JPH0765106B2 - 低鉄損一方向性けい素鋼板の製造方法 - Google Patents

低鉄損一方向性けい素鋼板の製造方法

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JPH0765106B2
JPH0765106B2 JP63268316A JP26831688A JPH0765106B2 JP H0765106 B2 JPH0765106 B2 JP H0765106B2 JP 63268316 A JP63268316 A JP 63268316A JP 26831688 A JP26831688 A JP 26831688A JP H0765106 B2 JPH0765106 B2 JP H0765106B2
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    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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    • C21D8/12Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1294Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties involving a localised treatment

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、一方向性けい素鋼板の製造方法に関し、と
くに仕上げ焼鈍後の鋼板表面にその圧延方向を横切る向
きにエレクトロンビーム(EB)照射を施す際のEBの照射
方法に工夫を加えることによって、効果的な磁区の細分
化ひいては鉄損特性の有利な改善を図ろうとするもので
ある。
一方向性けい素鋼板は、一般に熱間圧延と冷間圧延を経
た冷延薄板の2次再結晶粒を、(110)〔001〕方位(す
なわちゴス方位)に高度に集積させて所望の磁気的性質
を具備させ、主に変圧器その他の電気機器類の鉄心に使
用され、ここに磁束密度(B10値で代表される)が高く
しかも鉄損(W17/50値で代表される)の低いことが要
求されるが、これまでの研究努力により当今は、板厚0.
3mmでB10:1.90T以上、W17/50:1.05W/kg以下また、板厚
0.23mmでは、B10:1.89T以上、W17/50:0.90W/kg以下の
ような低鉄損一方向性けい素鋼板も製造され得るように
なった。
しかるに省エネルギーの見地で電力損失のより厳しい低
減要求は、とくに欧米にて鉄損の減少分を換価して変圧
器価格に上積みする、ロスエバリュエーション(鉄損評
価)制度にまで発展し、それも定着するに至っている。
(従来の技術) 特開昭57−2252号、同57−53419号、同58−26405号及び
同58−26406号各公報には、仕上げ焼鈍後の一方向性け
い素鋼板の表面に、圧延方向とほぼ直角な向きにレーザ
照射を施すことによって局部的微小ひずみの導入による
磁区細分化をもって、鉄損の低減を図ることが開示され
ているが、この場合、いわゆるひずみ取り焼鈍を加えな
い使途では有効であっても、該焼鈍が施されたときはせ
っかく導入された局部微小ひずみが加熱保持中に解放さ
れ、磁区幅が拡大してレーザ照射による鉄損低減効果が
喪失してしまう不利がある。
これに対して発明者らはさきに、上記のような高温処理
にも拘らず特性劣化を伴うことのない低鉄損一方向性け
い素鋼板の製造に成功した。
すなわち方向性けい素鋼板の常法に従う最終仕上げ焼鈍
を施してから、りん酸塩とコロイダルシリカを主成分と
する絶縁被膜を形成させたのち、あるいは前記最終仕上
げ焼鈍工程を経て鋼板の外面に生成した酸化物を除去し
た後、表裏両面に研磨処理を施して鏡面状態に仕上げ、
ついでCVD、イオンプレーティングまたはイオンインプ
ランテーションなどによりTi,Zr,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,Mn,C
o,Ni,Al,B及びSiの窒化物及び/又は炭化物ならびにAl,
Ni,Cu,W,Si及びZnの酸化物のうちから選んだ少なくとも
1種からなる極薄張力被膜を形成後、りん酸塩とコロイ
ダルシリカを主成分とする絶縁被膜を形成させたのち、
