JPH10140300A - 低残留磁束密度の方向性けい素鋼板 - Google Patents
低残留磁束密度の方向性けい素鋼板Info
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- JPH10140300A JPH10140300A JP30995696A JP30995696A JPH10140300A JP H10140300 A JPH10140300 A JP H10140300A JP 30995696 A JP30995696 A JP 30995696A JP 30995696 A JP30995696 A JP 30995696A JP H10140300 A JPH10140300 A JP H10140300A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】機器の大型化やコスト増大等をもたらすことな
く偏磁による突入電流を防止することができる低残留磁
束密度の方向性けい素鋼板を提供すること。 【解決手段】板厚方向にＳｉの濃度勾配を有し、表層Ｓ
ｉ濃度のほうが板厚中心部のＳｉ濃度より高く、表層の
Ｓｉ濃度と板厚中心近傍の最低のＳｉ濃度との差が０．
５ｗｔ％以上である低残留磁束密度の方向性けい素鋼
板。
く偏磁による突入電流を防止することができる低残留磁
束密度の方向性けい素鋼板を提供すること。 【解決手段】板厚方向にＳｉの濃度勾配を有し、表層Ｓ
ｉ濃度のほうが板厚中心部のＳｉ濃度より高く、表層の
Ｓｉ濃度と板厚中心近傍の最低のＳｉ濃度との差が０．
５ｗｔ％以上である低残留磁束密度の方向性けい素鋼
板。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、偏磁による突入電
流が問題となるトランスに使用する方向性けい素鋼板に
関し、特に低残留磁束密度の方向性けい素鋼板に関す
る。
流が問題となるトランスに使用する方向性けい素鋼板に
関し、特に低残留磁束密度の方向性けい素鋼板に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、トランスには、小型化および高効
率化のため、いわゆるＧｏｓｓ方位を有する一方向性け
い素鋼板が使用されている。方向性けい素鋼板は、磁束
密度が高く、低鉄損であるため、小型化および高効率化
には適した材料である。しかしながら、方向性けい素鋼
板は残留磁束密度が高いため、トランスに偏磁が生じ、
トランスの再起動時に定格電流の数十倍もの突入電流が
発生し、ブレーカーが作動してトランスの起動が不可能
となることがある。
率化のため、いわゆるＧｏｓｓ方位を有する一方向性け
い素鋼板が使用されている。方向性けい素鋼板は、磁束
密度が高く、低鉄損であるため、小型化および高効率化
には適した材料である。しかしながら、方向性けい素鋼
板は残留磁束密度が高いため、トランスに偏磁が生じ、
トランスの再起動時に定格電流の数十倍もの突入電流が
発生し、ブレーカーが作動してトランスの起動が不可能
となることがある。
【０００３】このような突入電流を防止するため、トラ
ンスの設計動作磁束密度を下げるか、または磁路にギャ
ップを設けることが行われている。しかし、前者の場合
はトランスが大型化し、後者の場合は組立コストが増大
するという問題が生じる。
ンスの設計動作磁束密度を下げるか、または磁路にギャ
ップを設けることが行われている。しかし、前者の場合
はトランスが大型化し、後者の場合は組立コストが増大
するという問題が生じる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に
鑑みてなされたものであって、機器の大型化やコスト増
大等をもたらすことなく偏磁による突入電流を防止する
ことができる低残留磁束密度の方向性けい素鋼板を提供
することを目的とする。
鑑みてなされたものであって、機器の大型化やコスト増
大等をもたらすことなく偏磁による突入電流を防止する
ことができる低残留磁束密度の方向性けい素鋼板を提供
することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく検討を重ねた結果、方向性けい素鋼板にお
いて厚さ方向にＳｉの濃度勾配を形成することにより残
留磁束密度を著しく低下させることができることを知見
した。
を解決すべく検討を重ねた結果、方向性けい素鋼板にお
いて厚さ方向にＳｉの濃度勾配を形成することにより残
留磁束密度を著しく低下させることができることを知見
