(57)【要約】  本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、表面に溝が形成された方向性電磁鋼板であって、前記溝と直交する前記方向性電磁鋼板の断面において、前記溝に対する前記方向性電磁鋼板の厚み方向の中央側の領域で、かつ、一辺が前記溝の溝底に接するとともに一辺の長さが５０μｍの正方形で囲まれた領域内のＫＡＭ値が、０．１以上、３．０以下であることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に溝が形成された方向性電磁鋼板において、
前記溝と直交する前記方向性電磁鋼板の断面において、前記溝に対する前記方向性電磁鋼板の厚み方向の中央側の領域で、かつ、一辺が前記溝の溝底に接するとともに一辺の長さが５０μｍの正方形で囲まれた領域内のＫＡＭ値が、０．１以上、３．０以下である、方向性電磁鋼板。
【請求項２】
前記溝がレーザ溝である請求項１に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項３】
前記ＫＡＭ値が、０．１以上、２．０以下である請求項１または請求項２に記載の方向性電磁鋼板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、方向性電磁鋼板に関する。
本願は、２０１８年２月２６日に、日本に出願された特願２０１８−０３２５５２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工によって表面に形成された溝により、磁区が細分化された方向性電磁鋼板がある（例えば、特許文献１参照）。この方向性電磁鋼板は、例えば、巻トランス（変圧器）の巻鉄心に用いられる。巻鉄心では、複数の方向性電磁鋼板が積層された状態で巻かれる。【０００３】
巻トランスの製造工程では、巻鉄心の変形ひずみ（曲げひずみ）を取り除くひずみ取り焼鈍が行われる。ひずみ取り焼鈍では、例えば、巻鉄心が約８００℃に加熱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特許第５２３４２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、レーザ加工によって表面に溝を形成した方向性電磁鋼板によって形成された巻鉄心がひずみ取り焼鈍されると、巻鉄心（方向性電磁鋼板）の鉄損が劣化（増加）する可能性がある。【０００６】
本願の発明者は、溝を形成した方向性電磁鋼板による巻鉄心について研究したところ、レーザ加工によって溝を形成すると、溝底部の鋼板組織に歪が発生し、この歪が最終的に巻鉄心の鉄損に影響することを知見した。さらに本発明者は、この歪を制御することで巻鉄心の鉄損を低減できることを知見し、本願発明に到達した。【０００７】
本発明は、前記の事実を考慮し、巻トランスの製造工程において、ひずみ取り焼鈍による巻鉄心の鉄損の劣化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以上の知見に基づいて完成したものであり、その要旨は以下の通りである。
第１態様に係る方向性電磁鋼板は、表面に溝が形成された方向性電磁鋼板において、前記溝と直交する前記方向性電磁鋼板の断面において、前記溝に対する前記方向性電磁鋼板の厚み方向の中央側の領域で、かつ、一辺が前記溝の溝底に接するとともに一辺の長さが５０μｍの正方形で囲まれた領域内のＫＡＭ値が、０．１以上、３．０以下であることを特徴とする。
本形態に係る方向性電磁鋼板において、前記溝がレーザ溝であることが好ましい。
本形態に係る方向性電磁鋼板において、前記ＫＡＭ値が、０．１以上、２．０以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
前記態様によれば、巻トランスの製造工程において、ひずみ取り焼鈍による巻鉄心の鉄損の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心を構成する方向性電磁鋼板の表層部において、溝を形成した部分を含む断面写真である。
【図２】図２は、図１に示される方向性電磁鋼板の解析位置における結晶方位差について、ＥＢＳＤ（Electron BackScatter Diffraction）によって解析した結果を示すグラフである。
【図３】図３は、ひずみ取り焼鈍される前（ＳＲＡ前）の方向性電磁鋼板における溝周辺領域の組織を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、ＥＢＳＤのマッピングに用いたピクセルを示す模式図である。
