KR920008693B1

KR920008693B1 - 저철손 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법

Info

Publication number: KR920008693B1
Application number: KR1019900022652A
Authority: KR
Inventors: 윤영진; 차상윤
Original assignee: 포항종합제철 주식회사; 정명식; 재단법인 산업과학기술연구소; 백덕현
Priority date: 1990-12-31
Filing date: 1990-12-31
Publication date: 1992-10-08
Also published as: KR920012482A

Abstract

내용 없음.

Description

저철손 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법

제1도는 본 발명의 방법에 따라 제조된 저철손 고자속밀도 방향성 전기강판에서 응력제거소둔후 레이저 조사흔적의 두께방향 성분분포를 나타낸 그래프로서,

a도는 절연코팅제에 Sb를 5％첨가한 경우의 것이고,

b도는 절연코팅제어 Sn을 5％ 첨가한 경우의 것이다.

제2도는 본 발명의 방법에 따라 제조된 저철손 고자속밀도 방향성 전기강판에서 응력제거소둔후의 자구(magnetic domain)의 사진으로서,

a도는 절연코팅제에 Sb를 5％ 첨가한 경우의 것이고,

b도는 절연코팅제어 Sn을 5％ 첨가한 경우의 것이다.

본 발명은 응력제거소둔에 의하여도 자구미세화에 의한 철손 감소 효과가 사라지지 않는 저철손 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것이다.

방향성 전기강판은 변압기등의 전기기기의 철심재료로 사용되는데 전기기기의 전력손실을 줄이고 효율을 높이기 위해서는 저철손의 방향성 전기강판의 사용이 요구된다. 방향성 전기강판의 철손감소 방안으로는 1차재결정립의 입성장억제력을 강화시켜(110)[001]고스(Goss)방위로부터 편차(Devation)가 적은 2차재결정립을 성장시키는 방법 및 박강판을 만들어 와류에 의한 손실을 감소시키는 방법이 미국특허(USP)3159511 및 USP 3287183에 개시되어 있으며, 일본특허공보 58-26405 및 USP 4203784에는 강판표면에 레이저(Laser) 및 기계적방법을 이용하여 압연방향과 수직방향으로 레이저 조사하여 주가를 미세화하여 철손을 감소시키는 방안이 개시되어 있다.

그러나 이 방법은 자구미세화를 일으킨 변형이 응력제거소둔에 의해 소멸되면서 철손감소 효과가 사라지므로 응력제거소둔을 요하지 않는 적철심 변압기(Laminated Cor Transformer)에는 이용할 수 있으나 응력제거소둔이 필요한 권철심변압기(Wound Cord Transformer)에는 이용할 수 없다. 일본특허공개공부 59-100222에는 2차재결정 소둔판을 국부적으로 열처리함을써 응력제거소둔에 의해 철손감소효과가 영향을 받지 않도록한 자구미세화법이 개시되어 있으나, 이 방법에 의하여 얻을 수 있는 철손감소 효과는 레이저 조사에 비해 미약한 단점이 있다. 또한 대한민국 특허공부 90-7448에 개시되어 있는 국부하중에 의한 자구미세화법은 철손감소 효과는 있으나 자속밀도가 감소하는 단점이 있다.

본 발명은 상기 자구미세화에 의한 철손감소 기술들의 단점을 보완하여, 응력제거소둔에 의해 철손감소효과가 소멸되지 않으며 자속밀도도 감소되지 않도록 개선한 자구미세화에 의한 철손감소방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명에 의하여, 중량％로 2-4％의 Si, 0.02-0.08％의 C, 0.02-0.04％의 산가용성 Al, 0.06-0.08％의 Mn, 0.02-0.03％의 S, 0.1％의 Cu, 0.1％의 Sn을 함유하고 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 강을 열간압연, 열연판 소둔 및 산세, 1회의 냉간압연, 탈탄소둔 및 고온수둔처리한 후 인산염 및 콜로이드성 실리카(Colloidal Silica)로 이루어진 절연코팅제를 도포 소부하는 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법에 있어서, 최종 고온소둔된 강판표면은 큐-스위치모드(Q-Switch Mode)의 레이저를 이용하여 1-10mm의 조사선간격으로 소지금속이 노출되도록 레이저 조사하고 상기 절연코팅제에 Sb 또는 Sn을 1-9wt％첨가한 코팅제를 도포 소부한 후 응력제거소둔하는 것을 특징으로 하는 철손이 극히 낮은 방향성 전기강판의 제조방법이 제공된다.

