KR101051746B1 - 전기강판의 자구미세화방법 및 자구미세화 처리된 전기강판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기강판의 자구미세화 방법 및 자구미세화 처리된 전기강판에 관한 것으로, 레이저 빔을 좌우 왕복운동하는 한 쌍의 스캔 미러 각각에 교대로 전송하고 한 쌍의 스캔 미러가 교대로 스캔 방향으로 운동하여 빔을 강판에 조사하는 단계를 반복적으로 수행하여 강판상에 지그재그 선의 발생없이 길이 300mm 이상의 연속된 스크래치를 부여하는 자구미세화 방법 및 상기 자구미세화 방법에 의해 자구미세화 처리된 전기강판이 제공된다.

자구미세화 장치, 토로이드 미러, 스캔 미러, 실린더 미러

Description

전기강판의 자구미세화방법 및 자구미세화 처리된 전기강판{METHOD FOR MINIATURIZING MAGNETIC DOMAIN WITH ELECTROMAGNETIC STEEL PLATE AND ELECTROMAGNETIC STEEL PLATE THEREOF}

본 발명은 방향성 전기강판, 특히 철손 뿐만 아니라 철심의 소음을 낮게하는데 기여하는 저철손 및 저소음 방향성 전기강판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저빔을 이용한 자구미세화 장치에 의해 전기강판을 자구미세화하는 방법 및 그 방법에 의해 자구미세화 처리된 전기강판에 관한 것이다.

방향성 전기강판은 압연방향으로 {110}<001>방위의 집합조직을 발달시킨 것으로 미국특허 제1,965,559호에 처음으로 그 제조방법이 제시되었다. 그 후 제조방법의 많은 개선과 더불어 새로운 제조방법이 제시되어 왔다. 방향성 전기강판의 제조에 있어서 공통적인 것이 있는데, 이는 억제제라 불리는 1차 재결정립의 성장억제 기능을 하는 석출물이나 입계 편석원소를 이용하는 것이다. 이 억제제는 1차 재결정된 결정립의 성장을 억제하여, 성장이 억제된 결정립들 중에서 {110}<001>방위의 결정립들이 우선적으로 성장하도록 하는 역할을 하는 것이다. 이를 2차 재결정이라 하며, 이와 같이 적절한 억제제를 사용하여 {110}<001>방위의 2차 재결정립 을 압연방향으로 발달시키는 것이 방향성 전기강판 제조기술의 핵심이다.

그러나 실제의 전기강판에 있어서는, 각 결정립의 (110)면은 판면에서 약간 경사지고, 또 [001]방향은 압연방향에서도 약간 기울어져 있다. 그런데, 전기강판의 자기적 특성은 이 기울어진 정도에 크게 영향을 받으며, 이 분야의 연구자들은 모든 결정립을 (110)[001] 이상 방위에 가깝도록 하므로 철손을 낮추는데 최대한 노력을 기울이고 있다. 그 결과 현재는 판두께 0.23mm일 때, W17/50이 0.85watt/kg 전후의 낮은 철손치를 갖는 전기강판이 공업적으로 생산된다. 여기서 W17/50은 자속밀도 1.7Tesla, 50Hz의 철손을 말한다.

그러나 각 결정립을 이상방위에 근접시키는 것만으로, 철손을 낮추는 것은 한계가 있다. 일반적으로 철손은 결정방위 이외에 결정립도의 크기에도 의존한다. 방향성 전기강판에서 결정립의 크기는 상기 언급한 (110)[001] 결정방위를 얻기 위하여 처리한 결과물로 그 크기는 수mm에서 수cm 크기로 나타난다. 이 결정립 크기는 현재로 연구자들이 임의로 조절하지 못하고 있다. 이유는 장시간의 열처리 과정을 통하여 (110)[001]결정방위를 우선적으로 얻어야 하기 때문이다. 따라서 연구자들은 인위적인 결정립 크기 조절을 위한 기술을 개발하기에 이르렀다. 인위적인 결정립 크기조절 기술은 2차 재결정이 완료되고 최종 절연 및 장력코팅이 도포된 후 큐링이 끝난 최종제품을 이용하여, US 3647575에서와 같이 강판표면에 끝이 날카로운 도구 즉 칼이나 쇠솔 등으로 날카로운 상처를 내는 방법이 등장하였다.

