JP2647334B2 - 高磁束密度低鉄損方向性電磁鋼板の製造法 - Google Patents

高磁束密度低鉄損方向性電磁鋼板の製造法

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JP2647334B2 JP5167164A JP16716493A JP2647334B2 JP 2647334 B2 JP2647334 B2 JP 2647334B2 JP 5167164 A JP5167164 A JP 5167164A JP 16716493 A JP16716493 A JP 16716493A JP 2647334 B2 JP2647334 B2 JP 2647334B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁束密度が高く鉄損が
低い方向性電磁鋼板に関するものである。特に鋼板表面
にフォルステライト(以下、グラスと云う)被膜を形成
させずに二次再結晶工程(仕上焼鈍工程)を完了させ、
鉄損特性の改善を図ろうとするものである。
【0002】
【従来の技術】方向性電磁鋼板は、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62−8
617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、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
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。
【0003】工業的に最も優れた表面平滑化方法は、特
開昭64−62417号、特開平2−228481号に
開示されている。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であ
る。しかしながら、この方法では、磁束密度B8 が低く
なる点、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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来法におけ
る上記問題を解消した、電磁鋼板の表面を平滑化しかつ
高い磁束密度を得るための工業的手段を提供することを
目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、ビスマス
の塩化物を焼鈍分離剤に添加した後仕上焼鈍を施すこと
によって、脱炭焼鈍時に形成された酸化膜が除去され、
かつ鋼板表面が鏡面のように平滑化されることを見いだ
し、先に特許出願した(特願平5−133687)。そ
の後、充分な低鉄損を得る目的で、よりB8 を高める手
段を探索した結果、仕上焼鈍雰囲気中の窒素分圧を制御
することによってB8 が1.93(T)を超えるものが
製造可能であることを見いだした。
【0006】本発明はこの知見に基づくものであって、
その要旨とするところは、重量%で、C:0.01〜
0.10%、Si:2.5〜4.5%、酸可溶性Al:
0.010〜0.060%、N:0.003〜0.01
30%、S+0.405Se≦0.014%、Mn:
0.05〜0.80%、残部がFe及び不可避的不純物
からなるスラブを熱間圧延し、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、乾燥し仕上焼鈍を
行う方向性電磁鋼板の製造方法において、焼鈍分離剤1
00重量部に対して、ビスマスの塩化物を、塩素重量部
で0.2部以上15部以下含め、かつ仕上焼鈍雰囲気中
の窒素分圧を25%以上とすることを特徴とする高磁束
密度低鉄損方向性電磁鋼板の製造法にある。
【0007】以下、本発明について詳細に説明する。発
明者らは、ビスマス塩化物を添加した焼鈍分離剤を珪素
鋼板表面に塗布し、仕上焼鈍雰囲気中の窒素分圧を0〜
100%(残部水素)まで変更して、二次再結晶後のB
8 の値を調べた。結果を図1に示す。図から明らかなよ
うに、窒素分圧を少なくとも25%とすれば、B8
1.93(T)以上の高磁束密度材を得ることができ
る。窒素ガス以外の残りの部分は、鋼板表面が酸化しな
い不活性ガスとする。
【0008】本発明においてスラブの成分を限定した理
由は以下の通りである。Cはその含有量が0.01%未
満になると、二次再結晶後のB8 が1.9(T)に満た
ない低いものとなり、0.10%を超えて多くなりすぎ
ると脱炭焼鈍に時間がかかり生産性を著しく損なう。S
iは、その含有量が2.5%未満になると低鉄損材を得
難く、一方4.5%を超えて多くなりすぎると鋼板の冷
間圧延時に割れ、破断が多発し安定した冷間圧延作業を
困難にする。
【0009】本発明の出発材の成分系における特徴の1
つは、S+0.405Seを0.014%以下、好まし
くは0.007%以下とする点にある。AlNとMnS
の両方をインヒビターとする公知の技術、例えば特公昭
40−15644号公報に開示されている技術において
は、Sは二次再結晶を生じさせるに必要なMnSの形成
元素として必須であった。SeもMnSeとして、Mn
Sと同様のインヒビター効果をもたらす。しかしなが
ら、インヒビターとして(Al,Si)Nを用いる本発
明においては、MnS,MnSeを特に必要としない。
むしろ、MnS,MnSeが増加することは磁気特性上
好ましくない。従って本発明においては、S+0.40
5Seの上限値を0.014%とする。
【0010】AlはNと結合してAlNを形成する。二
次再結晶粒を得るためには、少なくとも0.010%の
酸可溶性Alを必要とする。酸可溶性Alが0.060
%を超えると、二次再結晶が不安定になる。Nは、0.
