方向性电磁钢板的制作方法

本发明涉及方向性电磁钢板。

本申请基于2015年4月20日在日本申请的特愿2015-086301号而主张优选权，并将其内容援用于此。

背景技术：

以往，作为变压器的铁芯(core)用的钢板，众所周知的是在特定的方向上发挥优良的磁特性的方向性电磁钢板。该方向性电磁钢板是通过冷轧处理和退火处理的组合来控制了晶体取向以使得晶粒的易磁化轴与轧制方向一致的钢板。方向性电磁钢板的铁损优选尽可能低。

铁损分为涡流损耗和磁滞损耗。涡流损耗进一步分为经典涡流损耗和异常涡流损耗。为了减少经典涡流损耗，通常已知的是在如上述那样控制了晶体取向的钢板(基体钢)的表面形成有绝缘覆盖膜的方向性电磁钢板。该绝缘覆盖膜不仅为电绝缘性，而且还起到赋予钢板张力和耐热性等的作用。此外，近年来，还已知一种在钢板与绝缘覆盖膜之间形成有玻璃覆盖膜的方向性电磁钢板。

另一方面，作为减少异常涡流损耗的方法，已知有磁畴控制法，该方法通过沿着轧制方向以规定间隔形成在与轧制方向交叉的方向上延伸的形变或槽来使180°磁畴的宽度变窄(进行180°磁畴的细化)。该磁畴控制法被分类为通过非破坏性手段对方向性电磁钢板的钢板施以形变的非破坏性磁畴控制法和例如在钢板的表面形成槽等的破坏性磁畴控制法。

在使用方向性电磁钢板制造变压器用的带绕铁芯时，为了除去因方向性电磁钢板被卷绕成线圈状而发生的形变，需要实施应力消除退火处理。使用通过非破坏性磁畴控制法施以了形变的方向性电磁钢板来制造带绕铁芯时，由于应力消除退火处理的实施使得形变消失，所以磁畴细化效果(即异常涡流损耗的减少效果)也消失。

另一方面，使用通过破坏性磁畴控制法施以了槽的方向性电磁钢板来制造带绕铁芯时，由于应力消除退火处理的实施不会使槽消失，所以能够维持磁畴细化效果。因此，对带绕铁芯来说，作为减少异常涡流损耗的方法，一般采用破坏性磁畴控制法。

例如，如专利文献1中所公开的那样，通过激光照射来对钢板施以形变的方法已经得到了实用。另一方面，如果在与方向性电磁钢板的轧制方向大致垂直的方向上、并且沿轧制方向以一定周期地形成10～30μm左右的深度的槽，则铁损降低。其原因如下：由于槽的空隙内的透磁率的变化导致在槽周边产生磁极，由该磁极引起180°磁畴壁的间隔变窄，铁损得到改善。

关于在电磁钢板上形成槽的方法，例如可以列举出下述方法：通过电解蚀刻在方向性电磁钢板的钢板表面形成槽的电解蚀刻法(参照下述专利文献2)、通过在方向性电磁钢板的钢板表面机械地压过齿轮从而将钢板表面形成槽的齿轮压制法(参照下述专利文献3)、通过激光照射使钢板(激光照射部)熔融和蒸发的激光照射法(参照下述专利文献4)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公昭58-26406号公报

专利文献2：日本特公昭62-54873号公报

专利文献3：日本特公昭62-53579号公报

专利文献4：日本特开2003-129135号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

使用上述以往的方法形成与轧制方向大致垂直的深度为10～30μm左右的槽时，难以将电磁钢板的表面(形成槽的面)的槽的端部(槽端)的形状均匀地保持，槽的端部的形状的变化有变大的倾向。其结果是，槽形成后，为了对钢板表面赋予电绝缘性而进行涂布时，难以将涂布剂涂布到槽的端部的各个角落。另外，由于槽的端部形状富于变化，所以在槽的端部的一些地方涂布剂的密合性不充分。其结果是，槽的端部不能被充分涂布，槽暴露于外部，成为生锈的原因。进而，使用激光法进行槽加工时，存在着在形成的槽端部容易发生表面突起的问题。例如，如果生锈，则其周边的覆盖膜剥离，在层间电流显著流动的情况下铁损有可能增大。进而万一钢板因铁锈而腐蚀的话，非磁性部扩大，有可能无法保持最适合的磁畴细化条件。

本发明鉴于上述课题而完成，目的是提供一种具有用于大幅改善铁损的槽并且槽端部的绝缘覆盖膜等的密合性和耐锈蚀性得到了提高的方向性电磁钢板。

用于解决课题的手段

本发明的要旨如下所述。

(1)一种方向性电磁钢板，其包含具有形成了槽的钢板表面的钢板，所述槽在与轧制方向交叉的方向上延伸并且槽深度方向为板厚方向，其中，所述槽在所述槽的延伸方向即槽长度方向的槽端部具有从所述钢板表面向所述槽的底部倾斜的倾斜部，将距离所述槽长度方向的中央部的所述钢板表面的高度的、所述板厚方向的所述槽的深度的平均值以μm为单位设定为槽平均深度d，在所述倾斜部上，将距离所述钢板表面的高度的所述板厚方向的所述槽的深度达到0.05×d的第一点与距离所述钢板表面的高度的所述板厚方向的所述槽的深度达到0.50×d的第二点相连接的直线设定为槽端直线，将所述钢板表面与所述槽端直线所成的角度以°为单位设定为第一角度θ，在所述槽的所述中央部并在与所述槽长度方向正交的槽宽度方向断面上看所述槽时，在所述槽宽度方向断面的所述槽的轮廓上，将距离所述钢板表面的高度的所述板厚方向的所述槽的深度达到0.05×d的两个点相连接的线段的长度即槽宽度方向长度的平均值以μm为单位设定为所述槽的平均槽宽度w时，用所述槽平均深度d除以所述平均槽宽度w而得到的长宽比a和所述第一角度θ满足下述(1)式。

θ<-21×a+77(1)

(2)根据上述(1)所述的方向性电磁钢板，其中，所述长宽比a和所述第一角度θ还可以满足下述(2)式。

θ<32×a²-55×a+73(2)

(3)根据上述(1)或(2)所述的方向性电磁钢板，其中，当所述槽平均深度d为15μm～30μm时，所述第一角度θ、所述槽平均深度d和所述平均槽宽度w可以满足下述(3)式。

