JP4239233B2 - Manufacturing method of grain-oriented electrical steel sheet and etching mask forming apparatus for grain-oriented electrical steel sheet - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変圧器等の電気機器の鉄芯として利用される低鉄損方向性電磁鋼板の製造方法および方向性電磁鋼板表面に均一な線状溝を導入するためのエッチングマスク形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
方向性電磁鋼板は主として変圧器の鉄芯材料として用いられ、その磁気特性が良好であることが要求され、とくに、鉄芯として使用される場合のエネルギー損失すなわち鉄損が低いことが重要である。しかも、歪取り焼鈍を行っても、鉄損劣化を生じない方向性電磁鋼板が要求されている。
【0003】
このような要求に対し、例えば、特公昭62-54873号公報には、仕上げ焼鈍済鋼板にレーザや機械的手段で線状の溝を局所的に形成し、溝を充填するようにリン酸系の張力付与被膜を施す低鉄損一方向性電磁鋼板の製造方法が提案されている。しかし、この方法では、常に安定して被膜を除去することが困難なため、安定した溝の形成ができず、とくにナイフなどの機械的手段により地鉄に直接溝を形成する場合には溝周辺にかえりを生じるため占積率の低下や、溝導入により被膜が損傷するため、絶縁被膜の再塗装を必要とする場合が多くコスト増加を招くという問題があった。
【0004】
このような問題に対し、最終冷延板に線状の溝を導入する方法が提案されている。例えば、特開昭63-42332号公報には、フォトエッチングまたはステンシルを用いた電解エッチング法が開示されている。この方法によれば、絶縁被膜の再塗装という問題はないが、フォトエッチングでは、マスクを通しての紫外光の露光状態や現像液中に浸漬した際の露光部の除去状態をコイル全体に均一に保つことが困難である。また、ステンシルを用いた電解エッチングでは、電解液のにじみにより常に一定な溝を導入することが困難であるという問題を残していた。
【0005】
また、特開平4-88121 号公報には、最終冷間圧延後、鋼板表面に連続または非連続の線状の非塗布部領域を残存させてエッチングレジストを印刷により塗布し、焼付けしたのち、エッチング処理を施して鋼板表面に線状溝を形成する低鉄損電磁鋼板の製造方法が提案されている。さらに、特開平6-108300号公報には、冷延鋼板をロール表面に巻き掛けしてエッチングレジストを塗布する低鉄損電磁鋼板の製造方法が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平4-88121 号公報、特開平6-108300号公報に記載された技術によれば、絶縁被膜の再塗装という問題はないが、得られた製品特性、とくに鉄損値にばらつきが生じるという問題があった。
本発明者らは、鉄損値のばらつきが線状溝の幅、深さの不均一によるものと考え、線状溝の幅、深さに影響する要因について検討した結果、線状溝の幅、深さは、エッチングマスクの非塗装部の幅(溝幅)の精度に大きく影響されることを見いだした。
【0007】
通常、表面に凹凸を彫刻加工したグラビヤロールとグラビヤオフセットロールとからなるグラビヤオフセット印刷装置と鋼板を巻き掛けするバックアップロールとで鋼板表面にエッチングレジストを塗布したのち、乾燥焼付けによりエッチングマスクを形成している。
エッチングマスクの溝幅の精度を向上させるためは、エッチングレジストの印刷乱れを生じさせないようにすることがまず大切であり、そのため、グラビヤロール、グラビヤオフセットロール、バックアップロールの周速を高精度に制御することが行われている。
【0008】
また、エッチングレジストインキのダレが発生すると、エッチングマスクの溝幅が変化するため、レジストインクのダレ量を少なくすることも大切となる。インキのダレ量を減らすためインキの粘度をあげるとインキの濃度が増し経済的に不利となるなどの問題がある。そのため、エッチングレジストインキの粘度を一定に調整し、塗布後のエッチングレジストのダレ量を一定にする方策が採られている。
【0009】
しかし、依然として、エッチングマスクの溝幅の精度は向上せず、鉄損値のばらつきが解消されないという問題があった。
また、エッチングレジストの塗布に際しては、グラビヤロールの上方に所定の間隔をあけてドクターブレードを設置し、グラビヤロールに付着する余分のインキを掻き落としている。しかし、ドクターブレードの摩耗粉がドクターブレードに噛込み、ブレードの幅方向の圧力バランスが崩れ、レジストインキの掻き落とし洩れが発生する場合が多々あり、本来溝となるべき箇所にエッチングマスクが形成され、電解エッチング後の鋼板表面の線状溝が不均一となり、鉄損値のばらつきが増加するという問題があった。
【0010】
この問題に対しては、レジストインキの循環系にフィルターを設ける方法、あるいは磁石で除去する方法が考えられるが、これらの摩耗粉を完全には除去することはできず、依然として、エッチングマスクの溝幅の精度は向上せず、鉄損値のばらつきが解消されないという問題があった。
本発明は、上記した問題を有利に解決し、低鉄損でかつ鉄損のばらつきの少ない低鉄損方向性電磁鋼板の製造方法を提供することを目的とする。具体的には、エッチングレジストの塗布により形成したエッチングマスクと電解エッチング処理により鋼板表面に線状溝を形成して低鉄損を得る方向性電磁鋼板の製造方法のうち、エッチングレジストの塗布方法を改善し、低鉄損でかつ鉄損のばらつきの少ない方向性電磁鋼板の製造方法を提案することを第1の目的とする。また、本発明は、線状溝の幅、深さの均一性を改善できる、エッチングマスクを形成する方向性電磁鋼板のエッチングマスク形成装置を提案することを第2の目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記した課題を解決するために、エッチングマスクの溝幅のばらつきに影響する要因について鋭意検討した。その結果、エッチングレジストインキの粘度を一定に調整しても、エッチングレジストを塗布する電磁鋼板の板温が変動するとエッチングマスクの溝幅が変化することを知見した。これは、鋼板板温の変動により、エッチングレジストインキの粘度が変化し、エッチングレジストインキのダレ量が変化しエッチングマスクの溝幅が変化したためであり、板温の調整がエッチングマスクの溝幅のばらつきを制御する重要な因子となっていることを見いだした。
