JP2528750B2

JP2528750B2 - 均質で優れた磁気特性をもつ高珪素鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP2528750B2
Application number: JP3184153A
Authority: JP
Inventors: 正広阿部; 和久岡田; 常広山路
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1996-08-28
Anticipated expiration: 2011-08-28
Also published as: JPH059705A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｓｉの拡散浸透法（浸
珪処理法）による高珪素鋼板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電磁鋼板として高珪素鋼板が用いられて
いる。この種の鋼板はＳｉの含有量が増すほど鉄損が低
減され、Ｓｉ：６．５ｗｔ％付近では磁歪が０となり、
最大透磁率もピークとなる等、最も優れた磁気特性を示
すことが知られている。しかし、Ｓｉ量が４ｗｔ％以上
では加工性が著しく悪くなるため、圧延等による製造は
困難である。そこで、圧延での薄板化が可能な４ｗｔ％
以下の珪素鋼板を用い、これにＳｉを拡散浸透法により
浸透させＳｉを富化することで高珪素鋼板を製造する方
法が提案されている。このような拡散浸透法に関して、
例えば特公昭３８−２６２６３号、特公昭４５−２１１
８１号、特公昭６２−２２７０７８号等が提案されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＳｉＣ
ｌ₄、ＳｉＨ₄、ＳｉＨＣｌ₃等のＳｉ化合物を原料と
し、拡散浸透法によりＳｉを鋼板表層より内部に拡散浸
透させる場合、Ｓｉ原子の拡散速度がＦｅ原子の約２倍
であることにより、Ｓｉ濃度勾配の急な箇所にカーケン
ダルボイドが発生するという問題がある。また、通常電
磁鋼板にはＡｌが含まれているが、このような材料を浸
珪処理した場合、Ａｌの含有量が４０ｐｐｍ程度であっ
てもボイドの発生した付近にＡｌが濃化し、また、Ａｌ
が鋼板中の酸素や窒素と結合してＡｌ₂Ｏ₃やＡｌＮの偏
析が発生するという問題がある。そして、このように浸
珪処理工程でＡｌの濃化、偏析や顕著なボイドが発生す
ると、これらが拡散処理後も残留し、鋼板の磁気特性を
著しく劣化させる。

【０００４】しかし、上述したような従来の製造法で
は、主に浸珪条件について検討がなされているだけであ
り、磁気特性に悪影響を及ぼすＡｌ等の不純物元素の偏
析、カーケンダルボイドの挙動については、十分検討さ
れているとは言い難い。

【０００５】すなわち、特公昭３８−２６２６３号は、
炭素含有量が０．１５ｗｔ％以下の薄鋼板にＳｉＣｌ₄
を用いて拡散浸透処理を施すもので、鋼板の磁気特性を
改善することを目的としている。この提案では、Ｓｉの
浸透処理中Ｆｅ−Ｆｅ₃Ｓｉ間の不均等拡散により生じ
るカ−ケンダルボイドについては詳細な検討がなされて
いるが、半溶融状態となる１２５０℃以上の高温下で浸
透均熱拡散処理を行うことにより、このボイドを融着除
去することを提案しており、このような温度条件下で
は、均一な板厚、板形状の薄鋼板を製造することは不可
能に近く、現実的ではない。

【０００６】また、特公昭４５−２１１８１号では、ボ
イドの発生を抑えるためにＳｉＣｌ ₄の濃度をＡｒ雰囲
気中では１ｖｏｌ％以下に、また、Ｎ₂雰囲気中では
０．７ｖｏｌ％以下にすべきであると規定している。し
かし、磁気特性が特に優れているＳｉ：６．０ｗｔ％以
上の珪素鋼板を連続的に製造するという観点からして、
このような反応ガスの低濃度条件では拡散浸透処理時間
が長くなり過ぎ、珪素鋼板の連続製造を実現することは
困難である。また、本発明者らによる実験によれば、反
応ガスを上記よりも高濃度にして浸珪処理を行っても、
ボイドやＡｌの偏析が発生せず、非常に優れた磁気特性
を有する高珪素鋼板が得られる場合があることが確認さ
れている。これは、ボイド発生等を支配する因子が反応
ガス濃度だけではなく、炉構造やノズル等によるガス供
給の態様等とも密接に関係しており、したがって、ボイ
ドやＡｌ偏析の発生を防止するためには、これらを前提
とした鋼板の浸珪速度を制御しなければならないことを
意味している。

