JPS6324035A - Production of steel sheet - Google Patents

Production of steel sheet

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JPS6324035A
JPS6324035A JP16564586A JP16564586A JPS6324035A JP S6324035 A JPS6324035 A JP S6324035A JP 16564586 A JP16564586 A JP 16564586A JP 16564586 A JP16564586 A JP 16564586A JP S6324035 A JPS6324035 A JP S6324035A
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steel plate
silicon
steel strip
steel
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阿部 正広
Kazuhisa Okada
和久 岡田
Tsunehiro Yamaji
常弘 山路
Shuzo Fukuda
福田 脩三
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  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To produce a high silicon steel sheet having excellent quality, magnetic characteristics and surface characteristic by removing oxide films from the surface of a steel sheet and forming the film of Si thereon by chemical vapor deposition using a gas contg. a prescribed amt. of SiCl4, then holding the same in a nonoxidizing atmosphere. CONSTITUTION:The steel strip 1 let off from an un-coiler 2 is given adequate tension by tension-control rollers 11, 11 and is passed through a pickling tank 4, by which the oxide films are removed from the surface. The removal of the oxide films is preferably executed until the thickness decreases to <=20Angstrom . After the pickled steel strip 1 is washed in a cleaning tank 5, the steel strip is heated in a heating furnace 6 and Si is deposited by evaporation therein in a vapor deposition furnace 7. The vapor deposition is executed by the chemical vapor deposition treatment carried out at 1,023-1,200 deg.C using a gas for vapor deposition contg. 5-35mol% SiCl4. The steel strip 1 deposited with the Si by evaporation is held at about 1,200 deg.C in a holding furnace 8 in which the nonoxidizing atmosphere is maintained to diffuse the Si into the steel strip 1. The steel strip 1 is then forcibly cooled down to the prescribed temp. in a cooling chamber 9. The resultant high silicon steel strip is coiled on a coiler 3.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、品質、磁気特性および表面形状の優れた、
電磁材料用の電気鉄板として使用される、高珪素の鋼板
の製造方法に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention provides a magnetic material with excellent quality, magnetic properties, and surface shape.
The present invention relates to a method of manufacturing a high-silicon steel plate used as an electric iron plate for electromagnetic materials.

〔従来技術とその問題点〕[Prior art and its problems]

変圧器、発電機、電動機などの電磁材料用の電気鉄板と
して、高珪素鋼板が使用されている。高珪素鋼板は、珪
素の含有量が多いほど鉄損が低減し、珪素の含有量が6
 、5 wt 、 %になると、磁歪がOとなシ且つ最
犬透磁高もぎ−ク゛になる優れた磁気特性を有している
High-silicon steel sheets are used as electrical steel sheets for electromagnetic materials such as transformers, generators, and electric motors. In high-silicon steel sheets, the higher the silicon content, the lower the iron loss.
, 5 wt.%, it has excellent magnetic properties with magnetostriction of O and the highest magnetic permeability.

このような高珪素鋼板の製造方法として1次の方法が知
られている。即ち、母材板としての普通鋼板または4w
t、%以下の珪素を含有する低珪素鋼板に対し、4塩化
珪素ガスをき有する蒸着用ガスによって、高温度で化学
気相蒸着処理(以下、L着処理」という)を施すことに
より、鋼板の表面に珪素を蒸着し、次いで、無酸化雰囲
気中において、蒸着処理の施された鋼板を均熱すること
によって、蒸着した珪素を鋼板中に拡散させ、かぐして
、鋼板中に珪素を均一に浸透させる。
A first-order method is known as a method for manufacturing such a high-silicon steel sheet. That is, ordinary steel plate or 4w as the base material plate
By applying chemical vapor deposition treatment (hereinafter referred to as "L deposition treatment") to a low-silicon steel sheet containing silicon of t,% or less at high temperature using a vapor deposition gas containing silicon tetrachloride gas, a steel sheet can be obtained. Silicon is vapor-deposited on the surface of the steel plate, and then the vapor-deposited steel plate is soaked in a non-oxidizing atmosphere to diffuse the vapor-deposited silicon into the steel plate. infiltrate.

しかしながら上述した方法は、次に述べるような問題を
有している。
However, the above method has the following problems.

fil  蒸着処理が施された鋼板の、珪素の蒸着層中
に、カーケンダル・ざイドと称する多数のボイドが発生
する。このようなボイドが発生する原因は。
A large number of voids called Kirkendall-Zoids occur in the silicon vapor deposited layer of a steel plate subjected to fil vapor deposition treatment. What causes such voids?

次のように推定されている。即ち、珪素の蒸着層と母材
との間の珪素濃度が大きく異なるため、母材中に珪素が
急激に拡散する。このときの、蒸着層中の珪素が母材中
に拡散する速度よりも、母材中の鉄が蒸着層中に拡散す
る速度の方が遅いために、珪素が母材中に移動した後の
蒸着層中にざイドが発生する。このようなボイドは、拡
散処理が施された後も残留する。
It is estimated as follows. That is, since the silicon concentration between the silicon vapor deposited layer and the base material is greatly different, silicon rapidly diffuses into the base material. At this time, since the rate at which iron in the base material diffuses into the vapor deposited layer is slower than the rate at which silicon in the vapor deposited layer diffuses into the base material, the Zides are generated in the deposited layer. Such voids remain even after the diffusion treatment is performed.

上述のボイドが製品中に残留すると、クランクが発生す
る原因となって品質が劣化し、且つ、磁気特性にも悪影
響を及ぼす。
If the above-mentioned voids remain in the product, they cause cranking, deteriorating the quality, and also have a negative effect on the magnetic properties.

(2)蒸着処理によって、鋼板表面に5i02が生成す
る結果、製品の表面光沢が失われて、くすんだ灰色とな
シ、且つ、表面が粗くなる。
(2) As a result of the vapor deposition process, 5i02 is generated on the surface of the steel plate, resulting in the product losing its surface gloss, becoming dull gray and having a rough surface.

