JP3562433B2 - 磁気特性と被膜特性に優れた方向性けい素鋼板 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、変圧器その他の電気機器の鉄心等の用途に供して好適な磁気特性と被膜特性に優れた方向性けい素鋼板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
方向性けい素鋼板は、主として変圧器あるいは回転機器等の鉄心材料として使用され、磁気特性として磁束密度が高く、かつ鉄損および磁気歪が小さいことが要求される。
特に近年、省エネルギーおよび省資源の観点から、磁気特性に優れた方向性けい素鋼板のニーズはますます高まっている。
【０００３】
磁気特性に優れる方向性けい素鋼板を得るには、｛１１０｝＜００１＞方位、いわゆるゴス方位に高度に集積した２次再結晶組織を得ることが肝要である。
かかる方向性けい素鋼板は、二次再結晶に必要なインヒビター、例えばＭｎＳ，ＭｎＳｅ，ＡｌＮ，ＢＮ等を含むけい素鋼スラブを、加熱して熱間圧延を行った後、必要に応じて熱延板焼鈍を行い、１回または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延によって最終板厚とし、ついで脱炭焼鈍を行った後、鋼板にＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布してから、最終仕上げ焼鈍を行うことによって製造される。
【０００４】
そして、この方向性けい素鋼板の表面には、特殊な場合を除いて、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）を主体とする絶縁被膜（以下、単にフォルステライト絶縁被膜またはフォルステライト被膜という）が形成されているのが一般的である。この被膜は、表面の電気的絶縁だけでなく、その低熱膨張性に起因する引張応力を鋼板に付与することによって、鉄損さらには磁気歪をも効果的に改善する。
従って、フォルステライト被膜の熱膨張係数を何らかの方法で低下させることができれば、更なる鉄損の向上が期待できる。
【０００５】
上記の観点から検討を行い、フォルステライト被膜中にフォルステライトより熱膨張係数が低い化合物を形成させて磁気特性や被膜特性を向上させた例としては、特許第 ２７１００００号公報に開示されているＭｇＡｌ２Ｏ４ および特許第 ２９８４１９５号公報に開示されているＴｉＮが知られている。
ここに、 ＭｇＡｌ２Ｏ４の存在は、Ｆｕｊｉｉ らによる報告「Ｇｌａｓｓ Ｆｉｌｍ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆＧｒａｉｎ−Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｓｔｅｅｌ Ｕｓｉｎｇ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｎｉｔｒｉｄｅ ａｓ ａｎ Ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ 」（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ， Ｖｏ１．３ （２） Ａｐｒｉｌ １９９４， Ｐ．２１４）から、Ｘ線ターゲットとしてＣｕＫαを用いた場合、２θ＝３７°付近のピークから確認できることが判る。これは、ＭｇＡｌ２Ｏ４ の （３１１）ピークであり、Ｍｇ２ＳｉＯ４の （２１１）ピークとは明確に分離して存在することがわかる（図１参照）。
また、特許第２９８４１９５ 号公報に開示されているように、ＴｉＮの存在はＸ線ターゲットとしてＣｕＫαを用いた場合、２θ＝４２．６°付近のピークから確認でき、これはＴｉＮ （２００）ピークである。
【０００６】
これらにより、方向性けい素鋼板の磁気特性や被膜特性は向上したものの、省エネルギー化という時代の流れは、更なる特性の向上を求めている。
そこで、発明者らは、フォルステライト被膜中にＴｉＮとＭｇＡｌ２Ｏ４ を共存させれば、一層の磁気特性と被膜特性の向上が図れるのではないかと考え、種々検討を行ったが、意に反して必ずしも良好な結果を得ることはできなかった。
フォルステライト被膜中にＴｉＮとＭｇＡｌ２Ｏ４ を共存させても、その被膜形成挙動は、鋼中のＭｎＳ，ＭｎＳｅ，ＡｌＮ等のインヒビターの挙動にも影響するため、優れた磁気特性を得るために必須の過程である二次再結晶そのものにも影響を及ぼす。従って、目的とする被膜組成が得られても、必ずしも磁気特性の向上に結びつかなかったものと考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記の問題を有利に解決するもので、従来のフォルステライト被膜に比べて磁気特性に有利に作用し、かつ被膜密着性にも優れたフォルステライト質被膜を有する方向性けい素鋼板を提案することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以下、この発明の解明経緯について説明する。
上述したとおり、フォルステライト被膜中にＴｉＮとＭｇＡｌ２Ｏ４ を共存させても、必ずしも良好な磁気特性を得ることはできなかった。
そこで、発明者らは、良好な二次再結晶を生じさせ、かつＴｉＮとＭｇＡｌ２Ｏ４ を共存させるために、特許第 ２７１００００号公報および特許第 ２９８４１９５号公報に開示されている技術内容を再検討した結果、フォルステライト被膜は焼鈍分離剤を一方の原料とし、また脱炭焼鈍時に生成するサブスケールを他方の原料として生成するものであるのに対し、上記の技術では、脱炭焼鈍条件に関する検討が不十分だったのではないかとの考えに至った。
【０００９】
そこで、フォルステライト被膜中にＴｉＮを生成させる特許第 ２９８４１９５号公報の技術をベースにして、脱炭焼鈍時の昇温速度と雰囲気酸化度に着目し、脱炭焼鈍条件に関する検討を行った。
脱炭焼鈍時の昇温速度に着目した理由は、昇温速度については、過去に多くの検討がなされている（例えば特開昭６０−１２１２２２号公報、特開平４−１６０１１４号公報、特開平６−１２８６４６号公報）が、いずれも磁気特性向上の観点からなされたものであって、被膜特性に着目したものではなかったからである。
【００１０】
すなわち、発明者らは、脱炭焼鈍条件について鋭意検討した結果、 ８００℃以上、９００ ℃以下の均熱温度で、常温から ７５０℃までは平均昇温速度：１２〜３５℃／ｓで昇温すると共に、 ７５０℃から均熱温度までは平均昇温速度：１〜１０℃／ｓで昇温し、かつ均熱時の雰囲気酸化度（Ｐ（Ｈ２Ｏ）／Ｐ（Ｈ２）；雰囲気の水素分圧に対する水蒸気分圧の比）を０．３５〜０．５０とする条件で脱炭焼鈍を行った場合に、極めて優れた磁気特性と被膜特性が得られることが判明した。
【００１１】
しかしながら、それらのフォルステライト被膜を調べたところ、被膜中にＴｉＮは生成していたが、 ＭｇＡｌ２Ｏ４は生成していなかった。
その例を図２に示すが、２θ＝３７°付近に ＭｇＡｌ２Ｏ４の （３１１）ピークが見られないことが判る。
しかしながら、２θ＝１９°や３１°付近には、 Ｍｇ２ＳｉＯ４とＴｉＮでは同定できない不明ピーク（☆印）が存在するので、それらがＡｌ化合物に起因するものではないかと考え、調査したところ、ＦｅＡｌ２Ｏ４ のピークであることが判明した。
ＪＣＰＤＳ カードで調べると、ＦｅＡｌ２Ｏ４ （ＪＣＰＤＳ Ｎｏ．３４−１９２）の （３１１）ピークはＭｇ２ＳｉＯ４ （ＪＣＰＤＳ Ｎｏ．３４−１８９）の（２１１） ピークとほぼ重なることが判る。これに対し、前述したように、ＭｇＡｌ２Ｏ４ （ＪＣＰＤＳ Ｎｏ．２１−１１５２） の場合、その （３１１）ピークは Ｍｇ２ＳｉＯ４ の （２１１）ピークとは明確に区別できる。
従って、ＦｅＡｌ２Ｏ４ は、その （３１１）ピークと前述の☆印のピークによりＭｇＡｌ２Ｏ４と分別することが可能である。
【００１２】
その結果、鋼中にＡｌを含みインヒビターとしてＡｌＮを使用する場合、Ａｌ酸化物として特許第 ２７１００００号公報に開示されている ＭｇＡｌ２Ｏ４ではなく、 ＦｅＡｌ２Ｏ４を生成させ、かつフォルステライト被膜中にＴｉＮと共存させることによって、極めて優れた磁気特性と被膜特性が得られることが新たに究明されたのである。
この発明は、上記の知見に立脚するものである。
【００１３】
すなわち、この発明は、表面にフォルステライト質被膜を有する方向性けい素鋼板であって、該フォルステライト質被膜が、Mg2SiO4, FeAl2O4およびTiＮからなることを特徴とする磁気特性と被膜特性に優れた方向性けい素鋼板である。
【００１４】
また、この発明は、表面にフォルステライト質被膜を有する方向性けい素鋼板であって、該フォルステライト質被膜が、Mg2SiO4, FeAl2O4およびTiＮからなり、かつ被膜表面の薄膜Ｘ線回折によるMg2SiO4(131)ピークの強度をＩ0 、FeAl2O4(111)ピークの強度をＩ1 、TiＮ(200) ピークの強度をＩ2 とするとき、これらが、次式(1), (2)
３／100 ≦Ｉ1 ／Ｉ0 ≦40／100 --- (1)
３／100 ≦Ｉ2 ／Ｉ0 ≦40／100 --- (2)
但し、Ｉ1 ／Ｉ0 ＋Ｉ2 ／Ｉ0 ≦50／100
の関係を満足することを特徴とする磁気特性と被膜特性に優れた方向性けい素鋼板である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を由来するに至った実験結果について説明する。
なお、以後、各元素の含有量の表示に用いる「％」は、特に断わりがない限り質量百分率（ｍａｓｓ％）を表すものとする。
実験１
Ｃ：０．０７２ ％，Ｓｉ：３．４２％，Ｍｎ：０．０６９ ％，Ｓｅ：０．０１９ ％，Ａｌ：０．０２５ ％，Ｎ：０．００８４％，Ｃｕ：０．１０％，Ｓｂ：０．０４３ ％を含む組成になる鋼スラブを、１４３０℃の温度で２０分間加熱後、熱間圧延により２．４ ｍｍ厚の熱延板とした。ついで、１０００℃， １分間の熱延板焼鈍後、１回目の冷間圧延により板厚：１．７ｍｍ の中間厚とし、１０５０℃， １分間の中間焼鈍後、２回目の冷間圧延により最終板厚：０．２３ｍｍに仕上げた。
その後、得られた冷延板を脱脂して表面を清浄化したのち、Ｈ２ −Ｈ２Ｏ −Ｎ２雰囲気中にて ８５０℃の温度で、片面当たりの酸素目付量が ０．４〜０．８ ｇ／ｍ２になるように脱炭焼鈍を施した。その際、室温からＴ１ ℃（Ｔ１ ＝６００ ， ６５０ ， ７００ ，７５０ ， ８００ ， ８５０）までの昇温速度とＴ１ ℃から ８５０℃までの昇温速度をそれぞれ独立して、前者は５〜５０℃／ｓ、後者は ０．５〜２０℃／ｓの範囲で変化させた。また均熱時のＰ（Ｈ２Ｏ）／Ｐ（Ｈ２）で表される雰囲気の酸化度は ０．２〜０．７ とした。
【００１６】
ついで、ＭｇＯを主成分として、マグネシア：１００ 重量部に対しＴｉＯ２を１０重量部配合した焼鈍分離剤をスラリー状にし、それぞれの脱炭焼鈍板コイルに塗布したのち、乾燥させた。なお、マグネシアは水和量が２％、３０℃でのクエン酸活性度（ＣＡＡ４０） が７５秒、ＢＥＴ（比表面積）が ２５ ｍ２／ｇのものを用いた。
その後、窒素雰囲気中にて ８５０℃， ２０時間の保定処理に引き続き、窒素：２５ ｖｏｌ％，水素：７５ ｖｏｌ％の雰囲気中にて１０℃／ｈの速度で１１５０℃まで昇温する二次再結晶焼鈍および水素雰囲気中で１２００℃， ５時間焼鈍する仕上げ焼鈍を行った。
その際、試料を ８５０〜１１５０℃の温度域にて９８ ＭＰａの荷重で加圧すると共に、鋼板単位重量（ｋｇ）および単位時間（ｈ） 当たりのガス流量を１×１０−２ ｍ３／（ｋｇ ・ｈ）にした。なお、加圧は、実際の工程での巻取り張力と昇温中のコイルの熱膨張による鋼板間の圧力を想定したものである。
