(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォルステライト質下地被膜を有する方向性電磁鋼板であって、下地被膜中にＦｅよりも卑でＳｉよりも貴な元素であるＴｉ，Ｍｎ，Ｔａ，ＺｎおよびＣｒのうちから選ばれるいずれか１種の金属元素を片面当たり０．１ｍｇ／ｍ２以上含有し、かつ、上記下地被膜表面を蛍光Ｘ線で分析したときの上記元素の板幅中央部の強度Ｉｃに対する板幅端部の強度Ｉｅの比（Ｉｅ／Ｉｃ）が０．７〜１．３の範囲にあることを特徴とする方向性電磁鋼板。
【請求項２】
Ｃ：０．０１〜０．０８ｍａｓｓ％、Ｓｉ：２．０〜４．５ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．０２〜０．２０ｍａｓｓ％を含有し、さらに、
Ａｌ：０．０１０〜０．０５０ｍａｓｓ％およびＮ：０．００３〜０．０２０ｍａｓｓ％を含有し、あるいは、
Ａｌ：０．０１０〜０．０５０ｍａｓｓ％、Ｎ：０．００３〜０．０２０ｍａｓｓ％、Ｓ：０．００５〜０．０３０ｍａｓｓ％および／またはＳｅ：０．００５〜０．０３０ｍａｓｓ％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼素材を熱間圧延して熱延板とし、熱延板焼鈍を施すことなく、あるいは、熱延板焼鈍を施した後、１回または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延により最終板厚の冷延板とし、ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２を０．２０〜０．７０とする雰囲気で脱炭焼鈍を施した後、鋼板表面に焼鈍分離剤を塗布し、仕上焼鈍する一連の工程からなる方向性電磁鋼板の製造方法において、
最終の冷間圧延後から脱炭焼鈍までの間に、Ｆｅよりも卑でＳｉよりも貴な元素であるＴｉ，Ｍｎ，Ｔａ，ＺｎおよびＣｒのうちから選ばれるいずれか１種の金属元素を片面あたり０．１〜７０ｍｇ／ｍ２電着させ、しかる後、脱炭焼鈍を行う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】
Ｃ：０．０１〜０．０８ｍａｓｓ％、Ｓｉ：２．０〜４．５ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．０２〜０．２０ｍａｓｓ％、Ａｌ：０．０１ｍａｓｓ％未満、Ｎ：０．００５ｍａｓｓ％未満、Ｓ：０．００５０ｍａｓｓ％未満およびＳｅ：０．００５０ｍａｓｓ％未満を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼素材を熱間圧延して熱延板とし、熱延板焼鈍を施すことなく、あるいは、熱延板焼鈍を施した後、１回または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延により最終板厚の冷延板とし、ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２を０．２０〜０．７０とする雰囲気で脱炭焼鈍を施した後、鋼板表面に焼鈍分離剤を塗布し、仕上焼鈍する一連の工程からなる方向性電磁鋼板の製造方法において、
最終の冷間圧延後から脱炭焼鈍までの間に、Ｆｅよりも卑でＳｉよりも貴な元素であるＴｉ，Ｍｎ，Ｔａ，ＺｎおよびＣｒのうちから選ばれるいずれか１種の金属元素を片面あたり０．１〜７０ｍｇ／ｍ２電着させ、しかる後、脱炭焼鈍を行う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４】
上記鋼素材は、上記成分組成に加えてさらに、Ｎｉ：０．０１０〜１．５０ｍａｓｓ％、Ｃｒ：０．０１〜０．５０ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．０１〜０．５０ｍａｓｓ％、Ｐ：０．００５〜０．５０ｍａｓｓ％、Ｓｂ：０．００５〜０．５０ｍａｓｓ％、Ｓｎ：０．００５〜０．５０ｍａｓｓ％、Ｂｉ：０．００１〜０．０３ｍａｓｓ％、Ｍｏ：０．００５〜０．１００ｍａｓｓ％、Ｂ：０．０００２〜０．００２５ｍａｓｓ％、Ｔｅ：０．０００５〜０．０１００ｍａｓｓ％、Ｎｂ：０．００１０〜０．０１００ｍａｓｓ％、Ｖ：０．００１〜０．０１０ｍａｓｓ％およびＴａ：０．００１〜０．０１０ｍａｓｓ％のうちから選ばれる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２または３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、方向性電磁鋼板とその製造方法に関し、具体的には、製品コイルの全幅に亘って優れた磁気特性と被膜特性を有する方向性電磁鋼板とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電磁鋼板は、変圧器やモータの鉄心等として広く用いられている軟磁性材料であり、中でも方向性電磁鋼板は、結晶方位がＧｏｓｓ方位と呼ばれる｛１１０｝＜００１＞方位に高度に集積し、磁気特性に優れているため、主として大型の変圧器の鉄心等に使用されている。変圧器における無負荷損（エネルギーロス）を低減するためには、低鉄損であることが必要である。
