KR101607909B1 - 방향성 전자 강판 및 그것을 이용한 변압기 철심 - Google Patents

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Abstract

강판의 압연 방향과 교차하는 방향으로 선 형상으로 변형을 도입하는 것을, 상기 압연 방향으로 간격을 두고 반복하여 자구(magnetic domain) 세분화를 행한 방향성 전자 강판으로서, 상기 변형의 압연 방향으로의 반복 간격을 d(㎜)로 하고, 상기 강판을 평탄면 상에 두었을 때의, 당해 강판 표면의 변형을 도입한 선부분 중심에 있어서의 상기 평탄면으로부터의 높이와, 당해 선부분의 상호 간격의 등분점에 있어서의 상기 평탄면으로부터의 높이와의 차의 평균값을 h(㎜)로 했을 때, 상기 d에 대한 상기 h의 비 h/d가, 0.0025 이상 0.015 이하인 것을 특징으로 하는 방향성 전자 강판.

Description

방향성 전자 강판 및 그것을 이용한 변압기 철심{GRAIN-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET AND TRANSFORMER IRON CORE USING SAME}
본 발명은, 변압기 등의 철심 재료에 이용하는데 적합한 철손이 낮은 방향성 전자(電磁) 강판에 관한 것으로, 특히 자구(magnetic domain) 세분화를 행한 방향성 전자 강판에 관한 것이다.
방향성 전자 강판은, 주로 변압기 등의 철심 재료로서 이용되고, 그 자화 특성이 우수한 것, 특히 철손이 낮은 것이 요구되고 있다. 그러기 위해서는, 강판 중의 2차 재결정립을 (110)[001] 방위(소위, 고스 방위)로 집적시키거나, 최종 제품의 강 중에 존재하는 불순물이나 석출물을 가능한 한 감소시키는 것이 중요하다. 그러나, 결정 방위의 제어나, 불순물 및 석출물의 저감에는, 제조 비용의 균형 등에서 한계가 있다. 그래서, 강판의 표면에 대하여 물리적인 수법으로 불균일성을 도입함으로써, 자구의 폭을 세분화하여 철손을 저감하는 기술, 즉 자구 세분화 기술이 개발되고 있다.
예를 들면, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에는, 최종 제품판의 표면에, 압연 방향에 대하여 거의 직각으로 레이저 빔이나 전자 빔을 수 ㎜ 간격으로 조사하고, 강판 표층에 선 형상의 고전위(high-dislocation) 밀도 영역(변형(strain))을 도입함으로써, 자구폭을 좁게 하여 철손을 저감하는 기술이 개시되어 있다.
이 변형은, 자구를 세분화하여 철손을 저감하는 한편, 강판에 국소적인 변형을 발생시킨다. 일반적으로, 자구 세분화를 행하기 위한 변형은 강판의 편면에 도입되기 때문에, 그 변형 도입면이 내측이 되는 바와 같은 휨(deflection)이 불가피적으로 발생한다. 종래, 이 휨은, 방향성 전자 강판의 철손이나 자왜(magnetostriction) 등의 특성을 열화시키는 것으로 생각되어, 그 범위를 제약하는 기술이 개시되어 있다. 예를 들면 특허문헌 3에는, 변형 도입 처리 전에 있어서의 장력 부여형 절연 피막의 강판면에 대한 부여 장력에 대하여 소정의 관계를 만족시키고, 또한 변형 도입 처리 후에 있어서의 변형 도입면의, 길이 280㎜당의 강판 휨량을 1㎜ 이상 10㎜ 이하, 특히 3㎜ 이상 8㎜ 이하로 제약함으로써, 철손을 저감한 방향성 전자 강판이 개시되어 있다.
여기에서, 이 강판의 휨의 크기는, 변형을 도입할 때의 레이저 빔 또는 전자 빔 등의 조사 조건에 의존한다. 특히 크게 영향을 주는 조건으로서는, 빔 출력, 빔 주사 속도, 빔 스팟 형상, 조사선 간격 등을 들 수 있다.
