JPH11293421A - 表面粗さの小さい高珪素鋼板およびその製造方法 - Google Patents
表面粗さの小さい高珪素鋼板およびその製造方法Info
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Abstract
およびその製造方法を提供すること。 【解決手段】 Si化合物を含む無酸化性ガス雰囲気で
の浸珪処理が施され、表層Si濃度が板厚方向中心部の
Si濃度よりも高い板厚方向に不均一なSi濃度分布を
形成し、鋼板表層と中心部とのSi濃度差が0.7w
t.%以上とすることにより表面粗さの小さい高珪素鋼
板を得る。
Description
ス、リアクトル、変成器(CT)の鉄心材料として使用
される表面粗さの小さい高珪素鋼板およびその製造方法
に関する。
アクトル、変成器(CT)の鉄心材料に使用され、Si
の含有量が増すほど鉄損が低減し、Si:6.5wt.
%では磁歪が0となり、最大透磁率のピークとなる等、
優れた磁気特性を示すことが知られている。
変成器(CT)の効率の改善のために、鋼板の占積率を
高める必要があり、そのために表面粗度を下げることが
有効であることが知られている。例えば、特開平10−
25554号公報には、Ra≦0.6μmとしたインバ
ータ制御コンプレッサモーター用無方向性電磁鋼板が開
示されている。
して、低珪素鋼を圧延により薄板とした後、鋼板表面か
らSiを浸透拡散させる、いわゆる浸珪法が知られてい
る。このように浸珪法を採用することによって、圧延法
では製造が困難であった6.5wt.%Si鋼板の製造
が可能となった。
%Si鋼板を製造しようとした場合には、板厚0.3m
mの場合、1200℃の高温で20分間以上の浸珪・拡
散処理が必要であり、この熱処理によって表面粗さが大
きくなり、占積率が小さくなるという問題点がある。
鑑みてなされたものであって、浸珪法によって表面粗さ
が小さい高珪素鋼板およびその製造方法を提供すること
目的とする。
より高珪素鋼板を製造する場合に、板厚方向にSiの濃
度分布が存在する時点で拡散処理を打ち切り、板厚方向
に、表層Si濃度が板厚中心部のSi濃度よりも高い所
定のSi濃度勾配を形成することにより、表面粗さを低
くすることができ、占積率を高めることができることを
見出した。
れたものであり、Si化合物を含む無酸化性ガス雰囲気
での浸珪処理が施され、表層Si濃度が板厚方向中心部
のSi濃度よりも高い板厚方向に不均一なSi濃度分布
を有する高珪素鋼板であって、鋼板表層と中心部とのS
i濃度差が0.7wt.%以上であることを特徴とする
表面粗さの小さい高珪素鋼板を提供する。この場合に、
鋼板表層と中心部とのSi濃度差が2.0wt.%以上
であることが好ましい。
性ガス雰囲気で浸珪処理を行い、Si拡散処理を行っ
て、表層Si濃度が板厚方向中心部のSi濃度よりも高
い板厚方向に不均一なSi濃度分布を形成し、鋼板表層
と中心部とのSi濃度差を0.7wt.%以上とするこ
とを特徴とする表面粗さの小さい高珪素鋼板の製造方法
を提供する。この場合に、鋼板表層と中心部とのSi濃
度差が2.0wt.%以上であることが好ましい。
する。本発明の高珪素鋼板は、Si化合物を含む無酸化
性ガス雰囲気での浸珪処理が施され、表層Si濃度が板
厚方向中心部のSi濃度よりも高い板厚方向に不均一な
Si濃度分布を有し、鋼板表層と中心部とのSi濃度差
が0.7wt.%以上である。
素鋼板の場合には、高温での浸珪時間、拡散時間および
鋼板表層からの浸珪速度を制御することで、表層のSi
濃度を高くし、板厚中心部のSi濃度を低くして、板厚
方向に所定のSi濃度勾配を形成することができる。そ
して、このような濃度勾配と表面粗度との相関を調査し
た結果、板厚方向のSi濃度差が0.2wt.%以下の
鋼板の表面粗度Raが2.0〜3.0μmであったのに
対し、Si濃度差を0.7wt.%以上とすることで鋼
板の表面粗度をRa≦2.0μmにすることができるこ
とが判明した。このように従来よりも表面粗度を小さく
することができることにより、占積率を上昇させること
ができる。
は、板厚0.3mmの場合、1200℃の高温で20分
間以上の浸珪・拡散処理を行わなければならないが、本
発明のように板厚方向にSi濃度勾配を形成する場合に
は、この処理時間を10分間以下まで短縮することがで
きる。したがって、このようにSi濃度勾配が存在する
うちに浸珪処理を終了させることにより、在炉時間短縮
によるクリープの抑止効果が発揮されると考えられる。
また、高温強度の高い低珪素部分を内部に有することで
粒界すべりの防止効果が発揮されると考えられる。つま
り、上述のクリープ抑制効果および粒界すべりの防止効
果により表面粗度が小さくなったものと推定される。
大きくなるほど小さくなり、Si濃度差を2.0wt.
