JPH028325A - 無方向性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］ 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１３０−９６７４９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
い強度の高い、たとえば引張強さ４０ｋｇｆ／−以上で
、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調料では、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、高強度
で低磁場での磁束密度の高く、その板厚方向での磁気特
性差の少ない無方向性良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％て、Ｃ：　０．０１％以下、ＳＩ　：０
．０２％以下、Ｍｎ：０．２０％以下、Ｐ　：０．０１
５％以下、Ｓ　：０．０１０％以下、Ｃｒ：０．０５％
以下、Ｍｏ：０．０１％以下、Ｃｕ：０．０１％以下、
Ｔ　ｉ：０．０４〜０．２０％、Ａρ：０．０４０％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か０７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６００〜７５
０℃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５０ｍＩｎ未満については７５
０〜９５０℃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鰭以
上の引張強さ４０ｋｇ　ｆ　／−以上の無方向性良電磁
厚板の製造方法である。

ただし、 Ａ−（２Ｒ（ｈ　　−ｈ　　））／ｈ、＋ｈ１　　ｏ　
　　　１　　。

Ａ　：圧延形状比 り、二人側板厚　（ｍｍ） ｈ　：出側板厚　（ｍｍ） Ｒ：圧延ロール半径（ｍｍ） ［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、高い引張強さ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
素の作用につき、詳細な検討を行い所期の目的を達した
ものである。

まず、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、Ａρ、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止すること並びに圧延後の焼鈍
をすることである。

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０．０１８ｉ　　−０，Ｉ　Ｍｎ　−０，０１
ＡΩ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２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２図で示すように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。

さらに、Ａｇの無添加の領域でＡｇに代わる脱酸剤とし
て使え、かつ、強度を上昇させる、つまり、引張強さ４
０ｋｇ　ｆ　／−以上で、低磁場での磁束密度を低下さ
せない元素として、第３図に示すようにＴｊ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ｏ、ｏｔｏ％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。

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
０．０１５％以下、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Ｃｒ
は０．０５％以下、Ｍｏは０．０１％以下、Ｃｕは０．
０１％以下とする。

ＴｉはＡｇの無添加の領域、つまり、Ａ、Ｑが０．００
５％以下、でＡｇに代わる脱酸剤として使え、かつ、引
張強さ４０ｋｇｆ／ｍ＋ｉｉ以上を得るためには０．０
４％以上添加する必要がある。しかし、０．２０％以上
添加すると低磁場での磁束密度が低下するので、０．０
４〜０．２０％に限定する。

Ａｊ）は脱酸剤として用いるものであるが、多くなりす
ぎると介在物を生成し鋼の性質を損ない、かつ、電磁特
性を低下させるので上限は０．０４０％以下とする。さ
らに結晶粒微細化作用を有するＡｇＮを減少させるため
には、望ましくは０．０２０％以下がよい。さらに、無
添加の０．００５％以下では低磁場での磁束密度が一層
向上する。

Ｎは内部応力を高めかつＡｇＮ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、かっ、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９０
０℃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５０ｍｍ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が悪＜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（ｏ、
ｅ（ｔ　−５０）　＋６）時間（を板）９゛）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
５０℃未満では結晶粒粗大化か起こらず、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９１０℃以上でかつ１０００℃以
上では結晶粒の板厚方向の均質性か保てないので、規準
温度は９１０〜１０００℃に限定する。なお、板厚５（
１ｍ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５０＋ｎｍ未満のものは脱水素
が容品なため、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　例コ 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１〜１１は本発明の実施例を示し、例１２〜３２は比
較例を示す。例１〜６は板厚１００＋＋＋ｎ＋に仕上げ
たもので、均一かつ粗粒で、強度が高く、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ＡＩであり、例６ではへΩ無添加の領
域まで八Ωを下げており、より高い磁気特性を示す。例
７〜９は５００ｍｍ、例１０は４０ｍ１ｌ１％例１１は
２０ｍｍに仕上げたもので、均一かつ粗粒で強度か高く
高い磁気特性を示す。

例１２はＣか高く、例１３はＳｉが高く、例１４はＭｎ
か高く、例１５はＰが高く、例１６はＳが高く、例１７
はＣｒが高く、例１８はＭｏが高く、例１９はＣｕか高
く、それぞれ上限を超えるため低磁気特性値となる。例
２０はＴ１か低く下限をはずれているため、引張強さか
低い。

例２１はＴｉか高く、例２２はＡΩが高く、例２３はＮ
か高く、例２４は０が高く、例２５はＨか高く、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２６
は加熱温度が下限をはすれ、例２７は圧延仕上げ温度か
下限をはずれ、例２８は最大形状比が下限をはずれ、例
２９は脱水素熱処理温度が下限をはずれ、例３０は焼鈍
温度が下限をはずれ、例３１は規準温度が上限を超え、
例３２は脱水素熱処理がないため低磁気特性値となって
いる。

Ｃ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ぼす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、第３図は引張強さに及ぼすＴｉ含有量
の影響を示すグラフである。 （＝ＹＬ：）ｉ客省４Ｆ ミ　　　　フ （白Ｙん）■猫審矩 手 続 補 正 書 （自発） ｌメ 昭和６３年７月目日

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、 Ｔｉ：０．０４〜０．２０％、 Ａｌ：０．０４０％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
   特性を有する板厚２０ｍｍ以上の引張強さ４０ｋｇｆ／
   ｍｍ＾２以上の無方向性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）