JPH08311560A - 方向性電磁鋼板の仕上焼鈍方法 - Google Patents
方向性電磁鋼板の仕上焼鈍方法Info
- Publication number
- JPH08311560A JPH08311560A JP11734695A JP11734695A JPH08311560A JP H08311560 A JPH08311560 A JP H08311560A JP 11734695 A JP11734695 A JP 11734695A JP 11734695 A JP11734695 A JP 11734695A JP H08311560 A JPH08311560 A JP H08311560A
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- JP
- Japan
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- coil
- temperature
- steel sheet
- electrical steel
- oriented electrical
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- Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】方向性電磁鋼板のコイル長手方向の磁性均一化
方法を提供する。 【構成】昇温速度均一化を図りたい温度域より５０℃以
内低温側において一旦保定処理を行い、コイル内の最熱
点と最冷点の温度差ΔＴが、目標とする昇温速度Ｖ、コ
イルの熱伝導度λ、熱容量Ｃ、密度ρ、コイル高さＨ、
コイル肉厚Ｗから求まる値 ΔＴ＝ａ×（Ｈ／２×０．７＋Ｗ／２×０．３）2 ａ ＝Ｖ×Ｃ×ρ／λ となった時点で、目標速度で再昇温を開始する焼鈍方
法。
方法を提供する。 【構成】昇温速度均一化を図りたい温度域より５０℃以
内低温側において一旦保定処理を行い、コイル内の最熱
点と最冷点の温度差ΔＴが、目標とする昇温速度Ｖ、コ
イルの熱伝導度λ、熱容量Ｃ、密度ρ、コイル高さＨ、
コイル肉厚Ｗから求まる値 ΔＴ＝ａ×（Ｈ／２×０．７＋Ｗ／２×０．３）2 ａ ＝Ｖ×Ｃ×ρ／λ となった時点で、目標速度で再昇温を開始する焼鈍方
法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁性がコイル長手方向
に均一に得られる方向性電磁鋼板の製造方法に関する。
に均一に得られる方向性電磁鋼板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】方向性電磁鋼板は、主にトランス、発電
機等の電気機器の鉄芯材料として使用され、磁気特性に
優れることが要求される。通常、方向性電磁鋼板は、Ｓ
ｉを２〜４％含有する珪素鋼スラブを熱間圧延し、熱延
板焼鈍し、その後の冷間圧延により所望の板厚とし、次
いで脱炭焼鈍で脱炭と一次再結晶をなし、更に窒化によ
りインヒビターを造り込み、最後に仕上焼鈍にて二次再
結晶を発現させることで磁性の造り込みを行っている。
機等の電気機器の鉄芯材料として使用され、磁気特性に
優れることが要求される。通常、方向性電磁鋼板は、Ｓ
ｉを２〜４％含有する珪素鋼スラブを熱間圧延し、熱延
板焼鈍し、その後の冷間圧延により所望の板厚とし、次
いで脱炭焼鈍で脱炭と一次再結晶をなし、更に窒化によ
りインヒビターを造り込み、最後に仕上焼鈍にて二次再
結晶を発現させることで磁性の造り込みを行っている。
【０００３】二次再結晶は、目標とする磁化容易軸が圧
延面に平行に揃うよう、所謂ゴス方位のみを選択的に成
長させる操作であり、このゴス方位が優先成長する温度
域まで、結晶粒の成長をインヒビターにより抑制し、目
標温度域でインヒビターの熱分解により徐々に粒を成長
させることで達成される。従ってインヒビターの分解速
度や結晶粒の成長速度を規定する二次再結晶時のコイル
の昇温速度は、結晶方位の選択性に影響する結果、磁性
