KR20140133838A

KR20140133838A - 방향성 전기 강판

Info

Publication number: KR20140133838A
Application number: KR1020147024613A
Authority: KR
Inventors: 세이지 오카베; 시게히로 다카조; 다카시 가와노
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2012-02-08
Filing date: 2013-02-08
Publication date: 2014-11-20
Also published as: WO2013118512A8; US9761361B2; JP6007501B2; JP2013159846A; EP2813593A4; EP2813593B1; US20150013849A1; EP2813593A1; WO2013118512A1; CN104105808B; CN104105808A; KR101633207B1; RU2570591C1

Abstract

본 발명에 따라, 강판의 폭 방향에 있어서의 소성 변형 영역의 각각의 길이 : d 를 0.05 ㎜ 이상 0.4 ㎜ 이하로 하고, 또한 상기 소성 변형 영역의 각각의 도입 간격 : w 의 합계 Σw 에 대한 상기 길이 : d 의 합계 Σd 의 비 (Σd/Σw) 를 0.2 이상 0.6 이하로 함으로써, 변압기로 가공했을 때의 소음을 저감시키는 방향성 전기 강판을 얻을 수 있다.

Description

방향성 전기 강판 {GRAIN-ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET}

본 발명은 변압기 등의 철심 재료에 사용하는 방향성 전기 강판에 관한 것이다.

최근, 에너지 사용의 효율화가 진행되어, 변압기 메이커 등을 중심으로, 자속 밀도가 높고, 또한 철손이 낮은 전기 강판에 대한 수요가 증대되고 있다.

자속 밀도의 향상에 관해서는, 전기 강판의 결정 방위를 Goss 방위에 집적시킴으로써 달성할 수 있다.

또, 철손의 저감에 관해서는, 소재의 고순도화, 고배향성화, 판 두께 저감화, Si 및 Al 의 첨가 그리고 자구 세분화 등의 관점에서, 그 대책이 고려되어 왔다. 그러나, 일반적으로, 자속 밀도를 높게 하면, 철손은 열화되는 경향이 있다. 그것은, 결정 방위가 균일하면 정자 에너지가 내려가기 때문에, 강판 내의 자구 폭이 넓어져, 와전류손이 높아지기 때문이다.

이 문제의 해결책으로서, 와전류손의 저감화를 들 수 있다. 구체적으로는, 강판 표면에 열 변형을 도입함으로써 자구 세분화를 실시하는 방법이나, 레이저나 전자 빔을 사용하는 방법 등이 있으며, 모두 조사에 의한 철손의 개선 효과가 매우 높은 것이 알려져 있다.

예를 들어, 특허문헌 1 에는, 전자 빔 조사에 의해 W_17/50 이 0.8 W/㎏ 을 하회하는 철손을 갖는 전기 강판의 제조 방법이 나타나 있다.

또, 특허문헌 2 에는, 전기 강판에 레이저 조사를 실시함으로써, 철손을 저감시키는 방법이 나타나 있다.

일본 특허공보 평7-65106호 일본 특허공보 평3-13293호

그런데, 레이저나 전자 빔 등의 조사에 의해 자구 세분화된 방향성 전기 강판에서는, 소재의 특성이 양호하여도, 변압기를 제조했을 때 양호한 특성이 얻어지지 않는 경우가 있다. 구체적으로는, 변압기의 소음이 증대한다는 문제이다. 즉, 단판의 소재의 상태에서 측정한 철손, 자속 밀도, 자왜 등이 동등하여도, 열 변형을 도입하는 패턴에 따라서는, 변압기의 소음이 큰 조건과 작은 조건이 존재하는 것이다.

본 발명은 상기의 현 상황을 감안하여 개발된 것으로, 방향성 전기 강판을 변압기로 가공했을 때의 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있는 방향성 전기 강판을 제안하는 것을 목적으로 한다.

발명자들은 열 변형의 도입 패턴을 변경한 자구 세분화 처리를 실시한 다수의 방향성 전기 강판의 변압기를 제조하여, 계통적으로 조사하였다. 그 결과, 변압기에서 소음이 증대하는 것은, 열 변형이 강도에 도입되었을 때의 소성 변형을 발생시키고 있는 영역의 형태에 원인이 있는 것을 알아내었다.

