JP5871013B2 - 方向性電磁鋼板の鉄損改善装置 - Google Patents

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Description

本発明は、方向性電磁鋼板に磁区細分化を施す処理に供して該方向性電磁鋼板の鉄損を改善する鉄損改善装置に関する。
方向性電磁鋼板は、主にトランスの鉄心として利用され、その磁化特性が優れていること、特に鉄損の低いことが求められている。
そのためには、鋼板中の二次再結晶粒を、(110)[001]方位（いわゆる、ゴス方位）に高度に揃えることや、製品鋼板中の不純物を低減することが重要である。しかしながら、結晶方位を制御することや、不純物を低減することは、製造コストとの兼ね合い等で限界がある。そこで、鋼板の表面に対して物理的な手法で不均一性（歪）を導入し、磁区の幅を細分化して鉄損を低減する技術、すなわち磁区細分化技術が開発されている。
例えば、特許文献１には、最終製品板にレーザを照射し、鋼板表層に線状の高転位密度領域を導入し、磁区幅を狭くすることによって、鋼板の鉄損を低減する技術が提案されている。このレーザ照射を用いる磁区細分化技術は、その後改良（特許文献２、特許文献３および特許文献４参照）され、鉄損特性が良好な方向性電磁鋼板が得られるようになってきている。
このようにレーザ照射を行うための装置としては、レーザビームを鋼板の幅方向（圧延方向に対して直角の方向）に線状に照射する機能が必要であり、例えば特許文献５には振動ミラーを用いる方法が、そして特許文献６には回転多面鏡を用いる方法が、それぞれ開示されている。いずれも鋼板の幅方向に特定の条件でレーザビームを走査するものである。
また、特許文献７には、電子ビームの照射により磁区幅を制御する技術が提案されている。この電子ビーム照射によって鉄損を低減する方法では、電子ビームの走査は磁界制御によって高速に行うことが可能である。したがって、レーザビームの光学的走査機構に見られるような機械的な可動部がないことから、特に１ｍ以上の広幅の連続したストリップに対して、連続かつ高速で電子ビームを照射しようとする場合に有利である。
特公昭５７−２２５２号公報 特開２００６−１１７９６４号公報 特開平１０−２０４５３３号公報 特開平１１−２７９６４５号公報 特開昭６１−４８５２８号公報 特開昭６１−２０３４２１号公報 特公平０６−０７２２６６号公報
これらの装置を用いて、方向性電磁鋼板のストリップに、同じ条件でかつ連続的にレーザビームを照射するためには、ストリップの通板速度を一定に保つ必要があるが、工業生産においてはレーザ照射を行うラインの入側や出側等にて、コイル（ストリップを巻き取ったもの）の交換や、ライン内設備の調整、検査のために、ストリップ通板を減速する必要が生じるため、レーザ照射を行うライン中央部にて一定速度での通板を実現するためには、ルーパーなどの大がかりな設備を併設する必要があった。
そこで、本発明は、方向性電磁鋼板の通板速度が変動した場合にあっても、レーザビームや電子ビーム等の高エネルギービーム照射による磁区の細分化を、方向性電磁鋼板に対して確実に行うことのできる装置構成について提案することを目的とする。
さて、近年、半導体レーザやファイバーレーザ等の制御性に優れるレーザ発振器が開発され、発振するレーザビームの出力値や出力のオン・オフを、高い応答性で容易に制御できるようになってきている。したがって、方向性電磁鋼板の通板速度の変化に柔軟に対応できる照射装置を提供できれば、これらレーザの特性を十分に享受でき、設備の簡易化や操業の自由度を高めることが可能になるメリットがある。
また、電子ビームの照射においても、方向性電磁鋼板の通板速度の変化に柔軟に対応できれば、同様に設備の簡易化や操業の自由度を高めることが期待できる。
そこで、発明者らは方向性電磁鋼板の通板速度に応じて、レーザビームや電子ビーム等の高エネルギービーム照射を任意の間隔で繰り返すことが容易な、方向性電磁鋼板の鉄損低減装置の構成を検討し、本発明を完成するに到った。
