JP2018090871A - 方向性電磁鋼板、及び、その製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切断加工性に優れ、滑り性が良好な、方向性電磁鋼板、及びその製造方法を提供する。【解決手段】Ｓｉを０．８質量％以上７．０質量％以下含有する鋼板と、当該鋼板の両面にそれぞれ張力コーティングを有する方向性電磁鋼板であって、前記鋼板中の酸素濃度が板厚０．２２ｍｍ換算で５００ｐｐｍ以上２２００ｐｐｍ以下であり、前記方向性電磁鋼板の輪郭曲線の線粗さが、算術平均粗さ（Ｒａ）で０．８μｍ以上１．５μｍ以下であり、且つ、当該輪郭曲線の平均高さと、負荷長さ率が１０％となる切断レベルとの差（切断レベル差：Ｒδｃ）が２．０μｍ以下である、方向性電磁鋼板。【選択図】図１

Description

本発明は、方向性電磁鋼板、及び、その製造方法に関する。

方向性電磁鋼板は、例えば変圧器等の鉄心として広く用いられている。当該鉄心は、通常、方向性電磁鋼板を、所定の形状に切断し、積層することにより形成される。
鋼板を積層する際に、鋼板が滑りにくいと鋼板の端面がそろいにくく、鉄心組み上げ精度が低下するという問題があった。そのため、鋼板の滑りやすさをある程度以上に調整する必要がある。
一方、鋼板の表面粗さが大きい方が、切断加工性が良好であるため、鋼板の滑りやすさと、切断加工性を両立することが課題となっている。

例えば特許文献１には、切断性、打ち抜き性等の加工性が優れる方向性電磁鋼板の製造方法として、特定の焼鈍分離剤を用い、グラス被膜の形成を抑制する方向性電磁鋼板の方法が開示されている。しかしながら、グラス被膜の無い電磁鋼板は、その製造方法が特殊であり、コスト高となる問題があった。また、特許文献１の方向性電磁鋼板は、滑り性に問題があった。

特許文献２には、表面被膜の滑り性、耐熱性および被膜張力等に優れる方向性電磁鋼板として、Ｒａ値が０．１０〜０．４５μｍで、被膜張力が特定値以上である、特定の方向性電磁鋼板が開示されている。また、特許文献２には、当該方向性電磁鋼板の製造方法として、特定の焼鈍分離剤を用いることにより高張力のグラス被膜層を得る手法が開示されている。しかしながら特許文献２の手法は、表面被膜の滑り性の観点からＲａ値を小さくするものであり、切断加工性を改善するものではなかった。

特開平９−４９０２７号公報 特開平６−１５８３４０号公報

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、切断加工性に優れ、滑り性が良好な方向性電磁鋼板、及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る方向性電磁鋼板は、Ｓｉを０．８質量％以上７．０質量％以下含有する鋼板と、当該鋼板の両面にそれぞれ張力コーティングを有する方向性電磁鋼板であって、
前記鋼板中の酸素濃度が板厚０．２２ｍｍ換算で５００ｐｐｍ以上２２００ｐｐｍ以下であり、
前記方向性電磁鋼板の輪郭曲線の線粗さが、算術平均粗さ（Ｒａ）で０．８μｍ以上１．５μｍ以下であり、且つ、当該輪郭曲線の平均高さと、負荷長さ率が１０％となる切断レベルとの差（切断レベル差：Ｒδｃ）が２．０μｍ以下であることを特徴とする。

また本発明に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、Ｓｉを０．８質量％以上７．０質量％以下含有する鋼板素材を、輪郭曲線の線粗さが、算術平均粗さ（Ｒ’ａ）で０．８μｍ以上３．０μｍ以下であり、且つ、当該輪郭曲線の平均高さと、負荷長さ率が１０％となる切断レベルとの差（切断レベル差：Ｒ’δｃ）が７．０μｍ以下の冷延板とする工程と、
前記冷延板を湿水素−不活性ガス雰囲気中、酸素ポテンシャルＰ_Ｈ２Ｏ／Ｐ_Ｈ２が０．１９以上０．４４以下、昇温速度が１００℃／秒以上２０００℃／秒以下で脱炭焼鈍し、酸素濃度が板厚０．２２ｍｍ換算で３００ｐｐｍ以上１５００ｐｐｍ以下の脱炭板とする工程と、
前記脱炭板表面にＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、仕上げ焼鈍する工程と、
張力コーティングを形成する工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、切断加工性に優れ、滑り性が良好な方向性電磁鋼板、及びその製造方法を提供することができる。

