JPS6324019A - 低鉄損一方向性けい素鋼板の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 一方向性けい素鋼板の電気・磁気的特性の改善、なかで
も鉄損の低減に係わる極限的な要請を満たそうとする近
年来の目覚ましい開発努力は、逐次その実を挙げつつあ
るが、その実施に伴う重大な弊害として、一方向性けい
素鋼板の使用に当たっての加工、組立てを経たのちいわ
ゆるひずみ取り焼鈍がほどこされた場合に、特性劣化の
随伴を不可避に生じて、使途についての制限を受ける不
利が指摘される。

この明細書では、ひずみ取り焼鈍のような高温の熱履歴
を経ると否とに拘わらず、上記要請を有利に充足し得る
新たな方途を招くことについての開発研究の成果に関連
して以下に述べる。

さて一方向性けい素鋼板は、よく知られているとおり製
品の２次再結晶粒を（１１０１＜００１＞　、すなわち
ゴス方位に、高度に集積させたもので、主として変圧器
その他の電気機器の鉄心として使用され、電気・磁気的
特性として製品の磁束密度（Ｂｏ。

で代表される）が高く、鉄ｔｊｔ（Ｗ＋ｔｚｓｏ値で代
表される）の低いことが要求される。

この一方向性けい素鋼板は複雑多岐にわたる工程を経て
製造されるが、今までにおびただしい発明・改善が加え
られ、今日では板厚０．３（ｈｍの製品の磁気特性が８
１゜１．９０Ｔ以上、ＷＩ７／Ｓ。１．０５Ｗ／ｋｇ以
下、また板厚０．２３１１の製品の磁気特性が８．。

１．８９Ｔ以上、ＷＩ？１５゜０．９０讐／ｋｇ以下の
超低鉄損一方向性けい素鋼板が製造されるようになって
来ている。

特に最近では省エネの見地から電力損失の低減を特徴と
する請が著しく強まり、欧米では損失の少ない変圧器を
作る場合に鉄損の減少分を金額に換算して変圧器価格に
上積みする「ロス・エバリユエーション」　（鉄損評価
）制度が普及している。

（従来の技術） このような状況下において最近、一方向性けい素鋼板の
仕上げ焼鈍後の鋼板表面に圧延方向にほぼ直角方向での
レーザ照射により局部微小ひずみを導入して磁区を細分
化し、もって鉄損を低下させることが提案された（特公
昭５７−２２５２号、特公昭５７−５３４１９号、特公
昭５８−２６４０５号及び特公昭５８−２６４０６号各
公報参照）。

この磁区細分化技術はひずみ取り焼鈍を施さない、積鉄
心向はトランス材料として効果的であるが、ひずみ取り
焼鈍を施す、主として鉄心トランス材料にあっては、レ
ーザー照射によって折角に導入された局部微小ひずみが
焼鈍処理により解放されて磁区幅が広くなるため、レー
ザー照射効果がな（なるという欠点がある。

一方これより先に特公昭５２−２４４９９号公報におい
ては、一方向性けい素鋼板の仕上げ焼鈍後の鋼板表面を
鏡面仕上げするか又はその鏡面仕上げ面上に金属めっき
やさらにその上に絶縁被膜を塗布焼付けすることによる
、超低鉄損一方向性けい素鋼板の製造方法が提案されて
いる。

また特公昭５６−４１５０号公報においても銅板表面を
鏡面仕上げした後、酸化物系セラミックス薄膜を蒸着す
る方法が提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） 仕上焼鈍を経た一方向性けい素鋼板の表面に存在する酸
化物被膜を除去後、鋼板表面を鏡面化する方法として、
パフ、ブラシ等による機械研摩、化学的に表面を溶解さ
せる化学研摩および電気化学的に溶解させる電解研摩が
ある。こ゛のうち、機械研摩による場合、鋼板に歪を与
えずに研摩することは難しく、またこの加工歪は歪取り
焼鈍によっても完全に除去できないため、鉄損は上昇す
る。

したがって鉄損の低減を安定して実現するには、化学研
摩又は電解研摩による鏡面化が有利である。

しかしながら化学研磨の場合、研磨液の劣化によって著
しく研磨量が減少するが、電解研磨の場合は電気的な溶
解処理であるため研磨量は安定しており、工業的に適し
ている。

そこで鏡面処理およびそれに引続く張力付与コーティン
グによる低鉄損化に有利に適合する電解研摩条件を提案
することが、この発明の目的である。

（問題点を解決するための手段） 仕上焼鈍を経た一方向性けい素鋼板の表面の鏡面研磨に
よりヒステリシス損失を減少させると鉄損は大幅に向上
し、さらに渦電流損失を低減させるとより良好な鉄損が
得られ、この実現には鋼板に引張り応力を加えること、
又は人工粒界を導入し２次再結晶粒内の磁区幅を減少さ
せることなどが考えられる。

