JPS6038462B2 - 珪素鉄薄帯とその製造方法 - Google Patents

珪素鉄薄帯とその製造方法

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JPS6038462B2 JP53114847A JP11484778A JPS6038462B2 JP S6038462 B2 JPS6038462 B2 JP S6038462B2 JP 53114847 A JP53114847 A JP 53114847A JP 11484778 A JP11484778 A JP 11484778A JP S6038462 B2 JPS6038462 B2 JP S6038462B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、珪素鉄薄帯とその製造方法に関するものであ
る。
鉄に珪素を少量添加した珪素鉄は、電気抵抗が高く、磁
気的にも優れた性質をそなえている上、量産性にも富む
ので、古くから実用化され、特に珪素を3〜4重量%(
以下単に%で示す)含有する珪素鉄板は電気機器の鉄心
用材料として広く用いられている。
特に近年では、結晶粒の〔100〕軸に向を持たせ、交
番磁界のもとで使用する場合の損失を小さく保つよう工
夫された珪素鉄板とか、方向性をもたせた珪素鉄板に張
力が自然に加えられるように表面処理し、見かけ上、滋
歪を小さくした珪素鉄板が開発されている。珪素鉄の欧
磁気特性は珪素の添加量とともに向上し、損失は減少し
、滋歪が零となる珪素添加量6.5%附近で最も優れた
磁気特性が現われ、雑音公害もないと言われている。
しかし珪素添加量が4%を越すと急激に腕化して圧延が
困難になり、薄帯の量産が事実上不可能となることから
、圧延が容易な3〜4%珪素とまりの電気鉄板が広く用
いられ、またその応用装置もきわめて低周波に限られて
いた。本発明は、上記したような従来の3〜4%Siを
含有する珪素鉄帯の有する滋歪が水大きく、かつ硬度が
高くて可操性に欠けるため加工一性が劣るという欠点を
除去、改善した新規な珪素鉄薄帯をその製造方法と共に
提案するものである。
すなわちこの発明は、Sj:4〜1の重量%を含有し残
部はFeまたはFeを主体とする鉄族元素の組成あるい
はSi:4〜10重量%と、C:0.001〜0.06
の重量%およびMn:0.005〜0.08重量%を含
み、かつ0.003〜0.10の重量%のS、0.30
の重量%以下のSb、0.30の重量%以下のSeおよ
び0.00を重量%以下のTeのうちから選んだ少くと
も一種または0.040重量%以下の醗可溶山を含有し
、残部はFeまたはFeを主体とする鉄族元素の組成か
らなり、該組成物溶融体の噴出流動に加えた超急速冷却
に伴う熱履歴を経た薄帯化処理のまま、中間熱処理ない
こ厚さ30山机に至る間の線返し冷間圧延が自在な被圧
延性と、同じく1800 に至る折り曲げで割れを生じ
ない可塑性とをあわせて具備する珪素鉄薄帯である。
またこの発明は、Si:4〜1の重量%を主要成分とし
て含有する珪素鉄線成物の溶融体を、冷却面が高速で更
新移動する冷却体上に連続的に供給し、その後の中間処
理ないこ厚さ30仏肌に至る間の繰返し袷間圧延が自在
な被圧延性と同じく180oに至る折り曲げで割れを生
じない可塑性とをあわせてもたらす冷却速度で急冷する
ことを特徴とする珪素鉄薄帯の製造方法である。
次に本発明を詳細に説明する。
本発明の珪素鉄薄帯はSi4〜10%を含有し、残部は
FeまたはFeを主体とする鉄族元素よりなるものであ
る。
ここに鉄族元素とはFe、CoおよびNiの三元素を指
し、Feを主体とする鉄族元素としては、Fe以外に全
組成分中に6の重量%以下を占めるCoおよびNiのう
ち少くとも一種を含むものが有利に適合する。またSi
および鉄族元素以外の元素としては、従来の電磁鋼板に
含有される元素、例えばC、Mn、N、S、Sb、Se
およびTeなどを該鋼板中にそれぞれ含有される通常の
含有量の範囲内で含有させることができる。
すなわちSi、Fe族元素以外の元素のうち好適であっ
て制限的でない成分組成範囲としては通常の珪素鉄板と
同機に下記の如くである。
C O.001〜0.060%、 Mn o.005〜0.08%、 S O.003〜0.100%、 また必要により含有されるものは下記の如くである。
駿可溶性川0.040%以下、Sb、Se、Teのうち
から選ばれる何れか1種又は2種以上Sb、Seにあっ
てはそれぞれ0.300%以下Teにあっては0.00
2%以下。
本発明の急袷薄帯は、その厚さは数仏肌〜数百仏の程度
