JP6954356B2 - 方向性電磁鋼板の製造設備 - Google Patents

Description

本発明は、方向性電磁鋼板の製造設備に関する。

方向性電磁鋼板は、変圧器および発電機等の鉄心材料として用いられる軟磁性材料である。方向性電磁鋼板は、鉄の磁化容易軸である〈００１〉方位が、鋼板の圧延方向に高度に揃った結晶組織を有することが特徴である。このような集合組織は、方向性電磁鋼板の製造工程において、いわゆるＧｏｓｓ方位と称される｛１１０｝〈００１〉方位の結晶粒を優先的に巨大成長させる、仕上げ焼鈍を通じて形成される。方向性電磁鋼板の製品の磁気特性としては、磁束密度が高く、鉄損が低いことが要求される。

方向性電磁鋼板の磁気特性は、鋼板表面に引張応力（張力）を印加することによって良好になる。鋼板に引張応力を印加する従来技術としては、鋼板表面に厚さ２μｍ程度のフォルステライト被膜を形成し、その上に、厚さ２μｍ程度の珪リン酸塩を主体とする被膜を形成する技術が一般的である。
すなわち、鋼板と比べて低い熱膨張率を有する珪リン酸塩被膜を高温で形成し、それを室温まで低下させ、鋼板と珪リン酸塩被膜との熱膨張率の差によって、鋼板に引張応力を印加する。
この珪リン酸塩被膜は、方向性電磁鋼板に必須の絶縁被膜としても機能する。すなわち、絶縁によって、鋼板中の局部的な渦電流の発生が防止される。

仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板の表面を化学研磨または電解研磨により平滑化し、その後、鋼板上の被膜により引張応力を印加することにより、鉄損を大きく低下できる。
しかし、鋼板と珪リン酸塩被膜との間にあるフォルステライト被膜は、アンカー効果により鋼板に密着する。そのため、必然的に鋼板表面の平滑度は劣化する。また、珪リン酸塩と金属との密着性は低く、表面を鏡面化した鋼板に直接珪リン酸塩被膜を成膜できない。このように、従来の方向性電磁鋼板の被膜構造（鋼板／フォルステライト被膜／珪リン酸塩被膜）においては、鋼板の表面を平滑化することはできない。

そこで、特許文献１においては、鋼板表面の平滑度を維持し、更に鋼板に大きな引張応力を印加するために、鋼板上にＣＶＤ法またはＰＶＤ法によって、ＴｉＮなどからなるセラミックス被膜を成膜している。この成膜は、減圧条件下で４００℃以上の高温で行なわれる。
特許文献２には、このような成膜を行なうための製造設備が開示されている。

特開平０１−１７６０３４号公報 特開昭６２−０４０３６８号公報

方向性電磁鋼板（鋼板）に対して施される仕上げ焼鈍は、高温で長時間の熱処理を伴うため、通常、鋼板をコイル単位で焼鈍する「バッチ焼鈍」として行なわれる。
バッチ焼鈍では、一般的に、鋼板コイルを、巻取軸を垂直方向にした向きでコイル受台上に載置し、カバーを被せ、カバー内部の鋼板コイルを外部から加熱することにより、焼鈍する。
このため、バッチ焼鈍中の鋼板コイルは、下側（コイル受台側）部分が自重により潰れる場合がある。そうすると、バッチ焼鈍（仕上げ焼鈍）を経た方向性電磁鋼板は、板幅方向に完全にフラットではなく、片側が波打っている等の変形が生じている場合がある。

このように変形した仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板を、特許文献２の製造設備に供して、成膜しようとすると、問題が生じる場合がある。
ここで、特許文献２の製造設備は、成膜室（高真空処理槽）と、成膜室の入側および出側に配置された複数段の減圧室（予備排気槽列）とを有するが、複数段の減圧室は、通板孔が形成された仕切板により区切られており、この通板孔にはピンチロールが設けられている（特許文献２の第１図を参照）。
すなわち、特許文献２の製造設備に供された仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板は、成膜室の入側および出側の減圧室に設けられたピンチロールにピンチされるが、その際に、変形部分が加圧されて潰され、割れ等の破損を生じる場合がある。

