KR101673829B1

KR101673829B1 - 방향성 전기 강판과 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101673829B1
Application number: KR1020157011081A
Authority: KR
Inventors: 시게히로 다카조; 히로타카 이노우에; 세이지 오카베; 가즈히로 하나자와
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2016-11-07
Also published as: JP5594439B1; BR112015008877A2; KR20150060959A; CA2887985A1; US10535453B2; WO2014068962A1; EP2933343A4; BR112015008877B1; EP2933343A1; JPWO2014068962A1; WO2014068962A8; US20150310973A1; RU2015120554A; CN104755636B; RU2611457C2; EP2933343B1; CN104755636A; MX2015005401A; CA2887985C

Abstract

본 발명에 따라서, 강판면 내의 압연 방향에 대하여 60°에서 120°의 방향으로, 압연 방향의 간격이 s (㎜) 로 주기적으로 형성되며, 선상으로 펼쳐진 환류 자구 영역을 갖고, 실측 판두께 : t (㎜) 인 방향성 전기 강판에 있어서, 상기 환류 자구 영역의 깊이 : h (㎛) 및 폭 : w (㎛) 을, h ≥ 74.9t＋39.1 (0.26 ≥ t), h ≥ 897t－174.7 (t ＞ 0.26), (w×h)/(s×1000) ≤ －12.6t＋7.9 (t ＞ 0.22), (w×h)/(s×1000) ≤ －40.6t＋14.1 (t ≤ 0.22) 의 관계를 각각 만족시키는 범위로 함으로써, 폭넓은 판두께 범위에 있어서 저철손화된 방향성 전기 강판을 얻을 수 있다.

Description

방향성 전기 강판과 그 제조 방법{GRAIN-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 변압기 철심 등의 용도에 사용되는 방향성 전기 강판과 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근 에너지 사용의 효율화가 진행되어, 예를 들어, 변압기에 있어서는 동작시의 에너지 손실의 저감이 요구되고 있다.

여기서, 변압기에서 생기는 손실에는, 주로 도선에 생기는 동손 (銅損) 과 철심에 생기는 철손이 있다.

그리고 철손은 히스테리시스손과 와전류손으로 분리할 수 있으며, 전자의 저감에는, 소재의 결정 방위의 개선이나 불순물의 저감 등이 유효하다는 것이 알려져 있다. 예를 들어 특허문헌 1 에는, 최종 냉연 전의 어닐링 조건을 적정화함으로써, 자속 밀도와 철손이 우수한 방향성 전기 강판을 제조하는 방법이 나타나 있다.

한편, 와전류손은, 판두께의 저감이나 Si 첨가량 증대 외에, 강판 표면에 대한 홈 형성이나 변형의 도입에 의해 극적으로 개선되는 것이 알려져 있다.

예를 들어 특허문헌 2 에는, 강판의 편 (片) 표면에 선상의 홈을 홈 폭 : 300 ㎛ 이하, 홈 깊이 : 100 ㎛ 이하로 하여 형성함으로써, 홈 형성 전에는 0.80 W/㎏ 이상이었던 철손 (W_17/50) 을 0.70 W/㎏ 이하로 저감하는 기술이 나타나 있다.

또한, 특허문헌 3 에는, 2 차 재결정 후의 강판에 플라즈마 아크를 조사함으로써 조사 이전에는 0.80 W/㎏ 이상이었던 철손 (W_17/50) 을 0.65 W/㎏ 이하로 저감하는 기술이 나타나 있다.

그리고, 특허문헌 4 에는, 피막 두께와, 전자 빔 조사에 의해 강판면에 형성된 자구 불연속부의 평균 폭을 적정화함으로써, 철손이 낮고, 소음이 작은 변압기용 소재를 얻는 기술이 나타나 있다.

그런데, 이러한 홈 형성이나 변형의 도입에 의한 철손 저감의 효과는, 소재의 판두께에 따라서 상이한 것이 알려져 있다. 예를 들어, 비특허문헌 1 에는, 판두께가 커질수록 레이저 조사에 의한 철손 저감량이 작아지는 경향이 나타나 있으며, 자속 밀도 : 1.94 T 의 소재에 대해서, 판두께가 0.23 ㎜ 와 0.30 ㎜ 에서는 각각의 철손 저감량 (ΔW_17/50) 에 0.05 W/㎏ 정도의 차이가 인정된다.

