JPH0610051A - 鉄損の優れた珪素鋼板及びその製造法 - Google Patents

鉄損の優れた珪素鋼板及びその製造法

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JPH0610051A
JPH0610051A JP4169714A JP16971492A JPH0610051A JP H0610051 A JPH0610051 A JP H0610051A JP 4169714 A JP4169714 A JP 4169714A JP 16971492 A JP16971492 A JP 16971492A JP H0610051 A JPH0610051 A JP H0610051A
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steel sheet
iron loss
primary
recrystallization annealing
silicon steel
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JP4169714A
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Hiroaki Masui
浩昭 増井
Katsuro Kuroki
克郎 黒木
Osamu Tanaka
収 田中
Isao Iwanaga
功 岩永
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低鉄損の珪素鋼板及びその製造法を提供す
る。 【構成】 Si:1〜7%を含み、鋼板表面に鋼板の長
手方向から45〜90度の方向で最大部の深さの平均が
2〜50μmの底部にフォルステライトが一部残留した
溝を有し、かつフォルステライトを主成分とする固形硬
質一次被膜の平均厚みが0.3μm以下で、鉄損がW
17/50で0.70watt/kg以下であることを特徴
とする鉄損の優れた珪素鋼板。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の利用分野】本発明は磁気特性に優れた珪素鋼板
及びその製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】トランス用等の磁気特性に優れた1〜7
%のSiを含んだ珪素鋼板を製造するに際して、絶縁特
性の確保と鋼板表面に張力を与えトランスの性能向上に
必要な磁気特性を向上させ、かつ鋼板との密着性が良好
な一次被膜を形成させることは、従来技術においては方
向性電磁鋼板の一つの重要な課題であった。すなわち、
通常の技術では脱炭を伴う一次焼鈍後に鋼板にマグネシ
アと呼ばれる酸化マグネシウム(MgO)の微粉末を水
溶させたスラリー状のものを塗り、必要に応じて乾燥さ
せた後、二次再結晶焼鈍工程で焼成させ、鋼板中のSi
2 やSiとの反応でフォルステライト(Mg2 SiO
4 )と呼ばれるセラミックス質状の絶縁性の一次被膜を
形成させる。これが鋼板に張力を与え、磁気特性、とり
わけ鉄損と呼ばれるトランスの効率を支配する特性値を
向上させるのに有効である。しかも、このフォルステラ
イト形成の状態が、二次再結晶で鋼板の結晶方位として
通称GOSS方位と呼ばれ、透磁率や磁束密度の向上に
不可欠な鋼板長手方向(圧延方向)に対して{110}
<001>の結晶方位を有するやや粗大な二次再結晶粒
を成長させるのにも重要な役割を果たしていることもよ
く知られている。逆に、二次再結晶焼鈍昇温過程中に十
分緻密な被膜が形成されないまま、二次再結晶させよう
としても鋼板内のインヒビターと呼ばれる微細な窒化物
や硫化物等がそのままの状態で、あるいは分解して早く
鋼板外に抜け出てしまう。このため、昇温中にGOSS
方位粒を優先的に成長させ、他の方位粒の成長を抑制さ
せる役目のインヒビター効果が発揮できず、通常、細粒
と呼ばれ、GOSS方位粒の二次再結晶粒の成長が部分
的あるいは全面的に行われない、極めて磁気特性の劣る
鋼板を生み出すことになる。なお、このMgOの中に酸
化チタン(TiO2 等)やその他の化合物を添加させ、
さらに緻密な一次被膜を形成させることも行われる。
【0003】しかるに、近年アモルファス合金の登場に
見られるように、エネルギー節減のためトランスのエネ
ルギー変換効率に影響の大きい電磁鋼板の鉄損低減への
要求は大きく、上記の従来技術の延長ではこの要望に応
えることは困難となってきた。従来技術においては上記
の方法以外にも二次再結晶後のいわゆる製品鋼板表面に
機械的あるいはレーザー等のエネルギー照射的な方法で
溝あるいはなんらかの損傷を意図的に与え、磁区細分化
を行い、鉄損を向上せしめる方法が行われている。しか
