KR20140110899A

KR20140110899A - 방향성 전자 강판

Info

Publication number: KR20140110899A
Application number: KR1020147018429A
Authority: KR
Inventors: 히로이 야마구치; 세이지 오카베; 히로타카 이노우에; 류이치 스에히로
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2014-09-17
Also published as: WO2013099160A1; EP2799576B1; CN104024451A; US9875832B2; JPWO2013099160A1; US20150010762A1; EP2799576A1; CN104024451B; EP2799576A4; WO2013099160A8; RU2576355C1; KR101551781B1; JP5447738B2

Abstract

자구(磁區) 세분화 처리에 의해 철손을 저감시킨 방향성 전자(電磁) 강판에 대해서, 변압기 철심에 적층하여 사용한 경우에 발생하는 소음을 효과적으로 저감하는 것이 가능한, 소음 특성이 우수한 방향성 전자 강판을 제공한다. 강판의 표리면에 포스테라이트 피막 및 장력 코팅을 구비하는 방향성 전자 강판에, 선 형상의 열변형을 도입하는 자구 세분화 처리가 행해진 방향성 전자 강판으로서, 당해 강판의 압연 방향의 휨량이 상기 변형의 도입면을 내측으로 하는 휨면의 곡률 반경으로 600㎜ 이상 6000㎜ 이하이고, 또한 상기 압연 방향과 직각 방향의 휨량이 상기 변형의 도입면을 내측으로 하는 휨면의 곡률 반경으로 2000㎜ 이상이다.

Description

방향성 전자 강판{GRAIN-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET}

본 발명은, 변압기 등의 철심 재료에 이용하는 방향성 전자(電磁) 강판에 관한 것이다.

방향성 전자 강판은, 주로 트랜스의 철심으로서 이용되는 재료이다. 방향성 전자 강판의 재료 특성으로서는, 트랜스의 고효율화 및 저소음화의 관점에서, 저철손(low iron loss) 및 저자왜(low magnetic strain)가 요구되고 있다.

그러기 위해서는, 강판 중의 2차 재결정립(grains)을, {110} ＜001＞ 방위(소위, 고스 방위(Goss orientation)로 고도로 정렬하는 것이 중요하다. 한편으로, 결정립의 배향성이 지나치게 높으면 반대로 철손이 증가해버리는 경우가 알려져 있다. 그래서, 이 결점을 해소하기 위해, 강판의 표면에 변형이나 홈을 도입하여, 자구(磁區;magnetic domain)의 폭을 세분화하여 철손을 저감하는 기술, 즉 자구 세분화 기술이 개발되어 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에는, 최종 제품판에 레이저를 조사하고, 강판 표층에 선 형상의 고전위 밀도 영역을 도입함으로써, 자구폭을 좁게 하여 철손을 저감하는 기술이 제안되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 전자 빔의 조사에 의해 자구폭을 제어하는 기술이 제안되어 있다. 이 전자 빔 조사에 의해 철손을 저감하는 방법에서는, 전자 빔의 주사는 자장 제어에 의해 고속으로 행하는 것이 가능하다. 따라서, 레이저의 광학적 주사 기구에 보여지는 바와 같은 기계적인 가동부가 없는 점에서, 특히 1m 이상의 광폭(廣幅)이 연속된 스트립에 대하여, 연속으로 또한 고속으로 변형 도입을 도모하는 경우에 유리하다.

일본 공고특허공보 소57-2252호 일본 공고특허공보 평06-072266호

그러나, 전술한 바와 같이 하여 자구 세분화 처리를 행한 방향성 전자 강판이라도, 실기 변압기에 설치한 경우에는, 트랜스의 소음이 커지는 경우가 있는 것이 문제였다.

본 발명은, 상기의 실상을 감안하여 개발된 것으로, 자구 세분화 처리에 의해 철손을 저감시킨 방향성 전자 강판에 대해서, 변압기 철심에 적층하여 사용한 경우에 발생하는 소음을 효과적으로 저감하는 것이 가능한, 소음 특성이 우수한 방향성 전자 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.