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
（１）仕上げ焼鈍済みの方向性電磁鋼板の搬送路を横切る向きにレーザビームを走査して通板中の該鋼板表面にレーザビームを照射して磁区の細分化を行う鉄損改善装置であり、
前記鋼板の通板速度を検出する機能を有するとともに、
前記レーザビームを前記鋼板の搬送方向と直角方向に走査する照射機構に、該走査方向を、前記直角方向に対して、前記搬送路における前記検出した鋼板の通板速度に基づく角度分を搬送方向へ傾けて指向させる機能をそなえ、
前記照射機構が、搬送方向と直角の方向に走査する走査ミラーであり、
前記機能が、該走査ミラーに近接して配置される振動するミラーまたは回転多面鏡の少なくともいずれかによるものであることを特徴とする方向性電磁鋼板の鉄損改善装置。
（２）前記照射機構におけるレーザビームの走査ミラーと前記鋼板との間の光路長が300mm以上であることを特徴とする前記（１）記載の方向性電磁鋼板の鉄損改善装置。
（３）前記レーザビームを発振器からビーム照射のための光学系に伝送する、ファイバーのコア径が0.1mm以下であることを特徴とする前記（１）または（２）記載の方向性電磁鋼板の鉄損改善装置。
（４）仕上げ焼鈍済みの方向性電磁鋼板の搬送路を横切る向きに電子ビームを走査して通板中の該鋼板表面に電子ビームを照射して磁区の細分化を行う鉄損改善装置であり、
前記鋼板の通板速度を検出する機能を有するとともに、
前記電子ビームを前記鋼板の搬送方向と直角方向に走査する照射機構に、該走査方向を、前記直角方向に対して、前記搬送路における前記検出した鋼板の通板速度に基づく角度分を搬送方向へ傾けて指向させる機能をそなえ、
前記照射機構が、電子ビームを鋼板搬送方向と直交する方向に走査させる磁界を与える偏向コイルであり、
前記機能が、鋼板搬送方向に偏向させる第２の偏向コイルによるもの、前記偏向コイルを組み込んだ電子銃全体を傾ける機能、および、ビームの中心軸に平行な磁界をかけてビームの偏向方向を回転させる電子ビームを囲むように巻かれたコイルによるもの、
の少なくともいずれかであることを特徴とする方向性電磁鋼板の鉄損改善装置。
（５）前記照射機構における電子ビームの偏向コイルと前記鋼板との間の距離が300mm以上であることを特徴とする前記（４）記載の方向性電磁鋼板の鉄損改善装置。
本発明の鉄損改善装置を用いて通板中の方向性電磁鋼板にレーザ照射を行うことによって、通板速度が変動した場合においてもレーザ照射による磁区細分化を確実に行うことができる。従って、低い鉄損の方向性電磁鋼板を安定して提供することが可能になる。
本発明における鉄損改善装置の概略を示す図である。 本発明におけるレーザビームの走査要領を示す図である。 本発明における鉄損改善装置の要部を示す図である。 本発明における別の鉄損改善装置の要部を示す図である。 本発明における電子ビームによる鉄損改善装置の要部を示す図である。
以下に、本発明の鉄損改善装置について、図面を参照して詳しく説明する。
図１に、本発明の鉄損改善装置の基本構成を示す。図１に示すように、この装置は、仕上げ焼鈍済みの方向性電磁鋼板（以下、単に鋼板という）Ｓをペイオフリール１から払い出し、この鋼板Ｓを支持ロール２，２間に通す過程において、レーザ照射機構４からレーザビームＲを鋼板Ｓ上のレーザ照射部５に向けて照射して磁区細分化を行うものである。レーザ照射による磁区細分化を経た鋼板Ｓは、テンションリール６に巻き取られる。なお、図示例において符号３は、支持ロール２，２間での鋼板Ｓの通板速度を測定するための、メジャーリングロールである。
さて、鋼板Ｓにレーザ照射による磁区細分化を施すには、支持ロール２，２間を搬送されて通板中の鋼板Ｓに対して、その圧延方向と直角方向（以下、圧延直角方向という）にレーザを照射する必要があり、鋼板Ｓの通板速度に対応してレーザ照射を圧延直角方向から搬送方向へ傾けて指向させなくてはならない。そのために、本発明の装置では、次に示すレーザの照射機構によって、鋼板Ｓの通板に追随したレーザ照射を実現する。
