JPS633022B2

JPS633022B2 -

Info

Publication number: JPS633022B2
Application number: JP59000810A
Authority: JP
Inventors: Osamu Tanaka; Shozaburo Nakajima; Takashi Nagano; Tomoji Kumano; Yoshitaka Hiromae
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1984-01-09
Filing date: 1984-01-09
Publication date: 1988-01-21
Also published as: US4543134A; JPS60145382A; FR2557890A1; GB2152537A; IT1177251B; BE901097A; GB2152537B; DE3440344A1; IT8423645A0; GB8427309D0; CA1233095A; FR2557890B1; DE3440344C2

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は磁気特性、ガラス皮膜特性とも優れた
方向電磁鋼板の製造方法に関する。方向性電磁鋼板は主としてトランスその他電気
機器の鉄心として使用されるもので、磁気特性と
して励磁特性と鉄損特性が良好でなくてはならな
い。方向性電磁鋼板は２次再結晶現象を利用して圧
延面に（110）面、圧延方向に＜001＞軸をもつた
Goss組織と称される２次再結晶を発達させるこ
とによつて得られる。この２次再結晶を発達させ
るためには仕上焼鈍昇温過程の２次結晶温度域ま
では１次再結晶粒成長を抑制するいわゆるインヒ
ビターが必要で、現在ではAlN、MnS、MnSe、
BN等があり、これらインヒビターとしての条件
は微細に析出分散し一定温度域までは溶解せずサ
イズ変化を起さないことが重要である。通常方向性電磁鋼板の製造方法としてはSi4％
以下を含有する珪素鋼素材を熱延し必要に応じて
熱延板焼鈍し、１回又は２回の冷延工程により、
最終仕上厚みの冷延板を得、次に脱炭焼鈍を行つ
た後、MgOを主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、
最終仕上焼鈍を施して前記Coss方位をもつた２
次再結晶粒を発達させ更にＳ、Ｎなどの不純物を
除去すると共にガラス状絶縁皮膜（以下ガラス皮
膜という。）を形成させる一連の工程を経て製造
される。（従来技術）省エネルギーを強く要望される昨今では、方向
性電磁鋼板の鉄損を低減せしめる検討が種々なさ
れており、インヒビターを形成する添加成分の他
にガラス皮膜の形成方法について提案されてい
る。例えば、(a)特公昭51−12451号公報記載の方
法は、Mg化合物に対してTi化合物を２〜40％添
加させた焼鈍分離剤をSiO₂を含む酸化膜が形成
された板表面に塗布し、仕上焼鈍してガラス皮膜
を生成させる方法であり、(b)特開昭54−143718号
公報記載の方法は、MgOを主成分とする焼鈍分
離剤中に、Srを含むSr化合物をSr換算で0.1〜10
％添加し、また必要に応じてTi化合物をTi換算
で0.5〜５％添加し、該焼鈍分離剤を鋼板表面に
塗布し、次いで仕上焼鈍しガラス皮膜を生成せし
める方法である。また(c)特開昭58−107417号公報
記載の方法はMgOを主成分とする焼鈍分離剤に、
粒子の大きさ20μ以下が70％以上の粒度分布をも
つSbまたはSb化合物をSb換算で0.01〜1.0％添加
し、該焼鈍分離剤を鋼板表面に塗布して仕上焼鈍
しガラス皮膜を生成せしめる方法である。前記(a)の方法はガラス皮膜の密着性、層間抵
抗、鋼板の脆性の改善をはかるものであり、前記
(b)の方法は、前記Srの添加によつて鋼板表面直
下のフオルステライト粒を消失し、表面外層に浮
上させガラス皮膜の密着性の改善をはかるもので
