JP2000355717A - 被膜特性と磁気特性に優れた方向性けい素鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コイルの全幅および全長にわたって欠陥のな
い均一で密着性に優れたフォルステライト被膜を得る。 【解決手段】 方向性けい素鋼板を製造するに際し、鋼
スラブ中に 0.1〜1.0 wt％のCrを含有させ、脱炭焼鈍の
際に、鋼板表層に形成される酸化膜（サブスケール）中
にスピネル型のCr酸化物を生成させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、変圧器その他の電気
機器の鉄心等の用途に用いて好適な方向性けい素鋼板お
よびその製造方法に関し、特に優れた被膜特性と磁気特
性の両者を併せて得ようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】方向性けい素鋼板は、主として変圧器ま
たは回転機器等の鉄心材料として使用され、磁気特性と
して磁束密度が高く、鉄損および磁気歪が小さいことが
要求される。特に最近では、省エネルギー、省資源の観
点から磁気特性に優れた方向性けい素鋼板に対する要求
がますます高まっている。

【０００３】磁気特性に優れた方向性けい素鋼板を得る
には、（１１０）［００１］方位、いわゆるゴス方位に
高度に集積した２次再結晶組織を得ることが肝要であ
る。かかる方向性けい素鋼板は、二次再結晶に必要なイ
ンヒビター、例えばMnＳ,MnSe, AlＮ, ＢＮ等を含む方
向性けい素鋼スラブを、加熱後、熱間圧延を行ったの
ち、必要に応じて熱延板焼鈍を施し、１回または中間焼
鈍を挟む２回以上の冷間圧延によって最終板厚とし、つ
いで脱炭焼鈍を行ったのち、鋼板にMgＯを主成分とする
焼鈍分離剤を塗布してから、最終仕上げ焼鈍を行うこと
によって製造される。そして、このような方向性けい素
鋼板の表面には、特殊な場合を除いて、フォルステライ
ト(Mg₂SiO₄) を主体とする絶縁被膜（以下、単にフォル
ステライト被膜という）が形成されているのが一般的で
ある。この被膜は、表面の電気的絶縁だけでなく、その
低熱膨張性に起因した引張応力を鋼板に付与することに
より、鉄損さらには磁気歪も効果的に改善する。

【０００４】また、一般に方向性けい素鋼板は、フォル
ステライト被膜の上にガラス質の絶縁コーティングが施
されるが、このコーティングは非常に薄く透明であるた
め、フォルステライト被膜が製品の最終的な外観を決定
する。従って、その外観の良否は製品価値を大きく左右
し、例えば地鉄が一部露出したような被膜が形成された
場合には製品として不適当とされるなど、被膜性状が製
品歩留りに及ぼす影響は極めて大きい。従って、形成さ
れたフォルステライト被膜は、外観が均一で欠陥のない
こと、またせん断、打ち抜きおよび曲げ加工等において
被膜がはく離しないように、密着性に優れることが要求
される。さらに、その表面が平滑で、鉄心として積層し
た場合に、高い占積率を有することが必要とされる。

【０００５】このようなフォルステライト被膜は最終仕
上げ焼鈍において形成されるが、その被膜形成挙動は鋼
中のMnＳ, MnSe, AIＮ等のインヒビターの挙動にも影響
するため、優れた磁気特性を得るための必須の過程であ
る二次再結晶そのものにも影響を及ぼす。また、形成さ
れたフォルステライト被膜は、二次再結晶が完了したあ
とには不要となるインヒビター成分を被膜中に吸い上げ
て鋼を純化することによっても鋼板の磁気特性の向上に
貢献する。従って、かかるフォルステライト被膜形成過
程を制御して均一な被膜を形成することは、優れた磁気
特性を有する方向性けい素鋼板を得る上で非常に重要で
ある。

【０００６】上記したように製品品質に多大な影響を及
ぼすフォルステライト絶縁被膜は、一般に以下のような
工程で形成される。まず、所望の最終板厚に冷間圧延さ
れた方向性けい素鋼板用の最終冷延板を、湿水素中で 7
00〜900 ℃の温度で焼鈍する。この焼鈍（脱炭焼鈍）に
より(1) 冷間圧延後の組織を、最終仕上げ焼鈍において
適正な二次再結晶が起こるように一次再結晶させると共
に、(2) 製品の磁気特性の時効劣化を防止するために、
鋼中に0.01〜0.10wt％程度含まれている炭素を 0.003wt
％程度以下までに脱炭し、さらに(3) 鋼中Siの酸化によ
ってSiO₂を含むサブスケールを鋼板表層に生成させる。

【０００７】その後、MgＯを主体とする焼鈍分離剤を鋼
板上に塗布してから、コイル状に巻き取り、還元性また
は非酸化性雰囲気中にて二次再結晶と純化を兼ねた最終
仕上げ焼鈍を最高1200℃程度の温度で行うことにより、
主として以下の反応式で示される固相反応によってフォ
ルステライト被膜が形成される。２MgO ＋ SiO₂ → Mg₂
SiO₄

【０００８】このようなフォルステライト被膜は、１μ
m 前後の微細結晶粒が緻密に集積したセラミックス被膜
であり、上述したように、脱炭焼鈍時に鋼板表層に生成
したSiO₂を含有するサブスケールを一方の原料として、
その鋼板上に生成させるものであるから、このサブスケ
ールの種類、量、分布等はフォルステライトの核生成や
粒成長挙動に深く関与するだけでなく、被膜結晶粒の粒
界や粒そのものの強度にも強く影響し、ひいては仕上げ
焼鈍後の被膜品質に多大な影響を及ぼす。特にインヒビ
ター成分としてAlＮを含む方向性けい素鋼板において
は、このサブスケールの物性が仕上げ焼鈍中の脱窒挙動
あるいは焼鈍雰囲気からの浸窒挙動に大きく影響し、従
って磁気特性にも大きな影響を与える。

【０００９】以上述べたように、脱炭焼鈍において鋼板
表層に形成されるサブスケールの物性を制御すること
は、優れたフォルステライト被膜を均一に形成させる上
で、また二次再結晶を適切に発現させる上で欠かせない
技術であり、方向性けい素鋼板の製造技術の重要な項目
の一つである。

【００１０】これまで方向性けい素鋼板の脱炭焼鈍に関
しては、例えば、脱炭焼鈍後の鋼板の酸素含有量を制御
する方法（特開昭59−185725号公報）、雰囲気の酸化度
を脱炭焼鈍の前部領域では0.15以上とし、引き続く後部
領域では0.75以下でかつ前部領域よりも低くする方法
（特公昭57−1575号公報）、脱炭焼鈍後に非酸化性雰囲
気中にて 850〜1050℃の熱処理を行う方法（特開平２−
240215号公報や特公昭54−24686 号公報）、脱炭焼鈍後
の冷却を 750℃以下の温度域では酸化度を 0.008以下と
して行う方法（特公平３−57167 号公報）、均熱過程に
おける水素分圧に対する水蒸気分圧の比を0.70未満に、
かつ昇温過程における水素分圧に対する水蒸気分圧の比
を均熱過程よりも低い値にする方法（特開平６−336616
号公報）、昇温速度と焼鈍雰囲気を規定する方法（特開
平７−278668号公報）など種々の方法が提案されてい
る。

【００１１】また、フォルステライト被膜の外観に大き
な影響を与えるものとして、部分的に地鉄が露出する点
状欠陥があるがこのような点状欠陥の発生を抑制する方
法としては、例えば特開昭59−226115号公報に、素材中
にMoを 0.003〜0.1 wt％の範用で含有させると共に、脱
炭焼鈍を、雰囲気温度：820 〜860 ℃、Ｐ(H₂O)/Ｐ(H ₂)
で表される雰囲気酸化度：0.30〜0.50の条件下に行い、
鋼板表面に形成されるサブスケール中のファイヤライト
(Fe₂SiO₄) とシリカ(SiO₂)の比 Fe₂SiO₄／SiO₂を0.05〜
0.45の範囲に調整する技術が開示されている。