(1) 강판의 표리면에 포스테라이트(forsterite) 피막 및 장력 코팅을 구비하는 방향성 전자 강판(의 편면)에, 선 형상의 열변형을 도입하는 자구 세분화 처리가 행해진 방향성 전자 강판으로서, 당해 강판의 압연 방향으로 휨량이 상기 열변형의 도입면을 내측으로 하는 휨면의 곡률 반경으로 600㎜ 이상 6000㎜ 이하이고, 또한 상기 압연 방향과 직각 방향의 휨량이 상기 변형의 도입면을 내측으로 하는 휨면의 곡률 반경으로 2000㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 방향성 전자 강판.

(2) 상기 자구 세분화 처리에 제공하는 방향성 전자 강판은, 상기 포스테라이트 피막 및 장력 코팅을 결합한 피막 장력이 강판 표리면에서 동일하고, 또한 강판 표리면 중 어느 편면만의 포스테라이트 피막 및 장력 코팅을 제거했을 때의 휨량이 당해 휨면의 곡률 반경으로 500㎜ 이하인 상기 (1)에 기재된 방향성 전자 강판.

(3) 상기 선 형상의 열변형이, 레이저 빔의 조사에 의해 도입되어 이루어지는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 방향성 전자 강판.

(4) 상기 선 형상의 열변형이, 전자 빔의 조사에 의해 도입되어 이루어지는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 방향성 전자 강판.

여기에서, 상기한 강판에 있어서의 휨량으로서의 곡률 반경은, 압연 방향의 휨량을 평가하는 경우는, 열변형의 도입 후 또는 도입 전의 방향성 전자 강판으로부터 압연 방향으로 300㎜ 및 압연 방향과 직각 방향으로 100㎜의 시료를 잘라내고, 이 시료를 도 1에 나타내는 바와 같이, 100㎜변을 연직 방향으로 세워 거리 x 및 L을 측정하고, 다음식에 따라 산출하는 것으로 한다.

곡률 반경 R＝(L²＋4x²)/8x

또한, 상기식은, 도 2에 나타내는 바에 따른, 관계 2식

L＝2Rsin(θ／2)

x＝R{1－cos(θ／2)}

로부터 도출했다. 또한, 압연 방향과 직각 방향의 휨량을 평가하는 경우는, 압연 방향과 직각 방향으로 300㎜ 및 압연 방향으로 100㎜의 시료를 잘라내고, 동일한 측정을 행하여 곡률 반경을 산출한다.

또한, 휨에 있어서의 압연 방향이나 압연 방향과 직각 방향과 같은 방향은, 당해 휨을 활로 했을 때의 현이 늘어나는 방향을 의미한다.

본 발명에 의하면, 변형 도입에 의해 저철손으로 한 방향성 전자 강판을 적층하여 제작하는, 변압기에 있어서, 종래에 비하여 소음을 대폭으로 저감할 수 있다.

도 1은 강판에 있어서의 곡률 반경의 측정 요령을 설명하는 도면이다.
도 2는 곡률 반경의 산정식의 도출 과정을 설명하는 도면이다.
도 3은 강판 길이 방향의 휨량(곡률 반경)과 철심의 소음값과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 강판 압연 직각 방향의 휨량(곡률 반경)과 철심의 소음값과의 관계를 나타내는 그래프이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 본 발명의 방향성 전자 강판에 대해서 구체적으로 설명한다.

방향성 전자 강판의 제품판의 표층에는, 포스테라이트 피막 및 장력 코팅이 형성되어 있는 것이 일반적이며, 철손 저감을 위해 행해지는, 레이저 조사 혹은 전자 빔 조사 등은, 장력 코팅의 표면에 행해지고 있다. 그 철손 저감의 메커니즘은, 강판 표면으로의 고(高)에너지 빔 조사에 의해 열변형이 부여되어 강판의 자구가 세분화되어 발현하는 것이다.

