KR20190062487A

KR20190062487A - 저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20190062487A
Application number: KR1020197012335A
Authority: KR
Inventors: 지펭 자오; 창준 호우; 방글린 시앙; 카니 셴; 구오바오 리; 첸 링; 웨이영 씨에; 옌리 송
Original assignee: 바오샨 아이론 앤 스틸 유한공사
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2019-06-05
Also published as: BR112019005572B1; KR102231500B1; EP3521478A1; EP3521478B1; CN107881411A; CA3036289C; US11633808B2; JP2019536893A; RU2721969C1; EP3521478A4; MX2019003217A; WO2018059006A1; CN107881411B; BR112019005572A2; JP6918930B2; US20190255657A1; CA3036289A1

Abstract

저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강 및 그의 제조방법이 제공된다. 상기 방향성 규소강은 다음을 포함한다: 규소강 기판, 규산 상기 규소강 기판의 표면에 형성된 규산 마그네슘 바닥층, 상기 규산 마그네슘 바닥층 위에 도포된 절연 코팅(insulation coating). 상기 규산 마그네슘 바닥층의 가시광선 수직 반사율 R은 40 내지 60%이다. 상기 규소강 기판의 규산 마그네슘 바닥층의 가시광선 수직 반사율 및 광택의 균일함을 엄격히 통제함으로써, 철손을 낮추고, 감소된 자기변형이 얻어질 수 있다. 따라서, 변압기에 특별히 적합한 저소음의 규소강이 얻어진다.

Description

저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강 및 그 제조방법

본 발명은 철강과 그 제조 방법과 관련되어 있으며, 특히 규소강 및 그 제조 방법과 관련되어있다.

최근, 글로벌 에너지 및 환경 문제가 점차 두드러져, 인류의 지속가능한 개발을 위협하고 있다. 그 결과, 에너지 보존 및 소비 절감 요구가 전 세계적으로 증가하고 있다. 다양한 유형의 장비의 능동 손실(active loss)을 감소시키기 위해, 국가들은 일반적으로 에너지 소비 장비(energy-consμming equipment)의 기준을 높였다. 동력 전달 시스템 내에서, 변압기 손실은 총 손실의 약 40%를 차지한다. 방향성 규소강으로 만들어진 철제 코어(iron core)는 변압기의 핵심 부품이며, 코어 손실은 총 손실의 약 20%를 차지한다. 철제 코어 손실은 종종 철손(iron loss)으로 일컫는다. 따라서, 방향성 규소강의 철손 감소는 커다란 경제적, 사회적 혜택을 가진다.

추가적으로, 도시 변전소 장비의 소음 공해가 점차적으로 관심을 끌고 있다. 연구들에 따르면, 변압기 소음은 규소강판의 자기변형(magnetostriction), 전자기력(electromagnetic force), 및 기계적 진동 등에 의해 발생한다. 그 중에서도, 자기변형(magnetostriction)이 변압기 소음의 기본적인 근원 중 하나이다. 한 편으로, 자기변형은 상기 규소 강판을 교류 전자기장 하 주기적으로 진동하게 하고, 소음을 발생시킨다. 다른 한 편으로, 상기 규소 강판의 진동은 물 탱크, 냉각 장치, 오일 리시버(Oil receiver) 등과 같은 추가적인 장비와 공진을 일으켜 소음을 발생시킨다.

그러므로, 방향성 규소 강판의 상기 자기변형(magnetostriction) 및 철손을 감소시키는 것은 방향성 철강의 개발에 있어 중요한 방향이고, 현 방향성 규소강 제품 및 기술의 추가 개발에 있어 주된 어려움이다.

종래 기술에서, 규소 강판의 제조 방법은 주로 슬라브의 가열 온도에 따라, 고온 과정, 중온 과정 및 저온 과정으로 나뉘어진다. 전형적으로, 고온 과정에서, 슬라브는 억제제를 완전히 용해시키기 위해 최대 1400°C로 가열되어야 한다. 하지만, 이러한 높은 가열 온도는 종래 가열로의 한계에 도달하였다. 더욱이, 상기 높은 가열 온도는 심각한 연소 손실(burning loss)을 초래해 상기 가열로가 자주 수리될 필요가 있으며, 따라서 가열로의 가동률이 낮다. 추가적으로, 에너지 소비량이 높으며, 열간 압연 코일의 엣지 크랙(edge crack)이 커서, 냉간 압연에 어려움이 있고, 낮은 수율과 상대적으로 높은 비용을 초래한다. 중온 과정에서, 슬라브의 가열 온도는 1250 내지 1320°C이고, AlN 및 Cu가 억제제로 사용된다. 저온 과정에서, 슬라브의 가열 온도는 1100 내지 1250°C이고, 억제 능력은 주로 탈탄화(decarburization) 이후 질화(nitriding) 과정에서 형성된 억제제에 의해 얻어진다. 하지만, 저온 과정의 단점은 다음과 같다: 억제제의 형태를 통제하기가 어려워, 안정적인 자기 특성(magnetic properties) 및 바닥층 품질을 획득하기 어렵게 된다.

종래 기술에서, 저철손(low iron loss) 규소 강판을 얻는 방법은 주로: 1) Si의 비율을 증가시키는 방법; 2) 억제제의 억제 능력을 향상시키기 위해 Sn, Sb와 같은 합금 원소를 추가하는 방법; 3) 탈탄소둔(decarburization annealing) 과정의 가열 단계에서 급속 가열을 이용하는 방법; 을 포함한다. 하지만, 1)에 관해서, Si는 비전도성 원소이므로, Si 함량의 증가는 상기 규소 강판의 저항을 높이고, 상기 규소 강판의 와전류 손실(eddy current loss)을 줄이지만, 상기 탈탄소둔 과정에서 표면 산화막에 형성된 SiO₂의 양을 크게 증가시킨다. 2)에 관해서, Sn 및 Sb 모두 쉽게 분리되는 원소이므로, Sn 및 Sb의 추가는 석출물(precipitate)의 계면 에너지(interfacial energy)를 감소시켜 석출물의 오스왈드 성장(Ostwald growing)을 억제시키고, 억제제의 강력한 억제 능력을 유지시킨다. 하지만, Sn 및 Sb 등의 합금 원소는 탈탄소둔시 표면에 쉽게 농축되고, 따라서 표면 근처의 O 및 Si 원소의 확산 및 반응을 막고, 탈탄소둔 과정에서 형성된 산화막(주로 Fe₂SiO₄, FeO 및 SiO₂)의 조성과 구조에 약간의 변화를 일으킨다. 더욱이, 3)에 관해서, 탈탄소둔 과정의 급속 가열 기술은 재결정(recrystallization)에 요구되는 에너지 저장을 증가시키고, 초기 결정립(primary grain)을 균일화하고, 표면의 2차 핵(Secondary nuclei)의 양을 늘리고, 다른 방향의 결정립의 성장을 막으므로, 2차 결정립(Secondary grain)의 크기가 줄어들고 규소 강판의 철손이 감소한다. 하지만, 3)은 다음과 같은 약점이 있다: 극단적으로 짧은 가열 시간은 산화막의 형성 시간을 크게 감소시키므로, 산화막 성분의 비율 변화를 야기한다.

철손 감소를 위한 상기 기술들은 상기 탈탄소둔을 거친 강판(decaburization annealed sheet)의 산화막에 서로 다른 측면에서 변화를 야기하므로, 완성된 제품의 바닥층은 너무 얇은 바닥층, 밝은 점(bright spot) 따위의 결함(defects)을 갖는 경향이 생긴다. 상기 바닥층의 불균일과 결함은 결정구조 내 에너지 분포의 불균일을 초래하고, 상기 결함 근처에서, 90° 도메인의 양이 증가하며; 또한 제조된 변압기의 진동 소음을 증가시키는 상기 방향성 규소 강판의 자기변형(magnetostriction)이 증가한다. 더욱이, 상기 철손을 더욱 감소시키기 위한 레이저 스크라이빙을 이용한 후속 처리에서, 상기 바닥층의 불균일과 결함이 기판의 레이저 에너지 흡수에 중대하게 영향을 미치고, 따라서 최종 제품의 불균일한 성능을 초래한다.

일본의 Journal of Magnetics Society of Japan Vol.22 No.4-1, 1998에 발행된 비 특허 문헌 "Domain Structures and Magnetostricton in Grain-Oriented Electrical Steels"에서 상기 규소 강판의 자기변형은 자화 과정(magnetization process)에서 재료 내부의 90° 자기 도메인(magnetic domain)의 자극(magnetic pole)의 회전에 의해 생성된다고 보고, 90° 자기 도메인의 감소를 통한 상기 규소 강판의 자기변형을 줄이기 위한 방법은 다음과 같다: 정렬 정도를 높이는 것, 코팅의 장력을 높이는 것, 잔류 응력을 감소시키는 것, 강판의 편평도(flatness)를 유지시키는 것 및 강판을 얇게 하는 것. 정렬 정도를 높이는 현 방법은 앞서 언급한 야금학적 방법이다. 최근, Goss 방향(Goss orientation)에 대한 2차 재결정 결정립(secondary recrystallized grains)의 잘못된 정렬 각도(misorientation angle)가, 이론적인 한계치에 가까운, 5도 이하로 감소했다. 하지만, 규소 강판의 자기변형을 감소시키기 위한 인장 코팅(tension coating)을 사용하는 것의 어려움은 다음과 같다: 한 편으로는, 종래의 인산염 인장 코팅은 그 구성 시스템의 열팽창계수에 의해 제한되며, 인장력 개선의 여지가 크지 않다. 그러므로, 인장력을 더욱 더 늘리기 위해서는, 코팅의 두께를 증가시킬 필요가 있다. 하지만, 코팅의 두께 증가는 규소 강판의 점적률의 감소로 이어질 것이다. 다른 한 편으로, 물리적 증착법(PVD) 및 화학적 증착법(CVD) 기술을 사용한 고인장 코팅 기술은 비용이 많이 들고, 산업화 하기에 기술적으로 힘들다.