図１は、本発明に係る方向性電磁鋼板の一例を示す模式断面図である。 図２は、本発明に係る方向性電磁鋼板の輪郭曲線の一例を示す模式図である。 図３は、滑り摩擦係数（ＦＦ値）の測定方法の説明の用に供する図である。

以下、本発明に係る方向性電磁鋼板、及び、その製造方法について順に詳細に説明する。
なお、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「垂直」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
また、本発明において「ｐｐｍ」は、特に断りがない限り、質量の比率を表す。

１．方向性電磁鋼板
本発明に係る方向性電磁鋼板は、Ｓｉを０．８質量％以上７．０質量％以下含有する鋼板と、当該鋼板の両面にそれぞれ張力コーティングを有する方向性電磁鋼板であって、
前記鋼板中の酸素濃度が板厚０．２２ｍｍ換算で５００ｐｐｍ以上２２００ｐｐｍ以下であり、
前記方向性電磁鋼板の輪郭曲線の線粗さが、算術平均粗さ（Ｒａ）で０．８μｍ以上１．５μｍ以下であり、且つ、当該輪郭曲線の平均高さと、負荷長さ率が１０％となる切断レベルとの差（切断レベル差：Ｒδｃ）が２．０μｍ以下であることを特徴とする。

本発明の方向性電磁鋼板について、図を参照して説明する。図１は、本発明に係る方向性電磁鋼板の一例を示す模式断面図である。また、図２は、本発明に係る方向性電磁鋼板の輪郭曲線の一例を示す模式図であり、図１における評価部位Ａ部分の最表面の輪郭曲線を示すものである。なお、図２は説明のため、縦軸と横軸の倍率が異なるものであり凹凸が誇張されている。
本発明に係る方向性電磁鋼板１０は、図１の例に示されるように、鋼板５の両面にそれぞれ張力コーティング１を有するものである。また、方向性電磁鋼板１０の表面は、図２の例に示されるように微細な凹凸を有しており、輪郭曲線の線粗さが、算術平均粗さ（Ｒａ）で０．８μｍ以上１．５μｍ以下であり、且つ、当該輪郭曲線の平均高さと、負荷長さ率が１０％となる切断レベルとの差（切断レベル差：Ｒδｃ）が２．０μｍ以下である。
本発明の方向性電磁鋼板１０は、通常、表面がフォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ_２）等の酸化物を含むグラス被膜２となっており、当該鋼板５中の酸素濃度が板厚０．２２ｍｍ換算で５００ｐｐｍ以上２２００ｐｐｍ以下である。

本発明者は、切断加工性と滑り性を同時に最適に制御する方法を鋭意研究した結果、上記特定の凹凸形状と酸素濃度を有する方向性電磁鋼板は、切断加工性に優れ、滑り性が良好となることを見出した。即ち、グラス被膜の量を制御することにより、当該グラス被膜と、張力コーティングとの密着性が向上し、切断加工時等における張力コーティングの剥がれを抑制することができる。また、方向性電磁鋼板の最表面の凹凸形状において、上記切断レベル差（Ｒδｃ）を２．０μｍ以下とすることにより、滑り摩擦の上昇が抑制でき、滑り性が良好となるため、算術平均粗さ（Ｒａ）を従来よりも大きな範囲に制御することにより、切断加工時の金型の劣化を抑制することができる。さらに、Ｒδｃを２．０μｍ以下とすると切断加工性を良くする効果があるため、ＲδｃとＲaを制御することで滑り性と切断加工性双方を効果的に改善することができる。
以上のことから、上記本発明の方向性電磁鋼板は、切断加工性に優れ、滑り性が良好となる。
以下、本発明の方向性電磁鋼板の各構成について説明する。

［表面の形状］
本発明の方向性電磁鋼板は、表面の輪郭曲線の線粗さが、算術平均粗さ（Ｒａ）で０．８μｍ以上１．５μｍ以下であり、且つ、当該輪郭曲線の平均高さと、負荷長さ率が１０％となる切断レベルとの差（切断レベル差：Ｒδｃ）が２．０μｍ以下である。
算術平均粗さ（Ｒａ）、及び、切断レベル差（Ｒδｃ）は、それぞれＪＩＳ Ｂ０６０１に規定されているものであるが、以下に説明する。

