JPH01191744A - 低鉄損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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、磁気特性にすぐれた低鉄損一方向性電磁鋼
板の製造に関するものであり、さらに詳しく述べるなら
ば、歪取焼鈍をしても磁気特性が劣化しない巻鉄心トラ
ンス用の一方向性電磁鋼板の製造方法に関するものであ
る。

［従来の技術］ 方向性電磁鋼板はＳｌを４％以下、通常３％程度を含有
する珪素鋼素材を溶解し、連続鋳造または造塊後、分塊
圧延によってスラブとしＪ熱間圧延後１回または中間焼
鈍を挾む２回の冷間圧延によって最終板厚とする。次い
で、脱炭焼鈍および高温箱焼鈍を施すことによって製造
されるものである。

また、その結晶集合組織は圧延方向に特に磁化容易軸が
揃ったゴス組織と称される（１１０）　１ｏｏ１１方位
を有する組織であって、各種の配電用の鉄心材料として
広く使用されている。

このような方向性電磁鋼板を変圧器等の鉄心材料に使用
する際には、薄鋼板として積層して使用するのが一般的
であり、磁気特性として鉄損特性および励磁特性がすぐ
れること、又皮膜特性として渦電流損を減らすために、
鋼板表面に高い電気絶縁性の皮膜を均一に形成すること
が要求される。

この他に、鉄心加工工程におけるスリットまたは切断加
工９巻き加工、プレス加工、焼鈍加工。

レーシング加工等における皮膜の脱落および剥離を避け
るために、密着性の良いガラス皮膜を有することが要求
される。

ところで、これらの方向性電磁鋼板の特性の中で特に鉄
損特性は重要であり、これらの減少につい：ｃｆ！Ｉｌ
々の提案がなされてきた。

例えば、鉄損改善のためにはＳｌ含有量の増加や、二次
再結晶粒の方位の向上および二次再結晶粒を小さくする
等の手段がある。また、もう１つの方法としては板厚を
薄くする方法がある。

近年では製品板の二次再結晶粒の磁区細分化により鉄損
を改善する方法があり、特公昭５７−２２５２号公報で
は、最終製品板表面に圧延方向にほぼ直角にレーザービ
ームを数ｍ１ｍ間隔に照射し、鋼板表面に高転位密度領
域を導入することにより磁区幅を細分化し、鉄損を低下
する技術が提案されている。

また特開昭６１−１３９６８０号公報では、本発明者ら
によって最終製品板の表面の表面皮膜の一部をレーザー
照射等により除去し、可侵入体金属をメツキし、その後
の熱処理により鋼板中に侵入体を形成し、磁区細分化す
るもので、この方法によればその後の熱処理によりその
効果を失わず、むしろ向上すると言うものである。

また、特開昭６１−２４６３７８号公報では、方向性珪
素鋼板の表面皮膜を構成する通常のフォルステライト皮
膜の上に、磁気特性や表面皮膜改善の目的で被成される
張力付与型コーティングにおいて、張力付与効果の異な
る領域を区画形成することにより、鋼板の磁区細分化が
助長されるとの提案がなされている。

特開昭６０−１０３１１１９号公報には、歪取焼鈍によ
り特性が劣化しない方向性電磁鋼板の製造方法として、
局所的にフォルステライトとは組成の異なるグラス皮膜
からなる領域を存在させることが、製品の磁区細分化に
有利であること、そしてかような異質のグラス皮膜領域
の存在下に、張力付与型の絶縁コーティングを被成する
と、両者の複合作用によって効果が一層助長されると言
うものである。この発明においては異質のグラス皮膜領
域の幅は０．０５〜２．Ｏｍ＋ｗ程度、間隔は１．０〜
３．０ｍｍが効果が大きいとしている。

これらはいずれも磁区細分化効果により鉄損特性を改善
するものであり、それなりの効果は得られるであろう。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、前述のような鉄損改善のための種々の開示さ
れている技術は、焼鈍によりその効果を失ったり、製造
コストの問題、また特開昭８１２４６３７８号公報や特
開昭ｅｏ−１０３１８３号公報のように、工業的な実現
が非常に難しい問題があり、未だ十分とはいえない。

本発明は前記問題点を解決すべく、極めて鉄損がすぐれ
た方向性電磁鋼板を得ることを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは仕上焼鈍工程後、鋼板地鉄中に局所的に酸
化層を形成すると、磁区細分化効果の大きいすぐれた方
向性電磁鋼板が得られることを見出した。

本発明はかかる鋼板を工業的に製造する方法を提供する
ものであり、その要旨とするところは、仕上焼純情の一
方向性電磁鋼板にリン酸系張力皮膜を付与した後、張力
皮膜、グラス皮膜を除去後、除去部を外部より酸化する
ものである。