本発明は、以上の点を鑑みてなされたものであり、仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板の破損が抑制される、方向性電磁鋼板の製造設備を提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討した結果、下記構成を採用することにより、上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、以下の［１］〜［７］を提供する。
［１］仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板を搬送する搬送機構と、上記搬送される方向性電磁鋼板が通板される成膜室を有し、上記成膜室内の成膜領域を通過する方向性電磁鋼板の表面上に、減圧条件下で成膜を行なう成膜設備と、上記成膜室の入側に配置され、上記成膜前の方向性電磁鋼板が通板される複数段の入側減圧室を有し、上記成膜室に接近するに従い上記入側減圧室の内圧が上記成膜室の内圧に近づく入側減圧設備と、上記成膜室の出側に配置され、上記成膜後の方向性電磁鋼板が通板される複数段の出側減圧室を有し、上記成膜室から離反するに従い上記出側減圧室の内圧が大気圧に近づく出側減圧設備と、を備え、上記入側減圧室および上記出側減圧室は、各減圧室を規定し、かつ、方向性電磁鋼板が通板自在な形状の通板孔が形成された仕切板と、上記仕切板における上記通板孔の上下側に配置されたシールパッドと、を備える、方向性電磁鋼板の製造設備。
［２］上記成膜設備が、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法により、上記成膜を行なう、上記［１］に記載の方向性電磁鋼板の製造設備。
［３］上記成膜室内における上記成膜領域よりも搬送方向下流側に配置され、上記成膜後の方向性電磁鋼板が通板される冷却ロールを更に備える、上記［１］または［２］に記載の方向性電磁鋼板の製造設備。
［４］上記冷却ロールが、ブライドルロールである、上記［３］に記載の方向性電磁鋼板の製造設備。
［５］上記成膜室より搬送方向上流側に配置され、上記搬送される方向性電磁鋼板の表面を研磨する研磨設備を更に備える、上記［１］〜［４］のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造設備。
［６］上記入側減圧室と上記成膜室との間に配置された前処理室を有し、上記前処理室に導入された上記成膜前の方向性電磁鋼板の表面に対して不純物を除去する前処理を施す前処理設備を更に備える、上記［１］〜［５］のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造設備。
［７］上記前処理室と上記成膜室とを区切る隔壁が設けられ、上記隔壁には、方向性電磁鋼板が通板自在な形状の隔壁通板孔が形成され、上記隔壁における上記隔壁通板孔の上下側に、上記シールパッドが配置されている、上記［６］に記載の方向性電磁鋼板の製造設備。

本発明によれば、仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板の破損が抑制される、方向性電磁鋼板の製造設備を提供することができる。

製造設備を概略的に示す模式図である。 製造設備の一部を拡大して示す模式図である。 製造設備の別の一部を拡大して示す模式図である。 冷却ロールの変形例を示す模式図である。

以下、本発明の方向性電磁鋼板の製造設備（以下、単に「製造設備」ともいう）の好適な実施形態について説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されない。

図１は、製造設備１を概略的に示す模式図である。図１に示す製造設備１は、ペイオフリール１９を有する。ペイオフリール１９には、仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板Ｓ（以下、単に「鋼板Ｓ」とも表記する）の通板前コイル１１（以下、単に「コイル１１」とも表記する）が掛けられている。ペイオフリール１９から引き出された鋼板Ｓは、製造設備１の各部を通板され、巻取りリール２０で再び巻き取られて、通板後コイル１８となる。こうして、鋼板Ｓが搬送される。すなわち、ペイオフリール１９および巻取りリール２０等が、鋼板Ｓを搬送する搬送機構を構成する。

仕上げ焼鈍を経た方向性電磁鋼板は、通常、フォルステライト被膜を有する。
以下では、コイル１１として巻回されている仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板Ｓは、フォルステライト被膜を有するものとして説明するが、フォルステライト被膜などの酸化物被膜を有しないものであってもよい。後者の場合、後述する研磨設備１３を省略できるため、低コスト化できる。前者の場合も、研磨設備１３での研磨量を減らして低コスト化するためには、フォルステライト被膜などの酸化物被膜は極薄であることが好ましい。

製造設備１は、鋼板Ｓの搬送方向順に、入側ルーパー１２、研磨設備１３、水洗設備１４、乾燥設備１５、入側減圧設備２１、前処理設備３１、成膜設備４１、出側減圧設備５１、出側ルーパー１６、および、シャー１７を有する。
入側減圧設備２１は、複数段の入側減圧室２２を有する。前処理設備３１は、前処理室３２を有する。成膜設備４１は、成膜室４２を有する。出側減圧設備５１は、複数段の出側減圧室５２を有する。
入側減圧室２２、前処理室３２、成膜室４２、および、出側減圧室５２の内部を除き、鋼板Ｓは、大気圧雰囲気内を搬送される。

