低鐵損取向性電磁鋼板的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及用于變壓器鐵芯等用途的取向性電磁鋼板的制造方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，能量利用的高效化得到發展，例如，在變壓器中，追求進行動作時的能量 損耗的降低。
[0003] 此處，變壓器中產生的損耗主要包括導線中產生的銅損與鐵芯中產生的鐵損。并 且，鐵損能夠分為磁滯損耗與渦流損耗，對于前者的降低，眾所周知，對原材料的結晶取向 的改善、雜質的降低等方法較為有效。例如，在專利文獻1中示出了如下方法，即：使最終冷 軋前的退火條件優化，由此制造在磁通密度與鐵損方面優異的取向性電磁鋼板。
[0004] 另一方面，眾所周知，除了板厚的降低、Si添加量的增大之外，還能夠通過在鋼板 表面形成槽、引入形變而顯著改善渦流損耗。
[0005] 例如，在專利文獻2中示出了如下技術，即：在鋼板的一個表面形成線狀的槽，并 使槽寬形成為300 μ m以下、且使槽深形成為100 μ m以下，從而在槽形成之前將0. 80W/kg 以上的鐵損W17/5Q降低至0. 70W/kg以下。
[0006] 另外，在專利文獻3中示出了如下技術，即：對二次再結晶后的鋼板照射等離子 弧，由此在照射前將0. 80W/kg以上的鐵損W17/5Q降低至0. 65W/kg以下。
[0007] 并且，在專利文獻4中示出了如下技術，即：對覆膜厚度、通過照射電子束而在鋼 板面形成的磁區不連續部的平均寬度進行優化，由此獲得鐵損較低、且噪聲較小的變壓器 (transformer)用原材料。
[0008] 然而，眾所周知，這種通過槽的形成、形變的引入而產生的鐵損降低的效果因原材 料的板厚的不同而不同。例如，在非專利文獻1中示出了板厚越大則由激光照射引起的鐵 損降低量越小的趨勢，對于磁通密度為I. 94T的原材料而言，能夠確認：在板厚為0. 23mm與 0. 30mm時各自的鐵損降低量（Λ W17/5(l)之間存在0. 05W/kg左右的差異。
[0009] 針對上述背景，對能否通過磁區細化方法的調整來盡量改善厚板材的鐵損降低效 果進行了研宄。例如，在專利文獻5以及6中示出了如下技術，即：根據原材料的板厚而對 激光照射條件進行優化，由此提高厚板材的取向性電磁鋼板的鐵損降低效果。其中，根據專 利文獻6可知，通過將形變比率η設為0.013以下，能夠實現極低的鐵損。
[0010] 專利文獻1 :日本特開2012-1741號公報
[0011] 專利文獻2 :日本特公平06-22179號公報
[0012] 專利文獻3 :日本特開2011-246782號公報
[0013] 專利文獻4 :日本特開2012-52230號公報
[0014] 專利文獻5 :日本特開2000-328139號公報
[0015] 專利文獻6 :日本特許第4705382號公報
[0016] 非專利文獻 I : IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. MAG-20, NO. 5, Ρ. 1557
[0017] 然而，對于取向性電磁鋼板的磁區細化設備而言，不僅對標稱板厚為0. 20mm、 0. 23mm、0. 27mm以及0. 30mm等多個種類的鋼板進行通板，而且，從提高生產效率的觀點出 發，優選連續通板生產線。因此，在實際操作中，需要對將板厚不同的線圈接合而成的線圈 連續地實施磁區細化處理。
[0018] 如上所述，考慮到用于降低鐵損的適當的磁區細化條件因板厚的不同而不同，因 此，在板厚不同的線圈的接合部前后，為了不使生產率降低，需要盡可能迅速地對激光、電 子束等的照射條件進行變更。
[0019] 另外，根據上述專利文獻6,示出了鐵損在形變比率（{(31/8)w2v(t · s))為 2X KT3左右的部分變得極小而與板厚無關的情況。此外，w為回流磁區寬度，t為板厚，s 為壓軋方向的線間隔（以下，也稱為RD線間隔）。
[0020] 因此，在板厚t較大的情況下，只要縮短RD線間隔、或增大回流磁區寬度，便能夠 降低鐵損。
[0021] 但是，當縮短RD線間隔時，生產率當然會降低。當單純地將t X s設為恒定而計算 時，在板厚為〇. 23mm、RD線間隔為5mm且生產線速度為IOOmpm的生產線規格的情況下，若 將板厚設為〇· 30mm，則RD線間隔為3. 83mm、且生產線速度為77mpm，從而生產率降低。這 樣，為了不使生產率降低，優選將線間隔設定為盡可能大的值而不使其根據板厚而改變。
[0022] 另一方面，束徑、每單位掃描長度的照射能量（=加速電壓X射束電流/射束在 鋼板上的掃描速度（以下，簡稱為掃描速度）、或者功率/掃描速度）對回流磁區寬度造成 影響。其中，束徑與板厚無關，束徑越小則越有利于鋼板的鐵損降低，因此，優選固定為使得 束徑始終盡可能最小的條件。