の優劣に影響する重要な因子であり、従来よりその昇温
速度自体を適正化して磁性のレベルアップを図ることが
試みられている。
延面に平行に揃うよう、所謂ゴス方位のみを選択的に成
長させる操作であり、このゴス方位が優先成長する温度
域まで、結晶粒の成長をインヒビターにより抑制し、目
標温度域でインヒビターの熱分解により徐々に粒を成長
させることで達成される。従ってインヒビターの分解速
度や結晶粒の成長速度を規定する二次再結晶時のコイル
の昇温速度は、結晶方位の選択性に影響する結果、磁性
の優劣に影響する重要な因子であり、従来よりその昇温
速度自体を適正化して磁性のレベルアップを図ることが
試みられている。
【０００４】例えば、特開昭５４−４０２２７号公報で
は、二次再結晶が進行する９００〜１０５０℃の間を徐
加熱することで磁束密度の向上が図れることが開示され
ている。しかしながら、現状、仕上焼鈍はコイル状でな
されることから、その内部には温度偏差が生じる等、コ
イル内外で焼鈍条件が大きく異なるにも関わらず、二次
再結晶発現時のコイル内昇温速度の均一化には、十分な
配慮がなされることなく焼鈍サイクルが決定されてい
る。その結果、コイル長手方向に磁性格差が生じるた
め、コイルを磁性グレード別に切り分けて出荷せねばな
らない等、生産上の問題が生じることとなっている。
は、二次再結晶が進行する９００〜１０５０℃の間を徐
加熱することで磁束密度の向上が図れることが開示され
ている。しかしながら、現状、仕上焼鈍はコイル状でな
されることから、その内部には温度偏差が生じる等、コ
イル内外で焼鈍条件が大きく異なるにも関わらず、二次
再結晶発現時のコイル内昇温速度の均一化には、十分な
配慮がなされることなく焼鈍サイクルが決定されてい
る。その結果、コイル長手方向に磁性格差が生じるた
め、コイルを磁性グレード別に切り分けて出荷せねばな
らない等、生産上の問題が生じることとなっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は二次再結晶時
の方位選択性に影響するコイルの二次再結晶時の昇温速
度を、コイルの寸法等を加味しつつ、コイル内のいかな
る点でも同一とできるヒートサイクルの設定方法の確立
を目的とする。
の方位選択性に影響するコイルの二次再結晶時の昇温速
度を、コイルの寸法等を加味しつつ、コイル内のいかな
る点でも同一とできるヒートサイクルの設定方法の確立
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、方向性
電磁鋼板の製造方法において、仕上焼鈍を施すに当た
り、コイル内全点の昇温速度を均一化したい温度領域の
下限温度において一旦保定処理を施し、コイル内の最熱
点と最冷点の温度差ΔＴが、目標とする昇温速度Ｖ、コ
イルの熱伝導率λ、熱容量Ｃ、密度ρ、コイル高さＨ、
コイル肉厚Ｗから求まる値、となった時点で目標速度で
炉の再昇温を開始することを特徴とする焼鈍方法であ
る。ΔＴは、望ましくはΔＴ＝ａ×（Ｈ／２×０．７＋
Ｗ／２×０．３）2 、ａ＝Ｖ×Ｃ×ρ／λである。
電磁鋼板の製造方法において、仕上焼鈍を施すに当た
り、コイル内全点の昇温速度を均一化したい温度領域の
下限温度において一旦保定処理を施し、コイル内の最熱
点と最冷点の温度差ΔＴが、目標とする昇温速度Ｖ、コ
イルの熱伝導率λ、熱容量Ｃ、密度ρ、コイル高さＨ、
コイル肉厚Ｗから求まる値、となった時点で目標速度で
炉の再昇温を開始することを特徴とする焼鈍方法であ
る。ΔＴは、望ましくはΔＴ＝ａ×（Ｈ／２×０．７＋
Ｗ／２×０．３）2 、ａ＝Ｖ×Ｃ×ρ／λである。
【０００７】以下本発明について詳細に説明する。先ず
コイル内の温度上昇を均一化する場合のコイル内温度の
分布状態について一次元的に考察した。コイル内の微小
部がこの昇温速度Ｖ＝ｄＴ／ｄθ（Ｔ：温度、θ：時
間）で上昇している場合、次の熱収支が成り立つ。 Ｖ×Ｃ×ρ×ｄｘ＝λ×（ｄＴ／ｄｘ｜x=0 −ｄＴ／ｄｘ｜x=dx） ＝λ×ｄ2 Ｔ／ｄｘ2 ×ｄｘ ここに、Ｃ：コイルの比熱、ρ：コイルの密度、ｘ：距
