JP2019163504A - 方向性電磁鋼板の溝形成用設備列、方向性電磁鋼板の溝形成方法、及び方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】方向性電磁鋼板の表面に鮮鋭な溝形状を形成可能な方向性電磁鋼板の溝形成用設備列及び方向性電磁鋼板の溝形成方法を提供すること。【解決手段】方向性電磁鋼板の溝形成用設備列１は、鋼板の表面を洗浄する洗浄装置３と、洗浄装置３による洗浄後の鋼板表面にレジストインクを印刷することによって、鋼板表面に線状の溝を形成するためのレジストパターンを印刷するインクジェット印刷機４と、印刷後のレジストパターンをハロゲンヒータ５による速乾並びに乾燥炉６によって乾燥させる乾燥設備と、表面にレジストパターンが形成された鋼板に対してエッチング処理を施すことによって鋼板表面に溝を形成するエッチング装置７と、エッチング処理後の鋼板表面に残存するレジストパターンを除去する洗浄装置８と、を備える。【選択図】図１
Description
本発明は、方向性電磁鋼板の表面に溝を形成するための方向性電磁鋼板の溝形成用設備列、方向性電磁鋼板の溝形成方法、及び方向性電磁鋼板の製造方法に関する。
方向性電磁鋼板は主に変圧器の鉄心用材料として用いられるため、方向性電磁鋼板には優れた磁気特性が要求されている。特に方向性電磁鋼板を鉄心として用いる場合には、エネルギー損失を小さくすることが重要であるため、方向性電磁鋼板の鉄損を小さくすることが必要不可欠である。方向性電磁鋼板の鉄損を小さくする方法としては、珪素の含有量を増加させて鋼板の電気抵抗を増大させる方法、結晶方位を（１１０）［００１］方位に揃える方法、及び鋼板の板厚を薄くする方法等を例示できるが、冶金学的な手法での鉄損改善には限界があった。
そこで、方向性電磁鋼板の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実施されている。現在、磁区を細分化する方法として、仕上げ焼鈍後の鋼板表面にレーザを照射することによって鋼板表面に歪を導入する方法がある（特許文献１参照）。ところが、この方法は鉄損の改善には効果的であるが、レーザにより導入された熱歪によって磁区を細分化しているため、歪取り焼鈍によって熱歪が解消され鉄損が劣化するという欠点があり、歪取り焼鈍工程を有する巻鉄心には用いることができない。
一方、歪取り焼鈍工程が必要な方向性電磁鋼板の磁区を細分化する方法として、鋼板表面にレジストインクを線状に印刷することによって鋼板表面に線状の溝を形成するためのレジストパターンを印刷し、印刷後のレジストパターンを乾燥機によって乾燥させた後、このレジストパターンをマスクとして鋼板をエッチングし、形成された線状溝により磁区を細分化する方法がある（特許文献２参照）。
しかしながら、特許文献２に記載の方法では、レジストインクの印刷後における鋼板の搬送速度の減速時や増速時に乾燥機の乾燥能力ではレジストインクの濡れ広がりが生じ、この濡れ広がり具合により溝形状が変化し、場合によってはエッチングにより形成した溝が途切れてしまうことがある。結果、特許文献２に記載の方法によれば、鉄損特性にバラつきが生じ、方向性電磁鋼板の歩留まりが低下する。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、方向性電磁鋼板の表面に鮮鋭な溝形状を形成可能な方向性電磁鋼板の溝形成用設備列及び方向性電磁鋼板の溝形成方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、方向性電磁鋼板を歩留まりよく製造可能な方向性電磁鋼板の製造方法を提供することにある。
