JP2006283068A - 電磁鋼板の焼鈍方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁鋼板における磁気特性の要求仕様は満足させつつ、電磁鋼板の焼鈍後のコイル巻取り時におけるラップマークの発生を防止することが可能な電磁鋼板の焼鈍方法を提供する。
【解決手段】
電磁鋼板の連続焼鈍プロセスにおける焼鈍方法であって、少なくとも焼鈍される鋼板の先端部から３ｍまでの部分に対し、降伏点が、鋼板要求仕様の鉄損値上限に対応する降伏点の値以下で、焼鈍される鋼板の許容し得るラップマークの発生長さに対応する降伏点の値以上となるように、焼鈍板温の調整を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、連続式焼鈍設備での電磁鋼板の焼鈍方法に関する。

電磁鋼板の製造は、一般的には、Ｓｉ及びＡｌを成分として含有する鋼を連続鋳造、熱間圧延、冷間圧延を行うことで鋼板とした後、その鋼板に焼鈍及びコーティングを実施することで行われる。そして、最終的に、鋼板はコイル状に巻取られて製品となる。

電磁鋼板では要求される磁気特性を得る為に、連続式焼鈍炉において、所定の温度による焼鈍を実施している。その際、磁気特性である鉄損値を、例えば鉄損計により鋼板長手方向の全長に渡り計測し、鉄損値が要求仕様の範囲に入るように監視及び焼鈍温度の制御を行っている。

ここで、前記電磁鋼板の焼鈍後のコイル巻取り時に、特に、０．６５ｍｍ以上の板厚の厚い鋼板において、鋼板先端部巻き付け時の段差に起因する、いわゆるラップマークとよばれるものが発生する場合がある。このラップマークの発生は、製品の歩留り低下をもたらすため、その対策を取ることが望まれている。

ラップマークの発生は、電磁鋼板に限られるものではなく、一般の冷延鋼板に対しても従来様々な対策が検討されている。このような対策の一つに、特許文献１（特開平６−１８２４４０号公報）に記載の技術がある。ここでは、コイル状に巻き取られる鋼板の先端部分を加熱、軟化させ、ラップマークの発生を防止しようとするものである。
特開平６−１８２４４０号公報

しかし、上記特許文献１の方法は、加熱装置やその制御装置等の特別な装置が必要となり設備費が嵩むと共に、焼鈍およびコーティング後の電磁鋼板を加熱することは磁気特性を悪化させるため、そもそも電磁鋼板には適用できないという問題がある。

そこで、本発明者らは、加熱を行うのではなく、巻き取られる鋼板の機械特性である降伏点を高くすることでラップマークの低減ができるのではないかと考えた。鋼板の降伏点が高いほど、巻き取ったコイル最内周でラップマークが発生したとしても、それがコイル内部まで影響しにくくなり、結果的にラップマークの発生長さは短くなるものと推定される。

しかし、鋼板の降伏点を高めるためには焼鈍温度を低くすればよいが、焼鈍温度を変更すると今度は鋼板の磁気特性である鉄損値が要求仕様を外れる恐れが生じる。それゆえ、降伏点を高める目的での焼鈍温度の変更は、鉄損値を損なわない範囲としなければならない。

そこで、本発明は、電磁鋼板における磁気特性の要求仕様は満足させつつ、電磁鋼板の焼鈍後のコイル巻取り時におけるラップマークの発生を防止することが可能な電磁鋼板の焼鈍方法を提供することを目的とする。

前述したように、本発明者らが着想した上記のラップマーク防止方法は焼鈍温度の変更を伴うが、その制御は電磁鋼板の磁気特性を損なわない範囲としなければならない。

すなわち、要求仕様内の鉄損値が得られる焼鈍温度の範囲内において、ラップマークの発生限界となる降伏点の値を見極め、少なくとも電磁鋼板をコイルに巻き取る先端部付近において、その限界降伏点を下回らないように焼鈍温度の制御を行えばよいとの結論に達した。

ここで、鋼板の降伏点は、従来、焼鈍設備出側で採取したサンプルによる引張試験により測定していた。つまり、従来の降伏点の測定は鋼板の製造終了後に行うため、測定結果が出るまでに長時間を要していた。しかし、上記の本発明者らが着想したラップマーク防止方法では、鋼板の降伏点の値を狭い範囲に制御しなければならないため、降伏点の測定結果に基づいた焼鈍温度へのフィードバックが必要であり、降伏点の値を迅速に把握する要求が生じてきた。

