JPH02200737A - 歪取り焼鈍による特性劣化がない低鉄損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） 歪取り焼鈍による特性劣化がない方向性けい素鋼板の製
造方法に関して、この明細書に述べる技術内容は、２次
再結晶焼鈍後の方向性けい素鋼板表面に形成される酸化
物層に不均一性を付与して該表面に異張力の働く領域な
いし磁気的に異質な部分を区画形成させることにより、
歪取り焼鈍によって特性劣化を来すことのない鉄損向上
を実現させることに関連している。

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（Ｗｌ？／％。値で代表される）の低いこと
が要求される。

このためには、けい素鋼板中の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と、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
ることが必要である。

このような配慮の下で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って、その鉄損値も年を追
って改善され、最近では板ｊソ０．３０閾の製品で（Ｉ
ｌ、ｔｚｓ。値が１．０５　Ｗ、、／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ＦＭ
失のより少ない電気機器を求める傾向が一段と強まり、
それらの鉄心材料として、さらに鉄…の低い一方向性け
い素鋼板が要請されるようになっている。

ところが、方向性けい素鋼板の鉄損を下げる一般の手法
としては、Ｓｔ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Ｆから
もはや限界に達していて１、これ以トの改善は極めて難
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った。

（従来の技術） 上掲の一般手法とは別に、特公昭５４−２３６４７号公
報には、綱板表面に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。

その他にも、特公昭５Ｂ　−５９６８号公報によるど、
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して磁区の幅を微細化し、鉄損
を低減する技術が、また特公昭５７２２５２号公報には
、最終製品板表面に圧延方向とほぼ直角にレーザービー
ムを数値間隔にて照射し、鋼板表層に高転位密度領域を
導入して磁区の幅を微細化し、鉄損を低減する技術が、
それぞれ提案されている。さらに特開昭５７−１８８８
１０号公報には、放電加コ−により鋼板表層に微小歪を
導入して磁区幅を微細化し、鉄損を低減する同様の技術
も提案されている。

これらの方法は、いずれも２次再結晶後の！！ｌ板地鉄
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２鉄損の低減を図るものであって、均しく実用的で
あり、かつ鉄損低減効果も優れているが、綱板の打ち抜
き加工、せん断加工、巻加工などの後の歪取り焼鈍や、
コーティングの焼付は処理のごどき熱処理によって、塑
性歪導入による効果が減殺される欠点を伴う。

また特開昭６１−７３８８６号公報によると、運動量５
ＸＩＯ−”ｋｇ・ｍ／ｓ以上の往復連動を強制した振動
体により被膜を欠除させて鋼板表面に不均一な弾性歪を
付与する技術も提案されている。しかしこの技術も、６
００℃以上の焼鈍によってその効果が大幅に消失する欠
点を有している。

なおコーティ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Ｃ絶縁コーティングの再塗
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“７ツプをもたらす。

これらの技術の矛盾を解決するためにフォルステライト
被膜に欠損部分を与えることが特開昭６０９２４８１号
公報にて提案されている。

かかる欠損部分の形成方法として同号公報にあっては、
フォルステライトを部分的に形成させない方法と、形成
後に部分的に欠損部分を形成する方法とが開示されてい
るけれども、実際に工業的に適用するに有利な方法は、
フォルステライトが形成されてから部分除去する方法で
あり、その理由としては、フォルステライトを部分的に
形成させない方法では、化学的な手段すなわち反応を阻
害する方法を用いているため、プロセス制御が容品でな
いからである。

一方フオルステライトを２次再結晶後すなわちフォルス
テライト形成後に部分的に欠損させる手段としては、化
学研磨や電解研磨その他回転円盤状の砥石による除去や
軽圧力による鉄釘での除去のような機械的な、さらには
出力を調整したレーザービームなどによる光学的な除去
の方法が開示されているが、これらは何れもそれぞれに
効果はあるものの化学研磨や電解研磨は著しくコストア
ップになり、また回転円盤状の砥石の使用は表面性状に
よゲで円盤高さを追従するための位ゴ・ｌ制御が困難な
ため工業的生産には適しないし、さらにレーザービーム
などの光学的除去法はやはりコストが高い。

