JP7148360B2 - Method for producing grain-oriented electrical steel sheet and continuous film-forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、方向性電磁鋼板の製造方法および連続成膜装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet and a continuous film-forming apparatus.
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。特に近年では、省エネルギー化の観点から、低鉄損の材料が求められている。
A grain-oriented electrical steel sheet is a soft magnetic material used as a core material for transformers, generators, and the like. A grain-oriented electrical steel sheet is characterized by having a crystal structure in which the <001> orientation, which is the axis of easy magnetization of iron, is highly aligned in the rolling direction of the steel sheet. Such a texture is formed through finish annealing in the manufacturing process of the grain-oriented electrical steel sheet, in which crystal grains of {110}<001> orientation, so-called Goss orientation, are preferentially grown to a large size.
High magnetic flux density and low core loss are required for the magnetic properties of grain oriented electrical steel sheet products. Especially in recent years, from the viewpoint of energy saving, materials with low iron loss have been desired.
低鉄損化を達成する方法としては、{110}〈001〉方位の圧延方向への集積度を高める『高配向化』、表面を鏡面状にする『表面平滑化』、局所歪みまたは鋼板表面への加工による『磁区細分化』、電気抵抗を高める『高Si化』、渦電流を抑制する『薄物化』、鋼板に対し圧延方向への引張応力を付与する『被膜の高張力化』等の技術がある。
これらの技術は、個々に多くの研究がなされており、それぞれはすでに非常に高いレベルに到達しつつある。
As a method to achieve low iron loss, "higher orientation" to increase the degree of accumulation of {110}<001> orientation in the rolling direction, "surface smoothing" to make the surface look like a mirror surface, local strain or steel plate surface "Magnetic domain refining" by processing, "High Si" to increase electrical resistance, "Thinning" to suppress eddy current, "High tension coating" to apply tensile stress in the rolling direction to the steel plate, etc. technology.
A lot of research has been done on these technologies individually, and each of them is already reaching a very high level.
ここで、『被膜の高張力化』とは、鋼板とその被膜との機械的な物性の違いを利用し、被膜によって鋼板が圧延方向に引張応力を受けた状態にする技術である。
多くの場合、鋼板とは熱膨張率の異なる被膜を高温で形成し、室温まで冷却する。その際、鋼板が冷却と共に縮むのに対して、被膜の形状があまり変化しないことにより、鋼板に引張応力を印加できる。
したがって、一般に、鋼板とは熱膨張率の大きく異なる被膜の方が、鋼板に大きな張力を印加できる。
Here, "increasing the tensile strength of the coating" is a technique that makes use of the difference in mechanical properties between the steel sheet and the coating to apply tensile stress to the steel sheet in the rolling direction due to the coating.
In many cases, a coating having a coefficient of thermal expansion different from that of a steel plate is formed at a high temperature and then cooled to room temperature. At that time, since the steel sheet shrinks as it cools, the shape of the coating does not change so much, so a tensile stress can be applied to the steel sheet.
Therefore, in general, a coating having a coefficient of thermal expansion significantly different from that of a steel plate can apply greater tension to the steel plate.
その一方で、熱膨張率の違いは、鋼板と被膜との耐剥離性(密着性)にも影響する。
通常、方向性電磁鋼板においては、鋼板とその上に成膜されるフォルステライト被膜との界面に凹凸が形成され、そのアンカー効果によって上層の高張力被膜の耐剥離性(密着性)を確保している。
ただし、鋼板とフォルステライト被膜との界面の凹凸が磁壁の移動を妨げて、鉄損が大きくなる場合がある。このため、このような高張力被膜を、フォルステライト被膜を有しない表面平滑化がなされた鋼板に、被膜剥離の問題なく形成できれば、更に鉄損改善の効果が見込める。
On the other hand, the difference in coefficient of thermal expansion also affects the peeling resistance (adhesion) between the steel sheet and the coating.
Ordinarily, in a grain-oriented electrical steel sheet, irregularities are formed at the interface between the steel sheet and the forsterite coating formed thereon, and the anchor effect ensures the peeling resistance (adhesion) of the upper high-strength coating. ing.
However, irregularities at the interface between the steel sheet and the forsterite coating may hinder movement of the domain wall, increasing iron loss. Therefore, if such a high-strength coating can be formed on a smoothed steel sheet having no forsterite coating without the problem of coating peeling, a further improvement in iron loss can be expected.
そこで、従来、耐剥離性の高い高張力被膜を形成する方法が検討されている。例えば、TiN、TiC、Ti(CN)などのセラミックス被膜を物理的手段により成膜するPVD(Physical Vapor Deposition)法;化学的手段による成膜するCVD(Chemical Vapor Deposition)法;等の成膜法が挙げられる。
これらの成膜法は、一般に減圧条件を必要とすること、反応ガスを鋼板に対して均一に供給する必要があること等から、連続的に行なうことが難しい方法である。そのため、これらの成膜法を用いる場合、バッチ式で成膜されることが多い。しかし、バッチ式の成膜では、成膜コストが高くなったり生産性が劣ったりする。
そこで、従来、これらの成膜法を利用し、連続的に成膜するための連続成膜装置が提案されている(例えば、特許文献1~3)。
Therefore, conventionally, a method for forming a high-strength coating having high peel resistance has been studied. For example, a PVD (Physical Vapor Deposition) method for forming a ceramic film such as TiN, TiC, Ti (CN) by physical means; a CVD (Chemical Vapor Deposition) method for forming a film by chemical means; is mentioned.
These film-forming methods generally require a reduced pressure condition and a reaction gas must be uniformly supplied to the steel sheet. Therefore, when these film forming methods are used, they are often formed in a batch system. However, batch-type film formation results in higher film formation costs and lower productivity.
Therefore, conventionally, continuous film forming apparatuses for continuously forming films using these film forming methods have been proposed (for example,
本発明者らが、特許文献1~3に記載された連続成膜装置について検討した結果、得られる方向性電磁鋼板の被膜密着性が不十分な場合があることが分かった。
The inventors of the present invention investigated the continuous film forming apparatuses described in
本発明は、以上の点を鑑みてなされたものであり、被膜密着性に優れた方向性電磁鋼板が得られる、方向性電磁鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
更に、本発明は、上記製造方法に用いられる連続成膜装置の提供も目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a method for producing a grain-oriented electrical steel sheet that can obtain a grain-oriented electrical steel sheet with excellent film adhesion.
Another object of the present invention is to provide a continuous film forming apparatus used in the above manufacturing method.
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。 As a result of intensive studies, the inventors of the present invention have found that the above object can be achieved by adopting the following configuration, and completed the present invention.
