KR20230038271A - 방향성 전자 강판의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 자구 구조를 제어하여 철손을 저하시키는 방향성 전자 강판의 제조 방법에 있어서, 변형 제거 어닐링을 실시한 경우라도 철손 저감 효과를 유지할 수 있고, 또한 자구 제어 처리 후에 자속 밀도가 저하하지 않는 수법에 대해서 제안한다. 본 발명의 제조 방법에서는, 방향성 전자 강판의 표면에 있어서, 중심에 비교하여 주변이 낮은 링 형상의 강도 분포가 되는, 레이저광을 강판의 압연 방향에 교차하는 방향으로 선 형상으로 조사한다.
Description
본 발명은, 트랜스(transformer) 등의 철심(iron core) 재료에 제공하기에 적합한, 철손(iron loss)이 낮은 방향성 전자 강판의 제조 방법에 관한 것이다.
방향성 전자 강판은, 연자성 재료이고, 주로 변압기 혹은 회전기 등의 철심 재료로서 사용된다. 따라서, 방향성 전자 강판에는, 자기 특성으로서, 자속 밀도가 높고 또한 철손 및 자기 변형(magnetostriction)이 작은 것이 요구된다. 이 요구에 대해서는, 강판 중의 2차 재결정립을 {100}<001> 방위(고스 방위(Goss orientation))로 고도로 정렬하는 것이나, 제품 중의 불순물을 저감하는 것이 중요하다.
그러나, 결정 방위의 제어나 불순물의 저감에는 한계가 있는 점에서, 강판의 표면에 대하여 물리적인 수법으로 불균일성을 도입함으로써, 자구(magnetic domain)의 폭을 세분화하여 철손을 저감하는 기술, 즉 자구 세분화 기술이 개발되고 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 최종 제품판에 레이저를 조사하고, 강판 표층에 선 형상의 고전위 밀도 영역을 도입함으로써, 자구폭을 좁게 하여 철손을 저감하는 기술이 제안되고 있다. 이 기술은, 제조성이 우수하여 널리 이용되고 있지만, 변형 제거 어닐링에 의해 자구 세분화 효과가 소실된다는, 본질적인 문제가 있다. 따라서, 철손 저감 효과를 유지하기 위해서는, 통상 변형 제거 어닐링이 행해지지 않는 적재 철심 변압기로 용도가 한정되어 버린다.
한편, 톱니형 롤 등을 이용하여 기계적으로 홈을 형성하는 방법(특허문헌 2)이나, 에칭 등에 의해 전기적 혹은 화학적으로 홈을 형성하는 방법(특허문헌 3)이 개발되고 있다. 이 홈 형성 수법에서는, 변형 제거 어닐링 등의 열처리를 행한 경우라도, 자구 세분화 효과가 소실되지 않고 낮은 철손값이 보존유지(保持)되기 때문에, 감기(wound) 철심 변압기를 포함하는 대체로 모든 변압기의 철심 재료로서 사용하는 것이 가능하다. 그러나, 전자(특허문헌 2)는 마모하는 톱니형 롤의 메인터넌스, 후자(특허문헌 3)는 에칭을 위해 사용하는 레지스트 잉크의 도포나 제거 등, 제조상의 과제가 많아 비용이 증대한다는 문제가 있었다.
이들에 대하여, 특허문헌 4에는, 최종 냉연판에 레이저광 혹은 플라즈마염을 이용하여 홈 형성을 행하고, 변형 제거 어닐링 후도 자구 세분화 효과를 유지할 수 있는 기술이 제안되고 있다. 그러나, 레이저광이나 플라즈마염의 조사와 동시에 홈 벽면의 상부에 버어(burr) 등의 볼록부가 형성되기 때문에, 점적률이 저하하거나, 그 후에 실시하는 코팅의 절연성이 저하하여 변압기가 절연 파괴되거나 하는 것의 과제가 남아 있어, 실용화에 이르지는 않고 있다.
