WO2008126911A1

WO2008126911A1 - キュリー点を有する鋼帯の連続焼鈍方法および連続焼鈍設備

Info

Publication number: WO2008126911A1
Application number: PCT/JP2008/057122
Authority: WO
Inventors: Shigenobu Koga; Takaharu Kataoka; Tsuyoshi Hamaya; Hiroaki Mochinaga; Makoto Atake
Original assignee: Nippon Steel Corporation
Priority date: 2007-04-05
Filing date: 2008-04-04
Publication date: 2008-10-23
Also published as: KR101185597B1; EP2133436A1; BRPI0811253A2; EP2133436A4; EP2133436B1; PL2133436T3; CN101652485B; CN101652485A; RU2414513C1; US20100101690A1; KR20090115195A

Abstract

加熱帯、均熱帯、冷却帯からなる連続焼鈍設備を用いて、キュリー点（Ｔｃ）を有する鋼帯のＴｃを超える焼鈍温度で連続焼鈍する際、加熱帯での加熱処理を３領域に区分し、第１加熱帯では、ガス加熱による輻射加熱手段及び／又は電気ヒータによる輻射加熱手段により、鋼帯をＴｃ−５０℃未満まで加熱し、続く第２加熱帯では、該加熱鋼帯を、ソレノイドコイル式高周波誘導加熱手段により、Ｔｃ−３０℃乃至Ｔｃ−５℃の領域まで加熱し、最後の第３加熱帯では、該加熱鋼帯を、ガス加熱による輻射加熱手段及び／又は電気ヒータによる輻射加熱手段により、Ｔｃを超える処理目標温度まで加熱することにより、キュリー点を有する鋼帯を長手方向に均一に焼鈍する。

Description

明細書キュリー点を有する鋼帯の連続焼鈍方法および連続焼鈍設備技術分野

本発明は、キュリー点（Curie Temperature： T c とも表記する。）を有する鋼帯の連続焼鈍方法および連続焼鈍設備に関する。特に、鋼帯の長手方向に均一な焼鈍を行うことができる、キュリー点を有する鋼帯のキュリー点を超える焼鈍温度での連続焼鈍方法および連続焼鈍設備に関するものである。

なお、本発明の連続焼鈍方法および連続焼鈍設備が処理対象とするキュリー点を有する鋼帯としては、 S i ≤ 4. 5質量％を含有する方向性電磁鋼板や、 C r≤ 1 8質量％を含有するフェライト系ステンレス鋼板、マルテンサイト系ステンレス鋼板等が例示できる。背景技術

鋼帯などの金属帯の連続焼鈍では、一般に、加熱温度、加熱時間等が厳密に管理されている。その中でも、例えば、変圧器その他の電気機器の鉄心としての用途に好適な低鉄損方向性電磁鋼板の製造過程における脱炭焼鈍工程のように、厳格な温度管理が求められる場合がある。

方向性電磁鋼板の製造では、（ a ) 脱炭焼鈍の加熱温度のばらつきが発生し均熱温度への到達が遅れれば、その分だけ脱炭にかける時間が少なくなり脱炭性が悪くなるという問題や、（ b ) 加熱時にオーバーシュートが起き、極く短時間でも目標とする均熱温度を超えると、早期段階で生成した酸化層が脱炭を阻害して脱炭性を劣化させ、或いは、皮膜欠陥を招くという問題等々を有しているからである。

このような焼鈍温度の管理に関する発明としては、次のようなものがある。

特開平 1 0— 3 2 4 9 2 2号公報（文献 1 ) には、鋼板温度が 5 5 0〜 6 5 0でまでは加熱能力が大きいラジアントチューブによるガス加熱方式で加熱し、次いで前記温度以上で均熱温度到達までは発熱密度の大きい、発熱抵抗体を密に配置したチューブ状ヒー夕を用いる方向性電磁鋼板の脱炭焼鈍方法及びその装置に関する発明が開示されている。この発明では、処理能力の大きい炉にもかかわらず広範囲の鋼板サイズ変更に対しても柔軟な対応ができ、加熱のォ —バ一シュートやアンダーシュートが解消され、安定した脱炭焼鈍が可能となる。

特開 2 0 0 3— 3 2 8 0 3 9号公報（文献 2 ) には、鋼板の連続焼鈍方法に関し、先行材から焼鈍条件の異なる後行材への焼鈍条件の変更を円滑に行えるよう、条件変更部の板温を変更するために誘導加熱装置を活用する発明が開示されている。

特公平 0 6 — 0 5 1 8 8 7号公報（文献 3 ) には、方向性電磁鋼板の脱炭焼鈍に際し、冷間圧延された鋼帯を 2 3 0で秒以上の加熱速度で 7 0 5で以上の温度へ急速加熱することにより鉄損を改善できる発明が開示されており、その実施例 2、 3では、加熱操作は、キュリー点 7 4 6でへ 1 1 0 0ないし 1 2 0 0で秒の加熱速度を提供する 4 5 0 k H zの基本周波数で特別の電磁誘導加熱コィルを使用することにより行われることが開示されている。

特開 2 0 0 6— 2 0 6 9 2 7号公報（文献 4 ) には、厚鋼板製造プロセスにおいて加速冷却を採用する場合に、その高冷却性のために発生し易い温度むらが引き起こす、鋼板の機械的特性のばらつきや形状不良、さらには残留応力による条切りキャンバー等の問題を、加速冷却後の鋼板の加熱目標温度を鋼材の磁気変態温度（キユリ

—点）または 7 0 0〜 7 6 0 とする誘導加熱装置を用いた熱処理を施し鋼板内の温度均一性を高めてから熱間矯正することにより、解決する発明が開示されている。

しかしながら、上記文献 1 には、鋼帯自体が有する被加熱性の鋼帯長手方向の変化ついての記載はなく、このことから明らかなように、上記文献 1 に記載の発明では、実際の鋼帯での熱間圧延時の温度履歴の長手方向での変動等に起因する長手方向の被加熱性の不均一性の問題や、その結果として生じる鋼帯の長手方向の諸特性のばらつきの問題を避けることができないという問題があつた。