더욱이, 종래 기술에서, 레이저 스크라이빙을 통해 자기변형 파형(magnetostriction waveform)을 평활화하는 방법은 코팅 및 레이저 스크라이빙 이후 자기변형의 엄격한 통제를 요한다. 실제 생산 과정에서, 이러한 방법은 자기변형 측정 단계를 증가시키고, 따라서 생산 과정을 복잡하게 하고, 비용을 상대적으로 증가시킨다.

위에 언급한 기술은 상기 규소 강판의 철손과 자기변형을 감소시키기 위해 단지 야금, 후속 코팅, 및 스크라이빙 과정만 고려하였다. 하지만, 상기 바닥층이 상기 규소강 기판의 자기변형에 미치는 영향과, 상기 바닥층 및 후속 스크라이빙 과정의 조합을 통해 규소 강판의 자기변형을 감소시키는 방법은 논의되지 않았다.

본 발명의 목적 중 하나는, 저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강을 제공하는 것이다. 규소강 기판의 규산 마그네슘 바닥층의 가시광선 수직 반사율 및 상기 규산 마그네슘 바닥층의 광택의 균등성을 엄격하게 통제함으로써, 상기 철손 및 자기변형이 감소하고, 수득한 규소강은 저 소음을 가지고, 변압기에 특히 적합하게 된다.

더욱이, 본 발명의 또다른 목적은 상기 저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강의 제조 방법을 제공하는 것이다. 위의 제조방법에 의해 획득한 상기 규소강은 더 적은 철손과, 더 적은 자기변형 및 저 소음을 갖는다.

상기 언급한 목적에 기초해, 본 발명은 다음을 포함하는 저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강을 제공한다: 규소강 기판, 상기 규소강 기판 표면에 형성된 규산 마그네슘 바닥층 및 상기 규산 마그네슘 바닥층에 적용된 절연 코팅. 상기 규산 마그네슘 바닥층은 40 내지 60%의 가시광선 수직 반사율 R을 갖는다.

고온소둔을 거친 뒤, 탈탄소둔 단계에서 상기 규소강 기판 표면에 형성된 산화막은 규산 마그네슘 바닥층을 형성하기 위해 소둔 분리제(annealing separator) 내의 MgO와 반응한다. 상기 규산 마그네슘 바닥층은 상기 철강과 다른 열팽창계수를 갖기 때문에, 이는 상기 규소강 기판에 어느 정도 인장력을 제공한다. 추가적으로, 상기 규산 마그네슘 바닥층은 상기 철강과 다른 흡광률과 반사율을 가지므로, 상기 규소강 기판 표면의 고유 광택은 짙은 회색 광택으로 대체된다. 본 발명의 발명자들은 철저한 연구를 통해, 규소강 기판의 자기변형은 내부 응력(internal stress) 및 불균일, 또는 상기 규산 마그네슘 바닥층의 결함에 극적으로 민감하다는 것을 밝혀냈다. 이것은 수많은 90° 도메인들이 내부 응력에 의해 쉽게 생성되고, 또한 상기 규산 마그네슘 바닥층의 불균일 영역의 요철 또는 결함에서 쉽게 생성되기 때문이다. 더 나아가, 상기 규산 마그네슘 바닥층의 불균일 또는 결함은 상기 바닥층의 레이저 에너지의 흡광률을 크게 다르게 하여, 상기 규소 강판의 후속 과정에 영향을 미친다.

상기 발견에 기초하여, 본 발명의 발명자들은 상기 규소강 기판의 규산 마그네슘 바닥층의 광택을 통제함으로써, 철손 및 자기변형의 효과적인 감축에 성공했다. 상기 규소강 기판의 규산 마그네슘 바닥층의 광택은 그것의 가시광선 수직 반사율 R로써 측정될 수 있다. 본 발명의 발명자들은 수많은 실험들을 통해 가시광선 수직 반사율 R이 상기 규산 마그네슘 바닥층의 두께, 표면 근처 Sn 및 Al 원소의 분리, 바닥층의 피닝 구조(pinning structure), 및 표면 거칠기에 관련이 있다는 사실을 밝혔다. 이것들이 규산 마그네슘 바닥층의 인장력에 영향을 미치는 핵심 요소이고, 자구벽(magnetic domain walls)의 움직임에 방해물이 된다.

상기 가시광선 수직 반사율 R이 40 내지 60%일 때, 철손이 현저히 감소한다. 상기 가시광선 수직 반사율 R이 40% 미만이면, 상기 규산 마그네슘 바닥층이 너무 두꺼워지고, 상기 철손의 증가 몇 자기 유도의 감소를 가져오는 자구벽의 피닝 효과(pinning effect)가 현저히 증가한다. 상기 가시광선 수직 반사율 R이 60%를 초과하면, 상기 규산 마그네슘 바닥층이 상기 규소강 기판에 효과적인 인장력을 작용하고, 철손을 감소시키기엔 너무 얇아진다. 그러므로 본 발명의 기술적 해결방법에 있어, 상기 규산 마그네슘 바닥층의 가시광선 수직 반사율 R은 40 내지 60%로 통제된다.

더 나은 구현 효과를 얻기 위해, 바람직하게는, 본 발명의 상기 저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강의 상기 규산 마그네슘 바닥층의 가시광선 수직 반사율 R은 45 내지 55.3%이다.

더 나아가, 본 발명의 저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강에서, R값은 상기 규산 마그네슘 바닥층의 100 mm² 내, 7.5 이하의 통계적 분포 σ를 갖는다.

본 발명자들은 연구를 통해 상기 규소강 기판의 자기변형은 상기 규산 마그네슘 바닥층 광택의 균일성에 극적으로 민감하다는 사실을 밝혔다. 이것의 주된 이유는 상기 규소강 기판 내의 90° 자기 구역의 숫자가 상기 규산 마그네슘 바닥층에 영향을 받기 때문이다. 예를 들어, 아주 얇은 규산 마그네슘 층, 상기 규산 마그네슘 바닥층의 밝은 점, 상기 규산 마그네슘 바닥층의 불균일성, 또는 다른 결함은 상기 규소강 기판 결정 내 불균일한 에너지 분포를 초래하고, 이는 내부 구역의 일부(예를 들어, 불균일 영역(non-uniform region))에 90° 자기 구역의 숫자를 증가시키고, 그로 인해 규소강 기판의 자기변형의 증가를 초래해 더 큰 소음을 발생시킨다.

따라서, 본 기술적 해결방법에서, 상기 규산 마그네슘 바닥층의 균일성은 상기 규산 마그네슘 바닥층 100 mm² 내의 가시광선 수직 반사율 R의 통계적 분포 σ로 측정된다. 본 발명의 기술적 해결방법에서, σ는 상기 규산 마그네슘 바닥층의 100 mm² 내 10개 이상의 측정점에서 연속적으로 측정한 상기 가시광선 수직 반사율 R의 통계적 표준 편차로 정의된다. 상기 σ 값이 작을수록, 상기 측정점 간의 가시광선 수직 반사율 R의 편차가 작아지고, 즉, 획득한 규산 마그네슘 바닥층의 균일성이 더 높고, 따라서 획득한 규소강의 자기변형이 더 작아지고, 소음도 더 작아진다.

σ가 상기 규산 마그네슘 바닥층의 두께, 피닝 구조(pinning structure), 표면 결함 및 표면 거칠기에 밀접하게 연관되어 있다는 사실에 주목할 필요가 있다. 상기 σ 값은 상기 규산 마그네슘 바닥층의 균일성을 반영하고, 자기변형 파형의 대칭 및 평활도에 직접적으로 영향을 준다.

더 나은 구현 효과를 얻기 위해, 바람직하게는, 본 발명의 저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 철강에서, 상기 규산 마그네슘 바닥층의 100 mm² 내 R값의 통계적 분포 σ는 4 이하이다.

본 발명의 저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강에 있어서, σ 값이 7.5 이하인 경우, 상기 규소강 기판의 자기변형에 의한 진동 소음이 1 내지 2 dBA 감소하며; σ 값이 4 이하인 경우, 상기 규소강 기판의 자기변형에 의한 진동 소음이 3 내지 4 dBA로 더욱 감소한다.

더욱이, 본 발명의 저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강에서, 상기 규산 마그네슘 바닥층은 0.5 내지 3 μm의 두께를 갖는다. 이것은 본 발명의 기술적 해결방안에서, 상기 규산 마그네슘 바닥층의 두께가 0.5 μm보다 작아지는 경우, 한편으로는 결정립 내부의 에너지 분포가 균일하지 않고, 다른 한 편으로는 상기 규소강 기판에 유효한 인장력이 형성되지 않기 때문이다; 상기 규산 마그네슘 바닥층의 두께가 3 μm 보다 커지는 경우, 상기 자구벽의 움직임에 대한 피닝 효과(pinning effect)가 현저하게 증가하여, 철손이 증가하고 자기유도가 감소한다.

더욱이, 본 발명의 저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강에서, 상기 규산 마그네슘 바닥층은 0.13 내지 0.48 μm의 표면 거칠기 R_a를 갖는다.

더욱이, 본 발명의 저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강에서, 상기 규소강 기판은 Sn 을 질량백분율 0.01 내지 0.20% 포함한다.

