JPS6324017A - 低鉄損一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） 一方向性けい素鋼板の電気・磁気的特性の改善、なかで
も鉄損の低減に係わる極限的な要請を満たそうとする近
年来の目覚ましい開発努力は、逐次その実を挙げつつあ
るが、その実施に伴う重大な弊害として、一方向性けい
素鋼板の使用に当たっての加工、組立てを経たのちいわ
ゆるひずみ取り焼鈍がほどこされた場合に、特性劣化の
随伴を不可避に生じて、使途についての制限を受ける不
利が指摘される。

この明細書では、ひずみ取り焼鈍のような高温の熱履歴
を経ると否とに拘わらず、上記要請を有利に充足し得る
新たな方途を招くことについての開発研究の成果に関連
して以下に述べる。

さて一方向性けい素鋼板は、よく知られているとおり製
品の２次再結晶粒を＋１１０）　＜００１＞　、すなわ
ちゴス方位に、高度に集積させたもので、主として変圧
器その他の電気機器の鉄心として使用され、電気・磁気
的特性として製品の磁束密度（Ｂｏ。

で代表される）が高く、鉄損（Ｌ７ｚｓ。値で代表され
る）の低いことが要求される。

この一方向性けい素鋼板は複雑多岐にわたる工程を経て
製造されるが、今までにおびただしい発明・改善が加え
られ、今日では板厚０．３０ｆｌの製品の磁気特性がＢ
、。１　、９０Ｔ以上、ＷＩＴ／Ｓ。１．０５Ｗ／ｋｇ
以下、また板厚０．２３＋ｕの製品の磁気特性がＢＩＧ
ｌ、８９Ｔ以上、ＷＢ／ｓ。０．９０誓／ｋｇ以下の超
低鉄損一方向性けい素鋼板が製造されるようになって来
ている。

特に最近では省エネの見地から電力損失の低減を特徴と
する請が著しく強まり、欧米では損失の少ない変圧器を
作る場合に鉄損の減少分を金額に換算して変圧器価格に
上積みする「ロス・エバリユエーション」　（鉄損評価
）制度が普及している。

（従来の技術） このような状況下において最近、一方向性けい素鋼板の
仕上げ焼鈍後の鋼板表面に圧延方向にほぼ直角方向での
レーザ照射により局部微小ひずみを導入して磁区を細分
化し、もって鉄損を低下させることが提案された（特公
昭５７−２２５２号、特公昭５７−５３４１９号、特公
昭５８−２６４０５号及び特公昭５８−２６４０６号各
公報参照）。

この磁区細分化技術はひずみ取り焼鈍を施さない、積鉄
心向はトランス材料として効果的であるが、ひずみ取り
焼鈍を施す、主として鉄心トランス材料にあっては、レ
ーザー照射によって折角に導入された局部微小ひずみが
焼鈍処理により解放されて磁区幅が広くなるため、レー
ザー照射効果がなくなるという欠点がある。

一方これより先に特公昭５２−２４４９９号公報におい
ては、一方向性けい素鋼板の仕上げ焼鈍後の鋼板表面を
鏡面仕上げするか又はその鏡面仕上げ面上に金属めっき
やさらにその上に絶縁被膜を塗布焼付けすることによる
、超低鉄損一方向性けい素鋼板の製造方法が提案されて
いる。

また特公昭５６−４１５０号公報においても鋼板表面を
鏡面仕上げした後、酸化物系セラミンクス薄膜を蒸着す
る方法が提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） 仕上焼鈍を経た一方向性けい素鋼板の表面に存在する酸
化物被膜を除去後、鋼板表面を鏡面化する方法として、
パフ、ブラシ等による機械研摩、化学的に表面を溶解さ
せる化学研摩および電気化学的に溶解させる電解研摩が
ある。このうち、機械研摩による場合、鋼板に歪を与え
ずに研摩することは難しく、またこの加工歪は歪取り焼
鈍によっても完全に除去できないため、鉄損は上昇する
。

