KR0169122B1 - 반 처리된 전기강 열 평활 교정 방법 - Google Patents

반 처리된 전기강 열 평활 교정 방법 Download PDF

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로버트 에이취. 죤슨
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Abstract

반제품 상태에 있는 결정립 정향 실리콘강의 열편평은 저온과 고인장력 편평 어니일링을 사용하여 응력 제거 어니일링후 자기 특성의 개선을 가져온다. 편평작업은 540-780℃ 사이에서 항복강도 인장력비 약 5-20, 양호하게는 7-13을 나타나도록 선택된 인장력으로 수행된다. 물질의 항복강도는 최고 온도에서의 시간의 길이에 좌우되나 전형적으로 400-4000psi(29,200-292,000 gm/㎠)이다. 열적으로 편평된 물질은 적어도 약 10%의 응력을 갖는다. 약 785℃ 위의 온도에서 응력 제거 어니일링 후, 물질은 통상적으로 열편평 물질과 비교하여 코어 손실을 현저히 개선시킨다. 물질은 특히 권선 변압기 코어 사용에 적합하다.

Description

반 처리된 전기강 열 평활 교정 방법
제1도는 열 평활 교정 조건에서 15kg의 코어 손실에 대한 745℃(1375℉)에서의 열 평활 교종 중의 인장력의 영향을 도시한 그래프.
제2도는 15kg에서 830℃(1525℉)에서 응력 제거 소둔 후 코어 손실에 대한 평활 교정 인장력의 효과를 도시한 그래프.
제3도는 830℃(1525℉)에서 응력 제거 소둔 후 15kG의 코어 손실에 대해 745℃(1375℉)의 열 평활 교정 온도를 사용하는 열 평활 교정 인장력의 효과를 도시한 그래프.
제4도는 830℃(1525℉)에서의 응력 제거 소둔 전후에 745℃(1375℉)에서 다른 인장 수준에서 열 평활 교정된 2 유리막 필름 재료들의 15kg에서의 코어 손실의 변화를 도시한 그래프.
제5도는 0.2% 항복 강도 대 인장력 비율에 대한 평활 교정 인장력 대 온도의 영향을 도시하기 위해 로그 척도를 사용한 그래프.
제6도는 830℃(1525℉)에서의 응력 제거 소둔 후의 손실 특성에 대한 열 평활 교정 온도 및 0.2% 항복 강도/평활 교정 인장력 비율의 영향을 도시한 그래프.
제7도는 스트립 변위(인장력 영향) 및 15kg에서의 코어 손실에 대한 평활 교정 온도의 효과를 도시한 그래프.
실리콘강 스트립을 열 평활 교정(thermal flattening)하는 것은 단순한 편평도(flatness)보다 더 많은 고려를 필요로 해 왔다. 과거에, 전기장은 소둔 분리기(annealing separator), 제2 코팅 및 자기적 성질에 대한 열 평활 교정의 영향을 고려해야만 했다. 열 평활 교정은 동일한 공정의 일부로서 응력 제거 소둔과 함께 사용되어 왔다. 편평화된 조건에서 제조되지만 부가적인 열처리를 필요로 하는 실리콘강 스트립은 반 처리된(semi-processed) 강 스트립으로 여겨지며, 통상 소비자는 전기강 강판이 전자기 장치로 만들어지는 박판으로 제작된 후 응력 제거 소둔을 한다.
권선 코어 변압기 제조에 있어서, 전기강은 궁극적으로 우수한 자기적 성질을 지녀야하는 코어를 제조하는 동안 기계적 응력을 받는다. 그러한 자기적 성질은 적어도 약 785 내지 815℃(1450 내지 1500℉)의 온도에서 응력 제거 소둔 후에 형성된다. 방향성(grain oriented) 전기강은 변압기 권선 코어에 특히 적합하다. 이 장치는 스트립의 우수한 편평도를 요구한다.
실리콘강 제조시 다양한 공정과 조건으로부터 변형이 발생한다. 만일 변형이 제거되지 않으면, 강이 전기 장치에 사용될 때 히스테리시스(hysteresis) 손실이 증가되어 자기적 성질을 해치게 된다. 소정의 자기적 성질을 달성하기 위해서 코어 생산 과정 중 슬릿 형성, 권선 권선 및 구조물 제작에 대한 변형도 제거되어야 한다.
