(57)【要約】【課題】高い磁束密度を保ったまま、ヒステリシス損による劣化のない高いレベルでの鏡面化を実現する方法について提案する。【解決手段】Ｃ：0.02〜0.08％以下、Si：2.5〜4.5％およびMn：0.03〜0.30％を含み、残部Feおよび不可避的不純物の成分組成を有する鋼素材に、１回または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延により最終板厚の冷延板とし、一次再結晶を兼ねた脱炭焼鈍を施してから焼鈍分離剤を塗布し、仕上焼鈍する一連の工程よりなる方向性電磁鋼板の製造方法であって、前記脱炭焼鈍後の鋼板表面における酸素目付量を0.8g/m２以下かつ残留Ｃ量を150ppm以下とするとともに、前記仕上焼鈍は500℃以上での圧力が10Pa以下である雰囲気で行う。【選択図】図１
2019085632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：0.02〜0.08％以下、
Si：2.5〜4.5％および
Mn：0.03〜0.30％
を含み、残部Feおよび不可避的不純物の成分組成を有する鋼素材に、１回または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延により最終板厚の冷延板とし、一次再結晶を兼ねた脱炭焼鈍を施してから焼鈍分離剤を塗布し、仕上焼鈍する一連の工程よりなる方向性電磁鋼板の製造方法であって、前記脱炭焼鈍後の鋼板表面における酸素目付量を0.8g/m２以下かつ残留Ｃ量を150ppm以下とするとともに、前記仕上焼鈍は500℃以上での圧力が10Pa以下である雰囲気で行う方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項２】
前記焼鈍分離剤は、少なくとも50％が、Mg、Al、Zr、Mn、CaおよびSrのいずれか１種または２種以上のケイ酸塩、Mg、Fe、Ca、Mn、Ni、Zr、Coのいずれか１種または２種以上のアルミン酸塩、およびこれらの複合酸化物である請求項１に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項３】
前記鋼素材は、前記成分組成に加えてさらに、質量％で、
Al：0.010〜0.040％および
Ｎ：0.003〜0.012％
を含有する請求項１または２に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項４】
前記鋼素材は、前記成分組成に加えてさらに、質量％で、
Se：0.003〜0.030％および
Ｓ：0.002〜0.030％
のいずれか１種または２種を含有する請求項１、２または３に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項５】
前記鋼素材は、前記成分組成に加えてさらに、質量％で、
Ni：0.01〜1.50％、
Cr：0.01〜0.50％、
Cu：0.01〜0.50％、
Ｐ：0.005〜0.20％、
Sb：0.005〜0.20％、
Sn；0.005〜0.50％、
Bi：0.005〜0.10％、
Mo：0.005〜0.10％、
Ｂ：0.0002〜0.0025％、
Te：0.0005〜0.010％、
Nb：0.001〜0.010％、
Ｖ：0.001〜0.010％、
Ti：0.001〜0.010％および
Ta：0.001〜0.010％
のうちから選ばれる１種または２種以上を含有する請求項１から４のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項６】
前記仕上焼鈍後の鋼板の表面における酸素目付量が0.5g/m２以下かつ残留Ｃ量が40ppm以下である請求項１から５のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として大型のモータや発電機の鉄心材料として用いられる、フォルステライト（Mg2SiO4）を主体とする下地被膜（グラス被膜）を有しない、鉄損が低くかつ磁束密度の高い方向性電磁鋼板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
