(57)【要約】【課題】低い磁化領域から高い磁化領域までの磁気特性に優れた方向性電磁鋼板を提供する。【解決手段】鋼板片面に、圧延方向を横切る向きに線状に延びかつ圧延方向に間隔を置いて並ぶ、複数本の線状歪み領域を有する方向性電磁鋼板とし、上記線状歪み領域は、圧延方向断面積の異なる少なくとも２種を有し、上記線状歪み領域において、最も大きい圧延方向断面積をＡ（mm2）および最も小さい圧延方向断面積をＢ（mm2）とするとき、｛（Ａ−Ｂ）／Ａ｝×１００を20％以上90％以下とする。【選択図】図２
2020105589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板片面に、圧延方向を横切る向きに線状に延びかつ圧延方向に間隔を置いて並ぶ、複数本の線状歪み領域を有する方向性電磁鋼板であって、
上記線状歪み領域は、圧延方向断面積の異なる少なくとも２種を有し、上記線状歪み領域において、最も大きい圧延方向断面積をＡ（mm2）および最も小さい圧延方向断面積をＢ（mm2）とするとき、｛（Ａ−Ｂ）／Ａ｝×１００が20％以上90％以下である方向性電磁鋼板。
【請求項２】
前記面積Ａを有する線状歪み領域および前記面積Ｂを有する線状歪み領域を圧延方向に交互に繰り返して備える請求項１に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方向性電磁鋼板を製造する方法であって、
レーザビーム照射あるいは電子ビーム照射により、鋼板片面に、圧延方向を横切る向きに線状に延びかつ圧延方向に間隔を置いて並ぶ、複数本の線状歪み領域を導入するに際し、
上記線状歪み領域として圧延方向断面積の異なる少なくとも２種を導入し、かつ上記線状歪み領域において、最も大きい圧延方向断面積をＡ（mm2）および最も小さい圧延方向断面積をＢ（mm2）とするとき、｛（Ａ−Ｂ）／Ａ｝×１００が20％以上90％以下の範囲となる、上記レーザビーム照射あるいは電子ビーム照射の照射を行う方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項４】
前記面積Ａを有する線状歪み領域および前記面積Ｂを有する線状歪み領域を圧延方向に交互に繰り返して鋼板片面に備えるよう前記レーザビーム照射あるいは電子ビーム照射の条件を制御する請求項３に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器などの鉄心材料に好適な方向性電磁鋼板およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄の磁化容易軸である＜００１＞方位が鋼板の圧延方向に高度に揃った結晶組織を有する方向性電磁鋼板は、特に電力用変圧器の鉄心材料として用いられている。かかる電力用変圧器は、その鉄心構造から積鉄心変圧器と巻鉄心変圧器に大別される。
【０００３】
積鉄心変圧器とは、所定の形状に切断した鋼板を積層することによって鉄心を形成するものである。一方、巻鉄心変圧器は、鋼板を巻き重ねて鉄心を形成するものである。変圧器鉄心として要求される特性は種々あるが、特に重要なのは鉄損が小さいことである。
【０００４】
その観点から、鉄心素材である方向性電磁鋼板に要求される特性として、鉄損値が小さいことが挙げられ、この特性は重要である。ここで、鉄損を下げるための技術の一つとして、鋼板表面にレーザビーム、プラズマビームまたは電子ビーム等を照射することによって周期的な歪みを導入し、磁区を細分化して鉄損を低減する技術がある。
【０００５】
例えば、特許文献１には、最終製品板にレーザビームを照射し、鋼板表層に高転位密度領域を導入し、磁区幅を狭くすることで、鋼板の鉄損を低減する技術が提案されている。また、特許文献２には、電子ビーム照射により方向性電磁鋼板の圧延方向と交差する向きに点列に熱歪みを導入するに当たり、照射点間隔や照射エネルギーを適正化することで、鉄損を低減する技術が記載されている。これらの技術は、主磁区を細分化するだけでなく、鋼板内部に還流磁区と呼ばれる新たな磁区構造を形成することで、低鉄損を実現するものである。
【０００６】
ここで、鋼板の鉄損特性を表す代表的な指標は、周波数50 Hz、最大磁束密度1.7Tにおける鉄損W17/50の値であり、鋼板はその大きさによりグレード分けされている。また、近年の環境規制の強化によって、変圧器の効率化がより求められる結果、1.7Tよりも低い磁束密度での磁化領域で鋼板が使われるケースも多くなってきている。さらに、近年増えた太陽光発電等に接続された小規模系統で使われる変圧器では、励磁突入電流への対応も必要であり、それには、高い磁化領域における磁束密度、すなわち磁化力800A/mにおける磁束密度B8といった磁気特性にも優れる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公昭５７−２２５２号公報
