JPH11199936A

JPH11199936A - 低鉄損方向性電磁鋼帯の製造方法

Info

Publication number: JPH11199936A
Application number: JP10003392A
Authority: JP
Inventors: Satoyuki Hirose; 智行広瀬; Tetsuya Oishi; 哲也大石
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1998-01-09
Filing date: 1998-01-09
Publication date: 1999-07-27

Abstract

(57)【要約】【課題】鋼帯幅方向に均一な深さを有する線状または
点線状の溝を形成して、均一な磁気特性を有する低鉄損
電磁鋼帯を製造する低鉄損電磁鋼帯の製造方法を提供す
る。【解決手段】最終板厚まで冷延された方向性電磁鋼帯
表面にエッチングマスクを選択的に形成させてから電解
エッチング処理を行うに際し、電解エッチング装置内に
設けた電極を鋼帯幅方向に複数個に分割した電極とし、
電解エッチング装置入側で、鋼帯幅方向について表面に
形成されたエッチングマスク非形成領域の幅を測定し、
その測定結果に基づいて溝の深さが鋼帯幅方向で均一と
なるように、各電極の電流値を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変圧器その他の電
気機器の鉄芯として用いられる低鉄損方向性電磁鋼帯の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】方向性電磁鋼板は主として変圧器の鉄芯
材料として用いられ、その磁気特性が良好であることが
要求される。とくに、変圧器の鉄芯として使用される場
合のエネルギー損失、すなわち鉄損が低いことが重要で
ある。近年、鉄損の大幅な低減を達成する手段として、
例えば、特公昭57-2252 号公報に記載された仕上焼鈍済
の鋼板表面にレーザーを照射して、人為的に磁区を細分
化する方法がある。しかしながら、この方法では、鉄損
低減に効果があるが、歪取り焼鈍によって鉄損の劣化を
きたすという欠点があり、歪取り焼鈍を必須とする巻鉄
芯用としては用いられていない。

【０００３】歪取り焼鈍が可能な電磁鋼板の製造方法と
して、例えば特公昭62-54873号公報には、仕上焼鈍済み
鋼板にレーザーや機械的手段によって局所的に絶縁被膜
を除去したのち、被膜除去部に酸洗や機械的手段で線状
の溝を局所的に形成し、溝を充填するようにリン酸系の
張力付与被膜処理を施す低鉄損一方向性電磁鋼板の製造
方法が提案されている。しかし、この方法では、常に安
定して被膜を除去することが困難なため、安定した溝の
形成ができず、とくにナイフなどの機械的手段により地
鉄に直接溝を形成する場合には溝周辺にかえりを生じる
ため占積率の低下を招くという問題がある。

【０００４】また、特公昭62-53579号公報には、仕上焼
鈍済みの鋼板に90〜220kg/mm²荷重で地鉄部分に深さ５
μm 超えの溝を形成したのち、750 ℃以上の温度で加熱
処理する低鉄損一方向性電磁鋼板の製造方法が提案され
ている。しかし、この方法では、一定の深さの溝を得る
ための荷重の調整が難しいという問題があった。仕上焼
鈍済み鋼板に溝を導入する場合には、溝導入により被膜
が損傷するため、絶縁被膜の再塗装を必要とする場合が
多く、占積率の低下やコスト増加を招くという問題があ
った。

【０００５】このような問題を解決する手段として、最
終冷延板に線状の溝を導入する方法、例えば特開昭63-4
2332号公報には、フォトエッチングまたはステンシルを
用いた電解エッチング法が提案されている。また、特開
平4-88121 号公報には、最終冷間圧延後、鋼板表面に連
続または非連続の線状の非塗布部領域を残存させてエッ
チングレジストを印刷により塗布し、焼付けしたのち、
エッチング処理を施して鋼板表面に線状溝を形成する低
鉄損電磁鋼板の製造方法が提案されている。