コイル１１から引き出されたフォルステライト被膜を有する鋼板Ｓは、入側ルーパー１２を通り、研磨設備１３に導入される。研磨設備１３は、成膜室４２より搬送方向上流側に配置されている。
研磨設備１３は、導入された鋼板Ｓの表面を研磨する。研磨設備１３における研磨としては、特に限定されず、機械研磨、電解研磨および化学研磨のいずれを用いてもよく、これら研磨の２つ以上を組み合わせた研磨であってもよいが、研削などの機械研磨を最初に施すことが好ましい。そうすることにより、電解研磨および化学研磨では鋼板Ｓの地鉄より被研磨速度が遅い酸化物被膜を容易に除去でき、最終的な表面粗さを低減できる。研磨後の鋼板Ｓの表面粗さは、算術平均粗さＲａで０．４μｍ以下が好ましい。

研磨設備１３での研磨の際には、鋼板Ｓから研磨屑が発生する。水洗設備１４および乾燥設備１５は、鋼板Ｓを水洗した後に乾燥することにより、鋼板Ｓから発生した研磨屑を取り除く。水洗および乾燥には、従来公知の技術が用いられる。

研磨屑が取り除かれた鋼板Ｓは、入側減圧設備２１の入側減圧室２２に導入される。複数段の入側減圧室２２の内圧は、前処理室３２および成膜室４２に接近するに従い、段階的に減少する。こうして、鋼板Ｓにかかる圧が、大気圧から、前処理室３２および成膜室４２の内圧に近づく。

入側減圧室２２を通過した鋼板Ｓは、前処理設備３１の前処理室３２に導入され、減圧条件下で前処理が施されて、表面に付着した不純物が除去される。
前処理が施された鋼板Ｓは、成膜設備４１の成膜室４２に導入される。成膜室４２の内部の成膜領域４３を通過する鋼板Ｓの表面上に、減圧条件下で成膜が行なわれる。

成膜後の鋼板Ｓは、出側減圧設備５１の出側減圧室５２に導入される。複数段の出側減圧室５２の内圧は、成膜室４２から離反するに従い、段階的に上昇する。こうして、鋼板Ｓにかかる圧が、前処理室３２および成膜室４２の内圧から、大気圧に戻される。

出側減圧設備５１を出た鋼板Ｓは、その後、出側ルーパー１６を通り、シャー１７に導入される。シャー１７は、鋼板Ｓの端部を切り落とし整形する。整形後の鋼板Ｓは、巻取りリール２０に巻き取られて、通板後コイル１８となる。

次に、入側減圧設備２１、前処理設備３１、成膜設備４１、および、出側減圧設備５１をより詳細に説明する。

図２は、製造設備１の一部を拡大して示す模式図である。まず、図２に基づいて、入側減圧設備２１をより詳細に説明する。
入側減圧設備２１が有する複数段の入側減圧室２２は、前処理室３２を介して、成膜室４２の入側に配置されている。便宜的に、各々の入側減圧室２２を、鋼板Ｓの搬送方向順に、入側減圧室２２ａ、入側減圧室２２ｂ、および、入側減圧室２２ｃと呼ぶ。

成膜室４２での成膜（および、前処理室３２での前処理）は、減圧条件下で行なう。例えば、大気圧条件下にある鋼板Ｓが、直接、成膜室４２または前処理室３２に導入された場合、圧力差により、鋼板Ｓが大きく蛇行するおそれがある。
このため、入側減圧設備２１では、複数段の入側減圧室２２において、段階的に内圧を減少させる。これにより、圧力差による鋼板Ｓの蛇行を抑制できる。入側減圧室２２の段数は、２段以上であれば特に限定されないが、効率良く内圧を下げる観点からは３段以上が好ましい。

各々の入側減圧室２２は、複数枚の仕切板２４により規定されている。仕切板２４には、鋼板Ｓが通板自在な形状の通板孔２５が形成されている。
仕切板２４は、入側減圧室２２どうしを仕切る仕切板だけでなく、外部環境に接する仕切板（図２中、入側減圧室２２ａの右側を規定する仕切板２４）、および、前処理室３２に接する仕切板（図２中、入側減圧室２２ｃの左側を規定する仕切板２４）等も含む。

更に、入側減圧室２２には、排気口２３が設けられている。排気口２３から入側減圧室２２の内部のガスが排気され、入側減圧室２２は減圧される。入側減圧室２２の内部の圧力（内圧）は、成膜室４２に接近するに従い段階的に減少する。すなわち、入側減圧室２２ａ、入側減圧室２２ｂ、および、入側減圧室２２ｃの順に、各内圧は、徐々に、大気圧に近い圧から、前処理室３２および成膜室４２の内圧に近づく。
入側減圧設備２１においては、通板孔２５から流入する大気量、および、鋼板Ｓの表面から揮発するガス量などを考慮して、所望の内圧となるように、排気口２３から排気を行なう。

