JPH06100997A

JPH06100997A - グラス被膜を有しない磁気特性の優れた珪素鋼板及びその製造法

Info

Publication number: JPH06100997A
Application number: JP4251533A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Masui; 浩昭増井; Osamu Tanaka; 收田中; Isao Iwanaga; 功岩永; Hodaka Honma; 穂高本間; Katsuro Kuroki; 克郎黒木
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-09-21
Filing date: 1992-09-21
Publication date: 1994-04-12

Abstract

(57)【要約】【目的】方向性電磁鋼板のグラスレス化技術と磁区制
御の組み合わせで低鉄損を得る方法を見出した。【構成】溝ピッチと二次再結晶粒径との間にある関係
を有するときに、鉄損の良好な領域があることを見つ
け、ハイピープロセスでもパウダーの添加物を調整する
ことでこれを可能にしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気特性に優れた方向性
電磁鋼板及びその製造法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トランス用等の磁気特性に優れた２．５
〜４．５％のＳｉを含んだ珪素鋼板を製造するに際し
て、絶縁特性の確保と鋼板表面に張力を与えトランスの
性能向上に必要な磁気特性を向上させ、かつ鋼板との密
着性が良好な一次被膜を形成させることは従来技術にお
いては方向性電磁鋼板の一つの重要な課題であった。

【０００３】すなわち、通常の技術では脱炭を伴う一次
再結晶焼鈍後に、鋼板にマグネシアと呼ばれる酸化マグ
ネシウム（ＭｇＯ）の微粉末を水溶させたスラリー状の
ものを塗り、必要に応じて乾燥させたあと、二次再結晶
焼鈍を兼ねる高温仕上げ焼鈍工程で焼成させ、鋼板中の
ＳｉＯ₂やＳｉとの反応でフォルステライト（Ｍｇ₂Ｓ
ｉＯ₄）と呼ばれるセラミックス質状の絶縁性の一次被
膜を形成させる。これが鋼板に張力を与え、磁気特性と
りわけ鉄損と呼ばれるトランスの効率を支配する特性値
を向上させるのに有効である。

【０００４】しかも、このフォルステライト形成への状
態が、二次再結晶で鋼板の結晶方位を通称Ｇｏｓｓ方位
と呼ばれ、透磁率や磁束密度の向上に不可欠な鋼板長手
方向（圧延方向）に対して、｛１１０｝〔００１〕の結
晶方位を有するやや粗大な二次再結晶粒を成長させるの
にも、重要な役割を果たしていることもよく知られてい
る。

【０００５】逆に、二次再結晶焼鈍昇温過程中に十分緻
密な被膜が形成されないまま二次再結晶させようとして
も、鋼板内のインヒビターと呼ばれる微細な窒化物や硫
化物等がそのままの状態で、あるいは分解して早く鋼板
外に抜け出てしまう。

【０００６】このため、昇温中にＧｏｓｓ方位粒を優先
的に成長させ、他の方位粒の成長を抑制させる役目のイ
ンヒビター効果が発揮できず、通称、細粒と呼ばれ、Ｇ
ｏｓｓ方位粒の二次再結晶粒の成長が部分的あるいは全
面的に行われない、極めて磁気特性の劣る鋼板を生み出
すことになる。なお、このＭｇＯの中に酸化チタン（Ｔ
ｉＯ₂等）やその他の化合物を添加し、さらに緻密な一
次被膜を形成させることも行われる。

【０００７】しかるに、近年アモルファスの登場に見ら
れるようにエネルギー節減のため、トランスのエネルギ
ー変換効率に影響の大きい電磁鋼板の鉄損低減への要求
は大きく、上記の従来技術の延長ではこの要望に耐える
ことは困難となってきた。従来技術においては上記の方
法以外にも、二次再結晶後のいわゆる製品鋼板表面に機
械的あるいはレーザー等のエネルギー照射的な方法で、
溝あるいは何らかの損傷を意図的に与え、磁区細分化を
行い、鉄損を向上せしめる方法が行われている。

【０００８】しかしながら、この方法をもってしてもま
だアモルファスに対抗できるような低鉄損は実現困難で
あった。一方、フォルステライトを主成分とする一次被
膜は硬質な固形物質なるがゆえに製品のせん断等の加工
性に難点があり、工具寿命の低下をもたらしていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題点を解明し、以下のような骨子に示される技術的知見
から一次被膜とよばれるフォルステライトを主成分とす
る固形物質の形成を極力抑え、かつ極めて低鉄損の方向
性電磁鋼板及びその製造方法を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は以下の通
りである。（１）重量で、Ｃ：０．０３〜０．１２０％、Ｓｉ：
２．５〜４．５％、酸可溶Ａｌ：０．０１０〜０．０５
０％、Ｎ：０．００３０〜０．０１２０％、Ｓ：０．０
０８〜０．０６％、Ｍｎ：０．０３〜０．２０％を含有
し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるスラブを１
２００℃以上の温度で加熱した後、熱延し、引き続き熱
延板を焼鈍及び急冷し、１回又は焼鈍を含む２回以上の
冷延により最終板厚とし、次いで脱炭を含む一次再結晶
焼鈍を行い、次いで焼鈍分離剤を塗布し、二次再結晶焼
鈍を兼ねる高温仕上げ焼鈍を行い、ヒートフラットニン
グを行うことからなる方向性電磁鋼板の製造工程におい
て、一次再結晶焼鈍後の鋼板表面に最大部の深さの平均
が２〜５０μｍの溝を鋼板の圧延長手方向から４５度〜
９０度の方向に、間隔を開けて付与せしめ、その後に焼
鈍分離剤として、ＭｇＯ：１００重量部に対し、鋼板表
面にＬｉ，Ｋ，Ｎａ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｆｅ，
Ｚｒ，Ｓｎ，Ｓｒ，Ａｌの硫化物の１種又は２種以上を
０．５〜２０重量部及び／又は、これらの元素の炭酸
塩、硝酸塩、塩化物の中から選ばれる１種又は２種以上
を２〜２０重量部を添加した焼鈍分離剤を塗布し、次い
で最終仕上げ焼鈍条件として、昇温時７００℃〜最高到
達温度においてＮ₂：２５％以下の雰囲気中で焼鈍する
ことを特徴とし、高温仕上げ焼鈍時に生成されるフォル
ステライトを主成分とするグラス被膜を有しない磁気特
性の優れた珪素鋼板の製造法。

