(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延方向と交差する方向に延在し且つ溝深さ方向が板厚方向となる溝が形成された鋼板表面を有する鋼板を備える方向性電磁鋼板において、
前記溝の平均深さＤが１０μｍ超４０μｍ以下であり、
溝延在方向に直交する溝幅方向断面で前記溝を視た場合に、
溝幅方向における前記溝の中心を溝幅中心と定義したとき、
前記溝の最深部が前記溝幅中心から前記溝幅方向の片側にずれていると共に、前記溝の断面形状が前記溝幅方向において前記溝幅中心を基準として非対称形状であり、
前記溝幅方向断面で前記溝を視た場合に、
前記溝は、前記鋼板表面から前記溝の前記最深部に向かって傾斜する一対の傾斜面である第１溝面及び第２溝面を有しており、
前記溝幅中心が前記最深部からみて前記第２溝面の側に位置しており、
前記溝の最深部の深さをＤａとした場合に、
前記第１溝面上で、前記鋼板表面からの前記板厚方向の深さが０．０５×Ｄａとなる点Ｐ１と前記板厚方向の深さが０．５０×Ｄａとなる点Ｐ２とを結んで得られる第１溝端直線と、前記板厚方向とが成す角度を第１角度θ１と定義し、
前記第２溝面上で、前記鋼板表面からの前記板厚方向の深さが０．０５×Ｄａとなる点Ｐ３と前記板厚方向の深さが０．５０×Ｄａとなる点Ｐ４とを結んで得られる第２溝端直線と、前記板厚方向とが成す角度を第２角度θ２と定義したとき、
前記第１角度θ１及び前記第２角度θ２が、下記条件式（１）〜（３）を満足する
ことを特徴とする方向性電磁鋼板。
０°≦θ１≦５０°          …（１）
θ１＜θ２≦７５°          …（２）
θ２−θ１≧１０°          …（３）
【請求項２】
前記鋼板では前記溝に接する結晶粒の粒径が５μｍ以上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】
前記溝幅方向断面で前記溝を視た場合に、
前記鋼板における前記溝の下部に存在する結晶粒の板厚方向粒径が、５μｍ以上、且つ前記鋼板の板厚以下である
ことを特徴とする請求項２に記載の方向性電磁鋼板。
【請求項４】
前記溝延在方向及び前記板厚方向を含む溝長手断面で前記溝を視た場合に、
前記溝の溝底領域の輪郭を成す粗さ曲線の算術平均高さＲａが、１μｍ以上３μｍ以下であり、
前記溝底領域の前記輪郭を成す粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍが、１０μｍ以上１５０μｍ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。
【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、２０１５年４月２０日に日本に出願された特願２０１５−０８６３００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】
従来から、変圧器の鉄芯（コア）用の鋼板として、特定の方向に優れた磁気特性を発揮する方向性電磁鋼板が知られている。この方向性電磁鋼板は、冷間圧延処理と焼鈍処理との組み合わせによって、結晶粒の磁化容易軸と圧延方向とが一致するように結晶方位が制御された鋼板である。方向性電磁鋼板の鉄損は可能な限り低いことが望ましい。【０００３】
鉄損は、渦電流損とヒステリシス損とに分類される。さらに、渦電流損は、古典的渦電流損と異常渦電流損とに分類される。古典的渦電流損を低減するために、上記のように結晶方位が制御された鋼板（地鉄）の表面に絶縁皮膜が形成された方向性電磁鋼板が一般的に知られている。この絶縁皮膜は、電気的絶縁性だけでなく、張力及び耐熱性等を鋼板に与える役割も担っている。なお、近年では、鋼板と絶縁皮膜との間にグラス皮膜が形成された方向性電磁鋼板も知られている。【０００４】
一方、異常渦電流損を低減するための方法として、圧延方向に交差する方向に延びる応力歪み部や溝部を、圧延方向に沿って所定間隔で形成することにより、１８０°磁区の幅を狭くする（１８０°磁区の細分化を行う）磁区制御法が知られている。応力歪みを形成する方法では、歪み部で発生する還流磁区の１８０°磁区細分化効果を利用する。その代表的な方法はレーザ照射により衝撃波や急加熱を利用する方法である。この方法では照射部の表面形状はほとんど変化しない。一方、溝を形成する方法は、溝側壁で発生する磁極による反磁界効果を利用するものである。この場合、溝の断面形状が矩形に近い方が磁区制御効果が高いことが知られている（特許文献４）。即ち磁区制御は、歪み付与型と溝形成型に分類される。【０００５】
方向性電磁鋼板を用いて巻コアの変圧器を製造する場合、方向性電磁鋼板がコイル状に巻かれることに起因して生じる変形歪みを除去するために、歪み取り焼鈍処理を実施する必要がある。歪み付与法で磁区制御を行った方向性電磁鋼板を用いて巻コアを製造する場合、歪み取り焼鈍処理の実施によって歪みが消失するので、磁区細分化効果（つまり異常渦電流損の低減効果）も消失する。【０００６】
一方、溝形成法で磁区制御を行った方向性電磁鋼板を用いて巻コアを製造する場合、歪み取り焼鈍処理の実施によっても溝は消失しないので、磁区細分化効果を維持することができる。従って、巻コア用の磁区制御材製造方法としては、溝形成型が採用されている。
なお、積コアの変圧器を製造する場合には、歪み取り焼鈍を実施しないので、歪み付与型、溝形成型のいずれか一方を選択的に採用することができる。
尚、歪み付与型の代表的な方法であるレーザ法において、例えば特許文献５に開示されるように、比較的高い強度のレーザを照射した場合、鋼板表面が若干溶融して深さ１０μｍ程度の浅く緩やかな凹みが形成されることがある。しかし、この様な浅く緩やかな凹みでは磁区制御効果のある磁極発生はなく、その結果、歪み取り焼鈍後は磁区制御効果が消失してしまうことが知られている。【０００７】
溝形成型の磁区制御法として、電解エッチングによって方向性電磁鋼板の鋼板表面に溝を形成する電解エッチング法（下記特許文献１参照）と、機械的に歯車を方向性電磁鋼板の鋼板表面にプレスすることにより、鋼板表面に溝を形成する歯車プレス法（下記特許文献２参照）と、レーザ照射によって方向性電磁鋼板の鋼板表面に溝を形成するレーザ照射法（下記特許文献３参照）とが、一般的に知られている。【０００８】
電解エッチング法では、例えばレーザや機械的手段により鋼板表面の絶縁皮膜（或いはグラス皮膜）を線状に除去した後、鋼板が露出した部分に電解エッチングを施すことにより、鋼板表面に溝を形成する。このような電解エッチング法を採用する場合、方向性電磁鋼板の製造工程が複雑になり、その結果、製造コストが高くなるという問題がある。また、歯車プレス法では、方向性電磁鋼板の鋼板が約３質量％のＳｉを含む非常に硬い鋼板であるため、歯車の摩耗及び損傷が発生しやすい。このような歯車プレス法を採用する場合、歯車が摩耗すると溝が浅くなり、また溝の深さにばらつきが発生するため、異常渦電流損の低減効果が十分に得られなくなるという問題がある。【０００９】
一方、レーザ照射法の場合、直接加工であるためエッチングのような複雑な工程が不要で、また非接触加工であるためプレス加工のような歯形の摩耗等がなく安定的に鋼板表面に溝を形成することができる。例えば、下記特許文献４には、レーザ照射法によって鋼板の表面に溝が形成された方向性電磁鋼板において、溝の延在方向に直交する断面に現れる溝の輪郭の形状（溝断面形状）を矩形に近づけることにより、磁区細分化効果（鉄損低減効果）を向上させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】日本国特公昭６２−５４８７３号公報
【特許文献２】日本国特公昭６２−５３５７９号公報
【特許文献３】日本国特開平６−５７３３５号公報
【特許文献４】日本国特開２０１２−１７７１６４号公報
【特許文献５】日本国特開２００７−２３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
方向性電磁鋼板の性能を表す指標として、上記の鉄損の他に磁束密度（例えば８００Ａ／ｍの磁界中で発生する磁束密度Ｂ８）がある。方向性電磁鋼板において、鉄損は低いことが望ましく、磁束密度は高いことが望ましい。しかしながら、鋼板の表面に溝が形成されると、磁束密度が低下する。特に、上記特許文献４に開示されているように、溝断面形状が矩形に近いほど、鋼板から除去される鉄の体積が大きくなるので、磁束密度の低下が顕著になるという問題があった。また、レーザ等の高熱源を使って溝を形成した電磁鋼板を、巻き鉄芯に使用する際に曲げ加工を行うと、溝部を起点として鋼板が破断しやすくなるという問題もあった。【００１２】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、磁区細分化のために鋼板表面に溝が形成された方向性電磁鋼板に関して、鉄損低減効果の最大化と磁束密度低下の最小化とをバランスよく両立させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の要旨は以下の通りである。
