(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で２〜７％のＳｉを含有する珪素鋼スラブを熱延し、必要に応じて焼鈍を施し、１回の冷延または中間焼鈍を挟む２回以上の冷延を行い、脱炭焼鈍後、焼鈍分離剤を塗布、乾燥し仕上げ焼鈍を行う方向性電磁鋼板の製造方法において、上記焼鈍分離剤として、質量比でＭｇＯ：Ａｌ2 Ｏ3 を３：７〜７：３とした混合物に、ビスマス塩化物を０．５〜１５質量％添加したものか、あるいは仕上げ焼鈍中にビスマス塩化物を０．５〜１５質量％生成するビスマス化合物と金属の塩素化合物を添加したものを使用することを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法において、焼鈍分離剤として用いるＭｇＯは、そのクエン酸活性度が１００〜３００であり、かつ平均粒径が１〜１０μｍであることを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の製造方法において、珪素鋼スラブが、さらに質量％で０．００３〜０．０３％のＢｉを含有するものであることを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の製造方法において、脱炭焼鈍時の昇温速度を１００〜１０００℃／秒とすることを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鋼板表面が鏡面で鉄損が極めて低い方向性電磁鋼板の製造方法に関するものであり、特に、仕上げ焼鈍時に鋼板表面を平滑化し、鉄損特性の改善を図る方向性電磁鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、方向性電磁鋼板はトランスなどの鉄芯として用いられており、方向性電磁鋼板の磁気特性がトランスの性能に多大な影響を与えることから鋭意研究が進められ、その磁気特性の改善が図られてきた。
【０００３】
方向性電磁鋼板の鉄損を低減する手段としては、例えば特開昭５８−２６４０５号公報に仕上げ焼鈍後の材料表面にレーザービームを照射して局部歪みを鋼板に付与することにより磁区を細分化して鉄損を低減する技術が開示されている。また、巻き鉄芯の場合には鉄芯に加工した後、歪み取り焼鈍を施しても磁区細分化効果の消失しない方法が例えば特開昭６２−８６１７号公報に開示されている。これらの技術により鉄損レベルはきわめて良好なものとなってきたが、さらに鉄損値の低減を図るためには鋼板表面近傍の磁区の動きを妨害する地鉄表面の凹凸を除去し鋼板表面を平滑化することが重要である。
【０００４】
このような鋼板表面の平滑化技術としては、近年では例えば特開平７−５４１５５号公報に開示されるような、仕上げ焼鈍時に使用される焼鈍分離剤にビスマスあるいはビスマス化合物を添加することにより、鋼板表面近傍の磁区の動きを阻害する地鉄表面の凹凸を取り除き鋼板を平滑化することにより鉄損を低減する技術がある。
【０００５】
すなわち、方向性電磁鋼板を通常の製造工程で処理した場合、仕上げ焼鈍後の鋼板表面には１次被膜と称されるフォルステライトを主成分とする酸化物層が生成されている。この酸化物層は鋼板中に深く入り込んだ状態で形成されることから磁壁移動の妨げとなり、鉄損増加の要因の一つとなっている。しかし、１次被膜を除去し鋼板を平滑化する方法では鋼板表面の１次被膜だけでなく、鋼板中に入り込んだ酸化物層も除去する必要があることから生産性が悪く工業的に実用的でない。
【０００６】
そこで、１次被膜を除去するのではなく仕上げ焼鈍時に１次被膜を生成させない方法として、米国特許第３７８５８８２号に開示されるＡｌ2 Ｏ3 、特公昭５６−３４１４号公報に開示される含水珪酸塩鉱物粉末、さらに特開昭６４−６２４１７号公報に開示される焼鈍分離剤中に塩化物を添加する技術などが研究されている。しかし、これらの方法では表面の平滑度が十分達成されず、鉄損低減の妨げとなっていた。
【０００７】
上記特開平７−５４１５５号公報には、焼鈍分離剤１００重量部に対しビスマスの塩化物を塩素重量部で０．２部以上１５部以下添加する技術が開示されている。また、特開平７−１７３６４２号公報には、ビスマス単体あるいはビスマスの化合物及び金属の塩素化合物を含み、金属酸化物及び金属水酸化物を主体とする混合物を、金属水酸化物の割合が１．０〜２５重量％であるようにすることにより仕上げ焼鈍時に１次被膜の生成を阻害し、鋼板表面を平滑化して鉄損を低減する技術が開示されている。
