JPH0613747B2 - 磁気シールド用電磁鋼板およびその製造方法 - Google Patents

磁気シールド用電磁鋼板およびその製造方法

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JPH0613747B2
JPH0613747B2 JP1232413A JP23241389A JPH0613747B2 JP H0613747 B2 JPH0613747 B2 JP H0613747B2 JP 1232413 A JP1232413 A JP 1232413A JP 23241389 A JP23241389 A JP 23241389A JP H0613747 B2 JPH0613747 B2 JP H0613747B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、例えば漏洩磁気を遮断するのに好適な、優れ
た磁気特性を有する磁気シールド用電磁鋼板およびその
製造方法に関する。
(従来の技術) 近年の著しい科学技術の進展に伴って、たとえば医療機
器の分野においては核磁気共鳴現象を利用した磁気共鳴
断層撮影装置(MRI)が実用化され、積極的に導入され
ている。
しかし、この磁気共鳴断層撮影装置の使用に際しては、
発生する多量の漏洩磁気を遮断する必要がある。したが
って、この磁気共鳴断層撮影装置の構造部材として用い
られる鋼板には磁気遮断特性が求められており、その鋼
板の板厚も装置としての強度を具備する必要性から20mm
以上であることが多い。
一方、優れた磁気遮断特性すなわち高透磁率を有する厚
板用電磁軟鉄は、前述の磁気共鳴断層撮影装置のみなら
ず、サイクロトロン等の大型科学実験装置、核融合装置
あるいは医療機器等のカバー・構造部材として、磁気シ
ールドにも使用される材料である。
そこで、近年の科学技術の成果をさらに進展させるため
には、かかる磁気シールド用電磁鋼板について、透磁
率、磁束密度等に代表される磁気特性を充分に満足する
ことが各分野から強く望まれている。
このような磁気遮断特性を有する鋼板としては電磁軟質
鋼板があり、一般的に変圧器に使用される薄板が周知で
ある。これは従来から磁気特性の優れた鋼材として、JI
S C 2503またはJIS C 2504に規定される電磁軟鉄
棒、電磁軟鉄板である。JIS C 2503に規定されるも
のは1.0〜16mmの直径の棒材であり、またJIS C 2504
に規定されるものは0.6〜4.5mm厚の薄板であり、いずれ
もリレー用または電磁石用としての小型部品への適用を
対象としたものである。
また、磁気用としては分類されていないJIS G 4051
に規定される機械構造用炭素鋼材であるS10Cを用い、25
0mm幅に熱間加工し、磁性材料として使用している例が
ある。
さらに、特開昭60−96749号公報、特公昭63−45442号公
報または特公昭63−45443号公報により開示されている
ように、sol.Alの量を0.005〜1.00重量%と多く含有
し、Siをある程度低減したAl脱酸型極低炭素鋼である直
流磁化用厚板が近年提案されている。
(発明が解決しようとする課題) しかし、これらの公知方法では、たとえば磁気共鳴断層
撮影装置の使用の際の漏洩磁気を遮断することができる
ような、優れた磁気特性を有する磁気シールド用電磁鋼
板を提供することはできない。すなわち、 (i)JIS C 2503またはJIS C 2504に示されてい
る電磁軟鉄棒または電磁軟鉄板は、前述したように、小
型の部品を適用の対象にしており、構造用部材としての
機械特性がまったく考慮されていない。したがって、例
えば前述の磁気共鳴断層撮影装置にこの電磁軟鉄板を適
用する場合には、装置の強度を確保するために、この電
磁軟鉄板を数10枚程度積層する必要があり、製造コス
ト、製品の品質の観点からは、現実には実施化を図るこ
とができない。また、 (i)JIS G 4051に示される機械構造用炭素鋼材を
