KR20230034355A - 방향성 전기 강판 - Google Patents

Abstract

충분히 낮은 변압기 철손과 저소음을 동시에 실현할 수 있는 방향성 전기 강판을 제공한다. 표면에 장력 피막을 구비하고, 압연 직각 방향과 30°이내의 방향으로 연장된 선상의 환류 자구를 생성시키는 것에 의한 자구 세분화 처리를 실시한 방향성 전기 강판으로서, 인접하는 환류 자구의 평균 간격 L 이 15 ㎜ 이하이고, 소정식으로 산출되는 판두께에 대한 상기 환류 자구의 깊이 비율 r_d 가 35 ％ 이상이고, 소정식으로 산출되는 상기 환류 자구의 체적률 r_v 가 0.30 ％ 이상, 3.0 ％ 이하이고, 소정식으로 산출되는 상기 환류 자구의 면적률 r_s 가 0.50 ％ 이상, 4.0 ％ 이하인, 방향성 전기 강판이다.

Description

방향성 전기 강판

본 발명은 변압기의 손실과 소음을 동시에 개선하는 것이 가능한 방향성 전기 강판에 관한 것이다.

방향성 전기 강판은, 주로 변압기 등의 철심에 이용되고 있으며, 그 자기 특성이 우수한 것, 특히 철손이 낮은 것이 요구된다. 방향성 전기 강판의 자기 특성을 개선하는 방법으로는, 강판을 구성하는 결정립의 Goss 방위로의 배향성의 향상 (첨예화), 장력 피막에 의해 강판에 부여되는 장력의 증가, 나아가서는 강판에 변형이나 홈을 형성하는 것에 의한 자구 세분화 등이 제안되어 있다.

이 중에서, 변형을 형성하여 자구 세분화를 실시하여, 철손을 저감시키는 방법으로는, 강판 표면에, 플라즈마염, 레이저 및 전자빔 등을 조사하여 변형을 형성하는 방법이 알려져 있다.

예를 들어, 특허문헌 1 에는, 전자빔의 출력이나 조사 시간을 적정화함으로써, 방향성 전기 강판의 철손을 저감시키는 것이 기재되어 있다.

이와 같이, 방향성 전기 강판의 철손의 개선이 진행되고 있지만, 이와 같이 철손이 낮은 방향성 전기 강판을 철심에 사용하여 변압기를 제조했다고 해도, 그 결과 얻어지는 변압기의 철손 (변압기 철손) 은, 반드시 낮아진다고는 할 수 없다.

이것은, 방향성 전기 강판 자체의 철손을 평가할 때의 여자 자속은 압연 방향 성분 뿐인 데에 반해, 강판을 변압기의 철심으로서 실제로 사용할 때의 여자 자속은, 압연 방향 성분 뿐만 아니라 압연 직각 방향 성분도 가지고 있기 때문이다.

여기서, 소재 강판 자체와, 그 소재 강판을 사용하여 제조한 변압기 사이에서의 철손의 차이를 나타내는 지표로는, 소재 강판의 철손에 대한 변압기 철손의 비로서 정의되는 빌딩 팩터 (BF) 가 일반적으로 사용된다. 이 BF 가 1 초과라는 것은, 변압기의 철손이 소재 강판의 철손보다 크다는 것을 의미한다.

또, 방향성 전기 강판은, 압연 방향으로 자화했을 때에 소재의 철손이 가장 낮아지는 소재이다. 그 때문에, 압연 방향 이외에도 자화되는 변압기에 장착되었을 경우, 그 철손이 증대된다. 그리고, 그 결과로서 BF 는 1 보다 커져 버린다.

즉, 변압기의 에너지 효율을 향상시키기 위해서는, 소재 강판의 철손이 낮은 것만으로는 부족하고, 이 BF 를 가능한 한 1 에 가깝게 하는, 즉 변압기의 철손값을 소재 강판의 철손값에 가깝게 하는 것이 매우 중요해진다.

이 BF 의 문제에 관해, 예를 들어, 특허문헌 2 에는, 점열상으로 조사한 전자빔의 점열 간격을 적정화함으로써, 양호한 변압기 철손을 얻는 기술이 개시되어 있다.

한편, 레이저 조사를 사용한 자구 세분화시에 생성되는 환류 자구에 주목하여, 그 형상이나 치수를 최적화함으로써, 철손을 저감시키는 기술도 제안되어 있다 (특허문헌 3).

이상 다룬 비내열형 자구 세분화 기술에서는, 180°자벽 (磁壁) 의 간격 (이후, 이것을 180°자구폭이라고 칭한다) 을 최대한 좁게함으로써 방향성 전기 강판 소재 자체의 철손을 저감시키는 것에 주력한 개발이 실시되어 왔다.

한편, 방향성 전기 강판이 사용되는 기기인 변압기의 특성에 주목하면, 변압기 철손의 저감과 소음의 저감이 철심 소재에 관련한 주요한 개발 과제라고 할 수 있다. 철심 소재로서의 방향성 전기 강판의 철손 저감이 도모되면, 변압기 철손이 저감되는 것은 말할 필요도 없지만, 일반적으로 사용되는 경우가 많은 삼상 삼각 (三脚) (오각) 변압기에서는, 변압기 철손은 소재 철손보다 증가하는, 즉 상기 서술한 BF 가 1 보다 커지는 것이 알려져 있다.

따라서, 방향성 전기 강판 소재 그 자체의 철손 저감만을 추구하는 것은, 최종 제품인 변압기 특성에 개선을 위해서는 적당하지 않고, 소재 철손과 함께 변압기에 있어서의 BF 의 저감에 기여하는 재료를 추구하는 것이 요구된다.

또한, 변압기는, 그 사용 환경에 따라서는 저소음인 것이 요구된다. 변압기의 소음은, 무부하시에 철심으로부터 발하는 무부하 소음, 및 부하시에 있어서의 철심의 소음과 코일로부터의 소음의 합계로 이루어지는 부하 소음의 2 종류가 있지만, 무부하시, 부하시 중 어느 것에 있어서도, 변압기 소음의 요인이 되는 철심 소음은, 철심 재료의 영향이 강하고, 그 중에서도 철심 재료의 자왜 (磁歪) 진동이 철심 소음의 주원인이라고 일컬어지고 있다.

이 때문에, 방향성 전기 강판에는, 이러한 변압기의 소재로서, 저철손, 저 BF 와 동시에 저자왜인 것이 요망되고 있다.

또한, 높은 철손 저감 효과가 얻어지는 제조 수법으로서 다용되고 있는 방향성 전기 강판의 비내열형 자구 세분화법은, 전술한 바와 같이 강판에 국소적인 선상의 변형을 어떠한 수법으로 도입하여 선상의 환류 자구 영역을 생성시키고, 이 영역에서 생성되는 자극의 효과에 따라 180°자구폭을 저감시키는 수법 (이하, 비내열형 자구 세분화 처리라고도 한다) 이다.

