JPH08134551A - 鉄損及び磁歪特性の優れた一方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鉄損及び磁歪特性の優れた一方向性電磁鋼板
の製造方法を提案する。 【構成】 Ｃ：０．１０％以下、Ｓｉ：２．７〜４．０
％を含有する電磁鋼スラブを公知の方法で処理する一連
の一方向性電磁鋼板の製造において、最終工程である形
状矯正焼鈍後のコーティング焼き付け中の鋼板の伸びを
０．０３％以上、０．１５％以下とし、冷却過程４００
℃までの温度勾配を１．５℃／cm以内とし、かつ冷却過
程７００℃〜２５０℃の温度範囲内で、５０［Oe］以上
の磁場をかけ、鉄損及び磁歪特性の優れた一方向性電磁
鋼板を製造する。 【効果】 鉄損、磁歪の優れた一方向性電磁鋼板の製造
が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は方向性電磁鋼板の形状矯
正焼鈍方法にかかわり、鉄損及び磁歪特性の優れた一方
向性電磁鋼板の製造を行うものである。

【０００２】

【従来の技術】一方向性電磁鋼板は、変圧器の鉄芯など
に使用され、磁気特性が優れていること、中でも鉄損が
低いことが重要である。加えて最近では環境の面から変
圧器等の騒音低減が重要視されるようになり、磁歪の低
い材料が要求されるようになってきている。これらの要
求に応えるには最終製品の内部歪をできるだけ少なくす
る必要がある。一方向性電磁鋼板は珪素鋼スラブを熱間
圧延し、焼鈍して１回または２回以上の冷間圧延により
最終板厚にして、脱炭焼鈍、必要に応じて窒化焼鈍を
し、焼鈍分離材を塗布し、工業的にはコイル状で焼鈍を
行う。

【０００３】次いで形状矯正と張力コーティングを施す
連続短時間焼鈍を行っている。この形状矯正焼鈍は鋼板
に内部歪を残すことなくコイルセットを除去し鋼板の平
坦化を図ることが重要である。これを達成するため例え
ば特開昭６０−２６２９８１号公報に示されるような鋼
板の伸びを０．５％以下に抑制する方法、或いは特開昭
６１−１５９５２９号公報に示されるような鋼板温度が
７００〜８５０℃における張力を０．３５kg／mm² 以下
として歪取りを行うといった方法等を提案している。ま
た本発明者等は特願平６−９４５１０号において鋼板伸
びと冷却過程の幅方向の温度むらの規制について提案し
ている。

【０００４】方向性電磁鋼板は周知の如く二次結晶によ
って（１１０）［００１］方位の結晶粒を発達させてい
るが、この結晶粒のサイズは通常数mmといったいわば単
結晶の集まりであり、これらの磁気特性（鉄損、磁歪）
は張力による影響を受ける。また鋼板の板厚は０．５mm
以下、一般には０．３５mm以下と非常に薄いものであ
る。従って鋼板張力の僅かな変動を精度よく制御し、磁
気特性を上記のごとく一定の範囲内に管理することが重
要である。近年鉄損特性とともに、磁歪特性が重要視さ
れているが、これらを両方満足させる形状矯正焼鈍方法
はほとんど確立しておらず、今後の更なる改善技術が待
望されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は鉄損特性、磁
歪特性の極めて優れた形状矯正焼鈍を伴う一方向性電磁
鋼板の製造方法を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は重量比でＣ：
０．１００％以下、Ｓｉ：２．７〜４．０％を含有する
一方向性電磁鋼板用スラブを熱間圧延し、必要に応じて
熱延板焼鈍をし、通常の１回圧延或いは２回圧延工程で
処理した後、脱炭焼鈍をし、必要に応じて窒化処理をし
た後最終仕上げ焼鈍を施し、更にコーティング液を塗布
し焼き付ける一連の一方向性電磁鋼板の製造において、
コーティング焼き付け工程に於いて、焼き付け中の鋼板
の延びを０．０３％以上、０．１５％以下とし、冷却過
程の４００℃までの鋼板幅方向の温度勾配を１．５℃／
cm以内とし、且つ冷却過程７００℃以下の温度範囲で５
０［Oe］以上の磁場をかけることを特徴とするものであ
る。

