KR102673933B1

KR102673933B1 - 방향성 전기 강판

Info

Publication number: KR102673933B1
Application number: KR1020227002817A
Authority: KR
Inventors: 요시히사 이치하라; 다케시 오무라; 히로타카 이노우에; 시게히로 다카조; 마사노리 오다치; 구니히로 센다
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2020-07-03
Publication date: 2024-06-10
Also published as: CA3145201C; JPWO2021020026A1; MX2022001313A; WO2021020026A1; CA3145201A1; US20220275487A1; EP4006181A4; CN114207173A; EP4006181A1; CN114207173B; JP6879439B1; KR20220029692A

Abstract

선상 홈이 형성된 방향성 전기 강판으로서, 우수한 철손 저감 효과와, 높은 자속 밀도를 양립할 수 있는 방향성 전기 강판을 제공한다. 방향성 전기 강판의 압연 방향과 교차하는 방향으로, 선상 홈이, 상기 압연 방향으로 주기적으로 형성된 방향성 전기 강판으로서, 상기 선상 홈은, 상기 선상 홈의 홈폭의 중심선의 위치가, 상기 선상 홈의 홈폭 방향으로 어긋난 중심선의 불연속부를 가지며, 상기 선상 홈의 홈폭을 a, 상기 중심선의 불연속부에 있어서의 중심선간의 홈폭 방향의 거리를 b 로 했을 때, 상기 a 및 b 가 하기 식 (1) 의 관계를 만족하는, 방향성 전기 강판.
0.05 ≤ b/a ≤ 0.95 … (1)

Description

방향성 전기 강판

본 발명은 방향성 전기 강판에 관한 것으로, 특히 변압기 등의 철심 재료로서 적합한 방향성 전기 강판에 관한 것이다.

방향성 전기 강판은, 변압기 철심용 재료로서 사용되고 있다. 변압기의 에너지 손실에는 방향성 전기 강판의 철손이 크게 영향을 미치고 있다. 최근에는, 에너지 절약·환경 규제의 관점에서, 변압기에 있어서의 에너지 손실의 저감이 강하게 요구되고 있다. 변압기의 철손은, 소재가 되는 방향성 전기 강판의 철손에 의해 영향받기 때문에, 철손이 낮은 방향성 전기 강판을 개발하는 것이 매우 중요하다.

방향성 전기 강판의 철손은, 히스테리시스손과 와전류손으로 분리된다. 히스테리시스손을 개선하는 수법으로는, GOSS 방위로 불리는 (110) [001] 방위를 압연 방향으로 고도로 배향시키는 수법이나, 강판 중에 포함되는 불순물을 저감하는 수법 등이 개발되어 있다. 한편, 와전류손을 개선하는 수법으로는, Si 첨가에 의해 전기 저항을 증가시키는 수법, 압연 방향으로의 피막 장력의 부여 등의 수법이 개발되어 있다. 그러나, 추가적인 저철손화를 추구할 때에는, 이들 수법에서는 제조상의 한계가 있다.

그래서, 마무리 어닐링, 절연 피막 베이킹 후의 강판에, 홈의 형성이나 국소적인 변형의 도입 등, 물리적인 수법으로 자속의 불균일성을 도입하는 자구 세분화 기술이 개발되어 있다. 이 기술은, 압연 방향을 따라 형성되는 180° 자구 (주자구) 의 폭을 세분화하여, 철손, 특히 와전류손을 저감시키는 수법이다.

이 자구 세분화 기술에 있어서, 제품판에 변형 제거 어닐링을 실시해도 그 효과가 없어지지 않는 수법을, 특히, 내열형의 자구 세분화법이라고 부르고 있다. 이 수법은 일반적으로, 제조 공정상, 응력 제거 어닐링이 필수인 권철심용 재료에 적용된다. 예를 들어 특허문헌 1 에는, 폭 300 ㎛ 이하 또한 깊이 100 ㎛ 이하의 선상 홈을 강판 표면에 도입함으로써, 원래 W_17/50 에서 0.80 W/kg 이상 있던 철손을, 상기 선상 홈의 형성 후에 0.70 W/kg 이하까지 개선하는 기술이 제안되어 있다.

