JP3045009B2

JP3045009B2 - 珪素鋼帯

Info

Publication number: JP3045009B2
Application number: JP6164626A
Authority: JP
Inventors: 和久岡田; 正広阿部; 常弘山路; 守弘和田; 裕久拜司; 勝司笠井
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1994-06-23
Filing date: 1994-06-23
Publication date: 2000-05-22
Anticipated expiration: 2015-05-22
Also published as: JPH0813127A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続気体浸珪法により
製造される珪素鋼帯に関する。

【従来の技術】Ｓｉ含有量が４ｗｔ％以上の高珪素鋼帯
を工業的に製造する方法として、特開昭６２−２２７０
７８号等に示されるような気体浸珪法による製造法が知
られている。この製造法はＳｉ：４ｗｔ％未満の薄鋼帯
をＳｉＣｌ₄を含む雰囲気の浸珪処理炉に連続的に通板
させて鋼帯にＳｉを浸透させ、次いでＳｉを板厚方向に
拡散させる拡散熱処理を施すことにより、コイル状の高
珪素鋼帯を連続的に製造する方法である。この製造法に
よれば、優れた磁気特性を有する所謂６．５％Ｓｉ鋼帯
を製造することが可能であるが、一方で、鋼帯がＳｉ量
の増加とともに脆くなるため、連続処理ライン内での通
板中に鋼帯の破断やエッジ割れが生じ易いという問題が
ある。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】Ｓｉ量が５ｗｔ％以上
の珪素鋼帯は非常に脆く、特にＳｉ量が６．３ｗｔ％を
超える鋼帯を連続処理ライン内で通板させる場合、鋼帯
に僅かの曲げやねじれが加わっただけでエッジ部からク
ラック（エッジ割れ）が進行し、簡単に破断してしま
う。鋼帯に曲げやねじれを生じさせないようにするに
は、ラインのステアリングロールやブライドルロール
のロール径を極力大きくする、炉内での鋼帯の蛇行を
防止して鋼帯に曲げやねじれを生じる機会を少なくする
という観点から、連続処理炉の炉長を短くする、等の対
策が考えられるが、については、ロールの大径化には
設備上の限界があるだけでなく、ロール径を大きくして
も鋼帯にねじれが生じた場合は板破断に至ってしまう。
また、ロールの大径化は設備コストの面からも好ましく
ない。また、については、所望の浸珪量を確保するた
めにライン速度を小さくする必要があるため、生産性が
低下するという大きな不利がある。

【０００３】また、連続ラインにおける鋼帯の浸珪処理
では、鋼帯エッジ部の拘束力が鋼帯中央部に較べて小さ
いため、浸珪反応時の鋼帯の収縮で板反りが生じやす
く、図８に示すようにエッジ部がめくれ上がった板形状
不良を起こし易い。そして、このような板形状不良がＳ
ｉ：６．３ｗｔ％以上の鋼帯に生じると、ロール部を通
板中の鋼帯にエッジ割れが生じてしまう。このように従
来の気体浸珪処理ラインで製造されている高珪素鋼帯は
通板中に破断やエッジ割れが生じやすく、このため連続
的に安定した製造が難しく、生産性も低いという大きな
問題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らはこのような
従来の問題に鑑み、気体浸珪法により製造される珪素鋼
帯について、製造の際の破断やエッジ割れを生じない構
成について検討を行った結果、製造される珪素鋼帯に板
幅方向でＳｉ濃度分布をもたせること、具体的には板幅
方向中央部に較べエッジ部のＳｉ含有量を低下させるこ
とにより、上述した問題を適切に回避できることを見い
出した。従来、気体浸珪法では板幅方向のＳｉ濃度が均
一な高珪素鋼帯を得ることが当然の目標とされており、
例えば特開平５−９７０４号では、反応ガスの供給にス
リットノズルを用いることにより生じる板幅方向でのＳ
ｉ濃度のバラツキを防止し、板幅方向のＳｉ濃度をなる
べく均一化させるという観点から、スリットノズルへの
反応ガスの供給方法に関する提案がなされている。しか
し、本発明者らの検討によれば、板幅方向でＳｉ濃度が
均一な高珪素鋼帯は上述のようなエッジ割れや板破断を
生じ易く、これに対し板幅方向中央部に較べエッジ部の
Ｓｉ含有量を低下させた高珪素鋼帯はエッジ割れや破断
が生じにくいことが判った。本発明はこのような知見に
基づきなされたもので、その特徴とする構成は以下の通
りである。

【０００５】（１）連続気体浸珪法により製造される
珪素鋼帯であって、板幅方向中央部におけるＳｉ含有量
［％Ｓｉ(C)］（ｗｔ％）と板幅方向エッジ部における
Ｓｉ含有量［％Ｓｉ(E)］（ｗｔ％）とが［％Ｓｉ(C)］
＞［％Ｓｉ(E)］の関係を満足する珪素鋼帯。

