KR101409419B1 - 방향성 전기강판의 자구 미세화 방법 - Google Patents

방향성 전기강판의 자구 미세화 방법 Download PDF

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Abstract

방향성 전기강판의 자구 미세화 방법이 개시된다. 본 발명에 의한 방향성 전기강판의 자구 미세화 방법은 1차 소둔 전 또는 1차 소둔 후의 전기강판을 제공하는 단계, 상기 전기강판의 표면에 레이저 흡수율 증가를 위해 무기물의 슬러리를 도포한 후 건조시켜 무기물의 막질을 형성하는 단계, 상기 전기강판의 표면에 연속파 레이저를 조사하여 강판 표면부의 용융에 의한 그루브(groove)를 형성하는 단계, 및 상기 그루브 형성시 용융물의 비산에 의해 상기 무기물의 막질 상에 형성되는 스패터(spatter)를 제거하기 위하여, 상기 무기물의 막질을 수세에 의해 제거하고 건조시키는 단계를 포함한다.

Description

방향성 전기강판의 자구 미세화 방법{METHOD FOR REFINING MAGNETIC DOMAINS IN GRAIN-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET}
본 발명은 방향성 전기강판의 자구 미세화에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강판 표면에 무기물의 막질을 형성한 후, 레이저 조사에 의한 그루브를 형성한 후 용융 비산물을 무기물의 막질과 함께 제거함으로써 철손 개선율을 향상시킨 방향성 전기강판의 자구 미세화 방법에 관한 것이다.
방향성 전기강판은 변압기 등의 전기기기의 철심재료로 사용되며 전기기기의 전력손실을 줄이고 효율을 높이기 위해서 철손이 적고 자속밀도가 높은 자기적 특성을 지닌 강판이 요구된다.
일반적으로 방향성 전기강판은 열연 및 냉연과 소둔공정을 통하여 압연방향으로 {110}<001> 방향이 배향된 집합조직(일명 '고스집합조직'이라고도 함)을 갖고 있는 재료를 말한다.
이러한 방향성 전기강판에 있어서 {110}<001> 방향은 철의 자화가 용이한 방향으로 그 배향된 정도가 높을수록 자기적 특성이 우수하게 된다.
방향성 전기강판의 자기적 특성을 향상시키기 위하여 자구를 미세화 하는 방법이 사용되는데, 자구 미세화 방법은 응력제거 소둔에 의해 자구 미세화 개선 효과 유지 유·무에 따라 일시적 자구 미세화와 영구적 자구 미세화로 구분할 수 있다.
일시적 자구 미세화 방법은 열에너지나 기계적 에너지로 표면에 국부적인 압축응력을 인가함으로써 발생한 자기탄성에너지를 최소화 시키기 위해 90o 도메인(domain)을 형성함으로써 자구를 미세화 시키는 도메인 미세화 기술이다. 일시 자구 미세화 기술은 도메인을 미세화시키는 에너지원에 따라 레이저 자구 미세화법, 볼 스크래치법, 플라즈마 또는 초음파에 의한 자구 미세화법이 있다.
열처리 후에도 철손개선 효과를 유지할 수 있는 영구적 자구 미세화 방법은 에칭법, 롤법 및 레이저법으로 구분할 수 있다.
에칭법은 용액 내에서 산용액에서 전기화학적인 부식반응에 의해 강판 표면에 그루브를 형성시키기 때문에 그루브 형상(그루브 폭, 그루브 깊이) 제어가 어렵고, 강판을 생산하는 중간공정(탈탄소둔, 고온소둔 전)에서 그루브를 형성 시키기 때문에 최종 제품의 철손특성의 보증이 어려우며 산 용액을 사용하기 때문에 환경친화적이지 못한 단점을 갖고 있다.
롤에 의한 영구적 자구 미세화 방법은 롤에 돌기모양을 가공하여 가압법에 의해서 강판의 표면에 일정한 폭과 깊이를 갖는 그루브를 형성하고 영구자구 미세화 처리 후 강판을 소둔함으로써 그루브 하부의 재결정을 발생시킴으로써 자구를 미세화시키는 기술로서 기계 가공에 대한 안정성, 신뢰성 및 프로세스가 복잡한 단점을 갖고 있다.