【0012】
さらに、本発明者らは、ドクターブレードによる掻き洩れが発生すると、エッチングマスクの溝幅が変化することを見いだした。このドクターブレードによる掻き洩れは、レジストインキを掻き落とす際に発生するドクターブレード下面のインク溜まりにより大きく影響され、インク溜まりが増加すると、鉄粉等の異物を巻き込みやすくなり、頻発するものと考えられる。
【0013】
本発明は、上記した知見に基づいて構成されたものである。
すなわち、本発明は、方向性電磁鋼素材を熱間圧延、および1回または中間焼鈍をはさみ2回以上の冷間圧延により最終板厚の鋼板とし、ついで該鋼板表面にエッチングレジストを選択的に塗布し乾燥焼付けしてエッチングマスクを形成したのち、エッチング処理を施して鋼板表面に線状または点状の溝を形成し、しかるのちにエッチングマスクを除去し、その後脱炭焼鈍、ついで最終仕上焼鈍を施す方向性電磁鋼板の製造方法において、前記エッチングレジストの塗布を、エッチングレジストインキの温度を該エッチングレジストインキのダレ量が一定に保持されるように所定の一定温度に調整するとともに、エッチングレジスト塗布前の前記鋼板の板温を前記エッチングレジストインキの粘性が変動しない範囲の一定温度に調整して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。
【0014】
また、本発明では、前記エッチングレジストの塗布を、グラビヤロールあるいはグラビヤロールおよびグラビヤオフセットロールを用い、該グラビヤロールのエッチングレジストインキ付着量を適正量とするドクターブレードに発生するインキ溜まりを除去しながら行うのが好ましい。
また、本発明では、前記エッチングレジストの塗布を、グラビヤロールあるいはグラビヤロールおよびグラビヤオフセットロールを用い、該グラビヤロールのエッチングレジストインキ付着量を適正量とするドクターブレードに発生するインキ溜まりを除去しながら、かつ前記エッチングレジストインキの温度を該エッチングレジストインキのダレ量が一定に保持されるように所定の一定温度に調整するとともに、エッチングレジスト塗布前の前記鋼板の板温を前記エッチングレジストインキの粘性が変動しない範囲の一定温度に調整して行うのが好ましい。
【0015】
また、本発明では、前記インキ溜まりの除去を気体吹きつけにより行うのが好ましい。
また、第2の本発明は、方向性電磁鋼板の表面にエッチングレジストを塗布するエッチングレジスト塗布装置と該エッチングレジストを乾燥焼付けしエッチングマスクとする焼付け装置とを有する方向性電磁鋼板のエッチングマスク形成装置において、前記エッチングレジスト塗布装置の入側に前記方向性電磁鋼板の板温を前記エッチングレジストインキの粘性を変動させない範囲の一定温度に調整する鋼板温度調整装置を配設し、さらに前記エッチングレジスト塗布装置は、前記方向性電磁鋼板を巻き掛けするバックアップロールと、該方向性電磁鋼板表面にエッチングレジストを塗布するグラビヤロールあるいはオフセットロールおよびグラビヤロールと、該グラビヤロールにエッチングレジストインキを供給するエッチングレジストインキ供給槽とを有し、該エッチングレジストインキ供給槽には、供給するエッチングレジストインキの温度を該エッチングレジストインキのダレ量が一定に保持されるように所定の一定温度に調節するインキ温度調節手段が付設されたことを特徴とする方向性電磁鋼板のエッチングマスク形成装置である。
【0016】
また、第2の本発明では、前記エッチングレジスト塗布装置は、前記方向性電磁鋼板を巻き掛けするバックアップロールと、該方向性電磁鋼板表面にエッチングレジストを塗布するグラビヤロールあるいはグラビヤロールおよびグラビヤオフセットロールと、該グラビヤロールにエッチングレジストインキを供給するエッチングレジストインキ供給槽と、該グラビヤロールと所定の間隔をおいて配設されロール表面に付着するエッチングレジストインキ量を調整するドクターナイフとを有し、かつ該ドクターナイフには発生するインキ溜まりを除去するインキ溜まり除去手段が付設されるのが好ましい。
【0017】
また、第2の本発明では、前記エッチングレジスト塗布装置の入側に前記方向性電磁鋼板の板温を前記エッチングレジストインキの粘性を変動させない範囲の一定温度に調整する鋼板温度調整装置を配設し、前記エッチングレジスト塗布装置は、前記方向性電磁鋼板を巻き掛けするバックアップロールと、該方向性電磁鋼板表面にエッチングレジストを塗布するグラビヤロールあるいはグラビヤロールおよびグラビヤオフセットロールと、該グラビヤロールにエッチングレジストインキを供給するエッチングレジストインキ供給槽と、該グラビヤロールと所定の間隔をおいて配設されロール表面に付着するエッチングレジストインキ量を調整するドクターナイフとを有し、かつ該ドクターナイフには発生するインキ溜まりを除去するインキ溜まり除去手段が付設され、さらに該エッチングレジストインキ供給槽に供給するエッチングレジストインキの温度を該エッチングレジストインキのダレ量が一定に保持されるように所定の一定温度に調節するインキ温度調節手段を有するのが好ましい。
【0018】
【発明の実施の形態】
最終板厚に冷間圧延された方向性電磁鋼板表面にエッチングレジストを選択的に塗布し乾燥焼付けしてエッチングマスクを選択的に形成する。
本発明では、鋼板温度を所定の一定温度に調整したのち、エッチングレジストを塗布する。さらに、本発明では、エッチングレジストの塗布に用いるエッチングレジストインキの温度を該エッチングレジストインキのダレ量が一定に保持されるように所定の一定温度に調整する。
【0019】
エッチングレジストインキのダレ量Dは、D=k(Q/ρ)t1/2 、(ρ:エッチングレジストインキの粘度、Q:塗布量、t:塗布から乾燥までの時間、k:定数)で表される。エッチングレジストインキの粘度ρが大きければ、ダレ量Dは小さくなる。エッチングレジストインキの温度を一定温度に調節することにより、エッチングレジストインキの粘度が一定となり、エッチングレジストインキのダレ量が一定に保持される。エッチングレジストインキの温度を一定温度に調節するには、エッチングレジストインキを循環させ、その途中で温度調節手段により所定の一定温度に調節保持するのが好ましい。
