JP2583357B2 - 低鉄損一方向性珪素鋼板の製造方法 - Google Patents
低鉄損一方向性珪素鋼板の製造方法Info
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Description
一方向性珪素鋼板の製造方法に関し、特にその表面を効
果的に平滑に仕上げることによって、鉄損特性の顕著な
改善を図ろうとするものである。
芯として多用され、エネルギロスを少なくすべく、鉄損
が少ないものであることが要求される。而して、一方向
性珪素鋼板の鉄損を低減する手段として、仕上焼鈍後の
材料表面にレーザビームを照射して局部的な歪を与え、
それによって磁区を細分化して鉄損値を低下させる方法
が、たとえば特開昭58-26405号公報に開示されている。
また、一方向性珪素鋼板を鉄芯へ加工した後、歪取り焼
鈍(応力除去焼鈍)を施しても磁区細分化効果が消失し
ない磁区細分化手段が、たとえば特開昭62−8617号公報
に開示されている。これらの技術的手段によって、一方
向性珪素鋼板の鉄損を大きく低下させることができる。
しかしながら、さらに鉄損値の低下を図ろうとするとき
は、仕上焼鈍後の材料表面に存在するグラス皮膜を除去
し、鋼板表面近傍の磁区の動きを阻害する地鉄表面の凹
凸を取り除くことが重要である。そのためには、仕上焼
鈍後の材料の地鉄表面を鏡面に仕上げる必要がある。
げる方法として、特開昭64-83620号公報に開示されてい
る、化学研摩或は電解研摩による方法がある。
仕上げする手段として、化学的研摩、電解研摩、砥石、
ブラシ等による機械研摩が知られている。化学的研摩、
電解研摩等は、少量の試料を作成するための手段として
は適しているけれども、工業的に多量生産される金属ス
トリップ、たとえば珪素鋼ストリップ表面を鏡面仕上げ
する手段としては、薬液濃度の管理、温度の管理、公害
防止設備の設置等を必要とする点で、非常な困難を伴
う。機械的研摩による場合は、工業的に多量生産される
金属ストリップのように、大きな面積をもつ材料に均一
な鏡面仕上げを施すことは、非常に困難である。
ストリップを鏡面仕上げする手段を含む、低鉄損一方向
性珪素鋼板の製造方法を提供することを目的としてなさ
れた。
は、仕上焼鈍済の一方向性珪素鋼板又はコイルの表面酸
化物層を除去して地鉄面を露出させた後、必要により鋼
板(ストリップコイル)の層間にアルミナ、マグネシ
ア、(アルミナ+マグネシア)パウダー、フォルステラ
イト皮膜付の珪素鋼板をスペーサとして介挿し、体積率
で水素:20〜50%、窒素ガス:50〜80%からなる雰囲気
中、1000℃以上の温度域で鋼板を焼鈍し、或は加熱した
後、1000℃未満の温度域を水素: 100%の雰囲気中で冷
却して鋼板表面を鏡面化し次いで、張力皮膜を表面に形
成するところにある。
等は、上記従来技術における問題を解決すべく種々検討
を加えた結果、体積率で水素50%以下を含む窒素ガスと
の混合ガス中、或は体積率で水素20%以上50%未満を含
むアルゴンガスとの混合ガス雰囲気中で、地鉄が露出し
た珪素鋼板を1000℃以上の温度域に加熱し、冷却時1000
℃未満を水素: 100%の雰囲気にすれば容易に鏡面が得
られることを見出した。この処理を単板で行なう場合は
スペーサの必要はないが、ストリップコイルの状態或は
シートを積層した状態でこの処理を行なう場合は、板間
に焼付きを生じるから板間にアルミナ、マグネシア或は
これらの混合パウダーをスペーサとして塗布することが
必要である。スペーサとして、フォルステライト皮膜付
の板を当てることもできる。フォルステライト皮膜付の