일본특허공고공보 소57-002252호 일본특허공고공보 평06-072266호 일본공개특허공보 2012-052228호
상기와 같이, 종래는 자구 세분화 처리 후의 강판에 발생하는 휨의 영향이 큰 것을 전제로 하여, 이 휨량을 규정함으로써, 일정한 성과를 올리고 있었다. 그러나, 이러한 규제에 따르는 강판을 소재로 하여 변압기의 철심을 제작했을 때에, 동일 정도의 철손 및 동일 정도의 휨의 크기로 규제한 강판을 이용했음에도 불구하고, 제작한 변압기의 상호 간에서 철손이 상이한 경우가 있었다. 특히, 소재 강판으로부터 상정되는 철손이 변압기에 있어서 실현되지 않는 것은, 자구 세분화를 행한 방향성 전자 강판에 있어서의 기술적 과제가 되고 있었다.
그래서 본 발명은, 상기의 과제를 감안하여, 변압기의 철손을 보다 저감할 수 있어, 결과적으로 변압기의 고효율화에 기여하는 방향성 전자 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 철심 소재에 제공하는 강판이 동일 정도의 철손 및 동일 정도의 휨의 크기임에도 불구하고, 그 강판을 이용하여 변압기를 제작한 경우에, 변압기의 철손에 차이가 발생하는 원인을 상세하게 검토했다. 그 결과, 자구 세분화에 의해 형성되는 강판의 휨의 크기보다도, 강판의 변형 도입영역 근방의 형상이, 변압기의 철손에 영향을 주는 것을 인식했다. 이것은, 이하의 이유에 의한 것이라고 생각된다.
철심의 제작시에 있어서, 방향성 전자 강판은, 철심의 형상으로 적층된 후, 추가로 구조용의 강판 등에 의해 눌려진다. 그 때문에, 철심 소재의 단계에서 방향성 전자 강판에 휨이 있어도, 방향성 전자 강판은, 제작 후의 철심에 있어서 평탄하게 교정되어 있다. 종래, 이 교정시의 변형이 작은 쪽이, 교정시에 가해지는 응력은 작기 때문에, 자기 특성을 열화시키지 않는다고 하는 기술 사상 아래에 휨의 범위를 제약하고 있었다. 그러나, 실제로는, 강판의 휨은 변형의 도입 부분에 집중되어 있기 때문에, 휨의 교정에 의해 발생하는 응력은 강판에 균일하게 가해지는 것은 아니다. 또한, 강판의 휨을 교정한 내측에는 인장 응력이 가해지기 때문에, 자구 세분화 효과를 높이는 효과도 발생하고 있다. 그래서, 자구 세분화 처리 후의 강판의 형상을 보다 상세하게 조사한 결과, 강판을 평탄면 상에 두어, 강판의 자중에 의해 휨이 소실된 상태에 있어도 여전히 강판에 잔존하는 변형이, 특히 변압기에 있어서의 철손값에 영향을 주는 것이 판명되었다. 이 강판 형상의 조건을 예의 검토한 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명은, 이러한 인식에 기초하여 이루어진 것이며, 본 발명의 요지 구성은 이하와 같다.
(1) 강판의 압연 방향과 교차하는 방향으로 선 형상으로 변형을 도입하는 것을, 상기 압연 방향으로 간격을 두고 반복하여 자구 세분화를 행한 방향성 전자 강판으로서, 상기 변형의 압연 방향으로의 반복 간격을 d(㎜)로 하고, 상기 강판을 평탄면 상에 두었을 때의, 당해 강판 표면의 변형을 도입한 선부분 중심에 있어서의 상기 평탄면으로부터의 높이와, 당해 선부분의 상호 간격의 등분점에 있어서의 상기 평탄면으로부터의 높이와의 차의 평균값을 h(㎜)로 했을 때, 상기 d에 대한 상기 h의 비 h/d가, 0.0025 이상 0.015 이하인 것을 특징으로 하는 방향성 전자 강판.
(2) 상기 d가 3㎜ 이상 6㎜ 이하인 상기 (1)에 기재된 방향성 전자 강판.
(3) 상기 변형은, 전자 빔 조사에 의해 형성되는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 방향성 전자 강판.
(4) 상기 (1)∼(3) 중 어느 1항에 기재된 방향성 전자 강판을 이용한 변압기 철심.