【特許文献２】特開２０１２−０３６４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述したように、最近では、最大磁束密度1.7Tといった鋼板グレードを決める磁化領域での鉄損W17/50が小さいだけでなく、1.0〜1.5Tといった低い磁束密度となるように低い磁化力で磁化した領域（以下、単に低い磁化領域という）での鉄損に優れ、かつ磁化力800A/mといった高い磁化力で磁化した領域（以下、単に高い磁化領域という）における磁束密度B8といった磁気特性にも優れる方向性電磁鋼板が求められている。
【０００９】
低い磁化領域での磁気特性を向上させるためには、1.0〜1.5Tにおける鉄損を小さくすればよい。ここで、かかる領域での鉄損を小さくするためには、ビーム照射により導入される歪み量を増やし、磁区細分化効果を強くすれば良い。しかし、導入する歪み量を増やすと、B8といった高い磁化領域における磁束密度が劣化するという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記の問題を克服し、低い磁化領域から高い磁化領域までの磁気特性に優れた方向性電磁鋼板を提供することを目的とする。また、本発明は、かかる磁気特性に優れた方向性電磁鋼板の製造方法を併せて提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
鉄損や磁束密度といった磁気特性に影響を与えるのは、磁区細分化処理をする際に、ビーム照射等により与えられる歪み体積の大小やその分布であることが知られている。
【００１２】
ここで、鋼板単位面積当たりに導入される歪み体積を増やすこと、すなわち、線状歪みの列間隔を狭めたりすることや、ビーム出力を上げる等でそれぞれの線状歪みの体積を増やしたりすることで、主磁区はより細分化される。
そして、主磁区が細分化された場合、低い磁化領域では、主磁区の180°磁壁移動により磁化が進行するので、主磁区の磁区幅が狭い程、磁壁の移動距離は小さくなり、磁壁の移動速度が小さくなる。その結果、渦電流損が減少し、鉄損は減少する。しかしながら、高い磁化領域では、主磁区の180°磁壁移動だけでは磁化が進行できなくなる。そのため、磁化回転は生じるものの、増えた歪みが磁化回転を阻害する。その結果、高い磁化領域での鉄損や磁束密度といった磁気特性は劣化してしまう。
【００１３】
すなわち、単純に歪み体積やその分布を制御するだけでは、低い磁化領域から高い磁化領域までの磁気特性に優れた鋼板を作製することはできない。そこで、発明者らは、ビーム照射により与えられる歪み導入体積やその分布だけではなく、その歪み導入体積の分布の変化に着目して、磁区細分化を制御することを試みた。
【００１４】
従来の磁区細分化処理を行った鋼板は、図１に示すとおり、一定の歪み体積を持つ線状歪み領域が周期的な間隔で並んでいる。そこで、低い磁化領域と高い磁化領域での磁気特性の両立を検討するため、発明者らは、図２に示すように、線状歪み領域中の歪みの体積が各線状歪みごとに異なるように制御することを試みた。
【００１５】
その結果、発明者らは、以下の条件を満たすように線状歪み領域を導入すると、低い磁化領域と高い磁化領域での磁気特性が両立できることを知見した。
(1)導入された線状歪み領域は圧延方向断面積が異なる２種以上存在すること
(2)(1)の圧延方向断面積が最大のものと最小のものとで20％以上90％以下の範囲で異なること
好ましくは、
(3)(2)の圧延方向断面積の異なる線状歪み領域が圧延方向に交互に並ぶこと
である。
【００１６】
次に、本発明を導くに至った実験結果について説明する。
＜実験１＞
方向性電磁鋼板（0.23mm厚、ビーム照射前のB8：1.935T）に、電子ビーム照射装置を用いて、表１に示す照射間隔（列間隔）、加速電圧、ビーム電流、ビーム径および走査速度の各条件で、磁区細分化処理を施した。その際に、図３に示すように交互に並ぶ領域Iおよび領域IIの線状歪み領域で照射条件を変えて、導入する歪み体積を異なるようにした場合と、同一の照射条件とした場合の鋼板とを作製し、磁気特性をそれぞれ測定して比較した。その際の磁気特性評価は、鋼板を幅500mm×長さ500mmに剪断し、JIS C 2556に規定されている単板磁気特性試験によって行った。なお、低い磁化領域での磁気特性としてW13/50、高い磁化領域での磁気特性としてB8、さらに鋼板グレードを決める特性であるW17/50をそれぞれ評価した。図４に電子ビームの照射条件毎の鋼板のW13/50の値、図５に電子ビームの照射条件毎の鋼板のB8の値、図６に電子ビームの照射条件毎の鋼板のW17/50の値をそれぞれ示す。
【００１７】
【表１】
2020105589.tif 000003
【００１８】
