JPH0686633B2 - 鉄損の低い巻鉄心の製造方法 - Google Patents
鉄損の低い巻鉄心の製造方法Info
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- JPH0686633B2 JPH0686633B2 JP1267630A JP26763089A JPH0686633B2 JP H0686633 B2 JPH0686633 B2 JP H0686633B2 JP 1267630 A JP1267630 A JP 1267630A JP 26763089 A JP26763089 A JP 26763089A JP H0686633 B2 JPH0686633 B2 JP H0686633B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
-
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、圧延方向に磁化容易軸を有する極薄珪素鋼薄
帯を用いて鉄損の極めて低い巻鉄心を製造する方法に関
するものである。
帯を用いて鉄損の極めて低い巻鉄心を製造する方法に関
するものである。
（従来の技術） 方向性珪素鋼の基本的な磁気的概念は、1926年に鉄の単
結晶の結晶磁気異方性が発見された（K.Honda and S.Ka
ya,Sci.Reps,Tohoku Imp.Univ.15,1926,721）ことにそ
の端緒がある。キューブ・オン・エッジ組織の発達に関
するゴス（N.P.Goss,U.S.Pat.No.1,965,559）による顕
著な進歩があって以来、珪素鋼の磁気特性は大きく改善
されてきた。低いエネルギーロス、小さな磁化力での高
い磁束密度および極めて低い価格の故に、方向性珪素鋼
は、現在においても最も有用な磁性材料の一つである。
結晶の結晶磁気異方性が発見された（K.Honda and S.Ka
ya,Sci.Reps,Tohoku Imp.Univ.15,1926,721）ことにそ
の端緒がある。キューブ・オン・エッジ組織の発達に関
するゴス（N.P.Goss,U.S.Pat.No.1,965,559）による顕
著な進歩があって以来、珪素鋼の磁気特性は大きく改善
されてきた。低いエネルギーロス、小さな磁化力での高
い磁束密度および極めて低い価格の故に、方向性珪素鋼
は、現在においても最も有用な磁性材料の一つである。
しかしながら、厚い板厚（工業製品として0.20mm以上）
であるため、特に高周波磁化においてコア・ロスが増大
し、透磁率が低下する。従って、これらの磁性材料は、
50Hz或60Hzでの磁化のためにのみ利用できるに過ぎな
い。
であるため、特に高周波磁化においてコア・ロスが増大
し、透磁率が低下する。従って、これらの磁性材料は、
50Hz或60Hzでの磁化のためにのみ利用できるに過ぎな
い。
1949年にM.F.Littmannは、非常に薄い珪素鋼において高
い透磁率と低いコア・ロスを発展させるプロセスを研究
した（U.S.Pat.No.2,473,156）。M.F.Littmannの発明に
おいて、出発材は（110）〔001〕方位（B8＝1.74T）を
有し、満足すべき大きな粒径（粒径:0.05〜10mm）を有
しており、この材料は次いで冷間圧延され、再結晶化さ
れた。これらの珪素鋼の特性は、１〜5mils（25.4〜127
μｍ）の板厚で、磁束密度（B8値）が1.60〜1.71Tであ
り、10キロガウスで60Hzにおけるコア・ロスが0.26〜0.
53w/1b（0.44〜0.90w/kg）であった。しかしながら、こ
れらの材料（珪素鋼）は、磁束密度がB8値で最大1.74T
と低く、設計磁束密度を高くすることができないため
に、電気機器において電源設備の小型化を図れないこと
さらに、結晶粒の方位が（110）〔001〕方位からずれた
ものが多いため特に1.5T以上の励磁において、補助磁区
の発生、消滅が生じ、鉄損が極めて大きくなるという問
題があった。
い透磁率と低いコア・ロスを発展させるプロセスを研究
した（U.S.Pat.No.2,473,156）。M.F.Littmannの発明に
おいて、出発材は（110）〔001〕方位（B8＝1.74T）を
有し、満足すべき大きな粒径（粒径:0.05〜10mm）を有
しており、この材料は次いで冷間圧延され、再結晶化さ
れた。これらの珪素鋼の特性は、１〜5mils（25.4〜127
μｍ）の板厚で、磁束密度（B8値）が1.60〜1.71Tであ
り、10キロガウスで60Hzにおけるコア・ロスが0.26〜0.
