CN117321234A

CN117321234A - 方向性电磁钢板

Info

Publication number: CN117321234A
Application number: CN202280033497.XA
Authority: CN
Inventors: 市原义悠; 大村健; 千田邦浩
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2021-05-31
Filing date: 2022-04-27
Publication date: 2023-12-29
Also published as: WO2022255014A1; KR20230173168A; JP7459956B2; EP4328334A1; JPWO2022255014A1; CA3217816A1

Abstract

本发明提供一种兼具变压器特性优异的低铁损与低磁致伸缩的方向性电磁钢板。方向性电磁钢板具有沿横穿轧制方向的方向延伸的热应变区，该钢板在上述热应变区内具有闭合磁畴，上述热应变区在上述闭合磁畴的轧制方向两外侧具有拉伸应变的极大点，在上述热应变区的轧制方向的应变分布中，上述闭合磁畴的两外侧的应变是大于上述极大点之间的中心处的应变的拉伸应变。

Description

方向性电磁钢板

技术领域

本发明涉及适合作为变压器等的铁芯材料的方向性电磁钢板。

背景技术

方向性电磁钢板例如用作变压器的铁芯用材料。在这样的变压器中，需要抑制能量损耗和噪声，而上述能量损耗受方向性电磁钢板的铁损影响，上述噪声受方向性电磁钢板的磁致伸缩特性影响。

特别是近年来，从节能·环境限制的观点出发，强烈要求降低变压器中的能量损耗和变压器运行时的噪声。因此，开发铁损和磁致伸缩特性良好的方向性电磁钢板变得极为重要。

这里，方向性电磁钢板的铁损主要由磁滞损耗和涡流损耗构成。作为改善磁滞损耗的方法，开发了使被称为GOSS取向的(110)[001]取向在钢板的轧制方向高度取向的方法、以及减少钢板中的杂质的方法等。另外，作为改善涡流损耗的方法，开发了通过添加Si来增大钢板的电阻的方法、以及在钢板的轧制方向上施加被膜张力的方法等。

然而，在追求方向性电磁钢板的进一步低铁损化时，这些方法在制造上有局限性。

因此，作为追求方向性电磁钢板的进一步低铁损化的方法，开发了磁畴细化技术。磁畴细化技术是指通过对最终退火后或者绝缘被膜烧结后等的钢板，采用形成槽或导入局部应变等物理方法来导入磁通的不均匀性，从而将沿轧制方向形成的180°磁畴(主磁畴)的宽度细化，降低方向性电磁钢板的铁损、特别是涡流损耗的方法。

例如，专利文献1公开了如下技术：通过在钢板表面导入宽度300μm以下且深度100μm以下的线状槽，将0.80W/kg以上的铁损改善到0.70W/kg以下。

另外，专利文献2公开了如下方法：通过在二次再结晶后的钢板表面的板宽方向照射等离子体火焰并局部地导入热应变，以800A/m的磁化力进行励磁时的钢板的磁通密度(B₈)为1.935T时，将以最大磁通密度1.7T且频率50Hz下进行励磁时的铁损(W_17/50)改善到0.680W/kg。

应予说明，专利文献1中公开的这种导入线状槽的方法，即使在铁芯成型后进行去应力退火，磁畴细化效果也不会消失，因此被称为耐热型磁畴细化。另一方面，在专利文献2中公开的这种导入热应变的方法中，由于去应力退火而无法得到热应变导入的效果，因此被称为非耐热型磁畴细化。

这里，非耐热型磁畴细化可以通过向钢板导入局部应变而使涡流损耗大幅降低。另一方面，已知非耐热型磁畴细化由于引入该应变而导致磁滞损耗的恶化和磁致伸缩的恶化等。

因此，为了开发铁损·磁致伸缩特性优于以往的方向性电磁钢板，进而为了开发能量损耗·噪声特性优于以往的变压器，需要优化非耐热型磁畴细化时的应变导入。

针对该要求，最近的方向性电磁钢板通过上述方法的组合、特别是对钢板实施高取向化和磁畴细化，由此实现了大幅的铁损的改善。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公平6－22179号公报

