JPH0250918A - 低鉄損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） この発明は、熱処理されても鉄損改善効果が消失しない
低鉄損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） 方向性電磁鋼板は主に、変圧器の鉄心材料として使用さ
れるが、かかる変圧器においてはその効率を高めるため
に、とくに使用に供する鋼板の鉄損を低下させることが
重要とされる。

方向性電磁鋼板は、二次再結晶粒から構成されていて、
圧延面に平行に（１１０）面を、また圧延方向に沿って
＜００ｂ軸をもついわゆるゴス方位の集合組織をそなえ
ている。このゴス方位の集積度を高めることにより鋼板
のヒステリシス損を低下させることができる。

しかしながら集積度が高くなるにつれて結晶粒が大きく
なり、ひいては磁区幅が大きくなる結果、渦電流損は逆
に増大する。したがってヒステリシス損と渦電流損との
和である鉄損はゴス方位の集積度を上げるだけではそれ
程大きな低減は望み得なかった。

この問題を解決する手段として、たとえば特公昭５７−
２２５２号又は特開昭６２−９６６１７号各公報では鋼
板にレーザー光又はプラズマ炎を照射して磁区を細分化
し、もって鉄損の低減を図る方法が提案されている。こ
の方法によれば鉄損は大幅に減少し、０．２３ｍｍの板
厚の鋼板では鉄損Ｗ＋７ｙ５ｏ　（磁束密度１．７Ｔ、
　５０Ｈｚ）が０．８５Ｗ／ｋｇ以下のものも製造でき
るようになった。

しかしながら上記の方法は、レーザー光やプラズマ炎の
照射後に、歪取り焼鈍の如き約６００°Ｃ以上で熱処理
を施した場合に照射の効果が失われるところに問題を残
していた。従って上記の如き歪取り焼鈍を不可欠とする
巻型の変圧器には使用できなかったのである。

（発明が解決しようとする課題） 歪取り焼鈍が可能な技術として、仕上焼鈍後、即ち二次
再結晶後の鋼板に局所的に溝を形成し、その反磁界効果
により磁区を細分化させ鉄損を減少させる方法があり、
溝の形成手段としては特公昭５０−３５６７９号公報に
開示されている機械的な加工による方法や特開昭６３−
７６８１９号公報に開示されているレーザー照射により
被膜を局所的に除去した後、電解エツチングする方法等
がある。

これらの方法はいずれも工業的生産における安定性に乏
しく著しいコスト増を招くと同時に得られる鋼板の鉄損
値が安定せず、従って平均的鉄損値が劣るという問題を
抱えていた。

この発明は、上記の問題を有利に解決するもので、たと
え歪取り焼鈍の如き高温での熱処理を施したとしても特
性の劣化を伴わず、レーザー光やプラズマ照射材と同程
度又はそれ以上の低鉄損を示し得る方向性電磁鋼板の工
業的に実現可能な製造方法について提案することを目的
とする。

（課題を解決するための手段） この発明は、仕上焼鈍済みのフォルステライト被膜をそ
なえる方向性電磁鋼板又はフォルステライト被膜上にさ
らに上塗り絶縁被膜をそなえる方向性電磁鋼板の被膜を
、鋼板に曲げ応力を加えた状態で突起付ロールにて局所
的に除去し、ついで中性塩浴中で電解エツチングを施す
ことを特徴とする低鉄振方向性電磁鋼板の製造方法であ
る。

以下この発明を由来するに到った実験結果について説明
する。

発明者らは、まず仕上焼鈍後に上塗り被膜を形成した０
、２０肛厚の方向性電磁鋼板を１０コイル用意し、次に
示す（ａ）〜げ）の処理を施した。なお各処理は全ての
コイルに施し、その後試験に供した。

（ａ）：鋼板を、第１図に示す突起付ロール１（突起幅
２００μｍ、突起ピッチ４　ｍｍ、直径１５０　ｍｍ）
と押えロール２による圧延を突起付ロール１に鋼板を巻
回すことによって曲げ応ノコを付与して行い、鋼板の被
膜を圧延方向と直角方向に２００ｕｌＴ１幅の線状に４
　ｍｍピッチで除去した。このとき鋼板の地鉄部に凹み
が生じたものもあるが、その凹みは被膜−地鉄界面（以
下単に界面という）から高々３〜４μｍ程度の深さであ
った。

