JPS5922771B2 - 繰返し曲げ特性の優れた方向性珪素鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、方向性珪素鋼板の機械的性質である繰返し曲
げ特性の有利な改善方法に関するものである。

通常一方向性珪素鋼板はＳｉ ４．０％以下を含有する
珪素鋼素材を熱延し、焼鈍と１回または２回の冷延工程
により最終製品厚の冷延板を得、次に脱炭を兼ねた一次
再結晶焼鈍を施し、さらに最終焼鈍を施して、（１１０
）（ｏｏＢ方位の二次再結晶粒を発達させ、同時に有害
不純物を除去するとともに、フォルステライト系絶縁被
膜を形成させ、次いでリン酸塩系絶縁被膜を塗布し、焼
付とともにコイルセットを除去する平坦化焼鈍を行なう
一連の工程を経て製造される。

方向性珪素鋼板はトランス、モーター等の鉄芯材料とし
て使用される際、スリット或いは打抜加工を受け、さら
に巻鉄芯に加工される場合には、小径曲げ等の変形も受
ける。

かような加工過程において、折損、クラック等が発生す
ると、鉄芯を製作することができない。

そこでこのような脆性をチェックするために、電磁鋼帯
ではＪＩＳ規格Ｃ２５５０−１９７５の繰返し曲げ試験
で検査することが定められている。

ところで繰返し曲げ試験に合格しない不良品の発生を防
止するため、従来様々の技術改良が行なわれてきており
、それらは最終焼鈍工程における焼鈍分離剤の添加物、
水和量或いは最終焼鈍条件等の観点からの技術改良であ
った。

本発明は、従来性なわれている前記方向性珪素鋼板の繰
返し曲げ特性の技術改良とは異なる技術に基づく繰返し
曲げ特性の改善方法を提案することを目的とするもので
ある。

さて本発明者らは、方向性珪素鋼板の繰返し曲げ特性を
さらに向上させるべ（、最終焼鈍工程、平坦化焼鈍工程
全般にわたって詳細に検討した結果、最終焼鈍までを同
一工程で処理しても、平坦化焼鈍条件によっては方向性
珪素鋼板の繰返し曲げ特性が顕著に変化するを見出した
。

そこで本発明者らは、さらに−歩進んで、平坦化焼鈍条
件と繰返し曲げ特性との関係につき鋭意研究を重ねたと
ころ、上記焼鈍条件の中でもとくに雰囲気露点が繰返し
曲げ特性に及ぼす影響が大きいこと、そして該露点をあ
る値以下に制御することにより繰返し曲げ特性は飛躍的
に改善されることを突き止め、かかる知見に基いて本発
明を完成させたものである。

従来、平坦化焼鈍条件につき、被膜外観の変色等の観点
から、焼鈍雰囲気が考慮されたことはあるけれども、繰
返し曲げ特性との関連において露点が考慮されたためし
はなく、かような平坦化焼鈍における露点と繰返し曲げ
特性との関係は、本発明ではじめて解明された新規事実
である。

すなわち本発明は、最終板厚に冷間圧延した方向性珪素
鋼素材に脱炭焼鈍を施した後、ＭｇＯを主成分とする焼
鈍分離剤を塗布してから最終焼鈍を施し、次いで炉内の
雰囲気露点が２５℃以下の条件下に平坦化焼鈍を施すこ
とを特徴とする方向性珪素鋼板における繰返し曲げ特性
の改善方法である。

本発明において、平坦化焼鈍における雰囲気としては、
中性、弱還元性および弱浸炭性のなかから選ばれる何れ
か一種が、とりわけ有利に適合する。

以下本発明を由来するに至った実験結果に基き、具体的
に説明する。

まず従来の一般的な平坦化焼鈍条件の下に、方向性珪素
鋼板を製造した場合の、露点および繰返し曲げ特性につ
いて調べた結果を述べる。

３．０５％Ｓｉ、 ０．０３８％Ｃ１０，０２％Ｓを
含む組成になる珪素鋼素材を２．４ ｍｍ厚に熱延後、
９００℃、５分間の中間焼鈍を挟んで、２回の冷間圧延
を施し、最終板厚０．３０ｍｍに仕上げた。