まず、上記の装置は、レーザ照射部５における鋼板Ｓの通板速度を検出する機能をそなえる必要がある。具体的には、図示のメジャーリングロール３を用いる検出手法のほか、ブライドルロールなどの周速が鋼板の通板速度と一致する当該ロールの回転数から求める手法、ペイオフリールやテンションリールの回転数と巻き取りコイル径（実測または計算値）から求める手法などを採用できる。
ここで、図２Ａに点線にて示すように、鋼板Ｓの圧延直角方向にレーザビームＲを照射して磁区の細分化をはかるに当たって、通板中の鋼板Ｓ上にて該鋼板幅方向（圧延直角方向）へ確実にレーザビームＲを走査するための照射機構について、以下に詳しく説明する。すなわち、図２Ｂに搬送中の鋼板ＳにレーザビームＲを照射する際の走査要領を示すように、例えば、幅方向の長さｗ(m)において、１台の走査機構によってレーザビームを走査する場合について考えたとき、鋼板Ｓの通板速度をｖ１(m/s)とし、そして鋼板の圧延直角方向へのレーザビームの走査速度をｖ２(m/s)とすると、レーザビームＲを鋼板Ｓ上に該鋼板幅方向（圧延直角方向）に確実に走査するためには、レーザビームＲを鋼板Ｓの搬送方向と直角の方向に速度ｖ２(m/s)で走査する照射機構に、レーザビームＲが鋼板Ｓに追随してレーザビームＲを通板方向に速度ｖ１(m/s)で走査する機能を付加すればよい。
なお、１本のレーザビームを走査して照射する幅方向の長さｗは、レーザ発振器の台数、１本のビーム走査に必要な時間（走査速度ｖ２、制御のための計算時間、走査ミラーの作動時間等から決まる）および、走査域の端でのビーム形状の歪みの許容範囲等によって制約され、通常50〜500mmで設計される。
また、速度ｖ２は、磁区細分化に適切な歪み分布を鋼板に与える条件に調整されるが、パルスレーザの場合はレーザ出力、照射スポット間隔およびパルス繰り返し周波数によって、連続レーザの場合はレーザ出力およびビームスポット径によって、それぞれ決定される。
このようにレーザビームＲを、鋼板Ｓの搬送方向と直角の方向に速度ｖ２(m/s)で走査するとともに、鋼板Ｓに追随して通板方向に速度ｖ１(m/s)で走査することによって、レーザビームＲは搬送方向と直角方向に対して
角度θ＝tan−1(ｖ１/ｖ２)
をもって搬送方向へ傾けて指向されることになる。
このレーザビーム走査の指向を実現するには、搬送方向と直角の方向に走査する走査ミラーに加えて、該ミラーに近接して振動（首振り）するミラーまたは回転多面鏡を配置してなる、照射機構が適合する。すなわち、走査ミラーに近接配置した、振動ミラーまたは回転多面鏡にてレーザビームＲを通板方向に速度ｖ１(m/s)で走査する。
さらには、搬送方向と直角方向に走査する照射機構において、その直角方向に対して角度θ＝tan−1(ｖ１/ｖ２)だけ傾けるとともに、走査速度を(ｖ１ ２＋ｖ２ ２)１／２に制御することで対処してもよい。
いずれの態様においても、ビームスポットの走査ミラーと鋼板との間の光路長は300mm以上とすることが、レーザの走査全域にわたって同等のエネルギー密度にするために好ましい。すなわち、この光路長が短いと、例えば、鋼板の幅方向端部ではビームが斜めに傾斜角の大きい状態で照射されるため、ビームスポットの形状が中央部に比べて円から楕円状に面積が拡大されて照射される。このため、幅方向中央部での照射より幅方向端部での照射の方が、エネルギー密度が低くなり好ましくない。したがって、前記の光路長は300mm以上とすることが好ましい。
一方、前記の光路長は、振動などによる照射位置のずれの抑制や、安全性や清浄性を確保するのに寄与するカバーの設置を実現するために、1200mm以下とすることが好ましい。
