JP2003166018A

JP2003166018A - 方向性電磁鋼板の仕上焼鈍方法

Info

Publication number: JP2003166018A
Application number: JP2001368614A
Authority: JP
Inventors: Yasunari Koga; 泰成古賀
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2001-12-03
Filing date: 2001-12-03
Publication date: 2003-06-13

Abstract

(57)【要約】【課題】仕上焼鈍を経たコイルの内巻部に生じる腹伸
び変形を確実に回避して、方向性電磁鋼板の製造におけ
る製品歩留りを改善するための方法について提案する。【解決手段】方向性けい素鋼スラブに、熱間圧延、そ
して１回もしくは２回以上の冷間圧延を施し、次いで脱
炭焼鈍後に鋼板表面に焼鈍分離剤を塗布してから鋼板を
コイル状に巻取り、該コイルをバッチ式炉にて仕上焼鈍
するに際し、該仕上焼鈍の冷却過程は、コイル内巻部に
おけるコイル周方向の温度差を20℃以下に抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、変圧器や発電機
の鉄芯に利用される方向性電磁鋼板の仕上焼鈍方法、よ
り詳しくは、従来は仕上焼鈍に伴って発生していたコイ
ル内巻部の変形を抑制し得る、方向性電磁鋼板の仕上焼
鈍方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】方向性電磁鋼板は、所定成分組成に調整
された鋼スラブを熱間圧延し、１回もしくは中間焼鈍を
挟む２回以上の冷間圧延にて最終板厚としたのち、次い
で脱炭焼鈍を行い、焼鈍分離剤を塗布してから、巻き取
り張力を付与した状態で鋼板をコイル状に巻き取り、こ
のコイルを所定の雰囲気としたバッチ式炉に装入し、こ
こで高温の仕上焼鈍を施すことによって製造される。

【０００３】方向性電磁鋼板の製造では、脱炭焼鈍後
に、1150〜1200℃で５〜20時間の高温の仕上焼鈍を行っ
ている。この仕上焼鈍では、高温焼鈍の際のコイルの焼
付きを防止するために予め塗布した焼鈍分離剤から、鋼
板表面全体に絶縁皮膜を生成させるために、図１（ａ）
に示すように、脱炭焼鈍後の鋼板１をコイル２状に巻取
り、その巻取り軸２ａがコイル受台３に対して垂直にな
るようにコイル２を載置し、約1200℃程度の高温で長時
間にわたり行われるのが通例である。

【０００４】この高温かつ長時間の仕上げ焼鈍を経た電
磁鋼板コイルには、図１（ｂ）にコイル２を展開した鋼
板１を示すように、特にコイルの内巻部分に、板幅方向
中央部が板幅方向端部より伸びた状態となり波状となっ
ている変形、いわゆる腹伸び４が発生し、この不良部分
が増大する結果、製品歩留りが著しく低下することが、
方向性電磁鋼板の製造における問題の１つになってい
た。

【０００５】この仕上焼鈍時に生じる腹伸びについて、
特開昭51−32406 号公報には、コイル外周に熱遮蔽帯を
巻付けてコイル幅方向の温度差を小さくする方法が提案
されている。同様に、実開昭61−43260 号公報には、コ
イルを覆うインナーケースの熱源側に厚くかつ逆側で薄
く遮蔽体を設けることによって、コイル半径方向の温度
差を小さくする考案が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
技術は、コイルの大きさによりカバーを換える必要があ
り、さらに同じ製造を経たコイルでも大きさが一定でな
いため、カバーによる効果を均等に得ることが難しい。
一方、後者の技術は、遮蔽体が時間の経過とともに脱落
し易く、遮蔽体による効果の持続性に欠ける、嫌いがあ
る。

【０００７】上記の従来技術では、いずれにしても、腹
伸びの発生を確実に抑制することが難しいところに問題
を残すものであった。従って、この発明は、仕上焼鈍を
経たコイルの内巻部に生じる腹伸び変形を確実に回避し
て、方向性電磁鋼板の製造における製品歩留りを改善す
るための方法について提案することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】発明者らは、方向性電磁
鋼板の仕上焼鈍における徐冷中の抜熱が不均等になって
腹伸びが生じることから、この徐冷中のコイル内巻部の
温度分布について鋭意究明した。すると、上記した従来
技術に記載された、コイル幅方向またはコイル半径方向
の温度差よりも、コイル周方向の温度差が腹伸びの発生
と密接に関係していることを新たに知見するに到った。
この発明は、以上の知見に由来するものである。

