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技術 磁気特性および被膜特性に優れた方向性珪素鋼板の製造方法

出願人 JFEスチール株式会社
発明者 渡辺誠戸田広朗本田厚人
出願日 1999年6月18日 (21年0ヶ月経過) 出願番号 1999-171877
公開日 2001年1月9日 (19年5ヶ月経過) 公開番号 2001-003119
状態 特許登録済
技術分野 電磁鋼板の製造 軟質磁性材料
主要キーワード 最適温度範囲 被膜品 焼鈍パターン 粒成長速度 珪素鋼帯 コイル層間 保定温度 方向性珪素鋼
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2001年1月9日)のものです。
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図面 (5)

課題

磁気特性のみならず、被膜特性の安定した向上を図る。

解決手段

方向性珪素鋼板の製造に際し、MgO系焼鈍分離剤中に、Caを、CaO換算分離剤全体の 0.2〜0.9 wt%含有させると共に、最終仕上げ焼鈍工程において、 750〜950 ℃の温度で少なくとも5時間保持することによって二次再結晶させるものとし、その際、二次再結晶焼鈍中の保持温度T(℃)を、上記したCaO濃度〔CaO〕(%)との関係で、次式

830 −〔CaO〕×100 ≦T≦ 970−〔CaO〕×100

満足する範囲に制御する。

概要

背景

方向性珪素鋼板を製造するには、所定の成分組成に調整した鋼スラブを、熱間圧延し、必要に応じて熱延板焼鈍を施したのち、1回または中間焼鈍を挟む複数回の冷間圧延を施して最終板厚仕上げ、ついで脱炭焼鈍を施したのち、二次再結晶および純化のための最終仕上げ焼鈍を施すことが一般的である。ここに、二次再結晶とは、最終仕上げ焼鈍の際に、鋼中のインヒビターの作用により磁化容易軸圧延方向に揃った(110)[001]方位の粒すなわちゴス粒が優先的に成長する現象のことで、製品磁気特性に重要な役割を担っている。なお、上記した二次再結晶粒(ゴス粒)の成長には時間がかかるため、最終仕上げ焼鈍は長時間を必要とする。このため、鋼板焼付き防止を目的として、通常はかかる焼鈍に先立ち、鋼板表面にマグネシア主体とする焼鈍分離剤スラリー塗布する。

このマグネシアは、上記したような焼鈍分離剤としての役割の他に、最終仕上げ焼鈍に先んじて行われる脱炭焼鈍により鋼板表面に生成するSiO2を主体とする酸化層と反応することによって、フォルステライト(Mg2SiO4)被膜を形成させるという働きがある。また、このフォルステライト被膜は、上塗りされるリン酸塩絶縁コーティング地鉄部分とを密着させる一種バインダーとして働くだけでなく、それ自体が絶縁被膜として働き、さらには鋼板に張力を付与することによって磁気特性を改善する働きもある。従って、均一な厚みを持ち、鋼板との密着性のよいフォルステライト被膜を形成させることは極めて重要であり、その故、焼鈍分離剤の役割も大といえる。

また、焼鈍分離剤には、上述したことの他、鋼板の析出物の生成、成長挙動結晶粒の成長挙動を変化させて磁気特性に影響を及ぼす作用もある。たとえば、マグネシアをスラリー化する際、焼鈍分離剤中に持ち込まれる水分量が多すぎると最終仕上げ焼鈍中に鋼板が酸化されて磁気特性が劣化したり、被膜に点状欠陥が生成したりする。また、マグネシアに含まれる不純物が焼鈍中に鋼板に侵入することによって二次再結晶挙動が変化することなども知られている。従って、焼鈍分離剤の成分や配合割合粉体特性良否等は、方向性珪素鋼板の磁気特性および被膜特性を左右する重要な要因といえる。

このため、焼鈍分離剤の品質改良については、従来から種々の方法が提案、開示されている。例えば、特公昭56−15787 号公報には、マグシヤ中の不純物であるCaO成分量に応じてコイル内に持ち込まれる水分の量を管理することにより、被膜の密着性を改善する方法が開示されている。また、特許第2762111 号公報には、マグネシアを主成分とする焼鈍分離剤中にCaOとSを特定量添加することによって、良好なフォルステライト被膜を形成させる方法が開示されている。

このように焼鈍分離剤を改良することによって、ある程度まで被膜を改善することができるようになった。しかしながら、これらは最終仕上げ焼鈍中のコイル層間での雰囲気を調整する方法であるため、コイルの内巻側と外巻側、あるいは上部と下部といった局所的な部分に被膜欠陥が発生するという問題があった。また、最終仕上げ焼鈍中にコイルの局所的な部分での酸化性が高まる結果、少なくともその部分における磁気特性が低下してしまうという問題も発生した。

