JP2000038615A - 鏡面方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
鏡面方向性電磁鋼板の製造方法Info
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Abstract
囲に渡って均一に鏡面化し、電磁鋼板の磁気特性を向上
させることを目的とする。 【解決の手段】 重量%で2〜7%のSiを含有する通
常の方向性電磁鋼板の製造方法において、焼鈍分離剤と
してMgOとAl2 O3 の混合物を用い、MgOとAl
2 O3 の混合割合を重量比で3:7〜7:3としたもの
に、ビスマス塩化物を0.5〜15重量%含有すること
を特徴とする鏡面方向性電磁鋼板の製造方法。
Description
損が極めて低い方向性電磁鋼板の製造方法に関するもの
であり、特に、仕上げ焼鈍時に鋼板表面を平滑化し、鉄
損特性の改善を図る方向性電磁鋼板の製造方法に関する
ものである。
の鉄芯として用いられており、方向性電磁鋼板の磁気特
性がトランスの性能に多大な影響を与えることから鋭意
研究が進められ、その磁気特性の改善が図られてきた。
ては、例えば特開昭58−26405号公報に仕上げ焼
鈍後の材料表面にレーザービームを照射して局部歪みを
鋼板に付与することにより磁区を細分化して鉄損を低減
する技術が開示されている。また、巻き鉄芯の場合には
鉄芯に加工した後、歪み取り焼鈍を施しても磁区細分化
効果の消失しない方法が例えば特開昭62−8617号
公報に開示されている。これらの技術により鉄損レベル
はきわめて良好なものとなってきたが、さらに鉄損値の
低減を図るためには鋼板表面近傍の磁区の動きを妨害す
る地鉄表面の凹凸を除去し鋼板表面を平滑化することが
重要である。
は、近年では例えば特開平7−54155号公報に開示
されるような、仕上げ焼鈍時に使用される焼鈍分離剤に
ビスマスあるいはビスマス化合物を添加することによ
り、鋼板表面近傍の磁区の動きを阻害する地鉄表面の凹
凸を取り除き鋼板を平滑化することにより鉄損を低減す
る技術がある。
程で処理した場合、仕上げ焼鈍後の鋼板表面には1次被
膜と称されるフォルステライトを主成分とする酸化物層
が生成されている。この酸化物層は鋼板中に深く入り込
んだ状態で形成されることから磁壁移動の妨げとなり、
鉄損増加の要因の一つとなっている。しかし、1次被膜
を除去し鋼板を平滑化する方法では鋼板表面の1次被膜
だけでなく、鋼板中に入り込んだ酸化物層も除去する必
要があることから生産性が悪く工業的に実用的でない。
上げ焼鈍時に1次被膜を生成させない方法として、米国
特許第3785882号に開示されるAl2 O3 、特公
昭56−3414号公報に開示される含水珪酸塩鉱物粉
末、さらに特開昭64−62417号公報に開示される
焼鈍分離剤中に塩化物を添加する技術などが研究されて
いる。しかし、これらの方法では表面の平滑度が十分達
成されず、鉄損低減の妨げとなっていた。
鈍分離剤100重量部に対しビスマスの塩化物を塩素重
量部で0.2部以上15部以下添加する技術が開示され
ている。また、特開平7−173642号公報には、ビ
スマス単体あるいはビスマスの化合物及び金属の塩素化
合物を含み、金属酸化物及び金属水酸化物を主体とする
混合物を、金属水酸化物の割合が1.0〜25重量%で
あるようにすることにより仕上げ焼鈍時に1次被膜の生
成を阻害し、鋼板表面を平滑化して鉄損を低減する技術
が開示されている。しかし、これらの技術ではコイル状
の方向性電磁鋼板を仕上げ焼鈍した場合、部分的に1次
被膜が生成したり、金属酸化物が焼き付いて除去するの
が困難であるといった問題点があった。
ような表面平滑度の不均一を解決する手段として、塩化
物と水素との反応開始温度が600℃以上になるように
することで、表面平滑度の良好な鋼板を広い面積にわた
り均一に実現する技術が開示されている。この技術は仕
