KR100345744B1 - 저자왜방향성전기강판의제조방법및이에사용되는자속열처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변압기등 전기기기의 철심으로 사용되는 방향성 전기강판에 관한 것이며, 그 목적은 저자왜를 갖는 방향성 전기강판의 제조방법 및 이에 사용되는 자속열처리하는 장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로 Si:0.4-4.8%, C:0.02-0.07%, Mn:0.05-0.2%, S:0.02-0.03%, Cu:0.05-0.3%, 및 Ce:0.006-0.09% 및 나머지는 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브를 1250-1400℃의 온도로 재가열한 후 열간압연하고, 열연판 소둔, 산세, 중간소둔을 포함한 2회의 냉간압연, 탈탄소둔, 소둔분리제를 도포한 다음, 강의 2차재결정과 순화를 위하여 최종고온소둔하고, 이어 장력코팅하여 이루어지는 방향성 전기강판의 제조방법에 있어서, 상기 최종고온소둔된 강판 또는 상기 장력코팅된 강판을 300-600℃의 온도에서 직류자장열처리와 펄스자장열처리를 동시에 행하여 이루어지는 저자왜 방향성 전기강판의 제조방법 및 이에 사용되는 장치에 관한 것을 그 요지로 한다.

Description

저자왜 방향성 전기강판의 제조방법 및 이에 사용되는 자속열처리 장치{A manufacturing method of a grain oriented electrical steel having a low magnetostriction and a magnetic flux-heating treat-ment apparaturs used therein}

본 발명은 변압기등 전기기기의 철심으로 사용되는 저자왜를 갖는 방향성 전기강판을 제조하는 방법 및 이에 사용되는 자속열처리장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 한국특허출원번호 97-36499호에 제안된 방향성전기강판의 제조방법 및 이에 사용되는 자속열처리장치를 개선한 것이다.

방향성 전기강판은 압연방향으로 (110)[001] 방위의 집합조직을 갖는 것으로, 그 제조방법이 미국특허 1,965,559에 고스(N.P. Goss)에 의해 처음으로 제시된 이래, 많은 연구자들에 의해 새로운 제조방법의 발명과 특성향상이 이루어져 왔다.

현재 공업적으로 주로 이용되고 있는 일반 방향성 전기강판(Conventional grain oriented sliicon steel)의 제조방법은 리틀맨( M.F.Littmann)에 의해 일본특허 공보(소)30-5651호에 제시되어 있다. 이 방법에 의하면 규소강을 열간압연, 예비소둔, 산세, 중간소둔을 포함한 2회의 냉간압연, 탈탄소둔, MgO도포 및 억제제로 MnS를 이용하여 2차 재결정 조직을 얻고 있다. 이와 같이 일련의 공정으로 제조되는 방향성 전기강판은 특성향상을 위해 여러 가지 작업조건들이 변경되어 왔으나, 주된 것은 변화 없이 사용되고 있다.

방향성전기강판은 전압과 전류를 원하는 양 또는 상(phase)으로 변환시켜주기 위한 변압기 또는 변류기의 내부에 수십에서 수백장까지 적층된 철심으로 들어가 있다. 그 철심주위는 코일이 감싸고 있으며, 이 코일에 전류를 흘려 철심을 동작시키면 철심내부에서 자속방향의 변화로 인해 철심의 길이변화가 일어나게 된다. 이러한 현상을 '자왜'라 하며, 그 길이변화는 공급되는 전압 또는 전류의 주파수에 배수로 발생된다. 이와 같이 생기는 길이변화로 인해 철심의 끝단이 공기를 때리게 되며, 이 소리는 사람의 귀로 들을 수 있을 정도이다. 일반적으로 강판의 자왜크기는 "길이변화량÷원래시편길이"로 표시되며, 통상의 일반 방향성 전기강판의 경우 1.7Tesla에서 3x10^-6정도 된다. 이 양은 시편에 응력이 전혀 가해지지 않은 상태에서의 자왜크기이다. 만일, 시편에 강판의 길이방향으로 압축응력을가하게 되면 이 값은 크게 달라진다. 즉, 실제 전기강판을 변압기의 철심으로 이용하는 경우, 강판을 적층하고 강판사이의 틈을 없애기 위하여 볼트를 죄거나 용접을 하므로 강판에 압축응력이 가해져 자왜크기는 커진다.

