JPH0243321A - 方向性珪素鋼帯の熱処理方法および熱処理炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野］ 本発明は、方向性珪素鋼帯の熱処理方法及び熱処理炉に
係わり、特に磁束密度が高く、鉄損の低い方向性珪素鋼
帯を得るのに好適な熱処理方法及びそれを実現するに好
適な熱処理炉に関する。

［従来の技術］ Ｃ：　０．０２〜０．０９重量％、Ｓｉ：２．５〜６．
５重足％、Ｓ　：　０．００５−０．０５重量％、Ｍ　
ｎ　：　Ｏ，Ｏ］〜０．２０重量％及び若干の微量成分
を含有する厚さ０．３〜０　、４　＋ｎｎの方向性珪素
鋼帯を冷間圧延したあと、真空あるいはＨ２，Ａ　ｒ　
、　Ｎ２の雰囲気下で常温から３℃／秒以上の昇温速度
で１０００〜１２５０℃まで昇温し、その温度に３〜８
時間保持することによって上記方向性珪素鋼帯の磁気特
性を改善する方法（特願昭６２−３２７０号）が提案さ
れている。

従来、上記のような高速昇温及び高温保持の方法として
、赤外線によるふく耐加熱法（例えば、真空理工株式会
社製赤外線ゴールドイメージ炉）、あるいは及び外部か
らの熱伝導による加熱方法（例えば、前山公夫ばか３名
、珪素鋼用回転焼鈍炉：川崎製鉄技報、１５巻、４号、
ｐ、２９６〜３００　（１９８３））が採用されている
。たとえば、赤外線加熱炉ではその中心に上記方向性珪
素鋼帯を置き、鏡面体により赤外線を反射、該銅帯に集
中させて高速昇温及び高温保持しようとする方法である
。

［発明が解決しようとしている課題］ 昇温速度３℃／秒以上において、昇温速度を高くすれば
するほど被熱処理物である珪素鋼帯の磁気特性が改善さ
れるにも関わらず、上記の赤外線加熱法では被熱処理物
の大きさにもよるが、後述の発明者らの実施例では６℃
／秒の昇温速度がその限界であった。そのうえ被加熱物
の寸法が大きくなると熱線の集中が被熱処理物全体にわ
たらなくなり、昇温速度に不均一を生じ、結果として磁
気特性の改善が難しくなるという問題点がある。

熱伝導を主体とする加熱炉においても、被熱処理物が大
きくなると昇温速度に対して熱伝導速度が遅いことから
、さらに高速昇温及び均一・温度分布の確保が困難とな
り、同様に磁気特性を十分に改善出来ないという問題点
がある。

本発明の目的は上記の従来技術の欠点をなくし、被熱処
理物である方向性珪素鋼帯の寸法が大きくなっても、ま
た、その熱処理量が大きくなっても６℃／秒以上の昇温
速度が確保でき、しかも昇温速度に不均一性を生じさせ
ない熱処理方法及び熱処理炉を提供することである。

すなわち、磁束密度が高く、鉄損の低い方向性珪素鋼帯
を得、かつスケールアップに耐え得る高速昇温及び高温
保持製実現する熱処理方法及び熱処理炉を提供すること
である。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために本発明は、被熱処理物であ
る冷間圧延したあとの珪素鋼帯に直接電気を通じ、珪素
鋼帯自身を発熱体とするジュール熱によって高速昇温及
び高温保持を行なうようにしたものである。

［作用］ 本発明の典型的な例によれば、冷間圧延後における幅５
０ｍｍ、厚さ０．１ｎｎ、長さ５ｍの珪素鋼帯の電気抵
抗は０．５５Ωであり、該珪素鋼帯に通電することによ
る発生熱量は、たとえば、電圧１７Ｖにおいて毎秒０．
１３ｋ　ｃ　ａ　ｌであり、熱損失を無視すると約り℃
／秒の昇温速度で該珪素鋼帯を室温から１２００℃まで
昇温することができる。実際には熱損失が存在するが、
供給電力の増加及び断熱手段によってそれを補うことが
可能であり、従来技術で達成が困難な６℃／秒以上の昇
温速度を十分に確保し得るものである。これは珪素鋼帯
の抵抗率が一般の鉄鋼板に比べて２倍以上高いが故に効
果的にジュール熱を発生でき、実用的加熱が可能である
ことを見いだしたことによるものであり、これが本発明
の発端である。例えば、常温における珪素鋼帯の低効率
は約５０μΩ／ｍであるのに対し、一般の鉄鋼板の抵抗
率は約２０μΩ／ｍである。

