JPH07320921A - 鉄損の低い方向性電磁鋼板 - Google Patents
鉄損の低い方向性電磁鋼板Info
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- JPH07320921A JPH07320921A JP6115189A JP11518994A JPH07320921A JP H07320921 A JPH07320921 A JP H07320921A JP 6115189 A JP6115189 A JP 6115189A JP 11518994 A JP11518994 A JP 11518994A JP H07320921 A JPH07320921 A JP H07320921A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 表面に圧延方向とほぼ直交する方向に延びる
線状の溝を複数本有する方向性電磁鋼板であって、互い
に隣り合う溝間に微細結晶粒群からなる帯状領域を圧延
方向とほぼ直交する方向にそなえることを特徴とする鉄
損の低い方向性電磁鋼板。 【効果】 この発明による鋼板は従来に優る低鉄損を示
すだけでなく、歪取り焼鈍による鉄損の劣化がないの
で、積鉄心、巻鉄心共に使用でき、変圧器の効率向上に
大きく寄与する。
線状の溝を複数本有する方向性電磁鋼板であって、互い
に隣り合う溝間に微細結晶粒群からなる帯状領域を圧延
方向とほぼ直交する方向にそなえることを特徴とする鉄
損の低い方向性電磁鋼板。 【効果】 この発明による鋼板は従来に優る低鉄損を示
すだけでなく、歪取り焼鈍による鉄損の劣化がないの
で、積鉄心、巻鉄心共に使用でき、変圧器の効率向上に
大きく寄与する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は変圧器その他の電気機
器の鉄心に用いて好適な低鉄損方向性電磁鋼板に関する
ものである。方向性電磁鋼板は主として変圧器の鉄心材
料として用いられ、その磁気特性が良好であることが要
求される。特に鉄心として使用した場合のエネルギー損
失、すなわち鉄損が低いことが重要である。
器の鉄心に用いて好適な低鉄損方向性電磁鋼板に関する
ものである。方向性電磁鋼板は主として変圧器の鉄心材
料として用いられ、その磁気特性が良好であることが要
求される。特に鉄心として使用した場合のエネルギー損
失、すなわち鉄損が低いことが重要である。
【０００２】
【従来の技術】従来から鉄損を低減させるために、結晶
方位を（１１０）〔００１〕方位により高度に揃えるこ
と、Si含有量を上げそれによって鋼板の電気抵抗を増加
させること、不純物を低減させること、そして板厚を薄
くすることなどが種々に行われてきた。その結果、板厚
が0.23mm以下の鋼板では、鉄損W17/50（磁束密度1.7
Ｔ，50Hzの場合の鉄損値) が0.9 W/kg以下のものが製造
されるようになった。しかし、冶金学的な方法ではこれ
以上の大幅な鉄損の改善は期待できない。
方位を（１１０）〔００１〕方位により高度に揃えるこ
と、Si含有量を上げそれによって鋼板の電気抵抗を増加
させること、不純物を低減させること、そして板厚を薄
くすることなどが種々に行われてきた。その結果、板厚
が0.23mm以下の鋼板では、鉄損W17/50（磁束密度1.7
Ｔ，50Hzの場合の鉄損値) が0.9 W/kg以下のものが製造
されるようになった。しかし、冶金学的な方法ではこれ
以上の大幅な鉄損の改善は期待できない。
【０００３】そこで、近年、鉄損の大幅な低減を達成す
る手段として人為的に磁区を細分化する方法が種々試み
られるようになった。その中で現在工業化されている方
法としては、特公昭57−2252号公報の方向性電磁鋼板の
鉄損特性改善方法に提案開示されているような、仕上げ
焼鈍済みの鋼板表面にレーザーを照射する方法がある。
しかし、この方法は、鉄損低減に効果があるとはいうも
のの、歪取り焼鈍によって鉄損の劣化を来すという欠点
があり、歪取り焼鈍を必須とする巻鉄心用としては用い
られない。
る手段として人為的に磁区を細分化する方法が種々試み
られるようになった。その中で現在工業化されている方
法としては、特公昭57−2252号公報の方向性電磁鋼板の
鉄損特性改善方法に提案開示されているような、仕上げ
焼鈍済みの鋼板表面にレーザーを照射する方法がある。
しかし、この方法は、鉄損低減に効果があるとはいうも
のの、歪取り焼鈍によって鉄損の劣化を来すという欠点
があり、歪取り焼鈍を必須とする巻鉄心用としては用い
られない。
【０００４】かような磁区細分化方法を改良して歪取り
焼鈍を可能とした鉄損低減技術として特公昭62−54873
号公報の低鉄損一方向性電磁鋼板の製造方法には、仕上
げ焼鈍済みの鋼板にレーザーや機械的手段によって局所
的に絶縁膜を除去したのち、被膜除去部を酸洗する方法
やナイフなどにより機械的に直接地鉄までけがくなどの
方法により、線状の溝を局所的に形成したのち、溝を充
填するようにりん酸系の張力付与被膜処理を施す方法
が、また特公昭62−53579 号公報の低鉄損一方向性電磁
鋼板の製造方法には、仕上げ焼鈍済みの鋼板に90〜220
kgf/mm2 の荷重で地鉄部分に深さ５μm 超の溝を形成し
たのち、750 ℃以上の温度で加熱処理する方法が、さら
に、特公平３−69968 号公報には、最終冷間圧延後の鋼
板の圧延方向とほぼ直角な方向に線状刻み目を導入する
方法が、それぞれ提案開示されている。
焼鈍を可能とした鉄損低減技術として特公昭62−54873
号公報の低鉄損一方向性電磁鋼板の製造方法には、仕上
げ焼鈍済みの鋼板にレーザーや機械的手段によって局所
的に絶縁膜を除去したのち、被膜除去部を酸洗する方法