본 발명은 상기 합금원소 Sn 을 상기 억제제의 억제 능력을 증가시키기 위해 사용하며, 여기서 그 메커니즘은 다음과 같다: Sn이 MnS 입자와 상기 기판 사이의 계면에서 분리되고, 이는 침전물의 계면 에너지를 감소시켜 상기 석출물의 오스왈드 성장을 억제시키고, 강한 억제력을 유지시킨다. 또한, Sn 편석은 탈탄소둔 후 주 결정립을 더 세밀하고 고르게 만들며, {110}, {211}, {111}의 극밀도 증가, {110}의 극밀도 감소, 2차 결정핵 수의 증가, 2차 재결정 온도의 감소, 및 2차 그레인 크기를 감소시킨다. 본 발명의 저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강에서 Sn의 질량 백분율이 0.01% 미만인 경우, 상기 억제제와 주 결정립 구조에 미치는 상기 Sn 편석의 영향이 줄어든 그레인 크기와 함께, 2차 재결정 구조를 효과적으로 감소시키기엔 너무 작아지고, 이는 상기 철손 및 자기변형 감소에 불이익을 가져온다. 상기 Sn의 질량 백분율이 0.2%를 초과하는 경우, 상기 억제제 입자 근처로 다량의 Sn 원소가 분리되고, Goss 그레인(Goss grain)의 입계가 이동하기 어려워, 불완전한 2차 재결정이 일어나고, 자기 유도의 감소와 철손 증가의 결과로 나타난다.

더욱이, 본 발명의 저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강에서, 상기 규소강 기판은 다음과 같은 화학 원소를 질량 백분율로 포함한다:

C: 0.035 내지 0.120%, Mn: 0.05 내지 0.20%, S: 0.005 내지 0.012%, Als: 0.015 내지 0.035%, N: 0.004 내지 0.009%, Cu: 0.01 내지 0.29%, Sn: 0.01 내지 0.20%, Nb: 0.05 내지 0.10%, 나머지 질량은 Fe 및 다른 불가피한 불순물이다.

본 발명의 저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강에서, 각 화학 원소 설계 원칙은 다음과 같다:

C: 탄소는 열연 강판의 불림(normalizing) 과정에서 상기 규소강의 감마 상(γ phase)을 유지시키고, 따라서 급랭(rapid cooling)시, 질소의 감마 상 상의 고용 용해도가 알파 상(α phase)보다 훨씬 높은 데 기인한, 다량의 세밀한 AlN 석출물이 획득될 수 있도록 한다. 냉간 압연(cold rolling) 중 피닝 전위(pinning dislocation)는 높은 전위 밀도를 유지시킬 수 있고, 따라서 소둔 중 재결정 핵 형성 위치가 증가하고, 상기 주 결정립이 세밀하고 균일해지며, 그로 인해 2차 재결정을 촉진, 우수한 자기적 성질을 가지는 규소강을 얻도록 한다. C의 질량 백분율이 0.035% 미만인 경우, 상기 불림 과정에서 형성되는 감마 상이 불충분, 완벽한 재결정 구조를 형성하기에 불리하며, 자기적 성질의 악화를 야기한다. C의 질량 백분율이 0.120%를 초과하는 경우, 후속 소둔 과정에서 탈탄소화가 어렵고, 완제품에서 자성 노화(magnetic aging) 현상이 나타나며, MnS 침전이 어렵고, 그것의 억제 능력이 낮다. 따라서, 본 발명은 실험에 근거해 탄소의 질량 백분율을 0.035 내지 0.120%로 통제한다.

Si: 규소는 비전도성 원소이다. 상기 강철의 Si 함량의 증가는 자기 전도에 의한 상기 규소강 내부에서 발생한 와전류(eddy current)를 감소시키고, 그로 인해 상기 규소강의 철손을 감소시킨다. 하지만, Si의 질량 백분율이 너무 높아지면, 불림 도중 열연 강판의 감마 상 양이 감소하고,석출된 억제제의 양이 감소하며, 이는 상기 규소강의 2차 재결정을 어렵게 하고, 완제품의 자기적 성질을 감소시킨다. 따라서, 본 발명은 실험에 근거하여, Si의 질량 백분율을 2.5 내지 4.5%로 규정하였다.

Mn: MnS는 본 발명의 저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소 강판에서 중요한 억제제 중 하나이다. Mn과 S의 질량 백분율의 용해도 곱은 2차 재결정 및 자기(magnetism)에 다양한 영향을 미친다. Mn의 질량 백분율이 0.05% 미만인 경우, 열간 압연 이후 상기 MnS 억제제의 석출이 불충분하여, 불완전한 2차 재결정을 야기한다. Mn의 질량 백분율이 0.20%를 초과하는 경우, 상기 MnS 억제제 석출상(precipitation phase)의 크기가 임계값을 초과할 정도로 너무 커지므로, 역시 2차 재결정에 불리한 약한 피닝 억제(pinning inhibition)를 가져오고, 완제품의 열악한 자기 특성을 야기한다. 이러한 관점에서, 본 발명은 Mn의 질량 백분율을 0.05 내지 0.20%로 규정한다.

S: 방향성 규소강에서, S는 Mn과 결합하여 MnS 억제제를 형성한다. 방향성 규소 결정에서, 2차 재결정 구조의 최적화는 S와 Mn의 함량이 서로 일치할 것을 요구한다. S의 알파 상(α phase)상의 고용 용해도가 감마 상보다 높으므로, 너무 높은 S 함량은 후속 고온 소둔(high-temperature annealing)의 탈황을 어렵게하고, 완제품에서 과도한 S 함량에 의한 자기 노화 현상(magnetic aging phenomenon)을 야기한다. 본 발명은 실험에 근거해, 최적의 S 함량을 0.005 내지 0.012%로 규정하였다.

Als: 규소강 내 산 가용성 알루미늄을 뜻하는 Als는, AlN 억제제 구성에 있어 핵심 원소이며, 자기적 성질에 가장 뚜렷한 영향을 가진다. Als의 질량 백분율이 0.015% 미만인 경우, 형성된 AlN 억제제가 부족하고, 이는 불완전한 2차 재결정을 야기하며, 우수한 자기적 성질을 가진 규소 강판이 획득될 수 없다. Als의 질량 백분율이 0.035%를 초과하는 경우, 한편으로는 형성된 AlN 억제제의 크기가 너무 커 그로 인한 억제 능력이 약해지고, 다른 한 편으로, 상기 규산 마그네슘 바닥층의 품질이 악화된다. 따라서, 본 발명은 Als의 질량 백분율을 0.015 내지 0.035%로 규정한다.

N: AlN은 본 발명의 저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강에서 중요한 억제제 중 하나이다. 열간 압연 및 불림 후 형성된, 상대적으로 분산된 세밀한 AlN 억제제는 2차 재결정에 있어 가장 유익하다. 따라서, N의 질량 백분율이 0.004% 미만이면, 상기 불림 후 형성된 AlN 억제제의 양이 부족하여, 약한 억제 능력 및 제품의 불완전한 2차 재결정을 야기한다. N의 질량 백분율이 0.009%를 초과하면, 한편으로는 AlN 억제제의 크기가 너무 크고, 다른 한 편으로는 상기 규산 마그네슘 바닥층이 많은 결함을 가진다. 한편, 열간 압연 후반부의 감마 상 감소로 인해, 입계와 함께 AlN 억제제의 극심한 석출을 방지하기 위해, 본 발명의 기술적 해결방법에서, N의 질량 백분율은 0.004 내지 0.009%로 통제된다.

Cu: Cu는 감마 상 영역을 넓힐 수 있는데, 이는 Als가 감마 상에서 더 높은 고체 용해도를 가지기 때문에, 열간 압연 중 철강 내 안정적인 Als 함유량을 확보할 수 있는 이점이 있다. 또한, Cu의 추가는 탈탄소둔 과정에서 표면 근처의 Sn 농축을 감소시킬 수 있는데, 이는 균일한 바닥층을 형성하고, 상기 방향성 규소강의 소음을 줄이는데 유리하다. 하지만, 0.29% 이상의 질량백분율을 갖는 Cu는 탈탄소둔 시 탈탄소 효율을 감소시킨다. 따라서, 본 발명의 저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강에서, Cu의 질량 백분율은 0.01 ~ 0.29%로 통제된다.

Nb: Nb는 철강 내에서 보조 억제제로서 NbN을 형성한다. NbN이 높은 분해 온도(약 1030°C)를 가지기 때문에, 이는 고온 소둔의 후반부에서 완벽한 2차 재결정을 형성하는데 이점을 지닌다. 하지만, Nb는 AlN과 MnS의 석출상에서 분리되는 경향이 있으므로, 이러한 석출물을 성장하도록 한다. 따라서, Nb의 함량이 너무 높아서는 안 된다. 이러한 관점에서, 본 발명은 Nb의 질량 백분율을 0.05 내지 0.10%로 규정한다.

