(57)【要約】【課題】変圧器鉄心の用途に供される方向性電磁鋼板であって、鉄損が従来以上に低く、適用された変圧器のエネルギ使用効率を効果的に低減することができる低鉄損方向性電磁鋼板を提案する。【解決手段】歪みの近傍に線状の還流磁区部を形成し、かつ、消磁状態において、該還流磁区部から圧延方向に伸びた圧延方向長さが1.2mm以上の磁区を有し、さらに、該磁区が、該還流磁区部に沿った領域において、１mm当り平均で1.8本以上形成している。【選択図】図２
2015206114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延方向に対して周期的間隔で、圧延方向を横切る方向に、局所的な歪みが導入された方向性電磁鋼板であって、
上記歪みの近傍に線状の還流磁区部が形成され、
かつ、
消磁状態において、該還流磁区部から圧延方向に伸びた圧延方向長さが1.2mm以上の磁区を有し、
さらに、
該磁区が、該還流磁区部に沿った領域において、１mm当り平均で1.8本以上形成している
方向性電磁鋼板。 
【請求項２】
前記周期的間隔をs（mm）とした場合、前記歪みの領域の幅：ｗ（mm）と、領域の深さ：ｈ（μm）との間で、以下の関係
４mm≦s≦15mm
ｈｗ／ｓ≦0.9μm
を満たす請求項１に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項３】
前記歪みの領域に沿って、被膜の損傷が無い請求項１または２に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項４】
磁束密度Ｂ８が1.94Ｔ以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板において、鋼板の結晶粒の〈001〉軸のうち、圧延方向となす角が最小である〈001〉軸が鋼板表面となす角度（β角）：平均値で１〜３°の範囲で、かつ、該β角が０〜１°の範囲となる結晶粒が面積率で50％以下である方向性電磁鋼板。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板を製造する方法であって、圧延方向に対して周期的間隔で、圧延方向を横切る方向に、局所的な歪みを導入するに当たり、該歪みを、鋼板上で0.4mm以下の平均ビーム径となるように収束させた電子ビームによって形成すると共に、該電子ビームの最終収束前における電子ビームスポット径に対する鋼板上の平均ビームスポット径の比（鋼板上の平均ビームスポット径／最終収束前における電子ビームスポット径）を0.2以上とする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、変圧器鉄心の用途に供される方向性電磁鋼板およびその製造方法に関するものであって、特に、磁区細分化処理を施し、鉄損の低減を図るものである。
【背景技術】
【０００２】
変圧器におけるエネルギ使用効率の改善は、常に求められる課題であって、これまでにおいても、鉄心として使用される方向性電磁鋼板の磁気特性向上を通じて、変圧器鉄損の改善、すなわち変圧器におけるエネルギ使用効率の改善が試みられている。
【０００３】
方向性電磁鋼板の磁気特性向上には、Gossと呼ばれる結晶方位への先鋭化や、被膜張力の増大、さらには、鋼板内部への歪み形成や溝形成などの特殊な処理をすることが有効であることが知られている。
例えば、特許文献１には、39.3MPaという極めて高い張力の下で、鋼板に被膜を形成することによって、最大磁束密度：1.7Ｔ、周波数：50Hzで励磁した時の鉄損（Ｗ17/50）を0.80W/kg未満にした例が記載されている。
【０００４】
また、上記歪みの形成には、プラズマ炎やレーザ照射、電子ビーム照射が利用されている。
例えば、特許文献２には、２次再結晶後の鋼板にプラズマアークを照射することによって、照射前には0.80W/kg以上であった鉄損Ｗ17/50を、0.65W/kg以下に低減する技術が示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、被膜厚と、電子ビーム照射によって鋼板面に形成された磁区不連続部の平均幅とを適正化することによって、鉄損が低く、騒音が小さいトランス用素材を得る技術が示されている。
【０００６】
さらに、特許文献４には、電子ビームの出力やビーム照射時間を適正化することによって、鋼板の低鉄損化を図る技術が示されている。
