JPH09194948A - 絶縁コーティング密着性の良好な方向性珪素鋼板の製造方法 - Google Patents

絶縁コーティング密着性の良好な方向性珪素鋼板の製造方法

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JPH09194948A
JPH09194948A JP8003584A JP358496A JPH09194948A JP H09194948 A JPH09194948 A JP H09194948A JP 8003584 A JP8003584 A JP 8003584A JP 358496 A JP358496 A JP 358496A JP H09194948 A JPH09194948 A JP H09194948A
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annealing
steel sheet
silicon steel
grain
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JP8003584A
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Shuichi Yamazaki
修一 山崎
Yoshiyuki Ushigami
義行 牛神
Kenichi Murakami
健一 村上
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147Alloys characterised by their composition
    • H01F1/14766Fe-Si based alloys
    • H01F1/14775Fe-Si based alloys in the form of sheets
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 仕上げ焼鈍皮膜が無い、すなわち打ち抜き
性、剪断性が良好もしくは鉄損が低い方向性珪素鋼板
の、絶縁皮膜に対する密着性を改善する。 【解決手段】 仕上げ焼鈍の焼鈍分離剤に用いるアルミ
ナに、TiO2 、Ti35 もしくはCr2 3 を重量
で0.5〜20%添加する。 【効果】 仕上げ焼鈍皮膜が無く、かつ鋼板への付与張
力の大きい絶縁コーティングに対する密着性の良好な方
向性珪素鋼板が製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として変圧器そ
の他の電気機器等の鉄芯として利用される一方向性珪素
鋼板の製造方法に関するものであり、特に、仕上げ焼鈍
皮膜を形成させない、もしくは除去した珪素鋼板の絶縁
コーティング密着性を確保しようとするものである。
【0002】
【従来の技術】多くの電気機器に磁気鉄芯として用いら
れる一方向性珪素鋼板は、Siを0.8〜4.8%含有
し、製品の結晶組織を{110}〈001〉方位に高度
に集積させた鋼板である。方向性珪素鋼板の一般的な製
造プロセスは概略以下の通りである。Siを4%以下含
有する珪素鋼スラブを熱延し、熱延板焼鈍を施すかある
いは施さずに、1回もしくは中間焼鈍をはさむ2回の冷
延により最終板厚に仕上げ、湿潤雰囲気中の焼鈍により
脱炭とSiO2 を主体とするサブスケールを形成させ
る。続いてMgOを主体とする焼鈍分離剤を水に懸濁し
てスラリー状にして塗布し、乾燥の後コイルに巻き取
り、高温仕上げ焼鈍を行う。
【0003】この高温仕上げ焼鈍により、鋼板中におい
ては優れた磁気特性を発揮するゴス方位の二次再結晶粒
が発達し、一方鋼板表面においては焼鈍分離剤中のMg
Oとサブスケール中のSiO2 が反応してフォルステラ
イト(Mg2 SiO4 )を主体とす仕上げ焼鈍皮膜が形
成される。
【0004】珪素鋼板がAlを含む場合には、フォルス
テライトに加えて仕上げ焼鈍皮膜中にスピネル(MgA
2 4 )、コージライト(Mg2 Al4 Si5 18
等の複合酸化物が形成されることもある。従って、本発
明で仕上げ焼鈍皮膜とは、MgO焼鈍分離剤を用いて仕
上げ焼鈍を行った場合に生じる、フォルステライトを主
