WO2019132426A1 - 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판 및 그 제조방법 - Google Patents

자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시형태는 중량%로, C: 0.0005~0.010%, Si: 0.2∼2.5%, Al: 0.03~1.0%, Mn: 0.03~1.5%, P: 0.002~0.10%, S: 0.0002~0.01%, Sn: 0.0005~0.1%, Ca: 0.0005~0.01%, N: 0.0005~0.010%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 상기 페라이트의 결정립 평균 사이즈는 20~100㎛이며, 스트립의 폭 방향 두께 편차(△tCR)가 하기 관계식 1을 만족하는 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판 및 그 제조방법을 제공한다. [관계식 1] △tCR / 1-0.03S+11t ≤ 1.6 (단, △tCR 는 스트립의 폭 방향 두께 편차(㎛)이며, S는 스트립 폭 방향 엣지로부터 일정 거리 떨어진 지점의 두께 측정 위치(mm)이고, t는 스트립의 두께(mm)를 의미함.)

Description

자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판 및 그 제조방법
본 발명은 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 무방향성 전기강판은 전기에너지를 기계적 에너지로 변환시키는 모터, 발전기 등의 회전 기기와 소형 변압기 등의 정지기기에서 철심용 재료에 사용된다. 무방향성 전기강판의 자기적 특성에는 철손과 자속밀도가 있으며, 철손은 손실되는 에너지이므로 낮을수록 좋고, 자속밀도는 높을수록 똑같은 에너지로 더 큰 자기장을 유도할 수 있으며, 같은 자속밀도를 얻기 위해서는 적은 전류를 인가해도 되기 때문에 동손도 감소시킬 수 있어서 높을수록 좋다.
통상적으로 무방향성 전기강판의 중요한 자기적 특성인 철손 및 자속밀도를 개선하기 위해서 Si, Al, Mn 등의 비저항이 높은 합금원소와 고가의 Sn, Se 등의 편석을 첨가하는 방법이 대부분이나, 제조단가가 상승하는 문제가 있어 새로운 방안이 필요하다.
한편, 특허문헌 1에서는 전기강판의 비저항을 충분히 증가시키면서 압연이 가능한 Si, Al 및 Mn의 범위를 한정하고, P, Sn, Sb, Mo, C, S, N, Ti 및 Nb 첨가량의 적정 범위 및 그 비율을 제시함으로써 고주파 자성이 우수한 무방향성 전기강판 및 그 제조방법을 제공하고 있고, 특허문헌 2에서는 알루미늄(Al)과 황(S) 성분의 관계를 활용하여 자성에 유리한 집합조직을 효율적으로 배치함으로써 자성이 향상된 무방향성 전기강판 및 그 제조방법에 관하여 소개하고 있으나, 기존 열연밀 공정에서의 제조방법으로 박물 열연 전기강판을 제조함에 있어 한계가 있다.
[선행기술문헌]
(특허문헌 1) 한국 공개특허공보 제2014-0062225호
(특허문헌 2) 한국 공개특허공보 제2015-0149426호
본 발명의 일측면은 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제는 상술한 내용으로 한정되지 아니한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 누구라도 본 명세서의 전반적인 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
본 발명의 일 실시형태는 중량%로, C: 0.0005~0.010%, Si: 0.2∼2.5%, Al: 0.03~1.0%, Mn: 0.03~1.5%, P: 0.002~0.10%, S: 0.0002~0.01%, Sn: 0.0005~0.1%, Ca: 0.0005~0.01%, N: 0.0005~0.010%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 페라이트의 결정립 평균 사이즈는 20~100㎛이며, 스트립의 폭 방향 두께 편차(△tCR)가 하기 관계식 1을 만족하는 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판을 제공한다.
[관계식 1] △tCR / 1-0.03S+11t ≤ 1.6
(단, △tCR 는 스트립의 폭 방향 두께 편차(㎛)이며, S는 스트립 폭 방향 엣지로부터 일정 거리 떨어진 지점의 두께 측정 위치(mm)이고, t는 스트립의 두께(mm)를 의미함.)
본 발명의 다른 실시형태는 중량%로, C: 0.0005~0.010%, Si: 0.2∼2.5%, Al: 0.03~1.0%, Mn: 0.03~1.5%, P: 0.002~0.10%, S: 0.0002~0.01%, Sn: 0.0005~0.1%, Ca: 0.0005~0.01%, N: 0.0005~0.010%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 용강을 연속주조하여 박 슬라브를 얻는 단계; 상기 박 슬라브를 조압연하여 10~25mm 두께의 바를 얻는 단계; 상기 바를 1000~1200℃로 가열하는 단계; 상기 가열된 바를 열간 마무리 압연하되, 상기 열간 마무리 압연시 첫번째 압연기에서는 800℃~Ar1에서 40~75%의 압하율로 압연을 행하고, 마지막 압연기에서는 650℃~Ar1-100℃에서 압연하여 열연강판을 얻는 단계; 및 상기 열연강판을 500~650℃에서 권취하는 단계를 포함하고, 상기 각 단계는 연속적으로 행하여지며, 상기 권취된 열연강판을 50~80%의 냉간압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 얻는 단계; 및 상기 냉연강판을 750~950℃에서 재결정 소둔하는 단계를 포함하고, 상기 열간 마무리 압연시 첫번째 압연기에서의 온도 편차는 60℃이하인 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일측면에 따르면, 연주~압연 직결 공정에서 고속주조 및 연연속 압연 공정을 통하여 박물이면서도 형상 품질이 양호한 열연 전기강판을 생산하는 것이 가능하다.
또한, 이러한 박물 열연 전기강판 제조를 통해 동일한 최종 두께의 제품을 생산하게 될 경우 냉간 압하율을 기존 열연밀 공정 대비 감소시킬 수 있어 종래 전기 강판 대비 자속 밀도가 높고, 철손이 낮은 우수한 자기적 특성을 갖는 고효율 무방향성 전기강판을 제조할 수 있다.
또한, 박물 열연 강판의 생산을 통해 최종적으로 두께가 0.50mm이하인 극박의 전기강판을 제조할 수 있어 제품 생산 폭을 향상시킬 수 있다. 이뿐만 아니라, 박물 효과로 인한 자기적 특성을 향상시킴으로써 Sn 등의 고가인 합금철을 적게 첨가 할 수 있어 제조 원가를 감소시켜 가격 경쟁력에서도 유리하다.
또한, 박 슬라브 연주법을 통해 전기로에서 고철 등의 스크랩을 용해한 강을 사용할 수 있어 자원의 재활용성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 적용 가능한 연주~압연 직결공정을 위한 설비의 모식도이다.
도 2는 본 발명에 적용 가능한 연주~압연 직결공정을 위한 설비의 또 다른 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발명예 1(열연강판)의 길이 방향 두께 크라운 프로파일(Profile)을 나타낸 결과이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 종래예 1(열연강판)의 길이 방향 두께 크라운 프로파일(Profile)을 나타낸 결과이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발명예 1 내지 4(열연강판)의 단면 광학현미경 조직과 EBSD 결정방위 매핑(Mapping) 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발명예 1의 온도에 따른 고온 인장강도 변화를 나타낸 결과이다.
