JPS6089545A - 低鉄損一方向性けい素鋼板 - 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】 （技術分野） 鉄損の極めて低い一方向性けい素鋼板に関してこの明細
書に述べる技術同容は、異張カの働く領域を銅板表面に
区画形成させることにより、歪取り焼鈍によって磁気特
性が劣化しない一方向性けい素鋼板を与えようとするも
れである。

〔技術的背景〕

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（Ｗ　１．７　／　５０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、第一に鋼板中の２次゛再結晶粒の＜００
１＞粒方位を圧延方向に高度に揃えることが必要であり
、第二には、最終製品の劇中に存在する不純物や析出物
をできるたけ減少させる必要がある。これらの点の綿密
な留意の下で製造される一方向性けい素鋼板は今日まで
多くの改善努力によって、その鉄損値も年を追って改善
され、最近では板厚０．８０．ｍｓの製品でＷ１７１５
０の値が１．０　ｓ　Ｗ／に９の低鉄損のものが製造さ
れている。

しかし、数年前の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める傾向が一段と強まり、そｎ
らの鉄芯材料として、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。

（従来技術とその問題点） ところで、一方向性けい素鋼板の鉄損を下げるには、 Ｓ１含有量を高める、 製品板厚を薄くする、 ２次再結晶粒を細かくする、 不純物含有層を低減する、 （］、　１０　）　（ｏ　０１　）方位の２次再結晶粒
をより高度に揃える など、主に冶金学的な手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値に達し、もは
やそれ以上の改善は極めて、難しく、たとえ、多少の改
善が認められても、その努力の割には鉄損改善の実効は
僅かとなるに至った。

これらの方法とは別に、特公昭５４−２８６４７号公報
に、開示されているように、鋼板表面に・２次再結晶阻
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、実用的とは云いがたい。

一方、特公昭５８−５９６８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鋼板
表層に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、またさらに、特公昭５７−２．２５
２号公報には、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量間隔にて照射し、鋼板表層に高転
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、そしてまた、特
開昭５７−１８８８１’Ｏ号公報では、放電加工により
鋼板表層に微少歪な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ねている。これら３種類の
方法は、いずわも、２次再結晶後の鋼板の地鉄表面に微
少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ｎ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その他コーティ
ングの焼付は処理の如き熱処理Ｇこよって、塑性歪導入
による効果が減殺される欠点を伴う。なおコーティング
処理後に徽少な塑性歪を導入する場合は、絶縁性を維持
するために、絶縁コーティングを再塗装せねばならず歪
付与工程、再塗装工程と、■椀の大幅増加になり、コス
トアップをもたらす。

（発明の目的） 上記の先行技術とは発想を異にした磁区幅の細分化手段
をもって、高温における歪取り焼鈍後においても特性劣
化を伴わずに、製品の研区幅細分化の実効を確保し得る
ようにした一方向性けい素鋼板を与えることがこの発明
の目的である。

（解決手段の解明経緯） これより先に発明者らは、鉄損低下を１指して、一方向
性けい素鋼の製造工程途中における集合組織およびイン
ヒビター分散状況に新たな検討を加え、脱炭・１次再結
晶焼鈍前又は２次再結晶焼鈍前の鋼板表面上に圧延方向
とほぼ直角に脱炭促進領域と脱炭遅滞領域とを交互に区
画し、かくして不均質の２次再結晶粒を発達させること
により、鉄損を低下させる新しい一方向性けい素鋼板の
製造が可能であることを見出し、特願昭５８−１４５７
６８号をもって既に特許出願を行なった。

このような２次再結晶粒の不均質化を優先形成さｉると
いう新規着想を、他の諸工程段階に応用する広範囲の基
礎実験を行ない検討を始めた。

その一つの展開として、一方向性けい素鋼板の２次再結
晶焼鈍後に、′鋼板表面に区画形成された実張力の働く
領域をつくることによって製品の磁区幅を細分化するな
らば、著しく超低鉄損化を図り得ることが、新たに発見
さｎたのである。ここに鋼板表面上で実張力の働く領域
はたとえば、鋼板の圧延方向を横切る向きに化学研魔卆
の如きを施して得られる、圧延方向に沿った板面凹凸が
、張力付与型の絶倫被膜によって、該凹凸のパターンに
従う実張力を生じるように区画形成することができる。