あり、又前記(c)の方法はSbの添加によつて２次
再結晶粒の方位の揃いを害することなく、該２次
再結晶粒径の減少を図り鉄損を低下させるもので
ある。このように種々提案されているが、実際の製造
において、これで十分に満足といえるまで至つて
なく、今後も種々検討しなければならないという
のが現状である。（発明の目的）本発明は磁気特性、皮膜特性ともすぐれた方向
性電磁鋼板の製造を目的とし、ガラス皮膜生成に
ついて種々実験を行つてなされたものである。（発明の構成）以下に、本発明を詳細に述べる。方向性電磁鋼板の仕上焼鈍においては、該仕上
焼鈍に先立つ脱炭焼鈍にて鋼板表面に形成された
SiO₂を含む酸化膜と、該鋼板表面に塗布された
焼鈍分離剤MgOとが、2MgO＋SiO₂→Mg₂SiO₄
の如く反応して、ガラス皮膜（フオルステライ
ト）が形成される。ところで、前記脱炭焼鈍は、脱炭性と生産性の
点から熱化学平衡上、フアヤライト（Fayalite）
形成域である高露点、短時間焼鈍を行うのが普通
である。このため脱炭板の酸化膜はFe₂SiO₂フア
ヤライト（Fayalite）或いはFe₂SiO₄＋SiO₂主体
の酸化膜となつており、ごく少量のFeOを含む場
合がある。このようなFe酸化物は鋼板表面の酸
素量の源となつて仕上焼鈍過程で鋼板間を酸化性
にするため磁気特性を劣化させる。またガラス皮
膜の生成にも好ましくない影響を及ぼし、密着性
や皮膜外観を劣化させる。このような現状に鑑み本発明者達はこれらの難
点を解決すべく、実験と検討を重ねた結果、酸化
マグネシウムMgOを主成分とする焼鈍分離剤に、
硫酸アンチモンSb₂（SO₄）₃と、Sb、Sr、Ti、Zr
の塩化物を添加し、該焼鈍分離剤を鋼板表面に塗
布、乾燥して仕上焼鈍すると、密着性、外観など
のすぐれたガラス皮膜が生成され、かつ第１図に
示すように鉄損を低減せしめ得ることを究明し
た。この第１図は、ベース成分としてＣ：0.045〜
0.060％、Si：3.00〜3.15％、Al：0.025〜0.030％
を含むスラブを、熱延−熱延板焼鈍−冷延し板厚
0.29mmとし、脱炭焼鈍後、MgO100重量部に対し
Sb₂（SO₄）₃を0.1〜1.5重量部と、該Sb₂（SO₄）₃に
Sb塩化物SbCl₃を添加量をかえて含ませた焼鈍分
離剤を鋼板に塗布、乾燥し、1200℃で20時間の仕
上焼鈍を行つた場合の鉄損値である。なおSb塩
化物の他にSr塩化物、Ti塩化物、Zr塩化物を添
加した場合にも、同様に鉄損の低減と良好なガラ
ス皮膜が得られた。本発明はこの知見に基づきなされたもので、こ
の骨子は方向性電磁鋼板の製造において、脱炭焼
鈍を施されSiO₂を含む酸化膜を形成された鋼板
表面に、酸化マグネシウム100重量部に対して硫
酸アンチモンを0.05〜2.0重量部と、該硫酸アン
チモン中にSb、Sr、Ti、Zrの塩化物の１種また
は２種以上を塩素として５〜20重量％添加せしめ
た焼鈍分離剤を塗布し、乾燥して、仕上焼鈍を行
うところにある。さらに必要に応じ、酸化マグネシウム100重量
部に対してTi化合物を0.5〜10重量部添加させる。この硫酸アンチモンSb₂（SO₄）₃と、Sb、Sr、
Ti、Zrの塩化物の含有によつてガラス皮膜（フ
オルステライト）の結晶化温度が下がり、ガラス
皮膜形成温度が低温側に移る。これにより仕上焼
鈍の昇温過程での酸化あるいは還元反応によつ
て、脱炭焼鈍にて形成された鋼板表面の酸化膜、
なかでもSiO₂層が変質するのが防止され、皮膜
特性を向上させる。硫酸アンチモンは焼鈍分離剤
塗布後の乾燥時あるいは仕上焼鈍の昇温時に溶融
して、鋼板表面に緻密なSbの膜を形成し、酸化
膜中のSiO₂層、フアヤライト層の保護効果が生
じる。又これにより雰囲気ガスのシール効果が強
まりＮ吸収、脱Ｓが防止され、インヒビターの不
安定化が避けられる。また塩化物は、脱炭焼鈍時に形成された鋼板表
面酸化膜と前記乾燥時あるいは仕上焼鈍の昇温時
に溶融状態となつて反応し、酸化膜中のFeOを減