또한, 홈 형성에 의해 자구 세분화를 행하는 수법은 어느 쪽이든, 홈 형상이 불균일하게 되기 쉽고, 얻어지는 철손값에 편차가 생기기 쉬운 것에 더하여, 홈 형성부에서는 실질적인 강판 단면적이 감소하기 때문에, 홈 형성 전후로 자속 밀도가 최대로 1％ 정도는 저하해 버린다는 문제도 갖고 있다.
본 발명은, 상기의 현상을 감안하여 이루어진 것으로서, 자구 구조를 제어하여 철손을 저하시키는 방향성 전자 강판의 제조 방법에 있어서, 변형 제거 어닐링을 실시한 경우라도 철손 저감 효과를 유지할 수 있고, 또한 자구 제어 처리 후에 자속 밀도가 저하하지 않는 수법에 대해서 제안하는 것을 목적으로 한다.
발명자들은, 고스 방위에 집적한 2차 재결정 후의 강판 표면에, 당해 강판의 압연 방향과 교차하는 방향(예를 들면 직교 방향)으로 선 형상으로 레이저 조사를 행하여 당해 조사역을 국소적으로 용융시키면, 원래의 고스 방위 조직과는 상이한 재응고 조직을 형성할 수 있는 것, 이 재응고 조직에 의해 자구 세분화 효과를 발현할 수 있는 것을 새롭게 인식했다. 추가로 검토를 진행시킨 결과, 레이저 조사 조건에 의해 소위 홈이 형성되는 경우도 있지만, 재응고 조직을 자구 세분화에 이용하는 경우에는, 자구 세분화에 있어서 홈의 형성은 필수가 아니라, 오히려 홈(오목부)에 의한 강판 단면적의 감소에 수반하여 자속 밀도가 저하된다는 악영향의 쪽이 큰 것을 확인할 수 있었다. 또한, 홈이 형성되면, 홈의 주변에 배제된 지철(steel substrate)의 융기, 소위 버어가 생기기 때문에, 점적률, 내절연성의 점에서도 불리하다.
여기에서, 상기의 재응고 조직이란, 강판으로 레이저 조사하여 당해 조사역을 일단 용융하여 재차 응고시킴으로써, 레이저 조사 전의 원래의 결정 방위와 상이한 방위를 갖기에 이르른 응고 조직을 말한다. 따라서, 종래의 변형 도입형과 같이, 조직을 용융시키지 않고 레이저 조사에 의한 급열 그리고 급랭에 의해 선 형상의 변형 분포를 잔류시킨, 원래의 결정 방위를 유지한 조직과는 상이한 조직이다.
상기의 인식에 기초하여, 발명자들은 레이저광의 입사 에너지를 효율 좋게 지철에 흡수시켜, 스퍼터를 억제하면서 용융시키는 레이저광의 조사 조건에 대해서 예의 검토를 거듭했다. 그 결과, 강판의 표면에 있어서 중심에 비교하여 주변이 낮은 링 형상의 강도 분포가 되는 레이저광, 예를 들면 중심의 강한 레이저광의 주변에 링 형상으로 약한 레이저광을 조사시키는 방법으로, 강판 표면에 거의 요철을 발생시키는 일 없이 용융부를 형성할 수 있는 것, 그들에 의해 자속 밀도를 변화시키는 일 없이 자구 세분화 효과를 발현시켜 철손을 저감할 수 있는 것을 발견하기에 이르렀다. 또한, 에너지 강도가 상이하면, 파장이 상이한 레이저광의 조합이라도 좋다. 더하여, 일반적으로 이용되고 있는 파장 1.0㎛ 전후의 YAG의 디스크 레이저나 화이버(fiber) 레이저보다, 파장이 짧은 그린 레이저나 UV 레이저, 블루 레이저 등의 쪽이 강판 표면에서의 반사가 적어 효율 좋게 흡수되기 때문에, 용융부가 형성되기 쉽고, 나아가서는 강판 표면의 요철의 저감에 유효한 것이 명백해졌다.
본 발명에서는, 레이저광 조사 처리 후의 강판 표면에 실질적인 요철은 없기 때문에, 당해 처리에 의한 자속 밀도의 저하는 0.2％ 이하이다. 또한, 변형 제거 어닐링을 행해도 재응고 조직은 소실하지 않기 때문에, 자구 세분화 처리에 의한 철손 저감 효과는 변형 제거 어닐링 후도 유지된다.