이러한 배경에 대하여, 자구 세분화 수법의 조정에 의해, 후판재의 철손 저감 효과를 조금이라도 개선할 수 없을까가 검토되어 왔다. 예를 들어, 특허문헌 5 및 6 에는, 소재의 판두께에 따라서 레이저 조사 조건을 적정화함으로써, 후판재인 방향성 전기 강판의 철손 저감 효과를 높이는 기술이 나타나 있다. 그중에서도 특허문헌 6 에 의하면, 변형 비율 (η) 을 0.00013 이상이면서 또한 0.013 이하로 함으로써, 매우 낮은 철손이 얻어지는 것으로 되어 있다.

또, 상기 변형 비율 (η) 은, 강판의 압연 방향 단면에 있어서의 변형의 면적이 차지하는 비율로서, π/8×(w×w)/(t×PL) 의 식으로 표시된다. 또한, t 는 강판의 판두께, w 는 압연 방향의 환류 자구폭, PL 은 압연 방향의 레이저 조사 간격이다.

일본 공개특허공보 2012-1741호 일본 특허공보 평06-22179호 일본 공개특허공보 2011-246782호 일본 공개특허공보 2012-52230호 일본 공개특허공보 2000-328139호 일본 특허 제4705382호 일본 공개특허공보 평11-279645호 일본 특허 제4344264호

IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL.MAG－20, NO.5, p.1557

발명자들은 이러한 레이저법에 있어서 적용되는 기술을 전자 빔법에도 적용할 수는 없는지 생각하여, 강판의 저철손화를 꾀하기 위해, 변형 비율과 철손의 관계를 조사하였다. 도 1 에, 판두께 : 0.27 ㎜ 재의 전자 빔 조사 후 철손에 미치는, 변형 비율 (η) 의 영향을 나타낸다. 동 도면에 나타낸 바와 같이, 강판의 저철손화, 예를 들어 W_17/50 ＜ 0.76 W/㎏ 은, 변형 비율 : 0.013 이상에서도 0.013 이하에서도 달성할 수 있음이 분명해졌다.

또한, 변형 비율이 0.013 이하이면서 또한 0.00013 이상인 범위에서도, 철손이 0.78 W/㎏ 이상으로 높은 값이 되는 경우가 있어, 반드시 저철손이 얻어진다고는 할 수 없음이 분명해졌다.

발명자들은, 상기 결과가 전자 빔법과 레이저법의 원리적인 차이에서 유래하는 것으로 추정하여, 전자 빔법의 경우, 상기 특허문헌 6 에 기재되어 있는 것과는 상이한 변형 분포가 형성되는 것은 아닌지 추정하였다. 도 2 에, 레이저, 전자 빔 조사부에 생기는 환류 자구폭 : w 와 깊이 : h 의 관계를 나타낸다. 레이저를 사용한 경우에는, 폭이 커질수록, 상관 계수 R² 가 0.45 정도가 되는 정도 (精度) 에서 깊이가 커지는 경향이 인정되었지만, 전자 빔을 사용한 경우에는 폭과 깊이 사이의 상관 계수는 작고, 명료한 상관은 인정되지 않았다.

본 발명은 상기한 현상을 감안하여 개발된 것으로, 전자 빔의 특징을 살린 철손 저감에 유리한 환류 자구 형상, 및 판두께에 따른 환류 자구를 형성함으로써, 폭넓은 판두께 범위에 있어서 저철손화된 방향성 전기 강판을 그 제조 방법과 함께 제안하는 것을 목적으로 한다.

발명자들은 전술한 실험 결과를 바탕으로, 전자 빔 조사에서는, 조사부에 형성하는 환류 자구 형성부의 폭과 깊이를 각각 별도로 컨트롤할 수 있는 것은 아닌지에 생각이 미쳤다.

종래 지견으로부터 추정하는 바로는, 철손 저감에 유리한 환류 자구 형성부는 판두께 방향 깊이가 크고, 체적이 작은 형상이다. 이는, 예를 들어, 특허문헌 7 에 있어서, 판두께 방향 깊이의 증대가 소재의 와전류손 저감에 유효한 것이 나타나 있다. 또한, 환류 자구 형성부에는 변형이 축적되어 있기 때문에, 환류 자구 형성부를 축소화하는 것이 히스테리시스손의 열화 억제에 유효하다는 것이 특허문헌 8 에 나타나 있다.

