JPH1171617A

JPH1171617A - 焼鈍分離材および珪素鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH1171617A
Application number: JP9895398A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Tomita; 俊郎富田; Shigeo Kaminotani; 繁雄上野谷; Naoyuki Sano; 直幸佐野
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-06-27
Filing date: 1998-04-10
Publication date: 1999-03-16
Anticipated expiration: 2018-04-10
Also published as: JP4568919B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＳｉとＭｎを含有する冷間圧延鋼板と焼鈍分離
材とを交互に積層して焼鈍し、脱炭、脱Ｍｎさせて｛１
００｝集合組織を発達させた珪素鋼板の効率的な生産を
可能とする焼鈍分離材およびそれを用いる珪素鋼板の製
造方法を提供すること。【解決手段】粉末状か繊維状の脱炭促進酸化物または脱
炭促進酸化物と脱Ｍｎ促進酸化物を有機質結合材を用い
て一体に成形した焼鈍分離材。ＳｉＯ₂ ≧２０％、Ａｌ
₂Ｏ₃：０〜６５％、ＴｉＯ₂ ：０〜６５％を含有し直径
２０μｍ以下である酸化物繊維を１５％以上含有する上
記焼鈍分離材。さらにＴｉＯ₂ 粉末を１５〜６０％含有
する焼鈍分離材。焼鈍分離材と素材鋼板とを交互に積層
して焼鈍する珪素鋼板の製造方法。焼鈍分離材を素材鋼
板間に積層する前に、焼鈍分離材を加熱して含有されて
いる有機質結合材を分解除去した後に素材鋼板と積層し
て焼鈍する製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、｛１００｝面が板
面に平行である磁気特性に優れた珪素鋼板を製造する際
に用いられる焼鈍分離材、およびそれを用いる珪素鋼板
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より電動機、発電機、変圧器などの
磁心材料には珪素鋼板が用いられている。この珪素鋼板
に要求される特性は、交流磁界中で磁気的なエネルギー
損失が少ないことと、実用的な磁界中での磁束密度が高
いことである。このような特性を実現するには、磁化容
易方向である体心立方格子の＜００１＞軸が使用磁界方
向に集積した集合組織を形成することが有効とされてい
る。

【０００３】図２は珪素鋼板で形成される集合組織を模
式的に示す図である。図２（ａ）は｛１１０｝面が板面
に平行で＜００１＞軸が圧延方向に平行に集積した組織
である。このような組織を持つ珪素鋼板は圧延方向への
磁化が容易であるから、巻き鉄心のように圧延方向のみ
に磁束が流れる用途に適する。このような集合組織を持
つ珪素鋼板は一方向性珪素鋼板と称される。

【０００４】図２（ｂ）は｛１００｝面が板面に平行
で、＜００１＞軸が板面内の特定の方向に向かない組織
である。このような組織を持つ珪素鋼板は、回転器機の
鉄心のように板面内の様々な方向に磁束が流れる用途に
好適である。図２（ｃ）は、図２（ｂ）と同じく｛１０
０｝面が板面に平行であるが、＜００１＞軸の向きが圧
延方向と幅方向に集積した組織である。このような組織
を持つ珪素鋼板は、例えばＥＩ型鉄心のように、圧延方
向とそれに直交する方向との二方向に磁束が流れる用途
に好適である。無論巻き鉄心のように一方向にのみ磁束
が流れる用途にも適する。図２（ｃ）に示されているよ
うに、圧延方向と幅方向に＜００１＞軸が集積した集合
組織を持つ珪素鋼板は二方向性珪素鋼板と称される。

【０００５】特開平７−１７３５４２号公報には、図２
（ｂ）および図２（ｃ）に示したような｛１００｝面が
板面と平行な集合組織を持つ珪素鋼板の製造方法が開示
されている。これは、脱炭促進物質または、脱炭促進物
質と脱マンガン促進物質を、Ｓｉを含有した素材鋼板の
間に積層して焼鈍する方法である（以下、この方法を単
に「ＭＲＤ法」、Ｍanganese Ｒemoval Ｄecarburizati
on Ｐrocess と記す）。

【０００６】ＭＲＤ法の特徴は、素材鋼板を脱炭焼鈍す
る過程でγ→α変態が生じる際に、表面エネルギー的に
安定な｛１００｝面が鋼板の表面に優先的に生成するこ
とを利用し、板面に平行な｛１００｝面をもつ再結晶粒
を選択的に成長させることにある。また、鋼に含有され
るＭｎが焼鈍中に鋼板表面から昇華する（脱マンガンす
る）際に鋼板表層でγ→α変態が促進され、上述の｛１
００｝集合組織の発達が促進される。

【０００７】ＭＲＤ法では、これらの脱炭と脱マンガン
を効果的に進めるために、脱炭促進酸化物（例えばＳｉ
Ｏ₂ やＣｒ₂Ｏ₃）、または、脱炭促進酸化物と脱マンガ
ン促進酸化物（例えばＴｉＯ₂ 、以下、これらの脱炭促
進酸化物と脱マンガン促進酸化物を総称して「反応促進
材」とも記す）を、粉末や繊維の形態にしたり、これら
をさらに板状に成形して鋼板間に挟み込んで焼鈍する。
しかしながら、この様な方法では以下に記すような問題
がある。

【０００８】ＳｉＯ₂ やＴｉＯ₂ は、それら自体には粘
結性がない。このため、粉末状の反応促進材は、鋼板間
に挟み込んでも容易に脱落するため、これらを鋼板間に
安定して保持させるのは困難である。また、水のような
溶媒に粉末を懸濁させて鋼板に塗布して乾燥する湿式塗
布方法も考えられるが、この方法では厚膜塗布が困難で
あり、必要量の反応促進材を鋼板間に保持させることは
難しい。