ところで、上述したように、従来の製造設備（特許文献２の第１図を参照）においては、仕切板２４の通板孔２５にピンチロールが設けられている。鋼板Ｓがバッチ焼鈍中に変形している場合には、ピンチロールにピンチされると、変形部分が加圧されて潰され、割れ等の破損を生じ得る。
そこで、本実施形態においては、ピンチロールに代えて、仕切板２４における通板孔２５の上下側に、シールパッド８１が配置されている。鋼板Ｓは、シールパッド８１のギャップを通過するため、仮に、鋼板Ｓが変形していても、ピンチによる加圧が回避され、割れ等の破損を防止できる。

入側減圧室２２の内部のガスは、仕切板２４の通板孔２５を通過する際に、流路の断面積が縮小するため、流速が増大する。これにより、通板孔２５を通過する鋼板Ｓは、バタついて、仕切板２４における通板孔２５の上下側にぶつかる場合がある。
しかし、本実施形態においては、仕切板２４における通板孔２５の上下側にシールパッド８１が配置されている。シールパッド８１の材質は、一例として、柔軟性を有する樹脂である。このため、仮に、通板孔２５を通過する鋼板Ｓがバタついて、仕切板２４における通板孔２５の上下側にぶつかっても、シールパッド８１が存在するため、鋼板Ｓの傷付き等が防止される。シールパッド８１が樹脂製であれば、シールパッド８１を通過する際に鋼板Ｓに導入される歪みも減少できる。

シールパッド８１どうしのギャップ（図２中、符号「Ｇ」で示す）は、減圧雰囲気を維持しやすいという理由から、３．０ｍｍ以下が好ましく、鋼板Ｓの表面を傷付けにくく、かつ、減圧雰囲気を容易に維持できるという理由から、１．０〜２．０ｍｍがより好ましい。

次に、図１および図２に基づいて、前処理設備３１および成膜設備４１をより詳細に説明する。
入側減圧室２２を経た鋼板Ｓは、前処理設備３１の前処理室３２に導入され、減圧条件下で、鋼板Ｓの表面上に付着した酸化物等の不純物を除去する前処理が施される。
成膜前に前処理を行なうことにより、成膜設備４１で形成される被膜（例えば、窒化物被膜）の鋼板Ｓに対する密着性が顕著に向上する。このため、前処理設備３１は、必須の設備ではないが、設けることが好ましい。
前処理の方法としては、イオンスパッタリングが好ましい。イオンスパッタリングの場合、使用するスパッタ材料のイオン種としては、アルゴンおよび窒素などの不活性ガスのイオン、または、ＴｉおよびＣｒなどの金属のイオンが好ましい。
前処理室３２の内部は減圧され、スパッタリングイオンの平均自由工程を上げるために、前処理室３２の内圧は０．０００１〜３０Ｐａが好適である。
鋼板Ｓを陰極として、スパッタ材料との間に、−１００〜−１０００Ｖのバイアス電圧を印加することが好ましい。

前処理が施された鋼板Ｓは、成膜設備４１の成膜室４２に導入される。成膜室４２の内部の成膜領域４３を通過する鋼板Ｓの表面上に、減圧条件下で成膜が行なわれる。
成膜法としては、ＣＶＤ（Cheｍical Vapor Deposition）法またはＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法が好ましい。成膜室４２には、例えば、窒素ガス、ＴｉＣｌ_４のガスなどの成膜のための原料ガス（雰囲気ガス）が導入される。成膜領域４３を通過する鋼板Ｓは、加熱され、窒化物被膜などの被膜が、鋼板Ｓの表面上に形成される。
鋼板Ｓを加熱する手段としては、成膜室４２の内部が排気されて減圧条件にあることから、必然的にバーナーなどは用いることができないが、代わりに、例えば、誘導加熱（ＩＨ）、電子ビーム照射、レーザー、赤外線などの酸素を必要としない手段であれば特に限定されず、適宜用いられる。

ＣＶＤ法としては、熱ＣＶＤ法が好ましい。成膜温度は、７００〜１１００℃が好ましく、成膜室４２の内部の圧力（内圧）は、３０〜１０００Ｐａが好ましい。

ＰＶＤ法は、イオンプレーティング法が好ましい。成膜温度は、３００〜６００℃が好ましく、成膜室４２の内部の圧力（内圧）は、０．１０〜１００Ｐａが好ましい。成膜に際しては、鋼板Ｓを陰極として、成膜原料との間に、−１０〜−１０００Ｖのバイアス電圧を印加することが好ましい。成膜原料のイオン化にプラズマを用いることにより、成膜速度を上げることができる。

