KR20120073413A - 방향성 전기강판의 절연 코팅 방법 - Google Patents

방향성 전기강판의 절연 코팅 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방향성 전기강판의 절연 코팅 방법에 관한 것으로, 절연 코팅 용액을 전기강판의 표면에 도포하는 방법에 있어서, 절연 코팅 용액을 전기강판의 상부와 하부에 도포량을 상이하게 하여 도포하는 것을 특징으로 하는 장력부여능이 우수한 방향성 전기강판의 절연 코팅 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 방향성 전기강판의 절연 코팅 방법은 장력코팅의 도포량을 전기강판의 상/하부에 달리 도포하여 도포량의 차이에 의하여 표면에 인장응력을 극대화하여 기존의 상부와 하부에 동일하게 도포된 제품에 비하여 코팅된 도포량의 합은 동일하면서도 철손 개선율이 현저히 향상될 수 있다.

Description

방향성 전기강판의 절연 코팅 방법{Insulation coating method of electrical steel sheet}
본 발명은 방향성 전기강판의 절연 코팅 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고장력의 절연피막을 갖는 방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것이다.
방향성 전기강판이란 3.1% Si성분을 함유한 것을 특징으로 결정립의 방위가 (110)[001]방향으로 정열된 집합조직을 가지고 있으며 이 제품은 압연방향으로 극히 우수한 자기적 특성을 가지고 있으므로 이 특성을 이용하여 변압기, 전동기, 발전기 및 기타 전자 기기등의 철심 재료로 사용된다.
우수한 절연코팅은 기본적으로 외관에 결함이 없는 균일한 색상을 가져야 하지만, 최근 고자속밀도 방향성 전기강판이 상용화되면서 최종 절연피막의 고장력화를 추구하게 되었고 실제 고장력 절연피막이 최종제품의 자기적 특성 개선에 크게 기여하고 있다.
방향성전기강판의 최종공정인 장력코팅 및 평탄화 소둔 공정은 방향성 전기강판 폴스테라이트 층으로 구성된 1차코팅 위에 재코팅을 시행한 후 소둔하는 공정을 말하며, 소둔후 냉각과정에서 피막과 소재와의 열팽창계수 차이에 의해 부가되는 인장응력으로 소재의 자기적 특성을 향상시키는 역할을 한다.
최근 방향성전기강판의 고급화 추세에 따라 절연피막의 고장력화에 의한 자성 개선이 중요한 역할로 자리잡게 되었는데, 통상의 절연 피막에 의한 장력 부여능은 0.23mm 방향성전기강판의 경우 0.30~0.4kg/mm2의 수준이 되고 이 정도의 장력부여에 의해서도 최종 제품에 자성 기여율은 약 3~5%의 개선효과가 있다고 보고 되고 있다. 따라서 절연피막의 고장력 부여량 증가는 그대로 자성 개선율에 직접 기여를 할 수 있다. 피막 층의 고장력 부여에 의한 자성개선은 자성 중의 철심손실 즉 철손에 영향을 주고 있으며, 소재에 부여하는 장력에 의하여 와류손실을 축소 할 수 있기 때문에 자성의 개선이 가능하다.
일반적으로 장력코팅 피막이 소재에 비하여 아주 적을 때 압연 방향에서의 잔류응력(Residual stress)은 건조온도, 소재와 코팅제간의 열팽창 계수차이, 그리고 코팅층의 두께에 의해서 좌우되며, 여기서 건조온도를 제외한 나머지 두 조건은 소재와 코팅층 간의 접착력이 매우 우수한 경우 피막장력이 향상된다는 기본 전제 조건을 가지고 있다. 현재까지 표면에 표면장력을 부여하기 위하여 장력코팅 용액의 콜로이달 실리카/금속인산염의 비율 최적화, 금속인산염의 종류 및 콜로이달 실리카의 입자 크기에 의해서 최대 장력을 부여하였다. 가령 콜로이달 실리카의 비율이 증가하면 실리카의 열 평창계수가 인산염 대비 크기 때문에 평탄화 소둔공정 후 표면 장력이 증가하게 된다. 하지만 콜로이달 실리카의 비율이 증가하면 상대적으로 금속인산염의 비율이 낮아지므로, 내식성을 비롯한 절연성이 나빠지기 때문에 콜로이달 실리카/금속 인산염의 비는 최적화되어 있는 상태이다. 또한 콜로이달 실리카의 입자크기가 작으면 코팅층에 의하여 표면 장력이 증가한다. 하지만 콜로이달 실리카의 입자크기가 작으면 용액의 안정성이 급급히 나빠지게 되고 또한 장력코팅용액의 가격이 월등히 증가하는 단점을 가지고 있다.