게다가, 변형 도입의 패턴에는, 연속 레이저 조사와 같은 폭 방향으로 연속적인 것과, 펄스 레이저 조사와 같은 폭 방향으로 단속적인 것의 2 종류가 있지만, 특히, 단속적인 변형 영역을 도입했을 때의 소성 변형 영역의 크기와, 그 크기가 폭 방향에서 차지하는 비율이 특정한 범위에 있는 경우에 변압기의 철손 저감과 소음 억제를 양립할 수 있는 것이 밝혀졌다.

본 발명은 상기 지견에 입각하는 것이다.

즉, 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.

1. 자구 세분화 처리에 의해, 강판의 폭 방향으로 점렬상의 소성 변형이 도입된 방향성 전기 강판으로서,

상기 강판의 폭 방향에 있어서의 상기 소성 변형 영역의 각각의 길이 : d 가 0.05 ㎜ 이상 0.4 ㎜ 이하이고, 또한 상기 소성 변형 영역의 각각의 도입 간격 : w 의 합계 Σw 에 대한 상기 길이 : d 의 합계 Σd 의 비 (Σd/Σw) 가 0.2 이상 0.6 인 방향성 전기 강판.

2. 상기 소성 변형 영역의 각각의 도입 간격 : w 에 대한, 그 도입 간격에 대응하는 소성 변형 영역의 길이 : d 의 비 (d/w) 가 0.2 이상 0.6 이하인 상기 1 에 기재된 방향성 전기 강판.

3. 상기 소성 변형 영역은, 전자 빔 조사에 의해 형성된 것인 상기 1 또는 2 에 기재된 방향성 전기 강판.

본 발명에 의하면, 방향성 전기 강판의 자구 세분화시에, 변압기의 소음 증대의 억제를 할 수 있음과 동시에, 철손도 저감시킬 수 있기 때문에, 변압기의 에너지 효율이 향상되어, 산업상 매우 유용하다.

도 1 은 소성 변형 영역과 탄성 변형 영역의 형태의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 2 는 소성 변형 영역과 탄성 변형 영역의 형태의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 소성 변형 영역과 탄성 변형 영역의 형태의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 소성 변형 영역과 탄성 변형 영역의 형태의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 5 는 변압기에 있어서의 소음 측정의 요령을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.

본 발명에서는, 방향성 전기 강판의 폭 단부에서 다른 일방의 폭 단부까지, 압연 방향에 대해 주기적, 또한 직선상 또는 곡선상으로, 또 압연 방향에 직각으로 분단되도록, 점렬상으로 형성된 자구 패턴을 발생시키는 변형 영역을 도입한다. 이와 같이 하여 발생한 변형 영역을 이하 열 변형 도입선이라고 한다.

본 발명에서는, 상기 열 변형 도입선이, 압연 방향에 직각인 방향 (적합 범위는, 직각인 방향에 대해 ±30 도의 범위) 으로 반복 도입되어, 원하는 범위에 자구 세분화 처리가 실시되는 것이다.

본 발명의 변형 영역의 도입에는, 국소적인 급가열이 가능한 레이저 조사, 전자 빔 조사, 플라즈마염 조사와 같은 열·광·입자선 조사를 사용할 수 있지만, 변형 영역의 형상, 사이즈의 제어성으로부터, 빔 직경을 작게 제어할 수 있는 레이저, 및 전자 빔이 바람직하다.

레이저 조사나 전자 빔 조사에 의해, 강판의 표면은 급속히 가열되어 열팽창을 발생시키지만, 가열 시간이 매우 단시간이기 때문에, 고온이 되는 영역은 국소에 한정되고, 주변의 가열되어 있지 않은 영역에 의해 구속되기 때문에, 당해 열 변형을 받은 지점은, 큰 압축 응력을 받아 소성 변형을 발생시킨다.