위에 언급한 목표에 기초해, 본 발명은 위의 저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강의 제조 방법을 제공하며, 이는 다음 단계를 포함한다:

(1) 제련 및 주조(smelting and casting);

(2) 열간 압연(hot rolling);

(3) 불림(normalizing);

(4) 냉간 압연(cold rolling);

(5) 상기 규소강 기판의 탄소 함량을 30 ppm 이하, 및 산소 함량을 2.0 g/m² 이하로 줄이기 위한 탈탄소둔(decarburization annealing) 과정으로; 상기 규소강 기판의 질소 함량을 150~350ppm으로 조절하기 위한 질화 처리가 상기 탈탄소둔 이전, 이후 또는 동시에 수행되며; 여기서, 급속 가열 단계의 초기 온도는 600 °C 이하이며, 최종 온도는 700 °C 이상, 그리고 가열 속도는 80 °C/s 이상이며; 추가적으로 가열 구간의 탈탄소둔 보호 분위기 산화 전위와 홀딩 구간의 탈탄소둔 보호 분위기 산화 전위의 차이는 다음의 공식을 만족함:

상기 공식에서, A는 산화 전위의 기술계수;

및

는 각각 Pa 단위로 나타낸 탈탄소둔 보호 분위기의 H₂O 및 H₂의 분압; V _h 는 °C/s 단위로 나타낸 승온 단계의 가열 속도; [Sn]은 %단위로 나타낸 상기 기판의 Sn 함량임;

(6) 고온 소둔(high-temperature annealing): 고온소둔 이전, 상기 규소강 기판의 표면은 소둔 분리제로 코팅되며, 상기 소둔 분리제는 MgO를 포함함;

(7) 절연 코팅(insulation coating) 적용;

(8) 레이저 스크라이빙(laser scribing): 레이저 스크라이빙을 통해 상기 압연 방향에 수직한 스크라이빙 선이 상기 철강에 형성되며, 여기서, 상기 레이저 스크라이빙의 매개 변수는 다음 공식을 만족함:

상기 공식에서, p는 mJ/mm² 단위로 나타낸 입사 레이저의 에너지 밀도; a는 mm 단위로 나타낸, 상기 압연 방향의 레이저 집속 점(focused spot)의 길이; R은 % 단위로 나타낸, 규산 마그네슘 바닥층의 가시광선 수직 반사율; d는 mm 단위로 나타낸, 상기 압연 방향의 스크라이빙 선의 간격; λ₀는 nm단위로 나타낸, 입사 레이저의 파장임.

본 발명의 저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강의 제조방법에 있어서, 상기 탈탄소둔 과정의 (5) 단계는 다음과 같은 이유로 통제된다: Sn 원소는 괄목할만한 계면 분리 효과를 가진다. 탈탄소둔 중, 이러한 분리 효과는 상기 탈탄소둔한 규소강 기판의 Si 원소의 외향 확산 및 O 원소의 내향 확산에 영향을 미쳐, 상기 (5) 단계 내 탈탄소둔한 규소강 기판의 산화막 내에 SiO₂ 성분이 적어지는 결과를 야기하고, 따라서 상기 (6) 단계의 고온소둔 후 상기 규산 마그네슘의 함량이 적어지게 된다.

이는 상기 규산 마그네슘 바닥층을 얇게 하고, 광택의 불균일함을 야기시키는 경향이 있는데, 이는 인장력을 감소시키고. 자구의 추가 정련에 악영향을 미치게 된다. 상세한 연구 및 광범위한 데이터 분석을 통해, 본 발명자들은 탈탄소둔 과정에서가열 단계와 홀딩 단계(holding stage)간의 산화 전위 차이, 승온속도, 및 Sn 원소의 함량을 (5) 과정에 묘사된 공식에 부합하도록 만듦으로써, 훌륭한 규산 마그네슘 바닥층이 형성될 수 있고 하고, 상기 규소 강판의 철손이 감소할 수 있도록 한다. 질화 처리를 통해 상기 규소강 기판의 질소 함량을 통제하는 것의 목표는 형성된 억제제의 양을 통제하고, 열간 압연의 후반부에 감마 상의 감소에 의해 입계를 따른 AlN의 과다 석출을 방지하기 위함이다. 추가적으로, 급속 가열 과정을 제외하고, 가열은 종래의 공정을 사용하므로 상세한 설명을 개시하지 않을 것임에 유의할 필요가 있다.

더욱이, 본 발명의 제조 방법의 (7) 과정의, 일부 실시예에서, 표면 처리 - 예를 들어, 표면의 잔류 산화 마그네슘을 세정하는 과정 - 가 절연 코팅을 적용하기 전에 수행된다는 것에 주목할 필요가 있다.

더욱이, 본 발명의 제조 방법의 (8) 단계에서, 상기 레이저 스크라이빙은 상기 규소강 기판의 표면의 부분에 미세 응력 영역을 도입하여 자구를 정제하기 위함이다. 정제 이후에, 상기 자구의 평균 넓이가 감소하고, 비정상적인 와전류 손실 및 자기변형이 감소한다. 하지만, 상기 미세 응력 영역은 90° 자구의 수를 증가시킨다. 상기 90° 자구의 수가 일정량으로 증가하는 경우, 자구 폭의 감소 효과는 상쇄되고, 상기 규소 강판의 자기변형 진동 소음이 증가한다.

추가적으로, 본 발명의 발명자들은 레이저 스크라이빙을 이용한 상기 자구의 정제를 통해 상기 규소강 기판의 철손 및 자기변형 진동 소음을 감소시키기 위해서, 입사 레이저의 에너지 밀도 및 상기 가시광선 수직 반사율 R (상기 규산 마그네슘 바닥층의 가시광선 수직 반사율)이, 현저하게 감소된 진동 소음을 갖는 규소 강판을 얻기 위해서는, 반드시 정확하게 매칭되어야 한다는 사실을 발견했다.

따라서, 다양한 영향 요인들을 고려하고, 다량의 실험 데이터를 포괄적으로 고려하여, 본 발명의 발명자들은 상기 제품의 표면에, 압연 방향에 수직인 스크라이빙 선을 형성하는 상기 레이저 스크라이빙 방법과, 그에 따라 본 발명의 저소음 변압계용 저철손을 갖는 방향성 규소 강판을 획득하는 방법을 제안하며, 여기서 상기 레이저 스크라이빙의 매개변수는 다음 공식을 만족한다:

상기 규소강 기판의 자기변형은 각종 결함에 극단적으로 민감하다. 따라서, 레이저 스크라이빙의 상기 매개변수를 대체, 상기 공식에 대입하여 획득한 값은 0.4 내지 2.0 사이로 통제되어야 한다. 만약 상기 획득 값이 2.0을 초과하는 경우, 상기 규소강 기판의 유효 레이저 에너지 투입이 너무 커서, 국소 영역의 결함을 현저하게 증가시키고, 상기 규소강 기판의 진동 소음을 증가시킨다. 만약 상기 획득 값이 0.4 미만인 경우, 상기 규소강 기판의 유효 에너지 투입이 효과적인 자구 제련 효과를 제공하기에 너무 작아서, 상기 규소강 기판의 철손이 효과적으로 감소될 수 없고, 자기변형 진동 소음도 증가한다.

(8) 단계에서, p는 입사 레이저의 에너지 밀도라는 것을 주목할 필요가 있고, p의 계산 공식은:

상기 공식에서, p는 mJ/mm² 단위로 나타낸 입사 레이저의 에너지 밀도; P는 W 단위로 나타낸 출력 파워; t _dwell 은 규소강 기판 위의 단일 정에 레이저 조사 시간을 표현하는, ms 단위로 나타낸 상기 제품의 표면의 레이저 체류 시간; π는 원주율; a는 mm단위로 나타낸 레이저 집속 점의 압연 방향 길이; b는 mm 단위로 나타낸 레이저 집속 점의 가로 폭을 나타낸다.

상기 체류 시간 t _dwell 은 다음으로 계산될 수 있다: t _dwell =b/V _S , 여기서, V _S 는 레이저 스캐닝 속도, b는 레이저 집속 점의 가로 폭이다.

더욱이, 본 발명의 제조 방법에 있어, 산화 전위의 기술 계수 A는 0.08 내지 1.6 범위이다.

더 나은 적용 효과를 얻기 위해, 본 발명의 제조 방법에서, 산화 전위의 기술 계수 A의 범위는 다음과 같은 이유로 더 정의된다: A가 0.08 미만인 경우, 상기 규산 마그네슘 바닥층의 가시광선 수직 반사율 R이 다음과 같은 이유로 60%를 넘게되는 경향이 있다: 상기 탈탄소둔 가열 단계의 산화전위가 너무 높아지고, 이는 상기 형성된 산화막 내에 과량의 FeO를 야기하며, 소둔 분리제에서 MgO를 촉매하는 Fe₂SiO₄의 양이 부족하여, 상기 산화막의 저 반응성을 야기한다. 따라서, 상기 후속 고온소둔에서 형성된 상기 규산 마그네슘 바닥층의 두께가 얇아진다. 더욱이, 고온소둔의 후반부에서, FeO는 환원 분위기에서 Fe로 환원되고, 이는 상기 규산 마그네슘 바닥층 결함의 쉬운 형성을 야기하고, 이는 60% 이상의 상기 규산 마그네슘 바닥층의 가시광선 수직 반사율 R로 나타난다. 그러므로, 상기 규산 마그네슘 바닥층의 인장력이 불충분하고, 저철손 및 낮은 자기변형을 갖는 방향성 규소강이 얻어질 수 없다. 상기 A 값이 1.6을 초과하는 경우, 상기 냉간 압연을 거친 규소강의 표면에서 산소가 흡수되는 양이 적어, 상기 규소강의 산소 확산이 불충분하고, Sn 원소가 표면 근처의 입계 근처에서 분리되어, Si와 O가 결합하기 힘들게 만들며, 따라서 상기 규산 마그네슘 바닥층이 균일하지 않다. 상기 불균일한 규산 마그네슘 바닥층이 상기 규소강 기판에 작용하는 인장력은 영역에 따라 달라지고, 그리하여 다량의 90° 도메인이 발생되고, 이는 자기변형에 기인한 상기 규소 강판의 소음을 증가시킨다.

