KR100256343B1 - 저온 스라브 가열방식에의한 방향성 전기강판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변압기, 전동기, 발전기 및 기타전자기기등의 철심재료로 사용되는 방향성전기강판을 저온 스라브 가열방식에 의해 제조하는 방법에 관한 것으로써, 권취 코일 최내권부의 온도가 분위기질소가스에 의해 영향을 받을 수 있는 온도인 1100℃ 이상이 될때까지 질소함유 수소분위기에서 처리함으로써, 코일의 꼬리부에도 안정적인 2차 재결정을 형성시켜 전코일의 길이방향자성이 균일하게 확보될 수 있는 방향성전기강판의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 저온 스라브 가열방식에 의해 방향성전기강판을 제조하는 방법에 있어서, 최종 마무리소둔이 1180-1220℃의 온도범위에서 분위기가스를 20-25% 질소함유 수소분위기로 하여 12시간이상 소둔한 후, 이 온도에서 분위기 가스를 100% 수소분위기로하여 12시간 이상 소둔한 다음, 냉각하는 과정으로 이루어지는 저온 스라브 가열방식에 의한 방향성전기강판의 제조방법을 그 요지로 한다.

Description

저온 스라브가열방식에 의한 방향성전기강판의 제조방법

제1도는 방향성전기강판에서 권취된 코일의 50Hz, 1.7Tesla의 자속에서 측정한 일반적인 길이방향의 철심손실 변화를 나타내는 그래프.

제2도는 통상의 마무리 소둔공정에서의 소둔시간에 따른 로온도, 권취코일 최외권부온도 및 코일 최내권부의 온도변화를 나타내는 그래프.

본 발명은 변압기, 전동기, 발전기 및 기타 전자기기등의 철심재료로 사용되는 방향성전기강판을 저온 스라브가열방식에 의해 제조하는 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 방향성 전기강판의 권취코일 꼬리부에 자성열화가 없이 전코일에 안정한 자성이 확보되는 방향성전기강판을 저온 스라브가열방식에 의해 제조하는 방법에 관한 것이다.

방향성전기강판이란 결정립의 방위가(110)[001]방향으로 정열된 집합조직을 가지고 있으며 이 제품은 압연방향으로 극히 우수한 자기적특성을 가지고 있으므로 이 특성을 이용하여 변압기, 전동기, 발전기 및 기타 전자기기등의 철심 재료로 사용된다.

방향성전기강판 제품은 자기적특성값을 기준으로하여 두가지로 나눌수 있다. 60년대 초반부터 개발되어 사용되고 있는 재래식 방향성전기강판으로 이는 자속밀도 B10기준 1.80-1.86테스라(Tesla)수준의 특성을 갖는 것과 그 이후 개발된 고자속밀도 방향성전기강판 즉 자속밀도 B10값이 1.89테스라이상 보다 고효율의 특성을 갖는 것으로 나룰 수 있으며, 이들은 초기 입성장억제제를 근간으로 한 성분조성과 제조방법, 실수율등에서 다소 차이를 갖고 있다.

재래식 방향성전기강판의 제조공정은 일반적으로 2-4%의 규소와 입성장억제제로 대부분 MnS나 MnSe를 함유하는 것을 특징으로 용해하여 스라브를 만든후 (재가열 및 열간압연) - (예비소둔) - (중간소둔이 낀 1회의 냉간압연) - (탈탄소둔) - (융착방지제 도포) - (최종 마무리고온소둔)등의 복잡한 공정을 거쳐서 최종제품으로 완성되는데 이러한 복잡한 제조공정중 가장 제조상의 난문제를 안고 있는 공정이 고온에서 열처리를 행하는 스라브 재가열공정이다. 이 스라브 재가열공정은 입성장억제제로 사용되는 MnS나 AlN등의 석출물들을 완전히 고용 분산시킨 후 미세하게 석출시켜야만 하는 것을 중심으로 하여 행하여지는데, 이를 위해서는 1400℃정도의 고온에서 5시간정도의 유지가 불가피하게 된다. 이때 고온의 스라브 표면에서는 공기와의 산화반응으로 Si 및 Fe 성분의 산화물이 복합된 파이어라이트(Fe₂SiO₄)라는 산화물로 되며 이는 융점이 1300℃정도로 낮아 표면에서부터 녹아 내리게 된다. 이때 녹아 내리는 스라그는 일부 바깥으로 흘러내리게 설게되어 있지만 대부분은 로상부의 내화물등에 축척되어 작업종료와 동시 완전 내부수리가 불가피하다. 따라서, 연속작업을 주 특징으로 하는 제철소에서는 작업성 불량, 생산성 감소, 원가상승등의 엄청난 경제적 부담을 안고 있다.