（１）本発明の一態様に係る方向性電磁鋼板は、圧延方向と交差する方向に延在し且つ溝深さ方向が板厚方向となる溝が形成された鋼板表面を有する鋼板を備え、前記溝の平均深さＤが１０μｍ超４０μｍ以下であり、溝延在方向に直交する溝幅方向断面で前記溝を視た場合に、溝幅方向における前記溝の中心を溝幅中心と定義したとき、前記溝の最深部が前記溝幅中心から前記溝幅方向の片側にずれていると共に、前記溝の断面形状が、前記溝幅方向において前記溝幅中心を基準として非対称形状であり、前記溝幅方向断面で前記溝を視た場合に、前記溝は、前記鋼板表面から前記溝の前記最深部に向かって傾斜する一対の傾斜面である第１溝面及び第２溝面を有しており、前記溝幅中心が前記最深部からみて前記第２溝面の側に位置しており、前記溝の最深部の深さをＤａとした場合に、前記第１溝面上で、前記鋼板表面からの前記板厚方向の深さが０．０５×Ｄａとなる点Ｐ１と前記板厚方向の深さが０．５０×Ｄａとなる点Ｐ２とを結んで得られる第１溝端直線と、前記板厚方向とが成す角度を第１角度θ１と定義し、前記第２溝面上で、前記鋼板表面からの前記板厚方向の深さが０．０５×Ｄａとなる点Ｐ３と前記板厚方向の深さが０．５０×Ｄａとなる点Ｐ４とを結んで得られる第２溝端直線と、前記板厚方向とが成す角度を第２角度θ２と定義したとき、前記第１角度θ１及び前記第２角度θ２が、下記条件式（１）〜（３）を満足する。
０°≦θ１≦５０°          …（１）
θ１＜θ２≦７５°          …（２）
θ２−θ１≧１０°          …（３）
【００１４】
（２）上記（１）に記載の方向性電磁鋼板において、前記鋼板では前記溝に接する結晶粒の粒径が５μｍ以上であってもよい。【００１５】
（３）上記（２）に記載の方向性電磁鋼板において、前記溝幅方向断面で前記溝を視た場合に、前記鋼板における前記溝の下部に存在する結晶粒の板厚方向粒径が、５μｍ以上、且つ前記鋼板の板厚以下であってもよい。【００１６】
（４）上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板において、前記溝延在方向及び前記板厚方向を含む溝長手断面で前記溝を視た場合に、前記溝の溝底領域の輪郭を成す粗さ曲線の算術平均高さＲａが、１μｍ以上３μｍ以下であり、前記溝底領域の前記輪郭を成す粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍが、１０μｍ以上１５０μｍ以下であってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の上記態様によれば、磁区細分化のために鋼板表面に溝が形成された方向性電磁鋼板に関して、鉄損低減効果の最大化と磁束密度低下の最小化とをバランスよく両立させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る方向性電磁鋼板１の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における矢視断面図（溝延在方向を含む断面で溝５を視た図）である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線における矢視断面図（溝延在方向に直交する断面で溝５を視た図）である。
【図４】溝５の平均深さＤを特定する方法に関する第１説明図である。
【図５Ａ】溝５の平均深さＤを特定する方法に関する第２説明図である。
【図５Ｂ】溝５の平均深さＤを特定する方法に関する第３説明図である。
【図６】溝５の平均深さＤを特定する方法に関する第４説明図である。
【図７Ａ】溝幅方向断面における溝５の輪郭を特定する方法に関する第１説明図である。
【図７Ｂ】溝幅方向断面における溝５の輪郭を特定する方法に関する第２説明図である。
【図８】溝幅方向断面における溝５の輪郭を特定する方法に関する第３説明図である。
【図９】鋼板２に存在する二次再結晶粒を模式的に示す平面図である。
【図１０】溝長手断面における溝５の溝底領域５ｄを特定する方法に関する第１説明図である。
【図１１】溝長手断面における溝５の溝底領域５ｄを特定する方法に関する第２説明図である。
【図１２】方向性電磁鋼板１の製造プロセスを示すフローチャートである。
【図１３】方向性電磁鋼板１の製造プロセスにおけるレーザ照射工程Ｓ０８に関する第１説明図である。
【図１４Ａ】方向性電磁鋼板１の製造プロセスにおけるレーザ照射工程Ｓ０８に関する第２説明図である。
【図１４Ｂ】方向性電磁鋼板１の製造プロセスにおけるレーザ照射工程Ｓ０８に関する第３説明図である。
【図１４Ｃ】方向性電磁鋼板１の製造プロセスにおけるレーザ照射工程Ｓ０８に関する第４説明図である。
【図１５】方向性電磁鋼板１の製造プロセスにおけるレーザ照射工程Ｓ０８に関する第５説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただ、本発明は本実施形態に開示の構成のみに限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。また、下記する数値限定範囲には、下限値及び上限値がその範囲に含まれる。
ただ、下限値に「超」と示す数値限定範囲には下限値が含まれず、上限値に「未満」と示す数値限定範囲には上限値が含まれない。
【００２０】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る方向性電磁鋼板１の平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線における矢視断面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ線における矢視断面図である。なお、図１〜図３において、方向性電磁鋼板１の圧延方向をＸ、方向性電磁鋼板１の板幅方向（同一平面内で圧延方向に直交する方向）をＹ、方向性電磁鋼板１の板厚方向（ＸＹ平面に直交する方向）をＺと定義する。
【００２１】
図１〜３に示すように、方向性電磁鋼板１は、冷間圧延処理と焼鈍処理との組み合わせによって、結晶粒の磁化容易軸と圧延方向Ｘとが一致するように結晶方位が制御された鋼板（地鉄）２と、鋼板２の表面（鋼板表面２ａ）に形成されたグラス皮膜３と、グラス皮膜３の表面に形成された絶縁皮膜４とを備えている。
【００２２】
図１に示すように、鋼板表面２ａには、磁区細分化のために、圧延方向Ｘに交差する方向に延在し且つ溝深さ方向が板厚方向Ｚと一致する複数の溝５が、圧延方向Ｘに沿って所定間隔で形成されている。すなわち、図２は、１つの溝５を、溝延在方向及び板厚方向Ｚを含む断面で視た図である。図３は、１つの溝５を、溝延在方向に直交する断面で視た図である。なお、溝５は、圧延方向Ｘと交差するように設けられていればよく、必ずしも、溝延在方向と圧延方向Ｘとが直交している必要はない。ただし、本実施形態では、説明の便宜上、溝延在方向と圧延方向Ｘとが直交している場合を例示する。また、溝５は、板厚方向Ｚから視た場合（溝５を平面視した場合）に、弓状の形状を有してもよい。ただし、本実施形態では、説明の便宜上、直線形状を有する溝５を例示する。
【００２３】
鋼板２は、化学成分として、質量分率で、Ｓｉ：０．８％〜７％、Ｃ：０％超〜０．０８５％、酸可溶性Ａｌ：０％〜０．０６５％、Ｎ：０％〜０．０１２％、Ｍｎ：０％〜１％、Ｃｒ：０％〜０．３％、Ｃｕ：０％〜０．４％、Ｐ：０％〜０．５％、Ｓｎ：０％〜０．３％、Ｓｂ：０％〜０．３％、Ｎｉ：０％〜１％、Ｓ：０％〜０．０１５％、Ｓｅ：０％〜０．０１５％、を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる。
【００２４】
上記の鋼板２の化学成分は、結晶方位を｛１１０｝＜００１＞方位に集積させたＧｏｓｓ集合組織に制御するために好ましい化学成分である。上記元素のうち、Ｓｉ及びＣが基本元素であり、酸可溶性Ａｌ、Ｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｓ、およびＳｅが選択元素である。上記の選択元素は、その目的に応じて含有させればよいので下限値を制限する必要がなく、下限値が０％でもよい。また、これらの選択元素が不純物として含有されても、本実施形態の効果は損なわれない。上記の鋼板２は、上記の基本元素および選択元素の残部がＦｅ及び不純物からなってもよい。なお、不純物とは、鋼板２を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、または製造環境等から不可避的に混入する元素を意味する。
また、電磁鋼板では二次再結晶時に純化焼鈍を経ることが一般的である。純化焼鈍においてはインヒビター形成元素の系外への排出が起きる。特にＮ、Ｓについては濃度の低下が顕著で、５０ｐｐｍ以下になる。通常の純化焼鈍条件であれば、９ｐｐｍ以下、さらには６ｐｐｍ以下、純化焼鈍を十分に行えば、一般的な分析では検出できない程度（１ｐｐｍ以下）にまで達する。
【００２５】
上記鋼板２の化学成分は、鋼の一般的な分析方法によって測定すればよい。例えば、鋼板２の化学成分は、ＩＣＰ−ＡＥＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ−Ａｔｏｍｉｃ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて測定すればよい。具体的には、皮膜除去後の鋼板２の中央の位置から３５ｍｍ角の試験片を、島津製作所製ICPS-8100等（測定装置）により、予め作成した検量線に基づいた条件で測定することにより特定できる。なお、ＣおよびＳは燃焼−赤外線吸収法を用い、Ｎは不活性ガス融解−熱伝導度法を用いて測定すればよい。
【００２６】
