JPS6286123A - 鉄損の低い一方向性電磁鋼板の製造方法 - 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〉 この発明は変圧器その他の電気機器の鉄心としイ　１）
νＡ　Ｃ１う１　ス　り止＋Ｂｎ）右ｔ１．＼　−＋げ
ｉ五ル＾沖口まａ刷　絃＝ｔｒｓ　偽ｆ１　リヒ方法に
関するものである。

〈従来技術とその問題点〉 従来から鉄損を減少させるためには、結晶方位を（１１
０）（００１）方位により高度にそろえること、Ｓｉ含
有量を高めることにより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、２次再結晶粒を微細化す
ることなどが種々に試みられた。しかしながら、これら
の冶金学的な方法による鉄損の低減は近年の技術の向上
によりほぼ限界近くに達しており、鉄損の飛躍的な低減
を達成するためには冶金学的手段以外の手法を講する必
要がある。

この上うな方法として特公昭５８−５９６８号、特公昭
５７−２２５２号および特開昭５７−１８８８１０号各
公報などには仕上焼純情の方向性型＆Ｉｉ鋼板の表面に
微小歪を生じさせることによる鉄損特性改善方法が提案
され、これらはそれぞれボールペン状の小球によるスク
ラッチ、レーザーによるスクラッチ、放電加工と手段は
異なるが、いずれも仕上焼鈍のあと、ＦＭ、微小塑性歪
を４大することに上り磁区の細分化をはかり、鉄損を減
少させようとする基本構想を同じくしている。

しかしながら、これらの方法には、その後高温での焼鈍
が行われたときに、その効果が消失して鉄損が劣化する
という欠点があり、高温での歪焼鈍を必要とする巻鉄心
用材料としては実用上の効果が得られないという問題が
ある。

ところで、上記問題を解決する方法として特開昭６０−
９２４８１号公報にはフォルステライト被膜の欠損領域
を存する方向性けい素鋼板の製造方法が開示されている
が、張力付与型コーティングを施した場合、フォルステ
ライト被膜の欠損領域のコーティングが剥離しやすく、
本来の特性が得られないという問題点があった。

〈発明の目的〉 したがって、本発明の目的はフォルステライト被膜の欠
損領域を存する方向性けい素鋼板において、鉄損の劣化
を防止するとともに、この被膜上に構成される張力付加
型コーティングが上記フォルステライト被膜の欠損領域
においても剥離しないようにする鉄損の低い一方向性電
磁鋼板の製造方法を提供しようとすることにある。

〈発明の構成〉 本発明者らはこのような問題点を解決するため種々検討
を重ねた結果、一方向性電磁鋼板の表面被１摸を構成す
るフォルステライト被膜にこの被膜の欠損部すなわち地
鉄裸出部を形成し、さらにこの地鉄裸出部分表面を酸化
することにより、地鉄に微小歪を導入することが、磁区
幅細分化に一層有効に作用し、さらに張力付与型コーテ
ィングが地鉄裸出部で剥離しないという新規知見にもと
づき本発明を完成したものである。

すなわち、本発明は、Ｓｉ　４．５以下を含むけい素鋼
熱延板を１回または中間焼鈍をはさむ２回以上の冷間圧
延により最終製品板厚となし、次いで脱炭焼鈍を施し、
　ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布・乾燥した後
、コイル状に巻取って最終仕上焼鈍を行い、張力付加型
コーティングを施す一方向性電磁鋼板の製造方法におい
て、最終仕上焼鈍後の鋼板表面にフォルステライト被覆
欠損領域を存在せしめ、張力付与型コーティングを施す
前に該フォルステライト被膜欠損領域の地鉄表面を酸化
せしめることを特徴とする鉄損の低い一方向性電磁鋼板
の製造方法を提供するものである。

次にこの発明に係る方向性けい素鋼板の製造方法につい
て詳細に説明する。

この発明の素材は、公知の製鋼方法、例えば転炉、電気
炉などによって製鋼し、ざらに造塊−分塊法または連続
鋳造法などにょフてスラブ（鋼片）としたのち、熱間圧
延によって得られる熱延コイルを用いる。