그런데, 교류 자화 조건에 있어서 강판 전체가 자화될 때에는, 이 환류 자구의 생성이나 소멸이 일어나기 때문에, 필연적으로 자왜 진폭이 커져, 철심 소음이 증가하기 쉬워진다.

따라서, 비내열형 자구 세분화 처리를 실시한 방향성 전기 강판에 있어서는, 이러한 점에서도, 소음 특성의 열화를 최대한 방지하는 것이 중요해진다.

일본 공개특허공보 2012-172191호 일본 공개특허공보 2012-36450호 일본 특허공보 제3482340호 국제 공개 제2013/099258호 일본 특허공보 제6169695호 국제 공개 제2014/068962호 일본 공개특허공보 2015-206114호

그러나, 종래의 기술은, 이들 소재 철손의 저감, BF 의 저감 및 소음 특성의 열화의 방지 모두에 대응할 수 없었다.

예를 들어, 특허문헌 1 에 기재된 기술은, 전술한 바와 같은 강판 자체의 저철손화 뿐만 아니라, 소음 특성을 개선하면서 BF 의 열화를 방지하는 기술이 개시되어 있다. 그런데, 이 기술에서의 BF 의 열화 방지책은 전자빔의 조사에 의한 판의 휨의 억제를 통한 것이다.

즉, 이러한 기술은, 자구 세분화 처리에 의해 강판이 휘어져 철심 철손이 열화되는 극단적인 상황에서의 열화를 방지하기 위한 방책이고, 판의 휨이 현저하지 않은 상황에 있어서, BF 를 적극적으로 개선하기 위한 방책으로는 되어 있지 않다.

또, 특허문헌 2 에 기재된 방법은, 비내열형 자구 세분화 처리를 실시한 방향성 전기 강판에 있어서의 변압기 BF 를 개선하고자 하는 것이다. 즉 이 기술에서는, 점열상의 변형 영역을 도입하고, 이 크기와 간격을 적정화함으로써 압연 직각 방향의 철손을 저감시켜 BF 의 개선으로 이어지고 있다.

그러나, 이 기술은 열 변형에 의해 생성되는 환류 자구에만 착안하고 있기 때문에, BF 의 개선 효과로는 충분하다고는 할 수 없다. 또, 소음 특성의 개선은 추구되어 있지 않다.

특허문헌 3 에 기재된 기술은, 레이저 조사에 의한 자구 세분화재에 있어서 소음 특성을 개선하고자 하는 것이지만, 종래적인 레이저 조사법에 의한 것이기 때문에, 환류 자구의 생성 조건은 충분하지 않음과 함께, 변압기의 BF 저감의 관점은 고려되어 있지 않다.

또한, 특허문헌 4 에 기재된 기술은, 자구 제어된 전기 강판에 있어서 소음 특성을 개선하고자 하는 것이지만, 주로 환류 자구의 체적 분율이 제어되어 있을 뿐이고, 변압기의 BF 에 대한 효과는 나타나 있지 않다. 그 결과, 철손과 소음을 조합한 개선 효과는 충분하지 않다.

특허문헌 5 에 기재된 기술은, BF 개선을 목적으로 하여, 환류 자구의 판두께 방향 및 압연 방향의 길이를 규정하고 있지만, 변압기의 소음에 대해서는 고려되어 있지 않다.

특허문헌 6 에 기재된 기술은, 소재의 판두께에 따라 자구 세분화 처리에 의한 철손의 저감 효과를 최대화하는 것을 목적으로 하여 환류 자구의 폭, 깊이, 간격을 적정하게 제어하는 기술이 개시되어 있지만, 소음이나 BF 에 대해서는 고려되어 있지 않다.

특허문헌 7 에 기재된 기술은, 보다 저철손을 얻기 위해서, 환류 자구 부분으로부터 연장된 스파이크상 자구나 히스테리시스손의 증가 방지의 관점에서 환류 자구의 도입량의 적정값이 서술되어 있지만, 동일하게 소음이나 BF 에 대해, 종래보다 우수한 조건을 제시하는 데에는 이르지 않았다.

이상 서술한 바와 같이, 종래의 기술에 있어서, 비내열형의 자구 세분화 처리를 실시한 방향성 전기 강판에서는, 변압기의 손실 (소재 철손과 BF) 과 소음을 동시에 개선하고자 하는 시도는 볼 수 없었다.

본 발명은 이러한 현상황을 감안하여, 충분히 낮은 변압기 철손과 저소음을 동시에 실현할 수 있는 방향성 전기 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 연구를 실시한 결과, 환류 자구의 체적률과 강판 표면의 면적률을 적정하게 제어함으로써, 변압기의 소재가 되는 방향성 전기 강판의 철손으로서 충분히 낮은 철손값이 얻어지고, 또한 이러한 강판을 사용한 경우, BF 도 충분히 낮아지므로 변압기 철손이 우수하고, 또한 저소음 특성도 실현 가능해진다는 지견을 얻었다.

본 발명자들은 이러한 지견에 기초하여 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다. 또한, 이하, 본 명세서에 있어서 이하의 1 항에 기재된 발명으로부터, 이하의 2 항에 기재된 발명과 이하의 3 항에 기재된 발명을 제외한 발명은 발명 1 로, 이하의 2 항에 기재된 발명으로부터, 이하의 3 항에 기재된 발명을 제외한 발명은 발명 2 로, 이하의 3 항에 기재된 발명은 발명 3 으로 기재한다.

1. 표면에 장력 피막을 구비하고, 압연 직각 방향과 30°이내의 방향으로 연장된 선상의 환류 자구를 생성시키는 것에 의한 자구 세분화 처리를 실시한 방향성 전기 강판으로서,

판두께를 T [㎜] 로 하고, 상기 자구 세분화 처리를 실시한 면을 기준으로 한 상기 환류 자구의 깊이를 d [㎜] 로 하고, 상기 면에서의 인접하는 환류 자구의 평균 간격을 L [㎜] 로 하고, 직선상의 변형 영역과 직교하는 단면에 있어서의 상기 환류 자구의 단면적을 S_R [㎟] 로 하고, 상기 환류 자구의 폭을 w [㎜] 로 할 때,

상기 평균 간격 L 이 15 ㎜ 이하이고,

(d/T) × 100 으로 산출되는 판두께에 대한 상기 환류 자구의 깊이 비율 r_d 가 35 ％ 이상이고,

{S_R/(LT)} × 100 으로 산출되는 상기 환류 자구의 체적률 r_v 가 0.30 ％ 이상, 3.0 ％ 이하이고,

(w/L) × 100 으로 산출되는 상기 환류 자구의 면적률 r_s 가 0.50 ％ 이상, 4.0 ％ 이하인, 방향성 전기 강판.

2. 상기 깊이 비율 r_d 가 39 ％ 이상으로서, 상기 체적률 r_v [％] 와 상기 면적률 r_s [％] 가, 하기 식 (1) :

r_s ≤ 2.6 r_v ··· (1)

의 관계를 만족하는 상기 1 에 기재된 방향성 전기 강판.