스라브 재가열온도의 하향화 노력은 선진 제조사를 중심으로 총력적인 관심속에 진행되고 있으며 여러가지 방법이 제시되고 있는 중이다. 이들의 고안은 재가열온도를 스라브가 녹지 않은 1300℃이하의 온도에서 행하는 것을 기준으로 하여 기본 성분계의 조정을 행하며 이 성분설계에 부가하여 제조공정중의 석출물 관리기법등이 제안되고 있다. 현재까지의 공지 기술로는 일본에서 주로 검토되어 국내에까지 기술을 공개한 한국특허 공개 89-8334, 89-13200, 92-702728, 92-9999, 92-14941호 및 공고 제89-882호 등이 있다. 이들은 모두 고자속밀도 방향성전기강판용을 대상으로 하였고, 실제적인 재가열온도는 보통 1150-1200℃에서 처리를 행하고 있으며, 자속밀도값을 확보하기 위해서 입성장억제제 성분의 하나인 N성분을 공정중에서 보충하기 위해서 탈탄소둔공정 후 소재내에 질소를 함침시키는 침질화 처리공정이 필수적으로 추가되고 있다. 따라서 이들의 기술들은 제철소 일반강의 재가열온도인 1250-1280℃ 보다 오히려 낮은 온도로 관리함에 따라 상호 작업간섭이 있고, 침칠반응을 위한 추가설비의 설치가 불가피하여 원가부담이 되고, 특히 입성장억제력 확보를 위해 1회 강압연 처리로 공정관리가 극히 어렵게 됨에 따라 로트별 자성 변차가 심하게 나타나 실수율이 낮게 된다.

본 발명자들은 재래식 방향성전기강판을 제철소 일반강의 처리조건과 동일한 재가열온도인 1250-1300℃ 부근에서 열처리하여 열간압연을 행하도록 하는 성분계를 설계하였으며, 기준의 제조공정에서 설비 보완이나 신설이 없어도 작업이 가능한 새로운 제조방법을 확립하여 한국특허출원 제 93-23751호로 특허출원한 바 있고, 또한 부가적인 요소기술들을 한국특허출원 제 94-21388, 21389, 21390 및 21391호로 특허출원하였다.

상기한 방법으로 실기 생산에 의해 저온재가열방법을 이용하여서도 우수한 실수율 및 자기적 특성을 갖는 제품을 생산할 수 있었다. 그러나 철강제조사에서는 다량 생산을 위해 최종제품 처리에 있어서 코일의 무게는 약 5-10톤의 대형코일로 생산이 되고 이때의 길이는 몇 천미터 이상이 된다. 이때 생산라인에서는 길이방향의 연속 철손측정장치(CCLT)로 길이방향의 자성특성을 평가하여 양호한 특성을 갖는 부분만을 선별적으로 제품화하여 수요가에서 공급하게 된다. 그러나 공지기술에 의해 제조된 방향성제품은 전체적으로는 우수한 특성을 갖고 있으나 초기 제품단중에 따라서 다소의 차이가 있지만 제1도에서 보는 바와 같이 최종 마무리고온소둔시의 권취된 코일의 최내권부즉 길이방향의 꼬리부 약 2-5% 정도는 급격히 자성이 열화되는 부분이 존재한다. 따라서, 전체 실수율이 낮아지는 문제점이 생겨 생산 공장에서는 실제적으로 원가 상승의 요인이 되고 있다. 따라서, 본 발명자들은 이러한 꼬리부 자성열화 요인을 추적한 끝에 본 발명재인 AlN을 2차재결정 성자억제제로 하고 저온 스라브가열방법을 적용하여 생산하는 제조공정에서는 2차재결정립 형성온도가 1000℃경에 시작하여 1150℃경에 종료된다는 것을 확인하였으며, 이는 통상의 다른 성분계 소재들에 비해 50-100℃이상 높은 것이다.