例えば、方向性電磁鋼板の長手方向での脱炭の均一性不良の問題や皮膜欠陥の問題、或いは、フェライト系ステンレス鋼板およびマルテンサイト系ステンレス鋼板の長手方向での機械強度の均一性不良の問題を、特許文献 1 に記載の発明では解決することはできなかつた。

また、上記文献 2に記載の発明は、先行材から焼鈍条件の異なる後行材への焼鈍条件の変更を円滑に行うことを目的とするものであつて、鋼帯の長手方向の均一加熱については何ら記載されていないまた、上記文献 3に記載の発明では、電磁誘導加熱による急速加熱を電磁鋼板の脱炭焼鈍のキュリー点までの加熱に適用することで、電磁鋼板の鉄損を改善できることが開示されているが、鋼帯長手方向の温度均一性については何ら開示されていない。

また、上記文献 4に記載の発明では、誘導加熱装置の加熱目標温度を、鋼材の磁気変態温度（キュリー点）または 7 0 0〜 7 6 0でとする熱処理を施せば、鋼板内の温度均一性を高めることができることが開示されているが、キュリー点を超える焼鈍温度となる鋼帯の連続焼鈍に適用して鋼板内の温度均一性を高めることができるか否かは開示も示唆もされていない。発明の開示

そこで、本発明は、キュリー点を有する鋼帯を、キュリー点を超える焼鈍温度まで長手方向に極めて均一に加熱できる、キュリー点を有する鋼帯の連続焼鈍方法および連続焼鈍設備を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するための本発明の要旨は、以下のとおりである

( 1 ) 加熱帯、均熱帯、冷却帯、または加熱帯、均熱帯、窒化帯、冷却帯からなる連続焼鈍設備での、キュリー点を有する鋼帯のキュリ一点を超える焼鈍温度での連続焼鈍方法において、前記加熱帯での加熱処理を第 1 〜 3の 3領域に区分し、

第 1加熱帯では、間接ガス加熱もしくは直接ガス加熱による輻射加熱手段および Zまたは電気ヒー夕による輻射加熱手段により、鋼帯を 5 0 0で以上、キュリー点 T c ( V ) — 5 0で未満まで加熱し続く第 2加熱帯では、該加熱鋼帯を、ソレノイドコイル式高周波誘導加熱手段により、 5 0で秒以上の加熱速度で T c 一 3 0でないし T c 一 5での温度領域まで加熱し、

最後の第 3加熱帯では、該加熱鋼帯を、間接ガス加熱もしくは直接ガス加熱による輻射加熱手段およびまたは電気ヒー夕による輻射加熱手段により、キュリー点を超える処理目標温度まで加熱することを特徴とする、キュリー点を有する鋼帯の連続焼鈍方法。

( 2 ) 前記第 2加熱帯では、加熱鋼帯を、複数のソレノイドコイル式高周波誘導加熱手段により加熱することを特徴とする、上記（ 1 ) に記載のキュリー点を有する鋼帯の連続焼鈍方法。

( 3 ) 複数のソレノイドコイル式高周波誘導加熱手段に対し、最下流の制御領域の誘導加熱手段の出力電流値が目標値になるように行う制御と、該最下流の制御領域の誘導加熱手段の実績出力電力値を検出し、検出した実績出力電力値と目標出力電力値の差を演算処理し、演算した電力値の差をもとに最下流の制御領域の上流に配置される誘導加熱装置の設定出力電力値を補正し、最下流の制御領域の上流に配置される誘導加熱装置の実績出力電力値が補正した設定出力電力値となるように行う制御とを同時に行うことにより、キユリ一点近傍の鋼帯の昇温速度を一定にすることを特徴とする、上記（ 2 ) に記載のキュリー点を有する鋼帯の連続焼鈍方法。

( 4 ) 前記キュリー点を有する鋼帯が、 S i ≤ 4. 5質量％を含有する冷間圧延された方向性電磁鋼板であることを特徴とする、上記

( 1 ) 〜（ 3 ) のいずれかに記載のキュリー点を有する鋼帯の連続焼鈍方法。

( 5 ) 前記キュリー点を有する鋼帯が、〇 1"≤ 1 8質量％を含有する冷間圧延されたフェライト系ステンレス鋼板またはマルテンサイト系ステンレス鋼板であることを特徴とする、上記（ 1 ) 〜（ 3 ) に記載のキュリー点を有する鋼帯の連続焼鈍方法。

( 6 ) キュリー点を有する鋼帯をキュリー点を超える焼鈍温度で連続焼鈍する、加熱帯、均熱帯、冷却帯、または加熱帯、均熱帯、窒化帯、冷却帯からなる連続焼鈍設備において、前記加熱帯を第 1〜 3の 3領域に区分し、

第 1加熱帯には、鋼帯を 5 0 0 以上、 T c 一 5 0で未満まで加熱する、間接ガス加熱もしくは直接ガス加熱による輻射加熱手段および/または電気ヒー夕による輻射加熱手段を配設し、

第 2加熱帯には、第 1加熱帯で加熱された鋼帯を T c — 3 0でないし T c 一 5での温度領域まで加熱する、ソレノイドコイル式高周波誘導加熱手段を配設し、

第 3加熱帯には、第 2加熱帯で加熱された鋼帯をキュリー点を超える処理目標温度まで加熱する、間接ガス加熱もしくは直接ガス加熱による輻射加熱手段およびまたは電気ヒー夕による輻射加熱手段を配設することを特徴とする、キュリー点を有する鋼帯の連続焼鈍設備。

( 7 ) 前記第 2加熱帯には、複数のソレノイドコイル式高周波誘導加熱手段が配設されることを特徴とする、上記（ 6 ) に記載のキュリー点を有する鋼帯の連続焼鈍設備。

