JPS63162814A - 鉄損劣化の少ない薄手方向性けい素鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、板厚が０．１０〜０．２５１＠の薄手方向性
けい素鋼板の製造方法に係り、特に焼鈍分離剤中のチタ
ン化合物量と最終仕上焼鈍時の冷却速度を制限すること
により、鉄損劣化の少ない薄手方向性けい素鋼板の製造
方法に関する。

〈従来の技術〉 従来から、方向性けい素鋼板は、主として変圧器その他
の電気機器の鉄芯材料として用いられ、その磁気特性が
優れていること、特にＷ＋？１５６で代表される鉄損特
性の低いことが要求されている。

この鉄損が大きいと、エネルギーの損失が大であり、熱
として無駄に放散される。したがっ°ζ、省エネルギー
の観点から、この損失を少なくした低鉄損の鉄芯材料へ
の要求は、年々高まりつつある。

ところで、前記鉄損は、主として渦電流損と履歴損から
なるが、最近の高磁束密度一方向性けい素鋼板では、渦
電流による損失が全体の７割を占めており・、鉄損の低
減には渦電流損を減少させることが最も効果的である。

この渦電流損を減少させる一つの方法として、けい素鋼
板中の電気抵抗を大きくすることが有効であり、現在の
製造工程においては、けい素鋼板を加工可能な範囲にま
でＳｉ含有量を増加して電気抵抗を高めたり、成品板厚
を極めて薄く加工して（このような処理をした鋼板を、
薄手方向性けい素鋼板と呼よ）、電気抵抗を高めるなど
の方法が工程的に採用されている。

このうち、成品の板厚を薄くす−る方法は、飲頃低減の
面でも最も有利で簡単であると考えられており、事実、
従来０．３５ｎおよび０．３０龍厚の成品が多く使用さ
れてきたが、今日では省エネルギーの見地から、０．２
３ｍ　、　０．２ＯＮ厚の製品がさかんに使用されるよ
うになっており、さらに、０．１８ｍ、０．１５■−と
より板厚の薄い鉄損の低い製品が求められるようになっ
てきている。

このような薄手方向性けい素鋼板は、鋼板のハンドリン
グと製造コストの制約から、多くは巻きコアと呼ばれる
小型の内鉄型鉄芯に用いられている。この巻きコアは、
製作途中の変形工程において機械的な外力を受けて歪を
生じ、磁気特性を劣化させるのでこの歪を回復する目的
で、通常８００℃前後で歪取り焼鈍を行うことが不可避
である。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかるに、この歪取り焼鈍を施した後も、鉄損が加工前
の素材の特性にまで回復しない事態がしばしば発生した
。歪取り焼鈍中の鉄損劣化については、例えば特公昭６
１−３１１６４号公報に記載されるように、りん酸塩系
皮膜でコーティング処理された０、３ＯＮ厚の一方性け
い素鋼板は、最終仕上焼鈍の純化段階で鋼中から排除さ
れたＳ、Ｓｅが歪取り焼鈍中に鋼中に再析出することに
よって鉄損を劣化させるため、このＳ、Ｓｅ含有量に応
じて歪取り焼鈍温度を下げることによって鉄損劣化を最
小限におさえるという方法が開示されている。

しかし、板厚がさらに薄り０．１０〜０．２５ｍｍの１
方向性けい素鋼板においては、歪取り焼鈍における鉄損
劣化幅が非常に大きく、焼鈍温度を低下させても劣化が
少しも改善されないといった現象がみとめられており、
この劣化が変圧器としての素材特性を最大限に発揮でき
ない原因であって、板厚の薄手化による鉄損向上のメリ
ットを相殺してしまうという大きな問題がある。

本発明は、上記のような事情に鑑みなされたものであっ
て、歪取り焼鈍による鉄損劣化の少ない薄手方向性けい
素鋼板の製造方法を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は、１次再結晶の抑制剤として、ＭｎＳ　。

ＭｎＳｅ、　　Ａｍ！Ｎ　、　ＢＮのうち少なくとも１
種を含有する方向性けい素鋼熱延板を、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って板厚を０．
１０〜０．２５ｍ５にした後、脱炭焼鈍を施し、ついで
チタン化合物を含有する焼鈍分離剤を塗布してから最終
仕上焼鈍を施すことによって、薄手方向性けい素鋼板を
製造するにあたり、前記焼鈍分離剤を塗布するときのチ
タン化合物付着量と、前記最終仕上焼鈍時における冷却
速度との関係を、下記条件とすることを特徴とする鉄損
劣化の少ない薄手方向性けい素鋼板の製造方法。

