JPH0748674A - 鏡面方向性珪素鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋼板の鏡面化と二次再結晶を仕上げ焼鈍炉内
で同時に行い、極めて鉄損の低い方向性電磁鋼板を提供
する。 【構成】 熱延珪素鋼帯を１回又は２回以上の中間焼鈍
をはさむ冷間圧延で、所定の板厚とした後、一次再結晶
焼鈍を行う。しかる後、鋼板表面の酸化層を鋼板表面片
面当たり０．３ｇ／ｍ^２以下になるまで除去し、アルミ
ナ、シリカ、ジルコニア、バリア、カルシア、酸化スト
ロンチウム、及びフォルステライトの１種及び２種以上
を主成分とする焼鈍分離剤を塗布し仕上げ焼鈍する。仕
上げ焼鈍後の鋼板表面は鏡面であり、かつ高磁束密度で
ある。これにレーザー処理、張力被膜付与がなされ、超
低鉄損が得られる。 【効果】 高磁束密度で、鏡面の方向性電磁鋼板が得ら
れる。この鋼板は超低鉄損であり、社会的貢献は大き
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁束密度が高く鉄損が
極めて低い方向性珪素鋼板（以下方向性電磁鋼板と云
う）の製造方法に関するものである。二次再結晶工程
（仕上げ焼鈍工程）で、高い磁束密度を得ると同時にそ
の鋼板表面にフォルステライト被膜（以下、グラス被膜
と云う）を形成させずに、サーマルエッチングにより鋼
板表面を鏡面とした状態で同工程を完了させ、その後、
磁区細分化、張力コーティング等の処理を行い、鉄損の
極めて低い磁気材料を提供し、エネルギーロスの低減を
図ろうとするものである。

【０００２】

【従来の技術】方向性電磁鋼板は、電気機器の磁気鉄芯
として多用され、エネルギーロスを少なくすべく、改善
が繰り返されてきた。方向性電磁鋼板の鉄損を低減する
手段として、仕上げ焼鈍後の材料表面にレーザービーム
を照射し、局部歪を与え、それによって磁区を細分化し
て鉄損を低下させる方法が、例えば特開昭５８−２６４
０５号公報に開示されている。又局部歪は、通常行われ
る加工後の応力除去焼鈍（歪取り焼鈍）によって除去さ
れるので、磁区細分化効果が消失する。この改善策、す
なわち応力除去焼鈍しても磁区細分化効果が消失しない
手段が、例えば、特開昭６２−８６１７号公報に開示さ
れている。

【０００３】更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阻害する地鉄表面の凹凸を取り除
くこと（平滑化）が重要である。平滑化の最も高いレベ
ルが鏡面である。仕上げ焼鈍後の材料表面を平滑化（鏡
面化）する方法としては、特開昭６４−８３６２０号公
報に開示されている化学研磨、電解研磨等がある。更
に、特開平３−１１０６２７号公報等に、焼鈍分離剤を
アルミナ等のシリカと反応しにくい物質とすることで二
次再結晶と同時に鏡面化した表面が得られることが開示
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、鋼板表面を鏡面
化（平滑化）する方法としては、前記化学研磨、電解研
磨の他にブラシ研磨、サンドペーパー研磨、研削等の化
学的あるいは物理的方法がある。しかしながら、これら
の方法は、小試片、少量の試料を作るには適するが、工
業的に多量生産される金属ストリップ等の表面鏡面化
（平滑化）のためには、諸々の困難を伴う。最も平滑化
できるとされる化学的方法、すなわち、化学研磨におい
ては、薬剤濃度管理、排水処理等の環境問題、又物理的
方法においては、工業的に大きな面積を持つ表面を同一
基準で平滑化（鏡面化）することは、極めて困難であ
る。

【０００４】本発明は、これらの問題を排して、工業的
生産規模で方向性電磁鋼板の表面を鏡面化あるいは平滑
化する方法を提供することを目的とする。当然ながら鏡
面化あるいは平滑化のために、磁気特性が失われてはな
らない。本発明においては、仕上げ焼鈍工程で同時に目
的を達成しようとするものである。すなわち、二次再結
晶の方位を制御し、極度に高い磁束密度を得、かつ鏡面
あるいは平滑表面を得ようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴とするとこ
ろは、仕上げ焼鈍時に高い磁束密度で鏡面あるいは平滑
表面を得るところにある。通常行われているＭｇＯを主
体とする焼鈍分離剤を用いずに、鋼板表面に生成するＳ
ｉＯ_２と反応しにくい物質を焼鈍分離剤、すなわち、Ｓ
ｉＯ_２，ＺｒＯ_２，ＢａＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ及びフォル
ステライト（Ｍｇ_２ＳｉＯ_４）の１種あるいは２種以上
を主体とする焼鈍分離剤を塗布し、仕上げ焼鈍する。こ
れにより、高い磁束密度の方向性電磁鋼板を得ると同時
に、鋼板の表面にグラス（フォルステライト）被膜を形
成させずに、金属表面を露出させた状態で二次再結晶さ
せ、同時に、サーマルエッチングにより金属表面を鏡面
あるいは平滑化することができる。