본 발명에 따라, 변형의 도입에 의해 자구 세분화를 행한 방향성 전자 강판에, 평탄면 상에 두었을 때의 적절한 형상을 부여함으로써, 변압기에 있어서의 철손을 확실하게 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따르는 방향성 전자 강판의, 변형 도입영역 근방에 있어서의 강판 형상을 나타내는 개략도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 도 1을 참조하면서, 본 발명을 구체적으로 설명한다. 본 발명에서는, 변형의 도입에 의해 자구 세분화한 방향성 전자 강판의 강판 형상을, 당해 강판을 평탄면 상에 둔 상태에서 적절히 규제하는 것을 특징으로 한다.
변형을 도입한 선부분인 선 형상의 변형(이하, 단순히 「변형선」이라고 함)을, 강판의 압연 방향과 교차하는 방향으로, 압연 방향으로 반복하여 도입함으로써, 방향성 전자 강판은 자구 세분화가 행해지고, 변형 도입측의 면이 내측이 되는 바와 같은 휨이 발생하는 것은 이미 서술한 바와 같다. 여기에서, 변형선의 도입에 의해 휜 방향성 전자 강판을, 평탄면 상에 변형 도입면을 당해 평탄면측으로 하여 두면, 강판의 자중에 의해 강판은 평탄면에 휨이 해소된 상태가 되지만, 변형선의 도입영역 근방에 있어서, 변형선을 산으로 하는 파형 형상은 강판에 잔존한다(도 1).
이때의 강판의 형상은, 변형의 압연 방향으로의 반복 간격과, 변형선 근방에 도입된 변형의 크기의 영향을 받기 때문에, 평탄면 상에 두기 전의 강판의 휨의 크기가 동일해도, 평탄면 상에 둔 후의 강판 형상은 반드시 동일해지지는 않는다. 또한, 철심의 제작에 있어서는, 이 강판은, 구조용 강판 등으로 꽉 눌려지거나, 유리 테이프 등에 의해 조여지거나 하여 평탄하게 교정되지만, 그 경우라도 이 파상(波狀) 형상은 남기 때문에, 강판이 완전하게 평탄해 지는 일은 없고, 강판 간에 약간의 극간을 발생시킨다. 이 극간은, 철심의 점적률(stacking factor)을 저하시켜, 여자(magnetization) 중의 변압기의 실질적인 자속 밀도를 크게 하기 때문에, 변압기에 철손의 열화를 발생시킨다.
한편으로, 이 휨이 발생한 강판을, 예를 들면 철심 제작시 등의 평탄하게 교정했을 때에, 휨의 내측에는 인장 응력이 발생하기 때문에, 자구 세분화 효과가 높아진다. 레이저 빔이나 전자 빔의 조사에 의해 소성 변형이 표면에 형성되어 있는 휨의 내측면과는 상이하게, 휨의 외측면에서는 압축 응력이 발생하기는 하지만 응력이 집중하는 개소가 없다. 그 때문에, 휨이 과대하지 않으면, 응력에 의한 자성 열화로의 영향은 작다. 즉, 변형에 의해 발생하는 강판의 휨은, 강판을 교정했을 때에 발생하는 응력에 따라서는, 철손에 양호하게 작용한다.
또한, 강판을 평탄면 상에 두었을 때의 파상의 높이가 동일해도, 변형의 압연 방향으로의 반복 간격이 넓은 경우는 체결에 의한 교정이 용이하고, 전술한 응력 집중이 작기 때문에, 자성의 열화는 작다. 즉, 변압기 제작시의 자성의 열화는, 강판의 휨의 영향보다도, 강판을 평탄면 상에 두었을 때의 파형 형상의 높이와, 변형의 압연 방향으로의 반복 간격과의 영향을 강하게 받는 것이다.
여기에서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 강판(1) 표면에 도입된 선 형상의 변형의, 압연 방향으로의 반복 간격을 d(㎜)로 하고, 강판(1)을 평탄면 상에 두었을 때의, 강판(1) 표면의 변형을 도입한 선부분 중심에 있어서의 평탄면으로부터의 높이와, 선부분의 상호 간격의 등분점에 있어서의 평탄면으로부터의 높이와의 차(이하, 단순히 「높이의 차」라고 함)의 평균값을 h(㎜)로 한다.
