JP2021516725A - 耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼及びその製造方法 - Google Patents

耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼であって、その片面又は両面に、切れ目付け方式により形成された相互に平行な複数の溝を有し、各溝はいずれも耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の幅方向に延在し、該相互に平行な複数の溝は耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の圧延方向に均一に分布している。耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の幅方向に延在する各溝は、いずれも耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の幅方向に延在する複数のサブ溝をつなぎ合わせてなる。該耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の製造方法は、レーザー切れ目付け方式を用いて、耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の片面又は両面に溝を形成し、レーザー切れ目付け用のレーザービームが分光器により複数のサブビームに分けられ、該複数のサブビームによって同一溝をつなぎ合わせにより形成する複数の前記サブ溝を形成するステップを含む。【選択図】図1

Description

本発明は、方向性珪素鋼及びその製造方法に関し、特に磁区細分化型方向性珪素鋼及びその製造方法に関する。
変圧器は電力伝送システムの基本的な構成部材であり、その鉄心は通常、方向性珪素鋼を積層又は巻回してなり、鉄心損失は通常、鉄損と略称される。地球のエネルギー環境問題がますます深刻化し、省エネ・消費低減のニーズが世界中に絶え間なく高まりつつあるため、方向性珪素鋼の低鉄損化は国民経済及び社会環境保護に非常に重要である。
磁区細分化は、磁区幅を狭くすることであり、異常渦電流損失を効果的に低減させることができ、方向性珪素鋼の低鉄損化の重要な方法である。従来技術では、方向性珪素鋼の表面に切れ目を付けて磁区を細分化し、それにより低鉄損化を実現する。切れ目付けの効果によって、切れ目付けによる磁区細分化の方法は2種類に大別されている。一つは、非耐熱切れ目付けによる磁区細分化であり、主にレーザー、プラズマビーム、電子ビーム等の方法によって方向性珪素鋼の表面に所定の間隔で線状熱応力領域を形成し、該領域の周囲にサブ磁区を発生させ、それにより磁区幅を狭くし、低鉄損化の目的を達成する。このような方法の磁区細分化効果は応力除去焼鈍後に切れ目付け箇所での熱応力が除去されるに伴って消失し、鉄損は元の水準に回復してしまうため、応力除去焼鈍が施されない積層鉄心変圧器の製造にしか使用できない。もう一つは、耐熱切れ目付けによる磁区細分化であり、主に機械的、電気化学的腐食、レーザービーム等によって方向性珪素鋼の表面に線状歪み領域を形成し、その内部エネルギーを再分配させ、磁区幅を小さくし、それにより低鉄損化を実現する。このような方法で製造される方向性珪素鋼は、応力除去焼鈍後に鉄損が回復しないため、応力除去焼鈍を必要とする巻回鉄心変圧器の製造に適用できる。巻回鉄心変圧器は方向性珪素鋼の圧延方向に優れた磁気特性を十分に活用し、損失及びノイズの点では、積層鉄心変圧器と比較して明らかな利点を示すため、次第に市場で人気が集まっている。
従来技術では、耐熱切れ目付けによる磁区細分化の方式は通常、電気化学的方式、機械的方式及びレーザー方式を含む。しかしながら、電気化学的方式によって実現される耐熱切れ目付け技術は、プロセスが複雑で、ある程度の化学的汚染があり、形成された溝は形状、深さの制御性が悪く、磁気特性が安定で均一な方向性珪素鋼板を得ることは困難である。機械的圧力方式によって実現される耐熱切れ目付け技術は、機械装置の歯付きローラに対する要求が非常に高く、且つ方向性珪素鋼の表面にあるケイ酸マグネシウム下地層の硬度が高いため、歯付きローラの摩耗が非常に早く、それにより大ロットの切れ目付けのコストが高くなる。複数回のレーザー走査の方式によってノッチを形成するためには、繰り返し位置決め精度への要求が高く、生産ラインでの生産は困難である。レーザー加熱溶融の方式によって溝又は再溶融領域を形成すると、溝の縁部及びその付近に火口状の突起や飛散物が生じやすく、その結果、珪素鋼板の積層係数が下がり、製造された変圧器の使用中に鋼板間が導通してしまうリスクがある。
これに鑑みて、耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼が期待されており、該方向性珪素鋼は切れ目付けによる溝の形態が制御可能な状態にあり、その縁部における溶融堆積物が明らかに抑制され、それにより磁区を細分化し、低鉄損化を実現し、かつ、応力除去焼鈍後でも鉄損が劣化することなく、巻回鉄心変圧器の製造等の分野に幅広く適用できる。
本発明の目的の1つは、耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼を提供することにあり、該方向性珪素鋼は切れ目付けによる溝の形態が制御可能な状態にあり、その縁部の溶融堆積物が明らかに抑制され、それにより磁区を細分化し、低鉄損化を実現し、かつ、応力除去焼鈍後でも鉄損が劣化することなく、巻回鉄心変圧器の製造等の分野に幅広く適用できる。
上記目的を実現するために、本発明は、耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼を提供し、片面又は両面に、切れ目付け方式により形成された相互に平行な複数の溝を有し、各溝はいずれも耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の幅方向に延在し、該相互に平行な複数の溝は耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の圧延方向に沿って均一に分布している。
さらに、本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼では、耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の幅方向に延在する各溝はいずれも耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の幅方向に延在する複数のサブ溝をつなぎ合わせてなる。
またさらに、本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼では、各サブ溝の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の幅方向における横断面形状は逆台形であり、前記台形の長辺の長さはLであり、前記台形の斜辺の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の幅方向における投影長さはlである。
