KR100260076B1 - 전기강재의 자구정제 방법 및 장치 - Google Patents
전기강재의 자구정제 방법 및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
지지구조물(3)안에 설치되어 있으며, 전기강재의 자구를 정제하기 위해 강재의 폭을 가로질러 뻗어 있는 국부 소성변형 선들을 만들 목적으로 전기 강재띠 또는 판의 표면과 직접 접촉하여 이동할 수 있는 회전가능한 부재들(2)의 배열의 조립체를 포함하고 있는 전기강재의 자구를 정제하기 위한 장치.
Description
제1도는 본 발명에 의한 장치의 단면도.
제2(a)도, 제2(b)도, 제2(c)도, 제2(d)도는 본 발명에 의한 장치의 다른 실시예를 도시하고 있다.
제3도는 본 발명에 의한 장치의 또 다른 실시예를 나타내는 단면도.
제4도, 제5도는 각각 본 발명에 의한 다른 장치의 평면도 및 측면도.
제6도, 제7도는 각각 본 발명에 의한 또 다른 장치의 평면도 및 측면도.
제8도, 제9도는 각각 본 발명에 의한 또 다른 장치의 평면도 및 측면도.
제10(a)도, 제10(b)도는 본 발명에 의해 처리된 자구 정제 강재의 표면을 나타내고 있다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 구슬조립체 2 : 크롬강 구슬
3 : 강재 지지상자 4 : 베어링
5 : 나사축 6 : 크롬강 구슬들
8 : 운반대 9 : 볼트
10 : 구동요소 11 : 스프링
12 : 부착축 15 : 축
16 : 전기모터 17 : 강재띠
18 : 편평 강재기판 21 : 링
22 : 축
본 발명은 전기강재, 특히 한정적은 아니지만 높은 도자율을 가진 결정입자 지향(grain-oriented) 전기강재의 자구를 정제하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히 한정적은 아니지만 본 발명은 띠 또는 판입자 구조를 가진 강재를 정제하며 판 또는 띠모양의 절연피막이 손상되지 않아 처리후 다시 피막을 씌울 필요가 없음으로써 전력손실을 줄일 수 있는 국부 소성 변형된 강재를 생산할 수 있는 장치에 관한 것이다.
입자 지향 전기강재의 자성(magnetic property)은 강재의 입자들을 선택적으로 배열하는 잘 알려진 방법으로 처리함으로써 증가될 수 있다.
자성 증가를 위한 종래 기술의 문제점을 최저입자 배열 처리시 최적 입자크기 보다 더 큰 입자들이 만들어짐으로써 최적 입자보다 작은 크기의 입자보다 더 높은 전력손실을 초래한다는 것이다.
인공적으로 임자경계를 만들게 됨에 따라 자구를 정제하는 종래의 기술들은 기계적인 방법들 레이저 또는 고전압 방전장비들을 포함한다.
지금까지, 기계적인 방법들은 상용화되기 어려웠기 때문에 상대적으로 비싼 레이저 장비들이 상용화되어 왔다. 상대적으로 덜 비싼 불꽃 융제방법(고전압 방전장비)이 사용되고 있으나 이 장비는 성공적인 상업용으로서는 다소 느린 단점이 있다.
자구 정제는 0.7㎜ 정도의 매우 지름이 작은 구슬(ball)들을 처리중인 강재판의 표면과 강제적으로 접촉시키는 기계적인 구슬가공에 의해 가능하지만, 이 방법은 상업적인 면에서 정비 및 작동이 어렵다. 또한 강재표면이 긁히게되어 처리 후 강재에 피막을 다시 입혀야 한다.
본 발명은 높은 도자율을 가진 입자 지향 전기강재의 가지장을 정제하는 방법 및 장치를 제공하기 위한 것으로서, 강재판 또는 띠의 회전방향에 일반적으로 수직한 방향으로 약 5㎜ 간격으로 분리되어 있는 소성 변형된 선들을 만들기 위해 강재의 표면에 높은 국소압력을 가하게 된다.