【００１７】
かくして得られた試料のフォルステライト被膜の外観と曲げ密着性および磁気特性を評価したが、室温から一定の速さで昇温することに該当するＴ１ ＝８５０ ℃の場合、この条件ではいずれの場合も優れた磁気特性と被膜特性の両者を得ることはできなかった。
また、室温からＴ１ ℃までの昇温速度が、Ｔ１ ℃から８５０ ℃までの昇温速度より遅い場合も優れた特性を得ることはできなかった。逆に室温からＴ１ ℃までの昇温速度が、Ｔ１ ℃から８５０ ℃までの昇温速度より速い場合には優れた被膜特性が得られ易かったが、それでもＴ１ ＜７００ ℃の場合には良好な磁気特性を得ることはできなかった。この場合は形成される１次再結晶集合組織への影響が大きかったためと思われる。
【００１８】
これに対し、比較的広い範囲で非常に良好な磁気特性と被膜特性が得られたのは、Ｔ１ ＝７５０ ℃の場合であった。特に、脱炭焼鈍均熱時のＰ（Ｈ２Ｏ）／Ｐ（Ｈ２）で表される雰囲気の酸化度が０．３５〜０．５０の時に、極めて優れた磁気特性と被膜特性の両者を併せて得ることができた。
図３に、Ｔ１ ＝７５０ ℃、均熱時の雰囲気酸化度が０．３５〜０．５０の時の磁気特性と被膜特性の評価結果を示す。なお、被膜の曲げ密着性は、直径：５ｍｍ間隔の種々の径を有する丸棒に試験片を巻き付け、被膜が剥離しない最小径で評価した。
【００１９】
同図から明らかなように、室温から ７５０℃までの昇温速度を１２〜３５℃／ｓにすると共に、 ７５０〜８５０ ℃間の昇温速度を１〜１０℃／ｓにすることによって、極めて優れた磁気特性と被膜特性が併せて得られることが判る（均熱時の雰囲気酸化度は０．３５〜０．５０）。
また、これらのフォルステライト質被膜を調査したところ、被膜中にはフォルステライト以外にＴｉＮとＦｅＡｌ２Ｏ４ が生成しており、 ＭｇＡｌ２Ｏ４は生成していなかった。
【００２０】
脱炭焼鈍時に、常温から７５０ ℃までの昇温速度を１２〜３５℃／ｓにすると共に７５０℃から均熱温度までの昇温速度を１〜１０℃／ｓにすることで磁気特性および被膜特性が向上する理由について、発明者らは次のように考えている。
すなわち、発明者らは、予備実験を行って脱炭焼純板の５％ＨＣｌ・６０℃・６０秒間の酸洗条件で酸洗前後の重量変化すなわち酸洗減量を調べたところ、酸洗減量値と磁気特性および被膜特性との間には相関があり、酸洗減量値が低いほど磁気・被膜特性は向上する傾向にあることが判明した。
この酸洗減量値はサブスケール最表面の性質を反映すると考えられ、従って何らかのかたちで被膜形成初期の反応に影響を及ぼすものと考えられる。
【００２１】
そこで、脱炭焼鈍時の昇温速度と酸洗減量値との関係を調べたところ、昇温速度を上記の範囲に制御した場合には、そうでない場合に比べて酸洗減量値は低くなって、酸洗減量値を ０．３ ｇ／ｍ２ 以下の低い値に抑制できることが判った。
酸洗減量値が低いほど磁気・被膜特性が向上する理由は、明確に解明されたわけではないが、おそらくこれは鋼板表面での雰囲気との反応性すなわち活性度を表すものと考えられる。従って、酸洗減量値が低くて活性度が低いほど仕上げ焼鈍における雰囲気、つまりマグネシアの水和水から放出される水蒸気の影響を受けにくいからだと考えられる。昇温速度を上述のように規定することで酸洗減量値が低下するのは、酸化初期の昇温速度を遅くすることで、酸化初期に緻密なサブスケールが形成されるためと考えられる。
【００２２】
また、 脱炭焼鈍均熟時のＰ（Ｈ２Ｏ）／Ｐ（Ｈ２）で表される雰囲気の酸化度を０．３５〜０．５０にすることで磁気・被膜特性が向上する理由については、発明者らは次のように考えている。
すなわち、脱炭焼鈍・均熱時雰囲気の酸化度の違いによってサブスケール中ＳｉＯ２層の構造が変化するが、その構造の違いにより仕上げ焼鈍中の被膜形成過程が変化し、極めて優れた磁気特性につながるインヒビター分解過程をもたらすためと考えられる。
【００２３】
すなわち、脱炭焼鈍・均熱雰囲気の酸化度の違いによるサブスケール中SiO2層の構造の変化は、特開平８−218124号公報に開示されている電気化学的なサブスケールの評価法で把握することができる。この方法による電圧−時間曲線から得られる電圧変化量Ｖ34値はサブスケール中のSiO2層の性状を反映するが、均熱時の雰囲気酸化度を0.35〜0.50の範囲にすることでＶ34値は−0.05〜＋0.05 (V)の一定範囲となった。
つまり、常温から 750℃までは平均昇温速度：12〜35℃/sで昇温すると共に、750 ℃から850 ℃までは平均昇温速度：１〜10℃/sで昇温し、かつ均熱時の雰囲気酸化度（Ｐ(H2O)/Ｐ(H2)；雰囲気の水素分圧に対する水蒸気分圧の比）を0.35〜0.50の条件で脱炭焼鈍を行うことにより、サブスケールの酸洗減量値を 0.3 g/m2 以下、Ｖ34値を−0.05〜0.05（V)に制御し、表面の反応性と内部構造を一定範囲に規制することによって、極めて優れた磁気特性と被膜特性を有する方向性けい素鋼板を得ることができるわけである。
ここに、Ｖ34値とは、電圧変化曲線の第３領域の電圧に関する値で、次式
Ｖ34値＝（第３領域の終わりの電圧値）−（第３領域の始まりの電圧値）
で定義されるものである。
ただし、第３領域の始まりの電圧値とは、１秒間の電圧降下量が0.01Ｖ未満でかつそれが連続して２秒以上続き始める時の電圧値、また第３領域の終わりの電圧値とは１秒間の電圧降下量が0.01Ｖ以上でかつそれが連続して４秒以上続いて後の電圧値のことである。
【００２４】
次に、上記の知見事実を基にして、フォルステライト質被膜中のＴｉＮ量およびＦｅＡｌ２Ｏ４ 量と磁気・被膜特性との関係を調べる実験を行った。
実験２
Ｃ：０．０６９ ％， Ｓｉ：３．４４％，Ｍｎ：０．０７１ ％，Ｓｅ：０．０１８ ％，Ａｌ：０．０２６ ％，Ｎ：０．００８７％，Ｃｕ：０．１０％，Ｎｉ：０．２０％，Ｓｂ：０．０４３ ％を含む組成になる鋼スラブを、１４３０℃の温度で２０分間加熱後、熱間圧延により２．６ ｍｍ厚の熱延板とした。ついで１０００℃， １分間の熱延板焼鈍後、１回目の冷間圧延により板厚：１．８ ｍｍの中間厚とし、１１００℃， １分間の中間焼鈍後、２回目の冷間圧延によって最終板厚：０．２３ｍｍに仕上げた。
その後、得られた冷延板を脱脂して表面を清浄化したのち、Ｈ２ −Ｈ２Ｏ −Ｎ２雰囲気中にて ８２０℃の温度で、片面当たりの酸素目付量が ０．４〜０．８ ｇ／ｍ２になるように脱炭焼鈍を施した。その際、室温からＴ１ ℃（Ｔ１ ＝６００ ， ６５０ ， ７００ ，７５０ ， ８００ ， ８５０）までの昇温速度とＴ１ ℃から ８５０℃までの昇温速度をそれぞれ独立して、前者は５〜５０℃／ｓ，後者は０．５ 〜４０℃／ｓの範囲で変化させた。また均熱時のＰ（Ｈ２Ｏ）／Ｐ（Ｈ２）で表される雰囲気の酸化度は０．３０〜０．５５とした。
【００２５】
ついで、ＭｇＯを主成分として、マグネシア：１００ 重量部に対しＴｉＯ２を８重量部配合した焼鈍分離剤をスラリー状にし、それぞれの脱炭焼鈍板コイルに塗布してから乾燥させた。なお、マグネシアは水和量が １．５％、３０℃でのクエン酸活性度ＣＡＡ４０）が６５秒、ＢＥＴ（比表面積）が １５ ｍ２／ｇのものを用いた。
その後、窒素雰囲気中にて ８５０℃， ２０時間の保定処理に引き続き、窒素：２５ ｖｏｌ％、水素：７５ ｖｏｌ％の雰囲気中にて１０℃／ｈの速度で１１５０℃まで昇温する二次再結晶焼鈍および水素雰囲気中で１２００℃， ５時間焼鈍する仕上げ焼鈍を行った。
その際、試料を ８５０〜１１５０℃の温度域にて０，４９，９８，１４７， １９６ ＭＰａの５条件で加圧すると共に、鋼板単位重量（ｋｇ）および単位時間（ｈ） 当たりのガス流量を１×１０−５，１×１０−４，１×１０−３，１×１０−２，１×１０−１，１ ｍ３／（ｋｇ ・ｈ）の６段階で変化させた。なお、加圧は、実際の工程での巻取り張力と昇温中のコイルの熱膨張による鋼板間の圧力を想定したものであり、またガス流量の変化はそれに伴うコイル層間雰囲気の変化を想定したものである。
【００２６】
かくして得られた試料のフォルステライト質被膜と磁気・被膜特性との関係について、とくに被膜表面の薄膜Ｘ線回折によるＭｇ２ＳｉＯ４（１３１）ピークの強度Ｉ０ ，ＦｅＡｌ２Ｏ４（１１１）ピークの強度Ｉ１ ，ＴｉＮ（２００） ピークの強度Ｉ２ と磁気・被膜特性との関係について調査した。
この時、脱炭焼鈍板サブスケールの酸洗減量値が ０．３ ｇ／ｍ２ 以下，Ｖ３４値が−０．０５〜＋０．０５ （Ｖ）の範囲を満足する条件下では、フォルステライト被膜中にＭｇＡｌ２Ｏ４ ではなく ＦｅＡｌ２Ｏ４が生成していた。
【００２７】
Ｉ2 ／Ｉ0 が５/100以上 10/100 以下である場合のＩ1 ／Ｉ0 と磁気特性との関係を図４に示す。
Ｉ1 ／Ｉ0 が３/100以上の場合に、Ｗ17/50 ≦ 0.82 W/kgという極めて良好な鉄損が得らることが判る。
また、 FeAl2O4が生成すると磁束密度 (Ｂ8)が向上していることから、おそらくFeAl2O4 生成による鉄損低減効果は、被膜張力向上効果以外に磁束密度 (Ｂ8)向上効果も大きいものと考えられる。
インヒビター分解過程は被膜形成過程の差異により影響を受けるが、TiＮが生成する条件では、被膜形成過程において MgAl2O4が生成する場合よりもFeAl2O4 が生成する方が、Goss方位に近い粒が二次再結晶する意味において、有利なインヒビター分解過程となるものと考えられる。但し、Ｉ1 ／Ｉ0 が40/100を超えると、FeAl2O4 に対する Mg2SiO4の生成量が相対的に不足するためか、被膜表面に若干の欠陥がみられ、外観の均一性がやや劣化した。
【００２８】
次に、図５に、Ｉ１ ／Ｉ０ ， Ｉ２ ／Ｉ０ と磁気・被膜特性との関係を示す。
この図から、極めて優れた磁気・被膜特性が得られる領域は、次式（１）， （２）
３／１００ ≦Ｉ１ ／Ｉ０ ≦４０／１００ −−− （１）
３／１００ ≦Ｉ２ ／Ｉ０ ≦４０／１００ −−− （２）
但し、Ｉ１ ／Ｉ０ ＋Ｉ２ ／Ｉ０ ≦５０／１００
の関係を満足する範囲であることが判る。
この場合も、この領域では磁束密度 （Ｂ８）が向上していたことから、おそらくＦｅＡｌ２Ｏ４ とＴｉＮの生成が関与した二次再結晶過程への影響による磁束密度 （Ｂ８）向上効果も大きいと考えられる。
【００２９】
また、ＴｉＮが全く生成していない場合（Ｉ２ ／Ｉ０ ＝０）には、ＦｅＡｌ２Ｏ４ の生成により逆に鉄損は劣化しており、 ＦｅＡｌ２Ｏ４の生成が鉄損の低減に有利になるのはＴｉＮが生成する場合であることが一目瞭然である。
なお、Ｉ１ ／Ｉ０ ＞４０／１００ またはＩ２ ／Ｉ０ ＞４０／１００ あるいはＩ１ ／Ｉ０＋Ｉ２ ／Ｉ０ ＞５０／１００ の範囲では、フォルステライト質被膜中の Ｍｇ２ＳｉＯ４の生成量が相対的に不足するためか、被膜表面に若干の欠陥がみられ、外観の均一性がやや劣る傾向が見られた。
【００３０】
以上の実験結果により、フォルステライト質被膜が、Ｍｇ２ＳｉＯ４， ＦｅＡｌ２Ｏ４およびＴｉＮを主体とし、特に被膜表面の薄膜Ｘ線回折によるＭｇ２ＳｉＯ４（１３１）ピークの強度Ｉ０ ，ＦｅＡｌ２Ｏ４（１１１）ピークの強度Ｉ１ ，ＴｉＮ（２００） ピークの強度Ｉ２ が、次式（１）， （２）
３／１００ ≦Ｉ１ ／Ｉ０ ≦４０／１００ −−− （１）
３／１００ ≦Ｉ２ ／Ｉ０ ≦４０／１００ −−− （２）
但し、Ｉ１ ／Ｉ０ ＋Ｉ２ ／Ｉ０ ≦５０／１００
の関係を満足する場合に、極めて優れた磁気特性と被膜特性の両者が併せて得られることが解明されたのである。
【００３１】