방향성 전기 강판에 홈을 형성하는 방법으로는, 예를 들어, 전해 에칭에 의해 강판 표면에 홈을 형성하는 전해 에칭법 (특허문헌 2), 고출력의 레이저에 의해 강판을 국소적으로 용해·증발시키는 레이저법 (특허문헌 3), 기어 형상의 롤을 강판에 가압함으로써 압흔을 부여하는 기어 프레스법 (특허문헌 4) 이 제안되어 있다.

일본 특허공보 평6-22179호 일본 공개특허공보 2012-77380호 일본 공개특허공보 2003-129135호 일본 공개특허공보 소62-86121호 국제 공개 제2016/171129호

일반적으로, 홈에 의한 자구 세분화 효과는, 강판의 홈측 벽부의 표면적이 클수록 높은 효과가 얻어지는 것이 알려져 있다. 그러나, 홈을 판두께 방향으로 깊게까지 형성하면, 홈 체적의 증가에 의해, 투자율의 저하 등의 강판의 자기 특성 열화에 더하여, 제조 라인 통판 중의 파단 등의 제조상의 불이익도 증가한다. 따라서, 종래의 홈에 의한 자구 세분화재에서는 홈 형성 패턴의 적정화에 의한 철손 개선 효과 향상을 도모하고 있다. 예를 들어, 특허문헌 5 에 있는 바와 같이, 복수의 선상 홈군을 강판 표면에 형성하고, 선상 홈의 형성 방향으로 인접하는 선상 홈끼리를, 그 양단을 떼어놓거나, 또는 압연 방향과 직교하는 투영면 상에서 겹쳐지도록 배치하는 방법이 제안되어 있다.

그러나, 상기 방법에서는, 인접하는 선상 홈끼리를, 압연 방향과 직교하는 투영면 상에서 겹쳐지도록 배치한 경우에는 큰 자구 세분화 효과를 얻을 수 있는 한편, 홈의 총체적도 증가하기 때문에, 투자율이 저하된다. 또, 선상 홈끼리의 양단을 떼어놓는 경우, 투자율의 열화에 수반하는 자기 특성의 열화는 억제할 수 있지만, 자구 세분화 효과가 불충분해진다는 문제를 안고 있다.

따라서, 추가적인 고특성인 내열형 자구 세분화재의 개발을 위해서는, 높은 자구 세분화 효과와, 높은 자속 밀도를 양립하는 홈 형성 패턴이 필요하다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 선상 홈이 형성된 방향성 전기 강판으로서, 우수한 철손 저감 효과와, 높은 자속 밀도를 양립할 수 있는 방향성 전기 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 문제를 해결하기 위해서 예의 검토를 거듭하였다.

먼저, 강판 표면에 형성하는 홈의 형상에 대해서 검토를 실시하였다. 전술한 바와 같이, 강판에 홈을 형성했을 때, 투자율이 열화한다. 이 투자율의 열화의 크기는, 홈의 체적에 상관하는 것이기 때문에, 형성하는 홈의 체적은 최대한 작은 편이 바람직하다. 따라서, 강판에 형성하는 홈의 형상은, 판폭 방향으로 연속적으로 형성시킨 것, 즉 판폭 방향으로 끊김없이 홈을 형성시킨 것이 가장 바람직한 것으로 생각된다. 한편, 이와 같이 형성시킨 홈에 의한 철손 저감 효과는, 판폭 방향으로 연속적으로 형성되어 있지 않은 소규모의 홈군을, 이웃하는 홈의 단부 (端部) 끼리를 압연 방향과 직교하는 투영면 상에서 겹쳐지도록 형성한 것에 비해 작다. 이것은, 자구 세분화 효과는, 자화의 불연속 부분, 즉 홈의 표면적이 클수록 높은 효과가 얻어지기 때문이다.

그래서, 본 발명자들은, 일직선 상에 (연속적으로) 형성시킨 홈에 있어서도, 홈의 형상을 연구하여 더욱 철손을 개선하는 방법에 대해서 예의 검토를 실시하였다. 여기서, 홈을 형성한 방향성 전기 강판은, 홈을 형성한 후에 어닐링 분리제를 도포하여 최종 어닐링을 실시하고 있다. 이 최종 어닐링은, 강판의 2 차 재결정과, 포스테라이트 피막의 형성을 목적으로 하고 있으며, 이 때, 홈 저부에도 포스테라이트 피막이 형성된다. 그리고, 이 포스테라이트 피막이 치밀하게 형성되면, 피막 장력의 증가에 의해, 철손이 개선하는 것이 알려져 있다. 요컨대, 홈 저부에 치밀한 포스테라이트 피막을 형성함으로써, 추가적인 철손 개선의 가능성이 생각되었다.