또한 적어도 10㎜의 지름을 가진 탄성적으로 이격되어 설치되어 있는 다수의 구슬들을 이동시킴으로써 국부 소성 변형된 띠 또는 판모양의 선들을 만드는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기강재의 띠 또는 판의 자구 정제를 위한 방법을 제공한다.
또 한편, 본 발명은 자구를 정제하기 위해 실질적으로 강재판의 띠의 폭을 가로지르는 국부 소성 변형된 선들을 만들기 위해 전기강재의 띠 또는 판의 표면과 직접 접촉하며 이동하며 지지구조물 안에 설치되어 있는 회전 가능한 부재들을 배열한 부품과 각 부재 및 강재띠 또는 판 사이에 상대적인 선운동을 가능하게 하는 기구를 포함하는, 전기강재의 자구를 정제하기 위한 장치로써 회전가능한 부재들이 서로 이격되어 있음으로써 회전 가능한 부재들에 의해 형성된 소성 변형 선들 사이의 간격이 적어도 5㎜가 되며, 지지 구조물로부터 회전가능한 부재들을 분리하도록 탄성 편향 수단을 포함하는 특징을 가진 장치를 제공한다.
회전 가능한 부재는 바람직하게 상대적으로 많은 수의 작은 구슬들과 접촉하는 상대적으로 큰 지름을 가진 구슬들을 포함하며, 지지구조물로 부터 분리되도록 탄력적으로 힘을 받아 강재띠 또는 판의 표면과 접촉하게 된다. 각각의 구슬들을 적당하게 단단한 재료, 예를 들면 크롬강 또는 규소 질화물(silicon nitride)로 만들어진다. 전기강재는 자구 정제 과정시 상대적으로 단단한 표면 또는 기판 위에 지지되는 것이 바람직하다. 이 기판은 수지로 접착된 재료를 포함하거나 이 재료로 씌워질 수 있으며 또는 스테인레스 강판을 포함할 수 있다. 기판은 처리되는 전기강재의 띠 또는 판보다 넓은 것이 바람직하다. 다른 구조에서 기판은 큰 지름의 롤러 또는 벨트를 포함한다.
상술한 방법 및 장치는 상업적 생산이 쉽게 가능하며, 운영비용도 비교적 싸다. 추가적으로 이 장치는 같은 작업시 어려운 조정없이 유리하기가 상대적으로 쉽다. 또한, 가공 처리 후 강재의 재 피막이 필요없으며, 연속적인 스프립 운동 또는 스트립 분할 생산방법(strip indexing method)이 가능하다. 또한 빠른 가공속도를 얻을 수 있다.
본 발명은 예시적으로 첨부된 도면을 참고로 설명될 것이다.
제1도에 도시되어 있는 장치는 12-32㎜의 지름을 갖고 있으며, 강재 지지상자(3)안에서 회전하도록 설치되어 있는 크롬강 구슬(2)의 조립체(1)를 포함하고 있다. 10-50㎜ 사이의 지름을 가진 다른 구슬들이 사용될 수 있다. 또한 이 구슬들을 크롬강 외에 다른 단단한 재료, 예를 들면 규소 질화물로 제작될 수 있다. 베어링(4)들은 구슬(2)의 반대면 및 상자(3) 사이에 위치하여 상대적으로 큰 구슬이 가공중인 강재판의 표면위에서 자유롭게 회전할 수 있도록 조립체의 마찰을 작게한다. 나사축(5)이 운반대에 적당히 부착시키기 위해 상자 위로 솟아 있다.
