KR101650400B1 - 방향성 전기 강판의 자구 미세화 방법 및 그 장치 - Google Patents

방향성 전기 강판의 자구 미세화 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

방향성 전기 강판의 자구 미세화 방법 및 그 장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 1차 재결정전 형성 전(후)의 방향성 전기강판 표면에 강판 두께의 4~10%의 깊이를 갖는 홈 형성 시, 홈 깊이 극대화를 위해, 강판을 용융시켜 상기 강판의 표면에 홈을 형성하기 위하여 레이저 발진기에서 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사단계, 및 상기 레이저 조사단계에서 레이저 빔 조사시 레이저 조사부에 설정 압력 및 유량의 공기 등과 같은 유체를 고속 분사기(10)를 이용하여 고속으로 분사하는 분사단계를 포함하고, 레이저 출력, 조사속도 및 레이저 조사부 공기 고속 분사 압력이 5.6x10-11≤ P/V x 1/Pa x A ≤ 4.2x10-9 식의 관계를 만족함과 동시에 레이저 조사부의 공기 고속 분사시 조사각도가 0°≤θ≤80°식의 관계를 만족함으로써 열처리 후 철손 특성을 향상할 수 있는 방향성 전기 강판의 자구 미세화 방법.
여기서, P는 레이저 발진기에서 광학계로 출사하는 레이저 빔의 출력을 가리키며, V는 레이저 조사부의 조사속도를 가리키고, Pa는 레이저 조사부에 분사하는 공기의 압력을 나타내고, A는 레이저 조사부의 면적(강판에 형성되는 빔 폭과 조사하는 레이저 빔 거리와의 곱)을 나타내며, 조사각도는 레이저 빔 조사 시 레이저 빔 조사선의 연장선과 고속 분사기의 연장선과의 교차각을 나타낸다.

Description

방향성 전기 강판의 자구 미세화 방법 및 그 장치{METHOD FOR REFINING MAGNETIC DOMAIN OF ORIENTED ELECTRICAL STEEL, AMD THE DEVICE}
본 발명은 방향성 전기 강판의 자구 미세화 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용융 동반한 레이저 조사로 표면 홈 형성 시 레이저 조사부에 일정압력 및 유량의 유체를 분사함으로써 폭 방향 홈 깊이 균일도 및 홈 깊이를 증가시킴으로써 철손을 개선시킴과 동시에 열처리 전, 후에도 철손 개선효과를 유지 및 개선할 수 있기 때문에 1차 재결정 전, 후의 방향성 전기강판 공정에 적용 가능한 철손 개선율을 극대화시킬 수 있는 방향성 전기강판의 자구미세화 방법에 관한 것이다.
방향성 전기강판은 압연방향으로 자화용이축의 집합조직을 발달시킴으로써 변압기 등의 전기기기의 에너지 변환용 철심재료로 사용된다. 변압기 적용 시 전력손실을 줄여 에너지 변환 효율을 향상시키기 위해서는 철손이 낮고 자속밀도 특성이 우수한 강판이 요구된다.
일반적으로, 방향성 전기강판은 열연, 냉연과 소둔 공정을 통해 압연방향으로 {110}<001> 방향으로 배향된 집합조직(일명 “Goss Texture” 라고도 함)을 갖고 있는 재료를 말한다. 이러한 방향성 전기강판에 있어서 {110}<001> 방향은 철의 자화용이축 방향으로 배향된 정도가 높을수록 자기적 특성이 우수하다.
방향성 전기강판의 자기적 특성을 향상시키기 위한 목적으로 자구 폭을 감소시키는 자구미세화 방법이 이용되고 있다. 자구미세화 방법은 응력제거 소둔 후에도 자구미세화 개선효과 유지 유, 무에 따라 일시 자구미세화 방법과 영구자구미세화 방법으로 구분할 수 있다.
레이저 조사시 표면의 용융(용융+기화)을 동반하여 홈을 형성하는 영구 자구미세화 방법은 판 표면에 두께의 약 10% 이내(예를 들면, 0.27mmt 두께 강판에 홈 깊이 25㎛) 깊이의 홈을 형성하기 때문에 홈 형성 시 홈 주위에 용융물 이동 및 비산으로 인하여 스패터(spatter) 및 힐업(hill-up) 발생을 피할 수 없는 단점을 갖고 있다.