본 발명의 요지 구성은, 다음과 같다.
(1) 방향성 전자 강판의 표면에 있어서, 중심에 비교하여 주변이 낮은 링 형상의 강도 분포가 되는, 레이저광을 강판의 압연 방향에 교차하는 방향으로 선 형상으로 조사하는, 방향성 전자 강판의 제조 방법.
(2) 상기 레이저광의 파장이 0.15㎛ 이상 0.9㎛ 이하인, 상기 (1)에 기재된 방향성 전자 강판의 제조 방법.
(3) 상기 방향성 전자 강판은, 포스테라이트 피막의 위에 장력 코팅을 갖는, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 방향성 전자 강판의 제조 방법.
본 발명에 의하면, 방향성 전자 강판의 표면에 적절한 조건하에서 레이저광 조사에 의한 자구 세분화 처리를 실시함으로써, 변형 제거 어닐링 후에 있어서도, 종래에 비해 철손을 한층 저감시킬 수 있다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
우선, 본 발명의 개발 경위에 대해서 설명한다.
그런데, 레이저광의 입사 에너지가 효율 좋게 지철에 흡수된다는 관점에 입각하면, 레이저광의 파장은 짧을수록 고에너지이고, 또한 강판 표면에서의 반사율이 저하하기 때문에, 레이저광의 파장을 종래보다도 짧게 하는 것이 유효하다고 생각된다. 한편, 레이저광의 조사 대상인, 고스 방위 주체의 결정립군을 발현시키는 2차 재결정 어닐링 후의 강판 표면에는, MgO를 주체로 하는 어닐링 분리제와 2차 재결정 전의 강판 표면에 형성되어 있는 SiO2 주체의 규산화물이 반응하여 생성되는, 포스테라이트 피막이 존재하는 것이 일반적이다. 그래서, 발명자들은, 포스테라이트 피막을 통하여 레이저광을 지철 표면에 조사하고, 지철 표면에 있어서 효율이 좋은 에너지 흡수를 실현하여 요철이 적은 용융부를 지철의 표면 근방에 생성시키기 위해 필요시 되는, 포스테라이트 피막의 성상에 대해서 검토를 행했다. 여기에서, 포스테라이트 자체는 투명한 결정이지만, 실제로는 하얗게 보이는 점에서, 포스테라이트 피막 내에서는 입계의 존재에 의해 빛이 난반사하고 있다고 생각된다. 그 말은, 포스테라이트 피막이 두꺼울수록 레이저광의 에너지를 흡수하기 쉽다. 따라서, 효율이 좋은 지철로의 에너지 흡수를 위해서는 포스테라이트 피막의 두께는 얇을수록 좋은 것이 된다. 구체적으로는, 단위 면적당의 양(目付量)을 3.2g/㎡ 이하로 하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 포스테라이트 피막이 3.2g/㎡보다 두꺼운 경우에는, 필요한 레이저광의 에너지가 높아져, 재응고 조직 형성 시의 표면 요철이 커져 버릴 우려가 있기 때문이다.
또한, 포스테라이트 피막의 두께를 저감하는 방법은 다방면에 이르지만, 특별히 한정되지 않고, 어느 것의 방법을 이용하면 좋다. 예를 들면, 포스테라이트 자체는 Si와 Mg의 복합 산화물 Mg2SiO4이기 때문에, 2차 재결정 어닐링 전의 탈탄 어닐링 시의 노점을 낮춰 SiO2 주체의 표면 산화물량을 저감하거나, MgO를 주체로 하는 어닐링 분리제의 수화량(hydration amount)을 낮춰 반응성을 저하시키거나, 어닐링 분리제의 도포량 자체를 저감하거나, 혹은 어닐링 분리제로의 첨가 조제를 궁리함으로써, 포스테라이트 피막을 3.2g/㎡ 이하로 조정하는 것이 가능하다.