すなわち、本発明は、以下の[1]~[13]を提供する。
[1]フォルステライト被膜を有しない方向性電磁鋼板である鋼板に、連続的に成膜処理を施す、方向性電磁鋼板の製造方法であって、上記成膜処理を施す際に、上記鋼板を、300℃以上の成膜温度まで加熱し、上記成膜処理の後、上記成膜処理が施された上記鋼板を、ロールと接触させることにより冷却し、上記ロール接触時の冷却速度を200℃/s以下とする、方向性電磁鋼板の製造方法。
[2]上記ロール接触時の冷却速度を100℃/s以下とする、上記[1]に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
[3]上記成膜処理を、CVD法またはPVD法により施す、上記[1]または[2]に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
[4]上記成膜処理を減圧条件下で施す、上記[1]~[3]のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
[5]上記ロールの直径が200mm以上である、上記[1]~[4]のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
[6]上記冷却の際に、上記ロールの温度を変化させることにより、上記ロール接触時の冷却速度を調整する、上記[1]~[5]のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
[7]搬送される被成膜材を300℃以上の成膜温度に加熱して、上記被成膜材に、連続的に成膜処理を施す成膜室と、上記成膜室の下流側に配置され、上記成膜処理が施された上記被成膜材を接触により冷却するロールと、を備え、上記ロール接触時の冷却速度を200℃/s以下とする、連続成膜装置。
[8]上記ロール接触時の冷却速度を100℃/s以下とする、上記[7]に記載の連続成膜装置。
[9]上記成膜室では、CVD法またはPVD法により上記成膜処理を施す、上記[7]または[8]に記載の連続成膜装置。
[10]上記ロールの温度を変化させるロール変温機構を備える、上記[7]~[9]のいずれかに記載の連続成膜装置。
[11]上記成膜処理が施された上記被成膜材の温度を測定する温度測定装置を備え、上記温度測定装置により測定される温度に基づいて、上記ロール変温機構を駆動させて上記ロールの温度を変化させることにより、上記ロール接触時の冷却速度を調整する、上記[7]~[10]のいずれかに記載の連続成膜装置。
[12]上記ロールの直径が200mm以上である、上記[7]~[11]のいずれかに記載の連続成膜装置。
[13]上記被成膜材が、フォルステライト被膜を有しない方向性電磁鋼板である、上記[7]~[12]のいずれかに記載の連続成膜装置。
That is, the present invention provides the following [1] to [13].
[1] A method for manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet, wherein a steel sheet that is a grain-oriented electrical steel sheet without a forsterite coating is continuously subjected to film-forming treatment, wherein the steel sheet is subjected to the film-forming treatment. , heating to a film-forming temperature of 300 ° C. or higher, and after the film-forming process, the steel sheet subjected to the film-forming process is cooled by bringing it into contact with a roll, and the cooling rate at the time of contact with the roll is 200 ° C. /s or less.
[2] The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to [1] above, wherein the cooling rate during contact with the rolls is 100° C./s or less.
[3] The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to [1] or [2] above, wherein the film-forming treatment is performed by a CVD method or a PVD method.
[4] The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of [1] to [3], wherein the film-forming treatment is performed under reduced pressure conditions.
[5] The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of [1] to [4] above, wherein the diameter of the roll is 200 mm or more.
[6] Manufacture of the grain-oriented electrical steel sheet according to any one of [1] to [5] above, wherein the temperature of the rolls is changed during the cooling to adjust the cooling rate during contact with the rolls. Method.
[7] A film forming chamber in which a transported film forming material is heated to a film forming temperature of 300° C. or higher to continuously perform film forming processing on the film forming material, and a downstream side of the film forming chamber. and a roll for cooling the film-forming material, which has been subjected to the film-forming process, by contact, and the cooling rate at the time of contact with the roll is set to 200° C./s or less.
[8] The continuous film forming apparatus according to [7] above, wherein the cooling rate during contact with the roll is 100° C./s or less.
[9] The continuous film-forming apparatus according to [7] or [8] above, wherein the film-forming process is performed by CVD or PVD in the film-forming chamber.
[10] The continuous film forming apparatus according to any one of [7] to [9] above, comprising a roll temperature changing mechanism for changing the temperature of the roll.
[11] Provided with a temperature measuring device for measuring the temperature of the film-forming material subjected to the film-forming process, and driving the roll temperature changing mechanism based on the temperature measured by the temperature measuring device, The continuous film forming apparatus according to any one of [7] to [10] above, wherein the cooling rate during contact with the roll is adjusted by changing the temperature of the roll.
[12] The continuous film forming apparatus according to any one of [7] to [11] above, wherein the diameter of the roll is 200 mm or more.
[13] The continuous deposition apparatus according to any one of [7] to [12], wherein the material to be deposited is a grain-oriented electrical steel sheet having no forsterite coating.
本発明によれば、被膜密着性に優れた方向性電磁鋼板が得られる、方向性電磁鋼板の製造方法を提供することができる。
更に、本発明によれば、上記製造方法に用いられる連続成膜装置も提供できる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the grain-oriented electrical steel sheet which can obtain the grain-oriented electrical steel sheet excellent in film adhesion can be provided.
Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a continuous film forming apparatus used in the above manufacturing method.
[本発明者らによる知見]
連続成膜装置において、減圧条件下で、高温の成膜温度にて、連続的に成膜処理を、フォルステライト被膜を有しない方向性電磁鋼板(鋼板)に施す。
その後、成膜処理が施された鋼板を冷却する。このとき、減圧条件下では鋼板の周囲はガス等が希薄である。このため、鋼板自体からの放射による冷却や、連続成膜装置の内部に設置されたロールとの接触による冷却などが、大きな役割を果たす。
ロールによる冷却は、実際に鋼板に接触して行なわれるため、特に大きな役割を果たす。ロールとの接触による冷却は、ロールと鋼板との温度差、ロールと鋼板との接触時間などに影響を受ける。
本発明者らは、複数回の成膜処理を行ない、被膜の剥離不良の発生率を整理した。その結果、特に通板の初期において、被膜の剥離不良の発生率が高いことが明らかとなった。
冷却速度が過剰に速い場合、鋼板と被膜との間に生じる応力が急激に発生するため、被膜の剥離不良が生じると考えられる。おそらく、通板の初期は、成膜処理後に鋼板と接するロールの温度が低く、鋼板との温度差が大きいため、鋼板からロールに奪われる熱の量が多くなり、その結果、冷却速度が過剰に速くなり剥離不良が生じた可能性がある。
一方で、通板が進むにつれて、ロールは鋼板から熱を与えられ、ロール自体の放熱量と平衡するまで徐々に温度が上昇する。ロールの温度が高まると、鋼板とロールとの温度差は小さくなるため、鋼板とロールとの接触時の温度変化は小さくなる。
[Findings of the present inventors]
In a continuous film-forming apparatus, a grain-oriented electrical steel sheet (steel sheet) having no forsterite coating is continuously subjected to film-forming treatment at a high film-forming temperature under reduced pressure conditions.
After that, the steel sheet that has undergone the film forming process is cooled. At this time, gas and the like are thin around the steel plate under reduced pressure conditions. Therefore, cooling by radiation from the steel sheet itself, cooling by contact with rolls installed inside the continuous film forming apparatus, and the like play a major role.
Cooling by rolls plays a particularly large role because it is actually performed in contact with the steel sheet. Cooling by contact with the roll is affected by the temperature difference between the roll and the steel sheet, the contact time between the roll and the steel sheet, and the like.