残りの軽圧力による鉄釘での除去法は、コストは低いも
のの、フォルスチフィ］・だけを除去する制御が困難な
ため、地鉄表面も〜緒Ｇ、：除去される結果となって除
去跡は両側に地峡の盛り」−がりを生じ、そのため著し
く占積率を低下”づるなどの実用上の悪影響が生じζし
７まうのでやはり工業的に実施することは困難である。

また磁区細分化技術としで、けい素鋼板表面に溝を形成
する技術が、特公昭５０−３５６７９号、特開昭５９・
−２８５，２５号、特開昭５９　１９７５２０号、特開
昭６１−１１７２１８号及び特開昭６１−１１．７２８
４号各公報等に開示され、広く公知の技術となっている
。しかしこれらの技術は溝空間における反磁場による磁
区細分化現象をいずれも利用していることから、それぞ
れ歪取り焼鈍に耐え得る方法となってはいでも、磁束密
度（Ｕａ値またはＢ１０値で与えられる）を大幅に劣化
さ・仕ること、 機械的特性が劣化すること、 溝の形成方法の如何によっζは、占積率を著しく劣化さ
せるこ“と などの欠点を残している。

この点、発明者゛らは先に、上記の問題を解決するもの
として、特願昭６３−３１１８３４号明細書Ｇこおいて
、仕上げ焼鈍後の鋼板表面に形成された」゛とし４てソ
オルステシイ１からなる酸化物層を超ｉ波振動によっ゛
ζ局所的に除去夛−るこきからなる方向性けい素鋼板の
製造方法を提案した。

上記の方法により、Ｂ１゜値はもとよりのご長２，２機
械的性質さらには山積率の低下をほとんど伴うことがな
く、また歪取り焼鈍の際に鉄損の劣化を生じることもな
く、さらにはその実施も容易で操業能率の低Ｆを招かず
しかも安価に、低鉄Ｉ４力向性けい素鋼板を得ることが
Ｃきるようになった。

（発明が解決しようとする課題） この発明は、上記の製造技術の改良に係り、製造に際し
て実施が容易でコストも安く、また占有率の低下を招く
ことがないのはいうまごもなく、とくに磁束密度の低Ｐ
゛を全く伴うことなしに、より一層の低鉄損化を可能な
らしめた方向性けい素鋼板の有利な製造方法を提案す′
ることを目的とする。

（課題を解決するための手段） この発明は、２次再結晶後の方向性けい素鋼板表面のフ
ォルステライトを主とする酸化物層内に、フォルステラ
イトの張力が局所的に異なる部分あるいは局所的な反磁
場を形成することによ−、て歪取り焼鈍に耐え得る磁区
細分化効果を達成する技術において、より一層の磁気特
性の改善のためには、超音波を印加した加工端子によっ
て麹１板表面の酸化物を除去したのち、所定の条件ドで
熱処理を施すことが極めて有効であることの新規知見Ｇ
こ立脚する。

すなわち、この発明は、２次再結晶焼鈍後の方向性けい
素鋼板の表面に超音波振動を印加し′ζ、該鋼板表面の
酸化物層を局所的ぼ除去したのち、露点：−５℃以下の
不活性ガス雰囲気中で９５０℃以」−４の温度における
焼鈍処理を施すことからなる歪取り焼鈍による特性劣化
がない低鉄損方向性けい素鋼板の製造方法（第１発明）
である。

またこの発明は、Ｊ記の焼鈍処理に先立ち、露点：２０
℃以上の不活性ガス雰囲気中で６００〜・９１５０℃の
温度における焼鈍処理を施すことからなる製造方法（第
２発明）である。

以下この発明１ｇ１体的に説明する。

この発明で対象とする素材は、表面がフォルステライト
を主成分とする酸化物層で覆われた２次再結晶焼鈍済み
の方向性けい素鋼板である。

さてこの発明では、まずかかる鋼板表ｍ１の酸化物層を
局所的に除去するわけであるが、除去手段とし７では、
超音波振動を印加し７た加工端子を用いることが肝要で
ある。