【０００７】
ここで、方向性電磁鋼板の鉄損は、その磁区構造に影響を受けると考えられている。
図１に、磁区細分化処理を施した方向性電磁鋼板の処理表面から観察した特徴的な磁区構造を示す。
（I）このうち、（線状）還流磁区は、レーザや電子ビームを照射して歪みを導入した部分に、線状に形成される。当然、パルス状に照射した場合には、数珠状に繋がったような形状になるが、本発明では、還流磁区が途切れることなく連続的に形成されている限りにおいて、数珠状も併せて線状であると表現する。また、磁化の方向は、圧延方向とは異なる。なお、以下においては、この磁区を単に還流磁区と呼ぶ。
【０００８】
上記還流磁区の形成部には、歪みが残存しているため、その量が多いほど、ヒステリシス損が増加すると考えられている。そこで、さらに鉄損を改善するために、レーザや電子ビームの条件を調整し、還流磁区の形成部（還流磁区領域）を狭くする方法が試みられてきた。
【０００９】
例えば、特許文献５には、レーザ径を調整することによって、レーザ走査方向と直角方向の還流磁区幅を0.2mm以下に縮小し、鉄損をより低減する技術が示されている。
【００１０】
（II）一方、主磁区は、方向性電磁鋼板の渦電流損に影響すると考えられており、その幅が狭くなるほど、良好な鉄損特性を示すことが知られている。また、主磁区の幅（以下、単に磁区幅とよぶ）は、方向性電磁鋼板の被膜張力や、組織の結晶方位にも強く依存することが知られている。
【００１１】
方向性電磁鋼板の場合、主磁区は、圧延方向がその磁化方向である。レーザや電子ビームを鋼板に照射すると鉄損（渦電流損）が低減するのは、主に磁区幅が狭くなることに影響されると考えられており、鋼板内部の残留応力状態を適正化することによって、さらに鉄損を改善する技術が知られている。
【００１２】
例えば、特許文献６には、レーザなどを照射する表裏面の磁区幅を調整することによって、変圧器鉄心に使用した場合に騒音の低減化に優れる方向性電磁鋼板を製造する技術が示されている。
【００１３】
（III）加えて、櫛状磁区といわれる磁区は、かつてよりその存在が知られており（例えば、非特許文献１）、レーザ照射部分に形成された還流磁区の近傍に現出する。しかしながら、鉄損との関係はかならずしも明らかとはなっていなかった。なお、磁化方向は、圧延方向であることが知られている。また、本発明では、消磁状態において、該還流磁区部から圧延方向に伸びた圧延方向長さが所定長さ以上の磁区を櫛状磁区という。
【００１４】
以上、レーザビームの照射条件を適正化することによって、上記還流磁区構造、主磁区幅を適正化し、磁性改善を達成する多くの技術が示されてきた。さらに、最近では、照射面から板厚内部により深い還流磁区を形成することが可能な電子ビーム法によって、還流磁区構造を適正化し、磁性改善を図る方法が示されてきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特許第４１９２３９９号公報
【特許文献２】特開２０１１−２４６７８２号公報
【特許文献３】特開２０１２−５２２３０号公報
【特許文献４】特開２０１２−１７２１９１号公報
【特許文献５】特許第４７０５３８２号公報
【特許文献６】特開２０１２−３６４４２号公報
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】IEEE Trans.Magn,vol.MAG-23,No.5, p.3074(1987)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ここで、従来の手法である、還流磁区や主磁区を調整する技術は、十分に検討し尽くされており、これまで以上の磁性改善には限界があると考えられる。というのは、還流磁区幅を狭くするに当っては、例えば、レーザ、電子ビームの照射径を小さくすることが有効であることは分かっているものの、大量生産用途として大型の装置を作製しようとすると、ビーム径の縮小は難しく、さらなる改善は困難である。
【００１８】
また、主磁区幅を狭くするに当っては、例えば、電子ビームの加速電圧を増大して、より板厚内部にまで歪みを導入することが有効であると考えられる。しかしながら、加速電圧が増大すると被照射体から発生するＸ線も増大するため、これを簡易に遮蔽する技術が追いつかないなどの理由によって、上記還流磁区幅を狭くする技術と同様に、大量生産用途の装置を開発することができていない。