【００１１】（２）一次再結晶焼鈍後に付与する溝の間
隔（ピッチ）を２〜２０mmとすることを特徴とする
（１）記載の製造法。

【００１２】（３）一次再結晶焼鈍における酸素目付け
量が１０００ppm 以下、かつ酸化膜中のＦｅＯ／ＳｉＯ
₂≦０．２５であることを特徴とする（１）又は（２）
記載の製造法。

【００１３】（４）焼鈍分離剤に使用するＭｇＯの水和
水分が０．５〜５．０％であることを特徴とする（１）
又は（２）又は（３）記載の製造法。

【００１４】（５）高温仕上げ焼鈍の７００℃〜最高到
達温度の昇温時の雰囲気を水素で行うことを特徴とする
（１）又は（２）又は（３）又は（４）記載の製造法。

【００１５】（６）高温仕上げ焼鈍時の７００℃〜最高
到達温度の平均昇温速度を毎時３０℃以下とすることを
特徴とする（１）又は（２）又は（３）又は（４）又は
（５）記載の製造法。

【００１６】（７）Ｓｉ：２．５〜４．５％を含み、二
次再結晶後、平均二次再結晶断面粒径をＤmmとした時
に、その２０％以下の断面粒径を有する微細結晶粒を総
面積比率で１５％以下を有し、かつ圧延の長手方向か
ら、４５度〜９０度の方向に２〜５０μｍの深さの溝を
有し、その溝のピッチをＰmmとする時、Ｐ／Ｄが０．０
２〜２であり、かつ、絶縁性の一次被膜の平均厚みが、
０．３μｍ以下のグラス被膜を有しない磁気鉄損の優れ
た珪素鋼板。

【００１７】以下本発明を詳細に説明する。方向性珪素
鋼板の二次再結晶はＧｏｓｓ方位と呼ばれる｛１１０｝
〈００１〉方位の粒を二次再結晶焼鈍（仕上げ焼鈍とも
呼ばれる）時に十分成長させることが肝要である。これ
は一次再結晶焼鈍（一次焼鈍又は脱炭焼鈍とも呼ぶ）の
中のある特定粒のみを粗大再結晶させるもので、この時
にインヒビター（Ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ）と呼ばれるＡｌ
Ｎ等の微細析出物を仕上げ焼鈍前に十分作っておくこと
が技術上必要であることがよく知られている。

【００１８】そして、このために必要な窒素を鋼溶製時
に添加することが行われる。鋼溶製時に十分低炭素化し
た鋼では脱炭機能よりも一次焼鈍後の表面層の酸化物層
を変えて、被膜反応に有利な形にすることがむしろ重要
な役割となる。

【００１９】さて、本発明では一次再結晶焼鈍後の鋼板
表面に最大部の深さの平均が２〜５０μｍの溝を鋼板の
圧延長手方向から４５度〜９０度の方向に、機械的、化
学的、光学的、熱的、電気的その他のエネルギー照射的
な方法で付与せしめることが重要である。

【００２０】これはこの溝によって製品の磁区細分化を
より細かくすることが可能で鉄損低減に寄与するからで
ある。この溝の付与の仕方は溝付きロール、溝付き又は
刃型プレス等の機械的方法、レーザー、プラズマ等のエ
ネルギー照射方法、水、油等を高圧で吹き付ける方法、
酸等による化学的腐食、電気的腐食による方法、あるい
はそれ等を組み合わせた方法等、基本的に手段はどれで
も良く、要は上記の溝の要件を満たしていれば効果が認
められる。しかし、これだけでは本発明の狙いとする低
鉄損は得られない。

【００２１】本発明で最も重要な技術的な要件は鋼板表
面のフォルステライトを主成分とする一次被膜の平均厚
みとの組み合わせである。この厚みが０．３μｍ以下の
とき上記との組み合わせで極めて磁気特性が向上するこ
とがわかった。

【００２２】この理由は必ずしもわかっていないが、こ
の一次被膜は厚いと鋼板の磁束の流れを妨げ、とりわけ
被膜に凹凸が多い場合や、フォルステライト直下にスピ
ネル（ＭｇＡｌ₂Ｏ₄）等の酸化物が多い場合はその傾
向が大きいことは容易に想像できる。したがって表面の
一次被膜を極力減らし薄くするか、完全になくしてしま
い、そのかわりに、規則的な溝を形成させれば磁束は規
則的に円滑に流れる。この結果、鉄損も十分に低減でき
ることになる。当然ながら溝の深さとピッチには制約が
つくことになる。

