JPH06136555A - 鏡面方向性珪素鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁束密度が高く、鉄損が極めて低い方向性珪
素鋼板を提供する。この手段として、仕上げ焼鈍で、高
磁束密度材料を得ると同時に、鋼板表面を平滑（鏡面）
化して、磁区の動きをスムースにし、超低鉄損を得る。 【構成】 Ｓｉ：２．０〜４．８％、酸可溶性Ａｌ：
０．０８〜０．０５％、Ｎ：０．０１％以下の熱延鋼帯
を冷延し、一次再結晶焼鈍した後、アルミナを主体とし
た焼鈍分離剤を有機溶剤に分散して塗布し、中性あるい
は還元性雰囲気で５０℃／Hr以上で、９２０〜１１５０
℃まで昇温し、この温度で、５時間以上保持する。磁束
密度向上のため、一次再結晶焼鈍時鋼板表面に生ずる酸
化膜を除去すること、アンモニアにより窒化してインヒ
ビターを強化すること等が有効である。 【効果】 鏡面でかつ磁束密度が極めて高い方向性珪素
鋼板が得られ、磁区細分化張力コーティングにより超低
鉄損が得られる。

Description

【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
極めて低い方向性珪素鋼板（以下方向性電磁鋼板と云
う）の製造方法に関するものである。特に、二次再結晶
工程（仕上げ焼鈍工程）で、その鋼板表面にフォルステ
ライト（以下、グラスと云う）被膜を形成させないかあ
るいは、サーマルエッチングにより鋼板表面を鏡面とし
た状態で同工程を完了させ、その後、磁区細分化、張力
コーティング等の処理を行い、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、仕上げ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５８−２６４
０５号公報に開示されている。また局部歪は、通常行わ
れる加工後の応力除去焼鈍（歪取り焼鈍）によって除去
されるので、磁区細分化効果が消失する。

【０００３】この改善策、すなわち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６
２−８６１７号公報に開示されている。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。平滑化の最も高いレベルが鏡面である。仕上げ焼
鈍後の材料表面を平滑化（鏡面化）する方法としては、
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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、鋼板表面を鏡面
化（平滑化）する方法としては、前記化学研磨、電解研
磨の他にブラシ研磨、サンドペーパー研磨、研削等の化
学的あるいは物理的方法がある。しかしながら、これら
の方法は、小試片、少量の試料を作るには適するが、工
業的に多量生産される金属ストリップ等の表面鏡面化
（平滑化）のためには、諸々の困難を伴う。

【０００５】最も平滑化できるとされる化学的方法、す
なわち、化学研磨においては、薬剤濃度管理、排水処理
等の環境問題、また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（鏡面化）する
ことは、極めて困難である。本発明は、これらの問題を
排して、工業的生産規模で磁気特性の優れた方向性電磁
鋼板の表面を鏡面化あるいは平滑化する方法を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明においては、仕上
げ焼鈍工程で同時に目的を達成しようとするものであ
る。すなわち、二次再結晶の方位を制御し、極度に高い
磁束密度を得、かつ鏡面あるいは平滑表面を得ようとす
るものである。

【０００７】本発明の特徴とするところは、前記するよ
うに仕上げ焼鈍時に鏡面あるいは平滑表面を得るところ
にある。すなわち、通常行われているＭｇＯを主体とす
る焼鈍分離剤を用いずに、Ａｌ₂ Ｏ₃ を主体とするＳｉ
Ｏ₂ と反応しにくい物質を焼鈍分離剤として用いて、仕
上げ焼鈍し、高い磁束密度の方向性電磁鋼板を得ると同
時に鋼板の表面にグラス（フォルステライト）被膜を形
成させずに、金属表面を露出させた状態で二次再結晶さ
せ、同時に、サーマルエッチングにより金属表面を鏡面
あるいは平滑化することを特徴とする。

【０００８】その手段は、Ｓｉ：２．０〜４．８重量
％、酸可溶性Ａｌ：０．００８〜０．０５重量％、Ｎ≦
０．０１０重量％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からな
る珪素熱延鋼帯を必要に応じて焼鈍した後、１回または
中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延を行い、所定の板厚
とし、次いで一次再結晶焼鈍を行った後焼鈍分離剤を塗
布し、仕上げ焼鈍を施す方向性珪素鋼板の製造方法にお
いて、一次再結晶焼鈍後、Ａｌ₂ Ｏ₃ （アルミナ）を主
成分とする焼鈍分離剤を有機溶剤に分散した状態で該鋼
板に塗布し、仕上げ焼鈍雰囲気を中性あるいは、還元性
雰囲気とし、昇温速度を５０℃／Hr以上で９２０〜１１
５０℃まで昇温し、該温度で５時間以上保持することで
ある。

【０００９】また一次再結晶焼鈍後、該焼鈍工程で生ず
る鋼板表面の酸化膜を除去し、次いで、Ａｌ₂ Ｏ₃ （ア
ルミナ）を主成分とする焼鈍分離剤を有機溶剤に分散し
た状態で該鋼板に塗布し、仕上げ焼鈍雰囲気を中性ある
いは、還元性雰囲気とし、昇温速度を５０℃／Hr以上で
９２０〜１１５０℃まで昇温し、該温度で５時間以上保
持するものである。

