特許ウォッチ

公開番号2025121784
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-20
出願番号2024017488
出願日2024-02-07
発明の名称鋼材の処理設備、鋼材の製造設備、鋼材の処理方法、及び鋼材の製造方法
出願人JFEスチール株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C23C 8/08 20060101AFI20250813BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】鋼材の表面に原料ガスを供給することによって鋼材の改質を行うに際し、原料ガスに起因する元素の濃度バラつきを従来技術によるものよりも低減すること。
【解決手段】軸方向が搬送される鋼材の表面と平行であり、かつ、鋼材を搬送する方向と垂直であるように設けられた1本又は2本以上のスリットノズルを用いて、搬送される鋼材の表面に向けて原料ガスを吹き付けるに際し、スリットノズルが有するスリットの形態が、スリットノズルの軸方向における位置によって異なるスリットノズルを用いる。好ましくは、スリットの角度又は開口面積が、スリットノズルの軸方向における位置によって異なる。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
鋼材の表面に原料ガスを供給することによって前記鋼材の改質を行う鋼材の処理設備であって、
前記鋼材を搬送する搬送手段と、
前記搬送手段によって搬送される前記鋼材の表面に向けて前記原料ガスを吹き付ける、１本又は２本以上のスリットノズルと、を備え、
前記スリットノズルは、軸方向が前記鋼材の表面と平行であり、かつ、前記鋼材が搬送される方向と垂直であるように設けられ、
前記スリットノズルが有するスリットの形態が、前記スリットノズルの軸方向における位置によって異なる、
鋼材の処理設備。
続きを表示（約 970 文字）【請求項２】
前記スリットノズルの軸方向に垂直な断面において、前記スリットノズルの中心から前記鋼材の表面に下した垂線と、前記スリットノズルの中心と前記スリットの中心とを結ぶ線分とがなす角度が、前記スリットノズルの軸方向における位置によって異なる、
請求項１に記載の鋼材の処理設備。
【請求項３】
前記スリットノズルの軸方向に見た単位長さあたりの前記スリットの開口面積が、前記スリットノズルの軸方向における位置によって異なる、
請求項１又は請求項２に記載の鋼材の処理設備。
【請求項４】
前記スリットノズルの軸方向に見た単位長さあたりの前記スリットの長さの合計が、前記スリットノズルの軸方向における位置によって異なる、
請求項３に記載の鋼材の処理設備。
【請求項５】
前記スリットの幅が、前記スリットノズルの軸方向における位置によって異なる、
請求項３に記載の鋼材の処理設備。
【請求項６】
前記搬送手段によって搬送される前記鋼材を加熱する加熱手段をさらに備える、
請求項１又は２に記載の鋼材の処理設備。
【請求項７】
前記改質が浸珪処理である、
請求項１又は２に記載の鋼材の処理設備。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の鋼材の処理設備を備える、
鋼材の製造設備。
【請求項９】
鋼材の表面に原料ガスを供給することによって前記鋼材の改質を行う鋼材の処理方法であって、
１本又は２本以上のスリットノズルを用いて、搬送される前記鋼材の表面に向けて前記原料ガスを吹き付けるステップを備え、
前記スリットノズルは、軸方向が前記鋼材の表面と平行であり、かつ、前記鋼材が搬送される方向と垂直であるように設けられ、
前記スリットノズルが有するスリットの形態が、前記スリットノズルの軸方向における位置によって異なる、
鋼材の処理方法。
【請求項１０】
前記原料ガスを吹き付けるステップの前及び／又は後に、前記鋼材を加熱するステップを備える、
請求項９に記載の鋼材の処理方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材の処理設備、鋼材の製造設備、鋼材の処理方法、及び鋼材の製造方法に関する。
続きを表示（約 3,300 文字）【背景技術】
【０００２】
電磁鋼板は、主に電気機器の鉄心に使用される機能材料である。電磁鋼板に珪素（Ｓｉ）が含まれると電気抵抗の値が増加するため、電磁鋼板の表面に発生する渦電流に起因する鉄損を低減することができる。なかでも、Ｓｉを６．５質量％含む電磁鋼板は、磁歪がほぼゼロになり、最大透磁率がピークを示すため、優れた磁気特性を示すことが知られている。しかし、Ｓｉの含有量が４．０質量％を超えると冷間圧延が困難になる。この問題を解決する方法として、特許文献１には、Ｓｉの含有量が４．０質量％以下の電磁鋼板を冷間圧延した後、表面からＳｉを内部に均一に拡散させる浸珪処理を行うことによって、Ｓｉの含有量を６．５質量％に高める方法の発明が記載されている。特許文献２には、浸珪処理によって電磁鋼板の表面に濃化させたＳｉについて適度な拡散処理を行うことによって、厚さ方向に０．５重量％以上のＳｉの濃度勾配を設ける方法の発明が記載されている。
【０００３】
これらの特許文献に記載された方法では、原料ガスとして四塩化珪素ガスを使用する。鋼板の幅方向の位置によって四塩化珪素ガスの供給量にバラつきがあると、最終製品におけるＳｉの濃度が幅方向の位置によって変動するという問題が生じる。この問題を解決する方法として、特許文献３には、鋼板の幅方向に平行に設けられたスリットノズルから鋼板の表面に原料ガスを吹き付けるに際し、スリットの内側におけるガス流路の断面積に対するスリットの開口面積の比を特定の値以下とすることによって、スリットノズルの長手方向に対する原料ガスの吹き出し角度のバラつきを低減する方法の発明が記載されている。特許文献４には、二重管構造のスリットノズルの内管と外管との間を部分的にふさぐ整流板を設けて原料ガスの流れを妨げることによって、スリットノズルから鋼板の表面に吹き付けられる原料ガスの流速のバラつきを低減する方法の発明が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開昭６２－２２７０７８号公報
