JP4484710B2 - 浸珪拡散被覆組成物及びこれを利用した高珪素電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
上記2次再結晶焼鈍が済んだ方向性電磁鋼板の表面を酸洗して酸化皮膜層を除去し、上記のように組成された被覆組成物を酸洗した電磁鋼板の表面に塗布して乾燥し、この乾燥された電磁鋼板を20%以上の水素を含有する窒素ガス雰囲気下において1000〜1200℃の温度範囲で拡散焼鈍処理する工程を含み、上記被覆組成物の塗布される鋼板は、その重量に対してSiを2.9〜3.3重量%含有することを特徴とする高珪素方向性電磁鋼板の製造方法に関するものである。
Si金属を通常950℃以上の高温の水素または窒素雰囲気下においてFe金属と接触させるとSi原子はFe金属素材内部に拡散し、Fe原子は初期Si金属部に拡散する相互拡散反応が起こって両濃度を均一にしようとする性質を示す。したがって、Si金属粉末を鋼板の表面に接触させ高温で焼鈍すると、Si濃度の差のため粉末中Siは鋼板内に移動し鋼板中Feが粉末側へ移動する相互拡散反応が進行する。
本発明の浸珪拡散剤の主成分であるFe-Si系粉末はFe粉末とSi粉末とを相互混合して窒素や水素または水素と窒素との混合ガス下において1000〜1200℃の温度で3〜5時間焼成して製造することができるが、これに特に限られるわけではなく、様々な方法によりその製造が可能である。この際、Fe粉末とSi粉末の配合量に応じて焼成粉末の化合物成分が変化し、理論的には50%Si+50%Feの場合FeSi2の化合物が生成され、34%Si+66%Feの場合にはFeSiの化合物が、25%Si+75%Feの場合にはFe5Si3の化合物、14%Si+86%Feの場合にはFe3Siの化合物で存在するようになる。しかし、実際焼成時は初期混合状態に応じて諸化合物が少しずつ混在しかねない。とりわけ、Fe粉末とSi粉末の混合による焼成反応の場合Si原子とFe原子が接触する表面から相互拡散し浸入する状態で反応が進む。したがって、ややSi配合量が多くても殆どの焼成粉末表面はFeが拡散された状態のFeSi2化合物やFeSi化合物が存在し、その内部に純Siが存在する状態となるので、その表面にはほとんどFe成分と結合したFe-Si系化合物が存在するようになる。
本発明は上述した組成の被覆組成物を利用し通常的な方法で製造したSiを含有する(好ましくは、2.0〜3.3重量%範囲で含有する)電磁鋼板に塗布して高珪素電磁鋼板を製造することができる。即ち、通常的な製造工程から製造される方向性電磁鋼板ばかりでなく無方向性電磁鋼板表面に上述した被覆組成物を塗布してから高温焼鈍することにより高珪素電磁鋼板を製造できるのである。
一般的に方向性電磁鋼板の製造工程は、メーカー毎に多少工程に違いはあるものの、製鋼における成分調整、溶鋼からの鋼スラブ製造、該鋼スラブの再加熱、該再加熱された鋼スラブの熱間圧延、熱延板焼鈍及び冷間圧延により鋼板の厚さ調整、得られた鋼板の脱炭焼鈍、2次再結晶のためにこの鋼板を高温焼鈍及び最終絶縁コーティングする工程から成るが、本発明はこうした具体的な工程及びその順序に制限されるものではない。例えば、本発明は上記熱延板焼鈍工程が省かれる工程にも適用でき、上記脱炭焼鈍工程と共に窒化処理する工程を含む方向性電磁鋼板の製造工程にも適用することができる。
(関係式1)
Y-5≦塗布量≦Y+5
(関係式2)
Y(g/m2)=7650t(x1-x2)/(A-14.4)
ここで、tは素材厚さ(mm)、AはFe-Si系焼成粉末中Si量(%)、x1は素材の目標Si量(%)、そしてx2は素材の初期Si量(%)である。
無方向性電磁鋼板の製造工程はメーカー、基本製造工程、または使用用途によって多少の差はあるものの通常的に製鋼における成分調整、溶鋼からの鋼スラブ製造、該鋼スラブの再加熱、該再加熱された鋼スラブの熱間圧延、熱延板焼鈍及び冷間圧延して鋼板の厚さ調整、得られた冷延鋼板を再結晶焼鈍並びに最終絶縁コーティングする工程などを含んで製造されるのが基本で、こうした製造工程、Si含量または磁性レベルに応じて様々な種類の製品が生産販売されている。
(関係式1)
Y-5≦塗布量≦Y+5
(関係式2)
Y(g/m2)=7650t(x1-x2)/(A-14.4)
ここで、tは素材厚さ(mm)、AはFe-Si系粉末中Si量(%)、x1は素材の目標Si量(%)、そしてx2は素材の初期Si量(%)である。
(実施例1)
(実施例2)
(実施例3)
(実施例4)
(実施例5)
(実施例6)
(実施例7)
Claims (16)
- その粒度が-325meshでSi:20〜70重量%、残部Fe及び不可避な不純物からなるFe-Si系複合化合物焼成粉末;及び、該焼成粉末100重量部に対してシリカ固形分:15〜30重量部及び水からなるコロイダルシリカ溶液から成り、上記Fe-Si系複合化合物焼成粉末は、その表面に酸素含量2.0%以下の表面酸化物層を有することを特徴とする浸珪拡散用被覆組成物。