【００１０】さらに一次再結晶焼鈍後、アンモニアによ
る窒化処理を行い、インヒビターを強化して、しかる
後、Ａｌ₂ Ｏ₃ （アルミナ）を主成分とする焼鈍分離剤
を有機溶剤に分散した状態で該鋼板に塗布し、仕上げ焼
鈍雰囲気を中性あるいは、還元性雰囲気とし、昇温速度
を５０℃／Hr以上で９２０〜１１５０℃まで昇温し、該
温度で５時間以上保持するものである。

【００１１】さらに一次再結晶焼鈍後、アンモニアによ
る窒化処理を行い、しかる後、一次再結晶焼鈍工程で生
じる鋼板表面の酸化膜を除去し、Ａｌ₂ Ｏ₃ （アルミ
ナ）を主成分とする焼鈍分離剤を有機溶剤に分散した状
態で該鋼板に塗布し、仕上げ焼鈍雰囲気を中性あるい
は、還元性雰囲気とし、昇温速度を５０℃／Hr以上で９
２０〜１１５０℃まで昇温し、該温度で５時間以上保持
するものである。

【００１２】また鋼板表面の酸化膜を除去する方法を酸
洗とし、特にフッ酸を混入した酸で酸洗することも有効
である。Ａｌ₂ Ｏ₃ （アルミナ）を主成分とする焼鈍分
離剤を有機溶剤に分散した状態で該鋼板にすることで、
製品の表面はさらに平滑化する。

【００１３】さらに高磁束密度を狙う場合には、９２０
〜１１５０℃の保持完了まで仕上げ焼鈍雰囲気を窒素：
５％以上とすること、仕上げ焼鈍雰囲気を中性あるい
は、還元性雰囲気とし、昇温速度を５０℃／Hr以上で９
２０〜１１５０℃まで昇温し、昇温中あるいは該温度に
到達時、雰囲気のＮ₂ ％を以前のＮ₂ ％より高くして、
該温度で５時間以上保持することが有効である。

【００１４】なお、サーマルエッチングとは、中性ある
いは還元性雰囲気中で、鋼板を高温で保持した時に、熱
運動により表面の金属原子が移動し、表面が平滑化する
現象をいう。

【００１５】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明者等は、仕上げ焼鈍中のインヒビター劣化の律速過
程を詳しく調査したところ、熱延鋼板成分にＡｌを含む
場合には鋼板界面におけるＡｌの酸化過程が最大の因子
であり、一次再結晶焼鈍時生ずる鋼板表面の酸化層がイ
ンヒビターの劣化に大きく関与していることを見出し
た。本発明者等は、仕上げ焼鈍中のインヒビター劣化の
律速過程を詳しく調査したところ、鋼板界面におけるＡ
ｌの酸化過程が最大の因子であり、一次再結晶焼鈍時生
ずる鋼板表面の酸化層がインヒビターの劣化に大きく関
与していることを見出した。

【００１６】Ｓｉ：３．３重量％、酸可溶性Ａｌ：０．
０２８重量％、Ｎ：０．００８重量％、Ｍｎ：０．１４
重量％、Ｓ：０．００７重量％、Ｃ：０．０５重量％、
残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる珪素熱延鋼帯を１
１００℃で２分間焼鈍した後、冷間圧延し、０．２３mm
厚とした。これらの冷延板を、脱炭を兼ねるために湿水
雰囲気とした焼鈍炉で８００℃で２分間焼鈍し、一次再
結晶させた。次に二次再結晶を安定化させるためにアン
モニア雰囲気中で窒化処理を行い、全窒素量を１８０pp
m とし、インヒビターを強化した。

【００１７】その後、そのまま、及び０．５％フッ
酸−５％硫酸混合溶液で酸洗した２種の材料にＡｌ₂ Ｏ
₃ を静電塗布し、１００％Ｈ₂ 雰囲気で、１５℃／Hrの
昇温速度を保ちながら仕上げ焼鈍を行った。仕上げ焼鈍
中のインヒビター（ＡｌＮ，（Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ等）を調
べたところ、図１に示すように、一次再結晶焼鈍時鋼板
表面に生ずる酸化層を有するの材料は、酸化層のない
の材料に比べて、インヒビター強度が早く劣化するこ
とが分かった。

【００１８】すなわち、一次再結晶焼鈍時鋼板表面に生
ずる酸化層を除去すれば、高温まで強いインヒビター強
度が保持できるのである。鋼板中の酸可溶性Ａｌは、仕
上げ焼鈍中でＳｉＯ₂ を主体とする酸化層から酸素を取
りＡｌ₂ Ｏ₃ 等となって酸化層中に析出する。従って鋼
板中の酸可溶性Ａｌは、減少していく。

