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 |