らし、SiO₂の富化された酸化膜にし、特性のよ
いガラス皮膜形成と鉄損の低減に大きく寄与す
る。これらの新規な知見と、作用効果によりガラ
ス皮膜の特性が向上し、かつ優れた磁気特性が得
られる。以下その詳細について述べる。本発明の方法は広く方向性電磁鋼板の製造に用
いられるものである。まず、適用される一方向性電磁鋼板用熱延板
（以下熱延板という）の鋼成分について述べる。
Ｃはその含有量が0.03％未満の場合は二次再結晶
が不良となり、一方、0.100％を超えると脱炭性、
磁気特性の点で好ましくないので、0.03〜0.100
％とする。Siは鉄損を支配する重要な成分であ
り、2.5％未満では良好な鉄損が得られない。一
方、その含有量が4.0％を超えると冷延性が著る
しく劣化するので2.5〜4.0％とする。この他にインヒビターとして作用する硫化物あ
るいは窒化物を形成するためにMn、Ｓ、Cu、
Al、Ｎ等が含有される。これらの含有量は特別
な規定の必要はないが、好ましくはMnは0.03〜
0.20％、Ｓは0.01〜0.05％、Alは酸可溶Alとして
0.01〜0.06％、Ｎは0.003〜0.012％、Cuは0.05〜
0.30％である。硫化物、窒化物はいずれか一方で
もよいし、両方共含ませてもよい。さらに必要に応じて、Sn、Sb、Se、Cr、Ni、
Mo等元素を１種または２種以上含有させても差
しつかえない。熱延板は、連続鋳造または造塊、
分塊圧延により得られた鋼片を熱間圧延して製造
される。その後熱延板は、必要に応じて焼鈍される。次
いで１回または中間焼鈍をはさんで２回以上の冷
間圧延により最終板厚、例えば0.15〜0.35mm厚の
冷延板にされる。その後、浸潤な水素と窒素からなる雰囲気中で
脱炭焼鈍を行い、SiO₂を含む酸化膜が形成され
た鋼板表面に、本発明の焼鈍分離剤を塗布し乾燥
する。焼鈍分離剤は、酸化マグネシウム100重量部に
対して硫酸アンチモンを0.05〜2.0重量部添加さ
せる。その理由は、0.05重量部未満では磁気特性
の向上が図れず、一方2.0重量部を超えると形成
されるガラス皮膜の外観が劣化し、また磁気特性
も劣化する。硫酸アンチモン中にSb、Sr、Ti、Zrの塩化物
の１種または２種以上を重量で５〜20％添加させ
る。その理由は塩化物が５％未満では磁気特性の
向上効果が少なく、また前述の酸化膜中のFeOを
減らすエツチング作用が乏しくなる。一方、20％超では塩素が仕上焼鈍時に高温域ま
で残留して特に鋼板間の通気性に悪い場合や、
MgOの水和水分が高い場合のように酸化性雰囲
気となつたときにガラス皮膜に変色やムラ（ガス
マーク）が生じる。塩化物の量が５〜20％の範囲
内では皮膜、磁性とも優れた鋼板が得られる。また、必要に応じて、Ti化合物を添加させる。
その量は酸化マグネシウム100重量部に対して0.5
〜10重量部である。Ti化合物を0.5〜10重量部に
限定した理由は、Ti化合物はガラス皮膜改善と
脆性改善の目的で添加するものであるが、0.5％
未満であるとこれらの改善効果が弱く、又10重量
部を超えると仕上焼鈍昇温過程での皮膜形成時に
鋼板表面に窒化物等のTi化合物を形成して磁性
を劣化させる悪作用を生じやすいからである。焼鈍分離剤を塗布し、乾燥された鋼板は、H₂、
H₂＋N₂、などの雰囲気で仕上焼鈍される。（実施例）次に実施例を示す。実施例１ Si：3.15％、Mn：0.068％、Ｓ：0.023％、Ｃ：
0.045％を含有するスラブを公知の方法により熱
延−酸洗−冷却−焼鈍−冷延により0.29ｍ／ｍ厚
とした。この鋼板を840℃で２分間N₂＋H₂浸潤
雰囲気中で脱炭焼鈍後、MgO100重量部に対し、
硫酸アンチモンSb₂（SO₄）₃を第１表に示す重量部
と該Sb₂（SO₄）₃にSb塩化物SbCl₃を塩素として０、
５、10、15、20重量％配合した焼鈍分離剤を、鋼
板片面当り6.5ｇ／m²塗布し、乾燥した後、1200
℃で20時間の仕上焼鈍を行つた。製造された鋼板
の磁気特性とガラス皮膜の試験結果を第１表に示
す。

