(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-05
(45)【発行日】2022-12-13
(54)【発明の名称】方向性電磁鋼板の製造方法
(51)【国際特許分類】
C21D 8/12 20060101AFI20221206BHJP
C21D 9/46 20060101ALI20221206BHJP
C22C 38/00 20060101ALI20221206BHJP
C22C 38/60 20060101ALI20221206BHJP
H01F 1/147 20060101ALI20221206BHJP
【ＦＩ】
C21D8/12 B
C21D9/46 501A
C22C38/00 303U
C22C38/60
H01F1/147 175
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2020566440
(86)(22)【出願日】2020-01-16
(86)【国際出願番号】 JP2020001139
(87)【国際公開番号】W WO2020149320
(87)【国際公開日】2020-07-23
【審査請求日】2021-07-09
(31)【優先権主張番号】P 2019005128
(32)【優先日】2019-01-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100175802
【弁理士】
【氏名又は名称】寺本 光生
(74)【代理人】
【識別番号】100134359
【弁理士】
【氏名又は名称】勝俣 智夫
(74)【代理人】
【識別番号】100188592
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 洋
(72)【発明者】
【氏名】牛神 義行
(72)【発明者】
【氏名】中村 修一
(72)【発明者】
【氏名】藤井 浩康
【審査官】鈴木 毅
(56)【参考文献】
【文献】特開２００２－２１２６３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－２６８４５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－００１９８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－１０６８２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－０６０８４３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｃ ３８／００ － ３８／６０
Ｃ２１Ｄ ８／１２
Ｃ２１Ｄ ９／４６
Ｈ０１Ｆ １／１４７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
珪素鋼素材を製造する珪素鋼素材製造工程と、前記珪素鋼素材を熱間圧延して熱延板を得る熱間圧延工程と、
前記熱延板に一回の冷間圧延もしくは中間焼鈍を挟む複数回の冷間圧延を施して最終板厚の鋼板を得る冷間圧延工程と、
前記鋼板に、加熱帯と均熱帯を備える脱炭焼鈍炉を用いて脱炭焼鈍を施す脱炭焼鈍工程と、
前記鋼板に、アルミナを主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、仕上げ焼鈍を施す仕上げ焼鈍工程と、を含み、
前記珪素鋼素材が、質量％で、
Ｓｉ：０．８～７．０％、
Ｃ：０．０８５％以下、
酸可溶性Ａｌ：０．０１０～０．０６５％、
Ｎ：０．００４～０．０１２％、
Ｍｎ：１．００％以下、
Ｓ：０．０５０％以下、および
Ｃｒ：０．０２～０．５０％、
を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、
前記脱炭焼鈍工程では、
前記珪素鋼素材のＣｒ含有量を質量％でＸとしたとき、前記加熱帯の雰囲気ガスの酸化度Ｐ１が下記の式１を満足し、かつ前記均熱帯の雰囲気ガスの酸化度Ｐ２が下記の式２を満足する
ことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
０．１８Ｘ－０．００８≦Ｐ１≦０．２５Ｘ＋０．１５≦０．２０ （式１）
０．０１≦Ｐ２≦０．１５ （式２）
【請求項2】
前記Ｐ１が下記の式３を満足することを特徴とする請求項１に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。０．３Ｘ＋０．０２５≦Ｐ１≦０．２５Ｘ＋０．１５≦０．２０ （式３）
【請求項3】
前記Ｐ１、および前記Ｐ２が下記の式４を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
Ｐ１＞Ｐ２ （式４）
【請求項4】
前記珪素鋼素材が、さらに、質量％で、Ｃｕ：０％以上０．４％以下、
Ｐ：０％以上０．５％以下、
Ｎｉ：０％以上１．０％以下、
Ｂ：０％以上０．００８％以下、
Ｖ：０％以上０．１５％以下、
Ｎｂ：０％以上０．２０％以下、
Ｍｏ：０％以上０．１０％以下、
Ｔｉ：０％以上０．０１５％以下、及び
Ｂｉ：０％以上０．０１０％以下、
を含有する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項5】
前記脱炭焼鈍工程の前から前記仕上げ焼鈍工程での二次再結晶発現前までに、窒化処理工程をさらに含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項6】
前記熱間圧延工程の後、かつ前記冷間圧延工程の前に、前記熱間圧延工程で得られた前記熱延板を焼鈍する熱延板焼鈍工程をさらに含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、方向性電磁鋼板の製造方法に関する。
本願は、２０１９年０１月１６日に、日本に出願された特願２０１９－００５１２８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、２０１９年０１月１６日に、日本に出願された特願２０１９－００５１２８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【0002】
方向性電磁鋼板は、軟磁性材料であり、主に、変圧器の鉄心材料として用いられる。そのため、方向性電磁鋼板には、高磁化特性および低鉄損という磁気特性が要求される。磁化特性とは、鉄心を励磁したときに誘起される磁束密度である。磁束密度が高いほど、鉄心を小型化できるので、変圧器の装置構成の点で有利であり、かつ変圧器の製造コストの点でも有利である。
【0003】
磁化特性を高くするためには、鋼板面に平行に｛１１０｝面が揃い、かつ、圧延方向に〈１００〉軸が揃った結晶方位（ゴス方位）となるように集合組織を制御する必要がある。結晶方位をゴス方位に集積するために、ＡｌＮ、ＭｎＳ、および、ＭｎＳｅなどのインヒビターを鋼中に微細に析出させて、二次再結晶を制御することが、通常行われている。
【0004】
また、磁気特性としては、磁束密度（８００Ａ／ｍの磁場を付与したときの磁束密度Ｂ８値で代表される）が高く、鉄損（磁束密度１．７テスラ（Ｔ）、周波数５０ヘルツ（Ｈｚ）のエネルギー損失Ｗ１７／５０（Ｗ／ｋｇ）で代表される）が低いことが要求される。
【0005】
鉄損とは、鉄心を交流磁場で励磁した場合に、熱エネルギーとして消費される電力損失である。省エネルギーの観点から、鉄損はできるだけ低いことが求められる。鉄損の高低には、磁化率、板厚、皮膜張力、不純物量、電気抵抗率、結晶粒径、磁区サイズなどが影響する。電磁鋼板に関し、様々な技術が開発されている現在においても、エネルギー効率を高めるため、鉄損を低減する研究開発が継続されている。
【0006】
