JP2000178699A - 磁束密度が高く加工性に優れた高珪素鋼板 - Google Patents
磁束密度が高く加工性に優れた高珪素鋼板Info
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Abstract
安価に且つ安定して製造することができる高珪素鋼板を
提供する。 【解決手段】 浸珪法により製造される高珪素鋼板の浸
珪処理前の出発材料について、その(110)粒の体積
率を適切な範囲に制御することにより、加工性と磁束密
度特性のいずれにも優れた高珪素鋼板が安定して得られ
ることを見い出しなされたもので、Si:4.0〜7.
0wt%を含有し、板厚が0.35mm以下で、板の法
線方向に対する結晶粒の任意の〈110〉軸方向の傾き
が15度以内である結晶粒の鋼板全体に占める体積率が
30〜70%であることを特徴とする。
Description
加工性に優れた高珪素鋼板に関する。
れる珪素鋼板の軟磁気特性はSiの添加量の増加ととも
に向上し、特にSi:6.5wt%付近で最高の透磁率
を示すことが知られている。また、高珪素鋼板と呼ばれ
るSi含有量が約4.0wt%以上の珪素鋼板は電気抵
抗が高いため、特に高周波領域での磁気特性に優れてい
る。一方、鋼板のSi含有量が4wt%以上になると加
工性が急激に劣化するため、従来は圧延により工業的規
模で高珪素鋼板を製造することは不可能とされていた。
公平3−65001号等に示される製造技術)や浸珪法
(例えば、特公平5−49745号等に示される製造技
術)による薄板製造技術が開発され、板厚が0.05〜
0.5mm程度の高珪素鋼板の製造が可能となった。し
かし、高珪素鋼板をトランスやモータ等の鉄心に組み立
てる際には、打ち抜き、剪断等の二次加工が必要となる
が、高珪素鋼板はこれらの二次加工性に乏しいという問
題がある。
れた軟磁気特性を有するが、飽和磁束密度が低く、これ
に伴って実用磁束密度の指標とされるB8が低くなると
いう問題がある。B8の高い高珪素鋼板を得る方法とし
て、特公平5−72457号ではSi含有量が1.0〜
4.0wt%の方向性珪素鋼板に浸珪処理を施してSi
含有量が4.0〜7.0wt%の方向性高珪素鋼板を得
る方法が示されている。また、特開平4−59928号
では、Si含有量が4.5wt%以下の方向性珪素鋼板
を冷間圧延して0.15mm以下の板厚にした後に1次
再結晶焼鈍を施し、引き続き浸珪処理を施してSi含有
量が6.5wt%の方向性高珪素鋼板を得る方法が示さ
れている。
珪素鋼板を浸珪処理の出発材料に用いた場合、方向性珪
素鋼板の煩雑な製造プロセスやグラス被膜の除去が必要
になり、製造コストが上昇してしまう。また、特公平5
−72457号に示された製造方法では、得られた高珪
素鋼板は浸珪処理の出発材料である方向性珪素鋼板の大
きい結晶粒を引き継ぐため、製品加工が困難になるとい
う問題がある。
製造方法では、冷間圧延前の結晶粒径が圧延方向で20
mm以上、圧延直角方向で40mm以上と非常に大き
く、これに冷間圧延を施して板厚0.15mm以下の冷
延板を得る際に、変形に起因する表面の凹凸が発生し、
この凹凸によって最終製品の占積率が低下してしまう問
題がある。さらに、出発材料である方向性珪素鋼板は貫
通粒組織となっており、実施例にあるようなSi:3.
3wt%といった比較的Si含有量が高い場合には、組
織の点でも組成の点でも加工性に乏しいため、圧延率が
60〜80%もの冷間圧延を安定して実施することは非
常に困難である。
来技術の課題を解消し、磁束密度が高く且つ加工性にも
優れ、しかも安価に且つ安定して製造することができる
高珪素鋼板を提供することにある。
するために、本発明者らは高珪素鋼板の加工性を劣化さ
せない範囲で集合組織を改善することが有効であると考
え、詳細な検討を行った。その結果、浸珪法により製造
される高珪素鋼板の浸珪処理前の出発材料について、そ
の(110)粒の体積率を適切な範囲に制御することに
より、加工性と磁束密度特性のいずれにも優れた高珪素
鋼板が安定して得られることを見い出した。
もので、その特徴とする構成は以下の通りである。 [1] Si:4.0〜7.0wt%を含有し、板厚が0.
