JPH11293448A - 浸珪法を用いた珪素鋼板の製造方法 - Google Patents

浸珪法を用いた珪素鋼板の製造方法

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JPH11293448A
JPH11293448A JP10114356A JP11435698A JPH11293448A JP H11293448 A JPH11293448 A JP H11293448A JP 10114356 A JP10114356 A JP 10114356A JP 11435698 A JP11435698 A JP 11435698A JP H11293448 A JPH11293448 A JP H11293448A
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JP
Japan
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steel sheet
siliconizing
treatment
furnace
diffusion
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JP10114356A
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English (en)
Inventor
Katsuji Kasai
勝司 笠井
Tsunehiro Yamaji
常弘 山路
Yoshiichi Takada
芳一 高田
Hironori Ninomiya
弘憲 二宮
Tatsuhiko Hiratani
多津彦 平谷
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 炉構造を複雑にせず、かつ品質の劣化もな
く、自由度の高い処理により所望の磁気特性を得ること
ができる浸珪法を用いた珪素鋼板の製造方法を提供する
こと。 【解決手段】 鋼板表面からSiを浸透させる浸珪処理
および浸透させたSiを鋼板内に拡散させる拡散処理を
同一雰囲気で同時的に行って浸珪および拡散速度を制御
することにより、鋼板の板厚方向のSi濃度分布を制御
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、浸珪法を用いた珪
素鋼板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】高珪素鋼板は、トランスやモーターの鉄
心材料に使用され、Siの含有量が増すほど鉄損が低減
し、Si:6.5wt.%では磁歪が0となり、最大透
磁率のピークとなる等、優れた磁気特性を示すことが知
られている。
【0003】従来、高珪素鋼板の製造方法として、低珪
素鋼を圧延により薄板とした後、鋼板表面からSiを浸
透拡散させる、いわゆる浸珪法が知られている。また、
拡散により均一Si濃度の高珪素鋼板を製造しようとす
ると時間がかかるので、特開昭62−227033号か
ら特開昭62−227036号公報、特公平5−497
44号公報には、表層のSi濃度が6.5wt.%とな
って、板厚方向にSiの濃度分布が存在する時点で拡散
処理を打ち切り、全体の処理時間を短くすることが提案
されている。さらにこれらには、このようにしてSi分
布を形成した珪素鋼板は鉄損が低いことが示されてい
る。
【0004】一方、特開平9−184051号公報に
は、偏磁の原因である残留磁束密度を低下させるには板
厚方向にSiの濃度勾配を形成することが有効なことが
開示されている。
【0005】ところで、上記公報に開示されている従来
の浸珪法は、加熱−浸珪処理−拡散処理−冷却の4つの
工程よりなり、浸珪処理および拡散処理は、浸珪量と拡
散状態の制御を容易にするために完全に隔離・区別して
いた。すなわち、まず加熱炉で加熱した後、SiCl4
を含む無酸化性ガス雰囲気の浸珪炉にて浸珪処理を行
い、次にSiCl4を含まない無酸化性ガス雰囲気の拡
散炉にて拡散処理を行っていた。
【0006】しかし、この場合には、炉構造が複雑にな
ることや拡散処理中の非酸化雰囲気の制御次第では鋼板
の酸化による品質の劣化が発生し、問題とされてきた。
【0007】また、板厚中心部の珪素濃度は磁気特性へ
の影響が強く、板厚中央部分の珪素濃度調整は、Si濃
度分布を有する珪素鋼板の製造において、重要な条件の
一つである。
【0008】しかし、従来の浸珪処理と拡散処理を個別
的に行う製造方法は、拡散処理だけで板厚方向の珪素濃
度分布を調整する必要があるため、板厚方向での中心珪
素濃度の調整が困難であり、事実上、母材珪素濃度によ
っての調整となることから、自由度の低い製造方法とな
っていた。
【0009】また、母材珪素濃度が3.5wt.%以上
となると冷間圧延が困難となるため、母材中心珪素濃度
を3.5wt.%以上とする場合には冷間圧延を必要と
する薄板の製造が事実上不可能となっていた。
【0010】
【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、炉構造を複雑にせず、か
つ品質の劣化もなく、自由度の高い処理により所望の磁
気特性を得ることができる浸珪法を用いた珪素鋼板の製