【0020】
さらに、本発明では、エッチングレジスト塗布前の鋼板を、エッチングレジストインキの粘性を変動させない範囲の一定温度に調整する。調整された鋼板温度は、温度調整され粘性が一定とされたエッチングレジストインキの粘性を変化させない範囲の一定温度とする。鋼板温度とインキ温度は必ずしも同一の一定温度に調整する必要はないが、レジストインキの粘性の変動という点からは同一とするのがより好ましい。
【0021】
このようにすることにより、エッチングレジストインキの粘性の変動がなく、したがって、エッチングレジストインキのダレ量が一定となり、エッチングマスクの溝幅の精度が安定する。鋼板温度を一定温度に調整しかつインキ温度も一定温度に調整してはじめて、エッチングマスクの溝幅の精度が向上し線状溝の溝幅、溝深さのばらつきが少なくなるのである。これにより、鉄損値のばらつきが少なくなるという効果を生じる。
【0022】
鋼板表面へのエッチングレジストの塗布は、グラビヤロールに連続してエッチングレジストインキを供給して鋼板表面に転写するグラビヤ印刷によってもよいが、バックアップロール6に鋼板を巻き掛けし、鋼板表面にグラビヤロール8とオフセットロール7によりグラビヤオフセット印刷によってもよい。しかし、版胴の摩耗が少ないこと、レジスト厚みのコントロールが容易であること、安定した印刷面が得られることなどから、グラビヤオフセット印刷が好適である。
【0023】
エッチングレジストインキは、鋼板表面にインキ非塗布部が圧延方向と直角方向に線状または点状に残存するように塗布する。エッチングレジストとして使用するインキは、アルキド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン系樹脂のうちいずれかの樹脂を主成分とするレジストインキが好適である。
グラビヤロールには、グラビヤロールと所定の間隔をおいて配設されロール表面に付着するエッチングレジストインキ量を調整するドクターブレードが配設されるのが好ましい。
【0024】
また、本発明では、ドクターブレードに発生するインキ溜まりを除去しながら、エッチングレジストを塗布する。インキ溜まりを除去することにより、鉄粉等の異物がエッチングレジストインキ中に巻き込まれることが少なくなり、ドクターブレードにおけるインキ掻き洩れの発生が減少する。それにより、エッチングマスクにおける鋼板幅方向の溝幅が均一となり、鋼板表面に形成される線状溝の溝幅が均一となる。低鉄損でかつ鉄損のばらつきの少ない方向性電磁鋼板が安定して製造できる。
【0025】
なお、ドクターブレードに発生するインキ溜まりの除去は、単独で実施してもよいが、鋼板温度の調整とエッチングレジストインキの温度調整と合わせて実施するのがより好ましい。
エッチングレジストを塗布したのち、乾燥焼付けしてエッチングマスクを形成する。エッチングマスクを形成したのち、エッチング処理を施して鋼板表面に線状または点状の溝を形成する。エッチングは、化学エッチング、電解エッチングのいずれでもよい。電解エッチングの場合には、NaCl水溶液、KCl 水溶液等の電解浴中で行うのが好ましい。
【0026】
エッチング後、エッチングマスクを除去する。エッチングマスクの除去方法はとくに限定しないが、アルカリまたは有機溶剤等が適している。
エッチングマスクを除去したのち、脱炭焼鈍を施し、さらに焼鈍分離剤を塗布してから最終仕上焼鈍を施す。仕上焼鈍後、焼鈍分離剤を除去し、絶縁コーティング塗布を施し製品板とする。
【0027】
ついで、本発明の1実施例である方向性電磁鋼板のエッチングマスク形成装置の概略を図1に示す。図1に基づいて本発明の装置について説明する。
本発明のエッチングマスク形成装置1は、鋼板2の表面にエッチングレジストを塗布するエッチングレジスト塗布装置4とエッチングレジストを乾燥焼付けしエッチングマスクとする焼付け装置3と有する。
【0028】
エッチングレジスト塗布装置4は、鋼板2を巻き掛けするバックアップロール6、鋼板2表面にエッチングレジストを塗布するグラビヤオフセットロール7とグラビヤロール8あるいはグラビヤロール8(グラビヤロールのみは図示せず)と、グラビヤロールにエッチングレジストインキを連続的に供給するエッチングレジストインキ供給槽9とを有する。
【0029】
また、グラビヤロール8には、グラビヤロール8と所定の間隔をおいて配設されロール表面に付着するエッチングレジストインキ量を調整するドクターブレード11が配設される。
本発明のエッチングマスク形成装置には、エッチングレジストインキ供給槽9にグラビヤロール8に供給するエッチングレジストインキ12の温度をエッチングレジストのダレ量が一定に保持される所定の一定温度に調節するインキ温度調節手段10が付設される。
【0030】
エッチングレジストインキ12は、エッチングレジストインキ供給槽9とインキ温度調節手段10の間を循環させられ、前記した所定の一定温度に調整、保持される。インキ温度調節手段10は、通常の温度調節手段がいずれも適用可能である。なかでも、電熱加熱方式、熱交換方式等の温度調節手段が好ましい。
さらに、本発明のエッチングマスク形成装置1には、エッチングレジストインキ供給槽9に付設されるインキ温度調節手段10に加えて、エッチングレジスト塗布装置4の入側に鋼板2の板温をエッチングインキの粘性を変動させない範囲の一定温度に調整する鋼板温度調整装置5が配設される。
【0031】
鋼板温度調整装置5は、鋼板の温度をエッチングレジストを塗布する前の鋼板の温度を前記した所定の一定温度にできればよく、とくにその方式は限定されないが、なかでも鋼板に温風または冷風を吹きつける方式、あるいは電熱板を配設する方式、誘導加熱方式等とするのが好ましい。また、鋼板温度の調整をより精度よく行うためには、エッチングレジスト塗布装置4のバックアップロール6を水冷ロールとするのが好ましい。バックアップロール6を水冷ロールとすることにより、エッチングレジスト塗布時の鋼板温度がより精度良く調整可能となる。
【0032】
