JPS6039123A - 鉄損の低い方向性けい素鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 鉄損の低い方向性けい素鋼σｉの製漬方法に関してこの
明細書で述べる技術内容は、とくに最終箱焼なましを施
したのちに、化学研磨又は電解所間による鏡ｍ１仕上げ
を有利に実現する企だてについての開発研究の成果に関
連し、方向性けい素鋼板の裂活の属する技術の分野を占
める。

背験技術とその間趙点 従来方向性けい素鋼板は、Ｓｉ　４．０重量％（以下単
に％で示す）以下のけい素鋼素材を熱延し、均−化焼な
ましと、１回ま１こは中間焼なましを挾む２回以上の、
冷延工程によって、最終製品板厚の・冷延鋼板を得、こ
れに脱炭焼なましを施す際、鋼板表面に主として５１０
２からなる酸化膜を生成させ、ついでＭｙＯを主成分と
する焼鈍分離剤を塗布してコイル状に巻き取り、最終１
回焼なま１−を施すことにより、（１１０）［００１１
方位の二次再結晶集合組織を発璋させるのど同詩に絶縁
抜脱と゛してフォルステライト（２Ｍ、９０・５１０２
）質の下地被嘆を形成させ、ときにはさらにりん酸塩系
処理剤の上塗りによって、絶縁コーティングを焼付は形
成するといった一連の製造工程を経て製品にされるのが
通例であった。

このような方向性けい素鋼板は、通常変圧器などの鉄芯
として汎用され、磁気特性としてｆｌｒ！東密度が高く
、鉄損が低いことなどが要求されるところ、とくに近年
のエネルギーコストの上昇によりシ・・鉄損がより重要
視されてその値が一層低いことが要求されるようになっ
ている。すなわち方向性けい素鋼板の鉄損は、変圧器の
鉄芯として使用する際に、鉄芯内部で熱となって無駄に
消費されてしまうエネルギ一部分であり、従ってその低
減は、・近年の方向性けい素鋼板の最主要な改善方向で
ある。

上にのべた工程で製造される方向性けい素鋼板の鉄損を
改善する方策として各種の技術が提案されている。近年
提案されたこれらの低鉄損化技術・の主なものは、 ■鋼中Ｓｌ量の増加 ■製品板厚の減少 ■レーザー照射などによる磁区細分化 などであり、鉄損改善に一応の成果が得られている。し
かし、さらなる低鉄撰材の開発の要請はま（″まず強く
なっている。

従来技術とその難点 方向性けい素鋼板の鉄損を改善するために、前１・・述
の方法以外にも例えば表面鏡面化について、特公昭５２
−２４４９９号９％公昭５６−４１５０号各公報に開示
されている。

この方法は、上記の最終箱焼なましによる２次再結晶を
終えたあと、酸洗によって表面酸化物を・除去し、化学
研磨又は電解研磨により表向を平滑にして鏡面に加工す
るものであり、これによりかなり大幅な鉄損の改善が達
成される。

しかし従来表面鏡面化のための酸洗と引続く化学研磨又
は電解研磨条件について詳細な検討がな、・されていな
かった。それ故酸洗がもしも不充分だ□と、表面鏡面化
による鉄損改善がわずかであったり、また逆に充分な酸
洗を行ったときには、表面の荒れが増大するため、化学
研磨又は電解研磨において数拾μにもわたって深く研磨
しなければ必要す鏡面が得られず、そのため鋼板の歩留
り低下と薬品消耗量の増大によって著るしいコスト上昇
を招くなど鏡面化による鉄損改善技術の実用化は回船で
あった。

発明の目的 上記酸洗を省略し得る最終箱焼なましに一連する表面性
状の制御手段を講じることに加え、化学研磨又は電解研
磨における最適な研磨餡（深さ）さらにはその状態（平
滑さ）を究明してコストの１あまシかからない方法で鉄
損の著しく低い方向性けい素鋼板を製造する方法を提供
することがこの発明の目的である。