そこで、本発明者らは、降伏点の値を迅速に把握するために、焼鈍中の鋼板の降伏点をオンラインで計測可能な方法について検討を行った。そして、種々の可能性について検討を行う中で、電磁鋼板の製造設備で用いられ、磁気特性である鉄損をコイルの長手方向で全長監視するときに用いられる鉄損計が利用できるのではないかと考えるに至った。

そこで、鉄損値と降伏点との間に相関関係がないかどうかについて、データ収集を行い検討を重ねた。図１に、質量％でＣを０．００３０％、Ｓｉを０．４％、Ｍｎを０．５％、Ｐを０．１％含有し、残部が実質的にＦｅからなり、板厚が０．８ｍｍの焼鈍後の鋼板について、鉄損Ｗ_{１５／５０}と降伏点の相関を求めた結果を示す。ここで、前記鉄損Ｗ_{１５／５０}とは、周波数５０Ｈｚの交流で、磁束密度が１.５Ｔ（テスラ?）になるように磁化させた際に、鋼板中で消費されるエネルギー損失を単位質量当りの数字で示したものであり、単位はＷ／ｋｇで表示する。前記エネルギー損失は、磁化過程での履歴損失と渦電流損失の両者よりなる。

図１に示すように、同じ鋼種及び板厚であれば鉄損値と降伏点との間には一定の相関関係があることがわかった。

つまり、鋼種及び板厚毎に鉄損値と降伏点との間の相関関係を予め求めておけば、鉄損計により降伏点の値を求めることが可能となり、鋼板の降伏点をオンラインで計測できることがわかった。なお、前記降伏点の値は、鋼板の焼鈍温度を低くすれば高くなるという相関関係を有する。

一方、電磁鋼板は、上述のように磁気特性の要求仕様として鉄損値の範囲が決められており、鉄損値の範囲が前記要求仕様の範囲内となるように、鉄損計による測定結果に基づいて、鋼板の焼鈍温度の調整が行われている。

以上より、鉄損計による鋼板の鉄損値の測定結果に基づいて、電磁鋼板における磁気特性の要求仕様の範囲内となるように焼鈍温度を調整しつつ、鋼板の降伏点の値をできるだけ高く、つまり、焼鈍温度をできるだけ低くすれば、電磁鋼板における磁気特性の要求仕様を満足させつつ、焼鈍後のコイル巻取り時における鋼板のラップマークの発生を防止できることがわかった。なお、前記降伏点の値をできるだけ高くするための制御は、少なくとも鋼板先端部の３ｍ、好ましくは１０ｍを行えば、必ずしもコイル全長にわたって降伏点の値をできるだけ高くするための制御を行わなくとも、鋼板のラップマークの発生防止効果を有することがわかった。

本発明は、上記の知見に基づきなされたもので、以下のような特徴を有する。
［１］電磁鋼板の連続焼鈍プロセスにおける焼鈍方法であって、
少なくとも焼鈍される鋼板の先端部から３ｍまでの部分に対し、降伏点が、鋼板要求仕様の鉄損値上限に対応する降伏点の値以下で、焼鈍される鋼板の許容し得るラップマークの発生長さに対応する降伏点の値以上となるように、焼鈍板温の調整を行うことを特徴とする電磁鋼板の焼鈍方法。
［２］電磁鋼板の連続焼鈍プロセスにおける焼鈍方法であって、
鉄損計により鋼板長手方向の鉄損値を計測する鉄損値計測ステップと、
予め鋼種及び板厚毎に求めておいた鉄損値と降伏点との相関関係に基づいて、前記鉄損値計測ステップにより計測された鉄損値と鋼板の鋼種及び板厚の情報とから降伏点を推定する降伏点推定ステップと、
前記鉄損値を計測した鋼板の次に焼鈍される鋼板に関し、その少なくとも先端部から３ｍまでの部分に対し、前記降伏点推定ステップにより推定された降伏点が、鋼板要求仕様の鉄損値上限に対応する降伏点の値以下で、焼鈍される鋼板の許容し得るラップマークの発生長さに対応する降伏点の値以上となるように、板温の調整を行う板温調整ステップとを有することを特徴とする電磁鋼板の焼鈍方法。

本発明によれば、電磁鋼板における磁気特性の要求仕様は満足させつつ、焼鈍後の鋼板の降伏点の値を迅速に把握して、その値に基づき焼鈍条件を制御することで、遅くとも次に処理される電磁鋼板については焼鈍後のコイル巻取り時におけるラップマークの発生を防止することが可能な電磁鋼板の焼鈍方法が提供される。