한편, 통상의 생산공장의 대형 권취코일 최내권부는 외권부에 비해 200℃ 이상 온도가 낮기 때문에 실제적으로 2차재결정이 형성 또는 종료되기도 전에 불순물제거를 위해 질소 함유 수소분위기에서 100% 수소분위기로 교체하는 경우에는 석출물인 AlN의 추가형성 및 안정화에 불리하게 작용됨으로서 2차재결정형성이 불안정되어 자성이 급격히 열화 될 수 밖에 없음을 확인하였다. 따라서, 본 발명은 권취코일 최내권부의 온도가 분위기질소가스에 의해 영향을 받을 수 있는 온도인 1100℃ 이상이 될때까지 질소함유 수소분위기에서 처리함으로써, 코일의 꼬리부에도 안정적인 2차재결정을 형성시켜 전 코일의 길이방향 자성이 균일하게 확보 될 수 있는 방향성전기강판의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은, 중량%로, C:0.025-0.050%, Si:2.9-3.3%, P:0.016% 이하, 용존 Al:0.011-0.027%, N:0.0080-0.012%, S:0.007%이하, Ni 및 Cr 단독 또는 복합: 0.06-0.18%, Mn:0.32% 이하, Cu: 0.6% 이하, 기타 불가피한 불순물 및 잔부 Fe로 이루어지는 스라브를 1250-1320℃로 재가열 한 후 열간압연을 행하고, 1000℃ 이하에서 열연판소둔을 행한후, 1차냉간압연하고, 냉연강판을 820-870℃에서의 습윤분위기에서 탈탄소둔을 행한 다음, 최종두께로 탈탄소둔판을 2차냉간압연하고, 600℃ 이하에서 회복소둔하고 MgO를 주성분으로하는 융착방지제를 도포한 후 최종 마무리 소둔처리를 행하여 방향성전기강판을 제조하는 방법에 있어서, 상기 최종 마무리 소둔이 1180-1220℃의 온도범위에서 분위기가스를 20-25% 질소함유 수소분위기로 하여 12시간 이상 소둔한 후 이 온도에서 분위기가스를 100% 수소분위기로 하여 12시간이상 소둔한 다음, 냉각하는 과정으로 이루어지는 저온스라브 가열방식에 의한 방향성전기강판의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

최종제품에 있어서 자기적 특성의 결정은 입성장억제제인 석출물들이 2차재결정 생성시 최적상태에서의 역할을 하도록 하는 것이며 이를 위해서는 각 성분계에 적절한 제조공정의 정립이 필요하다. 본 발명 성분계는 S량을 강력 억제하는 것을 특징으로 하는 AlN 중심 성분계이고, 열간압연시의 냉각과정중 AlN은 자성이 우수한 2차재결정립 형성에 유효한 극히 미세한 형태로 석출됨으로서 열연판소둔에 의한 석출물 제어는 본 발명 성분계에서는 필요치 않으며 이어 냉간압연을 행하게 된다. 또한, 본 발명의 특징은 중간두께에서 탈탄소둔을 행하여 Si₃N₄의 석출물을 추가 형성할 수 있다. 또 2차냉간압연은 탈탄소둔 후인 저탄소하에서 행함으로서 상대적으로 가공에너지가 적게됨으로서 2차재결정 형성이 보다 용이하게 된다. 1차재결정 형성은 최종 마무리소둔중의 저온부에서 행하고 계속된 승온중에서 2차재결정을 종료시키는 1, 2차재결정을 최종 마무리소둔중에서 일으키게 함으로서 2차 소둔공정이 없는 생산공정의 단축이 가능하게 된다. 특히 최종 마무리소둔시 장시간에 걸친 완벽한 1차재결정형성으로 이후 형성되는 2차재결정립이 자화 용이 방향인 (110)[001]방향으로 보다 정열된 집합조직을 가지게 할 수 있어 통상의 일반방향성 제품보다 극히 우수한 자성을 확보할 수 있게 되는 것이 본 발명의 특징이라고 할 수 있다.

