JPH0375354A - 歪取り焼鈍によって特性の劣化しない超低鉄損一方向性珪素鋼板の製造方法 - 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） 一方向性珪素鋼板の電気・磁気的特性の改善、なかでも
、鉄損の低減に係わる極限的な要請を満たそうとする近
年来の目覚ましい開発努力は、逐次その実を挙げつつあ
るが、その実施に伴う重大な弊害として、一方向性珪素
鋼板の使用に当たっての加工、組立てを経たのちいわゆ
るひずみ取り焼鈍がほどこされた場合に、特性劣化の随
伴を不可避に生じて、使途についての制限を受ける不利
が指摘される。

この明細書では、ひずみ取り焼鈍のような高温の熱履歴
を経ると否とに拘わらず、上記要請を有利に充足し得る
新たな方途を拓くことについての開発研究の成果に関連
して以下に述べる。

さて一方向性珪素鋼板は、よく知られているとおり製品
の２次再結晶粒を（１１０）　（００１）　、すなわち
ゴス方位に、高度に集積させたもので、主として変圧器
その他の電気機器の鉄心として使用され電気・磁気的特
性として製品の磁束密度（Ｂｌ。値で代表される）が高
く、鉄損（Ｗ＋ｙｚｓ。値で代表される〉の低いことが
要求される。

この一方向性珪素鋼板は複雑多岐にわたる工程を経て製
造されるが、今までおびただしい発明改善が加えられ、
今日では板厚０．３０ｍの製品の磁気特性がＢ、。値で
１．９０Ｔ以上、Ｗ＋？／Ｓ。値で１．０５Ｗ／ｋｇ以
下、また板厚０．２３ｍｍの製品の磁気特性が８１゜値
で１．８９Ｔ以上、Ｗｌ’？／Ｓ。値で０．９０Ｗ／ｋ
ｇ以下の超低鉄損一方向性珪素鋼板が製造されるように
なってきている。

（従来の技術） このような状況下において最近、一方向性珪素鋼板の仕
上焼鈍後の鋼板表面に圧延方向にほぼ直角方向でのレー
ザー照射により局部微小ひずみを導入して磁区を細分化
し、もって鉄損を低下させることが提案された（特公昭
５７−２２５２号、特公昭５７−５３４１９号、特公昭
５８−２６４０５号、特公昭５Ｂ−２６４０６号公報参
照）。

この磁区細分化技術はひずみ取り焼鈍を施さない、積鉄
心向はトランス材料として効果的であるが、ひずみ取り
焼鈍を施す、主として巻鉄心トランス材料にあっては、
レーザー照射によって折角導入された局部微小ひずみが
焼鈍処理により開放されて磁区幅が広くなるため、レー
ザー照射効果が失われるという欠点がある。

一方これより先に特公昭５２−２４４９９号公報におい
ては、一方向性珪素鋼板の仕上げ焼鈍後の鋼板表面を鏡
面仕上げするか又はその鏡面仕上げ面上に金属薄めっき
やさらにその上に絶縁被膜を塗布焼付けすることによる
、超低鉄損一方向性珪素鋼板の製造方法が提案されてい
る。

しかしながらこの鏡面仕上げによる鉄損向上手法は、工
程的に採用するには、著しいコストアップになる割りに
鉄損低減への寄与が充分でない上にとくに鏡面仕上後に
不可欠な絶縁被膜を塗布焼付した後の密着性に問題があ
るため、現在の製造工程において採用されるに至っては
いない。

また特公昭５６−４１５０号公報においても鋼板表面を
鏡面仕上げした後、酸化物系セラごツクス薄膜を蒸着す
る方法が提案されている。しかしながらこの方法も６０
０°Ｃ以上の高温焼鈍を施すと鋼板とセラミックス層と
がはく離するため、実際の製造工程では採用できない。

そこで発明者らは、特公昭６３−５４７６７号、３２８
４９号、３２８５０号、３５６８５号、３５６８６号、
３５６８４号および３５６８７号各公報において、仕上
焼鈍後の一方向性珪素鋼板表面上の非金属層を除去し、
次いで研磨処理を施して平滑面としたのち、この表面上
にドライプレーティングによりＴｉ、　Ｚｒ、　Ｈｆ、
　Ｖ、　Ｎｂ。