次に、この発明における素材鋼板の好適組成範囲について述べる。
この発明で対象とする含けい素鋼スラブの成分組成としては、Ｃ：０．０３〜０．１２％、Ｓｉ：２．０ 〜４．５ ％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５ 〜０．０５％およびＮ：０．００３ 〜０．０１２ ％を含有させることが必要である。
ｓｏｌ．ＡｌおよびＮは、ＡｌＮインヒビターを形成させるために必要であり、良好に二次再結晶させるためには、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５ 〜０．０５％、Ｎ：０．００３ 〜０．０１２ ％とする必要がある。なお、これを超える量ではＡｌＮの粗大化を招いて抑制力を失い、一方これ未満ではＡｌＮの量が不足する。また、Ａｌはフォルステライト被膜中に生成させる ＦｅＡｌ２Ｏ４の原料としても必要である。
Ｃは、熱間圧延時のα−γ変態を利用して結晶組織の改善を行うために重要な成分である。含有量が０．０３％に満たないと良好な一次再結晶組織が得られず、一方０．１２％を超えると脱炭が難しくなって脱炭不良となり磁気特性が劣化するので、０．０３〜０．１２％とする。
Ｓｉは、製品の電気抵抗を高め、渦電流損を低減させる上で重要な成分である。含有量が ２．０％に満たないと最終仕上げ焼鈍中にα−γ変態によって結晶方位が損なわれ、一方 ４．５％を超えると冷延性に問題が生じるので、 ２．０〜４．５ ％に限定する。
【００３２】
その他、必要に応じて、Ｍｎ：０．０２〜０．２０％、ＳおよびＳｅのうちから選んだ少なくとも一種：０．０１０ 〜０．０４０ ％、Ｓｂ：０．０ｌ〜０．２０％、Ｃｕ：０．０ｌ〜０．２０％、Ｍｏ：０．００５ 〜０．１０％、Ｓｎ：０．０２〜０．３０％、Ｇｅ：０．０２〜０．３０％、Ｎｉ：０．０１〜０．５０％、Ｃｒ：０．０５〜０．５ ％、Ｐ：０．００２ 〜０．３０％、Ｎｂ：０．００３ 〜０．１０％、Ｖ：０．００３ 〜０．１０％およびＢｉ：０．００５ 〜０．２０％の範囲で各成分を含有させることができる。
ＭｎとＳｅおよびＳもインヒビターとして機能するものであるが、Ｍｎ量が０．０２％未満またはＳとＳｅの単独もしくは合計量が ０．０１０％未満では、インヒビター機能が不十分であり、一方Ｍｎ量が０．２０％を超えまたはＳとＳｅの単独もしくは合計量が０．０４０ ％を超えるとスラブ加熱の際に必要とする温度が高くなりすぎて実用的でないので、Ｍｎは０．０２〜０．２０％、Ｓ， Ｓｅは単独または合計量で ０．０１０〜０．０４０ ％の範囲とするのが好ましい。
【００３３】
また、さらに磁束密度を向上させるために、Ｓｂ， Ｃｕ， Ｓｎ， Ｇｅ， Ｎｉ， Ｐ， ＮｂおよびＶ等を単独または複合して添加することが可能である。
しかしながら、Ｓｂは、含有量が０．２０％を超えると脱炭性が悪くなり、一方０．０ｌ％に満たないと効果がないので、その含有量は０．０１〜０．２０％程度とするのが好ましい。
Ｃｕは、含有量が０．２０％を超えると酸洗性が悪化し、一方０．０１％に満たないと効果がないので、その含有量は０．０１〜０．２０％程度とするのが好ましい。
Ｓｎ， Ｇｅは、含有量が０．３０％を超えると良好な一次再結晶組織が得られず、一方０．０２％未満では効果がないので、それぞれの含有量は０．０２〜０．３０％程度とするのが好ましい。
Ｎｉは、含有量が０．５０％を超えると熱間強度が低下し、一方０．０ｌ％未満では効果がないので、その含有量は０．０１〜０．５０％程度とするのが好ましい。
Ｐは、含有量が０．３０％を超えると良好な一次再結晶組織が得られず、一方０．００２ ％未満では効果がないので、その含有量は ０．００２〜０．３０％程度とするのが好ましい。
Ｎｂ， Ｖは、含有量が０．１０％を超えると脱炭性が悪くなり、一方 ０．００３％に満たないと効果がないので、それぞれの含有量は ０．００３〜０．１０％程度とするのが好ましい。
【００３４】
また、表面性状を改善するためにＭｏを添加することができる。しかしながら、含有量が０．１０％を超えると脱炭性が悪くなり、一方 ０．００５％に満たないと効果がないので、その含有量は ０．００５〜０．１０％程度とするのが好ましい。
Ｃｒは、被膜特性の更なる改善に有効である。しかしながら、含有量が０．０５％未満では目立った改善効果が得られず、一方０．５０％を超えると磁気特性が劣化するので、Ｃｒは０．０５〜０．５０％程度が好適である。
【００３５】
さらに、Ｂｉは、磁気特性を大きく向上させ、高磁束密度の素材を得る上で有用な元素である。しかしながら、含有量が０．２０％を超えると良好な一次再結晶組織が得られず、磁束密度の向上が見られなくなり、一方 ０．００５％に満たないとその添加効果に乏しいので、その含有量は ０．００５〜０．２０％程度とするのが好ましい。但し、Ｂｉの添加は、被膜特性を劣化させるので、その改善にＣｒを併せて含有させることが効果的である。この場合におけるＣｒ量は、上述した０．０５〜０．５０％の範囲で構わない。
【００３６】
次に、この発明の対象とする方向性けい素鋼板の製造条件について述べる。
従来より用いられている製鋼法を利用して、上記の好適成分組成に調整した溶鋼を連続鋳造法あるいは造塊法で鋳造し、必要に応じて分塊工程を挟んでスラブとしたのち、１１００〜１４５０℃の温度範囲でスラブ加熱を行い、その後熱間圧延を行う。
ついで、必要に応じて熱延板焼鈍を行ったのち、１回ないしは中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延により最終板厚の冷延板とする。なお、最終冷間圧延時に、圧延ロール出側直後の鋼板温度が １５０〜３５０ ℃となる圧延を少なくとも１パス以上行うことが望ましい。
【００３７】
ついで、脱炭焼鈍を行うわけであるが、この発明では脱炭焼純により生成するサブスケールの酸洗減量値を０．３ ｇ／ｍ２以下、Ｖ３４値を−０．０５〜＋０．０５ （Ｖ）の範囲にすることが肝要である。そのためには、例えば常温から ７５０℃までは平均昇温速度：１２〜３５℃／ｓで昇温し、ついで ７５０℃から均熱温度までは平均昇温速度：１〜１０℃／ｓで昇温し、しかも均熱時の雰囲気酸化度（Ｐ（Ｈ２Ｏ）／Ｐ（Ｈ２）；雰囲気の水素分圧に対する水蒸気分圧の比） が０．３５〜０．５０の条件で行うことが望ましいが、本質的には、酸洗減量値とＶ３４値を上述の範囲に制御できる脱炭焼純条件であればいずれでも良い。
また、均熱温度は ８００〜９００ ℃の範囲が好適である。というのは、均熱温度がこれより低くても高くても、脱炭に要する時間が実操業を考えた場合に実際的でなくなるからである。また、サブスケール量については、鋼板の酸素目付量（片面当たり） で ０．４〜０．８ ｇ／ｍ２とするのが好ましい。というのは、０．４ ｇ／ｍ２未満では、フォルステライトの原料となるサブスケールが不足するために良好な被膜が形成され難く、一方 ０．８ ｇ／ｍ２ を超えるとフォルステライト被膜が過剰に生成し厚くなるため占積率の低下を来すからである。なお、脱炭焼鈍に引き続いて３０〜２００ ｐｐｍ 程度鋼板を窒化させる処理を行っても良い。
【００３８】
この脱炭焼鈍を施した鋼板表面に、マグネシアを主成分にした焼純分離剤をスラリー状にして塗布したのち、乾燥する。
ここで、焼鈍分離剤に用いるマグネシアは、水和量 （２０℃， ６分間にて水和後、１０００℃， １時間の強熱による減量） が１〜４％の範囲のものを用いることが有利である。というのは、ＭｇＯ の水和量が１％未満ではフォルステライト被膜の生成が不十分となり、一方４％を超えるとコイル層間への持ち込み水分量が多くなりすぎるためか、ＴｉＮの生成が不十分になるからである。
また、３０℃でのクエン酸活性度（ＣＡＡ４０） は、４５秒から１２０ 秒のものが好適である。というのは、４５秒未満では反応性が強すぎてフォルステライトが急激に生成して剥落し易く、一方 １２０秒を超えると反応性が弱すぎてフォルステライト生成が進行しないからである。
さらに、ＢＥＴ（比表面積） は１２〜４０ ｍ２／ｇ のものを用いることが好ましい。というのは、１２ ｍ２／ｇ 未満では反応性が弱すぎてフォルステライト生成が進行せず、一方 ４０ ｍ２／ｇを超えると反応性が強すぎてフォルステライトが急激に生成して剥落し易くなるからである。
【００３９】
また、焼純分離剤の塗布量は、鋼板片面当たリ４〜１０ ｇ／ｍ２ の範囲とするのが好適である。というのは、塗布量が４ｇ／ｍ２より少ないとフォルステライトの生成が不十分となり、一方 １０ ｇ／ｍ２を超えるとＴｉＮがほとんど生成しなくなるからである。
さらに、焼純分離剤中にＴｉ酸化物または加熱によりＴｉ酸化物になるＴｉ化合物を、マグネシア：１００ 重量部に対するＴｉＯ２を換算で ２．０〜２０重量部の範囲で含有させることが重要である。このＴｉ化合物は、フォルステライト質被膜中に生成するＴｉＮの成分中、Ｔｉの供給源となる。
Ｔｉ酸化物または加熱によりＴｉ酸化物になるＴｉ化合物としては、たとえばＴｉＯ２，ＴｉＯ３・Ｈ２０， ＴｉＯ・（ＯＨ）２， Ｔｉ（ＯＨ）４などが挙げられる。また、焼純分離剤中のＴｉ酸化物または加熱によりＴｉ酸化物になるＴｉ化合物の量が、ＴｉＯ２換算でマグネシア：１００ 重量部に対して ２．０重量部に満たないとＴｉＮの生成が不十分となり磁気特性および被膜特性の改善効果に乏しく、一方２０重量部を超えるとマグネシアの量が相対的少なくなり、フォルステライトの生成反応が進まない。
【００４０】
なお、被膜・ 磁気特性の一層の均一性向上を目的として、焼鈍分離剤中にＳｎＯ２， Ｆｅ２０３， ＣａＯのような酸化物、 ＭｇＳＯ４やＳｎＳＯ４ のような硫化物、あるいはＳｒＳＯ４、 Ｓｒ（ＯＨ）２・８Ｈ２ＯようなＳｒ化合物の１種または２種以上をそれぞれ単独または複合して添加してもよい。特に、マグネシア：１００ 重量部に対し、Ｓｒ化合物をＳｒ換算で ０．５〜５重量部添加することは、フォルステライト被膜中に ＦｅＡｌ２Ｏ４とＴｉＮを共に生成させる上で有効に作用する。
これに反して、 Ｎａ２Ｂ４Ｏ７のようなＢ系化合物、Ｓｂ２Ｏ３ やＳｂ２（ＳＯ４）３ のようなＳｂ系化合物は、フォルステライト被膜中での ＦｅＡｌ２Ｏ４の生成を妨げて ＭｇＡｌ２Ｏ４を生成し易くするので、その添加は好ましくない。
【００４１】
加えて、ＴｉＮ生成のためには、分離剤塗布後の巻き取り張力を２９．４〜２４５ ＭＰａにすることが好適である。その理由は、巻き取り張力が２９．４ ＭＰａより小さいと生成する被膜はほぼフォルステライトであってＴｉＮはほとんど生成せず、一方 ２４５ＭＰａ を超えるとＴｉＮは生成するものの、ＦｅＡｌ２Ｏ４ の生成量が不足して、被膜の均一性が劣化するからである。
【００４２】
その後、二次再結晶焼鈍ついで純化焼鈍（最終仕上げ焼純）を行うわけであるが、この純化焼鈍では、まず１０５０℃以上の温度範囲で、少なくとも３時間は窒素濃度：１５ ｖｏｌ％以上の非酸化性雰囲気中で、その後１１５０〜１２５０℃の温度範囲で少なくとも２時間は窒素濃度：２ ｖｏｌ％未満の水素雰囲気中で焼鈍を行う。
すなわち、純化焼純の前半部ではＴｉＮを生成させ易くするため、ＴｉＯ２が分解し始める温度である１１００℃以上で雰囲気中に窒素を導入することが肝要である。このとき、雰囲気中の窒素濃度が１５ ｖｏｌ％に満たないとＴｉＮの生成が十分ではなくなるので、１５ ｖｏｌ％以上とする。また、焼鈍時間が３時間に満たないとＴｉＮの生成が十分ではなくなるので、焼鈍時間は３時間以上とする。なお、残余の雰囲気成分はＴｉＮを優先的に形成させるために非酸化性であればよく、具体的には水素雰囲気や不活性ガス雰囲気が挙げられる。