【０００３】
方向性電磁鋼板の鉄損を低減する方法としては、Ｓｉ含有量の増加や、板厚の低減、二次再結晶粒の配向性向上、二次再結晶組織の細粒化、鋼板への張力付与、鋼板表面の平滑化などが有効である。上記の方法のうち、二次再結晶をコントロールして二次結晶粒の配向性を向上させたり、二次再結晶組織を細粒化したりする方法には、インヒビター成分の種類や量、冷延圧下率、一次再結晶焼鈍パターン、二次再結晶前の表面状態など、様々な要素が影響することが知られている。
【０００４】
ところで、二次再結晶前の表面状態を改善して、良好な磁気特性を得る方法としては、例えば、特許文献１には、冷間圧延により最終板厚に仕上げた鋼板表面に、Ｃｕ，Ｓｎ，Ｃｏ，Ｎｉから選ばれる１種または２種以上の金属または合金を０．１〜７０ｍｇ／ｍ２電着させ、しかる後、脱炭焼鈍を行うことにより、コイルの全長全幅にわたって、欠陥のない均一で密着性に優れる被膜を有し、かつ、磁気特性にも優れる方向性けい素鋼板を得る技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、インヒビター成分を含有しない鋼スラブを素材として用い、一次再結晶焼鈍、焼鈍分離剤の塗布に先立ち、鋼板表面にＳｉ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ｃｏ，Ｎｉのうちから選んだ１種または２種以上の金属含有物を該金属元素換算で合計０．１〜５０ｍｇ／ｍ２の範囲で電着させることにより、優れた磁気特性、被膜特性を得る技術が開示されている。
【０００６】
さらに、特許文献３には、最終冷延後の鋼板表面粗さを算術平均粗さＲａで０．４０μｍ以下に調整した後、脱炭焼鈍に先立って、電解脱脂法によって鋼板表面にＳｉを含有する電着物を０．１ｍｇ／ｍ２以上付着する洗浄処理を施し、次いで、脱炭焼鈍の雰囲気を調整することにより、工業的生産においても安定して高磁束密度の製品を得る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０９−０８７７４４号公報
【特許文献２】特開２００８−１４４２３１号公報
【特許文献３】特開平０９−０３１５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示の技術では、仕上焼鈍中にＣｕやＳｎが鋼中に侵入して析出物を作ることにより、二次再結晶が不安定となることがある。特に、二次再結晶焼鈍は、高温長時間、コイルに巻き取られた状態でバッチ焼鈍されるため、コイルの内巻部と外巻部、および、板幅方向の端部と中央部では、温度履歴が異なっていたり、また、雰囲気ガスの流通性も異なっていたりする。そのため、コイル内部で均一な二次再結晶粒を発現させることが難しいという問題がある。
また、特許文献２に開示の技術では、特許文献１と同様、ＣｕやＳｎが鋼中に侵入して析出物を作ることや、コイル内部の焼鈍温度不均一に起因して、製品コイル内の磁気特性や被膜特性のバラツキが大きくなるという問題がある。
さらに、特許文献３に開示の技術では、脱炭焼鈍前にＳｉ電着物を形成させるが、Ｓｉの電着物自体が脱炭焼鈍時のバリアとなってＳｉＯ２の内部酸化を不均一にすることがある。すなわち、僅かな電解浴の経時変化により、電解前の洗浄が不均一であったりすると、Ｓｉ電着物が板面に均一に付着せず、サブスケールの保護性が不均一となる。その結果、製品コイル内の磁気特性のバラツキが大きくなったり、被膜のムラが発生したりするという問題がある。
【０００９】
本発明は、従来技術が抱える上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、コイル全幅にわたって均一かつ良好な磁気特性、被膜特性を有する方向性電磁鋼板を提供するとともに、その製造方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明者らは、上記課題の解決に向けて鋭意検討を重ねた。その結果、酸化性雰囲気中で脱炭焼鈍を施す前に特定の金属を鋼板表面に電着させて、上記焼鈍で形成される内部酸化層を改善することで、製品コイルの全長全幅にわたって均一かつ良好な磁気特性、被膜特性を有する方向性電磁鋼板が得られることを見出し、本発明を開発した。
