JP2004044627A

JP2004044627A - 差圧性能および通板性に優れた差圧シール装置

Info

Publication number: JP2004044627A
Application number: JP2002199625A
Authority: JP
Inventors: Masao Iguchi; 井口　征夫
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】差圧シール装置内の差圧室相互間にわたって長尺薄帯を連続的に搬入出するに際し、安定した差圧と板割れや板切れの防止を達成する。
【解決手段】初期の粘性流の圧力領域については、長尺薄帯の巻きがけ案内を司る単一のガイドロールと、この巻きがけられた長尺薄帯の周囲を囲むように配設され、対向する一方の面の一部が該ガイドロール上の薄帯面に近接し、かつ該薄帯面に沿った形状に形成されると共に、対向する他方の面の一部が該ガイドロール外周面に近接し、かつ該ガイドロール外周面に沿った形状に形成され、さらに上記した対向する両部分を気密に保持する側面構造を有するシーリングアタッチメントとからなるシール機構とする一方、中間流および分子流の圧力領域については、長尺のスリット状隙間からなるシール機構とする。
【選択図】　　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長尺薄帯を対象とする連続的な差動排気システム（　Ａｉｒ−ｔｏ−Ａｉｒ方式）に用いて好適な差圧シール装置に関し、特に初期の粘性流の圧力領域と中間流および分子流の圧力領域におけるシール機構を区別することにより、差圧性能と共に通板性の有利な向上を図ろうとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
長尺薄帯を対象として、連続的な差動排気システム（　Ａｉｒ−ｔｏ−Ａｉｒ　方式）を用いて、真空蒸着やイオンプレーティング、スパッタリングなどのいわゆるドライプレーティング法によって表面被覆を行う技術に関し、発明者らは先に、特公平３−５３５１２　号公報、特公平６−７２３０１　号公報および特許第２５６８９２０　号公報において、新規な構造になる差圧シール装置を提案した。
この装置は、差圧室相互間にわたり、圧力差を維持しつつ長尺薄帯の連続的な通過を誘導する差圧シール装置であって、長尺薄帯の巻きがけ案内を司る単一のガイドロールと、この巻きがけられた長尺薄帯の周囲を囲むように配設され、対向する一方の面の一部が該ガイドロール上の薄帯面に近接し、かつ該薄帯面に沿った形状に形成されると共に、対向する他方の面の一部が該ガイドロール外周面に近接し、かつ該ガイドロール外周面に沿った形状に形成され、さらに上記した対向する両部分を気密に保持する側面構造を有するシーリングアタッチメントとからなるシール装置である。
【０００３】
図１に、この差圧シール装置に採用したシーリングアタッチメントの模式図を示す。このアタッチメント１は、ガイドロール２に薄鋼帯３を巻付け、この薄鋼帯３の周囲を囲むようにしたのが特徴である。そして、一つのガイドロール２とこのシーリングアタッチメント１とを一体構造として差圧を得る方式である。このガイドロール上の薄鋼帯とシーリングアタッチメントとの隙間は、一定のクリアランスの状態で圧力差を一定に保持しながら、薄鋼帯を搬送できるような大きさに設定されている。
【０００４】
上述した連続大電流ＨＣＤイオンプレーティング装置は、上記したシーリングアタッチメントを用いて、図２に模式で示すような差圧室を構成して、薄鋼帯を連続して大気から真空槽内に搬入出する差動排気システムを採用したものである。
この例において、差圧室の段数は、入側、出側とも６段で、入側と出側差圧室の同一ステージは１系統のポンプにより排気する仕組みになっている。
【０００５】