레이저에 의한 영구적 자구 미세화 방법으로는 Q-스위치 펄스 혹은 연속파 레이저에 의한 열처리 후 강판 표면에 홈 깊이 5~30㎛을 형성시킴으로써 철손을 개선시키는 방법이 일본 특허출원 JP1998-284034에 개시되어 있다.
특히, 강판의 용융을 동반하는 표면 홈 형성시 홈 형성 과정 중 홈 주위에 용융부 비산으로 인한 스패터(spatter)가 발생하고, 베이스(base) 코팅 및 절연 코팅 후에도 강판 표면에 잔존하여 강판의 절연특성 및 점적율을 열위시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 방향성 전기강판 표면에 무기물의 슬러리를 도포하고 건조시킨 후 연속파 레이저 빔을 조사함으로써 그루브를 형성하고, 그루브 형성시 무기물의 막질 상에 발생하는 스패터와 무기물의 막질을 제거함으로써 열처리 전/후의 철손 개선율을 개선시킨 방향성 전기강판의 자구 미세화 방법에 관한 것이다.
위 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 방향성 전기강판의 자구 미세화 방법은 1차 소둔 전 또는 1차 소둔 후의 전기강판을 제공하는 단계, 상기 전기강판의 표면에 레이저 흡수율 증가를 위해 무기물의 슬러리를 도포한 후 건조시켜 무기물의 막질을 형성하는 단계, 상기 전기강판의 표면에 연속파 레이저를 조사하여 강판 표면부의 용융에 의한 그루브(groove)를 형성하는 단계, 및 상기 그루브 형성시 용융물의 비산에 의해 상기 무기물의 막질 상에 형성되는 스패터(spatter)를 제거하기 위하여, 상기 무기물의 막질을 수세에 의해 제거하고 건조시키는 단계를 포함한다.
상기 무기물은 MgO, Al2O3 및 MgO+Al2O3+C 중 선택된 적어도 하나일 수 있다.
상기 무기물의 평균입도는 50㎛ 이하일 수 있다.
상기 무기물의 막질의 두께범위는 0.5~5㎛ 일 수 있다.
상기 연속파 레이저의 발진 주파수는 200Hz~8.5kHz 일 수 있다.
상기 무기물의 슬러리의 건조는 상온의 공기 중에서 또는 300℃ 이하의 건조로에서 이루어질 수 있다.
상기 연속파 레이저 조사에 의한 그루브 형성시, 전기강판의 압연방향 홈 직경(Bw)은 10㎛ 내지 70㎛이며, 강판의 표면에 조사되는 레이저 빔의 폭은 60㎛ 이내인 구형 혹은 타원 형상일 수 있다.
상기 연속파 레이저 조사에 의한 그루브 형성시, 강판 폭방향 홈 길이(BL)은 10㎛ 내지 100㎛ 이며, 강판의 표면에 조사되는 레이저 빔의 길이는 90㎛ 이내의 구형 또는 150㎛ 이내의 타원 형상일 수 있다.
상기 연속파 레이저 조사시, 압연 방향 조사거리(DS)는 3mm 내지 30mm 일 수 있다.
상기 전기강판의 표면에 형성되는 그루브는, 상호 마주하는 제 1 측면과 제 2 측면 및 바닥면을 가지도록 형성되며, 상기 제 1, 제 2 측면 및 바닥면 상에 그루브 형성과정에서 상기 강판의 용융 비산물이 응고하여 형성되는 응고부가 제거되어 상기 제1, 제 2 측면 및 바닥면 중 적어도 일면이 노출되는 오프닝부를 가질 수 있다.
상기 제 1 측면 또는 제 2 측면에 형성된 응고부는, 측면거리(C)를 강판의 표면과 응고부의 경계로부터 상기 그루브의 바닥면의 중심까지의 거리라고 정의할 때, 상기 측면거리의 2% 이상을 점유할 수 있다.
상기 그루브의 형성시, 그루브 형성인자를 그루브의 깊이(DG)/하부반가폭(W1)으로 정의할 때, 상기 그루브 형성인자는 0.5 내지 2.5일 수 있으며, 여기서, 상기 그루브의 깊이(DG)는 상기 강판의 표면으로부터 상기 바닥면까지의 거리이며, 하부 반가폭(W1)은 상기 바닥면의 강판 폭방향 길이의 1/2이다.
