JPH0332889B2

JPH0332889B2 -

Info

Publication number: JPH0332889B2
Application number: JP58196191A
Authority: JP
Inventors: Masao Iguchi; Michiro Komatsubara; Ujihiro Nishiike; Isao Ito
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1983-10-21
Filing date: 1983-10-21
Publication date: 1991-05-15
Also published as: JPS6089545A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）鉄損の極めて低い一方向性けい素鋼板に関して
この明細書に述べる技術内容は、異張力の働く領
域を鋼板表面に区画形成させることにより、歪取
り焼鈍によつて磁気特性が劣化しない一方向性け
い素鋼板を与えようとするものである。

（技術的背景）一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、すなわち鉄損（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。これらの点の綿密な留意の下で製造される
一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0.30mmの製品でＷ17/50の値が1.05W/Kg
の低鉄損のものが製造されている。

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の製造が要請される
ようになつている。

（従来技術とその問題点）ところで、一方向性けい素鋼板の鉄損を下げる
には、 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、（110）〔001〕方位の２次再結晶粒をより高度
に揃えるなど、主に冶金学的な手法が一般に知られている
が、これらの手法は、現行の生産手段での限界値
に達し、もはやそ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
た。

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ことが提案されている。しか
し、この技術は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。

一方、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つて微小
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、またさらに、特
公昭57−2252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mm間隔にて
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
術も続いて提案され、そしてまた、特開昭57−
188810号公報では、放電加工により鋼板表層に微
少歪を導入して磁区幅を微細化し、鉄損を低減す
る同様な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
面に微少な塑性歪を導入することにより、磁区幅
を微細化して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、せん断加工や、巻き加
工後の歪取り焼鈍その他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
後に微少な塑性歪を導入する場合は、絶縁性を維
持するために、絶縁コーテイングを再塗装せねば
ならず歪付与工程、再塗装工程と、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）上記の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一方向性けい素
鋼板を与えることがこの発明の目的である。

（解決手段の解明経緯）これより先に発明者らは、鉄損低下を目指し
て、一方向性けい素鋼の製造工程途中における集
合組織およびインヒビター分散状況に新たな検討
を加え、脱炭・１次再結晶焼鈍前又は２次再結晶
焼鈍前の鋼板表面上に圧延方向とほぼ直角に脱炭
促進領域と脱炭遅滞領域とを交互に区画し、かく
して不均質の２次再結晶粒を発達させることによ
り、鉄損を低下させる新しい一方向性けい素鋼板
の製造が可能であることを見出し、特願昭58−
145763号をもつて既に特許出願を行なつた。

このような２次再結晶粒の不均質化を優先形成
させるという新規着想を、他の諸工程段階に応用
する広範囲の基礎実験を行ない検討を始めた。

その一つの展開として、一方向性けい素鋼板の
２次再結晶焼鈍後に、鋼板表面に区画形成された
異張力の働く領域をつくることによつて製品の磁
区幅を細分化するならば、著しく超低鉄損化を図
り得ることが、新たに発見されたのである。ここ
に鋼板表面上で異張力の働く領域はたとえば、鋼
板の圧延方向を横切る向きに化学研摩の如きを施
して得られる、圧延方向に沿つた板面凹凸が、張
力付与型の絶縁被膜によつて、該凹凸のパターン
に従う異張力を生じるように区画形成することが
できる。

（発明の構成）この発明は、表面に凹凸領域を区画形成した地
鉄の全面に、張力付与被膜を被成した一方向性け
い素鋼板であつて、該鋼板表面に、凹凸パターンに従う異張力の働
く領域を有することを特徴とする、低鉄損一方向
性けい素鋼板である。

次にこの発明による成功が導かれるに至つた経
過および発明の基本思想について説明する。

C0.043％、Si3.35％、Se0.018％、Sb0.025％、
Mo0.013％を含有する鋼塊から熱間圧延により
2.7mm厚の熱延板を得た。その900℃で３分間均一
化焼鈍後圧下率約70％の１次冷延を施し、950℃
で３分間の中間焼鈍後圧下率約65％の２次冷延を
施して0.3mm厚の最終冷延板とした。

