JP3311027B2 - 被膜特性の優れた方向性電磁鋼板の仕上焼鈍方法 - Google Patents
被膜特性の優れた方向性電磁鋼板の仕上焼鈍方法Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は方向性電磁鋼板の製造方
法において被膜特性を改善するための仕上焼鈍方法に関
する。
法において被膜特性を改善するための仕上焼鈍方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】方向性電磁鋼板は主としてトランス、発
電機、その他の電気機器の鉄心材料として用いられ、磁
気特性、特に鉄損が低いことに加え、鋼板表面に良好な
グラス被膜が形成されていることが要求される。このグ
ラス被膜は鉄心とした場合の板間の電気絶縁性を確保す
るとともに、鋼板に張力を付加し鉄損を改善する役割も
果している。
電機、その他の電気機器の鉄心材料として用いられ、磁
気特性、特に鉄損が低いことに加え、鋼板表面に良好な
グラス被膜が形成されていることが要求される。このグ
ラス被膜は鉄心とした場合の板間の電気絶縁性を確保す
るとともに、鋼板に張力を付加し鉄損を改善する役割も
果している。
【0003】方向性電磁鋼板のグラス被膜を形成する方
法としては、所望の最終板厚に冷間圧延した珪素鋼板を
湿潤水素雰囲気中約800℃の温度で脱炭焼鈍を施す
際、その鋼板の表面にSiO2 を主成分とする酸化膜を
形成させ、これにMgOを主成分とするパウダーを塗布
後コイル状に巻き取って仕上焼鈍を施すことによりSi
O2 とMgOを反応させフォルトステライト(Mg2 S
iO4 )を形成させている。
法としては、所望の最終板厚に冷間圧延した珪素鋼板を
湿潤水素雰囲気中約800℃の温度で脱炭焼鈍を施す
際、その鋼板の表面にSiO2 を主成分とする酸化膜を
形成させ、これにMgOを主成分とするパウダーを塗布
後コイル状に巻き取って仕上焼鈍を施すことによりSi
O2 とMgOを反応させフォルトステライト(Mg2 S
iO4 )を形成させている。
【0004】このグラス被膜の性状は脱炭焼鈍過程で形
成される鋼板表面の酸化膜の量、質、MgOスラリーの
塗布、乾燥状態、更には仕上焼鈍時の温度、雰囲気等の
影響を受けることから、良好なグラス被膜を得るために
これら影響因子について多くの改善、検討がなされてき
た。
成される鋼板表面の酸化膜の量、質、MgOスラリーの
塗布、乾燥状態、更には仕上焼鈍時の温度、雰囲気等の
影響を受けることから、良好なグラス被膜を得るために
これら影響因子について多くの改善、検討がなされてき
た。
【0005】例えば特開昭53−5800号公報では、
仕上焼鈍工程中1150℃〜1250℃まで昇温する温
度領域内で雰囲気の平均露点を−20℃〜20℃に保持
した上で1150〜1250℃の間の露点を10℃以下
とし、且つ露点10℃以上での高温焼鈍期間を5時間以
下とすることにより良好なフォルステライト被膜が形成
できることが開示されている。
仕上焼鈍工程中1150℃〜1250℃まで昇温する温
度領域内で雰囲気の平均露点を−20℃〜20℃に保持
した上で1150〜1250℃の間の露点を10℃以下
とし、且つ露点10℃以上での高温焼鈍期間を5時間以
下とすることにより良好なフォルステライト被膜が形成
できることが開示されている。
【0006】このような検討の結果、コイルの端部を除
く鋼板のほとんどの部分では良好なグラス被膜を形成す
るに大きな効果があったと考えられる。しかしコイルの
端部においては未だに被膜欠陥が多発する状況にあり、
歩留落ちの大きな原因となっているのが実情である。
く鋼板のほとんどの部分では良好なグラス被膜を形成す
るに大きな効果があったと考えられる。しかしコイルの
端部においては未だに被膜欠陥が多発する状況にあり、
歩留落ちの大きな原因となっているのが実情である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】発明者らは、これらコ