【０００６】また、特開平7-331332号公報には、電解エ
ッチング槽内の電極を板幅方向に複数個に分割した構成
とし、電解エッチング槽出側で鋼板を巻き取るまでの間
において板幅方向における溝深さを測定し、その測定値
に基づいて各電極に通電する電流値を制御して溝深さの
ばらつきを低減した低鉄損方向性電磁鋼板の製造方法が
提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電解エ
ッチングによって鋼板表面に形成される溝は、深さ５〜
35μｍ、幅100 〜200 μｍと非常に浅く狭いため、特開
昭63-42332号公報、特開平4-88121 号公報に記載された
方法では、絶縁被膜の再塗装という問題はないが、エッ
チングレジストの塗布状態、あるいは焼付け状態の微小
な差異によって鋼板幅方向のエッチングレジスト量が変
化し、幅方向で均一な溝深さが得られない。また、特開
平7-331332号公報に記載された方法では、エッチングレ
ジストの塗布状態、あるいは焼付け状態の微小な変化に
よって鋼帯幅方向のエッチングレジスト量分布が鋼帯長
手方向で急激に変化した場合には、電解エッチング槽の
出側での溝深さ測定では、溝深さの均一化に迅速に対応
できないという問題があった。

【０００８】本発明は、上記した問題を解決し、鋼帯幅
方向に均一な深さを有する線状または点線状の溝を形成
して、均一な磁気特性を有する低鉄損電磁鋼帯を製造で
きる低鉄損電磁鋼帯の製造方法を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、電解エッ
チング処理で形成される溝の深さは、電解エッチング前
の線状のエッチングレジスト非形成領域の幅に大きく影
響され、エッチングレジスト非形成領域の幅が鋼帯幅方
向で不均一であるため、均一な電解条件では形成される
溝の深さは不均一となることを突き止めた。そこで本発
明者らは、電解エッチング前のエッチングレジスト非形
成領域の幅に対応して電解条件を変化させることを思い
ついた。

【００１０】まず、本発明者らが行った実験結果を説明
する。Si：3.0 wt％含有する方向性珪素鋼素材を熱間圧
延し、さらに冷間圧延により板厚0.22mmの最終冷延板と
した。この最終冷延板にエッチングレジスト非塗布部が
圧延方向と直交する方向に線状に残存するように片面塗
布したのち、乾燥焼付けした。その後、NaCl電解液中(
温度30℃) で電解エッチングを施すことにより、幅：10
0 μm 、深さ：20μm の線状溝を形成した。なお、電解
エッチング装置の入側に、エッチングマスク非塗布部幅
を測定するセンサを鋼帯幅方向に間隔をあけて５台並設
し、さらに電解エッチング装置の電極をセンサに対応し
鋼帯幅方向に５分割する構成とした。電解エッチング処
理前に、センサによりエッチングマスク非塗布部の幅を
鋼帯幅方向について連続的に測定した。ついで、前記
センサの測定結果に基づき、各電極に通電する電流値を
変化させる分割制御、あるいは各電極に通電する電流
値を均一とする均一制御の２方法で電解エッチングを行
い、ついでNaOH水溶液中で、エッチングマスクを除去
し、さらに水洗、洗浄した。エッチングマスク除去後、
コイルからサンプルを採取し、溝深さを調査した。

【００１１】なお、同一溝深さでのエッチングマスク非
形成領域の幅とエッチング電流量の関係は、１次または
２次の関数で近似され、各係数は実験的に求められる
が、エッチングマスク非形成領域の幅が広い場合には、
電流値を大きくし、また、幅が狭い場合には、電流値を
小さくする制御を鋼帯幅方向に分割した各区画で行っ
た。

【００１２】鋼帯長手方向の溝深さの分布の測定結果を
図１に、鋼帯幅方向の溝深さの分布の測定結果を図２に
示す。図１、図２から、電極を幅方向に分割して電流値
を制御する分割制御を行うことにより、形成される線状
溝の溝深さが鋼帯長手方向および幅方向ともに均一とな
ることがわかる。

