JPH0680174B2 - 低鉄損一方向性けい素鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、低鉄損一方向性けい素鋼板の製造方法に関
し、とくに最終仕上げ焼鈍を経た一方向性けい素鋼板の
表面平滑化処理に工夫を加えることによって鉄損特性の
有利な改善を図ったものである。

（従来の技術） さて一方向性けい素鋼板は、よく知られているとおり製
品の２次再結晶粒を｛110｝＜001＞すなわちゴス方位に
高度に集積させたもので、主として変圧器その他の電気
機器の鉄心として使用され、電気・磁気的特性として製
品の磁束密度（B₁₀で代表される）が高く、鉄損（W
_17/50で代表される）の低いことが要求される。

この一方向性けい素鋼板は複雑多岐にわたる工程を経て
製造されるが、今までにおびただしい発明・改善が加え
られ、今日では板厚0.30mmの製品の磁気特性がB₁₀1.90T
以上、W_17/501.05W/kg以下、また板厚0.23mmの製品の磁
気特性がB₁₀1.89T以上、W_17/500.90W/kg以下の超低鉄損
一方向性けい素鋼板が製造されるようになって来てい
る。

特に最近では省エネルギーの見地から電力損失の低減を
至上とする要請が著しく強まり、欧米では損失の少ない
変圧器を作る場合に鉄損の減少分を金額に換算して変圧
器価格に上積みする「ロス・エバリュエーション」（鉄
損評価）制度が普及している。

このような状況下において最近、特公昭52-24499号公報
において、一方向性けい素鋼板の仕上げ焼鈍後の鋼板表
面を鏡面仕上げするか又はその鏡面仕上げ面上に金属め
っきやさらにその上に絶縁被膜を塗布焼付けすることに
よる、超低鉄損一方向性けい素鋼板の製造方法が提案さ
れた。

また特公昭56-4150号公報においても鋼板表面を鏡面仕
上げした後、酸化物系セラミックス薄膜を蒸着する方法
が提案されている。

仕上げ焼鈍を経た一方向性けい素鋼板の表面に存在する
酸化物被膜を除去後、鋼板表面を鏡面化する方法として
は、バフ、ブラシ等による機械研磨、化学的に表面を溶
解させる化学研磨および電気化学的に溶解させる電解研
磨がある。このうち、機械研磨による場合、鋼板に歪を
与えずに研磨することは難しく、またこの加工歪は歪取
り焼鈍によっても完全には除去できないため、鉄損は上
昇する。したがって鉄損の低減を安定して実現するに
は、化学研磨又は電解研磨による鏡面化が有利である。

ところで発明者らは、先に上記の如き化学研磨や電解研
磨を利用した鏡面化処理によって鉄損特性を改善する方
法として、特願昭61-165622号明細書において、りん酸
による化学研磨に引続き、りん酸とクロム酸の混合液中
で少量の電解研磨を行なう方法を提案した。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上記の電解研磨処理において、２段階目の
研磨液として用いるりん酸−クロム酸の混合溶液は、液
価格が極めて高い上に、寿命が短く、また再生も困難で
あることから、少量の研磨量であっても経済的に極めて
不利なところに問題を残していた。

この発明は、上記の問題を有利に解決するもので、２段
階目の研磨液として、安価な上取扱いも容易で、しかも
鉄損低減効果が大きい溶液を用いることにより、鉄損特
性に優れた一方向性けい素鋼板を安価に得ることができ
る製造方法を提案することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） まず、この発明の解明経緯について説明する。

さて発明者らは、２段階目の少量の電解研磨（又は電解
処理）に用いる薬液として、公知の文献（例えば「電解
研摩、化学研摩」、呂、日刊工業新聞社（昭和37年））
により、酸性液を中心に検討した。その結果、酸性液と
しては、りん酸−クロム酸混合液が最良であり、その他
の薬液は外観上、鏡面化状態を示すものも見られたが、
りん酸−クロム酸液と同等または、それ以下の鉄損向上
量を示すにとどまった。