【００１２】しかしながら、上述した方法はいずれも、
一定の効果は認められるとはいえ、必ずしも充分なもの
ではなく、ストリップの幅方向または長手方向で磁気特
性やフォルステライト被膜の密着性、厚みあるいは均一
性などが劣化する場合があり、優れた品質を有する製品
を安定して生産し、より一層の歩留り向上を図るために
は、未だ改善の余地を残していた。

【００１３】一方、方向性けい素鋼板の磁気特性の改善
技術も多種多様にわたっているが、その一つとしてMn
Ｓ, MnSe, AlＮ, ＢＮ等の主インヒビターの働きを補う
補助インヒビターの使用が挙げられる。補助インヒビタ
ーとして働く元素としては、Sb, Cu, Sn, Ge, Ni, Ｐ,
Nb, Ｖ, Mo, Cr, Bi, AsおよびPbなどが知られている
が、その中でもBiの利用により、従来レベルを大きく上
回る高磁束密度が得られることが報告されている（例え
ば特昭公54−32412 号公報、特公昭56−38652 号公報、
特再平２−814445号公報、特開平６−88173 号公報およ
び特開平８−253816号公報等）。

【００１４】しかしながら、鋼中にBiを添加した場合に
は、仕上げ焼鈍時に良好なフォルステライト被膜が得ら
れにくく、被膜形成不良により製品にならない場合が多
いという問題があった。この点を改善するものとして、
脱炭焼鈍後の酸化膜の酸素量を 600〜900 ppmとし、Mg
Ｏ：100 重量部に対し塩素化合物を塩素分で0.01〜0.10
重量部および／またはSb, Ｂ, Sr, Baの化合物の１種ま
たは２種類以上を0.05〜2.0 重量部添加した焼鈍分離剤
を塗布する技術（特開平８−232019号公報）や、MgＯを
主成分とする焼鈍分離剤の塗布量を鋼板片面当たり５g/
m²以上とする技術（特開平８−258319号公報）、仕上げ
焼鈍における雰囲気ガス流量について、雰囲気ガス流量
／鋼帯総表面積≧ 0.002（Nm³/ｈ・m²）とする技術（特
開平９−111346号公報）、焼鈍分離剤中のマグネシアの
Ｉg-loss値を 0.4〜1.5 ％にする技術（特開平10−2551
6 号公報）および脱炭焼鈍後の鋼板表面の酸素目付量を
550〜850 ppm にする技術（特開平10−152725号公報）
等が提案されている。

【００１５】その他、素材中に、CrおよびSbあるいはC
r，SnおよびSbを同時に添加し酸化層量の変動を小さく
して、仕上げ焼鈍における被膜形成を安定化する技術
（特開平４−329829号公報、特開平４−329830号公報）
や、Cr添加と脱炭焼鈍条件の組み合わせにより、板厚方
向への酸素の拡散を促進することにより、フォルステラ
イト被膜形成に必要なファイヤライト(Fe₂SiO₄) とシリ
カ(SiO₂)を厚くする技術（特開平１−46297 号公報）な
どが提案されており、これらは脱炭焼鈍板におけるサブ
スケール量に着目した技術である。

【００１６】しかしながら、これらの従来技術はいずれ
も充分なものではなく、コイルの全幅および全長にわた
って欠陥のない均一で密着性に優れた良好なフォルステ
ライト被膜を安定して形成させることはできなかった。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の問
題を有利に解決するもので、その第１の目的は、コイル
の全幅および全長にわたって欠陥のない均一で密着性に
優れたフォルステライト被膜を有し、かつ磁気特性にも
優れた方向性けい素鋼板を安定して得ることである。ま
た、この発明の第２の目的は、磁束密度の改善を目的と
して、鋼中に補助インヒビターとしてBiを含有させた場
合であっても、被膜欠陥がなく均一で密着性に優れたフ
ォルステライト被膜を有する方向性けい素鋼板を得るこ
とである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】さて、発明者らは、上記
の目的を達成すべく、特にサブスケールの性状と脱炭焼
鈍条件について綿密な検討を行った結果、脱炭焼鈍工程
において形成させる酸化膜（サブスケール）中に、スピ
ネル型のCr酸化物、とくに FeCr₂O₄または(Fe,Mn)Cr₂O₄
主体のCr酸化物を生成させることが、優れた被膜特性
を得る上で極めて有効であることの知見を得た。また、
脱炭焼鈍工程において、サブスケールの性状を上記のよ
うに調整しておけば、補助インヒビターとしてBiを含有
させた場合であっても、従来とは違って密着性に優れた
フォルステライト被膜が得られることも併せて見出し
た。この発明は、上記の知見に立脚するものである。

【００１９】すなわち、この発明の要旨構成は次のとお
りである。 １．Ｃ：0.03〜0.12wt％, Si：2.0 〜4.5 wt％, 酸可溶
性Al：0.01〜0.05wt％,Ｎ：0.003 〜0.012 wt％およびM
n：0.02〜0.5 wt％を含有するけい素鋼スラブを、熱間
圧延し、ついで１回または中間焼鈍を挟む２回以上の冷
間圧延を行ったのち、脱炭焼鈍し、ついで鋼板表面に焼
鈍分離剤を塗布してから、二次再結晶焼鈍および純化焼
鈍からなる最終仕上げ焼鈍を施す一連の工程からなる方
向性けい素鋼板の製造方法において、鋼スラブ中に 0.1
〜1.0 wt％のCrを含有させ、脱炭焼鈍の際に、鋼板表層
に形成される酸化膜（サブスケール）中にスピネル型の
Cr酸化物を生成させることを特徴とする被膜特性と磁気
特性に優れた方向性けい素鋼板の製造方法。

【００２０】２．上記１において、鋼スラブ中に、さら
に 0.005〜0.20wt％のBiを含有させることを特徴とする
被膜特性と磁気特性に優れた方向性けい素鋼板の製造方
法。

【００２１】３．上記１または２において、酸化膜（サ
ブスケール）中のスピネル型のCr酸化物の主体が、FeCr
₂O₄ または(Fe, Mn)Cr₂O₄ であることを特徴とする被膜
特性と磁気特性に優れた方向性けい素鋼板の製造方法。

【００２２】４．上記１または２において、脱炭焼鈍後
の鋼板表層の酸素目付量が片面当たリ0.35〜0.95 g/m²
で、しかも脱炭焼鈍板表面の薄膜Ｘ線回折によるFeCr₂O
₄ または(Fe, Mn)Cr₂O₄ の（２０２）ピークＩ₁ とファ
イヤライト質酸化物の（１３０）ピークＩ₀ との強度比
（Ｉ₁/Ｉ₀)が 0.2以上 1.5以下であることを特徴とする
被膜特性と磁気特性に優れた方向性けい素鋼板の製造方
法。

【００２３】５．上記１または２において、脱炭焼鈍に
際し、均熱温度を 800℃以上 900℃以下とし、少なくと
も 700℃までは平均昇温速度：10〜50℃/sで昇温すると
共に、（均熱温度−50℃）以下から均熱温度までは平均
昇温速度：１〜９℃/sで昇温し、さらに均熱時における
雰囲気酸化度（Ｐ(H₂O)/Ｐ(H₂)）を0.30〜0.50にすると
共に、加熱帯の雰囲気酸化度と均熱帯の雰囲気酸化度の
差（均熱帯の雰囲気酸化度−加熱帯の雰囲気酸化度）を
0.05〜0.20に設定することを特徴とする被膜特性と磁気
特性に優れた方向性けい素鋼板の製造方法。