θ≤0.12×w-0.45×d+57.39(3)

(4)根据上述(1)或(2)所述的方向性电磁钢板，其中，当所述平均槽宽度w为30μm～100μm时，所述第一角度θ、所述槽平均深度d和所述平均槽宽度w可以满足下述(4)式。

θ≤-0.37×d+0.12×w+55.39(4)

(5)根据上述(1)～(4)中任一项所述的方向性电磁钢板，其中，在所述钢板中，与所述槽接触的晶粒的粒径可以为5μm以上。

(6)根据上述(1)～(5)中任一项所述的方向性电磁钢板，其中，所述槽平均深度d可以为10μm～50μm。

发明效果

根据本发明的上述方案，可以提高为了磁畴细化而在钢板的表面形成了槽的方向性电磁钢板的耐锈蚀性。

附图说明

图1是表示在本发明的一个实施方式的方向性电磁钢板的钢板表面形成的槽的示意图。

图2是表示沿图1的a-a线的槽的断面形状的图。

图3是表示沿图1所示的b-b线的槽的断面形状的图。

图4是有关槽的轮廓的定义的说明图。

图5是表示槽的槽长度方向的断面形状的图。

图6是有关第一角度的定义的说明图。

图7是有关第一角度的定义的说明图。

图8是表示本实施方式的方向性电磁钢板的制造工艺的流程图。

图9是有关本实施方式的方向性电磁钢板的制造工艺的槽加工工序中的激光照射的说明图。

图10是有关本实施方式的方向性电磁钢板的制造工艺的槽加工工序中的激光照射的说明图。

图11是有关本实施方式的方向性电磁钢板的制造工艺的槽加工工序中的激光照射的说明图。

图12是有关本实施方式的方向性电磁钢板的制造工艺的槽加工工序中的激光照射的说明图。

图13是表示在本实施方式中的基于激光法的槽加工工序中激光束照射的输出功率与时间的关系的图。

具体实施方式

以下，对本发明的优选的实施方式进行详细说明。不过，本发明并不仅限于本实施方式中公开的构成，可以在不超出本发明的宗旨的范围内进行各种更改。另外，下述的数值限定范围中，下限值和上限值包含在其范围内。不过，描述成“超过”下限值的数值限定范围不包含下限值，描述成“低于”上限值的数值限定范围不包含上限值。

以下，参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明。

图1是本实施方式的方向性电磁钢板1的俯视图。图2是沿图1的a-a线的向视剖视图。图3是沿图1的b-b线的向视剖视图。此外，在图1至图3中，将方向性电磁钢板1的轧制方向定义为x、将方向性电磁钢板1的板宽度方向(在同一平面内与轧制方向正交的方向)定义为y、将方向性电磁钢板1的板厚方向(与xy平面正交的方向)定义为z。

图1是表示由板厚方向z看本实施方式的方向性电磁钢板1时(以下有时记载为“俯视”)的槽3的示意图。实际的方向性电磁钢板的钢板表面2a和槽3并非表面均匀地形成，但为了说明发明的特征，图1至图3、图5至图8和图19是示意地来表示。另外，槽3在由板厚方向z看时(俯视槽3时)，也可以具有弓状的形状。不过，在本实施方式中为了便于说明，列举了具有直线形状的槽3。

方向性电磁钢板1具有下述钢板(基体钢)2并且在钢板2的表面(钢板表面2a)具有槽3，上述钢板2是通过冷轧处理和退火处理的组合来控制了晶体取向以使得晶粒的易磁化轴与轧制方向x一致。

钢板2中，作为化学成分以质量分率计含有：si：0.8％～7％、c：超过0％且小于等于0.085％、酸可溶性al：0％～0.065％、n：0％～0.012％、mn：0％～1％、cr：0％～0.3％、cu：0％～0.4％、p：0％～0.5％、sn：0％～0.3％、sb：0％～0.3％、ni：0％～1％、s：0％～0.015％、se：0％～0.015％，剩余部分包含fe和杂质。

上述的钢板2的化学成分是将晶体取向集聚成{110}<001>方向后、即控制成高斯织构(gosstexture)后的优选的化学成分。上述元素中，si和c是基本元素，酸可溶性al、n、mn、cr、cu、p、sn、sb、ni、s和se是可选元素。上述的可选元素可以根据其目的来含有，所以不需要限制下限值，下限值也可以为0％。另外，上述的可选元素即使作为杂质含有，也不会损坏本实施方式的效果。对于上述的钢板2而言，上述的基本元素和可选元素的剩余部分也可以包含fe和杂质。此外，杂质是指工业上制造钢板2时，从作为原料的矿石、废料或者由制造环境等不可避免地混入的元素。

另外，电磁钢板在二次再结晶时一般要经过精炼退火。精炼退火时，会发生抑制剂形成元素朝体系外的排出。特别是对于n、s来说浓度的下降显著，变成50ppm以下。如果在通常的精炼退火条件下，浓度会达到9ppm以下、进一步为6ppm以下，如果充分进行精炼退火的话，则会达到一般的分析无法检测出来的程度(1ppm以下)。

上述钢板2的化学成分可以用钢的一般的分析方法来测定。例如，钢板2的化学成分可以使用icp-aes(电感耦合等离子体原子发射光谱法；inductivelycoupledplasma-atomicemissionspectrometry)来测定。具体而言，从覆盖膜除去后的钢板2的中央的位置采取35mm见方的试验片，在基于预先作成的校正曲线的条件下使用icp发光分析装置(例如，株式会社岛津制作所制icps-8100)进行测定，由此可以鉴定化学成分。此外，c和s可以使用燃烧-红外线吸收法来测定，n可以使用不活泼气体熔解-热导法来测定。

本实施方式的方向性电磁钢板1在钢板表面2a上具有用于磁畴细化的槽3，在槽3和钢板表面2a上还可以具有绝缘覆盖膜(未图示出)。

此外，在钢板表面2a和绝缘覆盖膜之间还可以具有玻璃覆盖膜(未图示出)。玻璃覆盖膜例如由镁橄榄石(mg2sio4)、尖晶石(mgal2o4)和堇青石(mg2al4si5o16)等复合氧化物形成。详情在后面叙述，玻璃覆盖膜是在作为方向性电磁钢板1的制造工艺之一的最终退火工序中，为了防止在钢板2上发生烧粘而形成的覆盖膜。因此，玻璃覆盖膜并不是作为方向性电磁钢板1的构成要素所必需的要素。绝缘覆盖膜例如含有胶体二氧化硅和磷酸盐，其不仅为电绝缘性，还起着赋予钢板2张力、耐蚀性和耐热性等的作用。

