JPH0430458B2 - - Google Patents
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- JPH0430458B2 JPH0430458B2 JP16805486A JP16805486A JPH0430458B2 JP H0430458 B2 JPH0430458 B2 JP H0430458B2 JP 16805486 A JP16805486 A JP 16805486A JP 16805486 A JP16805486 A JP 16805486A JP H0430458 B2 JPH0430458 B2 JP H0430458B2
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Landscapes
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、磁気特性に優れた高ケイ素鋼板の
製造方法に関するものである。
製造方法に関するものである。
変圧器や発電機等の回転機の鉄心として用いら
れている電磁鉄板のほとんどは、高ケイ素鋼板か
らなつている。この種の高ケイ素鋼板は、ケイ素
含有量が増すにつれて鉄損が低くなり、ケイ素含
有量が6.5wt％付近では、磁歪が０となり最大透
磁率もピークになるなど、最も優れた磁気特性を
示すことが知られている。
れている電磁鉄板のほとんどは、高ケイ素鋼板か
らなつている。この種の高ケイ素鋼板は、ケイ素
含有量が増すにつれて鉄損が低くなり、ケイ素含
有量が6.5wt％付近では、磁歪が０となり最大透
磁率もピークになるなど、最も優れた磁気特性を
示すことが知られている。
このような高ケイ素鋼板の製造方法の１つとし
て、滲珪法が知られている。この方法は、普通鋼
板または4wt％以下のケイ素を含有する低ケイ素
鋼板に対して、SiCl4を含有する無酸化ガス雰囲
気中で、蒸着処理を施して、鋼板の表面にケイ素
を蒸着させ、次いで、SiCl4を含有しない無酸化
ガス雰囲気中で、鋼板に対して拡散処理を施し
て、蒸着させたケイ素を鋼板中に拡散させ、かく
して、ケイ素を均質に含有させた高ケイ素鋼板を
得るものである。
て、滲珪法が知られている。この方法は、普通鋼
板または4wt％以下のケイ素を含有する低ケイ素
鋼板に対して、SiCl4を含有する無酸化ガス雰囲
気中で、蒸着処理を施して、鋼板の表面にケイ素
を蒸着させ、次いで、SiCl4を含有しない無酸化
ガス雰囲気中で、鋼板に対して拡散処理を施し
て、蒸着させたケイ素を鋼板中に拡散させ、かく
して、ケイ素を均質に含有させた高ケイ素鋼板を
得るものである。
しかしながら、このような従来の滲珪法によつ
て得られた高ケイ素鋼板は、組織の結晶粒度が必
ずしも大きくないので、磁気特性が良くない。そ
のため、拡散処理後に高ケイ素鋼板に真空焼鈍等
の後処理を施して、結晶粒度を改善する必要があ
つた。
て得られた高ケイ素鋼板は、組織の結晶粒度が必
ずしも大きくないので、磁気特性が良くない。そ
のため、拡散処理後に高ケイ素鋼板に真空焼鈍等
の後処理を施して、結晶粒度を改善する必要があ
つた。
この発明の目的は、上述の現状に鑑み、ケイ素
を蒸着させた鋼板の拡散処理時に、ケイ素を拡散
させると同時に組織の結晶粒の成長を促進させ
て、結晶粒を容易に所望の大きい粒度にさせた、
磁気特性の良好な高ケイ素鋼板を得ることができ
る、製造方法を提供することにある。
を蒸着させた鋼板の拡散処理時に、ケイ素を拡散
させると同時に組織の結晶粒の成長を促進させ
て、結晶粒を容易に所望の大きい粒度にさせた、
磁気特性の良好な高ケイ素鋼板を得ることができ
る、製造方法を提供することにある。
この発明の方法は、鋼板に対して蒸着処理を施
すことにより、前記鋼板の表面にケイ素を蒸着さ
せ、次いで、常圧より低い圧力の無酸化ガス雰囲
気中で、前記鋼板に対して拡散処理を施すことに
より、前記蒸着させたケイ素を前記鋼板中に拡散
させることに特徴を有するものである。
すことにより、前記鋼板の表面にケイ素を蒸着さ
せ、次いで、常圧より低い圧力の無酸化ガス雰囲
気中で、前記鋼板に対して拡散処理を施すことに
より、前記蒸着させたケイ素を前記鋼板中に拡散
させることに特徴を有するものである。
以下、この発明の製造方法について詳述する。