従来、研磨液として主に酸性液が用いられてきた理由
は、被研磨材表面にFeと研磨液との不溶性化合物被膜が
つきにくく、研磨効果を阻害しない液組成を選択し易か
ったからである。この点アルカリ性あるいは中性の研磨
液（電解処理液）は、溶出したFeがFe(OH)₃となり、被
研磨材（陽極）および陰極表面に付着して、通電不良あ
るいはよごれを誘発する可能性が高いものと考えられて
きたため、研磨液として使用されることはなかった。

しかしながら発明者らは、実験範囲をアルカリ性や中性
の研磨液まで拡げて検討した結果、水溶性塩化物溶液例
えばアルカリ金属又はアルカリ土類金属の塩化物の水溶
液を用いて電解処理を行なうと、りん酸による化学研磨
又は電解研磨によって表面に付着した、薄いりん酸金属
被膜が効果的に除去され、りん酸−クロム酸混合液以上
の磁性向上が見られることの知見を得た。

この発明は、上記の知見に立脚するものである。

すなわちこの発明は、最終仕上げ焼鈍を経た一方向性け
い素鋼板につき、その表面酸化層を除去し、ついで平滑
化処理を施すことからなる低鉄損一方向性けい素鋼板の
製造方法において、上記平滑化処理が、りん酸溶液を用
いた化学研磨または電解研磨と、水溶性塩化物溶液を用
いた電解処理との２段階工程からなることから成る低鉄
損一方向性けい素鋼板の製造方法である。

この発明において使用する水溶性塩化物溶液としては、
NaClやKCl,NH₄Cl，CaCl₂などがとりわけ有利に適合す
る。これらの塩化物浴は非常に安価なだけでなく、電流
効率、液電導度などもりん酸−クロム酸混合液よりも優
れているため、設備的な負荷が小さい利点もある。

また上記の水溶性塩化物溶液を用いて電解処理を施した
場合、他の中性、アルカリ性溶液を用いた場合と同様、
被処理材の表面にはFe(OH)₃が付着したが、かかる水酸
化物はブラッシング等で容易に除去することができた。

なおこの発明に従う水溶性塩化物浴を用いて電解処理を
施した場合、被処理材の表面は、従来のりん酸−クロム
酸混合液を用いた場合ほどの鏡面状態は得られないけれ
ども、磁気的により優れた平滑な面が得られる。

以下この発明の製造工程を具体的に説明する。

この発明で素材とする仕上げ焼鈍済みの一方向性けい素
鋼板としては、仕上げ焼鈍を経たものであれば従来公知
の全てのけい素鋼板を用いることができる。

かかる仕上げ焼鈍済みの一方向性けい素鋼板の表面酸化
物除去手段としては酸洗処理が望ましい。

ついで２段階の平滑化処理を施すわけであるが、まず第
１段目の処理は、りん酸溶液を用いた化学研磨または電
解研磨で行う。

ここに化学研磨の場合は150〜180℃の温度のりん酸溶液
中で、また電解研磨の場合は30〜100℃の温度でかつ10
〜200A/dm²の電流密度範囲の処理条件下に、それぞれ１
μｍ程度以上研磨するのが好ましい。

というのは化学研磨の場合、処理温度が150℃未満では
単なる酸洗状態が得られるのみで研磨効果に乏しく、一
方180℃を超えると鋼板表面の平滑度は向上するけれど
も局所的にエッチピットが発生して磁気特性の劣化を招
くおそれが大きいからである。

また電解研磨の場合、処理温度が30℃未満では液電導度
が低く所定電流を流すために大電圧の整流器を必要と
し、一方100℃を超えると液粘度が低下し、良好な研磨
効果が得られない。また電流密度が10A/dm²未満では研
磨面の平滑化が不十分になりやすく、一方200A/dm²を超
えるとエッチピットが発生しやすく研磨面が損われるか
らである。

次に第２段目の処理として、水溶性塩化物溶液中にて電
解処理を施して、鋼板片面当り0.1〜0.8μｍ程度研磨す
る。

ここに処理温度が30℃に満たないと良好な平滑面が得ら
れないという不利があり、一方100℃を超えると液濃度
が変化し、安定した研磨面が得られないという点で好ま
しくないので、処理温度は30〜100℃程度とするのが望
ましい。

また電流密度が10A/dm²に満たないとりん酸金属被膜を
除去する効果がなく、一方200A/dm²を超えると平滑面に
不均一が発生しやすいので、電流密度は10〜200A/dm²程
度とするのが好ましい。

