JPH0230778A - 電磁特性とコーディング密着性の優れた一方向性珪素鋼板の製造方法 - 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】 く産業上の利用分野〉 本発明は変圧器の鉄心材料として使用される一方向性珪
素鋼帯の製造方法にかかわり、特に製品の電磁特性と上
塗りコーティングの密着性を良好にするためのコーティ
ング前処理に関するものである。

く従来の技術ン 方向性珪素鋼板は（１１０）　　（００１）を主方位と
する結晶粒によって構成され、圧延方向の磁気特性がす
ぐれていることを利用して変圧器や発電機の鉄心材料に
使用される．電磁鋼板に要求される特性の中で鉄を員特
性はとりわけ重要であり、近年の省エネルギーの動きの
中で低鉄を具化ニーズはまずます強まっている．低鉄｝
具化の手段として製品板厚を従来の０．３０や０．３５
ｍｍから０．２４一以下にし、渦電流積の低減によって
ＷＩＴ／Ｓ。を０．ｌＯＷ／ｋｇ以上低減させ０．９０
Ｗ／ｋｇ以下の低鉄Ｉｌ材を得る方法が特公昭５９−２
０７４５号において提案されている。製品板厚が薄くな
った場合の技術的問題の一つは板厚が薄くなったことに
よっ”ζ表面層、特に被膜や皮膜直下の不純物の影響を
受は易くなることである。

周知のごとく、一方向性珪素鋼板の製造においては、素
材にＳないしＳｅのごときインヒビターが添加され、こ
れらがＭｎＳやＭｎＳｅのごとき微細な析出物として鋼
板中に均一に分散することによって、最終高温焼鈍にお
いて（１１０）　　（００１）方位の２次再結晶粒の発
達をもたらす。インヒビターとしての機能をはたしたＳ
やＳｅはこの後純化焼鈍中に鋼中から除かれるが、その
一部はフォルステライト皮膜中や皮膜と地鉄の界面に近
い鋼中に存在する。

このことは金属学会誌−４９（１９８５）　ｋ　１第９
頁および第１５頁に記載されているとおりであり、これ
らがｔｉ　ｉｆｆ特性に対し有害な作用を与えることが
最近明らかになった。

一方、一方向性珪素鋼板に要求されるもう一つの特性と
して高い絶縁性がある。最終焼鈍前に焼鈍分離剤として
鋼板に塗布されるＭｇＯとサブスケール中のＳｉＯ２と
の反応で形成されるフォルステライトはそれ自身絶縁性
の高い物質であるが通常さらに絶縁性を高めるために上
塗りコーティングが施される。特公昭５６−５２１１７
号に記されているごとく、この上塗りコーティングと地
鉄との熱膨張係数の違いを利用して鋼板に引張応力を与
え鉄損低減をはかることが出来ることもよく知られてい
るところである。

ところでこのような上塗りコーティングが鋼板と十分な
密着性をもつためには下地のフォルステライト皮膜の存
在が必要である。先に述べたごとく地鉄と皮膜界面近傍
に存在するＳないしＳｅは電磁特性に有害なので、これ
らを磁性改善の目的で除くために例えば強力な酸洗によ
ってフォルステライト皮膜を取り除いてしまい、上塗り
コーティングのみで絶縁性をもたせようとしてもフォル
ステライト皮膜が無いと十分な密着性が得られず、特に
巻鉄心のように曲げ加工が加わる変圧器の場合、コーテ
ィング剥離をおこし実用に耐えない。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明の一つの目的は下地皮膜としてのフォルステライ
トの機能を維持させつつ、皮膜中や地鉄皮膜界面近傍に
存在するＳないしＳｓを除き磁性向上をはかると同時に
コーティング密着性の改善をはかることである。

本発明の他の目的は板厚０．２４ｍｍ以下の珪素鋼板の
低鉄…化をさらにはかると同時にコーティング密着性の
改善をはかることである。

ところで上塗りコーティング前に軽酸洗を施すことは例
えば、特開昭５８−１４４４２９号に示されているが、
板厚０．３０の厚い場合の軽酸洗条件であり、製品板厚
が薄くなったことによって、表面層特に被膜や被膜直下
の不純物の影響を特に受けやすくかつコーティング密着
性の改善については示されていない、高温ボックス焼鈍
後未反応ＭｇＯは水洗とブラッシングで取り除かれるが
、これが不十分であるとこの後のコーティング塗布焼付
の工程でコーティング密着性が十分でないことがある。

このため軽酸洗を施して未反応分離剤を完全に除去し、
コーティング０；Ｉの鋼板表面を清浄化する方法が用い
られた。例えば特公昭５３−２８３７５号の実施例の記
述［・・・表面の焼鈍分離剤を水洗と軽い酸洗で除きガ
ラス状皮膜を残したのち・・・」にみられるとおりであ
る。