본 발명에 의한 방향성 전기강판의 자구 미세화 방법에 따르면, 전기강판의 표면에 레이저의 흡수율을 증가시킬 수 있는 무기물을 도포한 후 레이저 조사에 의해 강판의 표면에 그루브를 형성하고 그루브 형성시 용융 비산되는 스패터(spatter)를 무기물의 막질의 수세와 함께 제거함으로써 1차 및 2차 소둔 후에도 자구 미세화 효과를 유지함으로써 전기강판의 철손을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 자구 미세화 방법은 레이저 조사에 의한 용융 비산물이 형성된 무기물을 수세에 의해 제거함으로써 열처리후 철손 개선 및 전기 절연값의 열화를 방지함으로써 10mpm 이상의 고속의 라인속도에서 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 방향성 전기강판의 자구 미세화 방법에 대한 공정도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 표면에 압연방향의 수직방향으로 레이저를 조사하는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 강판의 표면에 레이저를 조사할 때, 조사 부위에서의 그루브의 형상을 XY 평면상에 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 강판의 A-A′단면의 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 그루브의 내측면에 형성되는 응고부를 확대하여 도시한 도면이다.
도 6은 도 2에서 강판의 표면에 레이저 조사시 무기물 막질의 상부에 형성되는 용융 비산물(spatter)들을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 의한 방향성 전기강판의 자구 미세화시 강판 표면에 조사되는 레이저 빔의 형상 및 모드를 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 방향성 전기강판의 자구 미세화 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 방향성 전기강판의 자구 미세화 방법에 대한 공정도이다.
도 2는 무기물의 막질이 형성된 전기강판의 압연방향에 수직으로 일정한 간격으로 조사되는 레이저의 조사선을 도시한 도면이다.
도 3은 강판의 표면에 레이저를 조사할 때, 도 2에 점선으로 표시한 레이저 조사 부위에서의 그루브의 형상을 XY 평면상에 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 방향성 전기강판(10)의 자구 미세화 방법은 1차 소둔 전 또는 1차 소둔 후의 전기강판(10)을 제공하는 단계, 상기 전기강판(10)의 표면에 레이저 흡수율 증가를 위해 무기물의 슬러리를 도포한 후 건조시켜 무기물의 막질(20)을 형성하는 단계, 상기 전기강판(10)의 표면에 연속파 레이저를 조사하여 강판 표면부의 용융에 의한 그루브(30)(groove)를 형성하는 단계, 및 상기 그루브(30) 형성시 용융물의 비산에 의해 상기 무기물의 막질(20) 상에 형성되는 스패터(25)(spatter)를 제거하기 위하여, 상기 무기물의 막질(20)을 수세에 의해 제거하고 건조시키는 단계를 포함한다.
상기 방향성 전기강판은 압연방향에 대하여 강판의 집합조직이 {110}<001>인 고스집합조직(GOSS texture)을 나타내고 있어 일방향 혹은 압연방향으로 자기적 특성이 우수한 연자성 재료로 변압기, 전동기, 발전기 및 기타 전자기기 등의 철심 재료로 사용되고 있다.
상기 무기물은 강판 표면에 연속파(continuous wave; CW) 레이저 조사시 레이저의 흡수율(laser absorptivity)을 증가시킬 수 있고, 수세에 의해 쉽게 제거할 수 있는 물질이 사용될 수 있다. 이러한 무기물로는 MgO, Al2O3 및 MgO+Al2O3+C 중 선택된 적어도 하나가 사용될 수 있다.
상기 전기강판(10)의 표면에 도포되는 무기물의 레이저 흡수율(α)은 다음식 (1)과 같다.
Figure 112012039670990-pat00001
여기서, m: 매질의 질량, Cp: 평균 비열, U: 레이저의 스캔 속도, s: 레이저의 조사간격, P는 레이저 조사시 단위 면적당 흡수되는 열, L은 용융잠열, Tm은 강판의 용융온도, To는 레이저 조사에 의하여 상승되는 임의의 온도를 의미한다.
