KR100514795B1 - Method for grain oriented electrical steel sheet with low magnetostriction and magnetic flux-heating treatment apparatus used therein - Google Patents
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Abstract
본 발명은 변압기 등의 전기기기 철심으로 사용되는 자기변형이 적은 방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것으로, 임계응력을 기준으로 적용하는 자장방향의 변화를 주어 자장열처리함으로써 고급 방향성 전기강판은 물론 일반방향성 전기강판에 대해서 자기변형(magnetostriction)을 감소시킬 수 있는 방향성 전기강판의 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다. 또한, 이러한 방법에 적용될 수 있는 자장열처리를 장치를 제공하는데도 그 목적이 있다. The present invention relates to a method for manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet having a low magnetic strain used for iron cores of electrical equipment, such as transformers, by providing a change in the magnetic field direction applied on the basis of the critical stress as a magnetic field heat treatment, as well as general directional electrical steel sheet It is an object of the present invention to provide a method for producing a grain-oriented electrical steel sheet capable of reducing magnetostriction with respect to electrical steel sheets. It is also an object to provide an apparatus for magnetic field heat treatment that can be applied to such a method.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, The present invention for achieving the above object,
응력을 적용하여 사용하는 방향성전기강판의 제조방법에 있어서, In the method of manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet used by applying a stress,
자장열처리전 방향성 전기강판에 응력를 변화시켜 가며 자기변형을 측정하는 단계,Measuring magnetic strain by varying the stress on the grain-oriented electrical steel sheet before the magnetic field heat treatment;
상기 응력에 따라 측정된 강판의 자기변형중 -0.5×10-6~0.5×10-6의 범위에서 선택된 임의의 자기변형 값에 해당하는 응력을 임계응력으로 결정하는 단계,Determining the stress corresponding to any magnetostriction value selected from the range of -0.5 × 10 -6 ~ 0.5 × 10 -6 of the magnetic strain of the steel sheet measured according to the stress as a critical stress,
(a) 상기 적용되는 응력값이 상기 임계응력값 보다 작을 경우에는 상기 강판의 길이방향(압연방향)으로 자장을 인가하여 자장열처리하고, (a) When the applied stress value is smaller than the critical stress value, the magnetic field heat treatment is applied by applying a magnetic field in the longitudinal direction (rolling direction) of the steel sheet,
(b) 상기 적용되는 응력값이 상기 임계응력값 보다 클 경우에는 상기 강판의 폭방향(압연방향에 대하여 수직방향)으로 향하는 자장을 인가하여 자장열처리하는 단계를 포함하여 이루어지는 자기변형이 적은 방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것을 그 기술적요지로 한다. (b) in the case where the applied stress value is greater than the critical stress value, the magnetic field heat treatment is performed by applying a magnetic field directed in the width direction (perpendicular to the rolling direction) of the steel sheet to generate magnetic heat treatment. The technical subject matter is the manufacturing method of a steel plate.
Description
본 발명은 변압기 등의 전기기기 철심으로 사용되는 자기변형이 적은(저소음) 방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 임계응력을 기준으로 자장방향에 변화를 주어 자장열처리함으로써 자기변형(magnetostriction)을 감소시키는 방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것이다. 또한, 이에 사용되는 자장열처리장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a low-noise (low noise) oriented electrical steel sheet used for iron cores of electrical equipment such as transformers, and more particularly, magnetic deformation by changing the magnetic field direction on the basis of critical stress. It relates to a method for producing a grain-oriented electrical steel sheet to reduce magnetostriction). It also relates to a magnetic field heat treatment apparatus used therefor.
방향성전기강판은 압연방향으로 {110}<001>방위의 집합조직을 갖는 것으로, 제조법이 미국특허 1,965,559에 고스(N.P. Goss)에 의해 처음으로 제시된 이래, 많은 연구자들에 의해 새로운 제조방법의 발명과 특성향상이 이루어져 왔다. 방향성전기강판에 있어서의 자기적인 특성으로는 자속밀도, 철손, 투자율 그리고 자기변형이 있다.The grain-oriented electrical steel sheet has an aggregate structure of {110} <001> direction in the rolling direction, and since many methods have been invented by many researchers since the manufacturing method was first proposed by NP Goss in US Pat. No. 1,965,559, Characteristics have been improved. Magnetic properties of oriented electrical steel sheets include magnetic flux density, iron loss, permeability, and magnetostriction.
자기변형은 방향성전기강판을 변압기의 철심 등으로 사용할 때 발생하는 소음의 원인이 된다. 즉, 방향성전기강판은 일정형상으로 가공하여 수십에서 수백장 적층한 철심으로 변압기의 내부에 들어가며, 이 철심주위는 코일이 감싸게 된다. 코일에 전류를 흘려 철심을 동작시키면 철심내부에서 자속방향의 변화로 철심의 길이변화가 일어나게 된다. 이 현상을 자기변형(magnetostriction)이라 한다. 철심의 길이변화는 공급되는 전압 또는 전류의 주파수에 배수로 발생된다. 길이변화로 인해 철심의 끝단이 공기를 때리게 되어 이 소리는 사람의 귀로 들을 수 있을 정도로 크다. 방향성전기강판의 자기변형은 “길이변화량÷원래시편길이”로 표시되고 통상의 일반 방향성 전기강판의 경우 1.7Tesla에서 1.5x10-6 정도 된다. 즉 자속의 방향이 바뀔 때 마다 원래길이에 대해 이 정도의 비율만큼 늘어났다 줄어 들었다를 반복하는 것이다.Magnetostriction is the cause of noise generated when using oriented electrical steel sheet as the core of transformer. In other words, the grain-oriented electrical steel sheet is processed into a certain shape and enters the inside of the transformer with iron cores stacked from tens to hundreds of sheets, and the coil is wrapped around the iron core. When the iron core is operated by applying current to the coil, the length of the iron core is changed by the change of magnetic flux direction inside the iron core. This phenomenon is called magnetostriction. The change in length of the iron core occurs in multiples of the frequency of the supplied voltage or current. The change in length causes the ends of the iron core to hit the air, which is loud enough to be heard by human ears. The magnetostriction of a grain-oriented electrical steel sheet is expressed as "length variation ÷ original specimen length", and about 1.5x10 -6 at 1.7 Tesla for a general general grain-oriented electrical steel sheet. In other words, each time the direction of the magnetic flux changes, it increases and decreases by this much proportion to the original length.
자기변형은 강판에 가해지는 응력에 따라 그 값이 크게 달라진다. 특히 강판의 압연방향으로 인장응력 보다는 압축응력에 대하여 자기변형이 크게 달라진다. 실제로 강판을 적층하여 변압기의 철심을 만들 때에는 강판사이의 틈을 없애기 위하여 볼트를 죄거나 용접을 하므로 강판에 압축응력이 가해지게 된다. 이것을 고려하여 강판의 낱장에 의도적으로 압축응력을 부여하여 자기변형을 측정하면 응력이 가해지지 않은 경우 보다는 높은 자기변형 값이 나타난다. 측정되는 자기변형 크기는 측정기기와 시편의 형상에 따라 조금씩 차이가 난다. 이는 자기변형 값이 미소한 응력에도 민감하며, 그 양이 매우 적어(10-6~10-7) 시편과 자기변형측정장치 사이에 발생되는 마찰이 측정기기마다 서로 다르기 때문이다. 이러한 이유로 자기변형 크기는 보고되는 문헌마다 차이를 나타낸다. 예로서 방향성전기강판의 경우 일반적으로 자기변형크기가 1.7Tesla에서 1.5x10-6정도 되며, 이것에 실제 변압기 제작시 들어가는 응력을 고려하여 길이방향에 대한 압축응력을 가하게 되면 자기변형이 급격히 증가한다. 즉 2MPa의 압축응력하에서는 4.2x10-6 정도가 된다. 이 수준의 자기변형크기를 가진 방향성전기강판으로 만들어진 변압기의 경우에 소음문제가 심각하게 대두된다. 따라서, 자기변형을 최대한 낮추어 소음을 줄이기 위하여 방향성 전기강판을 가능한 낮은 자속밀도에서 사용하고 있으며, 이러한 점을 고려하여 통상의 변압기는 1.65∼1.75Tesla수준의 자속밀도로 설계되고 있다. 따라서, 변압기의 효율이 떨어질 수 밖에 없으므로 방향성 전기강판의 자기변형을 가능한 낮출 있다면 더 높은 자속밀도에서 변압기를 사용할 수 있게 되고 이에 따라 변압기의 효율을 높이거나 크기를 줄일 수 있으므로 자기변형이 작은 방향성 전기강판의 필요성이 그 만큼 커지고 있다.The value of magnetostriction varies greatly depending on the stress applied to the steel sheet. In particular, the magnetostriction is significantly different with respect to the compressive stress rather than the tensile stress in the rolling direction of the steel sheet. In fact, when the steel core is laminated to make the iron core of the transformer, compressive stress is applied to the steel sheet by tightening or welding bolts to eliminate the gap between the steel sheets. In consideration of this, if the magnetic strain is measured by intentionally applying compressive stress to the sheet of steel sheet, a higher magnetostriction value appears than when no stress is applied. The magnitude of the magnetostriction measured varies slightly depending on the geometry of the measuring instrument and the specimen. This is because the value of magnetostriction is sensitive to minute stresses, and the amount of the magnetostriction is very small (10 -6 ~ 10 -7 ), and the friction generated between the specimen and the magnetostriction measuring device is different for each measuring device. For this reason, the size of the magnetostriction varies between the literatures reported. For example, in the case of oriented electrical steel sheet, the magnetostriction is generally about 1.5x10 -6 at 1.7Tesla, and the magnetostriction increases rapidly when compressive stress is applied to the longitudinal direction in consideration of the stress of the transformer. In other words, the compressive stress of 2MPa is about 4.2x10 -6 . Noise problems are serious in the case of transformers made of directional electrical steel sheets of this magnitude. Therefore, directional electrical steel is used at the lowest magnetic flux density in order to reduce the magnetostriction as much as possible to reduce noise. In view of this, conventional transformers are designed with magnetic flux densities of 1.65 to 1.75 Tesla. Therefore, if the transformer's efficiency is inevitably reduced, if the magnetostriction of the oriented electrical steel sheet is lowered as much as possible, the transformer can be used at a higher magnetic flux density, thereby increasing the efficiency or reducing the size of the transformer. The necessity of the steel sheet is increasing as much.