しながら、この方法を以てしてもまだアモルファス合金
に対抗できるような低鉄損は実現困難であった。一方、
フォルステライトを主成分とする一次被膜は硬質な固形
物質なるがゆえに製品のせん断等の加工性に難点があ
り、工具寿命の低下をもたらしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題点を解明し、以下のような骨子に示される技術的知見
から一次被膜とよばれるフォルステライトを主成分とす
る固形物質の形成を極力抑え、かつ極めて低鉄損の方向
性電磁鋼板を得るべく新たな製品開発技術を見出したも
のである。
【0005】以下にその内容を説明する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは以下の通りである。 (1) Si:1〜7%を含む鋼を溶製し、熱間圧延、
冷間圧延、一次再結晶焼鈍及び二次再結晶焼鈍を基本工
程とする方向性電磁鋼板の製造において、一次再結晶焼
鈍昇温開始から冷却終了までの間の鋼板温度300〜9
50℃の間に鋼板表面に最大部の深さの平均が2〜50
μmの溝を鋼板長手方向から、45〜90度の方向に、
間隔を開けて付与し、次いで鋼板表面に塩化物及び硫化
物の少なくとも一種類以上を含む物質を塗布し、次いで
二次再結晶焼鈍を行い、二次再結晶焼鈍時に生成するフ
ォルステライトを主成分とする絶縁性の一次被膜の平均
の厚みを0.3μm以下とすることを特徴とする鉄損の
優れた珪素鋼板の製造法。
【0007】(2) 鋼板に付与する溝の間隔を2〜2
0mmとすることを特徴とする前項1記載の鉄損の優れ
た珪素鋼板の製造法。 (3) 一次再結晶焼鈍時に窒化を行うことを特徴とす
る前項1または2記載の鉄損の優れた珪素鋼板の製造
法。 (4) 鋼板表面に塗布する物質に含有させる塩化物と
して塩化カルシウム、硫化物として硫化カリウムを使用
する前項1〜3のいずれかに記載の鉄損の優れた珪素鋼
板の製造法。
【0008】(5) 二次再結晶焼鈍時の昇温速度を毎
時30℃以下とし、雰囲気ガス中の窒素分圧を30%以
上とする前項1〜4のいずれかに記載の鉄損の優れた珪
素鋼板の製造法。 (6) Si:1〜7%を含み、鋼板表面に鋼板の長手
方向から45〜90度の方向で最大部の深さの平均が2
〜50μmの底部にフォルステライトが一部残留した溝
を有し、かつフォルステライトを主成分とする固形硬質
一次被膜の平均厚みが0.3μm以下で、鉄損がW
17/50で0.70watt/kg以下であることを特徴
とする鉄損の優れた珪素鋼板。
【0009】(7) 溝の間隔が2〜20mmであるこ
とを特徴とする前項6記載の鉄損の優れた珪素鋼板。 以下に本発明を詳細に説明する。方向性珪素鋼板の二次
再結晶はGOSS方位と呼ばれる{110}<001>
方位の粒を二次再結晶焼鈍(仕上焼鈍とも呼ばれる)時
に十分成長させることが肝要である。これは一次再結晶
焼鈍(以下、一次焼鈍と呼ぶ)の中のある特定粒のみを
粗大再結晶させるもので、この時にインヒビター(In
hibitor)と呼ばれるAlN等の微細析出物を仕
上焼鈍前に十分作っておくことが技術上必要であること
がよく知られている。そして、このために必要な窒素を
鋼溶製時または一次焼鈍後または他の工程中に添加する
ことが行われる。本発明の目的からはむしろ一次焼鈍後
に窒素を添加する方法が最適な窒素の添加法であること
もわかった。もし、一次焼鈍中または直後に窒素添加す
る場合は、通常、脱炭反応も機能する一次焼鈍の設備の
一部に窒化反応を行う設備を内部または近接して設置
し、一次焼鈍後またはそれと平行させて窒化反応させる
方法も有効である。鋼溶製時に十分低炭化した鋼では脱
炭機能よりも一次焼鈍後の表面層の酸化物層を変えて、
被膜反応に有利な形にすることがむしろ重要な役割とな
る。
【0010】さて、本発明では一次再結晶焼鈍の昇温開
始から冷却終了までの間の鋼板温度300℃〜950℃
の間に鋼板表面に最大部の深さの平均が2〜50μmの
溝を機械的、化学的、光学的、熱的、電気的その他のエ
ネルギー照射的な方法で規則的な配列で付与せしめるこ
とが重要である。これはこの溝によって製品の磁区細分
化をより細かくすることが可能で鉄損低減に寄与するか
らである。この溝の付与の仕方は溝付きロール、溝付き
プレス等の機械的方法、レーザー、プラズマ等のエネル
ギー照射方法、水、油等を高圧で吹き付ける方法、酸等
による化学的腐食、電気的腐食による方法、あるいはそ
れらを組み合わせた方法等、基本的に手段はどれでも良
く、要は上記の溝の要件を満たしていれば効果が認めら
れる。
【0011】しかし、これだけでは本発明の狙いとする
低鉄損は得られない。本発明で最も重要な技術的な要件
は鋼板表面のフォルステライトを主成分とする一次被膜
