(57)【要約】【課題】            コイルを横置きにした状態でバッチ焼鈍炉に装入して仕上焼鈍を行いながら、横置きコイルの外周側下面近傍での鋼板の焼き付きを効果的に防止し得る新たな提案をなす。【解決手段】        方向性電磁鋼板用冷延鋼帯に焼鈍分離剤を塗布した後コイルに巻回してバッチ焼鈍炉に装入して仕上焼鈍を行なうに当たり、前記コイルをバッチ焼鈍炉の炉床に横置きしかつ、該横置きされたコイルに外周面での周速が平均で1.5ｍ／ｍｉｎ以上となる転動運動を与えることものである。上記転動運動は、コイル温度が800℃以上において与えられることが望ましい。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
方向性電磁鋼板用冷延鋼帯に焼鈍分離剤を塗布した後コイルに巻回してバッチ焼鈍炉に装入して仕上焼鈍を行なうに当たり、
前記コイルをバッチ焼鈍炉の炉床に横置きしかつ、該横置きされたコイルに外周面での周速が平均で1.5ｍ／ｍｉｎ以上となる転動運動を与えることを特徴とする方向性電磁鋼板コイルの仕上焼鈍方法。
【請求項２】
転動運動はコイル温度が800℃以上において与えられることを特徴とする請求項１記載の方向性電磁鋼板コイルの仕上焼鈍方法。
【請求項３】
バッチ焼鈍炉の炉床を傾動させることによりコイルに転動運動を与えることを特徴とする請求項１又は２記載の方向性電磁鋼板コイルの仕上焼鈍方法。
【請求項４】
バッチ焼鈍炉の炉床を断面円弧状となし、該炉床の円弧面内での揺動によりコイルに転動運動を与えることを特徴とする請求項１又は２記載の方向性電磁鋼板コイルの仕上焼鈍方法。
【請求項５】
バッチ焼鈍炉を円筒状炉となし、該円筒状炉の主軸周りの回転往復運動によりコイルに転動運動を与えることを特徴とする請求項１又は２記載の方向性電磁鋼板コイルの仕上焼鈍方法。
【請求項６】
バッチ焼鈍炉を円筒状炉となし、該円筒状炉の主軸周りの回転によりコイルに転動運動を与えることを特徴とする請求項１又は２記載の方向性電磁鋼板コイルの仕上焼鈍方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は変圧器などの電気機器の鉄心に用いられる方向性電磁鋼板コイルの仕上焼鈍方法に係り、特に仕上焼鈍中に生ずるコイル変形を抜本的に回避し得る新規な仕上焼鈍方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
方向性電磁鋼板は、一般的に含珪素スラブを熱間圧延して得られた熱延板に、必要に応じて熱延板焼鈍を施し、1回もしくは中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延を施し、次いで脱炭焼鈍を行い、その後MgOを主体とする焼鈍分離剤を塗布した後コイルに巻き取り、仕上焼鈍を施すことにより製造される。方向性電磁鋼板の形成に必要な二次再結晶は、この仕上焼鈍中に生じる。二次再結晶開始温度は一般に800℃以上であり、場合によっては950℃を超える。
【０００３】
この仕上焼鈍は、一般にコイルの端面をコイル受け台に置いた縦置きの状態で行われるのが一般的であるが、その際、コイルの底部端面にかかる自重と高温に伴う鋼板の軟化によってコイルの底部端部がつぶれることがある。このようなコイル端部の変形は、その後の工程、すなわち絶縁被膜のコーティング、連続歪取焼鈍、再巻取などを困難にする。また、変形部分はスリットによりスクラップ化されるため、製品歩留まりが低くなるという問題がある。
【０００４】
このような問題に対処するため、たとえば特許文献１には、仕上焼鈍以前の工程で、通板中の鋼帯の端部を連続的に加熱し、平均粒径を15μｍ以上とすることによって、コイルの底部の変形を防止する方法が提案されている。また、特許文献２には、仕上焼鈍前の工程で鋼板端部に予歪を導入してこの部分の二次再結晶温度を引き下げる方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平2-97622号公報