Ｘ　≧０．０２０ Ｘ−Ｙ≦３．０ ただし、Ｘ；チタン化合物の綱板１ｒｒｌ当たりの両面
のＴｉｔＡ算付着貸 付着量　／　ｒｒｆ） Ｙ−最終仕上焼鈍時における冷却 速度（℃／ｈ） である。

〈作　用〉 本発明者らは、加工歪を受けた薄手方向性けい素鋼板の
歪取り焼鈍による鉄損劣化の原因を究明するために、鋭
意検討し調査を行った。その結果、焼鈍分離剤中に添加
または混入している化合物のうち、特にＴｉＯ□などの
Ｔｉ化合物が最終仕上焼鈍中に分解し鋼中に侵入後、純
化焼鈍後の冷却時にＴｉＮ　、　Ｔｉｃ等として、鋼中
に微細に多数析出していることを発見した。これら微細
析出物は、転位の移動を妨げるために歪取り焼鈍による
加工歪の回復を困難にし、また歪取り焼鈍時に鋼中にも
どったインヒビターの好適な再析出サイトとして働くた
め、コアの鉄損特性劣化を招いていることがわかった。

ところで、これらチタン化合物は、特公昭２５−２８５
８号公報、特公昭５１−１２４５１号公報、特開昭５０
−１４５３１５号公報もしくは、特公昭５９−１８５７
８１号公報などに開示されるとおり、従来から方向性け
い素鋼板のフォルステライト絶縁皮膜を安定的に生成さ
せる目的で添加されているものである。

この焼鈍分離剤中のＴｉ量を低減すれば、鉄損劣化が軽
減できるのは明らかであるが、本発明者らは、板厚が薄
い鋼板の場合、鋼板を湾曲させる際に絶縁皮膜に加わる
応力が小さいことに注目して゛検討した結果、板厚が０
．２５ｍｍ以下の薄手方向性けい素鋼板の場合、焼鈍分
離剤中に添加するＴｉ化合物量は、従来必要とされてい
る量に対して非常に少ない量でも皮膜特性が確保できる
ことがわかった。加えて、本発明者らは最終仕上焼鈍後
半の純化焼鈍からの冷却速度が、ＴｉＮ、　　ＴｉＣ等
微細析出物の析出サイズに大きな影響を及ぼしているこ
と、析出物をオストワルド成長させてその粒子数を減少
させれば転位の移動に及ぼす影響が急減することに注目
して実験を行った。その結果、チタン付着量と冷却速度
の積が一定量以下であるとき、皮膜特性を確保しつつ、
コアの鉄損劣化も無視できるレベルに抑えることができ
ることを見出したのである。

以下に、本発明をさらに詳細に説明する。

この発明の出発素材には、従来公知の一方向性けい素鋼
素材成分を用いて、従来公知の製鋼方法、例えば転炉、
電気炉などによって製造し、さらに造塊−分塊法、また
は連続鋳造法などによってスラブとし、これを１２７０
−１４５０℃に高温加熱してインヒビターを解離固溶さ
せた後、熱間圧延によって１．０〜３．５０厚にした熱
延板を用いればよい。

この熱延板は、Ｓｉを２．０〜４．０％程度含有する組
成であるのが好ましい、この理由は、Ｓｔが２％未満で
は鉄損の劣化が大きく、また４％を超えると、冷間加工
性が劣化するからである。その他の成分については、方
向性けい素鋼素材成分であればいずれも適用可能である
が、ゴス方位に強く集積した２次再結晶を発達させるた
めのインヒビターとして、ＭｎＳ　、　ＭｎＳｅ　、　
　Ａ　１２　ＮあるいはＢＮなどから選ばれる１種以上
を公知の範囲で鋼中に含ませることが最適である０次に
、この熱延板に１回もしくは中間焼鈍をはさむ２回の冷
間圧延を施し、板厚が０．２２　ｍ、０．１７醜■およ
び０．１２龍の３水準の供試材を作成した。ここで、板
厚としては、薄手方向性けい素鋼板用として０．ｌＯ〜
０．２５龍の範囲が対象である。ついで、これらの供試
材に７５０℃の脱炭可能な温水素雰゛囲気による１次再
結晶焼鈍を施してから、焼鈍分離剤としてＴｉＯ□を添
加したＭｇＯスラリーを塗布した。供試材の両面のＴｉ
の付着量は、ｌｒ＋？当たりで５ｍｇ、１０ｍｇ、　２
０ｍｇ、３０１１ｇ、　５０ｍｇ。