이후 보다 진보한 방법으로 레이저를 강판의 표면에 조사하여 인위적인 결정립계와 같은 불연속면을 제공하므로 철손을 감소시키는 것이 나타났다. 또한 레이 저 종류로는 Nd-YAG 레이저이며, Q-swith mode가 사용되고 있다. 이는 강판에 레이저 빔을 조사시 강판의 표면에 도포된 코팅층이 레이저 빔의 충격으로 증발되므로 다시 코팅을 해야 하며, 이는 생산성을 저해하는 요인이 된다.

이후에 레이저 빔을 스캔(scan)하는 장치로써 평면거울을 이용하여 강판 폭방향으로 레이저 빔을 왕복운동하게 하는 레이저 조사장치가 등장하였으나, 이 장치는 이후 더 이상 발전되지 못하였다. 이유는 첫째, 레이저 빔이 거울의 한점을 계속적으로 비추므로해서, 거울이 레이저 출력 에너지를 받아 일부 반사하지만, 일부는 흡수하여 내부 온도가 올라가므로 인하여 파손이 쉽게 일어났던 것이다. 결국 거울의 열적인 문제를 해결하지 못하였으므로 이 기술은 더 이상 발전되어 나가지 못하였다. 둘째, 미러가 왕복운동함에 따라 강판상의 조사선이 지그재그 형식으로 나타나게 된다. 이는 조사선의 간격이 계속 달라지므로 인하여 효과가 균일하게 얻어지지 못하는 단점이 있었다. 셋째, 거울의 왕복운동 속도가 빠르지 못했으므로 생산성이 낮았다.

상기 평면거울에서 야기되는 문제의 해결안으로 폴리곤미러(polygon mirror)를 이용한 레이저 빔 조사거울이 제안되었다. 이는 원형의 회전체 표면에 여러장의 평면거울을 부착하여 회전체를 회전시키므로 각 거울은 짧은 시간 레이저 빔을 강판표면 상에 조사하고, 다음은 인접한 또다른 거울이 레이저 빔을 받아서 조사하는 것을 연속적으로 일으키는 방식이다. 그러나, 폴리곤 미러 형식은 회전체의 직경이 300mm 이상이면서, 고가의 미러를 수십개씩 장착하므로 인하여 소음이 크고, 가격이 고가였으며, Nd-YAG 레이저와 Q-switch mode를 사용하므로 강판의 코팅이 열화 되는 것을 피할 수 없는 문제가 있었다. 또한 콜리메이트렌즈 (Collimate Lens)를 통해 레이저 광원을 평행광으로 집속하여 폴리곤 미러로 입사시키고, 입사된 평행 광속을 Fθ-렌즈를 통해 강판상에 집속하여 조사하도록 하는 경우, 집속된 레이저 광속이 거리에 따라 퍼져나가는 문제로 인해 폴리곤 미러와 Fθ-렌즈의 거리를 크게할 수 없는 제약이 따랐으며, 이로 인해 폴리곤미러를 이용한 조사거리는 수십mm에 불과하였다. 따라서 실제 강판 폭 1000mm를 가정하면 최소 10대 정도의 폴리곤 미러와 각 폴리곤미러에 해당하는 레이저 대수가 요구되는 문제가 발생하였으며, 각 폴리곤미러가 조사하는 영역중 경계부분에서는 이중조사가 일어나게 되어 철손의 개선 효과가 저하되는 원인을 초래하였다.

본 발명의 목적은 방향성 전기강판 표면에 레이저 빔을 조사하여 철손을 감소시키는것과 동시에 소음의 원인이 되는 자왜를 저감하는 자구미세화 방법 및 상기 방법에 의해 자구미세화 된 전기강판을 제공하기 위한 것으로, 특히, 최소한의 레이저와 미러를 이용하여 강판 폭에 레이저 빔을 조사하여 자구미세화 효과가 뛰어나고, 코팅층의 열화가 없으므로 재코팅이 필요없는 자구미세화 방법 및 자구미세화 된 전기강판을 제공하고자 하는데 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 자구미세화 방법은,
레이저 빔을 전기강판에 조사하여 강판폭 방향으로 스크래치를 부여하는 자구미세화 방법에 있어서,