さらに、本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼では、投影長さlの値の範囲は8mmを超えない。
本発明に係る技術的手段では、本願の発明者は研究により、台形の斜辺の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の幅方向における投影長さlが8mmを超えると、磁区細分化の効果が不足し、耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の鉄損の低減が明らかでないことを見出した。従って、本発明は台形の斜辺の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の幅方向における投影長さlの値の範囲は8mmを超えないとする。好ましくは、投影長さlの値の範囲は4mmを超えないことにし、この好ましい技術的手段では、耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼は鉄損が低くて透磁率が高い。
さらに、本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼では、前記台形の高さmは5〜60μmである。
本発明に係る技術的手段では、本願の発明者は研究により、台形の高さmが5μm未満であると、磁区細分化の効果が不足し、耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の鉄損低減が明らかでない一方、台形の高さmが60μmを超えると、溝での磁気漏れが深刻で、耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の透磁率が低下することを見出した。従って、本発明は台形の高さmの値の範囲を5μm〜60μmにする。好ましくは、台形の高さmを10μm〜45μmにし、この好ましい技術的手段では、耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼は鉄損が低くて透磁率が高い。
さらに、本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼では、同一溝をつなぎ合わせにより形成する複数のサブ溝のうち、隣接する2つのサブ溝は互いに密に繋がり、又は互いに重ねて接続され、又は相互間に横方向間隔を有する。
さらに、本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼では、隣接する2つのサブ溝同士の間に横方向間隔lを有する場合、横方向間隔lは10mmを超えない。
本発明に係る技術的手段では、本願の発明者は研究により、隣接する2つのサブ溝同士の間にある横方向間隔lが耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の磁気特性に著しく影響を与え、横方向間隔lが10mmを超えると、磁区細分化の効果が明らかでなくなり、鉄損が高いことを見出した。従って、本発明は隣接する2つのサブ溝同士の間にある横方向間隔lが10mmを超えないとする。
さらに、本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼では、前記台形の長辺の長さL、前記台形の斜辺の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の幅方向における投影長さl及び横方向間隔lはさらに、(l+l)/L≦0.2の関係を満たす。
本発明に係る技術的手段では、本願の発明者は研究により、(l+l)/Lが0.20以下であると、得られた耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の鉄損改善率が高く、6%以上に達する一方、(l+l)/Lが0.2を超えると、磁区細分化の効果が明らかではなく、鉄損改善率が低いことを見出した。
さらに、本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼では、隣接する2つのサブ溝が互いに重ねて接続される場合、重ね接続により形成されたオーバーラップ部の長さlは投影長さlの1.5倍を超えない。
本発明に係る技術的手段では、本願の発明者は研究により、重ね接続により形成されたオーバーラップ部の長さlが台形の斜辺の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の幅方向における投影長さlの1.5倍を超えると、耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の透磁率が著しく低下することを見出し、従って、本発明は重ね接続により形成されたオーバーラップ部の長さlが台形の斜辺の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の幅方向における投影長さlの1.5倍を超えないとする。
さらに、本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼では、隣接する溝間の間隔dは2〜10mmである。
本発明に係る技術的手段では、本願の発明者は研究により、隣接する溝間の間隔dが2mm未満であると、溝が過密で、溝での磁気漏れ効果が明らかで、透磁率が0.2T以上低下する一方、隣接する溝間の間隔dが10mmを超えると、磁区細分化効果が明らかではなく、鉄損が高いことを見出した。従って、本発明は隣接する溝間の間隔dを2〜10mmにする。
さらに、本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼では、隣接する溝間の間隔dは2〜10mmであり、同一溝をつなぎ合わせにより形成する複数のサブ溝は耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の圧延方向にずれ間隔dを有し、ずれ間隔dは0.4dを超えない。
本発明に係る技術的手段では、本願の発明者は研究により、同一溝をつなぎ合わせにより形成する複数のサブ溝は、耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の圧延方向に有するずれ間隔dと隣接する溝間の間隔dとの比が0.4以上であり、すなわちずれ間隔dが溝間の間隔dの0.4倍を超えると、耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の磁歪によるノイズが60dBA以上まで著しく上がる一方、ずれ間隔dが溝間の間隔dの0.4倍未満であると、耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の磁歪によるノイズが著しく低下することを見出した。従って、本発明は同一溝をつなぎ合わせにより形成する複数のサブ溝が耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の圧延方向に有するずれ間隔dが溝間の間隔dの0.4倍を超えないとする。
