JPH0665644A

JPH0665644A - 磁気特性の優れた方向性電磁鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH0665644A
Application number: JP22588392A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Nakano; 恒中野; Atsuto Honda; 厚人本田; Keiji Sato; 圭司佐藤
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1992-08-25
Filing date: 1992-08-25
Publication date: 1994-03-08

Abstract

(57)【要約】【目的】特に変圧器やその他の電気機器用鉄心素材に
有利に適合する、歪取焼鈍後も鉄損低減効果が消失しな
い磁気特性の優れた方向性電磁鋼板の製造方法を提案す
る。【構成】方向性電磁鋼素材を熱間圧延した後、１回又
は中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延を施して最終製品
板厚とし、しかる後脱炭焼鈍、次いで仕上げ焼鈍を施す
一連の工程からなる方向性電磁鋼板の製造方法におい
て、最終冷間圧延後の鋼板に、その圧延方向とほぼ直交
する向きに幅：0.010 〜２mmで延び、かつ圧延方向に１
〜30mmの間隔を置いて複数配した線状域上に、Snおよび
ＢとSnまたはＢからなる酸化物、塩化物および硫酸塩と
から選ばれた１種または２種以上による付着層を、長
さ：0.5 〜10mmでかつ非付着長さｂに対する付着長さａ
の比ａ／ｂ：１〜10で設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特に変圧器やその他
の電気機器用鉄心素材に有利に適合する、歪取焼鈍後も
鉄損低減効果が消失しない磁気特性の優れた方向性電磁
鋼板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】方向性電磁鋼板は変圧器やその他の電気
機器鉄心として利用され、磁気特性に優れること、中で
も鉄損の低いことが要求される。この鉄損は概ねヒステ
リシス損と渦電流損の和で表わすことができ、ヒステリ
シス損は強い抑制力をもつインヒビターを用いることに
より、結晶方位をゴス方位、すなわち(110)<001>方位に
高度に集積させること、磁化したとき磁壁移動の際のピ
ンニング因子の生成原因となる不純物元素を低減するこ
と、等により大幅に低減されてきた。一方渦電流損につ
いては、Si含有量を増加して電気抵抗を増大させるこ
と、鋼板板厚を薄くすること、鋼板地鉄表面に地鉄と熱
膨張係数の異なる被膜を形成して地鉄に張力を付与する
こと、結晶粒の微細化により磁区幅を低減すること、等
によって低減が図られてきた。

【０００３】さらに渦電流損を低減すべく、鋼板の圧延
方向と垂直な方向にレーザー光（特公昭57-2252 号公
報) 、プラズマ炎（特開昭62-96617号公報) 等を照射す
る方法が提案されている。これらの方法は、鋼板表面に
線状又は点状に微小な熱歪みを導入することにより磁区
を細分化し、鉄損を大幅に低減しようとするものであ
る。ところがこれらの方法においては、磁区細分化後に
高温での焼鈍を施すと、鉄損低減効果は消失してしまう
ため、照射処理後に歪取焼鈍を必要とする巻鉄心用素材
として用いることはできなかった。

【０００４】そこで歪取焼鈍にも耐え得る磁区細分化方
法として、鋼板への溝形成を行う手法が種々提案されて
いる。例えば、最終仕上げ焼鈍後即ち二次再結晶後の鋼
板に局所的に溝を形成し、その反磁界効果によって磁区
を細分化する方法があるが、この溝の形成手段として
は、特公昭50-35679号公報に開示されている機械的な加
工や、特開昭63-76819号公報に示されているレーザー光
照射により絶縁被膜及び下地被膜を局所的に除去した後
電解エッチングする、等がある。また特公昭62-53579号
公報には、歯車型ロールで圧刻後、歪取焼鈍することで
溝形成及び再結晶を達成して磁区を細分化する方法が、
そして特開昭59-197520 号公報には最終冷間圧延後の鋼
板の圧延方向に直交する向きに線状疵を導入する方法
が、それぞれ開示されている。