【００１９】
そこで、発明者らは、還流磁区や主磁区ではなく、これまでに着目されてこなかった櫛状磁区の構造を適正化することによって、従来以上に磁気特性に優れた方向性電磁鋼板の製造を試みた。
【００２０】
本発明は、上記した現状に鑑み開発されたもので、変圧器鉄心用途に供される方向性電磁鋼板であって、鉄損が従来以上に低く、適用された変圧器のエネルギ使用効率を効果的に低減することができる方向性電磁鋼板と、その方向性電磁鋼板を効率よく得ることのできる製造方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
発明者らは、はじめに、櫛状磁区の構造を電子ビームの照射条件によって調整できるかを調査した。
まず、還流磁区の幅、鋼板上の電子ビーム径を変化させずに、櫛状磁区を形成する方法として、最終収束コイルでの収束前のビーム径を調整した。本手法による効果は、鋼板に衝突する電子の入射角を変えたことに相当する。というのは、最終収束コイルでの収束前ビーム径が大きいほど、同じビーム径に縮小するためには、ビームをより強角度で収束させなければならないためである。また、上記調査中、電子ビームは加速電圧一定で点列状に鋼板に照射し、観察部の結晶方位、被膜張力はいずれも一定とした。
【００２２】
図２に、鋼板の鉄損におよぼす単位還流磁区長さあたりの櫛状磁区の本数の影響を示す。ここで、磁区構造は、消磁状態において、磁性コロイドを含有したビュアーによって観察し、櫛状磁区としては、明瞭に確認できた圧延方向長さが1.2mm以上のもののみをカウントした。
【００２３】
同図中、白抜きのダイヤは、従来の条件（収束前ビームスポット径：９mm、収束後ビーム径：0.2mm）で照射した場合のデータを示す。同図より、櫛状磁区の本数が鉄損に影響を及ぼし、さらなる鉄損改善のためには、より多くの櫛状磁区を導入することが有効であることが明らかとなった。
【００２４】
続いて、発明者らは、磁化過程において櫛状磁区の変化を観察した。最大励磁磁束密度の状態（実験では、1.8Ｔとした）において、櫛状磁区は消失して観察されなかった。この状態から、減磁していくと、還流磁区を生成サイトとして、主磁区と逆向きの櫛状磁区が生成し、さらに減磁すると、櫛状磁区が圧延方向に急激に成長することが分かった。
本発明は、上記知見に基づき、さらに検討を重ねて成されたものである。
【００２５】
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．圧延方向に対して周期的間隔で、圧延方向を横切る方向に、局所的な歪みが導入された方向性電磁鋼板であって、
上記歪みの近傍に線状の還流磁区部が形成され、
かつ、
消磁状態において、該還流磁区部から圧延方向に伸びた圧延方向長さが1.2mm以上の磁区を有し、
さらに、
該磁区が、該還流磁区部に沿った領域において、１mm当り平均で1.8本以上形成している
方向性電磁鋼板。
【００２６】
２．前記周期的間隔をs（mm）とした場合、前記歪みの領域の幅：ｗ（mm）と、領域の深さ：ｈ（μm）との間で、以下の関係
４mm≦s≦15mm
ｈｗ／ｓ≦0.9μm
を満たす前記１に記載の方向性電磁鋼板。
【００２７】
３．前記歪みの領域に沿って、被膜の損傷が無い前記１または２に記載の方向性電磁鋼板。
【００２８】
４．磁束密度Ｂ８が1.94Ｔ以上である前記１〜３のいずれかに記載の方向性電磁鋼板。
【００２９】
５．前記１〜４のいずれかに記載の方向性電磁鋼板において、鋼板の結晶粒の〈001〉軸のうち、圧延方向となす角が最小である〈001〉軸が鋼板表面となす角度（β角）：平均値で１〜３°の範囲で、かつ、該β角が０〜１°の範囲となる結晶粒が面積率で50％以下である方向性電磁鋼板。
【００３０】
