JPH0266119A - 磁気シールド特性に優れた高透磁率軟磁性純鉄板の製造方法 - Google Patents

磁気シールド特性に優れた高透磁率軟磁性純鉄板の製造方法

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JPH0266119A
JPH0266119A JP21812788A JP21812788A JPH0266119A JP H0266119 A JPH0266119 A JP H0266119A JP 21812788 A JP21812788 A JP 21812788A JP 21812788 A JP21812788 A JP 21812788A JP H0266119 A JPH0266119 A JP H0266119A
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Toshimichi Omori
大森 俊道
Tetsuya Sanpei
哲也 三瓶
Haruo Suzuki
治雄 鈴木
Hisatoshi Tagawa
田川 寿俊
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Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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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
    • 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

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  • Materials Engineering (AREA)
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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 本発明は、磁気シールド特性に優れた高透磁率軟磁性純
鉄板の製造方法に関するものである。
[従来技術] 近年の電気、電子機器の著しい発展にともない、磁気を
発生する装置あるいは磁気により正常な機能が発揮され
ない可能性を有する装置の普及が盟著になっている。こ
れらの装置は通常、磁気発生装置の場合、不要な空間へ
の磁気の漏洩を防止するための磁気遮蔽が、また、磁気
の影響を受ける可能性のある装置の場合、外部からの漏
洩磁気による誤動作を防ぐための磁気遮蔽が行われてい
る。
また、磁気遮蔽に用いられる材料としてパーマロイ、ス
ーパーマロイのニッケル基軟磁性合金、純鉄を挙げるこ
とが出来る。その−例として、MRT(磁気共鳴断層診
断装置)の磁気遮蔽に用いられる材料を考えた場合、パ
ーマロイ等のニッケル基合金は、一般に透磁率が極めて
高く地磁気程度の磁気遮蔽を効果的に出来る反面、高価
な材料であり、かつ飽和磁化が低いため遮蔽材の厚肉化
が必要であるという欠点をもつ。そこでMHI装置自身
に用いられる磁気遮蔽材料は専ら純鉄が用いらている。
しかし、現状のMRIの磁気遮蔽は、工業的に供給され
ている通常の純鉄板の直流磁化特性に基づいて設計され
ているが、最も優れた特性を規定するJIS  C25
045UYPO規格の純鉄に基づいて磁気遮蔽を行った
場合でさえ、ある程度の磁気遮蔽システムの重厚化、あ
る程度の漏洩磁場の広がりは免れない。すなわち、より
効果的な磁気遮蔽を行うためには、より優れた直流磁化
特性を有する純鉄厚板が必要となってくる。
一般に純鉄板の直流磁化特性は、結晶粒径、内部歪み、
下部組織の影響を強く受ける。高透磁率を得るためには
、結晶粒の粗大化と内部歪みの除去が有効であり、特に
結晶粒の粗大化は保磁力を低減する上でも有効である。
また、Fe以外の不純物元素量を低減することも良好な
直流磁化特性を得る上で重要である。よって、現状の静
磁場遮蔽用純鉄は、極力不純物元素量を低減し、変態点
以上のできるだけ高い温度で圧延を終了し、さらに変態