또한, 강판 표면에 유(무)기물 도포 혹은 코팅을 통하여 홈 깊이 증가와 홈 부 주위의 결함 발생을 억제하기 위한 방법은 홈 형성 전 추가적인 유(무)기물 도포 및 코팅을 필요로 하기 때문에 공정이 복잡한 단점을 갖고 있다.
본 발명은 레이저 조사로 판 두께의 4% 이상~10% 이내 깊이로 강판 표면에 홈을 형성시키는 경우, 홈 부의 용융 비산물을 효과적으로 제거함으로써 열처리 전(후) 철손, 절연, 점적율 및 내식특성을 개선시킬 수 있는 방향성 전기 강판의 자구 미세화 방법 및 그 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 1차 재결정전 형성 전(후)의 방향성 전기강판 표면에 강판 두께의 4~10%의 깊이를 갖는 홈 형성 시, 홈 깊이 극대화를 위해, 강판을 용융시켜 상기 강판의 표면에 홈을 형성하기 위하여 레이저 발진기에서 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사단계, 및
상기 레이저 조사단계에서 레이저 빔 조사시 레이저 조사부에 설정 압력 및 유량의 공기 등과 같은 유체를 고속 분사기(10)를 이용하여 고속으로 분사하는 분사단계를 포함하고,
레이저 출력, 조사속도 및 레이저 조사부 공기 고속 분사 압력이 하기의 (1)식의 관계를 만족함과 동시에 레이저 조사부의 공기 고속 분사시 조사각도가 하기의 (2)식의 관계를 만족함으로써 열처리 후 철손 특성을 향상할 수 있는 방향성 전기 강판의 자구 미세화 방법이 제공될 수 있다.
5.6x10-11≤ P/V x 1/Pa x A ≤ 4.2x10-9 ----(1),
0°≤θ≤80° ----(2)
여기서, P는 레이저 발진기에서 광학계로 출사하는 레이저 빔의 출력을 가리키며, V는 레이저 조사부의 조사속도를 가리키고, Pa는 레이저 조사부에 분사하는 공기의 압력을 나타내고, A는 레이저 조사부의 면적(강판에 형성되는 빔 폭과 조사하는 레이저 빔 거리와의 곱)을 나타내며,
조사각도는 레이저 빔 조사 시 레이저 빔 조사선의 연장선과 고속 분사기의 연장선과의 교차각을 나타낸다.
상기 분사단계에서 레이저 조사부에 분사하는 공기는 홈의 깊이를 극대화하기 위하여 이슬점이 10℃ 이하의 건조공기를 사용할 수 있다.
상기 분사단계에서 레이저 조사부에 분사하는 공기 유량은 홈의 깊이를 극대화하기 위하여 최소 500L/min 이상 공급될 수 있다.
상기 분사단계는 적어도 하나 이상의 공기 채널에 의하여 레이저 조사부에 고속으로 분사되는 공기 압력을 균일하게 하여 분사하기 압력 균일화 분사단계를 포함할 수 있다.
상기 압력 균일화 분사단계는, 고속 분사기의 유입구로부터 유입된 공기를 저장 채널부에 일시 저장하기 위한 일시 저장 단계, 및
상기 일시 저장 단계에서 일시 저장된 공기를 적어도 하나 이상의 분사 채널부에 의하여 레이저 조사부의 길이 방향으로 균일한 압력으로 공기를 분사하기 위한 균일 압력 분사 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 1차 재결정전 형성 전(후)의 방향성 전기강판 표면에 강판 두께의 4~10%의 깊이를 갖는 홈 형성 시, 홈 깊이 극대화를 위해, 강판을 용융시켜 상기 강판의 표면에 홈을 형성하기 위하여 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사설비, 및
상기 레이저 조사설비에서 레이저 빔 조사시 레이저 조사부에 설정 압력 및 유량의 공기 등과 같은 유체를 고속으로 분사하는 고속 분사기를 포함하고,
레이저 출력, 조사속도 및 레이저 조사부 공기 고속 분사 압력이 하기의 (1)식의 관계를 만족함과 동시에 레이저 조사부의 공기 고속 분사시 조사각도가 하기의 (2)식의 관계를 만족함으로써 열처리 후 철손 특성을 향상할 수 있는 방향성 전기 강판의 자구 미세화 장치가 제공될 수 있다.