ここで、レーザ発振器としては、前記の長い光路長における集光性を維持するために、ファイバーレーザ、ディスクレーザ、スラブＣＯ２レーザ等の集光性の高いレーザビームを発振できるものを使用することが好ましいが、その発振形式はパルス発振または連続発振のいずれの形式でもよい。とりわけ、集光性に優れ、かつファイバー伝送可能な波長のレーザビームが得られるシングルモードファイバーレーザのような発振器では、コア径0.1mm以下の伝送ファイバーを容易に適用できるため、本発明ではより好適に使用することができる。
レーザ照射による熱歪みは、連続線状または点線状のいずれでもよい。この線状の歪み導入領域は、圧延方向に２mm以上20mm以下の間隔で反復して形成するが、その最適間隔は鋼板の粒径、<001>軸の圧延方向からのずれ角によって調整する。
レーザの好適な照射条件は、例えばYbファイバーレーザの場合、出力を50〜500Ｗとし、照射ビームスポット径を0.1〜0.6mmとし、圧延直角方向に連続線状に10ｍ/ｓで照射したラインを圧延方向に２〜10mm間隔で繰り返すものである。
以上、高エネルギービームとして、レーザを用いた場合について説明したが、電子ビームを照射する場合においても、前記のレーザ照射と同様に、鋼板の搬送方向と直角の方向に対して、角度θだけ傾けて照射する制御を行うことによって、搬送速度が任意に変化した場合においても、一定の照射パターンを持続することができる。
そのような制御を実現する装置として、例えば電子ビームを鋼板搬送方向と直交する方向に走査させる磁界を与える偏向コイルに、さらに鋼板搬送方向に偏向させる第２の偏向コイルを組み合わせた照射機構が適合する。
さらには、鋼板搬送方向と直角の方向に走査させる偏向コイルに加えて、その偏向コイルを同直角方向に対して角度θ＝tan−1(ｖ１/ｖ２)だけ傾けるとともに、走査速度を(ｖ１ ２＋ｖ２ ２)１／２に制御することで対処してもよい。この場合、偏向コイルを組み込んだ電子銃全体を角度θだけ傾けてもよい。また、電子ビームを囲むように巻かれたコイルによりビームの中心軸に平行な磁界をかけてビームの偏向方向を回転させる方法、いわゆる回転補正コイルによる回転角の調整を用いてもよい。
電子ビーム照射においても、電子ビームの偏向コイルと鋼板との間の距離は300mm以上とすることが、電子ビームの走査全域にわたって同等のエネルギー密度にするために好ましい。一方、前記の偏向コイルと鋼板との間の距離は、ビーム径の拡大を抑制する観点から1200mm以下であることが好ましい。
なお、本発明における鉄損改善の対象となる方向性電磁鋼板は、従来公知の方向性電磁鋼板であれば、いずれでも構わないが、仕上げ焼鈍と張力被膜の形成後である必要がある。すなわち、方向性電磁鋼板の特徴であるゴス方位の二次再結晶粒を成長させるための仕上焼鈍、および張力絶縁被膜の形成と張力効果の発現のためには、いずれも高温での熱処理が必要である。しかし、このような高温処理は鋼板に導入された歪みを除去または減少させるため、これら熱処理は、本発明の磁区細分化処理前に実施する必要がある。
また、磁区細分化処理を施した方向性電磁鋼板の鉄損は、二次再結晶粒の方位集積が高い方がより小さくなる。この方位集積の目安として、Ｂ８（800A/mで磁化した際の磁束密度）がよく用いられるが、本発明の装置を適用する方向性電磁鋼板は、Ｂ８が1.88Ｔ以上のものが好ましく、より好ましくは1.92Ｔ以上のものが好適である。
さらに、電磁鋼板の表面に形成された張力絶縁被膜は、従来公知の張力絶縁被膜で構わないが、リン酸アルミニウムまたはリン酸マグネシウムとシリカを主成分とするガラス質の張力絶縁被膜であることが好ましい。
上述のとおり、本発明は、二次再結晶焼鈍後に張力絶縁被膜を形成した方向性電磁鋼板に施す歪導入処理を行う装置であり、従って、素材については方向性電磁鋼板の一般に従えばよい。例えば、Si：2.0〜8.0質量％を含む電磁鋼素材を用いればよく、その含有範囲の限定理由は、次のとおりである。
Si：2.0〜8.0質量％
Siは、鋼の電気抵抗を高め、鉄損を改善するのに有効な元素であるが、含有量が2.0質量％に満たないと十分な鉄損低減効果が達成できず、一方、8.0質量％を超えると加工性が著しく低下し、また磁束密度も低下するため、Si量は2.0〜8.0質量％の範囲とすることが好ましい。