【０００７】さらに、特公昭６２−２２７０７８号は、
先に本出願人が提案したもので、連続ラインにおいてＳ
ｉの拡散浸透処理を行い、短時間で高品質の高珪素鋼板
を製造することができる方法に関するものである。この
製造方法では、浸珪処理過程で生じるボイドについて
は、次工程の均熱拡散処理過程で消失するという認識か
ら、磁気特性上特に問題としていなかった。しかし、本
発明者らによるその後の研究で、浸珪処理条件によって
は顕著なボイドが発生することがあり、また、特に酸洗
等の鋼板の前処理が不十分である場合や、炉内でほんの
わずかでも鋼板が酸化した場合等には、Ｓｉの浸透処理
過程で生じるボイドが均熱拡散処理後も残留し易いこと
が判明した。また、ボイドの発生するような浸珪条件で
は、Ａｌが鋼板のある深さに濃化して偏析を生じ、鋼板
の磁気特性を悪化させる。このため、ボイドの生じにく
い条件下でＳｉの拡散処理を行うことが重要であること
も判明した。

【０００８】本発明はこのような従来の問題に鑑みなさ
れたもので、その目的とするところは、浸珪処理におい
て磁気特性上好ましくないＡｌ等の偏析や顕著なボイド
を発生させることなく、均質で磁気特性の優れた高珪素
鋼板を製造することができる方法を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】Ｓｉを浸珪処理により鋼
板に富化していくと、表層にはＳｉが約１４．３ｗｔ％
のＦｅ₃Ｓｉ層が形成され、このＦｅ₃Ｓｉ層と鋼板内部
とでＳｉの濃度勾配が生じる。この部分では格子定数が
連続的に変化している上に、鋼板内のＦｅとＳｉ、Ａｌ
の拡散速度が異なるために、Ｓｉの濃度勾配が急になる
箇所に、Ａｌが濃化しＡｌの偏析が発生する。このよう
なＡｌの濃化は、鋼板の磁気特性を悪化させるため好ま
しくない。

【００１０】本発明者らは、このＡｌの濃化が、鋼板表
層部から内部にかけてのＳｉ濃度勾配と素材Ａｌ濃度と
に起因して生じることを見い出した。すなわち、Ｓｉの
浸透初期においては、表層部のＳｉが約１４．３ｗｔ％
となるまでは、鋼板表層部から内部にかけてのＳｉの濃
度勾配の程度にかかわらず、鋼板内にＡｌの濃化および
顕著なボイドは発生しない。ところが、表層にＳｉが約
１４．３ｗｔ％のＦｅ₃Ｓｉ層が形成され始めると、Ｓ
ｉの濃度勾配部にＡｌの濃化および顕著なボイドが発生
し始めることが判った。

【００１１】このため本発明は、Ｃ：０．０１ｗｔ％以
下、Ｏ：０．０１ｗｔ％以下、Ｎ：０．０１ｗｔ％以
下、Ｓ：０．０１ｗｔ％以下、Ｐ：０．０２ｗｔ％以
下、Ｍｎ：０．５ｗｔ％以下、Ｓｉ：４ｗｔ％以下、Ｓ
ｏｌ．Ａｌ：０．１ｗｔ％以下を含む鋼板を素材鋼板と
し、浸珪処理中、鋼板表層部のＳｉ濃度が常に１４．３
ｗｔ％未満となるように、Ｓｉの鋼板表層からの浸透速
度を制御することで、Ａｌの濃化や偏析および顕著なボ
イドの発生を防止し、鋼板内にＡｌを点在させることを
その基本的特徴とする。

【００１２】また、素材鋼板のＳｏｌ．Ａｌ濃度が１１
０ｐｐｍを超える素材では、Ｓｏｌ．Ａｌ濃度が高くな
るにしたがい、Ｓｉの濃度勾配部にＡｌの濃化や偏析が
顕著に生じ始める。このため、素材鋼板のＳｏｌ．Ａｌ
濃度は１１０ｐｐｍ以下とすることが好しい。なお、本
発明法は、鋼板ストリップの製造に限らず、切板等の材
料の製造についても適用することができる。

