JPH0641685A - 高Mn非磁性冷延鋼板およびその製造方法 - Google Patents

高Mn非磁性冷延鋼板およびその製造方法

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JPH0641685A
JPH0641685A JP20145592A JP20145592A JPH0641685A JP H0641685 A JPH0641685 A JP H0641685A JP 20145592 A JP20145592 A JP 20145592A JP 20145592 A JP20145592 A JP 20145592A JP H0641685 A JPH0641685 A JP H0641685A
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JP
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steel sheet
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cold
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steel
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JP20145592A
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Yutaka Oka
裕 岡
Shinji Sato
信二 佐藤
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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  • Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)
  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】透磁率が0.015以下、表面粗度Raが0.
10μm以下の高Mn非磁性冷延鋼板を得る。 【構成】C:0.01〜0.60重量%、Cr:0.5
〜12.0重量%、Mn:15.0〜34.0重量%、
Si:0.05〜1.0重量%、V:0.02〜0.5
重量%、N:0.005〜0.2重量%を含み、残部F
eおよびその他不可避的不純物からなる高Mn鋼を、常
法により鋳造、熱間圧延および焼鈍を行い、冷間圧延
後、900℃以上1200℃以下の温度で熱処理し、3
80〜460℃のカセイソーダと硝酸ソーダとの混合ソ
ルトに少なくとも40秒以上浸漬したのち、60〜85
℃、10〜25%の硫酸溶液に浸漬する.

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高真空中で用いられ、
磁場の撹乱防止が要求される装置に用いられる表面研磨
が容易な高Mn非磁性鋼に関するものである。
【0002】
【従来の技術】高Mn非磁性鋼は、核融合や核磁気共鳴
利用の医療機器等の強力な磁場が利用される分野で、構
造物に使用された材料の磁性が装置の性能に影響するよ
うな場合に、普通鋼の代わりに構造材料として用いるた
めに開発された。これまで高Mn非磁性鋼は例えば『鉄
と鋼67(1981)、A105』に示されるように、
構造物用材料として用いられることが多く、表面の粗さ
が問題にされることはほとんどなかった。
【0003】最近、本鋼種が高い真空度を要求される装
置に用いられる傾向にあるが、この場合材料は表面に吸
着したガスを排気しやすいように、表面粗さを小さくす
ることが要求される。従来の高Mn非磁性鋼は、通常熱
延鋼板であり、熱間圧延後、熱処理を行い、酸洗により
酸化スケールを除去すると、表面粗さが大きく、この材
料を高真空中で用いることは適切ではない。
【0004】鋼板の表面粗さを低減する方法としては、
表面を研磨する方法がある。この研磨工数は、もとの鋼
板の表面粗さが大きい場合には増加する。また、研磨工
数は高Mn非磁性鋼のように加工硬化の大きい鋼では著
しく増加する。したがって研磨を全面に施すことは現実
的ではない。鋼板の表面粗さは、一般に、粗度の小さな
ロールで冷間圧延することによって、小さくすることが
できる。しかし、冷間圧延されたままの鋼板は耐力及び
引張強さが高く、延性及び靭性が低い。したがって、要