ビーム電流が大きい(歪み導入量が多い)照射条件のみで歪を導入した条件1,4,7では、低い磁化領域での磁気特性W13/50や、鋼板グレードを決める特性W17/50はいずれも良好なものの、高い磁化領域での磁気特性B8値は劣った。逆に、ビーム電流が小さい(歪み導入量が少ない)照射条件のみで歪を導入した条件3,6,9では、高い磁化領域での磁気特性B8は良好なものの、低い磁化領域での磁気特性W13/50、鋼板グレードを決める特性W17/50は劣った。一方、ビーム電流が大きい(歪み導入量が多い)照射条件で歪を導入した領域（領域I）とビーム電流が小さい(歪み導入量が少ない)照射条件で歪を導入した領域（領域II）とが導入された条件2,5,8は、低い磁化領域での磁気特性W13/50、鋼板グレードを決める特性W17/50、高い磁化領域での磁気特性B8について、いずれも良好な結果になった。
【００１９】
上記実験結果より、異なる歪み体積を有する線状歪み領域を並べることで、低い磁化領域と高い磁化領域での磁気特性が両立することが可能であることが示唆された。そこで、発明者らは、異なる歪み体積を有する線状歪み領域を如何に並べれば良いのか検討を行った。
【００２０】
まず、各線状歪み領域が有する歪み体積を定量化することを試みた。その結果、指標として、以下に定義される線状歪み領域の圧延方向断面積を用いることが好ましいことを見出した。
［線状歪み領域の圧延方向断面積］＝［歪み領域の圧延方向幅］×［歪み領域の板厚方向深さ］
【００２１】
上記式中の歪み領域の圧延方向幅は、歪み領域に形成する還流磁区の圧延方向幅とする。すなわち、本発明では、磁性コロイドを利用して磁区パターンの可視化が可能なマグネットビュアーによって歪み領域に形成する還流磁区を観察し、その幅を計測して歪み領域の圧延方向幅とする。
【００２２】
また、上記式中の歪み領域の板厚方向深さは、以下の方法によって測定される塑性歪み深さとする。この方法は、歪み領域を有する鋼板を、化学研磨や電解研磨等で減厚すると、塑性歪み領域の最深部まで削れた段階で、歪み領域の還流磁区が消失することを利用する。すなわち、まず、鋼板を少しずつ減厚して、還流磁区が存在するかをマグネットビュアーで観察する。ついで、減厚量(研磨量)を徐々に増やしていき、還流磁区が観察できなくなった時点での研磨深さを塑性歪み深さとする。なお、本発明では、歪み領域の断面積が矩形でない場合も矩形と見做す。図７は、本発明に従う歪み領域の板厚方向深さの定義の概念図を示している。
【００２３】
＜実験２＞
方向性電磁鋼板（0.23mm厚、磁区細分化処理前B8：1.935T）に、電子ビーム照射装置を用いて磁区細分化処理を行い、表２−１に示す照射条件で磁区細分化し、様々に異なる歪み体積の組み合わせの線状歪み領域を交互に並べた鋼板を作製した。各線状歪み領域が有する歪み体積として、上記した線状歪み領域の圧延方向断面積を指標とした。実験１と同様に、500ｍｍ角の試料にて単板磁気測定を行い、低い磁化領域での磁気特性W13/50、鋼板グレードを決める特性W17/50、高い磁化領域での磁気特性B8をそれぞれ評価した。
【００２４】
【表２−１】
2020105589.tif 000004
【００２５】
【表２−２】
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【００２６】
表２−２に、磁気特性の測定結果を記載する。低い磁化領域と高い磁化領域での磁気特性が両立しているかの判定を、以下の条件で整理した。  
"◎"：W13/50≦0.38W/kgかつB8≧1.930TかつW17/50≦0.70 W/kg
"○"：◎の判定を満たさないかつW13/50≦0.40W/kgかつB8≧1.925TかつW17/50≦0.72W/kg
"×1"：W13/50＞0.40W/kg
"×2"：B8＜1.925T 
【００２７】
上記の判定のうち、◎または○の判定を得られた条件は、低い磁化領域と高い磁化領域での磁気特性が両立しており、優れた条件である。×1の判定となった条件は、歪み導入体積が少なく、十分な磁区細分化効果が得られていない。一方、×2の判定となった条件は、歪み導入体積が多く、高い磁化領域での磁気特性に劣っている。
【００２８】
上記実験中、◎、○の判定を得られた条件では、領域IとIIの歪み領域の圧延方向断面積が20％以上90％以下の範囲で異なっており、さらに◎の判定を得られた条件は、領域IとIIの歪み領域の圧延方向断面積が30％以上80％以下の範囲で異なっていた。
【００２９】
以上の実験から、鋼板の片面に導入された線状歪み領域の圧延方向断面積が少なくとも２種あり、かつかかる圧延方向断面積が20％以上90％以下異なっている線状歪み領域が圧延方向に並ぶ方向性電磁鋼板であることが、低い磁化領域と高い磁化領域での磁気特性が両立できる方向性電磁鋼板であることが明らかになり、本発明の完成にいたった。
【００３０】
前述のように、異なる圧延方向断面積を有する線状歪み領域を圧延方向に並べることで、低い磁化領域と高い磁化領域での磁気特性が両立できる理由については必ずしも明確に言えないが、発明者らは以下のように推定している。