一方、磁気特性の改善のために、最終仕上げ焼鈍の温度パターンを改善する試みもなされていて、例えば特公昭63−20886 号公報には、珪素鋼帯コイルを所定条件均熱する均熱サイクル前期の温度を後期の温度よりも5℃以上高くする方法が、また特開平2−4925号公報には、5〜20時間を二次再結晶開始温度より高く保定し、引き続き二次再結晶開始温度あるいは二次再結晶開始温度よりも5〜15℃低い温度で均一保定するという方法が開示されている。

これらの方法はいずれも、磁気特性の改善技術としてそれなりの効果はあるけれども、操業中の雰囲気、温度条件等の微妙な変動によって被膜が劣化するという問題があった。とはいえ、被膜改善のために焼鈍分離剤を調節した場合には、磁気特性が劣化するという問題が生じていた。また、今後更に、省エネルギーによる電力ロスの低減を図る目的からも、被膜特性を劣化させることなしに磁気特性をさらに改善する必要が生じていた。

概要

磁気特性のみならず、被膜特性の安定した向上を図る。

方向性珪素鋼板の製造に際し、MgO系の焼鈍分離剤中に、Caを、CaO換算分離剤全体の 0.2〜0.9 wt%含有させると共に、最終仕上げ焼鈍工程において、 750〜950 ℃の温度で少なくとも5時間保持することによって二次再結晶させるものとし、その際、二次再結晶焼鈍中の保持温度T(℃)を、上記したCaO濃度〔CaO〕(%)との関係で、次式

830 −〔CaO〕×100 ≦T≦ 970−〔CaO〕×100

満足する範囲に制御する。

目的

この発明は、上記の実情に鑑み開発されたもので、焼鈍分離剤の成分および最終仕上げ焼鈍工程とくに二次再結晶焼鈍工程に工夫を加えることによって、磁気特性のみならず、被膜特性を安定して向上させ得る方向性珪素鋼板の新規な製造方法を提案することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

Si鋼スラブを、加熱後、熱間圧延し、ついで1回または中間焼鈍を挟む複数回の冷間圧延を施して最終板厚仕上げたのち、脱炭焼鈍を施し、ついで鋼板表面にMgO系焼鈍分離剤を塗布してから、二次再結晶焼鈍および純化焼鈍からなる最終仕上げ焼鈍を施す一連の工程よりなる方向性珪素鋼板の製造方法において、上記MgO系の焼鈍分離剤中に、Caを、CaO換算分離剤全体の 0.2〜0.9 wt%含有させると共に、最終仕上げ焼鈍工程において、 750〜950 ℃の温度で少なくとも5時間保持することによって二次再結晶させるものとし、その際、二次再結晶焼鈍中の保持温度T(℃)を、上記したCaO濃度〔CaO〕(%)との関係で、次式830 −〔CaO〕×100 ≦T≦ 970−〔CaO〕×100を満足する範囲に制御することを特徴とする、磁気特性および被膜特性に優れた方向性珪素鋼の製造方法。

請求項2

含Si鋼スラブを、加熱後、熱間圧延し、ついで1回または中間焼鈍を挟む複数回の冷間圧延を施して最終板厚に仕上げたのち、脱炭焼鈍を施し、ついで鋼板表面にMgO系の焼鈍分離剤を塗布してから、二次再結晶焼鈍および純化焼鈍からなる最終仕上げ焼鈍を施す一連の工程よりなる方向性珪素鋼板の製造方法において、上記MgO系焼鈍分離剤中に、Caを、CaO換算で分離剤全体の0.15〜0.7 wt%含有させると共に、最終仕上げ焼鈍工程において、 850〜1100℃の温度域における昇温過程で二次再結晶させるものとし、その際、上記温度域における昇温速度D(℃/h)を、上記したCaO濃度〔CaO〕(%)との関係で、次式9.5 −〔CaO〕×5≦D≦54−〔CaO〕×20を満足する範囲に制御することを特徴とする、磁気特性および被膜特性に優れた方向性珪素鋼の製造方法。

技術分野

0001

この発明は、変圧器その他の電気機器鉄心等に用いられる方向性珪素鋼板の製造方法に関し、特に焼鈍分離剤の成分と最終仕上げ焼鈍に工夫の加えることによって、磁気特性および被膜特性の一層の改善を図ろうとするものである。

背景技術

0002

方向性珪素鋼板を製造するには、所定の成分組成に調整した鋼スラブを、熱間圧延し、必要に応じて熱延板焼鈍を施したのち、1回または中間焼鈍を挟む複数回の冷間圧延を施して最終板厚仕上げ、ついで脱炭焼鈍を施したのち、二次再結晶および純化のための最終仕上げ焼鈍を施すことが一般的である。ここに、二次再結晶とは、最終仕上げ焼鈍の際に、鋼中のインヒビターの作用により磁化容易軸圧延方向に揃った(110)[001]方位の粒すなわちゴス粒が優先的に成長する現象のことで、製品の磁気特性に重要な役割を担っている。なお、上記した二次再結晶粒(ゴス粒)の成長には時間がかかるため、最終仕上げ焼鈍は長時間を必要とする。このため、鋼板焼付き防止を目的として、通常はかかる焼鈍に先立ち、鋼板表面にマグネシア主体とする焼鈍分離剤をスラリー塗布する。