の平均厚みとの組み合わせである。この厚みが0.3μ
m以下のとき上記との組み合わせで極めて磁気特性が向
上することがわかった。この理由は必ずしも明らかでは
ないが、この一次被膜は厚いと鋼板の磁束の流れを妨
げ、とりわけ被膜に凹凸が多い場合や、フォルステライ
ト直下にスピネル(MgO・Al2 3 )等の酸化物が
多い場合はその傾向が大きいことは容易に想像できる。
したがって表面の一次被膜を極力減らして薄くするか、
完全になくしてしまい、そのかわりに、溝を間隔を開け
て形成させれば、磁束は規則的に円滑に流れる。この結
果、鉄損も十分に低減できることになる。当然ながら溝
の深さとピッチには制約がつくことになる。
【0012】本発明では重要な点はさらに次の点にあ
る。従来技術において、いわゆる一次被膜を形成した後
のいわば製品に近いものに溝を付けて磁区を細分化する
方法が行われている。これは同じく従来技術にある、中
間工程で溝を付けた方法よりも磁区制御効果が大きく出
易いためである。しかしながら、本発明で明らかになっ
たことは、一次被膜厚みが極端に少ないか、あるいは一
次被膜がない場合はコスト的にも安価な一次再結晶焼鈍
中または前後に溝を付ける方法でも十分な磁区細分化効
果が発揮されると言う事実を見出した点である。
【0013】表1の化学成分を有する鋼を熱延し、熱延
板焼鈍した後、0.23mmに冷延し、得られた冷延板
を一次再結晶焼鈍した直後の鋼板温度700〜600℃
の温度範囲で、この冷延板にロールで深さ15μm、ピ
ッチ5mmの溝を付けて、冷却後、この鋼板に焼鈍分離
剤としてMgOパウダーに添加物を種々変えて塗布し、
仕上焼鈍を行い、一次被膜の平均厚みを変えて、さらに
張力を有する絶縁コーティングを塗布したサンプルの鉄
損を調べたのが図1である。これをみても明らかなよう
に、一次被膜の厚みが小さくなるほど鉄損の低減(向
上)が見られ、とりわけ0.3μm以下でそれが顕著で
あることがわかる。これは溝が一次再結晶焼鈍直後とい
う中間工程で付けられて、この溝の中に後工程でフォル
ステライト等が詰まった場合は鉄損が劣化するが、鋼板
表面の一次被膜の平均厚みが少ないか、あるいは一次被
膜がない場合は溝の底部にのみフォルステライトが残留
し、十分に磁区細分化が行われ、かつ鉄損の劣化も少な
いことを示している。
【0014】
【表1】
【0015】さらに本発明で重要な点は一次再結晶焼鈍
中または前後の比較的高温域で鋼板に溝を付けるという
点である。表2の化学成分の鋼について、(1)一次再
結晶焼鈍後の鋼板を常温(25℃)でロール法で溝を付
けた場合、(2)600℃で溝を付けた場合、のそれぞ
れについて二次再結晶させた結果を図2の金属組織写真
に示す。これではっきり云えることは、(1)の常温で
溝を付けた場合は、図2(a)に示すように溝の周辺に
細粒が発生するが、(2)の600℃で溝を付けた場合
は、図2(b)に示すようにそのような現象はみられな
い。つまり、一次再結晶板に高温で溝を付けた場合は二
次再結晶後も正常な組織になり、磁性も良好になる。
【0016】
【表2】
【0017】次に、二次再結晶焼鈍を行う際にAlを含
有する珪素鋼板の場合は、インヒビターとしてAlNや
Si3 4 を主体に使うが、ここで本発明の方法の一つ
として一次焼鈍中あるいは後に窒化せしめる方法の方が
より本発明の目的に好ましいことがわかった。その理由
は以下のとおりである。鋼溶製時に窒素を多く添加する
場合と異なり、後で窒化する方がAlN、Si 3 4
最適量を調節しやすく、二次再結晶焼鈍時に、本発明の
ようにフォルステライト等の一次被膜が薄くなるか消失
しても雰囲気中の窒素分圧(PN2)を制御することで最
適窒素量を確保しやすいからであると考えられる。
【0018】次に、仕上焼鈍時に一次被膜を極力少なく
するか、あるいは消失させるために、本発明では一次焼
鈍後の鋼板表面に、塩化物、硫化物を通常のマグネシア
(MgO)パウダーに混加して塗布することが有効であ
ることがわかった。この中でも、とりわけ塩化カルシウ
ム(CaCl2 )、硫化カリウム(K2 S)は有効であ
る。なお、通常法でもMgO以外にTiO2 やアンチモ
ン系の化合物(Sb2(SO4 3 )やボロン系の化合
物(Na2 (BO4 3 )、ストロンチウム・バリウム
系、炭・窒化物系等を添加して反応を容易にすることが
行われるが、本発明でもこれらの添加物の効果は発揮さ
れるので、添加しても本発明の本質を変えるものではな
い。
【0019】ここで珪素鋼板の製造方法に就いて述べる
必要がある。前述のように本発明を適用し得る珪素鋼板
はSi以外に、必要に応じてAlを含有し、Si3 4
あるいはAlN、及び鋼中のSが多い場合はMnSを主
要インヒビターとする鋼に限定される。もちろんSi、
Al以外に、Sn、Se、Sb、Cu、B、Nb、T
