(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
仕上げ焼鈍済みの一方向性電磁鋼板に物理的に溝を形成して磁区細分化を行う鉄損改善方法において、鋼板に機械的に溝を形成した後、エッチングにより溝を深さ１〜３０μmに深め、かつ前記溝部分における鋼板の結晶のうち粒径２００μm以下のものが鋼板面内に４個／ｍｍ2 以下であることを特徴とする一方向性電磁鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トランスの鉄心等に利用される歪取り焼鈍後に鉄損が劣化しない低鉄損一方向性電磁鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在実用化されている一方向性電磁鋼板は、鋼板の圧延方向に磁化容易で、主にトランスなどの電気機器に使われている。この鋼板に局所歪の導入、あるいは溝の形成による磁区細分化を施すと、鋼板断面に流れる渦電流が減少し、熱エネルギーの発生が抑えられるため鉄損が低減する。これにより電気機器のエネルギーロスを減らすことができる。
【０００３】
しかしながら、上記の磁区細分化効果は、需要家において巻きトランスとして鋼板が組み上げられた後、約８００℃の歪取り焼鈍が行なわれる際に、通常の方法では効果が消失してしまう。歪取り焼鈍で消えない磁区細分化の方法としては、物理的な溝を形成させる方法が効果的で、例えば特開昭６０−２１１０１２号公報には、冷延板に突起付ロールで溝を形成して二次再結晶を制御する方法が開示され、また特開昭６１−１１７２１８号公報には、仕上焼鈍後の鋼板に適正な荷重および間隔で溝を形成し熱処理することで微細な結晶粒を周期的に形成する方法が開示されている。
【０００４】
ところで、上記の物理的な溝を形成された一方向性電磁鋼板は、その溝による断面積低下や、溝直下に生じる微細粒のため、透磁率あるいはＢ８（磁界８００Ａ／ｍにおける磁束密度）が劣化することが知られている。微細粒を成長させない方法として、表面に溶解されにくいレジストパターンを塗り、部分的に酸で溶かして溝を形成する方法、角錐の溝を指定された間隔で鋼板面に形成する方法、また更にこの表面に張力被膜を形成する方法（特開昭６１−７５５０６号公報）、レーザで被膜に欠陥を与え、この部分を酸で溶かして溝を形成する方法（特開昭６０−２５５９２６号公報）がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、歪取り焼鈍による鉄損劣下がない耐歪取り焼鈍低鉄損一方向性電磁鋼板を製造する方法としては上述したような種々の方法が提案されており、溝形成による手法にも様々な方法が提案されている。
しかしながら、例えば、突起付きロールによる溝形成法は製造が安価であるが溝直下に微細粒が発生するため磁区細分化効果が弱く、鉄損の改善代が少ない。一方、レーザにより被膜を破壊しエッチングにより溝を形成する方法は被膜の厚さ、質により鋼板上に被膜が残存する場合がある。このため溝の深さの変動により到達鉄損が変動する。表面にレジストパターンを形成する方法は製造コストが高くなる欠点がある。これらの製造方法において、工業的に安価で、更に低鉄損を得る方法はなく、工業的に優れているとは必ずしも言えなかった。
【０００６】
本発明では、従来技術よりも安価な製造方法を用いることで、従来、被膜厚さの違いからくる磁区細分化の変動を少なく、鉄損到達値の変動が少なく、歪取り焼鈍による鉄損劣化がない耐歪取り焼鈍低鉄損一方向性電磁鋼板の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨とするところは、歪取り焼鈍後において優れた低鉄損特性を持ち、被膜厚さの違いによって磁区細分化効果が変動摺ることなく、その結果鉄損到達値の変動が少なく、かつ歪取り焼鈍による鉄損劣化がない安価に製造可能な耐歪取り焼鈍低鉄損一方向性電磁鋼板の製造方法を提供することにあり、その要旨は、仕上げ焼鈍済みの一方向性電磁鋼板に物理的に溝を形成して磁区細分化を行う鉄損改善方法において、鋼板に機械的に溝を形成した後、エッチングにより溝を深さ１〜３０μmに深め、かつ前記溝部分における鋼板の結晶のうち粒径２００μm以下のものが鋼板面内に４個／ｍｍ2 以下であることを特徴とする一方向性電磁鋼板の製造方法である。
【０００８】
そして、本発明の具体的な手段は、仕上げ焼鈍済みの一方向製電磁鋼板に物理的に溝を形成して磁区細分化を行う鉄損改善方法において、鋼板へ機械的に溝を形成した後、エッチングにより溝を深め、機械的歪によって生じる微細粒を取り除くことを特徴とする、歪取り焼鈍による鉄損劣化がない耐歪取り焼鈍低鉄損一方向性電磁鋼板とその製造方法、である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、実験結果を基に詳細に説明する。
