JPH03247745A - 超電導材料用純ニオブ圧延板の製造方法 - Google Patents

超電導材料用純ニオブ圧延板の製造方法

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JPH03247745A
JPH03247745A JP4107390A JP4107390A JPH03247745A JP H03247745 A JPH03247745 A JP H03247745A JP 4107390 A JP4107390 A JP 4107390A JP 4107390 A JP4107390 A JP 4107390A JP H03247745 A JPH03247745 A JP H03247745A
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JP
Japan
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pure
cold
rolled sheet
rolling
ingot
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JP4107390A
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English (en)
Inventor
Shigeru Minamino
南野 繁
Tsunetoshi Takahashi
高橋 常利
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B3/00Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

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] 本発明は超電導加速空洞などに使用される超電導材料用
純ニオブ圧延板の製造方法に関するものである。
[従来の技術] 超電導材料として、商業ベースではNb−Tj合金、 
Nb3Sn、純Nb等が市場にある。この内で純ニオブ
は、臨界磁界が低いため外部磁界の小さい超電導加速空
洞共振器等に使用されている。超電導材料用純ニオブの
形状としては板および棒か大半であり、板は筒状に成形
され溶接されて加速空洞になる。
極低温で超電導材料として使用される純ニオブには、残
留電気抵抗比(RRR値: Re5idual Re5
istivity Ratio)の高いことが要求され
る。RRR値は常温におりる電気抵抗と極低温(例えば
1OK)における電気抵抗の比であり、一般には50以
上か必要とされ最近では 100以上のものが要求され
ることも多くなってきている。
従来、純ニオブのRRR値は酸素、窒素、炭素といった
不純物の含有量と関係し、RRR値を高めるにはこれら
不純物を低減しなければならないことが知られている(
 Journal of the Less−Comm
on Metals、 1988年P、1〜14)。
従来の純ニオブの板は、鋳造されたインゴットを冷間鍛
造し、割れやしわ等の表面疵を研削除去し、焼鈍したの
ち冷間圧延し、内部歪みを除去しあるいは再結晶組織を
得るために焼鈍して製造されていた。冷間鍛造の加工率
が小さい場合は、焼鈍を省略して冷間圧延されることも
ある。ニオブは酸化、窒化および浸炭されやすいので、
大気中での加熱は避は焼鈍は真空中で行われる。また上
記理由により大気中での熱間鍛造や熱間圧延は通常行わ
れない。
従来法で製造されたニオブ板のRRR値は、高純度のイ
ンゴットを使用したものでも、これをJ、圧延した製品
では30〜200以上と大幅にばらついており、高RR
R値を安定して得ることのできるニオブ圧延板の工業的
な製造法は確立されていない。
[発明が解決しようとする課題] 純ニオブを超電導材料として使用するには、前述のよう
にRRR値を高ぐするために不純物含有量を極力低減す
る必要がある。また材料表面の汚染はRRR値低下の原
因になるので、製造工程中における汚染を避けなければ
ならない。さらに、超電導状態を定常的に維持するため
には電流、磁界および温度が安定していなければならな
いが、旧料の表面に割わやしわ等の欠陥かあると表皮効
果や完全反磁性の点から安定性を欠くことになる。
このように超電導材料用純ニオブ板を製造するには、不
純物含有量の低減と表面性状の向上という2つの課題を
解決しなければならない。
本発明は、超電導材料用として高いRRR値が得られる
とともに、超電導状態が安定して維持されるよう、高純
化され表面汚染が防止されかつ表面欠陥の発生が抑制さ
れた純ニオブ圧延板を工業的に製造することをL1的と
する。
[課題を解決するための手段および作用]本発明の超電
導材料用純ニオブ圧延板の製造方法は、電子ビーム溶解
法により鋳造した純ニオブのインゴットを、全圧下率を
60%以上99%以下、1パス当たりの圧下率を15%
以下、圧延速度を30m/分以下、材料温度を100℃
以下として冷間圧延し、l X IO=”Torr以ト
°の真空中て 900℃以ト1100℃以下の温度に加
熱して焼鈍することを特徴とする。
本発明者は、超電導材料用純ニオブ圧延板を工業的に安
定して製造するため種々実験検詞した結果、上記のよう
な工程および条件からなる本発明法を確立した。以下に