上述のボイドの発生を防止する方法として、特公昭38
−26263号公報において、下記からなる高珪素鋼板
の製造方法が開示されている。母材板としての炭素含有
量が0.15Wt、%以下の鋼板に対し、4塩化珪素ガ
スを含有する蒸着用ガスによって、1200〜1250
℃の温度で蒸着処理を施し、次いで、無酸化雰囲気中に
おいて、1200〜1300℃の温度で拡散処理を施す
As a method to prevent the above-mentioned voids from occurring,
JP-A-26263 discloses a method for producing a high silicon steel plate, which comprises the following steps. For a steel plate with a carbon content of 0.15 Wt.% or less as a base material plate, a carbon content of 1200 to 1250
A vapor deposition process is performed at a temperature of 1200 to 1300°C in a non-oxidizing atmosphere.

上述の方法によれば、1200〜1250℃の高温によ
って蒸着処理が施されるため、鋼板の表層は、半溶融状
態となる。従って、蒸着層中に生じたボイドは融着し消
滅する。
According to the above-mentioned method, since the vapor deposition treatment is performed at a high temperature of 1200 to 1250°C, the surface layer of the steel plate becomes a semi-molten state. Therefore, voids generated in the deposited layer are fused and disappear.

しかしながら、上述した方法は、次に述べるような問題
を有している。
However, the above-described method has the following problems.

(1)鋼板の表層が半溶融状態になるために、製品の板
厚が不均一になりやすい。
(1) Since the surface layer of the steel plate becomes semi-molten, the thickness of the product tends to be uneven.

(2)鋼板の表層が半溶融状態になるために、片面ずつ
しか蒸着処理ができず効率が悪い。更に、製品に変形が
生じやすい。
(2) Since the surface layer of the steel plate is in a semi-molten state, the vapor deposition process can only be performed on one side at a time, resulting in poor efficiency. Furthermore, the product is likely to be deformed.

(3)  鋼板の板厚が薄い場合は1表層のみでなく、
鋼板全体が半溶融状態になシやすい。従って、僅かの張
力で鋼板が破断するため、帯状の鋼板を連続的に蒸着処
理することは不可能でちる。
(3) When the thickness of the steel plate is thin, not only one surface layer but also
The entire steel plate tends to become semi-molten. Therefore, since the steel plate breaks with a small amount of tension, it is impossible to continuously vapor-deposit a strip-shaped steel plate.

また、上述のボイドの発生を防止する方法として、特公
昭45−21181号公報において、下記からなる電気
鉄板の磁性を改良する方法が開示されている。酸化物層
のない鋼板に対し、重量百分率で4までの4塩化珪素ガ
スを含有する蒸着用ガスによって、11oO〜1250
℃の温度で蒸着処理を施し、次いで、無酸化雰囲気中に
おいて、1150〜1300 ’Cの温度で拡散処理を
施す。
Furthermore, as a method for preventing the above-mentioned voids from occurring, Japanese Patent Publication No. 45-21181 discloses a method for improving the magnetism of an electric iron plate as follows. 11oO to 1250% by weight percentage of silicon tetrachloride gas containing up to 4 on a steel plate without an oxide layer.
A vapor deposition process is performed at a temperature of 1150-1300'C in a non-oxidizing atmosphere, followed by a diffusion process at a temperature of 1150-1300'C.

上述の方法によれば、蒸着処理のために使用される蒸着
用ガス中の・■塩化珪素ガスの含有量が。
According to the above method, the content of silicon chloride gas in the deposition gas used for the deposition process is as follows.

重量百分率で4以下(moJ分率で約1%以下)であっ
て極めて少ないから、蒸着反応が緩慢に行なわれる。従
って、ボイドの発生を防止することができる。
Since the weight percentage is 4 or less (moJ fraction is about 1% or less), which is extremely small, the vapor deposition reaction takes place slowly. Therefore, generation of voids can be prevented.

しかしながら、上述した方法は、次に述べるような問題
を有している。
However, the above-described method has the following problems.

(1)蒸着反応が緩慢なために、蒸着処理に長時間を要
する。従って、工業的な方法ではない。
(1) Since the vapor deposition reaction is slow, the vapor deposition process takes a long time. Therefore, it is not an industrial method.

(2)蒸着処理温度が1100〜1200℃の場合は。(2) When the vapor deposition temperature is 1100 to 1200°C.

完全にボイドの発生を防止することができない。It is not possible to completely prevent the occurrence of voids.

(3)蒸着処理温度が1200〜1250℃の場合は、
前述したように、鋼板の表層が半溶融状態になるため、
板厚が不均一になり且つ鋼板に変形が生ずる。
(3) When the vapor deposition temperature is 1200 to 1250°C,
As mentioned above, since the surface layer of the steel plate becomes semi-molten,
The plate thickness becomes uneven and deformation occurs in the steel plate.

このようなことから、蒸着処理時に蒸着層中に生じたざ
イドが製品中に残留して、製品の品質、磁気特性および
表面性状が劣化することのない、電磁材料用の電気鉄板
として使用される高珪素鋼板を、工業的に製造するため
の方法の開発が強く望まれているが、かかる方法は、萱
だ提案されていない。
For this reason, it is used as an electrical iron plate for electromagnetic materials, so that the oxides generated in the vapor deposited layer during the vapor deposition process will not remain in the product and cause the quality, magnetic properties, and surface properties of the product to deteriorate. Although there is a strong desire to develop a method for industrially manufacturing high-silicon steel sheets, such a method has not yet been proposed.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

従って、この発明の目的は、蒸着処理時に蒸着層中に生
じたボイドが製品中に残留して、製品の品質、磁気特性
および表面性状が劣化することのない、電磁材料用の電
気鉄板として使用される高珪素鋼板を、工業的に製造す
るための方法を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to use it as an electrical iron plate for electromagnetic materials, in which the voids generated in the deposited layer during the deposition process do not remain in the product and cause the quality, magnetic properties, and surface properties of the product to deteriorate. The object of the present invention is to provide a method for industrially manufacturing high-silicon steel sheets.

本発明者等は、上述した観点から、蒸着処理時に蒸着層
中に生じたボイドが製品中に残留して。
From the above-mentioned viewpoint, the present inventors have discovered that voids generated in the vapor deposited layer during the vapor deposition process remain in the product.