造方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、鋼板表面からSiを浸透させる浸珪処理
および浸透させたSiを鋼板内に拡散させる拡散処理を
同一雰囲気で同時的に行って浸珪および拡散速度を制御
することにより、鋼板の板厚方向のSi濃度分布を制御
することを特徴とする、浸珪法を用いた珪素鋼板の製造
方法を提供する。
【0012】前記浸珪処理および拡散処理は、化学気相
蒸着(以下、CVDと記す)法を用いて行うことができ
る。この場合に、CVD法による浸珪処理および拡散処
理はSiCl4を用いて行うことができる。
【0013】本発明によれば、浸珪処理と拡散処理とを
同一雰囲気で行うので、仕切等の炉構造物を排除するこ
とができ、炉構造を簡素化することができる。また、こ
のように拡散処理を浸珪処理と同一雰囲気で行うことに
より、拡散処理雰囲気の水、酸素濃度を低減することが
でき、均熱拡散処理段階での鋼板酸化を抑制することが
でき、製品の品質劣化を防止することができる。さら
に、浸珪処理と拡散処理とを同時的に行うので、例え
ば、板厚方向での中心珪素濃度の調整を初期浸珪にて行
い、十分な拡散が付与された後、濃度傾斜付与を目的と
した浸珪を行う処理も可能となり、自由度の高い処理に
より所望の磁気特性を得ることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下本発明について具体的に説明
する。本発明においては、浸珪法を用いてSi濃度分布
を有する珪素鋼板鋼板を製造するにあたり、表面からS
iを浸透させる浸珪処理および浸透させたSiを鋼板内
に拡散させる拡散処理を同一雰囲気で同時的に行って浸
珪および拡散速度を制御することにより、鋼板の板厚方
向のSi濃度分布を制御する。
【0015】ここで、浸珪処理および拡散処理は、典型
的にはSi含有ガスによるCVD処理により行う。そし
て、従来の浸珪処理および拡散処理を、同一の炉でSi
含有ガスを含む同一雰囲気で行う。
【0016】処理に用いるSi含有ガスは、特に限定さ
れるものではなく、SiH4、Si25、SiCl4等を
用いることができるが、中でもSiCl4が好ましい。
処理ガスとしてSiCl4を用いる場合には、処理温度
を1023〜1250℃の範囲にすることが好ましい。
また、浸珪処理および拡散処理の際のSiCl4の濃度
は 0.02〜35mol%とすることが好ましい。
【0017】このような処理は、例えば、図1に示す装
置で行うことができる。この装置は、加熱炉1と、浸珪
・拡散処理炉2と、冷却炉3とが順に配置され、鋼板S
が連続的に処理される。加熱炉1において例えば120
0℃まで加熱し、浸珪・拡散処理炉2において適宜の箇
所からSiCl4ガスを所定の流量で導入し、鋼板Sの
移動速度を調整することにより、鋼板Sに対する浸珪お
よび拡散速度を制御することにより、鋼板の板厚方向の
Si濃度分布を制御する。その後、このようにSi濃度
分布が制御された鋼板Sを冷却炉3で冷却し、巻き取
る。
【0018】このように、浸珪・拡散処理炉2により浸
珪処理および拡散処理を同一雰囲気で同時的に行うこと
により、炉の構造を簡略化することができるとともに、
従来拡散炉で問題となっていた鋼板酸化も抑制すること
ができ、また、浸珪・拡散処理炉2における雰囲気調
整、SiCl4ガスの導入箇所およびその流量、ならび
に鋼板Sの移動速度等を調節することにより、Si濃度
分布を制御しやすく、極めて自由度の高い処理を行うこ
とができる。すなわち、このようにしてSi分布を制御
して表層のSi濃度が板厚中心部のSi濃度よりも高い
所定のSi濃度勾配を形成すれば、高周波での鉄損、残
留磁束密度、加工性に関してより好ましい特性を得るこ
とができ、また、このような制御によりSi濃度が均一
の珪素鋼板を製造する場合には、商用周波数領域から高
周波域直前までの鉄損をより好ましい値とすることがで
き、Si濃度6.5wt.%付近では磁歪特性および加
工性により優れたものを得ることができる。
【0019】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。上
記図1に示すような装置により、CVD法を使用した連
続浸珪処理プロセスにより、3.0wt.%Siで板厚
0.2mmの鋼板を母材とし、SiCl4を原料ガスに
用いて、板厚方向にSi濃度勾配を有する材料を製造し
た。
【0020】浸珪・拡散処理炉2内のSiCl4ガス供
給箇所およびその流量、ならびに処理速度(鋼板移動速
度)を調整して製造を行った。炉内温度は図2に示す炉
温パターンにて行った。1次浸珪処理(浸珪−拡散−浸
珪)の実施の有無により、中心珪素濃度を変化させたも
のと、十分に拡散処理を行ったものを製造した。なお、
比較のため、浸珪処理と拡散処理を個別に実施する従来
法でも製造した。
【0021】表1に、これらの製造条件と、電子線プロ
ーブマイクロアナライザー(EPMA)によって鋼板の
板厚方向の珪素濃度分布を分析した結果に基づく表層珪
素濃度および中心珪素濃度の値、磁気特性、加工性を示
す。
【0022】
【表2】
【0023】表1に示す条件1では1次浸珪処理を施し
たことにより鋼板中央部の珪素濃度が条件2と比較して