次いで湿水素中で８２０℃、３分間の脱炭焼鈍を施した
後、ＭｇＯ＋１．５％ＴｉＯ２の焼鈍分離剤を塗布し、
最終焼鈍に供した。

この最終焼鈍に際しては、６００℃でＮ２からＮ２に切
換え、９５０〜１０５０℃の範囲を１０℃／ｈで昇熱し
、１１８０℃に５時間保持した。

その後リン酸塩系絶縁被膜のコーティングを施し、３０
０℃、３０秒の予備乾燥ののち、８００℃、１分間の均
熱処理を行い、ついで、１００℃付近までほぼ８℃／
ｓｅｃの速度で冷却する平坦化焼鈍を行った。

このときの平坦化焼鈍における露点は４０℃であり、一
方製品の繰返し曲げ特性については、破断までの最小繰
返し曲げ回数は１回、また５回以下の発生率は３０％で
あった。

ここに繰返し曲げ特性は、破断に至るまでの繰返し曲げ
回数が５回以下の場合の発生率によって評価したが、こ
れは前掲したＪＩＳ規格における規定よりも一層厳しい
ものであり、この値ができる限り低い方が好ましいわけ
である。

次に第１図に平坦化焼鈍における露点と繰返し曲げ特性
との関係について調べた結果を示す。

実験は、小容量の実験炉を用い、次の要領で行った。

３．０５％Ｓｉ１０．０３８％Ｃ１０，０２％Ｓを含む
珪素鋼素材を２．４７７Ｘ１Ｌ厚に熱延後、９００℃、
５分間の中間焼鈍を挟んで、２回の冷間圧延を施し、最
終板厚０．３０ｍｍに仕上げた。

次いで８２０℃、３分間、湿水素中での脱炭焼鈍を施し
た後、ＭｇＯ＋１．５％ＴｉＯ□の焼鈍分離剤を塗布し
、最終焼鈍に供した。

焼鈍後における破断までの最小繰返し曲げ回数は１９回
であった。

次いで、リン酸塩系絶縁被膜のコーティングを施して予
備乾燥し、８００℃、１分間の均熱後、１００℃までの
冷却速度をほぼ１０℃／秒および４０℃／秒とする平坦
化焼鈍を施した。

平坦化焼鈍の雰囲気はＮ２およびＮ２とし、また露点は
一２０〜＋５０℃の範囲で変化させた。

ここに露点の制御は、−２０℃から＋３０℃までの範囲
の所定の露点に調整した雰囲気ガスを炉内に急速に吹込
んで、炉内雰囲気ガスを常時置換する（１時間轟たり炉
容量の１５倍）ことにより行った。

なお平坦化焼鈍においては、予備乾燥を経たのちもコー
テイング膜中に含有される水分に由来する０２および炉
内への混入が不可避な空気中００□により鋼板表面が酸
化されて赤色に変色するのを防止するため、従来からか
かる蒸発水分および空気が滞留する焼鈍炉入側の雰囲気
ガスの置換を行われていたが、その置換速度は、コスト
原単位の面から必要最小限とされ、だいたい１時間轟り
炉入側容量１５ｍ°に対し５０ｍ°程度、すなわち３．
３倍量程度であった。

さて第１図に示した結果から明らかなように、露点の上
昇とともに、繰返し曲げ回数５回以下の発生率は高くな
り、露点３０度以上では脆化が特に著しい。

これらの現象は４０℃／秒の急冷時にとりわけ顕著に現
われる。

従って良好な繰返し曲げ特性を確保するには、露点は２
５℃以下、好ましくは２０℃以下にすることが肝要なわ
けである。

なお焼鈍雰囲気としては、Ｎ２中よりもＮ２中の方が繰
返し曲げ特性は良好であるが、リン酸塩系絶縁被膜なＮ
２のような強還元性雰囲気中で焼鈍すると、耐吸湿性等
の被膜特性を損うので好ましくない。

次に繰返し曲げ特性にとって望ましくない雰囲気は酸化
性か否かを確認する目的で、平坦化焼鈍の雰囲気をさら
に、空気、Ｎ２、Ｎ２＋ＤＸ、ＡＸ、湿ＡＸ等について
検討したところ、第２図に示すように、Ｎ２、Ｎ２＋Ｄ
ＸおよびＡＸではほとんど差がな（良好であったが、他
方、湿ＡＸ（露点６０℃）がとりわけ劣悪であり、空気
は若干悪い程度であった。

以上のデータから明らかなように、平坦化焼鈍の雰囲気
として、繰返し曲げ特性の面から最も不適なのは脱炭性
雰囲気であって、酸化性雰囲気ではない。

しかし、空気或いは数％オーダーの酸素を含む窒素雰囲
気中で平坦化焼鈍を行うと、被膜外観は赤色に変化し、
商品価値を損うので好ましくないのは前述したとおりで
ある。