3. 상기 체적률 r_v 가 0.75 ％ 이상으로서, 상기 체적률 r_v [％] 와 상기 면적률 r_s [％] 가, 하기 식 (2) :

r_s ≤ 1.2 r_v + 0.9 ··· (2)

의 관계를 만족하는 상기 2 에 기재된 방향성 전기 강판.

4. 선상의 환류 자구를 생성시키기 위한 직선상의 변형이, 복수의 변형 도입부가 점열상으로 배치됨으로써 형성되고, 상기 변형 도입부의 직경을 D [㎜] 로 하고, 인접하는 변형 도입부의 중심간의 간격을 A [㎜] 로 할 때, 하기 식 (d) :

1.2 D ≤ A ≤ 3 D ··· (d)

의 관계를 만족하는 상기 1 ∼ 3 중 어느 하나에 기재된 방향성 전기 강판.

본 발명에 의하면, 방향성 전기 강판의 자기 특성 개선에 의한 변압기 철손의 개선 뿐만 아니라 삼상 변압기의 BF 를 개선하고, 보다 저철손인 변압기의 제조에 기여함과 함께, 비내열 자구 세분화 처리를 실시한 방향성 전기 강판에서 불리해지기 쉬운 변압기 소음의 열화를 방지하는 것이 가능해진다. 또, 본 발명에 의하면, 비내열형 자구 세분화 처리를 실시한 방향성 전기 강판으로서, 변압기의 철손 및 소음 그리고 이들의 밸런스가 우수한 재료를 얻는 것이 가능하다.

도 1 은, 강판의 직선상의 변형 영역과 직교하는 단면에서 관찰한 환류 자구의 모식도이다.
도 2 는, 환류 자구의 깊이 비율과 변압기 철손의 관계를 나타낸 도면이다.
도 3 은, 환류 자구의 체적 비율과 변압기 BF 의 관계를 나타낸 도면이다.
도 4 는, 변압기 철손과 변압기 소음의 관계를 나타낸 도면이다.
도 5 는, A/D 와 변압기 철손의 관계를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.

[방향성 전기 강판]

본 발명에서는, 장력 피막을 구비한 방향성 전기 강판의 표면에, 고에너지 빔을, 압연 직각 방향과 30°이내의 방향으로 연속적 또는 간헐적으로 조사함으로써 복수의 연속 선상 또는 점열상의 변형을 형성한다. 모재로서 사용되는 방향성 전기 강판의 종류는 특별히 한정되지 않고, 각종 공지된 방향성 전기 강판을 사용할 수 있다.

[장력 피막]

본 발명에서 사용되는 방향성 전기 강판은, 표면에 장력 피막을 구비하고 있다. 장력 피막의 종류는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 최종 마무리 어닐링에 있어서 형성된 Mg₂SiO₄ 를 주성분으로 하는 포스테라이트 피막과, 또한 그 위에 형성된 인산염계 장력 피막으로 이루어지는 2 층 피막을, 장력 피막으로서 사용할 수 있다.

또, 포스테라이트 피막을 갖지 않은 강판의 표면에, 인산염계의 장력 부여형 절연 피막을 직접 형성할 수도 있다. 상기 인산염계의 장력 부여형 절연 피막은, 예를 들어, 금속 인산염과 실리카를 주성분으로 하는 수용액을, 강판의 표면에 도포하고, 베이킹함으로써 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 빔 조사에 의해 장력 피막이 손상을 받지 않는 경우에는, 빔 조사 후에 보수를 위한 재코트를 실시할 필요는 없지만, 피막 손상이 일어나는 경우에는 300 ℃ 이하의 저온에서 형성 가능한 절연과 방식을 겸한 코팅으로 재코트를 실시하는 것이 바람직하다.

[복수의 직선상의 변형]

본 발명의 방향성 전기 강판에는, 압연 방향과 교차하는 방향으로 직선적으로 연장되는 연속 선상 또는 점열상의 변형 (이하, 「직선상의 변형」 이라고 총칭하는 경우가 있다.) 이 복수 형성된다. 이 변형은, 자구를 세분화하고, 철손을 저감시키는 작용을 가지고 있다. 상기 복수의 직선상의 변형은 서로 평행이고, 후술하는 소정의 간격으로 형성되어 있다.

또한, 상기 변형에 의해 환류 자구가 생성되지만, 이러한 변형과 환류 자구는, 소정 조건하에서는, 동일한 부위에서 동일한 크기이고, 환류 자구는, 후술하는 수단에 의해 특정된다.

[복수의 직선상의 변형의 방향]

비내열형 자구 세분화 처리를 실시한 방향성 전기 강판에 있어서는, 직선상의 변형의 방향은 압연 직각 방향으로 하거나, 압연 직각 방향으로부터의 경사를 소정의 범위 내로 하는 것이 바람직한 것이 알려져 있다. 본 발명에 있어서도, 직선상의 변형 영역의 방향은 압연 직각 방향에서 30°이내로 한다.

[고에너지 빔의 조사]

상기 복수의 직선상의 변형은, 장력 피막을 구비하는 강판의 표면에, 수속 된 고에너지 빔을 조사함으로써 형성할 수 있다. 고에너지 빔의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 그 중에서도, 전자빔은, 고가속 전압화에 의한 피막 손상의 억제 효과나, 고속으로 빔 제어를 할 수 있는 등의 특징이 있다. 그 때문에, 본 발명에서는 전자빔을 사용하는 것이 바람직하다.

고에너지 빔의 조사는, 1 대 혹은 2 대 이상의 조사 장치 (예를 들어 전자총) 를 사용하여, 강판의 폭 단부로부터, 다른 일방의 폭 단부에 빔을 주사하면서 실시된다. 빔의 주사 방향은, 압연 방향과 직교하는 방향 (압연 직각 방향) 으로 하거나, 혹은 압연 직각 방향과의 각도가 30°이내인 방향으로 한다. 압연 직각 방향으로부터의 어긋남이 커지면, 자구 세분화 효과가 줄어 철손이 증가한다.

[인접하는 환류 자구의 평균 간격 L : 15 ㎜ 이하]

본 발명에 있어서 선상으로 생성되는 환류 자구는, 인접하는 환류 자구와의 간격 (인접하는 환류 자구가 연장되는 방향과 직교하는 방향에서의 중심간의 거리) 의 평균값, 즉 평균 간격 L (도 1 참조) 을 15 ㎜ 이하로 한다. 이 평균 간격 L 이 15 ㎜ 를 초과하면 충분한 자구 세분화 효과가 얻어지지 않고, 자구 세분화 후의 강판의 철손이 증가한다. 한편, 이러한 평균 간격 L 은 3 ㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그 평균 간격 L 을 3 ㎜ 이상으로 함으로써, 처리 시간을 단축하여 생산 효율을 높일 수 있고, 강 중에 형성되는 변형 영역이 과도하게 커져 히스테리시스손과 자기 변형이 증가해 버리는 것을 방지할 수 있다.

또한, 환류 자구의 간격은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 강판 표면에서 관찰한 환류 자구의 폭 중앙간의 간격이다. 또, 평균 간격 L 은, 선상의 환류 자구의 10 개 이상에 대해 평균한 간격으로 한다. 예를 들어 환류 자구 10 개분을 고려하여, 그 합계의 간격을 L₁₀ 으로 하면, 평균 간격 L 은 L₁₀/9 로 산출된다.