さらに、本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼では、前記切れ目付け方式は、レーザー切れ目付け、電気化学的切れ目付け、歯付きローラ切れ目付け及び高圧水ビーム切れ目付けのうちの少なくとも1つを含む。
さらに、本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼では、前記切れ目付け方式はレーザー切れ目付けである。
それに対応して、本発明の別の目的は、上記耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の製造方法を提供することにあり、該方法は、レーザービームを合理的に設計することで、レーザーアブレーションによる熱拡散堆積物を効果的に減少させ、且つ複数回のレーザー走査の場合の位置決めが不正確である問題を回避し、それにより効果的に磁区を細分化し、低鉄損化を実現し、且つ耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の応力除去焼鈍後の鉄損が劣化しない。
上記目的を実現するために、本発明は、レーザー切れ目付け方式によって、耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の片面又は両面に前記溝を形成し、レーザー切れ目付け用のレーザービームが分光器により複数のサブビームに分けられ、該複数のサブビームによって同一溝をつなぎ合わせにより形成する複数の前記サブ溝を形成するステップを含む耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の製造方法を提供する。
本発明に係る製造方法では、レーザー切れ目付け用のレーザービームがレーザー装置から発せられた後、分光器を通過して複数のサブビームを形成し、該複数のサブビームが鋼板の表面に集束して、平行に配列された1組のスポットを形成し、それにより同一溝をつなぎ合わせにより形成する複数の前記サブ溝を形成する。レーザービームが分光器を通過した後、サブビームのスポットのエネルギー密度が低減し、且つスポット間に一定のエネルギーギャップ領域があり、方向性珪素鋼の表面における単点の温度上昇は、温度が短期間で下がって急速に蓄積する二重の特徴を呈し、それにより従来の長いスポット切れ目付け方式では熱が持続的に蓄積するため熱溶融及び変形が発生するという問題を克服し、それにより本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の溝の形態が制御可能な状態にあり、その縁部における溶融堆積物が明らかに抑制される。
なお、いくつかの実施形態では、サブビームが方向性珪素鋼の表面において格子方式で移動し、形成されたサブスポットの配列方式が単列又は多列であってもよく、その形状が円形又は楕円形であってもよい。また、サブビームが方向性珪素鋼の表面に、同一溝をつなぎ合わせにより形成する複数のサブ溝を形成するとき、サブ溝の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の幅方向における横断面形状が逆台形であってもよい。
さらに、本発明に係る製造方法では、レーザー切れ目付け用のレーザー発生ポンプ源はCOレーザー装置、固体レーザー装置、ファイバーレーザー装置のうちの少なくとも1つから選択される。
またさらに、本発明に係る製造方法では、耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の表面に単一の前記サブビームで形成されるサブスポットの単一パルス瞬時ピークパワー密度は5.0×10W/mm〜5.0×1011W/mmである。
本発明に係る製造方法では、本願の発明者は研究により、レーザービームが分光器を通過した後、耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の表面に単一のサブビームで形成されるサブスポットの単一パルス瞬時ピークパワー密度が5.0×10W/mm以上であると、方向性珪素鋼の磁区を細分化し、鉄損を低減させることができるとともに、切れ目付けによる溝の両側に明らかな堆積物が形成されないことで、積層係数の低下を回避できることを見出した。それは、サブスポットの単一パルス瞬時ピークパワー密度が5.0×10W/mm以下であると、レーザー走査時、方向性珪素鋼の表面が溶融又は気化温度に達せず、方向性珪素鋼の局所的なマイクロゾーン材料を効果的にアブレーションして剥離することができず、磁区細分化に必要な溝を形成することができないからである。しかし、サブスポットの単一パルス瞬時ピークパワー密度が高すぎて5.0×1011W/mmを超えると、高すぎる瞬時エネルギーによって方向性珪素鋼の表面の温度上昇が高くなりすぎてしまい、その結果、多すぎる熱が周囲に拡散して方向性珪素鋼を熱変形させる一方、溶融又は気化した物質が溝付近に堆積し、方向性珪素鋼の積層係数を極めて大きく低下させ、方向性珪素鋼を積層して形成された変圧器鉄心が使用中に導通しやすくなって、変圧器の使用中の破壊リスクが増えてしまう。従って、本願の発明者は耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の表面に単一のサブビームで形成されるサブスポットの単一パルス瞬時ピークパワー密度を5.0×10W/mm〜5.0×1011W/mmにする。
さらに、本発明に係る製造方法では、前記サブスポットの単一パルス瞬時最大ピークパワー密度と最小ピークパワー密度との比は20を超えない。
本発明に係る製造方法では、本願の発明者は研究により、サブスポットの単一パルス瞬時ピークパワー密度の差が大きすぎ、即ちサブスポットの単一パルス瞬時最大ピークパワー密度と最小ピークパワー密度との比が20を超えると、切れ目付けやアブレーションにより溝を形成する効率が著しく低下し、鉄損の低減が明らかではなく、且つ溝の両側に一定の堆積物が発生することを見出した。従って、本願の発明者はサブスポットの単一パルス瞬時最大ピークパワー密度と最小ピークパワー密度との比が20を超えないとする。
さらに、本発明に係る製造方法では、前記サブスポットの直径とサブスポットのフォーカスセンター間の間隔との比は0.1〜0.8の範囲内にある。
