JP2001107218A - 気体浸珪処理法による高珪素鋼帯の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続気体浸珪処理法により、鋼帯の破断やエ
ッジ割れを生じることなく、板幅方向のＳｉ濃度が均一
な高珪素鋼帯を安定して製造する。 【解決手段】 気体浸珪処理法により高珪素鋼帯を連続
的に製造する方法において、板幅方向端部に浸珪を防止
又は抑制する物質を塗布した鋼帯を浸珪処理することを
特徴とし、この方法によればエッジ割れを生じ易い板幅
方向端部のＳｉ濃度が局部的に低減されるとともに、そ
れ以外の板幅方向部分については均一な高Ｓｉ濃度を有
する高珪素鋼帯が得られ、したがって、製造された高珪
素鋼帯の板幅方向端部のみを切断除去することにより、
板幅方向でＳｉ濃度が均一な高珪素鋼帯の製品を得るこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気体浸珪処理法に
より高珪素鋼帯を連続的に製造するための方法に関す
る。

【０００２】

【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６２−２７０７
８号などに示されるような気体浸珪処理法による製造方
法が知られている。この方法は、Ｓｉ含有量が４ｗｔ％
未満の薄鋼帯をＳｉＣｌ_４を含む雰囲気の浸珪処理炉内
に連続的に通板させて鋼帯表層にＳｉを浸透させ、次い
でこの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。この製造方法によれば、優れた磁気特性を有
する所謂６．５％Ｓｉ鋼帯を連続的に製造することが可
能である。

【０００３】しかし、Ｓｉ含有量が５ｗｔ％以上の珪素
鋼帯は非常に脆く、特にＳｉ含有量が６．３ｗｔ％を超
える鋼帯を連続処理ライン内で通板させた場合、鋼帯に
僅かな曲げや捩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。

【０００４】鋼帯に曲げや捩じれを生じさせないように
するためには、例えば、下記のような対策が考えられ
る。 ライン内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捩じれ
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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のよう
にロールを大径化することには設備上の制約や設備コス
トの面から一定の限界があり、このためロールの大径化
だけで鋼帯の破断を防止することは難しい。また、上記
については、所定の浸珪量を確保するためにはライン
速度を遅くする必要があり、生産性が低下するという問
題がある。

【０００６】また、高珪素鋼帯の破断やエッジ割れを防
止するための他の方法としては、浸珪処理時の鋼帯幅方
向に対する処理ガス（ＳｉＣｌ_４含有ガス）の吹き付け
量を調整することにより、鋼帯幅方向において端部のＳ
ｉ含有量が中央部よりも低くなるようなＳｉ濃度分布を
つける方法が、特開平８−１３１２７号で開示されてい
る。しかし、この方法では鋼帯幅方向端部に急激なＳｉ
濃度勾配を付すことは困難であり、このためＳｉ濃度の
低い鋼帯幅方向端部を切断除去したとしても、製品とな
る高珪素鋼帯は板幅方向でのＳｉ含有量に差が生じ、磁
気特性などの品質上の問題を生じる。

【０００７】したがって本発明の目的は、このような従
来技術の課題を解決し、連続気体浸珪処理法により、鋼
帯の破断やエッジ割れを生じることなく、板幅方向のＳ
ｉ濃度が均一な高珪素鋼帯を安定して製造することがで
きる高珪素鋼帯の製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、気体浸珪
処理法により高珪素鋼帯を連続的に製造するに当たり、
鋼帯の破断やエッジ割れを生じることなく、板幅方向の
Ｓｉ濃度が均一な高珪素鋼帯を安定して製造することが
できる方法について検討した結果、鋼帯をその板幅方向
端部（両端部）に浸珪を防止又は抑制する物質を塗布し
た状態で浸珪処理することにより、エッジ割れを生じ易
い板幅方向端部のＳｉ濃度が局部的に低減されるととも
に、それ以外の板幅方向部分（中央部分）については均
一な高Ｓｉ濃度を有する高珪素鋼帯が得られることが判
った。したがって、このような高珪素鋼帯の板幅方向端
部のみを切断除去することにより、板幅方向でＳｉ濃度
が均一な高珪素鋼帯の製品を得ることができる。