方向性電磁鋼板は、主にトランスの鉄心材料として使用されることから、磁気特性に優れること、特に鉄損が低いことが強く求められている。そのため方向性電磁鋼板は、冷間圧延したSi含有鋼板に、一次再結晶焼鈍を兼ねた脱炭焼鈍を施し、MgOを主剤とする焼鈍分離剤を塗布した後、仕上焼鈍において二次再結晶を起こさせ、結晶粒を｛１１０｝＜００１＞方位（いわゆるゴス方位)に高度にそろえる方法で製造されている。上記仕上焼鈍には、二次再結晶と、最高1200℃程度の温度まで昇温する純化処理とを合わせて10日間程度を要するため、通常、コイルに巻いた状態で行うバッチ焼鈍により行われている。
【０００３】
上記仕上焼鈍中においては、脱炭焼鈍時に鋼板表面に形成されるSiO2を主体としたサブスケールと、脱炭焼鈍後に鋼板表面に塗布したMgOを主剤とする焼鈍分離剤とが、MgO＋SiO2→Mg2SiO4の反応を起こし、鋼板表面にガラス質のフォルステライト被膜が形成される。
【０００４】
この被膜は硬質であるため、電磁鋼板に剪断によるスリット加工や、打ち抜き加工を施してコアに成形する際に、金型が摩耗し易いことから、金型を頻繁に研磨したり交換したりする必要があった。このため、金型による打抜き性を向上させることも、方向性電磁鋼板の重要な課題となっていた。
【０００５】
さらに、近年、磁気特性を向上させる要求がさらに高まっているが、これを解決するために被膜−地鉄界面を平滑化させて粗面に起因した磁壁移動のピンニングをなくすという方法も鋭意検討されている。具体的には、フォルステライト被膜を極力形成させないことが必要とされ、そのための方法が多数提案されている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、焼鈍分離剤中に塩化物を添加する方法が、また、特許文献２には、脱炭焼鈍後の酸素目付量を低く抑えた上で、焼鈍分離剤の主剤にAl2O3を用いる方法が、それぞれ開示されている。さらに、特許文献３には仕上焼鈍中に低熱膨張性の被膜を形成させて、地鉄と被膜との間に働く応力で被膜を剥離させる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平09−49027号公報
【特許文献２】特開平08−269558号公報
【特許文献３】特開平10−8141号公報
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、仕上焼鈍の低温域で被膜が剥離するものの、その後の高温域で塩素イオンが系外に抜けた後に再度被膜形成反応が起こってしまうため、十分な鏡面化が得られないという問題が生じていた。また、AlNとかMnSといった鋼中のインヒビター成分が塩化物の影響を受けて劣化するために、二次再結晶挙動が変化し、高い磁束密度が得られないという問題もあった。さらに、仕上焼鈍時に有害な塩素ガスが排出されて、それがガス配管や炉体を損傷させたり、ガスの廃棄のための処理コストが増大するという問題も生じていた。
【０００９】
特許文献２に記載の方法は、上記した反応を抑制するためにAl2O3を用いているものの、実際はAl2O3が内部のSiO2と反応して薄い被膜が形成されて十分な鏡面化が得られなかったり、微細なAl2O3が鋼中に析出してヒステリシス損が劣化するという問題が生じていた。さらに、脱炭焼鈍時の酸素目付量を低く抑えるために焼鈍雰囲気の露点を低下させなければならないが、その際には脱炭も不良となってＣが最終製品まで残存し、これが磁気特性を時効劣化させるという問題もあった。
【００１０】
特許文献３に記載の方法は、一旦成膜したのちにその被膜が剥離するという過程を経るため、被膜の凹凸がそのまま地鉄表面に残り、ヒステリシス損が十分改善されないという問題があった。
【００１１】