離、λ：コイルの熱伝導率である。従って、コイル内の
全点で昇温速度を一定とできた場合には、 ｄ2 Ｔ／ｄｘ2 ＝ａ （ａ：定数） となり、コイル内の温度勾配の位置的変化率が一定とな
ることが分かる。
コイル内の温度上昇を均一化する場合のコイル内温度の
分布状態について一次元的に考察した。コイル内の微小
部がこの昇温速度Ｖ＝ｄＴ／ｄθ（Ｔ：温度、θ：時
間）で上昇している場合、次の熱収支が成り立つ。 Ｖ×Ｃ×ρ×ｄｘ＝λ×（ｄＴ／ｄｘ｜x=0 −ｄＴ／ｄｘ｜x=dx） ＝λ×ｄ2 Ｔ／ｄｘ2 ×ｄｘ ここに、Ｃ：コイルの比熱、ρ：コイルの密度、ｘ：距
離、λ：コイルの熱伝導率である。従って、コイル内の
全点で昇温速度を一定とできた場合には、 ｄ2 Ｔ／ｄｘ2 ＝ａ （ａ：定数） となり、コイル内の温度勾配の位置的変化率が一定とな
ることが分かる。
【０００８】これより、昇温速度均一時のコイル内温度
分布は次の放物線分布となる。 Ｔ＝ａ×Ｘ2 ＋ｂ （ｂ：定数） 従って、コイル代表寸法をＬとすると、コイル最外周、
最熱点温度ａ×Ｌ2 ＋ｂに対し、コイル内の最冷点温度
は、ｂとなり、昇温速度を均一化できた場合にコイル内
最熱点と最冷点温度の差ΔＴは ΔＴ＝ａ×Ｌ2 となることが分かる。更にａは、先の熱収支の関係式よ
り次式のように規定される。 ａ＝Ｖ×Ｃ×ρ／λ
分布は次の放物線分布となる。 Ｔ＝ａ×Ｘ2 ＋ｂ （ｂ：定数） 従って、コイル代表寸法をＬとすると、コイル最外周、
最熱点温度ａ×Ｌ2 ＋ｂに対し、コイル内の最冷点温度
は、ｂとなり、昇温速度を均一化できた場合にコイル内
最熱点と最冷点温度の差ΔＴは ΔＴ＝ａ×Ｌ2 となることが分かる。更にａは、先の熱収支の関係式よ
り次式のように規定される。 ａ＝Ｖ×Ｃ×ρ／λ
【０００９】以上の考察より、二次再結晶温度域１００
０〜１１００℃でコイル内の昇温速度を均一化する方法
としては、この温度域に入る前に、コイル内の最熱点と
最冷点の温度差が、先に述べた計算式群から求まる値Δ
Ｔ＝ａ×Ｌ2 となるよう、一旦保定処理を行った後、目
標昇温速度Ｖで再昇温を開始することが最も効率的であ
ると考えた。しかし実際のコイルは二次元的な伝熱が生
じており且つ、コイル板間には、熱伝導率の小さいＭｇ
Ｏが塗布されており、コイル縦方向と横方向で伝熱特性
が異なる等の理論検討との差異があることから、実際の
コイル内伝熱をシミュレーションし得る二次元のコイル
内伝熱モデルを作成し、先の昇温速度均一化の考え方の
実コイルへの適用方法を検討した。
０〜１１００℃でコイル内の昇温速度を均一化する方法
としては、この温度域に入る前に、コイル内の最熱点と
最冷点の温度差が、先に述べた計算式群から求まる値Δ
Ｔ＝ａ×Ｌ2 となるよう、一旦保定処理を行った後、目
標昇温速度Ｖで再昇温を開始することが最も効率的であ
ると考えた。しかし実際のコイルは二次元的な伝熱が生
じており且つ、コイル板間には、熱伝導率の小さいＭｇ
Ｏが塗布されており、コイル縦方向と横方向で伝熱特性
が異なる等の理論検討との差異があることから、実際の
コイル内伝熱をシミュレーションし得る二次元のコイル
内伝熱モデルを作成し、先の昇温速度均一化の考え方の
実コイルへの適用方法を検討した。
【００１０】その結果、コイルの代表寸法を次のように
決めることで、寸法の異なるコイルに対しても普遍的に
上述の考え方が適用できることを確認した。即ち、 Ｌ＝Ｈ／２×０．７＋Ｗ／２×０．３ ここに、Ｈ：コイル高さ、Ｗ：コイル肉厚である。
決めることで、寸法の異なるコイルに対しても普遍的に
上述の考え方が適用できることを確認した。即ち、 Ｌ＝Ｈ／２×０．７＋Ｗ／２×０．３ ここに、Ｈ：コイル高さ、Ｗ：コイル肉厚である。
【００１１】この関係式は、コイル内部の温度上昇は、
ＭｇＯによる伝熱抵抗層のあるコイル肉厚方向の熱伝導
よりも、コイル高さ方向の鋼板内の熱伝導による熱供給
が支配的であることを示している。従って、実コイルの
場合の、再昇温開始の目安となる温度差ΔＴは、 ΔＴ＝ａ×（Ｈ／２×０．７＋Ｗ／２×０．３）2 となる。
