JPH07506625A - 電気鋼のドメイン精錬を行う方法及び装置 - 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】 電気鋼のドメイン精錬を行う方法及び装置本発明は、電気鋼のドメイン精錬を行 う方法及び装置、特に（これに限定されるものではないが、）高透磁率の粒子配 向性電気鋼に関するものである。特に、（これに限定されるものではないが、） 本発明は、局所的な塑性変形を電気鋼ストリップまたは電気鋼板に作り出すこと のできる装置に関するものである。前記局所的な塑性変形によって、ストリップ または電気鋼板のドメイン構造が精錬され、ストリップまたは電気ｍｔｉの絶縁 コーティングにダメージをり。

えることなく、電力ｆｆ４失を低減化することができ、ひいては処理後の１ｇコ ーティングの必要性をなくしている。

粒子配向性電気鋼の磁化特性が、既知の方法で処理することによって高められ、 電気鋼内の粒子を優先的に配列できることが知られている。

磁化特性を向上させる既知の方法に関する問題点は、最適な粒子配列を行うこと によって、同時に最適な粒子サイズよりも大きな粒子サイズを生成することとな り、この結果、より小さな粒子サイズ及びドメイン壁間隔の場合よりも電力損失 が大きくなる。

人工的に粒子境界を作ることによってドメイン精錬を行う既知の技術は、機械的 な方法、レーザまたは高電圧放電システムを使用する。

今までのところ、機械的な方法は、比較的高価なレーザシステムが慣用的に商業 上使用されるため、市場で使用されにくい。比較的安価なスパークアブラーショ ンによる方法（高電圧放電システム）も使用されるが、このシステムはどちらか というと商業的に活発に使用されているとはいえない。

ドメイン精錬は、処理中に電気鋼板の表面と接触する直径０．７ｍｍのオーダの 極めて小さなボールが使用される機械的なボール・スフラッチング（ｓｃｒａＬ ｃｈｌｎｇ）として知られている方法によって実現されるが、当該方法は宮利的 に継続及び実行が困難である。また、電気鋼の表面のスフラッチングが生じると 、処理後に電気鋼の再コーテイングが必要となる。

本発明は、高透磁率の粒子配向性電気鋼のドメイン構造を精錬するための方法及 び装置を提（ヱーするものである。ここでは、局所化された高圧が電気鋼の表面 にｌ−給され、電気鋼板またはストリップの回転方向に灯して通常垂直な方向に 、約５ｍｒｒ＋ｌｔ間した線間隔で塑性変形からなる線を形成する。

本発明の一態様である電気鋼のストリップまたは電気鋼板のドメイン精錬を行う ための方法は、直径が比較的大きな複数の離間したボールを電気鋼ストリップま たは電気鋼板と接触させることによって、局所的な塑性変形からなる線を前記電 気鋼ストリップまたは電気鋼板に形成する工程を備えている。

本発明の他の態様である電気鋼のドメイン精錬を行うための装置は、支持体内に 取り付けられ、電気鋼のストリップ又は電気鋼板の表面と直接接触し、はぼ前記 電気鋼のストリップまたは電気鋼板の幅にわたって延在する局所的な塑性変形か らなる線を作りだし、電気鋼のドメイン精錬を行う回転臼？′１一部ヰイのアレ イから成るアセンブリと、各部４４と、前記電気鋼ストリップ又は電気鋼板との 間の相対的な線形移動を１３１１１％するための手段と、を備えている。

各回転１’ｌ／Ｉ：部＋４が、比較的多数の小さなボールと接触する比較的直径 の大きなボールを備え、その支持体から弾性的にバイアスされ（変位し）、前記 電気鋼ストリップ又は電気鋼板の表面と接触するように構成されていることが好 ましい。各ボールを、任意の好適な１１ｉＪｌ？耗性柵料、例えばクロム鋼また は窒化珪素から作ることができる。電気鋼が、ドメイン精錬プロセスの間、比較 的硬質な表面／基板上に支持されることがｌｒましい。当該基板を樹脂接合祠と すること、または樹脂接合ヰ４てコートすることができる。または、前記基板を ステンレス鋼とすることもてきる。当５Ｊｕｓ板は、処理される電気鋼板または ストリップよりも幅が広いことが好ましい。他の構成として、基板が大きな直径 のローラまたは連続的なベルトとすることができる。