【０００９】すなわち、本発明の製造方法の特徴は以下
の通りである。 [1] 気体浸珪処理法により高珪素鋼帯を連続的に製造す
る方法において、板幅方向端部に浸珪を防止又は抑制す
る物質を塗布した鋼帯を浸珪処理することを特徴とする
気体浸珪処理法による高珪素鋼帯の製造方法。 [2] 上記[1]の製造方法において、製造された高珪素鋼
帯について、浸珪を防止又は抑制する物質が塗布された
板幅方向端部を切断除去することを特徴とする気体浸珪
処理法による高珪素鋼帯の製造方法。

【００１０】[3] 上記[1]の製造方法において、少なく
とも入側から加熱帯、浸珪処理帯、拡散均熱帯及び冷却
帯を備えた浸珪処理設備で高珪素鋼帯を製造するに当た
り、加熱帯進入前の鋼帯の板幅方向端部に浸珪を防止又
は抑制する物質を塗布し、浸珪処理及び拡散均熱処理を
経た鋼帯が冷却帯を出た後、前記浸珪を防止又は抑制す
る物質が塗布された板幅方向端部を切断除去することを
特徴とする気体浸珪処理法による高珪素鋼帯の製造方
法。

【００１１】

【発明の実施の形態】一般に鋼帯の連続気体浸珪処理で
は、所定の温度に加熱された鋼帯を浸珪処理帯に連続通
板させ、この鋼帯表面にＳｉＣｌ_４などの原料ガスを含
む処理ガスを吹き付け、ＳｉＣｌ_４と鋼帯（Ｆｅ）との
置換反応によりＳｉを鋼帯表層に浸透させる。本発明で
は、このような連続気体浸珪処理によって高珪素鋼帯を
製造するに当たり、鋼帯をその板幅方向端部（両端部）
に浸珪を防止又は抑制する物質（以下、説明の便宜上
“浸珪抑制物質”という）を塗布した状態で浸珪処理す
る。通常、この浸珪抑制物質は鋼帯幅方向端部（両端
部）の両面に所定幅で塗布されるが、場合によっては鋼
帯幅方向端部の片面にのみ塗布してもよい。

【００１２】このような気体浸珪処理では、鋼帯幅方向
端部領域にＳｉＣｌ_４などを含む処理ガスが吹き付けら
れても、上記浸珪抑制物質の存在により浸珪が防止又は
抑制され、その領域での浸珪処理後のＳｉ濃度をエッジ
割れが発生し難いレベル（例えば、Ｓｉ濃度５ｗｔ％以
下）にすることができる。特開平８−１３１２７号に示
されるように、高珪素鋼帯の板幅方向端部のＳｉ濃度を
低下させることによりエッジ割れが防止でき、このため
通板時の板破断も防止することができる。

【００１３】一方、上記浸珪抑制物質が存在しない板幅
方向部分（中央部分）は均一な浸珪処理がなされる。こ
のため製造された高珪素鋼帯の板幅方向端部（上記浸珪
抑制物質が塗布された部分）のみを切断除去することに
より、板幅方向でＳｉ濃度が均一な高珪素鋼帯の製品が
得られる。

【００１４】浸珪抑制物質としては、鋼帯への塗布を可
能にするために液体状の物質若しくは溶媒に溶解又は分
散できる固体物質であること、加熱帯内において固化す
ることで皮膜を形成するか（液体状物質の場合）若しく
は溶媒が蒸発して固形分が皮膜を形成すること、浸珪処
理温度域（１０２３℃〜１２００℃）においても皮膜と
して鋼帯表面に付着した状態に保たれること、皮膜状に
固化する過程で有害物質を放出しないこと、などの条件
を満足する必要がある。

【００１５】このような条件を満足する物質としては、
例えば、硼酸、シリカ、ジルコニヤ、鉄酸化物、クロム
酸化物などの無機物が挙げることでき、これらの１種又
は２種以上を水やアルコールなどの溶媒に溶解又は分散
させて溶液を調整し、これを鋼帯の板幅方向端部に塗布
すればよい。溶液の濃度は塗布方法や皮膜厚など応じて
適宜調整すればよいが、一般には上記物質の濃度が１０
〜５０ｗｔ％程度に調整された溶液が用いられる。な
お、浸珪抑制物質は上記に例示したものに限定されるも
のではなく、上述した条件を満足する任意の物質を使用
することができる。

【００１６】通常、浸珪抑制物質は鋼帯幅方向端部（両
端部）の両面に所定幅で塗布されるが、場合によっては
鋼帯幅方向端部の片面にのみ塗布してもよい。鋼帯幅方
向端部への浸珪抑制物質の塗布幅も任意であるが、エッ
ジ割れを効果的に防止し、且つ鋼帯の歩留まりを確保す
る観点から、鋼帯幅方向においてエッジ部から５〜５０
ｍｍまでの鋼帯幅方向端部領域に塗布することが好まし
い。