ついでこの鋼板にＮａＣ１電解浴中で電解エツチングを
施し被膜の除去された部分に界面からの深さ１５μｍの
溝を形成した。

（ｂ）二上記（ａ）の処理と同じ手法で溝を導入したが
、突起付ロールと押えロール間での圧延は第２図に示す
ように、鋼板に曲げ応力を加えない状態で行い被膜を局
所的に除去した。なお用いた突起付ロール及び電解エツ
チングは（ａ）の処理と全く同じである。

（Ｃ）　：　（ａ）の処理と同じ手法によって局所的に
被膜を除去しＨＣＩ溶中で電解酸洗を行った。形成した
溝の深さは（ａ）又は（ｂ）の処理と同じ１５μｍであ
る。

（ｄ）　：　Ｉ板に直径２００　μｍに絞ったパルスレ
ーザ−光を圧延方向と直角方向に照射し被膜を除去した
。圧延方向のピッチは４ｍｍである。この鋼板を硝酸液
中で酸洗し被膜除去部に深さ１５μｍの溝を形成した。

（ｅ）　：　（ｄ）の処理と同じ手法で被膜を除去しＮ
ａＣ１電解浴中で電解エツチングを行って被膜除去部に
深さ１５μｍの溝を形成した。

げ）　：　（ａ）の処理と同様の手法で強い圧下を加え
突起付ロールによる圧延だけで幅２００　μｍ、深さ１
５μｍの溝を形成した。

以上６つの処理を施した鋼板をりん酸系被膜で再コート
した後、通常巻鉄心型変圧器の歪取り焼鈍で使用される
温度、すなわち７８０°、８００°および８２０°で３
時間の焼鈍をＮ２ガス雰囲気下で施した。焼鈍後、鉄損
を測定した結果について、１０コイルの平均値として表
１に示す。なお表１には形成した溝の幅についても併記
した。

表１ 表１から、曲げ応力を付与した状態での突起付ロールに
よる被膜の除去と中性塩浴中でのエツチングの組合せで
あるところの（ａ）の処理が、他の処理にくらべて鉄損
が大きく減少していることがわかる。

これに対して（Ｃ）〜（ｅ）の処理はレーザーによる被
膜除去が不均一であったり酸洗や酸浴中での電解エツチ
ングで被膜自体が浸される影響があるためか、生じた溝
の幅が不均一であり得られる鉄損値は（ａ）の処理に較
べ劣る。なお（ｅ）の処理では溝の幅は均一に生成され
るものの得られる鉄損値が歪取り焼鈍の温度に対して不
安定でありかつ到達鉄損値も（ａ）の処理に較べ劣って
いた。

次に上記した処理（ａ）および（ｂ）について更に詳し
く調べた。すなわち（ａ）又は（ｂ）の処理に従って突
起付ロールにて数多くの試料を圧延し延べ３０時間の圧
延を行った後の突起付ロールを用いて、（ａ）又は（ｂ
）の処理に従って製作した製品の特性を調べた。

８００°ＣＸ３時間の焼鈍を施した後の特性を調べると
、（ａ）の処理が（ｂ）の処理に較べてＷＩ７／ｓｏで
０．０３〜０．０５Ｗ／ｋｇ改善代が大きかった。これ
は被膜を除去する際の突起付ロールの圧下刃が、（ａ）
の場合は少なくてすむため突起付ロールの摩耗も少なく
安定した鉄損低減効果が得られるためと考えられる。

以上述べたように、仕上げ焼純情の鋼板の被膜を曲げ応
力を加えながら突起付ロールでの圧延により局所的に除
去し、ついで中性塩溶中で電解エツチングすることによ
り、従来にない大きなかつ安定した鉄損低減効果が認め
られることを新規に見い出しこの発明を完成させたわけ
である。

この発明に用いられる方向性電磁鋼板は仕上焼純情のも
のであり仕上焼鈍時に生成されるフォルステライト被膜
におおわれた鋼板あるいはその上にりん酸系等の上塗り
絶縁被膜を形成した鋼板である。この鋼板を曲げ応力を
付与した状態で突起付ロールにより被膜を局所的に除去
する。突起付ロールの形状は特に限定しないが、被膜の
除去部が次のようになる形状が好ましい。すなわち被膜
の除去部が鋼板の圧延方向を横切る向き、具体的には圧
延方向と直角方向ないしその両側３０°以内の傾きで交
わって実質的に線状をなしかつ、線状領域の鋼板圧延方
向におけるピッチが１〜３０ｍｍで各線状領域の幅が５
〜５００１ｔｍである。これらの範囲外であると鉄損減
少効果は少ない。