上記の３つの段落に記載されている方法及び装置は、容易に市販製品とすること がてき、比較的安価で作動する。さらに、当該装置は、同一の動作を行う際に難 しい調整を行う必要がなく、比較的容易にｆｆ１ｒ！ｊすることがてきる。さら に、処理後に電気鋼を再コーテイングする必要がなく、且つ当該方法を、連続的 なストリップ移動または製品のストリップ割り出し方法に適用することができる 。処理速度を速くすることもてきる。

以下、図面を参照して本発明を説明する。

図１は、本発明による装置の断面図であり、図２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄは、本 発明による装置の他の実施例を示す図であり、 図３は、本発明による装置の他の実施例の断面図であり、図４及び５は、それぞ れ本発明による他の装置の甲面図及び側面図であり、 図６及び７は、それぞれ本発明による更に他の装置の断面の（１孔面図及び側面 図であり、 図８及び９は、それぞれ本発明による更に他の装置の断面の甲面図及び側面図で あり、 図１．ＯＡ及びＩＯＢは、本発明により処理され粒子精錬されたスチールの表面 を示す図である。

図１に示す装置は、スチール支持ケース３内に回転自在に取り（Ｎ１けられた、 一般的に直径が１２〜３２ｍｍのクロム鋼ボール２を有するアセンブリ１を備え ている。他の直径のボールを使用することもできる。使用する直径の範囲は、１ ０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲である。また、これらのボールは、例えば窒化珪素など のクロム鋼以外の他の耐摩耗性材料から製造することもてきる。ベアリング４は 、ボール２及びケース３からなる対向面との間に位置決めされ、低１？擦アセン ブリを構成し、処理中に比較的大きなボールが鋼板の表面上を自由に回転できる ようにしている。ネジ切りされたシャフト５が、ケース３から上方に延在し、カ ートリ・ソジ等に好適に取す付けられる。

図２から明らかなように、割り出しく１０＋Ｉｃｘｉ口ｇ）モードで使用される 場合、アセンブリは、複数のクロム鋼ボールユニット２を有することができる。

各支１１ｉカートリッジ上のこれらの相対的な位置は、処理される板またはス］ ・リップの長さ及びアセンブリに？・１する相対的な移動方法に基づき選択され る。図２ａに示す実施例では、いくつかのクロム鋼ボールユニッｔ−２の位置か 示されており、各列のボールが、それぞれ隣接する列に対してオフセラｌ−Ｌ、 、旋回の際のストリップの回転方向に対して直角なライン間の間隔を５ｍｍのオ ーダとする。当該実施例において、使用中のボール及びケースからなるアセンブ リが、固定されているストリップの全幅を旋回し、使用するボールユニ・ノドか 取る長さに等しい間隔たけ、矢印Ａによって示される方向に横方向に前記ストリ ップを割り出しできるようにしている。慣用の直線運動ユニットを、旋回駆動機 構として使用することかできる。

図２ｂに示す実施例では、幾つかの並んだクロム鋼ボールユニットからなるアセ ンブリか使用される。当該ボールユニットは、高透磁率の電気鋼から成る連続的 または周期的に移動するストリップの幅を好適な速度で横切り、往復運動的にあ る限られた範囲で旋回し、一般的に５ｍｍＭ間した局所的な塑性変形からなる線 を作り出す。

