JP2019508578A - 方向性電磁鋼板及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

本発明の一実施例による方向性電磁鋼板は、電磁鋼板の表面に形成されたフォルステライト層、フォルステライト層に圧延方向に直角な方向に形成されたグルーブ、及びグルーブ上端を基点として前記電磁鋼板の両終端方向に前記グルーブ幅の１．１ないし１．３倍の幅で形成されたフォルステライトか焼層を含む。

Description

本発明は、方向性電磁鋼板及びその製造方法に関する。
方向性電磁鋼板は、圧延方向に＜００１＞磁化容易軸の集合組織を発達させることによって、変圧機などの電子機器のエネルギー変換用鉄心材料として使用される。変圧機に使用した時に、電力損失を減らしエネルギー変換効率向上のために、鉄損が比較的少なく、磁束密度特性が優れた鋼板が求められている。
方向性電磁鋼板の磁気的特性を向上させる目的には、成分設計を通じた凝固特性変更、比抵抗特性変化、及び磁区幅を減少させる磁区微細化方法を利用することができる。磁区微細化方法は、応力除去焼鈍後にも、磁区微細化改善効果維持の有無により、一時磁区微細化と永久磁区微細化に区分することができる。
レーザ照射による表面溶融を伴う溝形成法（永久磁区微細化方法のうちの一つ）は、板表面に溝を形成するため、溝周囲に溶融物移送及び飛散を伴い、表面スパッター（ｓｐａｔｔｅｒ）及びヒールアップ（ｈｉｌｌ−ｕｐ）発生を避けられないという短所を有している。また板表面に有機物又は無機物の塗布あるいはコーティングを通じて、溝深さの増加と溝部周囲の欠陥発生を抑制する方法は、溝形成前に追加的な有機物又は無機物塗布及びコーティングを必要とするため、工程が複雑であるという短所を有している。
また、より積極的なブラシ（Ｂｒｕｓｈ）によるスパッター（Ｓｐａｔｔｅｒ）除去法は、ヒールアップ（ｈｉｌｌ−ｕｐ）の高さが高く、かつスパッター（Ｓｐａｔｔｅｒ）飛散が過度になればなるほど、ヒールアップ（ｈｉｌｌ−ｕｐ）部と、スパッター（Ｓｐａｔｔｅｒ）を除去するためにブラシ（Ｂｒｕｓｈ）と、の鋼板表面接触部の摩擦力を増加させなければならないため、表面損傷を起こすようになる。
高温焼鈍が完了した板表面に線状溝を形成するに当たり、表面に形成されるヒールアップ（ｈｉｌｌ−ｕｐ）及びスパッター（Ｓｐａｔｔｅｒ）をより容易に除去するための方向性電磁鋼板、並びにその製造方法を提供する。
本発明の一実施例による方向性電磁鋼板は、電磁鋼板の表面に形成されたフォルステライト層と、フォルステライト層に圧延方向に直角な方向に形成されたグルーブと、グルーブ上端を基点として電磁鋼板の両終端方向に前記グルーブ幅の１．１〜１．３倍の幅で形成されたフォルステライトか焼層と、を含む。
フォルステライトか焼層上部に、グルーブ形成時に発生した溶融物質がグルーブ両側上部に立ち上がったヒールアップ（ｈｉｌｌ−ｕｐ）や、溶融物質の飛散によるスパッター（ｓｐａｔｔｅｒ）が、フォルステライトか焼層の表面から１．５μｍ以下の高さに形成されてもよい。
グルーブは、電磁鋼板の厚さに対して２．５〜１０％の深さに形成されてもよい。
グルーブは、電磁鋼板の圧延方向に対して±９０ないし±８５°の角度に形成され、線状で形成されてもよい。
フォルステライトか焼層上部にグルーブ形成時に発生した溶融物質がグルーブ両側上部に立ち上がったヒールアップ（ｈｉｌｌ−ｕｐ）や、溶融物質の飛散によるスパッター（ｓｐａｔｔｅｒ）が形成された後、ブラシ又は酸洗により除去されてもよい。
本発明の一実施例による方向性電磁鋼板の製造方法は、Ｓｉ：１．５〜７重量％とその他不可避な不純物を含み、残部はＦｅであるスラブを加熱した後、熱間圧延して熱延鋼板を製造する段階と、熱延鋼板を冷間圧延して冷延鋼板を製造した後、冷延鋼板を脱炭焼鈍及び／又は窒化焼鈍を行って鋼板の表面に酸化層を形成する段階と、酸化層が形成された鋼板の表面にＭｇＯを含む焼鈍分離剤を塗布し、高温焼鈍を施して鋼板の表面にフォルステライト層（Ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅ；Ｍｇ２ＳｉＯ４）を形成する段階と、フォルステライト層が形成された鋼板にガウシアン（Ｇａｕｓｓｉａｎ）モードの連続波レーザ照射して鋼板の表面にグルーブを形成する段階と、有し、