の範囲内にあり、従来脆くて圧延が不可能であるとされ
た7%珪素鉄薄帯でさえも直径3側めという細い棒にす
ら容易に巻き付けることができた。
また機械的に極めて軟らかく、180o折り曲げ可能で
圧延も容易であり、厚くとも厚さ30ぶれまで中間熱処
理を施さずに繰返し冷間圧延することができた。従来、
高珪素鉄におけるかような加工性は全く知られてなく、
この発明ではじめて達成されたものである。
本発明の薄帯の履歴曲線は第1図に示す如くであり所謂
姿が良く、また格子定数および飽和磁化値はそれぞれ第
2図、第3図に示す如くであり、従来の珪素鉄板のそれ
ぞれの値と良く一致している。
本発明の急冷薄帯のビッカース硬度、比抵抗(山○・c
の)とSi含有量との関係を、従来の珪素鉄板のそれと
比較して第4図および第5図に示す。
同図より判るように本発明の薄帯は従釆のものに比しビ
ツカース硬度はほぼ半分であり、Sj7%珪素鉄でさえ
軟鉄のビッカース硬度と同程度である。
本発明の薄帯は結晶粒の大きさは小さいもので数ム机程
度であるが、700q0以上の高温で30分以上長時間
熱処理することにより粒成長し、それと共にビッカース
硬度は従来の珪素鉄板に近づくので、適当な熱処理によ
って必要な硬度を有する薄帯とすることもできる。本発
明の薄帯の長手方向の比抵抗は、前記記第5図より判る
ように従来の珪素鉄板のそれに比し約10仏○肌ほど高
い。
また、本発明のSi含有量6.2%の薄帯の抗磁力は約
0.3技た(夫熱処理品)であったが、その後に120
000で3び分真空または不活性ガス中で熱処理するこ
とにより約0.1$たまで低減することができ、数k比
においてさえもその増加は極めて緩やかであった。
次に本発明の珪素鉄薄帯において、その成分組成を前記
のとおりに限定した理由を説明する。
Sjは、その含有量が4%より少ないと滋歪が大きくな
り、一方10%より多いと電磁特性が劣化し、かつ脆く
もなるので、Siは4〜10%の範囲内とし、とりわけ
Si5〜7%のとき最も良い結果を得ることができる。
次に本発明の製造方法について説明する。
本発明では、Sj4〜10%を含有する珪素鉄の溶融体
を、その噴出孔より冷却面が回転又は移動する冷却体上
に連続的に供給し、急冷して一体に凝固させることによ
り1プロセスにより長尺の珪素鉄薄帯を製造することが
できる。
上記冷却体ならびに溶融体の噴出手段としては例えば第
6図a,bおよびcに示す如き装置を用いることができ
る。
同図aの装置では、溶融体を噴出孔1より椀状回転体2
の内側回転面上に噴出して急袷凝固させることにより連
続体状薄帯3を製造することができる。同図bの装置で
は、溶融体を噴出孔4より回転ロール5の外周面に噴出
させることにより連続体状薄帯6を製造することができ
る。同図cの装置では、溶融体を噴出孔7より必ずしも
同一の大きさとは限らない回転ロール8,9の接触線あ
るいは近傍に噴出させることにより連続体状導体10を
製造することができ、とくにこの方法で製造される薄帯
は急冷凝固する際に薄帯の上、下両面より加圧冷却され
る。なお冷却体として第7図に示す如き金属薄帯製の無
限コソベアを用いることもでき、このとき溶融体11を
無限コンベア13上に噴出させた直後に、同図に示した
ような回転ローラ15で噴出半凝固した薄帯を押圧する
ことは薄帯を急冷する点において有利であり、また薄帯
の上、下両面を平滑にすることができるので有利である
本発明により得られる薄帯の幅や厚さは移動冷却体の材
質、移動速度、噴射圧、溶融体の噴射温度などによって
定めることができる。
本発明の薄帯を製造するのに好適な1つの例を述べると
、移動体としてステンレス鋼製の回転ロールで直径30
肌のものを200仇.p.m.で回転させておき、この
上に加圧力0.5k9/めで158000の溶融体を噴
射する。
次に本発明を実施例について説明する。
実施例 第8図に示す装置を用いて、Si6.5%残部実質的に
Feよりなる本発明の珪素鉄薄帯を製造した。
同図において前言己成分組成の素材を溶融シリカ製チュ
ーブ101の下端のノズル部106に納め、高周波誘導
加熱炉102により加熱熔融して溶融体を得た。この溶
融体をノズル都下端の噴出孔から、Aよりのアルゴンガ
スで加圧して噴流として高速度で回転しているロール面
上に噴出した。かくして熔融体は約1ぴ℃/secで超
急冷されて固化し結晶質薄帯となって走り去り薄帯補集
部107に橘集された。上記実施に用いたロールの直径
は4〜150伽であり、ロールの材質は銅、ステンレス
、アルミニウム等およびステンレス板、鋼板を上張りし
