KR102221606B1 - 방향성 전기강판 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 전기강판의 표면에, 바닥부 및 측부를 포함하는 그루브가 위치하고, 그루브 상에 금속 산화물층이 위치하고, 금속 산화물층 상에 절연층이 위치하고, 강판은 바닥부 및 측부 상에 위치한 금속 산화물층의 두께가 0.5㎛ 초과인 정상 그루브, 측부 또는 바닥부 상에 위치한 금속 산화물층의 두께가 0.5㎛ 이하인 결함 그루브를 포함하고, 정상 그루브 상에 위치하는 절연층은 두께가 0.5㎛ 이상 및 1.5㎛ 미만이고, 결함 그루브 상에 위치하는 절연층은 두께가 1.5 내지 10㎛이다.

Description

방향성 전기강판 및 그의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING GRAIN ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET}
방향성 전기강판 및 방향성 전기강판의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 포스테라이트 층의 두께에 따라 그루브 상에 형성되는 절연피막 층의 두께를 제어하여 자성과 열연 특성을 향상시킨 방향성 전기강판 및 방향성 전기강판의 제조 방법에 관한 것이다.
방향성 전기강판이 고효율 변압기 코어로 사용되기 위해서는 전자기기의 손실을 최소화 할 수 있도록 전기강판의 철손과 절연특성이 우수한 철심소재를 사용하는 것이 바람직하다.
방향성 전기강판은 제강, 열연, 냉연 및 소둔공정을 통해 2차재결정립 집합조직을 압연방향을 따라 Goss 방위({110}<001>)로 배향시킴으로써 압연방향의 철손특성이 압연직각방향 대비 월등한 이방성 (anisotropy) 특성을 갖는 전자기기용도의 기능성 강판이다. 특히, 방향성 전기강판에서의 자구미세화기술은 자장인가 시 2차결정립 내 180˚ 자구 폭을 감소시킴으로써 철손을 향상시키는 기술로서 다양한 두께의 제품에 적용하고 있으며, 변압기 철심의 효율 향상을 위해 저철손의 판과 판 적층 시 절연특성을 향상시켜 누설자속(stray field)을 최소화 하는 것이 필요하다. 즉, 저철손의 강판 적층시 판의 절연특성이 열위하여 누설자속이 증가할 경우, 철심의 여기전압이 증가하고 설계 자속밀도 이상의 통전을 해야하기 때문에 바람직하지 않다.
선행문헌 1: 일본등록특허 제5884944호
선행문헌 2: 일본등록특허 제5793859호
선행문헌 3: 공개특허공보 제10-2018-0073306호
방향성 전기강판 및 방향성 전기강판의 제조 방법을 제공하고자 한다. 더욱 구체적으로 포스테라이트 층의 두께에 따라 그루브 상에 형성되는 절연피막 층의 두께를 제어하여 자성과 절연 특성을 향상시킨 방향성 전기강판 및 방향성 전기강판의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 전기강판의 표면에, 바닥부 및 측부를 포함하는 그루브가 위치하고, 그루브 상에 금속 산화물층이 위치하고, 금속 산화물층 상에 절연층이 위치하고, 강판은 바닥부 및 측부 상에 위치한 금속 산화물층의 두께가 0.5㎛ 초과인 정상 그루브, 측부 또는 바닥부 상에 위치한 금속 산화물층의 두께가 0.5㎛ 이하인 결함부를 갖는 결함 그루브를 포함하고, 정상 그루브 상에 위치하는 절연층은 두께가 0.5㎛ 내지 4.0㎛ 이고, 결함 그루브 상에 위치하는 절연층은 두께가 1.5 내지 10㎛이다.
결함 그루브는 측부 상에 결함부를 갖는 측부 결함 그루브 및 바닥부 상에 결함부를 갖는 바닥부 결함 그루브를 포함하고, 측부 결함 그루브 상에 위치하는 절연층은 두께가 1.5 내지 6㎛이고, 바닥부 결함 그루브 상에 위치하는 절연층은 두께가 2.0 내지 10㎛일 수 있다.
정상 그루브의 측부 상에 위치하는 절연층은 두께가 0.5㎛ 내지 2.0㎛ 이고, 정상 그루브의 바닥부 상에 위치하는 절연층은 두께가 1.0㎛ 내지 4.0㎛일 수 있다.