【００１３】

【作用】以下、本発明の詳細とその限定理由を説明す
る。工業的にＳｉの拡散浸透法を用いて高珪素鋼板を連
続製造する場合、できるだけ短時間で処理が行えること
が望ましい。しかし、後述の実施例１に示されるよう
に、Ｓｉの添加を短時間で行えば行うほど、Ｓｉの浸珪
処理直後では表層部にＳｉ濃度が約１４．３ｗｔ％のＦ
ｅ₃Ｓｉ層が形成され、このＦｅ₃Ｓｉ層からＳｉ濃度勾
配が急になる箇所にかけて、Ａｌの偏析および顕著なボ
イドの発生が認められる。このようなＡｌの濃化層や偏
析は、均熱拡散処理後も残留したまま変化しない。

【００１４】これに対し、反応ガス濃度を下げ、浸珪処
理中の鋼板表層部のＳｉ濃度が常に１４．３ｗｔ％未満
であるようにした場合には、Ｓｉの浸珪処理直後もＡｌ
の濃化や偏析および顕著なボイドの発生が認められず、
Ａｌが点在した程度の均質な高珪素鋼板が得られる。実
際ミクロ的に見れば、浸珪処理過程でボイドは生じてい
るであろうが、この条件で浸透処理した場合はサブミク
ロン以下の大きさであり、次工程の均熱拡散処理過程で
ボイドは確実に消滅する。

【００１５】後述の実施例１（図１２、図１３）に示さ
れるように、本発明の条件で製造した試料では磁気特性
が向上している。これは、Ａｌの濃化や偏析およびボイ
ド等の材質欠陥が改善されたためと考えられる。また、
Ｓｉの浸透拡散処理については、一定の浸珪速度でＳｉ
を添加した場合も、また浸珪−拡散を繰返し行ってＳｉ
を添加した場合でも、表層Ｓｉ濃度が１４．３ｗｔ％以
下であれば、顕著なボイドの生成、Ａｌの偏析は認めら
れなかった。

【００１６】以上のことから、均質でかつ優れた磁気特
性をもつ高珪素鋼板を製造するためには、反応ガス濃
度、浸珪処理時間、反応ガス供給方式等を制御し、鋼板
表層部のＳｉ濃度が常に１４．３ｗｔ％未満となるよう
に、Ｓｉの表層からの浸透速度を制御することにより、
Ａｌの濃化や偏析およびボイドの発生を防止することが
重要である。

【００１７】ところで、上述した条件で浸珪処理した場
合でも、素材のＳｏｌ．Ａｌ濃度によりＡｌの濃化、偏
析状況に差がみられる。すなわち、後述する実施例に示
したように、Ｓｏｌ．Ａｌ濃度が１００ｐｐｍ以下、
０．１ｗｔ％以下、０．１ｗｔ％超ではＡｌの濃化、偏
析状況に明らかな差がみられた。ＩＭＡイオン撮像写真
による観察結果によれば、Ｓｏｌ．Ａｌ濃度が６０ｐｐ
ｍの素材では、Ａｌは鋼板内にまばらに平均的に点在
し、Ａｌの濃化、偏析は全くみられなかった。これに対
して、Ｓｏｌ．Ａｌ濃度が０．１ｗｔ％の素材では、Ａ
ｌが一直線上に点在しはじめ、濃化傾向が認められる。
但し、この程度のＳｏｌ．Ａｌ濃度では極端な濃化、偏
析には至っていない。さらに、Ｓｏｌ．Ａｌ濃度が０．
３ｗｔ％の素材ではＡｌは一直線につながって濃化し、
Ａｌの濃化、偏析部分が鋼板内でかなりの面積を占める
に至った。

