JPH06200325A - 高磁性の珪素鋼板の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ｈｉ−ＢプロセスにＰおよびさらに低鉄損化
のために、Ｓｎ，Ｃｕのうちの１種以上を添加し、高Ｂ
₈ の一方向性珪素鋼板を得る方法を提案する。 【構成】 パウダーの種類と仕上げ焼鈍の昇温速度との
組合せ、ＤＣＬ板の〔Ｏ〕量とＦｅＯ％／ＳｉＯ₂ ％，
ＭｇＯの水和水分量との組合せの最適条件とする高磁性
の珪素鋼板の製造法。

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２．０
〜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、方向性電磁
鋼板の一つの重要な課題であった。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（Ｍｇ₂ＳｉＯ₄ ）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。

【０００３】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。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。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十分な成長が部分的ある
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（ＴｉＯ₂ 等）やその他の化合物を添加させ、さらに
緻密な一次被膜を形成させることも行われる。

【０００４】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、化学的あるいはレーザー等のエネルギー照射的な
方法で溝あるいはなん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。しかしながら、この方法を持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。

【０００５】

【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、極めて高磁性の方向性電磁鋼板の製造法
を提案するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは以下の通りである。 （１）重量で、Ｃ：０．００１〜０．１２０％、Ｓｉ：
２．０〜４．５％、Ｐ：０．０４５％超０．２０％以
下、酸可溶Ａｌ：０．０１０〜０．０５０％、Ｎ：０．
００３０〜０．０１５０％、Ｓ：０．００８〜０．０６
％、Ｍｎ：０．０３〜０．２０％を含有し、残部がＦｅ
および不可避的不純物からなるスラブを１２００℃以上
の温度で加熱した後、熱延し、引き続き熱延板を焼鈍お
よび急冷し、１回または焼鈍を含む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うことからなる方向性電磁鋼板の
製造方法において、一次再結晶粒径（断面粒径）の測定
の平均値を４〜２０μｍ、かつそのそれぞれの粒径の標
準偏差値が該平均値の１０〜７０％とし、かつ二次再結
晶焼鈍前にフォルステライトを主体とする一次被膜形成
のために塗布するマグネシアの中に、アンチモン系の化
合物を０．０５〜５．０％添加し、かつ二次再結晶焼鈍
での８００℃〜最高到達温度の平均昇温速度を毎時０．
１〜８０℃とすることを特徴とする高磁性の珪素鋼板の
製造法。

【０００７】（２）重量で、Ｃ：０．００１〜０．１２
０％、Ｓｉ：２．０〜４．５％、Ｐ：０．０４５％超
０．２０％以下、酸可溶Ａｌ：０．０１０〜０．０５０
％、Ｎ：０．００３０〜０．０１５０％、Ｓ：０．００
８〜０．０６％、Ｍｎ：０．０３〜０．２０％を含有
し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるスラブを
１２００℃以上の温度で加熱した後、熱延し、引き続き
熱延板を焼鈍および急冷し、１回または焼鈍を含む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うことからなる方
向性電磁鋼板の製造法において、一次再結晶粒径（断面
粒径）の測定の平均値を４〜２０μｍ、かつそのそれぞ
れの粒径の標準偏差値が該平均値の１０〜７０％とし、
かつ二次再結晶焼鈍前にフォルステライトを主体とする
一次被膜形成のために塗布するマグネシアの中に、ボロ
ン系、ストロンチウム・バリウム系、炭・窒化物系、硫
化物系、塩化物系の１種または２種以上を合計０．０５
〜５．０％添加し、かつ二次再結晶焼鈍での８００℃〜
最高到達温度の平均昇温速度を毎時５〜４００℃とする
ことを特徴とする高磁性の珪素鋼板の製造法。

【０００８】（３）一次再結晶焼鈍における酸素目付け
量を２５〜１０００ppm とし、かつ酸化膜中のＦｅＯ／
ＳｉＯ₂ ≦０．４０とすることを特徴とする前記１また
は２記載の高磁性の珪素鋼板の製造法。 （４）焼鈍分離剤に使用するＭｇＯの水和水分が０．５
〜５．０％とすることを特徴とする前記１または２また
は３記載の高磁性の珪素鋼板の製造法。 （５）スラブの成分としてさらにＳｎ，Ｃｕの内１種類
以上を合計０．０２〜０．５０％を添加することを特徴
とする前記１または２または３または４記載の高磁性の
珪素鋼板の製造法。