ストリップの移動方向を矢印“Ａ“て示す。

図２Ｃに示す配置において、アセンブリはストリップの下方面又は下方面の幅に わたって連続的に旋回するように支持されたクロム鋼ボール６の配置を資し、こ のようにして、各ボールユニットか、ストリップの回転ノｊ向に垂直な、約５ｍ ｍ離間した歪の線を作り出す。上方又は下ノｊに戻り道を設け、ボールユニノ！ ・かストリップ面て接触しないようにしている。この特定の実施例における一般 的な製品配置を図６に示す。

図２ｄに示す実施例では、クロム鋼ボールユニットを再び使用し、これらが、は ぼ円形にストリップを連続的に旋回する。このようにして、ストリップ幅にわた って、わずかに湾曲した歪線が作り出され、一方向にストリップを旋回し、戻り 道てストリップを外れることでドメイン精錬を行う。１つの円形移動配置を使用 するする代わりに、いくつかの円形移動配置を使用することができ、アセンブリ のサイズを小さくすることができる。この特定の実施例における一般的な製品配 置を図４．５及び７に示す。

図３に示すように、各アセンブリ１は、ボルト９によって駆動部亭４１０に固定 されたカートリッジ８内に支持される。スプリング１１が、ネジ切りされていな い取り付はシャフト１２の回りに配置され、ボールユニット２が処理中にストリ ップ又は板と接触できるようにしている。代案として、ボールユニット２をスト リップ又は板と接触させる気体力学的方法を使用することもてきる。

図４及び５に示す装置は、回転自在カートリッジ１４内に支持されたクロム鋼ボ ール１２から成る円形アレイを備えている。当該回転自在カートリッジは、電気 モータ１６によって回転する鉛直方向シャフト１５を有している。ストリップを 参照番号１７によって示し、その意図する移動方向を矢印“Ａ”によって示す。

甲坦面スチール基板１８をストリップ１７の下方に位置決めする。図４から明ら かなように、ストリップ１７は、ストリップ幅と交差する一方の通路の間、スト リップ面からマスクされている。

動作中、スチールストリップは、輪１９がら基板１８にわたって連続的に移動し 、クロム鋼ボール１２と接触し、所望の歪線を作り出す。ストリップ１７及びカ ートリッジ１４の移動速度を選択し、ストリップに対して一般的に垂直な歪線を 形成する。

図６及び図７に示す装置は、図４及び図５に示す装置と類似しており、同様の構 成要素には同一の参照番号を付す。しかしながら、この実施例では、クロム鋼ボ ール１２の代わりに、シャフト２２に取り付けられたクロム鋼リング２１を使用 する。他の点において、図６及び図７に示す装置は、図４及び図５に示す装置と 同一である。

図８及び図９に示す装置は、一対の回転目／１：、なホイール２２を備えている 。当該ホイール２２の回りに、それぞれクロム鋼ボール２４を支持する連接カー トリッジ２３のアレイが通っている。ボール２４は、矢印“Ａ”の方向に連続し て移動するスチールストリップ２５の幅と交差して垂直に移動する。

本発明のスチールボール叉はリングによって行われる精錬は、図１０Ａ及び図１ ０Ｂから明らかである。ドメイン精錬の行われた領域を参照番号２５で表示する 。

本発明による装置を使用して行われる試験の具体例を以下に示す。

燐酸塩コートされた、最終的には６１軸−Ｘ　３０５＋ｇｍの大きさの高透磁率 粒子配向電気鋼板のいくつかのサンプルが得られ、電力損失定された。

直径１２．５ｍｍの一つのボールユニットを使用するパイロットラインがこれら のサンプルを処理するのに使用された。この時のスプリング装置によって１ｊえ られる力は、２〜６ｋｇｆ　（２０〜６ＯＮ）のオーダである。一般的に与えら れる力の大きさを、４．５〜５．５ｋｇｆのオーダとすることもできる。

スチールの歪線内に力を作用させることによって、ドメイン精錬を、板の両側で 明らかに検出することができる。磁気ドメイン検査装置を使用して観察されるド メイン精錬は、図９より明らかである。