5.6x10-11≤ P/V x 1/Pa x A ≤ 4.2x10-9 ----(1),
0°≤θ≤80° ----(2)
여기서, P는 레이저 발진기에서 광학계로 출사하는 레이저 빔의 출력을 가리키며, V는 레이저 조사부의 조사속도를 가리키고, Pa는 레이저 조사부에 분사하는 공기의 압력을 나타내고, A는 레이저 조사부의 면적(강판에 형성되는 빔 폭과 조사하는 레이저 빔 거리와의 곱)을 나타내며,
조사각도는 레이저 빔 조사 시 레이저 빔 조사선의 연장선과 고속 분사기의 연장선과의 교차각을 나타낸다.
상기 고속 분사기에서 레이저 조사부에 분사하는 공기는 홈의 깊이를 극대화하기 위하여 이슬점이 10℃ 이하의 건조공기를 사용할 수 있다.
상기 고속 분사기에서 레이저 조사부에 분사하는 공기 유량은 홈의 깊이를 극대화하기 위하여 최소 500L/min 이상 공급될 수 있다.
상기 고속 분사기는 레이저 조사부의 공기 압력을 균일하게 하기 위한 적어도 하나 이상의 공기 채널을 포함할 수 있다.
상기 공기 채널은 고속 분사기의 유입구로부터 유입된 공기를 일시 저장하기 위한 공기 저장 채널부, 및 상기 공기 저장 채널부에 일시 저장된 공기를 레이저 조사부의 길이 방향으로 균일한 압력으로 공기를 분사하기 위한 적어도 하나 이상의 분사 채널부를 포함할 수 있다.
본 발명의 구현예에 따르면, 레이저 조사시 강판 표면 홈 깊이를 극대화 하기 위해, 레이저 조사부에 분사하는 건조공기의 압력과 조사각도를 제어함으로써 열처리 후 철손이 개선되는 저철손 방향성 전기강판 자구미세화 제품을 제조하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 방향성 전기 강판의 자구 미세화 방법의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 방향성 전기 강판의 자구 미세화 장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 방향성 전기 강판의 자구 미세화 장치의 고속 분사기의 개략적인 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구현예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 구현예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 구현예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는” 의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명은 연속발진(continuous wave) 혹은 펄스형태의 발진 방식과 관계없이 레이저 조사부에 건조 공기를 주입시킴으로써 홈 하부 및 측벽의 용융 응고층의 잔류 형태를 제어함으로써 용융 응고층 두께와 더불어 홈 깊이를 제어할 수 있는 자구미세화 기술이다.
강판 표면 홈 부위의 용융 응고층의 잔류 형태 및 용융 비산물을 홈 부에서 효과적으로 제거함으로써 철손, 절연, 점적율 및 내식특성을 확보하기 위해서는,
첫째, 부분적인 용융을 동반하여 강판두께의 4% 이상~10% 이하의 홈을 형성시키는 경우, 레이저의 발진방식, 레이저 종류 및 최종 빔 형상에는 무관하다. 다만, 강판에 형성되는 최종 빔의 압연 방향 폭은 0.010mm 이상 0.2mm 이하로 하는 것이 바람직하다.
최종 빔의 압연 방향 폭이 10㎛ 미만이 되는 경우, 조사부에 고속 공기 분사에도 불구하고 홈 하부에 용융물의 트랩(Trap) 발생 빈도수가 증가하게 되고 최종 빔의 압연 방향 폭이 200㎛ 보다 크게 되면 용융시 발생하는 열영향이 증가하고 공기 고속 분사시 홈 깊이가 강판 두께의 10% 이상 초과함으로써 소둔 및 열처리시 재결정에 영향을 미치게 됨에 따라 철손 및 자속밀도 특성이 열화된다.
둘째, 레이저 조사 시 조사부에 분사하는 분위기 가스는 수분을 최소화 하는 것이 필요하다. 레이저 조사 시 용융을 동반하거나 기화로만 홈 형성할 경우 습윤한 공기는 용융물의 산화를 촉진하거나, 기화에 의한 홈 형성 시 표면 홈 부 산화를 동반하기 때문에 공기의 경우 이슬점은 10℃ 이하로 분사하는 것이 바람직하며, 불활성 가스로 고속 분사하여도 동일한 특성의 표면 특성을 얻을 수 있다.
