JPS6096749A - 直流磁化用厚板及びその製造方法 - Google Patents

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） 近年科学技術の進歩につれ大型鋼構造物の一部に磁気を
用いる装置、例えば直径１　ｋｍ、円周約３ｋｍの衝突
型加速器中で電子と陽電子をお互いに反対方向に約３０
０　Ｍｅｖまで加速蓄積しそれを正面衝突させてその時
に生ずる反応を調べ新しい素粒子を見出す装置が開発さ
れ、そこＫｉ−いて直流磁化条件で使用される磁石の鉄
芯用等に供される厚鋼板に優れた磁気特性が要求されて
いる。

本発明はこのような用途に好適な高磁気特性を有する直
流磁化用厚板及びその製造方法に関するものである。

（従来技術） 従来、直流磁化条件で使用され磁気特性の優れた鋼材と
しては純鉄及びＪＩＳ　Ｃ２５（１３、Ｃ２５０４に規
定される電磁軟鉄棒、電磁軟鉄板が公知である。しかる
に純鉄は工業的に大型のものが得られ難く、又たとえ得
られたとしても大型鋼構造物に組込んで構造物を形成す
るには強度上の問題があシ採用できないものである。Ｊ
ＩＳＣ２５０３のものは１．０〜１６咽φ径の棒であシ
ＪＩＳＣ２５０４のものは０．６〜４．、５　ｒＲＭ厚
の薄板で何れもリレー用、霜磁石用として用すられるが
小型のものに限定されている。

本発明が対象とする例えば厚さ５００　ｗｎ　Ｘ巾４０
００ｗｎＸ長８０００　ｔａｎにも達する大型磁性個体
を得ようとすれば、相当な枚数を積層して構成する必要
があシ製作費、製作技術の点から実質上製作不能である
。又、板厚方向にも優れた磁気特性をもつことは困難で
ある。

一方、磁気用として分類されていないＪ　Ｉ　５Ｇ４０
５１機械構造用炭素鋼鋼材の５ＩＯＣを用い、２５０４
に熱間加工し磁性材として使用している例があるが、こ
の場合には磁気特性については何ら考慮されていないた
め、磁気特性の指標である最大透磁率ｔｔ　＝　Ｂ／ｆ
（（Ｈは磁化力（Ｏｓ　）　、　Ｂは磁束密度（Ｇｓ　
）を示す）が１８　（１０以下と低く極く限られた用途
にしか適用し得ない。

更に、電磁鋼板としては磁気時効による磁性劣化の少な
いことが磁気特性の上から重要であり、このためモータ
ー等回転機の鉄芯に使用される板厚］霜取下の電磁鋼板
及びトランス等の鉄芯に使用される板厚１門以下の電磁
鋼板においては、例えば特公昭５８−３４５３２号公報
に示される如く脱炭焼鈍によって、磁気時効を起さない
炭素量に到達させている。しかして本発明が対象とする
板厚２０岨以上の厚鋼板の場合厚さの面から脱炭するこ
とは不可能である。

（発明の目的） 本発明の目的は以上の点に鑑みなされたもので、電磁薄
板と同等ないしは同等以上の磁気特性を具備しもって磁
気特性が要求される大型鋼構造物用等に供する直流磁化
用厚板及びその厚さ方向で磁気特性差の少い製造方法を
提供することにある〇（発明の構成） このような目的を達成するため本発明は以下のように構
成したものである。重量％でＣ：０．０１係以下、Ｓｔ
：０．３０％以下、　Ｍｎ　：　０．５０％以下。

