JP2674916B2 - 鏡面高磁束密度方向性珪素鋼板の製造方法 - Google Patents
鏡面高磁束密度方向性珪素鋼板の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁束密度が高く鉄損が
極めて低い方向性珪素鋼板（以下方向性電磁鋼板と云
う）に関するものである。特に、二次再結晶工程（仕上
げ焼鈍工程）で、その鋼板表面にフォルステライト（以
下、グラスと云う）被膜を形成させず、同時に、サーマ
ルエッチングにより鋼板表面を鏡面とした状態で同工程
を完了させ、その後、磁区細分化、張力コーティング等
の処理を行い、鉄損特性の改善を図ろうとするものであ
る。
極めて低い方向性珪素鋼板（以下方向性電磁鋼板と云
う）に関するものである。特に、二次再結晶工程（仕上
げ焼鈍工程）で、その鋼板表面にフォルステライト（以
下、グラスと云う）被膜を形成させず、同時に、サーマ
ルエッチングにより鋼板表面を鏡面とした状態で同工程
を完了させ、その後、磁区細分化、張力コーティング等
の処理を行い、鉄損特性の改善を図ろうとするものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】方向性電磁鋼板は、電気機器の磁気鉄心
として多用され、エネルギーロスを少なくすべく、改善
が繰り返されてきた。方向性電磁鋼板の鉄損を低減する
手段として、仕上げ焼鈍後の材料表面にレーザービーム
を照射し、局部歪を与え、それによって磁区を細分化し
て鉄損を低下させる方法が、例えば特開昭５８−２６４
０５号公報に開示されている。
として多用され、エネルギーロスを少なくすべく、改善
が繰り返されてきた。方向性電磁鋼板の鉄損を低減する
手段として、仕上げ焼鈍後の材料表面にレーザービーム
を照射し、局部歪を与え、それによって磁区を細分化し
て鉄損を低下させる方法が、例えば特開昭５８−２６４
０５号公報に開示されている。
【０００３】また局部歪は、通常行われる加工後の応力
除去焼鈍（歪取り焼鈍）によって除去されるので、磁区
細分化効果が消失する。この改善策、すなわち応力除去
焼鈍しても磁区細分化効果が消失しない手段が、例え
ば、特開昭６２−８６１７号公報に開示されている。
除去焼鈍（歪取り焼鈍）によって除去されるので、磁区
細分化効果が消失する。この改善策、すなわち応力除去
焼鈍しても磁区細分化効果が消失しない手段が、例え
ば、特開昭６２−８６１７号公報に開示されている。
【０００４】さらに鉄損値の低減を図かるためには、鋼
板表面近傍の磁区の動きを阻害する地鉄表面の凹凸を取
り除くこと（平滑化）が重要である。平滑化の最も高い
レベルが鏡面である。仕上げ焼鈍後の材料表面を平滑化
（鏡面化）する方法としては、特開昭６４−８３６２０
号公報に開示されている化学研磨、電解研磨等がある。
板表面近傍の磁区の動きを阻害する地鉄表面の凹凸を取
り除くこと（平滑化）が重要である。平滑化の最も高い
レベルが鏡面である。仕上げ焼鈍後の材料表面を平滑化
（鏡面化）する方法としては、特開昭６４−８３６２０
号公報に開示されている化学研磨、電解研磨等がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来、鋼板表面を鏡面
化（平滑化）する方法としては、前記化学研磨、電解研
磨の他にブラシ研磨、サンドペーパー研磨、研削等の化
学的或は物理的方法がある。しかしながら、これらの方
法は、小試片、少量の試料を作るには適するが、工業的
に多量生産される金属ストリップ等の表面鏡面化（平滑
化）のためには、諸々の困難を伴う。
化（平滑化）する方法としては、前記化学研磨、電解研
磨の他にブラシ研磨、サンドペーパー研磨、研削等の化
学的或は物理的方法がある。しかしながら、これらの方
法は、小試片、少量の試料を作るには適するが、工業的
に多量生産される金属ストリップ等の表面鏡面化（平滑
化）のためには、諸々の困難を伴う。
【０００６】最も平滑化できるとされる化学的方法、即
ち、化学研磨においては、薬剤濃度管理、排水処理等の
環境問題、また物理的方法においては、工業的に大きな
面積を持つ表面を同一基準で平滑化（鏡面化）すること
は、極めて困難である。
ち、化学研磨においては、薬剤濃度管理、排水処理等の
環境問題、また物理的方法においては、工業的に大きな
面積を持つ表面を同一基準で平滑化（鏡面化）すること
は、極めて困難である。
【０００７】本発明は、これらの問題を排して、工業的
生産規模で方向性電磁鋼板の表面を鏡面化（平滑化）す
る方法を提供することを目的とする。当然ながら鏡面化
（平滑化）のために、磁気特性が失われてはならない。
生産規模で方向性電磁鋼板の表面を鏡面化（平滑化）す
る方法を提供することを目的とする。当然ながら鏡面化
（平滑化）のために、磁気特性が失われてはならない。
【０００８】本発明においては、仕上げ焼鈍工程で同時
に目的を達成しようとするものである。すなわち、二次
再結晶の方位を制御し、極度に高い磁束密度を得、かつ
鏡面（平滑表面）を得ようとするものである。
に目的を達成しようとするものである。すなわち、二次
再結晶の方位を制御し、極度に高い磁束密度を得、かつ
鏡面（平滑表面）を得ようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴とするとこ
ろは、前記するように仕上げ焼鈍時に鏡面（平滑表面）
を得るところにある。すなわち、通常行われているＭｇ
Ｏを主体とする焼鈍分離剤を用いずに、Ａｌ2 Ｏ3 等の
ＳｉＯ2 と反応しない、或は反応しにくい物質を焼鈍分
離剤として用いて、雰囲気中のＮ2 分圧（％）の特化し
た仕上げ焼鈍を行い、高い磁束密度の方向性電磁鋼板を