上げ焼鈍中の雰囲気ガス及び焼鈍分離剤中の水和水分を
制御することによりBiOClの分解温度を高め、一定
のHCl量を生成しようとするものである。
されている技術により、1次被膜の主要成分であるフォ
ルステライトの生成が鋼板表面の広い範囲にわたって均
一に抑制することが可能となったが、焼鈍分離剤として
用いたAl2 O3 が鋼板表面に焼き付くといった問題点
があった。Al2 O3 が鋼板表面に焼き付いた場合に
は、酸洗あるいはブラッシングなどの手段を用いても除
去するのは困難である。
板の仕上げ焼鈍工程において、1次被膜の生成を阻害し
鋼板表面を平滑化することにより低鉄損を得るための工
業的手段を提供することを目的とし、コイル状態であっ
ても均一で金属酸化物等の焼き付きの無い鏡面を得る方
法を提供するものである。
りである。 (1)重量%で2〜7%のSiを含有する珪素鋼スラブ
を熱延し、必要に応じて焼鈍を施し、1回の冷延または
中間焼鈍を挟む2回以上の冷延を行い、脱炭焼鈍後、焼
鈍分離剤を塗布、乾燥し仕上げ焼鈍を行う方向性電磁鋼
板の製造方法において、上記焼鈍分離剤として、重量比
でMgO:Al2 O3 を3:7〜7:3とした混合物
に、ビスマス塩化物を0.5〜15重量%添加したもの
か、あるいは仕上げ焼鈍中にビスマス塩化物を0.5〜
15重量%生成するビスマス塩化物と金属の塩素化合物
を添加したものを使用することを特徴とする鏡面方向性
電磁鋼板の製造方法。
て、焼鈍分離剤として用いるMgOは、そのクエン酸活
性度が100〜300であり、かつ平均粒径が1〜10
μmであることを特徴とする鏡面方向性電磁鋼板の製造
方法。 (3)上記(1)及び(2)に記載の製造方法におい
て、珪素鋼スラブがさらに重量%で0.003〜0.0
3%のBiを含有するものであることを特徴とする超低
鉄損鏡面方向性電磁鋼板の製造方法。 (4)上記(1)乃至(3)のいずれか1項に記載の製
造方法において、脱炭焼鈍時の昇温速度を100〜10
00℃/秒とすることを特徴とする超低鉄損鏡面方向性
電磁鋼板の製造方法。
る。通常、方向性電磁鋼板を一般的な工程で処理した場
合、鋼中の珪素は非常に酸化され易いため、脱炭焼鈍後
の鋼板表面には珪素を含有する酸化被膜が形成される。
MgOを主成分とする焼鈍分離剤を用いた場合には、仕
上げ焼鈍中にMgOと鋼板表面の酸化被膜が反応してフ
ォルステライト被膜を形成するが、ビスマス塩化物、あ
るいはビスマス化合物と金属塩化物の両方が焼鈍分離剤
中に存在すると鋼板表面の酸化層が除去される。
あるため、ビスマス塩化物、あるいはビスマス化合物と
金属塩化物の両方ががMgO中に存在している場合にも
焼鈍中の雰囲気バラツキや温度偏差の影響により部分的
に生成し、従ってMgOを焼鈍分離剤として用いた場合
には仕上げ焼鈍中にフォルステライトの生成を完全に抑
制することは工業的に非常に困難である。
する焼鈍分離剤の場合には、部分的に金属酸化物が鋼板
表面に焼き付きを起こすため、通常次工程で余分に付着
した焼鈍分離剤を洗浄し平坦化焼鈍を施されるが、焼き
付いた金属酸化物をコイル全体として除去する作業が大
変困難であり工業的でない。
生成を完全に抑制するのではなく、生成するフォルステ
ライトを剥離し易いものとし、かつ金属酸化物に関して
も焼き付きを生じないようにすることを考えた。すなわ
ち、焼鈍分離剤としてフォルステライトが生成するのに
必要な量のMgOを混合するとともに、生成するフォル
ステライトがBiOClの働きにより剥離し易いものと
し、焼鈍分離剤自身が鋼板表面に焼き付かないか、ある
いは焼き付いたとしても容易に除去が可能であることに
より工業的にコイル状の鋼板表面を均一に平滑化しよう
とするものである。
各種金属酸化物およびそれらの性状について鋭意検討し
た結果、MgOとAl2 O3 の特定割合の混合物にビス
マス塩化物を添加することにより上記思想の具体化が可
能で、コイル状態でも均一な鋼板の平滑表面が得られる
ことを発見し、これに基づき本発明を完成した。