この発明において用いられる鋼板の成分組成は
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。
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。
(1) ケイ素含有量が３〜6.5wt％の高ケイ素鋼板
を製造する場合； 炭素：0.01wt％以下、ケイ素：4wt％以下、
マンガン：2wt％以下。不可避不純物はできる
だけ少ない方が望ましい。
を製造する場合； 炭素：0.01wt％以下、ケイ素：4wt％以下、
マンガン：2wt％以下。不可避不純物はできる
だけ少ない方が望ましい。
(2) センダスト合金高ケイ素鋼板を製造する場
合； 炭素：0.01wt％以下、ケイ素：4wt％以下、
アルミニウム：３〜8wt％、ニツケル：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：5wt％以下。不可
避不純物はできるだけ少ない方が望ましい。
合； 炭素：0.01wt％以下、ケイ素：4wt％以下、
アルミニウム：３〜8wt％、ニツケル：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：5wt％以下。不可
避不純物はできるだけ少ない方が望ましい。
鋼板は、切板状鋼板でも帯板状鋼板（鋼帯）で
もよく、また、鋼片の熱間圧延―冷間圧延によつ
て得られたものでも、溶鋼の直接鋳造・急冷凝固
法によつて得られたものでもよい。ケイ素の蒸着
をCVD法により行なうときには、蒸着時に鋼板
の板厚が減少するから、製品板厚に対し減少板厚
分を付加した板厚のものを用いる必要がある。
もよく、また、鋼片の熱間圧延―冷間圧延によつ
て得られたものでも、溶鋼の直接鋳造・急冷凝固
法によつて得られたものでもよい。ケイ素の蒸着
をCVD法により行なうときには、蒸着時に鋼板
の板厚が減少するから、製品板厚に対し減少板厚
分を付加した板厚のものを用いる必要がある。
この発明は、このような鋼板に対して、ケイ素
を蒸着させたのち拡散処理する際に、常圧より低
い圧力の無酸化ガス雰囲気中で拡散処理を行な
い、これによつて鋼板中にケイ素を拡散させると
同時に組織の結晶粒の成長を促進させて、結晶粒
を所望の大きい粒度に成長させた高ケイ素鋼板を
得るものである。
を蒸着させたのち拡散処理する際に、常圧より低
い圧力の無酸化ガス雰囲気中で拡散処理を行な
い、これによつて鋼板中にケイ素を拡散させると
同時に組織の結晶粒の成長を促進させて、結晶粒
を所望の大きい粒度に成長させた高ケイ素鋼板を
得るものである。
第１図は、この発明の製造方法の１実施態様を
示す説明図であ。第１図において、１は加熱炉、
２はCVD炉、３は拡散炉、４は冷却帯、５およ
び６はそれぞれ拡散炉３の入側および出側の雰囲
気分離室、Ｓは連続的に搬送される帯板状鋼板
（鋼帯）である。
示す説明図であ。第１図において、１は加熱炉、
２はCVD炉、３は拡散炉、４は冷却帯、５およ
び６はそれぞれ拡散炉３の入側および出側の雰囲
気分離室、Ｓは連続的に搬送される帯板状鋼板
（鋼帯）である。
鋼板Ｓは、加熱炉１に導かれ、そこで1023〜
1200℃近辺の温度まで無酸化加熱されたのち、
CVD炉２に導かれ、そこでmol分率でSiCl4を５
〜35％含んだ無酸化ガス雰囲気中で、1023〜1200
℃の温度でCVD法（化学的気相蒸着法）により、
その表面にケイ素の蒸着が行なわれる。次いで、
鋼板Ｓは、雰囲気分離室５を通つて拡散炉３に導
かれ、そこでSiCl4を含まない無酸化ガス雰囲気
中で、1200〜1400℃の温度で均熱され、鋼板Ｓの
表面に蒸着したケイ素を鋼板Ｓ中へ拡散する拡散
処理が行なわれる。
1200℃近辺の温度まで無酸化加熱されたのち、
CVD炉２に導かれ、そこでmol分率でSiCl4を５
〜35％含んだ無酸化ガス雰囲気中で、1023〜1200
℃の温度でCVD法（化学的気相蒸着法）により、
その表面にケイ素の蒸着が行なわれる。次いで、
鋼板Ｓは、雰囲気分離室５を通つて拡散炉３に導
かれ、そこでSiCl4を含まない無酸化ガス雰囲気
中で、1200〜1400℃の温度で均熱され、鋼板Ｓの
表面に蒸着したケイ素を鋼板Ｓ中へ拡散する拡散
処理が行なわれる。
ここで、拡散炉３は、無酸化ガス雰囲気の圧力
が常圧より低くなるように、雰囲気制御が行なわ