【００２４】６．鋼成分としてCrとBiを複合含有し、表
面にフォルステライト被膜を有する方向性けい素鋼板で
あって、地鉄とフォルステライト質被膜の両者を合わせ
た各成分の含有量が、次の範囲Ｃ≦30 ppm、Si：2.0 〜
4.5 wt％、Al：0.005 〜0.03wt％、Ｎ：0.0015〜0.006
wt％、Mn：0.02〜0.5 wt％、Cr：0.1 〜1.0 wt％および
Bi：0.001 〜0.15wt％を満足することを特徴とする被膜
特性と磁気特性に優れた方向性けい素鋼板。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、この発明を由来するに至っ
た実験結果について説明する。実験１ 表１に示す成分組成になる種々のけい素鋼スラブを用意
し、1430℃で20分間加熱後、熱間圧延により 2.3mm厚の
熱延板とした。ついで1000℃, １分間の熱延板焼鈍後、
１回目の冷間圧延により 1.5mm厚とし、1100℃, １分間
の中間焼鈍後、２回目の冷間圧延により最終板厚：0.23
mmに仕上げた。ついで、得られた冷延板を脱脂して表面
を清浄化した後、H₂−H₂O −N₂雰囲気中にて 850℃の温
度で片面当たりの酸素目付量が0.25〜1.10 g/m² になる
ように脱炭焼鈍を施した。その際、室温からＴ₁ ℃（Ｔ
₁ ＝600, 650，700, 750, 800,850）までの昇温速度
と、Ｔ₁ ℃から 850℃までの昇温速度をそれぞれ独立
に、前者は５〜70℃/s，後者は 0.5〜20℃/sの範囲で変
化させた。また、加熱時と均熱時のＰ(H₂O)/Ｐ(H₂)で表
される雰囲気の酸化度を、それぞれ独立に 0.1〜0.7の
範囲に制御した。ついで、マグネシア：100 重量部に対
しTiO₂：10重量部を配合したMgＯを主成分とする焼鈍分
離剤をスラリー状にして、それぞれの脱炭焼鈍板コイル
に塗布し、乾操後、窒素雰囲気中にて 850℃, 20時間の
保定処理に引き続き、窒素：25％，水素：75％の雰囲気
中にて10℃/hr の速度で1150℃まで昇温する二次再結晶
焼鈍を施したのち、水素雰囲気中で1200℃, ５時間の仕
上げ焼鈍を行った。

【００２６】

【表１】

【００２７】かくして得られたコイルのフォルステライ
ト被膜の外観と曲げ密着性および磁気特性を評価したと
ころ、鋼中にCrを 0.1〜1.0 wt％の範囲で含有させた時
に、非常に優れた被膜特性と磁気特性が得られる場合が
あることが判明した。それらの場合は全て、常温から少
なくとも 700℃までの昇温速度が10℃/s以上50℃/s以
下、また 700℃以上 800℃以下の温度域から 850℃まで
の昇温速度が１℃/s以上９℃/s以下で、しかも均熱時の
雰囲気酸化度が0.30〜0.50で、かつ（均熱帯の雰囲気酸
化度−加熱帯の雰囲気酸化度）が0.05〜0.20の条件で脱
炭焼鈍が施され、しかも脱炭焼鈍後の鋼板表層の酸素目
付量が0.35〜0.95 g/m² の範囲を満足する場合であっ
た。

【００２８】一例として、鋼中Cr量が 0.1〜1.0 wt％の
素材について、加熱帯の雰囲気酸化度が0.35，均熱帯の
雰囲気酸化度が0.45で、脱炭焼鈍後の鋼板表層の酸素目
付量が0.35〜0.95 g/m² の範囲の場合に、常温から 700
℃までおよび 800℃から 850℃までの昇温速度が製品板
の被膜特性および磁気特性に及ぼす影響について調べた
結果を図１に示す。なお、各特性の評価基準は次のとお
りである。 ○--- 被膜特性：外観良好で、曲げ密着性は25mm以下、
かつ磁気特性：Ｂ₈ ≧1.95（Ｔ），Ｗ_17/50 ≦0.82（W/
kg）。 △--- 被膜特性：所々に地鉄が露出する点状欠陥があっ
て外観はやや劣り、曲げ密着性は35mm以下、あるいは磁
気特性：1.95＞Ｂ₈ ≧1.92（Ｔ），0.82＜Ｗ_17/50 ≦0.
90（W/kg）。 ×--- 被膜特性：被膜欠陥が目立って多いか、曲げ密着
性が40mm以上、あるいは磁気特性：Ｂ₈ ＜1.92（Ｔ），
Ｗ_17/50 ＞0.90（W/kg）。

【００２９】同図に示したとおり、優れた被膜特性と磁
気特性が同時に得られる場合は、常温から 700℃までの
昇温速度が10〜50℃/sで、かつ 800℃から 850℃までの
昇温速度が１〜９℃/sを満足する場合であった。

【００３０】そこで、次に、これらのサブスケールの性
状について詳細な検討を行った。その結果、優れた被膜
特性と磁気特性が得られた条件では、脱炭焼鈍後の鋼板
表層の酸素目付量が0.35〜0.95 g/m² の範囲にあって、
かつサブスケール中に従来から報告されているファイヤ
ライト質酸化物（Fe₂SiO₄ や(Fe, Mn)₂SiO₄ が主体）や
シリカ以外に、スピネル型のCr酸化物が生成しているこ
とが判明した。また、このスピネル型Cr酸化物の主体は
FeCr₂O₄あるいは(Fe, Mn)Cr₂O₄ 等であることも判明し
た。

【００３１】図２は、脱炭焼鈍板の表面を薄膜Ｘ線回折
により調査した結果で、(a) はスピネル型のCr酸化物が
生成していない場合、(b) はスピネル型のCr酸化物が生
成している場合の例である。また、図３は、薄膜Ｘ線回
折によリスピネル型のCr酸化物の存在が判明した脱炭焼
鈍板サブスケールを、表面からグロー放電分光（ＧＤ
Ｓ）により分析した結果を示したものであるが、同図に
よれば、表層直下にCrが濃化しているのが分かり、これ
はスピネル型のCr酸化物と考えられる。なお、鋼中にCr
を 0.1〜1.0 wt％含有した素材でも、被膜特性や磁気特
性が劣るものもあったが、これらはいずれも、サブスケ
ール中にCr酸化物が生成していないか、あるいはCr酸化
物が生成していてもコランダム型のみの場合であり、さ
らには表面にファイヤライト質酸化物が生成していない
場合もあった。

【００３２】次に、サブスケール中の FeCr₂O₄または(F
e, Mn)Cr₂O₄ 量と被膜・磁気特性との関係を求めるため
に、脱炭焼鈍後の鋼板表層における酸素目付量が0.35〜
0.95g/m²の範囲で、脱炭焼鈍板表面の薄膜Ｘ線回折によ
る FeCr₂O₄または(Fe, Mn)Cr ₂O₄ の（２０２）ピークＩ
₁ とファイヤライト質酸化物の（１３０）ピークＩ₀と
の強度比（Ｉ₁/Ｉ₀ ）と製品板の磁気特性および被膜特
性との関係について調査した。その結果を図４に示す。

【００３３】同図に示したとおり、 Ｉ₁/Ｉ₀ が 0.2以
上 1.5以下の範囲で良好な被膜特性と磁気特性が併せて
得られることが判明した。なお、Ｉ₁/Ｉ₀ ＜0.2 の場合
は、ファイヤライト質酸化物の生成量が多すぎるか、あ
るいはスピネル型のCr酸化物の生成量が不足するために
やや特性が劣ったものと考えられる。一方、Ｉ₁/Ｉ₀ ＞
1.5 の場合は、ファイヤライト質酸化物が少なすぎる
か、あるいはコランダム型のCr酸化物が多いために特性
が劣ったものと考えられる。

【００３４】次に、従来、フォルステライト被膜が生成
しにくかった、鋼中にBiを含有する素材についても、サ
ブスケール中に FeCr₂O₄または(Fe, Mn)Cr₂O₄ を主体と
するスピネル型のCr酸化物を生成させることによって、
優れた被膜特性と磁気特性の両立が図れるかどうかの検
討を行った。