しかし、これらの技術ではコイル状の方向性電磁鋼板を仕上げ焼鈍した場合、部分的に１次被膜が生成したり、金属酸化物が焼き付いて除去するのが困難であるといった問題点があった。
【０００８】
特開平７−２７８６７６号公報には、このような表面平滑度の不均一を解決する手段として、塩化物と水素との反応開始温度が６００℃以上になるようにすることで、表面平滑度の良好な鋼板を広い面積にわたり均一に実現する技術が開示されている。この技術は仕上げ焼鈍中の雰囲気ガス及び焼鈍分離剤中の水和水分を制御することによりＢｉＯＣｌの分解温度を高め、一定のＨＣｌ量を生成しようとするものである。
【０００９】
上記特開平７−２７８６７６号公報に開示されている技術により、１次被膜の主要成分であるフォルステライトの生成が鋼板表面の広い範囲にわたって均一に抑制することが可能となったが、焼鈍分離剤として用いたＡｌ2 Ｏ3 が鋼板表面に焼き付くといった問題点があった。Ａｌ2 Ｏ3 が鋼板表面に焼き付いた場合には、酸洗あるいはブラッシングなどの手段を用いても除去するのは困難である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は方向性電磁鋼板の仕上げ焼鈍工程において、１次被膜の生成を阻害し鋼板表面を平滑化することにより低鉄損を得るための工業的手段を提供することを目的とし、コイル状態であっても均一で金属酸化物等の焼き付きの無い鏡面を得る方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は以下の通りである。
（１）質量％で２〜７％のＳｉを含有する珪素鋼スラブを熱延し、必要に応じて焼鈍を施し、１回の冷延または中間焼鈍を挟む２回以上の冷延を行い、脱炭焼鈍後、焼鈍分離剤を塗布、乾燥し仕上げ焼鈍を行う方向性電磁鋼板の製造方法において、上記焼鈍分離剤として、質量比でＭｇＯ：Ａｌ2 Ｏ3 を３：７〜７：３とした混合物に、ビスマス塩化物を０．５〜１５質量％添加したものか、あるいは仕上げ焼鈍中にビスマス塩化物を０．５〜１５質量％生成するビスマス化合物と金属の塩素化合物を添加したものを使用することを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
【００１２】
（２）上記（１）記載の製造方法において、焼鈍分離剤として用いるＭｇＯは、そのクエン酸活性度が１００〜３００であり、かつ平均粒径が１〜１０μｍであることを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
（３）上記（１）及び（２）に記載の製造方法において、珪素鋼スラブがさらに質量％で０．００３〜０．０３％のＢｉを含有するものであることを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
（４）上記（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の製造方法において、脱炭焼鈍時の昇温速度を１００〜１０００℃／秒とすることを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を更に詳細に説明する。
通常、方向性電磁鋼板を一般的な工程で処理した場合、鋼中の珪素は非常に酸化され易いため、脱炭焼鈍後の鋼板表面には珪素を含有する酸化被膜が形成される。ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を用いた場合には、仕上げ焼鈍中にＭｇＯと鋼板表面の酸化被膜が反応してフォルステライト被膜を形成するが、ビスマス塩化物、あるいはビスマス化合物と金属の塩素化合物の両方が焼鈍分離剤中に存在すると鋼板表面の酸化層が除去される。
【００１４】
しかし、フォルステライトは非常に安定であるため、ビスマス塩化物、あるいはビスマス化合物と金属の塩素化合物の両方がＭｇＯ中に存在している場合にも焼鈍中の雰囲気バラツキや温度偏差の影響により部分的に生成し、従ってＭｇＯを焼鈍分離剤として用いた場合には仕上げ焼鈍中にフォルステライトの生成を完全に抑制することは工業的に非常に困難である。
【００１５】
また、ＭｇＯ以外の金属酸化物を主成分とする焼鈍分離剤の場合には、部分的に金属酸化物が鋼板表面に焼き付きを起こすため、通常次工程で余分に付着した焼鈍分離剤を洗浄し平坦化焼鈍を施されるが、焼き付いた金属酸化物をコイル全体として除去する作業が大変困難であり工業的でない。
