JPH01230A - 一方向性けい素鋼板の鉄損低減連続処理設備 - 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） この発明は、一方向性けい素鋼板の鉄損低減連続処理設
備に関し、と（に真空を利用し、鋼板表面に連続的に局
所熱処理を施すことによって、効果的な磁区の細分化ひ
いては鉄損特性の有利な改善を図ろうとするものである
。

一方向性けい素鋼板は、一般に熱間圧延と冷間圧延を経
た冷延薄板の２次再結晶粒を、（１１０）（００１）方
位、（すなわちゴス方位）に高度に集積させて所望の磁
気的性質を具備させ、主に変圧器その他の電気機器類の
鉄心に使用され、ここに磁束密度（Ｂ１０値で代表され
る）が高くしかも鉄損（Ｗｌ／！１＠値で代表される）
の低いことが要求されるが、これまでの研究努力により
当今は、板厚０．３鴫でＢｏｏ　：　１．９０Ｔ以上、
Ｗ＋ｖ／ｓｏ　：　１．０５　Ｗ／廟以下また、板厚０
．２３ｍではＢ、。：　１．８９Ｔ以上、ＷＩＴ／Ｓ。

：　０．９０　Ｗ／ｋｇ以下のような超低鉄損一方向性
けい素鋼板も製造され得るようになった。

しかるに省エネルギーの見地で電力損失のより厳しい低
減要求は、とくに欧米にて鉄損の減少分を換価して変圧
器価格に上積みする、ロスエバリユエーション（鉄損評
価）制度にまで発展し、それも定着するに至っている。

このようにか酷な要請に応えるため発明者らは、一方向
性けい素鋼板の特性改善それも極限的な鉄損低減を自損
して研究活動を続けて来たが、方向性けい素鋼板の最終
焼鈍、つまり仕上げ焼ｉ！！後の操作、とくに被膜処理
についての革新的な手法を試み、顕著な鉄損低減の成果
を得、引続く検討と研鋼を加えて、以下に述べる一方向
性けい素鋼板の鉄損低減連続処理設備の適合を解明した
。

（従来の技術） 特開昭５７−２２５２号、同５７−５３４１９号、同５
８−２６４０５号及び同５８−２６４０５号各公報には
、仕上げ焼鈍後の一方向性けい素鋼板の表面に、圧延方
向とほぼ直角な向きにレーザ照射を施すことによって局
部的微小ひずみの導入による磁区細分化をもって、鉄損
の低減を図ることが開示されているが、この場合、いわ
ゆるひずみ取り焼鈍を加えない使途では有効であっても
、該焼鈍が施されたときはせっか（導入された局部微小
ひずみが加熱保持中に解放され、磁区幅が拡大してレー
ザ照射による鉄損低減効果が喪失してしまう不利がある
。

これに対して発明者らはさきに、上記のような高温処理
にも拘らず特性劣化を伴うことのない低鉄損一方向性け
い素鋼板の製造に成功した。

すなわち方向性けい素鋼板の常法に従う最終仕上げ焼鈍
工程を経た後、りん酸塩とコロイダルシリカを主成分と
する絶縁被膜を形成させたのち、あるいは前記最終仕上
げ焼鈍工程を経て鋼板の外面に生成した酸化物を除去し
た後、表裏両面に研磨処理を施して鏡面状態に仕上げ、
ついでＣＶＤ、イオンブレーティングおよびイオンイン
プランテーションなどによりＴｉ、　Ｚｒ、　Ｌ　Ｎｂ
＋　Ｔａ＋　Ｃｒ＋　ＭｏｔＷ、　Ｋｎ、　Ｃｏ、　Ｎ
ｉ＋　Ａｌ＋　８及びＳｔの窒化物及び／又は炭化物な
らびにＡＩ、　Ｎｉ、　Ｃｕ、　Ｗ、　Ｓｔ及びＺｎの
酸化物のうちから選んだ少なくとも１種からなる極薄張
力被膜を形成させた後、りん酸塩とコロイダルシリカを
主成分とする絶縁被膜を形成させたのち、鋼板の圧延方
向を横切る向きにエレクトロンビームを照射することに
よって低鉄損を達成するものである。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の成功を導いた実験的成果を基盤として、工業的規
模における、その有利な適合を成就すべき、一方向性け
い素鋼板の鉄損低減連続処理設備を与えることが、この
発明の目的である。

（問題点を解決するための手段） すなわちこの発明は、方向性けい素鋼板の常法に従う仕
上げ焼鈍工程を経た鋼板に対し、その圧延方向を横切る
向きに局所的な熱処理を施す局所熱処理装置を有する真
空処理槽と、この真空処理槽の入側と出側にて、該処理
槽に向゛けて漸次に高真空度に調圧したそれぞれ複数の
予備排気槽列とをそなえてなる、一方向性けい素鋼板の
鉄損低減連続処理設備であり、とくにこの発明では、真
空処理槽内に、エレクトロンビーム照射領域の真空度を
高める高真空室を配設することが好ましい。