て述べる。図1は焼鈍分離剤中のAl2 O3 とMgOの
混合比率と、MgOのクエン酸活性値を変えたときの鏡
面化状態を示したものである。焼鈍分離剤中にBiOC
lは4%添加している。鏡面化状態の調査は、幅60mm
×長さ300mmの試料を仕上げ焼鈍時にホイルを用いて
パッキングする時に、一重にしたものと三重にしたもの
を作成した。これは、実コイルと比較して小さな試験片
を用いてコイルの各部分の差異を評価するためである。
すなわち一重パックはコイルの端部で雰囲気の流通性の
良好な部分を、三重パックはコイルの内部で雰囲気流通
性の低い部分を表すとして評価した。一重、三重パック
とも極めて良好な鏡面である場合が◎、両方とも鏡面で
ある場合○、どちらかにフォルステライトの残存あるい
はアルミナの焼き付きが見られる場合△、それ以外を×
とした。
MgOとAl2 O3 混合比のそれぞれについて最適範囲
が存在することがわかる。Al2 O3 とMgOの混合割
合が重量比で3:7〜7:3の間で平滑度の良好な鏡面
が得られる。更に混合したMgOのクエン酸活性値が1
00〜300の範囲では極めて良好な平滑面が得られる
ことが判明した。両方の範囲が外れるところでは一重、
三重パックのどちらかの仕上げ焼鈍条件で表面平滑度が
劣る場合があった。
量%に限定するのは、0.5%未満では表面平滑化効果
が十分ではなく、15%超ではBiOClが仕上げ焼鈍
中に消失するため局部的に焼鈍分離剤としての効果が低
下し、鋼板同士の焼き付きが生じるためである。さらに
好ましくは従来の方法では得られない非常に良好な鏡面
状態が達成できることから、3〜7%の範囲が良い。
3 の混合比率を1:1とした結果の顕微鏡写真であり、
図3はMgOとAl2 O3 の混合比率を1:5に、図4
はMgO:Al2 O3 が5:1にしたものにそれぞれB
iOClを5%添加した焼鈍分離剤を用いて仕上げ焼鈍
を行った後、水洗した試料の表面外観である。使用した
MgOはクエン酸活性値が187で平均粒径は3.21
μmであった。図3ではAl2 O3 の焼き付きが見られ
全体が白っぽくなっており、図4ではフォルステライト
が残存して平滑度が低くなっているのがわかる。それに
対して図2ではAl2 O3 の焼き付きもフォルステライ
トの残存もほとんど無い極めて平滑な鏡面が形成できて
いることがわかる。
るメカニズムは詳細には明らかではないが、本発明では
通常の電磁鋼板にて形成される1次被膜と同様にフォル
ステライト被膜がまず形成するが、Al2 O3 が特定量
混合されているため、通常の電磁鋼板に形成されるよう
な強固な被膜に成らず、その後BiOClの働きでフォ
ルステライト皮膜が剥離すると推定される。
の間に限定する理由は、100未満ではフォルステライ
トの残存が多くなり、300超ではAl2 O3 の焼き付
き発生の恐れがあるためである。さらにMgOの平均粒
径を1〜10μmに限定する理由は、1μm未満では鋼
板と鋼板の間隔が狭く仕上げ焼鈍中の雰囲気流れが悪化
して磁性のバラツキが生じ易くなるためであり、10μ
m超では押し疵の原因となる恐れがあるからである。
Cl(オキシ塩化ビスマス)、BiCl3 (三塩化ビス
マス)などであるが、ビスマス化合物と金属の塩素化合
物を焼鈍分離剤中に含有させた場合でも仕上げ焼鈍の昇
温中にBiOClを生成することが判明していることか
ら、ビスマス塩化物の代わりにビスマス化合物と金属の
塩素化合物を用いても良い。ビスマス塩化物の例として
は、炭酸ビスマス、水酸化ビスマス、りん酸ビスマス、
硝酸ビスマス、硫酸ビスマス、酸化ビスマス、ハロゲン
化ビスマス、硫化ビスマス、有機酸ビスマスの1種ある
いは2種以上の混合物、金属の塩素化合物の例として
は、塩化鉄、塩化コバルト、塩化ニッケルの1種あるい
は2種以上の混合物が使用できる。
%、Al:0.029%、N:0.008%を含むスラ
ブを鋳造し、スラブ加熱後熱延し、2.2mmの熱延板と
