JPH0369968B2

JPH0369968B2 -

Info

Publication number: JPH0369968B2
Application number: JP58068346A
Authority: JP
Inventors: Keiji Sato; Bunjiro Fukuda; Hiroshi Shimizu; Isao Ito
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1983-04-20
Filing date: 1983-04-20
Publication date: 1991-11-06
Also published as: JPS59197520A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、一方向性電磁鋼板の性能、特に鉄損
の低い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）一方向性電磁鋼板は、主として変圧器その他の
電気機器の鉄心として用いられ、その磁気特性が
良好であることが要求される。特に鉄心として使
用した際のエネルギー損失、即ち鉄損が低いこと
が重要であり、近年のエネルギー事情の悪化から
も鉄損の低い電磁鋼板に対する要求は一段と高ま
りつつある。ところで方向性電磁鋼板の鉄損は、ヒステリシ
ス損と渦電流損からなつており、ヒステリシス損
は結晶方位、地鉄中の不純物や歪、あるいは鋼板
表面性状により影響され、渦電流損は板厚、鋼板
の電気抵抗、180°磁区幅等によつて決まる。そこで、結晶方位を（110）［001］方位により
高度に揃えること、不純物を極力低減させるこ
と、板厚を薄くすること、Si含有量を上げそれに
より鋼板の電気抵抗を増加させること、更には結
晶粒の微細化をはかること、張力コーテイングの
開発により180°磁区を細分化すること等の努力の
結果、低鉄損化が進んできた。しかしながら、このような冶金学的な手法によ
る鉄損の低減はもはやほぼ限界近くに達してい
て、W_17/50で、1.00W／Kg以下の鋼板を製造する
ことは不可能であつた。ここでW_17/50は磁束密度
1.7T、周波数50Hzでの鉄損である。したがつてさらに鉄損の飛躍的な減少を達成す
るためには、冶金学的手法以外の手段を講ずる必
要がある。このような観点から近年、人工的に鉄損低減を
はかる技術が種々試みられるようになつてきた。このような方法の一つとして特開昭49−96920
号公報に提案されているような、鋼板表面を鏡面
にする方法が知られているけれども、鋼板の絶縁
などに問題を生じるため、実用化されていない。また、特公昭50−35679号公報には、仕上焼な
まし済二方向性鋼板の表面を、鋤いたりひつかい
たりすることによつて鉄損を減少させる試みが開
示されているが、この方法では鋤き疵やひつかき
疵による絶縁被覆の劣化、疵の周辺に生ずるかえ
りによる占積率の劣化、磁歪の劣化などの問題が
あり、とくに鋼板を積層した際に単板での鉄損特
性がそのまま生かされないという欠点をもつ。し
たがつて積層して使用するトランスや巻鉄心に対
しては実用上のメリツトがなく、実際には使用さ
れていない。さらに別の方法として、特開昭53−137016号公
報には仕上焼なまし後鋼板表面にボールペン状の
小球により線状微小歪を導入する方法、特開昭55
−18566号公報には仕上焼なまし後鋼板表面にレ
ーザーを照射する方法、そして特開昭57−188810
号公報には仕上焼なまし後鋼板表面に放電加工処
理を施す方法がそれぞれ開示され、これらはいず
れも仕上焼なまし後鋼板に機械的あるいは熱的に
微小歪を導入することにより磁区の微細化をはか
り、鉄損を減少させようとする基本構想を同じく
している。しかしながらこれらの方法には、その
後に高温での歪取り焼なましの如きが施されたと
きに、鉄損劣化を生じるという欠点があり、高温