장력피막의 특성 향상을 위해서 여러 가지 공정인자의 제어 기법이 응용되고 있으며, 현재 상품화 되어 있는 방향성 전기강판은 강판과 폴스테라이트계 바탕피막 위에 형성된 절연피막의 열팽창계수 차이를 이용하는 것에 의해 강판에 인장응력을 부가함으로써 철손감소 효과를 도모하고 있다. 대표적인 절연피막 형성방법으로서, 일본특허 특공소 53-28375호 공보에 개시되어 있는 인산 알루미늄, 콜로이달 실리카 및 산화크롬을 주성분으로 하는 코팅액을 이용하는 방법 및 일본특허 특공소 56-52117호 공보에 개시되어 있는 인산 마그네슘, 콜로이달 실리카 및 산화크롬을 주성분으로 하는 코팅액을 이용하는 방법을 들 수 있다. 최근에는 일본특허 특개평 11-71683에서와 같이 고온의 유리전이점을 가진 콜로이달 실리카를 사용하여 피막장력을 향상시킨 방법 또는 일본특허 제3098691호, 제2688147호에서와 같이 알루미나 주체의 알루미나 솔(alumina sol)과 붕산 혼합액을 이용, 전기강판에 고장력의 산화물 피막을 형성하는 기술이 제안되었다. 또한 한국특허 제10-0377566호는 폴스테라이트계 바탕 피막 위에 특정 금속원자를 함유한 인산수소염과 실리카로 구성된 제1층을 형성시킴으로써 폴스테라이트계 바탕피막과 절연피막과의 밀착성 향상을 유도하고, 그 위에 재차 붕산 알루미늄을 주성분으로 하는 제2층을 형성시킴으로써 더욱 강력한 피막장력 효과를 내는 기술이 제안되었다.
그러나 상기 종래 전기강판 코팅기술은 코터 롤을 이용한 습식코팅후 소둔로를 통과하여 건조하는 방법으로 표면에 장력을 주는 것에 한계를 가지고 있다. 또한 장력코팅에 의하여 표면에 최대의 장력을 얻기 위해서는 코팅두께를 두껍게 도포하여야 하는데, 코팅두께를 최대화하면 변압기 제작시 점적율(Stacking factor)이 저하될 뿐만 아니라, 가공성이 열위해지는 한계점을 가지고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고장력의 절연피막을 갖는 방향성 전기강판의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 견지에 의하면, 절연 코팅 용액을 전기강판의 표면에 도포하는 방법에 있어서, 절연 코팅 용액을 전기강판의 상부 스트립과 하부 스트립에 도포량을 상이하게 하여 도포하는 것을 특징으로 하는 장력부여능이 우수한 방향성 전기강판의 절연 코팅 방법이 제공된다.