【０００６】その手段は、珪素熱延鋼帯を必要に応じて
焼鈍した後、１回又は中間焼鈍をはさむ２回以上の冷間
圧延を行い、最終板厚とし、次いで一次再結晶焼鈍を行
った後焼鈍分離剤を塗布乾燥し、仕上げ焼鈍を施す方向
性珪素鋼板の製造において、一次再結晶焼鈍後、鋼板表
面の酸化層を鋼板片表面当たり酸素量：０．３０ｇ／ｍ
^２以下まで除去し、Ａｌ_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２，ＺｒＯ_２，
ＢａＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ及びフォルステライトの１種あ
るいは２種以上を主成分とする焼鈍分離剤を該鋼板に塗
布乾燥し、中性あるいは、還元性雰囲気で仕上げ焼鈍す
るものである。

【０００７】又本発明は、Ｓｉ：２．０〜４．８重量
％、酸可溶性Ａｌ：０．００８〜０．０５重量％、Ｎ≦
０．０１０重量％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からな
る珪素熱延鋼帯を必要に応じて焼鈍した後、１回又は中
間焼鈍をはさむ２回以上の冷間圧延を行い、最終板厚と
し、次いで一次再結晶焼鈍を行った後焼鈍分離剤を塗布
乾燥し、仕上げ焼鈍を施す方向性珪素鋼板の製造におい
て、一次再結晶焼鈍後、鋼板表面の酸化層を鋼板片表面
当たり酸素量：０．３０ｇ／ｍ^２以下まで除去し、Ａｌ
_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２，ＺｒＯ_２，ＢａＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ
及びフォルステライトの１種あるいは２種以上を主成分
とする焼鈍分離剤を該鋼板に塗布乾燥し、中性あるい
は、還元性雰囲気で仕上げ焼鈍するものである。

【０００８】更に本発明は珪素熱延鋼板を必要に応じて
焼鈍をした後、１回又は中間焼鈍をはさむ２回以上の冷
間圧延を行い最終板厚とし、次いで一次再結晶焼鈍を行
った後焼鈍分離剤を塗布乾燥し、仕上げ焼鈍を施す方向
性珪素鋼板の製造において、一次再結晶焼鈍後、アンモ
ニアによる窒化処理を行い、しかる後、鋼板表面の酸化
層を鋼板片表面当たり酸素量：０．３０ｇ／ｍ^２以下ま
で除去し、Ａｌ_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２，ＺｒＯ_２，ＢａＯ，
ＣａＯ，ＳｒＯ及びフォルステライトの１種あるいは２
種以上を主成分とする焼鈍分離剤を該鋼板に塗布乾燥
し、中性あるいは還元性雰囲気で仕上げ焼鈍するもので
ある。

【０００９】更に本発明はＳｉ：２．０〜４．８重量
％、酸可溶性Ａｌ：０．００８〜０．０５重量％、Ｎ≦
０．０１０重量％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からな
る珪素熱延鋼帯を必要に応じて焼鈍した後、１回又は中
間焼鈍をはさむ２回以上の冷間圧延を行い最終板厚と
し、次いで一次再結晶焼鈍を行った後焼鈍分離剤を塗布
乾燥し、仕上げ焼鈍を施す方向性珪素鋼板の製造におい
て、一次再結晶焼鈍後、アンモニアによる窒化処理を行
い、しかる後、鋼板表面の酸化層を鋼板片表面当たり酸
素量：０．３０ｇ／ｍ^２以下まで除去し、Ａｌ_２Ｏ_３，
ＳｉＯ_２，ＺｒＯ_２，ＢａＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ及びフォ
ルステライトの１種あるいは２種以上を主成分とする焼
鈍分離剤を該鋼板に塗布乾燥し、中性あるいは、還元性
雰囲気で仕上げ焼鈍することである。ここで、鋼板表面
の酸化層を除去する方法を酸洗とすること、特にフッ酸
を混入した酸で酸洗することは極めて有効である。又、
磁束密度向上の点から、昇温時の雰囲気中Ｎ_２を５％以
上とすることも有効である。

【００１０】なお、ここで鏡面と称している表面の状態
は下記に示す条件を満たすものとする。すなわち、外
観上、金属光沢を呈していること、光の乱反射が少な
くくもりがないこと、磁気特定的には磁束密度
（Ｂ_８）が高い時、磁区細分化及び引っ張り張力を付与
すると、低い鉄損を示すこと、鋼板表面に酸化物、窒
化物等の金属以外の異物が存在しないことである。更に
平滑面（鏡面）と称しているのは金属色を示しているが
鈍い光沢で、いわゆるダルと称される表面である。表面
粗さ計で表面のプロフィールを測定すると鏡面と称する
表面のプロフィールは滑らかで、平滑面と称している表
面のプロフィールは粗くなり、更に金属光沢が失われた
表面では粗さは更に増加する。

【００１１】以下本発明について詳細に説明する。本発
明者等は、仕上げ焼鈍中のインヒビター劣化の律速過程
を詳しく調査したところ、熱延鋼板成分にＡｌを含む場
合には鋼板界面におけるＡｌの酸化過程が最大の因子で
あり、一次再結晶焼鈍時生ずる鋼板表面の酸化層がイン
ヒビターの劣化に大きく関与していることを見出した。
一方、熱延鋼板成分にＡｌを含まず、インヒビターとし
て、ＭｎＳ，ＭｎＳｅ，ＭｎＳｂ等を含む場合は、温度
上昇による析出物の溶解、あるいは析出物の粗大化いわ
ゆるオストワルド成長によりインヒビター強度が劣化す
ることが分かった。従って、二次再結晶に対する鋼板表
面（界面）の影響はあまり大きくなく、一次再結晶焼鈍
時生ずる鋼板表面の酸化層を除去してもしなくても大き
な影響がない。