방향성 전기강은 변압기 또는 발전기 적층물용의 스트립을 제조하기 위해 열평활 교정된다. 스트립을 평활 교정하는 것은 변형 모서리, 파상 모서리 및 버클과 같은 불규칙성을 제거하기 위해 인장력을 사용하는 것을 포함한다. 그러나, 인장력과 합성 신장은 최소화될 필요가 있는 응력을 유발한다. 평활 교정 및 이전 공정에 의해 발생한 응력을 제거하기 위해 평활 교정 작업 중에 약 815℃(1500℉)의 온도가 주로 사용된다.
고온에서의 전기강에 대한 인장력 제한에 대한 많은 연구가 행해졌다. 미국 특허 제2,351,922호는 합금의 탄성 한계 아래인 500 내지 2000 psi의 스트립 인장력을 기재하고 있다. 인장 중의 온도는 약 1 내지 2분 시간 동안 700 내지 825℃였다.
미국 특허 제2,412,041호는 전기강의 인장 강도가 온도에 따라 변하고 지지롤 사이의 새깅(Sagging)을 방지하기에 충분한 인장력이 스트립에 우수한 평편도를 제공함을 교시한다. 이 인장력은 출구 롤에서의 원주 속도가 입구 롤의 원주 속도보다 0.1 내지 0.5% 빠르게 작동시킴으로써 제공된다. 필요한 인장력의 양은 재료의 조성 및 치수, 온도와 시간에 따라 변한다. 상기 특허는 0.15 내지 0.3%의 영구 신장이 정상임을 기술하고 있다. 약 648℃(약1200℉)만큼의 낮은 온도를 언급하고 있지만 편평도 제어는 흑연 용해도 온도 아래일 것만을 요구한다. 탄소 함량이 낮으면, 훨씬 높은 온도가 사용될 수 있고, 그 한계는 기계적 요소에 의해 결정된다. 4% 미만의 실리콘을 갖는 탈탄 전기강은 소정의 자기적 성질과 편평도를 발생시키기 위해 인장력을 받으며 약 815 내지 1167℃(약 1500 내지 2100℉)에서 소둔된다. 재료가 인장력을 받으며 연화 온도에 도달하면 보유시간에 제한이 별로없다. 스트립은 치수에 따라 약 1분 이내에 소정 온도에 도달하고, 서서히 냉각되는 것이 바람직하다. 발명에서 주의 분위기는 제한이 없는데, 그 이유는 주위 분위기가 편평도에 영향을 주지 않기 때문이다. 주위 분위기는 코어 손실, 연성 또는 광도(brightness)의 영향에 따라 선택된다.
미국 특허 제 3,130,088호는 평활 교정 작업 중에 롤의 직경 및 롤 사이의 간격의 영향에 대해 기술하고 있다. 노(furnace)의 역할은 편평도를 증가시키기 위해 롤의 상단 및 하단으로 번갈아 스트립을 통과시키는 일련의 롤에 영향을 받는다. 가장 양호한 결과가 1100 내지 2200 psi의 인장력 하에서 806 내지 815℃(1400 내지 1500℉)의 양호한 온도를 사용함으로써 얻어진다. 상기 특허는 고온에서 편활 교정을 하기 위한 은력의 조합이 불가능함을 인정하고 있다. 고온에서 금속의 크리프(creep)현상과 구조적 불안정성은 많은 변수들 간의 상호 작용으로 인해 공정을 매우 복잡하게 만든다.
미국 특허 제3,161,225호는 적절한 자기적 성질을 얻는데 어떤 응력의 도입도 없이 전기강 스트립을 평활 교정하는 것을 공지한다. 스트립 역곡률 제어가 평활 교정 작업 동안 코일 세트를 제거하고 스트립의 인장 및 굽힘에 의해 발생한 응력을 최소화하기 위해 이루어졌다. 벤딩 또는 인장에 의해 야기된 0.05% 신장만큼 작은 소성 변형이 자기적 성질에 회복할 수 없는 손실을 가져오는 것으로 밝혀졌다. 인장력은 스트립을 전진시키기 위해 필요한 것보다 적은 양으로 제한된다. 특히 이 기준은 1000psi(70,000g 중/㎠)미만, 및 양호하게는 약 100psi(7,000g중/㎠)가 되어야 한다.
전기강에 대한 종래의 열 평활 교정 공정은 편평한 스트립을 제조하는 광범위한 조건이 있음을 공지하고 있다. 그러나, 이 평활 교정 공정은 통상 응력을 최소화해서 저 응력을 위해 저 인장력을 사용하거나 응력 제거 소둔의 일부인 평활교정을 위해 고온을 사용하는 공정이었다. 다양한 열 평활 교정 공정으로 행해진 종래의 작업은 코팅에 대한 그러한 조건의 영향을 무시했다. 코팅은 다른 특별한 고려없이도 변형되는 것으로 예상하였다.