での歪取り焼なましを必要とする巻鉄心用材料と
しては実用上の効果が得られない。一方特開昭50−137819号公報では、鋼板に二次
再結晶阻止領域を形成させることにより、二次粒
径を小さくし、鉄損を減少させることが提案され
ている。この方法は仕上焼なまし工程前の鋼板表
面に３mm以下の幅の二次再結晶粒成長阻止領域と
５mm以上の未処理領域とを交互に配列するもので
あり、処理手段として、段付ロール、ひつかき、
シヨツトピーニングのような機械的手段、赤外線
ランプ、レーザー、電子ビームによる熱的手段及
び結晶成長抑制剤を塗布する化学的手段があげら
れている。このうちのまず機械的手段による場合
は、二次再結晶成長阻止処理を常時均一に実施す
ることが難しく細粒化しすぎたりする場合があ
る。また局部的熱処理や化学的手段による方法で
は出現した正常粒成長部が二次再結晶過程で多数
残存し、かえつて鉄損劣化を招く場合があつた。
このように、どの手段も安定した効果を得ること
が難しいことから工業化には到つていない。ところで一方向性電磁鋼板はSi4.5％以下を含
むけい素鋼熱延板を素材として１回または中間焼
なましをはさむ２回以上の冷間圧延により最終製
品板厚となし、脱炭焼なましを施したのち、最終
仕上焼なましを行うことにより製造されるのが通
例である。最終仕上焼なましは、鋼板に主としてMgOよ
りなる焼鈍分離剤を塗布し、コイル状にして約
1200℃の水素雰囲気中で行われ、この最終仕上焼
なましでは二次再結晶と鋼中の不純物の鈍化が行
われる。最終仕上焼なまし後、鋼板表面に残つた未反応
のMgOを除去してから、りん酸塩などの絶縁被
膜処理が施され、この絶縁被膜処理では800℃程
度に鋼板を加熱し、仕上焼なまし時のコイルセツ
トを同時に除去する。ここに最終仕上焼なまし時の不純物の除去つま
り鈍化を促進させるためには雰囲気ガスの流通を
できるだけ良くすることが必要であり、そのため
の方法としては例えば仕上焼なまし時のコイルの
板の間に金属線や間隙材を挿入し、ルーズコイル
として焼鈍する方法や板間に紙テープ等の易燃性
物質を挿入しておき、これを炉内で燃焼させて間
隙を形成させ、雰囲気ガスの流通を良くする方法
等があつた。しかしながら、これらの方法は間隙
形成材を必要とすることや、取扱い上の不便さ等
の理由により実際には用いられていない。さらに別の方法として特公昭46−42703号公報
に、仕上焼なまし時に水和水分を多量に保有した
水酸化物スラリーを鋼板に塗布し、焼なましにあ
たつて水酸化物の結合水を蒸発させてコイル鋼帯
間に間隙を生ぜしめ、その間隙に焼鈍雰囲気ガス
をコイル端面から均一に圧入する方法が示されて
いる。しかし通常、仕上焼なまし時における炉内
の温度は全く均一ではなく、場所による違いやコ
イル内外で差があらわれ、したがつてこの方法も
期待した間隙が得られなかつたり、コイル内でも
間隙が生じない部分ができるといつたような欠点
を有し実用化はされていない。（発明が解決しようとする課題）本発明は上に述べた最終仕上焼なまし時におけ
る雰囲気ガスのコイルの板の間での流通を改善す
る有効な手法により純化を促進し、これによつて
従来の方法に伴われたような欠点なしに高温での
歪採り焼なましが行われた場合でもそれによる鉄
損の劣化のない、低鉄損一方向性電磁鋼板を製造
す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）本発明者らは上記目的を達成するため鋭意実験
検討を重ねた結果、最終仕上焼なまし前に鋼板表
面に線状刻み目を導入し、その状態で最終仕上焼
なましを行うと鉄損が大幅に減少することを見い
出した。この線状刻み目の導入は占積率を劣化さ
せないのはもとより、二次再結晶粒成長を阻止す
ることもなくして常に安定に、歪取焼鈍による鉄
損劣化のない低鉄損一方向性電磁鋼板を製造する
ことが可能である。本発明において重要な点は所定の範囲内の幅と