ＭｇＯによる伝熱抵抗層のあるコイル肉厚方向の熱伝導
よりも、コイル高さ方向の鋼板内の熱伝導による熱供給
が支配的であることを示している。従って、実コイルの
場合の、再昇温開始の目安となる温度差ΔＴは、 ΔＴ＝ａ×（Ｈ／２×０．７＋Ｗ／２×０．３）2 となる。
【００１２】また、一旦保定する温度レベルについて
は、昇温速度均一化を図りたい温度レベル下限において
保定しても、再昇温を開始した際のコイル内全点の昇温
速度均一化効果は、十分であることも確認した。尚、保
定時間については、保定温度までのヒートサイクルが特
定されれば、コイル寸法との関係においてこれを定量化
できるが、現時点では、保定までの温度レベルとその後
の昇温速度等の与条件に応じて、先の伝熱モデルより最
冷点と最熱点温度の挙動をシミュレーションして保定時
間を決定することとなる。
は、昇温速度均一化を図りたい温度レベル下限において
保定しても、再昇温を開始した際のコイル内全点の昇温
速度均一化効果は、十分であることも確認した。尚、保
定時間については、保定温度までのヒートサイクルが特
定されれば、コイル寸法との関係においてこれを定量化
できるが、現時点では、保定までの温度レベルとその後
の昇温速度等の与条件に応じて、先の伝熱モデルより最
冷点と最熱点温度の挙動をシミュレーションして保定時
間を決定することとなる。
【００１３】
【実施例】Ｃ：０．０５５％、Ｓｉ：３．２２％、Ｍ
ｎ：０．０１６％、Ｓ：０．００７％、Ａｌ：０．０２
６９％、Ｎ：０．００８％、Ｓｎ：０．０１７％とその
他鉄分及び不可避的不純物からなるスラブを１２２０℃
で加熱して、２．３mmに熱間圧延し、これを熱延板焼鈍
後０．３mmに冷延し、脱炭処理と窒化を施してＭｇＯを
塗布したコイル（高さ１０００mm、肉厚４００mm）を２
組用意した。これらの仕上焼鈍を行うに当たり、１組は
図１に示す従来の仕上焼鈍サイクルで処理した。
ｎ：０．０１６％、Ｓ：０．００７％、Ａｌ：０．０２
６９％、Ｎ：０．００８％、Ｓｎ：０．０１７％とその
他鉄分及び不可避的不純物からなるスラブを１２２０℃
で加熱して、２．３mmに熱間圧延し、これを熱延板焼鈍
後０．３mmに冷延し、脱炭処理と窒化を施してＭｇＯを
塗布したコイル（高さ１０００mm、肉厚４００mm）を２
組用意した。これらの仕上焼鈍を行うに当たり、１組は
図１に示す従来の仕上焼鈍サイクルで処理した。
【００１４】また、もう１組は１０００〜１１００℃域
でのコイル内昇温速度を均一化する目的でヒートサイク
ルを図２のように決定した。即ち先ず最熱点と最冷点の
温度差の目標ΔＴを、コイルの昇温速度目標Ｖ＝１０℃
／Hr、熱伝導率λ＝２０kcal／ｍ／Hr／℃、熱容量Ｃ＝
０．１５kcal／kg／℃、密度ρ＝７６５０kg／ｍ3 、コ
イル高さＨ＝１ｍ、コイル肉厚Ｗ＝０．４ｍを用いて次
のように計算した。
でのコイル内昇温速度を均一化する目的でヒートサイク
ルを図２のように決定した。即ち先ず最熱点と最冷点の
温度差の目標ΔＴを、コイルの昇温速度目標Ｖ＝１０℃
／Hr、熱伝導率λ＝２０kcal／ｍ／Hr／℃、熱容量Ｃ＝
０．１５kcal／kg／℃、密度ρ＝７６５０kg／ｍ3 、コ
イル高さＨ＝１ｍ、コイル肉厚Ｗ＝０．４ｍを用いて次
のように計算した。
【００１５】 ａ ＝Ｖ×Ｃ×ρ／λ＝５７４℃／ｍ2 ΔＴ＝ａ×（Ｈ／２×０．７＋Ｗ／２×０．３）2 ＝９６．５℃
【００１６】次に、１０００℃までのヒートサイクルを
基に最熱点と最冷点の温度挙動を伝熱モデルによるシミ
ュレーションから、その温度差約１００℃とするための
保定時間、約１７Hrを求めた。従って１０００℃で１７
Hr保定後目標昇温速度１０℃／Hrで昇温する焼鈍処理を
実施した。これら２つのヒートサイクルにより焼鈍した
際の各コイルの最熱点及び最冷点の１０００〜１１００
℃域の昇温速度実測値と焼鈍後の磁性のコイル長手方向
の変動を実測した結果を表１に示す。
基に最熱点と最冷点の温度挙動を伝熱モデルによるシミ
ュレーションから、その温度差約１００℃とするための
