JP5034190B2

JP5034190B2 - 電磁シールド材

Info

Publication number: JP5034190B2
Application number: JP2005247580A
Authority: JP
Inventors: 康英石黒; 良和河端; 雅之坂口; 康衛小山; 坂田　　敬; 昌義石田; 元晶板谷
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2005-08-29
Filing date: 2005-08-29
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2025-08-29
Also published as: JP2007066970A

Description

本発明は、電磁シールド材に係り、とくに、電磁シールド特性に優れたパイプ（管）形状の電磁シールド材に関する。

電磁シールド材として、従来から電磁特性に優れた材料の薄板、厚板が使用されてきた。電磁特性に優れた材料としては、磁化容易方向＜１００＞が面内に無方向に配向された無方向性電磁鋼板や、磁化容易方向＜１００＞が圧延方向に平行に強く配向された方向性珪素鋼板などがある。
しかし、これら電磁特性に優れた鋼板を、例えば磁気シールド用として使用する場合には、これら鋼板を加工し、溶接等で接合、組み立して所望形状に仕上げる工程が必要となる。このように、鋼板を素材とする場合には、複雑な工程を必要とするうえ、溶接部等の非定常部が形成され、電磁シールド特性が劣化するという問題があった。このような問題を回避するため、電磁特性に優れた鋼管を素材とすることが考えられる。

電磁鋼板を電縫溶接して電磁特性に優れた鋼管とすることは、電磁鋼板がSi含有量が高く電縫溶接が難しいうえ、電縫溶接部の電磁特性が劣化するという問題がある。また、電磁鋼のビレットを使用して電磁特性に優れた継目無鋼管とすることも考えられるが、電磁鋼は延性が低く、製管作業が困難になるという問題がある。
このような問題に対し、例えば特許文献1には、Si、Alを高くした組成の鋼を用い、熱間押出し条件、熱間圧延条件を適正範囲に調整して継目無管とし、ついで、再結晶温度以下で圧延を行い、さらに最終焼鈍を施す、電磁材料管の製造方法が提案されている。しかし、特許文献１に記載された技術では、熱間押出し工程を必須工程としており製造コストが高いという問題があった。

また、特許文献２には、99.5％以上のFeを含み残部が不純物からなる鋼組成の鋼片または鋳片を1100〜1350℃に加熱し、熱間圧延を行なって素材としたのち、製管し、500〜1000℃で熱処理する電磁鋼管の製造方法が提案されている。特許文献２に記載された技術によれば、電磁気シールド用として十分な特性の鋼管が得られるとしているが、しかしこの技術は、熱処理による単なる粒成長を図っているだけで、結晶方位の配向性にまで配慮されておらず、更なる高い電磁シールド特性を要求される使途には特性が不足するという問題を残していた。
特開平２−２３６２２６号公報特公平７−６８５７９号公報

本発明は、上記した従来技術の問題を解決し、電磁シールド特性に優れた、鋼管を用いた管（パイプ）形状の電磁シールド材を提案することを目的とする。
なお、本発明でいう「電磁シールド特性に優れた」とは、外部磁場の影響を電磁シールド材の内部で受けにくいこと、および、電磁シールド材の内部の磁場が外部に出にくいこと、を意味する。外部磁場の影響を電磁シールド材の内部で受けにくいことは、磁界強度比である、（内部磁場）／（外部磁場）が小さいことであり、また、電磁シールド材の内部の磁場が外部に出にくいことは、（外部磁場）／（内部磁場）が小さいことである。

なお、本発明では、磁界強度比は、外部磁場強度を50ガウス（gauss）として、電磁シールド材の内部磁場を測定して求めた値を用い、同一肉厚の電磁シールド材（基準材）の磁界強度比と比較して、電磁シールド特性を評価するものとする。なお、基準材として、本発明では付加的処理を加えない製管ままの材料（電縫鋼管まま）を用いるものとする。
電磁シールド性は、定性的には、電磁シールド材の肉厚が厚くなるほど向上するため、肉厚が異なる場合には、磁界強度比の値そのものが重要ではなくなる。本発明では、同一肉厚の電磁シールド材（基準材）の磁界強度比と比較して、小さい磁界強度比を有する場合を、「電磁シールド特性に優れた」電磁シールド材であるとする。

本発明では、磁界強度比を外部磁場強度を50ガウスとして求め、電磁シールド性を評価するが、50ガウス領域のみの電磁シールド特性を評価しているのではない。外部磁場を０〜100ガウス付近まで変化させた場合、外部磁場強度が20ガウス以上で電磁シールド性がゆるやかに向上していく。そのため、本発明では、その領域を代表する意味で外部磁場強度を50ガウスを用いて電磁シールド性を評価する。