【０００７】以下実験結果を基に説明する。 実験１ 工場で仕上焼鈍を行ったＳｉ：３．２５％を含む板厚
０．２３mmの高磁束密度一方向性電磁鋼板（フォルステ
ライト被膜付き）をフープに切り出し、形状矯正焼鈍炉
で８４０℃×３０秒の連続焼鈍下で付与張力を変えて鋼
板の伸びと鉄損の関係を調べた。なお、コーティング液
として燐酸アルミニウム、無水クロム酸を主成分とする
ものを使用した。更に同一条件において冷却過程７００
℃から２５０℃の範囲で５０［Oe］の磁場中冷却をおこ
なった。結果を図１に示す。

【０００８】伸びが０．０３％未満では形状矯正が十分
でないため、低鉄損が得られない。一方０．１５％超で
は結晶粒界スベリが起こり鉄損を劣化させる。適正な伸
びの範囲は０．０３〜０．１５％の範囲である。磁場中
冷却を行ったものはさらに低鉄損が得られることを示し
ている。

【０００９】実験２ 同じく工場で仕上焼鈍を行ったＳｉ：３．３％を含む板
厚０．３０mmの高磁束密度一方向性電磁鋼板をフープに
切り出し、形状矯正焼鈍炉で８６０℃×３０秒の連続焼
鈍下で鋼板の伸びを０．０６％になるように張力を調整
し形状矯正焼鈍を行った。なお、コーティング液は実験
１と同じものを使用した。 ７００℃〜４００℃、７００℃〜２５０℃、磁場
冷却なしの鉄損特性を表１に示す。磁場をかける温度域
は７００℃〜２５０℃の範囲内であれば良い。

【表１】

【００１０】実験３ 実験２と同一コイル、同一条件で形状矯正焼鈍をし冷却
過程７００℃〜２５０℃の温度域において磁場の強さを
０［Oe］、５０［Oe］、１００［Oe］、３００
［Oe］の４水準とし処理を行った。鉄損特性を表２に示
す。磁場の強さは５０［Oe］以上で効果がある。

【表２】

【００１１】実験４ 工場で仕上焼鈍を行ったＳｉ：３．２５％を含む板厚
０．２３mmの高磁束密度一方向性電磁鋼板を形状矯正焼
鈍炉で８６０℃×３０秒の連続焼鈍を鋼板の伸び率が
０．０６％となるように鋼板の付与張力を調整して行っ
た。なお、コーティング液は実験１と同じものを使用し
た。この焼鈍の冷却過程において、鋼板幅方向中央部の
温度６００℃においてＮ₂ ガスにより温度を調整し幅方
向に温度勾配を作った。更に冷却過程７００℃から２５
０℃の範囲において３００［Oe］の磁場をかけた処理も
行った。

【００１２】温度勾配と磁歪特性の関係を図２に示す。
値は差動トランス法により磁束密度１．９Ｔにおける測
定結果である。なお鋼板幅方向の温度勾配は、冷却帯を
通過する鋼板に接触式板温計を幅方向に走査させて測定
した。これから判るように鋼板幅方向の温度勾配が小さ
くなるほど、磁歪特性が良くなっている。

【００１３】次に本発明の限定理由について述べる。Ｃ
は０．１％を超えると脱炭が極めて困難となるので０．
１％以下とする。Ｓｉは鉄損低減に必要な元素であるが
２．７％未満では低鉄損が望めず、一方４．０％超では
製造上問題があるため２．７〜４．０％とした。形状矯
正焼鈍時の鋼板の伸びは０．０３％未満では形状矯正が
十分でなく鉄損低減が小さく、一方０．１５％を超すと
結晶粒界スベリを起こし鉄損が劣化する。よって０．０
３〜０．１５％の範囲とした。