그래서, 홈 저부에 치밀한 포스테라이트 피막을 형성하는 방법에 대해서 추가로 검토를 실시한 바, 강판 압연 방향으로 주기적으로 선상 홈을 형성함에 있어서, 도 1(a) 에 나타내는 바와 같은 압연 방향과 교차하는 방향으로 형성된 선상 홈에 있어서, 도 1(b) 에 나타내는 바와 같은, 선상 홈 (1) 의 홈폭 (a) 의 중심선 (P) 의 위치가, 선상 홈 (1) 의 홈폭 방향으로 어긋난 영역 (중심선의 불연속부 (2)) 을, 강판의 압연 방향과 교차하는 방향으로 형성된 하나의 선상 홈 (1) 에 대해 적어도 1 개 지점은 존재하는 패턴의 홈을 형성시키고, 또한, 상기 선상 홈 (1) 의 홈폭을 a, 상기 중심선의 불연속부 (2) 에 있어서의 중심선간의 홈폭 방향의 거리를 b 로 했을 때, 상기 a 및 b 가 하기 식 (1) 의 관계를 만족할 때, 철손이 현저하게 개선되는 것을 알아내었다.

0.05 ≤ b/a ≤ 0.95 … (1)

또한, 상기 중심선의 불연속부 (2) 는, 보다 상세하게는, 중심선 (P) (선상 홈 (1) 의 홈폭 (a) 의 중심을 통과하고, 선상 홈 (1) 의 길이 방향 (선상 홈 (1) 의 형성 방향) 으로 평행한 선) 이, 평행이지만, 동일 직선 상에는 없는 영역 (중심선이 병행하여 존재하는 영역) 이다.

또한, 본 발명자들은 상세한 검토를 실시한 바, 상기 식 (1) 을 만족하는 조건에 있어서도, 상기 중심선의 불연속부 (2) 의 선상 홈 길이 방향의 길이 (c) (즉, 중심선 (P) 이 동일 직선 상에 없는 영역의 선상 홈 길이 방향의 길이, 이하, 랩 길이이라고도 한다) 가, 50 ㎜ 를 초과했을 때, 철손 개선 효과가 감소로 바뀌는 것을 알아내었다.

본 발명은 상기 지견에 기초하여 이루어진 것이다. 즉, 본 발명의 요지 구성은 하기와 같다.

[1] 방향성 전기 강판의 압연 방향과 교차하는 방향으로, 선상 홈이, 상기 압연 방향으로 주기적으로 형성된 방향성 전기 강판으로서,

상기 선상 홈은, 상기 선상 홈의 홈폭의 중심선의 위치가, 상기 선상 홈의 홈폭 방향으로 어긋난 중심선의 불연속부를 가지며,

상기 선상 홈의 홈폭을 a, 상기 중심선의 불연속부에 있어서의 중심선간의 홈폭 방향의 거리를 b 로 했을 때,

상기 a 및 b 가 하기 식 (1) 의 관계를 만족하는, 방향성 전기 강판.

0.05 ≤ b/a ≤ 0.95 … (1)

[2] 상기 중심선의 불연속부의 선상 홈 길이 방향의 길이가, 0 ㎜ 이상 50 ㎜ 이하인, [1] 에 기재된 방향성 전기 강판.

본 발명에 의하면, 선상 홈이 형성된 방향성 전기 강판으로서, 우수한 철손 저감 효과와, 높은 자속 밀도를 양립할 수 있는 방향성 전기 강판을 제공할 수 있다.

본 발명에 의하면, 선상 홈을 형성한 내열형 자구 세분화 방향성 전기 강판에 있어서, 종래보다 자속 밀도의 열화를 억제하면서, 높은 철손 저감 효과를 얻을 수 있다.