また、純化焼鈍の後半部の温度が１１５０℃に満たないとＳないしＳｅ等の除去が不十分となって磁気特性が劣化し、一方１２５０℃を超えると熱間強度が低下しコイル形状が悪化して巻き取りができなくなるので、１１５０〜１２５０℃の範囲とする。また、窒素濃度が２ ｖｏｌ％以上あるいは焼鈍時間が２時間に満たないと、ＳないしＳｅ等の除去が不十分となって磁気特性が劣化するので、純化焼純後半部の窒素濃度は２ ｖｏｌ％未満かつ焼鈍時間は２時間以上とする。
【００４３】
最後に、鋼板単位重量（ｋｇ）および単位時間（ｈ） 当たりの雰囲気ガスの導入量を１００ ×１０−６〜２０００×１０−６ ｍ３／（ｋｇ ・ｈ）程度とすることが重要である。というのは、雰囲気ガス導入量が １００×１０−６ ｍ３／（ｋｇ ・ｈ）より少ないと、コイル層間でのガス流通が不足するためか、ＴｉＮの生成が十分でない上、被膜の均一性にも劣り、一方ガス導入量が２０００×１０−６ ｍ３／（ｋｇ ・ｈ）より多いと経済性に劣るばかりか、特にコイル外巻き部で被膜中にＴｉＮがほとんど生成しなくなるからである。
【００４４】
上述したように、フォルステライト質被膜中にＴｉＮを生成させるには、（ａ） マグネシア水和量、（ｂ） 分離剤塗布量、（ｃ） 分離剤塗布後の鋼板巻き取り張力および（ｄ） 純化焼純時の雰囲気とガス流量などを適正に制御することが重要であり、実際、これらを制御することによって、フォルステライト質被膜中に ＦｅＡｌ２Ｏ４とＴｉＮの両者を形成させることができた。
【００４５】
その後、りん酸塩系の絶縁コーティング好ましくは張力を有する絶縁コーティングを施して製品とする。
また、最終冷延後、最終仕上げ焼鈍後あるいは絶縁コーティング後に既知の磁区細分化処理を行うこともよく、さらなる鉄損の低減に有効である。
【００４６】
【実施例】
実施例１
Ｃ：０．０６８ ％， Ｓｉ：３．４５％， Ｍｎ：０．０６９ ％， ｓｏｌ．Ａｌ：０．０２５ ％， Ｎ：０．００８９％， Ｓｅ：０．０２０ ％， Ｃｕ：０．１２％およびＳｂ：０．０４０ ％を含む組成になる鋼スラブ、計１０本 （各スラブ重量は１０ｔ）をそれぞれ、１４３０℃で３０分間加熱後、熱間圧延により２．５ ｍｍ厚の熱延板とした。ついで、１０００℃， １分間の熱延板焼鈍後、１回目の冷間圧延により板厚：１．８ ｍｍの中間厚とし、１１００℃， １分間の中間焼鈍後、２回目の冷間圧延により最終板厚：０．２６ｍｍに仕上げた。なお、この際、圧延ロール出側直後の鋼板温度が２００ ℃以上となる圧延を２パス行った。
ついで、Ｈ２ −Ｈ２Ｏ −Ｎ２ 雰囲気中にて ８３０℃の脱炭焼純を施した。この時、７５０ ℃までの昇温速度と ７５０℃から８３０ ℃までの昇温速度を変化させると共に、均熱帯雰囲気の酸化性ポテンシャル（Ｐ（Ｈ２Ｏ）／Ｐ（Ｈ２））を ０．２〜０．７ の範囲で変化させることによって、脱炭焼鈍板サブスケールの酸洗減量値とＶ３４値を表１に示すように変化させた。また、脱炭焼鈍時の均熱時間や最終冷延後（脱炭焼純前）の電解脱脂条件（有無を含めて）等を適宜変更して、酸素目付量（片面当たり）が０．４ ｇ／ｍ２以上、０．８ ｇ／ｍ２以下になるように調整した。
その後は、表１に示す条件で処理した。
なお、以後の工程における共通条件は、マグネシア：１００ 重量部に対してＴｉＯ２を１０重量部、Ｓｒ化合物をＳｒ換算で１重量部含有させた焼純分離剤を鋼板表面に塗布し、その後、窒素雰囲気中で ８５０℃まで昇温した後、窒素：２０ ｖｏｌ％、水素：８０ ｖｏｌ％の雰囲気中で１２℃／ｈの速度で１０５０℃まで昇温する二次再結晶焼鈍を行い、ついで窒素濃度が２ ｖｏｌ％未満の水素雰囲気中にて１１６０℃， ５時間の純化焼鈍を行ったことである。そして、かような純化焼鈍後、りん酸マグネシウムとコロイダルシリカを主成分とするコーティングを施した。
【００４７】
かくして得られた各製品コイルの磁気特性（磁束密度Ｂ８ 、鉄損Ｗ１７／５０）と被膜の曲げ密着性および被膜外観について調査した。なお、被膜の曲げ密着性は、５ｍｍ間隔の種々の径を有する丸棒に試験片を巻き付け、被膜が剥離しない最小径で評価した。
また、被膜表面の薄膜Ｘ線測定を行い、Ｍｇ２ＳｉＯ４（１３１）ピークＩ０ ，ＦｅＡｌ２Ｏ４（１１１）ピークＩ１ ， ＴｉＮ（２００） ピークＩ２ の強度とＭｇＡ１２Ｏ４（３１１）ピークの有無についても調査した。
得られた結果を整理して表２に示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
【００５０】
表２から明らかなように、この発明に従い、フォルステライト質被膜がMg2SiO4, FeAl2O4およびTiＮからなるものはいずれも、極めて優れた被膜特性および磁気特性を示している。
【００５１】
実施例２
Ｃ：０．０６５ ％， Ｓｉ：３．２６％， Ｍｎ：０．０６８ ％， ｓｏｌ．Ａｌ：０．０２４ ％， Ｎ：０．００８３％， Ｓｅ：０．０１８ ％， Ｃｕ：０．１０％およびＳｂ：０．０２５ ％を含む組成になる鋼スラブ、計１０本（各スラブ重量は１０ｔ）をそれぞれ、１４３０℃で３０分間加熱後、熱間圧延により２．７ｍｍ 厚の熱延板とした。ついで、１０００℃， １分間の熱延板焼鈍後、１回目の冷間圧延により板厚：１．９ ｍｍの中間厚とし、１１００℃， １分間の中間焼鈍後、２回目の冷間圧延により最終板厚：０．３４ｍｍに仕上げた。なお、この際、圧延ロール出側直後の鋼板温度が ２２０℃となる圧延を１パス行った。
ついで、Ｈ２ −Ｈ２Ｏ −Ｎ２ 雰囲気中にて ８５０℃の脱炭焼鈍を施した。この時、７５０ ℃までの昇温速度と ７５０℃から８５０ ℃までの昇温速度を変化させると共に、均熱帯雰囲気の酸化性ポテンシャル（Ｐ（Ｈ２Ｏ）／Ｐ（Ｈ２））を ０．２〜０．７ の範囲で変化させることによって、脱炭焼純板サブスケールの酸洗減量値とＶ３４値を表３に示すように変化させた。また、脱炭焼鈍時の均熱時間や最終冷延後（脱炭焼純前）の電解脱脂条件（有無を含めて）等を適宜変更して、酸素目付量（片面当たり）が０．４ ｇ／ｍ２以上、０．８ ｇ／ｍ２以下になるように調整した。
その後は、表３に示す条件で工程処理した。
なお、以後の工程における共通条件は、マグネシア：１００ 重量部に対してＴｉＯ２を６重量部含有させた焼純分離剤を鋼板表面に塗布し、その後、窒素雰囲気中での ８５０℃， ２５時間の保定処理に続いて、窒素：２５ ｖｏｌ％、水素：７５ ｖｏｌ％の雰囲気中にて１０℃／ｈの速度で１０５０℃まで昇温する二次再結晶焼純を行ったのち、窒素濃度が２ ｖｏｌ％未満の水素雰囲気中にて１２００℃， ３時間の純化焼鈍を行ったことである。そして、かような純化焼鈍後、りん酸マグネシウムとコロイダルシリカを主成分とするコーティングを施した。
【００５２】
かくして得られた各製品コイルの磁気特性（磁束密度Ｂ８ 、鉄損Ｗ１７／５０）と被膜の曲げ密着性および被膜外観について調査した。
また、被膜表面の薄膜Ｘ線測定を行い、Ｍｇ２ＳｉＯ４（１３１）ピークＩ０ ，ＦｅＡｌ２Ｏ４（１１１）ピークＩ１ ， ＴｉＮ（２００） ピークＩ２ の強度とＭｇＡ１２Ｏ４（３１１）ピークの有無についても調査した。
得られた結果を整理して表４に示す。
【００５３】
【表３】
【００５４】
【表４】
【００５５】
表４から明らかなように、この発明に従い、フォルステライト質被膜がMg2SiO4, FeAl2O4およびTiＮからなるものはいずれも、極めて優れた被膜特性および磁気特性を示している。
【００５６】
実施例３
表５に示す種々の成分組成になる含けい素鋼スラブを用意した。これらの鋼スラブを１４３０℃で３０分間加熱後、熱間圧延により ２．３ｍｍ厚の熱延板とした。ついで、１０００℃， １分間の熱延板焼鈍後、１回目の冷間圧延により板厚：１．７ ｍｍの中間厚とし、１０５０℃， １分間の中間焼鈍後、２回目の冷間圧延により最終板厚：０．２２ｍｍに仕上げた。なお、この際、圧延ロール出側直後の鋼板温度が ２００℃以上となる圧延を２パス行った。
ついで、Ｈ２ −Ｈ２Ｏ −Ｎ２ 雰囲気中にて ８４０℃の脱炭焼鈍を施した。この時、７５０ ℃までの昇温速度と ７５０℃から ８４０℃までの昇温速度を変化させると共に、均熱帯雰囲気の酸化性ポテンシャル（Ｐ（Ｈ２Ｏ）／Ｐ（Ｈ２））を ０．２〜０．７ の範囲で変化させることによって、脱炭焼鈍板サブスケールの酸洗減量値とＶ３４値を表６に示すように変化させた。また、脱炭焼鈍時の均熱時間や最終冷延後（脱炭焼純前）の電解脱脂条件（有無を含めて）等を適宜変更して、酸素目付量（片面当たり）が０．４ ｇ／ｍ２以上、０．８ ｇ／ｍ２以下になるように調整した。なお、表５中、Ｆ組成のコイルは、脱炭焼鈍後に窒化処理を行って窒素量を ２００ ｐｐｍとした。
その後は、表６に示す条件で処理した。
なお、以後の工程における共通条件は、マグネシア：１００ 重量部に対してＴｉＯ２を８重量部、Ｓｒ化合物をＳｒ換算で ２．５重量部含有させた焼純分離剤を鋼板表面に塗布し、その後、窒素雰囲気中での ８５０℃， ２０時間の保定に続いて、窒素：２５ ｖｏｌ％、水素：７５ ｖｏｌ％の雰囲気中で１０℃／ｈの速度で１０５０℃まで昇温する二次結晶焼鈍を行ったのち、窒素濃度が２ ｖｏｌ％未満の水素雰囲気中にて１１８０℃， ３時間の純化焼鈍を行ったことである。そして、かような純化焼鈍後、りん酸マグネシウムとコロイダルシリカを主成分とするコーティングを施した。
【００５７】
かくして得られた各製品コイルの磁気特性（磁束密度Ｂ８ 、鉄損Ｗ１７／５０）と被膜の曲げ密着性および被膜外観について調査した。
また、被膜表面の薄膜Ｘ線測定を行い、Ｍｇ２ＳｉＯ４（１３１）ピークＩ０ ，ＦｅＡｌ２Ｏ４（１１１）ピークＩ１ ， ＴｉＮ（２００） ピークＩ２ の強度とＭｇＡ１２Ｏ４（３１１）ピークの有無についても調査した。
得られた結果を整理して表７に示す。
【００５８】
【表５】
【００５９】
【表６】
【００６０】
【表７】
【００６１】
表７から明らかなように、この発明に従い、フォルステライト質被膜がMg2SiO4, FeAl2O4およびTiＮからなるものいずれも、極めて優れた被膜特性および磁気特性が得られている。
【００６２】
【発明の効果】
かくして、この発明に従い、フォルステライト質被膜がMg2SiO4 ，FeAl2O4 およびTiＮからなるものとすることによって、極めて優れた磁気特性および被膜特性の両者を同時に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フォルステライト被膜中の Ｍｇ２ＳｉＯ４とＭｇＡｌ２０４ の生成例を示した図である。
【図２】フォルステライト質被膜表面の薄膜Ｘ線回折による Ｍｇ２ＳｉＯ４とＦｅＡｌ２Ｏ４およびＴｉＮの生成例を示した図である。
【図３】脱炭焼鈍時の昇温速度が磁気特性および被膜特性に及ばす影響を示した図である。
【図４】Ｍｇ２ＳｉＯ４（１３１）ピークの強度Ｉ０ とＴｉＮ（２００） ピークの強度Ｉ２ の関係が５／１００ ≦Ｉ２ ／Ｉ０ ≦１０／１００ である場合に、Ｍｇ２ＳｉＯ４（１３１）ピークの強度Ｉ０に対するＦｅＡｌ２Ｏ４（１１１）ピークの強度Ｉ１ の比Ｉ１ ／Ｉ０ が磁気特性に及ぼす影響を示した図である。
【図５】Ｍｇ２ＳｉＯ４（１３１）ピークの強度Ｉ０ ， ＦｅＡｌ２Ｏ４（１１１）ピークの強度Ｉ１ およびＴｉＮ（２００） ピークの強度Ｉ２ 間の強度比Ｉ１ ／Ｉ０ 、Ｉ２ ／Ｉ０ が磁気・被膜特性に及ぼす影響を示した図である。
【発明の属する技術分野】
この発明は、変圧器その他の電気機器の鉄心等の用途に供して好適な磁気特性と被膜特性に優れた方向性けい素鋼板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
方向性けい素鋼板は、主として変圧器あるいは回転機器等の鉄心材料として使用され、磁気特性として磁束密度が高く、かつ鉄損および磁気歪が小さいことが要求される。
