KR100928789B1 - 허스롤의 브러싱용 강판의 제조방법 및 허스롤의 브러싱방법 - Google Patents

허스롤의 브러싱용 강판의 제조방법 및 허스롤의 브러싱방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방향성 전기강판의 제조시 사용되는 고온 소둔로의 허스롤 표면부에 부착되는 이물질을 제거하는 브러싱용 강판을 제조하는 방법 및 이 브러싱용 강판을 이용하여 허스 롤 표면을 브러싱하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 중량%로, C: 0.04~0.07% , Si: 2.5~4.0%, Mn: 0.5~0.25%, P: 0.03%이하, S: 0.02% 이하, Al: 0.1% 이하, N: 0.01% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 방향성 전기강판 제조용 냉연강판을 방향성 전기강판의 고온소둔시의 분위기에 암모니아가스를 2.00∼5.5 Nm3/hr의 유량으로 주입하면서, 53~70℃의 이슬점온도 및 800~900℃의 질화처리온도에서 1∼5분동안 질화처리하여 브러싱용 강판을 제조하는 방법 및 이 브러싱용 강판을 이용하여 허스 롤 표면을 브러싱하는 방법이 제공된다.
본 발명은 브러싱용 강판의 표면을 질화처리하여 브러싱용 강판의 조기 연질화(반복하여 사용시 발생 되는 조직의 강도저하)를 억제함으로써 브러싱용 강판의 사용 횟수를 연장하여 원단위를 절감할 수 있고, 또한 짧은 시간동안에 허스롤 표면부 이물질을 제거할 수 있는 효과가 있는 것이다.
Figure R1020020079459
방향성, 전기강판, 브러싱, 질화처리, 고온소둔로, 허스롤

Description

허스롤의 브러싱용 강판의 제조방법 및 허스롤의 브러싱 방법{Method for Manufacturing Steel Sheet for Brushing of Hearth Roll and Method for Brushing Hearth Roll}
도 1은 수평식 고온 소둔로에서 방향성 전기강판을 고온소둔하는 과정을 나타내는 개략도
도 2는 본 발명에 부합되는 허스롤 표면부 이물질 제거과정을 나타내는 개략도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 . . 가변모터 2,3 . . 회전력 전달용 체인 4 . . 종동측 스프라킷 휠 5 . . 허스롤측 스프로킷 휠 6 . . 허스롤(hearth roll)
7 . . 브러싱 강판 8 . . . 이물질 9 . . . 수평식 고온 소둔로
본 발명은 소형 변압기 코어 및 안정기와 같은 전기기기의 철심에 사용되는 방향성 전기강판을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방향성 전기강판의 제조시 사용되는 고온 소둔로의 허스롤 표면부에 부착되는 이물질을 제거하는 브러싱용 강판을 제조하는 방법 및 이 브러싱용 강판을 이용하여 허스 롤 표면을 브러 싱하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 소형 변압기 코어 및 안정기등의 전기기기의 철심으로 사용되는 방향성 전기강판은 수요가 타발성 향상을 위해 글라스(Glass)피막을 제거한 후 절연코팅을 실시하게 된다.
한편, 방향성 전기강판의 중요한 특성 중의 하나는 철손이 낮다는 것이다.
전기강판의 철손은 와류손실과 이력손실로 이루어져 있으며, 따라서, 철손을 낮추기 위해서는 와류손실과 이력손실을 낮추어야 한다.
상기 와류손실을 감소시키기 방법으로는 비저항을 증가시키는 Si와 Al을 높이는 방법 및 두께를 얇게 하는 방법을 들수 있다.
또한, 모든 방향성 전기강판에서는 층간 절연성을 확보하기 위해 베이스 코팅(Base Coating)을 하고 이 위에 절연코팅을 하게 되는데 이중 베이스 코팅은 강판 표면위에 얇은 유리 필름을 형성시켜 절연성 확보에 크게 기여를 하게 된다.
또한, 이력손실을 낮추기 위해서는 강판의 재질 특성인 결정립 크기를 크게 성장시키거나 청정도를 향상시키는 방법 등이 사용되고 있다.
한편, 방향성 전기강판의 제조공정은 고온소둔 공정을 필요로 하게 된다.