【００１８】以上結果から、優れた磁気特性を得るため
には、浸珪処理後にＡｌが鋼板内に点在した程度の均質
さを持たねばならず、このためには素材のＳｏｌ．Ａｌ
濃度は０．１ｗｔ％以下とする必要があることが判っ
た。また、ＡｌをＩＭＡイオン撮像写真にも写らない程
度或いは鋼板内にまばらに平均的に点在する程度とし、
より均質で優れた磁気特性を得るためには、素材のＳｏ
ｌ．Ａｌ濃度は１１０ｐｐｍ以下とすることが好まし
い。

【００１９】従来の珪素鋼板では、Ａｌの電気抵抗を高
める効果と展延性の改善効果とを利用して、Ｓｉの一部
をＡｌで置き換える方法を採っているが、本発明では平
均Ｓｉ含有量を６．０〜７．０ｗｔ％としているため、
磁性改善のためにＡｌを添加する必要はなく、逆に上述
した観点から、Ｓｏｌ．Ａｌ：０．１ｗｔ％以下、望ま
しくは１１０ｐｐｍ以下とすることが好ましい。

【００２０】本発明は、圧延可能なＳｉ：４ｗｔ％以下
の鋼板、すなわち普通鋼板或いはＳｉ：４ｗｔ％以下の
方向性または無方向性珪素鋼板を素材鋼板とする。ま
た、本発明における素材鋼板中Ｓｉ，Ａｌ以外の成分の
限定理由は以下の通りである。Ｃ：Ｃは初透磁率、最大透磁率を低下させ、Ｈｃを増
し、鉄損を増大させる。この影響は、図２３に示すよう
に０．０１ｗｔ％を超えると顕著になることが知られて
おり、したがって、Ｃは０．０１ｗｔ％以下とする。Ｃ
濃度の調整は溶製段階で行ってもよく、また、脱炭焼鈍
を実施することにより行なってもよい。

【００２１】Ｏ：Ｏは鉄損を高め、ＳｉＯ₂のようなコ
ロイド状微粒子として存在する場合には、磁気特性を著
しく劣化させる元素として知られている。また、ＯはＣ
とどの程度共存するかによっても磁気特性を変化させ
る。特に、図２４に示すようにＯ含有量とＣ含有量とが
ほぼ同等の場合、鉄損値が最小になることも知られてお
り、上記Ｃ含有量の適正範囲と同様に、Ｏ含有量も０．
０１ｗｔ％以下とする。Ｎ、Ｓ：共に時効の原因となるため極力少なくすること
が好ましく、これらの成分もそれぞれ０．０１ｗｔ％以
下とする。

【００２２】Ｐ：Ｐは酸素による磁性劣化を軽減し、鉄
損を減少させる作用があるが、多量に添加すると、熱間
での加工性を劣化させるというという問題があり、その
上限を０．０２ｗｔ％とする。なお、Ｈは鋼板を著しく
脆くさせるため、高圧下でＨを含有させる等、積極的な
含有は避けるべきである（通常ｐｐｍレベル以下）。以
上のように非金属元素については、Ｃ、Ｏ、Ｎ、Ｓ等を
極力低く抑え、且つＣとＯの比率を適正化することが好
ましい。

【００２３】次に金属元素について説明すると、Ｍｎ：熱間圧延時の展延性の改善と、脱硫作用および規
則−不規則変態における磁性改善効果を考慮し、Ｍｎは
０．５ｗｔ％以下の範囲で添加する。Ｖ：若干のＶを添加することにより、Ｈｃが改善される
ことが知られている。すなわち、Ｖは適量添加すること
により、結晶粒の発達が促進され、磁性が改善される。
このため、Ｖは０．０５ｗｔ％を上限として添加するこ
とができる。Ｔｉ：若干のＴｉを添加することでＶと同様の効果を期
待でき、このため、０．０５ｗｔ％を上限として添加す
ることができる。Ｃａ：Ｃａは多量に含有すると透磁率を低下させるた
め、０．３ｗｔ％以下とすることが好ましい。

【００２４】Ｂｅ、Ａｓ：若干の磁気特性改善効果が期
待でき、それぞれ０．１ｗｔ％を上限として添加するこ
とができる。Ｃｕ：０．７ｗｔ％程度までは、磁性を大きく劣化させ
ることはないが、０．７ｗｔ％を超えて含有すると鉄損
が増大する。このため、Ｃｕは０．７ｗｔ％以下、好ま
しくは０．１ｗｔ％以下とすることが望ましい。Ｃｒ：鉄損を増大させる傾向があり、０．０３ｗｔ％以
下とすることが好ましい。Ｎｉ：磁気特性を著しく悪化させるため、極力低減させ
ることが好ましく、０．０１ｗｔ％以下とすることが好
ましい。