れている。拡散炉３の入側および出側の雰囲気分
離室５および６は、拡散炉３の雰囲気と外部の雰
囲気とを分離するための手段、例えばラビランス
やシールロール等を備えている。拡散炉３の雰囲
気を特に低圧にする場合合には、入側および出側
の雰囲気分離室５および６は多段に設けることが
できる。拡散炉３の雰囲気ガスとしては、Ar，
N2，He等の不活性ガスやH2，CH4等の還元性ガ
スが用いられる。拡散処理時に、鋼板Ｓの表面に
酸化膜を形成させず、また不純物を取除くという
観点からは、H2の使用が有効である。
が常圧より低くなるように、雰囲気制御が行なわ
れている。拡散炉３の入側および出側の雰囲気分
離室５および６は、拡散炉３の雰囲気と外部の雰
囲気とを分離するための手段、例えばラビランス
やシールロール等を備えている。拡散炉３の雰囲
気を特に低圧にする場合合には、入側および出側
の雰囲気分離室５および６は多段に設けることが
できる。拡散炉３の雰囲気ガスとしては、Ar，
N2，He等の不活性ガスやH2，CH4等の還元性ガ
スが用いられる。拡散処理時に、鋼板Ｓの表面に
酸化膜を形成させず、また不純物を取除くという
観点からは、H2の使用が有効である。
一般に、ケイ素を蒸着した鋼板は、ケイ素の拡
散処理時のガス雰囲気の条件の違いによつて、拡
散処理時に組織の結晶粒の成長が著しく異なるこ
とが知られていたが、ガス雰囲気の圧力による影
響については明らかでなかつた。本発明者等の研
究によれば、CVD法によりケイ素を蒸着した鋼
板に対して、Arを用いた無酸化ガス雰囲気の圧
力を変えて拡散処理を施した場合、結晶粒の平均
粒径は、常圧のとき0.4〜0.5mm、10-1Torr程度の
低真空のとき0.7〜0.8mm、10-3Torr程度の高真空
のとき１mmより大になることがわかつた。これ
は、拡散処理時の雰囲気が低圧になるにつれて、
結晶粒の成長に必要な駆動力たる、鋼板表面での
界面エネルギーが減少することが原因であると考
えられる。高真空の雰囲気においては、界面エネ
ルギーの減少が著しいために、３次再結晶と呼ば
れる結晶粒の異常成長が生じ、平均粒径が１mmを
超える大きな結晶粒になるのであると推定され
る。従つて、ケイ素を蒸着した鋼板Ｓに対する拡
散処理時に、拡散炉３の無酸化ガス雰囲気の圧力
を常圧より低い適宜の圧力に制御することによつ
て、組織の結晶粒を容易に所望の大きい粒度に成
長させることができる。
散処理時のガス雰囲気の条件の違いによつて、拡
散処理時に組織の結晶粒の成長が著しく異なるこ
とが知られていたが、ガス雰囲気の圧力による影
響については明らかでなかつた。本発明者等の研
究によれば、CVD法によりケイ素を蒸着した鋼
板に対して、Arを用いた無酸化ガス雰囲気の圧
力を変えて拡散処理を施した場合、結晶粒の平均
粒径は、常圧のとき0.4〜0.5mm、10-1Torr程度の
低真空のとき0.7〜0.8mm、10-3Torr程度の高真空
のとき１mmより大になることがわかつた。これ
は、拡散処理時の雰囲気が低圧になるにつれて、
結晶粒の成長に必要な駆動力たる、鋼板表面での
界面エネルギーが減少することが原因であると考
えられる。高真空の雰囲気においては、界面エネ
ルギーの減少が著しいために、３次再結晶と呼ば
れる結晶粒の異常成長が生じ、平均粒径が１mmを
超える大きな結晶粒になるのであると推定され
る。従つて、ケイ素を蒸着した鋼板Ｓに対する拡
散処理時に、拡散炉３の無酸化ガス雰囲気の圧力
を常圧より低い適宜の圧力に制御することによつ
て、組織の結晶粒を容易に所望の大きい粒度に成
長させることができる。
ケイ素を蒸着した鋼板Ｓは、無酸化ガス雰囲気
の圧力が常圧より低い圧力に制御された拡散炉３
での拡散処理によつて、ケイ素の拡散と同時に組
織の結晶粒の成長が促進して行なわれ、組織の結
晶粒を所望の大きな粒度に成長させた高ケイ素鋼
板となる。次いで、鋼板Ｓは、雰囲気分離室６を
通つて冷却帯４に導かれ、そこで冷却されたの
ち、巻取られる。
の圧力が常圧より低い圧力に制御された拡散炉３
での拡散処理によつて、ケイ素の拡散と同時に組
織の結晶粒の成長が促進して行なわれ、組織の結
晶粒を所望の大きな粒度に成長させた高ケイ素鋼
板となる。次いで、鋼板Ｓは、雰囲気分離室６を
通つて冷却帯４に導かれ、そこで冷却されたの
ち、巻取られる。
