(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板の幅方向一端側領域のうち側歪み部のある側に、前記鋼板の圧延方向に沿ってレーザ照射痕を有する方向性電磁鋼板であって、
前記鋼板の地鉄部のうち、前記レーザ照射痕の下部に位置する結晶粒に関して、各結晶粒の磁化容易軸の方向と前記圧延方向との角度ずれ量θａを定義し、前記角度ずれ量θａを前記レーザ照射痕の下部に位置する結晶粒で平均化して得られる前記角度ずれ量θａの平均値Ｒが、２０°超４０°以下であることを特徴とする、方向性電磁鋼板。
【請求項２】
前記鋼板の幅方向一端から前記レーザ照射痕の幅方向中心までの距離ＷＬが、５ｍｍ以上３５ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項３】
前記レーザ照射痕は、前記鋼板がコイル状に巻かれたときに最外周に位置する前記鋼板の圧延方向の一端を起点として前記鋼板の圧延方向の全長の２０％以上１００％以下の領域に形成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項４】
前記レーザ照射痕の鋼板幅方向の幅ｄが、０．０５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項５】
冷延工程後の鋼板の幅方向一端側領域に対し、前記鋼板の圧延方向に沿ってレーザビームを照射して、レーザ処理部を形成するレーザ処理工程と；
前記レーザ処理部が形成された前記鋼板をコイル状に巻き、前記コイル状の前記鋼板を、前記レーザ処理部が形成された幅方向一端側領域がコイル受台に接触するようにコイルをコイル受台に載置して仕上げ焼鈍する仕上げ焼鈍工程と；
を含み、
前記レーザ処理工程では、前記レーザビームの照射により、前記鋼板の板厚の０％超８０％以下の深さの溶融再凝固部を、前記レーザ処理部に対応する位置に形成することを特徴とする、方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項６】
前記鋼板の幅方向一端から、前記レーザ処理部の幅方向中心までの距離ＷＬが、５ｍｍ以上３５ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項５に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項７】
前記レーザ処理工程では、
前記仕上げ焼鈍工程にて前記鋼板がコイル状に巻かれたときに最外周に位置する前記鋼板の圧延方向の一端を起点として前記鋼板の圧延方向の全長の２０％以上１００％以下の領域に、前記レーザ処理部を形成することを特徴とする、請求項５又は６に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項８】
前記レーザ処理部の鋼板幅方向の幅ｄが、０．０５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか一項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、鋼板の幅方向一端側領域にレーザ処理が施された方向性電磁鋼板及び方向性電磁鋼板の製造方法に関する。
本願は、２０１２年１１月２６日に、日本に出願された特願２０１２−２５７８７５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】
上述の方向性電磁鋼板は、例えば、素材をケイ素鋼スラブとし、熱間圧延工程→焼鈍工程→冷間圧延工程→脱炭焼鈍工程→仕上げ焼鈍工程→平坦化焼鈍工程→絶縁皮膜形成工程、といった手順で製造される。【０００３】
ここで、仕上げ焼鈍工程前の脱炭焼鈍工程において、鋼板の表面にはシリカ（ＳｉＯ２）を主体とするＳｉＯ２皮膜が形成される。また、仕上げ焼鈍工程では、鋼板がコイル状に巻き取られた状態でバッチ式炉内に装入されて、熱処理が実施される。そこで、仕上げ焼鈍工程における鋼板の焼き付きを防止するために、仕上げ焼鈍工程の前に、鋼板の表面にマグネシア（ＭｇＯ）を主体とする焼鈍分離剤が塗布される。仕上げ焼鈍工程においては、上記ＳｉＯ２皮膜と、マグネシアを主体とする焼鈍分離剤とが反応することにより、鋼板の表面にグラス皮膜が形成される。【０００４】
以下、仕上げ焼鈍工程について詳述する。仕上げ焼鈍工程では、図１に示すように、鋼板が巻き取られて得られるコイル５が、コイル５の巻軸５ａと鉛直方向とが一致するように、焼鈍炉カバー９内のコイル受台８上に設置される。【０００５】
このように設置されたコイル５が高温で焼鈍されると、図２に示すように、コイル受台８と接するコイル５の下端部５ｚは、自重、及び、コイル受台８とコイル５との熱膨張係数の差などに起因して、塑性変形を起こす。この塑性変形は、一般的に側歪み変形と呼ばれ、後の平坦化焼鈍工程でも完全に取り除くことができない。このように側歪み変形が生じている部分（側歪み部５ｅ）が顧客の要求仕様を満足しない場合、この側歪み部５ｅはトリミングされる。
したがって、側歪み部５ｅが増加すると、トリミング幅の増加によって歩留まりが低下するという問題がある。側歪み部５ｅは、図３に示すように、コイル５から板状に巻き戻された鋼板を平らな定盤上に置いたときに定盤面から鋼板の端部が形成する波の高さｈとして観測される。通常、側歪み部５ｅは、波の高さｈが２ｍｍ超の条件または下記（１）式で示される急峻度ｓが１．５％超（０．０１５超）の条件を満たすような鋼板の端部の変形領域である。
ｓ＝ｈ／Ｗｇ  ・・・（１）
ここで、Ｗｇは、側歪み部５ｅの幅である。【０００６】
仕上げ焼鈍時の側歪み変形の発生機構は、高温時の粒界すべりによって説明される。すなわち、９００℃以上の高温では、粒界すべりによる変形が顕著となるため、結晶粒界部において、側歪み変形が生じ易い。コイル受台８と接するコイル５の下端部５ｚは、コイル５の中心部に比べて、二次再結晶の成長時期が遅い。そのため、コイル５の下端部５ｚでは、結晶粒径が小さくなり、細粒化部が形成され易い。【０００７】
この細粒化部には、結晶粒界が多く存在するため、上記のような粒界すべりが起こり易くなり、側歪み変形が発生すると推測される。したがって、従来技術では、コイル５の下端部５ｚの結晶粒成長を制御することにより、機械的変形を抑制する様々な方法が提案されている。【０００８】
下記特許文献１には、仕上げ焼鈍前に、コイル受台と接するコイル下端面から一定幅の帯状部に細粒化剤を塗布して、仕上げ焼鈍中にこの帯状部を細粒化させる方法が開示されている。また、下記特許文献２には、仕上げ焼鈍前に、コイル受台と接するコイル下端面から一定幅の帯状部に突起物を付けたロール等により加工変形歪みを付与して、仕上げ焼鈍中にこの帯状部を細粒化させる方法が開示されている。【０００９】
このように、特許文献１及び特許文献２に開示された方法では、側歪み変形を抑制するために、意図的にコイル下端部の結晶を細粒化させ、コイル下端部の機械的強度を変化させている。【００１０】
しかし、特許文献１に開示された方法では、細粒化剤が液状であるため、塗布領域の正確な制御が困難である。また、細粒化剤が、鋼板端部から鋼板中央部に向かって拡散する場合もある。その結果、細粒化域の幅を一定に制御できないため、側歪み部の幅が、コイルの長手方向で大きく変化する。最も大きく変形した側歪み部の幅をトリミング幅として設定するので、一箇所でも側歪み部の幅が大きい場合、トリミング幅が増加し、歩留まりが低下する。【００１１】
