JPS6033860A - 方向性珪素鉄薄帯の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、（１００）〔００１〕なる集合組織を有する
方向性珪素鉄薄帯の製造法に関するものであり、作製薄
帯は、変圧器や変成器などの磁心として利用される。

従来例の構成とその問題点 変圧器などの磁心として使用されている約８ｗｔ％の珪
素を含む方向性珪素鋼板は（１１Ｏ）〔００１〕集合組
織を有している。この鋼板はその長手方向に磁化容易軸
である（００１）方位を有し、優れた磁気特性を示すが
、そのｙＬ造過程において圧延と熱処理をくり返し行な
うため、生産に多量のエネルギ−と時間を消費し、製造
コストが高くなる。また板厚も０．２〜０．８閣のもの
が多く、これをさらに薄くすると、配向性が乱れ磁気特
性が著るしく低下する。

最近、金属の溶湯を移動冷却体の表面に噴出凝固させ、
ｉｏ５〜１０”ｃ／秒の速度で冷却するいわゆる超急冷
法により、特に従来圧延の困難であった４〜１０ｗｔ％
珪素を含有する珪素鉄薄帯の検討がなされ、（１００）
　（００１）なる集合組織を有する珪素鉄薄帯の作製も
可能であるという報告がなされている。しかしこれらの
方法もやはり圧延と特殊な雰囲気での熱処理をその製造
工程に含むため、その工程が複雑であり、当然製造コス
トも高くなる。

以上のように従来の製造方法では、圧延工程により薄帯
の配向性を実現させるため、この工程が不可欠なもので
あった。この工程を除却できれば大幅な製造工程の簡略
化が実現できることに本発明者は着目し、超急冷法での
薄帯作製技術を検討した結果、作製時に本質的に（ｉｏ
ｏ）　（ｏｏｇ集合組織が実現できることを発見し、末
完明に到ったものである。

発明の目的 本発明は、前記の圧延工程を含まない（１００）（００
１）集合組織を有する珪素鉄薄帯の画期的な製造方法を
提供し、その製造工程を大幅に簡略化しようとするもの
である。

発明の構成 上記目的を達成するために、本発明は、１０ｗｔ５％以
下の珪素を含み、残部が実質的に鉄からなる溶融金属を
、該金属の融点より１５０８Ｃ以上８００°Ｃ以下に溶
湯溜め中に保持し、該溶湯溜めからノズル口を通して移
動する冷却体表面に噴出させ、本質的に（１００）　（
００１）なる集合組織を有する超急冷珪素鉄薄帯を作製
し、さらに該薄帯を熱処理し、（１００）　（００１）
集合組織を形成させるものであり、特に該熱処理条件が
Ｉ　Ｘ　１０　”−Ｉ　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒの真空中
、あるいはヘリウム、ネオン、アルゴンなどの不活性気
体や窒素、水素、−酸化炭素などの還元性気体から選ば
れた気体を少なくとも一種以上含み、さらに前記気体中
署こ添加気体として酸素、水、過酸化水素、二酸化炭素
、二酸化イオウ、二酸化窒素、硫化水素、アンモニアな
どの含酸素、含硫黄、含窒素化合物から選ばれた気体の
少なくとも一種以上を１１？ｍ〜５００１Ｆ含み、ａｏ
ｏ’ｃ以上の温度雰囲気下であることが好ましい。

すなわち、１０ｗｔ％　以上の珪素を含む珪素鉄薄帯は
、Ｆｅ３Ｓｉの出現により著るしく脆化し磁心としての
加工が困難になるとともに磁気特性も・悪くなり、実用
上（１００）　（００１〕、なる集合組織を有し、優れ
た加工性および磁気特性を示すためには１０ｗｔ％以下
の珪素を含む珪素鉄薄帯でなければならない。

また、溶湯溜め中の溶融金属温度が、その融点とその融
点より１５０’Ｃ高温である温度の間にある場合、作製
時に、超急冷珪素鉄薄帯は木質的に（Ｚｏｏ）　（ｏｋ
ｌ）あるいは（１００）　（０１１）なる集合組織を示
し、これを熱処理しても（１００）　（００１）なる集
合組織は出現しない。また。溶湯溜め中の溶融金属温度
が、その融点より８００’ｃ高温である温度以上であれ
ば、ロールとの接触だけでは十分冷却されず、薄帯化自
体が困難となり、ノズル口から噴出した溶湯は飛散する
傾向を示し、実際に使用できる薄帯は得られなくなる。