이 국소적인 열변형이 강판의 편면으로부터 주기적으로 도입됨으로써, 강판에는 변형 도입면을 내측으로 하여 압연 방향에 휨이 발생한다. 이 휨을 포함하는 강판 형상은 철손 측정 혹은 자속 밀도 측정에는 거의 영향을 미치지 않기는 하지만, 변압기를 조립했을 때에 문제가 되는 것이 밝혀지고 있다.

열변형 도입에 의한 자구 제어(magnetic domain control) 기술은 원래, 폭이 넓은 주자구(main magnetic domain) 주체의 자구 구조에 대하여, 거의 직각으로 변형을 도입함으로써 주자구의 자구폭을 좁혀 철손을 저감하는 기술이라고 할 수 있다. 따라서, 열변형이 도입된 개소에서는 자구 구조가 국소적으로 변화하여, 보조 자구 또는 환류 자구라고도 하는 자구 구조가 나타난다. 소음의 주 원인이 되는 자왜 진동은, 교류 여자(alternating current excitation)하에 있어서의 동적인 자구 구조 변화의 결과를 직접 반영한 것이기 때문에, 그 열변형 도입의 강도나 패턴에 의해 소음값은 크게도 작게도 될 수 있다.

본 발명은, 그 국소적인 자구 구조에 기초하는 자왜 진동과는 별개로, 강판 전체적으로 본 경우의 휨에 착안하고 있다. 즉, 변압기 철심의 적층 구조에 있어서, 길이 방향(압연 방향)에 휨을 발생시키고 있는 강판은 똑바로 교정되어 적층되게 되지만, 그때, 열변형의 도입면측에는 인장 응력, 비(非)도입면측에는 압축 응력이 작용하게 된다.

그래서, 연속 레이저를 이용하여, 조사 빔 강도 및, 여러 가지의 반복 조사 피치로 자구를 제어한 강판을 제작하고, 이 강판으로부터 500㎜각(square)의 삼상(three-phase) 삼각(three-leg) 변압기의 모델 철심을 제작하여, 강판 휨량과 철심이 발하는 소음에 관하여 상세하게 검토했다. 사용한 방향성 전자 강판의 중량은 대략 20kg이며, 철심 전면(全面)에 면압으로 98.1kPa(1.0kgf/㎠)의 하중을 가하고, 자속 밀도 1.7T 및 주파수 50Hz의 교류 여자를 행하여, 소음 측정을 실시했다.

소음 측정은, U각(leg), V각, W각의 각 각중앙의 바로 위 200㎜의 위치에 설치한 콘덴서 마이크로폰을 사용하여, 3점의 평균값을 취했다. 또한, 주파수 해석도 행했지만, 소음은 오버올값(overall value)으로 비교했다.

그 강판의 길이 방향(압연 방향)의 휨량을 곡률 반경으로 하여 계측하고, 이 휨량을 횡축 및 철심의 소음값을 종축으로 플롯한 결과를, 도 3에 나타낸다. 동(同) 도면에 나타내는 바와 같이, 곡률 반경이 600㎜ 미만이 되면, 소음값이 급속히 증대해 가는 것을 알 수 있다. 이것은 휨량이 큰 강판이 적층시에 형상 교정되어, 강한 응력이 가해졌기 때문이라고 생각된다. 또한, 곡률 반경이 6000㎜를 초과하는 범위에서도 소음이 커지는 경향이 있는 것을 알 수 있다. 이것은 열변형의 도입량이 지나치게 적기 때문에 발생한다고 추정된다. 즉, 열변형 도입에 의해 자구 세분화 처리를 행한 재료는, 그 자구 제어에 의해 자구폭 자체가 좁아지기 때문에, 소위 자왜 진동에 있어서의 진동 진폭은 작아져, 소음에는 유리하게 작용하기 때문이다. 따라서, 실제의 변압기가 발생하는 소음을 생각한 경우, 열변형의 도입량 및 도입 패턴을 반영한 강판 휨량에는 최적 범위가 존재하며, 그 범위는, 압연 방향의 강판 휨량이 변형 도입면을 내측으로 하여 곡률 반경으로 600㎜ 이상 6000㎜ 이하이다.