電磁鋼板が積み鉄心として用いられる場合、仕上げ焼鈍後の鋼板にレーザービームを照射して局部的な微小歪を与えることにより磁区を細分化して鉄損を低減させる方法が、特許文献１（特公昭５８－２６４０５号公報）に開示されている。
【0007】
また、電磁鋼板が巻き鉄心として用いられる場合には、鉄心に加工した後、歪取り焼鈍（Ｓｔｒｅｓｓ Ｒｅｌｅａｓｅ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ：応力除去焼鈍）を施しても磁区細分化効果が消失しない方法が、特許文献２（特開昭６２－８６１７５号公報）に開示されている。これらの技術的手段を用いて磁区を細分化することにより、鉄損は大きく低減される。
【0008】
しかしながら、本発明者らが、上記のような磁区細分化を行った場合の磁区の動きを観察したところ、動かない磁区も存在することが判明した。そこで本発明者らは、方向性電磁鋼板の鉄損値をさらに低減するためには、磁区を細分化すると同時に、鋼板表面のグラス皮膜によって生じる、磁区の動きを阻害するピン止め効果をなくすことが重要であるとの認識に至った。
【0009】
上述のような磁区移動の容易化を図るためには、鋼板表面にグラス皮膜を形成させないことが有効である。その手段として、粗大な高純度アルミナを焼鈍分離剤として用いることにより鋼板表面にグラス皮膜を形成させない方法が、特許文献３（米国特許第３７８５８８２号明細書）に開示されている。しかしながら、この方法では表面直下の介在物をなくすことができず、鉄損の向上代は、Ｗ１５／６０で高々２％に過ぎない。
【0010】
この表面直下の介在物を制御し、かつ表面の鏡面化を達成する方法として、仕上げ焼鈍後に化学研磨或いは電解研磨を行う方法が、特許文献４（特開昭６４－８３６２０号公報）に開示されている。しかしながら、化学研磨・電解研磨等の方法は、実験室レベルの試料の材料を加工することは可能であるが、上記方法を工業的規模で行うためには、薬液の濃度、温度の管理や、公害対策設備等の設置の問題を解決しなければならない。さらに、生産性の観点から、上記方法を実用化することは大変困難である。
【0011】
この問題点を解消する方法として、脱炭焼鈍を、Ｆｅ系酸化物（Ｆｅ２ＳｉＯ４，ＦｅＯ等）が形成されない酸化度の雰囲気ガス中で行い、板間の焼鈍分離剤としてアルミナを用いる方法が、特許文献５（特開平０７－１１８７５０号公報）に開示されている。しかしながら、本プロセスを工業的に実施しようとしても、安定的に脱炭を進行させつつ良好な磁気特性を得ることは困難であることが判明してきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【文献】日本国特公昭５８－０２６４０５号公報
【文献】日本国特開昭６２－８６１７５号公報
【文献】米国特許第３７８５８８２号明細書
【文献】日本国特開昭６４－０８３６２０号公報
【文献】日本国特開平０７－１１８７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
本発明は上述のような問題に鑑みてなされたものであり、脱炭焼鈍における脱炭を良好に実施しつつ、かつ磁気特性が良好である方向性電磁鋼板を製造するための方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0014】
（１）本発明の一態様に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、珪素鋼素材を製造する珪素鋼素材製造工程と、珪素鋼素材を熱間圧延して熱延板を得る熱間圧延工程と、前記熱延板に一回の冷間圧延もしくは中間焼鈍を挟む複数回の冷間圧延を施して最終板厚の鋼板を得る冷間圧延工程と、前記鋼板に、加熱帯と均熱帯を備える脱炭焼鈍炉を用いて脱炭焼鈍を施す脱炭焼鈍工程と、前記鋼板に、アルミナを主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、仕上げ焼鈍を施す仕上げ焼鈍工程と、を含み、前記珪素鋼素材が、質量％で、Ｓｉ：０．８～７．０％、Ｃ：０．０８５％以下、酸可溶性Ａｌ：０．０１０～０．０６５％、Ｎ：０．００４～０．０１２％、Ｍｎ：１．００％以下、Ｓ：０．０５０％以下、およびＣｒ：０．０２～０．５０％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、前記脱炭焼鈍工程では、前記珪素鋼素材のＣｒ含有量を質量％でＸとしたとき、前記加熱帯の雰囲気ガスの酸化度Ｐ１が下記の式１を満足し、かつ前記均熱帯の雰囲気ガスの酸化度Ｐ２が下記の式２を満足する。
０．１８Ｘ－０．００８≦Ｐ１≦０．２５Ｘ＋０．１５≦０．２０ （式１）
０．０１≦Ｐ２≦０．１５ （式２）
０．１８Ｘ－０．００８≦Ｐ１≦０．２５Ｘ＋０．１５≦０．２０ （式１）
０．０１≦Ｐ２≦０．１５ （式２）
【0015】
（２）上記（１）に記載の方向性電磁鋼板の製造方法では、前記Ｐ１が下記の式３を満足してもよい。
０．３Ｘ＋０．０２５≦Ｐ１≦０．２５Ｘ＋０．１５≦０．２０ （式３）
０．３Ｘ＋０．０２５≦Ｐ１≦０．２５Ｘ＋０．１５≦０．２０ （式３）
【0016】
（３）上記（１）又は（２）に記載の方向性電磁鋼板の製造方法では、前記Ｐ１、および前記Ｐ２が下記の式４を満足してもよい。
Ｐ１＞Ｐ２ （式４）
Ｐ１＞Ｐ２ （式４）
【0017】
（４）上記（１）から（３）のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法では、前記珪素鋼素材が、さらに、質量％で、Ｃｕ：０％以上０．４％以下、Ｐ：０％以上０．５％以下、Ｎｉ：０％以上１．０％以下、Ｂ：０％以上０．００８％以下、Ｖ：０％以上０．１５％以下、Ｎｂ：０％以上０．２０％以下、Ｍｏ：０％以上０．１０％以下、Ｔｉ：０％以上０．０１５％以下、及びＢｉ：０％以上０．０１０％以下を含有してもよい。
【0018】
（５）上記（１）から（４）のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法では、脱炭焼鈍工程の前から前記仕上げ焼鈍工程での二次再結晶発現前までに、窒化処理工程をさらに含んでもよい。
【0019】
（６）上記（１）から（５）のいずれか１項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法では、前記熱間圧延工程の後、かつ前記冷間圧延工程の前に、前記熱間圧延工程で得られた前記熱延板を焼鈍する熱延板焼鈍工程をさらに含んでもよい。
【発明の効果】
【0020】
本発明の上記態様によれば、脱炭焼鈍における脱炭を良好に実施しつつ、かつ磁気特性が良好である方向性電磁鋼板が得られる、方向性電磁鋼板の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の一実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図2】実施例３の、Ｃｒ含有量Ｘ（質量％）と脱炭焼鈍の加熱帯の雰囲気ガス酸化度Ｐ１との関係性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0022】
従来、方向性電磁鋼板の磁気特性を改善させるべく、上述のような検討がなされてきたが、依然として解決すべき上記のような課題がある。本発明者らは、このような課題を解決するために種々の実験を行った。その結果、鋼成分としてＣｒを適量含有させると共に、脱炭焼鈍工程の均熱帯と加熱帯の雰囲気ガスの酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）とを制御することによって、脱炭を良好に実施しつつ磁気特性の良好な方向性電磁鋼板を製造することができることを見出した。
【0023】
以下に、本発明の好適な実施形態について説明する。ただし、本発明はこれらの実施形態に開示された構成のみに制限されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは自明である。
