JP2647333B2 - 鋼板表面平滑化および低鉄損化に適した電磁鋼板用焼鈍分離剤 - Google Patents

鋼板表面平滑化および低鉄損化に適した電磁鋼板用焼鈍分離剤

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電磁鋼板製造工程中の
仕上焼鈍工程において用いられる焼鈍分離剤に関するも
のであり、特に本発明は仕上焼鈍時に鋼板表面を平滑化
し低鉄損をもたらす焼鈍分離剤に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電磁鋼板は、電気機器の磁気鉄芯として
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58−26405号公報に
開示されている。また、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。これらの技術により鉄損レベ
ルは極めて良好なものとなってきたが、更に鉄損値の低
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
るとの認識が生まれてきた。この認識は、方向性電磁鋼
板に限らず、無方向性電磁鋼板にもあてはまる。
【0003】しかしながら、珪素鋼板を通常の製造工程
で処理した場合、仕上焼鈍後の鋼板表面には酸化被膜が
生成されており、表面平滑化のためには酸化被膜を除去
する必要がある。酸化被膜を除去する方法としては酸洗
等の技術が古くからあり、その後表面平滑化する方法と
して特開昭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。平滑な表面を得るために、
一度生成された酸化被膜を除去し更に化学研磨・機械研
磨等を行うことは種々の困難を伴う。酸化被膜は地鉄中
にその根を深くおろしているため、酸洗によって除去し
なければならない量は板厚にして1μm以上ある場合も
あり生産性が極めて悪い。更に酸洗設備設置に伴い例え
ば薬剤濃度管理、排水処理等の環境問題等もある。
【0004】一方、一度生成された酸化被膜を除去する
のでなく、仕上焼鈍時に酸化被膜を生成させない方法と
して、米国特許第3785882に開示されるAl2
3 、特公昭56−3414号公報に開示される含水珪酸
塩鉱物粉末等、SiO2 と反応しない焼鈍分離剤を用い
る方法がある。この方法は、生成した酸化被膜を酸洗除
去する方法よりも優れている。しかしながら、この方法
においても脱炭焼鈍時に形成されたSiO2 等の酸化物
が表面に残存するため、表面を平滑化するために化学研
磨・機械研磨等の処理が必要である。化学的方法におい
ては、前述の酸洗と同じく薬剤濃度管理、排水処理等の
環境問題があり、また機械研磨等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
することに困難がある。
【0005】更に特開昭64−62417号、特開平2
−228481号公報に開示される、塩化物を焼鈍分離
剤中に添加し仕上焼鈍時にMgOとSiO2 との反応を
抑制する方法がある。この方法は現在のところ最も工業
的に優れているが、薄い酸化膜が残存する点、得られる
表面粗度が化学研磨を用いた場合よりも粗い点が鉄損低
減の妨げとなっていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、電磁鋼板の
表面酸化膜を完全に除去し、化学研磨と同等の表面平滑
度を持たせた低鉄損材を得るための工業的手段を提供す
ることを目的とし、仕上焼鈍時に鋼板表面の酸化被膜を
除去し、かつ鋼板表面を平滑化して低鉄損を実現する電
磁鋼板用の焼鈍分離剤を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、種々の金
属の塩化物を焼鈍分離剤中に添加し、仕上焼鈍中の鋼板
表面の酸化膜が除去される過程を詳細に調査した。その
結果、添加される塩化物がBi(ビスマス)の塩化物で
ある場合に限って、かつ添加量が塩素重量部で0.2部
以上の場合に、仕上焼鈍後の鋼板表面が鏡面のように平
滑化されることを見いだした。更に、その鉄損値は、特
開昭64−62417号、特開平2−228481号公
報に開示される塩化物を用いて酸化被膜を除去したもの
に比べて、低くなることを見いだし本発明を完成させ
た。