そこで発明者らは、鋼板の鏡面化方法を種々検討したと
ころ、単なる鏡面研磨でなく、研磨時に鋼板表面へ局所
的にほとんど研磨されない部分、すなわち非研磨部を形
成し、しかる後に張力付与型のコーティングを施すこと
で、単に鏡面化表面に張力を付与する場合に比し著しい
鉄損改善効果が得られることを見い出し、この発明を完
成した。

すなわちこの発明は、仕上げ焼鈍を経た一方向性けい素
鋼板につき、その表面の酸化物を除去し、ついで電解研
磨により鋼板表面を鏡面に仕上げてなる一方向性けい素
鋼板の製造方法において、上記電解研摩の際に、鋼板に
局所的な非電解研磨部を形成し、しかる後表面に張力付
与型のコーティングを施すことを特徴とする低鉄損一方
向性けい素ｗ４板の製造方法である。

また実施に当り、非電解研磨部を鋼板長手方向に対し６
０〜９０″で、２〜２０曹１の間隔の線状に形成するこ
とが有利に適合する。

張力コーティングとしては、コロイド状シリカ−リン酸
塩系の溶液を焼付ける、又はＴｉＮ　、　ＴｉＣおよび
Ａｌ２Ｏ３などのセラミックスをドライブレーティング
にて被着するなどの方法が好適である。

次に電解研磨に際し鋼板表面に局所的な非電解研磨部を
形成する手段について、第１図の電解研磨装置に従って
説明する。

図中１は電解研磨を施す鋼板、２は通電ロール、３は鋼
板の対極となるロール、４は鋼板の対極ロールに取付け
られた絶縁物質で作成された該ロール軸方向に延びる線
状の突起、５は鋼板１の通板方向を変更するロール、６
は電解研磨槽、そして７は電解研磨液である。なお突起
４の材質は例えば耐薬品性にすぐれるテフロン樹脂など
が好適である。

該電解研磨装置に鋼板１を通板すれば、鋼板表面に一定
の間隔、すなわち鋼板長手方向に対して６０〜９０°を
なす方向へ線状に延び、かつその間隔が２〜２０朋の非
電解研磨部が形成される。

ここで非電解研磨部の間隔を２〜２０１Ｍとしたのは、
通常一方向性けい素ｗ４仮の２次再結晶粒径の平均値は
２〜２０１１であり、上記の間隔をこの粒径と一致させ
ることによって鉄損値の効果的な低減が実現されるから
である。これは非電解研磨部の存在が２次再結晶粒内の
磁区を細分化することに起因していると考えられる。ま
た非電解研磨部の幅は０．１〜１ｍの範囲が好適であり
、Ｑ、ｌ＋ｎ未満では鉄損の低減が実現できず、１ｍｍ
をこえると表面粗さの増加により鉄損が劣化する。

（作　用） 鋼板表面の電解研磨に際し非電解研磨の導入によって鉄
損が改善することについての理由は明らかではないが、
非電解研磨部の存在が引続く張力付与コーティングによ
る鋼板への張力付与の分布を変え、これが通常の張力付
与の場合より磁区の細分化に大きく寄与しているものと
考えられる。

次にこの発明による、一方向性けい素鋼板の製造工程に
ついて説明する。

出発素材は従来公知の一方向性けい素鋼素材成分、例え
ば ■ｃ　：　ｏ、ｏｔ〜０．０５ＷＴχ　（以下単に％と
示す）、Ｓｉ　：　２．０〜４．０％、　Ｍｎ　：　０
．０１〜０．２％、Ｍｏ　：　０．００３〜０．１％、
Ｓｂ　：　０．００５〜０．２％、Ｓ又はＳｅの１種あ
るいは２種合計で、０．００５〜０．０５％を含有する
組成 ■Ｃ：　０．０１〜０．０８％、　Ｓｉ　：　２．０〜
４．０％、ｓ　：　ｏ、ｏｏｓ〜０．０５％、Ｎ　：　
０．００１〜０．０１％、Ｓｏｌ　Ａｌ：　０．０１〜
０．０６χ、Ｓｎ　：　０．０１〜０．５％、　Ｃｕ　
：　０．０１〜０．３％、Ｍｎ　：　０．０１〜０．２
％を含有する組成■Ｃ：　０．０１〜０．０６％、　Ｓ
ｔ　：　２．０〜４．０％、Ｓ　：　０．００５〜０．
０５％、Ｂ　：　０．０００３〜０．０００４％、Ｎ　
：　０．００１〜０．０１％、Ｍｎ　：　０．０１〜０
．２％を含有する組成 ■Ｃ：　０．０１〜０．０６χ、　Ｓｉ：　２．０〜４
．０％、Ｍｎ　：　０．０１〜０．２％ Ｓ又はＳｅの１種あるいは２種合計で０．００５〜０．
０５χを含有する組成 の如きにおいて適用可能である 次に熱延板は８００〜１１００℃の均一化焼鈍を経て１
回の冷間圧延で最終板厚とする１回冷延法か又は、通常
８５０℃から１０５０℃の中間焼鈍をはさんでさらに冷
延する２回冷延法にて、後者の場合最初の圧下率は５０
％から８０％程度、最終の圧下率は５０％から８５％程
度で０．１５ｍｍから０．３５ｍ厚の最終冷延板厚とす
る。

