JP6040905B2 - 方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、これらの熱歪みを導入する手法は、歪取り焼鈍を行う際に効果が消失してしまうため、積鉄心変圧器には使用できるが、歪取り焼鈍を必須とする、巻鉄心変圧器には使用できないという問題がある。
<実験1>
C:0.05mass%、Si:3.3mass%、Mn:0.08mass%を含有する鋼を溶製し、連続鋳造法で鋼スラブとした後、1400℃に加熱し、熱間圧延により板厚:2.0mmの熱延板に仕上げ、1000℃で熱延板焼鈍を施した。ついで中間焼鈍を含む二回冷延法にて0.23mmの最終冷延板とした。この最終冷延板に、アルキド樹脂および顔料を有機溶剤に溶かしたマスキング剤を両面当り20g/m2の条件で塗布してマスキング膜とした後、鋼板の圧延方向と直交する向きに全幅にわたって、幅150μmの線状にレーザを出力100Wの条件にて照射し、この照射を圧延方向へ5mmの間隔で繰り返す、密着緩和処理を行った。そして、該鋼板表面のマスキング膜に対してアクリル製毛材のロールブラシによるブラッシングと洗浄水による水洗とを施した後、電解エッチングを施して最終溝幅150μmおよび溝深さ15μmとなる線状溝を、圧延方向に5mmの間隔で、片面のみ形成した。なお、残存するマスキング膜は、アルカリ性水溶液に浸漬させた後、ロールブラシによるブラッシングと中和剤による水洗と洗浄水による水洗とにより除去した。
上記した各処理後の鋼板について、光学顕微鏡で溝の最大深さの1/10の深さ位置における、溝の両壁間の距離を、任意の溝の任意の位置10箇所で測定するとともに、溝周囲のバリの有無を確認した。そして、測定した10箇所の各幅の平均値wおよび10個のw測定値の分散(母分散)をσとしたときに、測定した10箇所の幅wがいずれもσ/w≦0.4となるものを溝幅のばらつきが「なし」と判断した。
同表より、絶縁被膜にレーザを照射した後、ブラッシングと水洗で直線状の溝パターンを形成させた後、電解エッチングを施すことで鉄損が低減し、さらにバリや形状不良(溝幅のばらつき)も発生していないことがわかる。
1.方向性電磁鋼板の表面に、該鋼板の圧延方向と交わる向きに延びる線状溝を圧延方向に繰り返し形成するに当たり、該鋼板の表面をマスキング剤による被膜で被覆したのち、前記被膜の前記線状溝に対応する部分に密着緩和処理を施し、次いで前記被膜の前記線状溝に対応する部分を除去してから、鋼板表面にエッチングを施して前記被膜除去部分に線状溝を形成することを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
4.前記線状溝は、幅をwおよび幅の分散をσとしたとき、0≦σ/w≦0.4を満足することを特徴とする前記1〜3のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
ここで、幅wは、鋼板表面から溝最大深さの1/10の深さ位置における、溝の両壁間の距離であり、任意の少なくとも10箇所について測定した値の平均値である。また、幅の分散σとは、任意の少なくとも10箇所について幅wを測定したときの10個のw測定値の分散(母分散)である。
まず、本発明に用いる方向性電磁鋼板用スラブの成分組成は、二次再結晶が生じる成分組成であればよい。この成分組成の好適例については、後述する。なお、インヒビターを利用する場合、例えばAlN系インヒビターを利用する場合であればAlおよびNを、またMnS・MnSe系インヒビターを利用する場合であればMnとSeおよび/またはSを適量含有させればよい。勿論、両インヒビターを併用してもよい。この場合におけるAl、N、SおよびSeの好適含有量はそれぞれ、質量%で、Al:0.01〜0.065%、N:0.005〜0.012%、S:0.005〜0.03%、Se:0.005〜0.03%である。
さらに、本発明は、Al、N、S、Seの含有量を制限した、いわゆるインヒビターレスの方向性電磁鋼板にも適用することができる。この場合には、Al、N、SおよびSe量はそれぞれ、質量ppmで、Al:100ppm以下、N:50ppm以下、S:50ppm以下、Se:50ppm以下に抑制することが好ましい
Cは、熱延板組織の改善のために添加をするが、0.08%を超えると磁気時効の起こらない50ppm以下までCを製造工程中に低減することが困難になるため、0.08%以下とすることが好ましい。なお、下限に関しては、Cを含まない素材でも二次再結晶が可能であるので特に設ける必要はない。
Siは、鋼の電気抵抗を高め、鉄損を改善するのに有効な元素であるが、含有量が2.0%に満たないと十分な鉄損低減効果が達成できず、一方、4.5%を超えると加工性が著しく低下し、また磁束密度も低下するため、Si量は2.0〜4.5%の範囲とすることが好ましい。
Mnは、熱間加工性を良好にする上で必要な元素であるが、含有量が0.005%未満ではその添加効果に乏しく、一方1.0%を超えると製品板の磁束密度が低下するため、Mn量は0.005〜1.0%の範囲とすることが好ましい。
Ni:0.03〜1.50%、Sn:0.01〜1.50%、Sb:0.005〜1.50%、Cu:0.03〜3.0%、P:0.03〜0.50%、Mo:0.005〜0.10%およびCr:0.03〜1.50%のうちから選んだ少なくとも1種
Niは、熱延板組織を改善して磁気特性を向上させるために有用な元素である。しかしながら、含有量が0.03%未満では磁気特性の向上効果が小さく、一方1.5%を超えると二次再結晶が不安定になり磁気特性が劣化する。そのため、Ni量は0.03〜1.5%の範囲とするのが好ましい。
