JPH01198430A - 極めて鉄損が優れ、被膜密着性の優れた方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

極めて鉄損が優れ、被膜密着性の優れた方向性電磁鋼板の製造方法

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JPH01198430A
JPH01198430A JP2186588A JP2186588A JPH01198430A JP H01198430 A JPH01198430 A JP H01198430A JP 2186588 A JP2186588 A JP 2186588A JP 2186588 A JP2186588 A JP 2186588A JP H01198430 A JPH01198430 A JP H01198430A
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JP
Japan
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steel sheet
annealing
oriented electrical
electrical steel
grain
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JP2186588A
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Osamu Tanaka
収 田中
Takashi Kobayashi
尚 小林
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は極めて鉄損が優れ、被膜密着性の優れた方向性
電磁鋼板の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
方向性電磁鋼板はSiを4%以下、通常3%程度を含有
するけい素鋼素材を溶解し、連続鋳造または造塊後、分
塊圧延によってスラブとし、熱間圧延後1回または中間
焼鈍を挾む2回の冷間圧延によって最終板厚とする0次
いで、脱炭焼鈍及び高温箱焼鈍を施すことによって製造
されるものである。また、その結晶集合組織は圧延方向
に特に磁化容易軸が揃ったゴス組織と称される(110
)(001)方位を有する組織であって、各種の配電用
の鉄心材料として広く使用されている。
この様な方向性電磁鋼板を変圧器等の鉄心材料に使用す
る際には薄鋼板として積層して使用するのが一般的であ
り、磁気特性として鉄損特性及び励磁特性が優れること
、又被膜特性として渦電流損を減らすために鋼板表面に
高い電気絶縁性の被膜を均一に形成することが要求され
る。
この他に、鉄心加工工程に於けるスリットまたは切断加
工、巻き加工、プレス加工、焼鈍加工、レーシング加工
等に於ける被膜の脱落及び剥離を避けるために、密着性
の良いグラス被膜を有することが要求される。
ところで、これらの方向性電磁鋼板の特性の中で特に鉄
損特性は重要であり、これらの減少について種々の提案
がなされてきた。
例えば、鉄損改善のためにはSt含有量の増加や二次再
結晶粒の方位の向上及び二次再結晶粒を小さくする等の
手段がある。また、もう1つの方法としては板厚を薄く
する方法がある。
近年では製品板の2次再結晶粒の磁区細分化により鉄損
を改善する方法があり、特公昭57−2252号公報で
は最終製品板表面に圧延方向にほぼ直角にレーザービー
ムを数11間隔に照射し、鋼板表面に高転位密度領域を
導入することにより磁区幅を細分化し、鉄損を低下する
技術が提案されている。
また特開昭61−139680号公報では、本発明者ら
によって最終製品板の表面の表面被膜の一部をレーザー
照射等により除去し、可侵入体金属をメツキし、その後
の熱処理により鋼板中に侵入体を展成し、磁区細分化す
るもので、この方法によればその後の熱処理によりその
効果を失わず、むしろ向上すると言うものである。
また、特開昭61−246376号公報では方向性けい
素鋼板の表面被膜を構成する通常のフォルステライト被
膜の上に磁気特性や表面被膜改善の目的で被成される張
力付与型コーティングにおいて、張力付与効果の異なる
領域を区画形成することにより、鋼板の磁区細分化が助
長されるとの提案がなされている。
特開昭60−103183号公報には歪み取り焼鈍によ
り特性が劣化しない方向性電磁鋼板の製造方法として、
局所的にフォルステライトとは組成の異なるグラス被膜
からなる領域を存在させることが製品の磁区細分化に有
