KR20010040966A - 무방향성 자성 강판 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 낮은 비전손실 및 높은 극성 및 바람직한 기계적 특성을 가진 박 강편 및 슬라브 주조물로 만들어진 무방향성 자성 강판을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기는 강 슬라브가 직접적으로 주조물 가열로부터 또는 T ≥ 900℃로 재가열 후 열간 압연되고 및 두 개 이상의 성형 패스들이 사상 압연 공정에서 이상 영역 오스테나이트/페라이트로 이행되는 것을 발명의 특징으로 하였다.

Description

무방향성 자성 강판 제조방법{METHOD FOR PRODUCING NON-GRAIN ORIENTED ELECTRO SHEET STEEL}
여기에서 "무방향성 자성 강판"이란 DIN 10106(충분히 마무리된) 또는 10165 (반(半)-마무리된)에 따른 것으로 이해되어졌다. 또한, 아주 높은 이방성 형태들은 그들이 방향성 자성 강판으로 간주되지 않는 한 포함된다(대략 30%까지의 비전손실 이방성). 상기 재료는 자속의 회전 방향을 가진 기계(모터, 발전기 등)에서 코어 재료로 주로 사용된다.
경제적이고 및 생태학적인 이유로 자성 특성에 대하여 더욱 향상된 개선을 요구하고 있다(T 에서 극성 J, W/kg에서 비전손실 P). 비전손실은 감소될 것이고 및 각각 사용된 유도 영역에서 극성은 증가될 것이다. 동시에 가공과 처리의 관점에서 기계-기술적인 특성에 놓인 특별한 요구 사항들이 있다. 절삭 능력은 상기에 관계하여, 예를 들면 펀칭하는 동안 특별한 관계를 가진다.
높은 극성을 가진 무(無), 낮고 및 중간 규산염 저손실 형태가 여기에서 고려되어질 것이다. 그러한 스트립은 특히 기차 엔진, 펌프 및 컴프레서용 산업 구동장치, 가구 기술용의 부스터 및 구동장치를 위한 안정기 및 고효율 모터용의 코어 재료로써 적당하다.
상기는 열간 스트립 어닐링 또는 중간 어닐링을 가진 2 단계 냉간 압연과 같은 부가적인 처리단계에 의해 자성 특성의 향상이 성취되는 것으로 공지되었다.
WO 96/00306에서 상기는 오스테나이트 영역에서 자성 강판을 위한 열간 스트립을 사상 압연하기 위해 및 완전한 페라이트 변환 온도보다 높은 온도에서 권취를 수행하기 위해 실리콘, 망간 및 알루미늄의 주요 합금 성분들을 가진 강들이 제안되었다. 또한, 압연 가열로부터 코일의 직접 어닐링이 제공되었다. 상기 방법에서 바람직한 자성 특성을 가진 최종 제품이 얻어졌다. 그러나, 증가된 비용은 먼저 가열하는 동안 및 열간 압연 동안 높은 에너지 소비로 인하여 및 합금 첨가로 인하여 고려되어져야 한다.
EP 0 469 980 B1은 부가적인 열간 스트립 어닐링과 협력하여 증가된 권취 온도를 요구한다. 유용한 자성 특성은 이미 낮은 합금 함량에서 설정되었다. 증가된 권취 온도 및 부가적인 열간 스트립 어닐링은 증가된 에너지 지출을 필요로 하고 및 따라서 높은 비용을 발생시킨다.
EP 0 651 061 B2에서 보통 강판에 대하여 약 45°로 비틀어진 입방 조직 (cubic texture)의 설정이 제안되었다. 특히 자성 특성은 극성에 관계하여 얻어졌다. 그러나 상기는 복잡한 방법을 필요로 한다. 증가된 최종 압연 및 권취 온도에 더하여 상기는 냉간 압연 동안 예열 및 중간 어닐링 및 몇 번의 드레싱(dressing)과 같은 부가적인 단계를 수행하는 것을 필요로 한다.
높은 실리콘 및 알루미늄 함량(Si + 2 Al ≥ 2%)을 목표로 한 EP 0 511 601 B1는 특히 1000℃보다 높은 온도에서 열간 스트립 어닐링을 제공한다. 결과적으로 고가의 합금 성분들이 사용되어야 하고 및 열간 스트립의 부가적인 어닐링으로 매우 높은 온도가 적용되어야 한다.
본 발명은 낮은 비전손실(specific total loss) 및 높은 극성 및 바람직한 기계적 특성을 가진 박강편(thin-slab) 및 주편(slab casting)으로 이루어진 무방향성 자성 강판을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명은 높은 극성, 낮은 비전손실 및 바람직한 기계적 특성 적용의 많은 분야를 위해 적당한 결합으로 비용 효과적인 방법내에서 자성 강판을 제공하는 목적을 바탕으로 하였다.