발명자들은 또한, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 판두께가 큰 경우에는 조사 에너지 등을 같은 조건으로 한 빔 조사라고 해도, 히스테리시스손이 보다 열화되어 버리는 것을 알아차렸다. 즉, 후판재에 대한 조사는, 박판재와 비교하여 동일한 환류 자구 형성부 깊이를 가지면서 히스테리시스손이 열화되지 않는 조건, 즉 환류 자구 형성부가 보다 가늘어지도록 하여 실시하는 것이 바람직한 것은 아닌지 생각하였다.

도 4 에, 환류 자구 형성부 깊이가 45 ㎛ 인 경우의 와전류손에 대한 와전류손 개선율에 미치는, 환류 자구 형성부 깊이의 영향을 나타낸다.

또한, 도 5 에, 환류 자구 형성부 체적 지표 (=환류 자구 형성부 폭×깊이/RD 선 간격) 가 1.1 ㎛ 인 경우의 히스테리시스손에 대한 히스테리시스손 개선율에 미치는, 환류 자구 형성부 체적 지표의 영향을 나타낸다.

도 4 및 5 에서는, 환류 자구 형성부 깊이가 클수록 와전류손이 개선되고, 환류 자구 형성부 체적이 클수록 히스테리시스손이 열화된다고 하는 경향이 인정되었다.

도 6 에, 이러한 결과들을 바탕으로 하여 계산해서 구한 와전류손 개선율을 3 ％ 또는 5 ％ (보다 바람직한 조건) 로 하기 위해서 필요한 환류 자구 형성부 깊이를 나타낸다.

또한, 도 7 에, 히스테리시스손 열화율을 5 ％, 3 ％ (보다 바람직한 조건) 로 하기 위해서 필요한 환류 자구 형성부 체적 지표를 나타낸다.

이들 도 6 및 7 로부터, 저철손화에 유리한 환류 자구 형성부로서, 강판의 두께, 깊이, 폭×깊이/RD 선 간격 (환류 자구 형성부 체적 지표) 에 바람직한 관계가 있음이 분명해졌다.

그리고 많은 실험에 의해, 빔의 평균 주사 속도가 일정 하에서는, 환류 자구 형성부의 폭은, 빔의 단위 주사 길이당 조사 에너지 및 빔 직경이 증대할수록 커지는 것 (단, P ＞ 45 (J/m/㎜)), 또한, 환류 자구 형성부의 깊이는, 빔의 「단위 길이당 조사 에너지/빔 직경」과 가속 전압에 각각 영향을 받는 것을 밝혀내었다.

추가로, 도 8 에, 환류 자구 형성부의 폭에 미치는 단위 주사 길이당 조사 에너지의 영향을 나타낸다.

도 9 에, 환류 자구 형성부의 폭에 미치는 빔 직경의 영향을 나타낸다.

도 10 에, 환류 자구 형성부의 깊이에 미치는 P (=단위 주사 길이당 조사 에너지/빔 직경) 의 영향을 나타낸다.

도 11 에, 환류 자구 형성부의 깊이에 미치는 가속 전압의 영향을 나타낸다.

이들 도 8 ∼ 11 에 나타낸 실험 결과로부터, 환류 자구 형성부의 깊이가 가속 전압 Va 와 P 에 독립적으로 영향을 받는 것으로서, 환류 자구 형성부의 깊이를 소정의 값으로 하기 위해서 필요한 Va 및 P 를 구한 결과, 실측한 판두께 : t 를 사용하여 적절한 관계식이 존재하는 것이 분명해졌다.

본 발명은 상기 지견에 입각한 것이다.

즉, 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.

1. 강판면 내의 압연 방향에 대하여 60°에서 120°의 방향으로, 압연 방향의 간격이 s (㎜) 로 주기적으로 형성된, 선상으로 펼쳐진 환류 자구 영역을 갖는, 실측 판두께 : t (㎜) 의 방향성 전기 강판에 있어서,

상기 환류 자구 영역의, 깊이 : h (㎛), 폭 : w (㎛), 상기 간격 : s (㎜) 및 상기 실측 판두께 : t (㎜) 가,

h ≥ 74.9t＋39.1 (0.26 ≥ t)

h ≥ 897t－174.7 (t ＞ 0.26)

(w×h)/(s×1000) ≤ －12.6t＋7.9 (t ＞ 0.22)

(w×h)/(s×1000) ≤ －40.6t＋14.1 (t ≤ 0.22)

의 관계를 각각 만족하는 방향성 전기 강판.