６．前記１〜５のいずれかに記載の方向性電磁鋼板を製造する方法であって、圧延方向に対して周期的間隔で、圧延方向を横切る方向に、局所的な歪みを導入するに当たり、該歪みを、鋼板上で0.4mm以下の平均ビーム径となるように収束させた電子ビームによって形成すると共に、該電子ビームの最終収束前における電子ビームスポット径に対する鋼板上の平均ビームスポット径の比（鋼板上の平均ビームスポット径／最終収束前における電子ビームスポット径）を0.2以上とする方向性電磁鋼板の製造方法。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、鉄損が従来以上に極めて低い方向性電磁鋼板を製造することが可能になった。これによって、本発明の方向性電磁鋼板が適用された変圧器のエネルギ使用効率を低減することが可能であるから、本発明は産業上有用である。また、本発明は、磁区細分化処理を電子ビームで行う方法を含むものである。電子ビーム法は、従来のレーザ法に比較して、エネルギ使用効率などの点において優れるため、製造コストを低減することが可能であることからも産業上有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】磁区細分化処理を施した方向性電磁鋼板の処理表面から観察した特徴的な磁区構造を示す図である。
【図２】鋼板の鉄損に及ぼす単位還流磁区長さ当たりの、圧延方向長さが1.2mm以上の櫛状磁区の本数の影響を示す図である。
【図３】鉄損に及ぼす歪み導入量指標の影響を示す図である。
【図４】本発明に用いるビーム照射の説明図である。
【図５】櫛状磁区本数に及ぼすビーム径比の影響を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明を、具体的に説明する。
本発明は、磁区細分化処理を施すことによって得られる変圧器鉄損に優れた方向性電磁鋼板とその製造方法に関するものである。ここで、本発明に用いる方向性電磁鋼板は、公知公用のものであれば特に使用上の制限はない。
なお、磁区細分化は、電子ビームによって行うのが好ましい。電子ビーム（または、単にビームという）は、電気的にその照射が制御されることから、磁区細分化処理速度が高いという特徴があり、また、レーザ法に比較するとエネルギ使用効率に優れるという特徴があるからである。
【００３４】
加速電圧Va：40〜300kV
加速電圧は高い方が好ましい。これは、電子ビームの物質透過性が高まるためであり、被膜を透過しやすくすることによって、被膜損傷が抑制されやすくなるだけでなく、地鉄中での発熱中心部も板厚表面から、より板厚内部に深く入った部分となるので、より深い還流磁区を形成するのに有利だからである。さらに、ビーム径が小さくなりやすいという利点もある。これらの効果を得るためには、40kV以上の加速電圧とするのが良い。一方、加速電圧は高くなると、被照射体から発生するＸ線の遮蔽が困難になることから、実用上、加速電圧の上限は300kV程度とするのが好ましい。
【００３５】
ビーム電流：0.5〜20mA
ビーム電流は、ビーム径縮小の観点からは小さい方が良い。これは、荷電粒子同士が反発することによって、ビームが収束し難くなるためである。したがって、ビーム電流の上限は20mAとする。より好ましくは15mA以下である。一方、ビーム電流が小さすぎる場合には、鋼中に歪みを形成し磁区細分化することができないため、0.5mAを下限とする。
【００３６】
ビーム照射領域内圧力（加工室真空度）：３Pa以下
電子ビームは、気体分子によって散乱され、その径が大きくなってしまう。そのため、ビーム照射領域内は、３Pa以下の圧力とすることが有効である。また下限については、過度に低くすると、真空ポンプなどの真空系にかかるコストが増大するため、実用上10-5Pa程度である。
【００３７】
WD（ワーキングディスタンス）: 1000mm以下
WDは、収束コイルから鋼板までの距離である。この距離は、ビーム径に著しい影響をおよぼすことが明らかとなっている。WDは小さい方が、ビームの行路長が短くなって、ビームが収束しやすくなる。したがって、1000mm以下とするのが好ましい。一方、WDが過度に小さくなると、ビームの偏向角も増大する傾向にあるので、ビーム照射領域内でビーム行路長の変化率が大きくなって、収束条件の調整が複雑化するため、実用上、300mm程度が下限である。
【００３８】
ビーム径：φ50〜400μm
鋼板上のビーム径は、スリット幅30μmのスリット法によって測定したビームプロファイルの半値幅で定義する。ビーム径は小さいほど、前述した還流磁区を得るのに有利である。したがって、ビーム径は400μm以下とする。また、ビームは鋼板上でジャストフォーカスとなるように収束コイルに流す電流値を調整する。一方、ビーム径が50μm未満であると、そのために、WDを極度に低減するなどの処置を講じざるを得ず、その場合、１つの電子ビーム源によって偏向照射可能な距離が大幅に減少してしまう。その結果、1200mmほどの広幅コイルを照射するために、多数の電子銃が必要となって、メンテナンス性・生産性を減じてしまう。