상기 목적을 성취하기 위해서 상기는 주조물 가열로부터 또는 T ≥ 900℃의 온도로 다시 가열한 후 직접 주조물을 열간 압연하기 위한, 및 자성 강판의 특성에 관계하여 바람직한 열간 스트립의 상태를 설정하기 위해서 사상 압연 공정에서 이 상(二相) 영역의 오스테나이트/페라이트내에서 두 개 이상의 금속 성형 패스(pass)를 수행하기 위한 본 발명에 따른 일반적인 방법을 통해 제공되었다. 상기 필요 조건들을 수행하기 위해서, 강은 10% 이상의 오스테나이트가 열간 압연 온도동안 얻어지는 그러한 방법으로 합금화되어져야 한다. 상기는 (Si + 2 Al) ≤ 3%의 기본 성분에서 오스테나이트 및 페라이트 형성 성분의 첨가 합금의 각 조절을 통해 영향을 받을 것이다. 따라서 상기 강은 사용된 함량이 0.001 내지 0.1% C, 0.05 내지 3.0% Si, Si + 2 Al ≤ 3%로 0.85% 이하의 Al, 0.05 내지 2.0%의 Mn, 철 및 불가피한 불순물들의 잔부 및 추가로 전체 1.5% 이하의 P, Sn, N, Ni, Co, Ti, Nb, Zr, V, B, Sb의 합금 성분으로 용융되었다.
슬라브 주조 동안 오스테나이트가 형성되도록 900℃ 이상에서 보통 재가열되고 및 사상 압연은 γ/α 두 상 영역에서 본 발명에 따라 수행될 수 있다. 박 강편 또는 스트립의 제조에 있어서, 재료는 보통 상기 기술된 이유로 주조물 가열을 사용하므로써 사상 압연에 앞서 900℃로 가열된다.
박 강편 또는 스트립 주조는 종래 슬라브 주조와 비교하여 다음과 같은 부가적인 장점을 제공한다. 완전한 응고까지 낮은 냉각 시간으로 인하여, 수지상정 아암 거리들은 작아지고 및 따라서 더욱 균질한 재료를 만들어 보다 강화된다. 작은 두께의 슬라브 및 주조물 가열을 사용하는 가능성으로 인하여, 열간 스트립 압연은 단축되고 및 비용 절감이 이루어진다. 박 슬라브 주조물 및 압연 설비의 각 설계의 경우에서, 넓은 범위의 사상 압연 및 권취 온도 및 작은 열간 스트립 두께가 설정될 수 있다. ≤ 1.5mm의 작은 열간 스트립 두께에서 열간 압연은 높은 생산성을 얻기 위해서 초 당 10m이상의 사상 압연 속도를 발생한다.
사상 압연의 마지막 세 개의 열간 압연 패스 중 하나 이상에 롤러 윤활을 제공하므로써, 더욱 균질한 구조가 낮은 전단 변형으로 인하여 단면위에서 얻어질 수 있다. 또한 압연 분리력이 감소되기 때문에, 작은 단부 두께에 대한 높은 두께 압하율이 가능하다.
추가 청구항에서 사상 압연은 페라이트 영역에서 면적 변화 εh= (hi- hi+1)/hi＞ 10%로 한 번 이상의 금속 성형 패스에 의해 완성된다. 만약 열간 압연이 페라이트 영역에서 하나 또는 몇 개의 금속 성형 패스에 의해 완성되고 및 열간 스트립이 650℃ 아래 온도에서 권취된다면, 그 후 상기는 응고된 열간 스트립 상태가 되고 및 과압 또는 석출물들의 미세한 압력을 초래한다. 상기는 다음의 냉간 압연의 필요한 수준을 감소시킨다. 대체로 상기 열간 스트립은 그의 최종 두께로 중간 어닐링과 함께 하나 또는 몇 개의 단계에서 냉간 압연될 수 있다. 따라서 상기 측정들은 냉간 스트립의 절단 및 펀칭 능력을 개선하는 미세 구조를 설정한다.
0.05 내지 1.6% Si으로 강의 Si 함량의 제한은 두 단계 영역이 상기 성분 중 다른 성분들의 각 역할의 경우에서 더 이상 존재하지 않은 경우 적당하다. 강 슬라브의 예열 온도가 오스테나이트 영역에 놓여 있기 때문에 상기는 요구된 금속의 성형 패스가 두 단계 영역에서 수행되는 것을 확보한다.
만약 강 슬라브가 주조 가열에서 900℃ 이하의 온도로 직접 냉각되고 및 오스테나이트 영역까지 재가열 후 열간 압연된다면, 조대한 석출물들이 형성된다. 미세한 석출물과 대조적으로, 그러한 조대한 석출물들은 자성 강판의 자석 특성을 개선시킬 수 있다. 특히 상기 후자는 재가열 온도가 1150℃ 이하일 때 적용된다. 그러한 낮은 선택 온도에서, 이전에 형성된 조대한 석출물들은 다시 용해로부터 방지된다.