【０００６】（２）上記（１）の珪素鋼帯において、
［％Ｓｉ(C)］：６．３〜８ｗｔ％、［％Ｓｉ(E)］：
６．３ｗｔ％未満である珪素鋼帯。

【０００７】

【作用】図９に珪素鋼板のＳｉ含有量と機械的特性との
関係を示す。同図に示されるように珪素鋼板はＳｉ含有
量の増加とともに伸びが減少し、Ｓｉ：５ｗｔ％を超え
ると伸びはほとんど零となり非常に脆くなる。また、表
１は６．５％Ｓｉ鋼板の板厚に応じた限界曲げ半径を示
すもので、６．５％Ｓｉ鋼板は限界曲げ半径が非常に大
きいことが判る。このため６．５％Ｓｉ鋼帯は、ライン
通板中に僅かな曲げやねじれが作用し、局所的に限界曲
げ半径以上の曲率で曲げられると簡単にクラックが生じ
てしまう。特に、エッジ部では曲げやねじれが生じ易い
ため、ほとんどの場合エッジ部からクラックが入り板破
断を起こす。したがって、板破断を防止するためにはエ
ッジ部でのクラック（エッジ割れ）の発生を防止する必
要がある。

【０００８】本発明では、珪素鋼帯の板幅方向エッジ部
におけるＳｉ含有量［％Ｓｉ(E)］を板幅方向中央部に
おけるＳｉ含有量［％Ｓｉ(C)］よりも低くすることに
より、エッジ部でのクラックの発生が防止され、この結
果、通板中の板破断が防止される。図１は、本発明の珪
素鋼帯の板幅方向におけるＳｉ濃度分布のパターンを示
している。板幅方向のＳｉ濃度分布は、同図（ａ）のよ
うな滑らかな山状の分布、或いは同図（ｂ）のような急
俊な分布のいずれでもよいが、製品の歩留りを考慮する
と（ｂ）に示すような分布とする方が好ましい。本発明
では珪素鋼帯のＳｉ含有量は特に限定しないが、珪素鋼
帯はＳｉ量が５ｗｔ％以上になるとクラックが生じ易く
なるため、本発明はＳｉ量が５ｗｔ％以上の珪素鋼帯に
特に有効である。

【０００９】板幅方向中央部よりもＳｉ含有量を低くす
る上記板幅方向エッジ部の範囲は以下のような条件を満
たすことが好ましい。鋼帯幅が３００ｍｍ未満の場
合は、鋼帯の各エッジから板幅方向で鋼帯幅の１５％以
上の部分を含む板幅方向エッジ部鋼帯幅が３００ｍ
ｍ以上の場合は、鋼帯の各エッジから板幅方向で５０ｍ
ｍ以上の部分を含む板幅方向エッジ部Ｓｉ含有量を低く
すべき板幅方向エッジ部の範囲が上記、で規定する
幅に満たないと、エッジ部でクラックが発生する頻度が
高くなり板破断を生じ易くなる。

【００１０】また、Ｓｉ：６．３〜８ｗｔ％の高珪素鋼
帯（すなわち、板幅方向中央部のＳｉ含有量［％Ｓｉ
(C)］が６．３〜８ｗｔ％の高珪素鋼帯）の場合には、
板幅方向エッジ部のＳｉ含有量［％Ｓｉ(E)］を６．３
ｗｔ％未満とし、且つこのようにＳｉ含有量を規制する
板幅方向エッジ部の範囲を上記，とすることが好ま
しい。先に述べたように珪素鋼帯はＳｉ含有量が６．３
ｗｔ％以上になると極めて脆くなり、このため［％Ｓｉ
(C)］＞［％Ｓｉ(E)］であっても、［％Ｓｉ(E)］が
６．３ｗｔ％以上ではエッジ部にクラックを生じ易い。

【００１１】次に、本発明の珪素鋼帯の製造法について
説明する。図２は気体浸珪法による高珪素鋼帯の連続製
造ラインの一例を示している。この製造ラインでは、ペ
イオフリール１から繰り出された素材鋼帯Ｓ（例えば、
３％Ｓｉ鋼帯）はクリーニング設備２を経て、非酸化性
雰囲気の加熱帯３で浸珪処理温度またはその近傍温度ま
で加熱された後、浸珪処理帯４に導入される。浸珪処理
帯４内には図３に示すように炉長方向で間隔をおいて吹
付ノズル１０が配置されており、これら吹付ノズル１０
から反応ガスであるＳｉＣｌ₄を含む処理ガスが鋼帯Ｓ
の両面に吹き付けられ、ＳｉＣｌ₄が鋼帯のＦｅと反応
することにより、鋼帯Ｓの表層にＳｉが富化される。次
いで鋼帯Ｓは拡散均熱帯５に導かれ、ＳｉＣｌ₄を含ま
ない非酸化性雰囲気中でＳｉを板厚方向に拡散させる拡
散熱処理が施され、冷却帯６で冷却された後、絶縁皮膜
コータ７及びオーブン８で絶縁皮膜コーティングされ、
製品鋼帯（例えば、６．５％Ｓｉ鋼帯）としてテンショ
ンリール９に巻取られる。浸珪処理帯４に配される吹付
ノズル１０は、図４に示すようなスリット１１を有する
スリットノズルにより構成され、このスリットノズルを
通板する鋼帯Ｓの板幅方向と平行に配置してある。

