(57)【要約】【課題】磁気特性の良好な方向性電鋼板を提供する。【解決手段】所定の成分組成を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなるスラブを、１２８０℃以上に加熱して、熱間圧延を施すことで、熱延鋼板とする工程と、前記熱延鋼板に熱延板焼鈍を施した後、一回の冷間圧延または中間焼鈍を挟む二回以上の冷間圧延を施すことで、冷延鋼板とする工程と、前記冷延鋼板に脱炭焼鈍を施す工程と、脱炭焼鈍後の前記冷延鋼板の表面に焼鈍分離剤を塗布した後、仕上焼鈍を施す工程と、絶縁被膜を塗布した後に平坦化焼鈍を施す工程と、を含み、前記冷間圧延工程後、脱炭焼鈍後、仕上焼鈍後、絶縁被膜塗布後または平坦化焼鈍後のいずれかにおいて、鋼板両面に線状または点列状の厳密に制御された溝を交差するように形成する、方向性電磁鋼板の製造方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．０２％以上０．１０％以下、
Ｓｉ：２．５％以上４．５％以下、
Ｍｎ：０．０１％以上０．１５％以下、
ＳおよびＳｅのうち１種または２種の合計：０．００１％以上０．０５０％以下、
酸可溶性Ａｌ：０．０１％以上０．０５％以下、
Ｎ：０．００２％以上０．０１５％以下、
Ｃｕ：０％以上０．３０％以下、
Ｓｎ：０％以上０．３０％以下、
Ｎｉ：０％以上０．３０％以下、
Ｃｒ：０％以上０．３０％以下、
Ｓｂ：０％以上０．３０％以下、および
Ｂｉ：０％以上０．０５００％以下を含有し、
残部がＦｅおよび不純物からなるスラブを、１２８０℃以上に加熱して、熱間圧延を施すことで、熱延鋼板とする工程と、
前記熱延鋼板に熱延板焼鈍を施した後、一回の冷間圧延または中間焼鈍を挟む二回以上の冷間圧延を施すことで、冷延鋼板とする工程と、前記冷延鋼板に脱炭焼鈍を施す工程と、
脱炭焼鈍後の前記冷延鋼板の表面に焼鈍分離剤を塗布した後、仕上焼鈍を施す工程と、
仕上焼鈍後の鋼板に絶縁被膜を塗布した後、平坦化焼鈍を施す工程と、を含み、
前記冷間圧延工程後、脱炭焼鈍後、仕上焼鈍後、絶縁被膜塗布後または平坦化焼鈍後のいずれかにおいて、溝深さが１０μｍ以上２５μｍ以下、溝間隔が２ｍｍ以上１０ｍｍ以下、少なくとも片面の溝の圧延方向からの角度が６５°以上８５°以下、かつ鋼板両面の溝を鋼板表面に平行な面に投影した際に、一方の面の溝がもう一方の面の溝と交差するように、鋼板両面に線状または点列状の溝を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２】
前記スラブは、質量％で、Ｃｕ：０．０１％以上０．３０％以下、Ｓｎ：０．０１％以上０．３０％以下、Ｎｉ：０．０１％以上０．３０％以下、Ｃｒ：０．０１％以上０．３０％以下、またはＳｂ：０．０１％以上０．３０％以下のいずれか１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項３】
前記スラブは、質量％で、Ｂｉ：０．０００５％以上０．０５００％以下を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項４】
前記の溝形成が、絶縁被膜塗布後、および／または平坦化焼鈍後に実施される場合において、溝形成前の磁束密度Ｂ８値が１．９２Ｔ以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項５】
前記の溝形成が、絶縁被膜塗布後、および／または平坦化焼鈍後に実施される場合において、溝形成前後の磁束密度Ｂ８値の差が０．１Ｔ以下かつ鉄損Ｗ１７／５０の低減率が７％以上であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項６】
前記の溝形成において、鋼板の片面もしくは両面の溝形成がレーザ照射によるものであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項７】
質量％で、
Ｓｉ：２．５％以上４．５％以下、
Ｍｎ：０．０１以上０．１５％以下、
Ｃｕ：０％以上０．３０％以下、
Ｓｎ：０％以上０．３０％以下、
Ｎｉ：０％以上０．３０％以下、
Ｃｒ：０％以上０．３０％以下、および
Ｓｂ：０％以上０．３０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる成分組成を有し、鋼板の表面に絶縁被膜を有し、鋼板両面に、溝深さが１０μｍ以上２５μｍ以下、溝間隔が２ｍｍ以上１０ｍｍ以下、である線状または点列状の溝を有し、少なくとも片面の溝の圧延方向からの角度が６５°以上８５°以下、かつ鋼板両面の溝を鋼板表面に平行な面に投影した際に、一方の面の溝がもう一方の面の溝と交差するように配置されており、磁束密度Ｂ８値が１．８２Ｔ以上かつ鉄損Ｗ１７／５０が０．７８Ｗ／ｋｇ以下であることを特徴とする方向性電磁鋼板。
【請求項８】
前記成分組成は、質量％で、Ｃｕ：０．０１％以上０．３０％以下、Ｓｎ：０．０１％以上０．３０％以下、Ｎｉ：０．０１％以上０．３０％以下、Ｃｒ：０．０１％以上０．３０％以下、またはＳｂ：０．０１％以上０．３０％以下のいずれか１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項７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、磁気特性の良好な方向性電磁鋼板および方向性電磁鋼板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
方向性電磁鋼板は、Ｓｉを２質量％〜５質量％程度含有し、鋼板の結晶粒の方位をＧｏｓｓ方位と呼ばれる｛１１０｝＜００１＞方位に高度に集積させた鋼板である。方向性電磁鋼板は、磁気特性に優れ、例えば、変圧器等の静止誘導器の鉄心材料などとして利用される。
【０００３】
このような方向性電磁鋼板では、磁気特性を向上させるために、種々の開発がなされている。特に、近年の省エネルギー化の要請に伴って、方向性電磁鋼板では、さらなる低鉄損化が求められている。方向性電磁鋼板の低鉄損化には、鋼板の結晶粒の方位について、Ｇｏｓｓ方位への集積度を高めて磁束密度を向上させて、ヒステリシス損失を低減することが有効である。
【０００４】
また、方向性電磁鋼板の低鉄損化には、磁区細分化処理によって異常渦電流損失を低減することも有効である。磁区細分化処理には、レーザやプラズマ、電子線などを鋼板の表面に照射して、鋼板に熱歪を付与することで磁区細分化する手法と、鋼板に溝を形成して磁区細分化する手法がある。鋼板に熱歪を付与する手法は、異常渦電流損失の低減にきわめて有効であるが、鋼板に歪取焼鈍を施すと、磁区細分化効果が消失する課題がある。
【０００５】
一方、鋼板に溝を形成する手法は、歪取焼鈍を施しても磁区細分化効果が残存する（耐熱型磁区制御）。巻鉄心などの方向性電磁鋼板を成形して鉄心を作成する場合、鋼板に歪が導入されてしまうので、成形後に歪取焼鈍が必要となる。このような場合に、鋼板に溝を形成して磁区細分化する手法は、非常に有効となる。
【０００６】
鋼板に溝を形成して磁区細分化する手法として、例えば、特許文献１〜４には、鋼板の表面に溝（グルーブ）を形成して、グルーブの飛散合金層や凝固部を制御された方向性電磁鋼板や、溝形状を制御された方向性電磁鋼板が開示されている。特許文献５には、鋼板の二次再結晶粒の結晶方位や粒形状を制御しつつ鋼板の片面または両面に溝を有する方向性電磁鋼板が開示されている。特許文献６には、中性塩溶液を用いた電解エッチングにより、鋼板の少なくとも片面の地鉄露出部に溝を形成する手法が開示されている。特許文献７には、鋼板の表裏両面に、線状または点列状溝およびまたは熱影響層が形成された電磁鋼板が開示されている。特許文献８には、冷延鋼板の片面または両面に、感光性樹脂を含むレジスト皮膜を塗布し、塗布した面を局所的に露光してパターンングを行い、現像によって板幅方向に連続または不連続な線状の溝を形成する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２０１５−５１０５４３号公報