まず、鋼板表面の任意の点から、評価長さＬの評価部位（図１Ａ）を設定する。評価長さＬの長さは特に限定されないが、通常０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下で設定すればよい。Ｌの向きは特に限定されず、方向性電磁鋼板の圧延方向であってもよく、当該圧延方向と垂直方向であってもよい。

設定された評価部位Ａの範囲で、触針式もしくはレーザ式粗度計を用いて輪郭曲線を形成する。輪郭曲線のＬの向きをｘ軸とし、一端をｘ＝０、他端をｘ＝Ｌとする。また、輪郭曲線の平均高さＨｓを算出し、これを基準高さ：ｆ（ｘ）＝０とする。なお、ｆ（ｘ）は基準高さからみた高さを表す。
このとき算術平均粗さＲａは下記数式（１）により算出される。

また、ｆ（ｘ）＝ｃなる直線（切断レベルということがある）を設定し、ｆ（ｘ）≧ｃを満たすｘの長さの合計を負荷長さ（Ｌ１＋Ｌ２＋・・・＋Ｌｎ：図２の例ではＬ１＝ｘ２−ｘ１，Ｌ２＝ｘ４−ｘ３）とする。当該負荷長さの、評価長さＬに対する比率（負荷長さ率ということがある）が１０％となるｃの値が、輪郭曲線の平均高さと、負荷長さ率が１０％となる切断レベルとの差（切断レベル差：Ｒδｃ）となる。

本発明においては、上記により算出された表面粗さ（Ｒａ）が０．８μｍ以上１．５μｍ以下である。Ｒａが０．８μｍ以上であることにより切断時における金型の劣化が抑制され切断加工性に優れている。一方、Ｒａが１．５μｍ以下であることにより、滑り性に優れている。
また本発明においては、上記により算出された切断レベル差（Ｒδｃ）が２．０μｍ以下である。Ｒδｃが２．０μｍ以下であることにより、滑り性および切断加工性に優れている。Ｒδｃは小さいほど滑り性と切断加工性に優れているため、Ｒδｃの下限は特に限定されないが、製造コスト等の点から、０．２μｍ以上であることが好ましい。

方向性電磁鋼板表面の形状を上記の範囲とする方法は、特に限定されず、例えば、特定の粗度を有するロールにより圧延する方法、ロールブラシにより板表面を研磨する方法、レーザによる板の表面加工法、その他物理的加工による方法や、化学的処理による表面処理法等を適宜選択することができる。中でも、後述する冷延工程において、冷延最終段の冷延ロールによる表面粗度の制御が生産性も良く好ましい。

［鋼板の化学組成］
本発明において鋼板は、Ｓｉ（ケイ素）を０．８質量％以上７．０質量％以下含有し、本発明の効果を損なわない範囲でその他の元素を含有してもよい、Ｆｅ（鉄）を主成分とする化学組成を有する。
なお、本発明において主成分とは、最も高い割合を示す成分のことをいい、通常、元素含有率が５０質量％以上である。

Ｓｉは、電気抵抗を高めて鉄損を低下させる。しかし、Ｓｉ含有量が７．０質量％を超えていると、冷間圧延が極めて困難となり、冷間圧延時に割れが生じやすくなる。このため、Ｓｉ含有量は７．０質量％以下とする。冷延性を確保する観点から、Ｓｉ含有量は４．５質量％以下であることが好ましく、４．０質量％以下であることが更に好ましい。また、Ｓｉ含有量が０．８質量％未満であると、仕上げ焼鈍時にγ変態が生じ、方向性電磁鋼板の結晶方位が損なわれる。このため、Ｓｉ含有量の下限は０．８質量％以上とするが、仕上げ焼鈍時のγ変態を抑制する観点から、２．０質量％以上であることが好ましく、２．５質量％以上であることが更に好ましい。