（発明の構成） この発明は鋼板表面に区画形成された、実張力の働く領
域を有することを特徴とする、低鉄損一方向性けい素鋼
板である。

次にこの発明による成功が導かれるに至った経過および
発明の基本思想について説明する。

ｏ　Ｏ，０４１３％　、　ｓｉ　Ｌ３５％、　Ｓｅ　Ｏ
，０１８％。

Ｓｂ　Ｏ，０２５％、ＭＯｏ、０１３％を含有する鋼塊
から熱間圧延により２．７闘厚の熱延板を得た。その後
９００℃で８分間力−化焼鈍後圧下率約７０％の１次冷
延を施し、９５０℃で３分間の中間焼鈍後圧下率約６５
％の２次冷延を施して０．３＋ｗｍ厚の最終冷延板とし
た。

その後鋼板表面を脱脂後８２０℃の湿水素中で脱炭・１
次再結晶焼鈍したあと、常法に従い８５０℃で５０時間
の２次再結晶焼鈍と１２００℃で５時間水素中での純化
焼鈍を施した。

次に溶融ＩＪａＯＨ溶液でフォルステライト被膜を除去
し、ついで８％ＨＦとＨ３Ｏ２液中で化学研摩を、第１
図に鋼板表面をあられした模式図に仮想線で示す区画に
従って施した、第２図のｔａ）〜（ｄ）の区分にて、順
次実験を吹のようにして行なった。

まず鋼板表面を化学研摩しただけの試料（ａ）に圧延方
向の引張り力Ｔをかけて磁気特性変化を測定、した。そ
のとき平均的な引張応力σに依存した磁気特性の変化を
第３図にてプロット（勾に示す。次に鋼板の片面で圧延
方向とほぼ直角に１０ｍｍ間隔で５間幅のビニールテー
プを順次にはりっけ、他面は全面ビニールテープをはり
っけ上記の化学研摩を行ない、約５〜１０μｍ深さの片
面凹凸をもつ試料（ｂ）を作成しこれも同じく引張り力
Ｔに依存した磁気特性の変化を測定し、第３図にてプロ
ット（ｂ）に示す結果を得た。

次に鋼板の平滑な他面についても、第２図の（ｂ）の条
件と同様、１０間間隔で５間幅のビニールテープを順次
はりつけるとともに、既に凹凸のついている片面には全
面にビニールテープをはりつけて地面に化学研摩を行な
い、約５〜１０μの凹凸を形成した。このようにして鋼
板の両面に凹凸なつけた試料（０〕につき、引張り力Ｔ
に依存した磁気特性の変化を測定した結果も第８図のプ
ロン）　（Ｃ）に示す。

最後には、両面凹凸に加えて圧延方向と直角５閤間隔で
レーザー照射を行ない、微少塑性歪を導入した試料（（
１１につき引張力Ｔに依存した磁気特性の変化を測定し
、その結果を第８図にてプロット（山をもって示す。

なお第８図は各試料の鉄損につき、重量補正を行なった
後の結果をプロットして示したものである。

第２図と第８図から、試料表面が平滑な状態で一様な引
張応力が加わると、たとえば（Ｔ、　ｙａｍａｍｏ　ｔ
ｏ　ＩＳ、Ｔａｇｕｃｈ土＋　Ａ、５ａｋａｋｕｒａ　
ａｎｄ　Ｔ、Ｎｏｚａｗａ　：　工ＥＥＥＴｒａｎ、ｓ
；　Ｍａｇｔ　Ｍ　８　（１９７２）　、　Ｐ、　６７
７　）　＆、：述べられたと同様に、鉄損が低下する。