또한, 포스테라이트 피막 등의 표면 산화물을 의도적으로 형성시키지 않거나, 혹은 억제하도록 표면을 평활화하여 철손을 낮추는 기술이 알려져 있다. 예를 들면, 포스테라이트 피막의 대체물로서 극히 얇은 외부 SiO2막이나 CVD막이나 PVD막을 형성시키는 기술을 들 수 있다. 그들 막의 형성으로 굽힘 밀착성이나 장력 부여 효과를 확보할 수 있다면, 포스테라이트 피막의 단위 면적당의 양을 크게 저감할 수 있어, 본 발명의 지철로의 레이저광의 에너지 흡수 효율의 관점에서는 보다 바람직하다.
포스테라이트 피막 자체의 생성을 억제하는 수법으로서는, 탈탄 어닐링 시의 노점을 낮게 하여 내부 산화를 억제하고 외부 SiO2를 극히 얇게 형성하거나, 어닐링 분리제의 첨가 조제에 염화물 등을 더하거나, 어닐링 분리제의 주성분 자체를 Al2O3나 CaO로 변경하거나 하여, 포스테라이트 피막의 형성 반응이 일어나지 않게 하는 기술이 알려져 있다.
다음으로, 레이저광의 적합한 조사 조건에 대해서 서술한다. 레이저광을 이용한 자구 세분화 기술로서는, 강판 표면에 열 변형를 주어 전위 밀도가 매우 높은 영역을 형성하여 자구폭을 좁게 하는 소위 변형 도입형과, 고에너지의 레이저광 조사 등에 의해 지철 표면에 직접 홈을 형성하고, 홈 측면에 자극을 발생시켜 자구폭을 좁게 하는 홈 도입형이 알려져 있다.
그에 대하여, 본 발명의 레이저광의 조사 조건은, 그들의 중간적인 것이 된다. 즉, 레이저광을 조사하여 지철 표면 근방을 국부적으로 용융시켜 얻어지는, 재응고 조직이 2차 재결정립군의 주된 고스 방위와는 상이한 결정 방위를 갖는 점에서, 이 재응고 조직이 유사적으로 입계의 효과를 낳아, 자구폭을 좁게 하는 것이 가능해지는, 조사 조건이다. 단, 레이저광의 조사 에너지가 지나치게 크면, 강판 표면의 지철이 증발 또는 스퍼터링되어 홈이 형성된다. 홈의 형성에 이르지 않는다고 해도 오목부가 생기면, 그의 주위에 버어 형상의 볼록부가 형성되기 때문에, 점적률의 저하를 초래하거나, 그 위에 피성되는 절연 코팅이 국소적으로 얇아져 절연성이나 내식성의 저하를 일으키거나 한다. 따라서, 레이저광의 조사부에 홈이나 요철을 가능한 한 형성시키지 않는 조사 조건이 바람직하다.
레이저광의 조사부에 요철을 형성시키지 않고 효율 좋게, 또한 지철을 국부 용융시키기 위해서는, 상이한 강도를 갖는 레이저광을 이용하는 것이 유효하다. 구체적으로는, 레이저광을 동심원 형상으로 조사한다면, 중심의 레이저광의 강도를 강하게 또한 주변의 레이저광의 강도를 약하게 함으로써, 지철의 증발이나 스퍼터링의 확산을 억제하여, 중심 부분만을 효율 좋게 용융시킬 수 있다. 레이저광의 중심과 주변과의 사이에서 조사 에너지 차를 내는 수단으로서는, 레이저광의 에너지 밀도를 변화시키는 이외에, 파장이 상이한 레이저광을 사용하는 것도 유효하다. 예를 들면, 메인 빔으로서 고강도 레이저광을 중심에 조사하고, 그의 주위에 서브 빔으로서 포커스 조정하고 확산을 갖게 하여 링 형상으로 한 저강도 레이저광을 동시에 발생시켜, 중심에 비교하여 주변이 낮은 링 형상의 강도 분포를 갖는 레이저광을 얻어도 좋다. 서브 빔의 파장은 메인 빔의 파장과 동일해도 상이해도 좋다. 조사 개소에 있어서 소망하는 강도 분포가 얻어지는 한은, 링 모드와 같은 1종의 가로 모드의 레이저광을 단일로 이용해도 좋고, 2종 이상의 상이한 종류의 가로 모드의 레이저광을 조합하여 이용해도 좋다. 여기에서, 고에너지측과 저에너지측의 레이저광의 에너지 범위를 한정하는 것은 어렵지만, 강판(지철) 표면에 용융부가 형성되고, 또한 (지철) 표면 요철차가 3㎛ 미만이 되는 바와 같은, 에너지 범위를 갖는 레이저광의 조합을 선택하는 것이 바람직하다.