本発明に係る製造方法では、本願の発明者は研究により、サブスポットのサイズ及び間隔が方向性珪素鋼の磁気特性に顕著な影響を与えることを見出した。それは、サブスポットが大きすぎてその間隔が小さすぎると、サブスポットのアブレーションのエネルギーの重ね合わせ作用が明らかで、方向性珪素鋼の表面材料が溶融して溶融物を発生させ、それにより積層係数が低下し、逆に、サブスポットが小さすぎてその間隔が大きすぎると、サブスポットが方向性珪素鋼をアブレーションした後に形成された被アブレーション部分は、長い時間を経る必要があってこそ、はじめて次のサブスポットのエネルギーを受けることができる。このとき、被アブレーション部分の温度が明らかに低減し、方向性珪素鋼の表面のマイクロゾーン材料を剥離できず、磁区細分化及び低鉄損化を実現できないからである。本願の発明者は、試験を繰り返したことにより、サブスポットの直径とサブスポットのフォーカスセンター間の間隔との比が0.1未満であると、鉄損低減率が限られ、0.8を超えると、積層係数が著しく低下し、0.1〜0.8の範囲内にあると、方向性珪素鋼の鉄損低減が明らかで、且つ積層係数が高いことを見出した。従って、本願の発明者はサブスポットの直径とサブスポットのフォーカスセンター間の間隔との比を0.1〜0.8の範囲内にする。
さらに、本発明に係る製造方法では、耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の表面に前記複数のサブビームで形成された複数のサブスポットのレーザー走査方向における全長さは20mm以下である。
本発明に係る製造方法では、本願の発明者は研究により、耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の表面に複数のサブビームで形成された複数のサブスポットのレーザー走査方向における全長さが20mmを超えると、台形の斜辺の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の幅方向における投影長さlが8mmを超え、磁区細分化の効果が限られ、鉄損低減の幅が小さいことを見出した。従って、本願の発明者は、耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の表面に複数のサブビームで形成された複数のサブスポットのレーザー走査方向における全長さを20mm以下にする。
さらに、本発明に係る製造方法では、レーザー切れ目付けステップは耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の脱炭焼鈍ステップの前又は後、或いは耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の熱延伸平坦化焼鈍ステップの前又は後に行われる。
本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼及びその製造方法は従来技術に比べて、以下の有益な効果を有する。
本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼は、切れ目付けによる溝の形態が制御可能な状態にあり、その縁部の溶融堆積物が明らかに抑制され、それにより磁区を細分化し、低鉄損化を実現し、かつ、応力除去焼鈍後でも鉄損が劣化することがない。
本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の製造方法は、レーザービームを合理的に設計することで、レーザーアブレーションによる熱拡散堆積物を効果的に減少させ、且つ複数回のレーザー走査の場合の位置決めが不正確である問題を回避し、それにより効果的に磁区を細分化し、低鉄損化を実現し、且つ耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の応力除去焼鈍後の鉄損が劣化することなく、効率が高く、コストが低く、巻回鉄心変圧器の製造等の分野に幅広く適用できる。
本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の溝のいくつかの実施形態における構成模式図である。 本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼のいずれかのサブ溝のいくつかの実施形態における構成模式図である。 本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の製造方法におけるレーザー分光の模式図である。 本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の製造方法における1つの角度から見たレーザー切れ目付けの模式図である。 本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の製造方法における別の角度から見たレーザー切れ目付けの模式図である。 本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の製造方法のいくつかの実施形態でサブビームにより形成されたサブスポットの形状及び配列方式を模式的に示す。 本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の製造方法の別のいくつかの実施形態でサブビームにより形成されたサブスポットの形状及び配列方式を模式的に示す。 本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の製造方法のさらに別のいくつかの実施形態でサブビームにより形成されたサブスポットの形状及び配列方式を模式的に示す。 本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の製造方法のいくつかの実施形態でサブビームにより形成されたサブスポットの形状及び配列方式を模式的に示す。 本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の製造方法の別のいくつかの実施形態でサブビームにより形成されたサブスポットの形状及び配列方式を模式的に示す。 本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の製造方法のさらに別のいくつかの実施形態でサブビームにより形成されたサブスポットの形状及び配列方式を模式的に示す。
以下、図面及び具体的な実施例を参照しながら、本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼及びその製造方法についてさらに説明して述べるが、該説明は本発明の技術的手段を限定するものではない。
図1からわかるように、本技術的手段における耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の各溝1はいずれもその幅方向Aに延在し、該相互に平行な複数の溝2は圧延方向Bに均一に分布している。幅方向Aは実施例1の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の圧延方向Bに垂直である。各溝1はいずれも幅方向Aに延在する複数のサブ溝2をつなぎ合わせてなる。隣接する2つのサブ溝2は互いに重ねて接続され又は互いに横方向間隔lを有し、互いに重ねて接続されることで形成されたオーバーラップ部の長さがlである。隣接する2つの溝1間の間隔はdであり、サブ溝2は圧延方向Bにずれ間隔dを有する。