【０００９】セラミック繊維の製造と同様に、反応促進
材を溶融させてノズルから取り出す等の方法で繊維化
し、これを例えばフエルト状に集合させて一体化させる
方法も考えられる。しかしこの場合には、その厚みを相
当厚くしないと剛性が不足して取扱いが不便である。鋼
板間に厚い挿入物を介在させると積層体の鋼板の比率が
低下するために生産効率が悪くなる。反応促進材を長繊
維とし、これを織って布状にして鋼板間に巻き込む方法
も考えられるが、この方法においては織布の製作費用が
高く経済性に劣る。

【００１０】以上述べたように、ＭＲＤ法を実現する重
要な工程である焼鈍作業において、これまでに開示され
ている方法では反応促進材を鋼板間に挟み込む作業の安
定性と効率性に欠けるのが問題であった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、上記の問題点を解決し、上記の鋼板の効率
的な生産を可能とする焼鈍分離材およびそれを用いる珪
素鋼板の効率的な製造方法を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は下記
（１）、（２）および（３）に記載の焼鈍分離材ならび
に（４）および（５）に記載の珪素鋼板の製造方法にあ
る。

【００１３】（１）脱炭促進酸化物または脱炭促進酸化
物と脱マンガン促進酸化物を含有する粉末状および／ま
たは繊維状物質を有機質結合材を用いて一体に成形した
珪素鋼板用の焼鈍分離材。

【００１４】（２）重量％で、ＳｉＯ₂ ：２０％以上、
Ａｌ₂Ｏ₃ ：０〜６５％、ＴｉＯ₂：０〜６５％を含有し
平均直径が２０μｍ以下である繊維状物質を１５％以上
含有する上記（１）の焼鈍分離材。

【００１５】（３）重量％で、粉末状のＴｉＯ₂ を１５
〜６０％含有する上記（１）または（２）の焼鈍分離
材。

【００１６】（４）上記（１）、（２）または（３）に
記載の焼鈍分離材と素材鋼板とを交互に積層して焼鈍す
る磁気特性に優れた珪素鋼板の製造方法。

【００１７】（５）焼鈍分離材を加熱し、焼鈍分離材に
含有されている有機質結合材の一部または全部を分解除
去した後、素材鋼板間に積層することを特徴とする上記
（４）の珪素鋼板の製造方法。

【００１８】本発明の焼鈍分離材の基本となる構成要素
は、（ａ）反応促進材を含有する繊維状物質および／ま
たは粉末と、（ｂ）焼鈍分離材としての形態を保つため
の有機質結合材である。焼鈍分離材にはさらに、その形
態を確保する目的で、上記（ａ）および（ｂ）に加え
て、高温で安定な無機物からなる骨材を含有させてもよ
い。

【００１９】反応促進材は粉末のみでもよいが、焼鈍分
離材としての形態を保ちやすくするために、繊維の形状
で焼鈍分離材中に１５重量％以上含有させるのが好適で
ある。繊維状物質と粉末を複合して含有させても構わな
い。

【００２０】反応促進材は、脱炭および脱マンガンなど
の反応を促進する作用を有する酸化物である。脱炭促進
酸化物は、ＳｉＯ₂ などの高温で分解して酸素を発生す
るものから選ばれ、脱マンガン促進酸化物はＴｉＯ₂ な
どの鋼板から昇華するＭｎと反応する性質を有するもの
から選ばれる。

【００２１】繊維状物質に含有させる反応促進材として
は、ＳｉＯ₂ のみでもよいが、ＴｉＯ₂ を複合して含有
させるとなお好ましい。繊維状物質には、これらの反応
促進材に加えて、繊維化を容易にするために、さらにＡ
ｌ₂Ｏ₃などの酸化物を繊維化助剤として含有させてもよ
い。

【００２２】骨材としては高温で安定な無機物、例えば
Ａｌ₂Ｏ₃等の酸化物や窒化物、ホウ化物等からなる繊維
や粒子が使用できる。骨材は、例えば繊維として焼鈍分
離材中に混入させることでその形態を維持しやすくした
り、粒子として混入させて、焼鈍分離材中の通気性を向
上させて反応を促進させることができる。

【００２３】反応促進材と鋼板とを積層して焼鈍するこ
とにより｛１００｝面が板面と平行に集積した集合組織
を発達させるには、焼鈍される鋼板の面積当たりで１０
ｇ／ｍ² 以上、好ましくは３０ｇ／ｍ² 以上の量の反応
促進材を鋼板間に挟み込むのが望ましい。この挟み込み
作業を効率的におこなうには、反応促進材を一体に成形
して焼鈍分離材とし、これを鋼板間に挟み込む方法が好
ましい。このような方法で使用される焼鈍分離材として
は、下記のような性能を備えているものが望ましい。

【００２４】焼鈍分離材自体の取扱いが容易で、鋼板
間に挟み込む時の作業性や、鋼板と焼鈍分離材との積層
体の取扱いが容易であること。

【００２５】焼鈍分離材中での反応促進材の密度が高
く、反応促進材が鋼板間で均一に分布していること。

【００２６】鋼板の結晶集合組織の発達を阻害せず、
焼鈍雰囲気を汚染しないもので構成されていること。

【００２７】安価に安定して供給できること。

【００２８】本発明で用いる反応促進材は無機物である
ので、それ自体には粘結性はない。本発明では、適量の
結合材を用いてこれらを取扱い性の良好な硬さとしなや
かさのある帯状の焼鈍分離材に成形し、コイル状に巻き
取る。これによりその後の作業性が改善され焼鈍作業が
容易に、かつ効率的におこなえる。

【００２９】結合材を用いて反応促進材を一体化すれ
ば、鋼板単位面積当たりの反応促進材の挿入量を高めら
れるので脱炭などの反応も促進される。この方法によれ
ば、生産コストの上昇を招かずに、反応促進材を１００
ｇ／ｍ² 程度、最大では３００ｇ／ｍ² まで鋼板間に保
持させることができる。