なおこの製品の２次粒径が８．５間と小さいために鉄損
の低下度は引張応力が０．２ψ−で０．０８Ｗ／７Ｃ９
と小さいが、鋼板の片面あるいは両面に圧延方向にほぼ
直角に凹凸をつけた（ｂ）および（０１の試料に引張り
力Ｔを加えると、鉄損が急激に低下することが注目され
る。とくに平均的な引張応力が０．２−、ｉ程度での鉄
損の低下度はｔｂ）の片面凹凸試料で０．０９　ＷＡ９
・（Ｃ）の両面凹凸試料で０．１１ＷＡｐも低下するこ
とがわかる。

また鋼板両面に凹凸をつけた後、レーザー照射により高
転位密度領域を導入した試料（ｄＪは、引張力Ｔを作用
させ、ない状態でレーザー照射による鉄損低下がｏ　、
ｏ　８　ＷＡ９程度に生じたがその後に引張力Ｔを加え
てもあまり鉄損が低下しないことが注目される。

上記の実験結果は従来公知の鋼板表面全体に均一な圧延
方向の弾性歪を導入する方法（つまり第２図（ａｌに従
う第８図のプロット（（転））および微少な塑性歪領域
又はレーザー照射による高転位密度領域を導入する方法
（つまり第２図（ｄ）に従う第３図のブロン）　（ａ）
　）よりも、異張力による弾性歪を導入する方法（つま
り第２図（ｂ）　、　ｔｃ）に従う第３図のプロン）　
（ｂＪ　（０）　）　＆こて極めて効果的に鉄損を低下
させることが可能であることを示している。すなわち、
有効な磁区の細分化方法は鋼板表面に異張力による弾性
歪の導入によって達成されることが新規に見出されたの
である。

このような異張力弾性歪を附加したγ方向性けい素鋼板
においては従来の地鉄表層部に塑性歪領域やレーザー照
射痕のような高転位密度領域を存在させる手法の場合と
異なり、人為的な塑性歪領域が存在しないので、通常ｓ
　ｏ　ｏ　’ｃ前後で１分間から数時間にわたってなさ
れる歪取焼鈍を施しても鉄損が劣化しないという利点が
ある。

従来の塑性歪やレーザー照射痕の高転位密度領域を存在
させる方法では地鉄表層部のを性歪が高温によって消滅
していくので鉄損の劣化が起るという欠点があるが、こ
の発明の場合歪取り焼鈍の有無にかかわらず良好な鉄損
を示す。

以上この発明に係るけい素鋼板を従来の鋼板と対比して
説明したところがら明らかなように、この発明は先行公
知技術とは本質的思想を異にするものでありあとで実施
例で検証するように効果もはるかに優れている。

次にこの発明におけるけい素鋼板の素材および製造工程
について説明する。

まず出発素材は公知の製鋼方法、例えば転炉、電気炉な
どによって製鋼し、さらに造塊又は連続鋳造などによっ
てスラブとした後為熱間圧延にょつて得られる熱延コイ
ルを用いる。

この熱延板の成分組成は、従来公知の一方向性けい素鋼
板と同じく、例えば■Ｓｉ　２−０−４．０％。

ＭＯ０，００５〜０．０５　％　、　Ｓｂ　Ｏ，００５
〜０．２５％。

Ｓあるいはｓｅ　ｏ、ｏ　ｏ　５〜０．０５％を含有す
るけい素鋼板、■ｓｉ　２．０〜４．０％、　ｉ　（１
，０１〜０．０５％　、Ｓ　Ｏ，００５〜　０．０　５
　％　、Ｎ　Ｏ，００１〜　０．０　１％を含有するけ
い素鋼板又は■ｓｔ　２．０−４．０％。