以下、本発明を実施するための最良の形態の一例を説明する。

図２は、本発明にかかる電磁鋼板の焼鈍方法が適用される電磁鋼板の連続焼鈍プロセスにおける焼鈍設備の構成の一例を示す概略図である。

図２において、入側のペイオフリール１から払い出された鋼板は、まず、焼鈍炉２において所定の温度で焼鈍された後、続いて冷却帯３で冷却され、コーティングセクション４により鋼板表面への絶縁皮膜のコーティング及び乾燥が行われた後、出側のテンションリール５でコイルに巻き取られる。また、前記コーティングセクション４の出側には、鉄損計６が設けられており、通過する鋼板の長手方向における鉄損値が連続的に計測される。

このような装置構成において、本発明に係る電磁鋼板の焼鈍方法は、電磁鋼板の連続焼鈍プロセスにおける焼鈍方法であって、鉄損計６により鋼板長手方向の鉄損値を計測する鉄損値計測ステップと、予め鋼種及び板厚毎に求めておいた鉄損値と降伏点との相関関係に基づいて、前記鉄損値計測ステップにより計測された鉄損値と鋼板の鋼種及び板厚の情報とから降伏点を推定する降伏点推定ステップと、前記鉄損値を計測した鋼板の次に焼鈍される鋼板に関し、その少なくとも焼鈍される鋼板の先端部から３ｍ、好ましくは１０ｍまでの部分に対し、前記降伏点推定ステップにより推定された降伏点が、鋼板要求仕様の鉄損値上限に対応する降伏点の値以下で、焼鈍される鋼板の許容し得るラップマークの発生長さに対応する降伏点の値以上となるように、板温の調整を行う板温調整ステップとを有するものである。なお、焼鈍される鋼板は、鉄損値調整ステップにおいて、前記鉄損値計測ステップにより計測された鉄損値が、鋼板要求仕様の範囲内となるように板温の調整が行われる。

ここで、前記鉄損値と降伏点との相関関係は鋼板の鋼種及び板厚毎に事前に求めておく必要がある。

本発明は、前記鉄損計６による電磁鋼板長手方向の鉄損値の測定結果に基づいて、電磁鋼板における磁気特性の要求仕様の範囲内となるように前記焼鈍炉２内の鋼板板温を調整しつつ、鋼板の降伏点の値を、焼鈍される鋼板の許容し得るラップマークの発生長さに対応する降伏点の値以上となるように、前記焼鈍炉２内の鋼板板温をさらに調整するものである。これにより、次に焼鈍される電磁鋼板における磁気特性の要求仕様は満足させつつ、電磁鋼板の焼鈍後のコイル巻取り時におけるラップマークの発生を防止することが可能となる。

図３は、コイル状に巻き取られる鋼板の降伏点の値と、その時のラップマーク発生長さの関係を示した図である。なお、図３における鋼板の板厚は、０．８ｍｍの場合を示している。ここで、前記鋼板の降伏点の値と、その時のラップマーク発生長さの関係は、鋼板の板厚毎に、予め測定しておく必要がある。

前記降伏点の値とラップマーク発生長さとの相関関係を鋼板の鋼種及び板厚毎に事前に求めておくことで、鋼板の許容し得るラップマークの発生長さに対応する降伏点の値を換算することが可能となる。

前記焼鈍炉２内での板温の調整は、例えば、焼鈍炉内でのライン速度の調整、或いは、焼鈍炉の出力調整により行うことが可能であるが、応答性の速さという観点からは、焼鈍炉内でのライン速度の調整により行うことが好ましい。

少なくとも焼鈍される鋼板の先端部から３ｍ、好ましくは１０ｍまでの部分に対し板温の調整を行う場合には、例えば、鋼板先端部が焼鈍炉内に入った時から、鋼板先端部から３ｍ、好ましくは１０ｍの位置が焼鈍炉を出るまでの間、ライン速度を調整することで、当該部分の板温の調整を行うことが可能となる。制御方法としては、焼鈍炉内でのライン速度を上げることで板温を下げることができ、反対にライン速度を下げることで板温を上げることが可能となり、そのライン速度の上げ下げの大きさを制御することで板温を所定の温度に制御することができる。

具体的には、鋼板先端部が焼鈍炉内に入った時から、鋼板先端部から３ｍ、好ましくは１０ｍの位置が焼鈍炉を出るまでの間、ライン速度を所定量上げることで、当該部分の板温を所定量下げるような調整を行う。

なお、ラップマークはコイル最内周近傍で発生するものであるから、前記降伏点の値をできるだけ高くするための制御は、少なくとも鋼板先端部から３ｍ、好ましくは１０ｍまでの部分を行えば、必ずしもコイル全長にわたって降伏点の値をできるだけ高くするための制御を行わなくとも、鋼板のラップマークの発生防止効果を有する。