[0023] 另外，在變更加速電壓的情況下，需要同時對光學系統、收斂條件等各種射束條件 進行再調整，因此，在頻繁變更的情況下，導致生產量大幅降低，并非為優選。
[0024] 并且，掃描速度是大幅影響生產率的因素，因此，優選預先始終選取最大值并使其 與板厚無關。
[0025] 因此，在以最大的生產率進行生產線作業的情況下，最優選僅根據功率（在電子 束的情況下為射束電流）來進行回流磁區寬度的調整。
【發明內容】
[0026] 本發明是鑒于上述現狀而開發的，其目的在于提供如下方法，即：通過電子束的照 射來改善取向性電磁鋼板的磁特性，由于不需要對電子束的束徑等的光學系統的調整，另 外，即便是厚板材也不需要減小線間隔，因此，能夠抑制因線間隔縮短而引起的生產率的降 低，還能夠以較高的生產率制造取向性電磁鋼板。
[0027] 此處，發明人想到了是否能夠將激光法中應用的技術應用于電子束法，嘗試實現 低鐵損化，并對形變比率（{(π/8)? 2να·s))與鐵損的關系進行了調查。此處，僅通過對 射束電流的變更來調整形變比率（{(Ji/8)W 2V(t · s))。
[0028] 在圖1中分別示出了板厚為0. 20mm的原材料與板厚為0. 23mm的原材料的形變比 率η (上述專利文獻6所記載）對照射電子束之后的鐵損造成的影響。如上述專利文獻6 所示，在形變比率過高的情況下以及過低的情況下，確認到鐵損變差的趨勢。雖然上述調查 結果是束徑恒定的條件下的結果，但是，與現有見解不同，鐵損最小的形變比率并不存在于 0.013以上的部分。另外，鐵損最小的形變比率因板厚的不同而不同。
[0029] 發明人推測上述結果受到了電子束法與激光法的原理不同的影響，在電子束法的 情況下，想到了與激光法不同的根據板厚進行調整的方法。
[0030] 因此，再次返回到基本點，根據不同的板厚而重新詳細地調查了電子束法中的鐵 損降低效果與照射能量的關聯。圖2(a)~圖2(c)中示出了調查結果。此處，僅通過射束 電流的調整來進行照射能量的變更。
[0031] 經詳查調查結果明確可知，與現有見解不同，在僅調整射束電流的電子束法中，板 材越厚，越不得不降低適當的照射能量。其理由在于，當考慮將鐵損分為磁滯損耗與渦流 損耗時，板材越薄，磁滯損耗變差量越少，渦流損耗改善量越多。特別是能夠確認：在設為 0. 23mm的原材料~0. 20mm的原材料時，SP，若實現薄板化，則磁滯損耗大幅地變化。
[0032] 以圖2(AW17/5CI與照射能量的關系的圖）所示的結果為基礎而調查板厚對適當照 射能量造成的影響可知，照射能量變化量相對于厚度為〇. 23_的原材料的關系如圖3所 示。此處，在圖中，將各板厚（t)下的適當能量范圍設為根據圖2(AW17/5CI與照射能量的關系 的圖）的數據求出的鐵損極小的值Ewmin(t) ±5%，并作為相對于板厚為0. 23mm的原材料 的鐵損最小的適當能量Ewmin(0. 23)的變化量而計算照射能量上下限。此外，在上述±5% 的范圍，極限鐵損幾乎不變。
[0033] 即，對于適當的照射能量，新研宄結果表明，滿足如下關系較為重要，
[0034] - 283X t (mm)+61 <〔相對于0. 23mm的原材料的適當照射能量的變化量〕 (% )彡一312Xt(mm)+78。
[0035] 并且，在厚板材的情況下，基于適當照射能量降低的上述見解，考慮了在不變更每 單位掃描長度的照射能量的情況下，是否擴大RD線間隔s(t)的方法更為優選。即，新的見 解如下，對于照射于每單位面積的能量（E/s)而言，在考慮到對鐵損造成的影響的基礎上， 優選使smin(0. 23)與s(t)滿足規定的關系。
[0036] 本發明立足于上述見解。
[0037] 即，本發明的主要構成如下。
[0038] 1. -種取向性電磁鋼板的制造方法，在對板厚為t的取向性電磁鋼板的表面朝與 壓軋方向交叉的方向照射電子束時，將電子束的照射能量E(t)調整成滿足下述算式（1)， 其中，該算式（1)中采用使板厚為〇.23_的原材料的鐵損最小的照射能量Ewmin(0.23)的 值，
[0039] Ewmin(0. 23) X (1. 61 - 2. 83Xt(mm))蘭 E(t) ^Ewmin(0.23)X(1.78 - 3· 12 X t (mm)) · · ·算式⑴。
[0040] 2.根據上述1所述的取向性電磁鋼板的制造方法，上述板厚t為0. 23mm以下。
[0041] 3. -種取向性電磁鋼板的制造方法，在對板厚⑴為0. 23mm以上的取向性電磁鋼 板的表面朝與壓軋方向交叉的方向照射電子束時，將電子束的線間隔s(t)調整成相對于 使板厚為〇. 23_的原材料的鐵損最小的線間隔smin(0. 23)滿足下述算式（2)，
[0042] smin(0. 23)/(1. 78 - 3. 12Xt(mm)) ^ s (t) ^ smin (0. 23) / (I