本発明に係る方向性電磁鋼板の溝形成用設備列は、鋼板の表面を洗浄する洗浄設備と、前記洗浄設備による洗浄後の鋼板表面にレジストインクを印刷することによって、鋼板表面に線状の溝を形成するためのレジストパターンを印刷するインクジェット印刷機と、印刷後のレジストパターンをハロゲンヒータによる速乾並びに乾燥炉によって乾燥させる乾燥設備と、表面に前記レジストパターンが形成された鋼板に対してエッチング処理を施すことによって鋼板表面に溝を形成するエッチング設備と、エッチング処理後の鋼板表面に残存するレジストパターンを除去する洗浄設備と、を備えることを特徴とする。
本発明に係る方向性電磁鋼板の溝形成用設備列は、上記発明において、前記ハロゲンヒータによる乾燥条件として、ハロゲンヒータと鋼板との間の距離を５０ｍｍ以下、鋼板に２秒以上照射、照射角度を１５°以下、鋼板表面の温度を２００℃〜３００℃に加熱することが含まれることを特徴とする。
本発明に係る方向性電磁鋼板の溝形成用設備列は、上記発明において、前記レジストインクが紫外線硬化型のレジストインクであり、前記インクジェット印刷機が前記レジストインクを塗布するインクヘッドを備えることを特徴とする。
本発明に係る方向性電磁鋼板の溝形成方法は、鋼板の表面を洗浄する洗浄工程と、前記洗浄工程による洗浄後の鋼板表面にインクジェット印刷機を用いてレジストインクを印刷することによって、鋼板表面に線状の溝を形成するためのレジストパターンを印刷する印刷工程と、印刷後のレジストパターンをハロゲンヒータによる速乾並びに乾燥炉によって乾燥させる乾燥工程と、表面に前記レジストパターンが形成された鋼板に対してエッチング処理を施すことにより鋼板表面に溝を形成するエッチング工程と、エッチング処理後の鋼板表面に残存するレジストパターンを除去する洗浄工程と、を含むことを特徴とする。
本発明に係る方向性電磁鋼板の溝形成方法は、上記発明において、前記ハロゲンヒータによる乾燥条件として、ハロゲンヒータと鋼板との間の距離を５０ｍｍ以下、鋼板に２秒以上照射、照射角度を１５°以下、鋼板表面の温度を２００℃〜３００℃に加熱することが含まれることを特徴とする。
本発明に係る方向性電磁鋼板の溝形成方法は、上記発明において、前記レジストインクが紫外線硬化型のレジストインクであり、前記印刷工程は前記インクジェット印刷機が備えるインクヘッドにより前記レジストインクを塗布する工程を含むことを特徴とする。
本発明に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、本発明に係る方向性電磁鋼板の溝形成方法を用いて方向性電磁鋼板を製造することを特徴とする。
本発明に係る方向性電磁鋼板の溝形成用設備列及び方向性電磁鋼板の溝形成方法によれば、方向性電磁鋼板の表面に鮮鋭な溝形状を形成することができる。また、本発明に係る方向性電磁鋼板の製造方法によれば、方向性電磁鋼板を歩留まりよく製造することができる。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である方向性電磁鋼板の溝形成用設備列、方向性電磁鋼板の溝形成方法、及び方向性電磁鋼板の製造方法について説明する。
まず、本発明の一実施形態である方向性電磁鋼板の製造方法について説明する。
本発明の一実施形態である方向性電磁鋼板の製造方法では、まず、電磁鋼素材を熱間圧延することによって製造された熱延鋼板に対して１回又は中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延を施すことにより、最終板厚とした冷延鋼板を製造する。次に、冷延鋼板の表面に線状溝を形成して磁区細分化処理を施した後、脱炭処理を兼ねた一次再結晶焼鈍処理を施し、次いで焼鈍分離剤を塗布してからコイル状に冷延鋼板を巻き取る。そして、鋼板コイルをその一端面が下向きになるように載置して仕上げ焼鈍処理を施し、絶縁被膜コーティング処理を施すことによって、方向性電磁鋼板が製造される。
