KR20210080085A - 방향성 전기강판 및 그 자구미세화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 전기강판의 표면에 존재하는 그루브 및 그루브 하부에 맞닿은 재결정 및 그 밖의 재결정의 평균 배향도 차이가 0.5 내지 10˚ 이다.

Description

방향성 전기강판 및 그 자구미세화 방법{GRAIN ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET AND METHOD FOR REFINING MAGNETIC DOMAINS THEREIN}
본 발명의 일 실시예는 방향성 전기강판 및 그 자구미세화 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 본 발명의 일 실시예는 방향성 전기강판의 재결정온도 이상의 온도에서 소둔열처리시 그루브 하부에 응력완화 혹은 재결정시 기지부의 2차재결정 조직에 완전 잠식되어 자속밀도의 열화를 최소화한 방향성 전기강판 및 그의 자구미세화 방법에 관한 것이다.
방향성전기강판은 변압기 등의 전자기제품의 철심재료로 사용되기 때문에 기기기의 전력손실을 줄임으로써 에너지 변환효율을 향상시키기 위해서는 철심소재의 철손이 우수하고 적층 및 권취시 점적율이 높은 강판이 요구된다.
방향성 전기강판은 열연, 냉연 및 소둔공정을 통해 2차재결정된 결정립이 압연방향으로 {110}<001> 방향으로 배향된 집합조직(일명 "Goss Texture" 라고도 함)을 갖는 기능성 강판을 말한다.
방향성 전기강판의 철손을 낮추는 방법으로서, 자구미세화 방법이 알려져 있다. 즉 자구를 스크레치나 에너지적 충격을 주어서 방향성 전기강판이 가지고 있는 큰 자구의 크기를 미세화 시키는 것이다. 이 경우 자구가 자화되고 그 방향이 바뀔 때 에너지적 소모량을 자구의 크기가 컸을 때 보다 줄일 수 있게 된다. 자구미세화 방법으로는 열처리 후에도 개선효과 유지되는 영구자구미세화와 그렇지 않은 일시자구미세화가 있다.
회복 (Recovery)이 나타나는 열처리 온도 이상의 응력완화열처리 후에도 철손개선 효과를 나타내는 영구자구미세화 방법은 에칭법, 롤법 및 레이저법으로 구분할 수 있다. 에칭법은 용액 내 선택적인 전기화학반응으로 강판 표면에 홈(그루브, groove)을 형성시키기 때문에 홈 형상을 제어하기 어렵고, 최종 제품의 철손특성을 폭 방향으로 균일하게 확보하는 것이 어렵다. 더불어, 용매로 사용하는 산용액으로 인해 환경친화적이지 못한 단점을 갖고 있다.
롤에 의한 영구자구미세화방법은 롤에 돌기모양을 가공하여 롤이나 판을 가압함으로써 판 표면에 일정한 폭과 깊이를 갖는 홈을 형성한 후 소둔함으로써 홈 하부의 재결정을 부분적으로 발생시키는 철손 개선효과를 나타내는 자구미세화기술이다. 롤법은 기계가공에 대한 안정성, 두께에 따른 안정적인 철손 확보를 얻기 힘든 신뢰성 및 프로세스가 복잡하며, 홈 형성 직후(응력완화소둔전) 철손과 자속밀도 특성이 열화되는 단점을 갖고 있다.
레이저에 의한 영구 자구미세화 방법은 고출력의 레이저를 고속으로 이동하는 전기강판 표면부에 조사하고 레이저 조사에 의해 기지부의 용융을 수반하는 그루브(groove) 를 형성시키는 방법을 사용한다.
본 발명의 일 실시예에서는 방향성 전기강판 및 그 자구미세화 방법을 제공한다. 더욱 구체적으로 본 발명의 일 실시예는 그루브 하부에 형성된 응력집중부나 재응고조직이 재결정온도 이상의 재코팅 혹은 응력완화소둔시 기지부의 2차재결정 조직에 잠식되어 자속밀도의 열화를 최소화한 방향성 전기강판 및 그의 자구미세화 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 전기강판의 표면에 존재하는 그루브 및 그루브 하부에 맞닿은 재결정 및 그 밖의 재결정의 평균 배향도 차이가 0.5 내지 10˚ 이하이다.