방향성전기강판 내부의 결정립들은 각각 모두 이상적으로 완벽한 고스방위(110)<001>를 가지고 있지 못하고 어느 정도의 편차를 가지고 있다. 이로 인하여 재료내부에는 주자구와 보조자구가 형성되어 있다. 주자구는 자구가 <001>방향을 향하고 있는 것으로 이것이 압연방향과 얼마나 일치하느냐에 방향성이 우수한 전기강판을 얻을 수 있게 되는 것이다. 보조자구는 재료에 자장을 가할 때 재료의 길이변화를 야기하는 주원인을 제공한다. 보조자구의 발생은 재료내부의 결정립이 가진 (110)면과 재료의 압연면이 이루는 각의 차이가 클수록 많아지며, 또한 잔류응력이나, 표면흠 등에 의해 발생한다. 재료에 자장을 가하면 보조자구의 회전으로 인하여 원자간 거리가 달라지게 되고 총체적으로 재료의 길이가 변하게 된다.The grains inside the grain-oriented electrical steel sheet each do not ideally have a perfect goth orientation 110 <001> and have some deviation. Due to this, the main and secondary spheres are formed in the material. The main magnetic domain is in the direction of the <001> magnetic domain is to obtain an electrical steel sheet having excellent directionality in how it coincides with the rolling direction. Auxiliary spheres provide the main reason for the change of length of the material when applying magnetic field to the material. The generation of the auxiliary magnetic domain increases as the difference between the angle between the (110) plane of the crystal grains in the material and the rolled surface of the material increases, and also occurs due to residual stress or surface defects. When the magnetic field is applied to the material, the rotation of the assisting magnet causes a change in the distance between atoms and the overall length of the material.
오랜 기간 동안 많은 연구자들이 재료내에 존재하는 자구를 조절하는데 있어서 자장열처리 방법을 이용하였다. 자장열처리는 1913년 Pender와 Jones에 의해 발견된 이후 여러 가지 재료에 응용되고 있다. 이는 큐리온도 이하에서 상온까지 냉각하는 동안에 자장을 부여하여 재료의 자구를 재배열함으로써 자화곡선을 변화시키는 것이다. 자장열처리는 자기이방성 에너지가 낮은 재료에서 자기적 특성을 향상시키기 위하여 주로 사용하고 있다. Physics of Ferromagnetism(S.Chikazumi. Oxford Press, NY, 1997)에서와 Introduction to Magnetic Materials(B.Cullity. A.Wesley Publ., London, 1972)에서는 열처리과정중 냉각을 포함하는 과정에서 자장을 자화용이축 방향 즉 압연방향으로 가하면서 열처리하는 것을 자장열처리로 그 의미를 설명하고 있다. For a long time, many researchers have used magnetic field heat treatment to control the magnetic domains present in the material. Magnetic field heat treatment has been applied to a variety of materials since it was discovered by Pender and Jones in 1913. This is to change the magnetization curve by rearranging the magnetic domain of the material by imparting a magnetic field while cooling to room temperature below the Curie temperature. Magnetic field heat treatment is mainly used to improve magnetic properties in materials with low magnetic anisotropy energy. In the Physics of Ferromagnetism (S. Chikazumi. Oxford Press, NY, 1997) and Introduction to Magnetic Materials (B.Cullity. A. Wesley Publ., London, 1972) The heat treatment while applying in the axial direction, that is, the rolling direction, has been explained by the magnetic field heat treatment.
자장열처리현상을 방향성전기강판에 적용한 것은 1964년 V.A. ZAYKOVA등의 발표(Fiz. Metal. metalloved. 18, 349 (1964))를 효시로 하여 당시에 활발히 연구되었다. 그러나 방향성전기강판의 결정자기 이방성 에너지가 너무 큰 것으로 인하여 강판의 자성을 자장열처리를 통해 변화시키기가 쉽지 않음을 알고, 이후 연구가 거의 이루어지지 않았다. The application of magnetic field heat treatment to oriented electrical steel sheets was carried out in 1964 by V.A. ZAYKOVA et al. (Fiz. Metal. Metalloved. 18, 349 (1964)) was actively studied at that time. However, it was found that it is not easy to change the magnetic properties of the steel sheet by magnetic field heat treatment due to the too large crystal magnetic anisotropy energy of the grain-oriented electrical steel sheet, and little research has been made.
자장열처리를 방향성전기강판에 적용한 기술로(1) 일본 특개평8-134543호, (2) 평8-134551 및 (3) 평7-197132호 등이 있다. Magnetic field heat treatment is applied to a grain-oriented electrical steel sheet (1) Japanese Patent Laid-Open Nos. 8-134543, (2) Hei 8-134551, and (3) Hei 7-197132.
(1) 일본 특개평8-134543호에서는 자속밀도가 800A/m (B8)에서 1.93~1.94 테스라(Tesla)인 재료를 이용하여 자장열처리의 적정온도와 냉각속도에 따른 자기변형 감소효과를 보여주고 있다. 여기서는 방향성전기강판을 이차재결정소둔후 코팅과 평탄화 과정을 거쳐 냉각과정중에 자기변태점 바로 직상 온도에서 약350℃ 까지 25℃/초 이하의 속도로 냉각하며 이때 직류자장은 10 에르스텟(Oe) 정도 부여하는 것을 특징으로 한다.(1) Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 8-134543 uses magnetic materials having a magnetic flux density of 1.93 to 1.94 Tesla at 800 A / m (B 8 ) to reduce the magnetostriction effect according to the proper temperature and cooling rate of the magnetic field heat treatment. Is showing. In this case, the oriented electrical steel sheet is subjected to secondary recrystallization annealing, followed by coating and flattening. It is characterized by.
(2) 일본 특개평8-134551호에서는 자속밀도가 800A/m (B8)에서 1.94 테스라(Tesla)인 재료를 이용하여 700℃이하의 온도에서 400℃까지 강판의 폭방향으로 온도경사를 1.5℃/cm으로 하면서 동시에 강판에 인장응력을 신장률 0.30% 이상 또는 0.15% 이하로 하고, 직류자장을 50 에르스텟 이상으로 부여하여 철손과 자속밀도가 낮아지는 효과를 보여주고 있다.(2) Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 8-134551 uses a material having a magnetic flux density of 800 A / m (B 8 ) to 1.94 Tesla to incline the temperature in the width direction of the steel sheet from 700 ° C to 400 ° C. At 1.5 ° C / cm, the tensile stress of the steel sheet was 0.30% or more or 0.15% or less, and the DC magnetic field was applied to 50 ersted or more, thereby reducing the iron loss and magnetic flux density.
(3) 일본 특개평7-197132호에는 Si:1~10중량%을 함유하는 규소강판에 큐리온도미만의 영역에서, 유효자계 40A/m이상의 교번자계(사인파형, 삼각파형 및 사각파형 자장)를 인가하고, 이 자계중에서 400℃이하까지 냉각하는 방향성 전기강판의 제조방법이 개시되어 있다.(3) Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-197132 shows an alternating magnetic field of more than 40 A / m in an effective magnetic field (sine wave, triangular wave and square wave magnetic fields) in a silicon steel sheet containing Si: 1 to 10% by weight in the region below the Curie temperature. A method for producing a grain-oriented electrical steel sheet is disclosed, which is cooled to 400 ° C. or lower in this magnetic field.
상기 선행기술들에서는 모두 자기적특성들이 우수한 고자속밀도 방향성전기강판(800A/m에서 자속밀도가 1.90 Tesla 이상) 또는 실질적으로 고규소(실리콘 함량이 4% 이상)강판을 이용하고 있다. 즉, 자속밀도가 낮은 일반방향성 전기강판에 대해서 자장열처리를 통해 자기변형을 감소하는 기술과 관련된 선행기술은 찾아보기 어렵다. 이는 자장열처리가 모든 방향성전기강판에 대하여 자기변형 감소효과가 나타나는 것이 아니라 자속밀도가 낮은 일반방향성 전기강판에서는 오히려 자기변형이 더 커지는 경우가 있기 때문이다. 그런데, 세계적으로 방향성전기강판의 생산량과 소비량측면에서 고자속밀도 방향성전기강판 보다는 일반방향성전기강판의 양이 더 많다는 사실을 고려해 볼 때, 일반방향 방향성 전기강판에서 자기변형감소방안이 더 시급한 실정이다. In the above prior arts, high magnetic flux density oriented electrical steel sheets (magnetic flux density of 1.90 Tesla or more at 800 A / m) or substantially high silicon (silicon content of 4% or more) steel sheets are used. That is, it is difficult to find a prior art related to a technique of reducing magnetic strain through magnetic field heat treatment for general oriented electrical steel sheets having low magnetic flux density. This is because the magnetic field heat treatment does not reduce the magnetostriction effect for all the oriented electrical steel sheets, but the magnetostriction may be larger in general oriented electrical steel sheets having a lower magnetic flux density. However, considering the fact that the amount of general oriented electrical steel sheet is higher than the high magnetic flux density oriented electrical steel sheet in terms of production and consumption of directional electrical steel sheets, the reduction of magnetostriction is more urgent in general oriented electrical steel sheets. .
또한, 상기 (1)(2)(3)의 선행기술에서는 자장을 자화용이축 방향(강판의 압연방향 즉, 강판의 길이방향을 향하여 자장부여)으로 가하는 자장열처리기술로서, (1)(2)에서는 직류자장을 (3)에서는 교류자장을 부여하고 있다. 직류자장의 경우에는 자장세기에 따라 많은 전력이 필요하게 되어 높은 자장세기를 얻기가 매우 어려울 뿐 아니라 들어가는 전력에 비해 자장이 세기가 높지 않으므로 매우 비효율적이다. 또한, 교류자장은 자장세기에 따라 자기변형감소 효과가 좋고, 직류자장 보다 더 좋은 효과를 가지나 이 또한 높은 자장을 얻기에는 많은 전력을 필요로 하게 된다. Further, in the prior art of (1) (2) (3), as a magnetic field heat treatment technique for applying a magnetic field in the biaxial direction for magnetization (a magnetic field is applied toward the rolling direction of the steel sheet, that is, the longitudinal direction of the steel sheet), ), DC magnetic field is given in (3). In the case of the DC magnetic field, a lot of power is required according to the magnetic field strength, so it is very difficult to obtain a high magnetic field strength, and it is very inefficient because the magnetic field is not high compared to the power input. In addition, the alternating magnetic field has a good effect of reducing the magnetostriction according to the magnetic field strength, and has a better effect than the direct current magnetic field, but it also requires a lot of power to obtain a high magnetic field.
본 발명은 고급 방향성 전기강판은 물론 자속밀도가 낮은 일반방향성전기강판 (800A/m에서 자속밀도가 1.89 Tesla 이하)에서도 자기변형을 낮출 수 있는 방향성 전기강판의 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다. The present invention provides a method of manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet capable of lowering the magnetostriction even in a high-oriented grain-oriented electrical steel sheet, as well as a general grain-oriented electrical steel sheet having a low magnetic flux density (less than 1.89 Tesla at 800 A / m). .