また、以下の実施形態の独立した各要素は、本発明の範囲において、互いに組み合わせ可能であることも自明である。
また、以下の実施形態の独立した各要素は、本発明の範囲において、互いに組み合わせ可能であることも自明である。
【0024】
また、以下の実施形態において、数値限定範囲には、下限値および上限値がその範囲に含まれる。ただし、「超」または「未満」と示す数値は、その値が数値範囲に含まれない。
また、特に断りのない限り、以下の実施形態における化学成分の「％」は「質量％」を意味する。
また、特に断りのない限り、以下の実施形態における化学成分の「％」は「質量％」を意味する。
【0025】
以下に、本発明の一実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法について説明する。
【0026】
以下の実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、珪素鋼素材を製造する珪素鋼素材製造工程と、珪素鋼素材を熱間圧延して熱延板を得る熱間圧延工程と、熱延板に一回の冷間圧延もしくは中間焼鈍を挟む複数回の冷間圧延を施して最終板厚の鋼板を得る冷間圧延工程と、鋼板に、加熱帯と均熱帯とを備える脱炭焼鈍炉を用いて脱炭焼鈍を施す脱炭焼鈍工程と、鋼板にアルミナを主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、仕上げ焼鈍を施す仕上げ焼鈍工程と、を含み、珪素鋼素材が、質量％で、Ｓｉ：０．８～７．０％、Ｃ：０．０８５％以下、酸可溶性Ａｌ：０．０１０～０．０６５％、Ｎ：０．００４～０．０１２％、Ｍｎ：１．００％以下、Ｓ：０．０５０％以下、およびＣｒ：０．０２～０．５０％を含有し、残部がＦｅ及び不純物からなり、脱炭焼鈍工程では、珪素鋼素材のＣｒ含有量を質量％でＸとしたとき、加熱帯の雰囲気ガスの酸化度Ｐ１が下記の式１を満足し、かつ均熱帯の雰囲気ガスの酸化度Ｐ２が下記の式２を満足することを特徴とする。また、上述の実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法では、熱間圧延工程の後、かつ冷間圧延工程の前に、熱間圧延工程で得られた熱延板を焼鈍する熱延板焼鈍工程をさらに含んでもよい。
０．１８Ｘ－０．００８≦Ｐ１≦０．２５Ｘ＋０．１５≦０．２０ （式１）
０．０１≦Ｐ２≦０．１５ （式２）
０．１８Ｘ－０．００８≦Ｐ１≦０．２５Ｘ＋０．１５≦０．２０ （式１）
０．０１≦Ｐ２≦０．１５ （式２）
【0027】
［珪素鋼素材の化学成分］
Ｓｉは、含有量を多くすると電気抵抗が高くなり、鉄損特性が改善される。しかし、Ｓｉ含有量が７．０％を超えると冷延が極めて困難となり、圧延時に鋼素材割れてしまう。そのため、Ｓｉ含有量の上限を７．０％とする。Ｓｉ含有量の上限は好ましくは４．５％、さらに好ましくは４．０％である。
また、Ｓｉ含有量が０．８％より少ないと、仕上げ焼鈍時にγ変態が生じ、鋼板の結晶方位が損なわれてしまう。そのため、Ｓｉ含有量の下限を０．８％とする。Ｓｉ含有量の下限は、好ましくは２．０％、さらに好ましくは２．５％である。
Ｓｉは、含有量を多くすると電気抵抗が高くなり、鉄損特性が改善される。しかし、Ｓｉ含有量が７．０％を超えると冷延が極めて困難となり、圧延時に鋼素材割れてしまう。そのため、Ｓｉ含有量の上限を７．０％とする。Ｓｉ含有量の上限は好ましくは４．５％、さらに好ましくは４．０％である。
また、Ｓｉ含有量が０．８％より少ないと、仕上げ焼鈍時にγ変態が生じ、鋼板の結晶方位が損なわれてしまう。そのため、Ｓｉ含有量の下限を０．８％とする。Ｓｉ含有量の下限は、好ましくは２．０％、さらに好ましくは２．５％である。
【0028】
Ｃは、一次再結晶組織を制御するうえで有効な元素であるが、磁気特性に悪影響を及ぼすので、仕上げ焼鈍前に脱炭処理を施して除去する必要がある。
珪素鋼素材のＣ含有量が０．０８５％より多いと、脱炭焼鈍時間が長くなり、工業生産における生産性が損なわれてしまう。そのため、Ｃ含有量の上限を０．０８５％とする。Ｃ含有量の上限は、好ましくは０．０７０％である。
珪素鋼素材のＣ含有量が０．０８５％より多いと、脱炭焼鈍時間が長くなり、工業生産における生産性が損なわれてしまう。そのため、Ｃ含有量の上限を０．０８５％とする。Ｃ含有量の上限は、好ましくは０．０７０％である。
【0029】
酸可溶性Ａｌは、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法において、Ｎと結合して、（Ａｌ，Ｓｉ）Ｎとしてインヒビターとしての機能を果たすために必須の元素である。酸可溶性Ａｌ含有量は、二次再結晶が安定する０．０１０～０．０６５％とする。
酸可溶性Ａｌ含有量の下限は、好ましくは０．０２０％、さらに好ましくは０．０２５％である。酸可溶性Ａｌ含有量の上限は、好ましくは０．０４０％、さらに好ましくは０．０３０％である。
酸可溶性Ａｌ含有量の下限は、好ましくは０．０２０％、さらに好ましくは０．０２５％である。酸可溶性Ａｌ含有量の上限は、好ましくは０．０４０％、さらに好ましくは０．０３０％である。
【0030】
Ｎ含有量が０．０１２％を超えると、冷延時、鋼板中にブリスターとよばれる空孔が生じるので、Ｎ含有量は０．０１２％を超えないようにすることが好ましい。また、Ａｌと結合してインヒビターとしての機能を果たすためには、Ｎ含有量を０．００４％以上とする必要がある。Ｎ含有量の下限は、好ましくは０．００６％、さらに好ましくは０．００７％である。Ｎ含有量の上限は、好ましくは０．０１０％、さらに好ましくは０．００９％である。
【0031】
Ｍｎ、Ｓは、熱間圧延における割れの発生を防止する観点からＭｎ／Ｓ≧４となるような範囲で含有させることが望ましい。一方、Ｍｎ含有量を多くすると飽和磁束が低下してしまうので、Ｍｎ含有量は１．００％以下とすることが好ましい。Ｓ含有量は好ましくは０．０５０％以下であり、より好ましくは０．０１５％以下、さらに好ましくは０．０１０％以下、一層好ましくは０．００７％以下の範囲である。
また、Ｓはその一部をＳｅで置き換えることができる。そのため、Ｓｅを含む場合、Ｓ＋Ｓｅ：０．０５０％以下であることが好ましく、Ｍｎ／（Ｓ＋Ｓｅ）≧４となる範囲であることが好ましい。
また、Ｓはその一部をＳｅで置き換えることができる。そのため、Ｓｅを含む場合、Ｓ＋Ｓｅ：０．０５０％以下であることが好ましく、Ｍｎ／（Ｓ＋Ｓｅ）≧４となる範囲であることが好ましい。
【0032】
ＭｎとＳは、二次再結晶のインヒビターとして活用される場合がある。この場合、二次再結晶が安定するＭｎ含有量は、０．０２～０．３０％の範囲である。Ｍｎ含有量の下限は、好ましくは０．０５％であり、さらに好ましくは０．０７％である。Ｍｎ含有量の上限は、好ましくは０．１５％、さらに好ましくは０．１０％である。また、この場合、好ましいＳ含有量は、０．０１０～０．０５０％の範囲である。Ｓの含有量は、好ましくは０．０１５％以上、さらに好ましくは０．０２０％以上である。Ｓの含有量は、より好ましくは０．０４０％以下である。また、ＳをＳｅで置き換えることもできる。
【0033】
田口・坂倉等による製造法（たとえば特公昭４０－１５６４４号公報）においては、ＭｎとＳとは、二次再結晶のインヒビターとして活用する。
一方、小松等による製造法（たとえば特公昭６２－４５２８５号公報）においては、ＭｎとＳとは、二次再結晶のインヒビターとして用いない。
一方、小松等による製造法（たとえば特公昭６２－４５２８５号公報）においては、ＭｎとＳとは、二次再結晶のインヒビターとして用いない。
【0034】
Ｃｒは、脱炭焼鈍における酸化層形成挙動に影響を及ぼし、脱炭性を改善するとともにその後の表面平滑化を促進する元素である。
Ｃｒ含有量は、脱炭性の改善効果が得られる０．０２～０．５０％とする。好ましくは、Ｃｒ含有量の下限は、０．０５％であり、好ましくは、Ｃｒ含有量の上限は、０．３９％である。