그루브 하부에 맞닿은 재결정 내에 준 결정계(Sub boundary)가 존재하며, 그루브 1개당 10 내지 700㎛ 길이의 준 결정계가 존재할 수 있다.
그루브 1개 당 준 결정계는 1 개 내지 10개 존재할 수 있다.
그루브 상에 맞닿은 절연피막을 더 포함할 수 있다.
그루브 깊이는 강판 두께의 3 내지 15%이고, 그루브 폭은 10 내지 50㎛일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 자구미세화 방법은 냉연 강판을 준비하는 단계; 냉연강판을 1차 재결정 소둔하는 단계; 냉연강판을 2차 재결정 소둔하는 단계; 2차 재결정 소둔이 완료된 강판에 레이저를 조사하여 그루브를 형성하는 단계; 및 그루브가 형성된 강판 상에 절연피막을 형성하는 단계를 포함한다.
레이저 조사 시, 레이저의 에너지 밀도는 3.0 내지 8.0 J/mm2이다.
레이저 출력이 500W 이상이고, 레이저 주사 속도가 5m/s이상이고, 레이저 주사거리가 100mm 이상일 수 있다.
레이저의 파장은 1.06 내지 10.6㎛일 수 있다.
레이저 빔의 길이는 100 내지 500㎛이고, 레이저 빔의 폭은 10 내지 27㎛일 수 있다.
절연피막을 형성하는 단계는 750℃ 내지 900℃의 온도로 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 그루브를 형성하여 재결정온도 이상의 소둔처리시 철손을 개선하면서도, 그루브 하부의 결정립 배향도를 10o 이내로 적절히 형성함으로써, 자속밀도 열화를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 압연면(ND면)의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 단면(TD면)의 모식도이다.
도 3은 기존 방향성 전기강판의 단면(TD면)의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 단면(TD면)의 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 빔의 형상을 나타낸 모식도이다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1에서는 본 발명의 일 실시예에 의해 자구미세화된 방향성 전기강판(10)의 모식도를 나타낸다.
도 1에서 나타나듯이, 본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판(10)은 전기강판의 일면 또는 양면에, 압연방향(RD방향)과 교차하는 방향으로 형성된 선상의 그루브(20);가 형성되어 있다.
도 1에서 나타나듯이, 그루브(20)의 길이 방향(도1의 RD방향, 도2의 X방향)과 압연방향(RD방향)은 75 내지 88°의 각도를 이룰 수 있다. 전술한 각도로 그루부(20)을 형성할 시, 방향성 전기강판의 철손을 개선하는 데에 기여할 수 있다.
그루브(20)는 강판의 압연 수직 방향(TD)을 따라서, 연속적으로 또는 단속적으로 형성될 수 있다. 단속적으로 형성되는 경우, 강판의 압연 수직 방향(TD)을 따라서, 2개 내지 10개 형성될 수 있다. 도 1에서는 그루브(20)가 단속적으로 4개 형성된 경우를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 단면(TD면)의 모식도를 나타낸다.
도 2에서 나타나듯이, 본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판은 표면에 그루브(20)가 존재하고, 그루브(20) 하부에 맞닿은 2차 재결정(31)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예예서는 이 2차 재결정(31)의 배향도를 제어함으로써, 그루브(20) 형성에 의한 자성 열화를 최소화할 수 있다.
그루브(20) 하부에 맞닿은 2차 재결정(31)은 그 밖의 재결정(32)과 구분된다. 그 밖의 2차 재결정(32)은 그루브(20)와 맞닿지 않는 2차 재결정(32)으로서, 그루브(20)가 형성되지 않는 표면 부근에 형성된 2차 재결정(32) 또는 강판 내부에 형성된 2차 재결정(32)이 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 그루브(20) 하부에 맞닿은 2차 재결정(31)의 크기는 통상의 방향성 전기강판에서 나타나는 수mm에서 수십mm에 이르는 결정립크기를 나타내기 때문에 두께 방향으로는 대부분 관통된 결정립을 나타낸다.