此外，方向性电磁钢板1的玻璃覆盖膜和绝缘覆盖膜例如可以使用下述的方法来除去。将具有玻璃覆盖膜或绝缘覆盖膜的方向性电磁钢板1在naoh：10质量％+h2o：90质量％的氢氧化钠水溶液中于80℃下浸渍15分钟。接着在h2so4：10质量％+h2o：90质量％的硫酸水溶液中于80℃下浸渍3分钟。然后，用hno3：10质量％+h2o：90质量％的硝酸水溶液于常温下浸渍比1分钟稍短的时间来洗涤。最后，用暖风吹风机干燥比1分钟稍短的时间。此外，使用上述的方法从方向性电磁钢板1上除去玻璃覆盖膜或绝缘覆盖膜时，确认到钢板2的槽3的形状、粗糙度与形成玻璃覆盖膜或绝缘覆盖膜之前的形状、粗糙度是同等的。

如图1和图2所示，槽3以在与轧制方向x相交叉的方向l上延伸并且以深度方向为板厚方向z的方式形成。如图2所示，槽3在方向l的两端部形成了从钢板表面2a向槽3的底部4按照深度变深的方式倾斜的倾斜部5。关于槽3的详细形状会在后面叙述。

下面对以下说明中的用语进行定义。如图1所示，从板厚方向z看槽3时(俯视槽3时)，将槽3的延伸方向(图1所示的箭头l)称作槽长度方向l。另外，俯视槽3时，将与槽3的槽长度方向l正交的方向(图1所示的箭头q)称作槽宽度方向q。

(槽平均深度d)

槽3的深度是指从钢板表面2a的高度至槽3的表面(底部4)的板厚方向z的长度。槽平均深度d可以如下测定。从板厚方向z看槽3时(俯视槽3时)，将观察范围设定为槽3的一部分。观察范围优选设定为槽3的槽长度方向l的除端部以外的区域(即，槽底的形状稳定的区域)。例如，观察范围可以设定为在槽长度方向l的大致中央部且槽长度方向l的长度为30μm～300μm左右的观察区域。接着，使用激光显微镜得到观察范围内的高度分布(槽深度分布)，求出该观察范围内的最大槽深度。在改变观察范围后的至少3个区域以上、更优选为10个区域进行同样的测定。然后，算出各观察区域的最大槽深度的平均值，并将其定义为槽平均深度d。为了优选地获得磁畴细化的效果，本实施方式中的槽3的槽平均深度d例如优选为5μm～100μm、更优选为超过10μm且为40μm以下。

此外，为了测定钢板表面2a与槽3的表面之间的距离，需要预先测定板厚方向z上的钢板表面2a的位置(高度)。例如，对各观察范围内的钢板表面2a上的多个地方分别使用激光显微镜来测定板厚方向z的位置(高度)，可以将这些测定结果的平均值用作钢板表面2a的高度。另外，本实施方式中，如后述那样在测定槽平均宽度w时使用的是槽横向断面，所以也可以从该槽横向断面来测定钢板表面2a。此外，使用激光显微镜观察钢板样品时，该钢板样品的两个板面(观察面及其背面)优选大致平行。

(平均槽宽度w)

槽3的宽度是指在与槽长度方向l正交的断面(槽宽度方向断面或槽横向断面)处看槽3时的槽横向方向q的槽开口部的长度。平均槽宽度w可以如下测定。与槽平均深度d同样，从板厚方向z看槽3时(俯视槽3时)，将观察范围设定为槽3的一部分。观察范围优选设定为槽3的槽长度方向l的除端部以外的区域(即，槽底的形状稳定的区域)。

例如，观察范围可以设定为在槽长度方向l的大致中央部且槽长度方向的长度为30μm～300μm左右的观察区域。接着，使用激光显微镜在观察范围内的任意1个地方(例如，观察区域内的最大槽深度的位置)得到与槽长度方向l正交的槽横向断面。从该槽横向断面上显现的钢板表面2a和槽3的轮廓曲线求出槽开口部的长度。

具体而言，将低通滤波器(截止值λs)应用于组成上述槽横向断面上显现的钢板表面2a和槽3的轮廓的测定断面曲线mcl来得到断面曲线之后，如果将带通滤波器(截止值λf、λc)应用于该断面曲线并从断面曲线上除去长的波长成分和短的波长成分，就会如图3所示得到组成槽横向断面上的槽3的轮廓的波形曲线wwc。波形曲线是适于将轮廓的形状本身简单化为平滑线的轮廓曲线的一种。

如图3所示，在槽横向断面中的槽3的波形曲线wwc上，求出连接下述两个点(第三点33、第四点34)之间的线段的长度(槽开口部)wn，上述两个点是从钢板表面2a沿着板厚方向z至槽3的表面的深度相对于槽3的槽平均深度d为0.05×d的两个点。

在改变观察范围后的至少3个区域以上、更优选为10个区域进行同样的测定。然后算出各观察区域的槽开口部的平均值，并将其定义为平均槽宽度w。为了优选地获得磁畴细化的效果，本实施方式中的槽3的平均槽宽度w例如优选为10μm～250μm。

此外，为了测定距离钢板表面2a为0.05×d的深度，需要预先测定在板厚方向z上的钢板表面2a的位置(高度)。例如，对各个槽横向断面内的波形曲线上的钢板表面2a的多个地方分别测定板厚方向z的位置(高度)，这些测定结果的平均值可以用作钢板表面2a的高度。

(第一角度θ)

槽3的第一角度θ是指钢板表面2a与槽3的端部所成的角度。第一角度θ可以如下测定。从板厚方向z看槽3时(俯视槽3时)，将观察范围设定为槽3的槽长度方向l的包含端部在内的一部分。从板厚方向z俯视槽3，沿着槽长度方向l在观察范围内假设多条(n条)假想线l1～ln(参照图6)。观察范围优选设定为槽3的包含端部的区域(即，槽3的槽长度方向l的包含从起点至槽底的形状稳定了的区域为止的区域)。接着，当使用激光显微镜(激光式表面粗糙度测定器)等沿着假想线l1测定观察范围内的槽3的高度分布(槽深度分布)时，就会如图4所示以沿着假想线l1的形状得到组成槽3的端部的槽长度方向l的轮廓的测定断面曲线mcl1。