したがって鉄損の低減を安定して実現するには、化学研
摩又は電解研摩による鏡面化が必要となる。

そこで鏡面処理による低鉄を員化に有利に適合する化学
研摩および電解研摩を提案することが、この発明の目的
である。

（問題点を解決するための手段） 発明者らは、２次再結晶焼鈍および純化焼鈍を経た後に
酸化物被膜を除去した素材を用い、鉄損減少が安定して
得られる鏡面化方法に関して検討したところ、高温状態
でリン酸溶液による化学研摩を行い、その後、リン酸−
クロム酸の混合溶液によって電解研摩を行うことが好適
であるとの結論を得た。

高温でのリン酸溶液による鋼板の化学研摩が可能である
こと（例えば、「電解研摩、化学研摩」、呂、日刊工業
新聞社（昭和３７年））は知られているが、該化学研摩
を方向性けい素鋼板の鏡面化処理に適用した場合、表面
の平滑度は著しく改善されるにもかかわらす鉄損の減少
はほとんど見られない。これは、表面に形成されるリン
酸鉄被膜の影響と考えられ、リン酸鉄被膜を溶解するこ
とができると言われるクエン酸などをリン酸中に添加し
ても完全にはリン酸鉄被膜が溶解できず、鉄を員の向上
は実現できない。

そこでリン酸・クロム酸の混合溶液を用いて、電解研摩
したところ、著しい鉄損向上が得られた。

これは、リン酸・クロム酸の混合溶液による電解研摩に
より、化学研摩時に残存したリン酸鉄被膜が完全に溶解
し、更なる研摩効果が顕現するからと考えられる。一方
リン酸・クロム酸の混合液によって目標とする研摩厚み
を電解研摩することはできるが、液価格が極めて高い。

したがってその使用を極力少なくすることが必要である
が、リン酸溶液のみで所望のほとんどの研摩が可能であ
リ、残部をリン酸・クロム酸の混合溶液で電解するため
、研摩コストの大幅な低減が達成されることも判明した
。

すなわち、この発明は、仕上げ焼鈍を経た一方向性けい
素鋼板につき、その表面酸化層を除去し、ついで鏡面研
摩を施してなる低鉄損一方向性けい素鋼板の製造方法に
おいて、上記鏡面研摩を、１５０〜１８０℃の温度領域
でリン酸溶液にて、鋼板片面につき１μｍ以上の研摩を
行う化学研摩および、該化学研摩の後に、リン酸とクロ
ム酸との混合溶液にて、鋼板片面につき０．１〜１μｍ
の研摩を行う電解研摩により行うことを特徴とする低鉄
損一方向性けい素鋼板の製造方法である。

（作　用） 次にリン酸溶液による化学研摩の条件について説明する
。

まず化学研摩の温度範囲を１５０〜１８０℃としたのは
、１５０℃未満では単なる酸洗状態が得られるのみで研
摩効果がなく、また１８０℃をこえると鋼板表面の平滑
度は向上するが局所的にエッチピットが発生して磁気特
性を劣化させるためである。

そして化学研摩での研γ厚みを鋼板片面で１μｍ以上と
した理由は、１μｍ１以上の研摩を行わないと鋼板表面
に濃化したインヒビター成分の除去が不完全となって鉄
損低減を実現できないからである。

またリン酸とクロム酸との混合溶液での電解研摩におけ
る研摩厚みについて、以下の実験結果に基づき説明する
。

Ｃ：　０．０４６すｔχ（以下単に％で示す）　、Ｓｉ
　：　３．２５％、Ｍｎ　：　０．０７５％、Ｍｏ　：
　０．０１６％、Ｓｅ　：　０．０１９％およびＳｂ　
：　０．０２６％を含有する組成になるけい素鋼スラブ
を、１３５０’ｃで４時間加熱後、熱間圧延して２．４
ｍｍ厚さの熱延板とした。ついで９５０°Ｃの中間焼鈍
を挟み２回の冷間圧延を施して０．２３ｇｍ厚の最終冷
延板とした。その後８２０“Ｃの湿水素中で脱炭を兼ね
る１次再結晶焼鈍を施した後、鋼板表面上にＭｇＯを主
成分とする焼鈍分離剤を塗布してから箱型炉において８
５０℃で５０時間の２次再結晶焼鈍ついで乾水素雰囲気
中で１２００℃、１０時間の純化焼鈍を施した。

