KR970007335B1 - 방향성 전기강판의 불량피막 재생방법 - Google Patents

Abstract

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Description

방향성 전기강판의 불량피막 재생방법

제l도는 본 발명에 부합되는 열처리 사이클 곡선의 일례도

제2도는 정상적인 방향성 전기강판의 피막에 대한 X-선 분석결과도

제3도는 본 발명에 따라 재생열처리된 방향성 전기강판의 재생피막에 대한 X-선 분석결과도

본 발명은 변압기 철심등의 소재로 사용되는 방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 상,하 표면에 절연 및 외관품질을 좌우하는 피막이 박리되어 제품화가 불가능한 방향성 전기강판을 열처리하여 불량피막을 재생하는 방법에 관한 것이다.

방향성 전기강판 제품은 통상 0.27-0.35mm 두께의 소재에 2-5㎛의 포르스테라이트(forsterite)라고 하는 유리질의 베이스 코팅(base coating)층을 형성시킨 후 최종적으로 2-5㎛의 장력피막이 도포된다. 이때 장력피막은 소재에 대해 강한 장력을 부여하므로 상호간의 밀착성을 유지하기 위해서는 베이스 코팅 피막과 소지층의 강한 결합력이 요구된다.

방향성 전기강판의 제조과정중 베이스 코팅과 절연코팅이 완벽하게 밀착되어 있어야 하는 중요한 이유는 전기기기의 철심용 소재로 사용되는 철심자체의 전력손실 특히 와전류손실(eddy current loss)를 최소화 하기 위해 적층된 철심층간의 우수한 절연성이 필연적으로 요구되고 있기 때문이다. 견고하고 단단하게 밀착되어 있는 베이스 코팅은 양호한 절연성은 물론 제품의 외관품질을 결정하는 가장 중요한 품질특성으로써 방향성 전기강판 제조공정중 소재청정 작업, 소재내부의 불순물인 탄소 제거작업 및 베이스 코팅의 전초 기지라 할 수 있는 산화층 형성작업과 산화층과 MgO의 화학적 반응에 의한 포르스테라이트 층을 형성하는 MgO 코팅작업 및 베이스 코팅층이 형성되는 고온수소소둔 작업과 장력 코팅재의 최종 코팅작업을 거치는 작업 공정에서 완벽한 작업 조건속에서 만이 밀착성이 양호한 방향성 전기강판 제품을 생산할 수 있다.

종래에는 소재청정 작업에서 최종 절연 용액 코팅 작업과정을 거쳐 생산된 제품중 피막박리 발생코일은 어떠한 경우로도 코팅이 박리되는 문제점을 해결할 수 있는 방법이 없는 것으로 알려져 있어 피막박리 제품은 상당량이 스크랩 처리되어 왔으며, 또한 수요가에 일부 혼입 출하된 코팅 박리제풍은 수요가측의 타발 가공시 파우다 비산 및 절연성 악화등을 초래하여 방향성 전기강판 제품의 대표적인 불만 및 크레임 대상이되어 왔다.

이에, 본 발명자들은 방향성 전기강판의 제조과정에서 발생되는 밀착성이 불량한 방향성 전기강판의 재생방법에 대하여 연구 및 실험을 행한결과, 일정조건의 열처리과정에서 피막의 화학적인 변화가 일어나 피막박리 제품의 밀착성이 현저히 향상되는 것을 인식하고, 이에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로써, 본 발명은 방향성 전기강판의 밀착성 불량재를 열처리하여 밀착성을 향상시킴으로써 밀착성 불량재를 재생할수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 피막의 밀착성이 불량한 방향성 전기강판을 비산화성 분위기에서 100℃/hr 이하의 승온속도로 850-1000℃까지 승온하고 이 온도에서 5-10시간 유지한 후, 상온까지 로냉시킨 다음, 800-950℃로 유지되는 로에서 2-4분동안 유지하여 평탄화 소둔하므로써, 방향성 전기강판의 불량피막을 재생하는 방법에 관한것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따라 방향성 전기강판의 불량피막을 재생하기 위해서는, 우선, 불량피막재를 100℃/hr의 승온속도로 850-1000℃까지 가열하고, 이 온도에서 5-l0시간 동안 유지하여야 한다.