【００１１】
すなわち、本発明は、フォルステライト質下地被膜を有する方向性電磁鋼板であって、下地被膜中に、Ｆｅよりも卑でＳｉよりも貴な元素を含有し、かつ、上記下地被膜表面を蛍光Ｘ線で分析したときの上記元素の板幅中央部の強度Ｉｃに対する板幅端部の強度Ｉｅの比（Ｉｅ／Ｉｃ）が０．７〜１．３の範囲にあることを特徴とする方向性電磁鋼板である。
【００１２】
また、本発明は、Ｃ：０．０１〜０．０８ｍａｓｓ％、Ｓｉ：２．０〜４．５ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．０２〜０．２０ｍａｓｓ％を含有し、さらに、Ａｌ：０．０１０〜０．０５０ｍａｓｓ％およびＮ：０．００３〜０．０２０ｍａｓｓ％を含有し、あるいは、Ａｌ：０．０１０〜０．０５０ｍａｓｓ％、Ｎ：０．００３〜０．０２０ｍａｓｓ％、Ｓ：０．００５〜０．０３０ｍａｓｓ％および／またはＳｅ：０．００５〜０．０３０ｍａｓｓ％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼素材を熱間圧延して熱延板とし、熱延板焼鈍を施すことなく、あるいは、熱延板焼鈍を施した後、１回または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延により最終板厚の冷延板とし、ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２を０．２０〜０．７０とする雰囲気で脱炭焼鈍を施した後、鋼板表面に焼鈍分離剤を塗布し、仕上焼鈍する一連の工程からなる方向性電磁鋼板の製造方法において、最終の冷間圧延後から脱炭焼鈍までの間に、Ｆｅよりも卑でＳｉよりも貴な元素を片面あたり０．１〜７０ｍｇ／ｍ２電着させ、しかる後、脱炭焼鈍を行うことを特徴とする上記の方向性電磁鋼板の製造方法である。
【００１３】
また、本発明は、Ｃ：０．０１〜０．０８ｍａｓｓ％、Ｓｉ：２．０〜４．５ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．０２〜０．２０ｍａｓｓ％、Ａｌ：０．０１ｍａｓｓ％未満、Ｎ：０．００５ｍａｓｓ％未満、Ｓ：０．００５０ｍａｓｓ％未満およびＳｅ：０．００５０ｍａｓｓ％未満を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼素材を熱間圧延して熱延板とし、熱延板焼鈍を施すことなく、あるいは、熱延板焼鈍を施した後、１回または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延により最終板厚の冷延板とし、ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２を０．２０〜０．７０とする雰囲気で脱炭焼鈍を施した後、鋼板表面に焼鈍分離剤を塗布し、仕上焼鈍する一連の工程からなる方向性電磁鋼板の製造方法において、最終の冷間圧延後から脱炭焼鈍までの間に、Ｆｅよりも卑でＳｉよりも貴な元素を片面あたり０．１〜７０ｍｇ／ｍ２電着させ、しかる後、脱炭焼鈍を行うことを特徴とする上記の方向性電磁鋼板の製造方法である。
【００１４】
本発明の方向性電磁鋼板の製造方法に用いる上記鋼素材は、上記成分組成に加えてさらに、Ｎｉ：０．０１０〜１．５０ｍａｓｓ％、Ｃｒ：０．０１〜０．５０ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．０１〜０．５０ｍａｓｓ％、Ｐ：０．００５〜０．５０ｍａｓｓ％、Ｓｂ：０．００５〜０．５０ｍａｓｓ％、Ｓｎ：０．００５〜０．５０ｍａｓｓ％、Ｂｉ：０．００１〜０．０３ｍａｓｓ％、Ｍｏ：０．００５〜０．１００ｍａｓｓ％、Ｂ：０．０００２〜０．００２５ｍａｓｓ％、Ｔｅ：０．０００５〜０．０１００ｍａｓｓ％、Ｎｂ：０．００１０〜０．０１００ｍａｓｓ％、Ｖ：０．００１〜０．０１０ｍａｓｓ％およびＴａ：０．００１〜０．０１０ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、製品コイルの全板幅に亘って均一かつ良好な磁気特性と被膜特性を有する方向性電磁鋼板を安定して製造し、提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】Ｚｎ電着量が、磁気特性および被膜密着性に及ぼす影響を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
まず、本発明を開発する契機となった実験について説明する。
