KR20000028848A - 자기특성이 우수한 일방향성 전자강판 및 그 제조방법 - Google Patents

자기특성이 우수한 일방향성 전자강판 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20000028848A
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아사무라 타카싯
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Abstract

응력 제거 풀림 후에도 잔존하는 유사한 선 모양 또는 점선형 홈(groove) 및/또는 열영향 층이 레이저 조사에 의해 정확한 동등 위치 또는 약간 편향 위치로 일방향 전자 강판의 양 표면에 형성되었다. 양 표면위의 형성 위치의 편향은 압연 방향내 홈 및/또는 열영향 층의 폭보다 적고, 및 양 표면상의 홈에 대한 홈 깊이는 강판 두께의 5%보다 적다. 상기 강판은 권철심(wound core)과 스택 철심 (stacked core)에 적용될 수 있고, 및 제조 장치에 대한 부하를 감소시킬 수 있는 우수한 자기 특성을 가진다.

Description

자기특성이 우수한 일방향성 전자강판 및 그 제조방법{GRAIN-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET EXCELLENT IN MAGNETIC PROPERTIES, AND PRODUCTION METHOD THEREOF}
본 발명은 응력 제거 풀림 후에도 낮은 철 손실과 높은 자속밀도를 보유하고, 스택 철심(stacked core)과 권철심(wound core)에 적용될 수 있는 일방향성 전자강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일방향성 전자강판을 제조하기 위한 방법중의 하나가 일본 미공개 특허공보(고까이) 제 58-26405호에 기술되었다. 상기 방법은 180°자구벽(magnetic domain wall)을 형성하기 위해 강판의 표면 위로 레이저 에너지를 조사하고, 자구를 미세하게 분리하고 및 따라서 철손실을 줄인다. 상기 방법에 따라서, 강판 표면 위의 코팅 피막은 레이저 조사에 의해 증착되고, 변형은 증착 반응에 의해 강판 표면층에서 분할되고 및 환류 자구가 레이저 조사 부분 부근에 형성된다. 상기 방법을 통해 새롭게 생성된 환류 자구는 정적 자기 에너지를 증가하지만 자구는 철손실이 개선될 수 있는 결과로 상기 증가된 정적 자기 에너지를 최소화하므로써 상기 방법을 통해 미세하게 분리된다. 상기 자구 미세 분리 효과를 통해 철손실의 개선으로 인하여, 철손치는 재료의 결정방위로 결정되는 최소 값으로 저하될 수 있다. 상기 종래 기술 방법이 자속 밀도를 크게 방해하는 것으로 어떠한 물리적 변형에 관계되지 않기 때문에, 상기 방법은 레이저 조사 후 거의 자속 밀도를 낮추지 못한다.
상기 이유에 있어서, 상기 방법을 통해 제조된 일방향성 전자 강판은 이상적인 자기 특성을 나타낸다.
그럼에도 불구하고, 자구의 미세한 분리원으로 작용하는 변형은 열처리시 약 500℃에서 소멸되고, 동시에, 또한 철손을 낮추는 효과도 소멸된다.
바꾸어 말하면, 종래 기술방법을 통해 제조된 일방향성 전자강판에서 철손 저하 효과는 권철심을 위한 제조 공정으로 약 800℃에서 행해진 응력 제거 풀림에 견딜수 없고, 및 소멸된다.
상기 이유로, 상기 방법을 통해 제조된 일방향성 전자강판은 권철심을 위해 사용될 수 없고, 오로지 스택 철심만을 위해 사용되어진다.
따라서, 자장(magnetic field)의 적용 범위에서 강판의 표면에 대한 상호 다른 투자율을 가지는 부분을 분할하는 응력 제거 풀림에 견딜 수 있는 자구 개선 기술과 같은 방법들이 제안되었다. 더욱 구체적으로 말하자면, 강판 표면상의 압연 방향에 대하여 실질적으로 수직인 방향에서 상호 다른 투자율을 가진 선 모양 또는 점선형 영역을 형성하는 방법, 및 상기 방법을 통해 제조된 다양한 제품들이 제안되었다. 그들 중, 강판의 표면 층위에 홈을 형성하고, 및 모재와 대기 사이에 투자율의 차이를 이용하는 자구 개선 기술이 우수한 기술이고, 및 상기 기술은 이미 산업 응용에 이용되고 있다. 덧붙여 말하자면, 강판 내부로 기어(gear)형 롤(roll)을 기계적으로 미는 방법(일본 공개 특허공보(고꼬꾸) 제 63-44804호), 화학 에칭을 사용하는 방법(미국 특허 제 4,750,949호) 및 파동 레이저 에너지를 사용하는 처리 방법(일본 미공개 특허 공보(고까이) 제 7-220913)이 홈을 형성하기 위한 방법으로 제안되었다.
