된다. 우수한 자기 특성은 최종 고온 어닐링에서 발달된 시이트 압연 방향에서의 바람직한 <100> 결정 방향성에 의해 얻어지며, 상기 최종 고온 어닐링 후에 거의 전체 시이트는 이상적인 (110)[001]에 거의 근접한 방향성을 갖는 큰 입자로 구성된다. (110)[001] 방향성 전기강의 처리에 대한 연구가 많이 진행되어 재료에 높은 수준의 자성을 제공하며 이에 의해 <100> 결정 방향에서의 완벽 정도를 상승시킨다. (110)[001] 방향성 전기강은 6.5% 미만의 실리콘 및 0.10% 이하의 탄소를 함유하는 것에 특징이 있다. 전형적으로 (110)[001] 조직은 (110)[001] 또는 이에 근접하는 방향성을 갖는 일차 입자들이 이차 입자성장 또는 이차 재결정화 공정 동안 다른 방향성들을 갖는 다른 일차 입자들을 소모하면서 성장함에 따라 발달한다. 이차 입자성장 공정을 구동하는 에너지는 몇개의 에너지원으로부터 유도된다. 이 에너지는 미세 입자 일차 매트릭스의 입자 경계 구역의 많은 부분들을 제거함으로써 제공된다. 다른 방향성을 갖는 입자들 사이의 표면 에너지차는 높은 방향성 조직을 유발하는 이차 입자성장을 일으키는 에너지원으로도 될 수 있다. 어닐링 대기의 조성 및 기초 재료내의 제한된 불순물의 정도는 비람직한 조직을 생성하는데 기여한다. 최종 고온 어닐링 후에 전기강은 (110)[001] 방향성에서 90% 이상의 조직 형성도를 갖게 된다.
본 발명은 고온 어닐링에서 이차 입자성장이 시작되기 전에 형성된 일차 재결정화 조직을 개선하여 (110)[001] 방향성 실리콘의 자기 특성을 실질적으로 개선하는 방법을 마련한다. 이는 냉간 압연된 시이트의 재결정화가 일어나는 온도까지 초고속 열처리를 함으로써 얻어진다. 초고속 어닐링 처리는 초기 어닐링 재결정화 처리로 수행하거나 기존 공정 어닐링에 포함시켜 수행할 수 있으며, 상기 기존 공정처리에 의하여 초고속 어닐링 가열은 어닐링 사이클의 길게 지속되는 가열부분을 제거하기 위해 사용되어 생산성을 개선할 수 있다.
상기 설명한 것처럼, 본 발명의 개시 재료는 6.5% 미만의 실리콘을 함유하고, 이 기술레 따른 입자성장 억제효과를 제공하기 위해 망간, 황, 알루미늄, 질소, 셀레늄, 안티몬, 구리, 붕소, 주석, 몰리브덴 또는 이들의 혼합물 등의 특정 필요 성분을 갖는 정상 또는 고투자율 입자 방향성 전기강의 제조에 적합한 재료이다. 상기 강은 통상적인 강제조 및 주괴 또는 연속 주조 공정, 열간 압연, 어닐링 및 하나 이상의 단계에서 최종 규격으로 냉간 압연하는, 업계에 잘 알려진 일련의 순서로 제조된다. 상업적으로 유용한 경우에는 스트립 주조로도 본 발명의 장점이 부과될 수 있는 재료를 제조할 수 있다.
본 발명에 따라, 중간 또는 최종 규격이며 아직 최종 고온 어닐링 처리되지 않은 냉간 압연된 스트립은 초고속 어닐링 처리된다. 이차 입자 방향성 및 결정립도는 화학작용 및 공정에 좌우된다. 본 발명의 실제 적용은 최종 제품에 있어서 특정 특성을 보장하는 것은 아니다. 오히려, 초고속 어닐링은 처리단계를 개선하고, 이러한 개선에 의해 고투자율 입자 방향성 강에 대해서는 약 5 내지 6%, 그리고 정상 입자 방향성 전기강에 대해 1 내지 3%의 철심손 특성이 개선된다.