The inventors of the present invention performed the film formation process a plurality of times, and sorted out the rate of occurrence of peeling failure of the film. As a result, it was found that the rate of occurrence of poor peeling of the coating was high, especially at the initial stage of threading.
If the cooling rate is excessively fast, the stress generated between the steel sheet and the coating is abruptly generated, which is thought to cause poor peeling of the coating. Probably, at the beginning of strip threading, the temperature of the rolls in contact with the steel sheet after the coating process is low, and the temperature difference between the rolls and the steel sheet is large. , and there is a possibility that peeling failure occurred.
On the other hand, as sheet threading progresses, the roll is given heat from the steel sheet, and the temperature gradually rises until it reaches equilibrium with the amount of heat released by the roll itself. As the temperature of the roll increases, the temperature difference between the steel sheet and the roll becomes smaller, so the temperature change when the steel sheet and the roll come into contact becomes smaller.
本発明者らは、上述した考察をもとに、試験を行なった。試験結果を下記表1に示す。
具体的には、表面粗さRaが0.2μm以下であるフォルステライト被膜を有しない方向性電磁鋼板(鋼板)の試験片上に、PVD法(イオンプレーティング法)を用いて成膜処理を施し、TiN被膜を形成した。成膜処理が施される際の鋼板の温度(成膜温度)は、300℃以上とした。
成膜処理の後、成膜温度まで加熱された鋼板を、ロールに沿わせるように押し付けて接触させて、冷却した。冷却の前に、ロールを冷却および/または加熱することによって、ロール自体の温度(単位:℃)を変更した。直径(単位:mm)が異なる3種類のロールを用いた。ロール接触前後の鋼板の温度およびロールと鋼板との接触時間を測定した。接触時間は、すべて1秒であった。測定結果に基づいて、ロール接触時の冷却速度(単位:℃/s)を求めた。
その後、鋼板を放冷して室温とした後、TiN被膜の剥離の有無を確認した。条件ごとに、100枚の試験片(30mm×300mm)を観察し、各試験片に一部でもTiN被膜の剥離が認められれば、剥離ありと判断した。100枚中、剥離ありの試験片の枚数を剥離率(単位:%)とした。剥離率が2%以下の場合に、被膜密着性に優れると評価した。
The present inventors conducted tests based on the above considerations. The test results are shown in Table 1 below.
Specifically, a film-forming treatment was performed using a PVD method (ion plating method) on a test piece of a grain-oriented electrical steel sheet (steel sheet) having a surface roughness Ra of 0.2 μm or less and not having a forsterite coating. , a TiN coating was formed. The temperature of the steel sheet (film formation temperature) during the film formation process was set to 300° C. or higher.
After the film-forming process, the steel sheet heated to the film-forming temperature was pressed along the rolls and brought into contact with them, and cooled. Prior to cooling, the temperature of the roll itself (in degrees Celsius) was changed by cooling and/or heating the roll. Three types of rolls with different diameters (unit: mm) were used. The temperature of the steel sheet before and after contact with the roll and the contact time between the roll and the steel sheet were measured. All contact times were 1 second. Based on the measurement results, the cooling rate (unit: °C/s) during contact with the roll was determined.
After that, the steel sheet was allowed to cool to room temperature, and the presence or absence of peeling of the TiN coating was checked. 100 test pieces (30 mm×300 mm) were observed for each condition, and if peeling of the TiN coating was observed even partially on each test piece, it was determined that there was peeling. The number of test pieces with peeling among 100 sheets was taken as the peeling rate (unit: %). When the peeling rate was 2% or less, the film adhesion was evaluated as being excellent.
上記試験の結果から、ロール接触時の冷却速度(以下、単に「冷却速度」ともいう)が200℃/s以下である場合において、剥離率が2%以下であり、被膜密着性に優れることを見出した。
特に、ロール接触時の冷却速度が100℃/s以下である場合は、剥離率が0%であり、被膜密着性がより優れることを見出した。
From the results of the above test, when the cooling rate at the time of roll contact (hereinafter also simply referred to as "cooling rate") is 200 ° C./s or less, the peeling rate is 2% or less, indicating that the film adhesion is excellent. Found it.
In particular, when the cooling rate during contact with the roll is 100° C./s or less, the peeling rate is 0% and the film adhesion is more excellent.
冷却に用いたロールの直径も、被膜密着性に影響を与えることが見出された。
例えば、ロール温度が50℃の試験結果を参照されたい。ロール直径が200mmの剥離率は0%であり、ロール直径が100mmまたは250mmの剥離率よりも良好であった。
ロール直径が被膜密着性に影響を与える理由は、次のように推測される。すなわち、ロールに沿わせるように鋼板を湾曲させると、鋼板とロールと接触している内側では被膜や鋼板に圧縮応力がかかり、外側で引張応力がかかる。このような傾向は、ロール直径が小さくなるほど顕著となり、ロール直径が大きくなるほど緩和される。このため、ロール直径が200mm以上である場合は、被膜密着性がより優れたものと推測される。
The diameter of the roll used for cooling was also found to affect coating adhesion.
See, for example, test results with a roll temperature of 50°C. The release rate for a roll diameter of 200 mm was 0%, which was better than the release rate for roll diameters of 100 mm or 250 mm.
The reason why the roll diameter affects the film adhesion is presumed as follows. That is, when the steel plate is bent so as to follow the roll, compressive stress is applied to the film and steel plate on the inner side where the steel plate and the roll are in contact, and tensile stress is applied on the outer side. Such a tendency becomes more pronounced as the roll diameter becomes smaller, and is moderated as the roll diameter becomes larger. For this reason, when the roll diameter is 200 mm or more, it is presumed that the film adhesion is more excellent.
以下、改めて、本発明について説明する。 Hereinafter, the present invention will be described again.
[方向性電磁鋼板の製造方法]
本発明の方向性電磁鋼板の製造方法(以下、単に「本発明の製造方法」ともいう)は、フォルステライト被膜を有しない方向性電磁鋼板である鋼板に、連続的に成膜処理を施す、方向性電磁鋼板の製造方法であって、上記成膜処理を施す際に、上記鋼板を、300℃以上の成膜温度まで加熱し、上記成膜処理の後、上記成膜処理が施された上記鋼板を、ロールと接触させることにより冷却し、上記ロール接触時の冷却速度を200℃/s以下とする、方向性電磁鋼板の製造方法である。
[Manufacturing method of grain-oriented electrical steel sheet]
The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet of the present invention (hereinafter also simply referred to as the "manufacturing method of the present invention") is a steel sheet that is a grain-oriented electrical steel sheet that does not have a forsterite coating. In the method for manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet, the steel sheet is heated to a film-forming temperature of 300° C. or higher when performing the film-forming treatment, and the film-forming treatment is performed after the film-forming treatment. A method for producing a grain-oriented electrical steel sheet, wherein the steel sheet is cooled by bringing it into contact with rolls, and the cooling rate during contact with the rolls is 200° C./s or less.
