JPH03260021A

JPH03260021A - 方向性珪素鋼帯の製造方法

Info

Publication number: JPH03260021A
Application number: JP5668490A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Arai; 賢一荒井; Tomohiro Arasawa; 荒沢　友浩; Susumu Yoshioka; 進吉岡; Masaaki Ueno; 上野　雅朗; Kazuki Kobayashi; 和樹小林
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1990-03-09
Filing date: 1990-03-09
Publication date: 1991-11-20

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】［産業上の利用分野］本発明は、方向性珪素鋼帯の製造方法に係り、特に板厚
が薄く、低鉄損で磁束密度が高い方向性珪素鋼帯を得る
のに好適な製造方法に関するものである。

［従来の技術］珪素（Ｓｌ）を２〜８重量％含有し、　（１１０）［０
０１’］結晶粒集今組織を有する板厚が３００μｍの方
向性珪素鋼帯を出発材料として用い、その表面に形成さ
れている絶縁被膜を除去し、その後に冷間圧延する二と
により、板厚が１５０μｍ以下の（１１１）［１，１２
］集合組織を有する中間薄帯を作り、これを真空雰囲気
中あるいは不活性ガス中、水素ガス中、不活性ガスと水
素ガスの混合雰囲気中において、常温から約り５℃／秒
以上の昇温速度で約１０００〜１４００℃まで昇温し、
その温度に３時間以上保持することによって、その鋼帯
中の三次再結晶粒、すなわちその鋼帯の［００１］軸（
磁化容易軸）がさらに集積され、圧延方向とのずれ角度
が非常に小さい（１１０）［００１］集合組織を有する
結晶粒を成長させ、磁束密度が高く、鉄損の低い極薄の
方向性珪素ＩＲ帯を得る方法が提案されている（特開昭
６３−１７１８２７号公報）。

［発明が解決しようとする課題］ところが前記発明においては、次のような難点がある。

すなわち、真空雰囲気中での熱処理では真空ポンプを長
時間稼動させるため、その運転コストが高くつく。また
、例えば１２００℃の高温で、しかも１ＸＩＯ−’Ｔｏ
ｒｒＯ高真空中で高熱空中であるため、熱処理中に鋼帯
が揮散し、材料の損失を生じる。

さらに、常圧の不活性ガス中、水素ガス中、あるいは不
活性ガスと水素ガスの混合雰囲気中での熱処理で十分な
磁気特性を得るためには、３０時間以上の長時間の熱処
理が必要であり、生産能率が悪い。

また、１５℃／秒以上の高速昇温を伴う熱処理であるた
め、特殊な熱処理方法、装置が必要で。

コストが高くなる。

本発明の目的は、このような従来技術の欠点をＭ渭し、
低コストで、材料の損失を極カ抑え、鉄損が低く、シか
も磁束密度が高い方向性珪素鋼帯の製造方法を提供する
にある９［課題を解決するための手段］前述の目的を達成するため、本発明は、珪素を２〜８重
量％含有する方向性珪素鋼帯を出発材料として、冷間圧
延、その後の熱処理を施して（１１０）［００１］組織
からなる板厚が１５０μｍ以下の方向性珪素鋼帯を得る
製造方法において、前記熱処理前の鋼帯中の銅含有率が
８０ＰＰｍ以下に規制されていることを特徴とするもの
であ前述の目的を達成するため、さらに本発明は。

珪素を２〜８重量％含有する方向性珪素鋼帯を出発材料
として、冷間圧延、その後の熱処理を施して（１１０）
［００１コ組織からなる板厚が１５０μｍ以下の方向性
珪素ｍ帯を得る製造方法において、前記珪素＃Ｒ帯中の銅含有率を８０ｐｐｍ以下に規制す
る熱処理工程を含むことを特徴とするものである。

［作用］方向性珪素鋼帯の磁気特性を改善するためには、冷間圧
延と熱処理によって三次元結晶、つまりその銅帯の［０
０１］軸（磁化容易軸）がさらに集積され、圧延方向と
のずれ角度が小さい（１１０）［００１］集合組織を有
する結晶粒を成長させる必要がある。ところで本発明者
らの諸種の実験結果から、方向性珪素鋼帯に含まれてい
る微量の網（Ｃｕ）は、磁気特性を改善するに必要な三
次元結晶粒の成長を抑制（阻害）していることを解明し
た。

前述のように熱処理の雰囲気が真空雰囲気である場合に
は、熱処理時に鋼帯の一部が揮散する際に鋼帯中の網も
一緒に蒸散して銅の量も減少する。

そのため、最終的には網による三次元結晶の成長を抑制
する作用も減退し、磁気特性は改善される。

ところが、常圧雰囲気での熱処理の場合は銅の蒸散がな
いから、三次元結晶粒の成長が抑制される。そのため、
磁束密度が高く、鉄損の低い方向性珪素ｗ４帯を得るに
は、熱処理を長時間行う必要があり、生産効率の低下を
招来する。