도 7은 스트립 폭 방향 엣지로부터 일정 거리 떨어진 지점의 두께 측정 위치와 폭 방향 두께 편차를 나타낸 모식도이다.
도 8은 스트립의 폭 방향 두께 편차를 설명하기 모식도이다.
도 9는 폭 방향 두께 편차와 발명예, 비교예 및 종래예의 폭 방향 두께 편차와의 상관관계를 검토한 결과이다.
[부호의 설명]
a: 슬라브 b: 바
c: 열연강판
100: 연속주조기 200, 200': 가열기
300: RSB(Roughing Mill Scale Breaker, 조압연 스케일 브레이커)
400: 조압연기
500: FSB(Fishing Mill Scale Breaker, 마무리 압연 스케일 브레이커)
502: 냉각수 분사노즐
504: 냉각수
600: 마무리 압연기 700: 런아웃 테이블
800: 고속전단기 900: 권취기
이하, 본 발명을 설명한다.
본 발명의 발명자들은 냉간압연시 압하율이 증가하면 전기강판의 자속밀도가 감소하고 철손이 증가하는 문제가 있다는 것을 발견하게 되었다. 이러한 문제에 대처하기 위해서는 열연재 두께를 감소시켜 냉간압연시 냉간 압하율을 감소시킴으로써 자속밀도와 철손을 동시에 개선하는 것을 생각할 수 있으나, 실제 생산시에는 여러가지 조업변수로 인하여 그 적용이 매우 곤란하다.
즉, 통상의 압연 공정에서는 저속 주조를 통해 두께가 200mm이상인 슬라브를 생산하고, 이렇게 생산된 슬라브(Slab)를 가열로에서 재가열한 후, 1매 단위로 배치(batch) 형태로 열간압연함으로써 두께를 감소시킨다. 이러한 형태의 배치 압연의 경우 슬라브 1매 마다 압연기에 탑(Top)부가 인입되고 테일(Tail)부가 압연기를 빠져나와야 하기 때문에 조업사고가 빈번하게 발생하여 박물이면서도 형상이 우수한 전기강판을 제조함에 있어 한계가 있다.
본 발명의 발명자들은 전기강판 제조에 있어서, 소위 박 슬라브를 이용한 제조공정(미니밀 공정), 특히 연속주조(연주)~압연 직결공정을 이용할 경우 이러한 전기강판 제조의 문제점을 해결할 수 있다는 점에 착안하여 본 발명에 이르게 되었다.
즉, 연주~압연 직결공정은 등속 등온의 공정 특성상 스트립(Strip)의 폭 및 길이방향으로의 온도편차가 작기 때문에 재질편차가 우수하다. 그 뿐만 아니라, 매 슬라브 또는 바(Bar)마다 배치형태로 마무리 압연되는 기존의 공정과는 달리 연주~압연 직결 공정의 경우 최초 슬라브 또는 바의 탑부만 압연기의 롤과 롤 사이에 인입하면 그 다음부터 슬라브 또는 바의 인입과 관련된 조업 사고의 문제가 발생할 여지를 획기적으로 줄일 수 있다. 또한, 등속 등온 압연을 통해 제품을 생산하므로 기존 배치재 대비 두께와 폭의 치수 정밀도가 우수하며 판 크라운 편차(Crown)가 적다는 장점을 가지기 때문에 박물 열연 전기강판을 제조하기에 적합한 공정으로 판단되었다.
또한, 이와 같이 연주~압연 직결공정에 의하여 제조된 전기강판은 종래의 배치 압연법으로 제조된 전기강판에 비하여 내부 재질측면에서도 우수한 성능을 나타내고 있다.
이하, 본 발명의 전기강판과 그 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 전기강판의 합금조성을 설명한다. 하기 설명되는 합금조성은 특별히 달리 정하지 아니하는 한, 중량%를 기준으로 한다.
C: 0.0005~0.010%
탄소(C)는 철손을 열화시키기 때문에 적으면 적을수록 좋다. C가 0.010％를 초과하면 철손 증가가 상당히 높아진다는 측면에서 상기 C는 0.010%이하의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 C는 적으면 적을수록 바람직하기 때문에, 특별히 한정은 하지 않지만, 탈탄 비용를 고려하면 그 하한을 0.0005%로 제어하는 것이 바람직하다. 따라서, C 함량은 0.0005~0.010%인 것이 바람직하다. 상기 C는 0.0007~0.0050%인 것이 보다 바람직하며, 0.0010~0.0040%인 것이 보다 더 바람직하다.
Si: 0.2∼2.5%
규소(Si)는 일반적으로 강의 탈산제로서 첨가되지만, 전기 강판에 있어서는, 전기 저항을 높여 고주파수에서의 철손을 저감하는 효과를 갖기 때문에 중요한 원소이며, 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.2％이상의 첨가를 필요로 한다. 그러나, 2.5％를 초과하면, 냉간 압연 중에 균열을 발생시키게 되어, 제조성이 저하되는 것 외에, 자속 밀도도 저하되기 때문에, 그 상한은 2.5％로 한다. 따라서, 상기 Si 함량은 0.2∼2.5%인 것이 바람직하며, 0.5~2.0%인 것이 보다 바람직하고, 0.8~1.6%인 것이 보다 더 바람직하다.
Al: 0.03~1.0%
알루미늄(Al)은 Si와 동일하게 강의 탈산제로서 일반적으로 이용되고 있고, 전기 저항을 증가하여 철손을 저감하는 효과가 큰 원소이기 때문에 0.03%이상의 첨가가 바람직하다. 그러나, 1.0%를 초과하면, 연속 주조 중에 몰드 플럭스에 픽업(pick-up)되어 몰드 플럭스의 물성이 달라져 윤활이 되지 않아 주조 중단이 발생 할 수 있다. 상기 Al 함량은 0.03∼1.0%인 것이 바람직하며, 0.05~0.8%인 것이 보다 바람직하고, 0.1~0.6%인 것이 보다 더 바람직하다.
Mn: 0.03~1.5%
망간(Mn)은 강중 비저항을 높여 철손을 낮출 수 원소이기 때문에 0.03%이상 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, 1.5%를 초과하면 강중 S와 결합하여 조대한 MnS 석출물을 형성하고, 본 발명의 소둔 온도 범위에서 오스테나이트 상을 형성시킬 뿐만 아니라, 철손 감소를 위한 결정립 조대화를 어렵게 하는 단점이 있다. 따라서, 상기 Mn은 0.03~1.5%의 범위를 갖는 것이 바람직하며, 0.05~1.2%인 것이 보다 바람직하고, 0.1~0.8%인 것이 보다 더 바람직하다.
P: 0.002~0.10%
인(P)은 강중 비저항을 높여 철손을 낮출 수 원소이며, 자성체로 첨가 시에 자속밀도를 향상시킬 수 있는 원소로서, 상기 효과를 위해서는 0.002% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 다만, 0.10%를 초과하는 경우에는 상온 압연시 페라이트 결정립계에 압연 판파단을 유인하는 편석 원소로 존재하여 결정립계간의 결합력을 크게 약화시키는 단점이 있다. 따라서, 상기 P의 함량은 0.002~0.10%의 범위를 갖는 것이 바람직하며, 0.004~0.06%인 것이 보다 바람직하고, 0.006~0.04%인 것이 보다 더 바람직하다.