【００２５】

【実施例】

〔実施例１〕表１に示す成分組成を有し、板厚が０．３
５ｍｍの冷延珪素鋼板に、反応ガス濃度（ＳｉＣｌ₄濃
度を１〜３０ｖｏｌ％の範囲で変化させた）と処理時間
を変えて１１５０℃で浸珪処理し、板厚方向平均Ｓｉ濃
度：６．３〜６．８ｗｔ％の高珪素鋼板を製造し、これ
ら高珪素鋼板について浸珪処理条件とＡｌの偏析および
ボイド生成状況との関係を調べた。また、浸珪処理後、
不活性ガス雰囲気中で均熱処理を行うことで板厚方向に
Ｓｉをほぼ均一に拡散させた材料については、磁気特性
の評価も合わせて行った。なお、浸珪−拡散均熱処理
は、ＡｒとＮ₂の２水準の雰囲気ガス条件で行ったが、
雰囲気ガス条件に拘りなくほぼ同じ結果が得られた。し
たがって、以下には雰囲気ガスとしてＡｒを用いた場合
において得られた結果を示す。

【００２６】図１および図２に、浸珪処理時間：３分で
処理された鋼板と浸珪処理時間：１０分で処理された鋼
板の、浸珪処理直後におけるＥＰＭＡ（エレクトロン
プロ−ブマイクロアナライザ−）によるＳｉおよびＡ
ｌの板厚方向分布を示す。また、図３および図４に浸珪
処理時間：３分の上記鋼板の浸珪処理直後におけるＳＥ
Ｍ断面拡大写真（図３：鋼板板厚方向全断面、図４：表
層部断面）を、図５および図６に同鋼板のＡｌとＳｉの
ＩＭＡイオン撮像写真（図５：Ａｌ、図６：Ｓｉ）を示
す。また、図７および図８に浸珪処理時間：１０分の上
記鋼板の浸珪処理直後におけるＳＥＭ断面拡大写真（図
７：鋼板板厚方向全断面、図８：表層部断面）を、ま
た、図９および図１０に同鋼板のＩＭＡイオン撮像写真
（図９：Ａｌ、図１０：Ｓｉ）を示す。なお、図５、図
６、図９、図１０に示す写真の撮影範囲を図１１に示
す。

【００２７】図１〜図１０によれば、浸珪処理時間：３
分で約３．５ｗｔ％分Ｓｉを富化した場合には、明らか
に表層にＦｅ₃Ｓｉ層が形成されているのが判る。そし
て、Ｆｅ₃Ｓｉ層と鋼板内部の３％Ｓｉ部との間には急
激なＳｉ濃度勾配が形成され、この箇所にボイドおよび
Ａｌの偏析が認められる。これに対し、反応ガス濃度を
下げて処理時間を長くするにしたがい、鋼板内部へのＳ
ｉの拡散量が増し、表層のＳｉ濃度が低くなる。すなわ
ち、浸珪処理時間：１０分では、表層のＳｉ濃度は１１
ｗｔ％程度であり、Ｓｉの勾配は緩やかなものとなり、
Ｆｅ₃Ｓｉ層は形成されていない。この場合、浸珪処理
直後でもＡｌの偏析およびボイドは生成していない。

【００２８】図５および図９において、Ａｌが存在して
いる部分は白く光っており、浸珪処理時間：３分の場合
には、Ａｌがボイドの発生付近および表層に濃化してい
ることが判る。このなかには、Ａｌが１ミクロン程度の
Ａｌ₂Ｏ₃やＡｌＮとして析出している場合があった。こ
れに対して、浸珪処理時間：１０分ではＡｌは点在して
おり、析出物はなく、均質であることが判る。図１２お
よび図１３は、浸珪処理時間：３分−拡散処理時間：１
７分で処理した鋼板と、浸珪処理時間：１０分−拡散処
理時間：１０分で処理した鋼板の磁気特性を示している
（いずれも、ト−タル処理時間：２０分）。なお、これ
らの鋼板については、Ｓｉが板厚方向で均一に拡散して
いることがＥＰＭＡにより確認できた。これらの結果か
らも、表層にＦｅ₃Ｓｉ層が形成されず、Ａｌの偏析の
ない均質な高珪素鋼板のほうが磁気特性に優れているこ
とが判る。