また、特許文献２に開示された方法では、ロール等の機械加工による歪みを起点にコイル下端部の結晶を細粒化させている。しかしながら、長時間の連続加工によってロールが摩耗するため、与えられる加工変形歪み（圧下率）が経時的に低下して、細粒化効果が低下するという問題がある。特に、方向性電磁鋼板は、Ｓｉを多く含む硬い素材であるため、ロールの摩耗が激しく、ロールを頻繁に交換する必要がある。また、機械加工は広範囲に歪みを与えてしまうため、側歪み変形の抑制範囲には限界がある。【００１２】
一方、下記特許文献３〜６には、側歪み変形を抑制するために、コイル下端から一定幅の帯状部の二次再結晶を促進して、仕上げ焼鈍の早い時期に結晶粒径を大きくし、高温強度を向上させる方法が開示されている。【００１３】
特許文献３及び４には、結晶粒径を大きくする手段として、仕上げ焼鈍前に、プラズマ加熱や誘導加熱によって鋼板端部の帯状部を加熱する方法が開示されている。また、特許文献３、５及び６には、ショットブラスト、ロール、歯形ロール等で機械加工歪みを導入する方法が開示されている。【００１４】
プラズマ加熱や誘導加熱は、比較的加熱範囲が広い加熱方式であるため、帯状範囲を加熱するのに適している。しかしながら、プラズマ加熱や誘導加熱は、加熱位置や加熱温度を制御しにくいという問題がある。また、熱伝導によって、所定の範囲よりも広い領域が加熱されてしまうという問題がある。そのため、二次再結晶により結晶粒径を大きくする領域の幅を一定に制御できないため、側歪み変形の抑制効果に不均一が生じ易いという問題がある。【００１５】
ロール等の機械加工による方法では、先に述べたように、ロールの摩耗のために歪み付与効果（歪み量）が経時的に低下するという問題がある。特に、二次再結晶の速度は、歪み量に応じて敏感に変化するため、ロールの摩耗による歪み量が僅かであっても、所望の結晶粒径が得られず、安定した側歪み変形の抑制効果が得られないという問題がある。また、機械加工は広範囲に歪みを与えてしまうため、側歪み変形の抑制範囲には限界がある。【００１６】
上述のように、特許文献１〜６に開示された方法では、結晶粒径の制御（範囲及び大きさ）を正確に行うことが困難なため、十分な側歪み変形の抑制効果が得られないという問題があった。【００１７】
そこで、下記特許文献７には、レーザビームの照射やウォータジェット等によって、鋼板の幅方向一端側領域に、圧延方向に平行に延在する変形容易部または溝部を形成する技術が提案されている。この場合、鋼板の幅方向一端側領域に形成された変形容易部または溝部によって側歪みの進展が防止され、側歪み部の幅を低減することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】日本国特開昭６３−１００１３１号公報
【特許文献２】日本国特開昭６４−０４２５３０号公報
【特許文献３】日本国特開平０２−０９７６２２号公報
【特許文献４】日本国特開平０３−１７７５１８号公報
【特許文献５】日本国特開２０００−０３８６１６号公報
【特許文献６】日本国特開２００１−３２３３２２号公報
【特許文献７】国際公開第２０１０／１０３７６１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
ところで、特許文献７に開示された粒界すべり変形部を形成する方法では、鋼板の地鉄部自体に変形容易部が形成される。この変形容易部は、仕上げ焼鈍時に鋼板の地鉄部に形成される粒界を含む直線状の領域、もしくは、鋼板の地鉄部に形成される結晶粒を含むすべり帯である。この変形容易部は、仕上げ焼鈍前に鋼板表面からレーザビームを照射し、地鉄部に熱影響を与えた部分（熱影響部）に形成される。特許文献７に開示された方法では、この熱影響部は、レーザビームの熱により溶融した後に再凝固する部分（溶融再凝固部）であり、この溶融再凝固部は板厚全体にわたり形成される。この熱影響のために、仕上げ焼鈍時に生ずる変形容易部では、磁化容易軸の方向が鋼板の圧延方向からずれた異常結晶粒が高い割合で発生する。このため、変形容易部が形成された領域の地鉄部においては、磁気特性が劣化することになる。【００２０】
ここで、上述のように側歪み部の幅が小さく抑えられ、顧客の要求品質を満足する時には、側歪み部のトリミングを実施しなくてもよい場合がある。しかしながら、特許文献７に記載された発明においては、側歪み部が許容される場合であっても、変形容易部や溝部が形成された部分について磁気特性が劣化していることから、方向性電磁鋼板の品質が低下してしまうといった問題があった。【００２１】
さらに、鋼板に変形容易部及び溝部を形成するためには、大きなエネルギーを鋼板に対して付与する必要がある。よって、仕上げ焼鈍前の前処理に多くの時間が掛かり、あるいは大型、大出力なレーザ装置が必要になり、方向性電磁鋼板を効率良く製造することができないといった問題があった。【００２２】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、側歪み変形が最小限に抑えられながらも優れた磁気特性を有する方向性電磁鋼板、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、上記課題を解決して係る目的を達成するために、以下の手段を採用する。すなわち、
（１）本発明の一態様に係る方向性電磁鋼板は、鋼板の幅方向一端側領域のうち側歪み部のある側に、前記鋼板の圧延方向に沿ってレーザ照射痕を有する方向性電磁鋼板であって、前記鋼板の地鉄部のうち、前記レーザ照射痕の下部に位置する結晶粒に関して、各結晶粒の磁化容易軸の方向と前記圧延方向との角度ずれ量θａを定義し、前記角度ずれ量θａを前記レーザ照射痕の下部に位置する結晶粒で平均化して得られる前記角度ずれ量θａの平均値Ｒが、２０°超４０°以下である。
【００２４】
（２）上記（１）に記載の方向性電磁鋼板において、前記鋼板の幅方向一端から前記レーザ照射痕の幅方向中心までの距離ＷＬが、５ｍｍ以上３５ｍｍ以下であってもよい。【００２５】
（３）上記（１）または（２）に記載の方向性電磁鋼板において、前記レーザ照射痕が、前記鋼板がコイル状に巻かれたときに最外周に位置する前記鋼板の圧延方向の一端を起点として前記鋼板の圧延方向の全長の２０％以上１００％以下の領域に形成されていてもよい。【００２６】
（４）上記（１）〜（３）のいずれか一つに記載の方向性電磁鋼板において、前記レーザ照射痕の鋼板幅方向の幅ｄが、０．０５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であってもよい。
【００２７】
また、
（５）本発明の一態様に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、冷延工程後の鋼板の幅方向一端側領域に対し、前記鋼板の圧延方向に沿ってレーザビームを照射して、レーザ処理部を形成するレーザ処理工程と；前記レーザ処理部が形成された前記鋼板をコイル状に巻き、前記コイル状の前記鋼板を、前記レーザ処理部が形成された幅方向一端側領域がコイル受台に接触するようにコイルをコイル受台に載置して仕上げ焼鈍する仕上げ焼鈍工程と；を含み、前記レーザ処理工程では、前記レーザビームの照射により、前記鋼板の板厚の０％超８０％以下の深さの溶融再凝固部を、前記レーザ処理部に対応する位置に形成する。