[판두께에 대한 환류 자구의 깊이 비율 r_d : 35 ％ 이상 (발명 1), 39 ％ 이상 (발명 2)]

방향성 전기 강판 소재의 철손을 충분히 개선하기 위해서는, 판두께 방향으로 가능한 한 균일하게 자극을 도입하는 것이 이상적이고, 환류 자구의 깊이로는, 비내열 자구 세분화 처리를 실시한 면으로부터 판두께를 기준으로 하여 충분히 깊은 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 판두께에 대한 환류 자구의 깊이의 비율, 즉 깊이 비율 r_d 를 35 ％ 이상으로 함으로써, 충분히 낮은 철손값이 얻어진다. 또한 이러한 깊이 비율 r_d 를 39 ％ 이상으로 함으로써, 보다 낮은 철손값에 도달하는 것이 가능하다.

또, 환류 자구를 보다 깊게 함으로써, 환류 자구의 체적률 r_v 및 환류 자구의 면적률 r_s 를, 후술에서 규정하는 범위로 제어하는 것이 가능해진다. 또한, 깊이 비율 r_d 의 상한은 특별히 한정되지 않고, 100 ％ 여도 된다.

[환류 자구의 체적률 r_v : 0.30 ％ 이상 3.0 ％ 이하 (발명 1), 0.75 ％ 이상 3.0 ％ 이하 (발명 3)]

환류 자구의 체적률 r_v 가 크면, 환류 자구 부분을 기점으로 한 압연 직각 방향으로의 자속의 흐름이 용이해지기 때문에, 철심 내의 자속이 압연 방향 이외에도 흐를 필요가 있는 삼각 철심에 있어서 BF 가 개선된다. 체적률 r_v 는, 충분한 BF 개선 효과를 얻기 위해서 0.30 ％ 이상으로 하는 것이 필요하다. 또, 체적률 r_v 는, 3.0 ％ 를 초과하면 히스테리시스손의 증가에 의한 철손의 열화를 초래하기 때문에, 3.0 ％ 이하로 할 필요가 있다. 또, 변압기 철손을 더욱 이상적으로 저감시키기 위해서는, 체적률 r_v 를 0.75 ％ 이상으로 하면 된다.

또한, 환류 자구의 체적률 r_v 는, 직선상의 변형 영역과 직교하는 단면을 자구 관찰함으로써 구할 수 있다. 즉, 도 1 을 참조하는 바와 같이, 자구 관찰에 의해 확정된 직선상의 변형 영역과 직교하는 단면에 있어서의 환류 자구의 단면적을 S_R [㎟] 로 하고, 판두께를 T [㎜] 로 하고, 또, 상기 서술한 환류 자구의 평균 간격 L [㎜] 을 사용하여, 환류 자구의 체적률 r_v 는,｛S_R/(LT)｝× 100 으로 산출할 수 있다.

도 1 에 모식적으로 나타낸 환류 자구는, 직선상의 변형 영역과 직교하는 단면을 관찰면으로 한 시료를 제조하고, 가공의 영향이 관찰되지 않게 될 때까지 장시간의 버프 연마를 실시하고 나서, 커 효과에 의한 자구 관찰을 실시함으로써 화상으로부터 얻어진다. 이와 같이 하여 얻어진 화상으로부터, 주위의 비처리부와의 패턴의 차이에 의해 환류 자구 부분을 확정하고, 그 면적을 단면적 S_R 로서 구할 수 있다.

또한, 자구 관찰의 방법은 특별히 한정되지 않지만, 커 효과를 사용하는 방법이 적합하다. 또, 이하, 상기 단면의, 표면 근방 (판두께의 1/4) 을 강판의 표층부, 이러한 표층부보다 판두께 중심 방향 (나머지 판두께의 1/2 의 부분) 을 강판의 내층부라고 한다.

[환류 자구의 면적률 r_s : 0.50 ％ 이상 4.0 ％ 이하 (발명 1), r_s ≤ 2.6 r_v (발명 2), r_s ≤ 1.2 r_v + 0.9 (발명 3)]

본 발명의 가장 중요한 포인트는, 환류 자구의 면적률 r_s 를 소정 범위로 하는 점, 더욱 바람직하게는 체적률 r_v 에 대해 일정한 관계를 갖고 면적률 r_s 를 저감시키는 점에 있다. 또한, 환류 자구의 면적률 r_s 는, 빔 조사면에 있어서 평가하는 것으로 하고, 이러한 면에서의 환류 자구의 폭 w [㎜] 와 상기 평균 간격 L [㎜] 을 사용하여, (w/L) × 100 으로 산정할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 먼저 소재의 철손을 충분히 저감시킬 목적으로, 판두께에 대한 환류 자구의 깊이 비율 r_d 를 일정값 이상으로 하고, 또한, 변압기 철손 증가의 인자가 되는 BF 를 저감시킬 목적으로, 환류 자구의 체적률 r_v 를 일정량 확보할 필요가 있다. 그리고, 그 위에, 표면의 환류 자구의 존재 비율, 즉 환류 자구의 면적률 r_s 를 일정값 이하로 함으로써, 변압기의 BF 를 더욱 저감시키는 것이 가능해진다.

본 발명에 따름으로써, 변압기의 철손 저감을 위해서 환류 자구의 깊이나, 체적을 충분히 높게 한 조건에 있어서, 변압기의 소음 증가를 억제하는 것이 가능하다. 이 이유는 다음과 같이 생각된다.

환류 자구는, 강판의 압연 직각 방향으로 자화 성분을 일으키기 쉽기 때문에, 일차적으로는 환류 자구의 체적이 증가함에 따라 BF 가 개선된다. 그렇다고 하는 것은, 압연 직각 방향의 자화 성분의 생성이 가장 큰 것은 삼상 적철심 변압기의 T 접합부 혹은 L 접합부이고, 이들 부분에서의 자화 거동이 BF 에 강하게 영향을 미치고 있기 때문으로 생각되고 있다. 즉, T 접합부 혹은 L 접합부의 회전 자속은, 180°자벽의 이동에 의한 압연 방향의 자화 성분과, 자구 구조 변화에 의한 압연 직각 방향의 자화 성분에 의해 담당되고 있고, 비내열 자구 세분화 처리재의 환류 자구 부분의 내부에서는 압연 직각 방향의 자화의 진행이 용이해져 BF 가 우수하다. 따라서, 일차적으로는, 환류 자구의 체적이 큰 편이 BF 가 개선되는 경향이 된다.

또, 회전 자속이 발생하는 부분에 있어서, 환류 자구 부분의 내부에서는 압연 직각 방향의 자화를 발생시킬 뿐만 아니라, 180°자구 구조 부분의 자구 구조 변화의 기점이 되기 때문에, 180°자구 구조 부분에서의 압연 직각 방향의 자화의 진행을 보다 용이하게 하기 때문으로 추정된다.