本発明において鋼板は、上述のＳｉのほか、方向性電磁鋼板製造方法で公知の化学成分を、最終製品の磁性や機械的特性、被膜特性を向上させる観点から、用途等に応じて適宜添加して用いることができる。鋼板中に含有する元素としては、例えば、Ｍｎ（マンガン）、Ｓ（硫黄）、Ｓｅ（セレン）、Ｃ（炭素）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｎ（窒素）、Ｂ（ホウ素）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｓｂ（アンチモン）等が挙げられる。本発明においてこれらの元素は鋼板中に１種のみ含有してもよく、２種以上の元素を含有してもよい。

また本発明においては、鋼板中の酸素濃度が板厚０．２２ｍｍ換算で５００ｐｐｍ以上２２００ｐｐｍ以下である。
本発明においては、鋼板の表層にグラス被膜を有することが好ましく、特に、鋼板の表層にフォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ_２）を含むグラス被膜を有することが好ましい。グラス被膜を有することにより、後述する張力コーティングとの密着性に優れている。

鋼板中の酸素濃度は、方向性電磁鋼板から張力コーティングを除いた後の鋼板を、非分散型赤外線吸収法等、公知の方法により測定することができる。得られた酸素濃度は、下記数式（２）により板厚０．２２ｍｍ換算する。本発明の方向性電磁鋼板においてグラス被膜は鋼板表面から概ね最大３μｍ程度の深さまで形成され、その量で密着性への寄与を規定することができる。換算後の酸素濃度を指標とすると、グラス被膜の量を評価することができる。

数式（２）
Ｃ ＝ Ｃ_Ｓ × Ｔ_Ｓ ／ ０．２２
（数式（２）中、Ｃは換算後の酸素濃度（ｐｐｍ）、Ｃｓは換算前の酸素濃度（測定値）（ｐｐｍ）、Ｔｓは測定対象の板厚（ｍｍ）を表す。）

［張力コーティング］
本発明の方向性電磁鋼板は前記鋼板の両面にそれぞれ張力コーティングを有する。当該張力コーティングは、従来公知のものの中から適宜選択することができる。本発明においてはリン酸塩系被膜が好ましく、特に、リン酸アルミニウム及びリン酸マグネシウムのうち１種以上を主成分とし、更に、副成分としてクロム及び酸化ケイ素のうち１種以上を含有する被膜であることが好ましい。このような張力コーティングは、鋼板の絶縁性を確保すると共に、鋼板に張力を与えて低鉄損化にも優れている。
張力コーティングの厚みは特に限定されないが、絶縁性を確保する点から、０．５μｍ以上とすることが好ましい。一方、方向性電磁鋼板の表面形状を制御しやすい点から、３μｍ以下とすることが好ましい。

２．方向性電磁鋼板の製造方法
本発明に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、Ｓｉを０．８質量％以上７．０質量％以下含有する鋼板素材を、輪郭曲線の線粗さが、算術平均粗さ（Ｒ’ａ）で０．８μｍ以上３．０μｍ以下であり、且つ、当該輪郭曲線の平均高さと、負荷長さ率が１０％となる切断レベルとの差（切断レベル差：Ｒ’δｃ）が７．０μｍ以下の冷延板とする工程と、
前記冷延板を湿水素−不活性ガス雰囲気中、酸素ポテンシャルＰ_Ｈ２Ｏ／Ｐ_Ｈ２が０．１９以上０．４４以下、昇温速度が１００℃／秒以上２０００℃／秒以下で脱炭焼鈍し、酸素濃度が板厚０．２２ｍｍ換算で３００ｐｐｍ以上１５００ｐｐｍ以下の脱炭板とする工程と、
前記脱炭板表面にＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、仕上げ焼鈍する工程と、
張力コーティングを形成する工程とを有することを特徴とする。

本発明の製造方法によれば、前記本発明に係る方向性電磁鋼板を好適に製造することができる。
本発明の製造方法は、少なくとも上記各工程を有するものであり、本発明の効果を損なわない範囲で、更に他の工程を有していてもよいものである。以下、各工程について順に説明する。

