(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、脱炭促進酸化物：１０％以上、脱マンガン促進酸化物：０〜６５％および助剤：１０〜６５％を含有する繊維状物質を、有機質結合材を用いて一体に成形した、前記繊維状物質と前記有機質結合材とからなる焼鈍分離材であって、
前記焼鈍分離材に占める前記繊維状物質の割合が１５重量％以上、前記焼鈍分離材に占める前記有機質結合材の割合が２〜３０重量％、前記焼鈍分離材の厚さが１ｍｍ以下であり、珪素鋼板の製造に用いられるものであることを特徴とする焼鈍分離材。
【請求項２】
重量％で、ＳｉＯ2 ：２０％以上、Ａｌ2Ｏ3：１０〜６５％、ＴｉＯ2 ：０〜６５％を含有し平均直径が２０μｍ以下である繊維状物質を、有機質結合材を用いて一体に成形した、前記繊維状物質と前記有機質結合材とからなる焼鈍分離材であって、
前記焼鈍分離材に占める前記繊維状物質の割合が１５重量％以上、前記焼鈍分離材に占める前記有機質結合材の割合が２〜３０重量％、前記焼鈍分離材の厚さが１ｍｍ以下であり、珪素鋼板の製造に用いられるものであることを特徴とする焼鈍分離材。
【請求項３】
重量％で、脱炭促進酸化物：１０％以上、脱マンガン促進酸化物：０〜６５％および助剤：１０〜６５％を含有する繊維状物質と粉末状のＴｉＯ2とを、有機質結合材を用いて一体に成形した、前記繊維状物質と前記粉末状のＴｉＯ2と前記有機質結合材とからなる焼鈍分離材であって、
前記焼鈍分離材に占める前記繊維状物質の割合が１５重量％以上、前記焼鈍分離材に占める前記粉末状のＴｉＯ2の割合が１５〜６０％、前記焼鈍分離材に占める前記有機質結合材の割合が２〜３０重量％、前記焼鈍分離材の厚さが１ｍｍ以下であり、珪素鋼板の製造に用いられるものであることを特徴とする焼鈍分離材。
【請求項４】
重量％で、ＳｉＯ2：２０％以上、Ａｌ2Ｏ3：１０〜６５％、ＴｉＯ2：０〜６５％を含有し平均直径が２０μｍ以下である繊維状物質と粉末状のＴｉＯ2とを、有機質結合材を用いて一体に成形した、前記繊維状物質と前記粉末状のＴｉＯ2と前記有機質結合材とからなる焼鈍分離材であって、
前記焼鈍分離材に占める前記繊維状物質の割合が１５重量％以上、前記焼鈍分離材に占める前記粉末状のＴｉＯ2の割合が１５〜６０％、前記焼鈍分離材に占める前記有機質結合材の割合が２〜３０重量％、前記焼鈍分離材の厚さが１ｍｍ以下であり、珪素鋼板の製造に用いられるものであることを特徴とする焼鈍分離材。
【請求項５】
請求項１、２、３、または４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珪素鋼板の製造方法。
【請求項６】
繊維状物質を３８重量％以上含有する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５に記載の珪素鋼板の製造方法。
【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｛１００｝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 Ｄecarburization 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｛１００｝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ＳｉＯ2 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）重量％で、脱炭促進酸化物：１０％以上、脱マンガン促進酸化物：０〜６５％および助剤：１０〜６５％を含有する繊維状物質を、有機質結合材を用いて一体に成形した、前記繊維状物質と前記有機質結合材とからなる焼鈍分離材であって、前記焼鈍分離材に占める前記繊維状物質の割合が１５重量％以上、前記焼鈍分離材に占める前記有機質結合材の割合が２〜３０重量％、前記焼鈍分離材の厚さが１ｍｍ以下であり、珪素鋼板の製造に用いられるものであることを特徴とする焼鈍分離材。
【００１４】
（２）重量％で、ＳｉＯ2：２０％以上、Ａｌ2Ｏ3：１０〜６５％、ＴｉＯ2：０〜６５％を含有し平均直径が２０μｍ以下である繊維状物質を、有機質結合材を用いて一体に成形した、前記繊維状物質と前記有機質結合材とからなる焼鈍分離材であって、前記焼鈍分離材に占める前記繊維状物質の割合が１５重量％以上、前記焼鈍分離材に占める前記有機質結合材の割合が２〜３０重量％、前記焼鈍分離材の厚さが１ｍｍ以下であり、珪素鋼板の製造に用いられるものであることを特徴とする焼鈍分離材。
【００１５】
（３）重量％で、脱炭促進酸化物：１０％以上、脱マンガン促進酸化物：０〜６５％および助剤：１０〜６５％を含有する繊維状物質と粉末状のＴｉＯ2とを、有機質結合材を用いて一体に成形した、前記繊維状物質と前記粉末状のＴｉＯ2と前記有機質結合材とからなる焼鈍分離材であって、前記焼鈍分離材に占める前記繊維状物質の割合が１５重量％以上、前記焼鈍分離材に占める前記粉末状のＴｉＯ2の割合が１５〜６０％、前記焼鈍分離材に占める前記有機質結合材の割合が２〜３０重量％、前記焼鈍分離材の厚さが１ｍｍ以下であり、珪素鋼板の製造に用いられるものであることを特徴とする焼鈍分離材。
（４）重量％で、ＳｉＯ2：２０％以上、Ａｌ2Ｏ3：１０〜６５％、ＴｉＯ2：０〜６５％を含有し平均直径が２０μｍ以下である繊維状物質と粉末状のＴｉＯ2とを、有機質結合材を用いて一体に成形した、前記繊維状物質と前記粉末状のＴｉＯ2と前記有機質結合材とからなる焼鈍分離材であって、前記焼鈍分離材に占める前記繊維状物質の割合が１５重量％以上、前記焼鈍分離材に占める前記粉末状のＴｉＯ2の割合が１５〜６０％、前記焼鈍分離材に占める前記有機質結合材の割合が２〜３０重量％、前記焼鈍分離材の厚さが１ｍｍ以下であり、珪素鋼板の製造に用いられるものであることを特徴とする焼鈍分離材。
【００１６】
（５）上記（１）、（２）、（３）または（４）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珪素鋼板の製造方法。
【００１７】