【図５】図５は、ひずみ取り焼鈍される前の方向性電磁鋼板の溝周辺領域のＫＡＭ値と、ひずみ取り焼鈍された後の巻鉄心の鉄損改善率と、ひずみ取り焼鈍前の単板の鉄損改善率（ＳＳＴ改善率）との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、レーザ溝形成工程の通板張力と、ひずみ取り焼鈍された後の巻鉄心の鉄損改善率と、ひずみ取り焼鈍前の単板の鉄損改善率（ＳＳＴ改善率）との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、ひずみ取り焼鈍される前の方向性電磁鋼板の溝周辺領域のＫＡＭ値と、ひずみ取り焼鈍された後の巻鉄心の鉄損改善率と、ひずみ取り焼鈍前の単板の鉄損改善率（ＳＳＴ改善率）との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、絶縁被膜形成工程の冷却速度と、ひずみ取り焼鈍された後の巻鉄心の鉄損改善率と、ひずみ取り焼鈍前の単板の鉄損改善率（ＳＳＴ改善率）との関係を示すグラフである。
【図９】図９は、ひずみ取り焼鈍される前の方向性電磁鋼板の溝周辺領域のＫＡＭ値と、ひずみ取り焼鈍された後の巻鉄心の鉄損改善率と、ひずみ取り焼鈍前の単板の鉄損改善率（ＳＳＴ改善率）との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る方向性電磁鋼板の実施形態について説明する。なお、以下に記載する実施形態は、本発明の趣旨をより良く理解させるために記載するものであり、本発明に係る方向性電磁鋼板は以下の実施形態の記載に制限されるものではない。
以下、図面を参照しながら、一実施形態について説明する。
【００１２】
（方向性電磁鋼板）
本形態の方向性電磁鋼板は、結晶粒の磁化容易軸（体心立方晶の＜１００＞方向）が、後述する圧延方向に略揃った電磁鋼板である。また、方向性電磁鋼板は、圧延方向に磁化が向いた複数の磁区を有している。
【００１３】
本形態の方向性電磁鋼板の表面には、レーザ加工によって複数の溝が形成されている。複数の溝は、方向性電磁鋼板の幅方向に延びるとともに、圧延方向に間隔を空けて配列されている。これらの溝によって、方向性電磁鋼板の磁区が細分化されている。この方向性電磁鋼板は、後述する圧延方向に磁化し易い。そのため、磁力線が流れる方向が略一定な巻トランスの巻鉄心（鉄心材料）に適している。巻鉄心では、例えば、複数の方向性電磁鋼板が積層された状態で巻かれる。
【００１４】
本形態の方向性電磁鋼板の鋼板本体は、Ｓｉを含有する鉄合金で構成されている。
鋼板本体の組成は、一例として、Ｓｉ；２．０質量％以上４．０質量％以下、Ｃ；０．００３質量％以下、Ｍｎ；０．０５質量％以上０．１５質量％以下、酸可溶性Ａｌ；０．００３質量％以上０．０４０質量％以下、Ｎ；０．００２質量％以下、Ｓ；０．０２０質量％以下、残部がＦｅ及び不純物である。鋼板本体の厚さは、例えば０．１５ｍｍ以上で、かつ０．３５ｍｍ以下である。
【００１５】
鋼板本体の表面は、グラス被膜で被膜されている。グラス被膜は、例えば、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）及びコージライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）、といった複合酸化物によって構成されている。このグラス被膜の厚さは、例えば１μｍである。
【００１６】
グラス被膜は、絶縁被膜でさらに被膜されている。絶縁被膜は、例えば、コロイド状シリカとリン酸塩（リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウムなど）を主体とする絶縁被膜剤（コーティング液）、又はアルミナゾルとホウ酸を混合した絶縁被膜剤（コーティング液）によって構成されている。
【００１７】
（方向性電磁鋼板の製造方法）
次に、方向性電磁鋼板の製造方法の一例について説明する。方向性電磁鋼板の製造方法は、例えば、鋳造工程、熱間圧延工程、焼鈍工程、冷間圧延工程、脱炭焼鈍工程、焼鈍分離剤塗布工程、最終仕上げ焼鈍工程、絶縁被膜剤塗布工程、平坦化焼鈍工程、レーザ溝形成工程、熱処理工程、及び再絶縁被膜形成工程を備える。
【００１８】
（鋳造工程〜焼鈍工程）
先ず、鋳造工程（連続鋳造工程）において、連続鋳造によりスラブが形成される。
次に、熱間圧延工程において、スラブが熱間圧延され、所定厚さの熱間圧延鋼板が形成される。次に、焼鈍工程において、熱間圧延鋼板が所定温度、例えば、１１００℃で焼鈍される。
【００１９】
（冷間圧延工程）
次に、冷間圧延工程において、熱間圧延鋼板が所定方向（以下、「圧延方向」という）に引き延ばされ、所定厚さの鋼板（冷間圧延鋼板）が形成される。なお、圧延方向は、冷間圧延鋼板（方向性電磁鋼板）の長手方向と一致する。
【００２０】
（脱炭焼鈍工程）
次に、脱炭焼鈍工程において、冷間圧延鋼板が所定温度（例えば、７００℃〜９００℃）で脱炭焼鈍（連続焼鈍）される。これにより、冷間圧延鋼板が脱炭されるとともに、冷間圧延鋼板内に、一次再結晶（結晶粒径：１０〜３０μｍ）が生じる。また、必要に応じて、脱炭焼鈍中あるいは脱炭焼鈍後に、含アンモニア雰囲気での熱処理によって鋼板を窒化することもできる（例えば１５０〜３００ｐｐｍ）。