通常、上記化学組成を有する鋼板素材のスラブ（鋼塊）を準備し、熱間圧延し、更に必要に応じて熱延板焼鈍を行い、更に冷間圧延を経て最終板厚の冷延板が得られる。
本発明において、熱間圧延工程は、特に限定されず、直送熱延、連続熱延など公知の方法を適宜選択することができる。熱間圧延時のスラブの表面温度は、特に限定されないが、通常、１０５０℃以上１４００℃以下の範囲で適宜設定される。スラブの表面温度を１０５０℃以上とすることによりインヒビターが十分に固溶するため、優れた磁気特性を有し、且つばらつきの抑制された方向性電磁鋼板を得ることができる。
また、本発明においては、スラブの表面温度の保持時間は、適宜調整すればよい。優れた磁気特性を有し、且つばらつきの抑制された方向性電磁鋼板を得ることができる点から、１５分以上とすることが好ましい。一方、磁気特性の点から、６０分以下で十分であり、生産性を向上し、製造コストを抑制する点からは、６０分以下とすることが好ましい。
熱間圧延後の鋼板の厚みは、特に限定されないが、例えば、１．８〜３．５ｍｍとすることができる。熱間圧延に関する他の条件は特に限定されず、適宜調整すればよい。

熱間圧延後、磁気特性を向上させる等の目的で熱延板焼鈍を行ってもよい。熱延板焼鈍は特に限定されず、公知の方法を適宜選択すればよい。例えば、熱延板焼鈍は７５０〜１２００℃の温度域で３０秒〜１０分間実施することができる。熱延板焼鈍後の鋼板は、必要に応じて、酸洗を行ってもよい。

次いで、一回の冷間圧延もしくは中間焼鈍を挟む二回以上の冷間圧延を施して冷延鋼板とする。一回の冷間圧延とは、中間焼鈍を途中に施すことなく圧延機に一回又は複数回通板させることで所望の板厚へ仕上げることを意味する。また、中間焼鈍とは、圧延機に一回又は複数回通板させることで中間板厚とした後に施す焼鈍工程であり、当該中間焼鈍後、圧延機に一回又は複数回通板させることで所望の板厚へ仕上げる。中間焼鈍を含む二回以上の冷間圧延とは、前記中間焼鈍を一回以上実施する冷間圧延を意味する。
中間焼鈍条件は特に限定されず、例えば、７５０〜１２００℃の温度域で３０秒〜１０分間実施するなど適宜条件を選択すればよい。ここで、圧延機に複数回通板させる際、圧延と圧延の間に３００℃以下程度へ鋼板を加熱してから圧延を実施することが磁気特性向上には好ましい。

本発明の製造方法においては、当該冷延工程において、鋼板素材を、輪郭曲線の線粗さが、算術平均粗さ（Ｒ’ａ）で０．８μｍ以上３．０μｍ以下であり、且つ、当該輪郭曲線の平均高さと、負荷長さ率が１０％となる切断レベルとの差（切断レベル差：Ｒ’δｃ）が７．０μｍ以下の冷延板とするために、冷延最終段により表面粗度を制御する。
冷延板の表面粗度は、主に当該冷延最終段に用いる冷延ロールの粗度と、鋼板素材の当該冷延ロール通過速度等により制御することができる。即ち、目的とする冷延板の算術平均粗さ（Ｒ’ａ）、及び切断レベル差（Ｒ’δｃ）より、やや平滑度の高い冷延ロールを準備し、冷延板の製造速度を調節することにより上記目的の冷延板を得ることができる。
なお、冷延板の算術平均粗さ（Ｒ’ａ）と切断レベル差（Ｒ’δｃ）は、前述した方向性電磁鋼板の算術平均粗さ（Ｒａ）及び切断レベル差（Ｒδｃ）と同様に測定することができるので、ここでの説明は省略する。

次いで、得られた冷延板を湿水素−不活性ガス雰囲気中、酸素ポテンシャルＰ_Ｈ２Ｏ／Ｐ_Ｈ２が０．１９〜０．４４、昇温速度が１００℃／秒以上２０００℃／秒以下で脱炭焼鈍する。
脱炭焼鈍工程における焼鈍温度や焼鈍時間は（保持時間）、常法の手法により施行してよいが、生産性の観点から、脱炭焼鈍工程における焼鈍温度は７５０℃〜９００℃の範囲が好ましく、保持時間は３０秒〜２５０秒の範囲とすることが好ましい。ただし、昇温速度は前述のとおり規定する必要があり、毎秒１００℃以上であることが必要であるが、昇温速度が速すぎると鋼板の酸化が進行し易くなり、ＲａおよびＲδｃの適切な制御が困難になるため、昇温速度の上限は毎秒２０００℃に限定する。また、雰囲気については水素−不活性ガス雰囲気とし、酸素ポテンシャルがＰＨ２Ｏ／ＰＨ２で０．１９〜０．４４の間とする必要がある。昇温速度と酸素ポテンシャルは、同時に上記の範囲とする必要がある。たとえば、酸素ポテンシャルのみが上記の範囲であると、後述するようにグラス被膜と鋼鈑の界面の嵌合構造が十分に発達せず、グラス被膜の密着性が劣位となる。脱炭焼鈍の雰囲気には水素は必要だが、不活性ガスとしては窒素のほか、アルゴン、ヘリウム、あるいはこれらの混合ガスが使用可能である。このうちコストの面からは窒素を選択するとよい。
このようにして得られた脱炭板は、酸素濃度が板厚０．２２ｍｍ換算で３００ｐｐｍ以上１５００ｐｐｍ以下となる。なお、酸素濃度の測定方法は、前記方向性電磁鋼板と同様であるため、ここでの説明は省略する。

