JPH11199988A - シリコンの濃度勾配を有するけい素鋼板 - Google Patents
シリコンの濃度勾配を有するけい素鋼板Info
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- JPH11199988A JPH11199988A JP10004945A JP494598A JPH11199988A JP H11199988 A JPH11199988 A JP H11199988A JP 10004945 A JP10004945 A JP 10004945A JP 494598 A JP494598 A JP 494598A JP H11199988 A JPH11199988 A JP H11199988A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｓｉの濃度勾配を持つけい素鋼板において、
Ｓｉ以外の元素の添加量を制御して、加工性や磁気特性
の優れたけい素鋼板を提供する。 【解決手段】 Ｓｉを平均値濃度で７ｗｔ．％以下含有
し、板厚方向にＳｉの濃度勾配を有し、その濃度勾配が
板厚中心に関しほぼ対象であり、板表層のＳｉ濃度が板
厚中心部のＳｉ濃度より高く、Ｓｉ濃度の最大と最小の
差が０．５ｗｔ．％以上であり、かつ平均値濃度で、
０．００１≦Ｃ≦０．０２ｗｔ．％、０．０１≦Ｍｎ≦
１．０ｗｔ．％、０．００１≦Ｐ≦０．１ｗｔ．％、
０．０００１≦Ｓ≦０．１ｗｔ．％、０．０００１≦ｓ
ｏｌ．Ａｌ≦２．０ｗｔ．％、０．００１≦Ｎ≦０．１
ｗｔ．％であることを特徴とするシリコンの濃度勾配を
有するけい素鋼板。
Ｓｉ以外の元素の添加量を制御して、加工性や磁気特性
の優れたけい素鋼板を提供する。 【解決手段】 Ｓｉを平均値濃度で７ｗｔ．％以下含有
し、板厚方向にＳｉの濃度勾配を有し、その濃度勾配が
板厚中心に関しほぼ対象であり、板表層のＳｉ濃度が板
厚中心部のＳｉ濃度より高く、Ｓｉ濃度の最大と最小の
差が０．５ｗｔ．％以上であり、かつ平均値濃度で、
０．００１≦Ｃ≦０．０２ｗｔ．％、０．０１≦Ｍｎ≦
１．０ｗｔ．％、０．００１≦Ｐ≦０．１ｗｔ．％、
０．０００１≦Ｓ≦０．１ｗｔ．％、０．０００１≦ｓ
ｏｌ．Ａｌ≦２．０ｗｔ．％、０．００１≦Ｎ≦０．１
ｗｔ．％であることを特徴とするシリコンの濃度勾配を
有するけい素鋼板。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はトランス、リアクト
ルやモータのコアとして使用される残留磁束密度が低
く、かつ鉄損特に高周波鉄損の低いシリコンの濃度勾配
を有するけい素鋼板に関する。
ルやモータのコアとして使用される残留磁束密度が低
く、かつ鉄損特に高周波鉄損の低いシリコンの濃度勾配
を有するけい素鋼板に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のけい素鋼板は残留磁束密度が高い
ため大きな突入電流を引き起こす欠点を有していた。軟
磁気特性を損なわないで、この高い残留磁束密度を低下
させるには特開平９−１８４０５１号に開示したように
Ｓｉの濃度勾配を形成することが有効である。Ｓｉの濃
度勾配により残留磁束密度は低下し、高周波鉄損の低い
材料が得られる。
ため大きな突入電流を引き起こす欠点を有していた。軟
磁気特性を損なわないで、この高い残留磁束密度を低下
させるには特開平９−１８４０５１号に開示したように
Ｓｉの濃度勾配を形成することが有効である。Ｓｉの濃
度勾配により残留磁束密度は低下し、高周波鉄損の低い
材料が得られる。
【０００３】このＳｉの濃度勾配は種々の方法で形成で
きるが、例えば化学気相蒸着法や浸珪法で表面からＳｉ
を浸透させることで実現できる。この時の濃度勾配の一
例を図１に示す。表裏面よりＳｉが浸透する結果、板厚
中心の濃度が低く、両側の濃度が高いほぼ対称なＳｉ濃
度勾配が形成される。
きるが、例えば化学気相蒸着法や浸珪法で表面からＳｉ