【００２１】
（焼鈍分離剤塗布工程）
次に、焼鈍分離剤塗布工程において、主成分としてＭｇＯを含む焼鈍分離剤が、冷間圧延鋼板の表面に塗布される。その後、冷間圧延鋼板は、コイル状に巻かれる。
【００２２】
（最終仕上げ焼鈍工程）
次に、最終仕上げ焼鈍工程において、コイル状に巻かれた冷間圧延鋼板が、所定温度（例えば、約１２００℃）、かつ、所定時間（例えば、約２０時間）で焼鈍（バッチ焼鈍）される。これにより、冷間圧延鋼板内に二次再結晶が生じて、磁化容易軸が圧延方向に略揃った結晶方位が生じるとともに、冷間圧延鋼板の表面上にグラス被膜が形成される。この結果、方向性電磁鋼板が形成される。その後、コイル状の方向性電磁鋼板は、巻き解かれる。
【００２３】
ここで、冷間圧延鋼板は、例えば、ＭｎＳやＡｌＮ等のインヒビターを含む。これにより、最終仕上げ焼鈍工程では、圧延方向に磁化容易軸が略揃ったゴス方位の結晶粒が優先的に結晶成長する。この結果、結晶方位性（結晶配向性）の高い方向性電磁鋼板が形成される。
【００２４】
（絶縁被膜剤塗布工程）
次に、絶縁被膜剤塗布工程において、電気絶縁性を有するとともに、方向性電磁鋼板の表面に所定の張力を付与可能な絶縁被膜剤（コーティング液）が、方向性電磁鋼板の表面に塗布される。
【００２５】
（平坦化焼鈍工程）
次に、平坦化焼鈍工程において、方向性電磁鋼板は、搬送装置によって搬送されながら、所定温度（例えば、８００℃〜８５０℃）、かつ、所定時間（例えば、１０秒以上１２０秒以下）で焼鈍（平坦化焼鈍）される。この際、方向性電磁鋼板には、搬送装置から方向性電磁鋼板の圧延方向（長手方向）に張力（通板張力）が付与される。これにより、最終仕上げ焼鈍時の冷間圧延鋼板の巻癖やひずみが除去され、方向性電磁鋼板が平坦化される。
【００２６】
また、平坦化焼鈍工程において、方向性電磁鋼板が焼鈍されると、方向性電磁鋼板の表面に絶縁被膜剤が焼き付けられ、絶縁被膜剤によって方向性電磁鋼板の表面が絶縁被膜される。その後、方向性電磁鋼板は、冷却される。
【００２７】
（レーザ溝形成工程）
次に、レーザ溝形成工程において、搬送装置によって搬送される方向性電磁鋼板の表面に、レーザ加工によって複数の溝（レーザ溝）が形成される。具体的には、方向性電磁鋼板は、搬送装置によってレーザ照射装置へ搬送される。
この際、方向性電磁鋼板には、搬送装置から方向性電磁鋼板の圧延方向（長手方向）に、２ＭＰａ以上、１５ＭＰａ以下の張力（通板張力）が付与される。この状態で、レーザ照射装置から出射されたレーザビームが、方向性電磁鋼板の幅方向に沿って方向性電磁鋼板の表面に照射（走査）される。前記通板張力については、２ＭＰａ以上、９ＭＰａ以下の範囲がより好ましい。
【００２８】
また、レーザ溝は、方向性電磁鋼板の圧延方向に所定の間隔（ピッチ）で形成される。これにより、複数のレーザ溝によって、方向性電磁鋼板の磁区が細分化され、方向性電磁鋼板の鉄損が低減される。
【００２９】
なお、レーザビームの種類は、例えば、ファイバーレーザ、ＹＡＧレーザ、又はＣＯ２レーザとされる。また、レーザビームの波長は、例えば、１０７０〜１０９０ｎｍ、又は１０．６μｍとされる。さらに、各溝の深さは、例えば２０μｍとされる。また、溝の幅は、例えば５０μｍとされる。さらに、溝の間隔（ピッチ）は、例えば３ｍｍとされる。
【００３０】
（再絶縁被膜形成工程）
前述したレーザ溝形成工程では、方向性電磁鋼板の表面を被膜する絶縁被膜が部分的に除去される。そこで、再絶縁被膜形成工程において、方向性電磁鋼板の表面を再び絶縁被膜する。
【００３１】
具体的には、電気絶縁性を有するとともに、鋼板の表面に所定の張力を付与可能な絶縁被膜剤（コーティング液）が、方向性電磁鋼板の表面に塗布される。絶縁被膜剤が塗布された方向性電磁鋼板は、所定温度（例えば８００℃〜８５０℃）に加熱された後、冷却される。これにより、絶縁被膜剤が方向性電磁鋼板の表面に焼き付けられ、絶縁被膜剤によって方向性電磁鋼板の表面が絶縁被膜される。この結果、方向性電磁鋼板が製造される。なお、再絶縁被膜形成工程は、絶縁被膜形成工程の一例である。
【００３２】
その後、方向性電磁鋼板は、例えば、２０℃／ｓ以上、１００℃／ｓ以下で冷却される。これにより、方向性電磁鋼板が製造される。
この再絶縁被膜形成工程において、２０℃／ｓ以上、１００℃／ｓ以下で冷却することにより、上述の溝周辺領域のＫＡＭ値を０．１以上、０．３以下とした方向性電磁鋼板が得られる。
【００３３】
なお、方向性電磁鋼板の冷却速度は、例えば、方向性電磁鋼板に噴射する冷却液や冷却風の量、又は方向性電磁鋼板の搬送速度によって調整される。また、再絶縁被膜形成工程は、絶縁被膜形成工程の一例である。
【００３４】
（効果）
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法によって製造された方向性電磁鋼板は、例えば、巻トランスの巻鉄心に用いられる。巻鉄心では、複数の方向性電磁鋼板が積層された状態で巻かれる。