상기 레이저 흡수율은 레이저 조사시 매질이 열용량에 비례하고 반사도(reflectivity)에 반비례하기 때문에, 그루브(30) 깊이의 증가와 비산물과의 반응성이 낮으며 입도가 작고, 비열이 크고, 용융 온도가 높은 무기물을 사용하는 것이 바람직하다.
특히, 강판의 표면에 도포되는 무기물의 입도가 50㎛ 초과, 두께가 0.5㎛ 미만인 경우 강판 소지층의 부분적이 노출이 발생할 수 있고, 무기물 도포 두께가 5.0㎛ 초과인 경우는 도포가 균일하게 형성되지 않아 홈의 깊이가 불규칙하게 나타나게 되어 바람직하지 않다.
레이저 조사 전 강판 표면에 평균입도가 50㎛ 이하인 무기물(MgO, Al2O3, MgO+Al2O3+C)의 슬러리를 두께 0.5~5㎛로 도포하여 건조시키며, 건조방법은 공기 중에서도 건조할 수 있으며 가속 건조를 위해서는 300oC 이하의 건조로에서 건조할 수 있다.
한편, 레이저 빔의 발진 주파수(fL)가 200Hz 미만이거나 8.5kHz 초과인 경우는 동일한 레이저 출력, 조사거리, 라인속도에서 홈 깊이는 변화가 나타나지 않기 때문에, 고속의 라인속도에는 적용할 수 없다.
도 7은 본 발명에서 전기강판의 표면에 그루브를 형성하기 위하여 표면에 조사되는 연속파 레이저의 형상을 도시한 것으로, 레이저의 형상이 구형(sphere) 또는 타원형(oval type)일 때의 경우를 나타낸 것이다.
연속파 레이저에 의해 형성된 레이저 빔의 형상은 도 7에 도시한 바와 같이 구형 또는 타원형(oval type) 형태의 단일 모드(single mode) 형상을 갖고 있다.
도 7은 구형 또는 타원형의 레이저의 형상 및 각각의 레이저의 가우시안 모드(Gaussian mode)를 나타낸 것으로 모두 단일 모드임을 알 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 레이저가 조사되는 강판의 2개의 조사선(15) 부위를 XY 평면에 대하여 나타낸 것으로, 레이저가 조사되면서 표면이 용융되면서 용융 부산물의 제거에 의해 그루브(30)가 형성됨을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3에서, 그루브가 형성되면서 그루브의 내부의 양측면에 형성되는 제 1, 제 2 측면은 도시를 생략하였다.
압연 방향의 그루브 직경(BW), 강판의 폭 방향 그루브 길이(BL) 및 레이저 빔의 압연방향 조사거리(DS)를 도 3에 도시하였다.
상기 연속파 레이저 조사에 의한 그루브(30) 형성시, 전기강판(10)의 압연방향 홈 직경(BW)은 10㎛ 내지 70㎛이며, 강판의 표면에 조사되는 레이저 빔의 폭은 60㎛ 이내인 구형 혹은 타원 형상인 것을 특징으로 한다.
여기서, 압연방향 홈 직경(BW)이 10 μm 미만일 경우는 응력제거 소둔(stress relief annealing) 열처리 후 철손 개선효과가 나타나지 않으며, 70 μm 초과인 경우 연속파 레이저에 의한 열영향이 커서 열처리 전 철손 개선효과를 나타내지 않으며 자속밀도 열화가 크게 나타난다.
또한, 상기 압연방향의 그루브 직경(Bw)을 형성하기 위하여, 상기 전기강판의 표면에 조사되는 레이저 빔의 압연방향 폭은 60㎛ 이내로 조절한다.
상기 연속파 레이저 조사에 의한 그루브(30) 형성시, 강판 폭방향 홈 길이(BL)은 10㎛ 내지 100㎛ 이며, 강판의 표면에 조사되는 레이저 빔의 길이는 90㎛ 이내의 구형 또는 150㎛ 이내의 타원 형상인 것을 특징으로 한다.
여기서, 폭 방향 홈 길이(BL)가 10μm 미만인 경우, 응력제거소둔(stress relief annealing) 열처리 전 철손 개선효과가 나타나지 않으며, 100 μm 초과인 경우 열처리 전 자속밀도와 철손 열화가 나타난다.