도 1(a) 는, 압연 방향과 교차하는 방향으로 형성된 선상 홈의 형상을 설명하는 도면이고, 도 1(b) 는, 중심선의 불연속부를 갖는 선상 홈의 형상을 설명하는 도면이다.
도 2 는, 중심선의 불연속부에 있어서의 b/a 와, 철손의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3 은, 중심선의 불연속부에 있어서의 랩 길이 (c) 와, 철손의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4 는, 실시예에서 형성한 레지스트 패턴의 일례를 나타내는 도면이다.

먼저, 본 발명을 완성시키기에 이른 실험 결과에 대해서 설명한다.

방향성 전기 강판 (냉연 강판 강대 (鋼帶)) 에, 당해 방향성 전기 강판의 압연 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 선상 홈으로서, 중심선의 불연속부를 갖는 선상 홈을 형성하였다. 이 때, 중심선간의 홈폭 방향의 거리 (b) 를, 홈폭 (a) 에 대하여 다양하게 변화시켜 (도 1(b) 참조), 홈을 형성한 시료에, 탈탄 어닐링을 실시한 후, 어닐링 분리제를 도포하여 코일상으로 권취하고, 최종 어닐링을 실시하였다. 이어서 평탄화 어닐링을 실시하여, 장력 피막을 강판 표면에 형성하여 최종 제품판으로 한 것을 제조하고, 그 자기 특성을 조사하였다. 이 때, 홈폭 (a), 중심선의 불연속부의 선상 홈 길이 방향의 길이 (랩 길이 (c)), 및 홈의 깊이 (홈의 판두께 방향의 형성 깊이) 는 일정하게 하였다. 자기 특성의 평가는, 철손 W_17/50 과 자속 밀도 B₈ 을 사용하였다. W_17/50 이란, 강판의 압연 방향으로 1.7 T, 50 Hz 의 교번 자화를 부여했을 때의 철손 값을 의미하며, 또, B₈ 이란, 자화력 800 A/m 로 압연 방향으로 자화했을 때의 자속 밀도를 의미한다.

결과를 도 2 에 나타낸다. 철손 (W_17/50) 은, b/a 가 0.05 이상일 때, 큰 철손 개선 효과를 확인할 수 있다. 이것은, 시료를 코일상을 권취한 후, 최종 어닐링을 실시할 때에, 판폭 방향으로 연속해서 형성한 선상 홈 중에 흐르는 최종 어닐링의 분위기 가스가, 중심선의 불연속부에 체류한 결과, 포스테라이트 피막의 형성 반응이 촉진되어, 치밀한 조직으로 되었기 때문인 것으로 생각하고 있다. 또, b/a 가 1 이상, 즉 홈이 연속적인 직선상이 아니게 되었을 때, 철손 개선 효과가 크게 열화하였다. 이것은, 홈이 끊어져. 판폭 방향으로 연속된 직선상은 아니게 되었기 때문에, 분위기 가스의 유통이 차단되어, 상기 효과가 얻어지지 않았기 때문인 것으로 생각된다.

한편, 자속 밀도 (B₈) 는, b/a 가 0.95 를 초과하면 열화하는 경향이 확인되었다. 이것은, 중심선간의 홈폭 방향의 거리 (b) 의 증가에 의해, 홈의 체적이 증가한 것으로, 강판의 투자율이 저하되었기 때문인 것으로 생각하고 있다. 이상의 결과로부터, b/a 의 적정 범위는 0.05 이상 0.95 이하로 하였다. b/a 는, 보다 바람직하게는 0.10 이상이다. 또, b/a 는, 보다 바람직하게는 0.90 이하이다.

계속해서, 홈폭 (a), 중심선간의 홈폭 방향의 거리 (b), 홈 깊이를 일정하게 하여, 랩 길이 (c) 를 다양하게 변화시켜 홈을 형성한 시료에 상기와 동일한 프로세스로 최종 제품판으로 한 것을 제조하고, 자기 특성의 조사를 실시하였다. 결과를 도 3 에 나타낸다. 랩 길이 (c) 가 50 ㎜ 이하일 때에, 큰 철손 개선 효과를 확인할 수 있었다. 이것은, 전술한 바와 마찬가지로, 중심선의 불연속부에 있어서의, 분위기 가스의 체류에 의해 치밀한 포스테라이트 피막이 형성되었기 때문인 것으로 생각하고 있다. 한편, 랩 길이 (c) 를 50 ㎜ 보다 길게 한 경우에는, 철손 개선량의 열화가 보였다. 이것은, 랩 길이가 길어진 것으로, 홈 안을 흐르는 분위기 가스의 유통성이 향상하고, 치밀한 포스테라이트 피막이 형성되기 어려워졌기 때문인 것으로 생각하고 있다.