製品の品質、磁気特性および表面性状が劣化することの
ない、電磁材料用の電気鉄板として使用される高珪素鋼
板を工業的に製造するための方法を開発すべく鋭意研究
を重ねた。
We conducted intensive research to develop a method for industrially manufacturing high-silicon steel sheets used as electrical iron sheets for electromagnetic materials, without degrading product quality, magnetic properties, and surface properties.

本発明者等は、先づ、蒸着処理後のざイドの発生状態お
よび発生したボイドが拡散処理によっても消滅しない原
因について調べた。
The present inventors first investigated the state of generation of voids after vapor deposition treatment and the reason why the generated voids do not disappear even after diffusion treatment.

第6図は、厚さ0.5gで珪素を3wt、チ含有する母
材板としての鋼板に対し1mol分率で15%の5iC
Jl!、+ガスと85%のArガスとからなる蒸着用ガ
スによって、1150℃の温度にょシ蒸着処理を施した
直後の鋼板の断面の金属組織を示す顕微鏡写真(200
倍)である。第6図から明らかなように、鋼板両面の珪
素の蒸着層中に、多数のボイドが列状に発生している。
Figure 6 shows 5iC of 15% in 1 mol fraction for a steel plate as a base material plate with a thickness of 0.5 g and containing 3 wt of silicon.
Jl! A micrograph showing the metallographic structure of a cross section of a steel plate immediately after being subjected to vapor deposition treatment at a temperature of 1150°C using a vapor deposition gas consisting of + gas and 85% Ar gas (200°C
times). As is clear from FIG. 6, many voids are generated in rows in the silicon vapor deposited layer on both sides of the steel plate.

第7図は、上述の蒸着処理が施された鋼板に対し、12
00’Cの温度により真空下で1時間拡散処理を施した
後の鋼板断面の金属組織を示す顕微鏡写真(200倍)
である。第7図かられかるように、鋼板両面の蒸着層中
に発生したボイドは、消滅していない。このボイドは、
上述した拡散処理を1時間を超える長時間節した場合に
おいても残留している。
FIG. 7 shows a steel plate subjected to the above vapor deposition treatment,
Micrograph (200x) showing the metallographic structure of a cross section of a steel plate after diffusion treatment for 1 hour under vacuum at a temperature of 00'C
It is. As can be seen from FIG. 7, the voids generated in the deposited layers on both sides of the steel plate have not disappeared. This void is
Even when the above-mentioned diffusion process is carried out for a long time exceeding one hour, it remains.

上述のように蒸着処理および拡散処理が施された鋼板の
表面光沢および表面粗さを調べた。表面光沢は常温下に
おける表面放射率によって測定した結果0.9であり、
表面粗さくRZ)は3.5μm であって、蒸着処理お
よび拡散処理を施す前よシも劣化していた。
The surface gloss and surface roughness of the steel plate subjected to the vapor deposition treatment and diffusion treatment as described above were investigated. The surface gloss was 0.9 as measured by surface emissivity at room temperature,
The surface roughness (RZ) was 3.5 μm and had deteriorated even before the vapor deposition and diffusion treatments.

次に、蒸着処理直後の鋼板の、板厚方向の鉄。Next, the iron in the thickness direction of the steel plate immediately after the vapor deposition process.

珪素および酸素の破産分布を、電子線回折法(EP:V
IA)によって測定した。第8図は、その測定結果であ
る。第8図かられかるように、蒸着処理直後における鋼
板の珪素濃度は、蒸着層部分に多く、一方、鉄濃度は、
蒸着層部分に少ない。そして、蒸着層の界面に、酸素3
度のピークが存在している。
The bankruptcy distribution of silicon and oxygen was determined by electron diffraction method (EP:V
IA). FIG. 8 shows the measurement results. As can be seen from Figure 8, the silicon concentration of the steel sheet immediately after the vapor deposition process is high in the vapor deposited layer, while the iron concentration is
There is little in the vapor deposited layer. Then, at the interface of the vapor deposited layer, oxygen 3
There is a peak of degree.

このように、蒸着層の界面に酸素濃度のピークが存在す
る原因は、次の通りである。即ち、例えば鋼帯は、鋼片
を熱間圧延し次いで冷間圧延した後、電解洗浄すること
によって製造されるが、製造工程中に大気によって鋼帯
の表面が酸化することは避けられず、この結果、30〜
50Aの酸化膜が鋼帯表面に生成する。このような酸化
膜を有する鋼帯を蒸着処理する結果、蒸着層の界面に酸
素濃度のピークが存在する。
The reason why the oxygen concentration peak exists at the interface of the deposited layer is as follows. That is, for example, steel strip is manufactured by hot-rolling a steel billet, then cold-rolling it, and then electrolytically cleaning it, but it is inevitable that the surface of the steel strip will be oxidized by the atmosphere during the manufacturing process. As a result, 30~
An oxide film of 50A is formed on the surface of the steel strip. As a result of vapor deposition treatment of a steel strip having such an oxide film, a peak of oxygen concentration exists at the interface of the vapor deposited layer.

従って、蒸着層中に発生したざイドの内面にも酸化膜が
生成する結果、拡散処理を施しても、この酸化膜によっ
てボイドが消滅しない。更に、蒸着層の表面にSiO2
が生成するため1表面の光沢が失われてくすんだ灰色と
なシ、且つ、表面が粗くなる。
Therefore, an oxide film is also formed on the inner surface of the voids generated in the vapor deposited layer, so that even if a diffusion treatment is performed, the voids will not disappear due to this oxide film. Furthermore, SiO2 is added to the surface of the vapor deposited layer.
As a result, the gloss of the surface is lost, the surface becomes dull gray and the surface becomes rough.

上述したことから、本発明者等は、蒸着処理前に母材板
としての鋼板の表面に生成した酸化膜を除去すれば、蒸
着処理に際し、鋼板の表層を半溶融状態にしたシ、また
は、蒸着反応を緩慢にしなくても、拡散処理によってざ
イドが消滅することを知見した。
From the above, the present inventors believe that if the oxide film generated on the surface of the steel plate as a base material plate is removed before the vapor deposition process, the surface layer of the steel plate will be in a semi-molten state during the vapor deposition process, or It was discovered that the zide can be eliminated by diffusion treatment without slowing down the deposition reaction.

本発明者等は、更に、上述した知見に基づき。The present inventors further based on the above-mentioned knowledge.