脱炭焼鈍後、脱炭板上にＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布して焼鈍分離剤からなる層を形成する。この目的は仕上げ焼鈍中での鋼板同士の焼き付き防止やフォルステライトを含むグラス被膜の形成が主なものである。
焼鈍分離剤はＭｇＯを主成分とするが、被膜特性改善、磁気特性改善のための公知の微量添加元素を含むことができる。焼鈍分離剤の塗布方法は、焼鈍分離剤を水に分散させてスラリーとして鋼板に塗布した後に乾燥する方法や、静電塗布法など公知いずれの方法も用いることができる。
焼鈍分離剤の塗布量は、片面あたり３〜１０ｇ／ｍ^２とするとよく、望ましくは５〜７ｇ／ｍ^２とするとよい。焼鈍分離剤の塗布量が少なすぎると焼鈍時に鋼板が焼きつきやすくなり、一方多すぎるとコイル状に巻き取りにくくなる上に、コスト上昇等の問題が生じるようになる。
通常、脱炭板の表面近傍（鋼板表面からおおむね３μｍ深さまで）には脱炭工程中に形成されたＳｉＯ_２を主とする酸化物層が存在する。このＳｉＯ_２は後述する仕上げ焼鈍において、焼鈍分離剤に含まれるＭｇＯと反応してフォルステライトを含むグラス被膜を形成することから、密着性の良好なグラス被膜を得るためには脱炭板のＳｉＯ_２を制御することが必要である。すなわちＳｉＯ_２が少なすぎると、鋼板中の酸素濃度が５００ppm未満となってグラス被膜の形成不良となり、被膜の密着性などが損なわれるおそれがある。他方ＳｉＯ_２が多すぎると、鋼板中の酸素濃度が２２００ppm超となってグラス被膜が厚くなり、前工程で表面粗度を制御した効果がなくなる。本発明では脱炭焼鈍時に急速加熱することで、薄いグラス被膜でも密着性の良好なグラス被膜が得られる。急速加熱で密着性が向上する理由については、形成されるＳｉＯ_２が鋼板の深い部位まで形成されて、この構造がのちにグラス被膜と鋼板界面が強固な嵌合構造を形成することを可能とし、結果としてグラス被膜が薄くても密着性に優れる被膜が形成されると考えられる。

このように焼鈍分離剤を塗布した後に、鋼板をコイル状に巻き取って仕上げ焼鈍を実施する。仕上げ焼鈍では、コイルを１２００℃程度まで昇温して二次再結晶を生じせしめるとともに、インヒビターを鋼中から除去する純化を行う。昇温速度は５℃／ｈから２５℃／ｈの間にするとよい結果が得られる。
最高温度では５〜２０時間保定したのち室温まで冷却し、グラス被膜が形成された方向性電磁鋼板を得る。
仕上げ焼鈍中の雰囲気は特に限定しないが、例えば、窒素水素混合雰囲気とし、最高温度では純化を促進するため水素を多く含む雰囲気とするとよい。この場合、窒素の代わりにアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスや、これらの混合ガスを使えるが、コストの面から窒素ガスが最も適している。

仕上げ焼鈍後は、未反応の焼鈍分離剤を除去したのち、通常リン酸塩、例えばリン酸アルミニウムを主成分とするコーティング処置を施す。このコーティングは鋼板の絶縁性を確保するとともに、鋼板に張力を与えて低鉄損化に資するものである。この膜の厚さは薄すぎると張力コーティングを形成した効果がなく、厚すぎると占積率が悪化するため、厚さの範囲は０．５〜３．０μｍの間にすることが好ましい。この後に磁区制御を施してもよい。