【０００９】すなわち、この発明の要旨構成は、次のと
おりである。 (1) 方向性けい素鋼スラブに、熱間圧延、そして１回も
しくは２回以上の冷間圧延を施し、次いで脱炭焼鈍後に
鋼板表面に焼鈍分離剤を塗布してから鋼板をコイル状に
巻取り、該コイルをバッチ式炉にて仕上焼鈍するに際
し、該仕上焼鈍の冷却過程は、コイル内巻部におけるコ
イル周方向の温度差を20℃以下に抑制することを特徴と
する方向性電磁鋼板の仕上焼鈍方法。

【００１０】(2) 上記(1) において、仕上焼鈍の冷却過
程は、コイル巻軸の中空円筒部内に熱伝導性材料を充填
し、コイル内巻部におけるコイル周方向の温度差を20℃
以下に抑制することを特徴とする方向性電磁鋼板の仕上
焼鈍方法。

【００１１】(3) 上記(1) または(2) において、熱伝導
性材料は鋼板より熱伝導性の高い金属から成ることを特
徴とする方向性電磁鋼板の仕上焼鈍方法。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、この発明の方向性電磁鋼板
の仕上焼鈍方法について、図面を参照して詳しく説明す
る。さて、方向性電磁鋼板は、例えばＣ：0.08mass％以
下、Si：２〜４mass％およびMn：0.03〜3.50mass％と、
インヒビター形成成分とを含有する鋼スラブを熱間圧延
し、１回もしくは２回以上の冷間圧延にて最終板厚とし
たのち、脱炭焼鈍後に鋼板表面に焼鈍分離剤を塗布して
から鋼板をコイル状に巻取り、このコイルをバッチ式焼
鈍炉に装入して仕上焼鈍を施す、一連の工程にて製造さ
れる。

【００１３】上記仕上焼鈍工程では、バッチ式焼鈍炉に
装入されたコイルに対して、1150〜1200℃で５〜20時間
の高温加熱を行ったのち、図２に典型例を示すような、
冷却過程を経て徐冷するのが一般的である。このとき、
図１（ａ）に示したコイル２において、その内巻部にお
けるコイル周方向の温度差を20℃以下に抑制することが
肝要である。

【００１４】ここで、コイルの内巻部におけるコイル周
方向の温度差とは、図１（ｂ）に示した、鋼板をコイル
に巻取る際の１巻目の鋼板部分の、コイル周方向（鋼板
では長手方向に相当）の温度分布における、最高温度と
最低温度との差を意味する。具体的には、図３に示すよ
うに、コイル２の巻軸の1/2 の位置における巻軸と直交
する同心二重円断面において、その内側の円の少なくと
も円周等分４か所Ａ〜Ｄの各点での温度を測定し、それ
ら測定値中の最大値と最小値との差を温度差ΔＴ（℃）
とする。

【００１５】そして、この温度差ΔＴと腹伸び長さｌ
｛図１（ｂ）参照｝との関係を、図４に示すように、温
度差ΔＴが20℃以下になると、腹伸びの発生がほぼ完全
に回避されることがわかる。この理由は以下のように考
えられる。すなわち、コイル幅方向では、幅方向上部に
おいて鋼板が拘束を受けず自由となっているため、冷却
時の温度差により鋼板の幅方向に収縮差が生じても、幅
方向端部においてこれが緩和される。しかしながら、円
周方向では鋼板が拘束されているため、冷却時に円周方
向での温度差が生じると、円周での温度の低い部位が温
度の高い部位に比べて鋼板が早く収縮する。これより温
度の高い部位が引張りを受けて塑性的な歪みが生じ、そ
れが完全に冷却された後に腹伸びとなって顕れるのであ
り、コイル周方向の温度差を抑制することにより、この
ような腹伸びが確実に回避される。なお、このような腹
伸びはコイル半径方向の温度差を縮めたとしても解消さ
れることはない。

【００１６】上記温度差ΔＴを20℃以下に抑制するに
は、コイル巻軸の中空円筒部内に熱伝導性材料、とりわ
け鋼板より熱伝導性の高い金属から成る熱伝導性材料を
充填することが有利である。なぜなら、鋼板コイルは、
コイル外周側から加熱されるため、まず外周からの加熱
量が周方向で差を生じる場合があり、また外周からの加
熱量が同程度であっても、外周から内周までの熱伝導の
程度に周方向で差が生じることは避けられず、内周部で
は温度差が拡大してしまう。よって内周側で鋼板より熱
伝導性の高い金属からなる熱伝導性材料を充填すること
により、該熱伝導性材料を通じて内周側での熱伝導が促
進される結果、周方向の温度差減少が達成されるのであ
る。

【００１７】また、コイル巻軸の中空円筒部内に熱伝導
性材料を充填するには、図５に示すように、該巻軸に沿
う中空円筒部２ｂの内径と同等未満の外径の、熱伝導性
材料による円柱５を、中空円筒部２ｂ内に挿入すればよ
いが、その際、図５に示すように、円柱５の一端面にコ
イル２とほぼ同形の蓋６を固定し、コイル２の端面を蓋
６で覆うことが、上記した熱伝導性材料の充填による徐
冷の効果を助長するのに有効である。この蓋６にも、円
柱５の熱伝導性材料と同じ材料を用いることが好まし
い。