또한, 실제의 대형 변압기의 조립에 있어서, 강판이 길이 방향 즉 압연 방향으로 휨을 갖고 있으면, 적층 작업에 문제를 발생시키는 것은 말할 필요도 없다.

다음으로, 발명자들은, 압연 직각 방향의 휨량에도 착안했다. 이번에는 연속 레이저를 이용하여, 조사 빔을 주사할 때에 주기적으로 강도를 변조시키거나, 초점 자신을 정확한 위치로부터 약간 흐리게 하거나 하여 조사를 행했다. 압연 방향 즉 강판 길이 방향의 휨량은 곡률 반경이 5000㎜로 일정해지도록 빔 강도, 피치 등을 조정했다. 동시에 펄스 발진형의 레이저 조사도 아울러 실시했다. 펄스 조사에서는 주기적인 강도 변조는 할 수 없다.

도 4에, 압연 직각 방향의 휨량을 곡률 반경으로 하여 측정한 결과에 대해서, 소음과의 관계를 나타냈다. 압연 직각 방향의 강판 휨량이 변형 도입면을 내측으로 하여 곡률 반경으로 2000㎜ 미만의 영역에서는, 소음이 증대하고 있다. 따라서, 압연 직각 방향의 휨은, 소음에 대하여 작은 쪽이 좋다고 생각된다. 또한, 상한은 특별히 정할 필요는 없고, 압연 직각 방향에 있어서는 완전하게 평탄해도 좋다.

또한, 포스테라이트 피막 및 장력 코팅이 갖는, 적정한 피막 장력은, 소음 억제에 유효하다. 양자(兩者)를 결합한 피막 장력의 평가 방법으로서, 열변형 도입 전의 강판 표리면의 편면만 포스테라이트 피막 및 장력 코팅을 제거했을 때의, 곡률 반경을 채용하면, 당해 곡률 반경이 500㎜ 이하인 것이 강판의 자왜 진동의 억제에 필요하다. 그것보다 큰 경우에는 양자를 결합한 피막 장력이 지나치게 작아서, 강판의 자왜 진동을 억제하는 효과가 작고, 결과적으로 소음이 커져 버린다.

다음으로, 본 발명에 따른 방향성 전자 강판의 제조 조건에 관하여 구체적으로 설명한다.

본 발명에 있어서, 방향성 전자 강판용 슬래브의 성분 조성은, 특별히 제한은 없고, 2차 재결정이 발생하는 성분 조성이면 좋다.

또한, 인히비터(inhibitor)를 이용하는 경우, 예를 들면 AlN계 인히비터를 이용하는 경우라면 Al 및 N을, 또한 MnSㆍMnSe계 인히비터를 이용하는 경우라면 Mn과 Se 및/또는 S를 적당량 함유시키면 좋다. 물론, 양 인히비터를 병용해도 좋다. 이 경우에 있어서의 Al, N, S 및 Se의 적합 함유량은 각각, Al: 0.01∼0.065질량％, N: 0.005∼0.012질량％, S: 0.005∼0.03질량％, Se: 0.005∼0.03질량％이다.

또한, 본 발명은, Al, N, S, Se의 함유량을 제한한, 인히비터를 사용하지 않는 방향성 전자 강판에도 적용할 수 있다.

이 경우에는, Al, N, S 및 Se량은 각각, Al: 100질량ppm 이하, N: 50질량ppm 이하, S: 50질량ppm 이하, Se: 50질량ppm 이하로 억제하는 것이 바람직하다.

본 발명의 방향성 전자 강판용 슬래브의 기본 성분 및 임의 첨가 성분에 대해서 구체적으로 서술하면 다음과 같다.

C: 0.08질량％ 이하

C는, 열연판 조직의 개선을 위해 첨가를 하지만, 0.08질량％를 초과하면 제조 공정 중에 자기 시효(magnetic aging)가 일어나지 않는 50질량ppm 이하까지 C를 저감하는 것이 곤란해지기 때문에, 0.08질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 하한에 관해서는, C를 포함하지 않는 소재라도 2차 재결정이 가능하기 때문에 특별히 형성할 필요는 없다.