측부 결함 그루브의 측부 상에 위치하는 절연층은 두께가 1.5㎛ 이상 및 4.0㎛ 미만이고, 측부 결함 그루브의 바닥부 상에 위치하는 절연층은 두께가 4.0㎛ 내지 6.0㎛일 수 있다.
바닥부 결함 그루브의 측부 상에 위치하는 절연층은 두께가 2.0㎛ 이상 및 5.0㎛ 미만이고, 바닥부 결함 그루브의 바닥부 상에 위치하는 절연층은 두께가 5.0㎛ 내지 10.0㎛일 수 있다.
강판의 압연 수직 방향으로 구간을 나누어, 각 구간에 포함되는 그루브 상에 위치한 금속 산화물층의 두께에 따라 각 구간별로 절연층의 두께가 형성될 수 있다.
강판의 압연 방향으로 구간을 나누어, 각 구간에 포함되는 그루브 상에 위치한 금속 산화물층의 두께에 따라 각 구간별로 절연층의 두께가 형성될 수 있다.
그루브의 바닥부는 그루브 전체 깊이의 0.7 이상의 깊이 부분이고, 그루브의 측부는 그루브 전체 깊이의 0.7 미만의 깊이 부분일 수 있다.
강판 전체의 그루브에 대하여 결함 그루브는 10 내지 80 %일 수 있다.
그루브는 선상으로 형성되고, 압연 수직 방향에 대하여, 그루브가 2 내지 10개 단속적으로 위치할 수 있다.
그루브는 선상으로 형성되고, 압연 수직 방향에 대하여, 75 내지 88°의 각도를 이룰 수 있다.
그루브의 깊이는 3 내지 30㎛일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조 방법은 냉연판을 제조하는 단계; 냉연판 표면에 바닥부 및 측부를 포함하는 그루브를 형성하는 단계; 냉연판에 소둔 분리제를 도포하고, 고온 소둔하여 금속 산화물층을 형성하는 단계; 그루브의 바닥부 및 측부 상에 위치한 금속 산화물 층 두께를 측정하는 단계 및 측정된 금속 산화물 층 두께에 따라 절연층 형성 조성물의 점도를 조절하여 도포하여 절연층을 형성하는 단계를 포함한다.
절연층을 형성하는 단계에서, 바닥부 및 측부 상에 위치한 금속 산화물층의 두께가 0.5㎛ 초과인 정상 그루브인 경우, 절연층 형성 조성물의 점도를 80cps 초과로 조절하고, 측부 또는 바닥부 상에 위치한 금속 산화물층의 두께가 0.5㎛ 이하인 결함부를 갖는 결함 그루브인 경우, 절연층 형성 조성물의 점도를 80cps 이하로 조절할 수 있다.
절연층을 형성하는 단계에서, 측부 상에 위치한 금속 산화물층의 두께가 0.5㎛ 이하인 결함부를 갖는 측부 결함 그루브인 경우, 절연층 형성 조성물의 점도를 20 내지 80cps로 조절하고, 바닥부 상에 위치한 금속 산화물층의 두께가 0.5㎛ 이하인 결함부를 갖는 바닥부 결함 그루브인 경우, 절연층 형성 조성물의 점도를 20cps 미만으로 조절할 수 있다.
금속 산화물 층 두께를 측정하는 단계에서, 압연 수직 방향으로 구간을 나누어, 두께를 측정하고, 절연층을 형성하는 단계에서, 압연 수직 방향으로 구간을 나누어, 절연층 형성 조성물을 도포할 수 있다.
금속 산화물 층 두께를 측정하는 단계에서, 압연 방향으로 구간을 나누어, 두께를 측정하고, 절연층을 형성하는 단계에서, 압연 방향으로 구간을 나누어, 절연층 형성 조성물을 도포할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 금속 산화물층에 결함이 생긴 경우라도, 절연층을 적절한 두께로 형성함으로써, 절연성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 금속 산화물층에 결함이 생기지 않은 경우에도, 절연층을 적절한 두께로 형성함으로써, 점적율을 향상시킬 수 있다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 압연면(ND면)의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 그루브 단면의 모식도 이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 정상 그루브 단면의 모식도 이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 측부 결함 그루브 단면의 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 바닥부 결함 그루브 단면의 모식도이다.