2. 상기 1 에 기재된 실측 판두께 : t (㎜) 의 방향성 전기 강판을 제조함에 있어서, 하기 식의 관계를 만족하는 가속 전압 : Va (㎸) 로 조사되는 전자 빔을 사용하여, 강판면 내의 압연 방향에 대하여 60°에서 120°의 방향으로, 압연 방향의 간격이 s (㎜) 로 주기적으로 형성된 선상으로 펼쳐진 환류 자구 영역을,

(w×h)/(s×1000) ≤ －12.6t＋7.9 (t ＞ 0.22)

(w×h)/(s×1000) ≤ －40.6t＋14.1 (t ≤ 0.22)

의 관계를 만족한 형상으로 하는 방향성 전기 강판의 제조 방법.

Va ≥ 580t＋270－6.7P (0.26 ≥ t)

Va ≥ 6980t－1390－6.7P (t ＞ 0.26)

P ＞ 45

여기서, P : 단위 주사 길이당 조사 에너지/빔 직경 (J/m/㎜)

3. 상기 전자 빔의 빔 직경이 400 ㎛ 이하인 상기 2 에 기재된 방향성 전기 강판의 제조 방법.

4. 상기 전자 빔의 조사원으로서 LaB₆ 음극을 사용하는 상기 2 또는 3 에 기재된 방향성 전기 강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 전자 빔의 특징을 살린 철손 저감에 유리한 환류 자구 형상을 형성할 수 있고, 또한 판두께에 따른 환류 자구를 형성함으로써, 폭넓은 판두께 범위에 있어서 방향성 전기 강판을 저철손화하는 것이 가능해진다. 따라서, 모든 판두께의 방향성 전기 강판에 의해 제조되는 변압기의 에너지 사용 효율을 높이는 것이 가능해지기 때문에, 산업상 유용하다.

도 1 은 판두께 0.27 ㎜ 재의 전자 빔 조사 후 철손에 미치는, 변형 비율 (η) 의 영향을 나타내는 도면이다.
도 2 는 레이저, 전자 빔 조사부에 생기는 환류 자구폭 : w 와 깊이 : h 의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3 은 판두께를 변경한 경우에 있어서의, 단위 길이당 조사 에너지와 히스테리시스손 변화량의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4 는 환류 자구 형성부 깊이가 45 ㎛ 인 경우의 와전류손에 대한 와전류손 개선율에 미치는 환류 자구 형성부 깊이의 영향을 나타내는 도면이다.
도 5 는 환류 자구 형성부 체적 지표 (=환류 자구 형성부폭×깊이/RD 선 간격) 가 1.1 ㎛ 인 경우의 히스테리시스손에 대한 히스테리시스손 개선율에 미치는 환류 자구 형성부 체적 지표의 영향을 나타내는 도면이다.
도 6 은 와전류손 개선율을 3 ％, 5 ％ (보다 바람직한 조건) 로 하기 위해서 필요한 환류 자구 형성부 깊이를 나타내는 도면이다.
도 7 은 히스테리시스손 열화율 (개선율 절대값) 을 5 ％, 3 ％ (보다 바람직한 조건) 로 하기 위해서 필요한 환류 자구 형성부 체적 지표를 나타내는 도면이다.
도 8 은 환류 자구 형성부의 폭에 미치는 단위 주사 길이당 조사 에너지의 영향을 나타내는 도면이다.
도 9 는 환류 자구 형성부의 폭에 미치는 빔 직경의 영향을 나타내는 도면이다.
도 10 은 환류 자구 형성부의 깊이에 미치는 P (=단위 주사 길이당 조사 에너지/빔 직경) 의 영향을 나타내는 도면이다.
도 11 은 환류 자구 형성부의 깊이에 미치는 가속 전압의 영향을 나타내는 도면이다.
도 12 는 전자 빔을 조사했을 때에 형성되는, 주(主)자구를 분단하는 선상 환류 자구를 나타내는 도면이다.
도 13 은 커 효과 (Kerr effect) 현미경에 의한 환류 자구의 관찰 이미지를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명에 대해서 구체적으로 설명한다.

본 발명은, 전자 빔을 조사함으로써 자구를 세분화한 방향성 전기 강판, 및 그 방향성 전기 강판을 얻기 위한 바람직한 제조 방법을 제공하는 것이다.