体としスピネルやコージライトを含み得る皮膜のことを
言う。
【0005】仕上げ焼鈍後の方向性珪素鋼板には絶縁コ
ーティングが施される。絶縁コーティングとしては、特
開昭48−39338号公報で開示されたコロイド状シ
リカと燐酸塩を主体とするコーティング液を採用するの
が一般的である。同コーティング液を800℃程度の温
度で焼き付けると、冷却後に鋼板に対して張力を付与
し、鉄損低減に有効であるからである。最近では、酸化
アルミニウムと硼酸を主体とするコーティング液も開発
されつつある(特開平6−306628号公報)。
【0006】方向性珪素鋼板に求められる製品特性とし
て、まず鉄損(W17/50 で代表される)が低いことが要
求される。特に、最近では地球環境保全や省エネルギー
の見地から、電力損失の少ない鉄芯材料、すなわち鉄損
の低い方向性珪素鋼板が求められている。鉄損が低いほ
ど発電機、変圧器等に使用された場合の変換ロスが減少
するからである。
【0007】方向性珪素鋼板の鉄損値を低減させる手段
としては、鋼板板厚の減少、鋼中Si含有量の増加、鋼
板の高磁束密度化、皮膜による鋼板への張力付与などが
検討されてきた。最近では鋼板に線状の歪や溝を導入す
る磁区制御技術も開発されている。これらの鉄損低減技
術は工業的にはほぼ完成されたと言ってよく、さらなる
低鉄損化を図るためには新しい手段を開発する必要があ
る。
【0008】最近注目されている課題は、鋼板と皮膜界
面の平坦化である。現行の方向性珪素鋼板においてはグ
ラス皮膜と鋼板との界面の凹凸が激しく、磁化過程にお
ける磁壁移動を阻害している。したがってグラス皮膜の
ない方向性珪素鋼板を製造できるならば、さらなる低鉄
損化がはかれる。
【0009】鉄損のほかに方向性珪素鋼板に求められる
項目は、打ち抜き性や剪断性といった加工のしやすさで
ある。すなわち、鉄芯は金型による打ち抜きもしくは剪
断によって所定形状に加工された方向性珪素鋼板の積層
によって製造される。打ち抜きの際に問題となるのは返
りである。返りが大きくなると鉄芯積層体において端面
短絡が起こり、鉄損の異常増加が起こる。
【0010】現行の方向性珪素鋼板の表面には、前述の
ようにフォルステライトを主体とするグラス皮膜が形成
されているが、この皮膜は硬質である。したがって、打
ち抜きのための金型の摩耗が激しく、打ち抜き返りを防
止するためには金型の再研磨あるいは交換を頻繁に行わ
なければならない。これは作業性を著しく低下させ、ま
た、コストの上昇をまねく。
【0011】したがって、より優れた方向性電磁鋼板、
すなわち鉄損がより低いあるいは打ち抜きおよび剪断性
がより改善された方向性珪素鋼板を製造するためには、
仕上げ焼鈍時のグラス皮膜形成を防止すればよいことに
なる。
【0012】仕上げ焼鈍においてグラス皮膜を形成させ
ないために、SiO2 系酸化物に対して不活性な酸化物
を焼鈍分離剤として用いる方法が提案されている。例え
ば、U.S.Patent 3,785,882においては、高純度の粗粒ア
ルミナを用いてグラス皮膜形成を防止する方法が開示さ
れている。
【0013】グラス皮膜が無くかつ鉄損の低い方向性珪
素鋼板の製造方法として、発明者らは、脱炭焼鈍板の酸
化層を酸洗等により除去しアルミナ等の焼鈍分離剤を用
いて仕上げ焼鈍を行う方法(特開平6−256848号
公報)や、アルカリ金属不純物の多い焼鈍分離剤を使用
する方法(特願平7−120345号)を提案してい
る。
【0014】これらの製造法によって得られた方向性珪
素鋼板に絶縁コーティングを施すならば、U.S.Patent
3,785,882による場合は打ち抜きおよび剪断性の優れた
珪素鋼板が得られ、特開平6−256848号公報や特
願平7−120345号による場合は、極めて鉄損の低
い珪素鋼板が得られる。
【0015】しかしながら、仕上げ焼鈍皮膜の無い珪素
鋼板の絶縁コーティング密着性は悪い。特に鋼板への付
与張力の大きい、したがって鉄損低減効果の大きいコー
ティング(コロイド状シリカと燐酸塩を主体とする、あ
るいは酸化アルミニウムと硼酸を主体とする絶縁コーテ
ィング)に対する密着性は極めて悪く、焼付後に直ちに
剥離してしまう。
【0016】仕上げ焼鈍皮膜のない珪素鋼板の絶縁コー