종래 기술방법을 통해 제조되고 및 소둔에 의해 소멸되는 철손실과 저항을 가지는 상기 모든 일방향성 전자강판에서, 홈은 단지 강판의 표면 중 하나에 형성된다. 상기 경우에서, 홈의 깊이는 홈 깊이가 홈을 형성하기 위해 사용된 수단에 의존하여 변하는 것으로부터 실질적으로 충분한 철손 저하 효과를 얻기 위해서 강판 두께가 0.23mm일 때 약 15 내지 30μm로 되어야 한다. 바꾸어 말하면, 강판 두께의 5%를 초과하는 홈 깊이가 형성되어야 한다. 철손 저하 효과가 홈 깊이의 변화에 따라 상당히 변하기 때문에, 홈 깊이는 주의 깊게 제어되어야 한다. 따라서, 종래 제품들은 제조 특성과 제조 방법에 있어서 다음과 같은 문제들을 아직 해결하지 못하였다.
첫째, 제조 특성에 관한 문제들이 설명될 것이다. 15μm, 또는 강판 두께의 5%를 초과하는 홈 깊이가 물리적으로 강판의 표면 층에 형성되기 때문에, 거기에는 자속밀도에 대한 큰 방해물이 존재한다. 바꾸어 말하면, 문제가 독단적으로 외부 자속에서 발생하는 자속 밀도가 홈 형성전에 자속 밀도와 비교될 때 홈의 형성 후 크게 떨어지는 상태가 된다. 또한, 철손 저하 효과가 홈 깊이 변화에 따라 크게 변하기 때문에, 제품의 철손 특징 변화는 홈 깊이가 충분히 제어되지 않는 한 크게된다.
다음, 제조 방법에 관한 문제가 설명될 것이다. 홈을 더하므로써 철손실을 개선시키기 위해서는, 상기에 기술된 것 처럼, 15 내지 30μm의 깊이를 가진 홈이 요구되어진다. 그러나, 제조 방법에 관한 부하는 1m 넓이 이상인 강판의 충분한 폭 전체에 그러한 깊은 홈을 형성하기 위해서 크고, 다양한 문제들이 설비 및 조작의 비용 면에서, 및 제조 속도 면에서 발생한다. 강판 내부로 기어형 롤을 밀치는 기계적 방법의 경우에, 힘은 깊은 홈을 가진 강판을 제공하기 위해서 크게되어야 하고, 및 결과적으로, 장비는 규모에 있어서 커지게된다. 기어형 롤이 마모되므로써, 홈 깊이는 작아지게 되고, 및 기어형 롤을 자주 교체해야하는 또 다른 문제를 발생하게 된다. 화학 에칭 방법은 긴 에칭 시간을 필요로 하고, 및 진행 속도가 제한된다. 에칭 속도를 개선하기 위해서, 긴 에칭 욕조가 필요하게 된다. 레이저 방법의 경우에서, 레이저 파워(power)는 깊은 홈 처리를 위해 증가되어야 한다. 결과적으로, 장비는 크기에 있어서 커지게 되고, 및 복 수개의 큰 레이저 발전기가 필요하게 된다.
만약 조사 레이저 파워가 레이저 방법의 경우에서 증가된다면, 열 영향은 스웰(swell) 변형이 강판 전체에 발생하도록 조사된 부분의 주변 부에 과도하게 적용된다. 만약 그러한 강판이 스택 철심을 만들기 위해 적층된다면, 철손은 증가하고 또는 점적률(space factor)은 저하된다. 따라서, 깊은 홈이 레이저 방법을 통해 형성된 강판은 강판이 스택 철심을 위해 사용될 수 없는 또 다른 문제를 포함한다.
레이저 방법은 비접촉 고속 처리를 실행할 수 있기 때문에 우수한 기술이고, 단순한 공정이고 및 홈 형성 위치의 위치 정확성 및 홈 깊이의 제어 가능성에 있어서 우수하다. 그러나, 상기는 깊은 홈이 형성되어질 때 문제를 포함하고, 상기는 조사 부분의 주변부 위에 과도한 열 영향을 부여하고 및 자기 특성을 악화시키는 강판의 변형을 초래한다.
