KR20190112054A

KR20190112054A - 방향성 전자 강판 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR20190112054A
Application number: KR1020197024959A
Authority: KR
Inventors: 타케시 오무라; 히로타카 이노우에; 시게히로 다카조
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2017-02-28
Filing date: 2018-02-20
Publication date: 2019-10-02
Also published as: MX2019010134A; JPWO2018159390A1; US11387025B2; CN110352255A; CA3054528A1; CN110352255B; CA3054528C; KR102292915B1; EP3591080A4; EP3591080A1; US20200035392A1; WO2018159390A1; RU2717034C1; EP3591080B1; JP6432713B1

Abstract

본 발명에 따라, 강판의 압연 직각 방향에 대하여 30° 이내의 방향으로, 불연속 영역을 부분적으로 가지면서 연장되는, 환류 자구를 갖고, 상기 강판의 한쪽의 면에 있어서의 상기 불연속 영역에서의 환류 자구의 중복부의 압연 직각 방향의 길이 α가 상기 강판의 다른 한쪽의 면에 있어서의 상기 중복부의 압연 직각 방향의 길이 β보다 길고, 상기 길이 α가 0.5≤α≤5.0을 만족하고, 상기 길이 β가 0.2α≤β≤0.8α를 만족함으로써, 복수의 조사 장치로 자구 세분화 처리를 행하였을 때에 불가피적으로 발생하는 불연속 영역에 대해서, 철손과 자왜 특성의 열화를 억제할 수 있다.

Description

방향성 전자 강판 및 그의 제조 방법

본 발명은, 방향성 전자 강판 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 변압기의 철심 재료(core material)에 적합한 방향성 전자 강판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

방향성 전자 강판이 사용되는 변압기는, 저철손(low iron loss)과 저소음인 것이 요구되고 있다. 여기에서, 변압기의 저철손화에는, 방향성 전자 강판 그 자체의 저철손화가 유효하고, 그를 위한 기술의 하나로서, 강판 표면에 레이저빔, 플라즈마빔, 전자빔 등을 조사함으로써 자구(magnetic domain)를 세분화하는 기술이 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 최종 제품판에 레이저빔을 조사하여, 강판 표층에 고전위 밀도 영역을 도입하고, 자구폭을 좁게 함으로써, 강판의 철손을 저감하는 기술이 제안되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 전자빔 조사에 의해 방향성 전자 강판의 압연 방향과 교차하는 방향으로 점렬(點列)로 열 변형(thermal strain)을 도입함에 있어서, 조사점 간격이나 조사 에너지를 적정화함으로써, 철손을 저감하는 기술이 기재되어 있다. 이들 기술은, 주(主)자구를 세분화할 뿐만 아니라, 강판 내부에 환류 자구(closure domain)라고 불리우는 새로운 자구 구조를 형성함으로써, 저철손을 실현하는 것이다.

그러나, 강판 내부의 환류 자구가 증대하면, 이러한 강판을 변압기에 조입(incorporated)하였을 때의 소음의 발생이 문제가 된다. 이는, 환류 자구의 자기 모멘트가 압연 방향에 직교하는 면 내를 향하고 있기 때문에, 방향성 전자 강판의 여자 과정에서 압연 방향으로 그의 방향이 변화하는 데에 수반하여, 자기 변형(자왜(magnetostriction))이 발생하기 때문이다. 따라서, 저철손과 저소음을 양립하기 위해서는 자구 세분화에 의해 새롭게 형성되는 환류 자구의 적정화가 필요해진다.

여기에서, 철손과 소음의 양 특성의 개선 기술로서, 특허문헌 3에는, 전자빔을 점 형상으로 조사하여 자구 세분화 처리를 행하는 경우에, 전자빔의 출력에 따라서, 일점당의 체류 시간 t와 점 간격 X의 관계를 제어함으로써, 우수한 철손 특성 및 소음 특성을 갖는 방향성 전자 강판을 제공하는 기술이 기재되어 있다. 특허문헌 4에는, 전자빔 조사에 의한 자구 세분화 처리에 있어서, 열 변형 도입 영역의 직경 A와 조사 피치 B의 관계를 적정화하는 기술이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 5에는, 전자빔법에 의해, 환류 자구의 압연 방향폭, 판두께 방향 깊이, 압연 방향 도입 간격을 적정화하는 기술이 기재되어 있다.

일본특허공고공보 소57-2252호 일본공개특허공보 2012-036450호 일본공개특허공보 2012-172191호 일본공개특허공보 2012-036445호 국제 공개 제2014/068962호 국제 공개 제2015/111434호

그런데, 강판 표면에 상기 레이저빔이나 전자빔 등의 고에너지빔을 조사하는 경우, 여러 가지 요인에 의해 빔 주사 속도나 빔 주사폭이 제약되어, 1대의 장치로 코일 전체면에 자구 세분화 처리를 실시하는 것은 곤란한 경우가 많다. 이 경우, 코일의 판폭 방향으로 복수대의 조사 장치를 늘어놓고 각 장치로부터의 빔 조사를 코일의 판폭 방향으로 연결함으로써, 코일 전체폭에서의 빔 조사가 실현된다. 그러나, 이러한 복수대의 조사 장치를 이용한 경우는, 각각의 빔 조사 장치가 커버하는 조사 영역의 경계부에, 환류 자구의 「불연속 영역」이 발생하게 된다. 여기에서, 인접하는 전자빔의 조사 영역이 겹쳐져 있는 경우, 겉보기는 연속적인 환류 자구로 보인다. 그러나, 겹쳐져 있는 부분은, 하나의 전자총에 의해 연속적으로 조사된 부분과 에너지 도입량이 상이하기 때문에, 환류 자구 구조의 연속성은 끊어져 있다. 따라서, 본 발명 내에서는, 이 인접하는 전자빔의 조사 영역이 겹쳐져 있는 환류 자구 부분도 환류 자구가 직접 겹쳐져 있지 않은 부분과 함께 「불연속 영역」이라고 정의한다.

이 불연속 영역의 주변에서는 강판의 자구 구조가 불균일해지기 때문에, 변압기의 저철손과 저소음을 양립시키는 것은 보다 곤란해진다. 또한, 전술한 환류 자구에 따른 기술은 모두 불연속 영역 이외에 주목한 것으로서, 이들 기술을 그대로 불연속 영역의 주변에 적용할 수 있는 것은 아니다.