した。
【０００６】本発明は、このような知見に基づいて完成
されたものであって、第１に、板厚方向にＳｉの濃度勾
配を有し、表層Ｓｉ濃度のほうが板厚中心部のＳｉ濃度
より高く、表層のＳｉ濃度と板厚中心近傍の最低のＳｉ
濃度との差が０．５ｗｔ％以上であることを特徴とする
低残留磁束密度の方向性けい素鋼板を提供するものであ
る。
されたものであって、第１に、板厚方向にＳｉの濃度勾
配を有し、表層Ｓｉ濃度のほうが板厚中心部のＳｉ濃度
より高く、表層のＳｉ濃度と板厚中心近傍の最低のＳｉ
濃度との差が０．５ｗｔ％以上であることを特徴とする
低残留磁束密度の方向性けい素鋼板を提供するものであ
る。
【０００７】第２に、板厚方向にＳｉの濃度勾配を有
し、表層Ｓｉ濃度のほうが板厚中心部のＳｉ濃度より高
く、表層のＳｉ濃度と板厚中心近傍の最低のＳｉ濃度と
の差が０．５ｗｔ％以上であり、Ｓｉ濃度の板厚方向全
体の平均値が３〜７ｗｔ％であることを特徴とする低残
留磁束密度の方向性けい素鋼板を提供するものである。
第３に、上記いずれかの鋼板において、表層のＳｉ濃度
が７．５ｗｔ％以下であることを特徴とする低残留磁束
密度の方向性けい素鋼板を提供するものである。
し、表層Ｓｉ濃度のほうが板厚中心部のＳｉ濃度より高
く、表層のＳｉ濃度と板厚中心近傍の最低のＳｉ濃度と
の差が０．５ｗｔ％以上であり、Ｓｉ濃度の板厚方向全
体の平均値が３〜７ｗｔ％であることを特徴とする低残
留磁束密度の方向性けい素鋼板を提供するものである。
第３に、上記いずれかの鋼板において、表層のＳｉ濃度
が７．５ｗｔ％以下であることを特徴とする低残留磁束
密度の方向性けい素鋼板を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。方向性鋼板の板厚方向にＳｉの濃度勾配をつけた
場合の残留磁束密度（Ｂｒ）の変化を図１に示す。サン
プルとしては、０．３ｍｍ板厚の３．１ｗｔ％Ｓｉ一方
向性けい素を浸珪処理して作製したものを用いた。浸珪
処理においては、１２００℃に加熱した鋼板と、２０ｖ
ｏｌ％のＳｉＣｌ4 と８０ｖｏｌ％のＮ2 との混合ガス
とを反応させ、鋼板表面からＳｉを浸透させ、その後Ｎ
2 中で均熱してＳｉを板中心部へ拡散浸透させた。ここ
では、Ｓｉ浸透時間と拡散時間とを変化させ、種々に濃
度勾配を有するサンプルを作製し、磁気特性を測定し
た。
する。方向性鋼板の板厚方向にＳｉの濃度勾配をつけた
場合の残留磁束密度（Ｂｒ）の変化を図１に示す。サン
プルとしては、０．３ｍｍ板厚の３．１ｗｔ％Ｓｉ一方
向性けい素を浸珪処理して作製したものを用いた。浸珪
処理においては、１２００℃に加熱した鋼板と、２０ｖ
ｏｌ％のＳｉＣｌ4 と８０ｖｏｌ％のＮ2 との混合ガス
とを反応させ、鋼板表面からＳｉを浸透させ、その後Ｎ
2 中で均熱してＳｉを板中心部へ拡散浸透させた。ここ
では、Ｓｉ浸透時間と拡散時間とを変化させ、種々に濃
度勾配を有するサンプルを作製し、磁気特性を測定し
た。
【０００９】図１は５０Ｈｚで１．４Ｔまで磁化した時
の残留磁束密度を測定した結果を示すものであり、横軸
は、サンプルの断面についてＸ線マイクロアナライザー
でＳｉを定量分析し、その最高値と最低値との差（ΔＳ
ｉ）をとったものである。
の残留磁束密度を測定した結果を示すものであり、横軸
は、サンプルの断面についてＸ線マイクロアナライザー
でＳｉを定量分析し、その最高値と最低値との差（ΔＳ
ｉ）をとったものである。
【００１０】この図に示すように、Ｓｉの濃度勾配を形
成し、ΔＳｉが増加すると残留磁束密度は単調に低下す
る。また、図より、残留磁束密度を１０％以上低下させ
るためにはΔＳｉを０．５％以上とすることが必要であ
ることがわかる。ΔＳｉを増加させると残留磁束密度が
低下する原因は完全には解明されていないが、Ｓｉの添
加とともに格子定数が小さくなることから、Ｓｉの濃度
勾配を形成することにより板内に張力が発生するためと
推定される。
成し、ΔＳｉが増加すると残留磁束密度は単調に低下す
る。また、図より、残留磁束密度を１０％以上低下させ
るためにはΔＳｉを０．５％以上とすることが必要であ
ることがわかる。ΔＳｉを増加させると残留磁束密度が
低下する原因は完全には解明されていないが、Ｓｉの添
加とともに格子定数が小さくなることから、Ｓｉの濃度
勾配を形成することにより板内に張力が発生するためと
推定される。
【００１１】したがって、本発明では、Ｓｉの濃度勾配
を形成し、板厚中心近傍の最低のＳｉ濃度が表層のＳｉ