상기 전기강판의 고온 소둔시 소둔로의 허스롤 표면에 이물질이 부착되는등 표면부 오염이 발생되게 된다.
상기와 같이, 허스롤 표면부가 오염되는 경우에는 고온의 조건에서 진행되는 강판에 볼록한 이물질 마크등이 발생하게 된다.
상기와 같이 강판에 볼록한 이물질 마크등이 발생하는 경우에는 절연성 확보를 위 해 도포되는 절연코팅 시 공간부를 형성시켜 코팅용액의 부착성을 떨어뜨려 응력제거을 위한 예비 소둔처리 및 코어로 타발시 절연코팅층이 쉽게 박리 되어 절연성 확보 및 와전류 손실방지를 달성하지 못하고, 전기강판을 코아 형태로 타발 가공하여 다수 개를 적층시켜 사용시 점적율(코아간 밀착성)이 현저히 떨어져 와류손실이 발생되는 등의 문제점이 발생된다.
따라서, 종래에는 상기한 문제점을 해결하기 위하여 도 1에 나타난 바와 같이 강판의 후미에 연결된 브러싱용 강판(7)을 고온 소둔로(9) 내에 투입시켜 온라인 정지후 고온소둔로(9)내에 취부된 허스롤(6)의 회전 방향을 정 방향(강판의 진행방향과 동일한 방향)으로 20-30mpm의 저속으로 30-40분동안 회전시켜 허스롤(6)의 표면부와 접촉되어 있는 브러싱용 강판(7)과의 접촉마찰력으로 허스롤 표면에 부착되어 있는 이물질(8)을 허스롤 표면으로부터 분리, 제거하게 된다.
도 1에서 부호 1은 "가변모터"를 나타내고, 부호 2 및 3은 " 회전력 전달용 체인"을 나타내고, 부호 4는 "종동측 스프로킷 휠"을 나타내고, 그리고 부호 5는 "허스롤측 스프로킷 휠"을 나타낸다.
상기와 같이 고온 소둔로의 허스롤 표면에 부착되어 있는 이물질을 제거하기 위하여 사용되는 브러싱용 강판의 경우에는 사용특성 상 고온도에서 반복적으로 사용되므로 재질의 연화가 쉽게 발생되어 브러싱용 강판으로 재 사용 시 소둔로내에서 장력제어가 곤란하여 브러싱 작업 중 쉽게 연신되어 소둔로 내 판 파단 및 조기에 스크랩 처리되는 등의 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 고온 소둔로 내 투입되는 브러싱용 강판 표면에 질화처리하여 표면을 강화시킴으로써 조기 연질화가 억제되는 브러싱용 강판을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 보다 짧은 시간동안에 보다 효율적으로 허스롤 표면부에 부착되어 있는 이물질을 제거할 수 있는 브러싱 방법을 제공하고자 하는데, 있다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 중량%로, C: 0.04~0.07% , Si: 2.5~4.0%, Mn: 0.5~0.25%, P: 0.03%이하, S: 0.02% 이하, Al: 0.1% 이하, N: 0.01% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 방향성 전기강판 제조용 냉연강판을 방향성 전기강판의 고온소둔시의 분위기에 암모니아가스를 2.00∼5.5 Nm3/hr의 유량으로 주입하면서, 53~70℃의 이슬점온도 및 800~900℃의 질화처리온도에서 1∼5분동안 질화처리하여 브러싱용 강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 허스롤을 포함하는 소둔로에서 고온소둔되는 방향성 전기강판에 브러싱용 강판을 연결하여 상기 허스롤의 회전에 의하여 브러싱용 강판을 허스롤의 표면과 접촉된 상태로 이동시켜 브러싱용 강판과 허스롤과의 마찰력에 의하여 허스롤 표면을 브러싱하는 방법에 있어서,
상기 브러싱용 강판으로 본 발명에 따라 제조된 브러싱용 강판을 사용하고; 그리고 상기 허스롤의 회전속도를 10∼20 mpm으로 하고, 그 회전방향을 강판의 진행방향과 역 방향으로 하여 5∼10분동안 허스롤 표면을 브러싱하는 방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 중량%로, C: 0.04~0.07%, Si: 2.5~4.0%, Mn: 0.5~0.25%, P: 0.03%이하, S: 0.02% 이하, Al: 0.1% 이하, N: 0.01% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 방향성 전기강판제조용 냉연강판을 출발소재로 하며, 이 냉연강판은 본 발명이 적용되는 방향성전기강판의 조성과 동일한 조성을 갖는다.