0130%以下にする必要がある。これを超えるとブリ
スターと呼ばれる鋼板表面の膨れがひどくなる。安定し
て二次再結晶をさせるためには、少なくとも0.003
%のNが必要である。Mnは、その含有量が少なすぎる
と二次再結晶が不安定になり、一方多すぎると高い磁束
密度を持つ製品を得難くなる。適正な含有量は、0.0
5〜0.80%である。なお、微量のSb,Cu,C
r,P,Ti,Snを鋼中に含有せしめ、公知の効果を
発揮させることは本発明の主旨を損なうものではない。
【0011】次に本発明の製造プロセスを説明する。電
磁鋼スラブは、転炉あるいは電気炉などの溶解炉で鋼を
溶製し、必要に応じて真空脱ガス処理し、次いで連続鋳
造によって、あるいは造塊後分塊圧延することによって
得られる。公知の手段で、スラブを熱間圧延し、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、脱炭焼鈍を施す。本発明において
は、これらの工程における製造条件を特に規定しない。
【0012】脱炭焼鈍後、公知の方法で焼鈍分離剤を塗
布する。本発明の特徴は、この分離剤中にBiの塩化物
を塩素重量部で0.2部以上15部以下含有せしめるこ
とにある。ここでいうBiの塩化物とは、BiCl,B
iCl3 ,BiOClを指す。Bi塩化物の添加量が、
塩素重量部で0.2部よりも少ない場合には、コイルの
一部しか酸化膜を除去することができない。添加量を多
くしすぎても効果は同じである。
【0013】板間に存在し得るClガスの体積は一定で
あり、余分に添加されたBi塩化物の蒸気はコイル板間
より流出するためである。また、仕上焼鈍中に鋼板焼き
付きが発生しないためには、ビスマス塩化物が蒸発した
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1
5部とした。
【0014】高磁束密度を持つ製品を安定して製造する
ためには、脱炭焼鈍工程と分離剤塗布工程の間で窒化処
理を行うことが有効である。窒素、水素、アンモニアガ
スの混合雰囲気中で焼鈍することにより、インヒビター
としてのAlN量が増し、二次再結晶が安定化する。
【0015】本発明により得られる仕上焼鈍後の鋼板表
面は、鏡のような光沢を保つ。従来のアルカリ金属及び
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結果、鉄損が低減される。本
発明は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などの
目的でビスマスの塩化物以外の化合物すなわち窒化物、
硫化物などを添加してもよい。
【0016】仕上焼鈍ままの状態では、鋼板表面は金属
面が露出しているため、板と板を積層した時の板間の絶
縁を保つために公知の方法により絶縁張力被膜を付与す
る。占積率を高めるためにPVD、CVD、イオンプレ
ーティングなどの薄手高張力被膜を形成する技術を用い
てもよい。さらに鉄損を低減するために、張力被膜を形
成した後に公知の磁区細分化技術を併用する。この組み
合わせ技術により極めて低い鉄損を得ることができる。
【0017】
【実施例】C:0.05%、Si:3.45%、Mn:
0.15%、S:0.007%、Al:0.032%、
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。1120℃で熱延板を
焼鈍後0.16mmまで冷延し、840℃で脱炭焼鈍を行
った。次いで、MgOとBiOClを混合した分離剤を
スラリー状で塗布した。BiOClの添加量は、塩素重
量部で0.8部である。仕上焼鈍の雰囲気窒素分圧を0
%から100%まで変えた。残部のガスは水素である。
【0018】仕上焼鈍後鋼板表面を水洗し、グラス被膜
が形成されたものは硝酸によりこれを除去した。歪取焼
鈍後、5mm間隔で圧延方向と直角方向にレーザー照射
し、1.5kgf/mm2 の張力をかけて磁気測定した。結果
を図1に示す。仕上焼鈍雰囲気中の窒素分圧を25%以
上とすることにより、B8 が1.93(T)を超えるも
のが得られる。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、一度生成されたグラス
被膜を酸洗する必要がなくかつグラス被膜を酸洗したも
のよりも優れた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】仕上焼鈍雰囲気中の窒素分圧とB8 ,W13/50
の関係を示す図表である。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 C :0.01〜0.10%、 Si:2.5〜4.5%、 酸可溶性Al:0.010〜0.060%、 N :0.003〜0.0130%、 S+0.405Se≦0.014%、 Mn:0.05〜0.80%、 残部がFe及び不可避的不純物からなるスラブを熱間圧
    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、乾燥し仕上焼鈍を行う方向性電磁鋼板の製造
    方法において、焼鈍分離剤100重量部に対して、ビス
    マスの塩化物を、塩素重量部で0.2部以上15部以下
    含有せしめ、かつ仕上焼鈍雰囲気中の窒素分圧を25%
    以上とすることを特徴とする高磁束密度低鉄損方向性電
    磁鋼板の製造法。
  2. 【請求項2】 脱炭焼鈍工程と分離剤塗布工程の工程間
    で、アンモニアガスにより窒化を行うことを特徴とする
    請求項1記載の高磁束密度低鉄損方向性電磁鋼板の製造
    法。
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