電磁シールド材の内部で磁場を発生させ、外部へ磁気を漏らさない観点での電磁シールド性も、外部磁場を用いて評価した場合と同様の傾向を示す。このようなことから本発明では外部磁場強度を50ガウスとして、外部磁場を付加して電磁シールド材の内部磁場を測定して電磁シールド性を評価するものとした。

本発明者らは、上記した課題を達成するために、鋼管の電磁特性に及ぼす各種要因について鋭意考究した。その結果、鋼管の電磁特性、とくに軟磁性特性をさらに向上させるためには、
（イ）鋼管の円周方向に＜１００＞方向、圧延方向に＜０１１＞方向が強く配向した結晶組織に調整すること、
（ロ）結晶粒径を、比較的粗大な粒とすること、好ましくは20μｍ以上の粒とすること、
（ハ）電縫溶接部等の非定常部をなくすこと、
（ニ）Ｃ含有量を0.01質量％未満とすること、
が重要であることを見出した。そして、更なる電磁特性向上のためには、
（ホ）鋼管の縮径圧延後、あるいは所望形状に加工した後、750℃以上Ａc_１変態点以下の温度で焼鈍処理を施すこと、
が望ましいことを知見した。このような鋼管を使用することにより、管形状の電磁シールド材の電磁シールド特性が向上することを知見した。

本発明は、上記した知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明の要旨はつぎの通りである。
（１）鋼管を用いた管形状の電磁シールド材であって、前記鋼管が、質量％で、Ｃ：0.004％以下を含みさらに、Si：0.45％以下、Mn：0.1〜1.4％、Ｓ：0.01％以下、Ｐ：0.025％以下、Al：0.01〜0.06％、Ｎ：0.005％以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成と、製管後、減肉率：40％以下あるいは増肉率：40％以下の縮径圧延を施されて得られた、円周方向に＜１００＞方向、かつ圧延方向に＜０１１＞方向が配向した結晶方位の、Ｘ線の三次元ランダム強度比が3.0以上で、平均結晶粒径が20μｍ以上である組織を有する電縫鋼管であることを特徴とする電磁シールド材。

（２）（１）において、前記鋼管の圧延方向のｒ値が2.0以上であることを特徴とする電磁シールド材。

（３）（１）または（２）において、前記組成に代えて、質量％で、Ｃ：0.004％以下を含みさらに、Si：0.45％超3.5%以下、Mn：0.1〜1.4％、Ｓ：0.01％以下、Ｐ：0.025％以下、Al：0.06％超0.5％以下、Ｎ：0.005％以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成とすることを特徴とする電磁シールド材。
（４）（１）ないし（３）のいずれかにおいて、前記組成に加えてさらに、質量％で、次Ａ〜Ｃ群
Ａ群：Ti：0.05％以下、Nb：0.05％以下、Ｂ：0.005％以下のうちの１種または２種以上、
Ｂ群：Cr：5％以下、Ni：５％以下、Mo：0.05％以下のうちの１種または２種以上、
Ｃ群：Ca：0.005％以下、REM：0.05％以下のうちの１種または２種、
のうちから選ばれた１群または２群以上を含有することを特徴とする電磁シールド材。

本発明によれば、電磁シールド性に優れた、管形状の電磁シールド材を容易にかつ安価に製造でき、産業上格段の効果を奏する。また、本発明によれば、非定常部もなく、電磁シールド特性の劣化が少ないという効果もある。

本発明の電磁シールド材は、鋼管を用いた管形状の電磁シールド材でる。使用する鋼管は、質量％で、Ｃ：0.01％未満を含み、Feを95％以上含む組成を有する鋼管とする。
まず、本発明で使用する鋼管の組成限定理由について説明する。なお、以下、組成における質量％は、単に％と記す。
Ｃ：0.01％未満
Ｃは、電磁特性を低下させる元素であるため、電磁シールド性の観点からはできるだけ低減することが望ましく、0.01％未満に限定した。なお、好ましくは0.004％以下である。なお、0.001％以下のＣの低減は精錬時間を異常に長引かせて精錬コストの高騰を招くため、下限とすることが経済的な観点から望ましい。

Fe：95％以上
不純物が増加するにしたがい、結晶粒成長の阻害要因が増し、磁気シールド性が低下するため、不純物が少ない高純度とすることが望ましい。本発明では、不純物量を規制し、純度を上げる意味で、Fe分を95％以上とする。なお、好ましくは98％以上である。
本発明の基本組成は、上記したとおりであるが、更なる電磁シールド性向上のためには、必要に応じてSi、Alを、あるいはさらに高周波域での電磁特性を向上させるためにCr、Ni等を含有させてもよい。このような優れた電磁シールド性が要求される使途向けには、質量％で、Ｃ：0.01％未満を含みさらに、Si：0.45％以下、Mn：0.1〜1.4％、Ｓ：0.01％以下、Ｐ：0.025％以下、Al：0.01〜0.06％、Ｎ：0.005％以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる高純度系の組成、あるいは質量％で、Ｃ：0.01％未満を含みさらに、Si：0.45％超3.5%以下、Mn：0.1〜1.4％、Ｓ：0.01％以下、Ｐ：0.025％以下、Al：0.06％超0.5％以下、Ｎ：0.005％以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる高純度系組成とすることが好ましい。