利であること、そしてかような異質のグラス被膜領域の
存在下に張力付与型の絶縁コーティングを被成すると両
者の複合作用によって効果が一層助長されると言うもの
である。
この発明においては異質のグラス被膜領域の幅は0.0
5〜2. O*m程度、間隔は1.0〜3.0鶴が効果
が大きいとしている。
これらはいずれも磁区細分化効果により鉄損特性を改善
するものであり、それなりの効果は得られるであろう。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、前述のような鉄損改善のための種々開示され
ている技術は、焼鈍によりその効果を失ったり、被膜の
一部を失うため絶縁コーティング刻の塗布焼き付けを要
求される。また、被膜絶縁特性の問題に加えて、製造コ
ストの問題、また、特開昭61−246376号公報や
特開昭60−103183号公報のように工業的な実現
が非常に難しい問題があり、未だ十分とはいえない。
本発明は前記問題点を解決すべく、極めて鉄損が優れ、
被膜密着性の優れた方向性電磁鋼板を得ることを目的と
してなされたものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは脱炭焼鈍工程または最終仕上げ焼鈍工程で
微細に鋼板地鉄中に酸化膜及び/またはガラス質被膜を
形成すると、磁区細分化効果の大きい優れた被膜層を形
成し、鉄損特性及び被膜密着性が著しく優れた方向性電
磁鋼板が得られることを見出だした。
本発明はかかる鋼板を工業的に製造する方法を提供する
ものであり、その要旨とするところは次のようなもので
ある。
その1つは、けい素鋼スラブを熱延し、焼鈍を挾んで1
回または2回以上の冷延により最終板厚とした冷延板に
、脱炭焼鈍の前または後に鋼板表面に線状または破線状
に微細な線状疵を鋼板のほぼ全面的に付与し、後の脱炭
工程及び/または最終仕上げ焼鈍工程で酸化膜及び/ま
たはガラス質被膜を疵部に沿って鋼板中に発達させるも
のであり、もう1つは、脱炭焼鈍の前または後で微細な
線状疵を付与後、疵部に酸化剤または酸化促進剤を塗布
し、脱炭焼鈍工程及び/又は最終仕上げ焼鈍工程の熱処
理中に酸化膜及び/又はガラス質被膜を微細線状疵に沿
って発達させることを特徴とする、極めて鉄損が低く、
被膜密着性の優れた方向性電磁鋼板の製造方法にある。
以下に本発明の詳細な説明する。
本発明者らは第1図および第2図に示すように圧延方向
に対し直角方向から30°以内に脱炭焼鈍又は仕上焼鈍
過程で線状又は破線状に鋼板中に発達させた酸化層及び
/又はガラス質被膜を有する方向性電磁鋼板はその微細
に発達した被膜層の作用による磁区細分化効果により、
鉄損が極めて低く、グラス被膜の密着性が優れることを
見出した。本発明はかかる鋼板を工業的に製造する方法
を提供するものであり、か\る鋼板は次の様にして製造
される。
第1図に示すように最終板厚に冷延された鋼板1の脱炭
焼鈍の前又は後に圧延方向Rと直角方向に対し、30°
以内に微細な線状疵2をコイル幅方向Wに亘って付与す
る。2の付与方法としては、ブラシロール、高圧水、グ
ラインダー、サンドペーパー、ショット、レーザー、酸
洗後の機械的、熱的、化学的な手段によって、直線状ま
たは破線状の疵を鋼板のほぼ全面的に付与する。
この微細な線状疵の付与条件としては、間隔Il!5N
以内、幅a:1m以下、深さがRa値で0.3〜5趨で
ある。
この様に微細に線状疵を付与された鋼板は、必要に応じ
て酸類、アルカリ類又はこれらの塩類が塗布される。
この際の塗布剤としては、Na 、 K 、 Li 、
 Ca 、 Mg。
Ba、等の水酸化物、硫酸、硝酸、リン酸、塩酸、フッ
酸、ホウ酸、及び各種金属からなる硫酸塩、硝酸塩、リ
ン酸塩、塩化物、フン化物及びホウ化物の1種又は2種
以上が塗布される。
次いで、脱炭焼鈍の後、最終仕上焼鈍を行う。
本発明では、この最終仕上焼鈍において、第2図に示す
ように脱炭焼鈍前又は後に鋼板のほぼ全面にわたって、
微細に付与された線状疵部分2より、局所的に微細な線
状の酸化層及び又はガラス質被膜3を表面より鋼板地鉄
中心部に向って発達させるのが特徴である。この過程に
おいては疵部分に必要に応じて塗布された酸類、アルカ
リ類、あるいは塩類と仕上焼鈍に於ける熱サイクル及び
雰囲気条件を特定することにより、効果的に酸化層及び
ガラス質被膜層を成長させることができる。
この結果、脱炭焼鈍の前又は後で鋼板表面に付与される
線状疵2の深さはRa値で0.3〜5趨と浅い疵である
にもかかわらず、最終仕上焼鈍後の鋼板で発達している
酸化層等3の深さは5〜40umにまで達するものであ
