(57)【要約】【課題】方向性電磁鋼板の仕上焼鈍におけるコイル内温度偏差を軽減し、コイル全体にわたって良好な被膜特性および磁気特性を得られる方法を提供する。【解決手段】仕上焼鈍前の方向性電磁鋼板コイルの先端と尾端を電気的に短絡し、該コイル中央を貫通して環状に鉄芯を設置し、該コイルを２次側として対する鉄芯を励磁する１次側通電コイルを配した設備を用いて、該コイルを３００℃以上に加熱し、その後に仕上焼鈍を施すことを特徴とする方向性電磁鋼板の仕上焼鈍方法。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
仕上焼鈍前の方向性電磁鋼板コイルの先端と尾端を電気的に短絡し、該コイル中央を貫通して環状に鉄芯を設置し、該コイルを２次側として対する鉄芯を励磁する１次側通電コイルを配した設備を用いて、該コイルを３００℃以上に加熱し、その後に仕上焼鈍を施すことを特徴とする方向性電磁鋼板の仕上焼鈍方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は方向性電磁鋼板の仕上焼鈍方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
方向性電磁鋼板の製造方法としては、冷延板を脱炭焼鈍し、鋼板表面にＭｇＯを主体とする焼鈍分離剤を塗布乾燥後、コイル状態で仕上焼鈍が施される。この仕上焼鈍において、昇温から６００℃程度までの間で、ＭｇＯに含まれる化合水の分解除去が行われた後、１０００℃程度までに二次再結晶を発現させて磁性品質を完成させるとともに、ＭｇＯを脱炭焼鈍時に生じるＳｉＯ２を主体とする酸化膜と反応させて鋼板表面にフォルステライト被膜を形成させる。最終的には１２００℃超の温度で純化処理が施され完了する。
【０００３】
仕上焼鈍は現状、コイルを外部より加熱する方式で実施されており、コイル内外で温度偏差が発生することは避けられない。図１に現状の仕上焼鈍による温度推移を示す。工業生産における１０トンを越えるコイルでは、コイル外表面の最も高温部分（以下最熱点と呼ぶ）とコイル内部の最も低温部分（以下最冷点と呼ぶ）とでは数百℃もの温度差が生じる。
【０００４】
この温度差のため、コイル内部の最冷点付近から放出された化合水がコイル外周部の高温となっている部分を追加酸化して、フォルステライト被膜形成を阻害し、被膜欠陥から歩留落ちが発生しやすいという問題があった。また、追加酸化を生じた部分ではインヒビターの挙動にも影響して磁気特性が劣化する場合もあった。
現状は８００℃前後で数十時間に及ぶ温度保定を行い、温度偏差を減少させているが十分とは言えず、特にコイル単重が大きい場合には顕著となる。また、温度保定を更に延長するには、元々低い生産性がさらに悪化するという問題がある。
【０００５】
コイル焼鈍における温度偏差を緩和する方法に関しては過去にも様々な取り組みがなされてきた。例えば、特開平５−２０３３７１号公報では、コイルの上下に加熱源を配し、更に雰囲気の攪拌方法を適正化することでコイル内温度偏差を軽減可能であることが開示されている。しかし上述の如く、外部加熱である以上、相当の温度偏差は避けられず、従来技術による対応のみでは限界があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上のような課題に鑑みなされたもので、仕上焼鈍におけるコイル内温度偏差を軽減することで、コイル全体にわたって良好な被膜特性および磁気特性を得られる方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、仕上焼鈍前の方向性電磁鋼板コイルの先端と尾端を電気的に短絡し、該コイル中央を貫通して環状に鉄芯を設置し、該コイルを２次側として対する鉄芯を励磁する１次側通電コイルを配した設備を用いて、該コイルを３００℃以上に加熱し、その後に仕上焼鈍を施すことを特徴とする方向性電磁鋼板の仕上焼鈍方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明について詳細に説明する。本発明者らは方向性電磁鋼板の仕上焼鈍において、ＭｇＯ化合水の分解除去が完了する６００℃程度までの間のコイル内温度を一定にする手段について鋭意検討した。