【００１９】なお、図１では、インヒビター強度として
鋼中酸可溶性Ａｌ濃度を示したが、Ａｌは、ＡｌＮ，
（Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ等の化合物（析出物）を形成して、イ
ンヒビターとなっているので、酸可溶性Ａｌ量がインヒ
ビター強度を示す指標と考えてよい。

【００２０】さらに、本発明者等は、インヒビター劣化
の律速過程を詳しく調査したところ、前記の鋼板界面に
おけるＡｌの酸化以外に鋼中窒素及び焼鈍雰囲気中の窒
素量にも影響されることが分かった。なお、焼鈍雰囲気
中の窒素量は鋼板界面を通して鋼中の窒素量を増加させ
ているものであり、その効果は、当初から鋼中に入って
いる窒素と同じである。

【００２１】鋼中窒素及び焼鈍雰囲気中の窒素は、Ａｌ
Ｎ等の析出物を増加させてＡｌを固定しＡｌの鋼板界面
への移動を少なくするために、Ａｌの酸化が抑制される
のである。

【００２２】従って、仕上げ焼鈍中の鋼中酸可溶性Ａｌ
量は、窒素分圧の高い方が、劣化は少なく、高温までイ
ンヒビターは強い。

【００２３】本発明の主旨とするところの一つである高
い磁束密度を得るためには、インヒビターは、強い方が
よいのであるが、強く一定に維持されることが望まし
い。これは、二次再結晶開始から終了まで方位のよい結
晶（ＧＯＳＳ粒）のみを成長させるためであり、二次再
結晶開始から終了までにインヒビターが弱体化すると方
位の悪い粒まで成長し、製品鋼板の磁束密度が下がる。

【００２４】インヒビターであるＡｌＮの溶解度は、当
然ながら鋼板温度の上昇と共に大きくなり、必然的にイ
ンヒビターは劣化する。この方策として、温度が上昇す
るに従い窒素の分圧を上げて鋼板中の窒素量を増やし析
出物としてのＡｌＮを一定に維持することが望ましい。
しかしながら本発明の主旨とするところの一つである鏡
面を得るには、窒素分圧があまり高くなり過ぎてはいけ
ない。

【００２５】インヒビターを一定の強さで二次再結晶さ
せるという点でＡｌＮの溶解度が変化しない、すなわち
インヒビター強度が変わらない一定温度での二次再結晶
は、極めて有効である。前記するように、ＡｌＮの溶解
度は、一定温度に保持すれば変わらないが、酸可溶性Ａ
ｌは雰囲気中の酸素あるいは、鋼板表面のＡｌより酸素
親和性の小さい元素の酸化物より酸素をとり、Ａｌ₂ Ｏ
₃ となって減少していき、インヒビターは劣化する。従
って、この場合も、窒素分圧を上げてＡｌＮの溶解を抑
え、酸可溶性Ａｌの減少を抑制しなければならない。

【００２６】仕上げ焼鈍における二次再結晶可能な温度
までの昇温速度は、高速であればあるほどインヒビター
の劣化が少なく好都合であった。昇温速度１５℃／Hr未
満では、インヒビターの劣化が著しく二次再結晶時に必
要なインヒビターが確保されず、十分な二次再結晶が得
られず鋼板の磁束密度（Ｂ₈ ）は、低目であった。本発
明の主旨の一つである高い磁束密度を得るという点で
は、５０℃／Hr以上の昇温速度が必要であった。

【００２７】二次再結晶させるために一定の温度で保持
することは、高い磁束密度を得るためには有効である。
これは、インヒビターの劣化を防止して適度なインヒビ
ター強度で二次再結晶させるものである。この温度は、
９２０℃未満では二次再結晶完了までの時間が長くなり
過ぎて実用的でなくなる。また、１１５０℃超では、イ
ンヒビター劣化が著しくなり過ぎて二次再結晶完了まで
必要なインヒビターを確保できない。

【００２８】二次再結晶させるための保持時間は５時間
以上必要で、これより短い時間では保持時間内に完了し
ない。該保持温度に到達したとき、あるいは温度の上昇
に伴い、前記するようにインヒビターの劣化を抑え、イ
ンヒビター強度を一定にするために窒素分圧を昇温時よ
り高くする。ただし、窒素分圧は高くすれば高いほどよ
いというものではない。あまり高くするとインヒビター
が強くなり過ぎて二次再結晶完了までに時間が掛かり過
ぎることや二次再結晶しない等の不都合を生ずる。

【００２９】昇温時の窒素分圧にリンクして該温度保持
時の窒素分圧を上げなければならない。なお、二次再結
晶完了後、純化及び鋼板表面の鏡面化を完全にするため
に水素濃度を上げ、１２００℃付近で数時間保持するこ
とは、極めて有効である。

【００３０】本発明における鋼成分は、Ｓｉ：２．０〜
４．８重量％、酸可溶性Ａｌ：０．００８〜０．０５重
量％、Ｎ≦０．０１０重量％、残部Ｆｅ及び不可避的不
純物からなるその他インヒビター構成元素として、Ｍ
ｎ，Ｓ，Ｓｅ，Ｓｂ，Ｐ，Ｂ，Ｓｎ，Ｂｉ，Ｎｂ，Ｔ
ｉ，Ｍｏ，Ｃｕ等の１種あるいは２種以上を添加しても
差し障りない。