これらのことにより、実用に使用できかつ本質的に（１
００）　（００１）なる集合組織を珪素鉄薄帯に形成さ
せるためには溶湯溜め中の溶湯温度を該金属の融点より
１５０°Ｃ以上８００°Ｃ以下に保存することが必要で
ある。

さらに熱処理条件において、Ｉ　Ｘ　１０−’　Ｔｏｒ
ｒ以上の真空度では、集合組織の面が（Ｚｏｏ）から（
１１０）への変化が始まり、またＩ　Ｘ　１０−”Ｔｏ
ｒｒ　以下の真空度では、試料で大きな酸化がみられ適
当ではない。Ｉ　Ｘ　１０　’Ｔｏｒｒ　からＩ　Ｘ　
１０−”Ｔｏｒｒ　の間の真空中では比較的良質の（１
ｏｏ）〔ｏｏ１〕なる集合組織を有する試料が得られる
。また不活性気体や還元性気体中に添加した含酸素、含
硫黄、含窒素化合物から選ばれた気体も、その濃度がＩ
　Ｆ以下では集合組織の面が（・１００）から（１１０
）への変化が始まり、また５００１？’１以上では例え
ば酸素を含む場合、薄帯の酸化が著しいなどその気体が
鋼板に与える影響が大きく、材料の本質的な特性を大き
く低下させる。またこれらの雰囲気での高温熱処理は再
９００°Ｃ以上の高温での熱処理によりより配向度の高
い（１００）　（００１）なる集合組織が得られる。

実施例の説明 以下、本発明の具体的な構成を実施例に基づいて説明す
る。

実施例１ 第１図（ａ）に示すように１５００回転／分で回転する
直径８０ａｎの銅製回転ロール（１）の外周に高周波加
熱コイル（２）によって溶解した６、５ｗｔ％の珪素を
含み残部が実質的に鉄からなる金属溶湯（３）をロール
（１）に近接した位置にノズル口（４）を有する５ｉｆ
ｆｉｌＮＪ製溶湯溜め（５）中に、１６４０°ｃ（６，
５ｗｔ％５ｉＦｅ　融点より約２００°高温）に保持し
た。この溶湯表面を外圧に対し０．７　ｋｇ／ａｄ加圧
し、溶湯（３）をノズル口（４）から回転ロール（１）
上に噴出させ、超急冷高珪素鉄薄帯（６）（４０μｍＪ
！ｊＦ、、２０ｍｎ＋幅）を作製した、との薄帯は第２
図（ａ）および（ｂ）の（ｔｔｏ）および（２００）極
点図に示すようになり、薄帯の作製時冷却用の回転ロー
ル（１）に接触しない面では特に強く長手方向に（１０
０５面が約２０°傾斜した本質的に（１ｏｏ）　（ｏｏ
ｔ）なる集合組織を有していた。ここでＲＤ　はロール
方向、ＴＤは薄帯の幅方向を示す。この薄帯をさらに５
×１０″″′４Ｔｏｒｒ　で６００°Ｃで１時間熱処理
し、引続いて１１００゜Ｃで１時間、同真空度で熱処理
した。この熱処理後の薄帯の（ｒｔｏ）および（２００
）極点図を第８図（ａ）および（ｂ）に示す。作製時に
長手方向に約２０°傾斜していた（１ｏｏ）面は、この
熱処理により薄帯面にほぼ平行になり（１ｏｏ）　〔ｏ
ｏｌ’）なる集合組織が生じていることがわかる。本実
施例の製造法によると、従来の圧延工程が除去できるた
め、薄帯の作製時間が大幅に短縮でき、従来法の約ｈ−
曇の時間で薄帯を作製できた。また、市販の同程度の厚
みを有する最高級の方向性珪素鋼板と比較すると、本実
施例で作製した薄帯の保磁力（直流）および鉄損Ｗ％（
５０Ｈｚ、　ＩＴ、磁束正弦波）は、その約＆の値を示
した。