본 발명에 있어서 AlN의 관리는 제강공정에서 Al성분과 N성분의 양적인 관리, 스라브재가열시의 이들 성분의 적정 고용상태화, 열간압연공정중의 냉각시의 미세석출, 중간 탈탄소둔공정에서 AlN 및 Si₃N₄등의 추가 석출물 형성에 의해 질적인 조절이 되며, 최종상태에서의 조절 및 특성의 결정은 2차재결정이 형성되기 직전에서의 AlN을 포함한 질화석출물의 양 및 분포상태이다. 여기서 입성장억제력을 확보하는 최종 AlN을 중심으로 하는 석출물의 형태는 본 발명에 있어서는 최종 마무리소둔중의 2차 승온과정 중 800℃ 이상에서 부터 1100℃이내까지 분위기가스중의 함유 질소에 의해 소재 내부로 흡수되어 소재중 미반응의 Al과 반응하여 AlN의 석출물의 추가 형성할 수 있고, 또한 일부의 N은 소재중의 Si등과 결합하여 Si₃N₄상태의 석출물을 형성하여 입성장억제력을 보조하게 된다. 통상의 방향성전기강판제조시의 2차재결정 형성온도는 일반 MnS성분계에서는 850-950℃정도이고, 고자속밀도급의 대표적인 성분계인 AlN 및 MnS 공동 석출물계에서는 이보다 조금 높은 온도인 900-1000℃ 정도이지만 본 발명의 저온재가열을 중심으로 하는 AlN 단독 성분계에서는 이보다도 더 높은 1000-1150℃정도로 높은 것이 특징이다. 이 같은 높은 2차 재결정 형성온도는 자기적 특성에 유리한 방위를 형성하는데 유리하여 우수한 자성을 확보 할 수 있었으나 코일의 일부분에서는 극히 열등한 자성열화부가 존재하여 제품의 실수율을 저하시키는 요인이 되고 있다.

본 발명재의 W17/50(50Hz, 1.7Tesla의 자속)에서 측정한 일반적인 길이방향의 철심 손실특성(철손)의 개략도를 나타내는 제 1도를 보면, 권취코일 외권부(코일 머리부)로 부터 대부분이 우수하고 균일한 특성의 제품이 얻어지나 권취코일 최내권부인 코일 꼬리부의 일부분, 이는 코일 단중에 거의 비례하여 1-3% 정도의 자성열화부가 생겨서 이 부분은 제품화가 불가능하게 된다. 이의 요인은 전술한 바대로 2차재결정형성온도가 타 성분계보다 높아서 이 코일 내부 꼬리부의 온도가 2차재결정 완료 이전에 분위기 가스가 불순물 제거를 위해 순 수소분위기로 전환됨으로서 추가적인 질소가스에 의한 석출물 형성이 불가능하여 코일외권부보다 안정적인 자성유리방위의 결정립형성에 극히 불리하게 되는 것임을 확인하여 본 발명을 구성하게 된 것이다.