i、V等の他の添加元素を付加的に添加させ、磁気特性
の向上をはかることは本発明の基本を変えるものではな
い。
【0020】ところでAlNあるいはSi3 4 、Mn
Sをインヒビターとする鋼は公知であり、そのいずれの
場合においても本発明の技術を適用することが可能であ
る。しかしながら、本発明の特徴をより一層発揮させる
にはとりわけ以下に示す製造法を採るのが最適である。
すなわち、Siを1〜7%含み、必要に応じて鋼溶製時
にAlを0.1%以下含有せしめた鋼を出発材とし、珪
素鋼板製造工程における冷延後の一次焼鈍における脱炭
焼鈍中または後に、直接窒化反応を介してNを強制的に
添加せしめることにより、二次再結晶焼鈍前にN量を3
0〜600ppmとする。
【0021】Siは本発明においては上記のようにフォ
ルステライト形成のために最低1%は必要である。一
方、7%を超えると加工性が極端に劣化し、工業生産に
適さない。AlはAlNインヒビター形成に有効であ
る。しかし0.1%を超えるとAl 2 3 生成量が多く
なり、健全な鋼の清浄度を損ない、ひいては磁気特性に
悪影響をもたらす。
【0022】NはSi3 4 インヒビターを形成するの
に不可欠であり、本発明においては一次焼鈍後、つまり
仕上焼鈍前で最低30ppmは必要である。一方、Al
を意図的に使う場合にはAlNの量確保の点で60pp
m以上は必要である。ただし、600ppmを超えると
AlやSiを食いすぎて好ましくはない。Sはこれを積
極的に利用する場合は最低0.01%はMnSをインヒ
ビターとして有効に使うのに必要である。一方、0.0
5%超では凝集して好ましくはない。
【0023】この他の元素は本発明では従来の鋼に較べ
て特に特徴的ではないが、以下のように制約することが
好ましい。Cは鋼溶製中に十分低くするかまたは一次焼
鈍の脱炭焼鈍時に十分低くする必要があり、二次再結晶
焼鈍開始時には0.03%以下が好ましい。Mnは0.
5%以下ならばSと反応してMnSインヒビターを形成
する。0.15%以下だとさらに磁束密度の向上に好ま
しい。
【0024】Oは鋼溶製後に0.05%以下であればA
2 3 を多量に作りすぎず、清浄度的に好ましい。次
に化学成分以外の本発明の製造法について述べる。鋼を
転炉または電気炉等で出鋼し、必要に応じて精錬工程を
加えて成分調整を行った溶鋼を連続鋳造法、造塊分塊圧
延法あるいは熱延工程省略のための薄スラブ連続鋳造法
等により、厚さ30〜400mm(薄スラブ連続鋳造法
では50mm以下)のスラブとする。ここで30mmは
生産性の下限であり、400mmは中心偏析でAl2
3 等の分布が異常になることを防ぐための上限である。
また薄スラブ連続鋳造法では、50mmは冷速が小さく
なって粗大粒が出てくることを抑制するための上限であ
る。
【0025】前記の厚さのスラブをガス加熱、電気利用
加熱等により1000〜1400℃に再加熱し、ひき続
き熱間圧延を行って厚さ10mm以下のホットコイルと
する。ここで1000℃はAlN溶解の下限であり、1
400℃は表面肌あれと材質劣化の上限である。また1
0mmは適正な析出物を生成する冷速を得る上限であ
る。なお、薄スラブ連続鋳造法では直接コイル状にする
ことも可能であり、そのためには10mm以下が好まし
い。このように作ったホットコイルを再び800〜12
50℃で焼鈍し、磁性向上をはかることもしばしば行わ
れる。ここで800℃はAlN再溶解の下限であり、1
250℃はAlN粗粒化防止の上限である。
【0026】かかる処理工程の後、ホットコイルを直接
またはバッチ的に酸洗し、次いで冷間圧延を行う。冷間
圧延は圧下率60〜95%で行うが、60%は本発明で
再結晶可能な限界である。好ましくは70%が一次焼鈍
で{111}<112>方位粒を多くして、二次再結晶
焼鈍時のGOSS方位粒の生成を促進させる下限であ
る。一方、95%超では二次再結晶焼鈍で首振りGOS
S粒と称するGOSS方位粒が板面内回転した磁気特性
に好ましくない粒が生成される。以上はいわゆる一回冷
延法で製造する場合だが、二回冷延法と称して冷延−焼
鈍−冷延を行う場合は、一回目の圧下率は10〜80
%、二回目の圧下率は50〜95%となる。ここで10
%は再結晶に必要な最低圧下率、80%と95%はそれ
ぞれ二次再結晶時に適正なGOSS方位粒を生成させる
ための上限圧下率、また50%は二回冷延法においては
一次焼鈍時の{111}<112>方位粒を適正に残す
下限圧下率である。
【0027】なお、通称パス間エージングと称し、冷間
圧延の途中で鋼板を適当な方法で100〜400℃の範
囲で加熱することも磁気特性の向上に有効である。10
0℃未満ではエージングの効果がなく、一方400℃超
では転位が回復してしまう。次に一次再結晶焼鈍を行う
わけであるが、本発明で重要な要件はこの過程中または