Si：0.45％以下、または0.45％超3.5%以下
Siは、脱酸剤として作用し、少なくとも0.01％以上含有する。また、Siは、電磁特性、とくに鉄損特性を向上させ、また固溶してシールド材（鋼管）の強度を増加させる元素であるが、0.45％を超える含有は、電縫溶接性を低下させる傾向がある。このため、Siは0.45％以下に限定することが好ましい。なお、とくに優れた電磁シールド性が要求される場合にはSiは0.45％超3.5％以下とすることができる。3.5％を超えるSiの含有は、低Ｈ（磁界）域の磁束密度（Ｂ）は優れるが、高Ｈ域の飽和磁束密度Ｂが低下し、さらに電縫溶接性が顕著に劣化する。

Mn：0.1〜1.4％
Mnは、Ｓと結合してMnSを形成し、Ｓの悪影響を除去して熱間加工性を向上させる元素であり、Ｓ含有量に応じて含有することが望ましく、本発明では0.1％以上含有させることが好ましい。また、Mnは、固溶してシールド材（鋼管）の強度を増加させる元素であり、所望のシールド材（鋼管）強度に応じて含有することが望ましいが、1.4％を超える含有は靭性を劣化させる。このため、Mnは0.1〜1.4％の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくは0.3〜0.6％である。

Ｓ：0.01％以下
Ｓは、鋼中では介在物として存在し、加工性を低下させるとともに、MnSとして電磁シールド性を阻害するため、できるだけ低減することが望ましい。このようなことから、Ｓは0.01％以下に限定することが好ましい。しかし、過度のＳの低減は精錬コストの高騰を招くため、0.001％以上とすることが望ましい。なお、電磁特性向上のために、SiやAlを多量に含有する場合には、打抜き性向上のため、Ｓは0.001％以下まで低減することが好ましい。

Ｐ：0.025％以下
Ｐは、固溶してシールド材（鋼管）強度の増加に寄与するとともに、電磁シールド性を向上させる元素であるが、Ｐは粒界に偏析する傾向が強く、磁壁の移動を妨げるという悪影響を及ぼす可能性が強く、本発明では0.025％以下に限定することが好ましい。なお、過度の低減は製錬コストの高騰を招くため、0.005％程度を下限とすることが望ましい。

Al：0.01〜0.06％、または0.06％超0.5％以下
Alは、脱酸剤として作用するとともに、AlNを形成し固溶Ｎ量を低減する元素である。このような効果は0.01％以上の含有で認められるが、Ｎ含有量によっては0.06％を超える含有は介在物量を増加させ、電磁シールド性を低下させる場合が多い。このため、Alは0.01〜0.06％の範囲に限定することが好ましい。なお、より好ましくはＮ含有量との関係で27/14Ｎ以上３×27／14Ｎ以下である。Ti、ｂ等の強力な窒化物形成元素を含有する場合にはAl量は少なくてもよい。なお、Alは、Siとともに、電磁シールド性を向上させる元素であり、とくに低Ｈ（磁界）域での優れた電磁シールド性が要求される場合には、Alは0.06％超0.5％以下含有することができる。しかし、0.5％を超えるAlの含有は、かえって電磁特性の劣化を引き起こすことがある。

Ｎ：0.005％以下
Ｎは、鋼では侵入型固溶元素として強度を増加させるが、内部応力を高め電磁シールド性を低下させるとともに、AlNを形成し電磁シールド性に悪影響を及ぼす。このため、Ｎは、できるだけ低減することが望ましいが0.005％までは許容できる。このため、Ｎは0.005％以下に限定することが好ましい。なお、製錬コストとの関係で0.001％程度が下限である。なお、電磁シールド性向上のためにAlを多量含有させる場合には、AlNによる電磁シールド性の劣化を招かないように、Ｎは0.0025％以下に低減することが望ましい。
なお、上記した成分に加えてさらに、次Ａ〜Ｃ群
Ａ群：Ti：0.05％以下、Nb：0.05％以下、Ｂ：0.005％以下のうちの１種または２種以上、
Ｂ群：Cr：5％以下、Ni：５％以下、Mo：0.05％以下のうちの１種または２種以上、
Ｃ群：Ca：0.005％以下、REM：0.05％以下のうちの１種または２種
のうちから選ばれた１群または２群以上を含有することが好ましい。