0003

このマグネシアは、上記したような焼鈍分離剤としての役割の他に、最終仕上げ焼鈍に先んじて行われる脱炭焼鈍により鋼板表面に生成するSiO2を主体とする酸化層と反応することによって、フォルステライト(Mg2SiO4)被膜を形成させるという働きがある。また、このフォルステライト被膜は、上塗りされるリン酸塩絶縁コーティング地鉄部分とを密着させる一種バインダーとして働くだけでなく、それ自体が絶縁被膜として働き、さらには鋼板に張力を付与することによって磁気特性を改善する働きもある。従って、均一な厚みを持ち、鋼板との密着性のよいフォルステライト被膜を形成させることは極めて重要であり、その故、焼鈍分離剤の役割も大といえる。

0004

また、焼鈍分離剤には、上述したことの他、鋼板の析出物の生成、成長挙動結晶粒の成長挙動を変化させて磁気特性に影響を及ぼす作用もある。たとえば、マグネシアをスラリー化する際、焼鈍分離剤中に持ち込まれる水分量が多すぎると最終仕上げ焼鈍中に鋼板が酸化されて磁気特性が劣化したり、被膜に点状欠陥が生成したりする。また、マグネシアに含まれる不純物が焼鈍中に鋼板に侵入することによって二次再結晶挙動が変化することなども知られている。従って、焼鈍分離剤の成分や配合割合粉体特性良否等は、方向性珪素鋼板の磁気特性および被膜特性を左右する重要な要因といえる。

0005

このため、焼鈍分離剤の品質改良については、従来から種々の方法が提案、開示されている。例えば、特公昭56−15787 号公報には、マグシヤ中の不純物であるCaO成分量に応じてコイル内に持ち込まれる水分の量を管理することにより、被膜の密着性を改善する方法が開示されている。また、特許第2762111 号公報には、マグネシアを主成分とする焼鈍分離剤中にCaOとSを特定量添加することによって、良好なフォルステライト被膜を形成させる方法が開示されている。

0006

このように焼鈍分離剤を改良することによって、ある程度まで被膜を改善することができるようになった。しかしながら、これらは最終仕上げ焼鈍中のコイル層間での雰囲気を調整する方法であるため、コイルの内巻側と外巻側、あるいは上部と下部といった局所的な部分に被膜欠陥が発生するという問題があった。また、最終仕上げ焼鈍中にコイルの局所的な部分での酸化性が高まる結果、少なくともその部分における磁気特性が低下してしまうという問題も発生した。

0007

一方、磁気特性の改善のために、最終仕上げ焼鈍の温度パターンを改善する試みもなされていて、例えば特公昭63−20886 号公報には、珪素鋼帯コイルを所定条件均熱する均熱サイクル前期の温度を後期の温度よりも5℃以上高くする方法が、また特開平2−4925号公報には、5〜20時間を二次再結晶開始温度より高く保定し、引き続き二次再結晶開始温度あるいは二次再結晶開始温度よりも5〜15℃低い温度で均一保定するという方法が開示されている。

0008

これらの方法はいずれも、磁気特性の改善技術としてそれなりの効果はあるけれども、操業中の雰囲気、温度条件等の微妙な変動によって被膜が劣化するという問題があった。とはいえ、被膜改善のために焼鈍分離剤を調節した場合には、磁気特性が劣化するという問題が生じていた。また、今後更に、省エネルギーによる電力ロスの低減を図る目的からも、被膜特性を劣化させることなしに磁気特性をさらに改善する必要が生じていた。

発明が解決しようとする課題

0009

この発明は、上記の実情に鑑み開発されたもので、焼鈍分離剤の成分および最終仕上げ焼鈍工程とくに二次再結晶焼鈍工程に工夫を加えることによって、磁気特性のみならず、被膜特性を安定して向上させ得る方向性珪素鋼板の新規な製造方法を提案することを目的とする。

課題を解決するための手段

0010

さて、発明者らは、上記の目的を達成すべく、最終仕上げ焼鈍後の磁気特性および被膜特性に及ぼす焼鈍分離剤の成分および最終仕上げ焼鈍条件について種々検討を行った結果、焼鈍分離剤中に含有されるCaOの濃度によって被膜品質や磁気特性に最適な最終仕上げ焼鈍条件が変化すること、そして上記CaO濃度に応じて最終仕上げ焼鈍条件とくに二次再結晶焼鈍条件を適切に制御してやれば、磁気特性は勿論、被膜特性に優れた方向性珪素鋼板を安定して製造し得ることの知見を得た。この発明は、上記の知見に立脚するものである。