また図３に、この差圧シール装置に、幅：５００　ｍｍ、厚み：０．２５ｍｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ４３０）を通板した時の各差圧室の圧力Ｐ、コンダクタンスＣ（隙間）および排気量Ｓの実測値および計算値（設計目標値を括弧内に示す）をまとめて示す。
この計算値は、本発明者らが、「真空、第４１巻、（１９９８）、Ｐ．７０３−７０８　」に開示した式を用いて算出したもので、第１段目と第２段目の差圧室は粘性流、第３段目の差圧室は中間流〔Ｃ_Ｖ　＝ＫＣ_０　（ｍ^３／ｓ）〕、そして第４段目移行は分子流の式〔Ｃ_Ｖ　＝３０９　×Ｋ_１　×（ａｂ^３／Ｌ）（ｍ^３／ｓ）〕を用いて計算したものである。
図３に示したとおり、この差圧シール装置によれば、６段目の差圧室において１０^−５Ｔｏｒｒレベルの低圧力（高真空）が安定して達成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この差圧シール装置は、１０^−５Ｔｏｒｒの高真空を連続して達成できるものの、薄鋼帯の板切れや板割れ等が発生した場合には、ロールとシーリングアタッチメントとの隙間が小さいために通板性に大きな問題が生じることが判明した。
すなわち、一方向性珪素鋼板のような脆く、板割れが発生し易い鋼板の通板においては、途中の差圧室で板切れが発生した場合には、差圧室を開口してロールとシーリングアタッチメントとの小さな隙間に鋼板を通すことが重要となる。この場合、鋼板を差圧室に通板させるためには、各差圧室の蓋を開けて、ロールとシーリングアタッチメントとの小さな隙間に板を通す必要があり、この作業に多大な労力と時間が必要となる。
【０００７】
また、特にセラミック膜の被覆のためのプラズマコーティングにおいては、研磨により平滑化した膜無し一方向性珪素鋼板（フォルステライト下地被膜を有しない一方向性珪素鋼板）をそのまま使用して、差圧室を通板させることが多い。その際、しばしば鋼板の両側にコーナー割れを生じた珪素鋼板の通板が不可避であることから、差圧室の開口部やロールとシーリングアタッチメント間の狭い隙間を通板させるのは大変な作業であり、その改善が求められていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、発明者らは、上記の要望に応えるべく多くの試行実験を重ねた。
その結果、圧力差を維持しつつ長尺薄帯の連続的な通過を誘導する差圧シール装置において、初期の粘性流の圧力領域については、長尺薄帯の巻きがけ案内を司る単一のガイドロールとシーリングアタッチメントとからなる従来の差圧シール機構とする一方、引き続く中間流および分子流の圧力領域については、長尺のスリット状隙間をシール機構とすることに想い到った。
すわなち、本発明は、差圧性能に関し、ガイドロールとシーリングアタッチメントによるシール機構を必要とするのは、第１段目と２段目の差圧室の粘性流領域のみであり、それ以降の第３段目の中間流や第４段目以降の分子流領域では隙間（コンダクタンス）が最重要であることを新たに見出して、完成されたものである。
【０００９】
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．差圧室相互間にわたり、圧力差を維持しつつ長尺薄帯の連続的な通過を誘導する差圧シール装置であって、
初期の粘性流の圧力領域については、長尺薄帯の巻きがけ案内を司る単一のガイドロールと、この巻きがけられた長尺薄帯の周囲を囲むように配設され、対向する一方の面の一部が該ガイドロール上の薄帯面に近接し、かつ該薄帯面に沿った形状に形成されると共に、対向する他方の面の一部が該ガイドロール外周面に近接し、かつ該ガイドロール外周面に沿った形状に形成され、さらに上記した対向する両部分を気密に保持する側面構造を有するシーリングアタッチメントとからなるシール機構とし、