【００１２】まず、熱延鋼帯成分にＡｌを含む場合につ
いて述べる。本発明者等は、仕上げ焼鈍中のインヒビタ
ー劣化の律速過程を詳しく調査したところ、鋼板界面に
おけるＡｌの酸化過程が最大の因子であり、一次再結晶
焼鈍時生ずる鋼板表面の酸化層がインヒビター劣化に大
きく関与していることを見出した。Ｓｉ：３．３重量
％、酸可溶性Ａｌ：０．０２８重量％、Ｎ：０．００８
重量％、Ｍｎ：０．１４重量％、Ｓ：０．００７重量
％、Ｃ：０．０５重量％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物
からなる珪素熱延鋼帯を１１００℃で２分間焼鈍した
後、冷間圧延し、０．２３ｍｍ厚とした。これらの冷延
板を、脱炭を兼ねるために湿水雰囲気とした焼鈍炉で８
００℃で２分間焼鈍し、一次再結晶させた。

【００１３】次に二次再結晶を安定化させるためにアン
モニア雰囲気中で窒化処理を行い、全窒素量を１８０ｐ
ｐｍとし、インヒビターを強化した。その後、そのま
ま（酸素量片面当たり、０．８５ｇ／ｍ^２）、及び
０．５％フッ酸−５％硫酸混合溶液で酸洗した（酸素量
片面当たり、０．０４ｇ／ｍ^２）２種の材料にＡｌ_２Ｏ
_３を静電塗布し、１００％Ｈ_２雰囲気で、１５℃／Ｈｒ
の昇温速度を保ちながら仕上げ焼鈍を行った。

【００１４】仕上げ焼鈍中のインヒビター（ＡｌＮ，
（Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ等）を調べたところ、図１に示すよう
に、一次再結晶焼鈍時鋼板表面に生ずる酸化層を有する
材料は、酸化層のない材料に比べて、インヒビター
強度が早く劣化することが分かった。すなわち、一次再
結晶焼鈍時鋼板表面に生ずる酸化層を除去すれば、高温
まで強いインヒビター強度が保持できるのである。鋼板
中の酸可溶性Ａｌは、仕上げ焼鈍中、ＳｉＯ_２を主体と
する酸化層から酸素を取りＡｌ_２Ｏ_３等となって酸化層
中に析出する。従って、鋼板中の酸可溶性Ａｌは、減少
していく。なお、図１では、インヒビター強度として鋼
中酸可溶性Ａｌ濃度を示したが、Ａｌは、ＡｌＮ，（Ａ
ｌ，Ｓｉ）Ｎ等の化合物（析出物）を形成して、インヒ
ビターとなっているので、酸可溶性Ａｌ量がインヒビタ
ー強度を示す指標と考えて良い。

【００１５】更に、本発明者等は、インヒビター劣化の
律速過程を詳しく調査したところ、前記の鋼板界面にお
けるＡｌの酸化以外に鋼中窒素及び焼鈍雰囲気中の窒素
量にも影響されることが分かった。なお焼鈍雰囲気中の
窒素量は鋼板界面を通して鋼中の窒素量を増加させてい
るものであり、その効果は、当初から鋼中に入っている
窒素と同じである。鋼中窒素及び焼鈍雰囲気中の窒素
は、ＡｌＮ等の析出物を増加させてＡｌを固定しＡｌの
鋼板界面への移動を少なくするために、Ａｌの酸化が抑
制されるのである。

【００１６】従って、仕上げ焼鈍中の鋼中酸可溶性Ａｌ
量は、窒素分圧の高い方が、劣化は少なく、高温までイ
ンヒビターは強い。本発明の主旨の一つである高い磁束
密度を得るためには、インヒビターは、強い方が良いの
であるが、強く一定に維持されることが望ましい。これ
は、二次再結晶開始から終了まで方位の良い結晶（ＧＯ
ＳＳ粒）のみを成長させるためであり、二次再結晶開始
から終了までにインヒビターが弱体化すると方位の悪い
粒まで成長し、製品鋼板の磁束密度が下がる。

【００１７】インヒビターであるＡｌＮの溶解度は、当
然ながら鋼板温度の上昇と共に大きくなり、必然的にイ
ンヒビターは劣化する。この方策として、温度が上昇す
るに従い窒素の分圧を上げて鋼板中の窒素量を増やし、
析出物としてのＡｌＮを一定に維持することが望まし
い。しかしながら本発明の主旨とするところの一つであ
る鏡面を得るには、窒素分圧があまり高くなりすぎては
いけない。

【００１８】インヒビターを一定の強さで二次再結晶さ
せるという点でＡｌＮの溶解度が変化しない、すなわち
インヒビター強度が変わらない一定温度での二次再結晶
は、極めて有効である。前記するように、ＡｌＮの溶解
度は、一定温度に保持すれば、変わらないが酸可溶性Ａ
ｌは雰囲気中の酸素あるいは、鋼板表面のＡｌより酸素
親和性の小さい元素の酸化物より酸素をとり、Ａｌ_２Ｏ
_３となって減少してゆき、インヒビターは劣化する。従
って、この場合も、窒素分圧を上げてＡｌＮの溶解を抑
え、酸可溶性Ａｌの減少を抑制しなければならない。