또한, 자왜크기에 대한 값은 측정기기와 시편의 형상에 따라 조금씩 차이가 난다. 이는 자왜값이 미소한 응력에도 민감하며, 그 양이 매우 적어 시편과 자왜측정장치 사이에 마찰이 측정기기마다 서로 다르기 때문이다. 이러한 이유로 자왜크기는 보고되는 문헌의 측정치마다 차이를 나타낸다.

일반 방향성 전기강판의 경우. 자왜크기가 무응력하 1.7Tesla에서는 상술한 바와 같이 3x10^-6정도되며, 3MPa의 압축응력하에서는 10x10^-6정도 된다. 그런데, 이 수준의 자왜크기를 가진 일반방향성 전기강판으로 변압기를 만드는 경우 자왜에 의한 소음문제가 심각하게 대두되고 있다. 따라서, 자왜크기를 최대한 낮추어서 소음을 줄이기 위해 가능한 낮은 자속밀도에서 사용하고 있으며, 이런 점을 고려하여 통상의 변압기는 1.70-1.75Tesla 수준에서 설계되고 있다. 그러나, 이러한 방법은 변압기의 효율을 떨어뜨리는 문제가 생기므로, 방향성 전기강판의 자왜를 지금보다도 더 낮출수 있는 방법이 강구된다면, 더 높은 자속밀도에서 변압기를 사용할 수 있게 되고, 그러면 이에 비례하여 변압기의 효율을 높이거나 크기를 줄일수 있으므로 자왜크기가 작은 방향성전기강판의 필요성이 커지고 있다.

이에, 본 발명자들은 자왜크기가 작은 방향성전기강판의 제조방법 및 이에 사용되는 장치를 한국특허출원번호 97-36499호에 제안한 바 있다. 이 제안된 방법에 의하면 종래의 방향성전기강판 보다 자왜가 크게 줄어든 방향성전기강판이 제공된다. 그러나, 본 발명자들은 방향성전기강판의 자왜를 더욱 줄이기 위해 계속 연구하고 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 이르렀다.

본 발명은 한국특허출원번호 97-36499호에 제안된 방향성전기강판의 제조시 펄스자장열처리를 부가하여 자왜를 더욱 줄일 수 있는 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

나아가, 본 발명의 다른 목적은, 방향성 전기강판의 자장열처리시 자왜를 더욱 효과적으로 줄일 수 있는 자속열처리장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명을 위해 고안된 자속열처리 장치의 구조를 나타내는 일례도

*도면의 주요부호에 대한 설명*

1.....방향성전기강판 3.....튜브

4..... 가열로 5.....강대

10.....솔레노이드 11.....직류전류공급부

20.....펄스솔레노이드 21.....펄스전류공급부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로 Si:0.4-4.8%, C:0.02-0.07%, Mn:0.05-0.2%, S:0.02-0.03%, Cu:0.05-0.3%, 및 Ce:0.006-0.09% 및 나머지는 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브를 1250-1400℃의 온도로 재가열한 후 열간압연하고, 열연판 소둔, 산세, 중간소둔을 포함한 2회의 냉간압연, 탈탄소둔, 소둔분리제를 도포한 다음, 강의 2차재결정과 순화를 위하여 최종고온소둔하고, 이어 장력코팅하여 이루어지는 방향성 전기강판의 제조방법에 있어서,

상기 최종고온소둔된 강판 또는 상기 장력코팅된 강판을 300-600℃의 온도에서 직류자장열처리와 펄스자장열처리를 동시에 행하는 것을 포함하여 이루어진다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 방향성전기강판이 내장된 튜브를 감싸고, 상기 방향성전기강판을 가열하는 가열로; 상기 가열로부터 일정거리를 두고 설치되어 그 내부에 위치하는 것을 여자시키는 솔레노이드; 상기 가열로내 방향성전기강판의 양단에 접하여 연결되고, 솔레노이드 내부를 통과하여 폐회로를 형성하는 강대; 및 상기 솔레노이드에 전류를 인가하기 위한 직류전류공급부;로 구성되는 방향성 전기강판의 자속열처리 장치에 있어서,

상기 튜브내의 방향성전기강판에 펄스자장을 부여하기 위해 방향성전기강판을 나선형으로 감는 펄스솔레노이드; 및 상기 펄스솔레노이드에 펄스전류를 인가하기 위한 펄스전류공급부;를 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