S: 0.0002~0.01%
황(S)는 석출물이나 개재물을 형성하여 제품의 자기 특성을 열화시키기 때문에, 적으면 적을수록 좋다. S는 0.01％를 초과하면 MnS의 석출로 인해 철손이 증가하는 문제가 있다. 다만, 탈황에 의한 비용 증가를 억제하기 위해 하한은 0.0002％인 것이 바람직하다. 따라서, 상기 S의 함량은 0.0002~0.01%의 범위를 갖는 것이 바람직하며, 0.0003~0.005%인 것이 보다 바람직하고, 0.0005~0.003%인 것이 보다 더 바람직하다.
Sn: 0.0005~0.1%
주석(Sn)은 입계에 편석하는 원소이지만, P의 편석에 미치는 영향은 작고, 오히려, 입자 내의 변형대의 형성을 촉진하여, 자속 밀도를 높이는 효과를 갖는다. 상기 효과를 위해서는 0.0005% 이상 첨가되는 것이 바람직하다. 그러나, 0.1%를 초과하는 경우에는 강이 취화하고, 제조 공정에서의 판파단이나 벗겨짐 등의 표면 결함을 증가시킨다. 따라서, 상기 Sn의 함량은 0.0005~0.1%의 범위를 갖는 것이 바람직하며, 0.001~0.06%인 것이 보다 바람직하고, 0.002~0.04%인 것이 보다 더 바람직하며, 0.002~0.02%인 것이 가장 바람직하다.
Ca: 0.0005~0.01%
칼슘(Ca)은 용강 중에 Al, O와 반응하여 저융점이면서 구상의 개재물(12CaO·17Al2O3)을 형성하여 노즐막힘 방지와 개재물 분리부상을 용이하게 하는 원소이다. 상기 Ca 함량이 0.0005% 미만인 경우 상기 효과를 확보하기 어렵다. 그러나, 0.01%를 초과하는 경우에는 강중 산화물을 형성하여 철손에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서, 상기 Ca의 함량은 0.0005~0.01%의 범위를 갖는 것이 바람직하며, 0.001~0.008%인 것이 보다 바람직하고, 0.002~0.005%인 것이 보다 더 바람직하다.
N: 0.0005~0.010%
질소(N)는 전술한 C와 유사하게 자기 특성을 열화시키기 때문에 0.010％ 이하의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 N은 적으면 적을수록 바람직하기 때문에, 특별히 한정은 하지 않지만, 탈질 비용을 고려하면 그 하한을 0.0005％로 제어하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 N의 함량은 0.0005~0.010%인 것이 바람직하며, 0.001~0.008인 것이 보다 바람직하고, 0.002~0.006%인 것이 보다 더 바람직하다.
본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.
한편, 본 발명의 전기강판은 상술한 합금조성 외에 트램프 원소로서 Nb, V, Ti, Mo, Cu, Ni, Cr, Zn, Se, Sb, Zr, W, Ga, Ge 및 Mg로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 그 합계가 0.2중량% 이하가 되도록 포함할 수 있다. 상기 트램프 원소는 제강공정에서 원료로 사용하는 스크랩이나, 래들(Ladle) 및 턴디쉬(Tundish) 내화물 등에서 비롯된 불순물 원소로서, 그 합계가 0.2% 초과하는 경우에는 고온에서 액화되어 연주성을 악화시키거나, 석출물을 형성하여 자성을 악화시킬 수 있다.
한편, 본 발명 무방향성 전기강판의 미세조직은 면적분율로 95%이상의 페라이트; 및 펄라이트, 석출물 및 개재물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 그 합계가 5%이하의 범위로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 페라이트 면적분율이 95% 미만인 경우에는 상대적으로 펄라이트, 석출물 및 개재물의 분율이 높아져 냉간압연 후 소둔을 실시하더라도 자기적 특성이 저하될 수 있다. 상기 페라이트의분율은 97% 이상인 것이 보다 바람직하고, 98%이상인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 석출물은 Ti, Nb, V, Mo 등과 C, N으로 구성된 단독 또는 복합 탄질화물일 수 있고, CaS, MnS, CuS 및 MgS 등의 단독 또는 복합 황화물이 포함될 수 있다. 또한, 상기 개개물은 Al, Si, Ca, Nb, V, Ti, Mo, Cu, Cr, Ni, Zn, Se, Sb, Zr, W, Ga, Ge 및 Mg 등의 단독 또는 복합 개재물을 포함할 수 있다.
이때, 상기 페라이트의 결정립 평균 사이즈는 원상당 직경으로 20~100㎛인 것이 바람직하다. 상기 페라이트의 결정립 평균 사이즈가 20㎛ 미만인 경우 결정립이 충분히 성장하지 못하여 자성이 열화되며, 100㎛를 초과하는 경우에는 자속밀도가 낮아질 수 있어, 상기 페라이트 결정립의 평균 사이즈는 원상당 직경으로 20~100㎛로 제어하는 것이 바람직하며, 20~80㎛인 것이 보다 바람직하고, 20~60㎛인 것이 보다 더 바람직하다.
한편, 본 발명의 무방향성 전기강판은 스트립의 폭 방향 두께 편차(△tCR)가 하기 관계식 1을 만족하는 것이 바람직하다. 하기 관계식 1을 만족하게 되면 우수한 외관 형상 품질을 확보할 수 있다. 한편, 상기 관계식 1의 값은 작으면 작을수록 보다 우수한 외관 형상 품질을 확보할 수 있다.
[관계식 1] △tCR / 1-0.03S+11t ≤ 1.6
(단, △tCR 는 스트립의 폭 방향 두께 편차(㎛)이며, S는 스트립 폭 방향 엣지로부터 일정 거리 떨어진 지점의 두께 측정 위치(mm)이고, t는 스트립의 두께(mm)를 의미함.)
본 발명이 제공하는 무방향성 전기강판의 두께는 0.15~0.50mm인 것이 바람직하다. 상기 두께가 0.15㎜미만인 경우에는 생산성이 저하되고, 0.5㎜를 초과하는 경우에는 철손 저감 효과가 작을 수 있다. 따라서, 상기 무방향성 전기강판의 두께는 0.15~0.50mm인 것이 바람직하며, 0.20~0.40mm인 것이 보다 바람직하다.
전술한 바와 같이 제공되는 본 발명의 전기강판은 자속밀도(B50)가 1.71~1.75T이고, 철손(W15/50)이 4.0~5.3W/kg일 수 있다. 이때 자속밀도(B50,T)은 5000A/m의 자기장에서 유도되는 자속밀도이고, 철손(W15/50)은 50Hz주파수에서 1.5Tesla의 자속밀도가 유기되었을 때의 압연방향과 압연방향 직각방향의 평균 손실(W/kg)이다. 상기 자속밀도는 높을수록 좋으나, 1.75를 초과하여 확보하기 위해서는 고가의 편석 원소를 추가 첨가해야 하며, 이로 인해 제조단가가 상승할 수 있고, 1.71미만일 경우에는 충분한 자기적 특성을 확보할 수 없어 사용상 문제가 될 수 있다. 그리고, 철손은 낮을수록 좋으나, 4.0W/kg 미만으로 제어하기 위해서는 비저항을 높여주는 원소를 추가 첨가해야 하며, 이로 인해 제조단가가 상승할 수 있고, 5.3W/kg를 초과하는 경우에는 높은 철손으로 인해 사용상 문제가 될 수 있다.