鋼板Ｓに成膜される被膜としては、窒化物被膜が好ましく、金属窒化物被膜がより好ましく、Ｚｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｙ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｚｒ、ＷおよびＴａからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含む金属窒化物被膜が更に好ましい。これらは岩塩型構造をとりやすく、鋼板Ｓの地鉄の体心立方格子と整合しやすいため、被膜の密着性を向上させることができる。
鋼板Ｓに成膜される被膜は、単層からなる被膜であってもよく、複数の層からなる被膜であってもよい。

前処理室３２および成膜室４２においては、鋼板Ｓの表面での反応により生成するガス量、および、投入される原料ガス量などが内圧の影響因子となる。一方、特に成膜室４２においては、排気を強めすぎてしまうと、原料ガスが鋼板Ｓまで十分にたどり着かないことがある。これらの事項を考慮して、所望の内圧となるように排気を行なう。
前処理室３２および成膜室４２が有する排気口および原料ガスの投入口などは、図示を省略している。
成膜室４２においては、ＣＶＤ法の場合、投入する原料ガス量の０．５０〜２．０倍の排気量が好ましく、ＰＶＤ法の場合、投入する原料ガス量の０．５０〜１．０倍の排気量が好ましい。

図２に示すように、前処理室３２と成膜室４２との間には、両者を区切る隔壁３９が設けられている。隔壁３９には、仕切板２４の通板孔２５と同様に、鋼板Ｓが通板自在な形状の隔壁通板孔４０が形成されている。
隔壁３９における隔壁通板孔４０の上下側にも、シールパッド８１が配置されていることが好ましい。これにより、バッチ焼鈍を経た鋼板Ｓが変形していても、ピンチによる加圧が回避され、割れ等の破損を防止できる。

なお、上記説明では、シールパッド８１の材質の一例として、樹脂を挙げたが、これに限定されず、金属なども適用できる。
高温で長時間の前処理を施す場合や、熱ＣＶＤ法を用いる場合は、隔壁３９や鋼板Ｓが高温化するリスクがある。この場合、シールパッド８１の材質としては、鋼板Ｓの板温に応じた耐熱性を有する材質、冷却しやすい性質を有する材質などを選択することが好ましい。耐熱性を有する材質としては、例えば、耐熱性を確保するために、高融点の材質が挙げられる。冷却しやすい性質を有する材質としては、熱伝導率の高い材質が挙げられ、その具体例としては、鉛、銅などが挙げられる。

隔壁３９における隔壁通板孔４０の上下側に配置されたシールパッド８１を保護する観点から、鋼板Ｓに成膜するための加熱は、前処理室３２で行なうのではなく、成膜室４２に導入されてから行なうことが好ましい。本実施形態では、成膜室４２の内部の成膜領域４３にて、鋼板Ｓの加熱を行なっている。

図３は、製造設備１の別の一部を拡大して示す模式図である。次に、図３に基づいて、出側減圧設備５１をより詳細に説明する。基本的な構成は、上述した入側減圧設備２１と共通している。

出側減圧設備５１が有する複数段の出側減圧室５２は、成膜室４２の出側に配置されている。便宜的に、各々の出側減圧室５２を、鋼板Ｓの搬送方向順に、出側減圧室５２ａ、出側減圧室５２ｂ、および、出側減圧室５２ｃと呼ぶ。
出側減圧設備５１では、複数段の出側減圧室５２において、段階的に内圧を減少させる。これにより、圧力差による鋼板Ｓの蛇行を抑制できる。出側減圧室５２の段数は、２段以上であれば特に限定されないが、効率良く内圧を下げる観点からは３段以上が好ましい。

各々の出側減圧室５２は、複数枚の仕切板５４により規定されている。仕切板５４には、鋼板Ｓが通板自在な形状の通板孔５５が形成されている。
仕切板５４は、出側減圧室５２どうしを仕切る仕切板だけでなく、外部環境に接する仕切板（図３中、出側減圧室５２ｃの左側を規定する仕切板５４）、および、成膜室４２に接する仕切板（図３中、出側減圧室５２ａの右側を規定する仕切板５４）等も含む。
仕切板５４における通板孔５５の上下側にも、仕切板２４における通板孔２５と同様に、シールパッド８１が配置されている。これにより、バッチ焼鈍を経た鋼板Ｓが変形していても、ピンチによる加圧が回避され、割れ等の破損を防止できる。

出側減圧室５２には、排気口５３が設けられている。排気口５３から出側減圧室５２の内部のガスが排気され、出側減圧室５２は減圧される。出側減圧室５２の内部の圧力（内圧）は、成膜室４２から離反するに従い段階的に上昇する。すなわち、出側減圧室５２ａ、出側減圧室５２ｂ、および、出側減圧室５２ｃの順に、各内圧は、徐々に、成膜室４２の内圧から、大気圧に近づく。
出側減圧設備５１においては、通板孔５５から流入する大気量、および、鋼板Ｓの表面から揮発するガス量などを考慮して、所望の内圧となるように、排気口５３から排気を行なう。