0011

すなわち、この発明の要旨構成は次のとおりである。
1.含Si鋼スラブを、加熱後、熱間圧延し、ついで1回または中間焼鈍を挟む複数回の冷間圧延を施して最終板厚に仕上げたのち、脱炭焼鈍を施し、ついで鋼板表面にMgO系の焼鈍分離剤を塗布してから、二次再結晶焼鈍および純化焼鈍からなる最終仕上げ焼鈍を施す一連の工程よりなる方向性珪素鋼板の製造方法において、上記MgO系の焼鈍分離剤中に、Caを、CaO換算分離剤全体の 0.2〜0.9 wt%含有させると共に、最終仕上げ焼鈍工程において、 750〜950 ℃の温度で少なくとも5時間保持することによって二次再結晶させるものとし、その際、二次再結晶焼鈍中の保持温度T(℃)を、上記したCaO濃度〔CaO〕(%)との関係で、次式
830 −〔CaO〕×100 ≦T≦ 970−〔CaO〕×100
満足する範囲に制御することを特徴とする、磁気特性および被膜特性に優れた方向性珪素鋼の製造方法(第1発明)。

0012

2.含Si鋼スラブを、加熱後、熱間圧延し、ついで1回または中間焼鈍を挟む複数回の冷間圧延を施して最終板厚に仕上げたのち、脱炭焼鈍を施し、ついで鋼板表面にMgO系の焼鈍分離剤を塗布してから、二次再結晶焼鈍および純化焼鈍からなる最終仕上げ焼鈍を施す一連の工程よりなる方向性珪素鋼板の製造方法において、上記MgO系焼鈍分離剤中に、Caを、CaO換算で分離剤全体の0.15〜0.7 wt%含有させると共に、最終仕上げ焼鈍工程において、 850〜1100℃の温度域における昇温過程で二次再結晶させるものとし、その際、上記温度域における昇温速度D(℃/h)を、上記したCaO濃度〔CaO〕(%)との関係で、次式
9.5 −〔CaO〕×5≦D≦54−〔CaO〕×20
を満足する範囲に制御することを特徴とする、磁気特性および被膜特性に優れた方向性珪素鋼の製造方法(第2発明)。

0013

上記した2つの発明のうち、第1発明は、主インヒビターとしてMnSe,MnS系を用いる場合に、一方第1発明は、主インヒビターとしてAlN系を用いる場合に特に好適である。

発明を実施するための最良の形態

0014

以下、この発明を由来するに至った実験結果について説明する。
C:0.045 wt%、Si:3.25wt%、Mn:0.07wt%、Se:0.02wt%およびSb:0.02wt%を含み、残部は実質的にFeよりなる珪素鋼スラブを、1380℃で30分加熱後、熱間圧延により 2.2mmの板厚にしたのち、1050℃, 1分間の中間焼鈍を挟む2回の冷間圧延により最終板厚:0.23mmの冷延板に仕上げた。ついで、 800℃で2分間の脱炭焼鈍を施してから、焼鈍分離剤を塗布し、乾燥させた。ここで、焼鈍分離剤は、主剤として平均粒径が 0.8μm で、CaOをそれぞれ 0.4,0.6, 0.8wt%含有させたマグネシアと、これらのマグネシアに対して添加剤としてTiO2を5wt%、SrSO4 を3wt%添加したものを用い、分離剤全体としてのCaO濃度を0.37,0.56,0.74wt%とした。また、この時の塗布量は両面で15 g/m2 であり、水和は25℃で20分間行った。

0015

その後、最終仕上げ焼鈍として、 700℃から 980℃までの種々の温度で50時間保持したのち、該温度から1150℃までを30℃/hの速度で昇温し、引き続き1200℃で10時間の純化焼鈍を行った。かくして得られた各鋼板の鉄損特性W17/50 (W/kg)について調査した結果を、保定温度との関係で図1に示す。

0016

同図から明らかなように、CaOの濃度によって保持温度の最適範囲が変化していて、この実験では、CaO濃度が低くなるほど最適温度範囲高温側に移行している。

0017

このように、分離剤中のCaO濃度に応じて最終仕上げ焼鈍時の温度条件を変更することによって、良好な製品特性が得られる理由については、まだ明確に解明されたわけではないが、発明者らは次のように考えている。CaOは、最終仕上げ焼鈍時の被膜形成を抑える働きがある。従って、最終仕上げ焼鈍の二次再結晶粒発生段階でCaO濃度が高く、被膜形成が抑えられると、分離剤から放出された水分により最終仕上げ焼鈍中にインヒビターの酸化が起こり易くなる。このようにインヒビターの酸化の起こり易い条件下では、抑制力の劣化が促進されるので、保持温度を低温にしたり、昇温速度を遅くする方が、マトリックス粒との方位選択性の良い方位の揃ったゴス粒のみの二次再結晶には有利である。一方、CaO濃度が低く被膜形成が速い条件では、インヒビターの酸化が起こりにくく、抑制力が高温まで保持されるので、むしろ保持温度を高めたり昇温速度を速めた方が、ゴス粒の粒成長速度を高めて二次再結晶をし易くし、その結果、磁気特性が改善されるものと考えられる。

