KR940006492B1 - 저철손을 가지고 있는 방향성 전자강판의 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

저철손을 가지고 있는 방향성 전자강판의 제조방법

제1도는 최소소둔공정시의 산가용성 A1량으로 환산하여 인히비터의 거동변화를 나타내는 그래프.

제2도는 1050℃인 온도에서 이차 재결정이 발현되었을때 강판두께에 따라 산가용성 A1량으로 환산하여 인히비터의 분포를 나타내는 그래프.

본 발명은 밀러지수로 {110}<1> 또는 {100}<1>결정링 방위를 가지고 있는 방향성 전자강판의 제조방법에 관한 것이다.

방향성 전자강판은 전기장치와 변압기등의 철심용 연자성재료로서 사용된다.

방향성 전자강판의 기본적인 자기적 개념은 1926년에 철의 단결정의 자기적 이방성이 발견된 것에 그 단서가 있다(게이혼다와 에스.카야 : Sci. Reps. Tohoku Imp. Univ. 15, (1926). page 721). 그 후에 엔.피.고스가 {110}<1> 방위 조작을 가지고 있는 강판의 제조방법을 발명하였으며, 그후에 방향성 전자강판의 자기특성은 크게 개선되어 왔다.

방향성 전자강판의 집적된 "이차 재결정"이라고 알려진 현상을 이용해서 달성된다.

이차 재결정의 제어는 필수적으로 이차 재결정에 앞서서 일차 재결정을 조정하는 것과 더불어 인히미터로서 알려진 미세한 석출물 또는 입계편석형 원소를 조정하는 것을 필요로 한다. 인히비터티는 일차 재결정립중에서 이차 재결정립을 형성하지 않는 결정립의 성장을 억제하여, 이차 재결정이 우선성장(Preferential growth)되도록 한다.

방향성 전자강판의 제조방법은 3개의 종류로 구분할 수 있다.

제1종류는 일본국 특공소 제30-3651호에 엠. 에프. 리트만에 의해 제안되었는데, 여기서 MnS는 인히비터로 작용하며, 냉간압연은 두 단계로 수행된다.

제2종튜는 일본국 특공소 제40-15644호에 다구찌와 사가꾸라에 의해 제안되었는데, 여기서 A1과 MnS가 인히비터로 작용하며, 최종 냉간압연은 80% 이상의 압하율로 강한 압력하에 수행된다 :

제3종류는 일본국 특공소 제51-13469호에 이마나까등에 의해 제안되었는데, 여기서 MnS(또는 MnSe)와 Sb가 인히비터로 작용하며, 냉간압연은 두단계로 수행된다.

이를 방법에 의해 자속밀도가 약 1.92 테스라이고 극고집적결정방위를 갖고 있는 방향성 전자강판이 시판되고 있다.

그러나 최근의 에너지 가격의 상승으로 인해, 전기기기제조업자는 에너지를 절약해야만 하게 되었고, 따라서 저철손 재료에 대한 요구가 더욱 증대되고 있다.

강판두께를 얇게하면 방향성 전자강판의 철손이 저하되지만, 이것은 이차 재결정을 불안정하게 만들어 결정방위의 집적도를 열화시킨다는 사실이 알려졌다.

현재 시판중인 방향성 전자강판의 두께는 약 0.20mm 정도이며, 보다 얇은 방향성 전자강판을 안정적으로 생산할 수 있는 제조방법에 대한 강한 요청이 있다.

본 발명의 목적은 불안정한 이차 재결정을 초래하는 인자를 명확히하여 안정한 이차 재결정을 보장하는 조업조건을 최적화함으로써, 0.15mm 이하의 감소된 두께를 가지고 있어서 철손이 개선되었거나 감소된 방향성 전자강판의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적을 달성하기 위하여, 중량%로 Si : 0.8 내지 4.8, 산가용성 A1 : 0.012 내지 0.050, N : 0.01 이하 및 잔부 : Fe와 불가피한 불순물을 이루어진 강스트립을 제조하고 ; 강스트립을 1회 또는 중간에 중간소둔을 사이에 끼운 2회 이상의 냉간압연에 의해 최종 두께인 0.15mm 이하로 냉간압연하고 : 이 냉간압연스트립을 일차 재결정 소둔하고 : 주성분이 마그네시이아인 소둔분리제를 정전 스프레이 도포법(electrostatic spray painting)으로 상기 스트립에 도모하고 : 그리고 스트립을 최종(final-texture annealing) 소둔하는 것으로 이루어진 저철손 방향이 전자강판의 제조방법을 제공한다.