일반적으로 자왜는 재료내부의 원자를 둘러싸고 있는 전자의 스핀과 궤도결합(spin-orbit coupling)에 의하여 결정되어 진다. 본 발명은 이 결합을 변화시켜 저자왜의 특성을 확보하기 위해 일반방향성 전기강판의 용강내에 Ce(Cerium, 세륨)이 미량 첨가된 방향성전기강판을 직류자장열처리와 펄스자장열처리를 동시에 행하는데, 그 특징이 있다. 이와 더불어 , 상기와 같이 제공되는 강판의 자왜를 더욱 줄이기 위한 자속열처리장치를 제공하는데도 그 특징이 있다.

우선, 본 발명에 따라 제조되는 강슬라브 성분의 한정이유에 대하여 설명한다.

Si은 강이 비저항을 높여 주어 철손특성을 현저하게 개선하는 원소로 전기강판의 제조에 반드시 들어가는 원소이다. 그 첨가량은 여러 가지 제한요소에 의해 결정되며, 방향성의 경우 실제로는 약 2.95-3.5%정도가 함유되어 있고, 무방향성인 경우 통상 0.4-3.5% 함유되고 있으나, 이는 공업적으로 냉간압연을 안정적으로 할수 있느냐에 따라 그 첨가량이 정해지고 있다. 즉, 특수하고 엄밀히 제어된 압연법에서는 약 4.8%의 Si가 함유된 강의 압연도 가능한 것으로 알려지고 있어 그 첨가량이 점점 높아지고 있다. 본 발명은 이런 점을 고려하여 4.8%까지 첨가하는데, 만일 Si가 0.4%이하인 경우에는 그 첨가 효과가 미비하여 큰 의미가 없으므로, 상기한 Si함량은 0.4-4.8%로 설정하는 것이 바람직하다.

C은 열간압연 조직을 미세화 시키기 위하여 첨가하는 원소로, 열간압연시 제 기능을 한 후에는 불순물로 되어 자기적 특성에 악영향을 미치므로 제거되어야 한다. 3%의 Si가 함유된 경우 약 0.018%의 C을 함유하면 열간압연시 페라이트-오스테나이트 변태가 일어나 열간압연 조직을 미세화시키는 기능을 할 수 있다. 따라서 Si양이 증가하면 이보다 약간 높은 C의 양이 요구되므로 본 발명은 0.02% 이상의 C를 첨가한다. 한편, C은 최종제품에 남아 있게 되면 자기시효를 일으켜 변압기의 특성을 열화시키는 원소이므로, 탈탄소둔을 하여 최종제품에서는 반드시 0.003%이하로 엄격히 관리되고 있다. 그러나, 그 함량이 너무 많으면 탈탄공정에서도 제거가 어려워지므로 본 발명에서는 이런 점을 고려하여 0.07%이하로 첨가한다.

Mn은 전기저항을 높여주고 철손을 낮추는 효과가 있는 성분으로써, 그 효과를 확보하기 위해서 0.05%이상 첨가하나 그 함량이 0.2% 보다 많은 경우에는 자속밀도의 저하를 초래하므로 Mn 함량은 0.05-0.2%로 선정하는 것이 바람직하다.

Cu의 경우 억제제(Inhibitor)인 MnS 석출물을 미세하고 균일하게 하는 효과가 있어, 입성장억제력을 증대시켜 자성을 향상시키는 역할을 한다. 그 함량이 0.05% 미만으로 적으면 효과가 미비하고, 함량이 0.3% 보다 많은 경우에는 열연판의 표면에 바람직하지 못한 산화물이 생겨 산세가 곤란하므로 적정한 양은 0.05-0.3%로 선정하는 것이 바람직하다.

S은 Cu나 Mn에 의해 유화물의 석출물을 형성하여 억제제의 역할을 하나 0.03%를 초과하면 최종고온소둔시 충분한 탈류가 이루어지지 않아 자기특성의 열화를 초래하며 0.02% 미만인 경우는 충분한 양의 유화물 형태의 석출물을 얻을 수 없게 되어 바람직하지 않다.