ところで、成膜室４２の成膜領域４３を通過する鋼板Ｓは、成膜時に加熱されている。その熱（例えば、３００℃以上）が残ったままの鋼板Ｓが、出側減圧室５２を通板された場合、仕切板５４に設けられたシールパッド８１が熱により溶解し、損耗するおそれがある。シールパッド８１が樹脂製である場合、樹脂は一般的に耐熱性が低いため、特に、損耗しやすい。シールパッド８１が損耗した場合は、成膜雰囲気が変化し、成膜後の鋼板Ｓの磁気特性の劣化につながるおそれもある。このため、損耗したシールパッド８１は、交換が必要となり、交換が頻繁に発生する場合は、メンテナンス作業が煩雑となる。

そこで、図１に示すように、本実施形態における成膜室４２の内部には、成膜領域４３よりも搬送方向下流側に、冷却ロール４５を配置することが好ましい。成膜領域４３で加熱された鋼板Ｓは、冷却ロール４５を通板されることにより、出側減圧室５２に導入される前に、冷却される。こうして、出側減圧室５２のシールパッド８１が鋼板Ｓの熱により損耗することが抑制される。

冷却ロール４５は、例えば、ロール内に冷却水を循環させることにより、ロール表面の温度上昇を抑制しているロールである。これにより、成膜領域４３で加熱された鋼板Ｓを、例えば２００℃未満まで冷却できる。

冷却ロール４５は、成膜室４２の内部に配置されているため、ロール表面に金属を露出させていると、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法によって、窒化物被膜が成膜される場合がある。
冷却ロール４５の表面にこのような被膜が形成されると、ロール間の間隔が変化し、耳歪み等の原因になる。しかし、ゴムなどの樹脂ロールでは、３００℃以上の高温に耐えきれない。
このため、冷却ロール４５は、金属を材料とし、使用前に酸化処理を行なうことが好ましい。これにより、金属表面に厚さ１〜１０μｍ程度の酸化物が生成し、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法による成膜を抑制できる。
金属の種類は、特に限定されないが、熱伝導率の高い金属の方が高い冷却能力を有することから、例えば、鉄にアルミニウムなどの高熱伝導率金属を加えた合金（鉄アルミニウム合金）が好適に挙げられる。
酸化処理の条件は、金属によって異なるが、上記鉄アルミニウム合金を用いる場合、大気中、８００℃で、３０秒〜２分間程度の焼鈍が好ましい。

冷却ロール４５のロール表面に成膜されることを防止するため、成膜領域４３と冷却ロール４５との間に、図示しない防壁を設けてもよい。

図４は、冷却ロール４５の変形例を示す模式図である。冷却ロール４５は、図１に示す態様に限定されず、図４に示すような、ブライドルロールであってもよい。この場合、鋼板Ｓとの接触面積がより大きくなり、冷却効率をより上げることができる。
冷却ロール４５がブライドルロールである場合における製造設備１の全体図は図示していないが、通板孔５５および出側減圧室５２の位置を適宜調整した配置にすればよい。

以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されない。

＜試験例１＞
仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板Ｓ（板厚：０．２３ｍｍ）のコイル１１（総質量：８ｔ）を、図１〜図３に基づいて説明した製造設備１に供し、成膜を行なった。ラインスピードは３０ｍ／ｍｉｎとした。研磨設備１３にて機械研磨によりフォルステライト被膜を除去した後、前処理室３２にてＡｒイオンスパッタリングにより表面の不純物を除去し、次いで、成膜室４２にてＣＶＤ法によりＴｉＮ被膜（膜厚：０．３μｍ）を成膜した。ＣＶＤ法は、熱ＣＶＤ法とし、成膜温度は１０００℃とし、原料にはＴｉＣｌ_４を用いた。シールパッド８１のギャップＧは、コイル１１の通板前で１．５ｍｍとした。

上述したように、入側減圧室２２および出側減圧室５２には、従来のピンチロールに代えて、シールパッド８１が設けられている。このため、製造設備１に供された鋼板Ｓは、前処理室３２および成膜室４２の通板前後に入側減圧室２２および出側減圧室５２を通板されたが、その際に、ピンチによる割れ等の破損が生じなかった。