레이저 발광부로부터 발생된 레이저 빔을 스위치 미러로 입력하고, 스위치 미러에서 레이저 빔이 전송되는 방향을 변환하면서 서로 운동방향이 정반대이고 좌우 왕복운동하는 한 쌍의 스캔 미러 각각에 레이저 빔을 교대로 전송하되, 상기 스위치 미러는 스캔 미러가 특정한 방향으로 구동시에만 빔을 보내주고, 반대 방향으로 구동시는 빔을 전송하지 않도록 함으로서 한 쌍의 스캔 미러 각각에 빔을 교대로 전송하는 단계와; 상기 한 쌍의 스캔 미러가 교대로 스캔 방향으로 운동하여 빔을 강판에 조사하는 단계;를 반복적으로 수행하여 강판상에 지그재그 선의 발생없이 길이 300mm 이상의 연속된 스크래치를 부여하는 것에 그 특징이 있다.

상기 자구미세화 방법은 레이저 빔의 형상을 타원형으로 변형시키는 단계를 더 포함하여 이루어져 빔 스폿의 길이를 조사방향으로 길게 형성하여 레이저 조사속도를 향상시키며, 상기 타원형으로 변형시키는 단계는 2회 이상 수행되어 레이저 빔의 스폿의 형상을 더욱 미세하게 하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 타원형으로 변형시키는 단계는 곡면상의 토로이드 미러 또는 곡면상의 실린더 미러에 레이저 빔을 전송하여 수행할 수 있다.

삭제

삭제

삭제

본 발명에 의한 방향성 전기강판의 자구미세화 방법에 의하면 철손을 10%이상 개선함과 동시에 코팅층이 열화되지 않는 효과를 얻을 수 있다. 또한 기존의 대형 폴리곤미러 방식과는 완전히 다른 극 소형의 스캔 미러와 스위치 미러를 상호 연동시켜 레이저 빔을 강판상에 연속적으로 조사하여 지그재그 선의 발생 없이 300mm 이상의 연속된 스크래치를 부여하므로 강판의 넓은 폭에 조사가 가능하고, 최소한의 레이저와 미러(스위치 미러, 스캔 미러), 곡면상의 토로이드 미러 및 실린더 미러를 사용하여 빠른 라인속도에도 대응이 가능할 뿐 아니라 강판 폭 조사범위의 배가가 가능하다. 또한 소음 제로와 더불어 유지보수가 극히 간단하기 때문에 친환경적이고, 생산원가를 저감하는 효과가 기존 것에 비하여 크다 하겠다.

이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 제공되는 것이다.

본 발명의 실시예들에서 제 1, 제 2 등의 용어가 각각의 구성요소를 기술하기 위하여 설명되었지만, 각각의 구성요소는 이 같은 용어들에 의하여 한정되어서 는 안 된다. 이러한 용어들은 단지 소정의 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다.

도면들에 있어서, 각각의 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되게 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 전기 강판의 자구 미세화 과정을 설명하는 전체 모식도이다. 도 1을 참조하면, 롤 상태의 강판(2)은 페이오프 릴(pay off reel,1)에서 풀려나와 제 1 핀치 롤(pinch roll,3) 및 제 2 핀치 롤(3')에 의하여 경로 라인(path line)이 이루어진다. 이에 의하여, 강판(2)은 페이오프 릴(1)로부터 풀려나와 권취롤(14)에 재권취된다. 제 1 레이저 발광부(6)로부터 발광된 제 1 레이저 빔(9)은 한 쌍의 제 1 스캔 미러(12)에 도달한다. 한 쌍의 제 1 스캔 미러(12)는 좌우 왕복운동을 하면서 제 1 레이저 빔(9)을 포물 반사경인 실린더 미러(5)로 조사한다.

실린더 미러(5)는 바로 아래 이송되는 강판(2) 상에 레이저 빔을 조사하여 강판(2)의 자구 미세화가 이루어진다. 동일한 방식으로, 제 2 레이저 발광부(7), 제 2 레이저 빔(8), 한 쌍의 제 2 스캔 미러(13), 실린더 미러(5)에 의하여, 강판(2)의 자구 미세화가 이루어진다.

