JP2003105447A

JP2003105447A - 鋼板の連続浸珪処理炉および連続浸珪処理方法

Info

Publication number: JP2003105447A
Application number: JP2001306215A
Authority: JP
Inventors: Toshio Ishii; 俊夫石井; Munehiro Ishioka; 宗浩石岡; Kazuhisa Okada; 和久岡田; Katsuji Kasai; 勝司笠井
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2001-10-02
Filing date: 2001-10-02
Publication date: 2003-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、鋼板を炉内で安定して支持お
よび通板させることにより、歩留まりのよい効率的な浸
珪処理を行うことができる連続浸珪処理炉を提供するこ
とにある。【解決手段】鋼板に対して上下からガスを噴射すること
により、鋼板を鋼板パスラインに保持しつつ通板させる
ガスクッション装置を、鋼板パスラインの上下位置に炉
内長手方向に沿って複数基設けるとともに、該ガスクッ
ション装置を鋼板パスラインを挟んで上下で対向しない
ように設けたことを特徴とする鋼板の連続浸珪処理炉。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高珪素鋼板を製造
するための鋼板の連続浸珪処理炉および連続浸珪処理方
法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】浸珪処理により高珪素鋼板を連続的に製造
するラインとしては、一般に入側から加熱帯、浸珪処理
帯、拡散均熱帯および冷却帯を備えた連続処理設備が用
いられる。

【０００３】このような連続処理設備では、素材鋼板
（通常、Ｓｉ≦３％）は、まず加熱帯で浸珪処理温度ま
たはその近傍まで加熱された後、浸珪処理帯で１０００
〜１３００℃程度の処理温度で浸珪処理される。

【０００４】この浸珪処理帯では、スリットノズル等の
反応ガス供給ノズルから鋼帯表面に四塩化珪素（ＳｉＣ
ｌ₄）を含む反応ガスが吹き付けられ、このガスと鋼板
との反応（ＣＶＤ反応）により鋼板表層にＳｉが浸透す
る。次いで鋼板は拡散均熱帯で均熱処理され、鋼板表層
に浸透したＳｉが板厚方向に拡散される。このようにし
て板厚方向でＳｉ濃度が均一化された鋼板は冷却帯で冷
却された後、炉外に導かれ高珪素鋼板が得られる。

【０００５】従来、このような連続処理設備の浸珪処理
炉（帯）では、図４に示すようなハースロール５が設け
られ、炉内を通板する鋼板４はこのハースロール５上を
搬送され、ハースロール５間に設けられた反応ガス供給
ノズル（スリットノズル）２ａ、２ｂから反応ガスが鋼
板面に吹き付けられる。また、炉内にはこの反応ガスの
流れを整流し、鋼板の加熱を均一化するための整流板３
ａ、３ｂと、鋼板を加熱するための加熱装置（図示せ
ず）が設けられている。

【０００６】高珪素鋼板が使用されるトランスやコイル
の鉄心材料では、鉄損低減、電力の変換効率を向上させ
るために高珪素鋼板の板厚が薄いことが重要である。し
かしながら、ＣＶＤ反応は高温で行われるため、浸珪処
理炉内の鋼板の温度は非常に高くなり、通板する鋼板の
張力が大き過ぎると鋼板が破断するなどの問題を生じ
る。また、薄鋼板を高温炉内で支持するためのハースロ
ールの表面には付着物が付着しやすいため、最終製品に
押し疵や擦り傷を発生させる原因となる。ここで四塩化
珪素（ＳｉＣｌ₄）と炉内の酸素（Ｏ₂）が反応してＳｉ
Ｏ₂が生成し、これがピックアップの原因となるという
ＣＶＤ炉の特殊事情がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このようなハースロー
ルによる押し疵や擦り傷を発生させることを防ぐため
に、図３に示すようなフローティング炉の適用が考えら
れる。従来このようなフローティング炉は主にアルミの
薄板等の非鉄金属分野で使用されている。

【０００８】図３に示すようにフローティング炉は金属
板４を非接触式で浮上させて搬送する炉であり、ガスを
噴射するガスクッション装置１を金属板パスラインの上
下に金属板通板方向に沿って適当な間隔で設置したもの
である。