これらの他にも、鏡面化のための多数の方法が提案されているが、いずれも上記のようなヒステリシス損の劣化や薄い被膜の残存などの問題が十分解決できたとは言い難い状況にある。しかも、近年の環境に対する関心の高まりから、磁気特性をさらに改善するために、様々な添加元素を鋼中に含有させる技術が開発されたり、環境規制の厳格化に伴い有害物質の使用や排出が厳しく規制されたり、省エネルギー推進のため、高級電磁鋼板の使用量が増えて、そのために大量ロットを処理する必要が生じ、仕上焼鈍コイルが大型化してコイル内での不均一性が増大するといった種々の環境変化が生じている。このような条件下では従来技術で鏡面化と高い磁束密度をコイル全長全幅で両立させることはさらに困難な状況となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、高い磁束密度を保ったまま、ヒステリシス損による劣化のない高いレベルでの鏡面化を実現する方法について提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
まず、本発明を開発する契機となった実験について説明する。
＜実験１＞
Ｃ：0.06質量％、Si：3.4質量％、Mn：0.07質量％、Al：0.03質量％、Ｎ：0.007質量％およびSe：0.02質量％を含有する鋼を溶製し、連続鋳造法で鋼スラブとした後、1400℃に加熱し、熱間圧延して板厚2.2mmの熱延板とし、1050℃×60秒の熱延板焼鈍を施した後、一次冷間圧延して中間板厚の1.7mmとし、1100℃×80秒の中間焼鈍を施した後、200℃の温間圧延により最終板厚が0.23mmの冷延板とした。
次いで、50vol％H2−50vol％N2、PH2O／PH2が0.35の湿潤雰囲気下で820℃×100秒保持する脱炭焼鈍を施した。このときの脱炭焼鈍後の酸素目付量は0.78g/m2、残留Ｃ量は90ppmであった。
その後、焼鈍分離剤としてコージェライト、2MgO・2Al2O3・5SiO2を用いて、これをスラリー状にして鋼板の表面に塗布、乾燥したのち、1200℃までを20℃/hで昇温して５時間保定する仕上焼鈍を施した。このときの仕上焼鈍の雰囲気は、常温でN２ガスパージした後減圧し、500℃〜1200℃の温度域で大気圧10５Paから0.01Paまで変更する調節を行った。かくして得られた仕上焼鈍後の鋼板の、酸素目付量（鋼板両面）、残留Ｃ量および磁束密度を測定した。その測定結果を、図１〜３に示す。
【００１４】
図１からわかる通り、仕上焼鈍の雰囲気圧力を下げていくと仕上焼鈍後の酸素目付量が低下して鏡面化するとともに、図２に示すように、脱炭も改善されてくる。特に、10Paよりも低くなると、図１に示す通り、膜なし鏡面材として満足なレベルまで酸素目付量が低下し、また図２に示す通り、残留Ｃ量も減少しＣの純化も促進される。その結果、図３に示すように、雰囲気圧力を10Pa以下にすることによって磁束密度も向上することになる。
【００１５】
この原因を解明するため、雰囲気圧力0.01Paと大気圧とで仕上焼鈍したサンプルについて、化学成分を分析した。このときの結果を表１に示す。大気圧では、元の成分と比べＮはむしろ高くなっている。Ｃ、AlおよびＯは低下しているが、その減量は小さい。これに対して、減圧した条件では、Ｃ、Ｎ、Alのいずれも10ppm以下となっており、Ｏも著しく低減している。従って、これらの不純物濃度が低下したことが磁気特性改善、表面被膜除去による鏡面化が実現する主原因といえる。
【００１６】
【表１】
2019085632.tif 000003
【００１７】
このように不純物濃度が低下した原因としては、本発明者らは以下の通りに考えている。
まず、窒素については大気圧ではむしろ増大しているが、これはパージしたN2ガスが仕上焼鈍中に鋼中に浸入したためと考えられる。しかし、減圧することにより、これらの浸入は抑えられ、さらに減圧すると、逆に鋼中から揮発して抜けていく。脱炭焼鈍で形成された酸化物についても同様に、減圧により揮発して表面から脱離していく。それとともに、低圧化においては、脱炭反応が促進されて脱炭反応が起こり、Ｃが低下する。これらにより、鏡面化と純化が両立される。
【００１８】