35mm以下で、板の法線方向に対する結晶粒の任意の
〈110〉軸方向の傾きが15度以内である結晶粒の鋼
板全体に占める体積率が30〜70%であることを特徴
とする磁束密度が高く加工性に優れた高珪素鋼板。
0.01wt%、Mn≦0.5wt%、P≦0.01w
t%、Al≦0.01wt%、S≦0.01wt%を含
有し、板厚が0.35mm以下で、板の法線方向に対す
る結晶粒の任意の〈110〉軸方向の傾きが15度以内
である結晶粒の鋼板全体に占める体積率が30〜70%
であることを特徴とする磁束密度が高く加工性に優れた
高珪素鋼板。
由とともに説明する。本発明の高珪素鋼板は、Si含有
量が比較的低い鋼板を浸珪処理(浸珪−拡散熱処理)し
てSiを添加することにより製造されるSi含有量が
4.0〜7.0wt%の高珪素鋼板である。一般に、こ
の高珪素鋼板はSi含有量が4.0wt%未満の鋼板を
素材とし、これを浸珪処理することにより製造される。
る。Siは軟磁性を発現させるための元素であり、添加
量が6.5wt%で最も優れた軟磁性を示す。Siが
4.0wt%未満では高珪素鋼板として所望の軟磁気特
性が得られない。一方、Siが7.0wt%を超えると
飽和磁束密度が著しく減少する。このためSi含有量は
4.0〜7.0wt%とする。
規制することが好ましい。Cは軟磁気特性に有害な元素
であり、特に、0.01wt%を超えると時効現象によ
り軟磁性が劣化する。このためC含有量は0〜0.01
wt%(但し、無添加の場合を含む)とすることが好ま
しい。MnはSと結合してMnSとなり、熱間加工性を
改善する。しかし、Mn含有量が0.5wt%を超える
と飽和磁束密度の減少が大きくなる。このためMn含有
量は0〜0.5wt%(但し、無添加の場合を含む)と
することが好ましい。
有量はできるだけ低いほうが好ましい。経済性及びPが
0.01wt%以下であれば実質的にその影響は無視で
きることから、P含有量は0〜0.01wt%(但し、
無添加の場合を含む)とすることが好ましい。本発明の
ようにSiを4.0〜7.0wt%含有する鋼板の場
合、Alを添加して軟磁気特性の向上を図る必要はな
い。また、微量に存在するAlは2次再結晶を促進する
が、0.01wt%を超えると2次再結晶に長時間焼鈍
が必要になるため、Al含有量は0〜0.01wt%
(但し、無添加の場合を含む)とすることが好ましい。
性も劣化させるため、その含有量はできるだけ低いほう
が好ましい。経済性及びSが0.01wt%以下であれ
ば実質的にその影響は無視できることから、S含有量は
0〜0.01wt%(但し、無添加の場合を含む)とす
ることが好ましい。
高珪素鋼板は電気抵抗が高いため、特に高周波領域での
磁気特性に優れている。高周波領域では鉄損の大部分を
渦流損が占めるため、板厚は薄い方が好ましい。板厚が
0.35mmを超えると高珪素鋼板として必要な高周波
領域での鉄損特性が劣化するため、板厚は0.35mm
以下とする。また、板厚が0.03mm未満は冷間圧延
が困難であり、また、製造コストも上昇するため、板厚
は0.03mm以上とすることが望ましい。
説明する。ここで、一般に(110)粒とは板面に平行
な(110)面を有する結晶粒を指すが、磁束密度特性
は、完全な(110)粒ではなくても、結晶粒の任意の
〈110〉軸方向が板の法線方向に対して少し傾いた結
晶粒を生成させた場合でも向上する。但し、この傾きが
あまり大きいと磁束密度特性の向上結果が小さいため、
傾きは15度以内とすることが必要である。そこで、本
発明では板の法線方向に対する結晶粒の任意の〈11
0〉軸方向の傾きが15度以内の結晶粒を対象とし、そ
の体積率を規定する。以下、説明の便宜上、そのような
条件を満足する結晶粒を(110)粒を呼ぶ。
は、例えば特開平9−95739号に示されるように、
Si含有量が3.0wt%程度の珪素鋼を薄板にした後
に、Goss方位と称される{110}〈001〉方位
粒を2次再結晶によって異常粒成長させて鋼板全面を覆
うようにした方向性珪素鋼板の製造方法が有効である。
しかし、この製造方法では、2次再結晶を完了させた場