【００２８】
（６）上記（５）に記載の方向性電磁鋼板の製造方法において、前記鋼板の幅方向一端から、前記レーザ処理部の幅方向中心までの距離ＷＬが、５ｍｍ以上３５ｍｍ以下であってもよい。【００２９】
（７）上記（５）または（６）に記載の方向性電磁鋼板の製造方法において、前記レーザ処理工程では、前記仕上げ焼鈍工程にて前記鋼板がコイル状に巻かれたときに最外周に位置する前記鋼板の圧延方向の一端を起点として前記鋼板の圧延方向の全長の２０％以上１００％以下の領域に、前記レーザ処理部を形成してもよい。【００３０】
（８）上記（５）〜（７）のいずれか一つに記載の方向性電磁鋼板の製造方法において、前記レーザ処理部の鋼板幅方向の幅ｄが、０．０５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であってもよい。
【００３１】
上記のような方向性電磁鋼板の製造方法によれば、前記レーザ処理工程において、前記鋼板の板厚の０％超８０％以下の深さの前記溶融再凝固部が前記鋼板に形成される。これにより、前記仕上げ焼鈍工程において前記コイル状の鋼板が仕上げ焼鈍されたときに、前記溶融再凝固部が変質し、前記溶融再凝固部の結晶粒の磁化容易軸の方向と前記圧延方向との角度ずれ量θａの平均値Ｒが２０°超４０°以下になる。従って、前記製造方法により、前記レーザ照射痕の下部に位置する結晶粒の角度ずれ量θａの平均値Ｒが２０°超４０°以下である方向性電磁鋼板を好適に製造可能である。
【発明の効果】
【００３２】
上記態様によれば、冷延工程後、仕上げ焼鈍工程前の方向性電磁鋼板の側端部にレーザビームを照射することによって、仕上げ焼鈍工程で生ずる側歪み変形を抑制できる。また、レーザビームの照射によって鋼板内部に形成される溶融再凝固部に対応するレーザ照射痕の下部において、結晶粒の磁化容易軸の方向と圧延方向との角度ずれ量θａの平均値Ｒが２０°超４０°以下の範囲となる。従って、レーザ処理した部位における磁気特性が改善され、場合によっては当該部位をもトランス等の材料として使用することが可能となり、歩留まりの向上が実現される。
すなわち、上記態様によれば、側歪み変形が最小限に抑えられながらも優れた磁気特性を有する方向性電磁鋼板、及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】仕上げ焼鈍装置の一例を示す説明図である。
【図２】側歪み変形を抑制する手段を講じていない従来のコイルにおける側歪みの成長過程を示す概略図である。
【図３】側歪み変形の評価方法の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る方向性電磁鋼板の断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る方向性電磁鋼板を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法を示すフロー図である。
【図７】脱炭焼鈍工程、レーザ処理工程、焼鈍分離剤塗布工程、を実施する設備の概略説明図である。
【図８】レーザ処理工程を実施するレーザ処理装置の概略説明図である。
【図９】レーザ処理工程を実施した鋼板の概略説明図である。
【図１０】鋼板幅方向の断面における結晶粒の状態を示す模式図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る方向性電磁鋼板がコイル状に巻き取られた状態を示す説明図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る方向性電磁鋼板における側歪み変形の成長過程を示す概略図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る方向性電磁鋼板を示す説明図である。
【図１４】鋼板の地鉄部表面におけるレーザ照射痕の周辺に生じる結晶粒を示す説明図である。
【図１５】結晶粒の磁化容易軸の方向と圧延方向との角度ずれ量θａの平均値Ｒと、パラメータｑと、側歪み幅Ｗｇとの関係を示すグラフである。
【図１６】鋼板幅方向の端部からレーザ処理部までの距離ＷＬと側歪み幅Ｗｇとの関係を示すグラフである。
【図１７】レーザ処理部の圧延方向長さＬｚと側歪み幅Ｗｇとの関係を示すグラフである。
【図１８】鋼板１１の一方の表面から深さＤ１を有する第１の溶融再凝固部２２ａが形成され、鋼板１１の他方の表面から深さＤ２を有する第２の溶融再凝固部２２ｂが形成されるように、鋼板１１の両面にレーザビームを照射した場合を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に、添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る方向性電磁鋼板及び方向性電磁鋼板の製造方法について詳細に説明する。本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００３５】
まず、本実施形態に係る方向性電磁鋼板１０の製造方法について説明する。
本実施形態に係る方向性電磁鋼板１０の製造方法は、図６のフロー図に示すように、鋳造工程Ｓ０１と、熱間圧延工程Ｓ０２と、焼鈍工程Ｓ０３と、冷間圧延工程Ｓ０４と、脱炭焼鈍工程Ｓ０５と、レーザ処理工程Ｓ０６と、焼鈍分離剤塗布工程Ｓ０７と、仕上げ焼鈍工程Ｓ０８と、平坦化焼鈍工程Ｓ０９と、絶縁皮膜形成工程Ｓ１０と、を有している。
【００３６】
鋳造工程Ｓ０１では、所定の組成に調製された溶鋼を連続鋳造機に供給し、鋳塊を連続的に製出する。溶鋼の組成としては、方向性電磁鋼板１０の素材として一般的に用いられる、Ｓｉを含有する鉄合金が挙げられる。本実施形態では、例えば以下の組成の溶鋼が用いられる。
Ｓｉ；２．５質量％以上４．０質量％以下
Ｃ；０．０２質量％以上０．１０質量％以下
Ｍｎ；０．０５質量％以上０．２０質量％以下
酸可溶性Ａｌ；０．０２０質量％以上０．０４０質量％以下
Ｎ；０．００２質量％以上０．０１２質量％以下
Ｓ；０．００１質量％以上０．０１０質量％以下
Ｐ；０．０１質量％以上０．０４質量％以下
残部；Ｆｅ及び不純物
【００３７】
熱間圧延工程Ｓ０２では、鋳造工程Ｓ０１から得られた鋳塊を所定温度（例えば１１５０〜１４００℃）に加熱して熱間圧延を実施する。これにより、たとえば厚さ１．８〜３．５ｍｍの熱間圧延材を製出する。
【００３８】
焼鈍工程Ｓ０３では、熱間圧延工程Ｓ０２から得られた熱間圧延材に対して、例えば、焼鈍温度：７５０〜１２００℃、焼鈍時間：３０秒〜１０分の条件で熱処理を行う。
冷間圧延工程Ｓ０４では、焼鈍工程Ｓ０３後の熱間圧延材の表面を酸洗した後で、冷間圧延を実施する。これにより、たとえば厚さ０．１５〜０．３５ｍｍの鋼板１１を製出する。
【００３９】
脱炭焼鈍工程Ｓ０５では、冷間圧延工程Ｓ０４から得られた鋼板１１に対して、例えば、焼鈍温度：７００〜９００℃、焼鈍時間：１〜３分の条件で熱処理を行う。なお、本実施形態では、図７に示すように、鋼板１１を走行させた状態で脱炭焼鈍炉３１を通過させることによって熱処理を実施している。
この脱炭焼鈍工程Ｓ０５により、鋼板１１の表面にはシリカ（ＳｉＯ２）を主体とするＳｉＯ２皮膜が形成される。
【００４０】
