JP2001254126A - 表面性状及び加工性に優れた高けい素鋼板の製造方法 - Google Patents
表面性状及び加工性に優れた高けい素鋼板の製造方法Info
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Abstract
製造方法を提供する。 【解決手段】 Si:4wt%未満の母材鋼板に対して、下
式を満足する雰囲気にて加熱処理、浸珪処理、拡散均熱
処理及び冷却処理を順次行い、さらに、浸珪処理する浸
珪処理炉内での塩化鉄存在量が炉容積に対して10mg/cm3
以下とする製造方法である。 [02]×[H2O]1/4≦70 但し [O2]:酸素濃度(ppm)、[H2O]:水分濃度 (ppm)
Description
高けい素鋼板の製造方法に関する。
料として広く用いられるけい素鋼板には、通常、集合組
織制御および固有抵抗増大のためにSiが添加される。こ
のけい素鋼板の軟磁気特性はSiの添加量と共に向上し、
特に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、高けい素鋼板と呼ばれるSi含有量が約4wt%超
のけい素鋼板は、電気抵抗が高いため特に高周波領域で
の磁気特性が優れる。
て浸珪処理法が知られている。この製造方法(例えば、
特公平5-49745号公報等に示される製造技術)は、工業
的プロセスで圧延が可能なSi:4wt%以下の薄鋼板と四塩
化けい素とを高温で反応させることによりSiを浸透さ
せ、浸透したSiを板厚方向に拡散させることにより高け
い素鋼板を得る方法であり、例えば特公平5-49745号公
報では、鋼板を四塩化けい素が5〜35vol%含まれる無酸
化性ガス雰囲気中において1023〜1200℃の温度で連続的
に浸珪処理し、コイル状の高けい素鋼板を得ている。通
常、この浸珪処理ではSi供給用の原料ガスとして四塩化
けい素が使用され、この四塩化けい素は以下に示す浸珪
反応式により鋼板と反応してSi富化層が鋼板表層に生成
する。 SiCl4 + 5Fe → Fe3Si + 2FeCl2
層中のSiは、四塩化けい素を含まない無酸化性雰囲気中
で鋼板を均熱処理することにより板厚方向に拡散され
る。この時、浸珪処理する際に、雰囲気中に水分及び酸
素が存在するとこの水分及び酸素がけい素化合物と反応
し、けい素酸化物が発生する。このけい素酸化物は炉内
にて鋼帯に接触する部分、例えば炉内ハースロール等へ
付着し、鋼帯に押し疵を発生させ鋼帯の表面性状を著し
く劣化させる。
及び冷却処理時に、雰囲気中に水分及び酸素が存在する
と、鋼板表面及び粒界が酸化され、鋼板の加工性が著し
く劣化する。
では加熱処理工程、浸珪処理工程、拡散均熱処理工程及
び冷却処理工程における雰囲気中の水分、酸素分濃度を
管理することによって表面性状及び加工性の改善が提案
されており、各炉内の雰囲気制御は耐火物内の水分及び
酸素分を不活性ガス等にて置換する他、外部より大気の
侵入を防止することで改善される。
術を用いても表面性状、加工性とも未だ不十分である。
本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、表面性状及
び加工性に優れた高けい素鋼板の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
を解決すべく研究を重ねた結果、以下の知見を得た。 ・浸珪処理する際、浸珪反応によって生成される塩化鉄
が浸珪処理を行う炉の耐火物内へ浸透残留している場
合、その塩化鉄が水分と接することにより水和物を形成
し、その結果、鋼板の表面性状と加工性の劣化を引き起
こすこと ・したがって、高けい素鋼板の表面性状・加工性を改善
するためには、炉内の塩化鉄存在量を低減させる必要が
あること ・塩化鉄存在量の多い状況においては、定常浸珪処理に
先立つ雰囲気調整に著しく時間を消費し、生産性を落と
すという問題があること ・塩化鉄存在量を制御した上で、さらに加熱処理、浸珪
処理、均熱拡散処理及び冷却処理時の酸素及び水分濃度
を管理することにより、鋼板の酸化状態を制御し、表面
性状及び加工性の優れた高けい素鋼板の製造が可能とな
ること を見出した。
で、以下のような構成を有する。Si:4wt%未満の鋼板