また、前述したように、鉄損値と降伏点との関係及びラップマークと降伏点との関係は、鋼種及び板厚毎に決まるものであるから、鉄損値を計測した鋼板と次に焼鈍される鋼板とが同一鋼種、同一板厚であれば、板温調整ステップにおける板温調整は容易である。しかし、本発明の適用は、同一鋼種、同一板厚の場合に限られるものではない。例えば、鋼種又は板厚が異なる鋼板に切り替わる際に焼鈍温度を変更する量が予め設定されている場合において、本発明により焼鈍温度の補正量を求め、それを前記設定されている焼鈍温度変更量に加えることにより、本発明の効果を発揮することができる。

図２に示す連続焼鈍設備において、質量％でＣを０．００３０％、Ｓｉを０．４％、Ｍｎを０．５％、Ｐを０．１％含有し、残部が実質的にＦｅからなり、板厚が０．８ｍｍである鋼板について、鋼板の焼鈍及び出側巻取り作業を行った。

コーティングセクションの出側に設置された鉄損計の鉄損値と、予め求めておいた降伏点−鉄損の相関（図１参照）から降伏点の値を推定し、当該コイルの次コイル以降の鋼板における焼鈍条件に結果をフィードバックする。

以下、本発明に係る電磁鋼板の焼鈍方法を、要求仕様として鉄損値上限が９．２（Ｗ／ｋｇ）である電磁鋼板の焼鈍に適用した場合について説明する。ここで、当該電磁鋼板の許容し得るラップマークの発生長さは２０ｍである。

図１の降伏点−鉄損の相関から、前記鉄損値上限の９．２Ｗ／ｋｇに対応する降伏点の値は、２８．５ｋｇｆ／ｍｍ^２となる。また、図３から、許容し得るラップマークの発生長さの２０ｍに対応する降伏点の値は、約２８．２ｋｇｆ／ｍｍ^２ となる。

本発明例では、当該焼鈍される電磁鋼板の先端部から１０ｍまでの部分に対し、降伏点の値が２８．２〜２８．５ｋｇｆ／ｍｍ^２となるように、焼鈍する際の板温をライン速度を調整することで制御した。その結果、本発明例においては、ラップマーク発生長さが２０ｍ以下に抑えられた。それに対し、従来の降伏点制御を行わない場合の巻取り時におけるラップマーク発生長さが平均９０ｍであり、本発明によるラップマーク発生防止効果が確認できた。

焼鈍後の電磁鋼板について、鉄損値と降伏点の相関を求めた結果の一例を示す図である。 本発明にかかる電磁鋼板の焼鈍方法が適用される電磁鋼板の連続焼鈍プロセスにおける焼鈍設備の構成の一例を示す概略図である。 コイル状に巻き取られる鋼板の降伏点の値と、その時のラップマーク発生長さの関係を示した図である。

符号の説明

１ ペイオフリール
２ 焼鈍炉
３ 冷却帯
４ コーティングセクション
５ テンションリール
６ 鉄損計

Claims (2)

1. 電磁鋼板の連続焼鈍プロセスにおける焼鈍方法であって、
   少なくとも焼鈍される鋼板の先端部から３ｍまでの部分に対し、降伏点が、鋼板要求仕様の鉄損値上限に対応する降伏点の値以下で、焼鈍される鋼板の許容し得るラップマークの発生長さに対応する降伏点の値以上となるように、焼鈍板温の調整を行うことを特徴とする電磁鋼板の焼鈍方法。
2. 電磁鋼板の連続焼鈍プロセスにおける焼鈍方法であって、
   鉄損計により鋼板長手方向の鉄損値を計測する鉄損値計測ステップと、
   予め鋼種及び板厚毎に求めておいた鉄損値と降伏点との相関関係に基づいて、前記鉄損値計測ステップにより計測された鉄損値と鋼板の鋼種及び板厚の情報とから降伏点を推定する降伏点推定ステップと、
   前記鉄損値を計測した鋼板の次に焼鈍される鋼板に関し、その少なくとも先端部から３ｍまでの部分に対し、前記降伏点推定ステップにより推定された降伏点が、鋼板要求仕様の鉄損値上限に対応する降伏点の値以下で、焼鈍される鋼板の許容し得るラップマークの発生長さに対応する降伏点の値以上となるように、板温の調整を行う板温調整ステップとを有することを特徴とする電磁鋼板の焼鈍方法。