深さを有する線状刻み目を導入した状態で最終仕
上焼なましを施すことにより、それにより鋼板の
純化が大幅に進むことにあると考えられる。すなわち本発明はSi4.5重量％以下（以下単に
％と略す）を含むけい素鋼熱延板を１回または中
間焼なましをはさむ２回以上の冷間圧延により最
終製品板厚となし、脱炭焼なましののち最終仕上
げ焼なましを行なう一方向性電磁鋼板の製造方法
において、最終仕上焼なまし工程の前に、鋼板の
圧延方向とほぼ直角な方向に幅30μ以上300μ以
下、深さ10μ以上70μ以下、圧延方向の間隔１mm
以上の線状刻み目を鋼板表面に導入し最終仕上げ
焼なまし時に鋼板の純化促進をはかることを特徴
とする鉄損の低い一方向性電磁鋼板の製造方法で
ある。（作用）次に、本発明の基礎となつた実験結果について
述べる。実験にはC0.045％、Si3.3％、Mn0.07％、また
インヒビターとしてSe0.02％、Sb0.025％を含む
連続鋳造スラブから熱間圧延して一方向性電磁鋼
板素材とし、２回冷間圧延法にて最終板厚0.30mm
に冷間圧延した試料を用いた。それらの試料につ
いて最終冷間圧延後(A)、最終冷間圧延を経た最終脱炭焼なまし後(B)、さらに最終冷間圧延、脱炭焼なましを経た最終
仕上焼なまし後(C) に、それぞれ幅100μ、深さ20μの線状刻み目を圧
延方向とほぼ直角方向に５mm間隔で導入し、各供
試鋼板はさらに上記の順に、脱炭焼なまし−仕上焼なまし−絶縁被膜処理、仕上焼なまし−絶縁被膜処理、絶縁被膜処理のみをそれぞれ施して製品とした。それらの磁気特性
を、線状刻み目の導入をせずに同様な工程を経た
場合(D)と比較して表１に鉄損、磁束密度の値を掲
げた。

【表】この磁気特性は幅150mm、長さ280mmの試片をそ
のまま用いる単板試験器による成績（SST測定
値）と、幅30mm、長さ280mmと試片を800℃×３時
間歪取焼なまししたあとでのエプスタイン試験器
による測定値（JIS C2550）の両方で対比してあ
る。同表から試料(A)、(B)ではSST測定、エプス
タイン測定共に試料(C)、(D)に比べて鉄損が少なく
とも0.06〜0.09W／Kgのように、著しく向上して
いることがわたる。この鉄損減少の理由は明確ではないが仕上焼な
ましに際して、鋼板表面に所定の幅と深さの線状
刻み目が存在することにより雰囲気ガスが鋼板コ
イルの層間内部までよく浸透し、不純物の純化が
促進されるためと考えられる。次に上記試料(A)につき鋼板の圧延方向とほぼ直
角な方向に５mm間隔で、脱炭焼なましに先立つて
導入した線状刻み目の幅および深さが、製品の鉄
損低減に及ぼす影響を調べてその結果を第１図に
示した。図中●、○｜、、○｜および×印で区別し
た鉄損低減高は、線状刻み目を導入した鋼板の鉄
損値（W_17/50）と刻み目を導入しない鋼板のそれ
との差で示した。この図から線状刻み目の幅30μ
以上300μ以下、深さ10μ以上70μ以下の範囲内で
常に安定して0.03W／Kg以上の大きな鉄損改善が
可能であることがわかる。線状刻み目の幅30μ未満、深さ10μ未満の場合
には、鋼板コイルの層間内部への雰囲気ガスの流
通が不十分であり、一方幅300μ、深さ70μをそれ
ぞれ超える場合は磁束密度の劣化を来し、鉄損改
善効果が不安定になる。次に前記試料(A)につき第２図で、線状刻み目を
導入した間隔が鉄損低減高に及ぼす効果を示し、
１mmより狭い導入間隔では鉄損はむしろ劣化する
場合があり、間隔は１mm以上とすることが必要
で、とくに５mm程度とするのが望ましい。さらに第３図は同様に、試料(A)につき線状刻み
目の導入方向と鉄損低減高の関係を示し、鉄損低
減効果は線状刻み目の導入方向を圧延方向と直角
な方向とした場合に最も大きく、圧延方向に近く
なるにつれて小さくなる。したがつて線状刻み目
を導入する方向は圧延方向とほぼ直角な方向とす
ることが必要で、この圧延方向からの角度の好適