得ると同時に鋼板の表面にグラス（フォルステライト）
被膜を形成させずに、金属表面を露出させた状態で二次
再結晶させ、同時に、サーマルエッチングにより金属表
面を鏡面（平滑化）することを特徴とする。
ろは、前記するように仕上げ焼鈍時に鏡面（平滑表面）
を得るところにある。すなわち、通常行われているＭｇ
Ｏを主体とする焼鈍分離剤を用いずに、Ａｌ2 Ｏ3 等の
ＳｉＯ2 と反応しない、或は反応しにくい物質を焼鈍分
離剤として用いて、雰囲気中のＮ2 分圧（％）の特化し
た仕上げ焼鈍を行い、高い磁束密度の方向性電磁鋼板を
得ると同時に鋼板の表面にグラス（フォルステライト）
被膜を形成させずに、金属表面を露出させた状態で二次
再結晶させ、同時に、サーマルエッチングにより金属表
面を鏡面（平滑化）することを特徴とする。
【００１０】その手段は、Ｓｉ：２．０〜４．８重量
％、酸可溶性Ａｌ：０．００８〜０．０５重量％、Ｎ≦
０．０１０重量％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からな
る珪素熱延鋼帯を必要に応じて焼鈍した後、１回または
中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延を行い、所定の板厚
とし、次いで一次再結晶焼鈍を行った後、焼鈍分離剤を
塗布し、仕上げ焼鈍を施す方向性珪素鋼板の製造におい
て、一次再結晶焼鈍後、同焼鈍工程で生じる鋼板表面の
酸化膜を除去し、Ａｌ2 Ｏ3 単独の或いはＡｌ2Ｏ3 を
主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、中性或いは還元性雰
囲気で、仕上げ焼鈍の昇温速度を５０℃／hr以上で９２
０〜１１５０℃まで昇温し、該温度に到達時、雰囲気の
Ｎ2 ％を昇温時のＮ2 ％より高くし、該温度で５時間以
上保持する方向性珪素鋼板の製造方法である。
％、酸可溶性Ａｌ：０．００８〜０．０５重量％、Ｎ≦
０．０１０重量％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からな
る珪素熱延鋼帯を必要に応じて焼鈍した後、１回または
中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延を行い、所定の板厚
とし、次いで一次再結晶焼鈍を行った後、焼鈍分離剤を
塗布し、仕上げ焼鈍を施す方向性珪素鋼板の製造におい
て、一次再結晶焼鈍後、同焼鈍工程で生じる鋼板表面の
酸化膜を除去し、Ａｌ2 Ｏ3 単独の或いはＡｌ2Ｏ3 を
主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、中性或いは還元性雰
囲気で、仕上げ焼鈍の昇温速度を５０℃／hr以上で９２
０〜１１５０℃まで昇温し、該温度に到達時、雰囲気の
Ｎ2 ％を昇温時のＮ2 ％より高くし、該温度で５時間以
上保持する方向性珪素鋼板の製造方法である。
【００１１】ここで、鋼板表面の酸化膜を除去する方法
は、酸洗とすることが有利で、特に、フッ素を混入した
酸で酸洗することが一次再結晶焼鈍時生ずる鋼板表面の
酸化層を除去するのに有効である。一次再結晶焼鈍から
鋼板表面の酸化膜を除去する工程に入る前に、アンモニ
アによる窒化処理を行うこと及び昇温時の雰囲気中のＮ
2 を５％以上とすることは、インヒビター強化の面から
有効である。
は、酸洗とすることが有利で、特に、フッ素を混入した
酸で酸洗することが一次再結晶焼鈍時生ずる鋼板表面の
酸化層を除去するのに有効である。一次再結晶焼鈍から
鋼板表面の酸化膜を除去する工程に入る前に、アンモニ
アによる窒化処理を行うこと及び昇温時の雰囲気中のＮ
2 を５％以上とすることは、インヒビター強化の面から
有効である。
【００１２】焼鈍分離剤の塗布を静電塗布とすることも
グラス被膜を生成しないこと及びインヒビター劣化防止
の面から有効である。焼鈍分離剤としてＭｇＯ以外のア
ルカリ土金属の酸化物を用いることもできる。
グラス被膜を生成しないこと及びインヒビター劣化防止
の面から有効である。焼鈍分離剤としてＭｇＯ以外のア
ルカリ土金属の酸化物を用いることもできる。
【００１３】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明者らは、仕上げ焼鈍中のインヒビター劣化の律速過
程を詳しく調査したところ、鋼板界面におけるＡｌの酸
化過程が最大の因子であり、一次再結晶焼鈍時生ずる鋼
板表面の酸化層が、インヒビターの劣化に大きく関与し
ていることを見出した。
発明者らは、仕上げ焼鈍中のインヒビター劣化の律速過
程を詳しく調査したところ、鋼板界面におけるＡｌの酸
化過程が最大の因子であり、一次再結晶焼鈍時生ずる鋼
板表面の酸化層が、インヒビターの劣化に大きく関与し
ていることを見出した。
【００１４】Ｓｉ：３．３重量％、酸可溶性Ａｌ：０．
０２８重量％、Ｎ：０．００８重量％、Ｍｎ：０．１４
重量％、Ｓ：０．００７重量％、Ｃ：０．０５重量％、
残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる珪素熱延鋼帯を１
１００℃で２分間焼鈍した後、冷間圧延し、０．２３mm
厚とした。これらの冷延板を、脱炭を兼ねるために湿水
雰囲気とした焼鈍炉で８００℃で２分間焼鈍し、一次再
結晶させた。次に二次再結晶を安定化させるためにアン
モニア雰囲気中で窒化処理を行い、全窒素量を１８０pp
m とし、インヒビターを強化した。
０２８重量％、Ｎ：０．００８重量％、Ｍｎ：０．１４
重量％、Ｓ：０．００７重量％、Ｃ：０．０５重量％、
残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる珪素熱延鋼帯を１