Ａ群のTi、Nb、Ｂは、炭化物、窒化物等を形成して、シールド材（鋼管）の強度を増加させる元素であり、必要に応じ選択して含有できる。Ti：0.05％、Nb：0.005％、Ｂ：0.005％を超える含有は、電磁シールド性を劣化させる場合が多いため、Ti：0.05％、Nb：0.05％、Ｂ：0.005％をそれぞれ上限とすることが好ましい。
Ｂ群：Cr、Mo、Niは、焼入れ性、耐食性を向上させる元素であり、必要に応じ選択して含有できる。Cr：5％、Ni：5％、Mo：0.05％を超える含有は、電磁シールド性を劣化させるため、Cr：5％、Mo：0.05％、Ni：5％をそれぞれ上限とすることが好ましい。

Ｃ群：Ca、REMは、介在物の形態を制御し、耐食性を向上させる元素であり、必要に応じ選択して含有できる。わずかでも水に触れる環境で使用される場合には、Ca、REMを含有することが好ましく、耐食性が向上する。なお、 Ca：0.005％、REM：0.05％を超える含有は、磁気特性を劣化させる。このため、Ca：0.005％、REM：0.05％を上限とすることが好ましい。

上記した成分以外の残部はFeおよび不可避的不純物である。
上記した組成に加えてさらに、本発明で使用する鋼管は、円周方向に＜１００＞方向、かつ圧延方向に＜０１１＞方向が配向した結晶方位の、Ｘ線の三次元ランダム強度比が3.0以上である組織を有する。
結晶方位を、鋼管の、円周方向に磁化容易軸である＜１００＞方向を、かつ圧延方向に＜０１１＞方向が配向した結晶方位とすることにより、電磁シールド材として使用する鋼管の電磁シールド性が顕著に向上する。本発明では、円周方向に＜１００＞方向、圧延方向に＜０１１＞方向が配向した結晶方位の、Ｘ線の三次元ランダム強度比を3.0以上とする。三次元ランダム方位強度が3.0未満では、優れた電磁シールド性が得られない。なお、好ましくは8.0以上、より好ましくは10以上である。

なお、管形状の電磁シールド材においては、磁場印可方向が必ずしも、鋼管の磁化容易結晶方位と一致するものではないが、鋼管の円周方向、圧延方向の結晶を上記した結晶配向となるように調整した鋼管を使用することにより、電磁シールド特性が顕著に向上するのである。
なお、ここでいう三次元ランダム強度比とは、ある特定結晶方位の配向の有無を示す指標であり、全く配向していない場合（ランダム）の結晶方位を１とし、配向性のある特定結晶方位の強度を、ランダムの場合で規格化したものである。数値が大きいほど強い配向性を示すことを意味する。

具体的には、反射法による不完全極点図を測定し、特定結晶方位（本発明では円周方向に＜１００＞方向、かつ圧延方向に＜０１１＞方向が配向した結晶方位）の積分強度をランダム強度で規格化して求める。なお、反射法および透過法をともに用いた完全極点図の測定からも同じ値が得られる。
さらに、本発明で使用する鋼管は、上記した結晶方位を有するとともに、平均結晶粒径が好ましくは５μｍ以上、より好ましくは10μｍ以上、さらに好ましくは20μｍ以上、望ましくは40μｍ以上である組織を有する。平均結晶粒径が５μｍ未満では、円周方向に＜１００＞、かつ圧延方向に＜０１１＞が配向していても、優れた電磁シールド特性を確保することは望めない。本発明では、優れた電磁シールド特性を得るという観点から、結晶粒は比較的粗粒であることが好ましい。とくに、平均結晶粒径を20μｍ以上、さらには40μｍ以上とすることにより、より優れた電磁シールド特性を有する鋼管となる。

また、本発明で使用する鋼管は、圧延方向のｒ値が2.0以上であることが好ましい。圧延方向のｒ値が2.0以上であることにより、優れた電磁シールド特性が確保できる。ｒ値が上記した値未満では、優れた電磁シールド特性の確保が難しくなる。なお、圧延方向のｒ値は、好ましくは4.0以上、より好ましくは8.0以上である。
ｒ値は、従来から成形性の指標として用いられているが、本発明で用いる鋼管では円周方向に＜１００＞、かつ圧延方向に＜０１１＞が配向された結晶方位を有することから、電磁シールド特性が向上することに連動して、圧延方向のｒ値と電磁シールド特性の対応がよく、ｒ値が電磁シールド特性の指標として用いることもできる。