일반적으로 7-10톤의 대형 권취코일을 이용하여 최종 마무리소둔처리시 통상적인 열싸이클에서의 로내 분위기온도(A), 권취코일 외권부의 온도(B) 및 권취코일 내권 꼬리부의 온도(C)의 변화가 제 2도에 나타나 있다. 제 2도에 나타난 바와 같이, 통상 자성열화부인 권취코일 꼬리부 온도는 분위기 가스를 25% 질소함유 수소분위기에서 100% 수소분위기로 교체되는 1200±10℃ 개시시점에서 코일 단중에 따라 다르지만 통상 900℃ 근방이고 이 온도에서는 아직 2차재결정이 형성되기 이전이므로 이후 형성되는 2차재결정에 나쁜 영향을 끼칠수 밖에 없다. 따라서 이 꼬리부가 코일 머리부와 동일한 특성의 자성을 얻기 위해서는 코일온도가 분위기질소가스에 의해 2차재결정에 영향을 끼칠수 있는 온도한계인 1000-1100℃까지 도달하기 위해서는 1200±20℃의 최고온도에서 코일단중에 따라 12시간이상 유지된 후에야 가능함을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 권취코일 꼬리부의 코일온도가 1000-1100℃가 될 때까지 20-25% 질소 함유 수소분위기에서 소둔하여 분위기가스로부터 소재로의 N₂유입에 의한 AlN 석출물 추가형성 및 안정화를 유도함으로서 꼬리부까지도 균일한 2차재결정을 완성할 수 있었다. 그리고 그 이후는 약 12시간 이상만 100% 수소분위기에서 균열하여도 본 발명소재의 초기 S량이 타성분계에 비해 강력히 억제되므로 소재중의 불순물의 제거에 충분한 시간이 될 수 있어서 초기의 일정시간 질소함유 수소분위기 처리는 소재 불순물처리등의 다른 문제가 없어서 자기시효현상(magnetic aging)등의 다른 악영향은 없다.

이하, 본 발명에 있어 수치한정 이유에 대하여 설명한다.

상기 C는 적정한 열간압연조직을 형성하게 하고, 냉간압연시 높은 가공에너지를 부여하기 때문에 최소 0.025% 이상 필요하지만, 과잉의 C함유시 탈탄소둔이 어려워져 작업성이 불량해지고, 또 잔류탄소량이 높으면 자성의 열화가 심해지므로 상기 C의 함량은 0.025-0.050 %로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 Si는 전기강판의 기본성분으로 소재의 비저항치를 증가시켜 자기적특성중 철심손실 즉 철손을 낮추는 역활을 하는 성분으로써, 그 함량이 2.9% 이하인 경우에는 철손특성이 나빠지고, 과잉 함유시에는 강이 취약해져 냉간압연성이 극히 나빠지고 2차재결정 형상이 불안정해져 길이방향의 2차재결정 불완전 형성부인 스트리크라고 부르는 결함 발생의 요인이 되므로 상기 Si의 함량은 2.9-3.3%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 Mn은 재가열시 석출물의 고용온도를 낮추며, 열간압연시 소재 양 끝부분에 생성되는 크랙을 방지하는 역활을 하므로 많이 첨가할수록 유리하지만, Mn량이 0.32%이상 첨가시에는 탈탄소둔시 형성되는 Mn 산화물에 의해 고온소둔시 형성되는 포스테라이트 절연피막의 밀착성이 악화되므로, 상기 Mn의 함량은 0.32% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 S는 Cu나 Mn과 유화물 형태의 석출물을 형성하여 억제제의 역할을 하는 성분으로써, 0.005%까지는 제조공장에서 기본적으로 함유됨을 고려하여 가능한 하한관리가 필요하며, 0.007% 이상이 함유되면 열연에서 저온재가열시 중심편석부의 고용 및 확산이 어려워져 최종제품에서 특성편차가 나타날수 있으므로 탈 S공정등을 채용하여 강력 억제하여야 한다.