〈フォルステライト被膜を有しない方向性電磁鋼板〉
通常、仕上げ焼鈍と呼ばれる二次再結晶焼鈍後の方向性電磁鋼板は、フォルステライト被膜を有する。上述したように、フォルステライト被膜を有する場合は、アンカー効果により、その上層の高張力被膜との密着性が有利であるが、磁気特性の観点では、鋼板の表面は、平滑であることが好ましい。しかし、フォルステライト被膜を有しない場合、その上層の高張力被膜との密着性が不利となる場合がある。
本発明の製造方法は、フォルステライト被膜を有する方向性電磁鋼板に適用してもよいが、特に、フォルステライト被膜を有しない方向性電磁鋼板(以下、単に「鋼板」ともいう)に適用され、フォルステライト被膜を有しない方向性電磁鋼板に高張力被膜を形成したときの密着性(被膜密着性)を良好にするのに効果的である。
フォルステライト被膜を有しない方向性電磁鋼板を製造する方法は、特に限定されず、例えば、機械研磨等を用いて物理的にフォルステライト被膜を除去したうえで、化学的に平滑な表面を得る方法(例えば、特開平09-118923号公報を参照);MgOを主体とする焼鈍分離剤に塩化物の助剤を加えて、仕上げ焼鈍後にフォルステライト被膜が剥離する方法(例えば、特開2002-363763号公報、特開平08-269560号公報を参照):等が挙げられる。
アルミナ(Al2O3)等の焼鈍分離剤を用いて、そもそもフォルステライト被膜を形成しない方法を採用してもよい。複数の方法を掛け合わせることも有用である。
得られた鋼板の表面粗さは、Raで0.5μm以下が好ましい。
<Grain-oriented electrical steel sheet without forsterite coating>
A grain-oriented electrical steel sheet after secondary recrystallization annealing, which is usually called finish annealing, has a forsterite coating. As described above, when the forsterite coating is present, adhesion with the upper high-tensile coating is advantageous due to the anchor effect, but from the viewpoint of magnetic properties, the surface of the steel sheet is preferably smooth. . However, if the forsterite coating is not present, the adhesion to the overlying high-strength coating may be disadvantageous.
The production method of the present invention may be applied to a grain-oriented electrical steel sheet having a forsterite coating, but is particularly applied to a grain-oriented electrical steel sheet having no forsterite coating (hereinafter also simply referred to as "steel sheet"), It is effective in improving adhesion (coating adhesion) when a high-strength coating is formed on a grain-oriented electrical steel sheet that does not have a forsterite coating.
The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet without a forsterite coating is not particularly limited, and for example, a method of physically removing the forsterite coating using mechanical polishing or the like and then chemically obtaining a smooth surface. (For example, see Japanese Patent Laid-Open No. 09-118923); A method in which a chloride auxiliary agent is added to an annealing separation agent mainly composed of MgO, and the forsterite coating is peeled off after final annealing (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-363763 Japanese Patent Laid-Open No. 08-269560): and the like.
A method that does not form a forsterite coating in the first place by using an annealing separator such as alumina (Al 2 O 3 ) may be employed. Multiplying multiple methods is also useful.
The obtained steel sheet preferably has a surface roughness Ra of 0.5 μm or less.
〈前処理〉
後述する成膜処理の前に、上述したフォルステライト被膜を有しない方向性電磁鋼板(鋼板)の表面上に残留する酸化物等の不純物を除去すること、すなわち、前処理を行なうことが好ましい。これにより、成膜処理で形成される被膜(例えば、窒化物被膜)の鋼板(地鉄)に対する密着性が顕著に向上する。
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などの金属イオンを用いることが好ましい。
スパッタリングイオンの平均自由工程を上げるために、前処理も減圧条件下で行なうことが好ましく、0.0001~1.0Paが好適に挙げられる。
鋼板を陰極として、-50~-1000Vのバイアス電圧を印加することが好ましい。 前処理の方法としては、電子ビームを用いる方法なども知られている。
<Preprocessing>
It is preferable to remove impurities such as oxides remaining on the surface of the grain-oriented electrical steel sheet (steel sheet) that does not have the forsterite coating, that is, to perform pretreatment before the film-forming process described later. As a result, the adhesion of the film (for example, nitride film) formed by the film forming process to the steel plate (base iron) is significantly improved.
Ion sputtering is preferred as the pretreatment method. In the case of ion sputtering, it is preferable to use inert gas ions such as argon and nitrogen, or metal ions such as Ti and Cr as ion species.
In order to increase the mean free path of sputtering ions, the pretreatment is also preferably performed under reduced pressure conditions, preferably 0.0001 to 1.0 Pa.
It is preferable to apply a bias voltage of -50 to -1000 V using a steel plate as a cathode. As a pretreatment method, a method using an electron beam is also known.
〈成膜処理〉
本発明の製造方法においては、上述したフォルステライト被膜を有しない方向性電磁鋼板(鋼板)に、連続的に成膜処理を施す。成膜処理を施す際に、鋼板(より詳細には、鋼板の表面)を300℃以上の成膜温度まで加熱する。
成膜処理が施される鋼板は、例えば一方向(圧延方向)に長い帯状であり、コイルから引き出し、搬送されることが好ましい。
成膜処理は、例えば、後述する連続成膜装置の成膜室の内部を通板(搬送)される鋼板の表面に対して、連続的に行なわれる。
成膜処理には、CVD(Chemical Vapor Deposition)法またはPVD(Physical Vapor Deposition)法を用いることが好ましい。
成膜処理は、減圧条件下で施すことが好ましい。
<Film formation>
In the production method of the present invention, the grain-oriented electrical steel sheet (steel sheet) having no forsterite coating is continuously subjected to film-forming treatment. When performing the film forming process, the steel sheet (more specifically, the surface of the steel sheet) is heated to a film forming temperature of 300° C. or higher.
The steel sheet to be subjected to the film forming process is, for example, a belt-like shape elongated in one direction (rolling direction), and is preferably pulled out from the coil and conveyed.
The film forming process is continuously performed, for example, on the surface of a steel sheet that is passed (conveyed) through a film forming chamber of a continuous film forming apparatus to be described later.
A CVD (Chemical Vapor Deposition) method or a PVD (Physical Vapor Deposition) method is preferably used for the film formation process.
The film forming process is preferably performed under reduced pressure conditions.
CVD法としては、熱CVD法が好ましい。成膜温度は、900~1100℃が好ましい。成膜時の圧力は大気圧でもよいが、より均一な被膜を形成できるという理由から、減圧条件(「真空条件」も含む)下で成膜することが好ましい。
減圧条件下の圧力(成膜室の内圧)は、例えば、10~1000Paである。もっとも、CVD法は、反応性ガスを供給して成膜する成膜法であり、形成する被膜の組成に依存して最適な圧力は変化するため、一義的には決定できない。
A thermal CVD method is preferable as the CVD method. The film formation temperature is preferably 900 to 1100.degree. The pressure during film formation may be atmospheric pressure, but it is preferable to form the film under reduced pressure conditions (including "vacuum conditions") because a more uniform film can be formed.