【０００９】金属板パスラインの上下に配置されるガス
クッション装置１は、装置本体と加熱ガス供給管ｃと加
熱ガス吹出しスリットノズルａ、ｂから構成され、この
ガスクッション装置１の加熱ガス吹出しスリットノズル
ａ、ｂから、金属板面に向かって加熱ガスを噴射して金
属板を金属板パスラインに保持しつつ通板させる。ま
た、加熱ガスを吹出すことにより金属板を熱処理のため
に加熱することができる。

【００１０】しかしながら、本発明者等がこのような従
来型のフローティング炉を連続浸珪処理炉に適用すべく
検討を行った結果、このような従来型のフローティング
炉を適用すると鋼板の幅方向や長手方向での加熱が不均
一となって鋼板が熱変形を生じやすく、鋼板が炉内を安
定して通板できなくなる恐れがあることが判明した。ま
た、浸珪処理炉のように高温且つ板厚の薄い鋼板を通板
させる炉では、炉内で破断や鋼板に折れ目が付くいわゆ
る絞りが発生する頻度が高くなり、最終製品の歩留まり
低下を招くという問題も生じることが判った。

【００１１】したがって本発明の目的は、上記した従来
技術の問題点を解決し、鋼板を炉内で安定して支持およ
び通板させることにより、歩留まりのよい効率的な浸珪
処理を行うことができる連続浸珪処理炉を提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の鋼板の連続浸珪処理炉および連続浸珪処理
方法は以下のような特徴を有する。

【００１３】（１）鋼板に対して上下からガスを噴射す
ることにより、鋼板を鋼板パスラインに保持しつつ通板
させるガスクッション装置を、鋼板パスラインの上下位
置に炉内長手方向に沿って複数基設けるとともに、該ガ
スクッション装置を鋼板パスラインを挟んで上下で対向
しないように設けたことを特徴とする鋼板の連続浸珪処
理炉。

【００１４】（２）ガスクッション装置と鋼板パスライ
ンとの間隔を５〜３０ｍｍとすることを特徴とする上記
（１）に記載の鋼板の連続浸珪処理炉。

【００１５】（３）上記（１）または（２）に記載の連
続浸珪処理炉を用いた連続浸珪処理方法であって、各ガ
スクッション装置のガス噴射ノズルから、四塩化珪素を
含有するガスを供給することを特徴とする鋼板の連続浸
珪処理方法。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の連続浸珪処理炉
の一実施形態を示したものである。

【００１７】この連続浸珪処理炉は、炉内を通板する鋼
板をパスラインに保持するためのガスクッション装置を
鋼板パスラインの上下に有しており、鋼板に通板方向に
対して若干の曲げを作用させるために、上下のガスクッ
ション装置を鋼板パスラインを挟んで対向しないように
設けている。

【００１８】前記ガスクッション装置１は、このように
配列することにより、鋼板４に通板方向に対して若干の
曲げを作用することができる。その場合、鋼板４は通板
方向に対して垂直方向の成分の変位をもつことになる。
板張力変動が発生した場合にはこの変位を増減させるこ
とにより、張力変動を緩和する効果がある。また、鋼板
４が形状不良になった場合にも曲率の小さな曲げを作用
することで、耳波や中延びといった形状不良の鋼板の面
外変形量を小さく抑えられる効果により、鋼板４を安定
通板させることが可能になる。

【００１９】さらに、ガスクッション装置１は、非接触
で鋼板４を鋼板パスラインに保持および通板させるため
のもので、このガスクッション装置１は、２ケ所ａおよ
びｂに設けられたスリットノズルａ、ｂから鋼板通板の
前後方向にガスを吹出すことで、このノズル間で静圧の
高い場所を作り出し、この静圧で鋼板４を保持してい
る。原理はコアンダ効果と呼ばれる付着噴流にすること
で、ガスの流れを方向転換させる時に、効率良くガスの
封じ込めが可能になる。この封じ込められる静圧場は、
スリットからのガスの密度に比例し、またノズルからの
ガス流速の二乗にも比例する。このことから、高温場で
使用する際には、温度膨張による密度低下をガス流速を
上昇させることで調整する。すなわち、ガスクッション
装置１による鋼板４の保持圧力はスリット幅一定のノズ
ルであれば、ガス流量とガス流速で調整することにな
る。供給ガスには一般に窒素が用いられ、ガス供給管ｃ
より供給される。