このような表面反応を起こすには、焼鈍分離剤が非反応性の物質であることが肝要である。従来用いられているMgOのようなものであれば、表面にMg2SiO4を形成して脱窒や脱炭の障害になる。非反応性の分離剤としては、例えばケイ酸塩、アルミン酸塩のような物質が挙げられる。これらを用いることにより表面に被膜が形成されず、鋼中のＣやAl等の拡散速度の低下は抑えられる。さらに、減圧下での仕上焼鈍と組み合わせることにより、これらの元素が表面に容易に排出される結果、純化が達成されるのである。
本発明は、以上の実験結果に基づくものであり、その要旨は、次のとおりである。
【００１９】
１．質量％で、
Ｃ：0.02〜0.08％以下、
Si：2.5〜4.5％および
Mn：0.03〜0.30％
を含み、残部Feおよび不可避的不純物の成分組成を有する鋼素材に、１回または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延により最終板厚の冷延板とし、一次再結晶を兼ねた脱炭焼鈍を施してから焼鈍分離剤を塗布し、仕上焼鈍する一連の工程よりなる方向性電磁鋼板の製造方法であって、前記脱炭焼鈍後の鋼板表面における酸素目付量を0.8g/m２以下かつ残留Ｃ量を150ppm以下とするとともに、前記仕上焼鈍は500℃以上での圧力が10Pa以下である雰囲気で行う方向性電磁鋼板の製造方法。
ここで、前記酸素目付量は、鋼板の表裏両面での酸素目付量の合計である。
【００２０】
２．前記焼鈍分離剤は、少なくとも50％が、Mg、Al、Mn、Zr、CaおよびSrのいずれか１種または２種以上のケイ酸塩、Mg、Fe、Ca、Mn、Ni、Zr、Coのいずれか１種または２種以上のアルミン酸塩、およびこれらの複合酸化物である前記１に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【００２１】
３．前記鋼素材は、前記成分組成に加えてさらに、質量％で、
Al：0.010〜0.040％および
Ｎ：0.003〜0.012％
を含有する前記１または２に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【００２２】
４．前記鋼素材は、前記成分組成に加えてさらに、質量％で、
Se：0.003〜0.030％および
Ｓ：0.002〜0.030％
のいずれか１種または２種を含有する前記１、２または３に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【００２３】
５．前記鋼素材は、前記成分組成に加えてさらに、質量％で、
Ni：0.01〜1.50％、
Cr：0.01〜0.50％、
Cu：0.01〜0.50％、
Ｐ：0.005〜0.20％、
Sb：0.005〜0.20％、
Sn；0.005〜0.50％、
Bi：0.005〜0.10％、
Mo：0.005〜0.10％、
Ｂ：0.0002〜0.0025％、
Te：0.0005〜0.010％、
Nb：0.001〜0.010％、
Ｖ：0.001〜0.010％、
Ti：0.001〜0.010％および
Ta：0.001〜0.010％
のうちから選ばれる１種または２種以上を含有する前記１〜４のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【００２４】
６．前記仕上焼鈍後の鋼板の表面における酸素目付量が0.5g/m２以下かつ残留Ｃ量が40ppm以下である前記１から５のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、フォルステライト（Mg2SiO4）を主体とする下地被膜を有しない、鉄損が低くかつ磁束密度の高い方向性電磁鋼板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】仕上焼鈍の雰囲気圧力と酸素目付量との関係を示す図である。
【図２】仕上焼鈍の雰囲気圧力と残留Ｃ量との関係を示す図である。
【図３】仕上焼鈍の雰囲気圧力と磁束密度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、本発明の方向性電磁鋼板の製造方法について説明する。
まず、本発明に従って方向性電磁鋼板を製造する際の出発材である鋼素材の成分組成から順に説明する。なお、以下に示す成分組成に関する「％」表示は、特に断らないかぎり「質量％」を意味する。