여기에서, 불연속 영역의 주변에 주목한 선행 기술로서는, 특허문헌 6에 기재된 것이 있다. 특허문헌 6에는, 불연속 영역의 TD 방향(판폭 방향)의 랩폭(overlapping width)을 적정화함으로써, 강판의 저철손을 실현하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 6의 기술을 적용하면, 강판의 저철손은 실현되기는 하지만, 각 전자총의 조사 에어리어를 겹치는 방향으로 제어하고 있을 뿐이기 때문에, 전자총의 조사면과 비조사면에서의 랩폭이 변하지 않기 때문에, 변형의 영향에 보다 민감한 자왜 특성에 대해서는, 불연속 영역을 포함하지 않는 영역보다도 열화해 버린다. 또한, 철손의 열화(deterioration)량은 억제되어 있기는 하지만, 불연속 영역을 포함하지 않는 영역에 대하여 반드시 동일한 철손 특성은 되지 않는다는 문제도 남아 있다.

본 발명은 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 특히, 복수의 조사 장치로 자구 세분화 처리를 행하였을 때에 불가피적으로 발생하는 불연속 영역에 있어서의, 철손과 자왜 특성의 열화가 함께 억제된 방향성 전자 강판 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그래서, 철손 및 자왜 특성에 영향을 주고 있는 것은, 빔 조사에 의해 도입되는 강판으로의 변형 분포인 것은 알려져 있다. 본 발명자들은, 이 변형 분포를 평가하는 지표로서, 빔이 조사되는 강판 표면과 빔이 조사되지 않는 이면에 있어서의 자구 불연속 영역의 대비를 행하는 것이 적합한 것을 알게 되었다. 또한, 본 발명자들은, 불연속 영역의 주변과 그 이외의 부분에서는 적정한 환류 자구의 상태가 상이한 것, 즉, 불연속 영역의 주변과 그 이외의 부분에 있어서의 적정한 빔 조사 조건이 상위(相違)한 것에 기인하여, 판두께 방향의 환류 자구의 형태가 각각 상이한 것을 밝혔다.

불연속 영역의 주변의 철손 및 자왜 특성을, 불연속 영역이 아닌 영역(연속 영역)과 동(同)레벨로 하기 위해 필요한 구성은 이하와 같다.

1) 압연 방향에 직교하는 방향인 TD 방향으로 환류 자구의 불연속 영역이 존재하고, 빔 조사면과 빔 비조사면의 환류 자구의 TD 방향 중복대가 이하의 (1)식 및 (2)식을 만족하는 방향성 전자 강판인 것.

0.5≤α≤5.0…(1)

0.2α≤β≤0.8α…(2)

여기에서, α는, 빔 조사면에 있어서의, 서로 이웃하는 환류 자구의 TD 방향의 길이의 중복폭(이하, 본 발명에 있어서 α의 단위는 ㎜임)이고, β는, 빔 비조사면에 있어서의, 서로 이웃하는 환류 자구의 TD 방향의 길이의 중복폭(이하, 본 발명에 있어서 β의 단위는 ㎜임)이다.

2) 강판 표면으로의 열 에너지 도입을, 복수의 고에너지빔 조사 장치(복수의 레이저빔 조사 장치 또는 복수의 전자빔 조사 장치)를 설치함으로써 실시할 때에, 빔 조사면·비조사면의 환류 자구의 상태 제어를, 빔 편향에 맞추어, 각 조사 장치의 빔 포커스 조정을 행하는 파라미터 중의 적어도 1개를 변동시킴으로써 실시하는 것.

3) 상기 2)를 대신하여, 또는 2)에 더하여, 강판 표면으로의 열 에너지 도입을 복수의 고에너지빔 조사 장치를 설치함으로써 실시할 때에, 빔 조사면·비조사면의 환류 자구의 상태 제어를, 빔 편향에 맞추어, 각 조사 장치의 빔 출력 조정을 행하는 파라미터 중의 적어도 1개를 변동시킴으로써 실시하는 것.

상기 α 및 β는, 자성 콜로이드(magnetic colloid)를 이용하여 자구 패턴의 가시화가 가능한 마그넷 뷰어(magnet viewer)에 의해 구할 수 있다. 도 1 및 도 2에, 자구 관찰 결과의 개략도를 나타낸다. 본 발명에서는, 주자구를 분단하는 바와 같은 형태로 존재하고 있는 영역을 환류 자구(도 1 중, 1∼3으로 나타냄)라고 정의한다. 또한, 인접하는 전자빔의 조사 영역에 형성하고 있는 환류 자구를 서로 이웃하는 환류 자구(도 1 중, 2 및 3으로 나타냄)라고 정의한다. 도 1에 나타나는 바와 같이, 서로 이웃하는 환류 자구의 중복폭이 정(正)(중복하고 있음)인 경우는, 환류 자구에 의해 주자구가 분단되어 있지 않은 영역이 존재하지 않는 것을 의미한다. 또한, 도 2에 나타나는 바와 같이, 서로 이웃하는 환류 자구의 중복폭이 부(負)(중복하고 있지 않음)인 경우는, 환류 자구에 의해 주자구가 분단되어 있지 않은 영역이 존재하는 것을 나타내고 있다.

또한, 본 발명의 중복폭 α란, 강판의 조사면(본 발명에 있어서 한쪽의 면이라고도 함)에 있어서의 서로 이웃하는 자구의 중복부의 압연 직각 방향의 길이로서, 도 1에 있어서 α 및 β로 나타낸다. 또한, 본 발명의 중복폭 β란, 상기 α에 대응하는 강판의 비조사면(본 발명에 있어서 다른 한쪽의 면이라고도 함)에 있어서의 중복부의 압연 직각 방향의 길이로 한다. 또한 α 및 β는 모두, 서로 이웃하는 자구 중, 보다 근접하고 있는(좁은) 쪽의 중복부의 압연 직각 방향의 길이로 한다. 또한, 서로 이웃하는 자구가 동일한 폭으로 근접하고 있는 경우는, 당연히 그 수치를 채용한다.

다음으로, 본 발명을 유도하기에 이른 경위에 대해서 상세하게 설명한다.

<실험 1>

우선, 시판의 방향성 전자 강판(0.25㎜ 두께)에, 복수대의 전자빔 조사 장치를 이용하여 조사선 간격: 4.0㎜, 가속 전압: 100㎸, 주사 속도: 70m/sec, 빔 전류: 4∼20㎃의 범위에서 2㎃씩 변경시켜, 각각 조사 조건 No.1(빔 전류: 4㎃)∼No.9(빔 전류: 20㎃)로 하고, 자구 세분화 처리를 실시하였다.

이 코일로부터 불연속 영역을 포함하는 폭 100㎜×길이 300㎜의 시험재 및 불연속 영역을 포함하지 않는 폭 100㎜×길이 300㎜의 시험재를 각각 채취하고, JIS C 2556에 규정되어 있는 단판 자기 특성 시험에 의해 자기 특성을 평가하였다. 또 하나의 중요한 특성인 자왜는, 레이저 도플러식 진동계를 이용하여 강판의 수축 운동을 계측하고, 카와사키 제철 기보 Vol.29 No.3 pp.164-168(1997)에 기재된 방법으로 자왜 진동 가속도 레벨이라고 불리우는 지표로 평가하였다. 여기에서는, 100∼2000㎐까지의 자왜 고조파 성분을 적산하고, 자왜 측정 시의 최대 자속 밀도는, 최대 자속 밀도 1.3∼1.8T의 변압기 소음과 가장 상관이 높다고 하는 1.5T로 하였다.