を母材鋼板として、下式を満足する雰囲気にて加熱処
理、浸珪処理、拡散均熱処理及び冷却処理を順次行い、
さらに、浸珪処理する浸珪処理炉内での塩化鉄存在量が
炉容積に対して10mg/cm3以下であることを特徴とする表
面性状及び加工性に優れた高けい素鋼板の製造方法であ
る。 [02]×[H2O]1/4≦70 但し [O2]:酸素濃度(ppm)、[H2O]:水分濃度 (ppm) なお、本明細書において、鋼の成分を示す%はすべてwt
%である。
由とともに説明する。本発明による高けい素鋼板の製造
方法は、圧延による製造が容易なSi:4%未満の鋼板を
母材鋼板とし、この母材鋼板に対して加熱処理、浸珪処
理、拡散均熱処理及び冷却処理を順次実施することによ
り高けい素鋼板を製造する。
と、まず、母材鋼板を無酸化性ガス雰囲気中で浸珪処理
温度またはその近傍まで加熱し、次いで、四塩化けい素
が5〜35vol%含まれる無酸化性ガス雰囲気中において102
3〜1200℃の温度で連続的に母材鋼板に浸珪処理を施
す。
塩化けい素を含まない無酸化性ガス雰囲気中で拡散均熱
処理を施し、板表層に生成したSi富化層を板厚方向に拡
散させた後、常温ないし300℃まで冷却し、しかる後巻
き取り、高けい素鋼板を得る。
Siは4〜7%とするのが好ましい。Siが4%未満では鉄損
が大きく、一方、7%を超えると脆くなるためである。
造方法において、浸珪処理における炉内の塩化鉄存在量
を炉容積に対して10mg/cm3以下とする。
ように鉄とけい素の置換反応により、塩化鉄の生成が不
可避である。 SiCl4 + 5Fe → Fe3Si + 2FeCl2
あり炉内への残留は無いが、1023℃以下の部分では液化
し、さらに674℃以下では固化する。固化した塩化鉄
が、一端、大気等水分を含んだ雰囲気と接すると水和物
(FeCl2・4H2O)を形成し、結果として、この水和物が
水分を保持し、炉内へ水分を供給し続けることとなる。
体で存在する温度域で煉瓦の様な緻密でガス及び液が耐
火物内に浸透しない構造の耐火物を使用する等により炉
容積に対する塩化鉄存在量を10mg/cm3以下として管理す
ることにより、形成される水和物を制御し、浸珪処理に
発生する表面性状及び加工性の劣化を抑制できる。さら
に、炉容積に対する塩化鉄存在量を限りなく少なく管理
することにより、より品質を向上させることが可能とな
り、また、浸珪処理に先立つ雰囲気調整が迅速に行える
ため生産性についても向上する。
満足する雰囲気下で加熱処理、浸珪処理、均熱拡散処理
及び冷却処理を行う。 [02]×[H2O]1/4≦70 但し [O2]:酸素濃度(ppm)、[H2O]:水分濃度 (ppm)
制御が一般的に実現可能でありかつ加工性および表面性
状に実効効果が得られる限界値を実験的に選択した。上
式の下限については特に設けないが、酸素濃度・水分濃
度を管理し、限りなく0に近づけることが望ましい。さ
らに、上式の範囲内にあっても酸素濃度もしくは水分濃
度が単独で高い値を示す場合には効果が減ずることもあ
る。そのため、酸素濃度は45ppm以下、露点にて−30℃
以下であるこが望ましい。但し、酸素濃度・水分濃度の
管理には限界があり、酸素濃度・水分濃度のレベルを低
減化しても炉容積に対する塩化鉄存在量を適正化しない
と表面性状及び加工性が劣化してしまう。よって本発明
は炉容積に対する塩化鉄存在量を10mg/cm3以下とした上
で酸素濃度・水分濃度を管理することとする。
た高けい素鋼板の製造方法について説明する。まず、S
i:4%未満の鋼を熱間圧延、冷間圧延し、薄板とする。
続いてこの冷延鋼板を母材鋼板として、前記方法によ
り、加熱処理、浸珪処理、拡散均熱処理および冷却処理
を施し、高けい素鋼板を製造する。
要に応じて絶縁を目的とする皮膜が塗布される。対象と
なる絶縁皮膜の種類としては、酸素もしくは酸化物を含
む有機タイプ、有機−無機混合タイプ、無機タイプがあ
げられる。
目的でワニスが含浸される。以上より、本発明の高けい
素鋼板が製造される。
であるか無方向性けい素鋼板であるかは問わない。ま
た、通常電磁鋼板の表面には絶縁を目的とした皮膜が形
成されたり、ワニスが含浸されたりするが、本発明の効
果はこのような皮膜、ワニスの種類に影響されない。
処理帯2、均熱帯3、冷却帯4を備えた連続浸珪処理設備