이하, 본 발명의 무방향성 전기강판 제조방법에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 적용 가능한 연주~압연 직결공정을 위한 설비의 모식도로서, 최종 전기강판을 얻기 위한 박물의 열연강판의 제조에 적용 가능한 연주~압연 직결공정 설비의 모식도이다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 형상 품질이 우수한 박물 전기강판은 도 1과 같은 연주~압연 직결 설비를 적용하여 생산된 열연강판으로부터 제조할 수 있다. 연주~압연 직결 설비는 크게 연속주조기(100), 조압연기(400), 마무리 압연기(600)로 구성된다. 상기 연주~압연 직결 설비는 제1두께의 박 슬라브(Slab)(a)를 생산하는 고속 연속주조기(100)와, 상기 슬라브를 상기 제1두께보다 얇은 제2두께의 바(b)로 압연시키는 조압연기(400), 상기 제2두께의 바 를 제3두께의 스트립(c)으로 압연시키는 마무리 압연기(600), 상기 스트립을 권취하는 권취기(900)를 포함할 수 있다. 추가로, 상기 조압연기(400) 앞에 조압연 스케일 브레이커(300)(Roughing Mill Scale Breaker, 이하 'RSB')와 마무리 압연기(600) 앞에 마무리 압연 스케일 브레이커(500)(Fishing Mill Scale Breaker, 이하 'FSB')를 추가로 포함할 수 있으며, 표면 스케일 제거가 용이하여 후공정에서 표면 품질이 우수한 전기강판 생산이 가능하다. 또한, 연주~압연 직결공정으로 등온등속압연이 가능하여 강판 폭, 길이 방향 온도 편차가 현저히 낮아 ROT[Run Out Table(700)](이하 "런아웃 테이블")에서 정밀 냉각제어가 가능하여 재질 편차와 등방성이 우수한 박물 열연 전기강판의 생산이 가능하다. 이렇게 압연 및 냉각이 완료된 스트립은 고속전단기(800)에 의해 절단되고, 권취기(900)에 의해 권취되어 제품으로 생산될 수 있다. 한편, 마무리 압연 스케일 브레이커(500) 앞에는 바를 추가로 가열하는 가열기(200)가 구비될 수 있다.
도 2는 본 발명에 적용 가능한 연주~압연 직결공정을 위한 설비의 또 다른 모식도이다. 도 2에 개시된 연주~압연 직결 설비는 도 1에 개시된 설비와 구성이 대부분 동일하나, 조압연기(400) 앞에 슬라브를 추가로 가열하는 가열기(200')가 구비되어, 슬라브 에지 온도 확보가 용이하여 에지 결함 발생을 낮게 할 수 있어 표면 품질 확보에 유리하다. 또한 조압연기 이전에 슬라브 1매 이상의 길이만큼의 공간을 확보하고 있어, 배치(Batch)식 압연도 가능하다.
본 발명의 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 열연 전기강판은 도 1 및 2에 개시된 연주~압연 직결 설비에서 모두 생산이 가능하다.
우선, 전술한 합금조성을 갖는 용강을 연속주조하여 박 슬라브를 얻는다. 이때, 상기 연속주조는 3.5~8.5mpm(m/min)의 주조속도로 행하는 것이 바람직하다. 주조속도를 3.5mpm 이상으로 하는 이유는 고속주조와 압연과정이 연결되어 이루어져, 목표 압연 온도를 확보하기 위해서는 일정 이상의 주조 속도가 요구되기 때문이다. 주조속도가 3.5mpm 미만일 경우에는 Al이 몰드 플럭스에 픽업(Pick-up)량이 증가하여 몰드 플럭스의 물성을 변화시켜 윤활작용이 감소되어 주조중단이 발생할 수 있다. 만일 8.5mpm을 초과하는 경우에는 용강 탕면 불안정에 의해 조업 성공율이 저감될 수 있다 따라서, 상기 주조속도는 3.5~8.5mpm의 범위를 갖는 것이 바람직하며, 4.0~7.5mpm의 범위를 갖는 것이 보다 바람직하고, 4.5~7.0mpm의 범위를 갖는 것이 보다 더 바람직하다.
상기 박 슬라브는 두께는 60~130mm인 것이 바람직하다. 상기 박 슬라브의 두께가 130mm를 초과하는 경우에는 고속주조가 어려울 뿐만 아니라, 조압연시 압연 부하가 증가하게 되고, 60mm미만인 경우에는 주편의 온도 하락이 급격하게 일어나 균일한 조직을 형성하기 어렵다. 이를 해결하기 위해서는 부가적으로 가열 설비를 설치할 수 있으나, 이는 생산 원가를 향상시키는 요인이 되므로, 가능한 배제하는 것이 바람직하다. 따라서, 박 슬라브의 두께는 60~130mm로 제어하는 것이 바람직하고, 60~120mm인 것이 보다 바람직하며, 80~110mm인 것이 보다 더 바람직하다.
상기 연속 주조된 박 슬라브를 조압연하여 바를 얻는다. 이 때, 상기 바의 두께는 10~25mm인 것이 바람직하다. 상기 바의 두께가 25mm를 초과하는 경우에는 마무리 압연시 첫번째 압연기에서 압하율 증가에 따른 압연하중이 급격히 상승하여 스트립 폭 방향 두께 편차가 심해질 수 있고, 10 mm미만인 경우에는 압연변형 저항이 커져 조업상에 어려움을 유발할 수 있으며, 마무리 압연시 온도 확보가 어렵다. 따라서, 상기 바의 두께는 10~25mm인 것이 바람직하며, 12~22mm인 것이 보다 바람직하고, 14~20mm인 것이 보다 더 바람직하다.
한편, 상기 조압연시 입측 온도는 1000~1200℃일 수 있다. 상기 조압연 입측 온도가 1000℃미만인 경우에는 조압연 하중의 증가 및 바의 에지부에 크랙이 발생할 수 있다. 반면에 1200℃초과인 경우에는 열연 스케일(scale)이 잔존하여 열연 표면 품질이 저하될 수 있다.
상기 조압연시 출측 온도는 900℃이상일 수 있다. 900℃미만인 경우에는 마무리 압연온도를 확보하기 어렵기 때문이다. 따라서, 상기 조압연시 입측 온도는 1000~1200℃인 것이 바람직하며, 1020~1180℃인 것이 보다 바람직하고, 1040~1160℃인 것이 보다 더 바람직하다.
상기 조압연시 압연속도는 20~50mpm일 수 있다. 조압연시 압연속도가 50mpm초과인 경우에는 연주-압연이 직결되어 있어 연주 공정에서 문제가 발생하기 때문에 조업 성공율이 낮아진다. 반면에 20mpm미만인 경우에는 마무리 압연시 온도 확보가 어렵고, 압연 부하 발생 및 균일한 조직을 얻기 어려운 문제점이 있다. 따라서, 상기 조압연시 압연속도는 20~50mpm인 것이 바람직하며, 25~45mpm인 것이 보다 바람직하고, 30~40mpm인 것이 보다 더 바람직하다.
