(57)【要約】      （修正有）【課題】鋼板の熱処理工程において、８００℃以上、特に９００℃以上の温度条件下においても、ピックアップの発生が極めて少ないカーボンロールを提供すること、さらにはピックアップの発生が極めて少ない鋼板の製造装置および製造方法を提供する。【解決手段】  カーボンロールは、少なくとも被搬送物と接するロール胴部分のロール表面のショア硬さが５０ＨＳ以上であり、且つ、前記ロール胴部を構成するカーボンの平均粒子径が０．１ｍｍ以下である。  また、鋼板４の製造装置は、少なくとも熱処理炉１内における８００℃以上の温度雰囲気となる領域に、前記カーボンロールを備えたものである。  また、鋼板の製造方法は、少なくとも熱処理炉内における８００℃以上の温度雰囲気となる部分のロールに、前記カーボンロールを用いた熱処理炉内で鋼板の熱処理を行うものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも被搬送物と接するロール胴部分のロール表面のショア硬さが５０ＨＳ以上であり、且つ、前記ロール胴部を構成するカーボンの平均粒子径が０．１ｍｍ以下であることを特徴とするカーボンロール。
【請求項２】
少なくとも熱処理炉内における８００℃以上の温度雰囲気となる領域に、請求項１に記載のカーボンロールを備えたことを特徴とする鋼板の製造装置。
【請求項３】
少なくとも熱処理炉内における８００℃以上の温度雰囲気となる部分のロールに、請求項１に記載のカーボンロールを用いた熱処理炉内で鋼板の熱処理を行うことを特徴とする鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板の製造工程における熱処理炉内などの高温雰囲気中で使用されるカーボンロール、さらには鋼板の製造装置および製造方法に関し、特に、電磁鋼板の製造におけるピックアップの低減を図ることが可能なカーボンロール、電磁鋼板の製造装置および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁鋼板の熱処理工程においては、熱処理炉内での熱処理温度が８００℃以上と、例えば通常の冷延鋼板等と比較して高温での熱処理が行われる場合がある。そのため、電磁鋼板専用の製造ライン（熱処理炉）が設けられることが多い。また、このような高温熱処理が行われる製造ラインの熱処理炉内において、通常用いられる耐熱合金製やセラミックス製などの一般的なハースロールを使用すると、ロール表面に鋼板からの付着物が堆積し、ピックアップと呼ばれる押疵が鋼板に発生しやすくなる。
【０００３】
そのため、電磁鋼板の熱処理工程においては、そこで使用されるロールの材質としては、高温条件下で優れた耐熱性と自己潤滑性さらに適度な硬さを有する炭素質もしくは黒鉛質の炭素材料が有効であるとされ、それを用いたロールが使用されている。このようなロールの使用により、セラミックス製のロールのように鋼板へのすり疵やかき疵のない良質な製品が得られるようになってきている。
【０００４】
例えば、特許文献１（米国特許第２６０３５７８号明細書）および特許文献２（特開昭４４−３６９４号公報）には、８００℃以上の温度条件下においては、９８％以上の炭素分純度を有する黒鉛質炭素材料に、特性としてかさ比重１．６５以上、固有抵抗１０００μΩ・cm以下、黒鉛化度０．６０以上のものがロールの材質として好適である旨推奨されている。
【０００５】
また、特許文献３（特開昭５７−１３７４１９号公報）には、さらに高温の９００℃以上の温度条件下では、特許文献１および特許文献２で報告されている材質を用いたロールでは、そのショア硬さの低さから、使用中に酸化損耗が急激に増大し、ロール表面に局部的に凹部が発生し、逆にピックアップ発生の原因になる旨記載されている。そのため、９００℃以上の温度条件下では、ショア硬さ５０以上、気孔率５〜１５％で黒鉛化度が０．６以上の特性のものが最適である旨報告されている。
【特許文献１】米国特許第２６０３５７８号明細書
【特許文献２】特開昭４４−３６９４号公報
【特許文献３】特開昭５７−１３７４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献３には、ピックアップに対してはショア硬さを上げることが有効とされ、耐磨耗性の面から気孔率を下げ、黒鉛化度を０．６以上にすることが好ましいと報告されている。
【０００７】
しかし、本発明者らの行った実験では、電磁鋼板の熱処理工程において９００℃以上の温度条件下で熱処理を行った場合に、特許文献３に記載の特性範囲内のカーボンロールでもピックアップが発生する場合があることがわかった。前記特許文献３では、ショア硬さが５０以上でピックアップはほとんど発生しないとされていたが、ショア硬さ５０のロールにピックアップの発生が確認された。つまり、ピックアップに対してショア硬さの上昇だけでは不十分であることが分かった。
