JPH02243719A - 切削性が良く板厚方向の磁気特性の均一な良電磁厚板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は切削性が良く板厚方向磁気特性が均一な良電磁
厚板の製造方法を提供するものである。

（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、大型構造物に高い磁気特性を有する部材を使
用する装置が使われ、その磁気特性向上が求められてい
る。直流磁化条件で使用される磁石用、あるいは磁場を
遮蔽するのに必要な磁気シールド用の材料では、低磁場
での高い磁束密度が求められているが、さらに構造物が
巨大化するに従い、使用鋼材の磁気特性のバラツキの少
ない、特に板厚方向磁気特性の均一な鋼材が要求される
ようになった。さらに、加工時の良好な切削性も要求さ
れている。

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、構造部祠として使用するには組立加工及び強度
上の問題かあり、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８０−９６７４９号公報が公知であ
る。

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、特に低磁場、たとえば８０
Ａ／ｍでの磁束密度の高い鋼材開発の要望か強い。従来
開発された鋼材では、８０Ａ／ｍでの低磁場の高い磁束
密度が安定して得られていない。

これに加え、実用上問題となる使用鋼材の磁気特性のバ
ラツキ、特に板厚方向磁気特性の均一性に関する考慮は
なされていない。

（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、切削性
が良く、板厚方向磁気特性が均一で、低磁場での磁束密
度が高い良電磁厚板の製造方法を提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明は重量％で、Ｃ：　０．０１％以下、Ｓ　ｉ：０
．０２％以下、Ｍｎ：０．２０％以下、Ｐ　：　０．０
２〜０．２０％、Ｓ二０．０１０％以下、Ｃｒ：０．０
５％以下、Ｍ　ｏ　：　０　、０１％以下、Ｃｕ：０．
旧％以下を含有し、Ａｊｌｌ　：０．００５〜０．０４
０％。

Ｃａ：０．ｏｏ０５〜０，０１％のうちいずれか一方で
脱酸し、Ｎ　：０．００４％以下、Ｏ：０．００５％以
下、Ｈ：　０．０００２％以下を含み、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
の圧延バスを１回以上はとる圧延を行ない、引続き８０
０℃以下で圧下率を１０〜３５％とする圧延を行ない、
板厚５０＋ｎｍ以上の厚板については６００〜７５０℃
の脱水素熱処理を行なった後、必要に応じて７５０〜９
５０℃で焼鈍するかあるいは９１０〜１０００℃で焼準
し、板厚５０ｍｍ未満については７５０〜９５０℃で焼
鈍するかあるいは９１０〜１０００℃で焼準することを
特徴とする切削性が良く板厚方向磁気特性が均一な良電
磁厚板の製造方法である。

たたし、 Ａ＝　（２Ｒ（ｈ、　−ｈ　　）　）　／　（ｈ、　＋
ｈ　　）】　　　　　　０　　　　　　　　　　　１　
　　　　０Ａ　：圧延形状比 り、二人側板厚　（龍） ｈ　：出側板厚　（祁） Ｒ：圧延ロール半径（ｍｍ） まず、磁化のプロセスについて述べると、消磁状態の鋼
を磁界の中に入れ、磁界を強めていくと次第に磁区の向
きに変化が生じ、磁界の方向に近い磁区が優勢になり他
の磁区を蚕食併合していく。

つまり磁壁の移動か起こる。

さらに磁界が強くなり磁壁の移動が完了すると、次に磁
区全体の磁化方向に向きを変えていく。この磁化プロセ
スの中で低磁場での磁束密度を決めているのは、磁壁の
移動しやすさである。つまり低磁場で高磁束密度を得る
ためには、磁壁の移動を障害するものを極力減らすこと
であると定性的に言うことができる。

この観点から従来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ＢＯ−９６７４９
号公報）。

発明者らは、ここにおいて単に結晶粒の粗大化をねらっ
たのでは圧延中の歪分布、温度分布の不均一性により不
可避的に混粒となるため、低磁場で高磁束密度を得なが
ら、特に板厚方向磁気特性を均一にすることが達成困難
であることを見出した。