( 8 ) 前記複数のソレノイドコイル式高周波誘導加熱手段のうちの最下流の制御領域の誘導加熱手段の出力電流値が目標値になるように制御する制御手段と、該最下流の制御領域の誘導加熱手段の実績出力電力値を検出する検出手段と、検出した実績出力電力値と目標出力電力値の差を演算処理し、演算した電力値の差をもとに最下流の制御領域の上流に配置される誘導加熱装置の設定出力電力値を補正する処理手段と、最下流の制御領域の上流に配置される誘導加熱装置の実績出力電力値が前記補正した設定出力電力値となるように制御する制御手段を備え、キュリー点近傍の鋼帯の昇温速度を一定に制御することを特徴とする、上記（ 7 ) に記載のキュリー点を有する鋼帯の連続焼鈍設備。

本発明によれば、キュリー点を有する鋼帯をキュリー点を超える焼鈍温度まで加熱する際、鋼帯の長手方向に極めて均一に加熱を行うことができるようになる。

方向性珪素鋼板の冷間圧延された鋼帯や、フェライト系ステンレス鋼帯、マルテンサイト系ステンレス鋼帯等の連続焼鈍では、鋼板の昇温速度に厳格な制御および均一性が求められており、そのような鋼帯の連続焼鈍に本発明を適用することにより、焼鈍温度の均一化による大きな品質改善効果を得ることができる。図面の簡単な説明

図 1 は、方向性珪素鋼の冷延板を脱炭焼鈍（焼鈍分離剤の塗布を含む）するための代表的な連続熱処理設備を等角投影図で模式的に示す図である。

図 2は、図 1 における炉部 1 2の従来技術による代表的な構成を長手方向鉛直断面図で模式的に示す図である。

図 3は、従来技術による図 2の加熱領域 3 1内の代表的な 3箇所で測定された鋼帯の板温の長手方向推移の例を示す図である。

図 4は、図 1 における炉部 1 2の本発明の一実施形態による構成を長手方向鉛直断面図で模式的に示す図である。

図 5は、本発明による図 4の加熱領域 3 1 A、 3 5 、 3 I Bの各領域出側で測定された鋼帯の板温の長手方向推移の例を示す図である。

図 6は、フェライト系ステンレス鋼の冷延板を光輝焼鈍するための代表的な連続熱処理設備を等角投影図で模式的に示す図である。図 7は、図 6におげる炉部 1 2の従来技術による代表的な構成を長手方向鉛直断面図で模式的に示す図である。

図 8は、図 6における炉部 1 2の本発明の一実施形態による構成を長手方向鉛直断面図で模式的に示す図である。

図 9は、図 4における炉部 1 2の本発明の別の実施形態による構成を長手方向鉛直断面図で模式的に示す図である。

図 1 0は、図 9の実施形態における複数の誘導加熱手段の制御方式の一例を説明するための図である。

図 1 1は、図 1 0の制御方式で運転した時の加熱領域 3 1 A、 3 5 Bの各領域出側で測定された鋼帯の板温、及び誘導加熱手段の実績出力電力値の長手方向推移の例を示す図である。

図 1 2は、図 9の実施形態における複数の誘導加熱手段の別の制御方式を説明するための図である。

図 1 3は、図 1 2の制御方式で運転した時の加熱領域 3 1 A、 3 5 Bの各領域出側で測定された鋼帯の板温、及び誘導加熱手段の実績出力電力値の長手方向推移の例を示す図である。発明を実施するための最良の形態

本発明を実施するための最良の形態を、本発明の効果が特に大きい方向性珪素鋼板とフェライト系ステンレス鋼板の製造を例にして、以下に説明する。なお、本発明が方向性珪素鋼板やフェライト系ステンレス鋼板の製造に限定されないことは言うまでもない。

図 1 は、方向性珪素鋼の仕上冷延板を脱炭焼鈍（焼鈍分離剤の塗布を含む）するための代表的な連続熱処理設備の概略的な等角投影図である。

製造設備ラインの主な要素は、仕上冷間圧延加工された方向性珪素鋼のコイル状の鋼帯 6 0を装荷して、そこから巻出していくためのペイオフリール 1、鋼帯の先尾端部を切断して溶接のための準備をするための入側剪断機 2、連続的に鋼帯同士の端部を結合するための溶接機 3、鋼帯の溶接準備および溶接中に鋼帯を貯留し、入側洗浄装置 1 1 と炉部 1 2中を鋼帯を減速 · 停止することなく通板可能とするための入側ストレ一ジル一パー 4、鋼帯の表面を洗浄し、圧延油や鉄分等の汚れを除去するための入側洗浄装置 1 1、加熱，均熱 · 冷却領域からなり、鋼帯を脱炭焼鈍するための炉部 1 2、コィルの再巻きつけが完了し出側剪断機 6が作動している時に、鋼帯を貯留し、鋼帯が入側洗浄装置 1 1、炉部 1 2中を減速，停止することなく通板可能とするための出側ストレージル一パー 5、炉部から出た焼鈍された鋼帯表面を洗浄し、炉内汚れを除去するための出側洗浄装置 1 3、焼鈍分離剤塗布装置 1 4、焼鈍分離剤乾燥装置 1 5、出側剪断機 6、および、鋼帯をコイル状に再巻き付けするためのテンションリール 7 とからなっている。

このようなラインにおいて、焼鈍分離剤乾燥装置 1 5は、熱慣性の低い炉材と直火バーナーから構成される応答性の高い炉構成となつており、出側剪断機 6作動中のやむを得ない焼鈍分離材乾燥装置 1 5内での鋼帯の停止 · 減速に迅速に対応できる構造となっているまた、炉部 1 2の前後での鋼帯 6 0の張力は、テンションメ一夕 4 1 、 4 2で測定され、焼鈍分離剤乾燥装置 1 5での鋼帯 6 0の張力は、テンションメータ 4 3で測定される。測定結果は通過するブライドルロール 2 3 〜 2 6にフィードバックされ、ブライドルロール前後の鋼帯張力が確保されている。