レーザ処理工程Ｓ０６では、図９に示すように、ＳｉＯ２皮膜１２ａが形成された鋼板１１の幅方向一端側領域に対して、下記で詳細に説明するレーザ照射条件で圧延方向に沿ってレーザビームを照射して、レーザ処理部２０を形成する。このレーザ処理部２０は、仕上げ焼鈍工程Ｓ０８の後にレーザ照射痕１４として鋼板１１の表面に確認される。なお、鋼板１１の両面にレーザビームを照射することにより、鋼板１１の両面にレーザ処理部２０を形成してもよい。
【００４１】
レーザ処理工程Ｓ０６は、図７に示すように、脱炭焼鈍炉３１の後段側に配設されたレーザ処理装置３３によって実施される。なお、脱炭焼鈍炉３１とレーザ処理装置３３の間には、脱炭焼鈍工程Ｓ０５の後の鋼板１１を冷却する冷却装置３２が配設されていてもよい。この冷却装置３２によって、レーザ処理装置３３に搬送される鋼板１１の温度Ｔを、例えば０℃超３００℃以下の範囲内に設定することが可能である。
なお、レーザ処理工程は、冷間圧延工程Ｓ０４と脱炭焼鈍工程Ｓ０５との間、あるいは、焼鈍分離剤塗布工程Ｓ０７と仕上げ焼鈍工程Ｓ０８の間に設けられていても良い。以下では、図６のフロー図に示すように、脱炭焼鈍工程Ｓ０５と焼鈍分離剤塗布工程Ｓ０７との間にレーザ処理工程Ｓ０６が設けられた実施形態について説明する。
【００４２】
以下、レーザ処理工程Ｓ０６について説明する。レーザ処理装置３３は、図８に示すように、レーザ発振器３３ａと、集光レンズ３３ｂと、レーザ照射点近傍にアシストガスを噴射するガスノズル３３ｃと、を備えている。アシストガスとしては空気や窒素を用いることができる。レーザの光源、種類については、特に限定はされない。
【００４３】
本実施形態では、鋼板１１への熱影響として顕在化する溶融再凝固部２２の深さＤが鋼板１１の板厚ｔの０％超８０％以下となるように、レーザビームの照射条件が設定される。図１０には、レーザ処理部２０における鋼板１１の幅方向断面を観察した際に現れる組織の模式図を示す。
【００４４】
図１０に示すように、溶融再凝固部２２は、レーザビームの熱により鋼板１１が溶融した後に再凝固した部分である。この溶融再凝固部２２では、レーザビームの照射により熱影響を受けて、鋼板１１の組織が粗大化している。ここで、溶融再凝固部２２の深さＤは、熱影響を受けない部分に比べて粗大化した組織が存在する領域の板厚方向の深さである。レーザビームの照射条件については、後で詳述する。本実施形態では、溶融再凝固部２２の深さＤが板厚ｔの０％超８０％以下となるようにレーザビームの照射条件が設定される。これにより、仕上げ焼鈍工程Ｓ０８で生ずる鋼板１１の側歪み部５ｅの幅Ｗｇ（以下、側歪み幅Ｗｇという。）を低減できる。また、このようなレーザビームの照射条件の下では、鋼板１１のうちレーザ処理部２０の下部に位置する部位において、各結晶粒の磁化容易軸の方向と圧延方向との角度ずれ量θａの平均値Ｒが、２０°超４０°以下の範囲となる。
【００４５】
ここで、溶融再凝固部２２の深さＤと鋼板１１の板厚ｔとの比を、ｑ（＝Ｄ／ｔ）と定義する。本実施形態では、ｑが０超０．８以下となるようにレーザビームの照射条件が設定される。
【００４６】
あるレーザの光源、種類、鋼板１１の幅方向のレーザビーム径ｄｃ（ｍｍ）、鋼板１１の通板方向（長手方向、圧延方向）のレーザビーム径ｄＬ（ｍｍ）、鋼板１１の通板速度ＶＬ（ｍｍ／ｓｅｃ）、鋼板の板厚ｔ（ｍｍ）、アシストガスの流量Ｇｆ（Ｌ／ｍｉｎ）などのレーザ照射条件がそれぞれ与えられた場合を考える。この場合において、それら全ての条件を固定したまま、レーザパワーＰ（Ｗ）をゼロから徐々に増加させ、鋼板１１の地鉄部の表面に溶融が生ずるレーザパワーＰの閾値をＰ０（Ｗ）、さらにレーザパワーＰを増加させていった際に、ｑが０．８となるパワーＰをＰ０’（Ｗ）とする。
上記のような条件下において、レーザ処理工程Ｓ０６では、Ｐ０≦Ｐ＜Ｐ０’を満たすようなレーザパワーＰに設定して、鋼板１１にレーザビームを照射することが望ましい。これにより、レーザビームの照射により、鋼板１１のレーザ照射位置の直下の地鉄部に溶融再凝固部２２を形成でき、その溶融再凝固部２２の深さＤの板厚ｔに対する比率ｑを０超０．８以下とすることができる。つまり、鋼板１１の板厚ｔの０％超８０％以下の深さＤを有する溶融再凝固部２２を形成することができる。
【００４７】
本発明者らは鋭意検討を繰り返した結果、レーザビームの照射条件を以下のように設定することで、溶融再凝固部２２の深さＤ（以下、「溶融再凝固部深さＤ」という場合もある。）を板厚ｔの０％超８０％以下にする（つまり、０＜ｑ≦０．８とする）ことができることを見出した。これらの式は、レーザビーム照射中の熱伝導現象を解析することで得られた溶融再凝固部深さＤの予測式を、種々のレーザ条件に対する溶融再凝固部深さＤの実験測定結果を用いて補正することにより得たものである。すなわち、レーザビームの照射においては、与えられた鋼板１１の通板速度ＶＬ（ｍｍ／ｓｅｃ）、鋼板１１の板厚ｔ（ｍｍ）に対して、レーザビームの出力（レーザパワー）Ｐ（Ｗ）、鋼板１１の幅方向に沿ったレーザビーム径ｄｃ（ｍｍ）、鋼板１１の通板方向に沿ったレーザビーム径ｄＬ（ｍｍ）を以下の式（１）、（２）を満たすように調整する。
【００４８】
Ｐ１＜Ｐ＜Ｐ２    ・・・（１）
０．２ｍｍ≦ｄｃ≦５．０ｍｍ    ・・・（２）
【００４９】
ここで、式（１）中のＰ１、Ｐ２は以下の式（３）〜（５）の通りである。なお、ｄｃとｄＬの定義を図９に示す。
【００５０】
【数１】
0005928607.tif 000002
【００５１】
側歪み部５ｅの進展をレーザ処理部２０によって確実に抑制するためには、レーザビームの鋼板幅方向の照射位置を調整し、鋼板１１の幅方向一端から照射位置（レーザ処理部２０の幅方向中心）までの距離ＷＬ（図５に示す「鋼板１１の幅方向一端からレーザ照射痕１４の幅方向中心までの距離ＷＬ」に相当する。）が、５ｍｍ以上３５ｍｍ以下の範囲内となるよう調整することが望ましい。また、レーザ処理部２０の圧延方向長さＬｚ（図５に示す「レーザ照射痕１４の圧延方向長さＬｚ」に相当する。）は、コイル５の最外周部を起点としてコイル５の全長Ｌｃの２０％以上１００％以下とすることが望ましい。これにより、側歪み変形が発生し易いコイル５の外周側部分においても、側歪み変形の進展を確実に抑制することができる。
【００５２】
さらに、レーザビームの鋼板幅方向のビーム径ｄｃに対応するレーザ処理部２０（レーザ照射痕１４）の幅ｄは、０．０５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の範囲内とすることが望ましい。レーザ処理部２０の幅ｄが側歪み変形の進展度合に与える影響はそれほど大きくない。しかしながら、レーザ処理部２０の幅ｄが０．０５ｍｍ未満の場合、レーザ照射中の鋼板１１への熱拡散が大きくなりエネルギー効率が低下するという問題がある。また、レーザ処理部２０の幅ｄが５ｍｍ超の場合、要求されるレーザの出力が大きくなりすぎるという問題がある。
【００５３】
レーザ処理工程Ｓ０６の次の焼鈍分離剤塗布工程Ｓ０７では、ＳｉＯ２皮膜１２ａの上に、マグネシア（ＭｇＯ）を主体とする焼鈍分離剤を塗布し、加熱乾燥する。なお、本実施形態では、図７に示すように、レーザ処理装置３３の後段側に、焼鈍分離剤塗布装置３４が配設されており、レーザ処理工程Ｓ０６が実施された鋼板１１の表面に対して連続的に焼鈍分離剤が塗布される。
【００５４】