以下、本発明の実施例を挙げながら、本発明の技術的内容について更に説明する。なお、以下に示す実施例での条件は、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条件例であり、本発明は、この条件例に限定されるものではない。また本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

（実施例１〜６、比較例１〜３）
Ｓｉ：３．４質量％、Ｍｎ：０．１７質量％、Ｓ：０．００６質量％、Ｓｅ：０．００２％，Ｃ：０．０４５質量％、酸可溶解Ａｌ：０．０２２質量％、Ｎ：０．００５質量％を含んだスラブを素材として公知の方法にて熱間圧延後、熱延板焼鈍を行い、冷間圧延で０．２２ｍｍを最終板厚とする鋼板を得た。
この際冷延後の表面粗さを振るために、冷延ロールの粗度を種々に変えて試験を行った。
このような冷延板を脱炭して窒化後、ＭｇＯを主体とする焼鈍分離剤を片面４ｇ／ｍ^２となるよう塗布した。脱炭条件は、８５０℃まで５００℃/秒で昇温した後、６０秒保定して冷却した。脱炭雰囲気は水素−不活性ガス雰囲気でＰＨ２Ｏ／ＰＨ２で０．３３とした。このような条件で得られた脱炭板の酸素量は３００ｐｐｍであった。焼鈍分離剤の組成は、ＭｇＯ：１００質量部、ＴｉＯ_２：５質量部に対し、ＦｅＣｌ_２を塩素で２００ｐｐｍとなるよう添加した。また、窒化量は２００ｐｐｍとした。
得られた鋼板をコイル状に巻き取って、２０℃／ｈで昇温し、１２００℃の水素気流中で２０時間仕上げ焼鈍した後冷却した。この後、リン酸アルミニウムを主成分とする張力コーティングを厚さ１μｍとなるよう形成し方向性電磁鋼板を得た。なお、リン酸アルミニウムを主成分とする張力コーティング形成前の鋼板の酸素量は、表層のフォルステライト層を含めて５８０ｐｐｍであった。

＜滑り摩擦係数（ＦＦ値）の測定＞
上記により得られた方向性電磁鋼板を３枚準備した。図３に示されるように、前記３枚の鋼板を重ね合わせ（１１、１２、１３）、この上に錘１４を乗せた。真ん中の鋼板１１を引き抜き、このときの力Ｆをばねばかり１５で測定し、滑り摩擦係数（ＦＦ値）を算出した。結果を表１に示す。
（評価基準）
○：滑り摩擦係数が０．６以下であった。
×：滑り摩擦係数が０．６を超過した。

＜打ち抜き性評価＞
得られた方向性電磁鋼板に、金型を用いてφ５ｍｍの穴を繰り返し形成し、当該金型の摩耗により、穴の縁のかえりが５０μｍを超えるまでの穴の形成回数を測定した。穴の縁のかえりが基準値５０μｍを超えるまでの回数が多いほど切断加工性が良好である。結果を表１に示す。
（評価基準）
○：５０万回以上穴を形成しても、基準値を超えなかった。
×：５０万回未満で基準値を超えた。

＜密着性評価＞
得られた方向性電磁鋼板を、直径２０ｍｍの円柱に巻きつけて、被膜が剥離した面積を測定し、その総面積が鋼板表面積の全域に占める面積比率にて評価した。結果を表１に示す。
（評価基準）
○：被膜剥離領域３％未満（ゼロも含む）であった。
×：被膜剥離領域３％以上であった。

表１に示される通り、表面のＲａが０．８μｍ以上１．５μｍ以下、且つ、Ｒδｃが２．０μｍ以下の方向性電磁鋼板は、滑り性、打ち抜き性および密着性が良好であることが明らかとなった。