また、本発明のエッチングマスク形成装置では、グラビヤロール8表面に付着するエッチングレジストインキを適正量とするため、グラビヤロールに所定の間隔をおいてドクターブレード11が配設される。さらに、配設されたドクターブレード11には、ドクターブレード11に、発生するインキ溜まり13を除去するインキ溜まり除去手段14を付設するのが好ましい。インキ溜まり除去手段14は、気体を噴射するノズルとするのがよい。
【0033】
インキ溜まり除去手段の1例を図2に示す。図2は、インキ溜まり除去手段14として気体を噴射する気体噴射ノズルを用いた例である。
インキ溜まり除去手段(気体噴射ノズル)は、ドクターブレード11の幅方向に等間隔に配置し、一定圧力でブレード11下面のインキ溜まり13に向けて気体を噴射するのが好ましい。インキ溜まり除去手段14によりインキ溜まりを除去することにより、ドクターブレード11によるインキ掻き洩れの発生が減少する。
【0034】
インキ溜まり除去手段14として、気体噴射ノズルを用いてインキ溜まり13を除去することにより、図3に示すようにインキ溜まり除去を行わなかった場合にくらべ、ブレードによるインキ掻き洩れの発生が減少する。なお、図3から、インキ溜まり除去を行わない場合には、ドクターブレードによる掻き洩れは、ドクターブレードによる処理量が多くなるにしたがい発生率が増加している。なお、気体噴射ノズルによるインキ掻き洩れ防止の効果は、ブレード厚0.10〜0.30mm、ブレード押さえ付け力50〜200kgf、ブレード押さえ付け角40〜100 °の範囲で期待できる。この範囲を外れると、インキ掻き洩れ発生の防止効果が減少する。
塗布されたエッチングレジストを乾燥焼付けしてエッチングマスクとする焼付け装置3は、エッチングレジストを乾燥焼付けする温度(〜200 ℃)に昇温できればよく、乾燥焼付けするための加熱手段はとくに限定されない。なお、加熱手段としては、熱風方式、電気加熱方式等が好適である。
【0035】
本発明において、対象とする電磁鋼板は、好ましくはSiを2.5 〜4.5 wt%含有する電磁鋼板である。Si以外には、Cを0.03〜0.08wt%含み、かつインヒビターとして、Mn、S、Se、Al等の1種または2種以上を少量含む組成とするのが好ましい。なお、インヒビターは上記以外にSb、Bi、Cu、Sn等を含んでもよい。
上記した組成に調整されたスラブに熱間圧延を施し、その後必要に応じ熱延板焼鈍を行ったあと、1回または中間焼鈍をはさむ2回以上の冷間圧延により最終板厚とされる。
【0036】
エッチングマスクを除去したのち、脱炭焼鈍を施し、さらに焼鈍分離剤を塗布してから最終仕上焼鈍を行う。仕上げ焼鈍後、焼鈍分離剤を除去し、必要に応じ上塗りコーティング塗布を行い製品板とする。
【0037】
【実施例】
C:0.06wt%、Si:3.2 wt%、Mn:0.07wt%、Al:0.02wt%、Se:0.02wt%、およびN:0.009 wt%、Sb:0.02wt%を含み、残部Feおよび不可避的不純物の珪素鋼スラブを熱間圧延し、1000℃×1min の熱延板焼鈍後冷間圧延により0.23mm厚の冷延板とした。この冷延板表面に図1に示すエッチングレジストマスク形成装置によりエッチングマスクを形成した。エッチングレジストマスク形成装置の鋼板温度調整装置によりエッチングレジスト塗布前の鋼板温度を調整し、さらにインキ温度調節手段によりグラビヤロールに供給されるエッチングレジストインキの温度を調整し、あるいはさらに気体噴射方式のインキ溜まり除去手段によりドクターブレードに発生するインキ溜まりの除去を行い、本発明例とした。鋼板温度の調整、エッチングレジストインキ温度の調整の条件を表1に示す。一方、鋼板温度の調整、インキ温度の調整、インキ溜まりの除去を行わずエッチングマスクを形成した鋼板を比較例とした。
【0038】
エッチングマスクを形成された鋼板は、その後、20%NaCl水溶液中で電解エッチングを施され、鋼板表面に溝幅100 μm 、溝深さ25μm の線状溝を導入された。
電解エッチング後、エッチングマスクを除去された鋼板は、さらに脱炭焼鈍ついで最終仕上げ焼鈍を施され、製品とされた。各製品について、磁気特性を10カ所で測定し、鉄損の平均値およびそのばらつきを測定した。なお、線状溝の溝深さおよび溝深さのばらつきについても測定した。これらの結果を表2に示す。
【0039】
【表1】
【0040】
【表2】
【0041】
表2から、本発明を適用した本発明例は、溝幅、溝深さのばらつきが少なく、したがって低鉄損で、かつ鉄損のばらつきが少ない方向性電磁鋼板となっている。一方、本発明を適用しない比較例では、溝幅、溝深さのばらつきが大きくなり、その結果鉄損のばらつきが大きくなっている。
【0042】
【発明の効果】
本発明によれば、従来に比し、磁気特性のばらつきが少ない低鉄損方向性電磁鋼板を工業的に安定して製造することができ、しかも歪取り焼鈍による鉄損の劣化がないため、積鉄心、巻鉄心用として使用できるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例であるエッチングマスク形成装置の概略説明図である。
【図2】本発明の1実施例である気体噴射方式のインキ溜まり除去手段の概略説明図である。
【図3】インキ掻き洩れ発生率と処理量の関係に及ぼすインキ溜まり除去の影響を示すグラフである。
【符号の説明】
1 エッチングマスク形成装置
2 鋼板(鋼帯)
3 焼付け装置
4 エッチングレジスト塗布装置
5 鋼板温度調整装置
6 バックアップロール
7 グラビヤオフセットロール
8 グラビヤロール
9 エッチングレジストインキ供給槽
10 インキ温度調節手段
11 ドクターブレード
12 レジストインキ
13 インキ溜まり
14 インキ溜まり除去手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a low iron loss directional electrical steel sheet used as an iron core of an electrical device such as a transformer and an etching mask forming apparatus for introducing uniform linear grooves on the surface of the directional electrical steel sheet.