이 소성 변형은, 상온으로 냉각된 후에도 남아, 주변에 탄성 응력장을 형성한다. 여기서, 도 1 에, 레이저나 전자 빔이 연속적으로 강판 상을 이동하는 경우의 열 변형 도입선을 모식적으로 나타낸다. 동 도면에 나타낸 바와 같이, 열 변형 도입선은, 소성 변형 영역과 탄성 변형 영역이 띠상으로 형성된다. 한편, 펄스적으로 열 변형을 도입한 경우에는, 변형 영역의 크기에 따라, 상기 열 변형 도입선이 도 2, 도 3, 또는 도 4 에 나타낸 형태를 취한다.

즉, 레이저나 전자 빔의 조사 조건에 따라, 도 1 ∼ 4 에 나타낸 바와 같은 상이한 변형 분포가 된다.

여기에, 철손이라는 관점에서 보면, 상기 도 1 ∼ 4 는, 자구 세분화에 의한 철손 저감 효과를 동등하게 할 수 있다. 즉, 자구 세분화에 의한 철손 저감 효과가 동등하여도, 변형 분포가 상이한 것이 존재하게 된다.

이들 소성 변형 영역의 범위는, 강판 표면에서 측정한 X 선 회절의 데이터를 해석함으로써 구할 수 있다. 즉, 소성 변형 영역에서는 불균일 변형에 의해, X 선 회절의 반가폭이 증가되어 있는 것을 이용하여, 반가폭이 열 변형 도입 지점으로부터 충분히 떨어진 점과 비교하여 오차의 범위보다 증가 (대체로 20 ％ 이상) 되어 있는 영역을 소성 변형 영역으로 함으로써, 소성 변형 영역을 정량화할 수 있다.

발명자들에 의한 각종 변형 분포를 갖는 방향성 전기 강판으로 제조한 변압기의 특성을 조사하는 시험의 결과로부터, 도 3 및 4 에 나타낸 바와 같은 소성 변형 영역이 단속적인 분포이고, 게다가, 도면 중에 나타낸 소성 변형 영역의 길이 : d 의 크기와, 도면 내에 나타낸 소성 변형 영역의 도입 간격 : w 의 비 d/w 가 특정한 범위에 있는 경우에, 철손 저감과 소음 억제를 양립할 수 있는 것이 판명되었다. 또한, 펄스적으로 열 변형을 도입한 경우에도, 소성 변형 영역이 연속적으로 도입되어 있는 도 2 의 형태는, 소음 억제 효과가 적었다.

게다가, 동일한 변형 분포를 갖고 있는 경우에도, 레이저 조사보다 전자 빔 조사가, 더욱 강판의 저철손이 얻어지는 것이 함께 판명되었다.

상기 소성 변형 영역의 각각의 길이 : d 는, 0.05 ㎜ 이상, 0.4 ㎜ 이하로 한다. 0.05 ㎜ 보다 작으면, 충분한 자구 세분화 효과가 얻어지지 않고, 철손 저감 효과가 작기 때문이며, 한편, 0.4 ㎜ 보다 크면, 히스테리시스손의 증대, 혹은 변압기에서의 소음 증대를 초래하기 때문이다.

또, 본 발명에서는, 상기한 바와 같이, 소성 변형 영역이 단속적인 분포로 도입되고 있는 것이 중요하다. 그 존재비는, 소성 변형 영역의 도입 간격 : w 의, 열 변형 도입선 1 개당의 합계를 Σw 로 하고, 또 소성 변형 영역의 길이 : d 의, 열 변형 도입선 1 개당의 합계를 Σd 로 했을 때의 비 (Σd/Σw) 로 구할 수 있지만, 그 값을 0.2 이상 0.6 이하로 하는 것이 중요하다. 또한, 백분율로 하면, 20 ％ 이상, 60 ％ 이하이다.

상기 존재비의 한정 이유이지만, (Σd/Σw) 의 백분율이 20 ％ 보다 작으면 자구 세분화 효과가 얻어지지 않아, 철손 저감 효과가 작아지기 때문이며, 한편, 상기 백분율이 60 ％ 보다 크면 변압기에서의 소음이 증대하기 때문이다. 또한, 소음 억제의 관점에서, 상기 백분율의 바람직한 범위는 40 ％ 이하이다.