これに対して、銅の含有率が８０ＰＰｍ以下、好ましく
は５０ｐｐｍ以下に規制された本発明の方向性珪素鋼帯
では、銅による三次元結晶の成長を抑制する作用はほと
んどなく、常圧雰囲気での熱処理においても従来よりも
短時間で三次元結晶を有効に成長させることがき、方向
性珪素鋼帯の磁気特性の改善が図れる。

前述の網の含有率は熱処理前の含有率であり。

出発材料中の銅含有率が少ない方向性珪素鋼帯、あるい
は出発材料中の銅含有率は高くても、熱処理前の有効な
手段によって銅含有率を低くした方向性珪素鋼帯が使用
できるにの熱処理前の有効な手段として、冷間圧延前あるいは冷
間圧延後に方向性珪素ｓｉを減圧雰囲気下で熱処理する
手段がある。ここで減圧雰囲気とは、例えばヘリウムな
どの非酸化性ガスをパージしながら真空引きしたり、あ
るいは単に真空弓きしたりすることによって２雰囲気の
圧力を常圧よりも低くした雰囲気のことを意味している
。

［実施例コ具体的には、銅の含有率が８０ＰＰｍ以下、好ましくは
５０ｐｐｍ以下に規制された、板厚が３００μｍの方向
性珪素鋼帯を出発材料として用いる。そしてこの鋼帯の
表面に形成されている絶縁被膜を除去し、冷間圧延によ
り１５０μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下の薄帯に
する。この薄帯を常圧の水素ガス雰囲気において、１０
００〜１４００℃、好ましくは１１００−４２５０℃で
１〜７時間熱処理を行い、（１１０）［００１３集合組
織を有する十分に成長した三次再結晶粒を得る。その後
、鋼帯表面に絶縁被膜を形成する。

また、前述のように冷間圧延前に減圧雰囲気で熱処理を
行う二とにより、銅の含有率をｓｏｐｐｍ以下、好まし
くは５ｏｐｐｍ以下に減少させた方向性珪素鋼帯を使用
することによっても、同様の優れた磁気特性を有する方
向性珪素鋼帯を得ることがきる。

本発明において、市販の方向性珪素鋼帯としては、例え
ば次の表１のようなグレードのものが使用される。

表１なお２表中のは、鉄損くＷ１７□。）は、磁束密度１７
丁１周波数５０　Ｈｚの時の鉄損てあり、また磁束密度
Ｂ、は、磁化力８００Ａ／ｍにおける磁束密度である。

例えばこの表１では鉄損（Ｗ、　、　、、、。）が１６
５以下、磁束密度（Ｂ６）が１．７５以上のものが使用
できる。

また市販の方向性珪素鋼帯では、表１に示すように板厚
が２７０μｍ、３００ｐｍ、３５０ｐｍのものがある。

これらの方向性珪素鋼帯を出発材料として栂い。

絶縁被膜を除去した後、冷間圧延によって板厚が１５Ｑ
μｍ以下に圧延される。板厚が１５０μｍを越えるもの
では（１１０）［００１］組織を有する三次結晶粒が成
長しにくいため、板厚をそれ以下にする必要がある。

その後、網の含有率を８０ｐｐｍ以下にするために、例
えば真空雰囲気で１２００℃、２０時間の熱処理を行う
、また、この処理は、冷間圧延前に行っても効果は変わ
らない。

つぎに常圧水素ガス雰囲気での熱処理を１０００〜１３
００℃、好ましくは１１００〜１２５０℃で行う。この
時、網が８０ｐｐｍ以下の銅帯の使用およびこれらの条
件により、熱処理時間は従来の３０時間以上から１〜７
時間に短縮される。また、昇温速度は特に規定する必要
はない。

つぎに本発明に関わる処理方法の具体例について、それ
ぞれ銅含有率の異なる銅帯について、実施例ならびに比
較例を挙げて説明する。

（実施例１）次の表２に示した特性および表３のＭｉ或を有する、銅
の含有率が５１ｐｐｍの方向性珪素鋼帯を出発材料とし
て用いた。

表表３（重量％）これら出発材料の１１！縁被膜を、硫酸−フッ酸混酸と
硝酸水溶液で酸洗いして除去した。つぎに４段冷間ロー
ル圧延機を用いて、１００μｍまで圧延してサンプルと
した。

