(57)【要約】【課題】  磁束密度の低下を招くことがなく、しかも歪取り焼鈍によっても鉄損低減効果が消失することがない鉄損特性に優れる方向性電磁鋼板の製造方法を提案する。【解決手段】  二次再結晶焼鈍し、次いで平坦化焼鈍を行い、その後、磁区細分化を行って方向性電磁鋼板を製造する方法において、平坦化焼鈍後の鋼板表面を圧延方向に間隔をおいて、平行に800〜1100℃に帯状に加熱した後、その加熱した部位に平均粒径が100μm以下の粒状体を投射することにより局所歪を導入して磁区細分化を行うことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次再結晶焼鈍し、次いで平坦化焼鈍を行い、その後、磁区細分化を行って方向性電磁鋼板を製造する方法において、平坦化焼鈍後の鋼板表面を、圧延方向に間隔をおいて、平行な帯状に加熱すると共に、その加熱部位に粒状体を投射することにより局所歪を導入して磁区細分化を行うことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項２】
上記磁区細分化においては、上記加熱部位を800〜1100℃の温度に加熱することを特徴とする請求項１に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項３】
上記磁区細分化においては、平均粒径が100μm以下の粒状体を投射することを特徴とする請求項１または２に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項４】
上記磁区細分化においては、粒状体の投射幅を加熱部位の幅よりも狭くすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の産業分野や民生分野で広く用いられている方向性電磁鋼板の製造方法に関し、特に、耐熱性に優れる磁区細分化処理を施した方向性電磁鋼板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
方向性電磁鋼板は、優れた低鉄損特性の故に、主に電力の送配電・変電設備等の変圧器の鉄心などとして用いられており、その鉄損特性の改善は、省エネルギーの観点からは極めて重要である。
【０００３】
方向性電磁鋼板は、二次再結晶粒から構成されており、圧延面に平行に｛１１０｝面を、また圧延方向に沿って＜００１＞軸をもついわゆるゴス方位の集合組織を有するものである。そして、従来の方向性電磁鋼板の技術開発は、上記ゴス方位への集積度を可能な限り高めてヒステリシス損を低下させ、鉄損特性を改善することに主力が注がれてきた。
【０００４】
しかし、結晶粒の方位を単にゴス方位に近づけただけでは、鉄損のさらなる低減を図ることができない。その理由は、結晶方位を理想方位に近づければ近づけるほど、結晶粒は大きくなり、ひいては磁区幅が大きくなる結果、渦電流損が増大する。その結果、ヒステリシス損と渦電流損の和である鉄損は、ゴス方位への集積がある程度高まると、それ以上集積度を高めても、それほどの低減が望み得ないからである。
【０００５】
この問題を解決する技術の１つとして、各種の磁区細分化技術が開発されている。例えば、特許文献１には、仕上げ焼鈍された方向性電磁鋼板の表面に金属粒等の粒状体を投射して点状歪を線状に付与することにより磁区細分化を図り、鉄損を低減する技術が開示されている。また、特許文献２には、最終冷間圧延後、最終仕上げ焼鈍を施すまでの間に、鋼板表面に局所的なエッチング処理を施して溝を形成することにより、方向性電磁鋼板の磁区幅を狭幅化し、同一周波数における磁壁の移動速度を低下して、渦電流損を低減する技術が開示されている。
【特許文献１】特公昭６０−５６４０４号公報
【特許文献２】特開昭６３−４２３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術で得られる方向性電磁鋼板は、巻鉄心の製造において行われているような歪取り焼鈍を施した場合には、磁区細分化による鉄損低減効果が消失してしまうという問題がある。また、特許文献２の技術で得られる方向性電磁鋼板は、物理的に鉄を除去して溝を形成しているため、歪取り焼鈍を施した後においても鉄損低減効果が消滅しないという利点を有している反面、鉄心の占積率の低下や磁束密度の低下を招く（例えば、800Ａ／ｍにおける磁束密度1.90Ｔ以下）という問題がある。
