JPS6256926B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（技術分野） 鉄損の低い方向性けい素鋼板の製造方法に関し
て、この明細書で述べる技術内容は、とくに鋼板
表面のフオルステライト被膜に異厚領域を区画形
成すると共に、該領域における鋼板表面近傍を異
質領域とすることによつて、鉄損特性を向上させ
ることに関連している。 （背景技術） 方向性けい素鋼板は主として変圧器その他の電
気機器の鉄心として利用され、その磁化特性が優
れていること、とくに鉄損（W17／50で代表され
る）が低いことが要求されている。 このためには、第一に鋼板中の２次再結晶粒の
＜001＞粒方位を圧延方向に高度に揃えることが
必要であり、第二には、最終製品の鋼中に存在す
る不純物や析出物をできるだけ減少させる必要が
ある。かかる配慮の下に製造される方向性けい素
鋼板は、今日まで多くの改善努力によつて、その
鉄損値も年を追つて改善され、最近では板厚0.30
mmの製品でW17／50の値が1.05w/Kgの低鉄損の
ものが得られている。 しかし、数年前のエネルギー危機を境にして、
電力損失のより少ない電気機器を求める傾向が一
段と強まり、それらの鉄芯材料として、さらに鉄
損の低い一方向性けい素鋼板が要請されるように
なつてきた。 （従来技術とその問題点） ところで、方向性けい素鋼板の鉄損を下げる手
法としては、Si含有量を高める、製品板厚を薄く
する、２次再結晶粒を細かくする、不純物含有量
を低減する、そして（110）〔001〕方位の２次再
結晶粒をより高度に揃えるなど、主に冶金学的方
法が一般に知られているが、これらの手法は、現
行の生産手段の上からはもはや限界に達してい
て、これ以上の改善は極めて難しく、たとえ多少
の改善が認められたとしても、その努力の割には
鉄損改善の実効は僅かとなるに至つている。 これらの方法とは別に、特公昭54−23647号公
報に開示されているように、鋼板表面に２次再結
晶阻止領域を形成させることにより、２次再結晶
粒を細粒化させる方法が提案されている。しかし
ながらこの方法は、２次再結晶粒径の制御が安定
していないため、実用的とは云いがたい。 その他特公昭58−5968号公報には、２次再結晶
後の鋼板の表面にボールペン状小球により、微小
歪を鋼板表層に導入することにより、磁区の幅を
微細化し、鉄損を低減する技術が、また、特公昭
57−2252号公報には、最終製品板表面に、圧延方
向にほぼ直角にレーザービームを数mm間隔に照射
し、鋼板表層に高転位密度領域を導入することに
より、磁区の幅を微細化し、鉄損を低減する技術
が提案されている。さらに、特開昭57−188810号
公報には、放電加工により鋼板表層に微小歪を導
入し、磁区幅を微細化し、鉄損を低減する同様の
技術が提案されている。これら３種類の方法は、
いずれも２次再結晶後の鋼板の地鉄表層に微小な
塑性歪を導入することにより磁区幅を微細化し鉄
損の低減を図るものであつて、均しく実用的であ
り、かつ鉄損低減効果も優れているが、鋼板の打
抜き加工、せん断加工、巻き加工などの後の歪取
り焼鈍や、コーテイングの焼付け処理の如き熱処
理によつて、塑性歪導入による効果が減殺される
欠点を伴う。なおコーテイング処理後に微小な塑
性歪の導入を行う場合は、絶縁性を維持するため
に絶縁コーテイングの再塗布を行わねばならず歪
付与工程、再塗布工程と、工程の大幅増加にな
り、コストアツプをもたらす。 （発明の目的） この発明は、上記した先行技術とは発想を異に
した磁区幅の細分化手段をもつて、高温における
歪取り焼鈍の後においても特性劣化を伴わずに、
製品の磁区幅細分化の実効を確保し得るようにし
た方向性けい素鋼板の製造方法を与えることを目