なお、出側洗浄装置 1 3は、炉部 1 2での鋼帯の汚れが僅少であるときは、必ずしも設置する必要はない。

方向性珪素鋼の仕上冷延板は、上記のラインで脱炭焼鈍（焼鈍分離剤の塗布を含む）された後、高温焼鈍され、さらに、平滑化焼鈍が施され、最終製品となる。

図 2は、炉部 1 2の従来技術による構成を長手方向鉛直断面図で模式的に示す図である。炉部 1 2は、一般的に、ラジアントチューブ加熱方式による加熱領域 3 1、電気ヒー夕加熱による均熱領域 3 2、電気ヒー夕加熱による窒化領域 3 3および冷却領域 3 4から構成される。加熱領域 3 1 には、加熱途中の板温を監視するための板温度計 3 6 、 3 7 、 3 8が設置されている。

入側洗浄装置 1 1で表面洗浄された鋼帯 6 0は、ラジアントチューブ方式による加熱領域 3 1で加熱され、脱炭温度約 8 2 0でまで加熱され、電気ヒー夕加熱による均熱帯 3 2で脱炭焼鈍される。

ラジアントチューブ方式による加熱領域 3 1では、鋼帯は脱炭の障害とならないように加熱されており、一般的には、加熱領域途中に設置された板温度計 3 6 、 3 7、および、加熱領域の出側の板温度計 3 8を監視しながら炉の温度が制御される。

また、最近、この板温度計 3 6 、 3 7 、 3 8の測定値を自動監視しながら、加熱領域の炉の温度を自動制御する方式もとられている図 3 ( a ) 〜（ c ) に、従来技術による図 1 、 2の設備による方向性電磁鋼板の脱炭焼鈍における、板温度計 3 6 、 3 7 、 3 8の位置での鋼帯コイル 1本分の長手方向の温度分布の一例を示す。

この例では、板温度計 3 6 、 3 7 、 3 8の測定値を自動監視しながら、加熱領域の炉の温度を自動制御する方式が採られているにもかかわらず、加熱領域出側の板温度計 3 8で測定される鋼帯長手方向の板温は変動している。

これは、炉の熱慣性が大きく、板温の変動を抑制することは困難であったためである。このような変動は、結果として、この後の鋼帯の脱炭反応を含む表面の反応に大きく影響し、鋼帯長手方向の品質変動、例えば、脱炭の不均一性や皮膜欠陥等の品質障害を招いていた。

本発明者らは、この鋼帯の長手方向の昇温過程での板温を詳細に調査解析し、 1本の鋼板コイル内の鋼帯長手方向でも昇温速度が少なからず変動することを見出した。

そして、この変動の原因をさらに解析したところ、鋼帯の連続加熱設備に用いられているラジアントチューブ炉においては、ラジアントチューブと鋼帯の間の輻射伝熱により鋼板が加熱されていること、鋼板の昇温量を決める伝熱量はラジアントチューブ、鋼板の放射率と幾何学的位置関係によって決まること、ラジアントチューブの放射率及び幾何学的位置関係は短期的には不変であることから、鋼帯の温度は、鋼帯の放射率の変動で変化することを解明した。鋼板の放射率が長手方向に変化する要因としては、不明な点も多いが、冷延鋼板の製造の前工程である熱間圧延が連続でなく、スラブ単位（鋼帯コイルに相当）に行われ、熱間圧延中の板温度の長手方向変動および冷却過程の不均一により表面性状が変化すること等によると推察される。

また、鋼板の温度測定には鋼板の放射率が利用されていることから、放射率が変われば、板温度の測定値の精度が悪くなることになる。複数の波長を用いた板温度計も精度は若干改善されるもののこの問題から逃れることはできない。

本発明者らは、さらに、鋭意、研究を重ねた結果、ソレノイドコィル式高周波誘導加熱では、キユリ "点近傍で、鋼帯の透磁率が急速に低下し、それに伴い、浸透深さも大きくなるとともに、鋼帯の加熱能力が急速に減少することから、鋼帯の長手方向の放射率に影響されることなく、鋼帯の温度を一定値に近づけることができることに着目し、鋼帯の加熱速度の長手方向の均一化を可能とする本発明をするに至った。さらに、鋼板の放射率は、 7 0 0でを超えると、絶対値が大きくなるとともに、比較的板表面の状況に左右され難いことも見出し、本発明に至った。

図 4は、本発明の 1つの実施例である冷間圧延された方向性珪素鋼を焼鈍するための連続熱処理設備（図 1 ) の炉部 1 2の構成を長手方向鉛直断面図で模式的に示す図である。

炉部 1 2以外は、従来の連続焼鈍設備と同じである。図 2の従来技術の熱処理ラインに比べ、加熱帯の中央にソレノイドコイル式高周波誘導加熱装置 3 5が配設されている。また、ソレノイドコイル式高周波誘導装置 3 5の前後に板温度計 3 6、 3 7が設置されている。

鋼帯 6 0は、ラジアントチューブ方式による加熱領域（前半） 3 1 Aで加熱され、板温が 5 0 0で以上で、キュリー点 T c (で）から 5 0でを超えて低い所定の温度（T c — S O t未満の温度）に到達後、ソレノイドコイル式高周波誘導加熱装置 3 5で、 T c 一 3 0 でないし T c 一 5での温度領域まで加熱され、ついで、ラジアントチューブ方式による加熱領域（後半） 3 1 8でぉょそ 8 2 5でまで加熱され、電気ヒー夕加熱による均熱帯 3 2で脱炭焼鈍される。 ' ソレノィドコイル式高周波誘導加熱装置 3 5の入側の鋼帯 6 0の板温は、 5 0 0で以上とする必要がある。板温が 5 0 未満では、当該誘導加熱装置による所要昇温代が大きくなる。そのために誘導加熱装置の設備能力を過大にしなければならず現実的でない。さらに、熱処理炉雰囲気に水素を含有する場合には、水素爆発の危険を回避できる雰囲気温度 7 5 0で以上を確保できなくなる。