特に近年、省エネルギーおよび省資源の観点から、磁気特性に優れた方向性けい素鋼板のニーズはますます高まっている。
【０００３】
磁気特性に優れる方向性けい素鋼板を得るには、｛１１０｝＜００１＞方位、いわゆるゴス方位に高度に集積した２次再結晶組織を得ることが肝要である。
かかる方向性けい素鋼板は、二次再結晶に必要なインヒビター、例えばＭｎＳ，ＭｎＳｅ，ＡｌＮ，ＢＮ等を含むけい素鋼スラブを、加熱して熱間圧延を行った後、必要に応じて熱延板焼鈍を行い、１回または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延によって最終板厚とし、ついで脱炭焼鈍を行った後、鋼板にＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布してから、最終仕上げ焼鈍を行うことによって製造される。
【０００４】
そして、この方向性けい素鋼板の表面には、特殊な場合を除いて、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）を主体とする絶縁被膜（以下、単にフォルステライト絶縁被膜またはフォルステライト被膜という）が形成されているのが一般的である。この被膜は、表面の電気的絶縁だけでなく、その低熱膨張性に起因する引張応力を鋼板に付与することによって、鉄損さらには磁気歪をも効果的に改善する。
従って、フォルステライト被膜の熱膨張係数を何らかの方法で低下させることができれば、更なる鉄損の向上が期待できる。
【０００５】
上記の観点から検討を行い、フォルステライト被膜中にフォルステライトより熱膨張係数が低い化合物を形成させて磁気特性や被膜特性を向上させた例としては、特許第 ２７１００００号公報に開示されているＭｇＡｌ２Ｏ４ および特許第 ２９８４１９５号公報に開示されているＴｉＮが知られている。
ここに、 ＭｇＡｌ２Ｏ４の存在は、Ｆｕｊｉｉ らによる報告「Ｇｌａｓｓ Ｆｉｌｍ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆＧｒａｉｎ−Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｓｔｅｅｌ Ｕｓｉｎｇ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｎｉｔｒｉｄｅ ａｓ ａｎ Ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ 」（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ， Ｖｏ１．３ （２） Ａｐｒｉｌ １９９４， Ｐ．２１４）から、Ｘ線ターゲットとしてＣｕＫαを用いた場合、２θ＝３７°付近のピークから確認できることが判る。これは、ＭｇＡｌ２Ｏ４ の （３１１）ピークであり、Ｍｇ２ＳｉＯ４の （２１１）ピークとは明確に分離して存在することがわかる（図１参照）。
また、特許第２９８４１９５ 号公報に開示されているように、ＴｉＮの存在はＸ線ターゲットとしてＣｕＫαを用いた場合、２θ＝４２．６°付近のピークから確認でき、これはＴｉＮ （２００）ピークである。
【０００６】
これらにより、方向性けい素鋼板の磁気特性や被膜特性は向上したものの、省エネルギー化という時代の流れは、更なる特性の向上を求めている。
そこで、発明者らは、フォルステライト被膜中にＴｉＮとＭｇＡｌ２Ｏ４ を共存させれば、一層の磁気特性と被膜特性の向上が図れるのではないかと考え、種々検討を行ったが、意に反して必ずしも良好な結果を得ることはできなかった。
フォルステライト被膜中にＴｉＮとＭｇＡｌ２Ｏ４ を共存させても、その被膜形成挙動は、鋼中のＭｎＳ，ＭｎＳｅ，ＡｌＮ等のインヒビターの挙動にも影響するため、優れた磁気特性を得るために必須の過程である二次再結晶そのものにも影響を及ぼす。従って、目的とする被膜組成が得られても、必ずしも磁気特性の向上に結びつかなかったものと考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記の問題を有利に解決するもので、従来のフォルステライト被膜に比べて磁気特性に有利に作用し、かつ被膜密着性にも優れたフォルステライト質被膜を有する方向性けい素鋼板を提案することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以下、この発明の解明経緯について説明する。
上述したとおり、フォルステライト被膜中にＴｉＮとＭｇＡｌ２Ｏ４ を共存させても、必ずしも良好な磁気特性を得ることはできなかった。
そこで、発明者らは、良好な二次再結晶を生じさせ、かつＴｉＮとＭｇＡｌ２Ｏ４ を共存させるために、特許第 ２７１００００号公報および特許第 ２９８４１９５号公報に開示されている技術内容を再検討した結果、フォルステライト被膜は焼鈍分離剤を一方の原料とし、また脱炭焼鈍時に生成するサブスケールを他方の原料として生成するものであるのに対し、上記の技術では、脱炭焼鈍条件に関する検討が不十分だったのではないかとの考えに至った。
【０００９】
そこで、フォルステライト被膜中にＴｉＮを生成させる特許第 ２９８４１９５号公報の技術をベースにして、脱炭焼鈍時の昇温速度と雰囲気酸化度に着目し、脱炭焼鈍条件に関する検討を行った。
脱炭焼鈍時の昇温速度に着目した理由は、昇温速度については、過去に多くの検討がなされている（例えば特開昭６０−１２１２２２号公報、特開平４−１６０１１４号公報、特開平６−１２８６４６号公報）が、いずれも磁気特性向上の観点からなされたものであって、被膜特性に着目したものではなかったからである。
【００１０】
すなわち、発明者らは、脱炭焼鈍条件について鋭意検討した結果、 ８００℃以上、９００ ℃以下の均熱温度で、常温から ７５０℃までは平均昇温速度：１２〜３５℃／ｓで昇温すると共に、 ７５０℃から均熱温度までは平均昇温速度：１〜１０℃／ｓで昇温し、かつ均熱時の雰囲気酸化度（Ｐ（Ｈ２Ｏ）／Ｐ（Ｈ２）；雰囲気の水素分圧に対する水蒸気分圧の比）を０．３５〜０．５０とする条件で脱炭焼鈍を行った場合に、極めて優れた磁気特性と被膜特性が得られることが判明した。
【００１１】
しかしながら、それらのフォルステライト被膜を調べたところ、被膜中にＴｉＮは生成していたが、 ＭｇＡｌ２Ｏ４は生成していなかった。
その例を図２に示すが、２θ＝３７°付近に ＭｇＡｌ２Ｏ４の （３１１）ピークが見られないことが判る。
しかしながら、２θ＝１９°や３１°付近には、 Ｍｇ２ＳｉＯ４とＴｉＮでは同定できない不明ピーク（☆印）が存在するので、それらがＡｌ化合物に起因するものではないかと考え、調査したところ、ＦｅＡｌ２Ｏ４ のピークであることが判明した。
ＪＣＰＤＳ カードで調べると、ＦｅＡｌ２Ｏ４ （ＪＣＰＤＳ Ｎｏ．３４−１９２）の （３１１）ピークはＭｇ２ＳｉＯ４ （ＪＣＰＤＳ Ｎｏ．３４−１８９）の（２１１） ピークとほぼ重なることが判る。これに対し、前述したように、ＭｇＡｌ２Ｏ４ （ＪＣＰＤＳ Ｎｏ．２１−１１５２） の場合、その （３１１）ピークは Ｍｇ２ＳｉＯ４ の （２１１）ピークとは明確に区別できる。
従って、ＦｅＡｌ２Ｏ４ は、その （３１１）ピークと前述の☆印のピークによりＭｇＡｌ２Ｏ４と分別することが可能である。
【００１２】
その結果、鋼中にＡｌを含みインヒビターとしてＡｌＮを使用する場合、Ａｌ酸化物として特許第 ２７１００００号公報に開示されている ＭｇＡｌ２Ｏ４ではなく、 ＦｅＡｌ２Ｏ４を生成させ、かつフォルステライト被膜中にＴｉＮと共存させることによって、極めて優れた磁気特性と被膜特性が得られることが新たに究明されたのである。
この発明は、上記の知見に立脚するものである。
【００１３】
すなわち、この発明は、表面にフォルステライト質被膜を有する方向性けい素鋼板であって、該フォルステライト質被膜が、Mg2SiO4, FeAl2O4およびTiＮからなることを特徴とする磁気特性と被膜特性に優れた方向性けい素鋼板である。
【００１４】
また、この発明は、表面にフォルステライト質被膜を有する方向性けい素鋼板であって、該フォルステライト質被膜が、Mg2SiO4, FeAl2O4およびTiＮからなり、かつ被膜表面の薄膜Ｘ線回折によるMg2SiO4(131)ピークの強度をＩ0 、FeAl2O4(111)ピークの強度をＩ1 、TiＮ(200) ピークの強度をＩ2 とするとき、これらが、次式(1), (2)
３／100 ≦Ｉ1 ／Ｉ0 ≦40／100 --- (1)
３／100 ≦Ｉ2 ／Ｉ0 ≦40／100 --- (2)
但し、Ｉ1 ／Ｉ0 ＋Ｉ2 ／Ｉ0 ≦50／100
の関係を満足することを特徴とする磁気特性と被膜特性に優れた方向性けい素鋼板である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を由来するに至った実験結果について説明する。
なお、以後、各元素の含有量の表示に用いる「％」は、特に断わりがない限り質量百分率（ｍａｓｓ％）を表すものとする。
実験１
Ｃ：０．０７２ ％，Ｓｉ：３．４２％，Ｍｎ：０．０６９ ％，Ｓｅ：０．０１９ ％，Ａｌ：０．０２５ ％，Ｎ：０．００８４％，Ｃｕ：０．１０％，Ｓｂ：０．０４３ ％を含む組成になる鋼スラブを、１４３０℃の温度で２０分間加熱後、熱間圧延により２．４ ｍｍ厚の熱延板とした。ついで、１０００℃， １分間の熱延板焼鈍後、１回目の冷間圧延により板厚：１．７ｍｍ の中間厚とし、１０５０℃， １分間の中間焼鈍後、２回目の冷間圧延により最終板厚：０．２３ｍｍに仕上げた。
その後、得られた冷延板を脱脂して表面を清浄化したのち、Ｈ２ −Ｈ２Ｏ −Ｎ２雰囲気中にて ８５０℃の温度で、片面当たりの酸素目付量が ０．４〜０．８ ｇ／ｍ２になるように脱炭焼鈍を施した。その際、室温からＴ１ ℃（Ｔ１ ＝６００ ， ６５０ ， ７００ ，７５０ ， ８００ ， ８５０）までの昇温速度とＴ１ ℃から ８５０℃までの昇温速度をそれぞれ独立して、前者は５〜５０℃／ｓ、後者は ０．５〜２０℃／ｓの範囲で変化させた。また均熱時のＰ（Ｈ２Ｏ）／Ｐ（Ｈ２）で表される雰囲気の酸化度は ０．２〜０．７ とした。
【００１６】
ついで、ＭｇＯを主成分として、マグネシア：１００ 重量部に対しＴｉＯ２を１０重量部配合した焼鈍分離剤をスラリー状にし、それぞれの脱炭焼鈍板コイルに塗布したのち、乾燥させた。なお、マグネシアは水和量が２％、３０℃でのクエン酸活性度（ＣＡＡ４０） が７５秒、ＢＥＴ（比表面積）が ２５ ｍ２／ｇのものを用いた。
その後、窒素雰囲気中にて ８５０℃， ２０時間の保定処理に引き続き、窒素：２５ ｖｏｌ％，水素：７５ ｖｏｌ％の雰囲気中にて１０℃／ｈの速度で１１５０℃まで昇温する二次再結晶焼鈍および水素雰囲気中で１２００℃， ５時間焼鈍する仕上げ焼鈍を行った。
その際、試料を ８５０〜１１５０℃の温度域にて９８ ＭＰａの荷重で加圧すると共に、鋼板単位重量（ｋｇ）および単位時間（ｈ） 当たりのガス流量を１×１０−２ ｍ３／（ｋｇ ・ｈ）にした。なお、加圧は、実際の工程での巻取り張力と昇温中のコイルの熱膨張による鋼板間の圧力を想定したものである。
【００１７】
かくして得られた試料のフォルステライト被膜の外観と曲げ密着性および磁気特性を評価したが、室温から一定の速さで昇温することに該当するＴ１ ＝８５０ ℃の場合、この条件ではいずれの場合も優れた磁気特性と被膜特性の両者を得ることはできなかった。