【００２３】本発明での重要な点はさらに次の点にあ
る。従来技術において、いわゆる一次被膜を形成した後
のいわば製品に近いものに溝を付けて磁区細分化する方
法が行われている。これは同じく従来技術にある、中間
工程で溝を付けた方法よりも磁区制御効果が大きく出易
いためである。

【００２４】しかしながら、本発明で明らかになったこ
とは、一次被膜厚みが極端に少ないか、ない場合はコス
ト的にも安価な一次再結晶焼鈍中又は前後に溝を付ける
方法でも、十分な磁区細分化効果が発揮されると言う事
実を見出した点である。

【００２５】表１の化学成分を有する方向性電磁鋼板を
熱延、熱延焼鈍後０．２３mmに冷間圧延し、一次再結晶
焼鈍直後の鋼板にロールで深さ１５μｍ、ピッチ５mmの
溝を鋼板の幅方向に付けて、冷却後、この鋼板にＭｇＯ
パウダーに添加物を種々変えて仕上げ焼鈍を行い、一次
被膜の平均厚みを変えて、さらに張力を有する絶縁コー
ティングを塗布したサンプルの鉄損を調べたのが図１で
ある。

【００２６】

【表１】

【００２７】これを見ても明らかに一次被膜の厚みが小
さくなるほど鉄損の低減（向上）が見られ、とりわけ
０．３μｍ以下でそれが顕著であることがわかる。これ
は溝が一次再結晶焼鈍前という中間工程につけて溝の中
に後工程でフォルステライト等が詰まって磁区制御効果
が劣化しても鋼板表面の一次被膜の平均厚みが少ない
か、ない場合は十分磁区細分化されることを示してい
る。

【００２８】さらに本発明で重要な点は一次再結晶焼鈍
後に鋼板に溝を付けるという点である。表２の化学成分
の鋼の一次再結晶焼鈍後の鋼板（板厚０．２３mm）を常
温（２５℃）でロール法で（イ）溝深さ２０μｍ、溝ピ
ッチＰが３mmの溝、（ロ）溝深さ４０μｍ、溝ピッチＰ
が３０mmの溝を付けたが、二次再結晶の焼鈍条件が
（１）昇温時７００℃〜最高到達温度においてＮ₂：４
０％かつその間の平均昇温速度を毎時５０℃の場合、
（２）昇温時７００℃〜最高到達温度においてＮ₂：２
０％かつその間の平均昇温速度を毎時１５℃の場合、の
それぞれについてパウダーを本発明の塩化物を使用し、
二次再結晶させた結果を図２に示す。フォルステライト
の厚みは０．１μｍ以下であった。

【００２９】

【表２】

【００３０】これではっきり言えることは、（１），
（２）の場合とも溝の周辺に微細結晶粒が発生するが、
平均二次再結晶粒径の２０％以下の粒径を有する微細結
晶粒の総面積比率及びＰ／Ｄの値は（１）（イ）で１８
％及び０．８、（１）（ロ）で２５％及び７．５、
（２）（イ）で５％及び０．１５、（２）（ロ）で１０
％及び１．５であった。そして、このときの製品の鉄損
Ｗ_17/50（ワット／kg）はそれぞれ、（１）（イ）０．
９２、（１）（ロ）１．１２、（２）（イ）０．７７、
（２）（ロ）０．７５であった。

【００３１】すなわち本発明の骨子をなす平均二次再結
晶粒径の２０％以下の粒径を有する微細結晶粒の総面積
比率が１５％超のとき、あるいはＰ／Ｄの値が０．０２
未満か２超のときのいずれか一方又は両方を満たす場合
は鉄損は著しく劣化すると言える。これに対し、平均二
次再結晶粒径の２０％以下の粒径を有する微細結晶粒の
総面積比率が１５％以下のとき、及びＰ／Ｄの値が０．
０２〜２の両方を満たすときは鉄損は大変良好である。

【００３２】この理由は以下のように考えられる。上記
の定義の微細結晶粒は二次再結晶粒の中においては方位
もいわゆるＧｏｓｓ方位とずれていることが多く、鉄損
に寄与しないばかりか、むしろこれを劣化させる。いわ
ゆる磁区制御のための溝の周辺に出現することが多く、
従って、歪の不均一性によりＧｏｓｓ方位の二次再結晶
粒の生成に好ましい一次再結晶集合組織になっていない
ためと考えられる。図２に二次再結晶焼鈍後の代表的な
溝周辺に発生した微細結晶粒の例を示す。鉄損を劣化さ
せない上限が１５％である。

【００３３】ところで本発明で重要な点は従来技術では
このため仮に微細結晶粒を１５％以下にしても磁性の劣
化は大きいものがあり、工程的に簡素化されるという利
点はあるものの、実用に耐えられない方法と考えられて
いた。

【００３４】本発明で得られた新たな知見は、このよう
な微細結晶粒がある場合でも、二次再結晶の平均粒径
（断面粒径）Ｄと溝のピッチＰとの関係がある範囲内で
あり、かつ一次被膜の厚みに制約を加えることで実用に
耐える十分な磁性が得られる点を見つけたことにある。