【００１９】次に、熱延鋼板成分にＡｌを含まない場合
について述べる。前記するように、熱延鋼板成分にＡｌ
を含まないような珪素鋼板では、インヒビターとしては
Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｓｂ等を添加して、ＭｎＳ，ＭｎＳ
ｅ，ＭｎＴｅ，ＭｎＳｂ等を析出させ、インヒビターと
して用いるのが普通である。これらの析出物はＡｌのよ
うに鋼板界面からの脱離によってインヒビターが劣化す
ることはなく、鋼板温度の上昇による溶解度の上昇で析
出物の減少、あるいは析出物のオストワルド成長による
析出物平均粒径の粗大化で、インヒビター効果強度は劣
化する。従って、一次再結晶焼鈍後に、該焼鈍で生成す
る鋼板表面の酸化膜の存在に関わらずインヒビターの挙
動はほぼ一定である。

【００２０】Ｓｉ：３．２重量％、Ｎ：０．００８重量
％、Ｍｎ：０．０８重量％、Ｓ：０．００２重量％、
Ｃ：０．０５重量％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物から
なる珪素熱延鋼帯を０．２３ｍｍまで冷間圧延し、前記
同様、脱炭を兼ねるために湿水雰囲気とした焼鈍炉で８
００℃で２分間焼鈍し、一次再結晶させた。その後、
そのまま、及び０．５％フッ酸−５％硫酸混合溶液で
酸洗した２種の材料に、Ａｌ_２Ｏ_３を静電塗布し、１０
０％Ｈ_２雰囲気で、１５℃／Ｈｒの昇温速度を保ちなが
ら仕上げ焼鈍を行った。仕上げ焼鈍中のＳを分析し図２
を得た。

【００２１】酸洗の有無に関わらず、比較的高温までＳ
が減少しないことが分かる。しかし、これはインヒビタ
ー強度が共に高温まで強いことを意味しない。その理由
は前記の通り、析出物の溶解、及び析出物のオストワル
ド成長による粗大化である。

【００２２】本発明における鋼成分は、Ｓｉ：２．０〜
４．８重量％、インヒビター構成元素として、酸可溶性
Ａｌ，Ｍｎ，Ｓ，Ｓｅ，Ｓｂ，Ｐ，Ｂ，Ｓｎ，Ｂｉ，Ｎ
ｂ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｃｕ等の１種あるいは２種以上が添加
される。Ｓｉは、電気抵抗を高め鉄損を下げるうえで重
要であるが、４．８％超では、冷間圧延時に割れ易くな
る。一方、２．０％未満では、電気抵抗が低く鉄損を下
げるうえで問題がある。

【００２３】次にインヒビター構成元素について述べ
る。酸可溶性Ａｌは、インヒビター構成元素として重要
であり、窒素、珪素等と化合して、ＡｌＮ，（Ａｌ，Ｓ
ｉ）Ｎ等の析出物を作りインヒビターの役割を果たす。
インヒビター強度の面、すなわち、磁束密度が高くなる
範囲として、０．００８〜０．０６重量％である。窒素
は、０．０１０重量％超では、ブリスターと呼ばれる空
孔を鋼板中に生ずるので、この範囲が最適である。その
他インヒビター成分としてはＭｎ：０．０３〜０．４０
重量％、Ｓ：０．０１〜０．０５重量％、Ｓｅ：０．０
１〜０．１０重量％、Ｓｂ：０．０１〜０．１０重量％
の範囲で１種あるいは２種以上が添加される。更にＳ
ｎ，Ｂｉ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｐ，Ｍｏ，Ｃｕ等がインヒビタ
ー構成あるいは、補助元素として用いられる。なお、炭
素は０．０８５重量％以下が望ましい。

【００２４】本発明者等は一次再結晶焼鈍後の表面層除
去量と磁気特性の関係を詳しく調べた。一般に、一次再
結晶焼鈍は鋼板の脱炭のため湿雰囲気中で行われるの
で、鋼板表面には酸化層が生ずる。この時の湿雰囲気
は、鉄を酸化させないように水素が添加されているの
で、鋼中の鉄より酸素親和性の高い（大きい）元素のみ
酸化される。珪素鋼においては、Ｓｉが他の添加元素に
比べて極度に多いので、表面に生成する酸化層の主体は
シリカ（ＳｉＯ_２）である。発明者等が一次再結晶焼鈍
板の表面の酸化物の組成を分析したところ、９０％以上
がシリカであった。

【００２５】又、深さ方向の分布を、研磨、Ｘ線マイク
ロアナライザー、電子顕微鏡等の手法で解析したとこ
ろ、表面から１〜３μｍの深度に及んだ。ここでは、鋼
中のＳｉがＳｉＯ_２となり鉄中に分散しているようであ
る。すなわち、Ｘ線マイクロアナライザーの分析結果に
よれば、この領域ではＳｉ，Ｏ，Ｆｅの存在が認められ
る。

【００２６】発明者等は、このような一次再結晶鋼板を
アンモニアによる窒化後、酸洗により表面層の除去量を
変えた。その後、Ａｌ_２Ｏ_３を主成分とする焼鈍分離剤
を該鋼板に塗布乾燥し、窒素１００％雰囲気中で１５℃
／Ｈｒの昇温速度で１２００℃まで昇温、更に、１２０
０℃到達後、水素：１００％に切り換えて、２０時間保
持する仕上げ焼鈍を行った。仕上げ焼鈍終了後、レーザ
ービーム照射による磁区細分化処理を行い、更に張力コ
ーティング処理を行い、表面観察及び磁気特性を調べ
た。その結果を表１に示す。