グルーブを形成する段階で連続波レーザのビーム形状は、下記式１）の範囲を満足し、連続波レーザの滞留時間（Ｔｄ）は、下記式２）の範囲を満足する。
１．３≦Ｌｂ／Ｌａ≦７．０・・・１）
０．５≦Ｔｄ≦１０．０・・・・・２）
（ここで、Ｌａ；圧延方向のレーザビームの長さ、Ｌｂ；レーザビームの幅方向長さ、Ｔｄ；鋼板に照射される幅方向照射幅（Ｗ）に対する幅方向に走査するレーザビームの走査速度（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｒａｔｅ、Ｖｓ）の比（Ｗ／Ｖｓ）を意味する。）
グルーブを形成する段階は、ガウシアン（Ｇａｕｓｓｉａｎ）モードの連続波レーザ照射して、グルーブ上端を基点として電磁鋼板の両終端方向に前記グルーブ幅の１．１〜１．３倍の幅でフォルステライトか焼層を形成してもよい。
グルーブを形成する段階は、グルーブを電磁鋼板の厚さに対して２．５〜１０％の深さに形成してもよい。
グルーブを形成する段階は、グルーブを電磁鋼板の圧延方向に対して±９０ないし±８５°の角度に形成し、線状で形成してもよい。
グルーブ形成段階は、グルーブ形成時に発生した溶融物質がグルーブ両側上部に立ち上がったヒールアップ（ｈｉｌｌ−ｕｐ）や溶融物質の飛散によるスパッター（ｓｐａｔｔｅｒ）がフォルステライトか焼層上部に形成され、ヒール及びアップスパッターを、フォルステライトか焼層の表面から１．５μｍ以下に除去する段階を更に含んでもよい。
ヒールアップ及びスパッターを除去する段階は、ブラシを用いて乾式で除去する段階を含んでもよい。
ブラシは、金属系材質又は研磨材質であってもよい。
ヒールアップ及びスパッターを除去する段階は、酸洗を通じて湿式で除去する段階を含んでもよい。
酸洗は、塩酸、硝酸又は硫酸を含む水溶液を用いてもよい。
水溶液の濃度は、１〜３０重量％であってもよい。
本発明の一実施形態によれば、レーザ照射によるグルーブ形成時に、グルーブ周囲に示されるヒールアップスパッター欠陥を効果的に除去することによって、グルーブによる鉄損改善効果と共に、優れた絶縁及び占積率特性を有する低鉄損方向性電磁鋼板を製造することができる。
本発明の一実施例に係る方向性電磁鋼板の表面に圧延方向の直角方向にレーザを照射することを概略的に示した図面である。 本発明の一実施例に係る方向性電磁鋼板の表面に、レーザ照射時にフォルステライトか焼層上部に形成されるヒールアップ及びスパッターを示した概略図である。 本発明に係る方向性電磁鋼板の製造方法に関する工程図である。 本発明の一実施例に係る方向性電磁鋼板の表面にレーザを照射する時のレーザの形状をＸＹ平面上に示した図面である。
第１、第２及び第３などの用語は、多様な部分、成分、領域、層及び／又はセクションを説明するために使用されるが、これらに限定されない。これら用語は、ある部分、成分、領域、層、又はセクションを、他の部分、成分、領域、層、又はセクションと区別するだけのために使用される。従って、以下で記述する第１部分、成分、領域、層又はセクションは、本発明の範囲を逸脱しない範囲内で第２部分、成分、領域、層、又はセクションと言及され得る。
ここで使用される専門用語は、単に特定の実施例を言及するためのものであり、本発明を限定することを意図しない。ここで使用される単数の形態は、文言がこれと明確に反対の意味を示さない限り、複数の形態も含む。明細書で使用される「含む」の意味は、特定の特性、領域、整数、段階、動作、要素、及び／又は成分を具体化し、他の特性、領域、整数、段階、動作、要素、及び／又は成分の存在や付加を除外するものではない。
ある部分が他の部分の「上に」あると言及する場合、これは他の部分の直上にあってもよく、その間に他の部分が介されてもよい。これと対照的に、ある部分が他の部分の「直上に」あると言及する場合、その間にまた他の部分が介されない。
他に定義していないが、ここで使用される技術用語及び科学用語を含むすべての用語は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が一般に理解する意味と同一の意味を有する。普通使用される辞書に定義された用語は、関連技術文献と現在開示された内容に符合する意味を有するものと追加解釈され、定義されない限り、理想的又は非常に公式的な意味と解釈されない。