特開平９－１８４０５１号公報
特開平８－１７６７９３号公報
国際公開第２０２０／０８４８７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のとおり、特許文献３及び４に記載された発明においては、いずれも、スリットノズルから鋼板の表面に向けて供給される原料ガスの単位時間あたりの供給量が、スリットノズルの軸方向における位置によってできるだけ変わらないようにするという設計思想に基づいて、スリットノズルの設計がなされている。しかし、発明者らの解析によれば、上記の設計思想に基づいて設計されたスリットを備えたスリットノズルを用いて原料ガスを供給した場合には、鋼板の幅方向、すなわち鋼板が搬送される方向と垂直な方向におけるＳｉ濃度のバラつきを低減する効果に限界があることが分かった。例を挙げると、鋼板が搬送される方向と垂直な方向におけるＳｉ濃度のバラつきを６．５±０．１質量％の範囲内に制御することは、従来技術においては極めて困難であった。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、原料ガスの供給によって鋼材の改質を行うに際し、鋼材が搬送される方向と垂直な方向における原料ガスに起因する元素の濃度のバラつきを、従来技術によるものよりも低減することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の要旨構成は以下の通りである。
［１］鋼材の表面に原料ガスを供給することによって前記鋼材の改質を行う鋼材の処理設備であって、
前記鋼材を搬送する搬送手段と、
前記搬送手段によって搬送される前記鋼材の表面に向けて前記原料ガスを吹き付ける、１本又は２本以上のスリットノズルと、を備え、
前記スリットノズルは、軸方向が前記鋼材の表面と平行であり、かつ、前記鋼材が搬送される方向と垂直であるように設けられ、
前記スリットノズルが有するスリットの形態が、前記スリットノズルの軸方向における位置によって異なる、
鋼材の処理設備。
［２］前記スリットノズルの軸方向に垂直な断面において、前記スリットノズルの中心から前記鋼材の表面に下した垂線と、前記スリットノズルの中心と前記スリットの中心とを結ぶ線分とがなす角度が、前記スリットノズルの軸方向における位置によって異なる、
［１］に記載の鋼材の処理設備。
［３］前記スリットノズルの軸方向に見た単位長さあたりの前記スリットの開口面積が、前記スリットノズルの軸方向における位置によって異なる、
［１］又は［２］に記載の鋼材の処理設備。
［４］前記スリットノズルの軸方向に見た単位長さあたりの前記スリットの長さの合計が、前記スリットノズルの軸方向における位置によって異なる、
［３］に記載の鋼材の処理設備。
［５］前記スリットの幅が、前記スリットノズルの軸方向における位置によって異なる、
［３］に記載の鋼材の処理設備。
［６］前記搬送手段によって搬送される前記鋼材を加熱する加熱手段をさらに備える、
［１］から［５］までのいずれかに記載の鋼材の処理設備。
［７］前記改質が浸珪処理である、
［１］から［５］までのいずれかに記載の鋼材の処理設備。
［８］［１］から［５］までのいずれかに記載の鋼材の処理設備を備える、
鋼材の製造設備。
［９］鋼材の表面に原料ガスを供給することによって前記鋼材の改質を行う鋼材の処理方法であって、
１本又は２本以上のスリットノズルを用いて、搬送される前記鋼材の表面に向けて前記原料ガスを吹き付けるステップを備え、
前記スリットノズルは、軸方向が前記鋼材の表面と平行であり、かつ、前記鋼材が搬送される方向と垂直であるように設けられ、
前記スリットノズルが有するスリットの形態が、前記スリットノズルの軸方向における位置によって異なる、
鋼材の処理方法。
［１０］前記原料ガスを吹き付けるステップの前及び／又は後に、前記鋼材を加熱するステップを備える、
［９］に記載の鋼材の処理方法。
［１１］前記改質が浸珪処理である、
［９］に記載の鋼材の処理方法。
［１２］［９］から［１１］までのいずれかに記載の鋼材の処理方法を用いて鋼材を改質する、
鋼材の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、原料ガスの供給によって改質された鋼材において、鋼材に対し当該鋼材が搬送される方向と垂直な方向における原料ガスに起因する元素の濃度のバラつきを従来技術によるものよりも低減することができる。これにより、鋼材全体の品質を均一にしたり、濃度のバラつきに起因する鋼材のたわみを少なくしたりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明に係る鋼材の処理設備の例を示す斜視図である。
本発明に係る鋼材の処理設備の例を示す断面図である。
本発明の実施例１に係るスリットノズルの例を示す斜視図である。
本発明の実施例１に係るスリットノズルの他の例を示す斜視図である。
本発明の実施例２に係るスリットノズルの例を示す斜視図である。
本発明の実施例２に係るスリットノズルの他の例を示す斜視図である。
本発明の実施例１におけるＳｉ濃度の分布を示すグラフである。
本発明の実施例２におけるＳｉ濃度の分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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