2차재결정(31)의 입경이란 압연방향 수직 면(TD면)에 대하여 재결정(31)과 동일한 면적의 가상의 원을 가정하고, 그 원의 직경으로 계산한다.
본 발명의 일 실시예에서 그루브와 맞닿은 2차 재결정(31)의 배향도는 여러 공정 조건에 의해 제어되나, 가장 중요한 공정 조건은 강판에 형성되는 레이저 빔의 형상과 더불어 레이저 조사 시 에너지 밀도 조건이다. 즉, 2차 재결정된 판에 그루브를 형성하고, 해당 강판을 재결정 온도 이상의 온도에서 열처리할 때 에너지 밀도 조건이 적절할 때 그루브(20)와 맞닿은 2차재결정의 평균 결정립 방위 배향도 차이가 0.5 내지 10˚로 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로 0.5 내지 5 ˚로 형성될 수 있다.
2차 재결정이 완료된 강판에 레이저를 조사할 시, 그루브(20) 하부에는 레이저 열에 의한 충격이 발생하고, 이 들 중 일부는 준 결정계(sub boundary, 33)로 형성된다. 그루브(20) 형성 이후 절연 피막 형성 공정에서 열처리시 이 준 결정계(33)가 성장한다.
준 결정계(sub-boundary, 33)는 열 혹은 기계적응력을 국부적으로 인가함에 따라 동일 결정립내에서 전위 혹은 트윈(twin)과 같은 격자결함부 밀도가 국부적으로 증가하여 발생한 결정립내의 결함 발생부라고 정의하며, 결정격자가 한정된 영역에서만 나타나기 때문에 일반적인 결정립계(grain boundary)와는 상이하다.
준 결정계는 그루브(20)와 맞닿은 2차 재결정(31) 내에서 그루브 1개당 10㎛ 내지 700㎛의 연속 혹은 불연속적인 길이로 존재할 수 있다. 기준 면은 그루브(20)의 길이 방향을 자르는 면이며, SEM 혹은 EBSD(Electron BackScatter Diffraction)으로 측정한 사진에서 그루브(20)와 맞닿은 2차 재결정(31) 분석시 결정립내에 위치한 그루브(20) 하부 근처에서 결정방위가 0.5 내지 10o 차이가 나타나는 부분을 준 결정계(33)로 판단하고, 이 들의 길이를 측정하여 검출할 수 있다.
준 결정계(33)의 길이가 너무 길거나 짧을 경우, 그루브(20)와 맞닿은 2차 재결정(31)의 배향도에 악영향을 주며, 궁극적으로 자성이 열위해진다. 더욱 구체적으로 준 결정계(33)의 길이는 300 내지 700㎛일 수 있다.
준 결정계가 단속적으로 복수개 존재할 수 있으며, 이 경우, 2차 재결정(31) 내에서 그루브 부근에 존재하는 준 결정계의 모든 길이의 합이 전술한 범위를 만족할 수 있다.
전술하였듯이 준 결정계는 그루브 1개당 1개 내지 10개 존재할 수 있다.
준 결정계(33)는 그루브(20) 형성시 레이저의 에너지 밀도, 레이저 빔의 형상 및 그루브(20) 형성 이후, 절연피막 형성 공정에서의 열처리 조건 등에 의해 그 길이에 영향을 받을 수 있다.
도 3은 절연피막 형성 후 레이저를 조사하여 그루브를 형성한 경우이다. 도 3에서 나타나듯이, 그루브(20)와 맞닿은 2차 재결정(31) 내에 준 결정계(33)가 도 2에 비해 적게 형성된 것을 확인할 수 있다.
이는 레이저의 열 충격에 의해서만 준 결정계(33)가 형성되었기 때문이며, 이후, 준 결정계(33)가 적절히 성장하지 못하였기 때문이다.