その後鋼板表面を脱脂後820℃の湿水素中で脱
炭・１次再結晶焼鈍したあと、常法に従い850℃
で50時間の２次再結晶焼鈍と1200℃で５時間水素
中での純化焼鈍を施した。

次に溶融NaOH溶液でフオルステライト被膜
を除去、ついで３％HFとH₂O₂液中で化学研摩
を、第１図に鋼板表面をあらわした模式図に仮想
線で示す区画に従つて施した、第２図のａ〜ｄの
区分にて、順次実験を次のようにして行なつた。

まず鋼板表面を化学研摩しただけの試料ａに圧
延方向の引張り力Ｔをかけて磁気特性変化を測定
した、そのとき平均的な引張応力σに依存した磁
気特性の変化を第３図にてブロツトａに示す。次
に鋼板の片面で圧延方向とほぼ直角に10mm間隔で
５mm幅のビニールテープを順次にはりつけ、他面
は全面ビニールテープをはりつけ上記の化学研摩
を行ない、約５〜10μｍ深さの片面凹凸をもつ試
料ｂを作成しこれも同じく引張り力Ｔに依存した
磁気特性の変化を測定し、第３図にてブロツトｂ
に示す結果を得た。

次に鋼板の平滑な他面についても、第２図のｂ
の条件と同様、10mm間隔で５mm幅のビニールテー
プを順次はりつけるとともに、既に凹凸のついて
いる片面には全面にビニールテープをはりつけて
他面に化学研摩を行ない、約５〜10μの凹凸を形
成した。このようにして鋼板の両面に凹凸をつけ
た試料ｃにつき、引張り力Ｔに依存した磁気特性
の変化を測定した結果も第３図のブロツトｃに示
す。

最後には、両面凹凸に加えて圧延方向と直角５
mm間隔でレーザー照射を行ない、微少塑性歪を導
入した試料ｄにつき引張力Ｔに依存した磁気特性
の変化を測定し、その結果を第３図にてブロツト
ｄをもつて示す。

なお第３図は各試料の鉄損につき、重量補正を
行なつた後の結果をブロツトして示したものであ
る。

第２図と第３図から、試料表面が平滑な状態で
一様な引張応力が加わると、たとえば｛T.
Yamamoto、S.Taguchi、A.Sakakura and T.
Nozawa：IEEE Trans：Mag：M8（1972）、
P.677｝に述べられたと同様に、鉄損が低下する。

なおこの製品の２次粒径が3.5mmと小さいため
に鉄損の低下度は引張応力が0.2Kg/mm²で0.03W/
Kgと小さいが、鋼板の片面あるいは両面に圧延方
向にほぼ直角に凹凸をつけた(b)および(c)の試料に
引張り力Ｔを加えると、鉄損が急激に低下するこ
とが注目される。とくに平均的な引張応力が0.2
Kg／mm²程度での鉄損の低下度はｂの片面凹凸試料
で0.09W/Kg、ｃの両面凹凸試料で0.11W/Kgも低
下することがわかる。

また鋼板両面に凹凸をつけた後、レーザー照射
により高転位密度領域を導入した試料ｄは、引張
力Ｔを作用させない状態でレーザー照射による鉄
損低下が0.03W/Kg程度に生じたがの後に引張力
Ｔを加えてもあまり鉄損が低下しないことが注目
される。

上記の実験結果は従来公知の鋼板表面全体に均
一な圧延方向の弾性歪を導入する方法（つまり第
２図ａに従う第３図のブロツトａ）および微少な
塑性歪領域又はレーザー照射による高転位密度領
域を導入する方法（つまり第２図ｄに従う第３図
のブロツトｄ）よりも、異張力による弾性歪を導
入する方法（つまり第２図ｂ，ｃに従う第３図の
ブロツトｂ，ｃ）にて極めて効果的に鉄損を低下
させることが可能であることを示している。すな
わち、有効な磁区の細分化方法は鋼板表面に異張
力による弾性歪の導入によつて達成されることが
新規に見出されたのである。

