KR900006691B1 - 자기적 특성이 우수한 고자속밀도 일방향성 규소강판의 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

자기적 특성이 우수한 고자속밀도 일방향성 규소강판의 제조방법

제1도는 냉간압연시 부여한 초음파 에너지가 압연후 강판의 경도에 미치는 영향을 나타낸 그래프((a) : 주파수와 경도와의 관계, (b) : 압연율과 경도와의 관계, (c) : 온도와 경도와의 관계)

제2도는 냉간압연판의 조도와 경도와의 관계를 나타낸 그래프.

본 발명은 전자기장치의 철심등의 재료로 사용되는 일방향성 규소강판의 제조방법에 관한 것으로서, 보다상세하게는, 냉간압연공정에 특징이 있는 자기특성이 우수한 고 자속밀도 일방향성 규소강판의 제조방법에관한 것이다.

고자속밀도 일방향성 규소강판에 관해서는 이제까지 다수의 기술이 제안되어 특허화되어 있으며, 그 범위는 성분, 제강조건, 열간압연공정, 냉간압연공정 및 강판의 표면처리 등의 여러분야에 걸쳐 있다. 냉간압연공정이 특징이 있는 고자속밀도 일방향성 규소강판의 제조법의 일례로서 일본 특허 공개 공보(소) 49-3331호를 들 수 있는데, 이 방법은 성분으로서 규소를 3% 함유하는 것 이의에 AlN, MnS를 입성장 억제제로사용하여 81-95%의 냉간압연하는 것을 특징으로 하고 있으며, 일반적으로, 높은 냉간압연율은 자기적 성질이 우수한 (110)

1

집합조직을 만들어 특성이 양호한 일방향성 규소강판을 만드는 데에 중요하다는 것이 잘 알려져 있다.

그러나, 냉간압연에 있어서는 상기 언급한 외에 여러가지 조건에 제조되는 제품의 품질에 영향을 미치게된다.

예를들면, 일본특허공개공보(소) 46-46511호(과속밀도 일방향성 전자강대(판)의 냉연법)에는 냉간압연시강판의 온도가 50℃-350℃의 범위로 예를들편 250℃이상으로 높은 영역일 경우에 자기특성이 개선된다고하는 기술이 제안되어 있다

또한, 일본특허공개공보(소) 49-34417호(특성이 우수한 고자속밀도 일방향성 규소강판의 제조법)에는 냉간압연시 롤의 직경의 영향에 관해서 최종 냉간압연시 롤의 직경이 작을수록 좋은 특성의 재품이 얻어지고 압하율 10%이상의 최종 패스를 직경이 300mm이하인 롤을 사용하여 압연하는 기술이 제시되어 있다.

또한, 일본 특허 공개 공보(소)51-41611호(우수한 특성을 부여하는 고자속밀도 일방향성 전기강판의 냉간압연법)에는 냉간압연중 코일을 300℃ 내지 600℃의 온도범위에서 단시간 유지함에 의해 상기한 기술적효과의 동일한 효과를 나타내는 기술이 제시되어 있다.

이상과 같은 종래의 기술에 의하면, 우수한 특성의 고자속밀도 일방향성 규소강판을 얻기 위해서는 직경이 작은 롤을 이용하여 높은 온도에서 냉간압연을 행하거나 또는, 냉간압연 도중의 단계에서 50^oC-600^oC사이의 온도로 열처리하는 것이 필요하다는 것을 나타내고 있는데, 직경이 작은 롤을 이용하는 방법의 경우에는 롤의 직경이 제한되어 롤의 직경이 큰 냉간압연기에서는 특성이 우수한 고자속밀도 일방향성 규소강판을제조할 수 없게되며, 또한 냉간압연중 코일을 열처리하는 방법의 경우에는 냉간압연 도중에 300^oC-600^oC의 온도범위에서 일정시간 열처리가 필요하기 때문에 생산성이 현저히 저하하여 경제성이 나빠지게 된다.따라서, 제품의 품질과 경제성이 동시에 우수한 신기술이 요구되어져 왔다.