一方、中間流および分子流の圧力領域については、長尺のスリット状隙間からなるシール機構とすることを特徴とする、差圧性能および通板性に優れた差圧シール装置。
【００１０】
２．上記１において、長尺のスリット状隙間について、低真空側の隙間長さａ_１と高真空側の隙間長さａ_２　との比ａ_１／ａ_２　を　０．８〜１．０　としたことを特徴とする、差圧性能および通板性に優れた差圧シール装置。
【００１１】
３．上記１または２において、長尺のスリット状隙間の低真空側の内面に、乱流発生用の表面凹凸を設けたことを特徴とする、差圧性能および通板性に優れた差圧シール装置。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的に説明する。
まず、本発明を由来するに至った実験結果について説明する。
Ｃ：０．０７８　ｍａｓｓ％、Ｓｉ：３．４５ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．０７６　ｍａｓｓ％、Ｓｅ：０．０２０　ｍａｓｓ％、Ｓｂ：０．０２５　ｍａｓｓ％、Ａｌ：０．０２０　ｍａｓｓ％、Ｎ：０．００７７ｍａｓｓ％およびＭｏ：０．０１１　ｍａｓｓ％を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物の組成になる珪素鋼連鋳スラブを、１３５０℃，　３時間の加熱処理後、熱間圧延により板厚：２．０　ｍｍの熱延板とした。ついで、この熱延板に１０２０℃，　１分間の均一化焼鈍を施したのち、１０５０℃の中間焼鈍を挟む２回の圧延を施して板厚：０．２３ｍｍの最終冷延板とした。
【００１３】
ついで、この最終冷延板の表面に、アルキド系樹脂を主成分とするエッチングレジストインキをグラビアオフセット印刷により、非塗布部が圧延方向にほぼ直角に幅：２００　μｍ　、間隔：４ｍｍで線状に残存するように塗布したのち、２００　℃で３分間焼き付けた。この時のレジスト厚は２μｍ　であった。このようにしてエッチングレジストを塗布した鋼板に、電解エッチングを施すことにより、幅：２００μｍ　、深さ：２０μｍ　の線状の溝を形成し、ついで有機溶剤中に浸漬してレジストを除去した。この時の電解エッチングは、ＮａＣｌ電解液中で電流密度：１０　Ａ／ｄｍ^２、処理時間：２０秒の条件で行った。
【００１４】
その後、　８４０℃の湿Ｈ_２中で脱炭・１次再結晶焼鈍を行った後、鋼板表面にＭｇＯ（６０ｍａｓｓ％），　Ｓｒ（ＯＨ）（５ｍａｓｓ％），　ＳｂＣ１_３（３０ｍａｓｓ％），　ＮｉＣｌ_３（５ｍａｓｓ％）の組成になる焼鈍分離剤スラリーを塗布し、ついで　８５０℃で１５時間の焼鈍後、　８５０℃から１０℃／ｈの速度で１０５０℃まで昇温してゴス方位に強く集積した２次再結晶粒を発達させたのち、１２００℃の乾Ｈ_２中で純化処理してフォルステライト被膜を有しない一方向性珪素鋼板（以下、膜無し珪素鋼板と呼ぶ）を製造した。
【００１５】
かくして得られた膜無し珪素綱板の表面に、図４に示す新たに採用した差圧シール装置を用いて、１０００Ａの大容量ＨＣＤガンにより、ＴｉＮＯ膜の長時間コーティング実験を行った。
図４に示した差圧シール装置において、薄鋼帯の入側部分は前掲した図２の構造と共通するので同一の番号を付して示し、図中番号４が、本発明に係る長尺のスリット状隙間をそなえる長尺シール部材である。
【００１６】
上記の差圧シール装置を設置した　Ａｉｒ−ｔｏ−Ａｉｒ　方式によりＴｉＮＯ膜（　０．１μｍ厚）を被成した後の珪素鋼板の表面には、さらにマグネトロン・スパッタ法を用いて　ＳｉＮ_Ｘ　膜（０．２　μｍ　厚）を被成した。
その後、この珪素鋼板表面に、燐酸塩とコロイダルシリカを主成分とする絶縁コーティング処理液を塗布、乾燥し、さらに　８１５℃の窒素中で１分間の焼付け処理後、窒素中にて　８００℃，　３時間の歪取り焼鈍を施した。
【００１７】