나아가 본 발명의 목적은 방향성 전기강판을 원하는 방향으로 자장을 인가할 수 있는 자장열처리장치를 제공하는 것이다. Furthermore, an object of the present invention is to provide a magnetic field heat treatment apparatus capable of applying a magnetic field in a desired direction to a grain-oriented electrical steel sheet.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 저자기변형 방향성전기강판 제조방법은, 응용제품에서 응력을 적용하여 사용하는 방향성전기강판의 제조방법에 있어서, In the present invention, a method for manufacturing a low-modulus oriented electrical steel sheet of the present invention for achieving the above object, in the method for manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet used by applying a stress in an application product,
자장열처리전 방향성 전기강판에 적용응력를 변화시켜 가면 자기변형을 측정하는 단계,Measuring magnetic strain by varying the applied stress on the grain-oriented electrical steel sheet before the magnetic field heat treatment;
상기 적용응력에 따라 측정된 강판의 자기변형중 -0.5×10-6~0.5×10--6의 범위에서 선택된 임의의 자기변형 값에 해당하는 응력을 임계응력으로 결정하는 단계,Determining the stress corresponding to any magnetostriction value selected from the range of -0.5 × 10 -6 ~ 0.5 × 10 --6 of the magnetic strain of the steel sheet measured according to the applied stress as a critical stress,
(a) 상기 응용제품에 적용되는 응력값이 상기 임계응력값 보다 작을 경우에는 상기 강판의 길이방향(압연방향)으로 자장을 인가하여 자장열처리하고, (a) When the stress value applied to the application product is smaller than the critical stress value, the magnetic field heat treatment by applying a magnetic field in the longitudinal direction (rolling direction) of the steel sheet,
(b) 상기 응용제품에 적용되는 응력값이 상기 임계응력값 보다 클 경우에는 상기 강판의 폭방향(압연방향에 대하여 수직방향)으로 향하는 자장을 인가하여 자장열처리하는 단계를 포함하여 구성된다. (b) when the stress value applied to the application product is greater than the critical stress value, the magnetic field heat treatment is applied by applying a magnetic field directed toward the width direction (perpendicular to the rolling direction) of the steel sheet.
또한, 본 발명의 자장열처리장치는, 가열로에서 가열된 강판에 자장을 인가하는 자장열처리 장치에 있어서,In addition, the magnetic field heat treatment apparatus of the present invention, in the magnetic field heat treatment apparatus for applying a magnetic field to the steel sheet heated in the heating furnace,
상기 연속적으로 이송되는 강판의 폭방향으로 자장을 인가하는 수직자장부(30)를 포함하고, 상기 수직자장부(30)는, It includes a vertical magnetic field portion 30 for applying a magnetic field in the width direction of the continuously conveyed steel sheet, wherein the vertical magnetic field portion 30,
(a) 이송강판을 사이에 두고 이송강판의 양측면에 각각 근접하게 설치되어 강판의 폭방향으로 자장을 인가하는 2개의 수직자장발생수단(32a)(32b)과(a) two vertical magnetic field generating means (32a) and (32b) disposed adjacent to each side of the conveying steel sheet with the conveying steel sheet interposed therebetween to apply a magnetic field in the width direction of the steel sheet;
(b) 상기 수직자장발생수단(32)에 전류를 공급하는 전원공급기(34)로 구성된다. (b) a power supply 34 for supplying current to the vertical magnetic field generating means 32.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
자화용이축 방향(강판의 길이방향)으로 방향성 전기강판에 자장을 가하여 열처리한 다음에 부하응력에 따른 자기변형(길이변화량÷원래시편길이)를 측정해 보면, 적용응력에 따라 자기변형 값이 양의 값과 음의 값을 갖는다(도 1a). 도 1(a)에서 보면 자장열처리한 강판의 자기변형은 특정 응력상태에서는 자장열처리전 보다 오히려 커지는 경우(0의 자기변형값에서 멀어지는 경우)가 발생한다는 사실도 알 수 있다. 즉, 도 1(a)약 -5Mpa의 응력 보다 작은 압축응력과 인장응력이 적용되는 경우에는 자기변형이 커지는 것을 알 수 있다. After applying magnetic field to the oriented electrical steel sheet in the direction of the magnetizing biaxial direction (longitudinal direction of the steel sheet), and measuring the magnetic strain (length variation ÷ original specimen length) according to the load stress, the value of the magnetic strain depends on the applied stress. Have a value of and a negative value (FIG. 1A). It can also be seen from FIG. 1 (a) that the magnetostriction of a magnetic field-treated steel sheet becomes larger (away from the magnetostriction value of 0) than a magnetic field heat treatment under a specific stress state. That is, it can be seen that the magnetostriction becomes larger when the compressive stress and the tensile stress smaller than the stress of about -5Mpa in FIG. 1 (a) are applied.
따라서, 본 발명자들은 응용제품에 적용되는 모든 적용응력에 대해 자기변형을 감소시킬 수 있는 자장열처리 방안을 찾는 연구과정에서 자장의 방향과 자장의 종류에 따른 자구의 배열에 대하여 심도 있게 조사한 결과, Therefore, the present inventors conducted an in-depth study on the arrangement of magnetic domains according to the direction of the magnetic field and the type of magnetic field in the process of finding a magnetic field heat treatment method that can reduce the magnetic strain for all applied stresses applied to the application.
[1] 응용제품에 적용되는 응력에 따라 자장을 강판의 길이방향과 강판의 폭방향으로 다르게 부여하면 모든 적용응력에 대해 자기변형을 감소시킬 수 있다는 점, 나아가 [1] Applying different magnetic fields in the longitudinal direction of the steel plate and the width direction of the steel plate depending on the stress applied to the application can reduce the magnetostriction for all applied stresses.
[2] 상기 강판의 폭방향으로 자장을 인가할 때는 강판의 길이방향으로 인장응력을 부여하면서 자장열처리를 하면 철손개선을 도모할 수 있다는 점, 그리고, [2] When the magnetic field is applied in the width direction of the steel sheet, the magnetic field heat treatment can be performed by applying the tensile stress in the longitudinal direction of the steel sheet to improve the iron loss, and
[3] 자장은 직류자장이나 교류자장 보다 펄스자장을 가할 때 자구를 한 방향으로 변화시키는데 효과적이라는 점에 주목하여 본 발명을 완성한 것이다. 상기 [1][2][3]를 구체적으로 설명한다. [3] The present invention has been completed by paying attention to the fact that the magnetic field is more effective in changing the magnetic domain in one direction when applying a pulsed magnetic field than the direct current or alternating magnetic field. [1] [2] [3] will be described in detail.
본 발명에서 '응력값'이라는 용어는 예를 들어 -5Mpa, 0MPa, 5Mpa의 응력에서 -5, 0, 5의 숫자를 의미한다. 응력값의 부호는 "-"인 경우 압축응력을 의미하고, "+"인 경우는 인장응력을 의미하고 그 크기는 0을 기점으로 멀어질수록 응력의 세기가 센것이다. 이하 용어표현의 단순화를 위하여 응력 0을 기점으로 부호가 "-"쪽으로 멀어질수록 응력값이 "작다"라고 표현하며, "+"쪽으로 멀어질수록 응력값이 "크다"라고 표현한다. In the present invention, the term 'stress value' means a number of −5, 0, 5, for example, at a stress of −5 MPa, 0 MPa, or 5 MPa. The sign of the stress value indicates the compressive stress in the case of "-", and the tensile stress in the case of "+", and the magnitude of the stress is strong as the distance from zero is increased. For the sake of simplicity of expression, the stress value is expressed as "small" as the sign is moved toward the "-" side from the stress 0 as a starting point, and the stress value is expressed as "large" as it moves toward the "+" side.
또한, 본 발명에서 압연방향(자화용이축 방향)인 강판의 길이방향으로 인가하는 자장은 "수평자장"(LDMA:Longitudinal Direction Magnetic annealing)이라 명하고, 강판의 폭방향으로 인가하는 자장은 "수직자장"(TDMA:Transverse Diretion Magnetic annealing)이라고 명한다. In addition, in the present invention, the magnetic field applied in the longitudinal direction of the steel sheet in the rolling direction (biaxial direction for magnetization) is referred to as "horizontal magnetic field" (LDMA: Longitudinal Direction Magnetic annealing), and the magnetic field applied in the width direction of the steel sheet is "vertical." Magnetic field ”(TDMA: Transverse Diretion Magnetic annealing).
[1] 자장의 방향 [1] directions of magnetic fields
도 1(a)에 나타나 있듯이, 자화용이축 방향으로 자장을 가하여 자장열처리한 경우에는 부하응력이 대략 -5Mpa의 응력을 기준으로 이 응력값 보다 작은 응력값에서는 자장열처리의 효과가 있다(자장열처리전 보다 자기변형이 0의 값에 가까워짐). 그러나, 약 -5Mpa의 응력값 보다 큰 응력값에서는 자장열처리전 보다 오히려 자기변형이 더 커지는 것(자장열처리전 보다 자기변형값이 0의 값에서 멀어짐)을 알 수 있다. 결국, 지금까지의 자장열처리는 자기변형감소에 효과가 있기는 하지만 적용응력에 따라서는 역효과가 있다는 결론을 내릴 수 있다. As shown in Fig. 1 (a), when the magnetic field heat treatment is performed by applying a magnetic field in the direction of the magnetic axis for easy magnetization, the magnetic field heat treatment is effective at a stress value smaller than this stress value based on a stress of approximately -5 Mpa (magnetic field heat treatment). Magnetostriction is closer to zero than before). However, at a stress value greater than a stress value of about -5 Mpa, it can be seen that the magnetostriction becomes larger than before the magnetic field heat treatment (the magnetostriction is far from the value of zero than before the magnetic field heat treatment). As a result, it can be concluded that the magnetic field heat treatment up to now has an effect on reducing the magnetostriction but has an adverse effect depending on the applied stress.