The pressure under the reduced pressure condition (internal pressure of the film formation chamber) is, for example, 10-1000 Pa. However, since the CVD method is a film forming method in which a reactive gas is supplied to form a film, and the optimum pressure varies depending on the composition of the film to be formed, it cannot be determined uniquely.
PVD法は、イオンプレーティング法が好ましい。成膜温度は、成膜効率を高めることができるという理由から、300~600℃が好ましい。PVD法は、ターゲットと呼ばれる原料をイオン化して鋼板まで到達させる必要があるため、CVD法より低い減圧条件下での実施が要求され、具体的には、例えば、0.1~100Paが好適である。
PVD法を用いる場合、被膜の密着性が良好になるという理由から、鋼板を陰極として-10~-300Vのバイアス電圧を印加することが好ましい。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。
The PVD method is preferably an ion plating method. The film formation temperature is preferably 300 to 600° C. because the film formation efficiency can be improved. In the PVD method, since it is necessary to ionize a raw material called a target and reach the steel sheet, it is required to be performed under reduced pressure conditions lower than those in the CVD method. Specifically, for example, 0.1 to 100 Pa is suitable. be.
When the PVD method is used, it is preferable to apply a bias voltage of -10 to -300 V using a steel plate as a cathode because the adhesion of the coating is improved. The deposition rate can be increased by using plasma for ionizing the raw material.
成膜処理によって形成される被膜は、鋼板とは熱膨張率が異なり(熱膨張率が小さく)、応力印加時に生じる変形についても鋼板より小さいことが好ましい。
具体的には、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(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。
被膜は、単層からなる被膜に限定されず、例えば、複数の層からなる被膜として、機能性を持たせてもよい。
被膜の膜厚は、例えば、0.05~5.0μmであり、0.10~3.0μmが好ましい。
It is preferable that the film formed by the film-forming treatment has a coefficient of thermal expansion different from that of the steel plate (lower coefficient of thermal expansion), and that the deformation that occurs when stress is applied is also smaller than that of the steel plate.
Specifically, the coating is preferably a nitride coating, more preferably a metal nitride coating, Zn, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ti, Y, Nb, Mo, Hf, Zr. , W and Ta are more preferred. These tend to have a rock-salt structure and are easily matched with the body-centered cubic lattice of the steel plate (base steel), so that the adhesion of the coating can be improved.
The coating is not limited to a coating consisting of a single layer. For example, a coating consisting of a plurality of layers may be provided with functionality.
The film thickness of the coating is, for example, 0.05 to 5.0 μm, preferably 0.10 to 3.0 μm.
このような成膜処理により、フォルステライト被膜を有しない方向性電磁鋼板と、その表面上に成膜処理によって形成された被膜とを有する方向性電磁鋼板(被膜付き方向性電磁鋼板)が得られる。 By such a film-forming treatment, a grain-oriented electrical steel sheet (a film-coated grain-oriented electrical steel sheet) having a grain-oriented electrical steel sheet without a forsterite coating and a coating formed on the surface thereof by the film-forming treatment is obtained. .
〈冷却〉
本発明の製造方法においては、成膜処理の後、成膜処理が施された鋼板を、ロールと接触させる。より詳細には、成膜処理が施された鋼板の表面と、ロールの表面と接触させる。これにより、成膜処理が施された鋼板(の表面)を冷却する。
<cooling>
In the manufacturing method of the present invention, after the film-forming process, the steel sheet subjected to the film-forming process is brought into contact with the roll. More specifically, the surface of the steel sheet subjected to the film forming process is brought into contact with the surface of the roll. This cools (the surface of) the steel sheet that has undergone the film forming process.
この冷却において、ロール接触時の冷却速度を、200℃/s以下とする。ロールによる冷却は、成膜処理によって形成された被膜を大気中に晒しても問題のない温度(例えば200℃以下)になるまで行なえばよい。ロール接触時の冷却速度を管理しつつ、ロールの接触時間を調節することにより、所望の温度とすればよい。被膜を大気中に晒しても問題のない温度になった後は、通常のガス冷却等に切り替えて冷却してもよい。これにより、被膜密着性に優れた方向性電磁鋼板が得られる。
被膜密着性がより優れるという理由から、ロール接触時の冷却速度は、150℃/s以下が好ましく、100℃/s以下がより好ましい。ロール接触時の冷却速度を遅くした場合は、ロールと鋼板との接触時間を調節することにより、目標の鋼板温度まで低下させればよい。
ロール接触時の冷却速度が遅い分には性能上の問題はなく、ロール接触時の冷却速度の下限は特に限定されないが、冷却を目的とする場合の製造効率を考えると、30℃/s以上が好ましく、50℃/s以上がより好ましい。
In this cooling, the cooling rate during contact with the roll is set to 200° C./s or less. Cooling by the rolls may be performed until the temperature (for example, 200° C. or lower) at which there is no problem even if the film formed by the film forming process is exposed to the air. A desired temperature may be obtained by adjusting the contact time of the rolls while controlling the cooling rate at the time of contact with the rolls. After the film reaches a temperature at which there is no problem even if it is exposed to the atmosphere, it may be cooled by switching to normal gas cooling or the like. As a result, a grain-oriented electrical steel sheet having excellent film adhesion can be obtained.
The cooling rate during contact with the roll is preferably 150° C./s or less, more preferably 100° C./s or less, for the reason that the film adhesion is more excellent. When the cooling rate at the time of roll contact is slowed, the contact time between the roll and the steel sheet may be adjusted to lower the steel sheet temperature to the target temperature.
A slow cooling rate during roll contact does not pose a performance problem, and the lower limit of the cooling rate during roll contact is not particularly limited. is preferable, and 50° C./s or more is more preferable.
成膜処理後に鋼板と接触するロールの直径は、例えば、50mm以上であり、100mm以上が好ましく、150mm以上がより好ましく、被膜密着性がより優れるという理由から、200mm以上が更に好ましい。
ロール直径は大きい方が好ましく、上限は特に限定されないが、取り扱い上の観点からは、例えば、500mm以下であり、400mm以下が好ましい。
The diameter of the roll that comes into contact with the steel sheet after the film-forming treatment is, for example, 50 mm or more, preferably 100 mm or more, more preferably 150 mm or more, and still more preferably 200 mm or more for the reason that coating adhesion is superior.
The diameter of the roll is preferably large, and the upper limit is not particularly limited, but from the viewpoint of handling, it is, for example, 500 mm or less, preferably 400 mm or less.
成膜処理後に鋼板と接触するロールには、ロールそのものの温度を変化させる機構(例えば、後述するロール変温機構)が設けられていることが好ましい。この機構を用いて、冷却の際にロールの温度を変化させることにより、ロール接触時の冷却速度を調整することが好ましい。 It is preferable that the roll that comes into contact with the steel sheet after the film formation process is provided with a mechanism for changing the temperature of the roll itself (for example, a roll temperature changing mechanism described later). It is preferable to adjust the cooling rate at the time of contact with the roll by using this mechanism to change the temperature of the roll during cooling.