１００℃で２分間焼鈍した後、冷間圧延し、０．２３mm
厚とした。これらの冷延板を、脱炭を兼ねるために湿水
雰囲気とした焼鈍炉で８００℃で２分間焼鈍し、一次再
結晶させた。次に二次再結晶を安定化させるためにアン
モニア雰囲気中で窒化処理を行い、全窒素量を１８０pp
m とし、インヒビターを強化した。
【００１５】その後、そのまま、及び０．５％フッ
酸−５％硫酸混合溶液で酸洗した二種の材料にＡｌ2 Ｏ
3 を静電塗布し、１００％Ｈ2 雰囲気で、１５℃／hrの
昇温速度を保ちながら仕上げ焼鈍を行った。仕上げ焼鈍
中のインヒビター（ＡｌＮ，（Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ等）を調
べたところ、図１に示すように、一次再結晶焼鈍時鋼板
表面に生ずる酸化層を有するの材料は、酸化層のない
の材料に比べて、インヒビター強度が早く劣化するこ
とが分かった。
酸−５％硫酸混合溶液で酸洗した二種の材料にＡｌ2 Ｏ
3 を静電塗布し、１００％Ｈ2 雰囲気で、１５℃／hrの
昇温速度を保ちながら仕上げ焼鈍を行った。仕上げ焼鈍
中のインヒビター（ＡｌＮ，（Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ等）を調
べたところ、図１に示すように、一次再結晶焼鈍時鋼板
表面に生ずる酸化層を有するの材料は、酸化層のない
の材料に比べて、インヒビター強度が早く劣化するこ
とが分かった。
【００１６】すなわち、一次再結晶焼鈍時鋼板表面に生
ずる酸化層を除去すれば、高温まで強いインヒビター強
度が保持できるのである。鋼板中の酸可溶性Ａｌは、仕
上げ焼鈍中でＳｉＯ2 を主体する酸化層から酸素を取り
Ａｌ2 Ｏ3 等となって酸化層中に析出する。従って鋼板
中の酸可溶性Ａｌは、減少していく。
ずる酸化層を除去すれば、高温まで強いインヒビター強
度が保持できるのである。鋼板中の酸可溶性Ａｌは、仕
上げ焼鈍中でＳｉＯ2 を主体する酸化層から酸素を取り
Ａｌ2 Ｏ3 等となって酸化層中に析出する。従って鋼板
中の酸可溶性Ａｌは、減少していく。
【００１７】なお、図１では、インヒビター強度として
鋼中酸可溶性Ａｌ濃度を示したが、Ａｌは、ＡｌＮ，
（Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ等の化合物（析出物）を形成して、イ
ンヒビターとなっているので、酸可溶性Ａｌ量がインヒ
ビター強度を示す指標と考えて良い。
鋼中酸可溶性Ａｌ濃度を示したが、Ａｌは、ＡｌＮ，
（Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ等の化合物（析出物）を形成して、イ
ンヒビターとなっているので、酸可溶性Ａｌ量がインヒ
ビター強度を示す指標と考えて良い。
【００１８】さらに、本発明者らは、インヒビター劣化
の律速過程を詳しく調査したところ、前記の鋼板界面に
おけるＡｌの酸化以外に鋼中窒素及び焼鈍雰囲気中の窒
素量にも影響されることが分かった。なお、焼鈍雰囲気
中の窒素量は鋼板界面を通して鋼中の窒素量を増加させ
ているものであり、その効果は、当初から鋼中に入って
いる窒素と同じである。
の律速過程を詳しく調査したところ、前記の鋼板界面に
おけるＡｌの酸化以外に鋼中窒素及び焼鈍雰囲気中の窒
素量にも影響されることが分かった。なお、焼鈍雰囲気
中の窒素量は鋼板界面を通して鋼中の窒素量を増加させ
ているものであり、その効果は、当初から鋼中に入って
いる窒素と同じである。
【００１９】鋼中窒素及び焼鈍雰囲気中の窒素は、Ａｌ
Ｎ等の析出物を増加させてＡｌを固定しＡｌの鋼板界面
への移動を少なくするために、Ａｌの酸化が抑制される
のである。
Ｎ等の析出物を増加させてＡｌを固定しＡｌの鋼板界面
への移動を少なくするために、Ａｌの酸化が抑制される
のである。
【００２０】従って、仕上げ焼鈍中の鋼中酸可溶性Ａｌ
量は、窒素分圧の高い方が、劣化は少なく、高温までイ
ンヒビターは強い。本発明の主旨とするところの一つで
ある高い磁束密度を得るためには、インヒビターは、強
い方が良いのであるが、強く一定に維持されることが望
ましい。
量は、窒素分圧の高い方が、劣化は少なく、高温までイ
ンヒビターは強い。本発明の主旨とするところの一つで
ある高い磁束密度を得るためには、インヒビターは、強
い方が良いのであるが、強く一定に維持されることが望
ましい。
【００２１】これは、二次再結晶開始から終了まで方位
の良い結晶（ＧＯＳＳ粒）のみを成長させるためであ
り、二次再結晶開始から終了までにインヒビターが弱体
化すると方位の悪い粒まで成長し、製品鋼板の磁束密度
が下がる。インヒビターであるＡｌＮの溶解度は、当然
ながら鋼板温度の上昇と共に大きくなり、必然的にイン
ヒビターは劣化する。
の良い結晶（ＧＯＳＳ粒）のみを成長させるためであ
り、二次再結晶開始から終了までにインヒビターが弱体
化すると方位の悪い粒まで成長し、製品鋼板の磁束密度
が下がる。インヒビターであるＡｌＮの溶解度は、当然
ながら鋼板温度の上昇と共に大きくなり、必然的にイン
ヒビターは劣化する。
【００２２】この方策として、温度が上昇するに従い窒
素の分圧を上げて鋼板中の窒素量を増やし、析出物とし
てのＡｌＮを一定に維持することが望ましい。しかしな
がら本発明の主旨とするところの一つである鏡面を得る
には、窒素分圧があまり高くなり過ぎてはいけない。
素の分圧を上げて鋼板中の窒素量を増やし、析出物とし
てのＡｌＮを一定に維持することが望ましい。しかしな
がら本発明の主旨とするところの一つである鏡面を得る
には、窒素分圧があまり高くなり過ぎてはいけない。