蒸着処理前に酸化膜を除去した場合におけるボイドの残
留状態を調べた。
The residual state of voids was investigated when the oxide film was removed before vapor deposition.

C: 0.005wt、%、 A# : 0.05wt
、 % 、 Si : 3.Owt、%を含有する鋼板
に対して、フッ酸酸洗を酸洗程度を変えて施し、残留酸
化膜厚の異なる複数枚の試験片を調製した。この試験片
を、1150’Cの温度に加熱した後、試験炉において
、5iC14’:mol分率で15 % 、 Ar:m
01分率で85係からなる蒸着用ガスにより蒸着処理し
、次いで、12000Cの温度で20分間均熱して拡散
処理を施した。
C: 0.005wt,%, A#: 0.05wt
, %, Si: 3. Steel plates containing Owt, % were subjected to hydrofluoric acid pickling with varying degrees of pickling, and a plurality of test pieces with different residual oxide film thicknesses were prepared. After heating this specimen to a temperature of 1150'C, it was heated in a test furnace at a 5iC14':mol fraction of 15%, Ar:m
A vapor deposition process was performed using a vapor deposition gas consisting of 0.01% and 85%, and then a diffusion process was performed by soaking at a temperature of 12000C for 20 minutes.

このようにして、蒸着処理および拡散処理からなる滲珪
処理が施された試験片のボイド残留層(η)を調べた。
In this way, the void residual layer (η) of the test piece that had been subjected to the silicon exfoliation treatment consisting of the vapor deposition treatment and the diffusion treatment was investigated.

ボイド残留率(η)は、下記にょシ算出した。The void residual rate (η) was calculated as follows.

第1図は、その結果を示すグラフである。第1図に示す
ように、試験片表面の酸化膜の厚さが2OAになると、
ボイド残留率は約1o係になシ、酸化膜の厚さがIOA
になると、ボイド残留率は約5%になる。ざイド残留率
が10%以下であれば。
FIG. 1 is a graph showing the results. As shown in Figure 1, when the thickness of the oxide film on the surface of the test piece becomes 2OA,
The void residual rate is about 1o, and the oxide film thickness is IOA.
Then, the void residual rate becomes about 5%. If the Zide residual rate is 10% or less.

実用上問題はないから、酸化膜の厚さを20A以下にす
れば、ボイドによる悪影響の無くなることがわかった。
Since there is no practical problem, it has been found that if the thickness of the oxide film is set to 20A or less, the adverse effects of voids can be eliminated.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

この発明は、上述の知見に基づいてなされたものであっ
て、母材板としての鋼板に対し、所定量の4塩化珪素ガ
スを含有する蒸着用ガスにより、所定温度で蒸着処理を
施して、前記鋼板の表面に珪素を蒸着し、次いで、表面
に珪素が蒸着された鋼板を、無酸化雰囲気中において所
定温度で均熱することによって、蒸着された珪素を前記
鋼板中に拡散させ、かくして、高珪素の鋼板を製造する
方法において。
This invention was made based on the above-mentioned findings, and includes performing a vapor deposition process on a steel plate as a base material plate at a predetermined temperature using a vapor deposition gas containing a predetermined amount of silicon tetrachloride gas. Silicon is vapor-deposited on the surface of the steel plate, and then the steel plate with silicon vapor-deposited on the surface is soaked at a predetermined temperature in a non-oxidizing atmosphere to diffuse the vapor-deposited silicon into the steel plate, thus, In a method of manufacturing high silicon steel plate.

前記蒸着用ガス中の前記4塩化珪素ガスの含有量をmo
lj分率で5〜35壬となし、前記蒸着処理の前記所定
温度を1023〜1200°Cとなし、そして、前記蒸
着処理を施す前に前記鋼板の表面の酸化膜を除去するこ
とに特徴を有するものである。
The content of the silicon tetrachloride gas in the vapor deposition gas is mo
lj fraction is 5 to 35 壬, the predetermined temperature of the vapor deposition treatment is 1023 to 1200 ° C., and the oxide film on the surface of the steel plate is removed before the vapor deposition treatment. It is something that you have.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

この発明において、母材板としての鋼板の成分組成は特
に限定されないが、優れた磁気特性を得るためには、以
下に述べる成分組成を有していることが望ましい。
In this invention, the composition of the steel plate serving as the base material plate is not particularly limited, but in order to obtain excellent magnetic properties, it is desirable that the steel plate has the composition described below.

(1)3〜6.5%5i−f;’e金合金らなる高珪素
鋼板を製造する場合における、母材板としての鋼板の成
分組成: カーざン: 0.01wt、%以下、シリコン:4wt
、%以下。
(1) Component composition of a steel plate as a base material plate in the case of manufacturing a high silicon steel plate made of 3-6.5% 5i-f;'e gold alloy: Curzan: 0.01wt, % or less, silicon :4wt
,%below.

マンガン:2wt、%  以下であって、不可避不純物
はできるだけ少ない方が望ましい。
Manganese: 2wt% or less, and it is desirable that the amount of unavoidable impurities be as small as possible.

[2110〜14%Si −3〜8%、U −Fe  
合金からなる高硅素鋼板を製造する場合における。母材
板としての鋼板の成分組成: カー〆ン: 0.01wt、 %以下、シリーy 7 
: 4 wt、%以下。
[2110-14%Si-3-8%, U-Fe
In the case of manufacturing a high silicon steel plate made of an alloy. Composition of steel plate as base material plate: Carbon: 0.01wt, % or less, Series Y 7
: 4 wt, % or less.

アルミニクム:3〜8wt、%、ニッケル:4wt、%
以下マンガン:2wt、%以下、クロムおよびチタン等
の耐食性を増す元素:各々5wt、1  以下であって
、不可避不純物はできるだけ少ない方が望ましい。
Aluminum: 3-8wt,% Nickel: 4wt,%
Below, manganese: 2 wt, % or less, elements that increase corrosion resistance such as chromium and titanium: 5 wt, 1 or less each, and it is desirable that the amount of unavoidable impurities is as small as possible.