따라서, 본 발명자들은 지금까지 정설로 받아들여지던 자화용이축 방향의 자장 부여 이론(도 2a, LDMA:Longitudinal Direction Magnetic annealing)과는 반대로 강판의 폭방향으로 자장을 부여하는 자장열처리(도 2b, TDMA:Transverse Diretion Magnetic annealing)를 적용하고 이때의 부하응력에 따른 자기변형값을 측정한 결과 놀랍게도 도 1(b)와 같은 결과를 얻을 수 있었다. 도 1(b)에서는 자장열처리전 자기변형이 대략 0의 범주를 기점(적용응력이 대략 -5Mpa의 응력)으로 -5Mpa 부근 보다 큰 응력값이 적용되는 경우에 강판의 폭방향으로 자장을 가할 때 오히려 자기변형이 0의 값에 가까워짐을 알 수 있다. 따라서, 자장열처리전에 특정응력에서 자기변형값이 음의 값을 갖는 다면 수직자장(강판의 폭방향으로 자장인가)을 적용하고, 반대로 양의 값을 갖는 다면 수평자장(강판의 길이방향으로 자장인가)을 적용하는 것도 가능하다. 그런데, 자기변형이 -0.5×10-6~0.5×10-6의 구간에서는 수직자장이나 수평자장의 차이는 크지 않고 오히려 자장열처리를 하지 않는 것이 자기변형에 유리함을 알 수 있다. 이 구간에 해당하는 응력값을 기준으로 수평자장을 적용하는가 수직자장을 적용하는가에 따라 자기변형의 차이는 확연히 달라진다.Accordingly, the present inventors have applied the magnetic field heat treatment for imparting a magnetic field in the width direction of the steel sheet, as opposed to the magnetizing theory in the biaxial direction for magnetization (Fig. 2a, LDMA: Longitudinal Direction Magnetic annealing), which has been accepted as the orthodoxy (Fig. 2b, TDMA). : Transverse Diretion Magnetic annealing) and the magnetic strain value according to the load stress at this time was surprisingly obtained as shown in Figure 1 (b). In FIG. 1 (b), when the magnetic field is applied in the width direction of the steel sheet when the magnetic strain before the magnetic field heat treatment is applied with a stress value larger than around -5Mpa as a starting point (applied stress is about -5Mpa). Rather, the magnetostriction approaches zero. Therefore, if the magnetic strain value is negative at the specific stress before the magnetic field heat treatment, a vertical magnetic field (applying magnetic field in the width direction of the steel sheet) is applied, and if it is positive, a horizontal magnetic field (applying magnetic field in the longitudinal direction of the steel sheet) is applied. It is also possible to apply). By the way, it can be seen that in the section of the magnetostriction of -0.5 × 10 -6 ~ 0.5 × 10 -6 , the difference between the vertical magnetic field and the horizontal magnetic field is not large, and it is advantageous to the magnetostriction not to perform the magnetic field heat treatment. The difference in magnetostriction varies considerably depending on whether the horizontal or vertical magnetic field is applied based on the stress value corresponding to this section.
이 실험결과로부터 본 발명자들은 자장열처리전 방향성전기강판의 자기변형이 임계응력을 전후하여 강판의 길이방향으로 자장을 적용할 때 자기변형이 감소하는 구간이 있는 반면 강판의 폭방향으로 자장을 적용할 때 자기변형이 감소하는 구간이 있다는 사실에 주목하였다. From the experimental results, the present inventors found that the magnetostriction of the grain-oriented electrical steel sheet before and after the magnetic field heat treatment had a section where the magnetostriction decreased when the magnetic field was applied in the longitudinal direction of the steel sheet before and after the critical stress. Attention was drawn to the fact that there is a section in which the magnetostriction decreases.
본 발명자들은 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. The present inventors have come to the following conclusions.
첫째, 자장열처리는 자화용이축이 아닌 강판의 폭방향(압연방향의 수직방향)으로 자장을 부여하더라도 자기변형감소 효과가 있다는 점First, magnetic field heat treatment has the effect of reducing the magnetostriction even if the magnetic field is applied in the width direction (vertical direction of the rolling direction) of the steel sheet rather than the easy axis for magnetization.
둘째, 자장의 부여 방향은 방향성 전기강판을 철심으로 사용할 때의 적용응력에 따라 탄력적으로 적용해야 된다는 점, Second, the direction of the magnetic field should be applied flexibly according to the applied stress when using oriented electrical steel sheet as an iron core.
셋째, 자장의 부여방향을 결정하는 임계점(응력)이 존재한다는 점이다. Third, there is a critical point (stress) that determines the direction of application of the magnetic field.
[2] 강판의 폭방향 자장열처리에서의 인장응력부가[2] tensile stresses in magnetic field heat treatment in the width direction
오래 전부터 자화용이축 방향(강판의 길이방향)이 아닌 다른 방향으로 자장을 부여하는 것은 길이방향의 자기적 특성을 나쁘게 한다는 고정관념에 의해 강판의 폭방향으로 자장을 부여하는 자장열처리(도 2b, TDMA:Transverse Diretion Magnetic annealing) 기술은 전혀 검토되지 않고 있었다. Magnetic field heat treatment for imparting a magnetic field in the width direction of the steel sheet due to the stereotype that the magnetic field is imparted in a direction other than the biaxial direction for the magnetization (longitudinal direction of the steel sheet) worsens the magnetic properties in the longitudinal direction (Fig. 2b, TDMA: Transverse Diretion Magnetic annealing (TDMA) technology has not been studied at all.
본 발명자들이 실제 강판의 폭방향으로 자장을 부여하는 자장열처리를 한 결과 자기변형은 크게 개선되는 결과를 얻었으나, 약간의 철손 증가는 피할 수 없었다. 따라서, 폭방향으로 자장을 부여하여 자기변형개선을 확보하면서 철손의 열화를 방지하기 위한 방안을 찾던 중에 강판에 인장응력을 가하면서 자장 열처리한 결과, 철손이 원래상태로 회복되는 것을 확인하였다. The inventors of the present invention performed a magnetic field heat treatment to impart a magnetic field in the width direction of the steel sheet, but the magnetostriction was greatly improved, but a slight increase in iron loss was inevitable. Therefore, the magnetic field was heat treated while applying tensile stress to the steel sheet while finding a way to prevent the deterioration of iron loss while providing magnetic field improvement in the width direction, and confirmed that the iron loss was restored to its original state.
즉, 강판의 폭방향으로 자장을 가하면서 강판의 길이방향으로 인장응력을 적절히 가하면 자기변형개선은 물론 철손의 열화를 방지할 수 있어, 본 발명자들은 강판의 폭방향으로 자장을 부여하는 열처리방법을 방향성 전기강판의 자장열처리기술로 적극적으로 도입할 수 있었다. 물론, 인장부가 공정을 생략하면서 강판의 폭방향으로 자장을 가하는 자장열처리기술을 도입하면 득실이 있지만 자기변형이 감소하는 이득이 더 크다고 할 수 있다.That is, when the tensile stress in the longitudinal direction of the steel sheet is appropriately applied while applying the magnetic field in the width direction of the steel sheet, it is possible to improve the magnetostriction and prevent deterioration of iron loss. It could be actively introduced as a magnetic field heat treatment technology for oriented electrical steel sheet. Of course, the magnetic field heat treatment technology in which the tension part applies a magnetic field in the width direction of the steel sheet while omitting the process may be advantageous, but the gain of reducing the magnetostriction is greater.
[3] 자장의 종류[3] types of magnetic fields
방향성 전기강판의 자기장 모멘트가 한 방향으로 정렬되는 정도가 높을수록 자기변형이 감소되는데, 결정내 자기이방성 에너지가 크면 자구의 회전은 어렵다. 그래도, 강판의 자속이 포화되면 자구의 회전이 용이해져 어느 정도 자기변형이 낮아지므로 직류포화자장을 가하면서 자장열처리를 하는 경우가 많다. As the degree of magnetic field moment of the oriented electrical steel sheet is aligned in one direction, the magnetostriction is reduced. When the magnetic anisotropy energy in the crystal is large, the rotation of the magnetic domain is difficult. Nevertheless, when the magnetic flux of the steel sheet is saturated, the magnetic domain is easily rotated and the magnetic deformation is lowered to some extent, so that magnetic field heat treatment is often performed while applying a direct current saturation magnetic field.
그런데, 강판내에는 수 많은 결정립들이 존재하고 각 결정립들은 각기 서로 다른 방위들을 가지고 있으므로 그 속에 형성된 자기 또한 각기 서로 다른 방향을 향하고 있다. 따라서, 이 자구의 방향을 모두 임의의 한 방향으로 변화시키려면 많은 에너지가 필요하다. 본 발명자들은 각기 서로 다른 방향을 향하고 있는 자구의 회전을 위해서는 직류자장 또는 교류자장 보다는 펄스자장을 가해는 경우에 순간적으로 높은 자장이 결정내에 흐르게 되어 자구를 임의의 한 방향으로 변화시키는데 효과적이라는 결론을 얻을 수 있었다. However, many grains exist in the steel sheet and each grain has different orientations, and thus the magnets formed therein also face different directions. Therefore, a large amount of energy is required to change all of the magnetic domain directions in one arbitrary direction. The present inventors concluded that for the rotation of magnetic domains pointing in different directions, when a pulsed magnetic field is applied rather than a direct or alternating magnetic field, a momentarily high magnetic field flows in the crystal and is effective to change the magnetic domain in any one direction. Could get
도 3(a)에 나타나 있듯이, 직류(DC)자장의 경우에는 에너지가 H-T의 면적에 비례하므로 들어가는 에너지에 비하여 높은 H를 얻지 못한다. 도 3(b)에 교류(AC)자장의 경우에도 동일한 양의 에너지로 DC에 비하여는 높은 H를 얻을 수 있지만, 필드가 마이너스쪽으로도 흐르게 되므로 필드의 교란이 일어나 자구의 배열에 문제가 있을 수 있다. 도 3(c)의 펄스자장의 경우에는 동일한 양의 에너지로 DC와 AC에 비하여 매우 높은 H(AC의 약 10배)를 얻을 수 있으며, 또한, 자장의 부호가 바뀌지 않고 "+"방향으로 형성되므로 강판내부의 자구가 교란을 받지 않는다는 장점이 있다. 본 발명에서 따르면 직류자장이던 교류자장이던 펄스자장인던 간에 자장의 종류에 상관없이 자장의 부여방향을 임계점을 기준으로 조절하면 종래기술에 비해 자기변형을 개선할 수 있으나, 이 적용자장을 펄스자장으로 할 때 그 효과가 배가되는 것이다. As shown in FIG. 3 (a), in the case of a direct current (DC) magnetic field, energy is proportional to the area of H-T, and thus high H is not obtained as compared with the energy input. In the case of the alternating current (AC) field in FIG. 3 (b), high H can be obtained compared to DC with the same amount of energy. However, since the field flows toward the negative side, disturbance of the field may occur and there may be a problem in the arrangement of magnetic domains. have. In the case of the pulse magnetic field of FIG. 3 (c), very high H (about 10 times of AC) can be obtained compared to DC and AC with the same amount of energy, and the magnetic field is formed in the "+" direction without changing the sign. Therefore, there is an advantage that the domain inside the steel sheet is not disturbed. According to the present invention, regardless of the type of magnetic field, whether it is a DC magnetic field, an AC magnetic field, or a pulsed magnetic field, the magnetic strain can be improved compared to the prior art by adjusting the direction in which the magnetic field is applied based on a critical point. When the effect is doubled.
다음은 상기한 [1][2][3]의 관점에 기초하여 완성된 본 발명을 대상강종과 자장열처리로 구분하여 본 발명에 따른 방향성 전기강판의 제조방법을 설명한 다음, 이 방법에 사용될 수 있는 자장열처리 장치에 대하여 설명한다. The following is a description of the method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to the present invention by dividing the completed the present invention based on the point of view [1] [2] [3] into a subject steel grade and magnetic field heat treatment, and then can be used in this method. A magnetic field heat treatment apparatus is described.