しかしながらいずれの方法においてもコーティング前の
軽酸洗の目的は未反応分離剤の除去を目的としたもので
あって磁性改善を目的とし、皮膜や皮膜と地鉄界面近傍
に存在するＳやＳｅの除去は十分になされておらず、か
つ０．２４ａｕａ以下の製品板厚の場合の磁性改善およ
びコーティング密着性の向上のための軽酸洗条件は明ら
かでなかった。

〈課題を解決するための手段〉 本発明はＳｉ　２．０〜４．０％、インヒビターとして
ＳないしＳｅの１種ないし２種を合計でＯ，０１０〜０
．０５０％含有する珪素鋼熱延鋼板を１回または中間焼
鈍を含む２回以上の冷間圧延を施し板厚を０．２４ｍｍ
以下にしたのち、脱炭を兼ねる１次再結晶焼鈍を施し、
ついで鋼板表面に？１ｇＯを主成分とずる焼鈍分離剤を
塗布後、２次再結晶と純化のための高温ボックス焼鈍を
行い、しかるのち得られたフォルステライト系Ｍ　１１
９の上にさらに上塗りコーティングを塗布し、焼付ける
一連の工程よりなる一方向性珪素鋼板の製造工程におい
て、上塗りコーティング前に、濃度１％以上２０％以下
の燐酸。

塩酸又は硫酸のいずれかで、液温１５゛Ｃ以上で、２秒
以上６０秒以下の軽酸洗を施し、フォルステライト皮膜
中及び皮膜、地鉄界面近傍に存在するＳないしＳｅを低
減させ、膜付分析値で合計０．００４％以下にすること
を特徴とする特許 グ密着性の秀れた一方向性珪素鋼板の製造方法である。

〈作　用〉 本発明者等は、皮膜中や皮膜と地鉄界面近傍のＳやＳｅ
をフォルステライト皮膜を破壊することなく除去する酸
洗条件を見出すために、またコーティング密着性の向上
をはかりかつ磁性を改善することを目的にいくつかの実
験を行った。

以下にその結果を示す。

３、４０％（ｗｔ％，以下同様）Ｓｌとインヒビターと
してＳ　Ｏ．０２５％，　Ｓｂ　Ｏ．０３０％を含有す
る珪素鋼熱延鋼板を中間焼鈍を含む２回の冷延によって
０．３０ｍｍ，　０．２３ｍ，　０．２０ｍの最終製品
板ＪＶとし、脱炭焼鈍後？ＩｇＯを焼鈍分離剤として塗
布し、１２００゜Ｃ２０１１ｖ水素中で高温ボックス焼
鈍を行った．次いで、未反応のＭｇＯを水冷とブラツシ
ングで除去した後０．５〜２０％の燐酸に液温４０゛Ｃ
で酸洗時間を２〜３０秒の範囲でかえて軽酸洗し、フォ
ルステライト皮膜中や地鉄と皮膜界面に残留するＳＭを
変化させた。

この後、上塗りコーティングを施して製品に仕上げた。

第１図はこのようにして得られた製品の鉄ＩｉＪＷｌ？
／Ｓ。（　Ｗ　／　ｋｇ　）を膜付分析で求められたＳ
星（皮膜をつけた状態の鋼板貫通分析で得られたＳＭ）
に対して示した。いずれのケースも表面のフォルステラ
イト皮膜を硫酸酸洗で完全に除いた地鉄のｓｌは０．０
０１％以下であり、膜付分析で得られたＳは皮膜中ある
いは皮膜と地鉄界面近傍に存在するｓｌに相当する。

第１図にみられるごとく、膜付Ｓ量が凍るにしたがい、
鉄損が向上し、板厚０．２３ｍの場合膜付Ｓ量が０．０
０４％以下で一．，７，。≦０．８５Ｗ／ｋｇを満足す
る低鉄損が得られた。また板厚０．２０＋＋ｕ＊では膜
付Ｓ量が０．００４％以下になると１，／，。≦０．８
０Ｗ／ｋｇの良好な鉄損が得られた．板厚０．３０ｍｍ
の場合０．２０１や０．２３ｍｍほど膜付ｓ３１滅少に
よる鉄損改善効果は大きくない。