Ｃ：０．０６５ｍａｓｓ％、Ｓｉ：３．４４ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．０８ｍａｓｓ％、Ａｌ：０．０３ｍａｓｓ％およびＮ：０．００８ｍａｓｓ％を含有する鋼を溶製し、連続鋳造法で鋼スラブとした後、１４１０℃に再加熱し、熱間圧延して板厚２．４ｍｍの熱延板とし、１０５０℃×６０秒の熱延板焼鈍を施した後、一次冷間圧延して中間板厚の１．８ｍｍとし、１１２０℃×８０秒の中間焼鈍を施した後、２００℃の温間圧延により最終板厚０．２３ｍｍの冷延板とした。
【００１８】
次いで、上記冷延板をアルカリ液で脱脂し、酸洗した後、さらに、電解脱脂を行った。このときの電解液には、３ｍａｓｓ％のＮａＯＨに、界面活性剤としてモノアルキル硫酸塩を０．５ｍａｓｓ％溶解し、さらに、グルコン酸亜鉛（Ｃ１２Ｈ２２Ｏ１４Ｚｎ）を１．５ｍａｓｓ％添加したものと、添加しないものの２種類を用いた。これらの液中で、鋼板を陰極として電解処理し、Ｚｎを片面当たり０〜１００ｍｇ／ｍ２の範囲で変化して電析させた。なお、Ｚｎの電着量は、蛍光Ｘ線で測定し、予め作成した検量線から求めた。
次いで、５０ｖｏｌ％Ｈ２−５０ｖｏｌ％Ｎ２、露点６２．５℃の湿潤雰囲気下で、８４０℃の温度に１００秒間保持する、脱炭焼鈍を施した。
【００１９】
その後、主剤を酸化マグネシウムとし、添加剤として酸化チタンをＴｉ換算で５ｍａｓｓ％添加した焼鈍分離剤を鋼板表面に塗布し、乾燥した後、この鋼板を、二次再結晶焼鈍と水素雰囲気下で１２００℃の温度に７時間保持する純化焼鈍からなる仕上焼鈍を施した後、未反応の焼鈍分離剤を除去し、絶縁被膜を塗布した後、被膜の焼付けを兼ねた平坦化焼鈍を８００℃×３０秒で施し、製品コイルとした。
【００２０】
上記のようにして得た製品コイルについて、磁気特性（鉄損Ｗ１７／５０、磁束密度Ｂ８）と被膜密着性を調査した。
なお、磁気特性は、ＳＳＴ法（Single  Sheet  Tester）で測定した。
また、被膜密着性は、上記製品板に８００℃×２時間の歪取焼鈍を施した後、径の異なる丸棒に鋼板を巻き付け、被膜が剥離しなかった最小の径を求めることで評価した。
上記測定の結果を図１に示した。この図から、磁気特性、被膜密着性とも、Ｚｎ電着量が増加するとともに改善されるが、ある量を超えると、逆に劣化する傾向が認められる。
【００２１】
このような現象が起こるメカニズムについて、現時点では十分に明らかとなっていないが、発明者らは以下のように考えている。
まず、Ｚｎを電着しない場合には、脱炭焼鈍において、鋼板表面直下に、内部酸化物としてＳｉＯ２とＦｅ２ＳｉＯ４粒子が生成する。さらに、露点が高いときには、すなわち、酸化性が高いときには、上記に加えて、外部酸化物としてＦｅＯが生成する。このＦｅＯは、その後の仕上焼鈍中に分解して酸素を放出し、インヒビターを分解したり、被膜の形成に悪影響を与えたりする、いわゆる「追加酸化」を起こして、磁気特性や被膜特性を劣化させる。また、ＦｅＯが生成しない場合でも、仕上焼鈍前にＭｇＯをスラリー化した焼鈍分離剤中に含まれる水和水が、仕上焼鈍温度の高まりとともに雰囲気ガス中に放出され、これが鋼板表面のＦｅを酸化させて同様の悪影響をもたらす。
【００２２】
一方、Ｚｎを脱炭焼鈍の前に電着させた場合には、脱炭焼鈍時には、ＺｎはＦｅよりも卑でＳｉよりも貴な元素であるため、すなわち、ＺｎはＦｅよりも酸化され易く、Ｓｉよりも酸化され難いため、脱炭焼鈍を行っても、Ｓｉは、Ｚｎの存在如何に関わらずＳｉＯ２粒子となって内部酸化物（層）を形成する。しかし、Ｆｅ２ＳｉＯ４は、Ｆｅより酸化され易い元素であるＺｎの存在により、（Ｚｎ，Ｆｅ）２ＳｉＯ４になる。また、露点（酸化性）が高いときに生成するＦｅＯも、Ｚｎの存在により（Ｚｎ，Ｆｅ）Ｏとなる。
【００２３】
これらのＺｎ酸化物は、Ｆｅよりも化学的結合力が強いため、仕上焼鈍中に分解して酸素を放出することなく焼鈍分離剤のＭｇＯと反応し、その後、ＭｇイオンとＺｎイオンが置換することにより、フォルステライト質（Ｍｇ２ＳｉＯ４）の下地被膜を形成する。その結果、Ｚｎを電着しない場合と比較して、追加酸化が起こり難いため、磁気特性、被膜特性が改善されるものと考えられる。
【００２４】
さらに、注目すべきことは、このような金属の電着は、仕上焼鈍中の焼鈍の不均一を緩和する効果を有するということである。
仕上焼鈍は、コイルに巻かれた状態で行われるため、板幅方向の中央部と端部では、焼鈍雰囲気の条件が大きく異なっている。すなわち、板幅中央部では、上述したＭｇＯの水和水やＦｅＯの還元により放出された酸素が長時間滞留して悪影響を受けるのに対し、板幅端部では、放出された酸素分や水分は速やかに系外に抜けてしまう。そのため、板幅中央部は板幅端部に比べて追加酸化を受けやすく、磁気特性や被膜特性が劣化しやすくなる。しかし、Ｚｎ等の金属を電着しておくと、このような追加酸化の発現が抑制されるため、板幅端部や板幅中央部でも均一な特性の鋼板が得られるのである。なお、同様の効果は、コイルの内巻部と外巻部についても起こり、製品コイルの長手方向の特性の均一性が改善される。