さらに本発明は、冷間圧延後の珪素鋼帯の電気抵抗が各
部分で極めて均一であり、したがって昇温速度、温度分
布も各部分によらず均一であるので、熱処理を受けた珪
素鋼帯は磁気特性においてむらのない、高性能のものを
得ることができる。

［実施例］ 次に図面に基ついて本発明をさらに詳細に説明する。

第１図は本発明の方法を実施するための直接通電方式熱
処理炉の縦断面図、第２図は第１図の■Ｉ平面断面図で
ある。

コイル状に巻かれた被熱処理物である冷間圧延後の珪素
鋼帯１は、帯状の断熱・電気絶縁体２をその隙間に巻き
込んだ状態で耐熱台１１上に置かれ、その両端３，４は
それぞれ通電端子５，６に接続される。断熱・電気絶縁
体２は例えば帯状のアルミナファイバーなどが使用され
る。

それらは釣鐘形状の上蓋１２、底板１３によって形成さ
れた容器１０の中に収納される。通電端子５，６及び熱
電対端子７は、絶縁物１４．１５及び１６によってそれ
ぞれ底板１３と電気的に絶縁される。Ｍ縁物１４，１５
及び１６は気密材としての役目も果たす。容器１０のフ
ランジ部１７の気密は○リングパツキン１８．１８’　
によって保たれる。１９は上蓋１２の吊り金具である。

導管及びバルブ２１及び２２．２３及び２４．２５及び
２６は、それぞれ真空排気、ガス供給、ガス排出のため
に設置される。

以上の構成による直接通電方式の熱処理炉において、別
置きの電源制御部（図示省略）から通電端子５，６を通
して珪素鋼帯１に電力が供給される。珪素鋼帯１は通電
によりジュール熱を発生し、自ら温度上昇する。珪素鋼
帯１を囲んで巻かれた断熱・電気Ｍ縁体２により熱の放
散が防止されているので、供給電力量の変化によって昇
温速度は調節され、従来技術以上の速度で昇温すること
ができる。珪素鋼帯１の温度は熱電対端子７を通して挿
入された白金−白金ロジウム環の熱電対８によって測定
される。高速昇温後の温度保持もまた供給電力量の調節
によって行なわれる。

容器１０内を真空雰囲気に保つ場合には、導管及びバル
ブ２１及び２２を真空装置に接続してガスの排気を行な
う。また、Ｈ２，Ｎ２．　Ａ　ｒガス雰囲気に保つ場合
には導管及びバルブ２３及び２４から供給し、導管及び
バルブ２５及び２６から排出する。

［具体例］ 第１図に示したと同じ構造の本発明になる直接通電方式
の熱処理炉において、温度制御装置を備えた容量８ｋＷ
の電源を接続した。被熱処理物として厚さ０．３５ｎｗ
ｎの市販の方向性珪素鋼帯を０　、１　ｎｍに冷間圧延
した＠　５０　＋＋ｗｎ　、長さ５ｍのものを、輻１０
０　ａｎ、厚さ約３ｎｎのアルミナファイバー帯に挟ん
でコイル状に巻き、その両端を通電端子５゜６に接続し
て容器１０内に納めた。真空ポンプを導管２１に接続し
て容器内の空気を排出し、真空度２Ｘ１０　　’Ｔｏｒ
ｒに保持した。

上記の条件において、３．３ｋＷ及び６．１　ｋ　Ｗの
設定で電力を供給した時の昇温曲線を第３図のＡ及びＢ
にそれぞれ示した。第３図に示されるように、供給電力
３．３ｋＷ及び６．１ｋＷにおいて、平均昇温速度とし
てそれぞれ８．１°Ｃ／秒、及び１４°Ｃ／秒の平均昇
温速度を得た。この結果は従来技術で達成し得ない昇温
速度を得、しかも供給電力量によって昇温速度が制御し
得ることを示すものである。

［比較例コ 従来技術である電気容量１２ｋＷの赤外線加熱炉により
＠５　ｍｍ、厚さ０．１ｍｎ、長さ１００　ｎｙｎの珪
素鋼帯を加熱、昇温した時の温度上昇曲線を第３図のＣ
に示した。得られた平均昇温速度は６．１℃／秒であり
、この値は上記の赤外線加熱炉による最高到達値であっ
た。

該比較例は、本発明がより少ない供給電力で、より大形
の珪素鋼帯を、従来の６°Ｃ／秒以」二の昇温速度で容
易に達成できる方法であることを示している。

次に本発明の他の実施例を第４図ないし第７図により説
明する。第１図、第２図と同一部分は同一符号で示す。

第４図は本発明に好適な他の実施例の平面断面図である
。本実施例は隣合う珪素鋼帯１の電気絶縁を、要所に適
宜、セラミック製のスペーサーポール４３を挿入して隙
間部を形成することにより行なうこと、断熱をコイル状
に設置した珪素鋼帯１を囲む外周部断熱壁４１、及び通
電端子５を囲む内周部断熱壁４２によって行なうことを
特徴とする。断熱壁４１，４．２の材料はアルミナファ
イバーなどが使用される。これにより中央部領域の断熱
材の充填が不要となるので、熱容量が低減されて昇温の
ための電力量の低減、及び昇温速度の向上に効果を発揮
する。