やナイフなどにより機械的に直接地鉄までけがくなどの
方法により、線状の溝を局所的に形成したのち、溝を充
填するようにりん酸系の張力付与被膜処理を施す方法
が、また特公昭62−53579 号公報の低鉄損一方向性電磁
鋼板の製造方法には、仕上げ焼鈍済みの鋼板に90〜220
kgf/mm2 の荷重で地鉄部分に深さ５μm 超の溝を形成し
たのち、750 ℃以上の温度で加熱処理する方法が、さら
に、特公平３−69968 号公報には、最終冷間圧延後の鋼
板の圧延方向とほぼ直角な方向に線状刻み目を導入する
方法が、それぞれ提案開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上掲特公昭62−54873
号公報、特公昭62−53579 号公報及び特公平３−69968
号公報に開示の方法により得られる鋼板は、線状の溝を
有する点において共通しており、溝周辺に発生する磁極
に由来した磁区細分化効果が鉄損改善原理の１つとなっ
ている。そして、現在これらの方法を用いた鋼板が歪取
焼鈍可能な電磁鋼板として工業的に生産されている。し
かしながら、これらの鋼板は、磁極の生成が溝近傍に限
られるために磁区細分化効果が十分とはいえず、鉄損低
減に関して改善の余地が残されていた。
号公報、特公昭62−53579 号公報及び特公平３−69968
号公報に開示の方法により得られる鋼板は、線状の溝を
有する点において共通しており、溝周辺に発生する磁極
に由来した磁区細分化効果が鉄損改善原理の１つとなっ
ている。そして、現在これらの方法を用いた鋼板が歪取
焼鈍可能な電磁鋼板として工業的に生産されている。し
かしながら、これらの鋼板は、磁極の生成が溝近傍に限
られるために磁区細分化効果が十分とはいえず、鉄損低
減に関して改善の余地が残されていた。
【０００６】そこでこの発明の目的は、表面に溝を形成
した方向性けい素鋼板に関して、さらなる磁気特性の向
上、特に鉄損特性の向上を図った方向性電磁鋼板を提案
することにある。
した方向性けい素鋼板に関して、さらなる磁気特性の向
上、特に鉄損特性の向上を図った方向性電磁鋼板を提案
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】発明者らは上記課題を解
決すべく鋭意研究を重ねた結果、表面に圧延方向とほぼ
直角な方向に延びる線状の溝を有する鋼板であって、該
線状溝以外の部分に粒径の微細な結晶粒が圧延方向と直
角方向に連続もしくは不連続に存在し、しかもこの微細
結晶粒の存在領域の幅が２mm以下であるような電磁鋼板
が、従来にも増して低鉄損を示すことを知見として得、
この発明をなすに到った。
決すべく鋭意研究を重ねた結果、表面に圧延方向とほぼ
直角な方向に延びる線状の溝を有する鋼板であって、該
線状溝以外の部分に粒径の微細な結晶粒が圧延方向と直
角方向に連続もしくは不連続に存在し、しかもこの微細
結晶粒の存在領域の幅が２mm以下であるような電磁鋼板
が、従来にも増して低鉄損を示すことを知見として得、
この発明をなすに到った。
【０００８】すなわちこの発明は、表面に圧延方向とほ
ぼ直交する方向に延びる線状の溝を複数本有する方向性
電磁鋼板であって、互いに隣り合う溝間に微細結晶粒群
からなる帯状領域を圧延方向とほぼ直交する方向にそな
えることを特徴とする鉄損の低い方向性電磁鋼板であ
る。
ぼ直交する方向に延びる線状の溝を複数本有する方向性
電磁鋼板であって、互いに隣り合う溝間に微細結晶粒群
からなる帯状領域を圧延方向とほぼ直交する方向にそな
えることを特徴とする鉄損の低い方向性電磁鋼板であ
る。
【０００９】ここに、線状の溝は、幅が30μm 以上300
μm 以下、深さが10μm 以上70μm以下、圧延方向の間
隔が１mm以上30mm以下、圧延方向と直交する方向からの
偏倚角度が30°以内であり、かつ帯状微細粒領域は、幅
２mm以下、圧延方向の間隔が１mm以上50mm以下、圧延方
向と直交する方向からの偏倚角度が30°以内であること
が好適である。
μm 以下、深さが10μm 以上70μm以下、圧延方向の間
隔が１mm以上30mm以下、圧延方向と直交する方向からの
偏倚角度が30°以内であり、かつ帯状微細粒領域は、幅
２mm以下、圧延方向の間隔が１mm以上50mm以下、圧延方
向と直交する方向からの偏倚角度が30°以内であること
が好適である。
【００１０】以下、この発明の基礎となった研究結果に
ついて説明する。インヒビターとしてMnSe, AlN を含む
Si：3.3 ％の含けい素鋼熱間圧延板を中間焼鈍を挟む２
回の冷間圧延により0.23mm厚まで圧延し、その後は以下
に示す(A) 〜(E) の５種類の工程を施して、各種の電磁
鋼板を得た。
ついて説明する。インヒビターとしてMnSe, AlN を含む
Si：3.3 ％の含けい素鋼熱間圧延板を中間焼鈍を挟む２
回の冷間圧延により0.23mm厚まで圧延し、その後は以下
に示す(A) 〜(E) の５種類の工程を施して、各種の電磁
鋼板を得た。
【００１１】(A)グラビアオフセット印刷によるエッチ
ングレジスト塗布後、電解エッチングを施すことにより
線状の溝を形成したのち、脱炭焼鈍、次いで最終仕上焼
鈍を施した。 (B) (A)と同一の溝形成処理をし、レジスト除去処理を
施した後、互いに隣り合う溝と溝との中間に、溝と平行
な方向にSnSO4 を１m2あたり３g を線状に塗布し、以降
は(A) と同一の脱炭焼鈍、最終仕上焼鈍の処理をした。
SnSO4 の線状塗布部は、溝と溝の中間に各１本とした。 (C) (A)と同一の溝形成処理後、SnSO4 を溝部に塗布
し、以降は(A) と同一の脱炭焼鈍、最終仕上焼鈍の処理
をした。 (D)溝形成処理をすることなしに(B) と同一条件でSnSO