本発明は、上記の新規な知見に基き、開発したものである。
【００２５】
次に、本発明の方向性電磁鋼板の製造に用いる鋼素材（スラブ）の成分組成について説明する。
Ｃ：０．０１〜０．０８ｍａｓｓ％
Ｃは、０．０１ｍａｓｓ％に満たないと、粒界強化効果が失われ、スラブに割れが生じて、製造に支障を来たしたり、表面欠陥が発生したりするようになる。一方、０．０８ｍａｓｓ％を超えると、酸化性雰囲気で行う脱炭焼鈍の工程で、磁気時効の起こらない０．００５ｍａｓｓ％以下に脱炭・低減することが難しくなる。よって、Ｃは０．０１〜０．０８ｍａｓｓ％の範囲とするのが好ましい。より好ましくは０．０２〜０．０８０ｍａｓｓ％の範囲である。
【００２６】
Ｓｉ：２．０〜４．５ｍａｓｓ％
Ｓｉは、鋼の比抵抗を高め、鉄損を低減するのに必要な元素である。この効果は、２．０ｍａｓｓ％未満の含有量では十分ではなく、一方、４．５ｍａｓｓ％を超えると、加工性が低下し、圧延して製造すること困難となる。よって、Ｓｉは２．０〜４．５ｍａｓｓ％の範囲とするのが好ましい。より好ましくは２．５〜４．２ｍａｓｓ％の範囲である。
【００２７】
Ｍｎ：０．０２〜０．２０ｍａｓｓ％
Ｍｎは、鋼の熱間加工性を改善するために必要な元素である。上記効果は、０．０２ｍａｓｓ％未満では十分ではなく、一方、０．２０ｍａｓｓ％を超えると、製品板の磁束密度が低下するようになる。よって、Ｍｎは０．０２〜０．２０ｍａｓｓ％の範囲とするのが好ましい。より好ましくは０．０３〜０．１５ｍａｓｓ％の範囲である。
【００２８】
上記Ｃ，ＳｉおよびＭｎ以外の成分は、二次再結晶を生じさせるために、インヒビターを利用する場合と、しない場合とで異なる。
まず、二次再結晶を生じさせるためにインヒビターを利用する場合で、例えば、ＡｌＮ系インヒビターを利用するときには、ＡｌおよびＮを、それぞれＡｌ：０．０１０〜０．０５０ｍａｓｓ％、Ｎ：０．００３〜０．０２０ｍａｓｓ％の範囲で含有させるのが好ましい。また、ＭｎＳ・ＭｎＳｅ系インヒビターを利用するときには、前述した量のＭｎと、Ｓ：０．００５〜０．０３０ｍａｓｓ％およびＳｅ：０．００５〜０．０３０ｍａｓｓ％のうちの１種または２種を含有させるのが好ましい。それぞれの添加量が、上記下限値より少ないと、インヒビター効果が十分に得られず、一方、上記上限値を超えると、インヒビター成分がスラブ加熱時に未固溶で残存し、磁気特性の低下をもたらす。なお、ＡｌＮ系とＭｎＳ・ＭｎＳｅ系のインヒビターは併用して用いてもよい。
【００２９】
一方、二次再結晶を生じさせるためにインヒビターを利用しない場合には、上述したインヒビター形成成分であるＡｌ，Ｎ，ＳおよびＳｅの含有量を極力低減し、Ａｌ：０．０１ｍａｓｓ％未満、Ｎ：０．００５０ｍａｓｓ％未満、Ｓ：０．００５０ｍａｓｓ％未満およびＳｅ：０．００３０ｍａｓｓ％未満に低減した鋼素材を用いるのが好ましい。
【００３０】
本発明の方向性電磁鋼板の製造に用いる鋼素材は、上記成分以外の残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。ただし、磁気特性の改善を目的として、上記成分に加えて、Ｎｉ：０．０１０〜１．５０ｍａｓｓ％、Ｃｒ：０．０１〜０．５０ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．０１〜０．５０ｍａｓｓ％、Ｐ：０．００５〜０．５０ｍａｓｓ％、Ｓｂ：０．００５〜０．５０ｍａｓｓ％、Ｓｎ：０．００５〜０．５０ｍａｓｓ％、Ｂｉ：０．００１〜０．０３ｍａｓｓ％、Ｍｏ：０．００５〜０．１００ｍａｓｓ％、Ｂ：０．０００２〜０．００２５ｍａｓｓ％、Ｔｅ：０．０００５〜０．０１００ｍａｓｓ％、Ｎｂ：０．００１０〜０．０１００ｍａｓｓ％、Ｖ：０．００１〜０．０１０ｍａｓｓ％およびＴａ：０．００１〜０．０１０ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種以上を適宜添加してもよい。なお、より好ましくは、Ｎｉ：０．０１〜０．５ｍａｓｓ％、Ｃｒ：０．０１〜０．３ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．０１〜０．３ｍａｓｓ％、Ｐ：０．００５〜０．２ｍａｓｓ％、Ｓｂ：０．００５〜０．０７ｍａｓｓ％、Ｓｎ：０．００５〜０．２ｍａｓｓ％、Ｂｉ：０．００５〜０．０３ｍａｓｓ％、Ｍｏ：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％、Ｂ：０．０００２〜０．００２０ｍａｓｓ％の範囲である。
【００３１】
次に、本発明の方向性電磁鋼板の製造方法について説明する。