【００３５】実験２ 表２に示す種々の成分組成になるけい素綱スラブを、14
20℃で20分間加熱後、熱間圧延により 2.5mm厚の熱延板
とした。ついで1000℃, １分間の熱延板焼鈍後、１回目
の冷間圧延により板厚：1.6 mmとし、1050℃, １分間の
中間焼鈍後、２回目の冷間圧延により最終板厚：0.23mm
に仕上げた。その際、圧延ロール出側直後の鋼板温度が
200℃となる圧延を少なくとも２パス行った。ついで、
得られた冷延板を脱脂して表面を清浄化したのち、H₂−
H₂O −N₂雰囲気中にて 830℃の温度で、片面当たりの酸
素目付量が0.25〜1.10 g/m² になるように脱炭焼鈍を施
した。その際、室温からＴ₁ ℃（Ｔ₁ ＝600, 650, 700,
740,780, 820) までの昇温速度と、Ｔ₁ ℃から 830℃
までの昇温速度をそれぞれ独立に、前者は５〜70℃/s，
後者は 0.5〜20℃/sの範囲で変化させた。また、均熱時
のＰ(H₂O)/Ｐ(H₂)で表される雰囲気の酸化度を0.30〜0.
50の範囲にすると共に、加熱帯の雰囲気酸化度は、（均
熱帯の雰囲気酸化度−加熱帯の雰囲気酸化度）が0.05〜
0.20になるように調整した。ついで、マグネシア：100
重量部に対しTiO₂：８重量部, Sr化合物（Sr換算）：１
重量部を配合した、MgＯを主成分とする焼鈍分離剤をス
ラリー状にして、それぞれの脱炭焼鈍板コイルに塗布
し、乾燥後、窒素雰囲気中にて 800℃まで焼鈍し、つい
で窒素：25％、水素：75％の雰囲気中にて15℃／hrの速
度で1150℃まで昇温する二次再結晶焼鈍を施したのち、
水素雰囲気中で1200℃, ５時間の仕上げ焼鈍を行った。

【００３６】

【表２】

【００３７】かくして得られたコイルのフォルステライ
ト被膜の外観と曲げ密着性および磁気特性を評価したと
ころ、鋼中Cr量が 0.1〜1.0 wt％の素材の場合に、常温
から少なくとも 700℃までの昇温速度が10℃/s以上50℃
/s以下で、 700℃以上 780℃以下の温度域から 830℃ま
での昇温速度が１℃/s以上９℃/s以下の条件で脱炭焼鈍
が行われ、かつ脱炭焼鈍後鋼板表層の酸素目付量が0.35
〜0.95 g/m² の範囲を満足する場合に優れた被膜特性と
磁気特性が併せて得られることが判明した。

【００３８】鋼中Cr量が 0.1〜1.0 wt％の素材で、脱炭
焼鈍後鋼板表層の酸素目付量が0.35〜0.95 g/m² の範囲
の時に、常温から 700℃までおよび 780℃から 830℃ま
での昇温速度が製品板の被膜特性および磁気特性に及ぼ
す影響について調べた結果を図５に示す。なお、各特性
の評価基準は次のとおりである。 ○--- 被膜特性：外観良好で、曲げ密着性は25mm以下、
かつ磁気特性：Ｂ₈ ≧1.96（Ｔ），Ｗ_17/50 ≦0.80（W/
kg）。 △--- 被膜特性：所々に地鉄が露出する点状欠陥があ
り、白っぽい被膜で外観はやや劣り、曲げ密着性は35mm
以下、あるいは磁気特性：1.96＞Ｂ₈ ≧1.92（Ｔ），0.
80＜Ｗ_17/50 ≦0.90（W/kg）。 ×--- 被膜特性：被膜欠陥が目立って多いか、曲げ密着
性が40mm以上、あるいは磁気特性：Ｂ₈ ＜1.92（Ｔ），
Ｗ_17/50 ＞0.90（W/kg）。

【００３９】同図に示したとおり、優れた被膜特性と磁
気特性が同時に得られる場合は、常温から 700℃までの
昇温速度が10〜50℃/sで、かつ 780℃から 830℃までの
昇温速度が１〜９℃/sを満足する場合であった。

【００４０】次に、これらのサブスケール性状を詳細に
調査したところ、優れた被膜特性と磁気特性が得られた
条件では、実験１の場合と同様に、サブスケール中に従
来から報告されているファイヤライト質酸化物（Fe₂SiO
₄ や(Fe, Mn)₂SiO₄ が主体）やシリカ以外に、 FeCr₂0₄
または(Fe, Mn)Cr₂O₄ を主体とするスピネル型のCr酸化
物が生成していることが判明した。

【００４１】そこで、次に、実験１の場合と同様に、脱
炭焼鈍板表面の薄膜Ｘ線回折によるFeCr₂O₄または(Fe,
Mn)Cr₂O₄ の（２０２）ピークＩ₁ とファイヤライト質
酸化物の（１３０）ピークＩ₀ との強度比（Ｉ₁/Ｉ₀ ）
と製品板の磁気特性および被膜特性との関係について調
査した。得られた結果を図６に示すが、実験１の場合と
同様、Ｉ₁/Ｉ₀ が 0.2以上 1.5以下の範囲で良好な被膜
特性と磁気特性が得られている。

【００４２】次に、サブスケール中にスピネル型のCr化
合物が生成していない場合としている場合の脱炭焼鈍板
試料について、グロー放電分光（ＧＤＳ）により表層部
の成分分析を行った結果を図７に示す。同図に示したと
おり、スピネル型のCr化合物が生成している試料では、
表層直下にCrが濃化しているばかりか、Siプロファイル
の形状もスピネル型のCr化合物が生成していない場合に
比べて異なっているのが分かる。スピネル型のCr酸化物
の存在だけでなく、この変化も被膜特性の向上に寄与し
ていると考えられる。

【００４３】この発明に従い、サブスケール中に FeCr₂
O₄または(Fe, Mn)Cr₂O₄ を適量存在させることによっ
て、良好な被膜特性および磁気特性が得られる理由は、
次のように考えられる。FeCr₂O₄ は仕上げ焼鈍中は次式
に従ってMgＯと反応する。 FeCr₂O₄ + MgO → (Mg_x Fe_1-x )O + Fe_x Mg_1-x Cr₂O₄ この時生成する (Mg_x Fe_1-x )OはMgＯとSiO₂の固相反応
によるフォルステライト生成を促進する。重要なのは、
(Mg_x Fe_1-x )Oの生成位置が鋼板表面ではなく、鋼板の
表面からやや内部にあることであり、この位置でフォル
ステライト生成が促進されることにより、被膜が剥離し
難くなるすなわち被膜密着性が向上するものと考えられ
る。また、仕上げ焼鈍の初期に被膜形成反応が促進され
ることで、二次再結晶に大きな影響を及ぼす仕上げ焼鈍
中の窒化・脱窒反応の変動が小さくなり、磁性の向上と
安定化に寄与するものと考えられる。

【００４４】脱炭焼鈍を、常温から少なくとも 700℃ま
での昇温速度が10〜50℃/s、（均熱温度−50℃）以下の
温度域から均熱温度までの昇温速度が１〜９℃/sで、し
かも均熱時の雰囲気酸化度が0.30〜0.50で、かつ（均熱
帯の雰囲気酸化度−加熱帯の雰囲気酸化度）が0.05〜0.
20の条件下で行うことによって、被膜組成を制御できる
理由について、発明者らは次のように考えている。すな
わち、発明者らは、脱炭焼鈍板を、５%HCl・60℃・60秒
間の条件下で酸洗したときの酸洗減量を調べたところ、
脱炭焼鈍条件によって酸洗減量値は大きく変化し、酸洗
減量が少ないほど磁気特性だけでなく被膜特性も向上す
る傾向にあることが分かった。この酸洗減量値は、サブ
スケール最表面の性質を反映すると考えられ、従って何
らかの形で被膜形成初期の反応に影響されていると考え
られる。

【００４５】そこで、脱炭焼鈍条件と酸洗減量との関係
を調べたところ、昇温速度と雰囲気酸化度を上述の範囲
に制御した場合には、そうでない場合に比べて酸洗減量
値が格段に減少することが判明した。酸洗減量値が低下
する理由については、特に（均熱温度−50℃）以下の温
度域から均熱温度到達までの昇温速度を遅くすると共
に、雰囲気酸化度を所定の範囲に調整することによっ
て、酸化初期に緻密な酸化膜が形成されるためと考えら
れ、従って、これらの条件がその後に形成されるサブス
ケール性状の大きな支配因子になっていると考えられ
る。

【００４６】また、先に述べたように、Crは脱炭焼鈍時
の酸化を促進するので、その添加量が多いと不均一な酸
化を促し、かえって被膜欠陥を生じ易くするけれども、
酸化初期に相当する（均熱温度−50℃）以下の温度域か
ら均熱温度までの昇温速度を１〜９℃/sと遅くすること
によって、比較的均一に酸化を進行させる効果もあると
考えられる。