본 발명자들이 조사한 결과에 의하면, 이 변형의 압연 방향으로의 반복 간격 d(㎜)에 대한 높이의 차의 평균값 h(㎜)의 비 h/d가, 0.0025 이상 0.015 이하시에, 이 강판을 이용하여 제작한 변압기의 철손을 보다 저감할 수 있는 것이 판명되었다. 이 비 h/d가 0.0025 미만에서는, 변형선의 사이에 발생하는 장력이 작기 때문에 자구 세분화 효과가 감소하여, 철손이 증대한다. 또한, 비 h/d가 0.015를 초과하면, 철심의 점적율이 저하되고, 또한 철심 제작시의 조임시에 강판에 도입되는 압축 응력이 과대해져, 이 경우도 철손이 증대된다.
여기에서, 자구 세분화에 의해 철손을 저감하기 위한 레이저 조사나 전자 빔 조사시에, 변형의 압연 방향으로의 반복 간격, 빔 강도, 빔 스팟 형상 및 빔 주사 속도 등의 파라미터 중 어느 것을 변화시켜도, 다른 파라미터를 조정하면, 강판의 철손값을 동일 정도로 할 수 있다. 그러나, 강판의 철손값이 동일 정도라도, 변형선의 도입 형태가 상이하면, 평탄면 상에 두었을 때의 파형 형상이 상이하다. 예를 들면, 빔 강도가 큰 경우나, 빔 스팟이 작은 경우나, 빔 주사 속도가 큰 경우에는, 강판에 도입되는 소성 변형이 표층에 고밀도로 도입되기 때문에, 변압기를 제작할 때에, 강판을 평탄하게 교정할 때의 응력이 변형선의 근방에 집중하기 쉬워져, 상기한 높이의 차의 평균값 h도 커진다.
따라서, 비 h/d를 0.0025 이상 0.015 이하로 하기 위해서는, 빔의 강도(레이저 빔 출력, 전자 빔의 빔 전류, 가속 전압), 빔 스팟 형상(초점 지름, 디포커스량), 빔 주사 속도를 적절히 선택하는 것이 필요하다. 예를 들면, 레이저 빔에 의해 변형선을 도입하는 경우는 출력: 10∼1000W, 빔 스팟 지름: 0.01∼0.5㎜, 주사 속도: 1∼100m/s, 전자 빔에 의한 변형선 도입의 경우는 가속 전압: 10∼200kV, 빔 전류 1∼50mA, 빔 스팟 지름: 0.01∼0.5㎜, 주사 속도: 1∼100m/s의 조사 조건 아래, 적절히 조사 조건을 조제함으로써, 비 h/d를 0.0025 이상 0.015 이하로 할 수 있다. 또한, 상기 조사 조건은, 본 발명의 한정을 의도하는 것은 아니다.
여기에서, 비 h/d를 상기 범위로 하는 경우, 변형의 압연 방향으로의 반복 간격 d에 의해, 허용되는 높이의 차의 평균값 h의 크기도 한정되지만, d는 3㎜ 이상, 6㎜ 이하인 것이 바람직하다. 이 경우, 비 h/d를 과대하게 하지 않고, 강판의 철손(변압기의 철손)을 보다 저감할 수 있다.
또한, 변형은, 레이저 빔 조사 및 전자 빔 조사 중 어느 것에 의해서도 도입 가능하지만, 전자 빔 조사에 의해 도입하는 것이 바람직하다. 이것은, 레이저 빔 조사와 전자 빔 조사를 비교한 경우에, 전자 빔은 강판 표면의 절연 피막을 투과하고, 또한 강판 표면을 수 ㎛∼10수 ㎛ 투과하여 발열되기 때문에, 절연 피막의 손상이 작기 때문이다. 또한, 전자 빔 조사의 경우, 강판에 도입되는 변형도 강판 표면에 집중하지 않고 강판 내부까지 분포하기 때문에, 강판을 평탄하게 교정했을 때의 응력 집중이 완화되기 때문이다.
또한, 본 발명에 있어서, 「선 형상」이란, 직선뿐만 아니라 직선 형상도 포함하고, 실선이나, 점선, 파선 등도 포함하는 것으로 한다. 또한, 변형을 도입하기 위한 레이저 조사나 전자 빔 조사가 연속한 선 형상이 아니라, 불연속의 경우에는, 조사에 의한 영향 영역은 평균값을 이용하는 것으로 한다. 또한, 본 발명에 있어서 「압연 방향과 교차하는 방향」이란, 압연 방향과 직각인 방향에 대하여 ±30° 이내의 각도 범위를 의미한다.