母材板としての鋼板は、切板でも銅帯でもよく、その製
造方法は、鋼片を熱間圧延し次いで冷間圧延する方法で
あっても、溶鋼から直接鋼板を鋳造する方法であっても
よい。また、電気鉄板用として、既に方向性が付与され
た方向性珪素鋼板を使用してもよい。
The steel plate as the base material plate may be a cut plate or a copper strip, and the manufacturing method thereof may be a method of hot rolling a steel billet and then cold rolling, or a method of directly casting the steel plate from molten steel. Good too. Furthermore, a grain-oriented silicon steel sheet that has already been given directionality may be used for electric steel sheets.

なお、蒸着処理時に鋼板の板厚が減少するから。Note that this is because the thickness of the steel plate decreases during the vapor deposition process.

母材板としての鋼板は、上述した減少板厚分を付加した
板厚のものを使用する必要がある。
The steel plate used as the base material plate needs to have a thickness that includes the above-mentioned reduced thickness.

この発明において、蒸着処理前における鋼板表面の酸化
膜の除去手段は、酸洗でも、グラインダ等による機械的
研磨でもよく、その手段は任意に選ぶことができる。酸
洗によって酸化膜を除去するに当シ、母材板としての一
板の珪素含有量が2wt 、 4 未満であって、いわ
ゆる珪素の選択酸化が問題とならない場合には、塩酸系
の酸洗で十分であるが、母材板としての鋼板の珪素含有
量が2wt、係以上の場合には、フッ酸等の強酸による
酸洗が必要である。グラインダ等による機械的研磨によ
って酸化膜を除去する場合には、ナ800〜≠1500
の砥石を使用して研磨することが好ましい。粗すぎる砥
石を使用すると、製品の表面形状が悪化する。
In this invention, the means for removing the oxide film on the surface of the steel plate before the vapor deposition treatment may be pickling or mechanical polishing using a grinder or the like, and the means can be arbitrarily selected. When removing the oxide film by pickling, if the silicon content of the base plate is less than 2wt.4 and so-called selective oxidation of silicon is not a problem, hydrochloric acid pickling is recommended. However, if the silicon content of the steel plate used as the base material plate is 2wt or more, pickling with a strong acid such as hydrofluoric acid is necessary. When removing the oxide film by mechanical polishing using a grinder, etc., the
It is preferable to use a grinding wheel. Using a grindstone that is too rough will result in poor product surface shape.

上述した酸化膜の除去は、蒸着処理の直前に行なうこと
が好ましい。従って、連続ラインで鋼帯を製造する場合
には、酸化膜の除去装置と蒸着炉とを直結することが好
ましく、両者を直結できない場合には、酸化膜が除去さ
れた銅帯を蒸着炉に導くまでの間、銅帯が大気によって
酸化されなめ手段を設ける必要がある。
The above-mentioned removal of the oxide film is preferably performed immediately before the vapor deposition process. Therefore, when manufacturing steel strips on a continuous line, it is preferable to directly connect the oxide film removal equipment and the vapor deposition furnace. If the two cannot be directly connected, the copper strip from which the oxide film has been removed is transferred to the vapor deposition furnace. It is necessary to provide means for licking the copper strip to prevent it from being oxidized by the atmosphere until it is introduced.

なお、酸化膜はこれを完全に除去することが望ましいが
、前述したように酸化膜の厚さが20A以下であれば、
ざイドによる悪影響を実質的に無くすことができる。
Note that it is desirable to completely remove the oxide film, but as mentioned above, if the thickness of the oxide film is 20A or less,
It is possible to substantially eliminate the adverse effects of oxidation.

蒸着用ガス中の4塩化珪素ガスの含有量は、mol分率
で5〜35チの範囲内に限定すべきである。
The content of silicon tetrachloride gas in the deposition gas should be limited within the range of 5 to 35 mol fraction.

即ち、4塩化珪素ガスの含有量が、m01分率で5チ未
満では、蒸着反応が緩慢になって、蒸着処理に長時間を
要する問題が生ずる。一方、4塩化珪素ガスの含有量が
、m01分率で35壬を超えると。
That is, if the content of silicon tetrachloride gas is less than 5 h in m01 fraction, the vapor deposition reaction becomes slow, causing a problem that the vapor deposition process requires a long time. On the other hand, when the content of silicon tetrachloride gas exceeds 35 tsumi in m01 fraction.

珪素の蒸着層が厚くな9過ぎ且つボイドの生成が著しく
、従って、蒸着処理前に酸化膜を除去しても、製品中に
ボイドが残留する問題が生ずる、蒸着処理温度は、10
23〜1200℃の範囲内に限定すべきである。即ち、
鋼板に対する蒸着処理の反応式は、下記の通シである。
The vapor deposition temperature is above 10°C, where the silicon vapor deposition layer is thick and the generation of voids is significant.
It should be limited within the range of 23-1200°C. That is,
The reaction formula for vapor deposition treatment on a steel plate is as follows.

5 Fe +5iC14−+F’e3Si +2 Fe
Cl2上記反応式において、2FeC12は、その沸点
である1023°C以上の温度において、気体状態で鋼
板表面から放散する。従って、蒸着処理温度が1023
°C未満では、2 FeC1kが鋼板の表面から気体状
態で放散されず、鋼板の表面に液体状に付着する結果、
蒸着反応が阻害される問題が生ずる。
5 Fe +5iC14-+F'e3Si +2 Fe
Cl2 In the above reaction formula, 2FeC12 diffuses from the surface of the steel sheet in a gaseous state at a temperature higher than its boiling point of 1023°C. Therefore, the vapor deposition temperature is 1023
At temperatures below °C, 2FeC1k is not dissipated from the surface of the steel plate in a gaseous state, but adheres to the surface of the steel plate in a liquid state.
A problem arises in that the vapor deposition reaction is inhibited.

一方、蒸着処理温度が1200℃を超えると1m板の表
面が半溶融状態になる結果、板厚が不均一になシ且つ鋼
板が変形する問題が生ずる。
On the other hand, if the vapor deposition temperature exceeds 1200° C., the surface of the 1 m plate will be in a semi-molten state, resulting in uneven plate thickness and deformation of the steel plate.