제1도는 통상적인 탈탄 어닐링 처리 이전에 또는 이 탈탄 어닐링 처리의 일부분으로서 형성된 고투자율 입자 방향성 전기강에서 수행된 초고속 어닐링시의 가열속도 및 절정 온도의 범위를 도시한다. 구역 A, B 및 C는 초고속 어닐링의 더욱 바람직한 범위 및 넓은 범위의 공정상태를 나타낸다. 구역 D는 초기 탈탄 어닐링 또는 어닐링의 가열부분이 통상적인 실시 범위 또는 통상적인 실시에서와 같은 결과를 나타내는 범위를 나타낸다. 구역 D내에서, 재결정화시에 일어나는 조직선택 공정은 정상적으로 진행된다. 이차 결정립도의 정련은 75℃/sec(135℉/sec) 이상의 어닐링 속도를 갖는 고온 어닐링 후에 얻어지지만, 자기 특성은 구역 D
Figure kpo00001
에서 현저히 변화되지 않는다. 구역 C에 의해 형성된 넓은 범위내에서, 초고속 어닐링의 긍정적인 효과를 분명하게 알 수 있다. 구역 C는 재결정화가 일어나는 온도, 공칭적으로는 675℃(1250℉)까지 100℃/sec(180℉/sec)를 초과하는 초고속 어닐링 가열속도에 의해 마련된다. 만족스러운 결과는 1040℃(1900℉)의 높은 절정 온도에서 얻어진다. 구역 C내에서 철심손 특성은 개선되며 이차 결정립도는 현저히 저감된다. 더욱 바람직한 실시예는 705℃(130℉)와 985℃(1805℉) 사이의 절정 온도까지 230℃/sec를 초과하는 초고속 가열속도를 사용하는 구역 B에 의해 마련된다. 가장 바람직한 실시예는 715℃(1320℉)와 870℃(1600℉) 사이의 절정 온도까지 485℃/sec(875℉/sec)를 초과하는 초고속 가열속도를 사용하는 구역 A에 의해 마련된다. 어닐링 속도의 상한은 제1도의 예시에 제한되지 않고 초당 수천 ℃까지 연장될 수도 있다.
제2도 및 제3도는 제1도에 마련된 범위 A, B, C, D
Figure kpo00002
및 D내에서 처리된 0.25㎜ 두께의 고투자율 입자 방향성 전기강에 대한 17kG 및 15kG와 60Hz 시험 유도가열에서의 이차 결정립도 분포 및 철심손을 통상적인 탈탄 어닐링 실시에 의해 처리된 재료와 비교하여 나타내고 있다. 이들 도면에서 알 수 있는 것처럼, 초고속 어닐링 처리는 통상적으로 처리된 비교 샘플에 비해 이차 결정립도를 정련하며 철심손을 개선시키는 작용을 한다. 결정립도의 정련은 가열속도가 100℃/sec(180℉/sec) 이상으로 될때까지는 철심손 특성을 개선시키지 않는다.
본 발명의 실시에서 소형 이차 결정립도 및 개선된 철심손을 얻는 장치는 최종 탈탄 단계 및 고온 어닐링 처리단계 전에 일차 재결정화 조직에 얻어진 2개의 변화를 수반한다. 결정 방향성 분포 연구는 통상적인 탈탄 및 탈탄 어닐링 전의 제1도의 구역 A내에서의 초고속 어닐링 처리된 0.25㎜ 두께의 고투자율 전기강 시편에 대해서 수행되었다. 큐브-온-에지에 가까운 방향성을 갖고 활설화되어 성장하는 이차 입자를 형성하기 위해 핵들을 제공하는 결정의 체적비는 초고속 어닐링에서 현저히 증가된다. 이는 초고속 어닐링을 포함하는 고온 어닐링에서는 활성화되어 성장하는 이차 입자를 형성하는 더 높은 포텐셜 큐브-온-에지 핵이 존재한다는 것을 의미한다. 또한, ｛111｝<112>에 가까운 매트릭스 조직을 갖는 결정들의 양은 초고속 어닐링에서 감소된다. 상기 방향성을 갖는 매트릭스 결정은 고온 어닐링 중에 (110)[001] 이차 입자의 빠른 성장을 촉진하는 환경을 제공한다. ｛111｝<112>에 가까운 방향성을 갖는 조직의 강도 감소는 이차 입자의 성장 속도를 늦추며, 또한 더 많은 포텐셜 (110)[001] 핵은 활성적인 아차 성장을 개시하게 해준다.
본 발명의 실시에 있어서는 스트립을 고속으로 가열하는 몇가지 방법, 즉 솔레노이드 유도가열, 횡 플럭스 유도가열, 저항가열 및 레이저, 전자비임 또는 플라즈마 시스템에 의한 직접 에너지 가열을 포함하는 방법이 있으나 이들 방법에 제한되지는 않는다. 솔레노이드 유도가열 및 횡 플럭스 유도가열은 높은 전력 유용성 및 에너지 효율때문에 고속의 상업 용도로서의 초고속 어닐링에 특히 적당하다.