なお、本発明では、ｒ値の測定は、試験片の引張方向およびその垂直方向に歪ゲージを貼付して、引張試験を行い、それぞれの方向の変位を逐一取り込んで、伸び６〜７％付近における変位を用いてｒ値を計算するものとする。なお、伸び６〜７％でｒ値を計算するのは、降伏点伸びの領域を越えた塑性変形域で算出するためである。ｒ値は次式
ｒ値＝−１／{１＋ln（Ｌ₀／Ｌ）／ln（Ｗ₀／Ｗ）}
ここで、Ｌ：試験片の引張方向の長さ
Ｌ₀：試験片の引張方向の初期長さ
Ｗ：試験片の幅方向の長さ
Ｗ₀：試験片の幅方向の初期長さ
を用いて計算するものとする。なお、降伏点伸びが７％を超える場合には、塑性変形をした部分でｒ値を測定するものとする。なお、JIS 12号片（弧状試験片）で評価しても、鋼管を平板展開した平板試験片を使って評価してもよく、歪ゲージが貼れる面積が試験片の平行部に確保されれば試験片自体はJIS ５号、13号Ｂ等、とくに制限されない。ただし、円周方向のｒ値を測定する場合は平板展開しなければならない。

つぎに、本発明で使用する鋼管の好ましい製造方法について説明する。
本発明では、上記した組成を有する鋼管を素材として加熱し、縮径圧延を施す。
本発明で素材として使用する鋼管は、上記した組成を有する以外、その製造方法はとくに限定されない。通常公知の方法で製造された継目無鋼管、あるいは通常公知の方法で製造された電縫鋼管等の溶接鋼管がいずれも好適に用いることができる。

縮径圧延に際し、素材である鋼管を加熱する方法は特に限定する必要はない。加熱炉による加熱、誘導加熱による加熱等いずれも利用することが可能である。なお、継目無鋼管のような熱間で造管・製管されるものは、製管後、直に縮径圧延装置に送り、縮径圧延することもできる。また、再加熱したのち、縮径圧延することも可能である。
再加熱する場合、縮径圧延の加熱温度は、1100℃以下とすることが好ましい。加熱温度が1100℃を超えると、鋼管の表面性状が劣化する。圧延後、研磨あるいはエッチング処理等を施して使用する場合には、加熱温度の上限を限定する必要はない。なお、加熱温度は750℃以上とすることが好ましい。加熱温度が750℃未満では、変形抵抗が高くなり所定以上の縮径率を確保することがむずかしくなるとともに、冷却後の鋼管に縮径圧延の歪が残留し電磁シールド特性が低下する。上記した加熱温度の下限値は所定温度以上の縮径圧延の圧延終了温度を確保するために必要となる。なお、電縫鋼管等の溶接部を有する鋼管では、加熱温度はＡc_３変態点以上とすることが、非定常部を除去し、鋼管全体の電磁シールド特性を向上させる観点から好ましい。

縮径圧延は、縮径率：15％以上で、圧延終了温度が730℃以上900℃以下である圧延とすることが好ましい。これにより、鋼管組織を、円周方向に＜１００＞方向、圧延方向に＜０１１＞方向が配向した結晶方位を有し、粒成長し比較的粗大な結晶を有する組織とすることができる。
縮径率が、15％未満では、縮径量が不足し、結晶が上記した所望の結晶方位に配向しにくくなる。一方、縮径率の上限は、製品寸法や、圧延機の能力により決定され、とくに限定されないが、85〜90％程度とすることが好ましい。なお、より好ましくは縮径率は45〜80％である。

縮径圧延の圧延終了温度は、900℃以下、とすることが好ましい。縮径圧延の圧延終了温度が、900℃を超えて高くなると、オーステナイト域で縮径圧延を完了していることになり、上記した所望の結晶方位に配向せず、ランダム方位となり、電磁特性が向上しない。なお、ここでいう圧延終了温度は、鋼管表面で測定した温度を用いるものとする。なお、圧延終了温度は730℃以上とすることが好ましい。730℃未満では縮径圧延の歪が残留するとともに、円周方向に＜１００＞方位、圧延方向に＜０１１＞方位が配向した結晶方位を得にくくなり、電磁特性が低下する。より好ましくは750℃以上である。

また、本発明では、縮径圧延を、減肉率：40％以下、あるいは増肉率：40％以下の縮径圧延とすることがより好ましい。減肉率あるいは増肉率が40％を超えて大きくなると、結晶方位の回転が大きくなりすぎて、結晶方位の配向に影響し、上記した所望の結晶方位の配向が得られなくなる。このため、縮径圧延の減肉率は40％以下、あるいは増肉率は40％以下に限定することがより好ましい。なお、縮径圧延ままの状態で使用する場合には、増肉率を10〜25％にすることがより好ましい。一方、縮径圧延後、焼鈍処理を施す場合には、減肉率を10〜25％にすることがより好ましい。このように範囲に限定することによって、円周方向の＜１００＞方位の配向が強まり、それに伴い、電磁シールド特性がより向上する。