また、室温からＴ１ ℃までの昇温速度が、Ｔ１ ℃から８５０ ℃までの昇温速度より遅い場合も優れた特性を得ることはできなかった。逆に室温からＴ１ ℃までの昇温速度が、Ｔ１ ℃から８５０ ℃までの昇温速度より速い場合には優れた被膜特性が得られ易かったが、それでもＴ１ ＜７００ ℃の場合には良好な磁気特性を得ることはできなかった。この場合は形成される１次再結晶集合組織への影響が大きかったためと思われる。
【００１８】
これに対し、比較的広い範囲で非常に良好な磁気特性と被膜特性が得られたのは、Ｔ１ ＝７５０ ℃の場合であった。特に、脱炭焼鈍均熱時のＰ（Ｈ２Ｏ）／Ｐ（Ｈ２）で表される雰囲気の酸化度が０．３５〜０．５０の時に、極めて優れた磁気特性と被膜特性の両者を併せて得ることができた。
図３に、Ｔ１ ＝７５０ ℃、均熱時の雰囲気酸化度が０．３５〜０．５０の時の磁気特性と被膜特性の評価結果を示す。なお、被膜の曲げ密着性は、直径：５ｍｍ間隔の種々の径を有する丸棒に試験片を巻き付け、被膜が剥離しない最小径で評価した。
【００１９】
同図から明らかなように、室温から ７５０℃までの昇温速度を１２〜３５℃／ｓにすると共に、 ７５０〜８５０ ℃間の昇温速度を１〜１０℃／ｓにすることによって、極めて優れた磁気特性と被膜特性が併せて得られることが判る（均熱時の雰囲気酸化度は０．３５〜０．５０）。
また、これらのフォルステライト質被膜を調査したところ、被膜中にはフォルステライト以外にＴｉＮとＦｅＡｌ２Ｏ４ が生成しており、 ＭｇＡｌ２Ｏ４は生成していなかった。
【００２０】
脱炭焼鈍時に、常温から７５０ ℃までの昇温速度を１２〜３５℃／ｓにすると共に７５０℃から均熱温度までの昇温速度を１〜１０℃／ｓにすることで磁気特性および被膜特性が向上する理由について、発明者らは次のように考えている。
すなわち、発明者らは、予備実験を行って脱炭焼純板の５％ＨＣｌ・６０℃・６０秒間の酸洗条件で酸洗前後の重量変化すなわち酸洗減量を調べたところ、酸洗減量値と磁気特性および被膜特性との間には相関があり、酸洗減量値が低いほど磁気・被膜特性は向上する傾向にあることが判明した。
この酸洗減量値はサブスケール最表面の性質を反映すると考えられ、従って何らかのかたちで被膜形成初期の反応に影響を及ぼすものと考えられる。
【００２１】
そこで、脱炭焼鈍時の昇温速度と酸洗減量値との関係を調べたところ、昇温速度を上記の範囲に制御した場合には、そうでない場合に比べて酸洗減量値は低くなって、酸洗減量値を ０．３ ｇ／ｍ２ 以下の低い値に抑制できることが判った。
酸洗減量値が低いほど磁気・被膜特性が向上する理由は、明確に解明されたわけではないが、おそらくこれは鋼板表面での雰囲気との反応性すなわち活性度を表すものと考えられる。従って、酸洗減量値が低くて活性度が低いほど仕上げ焼鈍における雰囲気、つまりマグネシアの水和水から放出される水蒸気の影響を受けにくいからだと考えられる。昇温速度を上述のように規定することで酸洗減量値が低下するのは、酸化初期の昇温速度を遅くすることで、酸化初期に緻密なサブスケールが形成されるためと考えられる。
【００２２】
また、 脱炭焼鈍均熟時のＰ（Ｈ２Ｏ）／Ｐ（Ｈ２）で表される雰囲気の酸化度を０．３５〜０．５０にすることで磁気・被膜特性が向上する理由については、発明者らは次のように考えている。
すなわち、脱炭焼鈍・均熱時雰囲気の酸化度の違いによってサブスケール中ＳｉＯ２層の構造が変化するが、その構造の違いにより仕上げ焼鈍中の被膜形成過程が変化し、極めて優れた磁気特性につながるインヒビター分解過程をもたらすためと考えられる。
【００２３】
すなわち、脱炭焼鈍・均熱雰囲気の酸化度の違いによるサブスケール中SiO2層の構造の変化は、特開平８−218124号公報に開示されている電気化学的なサブスケールの評価法で把握することができる。この方法による電圧−時間曲線から得られる電圧変化量Ｖ34値はサブスケール中のSiO2層の性状を反映するが、均熱時の雰囲気酸化度を0.35〜0.50の範囲にすることでＶ34値は−0.05〜＋0.05 (V)の一定範囲となった。
つまり、常温から 750℃までは平均昇温速度：12〜35℃/sで昇温すると共に、750 ℃から850 ℃までは平均昇温速度：１〜10℃/sで昇温し、かつ均熱時の雰囲気酸化度（Ｐ(H2O)/Ｐ(H2)；雰囲気の水素分圧に対する水蒸気分圧の比）を0.35〜0.50の条件で脱炭焼鈍を行うことにより、サブスケールの酸洗減量値を 0.3 g/m2 以下、Ｖ34値を−0.05〜0.05（V)に制御し、表面の反応性と内部構造を一定範囲に規制することによって、極めて優れた磁気特性と被膜特性を有する方向性けい素鋼板を得ることができるわけである。
ここに、Ｖ34値とは、電圧変化曲線の第３領域の電圧に関する値で、次式
Ｖ34値＝（第３領域の終わりの電圧値）−（第３領域の始まりの電圧値）
で定義されるものである。
ただし、第３領域の始まりの電圧値とは、１秒間の電圧降下量が0.01Ｖ未満でかつそれが連続して２秒以上続き始める時の電圧値、また第３領域の終わりの電圧値とは１秒間の電圧降下量が0.01Ｖ以上でかつそれが連続して４秒以上続いて後の電圧値のことである。
【００２４】
次に、上記の知見事実を基にして、フォルステライト質被膜中のＴｉＮ量およびＦｅＡｌ２Ｏ４ 量と磁気・被膜特性との関係を調べる実験を行った。
実験２
Ｃ：０．０６９ ％， Ｓｉ：３．４４％，Ｍｎ：０．０７１ ％，Ｓｅ：０．０１８ ％，Ａｌ：０．０２６ ％，Ｎ：０．００８７％，Ｃｕ：０．１０％，Ｎｉ：０．２０％，Ｓｂ：０．０４３ ％を含む組成になる鋼スラブを、１４３０℃の温度で２０分間加熱後、熱間圧延により２．６ ｍｍ厚の熱延板とした。ついで１０００℃， １分間の熱延板焼鈍後、１回目の冷間圧延により板厚：１．８ ｍｍの中間厚とし、１１００℃， １分間の中間焼鈍後、２回目の冷間圧延によって最終板厚：０．２３ｍｍに仕上げた。
その後、得られた冷延板を脱脂して表面を清浄化したのち、Ｈ２ −Ｈ２Ｏ −Ｎ２雰囲気中にて ８２０℃の温度で、片面当たりの酸素目付量が ０．４〜０．８ ｇ／ｍ２になるように脱炭焼鈍を施した。その際、室温からＴ１ ℃（Ｔ１ ＝６００ ， ６５０ ， ７００ ，７５０ ， ８００ ， ８５０）までの昇温速度とＴ１ ℃から ８５０℃までの昇温速度をそれぞれ独立して、前者は５〜５０℃／ｓ，後者は０．５ 〜４０℃／ｓの範囲で変化させた。また均熱時のＰ（Ｈ２Ｏ）／Ｐ（Ｈ２）で表される雰囲気の酸化度は０．３０〜０．５５とした。
【００２５】
ついで、ＭｇＯを主成分として、マグネシア：１００ 重量部に対しＴｉＯ２を８重量部配合した焼鈍分離剤をスラリー状にし、それぞれの脱炭焼鈍板コイルに塗布してから乾燥させた。なお、マグネシアは水和量が １．５％、３０℃でのクエン酸活性度ＣＡＡ４０）が６５秒、ＢＥＴ（比表面積）が １５ ｍ２／ｇのものを用いた。
その後、窒素雰囲気中にて ８５０℃， ２０時間の保定処理に引き続き、窒素：２５ ｖｏｌ％、水素：７５ ｖｏｌ％の雰囲気中にて１０℃／ｈの速度で１１５０℃まで昇温する二次再結晶焼鈍および水素雰囲気中で１２００℃， ５時間焼鈍する仕上げ焼鈍を行った。
その際、試料を ８５０〜１１５０℃の温度域にて０，４９，９８，１４７， １９６ ＭＰａの５条件で加圧すると共に、鋼板単位重量（ｋｇ）および単位時間（ｈ） 当たりのガス流量を１×１０−５，１×１０−４，１×１０−３，１×１０−２，１×１０−１，１ ｍ３／（ｋｇ ・ｈ）の６段階で変化させた。なお、加圧は、実際の工程での巻取り張力と昇温中のコイルの熱膨張による鋼板間の圧力を想定したものであり、またガス流量の変化はそれに伴うコイル層間雰囲気の変化を想定したものである。
【００２６】
かくして得られた試料のフォルステライト質被膜と磁気・被膜特性との関係について、とくに被膜表面の薄膜Ｘ線回折によるＭｇ２ＳｉＯ４（１３１）ピークの強度Ｉ０ ，ＦｅＡｌ２Ｏ４（１１１）ピークの強度Ｉ１ ，ＴｉＮ（２００） ピークの強度Ｉ２ と磁気・被膜特性との関係について調査した。
この時、脱炭焼鈍板サブスケールの酸洗減量値が ０．３ ｇ／ｍ２ 以下，Ｖ３４値が−０．０５〜＋０．０５ （Ｖ）の範囲を満足する条件下では、フォルステライト被膜中にＭｇＡｌ２Ｏ４ ではなく ＦｅＡｌ２Ｏ４が生成していた。
【００２７】
Ｉ2 ／Ｉ0 が５/100以上 10/100 以下である場合のＩ1 ／Ｉ0 と磁気特性との関係を図４に示す。
Ｉ1 ／Ｉ0 が３/100以上の場合に、Ｗ17/50 ≦ 0.82 W/kgという極めて良好な鉄損が得らることが判る。
また、 FeAl2O4が生成すると磁束密度 (Ｂ8)が向上していることから、おそらくFeAl2O4 生成による鉄損低減効果は、被膜張力向上効果以外に磁束密度 (Ｂ8)向上効果も大きいものと考えられる。
インヒビター分解過程は被膜形成過程の差異により影響を受けるが、TiＮが生成する条件では、被膜形成過程において MgAl2O4が生成する場合よりもFeAl2O4 が生成する方が、Goss方位に近い粒が二次再結晶する意味において、有利なインヒビター分解過程となるものと考えられる。但し、Ｉ1 ／Ｉ0 が40/100を超えると、FeAl2O4 に対する Mg2SiO4の生成量が相対的に不足するためか、被膜表面に若干の欠陥がみられ、外観の均一性がやや劣化した。
【００２８】
次に、図５に、Ｉ１ ／Ｉ０ ， Ｉ２ ／Ｉ０ と磁気・被膜特性との関係を示す。
この図から、極めて優れた磁気・被膜特性が得られる領域は、次式（１）， （２）
３／１００ ≦Ｉ１ ／Ｉ０ ≦４０／１００ −−− （１）
３／１００ ≦Ｉ２ ／Ｉ０ ≦４０／１００ −−− （２）
但し、Ｉ１ ／Ｉ０ ＋Ｉ２ ／Ｉ０ ≦５０／１００
の関係を満足する範囲であることが判る。
この場合も、この領域では磁束密度 （Ｂ８）が向上していたことから、おそらくＦｅＡｌ２Ｏ４ とＴｉＮの生成が関与した二次再結晶過程への影響による磁束密度 （Ｂ８）向上効果も大きいと考えられる。
【００２９】
また、ＴｉＮが全く生成していない場合（Ｉ２ ／Ｉ０ ＝０）には、ＦｅＡｌ２Ｏ４ の生成により逆に鉄損は劣化しており、 ＦｅＡｌ２Ｏ４の生成が鉄損の低減に有利になるのはＴｉＮが生成する場合であることが一目瞭然である。
なお、Ｉ１ ／Ｉ０ ＞４０／１００ またはＩ２ ／Ｉ０ ＞４０／１００ あるいはＩ１ ／Ｉ０＋Ｉ２ ／Ｉ０ ＞５０／１００ の範囲では、フォルステライト質被膜中の Ｍｇ２ＳｉＯ４の生成量が相対的に不足するためか、被膜表面に若干の欠陥がみられ、外観の均一性がやや劣る傾向が見られた。
【００３０】
以上の実験結果により、フォルステライト質被膜が、Ｍｇ２ＳｉＯ４， ＦｅＡｌ２Ｏ４およびＴｉＮを主体とし、特に被膜表面の薄膜Ｘ線回折によるＭｇ２ＳｉＯ４（１３１）ピークの強度Ｉ０ ，ＦｅＡｌ２Ｏ４（１１１）ピークの強度Ｉ１ ，ＴｉＮ（２００） ピークの強度Ｉ２ が、次式（１）， （２）
３／１００ ≦Ｉ１ ／Ｉ０ ≦４０／１００ −−− （１）
３／１００ ≦Ｉ２ ／Ｉ０ ≦４０／１００ −−− （２）
但し、Ｉ１ ／Ｉ０ ＋Ｉ２ ／Ｉ０ ≦５０／１００
の関係を満足する場合に、極めて優れた磁気特性と被膜特性の両者が併せて得られることが解明されたのである。
【００３１】
次に、この発明における素材鋼板の好適組成範囲について述べる。
この発明で対象とする含けい素鋼スラブの成分組成としては、Ｃ：０．０３〜０．１２％、Ｓｉ：２．０ 〜４．５ ％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５ 〜０．０５％およびＮ：０．００３ 〜０．０１２ ％を含有させることが必要である。