合には磁気特性は飛躍的に向上するものの、そのために
は異常粒成長により粒径が約10mm以上の粗大粒を形
成させることが必要となる。したがって、この2次再結
晶を完了させたSi含有量が3.0wt%程度の方向性
珪素鋼板に浸珪処理を行って高珪素鋼板を製造した場
合、磁気特性には優れるが加工性の低い非実用的な材料
しか得られない。
に発現させることによって磁束密度特性と加工性の両面
を満足する高珪素鋼板について検討を行った。まず、表
1の鋼種Aの化学成分を有する鋼を精錬、鋳造及び熱間
圧延して板厚2.0mmの熱延板を得た。これを酸洗し
た後、板厚0.3mmまで冷間圧延し、900℃で2分
間の窒素雰囲気焼鈍を行った。引き続き板厚0.1mm
まで冷間圧延した後、表2に示す条件で2次再結晶焼鈍
を行った。この2次再結晶焼鈍では、1回目焼鈍の時間
を1分間〜5時間の範囲で変え、2次再結晶の発現状況
を制御することによって(110)粒の鋼板全体に占め
る体積率をコントロールした。さらに、この鋼板に対し
てSiCl4を含む非酸化性雰囲気中で浸珪処理を行
い、引き続きSiCl4を含まない非酸化性雰囲気で板
厚方向にSiを拡散させる拡散熱処理を行い、Si含有
量が6.5wt%であってSi濃度が板厚方向でほぼ一
様な高珪素鋼板を得た。
性、B8特性と(110)粒の鋼板全体に占める体積率
との関係を図1に示す。加工性はJIS5号試験片を用
いた引張り試験での伸びで評価した。また、浸珪−拡散
熱処理後の鋼板は貫通粒組織となっているため、(11
0)粒の体積率は長さ100mm×幅50mmの板を3
%ナイタルによって腐食させ、画像解析装置によって異
常粒成長部の体積率を算出することによって求めた。こ
の時、異常粒成長部は全て(110)粒であること(す
なわち、板の法線方向に対する結晶粒の任意の〈11
0〉軸方向の傾きが15度以内の結晶粒であること)を
エッチピット法によって確認した。また、B8は長さ1
00mm×幅10mmの単板8本平均の値である。
加するにしたがってB8が高くなり、特に体積率が30
%以上では1.35(T)を超える高い磁束密度が得ら
れることが判る。また、加工性は(110)粒の体積率
が70%を超えると急激に劣化している。以上の結果か
ら、本発明では(110)粒が鋼板全体に占める体積率
を30〜70%とする。
積率を上記の範囲に制御した鋼板(通常、Si含有量:
4.0wt%未満)を浸珪−拡散熱処理することにより
製造される。この浸珪−拡散熱処理では、鋼板はSiC
l4が約5〜35mol%程度含まれる非酸化性雰囲気
中で1023〜1200℃程度の処理温度で浸珪処理さ
れ、引き続きSiCl4を含まない非酸化性雰囲気中で
1200〜1230℃程度の処理温度で拡散熱処理され
る。
は数時間以上を必要とするため、通常は2次再結晶焼鈍
にはバッチ炉が用いられるが、本発明の高珪素鋼板は2
次再結晶を完了させる必要がないため、連続炉を用いて
2次再結晶焼鈍(部分2次再結晶焼鈍)を行うことが可
能であり、従来法に較べてコストの大幅削減が可能であ
る。さらに、2次再結晶焼鈍(部分2次再結晶焼鈍)と
浸珪−拡散熱処理を同一の連続炉で連続的に行うこと
(2次再結晶焼鈍−浸珪処理−拡散熱処理)もでき、こ
れによってより一層のコスト削減が可能となる。
材料である鋼板の2次再結晶処理の方法に拘りなく得ら
れ、このためインヒビター法、表面エネルギー法などの
任意の2次再結晶手法を用いることが可能である。さら
に、1回冷間圧延法、中間焼鈍を挾む複数回冷間圧延法
(例えば、2回冷間圧延法、3回冷間圧延法)のいずれ
でも適用可能であるが、(110)粒の核発生頻度が高
い複数回冷間圧延法の方が磁束密度特性のバラツキを小
さくできるため、より好ましい。
の出発材料である鋼板の(110)粒の生成方法に拘り
なく得られ、したがって、2次再結晶処理以外の方法で
(110)粒を生成させた鋼板を浸珪−拡散熱処理して
得られたものでもよい。例えば、比較的高温の中間焼鈍
を挾む2回冷間圧延法によって(110)粒を生成させ
た鋼板を浸珪−拡散熱処理して得られたものでもよい。
な製造プロセスとしては、以下のような態様が挙げられ