〈その他の処理または工程〉
成膜処理によって形成された被膜の上に、更に、絶縁性の確保等の観点から、絶縁被膜を形成してもよい。絶縁被膜の種類は、特に限定されず、従来公知の絶縁被膜を形成できる。絶縁被膜を形成する方法としては、例えば、特開昭50-79442号公報、特開昭48-39338号公報などに記載されている、リン酸塩-クロム酸-コロイダルシリカを含有する塗布液を、成膜処理によって形成された被膜の上に塗布し、800℃程度で焼き付ける方法が挙げられる。
平坦化焼鈍により、鋼板の形状を整えることも可能であり、更に、絶縁被膜の焼き付けを兼ねた平坦化焼鈍を行なうこともできる。
<Other treatments or processes>
An insulating coating may be further formed on the coating formed by the film forming process from the viewpoint of ensuring insulation. The type of insulating coating is not particularly limited, and conventionally known insulating coatings can be formed. As a method for forming an insulating coating, for example, a coating solution containing phosphate-chromic acid-colloidal silica, which is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-79442 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 48-39338, is used. , a method of coating on a film formed by a film forming process and baking at about 800°C.
Flattening annealing can be used to shape the steel sheet, and flattening annealing can also be performed while baking the insulating coating.
[連続成膜装置]
次に、上述した本発明の製造方法に好適に用いられる本発明の連続成膜装置の一例を、図1に基づいて説明する。
[Continuous deposition equipment]
Next, an example of the continuous film forming apparatus of the present invention, which is preferably used in the manufacturing method of the present invention described above, will be described with reference to FIG.
〈基本的な構成〉
図1は、連続成膜装置1を示す模式図である。まず、図1の連続成膜装置1の基本的な構成について説明する。図1中、左側から右側に向けて被成膜材Sが搬送される。被成膜材Sは、例えば、上述したフォルステライト被膜を有しない方向性電磁鋼板である。搬送方向は、一例として、圧延方向に沿った方向である。
<Basic configuration>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a continuous
連続成膜装置1は、成膜室31を有する。成膜室31には、排気口33が設けられている。排気口33から成膜室31の内部ガスが排気され、減圧条件が実現される。
搬送される被成膜材Sは、成膜室31の内部を通板される。成膜室31は、成膜室31の内部を通板される被成膜材Sに対して、連続的に成膜処理を施す。成膜処理は、本発明の製造方法において説明した成膜処理が好ましく、CVD法またはPVD法が好適に用いられる。この場合、成膜室31には、例えば、窒素ガス、TiCl4のガスなどの成膜のための原料ガス(雰囲気ガス)が供給される。
The continuous
The conveyed film-forming material S is passed through the inside of the film-forming
成膜室31の内部を搬送される被成膜材Sは、所定の成膜温度に加熱され、窒化物被膜などの被膜が、被成膜材Sの表面上に形成される。
被成膜材Sを加熱する手段としては、成膜室31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。
The film-forming material S conveyed inside the film-forming
As a means for heating the film-forming material S, since the inside of the film-forming
成膜室31の上流側に位置する減圧室15には、ロール20が配置されている。成膜室31の下流側に位置する減圧室35には、ロール40が配置されている。ロール20およびロール40は、ブライドルロールである。ロール20およびロール40は、成膜室31の内部の被成膜材Sに張力を付与する。成膜室31の内部を通板される被成膜材Sは、長手方向に張力が付与されながら成膜処理が施される。
A
ロール20は、界壁17によって成膜室31と隔たれた減圧室15に配置されている。ロール40は、界壁37によって成膜室31と隔たれた減圧室35に配置されている。
このように、ロール20およびロール40は、成膜室31とは界壁によって隔たれていることが好ましい。これにより、ロール20およびロール40は、成膜処理によってロール表面が成膜されなくなり、ロールが偏重して適正な張力の制御が困難になったり、被成膜材Sが蛇行したりすることが抑制される。
The
Thus, it is preferable that the
ロール40の上流側および下流側には、それぞれ、温度センサ43aおよび温度センサ43bが配置されている。温度センサ43aは、ロール40の上流側を搬送されている被成膜材Sの温度(表面温度)を検知する。温度センサ43bは、ロール40の下流側を搬送されている被成膜材Sの温度(表面温度)を検知する。温度センサ43aおよび温度センサ43bは、温度計42に接続している。温度センサ43aおよび温度センサ43bが検知した温度は、温度計42に送られる。こうして、成膜処理が施された被成膜材Sの温度(表面温度)が測定される。
すなわち、温度計42、温度センサ43a、および、温度センサ43bは、成膜処理が施された被成膜材Sの温度を測定する温度測定装置を構成する。
温度センサ43aで検知される温度、温度センサ43bで検知される温度、および、被成膜材Sの通板速度などから、後述する、被成膜材Sのロール40接触時の冷却速度が把握される。
A
That is, the
From the temperature detected by the
成膜室31で加熱されて成膜処理が施された被成膜材Sは、ロール40と接触することにより、冷却される。
ロール40の材料は、例えば、金属であり、酸化処理が施されていてもよい。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。
ロール40には、ロール40そのものの温度を変化させるロール変温機構45が設けられている。ロール変温機構45は、例えば、ロール40の内部に冷却水を循環させる機構;ロール40に内蔵されたヒータ;等の組み合わせである。
ロール変温機構45は、ロール温度制御装置44に接続している。ロール温度制御装置44は、更に、温度計42にも接続している(この接続は図示せず)。
ロール温度制御装置44は、温度計42が測定する温度(成膜処理が施された被成膜材Sの温度)に基づいて、ロール変温機構45を駆動(具体的には、冷却水の温度、内蔵ヒータの温度などを制御)することにより、ロール40の温度を変化させる。
こうして、成膜処理が施された被成膜材Sを、ロール40を用いて冷却する際、ロール40接触時の冷却速度を200℃/s以下に調整する。冷却速度の好適範囲などは、上述したとおりである。
The film-forming material S that has been heated in the film-forming
The material of the
The
The roll
The roll
In this way, when the film-forming material S subjected to the film-forming process is cooled using the
例えば、通板の初期におけるロール40が室温の状態では、ロール40の内蔵ヒータの加熱によって、ロール40の温度を高める。こうして、被成膜材Sのロール40接触時の冷却速度が過度に高くならない調整する。
一方、通板の後期では、被成膜材Sからの入熱とロール40からの放熱とによって平衡する温度まで、ロール40の温度は高温化する場合がある。この場合、ロール40の内部に冷却水を循環させることにより、被成膜材Sのロール40接触時の冷却速度を制御する。
For example, when the
On the other hand, in the latter stage of sheet threading, the temperature of the
成膜処理後に被成膜材Sと接触するロール40について、直径の好適範囲などは上述したとおりである。
The preferred range of the diameter of the
〈その他の構成〉
図1の連続成膜装置1が備えるその他の構成を説明する。
図1に示すように、成膜室31の上流側には、上述した前処理を行なうための前処理室30を設けることが好ましい。前処理室30には、排気口32が設けられ、減圧条件が実現される。前処理室30と成膜室31とは、界壁34によって隔たれている。
<Other configurations>
Other configurations provided in the continuous
As shown in FIG. 1, it is preferable to provide a
前処理室30での前処理および成膜室31での成膜処理を、減圧条件下で行なう場合、更に、1部屋以上の差圧室を有する差圧帯を設けることにより、段階的に内圧を下げることが好ましい。
このとき、図1に示す連続成膜装置1のように減圧室15および減圧室35を有する場合は、減圧室15の入側および減圧室35の出側に差圧帯を設けることがより好ましい。
When the pretreatment in the