다음으로, 본 발명에 따르는 방향성 전자 강판의 성분 조성 및 그 제조 조건에 관하여 구체적으로 설명한다. 여기에서, 본 발명에 있어서, 방향성 전자 강판용 슬래브의 성분 조성은, 배향성이 좋은 2차 재결정이 발생하는 성분 조성이면 특별히 한정하는 것은 아니다.
또한, 2차 재결정을 발생시키기 위해, 인히비터를 이용하는 경우, 예를 들면 AlN계 인히비터를 이용하는 경우이면 Al 및 N을, 또한 MnS·MnSe계 인히비터를 이용하는 경우이면 Mn과 Se 및/또는 S를 적량 함유시키면 좋다. 물론, 양자의 인히비터를 병용해도 좋다. 이 경우에 있어서의 Al, N, S 및 Se의 적합 함유량은 각각, Al: 0.01∼0.065질량％, N: 0.005∼0.012질량％, S: 0.005∼0.03질량％, Se: 0.005∼0.03질량％이다.
또한, 본 발명은, Al, N, S 및 Se의 함유량을 제한한, 인히비터를 사용하지 않는 방향성 전자 강판에도 적용할 수 있다. 이 경우에는, Al, N, S 및 Se량은 각각, Al: 100질량ppm 이하, N: 50질량ppm 이하, S: 50질량ppm 이하, Se: 50질량ppm 이하로 억제하는 것이 바람직하다.
본 발명의 방향성 전자 강판용 슬래브의 기본 성분 및 임의 첨가 성분에 대해서 구체적으로 서술하면 다음과 같다.
C: 0.08질량％ 이하
C는, 열연판 조직의 개선을 위해 첨가를 하지만, 0.08질량％를 초과하면, C를 자기 시효가 일어나지 않는 50질량ppm 이하까지 제조 공정 중에 저감하는 것이 곤란해지기 때문에, 0.08질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 하한에 관해서는, C를 포함하지 않는 소재라도 2차 재결정이 가능하기 때문에 특별히 형성할 필요는 없다.
Si: 2.0∼8.0질량％
Si는, 강의 전기 저항을 높여, 철손을 개선하는 데에 유효한 원소이지만, 함유량이 2.0질량％에 미치면 못하면 충분한 철손 저감 효과를 달성할 수 없고, 한편, 8.0질량％를 초과하면 가공성이 현저하게 저하되고, 또한 자속 밀도도 저하되기 때문에, Si량은 2.0∼8.0질량％의 범위로 하는 것이 바람직하다.
Mn: 0.005∼1.0질량％
Mn은, 열간 가공성을 양호하게 하는 데에 있어서 필요한 원소이지만, 함유량이 0.005질량％ 미만에서는 그 첨가 효과가 부족하다. 한편, 1.0질량％를 초과하면, 제품판의 자속 밀도가 저하되기 때문에, Mn량은 0.005∼1.0질량％의 범위로 하는 것이 바람직하다.
상기의 기본 성분 이외에, 자기 특성 개선 성분으로서, 다음에 서술하는 원소를 적절히 함유시킬 수 있다.
Ni: 0.03∼1.50질량％, Sn: 0.01∼1.50질량％, Sb: 0.005∼1.50질량％, Cu: 0.03∼3.0질량％, P: 0.03∼0.50질량％, Cr: 0.03∼1.50질량％ 및 Mo:0.005∼0.10질량％ 중으로부터 선택한 적어도 1종
Ni는, 열연판 조직을 개선하여 자기 특성을 향상시키기 위해 유용한 원소이다. 그러나, 함유량이 0.03질량％ 미만에서는 자기 특성의 향상 효과가 작고, 한편 1.50질량％를 초과하면, 2차 재결정이 불안정해져 자기 특성이 열화된다. 그 때문에, Ni량은 0.03∼1.50질량％의 범위로 하는 것이 바람직하다.
또한, Sn, Sb, Cu, P, Cr 및 Mo는 각각 자기 특성의 향상에 유용한 원소이지만, 모두 상기한 각 성분의 하한에 미치면 못하면, 자기 특성의 향상 효과가 작고, 한편, 상기한 각 성분의 상한량을 초과하면, 2차 재결정립의 발달이 저해되기 때문에, 각각 상기의 범위로 함유시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 성분 이외의 잔부는, 제조 공정에 있어서 혼입하는 불가피적 불순물 및 Fe이다.