【特許文献２】特開２０１５−１１７４３５号公報
【特許文献３】特開２０１５−９２０２８号公報
【特許文献４】特表２０１６−５３２７７６号公報
【特許文献５】特開２００１−２６８４７号公報
【特許文献６】特開２００１−３１６８９６号公報
【特許文献７】特開２０００−１０９９６１号公報
【特許文献８】特許第６１４６５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、世界的な変圧器効率規制の進展により、方向性電磁鋼板の鉄損低減要望は一層大きくなっている。鋼板の表面に溝を形成する磁区細分化手法は、歪取焼鈍を施しても磁区細分化効果が残存する優れた鉄損低減手法であるが、主な課題が二つある。一つ目は、溝を形成することによって溝下部の鋼板断面積が減少するので、局所的に磁束が集中してしまうことから、磁束密度Ｂ８値が低下してヒステリシス損失が増大してしまうことである。二つ目は、溝形成による異常渦電流損失の低減効果が、小さいことである。溝が深くなるほど、異常渦電流損失の低減効果は大きくなるが、磁束密度Ｂ８値が低下してヒステリシス損失が増大してしまうため、二つの課題を同時に解決する必要があった。
【０００９】
上記の特許文献１〜４に開示されている技術だけでは、磁束密度Ｂ８値低下の抑制と異常渦電流損失の低減を両立できないか、両立できたとしても、溝形状を厳密に制御しなければならないので、生産コストが大きくなってしまう。
【００１０】
上記の特許文献５に開示されている技術では、鋼板の二次再結晶粒の結晶方位や粒形状を制御する必要があるばかりではなく、溝形成による磁束密度Ｂ８値低下の抑制について、詳細に検討されていなかった。
【００１１】
上記の特許文献６に開示されている技術では、仕上焼鈍後に絶縁被膜を施した方向性電磁鋼板の被膜を除去した後に、電解エッチングにより溝を形成する必要があるため、生産コストが大きいばかりではなく、溝形成による磁束密度Ｂ８値の低下について、詳細に検討されていなかった。
【００１２】
上記の特許文献７に開示されている技術では、表裏両面の溝およびまたは熱影響層の形成位置のずれを、溝あるいは熱影響層の圧延方向幅以下に制御する必要があり、生産コストが大きい。
【００１３】
上記の特許文献８に開示されている技術では、溝形成に、レジスト皮膜塗布と局所的な露光によるパターニング、電解エッチングが必要であるため、設備コストが大きいばかりでなく、溝形成による磁束密度Ｂ８値低下の抑制について、詳細に検討されていなかった。
【００１４】
そこで、本発明は、上記課題等を鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、鋼板に溝を付与して耐熱型磁区制御を施す場合に、磁束密度Ｂ８値の低下を抑制しつつ、磁区細分化効果による異常渦電流損失の低減によって、低鉄損の方向性電磁鋼板を安価に製造することが可能な、新規かつ改良された方向性電磁鋼板の製造方法、および該製造方法によって製造された方向性電磁鋼板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、質量％で、Ｃ：０．０２％以上０．１０％以下、Ｓｉ：２．５％以上４．５％以下、Ｍｎ：０．０１％以上０．１５％以下、ＳおよびＳｅのうち１種または２種の合計：０．００１％以上０．０５０％以下、酸可溶性Ａｌ：０．０１％以上０．０５％以下、Ｎ：０．００２％以上０．０１５％以下、Ｃｕ：０％以上０．３０％以下、Ｓｎ：０％以上０．３０％以下、Ｎｉ：０％以上０．３０％以下、Ｃｒ：０％以上０．３０％以下、Ｓｂ：０％以上０．３０％以下、およびＢｉ：０％以上０．０５００％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなるスラブを、１２８０℃以上に加熱して、熱間圧延を施すことで、熱延鋼板とする工程と、前記熱延鋼板に熱延板焼鈍を施した後、一回の冷間圧延または中間焼鈍を挟む二回以上の冷間圧延を施すことで、冷延鋼板とする工程と、前記冷延鋼板に脱炭焼鈍を施す工程と、脱炭焼鈍後の前記冷延鋼板の表面に焼鈍分離剤を塗布した後、仕上焼鈍を施す工程と、仕上焼鈍後の鋼板に絶縁被膜を塗布した後、平坦化焼鈍を施す工程と、を含み、前記冷間圧延工程後、脱炭焼鈍後、仕上焼鈍後、絶縁被膜塗布後または平坦化焼鈍後のいずれかにおいて、溝深さが１０μｍ以上２５μｍ以下、溝間隔が２ｍｍ以上１０ｍｍ以下、少なくとも片面の溝の圧延方向からの角度が６５°以上８５°以下、かつ鋼板両面の溝を鋼板表面に平行な面に投影した際に、一方の面の溝がもう一方の面の溝と交差するように、鋼板両面に線状または点列状の溝を形成することを特徴とする低鉄損の方向性電磁鋼板の製造方法が提供される。
【００１６】
前記スラブは、質量％で、Ｃｕ：０．０１％以上０．３０％以下、Ｓｎ：０．０１％以上０．３０％以下、Ｎｉ：０．０１％以上０．３０％以下、Ｃｒ：０．０１％以上０．３０％以下、またはＳｂ：０．０１％以上０．３０％以下のいずれか１種または２種以上を含有してもよい。
【００１７】
前記スラブは、Ｂｉ：０．０００５％以上０．０５００％以下を含有してもよい。
【００１８】
前記の溝形成が絶縁被膜塗布後、および／または平坦化焼鈍後に実施される場合において、溝形成前の磁束密度Ｂ８値が１．９２Ｔ以上であってもよい。
【００１９】
前記の溝形成が絶縁被膜塗布した後、および／または平坦化焼鈍後に実施される場合において、溝形成前後の磁束密度Ｂ８値の差が０．１Ｔ以下かつ鉄損Ｗ１７／５０の低減率が７％以上であってもよい。
【００２０】
前記の溝形成において、鋼板の片面もしくは両面の溝形成がレーザ照射によるものであってもよい。
【００２１】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、質量％で、Ｓｉ：２．５％以上４．５％以下、Ｍｎ：０．０１％以上０．１５％以下、Ｃｕ：０％以上０．３０％以下、Ｓｎ：０％以上０．３０％以下、Ｎｉ：０％以上０．３０％以下、Ｃｒ：０％以上０．３０％以下、およびＳｂ：０％以上０．３０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる母材鋼板と、鋼板の表面に絶縁被膜を有し、鋼板両面に、溝深さが１０μｍ以上２５μｍ以下、溝間隔が２ｍｍ以上１０ｍｍ以下、である線状または点列状の溝を有し、少なくとも片面の溝の圧延方向からの角度が６５°以上８５°以下、かつ鋼板両面の溝を鋼板表面に平行な面に投影した際に、一方の面の溝がもう一方の面の溝と交差するように配置されており、磁束密度Ｂ８値が１．８２Ｔ以上かつ鉄損Ｗ１７／５０が０．７８Ｗ／ｋｇ以下であることを特徴とする方向性電磁鋼板が提供される。
【００２２】
前記母材鋼板は、質量％で、Ｃｕ：０．０１％以上０．３０％以下、Ｓｎ：０．０１％以上０．３０％以下、Ｎｉ：０．０１％以上０．３０％以下、Ｃｒ：０．０１％以上０．３０％以下、またはＳｂ：０．０１％以上０．３０％以下のいずれか１種または２種以上を含有してもよい。
【００２３】