求される機械的性質を得るためには、冷間圧延後、焼鈍
することが必要である。高Mn非磁性鋼の冷間圧延鋼板
を焼鈍した場合、厚い酸化スケールが生成するため、通
常の鋼板より脱スケールが困難であり、過酷な条件の酸
洗を行う必要がある。この酸洗により、冷延により粗度
を小さくした鋼板表面の粗度は再び粗くなり、表面粗さ
の小さい美麗な表面の鋼板は得られなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】高Mn非磁性鋼は、冷
間圧延による加工組織を解消し、目標の機械的性質を得
るために、900℃以上の高温で焼鈍を行う必要があ
る。この焼鈍時に、酸化スケールが鋼板表面に生成す
る。この酸化スケールは強磁性であるため、透磁率が大
きくなる。周辺機器への影響を抑えるために、透磁率は
0.015以下にする必要があり、そのためにも酸化ス
ケールの除去は必要である。なお、この酸化スケールが
酸洗で十分除去されずに、鋼板を研磨して使用する場
合、研磨時に研磨ベルトの目詰まりを起し、研磨能率が
著しく低下する。
【0006】本発明は高Mn非磁性鋼の焼鈍時の酸化ス
ケールによる透磁率の増大、表面粗さの増大、研磨効率
の低下を回避するために開発された高Mn非磁性鋼を提
供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】高真空度を維持するため
には、高Mn非磁性鋼板の表面粗さが小さい方が有利で
ある。高Mn非磁性鋼板を用いて製作した表面積600
cm2 、内容積1000cm3 の容器の内部をロータリ
ーポンプ及び拡散ポンプで10-5Torrに真空に引く
のに要する時間と表面粗さの関係を調査した。この結
果、図1に示すように、表面粗さRaが0.10μm以
下になると高真空に到達するまでの時間が著しく短くな
る。したがって、高真空を得るためには鋼板の表面粗さ
は0.10μm以下、望ましくは0.08μm以下にす
るのがよい。
【0008】一般に表面粗度の小さい鋼板は小さい粗度
のロールを用いて圧延することにより得られるが、従
来、高Mn非磁性鋼板の場合、焼鈍時に生成した酸化ス
ケールを酸洗除去することが困難であるため、酸洗のま
まの状態で表面粗度(Ra)が0.10μm以下の鋼板
を得ることはできなかった。本発明者らは高Mn非磁性
鋼の冷間圧延鋼板の焼鈍時に生成した酸化スケールを、
表面粗度を大きくすることなく、除去するための酸洗方
法を種々検討した。その結果、高Mn非磁性鋼の冷間圧
延鋼板の酸化スケールは硫酸への浸漬だけでは、完全に
除去できないため、酸洗後の鋼板表面は黒く仕上り、表
面粗さは大きくなる。NaOHとNaNO3 が3:1の
割合で混合された380〜460℃のソルトを用いて少
なくとも40秒以上の浸漬処理を行うと、図2に示すよ
うに、引き続いて実施する80℃、20%の濃度の硫酸
溶液による酸洗後の表面粗さは小さく仕上がることを見
出した。
【0009】また、表面粗さ(Ra)が0.15μmの
0.2%C−29.5%Mn−5.0%Cr−0.5%
Si−0.08%V−0.04%Nの高Mn非磁性冷延
鋼板をNaOHとNaNO3 の420℃の混合ソルトに
60秒浸漬したのち、65〜85℃の10〜25%の濃
度の硫酸溶液で酸洗すると、図3に示すように、表面粗
さは小さくなることも見出した。硫酸溶液への浸漬時間
は、脱スケール及び表面粗さの状態を考慮して決める必
要があり、好ましくは30秒〜300秒の範囲がよい。
また上記硫酸溶液の代りに、45〜65℃の15%濃度
の硝酸と弗酸との混酸で酸洗した場合図4の結果を得
た。
【0010】透磁率μを0.015以下に保ち、上記酸
洗方法が有効であるためには、鋼の化学組成は次の範囲
に限定される。すなわち、C:0.01〜0.60重量
%、Cr:0.5〜12.0%、Mn:15.0〜3
4.0重量%、Si:0.05〜1.0重量%、V:
0.02〜0.5重量%、N:0.005〜0.2重量
%、残部Feおよびその他不可避的不純物からなる鋼で
ある。
【0011】そこで本発明は、 C:0.01〜0.60重量%、 Cr:0.5〜12.0重量%、 Mn:15.0〜34.0重量%、 Si:0.05〜1.0重量%、 V:0.02〜0.5重量%、 N:0.005〜0.2重量%、 を含み、残部Feおよびその他不可避的不純物からなる
鋼であって、透磁率が0.015以下、表面粗度Raが
0.10μm以下であることを特徴とする高Mn非磁性
冷延鋼板である。上記成分にさらにNi:0.2〜9.