도 3에, 상기 철손 특성의 평가 결과를 나타낸다. 또한, 도 4에, 상기 자왜 특성의 평가 결과를 나타낸다.

도 3에 나타나는 바와 같이, 불연속 영역 없음과 있음의 시험재에서는, 양호한 철손 특성을 나타내는 조사 조건이 상이하지만, 각각의 양호한 철손 특성을 나타내는 조사 조건에서 얻어지는 철손 레벨은 거의 동일하였다. 또한, 자왜 특성에 대해서, 도 4에 나타내는 바와 같이, 조사 조건 No.가 커질수록 특성이 열화하는 경향은, 불연속 영역 없음과 불연속 영역 있음의 시험재에서 동일하였다. 자왜 특성은 매우 변형 감수성이 높은 것이 알려져 있다. 즉, 도 4의 결과로부터, 각 조사 조건의 변형 도입능(能)은 조사 조건 No.가 커짐에 따라, 즉, 빔 전류가 높아짐에 따라 증가하고 있다고 생각된다. 특히, 불연속 영역이 존재하는 시험재에서는, 조건에 따라서는 불연속 영역 없음의 시험재보다도 자왜 특성이 열화하고 있었다. 도 3 및 도 4로부터, 철손 특성이 양호한 조건이라도, 그들 조건 모두가 양호한 자왜 특성을 갖는 결과로는 되지 않아, 철손과 자왜 특성이 양립하는 조건은, 철손 특성이 양호한 조건보다 더욱 한정되는 것이 판명되었다.

다음으로, 불연속 영역 있음의 시험재에서는, 철손·자왜 특성 모두 빔 전류의 변화에 대한 거동이, 불연속 영역 없음의 시험재와 상이하였다. 그래서 그 원인을 조사하기 위해, 불연속 영역 있음 시험재에 대해서 전자빔의 조사면(표면)과 비조사면(이면)의 각각에 있어서, 환류 자구 관찰을 행하였다. 즉, 상기 α 및 상기 β의 크기를 각각 조사하였다.

도 5에 환류 자구의 중복폭 α, β를 나타낸다.

조사면으로부터의 관찰에서는 조사 조건에 의한 큰 차이가 확인되지 않았지만, 비조사면에서는 조사 조건에 따라 크게 상이한 결과가 얻어졌다. 여기에서, 환류 자구는, 강판의 변형에 의해 형성되기 때문에, 조사면·비조사면의 환류 자구 중복폭이 크게 상이한 것은, 조사면과 비조사면에서 변형량이 크게 상이한 것을 의미하고 있다. 많은 조사 조건에서 비조사면의 중복폭이 감소한 것은, 조사면으로부터 도입되는 변형이 판두께 방향으로는 확산되기 어렵기 때문이다.

이 결과로부터, 불연속 영역 있음의 시험재의 도 3의 거동은 다음과 같이 설명할 수 있다.

환류 자구가 중복하고 있는 영역은, 상이한 빔 조사 장치로부터의 조사선이 압연 방향으로 서로 어긋나 있는 만큼, 불연속 영역 없음의 영역보다도 압연 방향의 조사선 간격이 좁아져 있다. 그렇기 때문에, 변형 도입능이 높은 조사 조건 No.7, 8, 9는 필요 이상의 변형이 도입되고, 이력손(hysteresis loss)이 크게 열화하여, 철손이 증대하였다고 생각된다. 또한, 조사선 간격이 좁은 영역에서 적정한 변형량이었던 것은 조사 조건 No.4, 5, 6이다. 또한, 조사 조건 No.1, 2, 3에서는 변형 도입량이 낮고, 변형량이 부족하였기 때문에, 충분한 자구 세분화 효과가 얻어지지 않고 철손이 열화하였다고 생각된다. 자왜 특성에 대해서는, 변형 감수성이 높기 때문에, 변형 도입 상태의 적정 범위가 철손인 경우보다도 한정되었다고 생각된다.

이상의 결과로부터, 불연속 영역 부근의 소재 특성을 양호한 상태로 제어하려면, 3차원 변형 분포(판두께 방향을 포함시킨 변형 분포)를 제어하는 것이 중요하다. 그리고, 그 제어 파라미터로서, 조사면에 있어서의 환류 자구의 중복폭뿐만 아니라, 비조사면에 있어서의 환류 자구의 중복폭에 대해서도 조합하여 이용하는 것이 유용한 것을 알 수 있다.

<실험 2>

실험 1의 결과로부터, 발명자들은, 적정한 불연속 영역의 판두께 방향의 변형 분포를 얻기 위해, 강판 표리의 환류 자구의 중복폭을 파라미터로서 제어하면 좋지 않을까라고 생각하였다. 우선, 공지인 방향성 전자 강판(0.30㎜ 두께)에, 4대의 전자총을 이용하여 자구 세분화 처리를 실시하였다. 조사 조건은, 가속 전압 150㎸, 주사 속도 64m/sec, 빔 전류 5.0㎃, RD 방향(압연 방향)의 조사선 간격 4.5㎜, 각 전자총의 조사 에어리어는 등분할로 하고, 환류 자구 중복폭(빔 편광 거리의 중복폭)을 0.1∼10.0㎜가 되도록 하였다.

이때, 빔 조사면 및 비조사면의 환류 자구 중복폭을 제어하기 위해, 포커스를 제어하고 있는 수속 코일(focusing coil)의 전류값을 편향 위치에 맞추어 변화시키는 것으로 하였다. 또한, 불연속 영역 부분 이외에서는 저스트 포커스(just focusing)가 되도록 수속 코일의 전류값을 설정하고, 불연속 영역 부분에서는 다양한 포커스 조건이 되도록 수속 코일의 전류값을 변화시켰다. 또한, 「포커스」란, 빔의 초점을 가리키고, 「저스트 포커스」란, 빔의 초점이, 변형의 가장 도입하기 쉬운 상태에 있는 것을 가리키고, 구체적으로는, 강판 상에서 빔이 가장 수속하고 있는 상태를 가리킨다.

도 6은 조사면의 환류 자구 중복폭을 변화시킨 경우에 있어서의 철손과 환류 자구의 중복 비율(β/α)의 관계를 나타내고 있다. 또한, 도 6의 횡축에 관하여, 중복 비율이 「－1」이나 「－2」가 되는 점은, 비조사면에서는 중복하지 않고(부), 조사면에서는 중복하는(정) 것을 의미한다. 환류 자구 중복폭이 4.0㎜인 경우에서는, 조사면과 비조사면의 비율이 0.2 내지 0.9에 있어서, 특히 양호한 철손 특성을 나타내고 있는 것을 알 수 있었다. 이 철손 특성은, 기준으로서 평가한 불연속 영역이 없는 시험재의 철손 특성과 동레벨이었다.