以下、本発明の実施例について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかし、本発明は、多様な異なる形態に実現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。
図１は、方向性電磁鋼板１０表面にフォルステライト層を形成した後、ガウシアン（Ｇａｕｓｓｉａｎ）モードの連続波レーザ照射して形成されるグルーブを示した図面である。
図１に示すように、グルーブ３０を形成する場合は、溝周囲に溶融物の移送及び飛散を伴うため、表面スパッター（ｓｐａｔｔｅｒ）及びヒールアップ（ｈｉｌｌ−ｕｐ）の発生を避けられないという問題点を有している。本発明の一実施例による方向性電磁鋼板は、グルーブ３０の上端を基点として電磁鋼板１０の両終端方向にグルーブ３０幅（Ｗ０）の１．１ないし１．３倍の幅（Ｗｓ）で形成されたフォルステライトか焼層４０を含む。このようなフォルステライトか焼層４０は、スパッター（ｓｐａｔｔｅｒ及び）ヒールアップ（ｈｉｌｌ−ｕｐ）と反応が起こらないため、スパッター（ｓｐａｔｔｅｒ）及びヒールアップ（ｈｉｌｌ−ｕｐ）を容易に除去できるようになる。
図２は、本発明の一実施例に係る方向性電磁鋼板の表面に、レーザ照射時にフォルステライトか焼層上部に形成されるヒールアップ及びスパッターを概略的に示す。
本発明の一実施例では、フォルステライトか焼層４０のグルーブ３０上端を基点として、電磁鋼板１０の両終端方向にグルーブ３０幅（Ｗ０）の１．１〜１．３倍の幅（Ｗｓ）で形成されるため、レーザ照射時に発生するスパッター及びヒールアップ２５の８５％以上がフォルステライトか焼層４０上に形成されるので、スパッター（ｓｐａｔｔｅｒ及び）ヒールアップ（ｈｉｌｌ−ｕｐ）を容易に除去できるようになる。
図１及び図２に示すように、本発明の一実施例による方向性電磁鋼板は、電磁鋼板１０の表面に形成されたフォルステライト層２０、フォルステライト層２０に圧延方向に直角な方向に形成されたグルーブ３０、及びグルーブの上端を基点として前記電磁鋼板の両終端方向にグルーブ幅（Ｗ０）の１．１〜１．３倍の幅（Ｗｓ）で形成されたフォルステライトか焼層４０を含む。
まず、方向性電磁鋼板１０について説明する。方向性電磁鋼板は、変圧機などの電気機器の鉄心材料として用いられ、電気機器の電力損失を減らし、効率を上げるために、鉄損が少なく、磁束密度が高いという磁気的特性を有する鋼板である。本発明の一実施例で用いる方向性電磁鋼板は、特定の組成や結晶組織を有する方向性電磁鋼板に限定されず、すべての方向性電磁鋼板への適用が可能である。より具体的には、Ｓｉを１．５〜７重量％含み、残部はＦｅ及び不純物を含む方向性電磁鋼板を用いてもよい。Ｓｉ以外にＣ、Ａｌ、Ｎ、Ｐ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｓｂなどを更に含んでもよい。
フォルステライト（Ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅ；Ｍｇ２ＳｉＯ４）層２０は、方向性電磁鋼板１０の表面に形成される。フォルステライト層２０は、方向性電磁鋼板１０の表面に１〜５μｍの厚さに形成されてもよい。フォルステライト層２０は、方向性電磁鋼板１０の高温焼鈍段階で脱炭焼鈍により生成された鋼板表面の酸化層（ＳｉＯ２又はＦｅＳｉＯ４）が焼鈍分離剤の主成分であるＭｇＯと反応して生成され得る。
グルーブ３０は、フォルステライト層２０に圧延方向に直角な方向に形成される。グルーブ３０は、方向性電磁鋼板の磁気的特性を向上させるための目的で磁区幅を減少させるために形成される。
グルーブ３０は、電磁鋼板１０の厚さに対して２．５〜１０％の深さで形成されてもよい。前述の範囲内で磁区微細化の効果を効率的に達成することができる。
図１及び図２では、グルーブ３０が電磁鋼板１０の圧延方向に対して直角に形成された例を示したが、これに限定されるものではない。具体的には、グルーブ３０は、電磁鋼板の圧延方向に対して±９０°ないし±８５°の角度で形成されてもよく、線状で形成されてもよい。前述の角度範囲で方向性電磁鋼板１０の騒音低減効果を達成することができる。
