JPH036327A - 低鉄損方向性珪素鋼板の製造方法 - 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〕 本発明は方向性珪素鋼板の製造方法に係り、特に鉄損が
低い方向性珪素鋼板の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

方向性珪素鋼板は通常Ｓｉを３％前後含む珪素鋼を二次
再結晶させて、鋼板表面に（１１０）面、圧延方向に（
００１）軸を有するいわゆるゴス方位を発達させたもの
であり、磁化容易軸（〔００１〕軸）が圧延方向にある
ところから鉄損の低い材料として知られている。鉄損を
より低減するために（００１）軸を高度に圧延方向に揃
える方法として、例えば特公昭４０−１５６４４号のよ
うに、鋼板成分中のインヒビターと冷間圧延、焼鈍条件
を特定化することが採用されている。

また上記方向性珪素鋼板の鉄損は鋼板内の磁区幅を小さ
くすることによりさらに低減されることが知られており
、その方法の一つとして鋼板表面に機械的に微小歪を与
える方法が提案されている（特公昭５８−５９６８号）
。しかしこの方法によっても磁束密度１．７Ｔ、・周波
数５０Ｈｚにおりる鉄損Ｗｌ　７１５０は０．８３Ｗ／
ｋｇ程度が限界であった。

ところで珪素鋼板の新しい製造方法として、Ｓｉを２〜
８％有する方向性珪素鋼板を板厚１５０μｍ以下、圧下
率５０％以上の条件で冷間圧延し、その後非酸化雰囲気
あるいは減圧雰囲気中での熱処理工程で、１．５℃／秒
以上の昇温速度で常温より加熱し、約１０００〜１４０
０℃に３時間以上保持した後に冷却する。これにより、
三次再結晶粒よりなり、鉄損の低い方向性珪素鋼板を得
る製造プロセスが提案されている（特願昭６２−３２７
０号）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし」１記した従来技術では、最も鉄損を低くできる
三次再結晶を利用した方向性珪素鋼板でもＷ］７１５０
＝０．５８Ｗ／ｋｇが限界であった。

本発明の目的は、方向性珪素鋼板の製造方法の改善によ
り、とくに鉄損の低い方向性珪素鋼板を得ることにある
。

〔課題を解決するだめの平段〕

発明者らは上記の目的を達成するための研究を重ねた結
果、市販の方向性珪素鋼板を出発拐料に冷間圧延と高速
昇温高温熱処理を加えることにより、三次再結晶粒から
なる方向性珪素鋼板を得る工程と鋼板表面に機械的微小
歪を与える工程を組合わせることが極めて有効であるこ
とを確認した。

具体的には、珪素を２〜８％有する方向性珪素鋼板素材
を板厚１５０μｒｎ以下、圧下率５０％以上の条件で冷
間圧延し、その後非酸化雰囲気あるいは減圧雰囲気中で
の熱処理工程で、１．５°Ｃ／秒以上の昇温速度で常温
より加熱し、約１０００〜１４００℃に３時間以上保持
した後冷却する。これにより圧延方向に対する（００１
’）軸の平均ずれ角度２．５°以下、磁界の強さ８００
Ａ／ｍにおける磁束密度Ｂｓ＞１．９５７の特性を有し
、三次再結晶粒よりなる方向性珪素鋼板を１Ｍる一連の
製造工程と、この鋼板の微小領域にｔａ械的手段により
間隔１〜２Ｑｉｍで線状歪を付与し、鋼板中の磁区幅を
細分化する工程を組合わせることにより上記目的は達成
される。

〔作用〕

磁気特性が大幅に改善される理由は次のように考えられ
る。従来熱処理後の三次再結晶粒からなる方向性珪素鋼
板に絶縁被膜を塗布し、鋼板と被膜の膨張差により張力
を付与する方法で、鋼板中の磁区幅を小さくし、鉄損を
低減していた。しかし被膜の与える張力には限界があり
、それによる鉄損の改善にも限界があった。