본 발명의 일 바람직한 구현으로, 상기 방법에 있어서, 상기 절연 코팅 용액은 전기강판의 상부에 6-9g/㎡ 도포되고, 전기강판의 하부에 3-6g/㎡ 도포되며, 그리고 여기서 상부과 하부의 도포량은 동일하지 않은 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 절연 코팅 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 바람직한 구현으로, 상기 방법에 있어서, 상부 코터 롤 및 하부 코터 롤을 이용하여 각각 전기강판의 상부와 하부에 도포량을 달리하여 도포하며, 여기서 상기 두 코터 롤은 나사산 형태의 롤 표면을 가지며 서로 다른 나사산 산수를 갖는 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 절연 코팅 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 바람직한 구현으로, 상기 방법에 있어서, 상기 상부 및 하부 코터 롤 중 하나는 인치당 35-50의 나사산 산수를 가지며, 다른 하나는 인치당 20-35의 나사산 산수를 가지며, 그리고 여기서 상기 상부 및 하부 코터 롤의 나사산 산수는 동일하지 않은 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 절연 코팅 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 바람직한 구현으로, 상기 방법에 있어서, 상기 절연 코팅 용액은 제 1 인산 마그네슘(Mg(H2PO4)2)과 제 1 인산 알루미늄(Al(H2PO4)3), 또는 제 1 인산 아연 (Zn(H2PO4)2)과 제 1 인산 알루미늄(Al(H2PO4)3)으로 구성된 금속인산염과 입자 사이즈가 5~50nm로 이루어진 콜로이달 실리카로 이루어진 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 절연 코팅 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 방향성 전기강판의 절연 코팅 방법은 장력코팅의 도포량을 전기강판의 상/하부에 달리 도포하여 도포량의 차이에 의하여 표면에 인장응력을 극대화하여 기존의 상부와 하부에 동일하게 도포된 제품에 비하여 코팅된 도포량의 합은 동일하면서도 철손 개선율이 현저히 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 방법에 사용되는 코터 롤의 구조를 개략적으로 나타낸 것이며,
도 2는 본 발명의 방법에 따라 방향성 전기강판을 절연 코팅한 후, 고온 평탄화 소순 공정을 거쳤을 때 전기강판의 상/하부 비대칭 절연코팅에 의해 발생되는 장력차이로 인한 강판의 굽힘현상을 도식적으로 나타낸 것이며, 그리고
도 3은 실제 비대칭 코팅된 방향성 전기강판을 적용하여 변압기 제작시 본 발명에 따른 비대칭적 절연코팅에 의해 한쪽 면에 장력이 크게 작용하고, 또한 중력 및 제품 하중에 의한 인장응력이 증가함으로써 결과적으로 강판 전체에 장력이 증가하는 현상(a) 및 이에 따라 강판 전체에 자구(Domain) 폭을 감소하여 와전류 손실 감소(철손 감소)하는 현상(b)을 도식적으로 나타낸 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 방향성 전기강판 표면에 피막장력을 최대화 시키고자 하는 비대칭 절연 코팅 방법으로서, 장력코팅의 도포량을 상/하부에 달리 도포하여 도포량의 차이에 의하여 표면에 인장응력을 극대화하여 철손 감소가 개선된 방향성 전기강판을 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
방향성 전기강판의 절연코팅에 의한 피막장력이 발생하게 되는 원인을 이해하기 위해서는 최종 공정에 대한 이해가 선행되어야 한다. 방향성 전기강판은 최종공정으로 절연코팅 및 평탄화 소둔의 최종공정을 거치게 되는데, 이때 절연 코팅 후 소둔을 거치면서 열에 의해 팽창된 소재는 냉각시 다시 수축하려는 반면 이미 세라믹화가 된 장력 코팅층은 소재의 수축을 방해하게 된다. 일반적으로 장력코팅 피막이 소재에 비하여 아주 적을 때 압연 방향에서의 잔류응력(Residual stress) δRD 은 다음과 같은 식으로 표현될 수 있다(A.J.Moses and J.E. Thompson, Proc. IEEE,119, 1222 [1972]).
Figure pat00001
여기서
Figure pat00002
= 온도차(℃),
Figure pat00003
= Si-Fe의 열팽창 계수,
Figure pat00004
= 코팅층의 열팽창 계수, Ec =
Figure pat00005
영역에서의 코팅층의 Young's Modulus의 평균값, δ= 소재와 코팅층의 두께비,
Figure pat00006
= 압연방향에서의 Poisson 비율이다.
