KR100779580B1

KR100779580B1 - 저철손 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법

Info

Publication number: KR100779580B1
Application number: KR1020060134003A
Authority: KR
Inventors: 차상윤; 김재관; 권영섭
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2006-12-26
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2007-11-28

Abstract

본 발명은 저철손 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것으로서, 방향성전기강판의 제조방법에 있어서, 최종 장력 및 절연피막 도포가 끝나고 건조열처리 하여 냉각된 강판의 표면에 압연방향과 수직방향으로 끝이 날카로운 나이프가 장착된 롤의 압입을 통하여 선폭 15~100㎛, 깊이 5~15㎛인 표면 홈을 형성하여 열처리 후에도 강판의 철손저감효과가 유지되게 하는 것과 동시에 압입부 주변 재료내부에 슬립을 만들어 철손저감 효과를 더욱 높이고, 또한 강판 전체적으로 선상홈의 배열이 V 혹은 W형태를 유지하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

나이프 롤, 핀치 롤, 나이프 배열 형상(지그재그)

Description

저철손 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법{Manufacturing Method of Grain-Oriented Electrical Steel Sheet Having Low Core Loss and High Magnetic Flux Density}

도 1은 본 발명에 따른 압입홈 가공장치를 도시한 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 압입홈 가공장치의 나이프롤을 도시한 개략도,

도 3은 압입부 장력 2 Kg/mm²일 때의 압입부 단면을 도시한 광학현미경사진,

도 4는 압입부 장력 5 Kg/mm²일 때의 압입부 단면을 도시한 광학현미경사진,

도 5는 압입부 장력 7 Kg/mm²일 때의 압입부 단면을 도시한 광학현미경사진.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 나이프롤 110 : 선상돌기

200 : 워크롤 250 : 백업롤

300 : 강판 310 : 압입홈

320 : 슬립밴드 400 : x-ray 두께 측정기

500 : 전방핀치롤 510 : 후방핀치롤

600 : 전방 연속식 자성측정기 610 : 후방 연속식 자성측정기

700 : 권취롤 800 : pay off reel

본 발명은 변압기 등의 전기기기 철심으로 사용되는 저철손 방향성전기강판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2차재결정과 최종 장력코팅이 끝난 방향성전기강판의 표면에 선상의 미세홈을 부여함과 동시에 장력을 부여하여 슬립을 형성시킴으로써 철손을 감소시키고 열처리 후에도 철손감소효과가 유지되도록 하는 저철손 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법에 관한 것이다.

방향성전기강판은 압연방향으로 {110}<001>방위의 집합조직을 갖는 것으로, 제조법이 미국특허 1,965,559에 고스(N.P. Goss)에 의해 처음으로 제시된 이래, 많은 연구자들에 의해 새로운 제조방법의 발명과 특성향상이 이루어져 왔다.

방향성 전기강판의 철손감소 방안으로는 1차 재결정립의 입성장 억제력을 강화시켜 (110)[001] 고스(Goss) 방위로부터의 편차가 적은 2차 재결정립을 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 및 기계적 방법을 이용하여 압연방향과 수직방향으로 자구를 미세화하여 철손을 감소시키는 방안이 개시되어 있다. 그러나 이 방법은 자구미세화를 일으킨 변형이 응력제거 소둔에 의해 소멸되면서 철손감소효과가 사 라지므로 응력제거소둔을 요하지 않는 적철심 변압기에는 이용할 수 있으나 응력제거소둔이 필요한 권철심 변압기에는 이용할 수 없다는 결점이 있다.

일본특허공보(A) 소62-67114에는 기계적방법을 이용하여 강판표면에 적당한 압력을 부여하여 홈을 만들므로서 영구자구 미세화효과를 얻는 기술이 소개되었다. 여기에서 영구자구미세화 효과를 얻기 위한 조건들이 개시되어 있다. 평균하중 70~220 kg/mm² 와 압입깊이 5㎛이상, 선상홈의 폭은 10~300㎛, 선상홈의 간격은 압연방향으로 1~20mm으로 했을 때 강판의 가공후 응력제거소둔 온도인 750℃ 이상에서 철손감소효과가 소멸되지 않는 것으로 나타내어져 있다.