【００３０】結合材には有機質を用いるが、焼鈍時に真
空中で高温に加熱した際にこれらの有機質は分解・昇華
する。焼鈍炉内で有機質が大量に分解・昇華すると炉内
の真空度が低下し、｛１００｝面を持つ再結晶粒の優先
的な成長が阻害されるとともに、真空設備など焼鈍設備
の機能も低下する。高温時に鋼板表面との間で反応して
鋼板表面に酸化皮膜が生成し、これが集合組織の発達を
阻害する原因にもなる。従って、焼鈍分離材が鋼板間に
挟み込まれた後は、鋼板間から反応促進材が脱落しない
限り、焼鈍分離材中の有機質結合材は少ない方がよい。

【００３１】結合材として分解、昇華する性質を有する
ものを用い、焼鈍分離材が鋼板間に挟み込まれる直前
に、焼鈍分離材を加熱して有機質結合材の一部を分解、
昇華させることにより、不要な有機質結合材を鋼板間に
持ち込まれるのを防止することができる。本発明はこれ
らの考え方を基にして完成されたものである。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に述べる。なお、以下に示す化学組成を表す％表示は重
量％を意味する。

【００３３】（ａ）焼鈍分離材脱炭促進酸化物：脱炭促進酸化物は、Ｓｉ酸化物（Ｓｉ
Ｏ₂ ）のような、高温で分解して酸素を発生する物質か
ら選ばれる。ＳｉＯ₂ は１０００℃程度の高温で分解し
て酸素を放出する。この酸素が鋼中の炭素と反応してＣ
Ｏとなり、Ｃを鋼中から除去するものと考えられる。こ
れらの反応式をおよびに示す。

【００３４】ＳｉＯ₂ →ＳｉＯ＋Ｏ・・・Ｏ＋［Ｃ］→ＣＯ・・・ここで［Ｃ］は、鋼板中に固溶しているＣを表す（以
下、他の元素についても同様に表示する）。

【００３５】また、高温域においてＳｉＯ₂ が鋼中の炭
素と直接に反応する式に示すような反応によって脱炭
が進行することも考えられる。

【００３６】ＳｉＯ₂ ＋２Ｃ→［Ｓｉ］＋２ＣＯ・・・このような脱炭促進酸化物としては、ＳｉＯ₂ の他にＣ
ｒ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂ 、ＦｅＯ、Ｖ₂Ｏ₃、Ｖ₂Ｏ₅、ＶＯな
ど、高温の適切な雰囲気下で比較的不安定になる酸化物
を用いることができる。

【００３７】脱マンガン促進酸化物：鋼板中のＭｎは、
適切な雰囲気中において鋼板表面から昇華し脱マンガン
される。脱マンガン促進酸化物としては、焼鈍中に鋼板
から昇華するＭｎを吸収できる物質であって、脱炭反応
や、鋼板表面の清浄さを損なわないものが用いられる。
鋼板表面に容易に酸化皮膜を形成する元素を放出するよ
うな物質は不適当である。

【００３８】この様な性質を有する物質としては、例え
ば、Ｔｉ酸化物（ＴｉＯ₂ ）が好適である。鋼板から昇
華したＭｎはＴｉＯ₂ と反応して複合酸化物（ＴｉＭｎ
Ｏ₂）を形成し、鋼板表面近傍の雰囲気のＭｎ蒸気圧を
低める効果がある。これによって脱マンガンが促進され
る。脱マンガン促進酸化物はＴｉＯ₂ の他にＳｉＯ₂、
ＺｒＯ₂ 、Ｔｉ₂Ｏ₃なども好適である。特にＳｉＯ₂ や
ＴｉＯ₂ は脱炭も促進する作用があるので、これらは単
独で使用しても脱炭と脱マンガンの双方を促進すること
ができる。

【００３９】上記の反応促進材が焼鈍分離材を構成する
主成分である。脱炭や脱マンガン反応を促進するには、
鋼板間に挟み込まれる反応促進材の表面積が大きいこと
が望ましいので、反応促進材は微細な粉末や繊維の形状
にして用いるのがよい。焼鈍分離材に含有させる反応促
進材の形態は、粉末のみでも構わないが、焼鈍分離材の
取扱い性をよくし、適度の硬さとしなやかさを備えさせ
るには繊維状の形態で含有させるのが好適である。

【００４０】繊維形状の反応促進材（以下、単に「繊維
状物質」とも記す）は、例えば、所定の組成のものが得
られるように配合した原料を電気炉などで溶融させ、耐
熱性のノズルから流下させた溶融体に高速の空気を吹き
付けて繊維化するセラミック繊維製造方法などにより可
能である。

【００４１】繊維状物質には、脱炭促進酸化物を１０％
以上含有させるのがよい。この量が１０％に満たない場
合には脱炭反応に長時間を要し、生産性がよくないので
好ましくない。より好ましくは、ＳｉＯ₂ を２０％以上
含有させる。

【００４２】繊維状物質には、必須ではないが、脱炭促
進酸化物に加えて脱マンガン促進酸化物を複合して含有
させると｛１００｝面集合組織の形成がさらに促進され
るので好ましい。しかし、脱マンガン促進酸化物を過度
に含有させると脱炭促進酸化物の含有量が低くなるの
で、その含有量の上限は６５％とするのがよい。

【００４３】繊維状物質には、必須ではないが、繊維化
を容易にしたり反応促進材の活性度を調整するために、
反応促進材に加えて、高温で安定な無機物、例えばＡｌ
₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＺｒＯ₂ 、ＭｇＯの酸化物、ＳｉＣなど
の炭化物、ＢＮなどの窒化物またはホウ化物等のうちの
１種または２種以上を混合して含有させても構わない
（以下、これらの高温で安定な無機物を「助剤」とも記
す）。助剤としては上記の中でもＡｌ₂Ｏ₃が好適であ
る。