【００４７】なお、前述したように、Cr添加は鋼板の比
抵抗を増加させるので、添加量が多い方が渦電流損の低
減には有利に働くが、Cr添加により飽和磁束密度は低下
するので、一概に添加量が多い方が鉄損低減につながる
とはいえないこともあって、インヒビターとしてAlＮを
用いる場合のCr添加量の上限は、主に二次再結晶不良に
よる磁性劣化や被膜特性の劣化の観点から従来約 0.3wt
％に止まっていた。しかしながら、この発明によれば、
Cr量が約 0.4〜1.0 wt％と多い場合であっても、良好に
二次再結晶させ得るだけでなく、優れたフォルステライ
ト被膜を得ることができ、その結果、飛躍的に低い鉄損
の製品を安定して製造することが可能になったのであ
る。

【００４８】次に、この発明の製造方法において、素材
の成分組成を前記の範囲に限定した理由について説明す
る。 Ｃ：0.03〜0.12wt％ Ｃは、熱間圧延時のα−γ変態を利用して結晶組織の改
善を行うために重要な成分であるが、含有量が0.03wt％
に満たないと良好な一次再結晶組織が得られず、一方0.
12％を超えると脱炭が難しくなって脱炭不良となり磁気
特性の劣化を招くので、Ｃは0.03〜0.12wt％の範囲に限
定した。

【００４９】Si：2.0 〜4.5 wt％ Siは、製品の電気抵抗を高め、渦電流損を低減させる上
で重要な成分である。しかしながら、含有量が 2.0wt％
に満たないと最終仕上げ焼鈍中にα−γ変態によって結
晶方位が損なわれ、一方 4.5wt％を超えると冷延性に問
題があるため、2.0 〜4.5 wt％の範囲に限定した。

【００５０】酸可溶性Al：0.01〜0.05wt％, Ｎ：0.003
〜0.012 wt％ 酸可溶AlおよびＮは、AlＮインヒビターを形成させるた
めに必要な元素であり、良好な二次再結晶を行うために
は、酸可溶Al：0.01〜0.05wt％、Ｎ：0.003 〜0.012 wt
％の範囲が不可欠である。いずれも、上限を超える量で
はAlＮの粗大化を招いて抑制力を失い、一方下限に満た
ないAlＮの量が不足する。

【００５１】Mn：0.02〜0.5 wt％ Mnは、Siと同様に電気抵抗を高め、また製造時の熱間加
工性を向上させる重要な元素である。この目的のために
は0.02wt％以上含有させる必要があるが、0.5wt％を超
えて含有させると、γ変態を誘起して磁気特性の劣化を
招くので、Mn量は0.02〜0.5 wt％の範囲に限定した。

【００５２】Cr：0.1 〜1.0 wt％ Crは、この発明において特に重要な元素であり、このCr
を鋼中に適量添加することによって脱炭焼鈍工程におい
て生成させる酸化膜（サブスケール）中にスピネル型の
Cr化合物を生成させることができる。しかしながら、含
有量が 0.1wt％に満たないとスピネル型のCr化合物を生
成させることができず、一方 1.0wt％を超えると脱炭が
難しくなって脱炭不良となり磁気特性が劣化するので、
Cr含有量は 0.1〜1.0 wt％の範囲に限定した。

【００５３】Bi：0.005 〜0.20wt％ また、この発明では、さらにBiを含有させることもでき
る。このBiは、磁気特性を大きく向上させ高磁束密度の
素材を得るのに有効な元素であるが、含有量が0.005 wt
％に満たないとその添加効果に乏しく、一方0.20wt％を
超えると良好な−次再結晶組織が得られず、磁束密度の
向上がみられなくので、Biは 0.005〜0.20wt％の範囲で
含有させるものとした。

【００５４】さらに、この発明では、必要に応じ、イン
ヒビター形成元素としてＳおよび／またはSeを、また磁
束密度改善成分としてSb，Cu，Sn，Ge，Ni，Ｐ，Nbおよ
びＶのうちから選んだ１種または２種以上を、さらに表
面性状改善成分としてMoを適宜含有させることができ
る。これらの好適含有量は次のとおりである。

【００５５】Seおよび／またはＳ：0.010 〜0.040 wt％ SeおよびＳは、Mnと結合し、インヒビターMnSe，MnＳと
して機能するものであるが、単独または併用いずれの場
合においても含有量が 0.010wt％に満たないとインヒビ
ター機能が十分ではなく、一方 0.040wt％を超えるとス
ラブ加熱の際に必要とする温度が高くなりすぎて実用的
でないので、SeまたはＳは単独または併用いずれの場合
においても含有量は 0.010〜0.040 wt％程度が好まし
い。

【００５６】Sb：0.005 〜0.20wt％ Sbは、含有量が 0.005wt％に満たないとその添加効果に
乏しく、一方0.20wt％を超えると脱炭性が悪くなるの
で、Sb量は 0.005〜0.20wt％程度とするのが好ましい。 Cu：0.01〜0.20wt％ Cuは、含有量が0.01wt％に満たないとその添加効果に乏
しく、一方0.20wt％を超えると酸洗性が悪化するので、
Cu量は0.01〜0.20wt％程度とするのが好ましい。 Sn：0.02〜0.30wt％，Ge：0.02〜0.30wt％ Sn，Geはそれぞれ、含有量が0.02wt％に満たないとその
添加効果がなく、一方0.30wt％を超えると良好な一次再
結晶組織が得られないので、Sn，Ge量はそれぞれ0.02〜
0.30wt％程度とするのが好ましい。 Ni：0.01〜0.50wt％ Niは、含有量が0.01wt％未満ではその添加効果に乏し
く、一方0.50wt％を超えると熱間強度の低下を招くの
で、その含有量は0.01〜0.50wt％程度とするのが好まし
い。 Ｐ：0.002 〜0.30wt％ Ｐは、含有量 0.002wt％未満ではその添加効果に乏し
く、一方0.30wt％を超えると良好な一次再結晶組織が得
られないので、Ｐ量は0.002 〜0.30wt％程度とするのが
好ましい。 Nb：0.003 〜0.10wt％，Ｖ：0.003 〜0.10wt％ Nb, Ｖはそれぞれ、含有量が 0.003wt％に満たないとそ
の添加効果に乏しく、一方0.10wt％を超えると脱炭性の
劣化を招くので、Nb，Ｖ量はそれぞれ 0.003〜0.10wt％
程度とするのが好ましい。

【００５７】Mo：0.005 〜0.10wt％ Moは、表面性状の改善に有効に寄与する元素であるが、
含有量が 0.005wt％に満たないとその添加効果に乏し
く、一方0.10wt％を超えると脱炭性が悪くなるので、Mo
量は 0.005〜0.10wt％程度とするのが好ましい。

【００５８】次に、この発明法における好適製造条件に
ついて説明する。通常の製鋼法で上記の好適成分組成に
調整した溶鋼を、連続鋳造法または造塊法で鋳造し、必
要に応じて分塊工程を挟んでスラブとしたのち、1100〜
1450℃の温度範囲でスラブ加熱を行い、その後熱間圧延
を行う。ついで、必要に応じて熱延板焼鈍を施したの
ち、１回または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延によ
って最終板厚の冷延板とする。なお、最終冷延工程にお
いて、圧延ロール出側直後の鋼板温度が 150〜300 ℃と
なる圧延を少なくとも１パス行うことは有利である。

【００５９】ついで、脱炭焼鈍を行うが、この発明で
は、この脱炭焼鈍工程が最も重要であり、この脱炭焼鈍
によってサブスケール中にスピネル型のCr酸化物を生成
させるのである。この時、サブスケール量については、
鋼板表層の酸素目付量（片面当たり）で0.35〜0.95 g/m
² 程度とするのが好ましい。また、生成するスピネル型
のCr酸化物量については、脱炭焼鈍板表面の薄膜Ｘ線回
折による FeCr₂O₄または(Fe, Mn)Cr₂O₄ の（２０２）ピ
ークＩ₁ とファイヤライト質酸化物の（１３０）ピーク
Ｉ₀ との強度比（Ｉ₁/Ｉ₀)が 0.2〜1.5 の範囲を満足す
る程度とするのが好適である。