Ｃｒ含有量は、脱炭性の改善効果が得られる０．０２～０．５０％とする。好ましくは、Ｃｒ含有量の下限は、０．０５％であり、好ましくは、Ｃｒ含有量の上限は、０．３９％である。
【0035】
本実施形態では、珪素鋼素材の成分として、上記成分に加えて、必要に応じて、さらに、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐ、Ｍｏ、Ｂｉ、Ｂ、Ｖ、ＮｂおよびＴｉからなる群から選択される１種または２種以上を、質量％で、Ｃｕ：０～０．４％、Ｎｉ：０～１．０％、Ｐ：０～０．５％、Ｍｏ：０～０．１０％、Ｂｉ：０～０．０１０％、Ｂ：０～０．００８％、Ｖ：０～０．１５％、Ｎｂ：０～０．２０％、Ｔｉ：０～０．０１５％の範囲で含有してもよい。
【0036】
Ｃｕ：０％以上０．４％以下
Ｃｕ（銅）は、電気抵抗を高めて鉄損を低減するのに有効な元素である。従って、Ｃｕを０．４％以下の含有量の範囲で含有させてもよい。Ｃｕ含有量が０．４％を超えると、鉄損低減効果が飽和してしまうとともに、熱間圧延時に“カッパーヘゲ”という表面疵の原因になることがある。Ｃｕ含有量の下限は、０．０５％であることが好ましく、０．１％であることがより好ましい。Ｃｕ含有量の上限は、０．３％であることが好ましく、０．２％であることがより好ましい。
Ｃｕ（銅）は、電気抵抗を高めて鉄損を低減するのに有効な元素である。従って、Ｃｕを０．４％以下の含有量の範囲で含有させてもよい。Ｃｕ含有量が０．４％を超えると、鉄損低減効果が飽和してしまうとともに、熱間圧延時に“カッパーヘゲ”という表面疵の原因になることがある。Ｃｕ含有量の下限は、０．０５％であることが好ましく、０．１％であることがより好ましい。Ｃｕ含有量の上限は、０．３％であることが好ましく、０．２％であることがより好ましい。
【0037】
Ｎｉ：０％以上１．０％以下
Ｎｉ（ニッケル）は、電気抵抗を高めて鉄損を低減するのに有効な元素である。また、Ｎｉは、熱延板の金属組織を制御して、磁気特性を高めるうえで有効な元素である。従って、Ｎｉを１．０％以下の含有量の範囲で含有させてもよい。Ｎｉ含有量が１．０％を超えると、二次再結晶が不安定になることがある。Ｎｉ含有量の下限は、０．０１％であることが好ましく、０．０２％であることがより好ましい。Ｎｉ含有量の上限は、０．２％であることが好ましく、０．１％であることがより好ましい。
Ｎｉ（ニッケル）は、電気抵抗を高めて鉄損を低減するのに有効な元素である。また、Ｎｉは、熱延板の金属組織を制御して、磁気特性を高めるうえで有効な元素である。従って、Ｎｉを１．０％以下の含有量の範囲で含有させてもよい。Ｎｉ含有量が１．０％を超えると、二次再結晶が不安定になることがある。Ｎｉ含有量の下限は、０．０１％であることが好ましく、０．０２％であることがより好ましい。Ｎｉ含有量の上限は、０．２％であることが好ましく、０．１％であることがより好ましい。
【0038】
Ｐ：０％以上０．５％以下
Ｐ（燐）は、電気抵抗を高めて鉄損を低減するのに有効な元素である。従って、Ｐを０．５％以下の含有量の範囲で含有させてもよい。Ｐ含有量が０．５％を超えると、珪素鋼板の圧延性に問題が生じることがある。Ｐ含有量の下限は、０．００５％であることが好ましく、０．０１％であることがより好ましい。Ｐ含有量の上限は、０．２％であることが好ましく、０．１５％であることがより好ましい。
Ｐ（燐）は、電気抵抗を高めて鉄損を低減するのに有効な元素である。従って、Ｐを０．５％以下の含有量の範囲で含有させてもよい。Ｐ含有量が０．５％を超えると、珪素鋼板の圧延性に問題が生じることがある。Ｐ含有量の下限は、０．００５％であることが好ましく、０．０１％であることがより好ましい。Ｐ含有量の上限は、０．２％であることが好ましく、０．１５％であることがより好ましい。
【0039】
Ｍｏ：０％以上０．１０％以下
Ｍｏ（モリブデン）も、電気抵抗を高めて鉄損を低減するのに有効な元素である。従って、Ｍｏを０．１０％以下の含有量の範囲で含有させてもよい。Ｍｏ含有量が０．１０％を超えると、鋼板の圧延性に問題が生じることがある。Ｍｏ含有量の下限は、０．００５％であることが好ましく、０．０１％であることがより好ましい。Ｍｏ含有量の上限は、０．０８％であることが好ましく、０．０５％であることがより好ましい。
Ｍｏ（モリブデン）も、電気抵抗を高めて鉄損を低減するのに有効な元素である。従って、Ｍｏを０．１０％以下の含有量の範囲で含有させてもよい。Ｍｏ含有量が０．１０％を超えると、鋼板の圧延性に問題が生じることがある。Ｍｏ含有量の下限は、０．００５％であることが好ましく、０．０１％であることがより好ましい。Ｍｏ含有量の上限は、０．０８％であることが好ましく、０．０５％であることがより好ましい。
【0040】
Ｂｉ：０％以上０．０１０％以下
Ｂｉ（ビスマス）は、硫化物等の析出物を安定化してインヒビターとしての機能を強化するのに有効な元素である。従って、Ｂｉを０．０１０％以下の含有量の範囲で含有させてもよい。Ｂｉ含有量が０．０１０％を超えると、磁気特性が劣化することがある。Ｂｉ含有量の下限は、０．００１％であることが好ましく、０．００２％であることがより好ましい。Ｂｉ含有量の上限は、０．００８％であることが好ましく、０．００６％であることがより好ましい。
Ｂｉ（ビスマス）は、硫化物等の析出物を安定化してインヒビターとしての機能を強化するのに有効な元素である。従って、Ｂｉを０．０１０％以下の含有量の範囲で含有させてもよい。Ｂｉ含有量が０．０１０％を超えると、磁気特性が劣化することがある。Ｂｉ含有量の下限は、０．００１％であることが好ましく、０．００２％であることがより好ましい。Ｂｉ含有量の上限は、０．００８％であることが好ましく、０．００６％であることがより好ましい。
【0041】
Ｂ：０％以上０．００８％以下
Ｂ（ホウ素）は、ＢＮとしてインヒビター効果を発揮する有効な元素である。従って、Ｂを０．００８％以下の含有量の範囲で含有させてもよい。Ｂ含有量が０．００８％を超えると、磁気特性が劣化するおそれがある。Ｂ含有量の下限は、０．０００５％であることが好ましく、０．００１％であることがより好ましい。Ｂ含有量の上限は、０．００５％であることが好ましく、０．００３％であることがより好ましい。
Ｂ（ホウ素）は、ＢＮとしてインヒビター効果を発揮する有効な元素である。従って、Ｂを０．００８％以下の含有量の範囲で含有させてもよい。Ｂ含有量が０．００８％を超えると、磁気特性が劣化するおそれがある。Ｂ含有量の下限は、０．０００５％であることが好ましく、０．００１％であることがより好ましい。Ｂ含有量の上限は、０．００５％であることが好ましく、０．００３％であることがより好ましい。
【0042】
Ｖ：０％以上０．１５％以下
Ｎｂ：０％以上０．２０％以下
Ｔｉ：０％以上０．０１５％以下
Ｖ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、及びＴｉ（チタン）は、ＮやＣと結合してインヒビターとして機能する、有効な元素である。従って、Ｖを０．１５％以下、Ｎｂを０．２％以下、および／またはＴｉを０．０１５％以下の含有量の範囲で含有させてもよい。これらの元素が最終製品に残留して、Ｖ含有量が０．１５％を超え、Ｎｂ含有量が０．２０％を超え、またはＴｉ含有量が０．０１５％を超えると、磁気特性が劣化するおそれがある。
Ｖ含有量の下限は、０．００２％であることが好ましく、０．０１％であることがより好ましい。Ｖ含有量の上限は、０．１０％であることが好ましく、０．０５％であることがより好ましい。
Ｎｂ含有量の下限は、０．００５％であることが好ましく、０．０２％であることがより好ましい。Ｎｂ含有量の上限は、０．１０％であることが好ましく、０．０８％であることがより好ましい。
Ｔｉ含有量の下限は、０．００２％であることが好ましく、０．００４％であることがより好ましい。Ｔｉ含有量の上限は、０．０１０％であることが好ましく、０．００８％であることがより好ましい。