【特許文献２】特開2000-38606号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示の手段は、成長させた端部の結晶粒が仕上焼鈍時に方向性のよい二次再結晶粒の成長を妨げ、コイル底部の磁気特性が著しく劣化してしまうという問題がある。また、特許文献２に開示の手段は、予歪を導入して二次再結晶温度を引き下げた部分では結晶組織のゴス方位への集積が不充分となり磁気特性が劣化するので、その部分をスリットによりスクラップ化することになり、製品歩留まりを低下させるという問題がある。
【０００７】
これらの問題はいずれもコイルを縦置きにして仕上焼鈍を行なう際のコイル下端面の変形を防止しようとすることに対して発生した、いわば二次的問題である。しかし、現行の縦置き焼鈍方式を採用する限り、このような問題が発生することは避けられない問題であり、抜本的な対策が望まれている。
【０００８】
その対策として、コイルを横置き、すなわちコイル軸をほぼ水平に載置して焼鈍することが考えられる。これによりコイルの底部端面にかかる自重と高温に伴う鋼板の軟化に由来するコイル底部端部の変形は回避される。しかしながら、コイルを横置きにしてバッチ焼鈍を行うと、コイルの自重と高温に伴う鋼板の軟化に由来してコイルが上下に圧縮される変形が生じ、そのためコイル下面側ではコイルの自重による面圧がきわめて大きくなり、そのため横置きコイルの外周側下面近傍では焼鈍分離剤の存在にもかかわらず、コイル状に積層された鋼板が互いに焼き付くという問題が生ずる。
【０００９】
本発明は、従来の方向性電磁鋼板コイルの仕上焼鈍方法に係る問題を根本的に解決することを目的とし、特にコイルを横置きにした状態でバッチ焼鈍炉に装入して仕上焼鈍を行いながら、横置きコイルの外周側下面近傍での鋼板の焼き付きを効果的に防止し得る新たな提案をなすものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、方向性電磁鋼板用冷延鋼帯に焼鈍分離剤を塗布した後コイルに巻回してバッチ焼鈍炉に装入して仕上焼鈍を行なうに当たり、前記コイルをバッチ焼鈍炉の炉床に横置きしかつ、該横置きされたコイルに外周面での周速が平均で1.5ｍ／ｍｉｎ以上となる転動運動を与えることものである。上記転動運動は、コイル温度が800℃以上において与えられることが望ましい。
【００１１】
また、上記転動運動は、バッチ焼鈍炉の炉床を傾動させることにより与えることが可能でありまた、バッチ焼鈍炉の炉床を断面円弧状となし、該炉床の円弧面内での揺動により与えることができる。さらに、バッチ焼鈍炉を円筒状炉となし、該円筒状炉の回転軸周りの往復運動により炉床、すなわち円筒状炉の内面においてコイルに転動運動を与えることができ、バッチ焼鈍炉を円筒状炉となし、該円筒状炉を回転軸周りに回転させることによりコイルに転動運動を与えることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、コイルを横置きにした状態でバッチ焼鈍炉に装入して仕上焼鈍を行いながら、横置きコイルの外周側下面近傍での鋼板の焼き付きを効果的に防止し得る。これにより、従来のコイル縦置きによって行なう方向性電磁鋼板コイルの仕上焼鈍に係るコイル下端面のつぶれに起因する問題を根本的に解決でき、仕上焼鈍の際の製品歩留まりを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の適用対象となる方向性電磁鋼板用冷延鋼帯は、通常の方法によって製造されたもの、すなわち方向性電磁鋼板を製造するための適当な組成を有するスラブを熱間圧延し、得られた熱延板に必要に応じて熱延板焼鈍を施し、１回又は中間焼鈍を含む２回以上の冷間圧延を施して最終厚さの冷延板とし、これに一次再結晶焼鈍（必要に応じて脱炭焼鈍を含む）を行なったものである。このようにして準備された方向性電磁鋼板用冷延鋼帯は常法に従い焼鈍分離剤を塗布した後コイルに巻回され、バッチ焼鈍炉に装入して仕上焼鈍に付される。
【００１４】
この仕上焼鈍に当たり、本発明では、コイルを炉床に直接横置きにした状態とする。横置きとすることによってコイル下端面の変形を完全に避けることができ、炉床に直接横置きとすることによって、後に説明するようにコイルを炉床上で転動させることが可能になる。
【００１５】