【００３５】
巻トランスの製造工程では、巻鉄心の変形ひずみ（曲げひずみ）を取り除くひずみ取り焼鈍（ＳＲＡ：Stress Relief Anealing）が行われる。ひずみ取り焼鈍では、例えば、巻鉄心が約８００℃に加熱される。
しかしながら、レーザ加工によって表面に溝が形成された方向性電磁鋼板によって形成された巻鉄心がひずみ取り焼鈍されると、巻鉄心（方向性電磁鋼板）の鉄損が劣化（増加）する。
【００３６】
具体的に説明すると、図１に、巻トランスの製造工程において８００℃で２時間ひずみ取り焼鈍された巻鉄心２０の断面組織を示す。この巻鉄心２０は、レーザ溝形成工程において、表面１０Ａに溝１２を形成した方向性電磁鋼板１０により形成されている。なお、図１は、巻鉄心２０を構成する方向性電磁鋼板１０において、その表面１０Ａに形成した溝１２と直交する断面の組織写真を示している。
【００３７】
図１に示されるように、レーザ加工で表面１０Ａに溝１２を形成した方向性電磁鋼板１０によって形成した巻鉄心２０がひずみ取り焼鈍されると、溝１２に対する方向性電磁鋼板１０の厚み方向の中央側（矢印Ｘ側）に亜粒界１４が発生する。なお、亜粒界とは、方位差（結晶方位差）が１５°以下の小角粒界（low-angle grain boundary）を意味する。
【００３８】
また、図２に、溝１２に対する方向性電磁鋼板１０の厚み方向中央側の結晶方位差の解析結果を示した。本解析では、図１に示される方向性電磁鋼板１０の圧延方向を含む鋼板面と垂直な断面をコロイダルシリカあるいはコロイダルアルミナでほぼ無歪に研磨し、解析位置Ｐ上の複数の解析点で、ＥＢＳＤ（Electron BackScatter Diffraction）によって結晶方位差を解析した。
【００３９】
図２に示されるグラフの横軸は、図１の解析位置Ｐ上に等間隔に並んだ結晶方位の測定点の左側からの測定点番号である。また、図２に示されるグラフの縦軸は、各解析点での結晶方位差（deg）である。なお、結晶方位差は、亜粒界１４が存在しない基準点（原点）からの積分値とした。
これらの積分値を求めた測定点は、図１に示す凹型の溝１２に対し、溝底からＸ方向（方向性電磁鋼板の厚さ方向中央側に向く方向）に５μｍ離間した深さ位置に設定した。また、この深さ位置において、鋼板表面に平行な方向に沿って溝幅に相当する範囲に対し、等間隔（２μｍ間隔）で２９箇所を測定点とした。
なお、図１に示すように溝１２の下方に亜粒界１４と思われる、周囲と色相の異なる領域が生成しているので、これらの測定点の一番左側の測定点は、亜粒界１４が存在しない基準点と判断している。
【００４０】
図２に示されるように、二点鎖線で囲まれた領域Ｒでは、結晶方位差が３〜５（deg）となっている。このことから、溝１２に対する方向性電磁鋼板１０の厚み方向の中央側（矢印Ｘ側）に、亜粒界１４（図１参照）が発生したことが分かる。
そして、溝１２に対する方向性電磁鋼板１０の厚み方向の中央側に亜粒界１４が発生すると、後述する試験結果から分かるように、巻鉄心２０（方向性電磁鋼板１０）の鉄損が劣化する。
【００４１】
一方、図３には、ひずみ取り焼鈍される前の方向性電磁鋼板１０の断面が模式的に示されている。方向性電磁鋼板１０の表面１０Ａには、レーザ加工によって溝１２が形成されている。この方向性電磁鋼板１０では、溝１２に対する方向性電磁鋼板１０の厚み方向の中央側（矢印Ｘ側）の領域（以下、「溝周辺領域」という）１６内のＫＡＭ値が増加する。
【００４２】
なお、図１は、方向性電磁鋼板１０の表面１０Ａの溝１２と直交する断面である。すなわち、図１は、方向性電磁鋼板１０を幅方向に沿って切断した断面である。また、溝周辺領域１６は、例えば、図３に示される方向性電磁鋼板１０の断面において、溝１２に対する方向性電磁鋼板１０の厚み方向の中央側（矢印Ｘ側）の領域で、かつ、一辺が溝１２の溝底１２Ａに接するとともに一辺の長さが５０μｍの正方形で囲まれた領域を意味する。
【００４３】
また、ここでいう溝１２の溝底１２Ａとは、溝１２の最も深い部位（最深部）を意味する。さらに、溝１２の溝底１２Ａに正方形の一辺が接するとは、正方形の一辺を方向性電磁鋼板１０の表面１０Ａに平行にした状態で、当該一辺を溝１２の溝底１２Ａ（最深部）に接触させた状態を意味する。
【００４４】
ＫＡＭ（Kernel Average Misorientation）値の測定は、一例として、方向性電磁鋼板１０の上述の断面にイオンミリング等によって無ひずみの断面加工を施し、ＦＥ−ＳＥＭ（Ｆield Ｅmission−Scanning Electron Microscope）のＥＢＳＤ（Electron BackScatter Diffraction）によって結晶方位差を解析し、求めることができる。
この際、例えば、図４に示されるように、６角形のピクセルＣを使用し、図３に示す溝周辺領域１６をマッピングすることにより求めることができる。