4 を線状に塗布した。 (E)溝形成処理をすることなしに脱炭焼鈍、最終仕上げ
焼鈍をして、比較材とした。
ングレジスト塗布後、電解エッチングを施すことにより
線状の溝を形成したのち、脱炭焼鈍、次いで最終仕上焼
鈍を施した。 (B) (A)と同一の溝形成処理をし、レジスト除去処理を
施した後、互いに隣り合う溝と溝との中間に、溝と平行
な方向にSnSO4 を１m2あたり３g を線状に塗布し、以降
は(A) と同一の脱炭焼鈍、最終仕上焼鈍の処理をした。
SnSO4 の線状塗布部は、溝と溝の中間に各１本とした。 (C) (A)と同一の溝形成処理後、SnSO4 を溝部に塗布
し、以降は(A) と同一の脱炭焼鈍、最終仕上焼鈍の処理
をした。 (D)溝形成処理をすることなしに(B) と同一条件でSnSO
4 を線状に塗布した。 (E)溝形成処理をすることなしに脱炭焼鈍、最終仕上げ
焼鈍をして、比較材とした。
【００１２】なお上記(A) 〜(D) において導入した溝
は、いずれも幅150 μm 、深さ20μm、圧延方向の間隔
４mmであり、圧延方向と直交する方向に線状に導入し
た。また(B), (C)におけるSnSO4 の塗布領域の幅は100
μm とした。なお、試料(A) は鋼板に溝を導入したのみ
の材料である。
は、いずれも幅150 μm 、深さ20μm、圧延方向の間隔
４mmであり、圧延方向と直交する方向に線状に導入し
た。また(B), (C)におけるSnSO4 の塗布領域の幅は100
μm とした。なお、試料(A) は鋼板に溝を導入したのみ
の材料である。
【００１３】これらの工程を経た各試料(A) 〜(E) につ
いて、断面構造の観察を行ったところ、図１に断面構造
を模式的に示すように試料(B), (D)ではSnSO4 の塗布部
から板厚方向にもう一方の鋼板表面まで連続する平均結
晶粒径0.5 mmの微細結晶粒が生じていることが確認され
た。また、試料(C) では溝底面から板厚方向にもう一方
の鋼板表面まで連続する微細結晶粒が観察された。ま
た、これらの試料からエプスタイン試片を採取し、歪取
焼鈍後の磁気特性を測定した。その測定結果を表１に示
す。ここでＢ8 は磁化力800A/mにおける磁束密度を示
す。
いて、断面構造の観察を行ったところ、図１に断面構造
を模式的に示すように試料(B), (D)ではSnSO4 の塗布部
から板厚方向にもう一方の鋼板表面まで連続する平均結
晶粒径0.5 mmの微細結晶粒が生じていることが確認され
た。また、試料(C) では溝底面から板厚方向にもう一方
の鋼板表面まで連続する微細結晶粒が観察された。ま
た、これらの試料からエプスタイン試片を採取し、歪取
焼鈍後の磁気特性を測定した。その測定結果を表１に示
す。ここでＢ8 は磁化力800A/mにおける磁束密度を示
す。
【００１４】
【表１】
【００１５】表１に示したように、鋼板表面における線
状溝と微細結晶粒の線状領域とを組みあわせて形成した
試料(B),(C) は、溝のみの試料(A) 、微細粒のみの試料
(D)よりも低い鉄損が得られた。また、この試料(B) と
試料(C) との比較から、線状溝下部に微細粒が生成して
いる試料(C) も鉄損低減効果があるものの、試料(B)の
ように溝部以外の部分に微細粒を線状に発生させた方
が、鉄損低減効果が高いことが分った。
状溝と微細結晶粒の線状領域とを組みあわせて形成した
試料(B),(C) は、溝のみの試料(A) 、微細粒のみの試料
(D)よりも低い鉄損が得られた。また、この試料(B) と
試料(C) との比較から、線状溝下部に微細粒が生成して
いる試料(C) も鉄損低減効果があるものの、試料(B)の
ように溝部以外の部分に微細粒を線状に発生させた方
が、鉄損低減効果が高いことが分った。
【００１６】
【作用】上述したような線状溝と微細結晶粒との組み合
わた鋼板における鉄損低減作用については未だ明確では
ないが、次のとおりと考えられる。すなわち、試料(C)
においては、それのみでも磁極生成作用がある溝の下に
さらに多くの磁極を発生させるべく微細粒を導入するも
のであり、その結果として鉄損低減の効果が見られた
が、試料(B) では、もともと磁極の生成していない領域
に溝とは別に微細粒による磁極を導入したため、(B) は
(C) よりさらに低い鉄損が得られたものと考えられる。
わた鋼板における鉄損低減作用については未だ明確では
ないが、次のとおりと考えられる。すなわち、試料(C)
においては、それのみでも磁極生成作用がある溝の下に
さらに多くの磁極を発生させるべく微細粒を導入するも
のであり、その結果として鉄損低減の効果が見られた
が、試料(B) では、もともと磁極の生成していない領域
に溝とは別に微細粒による磁極を導入したため、(B) は
(C) よりさらに低い鉄損が得られたものと考えられる。
【００１７】以上のようにこの発明は、表面に圧延方向
とほぼ直角な方向に延びる線状の溝を有し、かつ該線状
溝以外の部分に板厚を貫通する微細結晶粒を圧延方向と
ほぼ直角な方向に延びる帯状領域を形成するように生成
させることにより従来以上の鉄損低減に成功したのであ
る。
とほぼ直角な方向に延びる線状の溝を有し、かつ該線状
溝以外の部分に板厚を貫通する微細結晶粒を圧延方向と
ほぼ直角な方向に延びる帯状領域を形成するように生成
させることにより従来以上の鉄損低減に成功したのであ
る。
【００１８】次にこの発明における溝の適正範囲及び微
細結晶粒の形成領域の適正範囲を調べるために行った種
々の実験結果について述べる。まず鋼板表面に形成され
た線状溝の好適範囲について調べた。図２，図３は、そ
れぞれ板厚0.23mmの鋼板に形成された線状溝の幅、深さ
と鉄損W17/50との関係を示す。これらの図から、溝幅が
30μm 以上、溝深さが10μｍ以上70μm 以下において0.