フォルステライトか焼層４０は、グルーブ３０の上端を基点として、電磁鋼板１０の両終端方向にグルーブ幅（Ｗ０）の１．１〜１．３倍の幅（Ｗｓ）で形成される。
フォルステライトか焼層４０は、フォルステライト層２０がレーザ照射時に発生する熱によりか焼されたもので、表面ＭｇＯ−ｂａｓｅｄフォルステライト及び一部未反応ＭｇＯ層がか焼（ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）されることによって表面粗さは減少する。絶縁コーティング前の板表面粗さは０．３〜５μｍであり、か焼時に板表面粗さは０．１〜３μｍに減少する。
フォルステライトか焼層４０は、スパッター（ｓｐａｔｔｅｒ）及びヒールアップ（ｈｉｌｌ−ｕｐ）と反応が起こらないため、フォルステライトか焼層を形成しない場合に比べて、スパッター（ｓｐａｔｔｅｒ）及びヒールアップ（ｈｉｌｌ−ｕｐ）を容易に除去できるようになる。フォルステライトか焼層４０の幅（Ｗｓ）は、グルーブ幅（Ｗ０）の１．１〜１．３倍に形成される。
フォルステライトか焼層４０の幅（Ｗｓ）が前述の範囲で形成されてこそ、スパッター及びヒールアップ２５がフォルステライトか焼層４０上に形成され、これを容易に除去できるようになる。フォルステライトか焼層４０の幅（Ｗｓ）を前述の範囲に調節する方法は特に限定されないが、本発明の一実施例に示すように、レーザビームの形状及びレーザ滞留時間などを適切に制限する方式で調節することができる。これについての具体的な説明は、本発明の実施例による方向性電磁鋼板の製造方法についての説明で後述する。
グルーブ３０形成時に発生した溶融物質が、グルーブ３０両側上部に立ち上がったヒールアップ（ｈｉｌｌ−ｕｐ）、及び溶融物質の飛散によるスパッター（ｓｐａｔｔｅｒ）２５は、電磁鋼板の鉄損及び絶縁性に悪影響を及ぼすため、最大限除去することが好ましい。本発明の一実施例による方向性電磁鋼板は、フォルステライトか焼層４０が適切に形成されており、フォルステライトか焼層４０上に形成されたスパッター及びヒールアップ２５が容易に除去可能である。従って、本発明の一実施例による方向性電磁鋼板は、ヒールアップ及びスパッター２５が、フォルステライトか焼層４０の表面から１．５μｍ以下に形成され得る。
このようなヒールアップ及びスパッター２５をより確実に除去するために、ブラシ又は酸洗を行ってもよい。ブラシと酸洗の両方を行う時、より小さい寸法のヒールアップ及びスパッターを残存させることができる。
図３は、本発明の一実施例に係る方向性電磁鋼板の製造方法のフローチャートを概略的に示す工程図である。
図３の方向性電磁鋼板の製造方法のフローチャートは、単に本発明を例示するためのものであり、本発明がこれに限定されるのではない。従って、方向性電磁鋼板の製造方法を多様に変形することができる。
本発明の一実施例による方向性電磁鋼板の製造方法は、Ｓｉ：１．５％乃至７重量％とその他不可避な不純物とを含み、残部はＦｅであるスラブを加熱した後、熱間圧延して熱延鋼板を製造する段階（Ｓ１０）、熱延鋼板を冷間圧延して冷延鋼板を製造した後、冷延鋼板を脱炭焼鈍、及び／又は窒化焼鈍を行って鋼板の表面に酸化層を形成する段階（Ｓ２０）、酸化層が形成された鋼板の表面にＭｇＯを含む焼鈍分離剤を塗布し高温焼鈍を施して鋼板の表面にフォルステライト層（Ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅ、Ｍｇ２ＳｉＯ４）を形成する段階（Ｓ３０）、及びフォルステライト層が形成された鋼板にガウシアン（Ｇａｕｓｓｉａｎ）モードの連続波レーザ照射して鋼板の表面にグルーブを形成する段階（Ｓ４０）を含む。
この時、電磁鋼板にフォルステライトか焼層４０を形成するために、グルーブ形成段階（Ｓ４０）で、レーザビームの種類、形状、及びレーザ滞留時間などを適切に制限することができる。
具体的には、レーザビームの種類は、ガウシアン（Ｇａｕｓｓｉａｎ）モードの連続波レーザを用いてもよい。パルス波発振は溶融を伴うよりは、蒸発を誘導するため連続波レーザを用いてもよい。