【０００９】以下に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｛１１
０｝〈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（一次焼鈍または脱炭焼鈍とも呼
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ＡｌＮ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。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。

【００１０】仕上げ焼鈍前の鋼板にＭｇＯを主体とする
通称ＭｇＯパウダーというものをスラリー状に鋼板表面
に塗布し、仕上げ焼鈍工程で被膜生成および二次再結晶
を行わせしめるのが一つの方法であるが、この一次被膜
形成に関連し、次の実験を行った。表１は一次焼鈍およ
び窒化後の３％Ｓｉ鋼板にＭｇＯパウダーをスラリー状
に塗布して、二次再結晶焼鈍の途中の仕上げ焼鈍引き出
し実験を行った結果である。ここでパウダーにＳｂ系、
Ｂ系とあるのはここではそれぞれＭｇＯパウダーに微量
のＴｉＯ₂ （５％）とＳｂ₂ （ＳＯ₄ ）₃ （０．２
％），ＴｉＯ₂ （５％）とＮａ₂ Ｂ₄ Ｏ₇ （０．３％）
を添加し、フォルステライト形成等を促進させたもので
ある。二次再結晶焼鈍は図１の方法で途中まで行い、各
温度で引き出す、いわゆる引き出し実験を行った。

【００１１】かくして引き出した鋼板を表面からＧＤＳ
分析（Ｇｌｏｗ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｏｐｔｉｃａｌ
Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ：グロ
ー放電発光分光分析法）を行い、フォルステライト、つ
まりＭｇピークがどの引き出し温度から出現するかを調
べた結果を表１に示してある。ここで（ ）の温度は測
定温度の中間に出現があったと判定されたものである。
表１の結果で明瞭なことは、Ｓｂ系の方がＢ系よりも低
い温度でフォルステライトの形成があることである。

【００１２】

【表１】

【００１３】フォルステライトの生成はＭｇＯと鋼板中
の表面濃化したＳｉが反応し、２ＭｇＯ＋ＳｉＯ₂ →Ｍ
ｇ₂ ＳｉＯ₄ の反応を起こしたものと一般的に考えられ
ている。ところで珪素鋼板の製造工程とこれらの鋼板の
性質とはどのようにコントロールできるのであるのか、
という点について検討してみた。上述のように一次被膜
の形成過程と珪素鋼板の諸性質との因果関係が明確にな
れば、当然工業的にそれを製造に反映させることができ
ることになる。表１の実験結果にみられるようにＳｂ系
の化合物をＭｇＯに微量添加した場合、ＭｇＯの溶融は
比較的低温で行われるので、たとえば二次再結晶焼鈍の
昇温速度を比較的小さくした方がより早くフォルステラ
イトの生成を促進させ、優れた一次被膜を生成させ易い
ことになる。

【００１４】なおアンチモン（Ｓｂ）系の化合物とは当
実験で用いたＳｂ₂ （ＳＯ₄ ）₃ のみならずＳｂを含む
他の化合物を含む。一方、同じ低融点化合物でもボロン
（Ｂ）系の化合物をＭｇＯに微量添加した場合は、Ｍｇ
Ｏの溶融はＳｂ系の化合物よりも比較的高温で行われる
ので、たとえば二次再結晶焼鈍の昇温速度を比較的大き
くした方が、より早くフォルステライトの生成を促進さ
せる。なおボロン（Ｂ）系はＮａ系のみならずＮａの代
わりにＣａ，Ｍｇ等を含む化合物やほう酸（Ｈ₃ Ｂ
Ｏ₃ ）やほう酸ソーダも含まれる。