しかし、本発明の方法は上記方法に加え、鋼板に微小歪
を付与する方法で磁区幅をさらに小さくでき、従来の限
界を越えた低鉄損化が可能となった。また、二次再結晶
粒からなる方向性珪素鋼板に微小歪を付与する従来の方
法では、鉄損の低減は平均１０％程度であった。ところ
で微小歪付与による鉄損の低減効果は、鋼板の磁束密度
Ｂ８と密接に関連し、第３図に示すように８８＞１．９
４Ｔ以上で特に著しい効果がみられることが知られてい
た。しかし、二次再結晶を利用した製造方法でば、Ｂｅ
＞１．９４Ｔを定常的に得ることは難しく、このため平
均すると歪付与による鉄損の低減率は１０％程度の改善
であった。

本発明では、三次再結晶を利用した製造方法であり、Ｂ
ｅ＞１．９５７を定常的に得ることができる。このため
後記する第２表に示すように、高い低減率約２０％を実
現できたものである。これによりＷ１７１５０＝０．４
６Ｗ／ｋｇという極めて鉄損の低い方向性珪素鋼板がｉ
ηられる。

また、従来の二次再結晶粒よりなる方向性珪素鋼板では
、結晶粒径は平均３　ｍｍ程度であったため、線状歪の
間隔１５ｍ１以下では鉄損低減効果が生じなかった。し
かし本発明で用いる三次再結晶粒よりなる方向性珪素鋼
板では、結晶粒径が平均１５鰭と大きいため、線状歪の
間隔が２０１１であっても磁区幅を小さくする効果があ
る。

〔実施例〕

本発明で使用する原料珪素鋼帯中の珪素含有率は、２〜
８％の範囲に規制されたものが用いられる。珪素を２％
以上含有する珪素鋼帯ばγ変態がないので高温焼鈍によ
って結晶粒を大きくしたり、次ならびに三次の再結晶を
生じさせて好ましい丈合組織を形成させることができる
。珪素含有率か２％未満では前述のような特長が発揮さ
れず、−・方、珪素含有率が８％を超えると飽和磁束密
度が１．７　′Ｆ以下となって磁性＋Ａ料としては不適
当であるばかりでなく、機械的に著しく脆弱になる。

特に、珪素の含有率が２．５〜４．０％のものは、圧延
等の機械的特性に優れ、飽和磁束密度も１．８９Ｔ以上
であるため好適である。

珪素鋼相中に、例えばＭｎ、Ａ！、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｎ、Ｓ
ｂ、、ＭｎＳ、ＭｎＳｅ’、ＭｎＳｂ、ＡＩＮなどを必
要に応して総量で０．５％まで添加することができる。

また、不可避混入元素として例えば、ＮｌＸＣｕ、、Ｍ
ＯＸＷ、、Ｃ０１Ｃｒなどを少量含有することもある。

またＣ、Ｎ、０などの不可避不純物の含有量は最終的に
目標とする鋼板の品質に応して制限することが好ましい
。

なお本発明で使用する素材としての方向性珪素鋼板とし
ては、市販の方向性珪素鋼板を使用でき板厚を１５０μ
ｍ以下とする。この時の圧下率は５０％以上あれば十分
てあり、圧延の目的は結晶歪のある（１１１）　　（１
１２）方位を有する極薄体を得ることである。

冷間圧延後の熱処理は、熱処理中の鋼板の酸化を防止す
るため、不活性ガス雰囲気、１１２ガス雰囲気、不活性
ガスとＨ２ガスの混合ガス雰囲気か、またはこれらのガ
スの減圧雰囲気または空気減圧雰囲気下で行われる。

熱処理温度は１０００〜１４００℃とし、熱処理時間は
３時間以上、好ましくは７〜２４時間とし、熱処理昇温
速度は１．５℃／Ｓ以上、好ましくは３℃／Ｓ以上とす
る。

これら熱処理の後ごの鋼板に押圧により、線状の微小歪
を１〜２０ＷＩ１１の間隔で形成することが好ましい。

線状の微小歪の付１ｇは、球を鋼板表面に置き荷重をか
けながら回転さ・ｕ・て線引きする方法により行うこと
ができる。しかし微小歪を側路する方法は上記方法に限
定されず、傷を残さすＣに１幅１０〜３００μｍの線状
の歪を付与することが好ましい。