80W/kg以下の低鉄損が安定して得られることがわかる。
この溝幅に関しては300 μm を超える場合にも低鉄損は
得られるが、磁束密度が顕著に低下するため、溝幅の適
正範囲は30μm 以上300 μm 以下である。
細結晶粒の形成領域の適正範囲を調べるために行った種
々の実験結果について述べる。まず鋼板表面に形成され
た線状溝の好適範囲について調べた。図２，図３は、そ
れぞれ板厚0.23mmの鋼板に形成された線状溝の幅、深さ
と鉄損W17/50との関係を示す。これらの図から、溝幅が
30μm 以上、溝深さが10μｍ以上70μm 以下において0.
80W/kg以下の低鉄損が安定して得られることがわかる。
この溝幅に関しては300 μm を超える場合にも低鉄損は
得られるが、磁束密度が顕著に低下するため、溝幅の適
正範囲は30μm 以上300 μm 以下である。
【００１９】図４、図５にはそれぞれ溝幅200 μm 、溝
深さ20μm とした場合の圧延方向と直交する方向からの
溝偏倚角度と鉄損との関係、圧延方向における溝間隔と
鉄損との関係を示す。これらの図より0.80w/kg以下の低
鉄損を得るためには、圧延方向の溝間隔は１mm以上30mm
以下、溝の偏倚角度は圧延方向と直角な方向から30°以
内にすることが好ましいことがわかる。
深さ20μm とした場合の圧延方向と直交する方向からの
溝偏倚角度と鉄損との関係、圧延方向における溝間隔と
鉄損との関係を示す。これらの図より0.80w/kg以下の低
鉄損を得るためには、圧延方向の溝間隔は１mm以上30mm
以下、溝の偏倚角度は圧延方向と直角な方向から30°以
内にすることが好ましいことがわかる。
【００２０】次に溝部以外の部分に形成されるべき微細
結晶粒形成領域について調べた。以下の実験において、
線状溝の幅は200 μm 、深さは25μm 、溝間隔は４mmと
し、圧延方向と直角に導入してある。また微細結晶粒は
SnSO4 を脱炭焼鈍前に塗布することによって発生させ
た。図６に、溝と溝の間に生じさせる微細結晶粒の線状
領域について、圧延方向の幅と磁気特性との関係を示
す。この実験では、線状溝間の間隔は４mmとし、溝と溝
の間に微細粒領域を１本のみ、溝から距離２mmの位置に
圧延方向と直交する方向に導入した。図６から明らかな
ごとく鋼板表面における微細粒領域の幅が２mm以下の場
合は、溝のみを形成した場合よりも低い鉄損値が得られ
ている。微細結晶粒領域の幅が２mmを超えると、磁束密
度が低下し、鉄損値が上昇する。
結晶粒形成領域について調べた。以下の実験において、
線状溝の幅は200 μm 、深さは25μm 、溝間隔は４mmと
し、圧延方向と直角に導入してある。また微細結晶粒は
SnSO4 を脱炭焼鈍前に塗布することによって発生させ
た。図６に、溝と溝の間に生じさせる微細結晶粒の線状
領域について、圧延方向の幅と磁気特性との関係を示
す。この実験では、線状溝間の間隔は４mmとし、溝と溝
の間に微細粒領域を１本のみ、溝から距離２mmの位置に
圧延方向と直交する方向に導入した。図６から明らかな
ごとく鋼板表面における微細粒領域の幅が２mm以下の場
合は、溝のみを形成した場合よりも低い鉄損値が得られ
ている。微細結晶粒領域の幅が２mmを超えると、磁束密
度が低下し、鉄損値が上昇する。
【００２１】次に微細結晶粒領域を導入する間隔の最適
条件について調べた結果を図７に微細粒領域の間隔と鉄
損との関係で示す。なおこの実験における微細粒領域の
幅は0.5 mmとし、線状溝下に微細粒領域が存在しないよ
うに導入した。図７より、微細粒領域の間隔が１mm以上
50mm以下の範囲において鉄損低減効果があるといえる。
さらに、微細粒領域を導入する角度については、図８に
示す実験結果より０°〜30°の範囲が適合するといえ
る。
条件について調べた結果を図７に微細粒領域の間隔と鉄
損との関係で示す。なおこの実験における微細粒領域の
幅は0.5 mmとし、線状溝下に微細粒領域が存在しないよ
うに導入した。図７より、微細粒領域の間隔が１mm以上
50mm以下の範囲において鉄損低減効果があるといえる。
さらに、微細粒領域を導入する角度については、図８に
示す実験結果より０°〜30°の範囲が適合するといえ
る。
【００２２】次に微細結晶粒領域の形成状況と鉄損特性
との関係について調べた結果、以下のことが判明した。
すなわち、図９(a) 〜(d) に示す電磁鋼板の平面図にお
いて、良好な鉄損特性を得るには、図９(a) のように線
状の微細粒領域全幅とほぼ一致する粒径になる微細結晶
粒が一列に並ぶ場合、図９(b) のように微細粒領域の幅
内にての圧延方向に数列が連なる場合のいずれでも構わ
ない。また、図９(c)のように微細粒領域が圧延方向と
直交する方向から所定の偏倚角度で導入された場合は、
帯状の微細結晶粒領域が線状の線状溝と交錯しても構わ
ない。さらに、図９(d) のように、鋼板表面の溝と溝の
間に２本以上の微細粒領域を形成した場合にも同様に鉄
損低減効果が確認された。また微細結晶粒は、板厚にわ
たって存在する方が磁区細分化効果が大きい。なお、図
２〜８で示した実験において、導入した溝形状は幅200
μm 、深さ20μm であり、圧延方向の間隔４mmで圧延方
向と直角な方向に線状に導入したものである。
との関係について調べた結果、以下のことが判明した。
すなわち、図９(a) 〜(d) に示す電磁鋼板の平面図にお
いて、良好な鉄損特性を得るには、図９(a) のように線
状の微細粒領域全幅とほぼ一致する粒径になる微細結晶
粒が一列に並ぶ場合、図９(b) のように微細粒領域の幅
内にての圧延方向に数列が連なる場合のいずれでも構わ
ない。また、図９(c)のように微細粒領域が圧延方向と
直交する方向から所定の偏倚角度で導入された場合は、
帯状の微細結晶粒領域が線状の線状溝と交錯しても構わ