전자 빔을 조사하는 전기 강판에는 절연 피막이 형성되어 있어도 되고, 없어도 문제는 없다. 그리고, 전자 빔 조사부에는, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 주자구를 분단하도록 선상으로 펼쳐진 환류 자구를 형성한다. 또, 본 발명에 사용되는 방향성 전기 강판의 두께는, 공업적으로는 0.1 ㎜ ∼ 0.35 ㎜ 정도로 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 사용되는 방향성 전기 강판은 종래 공지된 방향성 전기 강판이면, 예를 들어 인히비터 성분의 사용 불사용 등에 상관없이, 그 어느 것도 바람직하게 사용할 수 있다.

본 발명의 방향성 전기 강판은, 이하에 나타내는 선상으로 펼쳐진 환류 자구 형상을 갖는다. 또, 이하에서 단순히 환류 자구라고 했을 때에는, 선상으로 펼쳐진 환류 자구 형성 영역을 의미하는 것으로 한다. 또한, 이하의 식의 문자에 대입되는 수치는, 계수에 단위 조정항이 포함되어 있기 때문에, 각각의 단위를 무시하고 무차원적으로 대입할 수 있다.

[환류 자구 형성부 체적]

앞서 말한 도 7 에 나타낸 바와 같이, 환류 자구 형성부 체적은, 히스테리시스손 열화율 (개선율 절대값) 을 5 ％ 또는 3 ％ 로 하기 위해서 필요한 환류 자구 형성부 체적 지표로, 환류 자구의 깊이를 h (㎛) 및 환류 자구의 폭을 w (㎛) 로 하고, RD 선 간격을 s (㎜) 로 했을 때 (이하, 동일 문자를 사용한다),

(w×h)/(s×1000) ≤ －12.6t＋7.9 (t ＞ 0.22)

(w×h)/(s×1000) ≤ －40.6t＋14.1 (t ≤ 0.22)

로 표시되고, 더욱 바람직하게는,

(w×h)/(s×1000) ≤ －12.3t＋6.9 (t ＞ 0.22)

(w×h)/(s×1000) ≤ －56.1t＋16.5 (t ≤ 0.22)

로 표시할 수 있다. 여기서, t (㎜) 는 강판의 실측 판두께이다 (이하, 동일 문자를 사용한다).

환류 자구 형성부에는 변형이 도입되어 있는 점에서 히스테리시스손 저감의 관점에서는 바람직하지 못하여, 그 체적은 작은 쪽이 좋다. 환류 자구 형성부 체적은, 압연 방향 판두께 단면으로부터 관찰하여 얻은 판두께 방향에 평행한 압연 방향 단면 내에서의 환류 자구 형상으로부터 구한 면적 (단면 형상 면적) 을, 압연 방향에 주기적으로 형성되는 환류 자구의 간격 (RD 선 간격 : s) 으로 나눈 값에 비례하기 때문에, 본 발명에서는, 이 단면 형상 면적/RD 선 간격을 체적 지표로서 사용한다.

여기서, 단면 형상 면적은 전자 빔 조사선을 따라서 변화할 것이 고려되기 때문에, 평균적인 면적으로 하는 것이 바람직하다. 단면 형상 면적의 변동이 큰 경우에는, 특징적인 부분의 압연 방향 판두께 단면으로부터 관찰한 환류 자구 형상에 의해서만 측정하면 된다. 예를 들어, 압연 직각 방향에 도트상으로 전자 빔을 조사한 시료에 있어서는, 도트 중앙부와 도트 사이에서 환류 자구 형상이 상이할 가능성이 있는데, 그 경우에는, 각각의 단면 관찰로부터 구한 폭과 깊이를 평균한 값을 사용하면 된다.

[환류 자구 형성부 깊이]

앞서 말한 도 6 에 나타낸 바와 같이, 환류 자구 형성부 깊이 (h) 는, 와전류손 개선율을 3 ％ 또는 5 ％ 로 하기 위해서 필요한 조건으로서, 강판의 실측 판두께 : t (㎜) 와,

h ≥ 74.9t＋39.1 (0.26 ≥ t)

h ≥ 897t－174.7 (t ＞ 0.26) 의 관계를 만족하고 (와전류손 개선율 : 3 ％), 더욱 바람직하게는,

h ≥ 168t＋29.0 (0.26 ≥ t)

h ≥ 1890t－418.7 (t ＞ 0.26) 을 만족하는 (와전류손 개선율 : 5 ％) 것이 중요하다.