Ｎｂ：０％以上０．２０％以下
Ｔｉ：０％以上０．０１５％以下
Ｖ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、及びＴｉ（チタン）は、ＮやＣと結合してインヒビターとして機能する、有効な元素である。従って、Ｖを０．１５％以下、Ｎｂを０．２％以下、および／またはＴｉを０．０１５％以下の含有量の範囲で含有させてもよい。これらの元素が最終製品に残留して、Ｖ含有量が０．１５％を超え、Ｎｂ含有量が０．２０％を超え、またはＴｉ含有量が０．０１５％を超えると、磁気特性が劣化するおそれがある。
Ｖ含有量の下限は、０．００２％であることが好ましく、０．０１％であることがより好ましい。Ｖ含有量の上限は、０．１０％であることが好ましく、０．０５％であることがより好ましい。
Ｎｂ含有量の下限は、０．００５％であることが好ましく、０．０２％であることがより好ましい。Ｎｂ含有量の上限は、０．１０％であることが好ましく、０．０８％であることがより好ましい。
Ｔｉ含有量の下限は、０．００２％であることが好ましく、０．００４％であることがより好ましい。Ｔｉ含有量の上限は、０．０１０％であることが好ましく、０．００８％であることがより好ましい。
【0043】
［方向性電磁鋼板の製造方法］
上述した化学組成の珪素鋼素材から｛１１０｝＜００１＞方位に発達した集合組織を有する方向性電磁鋼板を製造するためには、次のような工程を経る。
上述した化学組成の珪素鋼素材から｛１１０｝＜００１＞方位に発達した集合組織を有する方向性電磁鋼板を製造するためには、次のような工程を経る。
【0044】
まず、上述の化学成分を有する溶鋼を鋳造して（Ｓ１００）珪素鋼素材を得て、この珪素鋼素材を通常の熱間圧延工程（Ｓ１０２）により熱延板とする。あるいは、熱間圧延工程（Ｓ１０２）に替えて、溶鋼を連続鋳造して薄帯としてもよい。
【0045】
上記熱延板または連続鋳造薄帯は直ちに、もしくは熱延板焼鈍工程（Ｓ１０４）を経て、冷間圧延工程（Ｓ１０６）に供される。
熱延板焼鈍工程（Ｓ１０４）における焼鈍は、７５０～１２００℃の温度域で３０秒～３０分間行われてもよい。
熱延板焼鈍工程（Ｓ１０４）における焼鈍は、７５０～１２００℃の温度域で３０秒～３０分間行われてもよい。
【0046】
熱延板焼鈍工程は製品の磁気特性を高めるために有効である。熱延板焼鈍工程の有無は、最終的に製造される方向性電磁鋼板に要求される特性及び製造コストに応じて決定すればよく、熱延板焼鈍工程は省略してもよい。
【0047】
冷間圧延工程（Ｓ１０６）における冷間圧延は、一回もしくは焼鈍を挟む複数の冷間圧延によって行う。一回の冷間圧延を行う場合には、圧下率を８０％以上とすることが好ましい。また、焼鈍を挟む複数の冷間圧延を行う場合、最終の焼鈍後の最終の冷間圧延の圧下率が８０％以上となることがより好ましい。この工程によって得られる冷延板は、最終板厚の鋼板である。
【0048】
冷間圧延後の材料は、鋼中に含まれる炭素を除去するために、脱炭焼鈍工程（Ｓ１０８）を経る。
【0049】
本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法では、脱炭焼鈍工程（Ｓ１０８）において、加熱帯と均熱帯とを備える脱炭焼鈍炉を用い、湿水素雰囲気中で脱炭焼鈍を行う。脱炭焼鈍工程（Ｓ１０８）の雰囲気ガスを鉄（Ｆｅ）系酸化物が形成されない酸化度に制御して焼鈍する。
【0050】
脱炭焼鈍工程（Ｓ１０８）における加熱帯の雰囲気ガスの酸化度Ｐ１は、下記の式１を満足するように制御する。
０．１８Ｘ－０．００８≦Ｐ１≦０．２５Ｘ＋０．１５≦０．２０ （式１）
０．１８Ｘ－０．００８≦Ｐ１≦０．２５Ｘ＋０．１５≦０．２０ （式１）
【0051】
式１中で、Ｘは珪素鋼素材のＣｒ含有量（質量％）を表し、Ｐ１は脱炭焼鈍工程（Ｓ１０８）における加熱帯の雰囲気ガスの酸化度を表す。酸化度Ｐ１は、水素、窒素、および水蒸気を含有する雰囲気ガスにおける水素分圧に対する水蒸気分圧の比「ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２」で表される酸化度である。
脱炭焼鈍工程（Ｓ１０８）における加熱帯の雰囲気ガスの酸化度Ｐ１を上記の式１で規定することで、加熱帯において鋼板最表面にＣｒ酸化物を含有する形態の初期酸化膜が形成され、脱炭が好ましく進行すると考えられる。鉄系酸化膜は、たとえば後工程で塗布されるアルミナなどの焼鈍分離剤と反応して、表面平滑化を阻害すると考えられる。脱炭性は、加熱帯で最初に表面に形成される初期酸化膜に律速されるが、Ｃｒを含有させることで、Ｃｒ酸化物が初期酸化膜を変質させ、脱炭性が改善されると考えられる。
脱炭焼鈍工程（Ｓ１０８）における加熱帯の雰囲気ガスの酸化度Ｐ１を上記の式１で規定することで、加熱帯において鋼板最表面にＣｒ酸化物を含有する形態の初期酸化膜が形成され、脱炭が好ましく進行すると考えられる。鉄系酸化膜は、たとえば後工程で塗布されるアルミナなどの焼鈍分離剤と反応して、表面平滑化を阻害すると考えられる。脱炭性は、加熱帯で最初に表面に形成される初期酸化膜に律速されるが、Ｃｒを含有させることで、Ｃｒ酸化物が初期酸化膜を変質させ、脱炭性が改善されると考えられる。
【0052】
脱炭焼鈍工程（Ｓ１０８）における均熱帯の雰囲気ガスの酸化度Ｐ２は、下記の式２を満足するように制御する。
０．０１≦Ｐ２≦０．１５ （式２）
０．０１≦Ｐ２≦０．１５ （式２）
【0053】
酸化度Ｐ２は、水素、窒素、および水蒸気を含有する雰囲気ガスにおける水素分圧に対する水蒸気分圧の比「ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２」で表される酸化度である。
【0054】
後の工程でアルミナを主成分とする焼鈍分離剤を塗布して鋼板を積層し、仕上げ焼鈍後の鋼板表面を平滑化させるためには、この脱炭焼鈍において、Ｆｅ系の酸化物（Ｆｅ２ＳｉＯ４，ＦｅＯ等）を形成させない酸化度で焼鈍を行うことが好ましい。たとえば、通常脱炭焼鈍が行われる８００～８５０℃の温度域においては、均熱帯の雰囲気ガスの酸化度Ｐ２（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）を０．１５以下に調整することにより、Ｆｅ系酸化物の生成を抑制することができる。
【0055】
均熱帯の雰囲気ガスの酸化度Ｐ２が０．１５超の場合、製品の表面下に介在物が生成して、これが鉄損低下の障害となる。ただし、あまりに酸化度Ｐ２を下げると脱炭速度が遅くなってしまう。この両者を勘案すると、この温度域においては均熱帯の雰囲気ガスの酸化度Ｐ２（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）は、０．０１～０．１５の範囲であることが好ましい。
【0056】
脱炭焼鈍工程では、加熱帯の雰囲気ガスの酸化度Ｐ１は、下記の式３を満足することがより好ましい。
０．３Ｘ＋０．０２５≦Ｐ１≦０．２５Ｘ＋０．１５≦０．２０ （式３）
式３中で、Ｘは珪素鋼素材のＣｒ含有量（質量％）を表す。
０．３Ｘ＋０．０２５≦Ｐ１≦０．２５Ｘ＋０．１５≦０．２０ （式３）
式３中で、Ｘは珪素鋼素材のＣｒ含有量（質量％）を表す。
【0057】
また、脱炭焼鈍工程では、さらに良好な鉄損が得られるという観点からは、加熱帯の雰囲気ガスの酸化度Ｐ１と均熱帯の雰囲気ガスの酸化度Ｐ２とが下記の式４を満足することがより好ましい。
Ｐ１＞Ｐ２ （式４）
Ｐ１＞Ｐ２ （式４）
【0058】
脱炭工程において、室温から均熱帯の温度までの昇温速度（加熱帯の昇温速度）は、平均７℃／秒以上が好ましく、９℃／秒以上とすることがより好ましい。昇温速度が遅すぎると脱炭性が劣化する。また、上限について規定する必要はないが、速すぎると均熱温度を制御することが難しくなる。
【0059】