濃度よりも０．５ｗｔ％以上低いことを要件としてい
る。なお、この場合において、板厚方向のＳｉ濃度を測
定する方法は特に限定されないが、Ｘ線マイクロアナラ
イザーで測定することが好適である。
を形成し、板厚中心近傍の最低のＳｉ濃度が表層のＳｉ
濃度よりも０．５ｗｔ％以上低いことを要件としてい
る。なお、この場合において、板厚方向のＳｉ濃度を測
定する方法は特に限定されないが、Ｘ線マイクロアナラ
イザーで測定することが好適である。
【００１２】このように鋼板の厚さ方向にＳｉの濃度勾
配をつけること自体は、特開昭６２−２２７０３３号か
ら２２７０３６号まで、特開昭６２−２２７０７７号、
および特開平４−２４６１５７号の各公報に開示されて
いる。しかし、これらの目的は、浸珪処理法で高けい素
鋼板を製造する際に、拡散処理時間を短くするため、途
中で拡散処理を中断することにあり、その結果としてＳ
ｉの濃度勾配が形成されるのであり積極的にＳｉの濃度
勾配を形成するという思想は含まれていない。これらに
おいて拡散処理を中断する時間は鉄損が劣化しない範囲
で決められている。鉄損は種々の要因で決定されるが、
これを低下させるためには残留磁束密度を高くすること
が必要であり、上記各公報の技術は残留磁束密度があま
り低下しない範囲で、Ｓｉの濃度勾配の許容値を求めた
ものであるといえる。これに対して本発明は残留磁束密
度を低下させるために積極的にＳｉの濃度勾配を形成し
たものであり、上記各公報の技術とはＳｉの濃度勾配の
意味合いが全く異なる。
配をつけること自体は、特開昭６２−２２７０３３号か
ら２２７０３６号まで、特開昭６２−２２７０７７号、
および特開平４−２４６１５７号の各公報に開示されて
いる。しかし、これらの目的は、浸珪処理法で高けい素
鋼板を製造する際に、拡散処理時間を短くするため、途
中で拡散処理を中断することにあり、その結果としてＳ
ｉの濃度勾配が形成されるのであり積極的にＳｉの濃度
勾配を形成するという思想は含まれていない。これらに
おいて拡散処理を中断する時間は鉄損が劣化しない範囲
で決められている。鉄損は種々の要因で決定されるが、
これを低下させるためには残留磁束密度を高くすること
が必要であり、上記各公報の技術は残留磁束密度があま
り低下しない範囲で、Ｓｉの濃度勾配の許容値を求めた
ものであるといえる。これに対して本発明は残留磁束密
度を低下させるために積極的にＳｉの濃度勾配を形成し
たものであり、上記各公報の技術とはＳｉの濃度勾配の
意味合いが全く異なる。
【００１３】本発明で対象とする方向性けい素鋼板とし
ては、典型的には一方向性であり、その例としてはＧｏ
ｓｓ方位を有するものが挙げられるが、これに限るもの
ではない。
ては、典型的には一方向性であり、その例としてはＧｏ
ｓｓ方位を有するものが挙げられるが、これに限るもの
ではない。
【００１４】素材の方向性けい素鋼板は、板厚方向の全
体の平均値Ｓｉ濃度が３ｗｔ％以下であるとＧｏｓｓ方
位等の形成が困難となるため、３ｗｔ％以上であること
が好ましい。一方、平均値Ｓｉ濃度が高くなると、これ
に伴って表層Ｓｉも高くなり、加工性が劣化する。加工
性の点からは、表層Ｓｉ濃度が７．５ｗｔ％以下である
ことが好ましく、その結果、平均値Ｓｉ濃度は７ｗｔ％
以下とすることが好ましい。したがって、本発明では、
好ましいＳｉの平均値濃度として、３〜７ｗｔ％を規定
し、さらに表層のＳｉ濃度の好ましい値として、７．５
ｗｔ％以下を規定している。なお、本発明において、Ｓ
ｉ以外の元素は特に規定されず、他の元素は通常の方向
性けい素鋼板に含有される量であれば許容される。
体の平均値Ｓｉ濃度が３ｗｔ％以下であるとＧｏｓｓ方
位等の形成が困難となるため、３ｗｔ％以上であること
が好ましい。一方、平均値Ｓｉ濃度が高くなると、これ
に伴って表層Ｓｉも高くなり、加工性が劣化する。加工
性の点からは、表層Ｓｉ濃度が７．５ｗｔ％以下である
ことが好ましく、その結果、平均値Ｓｉ濃度は７ｗｔ％
以下とすることが好ましい。したがって、本発明では、
好ましいＳｉの平均値濃度として、３〜７ｗｔ％を規定
し、さらに表層のＳｉ濃度の好ましい値として、７．５
ｗｔ％以下を規定している。なお、本発明において、Ｓ
ｉ以外の元素は特に規定されず、他の元素は通常の方向
性けい素鋼板に含有される量であれば許容される。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。表
１に示す組成の０．２３ｍｍ厚のＧｏｓｓ方位を持つ方
向性けい素鋼板を連続浸珪処理ラインで浸珪・拡散処理