또한, 랩 길이 (c) 가 50 ㎜ 보다 긴 경우에는, B₈ 의 열화도 확인되었다. 이것은, 랩 길이 (c) 가 길어진 것으로, 홈의 체적이 증가한 것에 의한 것이라고 생각된다. 또, 선상 홈이기 때문에, 중심선의 불연속부의 랩 길이 (c) 는 0 ㎜ 이상인 것이 필요하다. 이상으로부터, 랩 길이 (c) 의 적합 범위를 0 ㎜ 이상 50 ㎜ 이하로 하였다. 보다 바람직하게는, 랩 길이 (c) 는 0.1 ㎜ 이상이다. 또, 보다 바람직하게는, 랩 길이 (c) 는 40 ㎜ 이하이다.

이하에, 본 발명의 적합한 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 본 실시형태에 개시의 구성에만 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경이 가능하다.

[방향성 전기 강판]

본 발명의 방향성 전기 강판용의 강 소재 (슬래브) 의 기본 성분, 인히비터 성분 및 임의 첨가 성분에 대해서 구체적으로 서술한다.

(기본 성분)

C : 0.08 질량％ 이하

C 는, 열연판 조직의 개선을 위해서 첨가하지만, C 의 함유량이 0.08 질량％ 를 초과하면, 자기 시효가 일어나지 않는 50 질량 ppm 이하까지 제조 공정 중에 탈탄하는 것이 곤란해지기 때문에, C 함유량은 0.08 질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또, C 를 포함하지 않는 강 소재에서도 2 차 재결정한다는 점에서, C 함유량의 하한에 대해서는 특별히 마련하지 않는다.

Si : 2.0 ∼ 8.0 질량％

Si 는, 강의 전기 저항을 증대시켜, 철손을 개선하는 데에 유효한 원소이다. 그러나, Si 의 함유량이 2.0 질량％ 미만에서는 그 개선 효과가 충분히 발휘되지 않고, 한편 8.0 질량％ 를 초과하면, 가공성, 통판성이 현저하게 열화하는 것에 더하여, 자속 밀도도 저하된다. 그 때문에, Si 함유량은 2.0 ∼ 8.0 질량％ 의 범위로 하는 것이 바람직하다.

Mn : 0.005 ∼ 1.0 질량％

Mn 은, 열간 가공성을 향상시키는 데에 필요한 원소이다. 그러나, Mn 의 함유량이 0.005 질량％ 미만에서는 그 효과를 충분히 얻을 수 없고, 한편 1.0 질량％ 를 초과하면 자속 밀도가 열화한다. 그 때문에, Mn 함유량은 0.005 ∼ 1.0 질량％ 의 범위로 하는 것이 바람직하다.

(인히비터 성분)

본 발명에 있어서, 방향성 전기 강판의 슬래브의 성분 조성은, 2 차 재결정이 발생하는 성분 조성이면 된다. 2 차 재결정을 발생시키기 위해서 인히비터를 이용하는 경우, 예를 들어 AlN 계 인히비터를 이용하는 경우이면 Al 및 N 을, 또 MnS·MnSe 계 인히비터를 이용하는 경우이면, Mn 과 Se 및/또는 S 를 적당량 함유시키면 된다. 물론 양 인히비터를 병용해도 된다. 이 경우에 있어서의, Al, N, S 및 Se 의 적합 함유량은 각각,

Al : 0.010 ∼ 0.065 질량％

N : 0.0050 ∼ 0.0120 질량％

S : 0.005 ∼ 0.030 질량％

Se : 0.005 ∼ 0.030 질량％

이다.

또한, 본 발명은, Al, N, S, Se 의 함유량을 제한한, 인히비터를 사용하지 않는 방향성 전기 강판에도 적용할 수 있다. 이 경우에는, Al, N, S, Se 의 함유량은 각각,

Al : 0.010 질량％ 이하

N : 0.0050 질량％ 이하

S : 0.0050 질량％ 이하

Se : 0.0050 질량％ 이하

로 억제하는 것이 바람직하다.