上記構成により、方向性電磁鋼板に耐熱型磁区制御を施す場合に、鋼板両面の溝を鋼板表面に平行な面に投影した際に、一方の面の溝がもう一方の面の溝と交差するように溝を形成することで、磁束密度Ｂ８値の低下を抑制しつつ、低鉄損の方向性電磁鋼板を安価に製造することが可能である。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように本発明によれば、方向性電磁鋼板に耐熱型磁区制御を施す場合に、磁束密度Ｂ８値の低下を抑制しつつ、低鉄損の方向性電磁鋼板を安価に製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】鋼板と、鋼板の上面に形成された溝と、鋼板の下面に形成された溝の配置を、鋼板表面に平行な面に投影し模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
本発明で規定する「溝の角度」は、「鋼板表面の溝を鋼板表面に平行な面に投影した際の、溝の延伸方向と鋼板の圧延方向のなす角度」である。溝は厳密には完全な直線でない場合も考えられるが、この場合は、１本の溝についての全体的な延伸形状を「溝の延伸方向」とする。本明細書では、これを単に「溝角度」、「溝の圧延方向からの角度」等と記すことがある。
【００２７】
また、本発明における溝の空間的な配置は、「鋼板両面の溝を鋼板表面に平行な面に投影した際に、一方の面の溝がもう一方の面の溝と交差する」ものである。以降これを単に「溝が交差」、「溝が重なる」、「交差するように溝を形成」などと記述することがあるが、本発明では一方の面の溝ともう一方の面の溝が空間的に交差するものではなく、あくまでも、鋼板両面の溝を鋼板表面に平行な面に投影した際の「投影面上での交差」を意味するものである。
【００２８】
なお、溝の圧延方向からの角度は、「鋼板の上面と下面のそれぞれの面をそれぞれの鋼板表面側から見た際の、溝の延伸方向と鋼板の圧延方向のなす角度」である。２本の直線（方向）のなす角度については、鋭角の角度と鈍角の角度が決定できるが、本発明においては、鋭角の角度、すなわち０〜９０°の角度で溝の角度を規定する。
【００２９】
さらに鋼板の表面を「上下（面）」で記述することがあるが、鋼板の空間的な位置についての特定の関係を表すものでなく、「任意の一方の表面」と「もう一方の表面」の区別を意図したものである。
【００３０】
本発明者らは、方向性電磁鋼板に溝を形成して耐熱型磁区制御を施す場合に、磁束密度Ｂ８値の低下を抑制しつつ、低鉄損の方向性電磁鋼板を安価に製造するために、方向性電磁鋼板の製造方法について鋭意検討を行った結果、以下の知見を見出した。
【００３１】
具体的には、本発明者らは、方向性電磁鋼板の表面に溝を形成して耐熱型磁区制御を施す場合に、磁束密度Ｂ８値低下の抑制と磁区細分化による低異常渦電流損失の低減を両立させる課題に対して、鋼板の上下両面に交差するように溝を形成することで、磁束密度Ｂ８値の低下を抑制しつつ、低鉄損の方向性電磁鋼板を安価に製造することが可能であることを見出した。
【００３２】
本発明者らは、以上の知見を考慮することで、本発明に想到するに至った。本発明の一実施形態は、以下の構成を備える方向性電磁鋼板の製造方法である。
【００３３】
質量％で、Ｃ：０．０２％以上０．１０％以下、Ｓｉ：２．５％以上４．５％以下、Ｍｎ：０．０１％以上０．１５％以下、ＳおよびＳｅのうち１種または２種の合計：０．００１％以上０．０５０％以下、酸可溶性Ａｌ：０．０１％以上０．０５％以下、Ｎ：０．００２％以上０．０１５％以下、Ｃｕ：０％以上０．３０％以下、Ｓｎ：０％以上０．３０％以下、Ｎｉ：０％以上０．３０％以下、Ｃｒ：０％以上０．３０％以下、Ｓｂ：０％以上０．３０％以下、およびＢｉ：０％以上０．０５％以下を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなるスラブを、１２８０℃以上に加熱して、熱間圧延を施すことで、熱延鋼板とする工程と、前記熱延鋼板に熱延板焼鈍を施した後、一回の冷間圧延または中間焼鈍を挟む二回以上の冷間圧延を施すことで、冷延鋼板とする工程と、前記冷延鋼板に脱炭焼鈍を施す工程と、脱炭焼鈍後の前記冷延鋼板の表面に焼鈍分離剤を塗布した後、仕上焼鈍を施す工程と、仕上焼鈍後の鋼板に絶縁被膜を塗布した後、平坦化焼鈍を施す工程と、を含み、前記冷間圧延工程後、脱炭焼鈍後、仕上焼鈍後、絶縁被膜塗布後または平坦化焼鈍後のいずれかにおいて、溝深さが１０μｍ以上２５μｍ以下、溝間隔が２ｍｍ以上１０ｍｍ以下、少なくとも片面の溝の圧延方向からの角度が６５°以上８５°以下、かつ溝が交差するように、鋼板両面に線状または点列状の溝を形成する。
【００３４】
以下、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法について具体的に説明する。
【００３５】
まず、本実施形態に係る方向性電磁鋼板に用いられるスラブの成分組成について説明する。なお、以下では特に断りのない限り、「％」との表記は「質量％」を表わすものとする。また、以下で説明する元素以外のスラブの残部は、Ｆｅおよび不純物である。
【００３６】
Ｃ（炭素）の含有量は、０．０２％以上０．１０％以下である。Ｃには、種々の役割があるが、Ｃの含有量が０．０２％未満である場合、スラブの加熱時に結晶粒径が過度に大きくなることで、最終的な方向性電磁鋼板の鉄損値を増大させるため好ましくない。Ｃの含有量が０．１０％超である場合、冷間圧延後の脱炭時に、脱炭時間が長時間になり、製造コストが増加するため好ましくない。また、Ｃの含有量が０．１０％超である場合、脱炭が不完全になり易く、最終的な方向性電磁鋼板において磁気時効を起こす可能性があるため好ましくない。したがって、Ｃの含有量は、０．０２％以上０．１０％以下であり、好ましくは、０．０５％以上０．０９％以下である。
【００３７】
Ｓｉ（ケイ素）の含有量は、２．５％以上４．５％以下である。Ｓｉは、鋼板の電気抵抗を高めることで、鉄損の原因の一つである渦電流損失を低減する。Ｓｉの含有量が２．５％未満である場合、最終的な方向性電磁鋼板の渦電流損失を十分に抑制することが困難になるため好ましくない。Ｓｉの含有量が４．５％超である場合、方向性電磁鋼板の加工性が低下するため好ましくない。したがって、Ｓｉの含有量は、２．５％以上４．５％以下であり、好ましくは、２．７％以上４．０％以下である。
【００３８】
Ｍｎ（マンガン）の含有量は、０．０１％以上０．１５％以下である。Ｍｎは、二次再結晶を左右するインヒビターであるＭｎＳおよびＭｎＳｅなどを形成する。Ｍｎの含有量が０．０１％未満である場合、二次再結晶を生じさせるＭｎＳおよびＭｎＳｅの絶対量が不足するため好ましくない。Ｍｎの含有量が０．１５％超である場合、スラブ加熱時にＭｎの固溶が困難になるため好ましくない。また、Ｍｎの含有量が０．１５％超である場合、インヒビターであるＭｎＳおよびＭｎＳｅの析出サイズが粗大化し易く、インヒビターとしての最適サイズ分布が損なわれるため好ましくない。したがって、Ｍｎの含有量は、０．０１％以上０．１５％以下であり、好ましくは、０．０３％以上０．１３％以下である。
【００３９】
Ｓ（硫黄）およびＳｅ（セレン）の含有量は、合計で０．００１％以上０．０５０％以下である。ＳおよびＳｅは、上述したＭｎと共にインヒビターを形成する。ＳおよびＳｅは、２種ともスラブに含有されていてもよいが、少なくともいずれか１種がスラブに含有されていればよい。ＳおよびＳｅの含有量の合計が上記範囲を外れる場合、十分なインヒビター効果が得られないため好ましくない。したがって、ＳおよびＳｅの含有量は、合計で０．００１％以上０．０５０％以下であり、好ましくは、０．００１％以上０．０４０％以下である。
【００４０】