ｓｏｌ．ＡｌおよびＮは、ＡｌＮインヒビターを形成させるために必要であり、良好に二次再結晶させるためには、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５ 〜０．０５％、Ｎ：０．００３ 〜０．０１２ ％とする必要がある。なお、これを超える量ではＡｌＮの粗大化を招いて抑制力を失い、一方これ未満ではＡｌＮの量が不足する。また、Ａｌはフォルステライト被膜中に生成させる ＦｅＡｌ２Ｏ４の原料としても必要である。
Ｃは、熱間圧延時のα−γ変態を利用して結晶組織の改善を行うために重要な成分である。含有量が０．０３％に満たないと良好な一次再結晶組織が得られず、一方０．１２％を超えると脱炭が難しくなって脱炭不良となり磁気特性が劣化するので、０．０３〜０．１２％とする。
Ｓｉは、製品の電気抵抗を高め、渦電流損を低減させる上で重要な成分である。含有量が ２．０％に満たないと最終仕上げ焼鈍中にα−γ変態によって結晶方位が損なわれ、一方 ４．５％を超えると冷延性に問題が生じるので、 ２．０〜４．５ ％に限定する。
【００３２】
その他、必要に応じて、Ｍｎ：０．０２〜０．２０％、ＳおよびＳｅのうちから選んだ少なくとも一種：０．０１０ 〜０．０４０ ％、Ｓｂ：０．０ｌ〜０．２０％、Ｃｕ：０．０ｌ〜０．２０％、Ｍｏ：０．００５ 〜０．１０％、Ｓｎ：０．０２〜０．３０％、Ｇｅ：０．０２〜０．３０％、Ｎｉ：０．０１〜０．５０％、Ｃｒ：０．０５〜０．５ ％、Ｐ：０．００２ 〜０．３０％、Ｎｂ：０．００３ 〜０．１０％、Ｖ：０．００３ 〜０．１０％およびＢｉ：０．００５ 〜０．２０％の範囲で各成分を含有させることができる。
ＭｎとＳｅおよびＳもインヒビターとして機能するものであるが、Ｍｎ量が０．０２％未満またはＳとＳｅの単独もしくは合計量が ０．０１０％未満では、インヒビター機能が不十分であり、一方Ｍｎ量が０．２０％を超えまたはＳとＳｅの単独もしくは合計量が０．０４０ ％を超えるとスラブ加熱の際に必要とする温度が高くなりすぎて実用的でないので、Ｍｎは０．０２〜０．２０％、Ｓ， Ｓｅは単独または合計量で ０．０１０〜０．０４０ ％の範囲とするのが好ましい。
【００３３】
また、さらに磁束密度を向上させるために、Ｓｂ， Ｃｕ， Ｓｎ， Ｇｅ， Ｎｉ， Ｐ， ＮｂおよびＶ等を単独または複合して添加することが可能である。
しかしながら、Ｓｂは、含有量が０．２０％を超えると脱炭性が悪くなり、一方０．０ｌ％に満たないと効果がないので、その含有量は０．０１〜０．２０％程度とするのが好ましい。
Ｃｕは、含有量が０．２０％を超えると酸洗性が悪化し、一方０．０１％に満たないと効果がないので、その含有量は０．０１〜０．２０％程度とするのが好ましい。
Ｓｎ， Ｇｅは、含有量が０．３０％を超えると良好な一次再結晶組織が得られず、一方０．０２％未満では効果がないので、それぞれの含有量は０．０２〜０．３０％程度とするのが好ましい。
Ｎｉは、含有量が０．５０％を超えると熱間強度が低下し、一方０．０ｌ％未満では効果がないので、その含有量は０．０１〜０．５０％程度とするのが好ましい。
Ｐは、含有量が０．３０％を超えると良好な一次再結晶組織が得られず、一方０．００２ ％未満では効果がないので、その含有量は ０．００２〜０．３０％程度とするのが好ましい。
Ｎｂ， Ｖは、含有量が０．１０％を超えると脱炭性が悪くなり、一方 ０．００３％に満たないと効果がないので、それぞれの含有量は ０．００３〜０．１０％程度とするのが好ましい。
【００３４】
また、表面性状を改善するためにＭｏを添加することができる。しかしながら、含有量が０．１０％を超えると脱炭性が悪くなり、一方 ０．００５％に満たないと効果がないので、その含有量は ０．００５〜０．１０％程度とするのが好ましい。
Ｃｒは、被膜特性の更なる改善に有効である。しかしながら、含有量が０．０５％未満では目立った改善効果が得られず、一方０．５０％を超えると磁気特性が劣化するので、Ｃｒは０．０５〜０．５０％程度が好適である。
【００３５】
さらに、Ｂｉは、磁気特性を大きく向上させ、高磁束密度の素材を得る上で有用な元素である。しかしながら、含有量が０．２０％を超えると良好な一次再結晶組織が得られず、磁束密度の向上が見られなくなり、一方 ０．００５％に満たないとその添加効果に乏しいので、その含有量は ０．００５〜０．２０％程度とするのが好ましい。但し、Ｂｉの添加は、被膜特性を劣化させるので、その改善にＣｒを併せて含有させることが効果的である。この場合におけるＣｒ量は、上述した０．０５〜０．５０％の範囲で構わない。
【００３６】
次に、この発明の対象とする方向性けい素鋼板の製造条件について述べる。
従来より用いられている製鋼法を利用して、上記の好適成分組成に調整した溶鋼を連続鋳造法あるいは造塊法で鋳造し、必要に応じて分塊工程を挟んでスラブとしたのち、１１００〜１４５０℃の温度範囲でスラブ加熱を行い、その後熱間圧延を行う。
ついで、必要に応じて熱延板焼鈍を行ったのち、１回ないしは中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延により最終板厚の冷延板とする。なお、最終冷間圧延時に、圧延ロール出側直後の鋼板温度が １５０〜３５０ ℃となる圧延を少なくとも１パス以上行うことが望ましい。
【００３７】
ついで、脱炭焼鈍を行うわけであるが、この発明では脱炭焼純により生成するサブスケールの酸洗減量値を０．３ ｇ／ｍ２以下、Ｖ３４値を−０．０５〜＋０．０５ （Ｖ）の範囲にすることが肝要である。そのためには、例えば常温から ７５０℃までは平均昇温速度：１２〜３５℃／ｓで昇温し、ついで ７５０℃から均熱温度までは平均昇温速度：１〜１０℃／ｓで昇温し、しかも均熱時の雰囲気酸化度（Ｐ（Ｈ２Ｏ）／Ｐ（Ｈ２）；雰囲気の水素分圧に対する水蒸気分圧の比） が０．３５〜０．５０の条件で行うことが望ましいが、本質的には、酸洗減量値とＶ３４値を上述の範囲に制御できる脱炭焼純条件であればいずれでも良い。
また、均熱温度は ８００〜９００ ℃の範囲が好適である。というのは、均熱温度がこれより低くても高くても、脱炭に要する時間が実操業を考えた場合に実際的でなくなるからである。また、サブスケール量については、鋼板の酸素目付量（片面当たり） で ０．４〜０．８ ｇ／ｍ２とするのが好ましい。というのは、０．４ ｇ／ｍ２未満では、フォルステライトの原料となるサブスケールが不足するために良好な被膜が形成され難く、一方 ０．８ ｇ／ｍ２ を超えるとフォルステライト被膜が過剰に生成し厚くなるため占積率の低下を来すからである。なお、脱炭焼鈍に引き続いて３０〜２００ ｐｐｍ 程度鋼板を窒化させる処理を行っても良い。
【００３８】
この脱炭焼鈍を施した鋼板表面に、マグネシアを主成分にした焼純分離剤をスラリー状にして塗布したのち、乾燥する。
ここで、焼鈍分離剤に用いるマグネシアは、水和量 （２０℃， ６分間にて水和後、１０００℃， １時間の強熱による減量） が１〜４％の範囲のものを用いることが有利である。というのは、ＭｇＯ の水和量が１％未満ではフォルステライト被膜の生成が不十分となり、一方４％を超えるとコイル層間への持ち込み水分量が多くなりすぎるためか、ＴｉＮの生成が不十分になるからである。
また、３０℃でのクエン酸活性度（ＣＡＡ４０） は、４５秒から１２０ 秒のものが好適である。というのは、４５秒未満では反応性が強すぎてフォルステライトが急激に生成して剥落し易く、一方 １２０秒を超えると反応性が弱すぎてフォルステライト生成が進行しないからである。
さらに、ＢＥＴ（比表面積） は１２〜４０ ｍ２／ｇ のものを用いることが好ましい。というのは、１２ ｍ２／ｇ 未満では反応性が弱すぎてフォルステライト生成が進行せず、一方 ４０ ｍ２／ｇを超えると反応性が強すぎてフォルステライトが急激に生成して剥落し易くなるからである。
【００３９】
また、焼純分離剤の塗布量は、鋼板片面当たリ４〜１０ ｇ／ｍ２ の範囲とするのが好適である。というのは、塗布量が４ｇ／ｍ２より少ないとフォルステライトの生成が不十分となり、一方 １０ ｇ／ｍ２を超えるとＴｉＮがほとんど生成しなくなるからである。
さらに、焼純分離剤中にＴｉ酸化物または加熱によりＴｉ酸化物になるＴｉ化合物を、マグネシア：１００ 重量部に対するＴｉＯ２を換算で ２．０〜２０重量部の範囲で含有させることが重要である。このＴｉ化合物は、フォルステライト質被膜中に生成するＴｉＮの成分中、Ｔｉの供給源となる。
Ｔｉ酸化物または加熱によりＴｉ酸化物になるＴｉ化合物としては、たとえばＴｉＯ２，ＴｉＯ３・Ｈ２０， ＴｉＯ・（ＯＨ）２， Ｔｉ（ＯＨ）４などが挙げられる。また、焼純分離剤中のＴｉ酸化物または加熱によりＴｉ酸化物になるＴｉ化合物の量が、ＴｉＯ２換算でマグネシア：１００ 重量部に対して ２．０重量部に満たないとＴｉＮの生成が不十分となり磁気特性および被膜特性の改善効果に乏しく、一方２０重量部を超えるとマグネシアの量が相対的少なくなり、フォルステライトの生成反応が進まない。
【００４０】
なお、被膜・ 磁気特性の一層の均一性向上を目的として、焼鈍分離剤中にＳｎＯ２， Ｆｅ２０３， ＣａＯのような酸化物、 ＭｇＳＯ４やＳｎＳＯ４ のような硫化物、あるいはＳｒＳＯ４、 Ｓｒ（ＯＨ）２・８Ｈ２ＯようなＳｒ化合物の１種または２種以上をそれぞれ単独または複合して添加してもよい。特に、マグネシア：１００ 重量部に対し、Ｓｒ化合物をＳｒ換算で ０．５〜５重量部添加することは、フォルステライト被膜中に ＦｅＡｌ２Ｏ４とＴｉＮを共に生成させる上で有効に作用する。
これに反して、 Ｎａ２Ｂ４Ｏ７のようなＢ系化合物、Ｓｂ２Ｏ３ やＳｂ２（ＳＯ４）３ のようなＳｂ系化合物は、フォルステライト被膜中での ＦｅＡｌ２Ｏ４の生成を妨げて ＭｇＡｌ２Ｏ４を生成し易くするので、その添加は好ましくない。
【００４１】
加えて、ＴｉＮ生成のためには、分離剤塗布後の巻き取り張力を２９．４〜２４５ ＭＰａにすることが好適である。その理由は、巻き取り張力が２９．４ ＭＰａより小さいと生成する被膜はほぼフォルステライトであってＴｉＮはほとんど生成せず、一方 ２４５ＭＰａ を超えるとＴｉＮは生成するものの、ＦｅＡｌ２Ｏ４ の生成量が不足して、被膜の均一性が劣化するからである。
【００４２】
その後、二次再結晶焼鈍ついで純化焼鈍（最終仕上げ焼純）を行うわけであるが、この純化焼鈍では、まず１０５０℃以上の温度範囲で、少なくとも３時間は窒素濃度：１５ ｖｏｌ％以上の非酸化性雰囲気中で、その後１１５０〜１２５０℃の温度範囲で少なくとも２時間は窒素濃度：２ ｖｏｌ％未満の水素雰囲気中で焼鈍を行う。
すなわち、純化焼純の前半部ではＴｉＮを生成させ易くするため、ＴｉＯ２が分解し始める温度である１１００℃以上で雰囲気中に窒素を導入することが肝要である。このとき、雰囲気中の窒素濃度が１５ ｖｏｌ％に満たないとＴｉＮの生成が十分ではなくなるので、１５ ｖｏｌ％以上とする。また、焼鈍時間が３時間に満たないとＴｉＮの生成が十分ではなくなるので、焼鈍時間は３時間以上とする。なお、残余の雰囲気成分はＴｉＮを優先的に形成させるために非酸化性であればよく、具体的には水素雰囲気や不活性ガス雰囲気が挙げられる。
また、純化焼鈍の後半部の温度が１１５０℃に満たないとＳないしＳｅ等の除去が不十分となって磁気特性が劣化し、一方１２５０℃を超えると熱間強度が低下しコイル形状が悪化して巻き取りができなくなるので、１１５０〜１２５０℃の範囲とする。また、窒素濃度が２ ｖｏｌ％以上あるいは焼鈍時間が２時間に満たないと、ＳないしＳｅ等の除去が不十分となって磁気特性が劣化するので、純化焼純後半部の窒素濃度は２ ｖｏｌ％未満かつ焼鈍時間は２時間以上とする。
【００４３】