次に、上述した磁区細分化処理において用いられる本発明の一実施形態である方向性電磁鋼板の溝形成用設備列及び溝形成方法について説明する。
上述した磁区細分化処理では、図１に示す本発明の一実施形態である方向性電磁鋼板の溝形成用設備列１を用いて方向性電磁鋼板に線状溝を形成する。具体的には、図１に示すように、上述した磁区細分化処理では、まず、払い出し機２から払い出された冷延鋼板の表面の油分等を洗浄装置３におけるアルカリ溶液等により十分に洗浄する。次に、インクジェット印刷機４を用いて冷延鋼板の表面にレジストインクを印刷することによって冷延鋼板の表面に線状の溝を形成するためのレジストパターンを印刷し、ハロゲンヒータ５を用いてレジストパターンを速乾させた後、乾燥炉６を用いてレジストパターンを焼き付ける。次に、エッチング装置７において、冷延鋼板に対してＮａＣｌ電解液中で電解エッチング処理を施して冷延鋼板の表面に線状溝を形成する。そして最後に、洗浄装置８において冷延鋼板をアルカリ溶液中に浸して表面のレジストインクを溶解除去し、巻き取り機９により冷延鋼板を巻き取る。
図２（ａ），（ｂ）はそれぞれ、従来の乾燥炉のみの乾燥で得られた線状溝及び本発明のハロゲンヒータ並びに乾燥炉による乾燥で得られた線状溝を示す写真図である。図２（ａ）に示すように、従来の乾燥炉のみの乾燥では線状溝が所々途切れている。これは、冷延鋼板の表面に印刷されたレジストインクの乾燥が不十分であったためにレジストインクの濡れ広がりが生じたことが原因であると考えられる。これに対して、図２（ｂ）に示すように、本発明のハロゲンヒータ並びに乾燥炉による乾燥では、線状溝が途切れていない。このことから、本発明のハロゲンヒータ並びに乾燥炉による乾燥によれば、方向性電磁鋼板の表面に鮮鋭な溝形状を形成できることが確認された。
なお、ハロゲンヒータによる乾燥条件として、ハロゲンヒータと鋼板との間の距離を５０ｍｍ以下、鋼板に２秒以上照射、照射角度を１５°以下、鋼板表面の温度を２００℃〜３００℃の範囲内に加熱することが好ましい。ハロゲンヒータと鋼板との間の距離が５０ｍｍを超えると、鋼板表面の温度を適正にするためのハロゲンヒータの出力が大きくなるので、ハロゲンヒータと鋼板との間の距離は５０ｍｍ以下とすることが好ましい。ハロゲンヒータの鋼板への照射時間が２秒未満であると、鋼板表面への入熱量が足りずレジストインクの乾燥が十分に行われないため、ハロゲンヒータの鋼板への照射時間は２秒以上とすることが好ましい。ハロゲンヒータの鋼板への照射角度が１５°を超えると、鋼板表面での単位面積当たりの熱量が小さくなり、ハロゲンヒータの出力を大きくする必要があるため、ハロゲンヒータの鋼板への照射角度は１５°未満とすることが好ましい。ここで、照射角度はハロゲンヒータと鋼板表面の垂直方向からのずれの角度である。また、ハロゲンヒータを照射した際の鋼板表面の温度を２００℃〜３００℃の範囲内とすることが好ましい。鋼板表面の温度が２００℃未満であると、乾燥に時間がかかりレジストインクの濡れ広がりが生じてしまう。一方、鋼板表面の温度が３００℃を超えると、レジストインクが変質する恐れがあるからである。
中間焼鈍を含む２回の冷間圧延によって板厚０．２２ｍｍに形成された冷延鋼板について、インクジェット印刷機４により冷延鋼板の表面に紫外線硬化型のレジストインクを印刷し、比較例では乾燥炉のみにより、発明例ではハロゲンヒータ５及び乾燥炉６により、レジストインク表面を速乾させ、電解エッチング処理を施すことによって冷延鋼板の表面に線状溝を形成した。なお、発明例では、ハロゲンヒータ５は乾燥炉６の前に設置し、以下の表１に示すように、ハロゲンヒータ５による乾燥条件として、ハロゲンヒータと冷延鋼板との間の距離を４０〜６０ｍｍ、冷延鋼板に１〜５秒照射、照射角度を１０〜３０°、冷延鋼板の表面温度を１５０〜３５０℃に加熱した。その結果、発明例によれば、レジストインクの濡れ広がりが抑制され、鮮鋭な溝形状が得られた。また、以下の表１に示すように、発明例では、比較例より方向性電磁鋼板の鉄損Ｗ１７／５０が０．０１Ｗ／ｋｇ向上した。