【００３１】Ｓｉは、電気抵抗を高め鉄損を下げるうえ
で重要であるが、４．８％超では、冷間圧延時に割れ易
くなる。一方、２．０％未満では、電気抵抗が低く鉄損
を下げるうえで問題がある。

【００３２】次にインヒビター構成元素について述べ
る。酸可溶性Ａｌは、インヒビター構成元素として重要
であり、窒素、珪素等と化合して、ＡｌＮ，（Ａｌ，Ｓ
ｉ）Ｎ等の析出物を作りインヒビターの役割を果たす。
インヒビター強度の面、すなわち、磁束密度が高くなる
範囲として、０．００８〜０．０５重量％である。

【００３３】窒素は、０．０１０重量％超では、ブリス
ターと呼ばれる空孔を鋼板中に生ずるので、この範囲が
最適である。その他インヒビター成分としてはＭｎ：
０．０３〜０．４０重量％、Ｓ：０．０１〜０．０５重
量％、Ｓｅ：０．０１〜０．１０重量％、Ｓｂ：０．０
１〜０．１０重量％の範囲で添加してもよい。さらにＳ
ｎ，Ｂｉ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｐ，Ｍｏ，Ｃｕ等がインヒビタ
ー構成あるいは、補助元素として用いられる。なお、炭
素は０．０８５重量％以下が望ましい。

【００３４】発明者等は焼鈍分離剤塗布から仕上げ焼鈍
の昇温開始までの鋼板表面状態と、仕上げ焼鈍完了後の
鋼板表面状態との関係を詳しく調べ次の結果を見出し
た。すなわち、焼鈍分離剤塗布から仕上げ焼鈍の昇温開
始までの鋼板表面に錆が発生すると、仕上げ焼鈍後の鋼
板の平滑（鏡面）度が悪くなることである。

【００３５】この錆は一般にいわゆる赤錆であり、三価
の水酸化鉄で、赤みを帯びている。特に、水スラリー塗
布の場合現れ易い。

【００３６】この鋼板表面上の錆が仕上げ焼鈍工程中、
鋼板表面で還元され、鋼板表面上に点状に散在し、通常
の仕上げ焼鈍時間では平滑化が不十分で、製品（仕上げ
焼鈍後）の表面平滑度が悪くなると推定される。

【００３７】図２は、仕上げ焼鈍前に鋼板表面に錆が
発生した鋼板及び、錆の発生のない鋼板を仕上げ焼鈍
し、焼鈍後鋼板表面を光触針式粗度計で測定した結果で
ある。仕上げ焼鈍前に錆の発生のない鋼板は極めて平滑
である。この平滑度の向上は、前記するように、磁気特
性、すなわち鉄損特性の向上となる。

【００３８】発明者等は焼鈍分離剤塗布から仕上げ焼鈍
の昇温開始までに鋼板表面に錆が発生しない方法につい
て検討し、Ａｌ₂ Ｏ₃ （アルミナ）を主体とする焼鈍分
離剤を、有機溶剤に分散させて塗布することが有効であ
ることを見出した。これは錆を発生させる水分を鋼板に
接触させずに焼鈍分離剤が塗布できるからであり、ここ
に用いる有機溶剤は水分を極力少なくしなければならな
い。また、沸点の低い有機溶剤を用いれば、乾燥が速や
かに行われる。

【００３９】粉体塗布、例えば、静電塗布も、錆を発生
させずに焼鈍分離剤を塗布する方法として優れている
が、通常用いられているＭｇＯを主体とする焼鈍分離剤
の塗布方法に比べて、塗布装置の煩雑さ、設備費、粉末
飛散による作業環境の悪化等の不都合がある。通常行わ
れるＭｇＯの水スラリー塗布と同じ方法で塗布すること
を検討し本発明に到った。

【００４０】用いられる有機溶剤は、ヘキサン、ヘプタ
ン、オクタン等のアルカン類、ベンゼン、キシレン、ト
ルエン等のベンゼン環を有するもの、メチルアルコー
ル、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルア
ルコール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケ
トン、メチルブチルケトン等のケトン類、メチルエチル
エーテル、ジエチルエーテル等のエーテル類、酢酸メチ
ル、酢酸エチル等のエステル類等があり、これらのハロ
ゲン誘導体等も用いることができる。

【００４１】また、これらは混合して用いても何等支障
はない。これらの中でアルコール類、ケトン類及びエス
テル類は、焼鈍分離剤アルミナの分散が他の溶剤に比べ
てよかった。なお、アルミナを主成分とする焼鈍分離剤
に若干のＣａＯ等のシリカと反応しにくい物質等を添加
しても差し障りない。