레이저 빔이 조사된 강판(2)은 연속식 철손측정기(30)를 통과하면서 철손이 측정된다. 자구미세화 장치를 통과하기 전에 강판(2) 상에 X-ray 두께 측정기(4)가 배치된다. 측정된 철손과 X-ray 두께측정기(4)로부터 측정된 두께 신호에 의하여, 단위무게당 철손을 디스플레이 할 수 있다. 이에 의하여, 작업자가 자구미세화 효 과를 알 수 있다.

도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 전기강판의 자구 미세화 장치를 자세히 설명한다.

전기강판의 자구 미세화 장치(100)는 제 1 광학계와 제 2 광학계로 이루어지며, 제 1 광학계와 제 2 광학계는 강판(2)의 폭방향으로 각각 2분의 1 영역에 레이저 빔을 조사한다. 예를 들면, 제 1, 제 2 광학계는 각각 폭방향으로 600㎜에 레이저 빔을 조사한다. 상기 제 1 광학계는 제 1 레이저 발광부(6), 한 쌍의 제 1 반사 거울(15,16), 제 1 토로이드(toroidal) 미러(17), 제 1 스위치 미러(11), 한 쌍의 제 1 스캔 미러(12), 실린더 미러(5)로 구성된다. 상기 제 2 광학계는 제 2 레이저 발광부(7), 한 쌍의 제 2 반사 거울(18,19), 제 2 토로이드(toroidal) 미러(20), 제 2 스위치 미러(10), 한 쌍의 제 2스캔 미러(13), 실린더 미러(5)로 구성된다.

상기 제 1 광학계와 제 2 광학계는 동일한 방식으로 구동하므로, 제 1 광학계에 대하여만 이하에서 설명하기로 한다.

상기 제 1 광학계는 제 1 레이저 발광부(6)으로부터 원형의 제 1 레이저 빔(9)이 발광된다. 상기 제 1 레이저 빔(9)으로는 빔의 진행시 확산이 일어나지 않는 연속식 모드(continuous wave mode)의 이산화 탄소(CO2) 레이저가 적당하며, 발광된 제 1 레이저 빔(9)을 집광하기 위한 콜리메이트 렌즈를 필요로 하지 않는다. 상기 제 1 레이저 빔(9)은 한 쌍의 제 1 반사 거울(15,16)에서 경로를 수정하여 제 1 토로이드 미러(17)에 도달한다. 상기 제 1 토로이드 미러(17)는 곡면의 거울로서 원형의 제 1 레이저 빔(9)을 제 1 타원형 빔(21)으로 변형시킨다. 제 1 타원형 빔(21)은 제 1 토로이드 미러(17)로부터 제 1 스위치 미러(11)로 전송된다. 제 1 스위치 미러(11)는 한 쌍의 제 1 스캔 미러(12) 중 어느 하나에 제 1 타원형 빔(21)을 교대로 전송한다. 두 개의 제 1 스캔 미러(12)는 서로 반대 방향으로 왕복 운동한다. 즉, 제 1 스캔 미러(12) 중 어느 하나(12a)가 실린더 미러(5)의 왼쪽에서 오른쪽으로 스캔하기 위해 제 1 스위치 미러(11)로부터 제 1 타원형 빔(21)을 전송받는 순간, 제 1 스캔 미러(12) 중 다른 하나(12b)는 실린더 미러(5)에 제 1 타원형 빔(21)을 전송하고 오른쪽에서 왼쪽으로 복귀한다. 상기 스위치 미러(11)는 스캔 미러가 한쪽 방향으로만 조사시 빔을 보내주고 반대방향으로 진행시는 빔을 차단해버리므로 빔의 지그재그 조사를 방지할 수 있다.

상기 제 1 스캔 미러(12)에서 전송된 제 1 타원형 빔(21)은 빔의 진행시 퍼져나가지 않으므로 제 1 스캔 미러(12)와 실린더 미러(5) 사이의 거리를 크게 할 수 있으며, 제 1 스캔 미러(12)와 실린더 미러(5) 사이의 거리를 증가시키는 것에 의해 제 1 타원형 빔(21)의 실린더 미러(5)에의 연속 조사길이를 증가시켜 강판상에 연속된 스크래치를 길게 형성시킬 수 있다.