방향성 실리콘강을 열평활 교정하기 위한 종래의 실시는 매우 다양하다. 인장력은 100psi에서부터 강의 탄성 한계까지 변화한다. 482 내지 1167℃(900 내지 2100℉)의 온도가 조사되고, 다양한 롤의 형상 및 직경이 연구되어 왔다. 그러나, 종래의 연구들은 재료의 응력 제거 소둔 반응성에 대한 평활 교정 작업 조건의 영향을 고려하지 않았다. 종래의 공정들은 주로 완전 처리된(fully processed) 재료에 대한 것이었고 전기강 제품이 생산된 후 소비자에 의한 응력 제거 소둔에 가장 민감한 평활 교정 조건은 연구하지 않았다.
종래의 실시는 온도 및 인장력이 코팅 표면에 어떤 영향을 주는지 연구하지 않았다. 반 처리된 실리콘강에 대한 열 평활 교정과 응력 제거 소둔의 조합은 기본적으로 방향성 실리콘강에 대한 새로운 성과이다.
얇은 치수의 전기강은 권선 코어 적용시 종래 두꺼운 치수의 재료보다 훨씬 더 많은 문제점을 갖고 있지만 향상된 자기적 성질이 그 사용을 정당화한다. 재료가 얇을수록 재료에 강성도가 덜하며, 원하는 편평도를 얻기에 어려움이 더 많고, 코일 세트 및 형상 문제로 인해 권선 및 취급에 더 문제가 있다.
본 발명의 주된 목적은 제조 후에 응력 제거 소둔을 필요로 하는 권선 코어 및 다른 반 처리된 실리콘강의 자기의 성질을 최적화시키는 실리콘강을 열 평활 교정하는 방법의 개발에 있다. 본 발명의 다른 목적은 열 평활 교정 공정의 조건을 개선함으로써 제2 코팅의 인장력 전달 특성을 향상하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 권선변압기 코어에 열평활 교정을 제공하기 위해 저온 및 고인장력을 적절히 사용하는 공정의 개발에 있다. 이것은 그러한 공정에서 극히 낮은 수준의 인장력을 사용하는 다른 실시에 대하여 상당한 이점들을 갖는다. 본 발명은 노에서 스트립 트래킹(tracking)을 개선시키는 고인장력 수준을 가능하게 한다. 또한 본 발명은 열 평활 교정 공정 중에 모재 금속(base metal)의 항복 강도를 증가시켜서, 고온에서 모재 금속을 손상시키지 않고 고인장력을 사용할 수 있게 한다. 또한, 본 발명은 인장력 제한 때문에 종래에는 사용할 수 없었던 열평활 교정 작업을 위한 노의 사용을 가능하게 한다.
본 발명의 다른 목적은 발명의 열 평활 교정 공정 후에 코어 권선 작업 중의 취급 특성을 향상시키고 응력 제거 소둔 후의 자기적 성질을 향상시키는 반 처리된 실리콘강 스트립을 제공하는데 있다.
본 발명의 열 평활 교정 공정은 다음의 설명으로부터 본 기술의 당업자에서 명백한 이점을 제공한다.
본 발명은 열 평활 교정 작업 아직에 인장력과 온도 조건들을 제어함으로써 방향성 전기강의 품질을 향상시킨다. 전기강은 적절한 관계가 유지되는 한 임계조건의 범위에 거쳐 평활 교정될 수 있다. 열 평활 교정 작업이 동일한 편평도를 발생시키면서도 완전한 응력 제거없이 저온 고인장력에서 수행되면 응력 제거 소둔 후의 자기적 성질은 향상된다.
본 발명의 실시에서 약 540 내지 780℃(1000 내지 1435℉)의 범위에서의 열평활 교정 공정이 약 5 내지 20, 양호하게는 약 7 내지 13의 0.2% 항복 강도/인장력 비율을 제공하도록 조절된 인장력과 함께 사용된다. 응력 제거 소둔에서 응력 완화에 더 수월한 더 미세한 변형 구조를 모재 금속에 제공하기 위해 약 29,200 내지 292,000g중/㎠(400 내지 4000psi)의 인장력 수준이 사용된다. 양호하게는 약 655 내지 745℃(약 1175 내지 1375℉)의 온도가 36,500 내지 182,500g/중㎠(약 500 내지 2500psi)의 인장력과 함께 사용된다. 항복 강도는 스트립이 최고 온도에 있는 시간에 크게 의존한다 최종 제품이 열 평활 교정 조건에서 낮은 응력 등급(stress grade)으로 되지는 않지만, 계속해서 응력 제거 소둔되어야만 하는 변압기 코어 또는 전자기 장치에서 사용되게 된다. 이 공정은 약 790 내지 925℃(약 1450 내지 1700℉)에서의 응력 제거 소둔 후에 우수한 편평도와 향상된 자기적 성질을 갖는 이런 용도에 적합한 전기강을 만든다. 양호하게는, 응력 제거 소둔은 약 815 내지 855℃(1500 내지 1575℉)에서 수행된다.
