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 작업을 반복해서 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.