专利文献2：日本特开平7－192891号公报

发明内容

然而，将这样制造的方向性电磁钢板加工成变压器后的铁损由于高取向化的影响，工艺系数(以下，也称为BF)增大，存在不能充分利用坯材的低铁损特性的问题。应予说明，BF是指变压器的铁损相对于电磁钢板坯材的铁损的比，该值越接近1，意味着变压器中的铁损越优异。

作为BF增大的重要因素之一，可以举出组装成变压器时在电磁钢板彼此的接合部产生的旋转铁损。该旋转铁损是指当施加在轧制方向具有长轴的旋转磁通时在电磁钢板坯材中产生的铁损。

由于方向性电磁钢板的易磁化方向在轧制方向高度集中，因此如上所述施加在轧制方向具有长轴的旋转磁通时，产生极大的损耗(旋转铁损)。特别是在变压器铁芯中，接合部处产生这样的旋转磁通。

与此相对，电磁钢板坯材的铁损是施加仅在轧制方向具有磁化成分的交流磁场时的铁损。因此，在组装成变压器时，如果电磁钢板坯材的旋转铁损大，则相对于电磁钢板坯材的铁损，变压器的铁损增加，即BF增大。

因此，为了改善变压器的工艺系数，需要降低旋转铁损、即促进磁化的旋转。

在非耐热型磁畴细化中，例如，向最终退火后或绝缘被膜烧结后等的钢板的表面照射能量束，导入局部热应变。此时，在与轧制方向交叉的方向上照射了能量束的位置，在轧制方向残留压缩应力。即，具有成为易磁化轴的GOSS取向(110)[001]的晶粒在轧制方向集中的方向性电磁钢板中，如果通过导入热应变而在轧制方向上产生压缩应力，则由于磁致弹性效应而形成在板宽方向(与轧制方向正交的方向)上具有磁化方向的磁畴(闭合磁畴)。

应予说明，磁致弹性效应是指如下效应：如果对方向性电磁钢板施加拉伸应力，则该拉伸应力的方向在能量上稳定，如果施加压缩应力，则与该压缩应力正交的方向在能量上稳定。

由于这样形成的闭合磁畴在与轧制方向正交的方向上具有磁化成分，因此能够改善旋转铁损，有利于工艺系数的改善。

然而，可知如果为了形成闭合磁畴而导入热应变，则会导致磁致伸缩的增大，即变压器的噪声也会同时增大。

因此，为了实现兼顾比以往更高的工艺系数的改善和低噪声化，需要开发有效抑制磁致伸缩的增大和工艺系数的增大的新的应变导入模式。

本发明是鉴于上述情况而完成的，目的在于提供一种兼具变压器特性优异的低铁损与低磁致伸缩的方向性电磁钢板。

发明人等为了实现上述目的进行了反复深入地研究。

首先，针对作为工艺系数增大的原因的旋转铁损的改善方法进行了研究。

其结果发现除了上述形成闭合磁畴外，在施加旋转磁场时，通过形成在与轧制方向不同的方向上具有磁化成分的磁畴(以下，也称为辅助磁畴)，也能够改善旋转铁损。另外，还发现这样的辅助磁畴容易以缺陷和应变等局部具有高静磁能的区域为起点而形成。

接着，在实施了非耐热型磁畴细化的钢板坯材中，针对形成这样的辅助磁畴的区域的优选分布进行了研究。将研究时想到的形成辅助磁畴的位置候选示于图1。

作为候选，考虑了闭合磁畴内部(I)、闭合磁畴端部(II)、照射线之间区域(III)、闭合磁畴外侧区域(IV)。

在这样的候选中，由于闭合磁畴内部(I)已经形成了闭合磁畴，因此辅助磁畴的形成对旋转铁损的改善的贡献小。

另外，在照射线之间区域(III)中，虽然改善了旋转铁损，但由于应变量的增加可能导致磁致伸缩和磁滞损耗的恶化。此外，除了以横穿轧制方向的方式照射能量束的工序外，还需要新实施能量束照射的工序，因此从制造的观点出发，也不优选。

另外，由于闭合磁畴端部(II)能够消除上述(III)的那种担忧，并且在闭合磁畴的外侧形成辅助磁畴，因此可以期待旋转铁损的改善效果。然而，由于辅助磁畴形成的区域仅限于与闭合磁畴的界面，因此也推断旋转铁损的改善量存在极限。