して板厚方向にＳｉの濃度勾配を形成した。浸珪処理ラ
インとしては、加熱・浸珪・拡散・冷却帯および絶縁皮
膜コーティング装置からなるものを用いた。浸珪ライン
では、１２００℃まで加熱後、ＳｉＣｌ4ガスと鋼板と
を反応させ鋼板表面にＦｅ3Ｓｉを形成し、その後拡散
均熱してＳｉを板中心部に拡散させ、Ｓｉの濃度勾配を
形成した。この際に、ＳｉＣｌ4ガス濃度と均熱時間を
変えて種々のＳｉプロファイルを有する鋼板を製造し
た。なお、この鋼板の浸珪前後でのＳｉ以外の成分量は
ほぼ同一であった。
１に示す組成の０．２３ｍｍ厚のＧｏｓｓ方位を持つ方
向性けい素鋼板を連続浸珪処理ラインで浸珪・拡散処理
して板厚方向にＳｉの濃度勾配を形成した。浸珪処理ラ
インとしては、加熱・浸珪・拡散・冷却帯および絶縁皮
膜コーティング装置からなるものを用いた。浸珪ライン
では、１２００℃まで加熱後、ＳｉＣｌ4ガスと鋼板と
を反応させ鋼板表面にＦｅ3Ｓｉを形成し、その後拡散
均熱してＳｉを板中心部に拡散させ、Ｓｉの濃度勾配を
形成した。この際に、ＳｉＣｌ4ガス濃度と均熱時間を
変えて種々のＳｉプロファイルを有する鋼板を製造し
た。なお、この鋼板の浸珪前後でのＳｉ以外の成分量は
ほぼ同一であった。
【００１６】
【表１】
【００１７】このようにして得られた鋼板を用い、単相
５０Ｈｚ、１ｋＶＡのトランスを作製し、位相制御のも
とで突入電流の測定を実施した。その際の残留磁束密
度、磁束密度Ｂ８、突入電流比の値を表２に示す。残留
磁束密度は、５０Ｈｚで１．４Ｔまで磁化したときの値
である。また、突入電流はトランスを１．４Ｔまで磁化
したときの値であり、定格電流との比で評価した。ΔＳ
ｉ、表層Ｓｉ濃度、平均Ｓｉ濃度、残留磁束密度、磁束
密度Ｂ８、および突入電流比を表２に示す。
５０Ｈｚ、１ｋＶＡのトランスを作製し、位相制御のも
とで突入電流の測定を実施した。その際の残留磁束密
度、磁束密度Ｂ８、突入電流比の値を表２に示す。残留
磁束密度は、５０Ｈｚで１．４Ｔまで磁化したときの値
である。また、突入電流はトランスを１．４Ｔまで磁化
したときの値であり、定格電流との比で評価した。ΔＳ
ｉ、表層Ｓｉ濃度、平均Ｓｉ濃度、残留磁束密度、磁束
密度Ｂ８、および突入電流比を表２に示す。
【００１８】
【表２】
【００１９】この表に示すように、本発明の範囲内であ
れば、残留磁束密度が低く、そのため突入電流特性に優
れていることが明らかとなった。このことから、本発明
により、突入電流の低いトランス用の方向性けい素鋼板
が得られることが確認された。なお、No.３はＳｉ量が
多いため、加工性に劣っていた。
れば、残留磁束密度が低く、そのため突入電流特性に優
れていることが明らかとなった。このことから、本発明
により、突入電流の低いトランス用の方向性けい素鋼板
が得られることが確認された。なお、No.３はＳｉ量が
多いため、加工性に劣っていた。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
板厚方向にＳｉの濃度勾配を有し、表層Ｓｉ濃度のほう
が板厚中心部のＳｉ濃度より高く、表層のＳｉ濃度と板
厚中心近傍の最低のＳｉ濃度との差が０．５ｗｔ％以上
とすることにより、低残留磁束密度の方向性けい素鋼板
を得ることができる。したがって、機器の大型化やコス
ト増大等をもたらすことなく偏磁による突入電流を防止
することができる。
板厚方向にＳｉの濃度勾配を有し、表層Ｓｉ濃度のほう
が板厚中心部のＳｉ濃度より高く、表層のＳｉ濃度と板
厚中心近傍の最低のＳｉ濃度との差が０．５ｗｔ％以上
とすることにより、低残留磁束密度の方向性けい素鋼板
を得ることができる。したがって、機器の大型化やコス
ト増大等をもたらすことなく偏磁による突入電流を防止
することができる。
【図１】鋼板のΔＳｉと残留磁束密度との関係を示す
図。
図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平谷 多津彦 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 板厚方向にＳｉの濃度勾配を有し、表層
Ｓｉ濃度のほうが板厚中心部のＳｉ濃度より高く、表層
のＳｉ濃度と板厚中心近傍の最低のＳｉ濃度との差が
０．５ｗｔ％以上であることを特徴とする低残留磁束密
度の方向性けい素鋼板。 - 【請求項２】 板厚方向にＳｉの濃度勾配を有し、表層
Ｓｉ濃度のほうが板厚中心部のＳｉ濃度より高く、表層
のＳｉ濃度と板厚中心近傍の最低のＳｉ濃度との差が