Ｔａ、　Ｃｒ＋　Ｍｏ、　Ｗ＋　Ｍｎ＋　Ｎｔ、　Ｃｏ
、　Ｃｕ、＾ｌ、　ＢおよびＳｉの窒化物及び／又は炭
化物もしくはＣｒ、　ＡＩ、　Ｎｉ。

Ｃｕ、　Ｗ、　Ｓｉ＋　Ｔｉ＋　Ｓｎ、　Ｆｅ、　Ｚｒ
、　Ｔａ、　Ｃｅ及びＺｎの酸化物のうちからえらばる
少なくとも１種から主としてなる張力被膜を形成して超
低鉄損の一方向性珪素鋼板を得る手法を提案した。

とくに特公昭６３−３５６８４号公報においては、張力
被膜の被成後に圧延方向に直角方向にレーザー照射を行
うことによって、さらに超低鉄損化がはかれることを開
示した。しかしながら鋼板表面上へのレーザー照射によ
る鉄損の向上は局所微小歪導入によるため、歪取焼鈍を
施すとその効果が消失するところに問題を残していた。

（発明が解決しようとする課題） この発明は、張力被膜付の方向性珪素鋼板にて実現した
超低鉄損化を歪取焼鈍後においても維持し得る方向性珪
素鋼板の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、仕上焼鈍を経た方向性珪素鋼板につき、そ
の表面の酸化物を除去し、ついで研磨により鋼板表面を
中心線平均粗さで０．４μｍ以下の平滑面としてのち、
ドライプレーティングによってＴｉ、　Ｚｒ、　Ｈｆ、
　Ｖ、　Ｎｂ、　Ｔａ、　Ｃｒ、　Ｍｏ、　　Ｃｏ、　
Ｎｉ、　Ｍｎ。

Ａｔ、　ＢおよびＳｉの窒化物及び／又は炭化物もしく
はＣｒ、　Ａｌ、　Ｎｉ、　Ｃｕ、　Ｗ＋　Ｓｉ、　Ｔ
ｉ、　Ｓｎ、　Ｆｅ、　Ｚｒ、　Ｔａ。

Ｃｅ、およびＺｒの酸化物のうちから選ばれる少なくと
も１種から主としてなる張力被膜を破戒するに当たり、 上記ドライプレーティングによる被膜形成中あるいは被
膜形成直後に鋼板の圧延方向を横切る向きにレーザービ
ームを照射することを特徴とする歪取り焼鈍によって特
性の劣化しない超低鉄損一方向性珪素鋼板の製造方法で
ある。

次に、一方向性珪素鋼板の製造工程について一般的な説
明を含めてより詳しく述べる。

まず出発素材は従来公知の一方向性珪素鋼成分、例えば ■Ｃ：　０．０１〜０．０５ＩＩＬｚＣ以下単ニχと示
す）　、Ｓｉ　：２．５０〜４．５χ、Ｍｎ　：　　０
．０１〜０．２χ、Ｍｏ　：　０．００３〜０．１χ、
Ｓｂ　：　０．００５〜Ｏ，０，２ＸＳＳあるいはＳｅ
の１種あルイは２種合計で、０．００５〜０．０５％を
含有する組成 ■Ｃ：　０．０１〜０．０８Ｘ　、　Ｓｔ　：　２．０
〜４．０Ｘ、Ｓ　：　０．００５〜０．０５＄　ＳＮ　
：　０．００１〜０．ＯＩＸ　、　Ｓｎ　：　０．０１
〜０．５　Ｚ　、　Ｃｕ　：　０．０１〜０．３Ｘ、　
　Ｍｎ　：　０．０１〜０．２χを含有する組成 ■Ｃ：　０．０１〜０．０６χ、Ｓｔ　：　０．２〜４
．０Ｘ、　Ｓ　：　０．００５〜０．０５％　、　Ｂ　
：　０．０００３〜０．００４０Ｘ　、Ｎ　：　０．０
０１〜０．０１Ｘ　、　Ｍｎ　：　０．０１〜０．２＄
を含有する組成の如きにおいて適用可能である。

次に熱延板は８００〜１１００’Ｃの均一化焼鈍を経て
１回の冷間圧延で最終板厚とする１回冷延法か又は、通
常８５０℃から１０５０″Ｃの中間焼鈍をはさんでさら
に冷延する２回冷延法にて、後者の場合最初の圧下率は
５０％から８０％程度、最終の圧下率は５０％から８５
％程度で０．１５ｍｍから０．３５ａｍ厚の最終冷延板
厚とする。

最終冷延を終わり製品板厚に仕上げた鋼板は表面脱脂後
７５０″Ｃから８５０°Ｃの湿水素中で脱炭・１次再結
晶焼鈍処理を施す。

その後は通常、鋼板表面にＭｇＯを主成分とする焼鈍分
離剤を塗布する。

引続き２次再結晶焼鈍を行うが、この工程は（１１０）
　＜００１＞方位の２次再結晶粒を充分発達させるため
に施される。

この場合（１１０）　＜００１＞方位に、高度に揃った
２次再結晶粒組織を発達させるためには８２０″Ｃから
９００″Ｃの低温で保定焼鈍する方が有利であり、その
ほか例えば０．５〜１５°Ｃ／ｈｒの昇温速度の徐熱焼
鈍でもよい。