すなわち、線状歪み領域においては、その導入歪によって、歪み線と平行方向（圧延方向を横切る方向）に強い圧縮応力が働くため、その結果として歪み領域同士の間には引張応力が働くこととなる。しかしながら、隣りあう歪み領域同士の歪み導入量が異なる場合は、それぞれの歪み領域に働く圧縮応力が不均衡となる。その結果、歪み領域同士の間には、かかる不均衡により生じる応力も加味されてより強い引張応力が発生すると考えられる。
【００３１】
ここで、高い磁化領域での磁気特性を歪み導入により劣化させないためには、磁区細分化効果を十分得られる範囲で、なるべく歪み導入量を減らす必要があるが、上述したように、歪み領域同士の間により強い引張応力が働けば、より強い磁気弾性効果により磁区細分化効果が大きくなって、少ない歪み導入量でも十分な磁区細分化効果が得られる。よって、本発明では、異なる歪み体積を有する線状歪み領域を圧延方向に並べることで、歪み領域同士の間に働く引張応力を高め、少ない歪み導入量かつ強い磁区細分化効果の両立を図ることができると考えている。
【００３２】
本発明は上記の知見に基づき得られたものであり、本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．鋼板片面に、圧延方向を横切る向きに線状に延びかつ圧延方向に間隔を置いて並ぶ、複数本の線状歪み領域を有する方向性電磁鋼板であって、
上記線状歪み領域は、圧延方向断面積の異なる少なくとも２種を有し、上記線状歪み領域において、最も大きい圧延方向断面積をＡ（mm2）および最も小さい圧延方向断面積をＢ（mm2）とするとき、｛（Ａ−Ｂ）／Ａ｝×１００が20％以上90％以下である方向性電磁鋼板。
【００３３】
２．前記面積Ａを有する線状歪み領域および前記面積Ｂを有する線状歪み領域を圧延方向に交互に繰り返して備える前記１に記載の方向性電磁鋼板。
【００３４】
３．前記１または２に記載の方向性電磁鋼板を製造する方法であって、レーザビーム照射あるいは電子ビーム照射により、鋼板片面に、圧延方向を横切る向きに線状に延びかつ圧延方向に間隔を置いて並ぶ、複数本の線状歪み領域を導入するに際し、上記線状歪み領域として圧延方向断面積の異なる少なくとも２種を導入し、かつ上記線状歪み領域において、最も大きい圧延方向断面積をＡ（mm2）および最も小さい圧延方向断面積をＢ（mm2）とするとき、｛（Ａ−Ｂ）／Ａ｝×１００が20％以上90％以下の範囲となる、上記レーザビーム照射あるいは電子ビーム照射の照射を行う方向性電磁鋼板の製造方法。
【００３５】
４．前記面積Ａを有する線状歪み領域および前記面積Ｂを有する線状歪み領域を圧延方向に交互に繰り返して鋼板片面に備えるよう前記レーザビーム照射あるいは電子ビーム照射の条件を制御する前記３に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、低い磁化領域から高い磁化領域までの広範囲において、磁気特性に優れた方向性電磁鋼板を提供することができる。また、併せて、その方向性電磁鋼板を効果的に得られる製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来の磁区細分化処理を行った鋼板の線状歪み領域を示す図である。
【図２】本発明で検討した磁区細分化処理を行った鋼板の線状歪み領域を示す図である。
【図３】交互に並ぶ領域Iおよび領域IIの線状歪み領域で照射条件を変えて、導入する歪み体積を異なるように磁区細分化処理を行った鋼板の線状歪み領域を示す図である。
【図４】電子ビームの照射条件毎の鋼板のW13/50の値を示した図である。
【図５】電子ビームの照射条件毎の鋼板のB8の値を示した図である。
【図６】電子ビームの照射条件毎の鋼板のW17/50の値を示した図である。
【図７】本発明に従う歪み領域の板厚方向深さの定義の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の詳細を説明する。
前述の通り、低い磁化領域から高い磁化領域までの磁気特性に優れた方向性電磁鋼板には、以下の条件で、鋼板片面に、圧延方向を横切る向きに線状に延びかつ圧延方向に間隔を置いて並ぶ、複数本の線状歪み領域を有することが重要である。
(1)導入された線状歪み領域は圧延方向断面積が異なる２種以上存在すること
(2)(1)の圧延方向断面積が最大のものと最小のものとで20％以上90％以下の範囲で異なること
好ましくは、
(3)(2)の圧延方向断面積の異なる線状歪み領域が圧延方向に交互に並ぶこと
より好ましくは、
(4)上記圧延方向断面積の異なる範囲が30％以上80％以下であること
(5)上記線状歪み領域は、圧延方向に対して６０〜１２０°の角度で周期的に線状に延びること
である。
【００３９】