【００６０】ここに、上記したような適量のスピネル型
Cr酸化物を含有するサブスケールを形成するには、均熱
温度を 800〜900 ℃とし、少なくとも 700℃までは平均
昇温速度：10〜50℃/sで昇温すると共に、（均熱温度−
50℃）以下から均熱温度までは平均昇温速度：１〜９℃
/sで昇温し、さらに均熱時における雰囲気酸化度（Ｐ(H
₂O)/Ｐ(H₂)）を0.30〜0.50にすると共に、加熱帯の雰囲
気酸化度と均熱帯の雰囲気酸化度の差（均熱帯の雰囲気
酸化−加熱帯の雰囲気酸化度）を0.05〜0.20に設定した
条件で脱炭焼鈍を行えば良い。なお、このような脱炭焼
鈍に引き続いて30〜200ppm程度鋼板を窒化させる処理を
行ってもよい。

【００６１】ついで、脱炭焼鈍板の表面に、MgＯを主成
分とする焼鈍分離剤をスラリー状にして塗布したのち、
乾燥する。ここで、焼鈍分離剤として用いるMgＯは、水
和量（20℃，６分間にて水和後、1000℃，１時間の強熱
による減量）が１〜５％の範囲のものを用いるのが良
い。というのは、MgＯの水和量が１％未満ではフォルス
テライト被膜の生成が不充分となり、一方５％を超える
とコイル層間への持ち込み水分量が多くなりすぎ、鋼板
の追加酸化量が多くなるため、良好なフォルステライト
被膜が得難いからである。

【００６２】また、30℃でのクエン酸活性度（CAA 40）
は30秒から 160秒のものを用いるのが良い。というの
は、30秒未満では反応性が強すぎてフォルステライトが
急激に生成するため剥落し易く、一方 180秒を超えると
反応性が弱すぎてフォルステライト生成が進行しないか
らである。また、BET （比表面積）は、10〜40 m²/g 程
度のものを用いるのが良い。というのは、10 m²/g 未満
では反応性が弱すぎてフォルステライト生成が進行せ
ず、一方 40 m²/gを超えると反応性が強すぎてフォルス
テライトが急激に生成し、剥落し易くなるからである。

【００６３】さらに、焼鈍分離剤の塗布量は、鋼板片面
当たリ４〜10 g/m² 程度とするのが好ましい。というの
は、塗布量が４ g/m² より少ないとフォルステライトの
生成が不充分となり、一方10 g/m² を超えるとフォルス
テライト被膜が過剰に生成し厚くなるため、占積率の低
下を来すからである。また、この焼鈍分離剤中には、被
膜特性および磁気特性の一層の均一性向上を目的とし
て、TiO₂, SnO_2, Fe₂O_3, CaOのような酸化物、 MgSO₄や
SnSO₄ のような硫化物、Na₂B₄O₇ のようなＢ系化合物、
Sb₂O₃ やSb₂(SO₄)₃ のようなSb系化合物ならびにSrSO₄,
Sr(OH)₂・8H₂OのようなSr化合物のうちから選んだ１種
または２種以上を含有させることもできる。

【００６４】ついで、二次再結晶および純化焼鈍（最終
仕上げ焼鈍）を施したのち、りん酸塩系の絶縁コーティ
ング好ましくは張力を有する絶縁コーティングを施して
製品とする。ここに、二次再結晶焼鈍は、 700〜1000℃
程度の温度で10〜70時間程度保定焼鈍を行ったのち、昇
温する方法、あるいは保定を行わずに昇温する方法のい
ずれでもよい。また、最終冷延後、最終仕上げ焼鈍後ま
たは絶縁コーティング後に、既知の磁区細分化処理を行
うこともでき、この場合にはより一層の鉄損低減効果が
期待できる。

【００６５】上記の方法により、被膜特性に極めて優れ
た方向性けい素鋼板を得ることができるが、特にこの発
明では、前述したような、従来は密着性の良い被膜が得
難いとされた、鋼中に補助インヒビターとしてBiを含有
する素材についても、被膜欠陥がなく均一で密着性に優
れたフォルステライト被膜を得ることができ、従ってこ
の鋼板は、従来に比べて一段と優れた磁気特性と良好な
被膜特性とを併せ持つことになる。ここに、上記したBi
含有鋼板は、その製造過程とくに脱炭焼鈍工程および純
化焼鈍工程において成分組成が変化するが、製品板にお
ける好適成分組成範囲は次のとおりである。 Ｃ≦30 ppm、 Si：2.0 〜4.5 wt％、 Al：0.005 〜0.03wt％、 Ｎ：0.0015〜0.006 wt％、 Mn：0.02〜0.5 wt％、 Cr：0.1 〜1.0 wt％および Bi：0.001 〜0.15wt％

【００６６】

【実施例】実施例１ Ｃ：0.068 wt％，Si：3.45wt％，Mn：0.071 wt％，酸可
溶性Al：0.025 wt％，Ｎ：0.0082wt％，Se：0.020 wt
％，Cu：0.10wt％、Sb：0.043 wt％およびCr：0.20wt％
を含有するけい素鋼スラブを、1430℃で30分間加熱後、
熱間圧延を施して2.2 mm厚の熱延板とした。ついで1000
℃, １分間の熱延板焼鈍後、２回目の冷間圧延により板
厚：1.5 mmとし、1100℃, １分間の中間焼鈍後、２回目
の冷間圧延により最終板厚：0.23mmに仕上げた。つい
で、得られた冷延板に、H₂−H₂O −N₂雰囲気中にて 840
℃の脱炭焼鈍を施した。その際、昇温速度と雰囲気酸化
度Ｐ(H₂O)/Ｐ(H₂)を表３に示すように種々に変更した。
また、均熱時間や最終冷延後（脱炭焼鈍前）の電解脱脂
条件（有無を含めて）等を適宜変更して、酸素目付量
（片面当たり）を0.25〜1.10 g/m² の範囲に調整した。
ついで、マグネシア：100 重量部に対しTiO₂：７重量部
およびSr化合物（Sr換算）：１重量部およびSnO₂：３重
量部を配合した、MgＯを主成分とする焼鈍分離剤をスラ
リー状にして、それぞれの脱炭焼鈍板コイルに塗布し、
乾燥させてから、窒素雰囲気中にて 850℃, 20時間の保
定処理に引き続き、窒素：30％、水素：70％の雰囲気中
にて15℃/hr の速度で1150℃まで昇温する二次再結晶焼
鈍を施したのち、1200℃の水素雰囲気中で５時間の純化
焼鈍を行った。しかるのち、りん酸マグネシウムとコロ
イダルシリカを主成分とするコーティングを施した。

【００６７】かくして得られた各製品板の磁気特性（磁
束密度Ｂ₈ 、鉄損Ｗ_17/50)および被膜特性（曲げ密着
性、被膜外観）について調査した結果を表３に併記す
る。なお、被膜の曲げ密着性は５mm間隔の種々の径を有
する丸棒に試験片を巻き付け、被膜が剥離しない最少径
で評価した。

【００６８】

【表３】

【００６９】同表から明らかなように、この発明法に従
い製造した適合例はいずれも、良好な被膜特性および磁
気特性を示している。また、これらの適合例では、脱炭
焼鈍板表面の薄膜Ｘ線回折による FeCr₂O₄または(Fe, M
n)Cr₂O₄ の（２０２）ピークＩ₁ とファイヤライト質酸
化物の（１３０）ピークＩ₀ との強度比（Ｉ₁/Ｉ₀ ）は
全て 0.2以上 1.5以下であった。

