JPH028324A - 良電磁厚板の製造法 - 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］ 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６０−９６７４９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、とくに低磁場、たとえば８
０Ａ／ｍでの磁束密度の高く、かつ、保磁力の低い、た
とえば、６５Ａ／ｍ以下、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、保磁力の低い、その板厚方向での
磁気特性差の少ない良電磁厚板の製造法を提供すること
にある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は重量％で、ＣＯ１旧％以下、Ｓｉ　：０．０２
％以下、Ｍ口＋０．２０％以下、Ｐ　：０．０１５％以
下、Ｓ　：０．０１０％以下、Ｃｒ：ｏ、０５％以下、
Ｍｏ：０．０１％以下、Ｃｕ：０．０１％以下、Ｎｉ　
　：　０．１−２．０％、Ａρ：０．００５〜０．０４
０％、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１１５０〜１３００℃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以上の圧延バスが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７５
０〜９５０℃で焼鈍するか、あるいは９１０〜１０００
℃で焼準し、板厚２０ｍｍ以上５０ｍｍ未満については
７５０〜９５０℃で焼鈍するかあるいは９１０〜１００
０℃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と低い保磁力を有
する板厚２０ｍｍ以上の良電磁厚板の製造法である。

ただし、 Ａ＝　（２√［Ｒ（ｈｉ　−ｈ　　）　）　／ｈ、　＋
ｈＡ　：圧延形状比 り、：入側板厚　（ｍ＋ａ） ｈ　：出側板厚　（ｍｍ） Ｒ：圧延ロール半径（ｍｍ） ［作　　用コ 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
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有し、か
つ、低保磁力を有する厚鋼板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、詳細な検討を行い、所期の目的を達するこ
とに成功したものである。

即ち、粗粒化のためには、結晶粒微細化作用を有するＡ
ΩＮを減少するため、ＡΩ、Ｎを低下すること、及び製
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１ト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１図に示す０．０１Ｓ　ｉ　　−０，ｌ　Ｍｎ０．０
１ＡＩ！鋼にあってＣ含有量の増加につれ低磁場（８０
Ａ／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，ＯＩＳ　ｉ　　
−０，１Ｍｎ＠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。

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。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。

さらに、保磁力を低くし、かつ低磁場での磁束密度を低
下させない元素として種々検討した結果、第３図に示す
ようにＮｊが最適であることを知見した。

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ほどよい。このためＰは０．
０１５％以下、Ｓは０．０１０％以下、０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。

Ｎ１は保磁力を低下させ、かつ、低磁場での磁束密度を
低下させない元素として不可欠なもので、保磁力を低下
させるためには０．１％以上添加させる必要がある。２
．０％以上添加すると保磁力の上昇と低磁場での磁束密
度を低下させるので、０，１〜２．０％に限定する。ま
た、これによって磁気特性を低下させずに強度をあげる
ことが可能であり、望ましくは１．０〜２．０％である
。

ＡΩ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０．０４０％以下と
する。さらに結晶粒微細化作用を有するＡｐＮ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ＡｐＮ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か微細化し、磁気時性が低下する
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、空隙性欠陥のサイズを
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５０ｍｍ以上の厚手材については脱水素熱処理を施
す。板厚５０龍以上では水素の拡散がしにくく、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，
Ｅｉ（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うが、７
５０９Ｃ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か保てないため、
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９１０℃以上でかつ１０００℃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
ＩＩＩＩｎ以上の厚手祠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未満のものは脱水素が
容易なため、脱水素熱処理は不要で前述の焼鈍または規
準を施せば良い。

［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１〜１０は本発明の実施例を示し、例１１〜３１は比
較例を示す。例１〜５は板厚１００ｍｍに仕上げたもの
で、均一かつ粗粒で低磁場での磁束密度が高く保磁力は
低い。例１に比べ、さらに例２は低Ｃ１例３，４は低Ｍ
ｎ、例５は低Ａ、Ｑであり、より低磁場での磁束密度が
高い。例６〜８は５００ｍｍ、例９は４０ｍｍ、例１０
は２０＋ｎ＋＋＋に仕上げたもので、均一かつ粗粒で低
磁場での磁束密度が高く保磁力は低い。

例１１はＣか高く、例１２はＳｉが高く、例１３はＭｎ
が高く、例１４はＰが高く、例１５はＳが高く、例１６
はＣｒが高く、例１７はＭｏが高く、例１８はＣｕが高
く、それぞれ上限を超えるので低磁場での磁束密度が低
く保磁力が高い。例１９はＮｉが低く下限をきるので低
磁場での磁束密度は高いが保磁力か高い。

例２０はＮｉか高く上限を超えるので低磁場での磁束密
度が低く、かつ、保磁力が高い。例２１はＡρが高く、
例２２はＮが高く、例２３はＯが高く、例２４はＨか高
く、それぞれ上限を超えるため低磁場での磁束密度が低
くなっている。例２５は加熱温度か下限をはずれ、例２
６は圧延仕上げ温度が上限をはずれ、例２７は最大形状
比が下限をはずれ、例２８は脱水素熱処理温度が下限を
はずれ、例２９は焼鈍温度か下限をはずれ、例３０は規
準温度が上限を超え、例３１は脱水素熱処理がないため
低磁場での磁束密度が低くなっている。

［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、第２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、第３図は保磁力に及ぼすＮｉ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：０．０１５％以下、 Ｓ：０．０１０％以下、 Ｃｒ：０．０５％以下、 Ｍｏ：０．０１％以下、 Ｃｕ：０．０１％以下、 Ｎｉ：０．１〜２．０％、 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１
   １５０〜１３００℃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５
   ０ｍｍ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
   特性と低い保磁力を有する板厚２０ｍｍ以上の良電磁厚
   板の製造法。 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）