이어서, 상기한 성분 조성을 갖는 강 슬래브는, 통상법에 따라 가열하여 열간 압연에 제공하지만, 주조 후, 가열하지 않고 바로 열간 압연해도 좋다. 박주편(薄鑄片)의 경우에는 열간 압연해도 좋고, 열간 압연을 생략하여 그대로 이후의 공정으로 진행해도 좋다.
또한, 필요에 따라서 열연판 어닐링을 행한다. 이때, 고스 조직을 제품판에 있어서 고도로 발달시키기 위해서는, 열연판 어닐링 온도로서 800∼1100℃의 범위가 적합하다. 열연판 어닐링 온도가 800℃ 미만이면, 열간 압연에서의 밴드 조직이 잔류하여, 정립(uniformly-sized grain)된 1차 재결정 조직을 실현하는 것이 곤란해져, 2차 재결정의 발달이 저해된다. 한편, 열연판 어닐링 온도가 1100℃를 초과하면, 열연판 어닐링 후의 입경이 지나치게 조대화되기 때문에, 정립한 1차 재결정 조직의 실현이 매우 곤란해진다.
열연판 어닐링 후는, 1회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2회 이상의 냉간압연을 행한 후, 1차 재결정 어닐링을 행하고, 어닐링 분리제를 도포한다. 어닐링 분리제를 도포한 후에, 2차 재결정 및 포스테라이트 피막의 형성을 목적으로 하여 최종 마무리 어닐링을 행한다.
최종 마무리 어닐링 후, 평탄화 어닐링을 행하여 강판의 형상을 교정한다. 또한, 이때, 강판 표면에 장력 코팅을 행하는 것이 유효하다. 이 장력 코팅은, 인산염-콜로이달 실리카계의 유리 코팅이 일반적이지만, 그 밖에 붕산 알루미나계 등의 저열팽창 계수를 갖는 산화물이나, 더 한층의 고장력을 발생하는 피막인 탄화물, 질화물 등도 유효하다. 또한, 장력 코팅을 행할 때에는 도포량 및 소성 조건 등을 조정하여, 장력을 충분히 발생시키는 것이 긴요하다.
본 발명의 방향성 전자 강판은, 상기의 프로세스를 거쳐 얻어진 방향성 전자 강판에 대하여, 변형의 도입에 의해 자구 세분화를 추가로 행하고, 이 방향성 전자 강판을 평탄면 상에 두었을 때의 강판 형상을 이미 서술한 바와 같은 적절한 형상으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따르는, 전술의 방향성 전자 강판을 이용한 변압기 철심은, 철손을 보다 저감할 수 있어, 결과적으로 변압기의 고효율화에 기여할 수 있다.
실시예
Si: 3.2질량％, C: 0.07질량％, Mn: 0.06질량％, Ni: 0.05질량％, Al: 0.027질량％, N: 0.008질량％ 및 Se: 0.02질량％를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강 슬래브를 1450℃로 가열하여 1.8㎜ 두께로 열간 압연했다. 그 후, 중간 어닐링을 사이에 갖는 2회의 냉간 압연을 행하여, 최종 판두께 0.23㎜로 한 방향성 전자 강판용 냉연판에, 탈탄을 겸하는 1차 재결정 어닐링을 행했다. 이어서, MgO를 주성분으로 한 어닐링 분리제를 도포하고, 2차 재결정 과정과 순화 과정을 포함하는 최종 마무리 어닐링을 행하여, 포스테라이트 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 얻었다. 그 후, 60％의 콜로이달 실리카와 인산 알루미늄으로 이루어지는 절연 코팅를 편면당 건조 후 중량으로 5g/㎡ 도포하여, 800℃로 소성했다.
여기에서, 자기 특성의 지표로서, 여자 주파수 50Hz의 교류 자장에서 1.7T까지 자화되었을 때의 강판 1㎏당의 철손을 W17/50으로 하고, 자장의 강도 800A/m에 있어서의 자속 밀도를 B8로 한다. 상기 얻어진 강판의 철손 W17/50 및 자속 밀도 B8을, 단판 자기 측정 장치를 이용하여 측정한 결과, 각각 0.83W/㎏, 1.94T였다.