本発明に従う線状歪み領域を有する方向性電磁鋼板で、上記線状歪み領域の圧延方向断面積を少なくとも２種（例えば領域IとII）とし、該圧延方向断面積の大きい領域IをＡ（mm2）、小さい領域IIをＢ（mm2）とするとき、ＡとＢの比率（％）が20％以上90％以下（＝｛（Ａ−Ｂ）／Ａ｝×１００）（本発明において断面積差ともいう）とする。好ましくは、面積Ａを有する線状歪み領域と面積Ｂを有する線状歪み領域とを圧延方向に交互に繰り返す。また、上記圧延方向断面積の異なる、すなわち断面積差を有する歪み領域は２，３種が好ましい。
なお、本発明において、ＡとＢの比率（％）は20％以上90％以下の範囲とするが、低い磁化領域と高い磁化領域での磁気特性が効果的に両立できるからである。好ましくは、上記比率で30％以上80％以下である。
【００４０】
本発明において、線状の歪みの圧延方向断面積は、前述したように、以下の通りに定義し測定する。
［線状歪み領域の圧延方向断面積］＝［歪み領域の圧延方向幅］×［歪み領域の板厚方向深さ］
［歪み領域の圧延方向幅］は、歪み領域に形成する還流磁区の圧延方向幅で定義する。磁性コロイドを利用して磁区パターンの可視化が可能なマグネットビュアーにより歪み領域に形成する還流磁区を観察し、その幅を計測し、歪み領域の圧延方向幅とする。
なお、上記歪み領域の圧延方向幅は、板幅方向全幅のうち５か所の頻度でサンプリングすれば、本発明の［歪み領域の圧延方向幅］の値として用いることができる。
【００４１】
［歪み領域の板厚方向深さ］は、前述したように、以下の方法によって測定される塑性歪み深さで定義される。歪み領域を有する鋼板を化学研磨や電解研磨等で減厚していくと、塑性歪み領域の最深部まで削れた段階で、歪み領域の還流磁区は消失する。そこで、本発明では、鋼板を少しずつ減厚し、還流磁区が存在するかをマグネットビュアーで観察しながら減厚量(研磨量)を増やしていき、還流磁区が観察できなくなった時点での研磨深さを塑性歪み深さとする。
なお、上記歪み領域の圧延方向深さは、板幅方向全幅のうち５か所の頻度でサンプリングすれば、本発明の［歪み領域の圧延方向深さ］の値として用いることができる。
【００４２】
ここで、本発明の周期的とは、圧延方向に所定の間隔で圧延方向に対して６０〜１２０°の角度で線状に延びることや、鋼板の９５％以上の面積で本発明の条件を満足している場合も含むものとする。いずれの場合も、本発明の効果が得られるからである。
【００４３】
［［歪み導入方法］］
本発明に用いる高エネルギービーム照射装置としては、レーザビームまたは電子ビーム照射装置が挙げられる。これらの装置は、既に幅広く普及しており、一般的な照射装置をいずれも好適に使用することができる。レーザの光源としては、連続波レーザ、パルスレーザのいずれでもよく、ＹＡＧレーザやＣＯ２レーザ等は問題なく使用することができる。特に、電子ビームは、物質を透過する能力が高いので、板厚方向への歪み導入量を大きく変化させることが可能である。そのため、本発明のように歪み分布を制御する場合には、歪み分布の範囲を制御しやすいため好ましい。
【００４４】
［［装置の台数］］
さまざまな要因によって高エネルギービームの走査速度や高エネルギービームの走査幅が制約され、１台の装置ではコイル全面に磁区細分化処理を施すことが困難な場合が多々ある。この場合、板幅方向に複数台の照射装置を用いてコイル全面に高エネルギービームの照射が施される。また本発明では、複数の歪み体積を有する線状歪みを導入するため、複数台の高エネルギービーム照射装置を、コイル進行方向に並べて、高エネルギービーム照射装置毎に条件を変えることが好ましい。
【００４５】
［［電子ビーム照射条件］］
電子ビーム（以下単にビームともいう）を照射する場合は、その条件、すなわち、加速電圧Ｅ（Ｖ）、ビーム電流Ｉ（Ａ）、走査速度Ｖ（m/s）およびビーム径ｄ(mm)等に特に制限はなく、本発明のパラメータを充足するように組み合わせればよい。歪み領域の圧延方向幅はビーム径の大きさ、歪領域の板厚方向深さは主にビームを走査する単位長さ当たりのエネルギー入熱量（Ｅ×Ｉ/Ｖ）で制御することができる。また、磁区細分化効果を十分に得るために、エネルギー入熱量（Ｅ×Ｉ/Ｖ）は２W・s/mより大きいことが好ましい。また、電子ビーム照射時の真空度は２Pa以下であることが望ましい。これより真空度が悪い（２Pa超の）場合、電子銃から鋼板までの間に存在する残存ガスによって、電子ビーム品質が劣化し、鋼板に導入されるエネルギーが小さくなり、期待通りの磁区細分化効果が得られなくなるためである。
なお、電子ビームの照射は鋼板に連続状に照射しても、点列状に照射しても良い。点列に歪みを導入する方法は、ビームを素早く走査しながら所定の時間間隔で停止し、本発明の要件に適合する時間、その点でビームを照射しつづけた後、また走査を開始するというプロセスを繰り返すというものが挙げられる。電子ビーム照射でこのプロセスを実現するには、容量の大きなアンプを用いて、電子ビームの偏向電圧を変化させれば良い。点列状に照射する際の、点間の間隔は、広すぎると磁区細分化効果が小さくなるので、0.01〜1.0mmが好適である。