따라서, 상기 S의 함량은 0.007% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 Al 성분은 N과 함께 AlN의 석출물을 형성하여 입성장억제력을 확보하는 중심원소이며, 총량적인 Al 관리가 아닌 용존상태의 Al량이 중요하다. 상기 Al 함량이 0.011% 이하인 경우에는 2차재결정에 필요한 충분한 억제력을 갖지 못하기 때문에 결정립 크기가 적고 불완전 미립자가 나타나 자속밀도가 낮고 철손이 나빠지고, 0.027% 이상인 경우에는 억제력이 너무 강해 자성인 우수한 (110)[001]방위의 2차 재결정 형성 자체를 어렵게 하여 자기적 특성이 급격히 열화되므로 중점관리가 필요한 대표적 성분이다. 따라서, 상기 Al의 함량은 0.011-0.027%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 N은 용존 Al과 반응 석출물을 형성하여 1차재결정의 입성장억제제로 작용하므로 2차재결정형성에 있어서 필수적인 성분이며, 0.008% 이하에서는 형성 석출물이 부족하게 되고, 0.012% 이상 첨가시에는 강판표면에 브리스터라는 결함이 생겨 제품의 표면특성을 열화시키므로 상기 N의 함량은 0.008%-0.012%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 Cu는 불순성분인 S와 결합하여 Cu₂S의 석출물을 형성하고, 석출물중 가장 저온에서 고용되는 성분으로써, 본 발명재에서 S성분이 MnS로의 형성을 가능한 억제하여야 하므로 가능한한 많이 첨가할수록 유리하지만, 0.60%이상 되면 탈탄소둔시 형성되는 산화물이 절연피막형성에 악영향을 줄 뿐만 아니라 2차재결정립의 크기가 거대하여 자속밀도는 좋으나 철손값이 열화될수 있으므로, 총 Cu함량은 0.6% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 Ni와 Cr은 1차재결정립을 미세화시켜서 석출물 분산효과가 크기 때문에 적정 재가열 온도범위를 보다 높일 수 있다. 따라서 재가열온도를 기본적으로 1250-1300℃에서 작업하기 위해서는 단독 또는 2종 복합으로 최소 0.06% 이상 첨가가 필요하고, 0.18% 이상 첨가시 소재중의 C성분과 결합함으로서 이후 탈탄성을 나쁘게 하므로, 상기 Ni 및 Cr의 함량은 단독 또는 복합으로 0.06-0.18%로 제한하는 것이 바람직하다.

이상의 성분계는 방향성전기강판 제조시 가장 큰 난문제인 스라브 재가열온도를 하향화시키는 필수조건으로 스라브 조성을 상기와 같이 조성하는 경우에는 스라브 가열온도를 통상 일반강의 재가열온도인 1250℃에서 작업을 행하여도 우수한 자기적 특성의 확보가 가능하여 경제적인 효과는 크다. 이때 재가열온도가 1320℃를 넘으면 전기강판 스라브가 용융하는 온도이므로 제철소에서 가장 경제적이고 용이한 재가열온도인 1250℃에서 1320℃까지로 한정하는 것이 바람직하다.

이후 제조공정은 1000℃ 이하에서 열연판소둔을 행하고, 1차 냉간압연하고 중간의 820-870℃에서의 탈탄소둔을 포함한 2차의 냉간압연으로 최종두께로 조정한다. 이어 600℃ 이하에서의 중간 회복소둔을 거처서 MgO를 주성분으로 하는 소둔분리제를 도포한 후 권취하여 이후 최종 마무리 소둔처리를 행하게 된다. 이상의 최종 마무리 소둔조건을 제외한 제조공정상의 요구조건은 기존 특허에 기술되어 있는바, 이하에서는 본 발명의 주요 특징부인 최종 마무리 소둔조건에 대하여 상세히 설명한다.

상기 최종 마무리 소둔시 600-800℃에서 행하는 1차저온균열후 승온하여 2차고온균열 온도구간인 1180-1220℃에서 로내분위기가스를 20-25% 질소함유 수소분위기로하여 12시간이상, 바람직하게는 12-18시간 소둔한 다음, 이 온도에서 100% 수소분위기로 하여 12시간이상, 바람직하게는 12-18시간 소둔한 후 냉각을 하므로써, 코일 길이방향의 꼬리부 자성열화가 방지된다.

이때, 가장 중요한 것은 소재내의 불순물제거를 위해 불가피한 1200±20℃에서의 고온균열에서 처리코일의 단중에 따라 다소 다를 수 있으나 최외권부온도가 분위기질소가스로 부터 2차재 결정형성에 영향을 끼칠 수 있는 최대 한계온도인 1000-1100℃에 도달하는데 충분한 시간으로 선정되어야 한다. 즉, 20-25% 질소함유 수소분위기 하에서의 소둔 시간을 12시간 이상, 바람직하게는 12-18시간이다.

