JPS6037105A - 鉄損の低い一方向性電磁鋼板とその製造方法 - 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】 技術分野 鉄損の低い一方向性電磁鋼板とその製造方法に関してこ
の明細書に述べる技術内容は、製品板厚とその平均結晶
粒径および絶縁被覆により鋼板光面に付加される張力と
の相関関係の適切な組合わせによって鉄損の著しい低減
を実現することに関連し、一方向性電磁鋼板の属してい
る技術の分野を占めている。

背景技術 一方向性電磁鋼板は、変圧器をはじめその他の鉄心材料
として使用され、一般に次に示す磁気特性の優れている
ことが重要である。

すなわち、励磁電流が１００ＯＡ／ｍのときの磁束密度
Ｂ１ｏが高いことと、そして磁束密度１　、　？　Ｔｅ
５ｌａ周波数５０　Ｈｚのときの鉄損”１／’ｉｏが低
いことである。

最近の進歩した技術によれば１通常０．８０ｍｍ厚仕上
の製品板のＷ１′１５ｏで、　１．０５Ｗ／ｌｙ以下を
示すような、かなり低い鉄損を有する一方向性電磁鋼板
も一部製造されるに至っている。

周知のように鉄損は、そのはは−を占める履歴損と残り
の渦電流損から成立っている。

まず履歴損の減少は、上掲Ｂｌｏを向上すること。

すなわち製品板の方向性を発達させることと、鋼板中の
介在物、夾雑物を低減することとにより著効を奏し、近
年極めて高い磁束密度を有する一方向性電磁鋼板の製造
が成就され得た理由の一つにこの方向性発達による履歴
損の減少を挙げることができる。

他方鉄損の４を占める渦電流損の減少方法としテハ、最
近異常損失（ａｂｎｏｒｍａｌｙ　ｌｏｓ、ｓ　）の成
因に関する研究解析の報告例も散見され種々な提案も“
なされている。

発想の端緒 発明者らは、製品板板厚を薄くすると同時に、製品板の
平均結晶粒径を微細化し、かつ製品板に対して好適な張
力を付加することの最適組合わせによって、きわめて容
易に一方向性電磁鋼板の鉄損を、Ｗ１ｙ１５ｏで０．９
０Ｗ／梅以下となし得ることを知見した。

ここに元来製品板板厚ｆ薄くすれば、鉄損は当然に減少
するが、一定の板厚以下の薄さになると、鉄損は却って
急激に増加する。すなわち板厚が薄くなると鉄損が減少
するのは、主として渦電流損が低下するためであること
はよく知られているところでおるが、さらに板厚が薄く
なるとともに履歴損が増加して渦電流損の減少分をはる
かに上まわるので、全体の鉄損は急激に増大するのでる
る。

発明者らの検討によると製品蓼平均結晶粒径と適切な張
力の組合わせにより、製品板の板厚をさらに薄くするこ
とによって一層の低鉄損化をはかることが可能になるこ
とが判明した。

発明の目的 上記究明の結果に従って、鉄損の極めて低い一方向性電
磁鋼板を提供することがこの発明の目的である。

発明の構成 上記目的は、次の事項を骨子とする配慮および手頴によ
って有利に成就される。

一方向性電磁鋼板の常法による圧延過程を経て最終板厚
０．１８〜０．２５ηＬｍに仕上げた、Ｓｉ含有量２．
０〜４．０重量％（以下成分組成につき単に俤で示す）
のけい素鋼薄板にして、フォルステライト系被膜および
ガラス質被膜の２重被覆を有するほか該鋼板の平均結晶
粒径が１．０〜Ｆ３．０ｍｍφであり。

かつ上記被覆によシ付加された張力が０　、２４　ｋＶ
／ｒｒＬｍ”以上であることを特徴とする鉄損の低い一
方向性電磁鋼板（第１発明）。

ｓｉ　：　２．０〜４．０係を含有する一方向性電磁鋼
板用素材に熱間圧延を施したのち、均−化焼なましを経
る一次の冷間圧延又はさらに中間焼なｉしを挾む２次以
上の冷間圧延により最終板厚０．ユｅ〜０．２５ｍｍに
仕上げ、しかるのち脱炭焼なすし過程におけるフォルス
テライト系被膜ふ・よび最終焼なましを経たのちのガラ
ス質被膜による２重被覆として、該２重被覆被膜の熱膨
張係数は地鉄のそれに対し５０係以下でかつ、両面にお
ける合計被膜厚２〜５μｍにて適用することからなる鉄
損の低い一方向性電磁鋼板の製造方法（第２発明）。