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
１ 方向性電磁鋼板の溝形成用設備列
２ 払い出し機
３，８ 洗浄装置
４ インクジェット印刷機
５ ハロゲンヒータ
６ 乾燥炉
７ エッチング装置
９ 巻き取り機
２ 払い出し機
３，８ 洗浄装置
４ インクジェット印刷機
５ ハロゲンヒータ
６ 乾燥炉
７ エッチング装置
９ 巻き取り機
Claims (7)
- 鋼板の表面を洗浄する洗浄設備と、
前記洗浄設備による洗浄後の鋼板表面にレジストインクを印刷することによって、鋼板表面に線状の溝を形成するためのレジストパターンを印刷するインクジェット印刷機と、
印刷後のレジストパターンをハロゲンヒータによる速乾並びに乾燥炉によって乾燥させる乾燥設備と、
表面に前記レジストパターンが形成された鋼板に対してエッチング処理を施すことによって鋼板表面に溝を形成するエッチング設備と、
エッチング処理後の鋼板表面に残存するレジストパターンを除去する洗浄設備と、
を備えることを特徴とする方向性電磁鋼板の溝形成用設備列。 - 前記ハロゲンヒータによる乾燥条件として、ハロゲンヒータと鋼板との間の距離を５０ｍｍ以下、鋼板に２秒以上照射、照射角度を１５°以下、鋼板表面の温度を２００℃〜３００℃に加熱することが含まれることを特徴とする請求項１に記載の方向性電磁鋼板の溝形成用設備列。
- 前記レジストインクが紫外線硬化型のレジストインクであり、前記インクジェット印刷機が前記レジストインクを塗布するインクヘッドを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の方向性電磁鋼板の溝形成用設備列。
- 鋼板の表面を洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程による洗浄後の鋼板表面にインクジェット印刷機を用いてレジストインクを印刷することによって、鋼板表面に線状の溝を形成するためのレジストパターンを印刷する印刷工程と、
印刷後のレジストパターンをハロゲンヒータによる速乾並びに乾燥炉によって乾燥させる乾燥工程と、
表面に前記レジストパターンが形成された鋼板に対してエッチング処理を施すことにより鋼板表面に溝を形成するエッチング工程と、
エッチング処理後の鋼板表面に残存するレジストパターンを除去する洗浄工程と、
を含むことを特徴とする方向性電磁鋼板の溝形成方法。 - 前記ハロゲンヒータによる乾燥条件として、ハロゲンヒータと鋼板との間の距離を５０ｍｍ以下、鋼板に２秒以上照射、照射角度を１５°以下、鋼板表面の温度を２００℃〜３００℃に加熱することが含まれることを特徴とする請求項４に記載の方向性電磁鋼板の溝形成方法。
- 前記レジストインクが紫外線硬化型のレジストインクであり、前記印刷工程は前記インクジェット印刷機が備えるインクヘッドにより前記レジストインクを塗布する工程を含むことを特徴とする請求項４又は５に記載の方向性電磁鋼板の溝形成方法。
- 請求項４〜６のうち、いずれか１項に記載の方向性電磁鋼板の溝形成方法を用いて方向性電磁鋼板を製造することを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
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