또한, 이때 20-25% 질소함유 수소분위기가 필요한데 이때 20% 질소 이하에서는 추가적인 N흡수에 의한 AlN석출물량이 부족하여 2차재결정이 불안정해지고, 반면, 30%이상에서는 과잉 N흡수로 2차재결정이 도리어 어려워지기 때문에 본 발명에서는 20-25% 범위로 한정한다. 최고 균열온도에서는 초기 N함유분위기 소둔후 소재중의 잔류 S제거를 위해 코일단중을 고려해 12시간 이상 100% 수소분위기에서 추가 균열이 필요하며, 이때, 균열시간이 12시간이하인 경우에는 잔류성분제거가 충분치 않기 때문이다. 그러나, 균열시간이 너무 길면 과잉균열로 표면품질이 오히려 열화될 수 있으므로, 100% 수소 분위기에서의 소둔시간은 12시간 이상 바람직하게는 12-18시간이다. 한편, 본 발명은 AlN을 입성장억제제로 하여 저온 가열방법을 적용하여 제조하는 방향성전기강판에 적용될 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

중량비, C:0.034%, Si:3.16%, Mn:0.210%, S:0.006%, N:0.0089%, 용존 Al:0.019% , Cu:0.485%, Cr:0.046% 및 Ni:0.051%를 기준으로 하여 불가피하게 혼입되는 불순물을 포함한 나머지를 Fe로 하여 용해하여 230mm 두께의 스라브를 제조하였다. 이들 스라브를 스라브 표면용융이 없는 1310℃의 저온에서 4시간 재가열 후 열간압연을 하여 2.3mm 두께의 열연판을 만들었다. 그 다음 950℃에서 열연판소둔을 하고 산세후 1차 냉간압연하여 0.65mm 두께로 조정하였다. 이 중간소둔판을 870℃의 습윤분위기에서 탈탄소둔을 거쳐 0.30mm 두께로 최종 냉간압연을 행하였다. 이어 550℃에서 회복소둔, MgO 도포 후 코일상태로 권취하였으며 이때의 코일 단중은 6.9톤에서 10.3톤으로 조정하였다. 최종 마무리고온소둔은 650℃에서 30시간 1차 저온 균열, 이어 시간당 20℃의 속도로 승온, 1210℃에서 총 30시간 2차 고온균열 후 30시간에 걸처 상온까지 냉각하는 열사이클을 거처서 자기적 특성을 확보하는 제품을 얻었다. 이때 최종 마무리소둔시의 로내 분위기 가스는 통상재의 처리조건인 최고 균열온도인 1210℃에 도달 할 때까지는 25% 질소함유 수소분위기에서, 본 발명의 조건을 구현하기 위하여 이후 1210℃에서의 최고 균열소둔시 및 이후 냉각시에는 100% 수소분위기에서 행하였고, 이의 비교재로서 1210℃의 승온시까지는 25% 질소함유 수소분위기에서, 이후 1210℃에서의 최고균열시의 분위기개스를 초기 5시간, 10시간, 15시간, 20시간, 25시간, 30시간까지 25% 질소함유 수소분위기에서, 이후 나머지시간을 100% 수소분위기에서 행하였으며 이후 냉각시에는 100% H₂분위기에서 행하였다. 최종 마무리소둔후의 소재의 코일 길이방향에서 머리부 및 꼬리부의 자기적 특성중의 철심 손실값, 코일 길이방향의 자성실수율 및 소재의 잔류 C, N, S 성분을 측정하고 그 결과를 하기표 1에 나타내었다.

상기 표 1에 나타난 바와같이, 2차 고온균열 초기부터 100% 수소분위기에서 행하는 통상재의 경우에는 권취코일 머리부는 자성이 극히 우수하나 꼬리부 약 4%는 극히 열등한 자성을 나타내어 실수율이 저하됨을 알 수 있다.