이후 상기 바를 1000~1200℃로 가열한다. 상기 바의 가열 온도를 제어하는 이유는 박물 열연 전기강판을 안정적으로 생산하기 위함과 표면품질을 확보하기 위한 것으로, 만약 1000℃ 미만일 경우 마무리 압연 출측 온도가 낮게 되어 압연부하가 급격히 증가하여 통판성 불량으로 판파단이 발생할 수 있다. 1200℃를 초과할 경우에는 스케일이 과다 생성되어 표면 품질이 저하될 수 있다. 따라서, 상기 바는 1000~1200℃로 가열하는 것이 바람직하며, 1020~1180℃인 것이 보다 바람직하고, 1040~1160℃인 것이 보다 더 바람직하다.
이후, 상기 가열된 바를 열간 마무리 압연하되, 상기 열간 마무리 압연시 첫번째 압연기에서는 800℃~Ar1에서 40~75%의 압하율로 압연을 행하고, 마지막 압연기에서는 650℃~Ar1-100℃에서 압연하여 열연강판을 얻는다. 이때 상기 열간 마무리 압연시 첫번째 압연기와 마지막 압연기에서는 상기 바의 미세조직이 페라이트 단상일 때 압연을 행하는 것이 바람직하다.
상기 Ar1은 냉각시 오스테나이트 조직이 페라이트 조직으로 변태가 완료되는 온도이며, 하기 관계식 2를 통해 계산할 수 있다.
[관계식 2] Ar1(℃) = 873 - 14163C + 107Si + 178Al - 154Mn - 175P - 199S - 388Ti+ 9683N
(상기 관계식 2에서 C, Si, Al, Mn, P, S, Ti, N은 각각 해당 원소의 함량(중량%)을 의미함.)
상기 열간 마무리 압연은 조압연기에서 만들어진 바를 3~6개의 스탠드로 이루어진 마무리 압연기에서 행할 수 있다. 상기 마무리 압연기에서의 각 스탠드간 압연 온도는 상변태에 따른 압연부하 변동 및 통판성에 영향을 크게 미치기 때문에 정밀한 제어가 필요하다.
상기 마무리 압연시 첫번째 압연기에서의 압연은 800℃~Ar1에서 행하여지는 것이 바람직하다. Ar1를 초과할 경우 오스테나이트 변태가 일어나 압력하중 변동이 심하여 통판성 불량으로 판파단이 발생할 수 있다. 마무리 압연시 첫번째 압연기에서의 압연은 800℃ 미만에서 할 수도 있기는 하나, 이 경우 마지막 압연기에서 온도가 너무 낮게 되어 압력하중이 급격히 증가하여 통판성 불량으로 판파단이 발생 할 수 있다. 따라서, 마무리 압연시 첫번째 압연기에서의 압연은 800℃~Ar1의 온도에서 행하는 것이 바람직하며, 820℃~ Ar1-10℃인 것이 보다 바람직하며, 840~Ar1-20℃인 것이 보다 더 바람직하다.
이 때, 상기 마무리 압연시 첫번째 압연기에서의 압하율은 40~75%인 것이 바람직하다. 상기 마무리 압연시 첫번째 압연기에서의 압하율이 75%를 초과할 경우 압연 하중이 급격히 증가하여 스트립의 폭 방향 두께 편차가 심해질 수 있으며, 통판성 불량으로 판파단이 발생할 수 있다. 반면 40% 미만일 경우에는 마지막 압연기에서 압하율이 증가하기 때문에 압연 하중 증가로 인해 박물 전기강판을 제조함에 있어 어려움이 있을 수 있다. 따라서, 상기 마무리 압연시 첫번째 압연기에서의 압하율은 40~75%인 것이 바람직하며, 45~70%인 것이 보다 바람직하고, 50~65%인 것이 보다 더 바람직하다.
상기 마무리 압연시 마지막 압연기에서의 압연은 650℃~Ar1-100℃의 온도 범위에서 행하는 것이 바람직하다. 만약 Ar1-100℃를 초과할 경우 오스테나이트 변태가 일어나 고온 강도 변동이 심하여 통판성이 좋지 않아 판파단의 위험성이 높고, 650℃ 미만일 경우에는 강도가 급격히 증가하여 압연부하 증가로 통판성 불량으로 판파단이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 마무리 압연시 마지막 압연기에서의 압연은 650℃~Ar1-100℃의 온도에서 행하는 것이 바람직하며, 680℃~Ar1-80℃인 것이 보다 바람직하고, 700℃~Ar1-60℃인 것이 보다 더 바람직하다. 아울러, 상기 마무리 열간 압연시 하나의 스트립을 제조함에 있어 첫번째 압연기 입측 온도 편차는 60℃이하로 제어하는 것이 바람직하다. 만일 첫번째 압연기 입측 온도 편차가 60℃를 초과하는 경우에는 제품의 두께 편차가 심해질 수 있다. 상기 첫번째 압연기 입측 온도 편차는 50℃이하로 제어하는 것이 보다 바람직하고, 40℃이하로 제어하는 것이 보다 더 바람직하다.
상기 열연강판을 500~650℃에서 권취한다. 상기 권취 온도가 500℃미만인 경우에는 결정립 크기가 너무 작아져 소둔후에도 결정립이 충분히 성장하지 못하여 이력손실이 커짐에 따라 철손이 증가할 수 있으며, 650℃초과인 경우에는 미세한 석출물이 많아져 자기적 특성이 저하될 수 있다. 따라서, 상기 권취온도는 500~650℃인 것이 바람직하며, 520~630℃인 것이 보다 바람직하고, 540~610℃인 것이 보다 더 바람직하다.
상기와 같은 압연 공정을 통해 얻어지는 열연강판은 두께 방향 단면을 기준으로 {110}으로 구성된 재결정 집합조직의 면적분율이 50%이상인 것이 바람직하다. 재결정조직이 증가할수록 균일화 및 소둔 이후의 균일한 조직을 확보하기 용이해지고 자기적 특성이 향상된다. 따라서, 재결정조직이 50%미만인 경우에는 상술한 효과가 불충분하기 때문에 열연 전기강판의 두께 방향 단면을 기준으로 {110}으로 구성된 재결정 집합조직이 50%이상이 바람직하다.
또한, 상기 열연강판은 두께가 2.3mm 이하인 것이 바람직하다. 상기 열연강판의 두께가 줄어들수록 재결정 집합조직이 증가하여 소둔 이후의 균일한 조직을 확보할 수 있고, 냉간압하율을 감소시켜 자기적 특성을 향상시킬 수 있으나, 2.3mm를 초과할 경우 상기 효과가 충분하지 않을 수 있다. 따라서, 상기 열연 전기강판의 두께는 2.3mm이하인 것이 바람직하다. 상기 열연 전기강판의 두께는 2.0mm 이하인 것이 보다 바람직하고, 1.6mm 이하인 것이 보다 더 바람직하며, 1.4mm 이하인 것이 가장 바람직하다.