２次再結晶焼鈍後の純化焼鈍は、銘水素中で１１００°
Ｃ以上で１〜２０時間焼鈍を行って鋼板の純化を遠戚す
る。

次いで鋼板表面の酸化物を酸洗により除去した後、機械
および／または電解研磨により鋼板表面を０．４μｍ　
Ｒａ以下の平滑面に仕上げる。

さらにこの平滑面上に、ドライプレーティングによって
Ｔｔ、　Ｚｒ＋　Ｈｆ＋　Ｖ、　Ｎｂ、　Ｔａ＋　Ｃｒ
、　Ｍｏ、　Ｃｏｔ　ＮｉｌＭｎ、　ＡＩ、　Ｂおよび
Ｓｔの窒化物及び／又は炭化物もしくはＣｒ、　ＡＩｌ
　Ｎｉｌ　Ｃｕ、　ｗ、　Ｓｔ＋　ＴｔＩ　Ｓｎ、　Ｆ
ｅ＋　Ｚｒ。

Ｔａ、　Ｃｅ、およびＺｒの酸化物のうちから選ばれる
少なくとも１種から主としてなる張力被膜を破戒するが
、この被膜の形成中または形成直後に鋼板の圧延方向を
横切る向きにレーザービームを照射する。ここでレーザ
ービームは、ＹＡＧ　レーザーを用いてパルス間隔二０
．３〜０．５ｍｍ、照射間隔：５〜２０閣、鋼板の面積
当りのエネルギー：１．５〜３．０ｍＪ／ｍｍ”の条件
で照射することが好ましい。

また張力被膜の形成は、例えばＨＣＤ法イオンブレーテ
ィングによって２００〜６００°Ｃの鋼板の温度で、１
１ＣＤの出力２０〜２００に−で、真空度１．ＯＸｌ０
−’〜５Ｘ　１０−　’Ｔｏｒｒおよびバイアス電圧２
０〜１００ｖの条件で行うのが好適である。

なおこのように形成した極薄の張力被膜上にりん酸塩と
コロイダルシリカを主成分とする絶縁被膜の塗布焼付を
行うことが、１００万ＫＶＡにも上る大容量トランスの
使途において当然に必要であり、この絶縁性塗布焼付層
の形成の如きは、従来公知の手法をそのまま用いて良い
。

（作　用） この発明は方向性珪素鋼板表面に窒化物、炭化物あるい
は酸化物の張力被膜を形成中あるいは形成直後の段階に
おいて、圧延方向を横切る向きにレーザー照射を施すこ
とを特徴とし、この処理にて張力被膜の膜質を変化させ
、従来の局所微小歪導入とは本質的に異なる作用によっ
て鉄損を低減し、したがって歪取り焼鈍をほどこしても
鉄損の劣化をまねくことのない方向性珪素鋼板を提供す
る。

すなわち張力被膜形成中あるいは形成直後における鋼板
は高温（約４００〜８００°Ｃ）であり、この状態の鋼
板にレーザー照射を行うことによって、照射位置の張力
被膜は膜質がより化学量論的値に近づくため、張力被膜
内で張力の異なった領域（張力のより高い領域）を新た
に作り出すことができ、超低鉄損化を達成できる。

（実施例） 実施型土 Ｃ：　０．０６３％、Ｓｉ　：　３．４３％、Ｍｎ　：
　０．０８２％、Ａｌ　：　０．０２６％、Ｓｅ　：　
０．０２２％、Ｍｏ　：　０．０１３％、Ｓｎ：０．０
６％およびＣｕ　：　０．０８０％を含有する珪素鋼熱
延板に、１１００″Ｃの中間焼鈍をはさむ２回の冷間圧
延を施して０．３０ｍｍ厚の最終冷延板とした。次いで
８４０°Ｃの湿水素中で脱炭１次再結晶焼鈍を行った後
、８５０°Ｃから１０°Ｃ／ｈｒで１０８０°Ｃまで昇
温してゴス方位２次再結晶粒を発達させ、引続き１２３
０°Ｃの乾Ｈ２中で純化焼鈍を行った。その後鋼板表面
上のフォルステライト被膜を機械研磨によりた除去し、
さらに電解研磨により表面を０．０５μｍ　Ｒａの平滑
面に仕上げた。次ニＰＶＤ　（ＨＣＤ法）、ＣＶＤ（プ
ラズ？　ＣＶＤ法）により鋼板表面上にＴｉＮを１．０
μｍ厚で被放するに当り、成膜途中（鋼板温度：約７０
０〜７５０°Ｃ）に装置内でレーザー照射を行った。ま
た比較として成膜後放冷したのち大気中でレーザー照射
を行った。なおレーザー照射は、圧延方向に直角方向に
、８［ｌｎ間隔で、スポット直径０．１５ｍｍ、スポッ
ト間隔０．３−でレーザー照射エネルギー５　Ｘｌ０−
’Ｊ／閣２で行った。