Ｃ：0.02〜0.08％
Ｃは、0.02％に満たないと、Ｃによる粒界強化効果が失われ、スラブに割れが生じるなど、製造に支障を来たす欠陥を生ずるようになる。一方、0.08％を超えると、最終仕上焼鈍後に磁気時効の起こらない0.005％以下に低減することが困難となる。よって、Ｃは0.02〜0.08％の範囲とするのが好ましい。より好ましくは、0.025〜0.075％の範囲である。
【００２８】
Si：2.5〜4.5％
Siは、鋼の比抵抗を高め、鉄損を低減するのに必要な元素である。この効果は、2.5％未満では十分ではなく、一方4.5％を超えると、加工性が低下し圧延して製造することが困難となる。よって、Siは2.5〜4.5％の範囲とする。好ましくは、2.8〜4.0％の範囲である。
【００２９】
Mn：0.03〜0.30％
Mnは、鋼の熱間加工性を改善するために必要な元素である。この効果は、0.03％未満では十分ではなく、一方、0.3％を超えると、製品板の磁束密度が低下するようになる。よって、Mnは0.03〜0.30％の範囲とする。好ましくは、0.04〜0.20％の範囲である。
以上の成分を含み、残部はFeおよび不可避的不純物である。
【００３０】
本発明では、上記した基本成分組成に加えて、結晶粒成長の抑制力を補強するために、さらにAlおよびＮ、あるいはAl、Ｎと、Ｓおよび/またはSeを含有することもできる。
Al：0.010〜0.040％
Alはインヒビター構成元素として、用いられる。使用する場合、0.010％より少ないと、インヒビター効果が十分に得られず、一方、0.040％を超えると、二次再結晶が不安定となって磁気特性が大きくばらつく。よって、Alは0.010〜0.040％とするのが好ましい。より好ましくは、0.015〜0.030％である。
【００３１】
Ｎ：0.003〜0.012％
Ｎは、AlとともにインヒビターのAlNを構成する元素である。0.012％を超えると、フクレや穴などの表面欠陥が発生するので、これ以下とする。下限については、製造工程途中で増窒処理を行う場合と行わない場合があるが、いずれの場合も0.003％以上とする。これを下回ると、たとえ増窒処理をしたとしてもインヒビター抑制力不足となる。
なお、AlNをインヒビターとして使用しない方法もあるが、この場合はAlを100ppm未満、窒素を50ppm未満に抑える必要がある。
これ以外には、ＳやSeを利用することも可能である。
【００３２】
Ｓ：0.002〜0.030％またはSe：0.003〜0.030％
ＳおよびSeは、上記したMnとともにMnSe,MnS等のインヒビターを構成する元素として使用することができる。これらの析出物とAlNが複合析出することにより、二次再結晶焼鈍の高温でも安定して抑制力を発揮できるようになる。Ｓが0.002％未満でかつSeが0.003％未満であれば、抑制力不足となって二次再結晶不良となる。また、Ｓが0.03％を超えるかSeが0.03％を超えると、ヘゲなどの表面欠陥が発生する。従ってこの範囲内とする。
【００３３】
本発明の方向性電磁鋼板における上記成分以外に、さらなる磁気特性の改善を目的として、Ni：0.01〜1.50％、Cr：0.01〜0.50％、Cu：0.01〜0.50％、Ｐ：0.005〜0.20％、Sb：0.005〜0.20％、Sn；0.005〜0.50％、Bi：0.005〜0.10％、Mo：0.005〜0.10％、Ｂ：0.0002〜0.0025％、Te：0.0005〜0.010％、Nb：0.001〜0.010％、Ｖ：0.001〜0.010％、Ti：0.001〜0.010％およびTa：0.001〜0.010％のうちから選ばれる１種または２種以上を適宜添加してもよい。
【００３４】
次に、本発明の方向性電磁鋼板の製造方法について説明する。
前述した成分組成を有する鋼を常法の精錬プロセスで溶製した後、従来公知の造塊−分塊圧延法または連続鋳造法で鋼素材（スラブ）を製造してもよいし、あるいは、直接鋳造法で100mm以下の厚さの薄鋳片を製造してもよい。上記スラブは常法に従い、1350℃程度まで加熱し、熱間圧延に供する。また、薄鋳片の場合には、熱間圧延してもよいし熱間圧延を省略してそのまま以後の工程に進めてもよい。