【００１５】さらに、アンチモン系よりも高融点系とい
う点でストロンチウム・バリウム系、炭・窒化物系、硫
化物系、塩化物系もボロン系と同等の作用が認められ
る。これらの化合物を総称して非アンチモン系と呼ぶこ
とにする。このように二次再結晶焼鈍の昇温速度はとり
わけ本発明では重要である。すなわち、ＭｇＯ中に添加
する化合物の種類によって昇温速度を変化させることが
必要である。アンチモン系の化合物をＭｇＯに添加する
場合は、８００℃〜最高到達温度の平均昇温速度は毎時
０．１〜８０℃の比較的小さいことが必要である。ここ
で、０．１℃／時は工業的昇温速度の下限であり、一方
前述のようにＭｇＯがアンチモン系の化合物の添加では
低温で溶融するため、より早く確実にフォルステライト
の生成を行っておく必要があり、それには昇温速度は８
０℃／時以下にしておく必要がある。

【００１６】一方、ボロン系、ストロンチウム・バリウ
ム系、炭・窒化物系、硫化物系および塩化物系では上記
平均昇温速度は毎時５〜４００℃が好ましい。すなわ
ち、高温溶融型の化合物の添加ではＭｇＯの溶融を比較
的高温で起こすため、早く高温に到達するため５℃／時
以上の昇温速度が必要であり、一方、４００℃／時超で
は二次再結晶そのものがインヒビターとの関係で十分行
われない。なお、ＴｉＯ₂ 等の酸化物を添加させ高温反
応を容易にすることが行われるが、本発明の上記の添加
物の効果はその酸化物の添加量に関係なく発揮されるの
で、本発明においてはＭｇＯにＴｉＯ₂ 等の酸化物が添
加されても、これをプレインと称してベース材の一部と
みなしている。このように珪素鋼板の特性に重要な支配
要因となる一次被膜は本発明により、その組成分布の解
明およびそれと相関を有する製造方法との組み合わせに
より、ある程度自由にコントロールすることが可能とな
った。

【００１７】さて、次に本発明で極めて重要な点はＰの
挙動である。表２にＰの量のみを変えた鋼の一次再結晶
後のＸ線による結晶方位の｛１１１｝の面指数強度を同
表に示す。これを一次再結晶後窒化し、二次再結晶させ
た鋼板の磁束密度を同表に示す。明らかに、Ｐの量と共
にこれらの値は変化していることがわかる

【表２】

【００１８】さらにＳｎ，Ｃｕも本発明では重要であ
る。特にＰと共存する場合は鉄損低減に極めて有効であ
ることがわかった。図２は３％Ｓｉ鋼におけるその結果
を示す。

【００１９】さらに本発明の構成要素で重要な点は以下
の技術的知見である。本発明においてはＰ，Ｓｎ，Ｃｕ
等の元素を添加しただけでは十分先鋭なＧｏｓｓ方位の
二次再結晶組織を安定して得ることが困難である。図３
はＰ０．０７％、Ｓｎ０．１０％、Ｃｕ０．１５％を含
む３．１０％Ｓｉ鋼の画像解析装置で求めた一次再結晶
焼鈍後の結晶粒径の断面組織の平均粒径および標準偏差
の該平均粒径への割合（％）と製品の磁束密度Ｂ₈ との
関係を示したものである。なお、ここで粒径の標準偏差
の求め方を式で表す。 標準偏差：σ_n ＝〔｛ΣＸ² −（ΣＸ）² ／ｎ｝／ｎ〕^1/2 …………… ここで Ｘ：各結晶粒径 ｎ：結晶粒の数 また、標準偏差を平均粒径で割り、これに１００を乗
じ、この値を百分率（％）で表した値を本発明では、標
準偏差の平均粒径への割合として、重要な指標の一つと
して扱う。これをみても明らかなように、高磁束密度を
安定して得られる断面一次粒径の平均粒径、および標準
偏差の該平均粒径への割合の最適範囲があることがわか
る。この理由は必ずしも明確ではないが以下のように考
えられる。すなわち、一次再結晶粒径の平均値は一次粒
径の粒界エネルギーの大きさと対応しており、粒径の小
さいほど、粒界面積が多いので粒界エネルギーは大き
い。本発明の場合、Ｐ，Ｓｎ，Ｃｕ等は一次再結晶粒の
粒界にも当然偏析しており、その粒成長過程でも粒成長
を抑制している。従って本発明においては（断面）平均
粒径が２０μｍよりも大き過ぎると、粒界エネルギーが
弱すぎて仕上げ焼鈍で粒成長が十分行われず、いわゆる
細粒組織となって極めて磁性は悪い。

