(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、Si：2.0 〜4.5 ％を含む方向性珪素鋼板素材を用いて最終冷延後、２次再結晶焼鈍前の工程において、圧延の幅方向に線状溝を形成するにあたり、深さＡの浅溝を有する線状溝と深さＢの深溝を有する線状溝を交互に配し、かつ深さの比Ｂ／Ａを１．４〜２．２の範囲にすることを特徴とする方向性珪素鋼板の製造方法。
【請求項２】
圧延の幅方向から３０°以内の角度を有する線状溝を形成することを特徴とする請求項１記載の方向性珪素鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、主にトランスやその他の電気機器の鉄芯材料として用いられる磁気特性の優れた方向性珪素鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電気機器の鉄芯材料としては、磁気特性に優れること、具体的には磁場の強さ８００Ａ／ｍにおける磁束密度Ｂ8 〔Ｔ〕が高く、また５０Ｈｚの交流磁束密度１．７Ｔにおける鉄損Ｗ17/50 〔Ｗ／ｋｇ〕が低いことが要求される。このため方向性珪素鋼板は、２次再結晶を利用して｛110 ｝<001> 方位いわゆるゴス方位の結晶粒を発達させたものである。
【０００３】
最近では、適当な圧延と熱処理を組み合わせた諸工程によって、ゴス方位に２次再結晶粒を安定して発達させることで、例えば板厚０．３５ｍｍの製品でＢ8 ≧１．９２Ｔ、Ｗ17/50 ≦１．１５Ｗ／ｋｇの磁気特性の優れた方向性珪素鋼板を工業的規模で安定的に生産できるまでに至っている。
また、さらに鉄損を改善する方法として、Ｓｉ量の増加、板厚の低減、磁区細分化技術も有効に活用されて極めて低い鉄損を有する材料も開発されてきた。とくに磁区細分化技術の発展は著しく、最近ではトランス組立後の歪取焼鈍を施してもその効果が消失しない方法も開発され、従来の大型積トランス以外にも歪取焼鈍が必要な巻トランス分野で使用可能となってきた。
【０００４】
一方、この種の耐熱型の磁区細分化技術は低鉄損化を求めるため、とくに板厚を薄くした材料で主に使われだしている。しかしながら、この方法は板の幅方向に溝を形成するため、反磁場効果で鉄損は低下するものの、逆に磁束密度が低下するという欠点があり、磁性を向上させるための溝の深さとしては板厚の１０％程度が限度であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、溝の深さを深くしても磁束密度の低下を最小限に押さえ鉄損を改善することを可能とし、とくに板厚の厚い素材で好適に用いられ、板厚を薄くしなくても良好な鉄損が得られ、生産効率さらにはユーザーでのトランス製造効率も同時に改善することができる磁気特性の優れた方向性珪素鋼板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、重量％で、Si：2.0 〜4.5 ％を含む方向性珪素鋼板素材を用いて最終冷延後、２次再結晶焼鈍前の工程において、圧延の幅方向に線状溝を形成するにあたり、深さＡの浅溝を有する線状溝と深さＢの深溝を有する線状溝を交互に配し、かつ深さの比Ｂ／Ａを１．４〜２．２の範囲にすることを特徴とする方向性珪素鋼板の製造方法であり、望ましくは、圧延の幅方向から３０°以内の角度を有する線状溝を形成する。
【０００７】
また、線状溝の形成方法は特に限定されないが、例えば特開昭63-76819号公報に開示されているエッチング処理等が有利に用いられる。
また、線状溝の幅は３０〜３００μｍ、深さＡは１０〜１００μｍ、間隔は１ｍｍ以上が望ましい。
【０００８】
【作用】
本発明者は、耐熱型磁区細分化技術による鉄損改善法について鋭意検討した結果、鋼板表面に形成させる溝形状とその特別な配置のとき磁束密度を低下させずに鉄損を改善できることを発見した。
次に、本発明に至った実験結果について説明する。
【０００９】
重量％で、Ｃ：0.070 ％、Si：3.30％、インヒビター成分としてsol.Al：0.023 ％、Ｎ：0.0090％、Mn：0.070 ％、Se：0.019 ％、Sb：0.025 ％を含む方向性珪素鋼を冷間圧延により０．３４ｍｍに仕上げた後、鋼板表面に電解エッチング処理により幅１００μｍ、間隔は５ｍｍの溝を圧延幅方向に形成させた。その際、溝の深さが揃った従来型と深さＡの浅溝を有する線状溝と深さＢの深溝を有する線状溝を交互に配した新型として、それぞれの溝の深さを種々変えた試料を準備し、８５０℃で５分間の脱炭焼鈍、次いで焼鈍分離剤としてMgＯを主成分とするスラリーを塗布後、Ｈ2 ：７５％、Ｎ2 ：２５％の雰囲気中で１１８０℃まで２５℃／ｈｒで昇温し、２次再結晶焼鈍を施した。
【００１０】
このときの溝形状の概略断面図を図１に示すが、（ａ）は従来型、（ｂ）は新型の例である。図において、Ａ、Ｂはそれぞれ溝の深さ、Ｃは溝の幅、Ｄは溝の間隔であり、Ｅは板厚、Ｙは圧延方向を示している。
図２には、溝形状が磁束密度と鉄損に及ぼす影響を示した。従来型（従来法）では、溝の深さが増すにつれ磁束密度は単調に低下し、鉄損は最小値を示したのち増加している。一方、新型では、溝の深さを交互に変えることで溝の深さが増すにつれの磁束密度の低下が抑えられ、かつ従来型よりも低鉄損値が得られている。
【００１１】