따라서 6mm 까지의 두께를 가진 제조된 열간 스트립은 그의 의도된 목적에 의존하여, 650℃ 아래 또는 650℃ 영역에서 Ar1까지의 권취 온도에서 권취되었다.
만약 스트립들이 고온에서 권취된다면, 상기 코일들은 정적 분위기에서 실온으로 냉각되거나 또는 코일 열로부터 직접 열처리된다. 상기 열처리는 600℃ 아래로 최대 시간당 100℃의 지연 냉각에 의해 또는 노내에 열간 삽입하므로서 이루어질 수 있다. 또한 노 온도는 권취 온도 위에 놓일 수 있다.
650℃와 합금 역할로 변하는 Ar1 온도사이의 권취 온도는 부분적으로 또는 충분히 열간 스트립 어닐링을 대체할 수 있다. 40m의 권취기에 대한 짧은 거리 및 높은 최종 압연 속도와 결합한 상태에서는 특히 연속 주조 및 압연 플랜트에서 높은 권취 속도를 위해 허용하는 것으로, 종래 압연기에서, 특히 작은 스트립 두께에서는 설정될 수 없었다. 상기 방법에서 열간 스트립은 이미 코일에서 연화를 나타내었고, 따라서 확실하게 입경, 조직 및 석출물과 같은 특성과 관계된 조직 형태들에 영향을 미친다. 종래 방법과 비교되므로써 본 발명에 따른 방법으로 성취되는 자성 특성의 개선은 자성 강판의 제조에서 요구된 시간 및 사용된 에너지의 감소에 관련된다.
다양한 접근은 자성 강판을 생산하기 위해 가능하다. 본 발명에 따른 열간 스트립은 자성 강판으로써 직접 사용될 수 있다. 상기는 처리(반 마무리됨) 후 최종 어닐링 동안 재 압연 없이 또는 재 압연으로 사용될 수 있다. 열간 스트립은 상기 단계전에 어닐링될 수 있다. 추가적인 다른 방법에서 열간 스트립은 중간 어닐링으로 하나 또는 몇 단계에서, 나중에 수행된 전술된 제조 단계를 사용하여 최종 두께로 냉간 압연된다. 상기의 다른 방법내에서 열간 스트립은 열간 스트립 어닐링 후 또는 압연 상태에서 사용될 수 있다. 만약 후 형성 및 처리 후 최종 어닐링이 생략된다면, 어닐링은 요구된 특성 프로파일이 설정된 그러한 방법내에서 최종 두께로 압연한 후 미리 설계되어질 것이다(충분히 마무리됨). 모든 어닐링은 650℃위의 온도에서 최상층(top hat) 노 또는 관통형 노에서 수행될 수 있다.
일례
표 1은 종래 방법에 따른 및 본 발명에 따른 방법에 의해 성취된 자성 특성치, 비전손실(P) 및 극성(J)을 나타내었다.
합금 제품(mm) 종래 방법 본발명에 따른 방법
P1.0/W/Kg P1.5/W/Kg J2500/T P1.0/W/Kg P1.5/W/Kg J2500/T Ar3/℃ Ar1/℃
0.15%Si0.1%Al0.35%Mn sf:0.65 2.41 6.03 1.633 2.38 5.99 1.662 915 845
2.32 5.93 1.656
0.60%Si0.25%Al0.25%Mn HSA에대한ff:0.5 2.37 5.2 1.68 2.32 5.01 1.692 1050 945
2.28 4.95 1.690
1.3%Si0.12%Al0.2%Mn ff:0.5 2.62 5.74 1.623 2.13 4.55 1.688 1050 965
2.52 5.41 1.651
2.53 5.44 1.647
HSA에대한ff:0.5 2.2 4.75 1.67 2.03 4.35 1.683
1.8%Si0.35%Al0.20%Mn ff:0.5 1.91 4.22 1.587 1.84 4.02 1.617 1120 1050
상기 일례들은 열간 스트립 어닐링 없이 및 종래 열간 스트립 어닐링(HSA)을 가지고 반-마무리된(sf) 및 충분히 마무리된(ff) 표준 품질을 위해 본 발명에 따른 방법의 적용에 의해 성취될 수 있는 개선을 나타내었다. 높은 극성 치(J)및 대부분 낮은 비전손실(P)은 본 발명에 따른 제조 접근에 의해 이루어졌다. 표 1의 두 개의 마지막 칼럼은 오스테나이트/페라이트의 이상 영역의 한계를 특징짓는 다른 합금을 위한 변태 온도 Ar3 및 Ar1을 나타낸다.