与此相对，闭合磁畴外侧区域(IV)中在闭合磁畴的轧制方向外侧形成辅助磁畴，因此可以期待有利的旋转铁损的改善效果。

针对为了使该闭合磁畴外侧区域(IV)成为形成辅助磁畴的位置的核心的应变分布进行了进一步研究。

以下，对完成本发明的实验结果进行说明。

首先，为了调查应变量差的优选范围，对采用已知的方法制造的板厚0.23mm的方向性电磁钢板的钢带，以不同输出的能量束横穿轧制方向的方式照射使用CeB₆芯片作为电子源的电子束，形成热应变区(磁畴细化处理)。此时，使用照射间隔(相邻的热应变区的间隔)为8mm、光束直径200μm的电子束。对于照射后的方向性电磁钢板的钢带，使用市售的磁畴观测仪(SigmaHi-Chemical公司制MV-95)测定在钢板表面上的闭合磁畴的轧制方向的长度W。

应予说明，在本发明的方向性电磁钢板中，一个热应变区出现一个闭合磁畴，另外，在该闭合磁畴的轧制方向的两外侧各发现一处拉伸应变的极大点，即一个闭合磁畴中发现两个线状的极大点的区域。而且，将这样的两个极大点的间隔定义为极大点彼此间的距离L。而且，在上述照射中，当极大点彼此间的距离L为300μm时，调整加速电压、能量强度、扫描速度等的照射条件以使L/W达到1.5左右。

从照射了这样的电子束后的方向性电磁钢板的钢带中切出一部分，通过JISC2556中记载的单片磁性测定法测定作为磁特性的磁通密度(B₈)和铁损(坯材铁损：W_17/50)。

此外，由上述钢带制作三相叠式变压器(铁芯重量500kg)，在频率50Hz下，测定铁芯腿部的磁通密度为1.7T时的铁损(变压器铁损：W_17/50(WM))。该1.7T、50Hz下的变压器铁损W_17/50(WM)是使用瓦特计测定的空载损耗。根据这样的W_17/50(WM)的值和通过上述的单板磁性测定法测定的W_17/50的值，使用以下式(1)计算工艺系数。

工艺系数＝W_17/50(WM)/W_17/50···(1)

进而，如上所述，使用照射了电子束后的方向性电磁钢板，制作变压器用三相模型变压器。将该模型变压器在隔音室内以最大磁通密度Bm＝1.7T、频率50Hz的条件进行励磁，使用噪声计测定噪声级(dBA)。

另外，与上述同样地从钢带中切出一部分，通过使用高亮度X射线的应变扫描法，测定通过电子束的照射而导入的热应变区周边的轧制方向的应变分布。作为这样的应变分布的一个例子，将应变量的曲线图的示意图示于图2。

如上述图2的应变量的曲线图所示，为在热应变区内的端部附近形成两个极大点的应变分布。将这两个极大点的应变量的平均(平均应变量)设为A，将这两个极大点之间的中心处的应变量设为B，计算这些应变量的差ΔAB(＝A－B)。另外，分别调查了相对于ΔAB的坯材铁损W_17/50、变压器噪声级、变压器工艺系数。

应予说明，在将参考点(无应变点)的d值设为d0、测定对象点的d值设为d1时，图2所示的应变量也可以通过下式计算。即，拉伸应变为正，压缩应变为负。

{(d1―d0)/d0}×100(单位：％)

将应变量的差ΔAB与坯材铁损W_17/50的关系示于图3，将应变量的差ΔAB与变压器噪声级的关系示于图4，将应变量的差ΔAB与变压器工艺系数的关系示于图5。

观察图3可以确认，在应变量的差ΔAB为正(大于0.000％)的区域中，W_17/50的变化小。这是因为这样的磁畴细化是通过遮挡磁极的流动而促进磁畴细化的，因此在ΔAB为正(大于0.000％)的区域，热应变区的应变分布对铁损的改善没有太大的不良影响。另一方面，如果在ΔAB为负的区域，则可以确认到铁损的恶化。这被认为是因为应变的总量增加，磁滞损耗也增加。