このような異張力弾性歪を附加した一方向性け
い素鋼板においては従来の地鉄表層部に塑性歪領
域やレーザー照射痕のよな高転位密度領域を存在
させる手法の場合と異なり、人為的な塑性歪領域
が存在しないので、通常800℃前後で１分間から
数時間にわたつてなされる歪取焼鈍を施して鉄損
が劣化しないという利点がある。

従来の塑性歪やレーザー照射痕の高転位密度領
域を存在させる方法では地鉄表層部の塑性歪が高
温によつて消滅していくので鉄損の劣化が起ると
いう欠点があるが、この発明の場合歪取り焼鈍の
有無にかかわらず良好な鉄損を示す。

以上この発明に係るけい素鋼板を従来の鋼板と
対比して説明したところから明らかなように、こ
の発明は先行公知技術とは本質的思想を異にする
ものでありあとで実施例で検証するように効果も
はるかに優れている。

次にこの発明におけるけい素鋼板の素材および
製造工程について説明する。

まず出発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、さらに造塊又は連続
鋳造などによつてスラブとした後、熱間圧延によ
つて得られる熱延コイルを用いる。

この熱延板の成分組成は、従来公知の一方向性
けい素鋼板と同じく、例えばSi2.0〜4.0％、
Mo0.005〜0.05％、Sb0.005〜0.25％、Ｓあるいは
Se0.005〜0.05％を含有するけい素鋼板、Si2.0
〜4.0％、Al0.01〜0.05％、S0.005〜0.05％、
N0.001〜0.01％を含有するけい素鋼板又は
Si2.0〜4.0％、S0.005〜0.05％、B0.0003〜0.0040
％、N0.001〜0.01％を含有するけい素鋼板の如き
においても適用可能である。

熱延板は800℃〜1100℃で均一化焼鈍を経て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最初
の圧下率は50％から80％程度、最終の圧下率は50
％から80％程度で冷延する２回法のいずれかにて
0.2mmから0.35mm厚の最終板厚程度とする２回冷
延法とすることができるが通常仕上り板厚は0.3
mm厚とされることが多い。

最終冷延を終り、製品板厚に仕上げた鋼板は湿
水素中で750℃から850℃で２〜15分程度の脱炭・
１次再結焼鈍が施される。

その後鋼板表面にMgOを主成分とする焼鈍分
離剤を塗布し、最終焼鈍が施される。この最終焼
鈍は（110）〔001〕方位の２次再結晶粒を充分発
達させるため施されるもので通常箱焼鈍によつて
直ちに1000℃以上に昇温しその温度に保持するこ
とによつて行なわれるが、（110）〔001〕方位に高
度に揃つた２次再結晶組織を発達させるためには
820℃から900℃の低温で保定焼鈍する方が有利で
あり、そのほか例えば0.5〜15℃/hの昇温速度で
の徐熱焼鈍でも良い。この処理後の鋼板表面上に
圧延方向にほぼ直角に凹凸領域を区画形成する
が、この区画領域は通常１〜50mm間隔にて、その
ほぼ半幅にて区画形成する。また深さは１〜20μ
程度であれば充分効果を発揮し、このような区画
形成は片面でも充分効果を発揮するが、通常鋼板
の両面に区画形成する方がより効果的である。こ
の鋼板表面に凹凸を作る手法は、従来公知の化学
的あるいは機械的手法等を用いて良い。