본 발명에 따라 질화처리하기 위해서는 통상적인 방향성 전기강판의 고온소둔시의 분위기에 암모니아가스를 2.00∼5.5 Nm3/hr의 유량으로 주입하여야 한다.
상기 암모니아 가스의 투입량이 2.0 Nm3/hr미만인 경우에는 암모니아 가스로부터 분해되는 활성질소의 양이 작아 브러싱용 강판 표면에 충분한 두께의 질화층 형성이 곤란하고, 5.5 Nm3/hr를 초과하는 경우에는 브러싱용 강판 표면에 너무 두꺼운 질화층이 형성되어 강판이 쉽게 깨질 수 있기 때문이다.
본 발명에서는 상기와 같이 방향성 전기강판의 고온소둔시의 분위기에 암모니아가스를 주입하면서, 53~70℃의 이슬점 온도 및 800~900℃의 질화처리온도에서 1∼5분동안 질화처리한다.
본 발명에서는 질화처리온도를 800∼900℃로 제한하는데, 그 이유는 질화처리 온도가 800℃미만인 경우에는 충분한 질화가 일어나지 않아 충분한 표면경화를 확보할 수 없고, 900℃를 초과하는 경우에는 석출물이 조대화 되어 재질이 너무 연화되기 때문이다.
또한, 본 발명에 있어서 질화처리 시간을 1∼5분으로 제한한 이유는 질화처리시간이 1분 미만인 경우에는 강판표면의 치밀한 산화층이 활성화 질소로 하여금 강판표면으로 침투해 들어 가는 것을 억제하여 충분한 질화층 형성이 어렵고, 5분을 초과하는 경우에는 강판표면에 고온에서 생기는 Fe산화물인 FeO를 주성분으로 하는 두껍고 성긴 산화층이 형성되어 활성질소가 강판으로 쉽게 확산되고 즉 암모니아 분해반응이 아주 활발히 일어나게 되어 산화층이 두껍고 과도한 질화가 일어나기 때문이다.
또한, 본 발명에서는 이슬점 온도를 53∼70℃를 제한하고 있는데, 그 이유는 53℃미만에서는 강판표면에 형성되는 글라스 피막 형성이 억제되어 산화층이 얇고, 70℃를 초과하는 경우에는 분위기 가스내 수분이 과다하여 산화 층 형성이 유리하여 글라스 피막 형성이 너무 두꺼워 브러싱 작업 시 강판 표면으로부터 박리되어 오히려 허스롤 표면부를 오염시키는 요인이 되기 때문이다.
이하, 본 발명의 허스롤 브러싱 방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 허스롤 브러싱 방법은 허스롤을 포함하는 소둔로에서 고온소둔되는 방향성 전기강판에 브러싱용 강판을 연결하여 상기 허스롤의 회전에 의하여 브러싱용 강판을 허스롤의 표면과 접촉된 상태로 이동시켜 브러싱용 강판과 허스롤과의 마찰력에 의하여 허스롤 표면을 브러싱하는 방법에 적용되는 것이다.
본 발명에서는 본 발명에 따라 질화처리된 브러싱용 강판을 사용한다.
본 발명에 따라 질화처리된 브러싱용 강판을 사용하여 허스롤을 브러싱하는 경우, 상기 허스롤의 회전속도는 10∼20 mpm으로 하고, 그 회전방향은 강판의 진행방향과 역 방향으로 한다.
상기와 같이 허스롤의 회전속도를 10∼20 mpm으로 제한하는 이유는 회전속도가 10 mpm미만인 경우에는 브러싱용 강판과의 마찰력이 감소되어 허스롤 표면의 이물 질 제거가 불가능하며. 20 mpm을 초과하는 경우에는 허스롤 표면과 브러싱강판간의 마찰력이 과다하게 발생 되어 강판표면의 글라스 피막과 질화층이 조기에 훼손되어 연질화가 촉진되고 브러싱작업 중 판 파단의 요인이 되기 때문이다.