酸可溶性Ａｌ（酸可溶性アルミニウム）の含有量は、０．０１％以上０．０５％以下である。酸可溶性Ａｌは、高磁束密度の方向性電磁鋼板を製造するために必要なインヒビターを構成する。酸可溶性Ａｌの含有量が０．０１％未満である場合、酸可溶性Ａｌが量的に不足し、インヒビター強度が不足するため好ましくない。酸可溶性Ａｌの含有量が０．０５％超である場合、インヒビターとして析出するＡｌＮが粗大化し、インヒビター強度を低下させるため好ましくない。したがって、酸可溶性Ａｌの含有量は、０．０１％以上０．０５％以下であり、好ましくは、０．０１％以上０．０４％以下である。
【００４１】
Ｎ（窒素）の含有量は、０．００２％以上０．０１５％以下である。Ｎは、上述した酸可溶性Ａｌと共にインヒビターであるＡｌＮを形成する。Ｎの含有量が上記範囲を外れる場合、十分なインヒビター効果が得られないため好ましくない。したがって、Ｎの含有量は、０．００２％以上０．０１５％以下であり、好ましくは、０．００２％以上０．０１２％以下である。
【００４２】
また、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造に用いられるスラブは、上述した元素の他に、二次再結晶を安定化させる元素として、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、またはＳｂのいずれか１種または２種以上を含有してもよい。スラブが上記の元素を含有する場合、製造される方向性電磁鋼板の磁束密度をさらに向上することができる。
【００４３】
なお、これらの元素の各々の含有量は、０．０１％以上０．３０％以下であってもよい。これらの元素の各々の含有量が０．０１％未満である場合、二次再結晶を安定化させる効果が十分に得られにくくなるため好ましくない。これらの元素の各々の含有量が０．３０％超である場合、二次再結晶を安定化させる効果が飽和するため、製造コストの増大を抑制する観点から好ましくない。
【００４４】
また、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造に用いられるスラブは、上述した元素の他に、二次再結晶を尖鋭化させる元素として、Ｂｉ（ビスマス）を含んでも良い。
【００４５】
Ｂｉの含有量は、０．０００５％以上０．０５００％以下であってもよい。Ｂｉは、インヒビターであるＭｎＳやＡｌＮの耐熱性を強化して、二次再結晶温度を高温化して、磁束密度を向上する効果があると推定される。Ｂｉの含有量が０．０００５％未満である場合、十分なインヒビター耐熱性強化効果が得られないため好ましくない。Ｂｉの含有量が０．０５００％超である場合、熱延における鋼板の脆性が劣化して通板が困難となり、生産性が低下するので好ましくない。したがって、Ｂｉの含有量は、０．０００５％以上０．０５００％以下であってもよく、より好ましくは、０．００１０％以上０．０２００％以下である。
【００４６】
上記で説明した成分組成に調整された溶鋼を鋳造することで、スラブが形成される。なお、スラブの鋳造方法は、特に限定されない。また、研究開発において、真空溶解炉などで鋼塊が形成されても、上記成分について、スラブが形成された場合と同様の効果が確認できる。
【００４７】
続いて、スラブが１２８０℃以上に加熱されることで、スラブ中のインヒビター成分が完全固溶される。スラブの加熱温度が１２８０℃未満である場合、ＭｎＳ、ＭｎＳｅ、およびＡｌＮ等のインヒビター成分を充分に溶体化することが困難になるため好ましくない。なお、このときのスラブの加熱温度の上限値は、特に定めないが、設備保護の観点から１４５０℃が好ましく、例えば、スラブの加熱温度は、１３００℃以上１４５０℃以下であってもよい。
【００４８】
次に、加熱されたスラブは、熱間圧延されて熱延鋼板に加工される。加工後の熱延鋼板の板厚は、例えば、１．８ｍｍ以上３．５ｍｍ以下であってもよい。熱延鋼板の板厚が１．８ｍｍ未満である場合、熱間圧延後の鋼板温度が低温化し、鋼板中のＡｌＮの析出量が増加することで二次再結晶が不安定となって、例えば、最終的な板厚が０．２３ｍｍ以下の方向性電磁鋼板において磁気特性が低下するため好ましくない。熱延鋼板の板厚が３．５ｍｍ超である場合、冷間圧延の工程での圧延負荷が大きくなるため好ましくない。
【００４９】
続いて、加工された熱延鋼板は、熱延板焼鈍を施された後、１回の冷間圧延、または中間焼鈍を挟んだ複数回の冷間圧延にて圧延されることで、冷延鋼板に加工される。なお、中間焼鈍を挟んだ複数回の冷間圧延にて圧延する場合、前段の熱延板焼鈍を省略することも可能である。ただし、熱延板焼鈍を施す場合、鋼板形状がより良好になるため、冷間圧延にて鋼板が破断する可能性を軽減することができる。
【００５０】
また、冷間圧延のパス間、圧延ロールスタンド間、または圧延中に、鋼板は、３００℃程度以下で加熱処理されてもよい。このような場合、最終的な方向性電磁鋼板の磁気特性を向上させることができる。なお、熱延鋼板は、３回以上の冷間圧延によって圧延されてもよいが、多数回の冷間圧延は、製造コストを増大させるため、熱延鋼板は、１回または２回の冷間圧延によって圧延されることが好ましい。冷間圧延をゼンジミアミルなどのリバース圧延で行う場合、それぞれの冷間圧延におけるパス回数は、特に限定されないが、製造コストの観点から、９回以下が好ましい。
【００５１】
次に、冷延鋼板は、脱炭焼鈍される。昇温過程で、急速加熱することも、磁気特性の向上に有効である。これらの過程は、一次再結晶焼鈍とも称され、急速加熱する場合は、脱炭焼鈍と連続して行われることが好ましい。脱炭焼鈍は、水素および窒素含有の湿潤雰囲気中において、例えば、９００℃以下の温度で実施される。なお、冷延鋼板に対して、磁性特性および被膜特性向上を目的として、脱炭焼鈍に続く還元焼鈍が施されてもよい。
【００５２】
その後、脱炭焼鈍後の冷延鋼板に、引き続く仕上焼鈍における鋼板間の焼き付き防止や、一次被膜形成や、二次再結晶挙動制御などを目的として焼鈍分離剤が塗布される。このとき、ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤が塗布されてもよい。前記焼鈍分離剤は、一般的に水スラリーの状態で鋼板表面に塗布、乾燥されるが、静電塗布法などを用いてもよい。ここで、スラブにＢｉを添加した場合などに、仕上げ焼鈍後の一次被膜と鋼板の密着性が劣化する場合があるが、密着性向上を目的として、焼鈍分離剤にＴｉＯ2や希土類金属化合物、アルカリ土類金属化合物などを複合添加してもよい。仕上焼鈍において、鋼板表面に一次被膜を形成しない場合は、前記焼鈍分離剤として、Ａｌ2Ｏ3を含む焼鈍分離剤が塗布されてもよい。
【００５３】
続いて、二次再結晶を目的として仕上焼鈍が施される。仕上焼鈍は、例えば、バッチ式加熱炉等を用いて、８００℃〜１０００℃の温度にて、コイル状の鋼板を２０時間以上保持することで行われてもよい。さらに、最終的な方向性電磁鋼板の鉄損値をより低減するためには、コイル状の鋼板を１２００℃程度の温度まで昇温させる純化処理が施されてもよい。
【００５４】
仕上焼鈍の昇温過程における平均昇温速度については、特に限定されず、一般的な仕上焼鈍の条件を用いることが可能である。例えば、二次再結晶焼鈍を含む仕上焼鈍の昇温過程における平均昇温速度は、生産性および一般的な設備制約の観点から５℃／ｈ〜１００℃／ｈとしてもよい。また、仕上焼鈍の昇温過程は、他の公知のヒートパターンで行ってもよい。
【００５５】
仕上焼鈍における雰囲気ガス組成は、特に限定されない。二次再結晶進行過程では、窒素と水素の混合ガスであってもよい。乾燥雰囲気でもよいし、湿潤雰囲気でも構わない。純化焼鈍は、乾燥水素ガスであってもよい。