鋼板中のＣ量が０．００４％を越えると、磁気特性は劣
化するが、平坦化焼鈍で繰返し曲げ特性の劣化した鋼板
に浸炭処理を施すと、顕著な繰返し曲げ特性の向上が認
められる。

前述したよりな脱炭性雰囲気での平坦化焼鈍によって繰
返し曲げ特性が劣化するのは、この現象の裏返しに相当
する。

この意味で第２図にも示したＮ２＋ＤＸガスのように、
弱浸炭性雰囲気での平坦化焼鈍は脱炭の懸念もな（、ま
た高々３分間の熱処理であるから、浸炭の恐れもないの
で、繰返し曲げ特性にとって好都合である。

以上述べたように、方向性珪素鋼板の繰返し曲げ特性を
高水準に維持するためには、平坦化焼鈍の雰囲気は非脱
炭性である中性或いは弱浸炭性として、露点は２５℃以
下に制御する必要がある。

なお雰囲気露点の管理は、前述したように炉内への雰囲
気ガスの送風量の調節や炉内装入に先立つ予備乾燥の強
化などによって行うことができる。

次に本発明の実施例について比較例とともに説明する。

実施例 １ ３０５％Ｓｉ 、０．０３８％Ｃ，０，０２％Ｓを含む
珪素鋼素材を２．４ｍｍ厚に熱延後、９００℃、５分間
の中間焼鈍を挟んで、２回の冷間圧延を施し、最終板厚
０．３０ｍｍに仕上げた。

次いで８２０℃、３分間、湿水素中での脱炭焼鈍を施し
た後、ＭｇＯ＋１．５％ＴｉＯ□ の焼鈍分離剤を塗布
し、最終焼鈍に供した。

最終焼鈍に際しては、６００℃でＮ２からＮ２に切換え
、９５０〜１０５０℃の範囲を１０℃／ｈで昇温し、１
１８０℃に５時間保持した。

最終焼鈍後における破断までの最小繰返し曲げ回数は１
９回であり、５回以下の発生率は０％であった。

その後、リン酸塩系上塗りコーテイング液を塗布し、４
００℃、３０ ｓｅｃの加熱乾燥後、炉内入側の雰囲気
ガスの置換量を１時間蟲り８倍量として露点を１５℃に
保持したＮ２雰囲気中で８００℃、１分間の均熱処理を
施したのち、１００℃付近までほぼ８℃／ｓｅｃの速度
で冷却する平坦化焼鈍を露点１５℃のＮ２雰囲気中で行
なった。

得られた製品の破断までの最小繰返し曲げ回数は１７回
であり、５回以下の発生率は０％であった。

実施例 ２ 最終焼鈍までは実施例１と同様に処理した。

平坦化焼鈍に際して、４００℃、３０ ｓｅｃの加熱乾
燥後、雰囲気ガスの置換量を約６．５倍量として炉内雰
囲気の露点が２０℃と一定のＮ２＋１０％ＤＸガスとし
た。

破断までの最小繰返し曲げ回数は１０回であるが、５回
以下の発生率は０％であった。

比較例 １ 最終焼鈍までは実施例１と同様に処理した。

平坦化焼鈍に際しては従来法に従う処理により露点を４
０℃とし、一方雰囲気はＮ２＋２％０２ガスの酸化性雰
囲気とした。

破断までの最小繰返し曲げ回数は０回となり、５回以下
の発生率は５０％になった。

以上述べたように、本発明によれば平坦化焼鈍における
雰囲気露点の調整という簡単な操作で、方向性珪素鋼板
の繰返し曲げ特性を従来に比し格段に向上させることが
でき、有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は平坦化焼鈍における雰囲気露点と繰返し曲げ特
性の関係を示す図、第２図は平坦化焼鈍における雰囲気
ガスと繰返し曲げ特性の関係を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 最終板厚に冷間圧延した方向性珪素鋼素材に脱炭焼
   鈍を施した後、ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布
   してから最終焼鈍を施し、次いで炉内の雰囲気露点が２
   ５℃以下の条件下に平坦化焼鈍を施すことを特徴とする
   方向性珪素鋼板における繰返し曲げ特性の改善方法。 ２ 平坦化焼鈍における雰囲気が、中性、弱還元性およ
   び弱浸炭性のなかから選ばれる何れか１種である特許請
   求の範囲第１項記載の方法。