다음으로, 양호한 철손 특성 범위가 존재한 환류 자구 중복폭: 4.0㎜의 시험재에 대해서 자왜 특성을 평가하였다. 그 평가 결과를 도 7에 나타낸다. 철손과 자왜 특성이 양립한 것은, 철손이 양호하였던 조건으로부터 더욱 한정되고, 조사면에서의 중복폭 α와 비조사면에서의 중복폭 β의 비 β/α가 0.2 내지 0.8인 것이 판명되었다.

추가로, 조사면의 환류 자구 중복폭과 철손의 관계를 조사하였다. 그 조사 결과를 도 8에 나타낸다. 조사면의 중복폭이 0.5∼6.0㎜에 있어서 양호한 특성(불연속 영역 없음 샘플과 동레벨)을 나타내고 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 도 6 및 도 7의 결과에 의해 판명된 철손·자왜 특성이 양립하는 범위 내에 있는 환류 자구 중복 비율(β/α)은, 0.46의 시험재였다. 이 시험재에 대해서, 자왜 특성을 조사한 결과를 도 9에 나타낸다. 양호한 철손 특성을 나타낸 중에서도 중복폭이 0.5∼5.0㎜의 범위에서는, 불연속 영역 없음 샘플과 동등 레벨의 자왜 특성이 얻어지고 있어, 철손과 자왜 특성이 양립하고 있는 것을 알 수 있었다.

이상의 결과로부터, 이하의 점이 분명해졌다. 즉, 불연속 영역을 포함하는 시험재에 대해서는, 빔 주사폭이나 조사면의 환류 자구 중복폭만의 제어만으로는, 강판 중의 변형 분포 제어는 불충분한 것이 밝혀졌다. 또한, 강판의 판두께 방향의 변형 분포는, 조사면 및 비조사면의 환류 자구 중복폭을 평가 지표로서 고려하는 것이 중요한 것이 밝혀졌다.

본 발명은, 상기의 신규 인식에 입각하는 것으로서, 그 요지 구성은, 이하와 같다.

1. 강판의 압연 직각 방향에 대하여 30° 이내의 방향으로, 불연속 영역을 부분적으로 갖고 연장되는, 환류 자구를 갖고, 상기 강판의 한쪽의 면에 있어서의 상기 불연속 영역에서의 환류 자구의 중복부의 압연 직각 방향의 길이 α가 상기 강판의 다른 한쪽의 면에 있어서의 상기 중복부의 압연 직각 방향의 길이 β보다 길고, 상기 길이 α가 이하의 식 (1)을 만족하고, 상기 길이 β가 이하의 식 (2)를 만족하는 방향성 전자 강판.

0.5≤α≤5.0…(1)

0.2α≤β≤0.8α…(2)

2. 복수의 고에너지빔 조사 장치의 각각으로부터 고에너지빔을 조사하여, 강판의 압연 직각 방향에 대하여 30° 이내의 방향으로, 불연속 영역을 부분적으로 갖고 연장되는, 환류 자구를 형성 시에,

상기 고에너지빔 조사 장치의 각각에 있어서의, 고에너지빔의 포커스 및 출력의 어느 적어도 한쪽을 조정하여, 상기 강판의 조사면에 있어서의 상기 불연속 영역에서의 환류 자구의 중복부의 압연 직각 방향의 길이 α가 상기 강판의 비조사면에 있어서의 상기 중복부의 압연 직각 방향의 길이 β보다 길고, 상기 길이 α가 이하의 식 (1)을 만족하고, 상기 길이 β가 이하의 식 (2)를 만족하는, 상기 환류 자구를 형성하는 방향성 전자 강판의 제조 방법.

0.5≤α≤5.0…(1)

0.2α≤β≤0.8α…(2)

3. 상기 고에너지빔은, 레이저빔 또는 전자빔인, 상기 2에 기재된 방향성 전자 강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 특히 복수의 조사 장치로 자구 세분화 처리를 행하였을 때에 불가피적으로 발생하는 불연속 영역의 영역에 있어서의, 철손과 자왜 특성의 열화가 효과적으로 억제된 방향성 전자 강판 및 그의 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 자구 관찰 결과의 개략도이다.
도 2는 자구 관찰 결과의 다른 개략도이다.
도 3은 철손 특성의 평가 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 자왜 특성의 평가 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 환류 자구의 중복폭의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 조사면의 환류 자구의 중복폭을 변화시킨 경우에 있어서의, 철손과 환류 자구의 중복 비율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 자왜 특성과 환류 자구의 중복 비율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 조사면의 환류 자구의 중복 비율을 변화시킨 경우에 있어서의, 철손과 조사면의 환류 자구 중복폭의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 자왜 특성과 조사면의 환류 자구의 중복폭의 관계를 나타내는 그래프이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

본 발명에 따르는 방향성 전자 강판에 대해서 이하에 구체적으로 설명한다.

[성분 조성]

본 발명에 있어서, 방향성 전자 강판용 슬래브의 성분 조성은, 2차 재결정이 발생하는 성분 조성이면 좋다. 또한, 인히비터를 이용하는 경우, 예를 들면 AlN계 인히비터를 이용하는 경우라면 Al 및 N을, 또한 MnS·MnSe계 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, 마무리 어닐링에 있어서 Al, N, S 및 Se는 순화되고, 제품판에 있어서 각각 불가피적 불순물 정도의 함유량으로 저감된다.

추가로, 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 한다. 그러나, 0.08질량％를 초과하면 제조 공정 중에 자기 시효(magnetic aging)가 발생하지 않는 50질량ppm 이하까지 C를 저감하는 것이 곤란해진다. 그 때문에, C는, 0.08질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 하한에 관해서는, C를 포함하지 않는 소재라도 2차 재결정이 가능하기 때문에 특별히 형성할 필요는 없다. 또한, C는 탈탄 어닐링에 의해 저감되고, 제품판에 있어서는 불가피적 불순물 정도의 함유량이 된다.

Si: 2.0∼8.0질량％

Si는, 강의 전기 저항을 높여, 철손을 개선하는 데에 유효한 원소이지만, 함유량이 2.0질량％를 충족하지 않으면 충분한 철손 저감 효과를 달성할 수 없다. 한편, 그 함유량이 8.0질량％를 초과하면 가공성이 현저하게 저하하고, 또한 자속 밀도도 저하한다. 그 때문에, Si량은 2.0∼8.0질량％의 범위로 하는 것이 바람직하다.