【００５６】
続いて、仕上焼鈍の後、鋼板へ絶縁性付与を目的として、例えば、リン酸アルミニウムまたはコロイダルシリカなどを主成分とした絶縁被膜が鋼板の表面に塗布される。その後、絶縁被膜の焼付、および仕上焼鈍による鋼板形状の平坦化を目的として、平坦化焼鈍が施される。なお、鋼板に対して絶縁性が付与されるのであれば、絶縁被膜の成分は特に限定されない。ここで、絶縁被膜によって、鋼板に張力が付与されることも、磁区細分化効果があるので、鉄損低減に有効である。張力は、絶縁被膜が剥離しない範囲であれば、強い方が好ましい。また、溝の形成により絶縁被膜が剥離する可能性があるので、溝の形成後にも、絶縁被膜塗布の工程を備える方が好ましい。
【００５７】
鋼板表面に溝を形成する耐熱型磁区制御は、冷間圧延工程後、脱炭焼鈍後、仕上焼鈍後、絶縁被膜塗布後、または平坦化焼鈍後のいずれで施してもかまわない。しかし、方向性電磁鋼板の製造過程における、例えばコイル破断や二次再結晶不良などの生産上のリスクを鑑みると、鋼板表面に溝を形成する工程は、最終工程に近づくほど好ましい。鋼板表面の上面と下面のそれぞれに溝を形成するが、どちらの面が先であってもかまわないし、同時でもよいし、あるいは別の工程で溝を形成してもよい。
【００５８】
前記の溝形成は、図１（ａ）に示すように、鋼板表面の上面と下面に、溝が交差するように形成する。溝が交差することで、磁区細分化による鉄損低減効果を維持しながら、磁束密度Ｂ８値の低下を抑制することが可能となる。このメカニズムの詳細は明らかではないが、以下のように推定される。すなわち、鋼板表面に溝を形成する耐熱型磁区制御は、レーザ照射などにより熱歪を付与する磁区制御に比較して、磁区細分化効果が小さく、異常渦電流損失の低減効果が小さい。溝を深くするほど、磁区細分化効果は増加し、異常渦電流損失も低減されるが、母材鋼板の断面積が減少するため、磁束密度Ｂ８値が低下してしまい、ヒステリシス損失の増加につながると同時に、変圧器の鉄心サイズの巨大化につながるので好ましくない。
【００５９】
鋼板表面の上面と下面の両面に溝を形成すると、上面の溝による磁区細分化効果と、下面の溝による磁区細分化効果の、両者を重ね合わせた効果が期待できるが、必ずしも磁束密度Ｂ８値の低下を抑制することはできなかった。本発明者らは、鋭意、課題に取り組んだ結果、上面の溝と下面の溝を交差させることで、磁束密度Ｂ８値の低下を抑制できることを見出した。
【００６０】
上面の溝と下面の溝が、ずれなく配置されていると、母材鋼板の断面積が局所的に減少してしまって、片面に深い溝を配置させた場合と同様に、磁束密度Ｂ８値の低下が大きい。図１（ｂ）に示すように、上面の溝と下面の溝が、ずれて平行に配置されている場合は、ずれの無い場合に比較して磁束密度Ｂ８値の低下が小さいが、鉄損低減効果に比較して磁束密度Ｂ８値の低下は大きい。母材鋼板の内部において、磁束が、溝を回避しながら、溝間隔の短周期で板厚方向に蛇行して流れることが原因と推定される。一方、上面の溝と下面の溝が、交差されて配置されている場合、母材鋼板の内部の磁束は、母材鋼板の面内方向に蛇行しながら、上下面の溝が重なり合う箇所を避けて流れることが可能となる。このような効果は、上下面の溝が平行に配置されている場合には、磁束が母材鋼板の面内方向に蛇行して流れてもエネルギー利得がないため、得ることができないと推定される。
【００６１】
また、上下面に交差して溝を形成する製造方法によれば、鋼板全体に均一に耐熱型磁区制御処理が施された方向性電磁鋼板を安価に製造することが可能となる。例えば、上下面の溝を平行に配置する場合は、溝の位置によって磁束密度Ｂ８値の低下の状態が大きく変化するため、溝を形成する位置を厳密に制御する必要がある。この場合、特殊な設備を導入するか、溝形成速度を遅くする必要があるため、生産コストが高くなって好ましくない。一方、鋼板の上下面に交差して溝を形成する場合、溝形成位置を考慮する必要がないため、安価に板面全体に均一に磁区制御処理を施すことが可能となる。
【００６２】
溝の方向は、少なくとも片面の溝の圧延方向からの角度が６５°以上８５°以下である。圧延方向からの角度が６５°未満である場合、磁区細分化の効果が減少して十分な鉄損低減効果が得られないので好ましくない。圧延方向からの角度が８５°超である場合、上面と下面の溝が平行に近づくので、磁束密度Ｂ８値の低下抑制効果が小さくなるので好ましくない。したがって、溝の方向は、少なくとも片面の溝の圧延方向からの角度が６５°以上８５°以下である。溝の圧延方向からの角度は、左回りに傾けても、右回りに傾けても、鋼板の上面と下面で溝が交差するように配置させれば、同様の効果が得られる。ここで、もう一方の面の溝の圧延方向からの角度は、６５°以上９０°以下であることが好ましい。さらに、鋼板両面の溝を鋼板表面に平行な面に投影した際に、両面の溝の交差する角度は５°以上であることが好ましく、一方の面の溝の角度を傾ける方向ともう一方の面の溝の角度を傾ける方向は、もう一方の面の溝の圧延方向からの角度が９０°でない場合、逆方向であることが、より好ましい。
【００６３】
溝の深さは、１０μｍ以上２５μｍ以下である。溝の深さが１０μｍ未満である場合、十分な鉄損低減効果が得られないので好ましくない。溝の深さが２５μｍ超である場合、磁束密度Ｂ８値の低下が大きくなり過ぎるので好ましくない。したがって、溝の深さは、１０μｍ以上２５μｍ以下である。なお、溝深さは、鋼板の上面と下面で、同じでもよいし、異なっていてもよい。
【００６４】
溝の間隔は、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。溝の間隔が２ｍｍ未満である場合、磁束密度Ｂ８値の低下が大きくなり過ぎるので好ましくない。溝の間隔が１０ｍｍ超である場合、十分な鉄損低減効果が得られないので好ましくない。したがって、溝の間隔は２ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。なお、溝の間隔は、鋼板の上面と下面で、同じでもよいし、異なっていてもよい。
【００６５】
溝の形状は、線状でもよいし、点列状でもよいが、いずれの場合も湾曲せず直線上に沿って配置されることが好ましい。鋼板の上面と下面で、同じでもよいし、異なっていてもよい。ただし、磁区細分化効果を鋼板全体に均一に発揮させるには、線状の方が好ましい。溝の幅や底、側面の形状について、特に限定されない。
【００６６】
鋼板の表面に溝を形成させる手法については、機械的に歯型や歯車を押し当ててもよいし、化学エッチングでもよいし、レーザ照射により鋼板母材を局所的に溶融、蒸発させてもよい。ただし、鋼板の上面と下面の両方について、機械的に歯型や歯車を押し当てると、鋼板に折れやしわが発生する可能性が大きくなるので、上面と下面のどちらか片方、もしくは両方をレーザ照射により溝を形成することが、溝の角度や間隔、深さの変更が容易であるばかりでなく、生産性および設備メンテナンス性、コストの観点から好ましい。
【００６７】
溝を形成する母材鋼板は、溝の形成により磁束密度Ｂ８値が低下してしまうことから、溝が形成される前の状態で、磁束密度Ｂ８値が高い方が好ましい。例えば、溝の形成が絶縁被膜塗布後、および／または平坦化焼鈍後に実施される場合は、溝が形成される前の状態で、磁束密度Ｂ８値は１．９２Ｔ以上であることが好ましい。ここで、磁束密度Ｂ８値は、方向性電磁鋼板に５０Ｈｚにて８００Ａ／ｍの磁場を付与したときの磁束密度である。
【００６８】