【００３９】
電子ビーム照射パタン
本発明では、電子ビームを走査させて、通板される鋼板に直線状に分布される歪を与えていく。このとき、歪を導入する電子ビームの平均走査速度は30m/s以上とするのが良い。ここで、平均走査速度とは、直線状の連続電子線走査であれば、その速度とすれば良く、点列状の照射であれば、点列間最小距離／１点あたりの照射時間とすれば良い。この走査速度が30m/sより小さいと、高い生産性を達成できない。なお、上限について特に規定はないが、実用上、300m/s程度である。
【００４０】
RD線間隔（歪み形成部の周期的間隔）s：４〜15mm 
電子ビームは、圧延方向を横切る方向に照射し、これを圧延方向に周期的に繰り返して行う。この間隔（線間隔）は、４〜15mmであることが好ましい。線間隔が狭いと、鋼中に形成される歪領域が過度に大きくなって、鉄損（ヒステリシス損）が劣化するだけでなく、磁気歪みをも劣化してしまう。さらには、生産性が低下する。一方で、線間隔が広すぎると、いくら深さ方向に還流磁区を拡大しても、磁区細分化効果が乏しくなって鉄損が改善しない。
【００４１】
線角度：60から120°
上記、圧延方向を横切る方向とは、圧延方向から60から120°の方向とすることが望ましい。より望ましくは90°である。90°からずれると、それだけ歪み導入部の体積が過度に増大してしまうため、ヒステリシス損が劣化するからである。
【００４２】
本発明では、方向性電磁鋼板に、圧延方向に対して周期的間隔で、かつ圧延方向を横切る方向に、上記したような電子ビームで局所的な歪みを導入することで、歪みの近傍に線状の還流磁区部が形成されると共に、消磁状態において、還流磁区部から圧延方向に伸びた圧延方向長さが1.2mm以上の櫛状の磁区を有することとなる。なお、局所的な歪みとは、鋼板表面上で面積率が10％以下となる、0.05％を超える量の圧縮又は引張歪みであって、歪の近傍とは、上記歪みの形成部あるいはその周囲0.3mm以内の領域とする。
【００４３】
還流磁区に沿って還流磁区に接して存在する櫛状磁区本数：1.8本/mm以上
櫛状磁区の本数が多いほど鉄損が改善するため、櫛状磁区本数は多い方が好ましく、還流磁区に沿った方向に１mm当り平均で1.8本以上形成している必要がある。櫛状磁区の本数は、結晶方位、結晶粒などの影響を受けると考えられるため、全試料の平均的な結晶方位である平均的なサイズの結晶粒の内部で定量化している。また、本発明では、圧延方向長さが1.2mm以上であるもののみを櫛状磁区としてカウントする。これは、櫛状磁区は還流磁区に接して生成しているように観察されるものの、還流磁区の極近傍は観察が困難であり、圧延方向長さが1.2mmに満たない櫛状磁区は、本発明に大きな影響を与えないからである。なお、櫛状磁区の本数の上限は、本発明に係る実験では、３本/mm程度であったが、３本/mmを超えても同様の効果を有すると推定される。
【００４４】
歪み形成部の周期的間隔：s（mm）、歪み形成部の幅：ｗ（mm）、板厚方向の深さ：h（μm）のとき、ｈｗ／ｓ≦0.9μm
電子ビームを照射し、歪みが形成された部分には還流磁区が形成されるため、歪みの導入量は、およそ還流磁区の導入量、すなわち、還流磁区の幅×板厚方向深さ／線間隔（以下、歪み導入量指標：ｘという）で表すことができると考えられる。導入量が過度に多いとヒステリシス損が劣化するため、ｘは0.9μm以下であることが好ましい。ここで、還流磁区の幅は、磁性コロイドを利用した磁区観察法によって測定することができる。また、板厚方向深さについては化学研磨による方法で定量化した。すなわち、電子ビームを照射した面を段階的に過酸化水素水とフッ化水素の混合溶液によって減厚し、上記磁区観察法によって照射部の還流磁区が観察されなくなったときの減厚量を板厚方向深さとして定義した。
【００４５】
また、本発明における歪み形成部の周期的間隔：sは、前述したように
４mm≦s≦15mm
の関係を満足していることが好ましい。
【００４６】
図３に、鉄損に及ぼす歪み導入量指標の影響を示す。なお、上記に示した櫛状磁区の本数は2.5本/mmとなるように調整して試験した。