板厚が０．２４ｍｍ以下の薄物で膜付３世が０．００４
％以下で従来の水準以上の低鉄損化が達成できることは
本発明の新知見である。

皮膜中や皮膜と地鉄界面近傍のＳが磁性を劣化させる理
由は、完全に解明されている訳ではないが、それらの存
在が表面近傍の内部歪を高める原因になっていると推定
される。特に磁気測定を行う前の歪取焼純の条件によっ
て膜付Ｓ量が多いとき磁気特性が大きく変化することか
ら考えると、皮膜中や地鉄皮膜界面のＳ，Ｓｅが歪取焼
鈍中に再び鋼中に拡散侵入し、磁性を劣化させるものと
思われる．特に薄物においては、Ｓ，Ｓｅの存在にょる
表面近傍の内部歪および歪取焼鈍中のＳ，Ｓｅの鋼中へ
の再拡散の影響が予想される以上に大きくなるものと思
われる。

次に本発明の構成の限定理由について説明する。

本発明の対象となる素材はＳｉを２．０〜４．０％とイ
ンヒビターとしてＳないしＳｅの１種ないし２種を両者
の合計で０．０１０〜ｏ．ｏｓｏ％含有する珪素鋼熱延
鋼板である．ＳやＳｅはＭｎＳ，　ＭｎＳｅとして鋼中
に微細に分散し、粒成長を抑制して（１１０）　　［０
０１）方位の２次再結晶を可能にするもので０．０１０
％を下田るとインヒビターとしての機能が十分はた一已
ないためこれを下限とした。上限をｏ．ｏｓｏ％とした
のはこれ以上多《なると上塗りコート前の軽酸洗でフォ
ルステライト皮膜を破壊することなく本発明の範囲であ
る膜付ＳないしＳｅｉｔを０．００４％以下に出来ない
ためである．インヒビターとしてはこの他にＡＩやＢ，
　Ｃｕ，　Ｓｎ，　Ｓｂ等多くが知られているが、これ
らがＳないしＳｅと同時に含有されることは本発明の効
果を損なうものでなく、本発明の範囲に含まれる．その
場合、ＡＩやＢはＡＩＮあるいは８Ｎの形でインヒビタ
ー機能をもつためＭ、Ｂの足に見合うＮｉが必要になる
こと４よ言うまでもない。

次にこの熱延鋼板は公知の方法にしたがって１回ないし
中間焼鈍を含む２回の冷間圧延によって０．２４ｍｍ厚
以下に仕上げられる。

次いで７５０〜９００℃の温度域で湿水素雰囲気の脱炭
焼鈍が施され、この後ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤
を塗布して、２次再結晶と純化のための高温ボックス焼
鈍に供せられる。焼鈍分離剤としては磁性向上や皮膜密
着性改善をはかるためＴｉ。

阿ｎ、　Ｃａ、　Ｚｒ、　ＡＩ＋　　Ｂ等の酸化物や各
種のＳ化合物が１０％以下の微曾添加されることがある
が、ＦＩｇ。

を主成分としてフォルステライト皮膜が形成される限り
、上記添加物の存在は本発明の効果を失わしめるもので
なく、これらが焼鈍分離剤に添加された場合も本発明の
範囲に含まれる。

ボックス焼鈍後の鋼板表面にはフォルステライト皮膜が
形成されており、この時点では鋼中にあったＳやＳｓは
インヒビターとしての役割を終え、純化焼鈍によって一
部は大気中に放出されるが、その多くはフォルステライ
ト皮膜中あるいは皮１１りと地鉄の界面近傍に存在する
。

通常焼鈍後のコイル表面の未反応の焼鈍分離剤は水洗と
ブラッシングによって除去され、次に上塗りコーティン
グに供せられる。あるいは上塗りコーティングに先立ち
コーティング密着性向上と表面清浄化のため軽酸洗処理
が加えられることがあるが、本発明の特徴はこの軽酸洗
処理がフォルステラ・イトを破壊しない範囲で皮膜中な
いし皮膜と地鉄の界面近傍にあるＳやＳｅを下げ、膜付
含有量として０．００４％以下にすることにある。この
軽酸洗の条件は、燐酸、塩酸、硫酸のいずれかを使用し
、酸濃度は１〜２０％（ｗｔ％、以下同様）の範囲に限
定される。下限を下廻るとＳやＳｅの除去能力が不十分
となり上限を越えるとフォルステライト表面が破壊され
易くなるためである。酸の温度は１５℃を下廻ると酸洗
効率が落ちるためこれ以上で行う必要がある０Ｎ洗時間
は酸濃度３ｗｌ類、液温と必要膜Ｓ、Ｓｅ量によって異
なるが、工業的な生産性とフォルステライト皮膜の破壊
防止の点から６０秒以下に、また２秒を下廻ると酸洗反
応に必要な時間が不十分となるため２秒以上６０秒以下
に限定される。

第２図は一例として燐酸酸洗によって高温ボックス焼！
ＩＩｉ後の０．２３■厚珪素鋼の皮１模や皮膜地鉄界面
近傍の脱Ｓをはかった場合の酸洗条件と膜付Ｓ量の関係
を示した。酸濃度が高いほど、また液温が高いほど短時
間で膜付ｓｌが下がることが明らかであり、本発明の条
件で膜付ｓｌが０．００，１％以下に下げ得るこさが判
る。