【０００７】
上記のように、従来の磁区細分化技術では、歪取り焼鈍後も鉄損低減効果を維持できる磁区細分化処理を施した方向性電磁鋼板を、磁束密度の低下を招くことなく製造することは困難であった。
【０００８】
本発明の目的は、従来技術が抱える上記問題点を解決し、磁束密度の低下を招くことがなく、しかも歪取り焼鈍によっても鉄損低減効果が消失することがない鉄損特性に優れる方向性電磁鋼板の製造方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者らは、金属粒等を投射することによって磁区細分化処理する技術において、歪取り焼鈍によっても鉄損低減効果が消失しない条件について鋭意検討を重ねた。その結果、鋼板表面を局所的に高温に加熱した後、該加熱部に金属粒等を投射し歪を導入してやれば、その後に行われる歪取り焼鈍によっても鉄損低減効果が消失しない磁区細分化が可能であることを見出し、本発明を完成させた。
【００１０】
すなわち、本発明は、二次再結晶焼鈍し、次いで平坦化焼鈍を行い、その後、磁区細分化を行って方向性電磁鋼板を製造する方法において、平坦化焼鈍後の鋼板表面を、圧延方向に間隔をおいて、平行な帯状に加熱すると共に、その加熱部位に粒状体を投射することにより局所歪を導入して磁区細分化を行うことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法である。
【００１１】
本発明の上記磁区細分化においては、上記加熱部位を800〜1100℃の温度に加熱することを特徴とする。
【００１２】
本発明の上記磁区細分化においては、平均粒径が100μm以下の粒状体を投射することを特徴とする。
【００１３】
本発明の上記磁区細分化においては、粒状体の投射幅を加熱部位の幅よりも狭くすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、鋼板表面に溝を形成することなく歪取り焼鈍にも耐え得る磁区細分化処理が可能となるので、磁束密度が高く、鉄損特性にも優れた方向性電磁鋼板を提供することができる。したがって、本発明の方向性電磁鋼板は、変圧器の占積率の向上、小型化にも寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を開発する契機となった実験について説明する。
二次再結晶焼鈍(仕上げ焼鈍)した後、平坦化焼鈍を施した板厚が0.23mmの方向性電磁鋼板の片表面を、圧延方向に５mmの間隔をおいて、圧延方向に対して直角(90°)方向に幅300μmの帯状に700〜1200℃に局所加熱し、この加熱部位に対して平均粒径が50〜150μmの鋼球からなる粒状体を幅100μmの帯状に投射して歪を導入し、磁区細分化を行った。なお、上記局所加熱は、赤外線を加熱部位に収束させることにより行い、また、粒状体の投射は、エア式で投射速度：200ｍ/ｓ、投射時間：１秒の条件で行った。その後、上記磁区細分化した方向性電磁鋼板を、巻鉄心の歪取り焼鈍に相当する820℃×１ｈの熱処理を施した後、ＪＩＳ Ｃ ２５５０に従い周波数50Hz、最大磁束密度1.7Ｔにおける鉄損(Ｗ17/50)を測定した。なお、磁区細分化前の鉄損は、いずれも0.87Ｗ/kgであった。
【００１６】
上記測定の結果を図１に示した。図１から、局所加熱温度を800〜1100℃の範囲とし、かつ、平均粒径が100μm以下の粒状体を用いて投射し磁区細分化した場合には、歪取り焼鈍後においても鉄損の低減効果が消失することなく維持されることがわかる。
【００１７】
磁区細分化処理において、800〜1100℃に局所加熱した部位に平均粒径が100μm以下の粒状体を投射した場合にのみ、その効果が歪取り焼鈍によっても消失しないで維持される機構は明確には解明されていないが、800℃未満の低い温度では、粒状体の投射によって導入される内部歪が歪取り焼鈍で消失し易く、一方、1100℃を超える高い温度では、粒状体の投射によって導入される内部歪が投射直後に開放されて磁区細分化効果が消失すると考えている。一方、800〜1100℃の温度範囲では、粒状体の投射により歪取り焼鈍でも消失し難い亜粒界のような歪状態が形成されるものと考えられる。また、100μmを超える粒状体で磁区細分化の効果が十分に得られなかった理由は、歪導入領域が大きくなり過ぎて、鉄損改善効果が相殺されたためと考えられる。