观察图4可以确认，在应变量的差ΔAB为正(大于0.000％)的区域抑制了变压器噪声。这被认为是因为形成了用来磁畴细化的热应变集中在两端的分布，因此热应变区内的应变的总量减少。

观察图5可知，应变量的差ΔAB越大，工艺系数越趋于降低。这被认为是因为应变集中在上述闭合磁畴外侧区域(IV)，因此促进上述的辅助磁畴的形成，旋转铁损改善，从而变压器的铁损减少。

接下来，调查了极大点彼此间的距离L与闭合磁畴的轧制方向的长度W的比r(＝L/W)的优选范围。

为了这样的调查，对采用已知的方法制造的板厚0.23mm的方向性电磁钢板的钢带，以不同输出横穿轧制方向的方式照射使用电子源作为CeB₆芯片的电子束。此时，使用照射间隔(相邻的热应变区的间隔)为8mm、光束直径200μm的电子束。另外，此时，调整加速电压、能量强度、扫描速度等照射条件使ΔAB为0.100％左右。对照射后的方向性电磁钢板的钢带使用市售的磁畴观测仪(SigmaHi-Chemical公司制MV-95)，测定钢板表面上的闭合磁畴的轧制方向的长度W。另外，上述极大点彼此间的距离L是采用EBSD-Wilkinson法根据得到的钢板表面的弹性应变图求出的。

从照射了这样的电子束后的方向性电磁钢板的钢带中切出一部分，与上述同样地测定作为磁特性的磁通密度(B₈)、坯材铁损(W_17/50)和变压器铁损(W_17/50(WM))，计算工艺系数。另外，与上述同样地测定噪声级(dBA)。

另外，与上述同样地从钢带中切出一部分，通过使用高亮度X射线的应变扫描法，测定通过电子束的照射而导入的热应变区周边的轧制方向的应变分布。根据这样的应变分布，按照上述步骤分别求出极大点的平均应变量A、极大点之间的中心处的应变量B、极大点彼此间的距离L、闭合磁畴的长度W。然后，分别调查相对于r(＝L/W)的坯材铁损W_17/50、变压器噪声级、变压器工艺系数。

将上述r与坯材铁损W_17/50的关系示于图6，将上述r与变压器噪声级的关系示于图7，另外，将上述r与变压器工艺系数的关系示于图8。

根据图6和图7所示的结果可知如果r的值大于2.50，则铁损和噪声均迅速恶化。

这里，关于铁损恶化，推测是由于导入钢板的应变的总量过度增加而导致磁滞损耗恶化。另外，关于噪声恶化，如果过度导入应变，则在这样的应变导入区域产生的辅助磁畴的量过度增加，但由于这样的辅助磁畴在与轧制方向垂直的方向上具有磁化成分，因此推测是由于产生向轧制方向的交变磁化而使辅助磁畴的形成与消失反复进行。

进而，观察图8，在闭合磁畴的轧制方向两外侧具有拉伸应变的极大点的情况下，即在r的值大于1.00的情况下，可以看出工艺系数的改善效果，进而在r的值为1.05以上时，可以看出更显著的工艺系数的改善效果。这被认为与之前相同，由于以应变区为起点产生的辅助磁畴，使特别是在变压器的接合部的磁化旋转变得容易，从而改善了旋转铁损。

根据以上的实验结果发现在ΔAB为正(大于0.000％)的区域，能够在维持磁畴细化带来的低铁损效果的同时改善变压器的噪声和工艺系数，进而，在ΔAB为0.040％～0.200％的情况下，具有更高的低噪声低工艺系数化效果。

另外，发现在r(＝L/W)为1.05～2.50的区域，能够在维持磁畴细化带来的低铁损效果的同时改善变压器的噪声和工艺系数，进而，在r(＝L/W)为1.10～2.40的情况下，具有更高的低噪声且低工艺系数化的效果。

