JPH024919A - 高磁束密度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】 ［産業上の利用分野コ 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。

本発明はここにおいて直流磁化条件で使用される磁石の
鉄心用あるいは磁場を遮蔽するのに必要な磁気シールド
用の磁束密度の高い電磁厚鋼板の製造方法に関するもの
である。

［従来の技術］ 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み立て加工及び
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［ｉｏ　−９８７４９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、とくに低磁場、たとえば８
０Ａ／ｍ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、８０Ａ／ｍでの低磁
場での高い磁束密度が安定して得られない。

［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、低磁場
での磁束密度の高く、その板厚方向での磁気特性差の少
ない高磁束密度電磁厚板の製造方法を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明は型皿％で、Ｃ：　０．０１％以下、Ｓｌ　：０
．０２％以下、Ｍｎ　：　０．２０％以下、Ｐ　：　０
．０１５％以下、ｓ　：　ｏ、ｏｉｏ％以下、Ｃｒ：０
．０５％以下、ＭＯ二〇、０１％以下、Ｃｕ：０．旧％
以下、Ａρ：０．００５〜０．０４０％、Ｎ　：０．０
０４％以下、Ｏ：０．００５％以下、Ｈ：　０．０００
２％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１２００〜１３５０℃に加熱し、仕上げ温度が
Ａ　ｒ　３以下のフェライト域となる条件下で圧延形状
比Ａが０．７以上の圧延パスが１回以上はとる圧延を行
った後、板厚５０＋ｎ＋ｏ以上の、厚板については６０
０〜７５０℃の脱水素熱処理を行った後、必要に応じて
７５０〜９５０℃で焼鈍するか、あるいは９１０〜１０
００℃で焼型し、板厚２０關以上５０關未満については
７５０〜９５０℃で焼鈍するか、あるいは９１０〜１０
００°Ｃで焼型することを特徴とする磁場８０Ａ／ｒｎ
での磁束密度が０．８テスラ以上の磁気特性を有する板
厚２０ｙｎｍ以上の高磁束密度電磁厚板の製造方法であ
る。

ただし、 Ａ＝　（２√Ｒ（ｈｉ　−ｈ　　）　）／ｈ、　十ｈＡ
　二圧延形状比 ｈｉ：入側板厚　（ｍ＋ｎ） ｈ　：出側板厚　（ｍｍ） Ｒ＝圧延ロール半径（ｍｍ） ５作　　用］ まず、低磁場での磁束密度を高くするために磁化のプロ
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、磁壁の移動が起こる。

さらに磁界か強くなり磁壁の移動が完了すると、次に磁
区全体の磁力方向が向きを変えていく。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。

発明者らはここにおいて低磁場で高磁束密度を得るため
の手段として、粒径と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った。

まず粗粒化のためには、結晶粒微細化作用を有するＡΩ
Ｎを減少するため、ＡΩ、Ｎの低下すること及び製造方
法としては、第１図にフェライト粒度に及ぼす加熱温度
と仕上げ温度の影響を示すか、加熱温度を極力上げ加熱
オーステナイト粒の粗大化、圧延仕上げ温度をＡ　ｒ　
ａ以下のフェライト域にすることで、フェライト部に多
くの加工歪を導入し、その後の焼鈍あるいは焼型により
異常粒成長が生じフェライト粒径が粗大に成長すること
を見出した。

内部応力減少のためには、Ｃの低下が必要である。第２
図に示す０．０１Ｓｉ　−Ｏｉ　Ｍｎ　−０，０１ＡΩ
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することがわかる。

さらに、鋼中の水素の存在も有害で、 第３図に示すように、脱水素熱処理を行うことによって
磁気特性が大幅に向上することを知見した。第３図で示
すように０．００７Ｃ−０，ＯＬＳ　ｉＯ，１，Ｍｎ鋼
にあって高形状比圧延により空隙性欠陥のサイズを１０
０μ以下にし、かつ、脱水素熱処理により鋼中水素を減
少することで内部応力も減少し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、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０，７以上で十分であることを見
出した。

さらに磁気特性の均質性を確保することも重要であるが
、本発明による方法によれば、これに対しても極めて有
効な手段であることを確認した。

次に本発明の成分限定理由をのべる。

Ｃは鋼中の内部応力を高め、磁気特性、とくに低磁場で
の磁束密度を最も下げる元素であり、極力下げることが
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劣化が少なく磁気
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０．０１０％以下に限定する。

第１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。

Ｓｉ、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Ｓｉ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、　　ｓ、　ｏは鋼中において非金属介在物を形成し
かつ偏析することにより、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程よい。このためＰ
は０　、　Ｏ１，５％以下、Ｓは０．０１０％以下、Ｏ
は０．００５％以下とした。

Ｃｒ　、Ｍｏ　、Ｃｕは低磁場での磁束密度を低下させ
るので少ない程好ましく、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Ｃ
ｒは０．０５％以下、Ｍｏは０．０１％以下、Ｃｕは０
，０１％以下とする。

Ａβは脱酸剤として用いるもので本発明の如く板厚の厚
い場合には、内質の均質化に不可欠の元素であり、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００４０％以下とす
る。さらに結晶粒微細化作用を有するＡΩＮを減少させ
るためには、望ましくは０．０２０％以下がよい。