[0002]
[Prior art]
Oriented electrical steel sheets are mainly used as iron core materials for transformers and are required to have good magnetic properties. In particular, it is important that energy loss, that is, iron loss when used as iron cores is low. . In addition, there is a demand for grain-oriented electrical steel sheets that do not cause iron loss degradation even when strain relief annealing is performed.
[0003]
In response to such a demand, for example, Japanese Patent Publication No. 62-54873 discloses a phosphoric acid system in which linear grooves are locally formed in a finish-annealed steel sheet by laser or mechanical means, and the grooves are filled. A method for producing a low iron loss unidirectional electrical steel sheet to which a tension-applying film is applied has been proposed. However, with this method, it is difficult to remove the coating stably at all times, so it is not possible to form a stable groove. Especially when the groove is directly formed on the ground iron by mechanical means such as a knife, the periphery of the groove However, there is a problem that the coating rate is reduced due to the reduction of the space factor due to the occurrence of burr and the re-painting of the insulating coating is often required because the coating is damaged by the introduction of the groove.
[0004]
For such a problem, a method of introducing a linear groove in the final cold rolled sheet has been proposed. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-42332 discloses an electrolytic etching method using photoetching or stencil. According to this method, there is no problem of repainting the insulating film, but in photoetching, the exposure state of ultraviolet light through the mask and the removal state of the exposed portion when immersed in the developer are kept uniform throughout the coil. Is difficult. Further, in the electrolytic etching using a stencil, there remains a problem that it is difficult to always introduce a constant groove due to the bleeding of the electrolytic solution.
[0005]
Further, JP-A-4-88121 discloses that after final cold rolling, an etching resist is applied by printing with a continuous or non-continuous linear non-applied part region remaining on the surface of the steel sheet, and after baking, etching is performed. There has been proposed a method for manufacturing a low iron loss electromagnetic steel sheet that is processed to form a linear groove on the steel sheet surface. Furthermore, Japanese Patent Laid-Open No. 6-108300 proposes a method for producing a low iron loss electromagnetic steel sheet in which a cold rolled steel sheet is wound around a roll surface and an etching resist is applied.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the techniques described in JP-A-4-88121 and JP-A-6-108300, there is no problem of repainting the insulating coating, but there is a variation in the obtained product characteristics, particularly the iron loss value. There was a problem that occurred.
The present inventors considered that the variation in the iron loss value is due to the non-uniformity of the width and depth of the linear groove, and as a result of examining the factors affecting the width and depth of the linear groove, the width of the linear groove was determined. It was found that the depth is greatly influenced by the accuracy of the width (groove width) of the non-painted portion of the etching mask.
[0007]
Usually, after applying an etching resist to the surface of the steel sheet with a gravure offset printing device consisting of a gravure roll and a gravure offset roll engraved with irregularities on the surface and a backup roll around which the steel sheet is wound, an etching mask is formed by dry baking. ing.
In order to improve the accuracy of the groove width of the etching mask, it is first important not to cause printing disturbance of the etching resist, so the peripheral speeds of the gravure roll, gravure offset roll, and backup roll are controlled with high accuracy. To be done.
[0008]
In addition, when etching resist ink sagging occurs, the groove width of the etching mask changes, so it is important to reduce the sagging amount of the resist ink. Increasing the viscosity of the ink in order to reduce the amount of ink sag increases the ink concentration, which is disadvantageous economically. For this reason, measures are taken to adjust the viscosity of the etching resist ink to a constant value so that the sagging amount of the etching resist after application is constant.
[0009]
However, there is still a problem that the accuracy of the groove width of the etching mask is not improved and the variation of the iron loss value is not eliminated.
When applying the etching resist, a doctor blade is installed above the gravure roll at a predetermined interval to scrape off excess ink adhering to the gravure roll. However, there are many cases where the abrasion powder of the doctor blade gets caught in the doctor blade, the pressure balance in the width direction of the blade is lost, and the resist ink is scraped off and leaked, and an etching mask is formed at the place that should originally become a groove. There is a problem in that the linear grooves on the steel sheet surface after electrolytic etching become non-uniform and the variation of iron loss values increases.
[0010]
To solve this problem, a method of providing a filter in the resist ink circulation system or a method of removing it with a magnet can be considered, but these abrasion powders cannot be completely removed, and the groove of the etching mask still remains. There was a problem that the accuracy of the width was not improved and the variation of the iron loss value was not solved.