本发明是基于这样的见解进一步反复研究而完成，本发明的要旨构成如下。

1.一种方向性电磁钢板，其特征在于，是具有沿横穿轧制方向的方向延伸的热应变区的方向性电磁钢板，

该钢板在上述热应变区内具有闭合磁畴，

上述热应变区在上述闭合磁畴的轧制方向两外侧具有拉伸应变的极大点，

在上述热应变区的轧制方向的应变分布中，上述闭合磁畴的两外侧的应变是大于上述极大点之间的中心处的应变的拉伸应变。

2.根据上述1所述的方向性电磁钢板，其中，

在上述热应变区的轧制方向的应变分布中，

上述极大点的平均变形量A(单位：％)与上述极大点间的中心处的变形量B(单位：％)之差ΔAB(＝A－B)为0.040％～0.200％，

上述极大点彼此间的距离L相对于上述闭合磁畴的长度W的比r(＝L/W)为1.05～2.50。

3.根据所述1或2所述的方向性电磁钢板，其中，上述r(＝L/W)为1.10～2.40。

根据本发明，能够提供一种降低变压器的能量损耗和噪声的方向性电磁钢板。

附图说明

图1是表示在本发明的研究中使用的实施了非耐热型磁畴细化的钢板坯材中形成在与轧制方向不同的方向上具有磁化成分的磁畴的位置的候选的示意图。

图2是表示在本发明的方向性电磁钢板的热应变区中的应变分布的一个例子的示意图。

图3是表示应变量的差ΔAB(＝A－B)与坯材铁损W_17/50的关系的图。

图4是表示应变量的差ΔAB(＝A－B)与变压器噪声级的关系的图。

图5是表示应变量的差ΔAB(＝A－B)与变压器工艺系数的关系的图。

图6是表示r(＝L/W)与坯材铁损W_17/50的关系的图。

图7是表示r(＝L/W)与变压器噪声级的关系的图。

图8是表示r(＝L/W)与变压器工艺系数的关系的图。

具体实施方式

(方向性电磁钢板)

以下，对本发明的优选实施方式进行详细地说明。

＜方向性电磁钢板的成分组成＞

本发明的方向性电磁钢板或作为其坯材的板坯的成分组成，只要是产生二次再结晶的成分组成即可。另外，在利用抑制剂的情况下，例如如果是利用AlN系抑制剂的情况，只要适量含有Al和N即可，另外，如果是利用MnS·MnSe系抑制剂的情况，只要适量含有Mn与Se和/或S即可。当然，也可以同时采用AlN系抑制剂和MnS·MnSe系抑制剂这两种。

在利用上述抑制剂的情况下，在方向性电磁钢板或作为其坯材的板坯中的Al、N、S和Se的优选含量分别为

Al：0.010～0.065质量％、

N：0.0050～0.0120质量％、

S：0.005～0.030质量％、以及

Se：0.005～0.030质量％。

进而，本发明还可以适用于限制Al、N、S、Se的含量、不使用抑制剂的方向性电磁钢板。在该情况下，方向性电磁钢板或作为其坯材的板坯中的Al、N、S、Se的含量分别优选控制为

Al：小于0.010质量％、

N：小于0.0050质量％、

S：小于0.0050质量％、以及

Se：小于0.0050质量％。

接着，对本发明的方向性电磁钢板或作为其坯材的板坯的基本成分和任意添加成分进行进一步具体说明。

C：0.08质量％以下

C是基本成分之一，为了热轧板组织的改善而添加，但如果C的含量大于0.08质量％，则在制造工序中难以脱碳至不发生磁时效的50质量ppm以下，因此C含量优选为0.08质量％以下。另外，由于即使在不含C的钢坯材中也能发生二次再结晶，因此C含量的下限不需要特别设定。因此，C含量也可以为0质量％。

Si：2.0～8.0质量％

Si是基本成分之一，是增加钢的电阻和改善铁损的有效元素。因此，含量优选为2.0质量％以上。另一方面，如果含量超过8.0质量％，除了可使加工性和通板性恶化外，磁通密度也会降低。因此，Si含量优选为8.0质量％以下。进而，Si含量更优选为2.5质量％以上，另外，更优选为7.0质量％以下。

Mn：0.005～1.0质量％

Mn是基本成分之一，是提高热加工性所需的元素。因此，含量优选为0.005质量％以上。另一方面，如果含量超过1.0质量％，则磁通密度会恶化，因此，Mn含量优选为1.0质量％以下。进而，Mn含量更优选为0.01质量％以上，另外，更优选为0.9质量％以下。