１００Ｂ、２００鳳ｇおよび３００Ｂ１ｇの８水準に調
整した。

つづいて、仕上純化焼鈍を施し、純化焼鈍後の冷却速度
を２０℃／　ｈ　、　３０℃／ｈ、５０℃／ｈおよび１
００℃／ｈの４水準として冷却した。その後、ガラスコ
ーテイング膜を被覆して供試材の製品板厚をそれぞれ０
．２３ｍ、０．１８ｍ、０．１３ｍとしたのち、絶縁皮
膜の曲げ密着性を調べた。その調査結果を第１図に示す
、この図から明らかなように、Ｔｉの１ｄ当たりの付着
量が、２０ｍｇより少ない領域では、曲げ密着性が大幅
に劣化しているが、冷却速度による差はないことがわか
る。

次に、板厚０．１７ｍの供試材について、上記と同様の
処理を施して製品板厚０．１８ｆｌとした後、８００℃
で５時間の窒素気流中で歪取り焼鈍を施す前後の鉄損劣
化量ΔＷｌ　？／Ｓ。を調査した。その結果を第２図に
示す０図において、歪取り焼鈍によって鉄損が劣化する
場合には、正の値をとることになる。

また、図から明らかのように、歪取り焼鈍による鉄損劣
化を無視できる値（０，ＯＩＷ／に、程度）にするには
、Ｔｉの付着量が１００５ｇ／　ｒｒ１以下で、冷却速
度が３０℃／ｈ以下である必要があることがわかる。

第３図は、板厚０．１７１諺の供試材を用いた上記実験
時におけるＴｉ付着量に対する冷却速度の関係を調査し
た特性図である０図中の記号で、○印は特性良好（鉄損
劣化が０．ＯＩＷ／に＋ｒ以下）、・は鉄…劣化大、ま
た■は膜不良を表わす。この図から明らかなように、前
記の歪取り焼鈍による鉄損劣化の無視できる値（０，０
１１＋ｌ／ｋｇ程度）にするには、Ｔｉの付着量をＸ　
（ｍｇ／ｍ）　、冷却速度をＹ　（℃／ｈ）とすると、
Ｘ−Ｙ≦３．０（第３図の直線より左の領域）とする必
要があることがわかる。また、Ｔｉ付付着量色、２０ｍ
ｇ以上必要であることもわかる。

ここで、上記の特性を考察してみると、次のことがいえ
る。まず、Ｔｉ付着％ｉＸの下限は、フォルステライト
皮膜の安定形成に必要であるためで、０．０２０未満で
は著しく皮膜の密着性が損われると考えられる。一方、
Ｔｉ付付着量色冷却速度Ｙとの積が、３．０を超す場合
、つまりＴｉ付着量に対して冷却速度が大きい場合には
、鋼中へ侵入し純化焼鈍中は固溶しているＴｉが、冷却
中にＴｉＮやＴｉＣとして析出した後成長できないため
、微細な析出物が多数分散する。これらは、不純物とし
て磁気特性を劣化させるばかりでなく、転位の移動を妨
げるために歪取り焼鈍による加工歪の回復が困難になり
、鉄損が劣化すると考えられる。なお、ＸとＹの積を３
．０以下にするならば、Ｔｉ付着量が増加しても磁性へ
の影響はないが、冷却に長時間を要するようになるため
、経済的には好ましくない。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例について説明する。

重量％で、Ｃ：　　０．０７３％、　Ｓｉ　：　３．２
５％、Ｍｎ　：　　０．０６８％、　　ＡＩｔ：　　０
．０３０％、　Ｓ　：　０．０２４％、　Ｎ　：　０．
００８０％　残部Ｆｅからなるけい素鋼スラブを１３０
０℃に加熱した後、板厚２．３能にまで熱間圧延した。