この熱延板は、Ｓｉを４．５重量％以下含存する組成で
ある必要がある。というのは、Ｓｉが４．５％を超える
と、製造段階ならびに作用段階で加工性に問題を生じる
からである。その他の成分については方向性けい素鋼板
の素材成分であれば、いずれも通用可能である。

次に冷間圧延により、最終目標板圧とされるが冷間圧延
は、１回もしくは中間焼鈍を挾む２回の冷間圧延により
行われる。このとき必要に応じて熱延板の均一化焼鈍や
、冷間圧延に替わる温間圧延を施すこともできる。

最終板厚とされた冷延板は、脱炭可能な程度の酸化性雰
囲気もしくはサブスケール形成可能な程度の弱酸性雰囲
気中で１次再結晶焼鈍が施される。

ついで、鋼板表面にＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を
塗布したのち、２次再結晶焼鈍ついで高温純化焼鈍と続
く最終仕上焼鈍を行うことにより、フォルステライト被
ｊ摸を形成する。

この発明ではフォルステライト被膜の欠損領域を形成す
るのであるが、その手法としては特開昭６０−９２４８
１号に開示されているような以下にのべるような方法が
ある。

ｉ）　　１次再結晶焼鈍後の鋼板表面への焼鈍分離剤の
塗布構成において、該塗布に先立ち、鋼板表面に焼鈍分
離剤との反応を阻害する物質を局所的に付着させる方法
。この方法において反応阻害物質としてはＳｉｎ□、　
１２０３、ＺｒＯ２などの酸化物や、Ｚｎ、　八ｋ、Ｓ
ｎ、　Ｎｉ、　Ｆｅなどの金属が適合する。なお、これ
らの反応阻害物質の鋼板への付着手段としては、塗布、
吹付け、めっき、印刷および静電塗装などがいずれも利
用できる。

なお焼鈍分離剤を鋼板へ付着させる手段としては、ロー
ルやへヶによる塗布、吹付け、静電塗装が公知であるが
、いずれを採用してもよい。

ｉｉ）　　１次再結晶焼鈍後の鋼板表面への焼鈍分離剤
の塗布工程において、該塗布に先立ち鋼板表面に焼鈍分
離剤スラリー（水と焼鈍分離剤との懸濁液）に対する撥
水性物質を局所的に付着させる方法。

かかる撥水性物質としては、油性ペイントやフェスなど
が有利に適合し、鋼板表面と焼鈍分離剤との接触を妨げ
て、フォルステライト生成反応を遅滞させて欠損領域を
形成させるわけである。なおこれらの撥水性物質の鋼板
への付着手段としては、前記した反応阻害物質と同様、
塗布、吹付け、印刷および静電塗装などが利用できる。

ｉｆ）　　１次再結晶焼鈍後の鋼板表面への焼鈍分離剤
の塗布工程において、その塗布に先立ち、鋼板表面に鋼
中のＳｉの酸化剤となるような物質を局所的に付着させ
る方法。

これらの物質はその後の最終仕上焼鈍において高温で鋼
中のＳｉを酸化させ、鋼板表層サブスケール中のＳｉｎ
、粒子の量を増加させることによフて、最終仕上焼鈍後
のフォルステライト被ｌ漠の厚みを増加させるので、鋼
板表面に局所的に過厚被膜を形成させることができる。

かかる酸化剤としては、ＦｅＯ、Ｆｅ２０３、ＴｉＯ２
などの酸化物、Ｆｅ２　Ｓｉｎ、などの還元され易い珪
酸塩、Ｍｇ（ＯＨ）２などの水酸化物などが有利に適合
する。

被膜の厚みが大きくなると鋼板への接着力を失い、その
結果被膜がはく落し易くなって被膜欠損領域が容易に形
成される。

ｉｖ）　２次再結晶後の鋼板表面に被成したフォルステ
ライト被膜を、地鉄鋼板表層に塑性歪を加えないように
して除去することにより欠損領域を形成する方法。

かような方法としては、前述したように化学研磨や電解
研磨の他、回転する円盤状の砥石による除去、軽圧力に
よる鉄針での除去さらには出力を適切に調整したレーザ
ービームなどの光学的除去などの方法がある。とくに光
学的除去法としてレーザービームを利用する場合は、１
つの光源から複数本のビームを取出したり、また適当な
マスキングの存在の下に全面照射を行うことによって、
１回の操作で効率よく複数本の欠損領域を形成させるこ
とができる利点がある。