상기 식으로부터 피막에 의한 인장응력 향상 계수로는 소재와 코팅제간의 열팽창계수의 차를 들 수 있으며 이 값을 크게 함으로써 인장응력을 높일 수 있다. 또한 소재와 코팅층간의 밀착성을 향상시킴으로써 이와 유사한 효과를 볼 수 있으며, 실제 강판과 절연코팅제간의 밀착성과 피막장력은 코팅제의 인산염의 종류 및 인산염과 콜로이달 실리카가 전체 코팅제에 차지하는 비율에 의해 많은 영향을 받는다. 열팽창계수의 극대화 및 강판과 장력코팅층 간의 밀착성 향상 뿐만 아니라, 인장응력을 높일 수 있는 또 다른 방법으로는 강판 표면에 도포량을 극대화하는 방법이 있다. 여러 문헌에서 보고되었듯이 장력코팅의 최적 도포량은 4.0~5.0g/m2으로 보고되고 있으며, 상기 도포량보다 낮게 도포될 경우 인장응력, 절연성 및 내식성이 열위하고 반대로 상기 도포량보다 높게 도포될 경우, 절연성과 인장응력은 상향되지만, 고객사 변압기 설계시 높은 도포량에 의하여 점적율과 가공성이 열위해 진다. 이에 본 발명자들은 점적율이 상/하부에 동일하게 도포된 도포량과 동일하면서도 인장응력을 최대화 하기 위해서 강판의 상/하부에 비대칭으로 도포하는 방향성 전기강판의 절연 코팅 방법을 개발하였다.
본 발명의 방법은 절연 코팅 용액을 전기강판의 표면에 도포하는 방법에 있어서, 절연 코팅 용액을 전기강판의 상부와 하부에 도포량을 상이하게 하여 도포하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 일 구현으로, 상기 절연 코팅 용액의 도포량은 전기강판의 상부에 6-9g/㎡ 도포되고, 전기강판의 하부에 3-6g/㎡ 도포되며, 그리고 이때 상부 스트립과 하부 스트립의 도포량은 동일하지 않게 한다. 만일 전기강판의 표면에서의 절연 코팅 용액 코팅시 전기강판의 상부:하부의 도포량 비율이 상기와 같은 조건을 벗어나는 경우에는 전기강판의 장력이 저하되어 철손 개선율이 낮아질 수 있는 것으로 실험결과 확인할 수 있었다.
이와 같이, 절연 코팅 용액을 전기강판의 상부와 하부에 도포량을 상이하게 하여 도포하고, 고온(예, 750~900℃)에서 평탄화 소둔 공정을 거치고 나면 도 2와 같이, 강판의 상부(또는 하부)면이 하부면(또는 상부면) 대비 두껍게 도포되어 한쪽 방향으로 강판이 굽혀지게 되며, 이때 굽혀진 외측면에 장력 부여능이 증가하게 되는 것으로 사료된다. 도 3은 실제 비대칭 코팅된 방향성 전기강판을 적용하여 변압기 제작시 비대칭 코팅에 의해 한쪽 면에 인장응력이 크게 작용하여 굽혀진 내측면도 중력 및 제품 하중에 의한 인장응력이 증가함으로써 강판 전체에 자구(Domain) 폭을 감소하여 와전류 손실 감소(철손 감소)하는 현상을 도식화한 것이다.
본 발명의 일 구현으로, 적절한 점도로 조정된 방향성 전기강판용 절연 코팅용액을 코터 롤의 상/하부 스트립에 나사산 형태의 홈의 깊이와 폭을 달리하여 코팅후 두껍게 도포된 표면에 큰 피막장력이 부여되어 기존의 상부와 하부에 동일하게 도포된 제품 대비 인장응력을 극대화하여 궁극적으로 방향성 전기강판의 철손을 감소시킨다.
한편, 본 발명에 사용되는 절연 코팅 용액은 방향성 전기강판의 절연피막을 형성하는데 사용되는 것으로 일반적으로 알려진 어떠한 절연 코팅 용액이 사용될 수 있다. 일 구현으로, 본 발명의 방법에 사용되는 절연 코팅 용액은 제 1 인산 마그네슘(Mg(H2PO4)2)과 제 1 인산 알루미늄(Al(H2PO4)3), 또는 제 1 인산 아연 (Zn(H2PO4)2)과 제 1 인산 알루미늄(Al(H2PO4)3)으로 구성된 금속인산염 35-60중량% 및 입자 크기 5~50nm를 갖는 콜로이달 실리카 40-65중량%로 구성된 것이 사용될 수 있다.