将低通滤波器(截止值λs)应用于如上所述地针对假想线l1所得到的测定断面曲线mcl1而得到断面曲线之后，当将带通滤波器(截止值λf、λc)应用于该断面曲线并从断面曲线上除去长的波长成分和短的波长成分时，就会如图5所示以沿着假想线l1的形状得到组成槽3的端部的槽长度方向l的轮廓的波形曲线lwc1。

如图5所示，使用波形曲线lwc1，在沿着假想线l1的多个(n个)位置处，分别得到钢板表面2a与槽3的轮廓(即波形曲线lwc1)之间的板厚方向z的距离(深度d1～dn：单位是μm)。进而，得到这些深度d1～dn的平均值(槽深度d1)。针对其它的各个假想线l2～ln也使用同样的测定手法得到槽端部的槽深度d2～dn。

此外，为了测定距离钢板表面2a的深度d1～dn，需要预先测定板厚方向z上的钢板表面2a的位置(高度)。例如，使用激光显微镜对观察范围内的钢板表面2a的多个地方分别测定板厚方向z上的位置(高度)，这些测定结果的平均值可以用作钢板表面2a的高度。

本实施方式中，在上述的假想线l1～ln中，将沿着槽长度方向l并且满足槽3的平均深度达到最大的条件的假想线选择作为槽基准线bl。例如，在对图6所示的假想线l1～ln分别得到的槽深度d1～dn中，槽深度d2为最大的情况下，将假想线l2定义为槽基准线bl。

如图7所示，在基于槽基准线bl的波形曲线上，将连接第一点51和第二点52的直线设定成槽端直线3e，上述第一点51是从钢板表面2a朝着板厚方向z深度达到0.05×d的点，上述第二点52是从钢板表面2a朝着板厚方向z深度达到0.50×d的点。然后，槽3的第一角度θ定义成槽端直线3e的相对于钢板表面2a的倾斜角度。

此外，为了测定第一角度θ，需要预先将钢板表面2a进行直线近似。

例如，在基于槽基准线bl的波形曲线上，将除槽3以外的仅为钢板表面2a的区域进行直线近似即可。测定该直线近似后的钢板表面2a与槽端直线3e的倾斜角度即可。用同样的方法，在槽3的槽长度方向l的两端部，求出槽端直线3e与钢板表面2a所成的倾斜角度(第一角度θ)。

本发明者们反复地潜心实验，探索了兼顾磁特性改善和耐锈蚀性的槽形状。其结果判明：对于本实施方式的方向性电磁钢板1所具备的槽3而言，如图2所示，在槽3的槽长度方向l的槽端31a、31b处，以下述方式使槽3的端部倾斜即可，上述倾斜的方式为：槽端直线3e与钢板表面2a所成的角度(第一角度θ)以及用槽平均深度d除以平均槽宽度w而得到的长宽比a的关系满足以下的式(1)。

θ<-21×a+77(1)

表示倾斜部5的倾斜角度的第一角度θ是根据用槽平均深度d除以平均槽宽度w而得到的长宽比a＝d/w来规定的。一般来说，槽平均深度d越大，则受槽深度影响的铁损越为改善；平均槽宽度w越小，则越可以将由钢部除去所引起的恶化的磁通密度的劣化量抑制得较小，并且可以改善铁损。即，长宽比a越大，则越能理想地控制磁特性。另一方面，长宽比a越大，则涂布液变得越难以侵入到槽内部，所以耐锈蚀性恶化。特别是在槽3的槽端部，耐锈蚀性恶化。因此，为了兼顾磁特性和耐锈蚀性，需要一起控制长宽比a和第一角度θ。具体而言，槽3的第一角度θ如果超出上述式(1)的范围，则槽3的槽端部的倾斜角度相对于长宽比要大，所以在槽3的槽端部，玻璃覆盖膜或绝缘覆盖膜难以覆盖槽3。其结果是，槽3的槽端部变得容易生锈。

即，为了抑制生锈，槽平均深度d越深，越是需要减小槽端部的倾斜角度(第一角度θ)。另外，为了抑制生锈，平均槽宽度w越窄，越是需要减小槽端部的倾斜角度(第一角度θ)。于是，槽平均深度d、平均槽宽度w和第一角度θ的关系满足式(1)时，槽3能获得兼顾磁特性改善和耐锈蚀性的效果。

此外，式(1)是槽3的槽平均深度d为5μm以上时优选的范围。槽3的槽平均深度d如果低于5μm，则槽3的端部的形状的偏差较小，不易发生耐锈蚀性的问题。另一方面，槽3的槽平均深度d如果低于5μm，则因形成槽而产生的磁畴的细化有可能原本就无法充分。槽3的深度的上限没有特别限定。可是，槽3的槽平均深度d相对于方向性电磁钢板的板厚方向z的厚度如果达到30％以上，则作为磁性材料的方向性电磁钢板即钢板的量下降，磁通密度有下降的风险。例如，如果考虑绕制变压器用途的方向性电磁钢板的一般厚度为0.35mm以下这一点，则槽3的平均深度d的上限值可以设定为100μm。槽3可以仅形成于方向性电磁钢板的单面，也可以形成于两面。

从实验的结果可知：当既满足上述式(1)又满足以下的式(2)时，则能够更高精度地抑制生锈，因此优选。

θ<32×a²-55×a+73(2)

从实验的结果进一步可知：当槽平均深度d为15μm～30μm的范围时，从提高耐锈蚀性的观点出发，更优选槽3的槽端的第一角度θ相对于槽平均深度d和平均槽宽度w满足以下的式(3)。

θ≤0.12×w-0.45×d+57.39(3)

从实验的结果还可知，当平均槽宽度w比30μm大且为100μm以下时，从提高耐锈蚀性的观点出发，更优选槽3的槽端的第一角度θ相对于槽平均深度d和平均槽宽度w满足以下的式(4)。

θ≤-0.37×d+0.12×w+55.39(4)

本实施方式的方向性电磁钢板1即使槽平均深度d为15μm～30μm，如果按照使第一角度θ满足上述式(3)的方式来形成槽3，则玻璃覆盖膜或绝缘覆盖膜能够均匀地被覆盖，能够兼顾磁特性和耐锈蚀性。