的とする。 （発明の端緒） この発明は、方向性けい素鋼板の表面被膜を構
成するフオルステライト被膜において厚みの異な
る領域すなわち異厚領域の存在が製品の磁区幅の
細分化に極めて有利に寄与すること、そしてかか
る異厚領域の形成に際して、フオルステライト異
厚領域形成予定部分に、CuやCrなど地鉄とは異
なる金属やそれらの酸化物などを塗布あるいはめ
つきしておき、その塗布層あるいはめつき層に部
分的にエネルギーを加えて地鉄内に塗布あるいは
めつきした異種元素を部分拡散せしめることが、
磁区幅細分化に一層有効に作用するという新規知
見に立脚する。 （解決手段の解明経緯） 方向性けい素鋼板の製造工程において、最終板
厚に冷間圧延された鋼板は有害な炭素を取除くた
め通常脱炭焼鈍が施される。かかる焼鈍によつて
鋼板は、内部に微細な分散第２相からなる抑制剤
を含有した１次再結晶集合組織となるが、同時に
鋼板表面層は微細なSiO₂粒子が地鉄内に分散し
たサブスケール構造となる。この脱炭・１次再結
晶板には、その表面にMgOを主成分とする焼鈍
分離剤を塗布したのち、２次再結晶焼鈍ついでそ
れに引き続き1200℃前後での高温純化焼鈍が施さ
れる。この２次再結晶焼鈍によつて鋼板の結晶粒
は、（110）（001）方位の粗大な粒になる。また高
温純化焼鈍によつて鋼板内部に存在していた抑制
剤の１部であるＳやSeやＮ等は鋼板地鉄外に除
去される。 さらに、この純化焼鈍において、鋼板表層のサ
ブスケール中のSiO₂と表面に塗布された焼鈍分
離剤中のMgOが、次式、 2MgO＋SiO₂→Mg₂SiO₄ …(1) のように反応して鋼板表面に、フオルステライト
（Mg₂SiO₄）の多結晶からなる被膜を形成する。こ
のとき、余剰のMgOは未反応物として、鋼板と
鋼板との融着を防止する役割を果す。そして高温
純化焼鈍を終えた鋼板は未反応の焼鈍分離剤を取
除き、必要に応じて絶縁コーテイングの上塗りや
コイルセツトを取除くための処理を施して製品と
なすわけである。 ところで発明者らはフオルステライト被膜の役
割を再調査した結果、この被膜が張力付加型コー
テイングと同様、鋼板に張力を付加し、磁区を細
分化していること、しかも鋼板の磁区幅の細分化
効果は場所により微妙に異つていることを見出し
た。そこでさらに鋼板の磁区幅の細分化傾向につ
き綿密な検討を加えた結果、フオルステライト被
膜の厚みが変化している場所で磁区の細分化効果
が著しいことを究明したのである。 さらにこのフオルステライト被膜の厚みを変化
させる手段として、たとえばめつき処理を利用し
た場合に、このめつき部分にエネルギーを加えて
地鉄内にめつき層の異種元素を部分的に拡散させ
たところ、磁区細分化効果につき望外の成果が得
られたのである。 （発明の構成） この発明は、上記の知見に由来するものであ
る。すなわちこの発明は、Si：2.0〜4.0wt％（以
下単に％で示す）を含むけい素鋼熱延板に、１回
または中間焼鈍を挾む２回以上の冷間圧延を施し
て最終板厚とし、ついで脱炭焼鈍を施したのち、
焼鈍分離剤を塗布してから最終仕上げ焼鈍を施す
ことによつて方向性けい素鋼板を製造するに当
り、最終冷延後、焼鈍分離剤を塗布するまでの間
に、鋼板表面上に、フオルステライト反応阻害物
質を、連続または非連続の線状に付着させ、しか
るのち該付着領域のみにエネルギーを付与して付
着物質を地鉄中へ部分拡散させることを特徴とす
る、鉄損の低い方向性けい素鋼板の製造方法であ
る。 この発明において、フオルステライト反応阻害
物質の鋼板表面への付着手段としては、該物質混
入液の塗布またはめつき処理が有利に適合する。 以下この発明について具体的に説明する。この
発明の素材は、公知の製鋼方法、例えば転炉、電
気炉などによつて製鋼し、さらに造塊―分塊法ま