ストリップと仕上焼鈍後地鉄を露出せしめた珪素鋼スト
リップを2枚重ねにしてストリップコイルとし、上記雰
囲気中で焼鈍すれば容易に鏡面とすることができる。前
記スペーサは、焼鈍後も板に焼付くことがなく、容易に
除去することが可能である。
公昭63-44804号公報、特公昭63−6611号公報に開示され
ている如き、一方向性珪素鋼板を鉄芯に加工した後歪取
り焼鈍を施しても磁区細分化効果が消失しない磁区制御
技術を適用することができることは勿論である。
有する鋼スラブを加熱し、熱間圧延して熱延板とし、必
要に応じてこの段階で焼鈍を施し、次いで、1回或は中
間焼鈍を介挿する2回の冷間圧延を施して最終板厚とし
た後、脱炭焼鈍し焼鈍分離剤を塗布しこれを巻き取って
ストリップコイルとし、次いで、高温長時間の仕上焼鈍
を施し{110 }〈001 〉方位の二次再結晶粒を発達させ
た鋼板のフォルステライト皮膜を化学的或は機械的に除
去して仕上焼鈍後の鋼板表面粗度が3μm以下となるよ
うにした後、体積率で水素を20%以上50%未満含むアル
ゴンとの混合ガス雰囲気中、1000℃以上の温度域で焼鈍
する。還元ガスを含む混合ガス中で地鉄を露出させた鋼
板を加熱することによって、鋼板表面から原子の蒸発お
よび原子の移動が起こり、磁気的にピンニングのない平
滑な表面が現出する。
1000℃以上の温度域で、鋼中に固溶している窒素が鋼板
の冷却時に窒化珪素として析出して磁区をピンニングす
るため、1000℃未満を水素: 100%の雰囲気とすること
が必要になる。
鋼板表面との反応が小さいため水素は体積率で20%以上
あればよい。水素ガスの体積率が20%未満になると、鋼
板の表面が酸化し磁気的性質が劣化する。水素ガスと混
合させるガスは、窒素ガス或はアルゴンガスのような不
活性ガスがよい。工業的には、水素と窒素の混合ガスを
使用するのが最も安価である。水素ガスの体積率を増し
て行くと鋼板の鏡面化効果が大きくなり、体積率で20%
程度の水素ガスを含有する雰囲気とすると効果が現れ
る。水素ガスの体積含有率が20%より少なくなると、鋼
板表面の金属光沢が鈍り、磁気的性質が劣化する。
れる。1000℃以上であれば、鋼板表面原子を効果的に蒸
発させ或は移動させることが可能であるので、焼鈍温度
の下限を1000℃とする。1000℃未満では鏡面化の効果が
悪くなり、工業的なプロセスとならない。
ス:20%+アルゴンガス:80%)の雰囲気としたとき
の、鋼板表面の平均粗度が0.3μm以下でかつ、磁気的
にピンニングする酸化膜のない鏡面が得られる焼鈍温度
と時間の関係を示す。図2に、(水素ガス:45%+窒素
ガス:55%)、(水素ガス:20%+窒素ガス:80%)の
雰囲気とし、鋼板を1000℃以上に加熱し、冷却時1000℃
未満の雰囲気としたときの、鋼板表面粗度が0.3μm以
下でかつ、磁気的にピンニングする酸化膜のない鏡面が
得られる焼鈍温度と時間の関係を示す。
し工業的なプロセスとならない。このようにして得られ
た鏡面をもつ試料に、張力付与コーティング液を塗布し
焼付け処理した処、化学研摩によって作成した鏡面材に
張力付与コーティング液を塗布し焼付け処理したものと
同様な鉄損値が得られた。なお、本発明を、CVD, PVD、
イオンプレーティング等の皮膜形成処理技術と組合せて
使用できることは勿論である。
し、鏡面化するときの作業が容易かつ安定性に優れてい
ることに加えて、鏡面作成時の材料の重量減が従来の方
法に比べて1/10以下と極めて少ない。
の高磁束密度一方向性珪素鋼板を、硫酸と弗酸の混合液
中に浸漬してフォルステライト皮膜を除去し水洗乾燥し
た後、フォルステライト皮膜付の珪素鋼板と交互に積層