この熱延板を１．３５ｍｍまで冷間圧延した。次いで、
１１２０℃で４分間の焼鈍を施した後、冷間圧延を行っ
て０．１７ｔｓの板厚に仕上げた。引き続き、８４０℃
で３分間湿水素雰囲気による脱炭焼鈍した後ＭｇＯを主
成分とする焼鈍分離剤を塗布する際、３等分しＭｇＯ中
にＴｉＯ□を添加し、ＭｇＯ塗布後の鋼板Ｉｎ（両面当
たりのＴｉ付着量が、ＯＢ、５０ｍｇ、　２００諺ｇと
なるように調整した。乾燥後、１２００℃で２０時間の
仕上げ焼鈍を行った。　１２００℃の焼鈍後、鋼板の冷
却を２等分し３０℃／ｈと１００℃／ｈの２水準をとっ
た。こうして出来上がった鋼板にコロイド状シリカ、り
ん酸アルミニウム、無水クロム酸系のコーティング処理
液を片面２μｍの膜厚となるように塗布し、８００℃で
１分間Ｎ、中で焼き付けた。引き続き８５０℃で５時間
の歪取り焼鈍を行い、歪取り焼鈍の前後で鉄損Ｗｌ’１
１５１１を測定し比較した。また、絶縁皮膜の曲げ密着
性を測定した。

歪取り焼鈍前後での鉄損劣化をΔＷとして第１表に示す
。

第１表 ＊）曲げ密着性φの判定基準； Ｏ；φ≦３０鶴 △；３０ｍ＜φ≦５０ｍ ×；５０寵くφ この表から明らかなように、本発明の範囲に入る鋼板随
３は鉄損劣化量ΔＷ、曲げ密着性とも優れていることが
わかる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、最終仕上焼鈍工
程前において塗布する焼鈍分離剤に含まれるチタン化合
物と、最終仕上焼鈍時における冷却速度との関係を規定
するようにしたので、歪取り焼鈍による鉄損劣化の少な
い薄手方向性けい素鋼板の製造が可能となり、省エネル
ギーの効果が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、曲げ密着性に及ぼすＴｉ付着量の影響を成品
板厚別に示した特性図、第２図は、ｏ、ｘｓｍｓ厚の製
品板の歪取り焼鈍による鉄損劣化に及ぼすＴｉ付着量の
影響を示した特性図、第３図は、０．１８鶴厚の製品板
の純化焼鈍後の冷却速度に及ぼすＴｉ付着量の影響を示
した特性図である。 特許出願人　　　　川崎製鉄株式会社 第　　１　　図 ０−−一成品板厚　０゜２３ｍｍ ◇・−・成品板厚　０．１８ｍｍ Δ、−１成品板厚　ｏ、ｔａｒ圃 第２図 Ｔｉ付着量　（ｍｇ／ば） 第　　３　　図 Ｔｉ付着量　（Ｉｎｇｉビ） ０・−・特性良好 ・−・−鉄損劣化 ｅ・−・−膜不良

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １次再結晶の抑制剤として、ＭｎＳ、ＭｎＳｅ、ＡｌＮ
   、ＢＮのうち少なくとも１種を含有する方向性けい素鋼
   熱延板を、１回もしくは中間焼鈍をはさむ２回以上の冷
   間圧延によって板厚を０．１０〜０．２５ｍｍにした後
   、脱炭焼鈍を施し、ついでチタン化合物を含有する焼鈍
   分離剤を塗布してから最終仕上焼純を施すことによって
   、薄手方向性けい素鋼板を製造するにあたり、前記焼鈍
   分離剤を塗布するときのチタン化合物付着量と、前記最
   終仕上焼鈍時における冷却速度との関係を、下記条件と
   することを特徴とする鉄損劣化の少ない薄手方向性けい
   素鋼板の製造方法。 Ｘ≧０．０２０ Ｘ・Ｙ≦３．０ ただし、Ｘ；チタン化合物の鋼板１ｍ＾２当たりの両面
   のＴｉ換算付着量（ｇ／ｍ＾２）Ｙ；最終仕上焼純時に
   おける冷却速度（℃／ｈ）