【０００５】また、特公昭54−23647 号公報には、冷間
圧延後または脱炭焼鈍後の鋼板に、ショットピーニング
等の機械的加工、電子ビーム等の熱的処理またはＳ，A
l，Se，Sb等の拡散による化学的方法によって、２次再
結晶粒成長阻止処理領域と未処理領域を形成する方法が
開示されている。これは２次再結晶を直接制御すること
で磁束密度の向上、鉄損の低減を計るものであるが、実
際の操業を考えれば、ショットピーニング等の機械的方
法では均一な歪を導入することが困難であり、また電子
ビーム等の熱的処理の場合、装置が大がかりになりコス
ト高を招く問題があった。これに対して、Ｓ，Al，Se，
Sb等化合物の塗布は高速印刷等により安価に行える利点
を有しているが、得られた磁気特性のばらつきが大きい
といった問題点もあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記問題
を有利に解決するもので、歪取焼鈍後においても鉄損が
劣化しない低い鉄損を有する方向性電磁鋼板を、安定し
てしかも低コストで得られる製造方法について提案する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】発明者らは、上記した化
合物を塗布する手法、特にSnを鋼板表面に線状に付着さ
せることにより、低鉄損化がはかれるものの、鉄損値の
ばらつきが大きい、という問題を解消するため、鋭意実
験及び検討を重ねた結果、２次再結晶焼鈍前に、Snの付
着域の下部において結晶粒の成長が抑制されてしまい、
再結晶粒がゴス方位からずれることがあるため、鉄損値
がばらつくことを解明した。そこで、結晶粒の成長を完
全に停止させない方法を検討したところ、Snの付着を断
続させ、さらに付着を所定のパターンに従って行うの
が、極めて有効であることを知見し、この発明を完成し
た。

【０００８】すなわちこの発明は、方向性電磁鋼素材を
熱間圧延した後、１回又は中間焼鈍を挟む２回以上の冷
間圧延を施して最終製品板厚とし、しかる後脱炭焼鈍、
次いで仕上げ焼鈍を施す一連の工程からなる方向性電磁
鋼板の製造方法において、最終冷間圧延後の鋼板に、そ
の圧延方向とほぼ直交する向きに幅：0.010 〜２mmで延
び、かつ圧延方向に１〜30mmの間隔を置いて複数配した
線状域上に、SnおよびＢとSnまたはＢからなる酸化物、
塩化物および硫酸塩とから選ばれた１種または２種以上
による付着層を、長さ：0.5 〜10mmでかつ非付着長さｂ
に対する付着長さａの比ａ／ｂ：１〜10で設けることを
特徴とする、磁気特性の優れた方向性電磁鋼板の製造方
法である。

【０００９】ここで、この発明の素材である含珪素鋼と
しては、従来公知の成分組成のものいずれもが適合する
が、代表組成を掲げると次のとおりである。Ｃ：0.01〜0.10wt％（以下単に％と示す）Ｃは、熱間圧延、冷間圧延中の組織の均一微細化のみら
なず、ゴス方位の発達に有用な成分であり、少なくとも
0.01％以上の添加が好ましい。しかしながら0.10％を超
えて含有されるとかえってゴス方位に乱れが生じるので
上限は0.10％程度が好ましい。

【００１０】Si：2.0 〜4.5 ％ Siは、鋼板の比抵抗を高め鉄損の低減に有効に寄与する
が、4.5 ％を上回ると冷延性が損なわれ、一方2.0 ％に
満たないと比抵抗が低下するだけでなく、２次再結晶・
純化のために行われる最終高温焼鈍中にα−γ変態によ
って結晶方位のランダム化を生じ、十分な鉄損改善効果
が得られないので、Si量は2.0 〜4.5 ％程度とするのが
好ましい。

【００１１】Mn：0.02〜0.12％ Mnは、熱間脆化を防止するため少なくとも0.02％程度を
必要とするが、あまりに多すぎると磁気特性を劣化させ
るので上限は0.12％程度に定めるのが好ましい。

【００１２】インヒビターとしては、いわゆるMnS, MnS
e 系とAlN 系とがある。 MnS, MnSe系の場合は、 Se, Ｓのうちから選ばれる少なくとも１種：0.005 〜0.
06％ Se, Ｓはいずれも、方向性けい素鋼板の２次再結晶を制
御するインヒビターとして有力な元素である。抑制力確
保の観点からは、少なくとも0.005 ％程度を必要とする
が、0.06％を超えるとその効果が損なわれるので、その
下限、上限はそれぞれ0.01％, 0.06％程度とするのが好
ましい。

【００１３】AlN 系の場合は、 Al：0.005 〜0.10％，Ｎ：0.004 〜0.015 ％ AlおよびＮの範囲についても、上述したMnS, MnSe系の
場合と同様な理由により、上記の範囲に定めた。ここに
上記した MnS, MnSe系および AlN系はそれぞれ併用が可
能である。

【００１４】インヒビター成分としては上記したＳ, S
e, Alの他、Cu, Sn, Cr、Ge, Sb, Mo, Te, BiおよびＰ
なども有利に適合するので、それぞれ少量併せて含有さ
せることもできる。ここに上記成分の好適添加範囲はそ
れぞれ、Cu, Sn, Cr：0.01〜0.15％、Ge, Sb, Mo, Te,
Bi：0.005 〜0.1 ％、Ｐ：0.01〜0.2 ％であり、これら
の各インヒビター成分についても、単独使用および複合
使用いずれもが可能である。