グラス皮膜３は、例えば、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、またはコーディエライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１６）などの複合酸化物によって構成されている。詳細は後述するが、グラス皮膜３は、方向性電磁鋼板１の製造プロセスの１つである仕上げ焼鈍工程において、鋼板２に焼き付きが発生することを防止するために形成された皮膜である。従って、グラス皮膜３は、方向性電磁鋼板１の構成要素として必須の要素ではない。
【００２７】
絶縁皮膜４は、例えば、コロイダルシリカ及びリン酸塩を含有し、電気的絶縁性だけでなく、張力、耐食性及び耐熱性等を鋼板２に与える役割を担っている。
【００２８】
なお、方向性電磁鋼板１のグラス皮膜３および絶縁皮膜４は、例えば、次の方法によって除去することができる。グラス皮膜３または絶縁皮膜４を有する方向性電磁鋼板１を、ＮａＯＨ：１０質量％＋Ｈ２Ｏ：９０質量％の水酸化ナトリウム水溶液に、８０℃で１５分間、浸漬する。次いで、Ｈ２ＳＯ４：１０質量％＋Ｈ２Ｏ：９０質量％の硫酸水溶液に、８０℃で３分間、浸漬する。その後、ＨＮＯ３：１０質量％＋Ｈ２Ｏ：９０質量％の硝酸水溶液によって、常温で１分間弱、浸漬して洗浄する。最後に、温風のブロアーで１分間弱、乾燥させる。なお、上記の方法によって方向性電磁鋼板１からグラス皮膜３または絶縁皮膜４を除去した場合、鋼板２の溝５の形状や粗さは、グラス皮膜３または絶縁皮膜４を形成する前と同等であることが確認されている。
【００２９】
図３に示すように、本実施形態では、溝延在方向（本実施形態では板幅方向Ｙに平行な方向）に直交する断面（溝幅方向断面あるいは溝短手断面）で溝５を視た場合に、鋼板表面２ａから溝５の最深部までの深さを溝深さＤａとし、溝幅方向（本実施形態では圧延方向Ｘに平行な方向）における溝５の中心を溝幅中心ＧＣとする。図３に示すように、本実施形態の方向性電磁鋼板１では、溝５の最深部が溝幅中心ＧＣから溝幅方向の片側にずれていると共に、溝５の断面形状が溝幅方向において溝幅中心ＧＣを基準として非対称形状である。
【００３０】
また、溝短手断面で溝５を視た場合に、溝５は、鋼板表面２ａから溝５の最深部に向かって傾斜する一対の傾斜面である第１溝面５ａ及び第２溝面５ｂを有している。溝５の最深部からみて、溝幅中心ＧＣは第２溝面５ｂの側に位置している。さらに、溝短手断面で溝５を視た場合に、第１溝面５ａを直線近似して得られる第１溝端直線Ｌｂ１と板厚方向Ｚとが成す角度を第１角度θ１とし、第２溝面５ｂを直線近似して得られる第２溝端直線Ｌｂ２と板厚方向Ｚとが成す角度を第２角度θ２とする。
【００３１】
本実施形態では、溝５の平均深さＤが１０μｍ超４０μｍ以下であり、溝短手断面で溝５を視た場合に、溝５の最深部が溝幅中心ＧＣから溝幅方向の片側にずれていると共に、溝５の断面形状が溝幅方向において溝幅中心ＧＣを基準として非対称形状である。以下では、溝５の平均深さＤに関する上記の特徴を深さ条件と呼称し、溝５の断面形状に関する上記の特徴を形状条件と呼称する。
【００３２】
上記のような深さ条件及び形状条件を満たす溝５の溝幅が一定値に固定された状態では、平均深さＤの値に関わらず、第１角度θ１は常に鋭角となり、第２角度θ２は常に第１角度θ１より大きくなる。また、溝５の溝幅が一定値に固定された状態では、平均深さＤの増大に伴って第１角度θ１は小さくなり、平均深さＤの減少に伴って第１角度θ１は大きくなる。
【００３３】
平均深さＤが増大すると、鋼板２から除去される鉄の体積が増大するので、磁束密度の低下量も増大する。しかしながら、平均深さＤの増大に伴って第１角度θ１が小さくなると、溝５の側面に現れる磁極の反磁界効果が大きくなるので、磁区細分化効果（鉄損低減効果）も大きくなる。一方、平均深さＤが減少すると、鋼板２から除去される鉄の体積が減少するので、磁束密度の低下量も減少する。しかしながら、平均深さＤの減少に伴って第１角度θ１が大きくなると、溝５の側面に現れる磁極の反磁界効果が小さくなるので、鉄損低減効果も小さくなる。
【００３４】
このように、鉄損低減効果の最大化を優先して溝５の平均深さＤを大きくすると、磁束密度の低下が顕著となる一方、磁束密度低下の最小化を優先して溝５の平均深さＤを小さくすると、十分な鉄損低減効果を得られない。本発明者による検証の結果、鉄損低減効果の最大化と磁束密度低下の最小化とをバランスよく両立させるためには、溝５が、上記の形状条件を満たした上で、溝５の平均深さＤが１０μｍ超４０μｍ以下という深さ条件を満たしていることが重要であることが判明した。
【００３５】
平均深さＤが１０μｍ以下の場合（平均深さＤが１０μｍよりも浅い場合）、鋼板２から除去される鉄の体積が減少するので、磁束密度の低下量も減少するが、第１角度θ１が大きくなるので、溝５の側面に現れる磁極の反磁界効果が小さくなる。その結果、平均深さＤが１０μｍ以下の場合、十分な鉄損低減効果が得られない。一方、平均深さＤが４０μｍを超える場合（平均深さＤが４０μｍよりも深い場合）、第１角度θ１が小さくなるので、溝５の側面に現れる磁極の反磁界効果が大きくなり、その結果、大きな鉄損低減効果を得られる。しかしながら、平均深さＤが４０μｍを超える場合、鋼板２から除去される鉄の体積が増大するので、磁束密度の低下量も増大する。
【００３６】
このように、平均深さＤが１０μｍ以下の場合と、平均深さＤが４０μｍを超える場合とでは、鉄損低減効果の最大化と磁束密度低下の最小化とをバランスよく両立させることができない。従って、本実施形態では、上記の形状条件と、平均深さＤが１０μｍ超４０μｍ以下という深さ条件との両方を満たす溝５を鋼板２に設けることにより、鉄損低減効果の最大化と磁束密度低下の最小化とをバランスよく両立させている。
【００３７】
なお、溝５において上記深さ条件及び形状条件を満たす領域を溝非対称領域と定義し、溝延在方向における溝非対称領域の存在率をα（＝溝延在方向における溝非対称領域の合計長さ／溝５の全長）と定義したとき、溝５における溝非対称領域の存在率αが大きいほど、磁束密度の低下を抑制する効果がより大きくなる。従って、溝非対称領域の存在率αは、可能な限り大きいことが好ましい。しかしながら、溝５の少なくとも一部の区間に溝非対称領域が存在すれば、上記の効果が得られるので、溝非対称領域の存在率αはゼロより大きければよい。
【００３８】
溝断面形状を非対称とすることにより、鉄損低減効果の最大化と磁束密度低下の最小化とをバランスよく両立させることができる。すなわち、断面形状が非対称の溝は、断面形状が矩形の溝に比べて鋼板から除去される鉄の体積が抑えられ、磁束密度の低下を抑えることができる。また、断面形状が非対称の溝は、鉄損低減効果が大きい断面形状が矩形の溝の側面に近い形状を一部残すことにより鉄損効果の減退を抑制することができる。
溝５の非対称形状については、第１角度θ１と第２角度θ２とが下記条件式（１）〜（３）を満たすことが好ましい。本発明者による検証の結果、溝５が上記深さ条件及び形状条件を満たしたうえで、第１角度θ１と第２角度θ２とが下記条件式（１）〜（３）を満たすことにより、鉄損低減効果の最大化と磁束密度低下の最小化とのバランスがより最適化される。
０°≦θ１≦５０°          …（１）
θ１＜θ２≦７５°          …（２）
θ２−θ１≧１０°          …（３）
【００３９】
鉄損低減効果の最大化と磁束密度低下の最小化とのバランスを最適化する観点から、第１角度θ１の下限値は２０°がより好ましく、また、第２角度θ２と第１角度θ１との差分値（θ２−θ１）は１５°以上であることがより好ましい。
【００４０】
ところで、溝５の溝短手断面を電子顕微鏡等で観察する場合、溝５と鋼板表面２ａとの境界、及び溝５の輪郭等が不明瞭な場合がある。そこで、溝５の平均深さＤ、溝５の最深部（溝深さＤａ）、溝幅中心ＧＣ、第１溝面５ａ及び第２溝面５ｂをどのように特定するのかが重要となる。以下では、これらの特定方法の一例について説明する。
【００４１】
図４に示すように、板厚方向Ｚから溝５を視た場合（溝５を平面視した場合）に、観察範囲５０を溝５の一部に設定すると共に、溝延在方向に沿って複数（ｎ本）の仮想線Ｌ１〜Ｌｎを観察範囲５０内に仮想的に設定する。観察範囲５０は、溝５の延在方向における端部を除く領域（すなわち、溝底の形状が安定している領域）に設定することが望ましい。例えば、観察範囲５０は、溝延在方向の長さが３０μｍ〜３００μｍ程度となるような観察領域とすればよい。次に、レーザ式表面粗さ測定器等を用いて、溝５の表面粗さを仮想線Ｌ１に沿って測定すると、図５Ａに示すように、溝５の溝延在方向の輪郭を成す測定断面曲線ＭＣＬ１が仮想線Ｌ１に沿う形で得られる。
【００４２】
上記のように仮想線Ｌ１について得られた測定断面曲線ＭＣＬ１に低域フィルタ（カットオフ値λｓ）を適用して断面曲線を得た後、その断面曲線に帯域フィルタ（カットオフ値λｆ、λｃ）を適用して、断面曲線から長い波長成分と短い波長成分を除去すると、図５Ｂに示すように、溝５の溝延在方向の輪郭を成すうねり曲線ＬＷＣ１が仮想線Ｌ１に沿う形で得られる。うねり曲線は、後述の粗さ曲線とともに輪郭曲線の一種であるが、粗さ曲線が特に輪郭の表面粗さを精度良く示すのに適した輪郭曲線であるのに対して、うねり曲線は輪郭の形状そのものを滑らかな線で単純化するのに適した輪郭曲線である。
【００４３】