또한, 레이저광의 파장에 관해서는, 파장이 짧을수록 고에너지가 되어 물질 표면에서의 반사가 감소하여, 물질로의 흡수가 좋아진다. 구체적으로는, 0.9㎛ 이하의 파장의 레이저광을 사용함으로써 반사율이 내려가고 흡수율이 올라가기 때문에, 스퍼터를 억제하면서 국소 용융부를 형성시키기 쉽게 할 수 있다. 파장이 짧은 레이저광은, 포스테라이트 피막 형성을 억제하거나, 경면화 처리를 실시한 강판에 당해 레이저광 조사 기술을 적용하는 경우에는, 더욱 유효하다. 레이저광의 파장의 하한은, 설비 상의 제약으로부터, 0.15㎛로 하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 레이저광을 가늘게 드로잉하기 쉬운 점에서 널리 이용되고 있는 YAG 레이저의 파장은 1.03∼1.07㎛이지만, 그의 제2 고조파에서 파장이 절반인 0.53㎛인 그린 레이저나, 제3, 4 고조파에서 파장이 각각 0.36㎛, 0.27㎛인 UV 레이저는 흡수 효율이 좋고, 스퍼터가 나오기 어렵기 때문에 표면 평탄성을 유지하는 관점에서 보다 유리하다. 마찬가지로, 청색 반도체 등을 이용한 파장 0.44∼0.49㎛의 블루 레이저, 할로겐 가스를 이용한 파장 0.19∼0.31㎛의 엑시머 레이저 등도 유효하다.
한편, 파장 1㎛ 전후의 일반적인 레이저광에서는, 강판 표면이 경면인 등 빛이 반사하기 쉬운 경우에는 레이저광이 반사해 버려, 지철(강판 내부)에 에너지를 흡수시켜 국소 용융부를 형성시키는 것은 매우 곤란하다.
레이저광의 출력은, 강도가 상이한 2 이상의 레이저광의 조합이 되기 때문에, 적합 조건을 규정하는 것은 어렵지만, 대체로 합계로 단위 길이당의 열량으로서 2J/m 이상, 50J/m 이하가 바람직하고, 레이저빔의 스팟 지름은 100㎛ 이하가 바람직하다. 상기 스팟 지름은, 중심의 고강도 레이저광과 주변의 링 형상 저강도 레이저광으로 형성되는 조사 형상의 최장 지름을 의미한다.
또한, 레이저광에 의한 강판 표면 근방의 용융 영역은, 폭: 20∼200㎛ 및 깊이: 2∼50㎛로서, 압연 방향의 반복 간격은 0.5㎜ 이상, 20㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서, 레이저광의 조사가 「선 형상」이란, 실선 뿐만이 아니라, 점선이나 파선 등도 포함하는 것으로 한다. 또한, 「압연 방향과 교차하는 방향」이란, 압연 방향과 직각하는 방향에 대하여 ±30° 이내의 각도 범위를 의미한다.
레이저광에 의한 선 형상의 용융부에서의 자구 세분화 효과는, 2차 재결정 후의 결정립의 방위가 자화 용이축(easy magnetization axis)인 <100>방향으로 집적하고 있을수록 큰 점에서, 그의 집적도의 지표인 B8값이 높을수록 레이저광에 의한 철손 저감 효과는 커진다. 그래서, 본 발명에서는, 조사 대상으로 하는 강판은, 그의 자속 밀도 B8이 1.90T 이상인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명은 편면으로부터의 레이저광 조사에 의한 용융 재응고 조직을 활용한 자구 세분화 기술로서, 강판이 두꺼우면 그의 효과는 국한적이 된다. 그 때문에, 대상 판두께는 0.23㎜ 이하인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 적합한 제조 조건에 대해서 서술한다.