溝を鋼板の上面および下面に形成する場合の磁束密度Ｂ８値の低下は、ヒステリシス損失の増大や、変圧器の鉄心サイズの巨大化を抑制するために、小さい方が好ましい。例えば、溝の形成が絶縁被膜塗布後、および／または平坦化焼鈍後に実施される場合は、溝の形成による磁束密度Ｂ８値の低下は０．１Ｔ以下であることが好ましい。
【００６９】
溝を鋼板の上面および下面に形成する場合の鉄損Ｗ１７／５０の低減率は、変圧器使用時のエネルギーロスの低減につながるので、大きい方が好ましい。例えば、溝の形成が絶縁被膜塗布後、および平坦化焼鈍後に実施される場合は、鉄損Ｗ１７／５０の低減率は、溝形成前の鉄損Ｗ１７／５０を基準として、７％以上であることが好ましい。ここで、また、Ｗ17/50とは、方向性電磁鋼板を５０Ｈｚにて１．７Ｔに励起したときの鉄損である。
【００７０】
磁束密度や鉄損などの方向性電磁鋼板の磁気特性は、公知の方法により測定することができる。例えば、方向性電磁鋼板の磁気特性は、ＪＩＳ  Ｃ２５５０に規定されるエプスタイン試験に基づく方法、またはＪＩＳ  Ｃ２５５６に規定される単板磁気特性試験法（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｓｈｅｅｔ  Ｔｅｓｔｅｒ：ＳＳＴ）などを用いることにより測定することができる。
【００７１】
溝を形成する母材鋼板の板厚については、特に限定されない。ただし、板厚が薄い方が、溝を形成した場合の磁束密度Ｂ８値の低下が大きくなるので、本発明は、例えば、板厚０．３０ｍｍ以下の方向性電磁鋼板に適用することが好ましく、板厚０．２３ｍｍ以下の方向性電磁鋼板に適用することがより好ましい。
【００７２】
以上の工程により、最終的な方向性電磁鋼板を製造することができる。こうして得られた方向性電磁鋼板は、変圧器に加工される際に、例えば、巻鉄心変圧器では、所定の大きさに巻き取られた後、金型などにより形状矯正される。ここで、形状矯正時に導入された歪は、磁気特性のうち、特に、鉄損を増大させることから、形状矯正後の鉄心には歪取焼鈍が施される。このような歪取焼鈍を施しても、優れた磁気特性を維持するためには、耐熱型の磁区制御を施すことが有効である。本実施形態に係る製造方法によれば、方向性電磁鋼板に耐熱型磁区制御を施す場合に、磁束密度Ｂ８値の低下を抑制しつつ、低鉄損の方向性電磁鋼板を安価に製造することができる。
【００７３】
なお、上記とは異なる製造方法で、溝を形成しない場合の母材鋼板の磁束密度Ｂ８値が１．９２Ｔ相当以上の方向性電磁鋼板を製造しても、上記の耐熱型の磁区制御を施した場合、上記と同様に、磁束密度Ｂ８値の低下を抑制しつつ、低鉄損の方向性電磁鋼板を安価に製造する効果が期待される。
【００７４】
本実施形態に係る方向性電磁鋼板において、高磁束密度化とともに低鉄損化するためには、方向性電磁鋼板に含有される成分組成のうち、下記元素の含有量を制御することが重要である。
【００７５】
Ｓｉは、鋼板の電気抵抗を高めることで、鉄損の一部を構成する渦電流損失を低減する。Ｓｉは、質量％で、２．５％以上４．５％以下の範囲で方向性電磁鋼板に含有され、２．７％以上４．０％以下の範囲で方向性電磁鋼板に含有されることが好ましい。Ｓｉの含有量が２．５％未満である場合、方向性電磁鋼板の渦電流損失を抑制することが困難になるため好ましくない。Ｓｉの含有量が４．５％超である場合、方向性電磁鋼板の加工性が低下するため好ましくない。
【００７６】
Ｍｎは、二次再結晶を左右するインヒビターであるＭｎＳやＭｎＳｅを形成する。Ｍｎは、質量％で、０．０１％以上０．１５％以下の範囲で方向性電磁鋼板に含有され、０．０３％以上０．１３％以下の範囲で方向性電磁鋼板に含有されることが好ましい。Ｍｎの含有量が０．０１％未満である場合、二次再結晶を生じさせるＭｎＳおよびＭｎＳｅの絶対量が不足するため好ましくない。Ｍｎの含有量が０．１５％超である場合、スラブ加熱時にＭｎの固溶が困難になり、かつインヒビターの析出サイズが粗大化することで、インヒビターの最適サイズ分布が損なわれるため好ましくない。
【００７７】
本発明による方向性電磁鋼板の母材鋼板の化学組成の残部は、Ｆｅ及び不純物からなる。ここで、不純物とは、母材鋼板を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、または製造環境などから混入されるもの、又は、純化焼鈍において完全に純化されずに鋼中に残存する下記の元素等であって、本発明の方向性電磁鋼板に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
【００７８】
また、本発明者らが見出した磁気特性に優れる耐熱型磁区制御の手法によると、鋼板の表面に絶縁被膜を有し、鋼板両面に、溝深さが１０μｍ以上２５μｍ以下であり、溝間隔が２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、線状または点列状の溝を有し、少なくとも片面の溝の圧延方向からの角度が６５°以上８５°以下、かつ両面の溝が交差するように配置される。
【００７９】
本実施形態に係る方向性電磁鋼板では、さらに磁束密度Ｂ８値が制御される。具体的には、本実施形態に係る方向性電磁鋼板において、１．８２Ｔ以上である。１．８２Ｔ未満である場合、ヒステリシス損失が増大するだけでなく、変圧器の鉄心サイズの巨大化につながるので好ましくない。上限は、磁束密度が高いほど好ましいので、特に設けない。
【００８０】
本実施形態に係る方向性電磁鋼板では、さらに鉄損Ｗ１７／５０が制御される。具体的には、本実施形態に係る方向性電磁鋼板において、０．７８Ｗ／ｋｇ以下である。０．７８Ｗ／ｋｇ超である場合、変圧器の鉄心材料として使用した場合に、エネルギーロスが増大するので好ましくない。下限は、鉄損が低いほど好ましいので、特に設けない。
【００８１】
また、本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、二次再結晶を安定化させる元素として、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、またはＳｂのいずれか１種または２種以上を含有してもよい。方向性電磁鋼板が上記の元素を含有する場合、鉄損値をさらに低減することができるため、より良好な磁気特性を得ることができる。
【００８２】
これらの元素の各々の含有量は、０．０１％以上０．３０％以下であってもよい。これらの元素の各々の含有量が０．０１％未満である場合、二次再結晶を安定化させる効果が十分に得られにくくなるため好ましくない。これらの元素の各々の含有量が０．３０％超である場合、二次再結晶を安定化させる効果が飽和するため、方向性電磁鋼板の製造コストの増大を抑制する観点から好ましくない。
【実施例】
【００８３】
以下に、実施例を示しながら、本発明の一実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法、および方向性電磁鋼板について、より具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本実施形態に係る方向性電磁鋼板のあくまでも一例に過ぎず、本実施形態に係る方向性電磁鋼板が以下に示す実施例に限定されるものではない。
【００８４】
（実施例１）
まず、質量％で、Ｃ：０．０８％、Ｓｉ：３．３％、Ｍｎ：０．０８％、Ｓ：０．０２４％、酸可溶性Ａｌ：０．０３％、Ｎ：０．００９％を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる鋼塊Ａと、質量％で、Ｃ：０．０８％、Ｓｉ：３．３％、Ｍｎ：０．０８％、Ｓ：０．０２４％、酸可溶性Ａｌ：０．００８％、Ｎ：０．００９％を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる鋼塊Ｂを作製した。該鋼塊を１３５０℃にて１時間焼鈍した後、熱間圧延を施すことで、板厚２．３ｍｍの熱延鋼板を得た。得られた熱延鋼板を最高温度１１００℃にて１４０秒間焼鈍し、酸洗を施した後に冷間圧延を施すことで、板厚０．２３ｍｍの冷延鋼板を得た。
