KR100276281B1 - 절연피막 밀착성이 우수한 무방향성 전기강판의 응력제거소둔 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터, 발전기, 소형변압기등의 전기기기의 철심재료로 쓰이는 무방향성 전기강판의 응력제거소둔 방법에 관한 것으로써, 그 목적은 절연피막 밀착성이 우수한 무방향성 전기강판의 응력제거소둔방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중량%로, C:0.05%이하, Si:3.5%이하, Mn:1.5%이하 P:0.15%이하, Al:1.0%이하를 포함하고 나머지 Fe와 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어지며 표면에 절연피막이 형성된 무방향성 전기강판의 응력제거소둔방법에 있어서, 상기 응력제거소둔은 5-65℃의 이슬점온도에서, 700-900℃의 온도에서 10분이상 5시간 이하 동안 실시되는 절연피막 밀착성이 우수한 무방향성 전기강판의 응력제거소둔방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

절연피막 밀착성이 우수한 무방향성 전기강판의 응력제거소둔방법

본 발명은 모터, 발전기, 소형변압기등의 전기기기의 철심재료로 쓰이는 무방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무방향성 전기강판의 절연피막 밀착성을 향상시키기 위한 응력제거소둔방법에 관한 것이다.

일반적으로 무방향성 전기강판의 제조방법중이 하나인 세미 프로세스 제품(semi-prosessed material)은 제강 →연속주조 → 열간압연 → 열연판소둔 → 냉간압연 → 소둔 → 스킨패스압연 → 절연코팅 공정으로 제조되어 타발가공후 여러장씩 적층하여 철심으로 사용된다. 이때, 적층코아의 낱장은 절연피막을 입혀서 절연함으로서 철손중 특히 와전류손실을 줄일 수 있는데, 이러한 와전류손실 절감은 철심재료로 쓰이는 무방향성 전기강판이 에너지효율을 높이고 고주파소재 등의 사용에는 필수불가결한 요건이다. 통상 무방향성 전기강판에 도포되는 절연피막은 성분특성상 유기질과 무기질 및 유무기질 복합체로 나뉘며, 절연피막의 두께가 두꺼워 질수록 절연치가 낮아진다. 이러한 절연피막들은 소재의 판표면에 견고하게 밀착되어 있어야 하나, 수요가 가공중 또는 열처리시 쉽게 벗겨져서 절연치가 나빠질 수 있으며, 박리시 발생되는 분진은 환경공해의 요인이 될 수 있다. 일반적으로 세미 프로 세스 제조공정으로 출하되는 제품은 스킨패스압연후 최종소둔을 하지 않고 변형을 받은 상태로 출하되기 때문에, 수요가가 제품구입후에 원하는 형태로 타발가공을 하고 난 후에 잔류응력제거와 소재의 형상 교정 및 결정립성장에 의한 자기특성을 얻기 위하여 응력제거소둔을 실시한다. 그러나, 통상 응력제거소둔은 건식분위기에서 소둔열처리가 이루어 지고 있으며, 이로 인해 강판과 절연피막이 내박리성이 나빠진다. 이에 본 발명자들은 절연피막의 박리는 절연피막의 종류에 따라 달라질 수 있다는 사실과 소재의 제조방법에 의해서도 달라질 수 있다는 점에 착안하여, 박리되는 소재의 응력제거 열처리를 할때에 수분을 함유하는 분위기를 만들어 주면, 금속표면에 산화층이 형성되어 절연피막의 내박리성이 크게 향상됨을 알고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 이르렀다.

본 발명은 Si 3.5%이하를 함유한 통상의 무방향성 전기강판를 수요가가 원하는 형태로 타발가공후, 수요가가 실시하는 응력제거소둔조건을 적절히 제어 함으로써 절연피막 밀착성을 크게 향상 시킬수 있는 무방향성 전기강판의 응력제거소둔방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명은 중량%로 C:0.05%이하, Si:3.5%이하, Mn:1.5%이하, P:0.15%이하, Al:1.0%이하를 포함하고, 나머지 Fe와 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되며 표면에 절연피막이 형성된 무방향성 전기강판의 응력제거소둔방법에 있어서, 상기 응력제거소둔은 5-65℃의 이슬점온도 조건하, 700-900℃의 온도에서 10분이상 5시간 이하 동안 실시하는 것을 포함하여 구성된다.

이하 본 발명을 설명한다.

이하 본발명의 강 스라브중에 함유되는 탄소는 자기시효를 일으켜 철손을 열화시키므로 무방향성 전기강판에서는 가능한한 낮은 것이 유리하나 수요가가 열처리를 실시하는 제품의 경우에는 첨가함량이 0.05%이하로 제한하는 것이 바람직하다. 그 이상이 되면 탈탄이 어렵기 때문이다

규소는 비저항을 증가시켜 와전류손실을 낮추어 철손의 향상에 기여하는 원소이면서 산화물을 쉽게 형성하지만, 압연성을 고려하여 함량이 3.5%이하로 첨가된 소재로 한정한다.

망간은 비저항을 증가시켜 와류손실을 낮추면 산화물을 쉽게 형성하지만, 압연성을 고려하여 함량이 1.5%이하로 첨가된 소재로 한정하는 것이 바람직하다.

