(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ：４．０〜７．０ｗｔ％を含有し、板厚が０．３０ｍｍ以下の鋼板の表面に絶縁皮膜が形成された後、スリット加工され、該スリット加工によりエッジ部に生じたバリを除去することなく鉄心用に曲げ成形される高珪素鋼板であって、
エッジ部の平均バリ高さｈ（μｍ）が板厚ｔ（ｍｍ）との関係で下記(2)式を満足することを特徴とする曲げ加工性に優れた曲げ成形される鉄心用高珪素鋼板。
１≦ｈ／ｔ≦３３  …（2）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トロイダルコア等の材料として好適な高珪素鋼板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｓｉ含有量が４ｗｔ％以上の高珪素鋼板は固有抵抗が高く、高周波帯域において低鉄損特性を示す。特にＳｉ含有量が６．５ｗｔ％付近では軟磁気特性が最大となるため、最も優れた鉄損特性を示す。珪素鋼板はＳｉ含有量が４ｗｔ％以上になると室温で脆性を示すようになるため薄板に加工することが難しく、このため長い間実用材料として大量生産することができなかった。しかし近年、圧延法（例えば、特公平３−６５００１号等に示される製造技術）や浸珪法（例えば、特公平５−４９７４５号等に示される製造技術）による薄板製造技術が開発され、板厚０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の高珪素鋼板の製造が可能となった。
【０００３】
一方、高珪素鋼板をトランスやモータ等の鉄心に組み立てる際には打ち抜き、剪断、曲げ等の二次加工が必要となるが、高珪素鋼板はこれら二次加工性に乏しいという欠点がある。
従来、このような二次加工性の不足を補うため、高珪素鋼板を温間で加工する方法が特開昭６２−２６３８２７号で提案されているが、この方法は加工設備に材料を加熱するための工程及び装置が必要となるため設備コストや製造コストの増大を招き、また、加熱工程を備えた特定の加工設備でしか実施できないという欠点がある。
【０００４】
一方、このような加工方法の改善とは別に、素材そのものの加工性を向上させることを目的とした提案もなされており、特開昭６２−２７０７２３号等では結晶粒径をコントロールすることにより加工性を高めることが、また、特開平６−１７２９４０号等では粒界酸化を抑制することにより粒界強度を高め加工性を向上させることが、それぞれ提案されている。これらの提案のうち、特に後者による粒界酸化を抑制した高珪素鋼板は室温にて剪断、打ち抜き、曲げ加工等を行うことが可能であり、例えばトロイダルコアに加工する場合のコーナー部曲げ半径を従来鋼板に較べてかなり小さくすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように加工性を向上させた高珪素鋼板であっても、トロイダルコアを製造する際の曲げ成形時にしばしば発生する鋼板の破断を適切に防止することができない。
したがって本発明の目的は、トロイダルコア製造の際の曲げ成形時において鋼板の破断を適切に防止することができ、しかも、上記のような加工性が改善された従来鋼板よりもさらに小さい曲げ半径に曲げ加工することができる、曲げ加工性に優れた曲げ成形される鉄心用高珪素鋼板を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本来的に高珪素鋼板は室温にて脆性を示すことから、曲げ成形時における鋼板破断は微細クラックが起点となり、この微細クラックが成長して破壊に至ることにより生じるものと考えられる。そこで、本発明者らはこのような微細クラックの発生を抑制するという観点から高珪素鋼板の曲げ加工性改善の検討を行った。
【０００７】