입자 방향성 전기강의 제조시에 사용되는 특정 공정 기법은 적합한 최종 특성을 얻기 위해 용융 단계에서 부가되는 임계량의 탄소를 필요로 한다. 그러나, 탄소의 양은 자기 특성이 예컨대 사용중에 시효, 즉 탄화철의 석출레 의해 저하되는 것을 보장하기 위해 0.003 내지 0.005% 미만의 수준으로 감소되어야 한다. 이는 고온 어닐링 전에 산화 대기에서 냉간 압연된 스트립의 탈탄에 의해 달성된다. 상기 공정의 임계성은 강 표면이 산화되기 전에 탄소가 거의 제거되어야 할 것을 요하며 상기 강 표면의 산화는 스트립으로부터 산소를 더 이상 제거하는 것을 방지하는 장벽을 형성한다. 제4도는 탈탄 어닐링 단계에서의 탄소제거가, 절정 온도가 850℃(1560℉)를 초과할 경우, 특히 0.030% 보다 많은 매우 높은 초기 탄소함량을 필요로 하는 공정에서의 초고속 어닐링에 의해 손상될 수 있음을 나타낸다. 물론, 이는 초고속 어닐링 절정 온도와 대기 및/또는 업계에 공지된 후속 탈탄 어닐링 공정을 적절하게 제어함으로써 보완될 수 있다.
상기에 설명한 것처럼, 본 발명의 초고속 어닐링 공정은 최소한 냉간 압연의 제1단계의 종료후와(필요에 따라) 최종 어닐링 이전의 탈탄 공정전의 임의의 시점에서도 수행할 수 있다. 공정순서에서 바람직한 시점은 냉간 압연의 완료후 및(필요에 따라) 탈탄 어닐링 단계전의 시점이다. 초고속 어닐링은 탈탄 어닐링 단계전에 수행하거나 또는 상기 어닐링의 가열부분으로서 탈탄 어닐링 단계에 포함시켜 수행할 수 있다.
본 발명의 여러 양호한 실시예에 대하여 설명하지만, 본 발명의 기술사상 및 범위내에서 이들 실시예를 여러 형태로 변경할 수도 있다.
실시예 1
중량 퍼센트로 0.056%의 탄소, 0.093%의 망간, 0.036%의 알루미늄, 2.96%의 실리콘, 0.025%의 황, 0.00075%의 질소, 0.045%의 주석 및 0.12%의 구리를 함유하는 2.1㎜(0.083inch) 두께의 열간 압연된 강시이트인 샘플 시이트를 1150℃(2100℉)에서 1.5분 동안 고온 밴드 어닐링 처리하고 0.25㎜(0.010inch) 두께로 냉간 압연한다. 냉간 압연후에, 상기 재료를 83℃/sec(150℉/sec), 140℃/sec(250℉/sec), 260℃/sec(470℉/sec), 280℃/sec(500℉/sec) 및 555℃/sec(1000℉/sec)의 속도로 555℃(1930℉), 667℃(1030℉), 722℃(1230℉), 750℃(1380℉), 764℃(1407℉), 777℃(1430℉), 806℃(1480℉), 833℃(1530℉), 889℃(1630℉), 944℃(1730℉), 1000℃(1830℉) 및 1056℃(1930℉)의 절정 온도까지 특수 설계된 저항가열장치에서 가열하여 초고속 어닐링하고, 95% Ar-5% H2인 비산화 대기중에서 냉각시킨다. 초고속 어닐링 처리후에, 상기 스트립 샘플을 초고속 어닐링 처리되지 않은 샘플과 함께 주위 온도로부터 860℃(1580℉)까지 통상적인 어닐링 처리 가열하고, 탄소함량을 0.035% 이하의 수준까지 감소시키고 철감람석 산화 스케일을 성형하도록 습윤 H2-N2또는 수소- 질소 대기중에 60초 동안 균열 처리한다. 상기 샘플을 MgO로 슬러리 코팅하고 1200℃(2190℉)에서 최종 고온 어닐링하고 그후에 초과 MgO는 문질러 제거하고 샘플은 825℃(1520℉)에서 95%로 응력제거 어닐링한다. 그후에, 밀 유리코팅을 산세척에 의해 제거한다. 그 결과가 표 1에 도시되어 있다. 17kG 및 60Hz에서의 철심손과 이차 결정립도가 제2도 및 제3도의 각각의 공정 구역과 대비하여 그래프로 도시되어 있다.