우선, 소재의 적합 성분 조성에 대해서 설명한다. 소재의 성분 조성에 대해서는, 종래 알려진 여러 가지의 방향성 전자 강판의 조성을 기초로, 2차 재결정을 일으키고, 바람직하게는 B8: 1.90T 이상이 얻어지는 조성을 적절히 정하면 좋다. 이하에 구체적으로 서술하는 조성은, 어디까지나 예시이고, 이들에 한정되지 않는다.
본 발명의 방향성 전자 강판의 제조에 있어서, 인히비터를 이용하는 경우, 예를 들면 AlN계 인히비터를 이용하는 경우이면 Al 및 N을, 또한 MnS·MnSe계 인히비터를 이용하는 경우이면 Mn과 Se 및/또는 S를, 성분 조성에 적량 함유시키면 좋다. 물론, 양(兩) 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, 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.
그 외의 기본 성분 및 임의 첨가 성분에 대해서 서술하면, 다음과 같다.
C: 0.08질량％ 이하
C량이 0.08질량％를 초과하면, 자기 시효(magnetic aging)가 일어나지 않는 50질량ppm 이하에까지 C를 저감하기 때문에 제조 공정에서의 부담이 증대한다. 따라서 0.08질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 하한에 관해서는, C를 포함하지 않는 소재라도 2차 재결정이 가능하기 때문에 특별히 형성할 필요는 없고, 0질량％라도 좋다.
Si: 2.0∼8.0질량％
Si는, 강의 전기 저항을 높이고, 철손을 개선하는 데에 유효한 원소이고, 함유량이 2.0질량％ 이상에서 특히 철손 저감 효과가 양호하다. 한편, 8.0질량％ 이하인 경우, 특히 우수한 가공성이나 자속 밀도를 얻을 수 있다. 따라서, Si량은 2.0∼8.0질량％의 범위로 하는 것이 바람직하다.
Mn: 0.005∼1.0질량％
Mn은, 열간 가공성을 양호하게 하는 데에 있어서 유리한 원소이지만, 함유량이 0.005질량％ 미만에서는 그의 첨가 효과가 부족하다. 한편, 함유량을 1.0질량％ 이하로 하면, 제품판의 자속 밀도가 특히 양호해진다. 이 때문에, Mn량은 0.005∼1.0질량％의 범위로 하는 것이 바람직하다.
상기의 기본 성분 이외에, 임의의 자기 특성 개선 성분으로서, 다음에 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: 0.02∼0.50질량％, Mo: 0.005∼0.10질량％ 및 Cr: 0.03∼1.50질량％ 중에서 선택한 적어도 1종
Ni는, 열연판 조직을 개선하여 자기 특성을 더욱 향상시키기 위해 유용한 원소이다. 그러나, 함유량이 0.03질량％ 미만에서는 자기 특성의 향상 효과가 작고, 한편 1.50질량％ 이하에서는 특히 2차 재결정의 안정성이 증가하여, 자기 특성이 개선된다. 그 때문에, Ni량은 0.03∼1.50질량％의 범위로 하는 것이 바람직하다.
또한, Sn, Sb, Cu, P, Cr 및 Mo는 각각 자기 특성의 향상에 유용한 원소이지만, 어느 것도 상기한 각 성분의 하한을 충족하지 않으면, 자기 특성의 향상 효과가 작다. 한편, 상기한 각 성분의 상한량 이하인 경우, 2차 재결정립의 발달이 가장 양호해진다. 이 때문에, 각각 상기의 범위에서 함유시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 성분 이외의 잔부는, 제조 공정에 있어서 혼입하는 불가피적 불순물 및 Fe이다.
본 발명에 있어서, 방향성 전자 강판을 제조하는 공정은, 기본적으로 종래 공지의 제조 공정을 답습할 수 있다.