【００３５】
次いで、熱間圧延して得た熱延板は、必要に応じて熱延板焼鈍を施す。この熱延板焼鈍の焼鈍温度は、良好な磁気特性を得るためには、800〜1150℃の範囲とするのが好ましい。すなわち、800℃未満では、熱間圧延で形成されたバンド組織が残留し、整粒の一次再結晶組織を得ることが難しくなり、二次再結晶の発達が阻害される、虞がある。一方、1150℃を超えると、熱延板焼鈍後の粒径が粗大化し過ぎて、やはり整粒の一次再結晶組織を得ることが難しくなる、虞がある。
【００３６】
熱間圧延後あるいは熱延板焼鈍後の熱延板（或いは前記薄鋳片）は、１回の冷間圧延または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延をして最終板厚の冷延板とする。上記中間焼鈍の焼鈍温度は、900〜1200℃の範囲とするのが好ましい。900℃未満では、中間焼鈍後の再結晶粒が細かくなり、さらに一次再結晶組織におけるGoss核が減少して製品板の磁気特定が低下する傾向がある。一方、1200℃を超えると、熱延板焼鈍のときと同様、結晶粒が粗大化し過ぎて整粒の一次再結晶組織を得ることが難しくなる。
【００３７】
また、最終板厚とする冷間圧延（最終冷間圧延）は、冷間圧延時の鋼板温度を100℃〜300℃に上昇させて行うことや、冷間圧延の途中で100〜300℃の温度で時効処理を１回または複数回施すことが、一次再結晶集合組織を改善し、磁気特性を向上させるのに有効である。
【００３８】
最終板厚とした冷延板は、その後一次再結晶焼鈍を兼ねた脱炭焼鈍を施す。温度は700℃〜900℃、時間は30〜300秒の範囲とする。脱炭焼鈍の温度が700℃未満、もしくは同時間が30秒未満では、一次再結晶粒径が小さすぎるため磁気特性が劣化し、一方900℃を超えたり300秒を超えたりすると、一次粒径が大きくなりすぎて、やはり磁気特性が劣化する。
なお、脱炭焼鈍の雰囲気におけるpH2O/pH2は、概ね0.1〜0.4の範囲とする。なぜなら、これは、以下に示す通り、残留Ｃ量や酸素目付量を適正化するためである。pH2O/pH2が0.1より低いと残留Ｃ量が高くなりすぎ、0.4より高いと酸素目付量が高くなりすぎる、虞がある。
【００３９】
ここで、脱炭焼鈍後の鋼板における、酸素目付量および残留Ｃ量を適正範囲に調整する必要がある。脱炭焼鈍を同一雰囲気条件で行った場合にも、素材成分や脱炭焼鈍前までの通板条件により、脱炭焼鈍後の酸素目付量や残留Ｃ量は異なってくる。
【００４０】
まず、脱炭焼鈍後の酸素目付量は0.8g/m2以下とする。酸素目付量が0.8g/m2を超えると、いかに仕上焼鈍中に酸素が揮発して除去されるにしても酸素が残存し、微量の被膜形成をまねくため、この範囲内とする。また、残留Ｃ量は150ppm以下とする。なぜなら、この範囲を超えると、いかに仕上焼鈍中にＣが揮発して除去されるにしても十分ではなく、製品板にＣが残存し、トランス等で使用中に磁気時効により鉄損が劣化するためである。
【００４１】
なお、脱炭焼鈍後の鋼板における、酸素目付量および残留Ｃ量を上記の範囲内にするには、上記の脱炭焼鈍の雰囲気pH2O/pH2を調節する方法が最も簡便である。
【００４２】
次いで、焼鈍分離剤を塗布するが、このとき焼鈍分離剤の主剤として、つまり焼鈍分離剤の50％以上に、Mg、Al、Mn、Zr、CaおよびSrのいずれか１種または２種以上のケイ酸塩、Mg、Fe、Ca、Mn、Ni、Zr、Coのいずれか１種または２種以上のアルミン酸塩、およびこれらの複合酸化物を用いることが重要である。これらを用いることにより、被膜形成が行われず、均一な膜なし化が実現される。さらに、これに添加剤を用いることも可能である。
【００４３】
添加剤としては、Li、Na、Ｋ、Ca、Sr、Ba、Sb、Ti、Ｂ、Sn、Ni、FeまたはMg等の酸化物、水酸化物、硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩、ホウ酸塩、塩化物または硫化物等のいずれをも使用可能である。これらは単独添加に限らず、複合添加することも可能である。添加量は0.5〜15％とする。この範囲より少なすぎると効果がなく、多すぎると、これらが反応源となるため、膜が薄く形成される、可能性がある。以上の添加剤の残部は、上記した主剤であることが好ましい。