る。また、この被膜形成過程に於いては、鋼板表面の疵
部分はガラス質被膜が発達し、覆いつくされるため、表
面が通常工程で製品と同様な表面状態が得られるのが、
本発明に於ける製品の特徴である。
本発明によって、極めて優れた鉄損と優れた密着性は次
の様な理由によるものと考えられる。−本発明では、2
次再結晶終了後に表面疵部よりw4仮地鉄中に発達する
微細な酸化層或いはガラス質被膜層の深さは前述の如く
5〜40湖の深さに達する。鉄損向上の1つの理由とし
ては、この微細に発達した線状被膜層により磁極が生じ
磁区細分化効果が生じるものと考えられる。もう1つは
微細に発達した線状酸化層及びグラス被膜層による鋼板
地鉄との熱膨張率の違いから、最終焼鈍の冷却過程で生
じる、鋼板地鉄への微少な局所応力の作用による磁区細
分化効果によるものと考えられる。
被膜密着性を改善するのは微細に且つ深く発達した被膜
層の効果によるもので、絶縁被膜処理後の曲げ剥離試験
では、この線状被膜層の強固な構造による効果により著
しい改善が見られる。
本発明のもう1つの利点は他の磁区制御技術の様に磁束
密度の低下が非常に少ない点である。このため、低磁場
から高磁場まで広範囲の磁場で鉄損改善がはかられるた
め実用的には、全ての需要家の満足を得られる。
次に、本発明の限定理由に就いて述べる。
本発明では、脱炭焼純の前又は後で鋼板表面に微細に付
与された線状疵にそって鋼板中に酸化層又はガラス質被
膜を発達させるものであり、表面に付与される疵の状態
と庇部に付与される酸、アルカリ、塩類等の塗布剤及び
最終仕上焼鈍の条件が重要な要件となる。
まず鋼板に付与される疵は直線状或いは破線状の線状で
あればよく、出来るだけ直線状につながっているのが望
ましい、また線状疵の付与される方向は圧延方向に直交
する方向に対し30°以内である。これは、最終的にこ
の庇部を起点にして、発達した酸化層或いはガラス質被
膜による磁区細分化効果を得るためで、上記角度がこれ
以上ずれると被膜密着性の改善効果が得られても、鉄損
改善効果が弱くなるためである。疵の深さはRa値で0
.3〜54の範囲である。0.3 tsより小さいと焼
鈍時における庇部からの被膜層の発達が不充分で、深さ
が得られないため、鉄損の改善効果が弱い、5μ以上に
なると逆に焼鈍中の被膜層の成長が深くなりすぎて磁束
密度の低下が生じるため、高磁場での鉄損或いは励磁特
性に悪影響を与える。
最も好ましい疵の深さは、Ra値で1〜3−である。
また疵の間隔は5mm以内である。線状疵の深さ、巾、
庇部への塗布剤の種類、量にもよるが、本発明の方法で
は非常に微細に線状に発達する被膜層の効果を期待して
いるため、間隔はむしろ狭い方が良い結果が得られる。
好ましい範囲は50〜1000−である。底幅はlfi
以下である。1sIA以上では深すぎる場合と同様に被
膜物質の体積増加による磁束密度の低下が生じるため好
ましくない。また、膨大な実験結果によっても底幅の小
さい方が良い結果が得られた。特に鉄損及び被膜密着性
改善の良い結果の得られる範囲は20〜200趨である
庇部に塗布されるアルカリ、酸類、あるいはこれらの塩
類としては、焼鈍中に化合物が庇部をエツチングして、
庇部からの酸化層及びガラス質被膜の発達を促進するか
、エツチングによって庇部の凹みの成長を助けるような
作用のあるものであれば良い。実験によればNa、 K
 、Li 、Ca、Mg、Bas等のアルカリ、アルカ
リ土類金属の水酸化物、硝で効果が得られた。
これらのアルカリ、酸、塩類の塗布量としては、付与さ
れた線状疵の状態(深さ、幅、間隔等)によって異なる
が、前記物質を庇部の面積当り、0、2〜30 g/r
d程度塗布すれば効果的である。
これらの塗布剤の塗布方法としては、スラリー状として
鋼板の庇部にプリント、刷毛、スプレー等による塗布、
何れでも良い。
次に最終仕上焼鈍の条件としては、本発明では昇温時の
加熱サイクルと雰囲気ガスのP HtO/ P Hzが
重要である。加熱サイクルは昇温過程700〜950℃
で1時間以上の保持時間を設けるか、或いは10℃/h
r以下の昇温率による加熱が必要である。これは被膜形
成過程における反応として、Singの表面への濃化反
応がこの時期に急激に生じることを利用するためであり
、700〜950℃で1時間以上の保持時間を設けるか
、或いは15℃/hr以下の昇温率で加熱すムことによ
り、庇部より微細に発達するガラス質被膜の成長に顕著
な効果が見られる。
この間における雰囲気ガスとしてはP HtO/ P 
H!を0.01〜0.2とする事が重要である。これは
、雰囲気ガスの水分によるSi0g濃化領域での酸化層
、ガラス質被膜の成長をより効果的にするためである。