さらに、Siの他の基本成分および任意添加成分について述べると次のとおりである。
Ｃ：0.08質量％以下
Ｃは、熱延板組織の改善のために添加をするが、0.08質量％を超えると製造工程中に磁気時効の起こらない50質量ppm以下までＣを低減することが困難になるため、0.08質量％以下とすることが好ましい。なお、下限に関しては、Ｃを含まない素材でも二次再結晶が可能であるので特に設ける必要はない。
Mn：0.005〜1.0質量％
Mnは、熱間加工性を良好にする上で必要な元素であるが、含有量が0.005質量％未満ではその添加効果に乏しく、一方1.0質量％を超えると製品板の磁束密度が低下するため、Mn量は0.005〜1.0質量％の範囲とすることが好ましい。
ここで、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、例えばAlＮ系インヒビターを利用する場合であればAlおよびＮを、またMnＳ・MnSe系インヒビターを利用する場合であればMnとSeおよび／またはＳを、それぞれ適量含有させればよい。勿論、両インヒビターを併用してもよい。この場合におけるAl、Ｎ、ＳおよびSeの好適含有量はそれぞれ、Al：0.01〜0.065質量％、Ｎ：0.005〜0.012質量％、Ｓ：0.005〜0.03質量％、Se：0.005〜0.03質量％である。
さらに、本発明は、Al、Ｎ、Ｓ、Seの含有量を制限した、インヒビターを使用しない方向性電磁鋼板にも適用することができる。
この場合には、Al、Ｎ、ＳおよびSe量はそれぞれ、Al：100 質量ppm以下、Ｎ：50 質量ppm以下、Ｓ：50 質量ppm以下、Se：50 質量ppm以下に抑制することが好ましい。
上記の基本成分以外に、磁気特性改善成分として、次に述べる元素を適宜含有させることができる。
Ni：0.03〜1.50質量％、Sn：0.01〜1.50質量％、Sb：0.005〜1.50質量％、Cu：0.03〜3.0質量％、Ｐ：0.03〜0.50質量％、Mo:0.005〜0.10質量％およびCr:0.03〜1.50質量％のうちから選んだ少なくとも１種
Niは、熱延板組織を改善して磁気特性を向上させるために有用な元素である。しかしながら、含有量が0.03質量％未満では磁気特性の向上効果が小さく、一方1.5質量％を超えると二次再結晶が不安定になり磁気特性が劣化する。そのため、Ni量は0.03〜1.5質量％の範囲とするのが好ましい。
また、Sn、Sb、Cu、Ｐ、CrおよびMoはそれぞれ磁気特性の向上に有用な元素であるが、いずれも上記した各成分の下限に満たないと、磁気特性の向上効果が小さく、一方、上記した各成分の上限量を超えると、二次再結晶粒の発達が阻害されるため、それぞれ上記の範囲で含有させることが好ましい。
なお、上記成分以外の残部は、製造工程において混入する不可避的不純物およびFeである。
仕上焼鈍後に張力絶縁被膜を塗布・焼付した、板厚：0.23mmおよび幅：300mmの方向性電磁鋼板のコイルから巻き出した鋼板を、図１の鉄損改善装置に連続的に送りながら、該鋼板にレーザを連続的に照射した。
ここで、鉄損改善装置の要部であるレーザ照射機構は、図３に示す通り、コリメータ８によって平行光に調整したレーザビームを鋼板Ｓの幅方向、及び圧延方向にそれぞれ走査する２枚の振動ミラー（ガルバノミラー）９および１０、ならびにｆθレンズ１１からなる。すなわち、前者のミラー９によりビームスポットを幅方向に一定速度で走査するとともに、後者のミラー１０により、レーザビームを幅方向に対して通板速度から算出される特定の角度に応じて搬送方向へ傾けて指向させるよう、後述の操作を行った。
レーザ発振器７は、シングルモードYbファイバーレーザであり、コア径0.05mmの伝送ファイバーＦを介してレーザビームをコリメータ８に導光し、コリメータ８を通過した後のビーム径を８mmに、鋼板上のビーム径を0.3mmの円形に調整した。ｆθレンズ１１の焦点距離は400mm、最初のガルバノミラーから鋼板までの光路長さは520mmである。