さらに図2から、実施例1の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼のいずれかのサブ溝2の幅方向Aにおける横断面形状は逆台形であり、台形の長辺の長さがLであり、台形の斜辺の幅方向Aにおける投影長さがlであり、台形の高さがmであることが分かる。
図3、図4及び図5からわかるように、必要に応じて、図1及び図2と組み合わせて、実施例1の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の製造方法では、レーザー切れ目付け用のレーザービーム3が分光器4により複数のサブビーム5に分けられ、該複数のサブビーム5が実施例1の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の幅方向Aに沿って走査し、同一溝1をつなぎ合わせにより形成するための複数のサブ溝2を形成する。6、7、8、9、10は異なる種類のレーザー装置であり、本実施例では、COレーザー装置、固体レーザー装置、ファイバーレーザー装置等であってもよい。
図6、図7、図8、図9、図10及び図11はそれぞれ本発明に係る耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の製造方法の様々な実施形態でのサブビームにより形成されるサブスポットの形状及び配列方式を示しており、それぞれ1列の円形スポット、1列の楕円形スポット、2列の円形スポット、2列の楕円形スポット及び2列の楕円形スポットであることが分かる。なお、これらのスポットの形状や配列方式は単に例示的なものであり、本技術的手段を限定するものではない。
以下、本技術的手段は具体的な実施例のデータを使用して本願の技術的手段をさらに説明し、本願の有益な効果を証明する。
[実施例1〜22及び比較例1〜10]
表1は、実施例1〜22及び比較例1〜10の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の溝1の特徴パラメータを示す。
Figure 2021516725
ここで、δ=(l+l)/Lである。
実施例1〜22及び比較例1〜10の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼は、
(1)方向性珪素鋼に対して製鉄、製鋼、連続鋳造、熱間圧延プロセスを行い、さらに最終厚さ0.23mmになるまで冷間圧延を1回行うステップと、
(2)850℃の脱炭焼鈍プロセスによって、表面酸化層を形成した後、その表面にMgO分離剤を塗布し、巻き取って鋼ロールを形成するステップと、
(3)1200℃の高温焼鈍条件で20時間維持し、その後、その表面に絶縁コーティングを塗布し、最終焼鈍を行って方向性珪素鋼板を形成するステップと、
(4)方向性珪素鋼板の片面にレーザー切れ目(レーザー切れ目付けの具体的なプロセスパラメータは表2に示される)を付けるステップと、
によって製造される。
表2は実施例1〜22及び比較例1〜10の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の製造方法のステップ(4)の具体的なプロセスパラメータを示す。
Figure 2021516725
レーザー切れ目付けの前後に、実施例1〜22及び比較例1〜10の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼に対して、磁束密度(B)及び鉄損(P17/50)の試験を行い、具体的には、Epstein法によって方向性珪素鋼の800A/mの励起磁界での磁束密度を測定し、B値を得て、単位がTであり、Epstein法によって方向性珪素鋼の50Hzの交流励起磁界での磁束密度が1.7Tに達するときに磁化に消費される無効電力を測定し、P17/50値を得て、単位がW/kgであり、試験結果は表3に示される。
Figure 2021516725
表3からわかるように、実施例1〜22はいずれも優れた鉄損、磁束密度を有し、レーザー切れ目を付けた後の鉄損は切れ目を付ける前に対して改善率がいずれも6%より高い。
比較例1では、台形の高さmが本発明の限定範囲になく、その鉄損改善率が6%未満である。
比較例2、3では、切れ目を付けた後の鉄損改善率が高いが、台形の高さmが大きすぎて、本発明の範囲を超えるため、磁束密度Bが著しく低下してしまう。
比較例4の隣接する2つのサブ溝同士間の横方向間隔l及び比較例5の台形の斜辺の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の幅方向における投影長さlがいずれも本発明の限定範囲外であるため、その切れ目を付けた後の鉄損改善率が比較的悪い。
比較例6では、台形の長辺の長さL、隣接する2つのサブ溝同士間の横方向間隔l及び台形の斜辺の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の幅方向における投影長さlが本発明の式の範囲を満たさないため、鉄損を著しく改善した方向性珪素鋼板が得られなかった。
比較例7、8では、隣接する2つのサブ溝が互いに重ねて接続されることで形成されたオーバーラップ部の長さlが本発明の限定範囲外であるため、鉄損改善率が顕著な方向性珪素鋼板が得られなかった。
比較例9では、隣接する溝間の間隔dが小さすぎて本発明の範囲の下限を超えるため、鉄損改善の効果が明らかであるが、その磁束密度Bが著しく低下し、それに対して、比較例10では、隣接する溝間の間隔dが本発明の範囲の上限を超えるため、鉄損改善率が低く、磁気特性に優れた方向性珪素鋼板が得られなかった。
[実施例23〜37及び比較例11〜15]
表4は実施例23〜37及び比較例11〜15の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の溝の特徴パラメータを示す。
Figure 2021516725
ここで、δ=(l+l)/Lである。
実施例23〜37及び比較例11〜15の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼は、
(1)方向性珪素鋼に対して製鉄、製鋼、熱間圧延プロセスを行い、さらに0.26mmになるまで冷間圧延を1回行うステップと、
(2)冷間圧延板の両面にレーザー切れ目(レーザー切れ目付けの具体的なプロセスパラメータは表5に示される)を付けるステップと、
(3)切れ目を付けた後の冷間圧延板を850℃で脱炭焼鈍し、表面酸化層を形成した後、その表面にMgO分離剤を塗布し、巻き取って鋼ロールを形成するステップと、
(4)1200℃の高温焼鈍条件で20時間維持し、その後、その表面に絶縁コーティングを塗布し、最終焼鈍を行って珪素鋼板を形成するステップと、
によって製造される。
表5は実施例23〜37及び比較例11〜15の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の製造方法のステップ(2)の具体的なプロセスパラメータを示す。
Figure 2021516725