【００２０】一方、一次粒径の平均値が４μｍよりも小
さすぎると粒界エネルギーが大きすぎて、どの方位の粒
も成長しやすいため、分散した方位の二次再結晶組織な
りやすく磁性は安定して高くならない。これが一次再結
晶組織の平均粒径の最適範囲の理由である。一方、Ｐ，
Ｓｎ，Ｃｕ等の元素の粒界偏析のため大きい粒と小さい
粒が混在すると、粒界偏析しているＰ，Ｓｎ，Ｃｕ等の
元素の濃度が局所的に異なり、仕上げ焼鈍の一次再結晶
粒の成長過程でＰ，Ｓｎ，Ｃｕ等の元素の拡散の移動の
絶対量が部分的に異なってしまう。

【００２１】このため、いわゆる鉄の自己拡散をベース
とする粒成長の駆動力と、擬インヒビター元素の拡散の
移動量の局部偏在によるインヒビター効果の局部的ばら
つきとの不均衡により、二次再結晶の粒成長とインヒビ
ター効果との不一致が生じ、二次再結晶粒の成長と共
に、徐々にインヒビター強度が一様に弱まっていくこと
によるＧｏｓｓの優先成長という本発明の基本思想から
のずれが生じていき、磁性の安定がみられないと考えら
れる。このため粒径の標準偏差の平均粒径への割合は７
０％以下が好ましい。

【００２２】一方、一次粒径の標準偏差が平均粒径に対
し１０％未満であると再び磁性が悪くなる。この理由も
明確ではないが以下のことが考えられる。つまり、一次
組織の整粒性が良く成りすぎると、どの方位の粒も均一
な比較的揃った粒界エネルギーを有するので、かえっ
て、Ｇｏｓｓ方位粒の成長優先性が失われることが考え
られる。

【００２３】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，Ｐ以外に主としてＡｌを含有し、Ｓｉ₃ Ｎ₄ あるい
はＡｌＮ、また鋼中の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，Ｃｕ，Ｓｅ，Ｓｂ，Ｂ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｖ，
Ｎｉ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。

【００２４】ところでＡｌＮあるいはＳｉ₃ Ｎ₄ ，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。すなわち
Ｓｉを２．０〜４．５％、Ｐを０．０４５％超０．２０
％以下を含む鋼で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〜
０．０１５０％添加せしめることを特徴とする。これ以
外に、Ｓも０．００８〜０．０６％、Ｍｎも０．０３〜
０．２０％を含有せしめる。Ｓｉ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および低鉄損化のため
に最低２．０％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
むずかしく適さない。

【００２５】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Ａｌ₂ Ｏ
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。ＮはＳｉ₃ Ｎ₄ および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、鋼溶製時に最低０．００３０％は必要である。一
方、０．０１５０％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。

【００２６】Ｓはこれを積極的に利用する場合は鋼溶製
時に最低０．００８％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Ｍｎ
Ｓが凝集して好ましくない。二次再結晶前になんらかの
方法で侵硫する方法でも同様の効果が期待できる。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Ｍ
ｎＳはできにくい。Ｃは熱延でのγ量確保および適度の
熱間変形抵抗を得るために必要で、鋼溶製時に最低０．
００１％は本発明の磁気特性確保に必要である。０．１
２を超えると、一次再結晶焼鈍時に好ましい集合組織が
得にくい。二次再結晶の安定化のためには好ましくは
０．０３〜０．１０％が良い。

【００２７】ＳｎおよびＣｕは本発明ではＰと共存する
時に鉄損低減に極めて有効である。その１種以上の合計
が０．０２％未満ではその効果はみとめられず、一方
０．５０％超では一次被膜が十分できず、好ましくな
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Ｓｅ，Ｓｂ，Ｂ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｖ，Ｎ
ｉ，Ｚｒ，Ｃｒ，Ｂｉ等の元素の成分は磁気特性向上に
好ましく、また本発明の骨子を変えるものではない。Ｂ
は脆化防止にも効果がある。

【００２８】次に化学成分以外の本発明の製造方法につ
いて述べる。鋼を転炉また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
Ａｌ₂ Ｏ₃ 等の分布が異常になることを防ぐための上限
である。また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。