이에. 본 발명자들은 선행기술이 지닌 제약조건의 원인에 대하여 상세한 검토를 행하였으며, 그 결과 높은 압하율로 냉간압연하여 열간압연조직을 층분히 파괴하여야 할 필요가 있음을 발견했다. 열간압연조직 중에는 크게 연신된 결정립들이 존재하게 되는데 이들의 결정방위는

110

측이 압연방향에 평행한 {100}

110

,{112},

110

{111}

100

등으로서 냉간압연에 의해 쉽게 에너지를 축적시키지도 않고 결정방위도 변화하지 않기 때문에 이후 소둔시 재결정이 제대로 발생하지 않는 결정립들이다.

특히, 대형롤을 이용한 냉간압연에서와같이 단면에 수직인 압축력이 주된 압연응력일 경우 연신된 결정립들로 인해 재결정이 제대로 발생하지 않는 경향이 더욱 현저하다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 소형롤을 이용하여 냉간압연을 행하는 기술이 제안되었는데, 소형롤을 사용하는 이유는 압축력이외에 인장력이 압연응력으로 크게 작용하게 되어 보다 복잡한 변형이 일어나게 되어 에너지 축적이 증대되고 결정방위의 변화도 발생하여 이후 소둔시 재결정이 일어나는 경향이 증대되기때문이다.

또한, 종래의 공지기술에서 냉간압연 온도를 높게하거나 도중에 저온 소둔을 행하는 이유는 그렇지 않은 경우와 비교해서 현저하게 냉간압연에 의한 가공경화가 증가하기 때문이며, 이와같은 가공경화 증가 현상은 탄소와 질소가 고용되어 있는 재료에서만 나타나는 것으로써, 냉간압연에 의한 소성변형시 주활동 슬립계의 작용에 의해 일군의 전의가 발생하고 이것에 고용된 탄소나 질소가 확산되어 고착시키는 분위기를 형성하기때문에 전위가 움직이기 어렵게 됨에 따라 주활동 슬립계가 움직이기 어렵게 되면 타 슬립계가 이에 대신하여 움직이게 되고 결과적으로 변형이 복잡해져서 가공경화가 증가하게 된다.

따라서, 높은 냉간압연온도나 냉간압연 도중의 저온소둔은 고용된 탄소나 질소의 확산을 위하여 필요하다는 것을 알 수 있다

본 발명자들은 상기와 같은 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게된 것으로서, 본 발명은 경제적인 동시에종래의 것과 동등한 자기적 성질을 갖는 고자속 밀도 일방향성 규소강판을 제조하는 방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 Si을 4.5wt%이하 함유한 규소강판을 1회 또는 중간소둔을 포함한 2회이상의 냉간압연에 의해최종 제품의 판두께로 한 후 탄탄소둔과 최종소둔을 실시하는 고자속밀도 일방향성 규소강판의 제조에 있어서, 최종냉간압연시 압연중 또는 권취중의 강판에 초음파 에너지를 부여하여 자기적 특성이 우수한 고자속밀도 일방향성 규소 강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기의 최종압연시 최종패스를 제외하고, 강판의 표면조도가 30-150μ인치의 범위를 갖도록 하는 워크롤(work roll)을 사용하여 냉간압연 하므로서 자기적 특성이 우수한 고자속밀도 일방향성 규소강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

상기 본 발명에 있어서, 냉간압연중 또는 권취중에·초음파 에너지를 부여하는 이유는 이 초음파 에너지가강중의 고용된 탄소나 질소의 확산을 활성화시켜 상온에서 단시간에 전위를 고착시켜 가공경화를 촉진시키므로 고온으로 가열한다든가 또는 냉간압연중의 저온 소둔을 요구하는 종래방법들의 문제점을 해결하고자하는데 있어서, 초음파 에너지 부여에 대하여 본 발명자들이 행한 실험결과를 제1도에 나타내었다.

