KR20120130172A

KR20120130172A - 방향성 자기 강판의 제조 방법

Info

Publication number: KR20120130172A
Application number: KR1020127019496A
Authority: KR
Inventors: 쥬세페 아브루제스; 스테파노 시샐'; 스테파노 폴투나티
Original assignee: 쎈트로 스비루뽀 마테리알리 에스.피.에이.
Priority date: 2009-12-23
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2012-11-29
Also published as: BR112012018799A2; BR112012018799B1; RU2012130313A; PL2516686T3; IT1402624B1; EP2516686B1; WO2011077470A1; ITRM20090681A1; CN102834528A; CN102834528B; EP2516686A1; US20130160897A1; US9328396B2

Abstract

본 발명은 열간 압연 강판의 재결정시 불균질성을 많이 포함하는 것이 가능해지고, 실리콘 강 슬래브들을 위해 특히 가동되는 열간 압연기 조건들을 제공하는 방향성 자기 강판을 위한 과정을 목적으로 가진다. 이들 가동 조건들의 사용으로 2차 방향성 재결정에 앞서 최종 두께로 강판을 어닐링 하는 동안 결정화된 결정립의 성장 경향이 감소될 수 있다. 현재, 본 발명에 따른 열간 압연기의 특별한 가동 조건들은 종래의 기술들에 의해 제공되는 대응경우보다 낮은 소지 내 황(S)과 질소(N)의 양으로부터 시작하는, 결정립 성장의 조절에 유용한 2차 상들의 미세 석출을 허용하여, 결과적으로 미세 석출물은 압연 전, 1300℃보다 낮은 온도에서 슬래브들의 가열 후 금속 고용체 내에 분산될 수 있다.

Description

방향성 자기 강판의 제조 방법{PROCESS FOR THE PRODUCTION OF GRAIN-ORIENTED MAGNETIC SHEETS}

본 발명은 방향성 자기 강판으로 알려져 있는, 리본들의 압연 방향을 따라 높은 자기 이방성과 뛰어난 자기 특성을 가진, 전기적 응용들을 위한 실리콘 함유 철 합금 강판의 제조에 관한 것이다.

본 발명은 열간 압연의 가공열적(thermo-mechanical) 공정의 특별한 조절을 통해, 최종 두께를 향한 2차 재결정 현상의 조절 및 뛰어나고 특히 균질한 자기 특성들을 가진 최종 제품들을 얻기 위한 조건들이 선호되는 상기 제품들의 제조를 위한 새로운 방법으로 이루어져 있다.

잘 알려진 것처럼, 방향성 자기 강판들은 보통 800As/m (B800)의 필드(field)의 작용 하에서 측정된 자기 유도 값이 다른 두 개의 제품군, 즉 종래의 방향성 자기 강판(CGO - B800 > 1800 mT), 및 고투자율 방향성 자기 강판(HGO - B800 > 1900 mT)으로 분류된다.

방향성 자기 강판은 특히 전기 에너지 생산 및 분배(발전소로부터 최종 사용자들까지)의 전체 사이클을 따라서 사용된 변압기들의 중심 구조에서 사용된다. 기준 방향을 따르는 자기 투자율(강판의 압연 방향에서 자화곡선) 외에, 이들 재료들의 자격을 갖춘 자기 특성들은 자속이 흐르는 동일한 기준 방향에서 교류 자기장(유럽에서 50Hz)의 적용을 위해 그리고 변압기의 작업 유도로 열 형태 하에서 주로 분산되는 동력 손실들이다(전형적으로는 1.5 및 1.7 Tesla에서 전력 손실들이 측정됨).

스트립(strip)들의 압연 방향에서 뛰어난 자기 특성들은 강판의 두께 방향으로 지나가고 금속 소지를 구성하는 결정들의 분포를 특징으로 하는 최종 제품들의 독특한 다결정 구조의 결과이고, 그 결정학적 방향은 (밀러 지수에 따라) 모든 존재하는 결정들의 격자 방향 <001>이 스트립 압연 방향을 따라서 정렬되는 방향이다.

결정학적 방향 <001>은 체심입방격자의 가장 간단한 자화 방향이기 때문에, 이는 다결정을 위한 최고의 가능한 투자율의 달성을 보장한다. 각 편차(angular deviation)의 면에서, (단결정 방향들 사이 및 압연방향으로) 단결정 방향들 <001> 사이의 상대적 정렬도는 그 제품에 대해 얻을 수 있는 투자율에 정비례한다. 최고의 제품들(HGO degree)은 3 내지 4도의 각 분산 원뿔(angular dispersion cone) 내에서 중간 정도의 방향상실(disorientation)을 가진 결정들의 더 많은 부분을 보여준다. 종래의 방향성 제품들(CGO)의 경우, 제품을 구성하는 결정들의 최대 부분이 배치된 최대 각 분산 원뿔은 평균 7 내지 8도인 것으로 밝혀졌다.

제품들의 이러한 결정 구조는 최종 두께로 압연된 강판들의 결정화 후 결정립의 연속적인 성장과 이 기술의 전문가들에게 2차 방향성 재결정으로 알려져 있는 후속의 결정립의 불연속 성장을 조절함으로써 산업적 제조에서 얻어질 수 있다.

방향성 자기 강판들의 제조를 위해, 고온에서 결정립 에지 이동을 임계적으로 감소(결정립 성장 억제제)시키고 2차 방향성 재결정의 조절을 허용하는 제2 상 입자들의 품질 및 분포의 존재를 조절하는 것이 필요하다.

입자들의 양(석출물들의 체적 분율)은 많은 원소들(예를 들어, 망간, 구리, 크롬, 알루미늄, 니오븀, 바나듐, 티타늄 등)과 함께 고온에서 충분히 안정한 황 및/또는 셀렌화물 및 질화물을 잠재적으로 형성할 수 있는 황 및/또는 셀레늄, 질소와 같은 일부 원소들의 함량에 의해 결정된다.