特に新型において、溝の深さの比Ｂ／Ａを１．４〜２．２の本発明の範囲にすることにより、良好な磁束密度と低鉄損が同時に満足されている。
この理由は必ずしも明らかでないが、本発明者は以下のように考える。すなわち、従来法では溝の深さが大きくなるに従い、発生する磁極生成量が増加して、磁区細分化が進むが、その一方で溝下部での局所的磁束密度が大となり、そこでの鉄損が大きくなるため溝の深さに対して鉄損値が最小値を得る。その状態において、本発明では、深さＡの浅溝を有する線状溝と深さＢの深溝を有する線状溝を交互に配し、かつ深さの比Ｂ／Ａを１．４〜２．２の範囲にした場合、溝下部での磁束密度集中による鉄損劣化以上に磁極生成による磁区細分化による鉄損向上が進むため、さらに鉄損向上が図られる。
【００１２】
なお、浅溝の深さＡは１０〜１００μｍが望ましい。１０μｍ未満では、鉄損改善効果が僅かであり、１００μｍ超では、溝の加工に長時間を要し、生産性上好ましくないからである。
また、浅溝、深溝それぞれの溝の幅は３０〜３００μｍが望ましい。３０μｍ未満では、鉄損改善効果が僅かであり、３００μｍ超では、磁束密度の劣化が大きくなりすぎるためである。
【００１３】
また、溝の間隔は１ｍｍ以上が望ましい。上限は２０ｍｍが望ましい。１ｍｍ未満では、磁束密度の劣化が大きくなりすぎるためであり、２０ｍｍ超では、鉄損改善効果が僅かであるためである。
また、本発明の素材である珪素鋼スラブとしては、重量％で、Si： 2.0〜4.5 ％含むものを対象としている。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次再結晶および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 ％程度にするのが好ましい。
【００１４】
【実施例】
（実施例１）
重量％で、Ｃ：0.060 ％、Si：3.25％、Mn：0.065 ％、sol.Al：0.022 ％、Ｎ：0.0085％、Se：0.020 ％を含み残部は実質的にFeなる組成の方向性珪素鋼板を冷間圧延により０．３４ｍｍの板厚としたのち、幅１５０μｍ、ピッチ１２ｍｍの溝ロールより鋼板表面にインクを印刷することでマスキングし、電解エッジング処理を施した。
【００１５】
鋼板の溝の深さＡが３０μｍに達したところで、インクを除去し、再度６ｍｍずらして再印刷を行い、新たに溝の深さＢが５０μｍとなるように電解エッジング処理を施し、幅方向に線状の溝が間隔６ｍｍ、深さ３０μｍと５０μｍに交互に配置された鋼板を作成した。
また、さらに上記実施例において、印刷ロールの溝を圧延方向に対して垂直方向から１０°、２０°、３０°、４０°傾けたロールを用いて線状の溝が圧延幅方向からそれぞれ１０°、２０°、３０°、４０°傾く条件でも同様に行った。次に８４０℃で３分間の脱炭焼鈍を施し、MgO を主成分とするスラリーを焼鈍分離剤として塗布し、２次再結晶焼鈍を行った。
【００１６】
なお、比較例として、溝の深さを３０μｍと５０μｍに統一した場合および溝なしの場合も他の条件は上記実施例と同様にして行った。
得られた磁気特性を表１に示す。
【００１７】
【表１】
0003885239.tif 000002
【００１８】
本発明の条件、深さの比Ｂ／Ａ≒１．６７の場合、比較例に比べて磁気特性が優れており、とくに線状の溝が圧延幅方向から３０°以内が望ましいことが分かる。
（実施例２）
重量％で、Ｃ：0.070 ％、Si：3.28％、Mn：0.070 ％、sol.Al：0.020 ％、Ｎ：0.0087％、Se：0.020 ％、Sb：0.025 ％、Cu：0.08％を含有し、残部は実質的にFeの組成になる鋼塊を熱間圧延によって、２．５ｍｍの熱延板としたのち、１１００℃１分間の加熱急冷後、３００℃２分間の時効処理を含む１回の冷間圧延で、０．３０、０．３５ｍｍの最終板厚にしたのちエッチングによる溝形成後、８４０℃３分間の脱炭焼鈍を行い、次いでMgO を主成分とする焼鈍分離剤を塗布したのち仕上焼鈍を行った。
【００１９】
溝形状とともに得られた磁気特性を表２に示す。なお、溝間隔は３ｍｍに形成した。
【００２０】
【表２】
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【００２１】
本発明による溝形状とその配置を有するものは磁気特性が優れていることが分かる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明に従い、溝深さを交互に変えることにより磁気特性の良好な方向性珪素鋼板を得ることができた。本発明は、特に０．３０〜０．３５ｍｍ程度の厚物材の磁気特性向上に有効に作用する。よって、メーカーおよびユーザーにとりその工業的価値は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）に従来法の（ｂ）に本発明法の溝形状の概略断面図を示す。
【図２】溝形状が磁束密度と鉄損に及ぼす影響を示したグラフである。
【符号の説明】
Ａ  溝の深さ（浅溝）
Ｂ  溝の深さ（深溝）
Ｃ  溝の幅
Ｄ  溝の間隔
Ｅ  板厚
Ｙ  圧延方向
【図１】
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【図２】
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