또한 제 1 스캔 미러(12)의 왕복 회전각도를 변화시키는 것에 의해 제 1 타원형 빔(21)의 실린더 미러(5)에의 연속 조사길이를 용이하게 조절할 수 있는데, 제 1 타원형 빔(21)의 실린더 미러(5)에의 연속 조사길이가 증가되도록 제 1 스캔 미러(12)의 왕복 회전각도를 설정하여 강판상에 300mm 이상의 연속된 스크래치를 부여하는 것이 바람직하다. 이에 의해 폭 1000mm 이상의 강판, 특히 약 1200mm 폭의 강판상에 연속된 스크래치가 강판 폭으로 네 개 이하로 부여되므로 4개 이하의 레이저와 미러(스위치 미러, 토로이드 미러, 실린더 미러) 및 4쌍 이하의 스캔 미러에 의해 효과적으로 자구를 미세화할 수 있어 생산설비의 효율성을 극대화하며 유지보수 비용을 절감하게 된다.

실린더 미러(5)에 도달한 제 1 타원형 빔(21)은 실린더 미러(5)에 의하여 제 2 타원형 빔(22)으로 변형된다. 제 2 타원형 빔(22)이 강판(2)에 조사됨으로써, 강판(2)의 자구 미세화가 이루어진다.

실시예에서, 레이저 빔이 미러(토로이드 미러, 스위치 미러, 스캔 미러, 실린더 미러 등)에 계속적으로 조사되므로, 미러의 온도 상승을 막기 위한 냉각과 먼지에 의한 오염을 방지하는 것이 필요하다. 미러의 냉각을 위하여 냉각수를 이용할 수 있다. 예를 들면, 받침대 위에 미러를 접착시키고, 받침대 내부에 미세한 관을 만들어 냉각수를 흘릴 수 있으며(또는 미러 자체를 몸체로 사용할 경우에는 미러 자체에 냉각수를 흘릴 수 있다), 냉각수의 유량조절로 냉각능을 조절할 수 있다. 한편, 레이저 빔이 닿는 미러의 표면에 먼지 오염을 방지하기 위하여, 미러 표면 위에 에어 커튼을 형성할 수 있다. 예를 들면, 미러 표면에 냉각용 질소를 공급하여 미러의 먼지 오염 및 미러의 온도 상승을 동시에 방지할 수 있다.

도 3을 참조하여, 자구 미세화 장치의 레이저 빔 형상 변화를 설명한다. 제 1 레이저 빔(9)은 원형이다. 제 1 레이저 빔(9)은 토로이드 미러(17)에 의하여 제 1 타원형 빔(21)으로 변형된다. 제 1 타원형 빔(21)은 실린더 미러(5)에 의하여 길쭉한 형태의 제 2 타원형 빔(22)로 변형된다. 한 쌍의 제 1 스캔 미러(12) 및 제 2 스캔 미러(13)에 의하여, 강판(2) 상에 조사선(23,24)이 교대로 형성된다. 본 발명 의 실시예에 따르면, 원형의 빔이 아닌 타원형 빔을 사용하여 자구 미세화를 진행하므로, 빠른 라인 속도에 대응할 수 있다. 이는 타원형 빔이 원형의 빔보다 짧은 시간 동안 자구 미세화를 진행할 수 있기 때문이다.

도 4를 참조하면, 한 쌍의 제 1 스캔 미러(12) 및 제 2 스캔 미러(13)는 상기 실린더 미러(5)의 길이방향을 따라 상기 제 1 타원형 빔(21)을 전송한다. 상기 실린더 미러(5)는 그 길이방향이 강판(2)의 폭 방향에 대하여 비스듬히 배치되어, 제 2 타원형 빔(22)이 강판(2)의 폭 방향에 평행하게 조사된다(도 4에서 화살표는 강판의 진행방향이다). 따라서, 강판에 빔이 지그재그로 조사되지 않음으로써, 조사선의 간격이 일정하여 자구미세화 효과가 균일할 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 된 전기강판의 자구미세화 장치에 의하여 수행되는 본 발명의 전기강판의 자구미세화 방법을 설명하면, 우선 제 1 스캔 미러(12a,12b)를 서로 운동방향이 반대가 되도록 좌우 왕복운동시킨 상태에서, 레이저 발광부(6)로부터 제 1 레이저 빔(9)을 발생시키는 단계를 수행한다.