Si: 2.0∼8.0질량％

Si는, 강의 전기 저항을 높여, 철손을 개선하는 데에 유효한 원소이지만, 함유량이 2.0질량％에 미치지 못하면 충분한 철손 저감 효과를 달성하지 못하고, 한편, 8.0질량％를 초과하면 가공성이 현저하게 저하되고, 또한 자속 밀도도 저하되기 때문에, Si량은 2.0∼8.0질량％의 범위로 하는 것이 바람직하다.

Mn: 0.005∼1.0질량％

Mn은, 열가공성을 양호하게 하는 데에 있어서 필요한 원소이지만, 함유량이 0.005질량％ 미만에서는 그 첨가 효과가 부족하고, 한편 1.0질량％를 초과하면 제품판의 자속 밀도가 저하되기 때문에, Mn량은 0.005∼1.0질량％의 범위로 하는 것이 바람직하다.

상기의 기본 성분 이외에, 자기 특성 개선 성분으로서, 다음에 서술하는 원소를 적절하게 함유시킬 수 있다.

Ni: 0.03∼1.50질량％, Sn: 0.01∼1.50질량％, Sb: 0.005∼1.50질량％, Cu: 0.03∼3.0질량％, P: 0.03∼0.50질량％ 및 Mo: 0.005∼0.10질량％ 중으로부터 선택한 적어도 1종

Ni는, 열연판 조직을 개선하여 자기 특성을 향상시키기 위해 유용한 원소이다. 그러나, 함유량이 0.03질량％ 미만에서는 자기 특성의 향상 효과가 작고, 한편 1.5질량％를 초과하면 2차 재결정이 불안정하게 되어 자기 특성이 열화한다. 그 때문에, Ni량은 0.03∼1.5질량％의 범위로 하는 것이 바람직하다.

또한, Sn, Sb, Cu, P 및 Mo는 각각 자기 특성의 향상에 유용한 원소이지만, 모두 상기한 각 성분의 하한에 미치지 못하면 자기 특성의 향상 효과가 작고, 한편, 상기한 각 성분의 상한량을 초과하면, 2차 재결정립의 발달이 저해되기 때문에, 각각 상기의 범위에서 함유시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 성분 이외의 잔부는, 제조 공정에 있어서 혼입하는 불가피적 불순물 및 Fe이다.

이어서, 상기한 성분 조성을 갖는 슬래브는, 일반적인 방법에 따라 가열하여 열간 압연에 제공하지만, 주조 후, 가열하지 않고 바로 열간 압연해도 좋다. 박주편(thinner cast steel)의 경우에는 열간 압연해도 좋고, 열간 압연을 생략하고 그대로 이후의 공정으로 진행해도 좋다.

또한, 필요에 따라서 열연판 어닐링을 행한다. 이때, 고스 조직(Goss texture)을 제품판에 있어서 고도로 발달시키기 위해서는, 열연판 어닐링 온도로서 800∼1100℃의 범위가 적합하다. 열연판 어닐링 온도가 800℃ 미만이면, 열간 압연에서의 밴드 조직이 잔류하여, 정립한 1차 재결정 조직을 실현하는 것이 곤란해져, 2차 재결정의 발달이 저해된다. 한편, 열연판 어닐링 온도가 1100℃를 초과하면, 열연판 어닐링 후의 입경이 너무 조대화하기 때문에, 정립한 1차 재결정 조직의 실현이 매우 곤란해진다.

열연판 어닐링 후는, 당해 열연판에 1회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2회 이상의 냉간 압연을 행하여 냉연판으로 한 후, 재결정 어닐링을 행하고, 어닐링 분리제를 도포한다. 어닐링 분리제를 도포한 강판에, 2차 재결정 및 포스테라이트 피막의 형성을 목적으로 하여 최종 마무리 어닐링을 행한다.