- 上記Fe-Si系複合化合物焼成粉末100重量部に対して、SiO2粉末、アルミナ粉末及びアルミナゾルの中から選択された1種以上をその固形分基準で0.2〜3.5重量部添加することを特徴とする請求項1に記載の浸珪拡散用被覆組成物。
- 上記Fe-Si系複合化物焼成粉末はFeSi2、FeSi、Fe5Si3またはFe3Siを含んで組成され、上記Fe-Si系複合化物焼成粉末の重量に対してFeSi2+FeSi焼成粉末を90重量%以上含むことを特徴とする請求項1に記載の浸珪拡散用被覆組成物。
- Siを2.0〜3.3重量%の範囲で含有する鋼板表面に上記請求項1ないし3中いずれか一項に記載の被覆組成物を塗布して乾燥させ、次いで該乾燥した鋼板を水素を20%以上含有する窒素ガス雰囲気下において1000〜1200℃の温度範囲で拡散焼鈍する段階を含む高珪素電磁鋼板の製造方法。
- 上記被覆組成物の塗布された鋼板を200〜700℃で乾燥させることを特徴とする請求項4に記載の高珪素電磁鋼板の製造方法。
- 上記乾燥した鋼板を1050〜1200℃で拡散焼鈍処理することを特徴とする請求項4に記載の高珪素電磁鋼板の製造方法。
- 鋼スラブを再加熱し熱間圧延して熱延鋼板を形成し、該熱延鋼板を焼鈍及び冷間圧延して鋼板の厚さを調整し、この鋼板を脱炭焼鈍して2次再結晶焼鈍する工程から成る方向性電磁鋼板の製造工程において、さらに、
上記2次再結晶の完了した方向性電磁鋼板の表面を酸洗して酸化皮膜層を除去し、上記請求項1ないし3中いずれか一項に記載の被覆組成物を前記酸洗した電磁鋼板の表面に塗布して乾燥し、該乾燥させた電磁鋼板を水素を20%以上含有する窒素ガス雰囲気下において1000〜1200℃の温度範囲で拡散焼鈍処理する工程を含み、上記被覆組成物の塗布される鋼板は、その重量に対してSiを2.9〜3.3重量%含有することを特徴とする高珪素方向性電磁鋼板の製造方法。 - 上記被覆組成物の塗布された鋼板を200〜700℃で乾燥させることを特徴とする請求項7に記載の高珪素方向性電磁鋼板の製造方法。
- 上記被覆組成物の塗布された鋼板を1050〜1200℃で拡散焼鈍処理することを特徴とする請求項7に記載の高珪素方向性電磁鋼板の製造方法。
- 上記被覆組成物は下記関係式を満足するよう鋼板の表面に塗布されることを特徴とする請求項7に記載の高珪素方向性電磁鋼板の製造方法。
(関係式1)
Y-5≦塗布量≦Y+5
(関係式2)
Y(g/m2)=7650t(x1-x2)/(A-14.4)
ここで、tは素材厚さ(mm)、AはFe-Si系焼成粉末中Si量(%)、x1は素材の目標Si量(%)、 そしてx2は素材の初期Si量(%)である。 - 鋼スラブを再加熱し熱間圧延して熱延鋼板を形成し、該熱延鋼板を焼鈍して得られた焼鈍鋼板を冷間圧延してその厚さを調整し、得られた冷延鋼板を再結晶焼鈍する工程から成る無方向性電磁鋼板の製造工程において、さらに、
上記冷延鋼板の表面に上記請求項1ないし3中いずれか一項に記載の被覆組成物を塗布して乾燥させ、該乾燥された電磁鋼板を水素を20%以上含有する窒素ガス雰囲気下において1000〜1200℃の温度範囲で拡散焼鈍処理し、上記被覆組成物の塗布される冷延鋼板はSiを2.0〜3.3重量%含有することを特徴とする高珪素無方向性電磁鋼板の製造方法。 - 上記被覆組成物の塗布された鋼板を200〜700℃で乾燥させることを特徴とする請求項11に記載の高珪素無方向性電磁鋼板の製造方法。
- 上記被覆組成物の塗布された鋼板を1050〜1200℃で拡散焼鈍処理することを特徴とする請求項11に記載の高珪素無方向性電磁鋼板の製造方法。
- 上記被覆組成物を塗布する前に、上記冷延鋼板の表面酸化物層中の総酸素量が210〜420ppmとなるよう上記冷延鋼板を950〜1100℃の温度範囲で中間焼鈍処理することを特徴とする請求項11に記載の高珪素無方向性電磁鋼板の製造方法。
- 上記被覆組成物を塗布する前に、上記冷延鋼板の表面酸化物層中の総酸素量が210〜420ppmとなるよう上記冷延鋼板を水素を50%以上含有する窒素雰囲気及び露点基準の酸化能(PH2O/PH2) : 0.06〜0.30の湿潤雰囲気下において中間焼鈍処理することを特徴とする請求項11に記載の高珪素無方向性電磁鋼板の製造方法。
- 上記被覆組成物は下記関係式を満足するよう上記冷延鋼板に塗布されることを特徴とする請求項11に記載の高珪素無方向性電磁鋼板の製造方法。
(関係式1)
Y-5≦塗布量≦Y+5
(関係式2)
Y(g/m2)=7650t(x1-x2)/(A-14.4)
ここで、tは素材厚さ(mm)、AはFe-Si系焼成粉末中Si量(%)、x1は素材の目標Si量(%)、そしてx2は素材の初期Si量(%)である。
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