【００２０】図１に示す鋼板の連続浸珪処理炉内には、
素材鋼板を１０００〜１３００℃の高温に保熱するため
の保熱装置と、ＣＶＤ反応を起こさせる四塩化珪素を供
給する反応ガス供給ノズル２ａ、２ｂと、反応ガス供給
ノズル２ａ、２ｂから供給された反応ガスの流れを整流
し、鋼板の加熱を均一化するための整流板３ａ、３ｂ
と、この整流板３ａ、３ｂの前後に、それぞれ３基ず
つ、１１〜１６の合計６基のガスクッション装置１とか
ら構成される。

【００２１】前記反応ガス供給ノズル２ａ、２ｂは、Ｃ
ＶＤ反応を起こさせる四塩化珪素を供給するためのノズ
ルで、一般にスリットノズルが用いられる。この反応ガ
ス供給ノズル２ａ、２ｂの後段には反応ガスの流れを整
流し、鋼板の加熱を均一化するための整流板３ａ、３ｂ
が設置されている。

【００２２】また、ガスクッション装置１と鋼板パスラ
インとの間隔は５〜３０ｍｍとすることが好ましい。ガ
スクッション装置１のスリットノズルａ、ｂと鋼板パス
ラインとの間隔は、鋼板の通板方向に対して鋼板に曲げ
を作用させるという面からは、近ければ近いほど好まし
い。しかし、装置の設置あるいは初期通板の問題、ある
いは極端に変形した鋼板が挿入されても炉内の装置に損
害を与えないために、５ｍｍ以上の間隔にすることが望
ましく、また３０ｍｍ以上では鋼板に曲げを作用させる
ことができなくなるため、３０ｍｍ以下であることが望
ましい。

【００２３】更に、ガスクッション装置１のスリットノ
ズルａおよび／またはｂから四塩化珪素を含有するガス
を供給することができる。炉内にはＣＶＤ処理を行なう
ための四塩化珪素を供給する反応ガス供給ノズル２ａ、
２ｂがあるため、四塩化珪素の供給については、このノ
ズル２ａ、２ｂとガスクッション装置１のスリットノズ
ルａおよびｂとを併用することが可能になる。蒸着量を
増加させるためには、四塩化珪素が多くのノズルから供
給できる方が好ましく、反応ガス供給ノズル２ａ、２ｂ
に加えてガスクッション装置からも反応ガスを供給する
ことにより、蒸着量を効果的に高めることができる。そ
の場合には、ガスクッション装置１の両方のスリットノ
ズルａ、ｂから反応ガスを供給してもよいし、片側のス
リットノズルａまたはｂから反応ガスを供給してもよ
い。

【００２４】図１のような連続浸珪処理炉において本発
明を実施するには、例えば以下に示すような寸法が考え
られる。つまり、ガスクッション装置１のスリットノズ
ル幅方向長さは鋼板より５０ｍｍ長めで、鋼板走行方向
には、整流板３を挟んでその前後に、スリットノズルの
間隔が１００ｍｍのガスクッション装置１を鋼板下に２
基ずつ、鋼板の上に１基ずつを鋼板の下の２基の中間位
置に設置する。スリットノズルと鋼板パスラインとの間
隔は１０ｍｍに設定する。スリットノズルからの吹出し
は不活性ガスとして窒素ガスを、鋼板と同じ温度（ほぼ
１２００℃）まで加熱して吹出す。スリットノズルはノ
ズル幅が３ｍｍのものを使用する。ノズルのヘッダ圧力
は３０００Ｐａになるように調整されている。ノズルの
材質には、反応ガスに影響を与えない耐火物を採用して
いる。

【００２５】図２は、本発明の連続浸珪処理炉の他の実
施形態を示す説明図であり、反応ガス供給方法を図１と
は異なる形態としたものである。

【００２６】この実施形態では、反応ガス供給ノズルを
設置せずに、すべての反応ガスをガスクッション装置１
のスリットノズルから供給するようにしたものである。
さらに、均一保熱の観点から整流板は必要である。