Ce은 자왜를 감소시키기 위해 본 발명에서 특별히 첨가하는 원소로, 그 원자번호는 58번으로 외각전자의 배열이 4f1,5S2 5P6 5d1 6S2로 구성되어 있다. 이와 같은 원자배열을 갖는 Ce과 3d6 4S2의 원자배열을 갖는 Fe이 만나면, 전자들의 배열에 변화를 주어서 자왜에 영향을 미치는 스핀-궤도결합이 바뀌게 된다. 그 함량이 0.006%이하에서는 상술한 효과가 미비하며, 0.09% 보다 많은 경우에는 원자 반경이 Fe의 1.5배 정도되므로 기계적 성질에 심각한 악영향을 미치게 되므로 Ce 함량은 0.006-0.09%로 선정하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 스핀-궤도결합을 바뀌게 하여 자왜를 줄이는 Ce은 그 첨가량이 미량이므로 고온소둔을 통하여 형성되는 2차 재결정 조직에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 전기강판의 자기적특성은 동등수준을 유지하면서 자왜의 크기를 효과적으로 줄일 수 있다.

상기와 같이 조성되는 강에는 N2등의 불가피한 불순물이 함유될 수 있다. 방향성 전기강의 N2함량은 제강공정에서 통상 60ppm 이하로 관리되는데, 이 정도의 함량에서는 별다른 영향을 미치지 않는다.

이하, 본 발명에 따라 전기강판을 제조하는 방법에 대해 설명한다.

상기와 같이 조성되는 전기강판 슬라브은 열간압연하기 전에 가열하는데, 이때의 가열온도는 1250-1400℃로 선정하는 것이 바람직 하다. 그 이유는 가열온도가 1250℃이하인 경우에는 인히비터의 재고용이 어려워지고, 1400℃이상에서는 강판의 표면이 심하게 녹아내리므로 열간압연 작업이 어려워 진다. 이와 같이 슬라브를 재가열하면, 억제제인 MnS가 재고용되어 열간압연 공정시 재석출된다. 이때 석출되는 인히비터의 분포는 최종제품의 자기적 특성을 좌우한다.

상기와 같이 재가열된 슬라브는 열간압연하고, 이어 열간압연된 판의 열연조직이 균일화 및 석출물제어와 산세성 향상을 위하여 900-1150℃의 범위에서 열연판 소둔을 하고, 공기중에서 냉각한다. 상기와 같이 소둔된 판은 산세하여 2회 냉간압연을 행한다. 이 2회냉간압연 사이에 통상 900-1000℃의 온도범위에서 중간소둔을 행하는데, 이는 2차 압연을 위한 연성을 부여하는데 그 목적이 있다. 그리고, 2차압연시 압하율은 통상 55-65%가 되는 것이 안정한 2차 재결정을 얻을 수 있다.

상기와 같이 2회냉간압연으로 최종제품두께로 된 냉연판은 탈탄과 내부산화층을 형성하기 위하여 소둔을 실시한다. 이때 소둔로의 분위기는 통상 습한 수소질소의 혼합분위기에서 행한다. 이 과정에서 강판 내부의 탄소가 제거되고, 고온소둔시 우수한 그래스(glass) 피막형성을 위한 내부산화층이 형성된다. 이 공정에서 탄소량은 20-30ppm이하로 낮아진다.

상기와 같이 탈탄소둔한 다음, 강판의 표면에 MgO를 주성분으로 하는 소둔분리제를 도포하고, 이어 최종고온소둔을 행한다. 이때의 최종고온소둔은 2차재결정조직을 발달시키는 승온구간과 불순물을 제거하는 순화소둔 구간으로 이루어지는데, 상기 승온구간의 승온속도는 석출물의 재배열이 일어나기 때문에 중요하다. 만약, 승온속도가 빠를 경우 2차 재결정이 불안정해지는 반면, 승온속도가 너무 느리면 소둔시간이 길어져 비경제적이다. 따라서, 바람직한 승온속도는 10-40℃/hr이다. 그리고, 순화소둔은 환원분위기에서 유지하여 강중의 유해원소를 제거하는 과정이므로 100% 수소분위기에서 행하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 최종소둔된 전기강판은 안정한 2차재결정이 얻어져 자속밀도가 1.80Tesla이상이고, 철손이 1.50watt/kg이하로 나타난다.

