(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
けい素鋼スラブを熱間圧延し、中間焼鈍を挟んで２回以上冷間圧延して最終冷延板としたのち、脱炭焼鈍し、次いで仕上げ焼鈍する一連の工程により方向性けい素鋼板を製造する際に、前記中間焼鈍の工程で鋼帯表面に生成した酸化スケールを機械的に研削除去する方法において、砥粒がＡｌ２Ｏ３とＳｉＣの混合物からなり、その混合割合がＡｌ２Ｏ３：３０〜７０重量％、ＳｉＣ：７０〜３０重量％である、弾性研磨材を用いて中間焼鈍後の鋼帯表面の酸化スケールを研削除去し、研削後の酸素目付量を０．２５ｇ／ｍ２以下とすることを特徴とする、けい素鋼表面の酸化スケール除去方法。
【請求項２】
Ａｌ２Ｏ３砥粒およびＳｉＣ砥粒のサイズが、＃６０〜＃１５０であることを特徴とする請求項１に記載のけい素鋼表面の酸化スケール除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、けい素鋼表面の酸化スケール除去方法に関し、特に方向性けい素鋼板の製造過程で形成された酸化スケールを効果的に研削除去するための方法を提案するものである。
【０００２】
【従来の技術】
方向性珪素鋼板は、主として変圧器、発電機その他の電気機器の鉄芯材料として用いられ、優れた磁気特性のほか、金属光沢をもつ点状の被膜欠陥がないなどの表面性状にも優れていることが求められる。
さて、方向性珪素鋼板は、一般に、Siを２〜４wt％程度含有するけい素鋼スラブを熱間圧延し、１回または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延を行って最終冷延板とした後、脱炭焼鈍し、MgＯを主成分とする焼鈍分離材を塗布してから仕上げ焼鈍することにより、二次再結晶によるゴス方位結晶粒の発達を促すとともに、表面にフォルステライト被膜を形成して製造される。その後、必要に応じて、平坦化焼鈍、絶縁コーティングを施して製造される。
このような製造工程において、仕上げ焼鈍に先立つ脱炭焼鈍時に生成する酸化被膜の性状は、最終製品の磁気特性およびグラス被膜特性に影響を及ぼすことが知られるようになってきた。そしてこのことは、脱炭焼鈍で生成した酸化被膜によっては、仕上げ焼鈍時における二次再結晶が不十分になったり、表面外観を低下したりすることを意味している。
【０００３】
このため、脱炭焼鈍後に良好な酸化被膜を形成するための方法について、これまでにもいくつかの提案がなされてきた。例えば、特開昭61−96082 号公報には、脱炭焼鈍前の鋼帯表面をカーボランダム（SiＣ）砥粒またはアランダム（Al2O3 ）砥粒を含む軟質材料からなる研削手段によって研削することを開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開昭61−96082 号公報に開示の従来の方法では、酸化スケールの研削が必ずしも効率的に行えないばかりか、研削そのものを十分に行うことができなく、後工程に悪影響をもたらしていた。特に、中間焼鈍の焼鈍雰囲気や焼鈍後の冷却方法の変動などによっては、酸化スケール厚みが酸素目付量に換算して0.8 ｇ／ｍ2 程度にまで増加することがあり、このようなときにその悪影響は一層大きくあらわれていた。
【０００５】
そこで、本発明は、けい素鋼表面の脱スケールにおいて、従来の既知技術が抱えていた上記問題点を解決することにあり、熱間圧延工程および／または焼鈍工程で鋼帯表面に生成した酸化スケール、とくに冷間圧延と冷間圧延の間に行う中間焼鈍で鋼帯表面に生成した酸化スケールを効果的に研削除去することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
中間焼鈍等の酸化雰囲気にさらされたけい素鋼の鋼帯表面には、特有の酸化スケールが生成する。そのスケール構造を詳細に観察すると、地鉄の上に、SiＯ2 −Feの混合層、SiＯ2 層、酸化鉄層の順に形成されている。
発明者らは、このような層からなる酸化スケールを効率的に研削する方法について、砥粒の成分が異なる弾性砥石を用いて検討を重ねた。その結果、以下の知見が得られた。
SiＣ砥粒のみの場合には、酸化鉄層およびSiＯ2 層は比較的容易に研削できるものの、SiＯ2 −Feの混合層の研削は困難である。また、Al2O3 砥粒のみの場合には、SiＯ2 −Feの混合層は比較的容易に研削できるが、酸化鉄層およびSiＯ2 層の研削は極めて困難である。