Ｓ　Ｏ，００５〜０．０５％、　Ｂ　Ｏ，０００８〜０
．００４０％＋Ｎｏ・００１〜０．０１％を含有するけ
い素鋼板の如きにおいても適用可能である。

熱延板は８００°Ｃ〜１１００　℃で均一化焼鈍を経て
１回の冷間圧延で最終板厚とする１回冷延法か又は通常
８５０℃から１０５０　℃の中間焼鈍をはさんで最初の
圧下率は５０％から８０％程度、最終の圧下率は５０％
から８０％程度で冷延する２回法のいずれかにて０．２
ｍＱがらＯ，８５ａｍ厚の最終板厚程度とする２回冷延
−法とすることができるが通常仕上り板厚は０．８ｍｔ
ｒｒ厚とされることが多＆）最終冷延を終り、製品板厚
に仕上げた鋼板は湿水集中で７５０℃から８５０℃で２
〜１５分程度の脱炭・１次再結焼鈍が施される。

その後鋼板表面にＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗
布し、最終焼鈍が施される。この最終焼鈍は（ＩＩＱ）
（００１）方位の２次再結晶粒を充分発達させるため施
されるもので通常箱焼鈍によって直ちに１０００℃以上
に昇温しその温度に保持することによって行なわれるが
、（１１０）〔００１〕方位に高度に揃った２次再結晶
組織を発達させるためには８２０℃から９００℃の低温
で保定焼鈍する方が有利であり、そのほか例えば０．５
〜１５″Ｃ／１１の昇温速度での除熱焼鈍でも良い。

この処理後の鋼板表面上に圧延方向にほぼ直角に凹凸領
域を区画形成するが、この区画領域は通常１〜５０闘間
隔にて、そのほぼ半幅にて区画形成する。また深さは１
〜２０μ程度であれば充分効果を発揮し、このような区
画形成は片面でも充分効果を発揮するが、通常鋼板の両
面に区画形成する方がより効果的である。この鋼板表面
に凹凸を作る手法は、従来公知の化学的あるいは機械的
手法等を用いて良い。

このように鋼板表面を凹凸に区画形成した鋼板に張力附
加型コーテング処理を行なう。このコーテング処理は従
来の一方向性けい素鋼板のコーテンダ液を用いて約８５
０°Ｃ以上の温度で塗布焼付は後または塗布焼付けの工
程巾約８００°Ｃ〜９（１０℃の温度で熱処理すること
により、鋼板表面の張力は鋼板と表面被膜との熱膨張率
の差によって鋼板表面に区画された異張力の弾性歪を与
える。

このようにして鋼板表面に異張力弾性歪を有する一方向
けい素鋼板が得らｎるが、上述の仕上焼鈍後の鋼板それ
自体に凹凸を形成する手法以外にも同等の効果を達成す
る他の手法としては、■仕上焼鈍中に鋼板表面上に形成
さｎるフォルステライト系絶縁被膜に実理の領域を区画
形成させる方法。

■のに張力コーテングする方法・ ■銅板表面上にフォルステライト系絶縁被膜が存在する
領域と存在しない領域を区画形成させる方法・ ■■に張力コーテングする方法。

■鋼板表面上に形成されるフォルテライト系絶縁被膜の
組成を変えた領域を区画形成させる方法■■に張力コー
テングする方法・ ■鋼板表面と７オルステライト被膜との間に異相を区画
形成する方法。

■■に張力コーテングする方法。

■銅板表面上の７オルステライト被膜上に異種の張力コ
ーテングする法 などによることもできる。これらの方法はいずれも従来
の微少塑性歪やレーザー照射痕の高転位密度領域を存在
させる方法と異なり、地鉄表層部に塑性歪みが存在しな
い方向性けい素鋼板で、而も鋼板表面で区画さｎた異張
力弾性歪を有する一方向性けい禦輯板をつくり出すのに
利用できる。

（発明の効果） かくしてこの発明は通常の歪取り焼鈍において特性が劣
化しない著効をそなえる低鉄損一方向性けい素鋼板であ
る。

次に本発明を実施例について説明する。

実施例】 ９００℃で８分間の均−化焼鈍後９５０℃の中間焼鈍を
はさんで２回の冷間圧延を施して０．３闘厚の最終冷延
板とした。その後８２０℃の湿水素中で脱炭・１次再結
晶焼鈍を施した後、８５０℃で５０時間の２次再結晶焼
鈍および１１８０℃で５時間の鈍化焼鈍を施した。