【００４２】以下、実施条件について述べる。一次再結
晶焼鈍時、鋼板表面にできる酸化層は、仕上げ焼鈍時に
次の二つに影響する。すなわち、前記するようにイン
ヒビター強度を弱め、十分な磁束密度が得られない、
製品の表面の平滑度が不十分で、磁気特性に悪影響を与
え、極限の磁気特性が出にくい。従って、究極の磁気特
性を得るためには、一次再結晶焼鈍時、鋼板表面にでき
る酸化層を除去することが望ましい。

【００４３】除去する方法としては、機械研磨、例え
ば、ブラシ研磨、サンドペーパー研磨、研削等があり、
本目的には有効であるが、工業上種々の困難を伴いあま
り実用的でない。本発明者等は、酸洗による方法が極め
て有効であることに気付いた。これは、熱延鋼帯あるい
は鋼板等の連続酸洗ラインが既に実用化されているから
である。

【００４４】また、酸洗液（酸洗溶液）としては、塩
酸、硫酸、硝酸等の鉱酸が有効であるが、鋼板表面にで
きる酸化層は、主にＳｉＯ₂ を主体とした酸化物である
ために塩酸、硫酸、硝酸等の鉱酸だけでは酸洗しにく
い。これらの酸にフッ酸を混合すると極めて効率的、す
なわち、高速で酸化層を除去することができる。

【００４５】一次再結晶焼鈍後から仕上げ焼鈍前にアン
モニアにより窒化処理を行い、インヒビターを強化する
ことは有効である。これは、一次再結晶完了時のインヒ
ビター強度では、二次再結晶のためには不十分で、また
仕上げ焼鈍中の窒素分圧を上げてインヒビターを強化あ
るいは劣化防止しても二次再結晶時に十二分なインヒビ
ターを確保できない。このため一般にアンモニア処理に
よるインヒビター強化が、磁気特性を向上させる。

【００４６】二次再結晶進行時に必要なインヒビターを
確保するために、昇温時に焼鈍雰囲気中に窒素ガスを５
％以上９５％以下入れるのが望ましいが、水素ガス１０
０％でもよい。なお、窒素ガス５％未満では、インヒビ
ターの強化あるいは劣化防止には効果が薄い。

【００４７】なお、中性あるいは還元性雰囲気とは、窒
素、酸素、水分、水素、アルゴン等の不活性ガスの内か
ら１種あるいは２種以上のガスの混合物で珪素の酸化還
元に対して中性あるいは還元性であるガス組成をいう。
一般に電磁鋼板の仕上げ焼鈍では、窒素及び水素ガスが
用いられるので、この両ガスの０％から１００％までの
組み合わせである。

【００４８】窒素分圧を調整するために、この両ガスの
組み合わせにアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを混合
しても何等支障はない。中性あるいは還元性雰囲気とす
るのは、鋼中Ａｌの減少防止及び、鋼中の珪素を酸化さ
せて表面にＳｉＯ₂ を造らない、あるいは増加させない
ためである。なお、二次再結晶完了後、純化及び鋼板表
面の鏡面化を完全にするために水素濃度を上げ、１２０
０℃付近で数時間保持することは、極めて有効である。

【００４９】仕上げ焼鈍における二次再結晶可能な温度
までの昇温速度は、高速であればあるほどインヒビター
の劣化が少なく好都合であった。昇温速度１５℃／Hr未
満では、インヒビターの劣化が著しく二次再結晶時に必
要なインヒビターが十分確保されず、十分な二次再結晶
が得られなかった。本発明の主旨の一つである高い磁束
密度を得るという点では、５０℃／Hr以上の昇温速度が
望ましい。

【００５０】以下、本発明の実施態様を述べる。Ｓｉ：
２．０〜４．８重量％、酸可溶性Ａｌ：０．００８〜
０．０５重量％、Ｎ≦０．０１０重量％、残部Ｆｅ及び
不可避的不純物からなる溶鋼を、通常の工程で、もしく
は連続鋳造して熱延鋼板あるいは熱延鋼帯とする。この
熱延鋼板あるいは熱延鋼帯は、７５０〜１２００℃の温
度域で、３０秒〜３０分間磁束密度向上のための焼鈍が
行われる。続いて、これらの熱延鋼板あるいは熱延鋼帯
は冷間圧延される。

【００５１】冷間圧延は、特公昭４０−１５６４４号公
報に開示されているように最終冷間圧延率８０％以上と
する。冷間圧延後の材料は、通常鋼中の炭素を除去する
ために湿水雰囲気中で、７５０〜９００℃の温度域で一
次再結晶焼鈍される。

【００５２】この時、脱炭、一次再結晶と共に、鋼板表
面には酸化層が形成される。この酸化層は、湿水雰囲気
すなわち水分の入った雰囲気の水分量の程度（通常、露
点で表す）によるが、いわゆる内部酸化層を形成し鋼板
表面から０．１〜６．０μｍの厚さになり、ここには酸
化物として主にＳｉＯ₂ が存在する。