즉, 본 발명의 저철손 고자속밀도 방향성 전기강판제조방법에서는, 중량％로 2-4％의 Si, 0.02-0.08％의 C, 0.02-0.04％의 신가용성 Al, 0.06-0.08％의 Mn, 0.02-0.03％의 S, 0.1％의 Cu, 0.1％의 Sn을 함유하고 잔부 Fe 및 기타불가피한 원소로 되어 있는 강을 열간압연, 열연합 소둔 및 산세, 1회 또는 소둔이 포함된 2회의 냉간압연, 탈탄소둔 및 고온소둔을 거쳐 고온 소둔판으로 제조하고 큐-스위치모드의 레이저를 1mm-10mm의 간격으로 소지금속이 드러나도록 조사한후 인산염과 콜리이드성실리카로 구성된 통상의 절연코팅제에 Sb 또는 Sn을 1-9wt％첨가한 절연코팅제를 도포하여 소부하고 800℃에서 3시간 응력제거 소둔한다.

본 발명의 방법에 따라 제조되는 방향성 전기강판에서 응력제거소둔후 레이저 조사흔적의 두께방향성분분포를 나타낸 제1도(a)(b)의 그래프, 및 응력제거소둔후의 자구(magnetic domain)을 나타낸 제2도(a)(b)의 사진을 관착하면 알 수 있듯이, 본 발명방법에 따라서 절연코팅액에 첨가되어 도포된 Sb, Sn은 응력제거소둔에 이해 레이저 조사로 인하여 소지금속이 노출된 부분으로 확산해 들어가 1000A이하의 미소합금층을 형성하고(제1도)형성된 미소합금층에 의해 강판표면에 미소변형이 유기되며 이에 의해 자구의 미세화가 일어나(제2도), 철손은 현저히 개선된다. 그러나 형성된 미소합금층은 1000A의 미소층에 불과하므로 이에 의해 자속밀도는 나빠지지 않는다.

다음에 본 발명의 Sb 및 Sn의 첨가량 한정 이유에 대한 설명한다.

Sb 및 Sn은 레이저 조사부위의 노출된 소지금속으로 확산해 들어가 표면합금층을 형성하여 자구를 미세화하는 효과가 있으나 표면편석 원서이므로 강판표면에 편석하여 소지금속과의 결합력을 약화시키기 때문에 10％이상 첨가되면 밀착성을 해칠우려가 있다.

코팅피막의 밀착성은 20mm, 30mm, 50mmψ의 환봉을 이용하여 90°벤딩(Bending)했을 때 피막층의 박리가 일어나기 시작하는 환봉의 직경을 기준으로 평가한다. 일반적으로 20mm, 30mmψ의 환봉에서 박리가 일어나면 피막층의 밀착성의 밀착성이 우수한 것이며 50mmψ이상에서 박리가 일어나면 밀착성이 불량한 것이다. 본 발명에서, Sb 또는 Sn을 9％이하로 첨가하는 경우에는 30mmψ이하에서 피막층의 박리가 일어나 밀착성이 우수하나, 10％ 첨가하는 경우에는 밀착성이 불량하므로(표1과 2), Sb 또는 Sn은 9％이하로 첨가되어야 한다. 또한 1％미만으로 첨가되면 자구 미세화에 의한 철손감소 효과가 미약하다.

다음에 본 발명의 레이저 조사조건에 대하여 설명한다.

레이저 조사의 목적은 소지금속이 장력피막층에 첨가된 Sb, Sn에 노출될 수 있도록 하느데 있으므로 소지금속을 노출시킬 수 있을 정도의 조사조건이면 충분하다. 그러나 레이저의 세기(Power)가 너무 크면 레이저 조사에 의한 크래터(Crater)가 너무 깊게 되어 자속밀도가 감소하므로 강판이 받는 평균에너지는 10J/cm²이하로 한정한다. 한편, 조사선의 간격이 10mm이상이면 자구 미세화효과가 나타나지 않으면 조사선의 간격이 1mm이하이면 도입된 변형량이 너무 크게 되어 철손은 오히려 열화된다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 설명한다.