以下本発明に係る一方向性電磁鋼板の製造方法を詳細に
説明する。

先ず常法により、Ｓｉ４％以下を含む珪素鋼スラブを加
熱し、中間板厚で熱間圧延し、得られた熱延板を酸洗し
、必要に応じて熱延板の熱処理を行なう。次いて同じく
常法により中間焼鈍をはさむ２回の冷間圧延又は１回の
冷間圧延を行なって最終板厚にし、得られた冷延板を脱
炭焼鈍する。

その後焼鈍分離剤を塗布し、さらに二次再結晶焼鈍を施
して通常の一方向性電磁鋼板を製造する。

以上の工程は通常の方法で行なわれる。

このようにして得られた二次再結晶組織を有する鋼板に
張力皮膜を付与後、グラス皮膜、張力皮膜を一部除去し
、表面皮膜下の地鉄を局部的に酸化する。

このグラス皮膜、張力皮膜除去法としては、光学的、電
気的、熱的２機械的な手段で除去する。

上記手段の具体的な方法としては、レーザー。

電子ビーム、高周波加熱、赤外線加熱、放電加工。

高周波誘導加熱１機械ケガキ等が考えられるが、実用的
にはレーザー、放電加工等が便利である。

上記手段によりグラス皮膜、張力付与皮膜を局所的に除
去後、酸素を含む雰囲気下で酸化するか、酸化物、水酸
化物、硫酸塩、珪酸塩、硝酸塩、炭酸塩、ホウ酸塩等の
酸化剤あるいは酸化促進剤を塗布して酸化を行なう。両
者の共存下で酸化してもよい。

本発明法では、地鉄を上記手段により周期的に酸化する
ことにより、磁気特性も向上させることが出来る。

酸化層は０．０５〜０．５　ｍｍ幅で深さ０．００５〜
０．０８ｍｍの線状ないし点からなる線状酸化層から形
成されており、線状酸化層の線の方向は、圧延方向（＜
Ｏａｔ＞方位）に対して直角方向が好ましい。

例えば圧延方向に４５″の方向をもったものでもよい。

あまり傾きを大きくすると鉄損低減に対して不利になる
ので好ましくない。

また圧延方向に対する線状酸化層の間隔は、特公昭５ｇ
　−２６４０８号公報に開示されている如く、２．５〜
１０ｍｍが最も好ましい。

この理由はこの範囲で鉄損値が最も低減するからである
。

線状酸化層は平面的には線で形成されていそち点で形成
されていてもよいが、点で形成されている場合は、点と
点との間隔が０．７ｍ＋ｓ以下が好ましい。

間隔がこの範囲であれば、鉄損低減に大きな効果があり
、間隔が広くなる程磁束密度を低下させることなく鉄損
の低減をはかることが出来るが、これより大きくなると
、鉄損低減に対して効果が小さくなるのみならず、密着
性に対しても効果が小さくなる。

このように仕上焼鈍後の張力皮膜付与の鋼板を局部的に
酸化すると、酸化層形成部では磁束が通過しにくくなる
ために、フリー磁極を形成する。

このフリー磁極が磁区細分化の芽となって磁区細分化し
鉄損を低減する。

以下図面を参照として、本発明の地鉄酸化層の幅、厚さ
と磁気特性について説明する。

第１図は、板厚０．２０ｍ＋ｍの仕上焼鈍板に張力皮膜
付与後一部除去し、幅０．０５〜１　ｍｍ、厚さ０．０
０５〜０．１ｍｍ範囲の種々の酸化層を、圧延方向に５
１１Ｉ１１間隔で形成した後、再び張力皮膜処理をした
試料のＷ１７１５０の鉄損値（圧延方向）を調べたもの
であるが、酸化層幅０．０５〜０．４　ｍｍ、厚さ０．
０１０〜０．０５關で良好な鉄損値が得られる。

酸化層幅があまり狭いと工業的に製造することが困難で
あり、あまり広くなると鉄損低減効果がみられない。酸
化層厚さがあまり浅いと鉄損低減効果がない。、あまり
厚くなると磁束密度が低下し、鉄損値が劣化すること又
折り曲げやすくなる等で好ましくない。

高磁束密度で低鉄損の好ましい酸化層の幅および酸化層
の厚さは、それぞれ０．０５〜０．４龍、　０．０１５
〜０　、０５　ｍ＋ｓであり、この範囲では０．８４Ｗ
／ｋｇ≦Ｗ　　　　＜０．８８Ｗ／ｋｇおよびＢ１０−
１．９０〜１．９２Ｔが得られる。