一方、当該板温が T c — 5 0で以上では、ラジアン卜方式の加熱での加熱ばらつきを誘導加熱装置での到達板温で吸収できないから、 T c _ 5 0 :未満とする必要がある。

また、ソレノイドコイル式高周波誘導加熱装置 3 5の出側の鋼帯 6 0の板温は、 T c 一 5で超では、出側での鋼帯の透磁率が小さすぎ、そのために高周波誘導加熱装置に必要な磁界が大きくなつて所要設備が巨大となり現実的でない。また、その板温が T c 一 3 0で未満では、出側での鋼帯の透磁率が小さくなく、ラジアント方式の加熱での加熱ばらつきを高周波誘導加熱で抑制できない。

したがって、ソレノイドコイル式高周波誘導加熱装置 3 5の出側の鋼帯 6 0の板温は、 T c _ 3 0でないし T c — 5での温度領域とする必要がある。

図 5 ( a ) 〜（ c ) に、本発明による炉部 2における、加熱領域 3 1 A、 3 5 、 3 I Bの各領域出側の板温度計 3 6 、 3 7 、 3 8の位置で測定された鋼帯コイル 1本分の長手方向の温度分布の一例を示す。

図 5 ( a ) の板温度計 3 6の測定データが示しているように、ラジアントチューブ方式による加熱領域 3 1 Aの出側では鋼帯の温度むらが存在する。それにもかかわらず、本発明に従って加熱することにより、ソレノイドコイル式高周波誘導加熱装置 3 5での出側では、図 5 ( b ) の板温度計 3 7の測定データのように温度はほぼ均一になる。さらに、ラジアントチューブ方式による加熱領域 3 1 B の出側では、鋼帯長手方向の板温は、図 5 ( c ) の板温度計 3 8の測定データのように殆ど変動することがなく非常に安定している。

この結果、方向性珪素鋼板の脱炭焼鈍では、鋼帯を長手方向に極めて均一に焼鈍処理できるようになったことから、得られた方向性珪素鋼板の品質も、脱炭が均一となり、皮膜欠陥もほとんど解消した。

また、ソレノイドコイル式高周波誘導加熱方式を採用した場合には、ラジアントチューブ方式による加熱に比べて大人熱による急速加熱が可能になる。

本実施例である方向性珪素鋼の脱炭焼鈍においては、脱炭焼鈍の昇温過程における 5 5 0でから 7 2 0での温度範囲において、この範囲内の各温度における加熱速度を 4 0 秒以上に制御すると、 1 . 9 1 T以上の磁束密度（B 8 ) を有する電磁鋼板が得られること、及び、加熱速度を好ましくは 5 0で秒以上、さらに好ましくは 7 5〜 1 2 5で秒の範囲に制御すると、 B 8力 S I . 9 2 T以上のさらに磁束密度の高い電磁鋼板が得られることがわかったので、ソレノィドコイル式高周波誘導加熱方式の特徴を生かして加熱昇温速度を 5 0で秒以上にすることが望ましい。

なお、図 4では、窒化領域 3 3を有する例を示したが、本発明は、窒化領域を有する冷間圧延された方向性電磁鋼板の脱炭焼鈍設備に限定されるものではなく、窒化領域を有しない脱炭焼鈍設備にも有効である。

図 6ほ、フェライト系ステンレス鋼の冷延板を光輝焼鈍するための代表的な連続熱処理設備の概略的な等角投影図である。製造ラインの主な要素は、炉出側の焼鈍分離剤塗布装置と乾燥炉がない点を除けば、図 1 と同様である。

図 7は、炉部 1 2の従来技術による構成を長手方向鉛直断面図で模式的に示す図である。炉部 1 2'は、一般的に、マツフル炉方式（間接加熱）による加熱領域 5 1、均熱領域 5 2および冷却領域 5 4 から構成され、加熱領域 5 1 には、加熱途中の板温を監視するための板温度計 5 6 、 5 7 、 5 8が設置されている。

図 8は、本発明の 1つの実施例である冷間圧延されたフェライト系ステンレス鋼を光輝焼鈍するための連続熱処理設備（図 6 ) の炉部 1 2の構成を長手方向鉛直断面図で模式的に示す図である。炉部 1 2以外は、従来の連続焼鈍設備と同じである。図 7の従来技術の焼鈍ラインに比べ、加熱帯の中央にソレノイドコイル式高周波誘導加熱装置 5 5が設置されている。

電磁鋼板の脱炭焼鈍設備の例と同じく、従来技術による炉構成では、加熱帯における昇温過程にはばらつきが大きかったが、本発明では、キュリー点近傍までソレノイドコイル式高周波誘導加熱炉にて加熱し、鋼帯長手方向に均一加熱をすることができた。

本発明では、以上のように、第 2加熱帯 3 5 、 5 5では、ソレノィドコイル式高周波誘導加熱手段により鋼帯を T c 一 3 0でないし T c 一 5での温度領域まで加熱する。

ソレノイドコイル式高周波誘導加熱は、前記のように、キュリー点近傍で鋼帯の透磁率が急速に低下するため、加熱能力が急速に減少する。

そのため、透磁率の変化の影響が少ない前段とその影響が大きい後段とで別の誘導加熱装置を用いて加熱するのが有利である。またそのようにすれば、個々の誘導加熱装置を小型化できるという利点もある。