기타 입자 유형들은 고온에서 많이 안정되지 않거나(예를 들어, 탄화물들) 너무 많이 안정되기 때문에 사용될 수 없는데, 이런 이유로 공정의 끝에서 이들을 소지로부터 제거할 수 없다(예를 들어, 산화물들).

게다가, 결정립 성장을 효율적으로 조절하기 위해, 제2 상 입자들은 매우 작고 소지에 균일하게 분포되는 것이 중요하다.

결정립 에지 이동의 마찰력 세기를 설명하는 분석적 표현은 다음 식 (1)로 표현되고:

여기서, fv는 2차 상의 체적 분율이고,

는 (구형의 등가 반지름으로 표현되는) 실제 2차 상 치수들의 평균값이다.

이 기술에서 통상의 지식을 가진 자들에게 잘 알려져 있는 것처럼, (전형적으로는 연속 어닐링 동안에) 최종 두께로 냉간 압연 후 반제품에 대해 실현되는 1차 결정화로부터 (전형적으로는 정적 어닐링(static annealing) 동안에) 고온에서 최종 어닐링 동안에 실현되는 2차 재결정까지 가는 이들 강들의 결정립 성장의 조절은 임계적이다. 제동력은 모든 소지에서 균일하게 작용하고, 예를 들어 대략 5㎛ 내지 15㎛의 평균 결정립의 구형의 등가 직경을 가진 1차 결정화의 초기 구조의 입도 성장을 포함하는 그러한 것이어야 한다.

온도에 의해 활성화되는, 결정립 에지들의 이동 경향은 이러한 초기 결정 구조에 기인하며, 따라서 결정립의 평균 치수의 성장 경향은 cm^-1로 표현될 수 있는 '성장 구동력(DF)'에 관한 다음 식 (2)로부터 얻어질 수 있고:

여기서, φ는 cm로 표현되는 결정립의 평균 치수를 나타내고,

는 또한 cm로 표현되는 최대 결정립 분포군의 치수를 나타낸다(두 변수들 모두, 일반적으로, 평균 및 최대 결정립 군의 구형 등가 반지름을 각각 가리킨다). φ와

의 값은 광학 현미경으로 미세 구조를 관찰함으로써 쉽게 평가될 수 있고, 방향성 압연 강판 제조의 경우 그리고 비정상적인 구조적 비균질성이 없는 경우, 이 값들은 성장 구동력이 1000 e 3000cm^-1 사이의 값 범위 내에 있도록 한다.

성장에 대한 이러한 경향을 포함하기 위해, 식 (1)에서 정의된 것과 같은 억제제들의 제동력은 석출물들의 체적 분율과 석출물들의 평균 치수를 조절함으로써 적절하게 균형을 맞추어야 한다.

방향성 판재의 제조를 위한 종래의 제조 방법들에서, 결정립 성장의 조절 및 2차 방향성 재결정의 조절을 위해 전형적으로 채택되는, 금속 소지 내의 제2 상들의 체적 분율은 약 0.001 내지 0.002(0.1 내지 0.2%)의 크기이며, 이는, 예를 들어 황 및/또는 질소의 중량으로 0.030% 내지 0.040%의 미세한 형태의 제어된 석출(예를 들어, MnS 및 AlN)에 해당한다.

소지 내에 적합한 양의 알루미늄과 망간의 존재 하에서 황과 질소의 용해도를 고려해 볼 때, 상기한 제2 상을 미세한 형태로 균일하게 석출하려면, 고화된 물질을 열간 압연하기 전에, 슬래브들의 응고 후 서냉 동안 석출된 황 및/또는 질화물을 용융하기 위해 매우 높은 온도(>1300℃)에서 가열해야 하고, 열간 압연 및 궁극적으로 후속의 판재 어닐링에서 제어된 변형 하에서의 급냉 동안 미세한 형태로 이들을 다시 석출시키는 것이 필요하다.

고온에서의 이러한 열처리는 높은 에너지 소비, 특별한 가열로의 필요성, 공정 동안 액체 또는 가루반죽 같은 슬래그(slag)의 존재 및 그 결과로 일어나는 표면 결함들의 높은 발생정도를 부과한다.

이러한 불편들을 극복하기 위해, 다른 대안적인 제조 기술들이 최근에 제시되었다.

WO9846802와 WO9848062에는, 얇은 슬래브 기술들, 실현가능한 가열 조건들의 한계들 내에서 주조 냉각 중의 석출 부분 용해 그리고 열간 압연 상 중 및/또는 후의 미세 형태의 황 및 질화물 석출을 보장하기 위해 정의된 범위의 결정립 성장 억제 분포의 준비에 잠재적으로 관여하는 Mn, S, (S+Se), Cu, Al, N 및 기타 원소들의 함량 조절을 이용하는 방향성 강판들의 제조 방법들이 기재되어 있다.

EP0922119와 EP0925376에는 기타 화학적 조성물들 및 후속 변형들의 사이클들의 채택이 기재되어 있고, 그러한 채택으로 양호한 품질과 양호한 수율의 제품들을 산업적으로 얻는 것이 가능하고, 또한 2차 방향성 재결정화 전에 결정립 성장 억제제들의 체적 분율을 증가시키기 위한 고체 상태에서의 질화 기술들의 채택이 기재되어 있다.

제안된 다른 해결책들은, 열간 압연 전 고화된 물질의 가열/균질화를 위해 실현가능한 최대 온도의 제약들 하에서, 적어도 1300cm^- ¹와 같거나 더 큰 2차 재결정 전에 소지에 균질하게 존재하는, 결정립 성장의 '억제'(비금속 제2 상들의 분포)를 보장하기 위해, 뛰어난 자기적 특징들을 가진 제품들의 획득을 위한 2차 방향성 재결정의 조절에 필요한 결정립 성장 억제제들의 양과 분포를 얻기 위한 특정한 빈틈없음을 보여준다.