た銅、アルミニウム、さらにはステンレス、鋼帯を用い
た。回転速度は100〜250仇.p.mであった。こ
のとき、ロール径が4〜60弧のものはノズル、加熱装
置、などを真空槽中に納めることができ、真空槽は10
‐8Torrの高真空に保つことができるものを用いた
。次にロールの直径10伽、材質クロム鋼、回転途度5
00仇.p.m.、窒素雰囲気の条件で製造した薄帯そ
のままの物性は第1表の如くであった。
第1 表 またこの薄帯を約1000qoの高温で30分間熱処理
をほどこすと、結晶粒が大きく成長し、帯面に垂直方向
に〔110〕方向の柱状結晶粒が成長した。
この熱処理の際薄帯の長手方向に張力を加えた場合には
長手方向に〔100〕軸が50%そろった。また張力を
加えないで熱処理した試料を圧延し、ついで同温度で熱
処理した場合にも長手方向に〔100〕軸が50%以上
そろった薄帯が得られた。以上本発明の珪素鉄薄帯は従
釆の珪素鉄板では全く予想もされなかった優れた機械的
性質を有し、電気抵抗も高く、また磁気特性も優れてお
り今後の各種応用機器への広範な応用が期待される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の珪素鉄薄帯の履歴曲線を示す図、第2
図は本発明の珪素鉄薄帯と従来の珪素鉄との珪素含有量
と格子パラメータ(A)との関係を示す図、第3図は本
発明の珪素鉄薄帯と従来の珪素鉄との珪素含有量と飽和
磁束密度との関係を示す図、第4図は本発明の珪素鉄薄
帯と従来の珪素鉄との珪素含有量とビッカース硬度との
関係を示す図、第5図は本発明の珪素鉄薄帯と従来の珪
素鉄との珪素含有量と電気比抵抗との関係を示す図、第
6図a,b,c、第7図ならびに第8図はそれぞれ本発
明の珪素鉄薄帯の製造に用いて好適な製造装置を示す説
明図である。 第6図 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第7図 第8図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Si:4〜10重量%と、C:0.001〜0.0
    60重量%およびMn:0.005〜0.08重量%を
    含み、かつ0.003〜0.100重量%のS、0.3
    00重量%以下のSb、0.300重量%以下のSeお
    よび0.002重量%以下のTeまたは0.040重量
    %以下の酸可溶Alのうちから選んだ何れか1種または
    2種以上を副成分として含有し、残部はFeの組成から
    成り、該組成物溶融体を超急冷して得られた薄帯であつ
    て、中間熱処理ないし厚さ30μmに至る間の繰り返し
    冷間圧延が自在な被圧延性と、同じく180℃に至る折
    り曲げで割れを生じない、可撓性とをあわせて具備する
    珪素鉄薄帯。 2 重量%でSi:4〜10%、Co:10〜60%(
    但し10%を含まず)、Ni3〜60%(但し3%を含
    まず)、残部Feを主成分として含有し、副成分として
    C:0.001〜0.060%、Mn:0.005〜0
    .08、S:0.003〜0.1%、Sb0.3%以下
    、Se0.3%以下、Te0.002%以下、酸可溶性
    Al0.04%以下のうちから選んだ何れか1種または
    2種以上を含有する組成からなり、該組成物溶融体を超
    急冷して得られた薄帯であつて、中間熱処理なしに厚さ
    30μmに至る間の繰返し冷間圧延が自在な被圧延性と
    、同じく180℃に至る折り曲げて割れを生じない可撓
    性とをあわせて具備する珪素鉄薄帯。 3 重量%でSi:4〜10%、残部Feを主成分とし
    て含有し、副成分としてC:0.001〜0.060%
    、Mn:0.005〜0.08%、S:0.003〜0
    .100%、Sb0.3%以下、Se0.3%以下、T
    e0.002%以下、酸可溶性Al0.04%以下のう
    ちから選んだ何れかを1種または2種以上を含有する組
    成からなる珪素鉄組成物の溶融体を、冷却面が高速で回
    転又は移動する冷却体上に連続的に供給して超急冷し、
    その後の中間熱処理なしに厚さ30μmに至る間の繰返
    し冷間圧延が自在な被圧延性と同じく180°に至る折
    り曲げで割れを生じない可撓性ととをあわせてもつ薄帯
    を得ることを特徴とする珪素鉄薄帯の製造方法。
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