保定時間、約１７Hrを求めた。従って１０００℃で１７
Hr保定後目標昇温速度１０℃／Hrで昇温する焼鈍処理を
実施した。これら２つのヒートサイクルにより焼鈍した
際の各コイルの最熱点及び最冷点の１０００〜１１００
℃域の昇温速度実測値と焼鈍後の磁性のコイル長手方向
の変動を実測した結果を表１に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】現状サイクルでの焼鈍の場合、最熱点と最
冷点の昇温速度に差異が見られ、その結果としてコイル
長手方向の磁性に変動が生じたと考えられるのに対し、
本発明に基づくヒートサイクルを用いた場合は、コイル
内最熱点と最冷点の昇温速度がほぼ等しくできており、
磁性の均一化を図ることが可能となった。
冷点の昇温速度に差異が見られ、その結果としてコイル
長手方向の磁性に変動が生じたと考えられるのに対し、
本発明に基づくヒートサイクルを用いた場合は、コイル
内最熱点と最冷点の昇温速度がほぼ等しくできており、
磁性の均一化を図ることが可能となった。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、コイル長手方向に磁性
の均一な方向性電磁鋼板を製造することが可能となる。
の均一な方向性電磁鋼板を製造することが可能となる。
【図１】本発明の実施例において現状の焼鈍のヒートサ
イクルを示すグラフ。
イクルを示すグラフ。
【図２】本発明の実施例において本発明に基づいて求め
た焼鈍のヒートサイクルを示すグラフ。
た焼鈍のヒートサイクルを示すグラフ。
Claims (2)
- 【請求項１】 方向性電磁鋼板の仕上焼鈍を行うに当た
り、コイル内全点の昇温速度を均一化したい温度領域の
下限温度で一旦、温度保定処理を施し、コイル内の最熱
点と最冷点の温度差が、目標昇温速度、コイルの熱伝導
率、熱容量、密度、コイル高さ、コイル肉厚を基に予め
求めた値となった時点で目標昇温速度で炉の再昇温を開
始することを特徴とする方向性電磁鋼板の仕上焼鈍方
法。 - 【請求項２】 方向性電磁鋼板の仕上焼鈍を行うに当た
り、コイル内全点の昇温速度を均一化したい温度領域の
下限温度で一旦温度保定処理を施し、コイル内の最熱点
と最冷点の温度差が、目標とする昇温速度Ｖ、コイルの
熱伝導率λ、熱容量Ｃ、密度ρ、コイル高さＨ、コイル
肉厚Ｗから求まる値。 ΔＴ＝ａ×（Ｈ／２×０．７＋Ｗ／２×０．３）2 但し、ａ＝Ｖ×Ｃ×ρ／λ となった時点で目標昇温速度で炉の再昇温を開始するこ
とを特徴とする方向性電磁鋼板の仕上焼鈍方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11734695A JPH08311560A (ja) | 1995-05-16 | 1995-05-16 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP11734695A JPH08311560A (ja) | 1995-05-16 | 1995-05-16 | 方向性電磁鋼板の仕上焼鈍方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08311560A true JPH08311560A (ja) | 1996-11-26 |
Family
ID=14709431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11734695A Withdrawn JPH08311560A (ja) | 1995-05-16 | 1995-05-16 | 方向性電磁鋼板の仕上焼鈍方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08311560A (ja) |
-
1995
- 1995-05-16 JP JP11734695A patent/JPH08311560A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020806 |