Mn: 0.005∼1.0질량％

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

상기의 기본 성분 이외에, 자기 특성의 개선 성분으로서, 다음으로 서술하는 원소를 적절히 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％, Mo: 0.005∼0.10질량％ 및 Cr: 0.03∼1.50질량％ 중으로부터 선택한 적어도 1종

Ni는, 열연판 조직을 개선하여 자기 특성을 향상시키기 때문에 유용한 원소이다. 그러나, 함유량이 0.03질량％ 미만에서는 자기 특성의 향상 효과가 작다. 한편, 그 함유량이 1.50질량％를 초과하면 2차 재결정이 불안정해져 자기 특성이 열화한다. 그 때문에, Ni량은 0.03∼1.50질량％의 범위로 하는 것이 바람직하다.

또한, Sn, Sb, Cu, P, Mo 및 Cr은 각각 자기 특성의 향상에 유용한 원소이지만, 모두 상기한 각 성분의 하한을 충족하지 않으면, 자기 특성의 향상 효과가 작다. 한편, 상기한 각 성분의 상한량을 초과하면, 2차 재결정립의 발달이 저해된다. 그 때문에, 각각 상기의 범위에서 함유시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 성분 이외의 잔부는, Fe 및 제조 공정에 있어서 혼입하는 불가피적 불순물이다.

다음으로, 본 발명의 방향성 전자 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다.

[가열]

상기한 성분 조성을 갖는 슬래브는, 통상적인 방법에 따라 가열한다. 가열 온도는, 1150∼1450℃의 범위가 바람직하다.

[열간 압연]

상기 가열 후에, 열간 압연을 행한다. 주조 후, 가열하지 않고 곧바로 열간 압연을 행하여도 좋다. 박주편(thinner cast steel)의 경우에는, 열간 압연을 행하는 것으로 해도 좋고, 혹은, 열간 압연을 생략해도 좋다. 열간 압연을 실시하는 경우는, 조압연 최종 패스의 압연 온도를 900℃ 이상, 마무리 압연 최종 패스의 압연 온도를 700℃ 이상으로 실시하는 것이 바람직하다.

[열연판 어닐링]

그 후, 필요에 따라서 열연판 어닐링을 실시한다. 이때, 제품판에 있어서, 고스(Goss) 조직을 고도로 발달시키기 위해서는, 열연판 어닐링 온도로서 800∼1100℃의 범위가 적합하다. 열연판 어닐링 온도가 800℃ 미만이면, 열간 압연에서의 밴드 조직이 잔류하고, 정립한(uniformly-sized) 1차 재결정 조직을 얻는 것이 곤란해져, 2차 재결정의 발달이 저해된다. 한편, 열연판 어닐링 온도가 1100℃를 초과하면, 열연판 어닐링 후의 입경이 지나치게 조대화하기 때문에, 정립한 1차 재결정 조직을 얻는 것이 매우 곤란해진다.

[냉간 압연]

그 후, 1회 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2회 이상의 냉간 압연을 실시한다. 중간 어닐링 온도는 800℃ 이상 1150℃ 이하의 범위가 적합하다. 또한, 중간 어닐링 시간은, 10∼100초 정도의 범위로 하는 것이 바람직하다.

[탈탄 어닐링]

그 후, 탈탄 어닐링을 행한다. 탈탄 어닐링은, 각각, 어닐링 온도: 750∼900℃, 분위기 산화성 PH₂O/PH₂: 0.25∼0.60 및 어닐링 시간: 50∼300초 정도의 범위로 하는 것이 바람직하다.

[어닐링 분리제의 도포]

그 후, 어닐링 분리제를 도포한다. 여기에서, 어닐링 분리제는, 주성분을 MgO로 하고, 도포량을 8∼15g/㎡ 정도의 범위로 하는 것이 적합하다.

[마무리 어닐링]

그 후, 2차 재결정 및 포스테라이트 피막의 형성을 목적으로 하여 마무리 어닐링을 실시한다. 어닐링 온도는 1100℃ 이상, 어닐링 시간은 30분 이상으로 하는 것이 바람직하다.

[평탄화 처리 및 절연 코팅]

마무리 어닐링 후에는, 평탄화 어닐링을 행하여 형상을 교정하는 것이 유효하다. 평탄화 어닐링은, 어닐링 온도: 750∼950℃ 및 어닐링 시간: 10∼200초 정도의 범위에서 실시하는 것이 적합하다.

또한, 본 발명에서는, 평탄화 어닐링 전 또는 후에, 강판 표면에 절연 코팅을 실시한다. 여기에서의 절연 코팅이란, 철손 저감을 위해, 강판에 장력을 부여하는 코팅(장력 코팅)을 의미한다. 장력 코팅으로서는, 실리카를 함유하는 무기계 코팅을 도포·소부(baking)에 의해 형성한 것이나, 세라믹 코팅을 물리 증착법, 화학 증착법 등에 의해 형성한 것을 들 수 있다.

[자구 세분화 처리]

이렇게 하여 얻어진 방향성 전자 강판에, 본 발명의 특징 중 하나인 자구 세분화 처리를 실시한다. 자구 세분화 처리는 변형 도입형과 홈 형성형의 2종류가 있는데, 본 발명에서는 변형 도입형의 자구 세분화 처리를 적용한다. 이하에, 이 변형 도입형의 적합 조건에 대해서 서술한다.

[[변형 도입형의 자구 세분화 처리 방법]]

본 발명에서는, 변형 도입 장치로서 고에너지빔 조사 장치를 이용한다. 이 고에너지빔 조사 장치로서는, 레이저빔 또는 전자빔 조사 장치를 들 수 있다. 이들 장치는, 이미 폭넓게 보급되어 있어, 본 발명에서는 일반적인 조사 장치를 적절히 사용할 수 있다. 또한, 레이저의 광원으로서는, 레이저 발진 형태는 연속파 레이저, 펄스 레이저 모두가 적합하게 사용할 수 있고, 레이저 매질은 YAG 레이저나 CO₂ 레이저 등, 종류를 불문하고 사용할 수 있다. 특히, 전자빔은, 물질을 투과하는 능력이 높기 때문에, 판두께 방향으로의 변형 도입량을 크게 변화시키는 것이 가능하다. 그 때문에, 본 발명과 같이 3차원적으로 변형 분포를 제어하는 경우에는, 변형 분포를 적합 범위로 제어하기 쉽기 때문에, 적합하다.

[[장치의 대수]]

다양한 요인에 의해 빔 주사 속도나 빔 주사폭이 제약되어, 1대의 장치로는 코일 전체면에 대하여 자구 세분화 처리를 실시하는 것이 곤란한 경우가 많이 있다. 이 경우, 코일 전체면으로의 빔 조사는, 판폭 방향으로 복수대의 조사 장치를 이용하여 행해지게 된다. 본 발명은, 이러한 복수대의 조사 장치를 이용하였을 때에 발생하는 상기와 같은 과제를 해결하는 것이기 때문에, 본 발명에 따른 자구 세분화 처리는, 2대 이상의 복수의 장치를 이용하는 것이 바람직하지만, 1대의 장치라도 불연속하게 조사하는 경우가 있으면 적용해도 좋다.

