JPH0551645A - 低鉄損一方向性珪素鋼板の製造方法 - Google Patents

低鉄損一方向性珪素鋼板の製造方法

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JPH0551645A
JPH0551645A JP23105291A JP23105291A JPH0551645A JP H0551645 A JPH0551645 A JP H0551645A JP 23105291 A JP23105291 A JP 23105291A JP 23105291 A JP23105291 A JP 23105291A JP H0551645 A JPH0551645 A JP H0551645A
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JP
Japan
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steel sheet
anode
silicon steel
electron beam
oriented silicon
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JP23105291A
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Inventor
Masao Iguchi
征夫 井口
Kazuhiro Suzuki
一弘 鈴木
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子ビームの照射を利用する低鉄損一方向性
珪素鋼板の製造方法において、磁区細分化効果の安定化
のほか、特に磁歪、トランスとして使用した際の騒音及
び鋼板形状の改善を図る。 【構成】 仕上焼鈍を施した後に絶縁被膜を被成した一
方向性珪素鋼板の表面に、電子銃からアノードを介して
射出した電子ビームを、圧延方向と交わる方向へ照射す
るに当たり、該電子銃とアノードとの間隔を2〜7mmに
設定することによって、磁区細分化核を、磁歪、トラン
スとして使用した際の騒音及び鋼板形状を劣化すること
なく導入する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電子ビームの照射を
利用する低鉄損一方向性珪素鋼板の製造方法において、
磁区細分化効果の安定化のほか、特に磁歪、トランスと
して使用した際の騒音(以下単に騒音と示す)及び鋼板
形状の改善を図ったもので、この一方向性珪素鋼板は、
トランスや電気機器の鉄心用材料として有利に使用され
る。
【0002】一方向性珪素鋼板は製品の2次再結晶粒を
ゴス方位に高度に集積させること、その鋼板表面上にフ
ォルステライト被膜を被成し、さらにその上に熱膨張係
数の小さい絶縁被膜を被成して鋼板に張力を付与するこ
と、などにより磁気特性の向上を計るもので、厳格な制
御を必要とする複雑、多岐にわたる工程を経て製造され
ている。このような一方向性珪素鋼板は、主として変圧
器、その他電気機器の鉄心として使用されており、磁気
特性として製品の磁束密度(B8 値で代表される) が高
く、鉄損(W17/50 値で代表される) が低いこと、さら
に表面性状が良好な絶縁被膜を被成していることなどが
要求されている。とくにエネルギー危機を境にして電力
損失の低減を至上とする要請が著しく強まり、変圧器用
鉄心材料としての鉄損のより低い一方向性珪素鋼板の必
要性はますます高まってきている。そして、この一方向
性珪素鋼板の鉄損改善の歴史は、ゴス方位2次再結晶集
合組織の改善の歴史であると云っても過言ではない。
【0003】
【従来の技術】2次再結晶粒を制御する方法として、Al
N ,MnS 及び MnSe 等の1次再結晶粒成長抑制剤、いわ
ゆるインヒビターを用いてゴス方位2次再結晶粒を優先
成長させる方法が実施されている。
【0004】一方、上記の2次再結晶集合組織を制御す
る冶金的手段とは異なる鉄損改善技術も種々開発されて
いる。すなわち、市山 正:鉄と鋼、69(1983), P. 89
5、特公昭57−2252号公報、特公昭57−53419 号公報、
特公昭58−26405 号公報、及び特公昭58−26406 号公報
などにはレーザーを、又特開昭62−96617 号公報、特開
昭62−151511号公報、特開昭62−151516号公報、及び特
開昭62−151517号公報などにはプラズマを、それぞれ鋼
板表面に照射することにより、鋼板に局部微小歪を導入
して磁区を細分化し、鉄損を低下させる画期的な方法が
提案開示されている。しかしながら、これらの方法はい
ずれもエネルギー効率が5〜20%とひくいため、鉄損の