【００１２】そして、本発明の珪素鋼帯は、例えば図１
（ａ）のＳｉ濃度分布を有するものについては、吹付ノ
ズル１０のスリット１１の幅を板幅よりも小さくするこ
とにより製造することができる。また、図１（ｂ）のＳ
ｉ濃度分布を有するものについては、吹付ノズル１０の
スリット１１の幅を鋼帯幅よりもわずかに大きくし、こ
のスリット１１の鋼帯板幅方向での位置を隣接するノズ
ル毎に交互にずらし、鋼帯に吹付けるガス流れを調整す
ることにより製造することができる。

【００１３】

【表１】

【００１４】

【実施例】

〔実施例１〕図２ないし図４に示す高珪素鋼帯の連続製
造ラインにおいて、板厚０．３ｍｍ、板幅４００ｍｍ及
び６００ｍｍの３％Ｓｉ鋼帯を素材として６．５％Ｓｉ
鋼帯を製造した。この実施例では吹付ノズル１０のノズ
ルスリット幅（図４参照）を鋼帯幅に対して１．１〜
１．３倍の範囲とするとともに、ノズルスリットの鋼帯
板幅方向での位置を隣接するノズル毎に交互にずらすこ
とで、板幅方向Ｓｉ濃度分布が異なる６．５％珪素鋼帯
を製造し、クラックや板破断の発生状況を調べた。その
結果を表２に、また各高珪素鋼帯の板幅方向Ｓｉ濃度分
布を図５（板幅：６００ｍｍ）及び図６（板幅：４００
ｍｍ）に示す。

【００１５】

【表２】

【００１６】〔実施例２〕図２ないし図４に示す高珪素
鋼帯を連続ラインにおいて、板厚０．３ｍｍ、板幅２８
０ｍｍの３％Ｓｉ鋼帯を素材として６．５％Ｓｉ鋼帯を
製造した。この実施例では吹付ノズル１０のノズルスリ
ット幅を鋼帯幅に対して１．０〜１．３倍の範囲とする
とともに、ノズルスリットの鋼帯板幅方向での位置を隣
接するノズル毎に交互にずらすことで、板幅方向Ｓｉ濃
度分布が異なる６．５％珪素鋼帯を製造し、クラックや
板破断の発生状況を調べた。その結果を表３に、また各
高珪素鋼帯の板幅方向Ｓｉ濃度分布を図７に示す。

【００１７】

【表３】

【００１８】

【発明の効果】以上述べたように本発明の珪素鋼帯は、
製造される際のエッジ割れや板破断の発生がなく、高い
生産性で安定した製造が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の珪素鋼帯の板幅方向Ｓｉ濃度分布パタ
ーンを示す図面

【図２】気体浸珪法による高珪素鋼帯の連続製造ライン
を示す説明図

【図３】図２に示す製造ラインの浸珪処理帯内における
吹付ノズルからのガス吹付状況を示す説明図

【図４】図３の吹付ノズルを示す説明図

【図５】実施例１で得られた珪素鋼帯（板幅６００ｍ
ｍ）の板幅方向Ｓｉ濃度分布を示すグラフ

【図６】実施例１で得られた珪素鋼帯（板幅４００ｍ
ｍ）の板幅方向Ｓｉ濃度分布を示すグラフ

【図７】実施例２で得られた珪素鋼帯（板幅２８０ｍ
ｍ）の板幅方向Ｓｉ濃度分布を示すグラフ

【図８】従来の浸珪処理において生じていた板形状不良
を示す説明図

【図９】珪素鋼板のＳｉ含有量と機械的特性との関係を
示すグラフ

【符号の説明】

１…ペイオフリール、２…クリーニング設備、３…加熱
帯、４…浸珪処理帯、５…拡散均熱帯、６…冷却帯、７
…絶縁皮膜コータ、８…オーブン、９…テンションリー
ル、１０…吹付ノズル、１１…スリット、Ｓ…鋼帯

フロントページの続き (72)発明者和田守弘東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者拜司裕久東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者笠井勝司東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 10/06 - 10/16 C23C 16/24,16/54

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】連続気体浸珪法により製造される珪素鋼
帯であって、板幅方向中央部におけるＳｉ含有量［％Ｓ
ｉ(C)］（ｗｔ％）と板幅方向エッジ部におけるＳｉ含
有量［％Ｓｉ(E)］（ｗｔ％）とが［％Ｓｉ(C)］＞［％
Ｓｉ(E)］の関係を満足する珪素鋼帯。
【請求項２】［％Ｓｉ(C)］：６．３〜８ｗｔ％、
［％Ｓｉ(E)］：６．３ｗｔ％未満である請求項１に記
載の珪素鋼帯。