イル端部に散見される被膜欠陥を詳細に調査した結果、
この欠陥は被膜が円形状に剥離し素地の金属部が露出す
る所謂シモフリと称されるものであることを見いだし
た。
イル端部に散見される被膜欠陥を詳細に調査した結果、
この欠陥は被膜が円形状に剥離し素地の金属部が露出す
る所謂シモフリと称されるものであることを見いだし
た。
【0008】本発明は被膜特性の優れた方向性電磁鋼板
の仕上焼鈍法を提供するものである。
の仕上焼鈍法を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らはこのシモフ
リの発生が仕上焼鈍工程中コイル温度が1000℃まで
の間にコイル端部の酸化被膜中の鉄系酸化物が還元され
た結果、局所的な吸窒が生じることに起因することを見
いだし、これを防止するためにはこの温度領域に有る間
雰囲気の酸化度指標であるP H2 O/P H2 を0.5以上
に保って酸化被膜中の鉄系酸化物の還元を防止すれば良
いことを見いだした。
リの発生が仕上焼鈍工程中コイル温度が1000℃まで
の間にコイル端部の酸化被膜中の鉄系酸化物が還元され
た結果、局所的な吸窒が生じることに起因することを見
いだし、これを防止するためにはこの温度領域に有る間
雰囲気の酸化度指標であるP H2 O/P H2 を0.5以上
に保って酸化被膜中の鉄系酸化物の還元を防止すれば良
いことを見いだした。
【0010】以下本発明について詳細に述べる。電磁鋼
スラブを熱間圧延した後熱延板焼鈍を挿んで1回もしく
は2回の冷間圧延を施して所望の板厚とした冷延板は先
ず脱炭焼鈍される。
スラブを熱間圧延した後熱延板焼鈍を挿んで1回もしく
は2回の冷間圧延を施して所望の板厚とした冷延板は先
ず脱炭焼鈍される。
【0011】脱炭焼鈍はストリップを湿潤水素雰囲気中
約800℃の炉温において連続的に通すことにより雰囲
気中水分と鋼中炭素を反応させ脱炭させるが、同時に鋼
中成分が雰囲気中水分により酸化を受けSiO2 を主成
分とした酸化被膜が鋼板表面に形成される。
約800℃の炉温において連続的に通すことにより雰囲
気中水分と鋼中炭素を反応させ脱炭させるが、同時に鋼
中成分が雰囲気中水分により酸化を受けSiO2 を主成
分とした酸化被膜が鋼板表面に形成される。
【0012】この酸化被膜は仕上焼鈍において最終的に
形成されるグラス被膜の素地となるものであるが、発明
者らは良好なグラス被膜を形成させるためには、この酸
化被膜の質を適正なものとすることが重要であることを
見いだした。即ちこの酸化被膜中にはSiO2 に加え微
量の鉄系酸化物が含まれているが、この鉄系酸化物が少
ない場合、本発明において問題としているシモフリと称
される被膜欠陥が多発することが見いだされた。
形成されるグラス被膜の素地となるものであるが、発明
者らは良好なグラス被膜を形成させるためには、この酸
化被膜の質を適正なものとすることが重要であることを
見いだした。即ちこの酸化被膜中にはSiO2 に加え微
量の鉄系酸化物が含まれているが、この鉄系酸化物が少
ない場合、本発明において問題としているシモフリと称
される被膜欠陥が多発することが見いだされた。
【0013】このシモフリ欠陥は仕上焼鈍において鋼板
が雰囲気中の窒素を過剰に吸収したのち、最終的な純化
過程で窒素が鋼中より放出される際多量の窒素ガスによ
り被膜が破壊されることにより生じるものであるが、鉄
系酸化物はこの仕上焼鈍工程中において窒化が生じる低
い温度域において、SiO2 と表面に塗布されたMgO
による被膜形成反応を促進させる作用を持ち、この段階
において表面被膜が形成される結果窒化が抑制され、シ
モフリ欠陥が減少することが判明した。
が雰囲気中の窒素を過剰に吸収したのち、最終的な純化
過程で窒素が鋼中より放出される際多量の窒素ガスによ
り被膜が破壊されることにより生じるものであるが、鉄
系酸化物はこの仕上焼鈍工程中において窒化が生じる低