【００５３】なお、一次再結晶焼鈍時形成される酸化物
の酸素量の８０〜９０％以上は、ＳｉＯ₂ の形態をとっ
ている。一次再結晶後の鋼板、あるいは鋼帯は、極限の
磁気特性を追求する時は表面の酸化層が除去される。前
記するように若干磁気特性が悪くてもよい場合は、この
工程は省かれる。この選択は費用と特性の観点からなさ
れる。

【００５４】酸化膜除去方法は、前記の通り物理的及び
化学的方法があるが、一般に酸洗によって行われる。鋼
板表面の酸化層除去に先だってインヒビター強化のため
アンモニアによる窒化処理を行うことは磁束密度向上に
極めて有効である。

【００５５】次に一次再結晶板は、Ａｌ₂ Ｏ₃ （アルミ
ナ）を主成分とする焼鈍分離剤を有機溶剤に分散した状
態で該鋼板に塗布されて仕上げ焼鈍炉に入る。焼鈍雰囲
気を中性あるいは還元性として１５℃／Hr以上の昇温速
度で９２０〜１１５０℃まで昇温し、該温度で５時間以
上保持されて後さらに昇温されて、１２００℃まで加熱
される。該温度で純化及び鏡面化のために１００％水素
に切り替えられて、約２０時間保持される。また極限の
磁束密度を得るために、次の方策をとることができる。
仕上げ焼鈍の昇温速度を、インヒビター劣化防止の観点
から、なるべく大きく望ましくは、５０℃／Hr以上と
し、昇温時の雰囲気を中性あるいは還元性とし、昇温中
あるいは９２０〜１１５０℃に到達した時窒素分圧を昇
温時のそれより高くして該温度で５時間以上保持する。

【００５６】なお、窒素分圧調整のためアルゴン、ヘリ
ウム等の不活性ガスを混合することは何等差し障りな
い。二次再結晶完了後、純化のため１００％水素で高温
（約１２００℃）保持される。仕上げ焼鈍終了後、レー
ザービーム照射等の磁区細分化処理を行い、さらに張力
コーティング処理を行う。

【００５７】

【実施例】

実施例１ Ｓｉ：３．２５重量％、酸可溶性Ａｌ：０．０２９重量
％、Ｎ：０．００８重量％、Ｍｎ：０．１３重量％、
Ｓ：０．００８重量％、Ｃ：０．０５重量％、残部Ｆｅ
及び不可避的不純物からなる珪素熱延鋼帯を１１００℃
で２分間焼鈍した後、冷間圧延し、０．１８mm厚とし
た。これらの冷延板を、脱炭を兼ねるために湿水雰囲気
とした焼鈍炉で８２０℃で２分間焼鈍し、一次再結晶さ
せた。次に二次再結晶を安定化させるために、アンモニ
ア雰囲気中で窒化処理を行い、全窒素量を１９０ppm と
し、インヒビターを強化した。

【００５８】その後、フッ酸の混合した硫酸水溶液で
鋼板表面に生成している酸化層を除去し、焼鈍分離剤：
Ａｌ₂ Ｏ₃ （アルミナ）をエチルアルコールに分散した
状態で該鋼板に塗布した、そのまま、焼鈍分離剤：Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ （アルミナ）をエチルアルコールに分散した状
態で該鋼板に塗布した、そのまま、Ａｌ₂ Ｏ₃ ：１０
０％の焼鈍分離剤を水スラリー状態で塗布した。

【００５９】これら３種の材料を、１２００℃まで、２
５％Ｎ₂ −７５％Ｈ₂ 雰囲気で、５０℃／Hrの昇温速度
を保ちながら昇温し、１０５０℃まで昇温し、該温度で
１０時間保持し、さらに５０℃／Hrの昇温速度で１２０
０℃まで昇温した。１２００℃到達後、１００％水素と
し該温度で２０時間保持した。仕上げ焼鈍終了後、レー
ザービームを照射し、リン酸−クロム酸系の張力コーテ
ィング処理を行った。得られた製品の特性は、表１の通
りである。

【００６０】

【表１】

【００６１】なお、比較例の仕上げ焼鈍後の表面状態
を平滑面（鏡面）と表中に記したが、表面は金属色を示
しているが鈍い光沢で、いわゆるダルと称される表面で
あった。

【００６２】実施例２ Ｓｉ：３．２５重量％、酸可溶性Ａｌ：０．０２９重量
％、Ｎ：０．００８重量％、Ｍｎ：０．１３重量％、
Ｓ：０．００７重量％、Ｃ：０．０５重量％、残部Ｆｅ
及び不可避的不純物からなる珪素熱延鋼帯を１１００℃
で２分間焼鈍した後、冷間圧延し、０．１５mm厚とし
た。これらの冷延板を脱炭を兼ねるために湿水雰囲気と
した焼鈍炉で８２０℃で１分間焼鈍し、一次再結晶させ
た。