において、Si: 3.0%の母材鋼板に加熱処理、浸珪処
理、拡散均熱処理及び冷却処理を施し、Si:6.5%の高
けい素鋼板を製造した。この実施例では、浸珪処理炉内
の塩化鉄存在量を変化させ、大気開放後、操業を再開す
る際の炉内雰囲気(H2O、O2濃度)の変化を測定した。
3、 10mg/cm3、1mg/cm3、0.5mg/cm3であった。さらに炉
内温度が1200℃到達以後の時間を経過時間として計測し
た。図2に経過時間と[02]×[H2O] 1/4との関係を示す。
下であれば、経過時間に対する[02]×[H2O] 1/4減少量
(炉内露点の回復時間)の割合が大きく、到達可能露点
もほぼ0に近づき、低くなっていることがわかる。一
方、炉内塩化鉄存在量が10mg/cm 3超えでは、経過時間に
対する[02]×[H2O] 1/4減少量(炉内露点の回復時間)
の割合は小さく、到達可能露点は100前後にまでしかな
っていないことがわかる。
板に対して限界曲げ半径を調査した。限界曲げ半径は、
径の異なったパイプに試片を巻き付け、試片が破壊せず
に巻き付くことが出来た最小パイプ半径とした。
と限界曲げ半径との関係を示す。図3より、[02]×[H2O]
1/4≦70を満たしかつ炉内塩化鉄存在量が10mg/cm3以下
であれば、限界曲げ半径は5mm以下であり加工性が非
常に良好である。一方、炉内塩化鉄存在量が10mg/cm3超
えでは、[02]×[H2O]1/4≦70を満たす状態に炉雰囲気が
到達せず、限界曲げ半径は5mm超えとなり、加工性が
劣っている。
鋼板に対して表面欠陥(押し疵)の発生頻度を調査し
た。表面欠陥(押し疵)の発生頻度は検査員目視にて高
さ20μm以上の押し疵発生数を一定コイル長さ間で計
測した。
と表面欠陥(押し疵)発生数との関係を示す。
つ炉内塩化鉄存在量が10mg/cm3以下であれば、押し疵発
生数は0.2個/m2以下であり表面性状が非常に良好であ
る。一方、炉内塩化鉄存在量が10mg/cm3超えでは、[02]
×[H2O]1/4≦70を満たす状態に炉雰囲気が到達せず、押
し疵発生数が0.2個/m2超えとなり、表面性状が劣ってい
る。
優れた高けい素鋼板が得られる。そして、このように本
発明により得られた高けい素鋼板は、表面性状及び加工
性に優れているので、トランスやモ−タ等の電気機器用
鉄心材料として好適である。
との関係を示す図である。
半径との関係を示す図である。
生数との関係を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 Si:4wt%未満の母材鋼板に対して、下式
を満足する雰囲気にて加熱処理、浸珪処理、拡散均熱処
理及び冷却処理を順次行い、さらに、浸珪処理する浸珪
処理炉内での塩化鉄存在量が炉容積に対して10mg/cm3以
下であることを特徴とする表面性状及び加工性に優れた
高けい素鋼板の製造方法。 [02]×[H2O]1/4≦70 但し [O2]:酸素濃度(ppm)、[H2O]:水分濃度 (ppm)
Priority Applications (1)
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JP2000064262A JP4010089B2 (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | 高けい素鋼板の製造方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100404703C (zh) * | 2003-08-29 | 2008-07-23 | 丰田铁工株式会社 | 热冲压用镀敷钢板的加热处理方法 |
CN114207158A (zh) * | 2019-07-31 | 2022-03-18 | 杰富意钢铁株式会社 | 无方向性电磁钢板及其制造方法 |
-
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- 2000-03-09 JP JP2000064262A patent/JP4010089B2/ja not_active Expired - Fee Related
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