【００３５】すなわち溝の間隔（ピッチ）を２〜２０mm
の間の任意の値とし、溝ピッチ（Ｐ（mm））の間に平均
二次再結晶粒径（断面粒径、Ｄ（mm））の２０％以下の
粒径（断面粒径）を有する微細結晶粒が総面積比率で１
５％以下を有し、かつＰ／Ｄが０．０２〜２となり、か
つフォルステライトを主成分とする一次被膜の平均の厚
みが０．３μ以下のときは十分な鉄損を示しているとい
う知見を得た。

【００３６】この理由は必ずしも明らかではないが以下
のように考えている。磁区制御材の１８０°磁区の細分
化機構を考えると、溝ピッチ間で１８０°磁区はそれぞ
れ仕切られていて、一つの磁区群としてヒステリシスの
変化を磁区移動で行うことが知られている。

【００３７】もちろんこのためには溝の周囲には９０°
磁区が発生し、これが結果的にこの１８０°磁区の細分
化をもたらすことになるが、二次再結晶粒径が溝ピッチ
に対して十分大きいときはその一個又は数個の粒内での
方位性は十分高く保たれるので、仮に溝の周囲に微細結
晶粒が発生してもそれが総面積率で１５％以下であれば
全体として十分な磁化特性は得られ、ひいては鉄損は十
分低く保持することができる。

【００３８】すなわち本発明においてはＰ／Ｄ≦２のと
きは鉄損は十分良好な値が得られることがわかった。こ
こでＰ／Ｄが１でなく２という点が本発明の重要な知見
である。本発明ではフォルステライト被膜を０．３μｍ
以下にしており、磁区の移動が容易であり、このため、
上限が２となるのである。

【００３９】ところで、Ｐ／Ｄは小さければ良い、とい
っても望ましい範囲は限度がある。それは溝ピッチ内の
１８０°磁区は、もとより溝近傍にできる９０°磁区が
起点となって発生するので、この９０°磁区を十分確保
するのに必要な最低の溝ピッチ間隔と言うものがあり、
とりわけ溝の周辺に１５％以下の微細結晶粒を有する本
発明では、さらにＰの下限に制約がつくことになる。

【００４０】さらに、優れた鉄損を得るためにはＰの下
限はＤが大きいほど高くなる傾向があり、結果的にＰ／
Ｄに下限をもつことになる。この理由は次のように考え
られる。すなわち、一次再結晶焼鈍後の鋼板に溝を付け
てから二次再結晶焼鈍をするため、この溝の抵抗に打ち
勝って、つまりいくつかの溝を乗り越えてさらに十分な
方位の二次再結晶粒が成長するには限度があり、Ｐに対
してあまりにＤが大き過ぎるときは方位性のやや劣る二
次再結晶粒となり、本発明の狙いとする鉄損の優れた製
品が得られにくいことがわかった。つまりＰ／Ｄに下限
があることが明らかとなった。

【００４１】とりわけ溝の周囲に微細結晶粒が１５％以
下存在する本発明ではこの傾向があり、本発明によれば
Ｐ／Ｄ≧０．０２を満たすときに十分鉄損の優れた製品
が得られることが明らかとなった。次に、二次再結晶を
行うためにＡｌが添加されているが、この場合はインヒ
ビターとしてＡｌＮやＳｉ₃Ｎ₄やあるいはＳの多い場
合はＭｎＳ等をメインに使う。

【００４２】次に、高温仕上げ焼鈍時の一次被膜を極力
少なくするか無くするために、本発明では一次焼鈍後の
鋼板表面にＭｇＯ：１００重量部に対し、鋼板表面にＬ
ｉ，Ｋ，Ｎａ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｆｅ，Ｚｒ，
Ｓｎ，Ｓｒ，Ａｌの硫化物の１種又は２種以上を０．５
〜２０重量部及び／又は、これらの元素の炭酸塩、硝酸
塩、塩化物の中から選ばれる１種又は２種以上を２〜２
０重量部を添加した焼鈍分離剤を混ぜて添加することが
有効であることがわかった。

【００４３】なお、通常法でもＭｇＯ以外にＴｉＯ₂や
アンチモン系の化合物（Ｓｂ₂（ＳＯ₄）₃）やボロン
系の化合物（Ｎａ₂（ＢＯ₄）₃）、ストロンチウム・
バリウム系、炭・窒化物系等を添加して反応を容易にす
ることが行われるが、本発明でもこれらの添加物の効果
は発揮されるので添加しても本発明の本質を変えるもの
ではない。

【００４４】さて、ここで珪素鋼板の製造方法に触れる
必要がある。前述のように本発明が可能な珪素鋼板はＳ
ｉ以外に主としてＡｌを含有し、Ｓｉ₃Ｎ₄あるいはＡ
ｌＮ、又鋼中のＳが多い場合はＭｎＳを主要インヒビタ
ーとする鋼に限定される。もちろんＳｉ，Ａｌ以外に、
Ｓｎ，Ｓｅ，Ｓｂ，Ｃｕ，Ｂ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｖ，Ｎｉ，
Ｃｒ等の他の添加元素を付加的に添加させ、磁気特性の
向上をはかることは本発明の基本を変えるものではな
い。