【００２３】インヒビターを一定の強さで二次再結晶さ
せるという点でＡｌＮの溶解度が変化しない、すなわち
インヒビター強度が変わらない一定温度での二次再結晶
は、極めて有効である。
せるという点でＡｌＮの溶解度が変化しない、すなわち
インヒビター強度が変わらない一定温度での二次再結晶
は、極めて有効である。
【００２４】前記するように、ＡｌＮの溶解度は、一定
温度に保持すれば変わらないが、酸可溶性Ａｌは雰囲気
中の酸素或は、鋼板表面のＡｌより酸素親和性の小さい
元素の酸化物より酸素をとり、Ａｌ2 Ｏ3 となって減少
してゆき、インヒビターは劣化する。従って、この場合
も、窒素分圧を上げてＡｌＮの溶解を抑え、酸可溶性Ａ
ｌの減少を抑制しなければならない。
温度に保持すれば変わらないが、酸可溶性Ａｌは雰囲気
中の酸素或は、鋼板表面のＡｌより酸素親和性の小さい
元素の酸化物より酸素をとり、Ａｌ2 Ｏ3 となって減少
してゆき、インヒビターは劣化する。従って、この場合
も、窒素分圧を上げてＡｌＮの溶解を抑え、酸可溶性Ａ
ｌの減少を抑制しなければならない。
【００２５】以下、実施条件について述べる。一次再結
晶焼鈍時、鋼板表面にできる酸化層を除去する方法とし
ては、機械研磨、例えば、ブラシ研磨、サンドペーパー
研磨、研削等があり、本目的には、有効であるが、工業
上種々の困難を伴い、あまり実用的でない。本発明者ら
は、酸洗による方法が極めて有効であることに気付い
た。
晶焼鈍時、鋼板表面にできる酸化層を除去する方法とし
ては、機械研磨、例えば、ブラシ研磨、サンドペーパー
研磨、研削等があり、本目的には、有効であるが、工業
上種々の困難を伴い、あまり実用的でない。本発明者ら
は、酸洗による方法が極めて有効であることに気付い
た。
【００２６】これは、熱延鋼帯或は、鋼板等の連続酸洗
ラインが既に実用化されているからである。また、酸洗
液（酸洗溶液）としては、塩酸、硫酸、硝酸等の鉱酸が
有効であるが、鋼板表面にできる酸化層は、主にＳｉＯ
2 を主体とした酸化物で有るために塩酸、硫酸、硝酸等
の鉱酸だけでは、酸洗しにくい。これらの酸にフッ酸を
混合すると極めて効率的、すなわち、高速で酸化層を除
去することができる。また、一次再結晶焼鈍後から仕上
げ焼鈍前にアンモニアにより窒化処理を行い、インヒビ
ターを強化することは有効である。これは一次再結晶完
了時のインヒビター強度では、二次再結晶のためには、
不十分で、また仕上げ焼鈍中の窒素分圧を上げてインヒ
ビターを強化或は、劣化防止しても二次再結晶に十二分
なインヒビターを確保できない。このため一般にアンモ
ニア処理によるインヒビター強化が、磁気特性を向上さ
せる。
ラインが既に実用化されているからである。また、酸洗
液（酸洗溶液）としては、塩酸、硫酸、硝酸等の鉱酸が
有効であるが、鋼板表面にできる酸化層は、主にＳｉＯ
2 を主体とした酸化物で有るために塩酸、硫酸、硝酸等
の鉱酸だけでは、酸洗しにくい。これらの酸にフッ酸を
混合すると極めて効率的、すなわち、高速で酸化層を除
去することができる。また、一次再結晶焼鈍後から仕上
げ焼鈍前にアンモニアにより窒化処理を行い、インヒビ
ターを強化することは有効である。これは一次再結晶完
了時のインヒビター強度では、二次再結晶のためには、
不十分で、また仕上げ焼鈍中の窒素分圧を上げてインヒ
ビターを強化或は、劣化防止しても二次再結晶に十二分
なインヒビターを確保できない。このため一般にアンモ
ニア処理によるインヒビター強化が、磁気特性を向上さ
せる。
【００２７】二次再結晶進行時に必要なインヒビターを
確保するために昇温時に焼鈍雰囲気中に窒素ガスを５％
以上９５％以下入れるのが望ましいが、水素ガス１００
％でも良い、なお、窒素ガス５％未満では、インヒビタ
ーの強化或は、劣化防止には、効果が薄い。
確保するために昇温時に焼鈍雰囲気中に窒素ガスを５％
以上９５％以下入れるのが望ましいが、水素ガス１００
％でも良い、なお、窒素ガス５％未満では、インヒビタ
ーの強化或は、劣化防止には、効果が薄い。
【００２８】なお、中性或は、還元性雰囲気とは、窒
素、酸素、水分、水素、アルゴン等の不活性ガスの内か
ら１種或は、２種以上のガスの混合物で珪素の酸化還元
に対して中性或は還元性であるガス組成をいう。一般に
電磁鋼板の仕上げ焼鈍では、窒素及び水素ガスが用いら
れるので、この両ガスの０％から１００％までの組み合
わせである。
素、酸素、水分、水素、アルゴン等の不活性ガスの内か
ら１種或は、２種以上のガスの混合物で珪素の酸化還元
に対して中性或は還元性であるガス組成をいう。一般に
電磁鋼板の仕上げ焼鈍では、窒素及び水素ガスが用いら
れるので、この両ガスの０％から１００％までの組み合
わせである。
【００２９】窒素分圧を調整するために、この両ガスの
組み合わせにアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを混合
しても何等支承はない。中性或は、還元性雰囲気とする
のは、鋼中Ａｌの減少防止及び、鋼中の珪素を酸化させ
て表面にＳｉＯ2 を作らない或は、増加させないためで
ある。
組み合わせにアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを混合
しても何等支承はない。中性或は、還元性雰囲気とする
のは、鋼中Ａｌの減少防止及び、鋼中の珪素を酸化させ
て表面にＳｉＯ2 を作らない或は、増加させないためで
ある。
【００３０】本発明においては、一次再結晶焼鈍後、鋼
板表面の酸化層を除去するので、仕上げ焼鈍前の鋼板表
面にＳｉＯ2 は、存在しないが仕上げ焼鈍炉中の僅かな
酸素るいは、水分によって仕上げ焼鈍中に少量のＳｉＯ
2が生成する。ここにＭｇＯが存在するとフォルステナ
