JPH01259199A - 低鉄損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】 （産業上の利用分野） ごの発明は、低鉄損方向性けい素鋼板の製造方法に関し
、特にその表面を工業的に低コストの手法によって効果
的に平滑な状態に仕上げることによって鉄損特性の有利
な改善を図ろうとするものである。

一方向性けい素鋼板は、製品の２次再結晶粒を（１１０
）　〔ｏｏＢすなわちゴス方位に集積させたもので、主
として変圧器その他の電気機器の鉄心として使用されろ
。このため一方向性けい素鋼板の特性としては、磁束密
度（１１、０値で代表される）が商いこと、ならびに鉄
損（Ｗ＋７／Ｓｏ稙で代表される）が低いことが要求さ
れる。特に最近では省エネルギーの見地から、変圧器等
の電力損失を少なくするためよけいっそうの鉄損の低減
か望まれている。

従来の一方向性けい素鋼板の製造方法は、例えばＳｌを
２．０〜４．０重量％（以下単に％で示す）含有した素
材を、熱間圧延したのち、１回又は中間焼鈍を含む２回
の冷間圧延により最終板厚とし、脱炭焼鈍後、Ｍｇｏを
主成分とする焼鈍分離剤を塗布してからコイルに巻き取
り、ついで２次再結晶焼鈍及び純化焼鈍を行ない、しか
るのぢ必要に応じてりん酸塩系絶縁コーティングを施す
方法が通常行なわれている。

な・お」−記の純化焼鈍の際には、脱炭焼鈍後の鋼板表
面に生成した５ｉＯｚを主成分とする酸化層と焼鈍分離
剤中のＭｇＯとが反応してフォルスう一うイト（Ｍｇｚ
ＳｉＯ４）被膜が形成される。

（従来の技術） ところで−・方向性けい素鋼板の鉄損特性改善について
は、純化焼鈍時に鋼板表面に形成されるガラス質被膜を
除去し、次いで地鉄とガラス質被膜の界面付近にある窒
化物や硫化物等の不純物を含む層を除去し、表面を平滑
に仕上げることによって著しい鉄損の低減を図り得るこ
とが報告されている（例えば特公昭５２−２４４９９号
、同５６−４１５０号各公報）。

ｔ１ＭＩ板表面を鏡面化する一般的な方法としては、ハ
フ、ブラシ等による機械研磨、化学的に表面を熔解さゼ
る化学研磨および電気化学的に熔解させる電解研磨かあ
る。このうち、機械研磨による場合、鋼板に歪を与えず
に研磨することは難Ｕく、またこの加工歪は歪取り焼鈍
によっても完全には除去できないため、鉄損は上昇する
。したがって鉄損の低減を安定して実現するには、化学
研磨又は電解研磨による鏡面化か必要となるわｉｄであ
るが、化学研磨の場合、研磨量の劣化により、研磨量と
研磨面の所定条件からのずれが大きくなり易いのに対し
、電解研磨の場合は、電気化学的処理であるため、研磨
量や研磨面の制御か化学研磨に比べると極めて容易であ
る。従って、工業的観点からのると鏡面化処理としては
電解研磨の方が有利であると言える。

（発明が解決しようとする課題） しかしながらこれらの技術はいずれも鉄損低減効果は非
常に明確であるにもかかわらず、今日］二業的に実施さ
れるまでには至っていない。

その理由は、化学研摩液として用いられるＩＩ　ｌ’　
＋１１□０２やｌ１３ＰＯ４＋ｌｈｏ□などは高価なた
めコスト高になるからである。同しく電解研磨液として
通常用いられるりん酸系浴、硫酸系浴、りん酸−硫酸系
浴および過塩素酸系浴などもいずれも高濃度の酸を主成
分とし、しかも添加物としてクロ１、酸塩、沸酸、有機
化合物等を使用するためコス１〜高となり、しかも大量
に鋼板を処理するには、均質性、生産性および液の早期
劣化なと未解決の問題も多く、工業的規模で実施される
には至っていない。