【００７０】実施例２Ｃ：0.073 wt％，Si：3.43wt％，
Mn：0.069 wt％，酸可溶性Al：0.026 wt％，Ｎ：0.0091
wt％，Se：0.018 wt％，Cu：0.10wt％，Sb：0.044 wt
％，Cr：0.30wt％およびBi：0.040 wt％を含むけい素鋼
スラブを、1430℃で30分間加熱後、熱間圧延により 2.7
mm厚の熱延板とした。ついで1000℃, １分間の熱延板焼
鈍後、１回目の冷間圧延により板厚：1.8 mmとし、1050
℃, １分間の中間焼鈍後、２回目の冷間圧延により最終
板厚：0.23mmに仕上げた。ついで、得られた冷延板に、
H₂−H₂O −N₂雰囲気中にて 850℃の脱炭焼鈍を施した。
その際、昇温速度と雰囲気酸化度Ｐ(H₂O)/Ｐ(H₂)を表４
に示すように種々に変更した。また、均熱時間や最終冷
延後（脱炭焼鈍前）の電解脱脂条件（有無を含めて）等
を適宜変更して、酸素目付量（片面当たり）を0.25〜1.
10 g/m² の範囲に調整した。ついで、マグネシア： 100
重量部に対しTiO₂：10重量部およびSr化合物（Sr換
算）：２重量部を配合した、MgＯを主成分とする焼鈍分
離剤をスラリー状にして、それぞれの脱炭焼鈍板コイル
に塗布し、乾燥させた後、窒素雰囲気中にて 800℃まで
焼鈍してから、窒素：20％，水素：80％の雰囲気中にて
20℃/hr の速度で1150℃まで昇温する二次再結晶焼鈍を
施したのち、1200℃の水素雰囲気中で５時間の純化焼鈍
を行った。しかるのち、りん酸マグネシウムとコロイダ
ルシリカを主成分とするコーティングを施した。かくし
て得られた各製品板の磁気特性（磁束密度Ｂ₈ 、鉄損Ｗ
_17/50)および被膜特性（曲げ密着性、被膜外観）につい
て調査した結果を表４に併記する。

【００７１】

【表４】

【００７２】同表から明らかなように、この発明法にに
れば、従来、密着性の良い被膜が得難いとされた含Bi材
についても、良好な被膜特性を得ることができた。ま
た、これらの適合例はいずれも、脱炭焼鈍板表面の薄膜
Ｘ線回折による FeCr₂O₄または(Fe, Mn)Cr₂O₄ の（２０
２）ピークＩ₁ とファイヤライト質酸化物の（１３０）
ピークＩ₀ との強度比（Ｉ₁/Ｉ₀ ）は全て 0.2以上 1.5
以下であった。

【００７３】実施例３ Ｃ：0.050 wt％，Si：3.26wt％，Mn：0.085 wt％，酸可
溶性Al：0.012 wt％，Ｎ：0.0045wt％，Cu：0.12wt％、
Sb：0.013 wt％およびCr：0.15wt％を含むけい素鋼スラ
ブを、1200℃で30分間加熱後、熱間圧延により 2.2mm厚
の熱延板とした。ついで1000℃, １分間の熱延板焼鈍
後、冷間圧延により最終板厚：0.30mmの冷延板に仕上げ
た。ついで、得られた冷延板に、H₂−H₂O −N₂雰囲気中
にて 830℃の脱炭焼鈍を施した。その際、昇温速度と雰
囲気酸化度Ｐ(H₂O)/Ｐ(H₂)を表５に示すように種々に変
更した。また、均熱時間や最終冷延後（脱炭焼鈍前）の
電解脱脂条件（有無を含めて）等を適宜変更して、酸素
目付量（片面当たり）を0.25〜1.10 g/m² の範囲に調整
した。ついで、マグネシア： 100重量部に対しTiO₂：1.
5 重量部およびSr化合物（Sr換算）：1.5 重量部を配合
した、MgＯを主成分とする焼鈍分離剤をスラリー状にし
て、それぞれの脱炭焼鈍板コイルに塗布し、乾燥させた
後、窒素雰囲気中にて780 ℃まで焼鈍してから、窒素：
25％，水素：75％の雰囲気中にて25℃/hr の速度で1150
℃まで昇温する二次再結晶焼鈍を施したのち、1200℃の
水素雰囲気中で５時間の純化焼鈍を行った。しかるの
ち、りん酸マグネシウムとコロイダルシリカを主成分と
するコーティングを施した。かくして得られた各製品板
の磁気特性（磁束密度Ｂ₈ 、鉄損Ｗ_17/50)および被膜特
性（曲げ密着性、被膜外観）について調査した結果を表
５に併記する。

【００７４】

【表５】

【００７５】同表に示したとおり、この発明法に従い製
造した適合例はいずれも、良好な被膜特性および磁気特
性を有している。また、これらの適合例では、脱炭焼鈍
板表面の薄膜Ｘ線回折による FeCr₂O₄または(Fe, Mn)Cr
₂O₄ の（２０２）ピークＩ₁とファイヤライト質酸化物
の（１３０）ピークＩ₀ との強度比（Ｉ₁/Ｉ₀ ）は全て
0.2以上 1.5以下であった。

【００７６】実施例４ 表６に示すＡ〜Ｄの成分組成になるけい素鋼スラブを用
意した。これらのけい素鋼スラブを、1430℃で30分間加
熱後、熱間圧延を施して 2.5mm厚の熱延板とした。つい
で1000℃, １分間の熱延板焼鈍後、１回目の冷間圧延に
より板厚：1.7mmとし、1100℃, １分間の中間焼鈍後、
２回目の冷間圧延により最終板厚：0.23mmの冷延板に仕
上げた。ついで、得られた冷延板に、H₂−H₂O −N₂雰囲
気中にて 840℃の脱炭焼鈍を施した。その際、昇温速度
と雰囲気酸化度Ｐ(H₂O)/Ｐ(H₂)を表７に示すように種々
に変更した。また、均熱時間や最終冷延後（脱炭焼鈍
前）の電解脱脂条件（有無を含めて）等を適宜変更し
て、酸素目付量（片面当たり）を0.35〜0.95 g/m² の範
囲に調整した。ついで、MgＯを主成分とする焼鈍分離剤
をスラリー状にして、それぞれの脱炭焼鈍板コイルに塗
布し、乾燥させた後、窒素雰囲気中にて 850℃, 20時間
の保定処理に引き続き、窒素：25％、水素：75％の雰囲
気中にて15℃/hr の速度で1150℃まで昇温する二次再結
晶焼鈍を施したのち、1200℃の水素雰囲気中で５時間の
純化焼鈍を行った。しかるのち、りん酸マグネシウムと
コロイダルシリカを主成分とするコーティングを施し
た。かくして得られた各製品板の磁気特性（磁束密度Ｂ
₈ 、鉄損Ｗ_17/50)および被膜特性（曲げ密着性、被膜外
観）について調査した結果を表７に併記する。

【００７７】

【表６】

【００７８】同表から明らかなように、この発明法に従
い製造した適合例はいずれも、良好な被膜特性および磁
気特性を示している。また、これらの適合例では、脱炭
焼鈍板表面の薄膜Ｘ線回折による FeCr₂O₄または(Fe, M
n)Cr₂O₄ の（２０２）ピークＩ₁ とファイヤライト質酸
化物の（１３０）ピークＩ₀ との強度比（Ｉ₁/Ｉ₀ ）は
全て 0.2以上 1.5以下であった。

【００７９】実施例５ 表６に示したＥ，Ｆの成分組成になるからなるけい素鋼
スラブを用意した。これらのけい素鋼スラブを、1200℃
で30分間加熱後、熱間圧延を施して 2.5mm厚の熱延板と
した。ついで1000℃, １分間の熱延板焼鈍後、１回目の
冷間圧延により板厚：1.7 mmとし、1100℃, １分間の中
間焼鈍後、２回目の冷間圧延により最終板厚：0.23mmの
冷延板に仕上げた。ついで、得られた冷延板に、H₂−H₂
O −N₂雰囲気中にて 840℃の脱炭焼鈍を施した。その
際、昇温速度と雰囲気酸化度Ｐ(H₂O)/Ｐ(H₂)を表７に示
すように種々に変更した。また、均熱時間や最終冷延後
（脱炭焼鈍前）の電解脱脂条件（有無を含めて）等を適
宜変更して、酸素目付量（片面当たり）を0.35〜0.95 g
/m² の範囲に調整した。また、脱炭焼鈍に引き続いて、
アンモニア雰囲気ガス中で鋼板を約 100 ppm窒化させる
処理を行った。ついで、MgＯを主成分とする焼鈍分離剤
をスラリー状にして、それぞれの脱炭焼鈍板コイルに塗
布し、乾燥させた後、窒素雰囲気中にて 800℃まで焼鈍
してから、窒素：25％、水素：75％の雰囲気中にて15℃
/hr の速度で1150℃まで昇温する二次再結晶焼鈍を施し
たのち、1200℃の水素雰囲気中で５時間の純化焼鈍を行
った。しかるのち、りん酸マグネシウムとコロイダルシ
リカを主成分とするコーティングを施した。かくして得
られた各製品板の磁気特性（磁束密度Ｂ₈ 、鉄損Ｗ
_17/50)および被膜特性（曲げ密着性、被膜外観）につい
て調査した結果を表７に併記する。