0重量%を含有すると好適である。
【0012】このような本発明の高Mn非磁性冷延鋼板
は次の処理によって得られる。すなわち、上記組成の鋼
を常法により鋳造、熱間圧延および焼鈍を行い、冷間圧
延後、900℃以上1200℃以下の温度で熱処理した
鋼板を、M380〜460℃のカセイソーダと硝酸ソー
ダとの混合ソルトに少なくとも40秒以上浸漬したの
ち、60〜85℃、10〜25%の硫酸溶液に浸漬す
る。
【0013】また、これに代る第2の方法は冷間圧延
後、上記組成の鋼を900℃以上1200℃以下の温度
で熱処理した板厚が4mm以下の鋼板を、380〜46
0℃のカセイソーダと硝酸ソーダとの混合ソルトに少な
くとも40秒以上浸漬した後、45〜65℃の硝酸と弗
酸との混酸溶液に浸漬することを特徴とする高Mn非磁
性冷延鋼板の製造方法である。
【0014】
【作用】本発明の高Mn鋼の成分限定理由について述べ
る。 C:被削性や研磨性を向上するためには、C量は少ない
方がよい。0.01重量%より少なくすることは経済性
を損うため、添加量の下限を0.01重量%に限定し
た。また、C量が0.60重量%を越えると、被削性が
著しく低下するため、C量の上限を0.60重量%に限
定した。
【0015】Cr:耐食性及びオーステナイト安定性を
付与するために必要な元素であり、添加量が0.5重量
%より少ないと耐食性の著しい向上はみられず、添加量
が12重量%を越えると焼鈍で生成した酸化スケールの
除去が困難になる。そのため、Crの添加量は0.5〜
12.0重量%に限定した。 Mn:0.2以下の透磁率を確保するために、必要な元
素であり、加工に際してもオーステナイトが安定である
ためには、少なくとも、15.0重量%以上必要であ
る。添加量が34.0重量%を越えると精錬時に耐火物
の損傷が著しく、また熱間圧延時の酸化スケールの生成
が増大するため美麗な表面の熱延鋼板を得られない。そ
こで、Mnの添加量を15.0重量%〜34.0重量%
に限定した。
【0016】Si:脱酸剤として添加するが、0.05
重量%未満では効果が小さく、1.0重量%を越えると
機械的性質に悪影響を及ぼす。したがって、Siの添加
量は0.05〜1.0重量%に限定した。 V:Cと結合して炭化物を作り、粒界へのCr炭化物の
析出を抑制し、耐食性向上に有効な元素である。0.0
2重量%より少ないとCr炭化物の生成を抑制する効果
が小さく0.5重量%より多いと靭性を低下させる。し
たがって、Vの含有量は0.02〜0.5重量%に限定
した。
【0017】N:強度を確保するために必要な元素であ
り、0.005重量%より少ないと強度を増加させる効
果がなく、0.2重量%より多いと溶接した場合にブロ
ーホールができ、溶接部の強度、靭性が著しく低下す
る。したがって、Nの含有量は0.005重量%〜0.
2重量%に限定した。 Ni:オーステナイト安定化及び靭性向上が必要な場合
に添加される。0.2重量%より少ないとオーステナイ
ト安定化及び靭性向上への寄与が小さく、9.0重量%
を越えると経済性を損なう。したがって、Niの含有量
は0.2〜0.9重量%に限定した。
【0018】以上の化学組成をもつ高Mn非磁性鋼の被
削性を向上させるために、Sを0.010重量%〜0.
2重量%の範囲で添加することは極めて有効である。こ
の範囲のSの添加は本発明の基本的性質を損うものでは
ない。鋼板表面の粗さ(Ra)が0.10μmを越える
と、高真空容器を高真空の状態にするための時間が著し
く大きくなり、さらに、研磨により表面粗さを小さくす
る場合にも研磨工数が著しく多くなり好ましくない。従
って表面粗さRaを0.10μm以下に限定した。
【0019】上述の化学組成の高Mn非磁性鋼板は電気
炉あるいは転炉で溶解され、精錬されたのち、鋼塊ある
いはスラブに鋳造される。この鋼塊あるいはスラブは、
熱間圧延が繰り返し施され、鋼板あるいはコイルの形状
にされる。この熱延鋼板あるいは熱延コイルは脱スケー
ル後、通常4mm以下に冷間圧延される。冷間圧延に際
しては、凹凸の小さい好ましくは表面粗度(Ra)が
0.5μm以下のロールで圧延することが粗度の小さい
鋼板を得るために有利である。
【0020】冷延後の焼鈍温度は冷間圧延による加工組
織を解消するために、900℃以上必要であるが、12
00℃を超えると酸化スケールが厚く形成され、脱スケ
ールしにくくなるとともに、脱スケール後の表面粗さが
大きくなりすぎる。したがって、焼鈍温度の上限を12
00℃に限定した。脱スケール性の点では加熱雰囲気を
制御することも有効であり、5重量%以上の水素を含む