前後における鋼板温度300〜950℃での溝形成であ
る。ここで、300℃未満では鋼板に歪が入り、二次再
結晶後に溝の周囲に細粒が生じ、鉄損を著しく劣化させ
る。好ましくは600℃以上が良い。一方、950℃超
では一次再結晶粒が粗大化し、二次再結晶時に鉄損に好
ましいGOSS方位が得られない。溝形成は一次再結晶
焼鈍の昇温開始から冷却終了までの高温域で行う方が省
エネルギー的にも好ましいが、本発明の効果は一次再結
晶焼鈍冷却後に再加熱して300〜950℃の範囲で溝
を付けても同様の効果がある。
【0028】このようにしてつくられた溝が仕上焼鈍後
に残り、フォルステライトを主成分とする一次被膜厚を
平均0.3μm以下と極めて少なくする方法との組み合
わせで、従来に見られない低鉄損が得られるわけであ
る。一次被膜厚を0.3μm以下とした理由は前述の通
りであり、これよりも厚いと、本発明の中間工程で溝を
付ける方法では十分な低鉄損が得られない。
【0029】溝の形成方法は前述の通りであるが、溝の
最大部の平均の深さが2μm未満では磁区細分化効果が
ない。一方、50μm超では深すぎて磁束の円滑な流れ
を妨げてかえって鉄損も悪くなる。好ましくは5〜30
μmが良い。溝は間隔を開けて付与されるが、規則的に
配列されている方が望ましい。これは、磁区細分化が規
則的に行われるからである。通常、鋼板長手方向に対し
45度から直角までの角度を有するほぼ一定のピッチで
刻まれることが好ましい。45度未満では磁区細分化の
方向が磁性に好ましい結晶学的方位と合わないからであ
る。
【0030】また、溝のピッチは2〜20mmが好まし
い。2mm未満では磁区細分化が進みすぎて90度磁区
が増え、鉄損も磁歪も悪い。一方、20mm超では磁区
細分化の効果がでない。なお、二回冷間圧延法において
は一回目、二回目のいずれの焼鈍時でも溝を形成するこ
とは可能であり、さらにその両者で分割して行うことも
可能である。
【0031】一次再結晶焼鈍中または引き続いて直後に
必要に応じて窒化を行う。なお、一回冷延法でも二回冷
延法でも一次焼鈍を行うわけであるが、この焼鈍で脱炭
を行うことは有効である。前述のようにCは二次再結晶
粒の成長に好ましくないばかりか、不純物として残ると
鉄損の劣化を招く。なお、鋼の溶製時にCを下げておく
と脱炭工程が短縮化されるばかりか{111}<112
>方位粒も増やすので好ましい。なお、この脱炭焼鈍工
程で適正な露点を設定することで、後の一次被膜生成に
必要な酸化層の確保が行われる。
【0032】一次焼鈍温度は700〜950℃が好まし
い。ここで700℃は再結晶可能な下限温度であり、9
50℃は一次再結晶の粗大粒の発生を抑制する上限温度
である。さらに、AlNやSi3 4 インヒビターのN
をこの一次焼鈍時に窒化法等で強制添加する本発明にお
いては、上記の一次焼鈍中または直後に引き続き、アン
モニア(NH3 )等で窒化法により窒化することが行わ
れる。この場合の窒化法の温度は600〜950℃が好
ましい。ここで600℃は窒化反応を起こす下限であ
り、一方950℃は粗大粒発生を抑える上限である。
【0033】本発明においては窒化は一次再結晶焼鈍後
に行うのが好ましいが、工業的には同じ炉内の後面に仕
切りを設けて雰囲気を必要に応じて多少変えて、NH3
ガスを流すか、近接した設備で行うため一次再結晶と平
行して窒化されることもしばしばある。この際前述のよ
うにN2 分圧が低い方が窒化量は大きく、好ましくは窒
素と酸素の分圧比PN2/PH2は0.5以下とする。
【0034】一次焼鈍の昇温開始から冷却終了までの
間、また上記窒化法を行う場合は一次再結晶焼鈍開始か
ら窒化後冷却終了までの間で鋼板表面温度が300〜9
50℃の間に鋼板表面に最大部の深さの平均が2〜50
μmの溝を機械的、化学的、光学的、熱的、電気的その
他のエネルギー照射的な方法で間隔を開けて付与する。
溝の形成方法は前述の通りであるが、溝の最大部の平均
の深さが2μm未満では磁区細分化効果がない。一方、
50μm超では深すぎて磁束の円滑な流れを妨げて、か
えって鉄損も悪くなる。好ましくは5〜30μmが良
い。
【0035】溝は規則的に配列されている方が良い。こ
れは、磁区細分化が規則的に行われるからである。通常
鋼板長手方向に対し45度から直角までの角度を有する
ほぼ一定のピッチで刻まれることが好ましい。45度未
満では磁区細分化の方向が磁性に好ましい結晶学的方位
と合わないからである。また、溝のピッチは2〜20m
mが好ましい。2mm未満では磁区細分化が進みすぎて
90度磁区が増え、鉄損も磁歪も悪い。一方、20mm
超では磁区細分化の効果が出ない。
【0036】一次焼鈍あるいは必要に応じて上記窒化法
を行い、その後、酸化マグネシウム(MgOを主成分と