かくして得られた製品の磁気特性（磁束密度、鉄損）、ＴｉＮＯ成膜時における差圧室の真空度および差圧室の鋼板の通板状況について調べた結果を、表１に示す。
また、表１には、比較のため、図２に示した現行の差圧シール装置を用いた場合についての調査結果も併せて示す。
【００１８】
【表１】

【００１９】
同表から明らかなように、本発明に従う（ａ）　の差圧シール装置を使用した場合には、差圧室の真空度が高く、また鋼板の通板性も良く、板割れや板切れは全く発生しなかった。さらに、プラズマコーティング後の製品の磁気特性も良好であった。
これに対し、現行の（ｂ）　の差圧シール装置を使用した場合には、差圧室の真空度は発明例と同程度に高く、またプラズマコーティング後の製品の磁気特性も良好ではあったが、鋼板の通板が悪く、板割れや板切れが多発した。
【００２０】
さらに、発明者らは、中間流および分子流の圧力領域において、長尺のスリット状隙間の大きさを調査したところ、鋼板入側の隙間長さａ_１　（低真空側）と出側の隙間長さａ_２　（高真空側）の比が　０．８〜１．０　の範囲を満足する場合にとりわけ良好な差圧を確保できることが判明した。
【００２１】
また、図５に模式で示すように、長尺シール部材４の鋼板入側の内面に、表面凹凸５を設けると、効果的に乱流が生じて、真空度を向上させ得ることも併せて見出した。
ここに、上記した表面凹凸は、長尺シール部材４の全長にわたって形成する必要はなく、長尺シール部材４の全長の鋼板入側領域：１０〜２０％程度で十分である。また、その形成面については、上、下面のいずれか一方であっても、両方であってもいずれでもかまわないが、少なくとも上面に形成するのが有利である。
【００２２】
【実施例】
実施例１
Ｃ：０．０７５　ｍａｓｓ％、Ｓｉ：３．３９ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．０７７　ｍａｓｓ％、Ｓｅ：０．０２０　ｍａｓｓ％、Ｓｂ：０．０２５　ｍａｓｓ％、Ａｌ：０．０２０　ｍａｓｓ％、Ｎ：０．００７３ｍａｓｓ％およびＭｏ：０．０１０　ｍａｓｓ％を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物の組成になる珪素鋼連鋳スラブを、１３５０℃，　３時間の加熱処理後、熱間圧延により厚み：２．１　ｍｍの熱延板とした。ついで、１０５０℃の均一化焼鈍後、１０３０℃の中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延により板厚：０．２３ｍｍの最終冷延板とした。
【００２３】
ついで、この最終冷延板の表面に、アルキド系樹脂を主成分とするエッチングレジストインキをグラビアオフセット印刷により、非塗布部が圧延方向にほぼ直角に幅：２００　μｍ　、間隔：４ｍｍで線状に残存するように塗布したのち、２００　℃で３分間焼き付けた。この時のレジスト厚は２μｍ　であった。このようにしてエッチングレジストを塗布した鋼板に、電解エッチングを施すことにより、幅：２００μｍ　、深さ：２０μｍ　の線状の溝を形成し、ついで有機溶剤中に浸漬してレジストを除去した。この時の電解エッチングは、ＮａＣｌ電解液中で電流密度：１０　Ａ／ｄｍ^２、処理時間：２０秒の条件で行った。
【００２４】
ついで、　８４０℃の湿Ｈ_２中で脱炭・１次再結晶焼鈍を行った後、鋼板表面にＭｇＯ（６０ｍａｓｓ％），　Ａ１_２Ｏ_３（５ｍａｓｓ％），　Ｓｒ（ＯＨ）（３ｍａｓｓ％），　ＳｂＣｌ_３（３０ｍａｓｓ％），　ＳｉＯ_２（２ｍａｓｓ％）の組成になる焼鈍分離剤スラリーを塗布し、ついで　８５０℃で１５時間の焼鈍後、　８５０℃から１５℃／ｈの速度で１０５０℃まで昇温してゴス方位に強く集積した２次再結晶粒を発達させたのち、１２００℃の乾Ｈ_２中で純化処理を施して膜無し一方向性珪素鋼板を作製した。
【００２５】