【００１３】本発明は、上記した知見をもとに構成され
たものである。すなわち、本発明は、方向性電磁鋼素材
を熱間圧延し、ついで冷間圧延を施し冷延鋼帯としたの
ち、該冷延鋼帯表面にエッチングマスクを選択的に形成
させてから電解エッチング処理を施して表面に線状また
は点線状の溝を形成し、しかるのちにエッチングマスク
を除去し、脱炭焼鈍、最終仕上焼鈍を施す方向性電磁鋼
帯の製造方法において、前記電解エッチング処理に際
し、電解エッチング装置内に設けた電極を前記鋼帯の幅
方向に複数個に分割した電極とし、前記電解エッチング
処理の入側で、鋼帯幅方向について表面に形成されたエ
ッチングマスク非形成領域の幅を測定し、その測定結果
に基づいて前記溝の深さが鋼帯幅方向で均一となるよう
に、前記電極のそれぞれの電流値を制御することを特徴
とする方向性電磁鋼帯の製造方法である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明では、最終板厚に冷間圧延
された方向性電磁鋼帯表面に、エッチングレジストを塗
布し、乾燥焼付けしてエッチングマスクを選択的に形成
する。本発明の方法を好適に実施できる装置列の１例を
図３に示す。図３では、鋼帯（冷延板）１の表面にグラ
ビヤオフセット印刷によるエッチングレジスト塗布装置
２によりエッチングレジストを塗布し、乾燥焼付け装置
３でエッチングレジストを焼付けたのち、ラジアルセル
方式の電解エッチング装置７で線状溝を導入する。つい
で、鋼帯をエッチングレジスト除去装置22に浸漬してエ
ッチングレジストを除去し、水洗槽23とリンス槽24で洗
浄する。なお、エッチングレジストの導入、線状溝の導
入に使用する装置は、図３に示されるものに限定される
ものではないことは言うまでもない。

【００１５】エッチングレジストの塗布は、例えば図３
に示すように、バックアップロール８に巻掛けしてグラ
ビヤロール10とゴム転写ロール９とにより行うのが好ま
しい。塗布されたエッチングレジストは乾燥焼付け装置
３中で乾燥焼付けされる。本発明においては、エッチン
グレジストの塗布は、グラビヤオフセット印刷、オフセ
ットロールを用いないグラビヤ印刷、平版オフセット印
刷およびスクリーン印刷等の方法をいずれも好適に利用
することができるが、コイルでの連続印刷が容易なこ
と、安定した印刷面が得られること、レジスト厚みのコ
ントロールが容易なこと等からグラビヤオフセット印刷
がもっとも好適である。

【００１６】エッチングレジストとして使用するインキ
は、アルキド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン系
樹脂のうちのいずれかの樹脂を主成分とするレジストイ
ンキが好適である。エッチングマスクを形成したのち、
エッチングを行うが、エッチングは電解エッチングとす
る。電解エッチングは、NaCl水溶液やKCl 水溶液等の電
解浴中で、電流密度１〜100 Ａ/dm²の範囲で行うのがよ
い。電流密度は低すぎるとエッチング効果が得られず、
また、高すぎるとエッチングマスクが損なわれる。電解
エッチングは、図３に示すように、鋼帯１をバックアッ
プロール８に巻掛けして、電解浴14中に浸漬し、コンダ
クタロール12と電極13の間で通電して電解エッチングす
る、ラジアルセル方式の電解エッチングとするのが好ま
しい。