また、レーザビームの形状は、下記式１）の範囲を満足するものを用いてもよい。
１．３≦Ｌｂ／Ｌａ≦７．０・・・１）
図４は、本発明の一実施例によるレーザビームの形状を概略的に示した図である。
図４に示すように、圧延方向ビーム長さ（Ｌａ）と幅方向ビーム長さ（Ｌｂ）の比（Ｌｂ／Ｌａ）が１．３〜７．０範囲になり得る。最終ビーム長さ比が１．３より低ければ、つまり、円形態に近づけば、グルーブ３０周囲に形成されるフォルステライトか焼層４０の幅（Ｗｓ）が狭くなることがあり、溝部の溶融物の部分的なトラップ（Ｔｒａｐ）が発生することがある。最終ビーム長さ比が７．０を超えれば、つまり、線形態に近づけば、グルーブ３０形成が困難になり、磁区微細化効果を確保し難いという問題が発生することがある。従って、前述のレーザビームの形状を用いることができる。
レーザ滞留時間（Ｔｄ）は、鋼板に照射される幅方向照射幅（Ｗ）に対する幅方向に走査するレーザビームの走査速度（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｒａｔｅ、Ｖｓ）の比（Ｗ／Ｖｓ）と定義され、下記式２）の範囲を満足するように調節することができる。
０．５≦Ｔｄ≦１０．０・・・２）
滞留時間が０．５ｍｓ未満のように過度に短ければ、グルーブ形成時にフォルステライトか焼層の幅（Ｗｓ）が過度に狭くなるという問題が発生することがある。滞留時間が１０ｍｓを超えて過度に長ければ、フォルステライトか焼層の幅（Ｗｓ）が広くなるか、ヒールアップ、又はスパッターの飛散距離が相対的により大きくなって問題が発生することがある。従って、滞留時間を前述の範囲に調節することができる。より具体的には、滞留時間は１．０〜９．６ｍｓになり得る。
以下、各段階別に具体的に説明する。
まず、段階（Ｓ１０）では、Ｓｉ、１．５〜７重量％とその他不可避な不純物を含み、残部はＦｅであるスラブを加熱した後、熱間圧延して熱延鋼板を製造する。本発明の実施例で用いるスラブは、特定の組成を有するスラブに限定されず、方向性電磁鋼板の製造に使用される一般的なスラブへの適用が可能である。より具体的には、Ｓｉを１．５ないし７重量％含み、残部はＦｅ及び不純物を含むスラブを用いてもよい。Ｓｉ以外にＣ、Ａｌ、Ｎ、Ｐ、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｓｂなどを更に含んでもよい。
次に、段階（Ｓ２０）では、熱延鋼板を冷間圧延して冷延鋼板を製造した後、冷延鋼板を脱炭焼鈍、及び／又は窒化焼鈍を行って鋼板の表面に酸化層を形成する。脱炭焼鈍及び窒化焼鈍は、二つのうちいずれか一つだけが行われてもよく、又は脱炭焼鈍及び窒化焼鈍の両方が行われてもよい。脱炭焼鈍及び窒化焼鈍の両方を行う場合は、その順序は問わず、また同時に行うことも可能である。鋼板表面の酸化層は、ＳｉＯ２又はＦｅＳｉＯ４からなってもよい。
次に、段階（Ｓ３０）では、酸化層が形成された鋼板の表面にＭｇＯを含む焼鈍分離剤を塗布し、高温焼鈍を施して鋼板の表面にフォルステライト層（Ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅ；Ｍｇ２ＳｉＯ４）を形成する。この時、フォルステライト層２０は、方向性電磁鋼板１０の表面に１〜５μｍの厚さに形成されてもよく、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）だけでなく、未反応ＭｇＯを含んでもよい。
次に、段階（Ｓ４０）では、フォルステライト層が形成された鋼板にガウシアン（Ｇａｕｓｓｉａｎ）モードの連続波レーザ照射して鋼板の表面にグルーブを形成する。この時、レーザで発生される熱によりフォルステライト層がか焼されてフォルステライトか焼層４０が形成される。段階（Ｓ４０）で、照射するレーザの種類、形状及び滞留時間を制限することによってフォルステライトか焼層４０の幅（Ｗｓ）を調節することができる。フォルステライトか焼層４０の幅（Ｗｓ）は、グルーブ幅（Ｗ０）の１．１〜１．３倍になり得る。
段階（Ｓ４０）で、グルーブ３０を電磁鋼板１０の厚さに対して２．５〜１０％の深さに形成してもよい。前述の範囲内で磁区微細化の効果を効率的に達成することができる。また段階（Ｓ４０）で、グルーブ３０を電磁鋼板の圧延方向に対して±９０°ないし±８５°の角度で形成してもよく、線状で形成してもよい。前述の角度範囲で方向性電磁鋼板１０の騒音低減効果を達成することができる。