して1200℃×8時間、水素20%とアルゴン80%の雰囲気
中で焼鈍した。その後、鋼板に燐酸系張力皮膜溶液を塗
布し、 830℃×5分間の焼付け処理を施した。こうして
得られた製品の鉄損値を、表1に示す。
性が極めて向上している(鉄損値が低くなっている)こ
とが分る。 〔実施例2〕 重量で、Si :3.2%を含む板厚:0.23mmの仕上焼鈍後
の高磁束密度一方向性珪素鋼板のフォルステライト皮膜
を、150 のエメリーペーパーで除去した後、アルミ
ナパウダーをメチルアルコール中で攪拌したものを塗布
して積層した。この材料に水素ガス40%+アルゴンガス
60%の雰囲気中、1100℃×20時間の焼鈍を施した。
て 830℃×3分間の焼付け処理を施した。得られた製品
の鉄損値を、表2に示す。
性が極めて向上している(鉄損値が低くなっている)こ
とが分る。 〔実施例3〕 重量で、Si :3.2%を含む板厚:0.23mmの仕上焼鈍後
の高磁束密度一方向性珪素鋼板を、硫酸と弗酸の混合液
中に浸漬してフォルステライト皮膜を除去し、水洗乾燥
した後、フォルステライト皮膜付の珪素鋼板と交互に積
層して1200℃×8時間、水素25%と窒素75%の混合ガス
の雰囲気中で焼鈍し、該処理の冷却中、1000℃未満を水
素 100%に切換え室温まで冷却した。その後、鋼板に燐
酸系張力皮膜溶液を塗布し、 830℃×5分間の焼付け処
理を施した。こうして得られた製品の鉄損値を、表3に
示す。
性が極めて向上している(鉄損値が低くなっている)こ
とが分る。 〔実施例4〕 重量で、Si :3.2%を含む板厚:0.23mmの仕上焼鈍後
の高磁束密度一方向性珪素鋼板のフォルステライト皮膜
を、150 のエメリーペーパーで除去した後、アルミ
ナパウダーをメチルアルコール中で攪拌したものを塗布
して積層した。この材料に水素ガス40%+窒素ガス60%
の雰囲気中、1100℃×20時間の焼鈍を施したのち、冷却
中1000℃未満を水素 100℃に切換え室温まで冷却した。
て 830℃×3分間の焼付け処理を施した。得られた製品
の鉄損値を表4に示す。
性が極めて向上している(鉄損値が低くなっている)こ
とが分る。 〔実施例5〕 重量で、Si :3.3%を含む板厚:0.30mmの仕上焼鈍後
の一方向性珪素鋼板のフォルステライト皮膜を、硫酸と
弗酸の混合溶液中に浸漬して除去した後、水洗、乾燥
し、マグネシアパウダーをエチルアルコール中で攪拌し
たものを塗布して積層した。
%+窒素ガス55%の雰囲気中で焼鈍したのち、冷却中10
00℃未満を水素 100%に切換え室温まで冷却した。次い
で、燐酸系張力付与皮膜溶液を塗布し、 840℃×4分間
の焼付け処理を施した。得られた製品の鉄損値を、表5
に示す。
性が格段に向上している(鉄損値が低くなっている)こ
とが分る。
板のフォルステライト皮膜を除去した後、体積率で20%
以上50%未満の水素ガスを含む雰囲気中で、1000℃以上
の温度域で熱処理を施すことによって材料表面を鏡面化
し、張力皮膜を形成することにより製品の鉄損を著しく
低下させる方法である。本発明によるときは、従来の鏡
面化技術による場合に比し、安価かつ高い生産性下に、
一方向性珪素鋼板の鉄損を大きく低下せしめ得、その工
業的な効果は甚大である。
するに際し、鏡面となる熱処理温度・時間関係領域を、
水素ガスとアルゴンガスの体積含有率をパラメーターと
して示す図である。
するに際し、鏡面となる熱処理温度・時間関係領域を、
水素ガスと窒素ガスの体積含有率をパラメータとして
(ただし冷却時1000℃未満は、水素 100%とした)示す