0018

またこの発明では、素材インヒビター成分に応じて、分離剤中のCaO濃度や最終仕上げ焼鈍パターンを適切に調整することが好ましい。通常、主インヒビターとしては、MnSやMnSeを用いる場合とAlNを用いる場合があるが、MnSやMnSeを主インヒビターとして用いる場合には、磁気特性を改善する上では、或る一定の温度で保持することが効果的である。しかしながら、この保持時間中に被膜形成が促進されることから、通常のCaO濃度では過酸化な被膜が生成し、被膜不良となる。従って、この場合には、分離剤中のCaO濃度を高めに設定して、上記の不利を回避することが好ましい。一方、主インヒビターとしてAlNを用いる場合は、昇温中に二次再結晶させることが磁気特性のためには有利であるが、この場合には被膜形成量が少なくなるため被膜の密着性が低下し易いという問題が生じる。従って、この場合には、分離剤中のCaOを低めに設定し被膜形成量を増やしてやることが有利である。

0019

上述したとおり、素材のインヒビター成分に応じて、適度なCaO濃度の分離剤を用いると共に、最終仕上げ焼鈍パターンを調整することにより、被膜特性を損なうことなしに、磁気特性を有利に改善することができる。

0020

以下、この発明に従う方向性珪素鋼板の製造方法をより具体的に説明する。この発明の素材である含Si鋼スラブとしては、C:0.02〜0.1 wt%およびSi:2.0 〜4.0 wt%を含有するスラブを用いる。Cは、α−γ変態により組織の改善を図るのに有用であるが、上記の範囲を外れた場合にはいずれも良好な集合組織が形成されない。また、Siは、鋼板の比抵抗を高め、鉄損を低減するのに必須の成分であるが、2.0 wt%に満たないと鉄損の低減効果が小さく、一方 4.0wt%を超えると冷延性が損なわれる。

0021

これらの成分の他に、磁化容易軸が圧延方向に高度に揃った二次再結晶粒を形成させるために必要なインヒビターを形成する成分を含有させる。かかるインヒビターとしては、AlN,MnSe,MnS等がよく知られていて、これらのインヒビターを単独または複合して使用することができる。ここに、主インヒビターとしてMnSおよび/またはMnSeを用いる場合には、Mnを0.01〜0.20wt%、Sおよび/またはSeを 0.005〜0.25wt%の範囲で含有させる。一方、AlNを主インヒビターとして用いる場合には、Alを0.01〜0.04wt%の範囲で含有させる。窒素は、製造工程途中で窒化させる方法と、製鋼時に予め窒素を含有させておく方法があるが、この発明ではどちらも可能であり、好適N含有量は40〜100 ppm である。というのは、N含有量が上記の範囲よりも低いとインヒビターとしての効果を発揮できず、一方高いと二次再結晶が不安定になるからである。

0022

また、これらの主インヒビターの他に、Cu,Sn,Cr,Sb,Ge,Mo,Te,Bi,PおよびV等を補助インヒビターとして用いることができる。これらの好適含有量は、総量で0.01wt%以上 0.2wt%以下である。また、これらの元素はそれぞれ単独使用、併用のいずれもが可能である。

0023

このようなスラブを、加熱後、常法に従い、熱間圧延ついで1回または中間焼鈍を挟む複数回の冷間圧延を施して最終板厚の冷延板に仕上げる。また、必要に応じて熱延板焼鈍を行うことも可能である。上記のようにして得た冷延板は、脱炭焼鈍を施したのち、焼鈍分離剤を塗布してから、最終仕上げ焼鈍を施す。

0024

この焼鈍分離剤としては、マグネシアを主剤として用いるが、かかる焼鈍分離剤中におけるCa濃度を調整することが、この発明の重要な要件の一つである。ここに、好適Ca濃度は、主インヒビター成分の違い(ひいては最終仕上げ焼鈍パターンの違い)によって最適範囲が異なり、主インヒビターとしてMnSまたは/およびMnSeを用いる場合には 0.2〜0.9 wt%(CaO換算)、一方主インヒビターとしてAlNを用いる場合には0.15〜0.7 wt%(同上)とする。というのは、主インヒビターとしてMnSまたは/およびMnSeを用いる場合に、Ca濃度がCaO換算で 0.2wt%に満たないと、前述したとおり、二次再結晶温度域での長時間の保持によって過酸化な被膜が生成して被膜不良となる。また、主インヒビターとしてAlNを用いる場合も、同様にCa濃度が低すぎると過酸化な被膜となり、不適切ではあるが、二次再結晶温度域での長時間保持がないのでMnSやMnSeを主インヒビターに用いる場合よりも下限値は低くすることができ、CaO換算で0.15wt%となる。