상기 방향성 전기강판의 승온시 상온부터 연속적으로 850-1000℃까지 승온시킬 수도 있지만, 600-800℃ 온도에서 4-7시간 정도로 유지한 후, 850-1000℃까지 승온시킬 수도 있다.

상기 유지온도가 850℃ 이하인 경우에는 비정질인 SiO₂가 크리스토베이라이트(cristobalite)로 변화되지 않아 피막의 밀착성 개선효과를 얻을 수 없고, 100O℃ 이상인 경우에는 베이스 코팅의 환원에 의해 피막의 부착성이 열화되므로, 상기 유지온도는 850-1000℃로 제한하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 유지시간이 너무 짧은 경우에는 비정질인 SiO₂의 크리스토베이라이트의 변화가 충분하지 않아, 밀착성 개선효과를 얻을 수 없고, 너무 긴 경우에는 베이스 코팅의 환원에 의해서 피막의 부착성이 열화되므로, 상기 유지시간은 5-l0시간으로 제한하는 것이 바람직하다.

이때, 분위기는 강판의 산화를 방지하기 위하여 비산화성 분위기를 형성할 필요가 있으며, 이러한 분위기로는 질소가스 또는 수소를 함유한 질소가스를 예로 들 수 있다.

다음에, 850-1000℃에서 상온으로 로냉시키게 되는데, 생산성등을 고려하여 600-700℃까지는 로냉하고, 그 이후에는 공냉시킬 수도 있다.

그러나, 상기한 600-700℃ 이상의 온도에서 부터 공냉을 시키는 경우에는 표면산화가 일어나 피막의 변색을 초래하게 된다.

다음에, 800-950℃로 유지되는 연속소둔로에 강판을 인입하여 2-4분동안 평탄화 열처리를 행하는데, 이때의 냉각조건은 통상 조건으로 하면된다.

상기 평탄화 열처리온도가 800℃ 이하인 경우에는 강판의 평탄화가 충분히 일어나지 않고, 950℃ 이상인 경우에는 절연코팅피막이 변색될 우려가 있기 때문에 상기 평탄화 열처리온도는 800-950℃로 제한하는 것이 바람직하다.

이때, 분위기는 산화를 방지하기 위한 통상의 비산화성 분위기이면 가능하다.

상기와 같이 방향성 전기강판의 피막 불량재를 재생열처리하므로써, 정상적인 제품으로 재생된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

실시예 1

하기 표 1과 같은 철손 및 절연성을 갖는 방향성 전기강판의 피막박리재를 베취소둔도(batch annealing furnace)에서 제1도와 같은 열처리사이클 곡선에 따라 열처리한 다음, 전기로에서 850℃에서 3분간 평탄화 열처리한 다음(발명재), 철손 및 절연성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

또한, 하기 표 2와 같은 밀착성을 갖는 피막박리재와 정상재를 상기한 열처리조건으로 열처리한 다음, 밀착성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

또한, 하기 표 2의 최초 정상재와 피막박리재를 본 발명의 재생열처리한 것에 대한 X-선 분석을 행하고,그 결과를 최초 정상재의 경우에는 제2도에, 그리고 본 발명의 재생열처리한 것의 경우에는 제3도에 나타내었다.

하기 표 1의 절연성은 JIS C 2550 기준에 의해 측정된 것이고, 하기 표 2에서, 밀착성은 강판스트립에서 30×3mm의 시편을 절취하고, 이를 직경이 20mm인 환봉에 감아서 박리되는 피막이 면적을 측정하고, 그 측정치를 하기 식에 대입하여 구한 값으로서 평가하였다.

또한, 응력제거소둔은 810℃에서 2시간 소둔한 것이다.