【００２７】なお鋼成分はＳｉ：３．２５％重量％、酸
可溶性Ａｌ：０．０２９重量％、Ｎ：０．００８重量
％、Ｍｎ：０．１３重量％、Ｓ：０．００７重量％、
Ｃ：０．０５重量％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物から
なる材料である。更に、酸洗は、硫酸−フッ酸の混合液
を用い、常温で酸洗時間を変えて酸洗し、酸洗した鋼板
の酸素量を分析した。これを鋼板表面積（片面）当たり
の酸素量で表示した。

【００２８】

【表１】

【００２９】鋼板の酸素量が０．３０ｇ／ｍ^２（片面）
以下で、表面が鏡面化され磁気特性が向上することが分
かる。しかし、鋼板の酸素量が０．３０ｇ／ｍ^２（片
面）超では磁気特性の向上が不十分である。又、鋼板の
酸素量が０．０３ｇ／ｍ^２（片面）未満では若干磁気特
性が劣るようである。従って、鋼板酸素量の最適量は
０．３０ｇ／ｍ^２（片面）以下であり、最も磁気特性が
良好な範囲は０．３０未満０．０４ｇ／ｍ^２（片面）以
上である。

【００３０】鋼板酸素量の０．０３ｇ／ｍ^２（片面）未
満で磁気特性が劣化するのは、酸洗が過剰で鋼板表面が
荒れて（粗度が大きくなり）磁気特性すなわち鏡面の程
度を劣化させるためと理解している。又酸洗を過剰にす
ることは、製品重量が減少するという製造上の観点から
も良くない。

【００３１】鋼板の酸素量と磁気特性に最適値が存在す
るのは、鋼板の酸素の主体であるＳｉＯ_２と焼鈍分離剤
の反応によるもので、例えば、アルミナを焼鈍分離剤と
するとき、鋼板の酸素量が多いと多量のムライト（Ａｌ
_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２）等を鋼板表面に生成し鏡面化を妨げ
るからである。表１中で鋼板の酸素量が０．３０ｇ／ｍ
^２（片面）超の材料では、仕上げ焼鈍後の材料は平滑で
あるが、乳白色で、完全な鏡面ではない。これを電子顕
微鏡（ＳＥＭ）で観察した結果を図３及び図４に示す。
図３は酸洗によって鋼板の酸素量を０．７２ｇ／ｍ
^２（片面）とした材料にアルミナを焼鈍分離剤として塗
布し、仕上げ焼鈍した方向性電磁鋼板の表面をＳＥＭで
観察した結果である。

【００３２】図４は酸洗によって酸素量を０．１７ｇ／
ｍ^２（片面）とした材料にアルミナを焼鈍分離剤として
塗布し、仕上げ焼鈍した方向性電磁鋼板の表面をＳＥＭ
で観察した結果である。鋼板の酸素量が０．７２ｇ／ｍ
^２（片面）の材料は、鋼板の酸素量が０．１７ｇ／ｍ^２
（片面）の材料に比べて鋼板表面に微細な粒子が非常に
多く存在するのが分かり、これをマイクロアナライザー
等で元素分析すると、Ａｌ，Ｓｉ等の元素が認められ
る。

【００３３】従って、ＳｉＯ_２との反応生成物を生成さ
せないためには、鋼板の酸素量を少なくすることである
が、これは前記したようにインヒビターの劣化も抑える
ことにもなる。しからば、少なくすればするほど良いか
というと前記のように、別の問題、すなわち鋼板表面が
荒れるという問題を生じ、最適値が存在するようにな
る。

【００３４】なお、焼鈍分離剤は、Ａｌ_２Ｏ_３，ＳｉＯ
_２，ＺｒＯ_２，ＢａＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ及びフォルステ
ライトを主成分として用いるが、これらは、単独でも、
又２種以上を混合して用いても良い。更にこれらの主成
分に若干の防錆剤等を添加しても差し障りない。鋼板へ
の焼鈍分離剤の塗布方法は、静電塗布、水スラリー塗
布、有機溶剤スラリー塗布、粉末散布塗布等何れでも良
いが、水スラリー塗布の場合、水と反応する物質、すな
わちＣａＯ，ＢａＯ，ＳｒＯは不都合である。

【００３５】以下、実施条件について述べる。一次再結
晶焼鈍時、鋼板表面にできる酸化層は、仕上げ焼鈍時に
次の２つに影響する。すなわち、前記するようにイン
ヒビター強度を弱め、十分な磁束密度が得られない、
製品の表面の平滑度が不十分で、磁気特性に悪影響を与
え、極限の磁気特性が出にくい。従って、究極の磁気特
性を得るためには、一次再結晶焼鈍時、鋼板表面にでき
る酸化層を除去することが望ましい。除去する方法とし
ては、機械研磨、例えば、ブラシ研磨、サンドペッパー
研磨、研削等があり、本目的には、有効であるが、工業
上種々の困難を伴う。本発明等は、酸洗による方法が極
めて容易でかつ有効であることに気付いた。これは、熱
延鋼帯あるいは、鋼板等の連続酸洗ラインが既に実用化
されているからである。