方向性電磁鋼板は、3.4質量％のSiを含有し、800A/mでの磁束密度(Ｂ８)が1.935Ｔおよび1.7Ｔ、50Hzでの鉄損(Ｗ17/50)が0.90W/kgと、一般的な高配向性の方向性電磁鋼板であり、張力絶縁被膜はフォルステライト被膜の上に形成されたコロイド状シリカ、リン酸マグネシウム、クロム酸からなる薬液を840℃で焼き付けた、一般的な張力絶縁被膜である。
この照射機構において、レーザ出力を100Ｗとし、ビームスポットを幅方向にはｖ２＝10m/sで照射線間隔を５mmにする走査を繰り返した。搬送方向にはメジャーリングロール３で測定した通板速度ｖ１をキャンセルするように、照射する際の通板速度ｖ１と同じ速度となるように制御して走査した。通板速度ｖ１を５m/分から15m/分までの任意の速度に加速、減速したが、照射線の角度は鋼板幅方向に揃い、鋼板の鉄損特性の変動は生じなかった。
仕上焼鈍後に張力絶縁被膜を塗布・焼付した、板厚：0.23mmおよび幅：300mmの方向性電磁鋼板のコイルから巻き出した鋼板を、図１の鉄損改善装置に連続的に送りながら、該鋼板にレーザを連続的に照射した。
ここで、鉄損改善装置の要部であるレーザ照射機構は、図４に示す通り、コリメータ８によって平行光に調整したビームを鋼板の幅方向に走査する１枚の振動ミラー（ガルバノミラー）９と、このミラーの走査方向を幅方向から任意の角度に変化させる回転ステージ１２とそのモータ１３、およびｆθレンズ１１からなる。すなわち、前者のミラー９によりビームスポットを幅方向に一定速度で走査するとともに、後者の回転ステージ１２により、レーザビームを幅方向に対して通板速度から算出される特定の角度に応じて搬送方向へ傾けて指向させるよう、後述の操作を行った。
レーザ発振器７は、シングルモードYbファイバーレーザであり、コア径0.05mmの伝送ファイバーＦを介してレーザビームをコリメータ８に導光し、コリメータ８を通過した後のビーム径を８mmに、鋼板上のビーム径を0.3mmに円形に調整した。ｆθレンズ１１の焦点距離は400mm、最初のガルバノミラーから鋼板までの光路長さは520mmである。
方向性電磁鋼板は、3.4質量％のSiを含有し、800A/mでの磁束密度(Ｂ８)が1.935Ｔおよび1.7Ｔ、50Hzでの鉄損(Ｗ17/50)が0.90W/kgと、一般的な高配向性の方向性電磁鋼板であり、張力絶縁被膜はフォルステライト被膜の上に形成されたコロイド状シリカ、リン酸マグネシウム、クロム酸からなる薬液を840℃で焼き付けた、一般的な張力絶縁被膜である。
この照射機構において、レーザ出力を100Ｗとし、ビームスポットを幅方向にはｖ２＝10m/sで照射線間隔を５mmにする走査を繰り返した。搬送方向にはメジャーリングロール３で測定した通板速度ｖ１をキャンセルするように、照射する際の通板速度ｖ１と同じ速度となるように制御して走査した。通板速度ｖ１を５m/分から15m/分までの任意の速度に加速、減速したが、照射線の角度は鋼板幅方向に揃い、鋼板の鉄損特性の変動は生じなかった。
仕上焼鈍後に張力絶縁被膜を塗布・焼付した、板厚：0.23mmおよび幅：300mmの方向性電磁鋼板のコイルから巻き出した鋼板を、図５に示した鉄損改善装置に連続的に送りながら、該鋼板に電子ビームを連続的に照射した。
ここで、鉄損改善装置の要部である電子ビーム照射機構は、図５に示す通り、電子ビームを鋼板Ｓの幅方向、及び圧延方向にそれぞれ走査する２個の偏向コイル１５および１６からなる。すなわち、前者の偏向コイル１５によりビームスポットを鋼板の幅方向に一定速度で走査する制御を行うとともに、後者の偏向コイル１６により、ビームスポットを幅方向に対して通板速度から算出される特定の角度に応じて搬送方向へ傾けて指向させるよう操作を行った。
電子銃１４は、加速電圧：60kVで、電子銃直下ではジャストフォーカスでビーム径を直径：0.2mmに収束することができる。偏向コイル１６から鋼板までの距離は500mmである。