제2도에서 보여지는 바와 같이 조립체는 분할방법을 사용할 때 다수의 크롬강 구슬 단위들(2)을 포함할 수 있으며, 각 지지운반대 위에서의 이들의 상대적 위치는 가공될 강재판 또는 띠의 길이 및 조립체에 상대적인 운반대의 운동방법에 따라 선택된다. 제2(a)도에 도시되어 있는 실시예에서, 여러 개의 크롬강 구슬들(2)의 위치가 보여지며, 각 열의 구슬들은 서로 떨어져 있음으로써 강재띠의 이동방향에 가로로 수직하게 형성된 열들 사이의 간격은 5㎜ 정도가 된다. 이 실시예에서, 가공시 구슬들 및 상자의 조립체는 정지해 있는 강재띠의 전체폭을 가로질러, 띠의 전체폭이 화살표 ‘A’로 표시된 방향으로 사용되는 구슬들에 의해 차지된 길이와 같은 간격으로 분할된다. 전통적인 선운동장치들이 가로 구동기구로써 사용될 수 있다.
제2(c)도에 나타낸 실시예에서 조립체는 강재띠의 상하면의 폭을 연속적으로 가로지름으로써 각각의 구슬들이 띠의 이동방향에 수직하게 약 5㎜ 정도 떨어진 스트레스 선들을 만들도록 지지되어 있는 크롬강 구슬들(6)의 배열을 포함한다. 상하 왕복 경로는 구슬들이 강재띠 표면과 접촉되지 않도록 되어 있다. 이러한 특별 실시예에 따른 전형적인 생산장치가 제8도에 도시되어 있다.
제2(d)도의 실시예에서 사용된 크롬강 구슬들은 원운동 같은 방법으로 강재띠를 연속적으로 가로지름으로써 다소 굽은 스트레스 선들이 한 방향으로 강재띠를 가로지르고 돌아오는 경로에서는 강재띠와 떨어져서 이동하는 방법으로 자구를 정제하는 강재띠의 폭전체에 생성된다. 조립체의 크기를 줄이기 위해 하나 대신 여러 개의 원운동 구슬 배열들이 사용될 수 있다. 이러한 특별 실시예에 따른 전형적인 생산 장치가 제4도, 제5도, 제6도,제7도에 도시되어 있다.
제3도에 보여지는 바와 같이 각 조립체(1)는 볼트(9)에 의해 구동요소(10)에 고정된 운반대(8)안에 지지된다. 가공중인 강재띠 또는 판과 구슬(2)이 접촉하도록 힘을 가하기 위해 나사 없는 부착축(12)에 스프링(11)이 끼워져 있다. 스프링 대신 압축공기 방식이 사용될 수도 있다.
제4도, 제5도에 도시되어 있는 장되는 전기모터(16)에 의해 회전할 수 있는 위로 솟은 축(15)을 포함하는 회전가능한 운반대(14)안에 지지되어 있는 크롬강 구슬들(12)의 원배열을 포함하고 있다. 강재띠는 참고번호(17)로 표시되며, 강재띠의 이동 예정방향은 화살표 ‘A’로 표시된다. 편평 강재기판(18)이 강재띠(17) 아래 위치해있다. 제4도에서 보여지는 바와 같이 강재띠(17)는 강재띠 폭을 가로지르는 경로들 중 하나의 경로 동안 스트립면으로부터 차단된다.
작업시, 원하는 스트레스 선들을 만들기 위해 강재띠 코일(19)로부터 강재띠를 기판(18)위로 연속적으로 이동시켜 크롬강 구슬들(12)과 접촉시킨다. 강재띠(17) 및 운반대(14)의 이동속도는 생성된 스트레스 선들이 강재띠의 가로로 위치하도록 선택된다.
제6도, 제7도에 도시된 장치는 제4도, 제5도에 도시된 장치와 유사하며, 같은 참고번호들이 주어진다. 그러나 이 실시예에서는 크롬강 구슬들(12)이 축들(22) 위에 설치된 크롬강 링들(21)로 대치된다. 다른 면들에서 제6도, 제7도에 도시된 장치는 제4도, 제5도에 도시된 장치와 같다.