用いた例では、磁気特性についての考慮が何らなされて
いないため、最大透磁率μmaxが1800以下と極めて低い
値しか得られていない。したがって、やはり所望の磁気
シールド用電磁鋼板を提供することはできない。また、 (iii)特開昭60−96749号公報に開示された電磁鋼板
は、最大透磁率の値が12850から4260までとばらついた
値となっており、またその値も磁気シールド用電磁鋼板
としては充分な値ではない。さらに、 (iv)特公昭63−45442号公報または特公昭63−45443号
公報により開示された方法は、確かに最大透磁率を2000
〜5000程度に高めることが可能な方法であるが、たとえ
ばこの方法により得られる電磁鋼板を前述の磁気共鳴断
層撮影装置に適用する場合を考えると充分な値とはいえ
ず、一層の向上が望まれる。
以上のように、これらの公知の手段では、例えば磁気共
鳴断層撮影装置に用いる鋼板として好適な、優れた磁気
特性を有する磁気シールド用電磁鋼板を得ることはでき
なかったのである。
ここに、本発明の目的は、例えば漏洩磁気を遮断するの
に好適な、優れた磁気特性を有する磁気シールド用電磁
鋼板およびそ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) 本発明者は、上記の課題を解決するため種々検討を重ね
た結果、磁気特性の良好な磁気シールド用電磁鋼板の製
造に関して重要な点は、減磁率を大きくする成分の含有
量を極力低減すること、および結晶粒を著しく粗大化さ
せることであることを知見した。
つまり、第1の減磁率を大きくする成分元素としては、
C、S、sol.Al等があるが、これらの元素、とりわけso
l.Alの含有量を低減することが重要であることを知見し
た。
また、第2の結晶粒を著しく粗大化させることは、熱間
加工時の加工終了温度の制御と熱間加工後の熱処理条件
の制御とにより可能であることを知見して、本発明を完
成するに至った。
ここに、本発明の要旨とするところは、重量%で、 C:0.02%以下、Si:0.05%未満、 sol.Al:0.005%未満、 残部Feおよび不可避的不純物 からなり、フェライト結晶粒度番号が1以下であること
を特徴とする最大透磁率(μmax):20000以上、磁束密
度(B):14000以上の磁気特性を有する磁気シール
ド用電磁鋼板である。
さらに、別の面からは本発明は、重量%で、 C:0.02%以下、Si:0.05%未満、 sol.Al:0.005%未満、 残部Feおよび不可避的不純物 からなる鋼組成を有する鋼片をオーステナイト域で熱間
圧延を完了して、板厚がt(mm)の鋼板とし、850℃以
上Ac1点以下の温度に、(t/25.4+0.8)時間以上保持す
ることを特徴とする最大透磁率(μmax):20000以上、
磁束密度(B):14000以上の磁気特性を有する磁気
シールド用電磁鋼板の製造方法である。
(作用) 以下、本発明を作用効果とともに詳述する。なお、本明
細書において、「%」は特にことわりがない限り「重量
%」を意味するものとする。
まず、本発明にかかる磁気シールド用電磁鋼板の組成を
上述のように制限した理由について説明する。
Cは、その含有により減磁率を最も増加させる元素であ
り、極力低減することが望ましい。しかしながら、Cの
低減化は多くの工程を要することから製造コストの上昇
につながるため、その含有量を0.02%以下に制限する。
Siは、その含有により鋼の脱酸作用を生じるとともに、
優れた磁気特性を生じる元素であるが、その含有量が増
加するにつれて結晶の整粒化を促し、またAc1変態点、A
c3変態点の上昇をもたらすことにより結晶粒の成長を抑
制するため、0.05%以下に制限する。
Alは、鋼中にあっては減磁率を大きくする元素である。
また、鋼中のNと結合して窒化アルミを形成して鋼の混
粒化を促進する。したがって、本発明の作用効果を充分
に確保するためには、その含有量は少ないことが望まし
い。具体的には、Alを0.005%以上含有すると、最大透