均熱帯の温度および均熱帯での保持時間は、７５０～９００℃で、１０～６００秒とすることが好ましい。均熱帯の温度（焼鈍温度）が７５０℃未満であると、脱炭速度が遅くなり生産性が低下する。一方、９００℃超であると一次再結晶粒径が所望のサイズを超えてしまうため、仕上げ焼鈍後の磁気特性が劣化する。また、保持時間が１０秒未満であると、脱炭を充分に行うことができない。一方、６００秒超であると生産性が低下する。
【0060】
脱炭焼鈍工程（Ｓ１０８）の前から仕上げ焼鈍工程（Ｓ１１２）における二次再結晶が開始するまでの間に、窒化処理工程（Ｓ１１０）を含んでいてもよい。
【0061】
この窒化処理の方法は特に限定するものではなく、アンモニア等の窒化能のある雰囲気ガス中で行う方法、窒化能のある窒化物を焼鈍分離剤に添加する方法等がある。
たとえば、窒化処理工程（Ｓ１１０）は、小松等による（Ａｌ，Ｓｉ）Ｎを主インヒビタ－として用いる製造法（特公昭６２－４５２８５号公報）等）の窒化処理が好ましく用いられる。
たとえば、窒化処理工程（Ｓ１１０）は、小松等による（Ａｌ，Ｓｉ）Ｎを主インヒビタ－として用いる製造法（特公昭６２－４５２８５号公報）等）の窒化処理が好ましく用いられる。
【0062】
仕上げ焼鈍工程（Ｓ１１２）では、鋼板に、アルミナを主成分とする（アルミナを５０質量％以上含む）焼鈍分離剤を塗布する。焼鈍分離剤には、アルミナの他に、マグネシアを５～５０質量％含有させることが好ましい。マグネシアを含有させると、鋼板表面のムライト（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）等の介在物形成が抑制され、鉄損が安定して向上する。
仕上げ焼鈍工程では、酸化層を有する鋼板の表面に、上記のアルミナを主成分とする焼鈍分離剤を塗布して乾燥させ、乾燥後、コイル状に巻き取って、仕上げ焼鈍（二次再結晶焼鈍）に供する。
仕上げ焼鈍工程では、酸化層を有する鋼板の表面に、上記のアルミナを主成分とする焼鈍分離剤を塗布して乾燥させ、乾燥後、コイル状に巻き取って、仕上げ焼鈍（二次再結晶焼鈍）に供する。
【0063】
アルミナを主成分とする焼鈍分離剤を用いた場合、仕上げ焼鈍を行っても、鋼板表面にフォルステライトなどの無機鉱物質の皮膜が生成されることを抑制できる。
【0064】
焼鈍分離剤の塗布については、脱炭焼鈍板を積層（コイル）する際に、シリカと反応し難いアルミナを主成分とする焼鈍分離剤を水スラリーで、もしくは静電塗布法等により塗布することが好ましい。
この積層した脱炭焼鈍板を仕上げ焼鈍して、二次再結晶と窒化物や硫化物などの純化とを行う。二次再結晶を、一定の温度で保持する等の手段により所定の温度域で行うことは、磁束密度を上げるうえで有効である。
仕上げ焼鈍は例えば水素及び窒素を含有する雰囲気ガス中で、１１５０～１２５０℃まで昇温し、１０～３０時間焼鈍する条件で行えばよいが、窒化物や硫化物などの純化等を行う場合、二次再結晶完了後、１００％水素雰囲気中で１１００℃以上の温度で焼鈍することが好ましい。
上記のような仕上げ焼鈍後、表面が鏡面状となり、鉄損を大きく低下させることができる。
この積層した脱炭焼鈍板を仕上げ焼鈍して、二次再結晶と窒化物や硫化物などの純化とを行う。二次再結晶を、一定の温度で保持する等の手段により所定の温度域で行うことは、磁束密度を上げるうえで有効である。
仕上げ焼鈍は例えば水素及び窒素を含有する雰囲気ガス中で、１１５０～１２５０℃まで昇温し、１０～３０時間焼鈍する条件で行えばよいが、窒化物や硫化物などの純化等を行う場合、二次再結晶完了後、１００％水素雰囲気中で１１００℃以上の温度で焼鈍することが好ましい。
上記のような仕上げ焼鈍後、表面が鏡面状となり、鉄損を大きく低下させることができる。
【0065】
仕上げ焼鈍工程（Ｓ１１２）の後、絶縁皮膜形成工程（Ｓ１１４）において、鋼板の表面に、鋼板に張力を与える絶縁被膜を形成させる。
【0066】
また、必要に応じて、上述した各工程の間で、歯形などによる機械的手法、エッチングなどによる化学的手法、レーザー照射や電子線の照射などによって磁区細分化処理を施してもよい。
【0067】
以上のように、冷間圧延後の材料の鋼中に含まれる炭素を除去するために、湿水素雰囲気中で脱炭焼鈍を行う脱炭焼鈍工程において、雰囲気ガスを鉄系酸化物が形成されない酸化度に制御して焼鈍することが本発明の実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法の主要な特徴である。
【0068】
また、上述の実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法では、脱炭焼鈍工程の前から仕上げ焼鈍の二次再結晶発現前までに（例えば、６００～１０００℃の温度域の所定の温度の状態で）、窒化処理工程をさらに含んでもよい。具体的には、窒化処理工程は、脱炭焼鈍工程の前に独立して実施するか、脱炭焼鈍工程において加熱段階、均熱段階、冷却段階の１段階または複数の段階にて実施するか、脱焼鈍工程後に独立して実施するか、あるいは、焼鈍分離剤に窒素化合物を添加して仕上げ焼鈍工程の二次再結晶発現前までに実施してもよい。
【0069】
上述の実施形態の製造方法によって得られる方向性電磁鋼板は、主として変圧器その他の電気機器等の鉄心として利用できる。
【実施例】
【0070】
以下、本発明の実施例を説明するが、実施例で採用した条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するための実施態様であり、本発明は、この実施態様に限定されるものではないことは自明である。
【0071】
本発明者らは、珪素鋼板の表面における脱炭挙動に対し、脱炭焼鈍初期に形成される酸化層が以降の脱炭挙動に大きな影響を及ぼすものと考え、これに関連した種々の実験を行った。
【0072】
＜実施例１＞
鋳造によって得られた質量で、Ｓｉ：３．３％、Ｍｎ：０．１４％、Ｃ：０．０５％、Ｓ：０．００７％、酸可溶性Ａｌ：０．０２７％、Ｎ：０．００８％を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなる珪素鋼スラブを加熱後、板厚２．０ｍｍまで熱間圧延した。この熱延板を１１００℃に加熱後９００℃に降温して３０秒保持する焼鈍を実施した後、最終板厚が０．２２ｍｍとなるように１回の冷間圧延を行った。
鋳造によって得られた質量で、Ｓｉ：３．３％、Ｍｎ：０．１４％、Ｃ：０．０５％、Ｓ：０．００７％、酸可溶性Ａｌ：０．０２７％、Ｎ：０．００８％を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなる珪素鋼スラブを加熱後、板厚２．０ｍｍまで熱間圧延した。この熱延板を１１００℃に加熱後９００℃に降温して３０秒保持する焼鈍を実施した後、最終板厚が０．２２ｍｍとなるように１回の冷間圧延を行った。
【0073】
この冷延板を、水素７５％及び窒素２５％を含有する雰囲気ガス中において、露点を変更することにより酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）を変え、加熱速度７℃／秒で温度８３０℃まで昇温して１２０秒保持する脱炭焼鈍を行った。実施例１では、加熱帯の酸化度と均熱帯の酸化度とは等しい。
【0074】
その後、アンモニアガス中にて鋼中窒素量を０．０２質量％まで高め（窒化処理）、インヒビターを強化した。
【0075】
この脱炭焼鈍板に、アルミナを主成分とする焼鈍分離剤（アルミナ８０質量％＋マグネシア２０質量％）を水スラリー状で塗布した後、水素７５％及び、窒素２５％を含有する雰囲気ガス中で１２００℃まで昇温し、水素１００％雰囲気ガス中に切り替えた後、１２００℃で２０時間焼鈍する仕上げ焼鈍を施した。
【0076】
以上の工程により作製された試料につき、水洗、試料剪断の後、さらに歪取り焼鈍を行い、さらに、鋼板に張力を与える絶縁被膜を形成した（張力コーティングを施した）後、レーザー照射を行い、ＳＳＴ法にて磁気測定を行った。脱炭焼鈍後の炭素量及び上記磁気測定によって得られた鉄損（Ｗ１７／５０）の値を表１に示す。