53w/1b（0.44〜0.90w/kg）であった。しかしながら、こ
れらの材料（珪素鋼）は、磁束密度がB8値で最大1.74T
と低く、設計磁束密度を高くすることができないため
に、電気機器において電源設備の小型化を図れないこと
さらに、結晶粒の方位が（110）〔001〕方位からずれた
ものが多いため特に1.5T以上の励磁において、補助磁区
の発生、消滅が生じ、鉄損が極めて大きくなるという問
題があった。
本発明者等は、かかる問題を解決すべく、特願昭63-322
030号にて、磁束密度が極めて高くかつ、高励磁におけ
る鉄損が低い極薄珪素鋼帯およびその製造方法を提案し
た。しかしながら、この極薄珪素鋼帯を用いて巻鉄心を
製造する場合の磁区幅細分化による鉄損の低減を如何に
して達成するかが大きな課題であった。たとえば、特開
昭53-137016号公報或は特開昭55-18566号公報に開示さ
れている磁区幅細分化技術を適用して珪素鋼板の鉄損を
低下せしめても、巻鉄心の場合、鉄心への加工後歪取焼
鈍を施すから、磁区幅細分化のために鋼板に導入した局
部歪が消失してしまい、磁区幅細分化による鉄損低減効
果も消失する。
030号にて、磁束密度が極めて高くかつ、高励磁におけ
る鉄損が低い極薄珪素鋼帯およびその製造方法を提案し
た。しかしながら、この極薄珪素鋼帯を用いて巻鉄心を
製造する場合の磁区幅細分化による鉄損の低減を如何に
して達成するかが大きな課題であった。たとえば、特開
昭53-137016号公報或は特開昭55-18566号公報に開示さ
れている磁区幅細分化技術を適用して珪素鋼板の鉄損を
低下せしめても、巻鉄心の場合、鉄心への加工後歪取焼
鈍を施すから、磁区幅細分化のために鋼板に導入した局
部歪が消失してしまい、磁区幅細分化による鉄損低減効
果も消失する。
そこで、鉄心への加工後歪取焼鈍を施しても磁区幅細分
化による鉄損低減効果が消失しない磁区制御技術が、た
とえば特開昭60-255926号公報或は特開昭61-117218号公
報に開示されている。しかしながら、製品板厚が100μ
ｍ以下と極く薄い場合は、これらの技術を適用すること
は極めて困難であり、極薄珪素鋼帯を用いて巻鉄心を製
造する場合に適用できる、鉄心への加工後歪取焼鈍を施
しても磁区幅細分化による鉄損低減効果が消失しない新
しい磁区制御技術が望まれていた。
化による鉄損低減効果が消失しない磁区制御技術が、た
とえば特開昭60-255926号公報或は特開昭61-117218号公
報に開示されている。しかしながら、製品板厚が100μ
ｍ以下と極く薄い場合は、これらの技術を適用すること
は極めて困難であり、極薄珪素鋼帯を用いて巻鉄心を製
造する場合に適用できる、鉄心への加工後歪取焼鈍を施
しても磁区幅細分化による鉄損低減効果が消失しない新
しい磁区制御技術が望まれていた。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は、極薄珪素鋼帯を用いて巻鉄心を製造する場合
に適用できる、鉄心への加工後歪取焼鈍を施しても磁区
幅細分化による鉄損低減効果が消失しない新しい磁区制
御技術を提供することを目的としてなされた。
に適用できる、鉄心への加工後歪取焼鈍を施しても磁区
幅細分化による鉄損低減効果が消失しない新しい磁区制
御技術を提供することを目的としてなされた。
（課題を解決するための手段） 本発明の要旨とするところは、重量で、Si≦6.5％、残
部が実質的にFeからなり、板厚≦100μｍ、磁束密度（B
8値）≧1.80Tである極薄珪素鋼薄帯を巻鉄心に加工した
後歪取焼鈍を施し、次いで、鉄心から極薄珪素鋼薄帯を
巻戻して薄帯圧延方向に45〜90°の方向に線状或は点線