その後焼鈍分離剤を除去後に平坦化焼鈍し、酸洗により
鋼板表面上のフォルステライト被膜を除去し実験用素材
とした。

この素材にリン酸溶液による化学研摩を行なうに当り、
その標準条件として、温度１８０℃、鋼板片面当りの研
摩厚みを５μｍと設定し、引続きリン酸−クロム酸混合
溶液で研摩時間を変えることにより電解研摩厚みを変化
させ、各々の条件での磁気特性、特に鉄損値を調べた。

その結果を表１に示す。なお板厚減少による鉄損低下の
効果は補正し、表面状態の影響が明らかとなるようにし
た。

表１かられかるように０．１μｍ以上の電解研摩厚で鉄
損低下が顕著に見られる。これはリン酸鉄の完全除去と
研摩効果とによるものと考えられる。

一方、１．０μｍを越えて電解研摩しても鉄損の改善効
果はほとんど変化しない。この結果から、電解研摩によ
る研摩厚みを鋼板片面当り０．１〜１μｍに限定した。

なお、仕上焼鈍板の表面酸化層除去は、酸洗、切除、研
削等いずれでもよいが、酸洗が好適である。

又、化学研摩でのリン酸溶液の好適濃度は７５〜９０％
であり、電解研摩での混合溶液の好適濃度はリン酸ニア
５〜９０％、クロム酸＝８〜１５％であり、好適電解条
件は温度：５０〜９０℃、電流：片面あたり１０〜１５
０Ａ／ｄｓ＋２である。

次にこの発明による、一方向性けい素鋼板の製造工程に
ついて説明する。

出発素材は従来公知の一方向性けい素鋼素材成分、例え
ば ■ｃ：ｏ、ｏ１〜０．０５％、　Ｓｉ　：　２．０が４
．０％、Ｍｎ　：　０．０１〜０．２％、　Ｍｏ　；　
０．００３〜０．１％、Ｓｂ　：　０．ＱＯ５〜０．２
％、　Ｓ又はＳｅの１種あるいは２種合計で、０．００
５〜０．０５％を含有する組成■Ｃ：　０．０１−０．
０８％、　Ｓｉ　：　２．０〜４．０％、Ｓ　：　０．
００５〜０．０５％、Ｎ　：　０．００１〜０．０１％
、Ｓｏｌ　　Ａｌ：　　０．０１〜０．０６％　　、Ｓ
ｎ　　：　　Ｏ，Ｏｌ　〜０．５　　％、　　　Ｃｕ　
　：　　Ｑ、０１〜０．３　　％、Ｍｎ　：　０．０１
〜０．２％を含有する組成■ｃ：ｏ、ｏｔ〜０．０６％
、　Ｓｉ　：　２．０〜４．０％、Ｓ　：　０．００５
〜０．０５％、Ｂ　：　０．０００３〜０．０００４％
、Ｎ　：　０．００１〜０．０１％、Ｍｎ　：　０．０
１〜０．２％を含有する組成 ■Ｃ：　０．０１〜０．０６χ、　Ｓｔ：　２．０〜４
．０％、Ｍｎ　：　０．０１〜０．２％ Ｓ又はＳｅの１種あるいは２種合計で０．００５〜ｏ、
ｏｓｘを含有する組成 の如きにおいて適用可能である 次に熱延板は８００〜１１００℃の均一化焼鈍を経て１
回の′冷間圧延で最終板厚とする１回冷延法か又は、通
常８５０℃から１０５０℃の中間焼鈍をはさんでさらに
冷延する２回冷延法にて、後者の場合最初の圧下率は５
０％から８０％程度、最終の圧下率は５０％から８５％
程度で０．１５１ｍから０．３５１１Ｉ厚の最終冷延板
厚とする。