同図より、歪み導入量指標が0.9μmよりも大きいと、鉄損が劣化することが明らかとなった。これは、歪みが過度に入りすぎることによって、ヒステリシス損が劣化したためである。また、歪みが入りすぎた条件では、磁歪振動の高調波成分も増大しており、変圧器としたとき、騒音上、好ましくないと考えられる。したがって、騒音上の観点から、歪み導入量指標は、0.9μm以下にすることが好ましい。また、図３では、歪み導入量指標が小さい場合にも、鉄損が劣化する傾向が確認できる。これは、渦電流損の改善効果が弱いためである。したがって、より低い鉄損を狙う場合には、歪み導入量指標を、0.56μm以上にすることが望ましい。
【００４７】
歪みの領域に沿って、被膜の損傷が無い
本発明における歪みの領域とは、前述した歪の近傍と同義である。また、被膜の損傷の確認方法は、ＥＰＭＡを用いた画像診断によって行うことができる。具体的には、測定対象鋼板中の局所的に導入された歪み領域から圧延方向に互いに30cm以上離れた３本を選び、さらに歪みが導入された領域１本につき観察箇所７箇所を選び、計21箇所について、それぞれ400μｍ×400μｍを観察範囲とし、10μｍ以上の長さを有する被膜損傷をカウントする。したがって、本発明における被膜の損傷が無いとは、歪みの領域内の、前記21箇所の400μｍ×400μｍの範囲に、10μｍ未満の長さを有する損傷しかないものをいう。また、歪みが導入された領域に、歪みを導入しない領域とは明らかに異なる被膜性状となる部分が視認できる場合には、その部分も観察する。但し、幅方向の最端部近傍などの非定常部や、歪み導入前に既に損傷がある領域を観察範囲に選定しないようにする。
【００４８】
最終収束前のビームスポット径に対する鋼板上の平均ビームスポット径の比：0.2以上
ビーム径が同一であっても、ビーム径比が異なれば、板厚方向の運動量が変化するため、鋼板におよぼす歪みの形態とさらには磁区構造が異なると考えられる。図４に、最終収束前のビームスポット径をＡとして、鋼板上の平均ビームスポット径をＢとした場合の、本発明に用いるビーム照射の説明図を示す。また、図５に、櫛状磁区本数におよぼすビーム径比（Ｂ／Ａ）の影響を示す。さらに、鋼板上の平均ビーム径は、0.05〜0.4mmの範囲とするが、この時の鋼板上の平均ビームスポット径：Ｂの範囲は、0.15〜1.5mmである。
これは、歪み領域の幅ｗが増大し、歪み導入量指標ｘを0.9μm以下とすることが困難となるためである。なお、ここでいうビームスポット径とは、ビームの形状を表す指標であるが、ビーム径とは異なり、厚さ20μmのステンレス鋼にビームを照射した場合に形成される溶融スポット径と定義する。そして、最終収束前のビームスポット径とは、収束コイルに入射する直前のビームスポット径のことである。ここで、ビーム径と異なってビームスポット径を用いた理由は、収束前のビームはスリット法によってビーム径を測定することが困難であるためである。なお、本明細書中では、「ビーム径比」という場合には、ビームスポット径の比を示す。
【００４９】
ここで、鋼板上のビーム径、観察部の結晶方位は同等としている。ビーム径比が大きいほど、櫛状の磁区の本数が増大する傾向が認められる。すなわち、鋼板上の平均ビーム径を同じとした場合、最終収束前のビーム径が小さいほど櫛状の磁区の本数が増大することが明らかとなった。そして、櫛状磁区の本数は、ビーム径比が0.2以上であれば、鉄損の低減のために有利な1.8本/mm以上となる。
【００５０】
また、櫛状磁区の本数がビーム径比に影響されるメカニズムについて、発明者らは以下のように考える。
ビーム径比が大きい場合、収束前のビーム径も比較的小さいことから、収束コイル内部でより均一な磁界を受けるために、ビームスポット内部での板厚方向および板面方向の運動量ばらつきが小さく、ビーム形状が丸く収束される。その結果、エネルギ密度が増大し、より強力なエネルギ密度でビームが照射されることによって、還流磁区部周辺で磁気エネルギ的不安定が生じ、櫛状の磁区がより多く形成されたと考えられる。
【００５１】
β角の平均値が１〜３°で、かつβ角が０〜１°となる結晶粒の面積率が50％以下
発明者らは、櫛状磁区が素材の結晶方位にも強く影響されることをつきとめ、鋼板の結晶粒の〈001〉軸のうち、圧延方向となす角が最小である〈001〉軸が鋼板表面となす角度（本発明において、β角という、０°≦β≦90°）が過度に小さいと、櫛状磁区が形成されにくいことが分った。