この発明は、上記の問題を有利に解決するもので、方向
性けい素鋼板の鉄損を効果的に低下し得る工業化の容易
な表面処理手段について提案することを目ｎ勺とする。

（課題を解決するための手段） さて発明者らは、表面状態が鉄損に及ぼす影響について
再検側した結果、以下に述べる知見を得た。

すなわちその第１は、ヒステリシス損に対して大きく影
響を与えているのは、主として表面酸化物であり、表面
の凹凸に関しては必ずしも鏡面状態とする必要はないこ
とである。ここに鏡面状態とは光学的な概念であり、定
量的に定義づけられていないが表面粗さが中心線平均粗
さで０．４μｍ以下望むらくば０．１μｍ以下のことを
指す。

第１図に、酸化物が表面に存在する方向性けい素鋼板、
鏡面化処理を施した方向性けい素鋼板およびその後さら
に酸洗を施して表面が荒れた方向性けい素鋼板の各鉄損
を比較して示したが、同図から明らかなように酸洗によ
って鏡面が失われても鉄１．ｆｆｉはさほど劣化してい
ない。

＝　４− このように低ヒステリシス損のけい素鋼板を得るために
は、必ずしも鏡面にする必要はなく、鋼板の表面を磁気
的に平滑な面、すなわちヒステリシス損の原因となる磁
壁の移動を妨害することがなくかつ、被膜密着性にも優
れた表面にすればよい。したがって電解研磨や化学研磨
は必要不可欠の条件ではなく、もっと自由に表面処理手
段を選択できることになる。

とはいえけい素鋼板の磁気的平滑化のプロセス中に鋼板
表面に歪が入ることは鉄損を劣化させるために極力回避
すべきことはいうまでもなく、この点化学研磨や電解研
磨などの無歪の研磨方法が適している。

ここで電解研磨法を特徴づけている鏡面化現象に触れて
おく。電解研磨においては、被研磨面を陽極として強酸
、強アルカリの電解液中で電流を通すと、電解反応によ
って金属は表面からイオンとなって流出するが、金属表
面と電解液の間に粘性膜が生しる。この粘性膜が表面の
凸部では薄いので、より多くの電流が流れ、凸部が四部
より多く溶り出し金属表面ば凹凸のない鏡面に仕上げら
れるとされている。したがって化学研磨や電解研磨は結
晶粒度や方位に全く依存せずに金属表面を平滑にする方
法であるともいえる。

また第２の知見は、塩化物水溶液でけい素鋼板を陽極電
解処理した場合に鋼板表面の結晶粒方位の違いによって
表面性状が大きく異なることである。

とくに、仕上げ焼鈍済みの方向性けい素鋼板の表面に強
く集積している＋１１０１面はマクロ的外観では結晶粒
界の出現した面を呈するにもかかわらず微視的に４．＋
１異な網目状組織となり、しかもこの面は、磁性的に平
滑な面であることを新たに知見した。そしてごごで用い
られるＮａＣｊ２．　ｋｃｎおよびＮＨ，１等の塩化物
は従来の化学研磨や電解研磨に用いられる薬剤にくらベ
コスＩ〜的にきわめて低価格であること、さらに液の電
流効率や液玉導度が高く、液の腐食性が小さくかつ浴組
成の維持や制御が非常に簡単であるため、設備的な負荷
や操業コストもきわめて小さいこと、等の点で有利であ
る。したがって、まず塩化物水溶液中の電解処理で鋼板
表面をほぼ磁気的に平滑な表面にしておき、しかるのち
に軽微な化学研磨または電解研磨を施して仕上げること
ば、工業的に有利な鉄損改善手段となり得る。

この発明は上記の知見に由来するものである。

すなわちこの発明は、仕上げ焼鈍済みの方向性けい素鋼
板に、水溶性の塩化物を１種以上含む水溶液中で電解に
よる磁気的平滑化処理を施し、ついで電解研磨または化
学研磨を施すことを特徴とする低鉄損方向性けい素鋼板
の製造方法である。

以下この発明を具体的に説明する。

この発明では、常法に従ってけい素鋼板用スラブに熱間
圧延を施し、次に中間焼鈍をばざむ冷間圧延を施して最
終板厚としたのち、脱炭焼鈍を施し次いで最終仕上げ焼
鈍を施す。

この最終仕上げ焼鈍の際の焼鈍分離剤としては、従来か
らフォルステライ１〜被膜も同時に形成させるためにＭ
ｇＯを主成分とする焼鈍分離剤が主に用いられてきたが
、かかるフォルステライ１−被膜を生成さ−Ｕない様に
配合された、たとえばＡＰ、２０ｉ等を主成分とし、こ
れに不活性ｘｇｏやＣａ、　Ｓｒ化合物を添加した分離
剤を用いてもよい。