0025

一方、これとは逆にCaO濃度が高すぎると、どちらのインヒビターを用いる場合でも被膜形成量が低下して被膜不良となるが、主インヒビターとしてAlNを用いる場合は、MnS,MnSeを主インヒビターに用いる場合に比べて、二次再結晶温度域での長時間保持がないために上限値が厳しくなり、Ca濃度をCaO換算で 0.7wt%以下に抑えなければならない。また、MnS,MnSeを主インヒビターとして用いる場合は、上述の理由によりAlNを主インヒビターとして用いる場合よりも上限は高くすることができ、CaO換算で上限値は 0.9wt%である。なお、AlNとMnSやMnSeを併用する場合には、AlNの方が鋼板に及ぼす影響が強いので、主インヒビターをAlNと考えて、CaO濃度は0.15〜0.7 wt%の範囲とするのが好適である。

0026

なお、焼鈍分離剤中にCa化合物以外の添加剤を配合することによって、磁気特性や被膜特性をさらに改善することもできる。添加剤としては、Ti,Mn,Mg,Sn,Cu,Nb,Tl,Sr, Bi,Fe等の酸化物水酸化物および硫酸塩等が用いられる。適正量としては、マグネシア中において 0.5〜15wt%程度とするのが望ましい。これより少ないと、その添加効果に乏しく、一方多すぎるとコストアップとなるばかりか、かえって磁気特性や被膜の品質を不安定にするからである。

0027

このような焼鈍分離剤を、水で懸濁してスラリー化したのち、このスラリーを所定目付量に塗布し、乾燥させる。目付量は両面で4〜18 g/m2 程度とするのが望ましい。低すぎると被膜形成に必要なマグネシア量が足りなくなり、多すぎるとコストがかかる上に水和水分が多くなりすぎて磁気特性の劣化を招くからである。また、水和は通常5〜50℃の範囲で5分〜2時間程度で行われるが、この発明でもこの範囲内で行って差し支えない。

0028

さて、この発明のもう一つの主要な要件は、最終仕上げ焼鈍時における温度パターンを、インヒビター成分や分離剤中のCaO濃度に応じて調整することである。すなわち、主インヒビターとしてMnSやMnSeを用いる場合には、焼鈍分離剤中にCaをCaO換算で 0.2〜0.9 wt%含有させると共に、最終仕上げ焼鈍において、750〜950 ℃の温度で少なくとも5時間保持するものとし、その際における保持温度T(℃)を、上記CaO濃度〔CaO〕(%)に応じて、次式の関係
830 −〔CaO〕×100 ≦T≦ 970−〔CaO〕×100
を満足する範囲に制御するのである。一方、主インヒビターとしてAlNを用いる場合には、焼鈍分離剤中にCaをCaO換算で0.15〜0.7 wt%含有させると共に、最終仕上げ焼鈍工程中 850〜1100℃の温度域における昇温過程において、昇温速度D(℃/h)を、上記CaO濃度〔CaO〕(%)に応じて、次式の関係
9.5 −〔CaO〕×5≦D≦54−〔CaO〕×20
を満足する範囲に制御するのである。

0029

上記の関係は、インヒビターの抑制力と、被膜のインヒビター劣化を防ぐ保護性に応じて二次再結晶温度域を変更するために必要であり、いずれの場合も上限を外れると方位のずれた結晶粒が成長し、一方下限を外れると粒成長不足となって磁気特性の劣化を招く。なお、AlNとMnSやMnSeを同時に用いる場合には、AlNの方が鋼板に及ぼす影響が強いので、主インヒビターをAlNと考えて、昇温中に二次再結晶をさせ、昇温速度とCaO濃度との関係を前述の式の範囲内に制御することが好ましい。

0030

図2(a), (b)にそれぞれ、上記したような定温保持によって二次再結晶させる場合、および徐熱によって二次再結晶させる場合それぞれにおける最終仕上げ焼鈍のヒートサイクルを模式で示す。ここに、同図(a) に示したような定温保持処理の場合には、焼鈍雰囲気は乾N2雰囲気が好適であり、一方同図(b) に示したような徐熱処理の場合には、焼鈍雰囲気は(25N2+75H2)雰囲気が好適である。また、同図(a) の場合において、保持温度範囲を 750〜950 ℃の範囲に限定したのは、この範囲が保持処理によって二次再結晶を生じさせる好適温度範囲だからである。同様に、保持時間を少なくとも5時間としたのは、保持時間が5時間に満たないと十分な二次再結晶が生じないからである。一方、同図(b) の場合において、制御加熱を施すべき昇温温度域を 850〜1100℃の範囲に限定したのは、上記したところと同様、この範囲が二次再結晶が生じる好適温度域だからである。