張力被膜の形成後、鋼板表面上にりん酸塩とコロイダル
シリカを塗布し、５００°Ｃで３分間の焼付処理を施し
、さらに８００°Ｃで３時間の歪取り焼鈍を施した。そ
のときの製品の磁気特性を表１に示す。

表　　１ 同表から明らかなように、この発明に従う条件（ａ）で
は■の焼付処理および■の歪取り焼鈍においても鉄損は
０．６２〜０．６３Ｗ／ｋｇと超低鉄損化が達成できた
。これに対して条件中）（特公昭６３−３５６８４号公
報に記載の方法に従う局所微小歪導入法）では■の焼付
処理では鉄損が０．６３〜０．６４Ｗ／ｋｇと良好であ
るが、■の歪取り焼鈍を行った後では歪が開放されるた
め鉄損が０．７１Ｗ／ｋｇと劣化した。

夫旌班主 Ｃ：　０．０４４％、Ｓｔ　：　３．４５％、Ｍｎ　：
　０．０６８％、Ｓｅ　：　０．０２０％、Ｓｂ　：　
０．０２６％、Ｍｏ　：　０．０１３％、を含有する珪
素鋼熱延板に、１０００″Ｃの中間焼鈍をはさんで２回
の冷間圧延を施して０．２０ｍｍ厚の最終冷延板とした
。次いで８２０°Ｃの湿水素中で脱炭１次再結晶焼鈍を
行った後、８５０″Ｃから５０時間の２次再結晶焼鈍を
行い、さらに１２００″Ｃの乾Ｈ２中で純化焼鈍を行っ
た。その後鋼板表面上のフォルステライト被膜を機械研
磨で除去し、さらに電解研磨により中心線平均粗さで０
．０８μｍに仕上げた。

次ニＰＶＤ　（ＨＣＤ法）、ＣＶＤ（ブラズ？　ＣＶＤ
法）を用いて種々の窒化物、炭化物の張力薄膜（０，８
〜１．２μｍ厚）を被成した。なおこの被膜被成中（７
００〜１０００’Ｃの高温状態）にレーザー照射（照射
条件は圧延方向に直角方向に８ａｍ間隔で、スポット直
径０．２閣φ、スポット間隔０．４ｍｍ、レーザー照射
エネルギーはＩ　Ｘｌ０−’Ｊ／ｍｍ２）を行った。

その後５００℃で５分間の絶縁被膜の焼付焼鈍後、８０
０℃で２時間の歪取り焼鈍を行った。

得られた製品の磁気特性を表２にまとめて示す。

同表から、試験した試料すべてが極めて良好な磁気特性
、特に歪取り焼鈍後においても鉄損が０．６５Ｗ／ｋｇ
以下の超低鉄損を示すことがわかる。

（発明の効果） この発明によれば、歪取焼鈍を施して磁気特性の劣化の
ない超鉄鉄損一方向性珪素ｗ４板が製造できる。

注）傘 イオンイン１ランナー７５７

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．仕上焼鈍を経た方向性珪素鋼板につき、その表面の
   酸化物を除去し、ついで研磨により鋼板表面を中心線平
   均粗さで０．４μｍ以下の平滑面としてのち、ドライプ
   レーティングによってＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔ
   ａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ａｌ，ＢおよびＳ
   ｉの窒化物及び／又は炭化物もしくはＣｒ，Ａｌ，Ｎｉ
   ，Ｃｕ，Ｗ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｓｎ，Ｆｅ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｃ
   ｅ，およびＺｒの酸化物のうちから選ばれる少なくとも
   １種から主としてなる張力被膜を被成するに当たり、 上記ドライプレーティングによる被膜形成 中あるいは被膜形成直後に鋼板の圧延方向を横切る向き
   にレーザービームを照射することを特徴とする歪取り焼
   鈍によって特性の劣化しない超低鉄損一方向性珪素鋼板
   の製造方法。