なお、減肉率、増肉率、すなわち肉厚変化率は、次式
肉厚変化率＝[｛（縮径圧延の肉厚）−（素管の肉厚）｝／（素管の肉厚）]×100（％）
で算出された値を使用するものとする。
また、本発明では、上記した縮径圧延後に、あるいはさらに所望形状に加工したのちに、750℃以上Ａc ₁変態点以下の温度で焼鈍処理を施すことが好ましい。

750℃以上Ａc ₁変態点以下の温度で、焼鈍処理を施すことにより、結晶粒がさらに成長し、電磁シールド特性がより向上する。焼鈍温度が750℃未満では、結晶粒の成長が遅く、望ましい粒径の結晶粒まで成長させるために長時間を要する。一方、焼鈍温度がＡc ₁変態点を超えて高くなると、結晶方位が崩れ、ランダム化しはじめる。このため、焼鈍処理は750℃以上Ａc ₁変態点以下の温度で行なうとした。

なお、焼鈍後の冷却は、電磁シールド特性の観点から徐冷とすることが好ましい。焼鈍処理は、縮径圧延後でも、所望の製品形状に加工したのちでもいずれでも効果は同じである。焼鈍処理の条件を適正化することにより、容易に平均結晶粒径を20μｍ以上、好ましくは40μｍ以上にすることができる。
なお、縮径圧延後で上記した焼鈍処理前に、冷間引抜加工を施すことが好ましい。これにより、さらに優れた電磁シールド特性を有する鋼管となる。これは、冷間引抜加工により結晶粒の回転をある程度拘束した状態で冷間歪が印加されるため、焼鈍時に結晶粒の配向、粒の成長が促進されるためと考えられる。なお、冷間引抜加工は、減面率で15％以上60％以下の加工とすることが好ましい。なお、減面率は、次式
減面率（％）＝{（引抜前の鋼管断面積）−（引抜後の鋼管断面積）}／
（引抜前の鋼管断面積）×100
で計算するものとする。

表１に示す組成の薄鋼帯板をロール成形しオープン管とし、端部を電縫溶接して得られた電縫鋼管を、素材鋼管とした。
これら素材鋼管を900〜1000℃に加熱したのち、表２に示す条件（縮径率、肉厚変動率：減肉（−）／増肉（＋）、圧延終了温度）の縮径圧延を施し、外径：34mmφ、内径25mmφの鋼管とした。なお、肉厚変動率が２％以内の場合には、同一肉厚の鋼管と見なして、特性を評価した。一部の鋼管には、さらに焼鈍処理を施した。焼鈍処理は、875℃で保持する処理とした。なお、縮径圧延または焼鈍処理を施さない製管ままの電縫鋼管（素材鋼管）を比較材とした。

得られた鋼管について、電磁シールド特性の測定、組織の調査、ｒ値の測定を実施した。測定方法はつぎの通りとした。
（１）電磁シールド特性
得られた鋼管から長さ300mmの試験材を切り出し、電磁シールド特性評価する評価材とした。磁化印可方法は、（イ）管の長手方向に平行な方向に磁場が印可される場合（図１）と、（ロ）管の長手方向に直交する方向にして磁場が印可される場合（図２）の、２通りとした。なお、外部磁場は、０〜90ガウスの範囲で変化させた。内部磁場の測定は、図１、２に示すように、試験材１の内部にガウスメータプローブ３を設置して、励磁コイル２により発生される外部磁場に対応して測定し、磁界強度比（＝（内部磁場）／（外部磁場））を得た。なお、シールド効果を示すｄＢ（＝−20×log（磁界強度比））でも表示した。
（２）組織
得られた鋼管から試験材を採取し、結晶粒径の測定、結晶方位の測定を実施した。

結晶粒径は、鋼管のＬ方向断面について、腐食液：ナイタールでエッチングし顕微鏡で観察して、直線交差線分法を用いて算出した。なお、測定位置は、最表層100μｍを除いた板厚中央部とした。Ｌ方向に沿って結晶粒500個の線分長さを測定し、かつ、板厚方向に沿って同様に結晶粒500個の線分の長さを測定して、それぞれの方向における線分の長さをフェライト粒数で除し、粒径サイズを算出したあと、平均をとって、平均結晶粒径とした。