또한, 상기 열연강판은 길이 방향 두께 편차(크라운, Crown)가 30㎛ 이하인 것이 바람직하다. 길이 방향 두께 편차는 스트립의 폭 방향 중심부의 두께와 엣지(Edge)~25mm 지점의 두께의 차이에 대해 길이 방향으로 검토한 것이다. 만약, 30㎛ 초과 시 두께 불량으로 냉간압연을 실시할 수 없고, 냉갑압연을 실시하기 위해서는 이 부분을 절삭해야 하며, 이로 인해 실수율이 급격히 떨어질 수 있어, 열연 전기강판의 길이 방향 두께 편차는 30㎛이하로 제어하는 것이 바람직하다. 상기 열연 전기강판의 길이 방향 두께 편차는 20㎛인 것이 보다 바람직하고, 15㎛인 것이 보다 더 바람직하다.
한편, 전술한 열연강판의 제조방법은 연주~압연 직결 공정에서 연연속압연 모드를 이용한 것으로서, 전술한 각 공정이 연속적으로 행하여지는 것을 특징으로 한다.
이후, 상기 권취된 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 얻는다. 상기 냉간압연시 압하율은 50~80%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 만약 냉간압연 시 압하율이 50% 미만일 경우 압하율이 너무 작아 재결정이 충분히 일어나지 못하고, 압하율이 80%를 초과할 경우 압하율이 높아 결정립이 너무 미세하게 되어 소둔 후에도 결정립 성장이 충분히 일어나지 못하여 철손이 많아질 수 있다. 따라서, 상기 냉간압연시 압하율은 50~80%의 범위를 갖는 것이 바람직하며, 52~78%인 것이 보다 바람직하고, 54~76%인 것이 보다 더 바람직하다.
한편, 상기 냉간압연 전에는 상기 열연강판을 산세처리하여 산화층을 제거하는 공정을 추가로 포함할 수 있다. 이때 산세는 통상적인 조건으로 행할 수 있으며, 본 발명에서 사용할 수 있는 산세 처리는 일반적으로 전기강판 산세공정에서 사용되는 처리 방법이라면 모두 적용 가능하므로 특별히 제한하지 않는다.
이후, 상기 냉연강판을 750~950℃에서 최종 재결정 소둔한다. 최종 재결정 소둔 온도가 750℃ 미만일 경우 재결정이 충분히 발생하지 못하고, 최종 재결정 소둔 온도가 950℃를 초과할 경우 결정립의 급격한 성장이 발생하여 자속밀도가 낮아지고, 고주파 철손이 높아지게 되므로, 상기 최종 재결정 소둔온도는 750~950℃인 것이 바람직하며, 770~930℃인 것이 보다 바람직하고, 790~900℃인 것이 보다 더 바람직하다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
(실시예 1)
하기 표 1의 합금조성을 갖는 용강을 준비한 뒤, 연주~압연 직결 공정을 적용하여 상기 용강을 6.0mpm의 주조속도로 연속주조하여 90mm 두께의 박 슬라브를 얻고, 상기 박 슬라브를 하기 표 2에 기재된 제조조건으로 열연강판(Hot Rolled, 이하 HR)을 제조하고, 이 열연강판을 하기 표 2에 기재된 조건으로 냉간압연 및 소둔하여 최종제품을 제조하였다. 그리고, 종래예 1은 기존 열연밀에서 250mm 두께의 슬라브를 주조한 후, 하기 표 2에 기재된 제조조건으로 기존 배치 공정에서 2.3mm 두께의 열연강판을 제조하고, 78%의 압하율로 냉간압연한 후 소둔을 걸쳐 0.50mm 두께의 최종제품을 제조하였다.
전술한 바와 같이 제조된 발명예, 비교예 및 종래예에 대하여 판파단 발생여부, 길이 방향 두께 편차(크라운), 미세조직 및 자성 물성등들을 측정한 뒤, 하기 표 3에 나타내었다.
마무리압연 입측과 출측 온도에서의 미세조직은 열역학 소프트웨어인 Thermo-Calc (DATABASE: TCFE6)를 이용하여 예측하였다. 그리고, 하기 관계식 2로 표현되는 Ar1은 주어진 조성범위에서 Thermo-Calc를 이용하여 구하고, 통계 프로그램인 Minitab를 이용하여 조성성분과 온도와의 상관관계를 통하여 회귀식을 도출하였다.
[관계식 2] Ar1(℃) = 873 - 14163C + 107Si + 178Al - 154Mn - 175P - 199S - 388Ti+ 9683N
스트립의 길이 방향 두께 편차는 스트립의 폭 방향 중심부의 두께와 엣지(Edge)~25mm 지점의 두께의 차이에 대해 길이 방향으로 검토하였다.
HR재의 페라이트 분율, {110} 집합조직 분율 및 최종제품 페라이트 결정립 사이즈는 광학현미경과 EBSD(Electron Backscatter Diffraction)를 이용하여 측정하였다.
자속밀도 및 철손의 자기적 특성은 각각의 시편에 대해 3매 이상의 시편을 60mm*60mm 크기로 절단하여 Single sheet tester로 압연방향과 수직방향의 자기적 특성을 측정하고, 두 방향의 측정값을 평균하여 나타내었다. 이때, B50은 5000A/m의 자기장에서 유도되는 자속밀도이고, 철손(W15/50)은 50Hz주파수에서 1.5 Tesla의 자속밀도가 유기되었을 때의 압연방향과 압연방향 직각방향의 평균 손실(W/kg)을 나타낸다.
구분 강종 합금원소(중량%)
C Si Al Mn P S Sn Ca N
발명강1 A 0.0030 1.09 0.25 0.25 0.010 0.0010 0.0050 0.0023 0.0030
발명강2 B 0.0031 1.05 0.24 0.25 0.011 0.0009 0.0030 0.0025 0.0031
발명강3 C 0.0031 1.06 0.25 0.25 0.010 0.0011 0.0036 0.0031 0.0030
종래강 D 0.0022 1.25 0.29 0.25 0.010 0.0024 0.0300 0.0010 0.0025
Figure PCTKR2018016389-appb-T000001
구분 강종 열연강판 최종제품
마무리압연 입측에서의 조직 마무리압연 출측에서의 조직 판파단발생유무 길이방향두께편차(㎛) 페라이트 분율(면적%) {110} 집합조직면적율(%) 자속밀도(B50,T) 철손(W15/50, W/kg) 페라이트결정립사이즈(㎛)
발명예1 A F F × 5 98 81 1.724 4.78 37
발명예2 F F × 6 98 75 1.721 4.87 35
발명예3 F F × 6 98 71 1.719 4.92 33
발명예4 F F × 7 98 63 1.718 4.95 36
발명예5 F F × 8 98 56 1.715 5.10 29
발명예6 B F F × 6 98 80 1.724 4.79 38
발명예7 F F × 6 98 81 1.710 4.63 39
발명예8 F F × 6 98 76 1.722 4.86 35
발명예9 F F × 5 98 79 1.711 4.72 37
발명예10 F F × 7 98 72 1.720 4.93 33
발명예11 F F × 6 98 64 1.719 4.95 31
발명예12 F F × 9 98 55 1.716 5.11 29
비교예1 F F × 13 98 47 1.702 5.32 19
발명예13 C F F × 5 98 80 1.719 4.79 36
비교예2 F+A F ○ 판파단으로 냉간압연/소둔 미실시
비교예3 F+A F ○ 판파단으로 냉간압연/소둔 미실시
비교예4 F F ○ 판파단으로 냉간압연/소둔 미실시
비교예5 F F ○ 판파단으로 냉간압연/소둔 미실시
비교예 6 F F × 6 98 81 1.692 5.30 18
발명예14 F F × 7 98 82 1.725 4.35 40
발명예15 F F × 6 98 81 1.735 4.18 47
발명예16 F F × 8 98 82 1.736 4.09 49
발명예17 F F × 5 98 84 1.729 4.72 34
비교예7 F F × 4 98 86 1.701 5.35 19
발명예18 F F × 5 98 86 1.722 4.62 31
발명예19 F F × 5 98 87 1.720 4.57 32
종래예1 D A F × 35 98 53 1.711 5.15 25
단, F은 Ferrite(페라이트), A는 Austenite(오스테나이트) 조직을 의미함.