또한, 표층부에서만 환류 자구의 체적을 증가시키고, 내층부에서의 환류 자구의 분포가 불균일한 상태가 되면, 회전 자속이 발생하는 부분에 있어서, 표층부에서는 180°자구 구조 부분의 압연 방향의 자화 변화와 환류 자구의 내부에서의 압연 직각 방향의 자화 변화가 서로 저해되기 때문에, 강판의 철손이 증가할 것으로 예상된다. 또, 빔 조사를 편면으로부터밖에 실시하지 않아 환류 자구가 존재하지 않는 판두께 방향의 하부 (환류 자구가 도입된 면과 반대측의 면 부근) 에서는, 환류 자구를 기점으로 한 180°자구 구조 부분의 자구 구조 변화는 일어나기 어렵다고 추정된다.

이에 대해, 환류 자구의 체적률 r_v 에 대해 환류 자구의 면적률 r_s 를 일정 이하로 하고, 판두께 방향의 환류 자구 분포를 보다 균일하게 하면, 강판의 표층부와 내층부에 있어서의 환류 자구의 체적률 r_v 의 차가 저하되기 때문에, 회전 자속이 발생하는 부분의 철손이 개선되어, 변압기 손실 (BF) 이 개선된다고 생각된다.

또한, 상기 회전 자속이란, 자화 벡터의 시간 변화를 따랐을 때, 자화 벡터의 원점에 대해 벡터 선단의 궤적이 2 차원적이고, 원이나 타원, 마름모꼴이나 이들에 가까운 형상으로 된 상태를 의미한다.

또, 강판의 표층부와 내층부에 있어서의 자화의 진행 상황의 차가 큰 경우에는, 압연 직각 방향의 자화 성분이 주로 표층부에서만 담당되는 경향이 되기 때문에, 자왜 파형이 변형되어 고조파를 포함하기 쉬워진다. 그 결과, 변압기의 소음이 증가한다고 생각된다.

따라서, 발명 1 과 같이, 환류 자구의 면적률 r_s 를 0.50 ％ 이상 4.0 ％ 이하의 범위로 하는 것이, BF 의 저감을 통한 소음 저감에 유효하고, 더 높은 효과를 얻기 위해서는, 발명 2 와 같이, 식 (1) : r_s ≤ 2.6 r_v 의 관계를 만족하도록 한다. 또, 이 효과를 보다 한층 높이기 위해서는, 발명 3 과 같이, 식 (2) : r_s ≤ 1.2 r_v + 0.9 의 관계를 만족하도록 하면 된다.

이하, 환류 자구의 면적률 r_s, 판두께에 대한 환류 자구의 깊이 비율 r_d, 및 환류 자구의 체적률 r_v 의 도출 방법에 대해, 보다 상세하게 서술한다.

[환류 자구의 면적률 r_s]

평가하는 전기 강판을 소자 (消磁) 후, 강판 표면에 있어서의 환류 자구의 폭을 구하고, 환류 자구의 면적률 r_s 를 산출한다. 구체적으로, 환류 자구의 면적률 r_s [％] 는, 환류 자구의 평균 간격 L [㎜], 환류 자구의 폭 w [㎜] (평균폭) 를 사용하여, 하기 식 (a) :

r_s = (w/L) × 100 ··· (a)

에 의해 산출할 수 있다.

상기 면적률 r_s 의 값의 정밀도를 확보하기 위해, 상기 폭 w 는, 강판의 판면 내의 장소를 바꾸어 5 개 지점 이상의 폭을 측정하고, 그 평균값으로서 구한다. 판면으로부터 환류 자구의 폭을 확정하기 위한 자구 관찰의 방법으로는, 자성 분체를 사용한 자구 관찰이나 패러데이 효과에 의한 자구 관찰, 고전압 SEM 을 사용한 방법이 적합하다. 또, 판면의 절연 장력 피막을 제거하여 경면화하고 나서 커 효과에 의한 자구 관찰을 실시하여, 환류 자구의 폭을 확정해도 된다.

더욱 구체적으로, 환류 자구의 폭 w (평균값) 는, 1 개의 선상의 환류 자구 영역에 대해, 0.2 ∼ 5 ㎜ 간격의 임의의 상이한 위치에서의 10 개 지점 이상의 폭 wi 를 측정하여 그 평균값 <wi> 를 구하고, 이와 같은 측정을 선상의 환류 자구 영역 10 개 이상에 대해 실시하고, 그들의 평균값으로서 산출할 수 있다.

또, 환류 자구의 평균 간격 L 은, N 개 (N ≥ 10) 의 선상의 환류 자구의 간격 L_N 을 측정하고, L_N/(N - 1) 에 의해 산출한다.

[판두께에 대한 환류 자구의 깊이 비율 r_d, 환류 자구의 체적률 r_v]

직선상의 변형 영역이 연장되는 방향과 직교하는 단면에 있어서, 커 효과에 의한 자구 관찰을 실시하여, 판두께 방향의 환류 자구의 생성 상황을 조사하고, 환류 자구의 깊이 d [㎜] 및 단면적 S_R [㎟] 을 구한다. 그리고, 판두께에 대한 환류 자구의 깊이 비율 r_d [％], 환류 자구의 체적률 r_v [％] 는, 판두께 T [㎜] 도 사용하여, 각각 하기 식 (b) 및 하기 식 (c) :

r_d = (d/T) × 100 ··· (b)

r_v = {S_R/(LT)} × 100 ··· (c)

에 의해 산출할 수 있다.

여기서, 환류 자구의 깊이 d 는, 강판 내의 임의의 장소에서 도 1 에 나타낸 바와 같이 관찰되도록, 환류 자구부에서, 가장 깊은 점과 강판 표면의 거리를 말한다. 또, 단면적 S_R 은, 주위의 비처리부와 자구의 패턴이 상이한 환류 자구 부분의 면적을 화상 처리에 의해 구하면 된다. 또, 환류 자구의 깊이 d 및 단면적 S_R 은, 측정 정밀도 확보의 관점에서, 강판 내에서 장소를 바꾸어 5 개 지점 이상의 깊이 및 단면적을 측정하고, 각각 그 평균값으로서 구한다.

[변형 도입부의 직경과 간격]

환류 자구를 생성시키기 위한 직선상의 변형을, 복수의 변형 도입부를 이산적 (점열상) 으로 배치시켜 형성함으로써, 보다 유효하게 철손을 저감시키는 것이 가능해진다. 이 이유의 자세한 것은 분명하지 않지만, 변형 도입부를 기점으로 하여 환류 자구가 생성되고, 조사선 방향으로 연결되어 선상의 자구 세분화 효과를 발휘할 때, 점열상의 배치이면, 히스테리시스를 열화시키는 원인이 되는 변형의 도입량 (도입 체적) 을 저하시키는 것이 가능해지기 때문으로 생각된다. 여기서, 에너지 빔 직경이 변형 도입부의 영역에 대응하기 때문에, 변형 도입부의 직경은, 에너지 빔 직경으로 해도 된다. 그리고, 이와 같은 변형 도입부의 직경 (즉 에너지 빔 직경) 을 D [㎜] 로 하고, 인접하는 변형 도입부의 중심간의 거리를 A [㎜] 로 할 때, 하기 식 (d) :

1.2 D ≤ A ≤ 3.0 D ··· (d)

의 관계를 만족시키면, 재료의 철손을 유효하게 저감시키고, 동시에 본 발명의 BF 나 변압기 소음의 개선 효과를 유지할 수 있다.