例えば、特定のピクセルＣＡと、当該ピクセルに隣接する６つのピクセルＣＢとの間の方位差の平均値を算出し、この平均値を所定のピクセルＣＡのＫＡＭ値とすることができる。そして、溝周辺領域１６内で例えば０.１〜１μｍ程度のステップサイズを規定し、プローブ径１０ｎｍなどに設定し、溝周辺領域１６において相当数、例えば、１００００箇所のＫＡＭ値を算出し、その中の最大値を採用することで溝周辺領域１６のＫＡＭ値を決定することができる。
このようにＫＡＭ値を決定の場合、用いるピクセルは、図４に示す６角形のピクセルＣに限らず、正方形などの他の形状のピクセルを用いても良い。
【００４５】
ここで、後述する試験結果から分かるように、溝周辺領域１６のＫＡＭ値が３.０を超えた方向性電磁鋼板１０によって形成された巻鉄心が、巻トランスの製造工程においてひずみ取り焼鈍されると、溝１２に対する方向性電磁鋼板１０の厚み方向の中央側に亜粒界１４が発生し、巻鉄心の鉄損が劣化する可能性がある。
【００４６】
一方、溝周辺領域１６のＫＡＭ値が０．１以上、３．０以下の方向性電磁鋼板１０によって形成された巻鉄心が、巻トランスの製造工程においてひずみ取り焼鈍されても、溝１２に対する方向性電磁鋼板１０の厚み方向の中央側に発生する亜粒界が低減され、巻鉄心の鉄損が劣化しない。
【００４７】
そこで、本実施形態では、方向性電磁鋼板１０の溝周辺領域１６内のＫＡＭ値が０．１以上、３．０以下になるように、レーザ溝形成工程において、方向性電磁鋼板１０に２ＭＰａ以上、１５ＭＰａ以下の通板張力を付与する。
【００４８】
また、本実施形態では、方向性電磁鋼板１０の溝周辺領域１６内のＫＡＭ値が０．１以上、３．０以下になるように、平坦化焼鈍工程において、方向性電磁鋼板１０の冷却速度を、２０℃／ｓ以上、１００℃／ｓ以下に調節する。
【００４９】
これにより、巻トランスの製造工程において、巻鉄心がひずみ取り焼鈍されても、巻鉄心（方向性電磁鋼板１０）における鉄損の劣化を抑制できる。
【実施例】
【００５０】
次に、実施例について説明する。
本実施例では、レーザ加工によって表面に溝が形成された方向性電磁鋼板の溝周辺領域のＫＡＭ値を測定した。【００５１】
次に、ＫＡＭ値を測定した方向性電磁鋼板より、２５ＫＶＡの単層の巻鉄心を作製した。そして、製作された巻鉄心をひずみ取り焼鈍し、巻鉄心（方向性電磁鋼板）の鉄損を測定した。表面に溝が形成されていない方向性電磁鋼板で同様の巻鉄心を作製したところ、トランス鉄損は３６Ｗであった。この溝を形成していない方向性電磁鋼板による巻鉄心の鉄損を基準値とし、ＫＡＭ値を測定した方向性電磁鋼板よる前記巻き鉄心の鉄損と対比し、後述する如く鉄損改善率（％）を求めた。【００５２】
次に、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心の断面を解析し、亜粒界の有無を確認した。
（方向性電磁鋼板）
方向性電磁鋼板は、前記実施形態と同様の製造方法により製造した。なお、再絶縁被膜形成工程において、方向性電磁鋼板の加熱温度（焼付け温度）を８００℃〜８５０℃とし、方向性電磁鋼板の冷却速度を２０℃／ｓ以上、１００℃／ｓ以下とした。【００５３】
方向性電磁鋼板は、Ｓｉ量３．３％、板厚０．２３ｍｍでＢ８が１．９３０Ｔであり、Ｗ１７／５０＝０．８６０ｗ／ｋｇである。なお、Ｂ８は、８００Ａ／ｍの磁化力によって方向性電磁鋼板が圧延方向に磁化されたときに、方向性電磁鋼板に発生する磁束密度[Ｔ]を意味する。【００５４】
（レーザ溝の加工条件）
また、レーザ溝形成工程において、方向性電磁鋼板の表面に形成する溝（レーザ溝）の加工条件は、次のとおりである。
レーザビームの種類：ファイバーレーザ
レーザビームの波長：１０８０ｎｍ
レーザビームの出力：１０００Ｗ
レーザビームの直径：０．１×０．３ｍｍ
レーザビームの走査速度：３０ｍ／ｓ
溝の間隔（ピッチ）：３ｍｍ
溝の深さ：２０μｍ
溝の幅：５０μｍ
方向性電磁鋼板の通板張力：２ＭＰａ以上、１５ＭＰａ以下【００５５】
（ＫＡＭ値の測定）
前述したように、図３には、レーザ加工によって表面１０Ａに溝１２が形成された方向性電磁鋼板１０の断面が示されている。この方向性電磁鋼板１０の断面において、溝１２に対する方向性電磁鋼板１０の厚み方向の中央側（矢印Ｘ側）の溝周辺領域１６内のＫＡＭ値を測定した。なお、ＫＡＭ値とは、方向性電磁鋼板の所定断面において、隣り合う結晶粒の方位の相対的な差の度合いを表す指標である。【００５６】
ＫＡＭ（Kernel Average Misorientation）値の測定では、方向性電磁鋼板１０の断面にイオンミリング等によって無ひずみの断面加工を施し、ＦＥ−ＳＥＭ（Ｆield Ｅmission−Scanning Electron Microscope）のＥＢＳＤ（Electron BackScatter Diffraction）によって結晶方位差を解析した。この際、図４に示されるように、６角形のピクセルＣを使用し、溝周辺領域１６をマッピングした。