（実施例７〜１８、比較例４〜２１）
Ｓｉ：３．４質量％、Ｍｎ：０．１７質量％、Ｓ：０．００６質量％、Ｓｅ：０．００２％，Ｃ：０．０４５質量％、酸可溶解Ａｌ：０．０２２質量％、Ｎ：０．００５質量％を含んだスラブを素材として公知の方法にて熱間圧延後、熱延板焼鈍を行い、冷間圧延で０．２２ｍｍを最終板厚とする鋼板を得た。
この際、冷延後に種々の表面粗さとなるようロール粗度を変えて試験を行った。
このような冷延板を脱炭したが、その際に種々の昇温速度と雰囲気とした。脱炭温度は８５０℃、処理時間は６０秒とした。脱炭後に窒化処理し２００ｐｐｍの窒素量とした。
窒化後、ＭｇＯを主体とする焼鈍分離剤を片面４ｇ／ｍ^２となるよう塗布した。焼鈍分離剤の組成は、ＭｇＯ：１００質量部、ＴｉＯ_２：５質量部に対し、ＦｅＣｌ_２を塩素で２００ｐｐｍとなるよう添加した。
焼鈍分離剤塗布後の鋼板をコイル状に巻き取って、２０℃／ｈで昇温し、１２００℃の水素気流中で２０時間仕上げ焼鈍した。
この後、リン酸アルミニウムを主成分とする張力コーティングを厚さ１μｍとなるように形成し方向性電磁鋼板を得た。
得られた方向性電磁鋼板について、前記実施例１等と同様に、滑り摩擦係数、抜き打ち性、及び密着性の評価を行った。結果を表３に示す。また、表２において、各実施例及び比較例における冷延板のＲａ及びＲδｃの値と、脱炭焼鈍工程の条件を示す。

表３より明らかなように、脱炭条件の昇温速度を毎秒１００〜２０００℃の範囲に入るようにし、雰囲気については酸素ポテンシャルがＰＨ２Ｏ／ＰＨ２で０．１９〜０．４４の間である場合は、脱炭後のＲａを０．８〜３．０μｍおよび、Ｒδｃを０．５〜７．０μｍとすることができ、鋼板の切断加工性、滑り性および密着性が良好であった。しかし、脱炭条件の昇温速度が毎秒１００〜２０００℃あるいは、雰囲気の酸素ポテンシャルがＰＨ２Ｏ／ＰＨ２で０．１９〜０．４４の範囲を外れた場合は、冷延ロールの条件を種々振っても脱炭板のＲａおよびＲδｃの値を所定の範囲とすることができず、結果として鋼板の切断加工性、滑り性および密着性をすべて同時に満足することができなかった。

１ 張力コーティング
２ グラス被膜
５ 鋼板
１０ 方向性電磁鋼板
Ａ 評価部位
１１、１２、１３ 方向性電磁鋼板
１４ 重錘
１５ ばねばかり
Ｆ 力

Claims (2)

1. Ｓｉを０．８質量％以上７．０質量％以下含有する鋼板と、当該鋼板の両面にそれぞれ張力コーティングを有する方向性電磁鋼板であって、
   前記鋼板中の酸素濃度が板厚０．２２ｍｍ換算で５００ｐｐｍ以上２２００ｐｐｍ以下であり、
   前記方向性電磁鋼板の輪郭曲線の線粗さが、算術平均粗さ（Ｒａ）で０．８μｍ以上１．５μｍ以下であり、且つ、当該輪郭曲線の平均高さと、負荷長さ率が１０％となる切断レベルとの差（切断レベル差：Ｒδｃ）が２．０μｍ以下である、方向性電磁鋼板。
2. Ｓｉを０．８質量％以上７．０質量％以下含有する鋼板素材を、輪郭曲線の線粗さが、算術平均粗さ（Ｒ’ａ）で０．８μｍ以上３．０μｍ以下であり、且つ、当該輪郭曲線の平均高さと、負荷長さ率が１０％となる切断レベルとの差（切断レベル差：Ｒ’δｃ）が７．０μｍ以下の冷延板とする工程と、
   前記冷延板を湿水素−不活性ガス雰囲気中、酸素ポテンシャルＰ_Ｈ２Ｏ／Ｐ_Ｈ２が０．１９以上０．４４以下、昇温速度が１００℃／秒以上２０００℃／秒以下で脱炭焼鈍し、酸素濃度が板厚０．２２ｍｍ換算で３００ｐｐｍ以上１５００ｐｐｍ以下の脱炭板とする工程と、
   前記脱炭板表面にＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、仕上げ焼鈍する工程と、
   張力コーティングを形成する工程とを有する、方向性電磁鋼板の製造方法。