0.01以下では水分の供給が不充分で効果が得られな
い。逆に0.2以上では、被膜層の発達は認められるが
、水分量が多すぎて、酸化過度となり、ガラス賞被膜全
体にガスマーク、ピンホール状の欠陥が発生し易くなる
〔実施例〕
実施例1゜ 重量%でC; 0.078 、Si ; 3.30、M
n ; 0.055、A g HO,032、N ; 
0.0082、S ;0.025 、残部不可避の不純
物とFeよりなる方向性珪素鋼板用素材を公知の方法で
熱延−熱延板焼鈍−冷延により最終板厚0.225tm
とした0次いでこの鋼板の脱炭焼鈍前及び後にレーザー
照射により第1表に示すような条件で線状疵を付与した
。次いで850℃×3分間湿潤雰囲気中で脱炭焼鈍を行
った。この後焼鈍分離剤としてMgO100重量部、T
i1t 5重量部、ホウ酸ナトリウム0.5部よりなる
焼鈍分離剤を塗布し、第1表に示す加熱サイクル、雰囲
気サイクルで最終仕上焼鈍を行った。磁気特性、被膜特
性の調査結果を第2表に示す。
以下余白 第1表 第2表 実施例2゜ 実施例1と同様にして調整した最終板厚0.22511
の冷延板にブラシロールによって第3表に示すような条
件で圧延方向と直角方向に線状疵を付与した。次いで同
表に示すような化合物を疵部面積l耐当り1gの割合で
塗布後850℃×3分湿潤雰囲気中で脱炭焼鈍を行った
後、MgO100重量部;Ti(h5重量部;ホウ酸ナ
トリウム0.5重量部からなる焼鈍分離剤を塗布後、同
表に示すような加熱サイクルで1200℃X20hrの
最終仕上焼鈍を行った。
このときの磁気特性及び被膜特性を第4表に示す。
以下余白 第3表 第4表 以上の実施例によれば、本発明は比較例に比し′ミ1磁
気特性の内BS(T)はほり同等であるがw+tzs。
(W / kg )は大巾に下り、又被膜密着性も良好
であることが判明した。
〔発明の効果〕
本発明は上述した如く、磁気特性の内、特に鉄損特性が
極めて優れ、また、被膜密着性も優れているので、方向
性電磁鋼板の製造方法において、その工業的効果は大き
い。
【図面の簡単な説明】
第1図は冷延鋼板表面に微細線状疵を付与した状態を示
す斜視図、 第2図は各工程における微細線状疵の状態を示す断面概
略図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)最終板厚を有する冷延方向性電磁鋼素材に脱炭焼
    鈍を施して、表面にSiO_2を主成分とするスケール
    層を形成し、前記スケール上にMgOを主成分とする焼
    鈍分離剤を塗布した後、最終仕上焼鈍を施して絶縁被膜
    を形成する方向性電磁鋼板の製造方法において、脱炭焼
    鈍の前または後の鋼板表面に圧延方向と直角方向に対し
    30°以内に、間隔5mm以内、巾1mm以下、深さが
    Ra値で0.3〜5μmの微細な線状疵を付与すること
    、最終仕上焼鈍における昇温過程700〜950℃で1
    時間以上の保持時間を設けること、更にこの間の雰囲気
    ガスのPH_2O/PH_2Oを0.01〜0.2とす
    ることを特徴とする著しく鉄損が低く、密着性の優れた
    方向性電磁鋼板の製造方法。
  2. (2)最終板厚を有する冷延方向性電磁鋼素材に脱炭焼
    鈍を施して、表面にSiO_2を主成分とするスケール
    層を形成し、前記スケール上にMgOを主成分とする焼
    鈍分離剤を塗布した後、最終仕上焼鈍を施して絶縁被膜
    を形成する方向性電磁鋼板の製造方法において、脱炭焼
    鈍の前または後の鋼板表面に圧延方向と直角方向に対し
    30°以内に、間隔5mm以内、巾1mm以下、深さが
    Ra値で0.3〜5μmの微細な線状疵を付与すること
    、最終仕上焼鈍における昇温過程において、700〜9
    50℃の区間の昇温率を10℃/hr以下とすること、
    更にこの間の雰囲気ガスのPH_2O/PH_2を0.
    01〜0.2とすることを特徴とする著しく鉄損が低く
    、密着性の優れた方向性電磁鋼板の製造方法。
  3. (3)脱炭焼鈍前または後の鋼板表面の線状疵部に酸類
    、アルカリ類、あるいはこれらの塩類等の1種又は2種
    以上を疵部に処理することを特徴とする、請求項(1)
    又は(2)記載の著しく鉄損が低く、密着性の優れた方
    向性電磁鋼板の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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