次に最終仕−にげ焼鈍板の表面酸化層を除去する。

除り、方法としては、酸洗等の化学的方法とエメリー研
磨等の機械的手法があり、特に限定はしないか、機械的
手法で表面酸化層を除去した場合には、板内部に歪のか
入り易く、かかる歪は続く電解処理によっても解放でき
ないので、表面酸化物の除去は酸洗処理で行う方が好ま
しい。

ついてこのように表面酸化層を除去した表面を塩化物水
溶液中で陽極電解処理によって磁気的平滑面化する。

電解浴は水溶性の塩化物を１種または２種以上含む水ｌ
容液てあり、ここで水溶性塩化物というのはＩＩｃＬ　
Ｎｉ１４１および各種金属の塩化物を意味ずろ。これら
はいずれも仕上げ焼鈍後の方向性けい素鋼板に対し磁気
的平滑化効果を持つものであるが、実操業においては陰
極への金属析出を防止するために、アルカリ金属やアル
カリ土類金属の塩化物あるいはＮ１１４Ｃｐ、やＩＩＣ
尼、へｆ！、Ｃ１３等の中から選択することが望ましい
。また、その濃度は、浴の電気伝導度を確保するうえか
ら２０ｇ／ρ以−にであることが望ましい。なお、その
組成および濃度からしてこの発明では海水の利用も可能
である。

浴温は常温以上で任意に選ぶことができるか、あまり高
温では水の蒸発が著しく、常温ないし９０°Ｃ程度が適
当である。電流密度は５　Ａ／ｄｍ２程度から数百Ａ／
ｄｍ”の範囲で設定できる。しかし、浴温か低いときに
１００Ａ／ｄｍ２をこえるような高電流密度とすると表
面の処理むらを生じやすいので、電流密度の範囲をより
広くしようとすれば、浴温を４０°Ｃ以上にした方がよ
い。

以上のようにこの発明においては従来の方法にくらべて
きわめて広範囲な条件下で磁気的平滑化効果を得ること
ができ、この点もこの発明か工業的に実施されるうえで
有利であることの重要な根１処となるものである。

なお鉄損を低下させる見地から、この発明における塩化
物水溶液を用いた電解の電気量および鋼ＩＯ− 板の電解熔解量はそれぞれ３００Ｃ／ｄｍ２以上、片面
当り１μｍ以」二にすることが好ましい。

ついで上記した鋼板表面の磁気的平滑化処理に続いて、
軽微な化学研磨または電解研磨を行う。

ここで用いられる浴は従来から鉄鋼用として使われてい
る公知のものが適用できる。例えば化学研磨の浴として
は□、弗酸−過酸化水素、縮合りん酸−硫酸、蓚酸−過
酸化水素−酢酸、りん酸−硫酸−硝酸一塩酸、クロム酸
−硫酸、弗酸−硝酸および蓚酸−過酸化水素等の組成か
ら成る浴が適用できる。

また、電解研磨の浴としては、りん酸−クロム酸、過塩
素酸−無水酢酸、硫酸−グリセリン、硫酸−弗酸、くえ
ん酸−硫酸、弗酸−硫酸−りん酸−クロム酸およびりん
酸−硫酸等の組成から成る浴が適用できる。処理条件に
ついてはそれぞれの浴について好適範囲が異なるので特
に規定ばしない。また鋼板の研磨Ｗ−めは、片面当り０
．０５〜１μｍ程度がｂｒ適で、これ以上の１７のにな
ると化学研磨あるいは電解研磨の９荷が大きくなって浴
の劣化が早く処理コス１−の増大を招いて好ましくない
。

（作　用） この発明の方法によって、鉄損を効果的に低域し得る理
由は未だ明確にばなっていないが、塩化物水溶液中での
陽極電解は、外観的にいわゆる鏡面でないにもかかわら
ず、磁性的には平滑な面をもたらすという事実かあり、
さらに、この表面に対して化学研磨または電解研磨を加
えることによって磁壁移動の抵抗かより少ない表面にな
っているものと考えられる。

なお、方向性けい素鋼板においては、その表面には絶縁
コー１〜を具備していることか一般的であり、また、鉄
損、磁歪などの磁気特性をさらに良好にするために、絶
縁コートに張力性をイ」写したり、あるいは張カコー１
〜と絶縁コートの２重コーティングを行ったりするが、
この発明に従って処理された方向性けい素鋼板には、こ
れらのいずれもが適用できる。