状の局所的歪を前記極薄珪素鋼薄帯に導入した後鉄心へ
復元させることを特徴とする鉄損の低い巻鉄心の製造方
法にある。
部が実質的にFeからなり、板厚≦100μｍ、磁束密度（B
8値）≧1.80Tである極薄珪素鋼薄帯を巻鉄心に加工した
後歪取焼鈍を施し、次いで、鉄心から極薄珪素鋼薄帯を
巻戻して薄帯圧延方向に45〜90°の方向に線状或は点線
状の局所的歪を前記極薄珪素鋼薄帯に導入した後鉄心へ
復元させることを特徴とする鉄損の低い巻鉄心の製造方
法にある。
以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明者等は、極薄珪素鋼帯を用いて巻鉄心を製造する
場合に適用できる、鉄心への加工後歪取焼鈍を施しても
磁区幅細分化による鉄損低減効果が消失しない新しい磁
区制御技術について、種々研究を重ねた結果、極薄珪素
鋼帯を用いて巻鉄心を製造する場合、鉄心への加工後歪
取焼鈍を施したものは、鉄心となっている極薄珪素鋼帯
を弾性の際限内で巻戻すことが可能であり、巻戻して、
たとえばレーザ照射した後鉄心へ復元させることが可能
であることを見出した。
場合に適用できる、鉄心への加工後歪取焼鈍を施しても
磁区幅細分化による鉄損低減効果が消失しない新しい磁
区制御技術について、種々研究を重ねた結果、極薄珪素
鋼帯を用いて巻鉄心を製造する場合、鉄心への加工後歪
取焼鈍を施したものは、鉄心となっている極薄珪素鋼帯
を弾性の際限内で巻戻すことが可能であり、巻戻して、
たとえばレーザ照射した後鉄心へ復元させることが可能
であることを見出した。
本発明者等が実施した本発明の１つの態様は、Siを３重
量％含有する、（110）〔001〕方位結晶粒集合組織を有
し、磁束密度（B8値）≧1.80Tでかつ、圧延方向および
圧延方向に直角な方向（鋼帯幅方向）の平均結晶粒径が
それぞれ20mmおよび60mm以上の結晶粒を有する方向性珪
素鋼帯を出発材として、これに60〜80％の圧下率を適用
する冷間圧延を施して100μｍ以下の最終板厚とし、次
いで高温熱処理を施して平均結晶粒径が1.0mm以下の（1
10）〔001〕近傍の方位を有する、磁束密度（B8値）≧
1.80Tの極薄珪素鋼帯とした。第１図（イ）に示すよう
に、この極薄珪素鋼帯を用いて巻鉄心を作り、鋼帯長さ
方向端部を止めて750〜900℃の温度域で２時間の歪取焼
鈍を施した後、極薄珪素鋼帯を巻戻し、マグネット板の
上に吸着させてフラットな状態にし、この鋼帯表面にレ
ーザを照射して鋼帯圧延方向に90°の方向に延びる点線
状の局部歪を導入して巻取り、次いで、これを再び巻戻
して鉄心に復元させた。
量％含有する、（110）〔001〕方位結晶粒集合組織を有
し、磁束密度（B8値）≧1.80Tでかつ、圧延方向および
圧延方向に直角な方向（鋼帯幅方向）の平均結晶粒径が
それぞれ20mmおよび60mm以上の結晶粒を有する方向性珪
素鋼帯を出発材として、これに60〜80％の圧下率を適用
する冷間圧延を施して100μｍ以下の最終板厚とし、次
いで高温熱処理を施して平均結晶粒径が1.0mm以下の（1
10）〔001〕近傍の方位を有する、磁束密度（B8値）≧
1.80Tの極薄珪素鋼帯とした。第１図（イ）に示すよう
に、この極薄珪素鋼帯を用いて巻鉄心を作り、鋼帯長さ
方向端部を止めて750〜900℃の温度域で２時間の歪取焼
鈍を施した後、極薄珪素鋼帯を巻戻し、マグネット板の
上に吸着させてフラットな状態にし、この鋼帯表面にレ
ーザを照射して鋼帯圧延方向に90°の方向に延びる点線
状の局部歪を導入して巻取り、次いで、これを再び巻戻
して鉄心に復元させた。
本発明者等が実施した本発明のもう１つの態様は、上に