제8도, 제9도에 도시된 장치는 한 쌍의 회전 가능한 휠들을 포함하며, 크롬강 구슬(24)을 각각 지지하는 연결된 운반대들(24)의 배열은 이 휠들 주위를 회전한다. 구슬들(24)은 화살표 ‘A’ 방향으로 연속적으로 이동하는 강재띠(25)의 폭전반에 걸쳐 가로로 이동한다.
본 발명의 강재구슬 또는 링들에 의해 이룩된 정제는 제10(a)도, 제10(b)도에 나타나 있다. 확실히 자구가 정제된 부분들은 참고번호(27)로 표시되어 있다.
본 발명에 의한 장치를 사용하여 가공된 초기의 실시예가 오직 예시의 목적으로 기술될 것이다.
인산염 피막이 씌어지고, 결국 높은 도자율을 가진 결정입자 지향 전기강재들이 610㎜×305㎜ 크기로 제작되었으며, 전력 손실(B=1.7T, 50Hz) 및 도자율(BlkA/m) 값이 결정되었다.
12.5㎜ 지름이 구슬 하나만을 사용하는 안내선(pilot line)이 시료들을 가공하기 위해 사용되었으며, 스프링에 의해 적용된 압력은 2-6kgf(20-60N) 정도이다. 대표적인 적용 압력값은 4.5 및 5.5kgf일 것이다.
이러한 압력작용은 강재판의 양면에서 자구가 정제된 것을 명백히 나타내는 강재의 스트레스선들을 만들어냈다. 제9도에서 보여지는 바와 같이 이렇게 이루어진 자구를 정제하는 자구 투시장치를 통해 관찰되었다. 시료들의 절연피막은 가공동안 손상되지 않았기 때문에 자구 투시장치를 사용하면 명백히 볼 수 있는 효과를 관찰하기 어려웠다. 불꽃 융제 또는 레이저에 의해 이루어진 정제효과는 가공된 판의 양면에서 항상 명백히 관찰되지는 않지만, 위에 기술된 방법의 정제는 강재판의 양면에서 거의 항상 명백히 관찰된다.
동력손실 및 도자율 값은 이중 전극 방법에 의해 절연저항으로써 재측정된다. 달성된 동력손실 감소 및 도자율 감소의 대표적인 값들이 아래의 표 1에 나타나 있다.
[표 1]
적당한 시료들에 대해, 예를 들면 0.27㎜ 두께를 가진 시료3에 대해 전력손실 감소 및 최종손실이 각각 9.4% 및 0.889W/㎏인 것이 표의 결과에서 보여진다.
이 결과들은 도자율 값이 조금 감소하지만 무의미한다. 이 결과들의 범위는 불꽃 융제장치에 의해 이루어진 전형적인 결과들이며, 이 결과들은 시료의 결정입자 크기 방향 및 피막특성에 따라 달라진다.
아래 표 2에서 보여지는 절연 데이타는 본 발명의 방법이 절연저항을 심각할 정도로 감소시키지 않기 때문에 절연피막을 다시 씌울 필요가 없음을 보여주고 있다.
[표 2]
본 발명의 특징을 설명하고 예증하기 위해 다음 예제들이 또한 제공된다.
0.27㎜ ×610㎜ ×220㎜ 크기의 많은 고도자율 결정입자 지향 전기 강재시료들이 19.1㎜ 지름의 구슬에 여러 가지 압력을 적용하여 자구가 정제되었는데 스트레스 선들의 간격은 10㎜이다.
표 3에 나타난 결과들은 적용압력을 증가시키면 전력손실이 감소하고 예를 들면 적용압력이 3.39㎏ 이면 손실감소는 0.51% 이며 적용압력을 5.8㎏으로 증가시키면 손실감소는 6.88%가 된다는 것을 명백히 보여주고 있다.
이와 유사한 결과로써, 지름 31.8㎜의 구슬에 4.94㎏의 압력을 적용하면 손실감소가 2.42%인 반면 적용압력을 5.97㎏으로 증가시키면 손실 감소가 5.24%가 된다는 것도 알 수 있다.