【００２９】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、ひき続き熱間圧延を
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。また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。このように作った
ホットコイルを再び８００〜１２５０℃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。

【００３０】かかる処理工程の後、ホットコイルを直接
また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
｛１１１｝〔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。以上はいわゆる１回冷延
法で製造する場合だが、なお、２回冷延法と称して冷延
−焼鈍−冷延を行う場合は、１回目の圧下率は１０〜８
０％、２回目の圧下率は５０〜９５％となる。ここで１
０％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、また５０％は２回冷延法において
は一次焼鈍時の｛１１１｝〔１１２〕方位粒を適正に残
す下限圧下率である。

【００３１】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。１回冷延法でも２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。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｝〔１
１２〕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。

【００３２】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。さらに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酸素量（〔Ｏ〕量）で２５
〜１０００ppm でかつＦｅＯ／ＳｉＯ₂ が０．４０以下
に限定されることである。〔Ｏ〕が２５ppm 未満では一
次被膜生成に必要な最低の酸素量が確保できず、一方
〔Ｏ〕が１０００ppm 超では必然的に酸化膜中のＳｉＯ
₂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４００〜８００
ppm である。一方ＦｅＯ／ＳｉＯ₂ は０．４０以下が好
ましいが、これは０．４０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。

【００３３】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
また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Ｍ
ｇＯ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。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。

【００３４】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。Ｎａ₂ Ｂ₄ Ｏ₇ 等の
ボロン系の化合物およ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ＭｇＯ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。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。

【００３５】ただし、アンチモン系の低温溶融型とボロ
ン系の高温溶融型の化合物を混ぜて使用する時は、その
効果は高温溶融型に近いことになるが、本発明の主旨と
矛盾するものではなく、その場合は本発明の高温溶融型
の昇温速度をとることが好ましい。なお、ここで添加す
る化合物の％はＭｇＯの重量を１００％とした時の重量
比を％で示してある。またＭｇＯの水和水分も重要であ
り、本発明では０．５〜５％に制約される。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一次被膜を得ること
ができない。

【００３６】二次再結晶を兼ねる仕上げ焼鈍は最高到達
温度を１１００〜１３００℃で行うのが好ましい。１１
００℃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。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，Ｓｉ₃ Ｎ₄ 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４０％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。

【００３７】もし８００℃〜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。８０
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。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。

【００３８】さて、本発明では二次再結晶を終了した
後、ヒートフラットニング焼鈍や絶縁被膜を塗布する前
後のいわゆる製品板に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間隔を開けて規則
的な配列で付与せしめることが重要である。これはこの
溝によって製品の磁区細分化が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、溝付きまた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、あるいはそれらを組み合わ
せた方法等基本的に手段はどれでも良い。

【００３９】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。このましくは５〜３
０μｍ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。通
常鋼板長手方向に対し４５度から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。また、溝のピッチは２〜２０
mmが好ましい。２mm未満では磁区細分化が進みすぎて９
０°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。

【００４０】なお、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
ターロール法やゾルゲール法）を熱処理等と組み合わせ
て塗布したり、ゾル・ゲー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。

【００４１】

【実施例】

実施例１ 表３に示す化学成分の鋼を１５０kgの真空溶解で溶製し
た。これを１１５０℃で加熱、熱延し、板厚２．３mmの
熱延板とした。この熱延板を一部熱延板焼鈍処理（１１
２０℃×３０sec)を行った後、酸洗後圧下率９０％で冷
延し、厚さ０．２３mmとしたが、圧延中に２５０℃で加
熱し、いわゆるパス間エージングを行っている。

【００４２】

【表３】

【００４３】しかる後、これを油洗し、Ｎ₂ ２５％−Ｈ
₂ ７５％のガス組成で表４の露点で８３０℃×１２０秒
の脱炭をかねた一次焼鈍を行った。この場合の一次焼鈍
後の鋼板の酸素量〔Ｏ〕量およびＦｅ０％／ＳｉＯ₂ ％
を表に示している。この鋼板に下記のパウダー塗布を行
った。表４のパウダーの種類は以下の条件のいずれかを
採用した。