発明の構成 上記の目的は次の事項を骨子とする手順をもって有利に
成就される。

所望の最終板厚への冷間圧延後、脱炭焼なましと焼鈍分
離剤塗布を経る最終箱焼なましを施して２次再結晶を完
了させ、次いで表面酸化物を除去し化学研磨又は電解研
磨を施す段階より成る方向性けい素鋼板の製造方法にお
いて、アルミナを主成分とする焼鈍分離剤を用いて最終
箱焼なまし時１・・に生成する表面酸化物の量を、片面
当りの酸素目付１辻であられしてＯ−：３Ｅ／ｍ”以下
に制限すること、酸洗なしに、直接化学研磨又は電解研
磨を片面当たり２〜１０μｍの範囲で施すこと、の結合
からなる鉄損の低い方向性けい素鋼板の製造方法（第１
１発明）。

所望の最終板Ｊシへの冷間圧延後、脱炭焼なましと焼鈍
分離剤塗布を経る最終箱焼なましを施して２次再結晶を
完了させ、次いで表面酸化物を除去し化学研Ｉ又は′電
解研磨を施す段階より成る方向。

性けい素鋼板の製貸方法において、アルミかを主□成分
とする焼鈍分離剤を用いて最終箱焼なまし時に生成する
表面酸化物の世を、片面当りの酸素目付量であられして
０．８１／ｍ２以下に制限すること、酸洗なしに、直接
化学研磨又は電解研磨を、片面当たり２〜ｌＯμｍの範
囲で施すこと、および研磨表面にコロイド状シリカ−り
ん酸塩系処理液を塗布し５００〜７５０°Ｃの温度範囲
で熱処理して、張力付加型絶縁コーティングを施すこと
、の結合からなる鉄損の低い方向性けい素鋼板の製造方
法１・（第２発明）。

なお、各発明における化学研す又は電解研心は、中心線
平均粗さＲａで表わして０．４μｍ以下の表面の平滑さ
とすることが実施態様として推奨される。

ここに脱炭焼なましのあと、最終箱焼なましに１先ｅ１
ってアルミナを主成分とする焼鈍分離剤をとくに用いて
最終箱焼なまし時に生成する表面酸化物の量を片面当り
の酸素目利１６で表わして０．３９　／ｍ　”以下に制
限することを第１の要件としており、次いで片面２−１
０μｍの範囲で化学ω■磨あ、。

るいは電解研磨を行うことを第２の要件としてぃ゛る。

従来はこの種の表面酸化物の量を定量的に評価すること
に考え及んではいなかったため、生成量の如何を問わず
最終箱焼なまし後に必ず酸洗が適・用され、そのため前
に触れたように引続く鏡面化のための化学研磨又は電解
研磨を酸洗による表面荒れを除去すべき深すぎる研磨式
でももって行わねばならず、不経済、非効率であったわ
けである。

なお最終箱焼なまし時に表面酸化物の生成を抑ｌ・・制
する目的で焼鈍分離剤の主成分としてＡ１２ｏ８の粉末
を用いる方法自体はすでに米国特許第８７８５８８２号
明細書に開示のように粗粒の高純度ＡＪ２０８を使用す
るもの、ならびにその改良に係る特開昭５８−２２１１
８号公報および特開昭５５−！・８９４２８号公報に開
示のごときＡ１２ｏ８に蛇紋岩。

Ｃａ　（ＯＨ）　２などを配合するものなどがやはり仰
られている。

しかしこれらの方法或はＡｌ２Ｏ８とＭｙＯを混合して
用いる方法では、その配合状如何により、表面、１酸化
物の生成量は異なるものとなるがその定量的′な評価は
従来行われてはいない。

この発明ではとくに生成酸化物の量を酸素目付量であら
れすこととして鋼板の片面当り０　、８　、！ｉ’　／
ｍ”以下に抑制し得る条件を限定して使用する。

このようにして従来鏡面仕上のために従来不可欠とされ
た酸洗工程なしに鋼板の片面に２〜１０μｍにわたる程
度に浅い化学＠磨又は電解研磨のみによシ容易に鏡面仕
上げが成就され得るわけである。