点を超えない温度域で極力内部歪みを除去すべく熱処理
を施したうえで使用される。特に良好な直流磁化特性が
要求される場合は、変態点を大きく超える温度域で結晶
粒粗大化熱処理を行う、あるいは日本金属学会第23巻
第5号(1984年発行)r極厚電磁鋼板の開発jに示
されているように、圧延終了直後冷却過程において、フ
ェライト結晶粒成長を促進すべく該鉄板を特定の温度域
に保温あるいは徐冷することも行われている。
[発明が解決しようとする課M] 従来の製造法によるこの種の鉄板においては、変態点直
下で熱処理を行い、極力内部歪みを除去しても、JIS
  C25045UYPO規格を遥かに上回る性能は得
られない、特性向上のためには、化学成分における一層
の高純度化、結晶粒の粗大化および内部歪み、下部組織
の低減が必要である。しかし、現状レベル以上の高純度
化はコストが過大になり、また結晶粒粗大化については
、変態点を大きく超える温度域で長時間保持した後徐冷
を要するので、コスト高となる0両者を併用すれば、特
性は向上するが極端なコスト高となり、経済性を喪失す
る。また、圧延終了直後冷却過程において、フェライト
結晶粒成長を促進すべく該鉄板を特定の温度域に保温あ
るいは徐冷する方法は、板厚100朋を超える材料に対
しては比較的簡便に適用可能であるが、本発明の対象と
する板厚2〜100朋の鉄板に適用する場合には専用の
設備が必要となる0以上を要約すれば従来の製造法では
、Jl、S  C25045UYP○規格を遥かに上回
る性能を持つ鉄板を経済的に製造することができないな
どの問題点がある。
本発明は以上のような問題点の解決を図ったものであり
、磁気シールド特性に優れた高透磁率軟磁性純鉄板を安
価に製造することの出来る方法の提供を目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明に係る磁気シールド特性に優れた高透磁率軟磁性
純鉄板の製造方法は、 重量%でC:0.01%以下、 Si:0.01%以下、Mn:0120%以下、P:0
.015%以下、S:0.01%以下、sol、AJ2
:0.015%以下、 N:0.005%以下、残部が実質的にFeよりなる純
鉄を、加熱温度950〜1300 ”C1910℃以下
での1バス毎の圧下率5〜30%、910℃以下での累
積圧下率20%以上、圧延仕上温度を600〜900℃
なる熱間圧延を行ない板厚2 vava以上Loom■
以下の鉄板となし、該鉄板を700〜900℃の熱処理
を行うことを特徴とする磁気シールド特性に優れた高透
磁率軟磁性純鉄板の製造方法である。
[作用] 本発明における化学成分の限定理由について以下に説明
する。
一般にこの種の磁性材料としての用途を持つ純鉄におい
ては含有する元素を極力低減することが必要であるが、
経済性から判断して上記の上限値を選択した。但し、M
nについては、M n / Sが10以下になると製造
中に有害な割れを発生する場合があるので、この値が1
0以上になるようにMnおよびSを選択した。
次に圧延条件、熱処理条件についての限定理由について
以下に説明する。
従来の製造法によって、純鉄板を製造する場合には91
0℃すなわちフェライト変態点以上概ね1150℃以下
で圧延を終了するので、オーステナイトから変態したフ
ェライト結晶粒径は比較的板厚の厚い純鉄板でも概ね1
50μm以下であり、かつ圧延時に導入された歪みはオ
ーステナイ1〜の細結晶もしくは回復により解放されて
いるのでフェライト変態時に生じた歪みが内在している
。したがって内部歪みを除去するための熱処理を十分施
しても、結晶粒が粗大でないこと、および変態歪の回復
のため生成した下部組織が存在するため本発明の目的と
する良好な直流磁化特性を達成することは出来ない。こ
の圧延温度を極端に高く採った場合は、フェライト変態
を起こす前のオーステナイトが粗粒となるため、ある程
度のフェライト結晶粒の粗大化は可能となるが、実際的
でなくコスト高となる。本発明による圧延では、従来技
術と発想を異にしており、寧ろ圧延による歪みを圧延中
の加工間における再結晶異常粒成長および最終熱処理に
おける再結晶または再結晶異常粒成長に利用するので、
圧延仕上温度はフェライト変態点以下である900℃以