1.2 D ≤ A 일 때, 재료의 철손 저감이 도모되는 이유는, 상기와 같이, 최저한의 변형 도입량으로 환류 자구를 유효하게 생성시키면서, 히스테리시스손의 증가를 방지할 수 있기 때문이고, 한편, A ＞ 3.0 D 이면, 환류 자구의 생성이 불충분해져, 자구 세분화 효과가 저해된다. 그 때문에, 식 (d) 의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.

[변형 도입부를 점열상으로 배치했을 때의 체적률 r_v, 깊이 비율 r_d 의 도출 방법]

여기서, 환류 자구 생성을 위해서 복수의 변형 도입부를 점열상으로 배치한 경우에는, 조사선 내의 위치에 의해 환류 자구의 생성 면적이 상이하기 때문에, 도 1 에 나타낸 바와 같은 압연 직각 방향과 직교하는 단면에서의 자구 관찰에 의한 단면적 S_R 의 결정이 곤란해진다.

변형 도입부는, 에너지 빔의 중심으로부터 반경 D/2 의 영역에서 넓어지므로, 인접하는 변형 도입부가 겹치거나, 또는 충분히 근접하고 있는 경우 (A ＜ 1.2 D 인 경우) 에는, 연속적으로 간주할 수 있다. 한편, A ≥ 1.2 D 인 경우에는, 환류 자구의 생성이 불균일해지거나, 혹은 도 1 과 같은 강판면 내의 조사 방향과 직교하는 단면에서 관찰했을 때, 환류 자구의 깊이를 관찰할 수 없게 된다.

이와 같은 경우에는, 자왜를 사용하여 환류 자구의 체적률 r_v, 나아가서는 깊이 비율 r_d 를 도출할 수 있다. 환류 자구의 체적과 자왜 λ_0-P 는 밀접한 관계를 가지므로, 자왜 λ_0-P 에 의해, 체적률 r_v 를 도출하는 것이 가능하다. 이것은, 자화의 진행에 의해, 판두께 방향 및 압연 수직 방향의 자화 성분을 갖는 환류 자구가 소실되고, 압연 방향의 자화 성분을 갖게 되면, 강판은 압연 방향으로 신장하게 되어, 재료의 자속 밀도가 최대가 된 순간에 가장 재료의 연신이 커지기 때문이다.

본 발명자들의 연구에 의하면, 비내열 자구 세분화재에 있어서 λ_0-P 는 환류 자구의 체적에 밀접한 관계를 갖지만, 환류 자구가 없는 상태의 소재가 갖는 란셋 자구량에도 강하게 영향을 미친다.

그래서, 환류 자구를 갖는 상태에서의 λ_0-P ^D 와 변형 제거 어닐링에 의해 환류 자구를 소실시킨 상태의 λ_0-P ^P 의 차분인 Δλ_0-P = λ_0-P ^D - λ_0-P ^P 에 의해, 환류 자구의 체적을 평가하는 것이 가능하다. 여기서는, 최대 자속 밀도 Bm = 1.7 T, 50 Hz 의 자속 정현파 교류 자화 조건에 있어서 자화시켰을 때의 자왜 파형으로부터 상기를 산출하는 것으로 하였다. 또, 변형 제거 어닐링은, 700 ∼ 760 ℃ 정도에서 실시하는 것으로 한다. 변형 제거 어닐링 온도가 지나치게 낮으면, 에너지 빔에 의해 도입한 변형을 충분히 제거할 수 없다. 또, 변형 제거 어닐링 온도가 지나치게 높으면, 코팅 품질의 변화 등이 발생하여 자왜 특성의 변화의 평가 정밀도가 저하된다.

본 발명자들의 연구에 의하면, 환류 자구의 체적률이 1.0 ％ 일 때, Δλ_0-P 가 2.6 × 10^-7 정도였으므로, 하기 식 (e) 에서, 임의의 재료의 환류 자구의 체적률 r_v [％] 를 구할 수 있다.

r_v = {1.0/(2.6 × 10^-7)} × Δλ_0-P

= 3.85 × 10⁶ × Δλ_0-P ··· (e)

또, 환류 자구 깊이는, 환류 자구의 단면 형상이 직사각형이라고 하면, 환류 자구의 체적률 r_v 와 폭 w 로부터 구할 수 있지만, 실제로는, 도 1 에 나타낸 모식도와 같이, 직사각형으로부터의 어긋남이 있다. 또, 단면 형상을 직사각형으로 했을 때에는, 환류 자구의 단면적 S_R 은 wd 가 되지만, 본 발명자들의 연구에 의하면, 실제의 단면적 S_R 은, wd 의 80 ％ 정도로 되어 있다. 이상을 기초로 하여, 하기의 식 (f) 로, 판두께에 대한 환류 자구의 깊이 비율 r_d 를 구할 수 있다.

r_v = {S_R/(LT)} × 100 = {0.80 wd/(LT)} × 100

r_d = (d/T) × 100 = {L/(0.80 w)} × r_v

= {L/(0.80 w)} × (3.85 × 10⁶ × Δλ_0-P)

= 4.81 × (L/w) × Δλ_0-P × 10⁶ ··· (f)

상기에 의한 체적률 r_v, 깊이 비율 r_d 의 도출은, A ≥ 1.2 D 가 되어, 자구 관찰에 의한 환류 자구의 체적의 결정이 곤란한 경우에 적용할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제품의 제조 조건에 대해 서술한다. 본 발명에 있어서의 비내열형 자구 세분화 처리는, 전자빔이나 레이저광, 플라즈마염, 단자의 기계적 접촉 등, 강판에 국소적으로 직선상의 변형을 도입할 수 있는 수법을 단일 또는 조합하여 사용할 수 있지만, 본 발명의 요건을 달성하기 위해서는, 강판의 깊은 위치까지 환류 자구를 생성하는 것이 가능한 전자빔을 사용한 방법이 특히 적합하다.

이하에서는, 자구 세분화 처리를 전자빔 조사에 의해 실시할 때의 조건에 대해, 더욱 상세하게 설명한다.

또, 판두께 방향으로 깊은 환류 자구를 발생시키기 위해서는 빔 전류를 크게 하면 되지만, 이 경우에는 강판의 표층부의 환류 자구폭이 커져, 본 발명의 조건을 만족할 수 없게 된다. 따라서, 본 발명의 자구 세분화 방향성 전기 강판에서는, 가는 전자빔을 판두께 깊이까지 도달시키는 것이 필요하고, 이하에 서술하는 기존의 제조 수법을 적정하게 조합하는 것이 바람직하다.