【０００８】
そこで、本発明は、鋼板の熱処理工程において、８００℃以上、特に９００℃以上の温度条件下においても、ピックアップの発生が極めて少ないカーボンロールを提供すること、さらにはピックアップの発生が極めて少ない鋼板の製造装置および製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、電磁鋼板の熱処理工程において、８００℃以上の温度条件下においても、ピックアップの発生が極めて少ないカーボンロールについて鋭意検討を行った。検討の結果、ピックアップの発生防止には、ショア硬さを上げ、凝集粒子塊のロール表面への植込みを防止するだけでは不十分であると考えた。そこで、ショア硬さは従来の報告に在るショア硬さを保ちつつ、さらにロール材質のカーボン結晶粒を小さくすることでロール表面に存在する凹部分の低減と、さらに凹部内の表面までをも平滑にして、鋼板からの付着物の堆積を軽減することでピックアップの防止ができるのではないかと考えるに至り、ショア硬さ及びカーボンロールの結晶粒径を変えた比較実験を行った。
【００１０】
その結果、カーボンロール表面のショア硬さが５０以上で、かつカーボンの平均結晶粒径が０．１ｍｍ以下の条件でピックアップの発生が極めて少なくなることがわかった。
【００１１】
本発明は、上記の知見に基づきなされたもので、以下のような特徴を有する。
［１］少なくとも被搬送物と接するロール胴部分のロール表面のショア硬さが５０ＨＳ以上であり、且つ、前記ロール胴部を構成するカーボンの平均粒子径が０．１ｍｍ以下であることを特徴とするカーボンロール。
［２］少なくとも熱処理炉内における８００℃以上の温度雰囲気となる領域に、上記［１］に記載のカーボンロールを備えたことを特徴とする鋼板の製造装置。
［３］少なくとも熱処理炉内における８００℃以上の温度雰囲気となる部分のロールに、上記［１］に記載のカーボンロールを用いた熱処理炉内で鋼板の熱処理を行うことを特徴とする鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、鋼板の熱処理工程において、８００℃以上の温度条件下においても、ピックアップの発生が極めて少ないカーボンロールが提供される。また、本発明のカーボンロールを備えた熱処理炉で鋼板の熱処理を行うことにより、ピックアップの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態の一例を説明する。
【００１４】
図１は、本発明にかかるカーボンロールが適用される電磁鋼板の熱処理工程における装置構成の一例を示す概略図である。また、図２は、熱処理炉内を通板される電磁鋼板と、それを支えるカーボンロールの配置の一例を示した図である。
【００１５】
図1において、入側のコイル３から払い出された圧延後の電磁鋼板４は、圧延により鋼板表面に付着した圧延油や鉄粉などを除去する為、クリーニングセクション５にてアルカリ洗浄される。その後、さらに、圧延により電磁鋼板４に生じた加工歪を除去して、鋼板の加工性及び鉄損を確保する為、熱処理炉１において連続焼鈍が行われる。前記熱処理炉１で焼鈍された電磁鋼板４は、次にコーター６で鋼板表面に絶縁皮膜がコーティングされ、後段の焼付炉７で前記絶縁皮膜の乾燥が行われた後、出側でコイル８として巻き取られる。
【００１６】
図２に示すように、前記熱処理炉１内では、電磁鋼板４に歪を与えて鉄損に悪影響を及ぼさないように、電磁鋼板４はカーボンロール２に巻きつけずに水平に通板される。
【００１７】
このような装置構成において、本発明に係るカーボンロールは、少なくとも被搬送物と接するロール胴部分のロール表面のショア硬さが５０ＨＳ以上であり、且つ、前記ロール胴部を構成するカーボンの平均粒子径が０．１ｍｍ以下とするものである。これにより、凝集粒子塊の前記ロール表面への植込みを防止すると共に、ロールの表面が円滑になり、異物の引っかかりが抑えられ、ピックアップ低減に効果がある。また、カーボンの平均粒子径を０．１ｍｍ以下とした、いわゆる細粒カーボンは、それ以外のカーボン素材に比べ、耐酸化性に優れているため、酸化による表面劣化が防止でき、長期間表面を円滑に保つことが可能となり、ピックアップの低減と耐摩耗性向上に効果がある。
【００１８】
なお、前記ロール表面のショア硬さは、ＪＩＳ Ｚ ２２４６に準じて測定した値を用いた。また、カーボンの平均粒子径の測定は、例えば、カーボンロールの表面を顕微鏡観察することで、その視野内のカーボン粒子の粒子径を平均することで求めることができる。ここで、カーボンロールの材料として用いる細粒カーボンの粒子形としては、ほぼ球形の形状を有しているものを用いることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００１９】