이 방향성 전자 강판에 대하여, 추가로 전자 빔 조사를 이용하여, 강판의 압연 방향과 직교하는 방향으로 선 형상으로 변형을 도입하는 것을, 압연 방향으로 조사 간격 d(㎜)를 두고 반복하여, 자구 세분화를 행한 철심 소재용의 강판을 제작했다. 여기에서, 전자 빔의 조사 조건은 표 1의 기재대로이다. 이어서, 얻어진 강판을 100㎜ 폭으로 슬릿하고, 사각(斜角) 절단에 의해 철심 소재가 되는 강판을 제작하여, 시험용 변압기로서 3상(phase) 3각(leg) 적층 철심의 유입 변압기를 제작했다. 철심은 외형 500㎜×500㎜, 창 100㎜×300㎜, 적층 두께 100㎜이고, 철심 중량은 약 145㎏이다. 철심의 요크, 다리를 유리 테이프로 결속한 후, 두께 2㎜의 구조용 강판을 대어 평탄하게 누르고, 추가로 요크에 지그(jig)를 대어 볼트로 조였다. 이 시험용 변압기를 자속 밀도 1.7T, 주파수 50Hz의 교류로 여자하고, 시험용 변압기의 철손으로서 무부하손을 측정했다.
또한, 각각의 전자 빔의 조사 조건에 대하여, 레이저 형상계를 이용하여 강판 형상을 측정했다. 강판 형상의 측정시에 있어서, 100㎜ 폭의 강대를 길이 100㎜로 잘라, 전자 빔을 조사한 면을 측정면으로 하여 평탄한 스테이지 상에 올려놓고, 강판의 압연 방향의 양단을 스테이지에 밀착하도록 테이프로 고정했다. 레이저 형상계로, 강판의 중심 위치를 기준점으로 하여, 압연 방향 50㎜의 표면 프로파일을 측정하고, 전자 빔의 조사 간격 d(㎜)마다, 스테이지로부터의 높이의 최대값, 최소값을 조사하여, 높이의 최대값과 최소값과의 차를 구하고, 길이 50㎜ 전체 길이에서 높이의 차의 평균값 h(㎜)를 구했다. 또한, 단판 자기 측정 장치를 이용하여, 철심 소재용의 강판의 철손을 측정했다.
시작(試作) 변압기의 철손, 조사 간격 d, 높이의 차의 평균값 h 및 d에 대한 h의 비 h/d를 표 1에 추가로 나타낸다. 또한, 강판의 철손도 아울러 나타낸다.
Figure 112016001901428-pct00001
표 1로부터, 철심 소재가 되는 강판의 철손은 동일 정도임에도 불구하고, d에 대한 h의 비 h/d가 0.0025 이상 0.015 이하이면, 시작 변압기의 철손을 저감할 수 있다는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따라, 변형의 도입에 의해 자구 세분화를 행한 방향성 전자 강판에, 평탄면 상에 두었을 때의 적절한 형상을 부여함으로써, 변압기에 있어서의 철손을 확실하게 저감할 수 있다.
1 : 강판
d : 변형의 반복 간격
h : 높이의 차의 평균값

Claims (5)

  1. 강판의 압연 방향과 교차하는 방향으로 선 형상으로 변형을 도입하는 것을, 상기 압연 방향으로 간격을 두고 반복하여 자구(magnetic domain) 세분화를 행한 방향성 전자 강판으로서,
    상기 변형의 압연 방향으로의 반복 간격을 d(㎜)로 하고, 상기 강판을 평탄면 상에 두었을 때의, 당해 강판 표면의 변형을 도입한 선부분 중심에 있어서의 상기 평탄면으로부터의 높이와, 당해 선부분의 상호 간격의 등분점에 있어서의 상기 평탄면으로부터의 높이와의 차의 평균값을 h(㎜)로 했을 때, 상기 d에 대한 상기 h의 비 h/d가, 0.0025 이상 0.015 이하인 것을 특징으로 하는 방향성 전자 강판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 d가 3㎜ 이상 6㎜ 이하인 방향성 전자 강판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 변형은, 전자 빔 조사에 의해 형성되는 방향성 전자 강판.
  4. 제1항 또는 제2항에 기재된 방향성 전자 강판을 이용한 변압기 철심.