通常、トロイダルコア等に成形される高珪素鋼板はスリット加工により所定幅に連続的に剪断される。このスリット加工ではスリット通板時に高珪素鋼板が板破断を生じないような条件で行われるが、本発明者らはこのスリット加工によって鋼板エッジ部に不可避的に発生するバリと上記微細クラックの発生並びに曲げ加工性との関係に着目し、これらの相関について実験と検討を重ねた。その結果、スリット加工によって鋼板エッジ部に生じるバリが微細クラックの主要な発生源であり、したがって鋼板の曲げ加工性に大きな影響を及ぼしていること、そしてこのバリの高さを板厚との関係で規定される所定の値以下に抑えることにより、トロイダルコア成形時等の曲げ加工における曲げ半径を従来にも増して小径化できるとともに、曲げ加工時における板破断を効果的に防止して安定した曲げ加工性を確保できることを見出した。
【０００８】
本発明はこのような知見に基づきなされたもので、その特徴とする構成は、Ｓｉ：４．０〜７．０ｗｔ％を含有し、板厚が０．３０ｍｍ以下の鋼板の表面に絶縁皮膜が形成された後、スリット加工され、該スリット加工によりエッジ部に生じたバリを除去することなく鉄心用に曲げ成形される高珪素鋼板であって、エッジ部の平均バリ高さｈ（μｍ）が板厚ｔ（ｍｍ）との関係で下記(2)式を満足することを特徴とする曲げ加工性に優れた曲げ成形される鉄心用高珪素鋼板である。
１≦ｈ／ｔ≦３３  …（2）
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細をその限定理由とともに説明する。
本発明の対象はＳｉ含有量が４．０〜７．０ｗｔ％、板厚が０．３０ｍｍ以下の高珪素鋼板である。鋼板のＳｉ含有量が４．０ｗｔ％未満では曲げ加工性は特に問題はなく、一方、Ｓｉ含有量が７．０ｗｔ％を超えると磁気特性が劣化するため好ましくない。このような高珪素鋼板は圧延法、浸珪法、超急冷法等のいずれの方法で製造されたものでもよい。
本発明の高珪素鋼板は、スリット加工された後の高珪素鋼板であって、エッジ部の平均バリ高さｈ（μｍ）が板厚ｔ（ｍｍ）との関係で下記(1)式を満足する必要がある。
ｈ／ｔ≦６７ … (1)
ここで、平均バリ高さｈとは、鋼板の加工端面の中から任意に選んだ１０箇所の端面部分を顕微鏡で観察して、バリ高さ（基材面からのバリの高さ）を測定し、これらの測定値の平均値をもって定義される。
【００１０】
エッジ部の平均バリ高さｈが板厚ｔとの関係でｈ／ｔ＞６７では、鋼板の曲げ加工時に板破断が頻発する。このように高珪素鋼板のエッジ部のバリ高さが鋼板の曲げ加工性に影響を及ぼすのは、エッジ部のバリ高さが高いほどバリ先端が鋭角化し、曲げ加工時にバリ先端が微細クラックの発生源となり易いためであると考えられ、曲げ加工時に一旦バリ先端にクラックが発生すると、クラックが母材側へと進展し、これが板破断につながるものと考えられる。また、エッジ部の平均バリ高さｈの上限が板厚ｔとの関係で規定されるのは、板厚が厚くなればなるほど曲げ加工における限界曲げ半径が大きくなるため、バリ高さの許容値が大きくなるためであると考えられる。
【００１１】
一般に高珪素鋼板をトランスやモータ等の鉄心に加工成形する場合、鋼板に絶縁皮膜を形成した後、製品に応じた幅に連続的にスリット加工される。通常、このスリット加工は回転式の連続式スリッターで行われるが、この連続式スリッターの設定条件（例えば、回転刃のクリアランス）によってバリを含めたスリットエッジの性状は異なってくる。したがって、対象がスリット加工された高珪素鋼板の場合には、連続式スリッターのクリアランス等の設定条件を選択することにより、上記(1)式の条件を満足させることができる。また、高珪素鋼板は絶縁皮膜を形成した後、製品に応じた形状に打ち抜き加工される場合もあり、この場合も打ち抜き型のクリアランス等の設定条件を選択することにより、上記(1)式の条件を満足させることができる。
【００１２】