【００６３】次に二次再結晶を安定化させるために、ア
ンモニア雰囲気中で窒化処理を行い、全窒素量を１７０
ppm とし、インヒビターを強化した。

【００６４】その後、フッ酸の混合した硫酸で鋼板表面
に生成している酸化層を除去し、焼鈍分離剤：Ａｌ₂
Ｏ₃ （アルミナ）をメチルアルコールに分散した状態で
該鋼板に塗布し、１２００℃まで、１００％Ｈ₂ 雰囲気
で、焼鈍分離剤：Ａｌ₂ Ｏ₃ （アルミナ）をメチルア
ルコールに分散した状態で該鋼板に塗布し、１２００℃
まで、５％Ｎ₂ −９５％Ｈ₂ 雰囲気で、焼鈍分離剤：
Ａｌ₂ Ｏ₃ （アルミナ）をメチルアルコールに分散した
状態で該鋼板に塗布し、１２００℃まで、７５％Ｎ₂ −
２５％Ｈ₂ 雰囲気で、さらに比較のためＡｌ₂ Ｏ₃ ：
１００％の焼鈍分離剤を水スラリーで塗布し、１２００
℃まで、５％Ｎ₂ −９５％Ｈ₂ 雰囲気で、５０℃／Hrの
昇温速度を保ちながら昇温し、１０５０℃まで昇温し、
該温度で、１０時間保持し、さらに５０℃／Hrの昇温速
度で１２００℃まで昇温した。１２００℃到達後、１０
０％水素とし、該温度で２０時間保持した。

【００６５】仕上げ焼鈍終了後、レーザービームを照射
し、リン酸−クロム酸系の張力コーティング処理を行っ
た。得られた製品の特性は、表２の通りである。

【００６６】

【表２】

【００６７】なお、比較例の仕上げ焼鈍後の表面状態
を平滑面（鏡面）と表中に記したが、表面は金属色を示
しているが鈍い光沢で、いわゆるダルと称される表面で
あった。

【００６８】実施例３ 実施例２における一次再結晶板を、二次再結晶を安定化
させるために、アンモニア雰囲気中で窒化処理を行い、
全窒素量を２００ppm とし、インヒビターを強化した。

【００６９】その後、フッ酸の混合した硫酸で鋼板表面
に生成している酸化層を除去し、焼鈍分離剤：Ａｌ₂
Ｏ₃ （アルミナ）をアセトンに分散した状態で該鋼板に
塗布し、１００％Ｈ₂ 雰囲気で、焼鈍分離剤：Ａｌ₂
Ｏ₃ （アルミナ）をメチルエチルケトンに分散した状態
で該鋼板に塗布し、７５％Ｎ₂ −２５％Ｈ₂ 雰囲気で、
さらに比較のため、Ａｌ₂ Ｏ₃ （アルミナ）：１００
％の焼鈍分離剤を水スラリー状態で塗布し、７５％Ｎ₂
−２５％Ｈ₂ 雰囲気で、これら３種の材料を前記焼鈍雰
囲気で５０℃／Hrの昇温速度を保ちながら昇温し、１０
５０℃到達時、焼鈍雰囲気を１００％Ｎ₂ とし、該温度
で１０時間保持した。さらに、１０時間の保持終了後、
焼鈍雰囲気を水素１００％とし、１５０℃／Hrの昇温速
度で１２００℃まで昇温し、該温度で２０時間保持し
た。

【００７０】仕上げ焼鈍終了後、レーザービームを照射
し、リン酸−クロム酸系の張力コーティング処理を行っ
た。得られた製品の特性は、表３の通りである。

【００７１】

【表３】

【００７２】なお、比較例の仕上げ焼鈍後の表面状態
を平滑面（鏡面）と表中に記したが、表面は金属色を示
しているが鈍い光沢で、いわゆるダルと称される表面で
あった。

【００７３】

【発明の効果】本発明により、磁束密度が高く、磁気特
性を阻害する要因である鋼板表面の凹凸の小さい（鏡面
である）方向性電磁鋼板が容易に得られ、レーザービー
ム照射処理等の磁区細分化、張力コーティング処理によ
り極めて低鉄損の磁気材料が提供された。この方向性電
磁鋼板の製造に当たっては鋼板の鏡面化処理が通常の仕
上げ焼鈍炉中で行われるため、極めて容易であり、工業
上の価値は絶大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】仕上げ焼鈍中の鋼板のインヒビター（酸可溶性
Ａｌ）の変化を示す図表である。