【００１８】なお、円柱５、さらには蓋６に用いる熱伝
導性材料としては、高温において鋼板より熱伝導性の高
い金属からなることが好ましく、ニッケル、クロム、モ
リブデン、タングステンおよびこれらの合金、もしくは
これら元素と鉄との合金を用いることができる。

【００１９】さらに、コイル巻軸に沿う中空円筒部に熱
伝導性材料を充填するのは、少なくとも仕上焼鈍の冷却
過程で必要不可欠であるが、仕上焼鈍の全過程において
熱伝導性材料を充填しておいてもよい。可能である。

【００２０】

【実施例】Ｃ：0.043 mass％以下、Si：3.31mass％、M
n：0.062 mass％、Se：0.024 mass％およびSb：0.025 m
ass％の成分組成に成る鋼スラブを熱間圧延し、１回も
しくは２回以上の冷間圧延にて最終板厚0.23mmとしたの
ち、脱炭焼鈍を兼ねた１次再結晶焼鈍後に鋼板表面に焼
鈍分離剤（MgＯにTiＯ₂ を１mass％およびSrSO₄ を２ma
ss％添加）を塗布してから、張力80MPa でコイル状に巻
取り、該コイルをバッチ式炉に装入し、Ｎ₂ 中で850 ℃
×50時間の２次再結晶焼鈍とＨ₂ 中で1200℃×５次間の
純化焼鈍からなる仕上焼鈍を施した。

【００２１】ここで、仕上焼鈍の冷却過程において、図
５に示したところに従って、コイルの巻軸に沿う中空円
筒部に、モリブデン製の円柱を挿入した。該冷却過程に
おいて、図３に示したＡ〜Ｄ点での温度を熱電対にて測
定した結果からΔＴを求めたところ、最大12℃であっ
た。

【００２２】また、比較として、仕上焼鈍までは上記と
同様の処理とし、仕上焼鈍において、特開昭51−32406
号公報の実施例２の方法と同様に、１mm厚のセラミック
ファイバーを0.35mm厚の鋼板でサンドイッチ状に挟んだ
ものをコイル外周に巻きつけ、上記と同様の仕上焼鈍後
冷却を行った。図３に示したＡ〜Ｄ点での温度を熱電対
にて測定した結果から△Ｔを求めたところ、最小で32℃
の差が生じていた。

【００２３】かくして得られた一方向性電磁鋼板につい
て、腹伸びの発生した部分の長さを調査したところ、比
較例では200 ｍであったのに対して、この発明に従って
コイル周方向の温度差を20℃以下に抑制した場合には、
腹伸びの発生は認められなかった。

【００２４】

【発明の効果】この発明によれば、仕上焼鈍後コイルに
おける腹伸びの発生が確実に回避されるため、方向性電
磁鋼板の製造における製品歩留りを向上することが可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】仕上焼鈍に供する電磁鋼板コイルおよび仕上
げ焼鈍後にコイルから展開した電磁鋼板をそれぞれ示す
図である。

【図２】仕上焼鈍における冷却履歴を示す図である。

【図３】コイルの内巻部の周方向温度差の定義を説明
する図である。

【図４】コイルの内巻部の周方向温度差と腹伸び長さ
との関係を示す図である。

【図５】仕上焼鈍の冷却過程におけるコイル周方向温
度差を抑制するための具体的手段を示す図である。

【符号の説明】

１鋼板２コイル２ａ巻取り軸２ｂ中空円筒部３コイル受台４腹伸び５円柱６蓋

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】方向性けい素鋼スラブに、熱間圧延、そ
して１回もしくは２回以上の冷間圧延を施し、次いで脱
炭焼鈍後に鋼板表面に焼鈍分離剤を塗布してから鋼板を
コイル状に巻取り、該コイルをバッチ式炉にて仕上焼鈍
するに際し、該仕上焼鈍の冷却過程は、コイル内巻部に
おけるコイル周方向の温度差を20℃以下に抑制すること
を特徴とする方向性電磁鋼板の仕上焼鈍方法。
【請求項２】請求項１において、仕上焼鈍の冷却過程
は、コイル巻軸の中空円筒部内に熱伝導性材料を充填
し、コイル内巻部におけるコイル周方向の温度差を20℃
以下に抑制することを特徴とする方向性電磁鋼板の仕上
焼鈍方法。
【請求項３】請求項１または２において、熱伝導性材
料は鋼板より熱伝導性の高い金属から成ることを特徴と
する方向性電磁鋼板の仕上焼鈍方法。