JPH03287725A - 低鉄損一方向性けい素鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、鉄損の低い一方向性けい素鋼板の製造方法
に関し、特に鋼板表面上の被膜を地鉄中に圧入すること
により磁区の細分化を図って、鉄損を低減しようとする
方法に関するものである。

一方向性けい素鋼板は主として変圧器、その他の電気機
器の鉄心として利用され、その磁化特性が優れているこ
と、すなわち鉄損（Ｗｌｆｆ／Ｓ。で代表される）が低
いことが要求されている。

このためには、第１に鋼板中の２次再結晶粒の＜００１
＞方位粒を圧延方向に高度に揃えることが必要であり、
第２には、最終製品の鋼中に存在する不純物や析出物を
できるだけ減少させることが必要である。かかる配慮の
下で製造される一方向性けい素鋼板は、今日まで多（の
改善努力によってその鉄損値も年を追って改善されてい
るが、エネルギー危機を境にして電力損失のより少ない
電気機器を求める傾向が一段と強まり、それらの鉄心材
料としてさらに鉄損の低い一方向性けい素鋼板の製造が
要請されるようになっている。

（従来の技術） ところで一方向性けい素ｔｌＡｖｉの鉄損を下げるには
、 （１）　Ｓｉ含有量を高める （２）製品板厚を薄くする （３）２次再結晶粒を細かくする （４）不純物含有量を低減する （５）　　（１１０）　　＜００１＞方位の２次再結晶
粒をより高度に揃える など、主に冶金学的な方法が一般に知られているが、こ
れらの手法は現行の生産手段での限界に達し、もはやそ
れ以上の改善は極めて難しく、たとえ多少の改善が認め
られたとしても、その努力の割には鉄損改善の実効は僅
かとなるような状況になっている。

これらの方法とは別に特公昭５４−２３６４７号公報に
開示されているように、鋼板表面に２次再結晶粒阻止領
域を形成させることにより、２次再結晶粒を細粒化させ
ることが提案されている。しかしこの技術は２次再結晶
粒径の制御が安定していないため実用的とは言いがたい
。

一方特公昭５Ｂ−５９６８号公報には、２次再結晶後の
鋼板の表面にボールペン状小球によって微小歪を導入す
ることにより磁区の幅を微細化し、鉄損を低減する技術
、さらに特公昭５７−２２５２号、同５７５３４１９号
、同５８−２４６０５号及び同５８−２４６０５号各公
報あるいは鉄と綱、６９　（１９８３）　、Ｐ、８９５
　（市山正）には最終製品板表面に圧延方向とほぼ直角
にレーザービームを数雛間隔に照射し、鋼板表面に高転
位密度領域を導入することにより磁区の幅を微細化し、
鉄損を低減する技術も続いて提案されている。

そしてまた特公昭５７−１８８８１０号公報では放電加
工により鋼板表層に微小歪を導入して磁区幅を微細化し
、鉄損を低減する同様な技術が提案されている。また最
近特開昭６２−９６６１７号公報、同６２−１５１５１
１号、同６２−１５１５１６号及び同６２−１５１５１
１号各公報において、鋼板表面状にプラズマ照射によっ
て局部微小歪を導入して磁区を細分化し、もって鉄損を
低下させる方法が提案された。

これら４種類の方法は、いずれも２次再結晶後の鋼板の
地鉄表面に微小な塑性歪を導入することにより、磁区幅
を微細化して鉄損の低減を図るものであって、均しく実
用的でありかつ鉄損低減効果も優れているが、鋼板の打
抜き加工、せん断加工や巻き加工後の歪取り焼鈍やその
他コーティングの焼付は処理の如き熱処理によって塑性
歪導入による効果が減殺される欠点を伴う。

このような高温の歪取り焼鈍を施しても鉄損が劣化しな
い方法が提案されている。例えば、仕上げ焼鈍板の表面
に溝もしくはセレーションを形成する方法（特公昭５０
−３５６７９号、特開昭５９−２８５２５号及び同５９
−１９７５２０号各公報参照）、仕上げ焼鈍板の表面に
微再結晶粒領域を形成する方法（特開昭５６−１３０４
５４号公報参照）、フォルステライト質被膜に異厚或い
は欠損領域を形成する方法（特開昭６０−９２４７９号
、同６０−９２４８０号、同６０−９２４８１号及び同
６０−２５８４７９号各公報参照）、地鉄中、フォルス
テライト質被膜中又は張力絶縁被膜中に異組成領域を形
成する方法（特開昭６０−１０３１２４号及び同６０−
１０３１８２号各公報参照）、等である。

しかしながらこれらの方法はいずれも工程が複雑となる
割には鉄損の低減効果は少なく、また製造コストが高い
こともあって、工業的に採用されるには至っていない。

（発明が解決しようとする課題） この発明は、磁区細分化によって低減された鉄損が歪取
り焼鈍を施しても劣化することのない、そして安定した
製造が可能な低鉄損一方向性けい素鋼板を有利に製造す
る方法について提案することを目的とする。