상기 표 1 내지 3에서 알 수 있듯이, 본 발명에서 제안하는 합금조성과 제조조건을 모두 만족하는 발명예 1 내지 19는 목표로 하는 길이 방향 두께(크라운) 편차, 미세조직 분율/결정립 사이즈 및 자기적 특성을 모두 만족함을 알 수 있고, 종래예 1 대비 Sn 함량이 낮음에도 불구하고, 열연 박물에 따른 냉간압하율 감소로 인해 자기적 특성이 우수함을 알 수 있다.
도 3은 발명예 1(열연강판)의 길이 방향 두께 크라운 프로파일(Profile)을 나타낸 결과이고, 도 4는 기존 열연밀에서 배치(Batch) 모드를 이용하여 제조한 종래예 1(열연강판)의 길이 방향 두께 크라운 프로파일(Profile)을 나타낸 결과이다. 도 3을 통해 알 수 있듯이, 연주~압연직결공정에서 연연속압연 모드로 제조한 열연 전기강판이 기존 열연밀에서 배치모드로 제조한 전기강판 대비 두께 크라운 프로파일이 월등히 우수하고, 실수율도 우수하다. 이 이유는 기존 열연밀에서 제조한 열연강판은 두께 크라운이 큰 부분을 절삭해야하기 때문이다.
도 5는 발명예 1 내지 4(열연강판)의 단면 광학현미경 조직과 EBSD 결정방위 매핑(Mapping) 결과를 나타낸 것으로 열연강판의 두께가 얇을수록 표층 근방에서 재결정된 {110} 집합조직이 발달함을 알 수 있다.
도 6은 발명예 1의 온도에 따른 고온 인장강도 변화를 나타낸 결과이다. 도 6을 통해 알 수 있듯이, Ar1~Ar3의 온도에서 페라이트와 오스테나이트의 상변태로 인해 강도의 변화가 심하고, 650℃이하에서는 펄라이트 변태가 일어나 강도가 급격히 상승함을 알 수 있다. 따라서, 박물 열연강판을 제조하기 위해서는 마무리 압연시 정밀 온도제어가 필요함을 시사한다.
한편, 비교예 1은 본 발명에서 제안한 열연강판의 {110} 집합조직 분율과 냉간압하율을 만족하지 못하여 소둔 후 결정립 성장이 충분하지 않아 자기적 특성이 열위 함을 알 수 있다.
비교예 2 및 3은 바의 가열온도를 만족하지 못하여 마무리 압연 입측 온도에서 오스테나이트(A)와 페라이트(F) 두 가지 상의 조직을 갖게 되어 강도 변화가 심하여 통판성 불량으로 인한 판파단이 발생하였다.
비교예 4 및 5는 본 발명에서 제안한 바의 가열온도 및 열간 마무리 압연시 마지막 압연기에서의 압연온도를 만족하지 못하여 압연하중이 급격하게 증가하여 통판성 불량으로 판파단이 발생하였다.
비교예 6은 본 발명에서 제안한 소둔온도를 만족하지 못하여 재결정이 충분히 일어나지 못해 자기적 특성이 낮은 수준임을 알 수 있다.
비교예 7은 본 발명에서 제안한 냉간압하율을 만족하지 못하여 소둔 후 재결정이 충분히 일어나지 못하여 자기적 특성이 낮은 수준임을 알 수 있다.
(실시예 2)
실시예 1의 발명강 1과 종래강에 대하여 바(Bar) 두께, 마무리 압연 시 첫번째 압연기 입측 온도 편차, 첫번째 압연기 압하율 및 최종제품 두께에 따른 열연재(HR재)와 최종제품(CR재)의 폭 방향 두께 편차[크라운(Crown), △tCR(μm)]와의 상관관계를 검토하였으며, 그 결과를 하기 표 4 및 5에 나타내었다. 이때 도 7에서와 같이 열연재와 최종제품의 스트립 폭 방향 엣지로부터 일정 거리 떨어진 지점의 두께 측정 위치[예시: 엣지~25mm, 엣지~50mm 등]에서의 폭 방향 두께 편차를 측정한 뒤, 하기 표 5에 나타내었다. 도 7은 스트립 폭 방향 엣지로부터 일정 거리 떨어진 지점의 두께 측정 위치와 폭 방향 두께 편차를 나타낸 모식도이다. 상기 폭 방향 두께 편차는 도 8과 같이 스트립의 폭 방향 중심부(Ct)의 두께와 양 엣지의 두께 평균[(E1xt + E2xt)/2]의 차이를 의미하며, 이 값이 작으면 작을수록 스트립의 외관 형상 품질이 우수하다는 의미이다. 또한, 열연재와 최종제품의 폭 방향 두께 편차는 탑부(Top)와 테일부(Tail)의 평균값을 의미한다. 도 8은 스트립의 폭 방향 두께 편차를 설명하기 모식도이다.