下のフェライト域に設定する必要がある。圧延仕上温度
を低く設定することは圧延後に残存する歪みを増大させ
、最終で誘起する再結晶をより全面的なものにするので
、最終的に純鉄板に内在する歪みが少なく、良好な直流
磁化特性を具備することが出来る。しかし圧延仕上温度
を600℃以下にとると製造に要する時間を増大させコ
スト高となるだけでなく、本発明における圧延条件によ
っては、圧延終了後に残存する歪みを極端に増大させ、
再結晶による細粒化を招く場合がある。910℃以下で
の1バス毎の圧下率については、5%未満の場合は再結
晶異常粒成長を誘起するには不十分であり、30%超え
た場合には寧ろ再結晶による細粒化が起こる可能性があ
るだけではなく製造設備能力上も困難である。フェライ
ト域での熱間圧延の累積圧下率については、熱処理で再
結晶を誘起するのに十分な値は20%であり、これ以下
では圧延後に残存する内部歪みが不十分なため、最終熱
処理において優れた磁気特性を具備させるに十分な再結
晶、あるいは条件によっては粒成長を誘起することがで
きない場合がある。以上の圧延条件を採ることによって
各圧延間での再結晶異常粒成長および最終熱処理におけ
る再結晶もしくは再結晶異常粒成長を誘起することが可
能であるが、純鉄板の仕上板厚を2 mu未満とするこ
とは、圧下率が極度に増大するので再結晶による細粒化
を招く。また仕上板厚を100mm超えた場合は板厚中
心部まで圧延による歪みを印加することが困難である。
よって本発明においては該仕上板厚を2關〜100ff
lIlに限定した。圧延後の熱処理については、圧延後
に残存する内部歪みを駆動力として回復あるいは再結晶
、また圧延条件によっては粒成長させるものであるが、
熱処理温度の上限はフェライト変態点以下具体的には9
00℃であり、下限としては700℃が必要である。加
熱保持時間については熱処理温度および対象とする純鉄
板の板厚にもよるが30分以上保持することが必要であ
る。
[実施例コ 以下本発明を実施例によって説明する。
第1表は本発明の実施例に用いた純鉄および鋼の化学成
分を示すものである。第2表は各素材について種々の圧
延、熱処理条件により鉄板となし、その直流磁化特性を
測定した実施例および比較例を示すものである6表中、
直流磁化特性の優れたものは○印で示し、劣っているも
のはX印で示した。以下にそれらを詳述する。
(実施例1) ここではg4種Aを用い圧延仕上がり温度、最終熱処理
条件の検討を行った場合を示す。
No、 4〜Nu、 12 、Nn、 14は本発明に
よる実施例であり、N&1〜Na 3 、 Na、 1
3は比較例である。No、 1〜随3はフェライト変態
点、すなわち910℃以上で圧延を終了した本発明対象
外の製造方法による比較例である。No、 4〜Nα1
4は仕上温度を910℃以下のフェライト域に設定した
場合の実施例および比較例である。
実施例NIL4、N(L5は仕上温度が850℃で、比
較的高温であるので、910℃以下850℃迄に印加さ
れる歪みは各圧延間での再結晶異常粒成長を誘起する。
したがって、この圧延条件で製造される鉄板のフェライ
ト結晶粒は著しく粗大であり、圧延終了時に残存した歪
みはその後の熱処理により軽減される。その結果、結晶
粒が粗大かつ歪みが少ないので優れた直流磁化特性が得
られる。この場合慮5に比べてNo、4のほうがより高
温で熱処理されているので残存歪みが少なく、直流磁化
特性が優れている。
実施例Na6、Nu、7は仕上温度が800℃で、85
0℃迄の圧延により粗大化したフェライト結晶粒は、そ
の後の800℃迄の圧延に依りやや伸長化し相応の歪み
が付与される。この歪みの大部分は圧延終了後の冷却く
空冷)過程および最終熱処理において、回復により開放
される。この過程で下部組織が発生するので、実施例N
o、4、Na5に比べて直流磁化特性の低下が認められ
るが、粗粒化は達成されており、したがって比較例より
優れた直流磁化特性を有する。
実施例1に8.1kgは仕上温度が750℃で、フェラ
イト結晶は伸長化し歪みが付与されるが、仕上温度が低
いので、その後の冷却過程で開放される歪み量が実施例
N[L6、N[L7より少ない、この残存歪みが、最終