（課題を解決するための手段） この発明は、仕上げ焼鈍後の一方向性けい素鋼板の温度
を５０℃以上とする一方、この銅板表面に対し、高電圧
・小電流で発生させた電子ビームを局所的に照射すると
ともにこの鋼板の圧延方向に直交する向きに移動させる
ことにより、この銅板表面の被膜を地鉄に圧入させるこ
とを特徴とする低鉄損一方向性けい素鋼板の製造方法で
ある。

この発明で対象とする仕上げ焼鈍後の一方向性けい素鋼
板は、その表面上にフォルステライト被膜をそなえてい
るが、このフォルステライト被膜上にさらに絶縁被膜を
形成したものも適合する。

かかる絶縁被膜は、りん酸塩とコロイダルシリカを主成
分とするコーティングにより被成するのが好適である。

なおフォルステライト被膜及び絶縁被膜を、鋼板の圧延
方向に直交する方向へ並ぶ微小領域において地鉄内部の
奥深くまで圧入させるためには、高電圧でかつ小電流の
電子ビーム（以下ＥＢと示す）を使用してはじめて可能
になる。すなわち特に高電圧（６５〜５００ｋＶ程度）
でかつ小電流（０，０１〜５＋ａＡ程度）のＥＢを使用
した場合には、他の方法（レーザー、プラズマ又はメカ
ニカルな手法等）に比べ、厚み方向への圧入力が強く、
しかも最も狭い幅で圧入させることができるため、下地
フォルステライト被膜及び絶縁被膜を消失することなく
、地鉄へ押込めることが可能となる。

またこの発明の素材である含けい素鋼としては、従来公
知の成分組成のものいずれもが適合するが、代表組成を
掲げると次のとおりである。

Ｃ：０．０１〜０．１０　ｗｔχ（以下単に％で示す）
Ｃは、熱間圧延、冷間圧延中の組織の均一微細化のみな
らず、ゴス方位の発達に有用な成分であり、少なくとも
０．０１％以上の含有が好ましい。しかしながら０．１
０％を超えて含有させるとかえってゴス方位に乱れが生
じるので上限は０．１０％程度が好ましい。

Ｓｉ　：　２．０〜４．５　　％ Ｓｔは、綱板の比抵抗を高め鉄損の低減に有効に寄与す
るが、４．５％を上回ると冷延性が損なわれ、一方２．
０％に満たないと比抵抗が低下するだけでなく、２次再
結晶・純化のために行われる最終高温焼鈍中にα−γ変
態によって結晶方位のランダム化を生じ、十分な鉄損改
善効果が得られないので、Ｓｉ量は２．０〜４．５％程
度とするのが好ましい。

Ｍｎ　：　０．０２〜０．１２％ Ｍｎは、熱間ぜい化を防止するため少なくとも０．０２
％程度を必要とするが、あまりに多すぎると磁気特性を
劣化させるので上限は０．１２％程度に定めるのが好ま
しい。

インヒビターとしては、いわゆるＭｎＳ　、　ＭｎＳｅ
系とＡＩＮ系とがある。

ＭｎＳ　ＳＭｎＳｅ系の場合には、 Ｓ、Ｓｅを、それらのうちから選ばれる少なくとも１種
：　０．００５〜０．０６％ ５ＳＳｅは、いずれも方向性けい素鋼板の２次再結晶を
制御するインヒビターとして有力な成分である。抑制力
確保の観点からは少なくとも０．００５％程度を必要と
するが、０．０６％を趙えるとその効果が損なわれるの
でその上限、下限はそれぞれ０．０１％、０．０６％程
度とするのが好ましい。

ＡＩＮ系の場合には、 Ａｌ　：　０．００５〜０．１０％、　　Ｎ　：　０．
００４〜０．０１５％ＡＩ及びＮの範囲についても、上
述したＭｎＳ　、　ＭｎＳｅ系の場合と同様な理由によ
り、上記の範囲に定めた。ここに上記したＭｎＳ　、　
ＭｎＳｅ系及びＡＩＮ系は、それぞれ併用が可能である
。

インヒビター成分としては上記したＳ、Ｓｅ、＾１の他
、Ｃｕ、　Ｓｎ、　Ｃｒ、、Ｇｅ、、Ｓｂ、　Ｍｏ、　
Ｔｅ、　Ｂｉ及びＰ等も有利に適合するので、それぞれ
少量併せて含有させることもできる。ここに上記成分の
好適含有範囲は、それぞれＣｕ、　Ｓｎ、　Ｃｒ　：　
０．０１〜０．１５％、ＧｅＳｂ、　Ｍｏ、　Ｔｅ、　
Ｂｉ　：　０．００５〜０．１％、Ｐ　：　０．０１〜
０．２％であり、これらの各インヒビター成分について
も、単独使用及び複合使用いずれもが可能である。