【００３６】又、酸洗液（酸洗溶液）としては、塩酸、
硫酸、硝酸等の鉱酸が、有効であるが、鋼板表面にでき
る酸化層は、主にＳｉＯ_２を主体とした酸化物であるた
めに塩酸、硫酸、硝酸等の鉱酸だけでは、酸洗しにく
い。これらの酸にフッ酸を混合すると極めて効率的、す
なわち、高速で酸化層を除去することができる。なお、
酸洗とブラシ研磨等の機械研磨等の物理的な方法を組合
わせることも有効である。

【００３７】又、窒化物をインヒビターとする場合は、
一次再結晶焼鈍後から仕上げ焼鈍前にアンモニアによる
窒化処理を行い、インヒビターを強化することは有効で
ある。これは、一次再結晶完了時のインヒビター強度で
は、二次再結晶のためには不十分で、又仕上げ焼鈍中の
窒素分圧を上げてインヒビターを強化あるいは、劣化防
止しても二次再結晶時に十二分なインヒビターを確保で
きない。このため一般にアンモニア処理によるインヒビ
ター強化が、磁気特性を向上させる。

【００３８】二次再結晶進行時に必要なインヒビターを
確保するために昇温時に焼鈍雰囲気中に窒素ガスを５％
以上９５％以下入れるのが望ましいが、水素ガス１００
％でも良い。なお、窒素ガス５％未満では、インヒビタ
ーの強化あるいは、劣化防止には効果が薄い。窒化物を
インヒビターとしない場合は、窒素分圧の効果は薄い。
なお、中性あるいは、還元性雰囲気とは、窒素、酸素、
水分、水素、アルゴン等の不活性ガスの内から１種ある
いは、２種以上のガスの混合物で珪素の酸化還元に対し
て中性あるいは還元性であるガス組成をいう。一般に電
磁鋼板の仕上げ焼鈍では、窒素及び水素ガスが用いられ
るので、この両ガスの０％から１００％までの組合わせ
である。窒素分圧を調整するために、この両ガスの組合
わせにアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを混合しても
何等支障はない。

【００３９】中性あるいは、還元性雰囲気とするのは、
鋼中Ａｌの減少防止及び、鋼中の珪素を酸化させて表面
にＳｉＯ_２を造らないあるいは、増加させないためであ
る。なお、二次再結晶完了後、純化及び鋼板表面の鏡面
化を完全にするために水素濃度を上げ、１２００℃付近
で数時間保持することは、極めて有効である。仕上げ焼
鈍における二次再結晶可能な温度までの昇温温度は、高
速であればあるほどインヒビターの劣化が少なく好都合
であった。昇温速度１５℃／Ｈｒ未満では、インヒビタ
ーの劣化が著しく二次再結晶時に必要なインヒビターが
十分確保されず、十分な二次再結晶が得られなかった。
本発明の主旨の一つである高い磁束密度を得るという点
では、５０℃／Ｈｒ以上の昇温速度が望ましい。

【００４０】以下、本発明の実施態様を述べる。Ｓｉ：
２．０〜４．８重量％、インヒビター構成元素として、
酸可溶性Ａｌ，Ｍｎ，Ｓ，Ｓｅ，Ｓｂ，Ｐ，Ｂ，Ｓｎ，
Ｂｉ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｃｕ等の１種あるいは２種以
上が添加された溶鋼を、通常の工程で、もしくは、連続
鋳造して熱延鋼板あるいは、熱延鋼帯とする。この熱延
鋼板あるいは熱延鋼帯は、７５０℃〜１２００℃の温度
域で、３０秒〜３分間磁束密度向上のための焼鈍が行わ
れる。続いて、これらの熱延鋼板あるいは熱延鋼帯は、
冷間圧延される。

【００４１】冷間圧延は、特公昭４０−１５６４４号公
報に開示されているように最終冷間圧延率：８０％以上
とする。冷間圧延後の材料は、通常鋼中の炭素を除去す
るために湿水雰囲気中で、７５０℃〜９００℃の温度域
で一次再結晶焼鈍される。この時、脱炭、一次再結晶と
共に鋼板表面には酸化層が形成される。この酸化層は、
湿水雰囲気すなわち水分の入った雰囲気の水分量の程度
（通常、露点で表わす）によるが、いわゆる内部酸化層
を形成し、ここには酸化物として主にＳｉＯ_２が存在す
る。なお一次再結晶焼鈍時形成される酸化物の酸素量の
８０〜９０％以上は、ＳｉＯ_２の形態をとっている。

【００４２】一次再結晶後の鋼板、あるいは鋼帯は、極
限の磁気特性を追及する時は表面の酸化層が除去され
る。酸化膜除去方法は、前記の通り物理的及び化学的方
法があるが、一般に酸洗によって行われる。窒化物のイ
ンヒビターを使用する場合は、鋼板表面の酸化層除去に
先立ってインヒビター強化のためアンモニアによる窒化
処理を行うことは磁束密度向上に極めて有効である。

【００４３】表面の酸化層が除去された一次再結晶板
は、前記の焼鈍分離剤が塗布されて仕上げ焼鈍炉に入れ
られる。仕上げ焼鈍の昇温時の雰囲気は、中性あるいは
還元性で、窒素分圧調整のためアルゴン、ヘリウム等の
不活性ガスを混合することは何等差障りない。二次再結
晶完了後、純化のため１００％水素で高温（約１２００
℃）保持される。仕上げ焼鈍終了後、レーザービーム照
射等の磁区細分化処理を行い、更に張力コーティング処
理を行う。

