(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Si：2.0 〜4.0 wt％を含有する方向性けい素鋼素材に冷間圧延を施して最終板厚0.15〜0.35mmに仕上げた後、最終仕上焼鈍を施すまでの間に、鋼帯の表面にエッチングマスクを選択的に形成させてから電解エッチングを行うことにより線状又は点線状の溝を溝深さ５〜35μm 、溝ピッチ２〜10mmで該鋼帯表面に形成させる方向性けい素鋼板の製造方法において、
上記電解エッチングの際、鋼帯の幅方向端部のエッチングを抑制して、該幅方向端部における溝深さを、幅方向中央部における溝深さの70％以下にすることを特徴とする方向性けい素鋼帯の製造方法。
【請求項２】
エッチングマスクを選択的に形成させたけい素鋼帯に対向する電極を電解槽の内部空間にそなえ、この電極と導通するとともにけい素鋼帯とも通電手段を介して導通する電源を有する電解エッチング装置であって、
電解エッチングを施すけい素鋼帯の幅方向端部から15mmまでの領域ないしは該幅方向端部から80mmまでの領域と電極との間に遮蔽手段を設けたことを特徴とする電解エッチング装置。
【請求項３】
遮蔽手段を鋼帯幅方向に移動させる駆動装置及びけい素鋼帯の端部位置を検出する検出手段を有し、遮蔽手段を、検出手段からの鋼帯端部位置データに基いて鋼帯幅方向に移動可能とした請求項２記載の電解エッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、方向性電磁鋼板の製造方法に関し、特に該鋼板表面に電解エッチングを施して線状又は点状の溝を形成させることで磁区細分化を図る場合における研究開発の成果を提案するところにある。
【０００２】
【従来の技術】
含けい素鋼素材に熱間圧延を施し、次いで１回又は中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延を施した後、最終仕上げ焼鈍を施すまでの間に局所的なエッチング処理を施して溝間隙２〜10mm、溝深さ５〜35μm の溝を形成することからなる方向性電磁鋼板の磁区細分化処理法は、特開昭63−42332 号公報に開示されているように公知である。このようなエッチング処理方法としては、化学的エッチングと電解エッチングとが知られているが、電流による溝深さのコントロールが容易である点で電解エッチングが有利である。
【０００３】
この電解エッチングにおいては、あらかじめ鋼板表面にマスキング材（エッチングマスク）としてインキ等の絶縁材を選択的に塗布、焼付けした後、電解エッチングを施してマスキング材の形成されていない領域にエッチングを作用させて溝を形成し、その後絶縁材を除去する工程が一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般的に方向性けい素鋼はSi：2.0 〜4.0 ％を含有するため硬く、しかも板厚が0.15〜0.35mmと比較的薄い。また、溝は一般に、線状又は点状に鋼帯の幅方向に全幅にわたって形成される。そのため、鋼帯の表面に２〜10mmピッチで深さ５〜35μm といった必要量の線状溝を電解エッチングで導入した場合には、その後の工程において鋼帯の幅方向端部（以下、エッジ部ともいう）の線状溝を起点として鋼帯破断が多発するという問題点があった。
【０００５】
この発明は、前記問題点を有利に解決するものであり、鋼帯幅方向のエッチング量を制御して鋼帯破断の防止を図った方向性けい素鋼帯の製造方法及びこの方向性電磁鋼帯の製造の際に使用して好適な電解エッチング装置を提案することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記問題点を解決するこの発明は、
Si：2.0 〜4.0 wt％を含有する方向性けい素鋼素材に冷間圧延を施して最終板厚0.15〜0.35mmに仕上げた後、最終仕上焼鈍を施すまでの間に、鋼帯の表面にエッチングマスクを選択的に形成させてから電解エッチングを行うことにより線状又は点線状の溝を溝深さ５〜35μm 、溝ピッチ２〜10mmで該鋼帯表面に形成させる方向性けい素鋼板の製造方法において、
上記電解エッチングの際、鋼帯の幅方向端部のエッチングを抑制して、該幅方向端部における溝深さを、幅方向中央部における溝深さの70％以下にすることを特徴とする方向性けい素鋼帯の製造方法である。