その後鋼板表面を圧延方向にほぼ直角に１０　ｍｍ間隔
で５　ｍｍ巾で深さ地鉄内約５μｍ深さにて除去後つい
でコロイド状シリカ８０％水分散液１００ＣＣ，リン酸
マグネシウム４０％液８０ｃｃおよび無水りｐム酸８９
と重クロム１１１．５９から成る処理液で処理し、これ
を大気中で８００℃１分間焼付けて絶縁被膜を形成させ
た。

そのときの製品の磁気特性は次のようであった。

Ｂｌ（１＝　１−９１　Ｔ　＊　Ｗ１？１５０　＝　０
．９　ａ　ｖＪＡｃｇ、実施例２ ００．０４８％、Ｓ１３．２６％！酸可溶Ａ）０．０２
５％Ｉ　Ｓ　Ｏ，０１８％＋　Ｎ　Ｏ，００６２％を含
有した熱延板（２，９＋ｍ厚）を１０５０℃で均−化焼
鈍後急冷処理し、１回の冷間圧延を施して０．８情厚の
最終冷延板とした。なお冷間圧延途中は８５０℃の温間
圧延を施した。その後８００℃で湿水素中で脱炭・１次
再結晶焼鈍を施した後、８５０℃から５°ｃ／ｈｒで昇
温して２次再結晶させたあと１２００℃で５時間水素中
で純化焼鈍を施した。その後鋼板表面を圧延方向にほぼ
直角に８闘間隔で４酩巾で地鉄内約４μｍ深さにて除去
後、ついでコロイド状シリカ２０％水分散液１００ＣＣ
，リン酸アルミニウム５０％水溶液ａ　ｏｃｃ　％　ｍ
水りロム酸６り、ホウ酸２りの組成のコーテング処理液
で処理し、これを大気中で８００℃で２分間焼付けて絶
縁被膜を形成させた。

そのときの製品の磁気特性は次のようであった。

Ｂ、ｏ＝　１．９８　Ｔ　Ｉ　Ｗ、／、ｏ＝　０．９７
　ＷＡＣ９

【図面の簡単な説明】

第１図は仕上焼鈍後の鋼板の部分表面を示す平面図、 第２図（ａ）〜（ｄ）は、種々な化学研磨を施した鋼板
断面の模式図であり、 第８図は第２図の（ａ）〜（ｄ）の各試料の平均引張り
応力に依存した磁気特性の変化を示す図表である。 特ｆｆ出願人　川崎製鉄株式会社 同　弁理士　杉　村　興　作　Ｓ゛゛″゛）會１、　ご 第１図 第２図 （ａ） 引張応力（Ｋμｍす 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和５８年　特許　願第１９６１９１　号２、発明の名
称 低鉄損一方向性けい素鋼板 ３、補正をする者 事件との関係特許出願人 （１２５）川崎製鉄株式会社 （５９２５）弁理士杉村暁秀 外１名 ５、補正命令の日付 昭和５９年１月３１日 ６・補正ノ対象明細楊の「図面の簡単な説明」の欄、「
図面ｊノ、−一− ■、明細書第１８頁第４行ないし第５行を次のとおりに
訂正する。 「　第２図（ａ）〜（Ｃ）は、種々な化学研磨を施した
鋼板断面、また同図（ｄ）はさらに化学研磨による凹凸
各領域にレーザー照射を加えた鋼板断面の模式図であり
、」 ２、図面中、第２図（ａ’ｌ　、　（ｂ）　、　（Ｃり
　、　（（１）を別紙のとおりに訂正する。 “１”１１　２　村　１　♂ゎ　゛、・＝、／

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　鋼板表面に区画形成された、異張力の働く領域を有
   することを特徴とするへ低鉄損一方向性けい素鋼板。 鼠　鋼板がその地鉄表層に、塑性歪域をもたぬ、１記載
   の一方向性けい素鋼板。