【0008】本発明の要旨とするところは、電磁鋼板を
コイル状で焼鈍する際に、板間を焼き付かせないことを
目的として鋼板間に塗布する焼鈍分離剤100重量部に
対して、Biの塩化物を塩素重量部で0.2部以上含む
ことを特徴とする鋼板表面の平滑化、低鉄損化に適した
電磁鋼板用焼鈍分離剤にある。ここでいう焼鈍分離剤と
は、コイル間に塗布されて1200℃の温度域でも板間
の焼き付きを生じさせない公知の高融点化合物、例えば
酸化物、窒化物等を指す。中でもBaO,CaO,Mg
O,SrO等アルカリ土類金属の酸化物は、工業的に利
用価値が高い。またBiの塩化物とは、BiCl,Bi
OCl,BiCl3 等を指す。
【0009】以下、本発明について詳細に説明する。珪
素鋼板を通常の製造工程で処理した場合、仕上焼鈍後の
鋼板表面には酸化被膜が生成される。これは、珪素が極
めて酸化されやすいことによる。方向性電磁鋼板におい
ても、無方向性電磁鋼板においても鋼板表面の酸化膜
は、磁壁の移動の障害となり鉄損の劣化を招く。
【0010】そこで本発明者らは、仕上焼鈍において昇
温中に一度形成された酸化被膜を完全に除去し、引き続
く高温域で表面を平滑化し鉄損を低減する方法を検討し
た。特開昭64−62417号、特開平2−22848
1号公報に開示される、塩化物を焼鈍分離剤中に添加
し、仕上焼鈍時にMgOとSiO2 との反応を抑制する
方法をまず検討した。しかしながらこれらの技術では、
鋼板表面の酸化被膜除去による抜打性改善を目的として
いたため、充分な鉄損が得られなかった。
【0011】本発明者等は、種々の金属の塩化物を焼鈍
分離剤中に添加し、仕上焼鈍中の鋼板表面の酸化膜が除
去される過程を詳細を調査した。その結果、添加される
塩化物がBiの塩化物である場合に限って、かつ添加量
が塩素重量部で0.2部以上の場合に、酸化膜はその根
ごと除去されること、引き続く高温焼鈍中に表面が平滑
化されることを見いだした。
【0012】酸化膜が除去され、表面が鏡面状態になる
機構についてはまだ明らかではないが、次のように考え
ている。Biの塩化物を水と混合させ、焼鈍するとBi
OClを形成する。BiOClは仕上焼鈍の昇温中にB
iCl3 の蒸気を発生しつつ分解する。BiCl3 は平
衡解離塩素分圧が高いので、コイル板間でClガスを発
生させる。Clガスは鋼板表面の酸化層を拡散し、地鉄
に達するとFe+2Cl→FeCl2 の反応に従ってF
eCl2 の気体を発生する。酸化膜/地鉄界面である程
度のFeCl2 ガスが生成されると、酸化層と地鉄が剥
離する。地鉄表面は酸化層と分離するため、表面Fe原
子の移動が容易になり1000℃以上の高温で鏡面状態
になるものと推測される。
【0013】添加量が塩素重量部で0.2部よりも少な
い場合には、コイル幅方向全域に亘って酸化膜を除去す
ることができない。添加量を多くしても板間に存在し得
るClガスのモル数は一定であるので、余分に添加され
たBiCl3 はコイル板間より流出する。また、仕上焼
鈍中に鋼板焼き付きが発生しないためには、Bi塩化物
が蒸発した後に分離剤がある程度残存していることも必
要である。従って、Bi塩化物の添加量の上限は、塩素
重量部で15部とした。
【0014】本分離剤を使用することにより得られる鋼
板表面は鏡のような光沢を保ち、従来のアルカリ金属お
よびアルカリ土類金属の塩化物を利用する技術に比べ
て、鋼板表面の平滑度がよくなる。かつ、鉄損値は従来
技術に比べてなお一層低くなる。本分離剤は鋼板表面を
平滑化し、低鉄損を得ることを目的とするものである
が、それ以外の目的で、例えば二次再結晶を安定化する
等の目的で窒化物、硫化物等を添加することは、表面の
平滑化を妨げない範囲で許される。
【0015】分離剤の塗布は公知の方法でよく、特に限
定しない。水へ添加・撹拌して塗っても、静電塗布して
もよい。ただし、静電塗布の場合はBiCl3 の加水分
解反応が生じないので、塩化物としてはBiOClを用
いる。本分離剤が適用される電磁鋼板は、公知の方法に
よって鋳造、熱延、冷延、焼鈍を施される電磁鋼板であ
り、その成分・製造法は特に限定しない。方向性電磁鋼
板であっても無方向性電磁鋼板であっても表面が平滑化
され、低鉄損を得ることができる。実施例では、一方向
性珪素鋼板についてのみ示したが、表面平滑化によって
鉄損が低減されることは既に無方向性珪素鋼でも公知で
あり、本分離剤を用いれば無方向性珪素鋼の鉄損が低減