연속파 레이저 조사 시 형성되는 융융부 그루브의 형성인자(DG/W1)가 0.5 이하에서는 철손 개선효과가 나타나지 않으며, 2.5이상에서는 열처리 전 자속밀도와 철손 열화가 나타나서 바람직하지 않다.
상기 연속파 레이저 조사시, 압연 방향 조사거리(DS)는 연속파 레이저빔에 의한 열영향부의 영향을 최소화시키기 위하여 3mm 내지 30mm 인 것을 특징으로 한다.
도 4는 도 2에 도시된 강판의 A-A′방향의 단면을 도시한 것으로, 그루브(30)의 바닥면과 그루브(30)의 제1, 제2 측면에 형성된 응고부(35)가 도시되어 있다.
상기 전기강판의 표면에 형성되는 그루브(30)는, 상호 마주하는 제1 측면과 제2 측면 및 바닥면을 가지도록 형성되며, 상기 제1, 제2 측면 및 바닥면 상에 그루브(30) 형성과정에서 상기 강판의 용융 비산물이 응고하여 형성되는 응고부가 제거되어 상기 제1, 제2 측면 및 바닥면 중 적어도 일면이 노출되는 오프닝부를 가지는 것을 특징으로 한다.
도 4의 좌측에는 레이저 조사에 의해 제1, 제2 측면 및 바닥부에 응고부(35, 33)가 형성된 것을 도시한 도면이다.
도 4의 좌측에서 두번째부터는 바닥면에 응고부(33)가 잔류하지 않고, 그루브(30)의 제1, 제2 측면에만 응고부(35)가 형성되거나, 바닥면과 제2 측면의 한 면에만 응고부(33, 35)가 형성된 것, 그루브(30)의 제2 측면인 한 면에만 응고부(35)가 형성된 것, 그루브(30)만 형성되고 응고부는 잔류하지 않는 것을 도시하고 있다.
도 5는 도 4에 도시된 그루브의 내측면에 형성되는 응고부를 확대하여 도시한 도면이다.
상기 레이저의 조사에 의해 상기 강판의 표면에 형성되는 그루브(30)에 있어서, 그루브(30) 제1, 제2 측면에 형성되는 응고부(35)는 측면거리(C)를 강판의 표면과 응고부의 경계로부터 상기 그루브(30)의 바닥면의 중심까지의 거리라고 정의할 때, 상기 측면거리의 2% 이상을 점유하는 것을 특징으로 한다.
상기 그루브(30)의 형성시, 그루브(30) 형성인자를 그루브의 깊이(DG)/하부반가폭(W1)으로 정의할 때, 상기 그루브 형성인자는 0.5 내지 2.5인 것을 특징으로 한다.
여기서, 그루브(30) 형성인자를 구성하는 그루브 깊이(DG)는 강판의 표면으로부터 그루브(30)의 바닥면에 형성된 응고부의 골까지의 수직거리를 의미한다.
한편, 그루브(30)의 바닥면에 응고부가 없는 경우는 강판의 표면으로부터 그루브(30)의 바닥면까지의 수직거리를 의미한다.
하부 반가폭(W1)은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 바닥면의 강판폭방향 길이의 1/2을 의미한다. 바닥면의 폭방향 길이는 바닥면과 제 1, 제 2측면이 이루는 경계지점들 간의 직선거리가 될 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명에 따른 방향성 전기강판의 자구 미세화 방법에 대하여 상세히 설명한다. 단 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
<실시예: 연속파 레이저 조사에 의한 전기강판의 자구 미세화>
도 2은 방향성 전기강판(10) 표면에 무기물을 도포 및 건조한 후 연속파 레이저에 의해서 형성되는 연속된 조사선(15)을 나타낸 도면이다.
연속파 레이저에 의해 형성되는 레이저 조사선(15)은 압연 폭방향으로 평행하게 형성되며, 조사선은 폭 방향에 대해서 3~6개의 구분된 선상으로 레이저를 조사하였다.
도 3는 도 2의 점선으로 구분된 범위에서의 연속파 레이저에 의해서 형성된 그루브(30)의 형상을 나타낸 도면이다. 연속파 레이저에 의해 형성되는 그루브(30)는 하부 또는 측면에 용융부 재응고 조직(응고부)을 가질 수 있으며, 재응고부 조직(응고부)을 나타내지 않을 수도 있다.
