JPH0765104B2

JPH0765104B2 - 磁気シールド用熱延鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH0765104B2
Application number: JP2076363A
Authority: JP
Inventors: 典昭長尾; 義男田山; 三喜男宇佐美
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-03-26
Filing date: 1990-03-26
Publication date: 1995-07-12
Anticipated expiration: 2010-07-12
Also published as: JPH03274230A

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉この発明は、核磁気共鳴断層撮影装置等の如き“強磁場
を発生する装置”を外部磁場からシールドしたり、発生
した磁気が外部へ漏洩するのを防止したりするための
“磁気シールド用熱延鋼板”の製造方法に関するもので
ある。

〈従来技術とその課題〉近年、医療機器の分野では、超電導磁石を用いて人体の
各部位を強力な磁場中に置き、この際の水素原子の核磁
気共鳴を利用することによって人体各部位の断層写真を
撮り画像診断を行う“核磁気共鳴断層撮影装置”が着目
を浴びている。

ところが、この装置では強力な磁場が発生するために外
部への漏洩磁気が問題となり、この漏洩磁気のシールド
対策が重要な課題となっている。また、この装置では高
精度の画像処理が行われる関係上、周辺からの変動磁場
を十分にシールドする必要があり、この点からも高透磁
率の磁気シールド材が必要とされていた。

そして、このような観点から、これまで種々の磁気シー
ルド材の検討がなされてきたが、コスト的な制約もあ
り、結局は比較的透磁率の高い鋼板を断面寸法の大きい
厚板材として使用することが一般的に行われている。

しかし、厚板鋼板では重量が非常に大きくなるため磁気
シールド施工作業が困難であるばかりか、例えばシール
ドルームの構造自体を既存建築物のそれとは異なる形態
としなければならないなど、大きな不利を余儀無くされ
ていた。

もっとも、これまでにも磁気シールド材としての薄板鋼
板も幾つか開発され、例えばTVブラウン管用シールド材
（特開昭60−255924号）や電気機器用コアー，リレー材
（特開昭62−774204号）等の形で具体的な提案も見られ
るが、前者は0.15mm厚の冷延極薄品であるため前記核磁
気共鳴断層撮影装置のシールド材としては使用できず、
一方、後者は超高純度鋼を素材とするものであるため製
造コストが非常に高くて大型部材への適用は実用的でな
いと言う問題があった。

その他にも、特開平１−108315号として同様用途の薄鋼
板に係わる提案がなされているが、この方法では所望の
磁気特性を得るための熱処理温度を薄鋼板の製造方法に
しては一段高い範囲に設定する必要があり、薄鋼板の製
造時に問題となる焼付の懸念や、平坦度の確保が困難で
あるといった不都合が指摘されるなど、実生産化するに
当っての大きな障害になると考えられた。

このようなことから、本発明が目的としたのは、前記問
題を解決し、板厚が比較的小さくても核磁気共鳴断層撮
影装置の磁気シールド材として十分に適用可能な磁気シ
ールド用熱延鋼板を経済的にかつ安定して製造できる手
段を確立することであった。

〈課題を解決するための手段〉そこで、本発明者等は上記目的を達成すべく、特に「磁
気シールド性は透磁率に依存し、良好な磁気特性を有し
ていて低磁場域での磁束密度が高い高透磁率材ほど優れ
た磁気シールド性を発揮する」ことを踏まえて、通常の
薄鋼板製造工程でもって十分にに高い透磁率を示す熱延
鋼板の製造が可能か否かについて種々検討した結果、（ａ）高透磁率を得るには熱間圧延後の熱処理におい
て鋼板の結晶粒を均一に超粗大化させる必要があるが、
そのためには、熱間圧延の加熱条件に工夫を加えて鋼中
のAlをAlNとして析出させ、この状態で熱間圧延を行う
必要があること，（ｂ）また、結晶粒の均一粗大化を安定に進行させる
ためには、熱延工程終了時の結晶粒をも出来るだけ均一
粗大化させておく必要があること，（ｃ）更に、薄鋼板の熱処理時に問題となる焼付を防
止したり平坦度を確保するためには熱処理温度を高くし
ないことが必要となるが、低い熱処理温度でもって十分
な磁気特性を確保するには熱処理前に特定条件の調質圧
延を施すことが有効であること，等の新しい知見を得るに至った。