더욱이, 본 발명의 제조방법에 있어, 상기 조사 레이저의 에너지 밀도 p는 50 내지 200 mJ/mm²이다. 상기 조사 레이저의 에너지 밀도 p가 200 mJ/mm²을 초과하는 경우, 레이저의 열 작용으로 상기 규소강 기판의 두께 방향으로 커다란 응력 영역이 형성되고, 90° 자구의 숫자가 가파르게 상승하며, 자기변형의 양이 증가한다. 상기 조사 레이저의 에너지 밀도 p가 50 mJ/mm² 미만인 경우, 열 응력 영역이 너무 작아 유효 자구 미세화 효과가 생성될 수 없다.

더욱이, 본 발명의 제조방법에 있어, 상기 레이저 집속점의 압연 방향 길이 a는 0.08 mm 이하이다. 레이저 스크라이빙에 의한 자구 제련의 유익한 효과를 최적화하기 위해, 상기 레이저 집속점의 압연 방향 길이는 0.08mm 이하로 규정된다. 상기 레이저 집속점의 압연방향 길이 a가 0.08mm를 초과하는 경우, 열 확산 효과에 의해 레이저 스크라이빙에 영향을 받는 길이가 0.12mm를 초과하고, 형성된 열 응력 영역이 상기 규소강 기판의 철손을 감소시키기에 너무 커진다.

더욱이, 본 발명 제조방법의 (8) 단계에 있어, 레이저의 상기 철강 표면 위 체류 시간은 0.005ms를 넘지 않는다. 상기 체류 시간은 열 확산 효과와 밀접하게 관련되어있다. 따라서, 상기 체류 시간이 0.005ms를 초과하는 경우, 레이저 에너지가 열 확산에 의해 큰 영역에 영향을 줄 것이고, 상기 규소강 기판의 철손 및 자기변형이 감소될 수 없으며, 이는 소음 감소 효과에 영향을 미친다. 그러므로, 본 발명의 제조 방법에 있어, 상기 레이저의 철강 표면 위의 체류 시간은 0.005ms를 넘지 않도록 통제된다.

더욱이, 본 발명 제조 방법의 (6) 과정에서, 고온소둔 중 온도는 1150 내지 1250 °C 이고, 유지 시간는 15시간 이상이다.

본 발명의 제조방법은 상기 규산 마그네슘 바닥층의 가시광선 수직 반사율 R을 통제하는 것 및 레이저 스크라이빙으로써 철손 원인의 소음을 줄이고, 그로 인해 상기 저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강을 얻는다는 것에 주목해야 한다. 그러므로, 상기 규소강 기판의 가열 온도는 특별히 제한되지 않는다. 슬라브는 고온 과정을 이용, 1400°C 이상 가열된 후 압연하거나, 중온과정을 이용, 1250 내지 1300°C로 가열된 후 압연하거나, 저온 과정을 이용, 1100 내지 1250°C로 가열된 후 압연할 수 있다.

추가적으로, 본 발명 제조과정의 (3) 과정에서, 2단계 불림(two-stage normalizing)을 사용하는 것이 선호된다: 제1 단계에서, 상기 불림 온도는 1050 내지 1180 °C 이고, 상기 불림 시간은 1 내지 20초; 제2 단계에서, 상기 불림 온도는 850 내지 950°C 이고, 상기 불림 시간은 30 내지 200초이다. 불림 이후, 냉각 속도 10 내지 60 °C/s로 냉각이 수행된다.

더욱이, (4) 단계에서, 상기 냉간 압연은 단일 냉간 환원(single cold reduction), 또는 중간 소둔(intermediate annealing)에 의한 이중 냉간 환원(double cold reduction)일 수 있으며, 총 냉간 압연 압하율(cold rolling reduction ratio)은 80% 이상이다.

본 발명의 더 나은 효과를 얻기 위해, 바람직하게는, 본 발명 제조 방법의 (2) 단계에서, 상기 슬라브는 가열로에서 1090 내지 1200°C로 가열되고, 그 후 압연된다.

본 발명의 저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강 및 그것의 제조 방법에 있어, 상기 규산 마그네슘 바닥층의 균일한 광택을 얻기 위해 상기 가시광선 수직 반사율을 통제함으로써, 상기 규산 마그네슘 바닥층 위의 자기변형으로 인한 다양한 부작용들을 극복하고, 상기 철손 및 자기변형이 감소하고, 상기 얻어진 규소강의 소음이 감소한다.

본 발명의 저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강 및 그것의 제조 방법에 있어, 가시광선에 대한 상기 규산 마그네슘 바닥층의 가시광선 수직 반사율은 상기 과정 내 레이저 스크라이빙과 정확하게 매치되고, 따라서 본 발명의 규소강은 다양한 생산 과정에 적합하고, 얻어진 규소강은 저철손 및 저소음을 갖는다.

도 1은 종래 기술에서, 자속 밀도 및 규소 강판의 자기변형의 시간 영역 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 규소강의 가시광선 수직 반사율 및 철손/자기 유도의 개략적인 곡선 분포이다.
도 3은 상기 규산 마그네슘 바닥층의 100 mm² 이내의 가시광선 수직 반사율 R의 통계적 분포 σ 및 본 발명 규소강의 진동 소음의 개략적인 곡선 분포이다.
도 4는 다른 가시광선 수직 반사율 R의 통계적 분포 σ 및 본 발명의 규소강의 자기변형 파형/진동 소음 간 개략적인 곡선이다.
도 5는 산화 전위의 기술 계수 A 및 본 발명 규소강의 상기 가시광 수직 반사율 R/통계적 분포 σ의 개략적인 곡선 분포이다.
도 6은 레이저 스크라이빙 매개변수 및 본 발명의 규소강의 진동 소음 간 개략적인 곡선이다.

본 발명의 저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강 및 이를 제조하는 방법은 첨부된 도면과 구체적인 예시에 관하여 더욱 설명되고 묘사된다. 하지만, 설명 및 예시들은 본 발명의 기술적 해결방법을 과도하게 제한하지 않는다.

예시 A1 내지 A9 및 비교 예 B1 내지 B8은 다음 단계를 통해 준비되었다.

(1) 표 1에 열거된, 화학적 구성요소들의 공식에 따른 제련 및 주조

(2) 열간 압연: 상기 슬라브는 가열로 내에서 1090 내지 1200°C로 가열되었고, 그 후 2.3mm 두께로 압연되었다.

(3) 불림: 2단계 불림이 사용되었다: 제1 단계에서, 불림 온도는 1050 내지 1180°C였고, 상기 불림 시간은 1 내지 20초; 제2 단계에서, 불림 온도는 850 내지 950°C였고, 상기 불림 시간은 30 내지 200초; 그 후 10 내지 60°C/초의 냉각속도로 냉각이 수행되었다.

(4) 냉간 압연: 상기 강판은 단일 냉간 환원으로, 최종 두께 0.27mm, 총 냉간 압연 압하율 88.3%로 압연되었다.

(5) 상기 규소강 기판의 탄소 함량을 30 ppm 이하, 및 산소 함량을 2.0 g/m² 이하로 줄이기 위한 탈탄소둔(decarburization annealing) 과정이 수행되었다; 상기 규소강 기판의 질소 함량을 150~350ppm으로 조절하기 위한 질화 처리가 상기 탈탄소둔 이전, 이후 또는 동시에 수행되었으며; 여기서, 급속 가열 단계의 초기 온도는 600 °C 이하이며, 최종 온도는 700 °C 이상, 그리고 가열 속도는 80 °C/s 이상이었고; 특정 과정의 상기 가열 단계의 매개변수는 표 2-2에 나타나있다; 추가적으로 가열 구간의 탈탄소둔 보호 분위기 산화 전위와 유지 구간의 탈탄소둔 보호 분위기 산화 전위의 차이는 다음의 공식을 만족한다:

상기 공식에서, A는 산화 전위의 기술계수;

및

는 각각 Pa 단위로 나타낸 탈탄소둔 보호 분위기의 H₂O 및 H₂의 분압; V _h 는 °C/s 단위로 나타낸 승온 단계의 가열 속도; [Sn]은 %단위로 나타낸 상기 기판의 Sn 함량이다;

(6) 고온 소둔(high-temperature annealing): 고온소둔 이전, 상기 규소강 기판의 표면은 MgO를 포함하는 소둔 분리제로 코팅되며; 소둔 과정에서, 유지 온도는 1150 내지 1250 °C이고, 유지 시간은 15시간 이상; 더욱이 H₂ 및 N₂를 주 구성물로 포함하는 혼합 기체가 보호 기체로 사용되었고, 여기서 H₂의 비율은 25 내지 100%, 상기 보호 기체의 대기압 하 이슬점(atmospheric dew point (D.P.))은 0°C 밑이다;

(7) 절연 코팅(insulation coating) 적용: 표면의 잔류 산화 마그네슘을 세정한 후, 절연 코팅(insulation coating)이 적용되었고, 상기 규소 강철 기판은 예비 규소강을 얻기 위해 열간 드로잉(hot drawing)-평탄 소둔(flattering annealing)을 거친다;

(8) 레이저 스크라이빙(laser scribing): 레이저 스크라이빙을 통해 상기 압연 방향에 수직한 스크라이빙 선이 상기 철강에 형성되며, 여기서, 상기 레이저 스크라이빙의 매개 변수는 다음 공식을 만족한다:

상기 공식에서, p는 mJ/mm² 단위로 나타낸 입사 레이저의 에너지 밀도; a는 mm 단위로 나타낸, 상기 압연 방향의 레이저 집속 점(focused spot)의 길이; R은 % 단위로 나타낸, 규산 마그네슘 바닥층의 가시광선 수직 반사율; d는 mm 단위로 나타낸, 상기 압연 방향의 스크라이빙 선의 간격; λ₀는 nm단위로 나타낸, 입사 레이저의 파장.