[[변형 도입 분포 제어 방법]]

본 발명에서는, 불연속 영역 부근의 변형 도입 분포를 3차원으로 파악하는 방법으로서, 조사면과 비조사면의 환류 자구의 중복 비율을 사용하는 것이 유효한 것을 발견하였다. 즉, 불연속 영역 부근의 철손·자왜 특성이, 불연속 영역 없음의 영역과 동레벨이 되기 위해서는 이하의 (1)식 및 (2)식을 만족하도록, 조사면과 비조사면의 환류 자구 중복 비율 및 조사면의 환류 자구 중복폭, 즉 α 및 β를 제어하는 것이 중요하다.

0.5≤α≤5.0…(1)

0.2α≤β≤0.8α…(2)

여기에서,

α는, 고에너지빔 조사면에 있어서의, 서로 상이한 고에너지빔 조사 장치에 의해 형성된 서로 이웃하는 환류 자구 중 보다 좁은(가까운) 쪽의 압연 직각 방향의 길이의 중복폭(㎜), 또는 이 형성된 환류 자구가 겹쳐져 있는 부분의 압연 직각 방향의 길이(㎜)이다.

한편, β는, 상기 α에 대응하는 중복 부분으로서, 고에너지빔 비조사면에 있어서의, 서로 상이한 고에너지빔 조사 장치에 의해 형성되어 서로 이웃하여 중복하는 또는 서로 겹쳐지는 환류 자구의 압연 직각 방향의 길이(㎜)이다.

또한, 고에너지빔 조사 장치를 3대 이상 이용한 경우, α 및 β는 강판의 압연 직각 방향으로 각각 복수 개소 형성되지만, 상기 β는, 상기 α의 형성에 의해 발생한 비조사면에 있어서의 중복 부분의 폭으로 한다. 또한, 조사면에 있어서의 중복폭 α는, 비조사면에 있어서의 중복폭 β보다 커진다.

여기에서, 본 발명의 중복폭 α는 1.0㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

상기 (1)식 및 (2)식을 만족하도록 중복폭을 제어하는 방법으로서는, 포커스를 제어하는 파라미터를 빔 편향 위치에 맞추어 변경하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 불연속 영역 부근 이외에서는 저스트 포커스가 되도록 파라미터를 변화시키고, 불연속 영역 부근에 대해서는, 상기 중복폭의 제어 범위를 만족하도록 변화시키면 좋다. 포커스의 제어 파라미터는 특별히 한정되지 않지만, 전자빔 조사의 경우는, 수속 코일의 전류값이나 스티그메이터 코일(stigmatic meter coil)의 전류값 변경 등, 레이저 조사의 경우는, 다이나믹 포커스 렌즈의 위치 변경 등으로 각각 행할 수 있다.

상기 스티그메이터 코일의 전류값 등은, 본래, 전자빔의 수속성을 제어하는 파라미터가 아니라, 빔 형상을 변화시키는 파라미터이다. 그러나, 빔 형상의 애스펙트비(aspect ratio)를 변화시킴으로써, 강판으로의 변형 도입량이 변화하기(보다 효과적으로 변형을 도입하는 경우는, 진원에 근접하는 것이 바람직함) 때문에, 포커스 조정 파라미터로 간주할 수 있다. 또한, 다른 방법으로서는 빔 출력을 편향 위치에 맞추어 변화시키는 것도 유효하다. 구체적으로는, 불연속 영역 이외의 영역에서는, 확실히 자구 세분화되는 출력으로 빔 조사를 행하고, 불연속 영역 부근에서는 빔 출력을 낮은 측으로 변화시킴으로써, 조사면과 비조사면의 환류 자구의 압연 직각 방향의 중복폭(열 영향폭 랩 상태)을 제어한다는 것이다. 이때, 빔 출력의 제어 파라미터는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 전자빔에서는 가속 전압이나, 빔 전류 등을 들 수 있고, 레이저 조사에서는 레이저 발진기의 제어에 이용하는 전류 지령값 등을 들 수 있다.

[[그 외의 조건]]

강판에 조사하는 레이저의 평균 출력 P나, 레이저빔의 주사 속도 V, 레이저빔 지름 d 등은 특별히 제한은 없고, 본 발명의 상기 파라미터를 충족하도록 조합하면 좋지만, 자구 세분화 효과를 충분히 얻기 위해서는, 레이저빔을 주사하는 단위 길이당의 에너지 입열량 P/V는 10W·s/m보다 큰 것이 바람직하다.

또한, 강판으로의 레이저 조사는 선 형상으로 연속 조사해도, 점렬 형상으로 펄스 조사해도 좋다. 여기에서, 점렬 형상으로 펄스 조사하는 경우에는, 펄스 간격으로서 0.01∼1.00㎜가 적합하다. 또한, 점렬 형상으로 펄스 조사하는 경우에는, 이에 따라 형성되는 복수의 점렬로부터 1개의 환류 자구가 형성된다. 또한, 레이저빔에 의한 조사 흔적의 방향은, 강판의 압연 직각 방향에 대하여 30° 이내의 각도를 이루는 방향이다.

한편, 전자빔을 조사하는 경우는, 가속 전압 E, 빔 전류 I, 빔 속도 V에 특별히 제한은 없고, 본 발명의 상기 파라미터를 충족하도록 조합하면 좋지만, 자구 세분화 효과를 충분히 얻기 위해서는, 빔을 주사하는 단위 길이당의 에너지 입열량(E×I/V)은 10W·s/m보다 큰 것이 바람직하다. 또한, 전자빔 조사 시의 진공도는 2㎩ 이하인 것이 바람직하다. 이에 따라 진공도가 나쁜(2㎩를 초과하는) 경우, 전자총에서 강판까지의 사이에 존재하는 잔존 가스에 의해, 전자빔의 품질이 열화하고, 강판에 도입되는 에너지가 작아져, 기대 대로의 자구 세분화 효과가 얻어질 수 없게 되기 때문이다.

또한, 전자빔에 의한 조사 흔적의 방향은, 강판의 압연 직각 방향에 대하여 30° 이내의 각도를 이루는 방향이다.

레이저 및 전자빔의 스팟 지름은, 0.01∼0.3㎜ 정도로 하고, 압연 방향의 반복 간격은 장치마다 3∼15㎜ 정도, 조사 방향은, 강판의 압연 방향에 대하여, 60∼120°가 바람직하고, 보다 바람직하게는 85∼95°를 이루는 방향인 것이 바람직하다. 또한, 강판에 부여되는 변형 깊이는 10∼40㎛ 정도로 하는 것이 적합하다.

전술한 이외의 그 외의 제조 조건은, 방향성 전자 강판의 일반적인 제조 방법에 따르면 좋다.

