JPH06158166A - 極めて低い鉄損をもつ一方向性電磁鋼板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 歪取り焼鈍をしてもその効果が消失しない磁
気制御法による極めて低い鉄損をもつ一方向性電磁鋼
板。 【構成】 （１）溝の形状が、溝最大深さｄ、溝最大幅
ｗとして、ｄ／ｗ≧０．３で、かつ微細結晶粒を地鉄中
に有しない、鋼板表面に溝の最大深さ５μｍ超の溝を有
し、０．２７ｍｍ以下の製品板厚を有する、極めて低い
鉄損をもつ一方向性電磁鋼板。（２）０．２７ｍｍ以下
の最終製品厚まで冷間圧延した方向性電磁鋼板素材に、
脱炭焼鈍ついで最終仕上焼を施したのち、鋼材表面に局
所的に歪みを導入して、溝の形状が、溝最大深さｄ、溝
最大幅ｗとして、ｄ／ｗ≧０．３で、最大深さ５μｍ超
の溝を形成し、その後に１０００℃以上の温度の還元雰
囲気中で加熱処理する、極めて低い鉄損をもつ一方向性
電磁鋼板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、歪取り焼鈍をしてもそ
の効果が消失しない磁区制御法による、極めて低い鉄損
をもつ一方向性電磁鋼板及びその製造方法を提供するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】一般に鉄損は大きく分けて履歴損と渦電
流損の二つからなる。履歴損に影響を与える物理的な要
因として、上述の結晶方位の他に材料の純度や内部歪み
がある。また、渦電流損に影響を与える物理的な要因と
して、鋼板の電気抵抗（Ｓｉ等の成分量）、板厚、磁区
幅の大きさ（結晶粒度）や鋼板に及ぼす張力等がある。
通常の方向性電磁鋼板では渦電流損が全鉄損の３／４以
上を占めるため、履歴損より渦電流損を下げる方が全鉄
損を下げる上でより効果的である。

【０００３】このため、渦電流損に影響する磁区幅を小
さくすることにより、鉄損を改善するために、特公昭５
７−２２５２号公報には鋼板にレーザー処理を施す方法
が開示されている。しかし、この方法は後の歪取り焼鈍
によりその効果が消失するという問題点があった。

【０００４】さらに、歪取り焼鈍により鉄損の低減効果
が消失しない磁区制御方法として、特公昭６２−５３５
７９号公報には、鋼板に機械的な歪みを加え、鋼板表面
に５μｍ超の溝と、後の熱処理により微細結晶粒を形成
させることにより、磁区細分化する方法が開示されてい
る。しかし、この磁区細分化の方法では、鋼板厚全部に
占める微細結晶粒が大きく、これにより磁束密度が若干
劣るという問題点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の磁区制御方法で
は、歪取り焼鈍によりその効果が消失し、方向性電磁鋼
板の低い鉄損値が保持できないという問題点があった。
また、溝と微細結晶粒が鋼板表面中に形成されていたと
しても、十分な磁気特性が得られないという問題点があ
った。本発明は、これらの問題点を解決した極めて低い
鉄損をもつ一方向性電磁鋼板及びその製造方法を提供す
るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決すべく
検討したところ、０．２７mm以下の製品板厚を有する方
向性電磁鋼板で、鋼板表面に最大深さ５μｍ超の溝を有
する方向性電磁鋼板において、上記の溝は下記の式を満
足し、かつ微細結晶粒を地鉄中に有しないことを特徴と
することにより、極めて低い鉄損が得られることが判っ
た。 ｄ／ｗ≧０．３ （１） ｄ：溝最大深さ ｗ：溝最大幅

【０００７】鉄損低減の理由は、鋼板表面に（１）式を
満足する幅が狭くて深さが深い溝が形成されることによ
り、溝近傍の反磁界係数が増加し、磁区細分化されたも
のと推定される。また、この方向性電磁鋼板を得る一つ
の方法として、脱炭焼鈍ついで最終仕上焼鈍を施したの
ち、鋼板表面に局所的に歪みを導入して、最大深さ５μ
ｍ超の（１）式を満足する溝を形成する。その後の加熱
過程では微細結晶粒が発生するが、さらに１０００℃以
上の温度の還元雰囲気中で加熱処理すれば、鋼板中の微
細結晶粒を消滅する方法があることが判った。

【０００８】以下、具体的に説明する。まず、従来の特
公昭６２−５３５７９号公報に開示されているような、
鋼板表面中に微細結晶粒と溝を形成する方法では、鋼板
厚全部に占める微細結晶粒が大きく、磁束密度が若干劣
るという問題点があった。そこで本発明者等は、溝のみ
により磁束密度の向上を得ることを考えた。