非酸化性雰囲気がよい。
【0021】
【実施例】
〔実施例1〕表1に示す化学組成の鋼を溶解し、熱間圧
延により、4mmの板厚の鋼板とした。1000℃×1
0min、急冷の熱処理を施した後、酸化スケールを酸
洗除去した。これら鋼板を厚さ1.7mmまで冷間圧延
して、仕上げの最終パスは種々の粗さのロールで圧延
し、厚さ1.5mmの鋼板にした。この冷間圧延された
鋼板を1000℃×2min、急冷の熱処理をしたの
ち、表2に示すようにNaOHとNaNO3 が 3:1
の割合で混合された混合ソルトを用いて酸洗前処理を行
い、引き続いて硫酸酸洗を行った。酸洗後の表面特性を
表3に示す。表3中表面粗さはRaで表示した。
【0022】また研磨能率は3600r.p.mで回転
する#1000のエメリー紙に0.1N/mm2 の力で
60秒押しつけ、表面研磨したあとの表面粗さで評価
し、次のランク付けを行ったものである。 ランクα:Ra<0.03μm ランクβ:0.03μm<Ra<0.07μm ランクγ:0.07μm<Ra 本発明による鋼板は所要の透磁率を有し表面粗さが小さ
いことがわかる。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】
【表3】
【0026】〔実施例2〕実施例1と同じ供試材の冷間
圧延された鋼板を用い、1000℃×2min、急冷の
熱処理をした後、表4に示すように、NaOHとNaN
3 が3:1で混合された混合ソルトを用いて酸洗処理
を行い、引続いて硝酸と弗酸の混酸による酸洗を行っ
た。表5に酸洗後の表面特性を示した。表面粗さ及び研
磨能率の表示は表3と同様である。
【0027】
【表4】
【0028】
【表5】
【0029】
【発明の効果】本発明は高Mn非磁性鋼の化学組成をあ
る特定範囲に限定して、酸洗前処理として、NaOHと
NaNO3 の混合に浸漬した後、硫酸酸洗又は硝酸と弗
酸の混酸酸洗することにより、表面研磨性に優れる表面
粗さの小さい鋼板を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】表面粗さと真空引き時間の関係を示すグラフで
ある。
【図2】酸洗後の表面粗さとソルト浸漬条件(温度及び
時間)との関係を示すグラフである。図2中の数字は表
面粗さRa(μm)×100を示す。
【図3】酸洗後の表面粗さと硫酸酸洗条件(濃度、湿
度)の関係を示す図である。図中の数字は表面粗さRa
(μm)×100を示す。
【図4】酸洗後の表面粗さとソルト浸漬条件の関係を示
すグラフである。図中の数字は表面粗さRa(μm)×
100を示す。
【図5】酸洗後の表面粗さと硝酸と弗酸の混酸酸洗条件
の関係を示すグラフである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C:0.01〜0.60重量%、 Cr:0.5〜12.0重量%、 Mn:15.0〜34.0重量%、 Si:0.05〜1.0重量%、 V:0.02〜0.5重量%、 N:0.005〜0.2重量%、 を含み、残部Feおよびその他不可避的不純物を成分と
    する鋼であって、透磁率が0.015以下、表面粗度R
    aが0.10μm以下であることを特徴とする高Mn非
    磁性冷延鋼板。
  2. 【請求項2】 成分としてさらに、 Ni:0.2〜9.0重量% を含有する請求項1記載の高Mn非磁性冷延鋼板。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の成分の鋼を、常法
    により鋳造、熱間圧延および焼鈍を行い、冷間圧延後、
    900℃以上1200℃以下の温度で熱処理し、380
    〜460℃のカセイソーダと硝酸ソーダとの混合ソルト
    に少なくとも40秒以上浸漬したのち、60〜85℃、
    10〜25%の硫酸溶液に浸漬することを特徴とする高
    Mn非磁性冷延鋼板の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1又は2記載の成分の鋼を冷間圧
    延して、板厚が4mm以下の鋼板とし、900℃以上1
    200℃以下の温度で熱処理し、380〜460℃のカ
    セイソーダと硝酸ソーダとの混合ソルトに少なくとも4
    0秒以上浸漬した後、45〜65℃の硝酸と弗酸との混
    酸溶液に浸漬することを特徴とする高Mn非磁性冷延鋼
    板の製造方法。
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