０．５ｗｔ％以上であり、Ｓｉ濃度の板厚方向全体の平
均値が３〜７ｗｔ％であることを特徴とする低残留磁束
密度の方向性けい素鋼板。 - 【請求項３】 表層のＳｉ濃度が７．５ｗｔ％以下であ
ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の低
残留磁束密度の方向性けい素鋼板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30995696A JP4012275B2 (ja) | 1996-11-07 | 1996-11-07 | 低残留磁束密度のトランス用方向性けい素鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30995696A JP4012275B2 (ja) | 1996-11-07 | 1996-11-07 | 低残留磁束密度のトランス用方向性けい素鋼板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10140300A true JPH10140300A (ja) | 1998-05-26 |
| JP4012275B2 JP4012275B2 (ja) | 2007-11-21 |
Family
ID=17999387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30995696A Expired - Fee Related JP4012275B2 (ja) | 1996-11-07 | 1996-11-07 | 低残留磁束密度のトランス用方向性けい素鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4012275B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6527876B2 (en) | 1998-03-12 | 2003-03-04 | Nkk Corporation | Silicon steel sheet and method for producing the same |
| KR100900661B1 (ko) * | 2002-11-11 | 2009-06-01 | 주식회사 포스코 | 침규확산 피복조성물 및 이를 이용한 고규소 전기강판제조방법 |
| JP2009263782A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-11-12 | Jfe Steel Corp | 方向性電磁鋼板およびその製造方法 |
| CN110607496A (zh) * | 2018-06-14 | 2019-12-24 | 东北大学 | 一种具有Goss织构的Fe-Si合金的制备方法 |
-
1996
- 1996-11-07 JP JP30995696A patent/JP4012275B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6527876B2 (en) | 1998-03-12 | 2003-03-04 | Nkk Corporation | Silicon steel sheet and method for producing the same |
| KR100900661B1 (ko) * | 2002-11-11 | 2009-06-01 | 주식회사 포스코 | 침규확산 피복조성물 및 이를 이용한 고규소 전기강판제조방법 |
| JP2009263782A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-11-12 | Jfe Steel Corp | 方向性電磁鋼板およびその製造方法 |
| CN110607496A (zh) * | 2018-06-14 | 2019-12-24 | 东北大学 | 一种具有Goss织构的Fe-Si合金的制备方法 |
| CN110607496B (zh) * | 2018-06-14 | 2021-03-26 | 东北大学 | 一种具有Goss织构的Fe-Si合金的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4012275B2 (ja) | 2007-11-21 |
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