またこの発明において局所熱処理装置としては、エレク
トロンビーム照射装置やレーザー照射装置、プラズマ炎
放射装置などがとりわけ有利に適合する。

（実施例） 第１図に、この発明に従う連続処理設備の好適例を模式
で示す。この例は熱処理装置としてエレクトロンビーム
照射装置を利用したものである。

図中番号１はアンコイラ−１２は真空処理槽、そして３
．４はそれぞれ真空処理槽２の入側および出側に配置し
た予備排気槽列であり、これらの予備排気槽列３，４は
いずれも、真空処理槽２に向けて漸次に高真空度に調圧
区分した予備排気槽３ａ、　３ｂ、　３ｃ、　３ｄ、　
３ｅおよび４ａ＋　４ｂ、　４ｃ＋　４ｔＬ　４ｅから
なる。

５は巻取り機、６はシャー、７ａ〜７ｃはそれぞれ回転
真空ポンプ、また８はメカニカルブースタポンプと回転
真空ポンプ、９は油拡散ポンプと回転真空ポンプである
。

そしてｌＯが局所熱処理装置この例でエレクトロンビー
ム照射装置であり、１１でエレクトロンビームを表わす
。

なおこの発明では、エレクトロンビーム照射領域の真空
度を一層高めるために、第２図に示したように真空処理
槽２内に高真空室を設けることもできる。すなわち同図
に示したところにおいて、１２がエレクトロンビームの
照射径路１１をさらに高真空とするための高真空室であ
り、１３は高真空にするための油拡散ポンプと真空回転
ポンプへの排気孔である。

次に第３図に、別の好適例を示す。この例は、熱処理装
置としてレーザー照射装置やプラズマ炎放射装置を用い
た場合にとくに好適なものである。

この例では、差圧真空室は、１本の差圧ロールとこのロ
ールに対し小さな隙間を隔てて設置されたシーリングア
タッチメントとで構成される多数の独立した室からなり
、真空処理槽に向けて徐々に真空度を高めることによっ
て高真空（５Ｘ１０−’ｔｏｒｒ）を達成するしくみに
なっている。そして１４がレーザーあるいはプラズマ放
電により鋼板表面上に局所的な熱処理を施す局所熱処理
装置である。

ここにレーザー照射装置は、第４図に示したとおり、レ
ーザー発振器Ａとビーム操作装置Ｂとからなり、このレ
ーザー発振器Ａは特公昭５８−１４１９号公報に開示の
ようにパルス発振のマルチモードを用いて最適なレーザ
ー発振特性を確保するのが特徴であって、かようにして
得たレーザービームをＢに図解したビーム操作装置によ
って鋼板表面上に照射するわけである。かかるレーザー
照射法は、特公昭５８−２６４０６号公報に開示されて
いるように、固定ミラーとガルバノミラ−およびＦ・　
θミラーを用いることによって、鋼板の圧延方向とほぼ
直角方向への効率よい照射が可能である。

なお、このレーザー照射法では、−台当り鋼板の板幅方
向に３〜１０ｃｍ程度しか操作できないため、第３図に
示すように複数台のレーザー照射装置を用いて鋼板全面
を均一に照射できるようにすることが好ましい。

次に第５図に、プラズマ炎放射ノズルを断面で示す。

さて鋼板表面上へのプラズマ放電照射において、効率的
に鉄損を低下させるためにはビーム径を細くすることが
不可欠であるが、同図に示したノズルには、とくに陰極
外套１５が新たに設けられているので、通常よりも細＜
　（０，１〜０．５閣φ）しかもエネルギー密度の高い
プラズマビームを得ることができる。

そしてかかるプラズマ法を真空中で使用すると、第６図
に示すようにエネルギー密度を大幅に増加でき、従って
より効果的に鋼板表面上にプラズマ炎を照射できるので
ある。

（作　用） さて常法に従う仕上げ焼鈍工程を経たけい素鋼板に対す
る真空中での局所熱処理は次の要領で行なわれる。

最終処理を経て巻取られた一方向性けい素鋼板のコイル
は、アンコイラ−１で巻戻され、連続エアーツーエアー
による予備排気槽列３を通って真空処理槽２内に導入さ
れる。次いで熱処理装置ｌＯや１４を用いて鋼板の圧延
方向を横切る向きに局所的な熱処理を施す、すなわち鋼
板の圧延方向を横切る向きに０．０１〜１．Ｏｗａのビ
ーム径で連続または断続した線状にエレクトロンビーム
やレーザービーム、プラズマビームを照射するのである
。ここにかようなビームの照射間隙は１〜２０＋＋ｎ程
度とするのが望ましい。