このように鋼板表面を凹凸に区画形成した鋼板
に張力附加型コーテング処理を行なう。このコー
テング処理は従来の一方向性けい素鋼板のコーテ
ング液を用いて約350℃以上の温度で塗布焼付け
後または塗布焼付けの工程中約800℃〜900℃の温
度で熱処理することにより、鋼板表面の張力は鋼
板と表面被膜との熱膨脹率の差によつて鋼板表面
に区画された異張力の弾性歪を与える。

このようにして鋼板表面に異張力弾性歪を有す
る一方向性けい素鋼板が得られるが、かかる鋼板
は、従来の微小塑性歪やレーザー照射痕の高転移
密度領域を存在させる方法で得られたものと異な
り、地鉄表層部に塑性歪が存在することはない。

（発明の効果）かくしてこの発明は通常の歪取り焼鈍において
特性が劣化しない著効をそなえる低鉄損一方向性
けい素鋼板である。

次に本発明を実施例について説明する。

実施例１ C0.045％、Si3.35％、Mo0.013％、Se0.017％、
Sb0.023％を含有する熱延板を（2.7mm厚）900℃
で３分間の均一化焼鈍後950℃の中間焼鈍をはさ
んで２回の冷間圧延を施して0.3mm厚の最終冷延
板とした。その820℃の湿水素中で脱炭・１次再
結晶焼鈍を施した後、850℃で50時間の２次再結
晶焼鈍および1180℃で５時間の鈍化焼鈍を施し
た。

その後鋼板表面を圧延方向にほぼ直角に10mm間
隔で５mm巾で深さ地鉄内約5μｍ深さにて除去後
ついでコロイド状シリカ30％水分散液100c.c.、リ
ン酸マグネシウム40％液80c.c.および無水クロム酸
３ｇと重クロム酸1.5ｇから成る処理液で処理し、
これを大気中で800℃１分間焼付けて絶縁被膜を
形成させた。

そのときの製品の磁気特性は次のようであつ
た。

B₁₀＝1.91T、W_17/50＝0.96W/Kg 実施例２ C0.043％、Si3.26％、酸可溶Al0.025％、S0.018
％、N0.0062％を含有した熱延板（2.2mm厚）を
1050℃で均一化焼鈍後急冷処理し、１回の冷間圧
延を施して0.3mm厚の最終冷延板とした。なお冷
間圧延途中は350℃の温間圧延を施した。その後
800℃で湿水素中で脱炭・１次再結晶焼鈍を施し
た後、850℃から５℃/hrで昇温して２次再結晶さ
せたあと1200℃で５時間水素中で純化焼鈍を施し
た。その後鋼板表面を圧延方向にほぼ直角に８mm
間隔で４mm巾で地鉄内約4μｍ深さにて除去後、
ついでコロイド状シリカ20％水分散液100c.c.、リ
ン酸アルミニウム50％水溶液60c.c.、無水クロム酸
６ｇ、ホウ酸２ｇの組成のコーテイング処理液で
処理し、これを大気中で800℃で２分間焼付けて
絶縁被膜を形成させた。

そのときの製品の磁気特性は次のようであつ
た。

B₁₀＝1.93T、 W_17/50＝0.97W/Kg

【図面の簡単な説明】

第１図は仕上焼鈍後の鋼板の部分表面を示す平
面図、第２図ａ〜ｃは、種々な化学研磨を施した
鋼板断面、また同図ｄはさらに化学研磨による凹
凸各領域にレーザー照射を加えた鋼板断面の模式
図であり、第３図は第２図のａ〜ｄの各試料の平
均引張り応力に依存した磁気特性の変化を示す図
表である。

Claims

【特許請求の範囲】１表面に凹凸領域を区画形成した地鉄の全面
に、張力付与被膜を被成した一方向性けい素鋼板
であつて、該鋼板表面に、該凹凸パターンに従う異張力の
働く領域を有することを特徴とする、低鉄損一方
向性けい素鋼板。２鋼板がその地鉄表層に、塑性歪域をもたぬ、
特許請求の範囲第１項記載の一方向性けい素鋼
板。