또한, 본 발명에서는, 상기 도입 간격과 상기 길이의 각각의 비 d/w 를, 0.2이상 0.6 이하로 하는 것이 바람직하다. 그것은, 각각의 비가 상기 범위를 만족하면, 상기한 합계에서의 경우보다, 더욱 균일한 자구 세분화가 강판에 대해 부여되고 있는 것이 되기 때문이다. 또한, 일반적인 레이저 조사나 전자 빔 조사의 설비이면, 열 변형 도입선 상의 1 개 지점의 소성 변형 영역의 도입 간격 : w 및 그에 대응하는 소성 변형 영역의 길이 : d (도 3 및 4 참조) 를 측정하면, 당해 변형 도입선 및 그 후 반복하여 형성된 변형 도입 영역 (선) 은, 본 발명에 있어서 동일한 효과를 갖는 것으로 평가할 수 있다.

여기에, 소성 변형을 발생시키고 있는 영역의 형태 제어에 의해, 변압기에서의 소음을 저감화할 수 있는 이유는 명확하지 않지만, 발명자들은 이하와 같이 생각하고 있다.

상기 문제는, 상기 길이 : d 가 0.4 ㎜ 보다 큰 경우나, 상기 비 (Σd/Σw) 가 0.6 보다 큰 경우에, 단판에서는, 큰 자기 특성의 열화는 보이지 않지만, 변압기로 가공한 경우에는, 소음의 증대가 현재화된다는 것이다.

여기에, 단판과 변압기 철심의 차이를 생각하면, 그 차이는, 강판이 적층되어 결속되어 있는 것에 있으며, 특히, 변압기에서 소음이 열화되는 조건의 것은, 결속을 위한 고정력이 큰 것이다. 그 사실에 의하면, 소성 변형 영역이 과대한 경우에는, 현저한 강판의 폭 방향의 휨이 발생함으로써, 변압기 철심으로서 결속, 고정되어 교정되었을 때, 강판에 내부 응력 발생하고, 이것이 미세한 자구의 생성과 자왜의 증대를 초래하기 때문에, 소음의 증대가 현재화되는 것으로 생각된다.

또한, 레이저 조사보다 전자 빔 조사가 표면에 동등한 크기의 소성 변형 영역을 형성한 경우에도 변압기 철손을 보다 저감시킬 수 있다.

이것은, 광인 레이저에서는 강판의 표면만을 가열하는데에 반해, 전자 빔은 강판 내에 들어가 가열하기 때문에, 레이저보다 깊은 영역에까지 소성 변형 영역, 및 탄성 변형 영역을 형성하기 때문이라고 생각된다.

본 발명의 방향성 전기 강판은, 철손을 저감시키기 위해, 압연 방향 (L 방향) 에 자화 용이축을 가지고 (110)［001］방위의 결정립으로 구성된 집합 조직 강판인 것이 바람직하다. 그러나, 실제로 공업적으로 제조할 수 있는 방향성 전기 강판에 있어서의 자화 용이축은, 압연 방향과 완전히 평행하지 않고, 압연 방향에 대해 어긋난 각도가 존재한다. 또, 방향성 전기 강판의 자구 세분화에 의해 철손을 저감시키기 위해서는, 강판의 자화 방향, 요컨대, 자화 용이축에 대해 직각 방향으로, 연속적 또는 소정 간격으로 강판 표면에 인장 잔류 응력 및 소성 변형으로 이루어지는 변형 영역을 형성하는 것이 유효하다고 생각된다.

자구 세분화 처리를 실시하는 방향성 전기 강판은, 2 차 재결정의 방위 집적이 높은 편이 보다 작아지는 것이 알려져 있다. 방위 집적의 기준으로서 B₈ (800 A/m 으로 자화시켰을 때의 자속 밀도) 이 잘 사용되지만, 본 발명에 사용하는 방향성 전기 강판은 바람직하게는 B₈ 이 1.88 T 이상, 보다 바람직하게는 1.92 T 이상인 것이 바람직하다.

