JPH06104866B2 - 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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JPH06104866B2
JPH06104866B2 JP63154642A JP15464288A JPH06104866B2 JP H06104866 B2 JPH06104866 B2 JP H06104866B2 JP 63154642 A JP63154642 A JP 63154642A JP 15464288 A JP15464288 A JP 15464288A JP H06104866 B2 JPH06104866 B2 JP H06104866B2
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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80
A/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、磁場80
A/mでの磁束密度が0.8テスラ以上の磁気特性を有し、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] 本発明の要旨は次の通りである。
(1)重量%で、 C:0.01%以下、Si:0.1〜1.0%、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、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以上の圧延パスが1回以上はとる圧延を行い、空隙
性欠陥のサイズが100μ以下の板厚50mm以上の厚板と
し、該厚板を600〜750℃の温度で脱水素熱処理を行うこ
とを特徴とする直流磁化用電磁厚板の製造方法。
ただし、 A :圧延形状比 h:入側板厚(mm) h:出側板厚(mm) R :圧延ロール半径(mm) (2)板厚50mm以上の厚板を脱水素熱処理後750〜950℃
の温度で焼鈍するかあるいは910〜1000℃の温度で焼準
することを特徴とする(1)記載の直流磁化用電磁厚板
の製造方法。
(3)重量%で、 C:0.01%以下、Si:0.1〜1.0%、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、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
なる鋼組片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以上の圧延パスが1回以上はとる圧延を行い、空隙
性欠陥のサイズが100μ以下の板厚20mm以上50mm未満の
厚板とし、該厚板を750〜950℃の温度で焼鈍するかある
いは910〜1000℃の温度で焼準することを特徴とする直
流磁化用電磁厚板の製造方法。
ただし、 A :圧延形状比 h:入側板厚(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。
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AlNを減少するため、Al,Nの低下することが必要であ
る。特に、Al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、Al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Al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Siがよいことを知見し
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0.01Si−0.1Mn−0.01Al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−
0.01Si−0.1Mn鋼にあって高形状比圧延により高隙性欠
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Al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。Mnに関してはMn
S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Crは0.05%以
下、Moは0.01%以下、Cuは0.01%以下とする。
AlはAlN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AlN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0.00
4%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、空隙性欠陥のサイズを10
0μ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〔0.6(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、75
0℃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。
焼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、焼準温度は910〜1000℃に限定する。910℃未満で
はオーステナイト域とフェライト域の混在により結晶粒
が混粒となり、1000℃超では結晶粒の板厚方向の均質性
が保てない。なお、磁気特性向上のためには、結晶粒粗
大化と内部歪み除去とが考えられるが、特に内部歪み除
去は必須条件である。内部歪み除去は、板厚50mm以上の
厚手材では脱水素熱処理で行うことができる。したがっ
て、本発明の厚手材では脱水素熱処理で、上記焼鈍ある
いは焼準を兼ねることができる。
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焼準す
るのみで良い。
[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Si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、例5、
6は低Mn、例7は低Alであり、より高い磁気特性を示
す。例8〜10は500mm、例11は40mm、例12は20mm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Crが高
く、例20はMoが高く、例21はCuが高く、例22,23はAl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
が下限をはずれ、例29は最大形状比が下限をはずれ、例
30は脱水素熱処理温度が下限をはずれ、例31は焼鈍温度
が下限をはずれ、例32は焼準温度が上限を超え、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図はフェライト粒径に及ぼすAl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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−96749(JP,A) 特開 昭62−185828(JP,A) 特開 昭60−208418(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】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以上の圧延パスが1回以上はと
    る圧延を行い、空隙性欠陥のサイズが100μ以下の板厚5
    0mm以上の厚板とし、該厚板を600〜750℃の温度で脱水
    素熱処理を行うことを特徴とする直流磁化用電磁厚板の
    製造方法。 ただし、 A :圧延形状比 h:入側板厚(mm) h:出側板厚(mm) R :圧延ロール半径(mm)
  2. 【請求項2】板厚50mm以上の厚板を脱水素熱処理後750
    〜950℃の温度で焼鈍するかあるいは910〜1000℃の温度
    で焼準することを特徴とする請求項1記載の直流磁化用
    電磁厚板の製造方法。
  3. 【請求項3】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以上の圧延パスが1回以上はと
    る圧延を行い、空隙性欠陥のサイズが100μ以下の板厚2
    0mm以上50mm未満の厚板とし、該厚板を750〜950℃の温
    度で焼鈍するかあるいは910〜1000℃の温度で焼準する
    ことを特徴とする直流磁化用電磁厚板の製造方法。 ただし、 A :圧延形状比 h:入側板厚(mm) h:出側板厚(mm) R :圧延ロール半径(mm)
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