在本发明中，除了上述的基本成分外，作为已知有效改善磁特性的任意添加成分，可以分别适当地使用Ni、Sn、Sb、Cu、P、Mo、Cr。

即，方向性电磁钢板或作为其坯材的板坯，可以优选含有选自

Ni：0.03～1.50质量％、

Sn：0.01～1.50质量％、

Sb：0.005～1.50质量％、

Cu：0.03～3.0质量％、

P：0.03～0.50质量％、

Mo：0.005～0.10质量％以及

Cr：0.03～1.50质量％中的1种以上。

上述的任意添加成分中，Ni是对改善热轧板组织而使磁特性提高有效的元素。Ni含量小于0.03质量％时，对磁特性的贡献小。另一方面，如果大于1.50质量％，则二次再结晶变得不稳定，磁特性可能会恶化。因此，Ni的含量优选为0.03～1.50质量％的范围。

另外，上述的任意添加成分中，Sn、Sb、Cu、P、Mo和Cr也与Ni一样，是提高磁特性的元素。无论哪种情况，如果含量小于上述下限，则其效果不充分，另外，如果大于上述上限，则二次再结晶晶粒的长大受到抑制，磁特性会恶化。因此，Sn、Sb、Cu、P、Mo和Cr的含量分别优选为上述范围。

应予说明，除了上述成分外的剩余部分为Fe和不可避免的杂质。

这里，上述成分中，C在一次再结晶退火中被脱炭，Al、N、S和Se在二次再结晶退火中被纯化。因此，这些成分在二次再结晶退火后的钢板(作为最终产品的方向性电磁钢板)中，可以降低到不可避免的杂质程度的含量。

＜方向性电磁钢板的制造(到形成热应变区之前)＞

本发明的方向性电磁钢板在形成热应变区之前，可以按照以下的步骤制造。

即，对由上述的成分系构成的方向性电磁钢板的钢坯材(板坯)实施热轧后，根据需要实施热轧板退火。接下来，实施一次冷轧或隔着中间退火的两次以上的冷轧，加工成最终板厚的钢带。然后，对上述钢带实施脱碳退火，涂布以MgO为主成分的退火分离剂，然后卷绕成卷状，实施以二次再结晶和形成镁橄榄石被膜为目的的最终退火。根据需要，对这样的最终退火后的钢带实施平坦化退火，进而形成绝缘被膜(例如磷酸镁系的张力被膜)。由此，可以得到形成热应变区之前的方向性电磁钢板。

＜热应变区的形成＞

接下来，在这样的方向性电磁钢板中形成热应变区。热应变区可以通过作为磁化细化之一的非耐热型磁畴细化来形成。

·能量束的照射方法

形成热应变区时，作为激光的波长除了使用金属中的吸收率更高的绿色激光、蓝色激光外，为了提高电子束的直行性，还可以使用以高亮度且高发射率的六硼化铈(CeB₆)为电子源的电子束。

这是因为通过使能量束的热输入局部化，可以进一步增大热影响区与周围区域的温度差。

·电子束的照射方向和间隔

在制造本发明的方向性电磁钢板时，通过作为上述的能量束的电子束的照射，可以在钢板上线状地形成热应变区。

具体而言，使用1台以上的电子枪一边以与轧制方向交叉的方式照射光束一边进行线状的热应变的导入(热应变区的形成)。此时，光束的扫描方向优选为相对于轧制方向60°～120°的范围内的方向，其中，更优选为相对于轧制方向90°的方向，即沿着板宽方向进行扫描。这是因为当从板宽方向的偏离变大时，导入钢板的应变量增加，导致磁致伸缩的恶化。

另外，电子束的照射间隔(相邻的热应变区的间隔)只要是通常使用的条件即可，没有特别限制，但优选3～10mm左右的范围。

另外，电子束的照射形式只要满足本发明的其他要件，则可以沿着扫描方向连续地进行照射(连续线状照射)，也可以是重复停留和移动地进行照射(点状照射)。无论是哪种照射形式，工艺系数和磁致伸缩都分别能够得到本发明的改善效果。