【００４６】
［［レーザビーム照射条件］］
レーザビーム（以下単にレーザともいう）を照射する場合は、その条件、すなわち、鋼板に照射するレーザの平均出力Ｐ（W）やレーザの走査速度Ｖ（m/s）、レーザの径ｄ（mm）などは特に制限はなく、本発明のパラメータを充足するように組み合わせればよい。歪み領域の圧延方向幅はレーザの径の大きさ、歪領域の板厚方向深さは主にレーザを走査する単位長さ当たりのエネルギー入熱量（Ｐ/Ｖ）で制御することができる。さらに、磁区細分化効果を十分に得るためには、エネルギー入熱量（Ｐ/Ｖ）は２W・s/mより大きいことが好ましい。また、鋼板へのレーザ照射は線状に連続照射しても、点列状にパルス照射してもよい。なお、パルス間隔としては0.01〜1.0mmが好適である。
【００４７】
上記したレーザおよび電子ビームのスポット径は、より好ましくは、0.01〜0.4mm程度である。また、圧延方向の繰り返し間隔は３〜15mm程度、照射方向は、鋼板の圧延方向に対して、60〜120°程度の角度が好ましく、より好ましくは85〜95°である。
【００４８】
以下、本発明に用いる鋼板の好適成分組成および本発明に用いて好ましい製造方法について述べる。なお、本発明の方向性電磁鋼板を製造する方法のうち、上記磁区細分化処理に直接関係しない条件については特に限定されない。
【００４９】
［成分組成］
本発明において、方向性電磁鋼板用スラブの成分組成は、二次再結晶が生じる成分組成であればよい。また、インヒビターを利用する場合、例えばAlＮ系インヒビターを利用する場合であればAlおよびＮを、またMnＳ・MnSe系インヒビターを利用する場合であればMnとSeおよび／またはＳを適量含有させればよい。勿論、両インヒビターを併用してもよい。この場合におけるAl、Ｎ、ＳおよびSeの好適含有量は、それぞれ、Al：0.01〜0.065質量％、Ｎ：0.005〜0.012質量％、Ｓ：0.005〜0.03質量％、Se：0.005〜0.03質量％である。なお、仕上げ焼鈍においてAl、Ｎ、ＳおよびSeは純化され、それぞれ不可避的不純物程度の含有量に低減される。
【００５０】
さらに、本発明は、Al、Ｎ、ＳおよびSeの含有量を制限した、インヒビターを使用しない方向性電磁鋼板にも適用することができる。この場合、Al、Ｎ、ＳおよびSe量はそれぞれ、Al：100質量ppm以下、Ｎ：50質量ppm以下、Ｓ：50質量ppm以下およびSe：50質量ppm以下に抑制することが好ましい。
【００５１】
その他の基本成分および任意添加成分について述べると、次のとおりである。
Ｃ：0.08質量％以下
Ｃ量が0.08質量％を超えると製造工程中に磁気時効の起こらない50質量ppm以下までＣを低減することが困難になるため、0.08質量％以下とすることが好ましい。なお、下限に関しては、Ｃを含まない素材でも二次再結晶が可能であるので特に設ける必要はなく、０質量％でよい。なお、脱炭焼鈍においてＣは鋼中から除去され、不可避的不純物程度の含有量に低減される。
【００５２】
Si：2.0〜8.0質量％
Siは、鋼の電気抵抗を高め、鉄損を改善するのに有効な元素であるが、含有量が2.0質量％に満たないと十分な鉄損低減効果が達成できず、一方、8.0質量％を超えると加工性が著しく低下し、また磁束密度も低下するため、Si量は2.0〜8.0質量％の範囲とすることが好ましい。
【００５３】
Mn：0.005〜1.0質量％
Mnは、熱間加工性を良好にする上で必要な元素であるが、含有量が0.005質量％未満ではその添加効果に乏しく、一方1.0質量％を超えると製品板の磁束密度が低下するため、 Mn量は0.005〜1.0質量％の範囲とすることが好ましい。
【００５４】
上記の基本成分以外に、磁気特性改善成分として、次に述べる元素を適宜含有させることができる。
Ni：0.03〜1.50質量％、Sn：0.01〜1.50質量％、Sb：0.005〜1.50質量％、Cu：0.03〜3.0質量％、Ｐ：0.03〜0.50質量％、Mo:0.005〜0.10質量％およびCr:0.03〜1.50質量％のうちから選んだ少なくとも１種
【００５５】
Niは、熱延板組織を改善して磁気特性を向上させるために有用な元素である。しかしながら、含有量が0.03質量％未満では磁気特性の向上効果が小さく、一方1.50質量％を超えると二次再結晶が不安定になり磁気特性が劣化する。そのため、Ni量は0.03〜1.50質量％の範囲とするのが好ましい。
【００５６】
また、Sn、Sb、Cu、Ｐ、MoおよびCrはそれぞれ磁気特性の向上に有用な元素であるが、いずれも上記した各成分の下限に満たないと、磁気特性の向上効果が小さい。一方、上記した各成分の上限量を超えると、二次再結晶粒の発達が阻害される。そのため、それぞれ上記の範囲で含有させることが好ましい。なお、上記成分以外の残部は、製造工程において混入する不可避的不純物およびFeである。