[전자빔 가속 전압 Va]

전자빔을 사용하는 경우, 그 가속 전압은 높은 편이 바람직하다. 이것은, 가속 전압이 높을수록, 전자빔의 물질 투과성이 높아지기 때문이다. 가속 전압을 충분히 크게 함으로써, 전자빔이 장력 피막을 투과하기 쉬워지지만, 가속 전압이 높으면, 지철 중에서의 발열 중심이 판두께 표면으로부터 보다 멀어진 (깊은) 위치가 되기 때문에, 판두께 방향에 있어서의 환류 자구의 깊이를 크게 할 수 있다. 또한, 가속 전압이 높으면, 빔 직경을 작게 하기 쉽다는 이점이 있다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서, 가속 전압을 80 ㎸ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 100 ㎸ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 가속 전압 400 ㎸ 초과에서는 강판의 조사 반대측까지 전자빔이 도달하여 효과가 포화되므로, 400 ㎸ 초과로 하는 이점은 작고, 400 ㎸ 이하로 하는 것이 바람직하다.

[빔 직경]

빔의 주사 방향과 직교하는 방향에 있어서의 빔 직경은, 작을수록 소재 철손의 향상에 유리하지만, 본 발명의 효과를 얻기 위해서는 가속 전압에 따라 전자빔 직경을 작게 하는 것이 유효하다. 구체적으로는, 가속 전압을 Va [㎸] 로 했을 때, 80 ㎸ ≤ Va ≤ 200 ㎸ 로 빔 직경 [㎛] ≤ -0.85 Va + 270 으로 하고, Va ＞ 200 ㎸ 에서는 빔 직경 100 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.

이들 빔 직경의 한정 이유는, 가속 전압이 증가함에 따라, 깊은 환류 자구가 생성되기 때문에, 환류 자구의 체적을 본 발명에서 규정하는 범위 내로 하기 위해서는 빔 직경을 좁힐 필요가 있기 때문이다. 단, 가속 전압이 200 ㎸ 를 초과하면 본 발명에서 대상으로 하고 있는 판두께 0.23 ㎜ 이하의 전기 강판에서는, 환류 자구의 생성 깊이가 거의 판두께와 동등 이상이 되기 때문에, 빔 직경을 좁히는 효과가 포화되므로 빔 직경을 100 ㎛ 이하로 함으로써 충분하다.

여기서, 본 발명에 있어서의 빔 직경이란, 슬릿법 (폭 0.03 ㎜ 의 슬릿을 사용) 에 의해 측정한 빔 프로파일의 반치폭으로 정의하고, 강판 표면에서 타원상의 빔 형상으로 하는 경우에는, 주사 방향과 직교하는 방향의 길이를 빔 직경으로 한다.

주사 방향과 직교하는 방향에 있어서의 빔 직경의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 8 ㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 주사 방향과 직교하는 방향에 있어서의 빔 직경을 8 ㎛ 미만으로 하면, 워킹 디스턴스를 극도로 작게 할 필요가 있어, 1 개의 전자빔원에 의해 편향 조사 가능한 영역이 대폭 감소해 버린다.

한편, 주사 방향과 직교하는 방향에 있어서의 빔 직경이 8 ㎛ 이상이면, 1 개의 전자빔원에 의해 넓은 범위에 대해 조사를 실시하는 것이 가능하기 때문이다. 또한, 주사 방향과 직교하는 방향에 있어서의 빔 직경은, 30 ㎛ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.

[빔 전류 : 0.5 ∼ 30 ㎃]

빔 전류는, 빔 직경 축소의 관점에서는 작은 편이 바람직하다. 빔 전류가 지나치게 크면, 전자끼리의 쿨롱 반발력에 의해, 빔을 수속시키는 것이 곤란해진다. 그 때문에, 본 발명에서는, 빔 전류를 30 ㎃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 빔 전류는 20 ㎃ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 빔 전류가 지나치게 작으면, 충분한 자구 세분화 효과를 얻기 위해서 필요한 변형을 형성할 수 없다. 그 때문에, 본 발명에서는, 빔 전류를 0.5 ㎃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 빔 전류는 1 ㎃ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 2 ㎃ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

실시예

다음으로, 실시예에 기초하여 본 발명을 설명한다.

(실시예 1)

방향성 전기 강판의 모재가 되는 열연판을 열연판 어닐링한 후, 냉간 압연에 의해 최종 판두께 (0.23 ㎜ 또는 0.18 ㎜) 로 하고 나서 탈탄 어닐링을 실시하여, Mgo 를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 도포한 후, 최종 마무리 어닐링을 실시하여, 포스테라이트 피막을 구비한 방향성 전기 강판을 제조하였다. 이어서, 콜로이달 실리카와 인산마그네슘을 함유하는 절연 장력 피막을 상기 포스테라이트 피막의 표면에 형성하였다. 그 후, 강판의 표면에 전자빔을 조사하여, 압연 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 복수의 직선상의 변형 영역을 형성하였다. 전자빔의 평균 주사 속도는 100 m/s 로 하였다. 또, 직선상의 변형의, 압연 방향에 대한 각도 (선각도) 는 90°로 하였다. 빔 직경 D 와 변형 도입부의 간격 A 의 관계는 A = 0.8 D 로 하였다. 그 밖의 처리 조건은 표 1 에 나타낸 바와 같다.

이렇게 하여 얻어진 강판의 자기 특성을, 단판 자기 시험법에 의해 최대 자속 밀도 1.7 T, 주파수 50 Hz 의 자속 정현파 조건으로 평가하였다.

계속해서, 상기 강판으로부터 시험용의 삼상 삼각 변압기의 철심 (외치수 500 ㎜ × 500 ㎜, 각 (脚) 및 계철의 폭 100 ㎜ (직사각형 단면), 적층 두께 50 ㎜, 접합 방법 : 스텝 랩식 (랩 길이 3 ㎜)) 을 제조하고, 변압기 철손을 측정하였다. 여기서의 변압기 철손은, 변압기의 무부하 철손으로 하고, 철심각부의 최대 자속 밀도 1.7 T, 주파수 50 Hz 의 손실을 측정하고, 철심의 질량으로 나눈 값 (단위 W/㎏) 으로 하였다. 이상의 과정에서 얻어진 변압기 철손을 단판에서의 측정에 의한 소재 철손으로 나눈 값을 BF 로 하였다.

상기 강판에 대해 소자 (도달 최대 자속 밀도 1.95 T, 주파수 50 Hz) 를 실시하고 나서, 이러한 강판의 표면에 대해 자성 분체를 사용한 자구 관찰에 의해 환류 자구의 폭 w 를 구하고, 표 1 에 기재된 L 을 사용하여, 환류 자구의 면적률 r_s 를 식 (a) 에 의해 산출하였다. 또한, w 에 대해서는 강판 내부의 장소를 변화시켜 w 를 측정하고, 10 개 지점의 평균값을 구하였다. 또, L 은 N 개 (N ≥ 10) 의 선상 환류 자구의 간격 L_N 을 측정하고, L_N/(N - 1) 로 구하고 있다.