【0077】
【表1】
【0078】
表１において、「Ｅｘ」は良好な結果であることを意味し、「Ｇ」は許容可能な範囲であることを意味し、「Ｂ」は好ましくない結果であることを意味する。
【0079】
表１より、酸化度が０．０１～０．１５の湿潤ガス（水蒸気－水素－窒素混合ガス）雰囲気中で焼鈍した場合は、鋼板表面が平滑化しており、また炭素量も０．０２％以下に低減されているので仕上げ焼鈍中に変態して結晶方位が損なわれることも無く、０．７０Ｗ／ｋｇ以下の良好な鉄損が得られている。
しかしながら、鋼中炭素量が０．００３０％（３０ｐｐｍ）超となっているために、磁気時効（経時変化に伴う磁気特性の劣化）の懸念がある。
また、酸化度が０．２０以上の湿潤ガス雰囲気下で焼鈍した場合は、鋼中炭素量は０．００３０％以下となるが、良好な鉄損は得られていない。
しかしながら、鋼中炭素量が０．００３０％（３０ｐｐｍ）超となっているために、磁気時効（経時変化に伴う磁気特性の劣化）の懸念がある。
また、酸化度が０．２０以上の湿潤ガス雰囲気下で焼鈍した場合は、鋼中炭素量は０．００３０％以下となるが、良好な鉄損は得られていない。
【0080】
炭素量が０．００３０％以下に低減されない原因は、脱炭焼鈍の加熱過程で鋼板表面に形成される酸化物の質と形態とに依存するものと考えられる。脱炭焼鈍の表面においては、一般に脱炭（鋼中炭素の酸化）反応とシリカ等の酸化物形成（鋼中シリコンの酸化）反応が、雰囲気の水分に対して競合して行われている。
実施例１の結果より、鉄系酸化物が形成しないような低酸化度雰囲気ガス中で焼鈍すると、一般に鋼板表面のシリカは稠密な膜状で生成し、脱炭を阻害するものと考えられる。
実施例１の結果より、鉄系酸化物が形成しないような低酸化度雰囲気ガス中で焼鈍すると、一般に鋼板表面のシリカは稠密な膜状で生成し、脱炭を阻害するものと考えられる。
【0081】
＜実施例２＞
さらに、他の酸化物形成元素について検討を行い、Ｃｒを適量含有させることにより、鋼板表面にＣｒ酸化物を形成させ、シリカ形成反応を抑制することによって脱炭反応を促進させることを検討した。その結果を実施例２として以下に説明する。
さらに、他の酸化物形成元素について検討を行い、Ｃｒを適量含有させることにより、鋼板表面にＣｒ酸化物を形成させ、シリカ形成反応を抑制することによって脱炭反応を促進させることを検討した。その結果を実施例２として以下に説明する。
【0082】
鋳造によって得られた質量で、Ｓｉ：３．３％、Ｍｎ：０．１４％、Ｃ：０．０５％、Ｓ：０．００７％、酸可溶性Ａｌ：０．０２７％、Ｎ：０．００８％、Ｃｒ：０．１２％を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなる珪素鋼スラブを加熱後、板厚２．０ｍｍまで熱間圧延した。この熱延板を１１００℃に加熱後９００℃に降温して３０秒保持する焼鈍を実施した後、最終板厚が０．２２ｍｍとなるように１回の冷間圧延を行った。
【0083】
この冷延板を、水素７５％及び窒素２５％を含有する雰囲気ガス中において、露点を変更することにより酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）を変え、加熱速度７℃／秒で温度８３０℃まで昇温して１２０秒保持する脱炭焼鈍を行った。実施例２では、加熱帯の酸化度と均熱帯の酸化度とは等しい。
【0084】
その後、アンモニアガス中にて鋼中窒素量を０．０２質量％まで高め、インヒビターを強化した。
【0085】
この脱炭焼鈍板に、アルミナを主成分とする焼鈍分離剤（アルミナ５０質量％＋マグネシア５０質量％）を水スラリー状で塗布した後、水素７５％及び窒素２５％を含有する雰囲気ガス中で１２００℃まで昇温し、その後、水素１００％雰囲気ガスに切り替えて１２００℃で２０時間焼鈍する仕上げ焼鈍を施した。以上の工程により作製された試料につき、水洗、試料剪断の後、さらに歪取り焼鈍を行い、さらに、鋼板に張力を与える絶縁被膜を形成した（張力コーティングを施した）後、レーザー照射を行い、ＳＳＴ法にて磁気測定を行った。脱炭焼鈍後の炭素量及び上記磁気測定によって得られた鉄損（Ｗ１７／５０）の値を表２に示す。
【0086】
【表2】
【0087】
表２において、「Ｅｘ」は良好な結果であることを意味し、「Ｇ」は許容可能な範囲であることを意味し、「Ｂ」は好ましくない結果であることを意味する。
表２より、珪素鋼素材にＣｒを適量含有させることによって、酸化度が０．０１～０．１５の湿潤ガス（水蒸気－水素－窒素混合ガス）雰囲気中で焼鈍した場合は、良好な鉄損が得られると共に、鋼中炭素量が０．００３０％（３０ｐｐｍ）以下となることが分かる。
表２より、珪素鋼素材にＣｒを適量含有させることによって、酸化度が０．０１～０．１５の湿潤ガス（水蒸気－水素－窒素混合ガス）雰囲気中で焼鈍した場合は、良好な鉄損が得られると共に、鋼中炭素量が０．００３０％（３０ｐｐｍ）以下となることが分かる。
【0088】
＜実施例３＞
実施例２において、含有させたＣｒは脱炭焼鈍の加熱過程で酸化物を形成して、脱炭反応を阻害するシリカ形成を抑制しているのではないかと推定された。そこで、加熱帯における雰囲気ガスの酸化度（Ｐ１＝ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）とＣｒ含有量との関係を検討した。
実施例２において、含有させたＣｒは脱炭焼鈍の加熱過程で酸化物を形成して、脱炭反応を阻害するシリカ形成を抑制しているのではないかと推定された。そこで、加熱帯における雰囲気ガスの酸化度（Ｐ１＝ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）とＣｒ含有量との関係を検討した。
【0089】
鋳造によって得られた質量で、Ｓｉ：３．３％、Ｍｎ：０．１４％、Ｃ：０．０５％、Ｓ：０．００７％、酸可溶性Ａｌ：０．０２７％、Ｎ：０．００８％、Ｃｒ：０～０．６２％を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなる珪素鋼スラブを加熱後、板厚２．０ｍｍまで熱間圧延した。この熱延板を１１００℃に加熱後９００℃に降温して３０秒保持する焼鈍を実施した後、最終板厚が０．２２ｍｍとなるように１回の冷間圧延を行った。
【0090】
この冷延板を、水素７５％及び窒素２５％を含有する雰囲気ガス中において、加熱帯の露点を変更することにより酸化度（Ｐ１＝ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）を変え、加熱速度７℃／秒で温度８３０℃まで昇温した。雰囲気ガス酸化度（Ｐ２）を０．０６として、８３０℃で１２０秒に保持する脱炭焼鈍を行った。
【0091】
その後、アンモニアガス中にて鋼中窒素量を０．０２質量％まで高め、インヒビターを強化した。
【0092】
この脱炭焼鈍板に、アルミナを主成分とする焼鈍分離剤（アルミナ７０質量％＋マグネシア３０質量％）を水スラリー状で塗布した後、水素７５％及び、窒素２５％を含有する雰囲気ガス中で１２００℃まで昇温し、その後、水素１００％雰囲気ガスに切り替えて１２００℃で２０時間焼鈍する仕上げ焼鈍を施した。
【0093】
以上の工程により作製された試料につき、水洗、試料剪断の後、さらに歪取り焼鈍を行い、さらに、絶縁被膜を形成した（張力コーティングを施した）後、レーザー照射を行い、ＳＳＴ法にて磁気測定を行った。
【0094】
脱炭焼鈍後の炭素量が０．００３０％以下、及び鉄損（Ｗ１７／５０）が０．７０（Ｗ／ｋｇ）以下の良好な範囲を、図２のグラフに点線で囲まれた領域として示す。図２は、脱炭焼鈍後の炭素量と製品の鉄損とに及ぼす、Ｃｒ含有量Ｘ（質量％）と脱炭焼鈍の加熱帯の雰囲気ガス酸化度Ｐ１との関係性を示す図である。
【0095】