상기의 기본 성분이나 인히비터 성분 이외에, 자기 특성 개선에 유효한 것으로 알려져 있는, 하기 임의 첨가 성분을 적절히 함유시킬 수 있다.

Ni : 0.03 ∼ 1.50 질량％,

Sn : 0.01 ∼ 1.50 질량％,

Sb : 0.005 ∼ 1.50 질량％,

Cu : 0.03 ∼ 3.0 질량％,

P : 0.03 ∼ 0.50 질량％,

Mo : 0.005 ∼ 0.10 질량％,

Cr : 0.03 ∼ 1.50 질량％ 중에서 선택되는 1 종 이상

Ni 는, 열연판 조직을 개선하여 자기 특성을 향상시키기 위해서 유효한 원소이다. 그러나, Ni 의 함유량이 0.03 질량％ 미만에서는 자기 특성에 대한 공헌은 작고, 한편 1.50 질량％ 를 초과하면, 2 차 재결정이 불안정해져 자기 특성이 열화한다. 그 때문에 Ni 함유량은 0.03 ∼ 1.50 질량％ 의 범위로 하는 것이 바람직하다.

또, Sn, Sb, Cu, P, Mo, Cr 도, 자기 특성을 향상시키는 원소이지만, 모두, 함유량이, 상기의 하한 미만에서는 그 효과는 충분하지 않고, 또 상한을 초과하면, 2 차 재결정립의 성장이 억제되기 때문에 자기 특성이 열화한다. 그 때문에 각각 상기의 함유량의 범위로 하는 것이 바람직하다.

또 상기 성분 이외는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다. 또한, 제품판에 있어서는, C 이외의 기본 성분 및 임의 첨가 성분은 강 소재 (슬래브) 에 있어서 함유시킨 양이 그대로 제품판에도 함유된다. 한편, C 는 탈탄 어닐링에 의해 저감되고, 인히비터 성분은 후술하는 최종 어닐링으로 순화 (純化) 되어, 제품판에서는 불가피적 불순물 정도의 함유량으로 저감된다.

상기의 성분계로 이루어지는 방향성 전기 강판의 강 소재 (슬래브) 에, 열간 압연을 실시한 후, 열연판 어닐링을 실시한다. 이어서 1 회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2 회 이상의 냉간 압연을 실시하여, 최종 판두께의 강대로 완성한다. 그 후, 상기 강대에, 탈탄 어닐링을 실시하여, MgO 를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 도포한 후, 코일상으로 권취하여, 2 차 재결정 및 포스테라이트 피막의 형성을 목적으로 한 최종 어닐링을 실시한다. 최종 어닐링 후의 강대에 대해서, 평탄화 어닐링을 실시한 후, 예를 들어 인산마그네슘계의 장력 피막을 형성시켜 제품판의 강대로 한다.

본 발명에 있어서는, 냉간 압연 후, 어닐링 분리제 도포 전의 임의의 공정에 있어서, 방향성 전기 강판 (강대) 의 표면에 선상 홈을 형성시킨다.

[홈 형성 방법]

본 발명에 있어서의 홈의 형성 방법에는, 그라비아 인쇄법이나 잉크젯 인쇄법에 의해, 중심선의 불연속부가 형성되도록 레지스트 패턴을 인쇄하고, 비인쇄부를 전해 에칭법에 의해 홈 형성하는 방법, 강판 전체면에 레지스트 잉크를 도포하여 레지스트를 형성한 후, 레이저 조사에 의해 중심선의 불연속부가 형성되도록 패터닝 (레지스트 제거) 을 실시한 후, 레지스트가 제거된 노출부를 전해 에칭법에 의해 홈 형성하는 방법 등을 들 수 있지만, 특별히 한정되는 것은 아니다.

[홈 치수]

하기에, 본 발명에 있어서 적합한 홈 치수를 나타낸다. 여기서 홈 치수란, 홈폭, 홈 깊이에 더하여, 방향성 전기 강판 (강대) 의 압연 방향으로 주기적으로 형성하는 홈끼리의 간격 및, 선상 홈의 연신 방향과 판폭 방향이 이루는 각을 의미한다.