10℃ 이상의 공기로 고속 분사하는 경우, 용융물 및 홈 부에 부분적인 산화를 촉진하기 때문에 재결정 및 표면산화물 형성 거동이 변화하기 때문에 철손 및 자속밀도의 급격한 열화를 동반하게 된다.
셋째, 레이저 조사시 형성되는 홈 깊이는 고속 분사 공기, 즉 유체의 압력과 레이저의 출력에 비례하며 조사속도(scan speed)에 반비례 하기 때문에 하기의 (1)식을 만족시키는 것이 필요하다.
5.6x10-11≤ P/V x 1/Pa x A ≤ 4.2x10-9 ----(1)
여기서, P는 레이저 발진기에서 광학계로 출사하는 레이저 빔의 출력을 가리키며, V는 레이저 조사부의 조사속도를 가리키고, Pa는 레이저 조사부에 분사하는 공기의 압력을 나타내고, A는 레이저 조사부의 면적(강판에 형성되는 빔 폭과 조사하는 레이저 빔 거리와의 곱으로 한다. Pulsed 레이저는 강판에 형성되는 최종 빔의 면적과 빔에 의해 형성되는 홈 길이의 곱으로 한다.)을 의미한다.
PA/VPa값이 5.6x10-11 이하가 되면 레이저 조사부에 분사하는 공기로 인한 압력에 의해 판의 진동에 의한 홈 깊이 편차가 더 크게 나타나며, 4.2x10-9 이상이 되면 고속 분사에 의한 홈 깊이 변화가 거의 나타나지 않기 때문에 바람직하지 않다.
넷째, 레이저 조사 시 조사부와 고속 분사기의 조사각도는 하기 (2)식의 조사각도 관계를 만족시키는 것이 바람직하다. 조사각도는 레이저 조사 시 조사선의 연장선과 고속 분사기의 연장선과의 교차각을 의미한다. 조사 각도가 0°는 레이저 조사부와 평행방향으로 레이저 조사부에 공기를 고속 분사한다는 것을 의미한다.
0°≤θ≤80° ----(2)
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 방향성 전기 강판의 자구 미세화 방법의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 방향성 전기 강판의 자구 미세화 방법은, 1차 재결정전 형성 전(후)의 방향성 전기강판 표면에 강판 두께의 4~10%의 깊이를 갖는 홈 형성 시, 홈 깊이 극대화를 위해, 강판(1)을 용융시켜 상기 강판(1)의 표면에 홈을 형성하기 위하여 레이저 발진기에서 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사단계(S10), 및
상기 레이저 조사단계(S10)에서 레이저 빔 조사시 레이저 조사부에 설정 압력 및 유량의 공기 등과 같은 유체를 고속 분사기(10)를 이용하여 고속으로 분사하는 분사단계(S20)를 포함하고,
레이저 출력, 조사속도 및 레이저 조사부 공기 고속 분사 압력이 하기의 (1)식의 관계를 만족함과 동시에 레이저 조사부의 공기 고속 분사시 조사각도가 하기의 (2)식의 관계를 만족함으로써 열처리 후 철손 특성을 향상할 수 있다.
5.6x10-11≤ P/V x 1/Pa x A ≤ 4.2x10-9 ----(1),
0°≤θ≤80° ----(2)
여기서, P는 레이저 발진기에서 광학계로 출사하는 레이저 빔의 출력을 가리키며, V는 레이저 조사부의 조사속도를 가리키고, Pa는 레이저 조사부에 분사하는 공기의 압력을 나타내고, A는 레이저 조사부의 면적(강판에 형성되는 빔 폭과 조사하는 레이저 빔 거리와의 곱)을 나타내며,
조사각도는 레이저 빔 조사 시 레이저 빔 조사선의 연장선과 고속 분사기의 연장선과의 교차각을 나타낸다.
상기 분사단계(S20)에서 고속으로 분사하는 유체는 분위기 가스로서 공기 외에 불활성 가스 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 분사단계(S20)에서 레이저 조사부에 분사하는 공기는 수분을 최소화 하여 홈의 깊이를 극대화하기 위하여 이슬점이 10℃ 이하의 건조공기를 사용할 수 있다.