이어서 원형의 제 1 레이저 빔(9)을 토로이드 미러(17)에 전송하여 제 1 타원형 빔(9)으로 변형하는 단계를 수행한다. 이 때, 상기 제 1 타원형 빔(9)의 단축의 길이가 제 1 레이저 빔(9)의 지름보다 작아지도록 하는 것이 바람직한데, 이는 강판에 조사되는 빔의 장축이 조사방향으로 형성되도록 하기 위한 것이다.

이 후, 제 1 타원형 빔(9)을 전송받은 제 1 스위치 미러(11)는 스캔 미러(12a,12b)에 교대로 제 1 타원형 빔(9)을 전송하는 단계를 수행한다.

상기 스캔 미러(12a,12b) 각각은 교대로 스캔 방향으로 운동하면서 스위치 미러(11)로부터 교대로 전송된 제 1 타원형 빔(9)을 스캔하는 단계를 수행한다.

다음으로, 강판에 조사되는 빔의 형태를 보다 적절히 형성하기 위해 상기 제 1 타원형 빔(9)을 실린더 미러(5)에 의해 제 2 타원형 빔(22)으로 변형하는 단계를 수행한다. 제 2 타원형 빔(22)은 강판의 폭방향으로 조사되어 스크래치를 형성함으로서 전기강판의 자구미세화가 이루어진다.

상기한 바와 같은 방법에 의하여 자구미세화 처리된 강판은 지그재그 선이 없이 직선 형태의 스크래치가 형성되어 철손이 크게 개선된다.

통상의 강판은 폭 1000mm 이상, 특히 약 1200mm의 폭을 가지므로 스크래치의 길이가 300mm 미만인 경우 5개 이상의 스크래치가 강판의 폭방향으로 부여되게 되는데, 이는 자구미세화에 의한 철손 개선효과를 저하시키는 요인으로 작용할 뿐 아니라, 5개 이상의 레이저와 미러(스위치미러, 토로이드 미러, 실린더 미러) 및 5쌍 이상의 스캔 미러를 요하는 것이어서 생산 설비의 효율성 측면에서 적합하지 않고 유지보수의 비용을 증가시키는 문제를 초래하게 된다. 따라서 길이 300mm 이상의 연속된 스크래치를 강판상에 부여하여 폭 1000mm 이상의 강판, 특히 약 1200mm 폭의 강판상에 한 개 이상 네 개 이하의 스크래치가 부여되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 자구미세화 방법은 조사방향으로 장축을 이루는 타원형태의 빔에 의해 조사되어 레이저 조사속도가 향상되므로 빠른 강판 속도에서도 스크래치를 부여하여 자구미세화하는 것이 가능하며, 스크래치 형성 과정에서 강판 표면에 코팅된 절연피막이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 한편, 자구미세화 처리시 강판의 속 도를 20mpm 미만으로 하는 것은 설비 효율성과 생산성 측면에서 바람직하지 않으므로, 20mpm 이상의 속도에서 강판상에 스크래치를 부여하여 자구미세화할 필요성이 있다.

본 발명의 자구미세화 방법의 유효성 확인을 위한 실시예로서, 레이저 빔은 연속식 모드(continuous wave mode)의 이산화 탄소(CO2) 레이저이다. 레이저 출력 강도는 철손 개선율이 양호하면서도 강판 표면의 코팅층이 증발하지 않는 적정 범위로 조절한다. 스캔미러(10.11)의 왕복 운동속도를 고려하여 각 레이저 발광부에서 나온 두 개의 빔(8.9)을 폭 1200mm의 강판(2)상에 각각 폭방향으로 600mm씩 나누어 2개의 스크래치가 부여되도록 조사하였다. 레이저 발광부에서 나온 레이저 빔(9)은 직경이 25mm 정도인 원형상이며, 토로이드 미러(17)에서 빔의 형상이 직경 25mm의 원형에서 장축 25mm, 단축 8mm의 타원형으로 변화되고, 실린더 미러(5)에서 빔의 형상이 장축 8mm, 단축 0.2mm 정도의 타원형으로 변화되도록 하였다.