図５Ｂに示すように、うねり曲線ＬＷＣ１を用いると、仮想線Ｌ１に沿う複数（ｋ個）の位置のそれぞれにおいて、鋼板表面２ａと溝５の輪郭（つまりうねり曲線ＬＷＣ１）との間の板厚方向Ｚの距離（深さｅ１〜ｅｋ：単位はμｍ）が得られる。さらに、これらの深さｅ１〜ｅｋの平均値（平均深さＤ１）が得られる。
同様な測定手法によって、他の仮想線Ｌ２〜Ｌｎのそれぞれについても、平均深さＤ２〜Ｄｎが得られる。
なお、鋼板表面２ａと溝５の輪郭（うねり曲線ＬＷＣ１）との間の距離を測定するためには、Ｚ方向における鋼板表面２ａの位置（高さ）を予め測定しておく必要がある。例えば、観察範囲５０内の鋼板表面２ａにおける複数箇所のそれぞれについて、レーザ式表面粗さ測定器を用いてＺ方向の位置（高さ）を測定し、それらの測定結果の平均値を鋼板表面２ａの高さとして利用してもよい。
【００４４】
本実施形態では、上記の仮想線Ｌ１〜Ｌｎのうち、溝延在方向に沿い且つ平均深さが最大になるという条件を満足する仮想線を溝基準線ＢＬとして選択し、その溝基準線ＢＬについて得られた平均深さを溝５の平均深さＤ（単位はμｍ）と定義する。例えば、仮想線Ｌ１〜Ｌｎのそれぞれについて得られた平均深さＤ１〜Ｄｎのうち、平均深さＤ３が最大である場合、図６に示すように、仮想線Ｌ３が溝基準線ＢＬと定義され、仮想線Ｌ３について得られた平均深さＤ３が溝５の平均深さＤと定義される。
【００４５】
また、図６に示すように、板厚方向Ｚから溝５を視た場合（溝５を平面視した場合）に、溝延在方向に直交する方向（溝幅方向：本実施形態では圧延方向Ｘに平行な方向）に平行な仮想線ＬＳを観察範囲５０内に仮想的に設定する。仮想線ＬＳは板厚方向Ｚには任意の高さに設定できるものとして、レーザ式表面粗さ測定器等を用いて、溝５を含む鋼板２の表面粗さを仮想線ＬＳに沿って測定すると、図７Ａに示すように、溝５の溝幅方向の輪郭を成す測定断面曲線ＭＬＳが仮想線ＬＳに沿う形で得られる。
【００４６】
上記のように仮想線ＬＳについて得られた測定断面曲線ＭＬＳに低域フィルタ（カットオフ値λｓ）を適用して断面曲線を得た後、その断面曲線に帯域フィルタ（カットオフ値λｆ、λｃ）を適用して、断面曲線から長い波長成分と短い波長成分を除去すると、図７Ｂに示すように、溝５の溝幅方向の輪郭を成すうねり曲線（以下、溝短手うねり曲線と呼称する）ＳＷＣが仮想線ＬＳに沿う形で得られる。うねり曲線は、後述の粗さ曲線とともに輪郭曲線の一種であるが、粗さ曲線が特に輪郭の表面粗さを精度良く示すのに適した輪郭曲線であるのに対して、うねり曲線は輪郭の形状そのものを滑らかな線で単純化するのに適した輪郭曲線である。
【００４７】
図７Ｂに示すように、溝短手うねり曲線ＳＷＣを用いると、仮想線ＬＳに沿う複数（ｍ個）の位置のそれぞれにおいて、鋼板表面２ａと溝５の溝幅方向の輪郭（つまり溝短手うねり曲線ＳＷＣ）との間の板厚方向Ｚの距離（深さｄ１〜ｄｍ：単位はμｍ）が得られる。本実施形態では、図７Ｂに示すように、うねり曲線ＳＷＣが極小値を１個のみ有し極大値は有さない。本実施形態では、上記のように得られた深さｄ１〜ｄｍのうち、最も大きい値を溝深さＤａ（溝５の最深部の深さ）とする。また、図７Ｂに示すように、溝短手うねり曲線ＳＷＣにおいて、下記条件式（４）を満足する領域を溝領域５ｃと定義し、その溝領域５ｃの溝幅方向の中心を溝中心ＧＣとする。
ｄｉ  ≧  ０．０５×Ｄａ    …（４）
（ただし、ｉは、１〜ｍの整数）
【００４８】
また、図８に示すように、溝５の輪郭を示す溝短手うねり曲線ＳＷＣ上において、鋼板表面２ａから溝５の最深部に向かって傾斜する線分を第１溝面５ａ及び第２溝面５ｂとする。図８に示すように、溝短手うねり曲線ＳＷＣ上の第１溝面５ａにおいて、鋼板表面２ａからの板厚方向Ｚの深さが０．０５×Ｄａとなる点をＰ１とし、鋼板表面２ａからの板厚方向Ｚの深さが０．５０×Ｄａとなる点をＰ２とする。溝短手うねり曲線ＳＷＣ上の第２溝面５ｂにおいて、鋼板表面２ａからの板厚方向Ｚの深さが０．０５×Ｄａとなる点をＰ３とし、鋼板表面２ａからの板厚方向Ｚの深さが０．５０×Ｄａとなる点をＰ４とする。
【００４９】
さらに、図８に示すように、第１溝面５ａにおける点Ｐ１と点Ｐ２とを結ぶ直線を第１溝端直線Ｌｂ１とし、第２溝面５ｂにおける点Ｐ３と点Ｐ４とを結ぶ直線を第２溝端直線Ｌｂ２とする。このように、溝短手うねり曲線ＳＷＣから得られた第１溝端直線Ｌｂ１と板厚方向Ｚとの成す角度が第１角度θ１であり、溝短手うねり曲線ＳＷＣから得られた第２溝端直線Ｌｂ２と板厚方向Ｚとの成す角度が第２角度θ２である。
このように、本実施形態では、第１溝面５ａ上の２点間を結ぶ直線によって、第１溝面５ａが直線近似されている場合を例示したが、第１溝面５ａを直線近似するための方法として別の方法を用いてもよい。例えば、最小二乗法を用いて第１溝面５ａを直線近似してもよい。第２溝面５ｂの直線近似についても同様である。
なお、溝５の溝幅Ｗは、鋼板表面２ａと第１溝面５ａの交点、および鋼板表面２ａと第２溝面５ｂの交点の距離で定義する。具体的には、図８に示すように、溝５の溝短手断面で見た場合に、上記Ｐ１点と上記Ｐ３点とを結ぶ線分の長さ（溝開口部）を求めてもよい。この溝幅Ｗは、磁区細分化の効果を好ましく得るためには、１０μｍ〜２５０μｍであることが好ましい。
【００５０】
ところで、巻コアの製造工程では、方向性電磁鋼板１に曲げ加工が施される。曲げの際、レーザで溝を加工した電磁鋼板では溝部を起点に鋼板が破断する確率が高いことが分かった。そこで本発明者らは溝部の結晶構造等を詳細に解析した結果、溝部に粒径の小さい部位がある場合、すなわち溶融再凝固層がある場合に破断が発生しやすいことを見出した。
鋼板２における溝５に溶融再凝固層が存在すると、方向性電磁鋼板１が曲げられたときに、溶融再凝固層を起点として破断が発生しやすくなる。つまり、鋼板２における溝５に溶融再凝固層が存在すると、方向性電磁鋼板１の耐曲げ特性が低くなるとの結論に至った。
【００５１】
そこで、本実施形態では、鋼板２において、溝５に接する結晶粒の粒径が平均で５μｍ以上であることが好ましい。溝５の周辺に、溝５の形成に由来する溶融再凝固層が存在する場合、好ましい耐曲げ特性が得られない可能性が高くなる。従って、溝５の周辺には、溶融再凝固層が存在しないことが好ましい。溝５の周辺に溶融再凝固層が存在しない場合には、溝５に接する結晶粒（二次再結晶粒）の粒径が平均で５μｍ以上となる。例えば、溶融再凝固層の結晶形状は表面から垂直方向に伸びる長い柱状となることがある。そのため、溝５に接する結晶粒（二次再結晶粒）の粒径は、柱状晶の長軸長さではなく、短軸長さが５μｍ以上であることが好ましい。すなわち、溝５に接する結晶粒は、方向性電磁鋼板１の板面と平行な観察面上で視た場合に、その粒径が平均で５μｍ以上であることが好ましい。結晶粒の粒径は、例えばＡＳＴＭ  Ｅ１１２などの一般的な結晶粒径測定法を参考にして求めればよく、またはＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂａｃｋ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｐａｔｔｅｒｎ）法によって求めてもよい。上記の溶融凝固領域を有さない溝５は、例えば、後述の製造方法によって得ることが可能である。
【００５２】
特に、溝短手断面で溝５を視た場合にも、鋼板２における溝５の下部に存在する結晶粒（二次再結晶粒）の板厚方向粒径が５μｍ以上且つ鋼板２の板厚以下であることがさらに好ましい。この特徴は、鋼板２における溝５の下部に、結晶粒の板厚方向粒径が１μｍ程度の微細粒層（溶融再凝固層）が存在しないことを意味する。
【００５３】
図９に示すように、板厚方向Ｚから鋼板２を視た場合、鋼板２に存在する二次再結晶粒の粒径は、最大で１００ｍｍ程度となる。一方、溝短手断面で溝５を視た場合、鋼板２における溝５の下部に存在する結晶粒（二次再結晶粒）の板厚方向粒径は、最小で５μｍ程度となり、最大で鋼板２の板厚（例えば０．１〜０．４ｍｍ）程度となる。従って、鋼板２における溝５の下部に存在する二次再結晶粒の板厚方向粒径の下限値を５μｍに設定し、上限値を鋼板２の板厚に設定することが好ましい。このように、溝５の下部に溶融再凝固層が存在しない構成を採用することにより、方向性電磁鋼板１の耐曲げ特性を向上させることができる。
【００５４】
また、溝５が形成された領域での絶縁皮膜４の厚さは、他の領域での絶縁皮膜４の厚さより大きいので、溝５が形成された領域での鋼板２と絶縁皮膜４との密着性は、他の領域と比較して悪くなる。その結果、溝５の周辺の絶縁皮膜４にクラック或いは剥離が発生しやすくなる。絶縁皮膜４にクラック或いは剥離が発生すると、鋼板２に錆が発生する。
【００５５】
そこで、本実施形態において、図２に示すように、溝延在方向及び板厚方向Ｚを含む断面（溝長手断面）で溝５を視た場合に、溝５の溝底領域５ｄの輪郭を成す粗さ曲線の算術平均高さＲａが、１μｍ以上３μｍ以下であり、好適には１．２μｍ以上２．５μｍ以下、更に好適には１．３μｍ以上２．３μｍ以下であり、上記溝底領域５ａの輪郭を成す粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍが、１０μｍ以上１５０μｍ以下であり、好適には４０μｍ以上１４５μｍ以下、更に好適には６０μｍ以上１４０μｍ以下であることが好ましい。
【００５６】
表面粗さパラメータ（Ｒａ、ＲＳｍ）が上記の範囲を満たすことにより、溝５の溝底領域５ｄが一定度合いの粗面となるので、アンカー効果によって鋼板２とグラス皮膜３または絶縁皮膜４との密着性が向上する。そのため、溝５の周辺のグラス皮膜３または絶縁皮膜４にクラック或いは剥離が発生しにくくなる。その結果、方向性電磁鋼板１の耐錆性を向上させることができる。