본 발명의 목적은 권철심의 제조 공정에서 실행된 응력 제거 풀림을 견딜 수 있는 자구 개선 효과를 구비하고, 권철심에 적용될 수 있고, 안정하게 철손실을 감소시킬 수 있고, 자속 밀도의 저하가 없으며, 제한 변형 가능하고, 또한 스택 철심에 적용될 수 있고 및 제조 장비의 부하를 감소시킬 수 있는 자기 특성이 우수한 일방향성 전자강판을 제공하고, 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명가들은 레이저 방법을 통해 일방향성 전자 강판위에 다양한 홈 및/또는 열영향 층을 형성시켰고, 및 상기 강판을 응력 제거 풀림한 후 자기 특성을 상세히 조사하였다. 결과적으로, 본 발명가들은 강판의 양 표면 위에 홈 및/또는 열 영향 층을 형성시키므로써 매우 우수한 자기 특성이 종래 일방향성 전자 강판의 것들과 비교하여 얻어질 수 있음을 발견하였다.
본 발명은 상기 기술된 발견을 바탕으로 이루어질 수 있었고, 및 본 발명의 요지는 다음의 요점에 귀속한다.
본 발명에서, 응력 제거 풀림 후에도 남아 있는 선 모양 또는 점선형 홈 및/또는 열영향 층이 강판의 양 표면 위에 형성되었다. 따라서, 철손실은 최소한으로 감소되었다. 양적으로 저하하는 철손실이 홈 깊이에 거의 의존하지 않기 때문에, 일방향성 전자 강판은 적은 변화의 자기 특성을 가진다. 철손실을 저하시키기 위한 필요 홈 깊이는 최소화 되었고 및 홈 깊이가 본 발명에서 엄격하게 제어될 필요가 없기 때문에, 일방향성 전자 강판은 제조 장비의 큰 부하를 더할 필요가 없다. 본 발명에서, 강판의 양 표면위의 홈 깊이는 강판의 5% 이하로 제한되었다. 따라서, 본 발명의 일방향성 전자 강판은 자속밀도의 저하가 거의 없었다. 본 발명에서, 강판의 양 표면 위에 홈 및 열영향 층의 형성 위치는 한 쌍을 이루고, 및 그들의 위치 편차는 압연 방향에서 홈 및/또는 열영향 층의 폭 보다 크지 않았다.
따라서, 상기 강판은 큰 철손실의 저하 효과를 제공할 수 있고 및 동시에, 스택 철심을 위해 강판에서 문제되고 있는 스웰 변형이 없었다. 결과적으로, 강판은 스택 철심과 권철심에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명이 높은 에너지를 가지는 빔을 사용하기 때문에, 특히 연속 파장 또는 파동 레이저를 사용하기 때문에, 본 발명은 높은 위치 정확성을 가진 강판의 양 표면위에 홈 및/또는 열영향 층을 형성할 수 있는 일방향성 전자 강판을 위한 제조 방법을 제공한다.
말하자면, 전위 및/또는 용융되고. 재 응고된 층으로써 본 발명에서 형성된 열영향 층은 레이저, 전자 빔 등과 같은 높은 에너지 빔의 조사에 의해 형성되고, 또는 상기 층은 강판 모재의 것으로 부터 구별되는 투자율 및 강판에 대하여 자구 개선 효과를 제공할 수 있는 범위와 같은 층 부피를 가진다. 상기 열영향 층은 광학 현미경을 통하여 강판의 단면을 확인하므로써 쉽게 확인될 수 있다.
도 1(a)는 일방향성 전자강판의 다양한 단면 형상을 나타낸 단면도로, 여기에서 강 A 내지 F는 그의 양 표면상에 홈 및/또는 열영향 층을 가진 본 발명에 따른 일방향성 전자강판의 단면 형상을 나타내고; 강 G는 종래 기술에 따른 풀림에 의해 소멸하는 저항을 구비하고 및 홈이 표면 중 하나위에 형성된 일방향성 전자강판의 단면형상을 나타내고; 및 강 H는 자구(magnetic domain)가 레이저 조사로 인하여 단지 강판 피막의 증착 반응으로 미세하게 분리되고, 풀림에 의해 소멸하는 저항이 결여된 일방향성 전자강판의 단면 형상을 나타내고;
도 1(b)는 도 1(a)에서 나타낸 다양한 단면 형상에서 확대된 홈 및 열영향 층을 도시한 확대도이고;
도 2(a)는 본 발명에 따른 일방향성 전자 강판의 양 표면위에 홈 형성 위치의 편차를 설명하기 위한 유용한 설명도이고;
도 2(b) 및 2(c)는 응력 제거 풀림이 본 발명에 따른 홈 및/또는 열영향 층을 가진 일방향성 전자 강판에 적용된 후 표면 조도 측정의 결과를 나타낸 설명도이고;
도 3(a)는 본 발명에 따른 그의 제조방법을 설명하기 위한 유용함 및 일방향성 전자강판을 나타낸 설명도이고; 및
도 3(b)는 도 3(a)에서 나타낸 점선형 홈에 대한(도 3(a)에서 동그라미(○) 부분) 부분을 나타낸 확대도이다.