（６）繊維状物質を３８重量％以上含有する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（５）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、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。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Ａｌ2Ｏ3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１０ｇ／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】
▲１▼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】
▲２▼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】
▲３▼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】
▲４▼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１００ｇ／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（ＳｉＯ2 ）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ＣＯ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▲１▼および▲２▼に示す。
【００３４】
ＳｉＯ2 →ＳｉＯ＋Ｏ  ・・・  ▲１▼
Ｏ＋［Ｃ］→ＣＯ      ・・・  ▲２▼
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▲３▼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  ・・・  ▲３▼
このような脱炭促進酸化物としては、ＳｉＯ2 の他にＣｒ2Ｏ3、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（ＴｉＭｎＯ2 ）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、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Ａｌ2Ｏ3、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。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、または更に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】
反応促進材が微小な短繊維または更に粉末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繊維または更に原料粉末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２００〜６００℃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】
0004568919.tif 000002
【００７４】
これらの鋼塊を熱間鍛造して厚さ２０ｍｍ、幅３００ｍｍの鋼片とし、熱間圧延して厚さ３ｍｍ、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１０μｍ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ＰＶＡ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３００ｍｍ、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９０ｃｍ、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１０７５℃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】
0004568919.tif 000003
【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。
【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１３〜１５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｛１００｝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０．３５ｍｍ、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ＴｉＯ2 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】
0004568919.tif 000004
【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０．３５ｍｍ、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を使用し、これに粒径１０μｍ前後のＴｉＯ2 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、２３）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１０-2Ｔorr 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１×１０-2Ｔorr 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】
0004568919.tif 000005
【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
【図１】
0004568919.tif 000006
【図２】
0004568919.tif 000007