본 발명에 있어서, 단면 환류 자구의 형상은 커 효과 현미경에 의해서 측정하는 것이 가능하다. 단, 결정의 (100) 면이 관찰면이 되도록 한다. 이는, 관찰면이 (100) 면에서 벗어나면, 관찰면에 생기는 표면 자극 (磁極) 에 의해 별도의 자구 구조가 출현되기 쉬워져, 원하는 환류 자구를 관찰하기 어려워지기 때문이다.

결정 방위가 이상적인 Goss 방위에 집적되어 있는 경우에는, 판두께 방향에 평행한 압연 단면을, 압연 방향을 축으로 하여 45°회전시킨 면을 관찰면으로 하고, 관찰한 환류 자구의 형상으로부터 판두께 방향에 평행한 압연 단면 내에서의 형상으로 환산하여 구한다. 도 13 에, 커 효과 현미경에 의한 관찰 이미지를 나타낸다.

또한, 환류 자구 형성 영역은 변형 도입 영역에 대응하고 있기 때문에, 환류 자구가 형성되는 미소 변형 분포를 X 선이나 전자선에 의해 관찰하여, 정량화해도 된다.

상기한 바와 같이 환류 자구 체적은 작은 쪽이 좋은데, 판두께가 큰 경우에는 전자 빔 조사에 의한 히스테리시스손의 열화가 보다 현저해지기 때문에, 더더욱 작은 환류 자구가 바람직하다. 그래서, 본 발명에서는, 적정한 환류 자구 체적에 판두께가 파라미터로서 포함되어 있는 것이다.

또한, 환류 자구의 판두께 방향 깊이는 클수록 와전류손의 개선에 유리하다. 단, 판두께가 큰 경우에는 자벽 에너지가 크기 때문인지, 자구가 세분화되기 어렵다. 따라서, 충분한 자구 세분화 효과를 얻기 위해서는, 보다 깊은 환류 자구를 형성할 필요가 있다.

[전자 빔 발생 조건〕

이하, 본 발명에 있어서의 전자 빔 발생 조건을 설명한다.

[가속 전압 Va, 및 P (단위 주사 길이당 조사 에너지/빔 직경)]

Va ≥ 580t＋270－6.7P (0.26 ≥ t)

Va ≥ 6980t－1390－6.7P (t ＞ 0.26)

본 발명에 있어서의 전자 빔의 가속 전압 Va (㎸) 및 P (J/m/㎜) 는, 상기 식을 만족하는 것이 중요하다. 상기한 환류 자구 형성부 깊이를 용이하게 조절할 수 있기 때문이다.

가속 전압은 높을수록, 전자의 강 중 침입 깊이가 증대되기 때문에, 보다 깊은 환류 자구 형성에 유리하다. 또한, 후판재에서 높은 자구 세분화 효과를 얻기 위해서는, 고(高)가속 전압이 바람직하다. 단, 환류 자구 형성부 깊이는, 단위 주사 길이당 조사 에너지/빔 직경 (P) 에도 달려있다. P 가 큰 경우에는, 좁은 영역에 극히 고밀도의 에너지가 조사되기 때문에, 판두께 방향으로의 전자의 침입이 진행되기 쉽다. 이 때문에, P 가 큰 경우에는, 가속 전압의 하한은 낮아진다.

[P ＞ 45 (J/m/㎜)]

단위 주사 길이당 조사 에너지/빔 직경 : P 가 과도하게 작은 경우, 즉, 조사 에너지가 본래 낮거나, 조사 에너지가 크더라도 빔 직경이 커서 조사 에너지 밀도가 낮은 경우에는 강판에 변형을 부여할 수 없어, 철손을 저감시키는 효과가 부족해진다. 그래서, 본 발명에서는, P 는 45 초과로 한다. 또, 그 상한에 특별한 제한은 없지만, 과도하게 크면 피막이 현저히 손상되어, 내식성을 확보할 수 없게 되기 때문에 300 정도가 바람직하다.

[RD 선 간격 : 3 ∼ 12 ㎜]

전자 빔은, 선상으로 강판의 폭 단부에서부터 타방의 폭 단부로 조사하고, 이것을 압연 방향으로 주기적으로 반복하여 실시한다. 이 간격 (선 간격) : s 는 3 ∼ 12 ㎜ 인 것이 바람직하다. 선 간격이 좁으면, 강 중에 형성되는 변형 영역이 과도하게 커져, 철손 (히스테리시스손) 이 열화된다. 한편, 지나치게 넓으면, 아무리 깊이 방향으로 환류 자구를 확대해도, 자구 세분화 효과가 부족하게 되어 철손이 개선되지 않기 때문이다. 따라서 본 발명에서는, RD 선 간격 : s 는 3 ∼ 12 ㎜ 의 범위로 한다.

