JPH076024B2 - 処理鋼板の製造方法 - Google Patents
処理鋼板の製造方法Info
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- JPH076024B2 JPH076024B2 JP16805586A JP16805586A JPH076024B2 JP H076024 B2 JPH076024 B2 JP H076024B2 JP 16805586 A JP16805586 A JP 16805586A JP 16805586 A JP16805586 A JP 16805586A JP H076024 B2 JPH076024 B2 JP H076024B2
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、切断等の加工性に富んだ高ケイ素鋼板の製
造方法に関するものである。
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っている。
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。
電磁鉄板のほとんどは、高ケイ素鋼板からなっている。
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。
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、ケイ素の蒸着処理に続く拡散処理時
に、組織の結晶粒が成長して粒度が大きくなつているた
めに、加工性が悪く粒界破断を生じ易いので、これに行
なう加工の程度が大きい場合には、加工が容易でないと
いう問題があつた。
た高ケイ素鋼板は、ケイ素の蒸着処理に続く拡散処理時
に、組織の結晶粒が成長して粒度が大きくなつているた
めに、加工性が悪く粒界破断を生じ易いので、これに行
なう加工の程度が大きい場合には、加工が容易でないと
いう問題があつた。
この発明の目的は、上述の現状に鑑み、ケイ素を蒸着し
た鋼板の拡散処理時に、組織の結晶粒の成長を抑制して
結晶粒を小さい粒度にさせた、切断等の加工性に富んだ
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。
た鋼板の拡散処理時に、組織の結晶粒の成長を抑制して
結晶粒を小さい粒度にさせた、切断等の加工性に富んだ
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
圧より高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。
より、前記鋼板の表面にケイ素を蒸着させ、次いで、常
圧より高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。
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
％。不可避不純物はできるだけ少ない方が望ましい。
造する場合； 炭素:0.01wt％以下、ケイ素:4wt％以下、マンガン:2wt
％。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:5wt％以下。
不可避不純物はできるだけ少ない方が望ましい。
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: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。
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、常圧より高い圧力の無酸化
ガス雰囲気中で拡散処理を行ない、これによって鋼板中
にケイ素を拡散させると同時に組織の結晶粒の成長を抑
制して、結晶粒を小さい粒度にさせた高ケイ素鋼板を得
るものである。
せたのち拡散処理する際に、常圧より高い圧力の無酸化
ガス雰囲気中で拡散処理を行ない、これによって鋼板中
にケイ素を拡散させると同時に組織の結晶粒の成長を抑
制して、結晶粒を小さい粒度に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
図である。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、７は連続的に搬送
される帯板状鋼板（鋼帯）である。
図である。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、７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、1
200〜1400℃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。
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、1
200〜1400℃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
り高くなるように、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の雰囲気を特に高圧にする場合には、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。
り高くなるように、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の雰囲気を特に高圧にする場合には、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、1.5気圧のとき0.3mm前後、
２気圧以上のとき0.2mmより小になることがわかつた。
これは、拡散処理時の雰囲気が高圧になるにつれて、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
ルギーが増加することが原因であると考えられる。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高い適宜の
圧力に制御することによつて、組織の結晶粒を容易に小
さい粒度に抑制することができる。
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、1.5気圧のとき0.3mm前後、
２気圧以上のとき0.2mmより小になることがわかつた。
これは、拡散処理時の雰囲気が高圧になるにつれて、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
ルギーが増加することが原因であると考えられる。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高い適宜の
圧力に制御することによつて、組織の結晶粒を容易に小
さい粒度に抑制することができる。
ケイ素を蒸着した鋼板Ｓは、無酸化ガス雰囲気の圧力が