【００２９】〔実施例２〕Ｓｉ：６．３〜６．８ｗｔ％で、且つＡｌの偏析の生じ
ない高珪素鋼板の製造例を示す。表１に示す成分組成を
有し、板厚が０．３５ｍｍの冷延珪素鋼板に、反応ガス
濃度（ＳｉＣｌ₄濃度を１〜３０ｖｏｌ％の範囲で変化
させた）と処理時間を変えて１１５０℃で浸珪処理し、
板厚方向でのＳｉ量分布およびＡｌ偏析の発生状況を調
べた。なお、浸珪−拡散均熱処理は、ＡｒとＮ₂の２水
準の雰囲気ガス条件で行ったが、雰囲気ガス条件に拘り
なくほぼ同じ結果が得られた。したがって、以下には雰
囲気ガスとしてＡｒを用いた場合において得られた結果
を示す。

【００３０】図１４ないし図１６は、それぞれ反応ガス
濃度を約５〜６％、約８〜９％、約１３％と一定とし、
浸珪処理時間を変化させて得られた鋼板の板厚方向Ｓｉ
量分布を示している。これによれば、板厚０．３５ｍｍ
の３％Ｓｉ鋼板を浸珪処理して６．３〜６．８％Ｓｉ鋼
板とする場合、反応ガス濃度：約８〜９％、浸珪処理時
間：約７分３０秒が、鋼板表層のＳｉ濃度を１４．３ｗ
ｔ％未満とする最適浸珪処理条件と考えられる。反応ガ
ス濃度がこれより低いと、Ａｌの濃化や偏析は生じない
が、Ｓｉ量を６．３〜６．８％とするためには必要浸珪
処理時間が長くなり、実製造の観点から好ましくない。
また、反応ガス濃度がこれより高いと、Ｓｉ量：６．３
〜６．８ｗｔ％となる前に、表層のＳｉ濃度が約１４．
３ｗｔ％となってＦｅ₃Ｓｉ層が形成され、Ａｌの濃化
や偏析および顕著なボイドが生成してしまう。

【００３１】図１７に反応温度と浸珪量の関係を示す
が、これによれば１０２３〜１２５０℃の範囲では、浸
珪速度に大差はなく、したがって上記方法が有効である
と考えられる。以上のように、反応ガス濃度、処理時
間、反応温度等を制御することにより、浸珪処理過程で
の表層のＳｉ濃度を１４．３ｗｔ％未満とすることがで
き、Ａｌの濃化や偏析および顕著なボイドが生じない高
珪素鋼板を製造することができる。

【００３２】〔実施例３〕浸珪処理後のボイドの生成、
Ａｌの濃化や偏析に及ぼす素材成分、特にＳｏｌ．Ａ
ｌ、Ｓｉの影響について検討した。素材鋼板の成分組成
は表２に示す通りである。このうち、鋼板Ａは低Ｓｉ
材、鋼板Ｂ〜Ｅは３％Ｓｉ材でＳｏｌ．Ａｌ濃度を変え
たものである。なお、板厚は鋼板Ａが１ｍｍ、鋼板Ｂが
０．１ｍｍ、鋼板Ｃ〜Ｅが０．３５ｍｍであった。浸珪
処理は総て１１５０℃で行った。また、浸珪処理はＡｒ
とＮ₂の２水準の雰囲気ガス条件で行ったが、雰囲気ガ
ス条件に拘りなくほぼ同じ結果が得られた。したがっ
て、以下には雰囲気ガスとしてＡｒを用いた場合におい
て得られた結果を示す。