述べた態様と同じようにして磁束密度（B8値）≧1.80T
の極薄珪素鋼帯としたものを用いて巻鉄心を作り、鋼帯
長さ方向端部を止めて750〜900℃の温度域で２時間の歪
取焼鈍を施した後、第１図（ロ）に示すように、巻鉄心
の軸方向に鉄心の内径部から極薄珪素鋼帯を引張り出
し、ロールに巻掛け、その状態でこの鋼帯表面にレーザ
を照射して鋼帯圧延方向に90°の方向に延びる点線状の
局部歪を導入した後、内径部から順次鉄心へ復元させて
いった。
述べた態様と同じようにして磁束密度（B8値）≧1.80T
の極薄珪素鋼帯としたものを用いて巻鉄心を作り、鋼帯
長さ方向端部を止めて750〜900℃の温度域で２時間の歪
取焼鈍を施した後、第１図（ロ）に示すように、巻鉄心
の軸方向に鉄心の内径部から極薄珪素鋼帯を引張り出
し、ロールに巻掛け、その状態でこの鋼帯表面にレーザ
を照射して鋼帯圧延方向に90°の方向に延びる点線状の
局部歪を導入した後、内径部から順次鉄心へ復元させて
いった。
これらの実施を通じて、鉄心へ加工した後、歪取焼鈍を
施した鉄心から極薄珪素鋼帯を巻戻して変形させて磁区
幅細分化処理を施し、次いで鉄心へ復元させても、それ
が弾性の際限内でなされるものであれば、鉄心の鉄損値
は、極薄珪素鋼帯をフラットな状態にして、磁区幅細分
化処理を施して得られる鉄損値と変わらない優れたもの
であることが確認された。
施した鉄心から極薄珪素鋼帯を巻戻して変形させて磁区
幅細分化処理を施し、次いで鉄心へ復元させても、それ
が弾性の際限内でなされるものであれば、鉄心の鉄損値
は、極薄珪素鋼帯をフラットな状態にして、磁区幅細分
化処理を施して得られる鉄損値と変わらない優れたもの
であることが確認された。
（実施例） 実施例１ Siを3.2重量％含有する、（110）〔001〕方位結晶粒集
合組織を有し、磁束密度（B8値）:1.96Tでかつ、圧延方
向および圧延方向に直角な方向（鋼帯幅方向）の平均結
晶粒寸法が、それぞれ30mmおよび130mmの結晶粒を有す
る方向性珪素鋼帯を出発材として、これに75％の圧下率
を適用する冷間圧延を施して55μｍ厚さの極薄珪素鋼帯
とし、次いで、この鋼帯にドライ水素雰囲気中で830℃
×２分間の焼鈍を施した。こうして得られた極薄珪素鋼
帯製品を用いて、内径35mmの巻鉄心を作り、850℃×２
時間の歪取焼鈍を施した。この巻鉄心から第１図（イ）
に示すプロセスによって、鋼帯にレーザビームを照射し
て磁区幅細分化処理を施した。このときの条件は、 レーザ照射エネルギー:1.25mJ/パルス レーザスポット間隔 :0.3mm レーザ線間隔 :1.25mm であった。
合組織を有し、磁束密度（B8値）:1.96Tでかつ、圧延方
向および圧延方向に直角な方向（鋼帯幅方向）の平均結
晶粒寸法が、それぞれ30mmおよび130mmの結晶粒を有す
る方向性珪素鋼帯を出発材として、これに75％の圧下率
を適用する冷間圧延を施して55μｍ厚さの極薄珪素鋼帯
とし、次いで、この鋼帯にドライ水素雰囲気中で830℃
×２分間の焼鈍を施した。こうして得られた極薄珪素鋼
帯製品を用いて、内径35mmの巻鉄心を作り、850℃×２
時間の歪取焼鈍を施した。この巻鉄心から第１図（イ）
に示すプロセスによって、鋼帯にレーザビームを照射し
て磁区幅細分化処理を施した。このときの条件は、 レーザ照射エネルギー:1.25mJ/パルス レーザスポット間隔 :0.3mm レーザ線間隔 :1.25mm であった。
極薄珪素鋼帯をフラットな状態にして、レーザ照射し磁
区幅を細分化して得られる鉄損値と、本発明のプロセス
によってレーザ照射した巻鉄心の鉄損値との比較を次に
示す。
区幅を細分化して得られる鉄損値と、本発明のプロセス