첫 째로, 본 발명에 따른 일방향성 전자 강판의 제조 방법이 설명될 것이다.
본 발명에 따른 일방향성 전자 강판의 제조 방법은 일방향성 전자 강판의 양 표면 위에 홈들, 또는 홈들 및 열영향 층들, 또는 단지 열영향 층들을 형성한다. 이러한 홈들 및/또는 열영향 층들은 레이저 에너지, 전자 빔, 이온 빔, 플라즈마 등을 사용하여 높은 에너지 처리 기술에 의해 적절하게 형성된다. 그들 중, 레이저를 사용(레이저 공정)하는 기술이 빔 조사 위치 정확성, 홈 및/또는 열영향 층의 형태 제어 가능성 및 대기에서 유용성의 양상으로부터 본 발명에 따른 일방향성 전자 강판의 제조 방법으로써 다른 에너지 빔을 사용하는 방법과 비교하여 가장 바람직하였다.
레이저 공정이 가장 적절한 것으로 부터, 본 발명에 따른 일방향성 전자 강판은 단지 열영향 층 없이 홈이 강판의 양 표면 위에 형성되는 일방향성 전자 강판의 범위 내에 포함된다. 상기 이유에 있어서, 열 또는 기어형 롤 기계 공정에 의존하지 않은 에칭 공정이 본 발명의 제조 방법으로써 사용될 수 있다. 즉, 본 발명의 목적은 만약 풀림에 의해 적용된 열에 대한 저항을 위한 홈 및/또는 열영향 층이 최종 제품의 표면 층에 형성된다면 제공될 수 있다. 따라서, 상기 홈 및/또는 열영향 층은 일방향성 전자 강판의 보통 제조 공정의 어떠한 처리 단계에서도 형성될 수 있다.
다음에, 본 발명에 따른 일방향성 전자 강판이 레이저가 일례의 방법으로 에너지 빔 원으로써 사용되는 경우를 설명할 것이다.
만약 레이저의 전력밀도가 극도로 높고 및 그의 조사 시간이 레이저 에너지가 강판에 조사될 때 짧다면, 그의 조사 부분에서 강판 모재는 순간적으로 용융되고, 거의 모든 조사를 받은 부분은 증착되고, 그것에 의해 홈이 형성된다. 이 시기에, 열영향 층은 그렇게 형성된 홈의 측부 표면 및 바닥 위에 약간 형성된다. 그러나, 상기 열영향 층의 부피가 너무 작기 때문에, 열영향 층은 그의 투자율이 모재의 투자율과 다르지만, 그 스스로가 자구 개선 효과를 나타내지 못한다. 따라서, 상기 열영향 층은 본 발명에서 형성된 열영향 층내에 포함되지 않는다. 또한, 그것에 의해 형성된 홈은 필수적으로 에칭 공정과 같이 모두에서 열에 의존하지 않고 형성되는 홈과 동등하다.
다음, 만약 조사 시간이 연장되거나 전력 밀도가 레이저 에너지가 강판에 조사될 때 낮다면, 조사 부분의 금속은 증착되지 않는다. 결과적으로, 용융 상태로부터 재응고되는 구성물의 양은 증가하고, 홈은 형성되고 및 동시에, 실질적으로 홈 깊이와 동등한 두께를 가지고 및 전위 및/또는 용융되고/제 응고된 층을 구성하는 열영향 층이 형성되었다. 열영향 층의 투자율이 모재의 투자율과 다르기 때문에, 상기는 홈과 동등한 방법을 통해 자장을 변회시킨다. 바꾸어 말하면, 상기 열영향 층은 자구 개선 효과를 가진다. 따라서, 상기 열영향 층은 본 발명에서 형성된 열영향 층내에 포함된다.
만약 추가로 레이저의 전력 밀도가 레이저 에너지가 강판에 조사될 때 낮다면, 조사된 부분의 금속은 용융점에 도달하지 못하고, 및 홈 형성없이 전위 및/또는 용융되고/재 응고된 층이 형성된다. 상기 경우에서도, 레이저 조사 부분은 어떠한 되풀이된 가열-냉각 사이클을 가지고, 따라서 그의 투자율은 모재와 다르다. 결과적으로, 상기 층은 자구 개선 효과를 나타낸다, 상기 이유에 있어서, 상기 층은 본 발명에서 형성된 열영향 층내에 포함된다.