또한, 본 공정의 평활 교정 온도가 낮을수록 강에 더 큰 고온 강도를 제공한다. 이것은 스트립에서 큰 인장력이 사용될수록 바람직한 편평도를 얻게 하고, 노에서의 트랙킹 능력을 더 크게 한다. 본 발명에서 스트립 온도가 낮아지므로, 그 온도까지 가열하는 시간이 적게 걸리기 때문에, 생산성이 증가된다. 본 발명은 편평화된 스트립을 개발하기 위해 특별한 분위기 제어나 가열/냉각률을 필요로 하지 않고, 최고 온도에서 장시간의 소킹(soaking)을 필요로 하지 않는다. 생산성은 급속한 가열을, 짧은 소킹 시간 및 급속한 냉각율의 사용에 의해 더욱 증가될 수 있다. 평활 교정 공정 동안 재료의 0.2% 항복 강도는 본 발명 실시에 의해 증가된다. 다양한 실리콘 함량에 대한 강도 수준의 변화는 매우 적다.
노 내에서 평활 교정 중의 항복 강도와 평활 교정 인장력 사이의 비율 제어는 응 제거 소둔 후 코어 손실을 개선하도록 제어하는 효과적인 수단인 것으로 밝혀졌다. 약 5 내지 20, 양호하게는 7 내지 13의 인장력 평활 교정에 대한 항복 강도의 비율 범위가 응력 제거 소둔 후 일관된 자기적 성질을 제공하였다.
응력 제거 소둔 후의 우수한 자기적 성질은 저온-고인장력 평활 교정 조건에 의해 제조된 하부 구조와 관계있는 것으로 나타난다. 또한, 본 발명은 코팅이 본 발명에 의해 열 평활 교정되었을 때 제2 코팅으로부터 향상된 인장력을 제공한다. 본 발명은 평활 교정된 스트립이 응력 제거 소둔의 조건들에 보다 잘 순응하는 공정을 개발했고, 응력 제거 소둔 후 자기적 성질을 개선시켰으며, 높은 생산성 수준에서 우수한 편평도를 제공한다.
본 발명의 열 평활 교정 고정에 앞서, 최종 치수의 실리콘강 코일이 소정 결정립 크기와 결정 방향을 얻기 위해, 아주 고온에서 소둔된다. 최종 고온 소둔 중에 랩(lap)들이 달라붙는 것을 방지하기 위해, 소둔 분리기 코팅이 사용된다. 이 코팅은 통상 강의 표면에서 실리카(silica)와 반응하여 포스테라이트(forsterite) 또는 밀 글라스(mill glass)를 형성하는 산화 마그네슘 코팅이다. 최종 소둔 후 인산염 코팅이 행해질 수 있고, 이는 강에 대한 인장 효과를 제공하고/하거나 강의 절연 특성을 향상시키기 위해 사용된다. 인산 알루미늄, 인산 마그네슘 또는 그들의 혼합물을 함유하는 다양한 제2코팅이 콜로이드 실리카와 같은 공지된 첨가물들 중 어느 것과 함께 사용될 수 있다.
명세서에서, 공간 요소(space factor)라는 용어는 특정 압력 하에서 적층부피와 비교한 밀도에 의해 결정되는 적층 또는 권선 코어의 고체 질량의 부피의 퍼센트(%)를 의미한다. 층판 간의 저항은 층판 적층물 평면에 수직한 방향에서 측정된 전기 저항을 의미한다.
본 발명이 주로 관심을 갖는 자성 판 재료용 반 처리 제품은 권선 변압기 코어와 적층 코어를 위한 층판 및 제조 후 응력 제거 소둔되는 다른 전기 장치를 포함한다. 응력 제거 소둔은 권선, 슬릿 형성, 펀칭 또는 성형을 포함할 수 있는 제조 공정 중 기계 가공 중에 발생되는 응력을 제거한다.