同样地，即使平均槽宽度w为超过30μm且为100μm以下，如果第一角度θ满足上述式(4)，则能够兼顾磁特性和耐锈蚀性。在方向性电磁钢板上形成多条槽时，如果所有的槽都满足上述的条件，则能获得高品质的方向性电磁钢板。不过，在槽的端部到达方向性电磁钢板的板宽度方向y的两端面的情况下，该槽的端部不会形成倾斜部，所以上述的条件当然就不适用了。

在槽3上可以配置平均厚度为0～5μm的玻璃覆盖膜和平均厚度为1μm～5μm的绝缘覆盖膜。另外，在钢板表面2a上还可以配置平均厚度为0.5μm～5μm的玻璃覆盖膜和平均厚度为1μm～5μm的绝缘覆盖膜。再有，槽3上的玻璃覆盖膜的平均厚度可以比钢板表面2a上的玻璃覆盖膜的平均厚度薄。

此外，通过采用槽3上不存在玻璃覆盖膜的构成(即槽3上的玻璃覆盖膜的平均厚度为0的构成)，能够使相对的槽的壁面的距离(槽宽度)更窄，所以能够进一步提高由槽3所带来的磁畴细化效果(即异常涡流损耗的降低效果)。

另外，如上所述，本实施方式中玻璃覆盖膜不是必需的构成要素。因此，对于仅由钢板2和绝缘覆盖膜构成的方向性电磁钢板来说，通过适用上述实施方式也能够获得耐锈蚀性提高的效果。就仅由钢板2和绝缘覆盖膜构成的方向性电磁钢板而言，在槽3上可以形成平均厚度为1μm～5μm的绝缘覆盖膜，在钢板表面2a上可以形成平均厚度为1μm～5μm的绝缘覆盖膜。

本实施方式中，在钢板2中，与槽3接触的晶粒(二次再结晶粒)的平均粒径优选为5μm以上。另外，与槽3接触的晶粒的粒径的上限没有特别限定，但也可以将该上限设定为100×10³μm以下。当槽3的周边存在由槽3的形成导致的熔融再凝固区域时，与槽3接触的晶粒的粒径变得微细。

这种情况下，晶体取向最终从{110}<001>方位脱离的可能性变高，无法得到优选的磁特性的可能性变高。因此，优选在槽3的周边不存在熔融再凝固区域。当槽3的周边不存在熔融再凝固区域时，与槽3接触的晶粒(二次再结晶粒)的平均粒径为5μm以上。另外，与槽3接触的晶粒的粒径的上限没有特别限定，但也可以将该上限设定为100×10³μm以下。

应当指出的是晶粒的粒径是指等效圆直径。晶粒的粒径例如可以使用astme112等一般的晶体粒径测量法来求出，或者也可以使用ebsd(电子背散射衍射图案；electronbackscatteringdiffractionpattern)法来求出。另外，与槽3接触的晶粒可以在上述的槽横向断面或者与板厚方向z垂直的断面上进行观察。上述的不具有熔融再凝固区域的槽可以使用例如后述的制造方法来获得。

特别是，在槽横向断面上看槽3时，存在于钢板2上的槽3的下部的晶粒(二次再结晶粒)的板厚方向粒径优选为5μm以上并且为钢板2的板厚以下。该特征意味着在钢板2上的槽3的下部不存在晶粒的板厚方向粒径为1μm左右的微细粒层(熔融再凝固区域)。

下面，对本实施方式的方向性电磁钢板1的制造方法进行说明。图8是表示方向性电磁钢板1的制造工艺的流程图。如图8所示，在最初的铸造工序s01中，钢水被供给至连续铸造机，板坯被连续地制造出来，所述钢水具有下述的化学成分：以质量分率计含有：si：0.8％～7％、c：超过0％且小于等于0.085％、酸可溶性al：0％～0.065％、n：0％～0.012％、mn：0％～1％、cr：0％～0.3％、cu：0％～0.4％、p：0％～0.5％、sn：0％～0.3％、sb：0％～0.3％、ni：0％～1％、s：0％～0.015％、se：0％～0.015％，剩余部分包含fe和杂质。然后，在热轧工序s02中，在规定的温度条件(例如1150～1400℃)下加热由铸造工序s01得到的板坯之后，对该板坯实施热轧。由此可以得到例如具有1.8～3.5mm的厚度的热延钢板。

然后，在退火工序s03中，在规定的温度条件(例如在750～1200℃下加热30秒～10分钟的条件)下对由热轧工序s02得到的热延钢板实施退火处理。

然后，在冷轧工序s04中，根据需要对在退火工序s03中实施了退火处理的热延钢板的表面实施酸洗处理，然后对热延钢板实施冷轧。由此可以得到例如具有0.15～0.35mm的厚度的冷轧钢板。

然后，在脱碳退火工序s05中，在规定的温度条件(例如在700～900℃下加热1～3分钟的条件)下并且在湿润气氛中对由冷轧工序s04得到的冷轧钢板实施热处理(即，脱碳退火处理)。如果实施上述的脱碳退火处理，则冷轧钢板中的碳降低到规定量以下，形成一次再结晶组织。另外，在脱碳退火工序s05中，在冷轧钢板的表面形成含有以二氧化硅(sio2)为主成分的氧化物层。

然后，在退火分离剂涂布工序s06中，含有以氧化镁(mgo)为主成分的退火分离剂被涂布于冷轧钢板的表面(氧化物层的表面)。然后，在最终退火工序s07中，在规定的温度条件(例如在1100～1300℃下加热20～24小时的条件)下对涂布了退火分离剂的冷轧钢板实施热处理(即，最终退火处理)。如果实施上述的最终退火处理，则在冷轧钢板上产生二次再结晶，并且冷轧钢板被纯化。其结果是，可以得到下述冷轧钢板(即形成方向性电磁钢板1的槽3之前的状态的钢板2)，上述冷轧钢板具有上述的钢板2的化学组成并控制了晶体取向以使得晶粒的易磁化轴与轧制方向x一致。

另外，如果实施上述的最终退火处理，则含有以二氧化硅为主成分的氧化物层与含有以氧化镁为主成分的退火分离剂反应，从而在钢板2的表面形成含有镁橄榄石(mg2sio4)等复合氧化物的玻璃覆盖膜(未图示出)。在最终退火工序s07中，在钢板2被卷绕成线圈状的状态下实施最终退火处理。通过在最终退火处理中在钢板2的表面形成玻璃覆盖膜，可以防止在被卷绕成线圈状的钢板2上发生烧粘。