低下にはコスト増を余儀なくされる不利があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで発明者らは、エ
ネルギー効率が高い磁区細分化の手法について、特開昭
63−186826号、特開平2−118022号及び同2−277780号
各公報にて提案した。すなわち鋼板の表面に、高電圧及
び小電流で発生した電子ビームを圧延方向と交わる鋼板
の幅方向へ局所的に断続照射し、被膜を地鉄に圧入する
方法である。しかしながらこれらの方法は磁気特性の向
上は達成されるものの、磁歪、騒音及び鋼板形状のばら
つきが大きく、製品としての品質を備える鋼板の安定生
産が難しいところに問題を残していた。この発明は、上
記の問題を解消し、高品質の製品を安定に製造する方法
について提案することが目的である。
【0006】
【課題を解決するための手段】発明者らは、一方向性珪
素鋼板の上記した特性がばらつくのは、電子ビームの鋼
板表面から内部への侵入深さが、レーザー等の他の手法
と比較して、深いことに起因することを見出し、この発
明を完成するに到った。
【0007】すなわちこの発明は、仕上焼鈍を施した後
に絶縁被膜を被成した一方向性珪素鋼板の表面に、電子
銃からアノードを介して射出した電子ビームを、圧延方
向と交わる方向へ照射するに当たり、該電子銃とアノー
ドとの間隔を2〜7mmに設定することを特徴とする低鉄
損一方向性珪素鋼板の製造方法である。また実施に当た
り、電子ビームは、エネルギー密度を2〜9J/cm2
設定して用いることが好ましい。
【0008】さて図1に、この発明に使用する電子ビー
ム照射装置を示す。同図における番号1は排気口1a,
1bを備え真空槽を形成するするためのケーシング、好
ましくは10-2Torr以下の高真空としたケーシング1内に
おいて、高圧インシュレータ2、電子を放出する電子銃
3及び電子銃3より放出された電子を加速するために電
子銃3と対向して配置したアノード4にて電子ビーム5
の射出を行う。さらに6は上記の電子線発生部を常に高
真空に維持するためのコラム弁、7は電子ビーム5を集
束するための集束コイル、そして8は集束コイル7にて
集束させた電子ビーム5の進行方向を変化させて鋼板9
の所定領域への照射を担う偏向コイルである。
【0009】さらに上記アノード4は、図2に示すよう
に、ケーシング1に固定したアノード盤4a及びこのアノ
ード盤4aに着脱可能に取付けるアノードチップ4bから構
成する。このアノードチップ4bは円筒状になり、その軸
長の種々に異なるアノードチップ4bを用意し、アノード
盤4aに軸長の異なるアノードチップ4bを取付けることに
よって、アノード4と電子銃3との間隔Lを2〜7mmに
設定する。上記の電子ビーム照射装置を用いて磁区の細
分化をはかるには、電子ビーム照射により、鋼板上のセ
ラミック被膜下の地鉄に有効に微少歪みを付加すること
が不可欠であり、このとき上記の間隔Lを2〜7mmに調
節することによって、電子ビームの強くかつ安定した照
射が実現し、磁気特性は勿論、磁歪、騒音及び鋼板形状
を改善することができる。
【0010】なお被膜は具体的には 0.01 〜5μm の深
さまで圧入することが好ましく、このための電子ビーム
の発生条件は、加速電圧を60kVから500kV 、加速電流を
5mA以下とすることが好適であり、さらに照射径が0.2
〜 0.5mmφの電子ビームをスポット中心間隔:50〜500
μm 及び走査間隔:1〜20mmで照射することが好まし
い。
【0011】またこの発明の方法の適用に関し一方向性
珪素鋼板の成分組成については、従来公知の成分組成の
ものいずれもが適合するが、代表組成をあげると以下の
とおりである。 C:0.01〜0.10wt% 熱間圧延、冷間圧延中の組織の均一微細化のみならず、
ゴス方位の発達に有用な元素であり、少なくとも 0.01
wt%以上の添加が好ましい。しかしながら0.10wt%を超
えて含有するとかえってゴス方位に乱れが生じるので上
限は0.10wt%が好ましい。 Si : 2.0〜4.5 wt% 鋼板の比抵抗を高め鉄損の低減に有効に寄与するが、2.
0 wt%に満たないと比抵抗が低下するだけでなく、2次
再結晶・純化のために行なわれる最終高温焼鈍中にα−
γ変態によって結晶方位のランダム化を生じ、十分な鉄
損改善効果が得られず、また 4.5wt%を超えると冷延性
が損なわれる。したがって、下限を 2.0wt%、上限を
4.5wt%とすることが好ましい。 Mn : 0.02 〜0.12wt% 熱間脆化を防止するため少なくとも0.02wt%を必要とす
るが、あまり多すぎると磁気特性を劣化させるので、上
限は0.12wt%が好ましい。
【0012】インヒビターとしては、大別して MnS, Mn
Se系と AlN系とがある。MnS, MnSe系の場合は、S: 0.
