JP2503123B2 - 磁気特性の優れた無方向性電磁厚板の製造法 - Google Patents

磁気特性の優れた無方向性電磁厚板の製造法

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JP2503123B2 JP3104488A JP10448891A JP2503123B2 JP 2503123 B2 JP2503123 B2 JP 2503123B2 JP 3104488 A JP3104488 A JP 3104488A JP 10448891 A JP10448891 A JP 10448891A JP 2503123 B2 JP2503123 B2 JP 2503123B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は中磁場での磁気特性が高
く、かつ、高い固有抵抗値を有する無方向性電磁厚板の
製造法を提供するものである。
【0002】
【従来の技術】近年最先端科学技術である素粒子研究や
医療機器の進歩に伴って、大型構造物に磁気を用いる装
置が使われ、その性能向上が求められている。直流磁化
条件で使用される粒子加速器用磁極材、リターンヨーク
材では、高い飽和磁束密度の他に高強度で、10Oe
(800A/m)付近の中磁場での高い磁束密度が求め
られている。
【0003】磁束密度に優れた電磁鋼板としては、従来
から薄板分野で珪素鋼板、電磁軟鉄板をはじめとする数
多くの材料が提供されているのは公知である。しかし、
構造部材として使用するには組立加工及び強度上の問題
があり、厚鋼板を利用する必要が生じてくる。これまで
電磁厚板としては純鉄系成分で製造されている。たとえ
ば、特開昭60−96749号公報が公知である。
【0004】しかしながら、近年の装置の大型化、能力
の向上等に伴いさらに磁気特性の優れた、特に中磁場、
たとえば10Oe(800A/m)付近での磁束密度の
高い鋼材開発の要望が強い。前掲の特許等で開発された
鋼材では、10Oe付近での中磁場の高い磁束密度が安
定して得られていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は以上の
点を鑑みなされたもので、高強度で、中磁場での磁気特
性が高く、かつ、高い固有抵抗値を有する無方向性電磁
厚板の製造法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は重量%で、C:
0.01%以下、Si:0.1〜4.0%、Mn:0.
20%以下、S:0.010%以下、Al:0.040
%以下、N:0.004%以下、O:0.005%以
下、H:0.0002%以下、残部実質的に鉄からなる
鋼組成の鋼片または、鋳片を950〜1150℃に加熱
し、800℃以上で圧延形状比Aが0.6以上の圧延パ
スを1回以上はとる圧延を行ない、引き続き800℃以
下で圧下率を35〜70%とする圧延を行なうことを特
徴とする高強度で、中磁場での磁気特性が高く、かつ、
高い固有抵抗値を有する無方向性電磁厚板の製造法であ
る。
【数2】
【0007】
【作用】従来は低磁場で高磁束密度を得るためには、磁
壁の移動の障害となる結晶粒の粗大化が重要な技術とな
っていた(特開昭60−96749号公報)。これに対
し、中磁場で高磁束密度を得るための方法については知
見がなかった。
【0008】発明者らは、ここにおいて中磁場で高磁束
密度を得るためには、従来言われていた磁壁を移動しや
すくするための結晶粒の粗大化よりも、磁化容易方向が
板面に平行な方向を向いていることが重要であることを
見出した。つまり、〔100〕方向が板面に平行な方向
にランダムとなることで、中磁場の磁気特性が大幅に向
上することを見出したのである。
【0009】さらに、高強度を得るためには、低温領域
である値以上の圧下率を施し、かつ、圧延ままで製品と
することが重要であることを見出した。これらのための
熱間圧延条件として、800℃以下において35%以上
70%以下の圧下率をとることで、〔100〕の結晶方
位を圧延方向に平行にランダムとなると同時に、高強度
が得られる。
【0010】図1に0.007−1.4Si−0.0
15Al鋼での800℃以下の圧下率と10Oeでの磁
束密度を示す。35〜70%の圧下により、高磁束密度
が得られる。さらに中磁場での高磁束密度を得るための
手段として、内部応力の原因となる元素及び空隙性欠陥
の作用につき詳細な検討を行ない、所期の目的を達成し
た。また、空隙性欠陥の影響についても種々検討した結
果、そのサイズが100μ以上のものが磁気特性を大幅
に低下することを知見したものである。そしてこの10
0μ以上の有害な空隙性欠陥をなくすためには圧延形状
比Aが0.6以上必要であることを見出した。
【数3】
【0011】さらに図3に示すように、鋼に高い固有抵
抗値と高強度を与え、かつ、Alの無添加の領域でAl
に代わる脱酸剤として使える元素としてSiが最適であ
ることを知見した。
【0012】次に成分限定理由を述べる。Cは鋼中の内
部応力を高め、磁気特性、特に低磁場での磁束密度を最
も下げる元素であり、極力下げることが中磁場での磁束
密度を低下させないことに寄与する。また、磁気時効の
点からも低いほど経時低下が少なく、磁気特性の良い状
態で恒久的に使用できるものであり、このようなことか
ら、0.01%以下に限定する。図2に示すようにさら
に、0.005%以下にすることにより一層高磁束密度
が得られる。
【0013】Siは図3に示すように固有抵抗値、引張
強さを高めるには、不可欠な元素で、0.1%以上添加
する必要がある。しかし、4.0%を超えて添加すると