い温度域において、SiO2 と表面に塗布されたMgO
による被膜形成反応を促進させる作用を持ち、この段階
において表面被膜が形成される結果窒化が抑制され、シ
モフリ欠陥が減少することが判明した。
【0014】このようにシモフリ欠陥を抑える作用を持
つ鉄系酸化物は、脱炭焼鈍時の酸化度等により適正な範
囲に調整することが可能であり、且つストリップ状態で
の焼鈍処理であることから鋼板の幅方向に鉄系酸化物を
均一に確保することが可能である。
つ鉄系酸化物は、脱炭焼鈍時の酸化度等により適正な範
囲に調整することが可能であり、且つストリップ状態で
の焼鈍処理であることから鋼板の幅方向に鉄系酸化物を
均一に確保することが可能である。
【0015】このように脱炭焼鈍された珪素鋼板は、表
面に仕上焼鈍時の焼きつき防止とグラス被膜形成を目的
にスラリー状としたMgOを主成分とするパウダーを塗
布後、乾燥炉にてスラリー中のフリー水分を除去した後
コイル状に巻き取られ、仕上焼鈍を施される。
面に仕上焼鈍時の焼きつき防止とグラス被膜形成を目的
にスラリー状としたMgOを主成分とするパウダーを塗
布後、乾燥炉にてスラリー中のフリー水分を除去した後
コイル状に巻き取られ、仕上焼鈍を施される。
【0016】仕上焼鈍はコイルをその板端部が上下とな
るよう焼鈍具の上に搭載され、更にコイルに触れる雰囲
気を調整するためのインナーカバーで覆われその外部よ
り加熱することにより焼鈍が施される。コイルを覆うイ
ンナーカバー内には水素と窒素から成るドライなガスが
供給される。
るよう焼鈍具の上に搭載され、更にコイルに触れる雰囲
気を調整するためのインナーカバーで覆われその外部よ
り加熱することにより焼鈍が施される。コイルを覆うイ
ンナーカバー内には水素と窒素から成るドライなガスが
供給される。
【0017】仕上焼鈍は図5に示した如く先ず、該焼鈍
に先立って鋼板表面に塗布されたMgOパウダーに含ま
れる結晶水の分解を目的として炉温500〜700℃程
度で一旦保定され、次に二次再結晶及びグラス被膜を形
成させる段階として1200℃程度まで徐々に昇温さ
れ、最後に1200℃程度にて鋼中のS,N等の磁気時
効を引き起こす元素を除去する純化が成される。
に先立って鋼板表面に塗布されたMgOパウダーに含ま
れる結晶水の分解を目的として炉温500〜700℃程
度で一旦保定され、次に二次再結晶及びグラス被膜を形
成させる段階として1200℃程度まで徐々に昇温さ
れ、最後に1200℃程度にて鋼中のS,N等の磁気時
効を引き起こす元素を除去する純化が成される。
【0018】これらの仕上焼鈍過程においてグラス被膜
の劣化、特にコイル端部のシモフリ欠陥の発生原因につ
いて検討するため、発明者らは焼鈍過程におけるインナ
ーカバー内雰囲気及びコイル内の酸化度を調査した。図
1にインナーカバー内及びコイル中央部とコイル端部よ
り50mm位置の酸化度の推移を測定した結果を示す。
の劣化、特にコイル端部のシモフリ欠陥の発生原因につ
いて検討するため、発明者らは焼鈍過程におけるインナ
ーカバー内雰囲気及びコイル内の酸化度を調査した。図
1にインナーカバー内及びコイル中央部とコイル端部よ
り50mm位置の酸化度の推移を測定した結果を示す。
【0019】初期のMgOパウダー中の結晶水を除去す
る段階ではパウダーより発生する水分のためコイル内は
高い酸化度となっており、これに伴いインナーカバー内
の酸化度も上昇しているが、結晶水の除去が完了する5
00℃以上ではコイル内の酸化度は急激に低下、コイル
中央部でのP H2 O/P H2 は約0.01であるのに対し
雰囲気に近いコイル端部のP H2 O/P H2 は0.001
程度にまで低下していることを見いだした。
る段階ではパウダーより発生する水分のためコイル内は
高い酸化度となっており、これに伴いインナーカバー内
の酸化度も上昇しているが、結晶水の除去が完了する5
00℃以上ではコイル内の酸化度は急激に低下、コイル
中央部でのP H2 O/P H2 は約0.01であるのに対し