【００４５】ところでＡｌＮあるいはＳｉ₃Ｎ₄，Ｍｎ
Ｓをインヒビターとする鋼は公知であり、そのいずれの
場合においても本発明の技術を適用することが可能であ
る。しかしながら、本発明の特徴をより一層発揮させる
にはとりわけ以下に示す製造法が最適である。

【００４６】すなわちＳｉを２．５〜４．５％含む鋼で
Ａｌを鋼溶製時に酸可溶Ａｌ量で０．０１〜０．０５％
含み、Ｎを鋼溶製時に０．００３０〜０．０１２０％添
加せしめることを特徴とする。Ｓも０．００８〜０．０
６％、Ｍｎも０．０３〜０．２０％を含有せしめる。Ｓ
ｉは本発明においては上記のようにフォルステライト形
成及び低鉄損化のために最低２．５％は必要である。一
方、４．５％を超えると二次再結晶で十分なＧｏｓｓ方
位の再結晶粒の確保が難しく適さない。

【００４７】ＡｌはＡｌＮインヒビター形成に有効であ
り、鋼溶製時に酸可溶Ａｌ量で最低０．０１０％は必要
である。しかし本発明では酸可溶Ａｌ量で０．０５％を
超えると適量のＡｌＮが生成されないばかりかＡｌ₂Ｏ
₃生成量も多くなり鋼の清浄度を損ない、かつ磁気特性
に悪影響をもたらす。

【００４８】ＮはＳｉ₃Ｎ₄及びＡｌＮのインヒビター
を形成するのに不可欠であり、本発明においては一次焼
鈍後つまり、鋼溶製時に最低０．００３０％は必要であ
る。一方、０．０１２０％を超えるとＡｌやＳｉを食い
すぎて二次再結晶に好ましくない。

【００４９】Ｓはこれを積極的に利用する場合は鋼溶製
時に最低０．０１％はＭｎＳをインヒビターとして有効
に使うのに必要である。一方、０．０６％超ではＭｎＳ
が凝縮して好ましくない。二次再結晶前に何らかの方法
で侵硫する方法でも同様の効果が期待できる。

【００５０】ＭｎもＭｎＳ生成に必要で鋼溶製時に最低
０．０３％は確保すべきである。しかし０．２０％を超
えるとかえってＭｎＳはできにくい。Ｃは熱延でのγ量
確保に必要で鋼溶製時に最低０．０３％は本発明の磁気
特性確保に必要である。０．１２％を超える、一次再結
晶焼鈍時に好ましい集合組織が得にくい。この他の元素
は本発明では従来の鋼に較べて特に特徴的ではないがＳ
ｎ，Ｓｅ，Ｓｂ，Ｃｕ，Ｂ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｖ，Ｎｉ，Ｃ
ｒ等の元素の成分は磁気特性向上に好ましく、又本発明
の骨子を変えるものではない。

【００５１】次に化学成分以外の本発明の製造方法につ
いて述べる。鋼を転炉又は電気炉等で出鋼し、必要に応
じて精錬工程を加えて成分調整を行った溶鋼を連続鋳造
法、造塊分塊圧延法あるいは熱延工程省略のための薄ス
ラブ連続鋳造法等により、厚さ３０〜４００mm（薄スラ
ブ連続鋳造法では５０mm以下）のスラブとする。ここで
３０mmは生産性の下限であり、４００mmは中心偏析でＡ
ｌ₂Ｏ₃等の分布が異常になることを防ぐための上限で
ある。又５０mmは冷速が小さくなって粗大粒が出てくる
ことを抑制するための上限である。

【００５２】該スラブをガス加熱、電気利用加熱等によ
り１２００℃以上で再加熱を行い、引き続き熱間圧延を
行って厚さ１０mm以下のホットコイルとする。ここで１
２００℃はＭｎＳ，ＡｌＮ溶解の下限である。１４００
℃超では表面肌あれが出やすい。又１０mmは適正な析出
物を生成する冷速を得る上限である。なお、薄スラブ連
続鋳造法では直接コイル状にすることも可能であり、そ
のためには１０mm以下が好ましい。

【００５３】このように作ったホットコイルを再び８０
０〜１２５０℃で焼鈍し、しかる後に水冷、空冷、その
他、あるいはそれらの組み合わせで適宜磁性向上をはか
ることもしばしば行われる。ここで８００℃はＡｌＮ再
溶解の下限であり、１２５０℃はＡｌＮ粗粒化防止の上
限である。

【００５４】かかる処理工程の後、ホットコイルを直接
又はバッチ的に酸洗後冷間圧延を行う。冷間圧延は圧下
率６０〜９５％で行うが、６０％は本発明で再結晶可能
な限界であり、好ましくは７０％以上が一次焼鈍で｛１
１１｝〔１１２〕方位粒を多くして、二次再結晶焼鈍時
のＧｏｓｓ方位粒の生成を促進させる下限であり、一方
９５％超では二次再結晶焼鈍で首振りＧｏｓｓ粒と称す
るＧｏｓｓ方位粒が板面内回転した磁気特性に好ましく
ない結晶粒が生成される。

【００５５】以上はいわゆる一回冷延法で製造する場合
だが、なお、二回冷延法と称して冷延−焼鈍−冷延を行
う場合は、一回目の圧下率は１０〜８０％、二回目の圧
下率は５０〜９５％となる。ここで１０％は再結晶に必
要な最低圧下率、８０％と９５％はそれぞれ二次再結晶
時に適正なＧｏｓｓ方位粒を生成させるための上限圧下
率、又５０％は二回冷延法においては一次焼鈍時の｛１
１１｝〔１１２〕方位粒を適正に残す下限圧下率であ
る。