する。以下MgOと呼ぶ)パウダーを水または水を主成
分とする水溶液に溶かし、スラリー状にして鋼板に塗布
する。この際、後の二次再結晶焼鈍時にMgOパウダー
の溶融を容易にさせ、フォルステライト生成反応を促進
させる目的で、適当な化合物を微量添加することも行わ
れる。
【0037】TiO2 を添加する場合は1〜15%が好
ましい。ここで1%はフォルステライト生成反応促進効
果を発揮する下限であり、15%超ではMgOが少なく
なって、かえってフォルステライト生成反応が進まな
い。Sb2 (SO4 3 等のアンチモン系の化合物はM
gOを比較的低温で溶融させるのに効果があり、添加を
行う場合は0.05〜5%が好ましい。ここで、0.0
5%は上記低温溶融を起こす下限であり、一方5%を超
える場合は多すぎてMgOのフォルステライトへの本来
の生成反応を不活性化する。
【0038】Na2 4 7 等のボロン系の化合物及び
それと同様の作用を持つストロンチウム・バリウム系、
炭・窒化物系、硫化物系、塩化物系の化合物はアンチモ
ン系よりは比較的高温でMgOを溶融させるのに効果が
あり、添加する場合は0.05〜5%が好ましい。ここ
で、0.05%は上記の効果を発揮する下限であり、一
方5%超ではやはりMgOのフォルステライトへの本来
の生成反応を不活性化するので好ましくない。
【0039】なお、これらの化合物は互いに複合して添
加することも可能である。ここで添加する化合物の%は
MgOの重量を100%としたときの重量比を%で示し
てある。本発明においては、さらにMgOパウダーに前
述の塩化物あるいは硫化物の一種類以上を添加すると、
仕上焼鈍後の一次被膜の厚さを平均0.3μm以下にで
き、かつ十分な二次再結晶方位が得られるが、これらの
中でもとりわけ塩化カルシウム(CaCl2 )、硫化カ
リウム(K2 S)は有効である。これらは最低0.5%
(MgO重量を100としたときの重量割合)以上ある
と効果的である。20%超ではかえって被膜形成過程が
不安定となる。
【0040】二次再結晶焼鈍は最高到達温度を1100
〜1300℃で行うのが好ましい。1100℃は二次再
結晶が行われる下限の温度であり、一方1300℃超は
結晶粒が粗大化し過ぎて鉄損の劣化を招く。この二次再
結晶焼鈍で重要な点は以下の通りである。本発明ではM
gOパウダーへの特殊添加物の効果でフォルステライト
を主成分とする一次被膜が極端に少なくなるか、あるい
はなくなるので、焼鈍中に二次再結晶に必要な窒素系の
インヒビター(AlN、Si3 4 等)も仕上焼鈍中に
逃げ易い傾向があり、このため仕上焼鈍の雰囲気ガス中
の窒素分圧(P N2)を30%以上とすることで、これを
防ぐことができ、安定した二次再結晶を得ることが可能
である。さらに二次再結晶焼鈍の昇温速度があまり大き
すぎると、十分な二次再結晶を起こす前にインヒビター
が逃げ易いので、むしろ昇温速度を毎時30℃以下に抑
えた方が安定した磁気特性が得られる。なお、前述のよ
うに、この二次再結晶焼鈍中の比較的前段階で雰囲気等
より窒素を追加添加する窒化法が行われることもある。
【0041】以上が本発明の珪素鋼板の製造法での重要
な部分であるが、工業的にはさらに絶縁特性や磁気特性
を向上させる目的で二次再結晶後の鋼板に有機質や無機
質による絶縁被膜を有する高張力被膜(コーティング)
を熱処理等と組み合わせて塗布することがとりわけ重要
である。この理由は、本発明ではフォルステライト等の
高張力特性を有する一次被膜が極端に少ないか、あるい
はないために、それを補完すべく高張力特性を有する絶
縁被膜を塗布することが効果的であるからである。
【0042】
【実施例】表3に示すような化学成分の鋼を転炉で溶製
し、表3に示すような条件で製造した。熱延板焼鈍を一
部行ったがこの条件は1120℃×30秒間である。ま
た冷間圧延時のパス間エージングをB以外は行ったが、
その条件は250℃である。
【0043】なお、ここで本発明にとりわけ重要な一次
再結晶焼鈍に引き続く窒化は同一炉内に仕切りを設けた
炉内部分で同一ガス組成で雰囲気をドライにし、NH3
ガスを一定量流して行ったものである。かかる一次焼鈍
後の窒化量(窒素量)を同表に示す。さらにこの鋼板に
パウダーを塗布したが、パウダーは水に溶解させ、スラ
リー状にして塗布後、350℃で乾燥させた。ここで、
%はMgOの重量を100%としたときの重量比率であ
る。しかる後に、800℃〜最高到達温度の平均昇温速
度を種々変えて二次再結晶焼鈍を行った。ここでは最高
到達速度は1200℃である。さらにリン酸系の高張力
の絶縁被膜(二次被膜)を加熱塗布した後、板取りし、
歪取焼鈍850℃×4時間(N2 90%−H2 10%、
Dry)を行い、磁気測定試験を行った。表3にその結
果を示す。なお、溝の最大深さ、ピッチ及び圧延方向と