상기에 설명된 것 처럼, 본 발명은 높은 자속 밀도와 낮은 철손실을 가지며, 매우 안정한 특성을 가지고 및 스택 철심과 권철심에 적용될 수 있는 일방향성 전자 강판을 제공할 수 있다. 본 발명에서, 형성될 홈의 깊이는 작고, 및 홈의 깊이가 엄격하게 제어될 필요가 없다. 따라서, 제조 장비의 부하는 경감될 수 있다. 높은 에너지 빔, 특히 레이저 빔이 본 발명의 제조 방법을 위해 사용될 때, 최적의 홈 및/또는 열영향 층이 용이하고 높은 정확성으로 형성될 수 있다.
다음에는, 본 발명이 그의 일례들을 참고로 더욱 상세히 설명될 것이다. 그러나, 상기 일례들은 단지 설명되었지만 방법을 제약하지 않았다.
일례 1:
도 3(a)는 본 발명에 따른 일방향성 전자강판 및 그의 제조방법을 설명하기 위한 유용한 설명도이다. 레이저 장치(미도시)로 부터 출력되고 및 렌즈(5)에 의해 초점이 맞추어진 파동 레이저 빔(4)은 L 방향에서 PL = 6.5mm 틈을 가진 점선형 홈 및/또는 열영향 층을 형성한다. 도 1(a)는 상기 방법으로 형성된 그러한 홈 및/또는 열영향 층을 가진 일방향성 전자 강판의 다양한 단면 형상을 나타내고, 및 도 1(b)는 상기 방법으로 형성된 홈(2) 및/또는 열영향 층(3)의 확대를 나타낸다. 도 1(a)에서 나타낸 강판 A 내지 G에서, 초점이 맞추어진 레이저 빔의 직경은 L 방향에서 0.1mm이고 C 방향에서 0.3mm였다. 그러한 빔에 의해 형성된 점선형 홈의 폭은 각각 L 방향에서 WL = 0.13mm이고 및 C 방향에서 WC = 0.31mm였다. C 방향에서 점선형 틈 PC는 0.30mm였다. 따라서, 도 3(b)에서 나타낸 것 처럼 C 방향에서 점선형 홈은 서로 인접해 있다. 여기에서, 홈의 깊이는 도 1(b)에 나타낸 것 처럼 깊이의 최대값 d로 한정지어진다. 양 표면 위에 홈 형성 위치의 편차는 도 2(a)에 나타낸 값 g로 한정지어진다.
표 1은 각 강판의 자기 특성의 평가 결과를 나타내었다. 여기에서, 철손치는 50Hz와 최대 자속밀도 1.7T에서 철손치 W17/50이었고, 및 자속 밀도는 자력 0.8 A/m에서 값 B8 이었다. 강판은 그의 표면 위에 절연피막을 가진 0.23mm 두께의 일방향성 전자강판이었다. 비교를 위해서, 스택 철심을 위해 독단적으로 사용되고, 레이저 변형에 의해 철손이 감소된 강판의 자기 특성을 표에 나타내었다. 각 강판의 레이저 조사 조건, 및 홈을 위한 조건, 열영향 층 등이 아래에 나열되었다. 또한, 홈 및 열영향 층 존재는 광학 현미경을 통하여 강판의 단면을 관찰하므로써 확인되었다.
강 판 한표면의홈 깊 이 처리된표 면 표 면조 건 레이저 조사 전 레이저 조사 후 철손변화량ΔW17/50(W/kg)* 자속밀도변화량ΔB8(T)*
철 손W17/50(W/kg) 자속밀도B8 (T) 철 손W17/50(W/kg)* 자속밀도B8 (T)*
A 30μm 양 표면(g=1.5mm) 단지홈 0.799 1.927 0.752 1.889 -0.047 -380
B 30μm 양 표면(g=0.1mm) 단지홈 0.799 1.926 0.754 1.868 -0.045 -580
C 10μm 양 표면(g=0.1mm) 홈+열영향 층 0.799 1.925 0.748 1.922 -0.051 -30
D 5μm 양 표면(g=0.1mm) 단지홈 0.800 1.925 0.752 1.924 -0.048 -10
E 5μm 양 표면(g=0.1mm) 홈+열영향 층 0.800 1.925 0.751 1.924 -0.049 -10
F 홈 없음 양 표면(g=0.1mm) 단지열영향 층 0.800 1.926 0.753 1.925 -0.047 -10
G (종래 기술) 30μm 한 표면 단지홈 0.799 1.927 0.754 1.870 -0.045 -570
H (종래 기술) 홈 없음 한 표면 단지 표면 층 변형 0.799 1.925 0.750 1.924 -0.049 -10
A 내지 G의 * 값은 응력 제거 풀림 후 값들을 나타낸다.