在绝缘覆盖膜形成工序s08中，例如将含有胶体二氧化硅和磷酸盐的绝缘涂布液从玻璃覆盖膜的上面涂布于钢板表面2a上。然后，在规定的温度条件(例如840～920℃)下实施热处理，从而在玻璃覆盖膜的表面形成绝缘覆盖膜。

然后，在槽加工工序s09中，在形成了玻璃覆盖膜和绝缘覆盖膜的钢板表面2a上形成槽3。本实施方式的方向性电磁钢板1可以使用激光法、压制机械法、蚀刻法等方法来形成槽。以下，对在槽加工工序s09中使用激光法、压制机械法、蚀刻法等情况下的槽3的形成方法进行说明。

(基于激光法的槽的形成方法)

对使用激光法形成槽的方法进行说明。

在槽加工工序s09中，通过对形成了玻璃覆盖膜的钢板的表面(仅单面)照射激光，从而在钢板2的表面沿轧制方向x以规定间隔形成在与轧制方向x交叉的方向上延伸的多条槽3。

如图9所示，在槽加工工序s09中，从激光源(省略图示)射出的激光yl通过光纤9被传送到激光照射装置10。激光照射装置10内置了多角镜及其旋转驱动装置(均省略图示)。通过多角镜的旋转驱动，激光照射装置10将激光yl照射向钢板2的表面并且在与钢板2的板宽度方向y大致平行的方向上用激光yl进行扫描。

照射激光yl的同时，空气或不活泼气体等辅助气体25被喷射至照射激光yl的钢板2的部位。不活泼气体例如为氮气或氩气等。辅助气体25起到除去因激光照射而从钢板2熔融或蒸发的成分的作用。辅助气体25的喷射使得激光yl稳定地到达钢板2，因此槽3可被稳定地形成。另外，辅助气体25的喷射可以抑制上述成分附着于钢板2。作为上述结果，槽3沿着激光yl的扫描线可被形成。

一边沿着与轧制方向x一致的走板方向输送钢板2，一边对钢板2的表面照射激光yl。这里，将多角镜的旋转速度与钢板2的搬送速度进行同步控制，以使得槽3沿着轧制方向x以规定的间隔pl被形成，其结果是，如图9所示那样，与轧制方向x交叉的多条槽3在钢板2的表面沿着轧制方向x以规定间隔pl被形成。

作为激光光源，可以使用例如光纤激光。也可以使用yag激光、半导体激光或者co2激光等一般工业上使用的高输出功率激光作为激光光源。另外，只要能够稳定地形成槽3，则也可以使用脉冲激光或连续波激光作为激光光源。作为激光yl的照射条件，例如优选如下设定：将激光输出功率设定为200w～2000w、激光yl在轧制方向x上的聚焦光斑直径(即包含激光输出功率的86％的直径，以下略记为86％径)设定为10μm～1000μm、激光yl在板宽度方向y上的聚焦光斑直径(86％径)设定为10μm～4000μm、激光扫描速度设定为1m/s～100m/s、激光扫描间距(间隔pl)设定为4mm～10mm。

如图10所示，在本实施方式的槽加工工序s09中，对沿着与轧制方向x平行的走板方向td输送的钢板2进行俯视时，从相对于激光yl的激光扫描方向sd(与板宽度方向y平行的方向)具有角度θ2的倾斜的方向以追随激光yl的方式喷射辅助气体25。另外，如图11所示，从板宽度方向y(激光扫描方向sd)看沿着走板方向td输送的钢板2时，从相对于钢板表面2a具有角度θ3的倾斜的方向以追随激光yl的方式喷射辅助气体25。角度θ2优选设定为90°～180°的范围，角度θ3优选设定为1°～85°的范围。另外，辅助气体25的流量优选设定为每分钟10～1000升的范围。

此外，优选的是，使存在于钢板2的走板气氛中的具有0.5μm以上的直径的粒子的数量以每1cf(立方英尺)为10個以上且小于10000个的方式进行气氛控制。

激光束在跨越方向性电磁钢板的整个宽度上的扫描可以如图9所示那样使用1台扫描装置来进行，也可以如图12所示那样用多台扫描装置来进行。在使用1台光源的情况下，可以将从该光源射出的激光束分割后作为激光束使用。在使用多台激光照射装置10的情况下，如图12所示，多台激光照射装置10沿着轧制方向x以规定间隔进行配置。另外，从轧制方向x看时，各激光照射装置10在板宽度方向y上的位置按照各激光照射装置10的激光扫描线不会相互重叠的方式进行设定。

采用上述的激光照射方法，可以在钢板表面2a上形成多条槽3。通过使用多台扫描装置，能够在板宽度方向y上将照射区域分割成多个，所以每1束激光束所需的扫描和照射的时间被缩短。因此，特别适合于高速的走板设备。当使用多台扫描装置时，可以仅设置1台激光装置作为入射到各扫描装置的激光束的光源，也可以每个扫描装置各设置1台激光装置。

采用镜子的一面来在方向性电磁钢板上扫描激光束，从而在方向性电磁钢板上沿大致宽度方向形成规定长度(例如，300mm)的槽3。与轧制方向x相邻的槽的间隔、即轧制方向(输送方向)的照射间距pl可以通过线速度vl和照射速度的调整来更改。如上所述，使用激光照射装置，通过对方向性电磁钢板照射激光束从而在轧制方向x上以一定的扫描间隔pl(照射间距、槽间隔)形成槽。即，将激光束聚光后对方向性电磁钢板的表面一边扫描一边照射，从而在输送方向上以规定的间隔形成在与方向性电磁钢板的搬送方向大致垂直的方向(与输送方向交叉的方向、包含与搬送方向垂直的向量的方向)上延伸的规定长度的槽。例如，槽3在相对于与方向性电磁钢板的输送方向大致垂直的方向为正45°至负45°的范围内形成。

在扫描两端部，通过与镜子的动作同步地使激光的输出功率随时间变化而使槽3的深度变化，从而使槽3的端部31a、31b倾斜。即，以下述方式设定：如图13所示，在扫描方向上，在成为槽3的端部的位置处激光的输出功率是变化的。例如，当槽3的槽宽度为100μm、槽深度为20μm、照射间距为3mm、钢板上的扫描速度为30m/s时，为了将槽端部的第一角度θ设定为60°以下，在一条槽的形成开始时和形成结束时，将使激光的输出功率发生变化的时间δt设定为0.0004ms以上。由此，形成在槽3的槽长度方向l的端部以上述的第一角度θ倾斜的槽3。