【００１４】次に均熱温度から冷却過程４００℃までに
おける鋼板幅方向の温度勾配は１．５℃／cm以内であれ
ば磁歪の低い材料が得られるが、これを超すと大きく劣
化する。このような理由から１．５℃／cm以下とした。
このように鋼板の伸びを狭い範囲とすることと、鋼板幅
方向の温度勾配制御の相乗効果により、鉄損のみなら
ず、磁歪特性も良好となるのである。

【００１５】次に磁場中冷却条件の限定理由について述
べる。磁場中冷却条件については例えば五弓等著「珪素
鋼板」に６．５％Ｓｉ−Ｆｅの導磁率向上効果、或いは
近角著「強磁性体の物理」にパ−マロイへの適用効果が
述べられている。しかし二次再結晶現象を利用した方向
性電磁鋼板について、しかも形状矯正焼鈍ラインにおい
て適用した例はこれまでなかった。即ち、従来知られて
いたのは６．５％Ｓｉ材での透磁率の改善効果である
が、本発明者等は、更に実験を重ねたところ、他の条件
との組合わせで方向性電磁鋼板の鉄損及び磁歪特性を向
上させ得ることを知見したのである。更に同じ方向性電
磁鋼板においても本発明のような僅かな歪（伸び）を与
えた後に適用する方が、無歪状態で適用するより効果的
であることが判った。この理由は明確でないが、転位の
再配列によって磁区の磁化方向への向きがより揃い易く
なるためではないかと考えている。

【００１６】磁場をかける温度域上限については磁気変
態点以上では効果がないため変態点以下７００℃とする
必要が有る。低温側は特に限定されるものではないが焼
鈍炉の冷却設備費の観点から２５０℃以上が好ましい。
更に好ましいのは７００℃〜４００℃の範囲である。磁
場の強さについては５０［Oe］以上であれば鉄損低減効
果が現れることを確認して決めた。

【００１７】また本発明は、ＡｌＮ、ＭｎＳ等どの様な
インヒビターを用いる方向性電磁鋼板に対しても効果が
有る。また、インヒビターを脱炭焼鈍後の窒化により導
入する方法に対しても適用可能である。

【００１８】

【実施例】

実施例１ Ｃ：０．０８２％、Ｓｉ：３．２５％を含む電磁鋼を公
知の方法で熱延し、熱延板焼鈍し、冷間圧延して０．３
０mm板厚とし、次いで脱炭焼鈍をし、鋼板表面にＭｇＯ
を主成分とする焼鈍分離材を塗布し、コイル状で１２０
０℃の焼鈍を行った。この後焼鈍分離材を除去し燐酸ア
ルミニウム、無水クロム酸を主成分とするコーティング
液を塗布し８５０℃×３０秒の連続焼鈍を行った。

【００１９】この焼鈍において張力を変化させて鋼板の
伸び率を０．０２％、０．０５％、０．１０％、０．２
０％の４水準とした。冷却過程７００℃〜２５０℃に於
いて３００［Oe］の磁場をかけたものも処理した。な
お、冷却過程５００℃における鋼板幅方向の温度勾配は
０．８℃／cmであった。磁気特性を表３に示す。本発明
の範囲で低鉄損が得られている。

【表３】

【００２０】実施例２ Ｃ：０．０５４％、Ｓｉ：３．２５％を含む電磁鋼を公
知の方法で熱延し、熱延板焼鈍し、冷間圧延して０．２
３mm板厚とし、次いで脱炭焼鈍し、窒化処理をし、鋼板
表面にＭｇＯを主成分とする焼鈍分離材を塗布し、コイ
ル状で１２００℃の焼鈍を行った。この後焼鈍分離材を
除去し燐酸アルミニウム、無水クロム酸を主成分とする
コーティング液を塗布し８６０℃×３０秒の連続焼鈍を
行った。