추가적으로, (8) 과정에서, 산화 전위의 기술계수 A의 범위는 0.08 내지 1.6; 상기 입사 레이저의 에너지 밀도 p는 50 내지 200 mJ/mm²; 상기 레이저 집속점의 압연 방향 길이 a는 0.08mm 이하; 상기 철강 표면의 레이저 체류 시간은 0.005ms을 넘지 않는다; 입사 레이저는 1066nm의 파장을 가지고, 레이저 스캐닝 속도는 200 내지 500m/s, 레이저 출력 파워는 1000W이다.

표 1은 실시 예 A1 내지 A9 및 비교예 B1 내지 B8 내의 화학 원소의 질량 백분율을 나열한다.

표 2-1 및 2-2는 실시 예 A1 내지 A9 및 비교 예 B1 내지 B8의 상기 제조방법에서, 특정 과정의 매개변수를 나열한다. 표 2-1은 상기 (2),(3),(4),(6) 및 (8) 단계의 특정 과정의 매개변수를 나열한다. 표 2-2는 상기 (5) 단계의 특정 과정의 매개변수를 나열한다.

저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강의 상기 실시 예 A1 내지 A9 및 비교 예 B1 내지 B8의 샘플들은 다양한 테스트를 거쳤다: 철손은 500 mm*500 mm 단일 시트 방법으로 측정되었다; IEC60076-10-1 방법에 따른, 교류 자기변형 진동 소음이 100 mm* 500 mm 규소 강판에 대해 측정되었다. 획득된 성능 매개 변수는 표 3에 나열되었다.

표 3은 실시 예 A1 내지 A9의 저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소 강판 및 비교 예 B1 내지 B8을 나열한다.

상기 실시 예 A1 내지 A9의 규소강의 철손은 1.02 W/kg 이하이고, 상기 교류 자기변형 진동 소음은 58.1 dBA보다 낮은 것을 표 3에서 볼 수 있다. 다른 한 편으로, 비교 예 B1 내지 B8의 화학 조성비는 본 발명에서 규정한 범위 밖에 있으므로, 그것의 전체적인 철손 및 교류 자기변형 진동 소음 성능이 본 발명의 실시 예들보다 열등하다.

더 나아가, 자기적 성질에 대한 산화 전위의 기술 계수 A의 영향을 알아보기 위해, 실시 예 A10 내지 A14 및 비교 예 B9 내지 B11이 다음과 같은 과정으로 준비되었다.

(1) 다음의 화학 조성에 따른 제련 및 주조: Si: 3.25%, C: 0.070%, Mn: 0.12%, S: 0.008%, N: 0.008%, Als: 0.023%, Cu: 0.11%, Sn: 0.09%, Nb: 0.08%, 나머지는 Fe와 다른 불가피한 불순물이다.

(2) 열간 압연: 슬라브는 가열로에서 1150°C로 가열되었고, 그 후 2.3 mm 두께로 압연되었다;

(3) 불림: 2단계 불림이 사용되었다: 제1 단계에서, 불림 온도는 1120°C였고, 상기 불림 시간은 15초; 제2 단계에서, 불림 온도는 870°C였고, 상기 불림 시간은 150초; 그 후 20°C/초의 냉각속도로 냉각이 수행되었다.

(5) 상기 규소강 기판의 탄소 함량을 30 ppm, 및 산소 함량을 2.0 g/m² 으로 줄이기 위한 탈탄소둔(decarburization annealing) 과정이 수행되었다; 상기 규소강 기판의 질소 함량을 200ppm으로 조절하기 위한 질화 처리가 상기 탈탄소둔 이전, 이후 또는 동시에 수행되었으며; 여기서, 급속 가열 단계의 초기 온도는 600 °C 이하이며, 최종 온도는 700 °C 이상, 그리고 가열 속도는 80 °C/s 이상이었고; 온도는 845 °C로 가열되었고, 그 후 132초간 유지되었다; 추가적으로 가열 구간의 탈탄소둔 보호 분위기 산화 전위와 유지 구간의 탈탄소둔 보호 분위기 산화 전위의 차이가 통제되었다.

(6) 고온 소둔(high-temperature annealing): 고온소둔 이전, 상기 규소강 기판의 표면은 MgO를 포함하는 소둔 분리제로 코팅되며; 여기서, 소둔 온도는 1200°C이고 유지 시간은 20시간임; 더욱이, 분위기(atomosphere)는 부피비 H₂100%의 질소-수소 혼합 및, 대기압 이슬점(atomspheric dew point (D.P.))는 -10°C;

(7) 절연 코팅(insulation coating) 적용: 표면의 잔류 산화 마그네슘을 세정한 후, 절연 코팅(insulation coating)이 적용되었고, 상기 규소 강철 기판은 예비 규소강을 얻기 위해 열간 드로잉-평탄 소둔(hot drawing-flattering annealing)을 거친다;

(8) 레이저 스크라이빙(laser scribing): 언코일링(uncoiling) 이후, 상기 강판이 세정되었고, 절연 코팅으로 코팅되고, 열간 드로잉 평탄화에 의한 소둔을 거쳤다; 그것의 가시광선 수직 반사율 R 및 통계적 분산 σ에 기초해, 압연 방향에 평행한 스크라이빙 선들이 표면에 연속적인 레이저 스캐닝에 의해 형성되었다; 여기서, 상기 레이저 스크라이빙의 매개변수는 다음과 같다: 입사 레이저의 에너지 밀도 p는 141 mJ/mm², 체류 시간은 0.005ms, 레이저 집속 점의 압연 방향 길이 a는 0.045mm, 압연 방향의 스크라이빙 선 간격 d는 5.0mm, 상기 입사 레이저는 1066 nm의 파장을 가지고, 레이저 스캐닝 속도는 200m/s, 레이저 출력 파워는 1000W임.

(9) 샘플 테스팅: 500 mm*500 mm 단일 시트 방법을 이용해 철손이 측정되었고; 100 mm*500mm 규소 강판에 IEC60076-10-1 방법에 따라 교류 자기변형 진동 소음이 측정되었다. 획득된 성능 매개변수는 표 4에 나열되어있다.

표 4에서, 상기 실시예 A10 내지 A14의 규소강의 철손은 1.02 W/kg 이하이고, 교류 자기변형 진동 소음(AC magnetostrictive vibration noise)은 58.9 dBA 이하인 것을 볼 수 있다. 한편으로, 비교 예 B9의 가열 속도는 본 발명에서 규정한 범위보다 낮고, 따라서 상기 비교 예 B9의 철손이 크고, 교류 자기변형 소음 값이 높다. 더욱이, 상기 비교 예 B10 내지 B11의 상기 과정 산화 전위 매개변수가 본 발명의 규정 범위 밖에 있다. 따라서, 상기 비교 예 B10 내지 B11의 규산 마그네슘 바닥층은 나쁜 광택 균일성, 높은 σ 값을 갖고, 그것의 상기 철손 및 교류 자기변형 진동 소음은 상기 실시 예만큼 좋지 않다.

더욱이, 가시광선 수직 반사율 R, 그것의 상기 통계적 분포 σ, 및 레이저 스크라이빙이 자기적 성질에 미치는 영향을 시험하기 위해, 실시 예 A15 내지 A20 및 비교 예 B12 내지 B19가 다음 과정에 따라 준비되었다.

(1) 다음의 화학 조성에 따른 제련 및 주조: Si: 3.25%, C: 0.070%, Mn: 0.12%, S: 0.008%, N: 0.008%, Als: 0.023%, Cu: 0.11%, Sn: 0.09%, Nb: 0.10%, 나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물이다.

(2) 열간 압연: 슬라브는 가열로에서 1150°C로 가열되었고, 그 후 2.6 mm 두께로 압연되었다;

(4) 냉간 압연: 상기 강판은 단일 냉간 환원으로, 최종 두께 0.27mm, 총 냉간 압연 압하율 89.6%로 압연되었다.

(5) 상기 규소강 기판의 탄소 함량을 30 ppm, 및 산소 함량을 2.0 g/m² 으로 줄이기 위한 탈탄소둔(decarburization annealing) 과정이 수행되었다; 상기 규소강 기판의 질소 함량을 190ppm으로 조절하기 위한 질화 처리가 상기 탈탄소둔 이전, 이후 또는 동시에 수행되었으며; 여기서, 급속 가열 단계의 초기 온도는 600 °C 이하이며, 최종 온도는 700 °C 이상, 그리고 가열 속도는 100°C/s었고; 온도는 845 °C로 가열되었고, 그 후 132초간 유지되었다; 이 단계의 매개변수는 다음 공식을 만족한다:

여기서, A는 0.54,

은 0.36, 및

는 0.48이다.

(6) 고온 소둔(high-temperature annealing): 고온소둔 이전, 상기 규소강 기판의 표면은 MgO를 포함하는 소둔 분리제로 코팅되며; 여기서, 소둔 온도는 1200°C이고 유지 시간은 20시간; 더욱이, 분위기(atomosphere)는 부피비 H₂ 100%의 질소-수소 혼합 및, 대기압 이슬점(atmospheric dew point (D.P.))는 -10°C;

(8) 레이저 스크라이빙(laser scribing): 언코일링(uncoiling) 이후, 상기 강판이 세정되었고, 절연 코팅으로 코팅되고, 열간 드로잉 평탄화에 의한 소둔을 거쳤다; 그것의 가시광선 수직 반사율 R 및 통계적 분산 σ에 기초해, 압연 방향에 평행한 스크라이빙 선들이 표면에 연속적인 레이저 스캐닝에 의해 형성되었다; 여기서, 상기 입사 레이저는 533 nm의 파장을 가지고, 레이저 스캐닝 속도는 400 m/s, 레이저 출력 파워는 1300W이다.