【００４４】
上記した焼鈍分離剤を鋼板に塗布後、該鋼板をコイル状に巻き取った状態で仕上焼鈍を施す。
仕上焼鈍の温度は、二次再結晶を発現のためには800℃以上で行うことが好ましい。また、二次再結晶を完了させるためには1050℃程度以上、さらに純化のためには1100℃以上で行うことが好ましい。
【００４５】
この仕上焼鈍を、減圧下の雰囲気で行うことが、極めて重要である。すなわち、仕上焼鈍後の鋼板の酸素目付量および残留Ｃ量をともに低減させ、優れた磁気特性を得るためには、先に図１および２において示した通り、仕上焼鈍を500℃以上での圧力が10Pa以下である雰囲気で行うことが肝要である。かような雰囲気で仕上焼鈍を行うことによって、酸素目付量が0.5g/m２以下かつ残留Ｃ量が40ppm以下の鋼板が得られる。
【００４６】
ここで、仕上焼鈍後の鋼板の酸素目付量：0.5g/m２以下かつ残留Ｃ量：40ppm以下を調整目標とするのは、まず、酸素目付量は0.5g/m２を超えると、被膜が残留し十分な膜なし化が達成できないことになるからである。また、残留Ｃ量は、40ppmを超えると、トランスを組んで使用している間に炭化物が析出し、磁気時効により鉄損が劣化してしまうためである。
【００４７】
さらに、仕上焼鈍を減圧下の雰囲気で行うことによって、Goss方位に高度に集積させた二次再結晶組織も同時に得られる。この原因については十分わかっていないが、真空中で焼鈍することにより、表面エネルギーを駆動力とした再結晶が起こっているためと考えている。
【００４８】
なお、仕上焼鈍において、焼鈍分離剤や純化の揮発ガスなどで一時的に雰囲気圧が10Paを超えることもあるが、仕上焼鈍における500℃以上での平均雰囲気圧が10Pa以下であれば、所望の特性を達成することが可能である。一方、下限は、特に限定する必要はないが、真空度を高めるほど設備コストがかかることから、10−４Pa以上とすることが好ましい。
【００４９】
仕上焼鈍後は、鋼板表面に付着した未反応の焼鈍分離剤を除去するための水洗やブラッシング、酸洗等を行う。そして、コーティングを塗布し、平坦化焼鈍を行う。このときの温度は800℃〜900℃とする。この温度が800℃より低いと、形状矯正能力が不十分のため歩留まりが低下し、900℃を超える温度で行うと、鋼板がクリープ変形して鉄損が劣化するため、この範囲内とすることが好ましい。
【００５０】
なお、本発明に従って被膜のない鏡面化された鋼板が得られるため、その後PVDやCVD等の方法でセラミックス被膜を被成させるのに有効である。PVDおよびCVD等の前処理に電解エッチングや化学研磨、機械研磨を施すことも可能である。これらのセラミックス被膜を被成させたあと、従来の張力コーティングを施すこともできる。さらに鉄損をより低減するためには、磁区細分化処理を施すことも可能である。処理方法としては、一般的に実施されているような、最終製品板に溝を形成したり、レーザー照射や電子ビーム照射により、線状または点状に熱歪や衝撃歪を導入する方法、最終板厚に冷間圧延した鋼板等の、中間工程の鋼板表面にエッチング加工を施して溝を形成したりする方法等を用いることができる。本発明の鏡面化とこれらの磁区細分化方法とを併用することにより、鉄損を著しく低減することが可能となる。
【実施例１】
【００５１】
Ｃ：0.070％、Si：3.43％、Mn：0.08％、Se：0.02％、Al：0.02％、Ｎ：0.007％、Ｐ:0.02％、Sn：0.05％およびBi：0.02％を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼スラブを連続鋳造法で製造し、1350℃の温度に加熱した後、熱間圧延して、板厚2.4mmの熱延板とし、1000℃×50秒の熱延板焼鈍を施した後、一次冷間圧延により1.8mmの中間板厚とし、1100℃×20秒の中間焼鈍を施した後、二次冷間圧延して最終板厚が0.23mmの冷延板に仕上げて脱炭焼鈍した。脱炭焼鈍は50vol％Ｈ2−50vol％Ｎ2、露点35℃の湿潤雰囲気下で840℃×100秒保持して行った。このときの鋼板両面での酸素目付量は0.5g/m2であり、Ｃ量は60ppmであった。