【００４４】助剤を含有させる場合には、１種または２
種以上の合計で１０％以上含有させるのがよい。これら
の含有量が１０％に満たない場合には繊維化を容易にす
る効果が得られない。助剤の含有量の合計は６５％以下
とするのがよい。６５％を超えて含有させると脱炭や脱
マンガン促進作用が損なわれることがある。

【００４５】繊維状物質の直径は２０μ以下とするのが
よい。直径は小さいほど反応促進効果が増すので好まし
いが、実態としては０．５μｍ以下のものは製造が困難
である。

【００４６】焼鈍分離材に適度の硬さとしなやかさを備
えさせるために、焼鈍分離材には繊維状物質を焼鈍分離
材の重量に対して１５％以上、さらに好ましくは３０％
以上含有させるのがよい。

【００４７】焼鈍分離材には、繊維状物質に加えて、粉
末の反応促進材を複合して含有させてもよい。これによ
り、焼鈍分離材の性能を調整することもできる。反応促
進材の粉末は、粒径が１００μｍ以下のものが好適であ
るが、直径が１００μｍ以上、１ｍｍ以下のものでも構
わない。直径が１００μｍを超えると、表面積が減少す
るので反応界面は減少するが、焼鈍分離材内部に適度の
空隙が確保され、通気性が向上して焼鈍する際に有機質
結合材やＣＯガス等が容易に離脱して反応が促進される
効果がある。

【００４８】焼鈍分離材には、骨材として、上述の助剤
と同様の高温で安定な無機物を混入させることができ
る。骨材は、例えば繊維として焼鈍分離材中に混入させ
ることでその形態を維持しやすくしたり、粒子として混
入させて、焼鈍分離材中の通気性を向上させて反応を促
進させることができる。

【００４９】有機質結合材：有機質結合材は、粉末状や
繊維状の反応促進材を焼鈍分離材として適切な形態に成
形するために使用される。

【００５０】有機質結合材の材質は、１００Ｔorr 程度
以下の真空中や、不活性ガス、水素ガス等の非酸化性雰
囲気中で加熱した際の分解温度が１００℃以上、より好
ましくは２００℃以上であるものがよい。他方、有機質
結合材は６００℃に加熱される迄にその大部分が分解し
昇華することが好ましい。６００℃以上で鋼板間に未分
解の有機物が多量に存在すると、鋼板表面が過度に酸化
されたり、鋼中への浸炭が生じて｛１００｝集合組織の
発達が阻害されるおそれがある。

【００５１】有機質結合材は、焼鈍分離材を保管中に大
気中の水分を吸収しにくく、接触している焼鈍分離材同
士が粘着せず、反応促進材に対する粘結性が維持される
ものがよい。また、保管中に日光などに曝されても容易
に分解しないように、紫外光に対して鈍感な性質のもの
が良い。反応促進材と容易に混合できるものがよく、ま
た、反応促進材と混合させる過程で有毒なガスや廃液を
出さないものがよい。この様な性質を有する合成樹脂系
の粘着剤、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、パルプ
（セルロース）等が有機結合材として好適である。

【００５２】合成樹脂系の粘着剤としては、ブタジエン
-スチレンやブタジエン-アクリロニトリルなどのゴム系
粘着剤とアクリル系粘着剤が代表的である。ゴム系粘着
剤は熱や光が作用すると劣化する傾向があるので、アク
リル系粘着剤の方がより好ましい。アクリル系粘着剤は
主モノマーがアルキルエステルで、架橋点として反応性
のある官能基（アクリル酸、アクリルアミド、アクリル
酸ヒドロキシルエチル等）を有しており、反応性アクリ
ルバインダとも称される。アクリル系粘着剤としては、
水を溶媒とするエマルジョン型、および酢酸エチルやト
ルエン等の有機溶剤を溶媒とする溶液型のいずれでも構
わない。

【００５３】ＰＶＡは重合度やけん化度によって種々の
ものがあるが、水への溶解性と粘着性を高めるために、
重合度、けん化度ともに小さいものが好ましく、平均重
合度が２００〜９００、けん化度が７０〜８０のＰＶＡ
が好適である。パルプは、その製造方法によってメカニ
カルパルプ、ケミカルパルプ、セミケミカルパルプ等に
分類されるがいずれでもよい。

【００５４】これらの有機質は単独で結合材として用い
てもよいし、混合して用いても構わない。

【００５５】焼鈍分離材中の有機質結合材は、焼鈍時に
は脱炭反応や脱マンガン反応を阻害するので、少なくと
も焼鈍に際しては有機結合材は含有されないか、含有さ
れていてもその量は少ない方がよい。従って焼鈍分離材
に含有される有機結合材の量は、焼鈍分離材が板の形状
を保つことができる量を下限とするのがよい。この下限
は、使用する結合材の種類により異なるので一律に規定
することはできないが、例えばアクリル系エマルジョン
型結合材であれば焼鈍分離材の総重量の内の２〜２０％
とするのがよい。焼鈍分離材の重量に占める結合材の重
量比率が２０％を超えると、限られた厚さの焼鈍分離材
の中に反応促進材の充填密度が確保できないことがある
うえ、焼鈍炉内が過剰な有機質で汚染される。上記の範
囲内であれば、反応促進材を最大３００ｇ／ｍ² まで充
填することができる。有機質結合材の含有量のより好ま
しい上限は１０％である。

【００５６】ＭＲＤ法では、鋼板表面での化学反応によ
り脱炭や脱マンガン等が進行するので、鋼板間への反応
促進材の充填密度が高いほど反応が促進される。反応促
進材の充填密度は１０ｇ／ｍ² 以上、好ましくは３０ｇ
／ｍ² 以上とするのがよい。他方、充填密度が２００ｇ
／ｍ² を超えると反応促進効果が飽和するうえ、素材鋼
板の体積比率が小さくなりすぎて生産能率が低下するの
で、充填密度は２００ｇ／ｍ² 以下とするのがよい。積
層体での鋼板の体積比率を高くするために、焼鈍分離材
の厚さは、１ｍｍ以下にするのが好ましい。さらに好ま
しくは０．５ｍｍ以下とする。