第2図は、この発明の方法を実施するための装置の1例
を示すブロック図である。第2図に示すように、巻戻し
機2および巻取9機30間には、酸洗槽4と洗浄槽5と
加熱炉6と蒸着炉7と均熱炉8とそして冷却室9とがこ
の順序で配置されている。酸洗槽4および洗浄槽5は、
互いに連結されている。洗浄槽5、加熱炉6、蒸着炉7
.均熱炉8および冷却室9の各々の間は、フード10に
よって互いに接続されている。酸洗槽4の入側および洗
浄槽5の出側には、張力制御用ローラ11が設けられて
いる。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of an apparatus for carrying out the method of the present invention. As shown in FIG. 2, between the unwinding machine 2 and the winding machine 30, there are a pickling tank 4, a cleaning tank 5, a heating furnace 6, a vapor deposition furnace 7, a soaking furnace 8, and a cooling chamber 9. They are arranged in this order. The pickling tank 4 and the cleaning tank 5 are
are connected to each other. Cleaning tank 5, heating furnace 6, vapor deposition furnace 7
.. The soaking furnace 8 and the cooling chamber 9 are connected to each other by a hood 10. Tension control rollers 11 are provided on the inlet side of the pickling tank 4 and on the outlet side of the cleaning tank 5.

巻戻し機2から巻取り機3に向う鋼帯1は、酸洗槽4、
洗浄槽5、加熱炉6、蒸着炉7、均熱炉8および冷却室
9を連続的に移動する。酸洗漕4は、フッ酸、塩酸等の
酸洗液によって、鋼帯1の表面の酸化膜を除去する。洗
浄槽5は、鋼帯lの表面に付着した酸洗液を除去する。
The steel strip 1 going from the unwinding machine 2 to the winding machine 3 is passed through a pickling tank 4,
The cleaning tank 5, heating furnace 6, vapor deposition furnace 7, soaking furnace 8, and cooling chamber 9 are continuously moved. The pickling tank 4 removes the oxide film on the surface of the steel strip 1 using a pickling liquid such as hydrofluoric acid or hydrochloric acid. The cleaning tank 5 removes the pickling liquid adhering to the surface of the steel strip l.

加熱炉6は、鋼帯1を蒸着処理温度である1023〜1
200 ’Cの温度に加熱する。蒸着炉7は、鋼帯1の
表面に向けてノズルから所定量の4塩化珪素ガスを含有
する蒸着用ガスを吹き付け、銅帯10表面に珪素を蒸着
する。均熱炉8は、表面に珪素が蒸着された鋼帯1を、
無酸化雰囲気中において例えば1200℃の温度で均熱
し、表面に蒸着された珪素を鋼帯1中に拡散させて浸透
させる。冷却室9は、鋼帯1を所定温度まで強制的に冷
却する。
The heating furnace 6 heats the steel strip 1 at a vapor deposition temperature of 1023 to 1
Heat to a temperature of 200'C. The vapor deposition furnace 7 sprays a predetermined amount of vapor deposition gas containing silicon tetrachloride gas from a nozzle toward the surface of the steel strip 1 to vapor-deposit silicon onto the surface of the copper strip 10 . The soaking furnace 8 is a steel strip 1 on which silicon is vapor-deposited.
It is soaked at a temperature of, for example, 1200° C. in a non-oxidizing atmosphere, and silicon deposited on the surface is diffused and permeated into the steel strip 1. The cooling chamber 9 forcibly cools the steel strip 1 to a predetermined temperature.

第3図は、この発明の方法を実施するだめの装置の他の
例を示すブロック図である。第3図に示すように、巻戻
し機2および巻取り機3の間には、ロール式のグライン
ダ12が設けられている研磨室13、洗浄槽14、乾燥
炉15、加熱炉6、蒸着炉7、均熱炉8および冷却室9
が、この順序で配置されている。研磨室13、洗浄槽1
4および乾燥炉15は互いに連結されており、乾燥炉]
5、加熱炉6、蒸着炉7、均熱炉8および冷却室9の各
々の間は、フードlOによって互いに接続されている。
FIG. 3 is a block diagram showing another example of an apparatus for carrying out the method of the present invention. As shown in FIG. 3, between the unwinding machine 2 and the winding machine 3, there is a polishing chamber 13 provided with a roll-type grinder 12, a cleaning tank 14, a drying furnace 15, a heating furnace 6, and a vapor deposition furnace. 7. Soaking furnace 8 and cooling room 9
are arranged in this order. Polishing chamber 13, cleaning tank 1
4 and the drying oven 15 are connected to each other, and the drying oven]
5. The heating furnace 6, the deposition furnace 7, the soaking furnace 8, and the cooling chamber 9 are connected to each other by a hood 1O.

洗浄槽14の出口には、鋼帯1の両面に向けてノクーノ
用のガスを噴射するだめのノズル16が設けられている
。乾燥炉15内には、鋼帯1の両面に向けて、N2 、
 Ar、 He 等の不活性ガス、または、前記不活性
ガス中にH2,CH4,Co等の還元ガスが微量混合さ
れている混合ガスからなる乾燥用ガスを噴射するための
ノズル17が設けられている。
At the outlet of the cleaning tank 14, a nozzle 16 is provided for injecting a cleaning gas onto both sides of the steel strip 1. Inside the drying oven 15, N2,
A nozzle 17 is provided for injecting a drying gas consisting of an inert gas such as Ar or He, or a mixed gas in which a trace amount of a reducing gas such as H2, CH4, Co, etc. is mixed in the inert gas. There is.

巻戻し機2から巻取9機3に向う鋼帯1は、研磨室13
、洗浄槽14、乾燥炉15、加熱炉6、蒸着炉7、均熱
炉8および冷却室9を連続的に移動する。研磨室13は
、グラインダ12によって。
The steel strip 1 going from the unwinding machine 2 to the winding machine 3 is transported to a polishing chamber 13.
, the cleaning tank 14, the drying furnace 15, the heating furnace 6, the vapor deposition furnace 7, the soaking furnace 8, and the cooling chamber 9. The polishing chamber 13 is equipped with a grinder 12.

鋼帯1の表面を研磨し、表面の酸化膜を除去する。The surface of the steel strip 1 is polished to remove the oxide film on the surface.