なおこのとき真空度が低いと、たとえばエレクトロンビ
ームの場合は真空放電が多発し、エレトクロンビームに
よる有効な処理が減殺されるため鋼板の低鉄損化に支障
をきたす、従ってかかる不利を回避するためには第２図
に示したように、エレトクロンビームが鋼板に照射する
領域（図中斜線で示す１４の領域）を真空槽２より一層
高真空にすることが好ましい。このときの真空度差は、
真空処理槽２内が１０４〜１０−’ｍｍＨｇであるとき
は、１５の斜線領域はｌＸｌ０−’〜１０−’ｗＨｇ程
度とすれば充分である。またレーザー照射およびプラズ
マ放射時における真空度は、１０””〜１０−’ｔｏｒ
ｒ程度が好適である。

上記のようにして鋼板表面上に局所的な熱処理が施され
た鋼板は、真空処理槽２の出側でやはりこの処理槽２に
近い程高真空度に調圧区分した予備排気槽列４を経由さ
せて、大気中に導出し、その後コイル５に巻取る。

上記したような真空中における局所的な熱処理によって
磁区が効果的に細分化され、ひいては鉄損特性が向上す
るのであり、しかもかかる鉄損特性改善効果はひずみ取
り焼鈍の後でも劣化することはない。

（実施例） 実態炎上 仕上げ焼鈍を経た一方向性けい素鋼板（０，２３ｍｍ厚
）に、りん酸塩とコロイダルシリカとを主成分とする絶
縁被膜を形成させて巻取ったコイル（約８トン）を、ラ
インスピード３０ｍ／ｗｉｎにて前掲第１図に示した真
空連続処理設備に通し、エレクトロンビームを鋼板の幅
方向にわたって、加速電圧４５ｋＶ、電流１２０ｍＡ　
、走査間隔８ｍ、ビーム径０．１−１第２図の１４の真
空度１０−’ｍＨＨの条件下に照射した。

かくして得られた製品の磁気特性は次のとおりであった
。

Ｂ＋ｏ＝１．９１Ｔ　、　Ｗ＋、ｚｓ。＝０．８１Ｗ／
ｋｇ。

叉施透主 ０．０５５％Ｇ、　３．２５％Ｓｉ、　０．０７５％Ｍ
ｎ、　０．０２５％Ａ１．０．０３０％Ｓ、　０．１％
Ｓｎ、　０．０５％Ｃｕの組成になるけい素鋼熱延板を
、１０００°Ｃで３分間の中間焼鈍をはさんで２回の冷
間圧延を施して板厚０．２０ｎｏｍの冷延板としたのち
、８５０℃で脱炭処理後、８５０°Ｃから１５″Ｃ／ｈ
で１０５０°Ｃまで昇温して２次再結晶させ、ついで１
２００°Ｃで８時間の純化処理を施して得た一方向性け
い素鋼板につき、その表面上の酸化物を酸洗により除去
した後、電解研磨により中心線平均粗さＲａ−０，０８
μｍに鏡面研磨した後、イオンブレーティング装置を用
いてＴｉＮ被膜（０，８μｍ）を鋼板両面に形成させ、
ついでりん酸とコロイダルシリカとを主成分とする絶縁
被膜を形成させた。

その後前掲第１図の装置を用いて、次の条件下に鋼板表
面に圧延方向に対しほぼ直角の向きにエレクトロンビー
ムを連続して照射した。

ラインスピード：　３５ｍ／＋ｍ１ｎ ＥＢ照射条件：加速電圧４０ｋＶ ：電流１５０ｍＡ ：照射間隔６閤 ：照射径０．１５ｍ かくして得られた製品の磁気特性は ＢＩＯ＝１．９４Ｔ　ＳＬｔ／５ｏ＝０．６０Ｗ／ｋｇ
。

であった。

スＪｉｌＪＬ影 ０．０５３％Ｇ、　３．３２％Ｓｉ、　０．０？３％Ｍ
ｎ、　０．０２６％ｓｏｌ　Ａ１．０．０２１％Ｓｅ、
　０．０８％Ｓｎおよび０．０５％Ｃｕを含有する組成
になるけい素鋼スラブを、１３８０℃で５時間加熱後、
熱間圧延を施して１．８■厚の熱延板とした。その後１
１００°Ｃで１分間の中間焼鈍をはさんで２回の冷間圧
延を施して０．２３ｍ厚の最終冷延板とした。ついで８
５０℃の湿水素中で脱炭・１次再結晶焼鈍を行ったのち
、鋼板表面上にＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布
してから、８５０°Ｃから１１００°Ｃまで１０″Ｃ／
ｈの速度で昇温してＧｏｓｓ方位の２次再結晶粒を発達
させたのち、乾■２中で１２３０℃、５時間の純化焼鈍
を行なった。その後鋼板表面上にりん酸塩とコロイダル
シリカを主成分とする絶縁被膜を形成させたのち、第３
図に示す連続真空熱処理装置を用いて、次の条件下にレ
ーザービームを照射した。