【００５６】なお、通称パス間エージングと称し、冷間
圧延の途中で鋼板を適当な方法で１００〜４００℃の範
囲で加熱することも磁気特性の向上に有効である。１０
０℃未満ではエージングの効果がなく、一方、４００℃
超では転位が回復してしまう。次に一次再結晶焼鈍を行
う。本発明では一次再結晶焼鈍後に鋼板に溝を付ける。
さらに下記に示すパウダー塗布及び二次再結晶焼鈍を行
う。

【００５７】さてこのようにしてつくられた溝が仕上げ
焼鈍後に残り、フォルステライトを主成分とする一次被
膜を平均０．３μｍ以下と極めて少なくする方法との組
み合わせで従来に見られない低鉄損が得られるわけであ
る。０．３μｍの理由は前述の通りであり、これよりも
厚いと、本発明の中間工程で溝を付ける方法では十分な
低鉄損が得られない。

【００５８】溝の形成方法は前述の通りであるが、溝の
最大部の平均の深さが２μｍ未満では磁区細分化効果が
ない。一方、５０μｍ超では深すぎて磁束の円滑な流れ
を妨げてかえって鉄損も悪くなる。好ましくは５〜３０
μｍが良い。溝は規則的に配列されている方が良い。こ
れは、磁区細分化が規則的に行われるからである。

【００５９】通常鋼板長手方向に対し４５度から９０度
（直角）までの角度を有するほぼ一定のピッチで刻まれ
ることが好ましい。４５度未満では磁区細分化の方向が
磁性に好ましい結晶学的方位とあわないからである。
又、溝のピッチは２〜２０mmが好ましい。２mm未満では
磁区細分化が進みすぎて９０°磁区が増え、鉄損も磁歪
も悪い。一方、２０mm超では磁区細分化の効果がでな
い。

【００６０】なお、二回冷間圧延法においては一回目、
二回目のいずれの焼鈍後でも溝を形成することは可能で
あり、さらにその両者で分割して行うことも可能であ
る。なお、一回冷延法でも二回冷延法でも一次再結晶焼
鈍を行うわけであるが、この焼鈍で脱炭を行うことは有
効である。

【００６１】前述のようにＣは二次再結晶粒の成長に好
ましくないばかりか、不純物として残ると鉄損の劣化を
招く。なお、鋼の溶製時にＣを下げておくと脱炭工程が
短縮化されるばかりか｛１１１｝〔１１２〕方位粒も増
やすので好ましい。なお、この脱炭焼鈍を兼ねる一次再
結晶焼鈍工程で適正な露点を設定することで後の一次被
膜生成に必要な酸化層の確保が行われる。

【００６２】一次再結晶焼鈍温度は７００〜９５０℃が
好ましい。ここで７００℃は再結晶可能な下限温度であ
り、９５０℃は一次再結晶の粗大粒の発生を抑制する上
限温度である。

【００６３】本発明で重要な点は脱炭を兼ねる一次再結
晶焼鈍での酸化量が〔Ｏ〕量で１０００ppm 以下かつＦ
ｅＯ／ＳｉＯ₂が０．２５以下が望ましいということを
見出した点である。〔Ｏ〕量が１０００ppm 超では必然
的に酸化膜中のＳｉＯ₂量、ＦｅＯ量が多くなり、酸化
膜の厚みも増すため、高温仕上げ焼鈍中でのグラス被膜
分解反応を行うに際し、不利となる。好ましくは〔Ｏ〕
量で４００〜８００ppm である。

【００６４】一方ＦｅＯ／ＳｉＯ₂は０．２５以下が好
ましいが、これは０．２５超では高温仕上げ焼鈍前半の
グラス被膜形成反応性が極端に増し、前半でのフォルス
テライト形成量が増大するため、後のフォルステライト
の分解反応工程で十分に反応が進行しない。

【００６５】一次再結晶焼鈍後、酸化マグネシウム（Ｍ
ｇＯを主成分とする。以下ＭｇＯと呼ぶ）パウダーを水
又は水を主成分とする水溶液に溶かしスラリー状にして
鋼板に塗布する。この際、後の二次再結晶焼鈍時にＭｇ
Ｏパウダーの溶融を容易にさせ、フォルステライト生成
反応を促進させる目的で、適当な化合物を微量添加する
ことも行われる。

【００６６】ＴｉＯ₂を添加する場合は１〜１５％が好
ましいが、ここで１％はフォルステライト反応促進効果
を発揮する下限であり、１５％超ではＭｇＯが少なくな
ってかえってフォルステライト反応が進まない。

【００６７】Ｓｂ₂（ＳＯ₄）₃等のアンチモン系の化
合物はＭｇＯを比較的低温で溶融させるのに効果があ
り、添加を行う場合は０．０５〜５％が好ましい。ここ
で、０．０５％は上記低温溶融を起こす下限であり、一
方、５％を超える場合は多すぎてＭｇＯのフォルステラ
イトの本来の反応を不活性化する。