[대상 강재][Target Steel]
본 발명은 방향성 전기강판을 대상강재로 한다. 방향성전기강판의 성분은 크게 The present invention uses a grain-oriented electrical steel sheet as the target steel. The composition of oriented electrical steel sheet is large
고온슬라브 가열재(예:일본 공개특허공보 소 40-15644), 저온 슬라브 가열재(예:일본 공개특허공보 소59-56522, 소62-40315) , 질화처리재(예:한국 공개특허공보 2000-67565), B 첨가 재(한국 특허출원번호 2000-72745), Zr, Ce 첨가재(예:한국 특허출원번호 2000-68328호) 등으로 구분되며, 이외에도 다양한 성분계가 제시되어 있으며, 이들 또한 본 발명의 대상재가 된다. High-temperature slab heating material (e.g. JP 40-15644), low-temperature slab heating material (e.g. JP-A-59-56522, small 62-40315), nitriding material (e.g. JP 2000-A) -67565), B additives (Korean Patent Application No. 2000-72745), Zr, Ce additives (for example, Korean Patent Application No. 2000-68328) and the like, in addition to various component systems are presented, these are also present invention It becomes the target material of.
이러한 방향성 전기강판은, 최종두께로 냉간압연된 다음에, 최종소둔, 장력코팅하여 제품으로 응용된다. 자장열처리는 통상적으로 최종소둔재 또는 장력코팅재에 대해 행해지고 있으며, 경우에 따라서는 최종소둔재 또는 장력코팅재를 자구미세화 처리한 다음에 자장열처리하고 있다. 본 발명의 자장열처리는 방향성 전기강판이 최종소둔재, 장력코팅재, 또는 자구미세화 처리재 어떠한 상태이던 상관없이 적용된다. The oriented electrical steel sheet is cold rolled to the final thickness, and then applied to the product by final annealing and tension coating. The magnetic field heat treatment is usually performed on the final annealing material or the tension coating material. In some cases, the magnetic field heat treatment is performed after the final annealing material or the tension coating material is subjected to magnetic domain micronization. The magnetic field heat treatment of the present invention is applied regardless of the state in which the grain-oriented electrical steel sheet is a final annealed material, a tension coating material, or a magnetic micronized material.
[자장열처리][Field heat treatment]
자장열처리는 강판내부의 자구를 자기변형이 적은 방향으로 재배열하기 위하여 실시하는 것으로, 자구의 재배열을 위해서는 결정내의 자기이방성에너지를 낮게 하는 것이 유리하다. 방향성 전기강판의 자기이방성에너지는 온도가 높을수록 급격히 낮아지기 때문에 높은 온도에서 자장을 가하는 것이 좋다. 그러나, 자장열처리 온도가 강판의 자기변태점(약 720℃)에 가까이 갈수록 방향성 전기강판의 투자율이 낮아져 자속이 약해지므로 너무 온도가 높아도 좋지 않으므로 자장열처리 온도는 720℃이하에서 행하는 것이 바람직하다. 또한, 자장열처리온도가 200℃미만의 경우에는 방향성전기강판의 결정자기 이방성에너지가 높은 관계로 자장열처리효과가 미미하다. 따라서, 자장열처리는 200~720℃온도 구간에서 행하는 것이 바람직하다. 장력코팅직후에 자장열처리를 하는 경우에는 약 800℃에서 경화(curing)을 끝내고 냉각과정중 온도를 조절하여 자장을 부여하면 경제적이다. The magnetic field heat treatment is performed to rearrange the magnetic domains inside the steel sheet in a direction in which the magnetostriction is small. In order to rearrange the magnetic domains, it is advantageous to lower the magnetic anisotropy energy in the crystal. The magnetic anisotropy energy of the grain-oriented electrical steel sheet is rapidly lowered at higher temperatures, so it is better to apply a magnetic field at a higher temperature. However, as the magnetic field heat treatment temperature approaches the magnetic transformation point of the steel sheet (approximately 720 ° C.), the magnetic permeability of the grain-oriented electrical steel sheet decreases and the magnetic flux is weakened. Therefore, the magnetic field heat treatment temperature is preferably performed at 720 ° C. or lower. In addition, when the magnetic field heat treatment temperature is less than 200 ° C., the magnetic field heat treatment effect is insignificant due to the high crystal magnetic anisotropy energy of the grain-oriented electrical steel sheet. Therefore, the magnetic field heat treatment is preferably carried out at a temperature range of 200 ~ 720 ℃. In the case of magnetic field heat treatment immediately after tension coating, it is economical to finish the curing at about 800 ℃ and to give the magnetic field by adjusting the temperature during the cooling process.
이러한 온도에서 자장을 가하는데, 이때의 가하는 자장의 방향은 대상강판의 임계응력을 정한 다음에 이를 기준으로 정한다. The magnetic field is applied at this temperature. The direction of the magnetic field is determined based on the critical stress of the steel sheet.
임계응력은 자장열처리전 방향성전기강판에 압축응력, 무부하, 인장응력을 적용하여 자기변형을 측정하여 측정된 강판의 자기변형중에 -0.5×10-6~0.5×10-6의 범위에서 선택된 임의의 자기변형 값에 해당하는 응력으로 한다. 임계응력을 -0.5×10-6~0.5×10-6의 범위의 자기변형값에 해당하는 응력으로 정한 것은 도 1를 참고로 한 것으로서, 이 범위 구간에서 자장의 방향에 따라 자기변형 값의 변화를 보이기 때문이다. 가장 바람직하게는 자장열처리전 자기변형값이 0이 되는 해당응력을 임계응력으로 하는 것이다.The critical stress is selected from the range of -0.5 × 10 -6 to 0.5 × 10 -6 among the magnetic strains of the steel sheet measured by measuring the magnetic strain by applying compressive stress, no load, and tensile stress to the grain-oriented electrical steel sheet before the magnetic field heat treatment. The stress corresponding to the magnetostriction value. The critical stress is defined as the stress corresponding to the magnetostriction value in the range of -0.5 × 10 -6 to 0.5 × 10 -6 with reference to FIG. 1, and the variation of the magnetostriction value according to the direction of the magnetic field in this range section Because it looks. Most preferably, the corresponding stress at which the magnetostriction value becomes zero before the magnetic field heat treatment is used as the critical stress.
대상강판의 임계응력을 기준으로, 자장열처리한 다음에 응용제품(예를 들어 변압기의 철심)에서 적용될 응력에 따라 다음과 같이 자장방향을 부여한다. Based on the critical stress of the steel sheet, the magnetic field heat treatment is followed by the magnetic field direction, depending on the stress to be applied in the application (eg the iron core of the transformer).
(a) 방향성전기강판을 응용제품으로 만들고 이 응용제품에 적용될 응력값이 상기 임계응력값 보다 작은 값의 경우에는 상기 강판의 길이방향(압연방향)으로 자장을 가하여 자장열처리한다. (a) The grain-oriented electrical steel sheet is made of an application product, and when the stress value to be applied to the application product is smaller than the critical stress value, magnetic field heat treatment is applied by applying a magnetic field in the longitudinal direction (rolling direction) of the steel sheet.
(b) 방향성전기강판을 응용제품으로 만들고 이 응용제품에 적용될 응력값이 상기 임계응력값 보다 클 경우에는 상기 강판의 폭방향(압연방향에 대하여 수직방향)으로 향하는 자장을 가하여 자장열처리한다. (b) If the oriented electrical steel sheet is made of an application product and the stress value to be applied to the application product is greater than the critical stress value, magnetic field heat treatment is applied by applying a magnetic field directed in the width direction (vertical direction to the rolling direction) of the steel plate.
한편, 상기 임계응력이 적용되는 경우에는 자장열처리를 해도 자기변형 개선이 크지 않기 때문에 자장열처리를 하지 않아도 좋다. 만약 자장열처리를 하는 경우에는 자장의 방향을 길이방향으로 하던 폭방향으로 하던 크게 상관이 없다. On the other hand, when the critical stress is applied, even if the magnetic field heat treatment does not improve the magnetostriction, it is not necessary to perform the magnetic field heat treatment. In the case of magnetic field heat treatment, it is irrelevant whether the magnetic field is in the longitudinal direction or the width direction.
본 발명에 따라 자장을 강판의 폭방향(압연방향에 대하여 수직의 방향)으로 가할 때는 자장과 강판의 이루는 각도를 90°로 하는 것이 가장 바람직하지만 어느 정도의 각도범위는 허용된다. 도 4에 나타나 있듯이, 강판과 자장의 이루는 각도가 40°이상(즉, 40~140°)의 경우에는 자장열처리전 보다 자기변형이 작아짐을 알 수 있다. 바람직한 허용범위는 80~100°로 이 범위에서 우수한 자기변형개선율을 확보할 수 있다. According to the present invention, when the magnetic field is applied in the width direction (the direction perpendicular to the rolling direction) of the steel sheet, it is most preferable to set the angle between the magnetic field and the steel sheet to 90 °, but a certain angle range is allowed. As shown in FIG. 4, when the angle between the steel sheet and the magnetic field is 40 ° or more (that is, 40 to 140 °), the magnetostriction is smaller than before the magnetic field heat treatment. The preferred allowable range is 80 to 100 °, and excellent magnetostriction improvement rate can be secured in this range.
그리고, 이러한 자장의 방향은 처음부터 끝까지 한쪽 방향을 취하는 것이 좋다. N극과 S극을 교대로 주는 것이 아니라 같은 극을 유지하는 것으로, 극이 바뀌면서 생기는 자장의 교란을 없애기 위하여 동일한 방향으로의 자장을 형성하는 것이다. And, the direction of such a magnetic field is good to take one direction from the beginning to the end. Instead of giving the N and S poles alternately, the same pole is maintained to form the magnetic field in the same direction in order to eliminate the disturbance of the magnetic field caused by the pole change.
그리고, 적용하는 자장의 종류는 통상적으로 적용되고 있는 직류자장, 교류자장도 가능하나, 바람직하게는 순간적으로 높은 자장을 가할 수 있는 펄스자장이 좋다 직류자장의 경우에는 직류포화자장을 가하는 것이 좋다. 펄스자장을 가하는 경우에는 가장 최적의 조건은 펄스폭 50~30ms, 주파수 2~8Hz, 펄스세기 150~7000e로 하는 것이다. The type of magnetic field to be applied may be a DC magnetic field or an AC magnetic field that is generally applied. Preferably, a pulse magnetic field capable of instantaneously applying a high magnetic field is preferable. In the case of a DC magnetic field, a DC saturation magnetic field may be added. In the case of applying a pulsed magnetic field, the most optimal condition is a pulse width of 50 to 30 ms, a frequency of 2 to 8 Hz, and a pulse intensity of 150 to 7000e.