る。 低Si鋼(通常、Si含有量:4.0wt%未満)
の熱延鋼板を冷間圧延(1回冷間圧延法または中間焼鈍
を挾む複数回冷間圧延法)した後、2次再結晶焼鈍(部
分2次再結晶焼鈍)し、しかる後、浸珪−拡散熱処理す
る方法。 低Si鋼(通常、Si含有量:4.0wt%未満)
の熱延鋼板を、焼鈍温度を適正化した中間焼鈍を挾む複
数回冷間圧延法(例えば、2回冷間圧延法、3回冷間圧
延法)で圧延することにより(110)粒を生成させ、
この鋼板を浸珪−拡散熱処理する方法。
る鋼を精錬、鋳造、熱間圧延して板厚2.0mmの熱延
板とした。これを酸洗した後、中間焼鈍を挾まずに板厚
0.3mmまで圧延して得られた鋼板と、板厚0.9m
mまで冷間圧延した後に900℃で2分間の窒素雰囲気
焼鈍を行い、さらに板厚0.3mmまで圧延して得られ
た鋼板について、表2に示す条件で2次再結晶焼鈍を施
した。この2次再結晶焼鈍では、1回目の焼鈍時間を1
分間〜7時間の範囲で変え、2次再結晶の発現状況を制
御することによって(110)粒の体積率をコントロー
ルした。さらに、この鋼板に対してSiCl4を含む非
酸化性雰囲気中で浸珪処理を行い、引き続きSiCl4
を含まない非酸化性雰囲気中で板厚方向にSiを拡散さ
せる拡散熱処理を行い、Si含有量が6.5wt%であ
って、Si濃度が板厚方向でほぼ一様な高珪素鋼板を得
た。
性(伸び)、B8特性と(110)粒の体積率との関係
を図2に示す。加工性はJIS5号試験片を用いた引張
り試験での伸びで評価した。また、(110)粒の体積
率は長さ100mm×幅50mmの板を3%ナイタルに
よって腐食させ、画像解析装置によって異常粒成長部の
体積率を算出することによって求めた。この時、異常粒
成長部は全て(110)粒であること(すなわち、板の
法線方向に対する結晶粒の任意の〈110〉軸方向の傾
きが15度以内の結晶粒であること)をエッチピット法
によって確認した。また、B8は長さ100mm×幅1
0mmの単板8本平均の値である。図2中には、8本の
B8の最大値と最小値の差(バラツキの指標)も示す。
製造条件の違いに拘りなく、(110)粒の体積率が3
0〜70%の範囲において、加工性が劣化せずに良好な
磁束密度特性が得られている。但し、B8のバラツキが
小さいという点では、2回冷圧を経て製造された鋼板の
方が好ましい。
する鋼を精錬、鋳造、熱間圧延して板厚2.3mmの熱
延板とした。これを酸洗した後、板厚0.3mmまで冷
間圧延し、次いで、窒素雰囲気中で種々の焼鈍温度で2
分間の焼鈍を行った後、板厚0.1mmまで冷間圧延し
た。さらに、この鋼板に対してSiCl4を含む非酸化
性雰囲気で浸珪処理を行い、引き続きSiCl4を含ま
ない非酸化性雰囲気で板厚方向にSiを拡散させる拡散
熱処理を行い、Si含有量が6.5wt%であって、S
i濃度が板厚方向でほぼ一様な高珪素鋼板とした。
性(伸び)、B8特性を中間焼鈍温度および(110)
粒の体積率とともに表3に示す。加工性はJIS5号試
験片を用いた引張り試験での伸びで評価した。また(1
10)粒の体積率は、ECPを用いて板の法線方向に対
する結晶粒の任意の〈110〉軸方向の傾きが15度以
内の結晶粒を(110)粒として測定した。ECPでは
26mm×26mmの試料を化学研磨した後に2mmピ
ッチのメッシュに分け、12×12=144ポイントを
測定して体積率を算出した。また、B8は長さ100m
m×幅10mmの単板8本平均の値である。表3によれ
ば、本発明条件を満足する(110)粒の体積率を有す
る高珪素鋼板は加工性に優れ、しかも、1.4(T)以
上の高い磁束密度特性が得られていることが判る。
は磁束密度が高く且つ加工性が優れ、しかも安価に且つ
安定して製造することができる。したがって、本発明の
高珪素鋼板は鉄芯材料等として非常に有用であり、各種
鉄心の小型化、さらにはエネルギーロスの低減化が可能
となる。
体積率と加工性およびB8特性との関係を示すグラフ
鋼板について、(110)粒の鋼板全体に占める体積率
と加工性、B8特性、B8特性のバラツキとの関係を示す
グラフ
Claims (2)
- 【請求項1】 Si:4.0〜7.0wt%を含有し、