도 6은 압연 수직 방향으로 구간을 나눈 경우를 나타낸다.
도 7은 압연 방향으로 구간을 나눈 경우를 나타낸다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 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 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1에서는 본 발명의 일 실시예에 의해 자구미세화된 방향성 전기강판(10)의 모식도를 나타낸다.
도 1에서 나타나듯이, 본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판(10)은 전기강판의 표면에, 바닥부(21) 및 측부(22)를 포함하는 그루브(20)가 위치한다.
도 3에서 나타나듯이, 그루브(20) 상에는 금속 산화물층(30) 및 절연층(40)이 순차로 위치한다.
금속 산화물층(30)은 방향성 전기강판의 제조 공정 중 2차 재결정 소둔 과정에서 소둔 분리제와 강판 표면의 산화층의 반응을 통해 형성된다. 이러한 금속 산화물층(30)은 균일하게 생성되는 것이 이상적이나, 금속 산화물층(30)은 다양한 공정 변수에 영향을 받아, 이를 균일하게 생성하는 것이 용이치 않다. 더 나아가 본 발명의 일 실시예와 같이 강판에 그루브(20)가 형성되어 있는 경우, 그루브(20) 상에 균일한 금속 산화물층(30)이 형성되는 것은 매우 어렵다.
금속 산화물층(30)에 대해서는 널리 알려져 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다. 일 예로 금속 산화물층(30)은 포스테라이트(Forsterite, Mg2SiO4)가 될 수 있다.
결국, 실제 공정에서 그루브(20) 상에 위치하는 금속 산화물층(30)의 두께가 일부 얇은 결함이 발생하게 되며, 이러한 결함 그루브 상에 도포되는 절연층(40)을 정상 그루브와 동일하게 형성할 경우, 결함 그루브에서 절연성이 매우 취약해지게 된다. 또한, 결함 그루브가 형성될 것을 가정하여, 강판 전체에 두꺼운 두께의 절연층(40)을 형성하는 것도 고려할 수 있으나, 이 경우, 점적율이 열화된다.
본 발명의 일 실시예에서는 금속 산화물층(30)의 두께에 따라, 정상 그루브와 결함 그루브를 구분하여, 각각에 다른 두께의 절연층(40)을 형성함으로써, 절연성과 점적율을 동시에 향상시킨다.
구체적으로 정상 그루브 및 결함 그루브는 하기와 같이 구분할 수 있다.
정상 그루브는 바닥부(21) 및 측부(22) 상에 위치한 금속 산화물층(30)의 두께가 0.5㎛ 초과인 그루브를 의미한다. 정상 그루브의 예를 도 3에 표시하였다. 도 3에 기재하였듯이, 바닥부(21) 및 측부(22) 상에 금속 산화물층(30) 균일하게 형성되어 있으며, 두께가 0.5㎛ 이하인 결함부가 존재하지 않는다.
한편, 결함 그루브는 측부(22) 또는 바닥부(21) 상에 위치한 금속 산화물층의 두께가 0.5㎛ 이하인 결함부(d)를 갖는 그루브를 의미한다. 결함 그루브의 예를 도 4 및 도 5에 표시하였다. 도 4 및 도 5에 나타나듯이, 측부(22) 또는 바닥부(21) 상에 결함부(d)가 존재한다. 결함 그루브는 측부(22)에 결함(d)이 존재하는 측부 결함 그루브 및 바닥부(21)에 결함(d)이 존재하는 바닥부 결함 그루브로 다시 나눌 수 있다. 측부 결함 그루브는 도 4에 바닥부 결함 그루브는 도 5에 예시되어 있다. 본 발명의 일 실시예에서 바닥부(21) 및 측부(22)에 모두 결함부(d)가 존재하는 경우, 바닥부 결함 그루브로 분류한다.