そして、焼鈍分離剤塗布装置３４を通過した鋼板１１は、コイル状に巻き取られて、コイル５が得られる。なお、このコイル５の最外周端は、脱炭焼鈍炉３１、レーザ処理装置３３、焼鈍分離剤塗布装置３４を通過する鋼板１１の後端となる。そこで、本実施形態では、レーザ処理工程Ｓ０６において、鋼板１１の少なくとも後端側の領域にレーザ処理部２０を形成することになる。
【００５５】
次に、仕上げ焼鈍工程Ｓ０８では、図１１に示すように、焼鈍分離剤を塗布された鋼板１１が巻き取られて得られたコイル５を、巻軸５ａが鉛直方向を向くようにしてコイル受台８の上に載置し、仕上げ焼鈍炉に装入して熱処理（バッチ式の仕上げ焼鈍）を実施する。なお、この仕上げ焼鈍工程Ｓ０８における熱処理条件は、例えば、焼鈍温度：１１００〜１３００℃、焼鈍時間：２０〜２４時間に設定される。
【００５６】
この仕上げ焼鈍工程Ｓ０８では、図１１に示すように、コイル５（鋼板１１）のうちレーザ処理部２０が形成された幅方向一端側部分（コイル５の軸方向の下端側）がコイル受台８に接触するように、コイル５がコイル受台８に載置されている。  
【００５７】
この仕上げ焼鈍工程Ｓ０８において、コイル５に自重等によって荷重が負荷された場合に、上記レーザ処理部２０が優先的に変形することになる。図１２に示すように、コイル５とコイル受台８との接触位置（コイル５の幅方向一端側）から側歪み部５ｅが幅方向他端側に向けて進展していくが、このレーザ処理部２０において側歪み部５ｅの進展が抑制される。よって、側歪み部５ｅの幅（側歪み幅Ｗｇ）が小さくなり、この側歪み部５ｅを除去する場合であっても、トリミング幅を小さくすることができ、方向性電磁鋼板１０の製造歩留まりを向上させることができる。
【００５８】
また、この仕上げ焼鈍工程Ｓ０８によって、シリカを主体とするＳｉＯ２皮膜１２ａとマグネシアを主体とする焼鈍分離剤とが反応し、鋼板１１の表面にフォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）からなるグラス皮膜１２（図４参照。）が形成される。
【００５９】
本実施形態では、仕上げ焼鈍前に配設されるレーザ処理工程において、レーザビームの照射によって鋼板１１に溶融再凝固部２２が形成されるが、この溶融再凝固部２２の深さＤの板厚ｔに対する比率ｑが０超０．８以下（０％超８０％以下）となる程度の、比較的低い強度（上記レーザパワーＰ）で、レーザビームを照射する。この限定的な熱影響部（溶融再凝固部２２）の形成により、レーザ処理部２０の機械的強度が他の部分よりも低くなって変形し易くなる。その結果、仕上げ焼鈍工程において、レーザ処理部２０の局所変形によって側歪み部５ｅの進展が抑制されるものと推測される。
【００６０】
平坦化焼鈍工程Ｓ０９及び絶縁皮膜形成工程Ｓ１０では、コイル状に巻き取られた鋼板１１を巻き戻して、約８００℃の焼鈍温度で張力を加えて板状に伸ばして搬送し、コイル５の巻き変形を開放して平坦化する。同時に、鋼板１１の両面に形成されたグラス皮膜１２の上に絶縁剤を塗布、焼付けを行い、絶縁皮膜１３を形成する。
【００６１】
このようにして、鋼板１１の表面にグラス皮膜１２及び絶縁皮膜１３が形成され、本実施形態に係る方向性電磁鋼板１０が製造される（図４参照）。なお、上記絶縁皮膜形成工程Ｓ１０の後、方向性電磁鋼板１０の片面に向けてレーザビームを集光及び照射して、圧延方向にほぼ直交し、かつ、圧延方向に周期的な線状の歪を付与することにより、磁区制御を行ってもよい。
【００６２】
本実施形態に係る方向性電磁鋼板１０の製造方法によると、側歪み部５ｅの側歪み幅Ｗｇ及び反りを十分に抑制できる。従って、製造された方向性電磁鋼板１０が、側歪み部５ｅを有したままでも、顧客の要求品質を満足する場合には、側歪み部５ｅをトリミングしなくてもよい。この場合には、方向性電磁鋼板１０の製造歩留まりをより一層向上できる。
【００６３】
本実施形態では、上述のように、レーザビームの照射により形成される溶融再凝固部２２の深さＤの板厚ｔに対する比率ｑが、０％超８０％以下（０超０．８以下）となる。この結果、後で詳述するように、仕上げ焼鈍工程Ｓ０８の後に得られる鋼板１１の地鉄部のうち、レーザ照射痕１４の下部（鋼板１１の板厚方向の内側）に位置する結晶粒に関しては、各結晶粒の磁化容易軸方向と圧延方向との角度ずれ量θａの平均値Ｒを２０°超４０°以下に抑制することが可能となる。従って、側歪み部５ｅのトリミングを行わない場合であっても、用途によっては方向性電磁鋼板１０をそのまま磁気特性に優れた製品として用いることができるので、方向性電磁鋼板１０の品質及び製品歩留まりの双方を向上できる。
【００６４】
従って、側歪み部５ｅの側歪み幅Ｗｇが小さく、この側歪み部５ｅを除去する必要がない場合であっても、レーザ照射痕１４の内側の地鉄部分の結晶方位が従来よりも配向性が高く安定しており、用途によっては方向性電磁鋼板１０として利用することが可能となる。
【００６５】
また、レーザ処理工程Ｓ０６におけるレーザビームのパワーＰを低く抑えることができるので、大型、大出力のレーザ装置が不要になり、方向性電磁鋼板１０を効率良く製造することができる。
【００６６】
次に、本実施形態に係る方向性電磁鋼板１０について説明する。本実施形態に係る方向性電磁鋼板１０は、図４に示すように、鋼板１１と、鋼板１１の表面に形成されたグラス皮膜１２と、グラス皮膜１２の上に形成された絶縁皮膜１３と、を備えている。
【００６７】
鋼板１１は、方向性電磁鋼板１０の素材として一般的に用いられる、Ｓｉを含有する鉄合金で構成される。本実施形態に係る鋼板１１は、例えば、以下の組成からなる。
【００６８】
Ｓｉ；２．５質量％以上４．０質量％以下
Ｃ；０．０２質量％以上０．１０質量％以下
Ｍｎ；０．０５質量％以上０．２０質量％以下
酸可溶性Ａｌ；０．０２０質量％以上０．０４０質量％以下
Ｎ；０．００２質量％以上０．０１２質量％以下
Ｓ；０．００１質量％以上０．０１０質量％以下
Ｐ；０．０１質量％以上０．０４質量％以下
残部；Ｆｅ及び不純物
【００６９】
また、鋼板１１の厚さは、一般的に０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下であるが、この範囲外であってもよい。
【００７０】
グラス皮膜１２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（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１６）、といった複合酸化物によって構成されている。なお、このグラス皮膜１２の厚さは、レーザ処理部２０に対応するレーザ照射痕１４以外の部分においては、例えば、０．５μｍ〜３μｍであり、特に、１μｍ前後が一般的であるが、これらの例に限定されない。
【００７１】
絶縁皮膜１３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）を主体とするコーティング液（例えば、特開昭４８−３９３３８号公報、及び特公昭５３−２８３７５号公報参照）、又は、アルミナゾルとホウ酸を混合したコーティング液（例えば、特開平６−６５７５４号公報、及び特開平６−６５７５５号公報参照）によって構成されている。本実施形態では、絶縁皮膜１３は、リン酸アルミニウムとコロイダルシリカ、無水クロム酸（例えば、特公昭５３−２８３７５号公報参照）等からなる。なお、この絶縁皮膜１３の厚さは、例えば、２μｍ前後が一般的であるが、この例に限定されない。
【００７２】