の角度はいずれも二次再結晶焼鈍後の製品での測定であ
る。
【0044】磁気測定は60×30mmの単板をSST
試験法で測定し、B8 (800A/m)の磁束密度(単
位はテスラ)及びW17/50 (50Hzで1.7テスラの
ときの鉄損、単位はwatt/kg)、W13/50(50
Hzで1.3テスラのときの鉄損)を測定した。表3に
示すように、本発明の範囲に入っているものは鉄損が十
分低く、本発明の目的範囲に入っていることがわかる。
【0045】
【表3】
【0046】
【表4】
【0047】
【表5】
【0048】
【発明の効果】本発明によれば、磁気特性の極めて優れ
た方向性珪素鋼板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一次被膜の平均厚みと鉄損の関係を示す図であ
る。
【図2】常温で溝加工した場合(a)と高温(600
℃)で溝加工した場合(b)の二次再結晶組織を示す写
真である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年8月25日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】さて、本発明では一次再結晶焼鈍の昇温開
始から冷却終了までの間の鋼板温度300℃〜950℃
の間に鋼板表面に最大部の深さの平均が2〜50μmの
溝を機械的、化学的、光学的、熱的、電気的その他のエ
ネルギー照射的な方法で規則的な配列で付与せしめるこ
とが重要である。これはこの溝によって製品の磁区細分
化をより細かくすることが可能で鉄損低減に寄与するか
らである。この溝の付与の仕方は溝付きロール、溝付き
または刃型プレス等の機械的方法、レーザー、プラズマ
等のエネルギー照射方法、水、油等を高圧で吹き付ける
方法、酸等による化学的腐食、電気的腐食による方法、
あるいはそれらを組み合わせた方法等、基本的に手段は
どれでも良く、要は上記の溝の要件を満たしていれば効
果が認められる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】
【表1】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】
【表2】
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正内容】
【0018】次に、仕上焼鈍時に一次被膜を極力少なく
するか、あるいは消失させるために、本発明では一次焼
鈍後の鋼板表面に、塩化物、硫化物を通常のマグネシア
(MgO)パウダーに混加して塗布することが有効であ
ることがわかった。この中でも、とりわけ塩化カルシウ
ム(CaCl2 )、硫化カリウム(K2 S)は有効であ
る。なお、通常法でもMgO以外にTiO2 やアンチモ
ン系の化合物(Sb2(SO4 3 )やボロン系の化合
物(Na2 47 )、ストロンチウム・バリウム系、
炭・窒化物系等を添加して反応を容易にすることが行わ
れるが、本発明でもこれらの添加物の効果は発揮される
ので、添加しても本発明の本質を変えるものではない。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】変更
【補正内容】
【0019】ここで珪素鋼板の製造方法に就いて述べる
必要がある。前述のように本発明を適用し得る珪素鋼板
はSi以外に、必要に応じてAlを含有し、Si3 4
あるいはAlN、及び鋼中のSが多い場合はMnSを主
要インヒビターとする鋼に限定される。もちろんSi、
Al以外に、Sn、Se、Sb、Cu、B、Nb、T
i、V、Ni、Cr等の他の添加元素を付加的に添加さ
せ、磁気特性の向上をはかることは本発明の基本を変え
るものではない。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0045
【補正方法】変更
【補正内容】
【0045】
【表3】
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0047
【補正方法】変更
【補正内容】
【0047】
【表5】
【手続補正8】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【手続補正書】
【提出日】平成4年9月18日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】表1の化学成分(但し、R1のN量は一次
再結晶焼鈍後に窒化後の値)を有する鋼を熱延し、熱延
板焼鈍した後、0.23mmに冷延し、得られた冷延板
を一次再結晶焼鈍した直後の鋼板温度700〜600℃
の温度範囲で、この冷延板にロールで深さ15μm、ピ
ッチ5mmの溝を付けて、冷却後、この鋼板に焼鈍分離