상기의 적합 성분 조성으로 조정한 강 소재를, 통상의 조괴법이나 연속 주조법으로 슬래브로 해도 좋고, 100㎜ 이하의 두께의 박주편을 직접 연속 주조법으로 제조해도 좋다. 슬래브는, 통상의 방법으로 가열하여 열간 압연에 제공하지만, 주조 후 가열하지 않고 곧바로 열간 압연에 제공해도 좋다. 박주편인 경우에는 열간 압연해도 좋고, 열간 압연을 생략하여 그대로 이후의 공정으로 진행해도 좋다. 적합 조건으로서는 필요에 따라서 열연판 어닐링을 행한 후, 1회의 냉간 압연 또는 중간 어닐링을 사이에 두는 2회 이상의 냉간 압연에 의해 최종 판두께로 한다. 이어서, 탈탄 어닐링 후, MgO를 주성분으로 하는 어닐링 분리제를 도포하고 나서, 최종 마무리 어닐링을 실시하고, 필요에 따라서 장력 코팅을 실시하여 제품으로 한다.
장력 코팅으로서는, 공지의 장력 피막, 예를 들면, 인산 마그네슘이나 인산 알루미늄 등의 인산염과 콜로이달 실리카 등의 저열 팽창 산화물을 주체로 하는 유리 코팅 등을 적용할 수 있다.
본 발명에서는, 상기한 최종 마무리 어닐링 시에, 강판 표면에 형성되는 포스테라이트 피막의 단위 면적당의 양이 바람직하게는 3.2g/㎡ 이하가 되도록, 전술한 여러 가지의 막두께 조정 수단 중 어느 것을 강구하면 좋다. 또한, 적극적으로 포스테라이트 피막 형성을 억제하는 수법으로서는, 탈탄 어닐링 시의 노점을 낮게 하거나, 비탈탄 분위기로서 SiO2 주체의 표면 산화물의 생성을 억제하거나, 어닐링 분리제의 첨가 조제에 염화물 등을 더하거나, 어닐링 분리제의 주성분 자체를 Al2O3나 CaO로 변경하여, 포스테라이트 피막의 형성 반응이 일어나지 않게 하는 등의 수단을 강구하면 좋다.
실시예
C: 0.055질량％(550질량ppm), Si: 3.40질량％, Mn: 0.30질량％, Al: 0.017질량％(170질량ppm), S: 0.0015질량％(15질량ppm), Se: 0.010질량％(100질량ppm), N: 0.006질량％(60질량ppm), P: 0.06질량％, Sb: 0.07질량％, Mo: 0.015질량％를 포함하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물의 조성을 갖는 강 슬래브를 1350℃로 가열한 후, 열간 압연하여 2.2㎜ 두께로 한 후, 1050℃에서 30초의 열연판 어닐링을 실시하여, 텐덤 밀로 1회의 냉간 압연으로 최종 판두께 0.23㎜의 냉연판으로 했다. 그 후 820℃까지 가열하여, 습수소 분위기 중에서 1분 10초의 탈탄 어닐링을 행했다. 이어서, 탈탄 어닐링 후의 강판에 마그네시아 주체의 어닐링 분리제를 도포했다. 이 어닐링 분리제는, MgO를 주제로 하고, 조제로서 TiO2 첨가량을 여러 가지 변화시킨 것을 이용했다. 또한, 일부의 재료에 대해서는, 어닐링 분리제에 염화 Sb를 첨가하여 포스테라이트막의 형성을 억제(저감)했다. 그 후, 2차 재결정과 포스테라이트 피막 형성 및 순화(purification)를 목적으로 한 최종 마무리 어닐링을 1200℃에서 실시했다.