ここに化学研磨又は電解＋ｉＪ）磨後の鋼板表面の平滑
さにつき中心線平均粗さくＲａ）で表わして０．４μｍ
以下とすることによってより効果的に鉄損の低い方向性
けい素鋼板の製造ができる。

こうした方向性けい素鋼板は実際の使用によυ１適合さ
せるため、上記の研び表−にコロイド状シリカ−りん酸
塩系の処理液を塗布し、５００〜７５０°Ｃの温度範囲
で熱処理を行なって張力付加型の絶縁コーティングを形
成才るを可とする。

次にこの発明の成功を導いた実験例について説明を加え
ると次のとおりである。

実験例　ｌ Ｇ　Ｏ，０４５％、　Ｓｉ　８．８２％、　Ｍｎ　Ｏ，
０６５％。

Ｓ　Ｏ，００４％、　Ｓｅ　Ｏ，０１９％およびＳｂ　
Ｏ，０２１％を含み残部は実質的にＦｅよりなる組成の
けい素鋼坤、を８ｕ厚にまで熱間圧延し、９５０°Ｃ，
５分間の均−化焼なましを施したのち、９００°Ｃで８
分間の中間焼なましをはさむ２回の冷間圧延を行ない、
０．８０ｍの最終板厚とした。

次いで８２０°Ｃ，８分間にわたり湿濶水素雰囲ｊ・・
気中で脱炭焼なましを行ない、この鋼板表面にＡＡ！２
０８と、主として高搗焼成したＭ、Ｏとからなる種々の
焼鈍分離剤を塗布して１１８０°Ｃ１０ｈｒＨ２中で最
終釉焼なましを行なった。

この焼なまし後表向を水洗して残留した焼鈍分・離削を
除去したのち、ＨＦ　＋　Ｈ２Ｏ２中で化学研磨を行な
いその片面当りの研磨量を８μｍ、７μｍとなるように
それぞれ処理しエプスタイン法で鉄損（Ｗ□？１５０）
を測定した。

この化学研磨処理の前徐にわたる鉄損差すなわ、・ち化
学研特による実測鉄４ｉｊ改善）、４（ΔＷ□７１５０
）に□及ぼす分離剤の配合条件、っまシ生成した表１ｒ
■酸化物の酸素目付量の影扉を表１に示す。

酸素目付量で表わし”ｉｃ　ＯＪ　ｆｌ／ｍ２以下の酸
化物形成量が７１（ν足される暁鈍分１怖剤黒８，４及
び５を用いることにより化学研磨後の鉄損改善−附を大
幅に増加していることが明らかである。

°　第１図は表１扁８，４及び５の条件の試料にっ′い
て７μｍ目標で化学研磨した場合の鉄損改善量に対する
中心線平均粗さくＲａ）の影響を多数枚の試料について
単板鉄損測定法（ＳＳＴ）で調べた結果を示している。

化学研磨後の表面の平滑さを中・心線平均粗さくＲａ）
で表わして０．４μｍ以下にすることが鉄損改善により
有利に寄与することがわかる。

実験例　２ 実験例１で実験に供したム５の条件の最終釉焼１・・な
まし後の試料なＨＦ　＋　Ｈ２０□中で種々の段階に化
学研磨を行い、鉄損への影響を詳細に調べた。

第２図は実測鉄損（Ｗ□７１５０）と板厚補正鉄損（Ｗ
□７／、。）に及ぼす化学研磨による研磨量の影響を同
一試料について調べた結果を示している。　ｌ第２図か
ら明らかなように実測鉄損（Ｗ１７１５０）はわずかの
世の化学研磨により大きく改善され、１０μｍをこえる
研磨によってもさらに見かけ上改善される。

一方板厚補正鉄ｔｆｌ　（Ｗ、、＊　１５ｏ）　ＩＬつ
いては１０　、、。

μｍをこえる研ＩＮをしてもほとんど改善されなく　□
なることがわかる。

加えて１０３ｍをこえる過度な研磨は鋼材の歩留り低下
と化学研１％Ｆの薬品代によるコスト上昇となるだけで
板厚補正鉄損という実質上の鉄損の改善にはならず意味
がないことが、この実験から明らかになった。