본 발명의 모재 금속은 적어도 약 3%의 실리콘 함량을 갖는 (100)[001] 또는 고스(Goss) 방향 전기강이고, 통상의 또는 고투자성 방향성 전기강일 수 있다. 탄소는 0.01% 이하, 통상적으로 0.004% 이하 수준으로 감소되었다. 평활 교정 처리에 반응하는 모재 금속의 차이점은 조성 차이에 약간 기인한다.
최종 소둔은 강을 코일링(coiling)함으로써 코일 세트를 불가피하게 발생된다. 스트립은 평활교정 작업을 필요로 한다. 또한, 권선 또는 층판 코어의 제조는 자기적 성질에 나쁜 영향을 미치는 상당한 변형을 일으킨다. 최종 소둔된 스트립을 약 540 내지 780℃(1000 내지 1435℉), 양호하게는 약 655 내지 745℃(1175 내지 1375℉)의 온도에서 평활 교정작업을 하게 되면, 응력 제거 소둔에 대한 반응이 최종 자기적 성질에 의해 나타나는 바와 같이 개선된다.
강도는 평활 교정 온도와 소킹 시간에 크게 좌우된다. 평활 교정 인장력에 대한 0.2% 항복 강도의 비율을 약 5 내지 15, 양호하게는 7 내지 13 사이의 관계를 도출하도록 사용한다면, 노에서의 선 인장력이 용이하게 산출될 수 있다. 평활 교정에 필요한 인장력이 얻어지고, 제2 코팅에서 바람직한 하부 구조와 최선의 인장력 전달 특성들을 제공하기 위한 관계가 결정된다. 평활 교정 조건에 기초하여 항복 강도를 예측하기 위해 다음 공식이 사용될 수 있다.
항복 강도를 산출하기 위해 이 관계가 어떻게 사용되는지를 예시하기 위해, 최고 온도에서의 30초의 소킹에 대해 다음 계산이 제시된다.
제5도는 열 평활 교정 온도 범위에 대한 바람직한 YS/FT(항복 강도/평활 교정 인장력) 비율을 조정하기 위해 필요한 여러 인장 수준을 도시한다. 제5도에서 곡선은 5초 동안의 소킹에 대한 곡선이다. 제6도는 낮은 열 평활 교정 온도의 중요성, 열 평활 교정 인장력에 대한 재료의 0.2% 항복 강도의 다양한 비율을 도시한다.
글라스 필름 또는 제2 코팅 또는 그 둘을 갖는 방향성 실리콘강 제품을 열평활 교정하는 것은 과거에 충분히 이해되지 않았다. 더욱이, 얇은 치수로의 전환은 권선 코어 용도를 위한 열 평활 교정 후에 불균일한 제품을 제공하였다.
본 발명의 평활 교정 조건은 응력 제거 소둔 공정에 대한 개선된 반응을 갖는 제품을 생산하기 위한 능력과 글라스 필름 조건에 대한 보다 나은 이해를 필요로 한다.
본 발명의 열 평활 교정 공정은 응력 제거 소둔 후 최적 성질을 부여하는 저온 고인장력 공정에 반응하는 글라스 코팅된 강의 능력에 의존한다. 열 평활 교정은 스트립을 약 540 내지 780℃(1000 내지 1435℉), 양호하게는 약 655 내지 745℃(약 1175 내지 1375℉)의 온도로 가열함으로써 이루어진다. 이러한 온도는 약 29,200 내지 292,000g 중/㎠(400 내지 4000 psi), 양호하게는 약 35,000 내지 88,000 g중/㎠(500 내지 1250psi), 보다 양호하게는 46,000 내지 67,000 g 중/㎠(650 내지 950 psi)의 인장력과 함께 사용될 때 효과가 있다. 이러한 조건의 조합은 바로, 높은 선 인장력의 사용을 가능케하는 온도에서 바람직한 항복강도를 내는 조건이다. 이는, 종래의 저 인장력 공정이 열 평활 교정 공정의 완료 시에 저 응력을 제공하도록 설계되었기 때문에 노에서의 스트립의 트래킹의 개선을 허용한다. 저온 평활 교정에 의해 제조된 글라스 필름은 온도가 현격하게 감소하기 때문에 우수한 품질 향상을 보인다. 통상, 30초 미만의 소킹만이 일단 온도가 도달된 후에 필요한 전부이다.