最後に、鋼板単位重量（ｋｇ）および単位時間（ｈ） 当たりの雰囲気ガスの導入量を１００ ×１０−６〜２０００×１０−６ ｍ３／（ｋｇ ・ｈ）程度とすることが重要である。というのは、雰囲気ガス導入量が １００×１０−６ ｍ３／（ｋｇ ・ｈ）より少ないと、コイル層間でのガス流通が不足するためか、ＴｉＮの生成が十分でない上、被膜の均一性にも劣り、一方ガス導入量が２０００×１０−６ ｍ３／（ｋｇ ・ｈ）より多いと経済性に劣るばかりか、特にコイル外巻き部で被膜中にＴｉＮがほとんど生成しなくなるからである。
【００４４】
上述したように、フォルステライト質被膜中にＴｉＮを生成させるには、（ａ） マグネシア水和量、（ｂ） 分離剤塗布量、（ｃ） 分離剤塗布後の鋼板巻き取り張力および（ｄ） 純化焼純時の雰囲気とガス流量などを適正に制御することが重要であり、実際、これらを制御することによって、フォルステライト質被膜中に ＦｅＡｌ２Ｏ４とＴｉＮの両者を形成させることができた。
【００４５】
その後、りん酸塩系の絶縁コーティング好ましくは張力を有する絶縁コーティングを施して製品とする。
また、最終冷延後、最終仕上げ焼鈍後あるいは絶縁コーティング後に既知の磁区細分化処理を行うこともよく、さらなる鉄損の低減に有効である。
【００４６】
【実施例】
実施例１
Ｃ：０．０６８ ％， Ｓｉ：３．４５％， Ｍｎ：０．０６９ ％， ｓｏｌ．Ａｌ：０．０２５ ％， Ｎ：０．００８９％， Ｓｅ：０．０２０ ％， Ｃｕ：０．１２％およびＳｂ：０．０４０ ％を含む組成になる鋼スラブ、計１０本 （各スラブ重量は１０ｔ）をそれぞれ、１４３０℃で３０分間加熱後、熱間圧延により２．５ ｍｍ厚の熱延板とした。ついで、１０００℃， １分間の熱延板焼鈍後、１回目の冷間圧延により板厚：１．８ ｍｍの中間厚とし、１１００℃， １分間の中間焼鈍後、２回目の冷間圧延により最終板厚：０．２６ｍｍに仕上げた。なお、この際、圧延ロール出側直後の鋼板温度が２００ ℃以上となる圧延を２パス行った。
ついで、Ｈ２ −Ｈ２Ｏ −Ｎ２ 雰囲気中にて ８３０℃の脱炭焼純を施した。この時、７５０ ℃までの昇温速度と ７５０℃から８３０ ℃までの昇温速度を変化させると共に、均熱帯雰囲気の酸化性ポテンシャル（Ｐ（Ｈ２Ｏ）／Ｐ（Ｈ２））を ０．２〜０．７ の範囲で変化させることによって、脱炭焼鈍板サブスケールの酸洗減量値とＶ３４値を表１に示すように変化させた。また、脱炭焼鈍時の均熱時間や最終冷延後（脱炭焼純前）の電解脱脂条件（有無を含めて）等を適宜変更して、酸素目付量（片面当たり）が０．４ ｇ／ｍ２以上、０．８ ｇ／ｍ２以下になるように調整した。
その後は、表１に示す条件で処理した。
なお、以後の工程における共通条件は、マグネシア：１００ 重量部に対してＴｉＯ２を１０重量部、Ｓｒ化合物をＳｒ換算で１重量部含有させた焼純分離剤を鋼板表面に塗布し、その後、窒素雰囲気中で ８５０℃まで昇温した後、窒素：２０ ｖｏｌ％、水素：８０ ｖｏｌ％の雰囲気中で１２℃／ｈの速度で１０５０℃まで昇温する二次再結晶焼鈍を行い、ついで窒素濃度が２ ｖｏｌ％未満の水素雰囲気中にて１１６０℃， ５時間の純化焼鈍を行ったことである。そして、かような純化焼鈍後、りん酸マグネシウムとコロイダルシリカを主成分とするコーティングを施した。
【００４７】
かくして得られた各製品コイルの磁気特性（磁束密度Ｂ８ 、鉄損Ｗ１７／５０）と被膜の曲げ密着性および被膜外観について調査した。なお、被膜の曲げ密着性は、５ｍｍ間隔の種々の径を有する丸棒に試験片を巻き付け、被膜が剥離しない最小径で評価した。
また、被膜表面の薄膜Ｘ線測定を行い、Ｍｇ２ＳｉＯ４（１３１）ピークＩ０ ，ＦｅＡｌ２Ｏ４（１１１）ピークＩ１ ， ＴｉＮ（２００） ピークＩ２ の強度とＭｇＡ１２Ｏ４（３１１）ピークの有無についても調査した。
得られた結果を整理して表２に示す。
【００４８】
【表１】
【表２】
表２から明らかなように、この発明に従い、フォルステライト質被膜がMg2SiO4, FeAl2O4およびTiＮからなるものはいずれも、極めて優れた被膜特性および磁気特性を示している。
【００５１】
実施例２
Ｃ：０．０６５ ％， Ｓｉ：３．２６％， Ｍｎ：０．０６８ ％， ｓｏｌ．Ａｌ：０．０２４ ％， Ｎ：０．００８３％， Ｓｅ：０．０１８ ％， Ｃｕ：０．１０％およびＳｂ：０．０２５ ％を含む組成になる鋼スラブ、計１０本（各スラブ重量は１０ｔ）をそれぞれ、１４３０℃で３０分間加熱後、熱間圧延により２．７ｍｍ 厚の熱延板とした。ついで、１０００℃， １分間の熱延板焼鈍後、１回目の冷間圧延により板厚：１．９ ｍｍの中間厚とし、１１００℃， １分間の中間焼鈍後、２回目の冷間圧延により最終板厚：０．３４ｍｍに仕上げた。なお、この際、圧延ロール出側直後の鋼板温度が ２２０℃となる圧延を１パス行った。
ついで、Ｈ２ −Ｈ２Ｏ −Ｎ２ 雰囲気中にて ８５０℃の脱炭焼鈍を施した。この時、７５０ ℃までの昇温速度と ７５０℃から８５０ ℃までの昇温速度を変化させると共に、均熱帯雰囲気の酸化性ポテンシャル（Ｐ（Ｈ２Ｏ）／Ｐ（Ｈ２））を ０．２〜０．７ の範囲で変化させることによって、脱炭焼純板サブスケールの酸洗減量値とＶ３４値を表３に示すように変化させた。また、脱炭焼鈍時の均熱時間や最終冷延後（脱炭焼純前）の電解脱脂条件（有無を含めて）等を適宜変更して、酸素目付量（片面当たり）が０．４ ｇ／ｍ２以上、０．８ ｇ／ｍ２以下になるように調整した。
その後は、表３に示す条件で工程処理した。
なお、以後の工程における共通条件は、マグネシア：１００ 重量部に対してＴｉＯ２を６重量部含有させた焼純分離剤を鋼板表面に塗布し、その後、窒素雰囲気中での ８５０℃， ２５時間の保定処理に続いて、窒素：２５ ｖｏｌ％、水素：７５ ｖｏｌ％の雰囲気中にて１０℃／ｈの速度で１０５０℃まで昇温する二次再結晶焼純を行ったのち、窒素濃度が２ ｖｏｌ％未満の水素雰囲気中にて１２００℃， ３時間の純化焼鈍を行ったことである。そして、かような純化焼鈍後、りん酸マグネシウムとコロイダルシリカを主成分とするコーティングを施した。
【００５２】
かくして得られた各製品コイルの磁気特性（磁束密度Ｂ８ 、鉄損Ｗ１７／５０）と被膜の曲げ密着性および被膜外観について調査した。
また、被膜表面の薄膜Ｘ線測定を行い、Ｍｇ２ＳｉＯ４（１３１）ピークＩ０ ，ＦｅＡｌ２Ｏ４（１１１）ピークＩ１ ， ＴｉＮ（２００） ピークＩ２ の強度とＭｇＡ１２Ｏ４（３１１）ピークの有無についても調査した。
得られた結果を整理して表４に示す。
【００５３】
【表３】
【表４】
表４から明らかなように、この発明に従い、フォルステライト質被膜がMg2SiO4, FeAl2O4およびTiＮからなるものはいずれも、極めて優れた被膜特性および磁気特性を示している。
【００５６】
実施例３
表５に示す種々の成分組成になる含けい素鋼スラブを用意した。これらの鋼スラブを１４３０℃で３０分間加熱後、熱間圧延により ２．３ｍｍ厚の熱延板とした。ついで、１０００℃， １分間の熱延板焼鈍後、１回目の冷間圧延により板厚：１．７ ｍｍの中間厚とし、１０５０℃， １分間の中間焼鈍後、２回目の冷間圧延により最終板厚：０．２２ｍｍに仕上げた。なお、この際、圧延ロール出側直後の鋼板温度が ２００℃以上となる圧延を２パス行った。
ついで、Ｈ２ −Ｈ２Ｏ −Ｎ２ 雰囲気中にて ８４０℃の脱炭焼鈍を施した。この時、７５０ ℃までの昇温速度と ７５０℃から ８４０℃までの昇温速度を変化させると共に、均熱帯雰囲気の酸化性ポテンシャル（Ｐ（Ｈ２Ｏ）／Ｐ（Ｈ２））を ０．２〜０．７ の範囲で変化させることによって、脱炭焼鈍板サブスケールの酸洗減量値とＶ３４値を表６に示すように変化させた。また、脱炭焼鈍時の均熱時間や最終冷延後（脱炭焼純前）の電解脱脂条件（有無を含めて）等を適宜変更して、酸素目付量（片面当たり）が０．４ ｇ／ｍ２以上、０．８ ｇ／ｍ２以下になるように調整した。なお、表５中、Ｆ組成のコイルは、脱炭焼鈍後に窒化処理を行って窒素量を ２００ ｐｐｍとした。
その後は、表６に示す条件で処理した。
なお、以後の工程における共通条件は、マグネシア：１００ 重量部に対してＴｉＯ２を８重量部、Ｓｒ化合物をＳｒ換算で ２．５重量部含有させた焼純分離剤を鋼板表面に塗布し、その後、窒素雰囲気中での ８５０℃， ２０時間の保定に続いて、窒素：２５ ｖｏｌ％、水素：７５ ｖｏｌ％の雰囲気中で１０℃／ｈの速度で１０５０℃まで昇温する二次結晶焼鈍を行ったのち、窒素濃度が２ ｖｏｌ％未満の水素雰囲気中にて１１８０℃， ３時間の純化焼鈍を行ったことである。そして、かような純化焼鈍後、りん酸マグネシウムとコロイダルシリカを主成分とするコーティングを施した。
【００５７】
かくして得られた各製品コイルの磁気特性（磁束密度Ｂ８ 、鉄損Ｗ１７／５０）と被膜の曲げ密着性および被膜外観について調査した。
また、被膜表面の薄膜Ｘ線測定を行い、Ｍｇ２ＳｉＯ４（１３１）ピークＩ０ ，ＦｅＡｌ２Ｏ４（１１１）ピークＩ１ ， ＴｉＮ（２００） ピークＩ２ の強度とＭｇＡ１２Ｏ４（３１１）ピークの有無についても調査した。
得られた結果を整理して表７に示す。
【００５８】
【表５】
【表６】
【表７】
表７から明らかなように、この発明に従い、フォルステライト質被膜がMg2SiO4, FeAl2O4およびTiＮからなるものいずれも、極めて優れた被膜特性および磁気特性が得られている。
【００６２】
【発明の効果】
かくして、この発明に従い、フォルステライト質被膜がMg2SiO4 ，FeAl2O4 およびTiＮからなるものとすることによって、極めて優れた磁気特性および被膜特性の両者を同時に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フォルステライト被膜中の Ｍｇ２ＳｉＯ４とＭｇＡｌ２０４ の生成例を示した図である。
【図２】フォルステライト質被膜表面の薄膜Ｘ線回折による Ｍｇ２ＳｉＯ４とＦｅＡｌ２Ｏ４およびＴｉＮの生成例を示した図である。
【図３】脱炭焼鈍時の昇温速度が磁気特性および被膜特性に及ばす影響を示した図である。
【図４】Ｍｇ２ＳｉＯ４（１３１）ピークの強度Ｉ０ とＴｉＮ（２００） ピークの強度Ｉ２ の関係が５／１００ ≦Ｉ２ ／Ｉ０ ≦１０／１００ である場合に、Ｍｇ２ＳｉＯ４（１３１）ピークの強度Ｉ０に対するＦｅＡｌ２Ｏ４（１１１）ピークの強度Ｉ１ の比Ｉ１ ／Ｉ０ が磁気特性に及ぼす影響を示した図である。
【図５】Ｍｇ２ＳｉＯ４（１３１）ピークの強度Ｉ０ ， ＦｅＡｌ２Ｏ４（１１１）ピークの強度Ｉ１ およびＴｉＮ（２００） ピークの強度Ｉ２ 間の強度比Ｉ１ ／Ｉ０ 、Ｉ２ ／Ｉ０ が磁気・被膜特性に及ぼす影響を示した図である。
Claims (2)
- 表面にフォルステライト質被膜を有する方向性けい素鋼板であって、該フォルステライト質被膜が、Mg2SiO4, FeAl2O4およびTiＮからなることを特徴とする磁気特性と被膜特性に優れた方向性けい素鋼板。
- 表面にフォルステライト質被膜を有する方向性けい素鋼板であって、該フォルステライト質被膜が、Mg2SiO4, FeAl2O4およびTiＮからなり、かつ被膜表面の薄膜Ｘ線回折によるMg2SiO4(131)ピークの強度をＩ0 、FeAl2O4(111)ピークの強度をＩ1 、TiＮ(200) ピークの強度をＩ2 とするとき、これらが、次式(1), (2)
３／100 ≦Ｉ1 ／Ｉ0 ≦40／100 --- (1)
３／100 ≦Ｉ2 ／Ｉ0 ≦40／100 --- (2)
但し、Ｉ1 ／Ｉ0 ＋Ｉ2 ／Ｉ0 ≦50／100
の関係を満足することを特徴とする磁気特性と被膜特性に優れた方向性けい素鋼板。
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