熱処理において再結晶を誘起するしたがってフェライト
結晶粒に含まれる歪みおよび下部組織は低減するので優
れた直流磁化特性が得られる。特にNo、 9は最終熱
処理温度が高いので再結晶が促進されNα8より特性が
良い。
実施例NL 10 、Na、 11は仕上温度がそれぞ
れ700℃、650℃で、NIL8、N[L9と同様の
メカニズムが働いてさらに優れた直流磁化特性が得られ
る。N[Lllにおいては一部再結晶異常粒成長が認め
らるのでこの効果が特性に反映されている。
比較例NIL13はNIIL8.N[L9において最終
熱処理温度を変更したものであり、特性の低下が認めら
れる。実施例N[L14はNQ、 8にくらべて最終熱
処理の保持時間を延長したものであり、特性の改善が認
められる。
第1図は圧延仕上温度と保磁力HCおよび最大透磁率μ
ffi、どの関係を示すグラフである。上記実施例およ
び比較例のうちNa、3. Na4 、N[L6、NI
L8、Na、10、N[Lllについてプロットしたも
のである9仕上温度の特性に対する効果は600℃〜9
00℃において発揮されることが認められる。
(実施例2) ここでは異なった鋼種を用いた検討を行った場合を示す
NIIL15は本発明の実施例であり、No、 16お
よびNo、17は比較例である。
実施例魚15は実施例No、 8に比べて不純物元素が
多いので、特性の僅かな劣化が認められるが比較例N[
L 1〜N[L 3と比べてみれば優れた直流磁(ヒ特
性を具備している。
比較例No、 16 、Na 17は本発明外の鋼種C
,Dを用いたff1lで、特性の顕著な劣化が認められ
、静磁場シールド材としての機能が期待できない。
第2図は、鋼種A−B、C,Dと保磁力Hcおよび最大
透磁率μm8との関係を示すグラフである。化学組成を
限定することによって良好な直流磁化特性が得られるこ
とが認められる。
(実施例3) ここでは圧延時の圧下条件を主体として検討したもので
ある。
比較例Nα18は1バス当たりの圧下率を3%に設定し
たもので、圧下率が低いため、各圧延間での再結晶異常
粒成長が十分誘起されず、圧延後の残存歪みも少ないた
め圧延後冷却過程および最終熱処理で回復、下部組織の
形成によって開放されるので、直流磁化特性は改善され
ない。
比較例N[L21は1バス当たりの圧下率を36%と大
きく採っなので、再結晶による細粒化を誘起し、直流磁
化特性は改善されない。
比較例N[L 22は累櫃圧下率が少ないため直流磁化
特性が改善されない。
本発明例’>’rh 19 、 N[L 20は圧下率
が適当であり、良好な直流磁化特性が得られている。
(実施例4) ここでは板厚について検討したものであるが、本発明例
陽23〜N126は良好な直流磁化特性が得られている
[発明の効果コ 以上のように、この発明によれば、熱間圧延条件と後熱
処理条件を限定することにより、JISC25045U
YPOを優に上回る直流磁化特性を有する純鉄板を安価
に製造することが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は圧延仕上温度と保磁力H6および最大透磁率μ
waxとの関係を示すグラフ図、第2図は鋼種A、B、
C,Dと保磁力Haおよび最大透磁率μa+axとの関
係を示すグラフ図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  重量%でC:0.01%以下、 Si:0.01%以下、Mn:0.20%以下、P:0
    .015%以下、S:0.01%以下、sol、Al:
    0.015%以下、 N:0.005%以下、残部が実質的にFeよりなる純
    鉄を、加熱温度950〜1300℃、910℃以下での
    1パス毎の圧下率5〜30%、910℃以下での累積圧
    下率20%以上、圧延仕上温度を600〜900℃なる
    熱間圧延を行った板厚2mm以上100mm以下の鉄板
    となし、該鉄板を700〜900℃の熱処理を行うこと
    を特徴とする磁気シールド特性に優れた高透磁率軟磁性
    純鉄板の製造方法。
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