【００４４】(1) ＭｇＯ＋ＴｉＯ₂ 〔5%〕（プレイン） (2) ＭｇＯ＋ＴｉＯ₂ 〔5%〕＋Ｓｂ₂ （ＳＯ₄ ）₃ 〔0.
2%（＝Sb系）、0.02%(＝低Sb系）、6.0%（＝高Sb系）〕 (3) ＭｇＯ＋ＴｉＯ₂ 〔5%〕＋Ｎａ₂ Ｂ₄ Ｏ₇ 〔0.
3%（＝Ｂ系）、0.03%(＝低Ｂ系）、7.0%（＝高Ｂ系）〕 (4) ＭｇＯ＋ＭｇＳＯ₄ 〔4.0%〕＋ＦｅＳＯ₄ 〔0.1%〕
＋Ｎａ₂ Ｂ₄ Ｏ₇ 〔0.5%〕（硫化物系） (5) ＭｇＯ＋ＳｒＣＯ₃ 〔 0.08%〕＋ＢａＣｌ₂ 〔0.5
%〕＋Ｂａ（ＯＨ）₂ 〔0.1%〕（ストロンチウム・バリ
ウム系） (6) ＭｇＯ＋Ｖ₂ Ｏ₅ 〔5%〕＋ＣｒＮ〔3%〕（炭・窒化
物系） (7) ＭｇＯ＋ＭｎＯ₂ 〔0.2%〕＋ＴｉＯ₂ 〔8%〕＋Ｔｉ
Ｃｌ₄ 〔0.5%〕（塩化物系） 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。なお、ＭｇＯ中の水和水分も表４に
示した。しかる後に、８００℃〜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。また、こ
の焼鈍の雰囲気はＮ₂ １５％＋Ｈ₂ ８５％であった。さ
らに水洗後、リン酸系の絶縁被膜（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（Ｎ
₂ ９０−Ｈ₂ １０，Ｄｒｙ）を行い、被膜およびマクロ
外観検査、磁気測定、被膜張力測定、密着性試験等を行
った。表４にその結果を示す。

【表４】

【００４５】

【表５】

【００４６】

【表６】

【００４７】

【表７】

【００４８】ここで、被膜外観検査は、○：スケール、
シモフリ欠陥なし、△：若干のシモフリ欠陥あり、×：
スケール、シモフリが多く被膜が十分できていない、こ
とを示す。ここでスケールとは被膜がある程度広くはが
れており、シモフリとは点状のはがれ欠陥である。ま
た、マクロ外観検査は、○：十分な二次再結晶ができて
いる、△：部分的に細粒がみとめられる、×：全面に細
粒がみとめられることを示す。

【００４９】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
はガウス）およびＷ_17/50 （５０Hzで１．７テスラの時
の鉄損、単位はワット／kg）を測定した。密着性試験は
直径２０mmの円柱に鋼板を巻き付けるような曲げ試験に
おいて、その判定を、○：被膜のクラックなし、△：被
膜の微細クラックあり、×：ほぼ全幅にクラック、で評
価した。さて、表４に示すように、アンチモン系の化合
物を添加したＭｇＯパウダーでは、仕上げ（二次再結
晶）焼鈍の昇温速度が本発明のように小さく、かつ一次
焼鈍時の酸素量および窒素量が本発明の範囲のものは上
記の全ての特性が良好であり、一方、ボロン系、硫化物
系、ストロンチウム・バリウム系、炭・窒化物系、塩化
物系等の比較的高温でＭｇＯを溶融させる化合物を添加
したものは二次再結晶焼鈍の昇温速度が本発明のように
大きく、他の条件も本発明の範囲に入っているものが上
記の全ての特性が良い。一方、プレイン材では昇温速度
が小さいほうが、諸性質も良好な傾向がみとめられる
が、アンチモン系の化合物を添加したものより若干特性
値が劣る傾向がみられる。本発明の鋼は磁束密度も高
く、鉄損も低く良好な磁気特性を有する。