範囲は60〜90°である。なお刻み目は線状とすることが必要で、線状の
形は直線、波線、破線、点線のいずれであつても
かまわない。線状刻み目の導入方法としては、とくに鋭利な
ナイフの刃先、レーザービーム、放電加工、電子
ビームなどがあげられるが、特に限定するまでも
なく、要は所望の形状の線状刻み目を導入するこ
とができればよいのである。本発明の範囲の寸法形状の線状刻み目を最終仕
上焼なまし前に導入することによりはじめて、安
定して著しい鉄損低域効果を得ることができ、本
発明の方法によれば二次再結晶粒成長阻止は起こ
らない。なおケガキ、レーザー、電子ビーム照射により
二次再結晶粒成長阻止領域を形成して鉄損を下げ
る方法が特開昭50−137819号公報に開示されてい
るが、本発明の線状刻み目と上掲特開昭50−
137819号公報に開示されている二次再結晶粒成長
阻止領域とは、寸法形状構成および効果が全く異
なるものである。すなわち上掲公報では、最終焼なまし前の鋼板
に幅0.5〜３mmにわたる広い領域に塑性歪、局部
熱処理を与えて二次再結晶阻止領域を導入し、も
つて結晶粒形をコントロールすることにより、鉄
損を低減させることが述べられているのに反し
て、この発明における上記した線状刻み目の導入
にあたつては、線状刻み目の位置と粒界は無関係
であり、この点試料(A)について第４図ａ、ｂで線
状刻み目の有無による比較を金属組織写真にて示
したところから明らかなように線状刻み目は二次
再結晶阻止の働きを持たず、結晶粒径のコントロ
ールなどに寄与しないのである。なお、第４図ｂにおける線状刻み目は幅100μ、
深さ20μで圧延方向と直角な方向に５mm間隔で導
入したものである。即ち、二次再結晶粒成長を阻止させるためには
機械的な歪の場合も、局部熱処理による正常粒成
長導入の場合も、処理部の幅をある程度広くする
必要があり、狭い場合には二次再結晶粒は阻止さ
れることなくそのまま成長してしまう。また二次
再結晶粒の阻止のために深さは必要とせず、むし
ろ鋼板表面は平坦でなければならない。特開昭50−137819号公報第２図によれば上記処
理部の幅は1.5mmがベストとなつており、それ以
下では鉄損はむしろ劣化している。また電子ビー
ムによる局部熱処理の場合も実施例によればビー
ム径はいずれも１〜２mmとなつている。本発明方
法の線状刻み目は、幅ば狭く、深さが深いことが
必要である。本発明のごとく、幅30〜300μ、深さ10〜70μの
比較的鋭利な線状刻み目を導入した場合には二次
再結晶粒成長の阻止は起こらないうえに、最終仕
上焼なまし時に鋼板の純化が著しく進むことが推
測され、これにより低鉄損化が得られることが確
認されている。本発明の特徴とするところは、最終仕上焼なま
し工程の前に鋼板に線状刻み目を導入する点にあ
る。刻み目を導入する時期については最終仕上焼な
まし工程の前であればよく、導入した刻み目が最
終仕上焼なまし時に残つていることが肝要であ
り、一方向性電磁鋼板の製造工程を考慮した場
合、最終製品板厚となす冷延工程以降、最終仕上
焼なまし工程の前で導入するのが望ましい。すなわち最終仕上焼なまし時に刻み目が残つて
いればよいわけであるから、必ずしも最終冷間圧
延後に刻み目を導入する必要はなく最終冷間圧延
以前にこれを導入してもかわまない。但し、この
場合は最終冷間圧延の圧下率を刻み目がなくなら
ない程度とすることが必要である。さらに線状刻み目導入後、最終仕上焼なましを
施した鋼板に、りん酸塩被膜等の絶縁被膜を施し
ても本発明の効果は失われない。（実施例）実施例１ C0.043％、Si3.3％、Mn0.068％、インヒビター
としてSe0.018％、Sb0.024％を含む連続鋳造スラ
ブから熱間圧延した一方向性電磁鋼板素材を、２
回冷間圧延にて最終板厚0.30mmに冷間圧延した鋼
板につきパルスレーザー照射条件を換えながら、
圧延方向とほぼ直角な方向に５mm間隔で表２に示