최종 소둔은 스트립의 이차 재결정이 완료될때까지 질소분압을 25% 이상으로 유지하여 실시되는 것이 바람직하다.

본 발명자는 두께가 다른 재료의 이차 재결정 거동에 관하여 상세히 연구한 결과, 강판내의 인히비터량이 최종 소둔시 급격히 감소하기 때문에, 강판두께가 감소되면, 이차 재결정이 불안정해진다는 것과, 슬러리 형태의 소둔분리제로서 강판표면에 도포된 마그네시아의 수분량은 인히비터량의 위와 같은 감소속도를 제어하는데 중요한 역할을 한다는 것을 발견하였다.

본 발명자는 인히비터량의 감소속도는 강판두께에 따라 의미가 있을 정도로 변한다는 사실을 발견하엿다.

예컨대, 중량%로 Si : 3.3%, 산가용성 A1 : 0.027%, N : 0.008%, Mn : 0.14%, S : 0.007%, C : 0.05% 및 잔부 : Fe와 불가피한 불순물로 이루어진 열간압연된 규소강스트립을 1100℃에서 2분간 소둔하고 그 다음에 냉간압연하여 0.30mm와 0.15mm 두께의 강판을 형성하였다. 이 강판을 탈탄함과 동시에 일차 재결정시키기 위해 습수소분위기에서 2분동안 830℃에서 소둔하였다. 강판을 암모니아 분위기에서 질화하여 나중의 이차 재결정을 안정화시키고 강판의 총 질소함량을 170ppm으로 하여 인히비터를 강화하였다. 그 다음에 주성분이 마그네시아이고 슬러리 형태인 소둔 분리제를 도포하고 강판을 그후에 25%의 N₂와 75%의 H₂로 되어 있는 가스분위기에서 최종 소둔하였다.

A1N과 (A1,Si)N 등과 같은 인히비터의 거동 변화를 알아보기 위하여 최종소둔공정시의 강판으로부터 시료를 채취하엿다. 제1도는 그 결과를 나타내며, 인히비터량이 두꺼운 강판에서 보다 얇은 강판에서 보다 신속하게 감소된다는 것을 보여준다.

따라서, 의도되지 않은 일차 재결정립의 바람직하지 않은 성장이 바람직한 이차 재결정립의 성장을 완료하는데 필요한 소둔기간동안 효과적으로 억제될 수 없기 때문에 이차 재결정은 얇은 재료에서 불안정하게 된다고 생각된다.

본 발명자는 인히비터량 감소의 율속과정을 상세히 연구하여 그 최대인자는 강판표면에서의 A1의 산화라는 것을 발견하였다.

제2도는 1050℃인 온도에서 이차 재결정이 발현되었을매 강판두께에 걸쳐서 산가용성 A1량으로 환산한 인히비터의 분포를 나타내며, 강판표면 근방에서 인히비터량이 감소한다는 것을 보여준다. 그 이유는 최종소둔시에 수화된 물을 함유하고 있는 슬러리 형태로 강판표면에 도포된 마그네시아는 강판표면근방에서 소둔 분위기의 산소포텐셜을 높여서 강내의 A1을 산소와 반응하도록 하여 강판의 서브-서페이스층내의 A1을 소모시키기 때문이라고 생각된다.

얇은 강판에서, 산화반응은 강판표면에서뿐 아니라 강판두께 전체에 걸쳐서 영향을 미치며, 그 결과로 인히비터량은 두꺼운 강판에서보다 얇은 강판에서 보다 신속하게 감소된다고 생각된다.