ない。さらに、図９(d) のように、鋼板表面の溝と溝の
間に２本以上の微細粒領域を形成した場合にも同様に鉄
損低減効果が確認された。また微細結晶粒は、板厚にわ
たって存在する方が磁区細分化効果が大きい。なお、図
２〜８で示した実験において、導入した溝形状は幅200
μm 、深さ20μm であり、圧延方向の間隔４mmで圧延方
向と直角な方向に線状に導入したものである。
【００２３】前述したように、この発明では、鋼板表面
に圧延方向とほぼ直角に線状の溝を導入することで、溝
に生成する磁極により磁区を細分化して鉄損低減を図
り、さらに鋼板の溝のない部分に、圧延方向とほぼ直角
な方向に延びる帯状の細分結晶領域を導入することによ
って、溝のみを形成した場合よりもさらなる鉄損低減を
行ったものである。その鉄損低減機構は、既に磁極の生
成している溝部分とは別に、微細粒による磁極が生成
し、磁区がさらに細分化するからであると考えられる。
に圧延方向とほぼ直角に線状の溝を導入することで、溝
に生成する磁極により磁区を細分化して鉄損低減を図
り、さらに鋼板の溝のない部分に、圧延方向とほぼ直角
な方向に延びる帯状の細分結晶領域を導入することによ
って、溝のみを形成した場合よりもさらなる鉄損低減を
行ったものである。その鉄損低減機構は、既に磁極の生
成している溝部分とは別に、微細粒による磁極が生成
し、磁区がさらに細分化するからであると考えられる。
【００２４】この微細結晶粒の帯状領域は、圧延方向と
ほぼ直角方向に連続していることが望ましいが、図９の
ように不連続な部分があっても鉄損低減効果はあり、ま
た、磁極生成のためには微細結晶粒が板厚を貫通してい
ることが望ましいが、貫通していない場合であっても鉄
損低減効果はある。
ほぼ直角方向に連続していることが望ましいが、図９の
ように不連続な部分があっても鉄損低減効果はあり、ま
た、磁極生成のためには微細結晶粒が板厚を貫通してい
ることが望ましいが、貫通していない場合であっても鉄
損低減効果はある。
【００２５】また、線状溝については、図２に示したよ
うに溝の幅があまりに狭い場合には鉄損低減効果は小さ
く、一方溝幅が過剰に広い場合、磁束密度の低下を招
く。したがって溝幅は30μm 以上300 μm 以下であるこ
とが望ましい。溝の深さは10μm より浅いと磁区細分化
効果が不足であり、70μm より深いとヒステリシス損が
増大するため、10μm から70μm が適正である。また溝
の圧延方向と直交する方向からの偏倚角度は、溝の方向
が圧延方向に近づくにつれてヒステリシス損が上昇する
ため、０°〜30°の範囲が望ましい。溝の間隔について
は、１mmより狭いとヒステリシス損を上昇させる傾向に
あり、30mmより広いと磁区細分化効果がない。よって溝
幅の適正範囲は１mm〜30mmとする。
うに溝の幅があまりに狭い場合には鉄損低減効果は小さ
く、一方溝幅が過剰に広い場合、磁束密度の低下を招
く。したがって溝幅は30μm 以上300 μm 以下であるこ
とが望ましい。溝の深さは10μm より浅いと磁区細分化
効果が不足であり、70μm より深いとヒステリシス損が
増大するため、10μm から70μm が適正である。また溝
の圧延方向と直交する方向からの偏倚角度は、溝の方向
が圧延方向に近づくにつれてヒステリシス損が上昇する
ため、０°〜30°の範囲が望ましい。溝の間隔について
は、１mmより狭いとヒステリシス損を上昇させる傾向に
あり、30mmより広いと磁区細分化効果がない。よって溝
幅の適正範囲は１mm〜30mmとする。
【００２６】次に、帯状に導入する微細結晶粒領域の好
適範囲に述べる。この微細結晶粒自体は結晶方位〔００
１〕の圧延方向からのずれが大きいため、微細粒領域の
拡大は磁束密度の低下、及び鉄損の増大につながる。し
たがって図６の結果より、溝のみの場合よりも鉄損を低
くするためには、微細粒領域の幅は２mm以下が望まし
い。また、微細粒領域の間隔について、あまりに縮小す
ると鋼板全体に占める微細粒部分の割合を増大させると
ともにヒステリシス損を上昇させる。一方、間隔が50mm
を超えると磁区細分化効果が期待できない。したがって
微細粒領域の間隔は図７より１mmから50mmが望ましい。
さらに、帯状の微細粒領域の圧延方向と直交する方向か
らの偏倚角度は、溝の場合と同様の理由により０°から
30°が望ましい。
適範囲に述べる。この微細結晶粒自体は結晶方位〔００
１〕の圧延方向からのずれが大きいため、微細粒領域の
拡大は磁束密度の低下、及び鉄損の増大につながる。し
たがって図６の結果より、溝のみの場合よりも鉄損を低
くするためには、微細粒領域の幅は２mm以下が望まし
い。また、微細粒領域の間隔について、あまりに縮小す
ると鋼板全体に占める微細粒部分の割合を増大させると
ともにヒステリシス損を上昇させる。一方、間隔が50mm
を超えると磁区細分化効果が期待できない。したがって
微細粒領域の間隔は図７より１mmから50mmが望ましい。
さらに、帯状の微細粒領域の圧延方向と直交する方向か
らの偏倚角度は、溝の場合と同様の理由により０°から
30°が望ましい。
【００２７】この発明の方向性電磁鋼板は、常法に従
い、方向性電磁鋼板板用スラブを熱間圧延し、その後必
要に応じて熱延板焼鈍を行ったのち、１回又は中間焼鈍
を挟む２回以上の冷間圧延により最終製品板厚とし、そ
の後脱炭焼鈍、次いで最終仕上げ焼鈍を施したのち、通
常の上塗コーティングを施して製品とする。
い、方向性電磁鋼板板用スラブを熱間圧延し、その後必
要に応じて熱延板焼鈍を行ったのち、１回又は中間焼鈍
を挟む２回以上の冷間圧延により最終製品板厚とし、そ
の後脱炭焼鈍、次いで最終仕上げ焼鈍を施したのち、通
常の上塗コーティングを施して製品とする。
【００２８】溝を導入する時期に関しては最終仕上焼鈍
の前後のいずれでも構わない。溝を形成する方法につい