上述の方法で製造された、本実施形態に係る方向性電磁鋼板１０においては、レーザ処理工程Ｓ０６にてレーザ処理部２０が形成された領域にレーザ照射痕１４が形成されている。このレーザ照射痕１４は、方向性電磁鋼板１０の一側表面又は両側表面に形成されている。
【００７３】
このレーザ照射痕１４は、方向性電磁鋼板１０の表面の目視観察にて、他の部位と異なる色を持つ部位として確認することができる。これは、グラス皮膜１２中のＭｇやＦｅ等の元素の組成比や、グラス皮膜１２の厚み等が異なっているためと考えられる。このため、レーザ照射痕１４を、グラス皮膜１２の元素分析によって特定することも可能である。例えばグラス皮膜１２のＥＰＭＡ(Electron Probe Micro Analyser)分析によれば、レーザ照射痕１４においては、Ｍｇの特性Ｘ線強度が減少する、もしくは、Ｆｅの特性Ｘ線強度が増加するといった変化を確認できる。
【００７４】
このレーザ照射痕１４は、上述したレーザ照射方法により形成されたレーザ処理部２０が仕上げ焼鈍工程Ｓ０８にて変質することに起因して生ずるものである。このレーザ照射痕１４は、方向性電磁鋼板１０の幅方向の一端から所定距離ＷＬだけ内側に、圧延方向（鋼板１１の長手方向）に沿って線状に形成されている。図５の例では、レーザ照射痕１４は、圧延方向に沿って連続的な直線状に形成されている。しかし、この例に限定されず、レーザ照射痕１４は、圧延方向に沿って、不連続的な直線状、例えば、周期的に破断する破線状に形成されてもよい。
【００７５】
また、レーザ照射痕１４は、鋼板１１の長手方向（圧延方向）の一部に部分的に形成されてもよい。この場合、レーザ照射痕１４は、鋼板１１が巻かれて得られるコイル５の最外周部を起点として鋼板１１の長手方向の全長の２０％以上１００％以下の領域に形成されていることが好ましい。つまり、方向性電磁鋼板１０の長手方向の先端からのレーザ照射痕１４の長手方向長さＬｚは、方向性電磁鋼板１０の全長Ｌｃに対して２０％以上（Ｌｚ≧０．２×Ｌｃ）であることが好ましい。
【００７６】
コイル５の外周側部分は、仕上げ焼鈍時において高温になるので、その外周側部分に側歪み変形が発生し易い。このため、コイル５の最外周部を起点としてコイル５の全長Ｌｃの２０％以上の領域にレーザ照射痕１４を形成することが好ましい。これにより、仕上げ焼鈍工程Ｓ０８で、コイル５の外周側部分に形成されたレーザ照射痕１４が局所変形し、コイル５の外周側部分における側歪み変形の進展を確実に抑制することができる。一方、レーザ照射痕１４の形成範囲がコイル５の全長Ｌｃの２０％未満である場合には、コイル５の外周側部分に十分な長さのレーザ照射痕１４が形成されていないので、コイル５の外周側部分における側歪み変形の抑制効果が低減してしまう。
【００７７】
なお、側歪み変形の進展を更に確実に抑制するためには、鋼板１１の長手方向（圧延方向）全長に渡ってレーザ照射痕１４が形成されてもよい（Ｌｚ＝Ｌｃ）。
【００７８】
また、レーザ照射痕１４は、方向性電磁鋼板１０の幅方向一端からレーザ照射痕１４の幅方向中心までの距離ＷＬが、５ｍｍ以上３５ｍｍ以下となるような位置に形成されている（５ｍｍ≦ＷＬ≦３５ｍｍ）。さらに、レーザ照射痕１４の幅ｄは、０．０５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることが好ましい（０．０５ｍｍ≦ｄ≦５．０ｍｍ）。
【００７９】
このように、５ｍｍ≦ＷＬ≦３５ｍｍという条件を満たす位置にレーザ照射痕１４が形成されることで、仕上げ焼鈍工程Ｓ０８で変形しやすいレーザ照射痕１４を、結果として側歪み変形の抑制が可能な位置に形成することができるので、側歪み部５ｅの側歪み幅Ｗｇを確実に低減することが可能となる。
【００８０】
また、本実施形態では、鋼板１１の地鉄部のうち、レーザ照射痕１４の下部に位置する部位の地鉄部においては、結晶粒の磁化容易軸の方向と圧延方向との角度ずれ量θａの平均値Ｒが、２０°超４０°以下、好ましくは２０°超３０°以下である。ここで、角度ずれ量θａの平均値Ｒは、鋼板１１の表面に形成されたレーザ照射痕１４の下部に位置する結晶粒（つまり、溶融再凝固部２２の領域の結晶粒）に関して、各結晶粒の磁化容易軸の方向と、鋼板１１の圧延方向との角度ずれ量θａを定義し、各結晶粒の角度ずれ量θａを、レーザ照射痕１４の下部に位置する結晶粒で平均化して得られる。
【００８１】
本実施形態における結晶粒の磁化容易軸の方向と圧延方向との角度ずれ量θａは、次のように定義される。即ち、対象とする結晶粒の磁化容易軸の方向が、基準となる鋼板面内の圧延方向から、鋼板１１の幅方向軸回りに回転している角θｔと、鋼板面に垂直な軸回りに回転している角θｎの２乗平均値を角度ずれ量θａと定義する（θａ＝（θｔ２＋θｎ２）０．５）。これらθｔ及びθｎは、Ｘ線回折による結晶方位測定法（ラウエ法）により測定される。θａが大きくなるほど、磁化容易軸が鋼板１１の圧延方向から大きくずれた結晶粒であることを意味する。結晶粒の磁化容易軸が圧延方向から大きくずれると、当該部位の磁化方向が圧延方向に対して大きく異なる方向を向きやすく、圧延方向に磁力線を透しにくくなる。この結果、鋼板１１の圧延方向に対する磁気特性が劣化する。
【００８２】
また、本実施形態では、図１４に示すように、方向性電磁鋼板１０の圧延方向に沿って形成されるレーザ照射痕１４の下部の地鉄部（レーザ処理部２０及び溶融再凝固部２２に相当する部位）に生ずる結晶粒に関して、角度ずれ量θａの平均値Ｒを次の式（６）で定義する。
【００８３】
【数２】
0005928607.tif 000003
【００８４】
ここで、ｉは結晶粒の番号である。図１４に示す例では、レーザ照射痕１４の下部に６個の結晶粒（ｉ＝１〜６）が存在する。Ｌｉは、図１４に示すように鋼板１１を表面側から見下ろした際に、レーザ照射痕１４とｉ番目の結晶粒が重なるもしくは接する距離である。θａｉは、ｉ番目の結晶粒に関し、上記で定義された回転角θａである。また、図１４中の３番目及び４番目の結晶粒以外のように、結晶粒がレーザ照射痕１４の両側にまたがっているときは、ｗｉが“１”に設定される。一方、図１４中の３番目及び４番目の結晶粒のように、レーザ照射痕１４がちょうど２つの結晶粒の粒界に対応する場合は、ｗｉが“０．５”に設定される。
【００８５】
後の実施例でも示すように、レーザ処理工程Ｓ０６におけるレーザビームの照射によって、板厚を貫通するほどの溶融再凝固部２２を地鉄部に形成してしまうと、仕上げ焼鈍中の鋼板１１の結晶成長に影響が大きくなる結果、角度ずれ量θａの平均値Ｒが大きくなり、方向性電磁鋼板１０の圧延方向に対する磁気特性が劣化する傾向となる。一方、本実施形態では、溶融再凝固部２２の深さＤが板厚ｔの０％超８０％以下となるようにレーザ照射条件を設定することにより、鋼板１１の内部に板厚を貫通しない程度の溶融再凝固部２２が形成される。これにより、角度ずれ量θａの平均値Ｒが２０°超４０°以下の範囲に収まり、その結果、磁気特性の劣化が抑制された方向性電磁鋼板１０（すなわち、優れた磁気特性を有する方向性電磁鋼板１０）が得られる。
【００８６】
本実施形態に係る方向性電磁鋼板１０においては、側歪み部５ｅの側歪み幅Ｗｇが小さく、この側歪み部５ｅを除去する必要がない場合がある。この際、鋼板１１のうちレーザ照射痕１４の下部に位置する部位（地鉄）においては、角度ずれ量θａの平均値Ｒが２０°超４０°以下となっている。このため、レーザ照射痕１４の下部の地鉄部分を含めて鋼板１１の幅方向側端部の結晶方位が従来よりも配向性が高く安定しており、用途によっては、その側端部をトリミングすることなく方向性電磁鋼板１０として利用することが可能となる。