一方第２図によると、２　ｔｔｍ未満の研ｌ＃量では鉄
損の改善量がわずがしかｔｒいことがわかり、これらの
実験事実に則りこの発明では研＠用を２〜Ｉ・・１０μ
ｍに限定した。

上肖己の実験結果はＨＦ　＋　Ｈ２Ｏ２中の化学研磨に
よる実験に基く成績でもって示したが電解研磨例えば０
ｒｂ８＋　Ｈ３Ｐ０．中の電解研磨によっても同情な結
果が得られた。

鋼板の最表層部分を研磨除去して平滑化するときに何故
一定の研四深さの範囲においてのみ鉄損が著しく改善さ
れるかという点については以下のように推定される。

すなわち最終釉焼なましの純化過程においてＮ、。

Ｓ、５ｅｆＪ″−鋼中から排除されるところ、完全には
　゛除かれ得ないので最終釉焼なまし後の鋼板のとくに
最表層部分に窒化物、　ＭｎＳ　、　ＭｎＳｅさらには
ＭｎＳ　−ＭｎＳｅ固溶体となって析出し、残留してい
る。

こうした析出物は、鉄損、なかでも履歴損失を大幅に増
加させていると老えられ、そのためにこうした析出物が
存在している表層部分を研磨除去することは、鉄損改善
に効果があると推定できる。

本とより表面平滑化、鏡面化それ自身も鉄４１改善に大
きく寄与していることは従来から知られてい１・・ると
おりである。

この発明によって得られろ表面平滑化した方向性けい累
銅板を用いて、さらにコロイド状シリカ・りん酸塩系の
コーティング処理液を塗布し、５００〜７５０°Ｃの温
度範囲で焼付は処理を行な１つて御飯表面に張力付加型
の上塗り絶縁コーティングを形成してより＠ましい製品
とすることができる（第２発明）。

コロイド状シリカ−りん酸塩系の張力付加型コーティン
グの処理ｑｐ７−とじては、特公昭５６−　、、、。

５２１１、７号、特開昭５２−２５２９６＠各公報に開
１示されるコロイド状シリカ−りん酸マグネシウム系の
コーティング処理液がこの発明に好適である。

第２発明にあっては、こうした張力付加型コーティング
の焼付は温度として５００〜７５０℃の範囲に限定され
る。この温度範囲に限定する理由は、５００’Ｃよりも
低い温度では張力付加型のコーティングの形成ができず
、逆に７５０”Ｃよりも高い温度では、張力は充分発生
してもコーティングの密着性が良くないからである。

以下この発明を実施例について居、明−１−る。

実施例 Ｇ　Ｏ，０４３％、　Ｓｉ　８．０５％、　Ｍｎ　０．
０６０％。

ｓ　ｏ、ｏｏａ％、　Ｓｅ　Ｏ，０１８％およびＳｂ　
Ｏ，０２４％を含み残部は実ｇ的にＦｅの組成よりなる
けい素帖素１材を８朋厚に熱間圧延し、中間魂なましを
はさんで２回の冷間圧延を施してＯ，ａＯ龍の最終板片
とし、湿潤水素雰囲気１中で脱炭焼なましを行ったのち
、Ａ１０８０車量部とＭ、９０２０重量部からなる８ 焼鈍分離剤を塗布し、１１８０″Ｃで１０　Ｈｒ　ＨＢ
中で最終釉焼なまｌ−を行なった。

その緩表面に残留する焼鈍分離剤を水洗で除去した。

この状態で表面酸化物の計は酸素目付帽で表わして片面
当たり０．１ｇ／ｍであった。

ついで５０℃のＨＰＯ−Ｐ　Ｏ−Ｃｒ０ａ系の研磨８　
４　２５ 液中で電、解１ｉｌ）Ｆ暦を施こした。

表２に同一試料の各研磨段階についてぞ国定した碍気特
性に及ぼす雷、解研廟量１表面粗さの影響を示す。

表　２ （注）※：重量減から換算した板厚 表２に示すように、第１発明によって鋼板の極最表層部
分を研磨するのみで、鉄損の極めて低い方向性けい素鋼
板の製造ができる。