005〜0.06 wt %及びSe : 0.005〜0.06wt %のうちから
選ばれる少なくとも1種 S,Seはいずれも方向性珪素鋼板の2次再結晶を制御す
るインヒビターとして有力な元素である。ともに抑制力
確保の観点からは、少なくとも 0.005wt%程度を必要と
するが、0.06wt%を超えるとその効果が損なわれるの
で、その下限を0.005wt %、上限を 0.06 wt%とするこ
とが好ましい。AlN 系の場合は、 Al:0.005 〜0.10wt%及びN: 0.004 〜0.015 wt% Al及びNの範囲についても、上述した MnS系、MnSe系の
場合と同様の理由により上記の範囲とすることが好まし
い。
【0013】インヒビター成分としては上記したS,S
e, Alの他に、Cr, Mo, Cu, Sn, Ge, Sb, Te, Bi及びP
などについても有利に適合するもので、それぞれ少量併
せて含有させることもよい。ここに上記成分の好適添加
範囲はそれぞれ、Cr, Cu, Sn:0.01wt%以上、0.50wt%
以下、Mo, Ge, Sb, Te, Bi : 0.005wt%以上、0.1 wt%
以下、P:0.01wt%以上、0.2 wt%以下であり、これら
各インヒビター成分についても単独使用及び複合使用い
ずれの場合もが適合する。
【0014】
【作用】次にこの発明を実験例に基づいて述べる。C:
0.082 wt%, Si:3.54wt%, Mn:0.82wt%,Mo: 0.013w
t%, sol.Al: 0.028wt%, Se: 0.021wt%、及びSb:
0.022wt%を含有する珪素鋼スラブを、1380℃で4時間
加熱後、熱間圧延して 2.2mm厚の熱延板とした後、1050
℃で3分間の中間焼鈍をはさむ2回の冷間圧延を施して
0.23mm厚の最終冷延板とした。ついで 840℃の湿水素中
で脱炭・1次再結晶焼鈍を施した後、鋼板表面上に MgO
を主成分とする焼鈍分離剤をスラリー塗布し、その後10
℃/hで昇温して 850℃で50時間の2次再結晶焼鈍を行っ
てゴス方位2次再結晶粒を優先成長させた後、1230℃の
乾水素中で5時間の純化焼鈍を施した。次いで鋼板表面
上にリン酸塩とコロイダルシリカを主成分とする絶縁被
膜を被成した。その後図1に示した装置を用いて、電子
ビーム(電圧:150 kV,電流:0.65mA)を鋼板の圧延方
向と直交する方向に走査間隔:6mmで照射する処理を、
軸長の異なるアノードチップ4bを取付けることによっ
て、アノード4と電子銃3との間隔Lを種々に調節して
行った。また比較のため、磁区細分化処理を施さない試
料も作製した。
【0015】かくして得られた鋼板の、磁気特性、磁
歪、騒音及び鋼板形状について調べた結果を表1に示
す。なお磁歪は、励磁VA(通常VA/kgで表示する)
で評価し、騒音はdBで評価するが、このときの評価は通
常1.7 T/50Hzのときの値で示す。また鋼板の形状は照
射前後の鋼板のC方向(圧延方向に直角方向)の変形量
でで評価した。これらの評価は、以下に示す実験及び実
施例においても同様である。
【0016】
【0017】表1から明らかなように、アノード
4と電子銃3との間隔Lを調節することによって、すな
わち間隔Lを2.0mm 以上にすることによって、磁気特
性、磁歪、騒音及び鋼板形状の全てにおいて良好な結果
が得られ、また鉄損だけは間隔Lが9.0mm をこえると著
しく劣化する結果となった。同表の結果から間隔Lを2.