홈폭 : 10 ∼ 300 ㎛

홈폭이 넓을수록 동일한 정도의 홈 깊이로 했을 때의 투자율의 열화가 크기 때문에, 좁을수록 적합하다. 따라서, 홈폭은 300 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 홈폭이 과잉으로 좁아졌을 때, 홈 양단에 있어서의 자극 커플링에 의해, 철손 개선 효과가 저하되어 버리기 때문에, 홈폭의 하한을 10 ㎛ 로 하는 것이 적합하다.

홈 깊이 : 판두께에 대하여 4 ∼ 25 ％

홈 형성에 의한 철손 개선 효과는, 홈측 벽부의 표면적, 즉 홈의 형성 깊이가 클 (깊을) 수록 높은 효과가 얻어진다. 따라서, 판두께에 대하여 4 ％ 이상의 깊이의 홈을 형성시키는 것이 적합하다. 한편, 홈의 깊이를 늘려 가면, 당연히 홈의 체적도 증가하여, 투자율이 열화하는 경향이 된다. 또한, 통판 시에 홈부를 기점으로 파단 리스크가 있다. 이상을 바탕으로 하여, 홈 깊이의 상한을 판두께에 대하여 25 ％ 로 하는 것이 적합하다.

선상 홈의 압연 방향의 형성 간격 : 1.5 ∼ 10 ㎜

전술한 바와 같이, 철손 개선 효과는 홈측 벽부의 표면적이 클수록 향상되기 때문에, 압연 방향에 있어서의 홈의 형성 간격은 좁을수록 양호한 결과가 얻어진다. 그러나, 홈의 형성 간격이 좁아짐에 따라, 강판에 대한 홈의 체적 분율도 증가하고 투자율의 열화에 더하여, 조업 시의 파단 리스크도 높아진다. 따라서, 압연 방향에 있어서의 홈의 형성 간격을 1.5 ㎜ ∼ 10 ㎜ 로 하는 것이 적합하다.

선상 홈과 판폭 방향이 이루는 각 : ±30° 이내

홈의 연신 방향이 판폭 방향으로부터 기울어질수록, 홈의 체적이 증가하기 때문에, 투자율이 열화하는 경향이 된다. 따라서, 선상 홈과 판폭 방향이 이루는 각은 ±30° 이내로 하는 것이 바람직하다.

[홈 형상 측정 방법]

본 발명의 중심선의 불연속부에 있어서의 홈폭 (a), 중심선간의 홈폭 방향의 거리 (b), 랩 길이 (c) 는, 장력 피막 형성 후의 방향성 전기 강판의 표면을, 광학 현미경으로 관찰하고, 해당 지점의 길이를 계측하여 구한다. 홈 깊이의 측정은, 레이저 현미경을 사용하여 상기 강판의 표면을 관찰하고, 연신 방향을 따라 홈부의 심도 (深度) 프로파일을 취득한다. 얻어진 각 점의 심도 프로파일에 있어서의, 최심부의 평균값을 홈 깊이로 한다.

그 외에, 본 발명에 있어서, 상기 서술한 공정이나 제조 조건 이외에 대해서는, 홈을 형성하여 자구 세분화 처리를 실시하는 공지된 방향성 전기 강판의 제조 방법을 적절히 이용할 수 있다.

실시예

다음으로 실시예에 기초하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예는, 본 발명의 적합한 일례를 나타내는 것이며, 본 실시예에 의해 조금도 한정을 받는 것은 아니다. 본 발명의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 변경을 더하여 실시하는 것도 가능하며, 그러한 양태에서도 본 발명의 기술 범위에 포함된다.