ここに加工端子の彼方１１　：Ｉ面に対する接触圧は、
４０ｋｇ／ａｍ”以下程度とするのが好ましい。とい・
）のは、接触圧が４０ｋｇ／ａｍ”を超えると鋼板内部
に塑性歪が導入されるたりでなく、周辺の地鉄の盛り上
がり（かえり）による占積率の低下、さらには加工端の
消耗劣化を招くからである。

また超音波条件は、周波数７１０ｋＨｚ以上、振幅＝５
０μ−以下で、鋼板表面に対して垂直方向の成分を有す
る振動どすることが好ましい。というのは、周波数が１
０ｋＨｚに満たないと振動の衝撃密度が小さいので効果
が弱く、一方振幅が５０μｍを超えると衝撃力が大きす
ぎて、大きな歪をもたらしかえって磁束密度が劣化する
からである。

さらに超音波振動を鋼板表面に付与するための加工端子
としては、局所的に酸化物層を除去できるものであれば
どんな材質でもかまわないけれども、ダイヤモンド系、
セラミックス系あるいは超硬合金系からなる直径：２ｍ
ｍ以下の円柱または半球状のものが有利に適合する。

なお酸化物の局所的な除去要領は、圧延方向を横切って
連続または被連続の線状あるいは点状にて順次平行に繰
り返し形成されることが望ましく、とくにその方向は圧
延方向に対して直角であることが望ましい。また平行線
群の間隔は１〜３０ａｍ。

除去部分の幅は１０〜１０００μ−程度とするのが好ま
しい。さらに除去処理を施すべき面は片面で十分である
が、両面に施してもよいのはいうまでもない。

次に上述したようにして表面酸化物層を局所的に除去し
た鋼板に、磁気特性改善のための熱処理を施す。

第１図に、超音波加工端子として先端径が１印φのダイ
ヤ焼結針を用いて、２次再結晶後の方向性けい素鋼板（
板厚：０．１１１＋ｎｌ１１）表面の酸化物を、板の圧
延力向に間隔：５＋ｎｍで線状（ｖＡ幅：２５０／Ｉｍ
）に除去したのち、露点；−１０″ＣのＡｒ中にて種々
の温度で１時間焼鈍したときの、鉄損特性改善効果につ
いて調べた結果を示す。

同図より明らかなように、酸化物除去後、９５０℃以」
−の温度で焼鈍を施すことにより、鉄損特性は著しく改
善されている。

また第２図には、酸化物除去後、８００　℃で焼鈍を施
した場合の磁束密度Ｂ、ｌの変化について調べた結果を
、酸化物の除去を超音波を付加せずに圧下のみで行った
場合と比較して示す。

同図より明らかなように、この発明に従い超音波振動を
印加して酸化物を除去した場合においてもＢ８は若干低
下するとはいうものの、その後の焼鈍処理によって完全
に回復している。

この点、単に圧下のみで酸化物を除去した場合には、Ｂ
８の低下が著しく、従ってその後の焼鈍を施しても、素
材よりもはるかに低いＢ、値した得られなかった。

このように、酸化物層の超音波振動印加による局所的除
去の後、９５０℃以上（好ましくは１２００℃以Ｆ）の
温度で焼鈍を施すことによって、磁束密度が完全に回復
すると共に、鉄損特性の大幅な改善が達成されるのであ
る。

ここに上記の焼鈍において、雰囲気は不活性とする必要
がある。というのは酸化性雰囲気中では被膜が劣化し５
て、磁気特性が悪くなるからである。

また雰囲気の露点が一５℃を超えると、被膜が劣化し、
密着性および磁気特性とも劣化するので、露点は一５℃
以下とする必要がある。なお処理時間があまりに短いと
、満足いく程の効果が得られないので、処理時間は３０
分以上とするのが好適である。

さらにこの発明では、上記の焼鈍処理に先立ら、露点：
２０℃以上の不活性ガス雰囲気中で、６００〜９５０“
Ｃの温度範囲にわたる焼鈍処理を施すことによって、−
層の鉄損特性の改善を図ることができる。