최종 마무리 어닐링 후의 강판에, 평탄화 어닐링을 행하여 강판의 형상을 교정하는 것이 유효하다. 또한, 강판을 적층하여 사용하는 경우에는, 철손을 개선할 목적으로, 평탄화 어닐링 전 또는 후에, 강판 표면에 장력 코팅을 행하는 것이 유효하다. 이 장력 코팅은, 인산염-콜로이달 실리카계의 유리 코팅이 일반적이지만, 그 밖에 붕산 알루미나계 등의 저열 팽창 계수를 갖는 산화물이라도 좋다. 또한 더 한층의 고장력을 일으키는 피막으로서, 영률(Young's modulus)이 큰 탄화물, 질화물 등도 유효하다.

또한, 장력 코팅을 행할 때에는 도포량ㆍ베이킹 조건을 조정하여, 발생 장력을 충분히 발휘시키는 것이 중요하다.

여기에서, 자구 세분화 처리 전의 방향성 전자 강판에 있어서, 포스테라이트 피막 및 장력 코팅을 결합한 피막 장력이 강판 표리면에서 동일하고, 또한 강판 표리면 중 어느 편면만의 포스테라이트 피막 및 장력 코팅을 제거했을 때의 휨량이 당해 휨면의 곡률 반경으로 500㎜ 이하로 하려면, 평탄화 어닐링을 적절한 장력이나 적절한 온도하에서 행하는 것, 그리고, 상기 피막에 대해서 저열 팽창 계수를 갖는 유리 코팅의 베이킹을 충분히 행하여, 열 잔류 응력에 기초하는 인장 응력을 충분히 발생시키는 것이 필요하다.

본 발명에서는, 장력 코팅 부여 후의 시점에서, 강판 표면에 레이저나 전자 빔 등의 열 빔을 조사함으로써, 자구를 세분화한다. 이들 조사흔(irradiation mark)의 방향은, 강판의 압연 방향에 대하여, 90°내지 45°를 이루는 방향인 것이 바람직하다.

여기에서, 자구 세분화 처리를 행한 방향성 전자 강판에 있어서, 당해 강판의 압연 방향의 휨량을 상기 변형의 도입면을 내측으로 하는 휨면의 곡률 반경으로 600㎜ 이상 6000㎜ 이하, 또한 상기 압연 방향과 직각 방향의 휨량이 상기 변형의 도입면을 내측으로 하는 휨면의 곡률 반경으로 2000㎜ 이상으로 하려면, 레이저나 전자 빔의 빔 강도 및 빔 프로파일의 조정, 또한 주사 중의 강도 분포에 변화를 갖게 하는 등의 수법의 조합이 유효하다. 그리고, 상기의 범위를 충족하도록 상기한 수법을 최적 조건으로 조합하는 것이 중요하다. 특히, 빔 프로파일의 조정으로서, 레이저라면 초점 조정, 전자 빔이라면 수속 코일에서의 빔 수속량을 변화시키고, 반드시 정확한 포커스로 하지 않는 것이 유효하다.

실시예 1

Si: 3.2질량％, C: 0.07질량％, Mn: 0.06질량％, Ni: 0.05질량％, Al: 0.027질량％, N: 0.008질량％ 및 Se: 0.02질량％를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강 슬래브를 1450℃로 가열하여 1.8㎜ 두께로 열간 압연하여 열연판으로 한 후, 당해 열연판에 중간 어닐링을 사이에 두는 2회의 냉간 압연을 행하여 최종 판두께 0.23㎜로 한, 방향성 전자 강판용 냉연판에, 탈탄, 1차 재결정 어닐링을 행한 후, MgO를 주성분으로 한 어닐링 분리제를 도포하고, 2차 재결정 과정과 순화 과정을 포함하는 최종 어닐링을 행하여, 포스테라이트 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 얻었다. 그 후, 당해 강판에 60％의 콜로이달 실리카와 인산 알루미늄으로 이루어지는 절연 코팅을 도포, 800℃에서 베이킹했다. 이때, 코팅의 중량을 2수준으로 하여, 두꺼움 중량(편면당 건조 중량으로 6.5g/㎡)과 얇음 중량(편면당 건조 중량으로 4.0g/㎡)으로 했다.