本発明は、上記知見事項等に基づいてなされたものであ
り、「C:0.005％以下（以降、成分割合を表わす％は重量％
とする）， Si:0.20％以下,Mn:0.05〜0.40％， Al:0.005〜0.030％,N:0.0050％以下を含むと共に残部がFe及び不可避的不純物から成る熱鋼
片を一旦Ar₃点以下の温度に降温した後、1100℃を上回
らない温度で再加熱して仕上温度:Ar₃点以上，巻取温
度:600℃以上の条件で熱間圧延し、次の伸び率:5〜18％
の調質圧延を施してから処理温度:660〜780℃の熱処理
を施すことにより、核磁気共鳴断層撮影装置の磁気シー
ルド材としても十分に満足できる優れた磁気特性を有し
た磁気シールド用熱延鋼板をコスト安く安定して製造し
得るようにした点」に特徴を有するものである。

以下、本発明法において“素材鋼の成分組成”並びに
“熱延鋼板の製造条件”を上記の如くに限定した理由
を、その作用と共に詳述する。

〈作用〉Ａ）素材鋼の成分組成Ｃ鋼中に含まれるＣは熱処理時に結晶粒が均一粗大化する
のを阻む好ましくない元素であり、その含有量は低いほ
ど良好な磁気的性能を得られるが、0.005％以下の含有
量であれば熱処理時における結晶粒均一粗大化の容易性
が確保されることから、Ｃ含有量は0.005％以下と定め
た。しかし、出来れば0.003％以下に抑えるのが好まし
い。

Si Siは脱酸元素として添加されるが、0.20％を超えて含有
させると鋼板の表面性状が劣化することから、Si含有量
を0.20％以下と定めた。

Mn Mnは鋼材の熱間脆化を防止するために必要な成分である
が、0.05％未満では上記効果が不十分であり、一方、0.
40％を超えて含有させると、Mn自体が固溶元素であるこ
とから磁気特性の劣化を招く恐れがある。従って、Mn含
有量は0.05〜0.40％と定めたが、望ましくは0.05〜0.20
％に調整するのが良い。

Al Alも脱酸元素として添加される成分であるが、その含有
量が0.005％未満では所望の脱酸効果が確保できない。
一方、後述する如く、AlにはAlNを生成して熱延巻取時
或いは熱処理時の粒成長性を劣化させる作用があり、特
にAl含有量が0.030％を超えると熱処理後の鋼板に所望
の均一超粗大粒組織を実現することができなくなる。従
って、Al含有量は0.005〜0.030％と定めた。

ＮＮも、Ｃと同様、含有量が低いほど熱処理時における結
晶粒の均一粗大粒化が容易となるので可能な限り抑制す
るのが好ましい不純物元素である。しかし、Ｎ含有量が
0.0050％以下であれば実用上問題がないことから、その
含有量を0.0050％以下と定めたが、好ましくは0.003％
以下に抑えるのが良い。

Ｂ）熱延条件加熱条件本発明で使用される如きAlキルド鋼では、通常の鋼板製
造法を適用すると熱処理時にAlNが生成して粒成長性を
劣化し、所期の磁気特性を確保することができない。し
かし、熱延の加熱条件を制御することによって上記弊害
を除去することができる。このAlN生成による弊害を除
く条件が、熱鋼片を一旦Ar₃点以下の温度に降温しAlをA
lNとして析出させることである。

そして、熱間圧延を施すに際しては、析出したAlNが再
固溶しない温度域内で再加熱する必要があるが、その温
度域が1100℃以下である。

従って、熱間圧延は、熱鋼片を一旦Ar₃点以下の温度に
降温した後1100℃を上回らない温度に再加熱して実施す
ることと定めた。

仕上温度 Ar₃変態点を下回る温度域で熱間圧延を行った場合には
熱延のままの組織が混粒組織となってしまい、その後に
施される熱処理によっても均一組織が得られないため、
良好な磁気特性を確保することができない。従って、熱
延の仕上温度をAr₃点以上と限定した。

巻取温度先にも述べたように、熱処理後の鋼板に均一超粗大組織
を得るためには熱延のままで粗大組織を実現しておく必
要があるが、巻取温度が600℃を下回ると組織が微細と
なって所望の磁気特性を確保できなくなる。従って、巻
取温度は600℃以上と定めた。

なお、巻取温度の上限には格別な制約はないが、巻取温
度が高すぎるとスケールの発生量が多くなる等の問題が
懸念されることから、750℃以下とするのが好ましい。

Ｃ）調質圧延条件調質圧延は熱処理温度を実用的に問題のない温度域まで
低下させるのに非常に重要な役割を担っており、鋼板に
適度の転位密度を付与して上記効果を確保するためには
伸び率:5％以上の調質圧延を施す必要がある。一方、伸
び率が高すぎると熱処理時に再結晶が生じ、均一超粗大
組織が得られなくなることから、調質圧延での伸び率の
上限を18％と定めた。