・ラインスピード：　２０ｓ／ｗｉｎ ・レーザービーム照射条件 照射間隔：６■ ビーム径：０．１Ｓ園 エネルギー密度：　１．５ｗＪ／ＩＩＩＩｌ”真空度：
　３　Ｘｌ０−’ｔｏｒｒ ついでかようなレーザー照射を経たけい素鋼板に、Ｎ８
中で８００°Ｃ，５時間のひずみ取り焼鈍を施した。

かくして得られた製品の磁気特性は、 Ｂ＋ｏ−１，９３Ｔ　、賀、、／、。＝０．７９Ｗ／ｋ
ｇ、であった。

１隻斑土 ０．０４４％Ｃ，３，３５％Ｓｉ、　０．０？２％Ｍｎ
、　０．０２２％Ｓｅ、　０．０２６％ｓｂおよび０．
０１５％Ｍｏを含有する組成になるけい素鋼スラブを、
１３４０℃で５時間加熱後、熱間圧延を施して２．０ｍ
ｍ厚の熱延板とした。その後９５０°Ｃで３分間の中間
焼鈍をはさんで２回の冷間圧延を施して０．２３＋１１
［１厚の最終冷延板とした。ついで８２０°Ｃの湿水素
中で脱炭・１次再結晶焼鈍を施したのち、鋼板表面上に
ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布してから、８５
０°Ｃで５０時間の２次再結晶焼鈍を行ってＧｏｓｓ方
位２次再結晶粒を発達させたのち、乾Ｈ２中で１２００
’Ｃ１５時間の純化焼鈍を行なった。

その後鋼板表面上にりん酸塩とコロイダルシリカを主成
分とする絶縁被膜を形成させたのち、第３図に示す連続
真空熱処理装置を用いて、次の条件下にプラズマ炎を放
射した。

・ラインスピード：　１５ｍ／慣ｉｎ ・プラズマ炎放射条件 照射間隔：　１０ｍｍ ビーム径＝０．２閣 エネルギー密度：　５　Ｘ１０’Ｗ／ｃｍ”真空度：　
５　Ｘｌ０−’Ｌｏｒｒ ついでかようなプラズマ炎放射を経たけい素鋼板に、Ｎ
２中で８００°Ｃ１２時間のひずみ取り焼鈍を施した。

かくして得られた製品の磁気特性は、 Ｂ１゜＝１．９０７　、　Ｗ＋ｔ／ｓ。＝０．８１Ｗ／
ｋｇ。

であった。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、一方向性けい素鋼板の表面
に有効にエレクトロンビームを照射することができるの
で、効果的な磁区の細分化ひいては鉄損の低減が達成さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に従う連続処理設備の好適例を模式
で示した図、 第２図は、高真空室をそなえる真空処理槽の詳細図、 第３図は、別の好適例の模式図、 第４図は、レーザー照射装置の模式図、第５図は、プラ
ズマ炎放射ノズルの断面図、第６図は、大気中および真
空中でマイクロプラズマ放射を行ったときのエネルギー
密度を比較して示した図である。 １・・・アンコイラ−２・・・真空処理槽３．４・・・
予備排気槽列　５・・・巻取り機６・・・シャー　　　
　　　７ａ〜７ｃ・・・回転真空ポンプ８・・・メカニ
カルブースタポンプと回転真空ポンプ９・・・油拡散ポ
ンプと回転真空ポンプ１０・・・エレクトロンビーム照
射装置１１・・・エレクトロンビーム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、方向性けい素鋼板の常法に従う仕上げ焼鈍工程を経
   た鋼板に対し、その圧延方向を横切る向きに局所的な熱
   処理を施す局所熱処理装置を有する真空処理槽と、この
   真空処理槽の入側と出側にて、該処理槽に向けて漸次に
   高真空度に調圧したそれぞれ複数の予備排気槽列とをそ
   なえてなる、一方向性けい素鋼板の鉄損低減連続処理設
   備。 ２、真空処理槽内に、局所熱処理領域の真空度を高める
   高真空室をそなえる特許請求の範囲第１項記載の設備。 ３、局所熱処理装置が、エレクトロンビーム照射装置で
   ある第１または２項記載の設備。 ４、局所熱処理装置が、レーザー照射装置である第１ま
   たは２項記載の設備。 ５、局所熱処理装置が、プラズマ炎放射装置である第１
   または２項記載の設備。