应予说明，上述的连续线状和点状的均为“线状”的一个方式。

以下，对制造本发明的方向性电磁钢板的照射电子束时的优选条件进行进一步地详细说明。

·加速电压：60kV～300kV

加速电压越高，电子的直行性越增加，对电子束照射位置的外侧的热影响降低，因此优选。根据这样的理由，加速电压优选为60kV以上。更优选为90kV以上，如果为120kV以上则更好。

另一方面，如果加速电压过高，则伴随电子束照射所产生的X射线的屏蔽变得困难。因此，从实用上的观点出发，加速电压优选为300kV以下。更优选为200kV以下。

·光斑直径(光束直径)：300μm以下

光斑直径越小越可以局部地导入应变，因此优选。所以电子束的光斑直径(光束直径)优选为300μm以下。另外，电子束的光斑直径(光束直径)更优选为280μm以下，进一步优选为260μm以下。应予说明，光斑直径是指使用宽度30μm的狭缝并通过狭缝法取得的光束轮廓的半值全宽。

·光束电流：0.5mA～40mA

从光束直径的观点出发，优选光束电流小。这是因为如果电流增大，则因库仑斥力而光束直径容易扩大。因此，光束电流优选为40mA以下。另一方面，如果光束电流过小，则用于形成应变的能量不足。因此，光束电流优选为0.5mA以上。

·光束照射环境的真空度

电子束被气体分子散射，产生光束直径、光晕直径等的增大、能量的降低等。因此，光束照射环境的真空度越高越好，压力优选为3Pa以下。对下限没有特别限制，但如果过度降低，则真空泵等真空***的成本增大。因此，光束照射环境的真空度在实用上优选为10^- ⁵Pa以上。

＜方向性电磁钢板中的应变特性＞

·闭合磁畴的轧制方向的长度W

在钢板表面上形成的闭合磁畴的轧制方向的长度W可以使用市售的磁畴观测仪取得钢板表面的磁畴图案来测定。

·应变分布

可以通过EBSD-Wilkinson法测定钢板表面的热应变区的轧制方向的应变分布。在该EBSD-Wilkinson法中，例如，对钢板表面照射电子束，取得各测定点的菊池图案，以无应变点作为参考点，使用CrossCourt等分析软件，根据各点的菊池图案的应变量计算应变量。

这里，以存在极大点为特征的本发明中的热应变区是指在采用EBSD-Wilkinson法得到的应变分布中具有极大点的平均应变量的1/2以上的应变的区域。

·平均应变量A和应变量B

本发明的方向性电磁钢板的热应变区在闭合磁畴的轧制方向两外侧具有拉伸应变的极大点。而且，使用上述的测定方法测定本发明的钢板表面上的热应变区的轧制方向的应变分布时，将极大点的平均应变量设为A，将极大点之间的中心处的应变量设为B。应予说明，闭合磁畴的轧制方向两外侧的极大点的应变量可以相同，也可以不同。

此时，如果上述A与上述B的差ΔAB(＝A－B)为正(大于0.000％)，则可以得到本发明的效果，如果为0.040％～0.200％，则可以得到具有更高特性的方向性电磁钢板。另外，ΔAB更优选为0.050％～0.160％的范围。

·L/W(＝r)

使用上述极大点彼此间的距离L和上述闭合磁畴的轧制方向的长度W所求出的L/W如果为1.05～2.50的范围，则可以得到具有较高特性的方向性电磁钢板，如果为1.10～2.40，则可以得到具有更高特性的方向性电磁钢板。应予说明，L/W更优选为1.15～2.30的范围。

实施例

接着，基于实施例对本发明进行说明。以下的实施例是表示本发明的一个优选例子，不受本实施例的任何限定。另外，可以在能够符合本发明的主旨的范围内加入变更来实施，这样的方式当然也可以包含在本发明的技术范围内。

在本实施例中，作为方向性电磁钢板的坯材，使用含有表1所示成分且剩余部分为Fe和不可避免的杂质的成分组成的板坯。对该板坯在规定的条件下依次实施热轧、热轧板退火、一次冷轧、脱碳退火、退火分离剂的涂布、最终退火，得到板厚0.23mm的方向性电磁钢板的钢带。

[表1]

表1

将上述方向性电磁钢板的钢带作为供试材料，对该供试材料照射电子束。作为此时的电子束，使用以CeB₆为热电子源的电子束，以连续线状或者点状的任一种照射形式(表2所示)进行照射(磁畴细化处理)。这里，点状照射是指在扫描方向上重复停留和移动地进行能量束照射的照射形式。