Ｃｒ　：　０．０５％以下、　Ｍｏ　：　０．０２　％
以下ｒ　Ｃｕ　：００５％以下、　Ａｔ　：Ｏ，ＯＯ５
〜０．０６　％　、　Ｎ　：０、　（１１％以下、　Ｏ
：　０．００３％以下、　Ｐ　：　Ｏ，（１１係以下、
Ｓ：０．０１％以下、残部実質的に鉄がらなシ、最大透
磁率（μ＝　Ｂ／Ｈ”）　：　２０００以上の磁気特性
を有する厚さ２０＋＋ａ＋＋以上の直流磁化用厚板。及
び上記成分の鋼塊又はスラブを熱間加工して所定の寸法
としたのち引きつづき結晶粒調整および／または脱水素
熱処理を施こすことを特徴とする最大透磁率（μ＝　Ｂ
／Ｈ）：　２　（１００以上の磁気特性を有する厚さ２
０ｔｍ以上の直流磁化用厚板の製造方法。

本発明者等は磁気特性の良好な直流磁化用厚板を得るべ
く種々実験をくシ返し、高磁気特性を具備するために重
要な点は、薄板、棒鋼とは異な）板厚が大のため厚さ方
向における磁気的特性の均質性を確保すること及び磁気
特性を高めるために減磁率を大きくする成分を極力少な
くすることの二点であることを知見した。

第１点目の磁気的特性の均質性を確保するには、イ　非
金属介在物原因成分を減らす。（Ｐ、Ｓ、０）口　偏析
しやすい成分を減少させる。（Ｐ、８．０等） ハ　空隙性欠陥をなくす。（Ｈの低下等）二　結晶粒を
板厚方向で可能な限シ均一にする。

ことが極めて有効な手段であることを確認した。

さらに第２魚目の減磁率を大きくする成分としてはＣ１
Ｓｉ　＋Ｍｎ　ｔ　Ｃｕ　＋　Ｃｒ　＋Ｍｏ　、Ｎがあ
シこれらを極力少なくすることが有効であることを確認
し本発明を完成させたものである。

次に本発明の成分限定理由を述べる。

Ｃは磁気特性の減磁率が最も高い元素であシ極力下げる
ことが減磁率を大きくしないことに宵与する。又、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シこのようなこと
がらＱ、　＋＋　１　（１％以下に限定する。

８１　、　Ｍｎは磁気特性の減磁率の点から、少ない程
好ましいが、大型鋼構造物に組込まれて使用される場合
には磁気特性に加えて必要最少限の強度の確保が必要と
なる。この意味からＳｔは０．３０％以下ｈ　Ｍｎは０
．５０％以下に限定する。

Ｃｒ　＋　Ｍｏ　＋　Ｃｕ　＋　Ｎは磁気特性の減磁率
を大きくするので少ない程好せしく、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６’Ｄこの
意味からＣｒは０．０５多以下、　Ｍｏは００２チ以下
。

Ｃｕ１ｄ：０．ｏ５％以下、Ｎは００１チ以下とする。

Ａｔは脱酸剤として用いるもので本発明の如く板厚の厚
い場合には内質の均質化に不可欠の元素であシ０、　（
１０５％以上添加されるが多くな多すぎると介在物を生
成し鋼の性質を損うので上限はＯ，Ｏｆｉ　０％以下と
する。

ｐ、ｓ、ｏは鋼中において非金属介在物を形成しかつ偏
析することによシ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保磁力の増加がみられ磁気特性を低
下させるので少ない程よい。

このためｐ、ｓは夫々ｏ、ｏｉｏ％以下、０は０．００
３係以下とした。

最大透磁率μは磁気特性を利用する装置に用いられ充分
な磁気特性を発揮するために必要最小限の値としてμ＝
　２０００以上とした。板厚は直流磁化用厚板としての
板厚方向均質性、空隙性欠陥対策を必要とする下限板厚
が２０Ｔｎｍであるため２０諭以上とした。上限は熱間
鍛造による成型が鋼塊厚さ以上のものまで製造可能であ
るため制限されない。

次に製造法について述べる。

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８を経て減磁率を大きくする成分（
Ｃ、Ｓｉ　、　Ｍｎ　、　Ｃｒ　、　Ｍｏ　。