最終冷延を終わり製品板厚に仕上げた鋼板は、表面脱脂
後７５０℃から８５０℃の湿水素中で脱炭・１次再結晶
焼鈍処理を施す。

その後鋼板表面にＡｊ２　ｚ０３＋Ｚｒ０ｚあるいはＴ
ｉ０ｚ。

ＭｇＯ等を主成分とする焼鈍分離剤を塗布する。この発
明の場合は、フォルステライトが形成される場合であっ
ても形成されない場合であっても適用可能である。仕上
げ焼鈍後のフォルステライト被膜を形成させないために
はＡ　ｌ　ｚＯ：＋等の不活性焼鈍分離剤の含有率を高
めることが必要である。

その後２次再結晶焼鈍を行うが、この工程は（１１０）
　＜００１＞方位の２次再結晶粒を充分発達させるため
に施されるもので、通常箱焼鈍によって直ちに１０００
’Ｃ以上に昇温し、その温度に保持することによって行
われる。

この場合（１１０１＜００１＞方位に、高度に揃った２
次再結晶粒Ｍｉ織を発達させるためには８２０℃から９
００℃の低温で保定焼鈍する方が有利であり、そのほか
例えば０．５〜１５°Ｃ／ｈの昇温速度の除熱焼鈍でも
よい。

２次再結晶焼鈍後の純化焼鈍は、飽水素中で１１００°
Ｃ以上で１〜２０時間焼鈍を行って、鋼板の純化を達成
することが必要である。

次にこの発明では、純化焼鈍後に鋼板表面の酸化物波■
りを硫酸、硝酸又は弗酸などの強酸により除去する。ま
たこの酸化物除去は機械研削により行ってもよい。

（実施例） Ｃ：　０．０４３％、Ｓｉ　：　３．３１％、Ｍｎ　：
　０．０７０％、Ｍｏ　：　０．０１５％、Ｓｅ　：　
０．０１８％およびＳｂ　：　０．０２５％を含有する
組成になるけい素鋼スラブを、１３５０℃で４時間加熱
後、熱間圧延して２．４酊厚さの熱延板とした。ついで
９５０℃の中間焼鈍を挟み２回の冷間圧延を施して０．
２３０厚の最終冷延板とした。

その後８２０℃の温水素中で脱炭を兼ねる１次再結晶焼
鈍を施した後、鋼板表面上にＦＩｇｏを主成分とする焼
鈍分離剤を塗布しコイルに巻取ってから箱型炉において
８５０℃で５０時間の２次再結晶焼鈍ついで乾水素雰囲
気中で１２００℃、１０時間の純化焼鈍を施した。

その後焼鈍分離剤を除去後に平坦化焼鈍し、酸洗により
鋼板表面上のフォルステライト被膜を除去した。

該鋼板を表２に示す各条件にてリン酸溶液による化学研
摩及びリン酸−クロム酸混合溶液による電解研摩を行い
、それぞれの鉄損を測定した結果を、表２に併せて示す
。

表２から、この発明に従う適合例が良好な鉄損値を示し
ていることがわかる。

なお表２における条件１３は、文献（「電解研摩・化学
研摩」、呂、日刊工業新聞社（昭和３７年））中に述べ
られるけい素鋼板の電解研摩方法（リン酸−クロム酸浴
、８　Ａ／ｄｍ”　、温度７０℃）により研摩を行なっ
た場合の鉄損であり、これに対しても適合例がすぐれて
いることがわかる。

（発明の効果） この発明によれば、一方向性けい素鋼板の低鉄損化に最
適な鏡面研摩処理を提供でき、低コストで鉄損の低減を
実現し得る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、仕上げ焼鈍を経た一方向性けい素鋼板につき、その
   表面酸化層を除去し、ついで鏡面研摩を施してなる低鉄
   損一方向性けい素鋼板の製造方法において、 上記鏡面研摩を、 １５０〜１８０℃の温度領域でリン酸溶液にて、鋼板片
   面につき１μｍ以上の研摩を行う化学研摩および、 該化学研摩の後に、リン酸とクロム酸との 混合溶液にて、鋼板片面につき０．１〜１μｍの研摩を
   行う電解研摩 により行うことを特徴とする低鉄損一方向性けい素鋼板
   の製造方法。