を浸透させることで実現できる。この時の濃度勾配の一
例を図１に示す。表裏面よりＳｉが浸透する結果、板厚
中心の濃度が低く、両側の濃度が高いほぼ対称なＳｉ濃
度勾配が形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者らの
研究によれば、このような材料は、加工性や、磁気特性
の劣化を引き起こす場合があった。そこで、その原因を
調べた結果、Ｓｉが表面から板厚中心に拡散浸透する
と、他の元素は、Ｓｉ濃度分布と逆の山形分布となるこ
とが判明した。これはＳｉ濃度により鋼中の各元素のケ
ミカルポテンシャルが変化し高濃度Ｓｉ側から低濃度Ｓ
ｉ側へ各元素が拡散移動するためと考えられる。そし
て、板厚全体の平均濃度を平均値濃度とすると、各元素
の最大濃度は平均値の２〜５倍に達する。その分布はＳ
ｉの濃度分布と逆に表面が低く、板厚中心部が高くな
る。この結果、板厚内部で種々の元素が高濃度となり加
工性や磁気特性の劣化を引き起こすことを知見した。
研究によれば、このような材料は、加工性や、磁気特性
の劣化を引き起こす場合があった。そこで、その原因を
調べた結果、Ｓｉが表面から板厚中心に拡散浸透する
と、他の元素は、Ｓｉ濃度分布と逆の山形分布となるこ
とが判明した。これはＳｉ濃度により鋼中の各元素のケ
ミカルポテンシャルが変化し高濃度Ｓｉ側から低濃度Ｓ
ｉ側へ各元素が拡散移動するためと考えられる。そし
て、板厚全体の平均濃度を平均値濃度とすると、各元素
の最大濃度は平均値の２〜５倍に達する。その分布はＳ
ｉの濃度分布と逆に表面が低く、板厚中心部が高くな
る。この結果、板厚内部で種々の元素が高濃度となり加
工性や磁気特性の劣化を引き起こすことを知見した。
【０００５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、Ｓｉの濃度勾配を持つけ
い素鋼板において、Ｓｉ以外の元素の添加量を制御し
て、加工性や磁気特性の優れたけい素鋼板を提供するこ
とにある。
で、その目的とするところは、Ｓｉの濃度勾配を持つけ
い素鋼板において、Ｓｉ以外の元素の添加量を制御し
て、加工性や磁気特性の優れたけい素鋼板を提供するこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、Ｓｉ
を平均値濃度で７ｗｔ．％以下含有し、板厚方向にＳｉ
の濃度勾配を有し、その濃度勾配が板厚中心に関しほぼ
対象であり、板表層のＳｉ濃度が板厚中心部のＳｉ濃度
より高く、Ｓｉ濃度の最大と最小の差が０．５ｗｔ．％
以上であり、かつ平均値濃度で、０．００１≦Ｃ≦０．
０２ｗｔ．％、０．０１≦Ｍｎ≦１．０ｗｔ．％、０．
００１≦Ｐ≦０．１ｗｔ．％、０．０００１≦Ｓ≦０．
１ｗｔ．％、０．０００１≦ｓｏｌ．Ａｌ≦２．０ｗ
ｔ．％、０．００１≦Ｎ≦０．１ｗｔ．％であることを
特徴とするシリコンの濃度勾配を有するけい素鋼板であ
る。
を平均値濃度で７ｗｔ．％以下含有し、板厚方向にＳｉ
の濃度勾配を有し、その濃度勾配が板厚中心に関しほぼ
対象であり、板表層のＳｉ濃度が板厚中心部のＳｉ濃度
より高く、Ｓｉ濃度の最大と最小の差が０．５ｗｔ．％
以上であり、かつ平均値濃度で、０．００１≦Ｃ≦０．
０２ｗｔ．％、０．０１≦Ｍｎ≦１．０ｗｔ．％、０．
００１≦Ｐ≦０．１ｗｔ．％、０．０００１≦Ｓ≦０．
１ｗｔ．％、０．０００１≦ｓｏｌ．Ａｌ≦２．０ｗ
ｔ．％、０．００１≦Ｎ≦０．１ｗｔ．％であることを
特徴とするシリコンの濃度勾配を有するけい素鋼板であ
る。
【０００７】なお、本発明の各元素の濃度は、Ｓｉ濃度
勾配を持つけい素鋼板、すなわち最終製品における各元
素の平均濃度を規定したものである。Ｓｉ濃度勾配を形
成する工程で元素の濃度が変化することがあるが、最終
製品における濃度を規定する。また、平均値濃度は製品
厚さのまま化学分析、例えば湿式分析することにより得
られ、この分析方法は当業者に広く知られている。
勾配を持つけい素鋼板、すなわち最終製品における各元