また、結晶方位は、Ｘ線回折法を用いて三次元ランダム強度比を測定して求めた。鋼管を平板展開して得られた試片について、表層500μｍ以上を研磨により除去し、鋼管の肉厚中央部付近から鏡面仕上した試験片を採取した。これら試験片にさらに研磨時の加工歪を除去するために化学研磨（腐食液：２〜３％フッ酸＋過酸化水素水）を施した。
得られた測定用試験片について、Ｘ線回析装置を用いて、反射法による不完全極点図を測定した。得られた結果から鋼管の円周方向に＜１００＞方向かつ圧延方向に＜０１１＞方向が配向した結晶方位の積分強度を、ランダム強度で規格化し三次元ランダム強度比を求めた。なお、Ｘ線源はCuKαを用いた。
（３）ｒ値
得られた鋼管を平板展開した試験片または鋼管から切出した試験片（JIS 12号試験片）を用いて、ｒ値を評価した。ｒ値の測定方法は前記した方法と同様とした。

得られた結果を表２に示す。

なお、得られた電磁シールド特性を、シールド効果（ｄＢ）、磁界強度比と外部磁場との関係で、図３（管長手方向に平行に磁場印可）、図４（管長手方向に直交する方向に磁場印可）に示す。
本発明例はいずれも、円周方向に＜１００＞方向、圧延方向に＜０１１＞方向が強く配向し、Ｘ線の三次元ランダム強度比が3.0以上、ｒ値が2.0以上、平均粒径が20μm以上を有しており、図３、図４に示すように、Ｘ線の三次元ランダム強度比が1.0、ｒ値が0.9、平均粒径が18μmの電縫鋼管まま（鋼管No.103）と比べて電磁シールド特性に優れている。とくに、縮径圧延に加えて焼鈍処理を施した鋼管（鋼管No.102）の電磁シールド特性が電縫鋼管まま（鋼管No.103）と比べて優れている。

図３から、鋼管No.101は、外部磁場の大きさが、10ガウス以上の領域では、磁界強度比：0.1以下（シールド効果：20ｄＢ以上）の電磁シールド効果を有し、50ガウス以上の領域では、磁界強度比：0.03以下（シールド効果：30ｄＢ以上）の電磁シールド効果を有していることが、また、鋼管No.102は、外部磁場の大きさが、10ガウス以上の領域では、磁界強度比：0.03以下（シールド効果：30ｄＢ以上）の電磁シールド効果を有し、50ガウス以上の領域では、磁界強度比：0.01以下（シールド効果：40ｄＢ以上）の電磁シールド効果を有していることが明らかである。さらに、鋼管No.101、鋼管No.102は、電縫鋼管まま（鋼管No.103）と比較して、外部磁場50ガウス以上の領域で、常に２倍以上の電磁シールド効果を有している。外部磁場印可方向が管長手方向に直交する場合の、図４においても、電磁シールド効果は図３の場合に比べてやや劣るものの、同様な傾向を有していることが示されている。

すなわち、本発明範囲の組成を有する素材鋼管に、好ましくは縮径圧延、あるいはさらに焼鈍処理を施し、本発明範囲の組織とした鋼管を用いて管形状の電磁シールド材を形成することにより、良好な電磁シールド特性を有する電磁シールド材とすることができる。
また、図３、図４では、外部磁場が10ガウス以上の領域では磁界強度比が良好となる方向に滑らかに推移してゆく傾向があり、外部磁場が50ガウス以上で磁界強度比が良好となる方向が略飽和する傾向を示している。このため、電磁シールド特性の評価では、外部磁場を50ガウスとしたときの磁場強度比を用いて行うものとした。
（実施例２）
表１および表３に示す組成の薄鋼帯板をロール成形しオープン管とし、端部を電縫溶接して得られた電縫鋼管を、素材鋼管とした。

これら素材鋼管を900〜1000℃に加熱したのち、表４に示す条件（縮径率、肉厚変動率：減肉（−）／増肉（＋）、圧延終了温度）の縮径圧延を施した。得られた鋼管の一部には、さらに冷間引抜加工を施し、同一サイズ（外径：34mmφ、内径25mmφ）の鋼管とした。なお、肉厚変動率が２％以内の場合には、同一肉厚の鋼管と見なして、特性を評価した。また、30％を超える肉厚変動が生じる場合には、素材鋼管肉厚を予め変えたものを用いて縮径圧延後の鋼管サイズを同一となるように配慮した。一部の鋼管には、さらに焼鈍処理を施した。焼鈍処理は、750〜920℃の範囲の温度で保持する処理とした。

得られた鋼管について、電磁シールド特性の測定、組織の調査、ｒ値の測定を実施した。測定方法は、基本的には実施例１と同様とした。
（１）電磁シールド特性
得られた鋼管から長さ300mmの試験材を切り出し、電磁シールド特性評価する評価材とした。磁化印可方法は、図１に示すように、管の長手方向に平行な方向に磁場を印可した。なお、外部磁場は、50ガウスとした。内部磁場の測定は、図１に示すように、試験材１の内部にガウスメータプローブ３を設置して、励磁コイル２により発生される外部磁場に対応して測定し、磁界強度比（＝（内部磁場）／（外部磁場））を得た。得られた磁界強度比を、実施例１で得た縮径圧延または焼鈍処理を施さない製管ままの電縫鋼管（鋼管No.103）の磁界強度比との比、「磁界強度比の割合」として、各試験材の電磁シールド特性を評価した。