【００５７】有機質結合材を用いて板状に成形した焼鈍
分離材を用いると、反応促進材を鋼板間に挟み込むこと
が容易であるうえ、素材鋼板との積層体の形状が安定し
て以後の焼鈍作業が容易になるうえ、脱炭反応などが均
一に安定しておこなえる。

【００５８】本発明の焼鈍分離材は、例えば以下に述べ
るような方法で製造することができる。第１の方法は、
反応促進材を含む繊維状物質および／または粉末と必要
に応じて適量の骨材とを、ウェブと呼ばれる薄い板状に
成形し、これに有機質結合材を含浸させる方法である
（以下、この方法を「乾式法」と記す）。ウェブは、原
料繊維をときほぐし、必要に応じて各種化学組成の繊維
を混配合して成分を調整し、これを機械的に圧縮成型し
て薄い連続シートに成型したものである。粉末は、繊維
状物質をウェブに成形した後に散布して含有させてもよ
い。

【００５９】ウェブに有機質結合材を含浸させる方法は
任意であるが、有機質結合材を溶液やエマルジョンなど
の液状にして用いる方法と、粉末として用いる方法が代
表的である。有機質結合材を液状にして含浸させる場合
には、有機質結合材を含む液体中にウェブを浸漬し、圧
搾ローラや減圧吸引方法などにより含浸量を調整する。
有機質結合材の溶液を含浸させたスポンジ状のローラー
間にウェブを通過させたり、有機質結合材液をノズルか
ら噴出させてウェブに塗布する等の方法でもよい。有機
質結合材液を含浸させたウェブは、自然乾燥させればよ
いが、有機質結合材の溶着を促すために電熱や熱風で加
熱乾燥してもよい。

【００６０】有機質結合材が粉末の場合には、これをウ
ェブに散布し、電熱や加熱ローラーにより溶融させれば
よい。または、粉末を有機質結合材液に混濁させて、結
合材と共にウェブに含浸させてもよい。

【００６１】結合材がアクリル系粘着剤の場合には、水
を溶媒としたエマルジョンや酢酸エチルやトルエンなど
の有機溶剤を溶媒とした溶液を用いる。ＰＶＡは水溶液
としてもよいし、粉末として散布することもできる。粉
末の場合は散布後、７０℃程度に加熱すれば溶着する。
パルプは、濃いかゆ状になったスラッシュパルプが好適
であり、水分量の調整によりその粘性を調整できる。

【００６２】ウェブの機械的強度が不足する場合には、
上記の方法で有機質結合材を含浸させる前にニードルパ
ンチを施すのも好ましい方法である。ニードルパンチ法
はフェルトやカーペットの製造に利用されている方法
で、小さいとげをもった多数の針を上下に動かしてウェ
ブを突刺しウェブ内の繊維を３次元的に絡み合わせて一
体化する方法である。有機質結合材を粉末として用いる
場合には、有機質結合材粉末をウェブに散布してから、
あるいは散布しながらニードルパンチをおこない、粉末
をウェブ内により均一に分散させてから加熱溶融させる
方法も好ましい方法である。

【００６３】反応促進材が粉末または微小な短繊維の形
態であるために上述したようなウェブの作製が困難な場
合には、結合材を含有したエマルジョンまたは溶液中に
反応促進材の原料粉末や原料繊維を分散させてスラリと
し、抄紙機を利用してシート状に成型するのがよい（以
下、この方法を「湿式法」と記す）。結合材を含有した
エマルジョンあるいは溶液は前述の乾式方法と同様なも
のが利用できる。抄紙した後にシートを加熱して結合材
の溶着を促進するのも好ましい方法である。

【００６４】乾式法あるいは湿式法のいずれにおいて
も、反応促進材が粉末状と繊維状のものとの混合体にな
っていてもよい。

【００６５】（ｂ）焼鈍分離材を用いる珪素鋼板の焼鈍
方法本発明の焼鈍分離材は、珪素鋼板の素材となる冷間圧延
鋼板（素材鋼板とも記す）を焼鈍炉に装入する直前に、
素材鋼板の間に挟み込まれて鋼板と交互に積層される。
素材鋼板と焼鈍分離材を共にコイル状に巻いておき、公
知のコイル処理設備を用いてこれらを交互に重ねて巻き
込むのが作業性に優れるので好適である。切り板状の鋼
板と焼鈍分離材を交互に積み重ねて焼鈍してもよい。

【００６６】鋼板と焼鈍分離材からなる積層体は、真空
焼鈍炉で焼鈍される。焼鈍分離材に含有されている有機
質結合材の役割は、反応促進材の充填密度を高めるとと
もに、反応促進材を素材鋼板間で保持し、積層体の形状
を保持することにある。有機質結合材はＭＲＤ法の化学
反応自体には不要であるばかりでなく、高温焼鈍域では
かえって有害であることがある。従って、積層体が形成
され、素材鋼板間に必要量の反応促進物が保持された後
は、有機質結合材は無い方が好ましい。

【００６７】このため、素材鋼板と焼鈍分離材とが積層
される直前に焼鈍分離材を加熱し、焼鈍分離材が板の形
状を保つ範囲内で焼鈍分離材中に含有されている有機質
を分解除去するのが好ましい。

【００６８】過剰の有機質結合材を除去するための加熱
温度や加熱時間の最適範囲は、焼鈍分離材の寸法や、有
機質の含有量などに応じて適宜調整する。しかし、分解
除去の効果を確保するために加熱温度範囲は２００〜６
００℃が好ましい。加熱雰囲気は１００Ｔorr 程度以下
の真空にするか、非酸化性雰囲気とするのがよい。加熱
時の雰囲気をこのように調整すれば有機質の除去管理が
容易になり、鋼板の脱炭等の反応を安定して生じさせる
のに好適である。