なお、上記成分以外の残部は、製造工程において混入する不可避的不純物およびFeである。
さらに、再結晶焼鈍(脱炭焼鈍)を行い、焼鈍分離剤を塗布する。焼鈍分離剤を塗布した後に、二次再結晶の形成および必要に応じてフォルステライト被膜の形成を目的として最終仕上げ焼鈍を施す。
なお、本発明では、平坦化焼鈍前または後に、鋼板表面に絶縁被膜を施す。この絶縁被膜は、鉄損低減のために、鋼板に張力を付与できる被膜(以下、張力コーティングという)を意味する。なお、張力コーティングとしては、シリカを含有する無機系コーティングや物理蒸着法、化学蒸着法等によるセラミックコーティング等を適用できる。
なお、張力コーティング後に溝形成を行うと、溝形成部分の張力コーティングが除去されるため、その部分の再コーティングが必要となる。
例えば、レーザは、CO2、希ガス、ルビー結晶やYAG結晶、あるいは半導体を照射源とし、パルスあるいは連続的にレーザーを発振させ、そのレーザ出力と走査速度の比が200(J/m)以下の条件であり、
プラズマ炎は、水素あるいはアルゴンなどの希ガスを照射源とし、マスキング膜を完全に除去しきらない程度の時間、照射を行う条件であり、
電子ビームは、タングステンなどのフィラメントを照射源とし、パルスあるいは連続的に照射を行い、その出力と走査速度の比が200(J/m)以下の条件であり、および
紫外線は、水銀灯、キセノンアーク灯、ジュウテリウムアーク灯、水銀キセノンアーク灯などにより照射を、樹脂が均一に脆化し、分解できる適正な量と波長で照射する条件である。
すなわち、従来の方法では、レーザ照射やプラズマ炎により鋼板表面を加工し溝を形成させていたが、この手法では溝の周辺に溶けた鉄が付着し(本発明ではバリと称している)、製品板の占積率と絶縁性を著しく劣化させる。また、マスキング膜をレーザ照射やプラズマ炎により直接除去し、その後電解エッチングを行う手法も知られているが、この手法ではマスキング剤を過剰に除去するため、溝幅が大きくばらつき、製品板の磁気特性を劣化させることになる。
また、この溝幅の分散σが大きい鋼板では溝の途切れや適正な溝幅および溝深さからの逸脱が大きくなり磁気特性を劣化することになる。適正な溝幅の分散σの好適範囲はσ/w≦0.4である。より好ましくはσ/w≦0.3である。なぜなら、σ/wが0.4を超えると、
溝幅や溝深さのばらつきが大きくなり、鋼板内での位置による鉄損のばらつきが大きくなるとともに、適正な溝幅や溝深さから逸脱して形成された溝に幅広く浅い部分が生じたり、溝が途切れたりするなどして鉄損自体も劣化する傾向がある。
この最終冷延板に、ポリエステル樹脂を有機溶剤に溶かしたマスキング剤を両面当り20g/m2の塗布量で塗布してマスキング膜とした後、鋼板の圧延方向と直交する向きに全幅にわたって、幅150μmの線状にレーザを種々の出力にて照射し、この照射を圧延方向へ5mmの間隔で繰り返した。その後、該鋼板表面のマスキング膜に対してアクリル製毛材のブラシロールによるブラッシングと洗浄水による水洗とを行った後、電解エッチングを施して最終溝幅150μm、溝深さ15μmとなる線状溝を、圧延方向に5mmの間隔で、片面のみ形成した。なお、残存するマスキング膜は、アルカリ水溶液に浸漬させた後、ロールブラシによるブラッシングと、中和剤および洗浄水による水洗を行った。
Claims (5)
- 方向性電磁鋼板の表面に、該鋼板の圧延方向と交わる向きに延びる線状溝を圧延方向に繰り返し形成するに当たり、該鋼板の表面をマスキング剤による被膜で被覆したのち、前記被膜の前記線状溝に対応する部分に密着緩和処理を施し、次いで前記被膜の前記線状溝に対応する部分を除去してから、鋼板表面にエッチングを施して前記被膜除去部分に線状溝を形成することを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
- 方向性電磁鋼板の表面に、該鋼板の圧延方向と交わる向きに延びる線状溝を圧延方向に繰り返し形成するに当たり、該鋼板の表面を張力コーティング被膜で被覆したのち、前記被膜の前記線状溝に対応する部分に密着緩和処理を施し、次いで前記被膜の前記線状溝に対応する部分を除去してから、鋼板表面にエッチングを施して前記被膜除去部分に線状溝を形成することを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
- 前記鋼板は、冷間圧延後かつ一次再結晶焼鈍前の方向性電磁鋼板であ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製造方法。
- 前記線状溝は、幅をwおよび幅の分散をσとしたとき、0≦σ/w≦0.4を満足することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
ここで、幅wは、鋼板表面から溝最大深さの1/10の深さ位置における、溝の両壁間の距離であり、任意の少なくとも10箇所について測定した値の平均値である。また、幅の分散σとは、任意の少なくとも10箇所について幅wを測定したときの10個のw測定値の分散(母分散)である。 - 前記密着緩和処理は、レーザ、プラズマ炎、電子ビームおよび紫外線のいずれか少なくとも1種を照射して行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
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