본 발명에 따라 상기한 바와 같이 절연 코팅 용액을 전기강판의 상부와 하부에 도포량을 상이하게 하여 도포하기 위해서, 상부 코터 롤 및 하부 코터 롤을 사용할 수 있으며, 이때 상기 두 코터 롤은 나사산 형태의 롤 표면을 가지며 서로 다른 나사산 산수를 갖는다. 일 구현으로, 상기 상부 및 하부 코터 롤 중 하나는 인치당 35-50의 나사산 산수를 가지며, 다른 하나는 인치당 20-35의 나사산 산수를 가지며, 그리고 이때 상기 상부 및 하부 코터 롤의 나사산 산수는 동일하지 않다. 만일 상기 상부 및 하부 코터 롤의 나사산 산수가 상기와 같은 조건을 벗어나는 경우에는 절연 코팅 용액 코팅시 전기강판의 상부:하부의 도포량 비율이 상기한 바와 같은 비율을 벗어나게 되어 전기강판의 장력이 저하되고, 이에 따라 철손 개선율이 낮아질 수 있는 것으로 실험결과 확인할 수 있었다.
본 발명에 사용되는 코터 롤은 특별히 한정하는 것은 아니나, 하이페론(Hyperon) 재질로 만들어진 코터 롤의 직경이 200-400mmφ이며, 경도가 50 ~70BH(Brinell Hardness)인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따라 상기한 바와 같이 절연 코팅 용액을 전기강판의 상부와 하부에 도포량을 상이하게 하여 도포하기 위해서, 적절한 닙 압력 및 롤 속도하에 코팅을 수행한다. 적절한 코팅 조건은 이에 한정하는 것은 아니나, 상/하부 코터 롤의 닙 압력을 300~500kgf으로 하고 롤의 속도를 30~50rpm으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따라 방향성 전기강판용 코팅용액을 강판 표면에 비대칭으로 도포한 후, 적절한 온도 및 시간으로 건조될 수 있다. 적절한 건조 온도 및 시간은 이에 한정하는 것은 아니나, 750~900℃의 건조 온도 및 30~60초의 건조 시간으로 건조를 수행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 본 발명의 방법에 따라 코팅된 방향성 전기강판은 도포된 표면(상부 또는 하부)의 단위 면적당 인장응력이 0.1~0.95kgf/mm2, 바람직하게는 0.5-0.8kgf/mm2 부여될 수 있다. 또한, 본 발명의 방법에 따라 코팅된 방향성 전기강판은 도포된 표면(상부 또는 하부)의 절연값이 50mA 이하일 수 있다.
또한, 본 발명의 방법에 따라 코팅된 방향성 전기강판은 도포된 전기강판 시편을 단일 시트 및 엡스테인(Epstein)으로 측정했을 때, 철손 개선율이 상/하면 동일 도포 제품대비 5%이상 개선될 수 있다.
이하 실시 예를 통하여 구체적으로 설명한다.
실시예 1
장력 코팅용액을 비대칭하게 도포하기 위해서 도 1과 같이 경도 50~70BH의 하이페론(Hyperon) 재질로 구성된 롤 표면에 나사산 형태의 코터 롤을 제작하였다(도 1에서 M은 모터임). 도 1에서 볼 수 있듯이 상/하부 코터 롤의 스퀴즈(Squeeze)에 의해 강판 표면에 코팅을 하는 그루브 타입을 이용하였다. 상/하부 코터 롤의 형상을 나사산 형태로 가공하고 또한 상부의 산수를 20~35, 하부의 산수를 35~50으로 가공(또는 상부의 산수를 35~50, 하부의 산수를 20~35으로 따로 가공)하여 구성하였다. 상/하부에 스프레이로 용액을 공급한 후 롤 속도 30~50rpm, 로드 셀(Load cell)이 장착된 서보모터(servo motor)에 의해서 상/하부 사이의 닙 압력을 300 ~ 500kgf로 변경하면서 강판의 표면에 도포량을 달리하였다.