【００３３】鋼板Ａ，Ｂを用い、表層Ｓｉ濃度が１４．
３ｗｔ％となるように浸珪処理した場合の、鋼板断面拡
大写真と板厚方向のＳｉ量分布を図１８（鋼板Ａ）およ
び図１９（鋼板Ｂ）に示す。両鋼板とも、浸珪処理直後
ではＳｉ濃度勾配位置に顕著なボイドが生成しており、
素材鋼板のＳｉ濃度および板厚に関係なく、表層Ｓｉ濃
度が１４．３ｗｔ％となるような浸珪処理を行えば、ボ
イドの生成およびＡｌの濃化が生じることが判った。

【００３４】次に、Ｓｏｌ．Ａｌ濃度の異なる３ｗｔ％
Ｓｉ鋼板（Ｃ〜Ｅ）に、表層Ｓｉ濃度が常に１４．３ｗ
ｔ％未満となるように浸珪処理を行った。処理条件は上
記と同様である。図２０〜図２２は、Ｓｏｌ．Ａｌ濃度
が６０ｐｐｍ（図２０）、０．１ｗｔ％（図２１）、
０．３ｗｔ％（図２２）の各素材について、浸珪処理直
後における鋼板断面内でのＡｌ濃化および偏析の状況を
示すＩＭＡイオン撮像写真である。

【００３５】これによれば、Ｓｏｌ．Ａｌ濃度が６０ｐ
ｐｍの素材では、浸珪処理直後のＡｌはせいぜい鋼板断
面内にまばらに点在している程度であり、Ａｌの濃化お
よび偏析は全く見られない。これに対し、Ｓｏｌ．Ａｌ
濃度が０．１ｗｔ％の素材では、Ａｌは浸珪処理時のＳ
ｉ濃度勾配部（特に、Ｆｅ₃Ｓｉ層との境界部近傍）に
一直線上に数多く点在し、濃化傾向を示しはじめる。但
し、極端なＡｌの濃化、偏析には到っていない。さら
に、Ｓｏｌ．Ａｌ濃度が０．３ｗｔ％の素材ではＡｌの
濃化は激しくなり、つながった状態で濃化しており、表
層Ｓｉ濃度が常に１４．３ｗｔ％未満となるように浸珪
処理を行っても、均一な材料が得られない。

【００３６】以上の結果を踏まえ、Ｓｏｌ．Ａｌ濃度が
約１００ｐｐｍ、２００ｐｐｍ、５００ｐｐｍの各素材
鋼板に対して浸珪処理した結果を比較したところ、Ｓｏ
ｌ．Ａｌ濃度が２００ｐｐｍ以上の素材について、一直
線上にＡｌが点在しはじめる傾向が見られた。したがっ
て、Ａｌが点在した程度の均一な高珪素鋼板を得るため
には、素材鋼板のＳｏｌ．Ａｌ濃度を０．１％以下とし
なければならないことが判った。さらに、Ａｌがイオン
像に写らないような、若しくは鋼板内にまばらに平均的
に点在する程度の、より均質で優れた磁気特性の高珪素
鋼板を得るためには、素材鋼板のＳｏｌ．Ａｌ濃度を１
１０ｐｐｍ以下とすることが好ましいことが確認でき
た。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】

【発明の効果】以上述べた本発明によれば、Ａｌの偏析
やボイドの残留等の材質欠陥のない、均質な、したがっ
て磁気特性に優れた高珪素鋼板が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１において、素材鋼板を３分間浸珪処理
した際の板厚方向Ｓｉ，Ａｌ濃度分布を拡散処理時間別
に示した説明図

