JPH0218390B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は低鉄損方向性電磁鋼板の製造方法に係
り、さらに詳しく述べるならば熱処理されても鉄
損改善効果が消失しない磁区細分化され鉄損が極
めて低い方向性電磁鋼板の製造法に関する。 （従来の技術） 方向性電磁鋼板は主として変圧器、その他電気
機器の鉄芯材料として使用されるので、励磁特
性、鉄損特性が良好である必要がある。 この方向性電磁鋼板は２次再結晶現象を利用
し、圧延面に（110）面を、圧延方向に＜001＞軸
をもつ、いわゆるゴス方位を有する２次再結晶粒
組織が発達している。該（110）＜001＞方位の集
積度を高めるとともに、圧延方向からの偏りをで
きるだけ減少せしめることにより、励磁特性、鉄
損特性等のすぐれたものが製造されるようになつ
ている。 ところで、（110）＜001＞方位の集積度を高める
につれて結晶粒は大きくなり、また磁壁が粒界を
貫通するめに磁区が大となり、方向性を高めた割
りには鉄損が低下しない現象がある。 この現象を解消し、鉄損の低下を図る技術とし
て、例えば特公昭第58−5968号がある。これは最
終仕上焼鈍後の一方向性電磁鋼板の表面に小球等
を押圧して深さ5μ以下のへこみを形成して線状
の微小ひずみを付与することで磁区細分化を行い
鉄損を改善させるものである。また特公昭第58−
26410号には、最終仕上焼鈍により生成した２次
再結晶の各結晶粒表面にレーザー照射にる痕跡を
少なくとも１個形成せしめて、磁区を細分化し鉄
損を低下させることが提案されている。 これら特公昭第58−5968号及び特公昭58−
26410号に示された方法によれば一方向性電磁鋼
板表面に局部的な微小ひずみを付与することで鉄
損が改善され、超低鉄損材料を得ることができ
る。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記の如く得られた超低鉄損材
料も焼鈍すると鉄損等の改善効果が失われる。例
えば巻鉄心を製造する際の歪取り焼鈍では該鉄損
改善効果が消失する問題がある。 本発明は熱処理例えば歪取焼鈍されても鉄損改
善効果が消失しない細分化磁区を行なつて鉄損の
極めて低い方向性電磁鋼板を製造することを目的
とする。 本発明者らは磁区細分化後に歪取焼鈍など例え
ば700〜900℃の温度で熱処理されても鉄損改善効
果が消失しない磁区細分化を行ない鉄損の極めて
低い方向性電磁鋼板を製造するため多くの実験を
行ない検討した。 （問題点を解決するための手段） その結果、仕上焼鈍された方向性電磁鋼板に、
該鋼板地鉄の鋼成分或いは鋼組織と異なつた侵入
体、例えば鋼板や表面被膜との反応による合金
層、表面反応生成物、拡散体等を、間隔をおいて
鋼板に入り込ませて形成すると、該侵入体によ
り、静磁エネルギーが増加し、これを打消すため
に反転磁界が形成され、これが磁区細分化の芽と
なり、鋼板が磁化されるとき磁区が細分化されて
鉄損が低くなり、その後歪取焼鈍などの熱処理を
施しても磁区細分化による鉄損改善効果は消失せ
ず、鉄損の極めて低い方向性電磁鋼板が得られる
ことを見出した。 本発明は、かかる低鉄損方向性電磁鋼板を工業
的に製造する方法を提供せんとするもので、その
特徴とするところは、仕上焼鈍された方向性電磁
鋼板に、該鋼板地鉄の鋼成分或いは鋼組織と異な
つた侵入体を、間隔をおいて形成するように、
Al，Si，Ti，Sb，Sr，Cu，Sn，Zn，Ni，Cr，
Mn，Ｂ、或いはそれらの酸化物の１種又は２種
以上を被覆し、部分加熱するか、または前記金属
或いはそれらの酸化物の１種又は２種以上を間隔
をおいて被覆し、熱処理することにより磁区細分
化を図ることにある。 なお本発明において「被覆膜」とは、鋼板上の
少なくとも一部に形成された機械的な塗装膜、メ
ツキ等の化学的な付着膜或いは接着、さらに一部
が反応層をもつ膜など全てを含む総称であり、又
その厚みについても特定されない。 又、本発明において「侵入体」とは鋼板上の被
膜が、そのもの単独、又は他の被膜を含む鋼板側
成分、さらには雰囲気成分等と結合した状態で鋼
板中に塊りとなつて存在する様子を表現するもの
である。また「可侵入体」とは侵入体を形成しう
る物質である。 上述の耐熱性のある磁区細分化は次のようにし
ても行える。即ち、仕上焼鈍された方向性電磁鋼
板に、可侵入体としてAl，Si，Ti，Sb，Sr，