이 경우는 본 발명의 일 실시예와는 달리 그루브(20)와 맞닿은 2차 재결정(31)과 그 밖의 2차 재결정(32)의 배향도 차이가 10 ˚를 초과하게 된다. 이 경우 전술하였듯이, 자속밀도가 크게 열위해 질 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 단면(TD면)의 모식도이다.
도 4와 관련하여 본 발명의 일 실시예에 의한 그루브(20)의 형성을 설명한다.
그루브(20)의 폭(WG)는 10 내지 50㎛일 수 있다. 그루브(20)의 폭이 짧거나 크면, 적절한 자구 미세화 효과를 얻을 수 없게 될 수 있다.
그루브의 깊이(HG)는 강판 두께의 3 내지 15% 일 수 있다. 그루브의 깊이가 너무 얕으면, 철손 개선 효과를 충분히 얻을 수 없다. 그루브의 깊이가 너무 깊으면, 강한 레이저 조사로 인하여 강판(10)의 조직 특성을 크게 변화시키거나, 다량의 힐업 및 스패터를 형성하여 자성을 열화시킬 수 있다. 따라서 전술한 범위로 그루브(20)의 깊이를 제어할 수 있다. 더욱 구체적으로 그루브(20)의 깊이는 강판 두께의 5 내지 10%일 수 있다.
전술하였듯이, 본 발명의 일 실시예에서 2차 재결정 소둔된 강판에 레이저를 조사하여 그루브를 형성하므로, 그루브 상부에는 금속 산화물 층(40)이 존재하지 않을 수 있다. 금속 산화물 층(40)은 2차 재결정 소둔 과정에서 소둔 분리제와 강판 표면의 산화물층이 반응하여 형성된 층이다. 일 예로 MgO 소둔 분리제를 도포한 경우, 포스테라이트 층이 형성된다. 도 4에 나타나듯이, 그루브(20)가 형성되지 않은 강판(10)의 상부에는 금속 산화물층(40)이 존재하는 반면, 그루브(20) 상에는 금속 산화물층(40)이 존재하지 않는다.
이후, 전술하였듯이, 절연피막을 형성하므로, 그루브 상에는 절연피막(50)이 맞닿아 존재할 수 있다. 즉, 그루브(20) 및 절연피막(50) 사이에 금속 산화물층(40)이 존재하지 않게 된다.
절연피막(50)은 일반적인 절연피막을 제한 없이 사용할 수 있다. 일 예로, 10 중량% 이하의 무기질화물, 60 중량% 이하의 실리카, 60 중량% 이하의 금속인산염을 포함할 수 있다. 추가적으로 4 중량% 이하의 붕산을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 방향성 전기강판의 자구미세화 방법은 냉연 강판을 준비하는 단계; 냉연강판을 1차 재결정 소둔하는 단계; 냉연강판을 2차 재결정 소둔하는 단계; 2차 재결정 소둔이 완룐된 강판에 레이저를 조사하여 그루브를 형성하는 단계; 및 그루브가 형성된 강판 상에 절연피막을 형성하는 단계를 포함한다.
먼저 냉연 강판을 준비한다. 본 발명의 일 실시예에서는 자구미세화 방법 및 형성되는 그루브(20) 및 그루브(20) 하부에 존재하는 재결정(31) 에 그 특징이 있는 것으로서, 자구미세화의 대상이 되는 냉연 강판은 제한 없이 사용할 수 있다. 특히, 냉연 강판의 합금 조성과는 관계 없이 본 발명의 효과가 발현된다. 따라서, 냉연 강판의 합금 조성에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 냉연판을 1차 재결정 소둔한다.
1차 재결정 소둔하는 단계는 방향성 전기강판 분야에서 널리 알려져 있으므로, 자세한 설명은 생략한다. 1차 재결정 소둔 과정에서 탈탄 또는 탈탄과 질화를 포함할 수 있으며, 탈탄 또는 탈탄과 질화를 위해 습윤 분위기에서 소둔할 수 있다. 1차 재결정 소둔하는 단계에서의 균열 온도는 710 내지 870℃일 수 있다. 또한, 이슬점 온도는 40 내지 70℃일 수 있다.