[표 1]
0.025㎜ 두께의 고투자율 전기강 60Hz에서 측정한 자기 특성
Figure kpo00003
Figure kpo00004
Figure kpo00005
*결정립도 정련만 해당함
상기 실험결과는 탈탄 및 최종 고온 어닐링 전에 100℃/sec(180℉/sec) 이상의 초고속 어닐링에 의해 생기는 개선된 철심손을 명확하게 나타낸다. 상기 재료는 고유의 자기 특성을 저하시키지 않고 응력제거 어닐링될 수 있다. 또한, 상기 재료는 장력을 부여하는 절연 코팅을 제공하거나 후처리 구역 정련 처리에 의해서 더욱 개선될 수 있다.
실시예 2
중량 퍼센트로 0.028%의 탄소, 0.060%의 망간, 3.15%의 실리콘 및 0.020%의 황 성분을 함유하는 1.9㎜(0.075inch) 두께의 열간 압연된 강시이트인 샘플시이트를 980℃(1800℉)에서 1.5분 동안 열간 밴드 어닐링하고, 0.50㎜(0.02inch)의 두께로 냉간 압연하고, 950℃(1740℉)에서 0.5분 동안 어닐링하고, 0.18㎜(0.007inch)의 최종 두께로 냉간 압연한다. 냉간 압연후에, 상기 재료를 탈탄 어닐링하는 동안 그리고 탈탄 어닐링의 일부로서 초고속 어닐링한다. 가열공정은 1200℃/sec(2160℉/sec)의 가열속도가 제공된 450kHz의 기본 주파수를 갖는 특수 설계된 솔레노이드 유도가열 코일을 사용하여 큐리 점, 즉 746℃(1375℉)(제1도의 구역 A의 조건)까지 수행되며, 가열공정후에 상기 스트립을 746℃(1375℉)로부터 865℃(1590℉)의 균열 온도까지 30℃/sec(55℉/sec)의 가열속도로 가열하고 탈탄 및 철감람석 형성을 수행하도록 습윤 수소- 질소 대기에서 30 내지 60초 동안 유지한다. 그후에, 상기 스트립 샘플을 초고속 가열처리되지 않은 샘플과 함께 MgO로 슬러리 코팅하고 1200℃(2190℉)에서 최종 고온 어닐링 처리하고, 어닐링 후에 초과 MgO를 문질러 제거하고 상기 샘플을 825℃(1515℉)에서 95% N2-5% H2에서 응력제거 어닐링한다. 자기 실험결과는 표 2에 도시되어 있다.
[표 2]
0.18㎜ 두께의 정상 입자 방향성 전기강 60Hz에서 측정한 자기 특성
Figure kpo00006
상기 실험결과는 개선된 철심손이 최종 고온 어닐링 전에 탈탄 어닐링의 가열부분 동안 초고속 어닐링 처리를 수행함으로써 얻어질 수 있다는 것을 명확히 보여준다. 데이타는 장점들이 영구적이고 재료가 고유의 자기 특성을 저하시키지 않고 응력제거 어닐링 처리될 수 있다는 것을 나타낸다.
실시예 3
중량 퍼센트로 0.050%의 탄소, 0.090%의 망간, 0.029%의 알루미늄, 2.97%의 실리콘, 0.025%의 황, 0.0077%의 질소, 0.043%의 주석 및 0.10%의 구리를 함유하는 2.0㎜(0.079inch) 두께의 열간 압연된 강시이트인 샘플 시이드를 1.7㎜(0.067inch)로 냉간 압연하고, 1150℃(2100℉)에서 1.5분 동안 어닐링하고, 0.225㎜(0.009inch)로 재차 냉간 압연한다. 냉간 압연후에 상기 재료를 탈탄 어닐링 중에 그리고 탈탄 어닐링의 가열부분으로서 초고속 어닐링한다. 가열공정은 1100℃/sec(1980℉/sec)의 가열속도를 제공하는 450kHz의 기본 주파수를 갖는 특수 설계된 솔레노이드 유도가열 코일을 사용하여 큐리 점, 즉 746℃(1375℉)(제1도의 구역 A내의 조건)까지 수행하고, 가열후에 상기 스트립을 746℃(1375℉)에서 870℃(1780℉)의 균열 온도까지 30℃/sec(55℉/sec)의 가열속도로 가열하고, 탈탄 및 철감람석 형성을 수행하도록 습윤 수소-질소 대기에서 60초 동안 유지한다. 그후에, 상기 스트립 샘플을 초고속 가열처리되지 않은 샘플과 함께 MgO로 슬러리 코팅하고 1200℃(2190℉)에서 최종 고온 어닐링하고, 어닐링 후에 초과 MgO를 문질러 제거하고 샘플을 95% N2-5% H2에서 825℃(1515℉)에서 응력제거 어닐링한다. 자기 실험결과는 표 3에 도시되어 있다.