Cu，Sn，Zn，Ni，Cr，Mn，Ｂ、或いはそれら
の酸化物の１種または２種以上を、鋼板に被覆
し、次いで熱処理すると、鋼板中に拡散し或いは
鋼板や表面被膜等と反応して、鋼板に入り込むか
たちで鋼成分或いは鋼組織と異なつた侵入体が間
隔をおいて形成され耐熱性のある磁区細分化が行
われる。 又他の方法として、これらの可侵入体として鋼
板上に全面的に塗布し、間隔をおいて部分加熱す
る。該部分加熱方法としては例えばレーザー照射
加熱、電子ビーム加熱等が採用される。また鋼板
への可侵入体の被覆方法は、前記塗布に限らずメ
ツキ、蒸着等の手段が採用される。 本発明による侵入体を形成するには、可侵入体
の被膜の種類に応じて定めた昇温速度と保温温度
に従つて熱処理を行なうことが好ましい。可侵入
体が鋼板やその表面被膜と反応して鋼板に侵入す
る過程では、熱的条件、拡散条件等により侵入深
さおよび量が影響される。さらに可侵入体が侵入
を開始する以前にその被膜が鋼板に熱的に強固に
付着されるか否かによつても侵入の深さおよび量
が影響されると考えられる。一般に侵入体の鋼板
地鉄表面からの深さが大きいほど、鉄損改善効果
が大きいために、上述の如き諸影響を鉄損改善に
有利に利用すべく可侵入体の被膜の種類に応じて
熱処理の昇温速温と保温温度を定めることが望ま
しい。すなわち、昇温速度が遅すぎると侵入体の
形成が少なくなりさらに熱処理の全体時間が長く
なり、一方昇温速度が速すぎると、特に低融点可
侵入体の場合は鋼板やその表面被膜と十分に反応
しないうちに蒸発等で可侵入体が損失される危険
がある。又、保温温度が低すぎると可侵入体の反
応等が不十分になり、一方保温温度が高すぎる
と、電気絶縁被膜の劣化、エネルギ的損失や鋼板
形状の劣化が起こる。一般に、昇温速度は、室温
から保温温度までの平均で５〜300℃／時間の範
囲であり、また保温温度は500〜1200℃の範囲で
ある。このれらの範囲内で可侵入体の種類に応じ
て適宜選択を行うものとする。 以下本発明を可侵入体を間隔をおいて塗布して
熱処理する例に基づいて具体的に説明する。 本発明では、仕上げ焼鈍された方向性電磁鋼板
に磁区細分化を行なうが、該方向性電磁鋼板の製
造に関しては鋼成分および仕上焼鈍されるまでの
製造条件については特定する必要はない。すなわ
ち例えばインヒビターとしてAlN，MnS，
MnSe，BN，Cu₂S等が適宜用いられる。また必
要に応じてCu，Sn，Cr，Ni，Mo，Sb，Ｗ等の
元素が含有され、熱間圧延し、焼鈍して１回、ま
たは中間焼鈍を工程にそれぞれ１回以上の計２回
以上の冷間圧延により最終板厚とし、脱炭焼鈍
し、焼鈍分離剤を塗布して仕上焼鈍される。 ところで、本発明の方法の一例では仕上げ焼鈍
された方向性電磁鋼板に可侵入体を間隔をおいて
線状あるいは点状に塗布する。この可侵入体とし
ては例えばAl，Si，Ti，Sb，Sr，Cu，Sn，Zn，
Ni，Cr，Mn，Ｂ等の金属、非金属粉末またはそ
れらの酸化物の１種あるいは２種以上からなり、
必要に応じてリン酸、ホウ酸、リン酸塩、ホウ酸
塩、硫酸塩とまじえて、スラリー状あるいは溶液
として塗布される。 金属、非金属を粉末とする場合は数10ミクロン
以下サイズものが用いられる。 金属、非金属粉末或いはその酸化物をスラリー
として使用する場合は水と懸濁させて塗布するの
が作業性がよいため、水100重量部に対し２〜100
重量部程度の濃度にする。 金属、非金属粉末或いは酸化物を酸又は塩類と
混合して使用する際は原液のままか、水で適当な
濃度にうすめて塗布すればよい。 可侵入体は１〜30mmに間隔をおいて方向性電磁
鋼板に塗布するか、予め、機械的に例えば小球、
ローラー等で鋼板表面に微小なへこみを、あるい
は例えばレーザーを照射することによつて光学的
に痕跡を、それぞれ１〜30mmの間隔にて形成した
のち、前記可侵入体を塗布することが好ましい。
この際の可侵入体の塗布量は塗布乾燥後の重量で
0.1〜50ｇ／m²の範囲であればよく、0.03〜10
ｇ／m²がより好ましい。 次いで、乾燥後、500〜1200℃の温度で熱処理
すると、可侵入体が鋼板や表面被膜等と反応し、
板厚方向に入り込むかたちで合金層または／およ
び表面反応生成物などの侵入体が間隔をおいて形
成される。この侵入体を鋼板中に効果的に出現さ
せるために歪を、被膜を付着させる前後に与え
る。この歪に沿つて鋼板中に被膜の構成物質が伝
播するように、例えば歪の消失速度を超えないよ