この炉床に直接横置きされたコイルに対し仕上焼鈍が施される。この仕上焼鈍の条件は、焼鈍段階、特に高温の焼鈍段階でコイル外周面での周速が1.5ｍ／ｍｉｎ以上の転動を与える操作を行なうほかは、通常の縦置きのバッチ焼鈍と同様でよい。すなわち、H2を主体とし、必要に応じこれにN2を加え又はN2に置換した焼鈍ガスを供給しながら、所定のヒートサイクルにしたがって加熱、冷却の操作を行なえばよい。
【００１６】
本発明では、横置きされたコイルに対し転動操作が行なわれる。この転動操作は、焼鈍段階、特に高温の焼鈍段階において起こるコイルの変形、すなわち上下方向に圧縮され、水平方向に伸びるという現象を受け、これを時系列的に矯正するために行なわれるものである。すなわち、横置きされたコイルを放置すれば、鋼板の軟化に伴い、コイルの自重により上下方向で圧縮されるため、コイル下面側ではコイルの自重による面圧がきわめて大きくなる一方、コイル直径の1/2レベルの水平方向ではコイルの径が伸びて面間に隙間が生じている。これを受け、コイルを転動させてコイル最下端の面圧の高くなっている位置を前記コイルの径が伸びて面間に隙間が生じている位置に近づけ、面間に隙間が生じている位置を自重により面圧が掛かる位置に近づけるのである。これにより、面圧の高い位置と面間に隙間が生じている位置が交互に入れ替わり、全体としてコイル内面圧の均等化を図ることができる。
【００１７】
このような面圧の均等化のために必要な転動操作条件は、後の実施例から明らかになるように、外周面での周速が平均で1.5ｍ／ｍｉｎ以上となるものであればよい。このように外周面での周速をパラメータとするのは、面圧が外周面あるいはその近傍で最も高くなり、その状態における持続時間を制限する条件として外周面での周速を採るのが妥当と判断されたからである。転動方向が反転する場合は、一時的に周速が低下するが、その場合、1.0ｍ／ｍｉｎを下回る時間が5ｍｉｎ以内ならば焼付きが生じない。
【００１８】
上記の条件で炉床に直接横置きされたコイルを転動させることによって、横置きされたコイルのコイル層間面圧のバランスが図られ、それにより横置きされたコイルであっても、コイル状に積層された鋼板が互いに焼き付くことが回避できる。なお、コイルの変形は高温で生ずるので上記転動はコイル温度が800℃以上の範囲とすることができる。
【００１９】
しかしながら、二次再結晶開始以前の結晶粒径が比較的小さい鋼板では粒界すべりによる変形が容易に進み、これに対し二次再結晶後は結晶粒径が大きいため粒界すべりが進行しがたく二次再結晶前と比べて飛躍的に高温強度が大きくなっているとの知見が得られている。したがって、転動による面圧の平均化操作は、二次再結晶開始以前の段階では比較的低温の段階から必要であるが、二次再結晶後の冷却段階では、比較的高温で停止することも可能である。
【００２０】
本発明は、上記のように炉床にコイルを横置きし、焼鈍期間中、これに上記条件の転動を与えることができればよく、そのための設備は任意に設計できる。たとえば、図１のようにフラットな炉床1の下面にシリンダー3等の傾動装置を取り付け、炉床に時系列的に変化する傾きを与えてその上に載置されるコイル2が炉床上を転動するようにすることができる。
【００２１】
また、図２のように、バッチ焼鈍炉を断面円弧状の炉床4が長手方向に延在したものとなし、これを炉床4の円弧面内で揺動させるようにして、その上に載置されるコイル3が炉床上を転動するようにすることもできる。さらに、図３（ａ）に示すようにバッチ焼鈍炉を円筒状の炉床5とをもつものとなし、これをその主軸周りに回転往復運動させるようにして、その上に載置されるコイル2が炉床5上を転動するようにすることもできる。また、上記円筒状の炉床5をもつバッチ焼鈍炉をその主軸周りに一方向回転させるようにしてその上に載置されるコイル2が炉床上を転動するようにすることもできる（図３（ｂ））。この場合、コイル2は所定期間に亘って同一方向に転動しつづけるので、面圧の平均化にとって好ましい。以下、シミュレーションによって得た実施例により本発明の実施形態を一層明らかにする。
【実施例１】
【００２２】
質量比で、C：0.07％、Si：3.4％、Mn：0.07％、Al：0.023％、S：0.02％、N：0．009ｐｐｍ、S：0.02％を含み残部不可避的不純物を除きFeからなる電磁鋼板用素材を、熱間圧延後、中間焼鈍を含む２回の冷間圧延によって板厚0.23ｍｍ、板幅1200ｍｍの冷間圧延板とした後、連続脱炭焼鈍炉にて脱炭焼鈍を行い巻き取ったコイル（8トン）を6個用意した（コイルNo.1〜6）。