정상 그루브는 금속 산화물층(30)이 적절히 형성되어 있으므로, 절연층(40)의 두께가 두꺼울 필요가 없다. 오히려, 절연층(40)의 두께가 너무 두꺼울 경우, 점적율이 열화될 수 있다. 정상 그루브 상에 위치하는 절연층은 두께가 0.5㎛ 내지 4.0㎛일 수 있다. 더욱 구체적으로 정상 그루브 상에 위치하는 절연층은 두께가 0.5㎛ 이상 및 1.5㎛ 미만일 수 있다. 더욱 구체적으로 정상 그루브 상에 위치하는 절연층은 두께가 0.7㎛ 내지 1.2㎛ 일 수 있다.
결함 그루브는 금속 산화물층(30)에 결함이 존재하므로, 절연층(40)의 두께가 두꺼워야 한다. 구체적으로 결함 그루브 상에 위치하는 절연층은 두께가 1.5 내지 10㎛일 수 있다. 더욱 구체적으로 결함 그루브 상에 위치하는 절연층은 두께가 3 내지 7㎛일 수 있다. 그루브(20) 상 절연층(40)의 두께는 그루브(20) 내부에서도 차이가 있을 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서 절연층(40)의 두께란 그루브 폭에 대한 평균 두께를 의미한다.
결함 그루브 중에서도 바닥부 결함 그루브는 절연층(40)이 더 두꺼워야 적절한 절연 특성을 얻을 수 있다. 구체적으로 측부 결함 그루브 상에 위치하는 절연층(40)은 두께가 1.5 내지 6㎛이고, 바닥부 결함 그루브 상에 위치하는 절연층(40)은 두께가 2.0 내지 10㎛일 수 있다. 더욱 구체적으로 측부 결함 그루브 상에 위치하는 절연층(40)은 두께가 2 내지 4㎛이고, 바닥부 결함 그루브 상에 위치하는 절연층(40)은 두께가 5 내지 7㎛일 수 있다.
정상 그루브 및 결함 그루브 내에서도 바닥부(21)의 두께가 측부(22)에 비해 두꺼운 것이 절연성 향상에 도움이 된다. 구체적으로 측부(21) 상의 절연층의 두께는 그루브 깊이(H)의 20% 미만일 수 있다. 바닥부(21) 상의 절연층의 두께는 그루브 깊이(H)의 20 내지 80%일 수 있다.
구체적으로 정상 그루브의 측부(22) 상에 위치하는 절연층은 두께가 0.5 내지 2.0일 수 있다. 더욱 구체적으로 0.5㎛ 이상 및 1.5㎛ 미만일 수 있다. 정상 그루브의 바닥부(21) 상에 위치하는 절연층은 두께가 1.0㎛ 내지 4.0㎛일 수 있다. 더욱 구체적으로 1.5 내지 2.0㎛일 수 있다. 더욱 구체적으로 정상 그루브의 측부(22) 상에 위치하는 절연층은 두께가 0.6㎛ 내지 1.0㎛이고, 정상 그루브의 바닥부(21) 상에 위치하는 절연층은 두께가 1.7㎛ 내지 1.8㎛일 수 있다.
측부 결함 그루브의 측부(22) 상에 위치하는 절연층은 두께가 1.5㎛ 이상 및 4.0㎛ 미만이고, 측부 결함 그루브의 바닥부 상에 위치하는 절연층은 두께가 4.0㎛ 내지 6.0㎛일 수 있다. 더욱 구체적으로 측부 결함 그루브의 측부(22) 상에 위치하는 절연층은 두께가 1.5㎛ 내지 3.0㎛ 이고, 측부 결함 그루브의 바닥부 상에 위치하는 절연층은 두께가 5.0㎛ 내지 6.0㎛일 수 있다.
또한, 바닥부 결함 그루브의 측부(22) 상에 위치하는 절연층은 두께가 2.0㎛ 이상 및 5.0㎛ 미만이고, 바닥부 결함 그루브의 바닥부(11) 상에 위치하는 절연층은 두께가 5.0㎛ 내지 10.0㎛일 수 있다. 더욱 구체적으로 바닥부 결함 그루브의 측부(22) 상에 위치하는 절연층은 두께가 2.0㎛ 내지 및 3.0㎛이고, 바닥부 결함 그루브의 바닥부(11) 상에 위치하는 절연층은 두께가 7.0㎛ 내지 9.0㎛일 수 있다.