【００４４】

【実施例】

実施例１ Ｓｉ：３．２５重量％、酸可溶性Ａｌ：０．０２４重量
％、Ｎ：０．００９重量％、Ｍｎ：０．０７重量％、
Ｓ：０．０１５重量％、Ｃ：０．０８重量％、Ｓｅ：
０．１５重量％、Ｓｎ：０．１５重量％、Ｃｕ：０．０
７重量％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる珪素熱
延鋼帯を１１２０℃で２分間焼鈍した後、冷間圧延し、
０．２３ｍｍ厚とした。これらの冷延板を脱炭を兼ねる
ために湿水雰囲気（露点：６５℃）とした焼鈍炉で８５
０℃で２分間焼鈍し、一次再結晶させた。その後、０．
５％フッ酸−５％硫酸混合溶液で酸洗した。

【００４５】その酸洗による鋼板の酸素量は０．６６
ｇ／ｍ^２（片面）及び０．１７ｇ／ｍ^２（片面）であ
った。これら２種の材料にＡｌ_２Ｏ_３（アルミナ）を静
電塗布し、１２００℃まで、２５％Ｎ_２−７５％Ｈ_２雰
囲気で、１５℃／Ｈｒの昇温速度を保ちながら昇温し、
１２００℃到達後、１００％水素とし、該温度で２０時
間保持した。仕上げ焼鈍終了後、レーザービームを照射
し、リン酸−クロム酸系の張力コーティング処理を行っ
た。得られた製品の特性は、表２の通りである。本発明
による製品の表面は平滑度が向上し、鉄損が低くなっ
た。なお、比較例の仕上げ焼鈍後の表面状態を平滑面
（鏡面）と表中に記したが、表面は金属色を示している
が鈍い光沢で、いわゆるダルと称される表面であった。

【００４６】

【表２】

【００４７】実施例２ Ｓｉ：３．２５重量％、酸可溶性Ａｌ：０．０２９重量
％、Ｎ：０．００８重量％、Ｍｎ：０．１３重量％、
Ｓ：０．００７重量％、Ｃ：０．０５重量％、残部Ｆｅ
及び不可避的不純物からなる珪素熱延鋼帯を１１００℃
で２分間焼鈍した後、冷間圧延し、０．１５５ｍｍ厚と
した。これらの冷延板を脱炭を兼ねるために湿水雰囲気
とした焼鈍炉で８２０℃で２分間焼鈍し、一次再結晶さ
せた。次に二次再結晶を安定化させるために、アンモニ
ア雰囲気中で窒化処理を行い、全窒素量を２００ｐｐｍ
とし、インヒビターを強化した。その後、０．５％フッ
酸−５％硫酸混合溶液で酸洗した。

【００４８】その酸洗による鋼板の酸素量は０．６７
ｇ／ｍ^２（片面）及び０．２４ｇ／ｍ^２（片面）であ
った。これら２種の材料にＡｌ_２Ｏ_３（アルミナ）を静
電塗布し、１２００℃まで、７５％Ｎ_２−２５％Ｈ_２雰
囲気で、１５℃／Ｈｒの昇温速度を保ちながら昇温し、
１２００℃到達後、１００％水素とし、該温度で２０時
間保持した。仕上げ焼鈍終了後、レーザービームを照射
し、リン酸−クロム酸系の張力コーティング処理を行っ
た。得られた製品の特性は、表３の通りである。本発明
による製品の表面は平滑度が向上し、鉄損が低くなっ
た。なお、比較例の仕上げ焼鈍後の表面状態を平滑面
（鏡面）と表中に記したが、表面は金属色を示している
が鈍い光沢で、いわゆるダルと称される表面であった。

【００４９】

【表３】

【００５０】実施例３ 実施例２における一次再結晶板を、二次再結晶を安定化
せるために、アンモニア雰囲気中で窒化処理を行い、全
窒素量を２２０ｐｐｍとし、インヒビターを強化した。
その後、硫酸−フッ酸混合液で鋼板表面に生成している
酸化層を除去した。その酸素量は０．１３ｇ／ｍ^２（片
面）であった。

【００５１】これにＡｌ_２Ｏ_３を防錆剤の入ったイオ
ン交換水に懸濁させて、ロールコーターで塗布乾燥し、
ＺｒＯ_２を防錆剤の入ったイオン交換水に懸濁させ
て、ロールコーターで塗布乾燥し、更に比較のため、
ＭｇＯをイオン交換水に懸濁させて、ロールコーターで
該鋼板に塗布乾燥し、これら３種の材料を、７５％Ｎ_２
−２５％Ｈ_２雰囲気で、１５℃／Ｈｒの昇温速度を保ち
ながら昇温し、１２００℃到達後、１００％水素とし該
温度で２０時間保持した。仕上げ焼鈍終了後、レーザー
ビームを照射し、リン酸−クロム酸系の張力コーティン
グ処理を行った。得られた製品の特性は、表４の通りで
ある。なお、グラスと称しているのは、フォルステライ
ト被膜のことである。

【００５２】

【表４】

【００５３】実施例４ 実施例２における一次再結晶板を二次再結晶を安定化さ
せるために、アンモニア雰囲気中で窒化処理を行い、全
窒素量を２２０ｐｐｍとし、インヒビターを強化した。
その後、硫酸−フッ酸混合液で鋼板表面に生成している
酸化層を除去した。その酸素量は０．１３ｇ／ｍ^２（片
面）であった。Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｚｒ
Ｏ_２、ＢａＯ、ＣａＯ、ＳｒＯの６種をそれぞ
れ、該鋼板に静電塗布し、更に比較のため、ＭｇＯを
イオン交換に水懸濁させて、ロールコーターで該鋼板に
塗布乾燥した。