一方、ロール表面のショア硬さがあまり硬すぎると、カーボンの耐磨耗性が低下し、カーボンロールの寿命が低下する傾向が見られるため、ロール寿命を考慮した場合には、少なくとも被搬送物と接するロール胴部分のロール表面のショア硬さは、５０〜７０ＨＳの範囲とすることが好ましい。
【００２０】
前記ロール表面のショア硬さの調整は、例えば、カーボン粒子の粒子径を調整する方法、又は、ロール成型時の温度及び圧縮力を調整することで行うことができる。
【００２１】
また、ロールを構成するカーボンの平均粒子径の調整は、成形前のカーボン（石炭系コークス）の二次微粉砕で粒径を調整することで行うことができる。
【００２２】
なお、本発明のカーボンロールは、本実施形態で説明したように、熱処理炉内の熱処理温度が８００℃以上となる電磁鋼板の製造ラインに適用されることで特にその効果を発揮するが、本実施形態に限定されるものではなく、通常の冷延鋼板の製造ラインの熱処理炉へ適用してもよい。
【実施例１】
【００２３】
下表１に、カーボンロールのロール表面のショア硬さとロールを構成するカーボンの平均粒子径を変化させた場合のピックアップの発生状況を調べた結果を示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
表１において、カーボンロール表面のショア硬さはＪＩＳ Ｚ ２２４６に準じて測定した。また、カーボンの平均粒子径はカーボンロールの表面を顕微鏡観察することで、その視野内のカーボン粒子の粒子径を平均することで求めた。また、ピックアップの有無は、鋼板表面を目視検査することでピックアップの有無を判断することにより行った。
【００２６】
本発明の範囲である、本発明例１〜４のカーボンロールを使用した場合においてはピックアップの発生は認められず、本発明の範囲外の比較例１〜６のカーボンロールを使用した場合においてはピックアップの発生が認められた。
【００２７】
また表１に示した本発明例１，４及び比較例１のカーボンロールにおいて、熱処理炉での熱処理温度が８００〜９５０℃の電磁鋼板の製造にハースロールとして３ヶ月間使用した場合のピックアップの発生状況を調べた。その結果、本発明例１においては、３ヶ月使用後もピックアップの発生は認められず、さらに、ロール表面への凝集粒子塊の付着も無く円滑で、摩耗による損傷も少なかった。また、本発明例４においては、３ヶ月使用後もピックアップの発生は認められなかったが、カーボンロールの寿命が前記本発明例１に劣り耐摩耗性の低下が見られた。
【００２８】
これに対して、比較例１では、２ヶ月の使用でロール表面に凝集粒子塊の付着があり、鋼板にピックアップの発生が確認された。
【００２９】
また、図３に、本発明例２（ロール表面のショア硬さ５４、カーボンの平均粒子径０．１ｍｍ）、比較例４（ロール表面のショア硬さ２８、カーボンの平均粒子径１．５ｍｍ）及び比較例５（ロール表面のショア硬さ５６、カーボンの平均粒子径１．５ｍｍ）のカーボンロールをそれぞれ熱処理炉内に設置した場合の、使用期間に対して、使用カーボンロール中のロール表面の凝集粒子塊発生率（％）（熱処理炉内の全カーボンロール中、ロール表面に凝集粒子塊が発生した本数比率）の変化の状況を示す。
【００３０】
図３に示すように、比較例４及び比較例５のカーボンロールは使用期間の経過と共に前記凝集粒子塊発生率が増加し、それに伴ってピックアップも発生し、比較例４のカーボンロールでは約２ヶ月の使用でロールの交換が必要となり、また比較例５のカーボンロールでは約４ヶ月の使用でロールの交換が必要となった。それに対し、本発明例２のカーボンロールでは、４ヶ月の使用期間においては、前記凝集粒子塊の発生は認められず、ピックアップの発生もなく交換の期間も大幅に伸びることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明にかかるカーボンロールが適用される電磁鋼板の熱処理工程における装置構成の一例を示す概略図である。
【図２】本発明にかかる、熱処理炉内を通板される電磁鋼板と、それを支えるカーボンロールの配置の一例を示した図である。
【図３】本発明例２、比較例４及び比較例５のカーボンロールをそれぞれ熱処理炉内に設置した場合の、使用期間に対して、使用カーボンロール中のロール表面の凝集粒子塊発生率（％）の変化の状況を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  熱処理炉
２  カーボンロール
３  入側のコイル
４  鋼板
５  クリーニングセクション
６  コーター
７  焼付炉
８  出側のコイル
【図１】
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【図３】
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【図２】
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