(9) 샘플 테스팅: 500 mm*500 mm 단일 시트 방법을 이용해 철손이 측정되었고; 100 mm*500mm 규소 강판에 IEC60076-10-1 방법에 따라 교류 자기변형 진동 소음이 측정되었다. 획득된 성능 매개변수는 표 5에 나열되어있다.

표 5에서 보이는 것과 같이, 실시 예 A15 내지 A20에 있어서, 상기 규산 마그네슘 바닥층의 가시광선 수직 반사율 R은 40 내지 60%, 그것의 상기 통계적 분포 σ는 7.5 이하이며, 이는 상기 규산 마그네슘 바닥층의 광택이 균일하다는 것을 나타낸다. 다른 한 편, 비교 예 B12 내지 B13에 있어, 상기 규산 마그네슘 바닥층의 가시광선 수직 반사율은 본 발명에서 규정된 범위 밖에 있다. 따라서, 그것의 상기 철손 및 교류 자기변형 진동은 상기 실시 예의 그것만큼 좋지 않다. 추가적으로, 상기 비교 예 B14의 통계적 분포 σ가 7.5보다 큰데, 이는 상기 규산 마그네슘 바닥층의 광택이 균일하지 않다는 것을 나타내고, 따라서 그것의 철손 및 교류 자기변형 진동 소음에 영향을 미친다. 추가적으로, 비교 예 B15 내지 B19에 있어, 상기 레이저 스크라이빙의 과정 매개변수가 본 발명에서 규정한 범위 밖에 있다. 구체적으로, 비교 예 B15에서 상기 철강 표면 위의 레이저 잔류 시간이 0.005ms보다 크고, 비교 예 B16 내지 B17의 입사 레이저의 에너지 밀도 p는 본 발명에서 규정된 범위 밖에 있었다. 따라서, 그것의 상기 철손 및 교류 자기변형 진동 소음은 상기 실시 예만큼 좋지 않다. 비교 예 B18 내지 B19에 있어서, 상기 규산 마그네슘 바닥층 및 레이저 스크라이빙 선은 정확하게 매칭될 수 없고, 즉, 본 발명에서 규정한 상기 공식에서, 관련 값이 0.4 내지 2.0 범위 밖에 있다. 따라서, 그것의 상기 철손 및 교류 자기변형 진동 소음은 상기 실시예만큼 좋지 않다.

더욱이, 자기적 성질에 대한 레이저 스크라이빙의 영향을 시험하기 위해, 실시 예 A21 내지 A26 및 비교 예 B20 내지 B27이 다음 단계에 따라 준비되었다.

(1) 다음의 화학 조성에 따른 제련 및 주조: Si: 3.25%, C: 0.070%, Mn: 0.12%, S: 0.008%, N: 0.008%, Als: 0.023%, Cu: 0.11%, Sn: 0.09%, Nb: 0.07%, 나머지는 Fe와 다른 불가피한 불순물이다.

(4) 냉간 압연: 상기 강판은 단일 냉간 환원으로, 최종 두께 0.23mm, 총 냉간 압연 압하율 90%로 압연되었다.

(5) 상기 규소강 기판의 탄소 함량을 30 ppm, 및 산소 함량을 2.0 g/m² 으로 줄이기 위한 탈탄소둔(decarburization annealing) 과정이 수행되었다; 상기 규소강 기판의 질소 함량을 180ppm으로 조절하기 위한 질화 처리가 상기 탈탄소둔 이전, 이후 또는 동시에 수행되었으며; 여기서, 급속 가열 단계의 초기 온도는 580°C 이며, 최종 온도는 720 °C, 그리고 가열 속도는 102°C/s었고; 온도는 845 °C로 가열되었고, 그 후 132초간 유지되었다; 이 단계의 매개변수는 다음 공식을 만족한다:

여기서, A는 0.54,

은 0.36, 및

은 0.48이다.

(6) 고온 소둔(high-temperature annealing): 고온소둔 이전, 상기 규소강 기판의 표면은 MgO를 포함하는 소둔 분리제로 코팅되며; 여기서, 소둔 온도는 1200°C이고 유지 시간은 22시간; 더욱이, 분위기(atomosphere)는 부피비 H_2 100%의 질소-수소 혼합 및, 대기압 이슬점(atomspheric dew point (D.P.))는 -10°C;

(8) 레이저 스크라이빙(laser scribing): 언코일링(uncoiling) 이후, 상기 강판이 세정되었고, 절연 코팅으로 코팅되고, 열간 드로잉 평탄화에 의한 소둔을 거쳤다; 그것의 가시광선 수직 반사율 R 및 통계적 분산 σ에 기초해, 압연 방향에 평행한 스크라이빙 선들이 표면에 연속적인 레이저 스캐닝에 의해 형성되었다; 여기서, 상기 입사 레이저는 533 nm의 파장을 가지고, 레이저 스캐닝 속도는 350 m/s, 레이저 출력 파워는 1000W이다.

(9) 샘플 테스팅: 500 mm*500 mm 단일 시트 방법을 이용해 철손이 측정되었고; 100 mm*500mm 규소 강판에 IEC60076-10-1 방법에 따라 교류 자기변형 진동 소음이 측정되었다. 획득된 성능 매개변수는 표 6에 나열되어있다.

표 6에서 보이는 것과 같이, 실시 예 A21 내지 A26에 있어서, 상기 규산 마그네슘 바닥층의 가시광선 수직 반사율 R은 40 내지 60%, 그것의 상기 통계적 분포 σ는 7.5 이하이며, 이는 상기 규산 마그네슘 바닥층의 광택이 균일하다는 것을 나타낸다. 다른 한 편, 비교 예 B20 내지 B21에 있어, 상기 규산 마그네슘 바닥층의 가시광선 수직 반사율은 본 발명에서 규정된 범위 밖에 있다. 따라서, 그것의 상기 철손 및 교류 자기변형 진동은 상기 실시 예의 그것만큼 좋지 않다. 추가적으로, 상기 비교 예 B22의 통계적 분포 σ가 7.5보다 큰데, 이는 상기 규산 마그네슘 바닥층의 광택이 균일하지 않다는 것을 나타내고, 따라서 그것의 철손 및 교류 자기변형 진동 소음에 영향을 미친다. 추가적으로, 비교 예 B23 내지 B27에 있어, 상기 레이저 스크라이빙의 과정 매개변수가 본 발명에서 규정한 범위 밖에 있다. 구체적으로, 비교 예 B23에서 상기 철강 표면 위의 레이저 잔류 시간이 0.005ms보다 크고, 비교 예 B24 내지 B25의 입사 레이저의 에너지 밀도 p는 본 발명에서 규정된 범위 밖에 있었다. 따라서, 그것의 상기 철손 및 교류 자기변형 진동 소음은 상기 실시 예만큼 좋지 않다. 비교 예 B18 내지 B19에 있어서, 상기 규산 마그네슘 바닥층 및 레이저 스크라이빙 선은 정확하게 매칭될 수 없고, 즉, 본 발명에서 규정한 상기 공식에서, 관련 값이 0.4 내지 2.0 범위 밖에 있다. 따라서, 그것의 상기 철손 및 교류 자기변형 진동 소음은 상기 실시예만큼 좋지 않다.

도 1은 종래 기술에서, 자속 밀도 및 규소 강판의 자기변형을 시간 영역 다이어그램으로 나타낸다.

도 1에 도시된 바와 같이, 실선은 자속 밀도를 나타내고, 파선은 자기변형을 나타낸다. 자화 과정 중, 상기 규소 강판이 인가 교류 여기 장(applied alternating excitation field) 주파수의 두 배의 주파수로 진동한다. 그 동안, 히스테리시스 효과(hysteresis effect)로 인해, 상기 진동은 명백히 고조파(harmonic) 특성을 가지며, 이는 상기 규소 강판의 자기변형이 기본 주파수의 정수배를 가지는 진동 스펙트럼을 가지는 사실로써 나타난다. 상기 자기변형의 크기를 특정짓는 기본적인 물리량은

및

이다.

는 특정 외부 장(external field) 세기의 최대 자기변형 및 외부 장의 부재(상기 규소 강판이 자유 상태(free state)에 있을 때)시 자기변형 간의 차이이다.

는 상기 특정 외부 장 세기에 대한 상기 규소 강판 자기변형의 최대 및 최소값 간 차이를 대변한다.

및

로 정의되는 상기 규소 강판의 자기변형은 교류 자화 과정(AC magnetization process)중 상기 규소 강판의 진폭 변동폭을 반영하나, 진동 주파수에 대한 정보를 반영하지는 않는다. 상기 진동의 주파수는 소음의 크기에 직접적으로 영향을 미친다. 상기 규소 강판의 자기변형에 의한 진동 소음을 포괄적으로 측정하기 위해, IEC60076-10-1에 나타난 특정 자기장 세기에서의 AWV 값이 평가 기준으로 사용된다.

(1)

여기서, AWV는 A-가중(A-weight)하 계산된 실리콘 규소 강판의 자기변형에 의해 생성된 진동 소음이다. ρ 는 공기 밀도; c 공기 중 소리의 속도; f _i i번째 자기변형의 고조파 주파수(harmonic frequency);

i번째 자기변형의 고조파 진폭(harmonic amplitude); α _i 는 주파수 f _i 에 대한 필터링 가중 계수(filtering weighting factor); P _e0 는 기준 최소 가청음의 압력으로, 2Х10^-5Pa이다.

AWV는 상기 자기변형의 진폭 및 파형을 결합하여 규소 강판의 진동 및 소음을 더 직접적으로 반영한다. 도 1의 상기 자기변형 파형은 푸리에 변환을 통해 주파수 영역 신호로 변환되고, 각 주파수의 진폭은 상기 규소 강판의 AWV 값을 구하기 위해 상기 공식 (1)에 대입된다.