（作　用） 次にこの発明について実験例に基づいて具体的に述べる
。

Ｃ：　０．０４６％、Ｓｉ　：　３．４６％、Ｍｎ　：
　０．０７２％、Ｓｅ：　０．０２２％、Ｓｂ　：　０
．０２６％及びＭｏ　：　０．０１３％を含み残部は実
質的にＦｅよりなるけい素鋼スラブを、１３６０℃で５
時間加熱後、熱間圧延にて板厚２．６　ａｎＯ熱延板に
した後、９５０℃１２分間の中間焼鈍を挟む２回の冷間
圧延を施して厚み０．２０ｍｍの最終冷延板とした。次
いで８３０″Ｃの湿水素雰囲気中で脱炭を兼ねる１次再
結晶焼鈍を施したのち、鋼板表面上にＭｇＯを主成分と
する焼鈍分離剤をスラリー塗布し、その後８６０℃で５
０時間の２次再結晶焼鈍を行ってゴス方位２次再結晶粒
を優先成長させた後、１２２０℃の乾水素雰囲気中で５
時間の純化焼鈍を施した。次いで鋼板表面上にりん酸塩
とコロイダルシリカを主成分とする絶縁被膜を被成した
のち、１５０ｋＶ　、１．３ｍＡで発生させたビーム径
１．５閣φのＥＢを、常温から８００℃までの範囲の種
々の温度に綱板温度を変化させた条件下で圧延方向に直
交する方向に５１１ＩＩＩ＋間隔で銅板の両面に、また
は１０ｍｍ間隔でｍ板の片面に照射した。その後、両面
に照射した試料については８００℃で３時間の歪取り焼
鈍を行った。また比較材としてＥＢ照射を施さない場合
についても同様の実験を行った。

かくして得られた各鋼板の鉄損特性（Ｗｌ’ｌ／％。値
）を第１図にまとめて示す。同図では、ＥＢ照射をしな
い鋼板では、鋼板の温度を変化させても鉄損特性はほと
んど変化していない。これに対してＥＢ照射材において
は、鉄損特性が大きく変化することが注目される。すな
わちＥＢ照射材では、片面照射材及び両面照射材ともに
５０℃以上の鋼板温度で鉄損特性がさらに向上している
。好ましくは１５０〜７５０℃の温度範囲において鉄損
特性が良好となる。

このように鋼板の温度を高くした状況でＥＢ照射を施す
と、鉄損特性が良好となる理由は完全には解明されたわ
けではないが、鋼板が熱膨張した状態でＥＢ照射を施す
と、磁区細分化を効果的に行うことが可能であり、鉄損
特性向上に効果があるものと考えられる。したがってこ
の発明は公知文献からは全く予想し得ないものであり、
その効果および発想は新規なものである。

このＥＢを照射するに当たって鋼板を加熱する場合には
、前もって鋼板を板幅方向にわたって均一加熱すること
が良く、その方法としては抵抗加熱、赤外線加熱等、従
来公知の方法を用いることができる。また連続式で行う
場合、ロール加熱等も好適である。

（実施例） ２種の成分組成になる鋼板すなわち （Ａ）　　Ｃ：　０．０７１　　％、　Ｓｉ　　二　３
．３９　％、　Ｍｎ　　：　　０．０８１　　％、＾１
　：　０．０２５％、Ｓｅ　：　０．０２５％、Ｃｕ　
：　０．０６８％、Ｍｏ　：　０．０１３％ を含有したけい素鋼、及び （Ｂ）　　Ｃ：　０．０４４％、Ｓｉ　：　３．３９％
、Ｍｎ　：　０．０６６％、Ｓｅ　：　０．０２２％、
Ｓｂ　：　０．０２３％、Ｍｏ　：　０．０１３％を含
有したけい素鋼の 仕上げ焼鈍板（各板厚０．２３ｍｍ）にフォルステライ
ト被膜、さらにその上にリン酸塩とコロイダルシリカを
主成分とする絶縁被膜を施した鋼板に対し、ＥＢを、片
面並びに両面に対し点状に照射した。

なおＥＢ照射条件は、加速電圧：　１７５にν、加速電
流：１．３ｍＡ、ビーム径：　０．１３ｍｍφ、ビーム
スポット間隔：３００μｍ　（両面）及び３５０μｍ　
（片面）、走査間隔：５鵬（両面）及び１０ｍｍ（片面
）であった。またこのときの鋼板の温度は２００℃とし
た。

なお両面照射材は、８００℃で３時間の歪取り焼鈍を行
った。

かくして得られたｆｉｌ板の磁気特性（Ｂｏｏ　、’Ａ
ｒ、ｙｓ。）を表１に示す。

表１ することにより、鉄損がさらに低減した一方向性けい素
鋼板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ＥＢ照射材及びＥＢ無照射材の鉄損特性に及
ぼす鋼板温度の影響を示すグラフである。 （発明の効果）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、仕上げ焼鈍後の一方向性けい素鋼板の温度を５０℃
   以上とする一方、この鋼板表面に対し、高電圧・小電流
   で発生させた電子ビームを局所的に照射するとともにこ
   の鋼板の圧延方向に直交する向きに移動させることによ
   り、この鋼板表面の被膜を地鉄に圧入させることを特徴
   とする低鉄損一方向性けい素鋼板の製造方法。