上記のように製品板板厚を薄くして、製品板結晶粒径を
微細化するためには、もちろん適当な１次粒成長抑制剤
（いわゆるインヒビター）を含み、かつ適当な１次再結
晶集合組織を有する鋼板について、最適な仕上条件を選
択することが重要なのは云うまでもない。すなわち製品
板結晶粒径を微細化すると云っても２次再結晶を十分な
らしめるだめのインヒビターは１重要な役割を果すわけ
でるる。

ここに２次再結晶焼なまし前の１次再結晶集合組織にお
いて（１１０）（００１）方位をもつ結晶粒の数を増加
させる必要がある。

なおこのような方法については、出願人の先に開示した
特開昭５１−７８７８８号、公報が有利に適合する。

すなわち２次再結晶に先立って、１次再結晶焼鈍を行な
う際に、ゴス・方位を示す粒の集積を十分性なわしめる
処理をすることに特徴がおる。これらの開示に従って得
られた製品板は、通常０．８５ｍｍ程度の最終板厚にお
いて、簡単に１．００Ｗ／ｋｆ以下の値を示すが、営ら
に鋼板に張力を付加することによって、よｐ低い鉄損値
を得ることができる。

かような張力伺力口による低鉄損化については、板厚が
薄い程、その効果が着しくなり、この理由は以下のよう
に考えられる。

一方向性電磁鋼板に張力を加えると、磁区の細分化がな
されて、鉄損が低下することはよく知られ・さらにこの
効果は、磁区幅が広い程多大であることも知られている
とおシである。

惨すなわち板厚を薄くすると、同じ粒径の場合。

磁区の幅が広くなり、従って張力による磁区幅の細分化
による低鉄損の効果は著しくなるといえる。

なお以上の張力付加の具体的な手段としては。

鋼板表面への焼鈍分離剤の塗布によって生じるフォルス
テライト系の下地被膜及びその上へさらにコーティング
したガラス被膜を重ね二重被覆を施すのが有利である。

しかしながらこのようにして付加される鋼板への張力に
は、限界があって、むやみに大きい張力を付加し得るわ
けでもないので、得られる張力の範囲で鉄損低減の効果
を十分にあげるためには。

板厚が薄い程有利であるといえる。

この発明においては、けい素２．０〜４．０重量％のけ
い素鋼板につき、最終冷間圧延にて足まる最終板厚を０
．１８〜Ｑ、２１ｉｍｆｉの範囲にて従来のそれよシも
はるかに薄くした上で、フォルステライト系被覆および
その後のガラス質被膜との２重被覆。

それも被膜の熱膨張係数は、地鉄のそれに対し５０チ以
下、また両面における合計被膜厚にて２〜５μｍとなし
、これによって付〃口される張力を０、＋２４ｋｙ／ｍ
ｍ以上にて、平均結晶粒１．Ｕ　〜（ｉ、Ｏｍｒｎφの
範囲とすることを組合わせ一′るようにして極めて著し
い鉄損の低減が可能となる。

以下この発明について図面をもとに詳細に説明するが、
通常の一方向性電磁鋼板用素材に熱間圧延を施し、均−
化焼なましに引き続き冷間圧延と必要に応じた中間焼７
Ｓ１″ましを加えて、所定の最終板厚とした後、脱炭最
終仕上げ焼なましを行って平均結晶粒径ｂ　、　Ｏｍｍ
の製品板とした試料の張力付加に伴う鉄損の変化を、製
品板厚のパラメータに従い第１図で図示した。

鉄損は・張力の増加とともに減少し、従来のように板厚
（１，３０ｎｚｍ程度での鉄損は、張力付加により最初
かなり急激に低下するがＯ、２６に４／Ｗｋｍ程度以上
にてかなりゆるやかな減少に転じてそれをこえる張力の
増加に対しほぼ飽和状態に達してＷ才。

値を０．９Ｗ、／ｋｌ以下にはなし得ないことが分る。

他方０−２’６ｍｍおよび０．１７１ｎ４′ｎ厚への薄
層化によって鉄損は、張力の増力口にともなってより急
激にイ＋下１．−ｒｒｔン−Ａ＞つＪ−／７ｉイＩｆ−
’Ｔ８１ｆｆシＨヒ−１＋２．７す）η’：ｊＣ１Δ張
力を付加しても、上記のようにいち早く飽和状態には達
しないことが明らかである。

すなわち、鉄損減少に及ぼす張力の効果は板厚が薄い程
顕著であシ、この点第２図にて最終板厚゛と鉄損の関係
に及ぼす張力の影響を、製品板厚０　、８　ｍｍに至る
種々な板厚について示すように張力の増加とともに、鉄
損の極小を呈する製品板厚がよ）薄くなり、かつ鉄損極
小値自体もより低下していくことが分る。張力刊加によ
る鉄損の減少率は、板厚が薄い程、増加していることに
ついては、第１図の結果と同様である。