素の平均濃度を規定したものである。Ｓｉ濃度勾配を形
成する工程で元素の濃度が変化することがあるが、最終
製品における濃度を規定する。また、平均値濃度は製品
厚さのまま化学分析、例えば湿式分析することにより得
られ、この分析方法は当業者に広く知られている。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
上述のように、各元素の最大濃度が平均値の２乃至５倍
になり、この最大濃度が加工性、磁気特性に影響を及ぼ
すので、このことを考慮して各元素の平均値濃度の許容
範囲、特に許容上限を決めた。以下に各元素の限定理由
を示す。
上述のように、各元素の最大濃度が平均値の２乃至５倍
になり、この最大濃度が加工性、磁気特性に影響を及ぼ
すので、このことを考慮して各元素の平均値濃度の許容
範囲、特に許容上限を決めた。以下に各元素の限定理由
を示す。
【０００９】平均値Ｓｉ濃度は７ｗｔ％を超えると、加
工性が急激に劣化するため、これを上限とする。Ｓｉ濃
度の最高と最小の差は低残留磁束密度特性を確保するた
めに必要であり、残留磁束密度を約0 ．5 Ｔ以下とする
にはＳｉ濃度の最大と最小の差を０．５ｗｔ．％以上と
する必要がある。
工性が急激に劣化するため、これを上限とする。Ｓｉ濃
度の最高と最小の差は低残留磁束密度特性を確保するた
めに必要であり、残留磁束密度を約0 ．5 Ｔ以下とする
にはＳｉ濃度の最大と最小の差を０．５ｗｔ．％以上と
する必要がある。
【００１０】Ｃは、時効により磁気特性を劣化させる。
平均Ｓｉ含有量が高い場合にはＳｉによるカーバイト析
出抑制効果により時効は抑えられるが、０．０２ｗｔ％
を超えると時効し、また加工性も劣化する。平均Ｓｉか
低い場合はＣをできるだけ低くする必要があるが、経済
的に除去できる限界として下限を０．００１ｗｔ％とす
る。
平均Ｓｉ含有量が高い場合にはＳｉによるカーバイト析
出抑制効果により時効は抑えられるが、０．０２ｗｔ％
を超えると時効し、また加工性も劣化する。平均Ｓｉか
低い場合はＣをできるだけ低くする必要があるが、経済
的に除去できる限界として下限を０．００１ｗｔ％とす
る。
【００１１】Ｍｎは多少の増加であれば加工性を改善す
るが、過剰の濃度となると加工性を劣化させる。例え
ば、図２に、平均値Ｓｉ濃度が目標４．０ｗｔ．％でＳ
ｉ濃度の最大と最低の差ΔＳｉが目標２．９ｗｔ．％の
濃度勾配を持つけい素鋼板におけるＭｎ量と加工性の関
係を示す。平均値Ｍｎ量が１ｗｔ．％以上になると加工
性を示す引張試験の伸びが低下する。平均値Ｓｉが７％
以下の場合、Ｍｎの上限を１．０ｗｔ．％とすれば実用
上の問題はないため上限を１．０ｗｔ．％とする。しか
し、低くすぎると例えば浸珪法で濃度勾配を持つけい素
鋼板を製造するための素材を熱延する際、破断や表面疵
が発生するため０．０１ｗｔ．％以上とする。
るが、過剰の濃度となると加工性を劣化させる。例え
ば、図２に、平均値Ｓｉ濃度が目標４．０ｗｔ．％でＳ
ｉ濃度の最大と最低の差ΔＳｉが目標２．９ｗｔ．％の
濃度勾配を持つけい素鋼板におけるＭｎ量と加工性の関
係を示す。平均値Ｍｎ量が１ｗｔ．％以上になると加工
性を示す引張試験の伸びが低下する。平均値Ｓｉが７％
以下の場合、Ｍｎの上限を１．０ｗｔ．％とすれば実用
上の問題はないため上限を１．０ｗｔ．％とする。しか
し、低くすぎると例えば浸珪法で濃度勾配を持つけい素
鋼板を製造するための素材を熱延する際、破断や表面疵
が発生するため０．０１ｗｔ．％以上とする。
【００１２】Ｐは磁気特性を向上するが過剰となると加
工性を著しく劣化させる。例えば、図３に平均値Ｓｉ濃
度が目標５．２ｗｔ．％でΔＳｉが目標２．４ｗｔ．％
のけい素鋼板におけるＰの効果を示す。０．１ｗｔ．％
以上になると加工性が急に劣化する。平均値Ｓｉが７ｗ
ｔ．％の場合、上限を０．１ｗｔ．％とすれば加工上の
問題は回避できる。Ｐは不可避的に鋼に混入するため除
去するには処理コストが必要になる。０．００１ｗｔ．