次に、所定のピクセルＣＡと、当該ピクセルＣＡと隣接する６つのピクセルＣＢとの間の方位差の平均値を計算し、この平均値を所定のピクセルＣＡのＫＡＭ値とした。そして、溝周辺領域１６内のピクセルＣのＫＡＭ値の最大値を溝周辺領域１６のＫＡＭ値とした。【００５７】
なお、ピクセルＣのステップサイズＳは、例えば０．１〜１μｍである。また、プローブ径は、１０ｎｍとした。本実施例においてはステップサイズを０．５μｍとした。よって、上述の溝周辺領域１６に対し、１００００箇所のＫＡＭ値を算出し、それらの最大値を溝周辺領域１６のＫＡＭ値とした。【００５８】
（巻鉄心の鉄損改善率）
巻鉄心の鉄損改善率ηは、溝が形成されていない方向性電磁鋼板によって形成された巻鉄心の鉄損Ｗ０、及びレーザ加工によって溝が形成された方向性電磁鋼板によって形成された巻鉄心の鉄損Ｗｇを求め、下記式（１）から算出した。
η＝（Ｗ０−Ｗｇ）／Ｗ０×１００  ・・・式（１）【００５９】
巻鉄心の鉄損Ｗ０，Ｗｇは、巻鉄心に一次巻線（励磁巻線）及び二次巻線（サーチコイル）をそれぞれ巻き付け、電力計によって測定した。【００６０】
（試験結果）
図５に、ひずみ取り焼鈍される前の方向性電磁鋼板の溝周辺領域のＫＡＭ値と、ひずみ取り焼鈍された後の巻鉄心（方向性電磁鋼板）の鉄損改善率ηと、ひずみ取り焼鈍前の単板の鉄損改善率（ＳＳＴ改善率：Single Sheet Test（ＪＩＳ  Ｃ２５５６規定）により測定した鉄損値に基づく改善率）との関係を示す。【００６１】
なお、図５に符号Ｄ１で示されるプロット（記号では◇）は、レーザ加工によって表面に溝が形成された方向性電磁鋼板に形成され、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心の鉄損改善率ηである。また、図５に符号Ｄ２で示されるプロットは、後述するエッチング法によって表面に溝が形成され、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心の鉄損改善率ηである。【００６２】
また、図５に符号Ｄ０（記号では□）で示されるプロットは、ひずみ取り焼鈍前の単板の鉄損改善率（ＳＳＴ改善率）である。方向性電磁鋼板の鉄損改善率ηは、溝が形成されていない方向性電磁鋼板の鉄損Ｗ０、及びレーザ加工によって溝が形成された方向性電磁鋼板の鉄損Ｗｇを周知の鉄損測定方法であるＳＳＴ（Single Sheet Tester）法によってそれぞれ測定し、式（１）から算出した。したがって、巻鉄心の鉄損改善率ηがひずみ取り焼鈍前の単板の鉄損改善率より低い場合は、ひずみ取り焼鈍によって鉄損が劣化したこととなる。【００６３】
図５に示されるように、溝周辺領域のＫＡＭ値が３．０を超えた方向性電磁鋼板によって形成され、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心では、鉄損改善率ηが単板の鉄損改善率より低いことから、巻鉄心の鉄損が劣化したと判断できる。【００６４】
また、溝周辺領域のＫＡＭ値が３．０を超える方向性電磁鋼板によって形成され、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心には、例えば、図１に示されるように、溝１２に対する方向性電磁鋼板１０の厚み方向の中央側（矢印Ｘ側）に亜粒界１４が発生した。【００６５】
一方、図５に示されるように、溝周辺領域のＫＡＭ値が０．１以上、３．０以下の方向性電磁鋼板によって形成され、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心では、鉄損改善率ηが単板の鉄損改善率と同等か、より高くなり、巻鉄心の鉄損が低減された。【００６６】
また、溝周辺領域のＫＡＭ値が０．１以上、３．０以下の方向性電磁鋼板によって形成され、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心では、溝１２に対する方向性電磁鋼板の厚み方向の中央側に亜粒界が発生しないか、若しくは亜粒界が低減された。【００６７】
以上のことから、溝周辺領域のＫＡＭ値が３．０を超えた方向性電磁鋼板によって形成され、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心では、溝１２に対する方向性電磁鋼板の厚み方向の中央側の領域に亜粒界が発生し、巻鉄心の鉄損が劣化することが分かった。【００６８】
一方、溝周辺領域のＫＡＭ値が０．１以上、３．０以下の方向性電磁鋼板によって形成された巻鉄心は、ひずみ取り焼鈍されても、溝１２に対する方向性電磁鋼板の厚み方向の中央側に亜粒界が発生することが抑制され、巻鉄心の鉄損が劣化しないことが分かった。【００６９】
ここで、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心の鉄損が劣化する原因は、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心において、溝に対する方向性電磁鋼板の厚み方向の中央側に発生する亜粒界と考えられる。この亜粒界の発生量は、ひずみ取り焼鈍される前の方向性電磁鋼板の溝周辺領域のＫＡＭ値と相関関係にある。【００７０】