によってレーザ照射した巻鉄心の鉄損値との比較を次に
示す。
平板レーザ照射前：W15/400＝11.0Watt/kg 平板レーザ照射後：W15/400＝ 8.0Watt/kg 本発明プロセスレーザ照射前：W15/400＝ 12.0Watt/kg 本発明プロセスレーザ照射後：W15/400＝ 7.8Watt/kg このように、本発明によるときは、極薄珪素鋼帯をフラ
ットな状態にして、レーザ照射し磁区幅を細分化して得
られる鉄損値と同等或はそれ以上の優れた鉄損値が、巻
鉄心状態で実現されている。
ットな状態にして、レーザ照射し磁区幅を細分化して得
られる鉄損値と同等或はそれ以上の優れた鉄損値が、巻
鉄心状態で実現されている。
実施例２ 実施例１におけると同じ条件で、内径35mmの巻鉄心を作
り、先ず、直流および交流磁化特性を測定した。次に、
第１図（ロ）に示すプロセスによって、レーザ照射処理
を施し、前記と同様に磁化特性を測定した。その結果を
次に示す。
り、先ず、直流および交流磁化特性を測定した。次に、
第１図（ロ）に示すプロセスによって、レーザ照射処理
を施し、前記と同様に磁化特性を測定した。その結果を
次に示す。
本発明プロセスレーザ照射前：W18/1000＝ 50.0Watt/kg 本発明プロセスレーザ照射後：W18/1000＝ 35.5Watt/kg 第２図（ａ）にレーザ照射前の巻鉄心のヒステリシスル
ープを、同じく（ｂ）にレーザ照射後の巻鉄心のヒステ
リシスループを示す。この図から、抗磁力Hcに変化がな
いことが分かり、第１図（ロ）に示すプロセスによると
きに、残留加工歪が生じていないことを示している。
ープを、同じく（ｂ）にレーザ照射後の巻鉄心のヒステ
リシスループを示す。この図から、抗磁力Hcに変化がな
いことが分かり、第１図（ロ）に示すプロセスによると
きに、残留加工歪が生じていないことを示している。
（発明の効果） 本発明によるときは、中、高周波電源用変圧器の、極薄
珪素鋼帯を用いる巻鉄心に磁区幅細分化処理を、鉄心の
歪取焼鈍後に施すことが可能となり、鉄心の鉄損を大幅
に低減せしめ得、工業的に大きな効果を奏する。
珪素鋼帯を用いる巻鉄心に磁区幅細分化処理を、鉄心の
歪取焼鈍後に施すことが可能となり、鉄心の鉄損を大幅
に低減せしめ得、工業的に大きな効果を奏する。
第１図は、本発明を実施するときのプロセスの態様を示
す図、第２図は本発明によって巻鉄心にレーザ照射した
ときの、レーザ照射前（ａ）および照射後（ｂ）におけ
るヒステリシスループを示す図である。
す図、第２図は本発明によって巻鉄心にレーザ照射した
ときの、レーザ照射前（ａ）および照射後（ｂ）におけ
るヒステリシスループを示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牛神 義行 福岡県北九州市八幡東区枝光１―１―１ 新日本製鐵株式會社第３技術研究所内 (72)発明者 野沢 忠生 福岡県北九州市八幡東区枝光１―１―１ 新日本製鐵株式會社第３技術研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】重量で、Si≦6.5％、残部が実質的にFeか
らなり、板厚≦100μｍ、磁束密度（B8値）≧1.80Tであ
る極薄珪素鋼薄帯を巻鉄心に加工した後歪取焼鈍を施
し、次いで、鉄心から極薄珪素鋼薄帯を巻戻して薄帯圧
延方向に45〜90°の方向に線状或は点線状の局所的歪を
前記極薄珪素鋼薄帯に導入した後鉄心へ復元させること
を特徴とする鉄損の低い巻鉄心の製造方法。
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