ては、局所的にエッチング処理をする方法、刃物等でけ
がく方法、突起付きロールで圧延する方法等が挙げられ
る。ただし、特公昭62−53579 号公報に開示された方法
のように仕上焼鈍後の鋼板を歯車型ロールで圧延し、そ
の後高温で焼鈍する方法は、溝形成と微細結晶粒の生成
を共にもたらすが、この場合に形成される微細粒は溝直
下であり、しかも微細粒が板厚を貫通していないために
鉄損減少効果は小さい。溝導入の最も望ましい方法は最
終冷間圧延後鋼板に印刷等によりエッチングレジストを
付着させたのち、電解エッチング処理により溝を形成す
る方法である。
の前後のいずれでも構わない。溝を形成する方法につい
ては、局所的にエッチング処理をする方法、刃物等でけ
がく方法、突起付きロールで圧延する方法等が挙げられ
る。ただし、特公昭62−53579 号公報に開示された方法
のように仕上焼鈍後の鋼板を歯車型ロールで圧延し、そ
の後高温で焼鈍する方法は、溝形成と微細結晶粒の生成
を共にもたらすが、この場合に形成される微細粒は溝直
下であり、しかも微細粒が板厚を貫通していないために
鉄損減少効果は小さい。溝導入の最も望ましい方法は最
終冷間圧延後鋼板に印刷等によりエッチングレジストを
付着させたのち、電解エッチング処理により溝を形成す
る方法である。
【００２９】次に微細粒を得る方法としては、地鉄部分
にSn, Sb, B, Bi, S, Pb, As, Se,Te等の金属又はその
酸化物、硫化物等を付着させたのち、通常の脱炭焼鈍、
仕上焼鈍を行う方法や、仕上焼鈍前に局所的に機械的歪
を加える方法や、局所的にレーザー、プラズマ炎を照射
し、高温熱処理する方法などがある。
にSn, Sb, B, Bi, S, Pb, As, Se,Te等の金属又はその
酸化物、硫化物等を付着させたのち、通常の脱炭焼鈍、
仕上焼鈍を行う方法や、仕上焼鈍前に局所的に機械的歪
を加える方法や、局所的にレーザー、プラズマ炎を照射
し、高温熱処理する方法などがある。
【００３０】
実施例１ インヒビターとして、MnSe, Sb, AlN を含む3.2 ％けい
素鋼板の熱間圧延板を中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延に
より0.23mm厚まで圧延し、以下に述べる(A) 、及び(B)
の工程を施してそれぞれ試料(A) 及び試料(B) とした。 (A) グラビアオフセット印刷によるエッチングレジスト
塗布後、電解エッチングにより線状の溝を形成し、アル
カリ液中に浸漬してエッチングレジストを除去。 (B) (A) と同一処理により溝形成したのち、隣り合う溝
と溝との中間領域に圧延方向と直角に幅100 μm 、間隔
４mmでSnSO4 粉末を塗布する微細粒生成処理を行った。 (C) 比較例として、溝形成処理、微細粒生成処理共に行
わずに試料(C）とした。
素鋼板の熱間圧延板を中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延に
より0.23mm厚まで圧延し、以下に述べる(A) 、及び(B)
の工程を施してそれぞれ試料(A) 及び試料(B) とした。 (A) グラビアオフセット印刷によるエッチングレジスト
塗布後、電解エッチングにより線状の溝を形成し、アル
カリ液中に浸漬してエッチングレジストを除去。 (B) (A) と同一処理により溝形成したのち、隣り合う溝
と溝との中間領域に圧延方向と直角に幅100 μm 、間隔
４mmでSnSO4 粉末を塗布する微細粒生成処理を行った。 (C) 比較例として、溝形成処理、微細粒生成処理共に行
わずに試料(C）とした。
【００３１】なお、上記(A) (B) で導入した溝は幅170
μm 、深さ20μm で、圧延方向と直角な方向に４mm間隔
で導入した。これらの鋼板は脱炭焼鈍、次いで最終焼鈍
を施し、更に上塗りコーティングを施した。このように
して得られた製品の断面は、(A) は溝が見られたのみで
あるのに対し、(B) では溝の他に、SnO2の塗布領域下部
に板厚を貫通する粒径約0.5mm の微細粒が見られた。こ
のようして得られた製品からエプスタイン試片を採取
し、歪取焼鈍ののち、磁気特性を測定した結果を表２に
示す。表２から明らかなように、溝のみを導入した従来
の鋼板よりも、溝と溝との間に線状の微細結晶粒領域を
導入した適合例の方が鉄損が低くなっている。
μm 、深さ20μm で、圧延方向と直角な方向に４mm間隔
で導入した。これらの鋼板は脱炭焼鈍、次いで最終焼鈍
を施し、更に上塗りコーティングを施した。このように
して得られた製品の断面は、(A) は溝が見られたのみで
あるのに対し、(B) では溝の他に、SnO2の塗布領域下部
に板厚を貫通する粒径約0.5mm の微細粒が見られた。こ
のようして得られた製品からエプスタイン試片を採取
し、歪取焼鈍ののち、磁気特性を測定した結果を表２に
示す。表２から明らかなように、溝のみを導入した従来
の鋼板よりも、溝と溝との間に線状の微細結晶粒領域を
導入した適合例の方が鉄損が低くなっている。
【００３２】
【表２】
【００３３】実施例２ インヒビターとしてMnSe、AlN を含む3.2 ％けい素鋼の
熱間圧延板を中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延により0.18
mm厚まで圧延し、以下に述べる(D) 〜(F) の処理を施し
てそれぞれ試料(D) 〜(F) とした。 (D) グラビアオフセット印刷によるエッチングレジスト
塗布後、電解エッチングにより線状の溝を形成し、アル
カリ液中に浸漬してエッチングレジストを除去。 (E) 試料(D) と同一処理により溝形成をしたのち、溝と
溝の中間の溝のない領域に圧延方向と直角に幅100 μm
、間隔４mmでSnO2粉末を塗布した。 (F) 試料(D) と同一処理により溝を形成したのち、SnO2