つまり、ひずみ取り焼鈍される前の方向性電磁鋼板の溝周辺領域のＫＡＭ値が大きくなると、ひずみ取り焼鈍された後の巻鉄心において、溝に対する方向性電磁鋼板の厚み方向の中央側に発生する亜粒界の発生量が増加する。一方、ひずみ取り焼鈍される前の方向性電磁鋼板の溝周辺領域のＫＡＭ値が小さくなると、ひずみ取り焼鈍された後の巻鉄心において、溝に対する方向性電磁鋼板の厚み方向の中央側に発生する亜粒界の発生量が減少する。【００７１】
そのため、ひずみ取り焼鈍される前の方向性電磁鋼板の溝周辺領域内のＫＡＭ値に基づいて、巻トランスのひずみ取り焼鈍において、巻鉄心の鉄損が劣化するか否かを推測（評価）することができる。そして、方向性電磁鋼板の製造工程において、方向性電磁鋼板の溝周辺領域のＫＡＭ値を小さくすることにより、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心の鉄損を効率的に低減することができる。【００７２】
ここで、ＫＡＭ値の下限値について補足すると、方向性電磁鋼板の溝周辺領域のＫＡＭ値が小さくなるに従って、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心に発生する亜粒界が減少し、巻鉄心の鉄損が低減される。そのため、溝周辺領域のＫＡＭ値は、可能な限り小さい方が好ましい。しかしながら、レーザ加工では、その特性上、少なくとも０．１のＫＡＭ値が生じ得る。したがって、本実施形態では、ＫＡＭ値の下限値を０．１に設定している。【００７３】
なお、エッチング法によって方向性電磁鋼板の表面に溝を形成する場合は、溝周辺領域のＫＡＭ値が略０[deg]になると想定されるが、エッチング法では、製造コスト及び生産性等の面で課題がある。そのため、製造コスト及び生産性等を考慮すると、エッチング法よりもレーザ加工法の方が優れている。【００７４】
（レーザ溝形成工程の通板張力と巻鉄心の鉄損改善率との関係）
次に、レーザ溝形成工程の方向性電磁鋼板の通板張力と、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心の鉄損改善率との関係について説明する。【００７５】
本試験では、レーザ溝形成工程において、下記表１に示されるように、方向性電磁鋼板に付与する通板張力を変更し、方向性電磁鋼板の溝周辺領域のＫＡＭ値を測定するとともに、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心の鉄損改善率ηを求めた。【００７６】
【表１】
2019164012.tif 000003
【００７７】
図６に、レーザ溝形成工程の方向性電磁鋼板の通板張力と、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心の鉄損改善率ηとの関係を示すグラフを示した。図６から分かるように、方向性電磁鋼板の通板張力が１５ＭＰａを超えると、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心の鉄損改善率ηが単板の鉄損改善率（ＳＳＴ改善率）より低くなり、巻鉄心の鉄損が劣化した。【００７８】
一方、方向性電磁鋼板の通板張力が９ＭＰａ以下では、巻鉄心の鉄損改善率ηが単板の鉄損改善率（ＳＳＴ改善率）より高くなり、巻鉄心の鉄損が低減された。したがって、方向性電磁鋼板の通板張力は、９ＭＰａ以下がより好ましい。【００７９】
なお、レーザ溝形成工程の通板張力は、２ＭＰａ以上が好ましい。通板張力が２ＭＰａ未満になると、搬送中の方向性電磁鋼板が振動し易くなり、レーザ加工の加工不良が発生し易くなるためである。【００８０】
また、図７に、ひずみ取り焼鈍される前の方向性電磁鋼板の溝周辺領域のＫＡＭ値と、ひずみ取り焼鈍された後の巻鉄心の鉄損改善率ηとの関係を示すグラフを示す。図７から分かるように、溝周辺領域のＫＡＭ値が３．０以下では、巻鉄心の鉄損改善率ηが単板の鉄損改善率（ＳＳＴ改善率）と等しいか高くなり、特に、溝周辺領域のＫＡＭ値が２．０以下では、巻鉄心の鉄損改善率ηが単板の鉄損改善率より高くなり、鉄損が低減されることを確認できた。このため、溝周辺領域のＫＡＭ値は２．０以下がより好ましい。【００８１】
（レーザ溝形成後に行う再絶縁被膜形成工程の冷却速度と巻鉄心の鉄損改善率との関係）
次に、レーザ溝形成後に行う再絶縁被膜形成工程の方向性電磁鋼板の冷却速度と、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心の鉄損改善率ηとの関係について説明する。【００８２】
本実施例では、レーザ溝形成後に行う再絶縁被膜形成工程において、下記表２に示されるように、方向性電磁鋼板の冷却速度を変更し、方向性電磁鋼板の溝周辺領域のＫＡＭ値を測定するとともに、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心の鉄損改善率ηを求めた。【００８３】