試験例１においては、成膜室４２の内部における成膜領域４３の搬送方向下流側にロールを設けて、成膜を行なった。このロールとしては、通常のロール、冷却ロールＡ（図１に示す冷却ロール４５）、または、冷却ロールＢ（図４に示すブライドルロールである冷却ロール４５）の３種類を用いた。
製造設備１にコイル１１を全て通板させた後、出側減圧室５２のシールパッド８１の損耗度、および、成膜後の鋼板Ｓの磁気特性を求めた。
シールパッド８１の損耗度は、コイル１１の通板前後において、シールパッド８１のギャップＧが変化した割合で定義した。すなわち、コイル１１の通板前に２．０ｍｍであったギャップＧが、コイル１１の通板後に４．０ｍｍになった場合、損耗度は１００％となる。
磁気特性は、鉄損Ｗ_{１７／５０}（単位：Ｗ／ｋｇ）を測定した（以下、同様）。
結果を下記表１に示す。

上記表１に示すように、冷却ロールＡまたはＢを用いた場合は、出側減圧室５２のシールパッド８１の損耗をほぼ抑制できた。
更に、磁気特性を見ると、シールパッド８１の損耗が抑制された冷却ロールＡまたはＢを用いた場合は、通板後期に相当するコイル１１の内巻部においても良好な磁気特性が得られた。そして、冷却ロールＢを用いた場合は、冷却ロールＡを用いた場合よりも、磁気特性がより良好であった。

＜試験例２＞
仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板Ｓ（板厚：０．２３ｍｍ）のコイル１１（総質量：８ｔ）を、図１〜図３に基づいて説明した製造設備１に供し、成膜を行なった。ラインスピードは３０ｍ／ｍｉｎとした。研磨設備１３にて機械研磨によりフォルステライト被膜を除去した後、前処理室３２にてＡｒイオンスパッタリングにより表面の不純物を除去し、次いで、成膜室４２にてＣＶＤ法により下記表２に示す窒化物被膜（膜厚：０．３μｍ）を成膜した。ＣＶＤ法は、熱ＣＶＤ法とし、成膜温度は１０００℃とした。シールパッド８１のギャップＧは、コイル１１の通板前で１．５ｍｍとした。

上述したように、入側減圧室２２および出側減圧室５２には、従来のピンチロールに代えて、シールパッド８１が設けられている。このため、製造設備１に供された鋼板Ｓは、前処理室３２および成膜室４２の通板前後に入側減圧室２２および出側減圧室５２を通板されたが、その際に、ピンチによる割れ等の破損が生じなかった。

試験例２においては、成膜室４２の内部における成膜領域４３の搬送方向下流側にロールを設けて、成膜を行なった。このロールとしては、冷却ロールＡ（図１に示す冷却ロール４５）、または、冷却ロールＢ（図４に示すブライドルロールである冷却ロール４５）の２種類を用いた。
製造設備１にコイル１１を全て通板させた後、成膜後の鋼板Ｓの磁気特性を求めた。結果を下記表２に示す。

上記表２に示すように、通板初期に相当するコイル１１の外巻部のみならず、通板後期に相当するコイル１１の内巻部においても、良好な磁気特性が得られた。

＜試験例３＞
仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板Ｓ（板厚：０．２３ｍｍ）のコイル１１（総質量：８ｔ）を、図１〜図３に基づいて説明した製造設備１に供し、成膜を行なった。ラインスピードは３０ｍ／ｍｉｎとした。研磨設備１３にて機械研磨によりフォルステライト被膜を除去した後、前処理室３２にてＡｒイオンスパッタリングにより表面の不純物を除去し、次いで、成膜室４２にてＰＶＤ法により下記表３および表４に示す窒化物被膜（膜厚：０．３μｍ）を成膜した。ＰＶＤ法は、イオンプレーティング法とし、成膜温度は４００℃とした。シールパッド８１のギャップＧは、コイル１１の通板前で１．５ｍｍとした。

上述したように、入側減圧室２２および出側減圧室５２には、従来のピンチロールに代えて、シールパッド８１が設けられている。このため、製造設備１に供された鋼板Ｓは、前処理室３２および成膜室４２の通板前後に入側減圧室２２および出側減圧室５２を通板されたが、その際に、ピンチによる割れ等の破損が生じなかった。

試験例３においては、成膜室４２の内部における成膜領域４３の搬送方向下流側にロールを設けて、成膜を行なった。このロールとしては、冷却ロールＡ（図１に示す冷却ロール４５）、または、冷却ロールＢ（図４に示すブライドルロールである冷却ロール４５）の２種類を用いた。
製造設備１にコイル１１を全て通板させた後、成膜後の鋼板Ｓの磁気特性を求めた。結果を下記表３および表４に示す。