突起ロール圧延時に鋼板に曲げ応力を加えることにより
被膜の除去が容易になり磁気特性が安定するが、その曲
げ応力は半径５ｍｍから１０００ｍｍのロールに巻き回
して加えるのが好適である。５　ｍｍより曲げ半径が小
さくなると曲げだけによって被膜がはく離することが多
く、また１０００ｍｍより大きな半径では曲げによる効
果が少なくなる。なおロールへの巻付けは突起付ロール
側でも押えロール側でもどちらでも良い。突起付ロール
で被膜を局所的に除去する場合、鋼板の地鉄部を５μｍ
以上へこませると後の焼鈍時にその部分で再結晶する場
合があり焼鈍の際の温度依存性がつよくなって得られる
鉄損値が劣化するので好ましくない。

次に電解エツチングは中性塩浴中で行う。中性塩溶とし
てはＮａＣｌ、　ＮａＣｌＯ３およびＮａＮ０．等があ
るがＮａＣ１が価格面で好ましい。電解エツチングによ
り形成する溝の深さは界面から５μｍ未満では効果が少
なく、一方界面から３０μｍをこえると磁束密度の低下
が著しく好ましくない。

電解エツチング後フォルステライト被膜だけの鋼板を出
発材料とした場合には絶縁等の目的で再コートするのが
望ましい。一方上塗り絶縁被膜のある鋼板を出発材料と
した場合は、被膜除去部の絶縁及び防錆のため絶縁被膜
を再コートしても磁気特性は変わらないので必要に応じ
て絶縁被膜を再コートする。この絶縁被膜は通常用いら
れるりん酸系被膜でも他の被膜でも良い。

（作　用） この発明に従い鋼板に曲げ応力を付与した状態で被膜を
局所的に除去し、ついで電解エツチングを施すことによ
って極めて良好な低鉄損値が得られる理由は、均一に導
入されたエツチング部の溝による反磁界効果のために磁
区が細分化されるためと考えられる。

（実施例） 仕上焼鈍を経た０、２０ｍｍ厚のフォルステライト被膜
をそなえる方向性電磁鋼板（Ａ）　とフォルステライト
被膜上にりん酸系被膜をそなえる方向性電磁鋼板（Ｂ）
を用意し、それぞれ２つに分割し、その一方の鋼板（Ａ
）　（Ｂ）を半径２００　ｍｍの突起付ロールに巻回し
て押えロールとの間で圧延することにより鋼板圧延方向
と直角方向に線状の被膜除去領域（幅：１５０μｍ、圧
延方向のピッチ：５ｍｍ）を形成し、ついでＮａＣ］電
解浴中で電解エツチングを施し深さ２０μｍの溝を形成
した後、りん酸系被膜で再コートした後に８００°ＣＸ
３時間、Ｎ２ガス中で焼鈍した。

また分割した他方の鋼板（Δ）（Ｂ）は、比較のために
直径１５０　μｍのビーム径を持つパルスレーザ−で被
膜を上記と同様の幅およびピッチで局所的に除去し、つ
いでＨＮＯ３中で酸洗し深さ２０μｍの溝を形成した後
、この鋼板をりん酸系被膜で再コートした後８００°Ｃ
Ｘ３時間、Ｎ２ガス中での焼鈍を行った。

以上述べた処理を経た鋼板の磁気特性を表２に示すよう
に、この発明に従って得られた銅板は、大きな鉄損の減
少が認められた。

（発明の効果） この発明により、積鉄心および巻鉄心ともに使用できる
低鉄損方向性電磁鋼板の製造が可能になり、変圧器の効
率向上に大きく寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に直接使用する突起付ロールの説明図
、 第２図は比較法を示す突起付ロールの説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、仕上焼鈍済みのフォルステライト被膜をそなえる方
   向性電磁鋼板又はフォルステライト被膜上にさらに上塗
   り絶縁被膜をそなえる方向性電磁鋼板の被膜を、鋼板に
   曲げ応力を加えた状態で突起付ロールにて局所的に除去
   し、ついで中性塩浴中で電解エッチングを施すことを特
   徴とする低鉄損方向性電磁鋼板の製造方法。