図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 仕上焼鈍済の一方向性珪素鋼板の表面酸
化物層を除去して地鉄面を露出させた後、体積率で水
素:20〜50%未満、アルゴンガス:50〜80%からなる雰
囲気中、1000℃以上の温度域で鋼板を焼鈍して表面を鏡
面化し次いで、張力皮膜を表面に形成することを特徴と
する低鉄損一方向性珪素鋼板の製造方法。 - 【請求項2】 仕上焼鈍済の一方向性珪素鋼板の表面酸
化物層を除去して地鉄面を露出させる手段が、化学研摩
或は機械研摩である請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 仕上焼鈍済の一方向性珪素鋼板の表面酸
化物層を除去して地鉄面を露出させた後、体積率で水
素:20〜50%未満、窒素ガス:50〜80%からなる雰囲気
中、1000℃以上の温度域で鋼板を加熱した後、1000℃未
満の温度域を水素: 100%の雰囲気中で冷却して鋼板表
面を鏡面化し次いで、張力皮膜を表面に形成することを
特徴とする低鉄損一方向性珪素鋼板の製造方法。 - 【請求項4】 仕上焼鈍済の一方向性珪素鋼板の表面酸
化物層を除去して地鉄面を露出させる手段が、化学研摩
或は機械研摩である請求項3記載の方法。 - 【請求項5】 仕上焼鈍済の一方向性珪素鋼板の表面酸
化物層を除去して地鉄面を露出させた後、鋼板(ストリ
ップコイル)の層間にアルミナ、マグネシア、(アルミ
ナ+マグネシア)パウダー、フォルステライト皮膜付の
珪素鋼板をスペーサとして介挿し、体積率で水素:20〜
50%未満、アルゴンガス:50〜80%からなる雰囲気中、
1000℃以上の温度域で鋼板を焼鈍して表面を鏡面化し次
いで、張力皮膜を表面に形成することを特徴とする低鉄
一方向性珪素鋼板の製造方法。 - 【請求項6】 仕上焼鈍済の一方向性珪素鋼板の表面酸
化物層を除去して地鉄面を露出させる手段が、化学研摩
或は機械研摩である請求項5記載の方法。 - 【請求項7】 仕上焼鈍済の一方向性珪素鋼板の表面酸
化物層を除去して地鉄面を露出させた後、鋼板(ストリ
ップコイル)の層間にアルミナ、マグネシア、(アルミ
ナ+マグネシア)パウダー、フォルステライト皮膜付の
珪素鋼板をスペーサとして介挿し、体積率で水素:20〜
50%未満、窒素ガス:50〜80%からなる雰囲気中、1000
℃以上の温度域で鋼板を加熱した後、1000℃未満の温度
域を水素: 100%の雰囲気中で冷却して鋼板表面を鏡面
化し次いで、張力皮膜を表面に形成することを特徴とす
る低鉄損一方向性珪素鋼板の製造方法。 - 【請求項8】 仕上焼鈍済の一方向性珪素鋼板の表面酸
化物層を除去して地鉄面を露出させる手段が、化学研摩
或は機械研摩である請求項7記載の方法。 - 【請求項9】 鋼板が、ストリップである請求項1〜8
項の何れかに記載の方法。
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CN113302318B (zh) * | 2019-01-16 | 2024-01-09 | 日本制铁株式会社 | 方向性电磁钢板的制造方法 |
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EP3913091A4 (en) * | 2019-01-16 | 2022-10-12 | Nippon Steel Corporation | METHOD FOR MANUFACTURING A GRAIN ORIENTED ELECTRICAL STEEL SHEET |
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