JPH07331332A - 低鉄損方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目 的】 冷間圧延した鋼板表面に線状溝を形成して
鉄損向上をはかった方向性電磁鋼板に、さらに低鉄損を
安定して付与する。 【構 成】 電解エッチング槽内の電極を板巾方向に多
分割して、エッチング槽出側で板巾方向における溝深さ
を測定して、溝深さが均一化するように各電極に通電す
る電流値を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、変圧器その他の電気機
器の鉄心に用いて好適な低鉄損方向性電磁鋼板の有利な
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】方向性電磁鋼板は主として変圧器の鉄心
材料として用いられ、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場合のエネルギー
損失すなわち鉄損が低いことが重要である。そこで従来
から鉄損を低減させるために、結晶方位を(110) [001]
方位により高度に揃えること、Si含有量を上げそれによ
って鋼板の電気抵抗を増加させること、不純物を低減さ
せること、そして板厚を薄くすることなどが種々試みら
れてきた。その結果、板厚が0.23mm以下の鋼板では、鉄
損Ｗ_17/50 （磁束密度1.7T、50Hz）が0.9W/kg 以下のも
のが製造されるようになった。

【０００３】しかしながら、冶金学的な方法ではこれ以
上の大幅な改善は期待できない。近年、鉄損の大幅な低
減を達成する手段として人為的に磁区を細分化する方法
が種々試みられるようになった。その中で現在工業化さ
れている方法としては、特公昭57−2252号公報の方向性
電磁鋼板の鉄損特性改善方法に開示されている、仕上げ
焼鈍済みの鋼板表面にレーザーを照射する方法がある。
この方法では、鉄損低減に効果があるとはいうものの、
歪取り焼鈍によって鉄損の劣化をきたすという欠点があ
り、歪取り焼鈍を必須とする巻鉄心には用いられない。

【０００４】一方、歪取り焼鈍が可能な技術として特公
昭62−54873 号公報の低鉄損一方向性電磁鋼板の製造方
法には、仕上げ焼鈍済の鋼板にレーザーや機械的手段に
よって局所的に絶縁被膜を除去したのち、被膜除去部を
酸洗する方法やナイフなどで機械的に直接地鉄までけが
くなどの方法により、線状の溝を局所的に形成したの
ち、溝を充填するようにりん酸系の張力付与被膜処理を
施す方法が、また特公昭62−53579 号公報の低鉄損一方
向性電磁鋼板の製造方法には、仕上げ焼鈍済の鋼板に90
〜220kg/mm² の荷重で地鉄部分に深さ５μｍ超の溝を形
成したのち、750℃以上の温度で加熱処理する方法が開
示されている。

【０００５】これらの方法はいずれも、仕上焼鈍済みの
鋼板表面に線状の溝を導入するものであるが、前者の方
法では、被膜の厚みや光吸収率の違いから常に安定して
被膜を除去することが困難なため、安定した溝が形成で
きず、とくに機械的に直接けがく場合には溝周辺にかえ
りを生じるため占積率の低下を招くという問題があり、
一方後者の方法には、一定の深さの溝を得るための荷重
の調整が難しいという問題があった。また、これらの方
法のように仕上げ焼鈍済みの鋼板に溝を導入する場合に
は、溝導入により被膜が損傷するため、絶縁被膜の再塗
布を必要とする場合が多く、占積率の低下及びコストの
無用の増加を招く。

【０００６】本発明者らは上記のような欠点がなく、ま
た工業的に容易に、かつ安定して低鉄損材料を提供する
方法を種々検討した結果、既に特開平４−88121 号公報
の低鉄損電磁鋼板の製造方法において最終冷間圧延後、
鋼板表面にエッチングレジストを塗布・焼付け、連続又
は非連続の線状の非塗布部領域を残存させ、電解エッチ
ング処理を施して鋼板表面に線状溝を形成することによ
り鉄損を低減させる方法を開示している。この方法によ
り低鉄損材料を工業的に容易に生産することが可能にな
った。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らは上記技術に基づいて生産を進める中で、板巾方向
において溝深さにばらつきを生ずる場合があり、それは
得られた製品特性にもばらつきをもたらすことを見出し
た。そこで本発明は、上記発明を更に改善し、安定して
低鉄損を得る方法を提供することを目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、板巾方向
の溝深さのばらつきの原因を調査・解析した結果、主と
して板反り等に伴う鋼板板巾方向での極間距離の微小な
変動による電解エッチング電流密度のばらつきに起因す
るものであることをつきとめ、本発明を完成するに至っ
た。