段階（Ｓ４０）のレーザ照射を通してグルーブ３０を形成する過程で、フォルステライトか焼層４０上に、グルーブ形成時に発生した溶融物質が前記グルーブ両側上部に立ち上がったヒールアップ（ｈｉｌｌ−ｕｐ）や、溶融物質の飛散によるスパッター（ｓｐａｔｔｅｒ）が形成される。この時、フォルステライトか焼層４０と、スパッター及びヒールアップと、は反応しないため、スパッター及びヒールアップを容易に除去することができる。
図３には示していないが、段階（Ｓ４０）以後に、ヒールアップ及びスパッターを、前記フォルステライトか焼層の表面から１．５μｍ以下に除去する段階（Ｓ５０）を更に含んでもよい。
段階（Ｓ５０）は、ブラシを用いて乾式で除去する段階（Ｓ５０−１）、又は酸洗を通じて湿式で除去する段階（Ｓ５０−２）を含んでもよい。二つのうちいずれか一段階を含んでもよく、二段階の両方含んでもよい。二段階の両方を含む場合は、１．０μｍ以下の表面粗さ特性を確保することができる。
段階（Ｓ５０−１）は、ブラシを用いて乾式で除去する段階である。この時、ブラシは、ヒールアップスパッターを除去可能な材質であれば特に限定されず、具体的には、金属系材質又は研磨材質であってもよい。前述のように、フォルステライトか焼層４０と、スパッター及びヒールアップ２５と、は反応しないため、摩擦力を小さくしても容易に除去が可能である。
段階（Ｓ５０−２）は、酸洗を通じて湿式で除去する段階である。酸洗は、ヒールアップ及びスパッターを溶解して除去可能な溶液を用いてもよく、具体的には、塩酸、硝酸、又は硫酸を含む水溶液を用いてもよい。この時、水溶液の濃度は１〜３０重量％であってもよい。
段階（Ｓ５０）以後、応力除去焼鈍する段階を更に含んでもよい。
以下、実施例を通じて本発明をより詳細に説明する。しかし、このような実施例は、単に本発明を例示するためのものであり、本発明がこれに限定されるのではない。
実施例１
ＭｇＯ焼鈍分離剤を塗布し、高温焼鈍して表面にフォルステライト層を形成した０．２３ｍｍ厚さの方向性電磁鋼板を準備した。ガウシアンモード（Ｇａｕｓｓｉａｎ ｍｏｄｅ）の連続波レーザでビームを照射し、照射線幅は２００ｍｍ間隔で６個の区間の区分された線で照射し、レーザ滞留時間は３．０ｍｓを維持可能に照射した。レーザのビーム形状（Ｌａ／Ｌｂ）を１．３に制御し、グルーブの深さが１３μｍに形成されるように制御し、グルーブ上部幅（Ｗ０）は４５μｍに形成され、グルーブ周辺に示されるヒールアップ（ｈｉｌｌ−ｕｐ）及びスパッターの最高高さが５μｍであることが示された。フォルステライか焼層の幅（Ｗｓ）は５５μｍに形成された。
ヒールアップ及びスパッターをブラシ（直径２００μｍ、ステンレススチール材質、面密度５０％）で研磨した。研磨以降、ヒールアップ（ｈｉｌｌ−ｕｐ）及びスパッターの最高高さは０．９５μｍであることが示された。以降、１０重量％硫酸水溶液を用いて酸洗して方向性電磁鋼板を製造した。酸洗後、ヒールアップ（ｈｉｌｌ−ｕｐ）及びスパッターの最高高さは０．３μｍであることが示された。
レーザ照射前の電磁鋼板の鉄損（Ｗ１７／５０）及びレーザ照射及び応力除去焼鈍（ＳＲＡ）後の鉄損を測定して下記表１にまとめた。電気絶縁値及び占積率を測定して下記表１にまとめた。
実施例２
レーザのビーム形状（Ｌａ／Ｌｂ）、グルーブの深さ及びレーザ滞留時間を下記表１に示した数値に変更し、酸洗しないことを除いては、前述の実施例１と同様に製造した。
レーザ照射前の電磁鋼板の鉄損（Ｗ１７／５０）及びレーザ照射及び応力除去焼鈍（ＳＲＡ）後の鉄損を測定して下記表１にまとめた。電気絶縁値及び占積率を測定して下記表１にまとめた。
実施例３
レーザのビーム形状（Ｌａ／Ｌｂ）、グルーブの深さ及びレーザ滞留時間を下記表１にまとめた数値に変更したことを除いては前述の実施例１と同様に製造した。
レーザ照射前の電磁鋼板の鉄損（Ｗ１７／５０）及びレーザ照射及び応力除去焼鈍（ＳＲＡ）後の鉄損を測定して下記表１にまとめた。電気絶縁値及び占積率を測定して下記表１にまとめた。
実施例４