これに対して、SiＣ砥粒とAl2O3 砥粒とを適正範囲で混合した弾性研磨材を用いて研削すると、酸化鉄層、SiＯ2 層およびSiＯ2 −Feの混合層のすべてを効率的に除去することが可能となり、脱スケールを効率的に行うことが可能になる。しかも、これら砥粒のサイズを適正化することによって、一層効果的に脱スケールすることが可能になる。
本発明は上記知見に基づいて完成したものであり、その要旨構成は以下のとおりである。
【０００８】
（１）けい素鋼スラブを熱間圧延し、中間焼鈍を挟んで２回以上冷間圧延して最終冷延板としたのち、脱炭焼鈍し、次いで仕上げ焼鈍する一連の工程により方向性けい素鋼板を製造する際に、前記中間焼鈍の工程で鋼帯表面に生成した酸化スケールを機械的に研削除去する方法において、砥粒がＡｌ２Ｏ３とＳｉＣの混合物からなり、その混合割合がＡｌ２Ｏ３：３０〜７０重量％、ＳｉＣ：７０〜３０重量％である、弾性研磨材を用いて中間焼鈍後の鋼帯表面の酸化スケールを研削除去し、研削後の酸素目付量を０．２５ｇ／ｍ２以下とすることを特徴とする、けい素鋼表面の酸化スケール除去方法。
【０００９】
（２）Ａｌ２Ｏ３砥粒およびＳｉＣ砥粒のサイズが、＃６０〜＃１５０（２５０μｍ〜７５μｍ）であることを特徴とする上記（１）に記載のけい素鋼表面の酸化スケール除去方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
酸化スケールの脱スケール方法については、従来から、酸洗による方法、ベルトサンダーによる方法、弾性研磨材による方法などが知られている。しかし、酸洗による脱スケール方法は、酸化スケール層を完全に取り去るには長時間を必要とし効率的ではない。
また、ベルトサンダーによる方法は、ベルトの変換頻度が多く、オペレータの負荷が甚大になるなど実用に耐えうるものではない。しかも、研磨の際に不必要な歪みを地鉄表面に加えてしまうという問題もある。
一方、弾性研磨材を用いる方法は、酸洗法やベルトサンダー法が抱えているような欠点もなく、けい素鋼の脱スケールに適した方法と言える。ここで、弾性研磨材を用いる方法とは、砥粒のバインダーとなる基材が弾性変形をする物質（不織布ロール、ポリウレタンロールなど）で作られた研磨材を用いる方法をいう。
【００１１】
発明者ら、上述した弾性研磨材を用いる方法で、砥粒の種類、サイズ等について検討した。
図１は、酸化スケール厚みが酸素目付量で0.8 ｇ／ｍ2 のけい素鋼帯（Si：３wt％）を、 Al2O3砥粒のみ、SiＣ砥粒のみ、 Al2O3 50 重量％とSiＣ 50 重量％との混合砥粒の各弾性研磨材を用いて研削した場合の実験結果である。このとき、各研磨材の研削性能を、鋼帯表面の蛍光Ｘ線分析によるSi強度により比較した。Si強度が低いほど研削性能が高いことを意味する。なお、砥粒サイズは、いずれも＃100(125 μｍ）とした。
図１から、 Al2O3とSiＣの混合砥粒を用いると、それぞれ単独の砥粒では得られなかったような高い研削性能が発揮されることが確認された。
【００１２】
図２は、中間焼鈍後の酸素目付量0.8 ｇ／ｍ2 のけい素鋼帯（Si：３wt％）を、図３に示す研削装置により、 Al2O3のみの砥粒、 Al2O3 50 重量％とSiＣ 50 重量％の混合砥粒（砥粒サイズはいずれも＃100 ）からなる弾性研磨材を用いて、研削時間を変えてスケールを除去した場合の研削性能を酸素目付量により比較したものである。図２からも、 Al2O3とSiＣの混合砥粒の弾性研磨材を用いることにより、研削性能が著しく向上することがわかる。
【００１３】
また、上記実験と同様に、中間焼鈍した酸素目付量0.8 ｇ／ｍ2 のけい素鋼帯を、２種類の砥粒（砥粒サイズはいずれも＃100 ）の弾性研磨材を用い、いずれの研磨材とも50ｗ／ｍｍの動力で研削し、その後、冷間圧延し、脱炭焼鈍、MgＯ塗布の後、仕上げ焼鈍した。図４は、このようにして得られたけい素鋼帯の表面外観を観察し、金属光沢をもつ点状の被膜欠陥の発生率（＝コイル中の点状被膜欠陥長さ／コイル長さ×100 （％））を中間焼鈍後の酸素目付量と対応させてプロットしたものである。