粉末をこの溝部に充填した。 (G) 溝形成処理を施すことなしに比較例とした。
熱間圧延板を中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延により0.18
mm厚まで圧延し、以下に述べる(D) 〜(F) の処理を施し
てそれぞれ試料(D) 〜(F) とした。 (D) グラビアオフセット印刷によるエッチングレジスト
塗布後、電解エッチングにより線状の溝を形成し、アル
カリ液中に浸漬してエッチングレジストを除去。 (E) 試料(D) と同一処理により溝形成をしたのち、溝と
溝の中間の溝のない領域に圧延方向と直角に幅100 μm
、間隔４mmでSnO2粉末を塗布した。 (F) 試料(D) と同一処理により溝を形成したのち、SnO2
粉末をこの溝部に充填した。 (G) 溝形成処理を施すことなしに比較例とした。
【００３４】なお、(D) 〜(F) で導入した溝は幅180 μ
m 、深さ18μm であり圧延方向と６mm間隔で導入した。
試料(E),(F),(G) はさらに脱炭仕上焼鈍、次いで最終仕
上焼鈍を施した後、上塗りコーティングを施した。こよ
うにして得られた製品の断面、観察の結果、試料(E) に
おいては溝と溝の間の領域のSn塗布部分に粒径0.3mmの
板厚貫通する微細粒が発生していた。これに対し(F) で
は、同様の材粒領域が溝下部に生じていた。このように
して得られた製品からエプスタイン試片を採取し、歪取
り焼鈍ののち磁気特性を測定した。結果を表３に示す。
m 、深さ18μm であり圧延方向と６mm間隔で導入した。
試料(E),(F),(G) はさらに脱炭仕上焼鈍、次いで最終仕
上焼鈍を施した後、上塗りコーティングを施した。こよ
うにして得られた製品の断面、観察の結果、試料(E) に
おいては溝と溝の間の領域のSn塗布部分に粒径0.3mmの
板厚貫通する微細粒が発生していた。これに対し(F) で
は、同様の材粒領域が溝下部に生じていた。このように
して得られた製品からエプスタイン試片を採取し、歪取
り焼鈍ののち磁気特性を測定した。結果を表３に示す。
【００３５】
【表３】
【００３６】表３より明らかなように、溝以外の部分に
板厚を貫通する微細粒を有する適合例は溝下部に微細粒
を有する比較例に比べてさらに低い鉄損値を示してい
る。
板厚を貫通する微細粒を有する適合例は溝下部に微細粒
を有する比較例に比べてさらに低い鉄損値を示してい
る。
【００３７】
【発明の効果】この発明の方向性電磁鋼板は、表面に圧
延方向とほぼ直角方向に延びる線状の溝を有し、かつ隣
接する溝と溝の間に板厚を貫通する幅２mm以下の微細結
晶粒領域を有する鉄損の低い方向性電磁鋼板であって、
この発明による鋼板は従来に優る低鉄損を示すだけでな
く、歪取り焼鈍による鉄損の劣化がないので、積鉄心、
巻鉄心共に使用でき、変圧器の効率向上に大きく寄与す
る。
延方向とほぼ直角方向に延びる線状の溝を有し、かつ隣
接する溝と溝の間に板厚を貫通する幅２mm以下の微細結
晶粒領域を有する鉄損の低い方向性電磁鋼板であって、
この発明による鋼板は従来に優る低鉄損を示すだけでな
く、歪取り焼鈍による鉄損の劣化がないので、積鉄心、
巻鉄心共に使用でき、変圧器の効率向上に大きく寄与す
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】鋼板の断面構造を示す図である。
【図２】溝幅と鉄損W17/50との関係を示す図である。
【図３】溝深さと鉄損W17/50との関係を示す図である。
【図４】溝導入角度と鉄損W17/50との関係を示す図であ
る。
る。
【図５】溝間隔と鉄損W17/50との関係を示す図である。
【図６】微細粒領域の幅と鉄損W17/50との関係を示す図
である。
である。
【図７】微細粒領域の間隔と鉄損W17/50との関係を示す
図である。
図である。
【図８】微細粒領域導入角度と鉄損W17/50との関係を示
す図である。
す図である。
【図９】微細粒領域導入時のマクロ組織の例を示す図で
ある。
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 圭司 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 鈴木 一弘 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 小松原 道郎 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内
Claims (2)
- 【請求項１】 表面に圧延方向とほぼ直交する方向に延
びる線状の溝を複数本有する方向性電磁鋼板であって、
互いに隣り合う溝間に微細結晶粒群からなる帯状領域を
圧延方向とほぼ直交する方向にそなえることを特徴とす
る鉄損の低い方向性電磁鋼板。 - 【請求項２】 線状の溝は、幅が30μm 以上300 μm 以
下、深さが10μm 以上70μm 以下、圧延方向の間隔が１
mm以上30mm以下、圧延方向と直交する方向からの偏倚角
度が30°以内であり、かつ帯状微細粒領域は、幅２mm以
下、圧延方向の間隔が１mm以上50mm以下、圧延方向と直
交する方向からの偏倚角度が30°以内である請求項１記
載の鉄損の低い方向性電磁鋼板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11518994A JP3369724B2 (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 鉄損の低い方向性電磁鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11518994A JP3369724B2 (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 鉄損の低い方向性電磁鋼板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07320921A true JPH07320921A (ja) | 1995-12-08 |