제 1 인산 마그네슘(Mg(H2PO4)2)과 제 1 인산 알루미늄(Al(H2PO4)3)으로 구성된 금속인산염 60중량%와 입자 사이즈가 5~50nm로 이루어진 2종 이상의 콜로이달 실리카 40중량%의 혼합용액으로 구성된 방향성 전기강판용 장력 코팅용액을 판 두께 0.23mm 고온 소둔된(800℃에서 45초) 1차 피막을 가진 방향성 전기강판[Single Sheet(305x60mm)]에 코팅하였다. 이때 하기 표 1과 같은 롤 경도, 닙(nip) 압력, 롤 속도에 따라 코팅작업을 수행하였으며, 그 결과 작업성과 표면 상태를 하기 표 1 나타내었다. 이 때, 코터 롤의 직경은 250mmφ로, 롤의 형상을 나사산 모양으로 고정하였다.
Figure pat00007
우수: 코터 롤 구동시 롤에 의해서 거품 발생 정도가 매우 적은 경우
양호: 코터 롤 구동시 롤에 의해서 거품 발생 정도가 양호 수준인 경우
보통: 코터 롤 구동시 롤에 의해서 거품 발생 정도가 매우 다소 많은 경우
우수: 건조후 표면 관찰시 표면 줄무늬 및 코팅 결함이 전체 면적의 2%미만
양호: 건조후 표면 관찰시 표면 줄무늬 및 코팅 결함이 전체 면적의 2~5%
보통: 건조후 표면 관찰시 표면 줄무늬 및 코팅 결함이 전체 면적의 5%이상
표 1에서 알 수 있듯이, 롤 경도, 닙 압력 및 롤 속도에 따라 코팅 작업성과 코팅 표면 상태에 영향을 미치고 있음을 알 수 있다. 상/하부 롤 경도 50~70BH, 닙 압력 300~500kgf 및 롤 속도 30~50rpm에서는, 코팅 작업성과 표면 상태가 양호하였으며, 이러한 범위를 벗어날 경우 코팅 작업성과 강판의 표면 상태가 상당히 열위하였다. 특히, 상/하부 롤의 경도 60BH, Nip 압력 300~500kgf 일 경우 작업성과 표면상태가 매우 우수하였다.
실시예 2
상기 실시 예 1에서 사용한 방향성 전기강판용 장력 코팅용액을 판 두께 0.23mm 마무리 소둔된 1차 피막을 가진 엡스테인 크기의 방향성 전기강판 단일 시트(305x60mm)를 가지고 하기 표 2와 같이 상부 코터 롤과 하부 코터 롤의 나사산 산수 변경에 따른 상/하부 도포량과 코팅전과 코팅후의 철손 개선율을 나타내었다. 이 때, 롤 경도 60BH, Nip 압력 400kgf, 롤 속도 30rpm으로 일정하게 하였다.

나사산 산수 도포량 (g/m2) Δ도포량
(상부-하부)		 철손 개선율 (%)
(코팅후-코팅전)
상부 하부 상부 하부
비교 예 40 40 4.3 4.7 0.5 4.2
실시예 1 50 50 2.4 2.5 0.1 1.2
실시예 2 40 50 3.9 2.2 1.7 3.2
실시예 3 30 50 6.3 2.0 4.3 6.5
실시예 4 20 50 7.9 2.1 5.8 7.5
실시예 5 50 40 1.8 4.3 2.5 2.5
실시예 6 30 40 6.2 3.8 2.4 5.3
실시예 7 20 40 8.3 3.2 5.1 9.4
실시예 8 50 30 2.3 6.0 3.7 3.3
실시예 9 40 30 4.4 6.5 2.1 5.5
실시예 10 30 30 6.3 5.7 0.6 5.0
실시예 11 20 30 7.7 4.9 2.8 6.2
실시예 12 50 20 2.1 8.7 6.6 8.0
실시예 13 40 20 4.2 8.0 3.8 9.3
실시예 14 30 20 6.4 7.9 1.5 4.0
실시예 15 20 20 7.9 8.0 0.1 5.5
표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 코터 롤의 나사산 산수 변경에 따라 도포량이 상/하부에 비대칭적으로 코팅되었으며, 코팅 작업성 및 표면 품질도 우수하였다. 상/하부 상이 롤 형상에 따른 도포량 변화에 따른 코팅전/후의 철손 개선율(%)을 측정한 결과, 상/하부에 도포량의 차이가 클수록 철손 개선율이 일반적으로 증가함을 보이고 있다. 특히 상/하부에 도포량이 3g/m2 이상에서 Δ 도포량(상부 도포량-하부 도포량)이 5g/m2 이상일 경우 코팅전/후의 철손 개선율이 현저히 좋아짐을 알 수 있다.