【００８５】
続いて、得られた冷延鋼板を、湿水素雰囲気かつ８５０℃で１８０秒の間、脱炭焼鈍を施した。次に、脱炭焼鈍後の鋼板の表面に、ＭｇＯを含む焼鈍分離剤を塗布した後、仕上焼鈍を施し、仕上焼鈍後の鋼板を水洗した。その後、鋼板の表面に、リン酸アルミニウムおよびコロイダルシリカを主成分とする絶縁被膜を塗布した後、絶縁被膜の焼付および鋼板の平坦化を目的とする平坦化焼鈍を施した。
【００８６】
以上にて得られた方向性電磁鋼板の試料をせん断して歪取焼鈍した後、サンプルサイズが６０ｍｍ×３００ｍｍの単板測定法を用いて、各本発明例および比較例に係る方向性電磁鋼板の磁束密度Ｂ８値および鉄損Ｗ１７／５０を測定した。ここで、Ｂ８値とは、方向性電磁鋼板を５０Ｈｚにて８００Ａ／ｍで励起したときの鋼板の磁束密度であり、Ｗ１７／５０とは、方向性電磁鋼板を５０Ｈｚにて１．７Ｔに励起したときの鉄損である。
【００８７】
さらに、上記試料について、表１及び表２に示す条件で、鋼板表面に溝を形成した。ここで、溝の圧延方向からの角度は、溝を形成した面に正対した際に、溝の圧延方向からの角度が、圧延方向から右回りが鋭角であった場合は、正の値を記した。一方、溝の圧延方向からの角度が、圧延方向から左回りが鋭角であった場合は、負の値を記した。すなわち、鋼板表面の溝を鋼板表面に平行な面に投影した際に、溝の圧延方向からの角度が、上下面で逆方向に回転している場合は、表１に記載される溝角度は、上面および下面ともに正の値もしくは負の値となり、例えば、上下面で溝が平行に配置されている場合は、表１に記載される溝角度は、上面と下面で絶対値は同じだが、正負が逆となる。溝の配置が、表裏で同一位置であるか、平行であるか、交差するかについても、表１に記載した。さらに、鋼板の表面に、リン酸アルミニウムおよびコロイダルシリカを主成分とする絶縁被膜を塗布した後、絶縁被膜の焼付および歪取焼鈍を施したのち、最終磁気特性として各本発明例および比較例に係る方向性電磁鋼板の磁束密度Ｂ８値および鉄損Ｗ１７／５０を測定した。
【００８８】
ここで、方向性電磁鋼板の磁束密度Ｂ８値が１．８２Ｔ以上であり、鉄損Ｗ１７／５０が０．７８Ｗ／ｋｇ以下となる条件を良好であると判定した。
【００８９】
以上の本発明例および比較例の製造条件、および測定結果を表１及び表２に示す。
【００９０】
【表１】
2019137883.tif 000003
【００９１】
【表２】
2019137883.tif 000004
【００９２】
表１及び表２の結果を参照すると、本実施形態の条件を満たす方向性電磁鋼板は、判定が良好となることがわかった。また、判定が良好となる条件では、溝形成前の磁束密度Ｂ８値が１．９２Ｔ以上であり、溝形成前後の磁束密度Ｂ８値の差が０．１Ｔ以下であり、溝形成前後の鉄損Ｗ１７／５０の低減率が７％以上であった。溝形成の手法は、片面もしくは両面がレーザ照射によるものであってもよかった。
【００９３】
（実施例２）
まず、質量％で、Ｃ：０．０８％、Ｓｉ：３．３％、Ｍｎ：０．０８％、Ｓ：０．０２４％、酸可溶性Ａｌ：０．０３％、Ｎ：０．００９％を含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる鋼塊を作製した。該鋼塊を１３５０℃にて１時間焼鈍した後、熱間圧延を施すことで、板厚２．３ｍｍの熱延鋼板を得た。得られた熱延鋼板を最高温度１１００℃にて１４０秒間焼鈍し、酸洗を施した後に冷間圧延を施すことで、板厚０．２３ｍｍの冷延鋼板を得た。
【００９４】
続いて、得られた冷延鋼板を、湿水素雰囲気かつ８５０℃で１８０秒の間、脱炭焼鈍を施した。次に、脱炭焼鈍後の鋼板の表面に、ＭｇＯを含む焼鈍分離剤を塗布した後、仕上焼鈍を施し、仕上焼鈍後の鋼板を水洗した。その後、鋼板の表面に、リン酸アルミニウムおよびコロイダルシリカを主成分とする絶縁被膜を塗布した後、絶縁被膜の焼付および鋼板の平坦化を目的とする平坦化焼鈍を施した。
【００９５】
ここで、表３に示す工程にて、母材鋼板の表面に線状の溝を形成した。溝形成は、鋼板の上面と下面で交差するように、レーザ照射にて実施した。ここで、溝の圧延方向からの角度は、溝を形成した面に正対した際に、溝の圧延方向からの角度が、圧延方向から右回りが鋭角かつ７５°とした。溝深さは１５μｍ、溝間隔は５ｍｍとした。
【００９６】
以上にて得られた方向性電磁鋼板の試料をせん断して歪取焼鈍した後、サンプルサイズが６０ｍｍ×３００ｍｍの単板測定法を用いて、各本発明例および比較例に係る方向性電磁鋼板の磁束密度Ｂ８値および鉄損Ｗ１７／５０を測定した。ここで、Ｂ８値とは、方向性電磁鋼板を５０Ｈｚにて８００Ａ／ｍで励起したときの鋼板の磁束密度であり、Ｗ１７／５０とは、方向性電磁鋼板を５０Ｈｚにて１．７Ｔに励起したときの鉄損である。
【００９７】
ここで、方向性電磁鋼板の磁束密度Ｂ８値が１．８２Ｔ以上であり、鉄損Ｗ１７／５０が０．７８Ｗ／ｋｇ以下となる条件を良好であると判定した。
【００９８】
以上の本発明例の製造条件、および測定結果を表３に示す。
【００９９】
【表３】
2019137883.tif 000005
【０１００】
表３の結果を参照すると、本実施形態の条件を満たす方向性電磁鋼板は、判定が良好となることがわかった。
【０１０１】
（実施例３）
まず、質量％で、Ｃ：０．０８％、Ｓｉ：３．２％、Ｍｎ：０．０８％、Ｓ：０．００３％、Ｓｅ：０．０１８％、酸可溶性Ａｌ：０．０３％、およびＮ：０．００９％と、さらに下記の表４に示す成分とを含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる鋼塊を作製した。該鋼塊を１３８０℃にて１時間焼鈍した後、熱間圧延を施すことで、板厚２．３ｍｍの熱延鋼板を得た。得られた熱延鋼板を最高温度１１００℃にて１４０秒間焼鈍し、酸洗を施した後に冷間圧延を施すことで、板厚０．２３ｍｍの冷延鋼板を得た。
【０１０２】
続いて、得られた冷延鋼板を、湿水素雰囲気かつ８５０℃で１８０秒の間、脱炭焼鈍を施した。次に、脱炭焼鈍後の鋼板の表面に、ＭｇＯを含む焼鈍分離剤を塗布した後、仕上焼鈍を施し、仕上焼鈍後の鋼板を水洗した。その後、鋼板の表面に、リン酸アルミニウムおよびコロイダルシリカを主成分とする絶縁被膜を塗布した後、絶縁被膜の焼付および鋼板の平坦化を目的とする平坦化焼鈍を施した。
【０１０３】
以上にて得られた方向性電磁鋼板の試料をせん断して歪取焼鈍した後、サンプルサイズが６０ｍｍ×３００ｍｍの単板測定法を用いて、各本発明例および比較例に係る方向性電磁鋼板の磁束密度Ｂ８値および鉄損Ｗ１７／５０を測定した。ここで、Ｂ８値とは、方向性電磁鋼板を５０Ｈｚにて８００Ａ／ｍで励起したときの鋼板の磁束密度であり、Ｗ１７／５０とは、方向性電磁鋼板を５０Ｈｚにて１．７Ｔに励起したときの鉄損である。
【０１０４】
さらに、上記試料について、母材鋼板の表面に線状の溝を形成した。溝形成は、鋼板の上面と下面で交差するように、レーザ照射にて実施した。ここで、溝の圧延方向からの角度は、溝を形成した面に正対した際に、溝の圧延方向からの角度が、圧延方向から右回りが鋭角かつ７５°とした。溝深さは１５μｍ、溝間隔は５ｍｍとした。さらに、鋼板の表面に、リン酸アルミニウムおよびコロイダルシリカを主成分とする絶縁被膜を塗布した後、絶縁被膜の焼付および歪取焼鈍を施したのち、最終磁気特性として各本発明例および比較例に係る方向性電磁鋼板の磁束密度Ｂ８値および鉄損Ｗ１７／５０を測定した。