曲げ加工性の観点からは、鋼板の平均バリ高さｈは小さければ小さい程よいが、ｈ／ｔ＜１とするためには剪断加工する際に極めて厳しい加工条件を採る必要が生じ、却って操業の安定性が損なわれ、且つ製造コストも増大させる結果となる。このため平均バリ高さｈは、ｈ／ｔ≧１の条件を満足することを条件とする。また、平均バリ高さｈがｈ／ｔ≦３３を満足すると、曲げ加工性がより安定化するとともに、曲げ加工時の曲げ半径を更に小さくことができる。このため本発明では平均バリ高さｈのより好ましい範囲として下記(2)式を規定する。
１≦ｈ／ｔ≦３３ … (2)
【００１３】
【実施例】
〔実施例１〕
表１に示す成分組成を有する板厚０．１０ｍｍの６．５％珪素鋼板を浸珪法によって製造し、その表面に絶縁皮膜を形成した後、スリット条件のうちのクリアランスを種々変化させて幅３０ｍｍにスリット加工し、得られた試料を曲げ試験に供した。この曲げ試験では各試料を径の異なる種々のパイプに巻き付け、破断しない最小の半径の値を限界曲げ半径として判定した。試料は各スリット条件につき５０枚作製し、限界曲げ半径の平均値、最小値、最大値を調べた。また、試料の平均バリ高さｈは試料断面の顕微鏡観察を行うことにより測定した。
【００１４】
また、表２に示す成分組成を有する板厚０．３０ｍｍの６．５％珪素鋼板を圧延法によって製造し、その表面に絶縁皮膜を形成した後、スリット条件のうちのクリアランスを種々変化させて幅４０ｍｍにスリット加工し、得られた試料を曲げ試験に供した。この曲げ試験でも各試料を径の異なる種々のパイプに巻き付け、破断しない最小の半径の値を限界曲げ半径として判定した。試料は各スリット条件につき４０枚作製し、限界曲げ半径の平均値、最小値、最大値を調べた。また、試料の平均バリ高さｈは試料断面の顕微鏡観察を行うことにより測定した。
【００１５】
図１は上記板厚０．１０ｍｍの試料について、また図２は上記板厚０．３０ｍｍの各試料について、それぞれの平均バリ高さｈと限界曲げ半径の平均値との関係を、限界曲げ半径の最大値及び最小値とともに示したものである。これによれば平均バリ高さｈと限界曲げ半径とは良い相関を有しており、図１の板厚０．１０ｍｍの試料の場合には、平均バリ高さｈが略６．７μｍ（ｈ／ｔ＝６７）以下であれば半径２ミリのパイプに巻き付け可能であり、さらに平均バリ高さｈが略３．５μｍ（ｈ／ｔ＝３５）未満であれば限界曲げ半径の最大値と最小値の差も小さくなり、曲げ加工に対する安定性が増大することが判る。また、図２の板厚０．３０ｍｍの試料の場合には、平均バリ高さｈが略２０．０μｍ（ｈ／ｔ＝６７）以下であれば半径５ミリのパイプに巻き付け可能であり、さらに平均バリ高さｈが略１０．０μｍ（ｈ／ｔ＝３３）以下であれば限界曲げ半径の最大値と最小値の差も小さくなり、曲げ加工に対する安定性が増大することが判る。
【００１６】
次に、上記板厚０．１０ｍｍの試料をコーナー部曲げ半径が２ｍｍの鉄芯に巻き、ＣＳ１００相当のトロイダルコアを各スリット条件につき１０個作製した。また、上記板厚０．３０ｍｍの試料をコーナー部曲げ半径が５ｍｍの鉄芯に巻き、ＣＳ５００相当のトロイダルコアを各スリット条件につき１０個作製した。図３は板厚０．１０ｍｍの試料について、また図４は板厚０．３０ｍｍの試料について、それぞれトロイダルコイルへの曲げ加工時の総破断回数と平均バリ高さｈとの関係を示したものである。これによれば、図３に示す板厚０．１０ｍｍの試料の場合には、平均バリ高さｈが略６．７μｍ（ｈ／ｔ＝６７）以下では破断回数が極端に減少し、さらにバリ高さｈが略３．５μｍ（ｈ／ｔ＝３５）未満ではほとんど破断しないことが判る。また、図４に示す板厚０．３０ｍｍの試料の場合には、平均バリ高さｈが略２０．０μｍ（ｈ／ｔ＝６７）以下では破断回数が極端に減少し、さらに平均バリ高さｈが略１０．０μｍ（ｈ／ｔ＝３３）以下ではほとんど破断しないことが判る。
【００１７】
本実施例で行った上記曲げ試験の結果に基づき、限界曲げ半径（平均値）／板厚ｔと平均バリ高さｈ／板厚ｔとの関係を図５に示す。これによれば平均バリ高さｈ／板厚ｔが略６７以下の範囲では、板厚に拘りなく限界曲げ半径／板厚ｔは略２５以下の良好な値を示している。