다음으로, 소둔 분리제를 도포하고, 2차 재결정 소둔한다. 소둔 분리제에 대해서는 널리 알려져 있으므로, 자세한 설명은 생략한다. 일 예로 MgO를 주성분으로 하는 소둔 분리제를 사용할 수 있다.
2차 재결정 소둔의 목적은 크게 보면 2차 재결정에 의한 {110}<001> 집합조직 형성, 1차 재결정 소둔 시 형성된 산화층과 MgO의 반응에 의한 금속 산화물(유리질) 피막(40) 형성으로 절연성 부여, 자기특성을 해치는 불순물의 제거이다. 2차 재결정 소둔의 방법으로는 2차 재결정이 일어나기 전의 승온구간에서는 질소와 수소의 혼합가스로 유지하여 입자성장 억제제인 질화물을 보호함으로써 2차 재결정이 잘 발달할 수 있도록 하고, 2차 재결정이 완료된 후 균열 단계에서는 100% 수소분위기에서 장시간 유지하여 불순물을 제거한다.
2차 재결정 소둔하는 단계는 900 내지 1210℃의 균열 온도에서 수행할 수 있다.
다음으로, 2차 재결정 소둔이 완료된 강판에 레이저를 조사하여 그루브를 형성한다. 전술하였듯이, 본 발명의 일 실시예에서는 그루브를 형성하는 단계의 순서, 판에 형성되는 빔의 형상과 그루브 형성 시 레이저의 에너지밀도가 중요하다.
압연방향(RD방향)과 교차하는 방향으로 레이저를 조사하여, 그루브(20)를 형성한다.
레이저 밀도는 3.0 내지 8.0 J/mm2일 수 있다. 레이저 밀도가 너무 낮으면, 그루브(20) 하부에 열 영향이 작아, 미세한 재결정이 생성되고, 이후 절연피막 형성 공정에서 열처리하더라도 그루브(20) 하부에 맞닿은 재결정(31)이 충분히 성장할 수 없다. 레이저 밀도가 너무 높으면, 강판 용융에 의해 형성되는 힐업 및 스패터가 다량 형성되고, 이들의 영향으로 인하여 재결정(31)의 배향도가 크게 열위될 수 있다. 따라서 전술한 범위로 레이저 밀도를 조절할 수 있다. 더욱 구체적으로 레이저 밀도는 3.0 내지 7.0 J/mm2일 수 있다.
레이저 출력이 500W 이상이고, 레이저 주사 속도가 5m/s이상이고, 레이저 주사거리가 100mm 이상일 수 있다. 적절한 출력, 주사 속도 및 주사거리를 사용함으로써, 그루브 하부에 재결정을 적절히 형성할 수 있다. 더욱 구체적으로 레이저 출력이 500 내지 10kW 이고, 레이저 주사 속도가 10 내지 80m/s이고, 레이저 주사거리가 100 내지 500mm일 수 있다.
레이저의 발진 방식은 제한 없이 사용할 수 있다. 즉, 연속 발진 또는 Pulsed mode를 사용할 수 있다. 이처럼 표면 빔 흡수율이 강판의 용융열 이상이 될 수 있게 레이저를 조사하여, 도 1 및 도 2에서 표시한 그루브(20)를 형성하게 된다. 구체적으로 Gaussian mode (TEMoo M2≤1.10)인 레이저를 사용할 수 있다.
레이저 파장은 금속 산화물층(40)이 형성된 강판(10)의 에너지 흡수율을 고려하여, 1.06 내지 10.6㎛의 범위에 해당하는 레이저를 사용할 수 있다.
도 5에서는 레이저 빔의 형상에 대한 모식도를 나타내었다. 그루브를 형성하는 단계에서, 레이저의 강판 압연 수직 방향(TD방향)의 빔 길이(L)가 100 내지 500㎛일 수 있다. 압연 수직 방향(TD방향)의 빔 길이(L)가 너무 짧으면, 레이저가 조사되는 시간이 너무 짧아, 적절한 그루브를 형성할 수 없고, 철손 개선 효과를 얻기 어렵다. 더욱 구체적으로 빔 길이(L)은 150 내지 450㎛일 수 있다.