이러한 자기특성을 가지는 전기강판을 자속열처리 하거나 또는 장력코팅한 다음 자속열처리를 행한다. 자속열처리는 이미 결정구조에 따라 만들어져 있는 자구를 회전시켜 자구를 자왜가 적은 방향으로 재배열시키기 위하여 실시하는데, 자구를 재배열하기 위해서는 결정내의 자기이방성에너지를 낮게 하는 것이 유리하다. 전기강판의 자기이방성에너지는 온도가 높을수록 급격히 낮아지기 때문에 높은 온도에서 자속열처리를 행하는 것이 좋다. 그러나, 자속열처리 온도가 전기강판의 자기변태점(약 720℃)에 가까이 갈수록 전기강판의 투자율이 낮아지고 자속이 약해지므로 너무 온도가 높은 것도 좋지 않다. 본 발명은 이를 고려하여 저자왜가 확보되는 300-600℃범위에서 행하는 것이 바람직하다. 즉, 자장열처리온도가 600℃이상에서는 자기이방성에너지가 적어 자구가 외부의 자장에 쉽게 돌아가지만 열적인 전자의 진동으로 인하여 임의의 방향으로 고정시키기가 어려우며, 300℃미만에서는 온도가 낮아 강판의 자기이방성에너지가 커져서 외부자장으로 자구를 배열하는 것이어렵다. 이때, 보다 바람직한 자속열처리 조건은 400-550℃ 범위의 온도에서 2분이상 행하는 것이 자왜의 크기를 크게 줄일 수 있다. 그 이유는 400~550℃ 구간에서 자장열처리 효과가 더 커져서 자왜가 감소되기 때문이다.

이와같이 결정내의 자기이방성에너지가 가능한 최소가 되는 온도로 유지하면서 방향성전기강판에 자장을 걸어서 자기장 모멘트가 한 방향으로 정렬되도록 하여 자왜를 줄이기 위해 자장열처리한다. 이때의 자장열처리는 한국특허출원번호 97-36499호에 제안된 직류자장열처리와 동시에 펄스자장열처리를 새롭게 부가하여 자왜를 더욱 줄이는데, 본 발명의 특징이 있다.

직류자장열처리는 강판의 자속이 포화되도록 하면 자기장 모멘트가 거의 완전히 한 방향으로 정렬되어 더욱 자왜가 감소되므로 직류포화자속에서 열처리하는 것이 보다 바람직하다. 그리고, 펄스자장열처리는 보다 강력한 자장을 흘러주게 되므로 결정내의 자기이방에너지가 매우 크더라도 자구의 회전을 가능하게 하며, 자구의 재배열을 쉽게 할 수 있다.

참고로, 강판내의 자구는 통상 형성된 결정내에서 가장 자기적에너지가 안정한 방향으로 배열되어 있고, 예를들면, 방향성전기강판의 경우 (110)면에서 <1>방향으로 배열되려고 한다(이를 easy axis라 한다). 그런데, 강판내에는 수많은 결정립들이 존재하고 각 결정립들은 각기 서로 다른 방위들을 가지고 있으므로 그 속에 형성된 자기 또한, 각기 서로 다른 방향을 향하고 있다. 이 자구의 방향을 모두 임의의 한 방향으로 변화시키려면 많은 에너지가 필요하며, 이는 본 발명에 따라 직류자장열처리와 동시에 펄스자장열처리를 하면 효과적으로 이루어진다.

이때의 펄스자장은 5-30ms동안 150-600 Oe으로 1-4Hz의 펄스자장을 순간적으로 발생시키는 것이 효과적이며 그 이상은 비경제적이다.

한편, 상술한 자속열처리는 도 1에 도시된 것과 같이 본 발명에 따라 고안된 자속열처리 장치를 이용한다. 구체적으로 본 발명의 자속열처리 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 한국특허출원번호 97-36499호에 제안된 자속열처리장치를 기본으로 하고, 방향성전기강판에 펄스자장을 부여하기 위한 수단이 부가되는 것이다.

즉, 방향성전기강판(1)이 내장된 튜브(3)를 감싸고, 상기 방향성전기강판(1)을 가열하는 가열로(4)가 마련되어 있는데, 이때 가열로에는 통상의 가열로와 같이 발열체(2)가 마련되어 있다.

솔레노이드(10)는 가열로(4)부터 일정거리를 두고 설치되어 그 내부에 위치하는 것을 여자시키도록 구성되어 있다. 그리고, 이 솔레노이드(10)에는 직류전류공급부(11)가 연결되어 있다.