レーザのビーム形状（Ｌａ／Ｌｂ）、グルーブの深さ及びレーザ滞留時間を下記表１にまとめた数値に変更し、ブラシしないことを除いては前述の実施例１と同様に製造した。
レーザ照射前の電磁鋼板の鉄損（Ｗ１７／５０）及びレーザ照射及び応力除去焼鈍（ＳＲＡ）後の鉄損を測定して下記表１にまとめた。電気絶縁値及び占積率を測定して下記表１にまとめた。
実施例５
レーザのビーム形状（Ｌａ／Ｌｂ）、グルーブの深さ及びレーザ滞留時間を下記表１にまとめた数値に変更し、酸洗しないことを除いては前述の実施例１と同様に製造した。
レーザ照射前の電磁鋼板の鉄損（Ｗ１７／５０）及びレーザ照射及び応力除去焼鈍（ＳＲＡ）後の鉄損を測定して下記表１にまとめた。電気絶縁値及び占積率を測定して下記表１にまとめた。
比較例１
レーザのビーム形状（Ｌａ／Ｌｂ）、グルーブの深さ及びレーザ滞留時間を下記表１にまとめた数値に変更し、ブラシ及び酸洗しないことを除いては前述の実施例１と同様に製造した。
レーザ照射前の電磁鋼板の鉄損（Ｗ１７／５０）及びレーザ照射及び応力除去焼鈍（ＳＲＡ）後の鉄損を測定して下記表１にまとめた。電気絶縁値及び占積率を測定して下記表１にまとめた。
比較例２
レーザのビーム形状（Ｌａ／Ｌｂ）、グルーブの深さ及びレーザ滞留時間を下記表１にまとめた数値に変更し、ブラシ及び酸洗しないことを除いては前述の実施例１と同様に製造した。
レーザ照射前の電磁鋼板の鉄損（Ｗ１７／５０）及びレーザ照射及び応力除去焼鈍（ＳＲＡ）後の鉄損を測定して下記表１にまとめた。電気絶縁値及び占積率を測定して下記表１にまとめた。
Figure 2019508578
表１に示したように、実施例１ないし５で製造した方向性電磁鋼板は、電気絶縁値及び占積率の低下が防止され、熱処理後の鉄損改善率を１３％以上で達成することができた。
本発明は、実施例に限定されず、互いに異なる多様な形態に製造することができ、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の技術的な思想や必須の特徴を変更せずに他の具体的な形態に実施可能であることを理解できるはずである。従って、以上で記述した実施例は、すべての面で例示的なものであり、限定的なものではないと理解しなければならない。
１０ 方向性電磁鋼板
２０ フォルステライト層
２５ ヒールアップ、スパッター
３０ グルーブ
４０ フォルステライトか焼層

Claims (15)

  1. 電磁鋼板の表面に形成されたフォルステライト層と、
    前記フォルステライト層に、圧延方向と直角な方向に形成されたグルーブと
    前記グルーブの上端を基点として前記電磁鋼板の両終端方向に、前記グルーブ幅の１．１倍乃至１．３倍の幅で形成されたフォルステライトか焼層と、
    を含むことを特徴とする方向性電磁鋼板。
  2. 前記フォルステライトか焼層上部に、前記グルーブの形成時に発生した溶融物質が前記グルーブの両側上部に立ち上がったヒールアップ（ｈｉｌｌ−ｕｐ）、及び前記溶融物質の飛散によるスパッター（ｓｐａｔｔｅｒ）が、前記フォルステライトか焼層の表面から１．５μｍ以下の高さに形成されたことを特徴とする請求項１に記載の方向性電磁鋼板。
  3. 前記グルーブは、前記電磁鋼板の厚さに対して２．５％乃至１０％の深さに形成されることを特徴とする、請求項１に記載の方向性電磁鋼板。
  4. 前記グルーブは、前記電磁鋼板の圧延方向に対して±９０°乃至±８５°の角度に形成され、線状で形成されることを特徴とする請求項１に記載の方向性電磁鋼板。
  5. 前記フォルステライトか焼層上部に、前記グルーブの形成時に発生した溶融物質が前記グルーブの両側上部に立ち上がったヒールアップ（ｈｉｌｌ−ｕｐ）、及び前記溶融物質の飛散によるスパッター（ｓｐａｔｔｅｒ）が形成された後、ブラシ又は酸洗により除去されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板。
  6. Ｓｉ：１．５重量％乃至７重量％及びその他の不可避な不純物を含み、残部はＦｅであるスラブを加熱した後、熱間圧延して熱延鋼板を製造する段階と、
    前記熱延鋼板を冷間圧延して冷延鋼板を製造した後、前記冷延鋼板を脱炭焼鈍及び／又は窒化焼鈍を行って前記冷延鋼板の表面に酸化層を形成する段階と、