本発明は、上記知見に基き開発したものである。
【００１８】
次に、本発明の方向性電磁鋼板の製造方法について説明する。
＜素材鋼板＞
磁区細分化処理を施す素材鋼板としては、二次再結晶焼鈍(仕上げ焼鈍)した後、平坦化処理が施された方向性電磁鋼板を用いることができる。この方向性電磁鋼板は、通常公知の方法で製造されたものであればよく、その表面にフォルステライト被膜や絶縁被膜(張力被膜)を有していても、あるいは、それらの被膜を有しないものであっても構わない。
【００１９】
＜磁区細分化処理＞
上記平坦化焼鈍後の方向性電磁鋼板は、平坦化焼鈍ラインの出側あるいは別のラインにおいて、鋼板表面を圧延方向に間隔をおいて平行に加熱した後、その加熱した部位に粒状体を噴射することにより局所歪を導入して磁区細分化を行う。歪取焼鈍後においても鉄損の低減効果を十分に維持するという観点では、この際の局所加熱温度は、上述した図１から、800〜1100℃の温度範囲とすることが好ましい。
【００２０】
上記局所加熱する鋼板表面の部位は、圧延方向に５〜15mmの間隔をおいて、圧延方向に対して直角(90°)〜45°の角度をなして平行する幅300μm以下の帯状であることが好ましい。
【００２１】
局所加熱方法については、特に限定されないが、例えば、赤外線加熱あるいはレーザー加熱などの方法を用いることができる。加熱部位を狭幅化する方法としては、凹面反射板により光を収束させる方法、スリットにより照射部位を限定する方法を用いることができる。
【００２２】
続いて、上記加熱部位に対して粒状体を投射し、局所歪を導入する。上記粒状体は、上述した図１からわかるように、歪取焼鈍においても鉄損の低減効果を十分に維持するという観点では、平均粒径が100μm以下のものであることが好ましく、より好ましくは75μm以下のものである。粒状体の材質は、熱的に安定なものであればよく、例えば、鋼球、アルミナやジルコニア等のセラミックボール、ガラスビーズなどを好適に用いることができる。粒状体を投射する部位は、上記加熱部位よりも狭い、幅100μm以下の帯状であることが好ましい。なお、上記粒状体を投射する部位は、必ずしも連続した帯状である必要はなく、間欠的な帯状であってもよい。
【００２３】
粒状体の投射方法としてはエア式が好ましく、この時の投射速度は100〜500ｍ/ｓ、投射時間は0.5〜10秒であることが好ましい。
【実施例１】
【００２４】
二次再結晶焼鈍後、平坦化焼鈍を施した板厚が0.23mmmの方向性電磁鋼板を圧延方向に幅二分割して、２つの試験材を作製した。この内の一方の試験材表面に赤外線を収束させて、圧延方向に間隔５mmのピッチで、圧延方向に対して90°の方向かつ幅300μmの帯状に900℃まで局所加熱した後、その加熱部位に対して、平均粒径が40μmの鋼球からなる粒状体を、幅70μmの帯状にエア式投射法により、投射速度300ｍ/ｓ、投射時間１秒の条件で投射し磁区細分化処理した。その後、この試験材に、巻鉄心を想定して、歪取り焼鈍に相当する820℃×１hrの熱処理を施した後、ＪＩＳ Ｃ ２５５０に従い周波数50Hz、最大磁束密度1.7Ｔにおける鉄損(Ｗ17/50)および磁化力800Ａ／ｍにおける磁束密度(Ｂ8)を測定した。また、比較例として、残りの試験材を用いて、局所加熱せずに室温で粒状体を投射して磁区細分化した場合、および、圧延方向に対して90°の方向に、５mm間隔で深さ25μm、幅150μmの溝をエッチング法にて形成して磁区細分化した場合についても測定を行った。
【００２５】
上記測定の結果を表１に示した。この表１から、本発明に従い磁区細分化した方向性電磁鋼板は、歪取り焼鈍後でも鉄損低減効果が消失せず、高い磁束密度と低い鉄損とを兼ね備えた、優れた磁気特性を有していることがわかる。
【００２６】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】磁区細分化処理における局所加熱温度および投射する粒状体の平均粒径が、歪取り焼鈍後の鉄損特性に及ぼす影響を示すグラフである。
【図１】
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