うな昇温速度、さらに保温温度を設定する。該昇
温速度や保温温度又は処理時間は被膜構成物質の
成分（種類）濃度等によつて最適範囲が異なる。
又かかる歪付与は可侵入体の被膜を形成した後で
行なつてもよい。但し、この場合は歪付与によつ
て被膜が破壊されることが多いので可侵入体を塗
布する場合には塗布後例えば500℃程度の熱処理
を行なつて被膜を強くする工程を導入することに
より解決できる。該熱処理は中性又はH₂を含む
還元性雰囲気でなされる。この侵入体の１例の顕
微鏡組織写真（×1000）を第１図に示す。図に示
すようにこの１例の該侵入体はけがきによる歪に
沿つて板厚方向に入り込んで形成されている。侵
入体の組成は鋼成分組成と異なり、また組織も異
なつて、その両側に磁区の芽が多数つくられ、鋼
板を磁化したとき、該磁区の芽が伸びて、磁区が
細分化されると推察される。 以下その製造の実施例を説明する。 実施例 １ 重量％でＣ：0.077、Si：3.35、Mn：0.074、
Al：0.028、Ｓ：0.024、Cu：0.15、Sn：0.10残部
鉄からなる珪素鋼スラブを周知の方法によつて熱
間圧延−焼鈍−冷間圧延を経て0.25厚の鋼板を得
た。 次いで更に周知の脱炭焼鈍−焼鈍分離剤塗布−
最終仕上焼鈍の各工程を実施した。得られた鋼板
コイルから巾10cm×長さ50cmのサンプルを切出し
歪取焼鈍を行つて「処理前」の供試材とした。 このグラス皮膜つきの鋼板に第１表に示すよう
な可侵入体を鋼板の圧延方向と直角方向に10mm間
隔に塗布乾燥後の重量で0.5ｇ／m²になるように
塗布し、炉温400℃で乾燥後積層し、平均昇温速
度200℃／時間、800℃×30分保温の熱処理を行つ
て「処理後」の供試材とした。

【表】 次に上記「処理後」の鋼板に対して800℃×４
時間の歪取焼鈍を行つた後、「歪取焼鈍後」の供
試材とした。 以上の「処理前」、「処理後」、及び「歪取焼鈍
後」のそれぞれの供試材の磁気特性を測定した結
果を第２表に示す。B₁₀は磁束密度（Ｔ）、W_17/50
は鉄損（ｗ／Kg）である。

【表】 実施例 ２ 実施例１と同様にして得られた最終仕上焼鈍後
のコイルを絶縁コーテイング塗布とヒートフラツ
トニング処理を行つた成品鋼板から巾10cm×長さ
50cmのサイズ試料を切り出し、レーザー照射し、
圧延方向と直角に10mm間隔に微少な歪を入れた
「処理前」の供試材とした。 次いでこのレーザー照射後に、第３表に示す可
侵入体を塗布乾燥後の重量で0.5ｇ／m²になるよ
うに塗布し、炉温400℃で乾燥後積層し、800℃×
30分の熱処理を行なつて「処理後」の供試材とし
たこの後更に800℃×２時間の歪取焼鈍を行なつ
て「歪取焼鈍後」の供試材とした。 以上「処理前」「処理後」及び「歪取焼鈍後」
のそれぞれの供試材の磁気特性を測定した。 「歪取焼鈍後」の供試材で特性改善の大きいも
のについて、アモルフアス金属との比較のため、
W_13/50を測定した。

【表】

【表】 以上の実施例によれば磁区細分化後に歪取焼鈍
されても鉄損改善効果は損なわれず、鉄損の極め
て低い方向性電磁鋼板が製造されることが分か
る。 （発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、侵入体に
よる磁区細分化で鋼板の鉄損が低くなるととも
に、高温に加熱される歪取焼鈍が行われても、鉄
損改善効果が消失しないという、これまでの磁区
細分化法に見られないすぐれた特長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によつて鋼板に形成された侵入
体の一例を示す金属顕微鏡組織写真（×1000）で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 仕上焼鈍された方向性電磁鋼板に、Al，Si，
   Ti，Sb，Sr，Cu，Sn，Zn，Ni，Cr，Mn又はＢ
   或いはそれらの酸化物の１種又は２種以上を被覆
   し、次いで該鋼板を部分加熱することを特徴とす
   る低鉄損方向性電磁鋼板の製造方法。 ２ 仕上焼鈍された方向性電磁鋼板に、Al，Si，
   Ti，Sb，Sr，Cu，Sn，Zn，Ni，Cr，Mn又はＢ
   或いはそれらの酸化物の１種又は２種以上を間隔
   をおいて被覆し、次いで該鋼板を熱処理すること
   を特徴とする低鉄損方向性電磁鋼板の製造方法。