されることも容易に推測できる。また、一方向性珪素鋼
のみならず二方向性珪素鋼への適用も可能である。
【0016】図2は、MgO100重量部に対して、B
iCl3 を塩素重量部で0.5部添加した本発明による
焼鈍分離剤を鋼板表面に水スラリーを塗布・乾燥した
後、仕上焼鈍途中の鋼板を引き出して表面状態を観察し
た写真である。写真の板中央部の白い領域は、酸化膜が
除去され地鉄が露出している領域であり、板周囲の黒い
部分は酸化膜が存在する領域である。900℃で既に酸
化被膜が消失し、金属部分が表面に現れていることがわ
かる。図2の引出温度は(a):900℃、(b):9
50℃、(c):1000℃、(d):1050℃、
(e):1100℃である。
【0017】図1は、MgO100重量部に対して、B
iCl3 およびMgCl2 を塩素重量部で0.8部添加
した焼鈍分離剤を鋼板表面に水スラリーを塗布・乾燥し
た後、仕上焼鈍した鋼板表面粗度を示している。BiC
3 を添加した場合は、MgCl2 を添加した場合に比
べて、鋼板表面が極めて平滑であることがわかる。
【0018】図3は、MgO100重量部に対して、B
iCl3 塩素重量部で、0部,0.8部添加し、仕上焼
鈍した場合の鋼板板厚断面の光学顕微鏡写真である。B
iCl3 を添加しない場合、鋼板表面から1〜2μmの
位置まで酸化層が形成されるのに対して、BiCl3
添加した場合は表面に酸化層が全く残っていないことが
わかる。BiCl3 を添加した場合の鋼板板厚は、Bi
Cl3 を添加しない場合に比べて約3μm薄くなった。
【0019】
【実施例】
(実施例1)C:0.05%、Si:3.25%、M
n:0.14%、S:0.007%、Al:0.028
%、N:0.008%を含むスラブを、1150℃で加
熱後熱延し1.8mmの熱延板とした。酸洗後1.45mm
まで冷延し、1120℃で焼鈍後0.16mmまで冷延、
830℃で脱炭焼鈍を行った。表1に示す塩化物をMg
Oに添加した焼鈍分離剤を塗布し、1200℃で20時
間の仕上焼鈍を行った。塩化物の添加量は、すべて0.
8重量部である。
【0020】焼鈍後鋼板表面を水洗し、歪取焼鈍後、単
板で磁気測定を行った。測定は、5mm間隔でレーザー照
射した鋼板に1.5kg/mm2 の張力をかけて行った。周
波数は50Hzである。結果を表1に示す。本発明分離剤
を用いれば、従来知られているアルカリ金属およびアル
カリ土類金属の塩化物を添加した場合よりも、低い鉄損
が得られることがわかる。これは前述したように表面が
平滑になったことによって、磁壁移動が容易になったた
めと考えている。
【0021】
【表1】
【0022】(実施例2)表1中No.2の分離剤につい
て、BiCl3 の添加量を塩素重量部で表2のように変
更し、実施例1と同様にして鉄損を評価した。結果を表
2に示す。0.2部以上15部以下の添加量で、低鉄損
が得られることがわかる。
【0023】
【表2】
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、一度生成された酸化被
膜を酸洗する煩雑な工程が必要なく、かつ従来の塩化物
を用いる技術に比べて表面が平滑化され低い鉄損値が得
られるので工業的価値は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a),(b)は、使用分離剤による鋼板表面
粗さプロファイルである。
【図2】(a)〜(e)は、方向性電磁鋼板の仕上焼鈍
中の鋼板表面の状況を示す写真である。
【図3】仕上焼鈍後の鋼板板厚断面の光学顕微鏡写真で
ある。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電磁鋼板をコイル状で焼鈍する際に、板
    間を焼き付かせないことを目的として鋼板に塗布する焼
    鈍分離剤100重量部に対して、Biの塩化物を、塩素
    重量部で0.2部以上15部以下含むことを特徴とする
    鋼板表面の平滑化、低鉄損化に適した電磁鋼板用焼鈍分
    離剤。
  2. 【請求項2】 焼鈍分離剤が、アルカリ土類金属を含む
    酸化物である請求項1記載の電磁鋼板用焼鈍分離剤。
  3. 【請求項3】 Biの塩化物がBiOClである請求項
    1記載の電磁鋼板用焼鈍分離剤。
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