2차 방향성 재결정 전 및 동안 결정립 성장의 조절을 위한 대안적인 방법론은, 예를 들어, 다른 제조 공정 단계들에서 재결정의 불균질의 감소에 의해 결정립이 성장(식 (2) 참조)하는 경향을 감소시키는 식으로 작동하는 것이다.

산업용 스트립들에 대하여, 균질한 1차 재결정 구조들을 얻기 위한 방법은 심지어 최초 불균질 구조들이 있는 곳에서 소지에 불균질하게 분포된 고밀도 전위들을 변형된 구조에서 생성하도록 냉간 압하율(cold reduction rate)을 증진시키는 것이다. 그러나, 이러한 전략은 (제품의 최종 두께가 고정된 것으로 생각할 때) 냉간 압연을 위한 비례적 비용 부담을 가지며 물리적 수율 감소(더 높은 감소 수율의 경우에서보다 비례적으로 더 큰 냉간 압연의 중단 횟수)를 초래하는 열연 강판 두께의 비례적 증가 필요성을 암시한다. 아울러, 알려져 있는 것처럼, 적용된 냉간 압하율의 증가시, 1차 재결정 결정립 치수는 비례적으로 감소된다. 이는 결과적으로 제품의 최종 품질의 조절을 위한 결정립 성장 억제제들을 더 큰 값들로 관리하는 것을 요구하는 (관계 (1)로부터 추론될 수 있는) 결정립 성장 경향의 증가를 암시한다.

대안적으로, 냉간 압연 공정을 이용함으로써, 비록 변형 비용은 증가하지만, 중간 어닐링들에 의해 분리되는 더 많은 단계들에서 냉각 압연들을 수행하는 미세구조적 균질성을 회복하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 방법의 발명자들은 주조 슬래브들이 스트립들로 변형되는 양상들을 설정함으로써, 방향성 강판들의 제조 동안 제조된 재결정화된 냉간 압연된 강판들의 미세구조적 불균질성을 감소시키는 가능성에 대한 다른 연구들을 수행하였다. 특히, 발명자들은, 2차 방향성 재결정 과정에 앞서는, 최종 두께 리본들의 어닐링에서 재결정화된 결정립의 성장에 대한 경향이 후속하여 감소하는 열간 압연 스트립들의 재결정화의 불균질성을 많이 포함하는 것과, 종래 기술들에 의해 제시된 것보다 작은, 소지 내 황(S)과 질소(N)의 양으로부터 시작하여 결정립 성장의 조절에 유용하고, 결과적으로, 1300℃ 보다 낮은 온도에서 슬래브들의 가열 후에 압연 전 금속 고용체에서 이용될 수 있는 제2 상들의 미세한 석출을 생성하는 것이 가능한 것에 의해 슬래브 열간 압연의 몇 가지 작업 조건들을 확인하였다.

본 발명의 방법에서, Si 함량은 2%를 초과해야 하는데, 이는 최종 미세구조 조절 및 그리하여 특히 압연방향을 따라서 측정된 투자율에 관해서 최종 제품들의 자기 특징들을 절충하는 페라이트-오스테나이트-페라이트 상 천이 현상들이 동시에 실현되지 않고서 2차 방향성 재결정의 올바른 개발에 필요한 값들에서 최종 정적 어닐링 온도를 올리기 위한 것이다. 4.5%를 초과하는 Si 함량의 경우, 산업적으로 생산된 최종 제품들이 더 이상 편리하지 않게 될 때까지 생산 공정의 물리적 수율 문제들을 야기하는 재료의 연성-취성 천이 온도의 임계적 증가에 주목한다.

본 발명에서, 압연된 스트립들을 얻을 때까지 재료를 열간 압연하는 데 필요한 슬래브들의 가열은 바람직하게는 1100℃ 내지 1300℃의 온도에서 수행된다.

후속의 열간 압연을 위해 필요한 분리력이 너무 높아지기 때문에, 비록 가능하더라도, 1100℃ 미만의 가열 온도는 불편하다. 1300℃ 미만의 가열 온도는 압연 공정시 상당한 장점들로 이어지지 않지만, 1300℃를 초과하는 온도들에 대한 액체 또는 밀가루 반죽 같은 슬래그까지 표면 산화의 형성, 과도한 연성 및 그로 인한 지지체들 상에서 슬래브들의 접힘으로 인해 가열로에서 슬래브의 이동에 관련된 불편들을 수반한다. 게다가, 1300℃ 미만의 공정 온도 값의 제약은 종래 가열로의 사용을 가능하게 하고 그 공정에 관련된 에너지 소비의 제약을 가능하게 한다.

본 발명은 두 개의 서로 다른 열간 압연기 설비들의 사용에 의해 적어도 두 개의 서로 다른 상들로에서 수행되는 열간 압연 공정에 근거하여 정의된 밀도 및 치수들을 갖고서 생산된 열간 스트립들의 금속 소지 내 2차 비금속 상들(황, 질화물,...)의 석출을 조절할 수 있게 한다. 열간 압연의 두 가지 상들은 물리적 공간에 의해 상호 분리되고, 그 결과 제1 초벌(roughcast) 압연기 상에서 수행되는 제1 열간 압연은 반제품을 생산하고, 생산된 반제품은, 예를 들어 롤러 웨이와 같은 적합한 수단에 의해 열간 압연 판재 반제품을 규정된 최종 두께로 변형하는 제2 최종 열간 압연으로 이송된다. 이렇게 생산된 상기 열간 압연 스트립은 편리하게는 리본 형태로 감겨져서 본 발명에 의해 제공되는 후속 가공열처리로 이송된다.