そのサンプルを昇温速度３℃／秒で１２３０℃まで昇温
した後、常圧の水素ガス雰囲気中で７時間保持した。

その結果、磁束密度（Ｂ、）が１　、９２　Ｔ、鉄損（
Ｗ１７　ｙｇ。張力２ｋｇ／ｒｒ＋ｍ”付与）が０．５
５Ｗ／ｋＫであり、磁気特性が大幅に改善されている、
（比較例１）次の表４に示した特性および表５の組成を有する綱の含
有率が６００ｐｐｍの市販の方向性珪素鋼帯を出発材料
として用いた。

表４表５　　　　　（重量％）これら出発材料の絶縁被膜を、硫酸−フッ酸混酸と硝酸
水溶液で酸洗いして除去した。つぎに４段冷間ロール圧
延機を用いて、１００μｍまで圧延してサンプルとした
。

その結果、磁束密度（Ｂ、）が１．６３７、鉄損（Ｗ、
、、、、　　張力２ｋｇ／ｍｍ”付与）が１〉Ｗ／ｋｇ
であり、磁気特性は改善されなかった。これは、銅が磁
気特性改善のための三次再結晶粒の成長を抑制したため
である。

（比較例２）前記比較例工と同じように、銅の含有率が６００ｐｐｍ
の市販の方向性珪素鋼帯を使用した。

そして絶縁被膜を除去した後、真空度が１×１０’Ｔｏ
ｒｒの雰囲気において、１２００℃で２時間保持し、銅
の含有率を１１０３ｐｐにした。

その鋼帯を４段冷間ロール圧延機を用いて、１００μｍ
まで圧延してサンプルとした。

その結果、磁束密度（Ｂ８）が１．７６Ｔ、鉄損（Ｗ、
、、ｓ。　　張力２ｋｇ／ｍｍ″付与）が１〉Ｗ／ｋｇ
であり、磁気特性は改善されなかった。これは、比較例
１と同様に、網が磁気特性改善のための三次再結晶粒の
成長を抑制したためである８（比較例３）前記比較例１と同しように、網の含有率が６００ｐｐｍ
の市販の方向性珪素ｇＩ帯を使用した。

そして絶縁被膜を除去した後、真空度が１×１０−”Ｔ
ｏｒｒの雰囲気において、１２００℃で３時間保持し、
銅の含有率を９２ｐｐｍにした。その銅帯を４段冷間ロ
ール圧延機を用いて、１．００μｍまで圧延してサンプ
ルとした。

その結果、磁束密度（Ｂ、）が１．８８Ｔ、　！損（Ｗ
、／ｓ、　　張力２ｋｇ／ｍｍｌ付与）が０．８５Ｗ／
ｋｇであり、磁気特性は改善されなかった。これは、比
較例１と同様に、銅が磁気特性改善のための三次再結晶
粒の成長を抑制したためである。

（実施例２）前記比較例１と向じように、網の含有率が６００ｐｐｍ
の市販の方向性珪素鋼帯を使用した。

そして絶縁被膜を除去した後、真空度が１×１０’Ｔｏ
ｒｒの雰囲気において、１２００℃で５時間保持し、網
の含有率を７６ｐｐｍにした。その銅帯を４段冷間ロー
ル圧延機を用いて、１００μｍまで圧延してサンプルと
した。

そのサンプルを昇温速度３℃／秒で１１００’Ｃまで昇
温した後、１時間だけ保持した。

その結果、磁束密度（Ｂａ）が１．９５Ｔ−鉄損（Ｗｌ
、　１５　、　　張力２ｋｇ／ｍｍ”付与）が０．５５
Ｗ／ｋｇであり、冷間圧延前に網を除去したことにより
磁気特性が改善される二とが明らかになった。

（実施例３）前記比較例１と同じように、銅の含有率が６００ｐｐｍ
の市販の方向性珪素鋼帯を使用した。

そして絶縁被膜を除去した後、４段冷間ロール圧延機を
用いて、１００μｍまで圧延してサンプルとした。

そのサンプルを昇温速度３℃／秒で１２３０℃まで昇温
した後、真空度が２Ｘ１０−５Ｔｏｒｒの雰囲気におい
て２時間保持し、網の含有率を７９ｐｐｍにした。

その後、常圧の水素ガス雰囲気で１２３０℃、５時間の
再結晶粒成長のための熱処理を行った。

その結果、磁束密度（Ｂ、）が２．０３Ｔ、鉄損（Ｗ、
７７．。張力２ｋｇ／ｍｍ”付与）が０５９Ｗ／ｋｇで
あった。

冷間圧延前に行った実施例２と比較して、冷間圧延後に
銅の除去を行っても磁気特性の改善効果に変わりがない
ことが確認された。また、冷間圧延後に網の除去を行え
ば、その熱処理時間が矩くなる。

（実施例４）前記比較例１と同しように、銅の含有率が６００ＰＰｍ
の市販の方向性珪素ｍｓを使用した３そして絶縁被膜を
除去した後、４段冷間ロール圧延機を用いて、１００μ
ｍまで圧延してサンプルとした。