또한, 전기 강판의 표면에는, 장력 코팅이 실시되어 있는 것이 바람직하다. 종래 공지된 장력 코팅으로 상관없지만, 인산알루미늄이나 인산마그네슘 등의 인산염과 실리카를 주성분으로 하는 유리질의 장력 코팅인 것이 바람직하다.

상기한 열 변형 도입선은, 강판의 폭 방향 (압연 방향과 직교하는 방향) 에 선상으로 형성되고, 압연 방향에는 2 ㎜ 이상, 10 ㎜ 이하의 간격으로 반복하여 형성하는 것이 바람직하다. 2 ㎜ 미만에서는, 철손의 증가와 변압기 소음의 증대가 발생하기 쉬워지고, 10 ㎜ 보다 크면 자구 세분화에 의한 철손 저감 효과가 적기 때문이다.

소성 변형을 도입하는 장치로는, 레이저 조사의 경우, Q 스위치 펄스나, 노멀 펄스를 발진하는 레이저 발진기, 또는 연속 발진의 스위칭이나 쵸퍼에 의한 단속화를 이용할 수 있다. 전자 빔 조사의 경우에는, 빔 전류를 온·오프하거나, 강약의 변조를 가하여 연속적으로 이동시키거나, 연속적으로 발생하는 전자 빔을 이동·정지, 또는 고속 이동·저속 이동을 반복하여 폭 방향으로 주사함으로써 단속적인 소성 변형 영역을 형성할 수 있다.

본 발명에 사용하는 방향성 전기 강판용 슬래브의 성분 조성은, 특별히 제한은 없으며, 2 차 재결정이 발생하는 성분 조성이면 된다.

또, 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 적량 함유시키면 된다. 물론 양 인히비터를 병용해도 된다. 이 경우에 있어서의 Al, N, S 및 Se 의 적합한 함유량은 각각 Al : 0.01 ∼ 0.065 질량％, N : 0.005 ∼ 0.012 질량％, S : 0.005 ∼ 0.03 질량％, Se : 0.005 ∼ 0.03 질량％ 이다.

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

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

추가로, 본 발명의 방향성 전기 강판용 슬래브의 기본 성분 및 임의 첨가 성분에 대하여 구체적으로 서술하면 다음과 같다.

C : 0.08 질량％ 이하

C 는 열연판 조직의 개선을 위해 첨가하지만, 0.08 질량％ 를 초과하면 제조 공정 중에 자기 시효가 일어나지 않는 50 질량ppm 이하까지 C 를 저감시키는 것이 곤란해지기 때문에, 0.08 질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 하한에 관해서는, C 를 함유하지 않는 소재로도 2 차 재결정이 가능하기 때문에 특히 형성할 필요는 없다.

Si : 2.0 ∼ 8.0 질량％

Si 는 강의 전기 저항을 높여, 철손을 개선하는 데에 유효한 원소이지만, 함유량이 2.0 질량％ 에 못 미치면 충분한 철손 저감 효과를 달성할 수 없다. 한편, 8.0 질량％ 를 초과하면 가공성이 현저하게 저하되고, 또 자속 밀도도 저하되기 때문에, Si 량은 2.0 ∼ 8.0 질량％ 의 범위로 하는 것이 바람직하다.

Mn : 0.005 ∼ 1.0 질량％

Mn 은 열간 가공성을 양호하게 하는 데에 있어서 필요한 원소이지만, 함유량이 0.005 질량％ 미만에서는 그 첨가 효과가 적고, 한편, 1.0 질량％ 를 초과하면 제품판의 자속 밀도가 저하되기 때문에, Mn 량은 0.005 ∼ 1.0 질량％ 의 범위로 하는 것이 바람직하다.