イト被膜（グラス被膜）を形成するので焼鈍分離剤とし
ては、ＳｉＯ2 と反応しないか或は、反応しにくい物質
が必要である。この目的に合致するものとしては、Ａｌ
2 Ｏ3 （アルミナ）が最も良い。
板表面の酸化層を除去するので、仕上げ焼鈍前の鋼板表
面にＳｉＯ2 は、存在しないが仕上げ焼鈍炉中の僅かな
酸素るいは、水分によって仕上げ焼鈍中に少量のＳｉＯ
2が生成する。ここにＭｇＯが存在するとフォルステナ
イト被膜（グラス被膜）を形成するので焼鈍分離剤とし
ては、ＳｉＯ2 と反応しないか或は、反応しにくい物質
が必要である。この目的に合致するものとしては、Ａｌ
2 Ｏ3 （アルミナ）が最も良い。
【００３１】さらに本発明の主旨とするところの鏡面を
得ると言う観点からは、ＢａＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ等のア
ルカリ土金属の酸化物粉末が有効であった。また、鋼板
表面に被膜を作らないためには、反応性の小さい物質状
態、例えば粉末の粒度を大きくするとか、水和物を作る
ことなく鋼板表面に塗布する方法が有効であった。水和
物を作ることなく鋼板表面に焼鈍分離剤を塗布する方法
として静電塗布は、極めて有効であった。
得ると言う観点からは、ＢａＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ等のア
ルカリ土金属の酸化物粉末が有効であった。また、鋼板
表面に被膜を作らないためには、反応性の小さい物質状
態、例えば粉末の粒度を大きくするとか、水和物を作る
ことなく鋼板表面に塗布する方法が有効であった。水和
物を作ることなく鋼板表面に焼鈍分離剤を塗布する方法
として静電塗布は、極めて有効であった。
【００３２】仕上げ焼鈍における二次再結晶可能な温度
までの昇温速度は、高速であればあるほどインヒビター
の劣化が少なく好都合であった。昇温速度１５℃／hr未
満では、インヒビターの劣化が著しく二次再結晶時に必
要なインヒビターが確保されず、十分な二次再結晶が得
られず鋼板の磁束密度（Ｂ8 ）は低かった。本発明の主
旨の一つである高い磁束密度を得るという点では、５０
℃／hr以上の昇温速度が必要であった。
までの昇温速度は、高速であればあるほどインヒビター
の劣化が少なく好都合であった。昇温速度１５℃／hr未
満では、インヒビターの劣化が著しく二次再結晶時に必
要なインヒビターが確保されず、十分な二次再結晶が得
られず鋼板の磁束密度（Ｂ8 ）は低かった。本発明の主
旨の一つである高い磁束密度を得るという点では、５０
℃／hr以上の昇温速度が必要であった。
【００３３】二次再結晶させるために一定の温度で保持
することは、高い磁束密度を得るためには特に有効であ
る。これはインヒビターの劣化を防止して適度なインヒ
ビター強度で二次再結晶させるものである。
することは、高い磁束密度を得るためには特に有効であ
る。これはインヒビターの劣化を防止して適度なインヒ
ビター強度で二次再結晶させるものである。
【００３４】この温度は、９２０℃未満では、二次再結
晶完了までの時間が長くなり過ぎて実用的でなくなる。
また、１１５０℃超では、インヒビターの劣化が著しく
なり過ぎて二次再結晶完了まで必要なインヒビターを確
保できない。
晶完了までの時間が長くなり過ぎて実用的でなくなる。
また、１１５０℃超では、インヒビターの劣化が著しく
なり過ぎて二次再結晶完了まで必要なインヒビターを確
保できない。
【００３５】二次再結晶させるため保持時間は５時間以
上必要で、これより短い時間では保持時間内に完了しな
い。該保持温度に到達したとき、前記するようにインヒ
ビターの劣化を抑え、インヒビター強度を一定にするた
めに窒素分圧を昇温時より高くする。
上必要で、これより短い時間では保持時間内に完了しな
い。該保持温度に到達したとき、前記するようにインヒ
ビターの劣化を抑え、インヒビター強度を一定にするた
めに窒素分圧を昇温時より高くする。
【００３６】ただし、窒素分圧は、高くすれば、高いほ
ど良いというものではない。あまり高くするとインヒビ
ターが強くなり過ぎて二次再結晶完了までに時間が掛か
り過ぎることや、二次再結晶しないなどの不都合を生ず
る。昇温時の窒素分圧にリンクして該温度保持時の窒素
分圧を上げなければならない。なお、二次再結晶完了
後、純化及び鋼板表面の鏡面化を完全にするために水素
濃度を上げ、１２００℃付近で数時間保持することは、
極めて有効である。
ど良いというものではない。あまり高くするとインヒビ
ターが強くなり過ぎて二次再結晶完了までに時間が掛か
り過ぎることや、二次再結晶しないなどの不都合を生ず
る。昇温時の窒素分圧にリンクして該温度保持時の窒素
分圧を上げなければならない。なお、二次再結晶完了
後、純化及び鋼板表面の鏡面化を完全にするために水素
濃度を上げ、１２００℃付近で数時間保持することは、
極めて有効である。
【００３７】本発明における鋼成分は、Ｓｉ：２．０〜
４．８重量％、酸可溶性Ａｌ：０．００８〜０．０５重
量％、Ｎ≦０．０１０重量％、残部：Ｆｅおよび不可避
的不純物からなり、それ以外の元素は、特に限定しな
い。
４．８重量％、酸可溶性Ａｌ：０．００８〜０．０５重
量％、Ｎ≦０．０１０重量％、残部：Ｆｅおよび不可避
的不純物からなり、それ以外の元素は、特に限定しな
い。
【００３８】Ｓｉは、電気抵抗を高め鉄損を下げるうえ
で重要であるが、４．８％超では、冷間圧延時に割れ易
くなる。一方、２．０％未満では、電気抵抗が低く鉄損
を下げるうえで問題がある。
で重要であるが、４．８％超では、冷間圧延時に割れ易
くなる。一方、２．０％未満では、電気抵抗が低く鉄損
を下げるうえで問題がある。