Ｎは内部応力を高めかっＡρＮ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％以下とする。

Ｈは電磁特性を低下させ、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１２００℃
以上にするのは、加熱オーステナイト粒を粗大化し磁気
特性をよくするためである。１３５０℃を超す加熱はス
ケールロスの防止、省エネルギの観点から不必要である
ため上限を１３００℃とした。

圧延仕上げ温度については、Ａ　ｒ　ａ以下のフェライ
ト域で仕上げることによりフェライト部に加工歪を導入
し、その後の焼鈍あるいは焼亭と組み合わせ異常粒成長
をねらうためＡ　ｒ　３以下とした。

さらに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０．７以上の圧延バスが１回以上は
いる高形状比圧延を行い、空隙性欠陥のサイズを１００
μ以下にすることが電磁特性によい。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う脱水
素熱処理における脱水素効率か飛躍的に上昇するのであ
る。

次に熱間圧延に引き続き結晶粒粗大化、内部歪除去及び
板厚５０ｍｍ以上の厚手材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、脱水素熱処理を行うがこの脱水素熱処理温度
としては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て６００〜７５０°Ｃの温
度範囲で行う。

脱水素時間としては種々検討の結果［０，６（ｔ５０）
＋６］時間（ｔ：板厚）が適当である。

さらに、フェライト域圧延と焼鈍あるいは焼型を組み合
わせ異常粒成長によるフェライト粒径の粗大化をねらう
。焼鈍は７５０℃未満では結晶粒粗大化が起こらず、ま
た、９５０℃以上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°Ｃに限定
する。

焼型は、Ａ　ｃ　３以上の９１０°Ｃ以上でかつ１００
０°Ｃ以上では結晶粒の板厚方向の均質性が保てないの
で、規準温度は９１０〜１０００℃に限定する。なお、
板厚５０ｍｍ以上の厚手材で行う脱水素熱処理でこの焼
鈍あるいは焼型をかねることか可能である。

一方、板厚２０ｍｍ以上５０ｍｍ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
焼型するのみで良い。

［実　施　例］ 第１表に電磁厚板の製造条件とフェライト粒径、低磁場
での磁束密度を示す。

１　］ 例１〜１０は本発明の実施例を示し、例１１〜２９は比
較例を示す。

例１〜５は板厚１００ｍｍに仕上げたもので、均一かつ
粗粒で高い磁気特性を示す。例１に比べ、さらに例２は
低Ｃ１例３，４は低Ｍｎ、例５は低１１であり、より高
い磁気特性を示す。例６〜８は５００ｍｍ、例９は４０
　ｍｍ　ｓ例１０は２０順に仕上げたもので、均一かつ
粗粒で高い磁気特性を示す。

例１１はＣが高く、例１２はＳｔが高く、例１３はＭｎ
が高く、例１４はＰが高く、例１５はＳが高（、例１６
はＣｒが高く、例１７はＭｏが高く、例１８はＣｕか高
く、例１９はＡρが高く、例２０はＮが高く、例２１は
Ｏが高く、例２２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２３は加熱温度が下限をはずれ、例２４は圧延仕上げ
温度か上限をはずれ、例２５は最大形状比が下限をはず
れ、例２６は脱水素熱処理温度か下限をはずれ、例２７
は焼鈍温度が下限をはずれ、例２８は規準温度か上限を
超え、例２９は板厚５０＋ｎ＋ｎ以上にもかかわらす脱
水素熱処理かないため低磁気特性値となっている。

［発明の効果］ 以上詳細に述べた如く、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性質を利用する
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
処理を同時に行う方式であり、極めて経済的な製造法を
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図はフェライト粒度Ｎｏ、に及ぼす加熱温度、仕上
げ温度の影響を示すグラフ、第２図は８０Ａ／ｍ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、第３
図は８０Ａ／ｍにおける磁束密度に及ぼす空隙性欠陥の
サイズ及び脱水素熱処理の影響を示すグラフである。 代　理　人　　弁理士　　茶野木　立　夫第 図 Ｉｆｏｏ　　　／２００　　　／３００力口　虫艮　盟
Ｗ度　（°Ｃ） 第 図 ２０７−厘−肩星覆「Ｘテ又＝Ｊ−］ 第 図 ／θ０

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：０．０１５％以下、 Ｓ：０．０１０％以下、 Ｃｒ：０．０５％以下、 Ｍｏ：０．０１％以下、 Ｃｕ：０．０１％以下、 Ａｌ：０．００５〜０．０４０％、 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１２
   ００〜１３５０℃に加熱し、仕上げ温度がＡｒ＿３以下
   のフェライト域となる条件下で圧延形状比Ａが０．７以
   上の圧延パスが１回以上はとる圧延を行った後、板厚５
   ０ｍｍ以上の厚板については６００〜７５０℃の脱水素
   熱処理を行った後、必要に応じて７５０〜９５０℃で焼
   鈍するかあるいは９１０〜１０００℃で焼準し、板厚２
   ０ｍｍ以上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
   を特徴とする磁場８０Ａ／ｍでの磁束密度が０．８テス
   ラ以上の磁気特性を有する板厚２０ｍｍ以上の高磁束密
   度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）