0031

上記の二次再結晶焼鈍に引き続き、純化焼鈍を行うが、これは公知の方法に従えば良い。さらに、通常は、これら一連の処理後、絶縁張力コートを施し、平坦化焼鈍を行って製品に仕上げる。

0032

実施例1
C:0.06wt%,Si:3.29wt%,Mn:0.065 wt%,S:0.021 wt%およびCu:0.05wt%を含有し、残部は実質的にFeよりなる珪素鋼スラブを、1380℃に加熱し、熱間圧延により板厚:2.2 mmとしたのち、1000℃で1分間の中間焼鈍を挟む2回の冷間圧延により最終板厚:0.35mmの冷延板に仕上げた。ついで、湿水素雰囲気中で 800℃、2分間の脱炭焼鈍後、マグネシアを主体とする焼鈍分離剤中にCaOを0.15〜0.95wt%の範囲で含有させ、スラリー化したのち、鋼板表面に目付量:13 g/m2 (両面)の割合で塗布し、乾燥させた。その後、二次再結晶焼鈍として、乾N2雰囲気中にて 760℃と890 ℃の2条件で50時間保持した後、引き続き乾H2雰囲気中で1150℃、5時間の純化焼鈍を行った。かくして得られた鋼板の磁気特性および被膜特性について調査した結果を表1に示す。

0033

0034

表1に示したとおり、焼鈍分離剤中のCaO濃度と二次再結晶温度が、この発明の適正条件を満足する場合には、良好な磁気特性が得られ、また被膜特性も向上していた。

0035

実施例2
C:0.06wt%,Si:3.28wt%,Mn:0.07wt%,Al:0.021 wt%, N:80 ppm,Se:0.02wt%およびSb:0.025 wt%を含有し、残部は実質的にFeよりなる珪素鋼スラブを、1400℃に加熱し、熱間圧延により板厚:2.2 mmにしたのち、1050℃で2分間の中間焼鈍を挟む2回の冷間圧延により最終板厚:0.23mmの冷延板に仕上げた。ついで、湿水素雰囲気中で 820℃、2分間の脱炭焼鈍後、マグネシアを主体とする焼鈍分離剤中にTiO2:5wt%とCaOを0.12〜0.72wt%の種々の範囲で添加し、スラリー化したのち、鋼板表面に目付量:12 g/m2 (両面)の割合で塗布し、乾燥させた。その後、 850℃から1100℃までの温度域を種々の昇温速度で昇温して二次再結晶させ、引き続き乾H2雰囲気で1200℃, 10時間の純化焼鈍を行った。かくして得られた鋼板の磁気特性および被膜特性について調査した結果を表2に示す。

0036

0037

同表から明らかなように、焼鈍分離剤中のCaO濃度と昇温条件が、この発明の適正条件を満足する場合には、良好な磁気特性と被膜特性が併せて得られている。

0038

実施例3
表3に示すように成分組成が種々に異なる珪素鋼スラブを、1380℃℃で30分加熱後、熱間圧延を行って 2.2mmの板厚にしたのち、1050℃, 1分間の中間焼鈍を挟む2回の冷間圧延により0.23mmの最終板厚に仕上げた。ついで、湿水素雰囲気中で 800℃, 2分間の脱炭焼鈍後、マグネシア中にCaO:0.5 wt%、TiO2:6wt%および SrSO4:1wt%を含有させた焼鈍分離剤を、スラリー化してから、鋼板表面に目付量:15 g/m2 (両面)の割合で塗布し、乾燥させた。その後、二次再結晶焼鈍として 850℃から1100℃までを15℃/hと47℃/hの2条件で昇温し、引き続き乾H2雰囲気で1200℃, 5時間の純化焼鈍を行った。かくして得られた鋼板の磁気特性および被膜特性について調査した結果を表3に併記する。

0039

0040

同表に示したとおり、この発明に従う焼鈍パターンで処理することにより、公知の成分系において、良好な磁気特性と被膜特性の両者が得られている。

0041

実施例4
C:0.051 〜0.056 wt%,Si:3.38〜3.44wt%,Mn:0.060 〜0.066 wt%,Se:0.019 〜0.021 wt%およびSb:0.022 〜0.028 wt%を含有し、残部は実質的にFeよりなる各珪素鋼スラブを、1380℃に加熱後、熱間圧延により板厚:2.2 mmとしたのち、1000℃, 1分間の中間焼鈍を挟む2回の冷間圧延によって、最終板厚:0.30mmの冷延板に仕上げた。ついで、湿水素雰囲気中で 830℃, 2分間の脱炭焼鈍後、マグネシア中にCaO:0.40wt%およびTiO2:4.0 wt%を含有させた焼鈍分離剤を、スラリー化してから、鋼板表面に目付量:10 g/m2 (両面)の割合で塗布し、乾燥させた。その後、二次再結晶焼鈍として 760℃と860 ℃の2条件で50時間保持した後、引き続き乾H2雰囲気で1150℃、5時間の純化焼鈍を行った。かくして得られた鋼板の磁気特性および被膜特性について調査した結果を表4に示す。