以上の実施態様では、帯板状の鋼板Ｓに対し
て、連続したCVD炉２および拡散炉３で蒸着処
理および拡散処理を連続的に行なつたが、切板状
の鋼板の場合には、１つの炉の雰囲気等を切換え
ることによつて、蒸着処理および拡散処理を連続
的に行なうこともできる。また、鋼板に対するケ
イ素の蒸着もCVD法に限らず、PVD法（物理的
気相蒸着法）等を用いることもできる。
て、連続したCVD炉２および拡散炉３で蒸着処
理および拡散処理を連続的に行なつたが、切板状
の鋼板の場合には、１つの炉の雰囲気等を切換え
ることによつて、蒸着処理および拡散処理を連続
的に行なうこともできる。また、鋼板に対するケ
イ素の蒸着もCVD法に限らず、PVD法（物理的
気相蒸着法）等を用いることもできる。
小型のCVD炉―拡散炉を用い、0.35mm厚の3wt
％ケイ素鋼板に対して、モル分率20％のSiCl4を
含有するAr―SiCl4混合ガスの無酸化ガス雰囲気
中で、CVD法によりケイ素の蒸着処理を行ない、
次いで、SiCl4を含まないArの無酸化ガス雰囲気
の圧力を、常圧、低真空（10-1Torr）および高
真空（10-3Torr）に変えた条件下で、1200℃、
１時間の拡散処理を行なつて、高ケイ素鋼板を製
造した。そして、高ケイ素鋼板の組織の平均結晶
粒径、鉄損Ｗおよび最大透磁率μmを調べた。そ
の結果を、第２〜４図に示す。
％ケイ素鋼板に対して、モル分率20％のSiCl4を
含有するAr―SiCl4混合ガスの無酸化ガス雰囲気
中で、CVD法によりケイ素の蒸着処理を行ない、
次いで、SiCl4を含まないArの無酸化ガス雰囲気
の圧力を、常圧、低真空（10-1Torr）および高
真空（10-3Torr）に変えた条件下で、1200℃、
１時間の拡散処理を行なつて、高ケイ素鋼板を製
造した。そして、高ケイ素鋼板の組織の平均結晶
粒径、鉄損Ｗおよび最大透磁率μmを調べた。そ
の結果を、第２〜４図に示す。
第２図は、拡散処理時の雰囲気の圧力の違いに
よる、高ケイ素鋼板の拡散時間と平均結晶粒径と
の関係を示したグラフである。第２図に示される
ように、拡散処理時の雰囲気の圧力がこの発明の
範囲外の常圧である従来例では、鋼板組織の結晶
が拡散処理時に余り成長せず、平均結晶粒径は60
分の拡散処理で0.5mm未満で、ほぼ飽和に達して
いる。これに対し、拡散処理時の雰囲気の圧力が
この発明の範囲内の低真空である本発明１では、
鋼板表面での界面エネルギーが減少するために、
鋼板組織の結晶が拡散処理時に大きく成長し、平
均結晶粒径は20分の拡散処理で既に0.5mmを上廻
り、60分の拡散処理では0.7mmに達している。更
に、拡散処理時の雰囲気の圧力がより低くなつた
高真空である本発明２では、鋼板表面での界面エ
ネルギーが著しく減少するために、平均結晶粒径
は20分の拡散処理で１mmを上廻り、60分の拡散処
理では1.3mmにも達している。
よる、高ケイ素鋼板の拡散時間と平均結晶粒径と
の関係を示したグラフである。第２図に示される
ように、拡散処理時の雰囲気の圧力がこの発明の
範囲外の常圧である従来例では、鋼板組織の結晶
が拡散処理時に余り成長せず、平均結晶粒径は60
分の拡散処理で0.5mm未満で、ほぼ飽和に達して
いる。これに対し、拡散処理時の雰囲気の圧力が
この発明の範囲内の低真空である本発明１では、
鋼板表面での界面エネルギーが減少するために、
鋼板組織の結晶が拡散処理時に大きく成長し、平
均結晶粒径は20分の拡散処理で既に0.5mmを上廻
り、60分の拡散処理では0.7mmに達している。更
に、拡散処理時の雰囲気の圧力がより低くなつた
高真空である本発明２では、鋼板表面での界面エ
ネルギーが著しく減少するために、平均結晶粒径
は20分の拡散処理で１mmを上廻り、60分の拡散処
理では1.3mmにも達している。
第３図は、拡散処理時の雰囲気の圧力の違いに
よる、高ケイ素鋼板のケイ素含有量と鉄損Ｗとの
関係を示したグラフ、第４図は、同様に、高ケイ
素鋼板のケイ素含有量と最大透磁率μmとの関係
を示したグラフである。第３〜４図に示されるよ
うに、拡散処理時の雰囲気の圧力が高真空である
本発明２では、平均結晶粒径が１mmを上廻つてい
るために、ケイ素の含有量により変動はあるもの
の、鉄損Ｗおよび最大透磁率μmが最も優れてい
る。拡散処理時の雰囲気の圧力が低真空である本
発明１は、本発明２に続いて優れており、拡散処