그루브의 바닥부(21) 및 측부(22)에 대해서는 도 2에 구체적으로 설명되어 있다. 더욱 구체적으로 그루브의 바닥부(21)는 그루브 전체 깊이(H)의 0.7 이상의 깊이 부분이고, 그루브의 측부(22)는 그루브 전체 깊이(H)의 0.7 미만의 깊이 부분을 의미한다.
강판의 압연 수직 방향으로 구간을 나누어, 각 구간에 포함되는 그루브 상에 위치한 금속 산화물층(30)의 두께에 따라 각 구간별로 절연층의 두께가 형성될 수 있다. 금속 산화물층(30)의 두께는 공정 변수들에 의해 바뀌는 것이므로, 강판의 압연 수직 방향을 따라 급격하게 변동되지는 아니한다. 따라서, 강판의 압연 수직 방향으로 구간을 나누어, 각 구간에 포함되는 그루브 상에 위치한 절연층(40)의 두께를 통일 시키더라도 크게 문제 되지 아니한다. 이 때, 구간 내에 존재하는 임의의 그루브의 금속 산화물층(30)의 두께에 따라 절연층(40)의 두께가 결정된다.
또한, 강판의 압연 방향으로 구간을 나누어, 각 구간에 포함되는 그루브 상에 위치한 금속 산화물층의 두께에 따라 각 구간별로 절연층의 두께가 형성되는 것도 가능하다. 강판의 압연 방향으로 구간을 나누어, 각 구간에 포함되는 그루브 상에 위치한 절연층(40)의 두께를 통일 시키더라도 크게 문제 되지 아니한다. 이 때, 구간 내에 존재하는 임의의 그루브의 금속 산화물층(30)의 두께에 따라 절연층(40)의 두께가 결정된다.
도 6 및 도 7에서는 압연 수직 방향 또는 압연 방향으로 구간을 나누어 절연층(40)의 두께를 형성한 경우를 나타낸다. 구간 내의 임의의 그루브(점선원)을 선택하여, 그루브(점선원) 상의 금속 산화물층의 두께를 측정하여, 구간 내 모든 그루브의 절연층(40) 두께에 반영할 수 있다.
압연 수직 방향 또는 압연 방향으로 구간을 나누어 각 구간에 포함되는 그루브 상에 위치한 금속 산화물층의 두께에 따라 각 구간별로 절연층의 두께가 형성되는 것도 가능하다.
강판 전체의 그루브에 대하여 상기 결함 그루브는 20 내지 80 %일 수 있다. 전술하였듯이, 결함 그루브가 발생하지 않는 것이 가장 이상적이나, 실제 공정에서 전술한 범위에서 결함 그루브가 발생할 수 있다. 이 때, 결함 그루브는 바닥부 결함 그루브 및 측부 결함 그루브를 합한 비율을 의미한다.
그루브는 선상으로 형성되고, 압연 수직 방향에 대하여, 상기 그루브가 2 내지 10개 단속적으로 위치할 수 있다. 도 1에서는 단속적으로 4개 형성된 경우를 예시한다.
그루브는 선상으로 형성되고, 압연 수직 방향에 대하여, 75 내지 88°의 각도를 이룰 수 있다. 적절한 각도 형성을 통해 철손이 더욱 향상될 수 있다.
그루브의 깊이는 3 내지 30㎛일 수 있다. 적절한 깊이를 통해 철손이 더욱 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 제조 방법은 냉연판을 제조하는 단계; 냉연판 표면에 바닥부 및 측부를 포함하는 그루브를 형성하는 단계; 냉연판에 소둔 분리제를 도포하고, 고온 소둔하여 금속 산화물층을 형성하는 단계; 그루브의 바닥부 및 측부 상에 위치한 금속 산화물 층 두께를 측정하는 단계 및 측정된 금속 산화물 층 두께에 따라 절연층 형성 조성물의 점도를 조절하여 도포하여 절연층을 형성하는 단계를 포함한다.
먼저 냉연판을 제조한다. 냉연판의 합금 성분 및 제조 방법은 방향성 전기강판의 합금 성분 및 제조 방법을 다양하게 적용할 수 있으며, 특별히 제한되지 아니한다.