【０００９】すなわち、本発明は、最終製品板厚まで冷
間圧延を施した方向性電磁鋼板用冷延板表面にエッチン
グレジストを塗布したのち、電解エッチング槽内に設け
た電極に通電して電解エッチング処理を施して該冷延板
表面に線状溝を形成し、しかるのち該レジストを除去
し、その後脱炭焼鈍し、ついで最終仕上焼鈍を施す方向
性電磁鋼板の製造方法において、前記電解エッチング槽
内の電極を板巾方向に複数個に分割した構成とし、電解
エッチング槽出側鋼板を巻取るまでの間において板巾方
向における溝深さを測定し、その測定値に基づいて板巾
方向における溝深さが均一化するように分割した各電極
に通電する電流値を制御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である。

【００１０】

【作用】本発明者らは、前述したように板巾方向におけ
る溝深さにばらつきをもたらす原因について調査・解析
した結果、主として板の反りや平坦度により鋼板板巾方
向での極間距離の微小な変動による電解エッチング電流
密度のばらつきに起因することを見出した。

【００１１】まず、本発明の基礎となった実験結果につ
いて述べる。方向性電磁鋼板は一般に次に述べるような
工程で製造される。すなわち方向性電磁鋼板用スラブを
熱間圧延し、その後必要に応じて熱延板焼鈍を行ったの
ち、１回又は中間焼鈍をはさむ２回以上の冷間圧延によ
り最終製品板厚とし、その後脱炭焼鈍についで最終仕上
げ焼鈍を施したのち、通常上塗コーティングを施して製
品とする。

【００１２】さて、上記の製造工程中、板厚0.23mmに圧
延された最終冷延板のコイル全長にわたり、その表面に
アルキド系樹脂を主成分とするエッチングレジストイン
キをグラビアオフセット印刷により、非塗布部領域が圧
延方向と直角な方向に幅：0.2mm 、圧延方向の間隔：３
mmで連続した直線状に残存するように塗布したのち、温
度： 200℃、時間：30秒間で焼付けた。

【００１３】上記によりエッチングレジストインキを塗
布した鋼板に電解エッチングを施すことにより、巾：0.
2mm 、深さ：20μｍを目標とする線状の溝を形成し、つ
いで有機溶剤中に浸漬してエッチングレジストを除去し
た。電解エッチングはNaCl電解浴を用い電流密度：10A/
dm² 、時間：20秒間で処理した。また、電極はコイル巾
方向に５分割した構成とし、まず巾方向電流制御を行わ
ないで電解エッチング処理したところ、コイル巾方向に
おける溝深さは図１に示す通り大きくばらついた。

【００１４】次に巾方向の溝深さばらつきができるだけ
小さくなるように、電解エッチング槽出側でレジスト膜
を除去したのち、板巾方向における溝深さを測定し、こ
の測定値に基づいて板巾方向の溝深さが均一化するよう
に巾方向に５分割した各電極の電流を制御した。これに
より、コイル巾方向における溝深さは、図１に示すよう
により均一化された。

【００１５】このようにして得られた鋼板に脱炭焼鈍を
施し、ついで最終仕上焼鈍を施し、これらの仕上焼鈍板
に上塗りコーティングを施して製品とした。かくして得
られた製品板からエプスタイン試片を切り出し歪取り焼
鈍を施したのち磁気特性を測定した。結果を電流分割制
御を実施した場合としない場合で比較して表１に示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】ここにＷ_17/50 は1.7T、50Hzでの鉄損、Ｂ
₈ は磁化力800A/mにおける磁束密度を示す。表１より、
板巾方向の電流分割制御を実施した鋼板は実施しない鋼
板に比べ、更に鉄損の低減が得られていることがわか
る。これらの鋼板につきコイル板巾方向から巾100mm 、
長さ400mm の試片を９枚採取し、単板磁気試験器により
磁気特性を調べたところ、図２に示す通り電流分割制御
を実施しない鋼板ではばらつきが大きいが、電流分割制
御を実施した鋼板ではばらつきが小さくなっていること
が判明した。更に詳細な調査の結果、この鉄損ばらつき
の減少は、溝深さばらつきの減少に起因することも判明
した。