제1도(a)는 주파수 1-100KHz의 초음과를 사용하여 경도의 변화를 측정하고 그 결과를 나타낸 것으로서 제1도(a)에 나타난 바와같이, 초음파 에너지를 부여함에 의해 가공경화가 촉진되고 특히, 20KHz전후에서 그 효과가 크게 얻어짐을 알 수 있다. 또한, 제1도 (b) 및 (c)는, 20KHz의 초음파를 부여하는 경우와 부여하지 않은 경우에 대하여, 각각 압연율에 따른 경도변화 및 온도에 따른 경도변화를 나타낸 것으로서, 20KHz의 초음파 에너지를 부여하는 경우가 부여하지 않는 경우 보다 낮은 압연율 및 보다 낮은 온도에서 보다 큰 가공경화효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

한편, 거친 표면 조도를 가진 롤을 사용하는 경우에는 거친표면에 의해 주된 압연응력인 수직 응력 이의에 분산된 압연응력이 작용하게 되어 다수의 슬립계가 움직이게 되면서 가공경화가 촉진되는데, 강판의 표면조도가 30μ인치 이하가 되도록 하는 워크롤을 사용하는 경우에는 2차 재결정율이 낮아지고, 150μ인치이상인 경우에는 냉간압연이 어려우므로, 워크롤은 30μ인치-150μ인치의 표면조도를 얻도록 선정되는 것이바람직하다.

제2도는 거친 표면조도의 롤을 사용한 냉간압연시 강판의 표면조도가 냉간압연후 경도에 미치는 영향을나타낸 그래프로서, 표면조도가 30μ인치 이상에서는 경도의 증가가 현저함을 알 수 있다.

이하, 본 발명에 부합되는 고자속 밀도 일방향성 규소강판의 제조방법을 실제의 제조공정에 따라서 실명한다.

우선, 본 발명에 부합되는 규소강의 성분은 Si를 4.5%이하 함유하는 통상의 규소강이면 바람직하고, 그중에서도 2.5-4.5%의 Si, 0.085%이하의 C 및 0.010-0.065%의 Sol.Al을 함유하는 규소강이 보다 바람직하며, 여기에, NIn, N, Si 및 Se등이 통상의 범위에서 첨가된다.

상기와 같은 첨가범위를 갖도록 제강공정에서 성분을 조정하여 연속구조에 의해 슬라브 형태로 주조한다.

상기 슬라브를 통상의 가열온도인 1200^oC이상, 바람직하게는,1350^oC이상의 고온으로 장시간 가열하여 두께 1.8mm 내지 2.5mm의 열간압연간으로 열간압연한다.

상기 열간압연판의 두께는 마음에 수행되는 냉간압연조건 또는 최종제품의 두께등에 따라 변화될 수 있는것이다.

상기 열간압연판을 1회 또는 중간소둔을 포함하는 2회 냉간압연에 의해 최종두께까지 냉간 압연시킨후 통상의 탈탄소둔에 의해 탄소함량을 0.003%이하로 저감한다.

상기 최종냉간압연은 고자속밀도 일방향성 규소강판을 얻기 위한 기본적인 공정으로서, 고자속밀도 일방향성 규소강판을 얻기 위해서는 통상,80%이상, 바람직하게는 85%이상의 최종 냉간압연율이 필요하게 된다.

본 발명에서도 상기와 같은 최종냉간 압연율이 요구되고, 여기에 덧붙여 냉간압연중 또는 권취중의 강판에 초음파에너지를 부여하며, 보다 바람직하게는, 최종 압연시 최종패스를 제외하고 강판의 표면조도가30-150μ인치가 되도록 하는 워크롤(Work roll)을·사용하여 냉간압연을 행하게 된다.

상기 냉 간압연은 탄뎀(Tandem), Reverse, 2high, 4high, 6high, 10high 등 각종 형 태의 냉간압연기를사용하여 행할 수 있다.

상기와 같이 최종 냉간압연 및 탈탄소둔한 냉연강판에 소둔분리제를 통상의 방법으로 도포하고 1200^oC에서 20시간 정도 균열처리하는 최종 소둔에 의해 2차 재결정을 발생시킨다.

다음에, 강판의 교종과 절연 피막의 소부를 겸한 연속소둔을 행하여 제품으로 제조한다.

본 발명은 상기한 종래방법에 의한 제조공정이외의 제조공정에도 바람직하게 적용될 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

[실시예 1]

강의 성분으로서 Si : 3.15%, Mn : 0.07%, C : 0.05%, A1 : 0.025%, S : 0.025%, N : 0.007% 기타 Fe및 불가피하게 혼합되는 불순물을 함유한 두께 2.5mm의 열간압연판을 350^oC에서 3분동안 소둔하고 산세한다음 0.3mm까지 냉간압연하였다.