洗浄槽14は、脱気された洗浄液によって鋼帯1の表面
を洗浄する。乾燥炉15は、ノズル17から噴射される
100〜200°Cの温度の乾燥用ガスによって、鋼帯
1の表面を乾燥する。加熱炉6、蒸着炉7、均熱炉8お
よび冷却室9は前述した通りである。
The cleaning tank 14 cleans the surface of the steel strip 1 with the deaerated cleaning liquid. The drying oven 15 dries the surface of the steel strip 1 with drying gas at a temperature of 100 to 200° C. injected from a nozzle 17 . The heating furnace 6, vapor deposition furnace 7, soaking furnace 8, and cooling chamber 9 are as described above.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

実施例1 母材板として、珪素をQ、8Wt、% 含有する、板厚
0.35E’!!、板幡90Ojl&−の鋼帯Aと、珪
素を3、Qwt、% 含有する、同じぐ板厚0.35 
u、板幅900ElO鋼帯Bとを使用した。鋼帯Aを、
第2図に示す装置を使用し、酸洗槽4において塩酸酸洗
して酸化膜を除去した後、下記の条件で、蒸着処理と拡
散処理とからなる滲珪処理を施し、本発明の併試体通l
 k LS製した。鋼帯Bを、同じく酸洗槽4において
フン酸酸洗し、酸化膜を除去した後、同じ条件で滲珪処
理を施し、本発明の供試体A2を調製した。鋼帯Bを、
第3図に示す装置を使用し、研磨室13においてグライ
ンダ12によυ酸化膜を除去した後、同じ条件で滲珪処
理を施し、本発明の供試体ノK 3を調製した。
Example 1 The base material plate contained Q, 8Wt% silicon, and had a thickness of 0.35E'! ! , Itabata 90Ojl&- steel strip A and the same plate thickness 0.35 containing 3,Qwt,% silicon.
u, ElO steel strip B having a plate width of 900 was used. steel strip A,
After removing the oxide film by pickling with hydrochloric acid in the pickling tank 4 using the apparatus shown in FIG. Sample information
Made by kLS. Steel strip B was pickled with hydrochloric acid in the same pickling tank 4 to remove the oxide film, and then subjected to silicon leaching treatment under the same conditions to prepare specimen A2 of the present invention. steel strip B,
Using the apparatus shown in FIG. 3, the υ oxide film was removed by a grinder 12 in a polishing chamber 13, and then a silicon etchant treatment was performed under the same conditions to prepare a specimen K3 of the present invention.

比較のために、鋼帯AおよびBを、酸化膜の除去を行な
わずに、同じ条件で滲珪処理を施し、比較用供試体厘1
および遥2を調製した。
For comparison, steel strips A and B were subjected to silicon exfoliation treatment under the same conditions without removing the oxide film.
and Haruka 2 were prepared.

(1)加熱炉6における加熱温度:1150℃(21蒸
着炉7における蒸着用ガス: 5iC114: mo71!分率で154Ar:m01
分室で85% (3)均熱炉8における拡散温度:1200℃(4)均
熱炉8における拡散時間=20分上述の条件で滲珪処理
が施された本発明の供試体A1〜3および比較用供試体
A1〜2の珪素含有量は、5.5wt、係である。
(1) Heating temperature in heating furnace 6: 1150°C (21 Deposition gas in deposition furnace 7: 5iC114: mo71! fraction: 154 Ar: m01
85% in the separate chamber (3) Diffusion temperature in the soaking furnace 8: 1200°C (4) Diffusion time in the soaking furnace 8 = 20 minutes The silicon content of comparative specimens A1 and A2 was 5.5 wt.

第2表に、本発明の供試体ノぢ1〜3および比較用供試
体屋1〜2の、滲珪処理前における表面粗さおよび酸化
膜の厚さ、ならびに、滲珪処理後における界面粗さ、ボ
イド残留率、表面放射率および最大透磁率を示す。
Table 2 shows the surface roughness and oxide film thickness of specimens Nos. 1 to 3 of the present invention and comparative specimens Nos. 1 and 2 before the silicon exfoliation treatment, and the interface roughness after the exfoliation treatment. , void residual rate, surface emissivity and maximum permeability.

第2表から明らかなように、本発明の供試体屋1〜3の
ボイド残留率は5または7%であって著しく低く、且つ
、表面放射率および最大透磁率は極めて優れていた。こ
れに対して、比較用供試体A1および2の残留ビイド率
は75または85幅であって高く、且つ、表面放射率お
よび最大透磁率も劣っていた。
As is clear from Table 2, the void residual rates of specimens 1 to 3 of the present invention were extremely low at 5 or 7%, and the surface emissivity and maximum magnetic permeability were extremely excellent. On the other hand, the comparative specimens A1 and 2 had a high residual beid ratio of 75 or 85, and were also inferior in surface emissivity and maximum magnetic permeability.

第4図は、本発明の供試体扁2の断面の金属組織を示す
顕微鏡写真である。第4図から明らかなように、銅帯両
面の蒸着層中には、はとんどボイドが認められない。
FIG. 4 is a micrograph showing the metallographic structure of a cross section of the flat specimen 2 of the present invention. As is clear from FIG. 4, almost no voids are observed in the deposited layers on both sides of the copper strip.

実施例2 母材板として、前述した鋼帯Bを使用し、第2図に示す
装置を使用し、酸洗槽4においてフン酸酸洗し、酸化膜
を除去した後、蒸着炉7における蒸着時間を変えて滲珪
処理を施し、3.5〜8.0wt、%の範囲内で珪素の
含有量が異なる数種類の本発明の供試体を調製した。比
較のために、酸化膜を除去しないほかは上記と同じ条件
で滲珪処理を施した数種類の比較用供試体を調製した。
Example 2 The above-mentioned steel strip B was used as the base material plate, and after pickling with hydrochloric acid in the pickling tank 4 to remove the oxide film, using the apparatus shown in FIG. Several types of specimens of the present invention were prepared by carrying out the silicon leaching treatment at different times and having different silicon contents within the range of 3.5 to 8.0 wt.%. For comparison, several types of comparative test specimens were prepared under the same conditions as above except that the oxide film was not removed.