따라서 얇은 재료의 안정한 이차 재결정을 확보하기 위해 강판표면 근방에서의 소둔분위기의 산소 포탠실은 낮은 레벨로 유지되어야 하며, 본 발명자들은 주성분이 마그네시아인 소둔분리제를 슬러러가 아니라 정전 스프레이 도포법으로 강시이트 표면에 도포하여야 한다는 것을 발견하였다.

일본국 특공소 제60-17026호에 개시된 마그네시아의 정전 스프레이 도포법은 "비록 많은 특허가 방향성전자강판의 고온 소둔에 대한 버닝 또는 스티킹의 방지와 유리질 피막에 관하여 특허되었지만, 본 발명은 정전 스프레이 도포형 방법은 통상의 고가의 하소된 마그네시아 대신 매우 가격이 저렴한 비수화성 경소 마그네시아(unhydrated dead-bumt magnesia)를 사용함으로써 오랜시간동안 연속적으로 실시될 수 있다는 커다란 공업적 이점을 제공한다"는 기재로부터 알 수 있듯이 경제적인 효과만을 고려하였다.

그러므로 마그네사아계 소둔 분리제의 정전 스프레이 도포법은 본 발명자에 의해서 최초로 발견된 바와같이 A1N과 (A1,Si)N등과 같은 인히비터에 영향을 미친다는 사실은 공지되지 않았다.

최종 소둔이 본 발명에 따라 감소된 산소포텐셜하에서 실시되는 경우에, 질소분압은특히 최종 소둔시에 A1N과 (A1,Si)N 등과 같은 인히비터에 영향을 미친다는 사실은 공지되지 않았다.

최종소둔이 본 발명에 따라 감소된 산소포텐셜하에서 실시되는 경우에, 질소분압은 특히 최종소둔시에 A1N과 (A1,Si)N등과 같은 인히비터의 안정성에 크게 영항을 미친다. 따라서 질소 포탠셜은 25% 이상이 바람직하며 50% 이상이 더욱 바람직하다.

본 발명에 사용된 강스트립은 필수적으로 Si : 0.8-4.8중량%, 산가용성 A1 : 0.012-0.0 및 중량%6, N : 0.01중량% 이하 및 잔부 : Fe와 불가피한 불순물로 이루어져 있다.

다른 원소들은 제한할 필요가 없다.

Si의 포함은 전기저항의 증대와 철손의 감소를 위해 필수적이지만, Si의 함량이 4.8중량% 이상인 경우에 스트립은 냉간가공중에 균열이 생기기 쉽고 따라서 냉간가공이 불가능해진다. 또한 Si 함량이 너무 적은 경우에는, 최종소둔중에에서로의 변태가 일어나서 그것에 의해 조직의 바람직한 결정방위가 상실되기 때문에 Si의 하한은 0.8중량%이며, 이 함량은 결정범위에 역효과를 내지 않는다.

산가용성 A1은 A1N과 (A1,Si)N과 같은 인히비터를 형성하기 위하여 N과 결합하는 필수원소이다. 산가용성 A1의 양은 높은 자속밀도를 확보하기 위해 0.012 내지 0.050중량%로 제한된다.

N은 A1N과 (AIMSi)N과 같은 형태의 인히비터를 형성하기 위하여 충분한 양으로 강내에 존재해야만 하지만, N의 함량은 강판내에 블리스터 또는 캐비티가 형성되기 때문에 0.01중량% 이하여야 한다.

본 발명의 강스트립은 Mn, S, Se, B, Bi, Nb, Sn, Ti 또는 다른 인히비터의 형성원소를 더 포함할 수 있다.

상기의 특정 조성을 가지고 있는 용강을, 잉곳으로 주조하여, 스트립으로 열간압연하거나, 연속주조하여 연속주조 스트립을 형성한다.

열연스트립 또는 연속주조스트립은 직접 또는 짧은 시간동안의 소둔후에 냉간압연된다.

짧은 시간동안의 소둔은 최종제품강판의 자속밀도를 개선하기 위하여 750℃ 내지 1200℃에서 30초 내지 30분동안 실시되므로, 요구되는 자기적 특성과 제조경비에 따라 시행될 수도 있고 시행되지 않을 수도 있다.