【０００９】さらに、本発明者等は、従来の方法では溝
の断面形状が制御されておらず、鉄損の向上代が溝の断
面形状によって異なることが判明した。そこで、溝の断
面形状に着眼し、その磁気特性に対する影響について調
査した。その結果、溝の形状は深くて幅が狭い方が良好
な鉄損値が得られることが判明した。つまり、溝の最大
深さをｄ、溝の最大幅をｗとすると、ｄ／ｗが０．３以
上で良好な鉄損値が得られることが判明した。図１にｄ
／ｗに対する鉄損の関係を示す。これは、板厚０．２７
mmの結果である。

【００１０】この溝形状による鉄損低減の理由は、溝の
形状のｄ／ｗが大きくなればなるほど、溝近傍の反磁界
係数が増加し、これにより静磁エネルギーが増加し、そ
の結果、磁区が細分化されるものと推定される。

【００１１】なお、特開平４−８８１２１号公報では、
エッチング処理により鋼板表面に連続または非連続の線
状溝を形成することを特徴とする低鉄損方向性電磁鋼板
の製造方法が開示されている。しかし、これには、溝の
幅に対する深さの影響については何も言及されていな
い。また、実施例によると、上記公報によりエッチング
処理による方法では浅く幅広い溝形状になりやすく、
（１）式を満足するような溝は必ずしも得られていな
い。したがって本発明とは異なるものと言える。

【００１２】さて、特公昭６２−５３５７９号公報に開
示された、微細結晶粒が形成されるような７５０℃以上
の熱処理条件では、微細結晶粒の存在により磁束密度が
低下する。そこで、本発明では微細結晶粒を消滅させる
ため、１０００℃以上の温度の還元雰囲気中で加熱処理
することにより微細結晶粒を消滅させることを考え、こ
れにより望ましい溝形状を有する鋼板を得た。さらに、
この高温域で焼鈍することは、微小歪みの開放が促進さ
れ、鋼板中の不純物の純化が促進されることによる鉄損
向上も望まれる。また、双晶の消滅効果も期待できる。

【００１３】

【作用】次に本発明における、製品及びその製造条件を
前記のように限定した理由を、詳細に説明する。磁区細
分化処理を施す方向性電磁鋼板の板厚は、低鉄損を得る
ため０．２７mm以下が望ましい。これ以上では良好な鉄
損が得られないからである。

【００１４】また、方向性電磁鋼板に、下記式を満足す
る５μｍ超の溝を、鋼板表面に形成する。この下限５μ
ｍは、これ以下では十分な磁区細分化が行われないので
限定した。また、ｄ／ｗの下限０．３は、溝近傍の反磁
界係数を増加させ、鉄損の向上代を得るため限定した。 ｄ／ｗ≧０．３ この時、ｄは溝の最大深さ、ｗは溝の最大幅である。図
２に溝形状の模式図を示す。最大とは断面形状で一番長
い部分のことを言う。この時の溝の幅は１００μｍ以
下、圧延方向の間隔は１mm以上、溝の角度は圧延方向に
対し直角から４５°の範囲とすることが望ましい。

【００１５】この溝を形成する方法として、機械的研削
による方法、ウォータージェットによる方法、レーザ光
線による方法等が考えられるが、できるだけ歪みが加わ
らない手法が望ましい。さらに、溝周辺のカエリもでき
るだけ最小限に止めることが望ましい。また、この溝の
形成処理は、冷間圧延後、脱炭焼鈍ついで仕上焼鈍後に
おける一連の工程間のいずれにおいて処理されても構わ
ない。以上により、鋼板中にｄ／ｗ≧０．３を満足する
溝を有し、微細結晶粒を地鉄中に有しないことを特徴と
する極めて低い鉄損をもつ一方向性電磁鋼板が得られ
る。

【００１６】次に、溝の形状がｄ／ｗ≧０．３を満足
し、微細結晶粒を有しない、上記磁区制御方向性電磁鋼
板を得る一つの方法として、仕上焼鈍後の方向性電磁鋼
板の鋼板表面に、局所的に歪みを導入してｄ／ｗ≧０．
３を満足する深さ５μｍ超の溝を形成し、その後に１０
００℃以上の温度の還元雰囲気中で加熱処理し、微細結
晶粒を消滅させる方法がある。

【００１７】仕上焼鈍後の方向性電磁鋼板の鋼板表面へ
局所的に歪みを導入する方法としては、特公昭６２−５
３５７９号公報に開示してあるように、歯形ロール、歯
形プレス等により圧力をかけて、地鉄部分に５μｍ超の
ｄ／ｗ≧０．３を満足する溝を形成させる。この時の歯
形の先端はできるだけ鋭い方が、幅が狭く深い溝を形成
することができる。