【００１７】溶液（浸珪抑制物質の溶液又は浸珪抑制物
質を含む溶液）の塗布方法も任意であるが、通常の塗装
設備で用いられているようなロールコーターを用い、鋼
帯幅方向端部に溶液を塗布するのが簡便である。塗布さ
れた溶液は、炉内雰囲気中で加熱されることにより、そ
れ自体が固化して皮膜を形成するか又は溶媒が蒸発する
ことで固形分が皮膜を形成する。浸珪抑制物質による皮
膜の膜厚（乾燥膜厚）に特別な制限はなく、浸珪抑制物
質により鋼帯幅方向端部が確実に被覆されることで浸珪
が適切に防止又は抑制されるような膜厚であればよい。
浸珪抑制物質の種類によっても異なるが、一般には５〜
２０μｍ程度の膜厚とすればよい。

【００１８】高珪素鋼帯製造用の浸珪処理設備は、通
常、入側から順に加熱帯、浸珪処理帯、拡散均熱帯及び
冷却帯を有しており、鋼帯は加熱帯で浸珪処理温度（通
常、１０２３℃〜１２００°）に加熱された後、浸珪処
理帯に導かれ、ここで鋼帯面にＳｉＣｌ_４などの原料ガ
スを含む処理ガスが吹き付けられることにより浸珪処理
がなされる。次いで、鋼帯は拡散均熱帯に導かれ、上記
浸珪処理によって鋼帯表層に浸透したＳｉを板厚方向に
拡散させる拡散均熱処理が施され、しかる後、冷却帯で
冷却される。

【００１９】このような設備で本発明を実施する場合、
上記浸珪抑制物質は加熱帯進入前の鋼帯の板幅方向端部
に塗布することが好ましい。また、鋼帯が浸珪処理及び
拡散均熱処理を経て冷却帯を出た後、浸珪抑制物質を鋼
帯から除去する。この除去の方法としては、浸珪抑制物
質が塗布された鋼帯幅方向端部をサイドトリマーなどで
切断除去する方法が最も簡便であり、これにより、その
後に行われる絶縁皮膜の塗布や巻取処理を従来と同様の
装置によって容易に行うことができる。

【００２０】図１は浸珪処理設備を備えた高珪素鋼帯の
連続製造設備を示しており、１はペイオフリール、２は
クリーニング槽、３は鋼帯幅方向端部に上記浸珪抑制物
質を塗布するためのロールコーターなどからなる塗布装
置、Ａは浸珪処理設備、８は鋼帯幅方向端部を切断除去
するためのサイドトリマー、９は絶縁皮膜塗布装置、１
０は焼付装置、１１はテンションリールであり、前記浸
珪処理設備Ａは入側から順に加熱帯４、浸珪処理帯５、
拡散均熱帯６、冷却帯７を備えている。

【００２１】このような高珪素鋼帯の連続製造設備で
は、ペイオフリール１から繰り出された素材鋼帯（通
常、Ｓｉ含有量：４ｗｔ％未満）はクリーニング槽２で
脱脂洗浄された後、塗布装置３で鋼帯幅方向端部（両端
部）に上記浸珪抑制物質が塗布され、この状態で浸珪処
理設備Ａに導入される。浸珪処理設備Ａに導入された鋼
帯は、上述したように加熱帯４、浸珪処理帯５、拡散均
熱帯６及び冷却帯７を順次経て高珪素鋼帯となる。冷却
帯７を出た高珪素鋼帯はサイドトリマー８により浸珪抑
制物質が塗布された板幅方向端部が切断除去され、次い
で、絶縁皮膜塗布装置９で絶縁皮膜が塗布された後、焼
付装置１０で焼付処理され、テンションリール１１に巻
き取られる。

【００２２】なお、一般に鋼帯は浸珪処理帯においてＳ
ｉＣｌ_４が約１０〜５０ｖｏｌ％程度含まれる処理ガス
（通常、残部はＮ_２、Ａｒなどの不活性ガス）が吹き付
けられることにより、１０２３〜１２００℃程度の処理
温度で浸珪処理され、引き続きＳｉＣｌ_４を含まない非
酸化性雰囲気の拡散均熱帯において、１２００〜１２３
０℃程度の処理温度で拡散均熱処理される。