この発明による一方向性電磁鋼板の製造においてＳｉが
４％！Ｄも多いと冷延時の板割れが激しくなり、これに
反しＬＯ％に満た１よいと、γニα変態のため１００（
１℃以上の最終焼なましを行うことができなくなって低
鉄損化の効果が少なくなるのでＳｉ含有量は、２．０〜
４．０チの範囲にしなければならない。

そのほかＯについては圧延集合組織適正化のだや０．０
１〜０．０６　％の範囲またＩｎは、ｓ、ｓｅ等と析°
出してインヒビターとなるための必要上、０．０Ｒ〜０
．８チの範囲とすることが、のぞましくインヒビタとし
ては、　Ｓ　、　Ｓｅ、　Ｓｂ、　Ｓｎ、　’ｔ’ｅ、
　Ｂｉ；　ｆｌどが単独あるいは複合で０．１チ以内の
範囲において適合する。

かかる元素を主成分とし、目的に応じる成分調整をした
組成の溶鋼を溶製してスラブとした後。

常法に従い、すなわち１３００〜１４００℃で加熱し、
熱間圧延して、１．５〜５　、　Ｏｍｍの熱延鋼帯とし
、この銅帯は均−化焼なまし後１回または必要によりさ
らに中間焼なましを挾む２回以上の冷間圧延により０．
１−１．Ｏｆ′Ｍｎの最終板厚の冷延鋼帯とする。

冷間圧延はそれに先立って７００〜１１００℃の温度範
囲内で８０秒から１時間の均−化焼なましを施し、また
２次以上の冷間圧延を行う場合、中間にてやはり７００
〜１１００℃の温度範囲で８０秒〜８０分の中間焼なま
しを施すことは磁気特性を向上させるためにより好まし
い。

ここに２次以上の冷間圧延を行う場合に最終冷延圧下率
は、特に注意する必要があり、出願人が先に開示した特
公昭５１−１８４６９号公報に記載しであるように、最
終冷延圧下率が４０％未満では大きく成長した製品板粒
径を得ることができても＜００１）軸方向が圧延方向に
揃わなくなシ、他方−′８５％を越えると、二次再結晶
が不完全となるので４０〜８５％の範囲内にする必要が
ある。

かくして得られた最終板厚の冷延鋼帯は、７００〜９０
０℃の湿水素中で脱炭焼なましし、ついでＭ、Ｏを主体
とする焼鈍分離剤を塗布し、コイル状に巻き取って最終
焼きす壕しを施す。

最終焼きなましは８００〜９５０℃で２次再結晶を十分
に完了させ、引き続き水素雰囲気下１０００℃以上で純
化焼きなましを施す。

平均結晶粒径については１　、０　？ｌＺ？７Ｌより小
さい場合はほとんど２次再結晶していなくて、圧延方向
へのゴス粒の高度の集積化は望めず、また、ヒステリシ
ス損失が増力口し、全体の鉄損が増加してしまう。また
６、０ｍｍφ以上の粒径を有する場合は、渦電流損が増
加してしまい、全体の鉄損が増加して°しまうので、平
均結晶粒径は１．０〜６　、０　ｍｍφが望ましい。

このあと絶縁性向上に兼ねて鋼板に張力を付加するため
にガラス質コーディング被膜剤を塗布シ。

４００〜９００℃の範囲で焼付けを行う。

−／ｊ５ス質コー７−インク被膜剤としては、コロイド
状シリカとりん酪塩を主体とする処理液を用いる。処理
液はたとえばコロイド状シリカ１Ｏ−５Ｑチ濃度の水分
散液１００部に対し、りん酸マグネシラＡＩＯ〜５０％
濃度の溶液１ｆｔ５０，５００部を混合した液又はこの
混合液に無水クロム酸ｌ〜５ｔあるいは、さらに重クロ
ム酸カリヮム０．５〜５．０２を添加した配合が適合す
る。

焼付は温度は、４００−９，００　Ｃノｆｆ＠Ｇｙ５ｉ
良＜、４００℃未満では焼付けの効果が少なく、また９
００℃をこえると鋼板に悪影響を与える。

このガラス質被膜の焼付量は、銅板に与える張力が０　
、２４　ｋｇ／ｍｍ”以上になる債ならば、コーティン
グ被膜の成分などには必ずしも依存しな込が１通常必要
とする張力を滑るためには・銅板の最終板°厚が０．１
５ｍｍ程度のとき、鋼板両側で２．２部湛以上オた０、
２５ｍｍ程度のとき同じ＜８．１部ｍ以上必要である。