【図２】（ａ）及び（ｂ）は鋼板表面の光触針式粗度計
の測定図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牛神 義行 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｓｉ：２．０〜４．８重量％、 酸可溶性Ａｌ：０．００８〜０．０５重量％、 Ｎ≦０．０１０重量％、 残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる珪素熱延鋼帯を必
   要に応じて焼鈍した後、１回または中間焼鈍を挟む２回
   以上の冷間圧延を行い、所定の板厚とし、次いで一次再
   結晶焼鈍を行った後焼鈍分離剤を塗布し、仕上げ焼鈍を
   施す方向性珪素鋼板の製造方法において、一次再結晶焼
   鈍後、Ａｌ₂ Ｏ₃ （アルミナ）を主成分とする焼鈍分離
   剤を有機溶剤に分散した状態で該鋼板に塗布し、仕上げ
   焼鈍雰囲気を中性あるいは、還元性雰囲気とし、昇温速
   度を５０℃／Hr以上で９２０〜１１５０℃まで昇温し、
   該温度で５時間以上保持することを特徴とする鏡面方向
   性珪素鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】 Ｓｉ：２．０〜４．８重量％、 酸可溶性Ａｌ：０．００８〜０．０５重量％、 Ｎ≦０．０１０重量％、 残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる珪素熱延鋼帯を必
   要に応じて焼鈍した後、１回または中間焼鈍を挟む２回
   以上の冷間圧延を行い、所定の板厚とし、次いで一次再
   結晶焼鈍を行った後焼鈍分離剤を塗布し、仕上げ焼鈍を
   施す方向性珪素鋼板の製造方法において、一次再結晶焼
   鈍後、同焼鈍工程で生じる鋼板表面の酸化膜を除去し、
   Ａｌ₂ Ｏ₃ （アルミナ）を主成分とする焼鈍分離剤を有
   機溶剤に分散した状態で該鋼板に塗布し、仕上げ焼鈍雰
   囲気を中性あるいは、還元性雰囲気とし、昇温速度を５
   ０℃／Hr以上で９２０〜１１５０℃まで昇温し、該温度
   で５時間以上保持することを特徴とする鏡面方向性珪素
   鋼板の製造方法。
3. 【請求項３】 Ｓｉ：２．０〜４．８重量％、 酸可溶性Ａｌ：０．００８〜０．０５重量％、 Ｎ≦０．０１０重量％、 残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる珪素熱延鋼帯を必
   要に応じて焼鈍した後、１回または中間焼鈍を挟む２回
   以上の冷間圧延を行い、所定の板厚とし、次いで一次再
   結晶焼鈍を行った後焼鈍分離剤を塗布し、仕上げ焼鈍を
   施す方向性珪素鋼板の製造方法において、一次再結晶焼
   鈍後、アンモニアによる窒化処理を行い、しかる後、Ａ
   ｌ₂ Ｏ₃ （アルミナ）を主成分とする焼鈍分離剤を有機
   溶剤に分散した状態で該鋼板に塗布し、仕上げ焼鈍雰囲
   気を中性あるいは、還元性雰囲気とし、昇温速度を５０
   ℃／Hr以上で９２０〜１１５０℃まで昇温し、該温度で
   ５時間以上保持することを特徴とする鏡面方向性珪素鋼
   板の製造方法。
4. 【請求項４】 Ｓｉ：２．０〜４．８重量％、 酸可溶性Ａｌ：０．００８〜０．０５重量％、 Ｎ≦０．０１０重量％、 残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる珪素熱延鋼帯を必
   要に応じて焼鈍した後、１回または中間焼鈍を挟む２回
   以上の冷間圧延を行い、所定の板厚とし、次いで一次再
   結晶焼鈍を行った後焼鈍分離剤を塗布し、仕上げ焼鈍を
   施す方向性珪素鋼板の製造方法において、一次再結晶焼
   鈍後、アンモニアによる窒化処理を行い、しかる後、一
   次再結晶焼鈍工程で生じる鋼板表面の酸化膜を除去し、
   Ａｌ₂ Ｏ₃ （アルミナ）を主成分とする焼鈍分離剤を有
   機溶剤に分散した状態で該鋼板に塗布し、仕上げ焼鈍雰
   囲気を中性あるいは、還元性雰囲気とし、昇温速度を５
   ０℃／Hr以上で９２０〜１１５０℃まで昇温し、該温度
   で５時間以上保持することを特徴とする鏡面方向性珪素
   鋼板の製造方法。
5. 【請求項５】 鋼板表面の酸化膜を除去する方法を酸洗
   とすることを特徴とする請求項２または４記載の鏡面方
   向性珪素鋼板の製造方法。
6. 【請求項６】 鋼板表面の酸化膜を除去する方法をフッ
   酸を混入した酸で酸洗することを特徴とする請求項２ま
   たは４記載の鏡面方向性珪素鋼板の製造方法。
7. 【請求項７】 有機溶媒をアルコール類、ケトン類及び
   エステル類の１種あるいは２種以上からなる混合物とす
   ることを特徴とする請求項１〜６記載の鏡面方向性珪素
   鋼板の製造方法。
8. 【請求項８】 昇温時の雰囲気中Ｎ₂ を５％以上とする
   ことを特徴とする請求項１〜７記載の鏡面方向性珪素鋼
   板の製造方法。
9. 【請求項９】 仕上げ焼鈍雰囲気を中性あるいは、還元
   性雰囲気とし、昇温速度を５０℃／Hr以上で９２０〜１
   １５０℃まで昇温し、昇温中あるいは該温度に到達時、
   雰囲気のＮ₂ ％を以前のＮ₂ ％より高くして、該温度で
   ５時間以上保持することを特徴とする請求項１〜８記載
   の鏡面方向性珪素鋼板の製造方法。