【００５４】これら合計７種の材料を１２００℃まで９
５％Ｎ_２−５％Ｈ_２雰囲気で、２０℃／Ｈｒの昇温速度
を保ちながら昇温し、１２００℃到達後、１００％水素
とし、該温度で２０時間保持した。仕上げ焼鈍終了後、
レーザービームを照射し、リン酸−クロム酸系の張力コ
ーティング処理を行った。得られた製品の特性は、表５
の通りである。なお、グラスと称しているのは、フォル
ステライト被膜のことである。

【００５５】

【表５】

【００５６】実施例５ 実施例２における一次再結晶板を、二次再結晶を安定化
させるために、アンモニア雰囲気中で窒化処理を行い、
全窒素量を２３０ｐｐｍとし、インヒビターを強化し
た。その後、塩酸水溶液で鋼板表面に生成している酸化
層を除去した。その酸素量は０．７０ｇ／ｍ^２（片
面）及び０．２０ｇ／ｍ^２（片面）であった。これに
Ａｌ_２Ｏ_３を防錆剤の入ったイオン交換水に懸濁させ
て、ロールコーターで塗布乾燥した。

【００５７】これら２種の材料を、７５％Ｎ_２−２５％
Ｈ_２雰囲気で、１５℃／Ｈｒの昇温速度を保ちながら昇
温し、１２００℃到達後、１００％水素とし該温度で２
０時間保持した。仕上げ焼鈍終了後、レーザービームを
照射し、リン酸−クロム酸系の張力コーティング処理を
行った。得られた製品の特性は、表６の通りである。な
お、比較例の仕上げ焼鈍後の表面状態を平滑面（鏡
面）と表中に記したが表面は金属色を示しているが鈍い
光沢で、いわゆるダルと称される表面であった。

【００５８】

【表６】

【００５９】

【発明の効果】本発明により、磁束密度が高く、磁気特
性を阻害する要因である鋼板表面の凹凸の小さい（鏡面
である）方向性電磁鋼板が容易に得られ、レーザービー
ム照射処理等の磁区細分化、張力コーティング処理によ
り極めて低鉄損の磁気材料が提供された。この方向性電
磁鋼板の製造に当たっては鋼板の鏡面化処理が通常の仕
上げ焼鈍炉中で行われるため、極めて容易であり、工業
上の価値は絶大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】仕上げ焼鈍中の鋼板のインヒビター（酸可溶性
Ａｌ）の変化を示す図表である。一次再結晶焼鈍後、
は、そのまま、は表面酸化層を取り除いたものであ
る。

【図２】酸化溶性Ａｌを含有せずＳを含有する鋼板の仕
上げ焼鈍中の鋼板のＳの変化を示す図表である。一次再
結晶焼鈍後、はそのまま、は表面酸化層を取り除い
たものである。

【図３】酸洗によって酸素量を０．７２ｇ／ｍ^２（片
面）とした材料にアルミナを焼鈍分離剤として塗布し、
仕上げ焼鈍した方向性電磁鋼板の表面をＳＥＭで観察し
た金属組織の写真である。

【図４】酸洗によって酸素量を０．１７ｇ／ｍ^２（片
面）とした材料にアルミナを焼鈍分離剤として塗布し、
仕上げ焼鈍した方向性電磁鋼板の表面をＳＥＭで観察し
た金属組織の写真である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牛神 義行 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 (72)発明者 藤井 浩康 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 珪素熱延鋼帯を必要に応じて焼鈍した
   後、１回又は中間焼鈍をはさむ２回以上の冷間圧延を行
   い、最終板厚とし、次いで一次再結晶焼鈍を行った後焼
   鈍分離剤を塗布乾燥し、仕上げ焼鈍を施す方向性珪素鋼
   板の製造方法において、一次再結晶焼鈍後、鋼板表面の
   酸化層を鋼板片表面当たり酸素量：０．３０ｇ／ｍ^２以
   下まで除去し、Ａｌ_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２，ＺｒＯ_２，Ｂａ
   Ｏ，ＣａＯ，ＳｒＯ及びフォルステライトの１種あるい
   は２種以上を主成分とする焼鈍分離剤を該鋼板に塗布乾
   燥し、中性あるいは、還元性雰囲気で仕上げ焼鈍するこ
   とを特徴とする鏡面方向性珪素鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】 Ｓｉ：２．０〜４．８重量％、 酸可溶性Ａｌ：０．００８〜０．０５重量％、 Ｎ≦０．０１０重量％、 残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる珪素熱延鋼帯であ
   る請求項１記載の鏡面方向性珪素鋼板の製造方法。
3. 【請求項３】 一次再結晶焼鈍後、アンモニアによる窒
   化処理を行い、しかる後、鋼板表面の酸化層を鋼板片表
   面当たり酸素量：０．３０ｇ／ｍ^２以下まで除去する請
   求項１又は２記載の鏡面方向性珪素鋼板の製造方法。
4. 【請求項４】 鋼板表面の酸化層を除去する方法を酸洗
   とする請求項１，２又は３記載の方法。
5. 【請求項５】 フッ酸を混入した酸で酸洗する請求項４
   記載の方法。
6. 【請求項６】 仕上げ焼鈍の昇温時の雰囲気中Ｎ_２を５
   ％以上とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。