본 발명의 공정은 얇은 치수 재료와 관련된 종래의 취급 문제를 크게 감소키기고 응력 제거 소둔 후의 스트립의 모양을 현저하게 향상시킨다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 공정과 재료는 응력 제거 소둔이 이루어질 때까지는 저 응력 제품이 아니다. 따라서, 열 평활 교정된 글라스 코팅 스트립은 응력 제거 소둔되지 않은 적층된 코어 층판이 되지는 않는다.
제2코팅을 포함할 수 있는 글라스 필름에 대한 이 조건의 영향은 전체적인 품질 향상을 현저하게 개선한다. 온도를 낮추면, 글라스 필름 품질을 위해서가 아니라 평활 교정을 위해 선택된 열 평활 교정 온도에 의해 다공질 글라스 필름로 부터 발생된 것으로 여겨지는 내부 산화의 수준을 낮춘다. 이러한 저온 고인장력 공정의 이점을 예시하기 위해 여러 실험들이 행해졌다.
제1실험은 글라스 필름을 갖는 0.18㎜(7mils)의 규칙적인 방향성 실리콘강의 코일들을 시험하였다. 745℃(1375℉)에서의 연속 소둔이 자기적 성질에 대한 평활 교정 조건의 영향을 평가하기 위해 14,000g중/㎠(200psi), 35,000g중/㎠(500psi), 70,000g중/㎠(1,000psi) 및 140,000g중/㎠(2,000psi)의 스트립 인장력 조건과 함께 사용되었다. 이 온도에서 강의 0.2% 항복 강도는 약 49,750g중/㎠(7075psi)인 것으로 계산되었다. 790℃(1450℉)에서 계산된 0.2% 항복 강도는 371,000g중/㎠(5725psi)이고, 이것은 새로운 열 평활 교정 조건을 종래의 실시예와 비교하여 사용되었다. 시료들을 질소 분위기 하에서 약 30℃/초(약 50℉)로 가열하고, 745℃(1375℉)에서 약 15초 동안 소킹시켰다. 시료들을 30.5cm(12인치)길이로 절단하여, 평활 교정 조건과 응력 제거 소둔 조건(830℃(1525℉), 95% N2-5% H2)에서 시험하였다. 표1에 나타난 결과는 본 발명 공정이 포스테라이트 또는 밀 글라스코팅을 갖는 방향성 재료의 응력 제거 소둔 후 코어 손실 값을 개선함을 분명히 보여 준다. 소정 온도에서 계산된 인장력 수준이 재료의 항복 강도를 초과하지 않았기 때문에 예상한 바와 같이 스트립 폭의 변화가 없다. 이러한 결과들은 본 발명의 실시가 평활 교정될 때 양호한 코어 손실을 발생시키지 않고 평활 교정되도록 요구되지 않는 강보다 10% 이상 수준의 응력을 갖는다는 것을 분명히 보여준다. 인장력을 증가시키게 되면 분명히 편평도를 증가시키지만 약 70,000g중/㎠(1000psi)를 넘는 추가분 효과는 중요하지 않다. 이러한 수준의 인장력은 코일 세트를 제거하기에 충분한 것으로 나타난다. 745℃(1375℉)의 온도와 70,000g중/㎠(1000psi)의 인장력에서 평활 교정된 스트립은 박스-소둔된(as-box annealed)재료보다 취급이 용이하다. 제1도 및 제2도는 평활 교정되고 830℃(1525℉)에서 응력 제거 소둔 후 15kG의 코어 손실에 대한 평활 교정 인장력의 결과를 도시한다.
모든 시료는 포스테라이트 코팅만 되었고, 자기 데이타가 7.2mils로 교정되었다.
다른 조건의 조합을 계산하기 위해, 방향성 실리콘강에 대해 저온 및 고인장력을 사용해서 제2 실험을 수행하였다. 제2 실험에서 사용된 재료의 품질이 제1 실험에서와 같이 우수하지는 않지만, 평활 교정에 의한 이점은 계속 나타난다. 실험의 조건들은 재료가 상이한 방향성 조성을 갖는 점을 제외하고는 제1 실험과 동일하다. 그 결과가 표2, 제3도 및 제4도에 도시된다. 이 데이타는 응력 제거 소둔 후 자기적 성질의 악화를 방지하기 위해 87,500g중/㎠(1250psi)의 수준이 745℃(1375℉)에 온도에서의 상한임을 나타내는 것으로 생각된다. 분명히, 재료는 과도한 인장력에 의해 손상되었다. 그러나 745℃(1375℉)에서 이 수준 아래의 인장력 수준은 응력 제거 소둔 후의 자기적 성질을 개선한다.