例如，如图9所示，激光束的照射通过如下步骤进行：扫描装置在与方向性电磁钢板的轧制方向x大致垂直的板宽度方向y上以规定的间隔pl扫描从作为光源的激光装置射出的激光束。此时，空气或不活泼气体等辅助气体被喷射到方向性电磁钢板的照射激光束的部位。其结果是，在方向性电磁钢板的表面的照射激光束的部分上形成槽3。轧制方向x与走板方向一致。

进行激光束的照射时的方向性电磁钢板的温度没有特别限定。例如，可以对室温左右的方向性电磁钢板进行激光束的照射。扫描激光束的方向没有必要与板宽度方向y一致。但是，从作业效率等观点以及将磁畴细分成在轧制方向上较长的条状的观点出发，扫描方向与板宽度方向y所成的角度为0°～90°的范围，优选为45°以内。扫描方向与板宽度方向y所成的角度更优选为20°以内，更进一步优选为10°以内。

(基于压制机械法实施的槽的形成方法)

下面对用压制机械法制造本实施方式的方向性电磁钢板1的槽3的方法进行说明。使用压制机械法在方向性电磁钢板上形成槽3时，使用与槽3的形状对应的齿模并用公知的压制机械法来形成槽。即，使用在齿模的长度方向的端部形成由与第一角度θ相同角度的倾斜部的齿模来形成槽3。

(基于电解蚀刻法实施的槽的形成方法)

下面对使用电解蚀刻法制造本实施方式的方向性电磁钢板1的槽的方法进行说明。

在绝缘覆盖膜形成工序s08后的方向性电磁钢板1的表面，通过印刷等形成使对应于槽的形状的部分开口的抗蚀层。在与槽端部对应的部位上，抗蚀层的开口形成以下述方式倾斜的抗蚀剂：横向方向的开口宽度逐渐减小使得两端部的开口宽度比槽长度方向l的中央部的宽度窄。例如，为了使槽平均深度d为20μm、槽横向方向q的槽宽度为50μm并且第一角度θ为55°以下，抗蚀剂的开口以下述方式形成：将槽横向方向q的开口宽度设定为100μm以上，对应于槽端部而倾斜的部位的槽长度方向l的长度成为14μm。其结果是，在抗蚀剂的开口宽度设定得较窄的槽端部形成倾斜部5。然后，使用蚀刻液(nacl等)，在液温30℃下实施20秒蚀刻处理。接着，通过从方向性电磁钢板上剥离抗蚀剂，从而在钢板表面2a上形成槽3。

在槽加工工序s09中形成槽3后，再次进行与上述绝缘覆盖膜形成工序同样的处理(绝缘覆盖膜再形成工序s10)。得到的绝缘覆盖膜的厚度为2～3μm。由以上工序得到本实施方式的方向性电磁钢板。

如上所述制造的方向性电磁钢板1的钢板2中，作为化学成分，以质量分率计含有：si：0.8％～7.0％、c：超过0％且小于等于0.085％、酸可溶性al：0％～0.065％、n：0％～0.012％、mn：0％～1％、cr：0％～0.3％、cu：0％～0.4％、p：0％～0.5％、sn：0％～0.3％、sb：0％～0.3％、ni：0％～1％、s：0％～0.015％、se：0％～0.015％，剩余部分包含fe和杂质。

需要说明的是，在上述实施方式中例示了采用下述制造工艺的情况：在钢板表面2a上形成了绝缘覆盖膜之后，通过激光照射在钢板表面2a上形成槽3。这种情况下，由于激光照射后不久的槽3是暴露于外部的，所以槽3形成后需要再次在钢板2上形成绝缘覆盖膜。不过，在本实施方式中还可以采用下述制造工艺：通过在钢板表面2a上形成绝缘覆盖膜之前，向钢板表面2a照射激光yl从而在钢板表面2a上形成槽3，然后，在钢板2上形成绝缘覆盖膜。或者，在本实施方式中也可以在钢板2上形成槽3之后形成玻璃覆盖膜或绝缘覆盖膜。

因此，本实施方式的方向性电磁钢板包括用于二次再结晶的高温退火已完成并且玻璃覆盖膜和绝缘覆盖膜的涂布已完成的方向性电磁钢板1，同样也包括玻璃覆盖膜和绝缘覆盖膜涂布完成之前的方向性电磁钢板。即，也可以通过使用本实施方式的方向性电磁钢板、作为后工序形成玻璃覆盖膜和绝缘覆盖膜，由此获得最终产品。此外，如上所述，在执行上述的覆盖膜除去方法时，确认到除去玻璃覆盖膜或绝缘覆盖膜之后的槽3的形状、粗糙度与形成玻璃覆盖膜或绝缘覆盖膜之前的等同。

此外，上述实施方式中，例示了在最终退火工序s07之后实施槽加工工序(激光照射工序)s09的情况，但在冷轧工序s04和脱碳退火工序s05之间也可以实施槽加工工序。即，也可以通过由冷轧工序s04得到的冷轧钢板进行激光照射和辅助气体喷射，从而在冷轧钢板的钢板表面2a形成槽3，然后再对该冷轧钢板实施脱碳退火。

本实施方式中，示出了槽3的延伸方向即槽长度方向l是与轧制方向x和板宽度方向y交叉的方向的例子。但是，本实施方式的方向性电磁钢板1的槽3的延伸方向不限定于此。例如，槽3的槽长度方向l即使与轧制方向x大致正交，也能够兼顾磁特性的改善和耐锈蚀性。

本实施方式中，方向性电磁钢板上形成的槽3的数量没有特别限定。例如，在板宽度方向y和轧制方向x上也可以形成多条槽3。另外，槽3也可以形成为其两端部一直延伸到钢板2的板宽度方向y的两端部附近的一个长条的槽，该槽3也可以在轧制方向上以等间隔形成多条。

本实施方式中，示出了俯视时槽3的形状(槽3与钢板表面2a的边界部分的形状)是长椭圆的例子。但是，方向性电磁钢板的槽的形状不限于此。例如，槽只要是在槽长度方向l的端部具有倾斜部并且满足上述的式(1)的关系，则可以为任意形状。