일 예로서, 냉연판은 전체 조성 100 중량%를 기준으로, O: 0.0020 내지 0.0080%, Si: 2.5 내지 6.0%, C: 0.02 내지 0.10%, Al: 0.02 내지 0.04%, Mn: 0.05 내지 0.20%, N: 0.002 내지 0.012%, S: 0.001% 내지 0.010%, 및 P: 0.01 내지 0.08% 를 포함하고, 잔부는 Fe 및 불순물(Ni, Cr, Sb 및 Rare Earth metal 총 중량은 0.1% 이내)을 포함할 수 있다.
다음으로, 냉연판 표면에 바닥부 및 측부를 포함하는 그루브를 형성한다.
그루브의 형성 방법은 다양하게 적용할 수 있으며, 특별히 제한되지 아니한다. 일 예로, 레이저 조사를 통해 그루브를 형성할 수 있다. 이 때, 수 킬로 와트 평균 출력의 레이저 빔을 사용할 수 있다. 레이저 빔에 대해서는 널리 알려져 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.
냉연판에 소둔 분리제를 도포하고, 고온 소둔하여 금속 산화물층을 형성한다. 소둔 분리제 및 고온 소둔에 대해서는 방향성 전기강판 분야에서 널리 알려져 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다. 일 예로 소둔 분리제로서, MgO를 사용할 수 있다. 고온 소둔 과정에서 MgO가 강판 표면의 산화층과 결합하여 포스테라이트가 형성될 수 있다.
그루브의 바닥부 및 측부 상에 위치한 금속 산화물 층 두께를 측정한다. 이 단계에서 그루브를 정상 그루브 및 결함 그루브로 구분한다. 결함 그루브를 측부 결함 그루브 및 바닥부 결함 그루브로 더욱 세분화하여 구분할 수 있다.
두께 측정 방법은 제한 없이, 다양하게 적용할 수 있으며, 일 예로서, 광학현미경법, 전자현미경법, GDS법 등을 사용할 수 있다.
다음으로, 측정된 금속 산화물 층 두께에 따라 절연층 형성 조성물의 점도를 조절하여 도포하여 절연층을 형성한다.
구체적으로, 절연층을 형성하는 단계에서, 바닥부 및 측부 상에 위치한 금속 산화물층의 두께가 0.5㎛ 초과인 정상 그루브인 경우, 절연층 형성 조성물의 점도를 80cps 초과로 조절하고, 측부 또는 바닥부 상에 위치한 금속 산화물층의 두께가 0.5㎛ 이하인 결함부를 갖는 결함 그루브인 경우, 절연층 형성 조성물의 점도를 80cps 이하로 조절할 수 있다.
절연층 형성 조성물의 점도를 조절하는 것은 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예컨데, 조성물 내에 용매 첨가량을 조절하여 점도를 조절할 수 있다. 또는 조성물 내의 구성 종류를 변경함으로써, 점도를 조절할 수 있다. 즉, 조성물 내에 무기 입자가 포함될 수 있는데, 이 때 무기 입자의 비표면적을 조절함으로써 점도를 조절할 수 있다. 이외에도 다양한 방법을 제한 없이 사용할 수 있다.
전술한 점도는 25℃ 온도를 기준으로 한 점도이다.
점도가 낮을 시, 그루브 상에 두꺼운 두께의 절연층 형성이 가능해 진다. 반대로 점도가 높으면, 그루브 상에 얇은 두께의 절연층 형성이 가능해 진다. 본 발명의 일 실시예에서는 절연층 형성 조성물의 점도를 이용하여 절연층의 두께를 조절할 수 있다. 절연층의 두께에 대해서는 전술한 것과 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.
측부 상에 위치한 금속 산화물층의 두께가 0.5㎛ 이하인 측부 결함 그루브인 경우, 절연층 형성 조성물의 점도를 20 내지 80cps로 조절하고, 바닥부 상에 위치한 금속 산화물층의 두께가 0.5㎛ 이하인 바닥부 결함 그루브인 경우, 절연층 형성 조성물의 점도를 20cps 미만으로 조절할 수 있다.
금속 산화물 층 두께를 측정하는 단계에서, 압연 수직 방향으로 구간을 나누어, 두께를 측정하고, 절연층을 형성하는 단계에서, 압연 수직 방향으로 구간을 나누어, 절연층 형성 조성물을 도포할 수 있다.