図 9に、図 4の第 2加熱帯 3 5を前段と後段に分け、それぞれにソレノイドコイル式高周波誘導加熱装置 3 5 A、 3 5 Bを配置した例を示す。

鋼帯を昇温する際、高温側（通板方向の下流側）で厳格な昇温速度の管理を必要とする場合が多い。そのような場合には、下流側のソレノイドコイル式高周波誘導加熱装置 3 5 Bでは、コイルに一定値（目標値）の電流を通電して、鋼帯の昇温速度が一定になるように正確に昇温速度を制御し、上流側のソレノィドコイル式高周波誘導加熱装置 3 5 Aでは、高周波誘導加熱装置 3 5 B入側の鋼帯温度が一定になるよう制御するのがよい。

図 1 0に、そのような高周波誘導装置の制御方式の一例を示す。この制御方式では、上流のソレノィドコイル式高周波誘導加熱装置 3 5 Aの入側の板温計 3 6を監視し、ラジアントチューブ方式による加熱領域（前段） 3 1 Aの状態監視を行う。また、最下流の高周波誘導加熱装置 3 5 Bの入側の鋼板の板温度が目標値となるように加熱するのに必要な加熱熱量を演算し、その熱量から上流の高周波誘導加熱装置 3 5 Aの設定出力電力値 W_Aを求めておく。そして、上流の高周波誘導加熱装置 3 5 Aは、実績出力電力値が設定電力値 W_Aになるよう制御し、最下流のソレノイドコイル式高周波誘導加熱装置 3 5 Bには'、目標の電流値 I _Bになるようにコイルに通電する電流値を制御して鋼帯を通板する。

なお、出側の板温計 3 7を監視し、最下流の高周波誘導加熱装置 3 5 Bの出側の板温が一定であることを確認し、鋼帯を通板する。図 1 1 ( a ) 〜（ d ) に、このときの炉部 2における、加熱領域 3 1 A、 3 5 Bの各領域出側の板温度計 3 6、 3 7の位置で測定された鋼帯コイル 1本分の長手方向の温度分布、及び、ソレノイド式高周波誘導加熱装置 3 5 A、 3 5 Bの実績出力電力値の一例を示す図 1 1 ( a ) に示されるように、ラジアントチューブ方式による加熱領域 3 1 Aの出側では、鋼帯の温度むらが存在するが、ソレノイドコイル式高周波誘導加熱装置 3 5 Bでの出側では、図 1 1 ( b ) のように温度はほぼ均一なつている。

しかし、下流の高周波誘導加熱装置 3 5 Bの実績出力電力値は、図 1 1 ( d ) に示されるように変動しており、より昇温速度の管理が必要な領域において、鋼帯の昇温度速度は変動している。

これは、上流の高周波誘導加熱装置 3 5 Aの入側の板温度計 3 6 が板温 5 0 0〜 6 0 0で領域では、鋼板の放射率の変動が大きく、たとえ測定精度の比較的良い 2波長計測方式の板温計を使用しても、測定精度があまりよくないことに起因するものと推察される。次に、より昇温温度を安定にできる別の高周波誘導装置の制御方式を、図 1 2に示す。

最下流の高周波誘導加熱装置 3 5 Bには、目標の電流値 I _Bになるようにコイルに通電する電流を制御して鋼帯を通板する。その時の最下流の高周波誘導加熱装置 3 5 Bの実績出力電力値 W_Bを検出し、この実績出力電力値と目標出力電力値との差 AW_Bを演算し、実績出力電力値が一定値になるように、最下流の高周波誘導加熱装置 3 5 Bの上流にある高周波加熱装置 3 5 Aの設定出力電力値 W_A0 を補正し、高周波加熱装置 3 5 Aを実績出力電力値が、この補正した設定出力電力値 AW_B +W_{A D}となるように高周波加熱装置 3 5 A の電流値を制御する。

なお、入側の板温計 3 6を監視し、ラジアントチューブ方式による加熱領域（前段） 3 1 Aの状態監視を行うとともに、出側の板温計 3 7を監視し、最下流のソレノイドコイル式高周波誘導加熱装置 3 5 Bの出側の板温が一定であることを確認し、鋼帯を通板する。図 1 3 ( a ) 〜（ d) に、そのときの炉部 2における、加熱領域 3 1 A、 3 5 Bの各領域出側の板温度計 3 6、 3 7の位置で測定された鋼帯コイル 1本分の長手方向の温度分布、及び、ソレノイド式高周波誘導加熱装置 3 5 A、 3 5 Bの実績出力電力値の一例を示すこの時のソレノイド式高周波誘導加熱装置 3 5 A、 3 5 Bの境界での鋼帯 6 0の目標板温は 6 8 O であった。

なお、高周波誘導加熱装置 3 5 Bの出側の鋼帯 6 0の板温は、 T c一 3 0で未満では、下流の高周波誘導加熱装置 3 5 Bでの実績出力電力値の変動からその内部の鋼帯の温度バラツキを推定し、ソレノィドコイル式高周波誘導加熱装置 3 5 Aの出力電力値を一定にする制御を有効に行うことができない。

この制御方式によれば、ラジアントチューブ方式による加熱領域 3 1 Aの出側では、図 1 3 ( a ) に示されるように鋼帯の温度むらが存在するにもかかわらず、下流のソレノイドコイル式高周波誘導加熱装置 3 5 Bでの出側では、図 1 3 ( b ) に示されるように温度はほぼ均一になる。さらに、ソレノイド式高周波誘導加熱装置 3 5 Bの実績出力電力値は、図 1 3 ( d ) に示されるように殆ど変動することがなく非常に安定している。従って、この制御方式によれば、下流のソレノイド式高周波誘導加熱装置 3 5 Bにおける鋼帯 6 0の昇温速度は、一定で殆ど変動なく非常に安定している。

以上の制御方式の説明では、誘導加熱装置を 2個としたが、誘導加熱装置は 2個に限定されるものでなく、複数であればよい。

さらに、図 1 2に示した制御方式では、出力電力値が一定となるようにされた高周波誘導加熱装置は、極めて厳格な鋼帯の昇温速度を要求される温度領域に応じて配置すればよく、必ずしも第 2加熱帯の最下流に限定されるものではない。