最終冷延を終わり製品板厚に仕上げた鋼板は、表面脱脂
後７５０°Ｃから８５０℃の湿水素中で脱炭・１次再結
晶焼鈍処理を施す。

その後鋼板表面にＡ　’　ｚ０３．ＺｒＯあるいはＴｉ
Ｏ□。

ＭｇＯ等を主成分とする焼鈍分離剤を塗布する。この発
明の場合は、フォルステライトが形成される場合であっ
ても形成されない場合であっても適用可能である。仕上
げ焼鈍後のフォルステライト被膜を形成させないために
はへ２□０８等の不活性焼鈍分離剤の含有率を高めるこ
とが必要である。

その後２次再結晶焼鈍を行うが、この工程は（１１０）
　＜００１＞方位の２次再結晶粒を充分発達させるため
に施されるもので、通常箱焼鈍によって直ちに１０００
°Ｃ以上に昇温し、その温度に保持することによって行
われる。

この場合（１１０）　＜００１＞方位に、高度に揃った
２次再結晶粒組織を発達させるためには８２０℃から９
００℃の低温で保定焼鈍する方が有利であり、そのほか
例えば０．５〜ｂ 鈍でもよい。

２次再結晶焼鈍後の純化焼鈍は、飽水素中で１１００℃
以上で１〜２０時間焼鈍を行って、鋼板の純化を達成す
ることが必要である。

次にこの発明では、純化焼鈍後に鋼板表面の酸化物被膜
を硫酸、硝酸又は弗酸などの強酸により除去する。また
この酸化物除去は機械研削により行ってもよい。

（実施例） Ｃ：　０．０４５％、Ｓｔ　：　３．３３％、Ｍｏ　：
　０．０１５％、Ｓｅ　：　０．０２０％およびＳｂ　
：　０．０２５％を含有する組成になる鋼塊を、１３５
０℃で４時間加熱後、熱間圧延して２．４龍厚さの熱延
板とした。ついで９５０°Ｃの中間焼鈍を挟み２回の冷
間圧延を施して０．２３ｔｍ厚の最終冷延板とした。そ
の後８２０°Ｃの湿水素中で脱炭を兼ねる１次再結晶焼
鈍を施した後、鋼板表面上にＭｇＯを主成分とする焼鈍
分離剤を塗布しコイルに巻取ってから箱型炉において８
５０″Ｃで５０時間の２次再結晶焼鈍ついで乾水素雰囲
気中で１２００℃、１０時間の純化焼鈍を施した。

その後ＨｚＳＯａ中でフォルステライト被膜を除去し、
ついで第１図に示した電解研磨装置を用いて、リン酸と
クロム酸との混合溶液を電解液として、片面４μｍの電
解研磨を行った。その際、電解研磨装置におけるロール
の絶縁物の間隔を変えて非電解研磨部の間隔を変化させ
、それぞれの鉄損の変化を調べた結果を、表１に示す。

なお非電解研磨部の幅は０．５１１とした。

また表１に示す鉄損は張力コーテイング後の値であり、
その張力コーティングとしてはＴｉＮをイオンブレーテ
ィングにより、片面あたり１μｍ厚で被着した。

同表からこの発明に従う供試材２〜７および９の鉄損値
が優れていることがわかる。

同表中の供試材９は供試材４をさらに８００℃、Ｎ２中
で３ｈｒ歪取焼鈍した例であるが、焼鈍前後で鉄損劣化
はない。

（発明の効果） この発明によれば、一方向性けい素鋼板の低鉄損化に最
適な電解研摩処理を提供でき、鉄損の低減を有利に実現
し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は電解研磨装置の説明図である。 １・・・綱板　　　　　　　　２・・・通電ロール３．
５・・・ロール　　　　　４・・・絶縁物質６・・・電
解研磨槽　　　　　７・・・電解研摩処理 ｍ−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、仕上げ焼鈍を経た一方向性けい素鋼板につき、その
   表面の酸化物を除去し、ついで電解研磨により鋼板表面
   を鏡面に仕上げてなる一方向性けい素鋼板の製造方法に
   おいて、 上記電解研摩の際に、鋼板に局所的な非電 解研磨部を形成し、しかる後表面に張力付与型のコーテ
   ィングを施すことを特徴とする低鉄損一方向性けい素鋼
   板の製造方法。 ２、非電解研磨部を鋼板長手方向に対し６０〜９０°で
   、２〜２０ｍｍの間隔の線状に形成することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の製造方法。