상기 분사단계(S20)에서 레이저 조사부에 분사하는 공기 유량은 홈의 깊이를 극대화하기 위하여 최소 500L/min 이상을 공급될 수 있다.
상기 분사단계(S20)는 적어도 하나 이상의 공기 채널(20)에 의하여 레이저 조사부에 고속으로 분사되는 공기 압력을 균일하게 하여 분사하기 압력 균일화 분사단계(S30)를 포함할 수 있다.
상기 압력 균일화 분사단계(S30)는, 고속 분사기의 유입구(21)로부터 유입된 공기를 저장 채널부(22)에 일시 저장하기 위한 일시 저장 단계(S31), 및
상기 공기 일시 저장 단계(S31)에서 일시 저장된 공기를 적어도 하나 이상의 분사 채널부(23)에 의하여 레이저 조사부의 길이 방향으로 균일한 압력으로 공기를 분사하기 위한 균일 압력 분사 단계(S32)를 포함할 수 있다.
상기 고속 분사기(10)는 레이저 조사부에 균일한 공기 압력으로 고속으로 분사할 수 있도록 상기 레이저 빔 조사선의 연장선을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 방향성 전기 강판의 자구 미세화 장치의 개략적인 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 방향성 전기 강판의 자구 미세화 장치의 고속 분사기의 개략적인 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 방향성 전기 강판의 자구 미세화 장치는, 1차 재결정전 형성 전(후)의 방향성 전기강판 표면에 강판 두께의 4~10%의 깊이를 갖는 홈 형성 시, 홈 깊이 극대화를 위해, 강판(1)을 용융시켜 상기 강판(1)의 표면에 홈을 형성하기 위하여 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사설비, 및
상기 레이저 조사설비에서 레이저 빔 조사시 레이저 조사부에 설정 압력 및 유량의 공기 등과 같은 유체를 고속으로 분사하는 고속 분사기(10)를 포함하고,
레이저 출력, 조사속도 및 레이저 조사부 공기 고속 분사 압력이 하기의 (1)식의 관계를 만족함과 동시에 레이저 조사부의 공기 고속 분사시 조사각도가 하기의 (2)식의 관계를 만족함으로써 열처리 후 철손 특성을 향상할 수 있다.
5.6x10-11≤ P/V x 1/Pa x A ≤ 4.2x10-9 ----(1),
0°≤θ≤80° ----(2)
여기서, P는 레이저 발진기에서 광학계로 출사하는 레이저 빔의 출력을 가리키며, V는 레이저 조사부의 조사속도를 가리키고, Pa는 레이저 조사부에 분사하는 공기의 압력을 나타내고, A는 레이저 조사부의 면적(강판에 형성되는 빔 폭과 조사하는 레이저 빔 거리와의 곱)을 나타내며,
조사각도는 레이저 빔 조사 시 레이저 빔 조사선의 연장선과 고속 분사기(10)의 연장선과의 교차각을 나타낸다.
상기 고속 분사기(10)에서 고속으로 분사하는 유체는 분위기 가스로서 공기 외에 불활성 가스 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 고속 분사기(10)에서 레이저 조사부에 분사하는 공기는 수분을 최소화 하여 홈의 깊이를 극대화할 수 있도록 이슬점이 10℃ 이하의 건조공기를 사용할 수 있다.
상기 고속 분사기(10)에서 레이저 조사부에 분사하는 공기 유량은 홈의 깊이를 극대화 하기 위하여 최소 500L/min 이상을 공급될 수 있다.
레이저 조사부에 공기를 고속 분사하는 고속 분사기(10)는 레이저 조사부의 공기 압력을 균일하게 하기 위한 적어도 하나 이상의 공기 채널(20)을 포함할 수 있다.
상기 공기 채널(20)은 고속 분사기의 유입구(21)로부터 유입된 공기를 일시 저장하기 위한 공기 저장 채널부(22), 상기 공기 저장 채널부(22)에 일시 저장된 공기를 레이저 조사부의 길이 방향으로 균일한 압력으로 공기를 분사하기 위한 적어도 하나 이상의 분사 채널부(23)를 포함할 수 있다.
상기 고속 분사기(10)는 레이저 조사부에 균일한 공기 압력으로 고속으로 분사할 수 있도록 상기 레이저 빔 조사선의 연장선을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다.