そこで、本発明においては、β角が１°以下となる結晶粒の面積率を、50％以下とすることが望ましい。より望ましくは、40％以下である。また、β角自身が大きすぎると、結晶方位の先鋭度が低下し、鉄損が劣化する。従って、本発明において、β角の平均値は１〜３°の範囲にあることが重要である。なお、本発明においては、例えば、磁気測定で使用する100mm×300mm程度のサンプル２枚の内の結晶粒の平均β角を求めることで、同一コイルにおける鋼板の結晶粒のβ角と評価することができる。
【実施例】
【００５２】
［実施例１］
上掲図４に記載された構成を持つ電子ビーム照射設備を用い、表１に示す各種条件で実施例を行った。ここで、電子ビームの、加速電圧は70kV、電流は15〜25mA、WDは450mm、平均走査速度は80m/s、線角度は90°、加工室真空度は0.1Paとした。なお、素材は、3.4％Si含有鋼であり、磁束密度Ｂ８は、1.92Ｔであった。また、素材の結晶粒のβ角の平均値は、2.6(°)、素材のβ角が０〜１°となる結晶粒の面積率は35（％）であった。
さらに、被膜損傷は前述したように、ＥＰＭＡで測定した。
【００５３】
【表１】
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【００５４】
同表より、No.１ではビーム径比は良好な値であるものの、ビーム径が大きく、歪み導入量が多くなっているため、鉄損がやや大きく、磁歪が大きくなっていることが分かる。また、No.２やNo.８では、ビーム径比が小さいため、櫛状磁区の本数が少なく、鉄損が大きくなっていることが分かる。さらに、No.３は、Ｗ17/50は0.725W/kgと比較的良好な値であるが、ｗ・ｈが大きすぎるために歪み導入量が多く、磁歪が大きく、ｈｗ／ｓ≦0.9μｍとなる他の条件に比べると鉄損が大きくなっていることが分かる。なお、No.７は、ｓが大きいため、大きめの鉄損ではあるものの、磁歪は良好な値を示した例である。
【００５５】
［実施例２］
さらに、実施例１と同じ電子ビーム照射設備及び表２に示した以外は実施例１と同じ電子ビーム照射条件を用い、磁束密度の異なる素材に電子ビーム照射した実施例を行った。鉄損等の実施結果を表２に示す。また、試験Ｎｏ．９の素材のβ角の平均値は2.9(°)、素材のβ角が０〜１°となる結晶粒の面積率は35（％）であった。試験Ｎｏ．10の素材のβ角の平均値は、2.6(°)、素材のβ角が０〜１°となる結晶粒の面積率は35（％）であった。試験Ｎｏ．11の素材のβ角の平均値は2.3(°)、素材のβ角が０〜１°となる結晶粒の面積率は37（％）であった。試験Ｎｏ．12の素材のβ角の平均値は、2.4(°)、素材のβ角が０〜１°となる結晶粒の面積率は34（％）であった。
【００５６】
【表２】
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【００５７】
同表より、素材のＢ８が高いほど、良好な鉄損を示していることが分かる。また、磁束密度が高い素材は櫛状磁区本数が少ない傾向にあるが、本発明に示す条件で電子ビーム照射することによって、櫛状磁区の本数を増やし、さらに鉄損を改善することができている。
【００５８】
［実施例３］
さらに、実施例１と同じ電子ビーム照射設備及び電子ビーム照射条件を用い、ビーム径：0.2(mm)、ビーム径比：0.3、Ｓ：7.2(mm)、Ｗ：160(μm)、ｈ：35(μm)、hw/s：0.8(μm)で、磁束密度Ｂ８が1.94Ｔで、β角の異なる素材に、それぞれ電子ビーム照射した実施例の鉄損結果を表３に示す。
【００５９】
【表３】
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【００６０】
櫛状磁区本数が多いNo.13、14、16では、良好な鉄損が得られ、特に、No.14の条件で良好な値を示した。No.14の条件は、β角の平均値がより好ましい範囲であるためと考えられる。No.16もβ角の平均値は良好な範囲であるが、０〜１°となる結晶粒の面積率が高いため、No.14に比べると鉄損は高い値を示した。一方、No.15は、櫛状磁区本数が少なく、β角の平均値が小さいため、鉄損が高い値を示した。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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