前述した成分組成を有する鋼を常法の精錬プロセスで溶製した後、従来公知の造塊−分塊圧延法または連続鋳造法で鋼素材（スラブ）を製造してもよいし、あるいは、直接鋳造法で１００ｍｍ以下の厚さの薄鋳片を製造してもよい。上記スラブは常法に従い、例えば、インヒビター成分を含有する場合には１４００℃程度まで加熱した後、一方、インヒビター成分を含まない場合には１３００℃以下の温度に加熱した後、熱間圧延に供する。なお、インヒビター成分を含有しない場合には、鋳造後、加熱することなく直ちに熱間圧延してもよい。また、薄鋳片の場合には、熱間圧延してもよいし、熱間圧延を省略してそのまま以後の工程に進めてもよい。
【００３２】
上記熱間圧延して得た熱延板は、その後、必要に応じて熱延板焼鈍を施す。この熱延板焼鈍の均熱温度は、良好な磁気特性を得るため、８００〜１１５０℃の範囲とするのが好ましい。８００℃未満では、熱間圧延で形成されたバンド組織が残留し、整粒の一次再結晶組織を得ることが難しくなり、二次再結晶粒の成長が阻害される。一方、１１５０℃を超えると、熱延板焼鈍後の粒径が粗大化し過ぎて、やはり整粒の一次再結晶組織を得ることが難しくなるからである。
【００３３】
次いで、熱延後あるいは熱延板焼鈍後の熱延板は、１回の冷間圧延または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延により最終板厚の冷延板とする。上記中間焼鈍の焼鈍温度は、９００〜１２００℃の範囲とするのが好ましい。９００℃未満では中間焼鈍後の再結晶粒が細かくなり、さらに、一次再結晶組織におけるＧｏｓｓ核が減少して製品板の磁気特性が低下する。一方、１２００℃を超えると、熱延板焼鈍のときと同様、結晶粒が粗大化し過ぎて整粒の一次再結晶組織を得ることが難しくなる。
【００３４】
また、最終板厚とする冷間圧延（最終冷間圧延）は、磁気特性をより向上するためには、圧延時の鋼板温度を１００〜３００℃に上昇させて圧延する温間圧延を採用したり、冷間圧延の途中で１００〜３００℃の温度で時効処理を１回または複数回施したりして、一次再結晶集合組織を改善するのが有効である。
【００３５】
最終板厚とした冷延板は、前述した仕上焼鈍における追加酸化を防止するため、脱炭焼鈍までの段階で、Ｆｅよりも卑でかつＳｉよりも貴な元素を鋼板表面に電着（電析）させることが重要である。ここで、上記Ｆｅよりも卑でかつＳｉよりも貴とは、脱炭焼鈍で内部酸化層が形成される高温時において、Ｆｅよりも酸化し易く、Ｓｉよりも酸化し難いことをいう。このような特性を有する金属元素としては、Ｔｉ，Ｍｎ，Ｔａ，Ｚｎ，Ｃｒ等を挙げることができる。
【００３６】
上記金属の電着（付着）量は、片面あたり０．１ｍｇ／ｍ２以上７０ｍｇ／ｍ２以下の範囲とする必要がある。なお、電着は、１回でなく、複数回に分けて行ってもよいが、その際は、電着量が上記範囲となるようにすればよい。電着量が０．１ｍｇ／ｍ２未満では上記効果が十分に得られず、一方、７０ｍｇ／ｍ２よりも多いと、脱炭焼鈍の前に電着させた金属の酸化によって、脱炭焼鈍中に鋼板表面から内部に酸素が拡散するのが妨げられるため、酸素目付量不足となって被膜特性が劣化する。好ましい電着量は０．１ｍｇ／ｍ２以上５０ｍｇ／ｍ２以下の範囲である。
【００３７】
なお、上記金属を電着する方法は、電着物の密着性を確保するため、および、電着量の制御が容易であることから、電解析出法を採用する。最も簡便な方法は、通常の電気めっきである。めっき浴は、地鉄の溶解を防ぐため、水酸化ナトリウムや珪酸ナトリウムなどを溶解したアルカリ浴を用いることが望ましい。これに、所望の金属イオンを含む化合物を溶解させる。アルカリ浴で溶解する金属化合物としては、ＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸；Ethylenediaminetetraacetic Acid）や、グルコン酸などの金属キレート塩を用いるのが好適である。さらに、このアルカリ浴には、鋼板に付着した油分を離脱、乳化させるために界面活性剤を添加するのが好ましい。このようなめっき浴で電解すると、金属電着とともに電解脱脂を兼ねて行うこともできる。
【００３８】
なお、金属電着量の制御は、電流密度と時間を調節することにより可能である。因みに、本発明程度の金属付着量であれば、電流密度は０．１〜１００Ａ／ｄｍ２程度、電解時間は０．１〜１０秒程度で電着させることができる。
電解処理は、定電流電解、交番電流電解のいずれも可能である。交番電流電解では、鋼板がマイナス極となるときの電解時間の合計が上記範囲に収まるようにすればよい。
【００３９】