금속 산화물 층 두께를 측정하는 단계에서, 압연 방향으로 구간을 나누어, 두께를 측정하고, 절연층을 형성하는 단계에서, 압연 방향으로 구간을 나누어, 절연층 형성 조성물을 도포할 수 있다.
절연층 형성 조성물은 다양한 종류를 제한 없이 사용할 수 있다. 일 예로, 실리카 및 금속 인산염을 포함하는 절연층 형성 조성물을 사용할 수 있다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 그러나 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
냉간압연한 두께 0.27mm의 냉연판을 준비하였다. 이 냉연판에 1.5kW의 Gaussian mode의 연속파 레이저를 조사하여, 깊이 15㎛의 그루브를 형성하였다. 그루브 형성 이후, 탈탄침질 소둔을 하고, MgO를 도포하여, 고온 소둔을 실시하였다.
상기 공정을 수행하면서, 시편 내의 그루브 상에 형성되는 금속 산화물층이 모두 바닥부에 결함이 생기도록 상기 공정을 수행하였다.
이후, 점도를 15cps로 조절하고, 실리카 및 Al인산염을 포함하는 절연층 형성 조성물을 도포하여 절연층을 형성하였다.
절연층 두께, 철손(W17/50) 및 누설전류를 측정하여 하기 표 1에 표시하였다.
실시예 2
실시예 1과 동일하게 실시하되, 시편 내의 그루브 상에 형성되는 금속 산화물층이 모두 측부에 결함이 생기도록 상기 공정을 수행하였다.
점도를 50cps로 조절하여 절연층을 형성하였다.
절연층 두께, 철손(W17/50) 및 누설전류를 측정하여 하기 표 1에 표시하였다.
비교예 1
실시예 1과 동일하게 실시하되, 점도를 100cps로 조절하여 절연층을 형성하였다.
절연층 두께, 철손(W17/50) 및 누설전류를 측정하여 하기 표 1에 표시하였다.
절연층 두께(㎛) 철손(W17/50, W/kg) 누설전류
(mA)
측부 바닥부
실시예 1
(바닥부 결함 그루브)		 2.25 9.0 0.72 0
실시예 2(측부 결함 그루브) 1.5 6.0 0.73 3
비교예 1(바닥부 결함 그루브) 0.8 1.2 0.76 600
표 1에서 나타나는 것과 같이, 바닥부 결함 그루브 및 측부 결함 그루브가 형성되더라도, 절연층을 적절한 두께로 형성할 경우, 철손이 우수하고, 절연성이 우수함을 확인할 수 있다. 반면, 비교예 1과 같이 바닥부 결함 그루브가 형성되었음에도 불구하고, 절연층을 얇게 형성한 경우, 철손 및 절연성이 열위됨을 확인할 수 있다.
본 발명은 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 방향성 전기강판,
20 : 그루브,
21: 바닥부,
22: 측부,
30 : 금속 산화물층,
40 : 절연층

Claims (17)

  1. 전기강판의 표면에, 바닥부 및 측부를 포함하는 그루브가 위치하고,
    상기 그루브 상에 금속 산화물층이 위치하고,
    상기 금속 산화물층 상에 절연층이 위치하고,
    상기 강판은 바닥부 및 측부 상에 위치한 금속 산화물층의 두께가 0.5㎛ 초과인 정상 그루브, 측부 또는 바닥부 상에 위치한 금속 산화물층의 두께가 0.5㎛ 이하인 결함부를 갖는 결함 그루브를 포함하고,
    상기 정상 그루브 상에 위치하는 절연층은 두께가 0.5㎛ 내지 4.0㎛ 이고,
    상기 결함 그루브 상에 위치하는 절연층은 두께가 1.5 내지 10㎛인 방향성 전기강판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결함 그루브는 측부 상에 결함부를 갖는 측부 결함 그루브 및 바닥부 상에 결함부를 갖는 바닥부 결함 그루브를 포함하고,
    상기 측부 결함 그루브 상에 위치하는 절연층은 두께가 1.5 내지 6㎛이고,
    상기 바닥부 결함 그루브 상에 위치하는 절연층은 두께가 2.0 내지 10㎛인 방향성 전기강판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정상 그루브의 측부 상에 위치하는 절연층은 두께가 0.5㎛ 내지 2.0㎛이고, 상기 정상 그루브의 바닥부 상에 위치하는 절연층은 두께가 1.0㎛ 내지 4.0㎛인 방향성 전기강판.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 측부 결함 그루브의 측부 상에 위치하는 절연층은 두께가 1.5㎛ 이상 및 4.0㎛ 미만이고, 상기 측부 결함 그루브의 바닥부 상에 위치하는 절연층은 두께가 4.0㎛ 내지 6.0㎛인 방향성 전기강판.