【００５０】実施例２ 表５に示すような化学成分の鋼を転炉で溶製し、表５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、また焼鈍後は
水冷した。また、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。その際の〔Ｏ〕量、Ｆｅ０％／ＳｉＯ₂ ％
および一次焼鈍後の断面の粒径を画像解析装置で測定
し、（断面）平均粒径および標準偏差も表５に示した。
さらにこの鋼板に表５に示す各種の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、
３５０℃で乾燥させた。ここで、％はＭｇＯの重量を１
００％とした時の重量比率である。

【００５１】しかる後に、８００℃〜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（Ｎ₂ ９０−Ｈ₂
１０，Ｄｒｙ）を行い、磁気測定試験を行った。表５に
その結果を示す。なお、一部のものは磁区制御したが、
それは歪取り焼鈍、絶縁被膜焼き付けの前後である。磁
区制御した試料の溝の最大深さ、ピッチおよび圧延方向
との角度は、従って、いずれも二次再結晶焼鈍後の製品
での測定値である。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、単位はテスラおよびＷ_17/50 （５０Hzで１．７テス
ラの時の鉄損、単位はワット／kg）、Ｗ_13/50 （５０Hz
で１．３テスラの時の鉄損）を測定した。

【表８】

【００５２】

【表９】

【００５３】

【表１０】

【００５４】

【表１１】

【００５５】

【表１２】

【００５６】

【表１３】

【００５７】

【表１４】

【００５８】

【表１５】

【００５９】

【表１６】

【００６０】さて、表５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に合って
いることがわかる。

【００６１】

【発明の効果】高磁束密度低鉄損の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】（ａ），（ｂ）および（ｃ）は仕上げ焼鈍サイ
クルを示す図表である。

【図２】０．０６％Ｐ−３％Ｓｉ鋼製品の諸特性に及ぼ
すＳｎ，Ｃｕの影響を表わす図表である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｃ 22/00 Ａ (72)発明者 吉冨 康成 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 (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量で、 Ｃ ：０．００１〜０．１２０％、 Ｓｉ：２．０〜４．５％、 Ｐ ：０．０４５％超０．２０％以下、 酸可溶Ａｌ：０．０１０〜０．０５０％、 Ｎ ：０．００３０〜０．０１５０％、 Ｓ ：０．００８〜０．０６％、 Ｍｎ：０．０３〜０．２０％ 残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるスラブを１２
   ００℃以上の温度で加熱した後、熱延し、引き続き熱延
   板を焼鈍および急冷し、１回または焼鈍を含む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うことからなる方向性
   電磁鋼板の製造法において、一次再結晶粒径（断面粒
   径）の測定の平均値を４〜２０μｍ、かつそのそれぞれ
   の粒径の標準偏差値が該平均値の１０〜７０％とし、か
   つ二次再結晶焼鈍前にフォルステライトを主体とする一
   次被膜形成のために塗布するマグネシアの中に、アンチ
   モン系の化合物を０．０５〜５．０％添加し、かつ二次
   再結晶焼鈍での８００℃〜最高到達温度の平均昇温速度
   を毎時０．１〜８０℃とすることを特徴とする高磁性の
   珪素鋼板の製造法。
2. 【請求項２】 二次再結晶焼鈍前にフォルステライトを
   主体とする一次被膜形成のために塗布するマグネシアの
   中に、ボロン系、ストロンチウム・バリウム系、炭・窒
   化物系、硫化物系、塩化物系の１種または２種以上を合
   計０．０５〜５．０％添加し、かつ二次再結晶焼鈍での
   ８００℃〜最高到達温度の平均昇温速度を毎時５〜４０
   ０℃とすることを特徴とする請求項１記載の高磁性の珪
   素鋼板の製造法。
3. 【請求項３】 一次再結晶焼鈍における酸素目付け量を
   ２５〜１０００ppmとし、かつ酸化膜中のＦｅＯ／Ｓｉ
   Ｏ₂ ≦０．４０とすることを特徴とする請求項１または
   ２記載の高磁性の珪素鋼板の製造法。
4. 【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％とすることを特徴とする請求項１ま
   たは２または３記載の高磁性の珪素鋼板の製造法。
5. 【請求項５】 スラブの成分として、さらにＳｎ，Ｃｕ
   の内１種類以上の合計が０．０２〜０．５０％を添加す
   ることを特徴とする請求項１または２または３または４
   記載の高磁性の珪素鋼板の製造法。