At this time, when the continuous
具体的には、図1においては、減圧室15の入側に、3個の入側差圧室13からなる入側差圧帯10が配置されている。入側差圧室13の数は、3個に限定されない。
各々の入側差圧室13は、排気口12を有する。排気口12からの排気量は、前処理室30および成膜室31に接近するに従い段階的に増加する。これにより、入側差圧帯10を構成する入側差圧室13の内圧は、前処理室30および成膜室31に接近するに従い段階的に減少する。こうして、入側差圧帯10の内圧は、大気圧から、前処理室30および成膜室31の内圧に近づく。
Specifically, in FIG. 1, an entry-side
Each entrance-side differential pressure chamber 13 has an
出側差圧帯50も、入側差圧帯10と同様である。すなわち、図1においては、減圧室35の出側に、3個の出側差圧室53からなる出側差圧帯50が配置されている。出側差圧室53の数は、3個に限定されない。
各々の出側差圧室53は、排気口52を有する。排気口52からの排気量は、前処理室30および成膜室31から離れるに従い段階的に減少する。これにより、出側差圧帯50を構成する出側差圧室53の内圧は、前処理室30および成膜室31から離れるに従い段階的に増加する。こうして、出側差圧帯50の内圧は、前処理室30および成膜室31の内圧から、大気圧に近づく。
The outlet side
Each exit-side
入側差圧帯10および出側差圧帯50は、各差圧室どうし間などに、それぞれ、シールロール11およびシールロール51を有するが、隣室間で圧力差を生むことができれば、この構造に限定されない。
The inlet-side
被成膜材が方向性電磁鋼板である場合、方向性電磁鋼板は、仕上げ焼鈍の際にコイル状で長時間保持される。このため、コイル下部の端部は折れ曲がったり、変形したりする場合がある。被成膜材Sの変形した端部が、ロール20などを、通過の際に傷付ける可能性がある。これを回避するため、入側差圧帯10の上流側には、被成膜材Sの端部を切り落とすシャー5を設けることが好ましい。
When the film-forming material is a grain-oriented electrical steel sheet, the grain-oriented electrical steel sheet is held in a coil shape for a long time during the finish annealing. Therefore, the ends of the coil lower portion may be bent or deformed. The deformed end of the film-forming material S may damage the
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、本発明は以下の実施例に限定されない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
〈試験材の製造〉
図1に基づいて説明した連続成膜装置1を用いて、フォルステライト被膜を有しない方向性電磁鋼板である被成膜材Sに、成膜室31で連続的に成膜処理を施した後、ロール40と接触させることにより冷却した。
より詳細には、被成膜材Sとしては、バフ研磨によってフォルステライト被膜を除去した後、塩化ナトリウムを電解液とした電解研磨によって表面粗さRaを0.1μm未満にまで低減した板厚0.21mmの方向性電磁鋼板を用いた。
成膜処理は、PVD法で行ない、窒化物被膜を形成した。より詳細には、まず、前処理室30において、-600Vのバイアス電圧で加速したArイオンにより、鋼板の表面酸化物を除去する前処理を行なった。その後、成膜室31において、鋼板を陰極として、バイアス電圧:-100V、成膜速度:1.0nm/sとなる条件で成膜処理を行なった。成膜時の鋼板温度(成膜温度)は、500℃とした。形成した窒化物被膜の膜質および膜厚を下記表2に示す。
成膜処理後の冷却に用いたロール40の直径は、200mmまたは180mmとした。ロール温度制御装置44を作動させて、温度計42が測定した被成膜材Sの温度に基づいて、ロール変温機構45を駆動(具体的には、冷却水の温度、内蔵ヒータの温度などを制御)することにより、ロール40の温度を変化させた。これにより、後述する、被成膜材Sのロール40接触時の冷却速度を調整した。
連続成膜装置1での成膜を終えた後、窒化物被膜上に、リン酸塩系の塗布液を塗布し、その後、850℃、60sの条件で焼き付けを行ない、絶縁被膜を形成した。
こうして、鋼板、窒化物被膜および絶縁被膜からなる方向性電磁鋼板の試験材を得た。
<Production of test material>
Using the continuous film-forming
More specifically, as the film-forming material S, after removing the forsterite coating by buffing, the surface roughness Ra is reduced to less than 0.1 μm by electropolishing using sodium chloride as an electrolyte, and the thickness is 0. A 0.21 mm grain oriented electrical steel sheet was used.
A film forming process was performed by PVD to form a nitride film. More specifically, first, in the
The diameter of the
After finishing film formation in the continuous
Thus, a grain-oriented electrical steel sheet test material consisting of the steel sheet, the nitride coating, and the insulating coating was obtained.
得られた試験材について、ロール40接触時の冷却速度(単位:℃/s)を算出した。ロール40接触時の冷却速度は、ロール40の上下流側に配置された温度センサ43aおよび温度センサ43bで検知される温度、ならびに、通板速度に基づいて算出した。
各試験材において、ロール40接触時の冷却速度(単に「冷却速度」ともいう)が下記表2に示す条件で製造した箇所から、試験片(圧延方向の長さ:280mm×圧延直角方向の長さ:30mm)を30枚切り出した。
For the obtained test material, the cooling rate (unit: °C/s) at the time of contact with the
In each test material, a test piece (length in the rolling direction: 280 mm × length in the direction perpendicular to the rolling 30 mm) was cut out.
〈評価〉
各試験材について、丸棒巻き付け法を用いて、被膜密着性を評価した。具体的には、各試験材の試験片(圧延方向の長さ:280mm×圧延直角方向の長さ:30mm)を、直径が80mmの丸棒に巻き付けて、鋼板および被膜に内部応力を生じさせた。その後、180°曲げ戻した際に、目視にて、被膜のクラックや被膜剥離の有無を調査した。丸棒の直径を5mm間隔で下げながら、同様の評価を行ない、目視にて被膜にクラックや剥離が生じない最小径(曲げ剥離径)を求めた。曲げ剥離径の値が小さいほど被膜密着性が良好であり、曲げ剥離径が30mm以下であれば、被膜密着性が特に優れると評価できる。結果を下記表2に示す。下記表2には、30枚の試験片の曲げ剥離径のうち、最も大きな値(最悪値)を記載した。
更に各試験材について、鉄損W17/50(単位:W/kg)を測定した。結果を下記表2に示す。
<evaluation>
For each test material, the coating adhesion was evaluated using the round bar winding method. Specifically, a test piece of each test material (length in the rolling direction: 280 mm × length in the direction perpendicular to rolling: 30 mm) is wound around a round bar with a diameter of 80 mm to generate internal stress in the steel plate and coating. rice field. After that, when it was bent back by 180°, the presence or absence of cracks in the coating and peeling of the coating was visually inspected. The same evaluation was performed while decreasing the diameter of the round bar at intervals of 5 mm, and the minimum diameter (bending peeling diameter) at which cracks and peeling did not occur in the film was visually determined. The smaller the value of the bending peeling diameter, the better the film adhesion. If the bending peeling diameter is 30 mm or less, it can be evaluated that the film adhesion is particularly excellent. The results are shown in Table 2 below. Table 2 below shows the largest value (worst value) among the bending peeling diameters of the 30 test pieces.