たは連続鋳造法などによつてスラブ（鋼片）とし
たのち、熱間圧延によつて得られる熱延コイルを
用いる。 この熱延板は、Siを2.0〜4.0％含有する組成で
ある必要がある。というのは、Siが2.0％未満で
は鉄損の劣化が大きく、また4.0％を超えると、
冷間加工性が劣化するからである。その他の成分
については方向性けい素鋼板の素材成分であれ
ば、いずれも適用可能である。 次に冷間圧延により、最終目標板厚とされる
が、冷間圧延は、１回もしくは中間焼鈍を挾む２
回の冷間圧延により行なわれる。このとき必要に
応じて熱延板の均一化焼鈍や、冷間圧延に替わる
温間圧延を施すこともできる。 かような冷間圧延ののち、またはその後に脱炭
可能な程度の酸化性雰囲気もしくはサブスケール
形成可能な程度の弱酸化性雰囲気中で１次再結晶
焼鈍を施したのち、鋼板表面に、連続または不連
続の線状にフオルステライト反応を阻害する物質
を塗布あるいはめつき処理によつて付着させるわ
けである。ここにフオルステライト反応阻害物質
としては、該反応を妨げる物質であればいずれで
もよく、とくに限定されることはないが、その後
の地鉄内への部分拡散および磁区細分化効果を考
慮すると、Al粉末の塗布やCu、Cr、SnおよびNi
などのめつきがとくに好適である。 また線状付着領域の区画形態については、その
幅0.05〜2.0mm、その向きは圧延方向に対して60
〜90゜程度の角度で、しかも相互の線間隔は２〜
15mm程度が望ましい。 なお不連続な線の場合、離間距離が0.5mm以上
になると効果は減殺される。 ついでフオルステライト反応阻害物質の付着領
域のみにエネルギーを与えて、鋼板表面に付着し
た異種元素を地鉄内に拡散させるわけであるが、
かかるエネルギーの付与手段としては、レーザー
ビームや放電加工など極小部分にエネルギーを付
与できる方法であればいずれもが使用できる。か
かる処理によつて、鋼板表面およびその近傍の地
鉄内には、フオルステライト形成反応を阻止する
だけでなく、局所的に磁気的不均質性を付与する
一種の合金層が区画形成される。 なおこの際に生じる熱による塑性歪は、引続い
て施される高温の仕上げ焼鈍によつて効果的に除
去される。 次にかかる処理を施したのち、焼鈍分離剤を鋼
板表面に公知の手法によつて塗布し、しかるのち
２次再結晶と不純物除去とを兼ねた最終仕上げ焼
鈍を施す。 かくしてフオルステライト反応阻害物質を付着
させた領域においては、フオルステライト被膜に
異厚個所が形成されると共に、その鋼板表面近傍
には異質部分が生じることになる。 ここにこの発明に従いフオルステライト被膜に
異厚領域を区画形成することによつて鉄損特性が
改善される理由は、該被膜に異厚領域を設けたこ
とにより鋼板表面には異張力領域が生じるが、こ
の異張力によつて鋼板表面に弾性歪が導入され、
その結果磁区が有効に細分化されるためであろう
と考えられる。 このような異張力弾性歪を附加した方向性けい
素鋼板においては、鋼板の地鉄表層部に塑性歪領
域やレーザー照射痕のような高転位密度領域を存
在させる従来法の場合と異なり、人為的な塑性歪
領域がみられないので、通常800℃前後で１分間
から数時間にわたつて施される歪取り焼鈍を施し
ても鉄損の劣化がほとんどないという特筆すべき
利点がある。前者の場合は、地鉄表層部の塑性歪
が高温によつて消滅されていくので鉄損の劣化が
生じるという致命的な欠点を有するが、この発明
の場合は歪取り焼鈍の有無にかかわらず良好な鉄
損を示す。 また、異厚領域下の地鉄内に部分的に拡散され
た異種元素は、局所的に磁化状態を変化せしめる
ために、磁区細分化の効果をより有効に作用させ
るものと推定される。 （実施例） 実施例 １ Ｃ：0.032％、Si：3.25％、Mn：0.07％、Ｓ：