【００２７】この場合には、合計６基ある上下のガスク
ッション装置のノズルのうち、例えば一番外側にあるノ
ズル４つ（１１のａ、１２のｂ、１４のｂ、１６のａ）
および一番内側にあるノズル４つ（１１ｂ、１３ａ、１
４ａ、１５ｂ）から反応ガスを供給することにし、残り
鋼板下側のガスクッション装置１２のノズルａ、ガスク
ッション装置１３のノズルｂおよびガスクッション装置
１５のノズルａ、ガスクッション装置１６のノズルｂの
４ノズルからは不活性ガスである窒素を供給する。この
場合には、ガスクッション装置１のスリットノズルはノ
ズル幅が２ｍｍであるが、ノズルからのガス温度は図１
に示す実施形態と同様に鋼板温度の約１２００℃まで加
熱して吹出している。

【００２８】図２の実施形態では１２、１３、１５、１
６のガスクッション装置はその内部を２室に分割して、
それぞれ窒素ガス供給管ｃおよび反応ガス供給管ｄによ
り、窒素ガスおよび反応ガスを供給しているが、内部が
分割されてないガスクッション装置に、窒素ガスと反応
ガスとを別途混合ガスとして供給する方式でもよい。

【００２９】

【実施例】図１に示す炉長１０ｍの鋼板の連続浸珪処理
炉を用いて、炉温を１２００℃に設定し、６００ｍｍ
幅、１００ミクロンおよび５０ミクロンの厚みの素材鋼
板である３％珪素鋼板を１２ｍ／ｍｉｎの速度で通板さ
せつつ浸珪処理を行った。

【００３０】反応ガス供給ノズルのスリットノズルから
は１Ｎｍ³／ｈの四塩化珪素、２Ｎｍ³／ｈの窒素の混合
ガスを噴出させ、内側の２基のガスクッション装置１３
および１５からは１Ｎｍ³／ｈの四塩化珪素、２Ｎｍ³／
ｈの窒素の混合ガスを、残りの４基のガスクッション装
置１１、１２、１４、１６からは２Ｎｍ³／ｈの窒素ガ
スを噴出することによって、６．５％珪素鋼板を製造し
た。これにより図４に示すハースロールを用いたときに
比較して１００ミクロン以下の鋼板でも安定に通板でき
るようになり、また張力変動が１０％であったのが、５
％以内に収まる操業ができるようになった。そして、ハ
ースロールを使用した状態で発生していたロール疵や擦
り傷、炉内の絞り、蛇行による破断などのトラブルが全
生産量の２０％ほどあったが、このうちの８０％が解消
できたため、全生産量の１６％が歩留まり向上できた。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、鋼板
を炉内で絞りを生じさせることなく安定して支持および
通板させることができ、高珪素鋼板を歩留まりよく製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の連続浸珪処理炉の一実施形態を示す説
明図

【図２】本発明の連続浸珪処理炉の他の実施形態を示す
説明図

【図３】フローティング炉の説明図

【図４】従来の浸珪処理炉を示す説明図

【符号の説明】

１ガスクッション装置ａ、ｂスリットノズルｃ、ｄガス供給管２ａ、２ｂ反応ガス供給ノズル３ａ、３ｂ整流板（均熱装置）４鋼板（金属板）５ａ、５ｂハースロール５ｃ、５ｄハースロール１１〜１６ガスクッション装置

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｆターム(参考） 4K043 AA01 AB28 EA07 FA09 FA12 GA06 HA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼板に対して上下からガスを噴射するこ
とにより、鋼板を鋼板パスラインに保持しつつ通板させ
るガスクッション装置を、鋼板パスラインの上下位置に
炉内長手方向に沿って複数基設けるとともに、該ガスク
ッション装置を鋼板パスラインを挟んで上下で対向しな
いように設けたことを特徴とする鋼板の連続浸珪処理
炉。
【請求項２】ガスクッション装置と鋼板パスラインと
の間隔を５〜３０ｍｍとすることを特徴とする請求項１
に記載の鋼板の連続浸珪処理炉。
【請求項３】請求項１または２に記載の連続浸珪処理
炉を用いた連続浸珪処理方法であって、各ガスクッショ
ン装置のガス噴射ノズルから、四塩化珪素を含有するガ
スを供給することを特徴とする鋼板の連続浸珪処理方
法。