図４から、 Al2O3とSiＣの混合砥粒によれば、 Al2O3単独の場合よりも、酸素目付量の減少、すなわち脱スケール性の向上により、点状の被膜欠陥が格段に減少していることが認められる。
【００１４】
以上の実験事実に基づいて、本発明の酸化スケール除去方法には、 Al2O3砥粒とSiＣ砥粒からなる混合砥粒の弾性研磨材を用いることとした。また、発明者らはその混合割合についても検討を加え、 Al2O3：30〜70重量％、SiＣ：70〜30重量％とすることが必要であることを見いだした。ここに、 Al2O3：30重量％未満（SiＣ：70重量％超え）でも、 Al2O3：70重量％超え（SiＣ：30重量％未満）でも、けい素鋼表面の酸化スケールを十分かつ効率的に除去することができなくなる。
さらに、これら混合砥粒を構成する Al2O3砥粒およびSiＣ砥粒のサイズが研削性能に与える影響についても調査した。その結果、これら砥粒のサイズは、いずれも＃60〜＃150 （250 μｍ〜75μｍ）の範囲とすることにより、一層効果的な研削が可能であることもわかった。砥粒のサイズが、＃60を超えると研削力は増えるが、長手、幅方向での研削の均一性が低下し、その結果酸素目付量が増え、また＃150 に満たないと研削の均一性は向上するが、研削力が低下し、ライン速度一定とすると、結果的に酸素目付量が増すこととなるからである。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。
Ｃ：0.04wt％、Si：3.4 wt％、Mn：0.007 wt％、Ｓ：0.002 wt％、Al：0.0002wt％、Ｎ：0.002 wt％を含有する組成からなる2.0 ｍｍ厚の熱延板に、1000℃,0.5min の焼鈍を施したのち、酸洗し、冷間圧延により中間板厚0.6 ｍｍとした。次いで、975 ℃、１min で中間焼鈍し、表１に示す条件でけい素鋼帯表面の酸化スケールを研削し、再度冷間圧延を行い、板厚0.23ｍｍの最終冷延板とした。さらに、湿水素雰囲気中で880 ℃、２min の脱炭焼鈍を経て、MgＯスラリーを塗布し、Ｎ2 50％、Ｈ2 50％の混合雰囲気中で800 〜1050℃間を20℃／hrで昇温後、Ｈ2 雰囲気に替えて1200℃で10hr仕上げ焼鈍し、張力コーティングを施し、600 ℃で１min の平坦化焼鈍を実施した。
【００１６】
このようにして、得られたけい素鋼板について、表面外観を観察して、点状の被膜欠陥の発生状況を調査するとともに、被膜特性として剥離性を測定した。なお、中間焼鈍後および酸化スケール研削後の酸素目付量をそれぞれ分析した。これらの、結果を併せて表１に示す。
【表１】
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【００１７】
表１から、Al2O3 とSiＣを所定比率で混合した発明例は、比較例に比べて、中間焼鈍鋼帯のスケール研削後の酸素目付量を低くできるとともに、点状被膜欠陥の発生率も著しく低減できることがわかる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、けい素鋼の製造工程、特に冷間圧延間に実施される中間焼鈍工程で生成する酸化スケールを、極めて効率的に研削除去することができる。このため、本発明によれば、仕上げ焼鈍後の最終的な製品の表面外観、剥離性などを、生産性の低下を伴うことなく、効果的に向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】酸化スケールの研削除去性能に及ぼす砥粒の種類の影響を示す図である。
【図２】砥粒の種類が異なる弾性研磨材を用いたときの、酸化スケールの研削除去性能と研削ロール磨耗量との関係を示す図である。
【図３】弾性研磨材を用いた研削装置を示す模式図である。
【図４】砥粒の種類が異なる弾性研磨材を用いたときの、点状欠陥被膜発生率と中間焼鈍後の酸素目付量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  けい素鋼帯
２  弾性研磨材を具えた研削ロール
３  補助ロール
４  水冷スプレー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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