펄스폭은 도 5(주파수 3Hz, 펄스세기 520Oe)에 나타나 있듯이, 10ms이상으로 하면 자왜개선 효과가 나타나기 시작하며 30ms이상 되면서 그 효과가 커지며 50ms 보다 커지더라도 자기변형개선효과는 그다지 크지 않다는 것을 알 수 있다. 따라서, 펄스폭은 30~50ms로 하는 것이나, 본 발명이 반드시 여기에 제한되는 것은 아니다. As shown in Fig. 5 (frequency 3Hz, pulse intensity 520Oe), when it is 10 ms or more, the magnetostrictive improvement effect starts to appear, and the effect becomes larger when it is 30 ms or more, and even when larger than 50 ms, the magnetostriction improvement effect is not so large. have. Therefore, the pulse width is 30 to 50 ms, but the present invention is not necessarily limited thereto.
주파수는 도 6(펄스폭 20ms, 자장세기 520Oe)에 나타나 있듯이, 주파수가 커질수록 자왜개선율이 커지는데, 2Hz이상 될 때 자기변형개선 효과가 크게 나타나며, 8Hz 보다 커지면 자기변형개선 효과가 차츰 떨어지기 시작한다. 따라서, 가장 바람직한 주파수는 5~7Hz이나 본 발명이 반드시 여기에 제한되는 것은 아니다. As shown in Fig. 6 (pulse width 20ms, magnetic field strength 520Oe), as the frequency increases, the magnetostriction improvement rate increases, but when the frequency is greater than 2 Hz, the magnetostriction improvement effect is large, and when it is larger than 8 Hz, the magnetostriction improvement effect gradually decreases. To start. Therefore, the most preferable frequency is 5-7 Hz, but the present invention is not necessarily limited thereto.
펄스세기는 도 7(펄스폭 20ms, 주파수 5Hz)에 나타나 있듯이, 자장세기가 높을수록 자기변형개선효과가 커지며 150Oe이상일때부터 자기변형개선율과 비례하여 커지다가 700Oe에서 800Oe를 초과하면서 자기변형개선효과가 그다지 크지 않다. 따라서, 가장 바람직한 펄스자장세기는 150~700Oe이나, 본 발명이 반드시 여기에 제한되는 것은 아니다. As shown in FIG. 7 (pulse width 20 ms, frequency 5 Hz), the higher the magnetic field strength, the higher the magnetostriction improvement effect. The pulse intensity increases in proportion to the magnetostriction improvement rate from 150Oe or more and exceeds 700Oe to 800Oe. Is not that big Therefore, the most preferable pulse magnetic field strength is 150 to 700Oe, but the present invention is not necessarily limited thereto.
본 발명에 따라 강판의 폭방향으로 자장을 인가할 때 강판의 길이방향으로 인장응력을 부여하면 철손이 크게 개선되므로, 인장부가도 함께 고려할 만 하다. 인장부가는 약 2~25Mpa정도의 인장응력이 가해지면 철손을 개선할 수 있다. 인장응력이 2Mpa보다 낮거나 25Mpa 보다 높으면 철손의 개선정도가 좋지 않다. 보다 바람직하게는 인장응력은 8~20Mpa의 범위일 때 철손개선 효과가 두드러진다. When the magnetic field is applied in the width direction of the steel sheet according to the present invention, if the tensile stress in the longitudinal direction of the steel sheet is greatly improved, the loss is also considered together. The tensile part can improve the iron loss when a tensile stress of about 2-25 Mpa is applied. If the tensile stress is lower than 2Mpa or higher than 25Mpa, the improvement of iron loss is not good. More preferably, the tensile stress is noticeable when the iron loss is in the range of 8 ~ 20Mpa.
[자장열처리 장치][Field heat treatment device]
본 발명에 따라 수평자장열처리장치는 도 6a에, 수직자장열처리 장치는 도 6b에, 수평자장과 수직자장을 하나의 세트로 구성한 장치가 도 6c에 개시되어 있다. 도 6에서는 가열로가 보이지 않는데, 가열로는 통상적으로 자장부(20)(30)의 전단(강판의 이송방향으로 보아)에 설치되며 본 발명 또한 통상적인 배열과 같다. 자장부(20)(30)의 일부를 가열로내에 배치되도록 설계할 수도 있고 가열로 외부에 설치할 수도 있는데, 본 발명 또한 통상의 설계에 준한다. 그리고, 통상의 경우에 가열로가 장력코팅처리한 다음에 경화하는 경화로로 대체할 수 있는데, 본 발명 또한 별반 다르지는 않다. According to the present invention, a horizontal magnetic field heat treatment apparatus is shown in FIG. 6A, a vertical magnetic field heat treatment apparatus is shown in FIG. 6B, and an apparatus in which a horizontal magnetic field and a vertical magnetic field are formed as one set is shown in FIG. 6C. In Fig. 6, the heating furnace is not visible, but the heating furnace is usually installed at the front end of the magnetic field parts 20 and 30 (in the feeding direction of the steel sheet), and the present invention is also the same as the conventional arrangement. A part of the magnetic field parts 20 and 30 may be designed to be arranged in a heating furnace or may be installed outside the heating furnace. The present invention also conforms to a conventional design. In addition, in the usual case, the heating furnace may be replaced by a curing furnace which is cured after being tension coated, but the present invention is not much different.
당해기술분야에서 도 6a와 같은 수평자장열처리 장치는 알려져 있으나, 도 6b와 같은 수직자장열처리는 알려져 있지 않다. 본 발명의 수직자장열처리장치는, 수직자장발생수단(32a)(32b)과 전원공급기(34)로 구성된다. Although a horizontal magnetic field heat treatment apparatus as shown in FIG. 6A is known in the art, a vertical magnetic field heat treatment as shown in FIG. 6B is not known. The vertical magnetic field heat treatment apparatus of the present invention is composed of vertical magnetic field generating means (32a) and (b) and a power supply 34.
수직자장발생수단(32a)(32b)는 연속적으로 이송되는 강판을 사이에 두고 이송강판의 양측면에 각각 근접하게 2개 설치되어 강판의 폭방향으로 자장을 인가한다. 수직자장발생수단(32a)(32b)는 자장발생수단으로 알려져 있는 솔레노이드, 헬름홀쯔 코일, 전자석 등이 적용될 수 있으며, 가장 바람직하게는 넓은 공간에 자장을 인가하는데 유리한 헬름홀쯔 코일이다. 만일 수평자장발생수단을 1개(32a)만 설치하는 경우에는 강판의 폭방향으로 자장발생수단에서 멀어질수록 자장의 세기가 약해지므로 바람직하지 않다. 따라서, 수평자장발생수단(32a)(32b)내에 이송강판에 균일하게 자장이 형성되도록 배치하는 것이 중요하다. 만일, 헬름홀쯔 코일이 수평자장발생수단으로 2개 배치된다면, 헬름홀쯔 코일의 직경(D)는 2개의 헬름홀쯔 코일간의 거리(L) 이상이어야 한다. 만일 직경 D가 거리 L 보다 작으면 이송강판내에 균일한 수직자장을 형성하기기 어려워지기 때문이다. Two vertical magnetic field generating means (32a, 32b) are provided on both sides of the conveying steel sheet with the steel sheets continuously conveyed therebetween to apply magnetic fields in the width direction of the steel sheet. The vertical magnetic field generating means 32a and 32b may be applied to a solenoid, a Helmholtz coil, an electromagnet, and the like, which are known as magnetic field generating means. Most preferably, the vertical magnetic field generating means 32a and 32b is a Helmholtz coil which is advantageous for applying a magnetic field to a large space. If only one horizontal magnetic field generating means is provided, the magnetic field strength becomes weaker as it moves away from the magnetic field generating means in the width direction of the steel sheet. Therefore, it is important to arrange so that the magnetic field is uniformly formed in the conveying steel sheet in the horizontal magnetic field generating means 32a, 32b. If two Helmholtz coils are arranged as the horizontal magnetic field generating means, the diameter D of the Helmholtz coils should be greater than or equal to the distance L between the two Helmholtz coils. If the diameter D is smaller than the distance L, it becomes difficult to form a uniform vertical magnetic field in the conveying steel sheet.
전원공급기(34)는 수평자장발생수단(22)에 연결되어 전원을 공급한다. 전원은 직류, 교류, 펄스의 그룹에서 선택된 1종을 사용할 수 있다. 이중 펄스가 가장 바람직한데, 그 이유는 상술하였으므로 여기서는 생략한다. 전원공급기(34)에서 수직자장발생수단(32a)(32b)에 공급하는 자장의 세기 또는 펄스나 교류의 경우에 주파수, 폭 등을 일정한 값이 아닌 필요에 따라 변동할 필요가 있다면, 전원공급기(34)에 파형제어기(36)를 추가로 연결하여 수평자장발생수단에 공급될 파형의 세기, 폭, 주기 등을 조정한다. The power supply 34 is connected to the horizontal magnetic field generating means 22 to supply power. The power source may be one selected from the group of DC, AC, and pulse. Double pulses are most preferred, as they have been described above and are omitted here. If the intensity of the magnetic field supplied from the power supply 34 to the vertical magnetic field generating means 32a, 32b, or the frequency, the width, etc. in the case of pulse or alternating current need to be changed as necessary rather than a constant value, the power supply ( 34) is further connected to the waveform controller 36 to adjust the intensity, width, period, etc. of the waveform to be supplied to the horizontal magnetic field generating means.
본 발명에서는 한 생산라인에서 수직자장과 수평자장을 선택적으로 인가하고자 한다면, 상기한 도 6c와 같이 수직자장부(30)의 전방(또는 후방)에 수평자장부(30)를 배치할 수 있다. 수평자장부 또한, 수평자장발생수단(22)과 전원공급기(24) 필요에 따라 파형제어기(26)를 구비할 수 있다. 수평자장발생수단(22)는 강판을 둘러싸서 그 내부를 연속적으로 통과하는 강판의 길이방향으로 자장을 인가한다. 수평자장발생수단(22)에는 자장발생수단으로 알려져 있는 솔레노이드, 헬름홀쯔 코일 등이 적용될 수 있으며, 이 경우에도 헬름홀쯔가 바람직하다. In the present invention, if a vertical magnetic field and a horizontal magnetic field are to be selectively applied in one production line, the horizontal magnetic field portion 30 may be disposed in front (or rear) of the vertical magnetic field portion 30 as shown in FIG. 6C. The horizontal magnetic field unit may also include the horizontal magnetic field generating means 22 and the power supply 24, as necessary, the waveform controller 26. The horizontal magnetic field generating means 22 applies a magnetic field in the longitudinal direction of the steel plate which surrounds the steel plate and continuously passes through the inside thereof. The horizontal magnetic field generating means 22 may be applied to a solenoid known as a magnetic field generating means, a Helmholtz coil, and the like, and in this case, Helmholtz is preferable.