또 상기 기본 성분 이외에, 자기 특성 개선 성분으로서, 다음에 서술하는 원소를 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％ 및 Mo : 0.005 ∼ 0.10 질량％ 중에서 선택한 적어도 1 종

Ni 는 열연판 조직을 개선하여 자기 특성을 향상시키기 위해 유용한 원소이다. 그러나, 함유량이 0.03 질량％ 미만에서는 자기 특성의 향상 효과가 작고, 한편, 1.50 질량％ 를 초과하면 2 차 재결정이 불안정해져 자기 특성이 열화된다. 그 때문에, Ni 량은 0.03 ∼ 1.50 질량％ 의 범위로 하는 것이 바람직하다.

또, Sn, Sb, Cu, P 및 Mo 는 각각 자기 특성의 향상에 유용한 원소이지만, 모두 상기한 각 성분의 하한에 못 미치면, 자기 특성의 향상 효과가 작고, 한편, 상기한 각 성분의 상한량을 초과하면, 2 차 재결정립의 발달이 저해되기 때문에, 각각 상기의 범위로 함유시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 성분 이외의 잔부는, 제조 공정에 있어서 혼입되는 불가피적 불순물 및 Fe 이다.

이어서, 상기한 성분 조성을 갖는 슬래브는, 통상적인 방법에 따라 가열하여 열간 압연에 제공하지만, 주조 후, 가열하지 않고 바로 열간 압연해도 된다. 박주편의 경우에는 열간 압연해도 되고, 열간 압연을 생략하고 그대로 이후의 공정으로 진행하여도 된다.

또한, 필요에 따라 열연판 어닐링을 실시한다. 이 때, 고스 조직을 제품판에 있어서 고도로 발달시키기 위해서는, 열연판 어닐링 온도로서 800 ∼ 1100 ℃ 의 범위가 바람직하다. 열연판 어닐링 온도가 800 ℃ 미만이면, 열간 압연에서의 밴드 조직이 잔류하여, 정립된 1 차 재결정 조직을 실현하는 것이 곤란해져, 2 차 재결정의 발달이 저해된다. 한편, 열연판 어닐링 온도가 1100 ℃ 를 초과하면, 열연판 어닐링 후의 입경이 지나치게 조대화되기 때문에, 정립된 1 차 재결정 조직의 실현이 매우 곤란해진다.

열연판 어닐링 후에는, 1 회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2 회 이상의 냉간 압연을 실시한 후, 재결정 어닐링을 실시하고, 어닐링 분리제를 도포한다. 어닐링 분리제를 도포한 후에, 2 차 재결정 및 포르스테라이트 피막의 형성을 목적으로 하여 최종 마무리 어닐링을 실시한다.

최종 마무리 어닐링 후, 평탄화 어닐링을 실시하여 강판의 형상을 교정하는 것이 유효하다. 또한, 강판을 적층하여 사용하는 경우에는, 철손을 개선할 목적으로, 평탄화 어닐링 전 또는 후에, 강판 표면에 장력 코팅을 실시하는 것이 유효하다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 서술한 공정이나 제조 조건 이외에 대해서는, 종래 공지된 방향성 전기 강판의 제조 방법을 적절히 사용할 수 있다.

또, 강판 표면에 포르스테라이트 피막을 형성하지 않고 평활화함으로써 히스테리시스손을 저감시키는 기술을 적용한 방향성 전기 강판도 사용할 수 있다.

실시예

〔실시예 1〕

판 두께가 0.23 ㎜, 압연 방향의 자속 밀도 B₈ 이 1.94 T 이고, 지철의 표면에, 포르스테라이트를 주성분으로 하는 피막 및 그 위에 무기물의 처리액을 베이킹한 피막 (실리카·인산염계 코팅) 의 2 층의 피막을 갖는 방향성 전기 강판의 코일을 준비하였다.

먼저, 이 코일로부터 폭 : 100 ㎜, 길이 : 400 ㎜ 의 단판 시료를 잘라내고, Q 스위치 펄스 발진 화이버 레이저를 조사하여 자구 세분화 처리를 실시하였다. 디포커스에 의해 레이저의 빔 직경을 0.05 ∼ 0.6 ㎜ 의 범위에서 변화시켜, 폭 방향의 반복 간격을 0.1 ∼ 1.2 ㎜ 로 하여, 철손이 가장 저감되는 출력을 탐색하였다.