ティング密着性を確保する方法として、仕上げ焼鈍後に
弱酸化性雰囲気下で再焼鈍することにより、表面に外部
酸化型SiO2 膜を形成させる方法が開示されている
(特開平6−184762号公報)。外部酸化型SiO
2 皮膜は下地鋼板との密着性が良好であり、かつ酸化物
系セラミックスとの密着性も良い。したがって、珪素鋼
板の絶縁コーティング密着性は格段に改善される。しか
しながら、仕上げ焼鈍工程と絶縁コーティング工程との
間に焼鈍工程を付加することは、珪素鋼板の製造工程を
増やすことになり、製造コストが増大する。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、アルミナ焼
鈍分離剤の採用により、打ち抜き性、剪断性もしくは鉄
損値に優れた方向性珪素鋼板、すなわち仕上げ焼鈍皮膜
のない方向性珪素鋼板を製造するに当たり、特に鋼板へ
の張力を付与しうる絶縁コーティングの密着性を安価に
確保する方法を開示するものである。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、珪素鋼
板を、熱延板焼鈍を施すかあるいは施さずに、1回もし
くは中間焼鈍をはさむ2回以上の冷間圧延により最終板
厚とし、次いで脱炭焼鈍を行い、窒化処理を施すかある
いは施さず、アルミナを主体とする焼鈍分離剤を塗布し
てコイルに巻き取り、しかる後に仕上げ焼鈍を行うこと
により、仕上げ焼鈍皮膜のない方向性珪素鋼板を製造す
る方法において、焼鈍分離剤中にTiO2 、Ti3 5
もしくはCr2 3 を重量で0.5〜20%添加するこ
とを特徴とする絶縁コーティング密着性の良好な方向性
珪素鋼板の製造方法である。
【0019】以下に本発明の内容を詳細に説明する。本
発明者らは、新たな工程を付加させることなく外部酸化
型SiO2 皮膜を形成する方法を探索した。すなわち、
仕上げ焼鈍中でのSiO2 膜形成による絶縁コーティン
グ密着性の確保を検討した。
【0020】珪素鋼板を、Feに対しては還元性でかつ
Siに対しては酸化性である弱酸化性雰囲気中で焼鈍す
れば、合金成分であるSiのみが酸化してSiO2 外部
酸化膜が形成される。そこでまず仕上げ焼鈍の雰囲気を
制御することを試みた。しかしながら、仕上げ焼鈍はコ
イルによるバッチ焼鈍であり、コイル板間に外部雰囲気
が十分に浸透することは難しい。コイル板幅方向に均一
にSiO2 膜を形成することは困難であった。
【0021】次に試みたことは、弱い酸化力を有する酸
化剤を焼鈍分離剤に添加することである。適当な解離圧
を有しかつ非水和性の酸化物を検討したところ、TiO
2 、Ti3 5 もしくはCr2 3 の添加が有効である
ことがわかった。すなわち、これら酸物をアルミナ焼鈍
分離剤に0.5%以上添加して仕上げ焼鈍を行ったとこ
ろ、フォルステライトを主体とする仕上げ焼鈍皮膜が形
成されないのは勿論のこと、実施例に示すように、鋼板
に対する付与張力の大きい絶縁コーティングに対する密
着性が著しく改善された。ただし、添加量が20%を越
えるとアルミナの焼付が顕著になり、焼鈍分離剤として
適当でなくなる。
【0022】なお、Ti酸化物は仕上げ焼鈍中で還元さ
れ鋼板に固溶し、雰囲気中の窒素と反応して鋼中にTi
Nとして析出し、磁気特性を劣化させる可能性がある。
しかしながら、実際に仕上げ焼鈍後の鋼板の窒素量を分
析したところ、20%のTi酸化物添加の場合ですら2
0ppm 以下であった。したがって、本発明においてはT
iN形成による磁気特性劣化のおそれは全く無い。な
お、TiO2 にはルチル型とアナターゼ型が存在する
が、何れを用いても効果や特性に差はない。
【0023】
【実施例】
(実施例1)重量で、Si:3.3%、Mn:0.07
%、C:0.05%、S:0.025%を含有する板厚
2.5mmの熱延珪素鋼帯を酸洗した後、900℃で2分
間の中間焼鈍を挟む2回冷延法により板厚0.30mmに
冷延した。この冷延鋼板に対し脱炭焼鈍を施した後、表
1の組成を有する焼鈍分離剤を水スラリー化して塗布、
乾燥し、仕上げ焼鈍を施した。仕上げ焼鈍後の鋼板に、
燐酸塩とコロイダルシリカを主成分とする絶縁コーティ
ングを施し、その密着性を評価した。
【0024】