얻어진 시료를 압연 방향 및 압연 직각 방향으로 전단(剪斷)하여, 길이 300㎜ 및 폭 100㎜의 사이즈의 피막 장력 평가용 시편을 제작했다. 그 후, 열염산으로 시편의 포스테라이트 피막 및 절연 코팅을 편면만 제거하여, 압연 방향의 곡률 반경을 계측했다. 또한, 곡률 반경은, 상기한 도 2에 나타낸 바에 따라 구했다. 이것은, 이하의 곡률 반경에 대해서도 동일하다.

이어서, 자구 세분화 처리는, 방향성 전자 강판에, 그 압연 방향과 직각으로 연속 파이버 레이저를 조사함으로써 실시했다. 레이저 빔의 강판 상에서의 주사는 갈바노 스캐너(galvanometer scanner)를 이용하여 행했다.

레이저 조사시의 압연 방향의 조사열의 간격은 4㎜로 일정하게 했지만, 연속 레이저의 강도는 일정한 조건뿐만 아니라, 주사 중에 강도를 50∼100％의 범위에서 변화시키는 것, 초점을 정확한 위치로부터 약간 흐리게 한 위치로 변경하여 조사하는 것에 의해 휨을 조정했다.

얻어진 시료의 일부는, 길이 300㎜ 및 폭 100㎜의 사이즈로 압연 방향 및 압연 직각 방향으로 전단하고, 레이저 조사 후의 강판의 곡률을 압연 방향, 압연 직각 방향에서 각각 측정했다. 나머지의 시료는, 500㎜각의 정방 삼각 철심용으로 사각(斜角) 전단하여 적층하여, 약 40kg 삼상 변압기를 제작했다. 각 각(leg)의 폭은 100㎜이다. 콘덴서 마이크로폰을 사용하여 삼상 변압기 철심의 각 각의 바로 위 20㎝의 위치에서, 1.7T 및 50Hz 여자에 있어서의 소음을 측정하여 평균값을 구했다. 그때, 청감 보정(freguency weighting)으로서 A스케일 보정을 행했다.

계측된 변압기 소음을, 강판의 압연 방향, 압연 직각 방향의 곡률 반경 및 피막 장력의 지표가 되는 편면 제거시의 곡률 반경과 아울러 표 1에 정리했다. 압연 방향 혹은 압연 직각 방향의 곡률이 적정 범위에 들어가 있지 않은 시료 1, 4∼6, 9, 10, 12에서는, 모델 변압기 철심의 소음이 커졌다. 한편, 본 발명 조건을 충족하는 시료 2, 3, 7, 8, 11에서는 소음이 억제되고 있는 것을 알 수 있고, 피막 장력이 본 발명의 적합한 범위인 시료 2, 3, 7, 11에서는 보다 소음이 억제되고 있다.

실시예 2

Si: 3.3질량％, C: 0.06질량％, Mn: 0.08질량％, S: 0.023질량％, Al: 0.03질량％, N: 0.007질량％, Cu: 0.2질량％ 및 Sb: 0.02질량％를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강 슬래브를 1430℃로 가열하여 2.5㎜ 두께로 열간 압연하여 열연판으로 한 후, 당해 열연판에 중간 어닐링을 사이에 두는 2회의 냉간 압연을 행하여 최종 판두께 0.23㎜로 한, 방향성 전자 강판용 냉연판에, 탈탄, 1차 재결정 어닐링을 행한 후, MgO를 주성분으로 한 어닐링 분리제를 도포하고, 2차 재결정 과정과 순화 과정을 포함하는 최종 어닐링을 행하여, 포스테라이트 피막을 갖는 방향성 전자 강판을 얻었다. 50％의 콜로이달 실리카와 인산 마그네슘으로 이루어지는 절연 코팅을 도포, 850℃에서 베이킹했다. 이때, 코팅의 중량을 2수준으로 하여, 두꺼움 중량과 얇음 중량으로 했다. 얻어진 시료로부터 피막 장력 평가용으로서, 길이 300㎜, 폭 100㎜의 사이즈로 압연 방향 및 압연 직각 방향으로 전단했다. 그 후, 당해 강판에 열염산으로 포스테라이트 피막 및 절연 코팅을 편면만 제거하여, 압연 방향의 곡률을 계측했다.