した。1100℃で焼鈍後、0.22mmまで冷延し、8
30℃で脱炭焼鈍を行った。そして、重量組成で表1に
示す組成の焼鈍分離剤を片面当り8g/m2 塗布乾燥し、
1200℃で20時間の仕上げ焼鈍を行った。その後、
コイルの両端部と中央部から単板を切り出し歪取り焼鈍
を行った後、レーザービームを照射して磁区細分化処理
を施した。磁気測定の結果を表2に示す。なお、表1中
に示したMgOのクエン酸活性値は174、平均粒径は
3.5μmである。
に開示された技術を用いて、重量で、C:0.08%、
Si:3.30%、Al:0.025%、N:0.00
8%、Bi:0.01%、Mn:0.08%、Se:
0.025%を含むスラブを鋳造し、スラブ加熱後、熱
間圧延を行い、1100℃で5分間熱延板を焼鈍した
後、冷間圧延により0.22mm厚にした鋼板を脱炭焼鈍
し、表1に示す焼鈍分離剤を塗布し、1200℃×20
時間の仕上げ焼鈍を行った。その後、コイルの両端部と
中央部から単板を切り出し歪取り焼鈍を行った後、レー
ザービームを照射して磁区細分化処理を施した。磁気測
定の結果を表3に示す。
報に開示された技術を用いて、重量で、C:0.08
%、Si:3.23%、Al:0.027%、N:0.
008%を含むスラブを鋳造し、スラブ加熱後、熱間圧
延を行い、1100℃で5分間熱延板を焼鈍した後、冷
間圧延により0.22mm厚にした。この鋼板を加熱速度
を400℃/秒で850℃まで昇温した後、脱炭焼鈍
し、表1に示す焼鈍分離剤を塗布し、1200℃×20
時間の仕上げ焼鈍を行った。このようにして得られた同
一コイルから実施例1と同様の操作を行い、コイルの両
端部と中央部から単板を切り出し歪取り焼鈍を行った
後、レーザービームを照射して磁区細分化処理を施し
た。磁気測定の結果を表4に示す。
無くかつ表面が広い範囲にわたって均一に鏡面状態であ
る方向性電磁鋼板が得られる。この材料に磁区制御を行
うと、極めて鉄損の低い方向性電磁鋼板を製造すること
ができる。
と、MgOのクエン酸活性値を変えたときの鏡面化状態
を示す図。
焼鈍分離材を用いて処理した鋼板の表面組織顕微鏡写
真。
焼鈍分離材を用いて処理した鋼板の表面組織顕微鏡写
真。
焼鈍分離材を用いて処理した鋼板の表面組織顕微鏡写
真。
Claims (4)
- 【請求項1】 重量%で2〜7%のSiを含有する珪素
鋼スラブを熱延し、必要に応じて焼鈍を施し、1回の冷
延または中間焼鈍を挟む2回以上の冷延を行い、脱炭焼
鈍後、焼鈍分離剤を塗布、乾燥し仕上げ焼鈍を行う方向
性電磁鋼板の製造方法において、上記焼鈍分離剤とし
て、重量比でMgO:Al2 O3 を3:7〜7:3とし
た混合物に、ビスマス塩化物を0.5〜15重量%添加
したものか、あるいは仕上げ焼鈍中にビスマス塩化物を
0.5〜15重量%生成するビスマス塩化物と金属の塩
素化合物を添加したものを使用することを特徴とする鏡
面方向性電磁鋼板の製造方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の製造方法において、焼
鈍分離剤として用いるMgOは、そのクエン酸活性度が
100〜300であり、かつ平均粒径が1〜10μmで
あることを特徴とする鏡面方向性電磁鋼板の製造方法。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載の製造方法にお
いて、珪素鋼スラブが、さらに重量%で0.003〜
0.03%のBiを含有するものであることを特徴とす
る超低鉄損鏡面方向性電磁鋼板の製造方法。 - 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項に記載
の製造方法において、脱炭焼鈍時の昇温速度を100〜
1000℃/秒とすることを特徴とする超低鉄損鏡面方
向性電磁鋼板の製造方法。
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