图3示出了从槽横向方向看到的槽3的形状是在槽横向方向q上以槽宽度中心为基准呈非对称形状的例子。但是，槽的形状不限于此。

实施例

以下，通过实施例来更具体地说明本发明的一个方案的效果，但实施例中的条件是为了确认本发明的可实施性和效果而采用的一个条件例，本发明不限于这一个条件例。只要能够在不超出本发明的要旨的情况下实现本发明的目的，便可采用各种条件。

准备具有下述化学成分的板坯：以质量分率计含有：si：3.0％、酸可溶性al：0.05％、c：0.08％、n：0.01％、mn：0.12％、cr：0.05％、cu：0.04％、p：0.01％、sn：0.02％、sb：0.01％、ni：0.005％、s：0.007％、se：0.001％，剩余部分包含fe和杂质。对该板坯实施热轧工序s02，制作具有2.3mm的厚度的热轧材。

接着，在温度1000℃、1分钟的条件下对热轧材进行热处理(退火工序s03)。热处理后实施酸洗处理，然后实施冷轧(冷轧工序s04)，制作具有0.23mm的厚度的冷轧材。

对该冷轧材在温度800℃、2分钟的条件下实施脱碳退火(脱碳退火工序s05)。

在脱碳退火后的冷轧材料的两面涂布以氧化镁为主成分的退火分离剂(退火分离剂涂布工序s06)。将涂布了退火分离剂的冷轧材料以卷绕成线圈状的状态装入炉内，在温度1200℃下实施20小时的最终退火工序s07，制作表面形成了玻璃覆盖膜的钢板基体钢。

然后，在玻璃覆盖膜上涂布以磷酸铝为主成分的绝缘材，在温度850℃、1分钟的条件下进行烧粘并形成绝缘覆盖膜(绝缘覆盖膜形成工序s08)。

然后，使用激光法，将激光扫描间距(间隔pl)设定为3mm，将束直径在轧制方向上设定为0.1mm、扫描方向上设定为0.3mm、扫描速度设定为30m/s，在钢板表面2a上形成了槽平均深度d、槽长度方向l的平均槽宽度w和第一角度θ如下表1所示的槽(槽加工工序s09)。槽加工工序s09之后，再次涂布以磷酸铝为主成分的绝缘材，在温度850℃、1分钟的条件下进行烧粘形成绝缘覆盖膜(绝缘覆盖膜再形成工序s10)，得到了方向性电磁钢板。另外，作为比较例，准备了如下方向性电磁钢板：钢板按照与上述实施例的方向性电磁钢板同样的方式形成，并且形成了槽平均深度d、槽长度方向l的平均槽宽度w和第一角度θ如下表1所示的槽。

最终得到的上述方向性电磁钢板中的钢板(形成了槽的钢板)主要含有si：3.0％。

根据上述轮廓的确定方法来确定实施例和比较例的槽的轮廓。首先，使用非接触式激光测距仪(keyence公司制vk-9700)对各实施例和比较例的槽测定了槽长度方向l的10条直线l1～l10上的二维高度分布。根据测定结果，分别得到10个样式的槽的槽纵断面的轮廓。从10个样式的槽纵断面的轮廓分别算出槽平均深度d，抽出槽平均深度d为最深的槽纵断面的轮廓作为代表样式。将代表样式的槽平均深度d示于表1的槽深度d中。

有关槽横向方向q的断面的轮廓，使用相同的非接触式激光测距仪，测定了槽横向方向q的20条直线上的槽的二维高度分布。根据测定结果，得到20个样式的槽的槽横断面的轮廓。对于得到的这20个样式的槽横断面的轮廓测定了从钢板表面2a至槽的表面(轮廓上)的深度，算出了槽横向平均深度ds。在槽横断面的轮廓上抽取了两个槽横向平均深度为ds×0.052的地点并测量了这两个地点间的距离作为槽宽度w。算出了由20个样式分别得到的槽宽度w的平均值作为平均槽宽度。将实施例和比较例中分别得到的平均槽宽度(单位μm)示于表1中。

表1

实施例1、2是仅满足上述实施方式中记载的式(1)和式(2)的关系的例子。实施例8～14是仅满足上述实施方式中记载的式(1)的关系的例子。实施例3是满足上述实施方式中记载的式(1)、式(2)和式(4)的关系的例子。实施例4、5是满足上述实施方式中记载的式(1)、式(2)、式(3)和式(4)的关系的例子。实施例6是满足上述实施方式中记载的式(1)、式(2)和式(3)的关系的例子。另外，比较例1～3准备了不满足上述式(1)的方向性电磁钢板。

耐锈蚀性的评价如下进行：从上述实施例和比较例的各个方向性电磁钢板上采取包含一个槽的30mm见方的试验片，在温度维持为50℃、湿度维持为95％以上的室内将该试验片放置48小时，然后确认各个试验片上的生锈状况。有无生锈通过目视来确认。此外，就耐锈蚀性而言，在温度为50℃和湿度为91％的气氛中将试验片放置1周，并根据其前后的试验片的重量变化来进行评价。如果生锈则试验片的重量增加，所以重量增加量越少的试验片，则判断为耐锈蚀性越好。具体而言，将重量增加量为1.0mg/m²以下的试验片的耐锈蚀性评价为“优良”，将重量增加量为5.0mg/m²以下的试验片的耐锈蚀性评价为“良”，将重量增加量超过10.0mg/m²的试验片的耐锈蚀性评价为“不良”。

如表1中所示，对实施例1～14的方向性电磁钢板的耐锈蚀性进行验证的结果，确认到：通过形成至少满足式(1)的槽，可以提高方向性电磁钢板的耐锈蚀性。比较例1～3的耐锈蚀性的评价为不良。

实施例1～14中，钢板中的与槽接触的晶粒的粒径为5μm以上。

产业上的可利用性

根据本发明的上述方案，能够提高为了磁畴细化而在钢板的表面形成有槽的方向性电磁钢板的耐锈蚀性，所以充分具有产业上的可利用性。

符号说明

1方向性电磁钢板

2钢板

2a钢板表面

3槽

l槽长度方向

x轧制方向

y板宽度方向

z板厚方向

d槽平均深度

θ第一角度

w平均槽宽度

51第一点

52第二点

3e槽端直线