전원공급기(24)는 수평자장발생수단(22)에 연결되어 전원을 공급한다. 전원은 직류, 교류, 펄스의 그룹에서 선택된 1종을 사용할 수 있다. 이중 펄스가 가장 바람직한데, 그 이유는 상술하였으므로 여기서는 생략한다. 파형제어기(26)는 전원공급기(24)에 연결되어 수평자장발생수단에 공급될 파형의 세기, 폭, 주기 등을 조정한다. The power supply 24 is connected to the horizontal magnetic field generating means 22 to supply power. The power source may be one selected from the group of DC, AC, and pulse. Double pulses are most preferred, as they have been described above and are omitted here. The waveform controller 26 is connected to the power supply 24 to adjust the intensity, width, period, etc. of the waveform to be supplied to the horizontal magnetic field generating means.
수직자장부(30)의 자장발생수단(32a)(32b)과 수평자장부의 자장발생수단(22)은 서로 간섭되지 않도록 설치하면 된다. 이들이 동시에 작동하는 것이 아니라 선택적으로 수직자장 또는 수평자장이 가해지므로 밀접하게 위치해도 상관이 없고 간격을 유지하여도 상관이 없다. The magnetic field generating means 32a, 32b of the vertical magnetic field portion 30 and the magnetic field generating means 22 of the horizontal magnetic field portion may be provided so as not to interfere with each other. They do not work at the same time, but are selectively subject to vertical or horizontal magnetic fields, so they do not have to be closely spaced or spaced apart.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
본 발명의 실시예에서 대상강재는 다음과 같은 공정을 통해 제조한 것이다. 중량%로, C:0.050~0.055%, Si:3.10~3.15%, Mn:0.09~0.10%, S:0.005~0.006%, Al:0.025~0.030%, N:0.004~0.005%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 구성된 방향성전기강 슬라브를 1350℃로 가열한 후, 열간압연하여 판두께가 2.0mm인 열연판을 얻었다. 이 열연판을 950℃에서 5분간 소둔한 후 공기중에서 냉각하고, 표면을 산세한 후 0.30mm의 두께로 냉간압연을 하였다. 냉간압연된 판은 850℃로 유지된 로에 노점 51℃인 25%H2+75%N2의 혼합가스 내에서 2분동안 탈탄을 행하였다. 다음에 강판의 표면에 소둔분리제인 MgO를 도포하여 최종 고온소둔을 행하였다. 고온소둔은 25%H2+75%N2 분위기에서 1200℃까지 가열하고, 온도가 1200℃에 도달 후 100%H 2분위기에서 10시간 유지하였다. 이와 같이 하여 안정된 2차 재결정이 끝난 방향성전기강판을 얻었다. 이후에 강판의 표면에 장력코팅재를 도포하고 800℃에서 경화(curing)시켰다.In the embodiment of the present invention, the target steel is manufactured through the following process. By weight%, C: 0.050 ~ 0.055%, Si: 3.10 ~ 3.15%, Mn: 0.09 ~ 0.10%, S: 0.005 ~ 0.006%, Al: 0.025 ~ 0.030%, N: 0.004 ~ 0.005%, balance Fe and others The grain-oriented electrical steel slab composed of unavoidable impurities was heated to 1350 ° C. and then hot rolled to obtain a hot rolled sheet having a plate thickness of 2.0 mm. The hot rolled sheet was annealed at 950 ° C. for 5 minutes, cooled in air, pickled, and cold rolled to a thickness of 0.30 mm. The cold rolled plate was decarburized for 2 minutes in a mixed gas of 25% H 2 + 75% N 2 with a dew point of 51 ° C. in a furnace maintained at 850 ° C. Next, MgO, an annealing separator, was applied to the surface of the steel sheet to perform final high temperature annealing. The high temperature annealing was heated to 1200 ° C. in 25% H 2 + 75% N 2 atmosphere, and maintained at 100% H 2 atmosphere for 10 hours after the temperature reached 1200 ° C. In this manner, a stable grain-oriented electrical steel sheet was obtained. Thereafter, a tension coating material was applied to the surface of the steel sheet and cured at 800 ° C.
[실시예 1] Example 1
상기와 같이 경화처리한 2종의 시편을 선택하여 자장열처리 실험을 하였다. 이들 강판을 재차 800℃까지 승온하여 냉각시키면서 720~200℃ 범위에서 자장을 걸어주었다. 자장의 방향은 각각 2종류로 하여 비교 하였다. 한가지는 기존의 방법대로 강판의 압연방향에 나란하게 부여하고, 다른 한가지는 강판의 폭방향(강판의 압연방향과 수직되는 방향으로서 폭방향으로 향하는 자장과 강판이 이루는 각도를 80~100도 범위)으로 자장을 부여하였다. Two kinds of specimens cured as above were selected and subjected to magnetic field heat treatment experiments. These steel sheets were again heated to 800 ° C and cooled while hanging in a 720 to 200 ° C range. The directions of the magnetic fields were compared with each of two types. One is given in parallel to the rolling direction of the steel sheet according to the conventional method, and the other is the width direction of the steel sheet (the direction perpendicular to the rolling direction of the steel sheet, the angle between the magnetic field toward the width direction and the steel sheet ranges from 80 to 100 degrees). To give a lullaby.
강판의 압연방향과 나란히 부여한 자장은 50 에르스텟 (Oe)의 직류자장(시간에 따라 자장의 크기가 변하지 않는 것)을 사용하였다. 그리고, 강판의 압연방향과 수직되는 폭방향의 자장은 펄스파형을 공급하였으며 펄스의 최대높이는 520 에르스텟(Oe)이었고, 펄스폭은 20ms(20/1000초)였다. 도 5에는 실험에 사용된 펄스 파형을 나타내었으며, 펄스파형의 주파수는 5Hz로 하였다. As the magnetic field applied in parallel with the rolling direction of the steel sheet, a DC magnetic field of 50 ersted (Oe) (that the size of the magnetic field did not change with time) was used. The magnetic field in the width direction perpendicular to the rolling direction of the steel sheet supplied a pulse waveform, and the maximum height of the pulse was 520 Hersted (Oe), and the pulse width was 20 ms (20/1000 seconds). 5 shows the pulse waveform used in the experiment, the frequency of the pulse waveform was 5Hz.
이때 열처리의 조건은 두 가지 모두 자장열처리 구간인 720~200℃까지 분당 83℃의 속도로 냉각하였다. At this time, both of the conditions of the heat treatment were cooled at a rate of 83 ° C. per minute to 720˜200 ° C., which is a magnetic field heat treatment section.
도 1(b)에서 자기변형측정은 자장열처리 전후로 하여 비교 하였으며, 측정시 길이방향에 대해 응력을 부여하면서 실시 하였다. 응력에서 "-" 부호는 압축응력을 무부호는 인장응력을 나타낸다. 자기변형값중 "-"부호 표시는 방향성전기강판의 자기변형이 일반적으로 자장을 부여하면 원래길이에 비해 그 크기가 줄어들기 때문이다. 압축응력을 부여하면 자기변형은 "+"방향(원래 길이에 비해 늘어나려고 하는)으로 갈려는 성질을 갖는다. In FIG. 1 (b), the magnetostriction measurement was compared before and after the magnetic field heat treatment, and the stress was applied in the longitudinal direction during the measurement. The sign "-" in stress indicates compressive stress and unsigned tensile stress. The sign "-" of the magnetostriction value is because the magnetostriction of the grain-oriented electrical steel sheet is generally reduced in magnitude compared to the original length when a magnetic field is applied. Given the compressive stress, the magnetostriction tends to go in the "+" direction, trying to stretch compared to its original length.
도 1(b)에서 보면 길이방향의 자장열처리방법(통상의 방법)은 원래의 자기변형값을 "음"의 방향으로 가져가게 하며, 수직방향의 자장열처리는 "양"의 방향으로 자기변형값을 가져간다. As shown in Fig. 1 (b), the magnetic field heat treatment method in the longitudinal direction (normal method) takes the original magnetic strain value in the direction of "negative", and the magnetic field heat treatment in the vertical direction indicates the magnetostriction value in the direction of "positive". Take it.
[실시예 2]Example 2
자성을 측정하여 표1에 나타나 있는 11종의 시편을 선택하여 자장열처리 실험을 하였다. 이들 강판을 재차 800℃까지 승온하여 냉각시키면서 720~200℃ 범위에서 자장을 걸어주었다. 이때, 대상재에 적용되는 압력을 0Mpa과 -2Mpa로서 압축응력과 응력이 적용되지 않는 경우에 대해 실험을 하였다. By measuring the magnetic properties, 11 specimens shown in Table 1 were selected and subjected to magnetic field heat treatment experiments. These steel sheets were again heated to 800 ° C and cooled while hanging in a 720 to 200 ° C range. At this time, the pressure applied to the target material was 0Mpa and -2Mpa was tested for the case that the compressive stress and stress is not applied.
한가지는 강판의 압연방향에 나란하게 50 에르스텟 (Oe)의 직류자장(시간에 따라 자장의 크기가 변하지 않는 것)을 사용하였다. 다른 한가지는 강판의 폭방향(강판의 압연방향과 수직방향, 0~10도의 오차를 허용)으로 도 5의 펄스파형(펄스의 최대높이는 600 에르스텟(Oe), 펄스폭은 20ms 펄스파형의 주파수는 5Hz)을 걸어 주었다.One used a 50 Oersted (Oe) direct current field (the magnitude of the magnetic field did not change with time) in parallel to the rolling direction of the steel sheet. The other one is the width direction of the steel sheet (the direction perpendicular to the rolling direction of the steel sheet, allowing an error of 0 to 10 degrees), the pulse waveform of FIG. 5 (the maximum height of the pulse is 600 Hersted (Oe), the pulse width is 20 ms pulse wave frequency is 5 Hz).
이때 열처리의 조건은 두 가지 모두 자장열처리 구간인 650℃에서 자장을 인가하여 분당 83℃의 속도로 냉각하였다. 상기와 같은 조건으로 자속밀도(B10, 1000A/m에서의 자속밀도)가 각기 다른 여러 가지 종류의 강판에 대해 자장열처리를 실시한 후 자기변형을 측정한 결과를 표1에 나타내었다.At this time, both of the conditions of the heat treatment were applied at a magnetic field at 650 ℃ magnetic field heat treatment section was cooled at a rate of 83 ℃ per minute. Table 1 shows the results of measuring magnetic strain after magnetic field heat treatment was performed on various kinds of steel sheets having different magnetic flux densities (B10, magnetic flux densities at 1000 A / m) under the same conditions.