第１図は８００℃×２時間歪取焼鈍後のものであるが、
歪取焼鈍前でも同様な値が得られる。

続いて本発明の酸化法について述べる。

酸化条件は電磁鋼板中の珪素が酸化する以上の酸化ポテ
ンシャルであればよい。

［実施例１］ 冷間圧延により０．２３ｍ＋ｓ厚まで仕上げられ、一方
向性電磁鋼板として仕上焼鈍された鋼板に、リン酸系張
力皮膜を付与した。

該鋼板のグラス皮膜および張力皮膜を、ＹＡＧレーザー
により約５ｍＪのパルス強度で直径０．２＋ａｍ。

０．５ｍｍの間隔で、圧延方向に直角に点線状に剥離し
た。

圧延方向で点線と点線との間隔は６１１１とした。

剥離後項鉄部を酸素を含む雰囲気中で酸化し、剥離部に
厚さ１５ＩＥａの酸化層を形成した。

その後、リン酸系張力皮膜処理を行ない、８３０℃で９
０秒間焼付けた。

本発明鋼の歪取焼鈍（８００℃×２時間）前後および仕
上焼鈍リン酸系張力付与皮膜焼付けままの比較材の圧延
方向での鉄損値を第１表に示す。

第　　　　１　　　　表 本発明鋼は従来法にくらべて鉄損値か低減しているのが
わかる。

［実施例２］ 冷延圧延により０．２３ｍｍ厚まで仕上げた一方向性電
磁鋼板として、仕上焼鈍された鋼板にリン酸系張力皮膜
を付与した。

該鋼板のグラス皮膜および張力皮膜を、放電加工により
局所的に剥離した。剥離部は０．２〜０．３龍φの点状
で、０．４ｍｍの間隔で圧延方向に直角に点線状に剥離
した。圧延方向での点線と点線との間隔は５關とした。

剥離後項鉄部を酸素を含む雰囲気中で酸化し、剥離部に
厚さｌｌｔｍの酸化層を形成した。その後、リン酸系張
力皮膜処理を行ない、８２０℃で６０秒間焼付けた。

本発明鋼の歪取焼鈍（８００℃×２時間）前後および仕
上焼鈍リン酸系張力付与皮膜焼付けままの比較材の圧延
方向での鉄損値を第２表に示す。

第　　　　２　　　表 本発明鋼は従来法にくらべて歪取焼鈍後も鉄損値が低減
しているのがわかる。

［実施例３］ 冷間圧延により０．２０ｍｍ厚まで仕上げた一方向性電
磁鋼板として仕上焼鈍された鋼板に、リン酸系張力皮膜
を付与した。

該鋼板のグラス皮膜および張力皮膜をＹＡＧレーザーに
より、約４ｍＪのパルス強度で直径０．１ｍｍ、　　０
．２ｍｍの間隔で、圧延方向から７５＠の角度で点線状
に剥離した。圧延方向で点線と点線の間隔は７ＩＩ１１
とした。

剥離後、第３表に示すような酸化剤を塗布して、８００
℃以上に加熱して、剥離部に厚さ１０〜１２ｕｎの酸化
層を形成した。

その後リン酸系張力皮膜処理を行ない、８２０℃で１２
０秒間焼付けた。

本発明鋼の歪取焼鈍後の鉄損値を第４表に示す。

第　　　３　　　表 第４表に示すように、本発明鋼は従来鋼にくらべて鉄損
値が著しく向上しているのがわかる。

［発明の効果］ 本発明によれば、歪取焼鈍を行なっても鉄損値が劣化し
ないすぐれた巻鉄心用材が提供される。

さらに本発明鋼は、低い鉄損値を有することから積鉄心
用トランス材としても使用出来る。

又本発明鋼は製造コストが安価であるという点で、工業
的効果はきわめて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋼板地鉄に形成された線状酸化層の幅および厚
さと磁気特性との関係を示す図表である。 代　理　人　　弁理士　　茶野木　立　失笑１図 ｏ、ｏｔ　　　　　　　　　　　ｏ、ｏｓ　　　　　　
　　　　　　　　ｏ、ｙ騰吠゛酸北漕、１七（ｍｍジ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、仕上焼鈍後、張力皮膜を形成せしめた一方向性電磁
   鋼板の張力皮膜およびグラス皮膜を、前記鋼板の面内で
   局所的に除去して地鉄を露出せしめ、露出した地鉄部分
   を酸化させることを特徴とする低鉄損一方向性電磁鋼板
   の製造方法。 ２、張力皮膜およびグラス皮膜を除去して地鉄を露出せ
   しめ、露出した地鉄を酸化させる部分の形状が線状若し
   くは点が線状に延在するものである特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ３、張力皮膜およびグラス皮膜を除去して地鉄を露出せ
   しめ、露出した地鉄を酸化させる部分が線状若しくは点
   が線状に延在するものであって、鋼板の圧延方向におい
   て２．５〜１０ｍｍの間隔を有するとともに、０．０５
   〜０．５ｍｍの幅で０．００５〜０．０６ｍｍの深さで
   ありさらに、前記露出した地鉄を酸化させる部分が、点
   が線状に延在するものにあっては延在する方向における
   点と点の間隔が０．７ｍｍ以下である特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ４、張力皮膜およびグラス皮膜を除去して地鉄を露出せ
   しめ、露出した地鉄を酸化させる部分が線状若しくは点
   が線状に延在するものであって、その方向が鋼板の面内
   において、鋼板の圧延方向とのなす角が４５〜９０°で
   ある特許請求の範囲第１項記載の方法。