【００３９】酸可溶性Ａｌは、インヒビター構成元素で
重要であり、窒素、珪素等と化合して、ＡｌＮ，（Ａ
ｌ，Ｓｉ）Ｎ等の析出物を作りインヒビターの役割を果
す。インヒビター強度の面、すなわち、磁束密度が高く
なる範囲として、０．００８〜０．０５重量％である。
重要であり、窒素、珪素等と化合して、ＡｌＮ，（Ａ
ｌ，Ｓｉ）Ｎ等の析出物を作りインヒビターの役割を果
す。インヒビター強度の面、すなわち、磁束密度が高く
なる範囲として、０．００８〜０．０５重量％である。
【００４０】窒素は、０．０１０重量％超では、ブリス
ターと呼ばれる空孔を鋼板中に生ずるのでこの範囲が適
当である。また、インヒビター構成元素として、Ｍｎ，
Ｓ，Ｓｅ，Ｓｎ，Ｂ，Ｂｉ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｐ等を添加す
ることができる。
ターと呼ばれる空孔を鋼板中に生ずるのでこの範囲が適
当である。また、インヒビター構成元素として、Ｍｎ，
Ｓ，Ｓｅ，Ｓｎ，Ｂ，Ｂｉ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｐ等を添加す
ることができる。
【００４１】以下、本発明の実施態様を述べる。Ｓｉ：
２．０〜４．８重量％、酸可溶性Ａｌ：０．００８〜
０．０５重量％、Ｎ≦０．０１０重量％、残部：Ｆｅお
よび不可避的不純物からなる溶鋼を、通常の工程で、も
しくは、連続鋳造して熱延鋼板或は、熱延鋼帯とする。
２．０〜４．８重量％、酸可溶性Ａｌ：０．００８〜
０．０５重量％、Ｎ≦０．０１０重量％、残部：Ｆｅお
よび不可避的不純物からなる溶鋼を、通常の工程で、も
しくは、連続鋳造して熱延鋼板或は、熱延鋼帯とする。
【００４２】この熱延鋼板或は、熱延鋼帯は、７５０℃
〜１２００℃の温度域で、３０秒〜３０分間磁束密度向
上のための焼鈍が行われる。続いて、これらの熱延鋼板
或は、熱延鋼帯は、冷間圧延される。冷間圧延は、特公
昭４０−１５６４４号公報に開示されているように最終
冷間圧延率８０％以上とする。
〜１２００℃の温度域で、３０秒〜３０分間磁束密度向
上のための焼鈍が行われる。続いて、これらの熱延鋼板
或は、熱延鋼帯は、冷間圧延される。冷間圧延は、特公
昭４０−１５６４４号公報に開示されているように最終
冷間圧延率８０％以上とする。
【００４３】冷間圧延後の材料は、通常鋼中の炭素を除
去するために湿水雰囲気中で、７５０℃〜９００℃の温
度域で一次再結晶焼鈍される。この時、脱炭、一次再結
晶と共に、鋼板表面には、酸化層が形成される。この酸
化層は、湿水雰囲気すなわち水分の入った雰囲気の水分
量の程度（通常、露点で表す）によるが、いわゆる内部
酸化層を形成し鋼板表面から０．１〜６．０μｍの厚さ
になり、ここには、酸化物として、主にＳｉＯ2 が存在
する。
去するために湿水雰囲気中で、７５０℃〜９００℃の温
度域で一次再結晶焼鈍される。この時、脱炭、一次再結
晶と共に、鋼板表面には、酸化層が形成される。この酸
化層は、湿水雰囲気すなわち水分の入った雰囲気の水分
量の程度（通常、露点で表す）によるが、いわゆる内部
酸化層を形成し鋼板表面から０．１〜６．０μｍの厚さ
になり、ここには、酸化物として、主にＳｉＯ2 が存在
する。
【００４４】なお一次再結晶焼鈍時形成される酸化物の
酸素量の８０〜９０％以上は、ＳｉＯ2 の形態をとって
いる。一次再結晶後の鋼板、或は、鋼帯は、表面の酸化
層が除去される。
酸素量の８０〜９０％以上は、ＳｉＯ2 の形態をとって
いる。一次再結晶後の鋼板、或は、鋼帯は、表面の酸化
層が除去される。
【００４５】この方法は、前記の通り物理的及び化学的
方法があるが、一般に酸洗によって行われる。鋼板表面
の酸化層除去に先だってインヒビター強化のためアンモ
ニアによる窒化処理を行うことは磁束密度向上に極めて
有効である。
方法があるが、一般に酸洗によって行われる。鋼板表面
の酸化層除去に先だってインヒビター強化のためアンモ
ニアによる窒化処理を行うことは磁束密度向上に極めて
有効である。
【００４６】表面の酸化層が除去された一次再結晶板
は、焼鈍分離剤が塗布されて仕上げ焼鈍炉に入る。仕上
げ焼鈍の昇温速度は、インヒビター劣化を防止し高い磁
束密度を得るために、なるべく大きく、望ましくは５０
℃／hr以上である。
は、焼鈍分離剤が塗布されて仕上げ焼鈍炉に入る。仕上
げ焼鈍の昇温速度は、インヒビター劣化を防止し高い磁
束密度を得るために、なるべく大きく、望ましくは５０
℃／hr以上である。
【００４７】仕上げ焼鈍の昇温時の雰囲気は、中性或は
還元性とし、９２０℃〜１１５０℃に到達した時窒素分
圧を昇温時のそれより高くして５時間以上保持する。な
お窒素分圧調整のためアルゴン、ヘリウムなどの不活性
ガスを混合することは何等さしさわりない。
還元性とし、９２０℃〜１１５０℃に到達した時窒素分
圧を昇温時のそれより高くして５時間以上保持する。な
お窒素分圧調整のためアルゴン、ヘリウムなどの不活性
ガスを混合することは何等さしさわりない。
【００４８】二次再結晶完了後、純化のため１００％水
素で高温（約１２００℃）保持される。なお、通常用い
られる焼鈍分離剤（ＭｇＯを主体とする）と異なって、
焼鈍分離剤に水分或は、水和水分を持ち込まないように
できるので、仕上げ焼鈍中、除去のための工程が要ら
ず、その分仕上げ焼鈍は、短くすることができる。仕上
げ焼鈍終了後、レーザービーム照射等の磁区細分化処理
を行い、さらに張力コーティング処理を行う。
素で高温（約１２００℃）保持される。なお、通常用い
られる焼鈍分離剤（ＭｇＯを主体とする）と異なって、
焼鈍分離剤に水分或は、水和水分を持ち込まないように
できるので、仕上げ焼鈍中、除去のための工程が要ら