【００１６】
そこで、本発明者らはフォルステライトの生成を完全に抑制するのではなく、生成するフォルステライトを剥離し易いものとし、かつ金属酸化物に関しても焼き付きを生じないようにすることを考えた。すなわち、焼鈍分離剤としてフォルステライトが生成するのに必要な量のＭｇＯを混合するとともに、生成するフォルステライトがＢｉＯＣｌの働きにより剥離し易いものとし、焼鈍分離剤自身が鋼板表面に焼き付かないか、あるいは焼き付いたとしても容易に除去が可能であることにより工業的にコイル状の鋼板表面を均一に平滑化しようとするものである。
【００１７】
本発明者らは、焼鈍分離剤としてＭｇＯと各種金属酸化物およびそれらの性状について鋭意検討した結果、ＭｇＯとＡｌ2 Ｏ3 の特定割合の混合物にビスマス塩化物を添加することにより上記思想の具体化が可能で、コイル状態でも均一な鋼板の平滑表面が得られることを発見し、これに基づき本発明を完成した。
【００１８】
まず、本発明の製造方法の限定理由について述べる。
図１は焼鈍分離剤中のＡｌ2 Ｏ3 とＭｇＯの混合比率と、ＭｇＯのクエン酸活性値を変えたときの鏡面化状態を示したものである。焼鈍分離剤中にＢｉＯＣｌは４％添加している。鏡面化状態の調査は、幅６０mm×長さ３００mmの試料を仕上げ焼鈍時にホイルを用いてパッキングする時に、一重にしたものと三重にしたものを作成した。これは、実コイルと比較して小さな試験片を用いてコイルの各部分の差異を評価するためである。すなわち一重パックはコイルの端部で雰囲気の流通性の良好な部分を、三重パックはコイルの内部で雰囲気流通性の低い部分を表すとして評価した。一重、三重パックとも極めて良好な鏡面である場合が◎、両方とも鏡面である場合○、どちらかにフォルステライトの残存あるいはアルミナの焼き付きが見られる場合△、それ以外を×とした。
【００１９】
この結果から、ＭｇＯのクエン酸活性値とＭｇＯとＡｌ2 Ｏ3 混合比のそれぞれについて最適範囲が存在することがわかる。Ａｌ2 Ｏ3 とＭｇＯの混合割合が重量比で３：７〜７：３の間で平滑度の良好な鏡面が得られる。更に混合したＭｇＯのクエン酸活性値が１００〜３００の範囲では極めて良好な平滑面が得られることが判明した。両方の範囲が外れるところでは一重、三重パックのどちらかの仕上げ焼鈍条件で表面平滑度が劣る場合があった。
【００２０】
また、ＢｉＯＣｌ添加量を０．５〜１５質量％に限定するのは、０．５％未満では表面平滑化効果が十分ではなく、１５％超ではＢｉＯＣｌが仕上げ焼鈍中に消失するため局部的に焼鈍分離剤としての効果が低下し、鋼板同士の焼き付きが生じるためである。さらに好ましくは従来の方法では得られない非常に良好な鏡面状態が達成できることから、３〜７％の範囲が良い。
【００２１】
図２は本発明範囲であるＭｇＯとＡｌ2 Ｏ3 の混合比率を１：１とした結果の顕微鏡写真であり、図３はＭｇＯとＡｌ2 Ｏ3 の混合比率を１：５に、図４はＭｇＯ：Ａｌ2 Ｏ3 が５：１にしたものにそれぞれＢｉＯＣｌを５％添加した焼鈍分離剤を用いて仕上げ焼鈍を行った後、水洗した試料の表面外観である。使用したＭｇＯはクエン酸活性値が１８７で平均粒径は３．２１μｍであった。図３ではＡｌ2 Ｏ3 の焼き付きが見られ全体が白っぽくなっており、図４ではフォルステライトが残存して平滑度が低くなっているのがわかる。それに対して図２ではＡｌ2 Ｏ3 の焼き付きもフォルステライトの残存もほとんど無い極めて平滑な鏡面が形成できていることがわかる。
【００２２】
本発明にて極めて良好な平滑表面が得られるメカニズムは詳細には明らかではないが、本発明では通常の電磁鋼板にて形成される１次被膜と同様にフォルステライト被膜がまず形成するが、Ａｌ2 Ｏ3 が特定量混合されているため、通常の電磁鋼板に形成されるような強固な被膜に成らず、その後ＢｉＯＣｌの働きでフォルステライト皮膜が剥離すると推定される。
【００２３】
ＭｇＯのクエン酸活性値を１００〜３００の間に限定する理由は、１００未満ではフォルステライトの残存が多くなり、３００超ではＡｌ2 Ｏ3 の焼き付き発生の恐れがあるためである。
さらにＭｇＯの平均粒径を１〜１０μｍに限定する理由は、１μｍ未満では鋼板と鋼板の間隔が狭く仕上げ焼鈍中の雰囲気流れが悪化して磁性のバラツキが生じ易くなるためであり、１０μｍ超では押し疵の原因となる恐れがあるからである。