제1 압연기로부터 제2 압연기로 초벌품(roughcast)을 이송하는 것은 제1 압연기에서 최종 압연 온도가 제2 압연기의 최초 온도보다 높거나 최초 온도와 같은 식으로 일어나야만 한다. 초벌 압연기로부터 최종 압연기로의 이송 동안 냉각을 제한하기 위해, 두 개의 압연기들 사이의 공간은 열 분리 패시브 패널들에 의해 보호될 수 있다.

초벌 압연의 종류와 최종 압연의 시작 사이의 바의 이송 시간은 적어도 5초여야 한다. 이러한 최소 시간은 금속 소지에서 제2 열간 압연 전에 정적 재결정 현상을 활성화하기 위해 필요하다. 그러나, 이러한 이송 시간은 황 및 질화물과 같은 제2 상들의 원치 않는 석출 및 성장을 제한하기 위해 60초를 초과하지 말아야 한다.

제1 열간 압연(초벌)은 하나 이상의 압연 케이지를 가진 가역적이면서 연속적인 유형일 수 있는 초벌 압연기에 의해 실현되고, 40mm 이하의 두께를 가진 압연 반제품(바)을 제조하는 데 공헌하고, 제2 압연 상이 950℃ 이하의 온도에서 유지되기 전에, 20% 이하의 분율을 위해 금속 소지 내에 제2 비금속 상들을 잠재적으로 형성할 수 있는 원소들의 석출을 제한하는 식으로 공헌한다.

바(bar)가 생산되는 초벌 압연 온도는 950℃ 아래로 내려가지 말아야 하는 것이 중요하다; 실제로, 발명자들은 규정된 온도 범위에서 75% 이상의 빠른 복합 압하(reduction)를 적용함으로써, 초벌 후 제2 비금속 상들의 석출은 석출물들이 선호할 수 있는 안정한 열역학 조건들에서 조차도 발생되지 않는다는 것을 우연히 발견하였다.

75% 이하의 압하율의 경우, 많은 양의 황 및/또는 질소가 초벌의 마지막에서 그리고 최종 압연 전에 결정립 성장의 올바른 제어를 보장하기 위한 비교적 큰 치수(0.2㎛를 초과하는 등가 구형 직경)를 가진 황 및/또는 질화물들의 형태로 석출되었다.

이러한 거동의 설명으로 가능한 것은 75% 미만의 압하율과 900℃ 이하의 온도 값들에서, 열간 변형 동안 생성된 격자 결함들이 변형된 물질 내에 비교적 많은 양이 남아 있고 금속 소지 내에 균일하게 편석되지 않아서 황 및/또는 질화물들의 국부적 석출을 위한 핵을 형성한다는 것이다. 게다가, 동일 온도 조건들에서, 그리고 75%를 초과하는 변형들의 경우, 격자 결함들의 가장 큰 부분을 소지로부터 빨리 제거하여 황 및/또는 질화물 입자들의 석출을 억제하는 재결정 현상이 마찬가지로 선호된다.

바가 스트립으로 열간 변형되는 제2 압연 공정은 잠재적으로 석출 가능한 제2 상들이 확산 형태로 균질하게 그리고 작은 치수들로(바람직하게는 0.2㎛ 미만의 구형 등가 직경으로) 석출한다.

본 발명의 발명자들은, 변형이 적용되는 재료 두께는 상기 제2 압연의 제1 압하 단계 동안 전체 금속 소지에 균질하게 분포된 많은 양의 결함들의 매우 빠른 생성과 생성된 격자 결함들의 동적 회복을 제한하고 잠재적으로 석출가능한 제2 상들의 열역학적 안정성을 증진시키는 변형된 재료의 빠른 냉각인, 동시이자 시너지가 있는 두 가지 현상들을 실현하기 위해 40mm 이하여야 한다는 것을 발견했다. 이러한 금속학적 조건들은 제1 최종 압연 진행 동안 실현되는 40% 이상의 두께 감소의 적용에 의해 선호된다.

최종 압연으로 지칭되는 제2 열간 압연은 세 가지의 서로 다른 순차적 단계들과 같은 후속하는 더 많은 서로 다른 단계들에서 실현되어야 한다. (제2 비금속 상들의 거의 모든 분율이 석출되는) 제2 열간 압연 공정의 제1 단계의 실행 후, 본 발명에 따른 과정은 석출 공정들을 완료하고 용해 공정들 및 온도에 의해 활성화된 석출물들의 성장에 의해 함유물들의 치수적 분포를 균질화하기 위한 적어도 열적 처리의 달성에 대비한다.

본 제조 공정의 발명자들은 제1 단계와 후속 압연 단계들 중 적어도 한 단계 사이의 (하나 이상의 서로 다른 상들에서) 상기 조절된 열처리는 유사 중간 열처리들이 수행되지 않거나 본 발명에서 제시된 것보다 더 짧은 시간 동안 수행된 경우에 대해 더 많이 결정화된 핫 리본들의 미세구조를 생성한다는 것을 발견하였다.

이러한 열처리는 더 많은 케이지들을 갖고 있고 연속적인 압연 트레인들을 마감처리하기 위한 하나 이상의 압연기 케이지들 사이에 위치된 스테이션들을 가열하는 것 및/또는 가역적 형태의 최종 압연기들의 케이지들 전 또는 후에 놓인 스테이션을 가열하는 것과 같은 목적을 위하여 적합한 임의 기술을 이용하여 산업적으로 실현될 수 있다. 상기 열처리는, 예를 들어, 전자기 유도 가열과 같은 다른 가열 기술 또는 패널들 또는 닫힌 챔버들에 삽입된 열방사형 소자들로 수행될 수 있다.