강판 A:
30μm의 깊이를 가진 홈은 Q 스위치 펄스 CO2레이저에 의해 강판의 양 표면에 형성되었다. Q 스위치 펄스 CO2레이저의 첨두 전력 밀도(peak power density)는 약 10 내지 30MW/mm2이었고, 및 펄스 시간 전체 폭은 20μs였다. 레이저 조사 부분은 높은 첨두 펄스 처리에 의해 거의 충분히 증착되었다. 본 발명에 의해 형성된 열영향 층은 조사 부분에서 존재하지 않았고, 단지 홈만이 존재하였다. 강판의 양 표면위의 홈 형성 위치 편차 g는 약 1.5mm였고, L 방향에서 홈의 폭 WL보다 컸다.
강판 B:
30μm의 깊이를 가진 홈은 Q 스위치 펄스 CO2레이저에 의해 강판의 양 표면에 형성되었다. 여기에서, Q 스위치 펄스 CO2레이저의 첨두 전력 밀도는 약 10 내지 30MW/mm2이었고, 및 펄스 시간 전체 폭은 20μs였다. 레이저 조사 부분은 거의 충분히 증착되었다. 본 발명에 의해 형성된 열영향 층은 조사 부분에서 존재하지 않았고, 단지 홈만이 존재하였다. 강판의 양 표면위의 홈 형성 위치 편차 g는 약 0.1mm였고, L 방향에서 홈의 폭 WL보다 작았다.
강판 C:
10μm의 깊이를 가진 홈은 펄스 변조 CO2레이저에 의해 강판의 양 표면에 형성되었다. 펄스 레이저의 첨두 전력 밀도는 0.4 내지 0.8 MW/mm2이었고, 및 펄스 시간 전체 폭은 20μs였다. 펄스 첨두 전력의 감소 때문에, 본 발명에 의해 형성된 홈 및 열영향 층은 조사 부분에서 혼합하여 존재하였다. 강판의 양 표면위의 홈 형성 위치 편차 g는 약 0.1mm였고, L 방향에서 홈의 폭 WL보다 작았다.
강판 D:
5μm의 깊이를 가진 홈은 Q 스위치 펄스 CO2레이저에 의해 강판의 양 표면에 형성되었다. 여기에서, Q 스위치 펄스 CO2레이저의 첨두 전력 밀도는 약 10 내지 30MW/mm2이었고, 및 펄스 시간 전체 폭은 12μs였다. 높은 첨두 펄스 처리로 인하여, 레이저 조사 부분은 거의 충분히 증착되었다. 본 발명에 의해 형성된 열영향 층은 조사 부분에서 존재하지 않았고, 단지 홈만이 존재하였다. 강판의 양 표면위의 홈 형성 위치 편차 g는 약 0.1mm였고, L 방향에서 홈의 폭 WL보다 작았다.
강판 E:
5μm의 깊이를 가진 홈은 펄스 변조 CO2레이저에 의해 강판의 양 표면에 형성되었다. 여기에서 펄스 레이저의 첨두 전력 밀도는 0.4 내지 0.8 MW/mm2이었고, 및 펄스 시간 전체 폭은 12μs였다. 펄스 첨두 전력의 감소 때문에, 본 발명에 의해 형성된 홈 및 열영향 층은 조사 부분에서 혼합되어 존재하였다. 강판의 양 표면위의 홈 형성 위치 편차 g는 약 0.1mm였고, L 방향에서 홈의 폭 WL보다 작았다.
강판 F:
단지 열영향 층이 펄스 변조 CO2레이저에 의해 강판의 양 표면에 형성되었다. 여기에서, 펄스 레이저의 첨두 전력 밀도는 0.2 MW/mm2이었고, 및 펄스 시간 전체 폭은 7μs였다. 추가 펄스 첨두 전력의 감소 때문에, 단지 본 발명에 의해 형성된 열영향 층이 표면 위에 존재하였다. 강판의 양 표면위 열영향 층의 형성 위치 편차 g는 약 0.1mm였고, L 방향에서 열영향 층의 폭 WL보다 작았다.
