JPH07278676A - 超低鉄損方向性電磁鋼板の製造法 - Google Patents

超低鉄損方向性電磁鋼板の製造法

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JPH07278676A
JPH07278676A JP6077637A JP7763794A JPH07278676A JP H07278676 A JPH07278676 A JP H07278676A JP 6077637 A JP6077637 A JP 6077637A JP 7763794 A JP7763794 A JP 7763794A JP H07278676 A JPH07278676 A JP H07278676A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、一方向性電磁鋼板製造において、
コイル全面にわたり鏡面にすることにより鉄損を低減す
る方法を提供する。 【構成】 仕上げ焼鈍中の雰囲気ガス及び焼鈍分離剤中
の水和水分量を限定することにより、ビスマス化合物添
加の焼鈍分離剤と水素との反応温度を制御する。 【効果】 仕上げ焼鈍後に、広い面積において鋼板表面
を鏡面化し、低鉄損材を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄損が極めて低い方向
性電磁鋼板の製造方法に関するものである。特にその表
面にフォルステライト(以下、グラスと呼ぶ)被膜を形
成させずに二次再結晶工程(仕上げ焼鈍工程)を完成さ
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】一方向性電磁鋼板は、磁気鉄心として多
くの電気機器に用いられている。一方向性珪素鋼板は、
Siを0.8〜4.8%含有し製品の結晶粒を{11
0}〈001〉方位に高度に集積させた鋼板である。そ
の磁気特性として磁束密度が高く、鉄損が低いことが要
求される。特に、最近では省エネルギーの観点から鉄損
の低減に対する要求が高まっている。この要求に応える
ため、一方向性珪素鋼板の鉄損低減の手段として、磁区
を細分化する技術が開発された。
【0003】積み鉄心の場合、仕上げ焼鈍後の鋼板にレ
ーザービームを照射して局部的な微小歪みを加えること
により磁区を細分化して鉄損を低減する方法が、例えば
特開昭58−26405号公報に開示されている。ま
た、巻き鉄心の場合には、鉄心に加工した後、歪取り焼
鈍(Stress Release Annealing:応力除去焼鈍)を施し
ても磁区細分効果の消失しない方法も、例えば特開昭6
2−8617号公報に開示されている。これらの技術的
手段により磁区を細分化することにより鉄損は大きく低
減されるようになってきている。
【0004】しかしながら、これらの磁区の動きを観察
すると動かない磁区も存在していることが分かってい
る。そのため、方向性電磁鋼板の鉄損値を更に低減させ
るためには、磁区細分化と合わせて磁区の動きを阻害す
る、鋼板表面のグラス被膜及び表面直下の介在物による
ピン止め効果をなくすことが重要であることが分かっ
た。
【0005】そのためには、磁区の動きを阻害する鋼板
表面のグラス被膜を形成させないことが有効である。そ
の手段として、焼鈍分離剤として粗大高純度アルミナを
用いることによりグラス被膜を形成させない方法が、例
えばU.S.Patent3785882に開示されて
いる。しかしながらこの方法では表面直下の介在物をな
くすことができず、鉄損の向上代はW15/60 で高々2%
に過ぎない。
【0006】この表面直下の介在物を制御し、かつ表面
の鏡面化を達成する方法として、仕上げ焼鈍後に化学研
磨あるいは機械研磨を行う方法がある。しかしながら、
これらの方法は研究室レベルでの少試料の材料を加工す
ることは可能であるが、工業的規模で行うには、化学研
磨においては薬剤濃度管理、排水処理等が難しく、また
機械研磨では広い面積を持つ表面を同一基準で平滑化す
ることに困難がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、表面平滑度
の良好な鏡面材を広い面積を持つ表面で均一に実現する
ことで、低鉄損方向性電磁鋼板を製造する工業的手段の
提供を目的とする。本発明は、珪素鋼板の仕上げ焼鈍に
おいて脱炭焼鈍時に形成された酸化被膜を除去し、仕上
げ焼鈍終了時に表面鏡面化を達成し、低鉄損の方向性電
磁鋼板を実現する方法を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、種々の塩
素を含む化合物を焼鈍分離剤中に添加し、仕上げ焼鈍中
の鋼板表面の酸化膜が除去される過程を調査した。その
結果、Biを含む化合物と金属塩化物を焼鈍分離剤に添
加すれば、仕上げ焼鈍後の鋼板表面が鏡面化することが
分かった。これらの方向性電磁鋼板の鉄損特性は酸洗し
てグラス被膜を除去したもの、特開昭64−62417
号公報、特開平2−228481号公報に開示される塩
化物を用いて酸化膜を除去したものに比べて低くなるこ
とを見いだし発明を完成させた。
【0009】本発明の要旨とするところは、Si:0.