An object of the present invention is to advantageously solve the above-described problems and to provide a method for producing a low iron loss directional electrical steel sheet having low iron loss and less variation in iron loss. Specifically, the etching resist coating method is a method of manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet that obtains low iron loss by forming a linear groove on the steel sheet surface by electrolytic etching and an etching mask formed by coating an etching resist. A first object is to propose a method for manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet that is improved and has low iron loss and little variation in iron loss. The second object of the present invention is to propose an etching mask forming apparatus for a grain-oriented electrical steel sheet for forming an etching mask, which can improve the uniformity of the width and depth of the linear groove.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present inventors diligently studied factors that affect the variation in the groove width of the etching mask. As a result, it has been found that even when the viscosity of the etching resist ink is adjusted to be constant, the groove width of the etching mask changes when the plate temperature of the electrical steel sheet to which the etching resist is applied varies. This is because the viscosity of the etching resist ink changes due to fluctuations in the steel plate temperature, the sagging amount of the etching resist ink changes, and the groove width of the etching mask changes. It has been found that it is an important factor in controlling variation.
[0012]
Furthermore, the present inventors have found that the groove width of the etching mask changes when scraping by the doctor blade occurs. This scraping by the doctor blade is greatly influenced by the ink pool on the lower surface of the doctor blade that is generated when the resist ink is scraped off, and when the ink pool increases, it is likely that foreign matters such as iron powder will be easily caught. .
[0013]
The present invention is configured based on the above-described knowledge.
That is, the present invention provides a steel sheet having a final thickness by hot rolling a grain-oriented electrical steel material and sandwiching one time or intermediate annealing twice or more cold rolling, and then selectively applying an etching resist on the surface of the steel sheet. After coating and drying and baking to form an etching mask, etching is performed to form linear or dotted grooves on the surface of the steel sheet, and then the etching mask is removed, followed by decarburization annealing and then final finish annealing. In the method of manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet, the etching resist is applied by adjusting the temperature of the etching resist ink to a predetermined constant temperature so that the amount of dripping of the etching resist ink is kept constant. performing sheet temperature of the steel sheet before coating the viscosity of the etching resist ink was adjusted to a constant temperature in the range that does not vary A method for producing oriented electrical steel sheets towards you said and.
[0014]
Further, in the present invention, the etching resist is applied using a gravure roll or a gravure roll and a gravure offset roll, while removing an ink pool generated on a doctor blade having an appropriate amount of the etching resist ink attached to the gravure roll. It is preferred to do so.
Further, in the present invention, the etching resist is applied using a gravure roll or a gravure roll and a gravure offset roll, while removing an ink pool generated on a doctor blade having an appropriate amount of the etching resist ink attached to the gravure roll. And adjusting the temperature of the etching resist ink to a predetermined constant temperature so that the sagging amount of the etching resist ink is kept constant, and adjusting the plate temperature of the steel plate before applying the etching resist to the viscosity of the etching resist ink. It is preferable to adjust the temperature so that the temperature does not vary .
[0015]
In the present invention, the ink reservoir is preferably removed by gas blowing.
Further, the second aspect of the present invention is an etching mask forming method for a grain-oriented electrical steel sheet having an etching resist coating apparatus for coating an etching resist on the surface of the grain-oriented electrical steel sheet and a baking apparatus for drying and baking the etching resist to form an etching mask In the apparatus, a steel plate temperature adjusting device for adjusting the plate temperature of the grain-oriented electrical steel plate to a constant temperature within a range in which the viscosity of the etching resist ink does not fluctuate is disposed on the entry side of the etching resist coating device, and further the etching resist The coating apparatus includes a backup roll for winding the directional electromagnetic steel sheet, a gravure roll or an offset roll and a gravure roll for applying an etching resist on the surface of the directional electromagnetic steel sheet, and an etching resist ink for supplying the gravure roll. Registrai Key and a supply tank, the said etching resist ink supply tank, the ink temperature control for adjusting the temperature of the etching resist ink to be supplied to a predetermined constant temperature as sag amount of the etching resist ink is kept constant An etching mask forming apparatus for grain-oriented electrical steel sheet, characterized in that means are provided.
[0016]
In the second aspect of the present invention, the etching resist coating apparatus includes a backup roll for winding the directional electromagnetic steel sheet, and a gravure roll, a gravure roll, and a gravure offset roll for applying an etching resist to the surface of the directional electromagnetic steel sheet. And an etching resist ink supply tank for supplying an etching resist ink to the gravure roll, and a doctor knife for adjusting the amount of the etching resist ink that is disposed at a predetermined interval from the gravure roll and adheres to the roll surface. In addition, the doctor knife is preferably provided with an ink pool removing means for removing the generated ink pool.
[0017]
In the second aspect of the present invention, a steel plate temperature adjusting device for adjusting the plate temperature of the grain-oriented electrical steel plate to a constant temperature within a range in which the viscosity of the etching resist ink is not changed is provided on the entry side of the etching resist coating device. The etching resist coating apparatus includes a backup roll for winding the grain-oriented electrical steel sheet, a gravure roll or a gravure roll and a gravure offset roll for coating an etching resist on the surface of the grain-oriented electrical steel sheet, and etching on the gravure roll. An etching resist ink supply tank for supplying the resist ink, and a doctor knife for adjusting the amount of the etching resist ink that is disposed at a predetermined interval from the gravure roll and adheres to the roll surface; Ink reservoir that removes generated ink reservoir Ri removal means is attached, further an ink temperature adjusting means for adjusting a predetermined constant temperature as sag amount of the etching resist ink the temperature of the etching resist ink to be supplied to the etch resist ink supply tank is kept constant It is preferable to have.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An etching resist is selectively applied to the surface of the grain-oriented electrical steel sheet that has been cold-rolled to the final thickness, followed by drying and baking to selectively form an etching mask.
In the present invention, the etching resist is applied after the steel plate temperature is adjusted to a predetermined constant temperature. Furthermore, in the present invention, the temperature of the etching resist ink used for applying the etching resist is adjusted to a predetermined constant temperature so that the sagging amount of the etching resist ink is kept constant.