Ｃｕ　ｒ　Ｎ　）を極力少なくすると共に、非金属介在
物の形成および偏析することによって磁束の障壁の移動
を阻害するｐ、ｓ、ｏを減少させる。

さらに板厚大なるが故の空隙性欠陥は磁束密度を高める
障害となシ磁気特性の均質性を損うので該空隙性欠陥を
助長するＩ（の低減は有効であシ公矧の低水素吹錬、真
空脱ガス等の水素低下により後工程の造塊及び連続鋳造
段階での空隙性欠陥の微小化を図ることが好ましい。

次に熱間加工工程にお込ては加工前の加熱条件は特別な
作業は不要であシ熱間加工の形態は圧延機による圧延又
は鍛造機にょる鍛圧のいずれでもよい。

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
生するものであシこれをなくす手段は圧延または鍛造に
よらなければならないので熱間加工工程の役目は重要で
ある。すなわち、具体的には熱間加工１回当シの加工量
を大きくして板厚中心部にまで変形が及ぶ熱間加工が有
効であシ、圧延法の場合には公知の高形状比圧延を適用
することが好ましい。

次に、熱間加工に引きつづき結晶粒調整および／または
製品板厚によって脱水素熱処理を施すものであるが、省
エネルギー上熱間加工後冷却することなく熱処理炉に装
入しフェライト結晶粒の均一化粗粒化を通じて磁束密度
を高めること、脱水素によって空隙性欠陥の徹底した解
消を図る。

この熱処理としては磁気％仕上焼鈍が最も好ましく、ま
たある程度強度を確保する必要がある場合には若干磁気
特性が低下するが焼型が有効である。上記結晶粒調整と
脱水素処理は別々に実施しても良いが省エネルギー上１
回の熱処理で行うのが効率的である。

しかして磁気特性上好ましい結晶粒の大きさについて本
発明者らが実験結果を整理して第１図の関係を得た。こ
れによれば最大透磁率２０００以上を確保するにはフェ
ライト結晶粒度を一３〜４程度の粗粒かつ整粒にする必
要がある。

そして、このための熱処理条件は、焼鈍の場合は６００
℃〜７２０℃×５時間沸準の場合は８５０℃〜９８０℃
×２時間程度にすることが好ましい。

前記結晶粒調整、脱水素処理加熱が焼鈍の場合は炉中で
少くとも５００℃まで徐冷し以後大気中で放冷する。焼
型の場合は所定温度に加熱後徐冷もしくは大気中で放冷
する。

次に実施例を比較例とともに挙げる。

転炉製鋼法によシ精錬した溶鋼を更に取鍋精錬及び真空
脱ガス処理をして表１に示す化学成分を有する鋼を得た
。該鋼を造塊−均熱したのち空隙性欠陥対策を考慮した
熱間鍛造又は熱間圧延によシ２０〜５００ｍの板厚に仕
上げた。引きつづき焼鈍又は焼型を加え焼鈍の場合５０
０℃まで炉中で徐冷して以後大気中で放冷して結晶粒調
整と脱水素熱処理を加えた。得られた厚鋼板のフェライ
ト結晶粒度、最大透磁率、引張強度を併せて表１に示す
Ｏ しかして例１〜例７は本発明実施例を示し、例８〜例１
０は比較例を示す。

例１，２は鍛造によｌ）５００ｔｍ、４００ｍに仕上げ
焼鈍による結晶粒調整と脱水素を施したもので、均一か
つ粗粒で高い磁気特性値を有する。

例４は成分的にＣ，Ｓｔ、Ｍｎを高目とし、圧延−焼型
によｌ）　４００ｍ厚に仕上げたもので、磁気特性を若
干犠牲とし構造用として使用可能な強度をもたせたもの
である。例３，５，６，７は圧延−焼鈍によって製造し
たもので特に例３のものは例２に比してＣｙｓｔ、Ｍｎ
の含有量を低くしたものでフェライト結晶粒度が−２で
あるにも拘らず高磁気特性を有する。