레이저의 강판 압연 방향(RD방향)의 빔 폭(W)는 10 내지 27㎛일 수 있다. 빔 폭(W)이 너무 짧거나 길면, 그루브(20)의 폭이 짧거나 길어지고, 적절한 자구 미세화 효과를 얻을 수 없게 될 수 있다.
도 5에서는 빔 형상을 타원형으로 나타내었으나, 구형, 혹은 직사각형 등 형상의 제한을 받지 않는다.
그루브를 형성하는 단계 이후, 산세 또는 브러쉬로 스패터의 높이를 3.5㎛ 이하로 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다음으로, 그루브가 형성된 강판 상에 절연피막을 형성한다.
절연 피막층을 형성하는 방법은 특별히 제한 없이 사용할 수 있으며, 일예로, 인산염을 포함하는 절연 코팅액을 도포하는 방식으로 절연 피막층을 형성할 수 있다. 이러한 절연 코팅액은 10 중량% 이하의 무기질화물, 60 중량% 이하의 실리카, 60 중량% 이하의 금속인산염을 포함하는 코팅액을 사용할 수 있다. 이 때 금속인산염은 Al 인산염, Mg 인산염, 또는 이들의 조합일 수 있으며, 절연 코팅액의 중량 대비 Al, Mg, 또는 이들의 조합의 함량은 15 중량% 이상일 수 있다. 코팅액은 추가적으로 4 중량% 이하의 붕산을 더 포함할 수 있다.
절연 코팅액을 도포한 후, 열처리하여 절연 코팅을 형성할 수 있다. 이 때 온도는 750 내지 900℃일 수 있다. 적절한 범위의 온도 조절을 통해 재결정(31)의 입경을 적절히 조절할 수 있다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 그러나 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 5
2차 재결정이 완료된 0.27mm의 방향성 전기강판을 준비하였다. 이 전기강판에 1.0kW의 Gaussian mode의 연속파 레이저를 조사하여, RD방향과 86° 각도의 그루브를 형성하였다. 레이저 빔의 폭(W)는 13㎛ 이고, 레이저 빔의 길이(L)는 200㎛이다. TD 방향으로 8개 구간으로 단속적으로 그루브를 형성하였다.
레이저의 에너지 밀도 및 그루브의 깊이를 하기 표 1과 같이 변경하며 실시하였다.
이후 절연 코팅액을 도포하고, 840℃의 온도에서 1.5 분동안 열처리하였다.
표 1에 철손 개선율 및 자속밀도 열화율을 표시하였다. 철손 개선율은 그루브를 형성하지 않은 전기강판의 철손(W1)과 그루브를 형성한 전기강판의 철손(W2)을 측정하여 (W1 - W2)/W1으로 계산하였다. 철손은 자속밀도의 값이 1.7 Telsa 일 때 주파수가 50Hz인 경우의 철손 값(W17/50)으로 측정하였다.
자속밀도 열화율은 그루브를 형성하지 않은 전기강판의 자속밀도(B1)과 그루브를 형성한 전기강판의 자속밀도(B2)을 측정하여 (B2 - B1)/B1으로 계산하였다. 자속밀도는 800A/m의 자기장하에서 유도되는 자속밀도의 크기(B8, Tesla)로 측정하였다.
압연 수직 방향 단면(TD면)에서 그루브 하부에 맞닿은 재결정(31) 및 그 외의 재결정(32) 입경, 배향도 차이 준 결정계 길이를 EBSD로 측정하여 하기 표 1에 정리하였다.
비교예 1
실시예 1과 동일하게 실시하되, 레이저를 냉연판에 조사한 후, 1차 재결정, 2차 재결정 소둔 하였다.
비교예 2, 3
실시예 1과 동일하게 실시하되, 레이저 빔 형상, 레이저의 에너지 밀도 및 그루브의 깊이를 하기 표 1과 같이 변경하며 실시하였다.