−１１＝ （実施例） Ｗ相− Ｃ：　０．０４３％、　Ｓｉ　：　３．３５％、Ｓａ　
：　０．０１８％、Ｍｏ：０．０１３％およびＳｂ　：
　０．０２５％を含む組成になる熱延板を、中間焼鈍を
含む２回の冷間圧延により０．２３ｍｍ厚の冷延板とし
た。ついでこの鋼板に、８３０°Ｃの湿水素中で脱炭・
１次再結晶焼鈍を施した後、ＭｇＯとＡ　ｎ　２０３を
主成分よする焼鈍分離剤を塗布してから、コイル状に巻
取り、８５０°Ｃで５０時間の２次再結晶焼鈍及び１２
００°Ｃて５時間の純化焼鈍を施した。

その後、未反応の焼鈍分離剤を除去し、平坦化焼鈍を施
してコイルの巻きく−ｕを矯正し、供試料とした。

かかる供試料の表面の酸化物被膜を酸洗により除去し、
ついで第１表に示す条件の塩化物水溶液中ての陽極電解
と、それに引き続いての化学研磨または電解研磨とを行
った後、鉄損（Ｗ＋ｔ１５ｏ）を測定した。本発明法に
比較するために、電解研磨または化学研磨のみを行った
場合（条件Ｎｏ、９．１０）−１２　＝ の鉄損も同時に測定した。測定結果を、第１表に併記す
る。

＝１５− 同表から、本発明の方法はいずれも、良好な鉄損低減効
果を示していることがわかる。これに対して電解研磨あ
るいは化学研磨のめを行った仕較例は、鋼ｊ板の熔解厚
か相対的に大きいにもかかわらず、鉄損の改善はわずか
なものでしかなかった。

尖旌桝Ｉ Ｃ：　０．０５９％、　Ｓｉ　：　３．３５％、　Ｍｎ
　：　０．０７７％、Ａｌ：０．０２／Ｉ％、　　Ｓ　
：０．０２３％、Ｃｕ：０．１％およびＳｎ　：　０．
０１５％を含有する熱延板を、中間焼鈍を含む２回の冷
間圧延により、０．２３ｍｍ厚の冷延板とした。ついで
この鋼板に８４０°Ｃの湿水素中で脱炭・１次再結晶焼
鈍を施した後、八１゜０３とＭｇＯを主成分とした焼鈍
分離剤を塗布してから、コイル状に巻取り、８５０°Ｃ
から１０５０まで１０℃／ｈて界；ＡＮ　Ｌで２次再結
晶させた後、１２００°Ｃの軟水素中で５時間の純化焼
鈍を施した。その後、未反応の焼鈍分離剤を除去し、平
坦化焼鈍を施して、コイルの巻きく’ｌを矯正し、供試
材とした。かかる供試料の表面の酸化物皮膜を酸洗によ
り除去したのち、第２表に示す条件の塩化物水１８液で
陽極電解処理と、それに引き続いての化学研磨また心コ
電解研磨とを行った後、鉄損（Ｗ１７１５０）を測定し
た。本発明法に比較するために、電解研磨または化学研
磨ののを行った場合（条件Ｎｏ、２１．２２）の鉄損も
同時に測定した。測定結果を、第２表に併記する。

同表から明らかなように、本発明方法はいずれも良好な
鉄損の低減効果を示し、これに対して電解研磨または化
学研磨のみを行った比較例は鋼板の溶解量が相対的に大
きいにもかかわらず、鉄損の改善はわずかであった。

（発明の効果） この発明の方法は仕上げ焼鈍後の方向性ｉＪい素鋼板の
鉄損低下を目的とした低コストの電解処理方法としてき
わめて有利であり、少ない溶解量でも鉄損の改善幅が大
き〈従来は困難であった工業化の実現を容易にし得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は表面状態と鉄損との関係を示すクラ７である。 ンＦＫ　　　　６０　　テダ１− 化

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、仕上げ焼鈍済みの方向性けい素鋼板に、水溶性の塩
   化物を１種以上含む水溶液中で電解による磁気的平滑化
   処理を施し、ついで電解研磨または化学研磨を施すこと
   を特徴とする低鉄損方向性けい素鋼板の製造方法。