알루미늄은 비저항을 증가시켜 철손을 감소시키고 산화가 잘되어서 첨가하나, 가격이 비싸고 특성향상정도를 고려하여 함량이 1.0%이하로 제한하는 것이 바람직하다. 인은 비저항을 증가시켜기 철손을 감소시키거나 가공성이 나빠질 수 있으므로 함량이 0.15% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 조성되는 규소강 스라브는 통상의 세미 프로세스 공정을 거쳐 제조될 수 있다. 예를들면 열간압연, 열연판소둔, 냉간압연, 소둔, 스킨패스압연, 절연코팅 공정순으로 제조된 무방향성 전기강판은 수요가가 원하는 형태로 타발가공 후에 응력제거를 위하여 여러 가지 가열속도와 방법으로 소둔열처리를 실시한다. 이때에 강판과 절연피막이 우수한 밀착성을 유지하기 위한 응력제거소둔조건은 700-900℃의 온도에서 10분이상 5시간 이하에서 실시되고, 이슬점은 5℃이상 65℃이하가 된다. 상기의 소둔온도가 700℃이하에서 실시될 경우 표면산화층의 형성이 어렵기 때문에 그 이상의 온도에서 실시되어야 하고, 900℃이상에서 하게되면 과다한 표면산화로 소재표면의 색상이 바뀌거나 절연피막이 박리될 수 있기 때문에 소둔온도는 700-900℃에서 실시한다. 또한 소둔시간이 10분 이하가 되면 산화층형성이 미흡하며 응력이 잔류될 수 있고 5시간 이상되면 생산성을 떨어뜨릴 수 있기 때문에 응력제거소둔시간은 10분이상 5시간 이하 동안 실시하는 것이 바람직하다. 상기 이슬점은 산화층형성에 필수적이며 이슬점이 5℃이하가 되면 산화층형성이 어려우며, 이슬점이 65℃이상이 되면 과다한 산화층형성으로 절연피막의 색상이 바뀌거나 내박리성이 나빠질 수 있다. 그러므로 이슬점은 5℃이상 65℃이하로 하는 것이 바람직하다. 그리고 이때 분위기 가스는 수소와 질소 단독분위기에서 사용하거나 혹은 혼합가스분위기를 사용할 수 있으며 LNG 또는 LPG를 공기와 혼합하여 사용할 수 도 있다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

[실시예 1]

통상의 열간압연공정, 냉간압연공정을 거쳐 하기표1과 같은 조성을 갖는 무방향성 전기강판을 제조하고, 각 소재에 절연피막을 입힌 다음 하기 표2와 같이 유무기복합코팅 및 무기질코팅을 하였다. 이때 절연피막은 도포후 500℃온도에서 20초간 유지하여 경화하였으며, 경화된 시편들은 가로와 세로의 크기가 5㎝와 20㎝인 크기로 절단하였다. 밀착성의 측정방법은 여러가지 지름의 원통형에 시험코져하는 소재를

180°로 꺾었을 때 절연피막의 박리유무로 판단하며 박리되었을 때의 원통지름을 그때의 밀착성 크기로 하였다. 응력제거소둔전의 내박리성을 조사한 결과 20㎜ø범위내 포함되는 양호한 밀착성을 보였다. 하기 표2에서는 이소재를 이용하여 응력제거소둔의 조건을 바꾸어서 조건별 특성을 조사하였다.

상기표2에서 나타나 있듯이 이슬점온도가 -10℃인 비교재(1)과 소둔온도가 600℃인 비교제(2) 그리고 소둔온도가 920인℃ 비교재(3)은 본 발명의 소둔조건을 만족하는 발명재(1-4)에 비하여 밀착성이 현저히 낮다는 것을 알 수 있었다.

[실시예 2]

중량 %로, C:0.002%, Si:1.35%, Mn:0.22%, P:0.013%, Al:0.31%, N:0.002%, O:0.002% 및 잔부 Fe로 조성되는 0.5㎜두께의 무방향성 전기강판의 냉연소재를 재결정소둔후 절연피막을 도포하고 700℃로 유지된 로에 15초간 유지한후 가로와 세로의 크기가 30㎝와 60㎝의 크기로 절단하고 하기 표3과 같은 조건으로 응력제거소둔을 하였다. 응력제거 소둔분위기는 LPG에 공기를 20배로 섞어 사용하였다.

상기 표3에서 나타나 있듯이 발명재(5-8)은 이슬점 온도가 70℃인 비교재(5)와 이슬점과 소둔온도가 본 발명의 응력제거소둔조건을 벗어난 비교재(4)에 비하여 밀착성이 현저히 높다는 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 무방향성 전기강판의 응력제거소둔조건을 적절히 제어함으로써 절연피막 밀착성이 향상된 무방향성 전기 강판을 제공할수 있으므로, 제조된 전기강판은 강판과 절연피막이 밀착성이 우수하여 내박리성이 요구되는 각종 모터 등의 전기기기 제조분야에 적용될 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 중량%로 C:0.05%이하, Si:3.5%이하, Mn:1.5%이하, P:0.15%이하, Al:1.0%이하를 포함하고 나머지 Fe와 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되며 표면에 절연피막이 형성된 무방향성 전기강판의 응력제거 소둔방법에 있어서, 상기 응력제거소둔은 5-65℃의 이슬점온도 조건하에, 700-900℃의 온도에서 10분이상 5시간 이하 동안 실시되는 것을 특징으로 하는 절연피막 밀착성이 우수한 무방향성 전기강판의 응력제거소둔방법.