【００５７】
しかしながら、図３に示すように、溝５の幅方向において、溝５の深さは必ずしも一定ではない。そこで、溝長手断面で溝５を視た場合の溝底領域５ｄをどのように特定するのかが重要となる。以下では、溝長手断面で溝５を視た場合の溝底領域５ｄの特定方法の一例について説明する。
【００５８】
図１０は、図６のＣ−Ｃ線における矢視断面図である。すなわち、図１０は、上記の溝基準線ＢＬ及び板厚方向Ｚを含む溝長手断面で溝５を視た図である。図１０に示すように、溝長手断面に現れる溝５の輪郭を成す測定断面曲線をうねり曲線に変換したものを溝長手うねり曲線ＬＷＣと定義する。この溝長手うねり曲線ＬＷＣは、溝基準線ＢＬについて得られた測定断面曲線に低域フィルタ（カットオフ値λｓ）を適用して断面曲線を得た後、その断面曲線に帯域フィルタ（カットオフ値λｆ、λｃ）を適用して、断面曲線から長い波長成分と短い波長成分を除くことで得られる。図６のＣ−Ｃ線における矢視断面図である。すなわち、図１０は、上記の溝基準線ＢＬ及び板厚方向Ｚを含む溝長手断面で溝５を視た図である。本実施形態では、図１０に示すように、溝基準線ＢＬ及び板厚方向Ｚを含む溝長手断面で溝５を視た場合に、観察範囲５０に現れる溝５の輪郭を溝底領域５ｄとする。
【００５９】
以上のような手法によって溝５の溝底領域５ｄが特定される。すなわち、本実施形態では、図１１に示すように、溝基準線ＢＬ及び板厚方向Ｚを含む溝長手断面の観察範囲５０に現れる溝５の溝底領域５ｄの輪郭を成す測定断面曲線を変換して得られた粗さ曲線ＲＣの算術平均高さＲａが、１μｍ以上３μｍ以下であり、好適には１．２μｍ以上２．５μｍ以下、更に好適には１．３μｍ以上２．３μｍ以下であり、上記溝底領域５ｄの輪郭を成す測定断面曲線を変換して得られた粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍが、１０μｍ以上１５０μｍ以下であり、好適には４０μｍ以上１４５μｍ以下、更に好適には６０μｍ以上１４０μｍ以下である。粗さ曲線ＲＣは、溝基準線ＢＬについて得られた測定断面曲線にカットオフ値λｓの低域フィルタを適用して断面曲線を得た後、その断面曲線に高域フィルタ（カットオフ値λｃ）を適用して、断面曲線から長い波長成分を除くことで得られる。上記のように、粗さ曲線ＲＣは、特に輪郭の表面粗さを精度良く示すのに適した輪郭曲線である。なお、粗さ曲線ＲＣの算術平均高さＲａ及び粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍの定義は、日本工業規格ＪＩＳ Ｂ ０６０１（２０１３）に準じる。
【００６０】
以上のように、本実施形態に係る方向性電磁鋼板１によれば、上記深さ条件及び形状条件を満たす溝５が鋼板２に設けられているので、鉄損低減効果の最大化と磁束密度低下の最小化とをバランスよく両立させることが可能である。
また、本実施形態によれば、鋼板２における溝５の下部に溶融再凝固層が存在しない構成を採用しているので、方向性電磁鋼板１の耐曲げ特性を向上させることができる。
さらに、本実施形態によれば、溝底領域５ｄの輪郭を成す粗さ曲線ＲＣの算術平均高さＲａが１μｍ以上３μｍ以下であり、粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍが１０μｍ以上１５０μｍ以下であるという構成を採用しているので、方向性電磁鋼板１の耐錆性を向上させることができる。
【００６１】
また、図３に示すように、上記実施形態では、溝５にグラス皮膜３が存在しない状態（つまりグラス皮膜３の平均厚さが０μｍの状態）を例示しているが、溝５には、平均厚さが０μｍ超５μｍ以下のグラス皮膜３と、平均厚さが１μｍ以上５μｍ以下の絶縁皮膜４とが配置されていてもよい。また、鋼板表面２ａには、平均厚さが０．５μｍ以上５μｍ以下のグラス皮膜３と、平均厚さが１μｍ以上５μｍ以下の絶縁皮膜４とが配置されていてもよい。さらに、溝５におけるグラス皮膜３の平均厚さが、鋼板表面２ａにおけるグラス皮膜３の平均厚さよりも薄くてもよい。
【００６２】
上記のように、グラス皮膜３及び絶縁皮膜４の厚さを設定することにより、溝５の周辺の絶縁皮膜４にクラック或いは剥離がより発生しにくくなるので、方向性電磁鋼板１の耐錆性がより向上する。また、溝５にグラス皮膜３が存在しない構成（つまり溝５におけるグラス皮膜３の平均厚さが０μｍである構成）を採用することにより、互いに対向する溝の壁間の距離(溝幅）をより狭くすることが可能なので、溝５による鉄損低減効果をより向上させることができる。
【００６３】
また、上記実施形態では、グラス皮膜３を備える方向性電磁鋼板１を例示したが、上記のようにグラス皮膜３は必須の構成要素ではないので、鋼板２と絶縁皮膜４だけで構成された方向性電磁鋼板についても、本発明を適用することにより、上記効果を得ることができる。鋼板２と絶縁皮膜４だけで構成された方向性電磁鋼板では、溝５に、平均厚さが１μｍ以上５μｍ以下の絶縁皮膜４が配置され、鋼板表面２ａに、平均厚さが１μｍ以上５μｍ以下の絶縁皮膜４が配置されていてもよい。
【００６４】
次に、本実施形態に係る方向性電磁鋼板１の製造方法について説明する。
図１２は、方向性電磁鋼板１の製造プロセスを示すフローチャートである。図１２に示すように、最初の鋳造工程Ｓ０１では、質量分率で、Ｓｉ：０．８％〜７％、Ｃ：０％超〜０．０８５％、酸可溶性Ａｌ：０％〜０．０６５％、Ｎ：０％〜０．０１２％、Ｍｎ：０％〜１％、Ｃｒ：０％〜０．３％、Ｃｕ：０％〜０．４％、Ｐ：０％〜０．５％、Ｓｎ：０％〜０．３％、Ｓｂ：０％〜０．３％、Ｎｉ：０％〜１％、Ｓ：０％〜０．０１５％、Ｓｅ：０％〜０．０１５％、を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる化学成分を有する溶鋼が連続鋳造機に供給されて、スラブが連続的に製出される。
【００６５】
続いて、熱間圧延工程Ｓ０２では、鋳造工程Ｓ０１から得られたスラブが所定の温度（例えば１１５０〜１４００℃）に加熱された後、そのスラブに対して熱間圧延が実施される。これにより、例えば、１．８〜３．５ｍｍの厚さを有する熱延鋼板が得られる。
【００６６】
続いて、焼鈍工程Ｓ０３では、熱間圧延工程Ｓ０２から得られた熱延鋼板に対して、所定の温度条件（例えば７５０〜１２００℃で３０秒〜１０分間加熱する条件）の下で焼鈍処理が実施される。続いて、冷間圧延工程Ｓ０４では、焼鈍工程Ｓ０３にて焼鈍処理が実施された熱延鋼板の表面に酸洗処理が実施された後、熱延鋼板に対して冷間圧延が実施される。これにより、例えば、０．１５〜０．３５ｍｍの厚さを有する冷延鋼板が得られる。
【００６７】
続いて、脱炭焼鈍工程Ｓ０５では、冷間圧延工程Ｓ０４から得られた冷延鋼板に対して、所定の温度条件（例えば７００〜９００℃で１〜３分間加熱する条件）の下で熱処理（すなわち、脱炭焼鈍処理）が実施される。このような脱炭焼鈍処理が実施されると、冷延鋼板において、炭素が所定量以下に低減され、一次再結晶組織が形成される。また、脱炭焼鈍工程Ｓ０５では、冷延鋼板の表面に、シリカ（ＳｉＯ２）を主成分として含有する酸化物層が形成される。
【００６８】
続いて、焼鈍分離剤塗布工程Ｓ０６では、マグネシア（ＭｇＯ）を主成分として含有する焼鈍分離剤が、冷延鋼板の表面（酸化物層の表面）に塗布される。続いて、仕上焼鈍工程Ｓ０７では、焼鈍分離剤が塗布された冷延鋼板に対して、所定の温度条件（例えば１１００〜１３００℃で２０〜２４時間加熱する条件）の下で熱処理（すなわち、仕上げ焼鈍処理）が実施される。このような仕上焼鈍処理が実施されると、二次再結晶が冷延鋼板に生じるとともに、冷延鋼板が純化される。その結果、上述の鋼板２の化学組成を有し、結晶粒の磁化容易軸と圧延方向Ｘとが一致するように結晶方位が制御された冷延鋼板（つまり方向性電磁鋼板１の溝５を形成する前の状態の鋼板２）が得られる。
【００６９】
また、上記のような仕上焼鈍処理が実施されると、シリカを主成分として含有する酸化物層が、マグネシアを主成分として含有する焼鈍分離剤と反応して、鋼板２の表面にフォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）等の複合酸化物を含むグラス皮膜３が形成される。仕上焼鈍工程Ｓ０７では、鋼板２がコイル状に巻かれた状態で仕上げ焼鈍処理が実施される。仕上げ焼鈍処理中に鋼板２の表面にグラス皮膜３が形成されることにより、コイル状に巻かれた鋼板２に焼き付きが発生することを防止することができる。
【００７０】
続いて、レーザ照射工程Ｓ０８では、グラス皮膜３が形成された鋼板２の表面（片面のみ）に対してレーザを照射することにより、鋼板２の表面に、圧延方向Ｘに交差する方向に延びる複数の溝５が、圧延方向Ｘに沿って所定間隔で形成される。以下、図１３〜図１５を参照しながら、レーザ照射工程Ｓ０８について詳細に説明する。
【００７１】
図１３に示すように、レーザ照射工程Ｓ０８では、レーザ光源（図示省略）から出射されたレーザ光ＹＬが、光ファイバ９を介してレーザ照射装置１０に伝送される。レーザ照射装置１０は、ポリゴンミラーとその回転駆動装置（ともに図示省略）を内蔵している。
レーザ照射装置１０は、ポリゴンミラーの回転駆動によって、レーザ光ＹＬを鋼板２の表面に向けて照射すると共に、レーザ光ＹＬを鋼板２の板幅方向Ｙと略平行に走査する。
【００７２】