또한, 25%N₂+75%H₂분위기에서의 유지시간이 본 발명범위 보다 작은 비교재(1) 및 (2)의 경우에는 꼬리부의 부분적인 열화부가 있으나 통상재에 비해서는 실수율이 향상되었음을 알 수 있다.

이에 반하면, 본 발명에 부합되는 발명재(a-c)는 머리부나 꼬리부 공이 유사한 자기적 특성을 보여 자성실수율이 100%의 안정된 특성을 나타내고 있으며, 또한 소재의 잔류성분의 함량도 탄소20ppm 이하, 질소 및 유황 10ppm 이하를 잘만족하고 있음을 알 수 있다.

한편, 100% 수소분위기에서의 유지시간이 본 발명범위 보다 짧은 비교재(3)의 경우에도 꼬리부의 부분적인 열화부가 있음을 알 수 있다.

[실시예 2]

상기 실시예 1의 최종 냉간압연판을 550℃에서 회복소둔, MgO 도포후 코일상태로 권취하였다. 최종 마무리고온소둔은 650℃에서 30시간 1차 저온균열, 이어 시간당 20℃의 속도로 승온, 1210℃에서 총 30시간 2차 고온균열 후 30시간에 걸처 상온까지 냉각하는 열사이클을 거쳐서 자기적 특성을 확보하는 제품을 얻었다. 이때 최종 마무리소둔시의 로내 분위기 가스는 초기 승온시 및 최종고온소둔의 15시간까지의 질소함유 수소분위기가스중의 질소분을 15-30%까지 변화시킨후 이어 100% 수소분위기에서 15시간 처리하여 최종균열처리를 행하고 이후 냉각시에는 100% H₂분위기에서 행하였다. 최종 마무리소둔후의 소재의 코일 길이방향에서 꼬리부의 자기적 특성중의 철심 손실값, 코일 길이방향의 자성실수율 및 소재의 잔류 C, N 성분을 측정하고 그 결과를 하기표 2에 나타내었다.

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 승온구간 및 고온균열 초기까지의 질소분율이 15% 질소분위기인 비교재(4)의 경우 꼬리부의 철손은 극히 불량한 상태이고, 이에 따른 자성 실수율이 낮아서 제조원가상승의 요인이 된다. 그러나, 본 발명에 따라 20-25% 질소함유 수소분위기에서 소둔하는 발명재(d) 및 (e)의 경우에는 자성 및 길이방향 실수율 소재의 잔류 성분등이 우수한 상태를 나타내고 있음을 알 수 있다. 그러나 30% 질소함량 수소분위기인 비교재(5)의 경우에는 오히려 철손이 높고 자성실수율이 낮게 나타남을 알 수 있다.

Claims (1)

1. 중량%로, C:0.025-0.050%, Si:2.9-3.3%, P:0.016% 이하, 용존 Al:0.011-0.027%, N:0.0080-0.012%, S:0.007%이하, Ni 및 Cr 단독 또는 복합:0.06-0.18%, Mn:0.32% 이하, Cu:0.6% 이하, 기타 불가피한 불순물 및 잔부 Fe로 이루어지는 스라브를 1250-1320℃로 재가열 한 후 열간압연을 행하고, 1000℃ 이하에서 열연판소둔을 행한후, 1차냉간압연하고, 냉연강판을 820-870℃에서의 습윤분위기에서 탈탄소둔을 행한 다음, 최종두께로 탈탄소둔판을 2차냉간압연하고, 600℃ 이하에서 회복소둔하고 MgO를 주성분으로하는 융착방지제를 도포한 후 최종 마무리 소둔처리를 행하여 방향성 전기강판을 제조하는 방법에 있어서, 상기 최종 마무리 소둔이 1180-1220℃의 온도범위에서 분위기가스를 20-25% 질소함유 수소분위기로 하여 12-18시간 소둔한 후, 이 온도에서 분위기가스를 100% 수소분위기로 하여 12-18시간 소둔한 다음, 냉각하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저온 스라브 가열방식에 의한 방향성전기 강판의 제조방법.