【００５７】
次に、本発明の方向性電磁鋼板の製造方法について説明する。
［加熱］
上記した成分組成を有するスラブは、常法に従い加熱する。加熱温度は、1150〜1450℃の範囲が好ましい。
【００５８】
［熱間圧延］
上記加熱後に、熱間圧延を行う。鋳造後、加熱せずに直ちに熱間圧延を行ってもよい。薄鋳片の場合には、直ちに熱間圧延を行うこととしてもよく、あるいは、熱間圧延を省略することとしてもよい。
熱間圧延を実施する場合は、粗圧延最終パスの圧延温度を900℃以上、仕上げ圧延最終パスの圧延温度を700℃以上で実施することが好ましい。
【００５９】
［熱延板焼鈍］
熱間圧延後、必要に応じて熱延板焼鈍を施す。このとき、ゴス組織を製品板において高度に発達させるためには、熱延板焼鈍温度として800〜1100℃の範囲が好適である。熱延板焼鈍温度が800℃未満であると、熱間圧延でのバンド組織が残留し、整粒した一次再結晶組織を実現することが困難になり、二次再結晶の発達が阻害される。一方、熱延板焼鈍温度が1100℃を超えると、熱延板焼鈍後の粒径が粗大化しすぎるために、整粒した一次再結晶組織の実現が極めて困難となる。
【００６０】
［冷間圧延］
熱間圧延または熱延板焼鈍後、１回または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延を施す。中間焼鈍温度は800℃以上1150℃以下が好適である。また、中間焼鈍時間は、10〜100sec程度とすることが好ましい。
【００６１】
［脱炭焼鈍］
冷間圧延後、脱炭焼鈍を行う。脱炭焼鈍では、焼鈍温度：750〜900℃、酸化性雰囲気PH2O/PH2：0.25〜0.60および焼鈍時間：50〜300sec程度とすることが好ましい。
【００６２】
［焼鈍分離剤の塗布］
脱炭焼鈍後、焼鈍分離剤を塗布する。焼鈍分離剤は、主成分をMgOとし、塗布量を8〜15g/m2程度とすることが好適である。
【００６３】
［仕上げ焼鈍］
焼鈍分離剤の塗布後、二次再結晶およびフォルステライト被膜の形成を目的として仕上げ焼鈍を施す。かかる仕上げ焼鈍は常法によればよいが、焼鈍温度は1100℃以上、焼鈍時間は30分以上とすることが好ましい。
【００６４】
［平坦化処理および絶縁コーティング］
最終の仕上げ焼鈍後には、平坦化焼鈍を行って形状を矯正することが有効である。平坦化焼鈍は、焼鈍温度：750〜950℃および焼鈍時間：10〜200sec程度で実施するのが好ましい。
なお、本発明では、平坦化焼鈍前または後に、鋼板表面に絶縁コーティングを施す。ここでの絶縁コーティングとは、鉄損低減のために、鋼板に張力を付与するコーティング（張力コーティング）を意味する。張力コーティングとしては、シリカを含有する無機系コーティングや、物理蒸着法、化学蒸着法等によるセラミックコーティング等が挙げられる。
【００６５】
［磁区細分化処理］
以上の工程の後に、本発明の特徴の１つである磁区細分化処理を施す。かかる磁区細分化処理の条件は、前述したとおり、本発明で規定する条件に従うことが肝要である。
特に、レーザ照射あるいは電子ビーム照射により、鋼板片面に、圧延方向を横切る向きに線状に延びかつ圧延方向に間隔を置いて並ぶ、複数本の線状歪み領域を導入するに際し、上記線状歪み領域を圧延方向断面積の異なる少なくとも２種とし、上記線状歪み領域において、最も大きい圧延方向断面積をＡ（mm2）および最も小さい圧延方向断面積をＢ（mm2）とするとき、｛（Ａ−Ｂ）／Ａ｝×１００が20％以上90％以下の範囲となるようにかかるレーザ照射あるいは電子ビーム照射の照射条件を制御することが重要である。
また、前記面積Ａを有する線状歪み領域および前記面積Ｂを有する線状歪み領域を圧延方向に交互に繰り返して鋼板片面に備えるようレーザ照射あるいは電子ビーム照射の条件を制御することが好ましい。
【実施例】
【００６６】
（実施例１）
Si:3.4質量％、Mn:0.1質量％、Ni:0.2質量％、Al:240質量ppm、Ｓ:20質量ppm、Ｃ: 0.07質量％、Ｎ:90質量ppmおよびSe：180質量ppmを含有し、残部はFeおよび不可避的不純物の組成からなる鋼スラブを、連続鋳造にて製造し、1430℃に加熱後、熱間圧延により板厚：2.4mmの熱延板としたのち、1100℃で20秒の熱延板焼鈍を施した。かかる熱延板焼鈍後の鋼板を、冷間圧延により中間板厚：0.40mmとし、酸化度PH2O/PH2=0.40、温度：1000℃、時間：70秒の条件で中間焼鈍を実施した。その後、かかる中間焼鈍後の鋼板を、塩酸酸洗により表面のサブスケールを除去したのち、再度、冷間圧延を実施して、板厚：0.23mmの冷延板とした。ついで、該冷延板を、酸化度PH2O/PH2=0.44、均熱温度：820℃で300秒保持する脱炭焼鈍を施した後、MgOを主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、二次再結晶、フォルステライト被膜形成および純化を目的とした最終仕上げ焼鈍を1160℃で10h保持する条件で実施した。そして、かかる最終仕上げ焼鈍後の鋼板に、60％のコロイダルシリカとリン酸アルミニウムからなる絶縁コートを塗布、850℃にて焼付けた。このコーティング塗布処理は、平坦化焼鈍も兼ねている。