レーザ光ＹＬの照射と同時に、空気又は不活性ガス等のアシストガス２５が、レーザ光ＹＬが照射される鋼板２の部位に吹き付けられる。不活性ガスとは、例えば、窒素又はアルゴン等である。アシストガス２５は、レーザ照射によって鋼板２から溶融又は蒸発した成分を除去する役割を担っている。アシストガス２５の吹き付けにより、レーザ光ＹＬが上記の溶融又は蒸発した成分によって阻害されずに鋼板２に到達するため、溝５が安定的に形成される。また、アシストガス２５の吹き付けにより、上記成分が鋼板２に付着することを抑制することができる。以上の結果、レーザ光ＹＬの走査ラインに沿って溝５が形成される。また、上記のように、アシストガス２５の吹き付けによって、上記成分が除去された結果、溝５の下部に溶融再凝固層が存在しない構成を得ることができる。
【００７３】
レーザ照射工程Ｓ０８では、鋼板２が圧延方向Ｘと一致する通板方向に沿って搬送されながら、鋼板２の表面に対してレーザ光ＹＬが照射される。ここで、溝５が圧延方向Ｘに沿って所定の間隔ＰＬで形成されるように、ポリゴンミラーの回転速度は、鋼板２の搬送速度に対して同期制御される。その結果、図１３に示すように、鋼板２の表面に、圧延方向Ｘに交差する複数の溝５が、圧延方向Ｘに沿って所定間隔ＰＬで形成される。
【００７４】
レーザ光源としては、例えばファイバレーザを用いることができる。ＹＡＧレーザ、半導体レーザ、またはＣＯ２レーザ等の一般的に工業用に用いられる高出力レーザをレーザ光源として使用してもよい。また、溝５を安定的に形成することができさえすれば、パルスレーザ、または連続波レーザをレーザ光源として使用してもよい。レーザ光ＹＬとしては、集光性が高く、溝の形成に適したシングルモードレーザを用いることが好ましい。
【００７５】
レーザ光ＹＬの照射条件として、例えば、レーザ出力を２００Ｗ〜３０００Ｗに、レーザ光ＹＬの圧延方向Ｘにおける集光スポット径（すなわちレーザ出力の８６％を含む直径、以下８６％径と省略記載）を１０μｍ〜１０００μｍに、レーザ光ＹＬの板幅方向Ｙにおける集光スポット径（８６％径）を１０μｍ〜１０００μｍに、レーザ走査速度を５ｍ／ｓ〜１００ｍ／ｓに、レーザ走査ピッチ（間隔ＰＬ）を４ｍｍ〜１０ｍｍに設定することが好ましい。所望の溝深さＤが得られるように、これらのレーザ照射条件を適宜調整すればよい。例えば、深い溝深さＤを得る場合には、レーザ走査速度を遅く設定し、レーザ出力を高く設定すればよい。
【００７６】
図１４Ａに示すように、レーザ走査方向（溝延在方向）から溝５を視た場合に、板厚方向Ｚとレーザ光ＹＬの照射方向との間の角度（レーザ照射角度）をφ１と定義したとき、溝５の溝短手断面において所望の第１角度θ１が得られるように、レーザ照射角度φ１を１０〜４５°の範囲内で設定することが好ましい。これにより、溝５の断面形状を図３に示すような非対称形状にすることができる。なお、アシストガス２５はレーザ光ＹＬを追従するように噴射されるが、レーザ照射角度φ１を上記の範囲で設定する場合には、アシストガス２５の噴射方向（噴射角度）は特に限定されない。
【００７７】
一方、アシストガス２５の噴射方向を以下のように設定することにより、溝５の断面形状を図３に示すような非対称形状にすることができる。図１４Ｂに示すように、圧延方向Ｘに平行な通板方向ＴＤに沿って搬送される鋼板２を平面視したとき、レーザ光ＹＬのレーザ走査方向ＳＤ（板幅方向Ｙに平行な方向）に対して角度φ２の傾きを持つ方向から、レーザ光ＹＬを追従するようにアシストガス２５が噴射される。また、図１４Ｃに示すように、通板方向ＴＤに沿って搬送される鋼板２を板幅方向Ｙ（レーザ走査方向ＳＤ）から視たとき、鋼板表面２ａに対して角度φ３の傾きを持つ方向から、レーザ光ＹＬを追従するようにアシストガス２５が噴射される。角度φ２は、９０°以上１８０°以下の範囲で設定されることが好ましく、角度φ３は、１°以上８５°以下の範囲で設定されることが好ましい。
さらに、鋼板２の通板雰囲気に存在する、０．５μｍ以上の径を有する粒子の数量が、１ＣＦ(キュービックフィート)当たり１０個以上１００００個未満となるように雰囲気制御を行うことが好ましい。
【００７８】
特に、レーザ走査方向に対するアシストガス噴射角φ２及び鋼板表面２ａに対するアシストガス噴射角φ３を上記の範囲で設定することによって、溝５の断面形状を図３に示す非対称形状に制御できると共に、溝底領域５ｄの表面粗さ（Ｒａ、ＲＳｍ）を精度良く制御できる。これに加えて、通板雰囲気に存在する０．５μｍ以上の径を有する粒子の数量も上記の範囲に設定することにより、溝底領域５ｄの表面粗さ（特にＲＳｍ）をより精度良く制御できる。また、アシストガス２５の流量を、毎分１０〜１０００リットル以下の範囲で設定することが好ましい。しかしながら、アシストガス２５の流量が毎分５０リットル以下の場合、溝５の下部に溶融再凝固層が発生しやすくなる。従って、アシストガス２５の流量の下限値は、毎分５０リットル超であることがより好ましい。
【００７９】
従来では、レーザ照射によって溝を形成する場合、断面が矩形状の溝（つまり左右対称形状を有する溝）を効率よく形成するために、鋼板表面に対して垂直な方向（板厚方向）から、レーザを追従するようにアシストガスを鋼板表面に向かって噴射していた。これに対して、本願発明者らは鋭意研究の結果、図１４Ａ〜図１４Ｃに示すようにレーザ光ＹＬの照射方向及びアシストガス２５の噴射方向を３次元的に規定することにより、溝５の断面形状を上記（１）式〜（３）式を満たす非対称形状に精度良く制御できるだけでなく、レーザ照射時の通板雰囲気中の粒子量も規定することにより、溝底領域５ｄの表面粗さ（Ｒａ、ＲＳｍ）を精度良く制御できることを見出した。
【００８０】
そして、本願発明者らは、上記のような新規の製造方法により、上記（１）式〜（３）式を満たす非対称形状を有する溝を方向性電磁鋼板に形成すると、鉄損低減効果の最大化と磁束密度低下の最小化とをバランスよく両立でき、さらに耐錆性を向上できることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。従って、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法（特にレーザ照射工程）は、当業者が予想し得ない新規の製造方法であって、それによって得られる方向性電磁鋼板１も当業者が予想し得ない新規の構成（溝５の断面形状及び溝底領域５ｄの表面粗さ）を有するものである。
【００８１】
１台のレーザ照射装置１０によって、鋼板２の板幅方向Ｙの全体に溝５を形成することが困難な場合には、図１５に示すように、複数台のレーザ照射装置１０を用いて、鋼板２の板幅方向Ｙの全体に溝５を形成してもよい。この場合、図１５に示すように、複数台のレーザ照射装置１０は、圧延方向Ｘに沿って所定間隔で配置される。また、圧延方向Ｘから視たときに、各レーザ照射装置１０のレーザ走査ラインが互いに重ならないように、各レーザ照射装置１０の板幅方向Ｙにおける位置が設定されている。このような図１５に示すレーザ照射方法を採用することで、図１に示したような複数の溝５を鋼板表面２ａに形成することができる。
【００８２】
図１２に戻って説明を続けると、最後の絶縁皮膜成形工程Ｓ０９では、上記のレーザ照射工程Ｓ０８によって溝５が形成された鋼板表面２ａに対して、例えばコロイダルシリカ及びリン酸塩を含有する絶縁コーティング液が、グラス皮膜３の上から塗布される。その後、所定の温度条件（例えば８４０〜９２０℃）の下で熱処理が実施されることにより、最終的に、図１〜３に示すような、溝５が形成された鋼板２、グラス皮膜３及び絶縁皮膜４とを備える方向性電磁鋼板１が得られる。
【００８３】
上記のように製造された方向性電磁鋼板１の鋼板２は、化学成分として、質量分率で、Ｓｉ：０．８％〜７％、Ｃ：０％超〜０．０８５％、酸可溶性Ａｌ：０％〜０．０６５％、Ｎ：０％〜０．０１２％、Ｍｎ：０％〜１％、Ｃｒ：０％〜０．３％、Ｃｕ：０％〜０．４％、Ｐ：０％〜０．５％、Ｓｎ：０％〜０．３％、Ｓｂ：０％〜０．３％、Ｎｉ：０％〜１％、Ｓ：０％〜０．０１５％、Ｓｅ：０％〜０．０１５％、を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる。
【００８４】
なお、上記実施形態では、鋼板表面２ａに絶縁皮膜４が形成される前に、レーザ照射によって鋼板表面２ａに溝５を形成し、その後に鋼板表面２ａに絶縁皮膜４を形成するという製造プロセスを採用する場合を例示した。本実施形態では、これに限らず、鋼板表面２ａに絶縁皮膜４が形成された後に、絶縁皮膜４の上方から鋼板表面２ａに向けてレーザ光ＹＬを照射することにより、鋼板表面２ａに溝５を形成するという製造プロセスを採用してもよい。この場合、レーザ照射直後の溝５は外部に露出しているので、溝５の形成後に、再度、絶縁皮膜４を鋼板２上に形成する必要がある。または、本実施形態では、鋼板２に溝５が形成された後に、グラス皮膜３または絶縁皮膜４が形成されてもよい。
【００８５】
従って、本実施形態に係る方向性電磁鋼板には、二次再結晶のための高温焼鈍が完了し且つグラス皮膜３及び絶縁皮膜４のコーティングが完了した方向性電磁鋼板１が含まれるが、同様に、グラス皮膜３または絶縁皮膜４のコーティングが完了する前であり且つ溝５が形成された後の方向性電磁鋼板も含まれる。すなわち、本実施形態に係る方向性電磁鋼板を用いて、後工程として、グラス皮膜３または絶縁皮膜４の形成を行うことで最終製品を得てもよい。なお、上記したように、グラス皮膜３または絶縁皮膜４が形成された方向性電磁鋼板１から上記の皮膜除去方法によってグラス皮膜３または絶縁皮膜４を除去した場合、溝５の形状や粗さは、グラス皮膜３または絶縁皮膜４を形成する前と同等であることが確認されている。