軽酸洗処理によって皮ｊ１り中ないし皮膜地鉄界面近傍
のＳないしＳｅ量が０．００４％以下となった鋼板は公
知の方法にしたがって上塗りコーティングと焼付が施さ
れ絶縁性の改善がはかられる。

〈実施例〉 実施例Ｉ Ｓｉ　３．３０％、　ＭｌＩ　Ｏ，０８５％を含み、イ
ンヒビターとしてＳｅ　０．０３０％、　Ｓｂ　Ｏ，０
２９％を含有する２、４則厚熱延鋼板を１次冷延テ０．
７０ｍｍ厚とし、１０００’Ｃ５幽窒素中で中間焼鈍を
行ったのち２次冷延で０．２３腫厚に仕上げた。次いで
８００℃３ｍｌｏの脱炭焼鈍を湿水素−窒素雰囲気で行
いＭｇ（＋を塗布して１２００℃２０１ｂ水素中の高温
ボックス焼鈍を行った。この後、未反応ＭｇＯを水洗と
ブラッシングで除去し、上塗りコーティングに先立ち軽
酸洗条件を第１表のようにかえて膜付Ｓｅｉを変化させ
た。上塗りコーティングは燐酸塩を主成分とするもので
、かくして得られた最終製品の電磁特性と皮膜密着性（
曲げ加工で皮膜剥離が発生し始める曲率）を第１表にま
とめた０本発明の条件にかなうものは電＆ｆ特性が良好
で皮膜密着性にすぐれたものであった。

実施例２ Ｓｉ　３．１０％、　Ｍｎ　Ｏ，０８０％、インヒビタ
ーとしてＡＩｏ、０２５％、　　Ｓ　Ｏ，０２０％、　
Ｃｕ　Ｏ，１０％とＮ　Ｏ，００９０％を含有する２、
４ａｎ厚熱延鋼板を１次冷延で１．５１１ＩＩ＋厚とし
たのら１１００℃３−水素と窒素の混合ガス中で急冷処
理を含む中間焼鈍を行い、２次冷延で０．２３ｍｍＷ−
に仕上げた。冷延に際し、圧延時の板温が１００〜２５
０　’Ｃの温度域にあるよう予熱と温間圧延を行った。

この後冷延板を８００℃３ｍ湿水素と窒素の混合ガス中
で脱炭焼鈍し、ＭｇＯを主成分とする分離剤を塗布した
のち１２００℃１０１１ｒの高温ボックス焼鈍を水素中
で行った０次いで未反応分離剤を水洗とブラッシングで
除去したのち、上塗りコーティングに先立つ軽酸洗を第
２表の条件で行い膜付ｓｌを変化させた。この後、上塗
りコートを行い、得られた最終製品の電磁特性と皮膜密
着性を第２表にまとめた０本発明の条件のものが電Ｌ１
１特性および皮膜密着性いずれも良好であった。

〈発明の効果〉 本発明により製品板厚が０．２４ｍ以下の薄力向性電磁
鋼板において、格段に電磁特性が改善され、かつコーテ
ィング密着性の良好なものが得られ、省エネルギー上有
利であり、工業的価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は板ｊＩと膜付Ｓ蛍が鉄１顛に及ぼす影響を示す
測定図、第２図は酸洗条件と膜付ｓｌとの関係を示す測
定図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｓｉ２．０〜４．０％、インヒビターとしてＳないしＳ
   ｅの１種ないし２種を合計で０．０１０〜０．０５０％
   含有する珪素鋼熱延鋼板を１回または中間焼鈍を含む２
   回以上の冷間圧延を施し板厚を０．２４ｍｍ以下にした
   のち、脱炭を兼ねる１次再結晶焼鈍を施し、ついで鋼板
   表面にＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布後、２次
   再結晶と純化のための高温ボックス焼鈍を行い、しかる
   のち得られたフォルステライト系被膜の上にさらに上塗
   りコーティングを塗布し、焼付ける一連の工程よりなる
   一方向性珪素鋼板の製造工程において、上塗りコーティ
   ング前に、濃度１％以上２０％以下の燐酸、塩酸又は硫
   酸のいずれかで、液温１５℃以上で、２秒以上６０秒以
   下の軽酸洗を施し、フォルステライト皮膜中及び皮膜、
   地鉄界面近傍に存在するＳないしＳｅを低減させ、膜付
   分析値で合計０．００４％以下にすることを特徴とする
   電磁特性とコーティング密着性の優れた一方向性珪素鋼
   板の製造方法。