剤としてMgOパウダーに添加物を種々変えて塗布し、
仕上焼鈍を行い、一次被膜の平均厚みを変えて、さらに
張力を有する絶縁コーティングを塗布したサンプルの鉄
損を調べたのが図1である。これをみても明らかなよう
に、一次被膜の厚みが小さくなるほど鉄損の低減(向
上)が見られ、とりわけ0.3μm以下でそれが顕著で
あることがわかる。これは溝が一次再結晶焼鈍直後とい
う中間工程で付けられて、この溝の中に後工程でフォル
ステライト等が詰まった場合は鉄損が劣化するが、鋼板
表面の一次被膜の平均厚みが少ないか、あるいは一次被
膜がない場合は溝の底部にのみフォルステライトが残留
し、十分に磁区細分化が行われ、かつ鉄損の劣化も少な
いことを示している。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】さらに本発明で重要な点は一次再結晶焼鈍
中または前後の比較的高温域で鋼板に溝を付けるという
点である。表2の化学成分(Nは一次再結晶焼鈍後に窒
化した値)の鋼について、(1)一次再結晶焼鈍後の鋼
板を常温(25℃)でロール法で溝を付けた場合、
(2)600℃で溝を付けた場合、のそれぞれについて
二次再結晶させた結果を図2の金属組織写真に示す。こ
れではっきり云えることは、(1)の常温で溝を付けた
場合は、図2(a)に示すように溝の周辺に細粒が発生
するが、(2)の600℃で溝を付けた場合は、図2
(b)に示すようにそのような現象はみられない。つま
り、一次再結晶板に高温で溝を付けた場合は二次再結晶
後も正常な組織になり、磁性も良好になる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩永 功 福岡県北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Si:1〜7%を含む鋼を溶製し、熱間
    圧延、冷間圧延、一次再結晶焼鈍及び二次再結晶焼鈍を
    基本工程とする方向性電磁鋼板の製造において、一次再
    結晶焼鈍昇温開始から冷却終了までの間の鋼板温度30
    0〜950℃の間に鋼板表面に最大部の深さの平均が2
    〜50μmの溝を鋼板長手方向から、45〜90度の方
    向に、間隔を開けて付与し、次いで鋼板表面に塩化物及
    び硫化物の少なくとも一種類以上を含む物質を塗布し、
    次いで二次再結晶焼鈍を行い、二次再結晶焼鈍時に生成
    するフォルステライトを主成分とする絶縁性の一次被膜
    の平均の厚みを0.3μm以下とすることを特徴とする
    鉄損の優れた珪素鋼板の製造法。
  2. 【請求項2】 鋼板に付与する溝の間隔を2〜20mm
    とすることを特徴とする請求項1記載の鉄損の優れた珪
    素鋼板の製造法。
  3. 【請求項3】 一次再結晶焼鈍時に窒化を行うことを特
    徴とする請求項1または2記載の鉄損の優れた珪素鋼板
    の製造法。
  4. 【請求項4】 鋼板表面に塗布する物質に含有させる塩
    化物として塩化カルシウム、硫化物として硫化カリウム
    を使用する請求項1〜3のいずれかに記載の鉄損の優れ
    た珪素鋼板の製造法。
  5. 【請求項5】 二次再結晶焼鈍時の昇温速度を毎時30
    ℃以下とし、雰囲気ガス中の窒素分圧を30%以上とす
    る請求項1〜4のいずれかに記載の鉄損の優れた珪素鋼
    板の製造法。
  6. 【請求項6】 Si:1〜7%を含み、鋼板表面に鋼板
    の長手方向から45〜90度の方向で最大部の深さの平
    均が2〜50μmの底部にフォルステライトが一部残留
    した溝を有し、かつフォルステライトを主成分とする固
    形硬質一次被膜の平均厚みが0.3μm以下で、鉄損が
    17/50で0.70watt/kg以下であることを特
    徴とする鉄損の優れた珪素鋼板。
  7. 【請求項7】 溝の間隔が2〜20mmであることを特
    徴とする請求項6記載の鉄損の優れた珪素鋼板。
JP4169714A 1992-06-26 1992-06-26 鉄損の優れた珪素鋼板及びその製造法 Withdrawn JPH0610051A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011208196A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Nippon Steel Corp 著しく鉄損が低い方向性電磁鋼板の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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