JPH024920A - 直流磁化用電磁厚板の製造方法 - Google Patents

直流磁化用電磁厚板の製造方法

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JPH024920A
JPH024920A JP15464288A JP15464288A JPH024920A JP H024920 A JPH024920 A JP H024920A JP 15464288 A JP15464288 A JP 15464288A JP 15464288 A JP15464288 A JP 15464288A JP H024920 A JPH024920 A JP H024920A
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冨田 幸男
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D3/00Diffusion processes for extraction of non-metals; Furnaces therefor
    • C21D3/02Extraction of non-metals
    • C21D3/06Extraction of hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1216Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the working step(s) being of interest
    • C21D8/1222Hot rolling

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】 U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、構造部材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か生じてく
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80−9[1749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
ない直流磁化用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] 本発明は重量%で、c : o、ot%以下、Si :
0.1〜1.0%、Mn:0.20%以下、P :0.
015%以下、S :0.010%以下、Cr:0.0
596以下、M o : 0 、旧%以下、Cu:o、
01%以下、All :0.005%以下、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1150〜1330℃に加熱し、仕上げ温度を9
00℃以上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50m
m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20m
+n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20+++m以上の直流磁
化用電磁厚板の製造方法である。
ただし、 A= (2√R(hi −h  ’) ) /h、 十
hA :圧延形状比 hi:入側板厚 (關) h :出側板厚 (關) R:圧延ロール半径(++++n) [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。
さらに磁界が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。
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、内部応力の原因となる元素、空隙性欠陥
及び合金元素の利用につき詳細に検討を行い、所期の目
的を達することに成功したものである。
すなわち、粗粒化のためには、結晶粒微細化作用を有す
るAgNを減少するため、A11.Hの低下することが
必要である。特に、Agについては第1図に示すように
低くするに従い、フェライト粒の粒成長が起こるが、無
添加の領域、つまり0.005%以下になると結晶粒の
異常な粒成長が起こっている。ただし、Allを無添加
にすると別の脱酸剤を添加する必要がある。
本発明者らはこのAfIに代わる脱酸剤でかつ低磁場で
の磁束密度を低下させない元素としてStかよいことを
知見した。さらに、製造方法としては、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
極力高めにし、圧延による結晶粒の微細化を防止するこ
と並びに圧延後の焼鈍をすることである。
次に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.OLS i  −0,1Mn −0,
01All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かわかる。
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か大幅に
向上することを知見した。第3図で示すように0.00
7C−0,01Si  −0,I 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
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、空隙性欠陥について種々検討した結果、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。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以上必要で
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。
SiはAΩに代わる脱酸元素として用いるため0.1%
以上添加されるが、1.0%以上では低磁場での磁束密
度を低下させるので、0.1〜1.0%に限定する。
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Mnは0.20%以下に限定する。M
n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0.015%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。
AρはAΩNを生成し結晶粒微細化作用を有するため極
力低下させる必要があるので、0.005%以下とする
Nは内部応力を高めかつAΩN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、まず圧延面加熱温度を1150℃
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。1300℃を超す加熱はスケ
ールロスの防止、省エネルギー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、900℃以下の仕上げでは
低温圧延により結晶粒が微細化し、磁気特性が低下する
ため結晶粒の粗大化による磁束密度の上昇を狙い900
℃以上とした。
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以上の圧延パスが1回
以上を含む高形状比圧延を行い、空隙性欠陥のザイスを
100μ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が飛躍的に上昇す
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50++++n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
、これか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か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<750℃超
では変態か一部開始するので600〜750℃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
(t −50) + 6)時間(を板厚)か適当である
焼鈍は結晶粒粗大化及び内部歪除去のために行うが、7
50℃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℃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
うが、A c a点の91(1℃以上でか引oo。
℃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
50+n+n以上の厚手材で行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
は規準するのみて良い。
[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。
例1〜12は本発明の実施例を示し、例13〜33は比
較例を示す。
例1〜7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2,3は高Stであるが
磁気特性は良好である。例1に比べ、さらに例4は低C
1例5,6は低Mns例7は低へρであり、より高い磁
気特性を示す。例8〜lOは500龍、例11は40 
mm s例12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13はCが高く、例14.15はSiが高く、例16
はMnが高く、例17はPが高く、例18はSが高く、
例19はC「が高く、例20はMoが高く、例21はC
υが高く、例22.23は八Ωが高く、例24はNが高
く、例25はOが高く、例26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27は加熱温度が下限をはずれ、例28は圧延仕上げ
温度が上限をはずれ、例29は最大形状比が上限をはず
れ、例30は脱水素熱処理温度が下限をはずれ、例3[
は焼鈍温度が下限をはずれ、例32は焼型志度が上限を
超え、例33は脱水素熱処理が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I″11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図はフェライト粒径に及ぼすAj7含有量の影響を
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大きさ及び脱
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θθl θ02 θθ3 θO4 へ2合肩量 (%) θθ2 θθ4 (r(%) θθ6 0.08 第 図 磁場の作東さao AkL 〜]ま

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 重量%で、 C:0.01%以下、 Si:0.1〜1.0%、 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%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11
    50〜1300℃に加熱し、仕上げ温度を900℃以上
    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50mm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20mm以上50
    mm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以上の直流磁化用電磁厚板の製
    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)
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DE68921377T DE68921377T2 (de) 1988-06-24 1989-06-23 Verfahren zur Herstellung nichtorientierter Stahl-Grobbleche mit hoher magnetischer Flussdichte.
EP89111463A EP0349853B1 (en) 1988-06-24 1989-06-23 Method of producing non-oriented magnetic steel heavy plate having high magnetic flux density

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