%以上とするとRa≦1.0μmとなる。したがって、
Si濃度差が2.0wt.%以上が一層好ましい。
面粗度が小さくなる結果占積率を大きくすることができ
るので、特に、突入電流防止トランス、高周波トラン
ス、高周波リアクトル、変成器(CT)、各種モーター
に好適である。
した上で、上述したようなSi濃度勾配を形成すると、
このように表面粗度が小さくなって占積率を向上させる
ことができるといった効果の他に、高周波鉄損の低下、
残留磁束密度の低下という特性上の効果をも得ることが
できる。したがって、この意味からも上記用途に極めて
適したものといえる。
を浸珪法によって形成する。すなわち、Si化合物を含
む無酸化性ガス雰囲気で浸珪処理を行い、Si拡散処理
を行って所望のSi濃度勾配を形成する。
酸化性ガス雰囲気で浸珪処理し、次いで、Si系化合物
を含まない無酸化性ガス雰囲気でSiの拡散処理を行っ
てSiの拡散速度を制御し、表層のSi濃度が板厚中心
部のSi濃度よりも高い状態にあるうちに打ち切ること
により、上述のようなSi濃度分布を形成することがで
きる。
処理および浸透させたSiを鋼板内に拡散させる拡散処
理をSi化合物を含む無酸化性雰囲気で同時的に行って
浸珪および拡散速度を制御し、表層のSi濃度が板厚中
心部のSi濃度よりも高い状態にあるうちに打ち切り、
上述のようなSi濃度分布を形成することもできる。
処理を同一雰囲気で同時的に行うことにより、炉の構造
を簡略化することができるとともに、従来拡散炉で問題
となっていた鋼板酸化も抑制することができ、また、浸
珪・拡散処理炉における雰囲気調整、Si化合物の導入
箇所およびその流量、ならびに鋼板Sの移動速度等を調
節することにより、Si濃度分布を制御しやすく、極め
て自由度の高い処理を行うことができる。
いて行う。処理に用いるSi化合物ガスは、特に限定さ
れるものではなく、SiH4、Si2H5、SiCl4等を
用いることができるが、中でもSiCl4が好ましい。
処理ガスとしてSiCl4を用いる場合には、処理温度
を1023〜1250℃の範囲にすることが好ましい。
また、浸珪処理(後者の方法の場合には浸珪処理および
拡散処理)の際のSiCl4の濃度は0.02〜35m
ol%とすることが好ましい。
定されるものではなく、通常この種の鋼板として用いら
れる範囲であればよい。すなわち、C≦0.02wt.
%、0.05wt.%≦Mn≦0.5wt.%、P≦
0.01wt.%、S≦0.02wt.%、0.001
wt.%≦sol.Al≦0.06wt.%、N≦0.