雰囲気に近いコイル端部のP H2 O/P H2 は0.001
程度にまで低下していることを見いだした。
【0020】このようなP H2 O/P H2 の差において脱
炭焼鈍板表面の酸化膜の変化をオフライン試験において
調査したところ酸化膜中の鉄系酸化物の還元状態がP H
2 O/P H2 に比例して抑えられていることが見いだされ
た。更に実炉においてインナーカバー内に不活性ガスで
あるArを注入しこれをコイル幅中央部において微量ガ
スセンサーにて検出することによりコイル板間のガス移
動速度を把握した。
炭焼鈍板表面の酸化膜の変化をオフライン試験において
調査したところ酸化膜中の鉄系酸化物の還元状態がP H
2 O/P H2 に比例して抑えられていることが見いだされ
た。更に実炉においてインナーカバー内に不活性ガスで
あるArを注入しこれをコイル幅中央部において微量ガ
スセンサーにて検出することによりコイル板間のガス移
動速度を把握した。
【0021】図2はこれらの実験結果を基にコイル幅方
向の鉄系酸化物の還元状態をシミュレーションした結果
であるが、板中央部の酸化物は板間のガス移動速度が律
速となってほとんど還元されないのに対し、板端部は、
コイル外部とのガス交換が比較的自在に行われ、鉄系酸
化物は還元され易い状況にあると推察される。
向の鉄系酸化物の還元状態をシミュレーションした結果
であるが、板中央部の酸化物は板間のガス移動速度が律
速となってほとんど還元されないのに対し、板端部は、
コイル外部とのガス交換が比較的自在に行われ、鉄系酸
化物は還元され易い状況にあると推察される。
【0022】一方、脱炭焼鈍板を一旦還元雰囲気中に置
いて鉄系酸化物を十分に還元した鋼板の窒化特性につい
てオフライン実験を行ったところ、図3に示したように
鋼板温度500℃程度より窒化が始まり鋼板温度に応じ
た吸窒が生じることが認められた。
いて鉄系酸化物を十分に還元した鋼板の窒化特性につい
てオフライン実験を行ったところ、図3に示したように
鋼板温度500℃程度より窒化が始まり鋼板温度に応じ
た吸窒が生じることが認められた。
【0023】これらの調査結果より発明者らは、コイル
の端部にシモフリ欠陥が多発するのは脱炭焼鈍工程にお
いて一旦は鉄系酸化物を板幅方向均一に適正量生成させ
得るものの仕上焼鈍過程のかかる状況において、特にコ
イル端部の鉄系酸化物が選択的に還元され失われる結
果、先に述べた吸窒現象の抑制効果が不十分となりシモ
フリ欠陥が発生することが原因であることを突き止め
た。
の端部にシモフリ欠陥が多発するのは脱炭焼鈍工程にお
いて一旦は鉄系酸化物を板幅方向均一に適正量生成させ
得るものの仕上焼鈍過程のかかる状況において、特にコ
イル端部の鉄系酸化物が選択的に還元され失われる結
果、先に述べた吸窒現象の抑制効果が不十分となりシモ
フリ欠陥が発生することが原因であることを突き止め
た。
【0024】そこで本発明者らは、このコイル端部に多
発するシモフリ欠陥を抑制する方法として鋼板の吸窒が
起こる以前及び吸窒が生じている間、この部分の鉄系酸
化物が還元されないよう雰囲気を調整する方法について
実験、検討を行い適正方法を見いだした。その方法につ
いて図4に基づいて説明する。
発するシモフリ欠陥を抑制する方法として鋼板の吸窒が
起こる以前及び吸窒が生じている間、この部分の鉄系酸
化物が還元されないよう雰囲気を調整する方法について
実験、検討を行い適正方法を見いだした。その方法につ
いて図4に基づいて説明する。
【0025】脱炭焼鈍工程において酸化膜中の鉄系酸化
物を適正値に調整されたコイル1は仕上焼鈍具2の上に
搭載され雰囲気調整用のインナーカバー3で覆われ焼鈍
炉4により加熱される。図5に示した加熱パターンに従
って仕上焼鈍を施す過程において図中に示したコイル端
部の温度が1000℃までの間インナーカバー内雰囲気
の酸化度を検出器5により検出し、P H2 O/P H2 が
0.5以上となるように供給ガスの水分を加湿装置6に
より調整する。