[선 각도 : 60°에서 120°]

상기, 선상으로 강판의 폭 단부에서부터 타방의 폭 단부에 조사함에 있어서, 시점에서 종점을 향하는 방향은, 압연 방향에 대하여 60°에서 120°의 방향으로 한다.

선 각도가 60°에 못 미치거나, 선 각도가 120°를 초과하거나 하면, 조사 폭이 증대되어 생산성이 떨어질 뿐만 아니라, 변형 영역이 커져 히스테리시스손이 열화되기 때문이다.

여기서, 본 발명에 있어서의 선상이란, 직선뿐만 아니라, 점선이나 불연속선이어도 되고, 그 때의 상기 선 각도란, 시점과 종점을 연결한 직선이 압연 방향과 이루는 각도를 의미한다. 단, 점선이나 불연속선 조사의 경우, 선상으로 존재하는 점과 점의 사이, 또는 연속선과 연속선 사이의 빔 미조사 부분의 길이는 0.8 ㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이는, 조사 영역이 과도하게 적으면, 와전류손 개선 효과가 부족해질 우려가 있기 때문이다.

[가공실 압력 : 3 ㎩ 이하]

가공실 압력이 높으면, 전자총으로부터 발생한 전자가 산란되어, 환류 자구를 형성하는 전자의 에너지가 감소하기 때문에, 강판의 자구 세분화가 불충분해져서, 철손이 개선되지 않는다. 따라서, 본 발명에서는, 가공실 압력을 3 ㎩ 이하로 한다. 또, 가공실 압력의 하한은, 실제 조업적으로 0.001 ㎩ 정도이다.

[빔 직경 : 400 ㎛ 이하]

환류 자구폭은 빔 직경과 상관을 가져, 빔 직경이 작을수록 환류 자구폭이 작아지는 경향이 있다. 따라서, 빔 직경은 작은 (가는) 쪽이 좋으며, 400 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 한편, 빔 직경이 지나치게 작으면, 조사부의 지철 (地鐵) 이나 피막을 손상시켜, 강판의 절연성이 현저히 열화된다. 또한, 빔 직경을 현저히 축소시키기 위해서는, WD (수속 (收束) 코일에서 강판까지의 거리) 를 단축시키지 않을 수 없고, 그렇게 하면, 빔의 편향 방향 (판폭 방향) 으로 빔 직경이 과도하게 편차가 생겨, 강판의 품질이 폭 방향에서 불균일해지기 쉽다. 따라서, 빔 직경은 150 ㎛ 이상이 바람직하다.

[열전자 방출원 물질 : LaB₆]

일반적으로, LaB₆ 음극은 고휘도 빔을 출력하기에 유리하다는 것이 알려져 있고, 빔 직경을 좁히기 쉽기 때문에, 본 발명에서는, 전자 빔의 방출원으로서 LaB₆ 을 사용하는 것이 바람직하다.

[빔 수속에 관련하여]

폭 방향으로 편향하여 조사시키는 경우에는, 폭 방향의 빔이 균일해지도록 사전에 수속 조건 (수속 전류 등) 을 조정해 두는 것이 바람직함은 말할 필요도 없다.

또한, 본 발명에서는 상기한 조건 이외에, 즉, 환류 자구 형성부 폭의 크기나, 조사 에너지, 빔 직경 등의 조정은 통상의 공지로 알려진 방법을 취하면 된다.

실시예

본 실시예에서 사용한 방향성 전기 강판은, 철손 W_17/50 이 0.80 ∼ 0.90 W/㎏ (t : 0.19 ㎜, 0.26 ㎜), 0.90 ∼ 1.00 W/㎏ (t : 0.285 ㎜) 인 소재에 전자 빔을 조사한 것이다. 전자 빔은, 선 각도 : 90°, 가공실 압력 : 0.1 ㎩ 이고, 그 밖의 조사 조건 및 조사 후의 환류 자구 형상을 표 1 에 나타낸다.