【００５２】
次いで、焼鈍分離剤として表２のＡ〜Ｉの焼鈍分離剤を用いてスラリー状にして鋼板表面に塗布、乾燥した。さらに1200℃×10時間の純化処理を伴う仕上焼鈍を施した。仕上焼鈍時の雰囲気圧が500℃以上純化温度域までの平均で0.008Paとなるよう減圧調整した。その後、未反応分離剤を除去して、コーティングを塗布し、平坦化焼鈍を850℃×20ｓで炉内張力13.7MPaで行い、最終製品とした。
【００５３】
かくして得られた鋼板の被膜外観、仕上焼鈍後の酸素目付量および磁束密度を表２に示す。いずれの焼鈍分離剤を用いても、鋼板表面は均一に鏡面化しており、かつ高い磁気特性が得られている。
【００５４】
【表２】
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【実施例２】
【００５５】
Ｃ：0.06％、Sｉ：3.40％、Mn：0.07％、Se:0.02％、Cu：0.06％、Sb：0.03％およびCr：0.03％を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼スラブを連続鋳造法で製造し、1400℃の温度に加熱した後、熱間圧延して、板厚2.4mmの熱延板とし、900℃×50秒の熱延板焼鈍を施した後、一次冷間圧延により1.5mmの中間板厚とし、1000℃×20秒の中間焼鈍を施した後、二次冷間圧延して最終板厚が0.20mmの冷延板に仕上げて脱炭焼鈍した。脱炭焼鈍は840℃×100秒の保持で、雰囲気は50vol％H2−50vol％N2で露点を各種変更して行うことにより、脱炭焼鈍後の酸素目付量、残留Ｃ量を各種変更した。
【００５６】
次いで、焼鈍分離剤として表２のＡの粉体をスラリー状にして鋼板表面に塗布、乾燥した。さらに1200℃×10時間の純化処理を伴う仕上焼鈍を施した。仕上焼鈍の雰囲気圧は、500℃以上1200℃までの平均で0.002Paであった。
その後、未反応分離剤を除去して、コーティングを塗布し、平坦化焼鈍を850℃×20sで行い、最終製品とした。
このときの被膜外観、仕上焼鈍後の酸素目付量（鋼板両面）、残留Ｃ量および磁束密度を表３に示す。脱炭焼鈍後の酸素目付量と残留Ｃ量を適正化することにより、さらに均一な膜なしと高い磁気特性が得られている。
【００５７】
【表３】
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【実施例３】
【００５８】
表４に示す各種成分を持つ鋼塊を、1350℃の温度に加熱した後、熱間圧延して、板厚2.4mmの熱延板とし、1000℃×50秒の熱延板焼鈍を施した後、一次冷間圧延により1.8mmの中間板厚とし、1100℃×20秒の中間焼鈍を施した後、二次冷間圧延して最終板厚が0.27mmの冷延板に仕上げて脱炭焼鈍した。脱炭焼鈍は50vol％Ｈ２−50vol％Ｎ２、露点を40℃〜55℃の範囲で調整することにより脱炭焼鈍後の酸素目付量と残留Ｃ量を変更し、湿潤雰囲気下で840℃×100秒保持して行った。
【００５９】
次いで、焼鈍分離剤として表２のIの粉体をスラリー状にして鋼板表面に塗布、乾燥した。さらに1200℃×10時間の純化処理を伴う仕上焼鈍を施した。仕上焼鈍の雰囲気は、500℃から1200℃までの平均雰囲気圧が0.0001Paとなるように減圧して行った。その後、未反応分離剤を除去して、コーティングを塗布し、平坦化焼鈍を850℃×20ｓで行い、最終製品とした。
このときの被膜外観、仕上焼鈍後の酸素目付量（鋼板両面）、残留Ｃ量および磁束密度を表４に示す。脱炭焼鈍後の酸素目付量が本発明の範囲内にあることにより、さらに均一な膜なしと高い磁気特性が得られている。
【００６０】
【表４】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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