そのサンプルを昇温速度３℃／秒で１２３０℃まで昇温
した後、真空度が２Ｘ１０−ＩＴｏｒｒの雰囲気におい
て５時間保持し、銅の含有率を約１１０ＰＰ以下にした
。

その後、常圧の水素ガス雰囲気で１２３０℃、２時間の
再結晶粒成長のための熱処理を行った。

その結果、磁束密度（Ｂ、）が２．ＯＩＴ、鉄損（Ｗ、
、／、Ｏ張力２ｋｇ／ｍｍ”付与）が０５０Ｗ／ｋｇで
あった。

比較例工との比較から、銅の含有率を少なくすることに
よって、熱処理時間が短縮でき、鉄損もさらに低くなっ
た。

（実施例５）昇温速度を０．２５℃／秒にする以外は前記実施例１と
同じ条件でサンプルを作成して、熱処理を行った。

その結果、磁束密度（Ｂ８）が１．９２Ｔ、鉄損（Ｗ、
、、。　　張力２ｋｇ／ｍｍ”付与）が０．５９Ｗ／ｋ
ｇであり、昇温速度が０．２５℃／秒程度の低い条件で
も、磁気特性の改善効果に変化がないことがわかった。

（実施例６）板厚を４０ｐｍにする以外は前記実施例１と同じ条件で
サンプルを作成して、熱処理を行った。

その結果、磁束密度（Ｂ、）が１９３丁、鉄損（Ｗｌ、
、、、　　張力２ｋｇ／ｍｍ”付与）が０．４８Ｗ／ｋ
ｇであり、薄板においても磁気特性の改善効果に変化が
ないことがわかった。

（比較例４）前記表４に示した特性での絹の含有率が表５に示すよう
に６００ｐｐｍの市販の方向性珪素ｔｐｒ＊を使用した
。そして絶縁被膜を除去した後、４段冷間ロール圧延機
を用いて、４０μｍまで圧延してサンプルとした。

そのサンプルを昇温速度３℃／秒で１２３０℃まで昇温
し、常圧の水素ガス雰囲気中において７時間保持した６その結果、磁束密度（Ｂ、）が１．５２７．鉄損（Ｗｌ
　？　／Ｉ　Ｏ張力２ｋｇ／ｍｒｎ”付与）が〉１Ｗ／
ｋｇである。すなわち前記実施例６と同じ薄板の鋼帯を
使用しても、網の含有率が８０ｐｐｍ以上であるため、
磁気特性は改善されなかった。

（実施例７）前記実施例１と同様のサンプルを、昇温速度３℃／秒で
工２００℃まで昇温した後、真空度が１ＸｉＯ−’Ｔｏ
ｒｒの雰囲気において、１時間だけ保持した。

その結果、磁束密度（Ｂ、　）が１．９５Ｔ、鉄損（ｗ
、　？　１５　ｅ　　張力２ｋｇ／ｍｍ２付与）が０．
５５Ｗ／ｋｇとなり、真空雰囲気で行えば、熱処理時間
が短縮されることが明らかになった。

［発明の効果〕本発明は前述のように、網の含有率がｓｏｐｐｍ以下の
方向性珪素鋼帯を使用することにより、減圧雰囲気では
もちろんのこと、常圧水素ガス雰囲気での熱処理が可能
となる。また、従来より昇温速度が遅くてよく、熱処理
の短縮が可能で製造コストの低減が図れる。

１４

Claims

【特許請求の範囲】

（１）珪素を２〜８重量％含有する方向性珪素鋼帯を出
発材料として、冷間圧延、その後の熱処理を施して（１
１０）［００１］組織からなる板厚が１５０μｍ以下の
方向性珪素鋼帯を得る製造方法において、前記熱処理前の鋼帯中の銅含有率が８０ｐｐｍ以下に規
制されていることを特徴とする方向性珪素鋼帯の製造方
法。
（２）珪素を２〜８重量％含有する方向性珪素鋼帯を出
発材料として、冷間圧延、その後の熱処理を施して（１
１０）［００１］組織からなる板厚が１５０μｍ以下の
方向性珪素鋼帯を得る製造方法において、前記珪素鋼帯中の銅含有率を８０ｐｐｍ以下に規制する
熱処理工程を含むことを特徴とする方向性珪素鋼帯の製
造方法。
（３）請求項（２）記載において、前記熱処理工程が、
１０００〜１３００℃の減圧条件の熱処理工程であるこ
とを特徴とする方向性珪素鋼帯の製造方法。
（４）請求項（２）記載において、前記熱処理工程が、
１０００〜１３００℃の常圧水素ガス雰囲気の熱処理工
程であることを特徴とする方向性珪素鋼帯の製造方法。