なお、本発明が処理対象とするキュリー点を有する鋼帯としては、ここで例示した方向性電磁鋼板の冷間圧延鋼帯やフェライト系ステンレス鋼板の冷間圧延鋼帯に限定されることなく、キュリー点を有する鋼帯について全て有効である。

また、本発明が処理対象とする S i ≤ 4. 5質量％を含有する方向性電磁鋼板としては、例えば、特開 2 0 0 2 — 0 6 0 8 4 2号公報ゃ特開 2 0 0 2 - 1 7 3 7 1 5号公報等で開示されている方向性電磁鋼板のような成分系のものであればよく、本発明でその成分系を特に限定するものではない。

また、本発明が処理対象とする C r ≤ l 8質量％を含有するフエライト系ステンレス鋼板としては、 J I S G 4 3 0 5の S U S 4 3 0や S U S 4 3 0 J 1 L等の規格鋼種や、特開平 0 5 — 2 9 3 5 9 5号公報、特開平 0 6 — 0 0 2 0 4 4号公報、特開平 0 7 _ 1 1 8 7 5 4号公報等で開示されているフェライト系ステンレス鋼板のような成分系のものであればよく、本発明でその成分系を特に限定するものではない。

また、本発明が処理対象とする C r ≤ l 8質量％を含有するマルテンサイト系ステンレス鋼板としては、 J I S G 4 3 0 5の S U S 4 1 0や S U S 4 2 0 J 1等の規格鋼種や、特開平 0 7 — 2 6 8 5 6 1号公報、特開平 0 8 — 1 9 9 3 1 0号公報等で開示されているマルテンサイト系ステンレス鋼板のような成分系のものであればよく、本発明でその成分系を特に限定するものではない。

なお、鋼帯を T c 一 5 0で未満に加熱する手段としては、ラジアントチューブ方式に限定されることなく、全ての間接ガス加熱もしくは直接ガス加熱による輻射加熱手段およびまたは電気ヒー夕による輻射加熱手段および Zまたは誘導加熱装置による加熱手段において有効である。また、キュリー点近傍の丁じ _ 3 0でないし T c 一 5での温度領域から処^!目標温度まで加熱する方式も、電気ヒー夕加熱方式に限定されることなく、全ての間接ガス加熱もしくは直接ガス加熱による輻射加熱手段およびまたは電気ヒー夕による輻射加熱手段で有効である。また、一般的に、 T c — 3 0では、 7 0 0でを超えており、この領域では鋼板の放射率は、絶対値が大きくなるとともに、比較的板表面の状況に左右されにくくなることから、板温計の測定精度も高まり、鋼板の温度は制御しやすくなるので、 T c _ 3 0以上では加熱方式をあまり問わない。実施例

[実施例 1 ]

質量％で、 C : 0. 0 6 %、 S i : 3. 3 %、 M n : 0. 1 %、 P ： 0. 0 3 %、 S ： 0. 0 0 8 %、酸可溶性 A 1 : 0. 0 2 8 % 、 N : 0. 0 0 8 %, C r ： 0. 1 %を含有する鋼スラブを 1 1 5 0での温度で加熱した後、板厚 2. 3 mmに熱間圧延して鋼帯コィルとし、その後、焼鈍温度 1 1 2 0 および 9 2 0での二段焼鈍を施した。さらに、板厚 0. 2 2 mmまでリバース圧延機で冷間圧延した後、従来技術の脱炭焼鈍設備（図 1、図 2 ) 、および本発明の脱炭焼鈍設備（図 1、図 4 ) にて脱炭焼鈍した。このあと、高温焼鈍を行ったあと、最後に平滑化焼鈍を行った。その際、炉部 1 2の加熱領域出側の鋼板温度を板温度計 3 8によって測定するとともに、平滑化焼鈍後の方向性電磁鋼板の皮膜欠陥率を測定した。表 1 に試験条件と試験結果を示す。なお、誘導加熱の開始温度を T c 一 A (で）、終了温度を T c — B ( V ) とし、表では、 Aと Bの値で示した。また、コイル長手方向の品質の安定性の評価項目としては、脱炭性は連続測定が困難なため、連続測定が可能な皮膜欠陥率（欠陥部の面積比率）を測定した。

本発明による実施例 1 、 2では、板温度計での鋼板温度のばらつきは殆どなく、また、結果として鋼板の皮膜欠陥率は非常に小さいことがわかる。

一方、誘導加熱終了温度の高すぎる比較例 1 1では、鋼板は目標温度に達せず、試験条件を満たすことができなかった。また、誘導加熱終了温度の低すぎる比較例 1 2、誘導加熱開始温度の高い比較例 1 3 、 1 4では、依然として、鋼板温度のばらつきは小さくなく、結果として鋼板の皮膜欠陥率は高かった。なお、誘導加熱を使用していない比較例 1 5は、鋼板温度ばらつきが大きく、鋼板の皮膜欠陥率は非常に大きかった。

[実施例 2 ]

質量％で、 C : 0 . 0 0 5 %、 S i ： 0 . 1 % > M n ： 0 . 1 % 、 C r : 1 5 %、 P ： 0 . 0 2 %、 S ： 0 . 0 1 % , N ： 0 . 0 1 %を含有するスラブを 1 2 0 0での温度で加熱した後、板厚 5 mm に熱間圧延し鋼帯コイルとし、その後、 9 0 0での焼鈍を施した。さらに、板厚 2 mmまでリバース圧延機で冷間圧延した後、焼鈍設備にて従来技術の方式（図 6、図 7 ) 、および本発明による方式（図 6、図 8 ) にて、 9 5 0でで光輝焼鈍した。その際、炉部 1 2の加熱領域出側の鋼板温度を板温度計 5 8 によって測定するとともに、得られたフェライト系ステンレス鋼板について、光輝焼鈍後の硬度を測定し、強度の不合率を測定した。表 2 に試験条件と結果を示す（目標値 A、 Bは表 1 と同様である）。