[표 3]
[실시예 2]
실시예 1에서처럼 높은 도자율을 가진 다수의 결정입자 지향 전기강재 시료들이 여러 가지 적용압력, 스트레스 선 간격 및 구슬 지름에 대해 구슬조립체를 통해 자구가 정제되었다.
표 4의 결과들로부터 5㎜ 이하의 스트레스 선 간격은 바람직하지 못한 것이 명백히 드러났다.
[표 4]
[실시예 3]
스트레스 선 간격이 10㎜인 시료들에 여러 가지 구슬조립체 및 적용압력으로 저구 정제된 시료들에서의 손실감소에 대한 실시예들이 표 5에 나타나 있는데 손실 감소율이 9.65% 까지 증가할 수 있음을 알 수 있다.
[표 5]
[실시예 4]
일반적으로 사용되고 있는 것보다 높은 여러 가지 구슬지름, 선간격 및 적용압력으로 자구가 정제된 시료들에 대해 절연 저항이 측정되었다.
시료들은 터프놀(tufnol) 및 스테인레스강 배면판들을 사용하여 처리되었다.
표 6에 나타난 결과들로부터 정제 처리 후 모든 경우에 뛰어난 절연 저항이 유지된다는 것을 알 수 있다.
[표 6]
이상은 단지 본 발명에 따른 방법 및 장치의 예증일 뿐이며 본 발명의 수정은 본 발명의 영역을 벗어나지 않고 쉽게 가능하다.
Claims (10)
- 자구를 정제하기 위한 장치에 있어서, 지지구조물과; 서로에 대해 제1거리로 이격되어 회전가능한 부재의 하나에 인접하도록 상기 지지구조물 내에 장착된 회전가능한 부재의 층과; 자구 정제를 달성하는 전기강재의 부분의 표면과 직접접촉하여 상기 회전가능한 부재의 층을 움직이는 수단과, 상기 제1거리는 국부소성 변형된 인접선 사이의 거리가 5㎜ 이상이 되도록 이루어지고; 상기 회전가능한 부재와 전기강재의 부분 사이의 상대적인 선운동을 전달하는 수단과; 국부 소성변형된 전기강재의 부분을 향하여 상기 회전가능한 수단을 자극하는 상기 회전가능한 부재와 지지구조물 사이의 탄성 편향 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기강재의 자구 정제장치.
- 제1항에 있어서, 회전가능한 부재가 전기강재의 부분과 외부로 접촉할 때 상기 회전가능한 부재에 대해 전기강재의 부분을 주기적으로 움직이는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기강재의 자구 정제장치.
- 제1항에 있어서, 상기 전기강재의 부분을 회전가능한 부재에 대해 연속적으로 이동시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기강재의 자구 정제 장치.
- 제1항에 있어서, 각각의 상기 회전 가능한 부재가 10㎜이상의 직경을 가지는 구슬과 상기 구슬이 지지되는 내부에 베어링 레이스(race)를 포함하고 탄성 편향 수단이 상기 베어링 레이스와 지지구조물 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 전기강재의 자구 정제 장치.
- 제4항에 있어서, 각각의 구슬이 크롬강으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기강재의 자구 정제 장치.
- 제4항에 있어서, 상기 구슬이 규소질화물로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기강재의 자구 정제 장치.
- 제4항에 있어서, 각 구슬의 직경이 10-50㎜ 사이의 지름을 가지는 것을 특징으로 하는 전기강재의 자구 정제 장치.
- 제7항에 있어서, 각 구슬이 12-32㎜ 사이의 지름을 가지는 것을 특징으로 하는 전기강재의 자구 정제 장치.
- 제1항에 있어서, 전기강재를 지지하는 기층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기강재의 자구 정제 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 회전가능한 부재들이 국부 소성변형된 인접 선 사이의 거리가 5㎜-10㎜ 사이가 되도록 서로 이격되는 것을 특징으로 하는 전기강재의 자구 정제 장치.
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