표 1에서 알 수 있듯이, 자장열처리전 가장 낮은 자속밀도에서는 강판의 자기변형이 "양"의 값을 갖고 나머지는 "음"의 값을 갖는 것을 볼 수 있다. As can be seen from Table 1, it can be seen that at the lowest magnetic flux density before the magnetic field heat treatment, the magnetic deformation of the steel sheet has a positive value and the rest has a negative value.
자장열처리전 자기변형이 "양"의 값을 갖는 시편(자속밀도 1.77)은 수평자장 열처리에서는 자기변형이 "0"의 값에 가까워지는 반면에 수직자장 열처리한 경우에는 "0"의 값에 멀어지는 것을 알 수 있다. 따라서, 이 시편은 임계응력이 0MPa 보다 큰 응력값이라고 판단할 수 있다. Specimens with a positive magnetostriction (magnetic flux density of 1.77) before magnetic field heat treatment have a magnetic strain close to a value of "0" in horizontal magnetic annealing, while a magnetic field is close to a value of "0" in vertical magnetic annealing. It can be seen that. Therefore, this specimen can be judged that the critical stress is a stress value larger than 0 MPa.
한편, 자장열처리전 자기변형이 음의 값을 갖는 시편들은 수평자장열처리에서는 자기변형이 "0"의 값에서 멀어지는 반면에 수직자장 열처리한 경우에는 "0"의 값에 가까워지는 것을 것을 알 수 있다. 따라서, 이 시편은 임계응력이 -2MPa 보다 작은 응력값 즉 큰 압축응력이라고 판단할 수 있다. 이 경우에 특히 압축응력 상태에서는 자기변형 개선 효과가 매우 큰 것을 볼 수 있다. On the other hand, the specimens with negative magnetostriction before the magnetic field heat treatment showed that the magnetostriction moved away from the value of "0" in the horizontal magnetic field heat treatment, but approached the value of "0" in the case of vertical magnetic field heat treatment. . Therefore, this specimen can be judged that the critical stress is a stress value smaller than -2 MPa, that is, a large compressive stress. In this case, it can be seen that the magnetostriction improvement effect is very large, especially in the compressive stress state.
표 1의 실험결과도 마찬가지로 본 발명에 따라 자장열처리 할 때 단순히 자장열처리전에 특정응력에서 자기변형값이 "음"의 값을 갖는 다면 수직자장(강판의 폭방향으로 자장인가)을 적용하고, 반대로 "양"의 값을 갖는 다면 수평자장(강판의 길이방향으로 자장인가)을 적용하는 것도 가능하다. Similarly, in the experimental results of Table 1, in the magnetic field heat treatment according to the present invention, if the magnetic strain value at the specific stress has a negative value before the magnetic field heat treatment, a vertical magnetic field (applying magnetic field in the width direction of the steel sheet) is applied. It is also possible to apply a horizontal magnetic field (applying a magnetic field in the longitudinal direction of the steel sheet) if it has a value of "amount".
[실시예 3]Example 3
상기 실시예1에서 언급된 시료를 이용하여 사용한 펄스의 폭에 따른 자기변형개선 효과를 조사한 결과를 도 8에 나타내었다. 이때의 주파수는 3Hz, 자장세기는 520 Oe 였다. The results of examining the effect of improving the magnetostriction according to the width of the pulses using the sample mentioned in Example 1 are shown in FIG. 8. At this time, the frequency was 3Hz, the magnetic field strength was 520 Oe.
도 8에서 알 수 있듯이, 펄스폭이 커질수록 자기변형감소효과는 커지고 있으며, 펄스폭이 5~30ms 일때 자기변형감소가 가장 효과적임을 알 수 있다. As can be seen in FIG. 8, as the pulse width increases, the magnetostriction reduction effect is increased, and when the pulse width is 5 to 30 ms, the magnetostriction reduction is most effective.
[실시예 4]Example 4
상기 실시예1에서 언급된 시료를 이용하여 사용한 펄스의 주파수에 따른 자기변형개선 효과를 조사한 결과를 도 9에 나타내었다. 이때 펄스폭은 20ms, 펄스세기는 520 Oe 였다. The results of examining the effect of improving the magnetostriction according to the frequency of the pulses using the sample mentioned in Example 1 are shown in FIG. 9. At this time, the pulse width was 20ms and the pulse intensity was 520 Oe.
도 9에서 알 수 있듯이, 주파수가 커질수록 개선율이 차차 높아지다가 5~7Hz부근에서 자기변형개선율이 가장 높다가 8Hz 보다 커지면 점차 개선율이 떨어짐을 알 수 있다. As can be seen in Figure 9, the higher the frequency, the higher the rate of improvement gradually, the higher the magnetostriction improvement rate in the vicinity of 5 ~ 7Hz than 8Hz it can be seen that the improvement rate gradually decreases.
[실시예 5]Example 5
상기 실시예1에서 언급된 시료를 이용하여 사용한 펄스의 세기에 따른 자기변형개선 효과를 조사한 결과를 도 10에 나타내었다. 이때 펄스폭은 20ms, 주파수는 5Hz였다. The results of examining the effect of improving the magnetostriction according to the intensity of the pulses using the sample mentioned in Example 1 are shown in FIG. 10. The pulse width was 20 ms and the frequency was 5 Hz.
도 10에서 알 수 있듯이, 자장세기가 커질수록 자기변형개선율이 커짐을 알 수 있다. As can be seen in Figure 10, it can be seen that as the magnetic field strength increases, the magnetostriction improvement rate increases.
[실시예 6]Example 6
상기와 같이 경화처리한 시편을 선택하여 인장응력을 부가하면서 자장열처리 실험을 하였다. 이들 강판을 재차 800℃까지 승온하여 냉각시키면서 650℃에서 자장을 인가하여 분당 83℃의 냉각속도로 냉각하였다. 이때 5Mpa의 인장응력도 함께 부여하면서 철손의 변화를 측정하고 그 결과를 표 2에 나타내었다. 이때 펄스자장(강판의 압연방향과 수직되는 방향으로서 폭방향으로 향하는 자장과 강판이 이루는 각도를 80~100도 범위)으로 자장을 부여하였다. The hardened specimens were selected as described above, and the magnetic field heat treatment experiment was performed while adding tensile stress. These steel sheets were again heated to 800 ° C and cooled while applying a magnetic field at 650 ° C and cooling at a cooling rate of 83 ° C per minute. At this time, the change of iron loss was measured while also giving a tensile stress of 5Mpa and the results are shown in Table 2. At this time, the magnetic field was imparted to the pulse magnetic field (an angle formed between the magnetic field facing the width direction and the steel plate in the range of 80 to 100 degrees as a direction perpendicular to the rolling direction of the steel sheet).
표 2에서 알 수 있듯이, 인장응력 부여 없이 자장열처리하는 경우에는 자장열처리전에 비해 철손이 약 1%정도까지 증가한 것을 알 수 있다. 이에 반해, 5Mpa의 인장응력을 부여하면서 자장열처리하는 경우에는 철손의 자장열처리전의 상태로 회복됨을 알 수 있다. As can be seen from Table 2, in the case of magnetic field heat treatment without imparting tensile stress, the iron loss increased by about 1% compared with the magnetic field heat treatment. On the contrary, when the magnetic field heat treatment is given while giving a tensile stress of 5 Mpa, it can be seen that the iron loss is restored to the state before the magnetic field heat treatment.
상술한 바와 같이, 본 발명은 방향성 전기강판의 폭방향(압연방향의 수직방향)으로 자장을 부여하더라도 자기변형이 개선된다는 새로운 연구결실로부터 완성된 것으로, 방향성 전기강판의 임계응력을 기준으로 자장의 방향을 탄력적으로 적용함으로써 자기변형을 대폭적으로 감소할 수 있어 응용제품의 소음을 줄여 환경개선에 유용한 효과가 있는 것이다. As described above, the present invention is completed from a new research fruit that the magnetic deformation is improved even if the magnetic field is applied in the width direction (vertical direction of the rolling direction) of the grain-oriented electrical steel sheet, and the magnetic field is based on the critical stress of the grain-oriented electrical steel sheet. By applying the direction flexibly, the magnetostriction can be greatly reduced, which is useful in improving the environment by reducing the noise of the applied product.
도 1은 자장부여방향에 따른 자기변형 개선효과를 나타내는 그래프1 is a graph showing the effect of improving the magnetostriction according to the magnetic field applying direction
도 2는 자장방향에 따른 자장열처리의 개요도로서2 is a schematic diagram of a magnetic field heat treatment in a magnetic field direction;
도 2(a)는 강판의 길이방향(압연방향)으로 자장부여하는 자장열처리(LDMA) Figure 2 (a) is a magnetic field heat treatment (LDMA) to give a magnetic field in the longitudinal direction (rolling direction) of the steel sheet
의 개요도 Schematic
도 2(b)는 강판의 폭방향(강판의 압연방향에 대한 수직방향)으로 자장부 Figure 2 (b) is the magnetic field in the width direction (vertical direction to the rolling direction of the steel sheet) of the steel sheet
여하는 자장열처리(TDMA)의 개요도 Overview of Magnetic Field Heat Treatment (TDMA)
도 3은 자장의 종류에 따른 자장세기와 주기의 관계를 나타내는 그래프3 is a graph showing the relationship between the field strength and the period according to the type of magnetic field
도 4은 수직자장과 강판의 각도에 따른 자기변형율을 나타내는 그래프4 is a graph showing the magnetic strain according to the angle of the vertical magnetic field and the steel sheet
도 5는 본 발명의 일실시예에 사용된 펄스자장5 is a pulse magnetic field used in an embodiment of the present invention
도 6은 본 발명에 사용된 자장열처리 장치의 일례도Figure 6 is an example of the magnetic field heat treatment apparatus used in the present invention
도 7은 자속밀도에 따른 자기변형율을 나타내는 그래프7 is a graph showing the magnetostriction according to the magnetic flux density
도 8은 펄스폭에 따른 자기변형율을 나타내는 그래프8 is a graph showing the magnetostriction according to the pulse width
도 9는 주파수에 따른 자기변형율을 나타내는 그래프9 is a graph showing the magnetostriction with frequency
도 10은 자장세기에 따른 자기변형율을 나타내는 그래프10 is a graph showing the magnetic strain according to the magnetic field strength
-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-Explanation of symbols on the main parts of the drawing
1..... 방향성 전기강판 2, 4, 5..... 솔레노이드1 ..... oriented electrical steel sheets 2, 4, 5 ..... solenoid
20..... 수평자장부 32..... 수직자장부20 ..... Horizontal magnetic field 32 ..... Vertical magnetic field
22, 32..... 자장발생수단 24, 34.....전원공급기22, 32 ..... Magnetic field generating means 24, 34 ..... Power supply
26, 36..... 파형제어기26, 36 ..... waveform controller
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