0.03％およびSb：0.03％を含有し、残部は実質的
にFeの組成になるけい素鋼熱延板を、中間焼鈍
を挾む２回の冷間圧延によつて厚み0.030mmの冷
延鋼板としたのち、脱炭１次再結晶焼鈍を施し、
ついでこの鋼板の表面に焼鈍分離剤を塗布するに
先立ち、５％の硫酸銅溶液を鋼板表面上に連続し
て線状に塗布することによつて銅の部分めつきを
施こした。このとき部分めつき域の形状は、圧延
方向と直角に幅0.4mmの線状で、線と線の間隔は
５mmとした。ついで部分銅めつきを施こした素材
のうち１部はその上に焼鈍分離剤を塗布した。ま
た他の１部には、めつき層の上から、レーザーを
照射して銅を下地金属層に拡散させ、しかるのち
その上から焼鈍分離剤を塗布した。さらに他の一
部には、脱炭１次再結晶焼鈍後に部分めつきを施
さず直ちに焼鈍分離剤を塗布して比較材とした。 ついで上記の各素材に仕上げ焼鈍を施したとこ
ろ、部分銅めつきを施した素材については、めつ
き施工部分にフオルステライトの異厚部分が生じ
ていた。 得られた各製品の磁気特性について調べた結果
を、下記に示す。

【表】 なお、その後に800℃、３時間の歪取り焼鈍を
施したあとの鉄損についても調べたが、その値に
変化はなかつた。 実施例 ２ Ｃ：0.035％、Si：3.20％、Mn：0.075％、Se：
0.025％およびSb：0.03％を含有し、残部は実質
的にFeの組成になるけい素鋼熱延板を、中間焼
鈍を挾む２回の冷間圧延によつて厚み0.23mmの冷
延鋼板としたのち、脱炭１次再結晶焼鈍を施こ
し、ついでこの焼鈍板の表面に焼鈍分離剤を塗布
するに先き立ち、硫酸ニツケルの水溶液（水１
中に100gの割合の溶液）を鋼板表面上に連続し
て線状に塗布することによつてNiの部分めつき
を施こした。部分めつきの形状は圧延方向と直角
に幅0.3mmの線状で、線と線との間隔は３mmとし
た。部分Niめつきを施こした素材のうち１部は
その上から焼鈍分離剤を塗布した。また他の１部
には、めつき層の上から、レーザーを照射して
Niを下地金属に拡散させ、しかるのち、その上
から焼鈍分離剤を塗布した。さらに、他の一部に
は、脱炭１次再結晶焼鈍後に部分めつきを施さず
直ちに焼鈍分離剤を塗布して比較材とした。 ついで上記の各素材に仕上げ焼鈍を施したとこ
ろ、部分Niめつき施こした素材については、め
つき施工部分にフオルステライトの異厚部分が生
じていた。 得られた各製品の磁気特性について調べた結果
を下記に示す。

【表】 ついで800℃、３時間の歪取り焼鈍を施したあ
との鉄損についても調べたが、その値に変化は認
められなかつた。 （発明の効果） かくしてこの発明によれば、たとえ歪取り焼鈍
を施した場合であつても特性が劣化することのな
い低鉄損の方向性けい素鋼板を得ることができ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Si：2.0〜4.0wt％を含むけい素鋼熱延板に、
   １回の冷間圧延または中間焼鈍を挾む２回以上の
   冷間圧延を施して最終板厚とし、ついで脱炭焼鈍
   を施したのち、焼鈍分離剤を塗布してから最終仕
   上げ焼鈍を施すことによつて方向性けい素鋼板を
   製造するに当り、 最終冷延後、焼鈍分離剤を塗布するまでの間
   に、鋼板表面上に、フオルステライト反応阻害物
   質を、連続または非連続の線状に付着させ、しか
   るのち該付着領域のみにエネルギーを付与して付
   着物質を地鉄中へ部分拡散させることを特徴とす
   る、鉄損の低い方向性けい素鋼板の製造方法。 ２ フオルステライト反応阻害物質の鋼板表面へ
   の付着手段が、該物質混入液の塗布またはめつき
   処理である特許請求の範囲第１項記載の方法。