上記表３および表４に示すように、通板初期に相当するコイル１１の外巻部のみならず、通板後期に相当するコイル１１の内巻部においても、良好な磁気特性が得られた。

（試験例３の比較試験）
試験例３では、以下の比較試験も行なった。
比較試験では、図１〜図３に基づいて説明した製造設備１における入側減圧室２２および出側減圧室５２をそれぞれ１段のみとした製造設備（便宜的に、「製造設備１′」と呼ぶ）を用いた。製造設備１′において、入側減圧室２２および出側減圧室５２の段数以外は、製造設備１と同様にした。
製造設備１′を用いて、上記実施例と同様にして、成膜した。
より詳細には、仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板Ｓ（板厚：０．２３ｍｍ）のコイル１１（総質量：８ｔ）を、製造設備１′に供し、成膜を行なった。ラインスピードは３０ｍ／ｍｉｎとした。研磨設備１３にて機械研磨によりフォルステライト被膜を除去した後、前処理室３２にてＡｒイオンスパッタリングにより表面の不純物を除去した。次いで、成膜室４２にてＰＶＤ法（イオンプレーティング法）により、窒化物被膜を、膜厚が０．３μｍとなる条件で成膜した（成膜温度：４００℃）。シールパッド８１のギャップＧは、コイル１１の通板前で１．５ｍｍとした。
上記のように、製造設備１′を用いて膜厚が０．３μｍとなる条件で成膜したが、０．０５μｍの膜厚しか得られなかった。そこで、成膜設備１および成膜設備１′における前処理室３２および成膜室４２の内圧を測定した。その結果、製造設備１では３．０Ｐａであった。一方、製造設備１′では３００Ｐａであり、減圧が不十分であることが分かった。

１：製造設備
１１：コイル
１２：入側ルーパー
１３：研磨設備
１４：水洗設備
１５：乾燥設備
１６：出側ルーパー
１７：シャー
１８：通板後コイル
１９：ペイオフリール（搬送機構）
２０：巻取りリール（搬送機構）
２１：入側減圧設備
２２：入側減圧室
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ：入側減圧室
２３：排気口
２４：仕切板
２５：通板孔
３１：前処理設備
３２前処理室
３９：隔壁
４０：隔壁通板孔
４１：成膜設備
４２：成膜室
４３：成膜領域
４５：冷却ロール
５１：出側減圧設備
５２：出側減圧室
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ：出側減圧室
５３：排気口
５４：仕切板
５５：通板孔
８１：シールパッド
Ｇ：ギャップ
Ｓ：仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板

Claims (7)

1. 板幅方向の片側の少なくとも一部が変形している方向性電磁鋼板を通板できる設備であって、
   仕上げ焼鈍後の方向性電磁鋼板を搬送する搬送機構と、
   前記搬送される方向性電磁鋼板が通板される成膜室を有し、前記成膜室内の成膜領域を通過する方向性電磁鋼板の表面上に、減圧条件下で成膜を行なう成膜設備と、
   前記成膜室の入側に配置され、前記成膜前の方向性電磁鋼板が通板される複数段の入側減圧室を有し、前記成膜室に接近するに従い前記入側減圧室の内圧が前記成膜室の内圧に近づく入側減圧設備と、
   前記成膜室の出側に配置され、前記成膜後の方向性電磁鋼板が通板される複数段の出側減圧室を有し、前記成膜室から離反するに従い前記出側減圧室の内圧が大気圧に近づく出側減圧設備と、を備え、
   前記入側減圧室および前記出側減圧室は、
   各減圧室を規定し、かつ、方向性電磁鋼板が通板自在な形状の通板孔が形成された仕切板と、
   前記仕切板における前記通板孔の上下側にピンチロールに代えて配置されたシールパッドと、を備える、方向性電磁鋼板の製造設備。
2. 前記成膜設備が、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法により、前記成膜を行なう、請求項１に記載の方向性電磁鋼板の製造設備。
3. 前記成膜室内における前記成膜領域よりも搬送方向下流側に配置され、前記成膜後の方向性電磁鋼板が通板される冷却ロールを更に備える、請求項１または２に記載の方向性電磁鋼板の製造設備。
4. 前記冷却ロールが、ブライドルロールである、請求項３に記載の方向性電磁鋼板の製造設備。
5. 前記成膜室より搬送方向上流側に配置され、前記搬送される方向性電磁鋼板の表面を研磨する研磨設備を更に備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板の製造設備。
6. 前記入側減圧室と前記成膜室との間に配置された前処理室を有し、前記前処理室に導入された前記成膜前の方向性電磁鋼板の表面に対して不純物を除去する前処理を施す前処理設備を更に備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板の製造設備。
7. 前記前処理室と前記成膜室とを区切る隔壁が設けられ、
   前記隔壁には、方向性電磁鋼板が通板自在な形状の隔壁通板孔が形成され、
   前記隔壁における前記隔壁通板孔の上下側に、前記シールパッドが配置されている、請求項６に記載の方向性電磁鋼板の製造設備。

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