[0019]
The sagging amount D of the etching resist ink is D = k (Q / ρ) t 1/2 , (ρ: viscosity of the etching resist ink, Q: coating amount, t: time from coating to drying, k: constant) expressed. If the viscosity ρ of the etching resist ink is large, the sagging amount D is small. By adjusting the temperature of the etching resist ink to a constant temperature, the viscosity of the etching resist ink becomes constant, and the sagging amount of the etching resist ink is kept constant. In order to adjust the temperature of the etching resist ink to a constant temperature, it is preferable to circulate the etching resist ink and adjust and maintain the etching resist ink at a predetermined constant temperature in the middle of the etching resist ink.
[0020]
Further, in the present invention, the steel plate before application of the etching resist is adjusted to a constant temperature in a range that does not change the viscosity of the etching resist ink . Adjusted steel sheet temperature shall be the constant temperature range the viscosity is temperature adjusted not alter the viscosity of the etching resist ink was constant. The steel plate temperature and the ink temperature do not necessarily need to be adjusted to the same constant temperature, but are more preferably the same from the viewpoint of fluctuations in the viscosity of the resist ink.
[0021]
By doing so, there is no variation in the viscosity of the etching resist ink, and therefore the amount of sagging of the etching resist ink becomes constant, and the accuracy of the groove width of the etching mask is stabilized. Only after the steel plate temperature is adjusted to a constant temperature and the ink temperature is also adjusted to a constant temperature, the accuracy of the groove width of the etching mask is improved, and variations in the groove width and groove depth of the linear grooves are reduced. Thereby, the effect that the variation of an iron loss value decreases is produced.
[0022]
The etching resist may be applied to the surface of the steel plate by gravure printing in which an etching resist ink is supplied continuously to the gravure roll and transferred to the surface of the steel plate. However, the steel plate is wound around the
[0023]
The etching resist ink is applied on the surface of the steel plate so that the non-ink-applied portion remains linearly or in a dot shape in a direction perpendicular to the rolling direction. The ink used as the etching resist is preferably a resist ink mainly composed of any one of alkyd resin, epoxy resin, and polyethylene resin.
The gravure roll is preferably provided with a doctor blade that adjusts the amount of etching resist ink that is disposed at a predetermined interval from the gravure roll and adheres to the roll surface.
[0024]
Moreover, in this invention, an etching resist is apply | coated, removing the ink reservoir which generate | occur | produces in a doctor blade. By removing the ink reservoir, foreign matter such as iron powder is less likely to be caught in the etching resist ink, and the occurrence of ink scraping in the doctor blade is reduced. Thereby, the groove width in the steel sheet width direction in the etching mask becomes uniform, and the groove width of the linear groove formed on the steel sheet surface becomes uniform. A grain-oriented electrical steel sheet having low iron loss and little variation in iron loss can be stably produced.
[0025]
The removal of the ink pool generated in the doctor blade may be performed alone, but it is more preferable to perform it together with the adjustment of the steel sheet temperature and the temperature adjustment of the etching resist ink.
After applying an etching resist, it is dried and baked to form an etching mask. After the etching mask is formed, an etching process is performed to form linear or dotted grooves on the steel sheet surface. Etching may be either chemical etching or electrolytic etching. In the case of electrolytic etching, it is preferable to perform in an electrolytic bath such as NaCl aqueous solution or KCl aqueous solution.
[0026]
After the etching, the etching mask is removed. The method for removing the etching mask is not particularly limited, but an alkali or an organic solvent is suitable.
After removing the etching mask, decarburization annealing is performed, and an annealing separator is applied, followed by final finish annealing. After finish annealing, the annealing separator is removed and an insulating coating is applied to make a product plate.
[0027]
Next, FIG. 1 shows an outline of an etching mask forming apparatus for grain-oriented electrical steel sheets according to an embodiment of the present invention. The apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
An etching mask forming apparatus 1 according to the present invention includes an etching resist
[0028]
The etching resist
[0029]
Further, the
In the etching mask forming apparatus of the present invention, the temperature of the etching resist
[0030]
The etching resist
Further, in the etching mask forming apparatus 1 of the present invention, in addition to the ink temperature adjusting means 10 attached to the etching resist ink supply tank 9, the plate temperature of the steel plate 2 is set on the entrance side of the etching resist
[0031]
The steel plate
[0032]
In the etching mask forming apparatus of the present invention, the
[0033]
An example of the ink pool removing means is shown in FIG. FIG. 2 shows an example in which a gas ejection nozzle that ejects gas is used as the ink
It is preferable that the ink pool removing means (gas jet nozzles) are arranged at equal intervals in the width direction of the
[0034]
By removing the
The
[0035]
In the present invention, the target electrical steel sheet is preferably an electrical steel sheet containing 2.5 to 4.5 wt% of Si. In addition to Si, a composition containing 0.03 to 0.08 wt% of C and a small amount of one or more of Mn, S, Se, Al and the like as an inhibitor is preferable. In addition to the above, the inhibitor may contain Sb, Bi, Cu, Sn and the like.
The slab adjusted to the above composition is hot-rolled, and then subjected to hot-rolled sheet annealing as necessary, and then the final sheet thickness is obtained by one or more cold rolling sandwiching intermediate annealing.
[0036]
After removing the etching mask, decarburization annealing is performed, and an annealing separator is applied, followed by final finish annealing. After finish annealing, the annealing separator is removed, and if necessary, a top coating is applied to make a product plate.