上記金属電着を施した冷延板は、その後、脱炭焼鈍を施す。均熱温度は７００〜９００℃、均熱時間は３０〜３００秒の範囲とするのが好ましい。均熱温度が７００℃未満、もしくは均熱時間が３０秒未満では、脱炭が不十分となったり、一次再結晶粒が小さ過ぎて、製品板の磁気特性が劣化し、一方、９００℃を超えたり３００秒を超えたりすると、一次再結晶粒が大きくなり過ぎて、やはり製品板の磁気特性が劣化する。
【００４０】
この脱炭焼鈍は、鋼板の表層（表面直下）にサブスケール（ＳｉＯ２）を形成させる工程であるが、この時、前工程で電着した金属が鋼中に侵入すると同時に、鋼板表面で酸化される。この鋼板表面の酸化物は、後工程の仕上焼鈍における追加酸化を抑えて、磁気特性を改善する働きがある。
【００４１】
上記サブスケールを形成するためには、上記脱炭焼鈍における雰囲気は、水蒸気−水素分圧比ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２で０．２０〜０．７０の範囲の酸化性雰囲気（脱炭雰囲気）とする必要がある。これにより、鋼中に形成されるサブスケールの量や、電着金属の酸化量を適正化することができる。好ましいＰＨ２Ｏ／ＰＨ２は０．３０〜０．６０の範囲である。なお、鋼素材として、Ｃ濃度が０．００５ｍａｓｓ％以下のものを用いる場合には、脱炭は、磁気時効を防止する観点からは不要であるが、表面直下にサブスケールを形成させる観点から上記脱炭雰囲気とすることが好ましい。
【００４２】
なお、上記脱炭焼鈍では、雰囲気を一定条件とする必要はなく、例えば、前半と後半の２段階に分けて後半を低露点（還元性）として還元処理を施したり、あるいは、加熱時の雰囲気と均熱時の雰囲気を別々にしたりしてもよい。さらに、加熱過程における昇温速度を５０℃／ｓ以上に高める急速加熱としたり、脱炭焼鈍後に窒化処理を施したりしてもよい。
【００４３】
次いで、上記脱炭焼鈍を施した鋼板表面に焼鈍分離剤を塗布する。上記焼鈍分離剤としては、フォルステライト被膜を形成するため、主剤としてＭｇＯを５０ｍａｓｓ％以上含むものを使用するが、上記ＭｇＯには、添加材として、ＴｉやＣａ，Ｓｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ａｌ，Ｋ，Ｌｉ，Ｋなどの酸化物、硫酸塩、塩化物、ホウ酸塩、珪酸塩、硝酸塩、チタン酸塩、水酸化物などのうちから選ばれる１種または２種以上を添加したものを用いてもよい。
【００４４】
上記の焼鈍分離剤を塗布した鋼板は、その後、コイルに巻き取った状態で、二次再結晶を起こさせた後、純化処理を行う仕上焼鈍を施す。この仕上焼鈍により、Ｇｏｓｓ方位に高度に集積させた二次再結晶組織を発達させるとともに、フォルステライト被膜を形成させることができる。仕上焼鈍の温度は、二次再結晶の発現のためには８００℃以上への昇温が必要であり、また、二次再結晶を完了させるためには１１００℃まで昇温することが好ましい。引き続いて行われる純化焼鈍は、フォルステライト被膜を形成させるため、１２００℃程度の温度まで昇温するのが好ましい。また、インヒビター形成成分を含まない鋼素材を用いる場合には、純化処理は不要であるが、フォルステライト被膜を形成させるため、１２００℃程度まで昇温するのが好ましい。
【００４５】
仕上焼鈍を施した鋼板は、その後、鋼板表面に付着した未反応の焼鈍分離剤を除去するための水洗やブラッシング、酸洗等を行った後、絶縁被膜を塗布し、上記被膜の焼付けと形状矯正を兼ねた平坦化焼鈍を施して最終製品とするのが好ましい。
【００４６】
このようにして製造された方向性電磁鋼板は、下地被膜中に含まれる鋼板表面に電着した金属の濃度を蛍光Ｘ線で測定したときに、板幅中央部の強度Ｉｃに対する板幅端部の強度Ｉｅの比（Ｉｅ／Ｉｃ）が０．７〜１．３倍の範囲となる。ここで、上記板幅端部の強度Ｉｅとは、仕上焼鈍後、残留した焼鈍分離剤を除去した後の鋼板両エッジを３０ｍｍ耳切りした後の両幅端部から１００ｍｍ幅のサンプルを切り出し、その表面を蛍光Ｘ線で測定したときの電着した金属の値である。なお、製品板に絶縁被膜が被成されている場合には、アルカリ洗浄等で上記被膜を除去してから蛍光Ｘ線で測定する。Ｉｅ／Ｉｃの値が上記範囲にある方向性電磁鋼板は、磁気特性と被膜特性が良好で、板幅方向で均一である。しかし、Ｉｅ／Ｉｃが０．７より小さい場合や、１．３より高い場合には、磁気特性や被膜特性が劣るだけでなく、板幅方向で不均一となる。
【００４７】
なお、鉄損をより低減したい場合には、本発明の方法で製品板とした後、あるいは、本発明の方法で製品板とする途中工程において、磁区細分化処理を施すことが有効である。磁区細分化の方法としては、従来から常用されている、製品板に溝を形成する方法や、製品板表面にレーザーや電子ビームを照射して線状または点状の熱歪や衝撃歪を導入する方法、最終板厚に冷間圧延した後の中間工程で、鋼板表面にエッチング加工を施して溝を形成したりする方法等を用いることができる。特に、本発明の製品板は、被膜の密着性に優れ、電子ビームを照射しても被膜が剥落することがないので、電子ビーム照射による磁区細分化処理に好適である。