제1도 및 제2도는 15kg 및 17kg에서 열 평활 교정 후 코어 손실 및 여기력에 대한 인장 수준의 효과를 도시한다. 코어 손실 값은 재료가 응력 제거 소둔될 때까지 개선되지 않는다. 편평도는 인장력이 약 70,000g중/㎠(1,000 psi)의 수준에 이를 때까지 개선되는 것으로 도시되었지만, 이 수준 이상에서는 개선되지 않았다. 제3도 및 제4도는 본 발명의 이점들을 보여준다. 자기적 성질이 개선되고 응력이 실질적으로 제거된 것은 응력 제거 소둔후이다.
글라스 필름의 특성이 저온에서 스트립을 평활 교정하고 종래의 평활 교정에 의해 야기되는 손상을 피함으로써 개선된다. 또한, 본 발명은 코어 권선 조건들과 권선 중의 항복 강도를 개선시키는 전술한 조건들로부터 코일 세트를 감소시킨다. 글라스 코팅 강의 품질은 글라스 표면에 얇은 인장력 전달 제2 코팅을 포함함으로써 더 개선될 수 있다. 코팅은 10g/㎡, 양호하게는 약 3 내지 6g/㎡이다.
자기적 성질에 대한 제2 코팅 무게의 효과를 745℃(1375℉)에서 본 발명의 열 평활 교정 공정을 사용하여 평가되었다. 표3에 나타난 결과들은 3g/㎡와 같은 얇은 코팅 두께가 저온 평활 교정 작업에서 사용될 때 자기적 성질들의 부가적인 개선이 이루어질 수 있음을 보여준다.
제7도는 코팅이 일면에서 제거될 때 스트립의 변위량을 측정했을 때, 830℃(1525℉)에서의 응력 제거 소둔 후 코팅에 의해 스트립에 전달된 인장력의 양에 대한 평활 교정 온도의 효과를 도시한다. 일 면을 코팅한 20cm 시료들을 걸고, 곡률에 의한 시료 단부의 수평 변위를 측정함으로써 편향을 측정하였다. 곡률은 코팅에 의해 전달된 인장력에 의해 생기는데, 변위가 많을수록 높은 인장력 수준을 나타낸다. 또한, 제7도는 응력 제거 소둔 후 15kG 코어 손실에 대한 평활 교정 온도의 효과를 도시한다. 포스테라이트 또는 글라스 필름 코팅을 갖는 시료들은 830℃(1525℉)로 배치형 응력 소둔 노에서 평활 교정되며, 제2 코팅을 가하고, 다양한 온도에서 경화한 다음, 제2 코팅 시료들을 830℃(1525℉)에서 응력 제거 소둔하였다. 최종 코어는 응력 제거 소둔 중에 제2 코팅의 인장력 전달 특성의 악화에 의해 영향을 받는다. 가장 낮은 코어 손실은 675℃ 내지 780℃(1250℉ 내지 1435℉)에서의 평활 교정에 의해 얻어졌고, 이것은 코팅에 의해 전달된 인장력이 이 온도 범위에서 가장 높음을 의미한다.
본 발명이 양호한 실시예에 따라 기술하였지만, 다음 특허 청구 범위로 한정된 것을 제외하고 어떠한 제한도 추가되지 않는다.

Claims (18)

  1. 글라스 필름, 제2 코팅 및 글라스 필름 위의 제2 코팅으로 구성된 그룹에서 선택된 코팅을 갖는반 처리된 방향성 실리콘강의 열 평활 교정 방법에 있어서, a)약 540 내지 780℃(1000 내지 1435℉)로 상기 강을 가열하는 단계와, b) 약 5 내지 20의 0.2% 항복 강도/인장력 비율을 제공하기에 충분한 인장력을 제공하는 단계와, c) 상기 강을 냉각하는 단계와, d)강 코어 제품을 제조하는 단계와, e)약 785℃(1450℉)보다 높은 온도로 응력 제거 소둔을 하여, 상기 강 코어 제품의 강 코어 손실을 개선하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반 처리된 방향성 실리콘강의 열 평활 교정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 열 평활 교정 작업 중의 항복 강도 대 인장력 비율이 7 내지 13인 것을 특징으로 하는 반 처리된 방향성 실리콘강의 열 평활 교정 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기의 열 평활 교정 온도가 635 내지 745℃(117℉ 내지 1375℉)인 것을 특징으로 하는 반 처리된 방향성 실리콘강의 열 평활 교정 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 응력 제어 소둔이 830 내지 860℃(1525℉ 내지 1575℉)에서 수행되는 것을 특징으로 하는 반 처리된 방향성 실리콘강이 열 평활 교정 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 코팅이 10g/㎡까지 도포되는 인산염기 조성물을 갖는 것을 특징으로 하는 반 처리된 방향성 실리콘강의 열 평활 교정 방법.