次に表２の実施例に示す試料表面に下記に示す張力付加
型のコーティング処理液を焼付後片面８μｍの膜厚とな
るように塗布し、４００°Ｃで２分間大気中で乾燥した
後６００°Ｃで１分間Ｎ２中で焼付けた。

コーティング処理液組成 焼付後の鉄損も、電解研磨後の鉄損と変わらず、コーテ
ィングの密着性も良好であった。

発明の効果 この発明によれば、脱炭焼なまし後最終釉焼なましに先
立ってアルミナを主成分とする焼鈍分離剤を鋼板面に塗
布することによって、最終釉焼な・まし時に生成する表
面酸化物の消を、片面当シの１酸素目付量で０．８　Ｃ
１／ｍ２以下に制御することができ、かくして従来の鏡
面仕上げに不可欠とされた酸洗工程を経る必要なしに直
接化学細い又は電解研磨に供することができてぞの研判
代を酸洗による表向荒れのある場合に比（７てはるか眞
少く、しかも鉄損の改善に自著に奏効する２〜ｌＯμｍ
の研嘴代により容易に鏡面仕上げが成就できる。

また、第２発明ではさらに張力付加型コーティングの密
着性が有利に改善されろ。

【図面の簡単な説明】

第１図は７μｍの研磨量にて化学研磨を施した方向性け
い素鋼板表面の中心線平均粗さと実測鉄損改善蝋との関
係な示す図表、 第２図は化学研磨による研磨量に対する実測鉄１゜損と
板厚補正鉄損の相関関係を示す図表である。 ０、ｆ　Ｏ，２θ３　（１，！ｉ　（１５θ６中Ｃ采襞
千均超さくＲα）（μ割） 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　所望の最終板厚への冷間圧延後、脱炭焼なましＥ焼
   鈍分離剤塗布を経る最終箱焼なましとを施して２次再結
   晶を完了させ、次いで表面酸化物を除去し、化学研磨又
   は電解研磨を施す段階より成る方向性けい素鋼板の製造
   方法において、 アルミナを主成分とする焼鈍分離剤を用いて最終箱焼な
   まし時に生成する表面酸化物の量を、片面当りの酸素目
   付量であられして０．８Ｉ！／＠２以下に制限すること
   、酸洗なしに、直接化学研磨又は電解研磨を１゜片面当
   り２〜１０μｍの範囲で施すこと、の結合を特徴とする
   鉄損の低い方向性けい素鋼板の製造方法。 λ　化学研磨又は電解研磨が中心線平均粗さくＲａ’）
   で表わして０．４μｍ以下の表面の平滑さ、。 とするものである特許請求の範囲ｌ記載の方□法。 ＆　所望の最終板厚への冷間圧延後、脱炭焼なましと焼
   鈍分離剤塗布を経る最”終釉焼なましを施して２次再結
   晶を完了させ、次いで表面酸化物を除去し化学研磨又は
   電解研磨を施す段階より成る方向性けい素鋼板の製造方
   法において、 アルミナを主ｗ分とする焼鈍分離剤を用いて最終箱焼な
   まし時に生成する表面酸化物の・・・量を、片面当りの
   酸素目付量であられして０．８　、！７／ｍ”以下に制
   限すること、酸洗なしに、直接化学研磨又は′１１解（
   ｔＪｆ磨を片面当たり２−１０μｍの範囲で施すこと、
   および＠暦表面にコロイド状シリカーシん１酸塩系処理
   液を塗布し５００〜７５０°Ｃの温度範囲で熱処理して
   、張力付加型絶縁コーティングを施すこと、 の結合を特徴とする鉄損の低い方向性けい素鋼板の製ｆ
   ？方法。