【００６９】有機質を除去する時期は焼鈍分離材を素材
鋼板間に巻き込む直前がよい。有機質が除去された焼鈍
分離材は可撓性が低下し、取扱い中に形状が維持できず
以降の取扱いが困難になるおそれがあるので、有機質の
加熱除去と鋼板への巻き込み作業を別の装置でおこなう
のは避けた方がよい。

【００７０】短繊維を主体とする焼鈍分離材の場合に
は、鋼板間にこれらが均一に挿入されれば、有機質結合
材が殆ど除去されても繊維の絡み合いによる強度が残存
するため、鋼板間でのズレやコイルの変形等の問題はな
い。しかし、粉末を主体とする焼鈍分離材は、有機質結
合材が除去されると焼鈍分離材としての形状が維持でき
なくなり、コイルが変形したり鋼板間から粉末が脱落し
たりする。従って、この場合には、焼鈍分離材中に一定
量の有機質結合材を残存させた状態で素材鋼板間に巻き
込むのがよい。有機質の残留度合いは加熱温度や加熱時
間を調整することで調節できる。

【００７１】図１は、鋼板２に焼鈍分離材１を巻き込む
直前に焼鈍分離材を加熱し、過剰の有機質結合材を除去
するのに好適なコイル巻き戻し設備の概念を示す図であ
る。この設備では、巻取リール５の直前に加熱装置３が
設けられており、焼鈍分離材１はこの加熱装置３を通過
する間に所定温度に加熱されて過剰の有機質結合材が除
去される。加熱方法（図示せず）はガス加熱や電気加熱
方式など一般的に用いられている方法でよい。コイル巻
き戻し設備には、上記の装置の他に、コイルを効率的に
処理するための張力制御装置や、鋼板を洗浄し乾燥する
装置など通常設けられるコイル処理装置（図示せず）を
備えているのが望ましい。

【００７２】

【実施例】

（実施例１）真空溶解により表１に示す化学組成の鋼を
溶解し、鋳造して複数個の鋼塊を作製した。

【００７３】

【表１】

【００７４】これらの鋼塊を熱間鍛造して厚さ２０ｍ
ｍ、幅３００ｍｍの鋼片とし、熱間圧延して厚さ３ｍ
ｍ、幅３００ｍｍの熱間圧延鋼板とし、表面のスケール
を除去した後、中間焼鈍をはさんだ２回の冷間圧延によ
って、厚さ０．３５ｍｍ、幅３００ｍｍ、長さ１００ｍ
の素材鋼板を複数コイル製造した。

【００７５】焼鈍分離材の主構成要素である反応促進材
には、１例（試験番号１２）を除いて、長さ５ｍｍ前
後、平均直径が５μｍのＳｉＯ₂ とＡｌ₂Ｏ₃とが混合さ
れたムライト系の酸化物からなる短繊維と、粒径１０μ
ｍ前後のＴｉＯ₂ 粉末を用いた。有機質結合材にはアク
リル系エマルジョン型粘着剤、ポリビニルアルコール
（ＰＶＡ）またはパルプをそれぞれ単独で用いた。

【００７６】アクリル系エマルジョン型粘着剤は、ブチ
ルアクリレートを主モノマーとし、これに酢酸ビニル、
メタクリル酸、アクリル酸等を添加したものである。ア
クリル系エマルジョン型粘着剤を用いた焼鈍分離材は乾
式法で作製した。すなわち、上記の酸化物繊維から作製
した厚さ０．５ｍｍ、幅３００ｍｍ、長さ１００ｍのウ
ェブにＴｉＯ₂ 粉末を散布し、水を溶媒としたアクリル
系粘着剤のエマルジョンに浸漬して結合材を含浸させ、
その後、乾燥して焼鈍分離材とした。

【００７７】有機質結合材としてのＰＶＡには紡糸法に
より作製した長さ２ｍｍ前後の短繊維を用いた。パルプ
は化学的な方法により繊維質を取り出したケミカルパル
プをかゆ状にしたスラッシュパルプを用いた。これらの
ＰＶＡまたはパルプを用いた焼鈍分離材は湿式法で作製
した。すなわち、上記の酸化物繊維とＴｉＯ₂ 粉末とＰ
ＶＡ短繊維あるいはスラッシュパルプを水に混濁させて
よく撹拌混合し、抄紙機により厚さ０．５ｍｍ、幅３０
０ｍｍ、長さ１００ｍの焼鈍分離材を作製した。各結合
材を用いた焼鈍分離材はいずれも複数個製造し、コイル
状に巻き取った。試験番号１２については、ＳｉＯ₂ の
長繊維を織布にし、ＴｉＯ₂ 粉末とスラッシュパルプを
混合した液を含浸させて、これを積層して作製した焼鈍
分離材を用いた。焼鈍分離材の寸法は上記の寸法と同じ
にした。これらのコイル状に巻いた焼鈍分離材は、図１
に示すコイル処理設備を用いて素材鋼板間に巻き込ん
だ。なお、本実施例では加熱装置３は使用しなかった。

【００７８】素材鋼板に焼鈍分離材を巻き込んだコイル
状の積層体は、炉内寸法：幅６０ｃｍ、奥行き９０ｃ
ｍ、高さ６０ｃｍ、排気速度：６００リットル／秒（公称
値）のロータリー式真空ポンプを備えた真空焼鈍炉に装
入し、１０^-2Ｔorr の真空中で１℃／分の加熱速度で１
０７５℃まで昇温し、２４時間の均熱をおこなった。均
熱終了後同じ真空雰囲気中で室温まで炉内で冷却した。
その後、コイル巻き戻し装置を利用して焼鈍済のコイル
を展開し、焼鈍分離材を除去し、結晶集合組織測定用の
試験片を採取した。