一般に鋼板の両面における合計被膜厚で２〜５μη↓が
適合する。

５μｔｎ（ｒ−こえて厚くなシすぎると占積率を損なう
。

実施例　１ ａ　：　０．０４８１　Ｓ土　：　８．０５　％　、　
Ｋｎ　：　０．０６８　チ。

Ｓｅ　：　０．０２１部残部Ｆｅの組成になるｌ　５０
　ｒｎｍ厚の連鋳スラブを１４００℃で８時間加熱処理
した後８　Ｑ　ｍｍ厚のシートバーに熱延し、引続イテ
８・Ｏｍｍ厚に仕上げ熱延を施した。

次にこれらの鋼板に酸洗を加えてスケールを除去した後
、９００℃のＮ、雰囲気中で６分間保持する均−化焼な
ましを施した。

この後第１次冷延を施して脱脂をした後中間焼なましを
９００℃Ｎ２中で１０分間保持して１次に第２次の冷間
圧延を施し、最終板厚を０．１４．０．２０および６４
７ｍｍとした。

冷間圧延された板は、鋼板表面を軽酸洗して懺面を清浄
化した後、８００℃で約５分間、湿水素中で焼なましを
行い、脱炭をさせた。このとき平均結晶粒径はそれぞれ
１５〜２０μｍであった。

その後Ｍ、Ｏを主体とする焼鈍分離剤ｆ：塗布して８６
６℃で８０時間Ｎ、中で保持した後１１８０℃で１０時
間Ｎ２中で保持して、純化焼なましを行った。

その後鋼板表面を水洗、・乾燥した後、８００℃のＮ、
中で５分間で８種類、すなわち （４）　コロイド状シリカ２０％水分散液１００ＣＣ＋
リン酸マグネシウムｓｏｗ溶ｙｓｏｃｃ の）：（Ａ）液＋無水クロム酸液８ｆ そのときの磁気測定結果を衣１に示す。

°実施例　２ ０　：　０．０４％、Ｓｉ　：　８．２５　％　１Ｍｏ
　：　０．０５％。

Ｓ　：　０．０２５　％の組成の一方向性電磁鋼板用素
材スラブを熱間圧延後２　、７　ｍｍ厚の熱延板とした
。その後に均−化焼なましを９００℃×５分、また中間
焼なましは９７５℃×５分の各条件で２回の冷間圧延を
施し、最終板厚を０．１８　、　０．１５　、　ｏ、ｇ
ｏ　、　０．２８および０．８６？７Ｌ７７Ｌとした後
、何れも８００℃湿水素中で５分間保持して、脱炭焼な
ましを行い、引続いてＭ、Ｏを主体とする焼鈍分離剤を
塗布して最終□゛゛仕上焼なましを施した。さらに実施
例１の（０）液を塗布して８００℃空気中で５分間の焼
付きを行った場合の磁気特性を調べ表ｚに示す。

実施例　８ 実施例２のうち最終仕上厚Ｑ、２９ｍｒｎの製品板につ
いて下地被膜形成後その上から実施例１の（ト）液の厚
みを（１）　２．０μ善、（ａ）Ｌ８μ鵠、（８）　２
．８μｍ、（４）８．８μｍと変えて塗布して８００℃
の蒸気中で５分間保持して焼付けた場合の磁性結果を表
３に示す。

表　８ 注（）被覆付加張力 発明の効果 以上のとおシこの発明による場合は、鉄損の極めて高い
一方向性電磁鋼板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、最終板厚をパラメータとして、鉄損におよぼ
す張力付加の影響を示すグラフ。 第２図は、最終板厚と鉄損の関係に及ばず張力付加の影
響を示すグラフである。 ｃｒ（１’Ｐ／ｍ’） 最終販厚惰宗

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　一方向性電磁鋼板の常法による圧延過程を紅で最終
   板厚０．１１１１〜０．２５ｍｍに仕上げた。 Ｓｉ含有量２．０〜４，０重量％のけい素鋼薄板にして
   、７オルステライト系被膜およびガラス質被膜の２重被
   覆を有するほか、該薄板の平均結晶粒径が１．０〜５　
   、０　ｍｍφであシ、かつ上記被覆によシ付加された張
   力が０゜２４　ｋｐ／ｍｍ”以上であることを特徴とす
   る鉄損の低い一方向性電磁鋼板。 ａｓｉ；２．０〜４．０重量％を含有する一方向性電磁
   鋼板用素材に熱間圧延を施したのち、均−化焼なましを
   経る一次の冷間圧延又はさらに中間焼なましを挾む２次
   以上の冷間圧延により最終板厚０．１８〜０　、２５　
   ｍｍに仕上げ、しかるのち脱炭焼なまし過程におけるフ
   ォルステライト系被膜および最長部なましを経たのちの
   ガラス質被膜による２重被覆として、該２重被覆被膜の
   熱膨張係数を地鉄のそれに対し５０チ以下でかつ、両面
   における合計被膜厚２〜５μｍにて適用することからな
   る鉄損−の低い一方向性電磁鋼板の製造方法。