【００８７】
以上、本発明の一実施形態に係る方向性電磁鋼板１０、及び方向性電磁鋼板１０の製造方法について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８８】
例えば、鋼板１１の組成については、上記実施形態で記載したものに限定されることはなく、他の組成であってもよい。また、上記実施形態では、レーザ処理工程Ｓ０６を脱炭焼鈍工程Ｓ０５と焼鈍分離剤塗布工程Ｓ０７の間に設けた例を説明したが、冷間圧延工程Ｓ０４より後で、仕上げ焼鈍工程Ｓ０８より前であれば、どの工程間でレーザ処理を施してもよい。
【００８９】
また、上記実施形態では、図７、図８に示す装置を用いて、脱炭焼鈍工程Ｓ０５、レーザ処理工程Ｓ０６、焼鈍分離剤塗布工程Ｓ０７を実施するものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の構造の装置でこれらを実施してもよい。
【００９０】
さらに、上記実施形態では、図５に示すように、レーザ照射痕１４が圧延方向に沿って連続的な直線状に形成される例を説明したが、これに限定されることはない。レーザ照射痕１４（レーザ処理部２０）は、不連続な破線状に形成されてもよく、例えば、図１３に示すように、レーザ照射痕１４（レーザ処理部２０）が圧延方向に沿って周期的に形成されてもよい。この場合、レーザの平均パワーを削減できる効果が得られる。レーザ処理部２０を周期的に形成する場合、１周期あたりのレーザ処理部２０の割合ｒは、側歪み変形の抑制効果が得られれば特に限定されないが、例えばｒ＞５０％とすることが望ましい。
【００９１】
また、上記実施形態では、レーザ処理工程Ｓ０６において、鋼板１１の板厚ｔの０％超８０％以下の深さＤを有する溶融再凝固部２２が、レーザ処理部２０に対応する位置に形成されるように、レーザビームを鋼板１１の圧延方向に沿って照射する場合を例示した。ここで、レーザ処理工程Ｓ０６において、鋼板１１の板厚ｔの１６％超８０％以下の深さＤを有する溶融再凝固部２２が、レーザ処理部２０に対応する位置に形成されるように、レーザビームを鋼板１１の圧延方向に沿って照射することがより好ましい。
この場合、最終的に得られる方向性電磁鋼板１０において、地鉄（鋼板１１）の表面に形成されたレーザ照射痕１４の下部に存在する各結晶粒の磁化容易軸の方向と圧延方向との角度ずれ量θａの平均値Ｒは、２５°超４０°以下となる。
【００９２】
なお、鋼板１１の両面にレーザビームを照射することにより方向性電磁鋼板１０の両面にレーザ照射痕１４（レーザ処理部２０）を形成してもよい。
すなわち、鋼板１１を平面視した時に、鋼板１１の一方の表面に形成されるレーザ照射痕１４と、鋼板１１の他方の表面に形成されるレーザ照射痕１４とが重なるように、鋼板１１の両面にレーザビームを照射してもよい。
この場合、例えば、図１８に示すように、鋼板１１の一方の表面から深さＤ１を有する第１の溶融再凝固部２２ａが形成され、鋼板１１の他方の表面から深さＤ２を有する第２の溶融再凝固部２２ｂが形成されるように、レーザビームの照射条件を設定する。第１の溶融再凝固部２２ａの深さＤ１と第２の溶融再凝固部２２ｂの深さＤ２との合計値Ｄ（＝Ｄ１＋Ｄ２）が、鋼板１１の板厚ｔの０％超８０％以下（より好ましくは１６％超８０％以下）であればよい。
【００９３】
また、鋼板１１を平面視した時に、鋼板１１の一方の表面に形成されるレーザ照射痕１４と、鋼板１１の他方の表面に形成されるレーザ照射痕１４とが重ならないように、鋼板１１の両面にレーザビームを照射してもよい。
この場合、鋼板１１の一方の表面に対するレーザ照射によって形成された第１の溶融再凝固部２２ａの深さＤ１と、鋼板１１の他方の表面に対するレーザ照射によって形成された第２の溶融再凝固部２２ｂの深さＤ２との少なくとも一方が、鋼板１１の板厚ｔの０％超８０％以下（より好ましくは１６％超８０％以下）であればよい。
【実施例】
【００９４】
次に、本発明の効果を確認するために実施した確認実験について説明する。【００９５】
まず、Ｓｉ；３．０質量％、Ｃ；０．０５質量％、Ｍｎ；０．１質量％、酸可溶性Ａｌ；０．０２質量％、Ｎ；０．０１質量％、Ｓ；０．０１質量％、Ｐ；０．０２質量％、残部がＦｅ及び不純物、といった組成のスラブを鋳造した（鋳造工程Ｓ０１）。【００９６】
このスラブに対して、１２８０℃で熱間圧延を実施し、厚さ２．３ｍｍの熱間圧延材を製出した（熱間圧延工程Ｓ０２）。【００９７】
次に、熱間圧延材に対して、１０００℃×１分の条件で熱処理を行い、熱間圧延材を焼鈍した（焼鈍工程Ｓ０３）。この焼鈍工程後の熱間圧延材に対して酸洗処理を施した上で冷間圧延を実施し、厚さ０．２３ｍｍと０．３５ｍｍの冷間圧延材を製出した（冷間圧延工程Ｓ０４）。
この冷間圧延材に対して、８００℃×２分の条件で脱炭焼鈍を実施した（脱炭焼鈍工程Ｓ０５）。この脱炭焼鈍工程により、冷間圧延材である鋼板１１の両面にＳｉＯ２皮膜１２ａが形成された。【００９８】
次いで、レーザ処理装置によって、表面にＳｉＯ２皮膜１２ａが形成された鋼板１１の表面にレーザを照射し、レーザ処理部２０を形成した（レーザ処理工程Ｓ０６）。【００９９】
次に、上記ＳｉＯ２皮膜１２ａにレーザ処理部２０が形成された鋼板１１の両面に、マグネシアを主成分とする焼鈍分離材を塗布した（焼鈍分離剤塗布工程Ｓ０７）。【０１００】
そして、焼鈍分離材を塗布した鋼板１１をコイル状に巻き取った状態で、バッチ式の仕上げ焼鈍炉に装入し、１２００℃×２０時間の条件で仕上げ焼鈍を実施した（仕上げ焼鈍工程Ｓ０８）。【０１０１】
ここで、上記のレーザ処理工程Ｓ０６にてレーザ処理部２０を形成する際の条件を種々変更し、これらの条件と、仕上げ焼鈍後の側歪み幅Ｗｇと、鋼板１１のうちレーザ照射痕１４の下側に位置する部位における各結晶粒の磁化容易軸の方向と圧延方向との角度ずれ量θａの平均値Ｒとの関係について評価した。【０１０２】
レーザ装置としては、半導体レーザを使用した。鋼板１１の通板速度ＶＬ（ｍｍ／ｓｅｃ）、鋼板１１の板厚ｔ（ｍｍ）、レーザビームのパワーＰ（Ｗ）、鋼板１１の幅方向のレーザビーム径ｄｃ（ｍｍ）、鋼板１１の通板方向（長手方向）のレーザビーム径ｄＬ（ｍｍ）を種々変えながら、レーザ処理および評価を行った。アシストガスの流量Ｇｆ＝３００（Ｌ／ｍｉｎ）、レーザビームの鋼板１１の幅方向の照射位置ＷＬ＝１８（ｍｍ）は、固定した。なお、コイル最外周部を起点としたレーザ処理部２０の圧延方向長さＬｚ＝２５００ｍ（コイル全長Ｌｃ＝１００００ｍ）とした。【０１０３】
表１にレーザビームの条件と評価結果のデータをまとめる。【０１０４】
表１には、上述の式（３）〜（５）を用いて計算した（Ｐ−Ｐ１）／（Ｐ２−Ｐ１）の値と、レーザ処理直後の鋼板１１の断面を研磨後、光学顕微鏡を用いた測定で得られた溶融再凝固部２２の深さＤの鋼板１１の板厚ｔに対する比率ｑ（＝Ｄ／ｔ）を示す。また、表１に示す側歪み幅Ｗｇは、コイル全長に対する最大値である。なお、レーザ処理しない場合の側歪み幅Ｗｇは４５ｍｍであった。【０１０５】
また表１には、鋼板１１のうちレーザ処理部２０に位置する地鉄部における結晶粒の磁化容易軸方向を、Ｘ線回折を用いて測定し、圧延方向に対する磁化容易軸方向の角度ずれ量θａの平均値Ｒを求めた値を示す。【０１０６】