能量束的照射条件为照射方向：相对于轧制方向约90°的方向，光束输出：0.6～6kW(加速电压：60～150kV、光束电流：1～40mA)，照射间隔：8mm，光束照射环境的真空度：0.3Pa。照射的光束的轮廓使用高斯形状，使用光束直径为200μm的光束。此时，为了改变平均应变量A、应变量B、ΔAB的值，调整加速电压、能量强度、扫描速度等照射条件进行光束照射。

这样，从形成有热应变区的方向性电磁钢板的钢带中切出一部分，通过JIS C2556记载的单板磁性测定法，测定作为磁特性的磁通密度(B₈)和铁损(坯材铁损：W_17/50)。此外，由上述钢带制作三相叠式变压器(铁芯质量500kg)，在频率50Hz下测定铁芯腿部的磁通密度为1.7T时的铁损(变压器铁损：W_17/50(WM))。该1.7T、50Hz下的变压器铁损W_17/50(WM)是使用瓦特计测定的空载损耗。根据这样的W_17/50(WM)的值以及通过上述的单板磁性测定法测定的W_17/50的值，使用以下式(1)计算工艺系数(BF)。

工艺系数＝W_17/50(WM)/W_17/50···(1)

进而，如上所述，使用实施了磁畴细化处理的方向性电磁钢板，制作变压器用三相模型变压器。将该模型变压器在隔音室内以最大磁通密度Bm＝1.7T、频率：50Hz的条件进行励磁，使用噪声计测定噪声级(dBA)。将结果示于表2。

另外，与上述相同，从钢带中切出一部分，采用EBSD-Wilkinson法测定热应变区周边的轧制方向的应变分布。在任一例的应变分布中，在闭合磁畴的轧制方向的两端或者两端的外侧、且热应变区内的端部附近都形成了两个峰(极大点)。另外，将这两个峰(极大点)的应变量的平均(平均应变量)设为A、将这两个峰(极大点)间的中心处的应变量设为B，计算这些应变量的差ΔAB(＝A－B)。应予说明，将拉伸应变设为正，压缩应变设为负。将这些值示于表2。

另外，根据取得轧制方向的应变分布(轮廓)时得到的数据，计算上述两个峰(极大点)彼此间的距离L。进而，使用市售的磁畴观测仪(SigmaHi-Chemical公司制MV-95)测量在钢板表面形成的闭合磁畴的轧制方向的长度W。根据这些L和W的值计算r(＝L/W)。将这些值示于表2。

[表2]

表2

由表2可知，根据本发明，在ΔAB为正且在闭合磁畴的轧制方向两外侧的热应变区具有拉伸应变的极大点的No.2～10、14、16、18、20以及No.26～34、38、40、42、44的条件下，无论照射形式怎样，都能够确认低工艺系数效果。

此外，在ΔAB为0.040％～0.200％且r(＝L/W)为1.05～2.50的条件下，可以看出低噪声、低工艺系数的显著效果。另外，在ΔAB为正而r(＝L/W)为1.10～2.40的情况下，也能看出这样的显著效果。进而，在ΔAB为0.040％～0.200％且r(＝L/W)为1.10～2.40的情况下，可以看出更显著的效果。

Claims

该钢板在所述热应变区内具有闭合磁畴，

所述热应变区在所述闭合磁畴的轧制方向两外侧具有拉伸应变的极大点，

在所述热应变区的轧制方向的应变分布中，所述闭合磁畴的两外侧的应变是大于所述极大点之间的中心处的应变的拉伸应变。

2.根据权利要求1所述的方向性电磁钢板，其中，

在所述热应变区的轧制方向的应变分布中，

所述极大点的平均应变量A(单位：％)与所述极大点之间的中心处的应变量B(单位：％)之差ΔAB(＝A－B)为0.040％～0.200％，

所述极大点彼此间的距离L相对于所述闭合磁畴的长度W的比r(＝L/W)为1.05～2.50。

3.根据权利要求1或2所述的方向性电磁钢板，其中，所述r(＝L/W)为1.10～2.40。