Furthermore, iron loss W 17/50 (unit: W/kg) was measured for each test material. The results are shown in Table 2 below.
上記表2に示すように、ロール接触時の冷却速度が200℃/s以下である試験材No.2、4~5、7~8および10~11は、同冷却速度が200℃/s超である試験材No.1、3、6および9よりも、曲げ剥離径の値が小さく、被膜密着性が良好であった。 As shown in Table 2 above, test material No. 1 having a cooling rate of 200° C./s or less during contact with the rolls. 2, 4 to 5, 7 to 8 and 10 to 11 are test material Nos. whose cooling rate exceeds 200°C/s. Compared to Nos. 1, 3, 6 and 9, the value of the bending peeling diameter was smaller and the film adhesion was better.
ロール接触時の冷却速度以外の条件が同じである試験材No.4と試験材No.5とを対比すると、ロール接触時の冷却速度が80℃/sである試験材No.5は、同冷却速度が160℃/sである試験材No.4よりも、曲げ剥離径の値がより小さく、被膜密着性がより良好であった。
同様に、ロール接触時の冷却速度以外の条件が同じである試験材No.7と試験材No.8とを対比すると、ロール接触時の冷却速度が80℃/sである試験材No.8は、同冷却速度が180℃/sである試験材No.7よりも、曲げ剥離径の値がより小さく、被膜密着性がより良好であった。
同様に、ロール接触時の冷却速度以外の条件が同じである試験材No.10と試験材No.11とを対比すると、ロール接触時の冷却速度が80℃/sである試験材No.11は、同冷却速度が180℃/sである試験材No.10よりも、曲げ剥離径の値がより小さく、被膜密着性がより良好であった。
Test material no. 4 and test material No. 5, which has a cooling rate of 80° C./s when in contact with the roll. 5 is a test material No. 5 having a cooling rate of 160° C./s. 4, the value of the bending peeling diameter was smaller, and the film adhesion was better.
Similarly, test material No. 1, which has the same conditions other than the cooling rate at the time of roll contact. 7 and test material No. 8, the cooling rate at the time of roll contact is 80° C./s. 8 is a test material No. 8 having a cooling rate of 180° C./s. Compared to No. 7, the bending peel diameter value was smaller and the film adhesion was better.
Similarly, test material No. 1, which has the same conditions other than the cooling rate at the time of roll contact. 10 and test material No. 11, the cooling rate at the time of roll contact is 80° C./s. Test material No. 11 has a cooling rate of 180°C/s. Compared to No. 10, the bending peel diameter value was smaller and the film adhesion was better.
ロール直径以外の条件が同じ試験材No.2と試験材No.11とを対比すると、ロール直径が200mmである試験材No.11は、ロール直径が180mmである試験材No.2よりも、曲げ剥離径の値がより小さく、被膜密着性がより良好であった。 Test material No. with the same conditions other than the roll diameter. 2 and test material No. 11, the test material No. 1 with a roll diameter of 200 mm. 11 is a test material No. with a roll diameter of 180 mm. 2, the bending peeling diameter value was smaller and the film adhesion was better.
1:連続成膜装置
5:シャー
10:入側差圧帯
11:シールロール
12:排気口
13:入側差圧室
15:減圧室
17:界壁
20:ロール
22:排気口
30:前処理室
31:成膜室
32:排気口
34:界壁
35:減圧室
37:界壁
40:ロール
41:排気口
42:温度計(温度測定機構)
43a:温度センサ
44b:温度センサ
44:ロール温度制御装置
45:ロール変温機構
50:出側差圧帯
51:シールロール
52:排気口
53:出側差圧室
S:被成膜材
1: Continuous Film Forming Apparatus 5: Shear 10: Entrance Side Differential Pressure Zone 11: Seal Roll 12: Exhaust Port 13: Entrance Side Differential Pressure Chamber 15: Decompression Chamber 17: Parting Wall 20: Roll 22: Exhaust Port 30: Pretreatment Chamber 31: Film formation chamber 32: Exhaust port 34: Boundary wall 35: Decompression chamber 37: Boundary wall 40: Roll 41: Exhaust port 42: Thermometer (temperature measurement mechanism)
43a: Temperature sensor 44b: Temperature sensor 44: Roll temperature control device 45: Roll temperature change mechanism 50: Delivery side differential pressure zone 51: Seal roll 52: Exhaust port 53: Delivery side differential pressure chamber S: Film deposition material
Claims (12)
前記成膜処理を施す際に、前記鋼板を、300℃以上の成膜温度まで加熱し、
前記成膜処理の後、前記成膜処理が施された前記鋼板を、ロールと接触させることにより冷却し、前記ロール接触時の冷却速度を180℃/s以下とし、
前記冷却の際に、前記ロールの温度を変化させることにより、前記ロール接触時の冷却速度を調整する、方向性電磁鋼板の製造方法。 A method for manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet, comprising continuously subjecting a steel sheet, which is a grain-oriented electrical steel sheet having no forsterite coating, to a film-forming process,
When performing the film-forming treatment, the steel plate is heated to a film-forming temperature of 300 ° C. or higher,
After the film-forming treatment, the steel sheet subjected to the film-forming treatment is cooled by being brought into contact with a roll, and the cooling rate at the time of contact with the roll is set to 180 ° C./s or less ,
A method for producing a grain-oriented electrical steel sheet , wherein the cooling rate during contact with the rolls is adjusted by changing the temperature of the rolls during the cooling .
前記成膜室の下流側に配置され、前記成膜処理が施された前記被成膜材を接触により冷却するロールと、を備え、
前記ロール接触時の冷却速度を180℃/s以下とする、連続成膜装置。 a film formation chamber for heating a conveyed film formation material to a film formation temperature of 300° C. or higher and continuously performing film formation processing on the film formation material;
a roll that is arranged downstream of the film formation chamber and that cools the film-forming material that has been subjected to the film-forming process by contact;
A continuous film forming apparatus, wherein the cooling rate during contact with the roll is 180° C./s or less.
前記温度測定装置により測定される温度に基づいて、前記ロール変温機構を駆動させて前記ロールの温度を変化させることにより、前記ロール接触時の冷却速度を調整する、請求項9に記載の連続成膜装置。 A temperature measuring device for measuring the temperature of the film-forming material subjected to the film-forming process,
The continuation according to claim 9 , wherein the cooling rate at the time of contact with the roll is adjusted by driving the roll temperature changing mechanism to change the temperature of the roll based on the temperature measured by the temperature measuring device. Deposition equipment.
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