상기 강대(5)는 가열로(4)내에 있는 방향성전기강판(1)의 양단에 연결되어 접하고, 솔레노이드(10) 내부를 통과하여 폐회로를 형성하도록 구성되어 있어 솔레노이드(10)내에서 자화되어 방향성전기강판(1)을 자화시킨다. 이때, 강대(5)가 일정한 텐센을 갖도록 하는 롤(6)이 마련되어 있으면 시편의 자속열처리 효과가 더욱 좋다. 이외에도, 상기 가열로(4)와 솔레노이드(5) 사이에는 강대(5)의 자속을 검출하는 코일(7) 및 검출된 자속밀도를 읽는 오실로스코프가 구비된 검출기(8)가 마련된다.

이와 같이 구성되는 자속열처리 장치에 펄스자장수단은, 도 1과 같이 상기방향성전기강판(1)에 펄스자장을 부여하기 위해 방향성전기강판을 나선형으로 감는 펄스솔레노이드(20)가 마련되어 있다. 즉, 펄스솔레노이드를 방향성 전기강판에 나선형으로 감아서 내부의 방향성 전기강판에 펄스자장을 인가한다. 그리고, 상기 펄스솔레노이드(20)에 펄스전류를 인가하기 위한 펄스전류공급부(21)를 포함하여 구성된다. 상기 펄스솔레노이드의 코일은 구리 또는 스테인레스강중에서 선택된 1종으로 구성된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

중량%로 C:0.048%, Si:3.15%, Mn:0.065, S:0.024%, Cu:0.17%, N₂:0.0050%, Ce 이 하기표 1과 같이 (a)0.005, (b)0.01%, (c)0.03%, (d)0.05%, (e)0.08%, (f)0.1%를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피한 원소로 이루어진 슬라브를 1350℃로 가열한 후, 열간압연하여 판두께가 2.0mm인 열연판을 얻었다. 이 열연판을 950℃에서 5분간 소둔한 후 공기중에서 냉각하여, 0.75mm인 두께로 1차 냉간압연 하고, 950℃x2분 중간소둔하여, 두께 0.3mm로의 2차냉간압연을 하였다. 냉간압연된 판은 850℃로 유지된 로에서 노점 51℃인 75%H₂+25N₂의 혼합가스로 2분동안 탈탄을 행하였다. 다음에 강판의 표면에 소둔분리제인 MgO를 도포하여 최종 고온소둔을 행하였다. 고온소둔은 75%H₂+25N₂분위기에서 15℃/hr의 승온속도로 1200℃까지 가열하고, 1200℃ 도달 후 100%H₂분위기에서 10시간 유지하였다.

이상과 같이 하여 안정된 2차 재결정이 끝난 방향성전기강판을 얻었고, 이강판을 도 1에 나타낸 장치로 온도 450℃에서 2분동안 자속열처리를 행하였다. 이때 강판의 자장열처리조건은 솔레노이드(10) 내부에 10 Oe직류자장을 만들고, 가열로(4) 내부에 있는 펄스솔레노이드(20)에는 3Hz로 약 350 Oe의 펄스자장이었다. 이와 같이 하여 자장열처리한 후 자기특성 및 자왜특성을 측정하고, 그 결과를 하기표 1에 나타내었다.

이때, 자기특성은 1000A/m의 자장하에서 시편에 유기되는 자속밀도(B₁₀)와 1.7Tesla에서의 철손(watt/kg)을 측정하였다. 그리고, 자왜는 1.7Tesla에서의 시편에 가해지는 외부응력에 따른 자왜를 자속열처리 전후와 비교하여 나타내었다. 그리고, 시편에 가해지는 인위적인 응력에서는 '-'가 압축응력을 '+'가 인장응력을 나타낸다.