그루브의 조사거리(DS)는 레이저 광학계에서 스캐너(scanner) 속도를 조절함으로써 조정 가능하다. 재응고 조직이 형성시 그루브 내부측면(제1 측면, 제2 측면) 길이에서 2% 이상 재응고 조직을 형성하였다.
연속파 레이저에 의해 형성된 레이저 빔의 형상은 도 7에서 나타낸 것과 같이 원형 혹은 타원형(oval) 형태의 단일 빔(single beam) 형상을 갖고 있다.
도 6은 도 2에서 레이저 조사시 강판 표면의 무기물 상부에 형성된 용융 비산물(spatter)의 형상을 나타낸 도면이다. 용융 비산물은 스패터(25)(spatter)라고도 한다.
용융 비산물은 강판의 이송속도 및 레이저의 조건에 따라 구형 및 침상형상으로 나타나며, 레이저 조사 후 무기물에 의한 홈 깊이 증가와 수세 및 건조 후 강판 표면의 용융 비산물(spatter)을 제거하였다.
표 1은 본 발명에 의한 무기물 슬러리를 강판 표면에 도포 및 건조시킨 후 연속파 레이저 조사에 의해 0.27mm 두께의 강판 표면에 형성된 그루브 깊이와 절연코팅 후 절연값 및 철손 개선율의 변화를 나타내고 있다.
실시예 1은 산화마그네슘(MgO)를 도포한 후 500Hz의 연속파 레이저를 조사한 경우이며, 실시예 2는 알루미나(Al2O3)를 도포한 후 8.5kHz의 연속파 레이저를 조사한 경우이며, 실시예 3은 산화마그네슘(MgO)+알루미나(Al2O3)+카본(C)의 혼합물을 도포한 후, 7kHz의 연속파 레이저를 조사한 경우를 나타낸다.
한편, 비교예 1은 전기강판의 표면에 무기물을 도포하지 않고, 8.5kHz의 연속파 레이저를 조사한 경우를 나타내며, 비교예 2는 펄스 레이저를 조사하여 불연속의 그루브를 형성한 경우를 나타낸다.
구 분 Line
Speed
(m/min)		 BW BL DS DG/W1 DG Laser 조사전 SRA후 철손
개선율		 전기
절연
㎛ mm 무차 ㎛ W17/50 % mA
실시예 1
(MgO도포/500Hz)		 20 35 40 3 2.4 20 0.93 0.83 10.8 145
0.92 0.83 9.8 140
0.92 0.82 10.9 135
실시예 2
(Al2O3도포 /8.5kHz)		 20 35 40 3 2.4 21 0.93 0.83 10.8 120
0.92 0.82 10.9 110
0.92 0.82 10.9 115
실시예 3
(MgO+ Al2O3+C/7kHz)		 20 35 40 3 2.4 23 0.93 0.81 12.9 100
0.93 0.82 11.8 60
0.92 0.81 12.0 50
비교예 1
(무기질 미도포/8.5kHz)		 20 35 40 3 2.4 18 0.92 0.84 8.7 370
0.93 0.85 8.6 450
0.92 0.84 8.7 420
비교예 2
(Pulse Laser/
불연속홈)		 10 35 40 3 2.3 7 0.92 0.89 3.3 350
0.92 0.9 2.2 330
표 1에 나타낸 바와 같이, 강판의 표면에 무기물의 막질을 형성한 후, 레이저 조사에 의한 강판 표면 그루브 형성시 강판의 용융 및 재응고부 형성을 동반할 수 있게 강판의 진행방향에 대하여 85~95°의 각도로 연속파 레이저 빔을 조사함으로써 그루브 형성 깊이 증가와 절연 코팅후 전기 절연값 열위를 방지하고, 열처리 후 철손 개선율을 10% 이상 달성할 수 있었다.