【００１８】以上の通り、板巾方向電流分割制御を実施
することにより、板巾方向における溝深さの均一化が可
能となり、従来にも増して低鉄損の電磁鋼板を安定して
製造できることが明らかとなった。本発明において溝の
形成により鉄損が減少する理由は、まだ明確に解明され
たわけではないが、局所的な溝が仕上げ焼鈍雰囲気中で
好ましい影響を与えたことや製品での磁区細分化効果を
もたらしたことによるものと推定される。

【００１９】本発明において、レジストを印刷する方法
については特に限定されることはなく、グラビアオフセ
ット印刷、オフセットロールを用いないグラビア印刷、
平版オフセット印刷およびスクリーン印刷等の方法を利
用することができるが、コイルでの連続印刷が容易なこ
と、ロールの摩耗が少なく常に安定した印刷面が得られ
ること、レジスト厚みのコントロールが容易なこと等か
らグラビアオフセット印刷が最も有利に適合する。

【００２０】次にエッチングレジストとして使用するイ
ンキとしては、アルキド系、エポキシ系およびポリエチ
レン系の樹脂を主成分とするインキが好適である。また
レジストインキを塗布後、樹脂を硬化させるため焼付け
を行う必要があるが、かかる焼付けはインキに含まれて
いる溶剤、水等が蒸発する程度の温度で十分であり、通
常 100℃以上程度の温度でよい。

【００２１】次に、印刷に引き続いて行う電解エッチン
グについて述べる。電解浴は特に限定されないが、エッ
チングレジストを傷めないことから、NaCl水溶液やKCl
水溶液等の中性塩浴が適している。電流密度は１〜300A
/dm²の範囲が好ましい。これは、電流密度が低すぎると
十分なエッチング効果が得られず、一方高過ぎるとエッ
チング時にレジストを損なうおそれがあるからである。

【００２２】エッチング後のレジスト除去法について
は、特に限定はしないが、アルカリまたは有機溶剤等が
適している。このようにして導入する溝の形状は、連続
線でも非連続線の点線でも良いが、連続線の方が望まし
い。かかる線状溝は、幅：５〜300 μｍ、深さ：100 μ
ｍ以下好ましくは５〜50μｍとするのが適当である。ま
た線状溝の方向は圧延方向と直角な方向が最も良いが、
直角方向に対し30°以内の範囲であればほぼ同等の効果
が得られる。さらに線状溝の間隔は３〜30mmの範囲とす
るのが好適である。

【００２３】なお溝の形成は、鋼板の片面だけでも十分
であるが、両面に施しても効果を有することは言うまで
もない。板巾方向に分割した電極の数は３〜７枚程度が
好ましい。溝深さの測定はレジスト膜を残しておいた状
態でも、取り除いた後でもよい。測定方法としては、接
触式粗度計を用いる方式やレーザー光を用いる方式等い
ずれでもよい。また溝深さのばらつきの程度は±５μｍ
以内に収めるのが望ましい。

【００２４】この発明において、対象とする方向性電磁
鋼板の成分組成は特に限定されるものではなく、従来公
知のものいずれもが適合する。その代表組成について掲
げると、例えばＣ：0.01〜0.08％、Si：2.0 〜4.0 ％を
含みかつ、インヒビターとしてMnSe、MnS 、AlN 、BN等
のうち１種また２種以上を少量含む組成である。なおイ
ンヒビター成分としては上記以外にSb、Sn、Cu、Bi等を
含むものもこの発明に含まれる。

【００２５】上記の好適成分組成に調整されたスラブを
熱間圧延し、その後必要に応じて熱延板焼鈍を行った
後、１回または中間焼鈍をはさむ２回以上の冷間圧延に
より最終製品板厚とし、ついで脱炭焼鈍を施すわけであ
るが、かような最終冷延板を素材として上に述べた方法
によりエッチングを施すわけである。なおエッチング
後、レジストを除去したのち、脱炭焼鈍を施し、さらに
焼鈍分離剤を塗布してから最終仕上げ焼鈍を行う。かか
る仕上げ焼鈍後、焼鈍分離剤を除去し、必要に応じて上
塗りコーティング塗布を行って製品とするが、この発明
の効果は上塗りコーティングの有無にかかわらず発揮さ
れる。

【００２６】以上のようにして製造した鋼板は安定して
極めて低い鉄損値を示し、その値は歪取り焼鈍後も保持
されるため巻鉄心用材料としても安定して使用すること
ができる。なお一般に歪取り焼鈍を必要としない積鉄心
用として使用してもよいのは言うまでもない。