【００１７】本発明では、電解エッチング処理を行う
前、すなわち、電解エッチング装置７の入側に、エッチ
ングレジストが塗布されていない線状のエッチングマス
ク非形成領域の幅を測定するセンサを幅方向に複数台設
置し、鋼帯幅方向についてエッチングマスク非形成領域
の幅を連続測定する。センサは、エッチングマスクの形
成状況に応じ鋼帯幅方向を複数の区画に分割し、その区
画に対応して各１台設置するのが好ましい。エッチング
マスク非形成領域の幅分布を測定するセンサは、エッチ
ングマスク非形成領域幅を測定できるものであれば特に
限定しないが、なかでも静止画像を撮影し画像処理によ
り測定する方式を用いるのが好ましい。

【００１８】本発明に用いる電解エッチング装置７で
は、センサの設置位置に対応して電極を鋼帯幅方向で複
数個の電極に分割し、分割された各電極は独立に電流値
を制御可能とされる。このセンサによるエッチングマス
ク非形成領域の幅分布の測定結果から、各電極の電流値
を制御する。電流値の制御は、このセンサ17からの信号
を演算制御回路18で処理し、各電極ごとにエッチングマ
スク非形成領域の幅に対応した電流値となるように電流
調整器16（16ａ、16ｂ、16ｃ）で制御し、各電極13（13
ａ、13ｂ、13ｃ、…）に通電する電流値を鋼帯幅方向で
変化させる。エッチングマスク非形成領域の幅が狭い場
合には、電流値を少なくし、広い場合には多くする。

【００１９】これにより、電解エッチングに際し、鋼帯
幅方向の溝深さが均一化する。エッチング後、鋼帯をエ
ッチングレジスト除去装置22に導きエッチングマスクを
除去する。エッチングマスクの除去は、鋼帯をNaOH水溶
液中に浸漬して行うのが好ましい。ついで、鋼帯は水洗
槽23で水洗され、リンス槽24で洗浄されるのが好まし
い。

【００２０】エッチングにより導入される線状溝は、
幅：100 〜200 μm 、深さ：５〜35μm とするのが好ま
しい。また、線状溝の間隔は２〜10mmの範囲とするのが
好適である。なお、溝の形成は、鋼板の片面だけでも十
分であるが、両面に施しても効果を有することは言うま
でもない。

【００２１】本発明において対象とする電磁鋼板は、Si
を2.0 〜4.0 wt％含有する電磁鋼板とするのが好まし
い。Siが2.0 wt％未満では、鉄損が高く、また、4.0wt
％を超えると冷間圧延が困難となるため、Si含有量を2.
0 〜4.0 wt％に限定した。その他、Ｃが0.01〜0.08wt％
を含み、かつインヒビターとしてMnSe、MnS 、AlN 、BN
等の１種または２種以上を少量含む組成である。なお、
インヒビターとして上記以外にSb、Sn、Cu、Bi等を含ん
でもよい。

【００２２】上記好適成分組成に調整されたスラブに熱
間圧延を施し、その後必要に応じ熱延板焼鈍を行ったの
ち、１回または中間焼鈍をはさむ２回以上の冷間圧延に
より最終板厚とし、ついでエッチングマスクを鋼板表面
に形成し、エッチングにより線状溝を導入する。エッチ
ング後、エッチングマスクを除去して、脱炭焼鈍を施
し、さらに焼鈍分離剤を塗布してから最終仕上焼鈍を行
う。仕上焼鈍後、焼鈍分離剤を除去し、必要に応じ上塗
りコーティング塗布を行い製品板とする。