コイルを内部も含め均一加熱する方法としては電気加熱の適用が考えられる。特に、仕上焼鈍のコイルは焼鈍分離剤として板間にＭｇＯを塗布しており、これが電気絶縁性を確保することから、各種電気加熱方法の適用を検討した。しかし、例えばコイルの内外周に周回方向に誘導コイルを配する誘導加熱方式では、コイル外表面に比べ内部への電磁力到達が弱く、均一加熱は困難であった。また、コイルの先端と尾端の間に電極をつなぎ通電加熱する方式は適正な加熱能力を得るために必要な印加電圧が数千ボルトの高圧となり、非現実的である。
【０００９】
更に各種電気加熱方法を探索した結果、コイルをトランス効果により電気加熱する方法を適用できることを見出した。これは被加熱物のコイルをトランスの二次側コイルと見なし、被加熱コイルの先端と尾端を結線短絡して一次側交番電界で誘起される電流でジュール加熱するものである。
図２にこの加熱方式の概念図を示す。図中１は被加熱物のコイルであり、２の導線でコイルの先端と尾端が電気的に短絡されている。３は電磁鋼板製の鉄芯であり、電源５に繋がれた一次コイル４で発生させる磁力線が循環する。
【００１０】
この方式によれば、二次側被加熱コイルに誘起される起電力とコイル内部の電気抵抗とが相殺されて、コイルトップ・ボトム間に現れる電圧は小さい一方、一次側は巻き数の適正化で電圧を抑えることが可能であり、現実的な設備となる。また、同じ理由から隣接する板間の電位差は微小となり、板間でのスパークは発生し難いなど、単純な通電加熱に比べ優れた特徴を持つ。更に、電気加熱方式であるため均一加熱できることに加え、現状の外部加熱方式に比べ、加熱効率が高く、加熱コスト的にも有利であるなどの特徴もある。
【００１１】
この電気加熱方式を用いて、仕上焼鈍に先立ちコイルを３００℃以上、好ましくは６００℃程度まで予熱し、しかる後に通常の仕上焼鈍炉に装入することで、ＭｇＯ化合水の分解除去をコイル全体にわたってほぼ同時に完了させることができる。
なお、この予熱においては、雰囲気を非酸化性にする必要はなく、大気中で所定の温度まで予熱後、公知の仕上焼鈍炉に装入すれば良い。むろん、予熱温度が高すぎると追加酸化を生じてしまうため制限される。また通常、鉄芯や一次コイルは仕上焼鈍炉に装入される前に外される。
【００１２】
【実施例】
以下に本発明の一実施形態について説明する。
図３は本発明の電気加熱装置を用いてコイルの予熱を行い、その後公知の外部加熱方式での仕上焼鈍を実施したときのヒートパターンの一例である。ここでは、コイルの実効加熱電力１２００ｋＷで約２時間の予熱を実施し、その後３時間かけて従来の焼鈍炉へコイルを移動させ、通常の仕上焼鈍を施した。約２時間の電気加熱による予熱でコイル内部は約６００℃となったのに対し、外部は放熱の影響で５５０℃程度となったが、この加熱によりコイル全体のＭｇＯ中に含まれる化合水は殆ど除去されることになる。
【００１３】
その後のコイル移動で外部は５００℃以下にまで低下することになるが内部の温度は６００℃から殆ど低下しない。コイル移動後仕上焼鈍を開始するが、最冷点の温度が既に６００℃程度となっていることから、従来サイクルにおけるＭｇＯ中化合水放出影響を緩和するための炉温８００℃での保定は省略でき、焼鈍開始直後より二次再結晶と被膜反応のための緩昇温に入ることが可能となった。
この過程で温度が低下していた外周部は仕上焼鈍による外部加熱により優先加熱されるため、コイル内の温度分布はほぼ均一なままとなる。その後従来と同様のヒートパターンを経て、仕上焼鈍が完了する。
【００１４】
本発明の電気加熱による予熱プロセスで得られる品質及び生産性を、図１に示す従来プロセスと比較して表１に示す。磁性、純化状態は従来に遜色ないレベルを維持しつつ被膜品質を改善できることが可能となった。また焼鈍時間は約２０時間短縮され、２５％の生産性向上を達成可能となった。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
【発明の効果】
以上の本発明に係る仕上げ焼鈍方法よれば、被膜品質を改善し、さらに生産性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の仕上焼鈍時のコイル内の温度分布を示す図。
【図２】本発明で用いる電気加熱方式の原理図。
【図３】本発明に基づきコイル予熱とその後の仕上焼鈍過程でのコイル内温度推移を示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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