이하에서, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 구현예에 따른 방향성 전기 강판의 자구 미세화 방법의 과정에 대해서 설명한다.
본 발명은 전기강판 표면에 강판 두께의 4% 이상~10% 이하 깊이 홈을 강판 압연(길이)방향에 대해 ±82~±98°로 홈 형성 시 강판(1)에 형성되는 홈의 깊이를 극대화함으로써 철손 개선율 확보와 동시에 전기절연 및 내식성 열화를 방지하기 위함이다.
레이저 빔 조사로 강판(1) 표면에 형성되는 홈의 깊이(DH)와 폭은 각각 강판 두께의 4t%≤D≤10t%(t: 강판 두께), 홈 상부 폭(Wo)은 10㎛≤Wo≤50㎛ 이어야 한다. 상기 홈의 깊이가 4% 미만의 경우 열처리 후 자구미세화 효과가 3% 이하로 미미하며, 10% 이상에서는 열처리 시 재결정 형성에 영향을 미치기 때문에 철손 특성이 열화 되기 때문에 바람직하지 않다. 레이저 빔 조사 시 강판(1)에 형성되는 홈 깊이를 극대화함으로써 레이저 조사 효율을 극대화하기 위해서는 상기 (1) 식과 (2)식의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용한 전기강판 두께는 0.27mm 이고 연속파 레이저에 의해 압연 폭 방향에서 ±2.5° 방향으로 레이저 빔을 조사하였고, 폭 방향으로 3~8개 구간으로 나누어서 레이저 빔을 조사함으로써 지그재그(Zig-Zag) 형태의 홈을 판 표면에 형성시켰다.
조사선 구간에서의 홈 깊이는 18μm로 형성시키기 위해서 레이저 조사부와 시계 방향으로 50° 위치한 곳에 공기를 고속으로 분사하는 고속 분사기(10)를 사용하면서 레이저의 에너지밀도를 조정하여 홈 깊이를 제어하였다.
레이저 에너지 밀도 조정 시 레이저의 출력은 1.1kW, 조사속도는 14m/s로 AP/PaV값을 하기의 [표 1]과 같이 변화시킴으로써 철손 특성을 확보할 수 있었다.
[표 1]은 본 발명의 건조공기 고속 분사 실시예와 종래기술(건조공기 미분사)에 따른 철손 개선율을 비교한 것이다.
[표 1]
Figure 112014125976278-pat00001
여기서, W17/50은 자속밀도의 값이 1.7 Telsa 일 때 주파수가 50Hz인 경우의 철손 값을 나타낸 것이다.
1: 강판
10: 고속 분사기
20: 공기 채널
21: 유입구
22: 공기 저장 채널부
23: 분사 채널부

Claims (10)

1차 재결정전 형성 전(후)의 방향성 전기강판 표면에 강판 두께의 4~10%의 깊이를 갖는 홈 형성 시, 홈 깊이 극대화를 위해, 강판을 용융시켜 상기 강판의 표면에 홈을 형성하기 위하여 레이저 발진기에서 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사단계, 및
상기 레이저 조사단계에서 레이저 빔 조사시 레이저 조사부에 설정 압력 및 유량의 공기와 같은 유체를 고속 분사기를 이용하여 고속으로 분사하는 분사단계를 포함하고,
레이저 출력, 조사속도 및 레이저 조사부 공기 고속 분사 압력이 하기의 (1)식의 관계를 만족함과 동시에 레이저 조사부의 공기 고속 분사시 조사각도가 하기의 (2)식의 관계를 만족함으로써 열처리 후 철손 특성을 향상할 수 있고,
상기 분사단계는 적어도 하나 이상의 공기 채널에 의하여 레이저 조사부에 고속으로 분사되는 공기 압력을 균일하게 하여 분사하기 압력 균일화 분사단계를 포함하고,
상기 압력 균일화 분사단계는, 고속 분사기의 유입구로부터 유입된 공기를 저장 채널부에 일시 저장하기 위한 일시 저장 단계, 및
상기 일시 저장 단계에서 일시 저장된 공기를 적어도 하나 이상의 분사 채널부에 의하여 레이저 조사부의 길이 방향으로 균일한 압력으로 공기를 분사하기 위한 균일 압력 분사 단계를 포함하고,
상기 고속분사기는 레이저 조사부에 균일한 공기 압력으로 고속으로 분사할 수 있도록 레이저 빔 조사선의 연장선을 기준으로 대칭되게 배치되는 방향성 전기 강판의 자구 미세화 방법.