また、本実施例におけるトロイダルコア作製時の総破断回数と平均バリ高さｈ／板厚ｔとの関係を図６に示す。これによれば、総破断回数は板厚ｔに拘りなく平均バリ高さｈ／板厚ｔが略６７以下の範囲において著しく減少しており、特に平均バリ高さｈ／板厚ｔが略３３以下の範囲では、トロイダルコアの曲げ成形時における板破断が略完全に防止されている。
【００１８】
【表１】
0003912432.tif 000002
【００１９】
【表２】
0003912432.tif 000003
【００２０】
〔実施例２〕
Ｓｉ含有量（３．０〜７．０ｗｔ％）が異なる板厚０．３０ｍｍの珪素鋼板（Ｃ：０．００２０〜０．００３３ｗｔ％，Ｍｎ：０．０５〜０．０７ｗｔ％，Ｐ：０．００４０〜０．００４５ｗｔ％，Ｓ：０．００１０〜０．００２０ｗｔ％，Ｓｏｌ．Ａｌ：０．００１０〜０．００２０ｗｔ％，Ｎ：０．００２０〜０．００３０ｗｔ％，Ｏ：０．００１５〜０．００３０ｗｔ％）を、スリット条件（クリアランス）を変えて平均バリ高さｈが１０μｍ（ｈ／ｔ＝３３）、２０μｍ（ｈ／ｔ＝６７）、３０μｍ（ｈ／ｔ＝１００）となるように幅５０ｍｍにスリット加工し、得られた各試料に対して曲げ半径５ｍｍで１８０度曲げを施した。その後、各試料のスリット端面を顕微鏡で観察し、曲げにより発生したクラック数を測定した。その結果を、鋼板のＳｉ含有量で整理したものを図７に示す。
【００２１】
図７によれば、Ｓｉ：４．０ｗｔ％未満の鋼板では平均バリ高さｈに拘りなく、板破断の原因となるスリット端面のクラックはほとんど発生していない。これに対して本発明が対象とするＳｉ：４．０ｗｔ％以上の鋼板では、平均バリ高さｈが３０μｍ（ｈ／ｔ＝１００）と高い場合には、Ｓｉ含有量の増加に伴ってクラック発生数が増大している。一方、本発明条件における平均バリ高さｈの上限である平均バリ高さｈが２０μｍ（ｈ／ｔ＝６７）の場合には、平均バリ高さｈが３０μｍの場合に較べてクラック発生が効果的に低減され、さらに平均バリ高さｈが１０μｍ（ｈ／ｔ＝３３）の場合にはＳｉ含有量に拘りになくクラックはほとんど発生していない。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べた本発明の高珪素鋼板によれば、トロイダルコア等を製造する際の曲げ加工において板破断が適切に防止され、且つ曲げ加工の限界曲げ半径も従来鋼板に較べてより小径化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における板厚０．１０ｍｍの試料の曲げ試験の結果に基づき、平均バリ高さｈと限界曲げ半径の平均値との関係を、限界曲げ半径の最大値及び最小値とともに示したグラフ
【図２】実施例１における板厚０．３０ｍｍの試料の曲げ試験の結果に基づき、平均バリ高さｈと限界曲げ半径の平均値との関係を、限界曲げ半径の最大値及び最小値とともに示したグラフ
【図３】実施例１における板厚０．１０ｍｍの試料からトロイタルコアを作製した際の、曲げ加工時の総破断回数と平均バリ高さｈとの関係を示したグラフ
【図４】実施例１における板厚０．３０ｍｍの試料からトロイタルコアを作製した際の、曲げ加工時の総破断回数と平均バリ高さｈとの関係を示したグラフ
【図５】実施例１における曲げ試験の結果に基づき、限界曲げ半径／板厚ｔと平均バリ高さｈ／板厚ｔとの関係を示したグラフ
【図６】実施例１においてトロイダルコアを作製した際の、曲げ加工時の総破断回数と平均バリ高さｈ／板厚ｔとの関係を示したグラフ
【図７】実施例２の試料について、曲げ加工によりスリット端面に発生したクラック数を鋼板のＳｉ含有量で整理して示したグラフ
【図１】
0003912432.tif 000004
【図３】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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