【００１５】以下この発明を詳細に説明する。まずこの
発明を完成するに至った実験結果について述べる。Siを
3.40％含む方向性電磁鋼スラブを加熱後に熱間圧延を施
し、次いで冷間圧延を施して板厚を0.23mmとしたのち、
エッチングレジストインキを、その非塗布部（地鉄露出
部）が圧延方向とほぼ直交する向きに破線状に残存する
ように塗布した。ここで、塗布は、非塗布部の幅、長さ
および圧延方向の間隔が種々に変化するように、行っ
た。なお、レジストインキの塗布はグラビアオフセット
印刷によって行い、アルキド系樹脂を主成分とするグラ
ビアインキを用いた。

【００１６】次に、非塗布部に電気Snめっきを施した。
めっき浴としては、イオン交換水１l 当たりに、硫酸第
一すず60ｇ、硫酸80ｇ、クレゾールスルフォン酸100
ｇ、βナフトール1.0 ｇおよびゼラチン２ｇをそれぞれ
溶解させたものを用い、浴温度は30℃とした。電気めっ
き条件は、電流密度５Ａ／dm²、槽電圧10Ｖおよび極間
距離30mmにて、５〜20ｓで行った。しかるのちレジスト
剤を除去し、通常の脱炭焼鈍、仕上げ焼鈍を施した。図
１に、レジスト剤を除去した後の鋼板表面の状態を、模
式で示すように、Snの付着長さａ、非付着長さｂ、付着
幅ｈおよび圧延方向の間隔ｔの異なる、鋼板が得られ
る。

【００１７】かくして得られた鋼板からそれぞれサンプ
ルを採取し、800 ℃×３ｈの歪取焼鈍を施した後、磁気
特性を測定した。また、同一冷間圧延コイルの周辺から
鋼板を採取し、またSnめっきを施さない試料も用意し、
比較材とした。

【００１８】図２〜４に、磁気特性と、Snの付着長さ
ａ、非付着長さｂ、付着幅ｈおよび圧延方向の間隔ｔと
の関係について調査した結果を示す。図２に、付着長さ
ａおよびこれと非付着長さｂとの比ａ／ｂについて示す
ように、ａ：0.5 〜10mmでかつａ／ｂ：１〜10の条件下
で、大きな鉄損低減効果が得られることがわかる。

【００１９】また、図３にSnめっきの付着幅ｈについて
示すように、ｈ：0.010 〜２mmが、図４に圧延方向の間
隔ｔについて示すように、ｔ：１〜30mmが、それぞれ優
れた磁気特性を得るのに有利であることがわかる。

【００２０】さらに、図５に、付着長さａ：６mm、比ａ
／ｂ：２、付着幅ｈ：0.1 mmおよび圧延方向の間隔ｔ：
５mmでSnを付着させた試料、非付着域を設けずに板の全
幅にわたってSnを付着させた試料およびSnを付着させな
い試料に関し、それぞれ鉄損について調査した結果を示
す。同図に示すように、Snの付着を板幅方向に断続して
行うことによって、良好な鉄損が得られる上、そのばら
つきも小さいことがわかる。

【００２１】ここで、付着物質はSnのほか、Ｂ、さらに
はSnまたはＢの酸化物、塩化物および硫酸塩から選ばれ
る１種または２種以上からなるものが、有利に適合す
る。具体的には、SnO, SnCl₂, SnSO₄, B₂O₃, H₃BO₃など
がある。

【００２２】その付着方法は、電気めっきおよび無電解
めっきの他、ＰＶＤやＣＶＤ等の気相めっきが適合し、
さらに上記の酸化物、塩化物または硫酸塩を十分に粉砕
し、これらに水を加えてスラリー状にしたものを塗布し
ても、同様の効果が得られる。付着面は、鋼板の片側で
十分であるが、両面に施してもかまわない。

【００２３】この付着処理は、最終冷間圧延後または脱
炭焼鈍後のいずれでもよく、該処理後の鋼板は、最終冷
間圧延後に付着処理を行った場合は、脱炭焼鈍、そして
焼鈍分離剤の塗布を経て、最終仕上げ焼鈍、次いで上塗
りコーティングが施され、一方脱炭焼鈍後に付着処理を
行った場合は、焼鈍分離剤を塗布してから、最終仕上げ
焼鈍、次いで上塗りコーティングが施される。