そこでこれを解決するものとして板厚方向の粒径が均一
でやや粗い粒径（粒度Ｎαで１〜４番）とし、その粒径
を板厚各位置でそろえる製造法を完成したものである。

この方法は比較的低温の加熱を行ない加熱γ粒を板厚方
向にそろえ、さらに８００℃以下で軽圧下を加えること
で適当な粒成長をはかるものである。

その結果巨大粒を得るのではなく、やや粗粒な板厚方向
に均一な粒径を得ることができる。

そして、この８００℃以下の軽圧下で導入された集合組
織により、磁区の方向をそろえ、低磁場での磁壁の移動
を容易とし、磁気特性を向上させる。

第１図に０．００８Ｃ−０，Ｏ８Ｍｎ　−０，０１２Ａ
、ｌＪ鋼での８００℃以下の圧下率と８０Ａ／ｍでの磁
束密度及び磁束密度のバラツキを示している。

１０〜３５％の軽圧下により、高磁束密度と板厚方向の
磁束密度の均一性が得られる。

さらに低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。

まず、磁壁移動を妨げるＡΩＮを減少するため、Ａｌ、
Ｎを低下すること特に、Ａ、ｌ？無添加（Ａ、Ｑ　＜０
．００５％）にすることが望ましい。内部応力減少のた
めの元素の影響としては、Ｃの低下が必要である。

第２図に示す０．０ＩＳｉ　−０，１Ｍｎ−０，０１Ａ
ｊ！鋼にあってＣ含有量の増加につれ低磁場（８０Ａ／
ｍ）での磁束密度が低下している。

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１００μ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０．８以上必要であることを見出
した。

ただし、 Ａ　−（２Ｒ（ｈ　　−ｈ　　）　）　／　（ｈ１＋ｈ
ｏ）Ｏ Ａ　：圧延形状比 り、二人側板厚　（關） ｈ　：出側板厚　（關） Ｒ：圧延ロール半径（關） さらに、鋼中の水素の存在も第３図に示すように有害で
、脱水素熱処理を行なうことによって磁気特性が大幅に
向上することを知見した。

第３図に示すように０．００７Ｃ−０，０１Ｓ　ｉ　−
０，１Ｍｎ鋼にあって高形状比圧延により空隙性欠陥の
サイズを１００μ以下にし、かつ脱水素熱処理により鋼
中水素を減少することで、低磁場での磁束密度が大幅に
上昇することがわかる。

次に、本高純鋼の切削性、特に、切削後の表面粗度低減
のためにはＰ添加が非常に有効であることを見出した。

第４図では０．００８Ｃ−０，Ｏ９Ｍｎ　−０，０２０
ＡＮ鋼で切削長さＩＤｍでの表面粗度が１０１ｔｒｎ程
度を普通（Δで示す）、５如程度を良い（Ｏで示す）、
１μｍ程度を特に良い（◎で示す）切削性を示すと定義
している。

同図に示すように、Ｐ添加量が０，０２％以上の範囲で
表面粗度５血以下の良好な切削性を示すことがわかる。

Ｃは鋼中の内部応力を高め、磁気特性、特に低磁場での
磁束密度を最も低下する元素であり、極力低減すること
が低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。

第２図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。

Ｓｔ、Ｍｎは低磁場での磁束密度の点から少ない方が好
ましく、Ｍｎは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Ｓｔは０．０２％以下、Ｍｎは
０．２０％以下に限定する。Ｍｎに関してはＭｎＳ系介
在物を生成する点よりさらに望ましくは０，１０％以下
がよい。

Ｐは工具摩耗量を低下させ、切削性を上昇させる元素で
、第４図に示すように０．０２０％以上添加する必要が
あるが、０．２０％を超えて添加すると低磁場での磁気
特性を低下させるため上限を０．２０％とする。