본 발명은 방향성 자기 강판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 요지는 방향성 자기 강판의 제조 방법을 제공하는 데 있고, 중량%로 0.010% 내지 0.100%의 C, 2.0% 내지 4.5%의 Si, 0.005% 내지 0.050%의 Al, N + S ≤ 0.030%를 포함하는 강 슬래브가 주조 및 응고 후에 다음 단계들을 포함하는 가공열적 사이클을 겪는다: a) 1100℃ 내지 1300℃ 범위의 온도로 어닐링 하는 단계;

b) 75% 초과의 총 두께의 압하율로 그리고 950℃ 초과의 압연 온도로, 40 mm 이하의 두께를 가진 바를 얻을 때까지, 적어도 두 개의 후속 압연 단계들에서, 제1 초벌 압연기에서 열간 초벌 압연을 수행하는 단계;

c) 이렇게 생산된 바를 제1 초벌 압연기로부터 제2 최종 압연기로 5 내지 60초 범위의 시간 내에 이송하는 단계;

d) 제2 최종 압연기에서, 적어도 2단계의 후속 압연, 즉 40% 초과의 두께 감소를 갖고 900℃ 내지 1100℃ 범위의 온도에서 수행되는 제1 압연 단계와, 25% 미만의 두께 감소율을 갖고 850℃ 이하의 온도에서 수행되는 마지막 압연 단계로 최종 열간 압연을 수행하는 단계;

e) 상기 최종 열간 압연 동안, 상기 제1 단계와 적어도 하나의 상기 후속 압연 단계 사이에서 800℃ 내지 1100℃ 범위의 온도와 10 내지 900초 범위의 시간 내에 상기 열간 압연된 강판이 적어도 열처리를 받도록 하는 단계.

본 발명에 따른 공정의 실시예에서, 가공열적 사이클을 받게 될 상기 강 슬래브는, 0.010% 내지 0.100%의 C; 2.5% 내지 3.5%의 Si; 0.005% 내지 0.025%의 S+(32/79)Se; 0.002% 내지 0.006%의 N; 0.035% 이하의 총 중량%에 대해 Al, Ti, V, Nb, Zr, B, W 중 적어도 하나의 원소; 0.300% 이하의 총 중량%에 대해 그룹 Mn, Cu 중 적어도 하나의 원소; 및 0.150% 이하의 총 중량%에 대해 그룹 Sn, As, Sb, P, Bi. 중 있음직한 적어도 하나의 원소를 포함하고, 나머지는 불가피한 불순물들을 제외한 철이다.

본 발명을 위해 필요한 가열 시간은 열처리를 실현하는 온도 범위에 달려있고 다음 계획에 따라 조절된다:

가열온도(T): 1050℃< T <1100℃ 최소 시간 = 10초

가열온도(T): 1000℃< T <1050℃ 최소 시간 = 20초

가열온도(T): 950℃< T <1000℃ 최소 시간 = 60초

가열온도(T): 900℃< T <950℃ 최소 시간 = 100초

가열온도(T): 800℃< T <900℃ 최소 시간 = 300초

본 발명의 목적들을 위해, 규정된 온도(800 내지 1100℃) 범위에서, 위에서 규정된 최소 시간들 중 적어도 하나에서, 최종 열간 압연 동안 하나 이상의 서로 다른 상들에서 열처리가 실현될 수 있다.

게다가, 1000℃를 초과하는 온도에서 수행된 가열들의 경우, 온도 범위에서 열처리 시간을 다음 계획들에서 정의된 최대 값들로 제한하는 것이 적합하다.

가열온도(T): 1050℃< T <1100℃ 최대 시간 = 180초

가열온도(T): 1000℃< T <1050℃ 최대 시간 = 300초

가열온도(T): 950℃< T <1000℃ 최대 시간 = 600초

가열온도(T): 900℃< T <950℃ 최대 시간 = 900초

가열온도(T): 800℃< T <900℃ 최대 시간 = 900초

실제로, 950℃를 초과하는 온도 값들의 경우, 위에서 언급된 계획에서 제시된 시간들보다 많은 처리 시간 동안, 용해와 석출된 입자들의 성장의 두 현상들이 일어날 수 있고, 이들 현상들은 재생가능한 식으로 거의 조절될 수 없고, 결정립 성장에 대한 가변적인 레벨의 억제를 생성하여, 최종 제품들이 미세구조를 가지고 자기적 불안정성을 가져서, 산업 생산에 적합하지 않다. 본 발명에 따른 공정의 발명자들은 제시된 한계치들보다 작거나 많은 처리 시간들의 경우, 제품의 자기적 특징들은 악화되어 높은 불안정성의 결과들을 보인다는 것을 발견하였다.

이렇게 제조된 열간 압연된 스트립은 이후 다음의 공정 단계들을 포함하는 처리 사이클에 의해 최종 제품으로 변형된다:

o 스트립의 가능한 연속적인 열간 어닐링

o 가능한 중간 어닐링을 가진 하나 이상의 단계들에서 최종 두께로 냉간 압연,

o 1차 재결정 연속 어닐링 및 고체 상태에서 가능한 탈탄,

o 2차 방향성 재결정의 고온 정적 어닐링,

o 열적-평탄화 어닐링(thermo-smoothing annealing) 및 절연막의 증착

열적-평탄화 및 절연막의 증착 후, 스트립은 바람직하게는 표면 레이저 마킹에 달려있는 자기 도미니아(dominia)의 개선 처리를 선택적으로 받을 수 있다.

본 발명의 변형예에서, 냉간 압연으로 생기는 스트립들의 재결정화 어닐링은 스트립의 평균 질소 함량을 0.001%를 초과하는, 바람직하게는 0.001%와 0.030% 사이의 양만큼 증가시키도록 질화 분위기에서 수행된다.

응고된 슬래브들의 두께는 50mm 내지 120mm 범위일 수 있고, 바람직하게는 최종 압연은 가역적 압연기에 의해 수행된다.

지금까지, 본 발명의 일반적 설명을 제공하였다. 한정이 아니라 예시로서 제공되는 다음 예들의 도움으로, 본 발명의 실시예들의 설명이 이제 제공될 것이고, 이들 실시예들은 특징들, 장점들, 작동 모드들 및 목적들을 더 잘 이해하기 위해 마무리된다.