【００２４】
本発明におけるビスマス塩化物とはＢｉＯＣｌ（オキシ塩化ビスマス）、ＢｉＣｌ3   （三塩化ビスマス）などであるが、ビスマス化合物と金属の塩素化合物を焼鈍分離剤中に含有させた場合でも仕上げ焼鈍の昇温中にＢｉＯＣｌを生成することが判明していることから、ビスマス塩化物の代わりにビスマス化合物と金属の塩素化合物を用いても良い。ビスマス化合物の例としては、炭酸ビスマス、水酸化ビスマス、りん酸ビスマス、硝酸ビスマス、硫酸ビスマス、酸化ビスマス、ハロゲン化ビスマス、硫化ビスマス、有機酸ビスマスの１種あるいは２種以上の混合物、金属の塩素化合物の例としては、塩化鉄、塩化コバルト、塩化ニッケルの１種あるいは２種以上の混合物が使用できる。
【００２５】
【実施例】
次に実施例について説明する。
（実施例１）
質量で、Ｃ：０．０８％、Ｓｉ：３．２５％、Ａｌ：０．０２９％、Ｎ：０．００８％を含むスラブを鋳造し、スラブ加熱後熱延し、２．２mmの熱延板とした。１１００℃で焼鈍後、０．２２mmまで冷延し、８３０℃で脱炭焼鈍を行った。
そして、質量組成で表１に示す組成の焼鈍分離剤を片面当り８g/ｍ2 塗布乾燥し、１２００℃で２０時間の仕上げ焼鈍を行った。その後、コイルの両端部と中央部から単板を切り出し歪取り焼鈍を行った後、レーザービームを照射して磁区細分化処理を施した。磁気測定の結果を表２に示す。
なお、表１中に示したＭｇＯのクエン酸活性値は１７４、平均粒径は３．５μｍである。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
【表２】
0004116702.tif 000003
【００２８】
（実施例２）
特開平６−８８１７１号公報に開示された技術を用いて、質量で、Ｃ：０．０８％、Ｓｉ：３．３０％、Ａｌ：０．０２５％、Ｎ：０．００８％、Ｂｉ：０．０１％、Ｍｎ：０．０８％、Ｓｅ：０．０２５％を含むスラブを鋳造し、スラブ加熱後、熱間圧延を行い、１１００℃で５分間熱延板を焼鈍した後、冷間圧延により０．２２mm厚にした鋼板を脱炭焼鈍し、表１に示す焼鈍分離剤を塗布し、１２００℃×２０時間の仕上げ焼鈍を行った。その後、コイルの両端部と中央部から単板を切り出し歪取り焼鈍を行った後、レーザービームを照射して磁区細分化処理を施した。磁気測定の結果を表３に示す。
【００２９】
【表３】
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【００３０】
（実施例３）
特開平７−２６８５６７号公報に開示された技術を用いて、質量で、Ｃ：０．０８％、Ｓｉ：３．２３％、Ａｌ：０．０２７％、Ｎ：０．００８％を含むスラブを鋳造し、スラブ加熱後、熱間圧延を行い、１１００℃で５分間熱延板を焼鈍した後、冷間圧延により０．２２mm厚にした。この鋼板を加熱速度を４００℃／秒で８５０℃まで昇温した後、脱炭焼鈍し、表１に示す焼鈍分離剤を塗布し、１２００℃×２０時間の仕上げ焼鈍を行った。このようにして得られた同一コイルから実施例１と同様の操作を行い、コイルの両端部と中央部から単板を切り出し歪取り焼鈍を行った後、レーザービームを照射して磁区細分化処理を施した。磁気測定の結果を表４に示す。
【００３１】
【表４】
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【００３２】
【発明の効果】
本発明によればフォルステライト被膜が無くかつ表面が広い範囲にわたって均一に鏡面状態である方向性電磁鋼板が得られる。この材料に磁区制御を行うと、極めて鉄損の低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】
【図１】  焼鈍分離剤中のＡｌ2 Ｏ3 とＭｇＯの混合比率と、ＭｇＯのクエン酸活性値を変えたときの鏡面化状態を示す図。
【図２】  ＭｇＯとＡｌ2 Ｏ3 の混合比率を１：１とした焼鈍分離剤を用いて処理した鋼板の表面電子顕微鏡写真。
【図３】  ＭｇＯとＡｌ2 Ｏ3 の混合比率を１：５とした焼鈍分離剤を用いて処理した鋼板の表面電子顕微鏡写真。
【図４】  ＭｇＯとＡｌ2 Ｏ3 の混合比率を５：１とした焼鈍分離剤を用いて処理した鋼板の表面電子顕微鏡写真。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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