上述したような欠損領域の形成方法において、とくに注
意するべきことは、かかる処理の際に地鉄鋼板中に塑性
歪域を形成させないようにすることである。というのは
塑性歪を導入した場合には、後述するように歪取り焼鈍
のあとの鋼板の特性が著しく劣化するからである。

さらにこの発明では上記のような欠損領域を局所的にそ
なえるフォルステライト被膜を有する方向性けい素鋼板
に、被膜形成後に例えば９．８×１０−’１／’Ｃ以下
の熱膨張係数を呈する張力付与型絶縁コーティングを被
成することによってフォルステライト被膜の欠損領域形
成効果とコーテイング膜による張力付与効果とが相乗し
た極めて低い鉄損値の方向性けい素鋼板を製造すること
ができる。張力付与型絶縁コーティング剤は特開昭６０
−９２４８１号に開示されているものを用いることがで
きる。

また別の方法としては、均一なフォルステライト被膜を
仔する方向性けい素鋼板に、９．８×１０−６１／’Ｃ
以下の熱膨張係数を有する張力付加型コーテイング膜を
被成したのち、鋼板の地鉄表層部に塑性歪を与えないよ
うにして、局所的に上塗りコーティングとフォルステラ
イト被膜とを除去することにより、フォルステライト被
膜の欠損領域を形成し、ついでコーティング欠損部の修
復を導く６００〜９００℃の温度範囲での焼鈍を施す方
法がある。

コーティングの種類としては、鋼板とコーテイング膜と
の熱膨張係数の差によって表面張力を付与するのである
から、ある程度該係数に差があるものでなければならな
いが、この点９．＆　ｘ　１０−’１／”Ｃ以下の熱膨
張係数を有するものであれば、７オルステライト被膜の
異厚効果とコーティング表面張力付与効果との相乗効果
により満足のいく低鉄損値が得られることが確かめられ
ている。

ところでフォルステライト被膜における鉄損領域の形状
は、連続的な凹部線状をなすものがとりわけ有効である
が、その地被連続すなわち点の列で置き変えることもで
きる。しかしながらかかる被連続の凹部線状の場合は、
点と点との間隔が０．５　ｍｍ以上離れていると効果が
小さくなる。またかような線状欠損領域幅としては、０
．０５〜２．０　ｍｍ程度が特に効果が大きい。

線状凹凸領域の向きは圧延方向に対して６０〜９０°の
角度範囲が特に好ましい。圧延方向に平行な方向の場合
は効果がなく、圧延方向と直角方向で最大の効果が得ら
れる。こうした鋼板圧延方向に対する角度は特に重要で
、欠損領域の幅か広すぎる場合や、孤立した点の場合に
鉄損低減効果が弱まるのは、その方向性が不明瞭になる
ためと思われる。

こうした連続または非連続の線状凹部領域は圧延方向に
対して異なる形状、幅、角度のものも含めて繰返し存在
することが好ましく、この時の領域と領域との間隔は１
．０〜３０ｍ＋ａの範囲がとりわけ有効である。

またフォルステライト被膜の欠損領域は鋼板の両面に存
在しても片面のみに存在していてもその効果にほとんど
変りはない。

ところで、上述したようにして欠損領域のあるフォルス
テライト被膜上に張力付与型コーティングを形成すると
、フォルステライト被膜の欠損領域すなわち地鉄裸出部
において張力付与型コーティングが剥離するという問題
があるのは前述の通りである。

そこで、本発明においては、張力付加型コーティングを
施す前に鋼板を酸化性雰囲気中で焼鈍し、フォルステラ
イト被膜、欠損領域の地鉄裸出部分を酸化させる。

このようにしてフォルステライト被膜の存在部と、酸化
膜の存在部とで地鉄に作用する張力分布が異なり、磁区
の細分化効果を発揮するのである。

このような磁区細分効果は、鋼板の地鉄表層部に塑性歪
領域やレーザー照射痕とのような高転位密度領域を存在
させる従来の場合と異なり、人為的な塑性歪領域がみら
れないので、通常８００℃前後で１分間から数時間にわ
たって施される歪取焼鈍を施しても、鉄損の劣化がほと
んどないという特筆すべき利点がある。