또한, 강판의 선상의 변형 영역이 연장되는 방향과 직교하는 단면에 있어서, 커 효과에 의한 자구 관찰을 실시하여, 판두께 방향의 환류 자구의 생성 상황을 조사하고, 환류 자구의 깊이 d, 단면적 S_R 을 구하였다. 여기서는, 강판 내에서 장소를 바꾸어 10 개 지점의 깊이 및 단면적을 측정하고, 각각의 평균값으로서 d 및 S_R 을 구하고, 식 (b), 식 (c) 에 의해, 깊이 비율 r_d, 체적률 r_v 를 각각 산출하였다.

표 1 에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 적합한 조건에 있어서, 낮은 변압기 철손 및 BF 가 얻어져 있고, 동시에 여자 조건으로 발생하는 소음도 억제되어 있다.

도 2 에는, 판두께 0.23 ㎜ 의 전기 강판에 대해, 환류 자구의 깊이 비율 r_d 와 변압기 철손의 관계를 나타낸다.

개략의 관계로는 종래부터 알려져 있는 바와 같이, 환류 자구의 깊이가 깊어짐에 따라, 소재 손실이 개선되고, 이로써 변압기 철손도 개선되는 경향이 있지만, 그 중에서도 본 발명에 해당하는 조건에서는, 환류 자구의 깊이로부터 생각되는 효과 이상으로 변압기 철손이 개선되어 있는 것을 알 수 있다.

또, 발명 3 에 적합한 조건, 발명 2 에 적합한 조건, 발명 1 에 적합한 조건의 순서로 변압기 철손의 개선 효과가 큰 것도 아울러 나타내고 있다.

이와 같은, 소재의 철손 개선의 효과를 상회하는 변압기 철손의 개선 효과는 BF 로 평가할 수 있지만, 도 3 에, 환류 자구의 체적률 r_v 와 BF 의 관계를 나타낸다.

여기서는, 각각의 조건별로 보면, 종래부터 알려진 바와 같이, 환류 자구의 체적률 r_v 가 증가함에 따라 BF 가 저하되는 경향이 있지만, 본 발명의 조건에서는 환류 자구의 체적률 r_v 의 효과 이상으로 BF 가 개선되어 있고, 발명 3 에 적합한 조건, 발명 2 에 적합한 조건, 발명 1 에 적합한 조건의 순서로 그 효과가 높은 것을 알 수 있다.

도 4 에는, 변압기 철손과 변압기 소음의 밸런스를 나타낸다.

일반적으로, 비내열형의 자구 세분화재에서는, 환류 자구의 도입량이 많을수록 철손 개선 효과가 높은 반면, 교류 여자에 수반하는 환류 자구의 생성 소멸의 변화량이 커지기 때문에, 자왜 진폭의 증가가 발생하여 변압기 소음이 증가한다. 이와 같이, 변압기 철손과 변압기 소음은 배반되는 관계에 있지만, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 적합한 조건에서는 변압기 철손과 변압기 소음의 밸런스가 우수한 재료가 얻어져 있고, 발명 3 에 적합한 조건, 발명 2 에 적합한 조건, 발명 1 에 적합한 조건의 순서로 그 효과가 높다.

(실시예 2)

실시예 1 과 동일한 방법으로, 판두께 0.23 ㎜ 의 방향성 전기 강판에 대해 전자빔에 의한 자구 세분화 처리를 실시하여, 강판에 대해 점열상으로 늘어서는 변형부를 도입하여 비내열형의 자구 세분화를 실시하였다. 이 때, 거의 원형의 전자빔 직경 D 및 인접하는 변형 도입부의 중심간의 간격 A 를, 표 2 에 나타낸 조건으로 하였다.

얻어진 방향성 전기 강판을 사용하여, 실시예 1 과 동일한 변압기 평가를 실시하여, 변압기 철손과 소음을 평가하였다. 이 결과를 표 2 에 나타낸다.

도 5 에, 표 2 의 No.1 ∼ 9 에 대한 A/D 의 변화에 대한 변압기 철손의 변화를 나타낸다. 도 5 및 표 2 의 결과에 나타나 있는 바와 같이, 발명 1, 2, 3 의 조건에 대해, 1.2 D ≤ A ≤ 3 D 의 관계 (즉, 1.2 ≤ A/D ≤ 3) 를 더욱 만족함으로써, 전기 강판의 철손이 더욱 개선되어 있고, BF 및 변압기 소음의 열화도 발생하지 않으므로, 변압기로서 더욱 우수한 성능을 달성하고 있다.

이상, 본 발명에 의해, 변압기 특성 (철손, 소음) 이 우수한 비내열형 자구 세분화재를 얻는 것이 가능하다고 할 수 있다.

Claims (4)

1. 표면에 장력 피막을 구비하고, 압연 직각 방향과 30°이내의 방향으로 연장된 선상의 환류 자구를 생성시키는 것에 의한 자구 세분화 처리를 실시한 방향성 전기 강판으로서,
   판두께를 T [㎜] 로 하고, 상기 자구 세분화 처리를 실시한 면을 기준으로 한 상기 환류 자구의 깊이를 d [㎜] 로 하고, 상기 면에서의 인접하는 환류 자구의 평균 간격을 L [㎜] 로 하고, 직선상의 변형 영역과 직교하는 단면에 있어서의 상기 환류 자구의 단면적을 S_R [㎟] 로 하고, 상기 환류 자구의 폭을 w [㎜] 로 할 때,
   상기 평균 간격 L 이 15 ㎜ 이하이고,
   (d/T) × 100 으로 산출되는 판두께에 대한 상기 환류 자구의 깊이 비율 r_d 가 35 ％ 이상이고,
   {S_R/(LT)} × 100 으로 산출되는 상기 환류 자구의 체적률 r_v 가 0.30 ％ 이상, 3.0 ％ 이하이고,
   (w/L) × 100 으로 산출되는 상기 환류 자구의 면적률 r_s 가 0.50 ％ 이상, 4.0 ％ 이하인, 방향성 전기 강판.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 깊이 비율 r_d 가 39 ％ 이상으로서, 상기 체적률 r_v [％] 와 상기 면적률 r_s [％] 가, 하기 식 (1) :
   r_s ≤ 2.6 r_v ··· (1)
   의 관계를 만족하는 방향성 전기 강판.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 체적률 r_v 가 0.75 ％ 이상으로서, 상기 체적률 r_v [％] 와 상기 면적률 r_s [％] 가, 하기 식 (2) :
   r_s ≤ 1.2 r_v + 0.9 ··· (2)
   의 관계를 만족하는 방향성 전기 강판.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   선상의 환류 자구를 생성시키기 위한 직선상의 변형이, 복수의 변형 도입부가 점열상으로 배치됨으로써 형성되고, 상기 변형 도입부의 직경을 D [㎜] 로 하고, 인접하는 변형 도입부의 중심간의 간격을 A [㎜] 로 할 때, 하기 식 (d) :
   1.2 D ≤ A ≤ 3 D ··· (d)
   의 관계를 만족하는 방향성 전기 강판.

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