도 2는 상기 가시광선 수직 반사율 R 및 본 발명 규소강의 철손/자기유도 간 개략적인 곡선 분포를 나타낸다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 규소강의 투자율이 자기 유도로서 나타나는데, 이는 일반적으로 B8, 즉, 상기 규소강의 800A/m의 여기 자계(excitation magnetic field) 하 자속밀도로써 나타나며, B8의 단위는 T이다. 상기 규소강의 철손은 일반적으로 P17/50로 나타나는데, 이는, 50Hz의 교류 여기 장(alternating excitation field)하 강판(steel strip)의 자속 밀도가 1.7T에 도달했을 때 소비되는 상기 규소강의 비효율적인 전기 에너지를 나타내고, P17/50의 단위는 W/kg이다. 도 2에 있어서, I은 본 발명의 기술적 해결방안 내 40 내지 60% 범위의 R을 나타내고, II는 45 내지 55.3%의, 바람직한 R 범위를 나타낸다.

도 3은 상기 규산 마그네슘 바닥층의 100 mm² 내 가시광선 수직 반사율 R의 통계적 분포 σ 및 본 발명 규소강의 진동 소음 간 곡선 분포를 개략적으로 나타낸다.

도 3에 나타난 대로, III은 상기 통계적 분포 σ가 7.5 이하일 때(본 발명의 기술적 해결방법 내인), 진동 소음의 분포를 보여준다. IV는 상기 통계적 분포 σ가 4 이하일 때(본 발명의 바람직한 기술적 해결방법 내인), 진동 소음의 분포를 보여준다.

도 4는 다른 가시광선 수직 반사율 R의 상기 통계적 분포 σ 및 자기변형 파형/본 발명 규소강의 진동소음 간 곡선을 개략적으로 나타낸다.

도 4에 도시된 바와 같이, 실선으로 표시된 곡선은, σ가 7.9일 때, 상기 진동 소음이 58.94 dBA임을 나타내고, 파선으로 표시된 곡선은 σ가 4.52일 때, 상기 진동 소음이 57.51 dBA임을 나타낸다.

도 5는 상기 산화 전위의 기술 계수 A 및 본 발명 규소강의 상기 가시광선 수직 반사율 R/통계적 분포 σ 간 곡선 분포를 개략적으로 나타낸다.

도 5에 도시된 대로, V는 상기 산화 전위의 기술계수가 0.08 내지 1.6일 때, 규소강이 40 내지 60%의 가시광선 수직 반사율 R을 가지고, 7.5 이하의 통계적 분포 σ가 얻어질 수 있음을 나타내고, 여기서, 직선 VI는 60%의 가시광선 수직 반사율 R을 대변하고, 직선 VII는 7.5의 통계적 분포 σ를 대변한다.

도 6은 상기 레이저 스크라이빙의 매개변수 및 본 발명의 규소강의 진동 소음 간 곡선 분포를 개략적으로 나타낸다.

도 6에 도시된 바와 같이, 레이저 스크라이빙의 매개변수는 다음 공식을 만족한다:

상기 공식에서, p는 mJ/mm² 단위로 나타낸 입사 레이저의 에너지 밀도; a는 mm 단위로 나타낸, 상기 압연 방향의 레이저 집속 점(focused spot)의 길이; R은 % 단위로 나타낸, 규산 마그네슘 바닥층의 가시광선 수직 반사율; d는 mm 단위로 나타낸, 상기 압연 방향의 스크라이빙 선의 간격;

는 nm단위로 나타낸, 입사 레이저의 파장이다.

도 6에서 볼 수 있듯, VIII는 상기 레이저 스크라이빙 매개변수가 0.4 내지 2 범위 내일 때, 60 dBA 미만의 진동 소음을 갖는 규소강을 획득할 수 있고, 여기서 직선 IX는 60 dBA의 진동 소음을 대변한다.

위는 단지 본 발명의 특정 실시 예를 설명하기 위한 것뿐이라는 것에 주목할 필요가 있다. 본 발명이 상기 실시예에 의해 제한되지 않고, 많은 유사한 변형들을 갖는다는 것이 명백하다. 본원에 기초하여 당업자에 의해 직접 유도되거나 관련되는 모든 변형은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims

저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강으로,
규소강 기판;
상기 규소강 기판 표면에 형성된 규산 마그네슘 바닥층(bottom layer); 및
상기 규산 마그네슘 바닥층 위에 도포된 절연 코팅(insulation coating)을 포함하며,
상기 규산 마그네슘 바닥층의 가시광선 수직 반사율 R은 40 내지 60%인,
저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강.
제 1항에 있어서,
상기 규산 마그네슘 바닥층(bottom layer)은
45 내지 53%의 가시광선 영역 수직 반사율 R을 가지는,
저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강.
제 1항에 있어서,
상기 R은 상기 규산 마그네슘 바닥층의 100mm2 이내에서, 7.5 이하의 통계적 분포 σ를 갖는 저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강.
제 3항에 있어서,
상기 규산 마그네슘 바닥층의 100mm2 이내 R의 통계적 분포 σ는 4이하인,
저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강.
제 1항에 있어서,
상기 규산 마그네슘 바닥층의 두께는 0.5 내지 3μm 인,
저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강.
제 1항에 있어서,
상기 규산 마그네슘 바닥층은 0.13 내지 0.48μm의 표면 거칠기 Ra를 갖는,
저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강.
제 1항에 있어서,
상기 규소강 기판은 Sn을 질량 백분율 0.01 내지 0.20%로 포함하는,
저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강.
제 7항에 있어서, 상기 규소강 기판은 다음의 원소를 질량 백분율 단위로 포함하는 저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강:
C: 0.035 내지 0.120%, Si: 2.5 내지 4.5%, Mn: 0.05 내지 0.20%, S: 0.005 내지 0.012%, Als: 0.015 내지 0.035%, N: 0.004 내지 0.009%, Cu: 0.01 내지 0.29%, Sn: 0.01 내지 0.20%, Nb: 0.05 내지 0.10%, 나머지는 Fe 및 다른 불가피한 불순물이다.
제 1항 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 철강의 두께는 0.30 mm 이하이고, 철손은 1.02 W/Kg 이하인,
저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 다음 단계를 포함하는 저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강을 제조하는 방법:

(1) 제련 및 주조(smelting and casting);
(2) 열간 압연(hot rolling);
(3) 불림(normalizing);
(4) 냉간 압연(cold rolling);
(5) 상기 규소강 기판의 탄소 함량을 30 ppm 이하, 및 산소 함량을 2.0 g/m2 이하로 줄이기 위한 탈탄소둔(decarburization annealing) 과정으로; 상기 규소강 기판의 질소 함량을 150~350ppm으로 조절하기 위한 질화 처리가 상기 탈탄소둔 이전, 이후 또는 동시에 수행되며; 여기서, 급속 가열 단계의 초기 온도는 600 °C 이하이며, 최종 온도는 700 °C 이상, 그리고 가열 속도는 80 °C/s 이상이며; 추가적으로 가열 구간의 탈탄소둔 보호 분위기 산화 전위와 홀딩 구간의 탈탄소둔 보호 분위기 산화 전위의 차이는 다음의 공식을 만족함:

상기 공식에서, A는 산화 전위의 기술 계수;
및
는 각각 Pa 단위로 나타낸 탈탄소둔 보호 분위기의
및
의 분압; Vh는 °C/s 단위로 나타낸 급속 가열 단계의 가열 속도; [Sn]은 %단위로 나타낸 상기 기판의 Sn 함량임;
(6) 고온 소둔(high-temperature annealing): 고온소둔 이전, 상기 규소강 기판의 표면은 소둔 분리제로 코팅되며, 상기 소둔 분리제는 MgO를 포함함;
(7) 절연 코팅(insulation coating) 적용;
(8) 레이저 스크라이빙(laser scribing): 레이저 스크라이빙을 통해 상기 압연 방향에 수직한 스크라이빙 선이 상기 철강에 형성되며, 여기서, 상기 레이저 스크라이빙의 매개 변수는 다음 공식을 만족함:

상기 공식에서, p는 mJ/mm2 단위로 나타낸 입사 레이저의 에너지 밀도; a는 mm 단위로 나타낸, 상기 압연 방향의 레이저 집속 점(focused spot)의 길이; R은 % 단위로 나타낸, 규산 마그네슘 바닥층의 가시광선 수직 반사율; d는 mm 단위로 나타낸, 상기 압연 방향의 스크라이빙 선의 간격; λ0는 nm단위로 나타낸, 입사 레이저의 파장임.
제 10항에 있어서,
상기 산화 전위의 기술 계수 A는 0.08 내지 1.6 범위인,
저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강을 제조하는 방법.
제 10항에 있어서,
상기 입사 레이저의 에너지 밀도 p는 50 내지 200 mJ/mm2인,
저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강을 제조하는 방법.
제 10항에 있어서,
상기 압연 방향의 레이저 집속점의 길이 a는 0.08mm 이하인,
저소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강을 제조하는 방법.
제 10항에 있어서,
상기 (8) 단계에서, 상기 철강 표면에서 레이저의 체류 시간이 0.005ms를 넘지 않는 소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강을 제조하는 방법.
제 10항에 있어서,
상기 (6) 단계에서, 소둔 유지 온도는 1150 내지 1250°C, 및 유지 시간은 15시간 이상인 소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강을 제조하는 방법.
제 10항에 있어서,
상기 (2) 단계에서, 상기 슬라브는 열로에서 1090 내지 1200°C로 가열되고, 그 후 압연되는 소음 변압기용 저철손을 갖는 방향성 규소강을 제조하는 방법.