Claims (19)

  1. 중량 %로,
    0.001 내지 0.1%의 C,
    0.05 내지 3.0% Si,
    Si + 2 Al ≤ 3%에 대하여 0.85% 이하의 Al,
    0.05 내지 2.0%의 Mn, 철 및 불가피한 불순물들의 잔부, 및
    추가로 전체 1.5% 이하의 P, Sn, N, Ni, Co, Ti, Nb, Zr, V, B, Sb의 합금 성분을 구성한 강으로 만들어진 슬라브, 박 강편 또는 스트립인 주조물로,
    상기 강 슬라브는 직접적으로 주조물 가열로부터 또는 T ≥ 900℃로 재가열 후 열간 압연되고 및 두 개 이상의 성형 패스(pass)들이 사상 압연 공정에서 오스테나이트/페라이트내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 무방향성 자성 강판을 제조하기 위한 열간 스트립 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    ＞ 10%의 성형 변화로 사상 압연의 마지막 금속 성형 패스가 페라이트 영역인 열간 압연 공정의 마지막에 놓인 것을 특징으로 하는 무방향성 자성 강판을 제조하기 위한 열간 스트립 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 강이 0.05 내지 1.6% Si을 함유한 것을 특징으로 하는 무방향성 자성 강판을 제조하기 위한 열간 스트립 제조 방법.
  4. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강 슬라브의 재가열 온도는 오스테나이트 영역인 것을 특징으로 하는 무방향성 자성 강판을 제조하기 위한 열간 스트립 제조 방법.
  5. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강 슬라브는 900℃ 아래 온도로 주조물 가열로부터 직접 냉각되고 및 오스테나이트 영역까지 재가열 후 열간 압연된 것을 특징으로 하는 무방향성 자성 강판을 제조하기 위한 열간 스트립 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 재가열 온도는 최대 1150℃ 인 것을 특징으로 하는 무방향성 자성 강판을 제조하기 위한 열간 스트립 제조 방법.
  7. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    사상 압연의 마지막 세 개의 열간 압연 패스 중 하나 이상이 롤러 윤활로 수행되는 것을 특징으로 하는 무방향성 자성 강판을 제조하기 위한 열간 스트립 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    페라이트 영역에서 사상 압연의 마지막 패스는 롤러 윤활로 수행되는 것을 특징으로 하는 무방향성 자성 강판을 제조하기 위한 열간 스트립 제조 방법.
  9. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열간 스트립은 650℃ 내지 Ar1 범위의 온도에서 권취되는 것을 특징으로 하는 무방향성 자성 강판을 제조하기 위한 열간 스트립 제조 방법.
  10. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열간 스트립은 650℃ 내지 Ar3 범위의 온도에서 어닐링되는 것을 특징으로 하는 무방향성 자성 강판을 제조하기 위한 열간 스트립 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 열간 스트립은 코일로 권취되어진 후 직접 어닐링되는 것을 특징으로 하는 무방향성 자성 강판을 제조하기 위한 열간 스트립 제조 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 열간 스트립은 첫 번째 냉각되고 및 어닐링을 위해 재가열되는 것을 특징으로 하는 무방향성 자성 강판을 제조하기 위한 열간 스트립 제조 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 열간 스트립은 공정 라인에서 압연 가열로부터 어닐링되는 것을 특징으로 하는 무방향성 자성 강판을 제조하기 위한 열간 스트립 제조 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 권취된 스트립은 600℃ 아래로 시간당 100℃이하의 속도로 보호 덮개하에 냉각되는 것을 특징으로 하는 무방향성 자성 강판을 제조하기 위한 열간 스트립 제조 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열간 스트립은 ＜ 650℃온도에서 권취되는 것을 특징으로 하는 무방향성 자성 강판을 제조하기 위한 열간 스트립 제조 방법.
  16. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서,
    추가로 상기 열간 스트립은 선택적으로 중간 어닐링을 가지고, 하나 또는 몇 개의 단계에서 냉간 압연에 의해 처리되는 것을 특징으로 하는 무방향성 자성 강판을 제조하기 위한 열간 스트립 제조 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    최종 두께로 열간 또는 열간 및 냉간 압연된 스트립은 650℃ 이상의 보호 노 가스 하에 충분히 마무리되는 것을 특징으로 하는 충분히 마무리된 자성 강판 제조방법.
  18. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    열간 또는 열간 및 냉간 압연 스트립은 보호 노 가스하에 최상층(top hat) 또는 관통형(through-type) 노에서 재결정 방법으로 어닐링되고 및 그 후 강화되고 또는 재압연되는 것을 특징으로 하는 반 마무리된 자성 강판 제조 방법.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 스트립은 최종 어닐링에 앞서 탈탄 어닐링되는 것을 특징으로 하는 자성 강판 제조 방법.
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