【００８６】
なお、上記実施形態では、仕上焼鈍工程Ｓ０７の後にレーザ照射工程Ｓ０８を実施する場合を例示したが、冷間圧延工程Ｓ０４と脱炭焼鈍工程Ｓ０５との間にレーザ照射工程を実施してもよい。すなわち、冷間圧延工程Ｓ０４から得られる冷延鋼板に対してレーザ照射及びアシストガス噴射を行うことにより、冷延鋼板の鋼板表面２ａに溝５を形成した後、その冷延鋼板に対して脱炭焼鈍を実施してもよい。
【実施例】
【００８７】
以下、実施例により本発明の一態様の効果を更に具体的に説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限り、種々の条件を採用し得る。【００８８】
〔鉄損低減効果の最大化と磁束密度低下の最小化とのバランスの検証１〕
まず、本検証１で使用した方向性電磁鋼板は以下のように製造された。
質量分率で、Ｓｉ：３．０％、Ｃ：０．０８％、酸可溶性Ａｌ：０．０５％、Ｎ：０．０１％、Ｍｎ：０．１２％、Ｃｒ：０．０５％、Ｃｕ：０．０４％、Ｐ：０．０１％、Ｓｎ：０．０２％、Ｓｂ：０．０１％、Ｎｉ：０．００５％、Ｓ：０．００７％、Ｓｅ：０．００１％、を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなる化学成分を有するスラブに対して熱間圧延が実施され、厚さ２．３ｍｍの熱延鋼板が得られた。【００８９】
続いて、上記の熱延鋼板に対して、１０００℃で１分間加熱するという温度条件の下で焼鈍処理が実施された。焼鈍処理が実施された熱延鋼板の表面に酸洗処理が実施された後、熱延鋼板に対して冷間圧延が実施され、厚さ０．２３ｍｍの冷延鋼板が得られた。続いて、上記の冷延鋼板に対して、８００℃で２分間加熱するという温度条件の下で脱炭焼鈍処理が実施された後、マグネシア（ＭｇＯ）を主成分として含有する焼鈍分離剤が、冷延鋼板の表面に塗布された。【００９０】
続いて、焼鈍分離剤が塗布された冷延鋼板に対して、１２００℃で２０時間加熱するという温度条件の下で仕上げ焼鈍処理が実施された。その結果、上述の化学組成を有し、結晶粒の磁化容易軸と圧延方向とが一致するように結晶方位が制御された冷延鋼板（グラス皮膜が表面に形成された鋼板）が得られた。【００９１】
続いて、上記のように、グラス皮膜が形成された鋼板の表面に対してレーザが照射されることにより、鋼板の表面に、圧延方向に交差する方向に延びる複数の溝が、圧延方向に沿って所定間隔で形成された。
レーザ光ＹＬの照射条件としては、所望の溝深さＤが得られるように、レーザ出力が２００Ｗ〜３０００Ｗの範囲で、レーザ光ＹＬの圧延方向Ｘにおける集光スポット径（８６％径）が１０μｍ〜１０００μｍの範囲で、レーザ光ＹＬの板幅方向Ｙにおける集光スポット径（８６％径）が１０μｍ〜１０００μｍの範囲で、レーザ走査速度が５ｍ／ｓ〜１００ｍ／ｓの範囲で、レーザ走査ピッチ（間隔ＰＬ）が４ｍｍ〜１０ｍｍの範囲で調整された。
さらに、溝５の溝短手断面において所望の第１角度θ１及び第２角度θ２が得られるように、レーザ走査方向に対するアシストガス噴射角φ２が、９０°以上１８０°以下の範囲で調整され、鋼板表面に対するアシストガス噴射角φ３が、１°以上８５°以下の範囲で調整された。【００９２】
上記のように、溝が形成された鋼板に対して、コロイダルシリカ及びリン酸塩を含有する絶縁コーティング液がグラス皮膜の上から塗布された後、８５０℃で１分間加熱するという温度条件の下で熱処理が実施され、最終的に、溝が形成された鋼板、グラス皮膜及び絶縁皮膜を備える方向性電磁鋼板が得られた。【００９３】
最終的に得られた上記方向性電磁鋼板中の鋼板（溝が形成された鋼板）は、主に、Ｓｉ：３．０％を含有していた。【００９４】
以上のようなプロセスによって、表１に示すように、試験番号１〜８に対応する方向性電磁鋼板として、溝の平均深さＤ（単位はμｍ）及び溝幅Ｗ（単位はμｍ）が異なる方向性電磁鋼板を用意した。試験番号１〜８に対応する全ての方向性電磁鋼板において、溝５を溝短手断面で視た場合の第１角度θ１が４５°に設定され、第２角度θ２が６０°に設定された。【００９５】
試験番号３〜７に対応する方向性電磁鋼板は、溝の平均深さＤが１０μｍ超４０μｍ以下という条件（条件１）と、第１角度θ１が０°以上５０°以下という条件（条件２）と、第２角度θ２が第１角度θ１より大きく且つ７５°以下という条件（条件３）と、第２角度θ２と第１角度θ１との差分値（θ２−θ１）が１０°以上という条件（条件４）を満たす発明例の方向性電磁鋼板である。試験番号１、２及び８に対応する方向性電磁鋼板は、上記条件２〜４のみを満たす比較例の方向性電磁鋼板である。また、試験番号１〜８に対応する方向性電磁鋼板の全てにおいて、溝延在方向における溝非対称領域の存在率をαが７０％以上であった。なお、上記実施形態で説明した範囲内でレーザ照射条件を調整したものが実施例であり、その範囲から外れたものが比較例である。【００９６】
試験番号１〜８に対応する方向性電磁鋼板のそれぞれについて、鉄損Ｗ１７／５０と、磁束密度Ｂ８の低下量ΔＢ８とを測定した。それらの測定結果を表１に示す。なお、鉄損Ｗ１７／５０とは、方向性電磁鋼板の試験片（例えば、１００ｍｍ×５００ｍｍの試験片）について、磁束密度１．７Ｔ、周波数５０Ｈｚでの励磁条件下で測定された単位重量当たりのエネルギー損失（単位はＷ／ｋｇ）である。また、磁束密度Ｂ８の低下量ΔＢ８とは、溝形成前に測定した磁束密度Ｂ８から溝形成後に測定した磁束密度Ｂ８を差し引いた値（単位はＧ）である。溝形成前の磁束密度Ｂ８は、１．９１０Ｔ（＝１９１００Ｇ）であり、溝形成前の鉄損Ｗ１７／５０は、０．９７Ｗ／ｋｇであった。【００９７】
表１に示すように、試験番号１及び２に対応する比較例（溝の平均深さＤが１０μｍ以下）の方向性電磁鋼板では、溝形成前と比較して鉄損Ｗ１７／５０がほとんど変化しない（つまり鉄損改善効果が小さい）。また、試験番号８に対応する比較例（溝の平均深さＤが４０μｍ超）の方向性電磁鋼板では、磁束密度Ｂ８の低下量ΔＢ８が非常に大きい（つまり磁束密度Ｂ８の低下抑制効果が小さい）。【００９８】
一方、表１に示すように、試験番号３〜７に対応する発明例の方向性電磁鋼板では、溝形成前と比較して鉄損Ｗ１７／５０が大きく低下する（つまり鉄損改善効果が大きい）と共に、磁束密度Ｂ８の低下量ΔＢ８が比較的小さい値に抑制されている（つまり磁束密度Ｂ８の低下抑制効果が大きい）。以上のような本検証１により、鉄損低減効果の最大化と磁束密度低下の最小化とをバランスよく両立させるためには、上記条件１〜４の全てを満たす必要があることが確認された。【００９９】
【表１】
0006455593.tif 000002
【０１００】
〔鉄損低減効果の最大化と磁束密度低下の最小化とのバランスの検証２〕
続いて、表２に示すように、上記検証１と同様のプロセスにより、試験番号９〜１４に対応する方向性電磁鋼板として、第１角度θ１と第２角度θ２との組み合せが異なる方向性電磁鋼板を用意した。試験番号９〜１４に対応する全ての方向性電磁鋼板において、溝の平均深さＤが２０μｍに設定され、溝幅Ｗが７０μｍに設定された。【０１０１】
試験番号１１〜１３に対応する方向性電磁鋼板は、上記条件１〜４の全てを満たす発明例の方向性電磁鋼板である。試験番号９及び１０に対応する方向性電磁鋼板は、上記条件１のみを満たす比較例の方向性電磁鋼板である。試験番号１４に対応する方向性電磁鋼板は、上記条件１〜３のみを満たす比較例の方向性電磁鋼板である。試験番号９〜１４に対応する方向性電磁鋼板のそれぞれについて、上記検証１と同様に、鉄損Ｗ１７／５０と、磁束密度Ｂ８の低下量ΔＢ８とを測定した。それらの測定結果を表２に示す。【０１０２】
表２に示すように、試験番号１１〜１３に対応する発明例の方向性電磁鋼板では、溝形成前と比較して鉄損Ｗ１７／５０が大きく低下する（つまり鉄損改善効果が大きい）と共に、磁束密度Ｂ８の低下量ΔＢ８が小さい値に抑制されている（つまり磁束密度Ｂ８の低下抑制効果が大きい）。【０１０３】
一方、試験番号９及び１０に対応する比較例の方向性電磁鋼板（θ１＞５０°）では、試験番号１１〜１３と比較して鉄損改善効果が小さい。また、試験番号１４に対応する比較例（θ１＝θ２）の方向性電磁鋼板では、試験番号１１〜１３と比較して鉄損改善効果はほぼ同等であるが、磁束密度Ｂ８の低下量ΔＢ８が大きい（つまり磁束密度Ｂ８の低下抑制効果が小さい）。以上のような本検証２により、鉄損低減効果の最大化と磁束密度低下の最小化とをバランスよく両立させるためには、上記条件１〜４の全てを満たす必要があることが確認された。
また、試験番号１１−２に対応する発明例の方向性電磁鋼板、および試験番号１１−３に対応する比較例の電磁鋼板では、試験番号１１と同じθ１条件にてθ２を増加させた。
θ２が条件３を満たさない試験番号１１−３（θ２＞７５°）では磁束密度Ｂ８の低下量ΔＢ８が大きい（つまり磁束密度Ｂ８の低下抑制効果が小さい）。以上のような本検証２により、鉄損低減効果の最大化と磁束密度低下の最小化とをバランスよく両立させるためには、上記条件１〜４の全てを満たす必要があることが確認された。【０１０４】
【表２】
0006455593.tif 000003
【０１０５】
〔鉄損低減効果の最大化と磁束密度低下の最小化とのバランスの検証３〕