物を適正値に調整されたコイル1は仕上焼鈍具2の上に
搭載され雰囲気調整用のインナーカバー3で覆われ焼鈍
炉4により加熱される。図5に示した加熱パターンに従
って仕上焼鈍を施す過程において図中に示したコイル端
部の温度が1000℃までの間インナーカバー内雰囲気
の酸化度を検出器5により検出し、P H2 O/P H2 が
0.5以上となるように供給ガスの水分を加湿装置6に
より調整する。
【0026】このように仕上焼鈍工程で生じるコイル幅
方向の酸化膜の不均一性をインナーカバー内の雰囲気を
積極的に調整することで解消することによりコイル端部
のシモフリ欠陥を抑制し、板全幅において良好なグラス
被膜を得ることが可能となる。
方向の酸化膜の不均一性をインナーカバー内の雰囲気を
積極的に調整することで解消することによりコイル端部
のシモフリ欠陥を抑制し、板全幅において良好なグラス
被膜を得ることが可能となる。
【0027】
【実施例】電磁鋼スラブを所定の温度、時間で再加熱
し、2.3mmに熱間圧延し、熱延板焼鈍を施した後、冷
間圧延により0.3mmの板厚とした。この冷延鋼板を脱
炭焼鈍するに当たり酸化度P H2 O/P H2 を0.32に
て処理し、鉄系酸化物を約0.15g/m2 確保しシモ
フリ欠陥を抑制できる範囲に調整した。
し、2.3mmに熱間圧延し、熱延板焼鈍を施した後、冷
間圧延により0.3mmの板厚とした。この冷延鋼板を脱
炭焼鈍するに当たり酸化度P H2 O/P H2 を0.32に
て処理し、鉄系酸化物を約0.15g/m2 確保しシモ
フリ欠陥を抑制できる範囲に調整した。
【0028】更にこれにMgOを塗布しコイル状に巻き
取って仕上焼鈍炉に搭載し仕上焼鈍を行う過程において
インナーカバー内の酸化度P H2 O/P H2 を0.05,
0.5の各条件に調整するとともに、この酸化度調整を
行う上限温度を変化させ、最終的な被膜形成状況を比較
した。
取って仕上焼鈍炉に搭載し仕上焼鈍を行う過程において
インナーカバー内の酸化度P H2 O/P H2 を0.05,
0.5の各条件に調整するとともに、この酸化度調整を
行う上限温度を変化させ、最終的な被膜形成状況を比較
した。
【0029】結果を表1に示す。
【0030】
【表1】
【0031】酸化度P H2 O/P H2 が0.05程度では
いかなる温度範囲においても酸化度調整を行った効果は
見られず、コイル端部にシモフリ欠陥が発生する。また
酸化度を0.5以上に調整した場合でもこの調整を80
0℃程度の低い温度で中止すると同様のシモフリ欠陥が
発生した。しかし一方、酸化度調整を1050℃まで継
続するとコイル端部が過酸化されスケール欠陥を生じる
ことが判明した。
いかなる温度範囲においても酸化度調整を行った効果は
見られず、コイル端部にシモフリ欠陥が発生する。また
酸化度を0.5以上に調整した場合でもこの調整を80
0℃程度の低い温度で中止すると同様のシモフリ欠陥が
発生した。しかし一方、酸化度調整を1050℃まで継
続するとコイル端部が過酸化されスケール欠陥を生じる
ことが判明した。
【0032】以上の実炉実験よりコイル端部に発生する
シモフリ欠陥を抑制し且つ、過酸化を防止する最適雰囲
気調整方法として、コイル端部の温度が約1000℃と
なるまでの間インナーカバー内の酸化度P H2 O/P H2
を0.5以上に調整することが有効であることを見いだ
した。
シモフリ欠陥を抑制し且つ、過酸化を防止する最適雰囲
気調整方法として、コイル端部の温度が約1000℃と
なるまでの間インナーカバー内の酸化度P H2 O/P H2
を0.5以上に調整することが有効であることを見いだ
した。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、実施例に示した如く従
来コイルの端部に多発していたシモフリ欠陥を抑制で
き、全板幅に渡って均一な良好被膜を持つ方向性電磁鋼
板を得ることが可能となる。
来コイルの端部に多発していたシモフリ欠陥を抑制で