方向性電磁鋼板は、3.4質量％のSiを含有し、800A/mでの磁束密度(Ｂ８)が1.935Ｔおよび1.7Ｔ、50Hzでの鉄損(Ｗ17/50)が0.90W/kgと、一般的な高配向性の方向性電磁鋼板であり、張力絶縁被膜はフォルステライト被膜の上に形成されたコロイド状シリカ、リン酸マグネシウム、クロム酸からなる薬液を840℃で焼き付けた、一般的な張力絶縁被膜である。
この照射機構において、ビーム電流：10mAとし、ビームスポットを幅方向にはｖ２＝10m/sで照射線間隔を５mmにする走査を繰り返した。搬送方向にはメジャーリングロール３で測定した通板速度ｖ１をキャンセルするように、照射する際の通板速度ｖ１と同じ速度となるように制御して走査した。通板速度ｖ１を５m/分から15m/分までの任意の速度に加速、減速したが、照射線の角度は鋼板幅方向に揃い、鋼板の鉄損特性の変動は生じなかった。
Ｓ 鋼板
Ｒ レーザビーム
Ｆ 伝送ファイバー
Ｅ 電子ビーム
１ ペイオフリール
２ 支持ロール
３ メジャーリングロール
４ 照射機構
５ レーザ照射部
６ テンションリール
７ レーザ発振器
８ コリメータ
９ 圧延方向走査ガルバノミラー
１０ 幅方向走査ガルバノミラー
１１ ｆθレンズ
１２ 角度変更用ステージ
１３ 角度変更モータ
１４ 電子銃
１５ 偏向コイル（鋼板幅方向制御）
１６ 偏向コイル（鋼板搬送方向制御）
１７ 真空チャンバー

Claims (5)

  1. 仕上げ焼鈍済みの方向性電磁鋼板の搬送路を横切る向きにレーザビームを走査して通板中の該鋼板表面にレーザビームを照射して磁区の細分化を行う鉄損改善装置であり、
    前記鋼板の通板速度を検出する機能を有するとともに、
    前記レーザビームを前記鋼板の搬送方向と直角方向に走査する照射機構に、該走査方向を、前記直角方向に対して、前記搬送路における前記検出した鋼板の通板速度に基づく角度分を搬送方向へ傾けて指向させる機能をそなえ、
    前記照射機構が、搬送方向と直角の方向に走査する走査ミラーであり、
    前記機能が、該走査ミラーに近接して配置される振動するミラーまたは回転多面鏡の少なくともいずれかによるものであることを特徴とする方向性電磁鋼板の鉄損改善装置。
  2. 前記照射機構におけるレーザビームの走査ミラーと前記鋼板との間の光路長が300mm以上であることを特徴とする請求項１記載の方向性電磁鋼板の鉄損改善装置。
  3. 前記レーザビームを発振器からビーム照射のための光学系に伝送する、ファイバーのコア径が0.1mm以下であることを特徴とする請求項１または２記載の方向性電磁鋼板の鉄損改善装置。
  4. 仕上げ焼鈍済みの方向性電磁鋼板の搬送路を横切る向きに電子ビームを走査して通板中の該鋼板表面に電子ビームを照射して磁区の細分化を行う鉄損改善装置であり、
    前記鋼板の通板速度を検出する機能を有するとともに、
    前記電子ビームを前記鋼板の搬送方向と直角方向に走査する照射機構に、該走査方向を、前記直角方向に対して、前記搬送路における前記検出した鋼板の通板速度に基づく角度分を搬送方向へ傾けて指向させる機能をそなえ、
    前記照射機構が、電子ビームを鋼板搬送方向と直交する方向に走査させる磁界を与える偏向コイルであり、
    前記機能が、鋼板搬送方向に偏向させる第２の偏向コイルによるもの、前記偏向コイルを組み込んだ電子銃全体を傾ける機能、および、ビームの中心軸に平行な磁界をかけてビームの偏向方向を回転させる電子ビームを囲むように巻かれたコイルによるもの、
    の少なくともいずれかであることを特徴とする方向性電磁鋼板の鉄損改善装置。
  5. 前記照射機構における電子ビームの偏向コイルと前記鋼板との間の距離が300mm以上であることを特徴とする請求項４に記載の方向性電磁鋼板の鉄損改善装置。
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