8〜4.8%を含有する珪素鋼スラブを熱延し、必要に
応じて焼鈍を施し、1回の冷延または中間焼鈍を挟む2
回以上の冷延を行い、脱炭焼鈍後、ビスマス塩化物また
は、ビスマス化合物及び金属の塩素化合物を焼鈍分離剤
として、塗布・乾燥して仕上げ焼鈍を行う方向性電磁鋼
板の製造方法において、塩化物と水素との反応開始温度
が600℃以上になるようにすることで表面平滑度の良
好な鋼板を広い面積にわたり、均一に実現するものであ
る。ここで、塩化物と水素との反応開始温度は、仕上げ
焼鈍中の雰囲気ガス及び焼鈍分離剤中の水和水分で制御
する。以下、その詳細について説明する。
【0010】本発明者等は、種々の金属塩化物を焼鈍分
離剤中に添加し、仕上げ焼鈍中の鋼板表面を詳細に調査
した。その結果、添加する物質が(1)ビスマスの塩化
物、あるいは(2)A群:ビスマス単体またはビスマス
化合物及び、B群:金属の塩化物とするとき、A群及び
B群の両方を含む場合に限って仕上げ焼鈍終了後に鋼板
の鏡面化が実現した。ここで、A群・B群の具体的な物
質については、請求項2,3に示す通りである。この現
象ついては、詳しくは明らかにされていないが我々は以
下のように考えている。
【0011】仕上げ焼鈍時に、ビスマス化合物と金属塩
化物の反応によりBiCl3 が形成された後、H2 O存
在下ではBiOCl(オキシ塩化ビスマス)が形成され
る。そのBiOClが高温で分解する際に放出される塩
素あるいは塩酸によって、表面酸化層と隣接する地鉄が
FeCl2 (塩化第一鉄)の蒸気となり、酸化層と地鉄
が剥離する。そして1000℃以上の高温で表面Fe原
子の拡散により鏡面状態になると推定される。
【0012】このようにして研究室レベルでの少試料で
表面鏡面化を確認し、直ちに幅約1mのコイルで鏡面化
実現の実験を行ったところ、コイルの幅方向で表面平滑
度に差が見られ、そのため鉄損特性にばらつきが出てし
まう結果になった。そこで我々は、この原因はBiOC
lの分解温度がコイル幅方向で異なることによるもので
あると判断した。つまり、BiOClの水素存在下での
分解反応は、 2BiOCl+3H2 =2Bi+2HCl+2H2 O であり、焼鈍分離剤中の水分量(H2 O)によって平衡
状態が変わるため、ある一定のHCl量を生成する温度
が変化するからである。
【0013】そこで、この問題を解決するには焼鈍分離
剤中の水分量の影響を受けない製造条件を見いだす必要
がある。発明者等は、BiOClの分解反応温度を高く
することで、その分解反応前に焼鈍分離剤中の水和水分
をできるだけ除去して、BiOCl分解反応に水和水分
の影響を減らすことを考えた。図1は、雰囲気の酸素ポ
テンシャルに対するBiOCl反応温度を示したもので
ある。酸素ポテンシャルは、雰囲気の窒素あるいはアル
ゴン分圧を変えることで制御した。これより、焼鈍雰囲
気中の酸素ポテンシャルを上げると反応開始温度は上昇
することが分かる。
【0014】実際には、酸素ポテンシャルは、(1)窒
素あるいはアルゴン分圧の制御と(2)板間露点の制御
で調節する。しかし、(1)の窒素あるいはアルゴン分
圧の制御は比較的簡単であるが、(2)板間の露点を正
確に制御することは非常に困難である。そのため、板間
露点の制御は焼鈍分離剤中の水和水分量を変化させるこ
とに代えて行うことにした。なお、ここで述べている水
和水分量とは、水酸化物等で加熱により100℃以上で
分解して水分を放出する量であるとする。
【0015】図2は、焼鈍分離剤中の水和水分量と雰囲
気の窒素あるいはアルゴン分圧を変えたときの鏡面化度
を示したものである。焼鈍分離剤中にBiOClは5%
添加している。鏡面化度の調査は、幅80mm×長さ32
5mmの試料を仕上げ焼鈍時にホイルでパッキングする際
に、一重にしたものと三重にしたものに分けた。ここで
一重,三重パックと分けた理由は、幅1mのコイルにお
ける幅方向の鏡面度の差異を、研究室レベルの比較的小
さい試料で評価するためである。つまり、一重パックは
幅1mのコイルの幅方向の外側部分を、三重パックは幅
方向の内側の部分を表すとして評価した。一重,三重パ
ックとも鏡面である場合が○(つまりコイル幅方向の鏡
面度のばらつきなし)、どちらかのみが鏡面である場合
が△(コイル幅方向の鏡面度のばらつきあり)、それ以