鋼板の圧延方向を横切る向きにエレクトロンビームを照
射することによって低鉄損を達成するものである。
(発明が解決しようとする課題) 通常、一方向性けい素鋼板表面上へのEB照射は、鋼板の
圧延方向に対し直角の向きに行うが、そのEB強度は、電
磁レンズの電流(フォーカス電流)が一定であることか
ら、鋼板の幅方向中央部で強く、両端部で弱くなる。
そのためEB走査による鋼板の磁区細分化効果が中央部と
両端部で異なり、その結果、鋼板板面の各位置で鉄損に
違いが生じ、中央部に較べて両端部における鉄損特性が
悪いところに問題を残していた。
この発明は、上記の問題を有利に解決するもので、仕上
げ焼鈍済みの一方向性けい素鋼板の表面にEBを照射して
鉄損の低減を図るに際し、鋼板の板面各位置における鉄
損の均一低減化を導く好適なEB照射方法を与えることを
目的とする。
(課題を解決するための手段) すなわちこの発明は、仕上げ焼鈍済みの一方向性けい素
鋼板の表面に、その圧延方向を横切る向きにエレクトロ
ンビームを照射して鉄損の低い一方向性けい素鋼板を製
造するに当り、 エレクトロンビームの走査に伴う鋼板表面までの距離の
変化に応じ、該ビームの焦点距離を、電磁レンズの電流
と偏向コイルの電流とのダイナミック制御により適正距
離に修正してエレクトロンビームの照射を行うことを特
徴とする低鉄損一方向性けい素鋼板の製造方法である。
以下、この発明を具体的に説明する。
第1図に、この発明の実施に用いて好適なEB照射装置を
模式で示し、図中番号1は高圧インシュレータ、2はEB
ガン、3は陽極、4はコラム弁、5は電極レンズ、6は
偏向コイル、そして7がEBであり、8は一方向性けい素
鋼板、9,10は排気口である。
通常、鋼板表面上へのEB照射は、第2図aに示すように
圧延方向に対し直角の向きに行うが、その際EB強度は第
2図bに示すように、電磁レンズの電流(フォーカス電
流)が一定であることから、鋼板の幅方向中央部(7−
2′)で強く、両端部(7−1′,7−3′)で弱くな
り、このためEB走査による鋼板の磁区細分化効果が板面
各位置で異なるようになることは前述したとおりであ
る。
そこでこの発明では、上記の問題を解消するために、EB
の走査に伴う焦点位置の変化に応じてEBの焦点距離を補
正するわけであるが、かかる焦点距離の補正は、第1図
に示した電磁レンズ5の電流と偏向コイル6の電流との
ダイナミック制御を行うことによって的確に行うことが
でき、かくして第2図cに示すように鋼板の中央部と両
端部とを同じEB強度で走査することができるわけであ
る。以下、かような処理をダイナミックフォーカスィン
グと呼ぶ。
次に、この発明の基礎となって具体的実験結果について
説明する。
C:0.043wt%(以下単に%で示す)、Si:3.39%、Mn:0.0
66%,Se:0.020%,Sb:0.023%およびMo:0.015%を含有す
るけい素鋼板用スラブを、1360℃で4時間の加熱処理
後、熱間圧延によって厚さ:2.0mmの熱延板とした。つい
で950℃で3分間の均一化焼鈍後、950℃、3分間の均一
化焼鈍後、950℃、3分間の中間焼鈍をはさむ2回の冷
間圧延を施して0.20mm厚の最終冷延板とした。
その後、820℃の湿水素中で脱炭・1次再結晶焼鈍を施
したのち、鋼板表面にMgOを主成分とする焼鈍分離剤を
塗布してから、850℃、50時間の2次再結晶焼鈍、つい
で乾水素中で1200℃、5時間の純化焼鈍を施した。
その後、鋼板表面に、りん酸塩とコロイダルシリカを主
成分とする絶縁コーティング被膜を被成したのち、通常
のEB照射(a−1)およびこの発明に従うダイナミック
フォーカスィングによるEB照射(a−2)を施した。な
お比較のためEB照射を施さない鋼板も用意した。
また上記の1次再結晶焼鈍板の表面に、Al2O3を主成分
とする焼鈍分離剤を塗布してから、上記と同じ条件で2
次再結晶焼鈍ついで純化焼鈍を施したのち、その表面を
軽く酸洗し、ついで電解研磨により鋼板表面を中心線平
均粗さRaで0.1μmの鏡面に仕上げたのち、イオンプレ
ーティング装置(HCD法で加速電圧:70V,加速電流:1000
A,真空度:7×10-4Torr)で1.0μm厚のTiNの薄膜を形成
し、しかるのち上記と同様の通常のEB照射(b−1)お
よびこの発明に従うEB照射(b−2)を行い、その後に
りん酸塩とコロイダルシリカを主成分とする絶縁被膜を
被成した。
さらにTiNの薄膜を被成した試料の一部については、そ