본 발명자는 대한민국 공개특허공보(A) 특1995-0014333에 보다 더 효과가 좋은 방법을 개시하였다. 이는 상기 일본특허공보(A) 소62-67114에서의 방법에 의하여 기술 구사를 해 본 결과 한면의 압입만으로는 이면까지 그 효과가 충분히 전사되지 못하므로 양면을 압입하는 방법과 장치를 개시하였다. 양면압입은 강판의 상하면 홈의 위치를 정교하게 조절하므로 양쪽 홈을 연결하는 슬립밴드가 생기게 한다. 양쪽면의 홈과 슬립밴드가 함께 작용하여 응력제거소둔후에도 철손감소효과가 남아있으며, 그 효과가 더욱 좋아지는 것이다. 그러나 강판의 상하면에 슬립밴드를 만들때 홈의 위치를 정교하게 조정하는 것이 매우 어렵다는 단점이 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적 은 방향성 전기강판 표면에 나이프 롤을 이용하여 선상의 홈을 압연 직각방향에 대하여 0~45도 방향으로 형성시 600℃ 이상의 온도에서 응력제소둔을 거쳐 철손감소효과가 잔존하며, 강판 한쪽면의 압입과 압입시 강판에 장력을 부여하여 압입부 근처에 슬립밴드를 형성하므로 간단한 수단으로 양쪽압입의 효과를 나타낼 수 있는 저철손 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 것으로서, 기계적 방법으로 방향성 전기강판의 자구를 미세화 시키는 방법에 있어서, 회전하는 나이프롤(100)과 워크롤(200) 사이로 강판을 통판시키면서 강판(300) 상면에 선상의 압입홈(310)을 형성하는 동시에 전방 핀치롤(500)은 느리게 회전시키고 후방핀치롤(510)은 빠르게 회전시키면서 강판(300)을 당겨주어 장력을 부여하고 압입홈 주변 강판 내부에 슬립밴드(320)를 형성시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 강판(300)에 부여되는 장력은 2~6kg/mm²인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 압입홈(310)은 선폭 15~100㎛, 깊이 5~15㎛로 함몰가공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 압입홈(310)은 외주면에 V 또는 W 형상의 선상돌기(110)가 돌출형성된 나이프롤(100)을 사용하여 함몰가공하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 압입홈 가공장치의 개략도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자구 미세화 장치는, 롤 상태의 강판(300)이 감겨 있는 pay off reel(800)과, 강판의 두께를 측정하여 장력조절에 필요한 데이터를 제공하는 x-ray 두께측정기(400)와, 맞물려 돌아가는 틈으로 강판(300)을 지지하여 이송하되 후방 핀치롤(510)에 비하여 느린 속도로 회전하는 전방 핀치롤(pinch roll, 500)과, 압입전 강판(300)의 초기 철손을 측정하는 전방 연속식 자성측정기(600)와, 강판 상면에 선상 압입홈(310)을 함몰가공하되, 원주면에는 V형 또는 W형의 선상돌기(110)가 돌출가공되어 있는 나이프롤(100)과, 나이프롤(100) 하방에서 회전하며 강판(300)을 지지하여 이송하는 워크롤(200) 및 백업롤(250)과, 압입홈(310) 가공후의 후기 철손을 측정하는 후방 연속식 자성측정기(610)와, 전방 핀치롤(500)에 비하여 빠른 속도로 맞물려 돌아가는 틈으로 강판(300)을 당겨주어 장력을 부여하면서 이송하는 후방 핀치롤(510)과, 이송된 주편을 재권취하는 권취롤(700)로 구성된다.

롤 상태의 강판(300)은 pay off reel(800)에서 풀려나와 전방 핀치롤(pinch roll, 500)과 후방 핀치롤(510)에 의하여 이루어지는 path line을 따라 이동하여 권취롤(700)에 의하여 재권취가 이루어진다.

강판(310)은 pay off reel(800)에서 권취롤(700)쪽으로 흘러가면서 전방 연 속식 자성측정기(600)에서 초기 철손을 측정하게 된다. 전방 핀치롤(500)을 통과한 강판(300)은 X-ray 두께측정기(400)를 지나면서 장력조절에 필요한 강판의 두께를 측정하고 나이프롤(100)과 워크롤(200)사이로 진입하여 압입홈(310)이 형성되는 시점에 전방 핀치롤(500)과 후방 핀치롤(510)에서 장력을 2~6 kg/mm²의 크기로 부여하여 강판(300)의 압입홈(310) 주위로 슬립밴드(320)를 형성시킨다. 이 때, 전방 핀치롤(500)의 회전속도는 후방 핀치롤(510)의 회전속도보다 상대적으로 느리도록 제어되어 두 핀치롤의 회전속도 차이로 강판이 당겨지고 압입홈에 장력이 부여되도록 한다. 압입홈(310)이 가공된 강판(300)은 후방 연속식 자성측정기(610)에서 압입홈(310) 및 슬립밴드(320)형성 후의 철손 측정후 후방 핀치롤(510)을 통과하여 권취롤(700)에 재권취된다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 압입홈 가공장치의 나이프롤의 개략도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 나이프롤(100)은 원주면에 V형 또는 W형의 선상돌기(110)를 돌출가공하는데, 돌기를 V형 또는 W형으로 가공함으로써 강판(300)의 이송중 사행을 방지하고 생산성을 높이는 효과가 있다.