板厚が0.35mm以下で、板の法線方向に対する結晶
粒の任意の〈110〉軸方向の傾きが15度以内である
結晶粒の鋼板全体に占める体積率が30〜70%である
ことを特徴とする磁束密度が高く加工性に優れた高珪素
鋼板。 - 【請求項2】 Si:4.0〜7.0wt%、C≦0.
01wt%、Mn≦0.5wt%、P≦0.01wt
%、Al≦0.01wt%、S≦0.01wt%を含有
し、板厚が0.35mm以下で、板の法線方向に対する
結晶粒の任意の〈110〉軸方向の傾きが15度以内で
ある結晶粒の鋼板全体に占める体積率が30〜70%で
あることを特徴とする磁束密度が高く加工性に優れた高
珪素鋼板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP36848798A JP3890790B2 (ja) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | 高珪素鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP36848798A JP3890790B2 (ja) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | 高珪素鋼板 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000178699A true JP2000178699A (ja) | 2000-06-27 |
JP3890790B2 JP3890790B2 (ja) | 2007-03-07 |
Family
ID=18491951
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP36848798A Expired - Lifetime JP3890790B2 (ja) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | 高珪素鋼板 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3890790B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009164542A (ja) * | 2007-12-10 | 2009-07-23 | Jfe Steel Corp | 一方向性電磁鋼板およびその製造方法 |
JP2009235529A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-15 | Jfe Steel Corp | 高周波用電磁鋼板 |
EP2803737A2 (en) | 2013-05-16 | 2014-11-19 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Method of manufacturing pressed part and steel sheet for press working |
-
1998
- 1998-12-09 JP JP36848798A patent/JP3890790B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009164542A (ja) * | 2007-12-10 | 2009-07-23 | Jfe Steel Corp | 一方向性電磁鋼板およびその製造方法 |
JP2009235529A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-15 | Jfe Steel Corp | 高周波用電磁鋼板 |
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---|---|
JP3890790B2 (ja) | 2007-03-07 |
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