実施例23〜37及び比較例11〜15の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼に対して磁束密度(B)及び鉄損(P17/50)の試験を行い、具体的には、Epstein法によって方向性珪素鋼の800A/mの励起磁界での磁束密度を測定し、B値を得て、単位がTであり、Epstein法によって方向性珪素鋼の50Hzの交流励起磁界での磁束密度が1.7Tに達するときに磁化に消費される無効電力を測定し、P17/50値を得て、単位がW/kgである。且つ、SST100×500単板磁気試験法によって、実施例23〜37及び比較例11〜15の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の交流磁歪によるノイズのAWV17/50値を測定し、単位がdBAである。試験結果は表6に示される。
Figure 2021516725
表6からわかるように、実施例23〜37及び比較例11〜15の鉄損P17/50及び磁束密度Bの値はいずれも良好であるが、比較例11〜15はd/d値が本発明の限定範囲外であるため、交流磁歪によるノイズが明らかに大きい。
[実施例38〜54及び比較例16〜21]
表7は実施例38〜54及び比較例16〜21の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の溝の特徴パラメータを示す。
Figure 2021516725
ここで、δ=(l+l)/Lである。
実施例38〜54及び比較例16〜21の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼は、
(1)方向性珪素鋼に対して製鉄、製鋼、熱間圧延プロセスを行い、さらに0.226mmになるまで冷間圧延を1回行うステップと、
(2)脱炭焼鈍を行い、鋼板の表面にMgO分離剤を塗布してベーキングし、さらに巻き取って鋼ロールを形成するステップと、
(3)1200℃の高温焼鈍条件で20時間維持し、表面の未反応の残留MgOを洗浄により除去し、冷間圧延板を得るステップと、
(4)冷間圧延板の片面にレーザー切れ目を付け、具体的なプロセスパラメータは表8に示されるステップと、
(5)その表面に絶縁コーティングを塗布し、最終焼鈍を行って珪素鋼板を形成するステップと、
によって製造される。
表8は実施例38〜54及び比較例16〜21の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の製造方法のステップ(4)の具体的なプロセスパラメータを示す。
Figure 2021516725
実施例38〜54及び比較例16〜21の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼に対して磁束密度(B)及び鉄損(P17/50)の試験を行い、具体的には、Epstein法によって方向性珪素鋼の800A/mの励起磁界での磁束密度を測定し、B値を得て、単位がTであり、Epstein法によって方向性珪素鋼の50Hzの交流励起磁界での磁束密度が1.7Tに達するときに磁化に消費される無効電力を測定し、P17/50値を得て、単位がW/kgである。『GB/T19289〜2003電気工業鋼片(帯)の密度、電気抵抗率と積み重ね係数の測定方法』を用いて、実施例38〜54及び比較例16〜21の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の積層係数を測定する。試験結果は表9に示される。
Figure 2021516725
表9からわかるように、本願の実施例38〜54のP17/50及びB値はいずれも良好である。
比較例16、17では、サブスポットの単一パルス瞬時ピークパワー密度が本発明の限定範囲外であるため、比較例16の珪素鋼板のP17/50が明らかに比較的悪く、比較例17の積層係数が著しく低下し、
比較例18では、サブスポットの単一パルス瞬時ピークパワー密度の最大値と最小値との比が本発明の限定範囲外であるため、磁気特性が比較的悪く、積層係数も比較的悪く、
比較例19、20では、サブスポットの直径とサブスポットのフォーカスセンター間の間隔との比が本発明の限定範囲外であるため、比較例19のP17/50が比較的悪く、比較例20のP17/50及び積層係数が比較的悪く、
比較例21では、複数のサブスポットのレーザー走査方向における全長さが本発明の限定範囲外であるため、そのP17/50値が悪い。
なお、本発明の保護範囲における従来技術部分は本願の明細書に例示される実施例に限定されず、本発明の技術的手段と矛盾しないあらゆる従来技術は、先行特許文献、先行公開出版物、先行公開使用等を含むが、これらに限定されなく、いずれも本発明の保護範囲内に含まれてもよい。
また、本願の各技術的特徴の組合せ方式は本願の特許請求の範囲に記載の組合せ方式又は具体的な実施例に記載の組合せ方式に限らず、互いに矛盾しない限り、本願に記載のすべての技術的特徴を任意に組み合わせる又は結合することができる。
さらになお、以上列挙された実施例は単に本発明の具体的な実施例にすぎない。明らかに、本発明は上記実施例に限らず、それを基に行われる類似変更や変形は当業者が本発明に開示された内容から直接取得できる又は容易に想到できるものであり、いずれも本発明の保護範囲に属すべきであることに留意されたい。

Claims (20)

  1. 耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼であって、片面又は両面に、切れ目付け方式により形成された相互に平行な複数の溝を有し、各溝はいずれも耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の幅方向に延在し、該相互に平行な複数の溝は耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の圧延方向に沿って均一に分布していることを特徴とする耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼。
  2. 耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の幅方向に延在する各溝はいずれも耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の幅方向に延在する複数のサブ溝をつなぎ合わせてなることを特徴とする請求項1に記載の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼。
  3. 各サブ溝の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の幅方向における横断面形状は逆台形であり、前記台形の長辺の長さはLであり、前記台形の斜辺の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の幅方向における投影長さはlであることを特徴とする請求項2に記載の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼。