[표 3]
0.23㎜ 두께의 고투자율 입자 방형성 전기강 60Hz에서 측정한 자기 특성
Figure kpo00007
상기 실험결과는 최종 고온 어닐링 전에 탈탄 어닐링의 가열부분 동안 초고속 어닐링 처리를 수행함으로써 개선된 철심손을 얻을 수 있다는 것을 명확히 보여준다. 데이타는 장점들이 영구적이고 재료가 고유의 자기 특성을 저하시키지 않으면서 응력제거 어닐링 처리될 수 있다는 것을 나타낸다.
실시예 4
탈탄 어닐링 동안의 통상적인 초기 가열과 조합하여 수행되는 초고속 어닐링의 영향을 결정하기 위한 실험을 수행했다.
중량 퍼센트로 2.97%의 실리콘, 0.044%의 탄소, 0.095%의 망간, 0.034%의 알루미늄, 0.0066%의 질소 및 잔부의 철을 함유하는 0.27㎜(0.011inch) 두께의 재료를 실험에 사용했다. 이 실험에서는 세가지 상태가 나타난다. 열 사이클 1은 스트립을 약 15℃/sec(25 내지 30℉/sec)의 가열속도로 실온으로부터 857℃(1575℉)까지 1분의 균열 시간을 갖고 가열하는 통상적인 탈탄을 나타낸다. 열 사이클 2는 동일 스트립 재료를 실온으로부터 745℃(1375℉)까지 555℃/sec(1000℉/sec)의 초고속 어닐링 속도로 가열하고 약 15℃/sec(25 내지 30℉/sec)의 가열속도로 857℃(1575℉)까지 1분의 균열 시간을 갖고 어닐링을 종료하는 것을 나타낸다. 열 사이클 3은 동일 스트립을 실온으로부터 약 345℃(650℉)까지 약 15℃/sec(25 내지 30℉/sec)의 가열속도로 가열하고, 555℃/sec(1000℉/sec)의 가열속도로 745℃(1375℉)까지 초고속 어닐링하고, 약 15℃/sec(25 내지 30℉/sec)의 가열속도로 857℃(1575℉)까지 1분의 균열 시간을 갖고 최종 어닐링하는 것을 나타낸다. 결과는 표 4에 도시되어 있다. 자기 특성은 초고속 어닐링이 현존 장치와 조합하여 사용될 수 있다는 것을 나타내는 열 사이클 2 및 3에서와 거의 동일하다. 초고속 어닐링에 의해 발생되는 조직 개질은 회복 및 재결정화의 어닐링 공정에 관련된다. 전기강에 있어서, 회복은 약 538℃(약 1000℉)에서 개시되고 재결정화는 약 675℃(약 1250℉)에서 완료된다. 따라서, 본 발명의 장점은 스트립이 538℃(약 1000℉)로부터 약 675℃(약 1250℉) 이상의 온도까지 가열될 경우에 얻을 수 있다. 생산성에 관한 장점은 범위가 확장될 경우 증가된다.
[표 4]
11밀 고투자율 SRA 유리 필름
Figure kpo00008

Claims (5)

  1. 전기강 스트립의 이차 입자 성장을 제어하고 자기특성을 개선하는 방법에 있어서, 중량 퍼센트로 2% 내지 4%의 실리콘, 0.10% 미만의 탄소, 0.001% 내지 0.065%의 알루미늄, 0.001% 내지 0.010%의 질소, 0.03% 내지 0.2%의 망간, 0.015% 내지 0.07%의 황 또는 셀레늄, 잔부의 철을 함유하는 냉간 압연된 스트립을 100℃/sec(180℉/sec) 이상의 가열속도로 675℃(1250℉) 이상의 온도까지 초고속 어닐링 처리하는 단계와, 상기 스트립을 탈탄하는 단계와, 상기 스트립이 응력제거 어닐링시에도 자기 특성의 현저한 변화를 초래하지 않고 견디도록 감소된 크기의 이차 입자들 및 개선된 철심손을 갖게 하기 위하여 상기 스트립을 1000-1300℃(1830-2370℉)의 온도로 이차 성장을 위한 최종 고온 어닐링 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 초고속 어닐링 처리단계가 최소한 230℃/sec(415℉/sec)의 가열속도로 705℃로부터 985℃(1300℉로부터 1805℉)의 온도까지 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 초고속 어닐링 처리단계가 485℃/sec(875℉/sec) 이상의 가열속도로 715℃로부터 870℃(1320℉로부터 1600℉)의 온도까지 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 초고속 어닐링 처리단계가 탈탄 단계의 가열부분으로서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 스트립의 초고속 어닐링이 저항가열, 유도가열 또는 직접 에너지 가열장치에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
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