【表1】
【0025】(実施例2)重量で、Si:3.3%、M
n:0.07%、C:0.07%、S:0.025%、
酸可溶性Al:0.026%、N:0.008%、S
n:0.1%を含有する板厚2.3mmの熱延珪素鋼帯を
1100℃で2分間焼鈍し、酸洗した後、板厚0.23
mmに冷延した。この冷延鋼板に対し脱炭焼鈍を施し、そ
の際生成した酸化膜を除去酸洗により除去した。
【0026】続いて表2の組成を有する焼鈍分離剤を水
スラリー化して塗布、乾燥し、仕上げ焼鈍を施した。仕
上げ焼鈍後の鋼板に、燐酸塩とコロイダルシリカを主成
分とする絶縁コーティング、もしくはアルミナゾルと硼
酸を主体とする絶縁コーティングを施し、その密着性を
評価した。
【0027】
【表2】
【0028】(実施例3)重量で、Si:3.3%、M
n:0.1%、C:0.05%、S:0.007%、酸
可溶性Al:0.03%、N:0.008%、Sn:
0.05%を含有する板厚2.3mmの熱延珪素鋼帯を1
100℃で2分間焼鈍し、酸洗した後、板厚0.23mm
に冷延した。この冷延鋼板に対し脱炭焼鈍を施し、続い
て表3の組成を有する焼鈍分離剤を水スラリー化して塗
布、乾燥し、仕上げ焼鈍を施した。仕上げ焼鈍後の鋼板
に、燐酸塩とコロイダルシリカを主成分とする絶縁コー
ティングを施し、その密着性を評価した。
【0029】
【表3】
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、仕上げ焼鈍皮膜が無
く、かつ鋼板への付与張力の大きい絶縁コーティングに
対する密着性の良好な方向性珪素鋼板が製造できる。す
なわち、加工性が良好でかつ鉄損の低い方向性珪素鋼板
の製造が可能となる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 珪素鋼板を、熱延板焼鈍を施すかあるい
    は施さずに、1回もしくは中間焼鈍をはさむ2回以上の
    冷間圧延により最終板厚とし、次いで脱炭焼鈍を行い、
    窒化処理を施すかあるいは施さず、アルミナを主体とす
    る焼鈍分離剤を塗布してコイルに巻き取り、しかる後に
    仕上げ焼鈍を行うことにより、仕上げ焼鈍皮膜のない方
    向性珪素鋼板を製造する方法において、焼鈍分離剤中に
    TiO2 、Ti3 5 もしくはCr2 3 を重量で0.
    5〜20%添加することを特徴とする絶縁コーティング
    密着性の良好な方向性珪素鋼板の製造方法。
JP8003584A 1996-01-12 1996-01-12 絶縁コーティング密着性の良好な方向性珪素鋼板の製造方法 Withdrawn JPH09194948A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100448642C (zh) * 2000-08-15 2009-01-07 博里利斯技术公司 由含有聚乙烯蜡的聚丙烯注塑成型注射器的方法,由此得到的注射器及其颗粒状组合物
JP2010040666A (ja) * 2008-08-01 2010-02-18 Toyota Motor Corp 磁性材料のSiO2薄膜形成方法
US20220074012A1 (en) * 2018-12-27 2022-03-10 Jfe Steel Corporation Annealing separator for grain-oriented electrical steel sheet and method of producing grain-oriented electrical steel sheet
US11926888B2 (en) * 2018-12-27 2024-03-12 Jfe Steel Corporation Annealing separator for grain-oriented electrical steel sheet and method of producing grain-oriented electrical steel sheet

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Effective date: 20030401