【００８０】

【表７】

【００８１】同表から明らかなように、この発明法に従
い製造した適合例はいずれも、良好な被膜特性および磁
気特性を示している。また、これらの適合例では、脱炭
焼鈍板表面の薄膜Ｘ線回折による FeCr₂O₄または(Fe, M
n)Cr₂O₄ の（２０２）ピークＩ₁ とファイヤライト質酸
化物の（１３０）ピークＩ₀ との強度比（Ｉ₁/Ｉ₀ ）は
全て 0.2以上 1.5以下であった。

【００８２】

【発明の効果】かくして、この発明に従い、脱炭焼鈍工
程において生成する酸化膜（サブスケール）中に、FeCr
₂O₄ または(Fe, Mn)Cr₂O₄ を主体とするスピネル型のCr
酸化物を生成させることにより、被膜特性を格段に向上
させて、被膜特性および磁気特性に優れた方向性けい素
鋼板を得ることができる。また、この発明によれば、従
来、良好なフォルステライト被膜を得ることが難しいと
された含Bi鋼板についても、良好な被膜特性を優れた磁
気特性と共に兼備させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 脱炭焼鈍時、常温から 700℃までおよび 800
℃から 850℃までの昇温速度が製品板の被膜特性および
磁気特性に及ぼす影響を示した図である。

【図２】 (a) スピネル型のCr酸化物が生成していない
場合および(b) スピネル型のCr酸化物が生成している場
合における、脱炭焼鈍板表面を薄膜Ｘ線回折結果を比較
して示したグラフである。

【図３】 スピネル型のCr酸化物が存在する脱炭焼鈍板
のサブスケールを、表面からグロー放電分光（ＧＤＳ）
により分析した結果を示した図である。

【図４】 脱炭焼鈍板表面の薄膜Ｘ線回折による FeCr₂
O₄または(Fe, Mn)Cr₂O₄の（２０２）ピークＩ₁ とファ
イヤライト質酸化物の（１３０）ピークＩ₀ との強度比
（Ｉ₁/Ｉ₀ ）と製品板の磁気特性および被膜特性との関
係を示したグラフである。

【図５】 脱炭焼鈍時、常温から 700℃までおよび 780
℃から 830℃までの昇温速度が製品板の被膜特性および
磁気特性に及ぼす影響を示した図である。

【図６】 脱炭焼鈍板表面の薄膜Ｘ線回折による FeCr₂
O₄または(Fe, Mn)Cr₂O₄の（２０２）ピークＩ₁ とファ
イヤライト質酸化物の（１３０）ピークＩ₀ との強度比
（Ｉ₁/Ｉ₀ ）と製品板の磁気特性および被膜特性との関
係を示したグラフである。

【図７】 スピネル型のCr酸化物が存在する脱炭焼鈍板
のサブスケールを、表面からグロー放電分光（ＧＤＳ）
により分析した結果を示した図である。サブスケール中
にスピネル型のCr化合物が生成していない場合(a) と、
している場合(b) の脱炭焼鈍板試料について、グロー放
電分光（ＧＤＳ）により表層部の成分分析を行った結果
を比較して示した図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２３Ｃ 22/00 Ｃ２３Ｃ 22/00 Ａ Ｈ０１Ｆ 1/16 Ｈ０１Ｆ 1/16 Ｂ (72)発明者 本田 厚人 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 Ｆターム(参考） 4K026 AA03 AA22 BA02 BA08 BA12 BB01 BB05 BB10 CA16 CA23 CA41 DA02 EA01 EA17 EB11 4K033 AA02 BA01 CA07 HA01 HA03 JA04 JA05 LA02 MA00 NA00 PA04 PA10 RA04 SA02 SA03 TA01 TA08 5E041 AA02 AA19 BC01 CA02 HB05 HB07 HB11 NN01 NN05 NN06 NN17 NN18

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃ：0.03〜0.12wt％, Si：2.0 〜4.5 wt
   ％, 酸可溶性Al：0.01〜0.05wt％, Ｎ：0.003 〜0.012
   wt％およびMn：0.02〜0.5 wt％を含有するけい素鋼スラ
   ブを、熱間圧延し、ついで１回または中間焼鈍を挟む２
   回以上の冷間圧延を行ったのち、脱炭焼鈍し、ついで鋼
   板表面に焼鈍分離剤を塗布してから、二次再結晶焼鈍お
   よび純化焼鈍からなる最終仕上げ焼鈍を施す一連の工程
   からなる方向性けい素鋼板の製造方法において、 鋼スラブ中に 0.1〜1.0 wt％のCrを含有させ、脱炭焼鈍
   の際に、鋼板表層に形成される酸化膜（サブスケール）
   中にスピネル型のCr酸化物を生成させることを特徴とす
   る被膜特性と磁気特性に優れた方向性けい素鋼板の製造
   方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、鋼スラブ中に、さら
   に 0.005〜0.20wt％のBiを含有させることを特徴とする
   被膜特性と磁気特性に優れた方向性けい素鋼板の製造方
   法。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、酸化膜（サ
   ブスケール）中のスピネル型のCr酸化物の主体が、FeCr
   ₂O₄ または(Fe, Mn)Cr₂O₄ であることを特徴とする被膜
   特性と磁気特性に優れた方向性けい素鋼板の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１または２において、脱炭焼鈍後
   の鋼板表層の酸素目付量が片面当たリ0.35〜0.95 g/m²
   で、しかも脱炭焼鈍板表面の薄膜Ｘ線回折によるFeCr₂O
   ₄ または(Fe, Mn)Cr₂O₄ の（２０２）ピークＩ₁ とファ
   イヤライト質酸化物の（１３０）ピークＩ₀ との強度比
   （Ｉ₁/Ｉ₀)が 0.2以上 1.5以下であることを特徴とする
   被膜特性と磁気特性に優れた方向性けい素鋼板の製造方
   法。
5. 【請求項５】 請求項１または２において、脱炭焼鈍に
   際し、均熱温度を 800℃以上 900℃以下とし、少なくと
   も 700℃までは平均昇温速度：10〜50℃/sで昇温すると
   共に、（均熱温度−50℃）以下から均熱温度までは平均
   昇温速度：１〜９℃/sで昇温し、さらに均熱時における
   雰囲気酸化度（Ｐ(H₂O)/Ｐ(H₂)）を0.30〜0.50にすると
   共に、加熱帯の雰囲気酸化度と均熱帯の雰囲気酸化度の
   差（均熱帯の雰囲気酸化度−加熱帯の雰囲気酸化度）を
   0.05〜0.20に設定することを特徴とする被膜特性と磁気
   特性に優れた方向性けい素鋼板の製造方法。
6. 【請求項６】 鋼成分としてCrとBiを複合含有し、表面
   にフォルステライト被膜を有する方向性けい素鋼板であ
   って、地鉄とフォルステライト質被膜の両者を合わせた
   各成分の含有量が、次の範囲Ｃ≦30 ppm、 Si：2.0 〜4.5 wt％、 Al：0.005 〜0.03wt％、 Ｎ：0.0015〜0.006 wt％、 Mn：0.02〜0.5 wt％、 Cr：0.1 〜1.0 wt％およびBi：0.001 〜0.15wt％を満足
   することを特徴とする被膜特性と磁気特性に優れた方向
   性けい素鋼板。