サンプルの絶縁コーティングは、試験の間、本質的なダメージを受けない。とい うのは、力が作用された圧力線は、しばしば観察するのが困難だからである。し かし、ドメイン検査装置を使用すれば、作用を視覚により明らかに認識すること ができる。スパークアブラーンヨン（ｓｐａｒｋ　ａｂｌａＬｌｏｎ）又はレー ザを用いて実現される精錬の効果を、処理された板の両側で常に検出てきるわけ てはないが、上記精錬方法を用いれば、板の両側で常に明らかに検出可能である 。

絶縁抵抗が、１１３６４０４．バート２、添付書類りの二重電極方法によって再 ）１定される際に、電力損失及び透磁率の値が再７１＄１定された。

達成される損失低下の一般的な値、及び処理の透磁率値に及ぼす影響を以下の表 １に示す。

表１ ラージボールユニッ］・によるドメイン精錬の結果１　１．００Ｂ　０．９４１ 　８．５　１．９［ｉ６　１．９８５２　＋、０１５　０．９２９　ｇ、５　１ ．９６２　１．９６２３　０．９８１　０．８８９　９．４　１．９Ｂ８　１． ９６７４　０．９６４　０．９＋９　４．７　１．９８３　１．９５９５　０． ９５１　０．９０７　４．６　！、９５２　１．９５０６　１．０７Ｂ　１．０ １４　５．８　１．９１０　１．９０３７　１．００５　０．９３７　６．８　 １．９５８　１．９５３８　０．９７５　０．９２５　５．１　１．９５１　１ ．９４８９　１．０５９　０．９９６　５．９　１．９５５　１．９４８１０　 １．０４６　０．９８７　５．６　１．９４８　１．９４１好適なサンプルに対 する、損失低下及び最終的な損失の良好な値、例えば９．４％の損失低下、０． ２７ｍｍの材料に対して０．８８９Ｗ／ｋｇの最終損失が得られたことは、表の 結果から明らかである。

結果は、透磁率の値の低下が小さいことを示しているが、これはあまり重要なこ とではない。結果の範囲は、スパークアブラーションを用いての結果として一般 的なものである。その結果は、例えば、開姶伺料の粒子サイス、配向性、及びコ ーティング特性に依存している。

以下の表２に示される絶縁データは、本発明による方法を使用することによって 、絶縁抵抗を河しく劣化させることがなく、再コーテイングを行う必要がないこ とを示している。

表２ ラージボールユニットの絶縁抵抗 ドメイン精錬サンプル（非再コーティング）サンプル　表　示　値　（％） １０オームより大　２５オームより大 本発明の特徴をさらに説明して例証するために、以下の具体例を提供する。

具体例１ ０．２７ｍｍＸ６１０ｍｍＸ２２０ｍｍの高透磁率の粒子配向性電気鋼のいくつ かのサンプルが得られた。これらは、直径１９．１ｍ１ｎのボールユニットに作 用する所定範囲の力を用いて、ドメイン精錬された。歪線の間隔は１０ｍｍであ る。表３の結果は、作用する力を大きくすることによって、電ノ月Ｒ失に影響を 及はずごとを明らかに示している。例えば、（’＋川する力が４．３９ｋｇの場 合には０５１％の損失低下にすぎないが、作用する力を５．８ｋｇに増加させる と、損失低下値は６．８８％となる。

表３より、直径３１．８ｍｍのボールユニットを使用した場合にも同様の結果が 得られることが分かる。ここで、４．９４ｋｇの力が作用することによって、２ ．４２％の１３４失低下が生しるのに対して、５．８７１ｃＨの力が作用するこ とによって、５．２４％の損失低下が生じる。