常圧より高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の抑
制が行なわれ、組織の結晶粒を小さな粒度にさせた高ケ
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。
常圧より高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の抑
制が行なわれ、組織の結晶粒を小さな粒度にさせた高ケ
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。
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、0.3mm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、常圧および高圧側に変えた条
件下で、1200℃,20℃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
晶粒径と拡散処理時の雰囲気の圧力との関係を調べた。
その結果を第２図に示す。また、高ケイ素鋼板から切り
出した試験片について３点曲げ試験を行ない、そのとき
の破断に至るまでの曲げ半径を測定して、粒界破断の起
こりずらさ、即ち、粒界破断を起こさずに塑性加工でき
る加工性の良好さを調べた。その結果を第３図に示。
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、常圧および高圧側に変えた条
件下で、1200℃,20℃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
晶粒径と拡散処理時の雰囲気の圧力との関係を調べた。
その結果を第２図に示す。また、高ケイ素鋼板から切り
出した試験片について３点曲げ試験を行ない、そのとき
の破断に至るまでの曲げ半径を測定して、粒界破断の起
こりずらさ、即ち、粒界破断を起こさずに塑性加工でき
る加工性の良好さを調べた。その結果を第３図に示。
第２図に示されるように、従来法通り、拡散処理時の雰
囲気の圧力が常圧であるときには、鋼板組織の結晶が拡
散処理時に成長するので、平均結晶粒径は0.4〜0.5mmの
大きなものになつている。これに対し、この発明の方法
通り、拡散処理時の雰囲気の圧力が常圧より高くなる
と、それにつれて鋼板表面での界面エネルギーが増加す
るために、鋼板組織の結晶が拡散処理時に成長を抑制さ
れ、平均結晶粒径は次第に小さくなつている。そして、
雰囲気の圧力が２気圧以上では、平均結晶粒径は0.2mm
弱程度と非常に小さくなる。
囲気の圧力が常圧であるときには、鋼板組織の結晶が拡
散処理時に成長するので、平均結晶粒径は0.4〜0.5mmの
大きなものになつている。これに対し、この発明の方法
通り、拡散処理時の雰囲気の圧力が常圧より高くなる
と、それにつれて鋼板表面での界面エネルギーが増加す
るために、鋼板組織の結晶が拡散処理時に成長を抑制さ
れ、平均結晶粒径は次第に小さくなつている。そして、
雰囲気の圧力が２気圧以上では、平均結晶粒径は0.2mm
弱程度と非常に小さくなる。
第３図に示されるように、この発明の方法通り、拡散処
理時の雰囲気の圧力が常圧より高いときには、平均結晶
粒径が小さいために、３点曲げ試験での曲げ半径は小さ
く、加工性が良好になつている。そして、雰囲気の圧力
が２気圧以上では、曲げ半径が10mm弱程度と非常に小さ
く、加工性が著しく良好になる。この曲げ半径の小さい
高ケイ素鋼板では、小型のトロイダルコイルの鉄心の製
造が可能である。
理時の雰囲気の圧力が常圧より高いときには、平均結晶
粒径が小さいために、３点曲げ試験での曲げ半径は小さ
く、加工性が良好になつている。そして、雰囲気の圧力
が２気圧以上では、曲げ半径が10mm弱程度と非常に小さ
く、加工性が著しく良好になる。この曲げ半径の小さい
高ケイ素鋼板では、小型のトロイダルコイルの鉄心の製
造が可能である。
この発明によれば、組織の結晶粒を容易に小さい粒度に
させた、切断等の加工性に富んだ高ケイ素鋼板を製造す
ることができる。
させた、切断等の加工性に富んだ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、高ケイ素鋼板の組織の平均結晶粒径と拡
散処理時の雰囲気の圧力との関係を示すグラフ、第３図
は、高ケイ素鋼板の組織の平均結晶粒径と破断に至るま
での曲げ半径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。
図、第２図は、高ケイ素鋼板の組織の平均結晶粒径と拡
散処理時の雰囲気の圧力との関係を示すグラフ、第３図
は、高ケイ素鋼板の組織の平均結晶粒径と破断に至るま
での曲げ半径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)
- 【請求項１】鋼板の表面にケイ素を蒸着させ、次いで、
常圧より高い圧力の無酸化雰囲気中で、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 |
|---|---|---|---|
| JP16805586A JPH076024B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP16805586A JPH076024B2 (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 処理鋼板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6326324A JPS6326324A (ja) | 1988-02-03 |
| JPH076024B2 true JPH076024B2 (ja) | 1995-01-25 |
Family
ID=15860993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16805586A Expired - Fee Related JPH076024B2 (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 処理鋼板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH076024B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008012077A (ja) * | 2006-07-06 | 2008-01-24 | Kojima Kiyoko | 足指パッド |
-
1986
- 1986-07-18 JP JP16805586A patent/JPH076024B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPS6326324A (ja) | 1988-02-03 |
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