の表面にりん酸塩とコロイダルシリカを主成分とする絶
縁被膜を被成したのち、通常のEB照射(b−3)とこの
発明に従うEB照射(b−4)を施した。
なお比較のためEB照射を施さない絶縁被膜付き鋼板も用
意した。
かくして得られた各製品板の磁気特性について調べた結
果を表1に示す。
同表より明らかなように、通常のEB照射を施したものに
較べ、この発明に従いダイナミックフォーカスィングに
よるEB照射を施した場合はいずれも鉄損特性が向上して
いる。
(作用) このように一方向性けい素鋼板の仕上げ焼鈍後、絶縁コ
ーティング処理を施した一方向性けい素鋼板にEB照射を
施す際、あるいは仕上げ焼鈍板を鏡面仕上げし、その上
にTiNの被膜をコーティング処理し、ついで絶縁コーテ
ィング前後にEB照射を施す際に、板幅方向に対しダイナ
ミックフォーカスィングを採用することによって鉄損の
低減を図ることができる。
この理由は、第2図(b),(c)に模式的に示したと
ころから明らかなように、EBの走査による焦点位置の変
化に応じてビームの焦点距離を補正することにより、鋼
板の板幅方向にわたって一定の照射痕を与えることがで
きるようにしたからであり、これにより、鋼板全面にわ
たって効果的に磁区の細分化を図ることができ、その結
果、低鉄損の鋼板が得られるのである。
(実施例) C:0.040%,Si:3.45%,Mo:0.015%,Se:0.025%およ
びSb:0.030% C:0.057%,Si:3.42%,solAl:0.026%,S:0.029%,C
u:0.1%およびSn:0.05% を含有するけい素鋼熱延板(厚み:2.2mm)をそれぞれ、
1050℃、2分間の中間焼鈍を挟む2回の冷間圧延によっ
て0.20mm厚の最終冷延板としてから、840℃の湿水素中
で脱炭・1次再結晶焼鈍を施したのち、 MgOを主成分とする焼鈍分離剤 Al2O3:60%,MgO:35%,ZrO2:3%,TiO2:2%の組成に
なる焼鈍分離剤 を塗布した。
ついでの焼鈍分離剤を用いた鋼板のうちは、850
℃、50時間の2次再結晶焼鈍後、乾H2中で1200℃、5時
間の純化焼鈍を施し、一方は、850℃から1050℃まで1
0℃/hの速度で昇温して2次再結晶させたのち、乾H2
で1220℃、8時間の純化焼鈍を施した。
その後、これらの鋼板についてはその表面にりん酸塩と
コロイダルシリカを主成分とする絶縁被膜を被成した。
またbの焼鈍分離剤を用いた鋼板はいずれも、表面酸化
物を除去したのち、電解研磨によって鏡面状態に仕上
げ、ついでイオンプレーティング装置によって1.0μm
厚のTiNの張力被膜を被成したのち、上記と同様の絶縁
被膜を被成した。
かくして得られた各けい素鋼板の表面に、加速電圧:70k
V,試料電流:10mA,走査間隔:200μmの条件下に、圧延方
向と直角の向きに8mm間隔でダイナミックフォーカスィ
ングによるEB照射を施したのち磁気特性(板幅方向の平
均値)について調べた結果を表2に示す。
(発明の効果) かくしてこの発明によれば、EB照射による一方向性けい
素鋼板の鉄損改善効果を、従来に比べ大幅に向上させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の実施に用いて好適なEB照射装置の
模式図、 第2図aは、EBの照射痕跡を示した図、同図b,cはそれ
ぞれ、従来法およびこの発明法に従ってEBを走査したと
きの板幅方向におけるEB強度を示した図である。 1……高圧インシュレータ 2……EBガン、3……陽極 4……コラム弁、5……電子レンズ 6……偏向コイル、7……EB 8……けい素鋼板、9,10……排気口

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】仕上げ焼鈍済みの一方向性けい素鋼板の表
    面に、その圧延方向を横切る向きのエレクトロンビーム
    を照射して鉄損の低い一方向性けい素鋼板を製造するに
    当り、 エレクトロンビームの走査に伴う鋼板表面までの距離の
    変化に応じ、該ビームの焦点距離を、電磁レンズの電流
    と偏向コイルの電流とのダイナミック制御により適正距
    離に修正してエレクトロンビームの照射を行うことを特
    徴とする低鉄損一方向性けい素鋼板の製造方法。
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