강판 G:
강판 G는 종래 강판 이고, 30μm의 깊이를 가진 홈은 Q 스위치 펄스 CO2레이저에 의해 단지 강판의 한 표면에 형성되었다. 여기에서, Q 스위치 펄스 CO2레이저의 첨두 전력 밀도는 약 10 내지 30MW/mm2이었고, 및 펄스 시간 전체 폭은 20μs였다. 레이저 조사 부분은 높은 첨두 펄스 처리로 인하여 거의 충분히 증착되었다. 본 발명에 의해 형성된 열영향 층은 조사 부분에서 존재하지 않았고, 단지 홈만이 존재하였다.
강판 H:
단지 피막이 Q 스위치 펄스 CO2레이저에 의해 강판의 한 표면에 형성되었다. 상기는 철손실이 레이저 변형에 의해 낮은 강판이었다. 첨두 전력은 0.1MW/mm2이었고, 및 펄스 시간 폭은 4μs였다. 단지 상기 강판에서, C 방향에서 점선의 틈 PC는 0.5mm 였고, 및 초점이 맞추어지고 및 조사된 빔은 0.40mm의 직경을 가진 원형 빔이었다. 또한, 응력 제거 풀림이 상기 강판에는 적용되지 않았다.
철손의 저하를 보인 강판의 양 표면 위에 홈 및/또는 열영향 층을 가진 본 발명에 따른 일방향성 전자강판에서 나타난 강판 A 내지 G의 자기 특성의 비교 결과가 단지 그의 하나의 표면에 유사한 흠을 가진 종래 일방향성 전자 강판보다 동등하거나 컸다. 바꾸어 밀하면, 비교가 양 표면의 전체 홈 깊이로 이루어질 때 조차도, 본 발명에 따른 일방향성 전자 강판은 단지 하나의 표면 위에 홈을 가지는 종래 기술의 강판 홈보다 더 얕은 홈을 통한 종래 기술의 효과보다 동등하거나 높은 철손 감소 효과를 제공할 수 있었다. 상기는 극한 상황에서, 홈의 형성이 거의 불필요하다는 것이 발견되었다.
따라서, 상기는 본 발명에 따른 양 표면 위에 홈 및/또는 열영향 층을 가진 일방향성 전자 강판의 철손을 개선시키기 위해서 그의 하나의 표면위에 형성된 홈을 가진 종래 일방향성 전자 강판, 또는 변형이 철손을 감소시키기 위해서 표면에 레이저에 의해 분할되는 것을 통하여 풀림에 의해 소멸하는 저항을 가지지 못하는 종래 일방향성 전자 강판의 단순한 변경이 아님이 명백하였다.
레이저 조사로 인한 피막의 증착 반응에 의해 변형을 분할하므로써 낮아지는 강판 H(종래 기술제품)의 철손은 결정 방위에 의해 결정되는 대략적인 한계치로 감소되었다. 대조적으로, 그의 양 표면위에 홈 및/또는 열영향 층을 가진 일방향성 전자강판은 선행하는 것과 동일한 철손실치를 제공할 수 있다. 강 A 내지 F의 철손 저하 양이 비교될 때, 상기는 실질적으로 남아 있는 철손실 양이 홈이 거의 존재하지 않은 상태에서 홈 깊이가 30μm인 상태까지 홈 깊이와 상관없이 일정하였다.
자속밀도 B8의 변화 양이 비교될 때, 상기는 강판 C 내지 E에서, 강판 두께의 5% 또는 이하에 상응한 10μm보다 크지 않은 깊이를 가진 홈이 본 발명에 따라 형성되었고, B8 변화 양은 30 가우스(gauss) 보다 크지 않았고 및 자속 밀도 B8은 거의 변화되지 않았음이 발견되었다. 상기는 자속 밀도를 방해하는 홈이 매우 얕았기 때문이다.
따라서, 철손치는 강판의 표면 층에 형성된 홈의 깊이에 상관없이 본 발명에 의해 안정하게 저하될 수 있었다. 바꾸어 말하면, 자속밀도의 저하가 거의 없는 일방향성 전자강판이 5% 보다 크지 않은 깊이로 홈을 형성하므로써 얻어질 수 있었다.