続いて、表３に示すように、上記検証１と同様のプロセスにより、試験番号１５〜１８に対応する方向性電磁鋼板として、溝の平均深さＤと、溝幅Ｗと、第１角度θ１と、第２角度θ２との組み合せが異なる方向性電磁鋼板を用意した。試験番号１５及び１６に対応する方向性電磁鋼板において、溝の平均深さＤが１５μｍに設定され、溝幅Ｗが４５μｍに設定された。試験番号１７及び１８に対応する方向性電磁鋼板において、溝の平均深さＤが２５μｍに設定され、溝幅Ｗが７０μｍに設定された。【０１０６】
試験番号１５及び１７に対応する方向性電磁鋼板は、上記条件１〜４の全てを満たす発明例の方向性電磁鋼板である。試験番号１６及び１８に対応する方向性電磁鋼板は、上記条件１〜３のみを満たす比較例の方向性電磁鋼板である。試験番号１５〜１８に対応する方向性電磁鋼板のそれぞれについて、上記検証１と同様に、鉄損Ｗ１７／５０と、磁束密度Ｂ８の低下量ΔＢ８とを測定した。それらの測定結果を表３に示す。【０１０７】
表３に示すように、溝の平均深さＤが同一であれば、鉄損改善効果も同等である。しかしながら、溝の断面形状（溝短手うねり曲線の形状）が対称である場合（θ１＝θ２の場合）と比較して、溝の断面形状が非対称である場合（θ１＜θ２の場合）には、磁束密度Ｂ８の低下量ΔＢ８がより小さい（つまり磁束密度Ｂ８の低下抑制効果が大きい）。以上のような本検証３により、鉄損低減効果の最大化と磁束密度低下の最小化とをバランスよく両立させるためには、上記条件１〜４の全てを満たす必要があることが確認された。【０１０８】
【表３】
0006455593.tif 000004
【０１０９】
〔耐曲げ特性の検証〕
続いて、表４に示すように、上記検証１と同様のプロセスにより、試験番号１９及び２０に対応する方向性電磁鋼板として、溝の下部における微細粒層（溶融再凝固層）の有無が異なる方向性電磁鋼板を用意した。試験番号１９及び２０に対応する方向性電磁鋼板において、溝の平均深さＤが２０μｍに設定され、溝幅Ｗが７０μｍに設定され、第１角度θ１が４５°に設定され、第２角度θ２が６０°に設定された。【０１１０】
図１２に示すレーザ照射工程Ｓ０８において、アシストガス２５の流量を毎分１０リットル〜１０００リットルの範囲で適切に調整することによって、溝の下部における微細粒層の有無を制御した。なお、微細粒層の無しとは、溝の下部に存在する二次再結晶粒の板幅方向粒径が５μｍ以上鋼板の板厚以下という条件（条件５）を満足することを意味する。すなわち、試験番号１９に対応する方向性電磁鋼板は、上記条件１〜４を満たし、上記条件５を満たさない比較例の方向性電磁鋼板である。試験番号２０に対応する方向性電磁鋼板は、上記条件１〜５の全てを満たす発明例の方向性電磁鋼板である。
試験番号１９ではアシストガス流量を毎分４０リットルとし、試験番号２０では毎分５００リットルとして、溶融層の有無を制御した。【０１１１】
試験番号１９及び２０に対応する方向性電磁鋼板のそれぞれについて、５回の繰り返し曲げ試験を行い、溝の周辺での破断の発生を確認した。その結果、試験番号２０に対応する発明例の方向性電磁鋼板では、溝の周辺で破断が発生しなかった。このような検証により、上記条件１〜４に加えて、上記条件５を満たすことにより、方向性電磁鋼板の曲げ特性が向上することが確認された。【０１１２】
【表４】
0006455593.tif 000005
【０１１３】
〔耐錆性の検証１〕
続いて、上記条件１〜４を満足するとともに、以下の条件６及び条件７を満足する方向性電磁鋼板の耐錆性を検証した。
（条件６）
溝長手断面で溝を視た場合に、溝の溝底領域の輪郭を成す粗さ曲線の算術平均高さＲａが、１μｍ以上３μｍ以下である。
（条件７）
溝長手断面で溝を視た場合に、溝の溝底領域の輪郭を成す粗さ曲線要素の平均長さＲＳｍが、１０μｍ以上１５０μｍ以下である。【０１１４】
表５に示すように、上記検証１と同様のプロセスにより、発明例１〜８として、上記条件１〜４を満足するとともに、上記条件６及び条件７を満足する方向性電磁鋼板を用意した。また、比較例１〜４として、上記条件１〜４を満足するとともに、上記条件６及び条件７の少なくとも一方を満足しない方向性電磁鋼板を用意した。なお、発明例１〜８及び比較例１〜４ともに、溝の平均深さＤが１０μｍ超４０μｍ以下、第１角度θ１が０°以上５０°以下、第２角度θ２が第１角度θ１より大きく且つ７５°以下、溝幅Ｗが１０μｍ〜２５０μｍであった。
図１２に示すレーザ照射工程Ｓ０８において、レーザ走査方向に対するアシストガス噴射角φ２と、鋼板表面に対するアシストガス噴射角φ３と、アシストガス２５の流量と、通板雰囲気中の粒子量とを上記実施形態で説明した範囲に調整することにより、上記条件６及び条件７を満足する方向性電磁鋼板が得られる。特に、アシストガス噴射角φ２及びφ３と通板雰囲気中の粒子量との調整によって、溝底領域の表面粗さを精度良く制御できる。【０１１５】
なお、実施例１〜８及び比較例１〜４に対応する方向性電磁鋼板のそれぞれについて、上記実施形態で説明した特定方法によって溝の溝底領域を特定した。溝底領域の表面粗さを示す表面粗さパラメータ（Ｒａ、ＲＳｍ）の測定には、レーザ式表面粗さ測定器（キーエンス社製のVK-9700）を用いた。【０１１６】
発明例１〜８及び比較例１〜４に対応する方向性電磁鋼板のそれぞれについて、耐錆性の検証を行った。具体的には、各方向性電磁鋼板から３０ｍｍ角の試験片を採取し、その試験片を、温度５０℃及び湿度９１％の雰囲気中に試験片を１週間放置して、その前後における試験片の重量変化に基づいて評価した。錆が発生すると試験片の重量が増加するため、重量増加量が少ないものほど耐錆性が良いと判断した。具体的には、重量増加量が５．０ｍｇ／ｍ２以下の試験片の耐錆性を“良”と評価し、重量増加量が１０．０ｍｇ／ｍ２超の試験片の耐錆性を“不良”と評価した。表５に示すように、発明例１〜８に対応する方向性電磁鋼板の耐錆性を検証した結果、上記の条件６及び条件７を満たす構成を採用することにより、方向性電磁鋼板の耐錆性が向上することが確認された。【０１１７】
【表５】
0006455593.tif 000006
【０１１８】
〔耐錆性の検証２〕
続いて、表６に示すように、公知の製造方法を用いて、発明例９として、上記条件１〜４を満足するとともに、上記条件６及び条件７を満足し、且つグラス皮膜を備えない方向性電磁鋼板を用意した。また、比較例５〜７として、上記条件１〜４を満足するとともに、上記条件６及び条件７の少なくとも一方を満足せず、且つグラス皮膜を備えない方向性電磁鋼板を用意した。なお、発明例９及び比較例５〜７ともに、溝の平均深さＤが１０μｍ超４０μｍ以下、第１角度θ１が０°以上５０°以下、第２角度θ２が第１角度θ１より大きく且つ７５°以下、溝幅Ｗが１０μｍ〜２５０μｍであった。
鋼板の化学組成は、上記耐錆性の検証１と同じである。上記耐錆性の検証１と同様に、上記条件６及び条件７を満たすために、レーザ走査方向に対するアシストガス噴射角φ２と、鋼板表面に対するアシストガス噴射角φ３と、アシストガス２５の流量と、通板雰囲気中の粒子量とを上記実施形態で説明した範囲内で適切に調整した。【０１１９】
発明例９及び比較例５〜７に対応する方向性電磁鋼板のそれぞれについて、上記耐錆性の検証１と同様の検証方法を用いて耐錆性の検証を行った。その結果、表６に示すように、グラス皮膜を備えない方向性電磁鋼板であっても、上記条件６及び条件７を満たす構成を採用することにより、方向性電磁鋼板の耐錆性が向上することが確認された。【０１２０】
【表６】
0006455593.tif 000007
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明の上記態様によれば、磁区細分化のために鋼板表面に溝が形成された方向性電磁鋼板に関して、鉄損低減効果の最大化と磁束密度低下の最小化とをバランスよく両立させることが可能であり、また曲げ特性にも優れるので、本発明は産業上の利用可能性を十分に有する。
【符号の説明】
【０１２２】
１  方向性電磁鋼板
２  鋼板
２ａ  鋼板表面
３  グラス皮膜
４  絶縁皮膜
５  溝
５ａ  第１溝面
５ｂ  第２溝面
５ｃ  溝領域
５ｄ  溝底領域
ＢＬ  溝基準線
ＬＷＣ  溝長手うねり曲線
ＳＷＣ  溝短手うねり曲線
ＲＣ  粗さ曲線
Ｄ  溝の平均深さ
Ｗ  溝幅
Ｘ  圧延方向
Ｙ  板幅方向
Ｚ  板厚方向
【図１】
0006455593.tif 000008
【図２】
0006455593.tif 000009
【図３】
0006455593.tif 000010
【図４】
0006455593.tif 000011
【図５Ａ】
0006455593.tif 000012
【図５Ｂ】
0006455593.tif 000013
【図６】
0006455593.tif 000014
【図７Ａ】
0006455593.tif 000015
【図７Ｂ】
0006455593.tif 000016
【図８】
0006455593.tif 000017
【図９】
0006455593.tif 000018
【図１０】
0006455593.tif 000019
【図１１】
0006455593.tif 000020
【図１２】
0006455593.tif 000021
【図１３】
0006455593.tif 000022
【図１４Ａ】
0006455593.tif 000023
【図１４Ｂ】
0006455593.tif 000024
【図１４Ｃ】
0006455593.tif 000025
【図１５】
0006455593.tif 000026