【００７９】（比較例１）実施例１に記載したのと同様
の素材鋼板を使用し、図１に示すコイル処理装置におい
て、一体成形した焼鈍分離材を使用しないで、有機質結
合材を含有しない焼鈍分離材を篩を用いて素材鋼板表面
に堆積させてコイル状に巻取った。これらのコイルは実
施例１に記載したのと同じ条件で真空焼鈍し、コイル巻
き戻し装置を利用して焼鈍済のコイルを展開し、焼鈍分
離材を除去し、結晶集合組織測定用の試験片を採取し
た。

【００８０】素材鋼板間に巻き込まれた反応促進材の充
填密度は、焼鈍分離材作製時に使用した反応促進材の使
用量と鋼板の面積から計算した。結合材の含有量は、焼
鈍分離材を成形する前後の重量差を求め、乾燥後の焼鈍
分離材の重量に対する割合を計算した。

【００８１】作業の状況と積層体の仕上がり状況を以下
の基準で判定した。

【００８２】コイルの外観形状：外観形状が良好なもの
は○、巻緩み巻き乱れがひどくて以降の作業に支障が生
じた場合を×とした。

【００８３】作業性：通常の鋼板巻取時と同程度の作業
性で焼鈍分離材の巻き込みが可能であった場合は○、す
べりが生じて巻取作業が円滑におこなえなかった場合を
×とした。

【００８４】反応促進材の保持状況：鋼板間からの脱落
がなければ○、反応促進材が鋼板間から脱落した場合を
×とした。

【００８５】結晶集合組織測定用の試験片は、板幅の中
央部から採取した３０ｍｍ×３０ｍｍの小片である。こ
れらの小片の板厚の２／５の位置においてＸ線回折法に
よる積分強度測定を行い、｛２００｝面反射の積分強度
を、ランダム試料に対する倍率として求めた。

【００８６】表２に焼鈍分離材の構成内容、および、積
層体の外観形状、作業性、反応促進材の保持状況、焼鈍
後の鋼板の結晶集合組織等を示した。

【００８７】

【表２】

【００８８】表２の試験番号１〜９に示されているよう
に、本発明の焼鈍分離材は、いずれも連続的にコイルへ
巻き込み、鋼板と焼鈍分離材を積層してコイルとするこ
とができた。また、いずれも強い｛１００｝集合組織が
形成されていた。

【００８９】有機質結合材の量が多かった試験番号１０
および１１では、コイルの外観形状や作業性は良好であ
ったが、｛１００｝集合組織がやや弱かった。これは、
焼鈍中に分解、昇華した有機物が鋼板コイルの層間から
十分には抜け切れず、ＭＲＤ法の表面化学反応がやや阻
害されたためと考えられる。

【００９０】長繊維のＳｉＯ₂ にパルプを結合材とし、
さらにＴｉＯ₂ 粉末を混入させた焼鈍分離材を用いた試
験番号１２においても、焼鈍後の鋼板には強い｛１０
０｝集合組織が形成されていた。しかし、長繊維のＳｉ
Ｏ₂ による織布製の焼鈍分離材は、他の実施例で使用し
た短繊維製の焼鈍分離材に比較して著しく高価であった
ので、この方法は大規模な工業生産には不適と判断され
た。

【００９１】ＴｉＯ₂ 粉末は、その分子構造によってア
ナターゼ型とルチル型があるが、脱炭および脱マンガン
の効率にはこれらＴｉＯ₂ の分子構造の違いの影響は認
められなかった。

【００９２】有機質結合材を使用しなかった試験番号１
３〜１５では、焼鈍分離材巻き込み作業時に鋼板間でス
リップが生じ、コイルの巻き乱れや反応促進材の脱落が
生じ、焼鈍分離材の巻き込み作業性がよくなかった。ま
た、これらのコイルを焼鈍した結果得られた鋼板の｛１
００｝集積度は極めて弱いものであった。

【００９３】（実施例２）実施例１と同じ溶鋼から同様
の条件で、熱間圧延、冷間圧延して、厚さ０．３５ｍ
ｍ、幅３００ｍｍ、長さ１００ｍの素材鋼板を複数コイ
ル製造した。反応促進材としてのＳｉＯ₂ およびＴｉＯ
₂ と、助剤としてのＡｌ₂Ｏ₃その他の酸化物を種々の割
合で混合して高温溶解し、種々の組成の繊維状物質を作
製した。繊維の長さは約５ｍｍであり、その平均直径は
３〜５μｍであった。これらの反応促進材と有機質結合
材の構成からなる、厚さ０．５ｍｍ、幅３００ｍｍ、長
さ１００ｍの焼鈍分離材を抄紙法で製造しコイル状に巻
いた。

【００９４】これらの素材鋼板と焼鈍分離材のコイル
を、図１に示すコイル処理装置を用いて鋼板のコイルに
焼鈍分離材を巻き込んで積層体を作製した。加熱装置３
は使用しなかった。これらの積層コイルは実施例１に記
したのと同様の条件で真空焼鈍し、雰囲気中で室温まで
炉内で冷却した。その後実施例１に記したのと同様の方
法で焼鈍済のコイルを展開し、焼鈍分離材を鋼板から除
去し、結晶集合組織測定用の試験片を採取し、Ｘ線回折
法による積分強度測定をおこなった。

【００９５】これらの試験条件および評価結果を表３に
示した。

【００９６】

【表３】

【００９７】表３の試験番号２１〜２８の結果に示され
ているように、Ａｌ₂Ｏ₃その他の酸化物を助剤として含
有する場合でも良好な結果が得られた。しかし助剤とし
てはＣａＯを含有しないか、含有してもその含有量が少
ない方が集合組織の集積度が高く良好であった。また、
ＣａＯ含有量が多くＴｉＯ₂ 含有量が少なかった試験番
号２８、ＴｉＯ₂ を含有しなかった試験番号２９などは
｛１００｝集積度が劣った。