Ｓ　Ｏは鋼中において非金属介在物を形成し、磁壁の移
動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ほ
どよい。このため、Ｓは０．０１０％以下、０は０．０
０５％以下とした。

Ｃｒ　、Ｍｏ　、Ｃｕは低磁場での磁束密度を低下させ
るので少ないほど好ましく、また偏析度合を少なくする
ことから極力低くすることが必要であり、この意味から
Ｃｒは０．０５％以下、Ｍｏは０．０１％以下、Ｃｕは
０．旧％以下とする。

八Ω、Ｃａは脱酸剤として用いるもので、Ａρて脱酸す
る場合は０．００５％以上添加されるが、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０．０
４０％とする。さらに磁壁の移動を妨げる析出物である
Ａｌｘを減少させるためには低いはとよく、望ましくは
０．０２０％以下がよい。

特にＡβか０　、００５２６未満では磁気特性の向上は
著しい。ただしこの場合はＣａ脱酸を行なう。

ＣａはＡＪ７　＜０．００５％の領域で八ρに代わる脱
酸元素として用いる場合は、０．０００５％以上添加さ
れるが、０．０１％超では低磁場での磁束密度を低下さ
せるので、上限は０．０１％とする。

Ｎは内部応力を高めかっＡＪ７Ｎにより結晶粒微細化作
用により、低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。

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が大きく、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。

加熱温度か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、９５０°Ｃを
下限とする。

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。圧延中に
この高形状比圧延により空隙性欠陥をなくすことで、後
で行なう脱水素熱処理における脱水素効率が飛躍的に上
昇するのである。

次に８００℃以下の軽圧下により板厚方向に均一な粒成
長を図り、かつこの軽圧下で導入された集合組織により
磁区の方向がそろい低磁場での磁壁の移動を容易とし、
板厚方向に均一な磁気特性の向上を図ることができる。

この軽圧下の圧下率としては、第１図に示すように低磁
場での磁束密度を高くするためには、最低８００℃以下
で１０％以上の圧下率が必要であるため、１０％を下限
とする。８００℃以下で３５％を超える圧下率の圧下を
加えると、板厚方向の磁気特性のバラツキが増大するた
め３５％を上限とする。

次に熱間圧延に引続き結晶粒粗大化、内部歪除去及び板
厚５０ｍｍ以上の厚手祠については脱水素熱処理を施す
。板厚５０ｍｍ以上では水素の拡散かしにくく、これが
空隙性欠陥の原因となり、かつ水素自身の作用と合わさ
って低磁場での磁束密度を低下させる。

このため、脱水素熱処理を行なうが、その際６００℃未
満では脱水素効率か悪く、７５０℃超では変態が一部開
始するので、６００〜７５０℃の温度範囲で行なう。脱
水素時間としては種々検討の結果［０，６（ｔ　−５０
）　＋６）時間（ｔ：板厚）が適当である。

焼鈍は結晶粒粗大化及び内部歪除去のために行なうが、
７５０℃未満では結晶粒粗大化が起こらず、また９５０
℃超では結晶粒の板厚方向の均質性が保てないため、焼
鈍温度としては７５０〜９５０℃に限定する。

規準は板厚方向の結晶粒調整及び内部歪除去のために行
なうが、下限はオーステナイト域下限であるＡ　ｃ　ａ
点の９１０℃以上とする。１０００℃超では結晶粒の板
厚方向の均質性が保てないので、焼増温度は９１０〜１
０００℃に限定する。

なお、板厚５０＋＋ｕｅ以上の厚手材で行なう脱水素熱
処理でこの焼鈍あるいは、規準をかねることが可能であ
る。一方、板厚５０ｍｎ＋未満のものは水素の拡散が容
易なため、脱水素熱処理は不要で前述の焼鈍または規準
するのみでよい。