예 1:

3.1%의 Si, 0.058%의 탄소, 0.025%의 알루미늄, 0.021%의 황, 및 0.0062%의 질소를 함유하는 강 시료를 100mm의 두께로 응고하였다. 이렇게 제작된 물질로 이루어진 세 개의 시료들은 다음에 설명된 조건들로 열간 압연을 받았다:

ㆍ 로(furnace)에서 20분의 충분한 일정 시간 동안 1150℃의 처리 온도로 어닐링;

ㆍ 100mm부터 12mm까지 두께를 감소시키고, 마지막 감소 단계가 1020℃의 온도로 실현되도록 수행되는 제1 열간 초벌 압연;

ㆍ 12mm에서 2.3mm로 두께를 감소시키고, 초벌 압연 후 30초 동안 수행되고, 제1 압연 단계로 두께는 12mm에서 5mm로 감소되고, 2.3mm의 최종 두께까지 최종 압연을 계속하기 전에, 피스들이 각 시험 시료들에 대해 각각 10초(A), 120초(B), 480초(C)의 서로 다른 시간 동안 1040℃에서 유지되도록 한 제2 열간 최종 압연;

이렇게 제조된 열간 압연 강판들은 이후 1080℃에서 20초 동안 어닐링되었고, 단일 상으로 0.30mm의 두께까지 냉간 압연되었고, 이후 850℃의 온도 값에서 120초 동안 탈탄 분위기에서 재결정화되었고, 마지막으로 약 150ppm의 질소 함량을 증가시키기 위해 질소 함유 분위기에서 850℃의 온도값까지 정적 어닐링을 받았다.

압연된 강판들은 2차 재결정을 진전시키고 금속 소지로부터 그 재료에 초기에 존재한 질소와 황을 제거하기 위해 수소 함유 분위기에서 1200℃의 온도까지 정적 어닐링을 받았다. 공정의 끝에서, 세 가지 다른 조건들로 제조된 강판들은 자기적 측정을 받았다. 측정 결과들을 표 1에 종합적으로 나타내었다.

조건	1040 °C에서 시간	B 800 (Tesla)	P 17 (W/Kg)
A	10초	1.69	2.16	(*)
B	120초	1.95	0.97	본 발명
C	480초	1.65	2.10	-(*)

(*) 본 발명에 대한 비교예

예 2 :

비교실험을 위해 황, 질소 및 알루미늄 농도가 다른 5개의 서로 다른 강들을 제작하였다. 표 2에, 제조된 5개의 합금들의 화학적 조성들을 나타내었다.

원소	강 1	강 2	강 3	강 4	강 5
	% p/p	% p/p	% p/p	% p/p	% p/p
Si	3.500	3.450	3.450	3.410	3.430
C	0.075	0.070	0.073	0.069	0.071
Al	0.230	0.120	0.235	0.004	0.220
Mn	0.058	0.061	0.060	0.061	0.059
Cu	0.100	0.110	0.100	0.100	0.095
Ti	0.003	0.002	0.004	0.003	0.003
Sn	0.090	0.090	0.090	0.089	0.085
S	0.006	0.014	0.025	0.014	0.035
N	0.009	0.007	0.010	0.007	0.005

제작된 5개의 강들을 200 mm 두께의 슬래브들로 응고시켰고 이후 다음 사이클에 따라 이들 슬래브들을 열간압연하였다.

ㆍ 로에서 15분의 충분한 일정 시간 동안 1280℃의 처리 온도로 어닐링;

ㆍ 200mm부터 23mm까지 두께를 감소시키고, 마지막 감소 단계가 1150℃의 온도로 실현되도록 수행되는 제1 열간 초벌 압연;

ㆍ 23mm부터 2.1mm로 두께를 감소시키고, 초벌 압연 후 30초 동안 수행되고, 제1 압연 단계로 두께는 23mm에서 13mm로 감소되고, 2.1mm의 최종 두께까지 최종 압연을 계속하기 전에, 피스들은 1090℃에서 120초 동안 유지되도록 한 제2 열간 최종 압연;

ㆍ 이렇게 제조된 열간 압연 강판들은 이후 1050℃에서 20초 동안 어닐링되었고, 단일 상으로 0.27mm의 두께까지 냉간 압연되었고, 이후 850℃의 온도 값에서 180초 동안 탈탄 분위기에서 재결정화되었고, 마지막으로 2차 재결정을 진전시키고 금속 소지로부터 그 재료에 초기에 존재한 질소와 황을 제거하기 위해 수소 함유 분위기에서 1200℃의 온도까지 정적 어닐링을 받았다.

공정의 끝에서, 다섯 가지 다른 합금들로부터 제조된 강판들은 자기적 측정을 받았다. 측정 결과들을 표 3에 종합적으로 나타내었다.

강	S+N	Al	B 800 (Tesla)	P 17 (W/Kg)
1	0.015	0.230	1.92	0.83	본 발명
2	0.020	0.120	1.91	0.85	본 발명
3	0.035	0.235	1.65	2.10	(*)
4	0.020	0.004	1.62	2.20	(*)
5	0.040	0.220	1.65	2.06	(*)

(*) 본 발명에 대한 비교예

예 3:

3.2%의 Si, 0.065%의 탄소, 0.029%의 알루미늄, 0.008%의 황, 및 0.007%의 질소를 함유한 강 시료를 200mm의 두께로 응고시켰다. 응고 후, 주조된 재료의 서로 다른 부분들을 1200℃의 처리 온도로 15분의 충분한 시간 동안 로에서 가열을 시작하여 서로 다른 가공열적 사이클들에 따라 열간 압연하였다. 제1 그룹의 피스들을 200mm에서 55mm(A 그룹)로 두께를 감소시키는 초벌 압연을 수행하였고, 제2 그룹의 경우, 두께를 200mm에서 45mm(B 그룹)로 감소시켰고, 제3 그룹의 경우, 두께를 200mm에서 35mm(C 그룹)로 감소시켰으며, 제4 그룹의 경우, 두께를 200mm에서 20mm(D 그룹)로 감소시켰다. 마지막 감소 단계가 1050℃와 950℃ 사이의 온도 범위로 수행되도록 초벌 압연들을 수행하였다. 모든 피스(piece)들에 대해 50초의 시간 내에서, 각각 55mm, 45mm, 35mm, 및 20mm의 두께에서 2.3mm의 두께의 열간 압연된 강판으로 두께를 감소시키는 최종 제2 후속 열간 압연을 수행하였다. 55mm 두께의 초벌 강판들의 경우, 제1 압연 단계 후 두께는 25mm 내지 28mm 범위였고, 45mm 두께의 초벌 강판들의 경우, 제1 압연 단계 후 두께는 20mm 내지 22mm 범위였고, 35 mm 두께의 초벌 강판들의 경우, 제1 압연 단계 후 두께는 13mm 내지 15mm 범위였으며, 한편 20mm 두께의 초벌 강판들의 경우, 제1 압연 단계 후 두께는 8mm 내지 9mm 범위였다. (모든 시료들에 대해 동일하게) 2.3mm의 최종 두께까지 최종 압연을 계속하기 전에 즉시, 모든 시험편을 980℃의 온도와 300초의 충분한 시간 동안 로에서 처리하였다.

이렇게 제작된 열간 압연 강판들을 1.2mm의 두께로 1차 냉간 압연하였고, 1000℃에서 40초 동안 어닐링하였고, 0.23mm의 두께로 2차 냉간 압연하였다.

최종 두께로 냉간 압연된 강판들을 이후 860℃의 온도에서 90초 동안 탈탄 분위기로 어닐링하였고, 이후 질소 함량을 150ppm 내지 200ppm으로 증가시키기 위해 동일 온도지만 질화 분위기에서 어닐링하였으며, 마지막으로 1200℃의 최대 온도에서 10시간 동안 정적 어닐링을 하였다.

공정의 끝에서, 서로 다른 조건들로 제조된 강판들은 자기적 측정을 받았다. 측정 결과들을 표 4에 종합적으로 나타내었다.

조건	바 두께	초벌에서 감소	1° 최종 단계에서 감소	B800	P17 (50Hz)
	mm	%	%	Tesla	W/Kg	-(*)
그룹 A - 시험 1	55	72.5	54	1.63	1.98	--(*)
그룹 A - 시험 2	55	72.5	49	1.65	2.03	(*)
그룹 A - 시험 3	55	72.5	50	1.62	2.10	-(*)
그룹 B - 시험 1	45	77.5	51	1.83	1.25	-(*)
그룹 B - 시험 2	45	77.5	55	1.75	1.52	-(*)
그룹 B - 시험 3	45	77.5	53	1.65	1.98	-(*)
그룹 C - 시험 1	35	82.5	60	1.81	0.85	본 발명
그룹 C - 시험 2	35	82.5	63	1.91	0.83	본 발명
그룹 C - 시험 3	35	82.5	57	1.90	0.84	본 발명
그룹 D - 시험 1	20	90	55	1.92	0.82	본 발명
그룹 D - 시험 2	20	90	60	1.92	0.82	본 발명
그룹 D - 시험 3	20	90	57	1.92	0.83	본 발명

(*) 본 발명에 대한 비교예

예 4:

3.2%의 Si, 0.032%의 탄소, 0.015%의 알루미늄, 0.068%의 망간, 0.085%의 구리, 0.0140%의 황, 및 0.0080%의 질소를 함유한 강 시료를 70mm의 두께로 응고시켰다. 응고 후, 1290℃의 처리 온도로 15분의 충분한 시간 동안 로에서 가열하였고, 제작된 재료들을 서로 다른 조건들에서 열간 압연하였다.

900℃의 최종 압연 온도에서 70mm에서 15mm로 세 단계로 두께를 감소시키는 제1 초벌을 수행하면서 재료(A)의 제1 부분을 열간 압연하였고, 40초 후, 15mm에서 2.3mm로 세 단계로 두께를 감소시키는 제2 최종 압연을 수행하였으며, 제1 단계와 제2 단계 사이 및 상기 최종 압연의 제2 단계와 제3 단계 사이에, 압연 중인 반제품들을 가열하였고, 제1 단계와 제2 단계 사이에서 940℃의 온도를 90초 동안 유지하였고, 제2 단계와 제3 단계 사이에 910℃의 온도를 90초 동안 유지하였다.

1050℃의 최종 압연 온도에서 70mm에서 15mm로 세 단계로 두께를 감소시키는 제1 초벌을 수행하면서 재료(B)의 제2 부분을 열간 압연하였고, 40초 후, 15mm에서 2.3mm로 세 단계로 두께를 감소시키는 제2 최종 압연을 수행하였으며, 제1 단계와 제2 단계 사이 및 상기 최종 압연의 제2 단계와 제3 단계 사이에, 압연 중인 반제품들을 가열하였고, 제1 단계와 제2 단계 사이에서 940℃의 온도를 30초 동안 유지하였고, 제2 단계와 제3 단계 사이에 910℃의 온도를 30초 동안 유지하였다.

900℃의 최종 압연 온도에서 70mm에서 15mm로 세 단계로 두께를 감소시키는 제1 초벌을 수행하면서 재료(A)의 제1 부분을 열간 압연하였고, 40초 후, 15mm에서 2.0mm로 세 단계로 두께를 감소시키는 제2 최종 압연을 수행하였으며, 제1 단계와 제2 단계 사이 및 상기 최종 압연의 제2 단계와 제3 단계 사이에, 압연 중인 반제품들을 가열하였고, 제1 단계와 제2 단계 사이에서 940℃의 온도를 90초 동안 유지하였고, 제2 단계와 제3 단계 사이에 910℃의 온도를 90초 동안 유지하였다.