Ce의첨가량(%)	B10(Tesla)	W17/50(watt/kg)	자장열처리전의 자왜크기(x10-6)	자장열처리후의 자왜크기(x10-6)	비고
			-4MPa	-3MPa		-1MPa	0MPa	+3MPa	-4MPa	-3MPa	-1MPa	OMPa	+3MPa
0	1.871	1.21	21.8	15.2	7.5	2.4	0.5	13.2	10.3	6.0	1.9	0.4	비교재
0.005	1.871	1.21	21.0	15.0	7.7	2.4	0.5	9.9	8.0	4.9	1.7	0.4	비교재
0.01	1.875	1.20	20.6	15.0	7.6	2.3	0.5	8.0	7.2	2.4	1.1	0.2	발명재
0.03	1.879	1.23	21.0	14.9	7.3	2.3	0.6	5.5	4.8	2.1	0.9	0.2	발명재
0.05	1.877	1.22	21.1	14.9	7.5	2.4	0.5	5.6	4.3	1.5	0.9	0.3	발명재
0.08	1.870	1.19	22.0	16.5	8.9	2.8	0.6	9.3	8.5	4.9	1.5	0.5	발명재
0.1	1.850	1.25	22.5	21.2	12.3	5.1	0.9	21.3	13.5	8.5	2.0	0.7	비교재

상기 표 1에 나타난 바와 같이, Ce 첨가된 강판을 자장열처리 하면 압축응력하에서 자왜가 낮은 저자왜방향성 전기강판을 얻을 수 있는 것과 이때 적절한 Ce의 범위가 존재함을 알 수 있다. 이와 같이 직류자장열처리 및 펄스자장열처리를 동시에 행하여 얻은 자왜값은 한국특허출원번호 97-36499호에 제안된 방향성전기강판의 자왜값 보다 크게 줄어든 것을 확인할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 일반방향성 전기강판의 자기적 특성을 만족하면서도 전자의 스핀-궤도결합을 변화시켜 저자왜특성을 가지는 전기강판을 공급할 수 있으며, 이와 더불어 이 강판의 자속열처리시 본발명에 따라 제공되는 자속열처리장치를 이용하면, 압축응력하에서 자왜가 낮은 방향성전기강판을 제조할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (7)

1. 중량%로 Si:0.4-4.8%, C:0.02-0.07%, Mn:0.05-0.2%, S:0.02-0.03%, Cu:0.05-0.3%, 및 Ce:0.006-0.09% 및 나머지는 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브를 1250-1400℃의 온도로 재가열한 후 열간압연하고, 열연판 소둔, 산세, 중간소둔을 포함한 2회의 냉간압연, 탈탄소둔, 소둔분리제를 도포한 다음, 강의 2차재결정과 순화를 위하여 최종고온소둔하고, 이어 장력코팅하여 이루어지는 방향성 전기강판의 제조방법에 있어서,

   상기 최종고온소둔된 강판 또는 상기 장력코팅된 강판을 300-600℃의 온도에서 직류자장열처리와 펄스자장열처리를 동시에 행함을 특징으로 하는 저자왜 방향성 전기강판의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 자장열처리는 400-550℃의 온도로 2분이상 행함을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 직류자장열처리는 직류포화자화로 행함을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1항에서 제4항중 어느 한항에 있어서, 상기 펄스자장열처리는 5-30ms동안 150-600 Oe으로 1-4Hz의 펄스자장으로 행함을 특징으로 하는 방법.
5. 방향성전기강판(1)이 내장된 튜브(3)를 감싸고, 상기 방향성전기강판(1)을 가열하는 가열로(4); 상기 가열로(4)부터 일정거리를 두고 설치되어 그 내부에 위치하는 것을 여자시키는 솔레노이드(10); 상기 가열로(4)내 방향성전기강판(1)의 양단에 접하여 연결되고, 솔레노이드(10) 내부를 통과하여 폐회로를 형성하는 강대(5); 및 상기 솔레노이드에 전류를 인가하기 위한 직류전류공급부(11);로 구성되는 방향성 전기강판의 자속열처리 장치에 있어서,

   상기 방향성전기강판(1)에 펄스자장을 부여하기 위해 방향성 전기강판을 나선형으로 감는 펄스솔레노이드(20); 및 상기 펄스솔레노이드(20)에 펄스전류를 인가하기 위한 펄스전류공급부(21);를 포함하여 구성되는 방향성 전기강판 제조용 자속열처리 장치
6. 제 5항에 있어서, 상기 가열로(4)와 솔레노이드(10) 사이에는 강대(5)의 자속을 검출하는 코일 및 검출된 자속밀도를 읽는 오실로스코프가 구비된 검출기(8)가 마련됨을 특징으로 하는 장치.
7. 제 5항에 있어서, 상기 펄스솔레노이드는 구리 또는 스테인레스 스틸중 선택된 1종임을 특징으로 하는 장치.

Images