理時の雰囲気の圧力が常圧である従来例が、本発
明２に続いている。
よる、高ケイ素鋼板のケイ素含有量と鉄損Ｗとの
関係を示したグラフ、第４図は、同様に、高ケイ
素鋼板のケイ素含有量と最大透磁率μmとの関係
を示したグラフである。第３〜４図に示されるよ
うに、拡散処理時の雰囲気の圧力が高真空である
本発明２では、平均結晶粒径が１mmを上廻つてい
るために、ケイ素の含有量により変動はあるもの
の、鉄損Ｗおよび最大透磁率μmが最も優れてい
る。拡散処理時の雰囲気の圧力が低真空である本
発明１は、本発明２に続いて優れており、拡散処
理時の雰囲気の圧力が常圧である従来例が、本発
明２に続いている。
この発明によれば、組織の結晶粒を容易に所望
の大きい粒度にさせた、磁気特性の良好な高ケイ
素鋼板を製造することができる。
の大きい粒度にさせた、磁気特性の良好な高ケイ
素鋼板を製造することができる。
第１図は、この発明の製造方法の１実施態様を
示す説明図、第２図は、高ケイ素鋼板の拡散時間
と平均結晶粒径との関係を示すグラフ、第３図
は、高ケイ素鋼板のケイ素含有量と鉄損Ｗとの関
係を示すグラフ、第４図は、高ケイ素鋼板のケイ
素含有量と最大透磁率との関係を示すグラフであ
る。 図面において、１…加熱炉、２…CVD炉、３
…拡散炉、４…冷却帯、５，６…雰囲気分離室、
Ｓ…鋼板。
示す説明図、第２図は、高ケイ素鋼板の拡散時間
と平均結晶粒径との関係を示すグラフ、第３図
は、高ケイ素鋼板のケイ素含有量と鉄損Ｗとの関
係を示すグラフ、第４図は、高ケイ素鋼板のケイ
素含有量と最大透磁率との関係を示すグラフであ
る。 図面において、１…加熱炉、２…CVD炉、３
…拡散炉、４…冷却帯、５，６…雰囲気分離室、
Ｓ…鋼板。
Claims (1)
- １ 鋼板に対して蒸着処理を施すことにより、前
記鋼板の表面にケイ素を蒸着させ、次いで、常圧
より低い圧力の無酸化ガス雰囲気中で、前記鋼板
に対して拡散処理を施すことにより、前記蒸着さ
せたケイ素を前記鋼板中に拡散させることを特徴
とする、処理鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16805486A JPS6326323A (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 処理鋼板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16805486A JPS6326323A (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 処理鋼板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6326323A JPS6326323A (ja) | 1988-02-03 |
| JPH0430458B2 true JPH0430458B2 (ja) | 1992-05-21 |
Family
ID=15860975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16805486A Granted JPS6326323A (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 処理鋼板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6326323A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6448175B2 (ja) * | 2013-04-22 | 2019-01-09 | オムロン株式会社 | 磁性部品、および当該磁性部品を備えた電子部品 |
-
1986
- 1986-07-18 JP JP16805486A patent/JPS6326323A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6326323A (ja) | 1988-02-03 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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