본 발명에 따라, 중량비로 35~60% 금속 인산염[제1인산 마그네슘(Mg(H2PO4)2)과 제1인산 알루미늄(Al(H2PO4)3) 혼합액 또는 제1인산 마그네슘(Mg(H2PO4)2)과 제1 인산아연 (Zn(H2PO4)2) 혼합액)]과 40~65% 2종 이상의 콜로이달 실리카 혼합액으로 구성된 절연코팅용액을 경도 60±10 BH 및 Hyperon 재질로 구성된 롤 표면에 나사산 혹은 마름모 형태의 홈(갯수: 20~40개 / inch)으로 가공된 그루부 형태의 200~400 mmφ의 코터에 의해 Epstein 크기(60X305mm)의 최고급 방향성 전기강판(0.23mmt)의 상부에 6.0~9.0g, 하부에 3.0~6.0g (또는 하부에 6.0~9.0g, 상부에 3.0~6.0g)을 도포하여 고온(750~900℃)에서 30~60초 동안 열처리 후 자성을 측정하였다. 자성 측정 결과, 기존의 상부와 하부에 동일하게 4.0 ~ 5.0g/m2씩 도포된 제품 대비 비대칭 코팅(상부: 6.0~9.0g/m2, 하부: 3.0~6.0g/m2)으로 도포하여 동일 조건(온도: 750~900℃, 시간: 30~60초)에서 열처리한 제품이 단위면적당 장력이 2~10% 증가하여 궁극적으로 철손이 1.0 ~ 6.0% 개선되었음을 확인하였다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 방법에 따라 장력코팅의 도포량을 전기강판의 상/하부에 달리 도포하여 도포량의 차이에 의하여 표면에 인장응력을 극대화하여 기존의 상부와 하부에 동일하게 도포된 제품 대비 인장 응력을 극대화함으로써 코팅된 도포량의 합은 동일하면서도 철손 개선율이 현저히 향상됨을 확인하였다.

Claims (5)

  1. 절연 코팅 용액을 전기강판의 표면에 도포하는 방법에 있어서, 절연 코팅 용액을 전기강판의 상부와 하부에 도포량을 상이하게 하여 도포하는 것을 특징으로 하는 장력부여능이 우수한 방향성 전기강판의 절연 코팅 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 절연 코팅 용액은 전기강판의 상부에 6-9g/㎡ 도포되고, 전기강판의 하부에 3-6g/㎡ 도포되며, 그리고 여기서 상부와 하부의 도포량은 동일하지 않은 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 절연 코팅 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상부 코터 롤 및 하부 코터 롤을 이용하여 각각 전기강판의 상부 와 하부에 도포량을 달리하여 도포하며, 여기서 상기 두 코터 롤은 나사산 형태의 롤 표면을 가지며 서로 다른 나사산 산수를 갖는 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 절연 코팅 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 상부 및 하부 코터 롤 중 하나는 인치당 35-50의 나사산 산수를 가지며, 다른 하나는 인치당 20-35의 나사산 산수를 가지며, 그리고 여기서 상기 상부 및 하부 코터 롤의 나사산 산수는 동일하지 않은 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 절연 코팅 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 절연 코팅 용액은 제 1 인산 마그네슘(Mg(H2PO4)2)과 제 1 인산 알루미늄(Al(H2PO4)3), 또는 제 1 인산 아연 (Zn(H2PO4)2)과 제 1 인산 알루미늄(Al(H2PO4)3)으로 구성된 금속인산염과 입자 사이즈가 5~50nm로 이루어진 콜로이달 실리카로 이루어진 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 절연 코팅 방법.
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