  4. 投影長さlの値の範囲は8mmを超えないことを特徴とする請求項3に記載の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼。
  5. 前記台形の高さmは5〜60μmであることを特徴とする請求項3に記載の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼。
  6. 同一溝をつなぎ合わせにより形成する複数のサブ溝のうち、隣接する2つのサブ溝は互いに密に繋がり、又は互いに重ねて接続され、又は相互間に横方向間隔を有することを特徴とする請求項3に記載の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼。
  7. 隣接する2つのサブ溝同士の間に横方向間隔lを有する場合、横方向間隔lは10mmを超えないことを特徴とする請求項6に記載の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼。
  8. 前記台形の長辺の長さL、前記台形の斜辺の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の幅方向における投影長さl及び横方向間隔lはさらに、(l+l)/L≦0.2の関係を満たすことを特徴とする請求項7に記載の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼。
  9. 隣接する2つのサブ溝が互いに重ねて接続される場合、重ね接続により形成されるオーバーラップ部の長さlは投影長さlの1.5倍を超えないことを特徴とする請求項6に記載の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼。
  10. 隣接する溝間の間隔dは2〜10mmであることを特徴とする請求項1に記載の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼。
  11. 隣接する溝間の間隔dは2〜10mmであり、同一溝をつなぎ合わせにより形成する複数のサブ溝は耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の圧延方向にずれ間隔dを有し、ずれ間隔dは溝間の間隔dの0.4倍を超えないことを特徴とする請求項2に記載の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼。
  12. 前記切れ目付け方式は、レーザー切れ目付け、電気化学的切れ目付け、歯付きローラ切れ目付け及び高圧水ビーム切れ目付けのうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に記載の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼。
  13. 前記切れ目付け方式はレーザー切れ目付けであることを特徴とする請求項2〜11のいずれか一項に記載の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼。
  14. レーザー切れ目付け方式によって、耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の片面又は両面に前記溝を形成し、レーザー切れ目付け用のレーザービームが分光器により複数のサブビームに分けられ、該複数のサブビームによって、同一溝をつなぎ合わせにより形成する複数の前記サブ溝を形成するステップを含むことを特徴とする請求項13に記載の耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の製造方法。
  15. レーザー切れ目付け用のレーザー発生ポンプ源はCOレーザー装置、固体レーザー装置、ファイバーレーザー装置のうちの少なくとも1つから選択されることを特徴とする請求項14に記載の製造方法。
  16. 耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の表面に単一の前記サブビームで形成されたサブスポットの単一パルス瞬時ピークパワー密度は5.0×10W/mm〜5.0×1011W/mmであることを特徴とする請求項14に記載の製造方法。
  17. 前記サブスポットの単一パルス瞬時最大ピークパワー密度と最小ピークパワー密度との比は20を超えないことを特徴とする請求項16に記載の製造方法。
  18. 前記サブスポットの直径とサブスポットのフォーカスセンター間の間隔との比は0.1〜0.8の範囲内にあることを特徴とする請求項16に記載の製造方法。
  19. 耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の表面に前記複数のサブビームで形成された複数のサブスポットのレーザー走査方向における全長さは20mm以下であることを特徴とする請求項14に記載の製造方法。
  20. レーザー切れ目付けステップは耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の脱炭焼鈍ステップの前又は後、或いは耐熱磁区細分化型方向性珪素鋼の熱延伸平坦化焼鈍ステップの前又は後に行われることを特徴とする請求項14に記載の製造方法。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112410525B (zh) * 2020-11-18 2022-03-08 无锡普天铁心股份有限公司 一种低铁损取向硅钢磁畴细化装置
US20240177901A1 (en) * 2021-03-26 2024-05-30 Nippon Steel Corporation Grain-oriented electrical steel sheet and method for manufacturing same
CN115851004B (zh) * 2021-09-24 2023-12-12 宝山钢铁股份有限公司 一种耐热刻痕型取向硅钢涂层用涂液、取向硅钢板及其制造方法
CN114561512B (zh) * 2022-01-26 2024-04-05 武汉钢铁有限公司 用激光刻痕脱碳板以改善取向硅钢片磁致伸缩的方法
CN117415448A (zh) * 2022-07-11 2024-01-19 宝山钢铁股份有限公司 一种用于低铁损取向硅钢板的激光刻痕方法及取向硅钢板
EP4382241A1 (en) 2022-12-09 2024-06-12 Institut Polytechnique Unilasalle Process for manufacturing an electrical steel and electrical steel
KR20240098885A (ko) * 2022-12-21 2024-06-28 주식회사 포스코 방향성 전기강판 및 그의 제조 방법