【００１８】さらに、局所的に歪みを導入した後には、
歪みを除去し、後に加熱処理の途中段階で形成される微
細結晶粒を消滅させるため、１０００℃以上の温度の還
元雰囲気中で加熱処理する。下限の１０００℃は、これ
以下では微細結晶粒の消滅が困難なので限定した。また
還元雰囲気は、鋼板の純化、微細結晶粒の消滅を促進さ
せるために限定した。この時、焼鈍時間は５時間以上が
望ましい。以上により得られた鋼板には、さらに絶縁皮
膜を塗布することにより、磁気特性の向上が望まれる。

【００１９】

【実施例】

（実施例１）０．２２mmの最終製品板厚まで冷間圧延を
施した方向性電磁鋼板素材に、脱炭焼鈍ついで最終仕上
焼鈍を施したのち、鋼板表面に深さ１５μｍの溝を形成
した。この時の溝は圧延方向に対し直角から１５°の方
向で直線状であった。また溝の間隔は５mmピッチであっ
た。この溝の形成方法として、刃先の鋭い歯形ロールに
より局所的に歪みを付与し溝を形成させた。この時、歯
形ロールの刃の幅先は、（ａ）１２０μｍと（ｂ）８０
μｍと（ｃ）３０μｍの３つのロールを用いた。

【００２０】次に、（ｘ）では８５０℃で５時間、還元
雰囲気中で焼鈍を行った。また焼鈍条件（ｙ）では１２
００℃で２５時間、還元雰囲気中で焼鈍を行った。この
時、（ｘ）では溝の直下に約１００μｍの微細結晶粒が
存在していた。（ｙ）では溝のみが形成されていた。

【００２１】この時形成された溝の形状は表１に示すよ
うであった。ここで、ｄは溝の最大深さ、ｗは溝の最大
幅である。また、得られた磁気特性は表１に示すよう
に、鋼板表面に微細結晶粒を有せず、溝のみを有するこ
とにより、良好な磁気特性が得られている。また、溝の
形状比ｄ／ｗが０．３以上で良好な磁気特性が得られて
いる。

【００２２】

【表１】

【００２３】（実施例２）０．２２mmの最終製品板厚ま
で冷間圧延を施した方向性電磁鋼板素材に、脱炭焼鈍つ
いで最終仕上焼鈍を施し、鋼板表面に深さ２０μｍの溝
を形成した。この時の溝は圧延方向に対し直角から１５
°の方向で直線状であった。また溝の間隔は５mmピッチ
であった。

【００２４】溝の形成方法として、（ａ）刃先の鋭い歯
の機械的研削により溝を形成させ、後に８５０℃で４時
間歪取り焼鈍を行った。また（ｂ）表面に溝形成部分以
外にコーティング処理を施し、後の酸洗で局所的に溝を
形成させ、後に前記コーティングを除去した。これら
（ａ），（ｂ）により得られた鋼板中には溝のみが存在
し、微細結晶粒はなかった。

【００２５】この時形成された溝の形状は表２に示すよ
うであった。ここで、ｄは溝の最大深さ、ｗは溝の最大
幅である。また、得られた磁気特性は表２に示すよう
に、ｄ／ｗが０．３以上で良好な磁気特性が得られてい
る。

【００２６】

【表２】

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、歪取り焼鈍を行って
も、極めて低い鉄損をもつ方向性電磁鋼板及びその製造
方法が得られ、これらの電磁鋼板は巻き鉄心トランス用
のみならず積み鉄心用トランスとしても使用でき、その
工業的効果は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】溝形状と鉄損特性の関係図表である。

【図２】溝形状の模式図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ０．２７mm以下の製品板厚を有する方向
   性電磁鋼板で、鋼板表面に最大深さ５μｍ超の溝を有す
   る方向性電磁鋼板において、該溝は下記の式を満足し、
   かつ微細結晶粒を地鉄中に有しないことを特徴とする極
   めて低い鉄損をもつ一方向性電磁鋼板。 ｄ／ｗ≧０．３ ｄ：溝最大深さ ｗ：溝最大幅
2. 【請求項２】 ０．２７mm以下の最終製品板厚まで冷間
   圧延を施した方向性電磁鋼板素材に、脱炭焼鈍ついで最
   終仕上焼鈍を施したのち、鋼板表面に局所的に歪みを導
   入して、下記の式を満足する最大深さ５μｍ超の溝を形
   成し、その後に１０００℃以上の温度の還元雰囲気中で
   加熱処理することを特徴とする極めて低い鉄損をもつ一
   方向性電磁鋼板の製造方法。 ｄ／ｗ≧０．３ ｄ：溝最大深さ ｗ：溝最大幅