이렇게 제조된 열간 압연 강판들은 이후 1000℃에서 30초 동안 어닐링되었고, 단일 단계로 0.35mm의 두께까지 냉간 압연되었고, 그 후 850℃의 온도로 90초 동안 탈탄 분위기에서 재결정화되었고, 수소 함유 분위기에서 1200℃의 온도까지 정적 어닐링을 받았다.

공정의 끝에서, 서로 열간 압연기 조건들로 제조된 강판들은 자기적 측정을 받았다. 측정 결과들을 표 5에 종합적으로 나타내었다.

조건	미세 초벌 온도(°C)	B 800 (Tesla)	P 17 a 50 Hz (W/Kg)
A	900	1.65	2.45	--(*)
B	1050	1.75	2.01	--(*)
C	1050	1.92	1.10	본 발명

(*) 본 발명에 대한 비교예

Claims

중량%로 0.010% 내지 0.100%의 C, 2.0% 내지4.5%의 Si, 0.005% 내지 0.050%의 Al, N + S≤0.030%를 포함하는 강 슬래브에 대해, 주조 및 응고 후,
a) 1100℃ 내지 1300℃ 범위의 온도에서 어닐링하는 단계;
b) 75% 초과의 총 두께의 압하율로 그리고 950℃ 초과의 압연 온도로, 40 mm 이하의 두께를 가진 바를 얻을 때까지, 적어도 두 개의 후속 단계들에서, 제1 초벌 압연기에서 열간 초벌 압연을 수행하는 단계;
c) 이렇게 생산된 바를 제1 초벌 압연기로부터 제2 최종 압연기로 5초 내지 60초 범위의 시간 내에 이송하는 단계;
d) 제2 최종 압연기에서, 적어도 2단계의 후속 압연, 즉 40% 초과의 두께 감소를 갖고 900℃ 내지 1100℃ 범위의 온도에서 수행되는 제1 압연 단계와, 25% 미만의 두께 감소율을 갖고 850℃ 이하의 온도에서 수행되는 제2 압연 단계로 최종 열간 압연을 수행하는 단계; 및
e) 상기 최종 열간 압연 동안, 상기 제1 단계와 적어도 하나의 상기 후속 압연 단계 사이에서 800℃ 내지 1100℃ 범위의 온도와 10초 내지 900초 범위의 시간 내에 상기 열간 압연된 강판이 적어도 열처리를 받도록 하는 단계를 포함하는 가공열적(thermo-mechanical) 사이클을 가하는 방향성 자기 강판을 제조하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 가공열적 사이클이 가해지는 상기 강 슬래브는 0.010% 내지 0.100%의 C; 2.5% 내지 3.5%의 Si; 0.005% 내지 0.025%의 S+(32/79), Se; 0.002% 내지 0.006%의 N; 총 중량%가 0.035% 이하인 Al, Ti, V, Nb, Zr, B, W 중 적어도 하나의 원소; 총 중량%가 0.300% 이하인 그룹 Mn, Cu 중 적어도 하나의 원소; 및 가능하면 총 중량%가 0.150% 이하인 그룹 Sn, As, Sb, P, Bi 중 적어도 하나의 원소를 포함하고, 나머지는 불가피한 불순물들과 철인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 열간 압연된 강판은 다음 계획에 따라 설정된 전체의 충분한 최소 시간 동안 800℃ 내지 1000℃의 온도 범위로 열처리를 겪는 방법:
가열온도(T): 1050℃< T <1100℃ 최소 시간 = 10초
가열온도(T): 1000℃< T <1050℃ 최소 시간 = 20초
가열온도(T): 950℃< T <1000℃ 최소 시간 = 60초
가열온도(T): 900℃< T <950℃ 최소 시간 = 100초
가열온도(T): 800℃< T <900℃ 최소 시간 = 300초.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열간 압연된 강판은 다음 계획에 따라 설정된 전체 충분한 최대 시간 동안 상기 열처리를 겪는 방법:
가열온도(T): 1050℃< T <1100℃ 최대 시간 = 180초
가열온도(T): 1000℃< T <1050℃ 최대 시간 = 300초
가열온도(T): 950℃< T <1000℃ 최대 시간 = 600초
가열온도(T): 900℃< T <950℃ 최대 시간 = 900초
가열온도(T): 800℃< T <900℃ 최대 시간 = 900초.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
열간 압연된 스트립은,
스트립의 가능한 연속적인 열간 어닐링 공정 단계,
가능한 중간 어닐링을 가진 하나 이상의 단계들에서 최종 두께로 냉간 압연하는 공정 단계,
1차 재결정 연속 어닐링 및 고체 상태에서 가능한 탈탄 공정 단계,
2차 방향성 재결정의 고온 정적 어닐링 공정 단계,
열적 평탄화 어닐링(thermo-smoothing annealing) 및 절연막의 증착 공정 단계를 포함하는 처리 사이클에 의해 최종 제품으로 변형되는 방법.
제5항에 있어서,
상기 열적 평탄화 어닐링 및 상기 절연막 증착 공정 단계 후, 상기 스트립은 선택적으로 자기 도미니아(dominia)의 개선 처리를 받는 방법.
제6항에 있어서,
상기 자기 도미니아의 개선 처리는 표면 레이저 마킹인 방법.
제5항 내지 제7항에 있어서,
2차 재결정 고온에서 상기 정적 어닐링 전에, 10 ppm 내지 300 ppm 사이로 구성된 질소 함량을 상기 스트립으로 도입하기 위해 질화 열처리가 수행되는 방법.
제1항 내지 제8항에 있어서,
상기 응고된 슬래브 두께는 50 mm와 120 mm 사이로 구성되는 방법.
제1항 내지 제9항에 있어서,
상기 최종 압연은 가역적 압연기에 의해 수행되는 방법.