【０００７】
また、この発明は、
エッチングマスクを選択的に形成させたけい素鋼帯に対向する電極を電解槽の内部空間にそなえ、この電極と導通するとともにけい素鋼帯とも通電手段を介して導通する電源を有する電解エッチング装置であって、
電解エッチングを施すけい素鋼帯の幅方向端部から15mmまでの領域ないしは該幅方向端部から80mmまでの領域と電極との間に遮蔽手段を設けたことを特徴とする電解エッチング装置である。
【０００８】
ここに、この発明の電解エッチング装置においては、遮蔽手段を鋼帯幅方向に移動させる駆動装置及びけい素鋼帯の端部位置を検出する検出手段を有し、遮蔽手段を、検出手段からの鋼帯端部位置データに基いて鋼帯幅方向に移動可能とすることが、より好適である。
【０００９】
【作用】
以下、この発明の解明経緯について述べる。
発明者らは、板破断の原因を究明するために種々の調査を行ったところ、所定の溝深さになる領域、特に板幅方向の分布が鋼帯の破断に大きく影響を及ぼすことをつきとめた。そのため以下の実験にて板破断と溝形状との関係を求めた。
【００１０】
Si量を2.5 wt％、3.0 wt％及び 3.5％の３種類、板厚を0.18mm, 0.21mm及び0.30mmの３種類に調製した合計９種類のけい素鋼冷延板にマスキング材（材料：レジストインキ）を片面塗布した後、電解エッチングにて鋼板表面に溝を、圧延方向と直角方向（すなわち、鋼板の幅方向）に溝幅150 μm 、溝間隔５mmに形成させた。溝深さについては、この電解エッチングの際、けい素鋼板の幅方向端部のエッチングを抑制するために、この幅方向端部と電極との間に遮蔽板を配置することによって、この幅方向端部と幅方向中央部で溝深さを種々に変化させた。なお、鋼板の幅方向端部と遮蔽板との重なり代は、片側当たり50mmと一定にした。
【００１１】
これらのサンプルについて、曲げ半径５mmの90°曲げ試験を20回行って板の破断状況を調べ、幅方向のエッジ部及び中央部の溝深さとの関係を求めた。これらの結果を図１に示す。図１より上記Si量、板厚の範囲では、板破断に与える支配的な要因は板エッジ部と板中央部との溝深さの比であることが示され、この比を0.7 以下とすることにより板破断がなくなることが明らかとなった。なお、この結果は、Si：2.5 〜4.0 wt％、板厚0.15〜0.35mmの範囲で確かめられている。
【００１２】
上記のようにこの発明に従い、電解エッチングの際に鋼帯の幅方向端部のエッチングを抑制して該幅方向端部における溝深さを、幅方向中央部における溝深さの70％以下にすることによって、鋼帯の幅方向端部から一定領域のエッチング量が低減できるようになる。この効果にて板破断が防止できるのである。
【００１３】
かかる鋼帯の幅方向端部のエッチングを抑制する具体的手段としては、遮蔽手段すなわち鋼帯幅方向端部のマスキング装置を、鋼帯被エッチング面と電極板の間に介挿して鋼帯と電解板の間を流れる電解電流を鋼板幅方向端部において部分的に遮断することが挙げられる。
【００１４】
電極と鋼帯との間における遮蔽手段と鋼帯幅方向端部との重なり代は、一定量望ましくは片側当たり15〜80mmの範囲とする。というのは、この重なり代が15mmに満たないと鋼帯幅方向端部のエッチング量低減効果が不足し、一方、80mmを超えるとエッチング量を低減した領域が鋼帯幅方向に過大となるからである。なお、このエッチング量を低減した領域は、最終的にトリミングされる領域であるため、歩留まり低下や磁気特性の劣化を招くことがない。
【００１５】
この重なり代を一定量に制御するためにこの発明では、上記の遮蔽手段を鋼帯幅方向に移動させる駆動装置及びけい素鋼帯の端部位置を検出する検出手段を設けて、この遮蔽手段を、検出手段からの鋼帯端部位置データに基いて鋼帯幅方向に移動させることが有利である。
【００１６】
図２にこの発明の電解エッチング装置の１実施例を示す正面図（同図(a) ）及びＡ−Ａ′断面図（同図(b) ）を示す。この装置は、電解エッチングを連続的に行う装置であって図中１は被処理物たるけい素鋼帯、２は図示しない電源の＋極と接続し、けい素鋼帯１を巻きかけて通電させるコンダクターロール、３は電解槽、４はこの電解槽内に満たした電解液、５は、電解槽３内にて搬送されるけい素鋼帯１に対向配置になる電極であり、この電極５は図示しない電源の−極と接続している。