第１図に・印で示した焼鈍を施す前に、露点：３０℃の
Ａｒ雰囲気中で７００℃１３分間の焼鈍を施した場合の
鉄Ｉｎ特性について調べた結果を、○印で第１図に併記
する。

同図に示したとおり、９５０℃以上での焼鈍に先立って
７００℃で焼鈍を施１ことにより、−層の鉄損特性の改
善が達成されている。

上記し７た９５０℃以上の焼鈍に先立つ焼鈍処理は、処
理温度＝６５０〜９５０℃（好ましくは７００〜８５０
℃）、雰囲気：不活性、雰囲気露点＝２０″Ｃ以上の条
件下で行う必要がある。というのは処理温度が６５０℃
に満たないと鉄損が向上しない不利があり、一方９５０
℃を超えると鉄損、磁束密度ともに劣化し、また雰囲気
ガスを不活性で雰囲気露点を２０℃以」−にしないと鉄
１員改善の効果が得られないからである。

ここに１−記の焼鈍処理によって鉄損特性が回ｌ−する
理由は、２まだ明確に解明されたわけではないが、最初
の焼鈍の際に制御された雰囲気中（１−トした酸化物が
、次の高′／Ｆｉ焼鈍によ、って強い反磁場を形成する
物質に変化したためと考えられる。

（実施例） ２次再結晶後の泳Ｉ板（１７み：０．２０ｍ重）表面の
酸化物層を、先端が１．Ｏｒｒｕｎφの焼鈍ダイヤを超
音波振動加工端子としζ用い、接触圧：３０ｋｇ／Ｍ”
周波数：　２０ｋｌＬｚ　、振幅＝２０μｍの条件子に
、圧廷方向と直角力量に間隔：１ｍｍで平行線状に除去
し７た。

ついで表１に示す種々の条件で焼鈍処理を施し７た。

かくし７て得られた製品板の磁気特性について調べた結
果を表１に併記する。

なお同表には比較のため、酸化物除去を先が鋭利に尖っ
た超硬合金端子（１，０＋ｎｍφ）で行った場合および
かような酸化物除去処理を施さずに焼鈍処理のめを施し
た場合の調査結果も併せで示す。

同表から明らかなように、この発明に従い、長音波振動
を印加して表面酸化物を局所的に除去したのち、所定の
焼鈍処理を施すことによって、磁束密度の劣化を伴うこ
となしに、鉄損特性の大幅な改善が達成され”ζいる。

その後、Ｎ７中で８００℃１３時間の熱処理を施して止
取り焼鈍による影響（、ごついても調べたが、各製品板
とも特性の変化は全くなかった。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、従来不可避であった占積率
の低下および磁束密度の劣化を伴うことなくして鉄損の
極めて低い方向性りい素鋼板を、容易かつ安価に得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、表面酸化物を局所的に除去した後に施す焼鈍
の処理温度と鉄損値との関係を示したグラフ、 第２図は、超音波振動を印加しまたは印加せずに表面酸
化物を除去した場合の焼鈍処理前後における磁束密度衛
比較して示したグラフである。 第１図 Ａｒ中焼碇 ・１時間焼料 ｏ　７００℃ｔｄ、ｐ、３ぴＣで・３６ｔＦｒＬｌ’：
イ斐１゜１時間護胱

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２次再結晶焼鈍後の方向性けい素鋼板の表面に超音
   波振動を印加して、該鋼板表面の酸化物層を局所的に除
   去したのち、露点：−５℃以下の不活性ガス雰囲気中で
   ９５０℃以上の温度における焼鈍処理を施すことを特徴
   とする歪取り焼鈍による特性劣化がない低鉄損方向性け
   い素鋼板の製造方法。 ２、２次再結晶焼鈍後の方向性けい素鋼板の表面に超音
   波振動を印加して、該鋼板表面の酸化物層を局所的に除
   去したのち、露点：２０℃以上の不活性ガス雰囲気中で
   ６００〜９５０℃の温度における焼鈍処理、ついで露点
   ：−５℃以下の不活性ガス雰囲気中で９５０℃以上の温
   度における焼鈍処理を施すことを特徴とする歪取り焼鈍
   による特性劣化がない低鉄損方向性けい素鋼板の製造方
   法。