【００２３】

【実施例】Ｃ：0.065wt ％、Si：3.0wt ％、Mn：0.070w
t ％、Se：0.020wt ％、Al：0.026wt ％、およびＮ：0.
0085wt％を含み、残部Feおよび不可避的不純物の電磁鋼
スラブを、熱間圧延し、1050℃×２min の熱延板焼鈍後
冷間圧延により、0.22mm厚の冷延板とした。この冷延板
表面に、図３に示す装置で、エッチングマスクを選択的
に形成した。エッチングレジストとして、アルキド系樹
脂を主成分とするレジストインキを用いた。なお、レジ
ストインキには、少量の顔料を添加してエッチングマス
ク形成領域と非形成領域との色による識別を可能にし
た。乾燥焼付け温度は100 ℃とした。なお、マスクの厚
みは１μm であった。なお、図３に示す装置で、エッチ
ングマスク非形成幅を測定するセンサは、画像処理方式
の測定器を用い、鋼帯幅方向を５区画に分割し、各区画
ごとに１台設置した。また、電解エッチング装置の電極
は、センサと対応して鋼帯幅方向に５分割し、各電極に
通電する電流値を独立して制御可能とした。

【００２４】鋼板表面にエッチングマスクを形成した
後、濃度300g/lNaCl水溶液（温度50℃）中で直接通電方
式による電解エッチングを施し、線状溝を導入した。導
入した線状溝は、幅：100 μm 、深さ：20μm で、溝間
隔：３mmとした。なお、電解エッチングに際し用いた電
気量は、１〜300C/dm²であり、電解エッチング装置入側
で測定した鋼帯幅方向のエッチングマスク非形成領域の
幅分布の結果から、各電極の電流値を制御した。溝深さ
を均一化するため、エッチングマスク非形成領域の幅の
大きい領域では、電流値を大きくし、逆に小さい場合に
は少なくした。

【００２５】電解エッチングののち、図３に示すエッチ
ングマスク除去装置22、水洗槽23、リンス槽24を順次通
過させ、鋼板表面のエッチングマスクを除去した。この
ように処理したコイルについて、さらに脱炭焼鈍後最終
仕上焼鈍を行い、磁気特性を測定した。その結果を表１
に示す。なお、各電極の電流値を鋼帯幅方向で均一とし
て電解エッチングを実施した均一制御の例を比較例とし
た。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１から、本発明は、磁気的特性にも優
れ、そのばらつきも小さくなっている。これに対し、比
較例では、磁気的特性も劣化し、そのばらつきも大きく
なっている。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、導入する線状または点
線状溝深さが幅方向に均一となり、磁気特性のばらつき
が少ない低鉄損方向性電磁鋼帯を工業的に安定して製造
することができ、しかも歪取り焼鈍による鉄損の劣化が
ないため、積鉄心用、巻鉄心用ともに使用できるという
効果を奏するのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋼帯長手方向での線状溝深さの分布を示すグラ
フである。

【図２】鋼帯幅方向での線状溝深さの分布を示すグラフ
である。

【図３】本発明に好適な装置列の１例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１鋼帯２エッチングレジスト塗布装置３乾燥焼付け装置７電解エッチング装置８バックアップロール９ゴム転写ロール 10 グラビヤロール 11 デフレクタロール 12 コンダクタロール 13ａ、13ｂ、13ｃ電極 14 電解浴 15 電源 16ａ、16ｂ、16ｃ電流調整器 17 センサ 18 演算制御回路 22 エッチングレジスト除去装置 23 水洗槽 24 リンス槽

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、ついで
冷間圧延を施し冷延鋼帯としたのち、該冷延鋼帯表面に
エッチングマスクを選択的に形成させてから電解エッチ
ング処理を施して表面に線状または点線状の溝を形成
し、しかるのちにエッチングマスクを除去し、脱炭焼
鈍、最終仕上焼鈍を施す方向性電磁鋼帯の製造方法にお
いて、前記電解エッチング処理に際し、電解エッチング
装置内に設けた電極を前記鋼帯の幅方向に複数個に分割
した電極とし、前記電解エッチング処理の入側で、鋼帯
幅方向について表面に形成されたエッチングマスク非形
成領域の幅を測定し、その測定結果に基づいて前記溝の
深さが鋼帯幅方向で均一となるように、前記電極のそれ
ぞれの電流値を制御することを特徴とする低鉄損方向性
電磁鋼帯の製造方法。