[표 1]

[표 2]

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 재생열처리에 의해서는 철손의 변화가 거의 없고, 또한 본 발명재의 경우에는 절연성이 제품화 가능한 0.3AMP 보다 훨씬 적은 값 즉 절연성이 우수함을 알 수 있다.

한편, 상기 표 2에 나타난 바와 같이, 초기 밀착성이 정상재(제품)나 피막박리재가 응력제거 소둔후에는 다소 열등해지나 본 발명의 피막재생 열처리 작업을 거치면서 박리부위가 전혀 나타나지 않고 있음을 알 수있는데, 이에 대하여 제2도 및 제3도를 통해 상세히 설명한다.

초기 정상재의 피막층을 X-선 분석한 결과인 제2도에서 알 수 있는 바와 같이, 결정피크로는 소지층인α-Fe와 베이스 코팅층인 포르스테라이트층이 나타나고 그 바탕부분에는 장력 코팅 피막인 비정질 상이 나타난다.

이에 반하여, 피막박리재를 본 발명의 재생열처리한 후의 결과를 나타내는 제3도에서 알 수 있는 바와같이 α-Fe, 베이스 코팅 성분인 포르스테라이트 성분, 장력피막중의 성분에서 비정질상 이의의 크리스토베이라이트상의 SiO₂피크가 완전하게 나타나 있다.

이것은 장력 코팅액의 주조성 성분인 콜로이달 SiO₂및 인산염이 초기 코팅후 큐어링(curing)에 의해 비정질 상태로 존재하여 고유의 물리적 특성을 유지하고 있었으나 이것이 900℃의 장시간 고온 열처리에 의해 비정질상의 SiO₂가 보다 높은 온도에서 형성되는 크리스토베이라이트의 결정상으로 화학적인 변화를 수반하였기 때문이다.

한편, 상기 표 2의 초기 피막박리재의 표면장력 피막층을 SEM으로 관찰한 결과 부분적으로 균열이 일부있지만 전체적으로 매끈한 표면이 관찰되는 반면에, 이것을 본 발명의 재생열처리후에 관찰한 결과 피막층이 일부 휘발되어 날아간 구멍이 관찰되고 전체적으로 갈라진 균열자국 및 피막의 표면응착현상도 관찰되었다.

결론적으로, 본 발명의 재생열처리재의 밀착성 개선요인은 초기 비정질상의 저열팽창계수의 장력피막층이 고온에서 장시간 열처리로 장력피막층의 비정질상태의 SiO₂가 열팽창계수가 큰 크리스토베이라이트 상의 결정질 SiO₂성분으로 변화되어 화화적 변화에 따른 피막의 기계적 특성변화로 피막 팽창에 의한 자체 균열현상이 나타나고 고온에서 피막중의 일부가 휘발되어 소실됨에 따라 피막자체에 미세한 구멍들이 생성되고, 또한 고온에 의한 표면융착으로 장력피막은 포르스테라이트 피막 및 소재층에 보다 견고하게 부착되고 이러한 미세구멍생성 및 균열현상등으로 소지층에 작용하던 장력(인장응력)이 소실되고, 여기에 부가하여 절연피막층의 표면융착현상으로 소지층과의 부착성을 더욱 건고하게 만든 것으로 판단된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 이제까지 방향성 전기강판의 피막박리 발생제품을 재생시킬 수 없는 문제를 해결할 수 있고 방향성 전기강판의 대표적인 품질불량을 해결하여 장시간의 제조과정을 통한 막대한 제조비용 손실을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 수요가에 대한 방향성 밀착성 불량 크레임 발생을 현저하게 줄이는데 커다란 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 피막의 밀착성이 불량한 방향성 전기강판을 비산화성 분위기에서 100℃/hr 이하의 승온속도로 850-1000℃까지 승온하고, 이 온도에서 5-10시간 유지한 후, 상온까지 로냉시킨 다음, 800-950℃로 유지되는

   로에서 2-4분동안 유지하여 평탄화 소둔하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 불량피막 재생방법.