外を×印で示した。
【0016】この結果を見ると、それぞれの窒素あるい
はアルゴン分圧に対して最適な水和水分量の範囲が存在
することが分かる。そして、窒素あるいはアルゴン分圧
が高いとき(BiOClと水素との反応開始温度が高い
とき)には、最適な水和水分量の範囲は広がることが分
かる。図2に示してある枠は本発明の範囲であり、本範
囲の窒素あるいはアルゴン分圧の下限(50%)の場合
のBiOClと水素との反応開始温度は、図1に示すよ
うに約600℃となる。
【0017】
【実施例】重量で、C:0.05%、Si:3.3%、
Mn:0.14%、S:0.008%、Al:0.02
9%、N:0.007%を含むスラブを1150℃で加
熱後熱延し、1.8mm厚のHot Coilとした。そ
して1120℃で焼鈍後0.18mmまで冷延し、830
℃で脱炭焼鈍を行った。そして、重量組成でAl
23 :82%、Mg(OH)2 :13%、BiOC
l:5%の焼鈍分離剤(水和水分量で4.0%)を塗布
し、1200℃で20時間の仕上げ焼鈍を行った。仕上
げ焼鈍の雰囲気は、コイルAでH2 10%−N2 90
%、コイルBでH2 75%−N2 25%とした。
【0018】コイルA,B共に幅方向で全面鏡面であっ
たが、コイルBは若干鏡面状態に差があるように見え
た。仕上げ焼鈍後、コイルA,Bそれぞれの幅方向に1
5枚ずつ単板(幅60mm×長さ300mm)に切り出し、
磁区細分化処理を施してから歪取焼鈍を行った。それぞ
れの磁気測定の結果を表1に示す。鉄損は、張力1.5
kgf/mm2 をかけて測定した値である。本発明による条件
を採用することによって、コイル幅方向の鉄損のばらつ
きが改善されているのが分かる。
【0019】
【表1】
【0020】
【発明の効果】本発明により、低鉄損が非常に低い方向
性電磁鋼板を、焼鈍分離剤と仕上げ焼鈍の雰囲気を制御
することにより製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】雰囲気ガスの酸化度(P H2 O /P H2 )に対
するBiOClと水素との反応温度を示す図表である。
【図2】雰囲気ガス及び焼鈍分離剤中の水和水分量を変
えたときの表面の鏡面状態を調べた図表である。
フロントページの続き (72)発明者 中村 吉雄 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 石橋 希瑞 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 (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量で、Si:0.8〜4.8%を含有
    する珪素鋼スラブを熱延し、必要に応じて焼鈍を施し、
    1回の冷延または中間焼鈍を挟む2回以上の冷延を行
    い、脱炭焼鈍後、焼鈍分離剤を塗布、乾燥して仕上げ焼
    鈍を行う方向性電磁鋼板の製造方法において、(1)ビ
    スマス塩化物、あるいは(2)ビスマス単体またはビス
    マス化合物及び金属の塩素化合物を含む焼鈍分離剤を用
    い、仕上げ焼鈍中の昇温過程の雰囲気を窒素あるいはア
    ルゴンを50%以上、98%以下、残部水素とし、焼鈍
    分離剤中の水和水分量を0.5〜7.0%とすることを
    特徴とする超低鉄損方向性電磁鋼板の製造法。
  2. 【請求項2】 ビスマスの化合物として、酸化ビスマ
    ス、水酸化ビスマス、硫化ビスマス、硫酸ビスマス、リ
    ン酸ビスマス、炭酸ビスマス、硝酸ビスマス、有機酸ビ
    スマス、ハロゲン化ビスマスの1種あるいは2種以上の
    混合物を用いることを特徴とする請求項1記載の超低鉄
    損方向性電磁鋼板の製造法。
  3. 【請求項3】 金属の塩素化合物として塩化鉄、塩化コ
    バルト、塩化ニッケルの1種あるいは2種以上の混合物
    を用いることを特徴とする請求項1または2記載の超低
    鉄損方向性電磁鋼板の製造法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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