表３ ボールユニット　作用するカ　％損失低下の直径（ｍｍ）　（ｋｇ） ５、８２　６．８８ ６．１５　４．８４ 具体例２ 具体例１と同様に、高透磁率の粒子配向性電気鋼のいくつかのサンプルか得られ た。これらは、所定範囲の歪線間隔及び所定範囲の直径をカバーするボールユニ ットアセンブリに対して、所定範囲の力を作用させることによってドメイン精錬 された。

この結果を表４に示す。この結果より明らかに、線間隔が５ｍｍよりも小さいこ とは望ましくない。

表４ ボールユニット　線間隔　作用する力　電力損失　％損失の直径（ｍｍ）　（ｍ ｍ）　（Ｉｃｇ）　Ｗ／ｋｇ　低下１３−１．７Ｔ、５０１１ｚ 初期　最終 Ｉｎ　Ｏ，９７４０，９３０４，５２ ７，５０，９７４０，９１８５，７５ ［ｉ　０．．９７ＲＯ，９２０５，７０＋２．７　５　４，５５　０．９７４　 ０．９２４　５．０７３．７５　０．９７４　０．９３＋　４．４２３　０．９ ７Ｇ　０．９４２　３．４５Ｉｎ　Ｏ，９７５０，９１６ｆｔ、０２７．５　０ ．９７５　０９１８　５．８１８　０．９７［１０，９１８５，９１ １９，１５４，１３８０，９７５０，９１２６，５３，７５０，９７５０，９２ ４５，２３３０，９７Ｂ　０．９３７　３．９９ １０　０．９９２　０．９４１　５．０７７．５　０．９９３　０．９３７　５ ．Ｂ４２５．４　６　５．８６　０．９８４　０．９３１　５．３８５　’　０ ．９９２　０．９５０　４．２３．７５　０．９９３　０．９６０　３．２６Ｉ ｎ　０．９８ｇ　０．９３４　５．５７．５　０．９８Ｂ　０．９２５　Ｇ、２ ３１．８　６　Ｂ、＋４　０．９９０　０．９３３　５．１３８５　０．９ｇ８ 　０．９３９　５．０２３．７５　０．９８Ｂ　０．９４０　４．７＋０　０． ９８４　０．９３４　５．＋５３９．７　７．５　６，４８　０．９１’１７　 ０．９３［ｉ　５．２３６．０　０．９８＋　０．９３４　４．８６具体例３ 種々のボールユニットアセンブリを用いてドメイン精錬されたサンプル及び歪線 間隔が１０ｍｍである作用する力の場合に達成される損失紙ドの他の例を表５に 示す。ここで、９．６５％までの損失紙ド値が達成されたことがわかる。

表５ ボールユニット　線間隔　作用する力　電力損失　％損失の直径（ｍｍ）　（ｍ ｍ）　（ｋｇ）　Ｗ／ｌｃｇ　低下１１−１．７Ｔ、　５０１１ｚ 前　後 １！１．１　１ｏ　５．１２１．０８９　＋、０２＋　６．２４１．０９５　＋ 、００１　８．５８ １．０３７０．９７４　６．０８ ３１．８　１０　５．５５１．０９２　＋、０２６Ｂ、０４１．０３４０．９６ ９　Ｂ、２９ ４．８１１．ＯＲ３１，００ｇ　５．２Ｂ５．２１１．１１５１．０５３　５． ５１３１９．１　’１０　’５，２１１．０５７０．９５５　９．６５５．２１ １．００００．９３８　１１ｉ、４４．５６１．０Ｇ９０．９８８　７．５８４ ．５６１．１０８１．００７　９．１１＋２．７　１０　４．８Ｂ　０．９８７ ０．９２９　５．８８４．８６０．９９９０．９４１　５．８１１９．１　Ｉｎ 　５．２１０．９４４０．９２７　８．７４具体例４ 種々の直径のボールユニット、種々の線間隔、及び通常用いられるよりも大きな 作用力を使用してドメイン精錬されたいくつかのサンプルに関して絶縁測定を行 った。