本発明による実施例 2 1 、 2 2では、鋼板温度のばらつきは殆どなく、また、結果として鋼板の機械強度のばらつきが非常に小さくなり、不合部は皆無であったことがわかる。

一方、誘導加熱終了温度の高すぎる比較例 3 1 では、鋼板は目標温度に達せず、試験条件をみたすことができなかった。また、誘導加熱終了温度の低すぎる比較例 3 2、誘導加熱開始温度の高い比較例 3 3 、 3 4では、依然として、鋼板の機械強度の不合部（加熱不足）の比率ばらつきは大きかった。なお、誘導加熱を使用していない比較例 3 5は、鋼板の機械強度の不合部（加熱不足）の比率は非常に大きかった。

表 2

産業上の利用可能性

方向性珪素鋼板の冷間圧延された鋼帯や、フェライト系ステンレス鋼帯、マルテンサイト系ステンレス鋼帯等の連続焼鈍では、鋼板の昇温速度に厳格な制御および均一性が求められており、そのような鋼帯の連続焼鈍に本発明を適用することにより、焼鈍温度の均一化による大きな品質改善効果を得ることができ、品質の安定した製品を製造できるようになる。このため、本発明の産業上の効果は計り知れない。

Claims

請求の範囲

1 . 加熱帯、均熱帯、冷却帯、または加熱帯、均熱帯、窒化帯、冷却帯からなる連続焼鈍設備での、キュリー点を有する鋼帯のキュリー点を超える焼鈍温度での連続焼鈍方法において、前記加熱帯での加熱処理を第 1〜 3の 3領域に区分し、

第 1加熱帯では、間接ガス加熱もしくは直接ガス加熱による輻射加熱手段および Zまたは電気ヒータによる輻射加熱手段により、鋼帯を 5 0 0 以上、キュリー点 T c (で） — 5 0で未満まで加熱し続く第 2加熱帯では、該加熱鋼帯を、ソレノイドコイル式高周波誘導加熱手段により、 5 0で秒以上の加熱速度で T c 一 3 0でないし T c 一 5での温度領域まで加熱し、

最後の第 3加熱帯では、該加熱鋼帯を、間接ガス加熱もしくは直接ガス加熱による輻射加熱手段および Zまたは電気ヒー夕による輻射加熱手段により、キュリー点を超える処理目標温度まで加熱することを特徴とする、キュリー点を有する鋼帯の連続焼鈍方法。

2 . 前記第 2加熱帯では、加熱鋼帯を、複数のソレノイドコイル式高周波誘導加熱手段により加熱することを特徴とする、請求の範囲 1 に記載のキュリー点を有する鋼帯の連続焼鈍方法。

3 . 複数のソレノイドコイル式高周波誘導加熱手段に対し、最下流の制御領域の誘導加熱手段の出力電流値が目標値になるように行う制御と、該最下流の制御領域の誘導加熱手段の実績出力電力値を検出し、検出した実績出力電力値と目標出力電力値の差を演算処理し、演算した電力値の差をもとに最下流の制御領域の上流に配置される誘導加熱装置の設定出力電力値を補正し、最下流の制御領域の上流に配置される誘導加熱装置の実績出力電力値が補正した設定出力電力値となるように行う制御とを同時に行うことにより、キユリ一点近傍の鋼帯の昇温速度を一定にすることを特徴とする、請求の範囲 2に記載のキュリー点を有する鋼帯の連続焼鈍方法。

4. 前記キュリー点を有する鋼帯が、 S i ≤ 4. 5質量％を含有する冷間圧延された方向性電磁鋼板であることを特徴とする、請求の範囲 1〜 3のいずれかに記載のキュリー点を有する鋼帯の連続焼鈍方法。

5. 前記キュリー点を有する鋼帯が、 C r≤ 1 8質量％を含有する冷間圧延されたフェライト系ステンレス鋼板またはマルテンサイト系ステンレス鋼板であることを特徴とする、請求の範囲 1〜 3のいずれかに記載のキュリー点を有する鋼帯の連続焼鈍方法。

6. キュリー点を有する鋼帯をキュリー点を超える焼鈍温度で連続焼鈍する、加熱帯、均熱帯、冷却帯、または加熱帯、均熱帯、窒化帯、冷却帯からなる連続焼鈍設備において、前記加熱帯を第 1〜 3の 3領域に区分し、

第 1加熱帯には、鋼帯を 5 0 0で以上、キュリー点 T c (で） - 5 0 未満まで加熱する、間接ガス加熱もしくは直接ガス加熱による輻射加熱手段および/または電気ヒー夕による輻射加熱手段を配設し、

第 2加熱帯には、第 1加熱帯で加熱された鋼帯を T c 一 3 0でないし T c _ 5 t:の温度領域まで加熱する、ソレノィドコイル式高周波誘導加熱手段を配設し、

7 . 前記第 2加熱帯には、複数のソレノイドコイル式高周波誘導加熱手段が配設されることを特徴とする、請求の範囲 6に記載のキユリ一点を有する鋼帯の連続焼鈍設備。

8 . 前記複数のソレノイドコイル式高周波誘導加熱手段のうちの最下流の制御領域の誘導加熱手段の出力電流値が目標値になるように制御する制御手段と、該最下流の制御領域の誘導加熱手段の実績出力電力値を検出する検出手段と、検出した実績出力電力値と目標出力電力値の差を演算処理し、演算した電力値の差をもとに最下流の制御領域の上流に配置される誘導加熱装置の設定出力電力値を補正する処理手段と、最下流の制御領域の上流に配置される誘導加熱装置の実績出力電力値が前記補正した設定出力電力値となるように制御する制御手段を備え、キュリー点近傍の鋼帯の昇温速度を一定に制御することを特徴とする、請求の範囲 7に記載のキュリー点を有する鋼帯の連続焼鈍設備。