本発明者らは、鋼板表面に形成される溝の深さと被膜厚さの関係を種々検討した結果、処理後の被膜の残存形態および厚さが溝形成時のエッチングの深さに大きな影響を与えることを見出した。そのため、溝の深さによって磁区細分化効果が変化し、到達鉄損が変動することになる。また、溝直下の微細粒をエッチングにより取り除くことで鉄損到達値が著しく向上することを見出した。
【００１０】
図１は、種々の方法で被膜厚の異なる鋼板に溝を形成した結果をまとめたものである。供試材として板厚０．２７ｍｍの鋼板に被膜厚さを１〜７μｍの間で形成した方向性電磁鋼板を準備した。この供試材に対して、ピークパワー密度１２ｋＷ／ｍｍ2 のレーザを用いる方法、レジストパターンによる方法、歯形ロールを用いる機械的方法の３種類の方法により、圧延方向にほぼ直角に線状に被膜を破壊し、その後１分間硝酸によって地鉄を溶解して溝を形成した。
【００１１】
この結果、レーザーとエッチングを用いる方法においては、被膜厚が１〜２μｍの時、溝深さは１０μｍ程度になるが、これ以上被膜が厚くなるとレーザによって完全に被膜が除去されず、溝は深くならなかった。一方、レジストパターンによって溝を形成したものは完全に被膜が除去されるため製品の被膜厚さには依存せず、溝の深さは変化しなかった。また機械的に歯形ロールで被膜を破壊した方法においても、被膜厚による溝深さの依存性は見られなかった。本方法は機械的に１〜２０μm、またはそれ以上の溝を形成し、これを公知のエッチングにより深さ１〜３０μmに形成する。この深さは最も良好な磁気特性の選られる条件に調整する。この時、機械的歪により発生した微細粒はエッチングによって取り除かれ、溝近傍の鋼板面内における粒径２００μm以下の微細粒は４個／ｍｍ2 以下であった。
【００１２】
本発明により機械的に被膜を破壊する方法とレーザによって被膜を破壊する方法の違いは以下のように考えている。溝形成による磁区細分化で鉄損が低減するが、機械的な方法では必ず歯が被膜を破壊するため、到達鉄損の変動が少なく、レーザによる被膜除去より確実である。大きな張力を必要とする被膜の厚い鋼板において、機械的な溝形成が歪取り焼鈍後の磁区細分化に有利かつレジストパターン等形成のための高価な製造プロセスを必要としない。
【００１３】
上記知見により、従来技術よりも安価な製造方法を用いることで、従来、被膜厚さの違いからくる磁区細分化の変動を少なく、鉄損到達値の変動が少なく、歪取り焼鈍による鉄損劣化がない耐歪取り焼鈍低鉄損一方向性電磁鋼板の製造方法が明らかになった。
【００１４】
【実施例】
〈実施例１〉
仕上げ燒鈍済みの板厚０．２３ｍｍの一方向性電磁鋼板に、その圧延方向に対して垂直に鋭いケガキ針を走らせ被膜を破壊した。本材料において被膜の厚さを変えるため、酸素量を大きく調整した。その後サンプルを採取し、１０％の硝酸水溶液に浸して溝を形成後、鉄損を評価した。鉄損値を順番に並べた結果を図２に示す。
【００１５】
レーザ後エッチングを行ったものでは被膜厚の変化で鉄損測定値が変動することがわかる。同じ材料において、ケガキ針を用いたものでは鉄損の変動が少なく平均的に低鉄損を示している。
〈実施例２〉
同様のサンプルを歯形ロールにて被膜を破壊し、硝酸で２分間エッチングを行った。表１に結果を示す。
【００１６】
エッチングによる溝形成法は従来の歯形ロールのみの磁区細分化より鉄損到達値は低い。この時、機械的歪により発生した微細粒はエッチングによって取り除かれ、溝近傍の鋼板面内における粒径２００μm 以下の微細粒は４個／ｍｍ2 以下であった。またレーザ後、エッチングしたサンプルは材料によって、到達鉄損が変動する。これは被膜厚の違いが影響している。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に記載された製造方法を用いることにより、一方向性電磁鋼板の歪取り焼鈍処理後の鉄損特性を、安価に向上させることができ、トランスのエネルギー損失の観点から、その工業的意義は極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】板厚０．２７ｍｍにおける被膜厚さ（μm ）と溝深さ（μm ）との関係を示す図。
【図２】板厚０．２３ｍｍにおける実施例に記載の各サンプルと鉄損との関係を示す図。
【図１】
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【図２】
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