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 바닥부 결함 그루브의 측부 상에 위치하는 절연층은 두께가 2.0㎛ 이상 및 5.0㎛ 미만이고, 상기 바닥부 결함 그루브의 바닥부 상에 위치하는 절연층은 두께가 5.0㎛ 내지 10.0㎛인 방향성 전기강판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 강판의 압연 수직 방향으로 구간을 나누어, 각 구간에 포함되는 그루브 상에 위치한 금속 산화물층의 두께에 따라 각 구간별로 절연층의 두께가 형성된 방향성 전기강판.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 강판의 압연 방향으로 구간을 나누어, 각 구간에 포함되는 그루브 상에 위치한 금속 산화물층의 두께에 따라 각 구간별로 절연층의 두께가 형성된 방향성 전기강판.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 그루브의 바닥부는 상기 그루브 전체 깊이의 0.7 이상의 깊이 부분이고, 상기 그루브의 측부는 상기 그루브 전체 깊이의 0.7 미만의 깊이 부분인 방향성 전기강판.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 강판 전체의 그루브에 대하여 상기 결함 그루브는 10 내지 80 %인 방향성 전기강판.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 그루브는 선상으로 형성되고, 압연 수직 방향에 대하여, 상기 그루브가 2 내지 10개 단속적으로 위치하는 방향성 전기강판.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 그루브는 선상으로 형성되고, 압연 수직 방향에 대하여, 75 내지 88°의 각도를 이루는 방향성 전기강판.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 그루브의 깊이는 3 내지 30㎛인 방향성 전기강판.
  13. 냉연판을 제조하는 단계;
    상기 냉연판 표면에 바닥부 및 측부를 포함하는 그루브를 형성하는 단계;
    상기 냉연판에 소둔 분리제를 도포하고, 소둔하여 금속 산화물층을 형성하는 단계;
    상기 그루브의 바닥부 및 측부 상에 위치한 금속 산화물 층 두께를 측정하는 단계 및
    측정된 금속 산화물 층 두께에 따라 절연층 형성 조성물의 점도를 조절하여 도포하여 절연층을 형성하는 단계를 포함하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 절연층을 형성하는 단계에서,
    바닥부 및 측부 상에 위치한 금속 산화물층의 두께가 0.5㎛ 초과인 정상 그루브인 경우, 절연층 형성 조성물의 점도를 80cps 초과로 조절하고,
    측부 또는 바닥부 상에 위치한 금속 산화물층의 두께가 0.5㎛ 이하인 결함부를 갖는 결함 그루브인 경우, 절연층 형성 조성물의 점도를 80cps 이하로 조절하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 절연층을 형성하는 단계에서,
    측부 상에 위치한 금속 산화물층의 두께가 0.5㎛ 이하인 결함부를 갖는 측부 결함 그루브인 경우, 절연층 형성 조성물의 점도를 20 내지 80cps로 조절하고,
    바닥부 상에 위치한 금속 산화물층의 두께가 0.5㎛ 이하인 결함부를 갖는 바닥부 결함 그루브인 경우, 절연층 형성 조성물의 점도를 20cps 미만으로 조절하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 금속 산화물 층 두께를 측정하는 단계에서, 압연 수직 방향으로 구간을 나누어, 두께를 측정하고,
    상기 절연층을 형성하는 단계에서, 압연 수직 방향으로 구간을 나누어, 절연층 형성 조성물을 도포하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 금속 산화물 층 두께를 측정하는 단계에서, 압연 방향으로 구간을 나누어, 두께를 측정하고,
    상기 절연층을 형성하는 단계에서, 압연 방향으로 구간을 나누어, 절연층 형성 조성물을 도포하는 방향성 전기강판의 제조 방법.
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