【表】

【表】実施例２Ｃ：0.065％、Si：3.25％、Al：0.028％、Cu：
0.08％、Sn：0.10％、Ｓ：0.024％、Ｎ：0.0080％
を含有するスラブを公知の方法により、熱延−熱
延板焼鈍−酸洗−冷却し、0.225mm厚とした。この鋼板を840℃で２分間、N₂＋H₂浸潤雰囲
気中で脱炭焼鈍後、MgO100重量部に対し、
TiO₂5重量部と、硫酸アンチモンSb₂（SO₄）₃を第
２表に示す重量部と、該Sb₂（SO₄）₃にSb塩化物
SbCl₃を塩素として５、10、15、25重量％配合し
た焼鈍分離剤を、鋼板片面当り７ｇ／m²塗布し乾
燥した後、1200℃で20時間の仕上焼鈍を行つたと
ころ、第２表に示す結果が得られた。

【表】＊第１表参照
実施例３実施例１と同様にして調整した脱炭焼鈍板に、
MgO100重量部に対しTiO₂5重量部と、Sr、Ti、
Zrの中から選ばれる塩化物を第３表の割合で含
んだ硫酸アンチモンSb₂（SO₄）₃と塩化物の混合物
を0.5重量部配合した焼鈍分離剤を、鋼板片面当
り6.5ｇ／m²塗布し乾燥後、仕上焼鈍を行つたと
ころ、第３表の結果が得られた。

【表】【図面の簡単な説明】

第１図は焼鈍分離剤に硫酸アンチモンとSb塩
化物を添加したときの鉄損値の低減効果を示す図
である。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｃ：0.030〜0.100wt％、Si：2.5〜4.0wt％お
よび硫化物、窒化物の少なくとも一方を、１次再
結晶粒抑制剤として含有する熱延板を、必要に応
じて焼鈍し、１回または中間焼鈍をはさんで２回
以上の冷間圧延により最終板厚としたのち、脱炭
焼鈍しSiO₂を含む酸化膜を板表面に形成し、前
記酸化膜上に酸化マグネシウムを主成分とする焼
鈍分離剤を塗布したのち、仕上焼鈍を行なう方向
性電磁鋼板の製造方法において、酸化マグネシウ
ム100重量部に対して、硫酸アンチモンを0.05〜
2.0重量部と、該硫酸アンチモン中にSb、Sr、
Ti、Zrの塩化物の１種または２種以上を塩素と
して重量で５〜20％添加した焼鈍分離剤を用いる
ことを特徴とする磁気特性、皮膜特性とも優れた
方向性電磁鋼板の製造方法。２Ｃ：0.030〜0.100wt％、Si：2.5〜4.0wt％お
よび硫化物、窒化物の少なくとも一方を、１次再
結晶粒抑制剤として含有する熱延板を、必要に応
じて焼鈍し、１回または中間焼鈍をはさんで２回
以上の冷間圧延により最終板厚としたのち、脱炭
焼鈍しSiO₂を含む酸化膜を板表面に形成し、前
記酸化膜上に酸化マグネシウムを主成分とする焼
鈍分離剤を塗布したのち、仕上焼鈍を行なう方向
性電磁鋼板の製造方法において、酸化マグネシウ
ム100重量部に対して、硫酸アンチモンを0.05〜
2.0重量部と、該硫酸アンチモン中にSb、Sr、
Ti、Zrの塩化物の１種または２種以上を塩素と
して重量で５〜20％含み、Ti化合物を0.5〜10重
量部添加した焼鈍分離剤を用いることを特徴とす
る磁気特性、皮膜特性とも優れた方向性電磁鋼板
の製造方法。