幅が１０μｍより狭いと鋼板の表面に傷をつけることが
あり、また３００μｍより広いと歪の領域が広くなり効
果がないことがある。

次に本発明を具体的実施例により説明する。

素材としては、方向性珪素鋼板（新註鉄製３０８１０５
）を用いた。この珪素鋼板の特性は第１表の通りである
。この珪素鋼板を濃硫酸と沸酸の混合液（ａ硫酸３：沸
酸１）に３０分間浸漬後、水洗してさらに１０％硝酸水
溶液で酸洗した後水洗して、鋼板の表面に塗布されてい
る絶縁被膜や酸化物被膜を除去する。

第　　１　　表 次に冷間圧延により圧下率６７％で１００μｍまで圧延
した後、２Ｘ　１０＝Ｔｏ　ｒ　ｒの真空下、昇温速度
３°Ｃ／　ｓで１２００°Ｃまで昇温し、７１．ｌ１間
保持して三次再結晶粒を成長させた。その後１１２１板
表面にリン酸塩とコロイダルシリカを主成分とする塗布
液を塗布し８００°Ｃで焼（」を行った。このようにし
て得られた鋼板表面に３■ｍの径の球を置き、荷重１５
０ｇをかけながら回転させ線状の歪を１５１間隔で与え
た。

第１図には線状歪の線の方向と鋼板の圧延方向との角度
θと鉄損（ｗ１７１５０）の低減率との関係を示ず。θ
く２０°では鉄損は減少せず、θ〉３０°で１５％以上
、θ〉４５°て２０％以上の低減を示すことが確認され
た。つまり最適な角度θは３０°以上であり、より好ま
しくは４５゜以上である。

次に３顛の径の球に負荷する荷重を１００．２００．３
００ｇと変え、その時の線状歪の間隔も１〜３０ａｍま
で変化させた。第２図には線状歪の間隔と鉄損低減率の
関係を示す。図中曲線Ａば荷重１００ｇ負荷時、Ｂは荷
重２００ｇ負荷時、Ｃは荷重３００ｇ負荷時である。荷
重により最適範囲は異なるが、間隔１　ａｓ以上で鉄損
の低減が認められ、２０ｖＩＩ以上ではほとんどリノ果
がなく１〜２０ＩＩｍが最適範囲である。

第２表は、三次再結晶粒よりなり、かつ絶縁被膜を塗布
焼付した鋼板に直径３１ＩＩの径の球を置き、荷重３０
０ｇをかけながら回転させ、圧延方向と９０°の方向に
２（ｌｎ間隔で歪を付与した時の歪付与前後での鉄損の
変化を示した。また第３図には磁束密度Ｂ８と鉄損Ｗ　
１７　／　５０低減率の関係を示したが、線状歪付与に
より約２０％鉄損が低減され、Ｗｌ　７１５０＝０．４
６Ｗ／ｋｇという今までにない低鉄損を得ることができ
た。

第２表 〔発明の効果〕 本発明によれば鉄ｍの極めて低い方向性珪素鋼板を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧延方向と線状歪とのなす角度と鉄損Ｗｌ　７
１５０低減率の関係図、第２図は線状歪間隔と鉄損Ｗ　
１７　／　５０低域率の関係図、第３図ば磁束密度Ｂ８
と鉄損Ｗｌ　７１５０低減率の関係図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）珪素を２〜８重量％有する方向性珪素鋼板素材を
   、圧下率５０％以上で、かつ板厚１５０μｍ以下に冷間
   圧延し、その後非酸化雰囲気あるいは減圧雰囲気中での
   熱処理工程で、１．５℃／秒以上の昇温速度で常温より
   加熱し、約１０００〜１４００℃に３時間以上保持した
   後冷却して得られた３次再結晶粒よりなる方向性珪素鋼
   板の微小領域に機械的手段により歪を付与し、鋼板の磁
   区幅を細分化することを特徴とする低鉄損方向性珪素鋼
   板の製造方法。
2. （２）請求項（１）において線状の微小歪を間隔１〜２
   ０ｍｍで付与することを特徴とする低鉄損方向性珪素鋼
   板の製造方法。
3. （３）請求項（２）において線状の微小歪と圧延方向の
   なす角度が３０°以上、線状微小歪の幅が１０〜３００
   μｍであることを特徴とする低鉄損方向性珪素鋼板の製
   造方法。