【０１０５】
さらに、最終製品の絶縁被膜および一次被膜を除去した後、鋼板成分を分析し、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｂの含有量は、表４記載の値と同じであることを確認した。
【０１０６】
ここで、方向性電磁鋼板の磁束密度Ｂ８値が１．８２Ｔ以上であり、鉄損Ｗ１７／５０が０．７８Ｗ／ｋｇ以下となる条件を良好であると判定した。鉄損Ｗ１７／５０が０．７５Ｗ／ｋｇ以下となる条件を、より良好であると判定した。
【０１０７】
以上の本発明例の製造条件、および測定結果を表４に示す。評価は、Ａ、Ｂ、Ｃの順に良好である。すなわち、Ａが最良であり、Ｂが良で、Ｃは不可である。
【０１０８】
【表４】
2019137883.tif 000006
【０１０９】
表４の結果を参照すると、質量％で、Ｃｕ：０．０１％以上０．３０％以下、Ｓｎ：０．０１％以上０．３０％以下、Ｎｉ：０．０１％以上０．３０％以下、Ｃｒ：０．０１％以上０．３０％以下、またはＳｂ：０．０１％以上０．３０％以下のいずれか１種または２種以上をさらに含有する場合、本実施形態の条件を満たす方向性電磁鋼板は、判定がより良好となることがわかった。また、判定が良好となる条件では、溝形成前の磁束密度Ｂ８値が１．９２Ｔ以上であり、溝形成前後の磁束密度Ｂ８値の差が０．１Ｔ以下であり、溝形成前後の鉄損Ｗ１７／５０の低減率が７％以上であった。
【０１１０】
（実施例４）
まず、質量％で、Ｃ：０．０８％、Ｓｉ：３．３％、Ｍｎ：０．０８％、Ｓ：０．０２４％、酸可溶性Ａｌ：０．０３％、およびＮ：０．００９％と、さらに表５に示す成分とを含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる鋼塊を作製した。該鋼塊を１３５０℃にて１時間焼鈍した後、熱間圧延を施すことで、板厚２．３ｍｍの熱延鋼板を得た。得られた熱延鋼板を最高温度１１００℃にて１４０秒間焼鈍し、酸洗を施した後に冷間圧延を施すことで、板厚０．２３ｍｍの冷延鋼板を得た。
【０１１１】
続いて、得られた冷延鋼板を、湿水素雰囲気かつ８５０℃で１８０秒の間、脱炭焼鈍を施した。次に、脱炭焼鈍後の鋼板の表面に、ＭｇＯを含む焼鈍分離剤を塗布した後、仕上焼鈍を施し、仕上焼鈍後の鋼板を水洗した。その後、鋼板の表面に、リン酸アルミニウムおよびコロイダルシリカを主成分とする絶縁被膜を塗布した後、絶縁被膜の焼付および鋼板の平坦化を目的とする平坦化焼鈍を施した。
【０１１２】
以上にて得られた方向性電磁鋼板の試料をせん断して歪取焼鈍した後、サンプルサイズが６０ｍｍ×３００ｍｍの単板測定法を用いて、各本発明例および比較例に係る方向性電磁鋼板の磁束密度Ｂ８値および鉄損Ｗ１７／５０を測定した。ここで、Ｂ８値とは、方向性電磁鋼板を５０Ｈｚにて８００Ａ／ｍで励起したときの鋼板の磁束密度であり、Ｗ１７／５０とは、方向性電磁鋼板を５０Ｈｚにて１．７Ｔに励起したときの鉄損である。
【０１１３】
さらに、上記試料について、母材鋼板の表面に線状の溝を形成した。溝形成は、鋼板の上面と下面で交差するように、レーザ照射にて実施した。ここで、溝の圧延方向からの角度は、溝を形成した面に正対した際に、溝の圧延方向からの角度が、圧延方向から右回りが鋭角かつ７５°とした。溝深さは１５μｍ、溝間隔は５ｍｍとした。さらに、鋼板の表面に、リン酸アルミニウムおよびコロイダルシリカを主成分とする絶縁被膜を塗布した後、絶縁被膜の焼付および歪取焼鈍を施したのち、最終磁気特性として各本発明例および比較例に係る方向性電磁鋼板の磁束密度Ｂ８値および鉄損Ｗ１７／５０を測定した。
【０１１４】
さらに、最終製品の絶縁被膜および一次被膜を除去した後、鋼板成分を分析し、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｂの含有量は、表５記載の値と同じであることを確認した。
【０１１５】
ここで、方向性電磁鋼板の磁束密度Ｂ８値が１．８２Ｔ以上であり、鉄損Ｗ１７／５０が０．７８Ｗ／ｋｇ以下となる条件を良好であると判定した。鉄損Ｗ１７／５０が０．７５Ｗ／ｋｇ以下となる条件を、より良好であると判定した。
【０１１６】
以上の本発明例および比較例の製造条件、および測定結果を表５に示す。評価は、Ａ、Ｂ、Ｃの順に良好である。すなわち、Ａが最良であり、Ｂが良で、Ｃは不可である。
【０１１７】
【表５】
2019137883.tif 000007
【０１１８】
表５の結果を参照すると、熱間圧延前の鋼塊において、質量％で、Ｂｉ：０．０００５％以上０．０５００％以下をさらに含有する場合、本実施形態の条件を満たす方向性電磁鋼板は、判定がより良好となることがわかった。
【０１１９】
（実施例５）
まず、質量％で、Ｃ：０．０８％、Ｓ：０．０２５％、酸可溶性Ａｌ：０．０３％、およびＮ：０．００８％と、表６に示す含有量のＳｉおよびＭｎとを含有し、残部がＦｅおよび不純物からなる鋼塊を作製した。該鋼塊を１３５０℃にて１時間焼鈍した後、熱間圧延を施すことで、板厚２．３ｍｍの熱延鋼板を得た。得られた熱延鋼板を最高温度１１００℃にて１４０秒間焼鈍し、酸洗を施した後に冷間圧延を施すことで、板厚０．２３ｍｍの冷延鋼板を得た。
【０１２０】
続いて、得られた冷延鋼板を、湿水素雰囲気かつ８５０℃で１８０秒の間、脱炭焼鈍を施した。次に、脱炭焼鈍後の鋼板の表面に、ＭｇＯを含む焼鈍分離剤を塗布した後、仕上焼鈍を施し、仕上焼鈍後の鋼板を水洗した。その後、鋼板の表面に、リン酸アルミニウムおよびコロイダルシリカを主成分とする絶縁被膜を塗布した後、絶縁被膜の焼付および鋼板の平坦化を目的とする平坦化焼鈍を施した。
【０１２１】
以上にて得られた方向性電磁鋼板の試料をせん断して歪取焼鈍した後、サンプルサイズが６０ｍｍ×３００ｍｍの単板測定法を用いて、各本発明例および比較例に係る方向性電磁鋼板の磁束密度Ｂ８値および鉄損Ｗ１７／５０を測定した。ここで、Ｂ８値とは、方向性電磁鋼板を５０Ｈｚにて８００Ａ／ｍで励起したときの鋼板の磁束密度であり、Ｗ１７／５０とは、方向性電磁鋼板を５０Ｈｚにて１．７Ｔに励起したときの鉄損である。
【０１２２】
さらに、上記試料について、母材鋼板の表面に線状の溝を形成した。溝形成は、鋼板の上面と下面で交差するように、レーザ照射にて実施した。ここで、溝の圧延方向からの角度は、溝を形成した面に正対した際に、溝の圧延方向からの角度が、圧延方向から右回りが鋭角かつ７５°とした。溝深さは１５μｍ、溝間隔は５ｍｍとした。さらに、鋼板の表面に、リン酸アルミニウムおよびコロイダルシリカを主成分とする絶縁被膜を塗布した後、絶縁被膜の焼付および歪取焼鈍を施したのち、最終磁気特性として各本発明例および比較例に係る方向性電磁鋼板の磁束密度Ｂ８値および鉄損Ｗ１７／５０を測定した。
【０１２３】
さらに、最終製品の絶縁被膜および一次被膜を除去した後、鋼板成分を分析し、Ｓｉ、Ｍｎの含有量は、表６記載の値と同じであることを確認した。
【０１２４】
ここで、方向性電磁鋼板の磁束密度Ｂ８値が１．８２Ｔ以上であり、鉄損Ｗ１７／５０が０．７８Ｗ／ｋｇ以下となる条件を良好であると判定した。
【０１２５】
以上の本発明例および比較例の製造条件、および測定結果を表６に示す。
【０１２６】
【表６】
2019137883.tif 000008
【０１２７】
表６の結果を参照すると、質量％で、Ｓｉ：２．５％以上４．５％以下、Ｍｎ：０．０１％以上０．１５％以下を含有する方向性電磁鋼板は、判定が良好となることがわかった。
【図１】
2019137883.tif 000009