레이저 빔 길이
(㎛)		 레이저 빔 폭
(㎛)		 에너지 밀도
(J/mm2)		 배향도 차이
(˚)		 준 결정계 길이
(㎛/그루브 개)		 철손 개선율
(%)		 자속밀도 열화율
(%)
실시예 1 500 27 2.5 1.5 365 9.5 2.0
실시예 2 300 20 3.1 1.3 440 10.6 1.7
실시예 3 350 10 3.4 3.1 550 11.0 1.6
실시예 4 250 15 3.7 2.7 600 11.2 1.4
실시예 5 150 13 4.0 2.6 700 12.5 1.2
비교예 1 500 27 2.5 0.4 5 2.3 3.0
비교예 2 600 30 1.5 0.3 6.5 -1.5 4.0
비교예 3 80 8 5.0 6.5 9.0 -2.5 4.5
표 1에서 나타나는 것과 같이, 그루브 형성 시 레이저의 형상 및 레이저의 에너지 밀도를 적절히 제어한 경우, 그루브 하부에 맞닿은 재결정(31)의 배향도 차이도 낮아, 철손 및 자속밀도가 우수함을 확인할 수 있다.
반면, 비교예 1은 냉연판에 레이저를 조사하였으며, 준 결정계가 거의 형성되지 않았고, 배향도가 낮아, 자속밀도가 열위함을 확인할 수 있다.
비교예 2는 레이저의 형상 및 에너지 밀도가 적절히 조절되지 못해, 준 결정계가 거의 형성되지 않았고, 배향도가 낮아, 자속밀도가 열위함을 확인할 수 있다.
비교예 3은 레이저의 형상이 적절히 조절되지 못해, 준 결정계가 거의 형성되지 않았고, 자속밀도가 열위함을 확인할 수 있다.
본 발명은 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 방향성 전기강판, 20 : 그루브,
31: 그루브 하부에 맞닿은 2차 재결정, 32 : 그 밖의 2차 재결정,
33: 준 결정계, 40: 금속 산화물층,
50 : 절연피막

Claims (10)

  1. 전기강판의 표면에 존재하는 그루브 및
    상기 그루브 하부에 맞닿은 재결정을 포함하고,
    상기 그루브 하부에 맞닿은 재결정 및 그 밖의 재결정의 평균 배향도 차이가 0.5 내지 10˚인 방향성 전기강판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 그루브 하부에 맞닿은 재결정은 준 결정계를 포함하고, 그루브 1개 당 10㎛ 내지 700㎛ 길이의 준 결정계가 존재하는 방향성 전기강판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 준 결정계는 그루브 1개 당 1개 내지 10개 존재하는 방향성 전기강판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 그루브 상에 맞닿은 절연피막을 더 포함하는 방향성 전기강판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 그루브 깊이는 강판 두께의 3 내지 15%이고, 그루브 폭은 10 내지 50㎛인 방향성 전기강판.
  6. 냉연 강판을 준비하는 단계;
    상기 냉연강판을 1차 재결정 소둔하는 단계;
    상기 냉연강판을 2차 재결정 소둔하는 단계;
    상기 2차 재결정 소둔이 완료된 강판에 레이저를 조사하여 그루브를 형성하는 단계; 및
    상기 그루브가 형성된 강판 상에 절연피막을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 레이저 조사 시, 레이저의 에너지 밀도는 3.0 내지 8.0 J/mm2인 방향성 전기강판의 자구미세화 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 레이저 출력이 500W 이상이고, 레이저 주사 속도가 5m/s이상이고, 레이저 주사거리가 100mm 이상인 방향성 전기강판의 자구미세화 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 레이저의 파장은 1.06 내지 10.6㎛인 방향성 전기강판의 자구미세화 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 레이저 빔의 길이는 100 내지 500㎛이고, 상기 레이저 빔의 폭은 10 내지 27㎛인 방향성 전기강판의 자구미세화 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 절연피막을 형성하는 단계는 750 내지 950℃의 온도로 열처리하는 단계를 포함하는 방향성 전기강판의 자구미세화 방법.
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