도 3은 압입부 장력 2 Kg/mm²일 때, 도 4는 압입부 장력 5 Kg/mm²일 때, 도 5는 압입부 장력 7 Kg/mm²일 때의 압입홈(310) 단면과 슬립밴드(320)를 도시한 광학현미경 사진이고 밝게 보이는 부분이 강판(300)이다.

도시된 바와 같이, 장력은 2 kg/mm² 이하인 경우 미약하여 슬립이 생기질 않으며, 6 kg/mm² 보다 클 경우 너무 많은 슬립밴드가 생겨 오히려 자속밀도에 악영향을 주므로, 장력은 2~6 kg/mm²의 범위로 한정하는 것이 바람직하다.

또한, 압입홈(310)은 선폭(311) 15~100㎛, 깊이(312) 5~15㎛로 함몰가공한다. 선폭이 15㎛ 이하 또는 100㎛ 이상이거나, 깊이가 5㎛ 이하 또는 15㎛ 이상이면 오히려 자구 미세화에 따른 철손감소 효과가 떨어지게 된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

<실시예 1>

나이프롤(100)을 이용하여 강판의 표면에 압입과 동시에 장력을 부여하여 슬립밴드(320)를 형성하여 영구자구미세화 효과를 확인하기 위하여 다음과 같은 실험을 행하였다.

중량%로, 3%의 Si, 0.075%의 C, 0.027%의 산가용성 Al, 0.065%의 Mn, 0.024%의 S, 80ppm의 N 및 잔부 Fe로 구성되는 규소강 슬라브를 1400℃에서 5시간 가열한 후 2.3mm 두께로 열간압연한 다음, 열간압연 강판을 1120℃에서 2분간 소둔한 후 산세하고 0.23mm 두께로 냉간압연 하였다. 냉간압연판을 840℃에서 3분간 탈탄소둔하고 MgO를 도포 소부하고 1200℃에서 20시간 고온소둔 하였다. 이 고온소둔판을 장력코팅하여 최종제품을 얻었다. 이 제품에 나이프 선단의 간격이 5mm로 하고, 나 이프 선단의 폭이 30㎛이며, 나이프의 배열은 압연직각 방향에 대하여 6도 정도 기울어졌으며, 압입하중을 110 kg/mm² 로 하고, 압입부에서의 강판에 부여되는 장력은 각각 2,3,5,7 kg/mm²로 하였다. 이후에 응력제거소둔을 800℃에서 2시간동안 질소분위기에서 실시하고, 자성을 측정하여 표1에 나타내었다.

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 장력을 부여하지 않아서 슬립밴드를 형성시키지 않은 비교재 1의 경우와 6 kg/mm²를 초과하여 7 kg/mm²의 장력을 부여한 비교재 2의 경우는, 2~6 kg/mm²의 장력을 부여하여 슬립밴드를 형성시킨 발명재 2 및 3에 비하여 높은 철손을 보였다. 또한 장력을 부여하지 않은 비교재 1에 비하여 2 kg/mm²의 장력을 부여한 발명재 1의 경우, 슬립밴드는 형성되지 않았지만, 철손감소 효과가 두드러지게 나타나고 있다. 따라서 압입홈을 형성시킴과 동시에 강판에 장력을 부여하여 슬립밴드를 형성시킬 경우, 철손감소 효과가 탁월함을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 저철손 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법은 기계적 방법으로 압입홈을 형성함으로써 600℃ 이상의 온도에서 응력제거 소둔을 거쳐도 철손감소효과가 잔존하고, 압입홈을 형성시킴과 동시에 강판을 당겨주면서 장력을 부여함으로써 철손저감 효과를 더욱 높였으며, 압입홈 형성시 V 또는 W형상의 선상돌기가 돌출형성된 나이프롤을 사용함으로써 강판의 사행을 방지하고 생산성을 높이는 효과가 있다.

Claims

기계적 방법으로 방향성 전기강판의 자구를 미세화 시키는 방법에 있어서,

회전하는 나이프롤(100)과 워크롤(200) 사이로 강판을 통판시키면서 강판(300) 상면에 선상의 압입홈(310)을 형성하는 동시에 전방 핀치롤(500)은 느리게 회전시키고 후방핀치롤(510)은 빠르게 회전시키면서 강판(300)을 당겨주어 장력을 부여하고 압입홈 주변 강판 내부에 슬립밴드(320)를 형성시키는 것을 특징으로 하는 저철손 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 강판(300)에 부여되는 장력은 2~6kg/mm²인 것을 특징으로 하는 저철손 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 압입홈(310)은 선폭(311) 15~100㎛, 깊이(312) 5~15㎛로 함몰가공하는 것을 특징으로 하는 저철손 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 압입홈(310)은 외주면에 V 또는 W 형상의 선상돌기(110)가 돌출형성된 나이프롤(100)을 사용하여 함몰가공하는 것을 특징으로 하는 저철손 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법.