5.6x10-11≤ P/V x 1/Pa x A ≤ 4.2x10-9 ----(1),
0°≤θ≤80° ----(2)
여기서, P는 레이저 발진기에서 광학계로 출사하는 레이저 빔의 출력을 가리키며, V는 레이저 조사부의 조사속도를 가리키고, Pa는 레이저 조사부에 분사하는 공기의 압력을 나타내고, A는 레이저 조사부의 면적(강판에 형성되는 빔 폭과 조사하는 레이저 빔 거리와의 곱)을 나타내며,
조사각도는 레이저 빔 조사 시 레이저 빔 조사선의 연장선과 고속 분사기의 연장선과의 교차각을 나타낸다.
제1항에 있어서,
상기 분사단계에서 레이저 조사부에 분사하는 공기는 홈의 깊이를 극대화하기 위하여 이슬점이 10℃ 이하의 건조공기를 사용하는 방향성 전기 강판의 자구 미세화 방법.
제2항에 있어서,
상기 분사단계에서 레이저 조사부에 분사하는 공기 유량은 홈의 깊이를 극대화하기 위하여 최소 500L/min 이상 공급되는 방향성 전기 강판의 자구 미세화 방법.
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1차 재결정전 형성 전(후)의 방향성 전기강판 표면에 강판 두께의 4~10%의 깊이를 갖는 홈 형성 시, 홈 깊이 극대화를 위해, 강판을 용융시켜 상기 강판의 표면에 홈을 형성하기 위하여 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사설비, 및
상기 레이저 조사설비에서 레이저 빔 조사시 레이저 조사부에 설정 압력 및 유량의 공기와 같은 유체를 고속으로 분사하는 고속 분사기를 포함하고,
레이저 출력, 조사속도 및 레이저 조사부 공기 고속 분사 압력이 하기의 (1)식의 관계를 만족함과 동시에 레이저 조사부의 공기 고속 분사시 조사각도가 하기의 (2)식의 관계를 만족함으로써 열처리 후 철손 특성을 향상할 수 있고,
상기 고속 분사기는 레이저 조사부의 공기 압력을 균일하게 하기 위한 적어도 하나 이상의 공기 채널을 포함하고,
상기 공기 채널은 고속 분사기의 유입구로부터 유입된 공기를 일시 저장하기 위한 공기 저장 채널부, 및 상기 공기 저장 채널부에 일시 저장된 공기를 레이저 조사부의 길이 방향으로 균일한 압력으로 공기를 분사하기 위한 적어도 하나 이상의 분사 채널부를 포함하고,
상기 고속분사기는 레이저 조사부에 균일한 공기 압력으로 고속으로 분사할 수 있도록 레이저 빔 조사선의 연장선을 기준으로 대칭되게 배치되는 방향성 전기 강판의 자구 미세화 장치.
5.6x10-11≤ P/V x 1/Pa x A ≤ 4.2x10-9 ----(1),
0°≤θ≤80° ----(2)
여기서, P는 레이저 발진기에서 광학계로 출사하는 레이저 빔의 출력을 가리키며, V는 레이저 조사부의 조사속도를 가리키고, Pa는 레이저 조사부에 분사하는 공기의 압력을 나타내고, A는 레이저 조사부의 면적(강판에 형성되는 빔 폭과 조사하는 레이저 빔 거리와의 곱)을 나타내며,
조사각도는 레이저 빔 조사 시 레이저 빔 조사선의 연장선과 고속 분사기의 연장선과의 교차각을 나타낸다.
제6항에 있어서,
상기 고속 분사기에서 레이저 조사부에 분사하는 공기는 홈의 깊이를 극대화하기 위하여 이슬점이 10℃ 이하의 건조공기를 사용하는 방향성 전기 강판의 자구 미세화 장치.
제7항에 있어서,
상기 고속 분사기에서 레이저 조사부에 분사하는 공기 유량은 홈의 깊이를 극대화하기 위하여 최소 500L/min 이상 공급되는 방향성 전기 강판의 자구 미세화 장치.
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