（作用） この発明に従い、平滑化処理における２段階目の処理と
して水溶性塩化物溶液を用いることによって表面の平滑
化ならびに磁気特性の向上が達成される理由は、まだ明
確には解明されたわけではないが、処理液としてNaNO₃
やNa₂SO₄などの水溶液を用いた場合には上記の効果が得
られないことから、C1イオンが強く関与しているものと
考えらる。

（実施例） 実施例１ C:0.045％,Si:3.28％,Mn:0.070％,Mo:0.015％,Se:0.018
％およびSb:0.025％を含有する組成になるけい素鋼スラ
ブを、1350℃で４時間加熱後、熱間圧延して2.4mm厚の
熱延板とした。ついで950℃の中間焼鈍を挟む２回の冷
間圧延を施して0.23mm厚の最終冷延板とした。その後82
0℃の湿水素中で脱炭を兼ねる１次再結晶焼鈍を施した
後、鋼板表面上にMgOを主成分とする焼鈍分離剤を塗布
して、コイルに巻取ってから、箱型炉において850℃,50
時間の２次再結晶焼鈍ついで乾水素雰囲気中で1200℃,1
0時間の純化焼鈍を施した。

その後焼鈍分離剤を除去後に平坦化焼鈍を施し、この状
態を基準にして、下表１に示す条件下に２段階の表面平
滑化処理を行った。

かくして得られた各製品板の鉄損値W_17/50（W/kg）を測
定した結果を表１に併記する。

実施例２ C:0.045％,Si:3.06％,Mn:0.074％,Mo:0.012％,Se:0.020
％およびSb:0.027％を含有する組成になるけい素鋼スラ
ブを、1350℃で４時間加熱後、熱間圧延して2.4mm厚の
熱延板とした。ついで950℃の中間焼鈍を挟む２回の冷
間圧延を施して0.23mm厚の最終冷延板とした。

その後820℃の湿水素中で脱炭を兼ねる１次再結晶焼鈍
を施した後、鋼板表面上にMgOを主成分とする焼鈍分離
剤を塗布し、コイルに巻取ってから、箱型炉において85
0℃,50時間の２次再結晶焼鈍ついで乾水素雰囲気中で12
00℃,10時間の純化焼鈍を施した。

その後焼鈍分離剤を除去後に平坦化焼鈍を施し、この状
態を基準にして、下表２に示す条件下に２段階の表面平
滑化処理を行った。

かくして得られた各製品板の鉄損値W_17/50（W/kg）を測
定した結果を表２に併記する。

実施例３ C:0.048％,Si:3.28％,Mn:0.074％,S:0.026％,sol Al:0.
027％およびN:0.0083％を含有する組成になるけい素鋼
スラブを、1380℃で４時間加熱後、熱間圧延して２・2m
m厚の熱延板とした。ついで1130℃で４分間焼鈍したの
ち、急冷し、酸洗した。ついで１回の冷間圧延を施して
0.23mm厚の最終冷延板とした。その後840℃の湿水素中
で脱炭を兼ねる１次再結晶焼鈍を施した後、鋼板表面上
にMgOを主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、コイルに巻
き取ってから、箱型炉において水素中で1200℃,10時間
の純化焼鈍を施した。

その後焼鈍分離剤を除去後に平坦化焼鈍を施し、この状
態を基準にして、下表３に示す条件下に２段階の表面平
滑化処理を行った。

かくして得られた各製品の鉄損値W_17/50（W/kg）を測定
した結果を表３に併記する。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、仕上げ焼鈍済みのけい素鋼
板の表面を効果的に平滑化することができ、従って鉄損
特性に優れた一方向性けい素鋼板を安価に得ることがで
き、有利である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西池 氏裕 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 上 力 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】最終仕上げ焼鈍を経た一方向性けい素鋼板
   につき、その表面酸化層を除去し、ついで平滑化処理を
   施すことからなる低鉄損一方向性けい素鋼板の製造方法
   において、 上記平滑化処理が、りん酸溶液を用いた化学研磨または
   電解研磨と、水溶性塩化物溶液を用いた電解処理との２
   段階工程からなることを特徴とする低鉄損一方向性けい
   素鋼板の製造方法。