[실시예 1]

중량％로 2-4％의 Si, 0.02-0.08％의 C, 0.02-0.04％의 산가용성 Al, 0.06-0.08％의 Mn, 0.02-0.03％의 S, 0.1％의 Cu, 0.1％의 Sn을 함유하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 강을 열간압연, 열연판 소둔 및 산세, 1회의 냉간압연을 거쳐 0.23mm판으로 제조하고 탈탄소둔 및 고온소둔을 처리하여 얻은 강판에 큐-스위치 모드의 Nd, YAG 레이저를 이용하여 강판이 받는 평균에너지가 0.6J/cm²이고 조사선간격이 5mm인 조건으로 레이저 조사하고, 인산염과 콜로이드성 실리카로 이루어진 통상의 절연코팅제에 Sb 또는 Sn을 1-10wt％ 첨가한 코팅제로 코팅한 후 800℃에서 3시간 응력제거소둔 처리하여 본 발명의 방향성 전기강판(본 발명재)를 산출하였다.

표 1에 본 발명재와 통상의 방법에 따라 고온소둔, 코팅 및 800℃에서 3시간 응력제거소둔을 거친 통상처리재의 자성 및 코팅층의 밀착성을 비교하여 나타내었다. 본 발명재의 경우 통상처리재에 비해 철손이 크게 향상되었으며 자속밀도의 열화는 나타나지 않았다. 그러나 Sb 또는 Sn이 10％ 첨가된 경우에는 밀착성이 현저하게, 나빠졌다.

[표 1]

[실시예 2]

중량％로 2-4％의 Si, 0.02-0.08％의 C, 0.02-0.04％의 산가용성 Al, 0.06-0.08％의 Mn, 0,02-0.03％의 S를 함유하고 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 강을 열간압연, 열연판소둔 및 산세, 1회의 냉간압연을 거쳐 0.30mm판으로 제조하고 탈탄소둔 및 고운소둔처리하여 얻은 강판을 큐-스위치 모드의 Nd : YAG레이저를 이용하여 강판이 받는 평균에너지가 0.6J/cm²이고 조사선의 간격이 5mm인 조건으로 레이저 조사하고, 인산염 및 콜로이드성 실리카로 이루어진 통상의 절연코팅제에 Sb 또는 Sn을 1-10wt％첨가한 코팅제로 코팅한 후 800℃에서 3시간 응력제거소둔처리하여 본 발명의 방향성 전기강판(본발명재)를 산출하였다. 표 2에 본 발명재와 통상의 방법에 따라 고온소둔, 코팅 및 800℃에서 3시간 응력제거소둔을 거친 통상처리재의 자성 및 코팅층의 밀착성을 비교하여 나타내었다. 본 발명재의 경우 통상처리재에 비해 철손이 크게 향상되었으며 자속밀도의 열화는 나타나지 않았다. 그러나 Sb 또는 Sn이 10％첨가된 경우에는 밀착성이 현저하게 나빠졌다.

Claims

중량％로 2-4％의 Si, 0.02-0.08％의 C, 0.02-0.04％의 산가용성 Al, 0.06-0.08％의 Mn, 0.02-0.03％의 S, 0.1％의 Cu, 0.1％의 Sn을 함유하고 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 강을 열간압연, 열연판 소둔 및 산세, 1회의 냉간압연, 탈탄소둔 및 고온소둔처리한 후 인산염 및 콜로이드성 실리카로 이루어진 절연코팅제를 도포 소부하는 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법에 있어서, 최종 고온소둔된 강판표면을 큐-스위치모드의 레이저를 이용하여 조사선 간격을 1mm-10mm로 소지금속이 노출되도록 레이저 조사하고 상기 인산염/콜로이드성 실리카 절연 코팅제에 Sb 또는 Sn을 1-9wt％첨가한 코팅제를 도포 소부한 후 응력제거 소둔하는 것을 특징으로 하는 철손이 극히 낮은 방향성 전기 강판의 제조방법.