【００２４】

【作用】この発明に従って、SnやＢ等を付着させ、さら
に付着域を板幅方向で断続させることによって、より低
い鉄損が得られるのは、２次再結晶粒の方位を損なうこ
となく細粒化が進んだためと推察される。

【００２５】

【実施例】実施例１Ｃ：0.043 ％, Si : 3.36 ％, Mn : 0.070％, Mo : 0.0
13％, Se : 0.019％、及びSb : 0.023％を含有するけい
素鋼スラブを、1360℃で３時間加熱後、熱間圧延して
2.4mm厚の熱延板とした後、970 ℃で３分の中間焼鈍を
はさむ２回の冷間圧延を施して0.23mm厚の最終冷延板と
した。次いで、最終仕上げ焼鈍を施す前の鋼板に、エチ
ルセルロースを主成分とするペースト状樹脂にSnまたは
Ｂを添加したものを、グラビアオフセット印刷によっ
て、圧延方向と直交する向きに延びる線状域に、断続し
て付着させた。ここで、付着域は長さａ：５mm、比ａ／
ｂ：３、付着幅ｈ：0.0100mmおよび圧延方向の間隔ｔ：
５mmとした。また、比較として、付着域を板全幅にわた
って設けたものも作製した。

【００２６】上記処理を経たものに、脱炭焼鈍、最終仕
上げ焼鈍を施した後、平坦化焼鈍を施した。その後、そ
れらをエプスタインサイズに切断し、800 ℃で３時間の
歪取焼鈍に供した後、磁気特性を測定した。また、比較
として、同一コイルの付着処理を行わない部分からも試
料を採取し、同様にエプスタインサイズに切断し磁気特
性を測定した。これらの測定結果を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】実施例２実施例１と同様に得られた最終冷延板に、十分に粉砕後
蒸留水を加えてスラリー状とした、SnO 、SnSO₄、H₃BO
₃、そしてSnO とH₃BO₃との混合物を、グラビアオフセ
ット印刷によって、圧延方向と直交する向きに延びる線
状域に、断続して付着させた。ここで、付着域は長さ
ａ：２mm、比ａ／ｂ：２、付着幅ｈ：0.0200mmおよび圧
延方向の間隔ｔ：10mmとした。また、比較として、付着
域を板全幅にわたって設けたものも作製した。

【００２９】上記処理を経たものに、脱炭焼鈍、最終仕
上げ焼鈍を施した後、平坦化焼鈍を施した。その後、そ
れらをエプスタインサイズに切断し、800 ℃で３時間の
歪取焼鈍に供した後、磁気特性を測定した。また、比較
として、同一コイルの付着処理を行わない部分からも試
料を採取し、同様にエプスタインサイズに切断し歪取焼
鈍後に磁気特性を測定した。これらの測定結果を表２に
示す。

【００３０】

【表２】

【００３１】実施例３実施例１と同様の処理を、脱炭焼鈍後の鋼板に施し、実
施例１と同様の評価を行った。その結果を、表３に示
す。

【００３２】

【表３】

【００３３】

【発明の効果】この発明によれば、磁気特性が良好で安
定しており、特に歪取焼鈍を行っても磁気特性の劣化が
非常に小さい、従来にない方向性電磁鋼板を安定して製
造することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に従って設けた付着域を示す模式図で
ある。

【図２】付着長さａおよびこれと非付着長さｂとの比ａ
／ｂと、低鉄損低下量ΔＷ₁₇／ ₅₀との関係を示すグラフ
である。

【図３】付着幅と磁気特性との関係を示すグラフであ
る。

【図４】付着域の圧延方向の間隔と磁気特性との関係を
示すグラフである。

【図５】鉄損のばらつきに及ぼす影響を示すグラフであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】方向性電磁鋼素材を熱間圧延した後、１
回又は中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延を施して最終
製品板厚とし、しかる後脱炭焼鈍、次いで仕上げ焼鈍を
施す一連の工程からなる方向性電磁鋼板の製造方法にお
いて、最終冷間圧延後の鋼板に、その圧延方向とほぼ直
交する向きに幅：0.010 〜２mmで延び、かつ圧延方向に
１〜30mmの間隔を置いて複数配した線状域上に、Snおよ
びＢとSnまたはＢからなる酸化物、塩化物および硫酸塩
とから選ばれた１種または２種以上による付着層を、長
さ：0.5 〜10mmでかつ非付着長さｂに対する付着長さａ
の比ａ／ｂ：１〜10で設けることを特徴とする、磁気特
性の優れた方向性電磁鋼板の製造方法。