본 발명은 전기강판의 표면에 연속파 레이저 조사시 강판 표면의 그루브 주위에서 발생하는 용융부 비산과 그루브 깊이를 증가시켜 박물 및 후물 방향성 열처리 전/후의 철손 개선효과와 전기 절연값의 열위를 방지시킬 수 있는 자구 미세화 기술에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 전기강판(냉연판, 탈탄판) 표면에 무기물을 도포 후 건조시켜 레이저 조사에 의해 그루브를 형성시켜 그루브의 깊이 증가와 강판 표면의 절연특성의 열위를 방지함으로써 고속의 라인속도에서도 그루브를 형성시킬 수 있으며 열처리 후에는 그루브 형성에 의해 자구 미세화 효과 극대화와 전기 절연값 열위를 억제시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 의한 자구 미세화 기술은 고속 라인속도(15mpm 이상)에서도 박물 및 후물 방향성 전기강판에도 적용 가능하다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 전기강판 15 : 조사선
20 : 무기물의 막질 25 : 스패터(spatter)
30 : 그루브(groove) 33 : 바닥면의 응고부
35 : 제1, 제2 측면의 응고부

Claims (12)

  1. 방향성 전기강판의 자구 미세화 방법에 있어서,
    1차 소둔 전 또는 1차 소둔 후의 전기강판을 제공하는 단계;
    상기 전기강판의 표면에 레이저 흡수율 증가를 위해 무기물의 슬러리를 도포한 후 건조시켜 무기물의 막질을 형성하는 단계;
    상기 전기강판의 표면에 연속파 레이저를 조사하여 강판 표면부의 용융에 의한 그루브(groove)를 형성하는 단계; 및
    상기 그루브 형성시 용융물의 비산에 의해 상기 무기물의 막질 상에 형성되는 스패터(spatter)를 제거하기 위하여, 상기 무기물의 막질을 수세에 의해 제거하고 건조시키는 단계를 포함하는 방향성 전기강판의 자구 미세화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기물은 MgO, Al2O3, MgO+Al2O3 및 MgO+Al2O3+C 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 방향성 전기강판의 자구 미세화 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기물의 평균입도는 50㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 자구 미세화 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기물의 막질의 두께범위는 0.5~5㎛ 인 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 자구 미세화 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 연속파 레이저의 발진 주파수는 200Hz~8.5kHz 인 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 자구 미세화 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기물의 슬러리의 건조는 상온의 공기 중에서 또는 300℃ 이하의 건조로에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 자구 미세화 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 연속파 레이저 조사에 의한 그루브 형성시, 전기강판의 압연방향 홈 직경(Bw)은 10㎛ 내지 70㎛이며, 강판의 표면에 조사되는 레이저 빔의 폭은 60㎛ 이내인 구형 혹은 타원 형상인 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 자구 미세화 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 연속파 레이저 조사에 의한 그루브 형성시, 강판 폭방향 홈 길이(BL)은 10㎛ 내지 100㎛ 이며, 강판의 표면에 조사되는 레이저 빔의 길이는 90㎛ 이내의 구형 또는 150㎛ 이내의 타원 형상인 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 자구 미세화 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 연속파 레이저 조사시, 압연 방향 조사거리(DS)는 3mm 내지 30mm 인 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 자구 미세화 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기강판의 표면에 형성되는 그루브는,
    상호 마주하는 제1 측면과 제2 측면 및 바닥면을 가지도록 형성되며,
    상기 제1, 제2 측면 및 바닥면 상에 그루브 형성과정에서 상기 강판의 용융 비산물이 응고하여 형성되는 응고부가 제거되어 상기 제1, 제2 측면 및 바닥면 중 적어도 일면이 노출되는 오프닝부를 가지는 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 자구 미세화 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 측면 또는 제2 측면에 형성된 응고부는,
    측면거리(C)를 강판의 표면과 응고부의 경계로부터 상기 그루브의 바닥면의 중심까지의 거리라고 정의할 때,
    상기 측면거리의 2% 이상을 점유하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 자구 미세화 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 그루브의 형성시, 그루브 형성인자를 그루브의 깊이(DG)/하부반가폭(W1)으로 정의할 때, 상기 그루브 형성인자는 0.5 내지 2.5인 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 자구 미세화 방법.
    여기서, 상기 그루브의 깊이(DG)는 상기 강판의 표면으로부터 상기 바닥면까지의 거리이며, 하부 반가폭(W1)은 상기 바닥면의 강판 폭방향 길이의 1/2이다.
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