中磁場での磁束密度が低下するため、上限は4.0%と
する。
【0014】Mnは中磁場での磁束密度の点から少ない
方が好ましく、MnS系介在物を生成する点からも低い
方がよい。この意味からMnは0.20%以下に限定す
る。さらにMnS系介在物を生成する点より望ましくは
0.10%以下がよい。
【0015】S,Oは鋼中において非金属介在物を形成
し、結晶粒の粗大化を妨げる害を及ぼし含有量が多くな
るに従って磁束密度の低下が見られ、磁気特性を低下さ
せるので少ない程よい。このため、Sは0.010%以
下、Oは0.005%以下とした。
【0016】Alは脱酸剤として用いるもので、Alは
多くなりすぎると介在物を生成し鋼の性質を損なうので
上限は0.040%とする。さらに結晶粒粗大化を妨げ
る析出物であるAlNを減少させるためには低いほどよ
く、望ましくは0.020%以下がよい。
【0017】Nは内部応力を高めかつAlNにより結晶
粒微細化作用により中磁場での磁束密度を低下させるの
で上限は0.004%とする。Hは磁気特性を低下さ
せ、かつ、空隙性欠陥の減少を妨げるので0.0002
%以下とする。
【0018】次に製造法について述べる。圧延条件につ
いては、まず圧延前加熱温度を1150℃以下にするの
は、1150℃を超える加熱温度では、加熱γ粒径の板
厚方向のバラツキは大きく、このバラツキが圧延後も残
り最終的な結晶粒が不均一となるため、上限を1150
℃とする。加熱温度が950℃未満となると圧延の変形
抵抗が大きくなり、以下に述べる空隙性欠陥をなくすた
めの形状比の高い圧延の圧延負荷が大きくなるため、9
50℃を下限とする。
【0019】熱間圧延にあたり前述の空隙性欠陥は鋼の
凝固過程で大小はあるが、必ず発生するものでありこれ
をなくす手段は圧延によらなければならないので、熱間
圧延の役目は重要である。すなわち、熱間圧延1回当た
りの変形量を大きくし板厚中心部にまで変形が及ぶ熱間
圧延が有効である。具体的には圧延形状比Aが0.6以
上の圧延パスが1回以上を含む高形状比圧延を行ない、
空隙性欠陥のサイズを100μ以下にすることが磁気特
性によい。
【0020】次に800℃以下の温度において累積圧下
率35%以上にすることにより、〔100〕の結晶方位
を圧延方向に平行にランダムとする。ただし70%超の
圧下率になると、熱処理後結晶粒度が板厚方向に不均一
になり、磁束密度のばらつきを大きくする。さらに、図
4に示すように800℃以下の温度において累積圧下率
を35%以上にすることにより、高強度が得られる。従
って高強度で、磁場で高い磁気特性を得るために、圧
下率を35〜70%とする。
【0021】
【実施例】表1に電磁厚板の製造条件とフェライト粒
径、中磁場での磁束密度を示す。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】例1〜8は本発明の実施例を示し、例9〜
20は比較例を示す。例1〜5は板厚90mmに仕上げた
もので、高強度で、中磁場で高磁束密度を示す。例1に
比べ、例2はさらに低C、例3,4は低Mn、例5は低
Alであり、より高い磁気特性を示す。例6は400m
m、例7は45mm、例8は5mmに仕上げたもので、高強
度で、高磁束密度である。
【0025】例9はCが高く低磁気特性値となってい
る。例10はSiが低く、強度が低く、固有抵抗値が低
くなっている。例11はSiが高く、例12はMnが高
く、例13はSが高く、例14はAlが高く、例15は
Nが高く、例16はOが高く、例17はHが高く、それ
ぞれ上限を超えるため低磁気特性値となっている。例1
8は加熱温度が上限を超え低磁束密度となっている。例
19は加熱温度が下限をはずれ最大形状比が小さいた
め、低磁束密度となっている。例20は800℃以下の
圧下率が下限をはずれ低磁束密度となっている。
【0026】
【発明の効果】本発明は、適切な成分限定により板厚の
厚い厚鋼板に均質な高電磁特性を具備せしめることに成
功し、直流磁化による磁気特性を利用する構造物に適用
可能としたものであり、かつその製造法も前述の成分限
定と熱間圧延を行なう方式であり、極めて経済的に製造
する方法を提供するもので産業上多大な効果を奏するも
のである。
【図面の簡単な説明】
【図1】10Oeにおける磁束密度に及ぼす800℃以
下の圧下率の影響を示すグラフである。
【図2】10Oeにおける磁束密度に及ぼすC含有量の
影響を示すグラフである。
【図3】固有抵抗値、引張強さに及ぼすSi含有量の影
響を示すグラフである。
【図4】引張強さに及ぼす800℃以下の圧下率の影響
を示すグラフである。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 C :0.01%以下、 Si:0.1〜4.0%、 Mn:0.20%以下、 S :0.010%以下、 Al:0.040%以下、 N :0.004%以下、 O :0.005%以下、 H :0.0002%以下、 残部実質的に鉄からなる鋼組成の鋼片または、鋳片を9
    50〜1150℃に加熱し、800℃以上で圧延形状比
    Aが0.6以上の圧延パスを1回以上はとる圧延を行な
    い、引き続き800℃以下で圧下率を35〜70%とす
    る圧延を行なうことを特徴とする高強度で、中磁場での
    磁気特性が高く、かつ、高い固有抵抗値を有する無方向
    性電磁厚板の製造法。 【数1】
JP3104488A 1991-05-09 1991-05-09 磁気特性の優れた無方向性電磁厚板の製造法 Expired - Lifetime JP2503123B2 (ja)

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