約1%程度増加しており、1次浸珪処理にて鋼板中央部
の珪素濃度調整が可能であることが確認された。また、
条件1の磁気特性としては全体の珪素濃度が増加してい
ることから高周波領域では鉄損が条件2より若干劣る
が、低周波数量域まで含めた全体的な鉄損の改善が見ら
れた。
【0024】また、条件1,2は、板厚方向でのSi濃
度分布が形成されており、高周波領域での鉄損および残
留磁束密度が均一材である比較例1よりも良好であり、
また、浸珪および拡散を同時に行っているため、個別処
理を行った比較例2とほぼ同様のSi濃度分布でありな
がら、著しく加工性が向上することが確認された。
【0025】さらに、条件3は浸珪および拡散を同時に
行い、Siを十分に拡散させて全体としてSi濃度を高
くしたものであるが、個別処理を行って全体としてSi
濃度を高くした比較材1と比べ、加工性が改善されるこ
とが確認された。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
浸珪処理と拡散処理とを同一雰囲気で同時的に行うの
で、炉構造を簡素化することができ、また、拡散処理雰
囲気の水、酸素濃度を低減することができるので、均熱
拡散処理段階での鋼板酸化を抑制することができ、製品
の品質劣化を防止することができる。さらに、浸珪処理
と拡散処理とを同時的に行うので、珪素濃度分布の調整
が容易になり、自由度の高い処理により所望の磁気特性
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を実施するための装置の一例を示
す概略構成図。
【図2】実施例における炉の温度分布を示す図。
【符号の説明】
1; 加熱炉 2; 浸珪・拡散処理炉 3; 冷却炉 S; 鋼板
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01F 27/24 H01F 27/24 Z (72)発明者 二宮 弘憲 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 (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)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板表面からSiを浸透させる浸珪処理
    および浸透させたSiを鋼板内に拡散させる拡散処理を
    同一雰囲気で同時的に行って浸珪および拡散速度を制御
    することにより、鋼板の板厚方向のSi濃度分布を制御
    することを特徴とする、浸珪法を用いた珪素鋼板の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 前記浸珪処理および拡散処理は、化学気
    相蒸着法を用いて行うことを特徴とする、請求項1に記
    載の浸珪法を用いた珪素鋼板の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記浸珪処理および拡散処理は、SiC
    4を用いた化学気相蒸着法にて行うことを特徴とす
    る、請求項2に記載の浸珪法を用いた珪素鋼板の製造方
    法。
JP10114356A 1998-03-12 1998-04-10 浸珪法を用いた珪素鋼板の製造方法 Pending JPH11293448A (ja)

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EP99939203A EP0987341A4 (en) 1998-03-12 1999-03-05 SILICON STEEL SHEET AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME
US09/423,509 US6527876B2 (en) 1998-03-12 1999-03-05 Silicon steel sheet and method for producing the same
KR1019997009343A KR100334860B1 (ko) 1998-03-12 1999-03-05 규소강판 및 그 제조방법
PCT/JP1999/001063 WO1999046417A1 (fr) 1998-03-12 1999-03-05 Tole d'acier au silicium et son procede de fabrication

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012158773A (ja) * 2011-01-28 2012-08-23 Jfe Steel Corp 高珪素鋼板の製造方法
JP2012158772A (ja) * 2011-01-28 2012-08-23 Jfe Steel Corp 高珪素鋼板の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012158773A (ja) * 2011-01-28 2012-08-23 Jfe Steel Corp 高珪素鋼板の製造方法
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