Ｄ）熱処理温度前記調質圧延によって適度の転位密度を付与した鋼板に
粒成長を促す熱処理を施すことで均一超粗大組織が実現
されるが、熱処理温度が660℃未満では所望の均一超粗
大組織を得ることができず、一方、熱処理温度が780℃
を超えると鋼板の焼付問題が出て来ることから、上記熱
処理温度は660〜780℃と定めた。

なお、熱処理方法として“コイルのままでの焼鈍”及び
“切り板状態での焼鈍”があるが、磁気シールド材とし
ては最終的な用途が切り板であり、コイルのままで熱処
理したのではその後に切り板とするための矯正／シャー
工程を経なければならず、その各工程で鋼板に歪が付与
され磁気特性が劣化し易いため、望ましくは“切り板状
態での熱処理”を採用するのが良い。

続いて、本発明の効果を実施例によって更に具体的に説
明する。

〈実施例〉実施例１第１表に示す各成分組成の熱鋼片（スラブ厚:250mm）を
準備し、これを一旦650℃まで降温した後1080℃に再加
熱し、同じく第１表に示す条件の熱間圧延を施して巻取
った後、更に10％の伸び率で調質圧延を行い、続いて73
0℃に４時間加熱保持する熱処理を施して2.3mm厚の熱延
鋼板を製造した。

そして、得られた熱延鋼板の磁気特性を調査したが、そ
の結果を第１表に併せて示す。

なお、磁気特性の評価は、JIS規格に規定された方法に
従って直流磁気特性を調査し、その最大透磁率（G/O
e），保磁力（Oe）を目安に実施した。

第１表に示される結果からも、本発明で規定される条件
に従った場合には透磁率が高くて磁気シールド性に優れ
た熱延鋼板を安定し製造できるのに対して、素材鋼の成
分組成や熱延条件が本発明の規定範囲から外れている比
較法では、十分な磁気特性を確保できないことが明らか
である。

実施例２第２表に示す成分組成Ａ及びＢの熱鋼片（スラブ厚:250
mm）を一旦降温した後、第３表に示す温度で加熱炉に装
入して同表に示す温度にまで再加熱し、同じく第３表に示す条件で熱間圧延してから巻取
り、調質圧延，熱処理を施して2.0mm厚の熱延鋼板を製
造した。

そして、このようにして得られた熱延鋼板の磁気特性並
びに熱処理による焼付状況を調査し、その結果を第３表
に併せて示した。

なお、磁気特性の評価は、実施例１と同様、JIS規格に
規定された方法に従って直流磁気特性を調査し、その最
大透磁率（G/Oe），保磁力（Oe）を目安に実施した。

第３表に示される結果からも、本発明で規定される条件
に従った場合には透磁率が高くて磁気シールド性に優れ
た熱延鋼板を焼付等の支障なく安定して製造できるのに
対して、鋼片加熱条件や調質圧延条件が本発明の規定に
沿わない場合や熱処理温度が本発明の規定範囲より低か
った場合には十分な磁気特性が得られず、また熱処理温
度が本発明の規定範囲よりも高い場合には焼付が生じ
て、何れも所望の製品を得られなかったことが分かる。

〈効果の総括〉以上に説明した如く、この発明によれば、高透磁率を有
していて磁気シールド性に優れた熱延鋼板を簡単かつ安
価に製造することができ、従来の厚板鋼板から成る磁気
シールド材を熱延薄鋼板に置き換えることが可能となっ
て、部材の軽量化による施工作業の容易化のみならず、
重量が非常に大きかった従来の磁気シールドルームを格
段に軽量化し、建築物の構造そのものを簡素化して既存
建屋への核磁気共鳴断層撮影装置の導入等をも容易化で
きるなど、産業上極めて有用な効果がもたらされる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−108315（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−280329（ＪＰ，Ａ) 特開平２−4918（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量割合で C:0.005％以下,Si:0.20％以下， Mn:0.05〜0.40％,Al:0.005〜0.030％， N:0.0050％以下を含むと共に残部がFe及び不可避的不純物から成る熱鋼
片を一旦Ar₃点以下の温度に降温した後、1100℃を上回
らない温度に再加熱して仕上温度:Ar₃点以上，巻取温
度:600℃以上の条件で熱間圧延し、次いで伸び率:5〜18
％の調質圧延を施してから処理温度:660〜780℃の熱処
理を施すことを特徴とする、磁気シールド用熱延鋼板の
製造方法。