【００２３】
図２に示す形式の、曲率半径10ｍの円弧状曲面の炉床を有するバッチ焼鈍炉を準備し、これにNo.2〜6のコイルを装入し、それぞれコイル外周面の周速が平均で0（固定）、0.5、1.5、5.0および10ｍ／ｍｉｎとなるように揺動しながら仕上焼鈍した。なお、No.1のコイルは従来の焼鈍炉に縦置きに装入し仕上焼鈍を行った。
【００２４】
仕上焼鈍後のコイル変形の有無、板間の焼付きの有無を表１に示す。ここに示すように本発明の条件を満たすNo.4〜6においては板幅方向の不均一な変形および板間の焼付きは認められず、被膜の形成も良好であった。これに対し、外周面の周速が1.5ｍ／ｍｉｎに満たないNo.2コイルおよびNo.3コイルにおいては、板幅方向の不均一な変形はみとめられなかったが、コイル外層部において鋼板相互の焼付きが認められた。なお、従来の焼鈍炉に縦置きに挿入したNo.1のコイルにおいては仕上焼鈍後にコイル底部側に板の変形が見られ、また底部の変形部分に板間の焼付きが見られた。
【実施例２】
【００２５】
実施例１と同一の素材を用い、実施例１と同様に処理した（コイルNo.7）。図１に示す形式のフラットな炉床をもつバッチ焼鈍炉を準備し、これにNo.7のコイルを装入し、コイル外周面の周速が平均で5.0ｍ／ｍｉｎとなるように傾動しながら仕上焼鈍した。結果は表１に併せて示す。
【実施例３】
【００２６】
質量比で、C：0.06％、Si：3.5％、Ｍｎ：0.08％、Aｌ：0.023％、N：90ppm、S：0.02％、Bi：0.05％を含み、残部不可避的不純物を除きFeからなる方向性電磁鋼板素材を熱間圧延後、中間焼鈍を含む２回の冷間圧延によって板厚0.23ｍｍ、板幅1200ｍｍの冷間圧延板とした後、連続脱炭焼鈍炉にて脱炭焼鈍を行い巻き取ったコイル（8トン）を6個用意した（コイルNo.8〜13）。
【００２７】
図３に示す形式の、曲率半径10ｍの円筒状の炉床を有するバッチ焼鈍炉を準備し、これに上記No.9〜13のコイルを装入し、それぞれコイル外周面の周速が平均で0（固定）、1.0、2.0、6.0および15ｍ／ｍｉｎとなるように一方向回転しながら仕上焼鈍を行なった。なお、No.9のコイルは従来の焼鈍炉に縦置きに装入し仕上焼鈍を行った。操業結果は表１に併せて示す。ここに示すように、本発明の条件を満たすNo.11〜13においては板幅方向の不均一な変形および板間の焼付きは認められず、被膜の形成も良好であった。これに対し、外周面の周速が1.5ｍ／ｍｉｎに満たないNo.8コイルおよびNo.9コイルにおいては、板幅方向の不均一な変形はみとめられなかったが、コイル外層部において鋼板相互の焼付きが認められた。なお、従来の焼鈍炉に縦置きに挿入したNo.8のコイルにおいては仕上焼鈍後にコイル底部側に板の変形が見られ、また底部の変形部分に板間の焼付きが見られた。
【実施例４】
【００２８】
実施例３と同一の素材を用い、実施例３と同様に処理した（コイルNo.14）。図３に示す形式の曲率半径10ｍの円筒状の炉床を有するバッチ焼鈍炉を準備し、これにNo.14のコイルを装入し、コイル外周面の周速が平均で6.0ｍ／ｍｉｎとなるように揺動しながら仕上焼鈍した。結果は表１に併せて示す。
【００２９】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明を実施するためのフラットな炉床をもつバッチ焼鈍炉の概念図である。
【図２】本発明を実施するための断面円弧状の炉床をもつバッチ焼鈍炉の概念図である。
【図３】本発明を実施するための円筒状の炉床をもつバッチ焼鈍炉の概念図である。
【符号の説明】
【００３１】
1：フラットな炉床
2：コイル
3：シリンダー
4：断面円弧状の炉床
5：円筒状の炉床
【図１】
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【図２】
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【図３】
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