なお、（２）組織の調査、（３）ｒ値の測定は、実施例１と同様とした。
得られた結果を表４に併記する。

本発明例はいずれも、円周方向に＜１００＞方向、圧延方向に＜０１１＞方向が強く配向し、Ｘ線の三次元ランダム強度比が3.0以上、ｒ値が2.0以上、平均粒径が20μm以上を有し、電縫鋼管まま（鋼管No.103）（基準材）に比べて磁界強度比の割合が1.5倍以上高く、優れた電磁シールド特性を有している。一方、本発明範囲を外れる比較例は、磁界強度比の割合が1.5倍未満と低く、電磁シールド特性の向上が認められない。

本発明例（鋼管No.203、No.204、No.205）は、Ｘ線の三次元ランダム強度比が7.6以上で、とくに鋼管No.203、No.204、No.205ではＸ線の三次元ランダム強度比が8.0以上と、電縫鋼管まま（鋼管No.103）（基準材）と比べて磁界強度比の割合が２倍を超えて高く、優れた電磁シールド特性を有している。

これに対し、比較例（鋼管No.201、No.206）は、縮径圧延後に、Ａc₁変態点を超えたオーステナイト域で焼鈍処理を行った例であり、縮径圧延時に形成された圧延集合組織が崩れランダム化するため、Ｘ線の三次元ランダム強度比が低く、またｒ値も低く、平均粒径も大きく、電磁シールド特性の向上が認められない。
また、比較例（鋼管No.202）は、電縫ままの鋼管に焼鈍処理のみを施した例で、縮径圧延を施さずに焼鈍処理を施しても、圧延集合組織の形成もなく単に結晶粒の粗大化が生じるだけで、Ｘ線の三次元ランダム強度比が低く、またｒ値も低く、電磁シールド特性の向上が認められない。

比較例（鋼管No.206）は、肉厚変動率が大きい例であり、40％を超える増減肉は、結晶が回転し、縮径圧延時の圧延集合組織が最適な組織とならないため、Ｘ線の三次元ランダム強度比が低くなり、電磁シールド特性の向上は認められない。なお、鋼管No.206はＡc₁変態点を超えたオーステナイト域で焼鈍処理を行ったため、組織がランダム化している。

このように、本発明によれば、電磁シールド特性に優れた電磁シールド材を容易に得ることができる。

電磁シール特性測定方法の概略を示す模式図である。電磁シール特性測定方法の概略を示す模式図である。磁界強度比、シール効果と外部磁界強度の関係を示すグラフである。磁界強度比、シール効果と外部磁界強度の関係を示すグラフである。

符号の説明

１試験片
２励起コイル
３ガウスメータプローブ

Claims

鋼管を用いた管形状の電磁シールド材であって、前記鋼管が、質量％で、Ｃ：0.004％以下を含みさらに、Si：0.45％以下、Mn：0.1〜1.4％、Ｓ：0.01％以下、Ｐ：0.025％以下、Al：0.01〜0.06％、Ｎ：0.005％以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成と、製管後、減肉率：40％以下あるいは増肉率：40％以下の縮径圧延を施されて得られた、円周方向に＜１００＞方向、かつ圧延方向に＜０１１＞方向が配向した結晶方位の、Ｘ線の三次元ランダム強度比が3.0以上で、平均結晶粒径が20μｍ以上である組織を有する電縫鋼管であることを特徴とする電磁シールド材。
前記鋼管の圧延方向のｒ値が2.0以上であることを特徴とする請求項１に記載の電磁シールド材。
前記組成に代えて、質量％で、Ｃ：0.004％以下を含みさらに、Si：0.45％超3.5%以下、Mn：0.1〜1.4％、Ｓ：0.01％以下、Ｐ：0.025％以下、Al：0.06％超0.5％以下、Ｎ：0.005％以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成とすることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁シールド材。
前記鋼管の組成に加えてさらに、質量％で、下記Ａ〜Ｃ群のうちから選ばれた１群または２群以上を含有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電磁シールド材。
記
Ａ群：Ti：0.05％以下、Nb：0.05％以下、Ｂ：0.005％以下のうちの１種または２種以上、
Ｂ群：Cr：5％以下、Ni：５％以下、Mo：0.05％以下のうちの１種または２種以上、
Ｃ群：Ca：0.005％以下、REM：0.05％以下のうちの１種または２種