例５はＣ，Ｓｔを若干高目にしたものでそれだけ磁気特
性レベルは中位である。

例６は例４と同一成分の鋼を４５ｍｍ厚にしたもので焼
鈍処理によってフェライト結晶粒を粗粒とし磁気特性を
確保しつつ強度も高めたものである。

例７は板厚２０霞に仕上げたものであシ減磁率を高める
成分が何れも低レベルであるため高磁気特性を得ている
。

これに対して例８〜例１０は圧延ままで２５０〜２００
關に仕上げたものである。例８の場合は、Ｃ２５ｉｔＰ
ｔＳ＋Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ＋Ａｔの含有量が何れも上限を
越える量であシ減磁率が高い成分系のためと熱処理を施
していないため低磁気特性となっている。

例９は化学成分は本発明範囲内にあるが熱処理を施して
いないためフェライト結晶粒度が細粒側となシ磁気特性
レベルが低いことに加え板厚方向での特性値差が大きい
。

例１０ＵＣが上限を外れていること及び熱処理を施して
いないため低磁気特性となっている。

第２図はＪＩＳ　Ｇ４０５１の５ＩＯＣ材（圧延まま）
とＪＩＳ　Ｃ２５０４の０種及び本発明材について磁界
の強さく横軸）と磁束密度（縦軸）について調査したも
のでＪＩＳ　Ｃ２５０４は規格値を示し他は実測値であ
る。

図から明らかなように低中磁界の強さにおいて本発明材
はＪＩＳ　Ｃ２５０４よシも優れた値を示す。このこと
は一般に実用的に使用される磁界の強さが低中磁界の強
さでおる点からみても本発明による直流磁化用厚板は広
範囲の磁気特性用途に使用可能であることを示している
。

（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シ、かつその製造法も
前述の成分限定と熱間加工後冷却することなく結晶粒調
整及び脱水素熱処理を同時に行う方式であシ極めて経済
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図はフェライト粒度番号と最大透磁率の関係を示す
説明図、第２図は磁界の強さと磁束密度の関係を示す説
明図である。 塙　ｌ　閉 ＪＩＳ　Ｇｅ２Ｓ３　フエ２件燵唇号 第２　目 乃文にノη＼の５ゴ（ン　（Ｑｅ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）重量％テＣ：　０．０１　％ｉ下、Ｓｉ：０．３０
   Ｊ以下、　Ｍｎ　：、０．５０　％以下、Ｃｒ：０．（
   １５ｑ６以下。 Ｍｏ　：　０．０２　’４以下、　Ｃｕ　：　０．０５
   ％以下、　Ａｔ：０．００５〜０．０６　％　、　Ｎ　
   ：　０．＋１１％以下、ｏ：０、００３　％以下、ｐ：
   ｏ、ｏｉ％以下、Ｓ：０．０１係以下、残部実質的に鉄
   からなシ、最大透磁率（μ＝Ｂ／ＩＨ）　：　２０００
   以上の磁気特性を有する厚さ２０　ｍ＋ｎ以上の直流磁
   化用厚板。 ２）重量％’ｔ’ｃ　：　０．０．１　％Ｕ下、Ｓｔ：
   ０．３（１％以下−Ｍｎ　：　０．５０％以下、Ｃｒ：
   ０．０５％以下。 Ｍｏ　：　０．０２％以下、Ｃｕ：０．０５％以下、　
   Ａｔ：０．００５〜０．０６％、　Ｎ　：　０．０１％
   以下、ｏ：０、００３　％以下、Ｐ：０．０１％以下、
   ｓ：ｏ、ｏｉ係以下残部実質的に鉄からなる鋼塊又はス
   ラブを熱間加工して所定の寸法としたのち、引きつづき
   結晶粒調整および／または脱水素熱処理を施こすことを
   特徴とする最大透磁率（μ＝　ＢＡＨ）：２０００以上
   の磁気特性を有する厚さ２０＋＋＋ｍｌＱ上の直流磁化
   用厚板の製造方法。