또한, 상기 허스롤 회전방향을 강판의 진행방향의 역방향으로 한정 한 이유는 허스롤 표면에 형성된 이물질의 방향과 반대방향이 되게 회전시켜 허스롤 표면으로부터 이물질을 쉽게 떨어지게 하기 위함이고, 만일 허스롤의 회전 방향을 동일한 방향으로 하여 브러싱 작업을 수행하면 이물질 제거가 충분히 일어나지 않을 우려가 있기 때문이다.
본 발명에서는 허스롤 표면의 브러싱시 브러싱 시간을 5∼10분으로 제한하는데, 그 이유는 브러싱 시간이 5분 미만인 경우에는 허스롤 표면부의 이물질이 완전히 떨어지지 않아 잔류 하게되고, 10분을 초과하면 허스롤 표면부와 브러싱 코일과의 마찰력으로 인해 강판표면의 글라스 피막과 질화층이 박리되어 다시 허스롤 표면에 재 부착되는 문제점이 발생되기 때문이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
(실시예 1)
중량%로, C: 0.04~0.07%, Si: 2.5~4.0%, Mn: 0.5~0.25%, P: 0.03%이하, S: 0.02% 이하, Al: 0.1% 이하, N: 0.01% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 규소강 슬라브를 1,170~1,200℃ 이하의 온도로 재가열한 후 열간압연하고, 560~640℃ 온도로 권취 하고, 1,000~1,150℃의 온도에서 열연판 소둔하고, 산세한 후, 두께 0.65~0.7mm로 1회 냉간압연을 실시한 다음, H2:15~20% 및 N2: 75~80%로 이루어진 분위기 개스에 하기 표 1과 같이 암모니아 가스를 주입하면서 하기 표 1과 같은 질화처리온도, 질화처리시간 및 이슬점온도의 조건으로 질화처리하여 브러싱용 강판을 제조한 다음, 브러싱 후 강판 표면거칠기, 두께 변화정도 및 브러싱 반복성을 조사하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
시편 No. 안모니아 주입량(Nm3/hr) 질화차리 온도(℃) 질화처리 시간 이슬점 (℃) 브러싱 후 강판표면 거칠기 두께변화 정도 브러싱 반복성
비교재 1 0.5 650 24초 20 × × ×
비교재 2 1.0 700 36초 30 × × ×
비교재 3 1.5 750 48초 40 ×
발명재 1 2.0 800 1분 30초 53
발명재 2 4.0 850 3분 60
발명재 3 5.5 900 4분 70
비교재 4 6.0 950 6분 80 × × ×
비교재 5 7.0 1000 7분 90 × × ×
범례 ○: 합격, △: 보통 ×: 불합격
상기 표 1에서 브러싱 후 강판표면 거칠기는 4회 브러싱 후 강판의 표면을 손으로 만져봐을 때 아주 거칠어 스캐일이 손에 뭍으면 불합격(×), 거칠기는 하지만, 스케일이 손에 묻지 않으면 보통(△), 거칠기가 아주약한 경우에는 합격(○)으로 구분 하였다.
또한, 상기 표 1에서 두깨 변화 정도는 최초 브러싱강판의 두께(0.65~0.7mm)기준 대비 0.005~0.01mm로 줄면서 골판짐이 전혀 없음을 합격(○)으로 하고, 두께(0.65~0.7mm)기준대비 0.01~0.03mm로 줄면서 골판질 조짐이 보이면 보통(△), 두께(0.65~0.7mm)기준 대비 0.03~0.07mm로 줄면서 골판 식별이 가능한 경우에는 불합격(×)으로 구분하였다.
또한, 상기 표 1에서 브러싱 반복성은 브러싱 작업반복해서 8회 실시하여 재질연화 및 폭 변화가 전혀 없으면 합격(○)으로 하고, 폭 변화가 5~20mm이면 보통(△), 폭 변화가 20~40mm이면 불합격(×)으로 구분하였다.
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 조건하에서 질화처리 된 브러싱용 강판의 경우(발명재 1-3)에는 본 발명의 범위를 벗어나는 비교재(1-5)보다 브러싱 후 강판표면 거칠기, 두께변화정도, 브러싱 반복성에 있어서 모두 우수함을 알 수 있다.