第５図もまた本発明に好適な他の実施例の平面断面図で
あり、第４図と異なるのは珪素鋼帯１を囲む外周部断熱
壁、及び通電端子５を囲む内周部断熱壁として熱反射板
５１．５２を設けたことである。外周部の熱反射板５１
の反射面は内部の珪素鋼帯１側に、熱反射板５２の反射
面は外側向きにされる。これにより高温の珪素鋼帯１か
らの熱ふく射線は画然反射板により反射され、珪素鋼帯
１は再度加熱されてより高速封温される。さらに外周部
の熱反射板５１によって熱損失がより効果的に低減され
る。

第６図もまた本発明に好適な他の実施例の平面断面図で
ある。第４図と異なるのは、珪素鋼帯１を端部ポール６
１に巻掛けて往復するようにして充填したことである。

これにより通電端子５，６は断熱壁４１の外側に設置す
ることが可能となり、高温に晒されることが少なくなり
劣化、消耗を防ぐことができる。

第７図もまた他の実施例の平面断面図である。

第２図と異なるのは珪素鋼帯１に対して複数対の通電端
子５，６が接続されていることである。

［発明の効果コ 本発明方法及び装置によれは珪素銅帯の大形材を、従来
より少ない電力供給量で、しかも従来以上の速度で昇温
することができる。したがって磁気特性に優れた珪素鋼
帯を大量に、しかも低コストで生産することが出来ると
いう効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための熱処理炉の縦断面
図、第２図は第１図の１−１平面断面図である。第３図
は本発明熱処理炉及び従来技術による珪素鋼帯の昇温曲
線図、第４図、第５図、第６図、第７図は本発明熱処理
炉の他の実施例における平面断面図である。 １　・珪素鋼帯、２　　断熱、絶縁材、５，６通電端子
、１２・　上蓋、１３・・・底板、４１．４．２・・・
・断熱壁、４３　・・・スペーサーポール、５１，５２
・　・反射板。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃ：０．０２〜０．０９重量％、Ｓｉ：２．５〜
   ６．５重量％、Ｓ：０．００５〜０．０５重量％、Ｍｎ
   ：０．０１〜０．２０重量％等を含有する厚さ０．３〜
   ０．４ｍｍの方向性珪素鋼帯を冷間圧延したあと、常温
   から３℃／秒以上の昇温速度で１０００〜１２５０℃ま
   で昇温し、その温度に３〜８時間保持して上記方向性珪
   素鋼帯の磁気特性を改善する方法において、昇温及び高
   温保持手段として、被熱処理物である上記冷間圧延した
   あとの珪素鋼帯に直接通電し、珪素鋼帯自身を発熱体と
   して高速昇温及び高温保持することを特徴とする方向性
   珪素鋼帯の熱処理方法。
2. （２）Ｃ：０．０２〜０．０９重量％、Ｓｉ：２．５〜
   ６．５重量％、Ｓ：０．００５〜０．０５重量％、Ｍｎ
   ：０．０１〜０．２０重量％等を含有する厚さ０．３〜
   ０．４ｍｍの方向性珪素鋼帯を冷間圧延したあと、常温
   から３℃／ｓ以上の昇温速度で１０００〜１２５０℃ま
   で昇温し、その温度に３〜８時間保持して上記方向性珪
   素鋼帯の磁気特性を改善するための熱処理炉において、
   熱電対、さらに真空排気導管、ガス供給導管、ガス排出
   導管を備えた真空容器に、コイル状に巻いた珪素鋼帯を
   収納し、該コイル相互の隙間に、断熱、電気絶縁帯を巻
   き込んで絶縁し、さらに珪素鋼帯に通電端子を接続して
   なる直接通電方式の熱処理炉。
3. （３）特許請求の範囲第（２）項において、コイル状に
   巻いた珪素帯相互の隙間にセラミック製のスペーサーポ
   ールを挿入してコイル相互の電気絶縁を行なうことを特
   徴とする直接通電方式の熱処理炉。
4. （４）特許請求の範囲第（２）項において、コイル状に
   巻いた珪素鋼帯を囲む外周部断熱壁、及び通電端子を囲
   む内周部断熱壁として熱反射板を設けたことを特徴とす
   る直接通電方式の熱処理炉。