01wt.%の範囲が好ましい。
こすため、0.02wt.%以下とすることが好まし
い。特性上、その下限は特に存在しないが、経済的に除
去する観点からは0.001wt.%とすることが好ま
しい。
ため、0.5wt.%以下とすることが好ましい。ま
た、その含有量が低く過ぎると、熱延工程で破断や表面
キズを誘発するため、0.05wt.%以上であること
が好ましい。
るが、多量に含有されると鋼板の加工性を劣化させるた
め、0.01wt.%以下であることが好ましい。特性
上、その下限は特に存在しないが、経済的に除去する観
点からは0.001wt.%とすることが好ましい。
t.%以下とすることが好ましい。特性上、その下限は
特に存在しないが、経済的に除去する観点からは0.0
01wt.%とすることが好ましい。
め、0.06wt.%以下とすることが好ましい。一
方、脱酸剤としての必要性からその0.001wt.%
以上が好ましい。
磁気特性を劣化させるため、0.01wt.%以下であ
ることが好ましい。特性上、その下限は特に存在しない
が、現在の製鋼技術では0.0001wt.%が事実上
の下限となる。
差は、全板厚をEPMA(エレクトロンプローブマイク
ロアナライザー)分析して得られるSi濃度プロファイ
ルから決定することができる。また、本発明の効果は鋼
板の板厚によらず得ることができる。
厚0.35mmの3wt.%珪素鋼板を母材とし、Si
Cl4ガスを反応ガスとして用い、連続浸珪ラインを使
用し、1200℃の処理温度で、浸珪・拡散条件および
在炉時間(具体的にはライン速度)を種々変化させ、鋼
板表層と中心部とのSi濃度差の異なる材料を作成し
た。この際のライン張力は0.15kg/mm2とし
た。ライン張力をこれより小さくすることにより表面粗
度を小さくすることができるが、蛇行等の問題等が生じ
やすくなる。0.1kg/mm2を超えると顕著なクリ
ープ伸びにより表面粗度が大きくなるため、上限と考え
られる0.15kg/mm2で試験を行った。処理温度
は、低いほど表面粗度を小さくすることができるが、反
応速度が遅くなるため長時間を要し、1250℃を超え
ると材料表面が溶融してくるため、現在工業的安定製造
の条件である1200℃を採用した。
と表面粗度Raとの相関を調査した結果の一部を示す。
Si濃度差はEPMAにより表層と板厚中心部とを点分
析して求めた。また、表面粗度は、触針式で、測定長8
mm、カットオフ0.8mmで行った。また図1には、
Si濃度差ΔSiとRaとをプロットした結果を示す。
度差を有するものは表面粗度Raが2.0μm以下とな
り、特にSi濃度差が2.0wt.%以上のものはRa
が1.0μm以下と極めて良好な表面粗度が得られるこ
とが確認された。また、図1に示すように、Si濃度差
が大きくなるほどRaが小さくなる関係を明確に確認す
ることができた。
Si化合物を含む無酸化性ガス雰囲気での浸珪処理によ
り、表層Si濃度が板厚方向中心部のSi濃度よりも高
い板厚方向に不均一なSi濃度分布を形成して、鋼板表
層と中心部との間に所定のSi濃度差を形成することに
より、Ra≦2.0μm以下、さらにはRa≦1.0μ
m以下と表面粗さの小さい高珪素鋼板を得ることがで
き、占積率を高めることができる。
す図。
Claims (4)
- 【請求項1】 Si化合物を含む無酸化性ガス雰囲気で
の浸珪処理が施され、表層Si濃度が板厚方向中心部の
Si濃度よりも高い板厚方向に不均一なSi濃度分布を
有する高珪素鋼板であって、鋼板表層と中心部とのSi
濃度差が0.7wt.%以上であることを特徴とする表
面粗さの小さい高珪素鋼板。 - 【請求項2】 鋼板表層と中心部とのSi濃度差が2.
0wt.%以上であることを特徴とする請求項1に記載
の表面粗さの小さい高珪素鋼板。 - 【請求項3】 Si化合物を含む無酸化性ガス雰囲気で
浸珪処理を行い、Si拡散処理を行って、表層Si濃度
が板厚方向中心部のSi濃度よりも高い板厚方向に不均
一なSi濃度分布を形成し、鋼板表層と中心部とのSi
濃度差を0.7wt.%以上であることを特徴とする表
面粗さの小さい高珪素鋼板の製造方法。 - 【請求項4】 鋼板表層と中心部とのSi濃度差が2.
0wt.%以上であることを特徴とする請求項3に記載
の表面粗さの小さい高珪素鋼板の製造方法。
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---|---|---|---|
JP11435998A JP4269350B2 (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | 高珪素鋼板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JPH11293421A true JPH11293421A (ja) | 1999-10-26 |
JP4269350B2 JP4269350B2 (ja) | 2009-05-27 |
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JP11435998A Expired - Fee Related JP4269350B2 (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | 高珪素鋼板の製造方法 |
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---|---|---|---|---|
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-
1998
- 1998-04-10 JP JP11435998A patent/JP4269350B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US9666350B2 (en) | 2011-11-09 | 2017-05-30 | Jfe Steel Corporation | Ultrathin electromagnetic steel sheet |
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