ず、その分仕上げ焼鈍は、短くすることができる。仕上
げ焼鈍終了後、レーザービーム照射等の磁区細分化処理
を行い、さらに張力コーティング処理を行う。
【００４９】
（実施例１）Ｓｉ：３．２重量％、酸可溶性Ａｌ：０．
０２９重量％、Ｎ：０．００８重量％、Ｍｎ：０．１３
重量％、Ｓ：０．００７重量％、Ｃ：０．０５重量％、
残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる珪素熱延鋼帯を１
１００℃で２分間焼鈍した後、冷間圧延し、０．２３mm
厚とした。これらの冷延板を脱炭を兼ねるために湿水雰
囲気とした焼鈍炉で８２０℃で２分間焼鈍し、一次再結
晶させた。
０２９重量％、Ｎ：０．００８重量％、Ｍｎ：０．１３
重量％、Ｓ：０．００７重量％、Ｃ：０．０５重量％、
残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる珪素熱延鋼帯を１
１００℃で２分間焼鈍した後、冷間圧延し、０．２３mm
厚とした。これらの冷延板を脱炭を兼ねるために湿水雰
囲気とした焼鈍炉で８２０℃で２分間焼鈍し、一次再結
晶させた。
【００５０】次に二次再結晶を安定化させるために、ア
ンモニア雰囲気中で窒化処理を行い、全窒化量を１６０
ppm とし、インヒビターを強化した。その後、フッ酸の
混合した硫酸で鋼板表面に生成している酸化層を除去し
た。
ンモニア雰囲気中で窒化処理を行い、全窒化量を１６０
ppm とし、インヒビターを強化した。その後、フッ酸の
混合した硫酸で鋼板表面に生成している酸化層を除去し
た。
【００５１】Ａｌ2 Ｏ3 ：１００％からなる焼鈍分離剤
を静電塗布し、１１００℃まで、１０％Ｎ2 −９０％Ｈ
2 雰囲気で、１５０℃／hrの昇温速度を保ちながら昇温
し、１１００℃まで昇温した。
を静電塗布し、１１００℃まで、１０％Ｎ2 −９０％Ｈ
2 雰囲気で、１５０℃／hrの昇温速度を保ちながら昇温
し、１１００℃まで昇温した。
【００５２】１１００℃到達後、５０％Ｎ2 −５０％
Ｈ2 雰囲気に切り換え、雰囲気を切り換えずに、その
温度で１０時間保持した。その後、１００％水素とし、
さらに１２００℃まで昇温し、この温度で１０時間保持
した。
Ｈ2 雰囲気に切り換え、雰囲気を切り換えずに、その
温度で１０時間保持した。その後、１００％水素とし、
さらに１２００℃まで昇温し、この温度で１０時間保持
した。
【００５３】仕上げ焼鈍終了後、レーザービームを照射
し、リン酸−クロム酸系の張力コーティング処理を行っ
た。得られた製品の特性は、表１の通りである。
し、リン酸−クロム酸系の張力コーティング処理を行っ
た。得られた製品の特性は、表１の通りである。
【００５４】
【表１】 （実施例２）実施例１の珪素熱延鋼帯を１１００℃で２
分間焼鈍した後、冷間圧延し、０．２０mm厚とした。こ
れらの冷延板を、脱炭を兼ねるために湿水雰囲気とした
焼鈍炉で８２０℃で２分間焼鈍し、一次再結晶させた。
分間焼鈍した後、冷間圧延し、０．２０mm厚とした。こ
れらの冷延板を、脱炭を兼ねるために湿水雰囲気とした
焼鈍炉で８２０℃で２分間焼鈍し、一次再結晶させた。
【００５５】次に二次再結晶を安定化させるために、ア
ンモニア雰囲気中で窒化処理を行い、全窒素量を１７０
ppm とし、インヒビターを強化した。その後、フッ酸の
混合した硫酸で鋼板表面に生成している酸化層を除去し
た。
ンモニア雰囲気中で窒化処理を行い、全窒素量を１７０
ppm とし、インヒビターを強化した。その後、フッ酸の
混合した硫酸で鋼板表面に生成している酸化層を除去し
た。
【００５６】Ａｌ2 Ｏ3 ：１００％からなる焼鈍分離剤
を静電塗布し、１１００℃まで、１０％Ｎ2 −９０％Ｈ
2 雰囲気で、１５０℃／hrの昇温速度を保ちながら昇温
し、１１００℃まで昇温した。
を静電塗布し、１１００℃まで、１０％Ｎ2 −９０％Ｈ
2 雰囲気で、１５０℃／hrの昇温速度を保ちながら昇温
し、１１００℃まで昇温した。
【００５７】１１００℃到達後、７５％Ｎ2 −２５％
Ｈ2 雰囲気に切り換え、雰囲気を切り換えずに、その
温度で１０時間保持した。その後、１００％水素とし、
さらに１２００℃まで昇温し、この温度で１０時間保持
した。仕上げ焼鈍終了後、レーザービームを照射し、リ
ン酸−クロム酸系の張力コーティング処理を行った。得
られた製品の特性は、表２の通りである。
Ｈ2 雰囲気に切り換え、雰囲気を切り換えずに、その
温度で１０時間保持した。その後、１００％水素とし、
さらに１２００℃まで昇温し、この温度で１０時間保持
した。仕上げ焼鈍終了後、レーザービームを照射し、リ
ン酸−クロム酸系の張力コーティング処理を行った。得
られた製品の特性は、表２の通りである。
【００５８】
【表２】
【００５９】
【発明の効果】本発明により、磁束密度が高く、磁気特
性を阻害する要因である鋼板表面の凹凸の小さい（鏡面
である）方向性電磁鋼板が容易に得られ、レーザービー
ム照射処理等の磁区細分化、張力コーティング処理によ
り極めて低鉄損の磁気材料が提供された。この方向性電
磁鋼板の製造に当たっては鋼板の鏡面化処理が通常の仕
上げ焼鈍炉中で行われるため、極めて容易であり、工業
上の価値は絶大である。
性を阻害する要因である鋼板表面の凹凸の小さい（鏡面
である）方向性電磁鋼板が容易に得られ、レーザービー
ム照射処理等の磁区細分化、張力コーティング処理によ
り極めて低鉄損の磁気材料が提供された。この方向性電
磁鋼板の製造に当たっては鋼板の鏡面化処理が通常の仕
上げ焼鈍炉中で行われるため、極めて容易であり、工業
上の価値は絶大である。
【図１】仕上げ焼鈍温度と鋼板のインヒビター（酸可溶
性Ａｌ）の変化を示す図表である。
性Ａｌ）の変化を示す図表である。