다음, 해석이 홈 및/또는 열영향 층이 쌍을 이루는 위치에서 강판의 양 표면에 형성될 때 생성되는 효과를 제공할 것이다. 상기에 기술된 것 처럼, 도 2(a)는 레이저 처리에 의해 강판의 양 표면에 형성된 홈의 형성 위치에 대한 편차 g 및 압연방향에서 상기 홈의 폭 WL에 대한 설명도이다. 도 2(b) 및 2(c)는 응력 제거 풀림 후 강판의 표면 조도의 측정결과, 즉, 스웰 변형 양 h를 나타낸다. 상기 도면에서 기호 X 는 홈 위치를 나타낸다. 스웰 변형량 h는 위치 편차 g가 그루부 폭 WL(도 2(b)에서 W(=0.13mm)＜ g(=0.30mm)일 때 h=5μm, 여기에서 도 2(c)에서 W(=0.13mm)＞ g(=0.10mm)일 때 h ≒ 0μm) 이하일 때 거의 존재하지 않음을 도면으로부터 알수 있다. 상기는 양 표면에 균등한 용융/재 응고 처리에서 모재의 응축으로부터 얻어진 변형 때문이고, 결국, 추가 변형은 억제된다. 스택 철심이 그러한 강판의 적층에 의해서 제조될 때, 변형 스트레인(strain)으로 부터 얻어진 철손 특성 및 자속밀도의 악화는 홈 없는 강판이 적층될 때 동등한 방법에서 발생되지 않는다.
본 발명에서, 표면상의 변형은 강판의 양 표면위의 홈 형성에 의해 교정된다. 따라서, 거기에는 국부 변형이 강판 내부로 분할되는 가능성이 존재한다. 또한 상기는 국부 응력 변형이 자구 개선 효과를 나타내는 것으로 여겨지고 있다.
상기 실시예가 점선 라인 홈이 펄스 레이저에 의해 형성된 경우를 설명하는 것으로부터, 동등한 효과는 연속적인 홈에 의해 자연적으로 얻어질 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 높은 자속밀도와 낮은 철손실을 동시에 얻을 수 있고, 또한 상기 특성이 매우 안정하고, 스택 철심 및 권철심에 사용 가능한 일방향성 전자 강판을 얻었다. 또한 형성시 홈이 얕고, 엄밀한 홈 깊이 제어가 불필요하기 때문에 제조 장비의 부하가 없다. 그 제조방법에 있어서는 높은 에너지 빔, 특히 레이저를 이용하여 본 발명에 최적한 홈, 및 열영향 층을 형성할 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 선 모양 또는 점선형 홈 또는 열영향 층이 강판의 양 표면위에 형성되는 것을 특징으로 하는 일방향성 전자 강판.
  2. 유사한 선 모양 또는 점선형 홈 또는 열영향 층이 정확한 동등 위치 또는 약간 편향 위치에서 상기 강판의 양 표면에 형성된 것을 특징으로 하는 일방향성 전자 강판.
  3. 유사한 선 모양 또는 점선형 홈 또는 열영향 층이 정확한 동등 위치 또는 약간 편향 위치에서 상기 강판의 양 표면에 형성되고, 및 상기 홈 또는 상기 열영향 층의 형성 위치 편차는 압연 방향에서 상기 홈 또는 상기 열영향 층의 폭 보다 작은 것을 특징으로 하는 일방향성 전자 강판.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강판의 표면 중 하나 이상에 형성된 상기 선 모양 또는 점선형 홈의 깊이가 강판 두께의 5% 이하인 것을 특징으로 하는 일방향성 전자 강판.
  5. 유사한 선 모양 또는 점선형 홈 및 열영향 층이 높은 밀도 에너지 빔을 조사하므로써 상기 강판의 양 표면위에 형성되는 것을 특징으로 하는 일방향성 전자 강판의 제조방법.
  6. 유사한 선 모양 또는 점선형 홈 및 열영향 층이 높은 밀도 에너지 빔을 조사하므로써 정확한 동등 위치 또는 약간 편향 위치에서 상기 강판의 양 표면위에 형성되는 것을 특징으로 하는 일방향성 전자 강판의 제조방법.
  7. 유사한 선 모양 또는 점선형 홈 또는 열영향 층이 높은 밀도 에너지 빔을 조사하므로써 정확한 동등 위치 또는 약간 편향 위치에서 상기 강판의 양 표면에 형성되고, 및 상기 홈 또는 상기 열영향 층의 형성 위치 편차는 압연 방향에서 상기 홈 또는 상기 열영향 층의 폭 보다 작은 것을 특징으로 하는 일방향성 전자 강판.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 강판 두께의 5% 이하의 홈 깊이를 가진 유사한 선 모양 또는 점선형 홈이 상기 강판의 표면 중 한면 또는 양면에 형성된 것을 특징으로 하는 일방향성 전자 강판.
  9. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 레이저는 상기 높은 밀도 에너지 빔 제조를 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 일방향성 전자 강판.
  10. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 레이저는 상기 높은 밀도 에너지 빔 제조를 위해 사용되고, 및 강판 두께의 5% 이하의 홈 깊이를 가진 유사한 선 모양 또는 점선 형 홈이 상기 강판의 표면 중 한면 또는 양면에 형성된 것을 특징으로 하는 일방향성 전자 강판.
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