図２において、「〇」のプロットは、炭素量が０．００３０％以下、かつ鉄損（Ｗ１７／５０）が０．６５（Ｗ／ｋｇ）以下の良好な実験例、「□」のプロットは、炭素量が０．００３０％以下、かつ鉄損（Ｗ１７／５０）が０．６７（Ｗ／ｋｇ）以下の良好な実験例、「◇」のプロットは、炭素量が０．００３０％以下、かつ鉄損（Ｗ１７／５０）が０．７０以下の良好な実験例を示す。
図２において、「×」のプロットは、炭素量が０．００３０％超、あるいは鉄損（Ｗ１７／５０）が０．７０（Ｗ／ｋｇ）超の実験例を示す。
図２において、「×」のプロットは、炭素量が０．００３０％超、あるいは鉄損（Ｗ１７／５０）が０．７０（Ｗ／ｋｇ）超の実験例を示す。
【0096】
図２から、脱炭焼鈍の加熱帯の雰囲気ガスの酸化度Ｐ１（＝ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）とＣｒ含有量Ｘとの関係に応じた下記の式１の範囲で、脱炭焼鈍後の炭素量が０．００３０％以下、かつ鉄損（Ｗ１７／５０）が０．７０（Ｗ／ｋｇ）以下の良好な特性が得られることが分かる。
０．１８Ｘ－０．００８≦Ｐ１≦０．２５Ｘ＋０．１５≦０．２０ （式１）
０．１８Ｘ－０．００８≦Ｐ１≦０．２５Ｘ＋０．１５≦０．２０ （式１）
【0097】
また図２から、脱炭焼鈍の加熱帯の雰囲気ガスの酸化度Ｐ１（＝ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）とＣｒ含有量Ｘとの関係に応じた下記の式３の範囲で、脱炭焼鈍後の炭素量が０．００３０％以下、かつ鉄損（Ｗ１７／５０）が０．６７（Ｗ／ｋｇ）以下の良好な特性となることがわかる。図２では、この範囲を実線で囲まれた領域として示す。
０．３Ｘ＋０．０２５≦Ｐ１≦０．２５Ｘ＋０．１５≦０．２０ （式３）
０．３Ｘ＋０．０２５≦Ｐ１≦０．２５Ｘ＋０．１５≦０．２０ （式３）
【0098】
＜実施例４＞
さらに、冷間圧延工程の特性への影響について検討した。その結果を以下に説明する。
さらに、冷間圧延工程の特性への影響について検討した。その結果を以下に説明する。
【0099】
鋳造によって得られた質量で、Ｓｉ：３．３％、Ｍｎ：０．１％、Ｃ：０．０６％、Ｓ：０．００７％、酸可溶性Ａｌ：０．０２８％、Ｎ：０．００８％、Ｃｒ：０．１１％を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなる珪素鋼スラブを加熱後、板厚２．６ｍｍまで熱間圧延した。一部の熱延板については１１００℃で焼鈍（熱延板焼鈍）した後、板厚２．０ｍｍまで冷間圧延し、１１２０℃まで加熱後９５０℃に降温して３０秒保持する焼鈍（中間焼鈍）を行った後、更に最終板厚が０．２２ｍｍとなるように冷間圧延した（工程Ａ）。残りの熱延板については、熱延板焼鈍を施すことなく板厚２．０ｍｍまで冷間圧延し、１１２０℃まで加熱後９５０℃に降温して３０秒保持する焼鈍（中間焼鈍）を行った後、最終板厚が０．２２ｍｍとなるように冷間圧延した（工程Ｂ）。最終焼鈍後の冷間圧延率は、いずれの場合も８９％であった。
【0100】
この冷延板を、水素７５％及び窒素２５％を含有する雰囲気ガス中において、０．０６の酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）で、加熱速度３０℃／秒で温度８３０℃まで昇温して１２０秒保持する脱炭焼鈍を行った。実施例４では、加熱帯の酸化度と均熱帯の酸化度とは等しい。
【0101】
その後、アンモニアガス中にて鋼中窒素量を０．０２５質量％まで高め、インヒビターを強化した。
【0102】
この脱炭焼鈍板に、アルミナを主成分とする焼鈍分離剤（アルミナ９０質量％＋マグネシア１０質量％）を水スラリー状で塗布した後、水素７５％及び窒素２５％を含有する雰囲気ガス中で１２００℃まで昇温し、その後、水素１００％雰囲気ガスに切り替えて１２００℃で２０時間焼鈍する仕上げ焼鈍を施した。
以上の工程により作製された試料につき、水洗、試料剪断の後、さらに歪取り焼鈍を行い、さらに、鋼板に張力を与える絶縁被膜を形成した（張力コーティングを施した）後、レーザー照射を行い、ＳＳＴ法にて磁気測定を行った。
脱炭焼鈍後の炭素量及び上記磁気測定によって得られた鉄損（Ｗ１７／５０）の値を表３に示す。
以上の工程により作製された試料につき、水洗、試料剪断の後、さらに歪取り焼鈍を行い、さらに、鋼板に張力を与える絶縁被膜を形成した（張力コーティングを施した）後、レーザー照射を行い、ＳＳＴ法にて磁気測定を行った。
脱炭焼鈍後の炭素量及び上記磁気測定によって得られた鉄損（Ｗ１７／５０）の値を表３に示す。
【0103】
【表3】
【0104】
表３において、「Ｅｘ」は良好な結果であることを意味する。
表３に示す通り、いずれの工程を経た場合でも、脱炭後の鋼中炭素量が０．００３０％（３０ｐｐｍ）以下となるとともに、良好な鉄損が得られた。
表３に示す通り、いずれの工程を経た場合でも、脱炭後の鋼中炭素量が０．００３０％（３０ｐｐｍ）以下となるとともに、良好な鉄損が得られた。
【0105】
＜実施例５＞
さらに、珪素鋼スラブの成分の特性への影響について検討した。その結果を実施例５として以下に説明する。
さらに、珪素鋼スラブの成分の特性への影響について検討した。その結果を実施例５として以下に説明する。
【0106】
鋳造によって得られた、表４に示す成分を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなる珪素鋼スラブを加熱後、板厚２．３ｍｍまで熱間圧延した。この熱延板を１１２０℃まで加熱後９５０℃まで降温して３０秒保持する焼鈍を実施した後、最終板厚が０．２２ｍｍとなるように１回の冷間圧延を行った。
【0107】
この冷延板を、水素７５％及び窒素２５％を含有する雰囲気ガス中において、０．１０の酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）で、加熱速度３０℃／秒で温度８３０℃まで昇温した後、０．０６の酸化度（ＰＨ２Ｏ／ＰＨ２）に切り替えて１２０秒保持する脱炭焼鈍を行った。
【0108】
その後、アンモニアガス中にて鋼中窒素量を０．０２５質量％まで高め、インヒビターを強化した。
【0109】
この脱炭焼鈍板に、アルミナを主成分とする焼鈍分離剤（アルミナ６０質量％＋マグネシア４０質量％）を水スラリー状で塗布した後、水素７５％及び窒素２５％を含有する雰囲気ガス中で１２００℃まで昇温し、その後、水素１００％雰囲気ガスに切り替えて１２００℃で２０時間焼鈍する仕上げ焼鈍を施した。
以上の工程により作製された試料につき、水洗、試料剪断の後、さらに歪取り焼鈍を行い、さらに、鋼板に張力を与える絶縁被膜を形成した（張力コーティングを施した）後、レーザー照射を行い、ＳＳＴ法にて磁気測定を行った。
脱炭焼鈍後の炭素量及び上記磁気測定によって得られた鉄損（Ｗ１７／５０）の値を表４に示す。
以上の工程により作製された試料につき、水洗、試料剪断の後、さらに歪取り焼鈍を行い、さらに、鋼板に張力を与える絶縁被膜を形成した（張力コーティングを施した）後、レーザー照射を行い、ＳＳＴ法にて磁気測定を行った。
脱炭焼鈍後の炭素量及び上記磁気測定によって得られた鉄損（Ｗ１７／５０）の値を表４に示す。
【0110】
【表4】
【0111】
表４に示すように、いずれの組成の珪素鋼スラブを用いた場合でも、脱炭後の鋼中炭素量が０．００３０％（３０ｐｐｍ）以下となるとともに、良好な鉄損が得られた。
【0112】
以上の結果より、冷間圧延後の材料の鋼中に含まれる炭素を除去するために、湿水素雰囲気中で脱炭焼鈍を行う脱炭焼鈍工程において、Ｃｒを適量含有させるとともに、脱炭焼鈍工程の加熱帯の雰囲気ガスの酸化度Ｐ１、さらに、均熱帯の雰囲気ガスの酸化度Ｐ２を鉄系酸化物が形成されない酸化度に制御することによって、脱炭反応を安定的に行わせるとともに鋼板表面の平滑化を促進して良好な鉄損特性の製品を製造することが可能となることがわかった。
【図1】
【図2】