かくして得られた膜無し珪素鋼板コイルの表面に、図４に示した差圧シール装置をそなえる　Ａｉｒ−ｔｏ−Ａｉｒ　方式の大容量のＨＣＤイオンプレーティング装置（１０００Ａ）を用いて、ＴｉＮＯ膜を０．１５μｍ　厚に被成した。
ついで、その上にさらにマグネトロン・スパック法により　ＳｉＮ_Ｘ　膜（０．２μｍ　厚）を被成した。
その後、この珪素鋼板表面に、燐酸塩とコロイダルシリカを主成分とする絶縁コーティング処理液を塗布、乾燥し、さらに　８１５℃の窒素中で１分間の焼付け処理後、窒素中にて　８００℃，　３時間の歪取り焼鈍を施した。
【００２６】
かくして得られた製品の磁気特性（磁束密度、鉄損）、ＴｉＮＯ成膜時における差圧室の真空度および差圧室の鋼板の通板状況について調べた結果を、表２に示す。
また、表２には、比較のため、図２に示した現行の差圧シール装置を用いた場合についての調査結果も併せて示す。
【００２７】
【表２】

【００２８】
同表から明らかなように、本発明に従う（ａ）　の差圧シール装置を使用した場合には、差圧室の真空度が高く、また鋼板の通板性も良く、板割れや板切れは全く発生しなかった。さらに、プラズマコーティング後の製品の磁気特性も良好であった。
これに対し、現行の（ｂ）　の差圧シール装置を使用した場合には、差圧室の真空度は発明例と同程度に高く、またプラズマコーティング後の製品の磁気特性も良好ではあったが、鋼板の通板が悪く、板割れや板切れが多発した。
【００２９】
【発明の効果】
かくして、本発明に従い、中間流および分子流の圧力領域における差圧シール機構を、長尺のスリット状隙間とすることにより、長尺薄帯の差圧室通板中における板割れや板切れの発生を皆無とすることができる。
従って、本発明の差圧シール装置を、　Ａｉｒ−ｔｏ−Ａｉｒ　方式の大容量のＨＣＤイオンプレーティング装置等に設置することにより、ＴｉＮＯ膜などのセラミック被膜の形成に際し、その生産能率を格段に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）　は一体構造になるガイドロールとシーリングアタッチメントの斜視図、（ｂ）　はシーリングアタッチメントの裏面図である。
【図２】Ａｉｒ−ｔｏ−Ａｉｒ　方式における従来の差圧シール装置の模式図である。
【図３】各差圧室の圧力Ｐ、コンダクタンスＣ（隙間）および排気量Ｓの実測値および計算値（設計目標値を括弧内に示す）を示した図である。
【図４】本発明に従う差圧シール装置の模式図である。
【図５】（ａ）　は本発明に従う長尺シール部材の斜視図、（ｂ）　はその内面に形成した表面凹凸を示した図である。
【符号の説明】
１　シーリングアタッチメント
２　ガイドロール
３　薄鋼帯
４　長尺シール部材
５　表面凹凸

Claims

差圧室相互間にわたり、圧力差を維持しつつ長尺薄帯の連続的な通過を誘導する差圧シール装置であって、
初期の粘性流の圧力領域については、長尺薄帯の巻きがけ案内を司る単一のガイドロールと、この巻きがけられた長尺薄帯の周囲を囲むように配設され、対向する一方の面の一部が該ガイドロール上の薄帯面に近接し、かつ該薄帯面に沿った形状に形成されると共に、対向する他方の面の一部が該ガイドロール外周面に近接し、かつ該ガイドロール外周面に沿った形状に形成され、さらに上記した対向する両部分を気密に保持する側面構造を有するシーリングアタッチメントとからなるシール機構とし、
一方、中間流および分子流の圧力領域については、長尺のスリット状隙間からなるシール機構とすることを特徴とする、差圧性能および通板性に優れた差圧シール装置。
請求項１において、長尺のスリット状隙間について、低真空側の隙間長さａ_１　と高真空側の隙間長さａ_２　との比ａ_１／ａ_２　を　０．８〜１．０　としたことを特徴とする、差圧性能および通板性に優れた差圧シール装置。
請求項１または２において、長尺のスリット状隙間の低真空側の内面に、乱流発生用の表面凹凸を設けたことを特徴とする、差圧性能および通板性に優れた差圧シール装置。