여기서, 소성 변형 영역의 폭은, 빔 직경을 크게 하고, 면적의 증대에 따라 충분한 열 변형이 도입되는 데에 충분하도록 빔 출력을 증대시킴으로써 크게 하였다. 또한 빔을 쏘이는 1 점에서의 유지 시간을 증감시킴으로써, 탄성 변형 영역의 대소를 컨트롤하였다.

또, 변형 영역의 압연 방향의 반복 간격을 4.5 ㎜ 로 하였다.

변형 영역에 있어서의 소성 변형 영역의 폭 방향의 분포는, Cr 의 Kα 선을 사용한 X 선 회절에 의해, α-Fe 의 {112} 면의 회절 피크의 반가폭을 측정함으로써 구하였다. 반가폭이 빔 조사 위치에서 압연 방향으로 2 ㎜ 떨어진 위치에 비해 20 ％ 이상 증대되어 있는 영역을 소성 변형 영역으로 하였다.

다음으로, 이 조사에 의해 얻어진 최적의 빔 출력으로서, 코일의 전체 폭에 레이저 조사를 실시함으로써, 철심 재료가 되는 코일을 제조하고, 또한, 이 코일을 철심 재료로 하여 변압기를 제조하였다. 철심은, 래그 폭 : 150 ㎜, 중량 : 900 ㎏ 의 3 상 3 래그 적층 철심이며, 변압기의 용량은 1000 kVA, 유입 변압기이다.

50 ㎐ 로 철심의 자속 밀도를 1.7 T 로 여자하여 무부하손을 측정하여, 철손의 값으로 하였다. 또, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 변압기의 전후, 좌우에서, 변압기 외면으로부터 30 cm 의 위치에서 소음을 측정하여, 평균값을 구하였다.

동 표로부터, 본 발명의 범위에 있는 조건에서는, 철손 : 630 W 이하, 변압기 소음 : 53 dB 이하라는 우수한 특성을 얻을 수 있었다.

〔실시예 2〕

실시예 1 과 동일한 방향성 전기 강판의 코일에 전자 빔을 조사하여 자구 세분화를 실시하였다.

전자 빔은, 가속 전압 : 60 kV, 빔 직경 : 0.25 ㎜ 로 하고, 1 개 지점에 10 ㎳ 정지시킨 후, 반복 간격을 0.34 ㎜ 및 0.5 ㎜ 로 하여 다음의 조사점으로 이동시키고, 그 밖에는, 표 2 에 기재하는 조건으로 조사하였다. 또한, 소성 변형 영역의 폭이 0.2 ㎜ 가 되고, 또한 철손이 최소가 되는 조건을 탐색하여, 이것을 실시예 1 과 동일하게 변압기 철심을 제조하고, 철손 및 소음을 측정하였다.

실시예 1 의 레이저 조사와 비교하면, 표 2 에 나타낸 바와 같이, 전자 빔을 조사한 것의 쪽이, 철손값에서 22 W 이상 작은 결과가 되었다.

Claims

자구 세분화 처리에 의해, 강판의 폭 방향으로 점렬상의 소성 변형이 도입된 방향성 전기 강판으로서,
상기 강판의 폭 방향에 있어서의 상기 소성 변형 영역의 각각의 길이 : d 가 0.05 ㎜ 이상 0.4 ㎜ 이하이고, 또한 상기 소성 변형 영역의 각각의 도입 간격 : w 의 합계 Σw 에 대한 상기 길이 : d 의 합계 Σd 의 비 (Σd/Σw) 가 0.2 이상 0.6 이하인 방향성 전기 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 소성 변형 영역의 각각의 도입 간격 : w 에 대한, 그 도입 간격에 대응하는 소성 변형 영역의 길이 : d 의 비 (d/w) 가 0.2 이상 0.6 이하인 방향성 전기 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 소성 변형 영역은, 전자 빔 조사에 의해 형성된 것인 방향성 전기 강판.