上記の手順で得た方向性電磁鋼板コイルの磁気特性を調査したところ、W13/50:0.45W/kg、B8:1.925TおよびW17/50:0.83 W/kgであった。
次に、表３−１に示す照射条件にて、電子ビーム照射による、磁区細分化処理を行った。コイル幅1200mmに対して電子ビーム照射装置４台を１列とした装置セットを、２列コイル進行方向に並べ、それぞれの列で照射条件を調整した。
500ｍｍ角の試料にて単板磁気測定を行い、低い磁化領域での磁気特性W13/50、鋼板グレードを決める特性W17/50、高い磁化領域での磁気特性B8をそれぞれ測定した。
【００６７】
【表３−１】
2020105589.tif 000006
【００６８】
【表３−２】
2020105589.tif 000007
【００６９】
表３−２に、磁気測定結果を記載する。なお、低い磁化領域と高い磁化領域での磁気特性が両立しているかの判定として、以下の条件で整理した。  
"◎"：W13/50≦0.38W/kgかつB8≧1.920TかつW17/50≦0.73W/kg
"○"：◎の判定を満たさないかつW13/50≦0.40W/kgかつB8≧1.915TかつW17/50≦0.75W/kg
"×1"：W13/50＞0.40W/kg
"×2"：B8＜1.915T 
【００７０】
歪み領域IとII（歪み領域IをＡ、歪み領域IIをＢとする）のビ―ム照射条件が同じ条件１〜３では、低い磁化領域あるいは高い磁化領域の磁気特性が劣り、低い磁化領域と高い磁化領域の磁気特性を両立できていない。また、領域Iと領域IIの圧延方向の断面積差が、20％を下回っている条件４では高い磁化領域の磁気特性が劣り、90％を超えている条件12では低い磁化領域の磁気特性が劣り、いずれも低い磁化領域と高い磁化領域の磁気特性を両立できていない。
一方、本発明に適合する条件５〜11では、いずれの条件も、低い磁化領域および高い磁化領域の磁気特性に優れ、低い磁化領域と高い磁化領域の磁気特性を両立できていた。
【００７１】
（実施例２）
実施例1と同様の手順で得られた方向性電磁鋼板コイルに対し、表４−１に示す照射条件にて、レーザ照射による、磁区細分化処理を行った。コイル幅1200mmに対してレーザ照射装置２台を１列とした装置セットを、２列コイル進行方向に並べ、それぞれの列で照射条件を調整した。
500ｍｍ角の試料にて単板磁気測定を行い、低い磁化領域での磁気特性W13/50、鋼板グレードを決める特性W17/50、高い磁化領域での磁気特性B8をそれぞれ測定した。
【００７２】
【表４−１】
2020105589.tif 000008
【００７３】
【表４−２】
2020105589.tif 000009
【００７４】
表４−２に、上記磁気測定結果を記載する。なお、低い磁化領域と高い磁化領域での磁気特性が両立しているかの判定として、以下の条件で整理した。  
"◎"：W13/50≦0.38W/kgかつB8≧1.920TかつW17/50≦0.73W/kg
"○"：◎の判定を満たさないかつW13/50≦0.40W/kgかつB8≧1.915TかつW17/50≦0.75W/kg
"×1"：W13/50＞0.40W/kg
"×2"：B8＜1.915T 
【００７５】
歪み領域IとII（歪み領域IをＡ、歪み領域IIをＢとする）のレーザ照射条件が同じ条件１〜３では、低い磁化領域あるいは高い磁化領域の磁気特性が劣り、低い磁化領域と高い磁化領域の磁気特性を両立できていない。また、領域Iと領域IIの圧延方向の断面積差が、20％を下回っている条件４では高い磁化領域の磁気特性が劣り、90％を超えている条件12では低い磁化領域の磁気特性が劣り、いずれも低い磁化領域と高い磁化領域の磁気特性を両立できていない。
一方、本発明に適合する条件５〜11では、低い磁化領域および高い磁化領域の磁気特性に優れ、低い磁化領域と高い磁化領域の磁気特性を両立できていた。
【図１】
2020105589.tif 000010
【図２】
2020105589.tif 000011
【図３】
2020105589.tif 000012
【図４】
2020105589.tif 000013
【図５】
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【図６】
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【図７】
2020105589.tif 000016