（実　施　例） 次に本発明の実施例を比較例とともにあげる。

第１表に電磁厚板の製造条件とフェライト粒径、低磁場
での磁束密度、板厚方向の磁束密度のバラツキを示す。

例１〜６は本発明の実施例を示し、例７〜２７は比較例
を示す。

例１〜３は板厚ＬＯＯｍｍに仕上げたもので、高磁束密
度で、板厚方向のバラツキも少なく、かつ、切削性も良
好である。例１に比べ、例２はさらに低Ｃ１例３は低Ｍ
ｎであり、より高い磁気特性を示す。例４は４０ｍｍ、
例５は６＋ｎ＋ｎ、例６はｌｏｍ＋ｎに仕上げたもので
、高磁束密度で板厚方向のバラツキも少なく、かつ、切
削性も良好である。

例７，８はＰが低く切削性か良好でない。例９はＰが高
すぎ、例１０はＣが高く、例１１はＭｎが高く、例１２
はＣｒが高く、例１３はＭｏが高く、例１４はＣｕが高
く、例１５はＡ、Ｑが高く、例１６はＮが高く、例１７
は０が高く、例１８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１９は加熱温度が上
限を超え板厚方向の磁束密度のバラツキが大きい。例２
０は加熱温度か下限をはずれ最大形状比が小さいため、
低磁束密度で板厚方向のバラツキも大きい。例２１は８
００℃以下の圧下率が下限をはずれ低磁束密度となって
いる。例２２は８００°Ｃ以下の圧下率か上限を超える
ため、板厚方向の磁束密度のバラツキか大きい。例２３
は最大形状比か下限をはすれ、例２４は脱水素熱処理温
度が下限をはずれ、例２５は焼鈍温度か下限をはすれ、
例２６は規準温度が上限を超え、例２７は脱水素熱処理
かないため低磁束密度で、板厚方向の磁束密度のバラツ
キが大きい。

（発明の効果） 以上詳細に述べたごとく、本発明によれば適切な成分限
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後結晶粒調整及び脱水素熱
処理を同時に行なう方式であり、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】

第１図は８０Ａ／ｍにおける磁束密度及び板厚方向の磁
束密度のバラツキに及はず８００℃以下の］　９ 圧下率の影響を示すグラフである。第２図は８０Ａ／ｍ
における磁束密度に及はすＣ含有量の影響を示すグラフ
である。第３図は８０Ａ／ｍにおける磁束密度に及はす
空隙性欠陥のサイズ及び脱水素熱処理の影響を示すグラ
フである。第４図は切削性に及はずＰ含有量の影響を示
すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 重量％で、 Ｃ：０．０１％以下、 Ｓｉ：０．０２％以下、 Ｍｎ：０．２０％以下、 Ｐ：０．０２〜０．２０％、 Ｓ：０．０１０％以下、 Ｃｒ：０．０５％以下、 Ｍｏ：０．０１％以下、 Ｃｕ：０．０１％以下を含有し、 Ａｌ：０．００５〜０．０４０％，Ｃａ：０．０００５
   〜０．０１％のうちいずれか一方で脱酸し、 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、引続き８００℃以下で圧下率を１０〜３５％とする
   圧延を行ない、板厚５０ｍｍ以上の厚板については６０
   ０〜７５０℃の脱水素熱処理を行なった後、必要に応じ
   て７５０〜９５０℃で焼鈍するかあるいは９１０〜１０
   ００℃で焼準し、板厚５０ｍｍ未満については７５０〜
   ９５０℃で焼鈍するかあるいは９１０〜１０００℃で焼
   準することを特徴とする切削性が良く板厚方向磁気特性
   が均一な良電磁厚板の製造方法。 ただし、 Ａ＝｛２√〔Ｒ（ｈ＿ｉ−ｈ＿ｏ）〕｝／（ｈ＿ｉ＋ｈ
   ＿ｏ） Ａ：圧延形状比 ｈ＿ｉ：入側板厚（ｍｍ） ｈ＿ｏ：出側板厚（ｍｍ） Ｒ：圧延ロール半径（ｍｍ）