％以下とすると高コストとなるため、これを下限とす
る。
工性を著しく劣化させる。例えば、図３に平均値Ｓｉ濃
度が目標５．２ｗｔ．％でΔＳｉが目標２．４ｗｔ．％
のけい素鋼板におけるＰの効果を示す。０．１ｗｔ．％
以上になると加工性が急に劣化する。平均値Ｓｉが７ｗ
ｔ．％の場合、上限を０．１ｗｔ．％とすれば加工上の
問題は回避できる。Ｐは不可避的に鋼に混入するため除
去するには処理コストが必要になる。０．００１ｗｔ．
％以下とすると高コストとなるため、これを下限とす
る。
【００１３】ＳもＰと同様の理由で上下限が限定され
る。図３に加工性に及ぼす効果を示す。ｓｏｌ．Ａｌは
磁気特性を改善するため添加されていることが望まし
い。特に、Ｓｉ濃度が相対的に低い板厚中心部で濃化す
ればＳｉ濃度が低いことによる鉄損劣化を補償してくれ
る。しかし、高濃度になると鋼を脆化させる。平均値Ｓ
ｉが７ｗｔ．％以下の場合、２．０ｗｔ．％以上となる
とけい素鋼板の加工が困難となる。一方、製鋼工程での
脱酸の要請から下限は０．００１ｗｔ．％が必要であ
る。
る。図３に加工性に及ぼす効果を示す。ｓｏｌ．Ａｌは
磁気特性を改善するため添加されていることが望まし
い。特に、Ｓｉ濃度が相対的に低い板厚中心部で濃化す
ればＳｉ濃度が低いことによる鉄損劣化を補償してくれ
る。しかし、高濃度になると鋼を脆化させる。平均値Ｓ
ｉが７ｗｔ．％以下の場合、２．０ｗｔ．％以上となる
とけい素鋼板の加工が困難となる。一方、製鋼工程での
脱酸の要請から下限は０．００１ｗｔ．％が必要であ
る。
【００１４】Ｎは時効およびＡｌＮ析出により磁気特性
を劣化させる。特に平均値Ｓｉが低い場合に、その効果
が顕著となる。図４に平均値Ｓｉが目標３．２ｗｔ．％
でΔＳｉが目標０．７ｗｔ．％の場合の磁気特性に及ぼ
すＮの効果を示す。Ｎが０．１ｗｔ．％以上になると鉄
損が急増するため、これを上限とする。また、Ｎを０．
００１ｗｔ．％以下とすることは困難なため、これを下
限とする。
を劣化させる。特に平均値Ｓｉが低い場合に、その効果
が顕著となる。図４に平均値Ｓｉが目標３．２ｗｔ．％
でΔＳｉが目標０．７ｗｔ．％の場合の磁気特性に及ぼ
すＮの効果を示す。Ｎが０．１ｗｔ．％以上になると鉄
損が急増するため、これを上限とする。また、Ｎを０．
００１ｗｔ．％以下とすることは困難なため、これを下
限とする。
【００１５】
【実施例】種々の組成を有する板厚０．３〜０．０５ｍ
ｍの鋼板に浸珪処理を施し、Ｓｉ濃度勾配を持つけい素
鋼板を製造した。浸珪処理は非酸化性雰囲気中で１００
０℃以上に加熱した鋼板と四塩化けい素を反応させ、鋼
板表面にＳｉ濃化相を形成し、その後、Ｓｉを部分的に
拡散させるものである。得られた鋼板の機械特性を引張
試験で、また磁気特性を測定した。また、Ｓｉ分布は断
面をＥＰＭＡで分析し、平均値Ｓｉ濃度および各元素の
濃度は湿式分析で調査した。分析結果を表１に、特性値
を表２に示す。
ｍの鋼板に浸珪処理を施し、Ｓｉ濃度勾配を持つけい素
鋼板を製造した。浸珪処理は非酸化性雰囲気中で１００
０℃以上に加熱した鋼板と四塩化けい素を反応させ、鋼
板表面にＳｉ濃化相を形成し、その後、Ｓｉを部分的に
拡散させるものである。得られた鋼板の機械特性を引張
試験で、また磁気特性を測定した。また、Ｓｉ分布は断
面をＥＰＭＡで分析し、平均値Ｓｉ濃度および各元素の
濃度は湿式分析で調査した。分析結果を表１に、特性値
を表２に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】以上の結果から、Ｃ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，ｓｏ
ｌ．Ａｌ，Ｎが本発明の範囲のもの（No. 1,2,5,6,9,1
0,13,14,17,18,21,22）は、上記添加元素が本発明範囲
を超えているもの（No.3,4,7,8,11,12,15,16,19,20）に
比べて、伸びが大きく鉄損も低いことが分かる。