した幅、深さの線状刻み目を導入した。これらの
各鋼板Ｅ〜Ｇは脱脂したのち、湿水素雰囲気中で
820℃の一次再結晶焼なましをかねる脱炭焼なま
し後、水素雰囲気中で1180℃×５時間の最終仕上
焼なまし一絶縁被膜処理を施して製品とした場合
の磁気特性を刻み目の導入をせずに同様な工程を
経た場合(H)と比較して表２に鉄損、磁束密度の値
を掲げた。

【表】同表に示すように線状刻み目の導入により、
0.03〜0.09W／Kgの鉄損低減効果が得られた。実施例２次に実施例１と成分組成および製造履歴を同じ
くする冷延鋼板に圧延方向と直角な方向に刃物で
機械的に幅85μ、深さ20μの線状刻み目を５mm間
隔で導入した。この鋼板を脱脂したのち、湿水素
雰囲気中で820℃の一次再結晶焼なましをかねる
脱炭焼なまし後、水素雰囲気中で1180℃×５時間
の最終仕上焼なましを行つた結果、次のような特
性を有する一方向性電磁鋼板が得られた。 W_17/50＝0.93W／Kg B₁₀＝1.91T（SST値） W_17/50＝0.93W／Kg B₁₀＝1.91T（エプスタイン
値）この時線状刻み目を導入しない比較材の磁気特
性は、 W_17/50＝1.03W／Kg B₁₀＝1.92T（SST値） W_17/50＝1.04W／Kg B₁₀＝1.92T（エプスタイン
値）であり、線状刻み目の導入により約0.10W／Kgの
鉄損低減効果が得られた。実施例３同様に実施例１と成分組成および製造履歴を同
じくする冷延鋼板を脱脂したのち、湿水素雰囲気
中で820℃の一次再結晶焼なましをかねる脱炭焼
なましを施した。この鋼板に放電加工を施すことにより、圧延方
向と直角な方向に幅80μ、深さ15μの線状刻み目
を５mm間隔で導入した。しかるのち、水素雰囲気
中で1180℃×５時間の最終仕上焼なましを施した
結果、次のような特性を有する一方向性電磁鋼板
が得られた。 W_17/50＝0.96W／Kg B₁₀＝1.90T（SST値） W_17/50＝0.95W／Kg B₁₀＝1.91T（エプスタイン
値）この時、刻み目を導入しない比較材の磁気特性
は、 W_17/50＝1.04W／Kg B₁₀＝1.91T（SST値） W_17/50＝1.03W／Kg B₁₀＝1.91T（エプスタイン
値）であり、線状刻み目の導入により0.08W／Kgの鉄
損低減効果が得られた。（効果）以上のように本発明で最終仕上焼なまし工程前
に鋼板表面へ線状刻み目を導入することにより、
W_17/50：1.00W／Kg以下という低鉄損一方向性電
磁鋼板の製造が可能となる。また更に、この鉄損
の改善は、高温での歪取焼なましを施したあとで
も持続されて鉄損値に何らの変化はない。したが
つて巻鉄心用材料としても使用できるという大き
なメリツトを有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明において導入した線状刻み目
の形状と鉄損低減高の関係を示すグラフ、第２図
は、線状刻み目の導入間隔と鉄損低減高の関係を
示すグラフ、第３図は線状刻み目の導入方向と鉄
損低減高の関係を示すグラフであり、第４図ａ，
ｂは、線状刻み目を導入しない場合ａに対し、本
発明により線状刻み目（幅：100μｍ、深さ：20μ
ｍ、間隔５mm）を導入した場合ｂは二次再結晶に
影響を及ぼさないことを示す組織写真である。

Claims

【特許請求の範囲】１ Si4.5重量％以下を含むけい素鋼熱延板を１
回または中間焼なましをはさむ２回以上の冷間圧
延により最終製品板厚となし、脱炭焼なましのの
ち最終仕上げ焼なましを行なう一方向性電磁鋼板
の製造方法において、最終仕上焼なまし工程の前に、鋼板の圧延方向
とほぼ直角な方向に幅30μ以上300μ以下、深さ
10μ以上70μ以下、圧延方向の間隔１mm以上の線
状刻み目を鋼板表面に導入し最終仕上げ焼なまし
時に鋼板の純化促進をはかることを特徴とする鉄損の低い一方向性電磁鋼板の
製造方法。