【実施例１】
【００４８】
Ｃ：０．０７０ｍａｓｓ％、Ｓｉ：３．４３ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．０８ｍａｓｓ％、Ａｌ：０．０２ｍａｓｓ％、Ｎ：０．００８ｍａｓｓ％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼スラブを連続鋳造法で製造し、１３５０℃の温度に再加熱した後、熱間圧延して板厚２．４ｍｍの熱延板とし、１０００℃×５０秒の熱延板焼鈍を施した後、または、熱延板焼鈍を施すことなく、一次冷間圧延により１．８ｍｍの中間板厚とし、１１００℃×２０秒の中間焼鈍を施した後、二次冷間圧延して最終板厚が０．２３ｍｍの冷延板に仕上げた。その後、この冷延板を脱脂した後、珪酸ナトリウム３０ｇ／Ｌ、界面活性剤５ｇ／Ｌに種々のＥＤＴＡ金属塩を添加した電解液を用いて、浴温７０℃、電流密度０．１〜２０Ａ／ｄｍ２で０〜１５秒間の電解処理を施し、種々の量の金属電着物を付着させた後、５０ｖｏｌ％Ｈ２−５０ｖｏｌ％Ｎ２、露点５０〜６５℃の湿潤雰囲気下で、８４０℃の温度に１００秒間保持する脱炭焼鈍を施した。
次いで、ＭｇＯを主体とする焼鈍分離剤をスラリー状にして鋼板表面に塗布、乾燥した後、二次再結晶させた後、さらに、１２００℃×１０時間の純化処理を行う仕上焼鈍を施した。仕上焼鈍の雰囲気は、純化処理する１２００℃保定時はＨ２、昇温時および降温時はＮ２とした。その後、リン酸マグネシウム−コロイド状シリカを主成分とする絶縁被膜を塗布し、焼き付けて製品コイルとした。
【００４９】
このようにして得た製品コイルの長手方向中央部からサンプルを採取し、板幅中央部、および、エッジを３０ｍｍ切り落とした両端部から、それぞれ幅１００ｍｍの試験片を切り出し、それぞれの磁気特性（磁束密度Ｂ８、鉄損Ｗ１７／５０）と曲げ密着性（曲げ剥離径）を測定した。なお、板幅端部の磁気特性、曲げ密着性は、両幅端部の平均値を求めた。
また、同様にして別途採取した試験片について、アルカリ洗浄で絶縁被膜を除去してフォルステライト質の下地被膜を露出させた後、蛍光Ｘ線で下地被膜中の電着金属濃度を分析し、板幅中央部の強度Ｉｃに対する板幅端部の強度Ｉｅの比（Ｉｅ／Ｉｃ）を求めた。なお、両幅端部の強度Ｉｅには、両幅端部の平均値を用いた。
上記測定の結果を表１に示した。この表から、本発明に適合する条件で金属を電着した鋼板は、いずれも磁気特性と被膜密着性が良好であるだけでなく、板幅の中央部と端部の差が小さく、均一であることがわかる。
【００５０】
【表１】
0006341382.tif 000002
【実施例２】
【００５１】
表２に記載した成分組成を有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる種々の鋼スラブを連続鋳造法で製造し、１３８０℃の温度に再加熱した後、熱間圧延して板厚２．０ｍｍの熱延板とし、１０３０℃×１０秒の熱延板焼鈍を施した後、冷間圧延して最終板厚０．２３ｍｍの冷延板に仕上げた。その後、この冷延板を脱脂した後、水酸化ナトリウム３０ｇ／Ｌ、界面活性剤５ｇ／Ｌに種々のグルコン酸マンガンを添加した電解液を用いて、浴温７０℃、電流密度２Ａ／ｄｍ２で１秒間の電解処理を施して、金属を電着させた。その後、５０ｖｏｌ％Ｈ２−５０ｖｏｌ％Ｎ２、露点５０〜６５℃の湿潤雰囲気下で、８４０℃の温度に１００秒間保持する脱炭焼鈍を施した。
次いで、ＭｇＯを主体とする焼鈍分離剤をスラリー状にして鋼板表面に塗布、乾燥した後、二次再結晶させた後、さらに、１２００℃×１０時間の純化処理を行う仕上焼鈍を施した。仕上焼鈍の雰囲気は、純化処理する１２００℃保定時はＨ２、昇温時および降温時はＮ２とした。その後、リン酸マグネシウム−コロイド状シリカを主成分とする絶縁被膜を塗布し、焼き付けて製品コイルとした。
【００５２】
上記のようにして得た仕上焼鈍板の磁気特性（鉄損Ｗ１７／５０）、曲げ密着性（曲げ剥離径）および（Ｉｅ／Ｉｃ）を、実施例１と同様にして測定し、その結果を表２に示した。この表から、本発明に適合する成分組成を有する鋼素材を用いて、本発明に適合する条件で製造した鋼板は、いずれも磁気特性と被膜密着性が良好であるだけでなく、板幅の中央部と端部の差が小さく、均一であることがわかる。
【００５３】
【表２】
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【図１】
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