실시예

(실시예 1)

C: 0.04질량％, Si: 3.8질량％, Mn: 0.1질량％, Ni: 0.1질량％, Al: 280질량ppm, N: 100질량ppm, Se: 120질량ppm 및 S: 5질량ppm을 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물의 조성이 되는 강 슬래브를, 연속 주조로 제조하고, 1430℃로 가열 후, 열간 압연에 의해 판두께: 2.0㎜의 열연판으로 한 후, 1100℃에서 20초의 열연판 어닐링을 실시하였다. 이어서, 냉간 압연에 의해 중간 판두께: 0.40㎜로 하고, 분위기 산화성 PH₂O/PH₂＝0.40, 온도: 100℃, 시간: 70초의 조건에서 중간 어닐링을 실시하였다. 그 후, 염산 산 세정에 의해 표면의 서브 스케일(subscale)을 제거한 후, 재차, 냉간 압연을 실시하여, 판두께: 0.18㎜의 냉연판으로 하였다.

이어서, 분위기 산화성 PH₂O/PH₂＝0.44, 균열 온도 820℃에서 300초간 유지하는 탈탄 어닐링을 실시하고, 그 후, MgO를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 도포하고, 2차 재결정·포스테라이트 피막 형성 및 순화를 목적으로 한 마무리 어닐링을 1160℃, 10hr 보정(保定)의 조건에서 실시하였다. 그리고, 60％의 콜로이달 실리카와 인산 알루미늄으로 이루어지는 절연 코팅을 도포, 850℃에서 소부하였다. 이 코팅 도포 처리는, 평탄화 어닐링도 겸하고 있다. 그 후, 압연 방향과 직각으로 레이저빔을 조사하여, 비내열 자구 세분화 처리를 실시하였다. 비내열 자구 세분화의 처리 조건은, 코일폭 1200㎜에 대하여 레이저 조사 장치를 6대 사용(편향 거리는 등분할), 레이저의 광원은 연속 레이저, 평균 출력 150W, 빔 지름 200㎛, 주사 속도 10m/sec, 조사선 간격 3.5㎜로 행하였다.

불연속 영역의 주변의 도입 변형량의 제어는, 포커스 코일의 위치를 편향 위치(빔의 (판폭 방향의) 조사 위치)에 맞추어 다이나믹하게 변경 즉, 연속적으로 포커스 코일의 위치를 각 조사 장소에 따라서 변화시켜 포커스를 변경시킴으로써 실시하였다. 보다 구체적으로는, 폭방향 200㎜에 걸친 강판의 각 조사 장소에 따라서 포커스 조건을 결정해 두고, 빔이 연속적으로 폭방향으로 편향하는 데에 맞추어, 각 조사 장소의 포커스를 결정한 조건에서 연속적으로 변경시켰다. 불연속 영역 이외의 영역에서는, 저스트 포커스가 되도록 포커스 코일의 위치를 제어하고, 불연속 영역의 주변에서는, 언더 포커스(under focusing)(초점이 가장 맞는 장소(수속 위치)가 강판보다도 판두께 방향의 상방에 존재하고 있고, 강판이 배치되어 있는 위치에서는 초점이 어긋난(변형이 도입되기 어려운) 상태)∼저스트 포커스∼어퍼 포커스(upper focusing)(초점이 가장 맞아 있는 장소가 강판보다도 판두께 방향의 하방에 존재하고 있고, 강판부에서는 초점이 어긋난(변형이 도입되기 어려운) 상태)까지 여러 가지 포커스 상태가 되도록, 위치 설정을 변화시켰다. 이에 따라, 불연속 영역의 주변의 도입 변형량(변형 분포)이 상이한 시험재를 제작하였다. 이어서, 불연속 영역을 포함하는 100㎜폭 시험재 및 불연속 영역을 포함하지 않는 100㎜폭 샘플을 채취하고, 1.7T, 50㎐의 철손 특성 및 1.5T, 50㎐의 자왜 진동 가속도 레벨을 평가하였다.

표 1에 빔 조사면의 환류 자구 중복폭(TD 방향) 및 조사면과 비조사면의 환류 자구 중복 비율, 철손 특성 그리고 자왜 특성을 나타낸다. 본 발명의 범위 내로 제어된 불연속 영역을 갖는 샘플에서는, 불연속 영역이 없는 샘플과 동(同)정도 혹은 그 이상의 철손 특성과 자왜 특성이 얻어져, 철손 특성과 자왜 특성이 양립하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, No.11, 16, 20, 24, 28, 29∼36에서는, 변형 도입량 제어가 불충분하고, 철손 특성은 양호하지만, 변형 감수성이 높은 자왜 특성을 제어할 수 없어, 철손 특성과 자왜 특성이 양립하고 있지 않는 것을 알 수 있다.

(실시예 2)

C: 0.05질량％, Si: 3.0질량％, Mn: 0.5질량％, Ni: 0.01질량％, Al: 60질량ppm, N: 33질량ppm, Se: 10질량ppm 및 S: 10질량ppm을 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물의 조성이 되는 강 슬래브를, 연속 주조로 제조하고, 표 2에 나타내는 강 슬래브를 연속 주조로 제조하고, 1200℃로 가열한 후, 열간 압연에 의해 판두께 2.7㎜의 열연판으로 마무리하고, 950℃에서 180초간 유지하는 열연판 어닐링을 실시하였다. 이어서, 냉간 압연에 의해 판두께 0.23㎜의 냉연판으로 하였다.

이어서, 분위기 산화성 PH₂O/PH₂＝0.58, 균열 온도 820℃에서 300초간 유지하는 탈탄 어닐링을 실시하고, 그 후, MgO를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 도포하고, 2차 재결정·포스테라이트 피막 형성 및 순화를 목적으로 한 마무리 어닐링을 1250℃, 100hr 보정의 조건에서 실시하였다. 그리고, 60％의 콜로이달 실리카와 인산 알루미늄으로 이루어지는 절연 코팅을 도포, 800℃에서 소부하였다. 이 코팅 도포 처리는, 평탄화 어닐링도 겸하고 있다. 그 후, 압연 방향과 직각으로 전자빔을 조사하여, 비내열 자구 세분화의 처리를 실시하였다. 비내열 자구 세분화의 처리 조건은, 코일폭 1200㎜에 대하여 전자빔 조사 장치를 8대 사용(편향 거리는 등분할), 가속 전압 200㎸, 빔 전류 9㎃, 빔 지름 80㎛, 주사 속도 100m/sec, 조사선 간격 5.5㎜로 행하였다.