강판 속도 20mpm에서 스크래치간 간격은 5mm로 하고 레이저를 조사하여 자구미세화한 결과, 지그재그 선이 발생하지 않은 600mm의 연속된 직선형 스크래치가 강판상에 부여되었고, 철손 개선율은 평균 10% 로 양호하였다. 또한 강판의 속도를 30mpm, 50mpm, 80mpm 으로 하여 상기 스크래치를 부여한 결과에 있어서도, 지그재그 선이 발생하지 않은 600mm의 연속된 직선형 스크래치가 강판상에 부여되었고, 철손개선율도 10±2% 로 양호하였다. 이로부터 본 발명의 자구미세화 방법에 의하면 20mpm 이상, 80mpm 이하의 빠른 강판 속도에 있어서도 유효하게 자구미세화할 수 있음을 확인할 수 있었다.

도5에 레이저 출력강도에 따른 방향성 전기강판의 철손개선율을 나타내었다. 시험에 사용된 시료는 자속밀도B10=1.92 Tesla, 철손 W17/50=0.90 watt/kg들 이었다. 레이저 발진기 종류는 CO2 레이저이며, 빔모드는 연속식 모드(Continuous Wave mode)이다. 도5에서 보면 레이저 출력강도가 1.1KW 이상에서는 철손개선율이 약 10%에 근처에 있다는 것을 볼 수 있다. 또한 2.3KW 이상에서는 철손개선율은 좋으나, 강판표면 코팅층이 증발하는 현상이 나타났다. 따라서 충분한 자구미세화 효과를 나타내는 바람직한 영역으로는 1.0KW에서 2.2KW 사이의 범위로 한정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따르면, 전기강판의 자구미세화 장치는 소음이 적고, 유지 보수가 극히 간단하여 비용이 적게 드는 장점이 있다. 또한, 전기강판의 코팅층이 열화되지 않으므로, 재코팅을 할 필요가 없다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 강판의 자구 미세화 과정을 설명하는 전체 모식도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기강판의 자구 미세화 장치를 상세히 설명하는 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자구 미세화 장치의 레이저 빔 형상 변화를 설명하는 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 실린더 미러가 강판에 대하여 비스듬히 배치되는 것을 설명하는 도면이다.

도 5는 레이저 출력강도에 따른 철손개선 효과를 나타낸 그래프이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

2: 강판 5: 실린더 미러

6,7: 레이저 발광부 8,9: 레이저 빔

10,11: 스위치 미러 12,13: 스캔 미러

Claims (11)

1. 레이저 빔을 전기강판에 조사하여 강판폭 방향으로 스크래치를 부여하는 자구미세화 방법에 있어서,

   레이저 발광부로부터 발생된 레이저 빔을 스위치 미러로 입력하고, 스위치 미러에서 레이저 빔이 전송되는 방향을 변환하면서 서로 운동방향이 정반대이고 좌우 왕복운동하는 한 쌍의 스캔 미러 각각에 레이저 빔을 교대로 전송하되, 상기 스위치 미러는 스캔 미러가 특정한 방향으로 구동시에만 빔을 보내주고, 반대 방향으로 구동시는 빔을 전송하지 않도록 함으로서 한 쌍의 스캔 미러 각각에 빔을 교대로 전송하는 단계와; 상기 한 쌍의 스캔 미러가 교대로 스캔 방향으로 운동하여 빔을 강판에 조사하는 단계;를 반복적으로 수행하여 강판상에 지그재그 선의 발생없이 길이 300mm 이상의 연속된 스크래치를 부여하는 것을 특징으로 하는 전기강판의 자구미세화 방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 전기강판의 자구미세화 방법은 레이저 빔의 형상을 타원형으로 변형시키는 단계를 더 포함하여 이루어져 빔 스폿의 길이를 조사방향으로 길게 형성하여 레이저 조사속도를 향상시키는 것을 특징으로 하는 전기강판의 자구미세화 방법.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 타원형으로 변형시키는 단계는 2회 이상 수행되어 레이저 빔의 스폿의 형상을 더욱 미세하게 하는 것을 특징으로 하는 전기강판의 자구미세화 방법.
4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,

   상기 타원형으로 변형시키는 단계는 곡면상의 토로이드 미러 또는 곡면상의 실린더 미러에 레이저 빔을 전송하여 수행하는 것을 특징으로 하는 전기강판의 자구미세화 방법.
5. 청구항 1 내지 청구항 3중 어느 한 항에 있어서,

   20mpm 이상의 강판 속도로 자구미세화 처리하는 것을 특징으로 하는 전기강판의 자구미세화 방법.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제

Images