【図２】実施例１において、素材鋼板を１０分間浸珪処
理した際の板厚方向Ｓｉ，Ａｌ濃度分布を拡散処理時間
別に示した説明図

【図３】実施例１における浸珪処理時間：３分の鋼板の
板厚方向全断面の金属組織を示すＳＥＭ断面拡大写真。

【図４】図３の写真に示される鋼板の表層部断面の金属
組織を示すＳＥＭ断面拡大写真。

【図５】図３の写真に示される鋼板の表層部断面におけ
るＡｌのＩＭＡイオン撮像写真。

【図６】図３の写真に示される鋼板の表層部断面におけ
るＳｉのＩＭＡイオン撮像写真。

【図７】実施例１における浸珪処理時間：１０分の鋼板
の板厚方向全断面の金属組織を示すＳＥＭ断面拡大写
真。

【図８】図７の写真に示される鋼板の表層部断面の金属
組織を示すＳＥＭ断面拡大写真。

【図９】図７の写真に示される鋼板の表層部断面におけ
るＡｌのＩＭＡイオン撮像写真。

【図１０】図７の写真に示される鋼板の表層部断面にお
けるＳｉのＩＭＡイオン撮像写真。

【図１１】図５、図６、図９、図１０に示す写真の撮影
範囲を示す説明図。

【図１２】実施例１における浸珪処理時間３分、浸珪処
理時間１０分の各鋼板の最大透磁率を製品鋼板のＳｉ量
との関係で示すグラフ

【図１３】実施例１における浸珪処理時間３分、浸珪処
理時間１０分の各鋼板の鉄損を製品鋼板のＳｉ量との関
係で示すグラフ

【図１４】実施例２において、素材鋼板を反応ガス濃度
約５〜６％で浸珪処理した際の板厚方向Ｓｉ濃度分布を
浸珪処理時間別に示した説明図

【図１５】実施例２において、素材鋼板を反応ガス濃度
約８〜９％で浸珪処理した際の板厚方向Ｓｉ濃度分布を
浸珪処理時間別に示した説明図

【図１６】実施例２において、素材鋼板を反応ガス濃度
約１３％で浸珪処理した際の板厚方向Ｓｉ濃度分布を浸
珪処理時間別に示した説明図

【図１７】浸珪処理温度と浸珪処理速度との関係を示す
グラフ

【図１８】実施例３において、低Ｓｉ材を浸珪処理して
得られた鋼板のＳＥＭ断面拡大写真と板厚方向でのＳｉ
量分布を示す図面

【図１９】実施例３において、３％Ｓｉ材を浸珪処理し
て得られた鋼板のＳＥＭ断面拡大写真と板厚方向でのＳ
ｉ量分布を示す図面

【図２０】実施例３において、Ｓｏｌ．Ａｌ濃度：６０
ｐｐｍの素材の浸珪処理直後における鋼板断面内でのＡ
ｌの濃化、偏析状況を示すＩＭＡイオン撮像写真

【図２１】実施例３において、Ｓｏｌ．Ａｌ濃度：０．
１ｗｔ％の素材の浸珪処理直後における鋼板断面内での
Ａｌの濃化、偏析状況を示すＩＭＡイオン撮像写真

【図２２】実施例３において、Ｓｏｌ．Ａｌ濃度：０．
３ｗｔ％の素材の浸珪処理直後における鋼板断面内での
Ａｌの濃化、偏析状況を示すＩＭＡイオン撮像写真

【図２３】不純物元素の含有量が鉄損に及ぼす影響を示
すグラフ

【図２４】炭素と酸素の含有量比が鉄損に及ぼす影響を
示すグラフ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ：０．０１ｗｔ％以下、Ｏ：０．０１
ｗｔ％以下、Ｎ：０．０１ｗｔ％以下、Ｓ：０．０１ｗ
ｔ％以下、Ｐ：０．０２ｗｔ％以下、Ｍｎ：０．５ｗｔ
％以下、Ｓｉ：４ｗｔ％以下、Ｓｏｌ．Ａｌ：０．１ｗ
ｔ％以下を含む鋼板を素材鋼板とし、処理炉内で鋼板に
その表面からＳｉを浸透させる浸珪処理を施し、このＳ
ｉを板厚方向に拡散させることにより高珪素鋼板を製造
する方法であって、浸珪処理中、鋼板表層部のＳｉ濃度
が常に１４．３ｗｔ％未満となるように鋼板表層からの
Ｓｉの浸透速度を制御することにより、鋼板表層部およ
び鋼板内部でのボイドの残留およびＡｌの偏析のない高
珪素鋼板を製造することを特徴とする均質で優れた磁気
特性をもつ高珪素鋼板の製造方法。
【請求項２】素材鋼板として、Ｓｏｌ．Ａｌ：１１０
ｐｐｍ以下の鋼板を用いることを特徴とする請求項１に
記載の均質で優れた磁気特性をもつ高珪素鋼板の製造方
法。