サンプルは、タフノール受板及びステンレス鋼受板を用いて処理された。

絶縁測定の結果を表６に示す。ここで、すべての場合において、処理後に優れた 絶縁抵抗が保持されたことがわかる。

表６ ボール　作用力　ライン間隔　絶縁抵抗　コメントの直径　（ｋｇ）　（ｍｍ） 　％テスト（ｍｍ）　１０ルより大　２５Ａより大＋２．７　５．１５　５　１ ００　１００３．７５　ｔｏｏ　１００ １９．１　４．６８　３．７５　１００　１００　タフノール３　１００　１０ ０　受板 １９．１　５．２１　３．７５　１００　１ｏ。

３　１００　＋００ ５　ｔｏｏ　ｔｏ。

２５．４　Ｂ、４７　３．７５　１００　１００１０　１００　ｔｏ。

３１．８　Ｂ、７４　７．５　１００　１００ｔｏ　［００ｔｏ。

３９．７　７，０８　７．５　１００　１００６．０　１００　１００ １９．１　５．２１　３．７５　１００　１００ステンレス鋼６　１００　１０ ０　受板 本発明による方法及び装置をｌｌｌ１こ実施例につき説明したが、本発明の範囲 を逸脱しない転回内で種々の変更を行うことができること明らかである。

補正書の翻訳文の提出書（特許法第１８４条の８）平成６年１１．Ｊｌ　７　Ｉ ｌ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．支持体内に収り付けられ、電気鋼のストリップ又は電気鋼板の表面と直接接 触し、ほぼ前記電気鋼ストリップまたは電気鋼板の幅にわたって延在する局所的 な塑性変形からなる線を作りだし、電気鋼のドメイン精錬を行う回転自在部材の アレイから成るアセンブリと、前記部材と、前記電気鋼ストリップ又は電気鋼板 との間の相対的な線形移動を提供するための手段と、を備えている電気銅のドメ イン精錬を行うための装置。
2. ２．前記アセンブリの前記回転自在部材を前記ストリップ又は電気鋼板の表面と 非接触にする間、前記電気鋼ストリップ又は電気鋼板を前記アセンブリに対して 周期的に移動させるための手段を備えている請求項１に記載の装置。
3. ３．前記電気鋼ストリップ又は電気鋼板を前記アセンブリに対して連続的に移動 させるための手段を備えている請求項１に記載の装置。
4. ４．各回転自在部材が、玉軸受内に支持された比較的直径の大きなボールを備え 、その支持体から弾性的にバイアスされ、前記電気鋼ストリップ又は電気鋼板の 表面と接触するように構成された請求項１〜３のいづれか一項に記載の装置。
5. ５．各ボールを、クロム鋼または窒化珪素から作る請求項１〜４のいづれか一項 に記載の装置。
6. ６．前記回転自在部材が、処理される長さの電気鋼と接触している間、前記処理 される長さの電気鋼が比較的硬質な基板上に支持される請求項１〜５のいづれか 一項に記載の装置。
7. ７．前記基板が、ステンレス鋼プレートを備えている請求項６に記載の装置。
8. ８．前記基板が、大きな直径のローラを備えている請求項６に記載の装置。
9. ９．各ボールの直径を、１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲とする請求項１〜８のいづれ か一項に記載の装置。
10. １０．各ボールの直径を、１２ｍｍ〜３２ｍｍの範囲とする請求項９に記載の装 置。
11. １１．前記ボールによって作られる局所的な塑性変形からなる線の間隔が５ｍｍ 〜１５ｍｍである請求項１〜１０のいづれか一項に記載の装置。
12. １２．直径が比較的大きな複数の離間したボールを電気鋼ストリップまたは電気 鋼板と接触させることによって、局所的な塑性変形からなる線を前記電気鋼スト リップまたは電気鋼板に形成する工程を備えている電気鋼のストリップまたは電 気鋼板のドメイン精錬を行うための方法。