0 〜9.0mm の範囲に設定することによって、諸特性を改
善できることが判明した。この理由は充分に解明されて
はいないが、電子ビームの鋼板への強度に最適値が存在
すると考えられる。
【0018】さらに発明者らは、電子ビームのエネルギ
ー密度に関する実験も行った。すなわち表1に結果を示
した実験と同様にして得た絶縁被膜付きの鋼板に、図1
に示した装置を用いて、電子ビーム(電圧:150 kV,電
流:0.3 〜1.5mA ,ビーム径:0.2 〜0.3 mmφ)を鋼板
の圧延方向と直交する方向に走査間隔:6mmで照射する
処理を、アノード4と電子銃3との間隔L:5mmの下
に、エネルギー密度を0.5 〜50J/cm2 に変化させて行
った。また比較のため、磁区細分化処理を施さない試料
も作製した。かくして得られた鋼板の、磁気特性、磁
歪、騒音及び鋼板形状について調べた結果を表2に示
す。
【0019】
【0020】表2から明らかなように、エネルギ
ー密度を2.0 〜20J/cm2 の範囲で磁気特性は向上する
が、磁歪、騒音及び鋼板形状は9.0 J/cm2 をこえると
劣化した。従ってエネルギー密度を2.0 〜9.0 J/cm2
の範囲とすることによって、磁気特性、磁歪、騒音及び
鋼板形状の全てをより改善することができる。この理由
は必ずしも明らかではないが、電子ビームの鋼板への照
射強度に最適値が存在すると考えられる。
【0021】
【実施例】
(A) C:0.043 wt%, Si: 3.36 wt%, Mn:0.076 wt
%, Mo:0.013 wt%, Se:0.020 wt%及びSb : 0.026wt
% (B) C:0.062wt %, Si:3.41wt%, Mn:0.091 wt%,
Mo:0.015 wt%, Se:0.021,Cu:0.1 wt %, 及びAl :0.
022wt% をそれぞれ含有する珪素鋼スラブを、1380℃で4時間加
熱後、熱間圧延して 2.2mm厚の熱延板とした後、1050℃
で2分間の中間焼鈍をはさむ2回の冷間圧延を施して0.
23mm厚の最終冷延板とした。ついで 840℃の湿水素中で
脱炭・1次再結晶焼鈍を施した後、鋼板表面上に MgOを
主成分とする焼鈍分離剤をスラリー塗布し、その後10℃
/hで昇温して 850℃で50時間の2次再結晶焼鈍を行って
ゴス方位2次再結晶粒を優先成長させた後、1230℃の乾
水素中で5時間の純化焼鈍を施した。次いで鋼板表面上
にリン酸塩とコロイダルシリカを主成分とする絶縁被膜
を被成した。その後図1に示した装置を用いて、電子ビ
ーム〔電圧:150 kV,電流:0.7 mA、ビーム径:0.30mm
φ(ナイフエッジ法による), 真空度:5×10-4Torr〕
を鋼板の圧延方向と直交する方向に走査間隔:6mmで照
射する処理を、アノード4と電子銃3との間隔L:6mm
の下に、エネルギー密度を5J/cm2 で行った。かくし
て得られた製品の磁気特性、磁歪、騒音及び鋼板形状に
ついて調べた結果を表3に示す。
【0022】
【0023】
【発明の効果】この発明によれば、磁気特性の良好な、
特に鉄損の低い一方向性珪素鋼板を、磁歪、騒音及び鋼
板形状の劣化をまねくことなしに製造することができ、
優れた製品を安定して提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の方法に使用する電子ビーム照射装置
を示す模式図である。
【図2】電子ビーム照射装置のアノードを示す模式図で
ある。
【符号の説明】
1 ケーシング 1a 排気口 1b 排気口 2 高圧インシュレータ 3 電子銃 4 アノード 4a アノード盤 4b アノードチップ 5 電子ビーム 6 コラム弁 7 集束コイル 8 偏向コイル 9 鋼板

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 仕上焼鈍を施した後に絶縁被膜を被成し
    た一方向性珪素鋼板の表面に、電子銃からアノードを介
    して射出した電子ビームを、圧延方向と交わる方向へ照
    射するに当たり、該電子銃とアノードとの間隔を2〜7
    mmに設定することを特徴とする低鉄損一方向性珪素鋼板
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 電子ビームは、エネルギー密度を2〜9
    J/cm2 に設定して用いる請求項1に記載の方法。
JP23105291A 1991-08-20 1991-08-20 低鉄損一方向性珪素鋼板の製造方法 Pending JPH0551645A (ja)

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