이어서, 이들 No.1 ∼ 18 의 강판의 환류 자구 형상을 이하에 나타내는 판정으로 평가하여, 철손 W_17/50 을 측정하였다. 그러한 측정 결과 등을 표 2 에 나타낸다. 또, 환류 자구의 깊이를 h (㎛) 및 폭을 w (㎛) 로 하고, RD 선 간격을 s (㎜) 로 한다. 또한, 철손은 각 조건에서 15 장 측정한 값의 평균값으로 하였다.

판정 1 :

체적 : (w×h)/(s×1000) ≤ －12.6t＋7.9 (t : 0.26 ㎜, 0.285 ㎜)

(w×h)/(s×1000) ≤ －40.6t＋14.1 (t : 0.19 ㎜)

깊이 : h ≥ 74.9t＋39.1 (실측 판두께 (t) : 0.19 ㎜, 0.26 ㎜)

깊이 : h ≥ 897t－174.7 (실측 판두께 (t) : 0.285 ㎜)

판정 2 :

체적 : (w×h)/(s×1000) ≤ －12.3t＋6.9 (t : 0.26 ㎜, 0.285 ㎜)

(w×h)/(s×1000) ≤ －56.1t＋16.5 (t : 0.19 ㎜)

깊이 : h ≥ 168t＋29.0 (실측 판두께 (t) : 0.19 ㎜, 0.26 ㎜)

깊이 : h ≥ 1890t－418.7 (실측 판두께 (t) : 0.285 ㎜)

상기 표로부터, 본 기술을 적용한 경우에는, W_17/50 이 0.68 W/㎏ 이하 (t : 0.19 ㎜), 0.74 W/㎏ 이하 (t : 0.26 ㎜) 또는 0.85 W/㎏ 이하 (t : 0.285 ㎜) 의 저철손을 갖는 방향성 전기 강판이 얻어지고 있음을 알 수 있다.

Claims

강판면 내의 압연 방향에 대하여 60°에서 120°의 방향으로, 압연 방향의 간격이 s (㎜) 로 주기적으로 형성된, 선상으로 펼쳐진 환류 자구 영역을 갖는, 실측 판두께 : t (㎜) 의 방향성 전기 강판에 있어서,
상기 환류 자구 영역이, 전자 빔의 조사에 의해 형성된 것이고,
상기 환류 자구 영역의, 깊이 : h (㎛), 폭 : w (㎛), 상기 간격 : s (㎜) 및 상기 실측 판두께 : t (㎜) 가,
h ≥ 168t＋29.0 (0.26 ≥ t)
h ≥ 1890t－418.7 (t ＞ 0.26)
(w×h)/(s×1000) ≤ －12.6t＋7.9 (t ＞ 0.22)
(w×h)/(s×1000) ≤ －40.6t＋14.1 (t ≤ 0.22)
의 관계를 각각 만족하는 방향성 전기 강판.
제 1 항에 기재된 실측 판두께 : t (㎜) 의 방향성 전기 강판을 제조함에 있어서, 하기 식의 관계를 만족하는 가속 전압 : Va (㎸) 로 조사되는 전자 빔을 사용하여, 강판면 내의 압연 방향에 대하여 60°에서 120°의 방향으로, 압연 방향의 간격이 s (㎜) 로 주기적으로 형성된 선상으로 펼쳐진 환류 자구 영역을,
상기 환류 자구 영역의, 깊이 : h (㎛), 폭 : w (㎛), 상기 간격 : s (㎜) 및 상기 실측 판두께 : t (㎜) 가,
h ≥ 168t＋29.0 (0.26 ≥ t)
h ≥ 1890t－418.7 (t ＞ 0.26)
(w×h)/(s×1000) ≤ －12.6t＋7.9 (t ＞ 0.22)
(w×h)/(s×1000) ≤ －40.6t＋14.1 (t ≤ 0.22)
의 관계를 만족한 형상으로 하는 방향성 전기 강판의 제조 방법:
Va ≥ 580t＋270－6.7P (0.26 ≥ t)
Va ≥ 6980t－1390－6.7P (t ＞ 0.26)
P ＞ 45
여기서, P : 단위 주사 길이당 조사 에너지/빔 직경 (J/m/㎜).
제 2 항에 있어서,
상기 전자 빔의 빔 직경이 400 ㎛ 이하인 방향성 전기 강판의 제조 방법.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 전자 빔의 조사원으로서 LaB₆ 음극을 사용하는 방향성 전기 강판의 제조 방법.