実施例２ 第１図（ｂ）に示すように、２５ｍ／秒で移動するスチ
ール製ベルトＯｐ上に高周波加熱コイル＠によって溶解
した８ｗｔ％の珪素を含み残部が実質的に鉄からなる金
属溶湯（至）をベルトα■に近接した位置にノズル口ａ
４を有する窒化ホウ素製溶湯溜め（２）中に１６５０°
ｃ　（２ｗｔ　９６５ｉＦｅ　融点より約１５０°Ｃ高
温）で窒素中に保持した。この溶湯表面を外圧に対し、
１．０ｋｇ／ｃｎｔ加圧し、溶湯をノズル口０４から移
動するベルト（ｉ心上に噴出させ、超急冷高珪素鉄薄帯
（ＩＩ（８５μｍ厚、１０胴幅）を作製した。この薄帯
は実質的に第２図（ａ）および（ｂ）の極点図と同様な
極点図を示し、薄帯の作製時冷却用のベルトαやに接触
しない面では特に強く長手方向に（１ｏｏ）面が約２０
°傾斜した本質的に（１ｏｏ）’（ｏｏｌ）なる集合組
織を有していた。この薄帯をさらに５　Ｘ　１０＝Ｔｏ
ｒｒで７００°Ｃで１時間熱処理し、引続いて１１５０
°Ｃで１時間、同真空度で熱処理した。この熱処理後の
薄帯は、実質的に第８図（ａ）および（ｂ）の極点図と
同様な極点図を示し、作製時に長手方向に約２０’傾斜
していた（ｉｏｏ）面はこの熱処理により薄帯面にほぼ
平行になり（１ｏｏ）　（ｏｏｔ）なる集合組織が生じ
ていることがわかる９本実施例の製造夫によると、従来
の圧延工程が除去できるため、薄帯の作製時間が大幅に
短縮でき、従来法の約り〜号　の時間で薄帯を作製でき
た。また市販の同程度の厚みを有する最高級の方向性珪
素鋼板と比較すると、本実施例で作製した薄帯の保磁力
（直流）および鉄損Ｗ％はその約＆　の値を示した。

実施例８ 第１図（ｃ）に示すように２０　ｍ／９の表面速度で回
転する鉄製双ロール（財）に）の接触点に、高周波コイ
ル（イ）によって溶解したｔｏｗｔ９６の珪素を含み残
部が実質的に鉄からなる金属溶湯に）を双ロール（ハ）
Ｑ◇の接触点に近接した位置にノズル口（ハ）を有する
石英製溶湯溜めに）中に１６２０°（（１０ｗｔ％５ｉ
Ｆｅ融点より約２６０°Ｃ高温）に保持した。この溶湯
表面を外圧に対し、ｏ、５ｋｇ／ａｄ加圧し、溶湯（至
）をノズル口（ハ）から双ロールに）に）の接触点に噴
出させ、超急冷高珪素鉄薄帯に）（６０μｍ厚、５１Ｉ
ＩＩＩ幅）を作製した。この薄帯は第４図（ａ）および
（ｂ）の（１１０）および（２００）極点図に示すよう
に薄帯の内部には薄帯面とほぼ平行に（１００’）面を
有する（１００）　（００１）なる集合組織が生じてい
た。この薄帯をさらにＩ　Ｘ　１０　”Ｔｏｒｒで６５
０°Ｃで１時間熱処理し、引続いて１２００６Ｃで１時
間、同真空度で熱処理した。この熱処理後の薄帯は第４
図の集合度がさらに高くなった（１００）（００１）な
る集合組織を示した。本実施例の製造法によると、従来
の圧延工程が除去できるため、薄帯の作製時間が大幅に
短縮でき、従来法の約り〜務の時間で薄帯を作製できた
。また市販の同程度の厚みを有する最高級の方向性珪素
鋼板と比較すると、本実施例で作製した薄帯の保磁力（
直流）および鉄損Ｗ　１鴇はその約ｂ　の値を示した。