이어서, 자구 세분화 처리는, 방향성 전자 강판에, 그 압연 방향과 직각으로 전자 빔을 조사함으로써 실시했다. 처리 중의 진공도는 0.5Pa이고, 전자 빔의 강판 상에서의 주사는 편향 코일에 의해 행했다.

전자 빔 조사시의 압연 방향의 조사열(列)의 간격은 5㎜로 일정하게 했다. 전자 빔은 연속적으로 조사한 것은 아니고, 도트 형상(dot pattern)으로 조사하고, 그 점열(dotted lines) 간격을 0.1∼1.0㎜의 범위에서 변화시켰다. 또한 빔 강도의 프로파일을 빔 전류 및 수속 코일의 전류량을 조정함으로써 변화시켰다.

얻어진 시료의 일부는 길이 300㎜ 및 폭 100㎜의 사이즈로 압연 방향 및 압연 직각 방향으로 전단하고, 전자 빔 조사 후의 강판의 곡률을 압연 방향, 압연 직각 방향으로 각각 측정했다. 나머지의 시료는, 500㎜각의 정방 삼각 철심용으로 사각 전단하여 적층하여, 약 32kg 단상 변압기를 제작했다. 다리의 폭은 100㎜이다. 콘덴서 마이크로폰을 사용하여 단상 변압기 철심의 양단각의 바로 위 20㎝의 위치에서, 1.7T, 50Hz 여자에 있어서의 소음을 측정하고 평균값을 구했다. 그때, 청감 보정으로서 A스케일 보정을 행했다.

계측된 변압기 소음을, 강판의 압연 방향, 압연 직각 방향의 곡률 반경 및 피막 장력의 지표가 되는 편면 제거시의 곡률 반경과 아울러 표 2에 정리했다. 압연 방향 혹은 압연 직각 방향의 곡률이 적정 범위에 들어가 있지 않은 시료 1, 2, 5, 6, 9, 10, 12에서는, 모델 변압기 철심의 소음이 커졌다. 한편, 본 발명 조건을 충족하는 시료 3, 4, 7, 8, 11에서는 소음이 억제되고 있는 것을 알 수 있고, 피막 장력이 본 발명의 적합한 범위인 시료 3, 4, 7, 11에서는 보다 소음이 억제되고 있다.

Claims

강판의 표리면에 포스테라이트 피막 및 장력 코팅을 구비하는 방향성 전자(電磁) 강판에, 선 형상의 열변형을 도입하는 자구(磁區) 세분화 처리가 행해진 방향성 전자 강판으로서, 당해 강판의 압연 방향의 휨량이 상기 변형의 도입면을 내측으로 하는 휨면의 곡률 반경으로 600㎜ 이상 6000㎜ 이하이고, 또한 상기 압연 방향과 직각 방향의 휨량이 상기 변형의 도입면을 내측으로 하는 휨면의 곡률 반경으로 2000㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 방향성 전자 강판.
제1항에 있어서,
상기 자구 세분화 처리에 제공하는 방향성 전자 강판은, 상기 포스테라이트 피막 및 장력 코팅을 결합한 피막 장력이 강판 표리면에서 동일하고, 또한 강판 표리면 중 어느 편면만의 포스테라이트 피막 및 장력 코팅을 제거했을 때의 휨량이 당해 휨면의 곡률 반경으로 500㎜ 이하인 방향성 전자 강판.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 선 형상의 열변형이, 레이저 빔의 조사에 의해 도입되어 이루어지는 방향성 전자 강판.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 선 형상의 열변형이, 전자 빔의 조사에 의해 도입되어 이루어지는 방향성 전자 강판.