【００２３】

【実施例】図１に示す高珪素鋼帯の連続製造設備を用い
て、板厚０．３ｍｍ、板幅４００ｍｍの３％Ｓｉ鋼帯を
素材鋼帯として６．５％Ｓｉ鋼帯を製造した。浸珪処理
設備Ａの入側に設置された塗布装置３では、浸珪抑制物
質である鉄酸化物とクロム酸化物とシリカの混合物を水
に溶いた溶液を、鋼帯幅方向端部（鋼帯幅方向でエッジ
部から４０ｍｍまでの部分）にロールコーターで塗布
し、この溶液が塗布された鋼帯を浸珪処理設備Ａに導入
し、加熱帯４で塗布液を乾燥させ、浸珪抑制物質の皮膜
を形成させた。

【００２４】浸珪処理設備Ａの浸珪処理帯５では、ノズ
ルスリット長／鋼帯幅＝１．３のスリットノズルからＳ
ｉＣｌ_４：１０ｖｏｌ％、残部：窒素ガスからなる処理
ガスを流速３ｍ／ｓｅｃで鋼帯に吹き付けて浸珪処理を
行った。鋼帯が浸珪処理設備Ａを出た後、浸珪抑制物質
が塗布された板幅方向端部（鋼帯幅方向でエッジ部から
４０ｍｍまでの部分）をサイドトリマー８で切断除去し
た。

【００２５】比較例として、図１の連続製造設備を用
い、鋼帯幅方向端部に上記浸珪抑制物質を塗布しないで
高珪素鋼帯を製造した。以上の結果、比較例では鋼帯に
エッジ割れが発生し、浸珪処理帯において鋼帯が破断し
た。これに対して鋼帯幅方向端部に浸珪抑制物質を塗布
した本発明例ではエッジ割れも発生せず、鋼帯が破断す
ることもなかった。

【００２６】製造された高珪素鋼帯について、板幅方向
でのＳｉ含有量を測定した結果を表１に示す。同表によ
れば、本発明例で製造された高珪素鋼帯は、浸珪抑制物
質を塗布した板幅方向端部のＳｉ含有量は素材鋼帯と略
同レベルであるが、浸珪抑制物質を塗布した板幅方向端
部以外の部分（中央部分）のＳｉ含有量は略６．５ｗｔ
％と均一化されている。これに対して比較例で得られた
高珪素鋼帯では、板幅方向の全領域でＳｉ含有量が略
６．５ｗｔ％となっている。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、連続
気体浸珪処理法により、鋼帯の破断やエッジ割れを生じ
ることなく板幅方向でのＳｉ濃度が均一な高珪素鋼帯を
安定して製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】気体浸珪処理法による高珪素鋼帯の連続製造設
備を示す説明図

【符号の説明】

１…ペイオフリール、２…クリーニング槽、３…塗布装
置、４…加熱帯、５…浸珪処理帯、６…拡散均熱帯、７
…冷却帯、８…サイドトリマー、９…絶縁皮膜塗布装
置、１０…焼付装置、１１…テンションリール、Ａ…浸
珪処理設備

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 和久 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 (72)発明者 高田 芳一 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 藤田 耕一郎 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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気体浸珪処理法により高珪素鋼帯を連続
   的に製造する方法において、板幅方向端部に浸珪を防止
   又は抑制する物質を塗布した鋼帯を浸珪処理することを
   特徴とする気体浸珪処理法による高珪素鋼帯の製造方
   法。
2. 【請求項２】 製造された高珪素鋼帯について、浸珪を
   防止又は抑制する物質が塗布された板幅方向端部を切断
   除去することを特徴とする請求項１に記載の気体浸珪処
   理法による高珪素鋼帯の製造方法。
3. 【請求項３】 少なくとも入側から加熱帯、浸珪処理
   帯、拡散均熱帯及び冷却帯を備えた浸珪処理設備で高珪
   素鋼帯を製造するに当たり、加熱帯進入前の鋼帯の板幅
   方向端部に浸珪を防止又は抑制する物質を塗布し、浸珪
   処理及び拡散均熱処理を経た鋼帯が冷却帯を出た後、前
   記浸珪を防止又は抑制する物質が塗布された板幅方向端
   部を切断除去することを特徴とする請求項１に記載の気
   体浸珪処理法による高珪素鋼帯の製造方法。