【００１７】
かかる電解エッチング装置において、レジストインキにより表面に選択的にマスキングを形成された鋼帯１は、電源の＋極に接続するコンダクターロール２に巻きかけられ、正に帯電され電解液４を満たした電解槽３内に導かれる。一方、電解槽内で鋼帯１に対向配置になる電極５は電源の−極と接続していることから、鋼帯１の表面は線状溝形状に電解エッチングされる。
【００１８】
かような電解エッチング装置において、図１(b) に示すように鋼帯１の被エッチング面と電極５の間に遮蔽板６を介挿し、鋼帯１の幅方向端部のエッチングを抑制する。この遮蔽板６は、支持部材７を介して駆動装置８と接続し、駆動装置８の作動により鋼帯幅方向に移動可能になっている。そして、鋼帯の幅方向端部位置の検出手段９例えば電解槽の上流側に設けられたフォトセンサにより、鋼帯１の端部を検出し、この検出データに基づいて駆動装置８にて、遮蔽板と鋼帯との重なり代を常に一定にするような制御を行う。
【００１９】
このような制御を行うことにより、鋼帯１の幅方向端部におけるエッチングの抑制を安定して行うことができる。また、鋼帯の蛇行が生じた場合であっても鋼帯の幅方向端部の安定したエッチング抑制、ひいては線状溝を起点とした鋼帯破断を確実に防止できるようになる。さらに、このような制御は、重なり代を変更しようとする場合に、容易に変更が可能という利点を有し、また、幅の異なる複数種類の鋼帯を電解エッチングしようとする場合にも、遮蔽板と鋼帯幅方向端部との望ましい重なり代を確保することができるという効果がある。
【００２０】
【実施例】
図２に示した電解エッチング装置を用いて、熱間圧延及び冷延圧延を施して板厚0.20mmとした３％けい素含有方向性電磁鋼板用素材に濃度300g/l、温度50℃のNaCl浴を用いて電解エッチングを行った。エッチング条件は電気量300C/dm2の電解電流一定とした直接通電方式である。なおマスキング材（材質：レジストインキ）の厚みは１μm 、電極−鋼板間距離は20mmとした。
【００２１】
図３は遮蔽板と鋼帯との重なり代を50mm及び15mmに設定した場合における鋼帯幅方向の線状溝深さの分布を示す。エッジ部の溝深さは中央部の70％以下に低減された。次工程以降での線状溝を起点とした鋼帯破断状況について調べたところ、表１に示すように鋼帯破断が防止され、良好な結果が得られた。一方、この発明に従う鋼帯幅方向端部のエッチングの抑制を行わなかった場合は板破断が発生した。
【００２２】
【表１】
0004016431.tif 000002
【００２３】
【発明の効果】
この発明は、鋼帯の表面の２〜10mmピッチで線状溝を連続的に導入する電解エッチングプロセスにおいて、エッジ部と中央部の溝深さの最適化のため鋼帯の幅方向両側外方に遮蔽手段を配置し、センサを用いた鋼帯エッジ検出制御により遮蔽手段を鋼帯の被エッチング面と電極板との間に一定挿入するようにしたから、鋼帯端部の線状溝深さを中央部の溝深さの70％以下に低減できるようになり、次工程以降での破断を防止することができる。
さらには上記マスキング装置を用いて、遮蔽手段の挿入量を一定量に維持するように制御できるため、板の蛇行がおこっても鋼帯エッジ部は常に所定領域にわたってエッチングが抑制でき、最適溝深さを満足できる。その結果、歩留まり低下を招くことなしに線状溝を起点とした鋼帯破断を防止できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】鋼帯幅方向端部及び中央部の溝深さえ板破断に及ぼす影響を示すグラフである。
【図２】この発明の電解エッチング装置の一例を示す図である。
【図３】この発明について遮蔽板と鋼帯との重なり代を15mm、50mmに設定したときの鋼帯幅方向の線状溝深さの分布図である。
【符号の説明】
１  けい素鋼帯
２  コンダクターロール
３  電解槽
４  電解液
５  電極
６  遮蔽板
７  支持部材
８  駆動装置
９  検出手段
【図１】
0004016431.tif 000003
【図２】
0004016431.tif 000004
【図３】
0004016431.tif 000005