さらに、ＳＳＴ（Ｓｉｎｇｌｅ  ｓｈｅｅｔ  ｔｅｓｔｅｒ）試験によりＷ１７／５０の鉄損を評価した結果も示している。ＳＳＴ測定の試験片としては、鋼板１１の一端（エッジ）から１００ｍｍ幅の領域（レーザ照射痕１４を含む領域）から、鋼板幅方向長さ１００ｍｍ、鋼板圧延方向長さ５００ｍｍのサイズで切り出した四角片を用いた。鉄損劣化率（％）は、同一コイルの鋼板１１の中でレーザ処理が施されていない部分の鉄損を基準として定義した。【０１０７】
【表１】
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【０１０８】
図１５には、表１に示す比率ｑと、側歪み幅Ｗｇと、角度ずれ量θａの平均値Ｒとの関係を示す。図１５から判るように、本発明例（実施例）１〜１０のように、ｑ＞０であれば、側歪み幅Ｗｇが２５ｍｍ以下であり、レーザ処理を施さないときの側歪み幅Ｗｇ＝４５ｍｍよりも、２０ｍｍ以上小さい。また、０＜ｑ≦０．８であれば、２０°＜Ｒ≦４０°となっている。従って、比率ｑが０以上０．８以下であれば、側歪み幅Ｗｇを２０ｍｍ以上低減でき、且つ、角度ずれ量θａの平均値Ｒを２０°超４０°以下の範囲内に収めることができる。
また、表１に示す鉄損劣化率のデータからは、角度ずれ量θａの平均値Ｒが４０°以下であれば、鉄損の劣化率を１０％未満に抑えられることが判る。側歪み幅Ｗｇを２０ｍｍ小さくすることは、およそ１０００ｍｍのコイル幅を持つ方向性電磁鋼板の製造において、歩留まりが約２％向上することを意味している。本発明者らの試算によると、歩留まりが２％未満では、レーザ照射設備の運転及び維持にかかる費用として算出されるレーザ処理のコストが、歩留まり向上による製造コスト低減しろを上回ってしまうが、歩留まりが２％以上向上する場合は、レーザ照射設備導入によりメリットが生まれ、本発明の効果を享受できる。さらに、本発明の方法により製造された方向性電磁鋼板１０は、側歪み部５ｅの鉄損劣化率が１０％未満に抑えられており、且つ、側歪み幅Ｗｇが小さいので、側歪み変形自体が抑えられている。従って、側歪み部５ｅを有したままでも、それが許容される場合は、側歪み部５ｅをトリミングしないまま使用することが可能となる。この場合には、方向性電磁鋼板１０の歩留まりをより一層向上できる。【０１０９】
比率ｑが大きくなるほど、角度ずれ量θａの平均値Ｒ及び鉄損劣化率は増加する。角度ずれ量θａの平均値Ｒが４０°以下であれば、鉄損の劣化率は１０％未満、角度ずれ量θａの平均値Ｒが３０°以下であれば、鉄損の劣化率は６％以下に抑えられる。鉄損の劣化率で１０％未満であれば、方向性電磁鋼板１０の製品等級において、等級の劣化を１等級以内に抑えられる可能性があることを意味する。従って、Ｒ≦４０°であれば、用途によっては、レーザ処理により形成されたレーザ照射痕１４を含む方向性電磁鋼板１０の幅方向の端部をトリミングせずに、方向性電磁鋼板１０の内側の部分とまとめて同じ等級の製品として使える可能性が高く、方向性電磁鋼板１０の歩留まりを向上できる効果がある。【０１１０】
一方、比較例１は、通板速度ＶＬに対してレーザパワーＰが過剰で、比率ｑが０．８を超えたために、角度ずれ量θａの平均値Ｒが４０°を超え、鉄損の劣化率が１０％以上となった例である。また、比較例２は、レーザビーム径ｄｃに対してレーザパワーＰが不足で、比率ｑが０のために、側歪み幅Ｗｇが２９ｍｍと大きくなり、側歪み幅Ｗｇの低減量が２０ｍｍ未満となった例である。【０１１１】
以上より、側歪み幅Ｗｇを２０ｍｍ以上低減させ、且つ、鉄損の劣化率を１０％未満に抑えるためには、比率ｑの範囲を０＜ｑ≦０．８とすれば良いことが判る。【０１１２】
さらに、比較例１と本発明例１等を比較すれば、鋼板１１の結晶粒の磁化容易軸の方向と圧延方向との角度ずれ量θａの平均値Ｒを４０°以下にすることにより、鉄損の劣化率を１０％未満に抑制できることが判る。また、比較例２と本発明例４等を比較すれば、角度ずれ量θａの平均値Ｒを２０°超、特に、２１°以上にすることにより、レーザ処理を施さない場合と比べて、側歪み幅Ｗｇを２０ｍｍ以上低減できることが判る。【０１１３】
よって、側歪み幅Ｗｇを２０ｍｍ以上低減させ、且つ、鉄損の劣化率を１０％未満に抑えるためには、方向性電磁鋼板１０のレーザ照射痕１４に対応する位置において、角度ずれ量θａの平均値Ｒの範囲を２０°＜Ｒ≦４０°とすれば良いことが判る。【０１１４】
また、表１に示す（Ｐ−Ｐ１）／（Ｐ２−Ｐ１）の値を見れば、０≦（Ｐ−Ｐ１）／（Ｐ２−Ｐ１）≦１．０とすれば、溶融再凝固部２２の溶け込み深さ（即ち、鋼板１１の板厚ｔに対する溶融再凝固部深さＤの比率ｑ）を０＜ｑ≦０．８の範囲にできることが判る。【０１１５】
また、鋼板１１の幅方向の一側端からレーザ処理部２０（レーザ照射痕１４）の幅方向中心までの距離ＷＬと、側歪み幅Ｗｇとの関係を図１６に示す。なお。このレーザ処理部２０（レーザ照射痕１４）の圧延方向長さＬｚは、２５００ｍ（コイル全長Ｌｃ＝１００００ｍ）に設定した。レーザ条件は上述の本発明例５に対応する条件に設定した。【０１１６】
図１６に示すように、距離ＷＬが４０ｍｍ以上となると、側歪み幅Ｗｇが２５ｍｍ超と大きくなり、側歪み幅Ｗｇの低減量が２０ｍｍ未満となるため、側歪み幅Ｗｇの抑制効果が小さくなることが確認された。これに対し、距離ＷＬが５ｍｍ以上、３５ｍｍ以下であれば、側歪み幅Ｗｇが２５ｍｍ以下となり、側歪み幅Ｗｇを適切に抑制できることが分かる。また、距離ＷＬが５．０ｍｍ未満では、側歪み幅Ｗｇが若干増加する傾向があるため、距離ＷＬは５ｍｍ以上であることが好ましい。以上のことから、鋼板１１の一側端からレーザ処理部２０（レーザ照射痕１４）の幅方向中心までの距離ＷＬは５．０ｍｍ以上３５ｍｍ以下であることが好ましい。【０１１７】
さらに、鋼板全長Ｌｃ＝１００００ｍの場合において、コイル５の最外周部を起点としたレーザ処理部２０（レーザ照射痕１４）の圧延方向長さＬｚを変更した際の、圧延方向長さＬｚと側歪み幅Ｗｇとの関係を図１７に示す。なお、レーザ処理部２０の圧延方向長さＬｚの起点はコイル５の最外周部である。レーザ条件は上述の本発明例５に対応する条件に設定した。上記距離ＷＬは、２０ｍｍに設定した。図１７に示す側歪み幅Ｗｇは、コイル全長に対する最大値である。【０１１８】
図１７に示すように、レーザ処理部２０の圧延方向長さＬｚが５００ｍ〜１５００ｍｍ（鋼板全長Ｌｃの５〜１５％）の場合には、側歪み幅Ｗｇが２５ｍｍ超と大きくなり、側歪み幅Ｗｇの低減量が２０ｍｍ未満となるため、側歪み幅Ｗｇの抑制効果が小さくなる。これに対し、レーザ処理部２０の圧延方向長さＬｚが２０００ｍ以上、すなわち鋼板全長Ｌｃの２０％以上の場合には、側歪み幅Ｗｇは２５ｍｍ未満であり、側歪み幅Ｗｇの低減量が２０ｍｍ以上となるため、側歪み幅Ｗｇを好適に抑制できる。このことから、側歪み変形が顕著なコイル５の外周から、鋼板１１の圧延方向の全長Ｌｃの２０％以上の領域に、レーザ処理部２０を形成することが好ましい。
【符号の説明】
【０１１９】
５  コイル
５ｅ  側歪み部
１０  方向性電磁鋼板
１１  鋼板
１２  グラス皮膜
１２ａ  ＳｉＯ２皮膜
１３  絶縁皮膜
１４  レーザ照射痕
２０  レーザ処理部
２２  溶融再凝固部
【図１】
0005928607.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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