磁率μmaxおよび磁場10eの際の磁束密度B1がともに低
下し、所望の磁気特性が得られなくなる。よって、Alの
含有量は0.005%未満と制限する。
MnもCと同様に、減磁率の観点からはその含有量を低減
することが望ましいが、構造用厚板材として使用される
場合には、磁気特性以外にも必要最低限の強度の確保を
行う為に、その含有量の上限を0.50%と制限することが
望ましい。
P、Sはともに非金属介在物を鋼中に形成し易いため、
その含有量は少ないことが望ましいが、しかしこれらの
元素の低減にはコスト上昇を伴うことから、Pは0.10%
以下、Sは0.01%以下と制限することが好ましい。
本発明にかかる磁気シールド用電磁鋼板は、上記の組成
を有するとともに、フェライト結晶粒度番号が1以下で
あることが必要である。すなわち、フェライト結晶粒度
番号が1を超える細粒であると、所望の磁気特性が得ら
れなくなるからである。なお、フェライト結晶粒度番号
は、本発明においては、任意の線分によって切断される
フェライト粒の数を測定し、これを倍率100倍の顕微鏡
による25mm平方中の結晶粒の数に換算して粒度番号を決
める方法、すなわちJIS G 0552に規定されるいわゆ
る切断法により求めることが望ましい。フェライト結晶
粒が著しく粗大化しているからである。ただし、比較法
により測定してもよいことはいうまでもなく、この場合
も、フェライト結晶粒度番号は1以下であることが必要
である。
かかる組成およびフェライト結晶粒度番号を有する本発
明にかかる磁気シールド用電磁鋼板は極めて優れた磁気
特性を有する。すなわち、磁気特性は磁気シールド用電
磁鋼板が具備すべき最も重要な性質であって、磁気特性
の具体的な指標としては最大透磁率μmaxが挙げられる
が、前述したように近年の科学技術の急速な進展に伴っ
て、高い透磁率が要求されてきており、その必要最低値
としてはμmax≧20000を具備することが望ましいが、本
発明にかかる磁気シールド用電磁鋼板はこの値を優に越
えた、極めて高い透磁率を有する。
また、磁場10eの際の磁束密度(以下「B1」とす
る。)も最大透磁率μmaxと同様に、B1≧14000であるこ
とが望ましいが、本発明にかかる磁気シールド用電磁鋼
板はこの値をも充分に越えた、極めて高い磁束密度を有
する。
さらに、本発明にかかる磁気シールド用電磁鋼板の製造
方法について詳述する。
鋼の溶製は転炉溶製法あるいは電気炉溶製法のいずれの
溶製法でもよく、さらに必要に応じて取鍋精錬あるいは
真空脱ガス等の精錬工程を経て、減磁率を大きくさせる
元素(C、Al等)を極力低減するとともに、非金属介在
物の生成および偏析を極力少なくさせるために、P、S
を減少させる。
次に、熱間加工においては、加工前にはAc3変態温度以
上に加熱し、圧延機を用いて圧延、もしくは鍛造機によ
る鍛圧等により加工して、仕上げ温度を900℃以上もし
くはフェライト域下での圧下比を0として熱間加工を行
う。すなわち、フェライト域での加工を行わずにオース
テナイト域で圧延を完了し、熱間加工終了時のフェライ
ト結晶粒度番号を望ましくは5以下の細粒とするのであ
る。このようにして、オーステナイト域で圧延を完了す
ることにより、後続して行われる熱処理時に結晶粒の粗
大化を促進することができるのである。
次に、熱間加工に引き続き、結晶粒の調整および加工歪
を除去し、透磁率等の磁気特性を向上させるために熱処
理を施す。かかる熱処理としては磁気特性を十分に確保
するという観点から焼鈍を行うことが最も望ましい。
焼鈍条件は、熱延鋼板の板厚をt(mm)とした場合、850℃
以上Ac1点以下の温度に、(t/25.4+0.8)時間以上保持
することが必要である。焼鈍温度が850℃未満、またはA
c1点超であると磁気特性が低下するからである。また、
保持時間が(t/25.4+0.8)時間未満であると、やはり、
結晶粒成長が不充分となって、所望の磁気特性が得られ
ないからである。例えば、その条件は板厚方向の中心ま