発明の効果 以上のように、本発明によれば珪素鉄薄帯を所望の配向
、すなわち薄帯の長手方向に（００１）配向サセるため
に、従来用いられていた圧延と熱処理のくり返し工程を
除去し、超急冷法によって金属溶湯を一挙に薄帯化し、
続いて熱処理して方向性珪素鋼板を製造できるので、方
向性珪素鉄薄帯の作製に要する時間が大幅に短縮でき、
従来法の約り〜号　の時間で薄帯を作製可能となり、ま
た作製時に必要なエネルギーも大幅に低減でき薄帯の大
幅な低価格化が実現できる。

また、従来法では、１００μｍ以下の薄帯において、高
密度に配向した（１００）〔００１〕集合組織を実現す
ることは困難であったが、本発明においては可能になり
、これによって従来得られていた最も優れた珪素鉄薄帯
と比較して、本発明の薄帯の保磁力（直流）および鉄損
Ｗ　％値は約す以下となり、これを磁心として使用した
電気機器の大幅な鉄損の低減が期待できる。また、１０
０μｍ以下、特に５０μｍ以下の優れた特性を有しかつ
珪素濃度が高く（４〜１０ｗ【％）、高電気低抗率を有
する薄帯を供給できるため、この材料は高周波磁心材料
として適するものである。実施例１の試料の０．８７．
２０）Ｇ（ｚの鉄損値は、フェライ゛トの約％　であっ
た。さらにとの薄帯は＜１ｏｏ）　（００１）なる集合
組織を有し、薄帯の長手方向、厚み方向および幅方向の
８方向に磁化容品軸〔００１〕を有するため、積層して
磁心を構成する際の加工等が容易となるなど数々の効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施に用いた、いわ
ゆる超急冷法の片ロール使用法、ベルト冷却体使用法、
および両ロール使用法、第２図は実施例１の作製時の薄
帯の（１１０）および（２００）極点図（冷却用の回転
ロールに接触しない薄帯図）、第８図は実施例１の熱処
理後の薄帯の（１１０）および（２００）極点図、第４
図は実施例８の作製時の薄帯の（１１０）および（２０
０）極点図である。 （旧００回転ロール（銅製）、ａや・・・スチール製ベ
ルト、（財）・・・回転ロール（鉄製）、（２）０９（
ホ）・・・高周波加熱コイル、（３）ＱＩ６！１−・・
金属溶湯、（４）（１→（財）・・・ノズル口、（ａ）
　０１ＳｅＡ・・・超急冷珪素鉄薄帯代理人　森本義弘

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　１０ｗｔ％以下の珪素を含み、残部が実質的に鉄
   からなる溶融金属を、該金属の融点より１６０°Ｃ以上
   ８００°Ｃ以下に溶湯溜め中に保持し、該溶湯溜めから
   ノズル口を通して移動する冷却体表面に噴出させ、本質
   的に（１００）（：００１）　なる集合組織を有する超
   急冷珪素鉄薄帯を作製し、さらに該薄帯を熱処理し、（
   ｔｏｏ）　（ｏｏｉ）集合組織を形成させる方向性珪素
   鉄薄帯の製造方法。 ２、本質的に（１ｏｏ）　（ｏｏｔ）なる集合組織を有
   する超急冷珪素鉄薄帯を作製するに際し、Ｉ　Ｘ　１０
   −４〜Ｉ　Ｘ　１Ｏ−２Ｔｏｒｒ　の真空中、あるいは
   ヘリウム、ネオン、アルゴンなどの不活性気体や窒素、
   水素、−酸化炭素などの還元性気体がら選ばれた気体を
   少なくとも一種以上含み、さらに前記気体中に添加気体
   として酸素、水、過酸化水素、二酸化炭素、二酸化イオ
   ウ、二酸化窒素、硫化水素、アンモニアなどの含酸素含
   硫黄、含窒素化合物から選ばれた気体の少なくとも一種
   以上を１−〜５００−含み、６００°Ｃ以上の温度で熱
   処理することにより（１ｏｏ）　（ｏｏｔ）なる集合組
   織を形成させることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の方向性珪素鉄薄帯の製造方法。