여기서, 초음파 에너지의 효과를 설명하기 위하여, 하나는 냉간압연중 강판에 20KHz의 초음파에너지를부여하고 (발명예 1), 다른 하나는 초음파를 부여하지 않고 제조하였다.(종래예) 또한, 상기와 같은 성분으로 이루어진 두께 2.5mm의 열간압연판을 350℃에서 3분 동안 소둔하고 산세한 다음 0.23mm까지 냉간압연 하였으며, 이 경우 냉간압연의 권취중에 20KHz의 초음과 에너지를 부여하여 체조하였다.(발명예 2)

상기와 같이 냉간압연한 후, 850^oC에서 3분 동안 75% H₂+25% N₂혼합가스 분위기하에서 탈탄소둔하고, MgO에 TiO₂를 첨가한 소둔 분리제를 도포한 다음,1200℃의 수소분위기하에서 최종 소둔을 하고, 열간교정의 공정을 거쳐 최종제품을 제조한 다음, 각각에 대하여 자기적 성질 및 2차 재결정율을 측정하고 그결과를 하기 표 1에 나타내었다.

[표1]

상기 표1에 나타난 바와같이, 냉간압연 또는 권취중에 초음파 에너지를 부여한 본 발명예 1 및 2는 초음파 에너지를 부여하지 않은 종래방법에 비하여 자속밀도가 향상 될 뿐만 아니라 철손이 현저하게 감소되고또한, 종래방법의 경우는 (110)

1

방위를 힝성하는 2차재결정율이 97%인데 비하여 본발명예 1 및 2의 경우에는 l00%로, 이는 냉간압연에 의해 가공경화가 촉진되어 열간압연조직이 충분히 파괴되었음을 나타내는것이다.

[실시예 2]

상기 실시예 1에서와 같은 성분의 강을 냉간압연을 제외하고는 같은 조건으로 처리하있다.

최중 냉간압연은 5패스로 행해 0.3mm의 두께로 하였으며, 이때 네번째 패스까지는 강판의 표면조도가20μ인치, 30μ인치, 50μ인치, 70μ인치가 되도록 워그롤(work roll)의 표면조도를 조절하였으며 통상의 표면조도(강판의 표면조도

10μ인치)를 가진 워크롤을 사용한 냉간압연도 실시하여 각각에 대하여 자기적 특성 및 2차 재결정을을 측정하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

[표2]

상기 표 2에 나타난 바와같이, 강판의 표면조도가 30μ인치 이상되면 (110)

1

방위의 2차 재결정율이100%로 되어 자기특성이 우수하게 됨을 알 수 있다.

상술한 바와같이, 종래방법에서는 냉간압연롤을 소구경으로 제한하고 가열장치를 장치하여 고온에서 냉간압연하거나 또는 냉간압연 도중 1분이상의 저온 소둔을 행하는 것이 필요한 반면에, 본 발명은 상기 종래방법의 냉간압연상의 제약이 없이도 우수한 자기적 특성이 갖는 고자속밀도 일방향성 규소 강판을 얻을 수있는 생산성과 우수한 효과를 갖는 것이다.

Claims (2)

1. Si를 4.5wt%이하 함유한 규소강판을 81-95%의 최종 냉간압율로 1회 또는 중간소둔을 포함하는 2회 이상의 냉간압연에 의해 최종제품의 두께로 한 후 통상의 방법으로 탈탄소둔하고 1150^oC이상의 온도에서최종소둔을 실시하는 고자속밀도 일방향성 규소강판의 제조방법에 있어서, 최종냉간 압연시 압연중 또는권취중의 강판에 초음파 에너지를 부여하는 것을 특징으로 하는 자기적 특성이 우수한 고자속밀도 일방향성규소 강판의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기의 최종 압연시 최종 패스를 제외하고 강판의 표면조도가 30-150μ인치 되도록 하는 워크를(work-rol1)을 사용하여 냉간압연하는 것을 특징으로 하는 자기적 특성이 우수한 고자속밀도 일방향성 규소강판의 제조방법.

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