일방향성 결정립 방위가 요구되는 경우에는 일본국 특공소 제40-15644호에 개시된 것처럼 냉간압연은80% 이상의 최종 냉간압연율로 실시되며, 이방향성 결정립 방위가 요구될 경우에는, 일본국 특공소 제35-2657호 및 제38-8218호에 개시된 것처럼 냉간압연은 40% 내지 80%인 냉간압연율의 교차압연(cross-rolling) 공정에 의해 실시된다.

냉간압연 스트립은 750 내지 900℃의 온도에서 일차 재결정 소둔되며, 필요에 따라 강중에 통상적으로 함유되어 있는 C를 제거하기 위하여 습수소 분위기에서 소둔된다.

본 발명에 따라 주성분이 마그네시아인 소둔분리제는 그후에 정전 스프레이 도포공정에 의해 강스트립에 도포된다.

최종 소둔은 상술한 바와 같이 이차 재결정이 완료될때까지 질소분압이 25% 이상인 분위기에서 시행되는 것이 바람직하다.

[실시예 1]

Si : 3.2중량%, 산가용성 A1 : 0.030중량%, N : 0.008중량%, Mn : 0.14중량%, S : 0.007중량%, C : 0.05중량% 및 잔부 : Fe와 불가피한 불순물로 구성되어 있는 열간압연강 스트립을 1120℃에서 2분간 그리고 900℃에서 2분간 2단계로 소둔하고 그 다음에 0.15mm 두께로 냉간압연 하였다.

냉간압연 스트립을 일차 재결정시킴과 동시에 탈탄하기 의해, 스트립을 830℃에서 1분간 습수소분위기에서 소둔하였다.

주성분이 마그네시아인 소둔분리제를 종래의 방법에서 사용된 슬러리 형태로 (A) 또한 본 발명에 따른 정전 스프레이 도포법(B)으로 스트립에 도포하였다.

최종소둔을 25%의 N₂와 75%의 H₂인 분위기에서 1200℃로 스트립을 가열하여 행하고, 그 다음에 분위기를 100% H₂로 바꾸어 10시간동안 순화소둔을 실시하였다. 인산염계 장력코고팅액을 스트립에 도포하고 레이저 빔을 조사해서 자구를 세분화하였다.

표 1은 이렇게해서 얻은 제품강판의 자성을 나타낸다.

[표1]

[실시예 2]

실시예 1에서와 같은 제조 조건하에서 얻은 일차 재결정스트립에 정전스프레이 도포법으로 주성분이 마그네시아인 소둔분리제를 도포하였다.

최종소둔은 0 내지 100%인 범위에서 질소분압을 달리한 분위기에서 1200℃로 가열하여 실시하였다. 1200℃ 온도에 도달한 후에 분위기를 100% H₂로 바꾸고, 순화소둔을 이 분위기에서 1200℃에서 10시간동안 실시하였다.

표 2는 최종소둔분위기의 질소분압, 자속밀도 및 이차 재결정율을 나타낸다.

[표2]

상술한 바와 같이 본 발명은 이차 재결정을 안정화시킴으로써 두께가 0.15mm 이하이고 우수한 자기특성 특히, 저철손과 고자속밀도를 갖는 두께가 얇은 방향성 전자강판을 생산하기 위한 제조방법을 제공한다.

Claims (1)

1. 저철손을 가지고 있는 방향성 전자강판의 제조방법에 있어서, 중량%로 Si : 0.8 내지 4.8, 산가용성 A1 : 0.012 내지 0.050, N : 0.01이하 및 잔부 : Fe와 불가피한 불순물로 이루어진 강스트립을 제조하고 ; 상기 강스트립을 1회 또는 중간에 중간소둔을 사이에 끼운 2회 이상의 냉간압연에 의해 최종 두께인 0.15mm 이하로 냉간압연하고 : 상기 냉간압연스트립을 일차 재결정소둔하고 : 주성분이 마그네시아인 소둔분리제를 정전 스프레이 도포법으로 상기 스트립에 도포하고 : 상기 스트립을 상기 스트립의 이차 재결정이 완료될때까지 질소분압을 25% 이상으로 유지하여 최종소둔하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저철손을 가지고 있는 방향성 전자강판의 제조방법.