(실시예 2)
상기 실시예 1의 발명재 2를 브러싱용 강판으로 사용하여 하기 표 2에서와 같은 조건으로 브러싱한 다음, 이물마크 발생정도(촉감), 허스 롤 오염유무(육안) 및 제품표면 이물마크 발생여부를 조사하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
하기 표 2에서, 이물마크 발생정도는 브러싱 작업 후 별도의 이물마크 체크용 스트립을 소둔로내 투입 시킨 후 10초정도 허스롤을 공회전시켜 스트립에 발생된 흡집정도를 보고 판단 하였으며 촉감과 흠집이 없으면 합격(○), 촉감은 없으나 심한 흠집이 육안 관찰 되면 보통(△), 촉감과 흠집이 발견되면 불합격(×)으로 구분 하였다.
또한, 하기 표 2에서, 허스롤 오염 유무는 허스롤을 직접 육안으로 확인하여 이물 질이 없으면 합격(○), 육안상 미발견되나 촉감 있으면 보통(△), 이물 질 발견되면 불합격(×)으로 구분하였다.
또한, 하기 표 2에서, 제품표면 이물마크 발생여부는 소둔조건의 온도까지 승온시킨 후 제품 스트립을 소둔로내에 투입시켜 통과한 제품에 이물마크가 미 발생되면 합격(○), 이물마크 흔적은 있으나 촉감이 없으면 보통(△), 이물마크가 발생 되면 불합격(×)으로 구분하였다.
실시예 No. 브러싱 시간 (분) 허스롤회전 속도(mpm) 허스롤 회전방향 측정결과
이물마크 발생 정도(촉감) 허스롤 오염 유무(육안) 제품표면 이물마크 발생여부
비교예 1 1 2 정방향 × × ×
비교예 2 3 5 정방향 × ×
발명예 1 5 10 역방향
발명예 2 10 20 역방향
비교예 3 15 25 정방향 ×
비교예 4 20 30 정방향 × × ×
범례 ○: 합격, △: 보통, ×: 불합격
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명 범위에 부합되는 발명예(1 및 2)는 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예(1-4)에 비하여 이물마크 발생정도, 허스롤 오염 유무, 및 제품표면 이물마크 발생여부에 있어서 우수함을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 브러싱용 강판의 표면을 질화처리하여 브러싱용 강판의 조기 연질화(반복하여 사용시 발생 되는 조직의 강도저하)를 억제함으로써 브러싱용 강판의 사용 횟수를 연장하여 원단위를 절감할 수 있고, 또한 짧은 시간동안에 허스롤 표면부 이물질을 제거할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

  1. 삭제
  2. 허스롤을 포함하는 소둔로에서 고온소둔되는 방향성 전기강판에 브러싱용 강판을 연결하여 상기 허스롤의 회전에 의하여 브러싱용 강판을 허스롤의 표면과 접촉된 상태로 이동시켜 브러싱용 강판과 허스롤과의 마찰력에 의하여 허스롤 표면을 브러싱하는 방법에 있어서,
    상기 브러싱용 강판으로서,
    중량%로, C: 0.04~0.07% , Si: 2.5~4.0%, Mn: 0.5~0.25%, P: 0.03%이하, S: 0.02% 이하, Al: 0.1% 이하, N: 0.01% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 방향성 전기강판 제조용 냉연강판을 방향성 전기강판의 고온소둔시의 분위기에 암모니아가스를 2.00∼5.5 Nm3/hr의 유량으로 주입하면서, 53~70℃의 이슬점온도 및 800~900℃의 질화처리온도에서 1∼5분동안 질화처리하여 제조된 브러싱용 강판을 사용하고; 그리고 상기 허스롤의 회전속도를 10∼20 mpm으로 하고, 그 회전방향을 강판의 진행방향과 역 방향으로 하여 5∼10분동안 허스롤 표면을 브러싱하는 것을 특징으로 하는 허스롤의 브러싱 방법.
KR1020020079459A 2002-12-13 2002-12-13 허스롤의 브러싱용 강판의 제조방법 및 허스롤의 브러싱방법 KR100928789B1 (ko)

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