さらに、短にフォルステライト被膜の欠損処理のみでは
引続き行われる張力付加型コーティングを施した時にフ
ォルステライト被膜の欠損部分のコーティングが剥落し
やすいという欠点があるが、この発明に従って、地鉄裸
出部分の酸化処肌を施すとフォルステライト被膜欠損部
分の密着性％Ｉｔｆ１１−すス）−【ハろ１１１占４１
ｕられスく実　施　例〉 次に、本発明を実施例、につき具体的に説明する。

（実施例１） Ｃ：　０．０４０　％、Ｓｉ　：　３．２５％、Ｍｎ：
０．０７％、インヒビターとしてＳｅ　：　０．０１８
％、Ｓｂ　：　０．０２：１％を含む一方向性電磁鋼熱
延板を中間焼鈍をはさむ２回の冷間圧延にて０．２３ａ
＋ｍの冷延鋼板とした。次いで脱炭１次再結晶焼鈍を施
し、ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布・乾燥した
後、圧延方向と直角に幅０．５　ｍｍ、圧延方向との間
隔５ｍｍの線状にＭｇＯを除去した。

ついでコイル状に巻取って最終仕上焼鈍を施した。得ら
れたコイルには線状のフォルステライト被膜欠損領域が
生成した。

１部の素材は１１２６０％、残部Ｎ２、Ｄｐ（露点）５
０℃の雰囲気中で８００℃×２分間の焼鈍を行い、フォ
ルステライト被膜欠損部の地鉄裸出部分を酸化した。

酸化量は酸素量に換算して０．３　ｇ／ｍ″であった。

次いで張力付与型コーティングを施した。その組成は、
コロイダルシリカ−りん酸マグネシウムー無水クロム酸
であった。

他の１部の素材は酸化焼鈍せずに張力付与型コーティン
グを施して比較材とした。

得られた製品の磁気特性を表１に示した。

表　　　　　　１ 歪取焼鈍：８００℃Ｘ３ＨｒＮｚ （実施例２） 実施例１と同様の０．２３ｍ■冷延鋼板を脱炭１次再結
晶焼鈍を施し、ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布
した後、コイル状に巻取って最終仕上焼鈍を施した。

得られたフォルステライト被膜上にレーザービームを照
射して、圧延方向と直角に幅０．３　ｍ−１圧延方向の
間隔４ａ＋ｍの線状フォルステライト被膜欠損部を得た
。

１部の素材はＨ２５５％（残部Ｎ、）、Ｄｐ４５℃の酸
化性雰囲気で８００℃×２分間の焼鈍を行い、フォルス
テライト被膜欠損部の地鉄裸出部を酸化した。酸化量紘
酸素量に換算して０．４　ｇ／ｒｒｆであった。

次いで張力付与型コーティングを施して製品を得た。

他の１部の素材は酸化焼鈍せずに張力付与型コーティン
グを施した。その組成は、コロイダルシリカ−りん酸マ
グネシウムー無水クロム酸であった。

得られた製品の磁気特性を表２に示した。

表　　　　　　２ 歪取焼鈍：８００℃Ｘ３ＨｒＮ。

〈発明の効果〉 以上のように、この発明に従えば、張力付与型コーティ
ングが７オルステライト被膜欠損部においても剥離がな
く、一方向性電磁鋼板の鉄損特性の改善をはかることが
でき、しかも高温で歪焼鈍を行っても鉄損特性の劣化も
なく、したがって巻鉄心用材料としても使用できるとい
う大きなメリットがある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｓｉ４．５以下を含むけい素鋼熱延板を１回または中間
   焼鈍をはさむ２回以上の冷間圧延により最終製品板厚と
   なし、次いで脱炭焼鈍を施し、ＭｇＯを主成分とする焼
   鈍分離剤を塗布・乾燥した後、コイル状に巻取って最終
   仕上焼鈍を行い、張力付加型コーティングを施す一方向
   性電磁鋼板の製造方法において、最終仕上焼鈍後の鋼板
   表面にフォルステライト被覆欠損領域を存在せしめ、張
   力付与型コーティングを施す前に該フォルステライト被
   膜欠損領域の地鉄表面を酸化せしめることを特徴とする
   鉄損の低い一方向性電磁鋼板の製造方法。