で熱が均一にいきわたり、均熱状態になってから1時間
程度、880℃に保持することが望ましい。
この熱処理により、結晶粒を粗大化させてフェライト結
晶粒度番号が1以下の粗粒にすることが可能となる。
以上、詳述してきた本発明により、極めて優れた透磁率
を有する磁気シールド用電磁鋼板を容易にしかも確実に
提供できる。
さらに、本発明を実施例とともに詳述するが、これは本
発明の例示であり、これにより本発明が限定されるもの
ではない。
実施例 第1表に供試材の組成と実測した変態温度を示す。ま
た、この供試材に種々の圧延条件(圧延開始温度、仕上
げ温度およびフェライト域圧下比)で熱間圧延を施し
て、板厚8mmの熱延鋼板とした。その条件を第2表に示
す。No.1が本発明例、No.2ないしNo.4が比較例であ
る。なお、フェライト域における圧下比は各パス間にお
ける鋼板の温度を非接触式温度計(サーモアナライザ
ー)を用い測温しつつ圧下率を求めることにより求め
た。
これらの熱延鋼板No.1ないしNo.4について、第3表に
示す6水準の熱処理温度で熱処理を行った。
このようにして得た試料No.1ないし試料No.24につい
て、フェライト結晶粒度番号を切断法により測定すると
ともに、最大透磁率μmaxと磁束密度B1とを測定した。
測定結果を第3表にまとめて示す。
第1図に、熱延鋼板No.1を用いた場合(フェライト域
における圧下比が0の場合)の、熱処理温度と最大透磁
率または磁束密度との関係をグラフで示す。
第1図から明らかなように、熱処理温度の極めて狭い範
囲(850℃以上Ac1点以下)で、目標値(μmax≧20000、
B1≧14000)を越えた優れた磁気特性を示すことが分か
る。
また第2図に、4水準の熱処理条件について、圧延条件
(フェライト域における圧下比)のフェライト結晶粒度
に及ぼす影響を、第3図に、880℃で熱処理を行った場
合の、圧延条件(フェライト域における圧下比)の磁気
特性に及ぼす影響をそれぞれグラフで示す。
第2図および第3図から明らかなように、フェライト域
下で圧延した場合、熱処理条件をどのように変化させて
も、フェライト結晶粒度番号が1以下の粗粒にはなら
ず、所望の磁気特性を得ることができないことがわか
る。
(発明の効果) 以上詳述したように、本発明により、例えば漏洩磁気を
遮断するのに好適な、極めて優れた磁気特性を有する磁
気シールド用電磁鋼板を容易にしかも確実に提供できる
こととなった。
かかる効果を有する本発明の実用上の意義は極めて著し
い。
【図面の簡単な説明】
第1図は、磁気特性に及ぼす熱処理条件の影響を示すグ
ラフ; 第2図は、4水準の熱処理条件について、圧延条件のフ
ェライト結晶粒度に及ぼす影響を示すグラフ;および 第3図は、880℃で熱処理を行った場合の、圧延条件の
磁気特性に及ぼす影響を示すグラフである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量%で、 C:0.02%以下、Si:0.05%未満、 sol.Al:0.005%未満、 残部Feおよび不可避的不純物 からなり、フェライト結晶粒度番号が1以下であること
    を特徴とする最大透磁率(μmax):20000以上、磁束密
    度(B):14000以上の磁気特性を有する磁気シール
    ド用電磁鋼板。
  2. 【請求項2】重量%で、 C:0.02%以下、Si:0.05%未満、 sol.Al:0.005%未満、 残部Feおよび不可避的不純物 からなる鋼組成を有する鋼片をオーステナイト域で熱間
    圧延を完了して、板厚がt(mm)の鋼板とし、850℃以
    上Ac1点以下の温度に、(t/25.4+0.8)時間以上保持す
    ることを特徴とする最大透磁率(μmax):20000以上、
    磁束密度(B):14000以上の磁気特性を有する磁気
    シールド用電磁鋼板の製造方法。
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