【表２】
2019164012.tif 000004
【００８４】
図８に、レーザ溝形成後に行う再絶縁被膜形成工程の方向性電磁鋼板の冷却速度と、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心の鉄損改善率ηとの関係を示すグラフを示した。図８から分かるように、方向性電磁鋼板の冷却速度が２０℃／ｓ〜１００℃／ｓの範囲においては、巻鉄心の鉄損改善率ηが単板の鉄損改善率（ＳＳＴ改善率）と同等であるか、より高くなった。ところが、冷却速度が１００℃／ｓを超えると、巻鉄心の鉄損改善率ηが単板の鉄損改善率より低くなり、巻鉄心の鉄損が劣化した。【００８５】
一方、方向性電磁鋼板の冷却速度が７５℃／ｓ以下では、巻鉄心の鉄損改善率ηが単板の鉄損改善率より確実に高くなり、巻鉄心の鉄損が低減された。したがって、方向性電磁鋼板の冷却速度は、７５℃／ｓ以下がより好ましい。【００８６】
なお、レーザ溝形成後に行う再絶縁被膜形成工程における方向性電磁鋼板の冷却速度は、２０℃／ｓ以上が好ましい。冷却速度が２０℃／ｓ未満になると、方向性電磁鋼板の製造性（冷却効率）が低下するためである。【００８７】
また、図９に、ひずみ取り焼鈍される前の方向性電磁鋼板の溝周辺領域のＫＡＭ値と、ひずみ取り焼鈍された後の巻鉄心の鉄損改善率ηとの関係を示すグラフを示す。図９から分かるように、溝周辺領域のＫＡＭ値が３．０以下では、巻鉄心の鉄損改善率ηが単板の鉄損改善率（ＳＳＴ改善率）より高くなり、鉄損が低減されることを確認できた。【００８８】
（変形例）
次に、前記実施形態の変形例について説明する。【００８９】
方向性電磁鋼板の溝周辺領域のＫＡＭ値の測定方法は、適宜変更可能である。また、例えば、溝周辺領域をマッピングする際のピクセルＣ（図４参照）の大きさ等は、適宜変更可能である。【００９０】
また、前記実施形態では、最終仕上げ焼鈍工程とレーザ溝形成工程との間に、絶縁被膜剤塗布工程及び平坦化焼鈍工程が行われた。しかしながら、絶縁被膜剤塗布工程及び平坦化焼鈍工程は、レーザ溝形成工程の後に行われても良い。つまり、最終仕上げ焼鈍工程、レーザ溝形成工程、熱処理工程、絶縁被膜剤塗布工程、平坦化焼鈍工程の順に行われても良い。この場合、再絶縁被膜形成工程が不要になるため、方向性電磁鋼板の製造工程の工程数が低減される。【００９１】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００９２】
１０    方向性電磁鋼板
１０Ａ  表面（方向性電磁鋼板の表面）
１２    溝
１２Ａ  溝底（溝の溝底）
１４    亜粒界
１６    溝周辺領域（領域）
２０    巻鉄心
Ｃ、ＣＡ、ＣＢ      ピクセル
【図１】
2019164012.tif 000005
【図２】
2019164012.tif 000006
【図３】
2019164012.tif 000007
【図４】
2019164012.tif 000008
【図５】
2019164012.tif 000009
【図６】
2019164012.tif 000010
【図７】
2019164012.tif 000011
【図８】
2019164012.tif 000012
【図９】
2019164012.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月6日(2019.8.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に、レーザ加工によるレーザ溝が形成された方向性電磁鋼板において、
前記溝と直交する前記方向性電磁鋼板の断面において、前記溝に対する前記方向性電磁鋼板の厚み方向の中央側の領域で、かつ、一辺が前記溝の溝底に接するとともに一辺の長さが５０μｍの正方形で囲まれた領域内のＫＡＭ値が、０．１以上、３．０以下である、方向性電磁鋼板。
【請求項２】
前記ＫＡＭ値が、０．１以上、２．０以下である請求項１に記載の方向性電磁鋼板。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明は、以上の知見に基づいて完成したものであり、その要旨は以下の通りである。  第１態様に係る方向性電磁鋼板は、表面に、レーザ加工によるレーザ溝が形成された方向性電磁鋼板において、前記溝と直交する前記方向性電磁鋼板の断面において、前記溝に対する前記方向性電磁鋼板の厚み方向の中央側の領域で、かつ、一辺が前記溝の溝底に接するとともに一辺の長さが５０μｍの正方形で囲まれた領域内のＫＡＭ値が、０．１以上、３．０以下であることを特徴とする。
本形態に係る方向性電磁鋼板において、前記ＫＡＭ値が、０．１以上、２．０以下であることが好ましい。
【国際調査報告】
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