  6. 응력 제거 소둔 후의 자기적 성질을 향상시키는 평활 교정 조건의 반 처리된 방향성 실리콘강에 있어서, 상기 강은 약 5 내지 20의 0.2% 항복 강도 대 인장력 비율을 제공하도록 선택된 인장력 하에서 540 내지 780℃(1000 내지 1435℉)의 온도에서의 평활 교정 작업에 의해 제조된 변형 하부 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 반 처리된 방향성 실리콘강.
  7. 제6항에 있어서, 상기 평활 교정 온도가 635 내지 745℃(1175℉)이고, 상기 비율이 7 내지 13인 것을 특징으로 하는 반 처리된 방향성 실리콘강.
  8. 제1항에 있어서, 상기 항복 강도가 평활 교정 중에 최고 온도에서 소킹 시간을 조절함으로써 제어되는 것을 특징으로 하는 반 처리된 방향성 실리콘강의 열 평활 교정 방법.
  9. 코어 제품이 제조된 후 785℃(1450℉)보다 높은 온도에서의 응력 제거 소둔이 제공되는, 코어 제조를 위한 반 처리된 방향성 전기강 제조 방법에 있어서, a) 상기 강에 소둔 분리기 코팅을 제공하는 단계와, b)상기 코팅된 강을 최종 고온 소둔하는 단계와, c)약 5 내지 20의 0.2% 항복 강도/인장력 비율을 제공하기에 충분한 인장력으로 약 540 내지 780℃(1000 내지 1435℉)의 온도에서 상기 소둔된 강을 열 평활 교정함으로써, 약 10%보다 높은 응력 수준을 제공하여 코어 제조를 개선하고 상기 응력 제거 소둔 후에 개선된 자기적 성질을 제공하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 반 처리된 방향성 전기강 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 스트립의 두께가 0.15 내지 0.23㎜(6 내지 9mill)인 것을 특징으로 하는 반 처리된 방향성 전기강 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 스트립이 포스테라이트 필름과 열 평활 교정 전에 도포된 제2 코팅을 갖는 것을 특징으로 하는 반 처리된 방향성 전기장 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 제2 코팅이 인산염기이고, 알루미늄 및 마그네슘으로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 반 처리된 방향성 전기강 제조 방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 항복 강도 대 인장력 비율이 7 내지 13인 것을 특징으로 하는 반 처리된 방향성 전기강 제조 방법.
  14. 제9항에 있어서, 평활 교정 온도가 635 내지 745℃인 것을 특징으로 하는 반 처리된 방향성 전기강 제조 방법.
  15. 제9항에 있어서, 상기 항복 강도가 평활 교정 중에 최고 온도에서 소킹 시간을 조절함으로써 제어되는 것을 특징으로 하는 반처리된 방향성 실리콘강의 열 평활 교정 방법.
  16. 최종 고온 소둔을 거치고, 글라스 필름, 제2 코팅 및 글라스 필름 위의 제2 코팅으로 구성된 그룹 중에서 선택된 코팅을 갖는 반 처리된 방향성 실리콘강의 자기적 성질들을 개선하는 방법에 있어서, a) 약 540 내지 780℃(1000 내지 1435℉)의 열 평활 교정 온도로 상기 최종 소둔된 강을 가열하는 단계와, b) 상기 열 평활 교정 온도에서 0.2% 항복 강도보다 낮은 수준을 상기 강에 제공하도록 상기 열 평활 교정 온도에서 29,200 내지 292,000g중/㎠(400 내지 4000psi)의 인장력을 제공하는 단계와, c)코어를 제조하는 단계와, d) 약 785℃(1450℉)보다 높은 온도로 응력 제거 소둔을 하여, 응력 제거 소둔된 조건에서 상기 강 코어 손실을 개선시키는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 반 처리된 방향성 실리콘강의 자기적 성질 개선 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 인장력이 상기 열 평활 교정 온도에서 약 36,500 내지 182,500g중/㎠(약 500 내지 2500psi)인 것을 특징으로 하는 반 처리된 방향성 실리콘강의 자기적 성질 개선 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 항복 강도가 평활 교정 중에 최고 온도에서 소킹 시간을 조절함으로써 제어되는 것을 특징으로 하는 반 처리된 방향성 실리콘강의 자기적 성질 개선 방법.
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