[0037]
【Example】
C: 0.06 wt%, Si: 3.2 wt%, Mn: 0.07 wt%, Al: 0.02 wt%, Se: 0.02 wt%, and N: 0.009 wt%, Sb: 0.02 wt%, the balance Fe and inevitable The impurity silicon steel slab was hot-rolled and annealed at 1000 ° C. for 1 min and then cold-rolled to form a cold-rolled sheet having a thickness of 0.23 mm. An etching mask was formed on the cold-rolled plate surface by the etching resist mask forming apparatus shown in FIG. The steel plate temperature before etching resist application is adjusted by the steel plate temperature adjusting device of the etching resist mask forming device, and the temperature of the etching resist ink supplied to the gravure roll is further adjusted by the ink temperature adjusting means, or further the gas jet type ink The ink pool generated on the doctor blade was removed by the pool removing means, and the example of the present invention was obtained. Table 1 shows the conditions for adjusting the steel sheet temperature and the etching resist ink temperature. On the other hand, a steel plate on which an etching mask was formed without adjusting the steel plate temperature, adjusting the ink temperature, and removing the ink reservoir was used as a comparative example.
[0038]
The steel plate on which the etching mask was formed was then subjected to electrolytic etching in a 20% NaCl aqueous solution, and linear grooves having a groove width of 100 μm and a groove depth of 25 μm were introduced on the steel plate surface.
After the electrolytic etching, the steel plate from which the etching mask was removed was further subjected to decarburization annealing and final finish annealing to obtain a product. For each product, the magnetic properties were measured at 10 locations, and the average value of iron loss and its variation were measured. Note that the groove depth of the linear groove and the variation of the groove depth were also measured. These results are shown in Table 2.
[0039]
[Table 1]
[0040]
[Table 2]
[0041]
From Table 2, the present invention example to which the present invention is applied is a grain-oriented electrical steel sheet with little variation in groove width and depth, and thus low iron loss and little variation in iron loss. On the other hand, in the comparative example to which the present invention is not applied, the variation of the groove width and the groove depth is increased, and as a result, the variation of the iron loss is increased.
[0042]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to industrially stably produce a low iron loss directional electrical steel sheet with less variation in magnetic properties than in the past, and there is no deterioration of iron loss due to strain relief annealing. This has the effect that it can be used as a steel core or wound core.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view of an etching mask forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of a gas ejection type ink pool removing unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the effect of ink pool removal on the relationship between ink scraping occurrence rate and processing amount.
[Explanation of symbols]
1 Etching mask forming device 2 Steel plate (steel strip)
DESCRIPTION OF
10 Ink temperature control means
11 Doctor blade
12 Resist ink
13 Ink reservoir
14 Ink pool removal means
Claims (7)
前記エッチングレジストの塗布を、エッチングレジストインキの温度を該エッチングレジストインキのダレ量が一定に保持されるように、所定の一定温度に調整するとともに、エッチングレジスト塗布前の前記鋼板の板温を前記エッチングレジストインキの粘性が変動しない範囲の一定温度に調整して行うことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。A direction-oriented electrical steel material is hot-rolled and sandwiched by one or intermediate annealing to form a steel plate having a final thickness by cold rolling at least twice, and then an etching resist is selectively applied to the surface of the steel plate and dried and baked. After forming the etching mask, the grain-oriented electrical steel sheet is subjected to etching treatment to form linear or dotted grooves on the steel sheet surface, and then the etching mask is removed, followed by decarburization annealing and then final finish annealing. In the manufacturing method of
The application of the etch resist, the temperature of the etching resist ink as sag amount of the etching resist ink is held constant, while adjusting to a predetermined constant temperature, the plate temperature of the steel sheet before the etching resist coating method for producing oriented electrical steel sheets towards you, characterized in that the viscosity of the etching resist ink performed by adjusting a certain temperature range that does not vary.
前記エッチングレジストの塗布を、グラビヤロールあるいはグラビヤロールおよびグラビヤオフセットロールを用い、該グラビヤロールのエッチングレジストインキ付着量を適正量とするドクターブレードに発生するインキ溜まりを除去しながら行うことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。A direction-oriented electrical steel material is hot-rolled and sandwiched by one or intermediate annealing to form a steel plate having a final thickness by cold rolling at least twice, and then an etching resist is selectively applied to the surface of the steel plate and dried and baked. After forming the etching mask, the grain-oriented electrical steel sheet is subjected to etching treatment to form linear or dotted grooves on the steel sheet surface, and then the etching mask is removed, followed by decarburization annealing and then final finish annealing. In the manufacturing method of
The etching resist is applied using a gravure roll or a gravure roll and a gravure offset roll while removing an ink reservoir generated on a doctor blade having an appropriate amount of the etching resist ink adhering to the gravure roll. method of manufacturing oriented electrical steel sheet towards that.
前記エッチングレジストの塗布を、グラビヤロールあるいはグラビヤロールおよびグラビヤオフセットロールを用い、該グラビヤロールのエッチングレジストインキ付着量を適正量とするドクターブレードに発生するインキ溜まりを除去しながら、かつ前記エッチングレジストインキの温度を該エッチングレジストインキのダレ量が一定に保持されるように所定の一定温度に調整するとともに、エッチングレジスト塗布前の前記鋼板の板温を前記エッチングレジストインキの粘性が変動しない範囲の一定温度に調整して行うことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。A direction-oriented electrical steel material is hot-rolled and sandwiched by one or intermediate annealing to form a steel plate having a final thickness by cold rolling at least twice, and then an etching resist is selectively applied to the surface of the steel plate and dried and baked. After forming the etching mask, the grain-oriented electrical steel sheet is subjected to etching treatment to form linear or dotted grooves on the steel sheet surface, and then the etching mask is removed, followed by decarburization annealing and then final finish annealing. In the manufacturing method of
While applying the etching resist, a gravure roll or a gravure roll and a gravure offset roll are used, while removing an ink reservoir generated in a doctor blade having an appropriate amount of the etching resist ink adhering to the gravure roll, and the etching resist ink The temperature of the etching resist ink is adjusted to a predetermined constant temperature so that the sagging amount of the etching resist ink is kept constant, and the plate temperature of the steel plate before applying the etching resist is constant within a range in which the viscosity of the etching resist ink does not fluctuate. method for producing oriented electrical steel sheets towards you and performing by adjusting the temperature.
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