【００２１】この焼鈍において鋼板の伸び率を０．０８
％にし、冷却過程６００℃における鋼板幅方向の温度勾
配を０．２℃／cm、１．０℃／cm、２．２℃／cmとし
た。また冷却過程７００℃〜２５０℃の温度域において
３００［Oe］の磁場をかけた。磁気特性を表４に示す。
本発明の範囲で低鉄損、低磁歪が得られた。

【００２２】

【表４】

【００２３】実施例３ Ｓｉ：３．２０％を含む板厚０．２７mmの工場でプロセ
ッシングした仕上げ焼鈍後の一方向性電磁鋼板を切り出
し次の処理をした。 試料Ａ：小型Ｂｏｘ焼鈍炉でフラットな厚鋼板に挟み焼
鈍し形状矯正した。 試料Ｂ：形状矯正なし（湾曲した状態）

【００２４】この２通りの試料を連続形状矯正焼鈍炉で
燐酸アルミニウム、無水クロム酸を主成分とするコーテ
ィング液を塗布し８５０℃×３０秒の焼鈍を行ない、冷
却過程７００℃〜３００℃において２００［Oe］の磁場
をかけた。この通板条件は、試料Ａについては無張力
で、試料Ｂは０．０５％の伸びを与えた。磁気特性を表
５に示す。連続焼鈍で形状矯正した試料Ｂが鉄損改善効
果が大きいことが判る。

【表５】

【００２５】

【発明の効果】本発明により鉄損が低くかつ低磁歪の一
方向性電磁鋼板を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋼板の伸びと鉄損の関係を示す図表である。

【図２】幅方向の温度勾配と磁歪の関係を示す図表であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 幸司 北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新日本製 鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 黒木 克郎 北九州市戸畑区大字中原46−59 日鐵プラ ント設計株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量比でＣ ：０．１００％以下、 Ｓｉ：２．７〜４．０％を含有する一方向性電磁鋼板用
   スラブを熱間圧延し、通常の１回圧延或いは２回圧延工
   程で処理した後、脱炭焼鈍をし、最終仕上焼鈍を施し、
   更にコーティング液を塗布し焼き付ける一連の一方向性
   電磁鋼板の製造において、コーティング焼き付け工程
   の、焼き付け中の鋼板の伸びを０．０３％以上、０．１
   ５％以下とし、冷却過程の４００℃までの鋼板幅方向の
   温度勾配を１．５℃／cm以内とし、且つ冷却過程７００
   ℃以下の温度範囲で５０［Oe］以上の磁場をかけること
   を特徴とする鉄損及び磁歪特性の優れた一方向性電磁鋼
   板の製造方法。
2. 【請求項２】 重量比でＣ ：０．１００％以下、 Ｓｉ：２．７〜４．０％を含有する一方向性電磁鋼板用
   スラブを熱間圧延し、熱延板焼鈍をし、通常の１回圧延
   或いは２回圧延工程で処理した後、脱炭焼鈍をし、最終
   仕上焼鈍を施し、更にコーティング液を塗布し焼き付け
   る一連の一方向性電磁鋼板の製造において、コーティン
   グ焼き付け工程の、焼き付け中の鋼板の伸びを０．０３
   ％以上、０．１５％以下とし、冷却過程の４００℃まで
   の鋼板幅方向の温度勾配を１．５℃／cm以内とし、且つ
   冷却過程７００℃以下の温度範囲で５０［Oe］以上の磁
   場をかけることを特徴とする鉄損及び磁歪特性の優れた
   一方向性電磁鋼板の製造方法。
3. 【請求項３】 脱炭焼鈍と最終仕上げ焼鈍の間に窒化処
   理を施すことを特徴とする請求項１または２記載の鉄損
   及び磁歪特性の優れた一方向性電磁鋼板の製造方法。