ｌ．Ａｌ，Ｎが本発明の範囲のもの（No. 1,2,5,6,9,1
0,13,14,17,18,21,22）は、上記添加元素が本発明範囲
を超えているもの（No.3,4,7,8,11,12,15,16,19,20）に
比べて、伸びが大きく鉄損も低いことが分かる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のシリコン
の濃度勾配を有するけい素鋼板は、Ｓｉの濃度勾配を持
つ場合に、他の元素の平均値濃度を規定することによ
り、優れた加工性及び磁気特性を有するという顕著な効
果を発揮する。
の濃度勾配を有するけい素鋼板は、Ｓｉの濃度勾配を持
つ場合に、他の元素の平均値濃度を規定することによ
り、優れた加工性及び磁気特性を有するという顕著な効
果を発揮する。
【図１】板厚方向のＳｉ濃度分布及びＦｅ濃度分布の一
例を示す図。
例を示す図。
【図２】横軸に平均値Ｍｎ濃度、縦軸に伸びをとり、Ｍ
ｎの平均値濃度が加工性に及ぼす影響を示す図。
ｎの平均値濃度が加工性に及ぼす影響を示す図。
【図３】横軸に平均値Ｐ及びＳ濃度、縦軸に伸びをと
り、Ｐ及びＳの平均値濃度が加工性に及ぼす影響を示す
図。
り、Ｐ及びＳの平均値濃度が加工性に及ぼす影響を示す
図。
【図４】 横軸に平均値Ｎ濃度、縦軸に鉄損をとり、Ｎ
の平均値濃度が磁気特性に及ぼす影響を示す図。
の平均値濃度が磁気特性に及ぼす影響を示す図。
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｓｉを平均値濃度で７ｗｔ．％以下含有
し、板厚方向にＳｉの濃度勾配を有し、その濃度勾配が
板厚中心に関しほぼ対象であり、板表層のＳｉ濃度が板
厚中心部のＳｉ濃度より高く、Ｓｉ濃度の最大と最小の
差が０．５ｗｔ．％以上であり、かつ平均値濃度で、
０．００１≦Ｃ≦０．０２ｗｔ．％、０．０１≦Ｍｎ≦
１．０ｗｔ．％、０．００１≦Ｐ≦０．１ｗｔ．％、
０．０００１≦Ｓ≦０．１ｗｔ．％、０．０００１≦ｓ
ｏｌ．Ａｌ≦２．０ｗｔ．％、０．００１≦Ｎ≦０．１
ｗｔ．％であることを特徴とするシリコンの濃度勾配を
有するけい素鋼板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10004945A JPH11199988A (ja) | 1998-01-13 | 1998-01-13 | シリコンの濃度勾配を有するけい素鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10004945A JPH11199988A (ja) | 1998-01-13 | 1998-01-13 | シリコンの濃度勾配を有するけい素鋼板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11199988A true JPH11199988A (ja) | 1999-07-27 |
Family
ID=11597721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10004945A Pending JPH11199988A (ja) | 1998-01-13 | 1998-01-13 | シリコンの濃度勾配を有するけい素鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11199988A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1998
- 1998-01-13 JP JP10004945A patent/JPH11199988A/ja active Pending
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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