구분 강종 바두께(mm) 열연강판두께(mm) 마무리 압연 최종제품두께(mm)
첫번재 압연기온도 편차(℃) 첫번재 압연기압하율(%) 첫번재 압연기압연하중 편차(ton)
발명예20 A 15 1.4 25 58 45 0.50
발명예21 0.35
발명예22 0.27
발명예23 16 1.6 30 60 50 0.50
발명예24 0.35
발명예25 0.27
발명예26 17 1.8 35 62 55 0.50
발명예27 0.35
발명예28 0.27
발명예29 18 2.0 25 62 65 0.50
발명예30 0.35
발명예31 0.27
비교예8 16 1.4 90 58 150 0.50
비교예9 0.35
비교예10 0.27
비교예11 18 1.4 25 78 80 0.50
비교예12 0.35
비교예13 0.27
비교예14 26 1.4 25 88 95 0.50
비교예15 0.35
비교예16 0.27
종래예2 D 16 2.5 100 54 800 0.50
종래예3 0.35
종래예4 0.27
구분 열연재 최종 제품 관계식 1
폭 방향 두께 편차(㎛) 폭 방향 두께 편차 (㎛)
25mm 50mm 75mm 100mm 25mm 50mm 75mm 100mm 25mm 50mm 75mm 100mm
발명예20 36 25 18 14 5.9 4.8 3.9 3.0 1.0 1.0 0.9 0.9
발명예21 4.3 3.2 2.3 2.1 1.0 1.0 0.9 1.1
발명예22 3.4 2.2 1.5 1.3 1.1 0.9 0.9 1.3
발명예23 37 24 20 15 6.2 5.0 4.0 3.2 1.1 1.0 0.9 0.9
발명예24 4.4 3.6 2.9 2.2 1.1 1.1 1.1 1.2
발명예25 3.7 2.5 1.9 1.2 1.1 1.0 1.1 1.2
발명예26 39 28 22 17 6.3 5.1 4.3 3.3 1.1 1.0 1.0 0.9
발명예27 4.3 3.2 2.6 2.1 1.0 1.0 1.0 1.1
발명예28 3.8 2.2 1.6 1.1 1.2 0.9 0.9 1.1
발명예29 42 29 23 18 6.3 5.3 4.5 3.4 1.1 1.1 1.1 1.0
발명예30 4.6 3.4 2.8 2.5 1.1 1.0 1.1 1.4
발명예31 4.0 2.6 1.8 1.3 1.2 1.1 1.0 1.3
비교예8 52 41 36 29 10.6 8.7 7.8 6.8 1.8 1.7 1.8 1.9
비교예9 9.2 7.0 6.3 5.3 2.2 2.1 2.4 2.9
비교예10 8.4 6.0 5.0 4.1 2.6 2.4 2.9 4.2
비교예11 53 40 34 26 10.7 8.6 7.8 6.8 1.9 1.7 1.8 1.9
비교예12 9.5 7.2 6.0 5.1 2.3 2.1 2.3 2.8
비교예13 8.4 6.1 5.2 4.2 2.6 2.5 3.0 4.3
비교예14 53 43 36 30 11.2 8.9 7.6 6.9 1.9 1.8 1.8 2.0
비교예15 9.3 7.1 6.1 5.2 2.3 2.1 2.3 2.8
비교예16 8.3 6.1 5.1 4.2 2.6 2.5 6.0 1.3
종래예2 65 54 48 42 11.8 9.8 8.4 7.8 2.1 2.0 2.0 2.2
종래예3 10.5 8.6 7.5 6.4 2.6 2.6 2.9 3.5
종래예4 9.5 7.3 6.0 5.1 3.0 3.0 3.5 5.3
[관계식 1] △tCR / 1-0.03S+11t ≤ 1.6(단, △tCR 는 스트립의 폭 방향 두께 편차(㎛)이며, S는 스트립 폭 방향 엣지로부터 일정 거리 떨어진 지점의 두께 측정 위치(mm)이고, t는 스트립의 두께(mm)를 의미함.)
상기 표 4 및 5에서 알 수 있듯이, 본 발명에서 제안하는 관계식 1과 제조조건을 모두 만족하는 발명예 20 내지 31은 비교예 8 내지 16과 종래예 2 내지 4 대비하여 열연재의 폭 방향 두께 편차가 양호하며, 이로부터 최종제품의 폭 방향 두께 편차도 우수함을 알 수 있다.
도 9는 폭 방향 두께 편차와 발명예, 비교예 및 종래예의 폭 방향 두께 편차와의 상관관계를 검토한 결과이다. 도 9를 통해 알 수 있듯이 발명강(발명예 20 내지 31)은 비교강(비교예 8 내지 16)과 종래강(종래예 2 내지 4) 대비하여 폭 방향 두께 편차가 작은 것을 알 수 있다.

Claims (15)

  1. 중량%로, C: 0.0005~0.010%, Si: 0.2∼2.5%, Al: 0.03~1.0%, Mn: 0.03~1.5%, P: 0.002~0.10%, S: 0.0002~0.01%, Sn: 0.0005~0.1%, Ca: 0.0005~0.01%, N: 0.0005~0.010%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며,
    페라이트의 결정립 평균 사이즈는 20~100㎛이며,
    스트립의 폭 방향 두께 편차(△tCR)가 하기 관계식 1을 만족하는 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판.
    [관계식 1] △tCR / 1-0.03S+11t ≤ 1.6
    (단, △tCR 는 스트립의 폭 방향 두께 편차(㎛)이며, S는 스트립 폭 방향 엣지로부터 일정 거리 떨어진 지점의 두께 측정 위치(mm)이고, t는 스트립의 두께(mm)를 의미함.)
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기강판은 트램프 원소로서 Nb, V, Ti, Mo, Cu, Ni, Cr, Zn, Se, Sb, Zr, W, Ga, Ge 및 Mg로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 그 합계가 0.3중량% 이하의 범위로 포함하는 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 미세조직은 면적분율로 95%이상의 페라이트; 및 펄라이트, 석출물 및 개재물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 그 합계가 5%이하의 범위로 포함하는 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기강판은 두께가 0.15~0.50mm인 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기강판은 자속밀도(B50)가 1.71~1.75T이고, 철손(W15/50)이 4.0~5.3W/kg인 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판.
  6. 중량%로, C: 0.0005~0.010%, Si: 0.2∼2.5%, Al: 0.03~1.0%, Mn: 0.03~1.5%, P: 0.002~0.10%, S: 0.0002~0.01%, Sn: 0.0005~0.1%, Ca: 0.0005~0.01%, N: 0.0005~0.010%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 용강을 연속주조하여 박 슬라브를 얻는 단계;
    상기 박 슬라브를 조압연하여 10~25mm 두께의 바를 얻는 단계;
    상기 바를 1000~1200℃로 가열하는 단계;
    상기 가열된 바를 열간 마무리 압연하되, 상기 열간 마무리 압연시 첫번째 압연기에서는 800℃~Ar1에서 40~75%의 압하율로 압연을 행하고, 마지막 압연기에서는 650℃~Ar1-100℃에서 압연하여 열연강판을 얻는 단계; 및
    상기 열연강판을 500~650℃에서 권취하는 단계를 포함하고,
    상기 각 단계는 연속적으로 행하여지며,
    상기 권취된 열연강판을 50~80%의 냉간압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 얻는 단계; 및
    상기 냉연강판을 750~950℃에서 재결정 소둔하는 단계를 포함하고,
    상기 열간 마무리 압연시 첫번째 압연기에서의 온도 편차는 60℃이하인 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판의 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 용강은 트램프 원소로서 Nb, V, Ti, Mo, Cu, Ni, Cr, Zn, Se, Sb, Zr, W, Ga, Ge 및 Mg로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 그 합계가 0.3중량% 이하의 범위로 포함하는 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판의 제조방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 연속주조는 3.5~8.5mpm의 주조속도로 행하는 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판의 제조방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 박 슬라브는 두께가 60~130mm인 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판의 제조방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 조압연시 입측온도는 1000~1200℃인 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판의 제조방법.
  11. 청구항 6에 있어서,
    상기 조압연시 출측온도는 900℃이상인 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판의 제조방법.
  12. 청구항 6에 있어서,
    상기 조압연시 압연속도는 20~50mpm인 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판의 제조방법.
  13. 청구항 6에 있어서,
    상기 열연강판은 길이 방향 두께 편차가 30㎛ 이하인 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판의 제조방법.
  14. 청구항 6에 있어서,
    상기 열연강판은 두께가 2.3mm 이하인 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판의 제조방법.
  15. 청구항 6에 있어서,
    상기 열연강판은 두께 방향 단면을 기준으로 {110}으로 구성된 재결정 집합조직의 면적분율이 50%이상인 자기적 특성 및 형상이 우수한 박물 무방향성 전기강판의 제조방법.
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