표 1 에 나타내는 성분 조성을 함유하고 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 방향성 전기 강판의 강 소재 (슬래브) 에 열간 압연을 실시하고, 열연판 어닐링을 실시하였다. 이 후, 중간 어닐링을 사이에 두는 2 회의 냉간 압연을 실시하여 판두께 0.23 ㎜ 의 냉연 강대로 하였다. 이것에 잉크젯 방식으로 레지스트 패턴을 인쇄한 후, 전해 에칭법에 의해 홈을 형성하였다. 이 때, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 레지스트부와 비레지스트부로 형성되는 레지스트 패턴을, 홈폭 200 ㎛, 홈의 압연 방향의 형성 간격을 4 ㎜, 홈의 연신 방향과 판폭 방향이 이루는 각을 10° 가 되도록 설정하고, 또한, 중심선의 불연속부에 있어서의 중심선간의 홈폭 방향의 거리 (b) 및 랩 길이 (c) 를 다양하게 변화시켰다. 또, 전해 에칭 조건은, 홈 깊이가 20 ㎛ 가 되는 조건으로 설정하였다. 전해 에칭에 의해 홈을 형성한 후의 강대는, 알칼리 액 중에서 표면의 레지스트를 제거한 후, 탈탄 어닐링을 실시하고, MgO 를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 도포하고, 코일상으로 권취한 후, 최종 어닐링을 실시하였다. 최종 어닐링 후의 강대에 대하여, 평탄화 어닐링을 실시한 후, 인산마그네슘계의 장력 피막을 형성시켜, 최종 제품 강대로 하였다.

이렇게 하여 제조한 강대를, 선상 홈 (1) 개에 대해 1 개 지점의 중심선의 불연속부를 포함하도록 RD : 280 ㎜ × TD : 100 ㎜ 로 잘라내고, SST (단판 자기 시험) 방식으로 W_17/50, B₈ 을 측정하였다. 여기서, RD 는 강판의 압연 방향을, TD 는 판폭 방향을 의미한다. 자기 측정 후의 시료 표면을 광학 현미경으로 관찰하고, 홈폭 (a), 중심선의 불연속부에 있어서의 중심선간의 홈폭 방향의 거리 (b) 및 랩 길이 (c) 를 측정하였다. 이어서, 자기 특성, 홈 형상을 측정한 시료에 대해, 중심선의 불연속부의 단면 (斷面) 을 잘라내어 카본 몰드에 매립 연마한 후, 당해 연마 후의 단면을 SEM 으로 관찰하고, 홈 저부에 있어서의 포스테라이트 피막의 막두께를 측정하였다.

또, 비교로서, 판폭 방향으로 연속적으로 형성되어 있지 않은 소규모의 홈군을 형성하고, 판폭 방향으로 인접하는 홈끼리가 압연 방향과 직교하는 투영면 상에서 겹쳐지도록 형성한 홈 패턴 (후술하는 표 2 의 No. 43, 44), 및 판폭 방향으로 인접하는 홈의 단부끼리가 떨어져 있는 홈 패턴 (후술하는 표 2 의 No. 45, 46) 의 시료와 동일하게 제조하고, 홈 형상, 자기 특성의 평가를 실시하였다. 또, 홈폭 중앙부의 단면을, 상기와 마찬가지로 SEM 으로 관찰하고, 홈 저부에 있어서의 포스테라이트 피막의 막두께를 측정하였다.

결과를 표 2 에 정리하여 나타낸다. b/a 가 본 발명의 범위에 있을 때, 홈 저부에 두꺼운 포스테라이트 피막이 형성되어, 높은 철손 개선 효과를 나타내면서, 자속 밀도의 열화가 억제되고 있는 것을 알 수 있다. 게다가, c 가 0 ㎜ 이상 50 ㎜ 이하일 때, 홈 저부에 더욱 두꺼운 포스테라이트 피막이 형성되어, 보다 높은 철손 개선 효과를 확인할 수 있다.

1 : 선상 홈
2 : 중심선의 불연속부

Claims

방향성 전기 강판의 압연 방향과 교차하는 방향으로, 선상 홈이, 상기 압연 방향으로 주기적으로 형성된 방향성 전기 강판으로서,
상기 선상 홈은, 상기 선상 홈의 홈폭의 중심선의 위치가, 상기 선상 홈의 홈폭 방향으로 어긋난 중심선의 불연속부를 가지며,
상기 선상 홈의 홈폭을 a, 상기 중심선의 불연속부에 있어서의 중심선간의 홈폭 방향의 거리를 b 로 했을 때,
상기 a 및 b 가 하기 식 (1) 의 관계를 만족하는, 방향성 전기 강판.
0.05 ≤ b/a ≤ 0.95 … (1)
제 1 항에 있어서,
상기 중심선의 불연속부의 선상 홈 길이 방향의 길이가, 0 ㎜ 이상 50 ㎜ 이하인, 방향성 전기 강판.