その限定理由を説明する。
超電導材料用純ニオブは、RRR値を高めるために酸素
、窒素、炭素等の不純物を極力低減する必要がある。し
たがって本発明は、電子ビーム溶解法により鋳造した不
純物含有量の少ないインゴットを使用することとした。
インゴット中の酸素、窒素および炭素の含有量は合計1
80重量ppm以下であることが望ましい。
高純化された純ニオブのインゴットは結晶粒径が大きい
ため、従来のように冷間鍛造を行うと割れやすく、また
冷間加工の際に結晶粒による塑性変形の違いに起因する
肌荒れが生じる。冷間鍛造により生じたこのような表面
欠陥は、冷間圧延後にしわ状疵等として残るので、本発
明は冷間鍛造を行わずに冷間圧延することとした。冷間
圧延に際しては、鋳造時に生じたインゴット表面の欠陥
を手入わする。また、インゴット・を圧延ロールに噛み
込ませるため、インゴットの厚さを100mm以下とす
るのか望ましい。厚さ 100mm以下のインゴットと
しては、断面が正方形あるいは長方形等の形状とするこ
とかできるが、圧延後の板幅を広くするために長方形等
の偏平形状とするのが望ましい。
冷間圧延の全圧下手は、圧延後の焼鈍で再結晶組織を得
るために60%以上とし、加工硬化による圧延能率の低
下や割れ発生の防止および圧延板の形状悪化防止のため
99%以下どした。そして、冷間圧延中に割ねおよびビ
ートストリークやかじり等の表面疵が発生するのを防止
するため、1パス当たりの圧下率を15%以下、かつ圧
延速度を30m/分以下とした。さらに、雰囲気中のガ
ス成分(02,N2なと)の吸着あるいは侵入による圧
延中の表面汚染を防止するために、材料温度を100℃
以下に調整することとした。
冷間圧延後は真空中で再結晶のための焼鈍を行う。真空
度が悪いと酸化等の表面汚染により値が低下するので高
真空とするが、本発明者の実験によると、第1図に示す
ようにRRR値を確実に50以上とするため真空度をI
X 10−4Torr以下にする必要がある。また材料
温度は再結晶を完了させるために900℃以I―とじ、
結晶粒の粗大化を防出、するために1100℃以下とし
た。
なお本発明において、上記範囲の冷間圧延および焼鈍を
2回以上繰り返し行ってもよい。
[実施例] 本発明例、比較例および従来例の条件および結果を表1
に示す。いずれも、電子ビーム溶解法による高純化精錬
技術で溶解、鋳造したインゴットを使用し、その不純物
は、酸素、窒素および炭素含有量の合計が70〜140
重量ppmであり、値は160〜250であった。
本発明例(No、 I〜No、5 )および比較例(N
o、6゜NO,7)は厚さ60吐2幅300mmの偏平
インゴットを表面研削して厚さ55mmにしたものを冷
間圧延した。従来例のNo、8およびNo、10は直径
300mmの断面丸インゴット、従来例のNo、9は一
辺300mmの断面正方形インゴットをそれぞれ冷間鍛
造して厚さ60mmに仕上げ、表面研削により厚さ50
mmにしたものを冷間圧延した。
本発明例のNo、]〜No、3は冷間圧延と焼鈍を2回
繰り返したもの、No、4およびNo、5は1回のもの
であり、いずれも高RRR値が得られかつ表面性状も良
好であった。なお表面性状は、圧延板の割れ、しわ、ヒ
ートストリーク、かじり等の欠陥により評価した。
比較例のNo、[iは、冷間圧延における1パス当たり
の圧下率か20%と高く、また圧延速度が50m/分と
速いため、ヒートストリークが発生した。N017は焼
鈍雰囲気の真空度が4X 10−”Torrおよび3×
1O−3Torrと悪いため、圧延板の表面が酸化等に
より汚染されてRRR値が43と低下した。
従来例のNo、8〜No、]0は冷間鍛造において表面
に割れが発生し、本発明例および比較例と同様の表面研
削量(両面で5mm)ではいずれも割れを完全には除去
できなかった。さらに研削を行い割れを除去して厚さ5
0mmに仕上げ、冷間圧延を行い焼鈍したが、1パス当
たりの圧下率が高いため圧延による割れが発生し、さら
に焼鈍雰囲気の真空度が悪いため汚染されてRRR値が
低下した。
\ [発明の効果] 本発明によれば、超電導材料用として高いRRR値が得
られる純ニオブの圧延板を製造するに際して、不純物含
有量が低減されかつ表面の汚染が防止されてRRR値か
高く、しかも割れや疵などがなく表面性状がすぐれ超電
導状態が安定して維持される製品が工業的に確実に得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は純ニオブの焼鈍時の真空度と焼鈍後のRRR値
の関係を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、電子ビーム溶解法により鋳造した純ニオブのインゴ
    ットを、全圧下率を60%以上99%以下、1パス当た
    りの圧下率を15%以下、圧延速度を30m/分以下、
    材料温度を100℃以下として冷間圧延し、1×10^
    −^4Torr以下の真空中で900℃以上1100℃
    以下の温度に加熱して焼鈍することを特徴とする超電導
    材料用純ニオブ圧延板の製造方法。
JP4107390A 1990-02-23 1990-02-23 超電導材料用純ニオブ圧延板の製造方法 Pending JPH03247745A (ja)

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