【００２７】

【実施例】

（実施例１）インヒビターとしてAlN 、MnSeを含む3.2
％けい素綱の熱間圧延板を中間焼鈍をはさむ２回の冷間
圧延により0.23mm厚まで圧延し、この冷延板表面にグラ
ビアオフセット印刷によるエッチングレジスト塗布後、
電解エッチングを施すことにより線状の溝を形成した。

【００２８】エッチングレジストインキはエポキシ系樹
脂を主成分とするインキを用い、電解エッチングはNaCl
電解浴中で電流密度：10A/dm² 、時間：30秒間の処理を
施した。以上の処理による溝形成は圧延方向に対し直角
方向とし溝幅：約0.2mm 、深さ：約20μｍ、溝間隔：３
mmで連続的な線状に形成されるようにした。電解エッチ
ングに際しては、板巾方向に電極を５分割し、溝深さが
板巾方向で均一になるようエッチング電流を分割制御し
た。なお、板巾方向の溝深さの測定は電解エッチング槽
出側で接触針式粗度計により行った。

【００２９】エッチング処理後の鋼板はアルカリ液中に
浸漬することによりエッチングレジストを除去したのち
脱炭焼鈍、最終仕上焼鈍し更に上塗りコーティングを施
した。このように処理して得られた製品からエプスタイ
ン試片を採取し、歪取焼鈍ののち磁気特性を測定した。
結果を電流分割制御を実施しない鋼板と比較して表２に
示す。

【００３０】

【表２】

【００３１】表２より巾方向電流分割制御を実施した鋼
板は実施しない鋼板に比べ、更に鉄損の低減が得られて
いることがわかる。 （実施例２）インヒビターとしてAlN 、MnSe、Sbを含む
3.3 ％けい素綱の熱間圧延板を中間焼鈍をはさむ２回の
冷間圧延により0.18mm厚まで圧延し、この冷延板表面に
グラビアオフセット印刷によるエッチングレジスト塗布
後、電解エッチングを施すことにより線状の溝を形成し
た。電解エッチングに際しては、板巾方向に電極を５分
割し、溝深さが板巾方向で均一になるようエッチング電
流を分割制御した。

【００３２】エッチングレジストの塗布、電解エッチン
グ、溝形成及び溝形成後の処理などは実施例１と同様の
方法で行った。このように処理して得られた製品の磁気
特性を表３に示す。

【００３３】

【表３】

【００３４】表３より巾方向電流分割制御を実施した鋼
板は実施しない鋼板に比べ、更に鉄損の低減が得られて
いることがわかる。

【００３５】

【発明の効果】本発明は、最終製品板厚まで冷間圧延し
た方向性電磁鋼板用冷延板表面に、エッチングレジスト
を塗布したのち、電解エッチング処理を施して線状溝を
形成する工程を含む低鉄損方向性電磁鋼板の製造方法に
おいて、電解エッチング槽内の電極を板巾方向に複数個
に分割した構成とし、かつ各電極に通電する電流値を板
巾方向における溝深さが均一化するように制御すること
により工業的に安定して、さらに従来に優る低鉄損の方
向性電磁鋼板を得ることができ、しかもかかる鋼板は歪
取り焼鈍による鉄損の劣化がないので、積鉄心、巻鉄心
用いずれにも使用でき、変圧器の効率向上に大きく寄与
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】電流分割制御を実施した場合としない場合の板
巾方向の溝深さのばらつきを示すグラフ。

【図２】電流分割制御を実施した場合としない場合の板
巾方向の鉄損Ｗ_17/50 のばらつきを示すグラフ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩住 基仁 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 日 比谷国際ビル 川崎製鉄株式会社東京本社 内 (72)発明者 東藤 剛 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 最終製品板厚まで冷間圧延を施した方向
   性電磁鋼板用冷延板表面にエッチングレジストを塗布し
   たのち、電解エッチング槽内に設けた電極に通電して電
   解エッチング処理を施して該冷延板表面に線状溝を形成
   し、しかるのち該レジストを除去し、その後脱炭焼鈍
   し、ついで最終仕上焼鈍を施す方向性電磁鋼板の製造方
   法において、前記電解エッチング槽内の電極を板巾方向
   に複数個に分割した構成とし、電解エッチング槽出側鋼
   板を巻取るまでの間において板巾方向における溝深さを
   測定し、その測定値に基づいて板巾方向における溝深さ
   が均一化するように分割した各電極に通電する電流値を
   制御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。