불연속 영역의 주변의 도입 변형량 제어(포커스 제어)는, 수속 코일, 또는 스티그메이터 코일의 전류값을 다이나믹하게 변경시키는, 즉, 연속적으로, 제어를 행하는 코일의 전류값을 각 조사 장소에 따라서 변화시켜 포커스를 변경시킴으로써 실시하였다. 불연속 영역 이외의 영역에서는, 저스트 포커스(변형이 가장 도입하기 쉬운 조건)가 되도록 전류값을 설정하고, 불연속 영역의 주변에서는, 변형 도입 상황을 변화시키기 위해 저스트 포커스 조건뿐만 아니라, 다양한 전류값을 설정하였다. 이어서, 불연속 영역을 포함하는 100㎜폭 시험재 및 불연속 영역을 포함하지 않는 100㎜폭 시험재를 채취하고, 1.7T, 50㎐의 철손 특성 및 1.5T, 50㎐의 자왜 진동 가속도 레벨을 평가하였다.

표 2에 빔 조사면의 환류 자구 중복폭(TD 방향) 및 조사면과 비조사면의 환류 자구 중복 비율, 철손 특성 그리고 자왜 특성을 나타낸다. 본 발명의 범위 내로 제어된 불연속 영역을 갖는 샘플은, 불연속 영역이 없는 샘플과 동정도 혹은 그 이상의 철손 특성과 자왜 특성이 얻어져, 철손 특성과 자왜 특성이 양립하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, No.9, 13, 17, 18∼21에서는, 변형 도입량 제어가 불충분하고, 철손 특성은 양호하지만, 변형 감수성이 높은 자왜 특성을 제어할 수 없어, 철손 특성과 자왜 특성이 양립하고 있지 않는 것을 알 수 있다.

(실시예 3)

C: 0.01질량％, Si: 3.5질량％, Mn: 0.15질량％, Ni: 0.05질량％, Al: 270질량ppm, N: 100질량ppm, Se: 5질량ppm 및 S: 60질량ppm을 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물의 조성이 되는 강 슬래브를, 연속 주조로 제조하고, 1380℃로 가열한 후, 열간 압연에 의해 판두께 1.8㎜의 열연판으로 마무리하고, 1100℃에서 180초간 유지하는 열연판 어닐링을 실시하였다. 이어서, 냉간 압연에 의해 판두께 0.27㎜의 냉연판으로 하였다.

이어서, 분위기 산화성 PH₂O/PH₂＝0.45, 균열 온도 860℃에서 100초 유지하는 탈탄 어닐링을 실시하고, 그 후, MgO를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 도포하고, 2차 재결정·포스테라이트 피막 형성 및 순화를 목적으로 한 마무리 어닐링을 1200℃, 60hr 보정의 조건에서 실시하였다. 그리고, 40％의 콜로이달 실리카와 인산 알루미늄으로 이루어지는 절연 코팅을 도포, 820℃에서 소부하였다. 이 코팅 도포 처리는, 평탄화 어닐링도 겸하고 있다. 그 후, 압연 방향과 직각으로 전자빔을 조사하여, 비내열 자구 세분화 처리를 실시하였다. 비내열 자구 세분화의 처리 조건은, 코일폭 1200㎜에 대하여 전자빔 조사 장치를 8대 사용(편향 거리는 등분할), 가속 전압 60㎸, 빔 지름 300㎛, 주사 속도 20m/sec, 조사선 간격 8㎜로 행하였다.

불연속 영역의 주변의 도입 변형량 제어는, 빔 전류를 편향 위치에 의해 다이나믹하게 변경시킴으로써 실시하였다. 구체적으로는, 불연속 영역 이외의 영역에서는, 빔 전류를 6㎃로 하였다. 불연속 영역의 주변에 관해서는, 편향 종료 시의 빔 전류값을 설정하고, 랩부(환류 자구 중복부)에 도달한 단계에서, 불연속 영역 이외의 설정 전류값보다, 편향 종료 시의 빔 전류까지 리니어로 변동시킴으로써 실시하였다. 편향 종료 시의 빔 전류를 여러 가지로 변경함으로써, 불연속 영역의 주변의 변형 분포를 변경하는 것이 가능해진다. 이어서, 불연속 영역을 포함하는 100㎜폭 시험재 및 불연속 영역을 포함하지 않는 100㎜폭 시험재를 채취하고, 1.7T, 50㎐의 철손 특성 및 1.5T, 50㎐의 자왜 진동 가속도 레벨을 평가하였다.

표 3에 빔 조사면의 환류 자구 중복폭(TD 방향) 및 조사면과 비조사면의 환류 자구 중복 비율, 철손 특성 그리고 자왜 특성을 나타낸다. 본 발명의 범위 내로 제어된 불연속 영역을 갖는 샘플에서는, 불연속 영역이 없는 샘플과 동정도 혹은 그 이상의 철손 특성과 자왜 특성이 얻어져, 철손 특성과 자왜 특성이 양립하고 있는 것을 알 수 있다.

1 : 환류 자구
2 : 환류 자구 A
3 : 환류 자구 A에 대하여 서로 이웃하는 환류 자구

Claims

강판의 압연 직각 방향에 대하여 30° 이내의 방향으로, 불연속 영역을 부분적으로 갖고 연장되는, 환류 자구를 갖고, 상기 강판의 한쪽의 면에 있어서의 상기 불연속 영역에서의 환류 자구의 중복부의 압연 직각 방향의 길이 α(㎜)가 상기 강판의 다른 한쪽의 면에 있어서의 상기 중복부의 압연 직각 방향의 길이 β(㎜)보다 길고, 상기 길이 α(㎜)가 이하의 식 (1)을 만족하고, 상기 길이 β(㎜)가 이하의 식 (2)를 만족하는 방향성 전자 강판.
0.5(㎜)≤α(㎜)≤5.0(㎜)…(1)
0.2α(㎜)≤β(㎜)≤0.8α(㎜)…(2)
복수의 고에너지빔 조사 장치의 각각으로부터 고에너지빔을 조사하여, 강판의 압연 직각 방향에 대하여 30° 이내의 방향으로, 불연속 영역을 부분적으로 갖고 연장되는, 환류 자구를 형성 시에,
상기 고에너지빔 조사 장치의 각각에 있어서의, 고에너지빔의 포커스 및 출력의 어느 적어도 한쪽을 조정하여, 상기 강판의 조사면에 있어서의 상기 불연속 영역에서의 환류 자구의 중복부의 압연 직각 방향의 길이 α(㎜)가 상기 강판의 비조사면에 있어서의 상기 중복부의 압연 직각 방향의 길이 β(㎜)보다 길고, 상기 길이 α(㎜)가 이하의 식 (1)을 만족하고, 상기 길이 β(㎜)가 이하의 식 (2)를 만족하는 방향성 전자 강판의 제조 방법.
0.5(㎜)≤α(㎜)≤5.0(㎜)…(1)
0.2α(㎜)≤β(㎜)≤0.8α(㎜)…(2)
제2항에 있어서,
상기 고에너지빔은, 레이저빔 또는 전자빔인, 방향성 전자 강판의 제조 방법.