    酸化層が形成された前記鋼板の表面にＭｇＯを含む焼鈍分離剤を塗布し、高温焼鈍を施して前記冷延鋼板の表面にフォルステライト層（Ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅ；Ｍｇ２ＳｉＯ４）を形成する段階と、
    フォルステライト層が形成された前記冷延鋼板にガウシアン（Ｇａｕｓｓｉａｎ）モードの連続波レーザ照射して前記冷延鋼板の表面にグルーブを形成する段階と、
    を有し、
    前記グルーブを形成する段階で、前記連続波レーザのビーム形状は、下記式１）の範囲を満足し、前記連続波レーザの滞留時間（Ｔｄ）は、下記式２）の範囲を満足することを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
    １．３≦Ｌｂ／Ｌａ≦７．０・・・１）
    ０．５≦Ｔｄ≦１０．０・・・・・２）
    （ここで、Ｌａはレーザビームの圧延方向の長さを、Ｌｂはレーザビームの幅方向長さを、及びＴｄは前記冷延鋼板に照射される幅方向照射幅（Ｗ）に対する幅方向に走査するレーザビームの走査速度（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｒａｔｅ、Ｖｓ）の比（Ｗ／Ｖｓ）を意味する。）
  7. 前記グルーブを形成する段階は、ガウシアン（Ｇａｕｓｓｉａｎ）モードの連続波レーザを照射して、前記グルーブの上端を基点として前記冷延鋼板の両終端方向に前記グルーブの幅の１．１倍乃至１．３倍の幅でフォルステライトか焼層を形成する段階であることを特徴とする請求項６に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
  8. 前記グルーブを形成する段階で、前記グルーブは、前記冷延鋼板の厚さに対して２．５％乃至１０％の深さに形成されることを特徴とする請求項６に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
  9. 前記グルーブを形成する段階は、前記グルーブを、前記冷延鋼板の圧延方向に対して±９０°乃至±８５°の角度で形成し、線状で形成することを特徴とする請求項６に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
  10. 前記グルーブ形成段階は、
    前記グルーブの形成時に発生した前記溶融物質が前記グルーブの両側上部に立ち上がったヒールアップ（ｈｉｌｌ−ｕｐ）や前記溶融物質の飛散によるスパッター（ｓｐａｔｔｅｒ）が前記フォルステライトか焼層上部に形成され、
    前記ヒールアップ及びスパッターを、前記フォルステライトか焼層の表面から１．５μｍ以下に除去する段階を更に含むことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
  11. 前記ヒールアップ及びスパッターを除去する段階は、ブラシを用いて乾式で除去する段階を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
  12. 前記ブラシは、金属系材質又は研磨材質であることを特徴とする請求項１１に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
  13. 前記ヒールアップ及びスパッターを除去する段階は、酸洗を通じて湿式で除去する段階を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
  14. 前記酸洗は、塩酸、硝酸、又は硫酸を含む水溶液を用いることを特徴とする請求項１３に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
  15. 前記水溶液の濃度は、１重量％乃至３０重量％であることを特徴とする請求項１４に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。

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