【００９８】（実施例３）実施例１と同じ溶鋼から同様
の条件で、熱間圧延、冷間圧延して、厚さ０．３５ｍ
ｍ、幅３００ｍｍ、長さ１００ｍの冷間圧延鋼板を複数
コイル製造した。

【００９９】また、表４に示す反応促進材と有機質結合
材の構成からなる、厚さ０．５ｍｍ、幅３００ｍｍ、長
さ１００ｍの焼鈍分離材を製造しコイル状に巻いた。繊
維状物質として長さ５ｍｍ前後、平均直径が５μｍのＳ
ｉＯ₂ とＡｌ₂Ｏ₃とが混合されたムライト系の酸化物か
らなる短繊維を使用し、これに粒径１０μｍ前後のＴｉ
Ｏ₂ 粉末を用い、実施例１で使用したものと同様の有機
質結合材を用いて実施例１と同様の方法で焼鈍分離材に
成形した。

【０１００】これらの鋼板コイルと焼鈍分離材のコイル
を図１に示す焼鈍分離材用の加熱装置を設けたコイル処
理装置を用いて、鋼板のコイルに焼鈍分離材を巻き込ん
で積層した。この内の半数（試験番号２１、２２、２
３）は、還元性雰囲気保った加熱装置３に設けられたガ
スバーナーを用いて焼鈍分離材を３００〜４００℃に５
秒間加熱し、有機質結合材を分解除去した。残りの半数
（試験番号２４、２５、２６）は加熱装置３を使用せ
ず、有機質結合材を除去しなかった。巻取リール５で巻
取られた積層コイルは、いずれも巻緩みや巻き乱れがな
く、巻き姿が良好なコイルが得られた。

【０１０１】得られた積層体は、真空焼鈍炉にて１０^-2
Ｔorr の真空中で１０７５℃に２４時間保持する焼鈍を
おこない、焼鈍開始段階での真空度の測定と、焼鈍後の
炉内壁の目視検査を行った。用いた焼鈍炉は炉内寸法：
幅６０ｃｍ、奥行き９０ｃｍ、高さ６０ｃｍ、ロータリ
ーポンプの排気速度は６００リットル／秒（公称値）の真空
焼鈍炉であり、１０７５℃までの昇温速度は１℃／分で
おこなった。

【０１０２】結合材が焼鈍中に蒸発するために生じる炉
内の真空度の悪化度合い、悪化した真空度が１×１０^-2
Ｔorr に回復するまでに要した時間、焼鈍後の炉内壁の
汚れ状況の目視検査結果、および実施例１と同様に測定
した、｛１００｝集合組織の集積度測定結果等をまとめ
て表４に示した。

【０１０３】

【表４】

【０１０４】表４の評価結果欄に示されているように、
本実施例においては、いずれの焼鈍分離材でも集積度の
高い｛１００｝集合組織が発達していた。コイルへの巻
き込み直前に加熱処理を施し、過剰の有機質を除去した
焼鈍分離材を鋼板に巻き込んで焼鈍した場合には、真空
焼鈍炉内の真空度の悪化が軽減され、短時間で所定の真
空度に回復した。焼鈍炉の汚染も軽微であった。しか
し、加熱処理を施さず、板状に成形したままの焼鈍分離
材を鋼板に巻き込んで焼鈍した場合には、真空焼鈍炉内
の真空度の悪化が大きく、所定の真空度に回復させるの
に長時間を要した。また、焼鈍炉の汚染も多く、炉内に
は炭化物の固着も認められ作業後には真空装置などの手
入れが必要であった。

【０１０５】

【発明の効果】本発明の焼鈍分離材は脱炭や脱マンガン
促進酸化物を含有する一体成形品であり、容易に鋼板間
に巻き込み積層させることができる。この焼鈍分離材を
使用すれば、焼鈍分離材を巻き込んだ鋼板コイルの巻き
姿が良好であり、脱炭や脱マンガンが迅速かつ均一にお
こなえるので、集合組織の集積度が極めて高い珪素鋼板
を安定してかつ効率的に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋼板コイルに焼鈍分離材を巻き込む直前に焼鈍
分離材を加熱して過剰の有機質結合材を除去するのに好
適なコイル巻き戻し設備の概念を示す図である。

【図２】珪素鋼板の集合組織の例を模式的に示す図であ
る。

【符号の説明】

１・・・焼鈍分離材、２・・・素材鋼板、３・・・加熱
装置、４・・・焼鈍分離材巻出し用リール、５・・・巻
取リール、６・・・鋼板巻出し用リール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】脱炭促進酸化物または脱炭促進酸化物と脱
マンガン促進酸化物を含有する粉末状および／または繊
維状物質を有機質結合材を用いて一体に成形した珪素鋼
板用の焼鈍分離材。
【請求項２】重量％で、ＳｉＯ₂ ：２０％以上、Ａｌ₂
Ｏ₃：０〜６５％、ＴｉＯ₂ ：０〜６５％を含有し平均
直径が２０μｍ以下である繊維状物質を１５％以上含有
する請求項１に記載の焼鈍分離材。
【請求項３】重量％で、粉末状のＴｉＯ₂ を１５〜６０
％含有する請求項１または２に記載の焼鈍分離材。
【請求項４】請求項１、２、または３に記載の焼鈍分離
材と素材鋼板とを交互に積層して焼鈍する磁気特性に優
れた珪素鋼板の製造方法。
【請求項５】焼鈍分離材を加熱し、焼鈍分離材に含有さ
れている有機質結合材の一部または全部を分解除去した
後、素材鋼板間に積層することを特徴とする請求項４に
記載の珪素鋼板の製造方法。