上述のようにして調製した本発明の供試体および比較用
供試1体の最大透磁率を測定した。繁5図は、その測定
結果を示すグラフである。第5図において、○印は本発
明の供試体を示し、X印は比較用供試体を示す。第5図
から明らかなように、本発明の供試体の最大透磁率は、
比較用供試体の最大透磁率に比較して著しく優れていた
The maximum magnetic permeability of the specimen of the present invention and one comparative specimen prepared as described above was measured. Figure 5 is a graph showing the measurement results. In FIG. 5, marks ◯ indicate specimens of the present invention, and marks X indicate specimens for comparison. As is clear from FIG. 5, the maximum magnetic permeability of the specimen of the present invention is
It was significantly superior to the maximum permeability of the comparison specimen.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述したように、この発明の方法によれば、蒸着処
理時に蒸着層中に生じたボイドは、拡散処理によって消
滅し、製品中に残留することがなく、且つ、鋼板表面に
5i02が生成しない。従って、品質、磁気特性および
表面性状の優れた電気鉄板として使用される高硅素鋼板
を製造することができる。更に、蒸着用ガス中の4塩化
珪素ガスの含有量はmol分率で5〜35循であるから
短時間に蒸着処理を行なうことができ、且つ、蒸着処理
温度は】023〜1200℃であるから、板厚の不均一
や鋼板の変形が生ずることなく蒸着処理を効率的に行な
うことができる。このように、この発明の方法によれば
、幾多の工業上有用な効果がもたらされる。
As detailed above, according to the method of the present invention, voids generated in the vapor deposited layer during the vapor deposition process are eliminated by the diffusion process and do not remain in the product, and 5i02 is generated on the surface of the steel sheet. do not. Therefore, it is possible to produce a high-silicon steel sheet that is used as an electrical steel sheet and has excellent quality, magnetic properties, and surface properties. Furthermore, since the content of silicon tetrachloride gas in the vapor deposition gas is 5 to 35 times in molar fraction, the vapor deposition process can be carried out in a short time, and the vapor deposition temperature is 023 to 1200°C. Therefore, the vapor deposition process can be carried out efficiently without causing non-uniformity in plate thickness or deformation of the steel plate. As described above, the method of the present invention brings about a number of industrially useful effects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は鋼板の酸化膜の厚さとボイド残留率との関係を
示すグラフ、第2図はこの発明の方法を実施するための
装置の一例を示すブロック図、第3図はこの発明の方法
を実施するための装置の他の例を示すブロック図、第4
図はこの発明の方法で製造された高珪素鋼板の断面の金
践組織を示す顕微鏡写真、第5図は本発明の供試体およ
び比較用供試体の最大透磁率を示すグラフ、第6図は蒸
着処理直後の従来の鋼板の断面の金属組織を示す顕微鏡
写真、第7図は拡散処理後の鋼板の断面の金属組織を示
す顕微鏡写真、第8図は蒸着処理直後の鋼板の断面の鉄
、珪素および酸素の濃度分布を示すグラフである。図面
において、 1・・・鋼帯      2・・・巻戻し機3・・・巻
取り機    4・・・酸洗槽5・・・洗浄41g  
    6・・・加熱炉7・・・蒸着炉     8・
・・均熱炉9・・・冷却室     lO・・・フード
11・・・張力制御用ローラ 12・・・グラインダ  13・・・研磨室14・・・
洗浄槽    15・・・乾燥炉16.17・・・ノズ
ル。
Fig. 1 is a graph showing the relationship between the thickness of the oxide film of a steel plate and the void residual rate, Fig. 2 is a block diagram showing an example of an apparatus for carrying out the method of the present invention, and Fig. 3 is the method of the present invention. Block diagram illustrating another example of an apparatus for implementing
The figure is a micrograph showing the metal structure of a cross section of a high-silicon steel plate manufactured by the method of the present invention, Figure 5 is a graph showing the maximum magnetic permeability of the specimen of the present invention and the comparative specimen, and Figure 6 is A micrograph showing the metallographic structure of a cross section of a conventional steel plate immediately after vapor deposition treatment, FIG. It is a graph showing the concentration distribution of silicon and oxygen. In the drawings, 1... Steel strip 2... Unwinding machine 3... Winding machine 4... Pickling tank 5... Washing 41g
6... Heating furnace 7... Vapor deposition furnace 8.
... Soaking furnace 9 ... Cooling chamber lO ... Hood 11 ... Tension control roller 12 ... Grinder 13 ... Polishing chamber 14 ...
Cleaning tank 15...Drying oven 16.17...Nozzle.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)母材板としての鋼板に対し、所定量の4塩化珪素
ガスを含有する蒸着用ガスにより、所定温度で化学気相
蒸着処理を施して、前記鋼板の表面に珪素を蒸着し、次
いで、表面に珪素が蒸着された鋼板を、無酸化雰囲気中
において所定温度で均熱することによつて、蒸着された
珪素を前記鋼板中に拡散させ、かくして、高珪素の鋼板
を製造する方法において、 前記蒸着用ガス中の前記4塩化珪素ガスの含有量をmo
l分率で5〜35%となし、前記化学気相蒸着処理の前
記所定温度を1023〜1200℃となし、そして、前
記化学気相蒸着処理を施す前に前記鋼板の表面の酸化膜
を除去することを特徴とする高珪素の鋼板の製造方法。
(1) A steel plate serving as a base material plate is subjected to chemical vapor deposition treatment at a predetermined temperature using a vapor deposition gas containing a predetermined amount of silicon tetrachloride gas to deposit silicon on the surface of the steel plate, and then , a method for producing a high-silicon steel plate, in which a steel plate on which silicon is vapor-deposited is soaked at a predetermined temperature in a non-oxidizing atmosphere, thereby diffusing the vapor-deposited silicon into the steel plate. , the content of the silicon tetrachloride gas in the vapor deposition gas is
l fraction is 5 to 35%, the predetermined temperature of the chemical vapor deposition treatment is 1023 to 1200 ° C., and the oxide film on the surface of the steel plate is removed before the chemical vapor deposition treatment. A method for producing a high-silicon steel plate.
(2)前記鋼板の表面の前記酸化膜の厚さが20Å以下
になるように前記酸化膜を除去することを特徴とする、
特許請求の範囲第(1)項に記載の鋼板の製造方法。
(2) removing the oxide film on the surface of the steel plate so that the thickness of the oxide film is 20 Å or less;
A method for manufacturing a steel plate according to claim (1).
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