이렇게 하여 얻어진 강판에 대해서 자기 특성(철손 W17/50)을 측정한 후, 강판에 대하여, 연속 발진(continuous oscillation)의 화이버 레이저광을 메인 빔으로서 중심에 조사하고, 그의 주위에 동일 파장의 서브 빔을 포커스 조정하고 확산을 갖게 하여 링 형상 레이저광으로서 동시에 발생시켜, 중심의 메인 빔과 주변의 링 형상 서브 빔이 상이한 강도 분포를 갖는 레이저광을 조사했다. 구체적으로는, 레이저빔의 주사 속도는 1000㎜/초로 하고, 강판 압연 방향에 있어서의 조사 간격 5㎜로 압연 방향과 직각인 방향으로 선 형상으로 조사했다. 그 때, 메인 빔 및 주위의 서브 빔의 출력을 여러 가지로 변화시켰다. 또한, 레이저광 조사 후의 재료에, 50％의 콜로이달 실리카와 인산 마그네슘으로 이루어지는 절연 코트를 도포하고, 소부(燒付)하는 장력 코팅 처리를 실시했다. 또한, 일부의 조건에 대해서는, 장력 코팅 후에 레이저광 조사 처리를 행했다.
이렇게 하여 얻어진 강판 시료의 포스테라이트 피막의 단위 면적당의 양 그리고, 레이저광 조사한 근방의 평탄성을 단면 관찰로부터 계측한 요철량, 나아가서는 자기 특성(철손 W17/50)에 대해서 조사한 결과를, 레이저광의 조사 조건과 함께 표 1에 나타낸다. 또한, 단위 면적당의 양은, 고온·고농도의 NaOH 용액에서 포스테라이트 피막을 제거한 전후의 질량의 차분이다. 요철량은, 표면으로부터 3차원 레이저 변위계로 계측을 행하여 조사부 근방의 단면에 있어서의 최고점과 최저점과의 차분이다. 또한, 자기 특성은, 엡스타인 시험법에 따라 계측을 행했다. 표 1의 서브 빔 조사 조건에 대해서, 「주위에 약하게」는, 링 형상의 주변 서브 빔의 강도를 중심의 메인 빔 강도보다 낮게 한 소망하는 강도 분포인 경우이다. 한편, 「없음」은, 링 형상의 주변 서브 빔을 조사하지 않은 경우이고, 「주위에 강하게」는, 링 형상의 주변 서브 빔의 강도를 중심의 메인 빔 강도보다 높게 한 경우이다. 또한, 용융부의 폭은, 3차원 레이저 변위계로 계측했다.
또한, 용융부의 폭은 통상, 3차원 레이저 변위계로 계측 가능하지만, 판별하기 어려운 경우는 조사부 근방의 단면에 있어서의 탄성 변형량을 EBSD(Electron Back Scattering Diffraction pattern)법으로 측정하여 비교함으로써 계측하거나, 마그넷 뷰어에 의한 자구 구조의 불연속 개소로부터 계측하거나 해도 좋다.
표 1에 나타낸 바와 같이, 포스테라이트 피막의 단위 면적당의 양이 3.2g/㎡ 이하인 전자 강판에, 에너지 밀도가 상이한 레이저광을 적절히 조합하여 조사한 경우(발명예)는 모두, 매우 낮은 철손값이 얻어지고, 또한 조사부 근방에 버어도 없이 평탄한 표면이 얻어져 있는 것을 알 수 있다.
또한, No. 5나 No.10과 같이, 포스테라이트 피막 형성을 억제하여 평활한 표면을 갖는 소재를 이용한 경우, 본 발명을 이용함으로써 현격히 철손이 개선(저감)되는 것을 알 수 있다. 또한, 레이저광의 파장을 짧게함으로써, 상대적으로 생성되는 버어 높이(요철량)가 작아지는 경향을 알아낼 수 있다.
Claims (3)
- 방향성 전자 강판의 표면에 있어서, 중심에 비교하여 주변이 낮은 링 형상의 강도 분포가 되는, 레이저광을 강판의 압연 방향에 교차하는 방향으로 선 형상으로 조사하는, 방향성 전자 강판의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 레이저광의 파장이 0.15㎛ 이상 0.9㎛ 이하인, 방향성 전자 강판의 제조 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 방향성 전자 강판은, 포스테라이트 피막의 위에 장력 코팅을 갖는, 방향성 전자 강판의 제조 방법.
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