【００６８】Ｎａ₂Ｂ₄Ｏ₇等をボロン系の化合物及び
それと同様の作用を持つストロンチウム・バリウム系、
炭・窒化物系の化合物はアンチモン系よりは比較的高温
でＭｇＯを溶融させるのに効果があり、添加する場合は
０．０５〜５％が好ましい。ここで、０．０５％は上記
の効果を発揮する下限であり、一方５％超ではやはりＭ
ｇＯのフォルステライトの本来の反応を不活性化するの
で好ましくない。

【００６９】なおこれらの化合物は互いに複合して添加
することも可能である。なお、ここで添加する化合物の
％はＭｇＯの重量を１００％としたときの重量比を％で
示してある。

【００７０】本発明においては、仕上げ高温焼鈍後の一
次被膜の平均厚みを０．３μｍ以下にするために、さら
にＭｇＯパウダーにＬｉ，Ｋ，Ｎａ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍ
ｇ，Ｚｎ，Ｆｅ，Ｚｒ，Ｓｎ，Ｓｒ，Ａｌの硫化物の１
種又は２種以上を０．５〜２０重量部及び／又は、これ
らの元素の炭酸塩、硝酸塩、塩化物の中から選ばれる１
種又は２種以上を２〜２０重量部を添加した焼鈍分離剤
を混合添加すると、仕上げ焼鈍後の一次被膜は平均０．
３μｍ以下にでき、かつ十分な二次再結晶方位が得られ
有効である。

【００７１】ここで硫化物が０．５％（ＭｇＯ重量を１
００としたときの重量割合）未満であると効果的に一次
被膜の低減が行われず、一方、２０％超では被膜形成過
程が不安定となり、本発明の鋼が得にくい。又後者の炭
酸塩、硝酸塩、塩化物の２％未満の不都合の理由、２０
％超の不都合の理由も同様である。

【００７２】又ＭｇＯの水和水分も重要であり、本発明
では０．５〜５％が望ましい。０．５％未満ではマグネ
シアの反応性が劣化し、一方、５％超では鋼板間の露点
が高くなって昇温時前段で追加酸化を生じ、表面に酸化
膜のむらを生じて均一な極めて薄いグラス又はグラスレ
ス状態を得ることが困難になる。

【００７３】二次再結晶を兼ねる高温仕上げ焼鈍は最高
到達温度を１１００〜１３００℃で行うのが好ましい。
１１００℃は二次再結晶が行われる下限の温度であり、
一方１３００℃超は結晶粒が粗大化し過ぎて鉄損の劣化
を招く。この二次再結晶焼鈍で重要な点は以下の通りで
ある。

【００７４】本発明ではＭｇＯパウダーへ特殊添加物の
効果でフォルステライトを主成分とする一次被膜が極端
に少なくなるか、なくなるので、焼鈍中に二次再結晶に
必要な窒素系のインヒビター（ＡｌＮ，Ｓｉ₃Ｎ₄等）
も仕上げ焼鈍中に逃げ易い傾向にあるが、一方、ＭｎＳ
のインヒビターの機能も重要であり、このため仕上げ焼
鈍の雰囲気ガス中の窒素分圧（Ｐ N₂）を２５％以下と
することで鋼中へのＮの侵入を防ぐことが必要で、これ
により安定した二次再結晶を得ることが可能である。

【００７５】もし７００℃〜最高到達温度の温度範囲で
Ｎが多く侵入するとＡｌＮが多すぎ、ＭｎＳのような適
度の強さのインヒビターと異なり二次再結晶焼鈍での健
全なＧｏｓｓ方位の結晶粒の成長が期待できない。７０
０℃未満ではＮの侵入は行われず、最高到達温度超では
二次再結晶等が完了してしまう。

【００７６】さらに好ましくは水素雰囲気でこの焼鈍を
行えば極めて優れたＧｏｓｓ方位の二次再結晶が得られ
ることも本発明の成果である。一方、高温仕上げ焼鈍の
昇温速度があまり大きすぎると、十分な二次再結晶を起
こす前にインヒビターが逃げ易く、とりわけ極めて薄い
一次被膜、又は一次被膜なしを目的とする本発明におい
ては、むしろ昇温速度を毎時３０℃以下に抑えた方が安
定した磁気特性が得られる。

【００７７】さらに以上が本発明の珪素鋼板の製造方法
での重要な部分であるが、工業的にはさらに絶縁特性や
磁気特性を向上させる目的で、二次再結晶後の鋼板に有
機質や無機質による絶縁被膜を有する高張力被膜（コー
ティング）を熱処理等と組み合わせて塗布したり、ゾル
・ゲル法等で塗布することがとりわけ重要である。この
理由は、本発明ではフォルステライト等の高張力特性を
有する一次被膜が極端に少ないか、ないために、それを
補完するべく高張力特性を有する絶縁被膜を塗布するこ
とが効果的であるからである。

【００７８】

【実施例】表３に示すような化学成分の鋼を転炉で溶製
し、表３に示すような条件で製造した。熱延板焼鈍を一
部行ったがこの条件は１１２０℃×３０秒間であり、又
焼鈍後は水冷した。又、冷間圧延時のパス間エージング
をＦ以外は行ったがその条件は２５０℃である。この
後、一次焼鈍を行ったが、溝形成はその過程で行われ
た。