| JP3369724B2 JP3369724B2 (ja) | 2003-01-20 |
Family
ID=14656561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11518994A Expired - Fee Related JP3369724B2 (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 鉄損の低い方向性電磁鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3369724B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8034196B2 (en) | 2008-02-19 | 2011-10-11 | Nippon Steel Corporation | Low core loss grain-oriented electrical steel plate and method of manufacturing the same |
| EP2554685A1 (en) * | 2010-04-01 | 2013-02-06 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Directional electromagnetic steel plate and method for manufacturing same |
| EP2615184A1 (en) * | 2010-09-09 | 2013-07-17 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Oriented electromagnetic steel sheet and process for production thereof |
| EP3901971A4 (en) * | 2018-12-19 | 2022-03-09 | Posco | GRAIN ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102044320B1 (ko) * | 2017-12-26 | 2019-11-13 | 주식회사 포스코 | 방향성 전기강판 및 그 자구미세화 방법 |
-
1994
- 1994-05-27 JP JP11518994A patent/JP3369724B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8034196B2 (en) | 2008-02-19 | 2011-10-11 | Nippon Steel Corporation | Low core loss grain-oriented electrical steel plate and method of manufacturing the same |
| EP2554685A1 (en) * | 2010-04-01 | 2013-02-06 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Directional electromagnetic steel plate and method for manufacturing same |
| EP2554685A4 (en) * | 2010-04-01 | 2014-05-21 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | ALIGNED ELECTROMAGNETIC STEEL PLATE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
| US9139886B2 (en) | 2010-04-01 | 2015-09-22 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Grain-oriented electrical steel sheet and method for producing same |
| EP2615184A1 (en) * | 2010-09-09 | 2013-07-17 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Oriented electromagnetic steel sheet and process for production thereof |
| EP2615184A4 (en) * | 2010-09-09 | 2014-06-11 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | ORIENTED ELECTROMAGNETIC STEEL SHEET AND PROCESS FOR ITS PRODUCTION |
| EP3901971A4 (en) * | 2018-12-19 | 2022-03-09 | Posco | GRAIN ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3369724B2 (ja) | 2003-01-20 |
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