Claims (9)
- 【請求項１】 重量比で、 Ｓｉ：２．０〜４．８％、 酸可溶性Ａｌ：０．００８〜０．０５％、 Ｎ≦０．０１０％、 残部：Ｆｅおよび不可避的不純物からなる熱延珪素鋼帯
に、１回または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延を施
して最終板厚とし、次いで一次再結晶焼鈍した後、焼鈍
分離剤を塗布し、仕上げ焼鈍を施す方向性珪素鋼板の製
造方法において、一次再結晶焼鈍後、該焼鈍工程におい
て生成した鋼板（ストリップ）表面の酸化膜を除去した
後、Ａｌ2 Ｏ3 単独の或いはＡｌ2 Ｏ3 を主成分とする
焼鈍分離剤を塗布し、次いで、中性或いは還元性雰囲気
中で、５０℃／hr以上の昇温速度で９２０〜１１５０℃
の温度域まで加熱し、該温度域に到達した後、雰囲気中
のＮ2 ％を前記昇温時におけるＮ2 ％よりも高くして、
前記到達温度域に５時間以上保持する仕上げ焼鈍を施す
ことを特徴とする鏡面高磁束密度方向性珪素鋼板の製造
方法。 - 【請求項２】 一次再結晶焼鈍工程において生成した鋼
板（ストリップ）表面の酸化膜を除去する手段が、酸洗
である請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 一次再結晶焼鈍工程において生成した鋼
板（ストリップ）表面の酸化膜を除去する手段が、弗酸
を混入した酸液によって鋼板（ストリップ）を酸洗する
ものである請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 重量比で、 Ｓｉ：２．０〜４．８％、 酸可溶性Ａｌ：０．００８〜０．０５％、 Ｎ≦０．０１０％、 残部：Ｆｅおよび不可避的不純物からなる熱延珪素鋼帯
に、１回または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延を施
して最終板厚とし、次いで一次再結晶焼鈍した後、焼鈍
分離剤を塗布し、仕上げ焼鈍を施す方向性珪素鋼板の製
造方法において、一次再結晶焼鈍後、アンモニアガスを
含有する雰囲気中で鋼板（ストリップ）を窒化処理し、
次いで、一次再結晶焼鈍工程において生成した鋼板（ス
トリップ）表面の酸化膜を除去した後、Ａｌ2 Ｏ3 単独
の或いはＡｌ2 Ｏ3 を主成分とする焼鈍分離剤を塗布
し、次いで、中性或いは還元性雰囲気中で、５０℃／hr
以上の昇温速度で９２０〜１１５０℃の温度域まで加熱
し、該温度域に到達した後、雰囲気中のＮ2 ％を前記昇
温時におけるＮ2 ％よりも高くして、前記到達温度域に
５時間以上保持する仕上げ焼鈍を施すことを特徴とする
鏡面高磁束密度方向性珪素鋼板の製造方法。 - 【請求項５】 一次再結晶焼鈍工程において生成した鋼
板（ストリップ）表面の酸化膜を除去する手段が、酸洗
である請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】 一次再結晶焼鈍工程において生成した鋼
板（ストリップ）表面の酸化膜を除去する手段が、弗酸
を混入した酸液によって鋼板（ストリップ）を酸洗する
ものである請求項４記載の方法。 - 【請求項７】 仕上げ焼鈍工程における材料の昇温過程
での雰囲気におけるＮ2 含有量を５％以上とする請求項
１乃至６何れかに記載の方法。 - 【請求項８】 鋼板（ストリップ）表面の酸化膜を除去
した後にＭｇＯ以外のアルカリ土類金属の酸化物或いは
それらを主成分とする焼鈍分離剤を塗布する請求項１乃
至７何れかに記載の方法。 - 【請求項９】 焼鈍分離剤の塗布が静電塗布である請求
項１乃至８何れかに記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3323303A JP2674916B2 (ja) | 1991-12-06 | 1991-12-06 | 鏡面高磁束密度方向性珪素鋼板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3323303A JP2674916B2 (ja) | 1991-12-06 | 1991-12-06 | 鏡面高磁束密度方向性珪素鋼板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05156364A JPH05156364A (ja) | 1993-06-22 |
| JP2674916B2 true JP2674916B2 (ja) | 1997-11-12 |
Family
ID=18153277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3323303A Expired - Lifetime JP2674916B2 (ja) | 1991-12-06 | 1991-12-06 | 鏡面高磁束密度方向性珪素鋼板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2674916B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102257173B (zh) * | 2008-12-16 | 2013-12-04 | 新日铁住金株式会社 | 方向性电磁钢板及其制造方法 |
-
1991
- 1991-12-06 JP JP3323303A patent/JP2674916B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05156364A (ja) | 1993-06-22 |
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