【００７９】さらにこの鋼板にパウダーを塗布したが、
パウダーは水に溶解させスラリー状にして塗布後、３５
０℃で乾燥させた。ここで、％はＭｇＯの重量を１００
％としたときの重量比率である。しかる後に、７００℃
〜最高到達温度の平均昇温速度を種々変えて二次再結晶
焼鈍を行った。ここでは最高到達速度は１２００℃であ
る。さらにリン酸系の高張力の絶縁被膜（二次被膜）を
加熱塗布した後、板取りし、歪取り焼鈍８５０℃×４時
間（Ｎ₂９０−Ｈ₂１０，Ｄｒｙ）を行い、磁気測定試
験を行った。表３にその結果を示す。

【００８０】なお、溝の最大深さ、ピッチ及び圧延方向
との角度はいずれも二次再結晶焼鈍後の製品での測定で
ある。磁気測定は６０×３００mmの単板のＳＳＴ試験法
で測定し、Ｂ₈（８００A/m)の磁束密度、単位はテスラ
及びＷ_17/50（５０Hzで１．７テスラのときの鉄損、単
位はワット／kg），Ｗ_13/50（５０Hzで１．３テスラの
ときの鉄損）を測定した。

【００８１】

【表３】

【００８２】

【表４】

【００８３】

【表５】

【００８４】

【表６】

【００８５】

【表７】

【００８６】

【表８】

【００８７】さて、表３に示すように、本発明の範囲に
入っているものは鉄損が十分低く本発明の目的範囲に入
っていることがわかる。

【００８８】

【発明の効果】本発明により鉄損特性の優れた、グラス
被膜を有しない方向性電磁鋼板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一次被膜厚みと鉄損の関係を示す図表である。

【図２】本発明材の二次再結晶後の金属組織を示す顕微
鏡写真である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者本間穂高北九州市戸畑区飛幡町１番１号新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者黒木克郎北九州市戸畑区飛幡町１番１号新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量で、Ｃ：０．０３〜０．１２０％、Ｓｉ：２．５〜４．５％、酸可溶Ａｌ：０．０１０〜０．０５０％、Ｎ：０．００３０〜０．０１２０％、Ｓ：０．００８〜０．０６％、Ｍｎ：０．０３〜０．２０％、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるスラブを１２０
０℃以上の温度で加熱した後、熱延し、引き続き熱延板
を焼鈍及び急冷し、１回又は焼鈍を含む２回以上の冷延
により最終板厚とし、次いで脱炭を含む一次再結晶焼鈍
を行い、次いで焼鈍分離剤を塗布し、二次再結晶焼鈍を
兼ねる高温仕上げ焼鈍を行い、ヒートフラットニングを
行うことからなる方向性電磁鋼板の製造工程において、
一次再結晶焼鈍後の鋼板表面に最大部の深さの平均が２
〜５０μｍの溝を鋼板の圧延長手方向から４５度〜９０
度の方向に、間隔を開けて付与せしめ、その後に焼鈍分
離剤として、ＭｇＯ：１００重量部に対し、鋼板表面に
Ｌｉ，Ｋ，Ｎａ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｆｅ，Ｚ
ｒ，Ｓｎ，Ｓｒ，Ａｌの硫化物の１種又は２種以上を
０．５〜２０重量部及び／又は、これらの元素の炭酸
塩、硝酸塩、塩化物の中から選ばれる１種又は２種以上
を２〜２０重量部を添加した焼鈍分離剤を塗布し、次い
で最終仕上げ焼鈍条件として、昇温時７００℃〜最高到
達温度においてＮ₂：２５％以下の雰囲気中で焼鈍する
ことを特徴とし、高温仕上げ焼鈍時に生成されるフォル
ステライトを主成分とするグラス被膜を有しない磁気特
性の優れた珪素鋼板の製造法。
【請求項２】一次再結晶焼鈍後に付与する溝の間隔
（ピッチ）を２〜２０mmとすることを特徴とする請求項
１記載の製造法。
【請求項３】一次再結晶焼鈍における酸素目付け量が
１０００ppm 以下、かつ酸化膜中のＦｅＯ／ＳｉＯ₂≦
０．２５であることを特徴とする請求項１又は２記載の
製造法。
【請求項４】焼鈍分離剤に使用するＭｇＯの水和水分
が０．５〜５．０％であることを特徴とする請求項１又
は２又は３記載の製造法。
【請求項５】高温仕上げ焼鈍の７００℃〜最高到達温
度の昇温時の雰囲気を水素で行うことを特徴とする請求
項１又は２又は３又は４記載の製造法。
【請求項６】高温仕上げ焼鈍時の７００℃〜最高到達
温度の平均昇温速度を毎時３０℃以下とすることを特徴
とする請求項１又は２又は３又は４又は５記載の製造
法。
【請求項７】Ｓｉ：２．５〜４．５％を含み、二次再
結晶後、平均二次再結晶断面粒径をＤmmとした時に、そ
の２０％以下の断面粒径を有する微細結晶粒を総面積比
率で１５％以下を有し、かつ圧延の長手方向から、４５
度〜９０度の方向に２〜５０μｍの深さの溝を有し、そ
の溝のピッチをＰmmとする時、Ｐ／Ｄが０．０２〜２で
あり、かつ、絶縁性の一次被膜の平均厚みが、０．３μ
ｍ以下であることを特徴とするグラス被膜を有しない磁
気鉄損の優れた珪素鋼板。