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56123855U (ja) * 1980-02-21 1981-09-21
JPH01279711A (ja) * 1988-03-25 1989-11-10 Armco Advanced Materials Corp 電気エッチング法による珪素鋼の処理方法及び微細な永久磁区をもつ珪素鋼
US4963199A (en) * 1988-10-14 1990-10-16 Abb Power T&D Company, Inc. Drilling of steel sheet
JPH07220913A (ja) * 1994-02-04 1995-08-18 Nippon Steel Corp 磁気特性の優れた電磁鋼板
WO1997024466A1 (fr) * 1995-12-27 1997-07-10 Nippon Steel Corporation Tole d'acier magnetique ayant d'excellentes proprietes magnetiques, et son procede de fabrication
WO2009104521A1 (ja) * 2008-02-19 2009-08-27 新日本製鐵株式会社 低鉄損一方向性電磁鋼板及びその製造方法
CN101979676A (zh) * 2010-11-26 2011-02-23 武汉钢铁(集团)公司 通过激光刻痕改善取向硅钢磁性能的方法
WO2012164702A1 (ja) * 2011-06-01 2012-12-06 新日鐵住金株式会社 方向性電磁鋼板の製造装置及び方向性電磁鋼板の製造方法
CN102941413A (zh) * 2012-11-23 2013-02-27 武汉钢铁(集团)公司 一种取向硅钢多次激光刻槽降低铁损的方法
KR20160019919A (ko) * 2016-02-11 2016-02-22 주식회사 포스코 방향성 전기강판 및 그 제조방법
WO2016171129A1 (ja) * 2015-04-20 2016-10-27 新日鐵住金株式会社 方向性電磁鋼板
WO2016171130A1 (ja) * 2015-04-20 2016-10-27 新日鐵住金株式会社 方向性電磁鋼板
CN107502723A (zh) * 2017-09-15 2017-12-22 武汉钢铁有限公司 通过激光双面刻痕降低取向硅钢铁损的方法
JP2018035412A (ja) * 2016-09-01 2018-03-08 新日鐵住金株式会社 方向性電磁鋼板の製造方法、及び方向性電磁鋼板
JP2018507111A (ja) * 2014-12-24 2018-03-15 ポスコPosco 鋼板表面の溝形成方法およびその装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2509813C1 (ru) * 2010-09-09 2014-03-20 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Лист электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой
KR20150012205A (ko) * 2013-07-24 2015-02-03 주식회사 포스코 방향성 전기강판 및 그 제조방법
WO2015105048A1 (ja) * 2014-01-08 2015-07-16 旭化成エレクトロニクス株式会社 ダイオード型センサの出力電流検出icチップ及びダイオード型センサ装置
EP3287537B1 (en) * 2015-04-20 2020-01-29 Nippon Steel Corporation Oriented electromagnetic steel sheet
CN106282512B (zh) * 2015-05-11 2018-03-30 宝山钢铁股份有限公司 低噪音变压器用取向硅钢片制造方法

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56123855U (ja) * 1980-02-21 1981-09-21
JPH01279711A (ja) * 1988-03-25 1989-11-10 Armco Advanced Materials Corp 電気エッチング法による珪素鋼の処理方法及び微細な永久磁区をもつ珪素鋼
US4963199A (en) * 1988-10-14 1990-10-16 Abb Power T&D Company, Inc. Drilling of steel sheet
JPH07220913A (ja) * 1994-02-04 1995-08-18 Nippon Steel Corp 磁気特性の優れた電磁鋼板
WO1997024466A1 (fr) * 1995-12-27 1997-07-10 Nippon Steel Corporation Tole d'acier magnetique ayant d'excellentes proprietes magnetiques, et son procede de fabrication
WO2009104521A1 (ja) * 2008-02-19 2009-08-27 新日本製鐵株式会社 低鉄損一方向性電磁鋼板及びその製造方法
CN101979676A (zh) * 2010-11-26 2011-02-23 武汉钢铁(集团)公司 通过激光刻痕改善取向硅钢磁性能的方法
WO2012164702A1 (ja) * 2011-06-01 2012-12-06 新日鐵住金株式会社 方向性電磁鋼板の製造装置及び方向性電磁鋼板の製造方法
CN102941413A (zh) * 2012-11-23 2013-02-27 武汉钢铁(集团)公司 一种取向硅钢多次激光刻槽降低铁损的方法
JP2018507111A (ja) * 2014-12-24 2018-03-15 ポスコPosco 鋼板表面の溝形成方法およびその装置
WO2016171129A1 (ja) * 2015-04-20 2016-10-27 新日鐵住金株式会社 方向性電磁鋼板
WO2016171130A1 (ja) * 2015-04-20 2016-10-27 新日鐵住金株式会社 方向性電磁鋼板
KR20160019919A (ko) * 2016-02-11 2016-02-22 주식회사 포스코 방향성 전기강판 및 그 제조방법
JP2018035412A (ja) * 2016-09-01 2018-03-08 新日鐵住金株式会社 方向性電磁鋼板の製造方法、及び方向性電磁鋼板
CN107502723A (zh) * 2017-09-15 2017-12-22 武汉钢铁有限公司 通过激光双面刻痕降低取向硅钢铁损的方法

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