0042

0043

同表から明らかなように、焼鈍分離剤中のCaO濃度に応じて二次再結晶温度をこの発明範囲に調整することにより、安定して磁気特性および被膜特性の向上を図ることができた。

0044

実施例5
C:0.05wt%,Si:3.24wt%,Mn:0.065 wt%,Se:0.021 wt%およびSb:0.022 wt%を含有し、残部は実質的にFeよりなる珪素鋼スラブを、1380℃に加熱し、熱間圧延により板厚:2.2 mmとしたのち、1000℃で1分間の中間焼鈍を挟む2回の冷間圧延により最終板厚:0.30mmの冷延板に仕上げた。ついで、湿水素雰囲気中で 800℃、2分間の脱炭焼鈍後、マグネシア中にCaOを0.05〜0.95wt%の種々の割合で含有させた焼鈍分離剤を、スラリー化してから、鋼板表面に目付量:13 g/m2 (両面)の割合で塗布し、乾燥させた。その後、二次再結晶焼鈍として 720〜980 ℃の各温度で50時間保持した後、引き続き乾H2雰囲気で1150℃、5時間の純化焼鈍を行った。かくして得られた鋼板の磁気特性および被膜特性について調査した結果を、焼鈍分離剤中のCaO濃度と二次再結晶焼鈍時の保持温度との関係で図3に示す。

0045

同図に示したとおり、二次再結晶焼鈍を一定温度での保持処理で行った場合、焼鈍分離剤中のCaO濃度が 0.2〜0.9 wt%の範囲で、かつ二次再結晶焼鈍中の保持温度T(℃)が上記CaO濃度との関係で、次式
830 −〔CaO〕×100 ≦T≦ 970−〔CaO〕×100
の関係を満足する場合に、優れた磁気特性と被膜特性の両者が併せて得られている。

0046

実施例6
C:0.07wt%,Si:3.44wt%,Mn:0.065 wt%,Al:0.02wt%, N:0.0085wt%, Bi:0.008 wt%, Se:0.021 wt%およびSb:0.022 wt%を含有し、残部は実質的にFeよりなる珪素鋼スラブを、1380℃に加熱し、熱間圧延により板厚:2.2mmにしたのち、1100℃で1分間の中間焼鈍を挟む2回の冷間圧延により最終板厚:0.20mmの冷延板に仕上げた。ついで、湿水素雰囲気中で 800℃、2分間の脱炭焼鈍後、マグネシア中にCaOを0.05〜0.93wt%の種々の割合で含有させた焼鈍分離剤を、スラリー化してから、鋼板表面に目付量:13 g/m2 (両面)の割合で塗布し、乾燥させた。その後、 850℃から1150℃までを 5.0〜55℃/hの種々の昇温速度で昇温して二次再結晶させ、引き続き乾H2雰囲気で1150℃, 5時間の純化焼鈍を行った。ついで、コロイド状シリカ燐酸マグネシウムを主成分とする絶縁コーティングを塗布、焼付けした後、プラズマジェットにより磁区細分化処理を施した。かくして得られた鋼板の磁気特性および被膜特性について調査した結果を、焼鈍分離剤中のCaO濃度と二次再結晶焼鈍時の昇温速度との関係で図4に示す。

0047

同図に示したとおり、二次再結晶焼鈍を徐熱処理で行った場合、焼鈍分離剤中のCaO濃度が0.15〜0.7 wt%の範囲で、かつ二次再結晶焼鈍中の昇温速度D(℃/h)が上記CaO濃度との関係で、次式
9.5 −〔CaO〕×5≦D≦54−〔CaO〕×20
の関係を満足する場合に、優れた磁気特性と被膜特性の両者が併せて得られている。

発明の効果

0048

かくして、この発明に従い、焼鈍分離剤中のCaO濃度に応じて二次再結晶条件を制御することにより、優れた磁気特性および被膜特性を併せ持つ方向性珪素鋼板を安定して得ることができる。

図面の簡単な説明

0049

図1CaO濃度に応じて良好な磁気特性が得られる保定温度の好適範囲が変化する状態を示した図である。
図2定温保持および徐熱によって二次再結晶させる場合における最終仕上げ焼鈍のヒートサイクルを示す模式図である。
図3二次再結晶焼鈍を一定温度での保持処理で行った場合に、磁気特性および被膜特性に及ぼす焼鈍分離剤中のCaO濃度および保持温度の関係を示した図である。
図4二次再結晶焼鈍を徐熱処理で行った場合に、磁気特性および被膜特性に及ぼす焼鈍分離剤中のCaO濃度および昇温速度の関係を示した図である。

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