き、全板幅に渡って均一な良好被膜を持つ方向性電磁鋼
板を得ることが可能となる。
【図1】仕上焼鈍過程におけるコイル内及びインナーカ
バー内の酸化度P H2 O/P H2の推移を実測した結果を
示す図表である。
バー内の酸化度P H2 O/P H2の推移を実測した結果を
示す図表である。
【図2】コイル板幅方向の鉄系酸化物の還元状態につい
てシミュレーションを行った結果を示す図表である。
てシミュレーションを行った結果を示す図表である。
【図3】還元処理を施した脱炭焼鈍板の窒化特性を実測
した結果を示す図表である。
した結果を示す図表である。
【図4】仕上焼鈍設備を示す説明図である。
【図5】仕上焼鈍のヒートパターンを示す図表である。
1 焼鈍コイル 2 焼鈍具 3 インナーカバー 4 仕上焼鈍炉 5 酸化度センサー 6 ガス加湿装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒井 慎一郎 北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新日本 製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (56)参考文献 特開 平5−171284(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 8/12 C21D 9/46 501 H01F 1/16
Claims (1)
- 【請求項1】 方向性電磁鋼板の仕上焼鈍工程において
コイル端部の温度が1000℃以下の温度領域に有る
間、焼鈍コイルを収めたインナーカバー内の雰囲気のP
H2 O/P H2 を0.5以上に保持することを特徴とする
被膜特性の優れた方向性電磁鋼板の仕上焼鈍方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18521292A JP3311027B2 (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | 被膜特性の優れた方向性電磁鋼板の仕上焼鈍方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18521292A JP3311027B2 (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | 被膜特性の優れた方向性電磁鋼板の仕上焼鈍方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0625750A JPH0625750A (ja) | 1994-02-01 |
JP3311027B2 true JP3311027B2 (ja) | 2002-08-05 |
Family
ID=16166838
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18521292A Expired - Fee Related JP3311027B2 (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | 被膜特性の優れた方向性電磁鋼板の仕上焼鈍方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3311027B2 (ja) |
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1992
- 1992-07-13 JP JP18521292A patent/JP3311027B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH0625750A (ja) | 1994-02-01 |
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