  5. 제3항에 기재된 방향성 전자 강판을 이용한 변압기 철심.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11495378B2 (en) 2018-01-31 2022-11-08 Jfe Steel Corporation Grain-oriented electrical steel sheet, stacked transformer core using the same, and method for producing stacked core
JP7036194B2 (ja) * 2018-03-20 2022-03-15 日本製鉄株式会社 方向性電磁鋼板の製造方法および方向性電磁鋼板
RU2746430C1 (ru) 2018-03-30 2021-04-14 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Железный сердечник трансформатора
RU2744690C1 (ru) * 2018-03-30 2021-03-15 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Железный сердечник трансформатора
JP6747627B1 (ja) 2018-12-05 2020-08-26 Ｊｆｅスチール株式会社 方向性電磁鋼板およびその製造方法
KR102276850B1 (ko) * 2019-12-19 2021-07-12 주식회사 포스코 방향성 전기강판 및 그 자구미세화 방법
CN114762911B (zh) * 2021-01-11 2023-05-09 宝山钢铁股份有限公司 一种低磁致伸缩取向硅钢及其制造方法
CN117265361A (zh) * 2022-06-13 2023-12-22 宝山钢铁股份有限公司 一种低磁致伸缩取向硅钢板的制造方法及取向硅钢板

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012036445A (ja) 2010-08-06 2012-02-23 Jfe Steel Corp 方向性電磁鋼板およびその製造方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5518566A (en) 1978-07-26 1980-02-08 Nippon Steel Corp Improving method for iron loss characteristic of directional electrical steel sheet
GR75219B (ko) 1980-04-21 1984-07-13 Merck & Co Inc
JPH0672266B2 (ja) 1987-01-28 1994-09-14 川崎製鉄株式会社 超低鉄損一方向性珪素鋼板の製造方法
US5146063A (en) 1988-10-26 1992-09-08 Kawasaki Steel Corporation Low iron loss grain oriented silicon steel sheets and method of producing the same
JP2638180B2 (ja) 1988-10-26 1997-08-06 川崎製鉄株式会社 低鉄損一方向性珪素鋼板及びその製造方法
JPH05179355A (ja) * 1992-01-06 1993-07-20 Kawasaki Steel Corp 低鉄損一方向性けい素鋼板の製造方法
JP3082460B2 (ja) 1992-08-31 2000-08-28 タカタ株式会社 エアバッグ装置
RU2016094C1 (ru) * 1992-09-02 1994-07-15 Новолипецкий металлургический комбинат им.Ю.В.Андропова Способ лазерной обработки крупнозернистой электротехнической анизотропной стали толщиной 0,15 - 0,30 мм
JP2002220642A (ja) 2001-01-29 2002-08-09 Kawasaki Steel Corp 鉄損の低い方向性電磁鋼板およびその製造方法
CN100402673C (zh) * 2003-03-19 2008-07-16 新日本制铁株式会社 磁特性良好的方向性电磁钢板及其制造方法
TWI305548B (en) * 2005-05-09 2009-01-21 Nippon Steel Corp Low core loss grain-oriented electrical steel sheet and method for producing the same
JP5927754B2 (ja) 2010-06-29 2016-06-01 Ｊｆｅスチール株式会社 方向性電磁鋼板およびその製造方法
JP5919617B2 (ja) * 2010-08-06 2016-05-18 Ｊｆｅスチール株式会社 方向性電磁鋼板およびその製造方法
EP2602340B1 (en) * 2010-08-06 2019-06-12 JFE Steel Corporation Oriented electromagnetic steel plate and production method for same
CN103080352B (zh) 2010-08-06 2015-05-20 杰富意钢铁株式会社 方向性电磁钢板

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012036445A (ja) 2010-08-06 2012-02-23 Jfe Steel Corp 方向性電磁鋼板およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014203464A8 (ja) 2015-11-19
RU2620833C1 (ru) 2017-05-30
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EP3012332A1 (en) 2016-04-27
JP2015004090A (ja) 2015-01-08
US20160133368A1 (en) 2016-05-12
CN105339510A (zh) 2016-02-17
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WO2014203464A1 (ja) 2014-12-24
EP3012332A4 (en) 2016-06-08
US10559410B2 (en) 2020-02-11
JP5668795B2 (ja) 2015-02-12

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