JPS63171825A - 歪付与型強磁性厚鋼板 - 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） 本発明は、強磁性厚鋼板、特にｌＯエルステッド以上の
磁界強さのもとにおいで磁束密度１．４テスラ以上で高
い透磁率を有する歪付与型強磁性厚鋼板に関する。

本発明にかかる強磁性厚鋼板は、例えば実験用あるいは
医療用のサイクロトロンの主要部材である電磁石鉄心と
しであるいは磁場の影響を遮蔽するのに必要な磁気シー
ルド用構造部材（以下、単に「シールド材」あるいは「
磁気シールド材」という）として使用するのに特に適す
る。

（従来の技術） 近年、磁場を用いた各種科学測定機器および医療機器が
広く使用されつつあるが、そのとき使用する磁束密度が
最近は特に高くなっていることが一つの特色である０例
えば、超伝導磁石を用いた核磁気共鳴断層撮像装置ＣＩ
ＩＭＲ−ＣＴ）の使用磁束密度は１．５〜２．０テスラ
（Ｔ）に達する。磁界の強さは数十〜数百Ｏｅである。

このような装置で洩れ磁束を少なくして逼影対象空間の
磁束密度を高めるにはその周囲を高い透磁率（ＣＧＳ電
磁単位系、ＭＫＳでは比透磁率）を有する構造材料で覆
ってやる必要がある。いわゆるシールド材として前述の
ような強磁性厚鋼板を使用するのである。

この点、従来は１．４テスラ以上の高磁束密度の領域で
高い透磁率を有する軟質磁性厚板、つまり強磁性鋼板は
なかった。

また、低磁界強度ｗＩｊａでは出来るだけ残留応力およ
び残留歪を少なくして透磁率を高めていた。

例えば、特開昭６０−２０８４１７号には高透磁率熱間
圧延鉄板の製造方法が開示されているが、これは５エル
ステッドの磁場で１．３５７以上の磁束密度を有すると
いうように、低磁場における磁束密度を高めたもので、
加工歪のない状態で最大透磁率４０００以上、加工歪３
％以内で最大透磁率２０００以上を得るのである。加工
歪の残存は透磁率を低下させるものと考えられていた。

したがって、従来、磁気特性を改善するために歪を付加
することは行われていなかった。実線、レベラー、ショ
ツトブラスト等により表面に歪が導入される場合があっ
たが、これは表面の黒皮を除去するとか、平坦度を矯正
するとか別の目的で高々０．３％までの残留歪が加えら
れていたに過ぎなかった。

（発明が解決しようとする問題点） 透磁率は一般に磁束密度依存性（−磁場依存性）を持ち
、第１図（ａ）および（ｂ）に実線で示す如く変化する
。

第１図（ａ）および同（ｂ）は、Ｃ−０，０１，５ｉ−
０゜１０、　Ｍｎ＝Ｏ，１２、残部不純物及びＦｅの組
成を有する鋼のそれぞれＢ−８曲線およびそのときの微
分透磁率をそれぞれ示すグラフである。ここで微分１Ｓ
ｉｆｆ率とは、Ｂ−Ｈカーブ上の各点において、引いた
接線の勾配のことを言う、これに対し通常の透磁率はＢ
　−Ｈカーブ上の各点と原点とを結んだ直線の勾配を言
う、各図で実線は歪付加のなかった場合を示す。

高々０．３％までの通常の歪を付加したに過ぎない材料
では、最大透磁率に対応する磁場は第１図（ｂ）に示す
ように１エルステツド（Ｏｅ）以下、磁束密度は１．０
テスラ（Ｔ）以下に対応する。

ところで、前記のＮＭＲ−ＣＴのシールド材等において
磁気抵抗はｌへμｓ×μｏｘＳ）と考えることができる
。この磁気抵抗を小さくすることが磁束を良く吸収し、
シールド性を高める。

ここに、μ３は対象とする磁束密度における比透磁率（
無次元）、μ０は真空の透磁率（＝４πＸＩＧ−）Ｈ／
ｍ）　、Ｓは断面積（ｒＩ？）　、ｌは磁気回路の長さ
く―）である、つまり、変数であるμＳの増減によって
磁気抵抗、つまりその材料のシールド性が決定される。

ここに、超伝導磁石を用いたＩＲ−ＣＴの如き高磁場の
磁束密度は１．８Ｔ程度であるから、この程度の磁束密
度のもとての比透磁率μＳが高いことが望まれる。

ここに、本発明の一つの目的は、１．４テスラ以上の高
磁束密度領域で高い透磁率を示す電磁石鉄心あるいはシ
ールド材に適する強磁性厚鋼板を提供することである。

ところで、前述のような装置に使用されるシールド用構
造材に要求される性能は１．４テスラ以上の高磁束密度
領域で高い透磁率を有することと、その使用量が多いこ
とから安価であることが重要であり、したがって、本発
明の別の目的は、１．４テスラ以上の高磁束密度領域で
高い透磁率を有しつつかつ安価な強磁性厚鋼板を提供す
ることである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、上述の目的達成のため、種々検討を重ね
、磁性材料は歪みあるいは残留応力が存在すると低磁場
領域のＢの立ち上がりが小さくなるが高磁束密度域では
これが逆転してむしろ歪みが存在する方が同一のＨで高
いＢを得られることを見出した。

したがって、かかる現象を利用することにより目的とす
る磁束密度（磁場）でのμＳを高めることができること
を知見し、本発明を完成した。

ここに、本発明の要旨とするところは、０．３％以上の
温間もしくは冷間加工歪を残留せしめることにより１０
エルステッド以上の磁界強さのもとにおける１、４テス
ラ以上の磁束密度領域で高い透磁率を示す歪付与型強磁
性厚鋼板である。

本発明において残留する温間もしくは冷間加工歪は最終
製品としてのそれをいうのである。

すなわち、本発明によれば、最終使用形状における残留
歪み量を考慮して厚鋼板の状態での歪み量を制御するこ
とによって、１．４Ｔ以上の磁束密度で高い微分透磁率
を付与するのである。好ましくはその場合の磁界強さは
２５０８以上である。

なお、歪付与量は好ましくは１．０〜３．５％である。

（作用） 次に、本発明をその好適態様を参照しながら、さらに詳
述する。

第１図（ａ）　、（ｂ）に点線で供試ｔＲ（組成：０．
０ＩＣＯ，１５Ｓｉ　−０，１２Ｍｎ　　Ｏ，００５Ａ
Ｑ−０，００２Ｎ）に２．４％の歪を導入したときの磁
気特性を示す、歪導入により立ち上がりが遅れ、同図（
ｂ）からも明らかなように最大微分透磁率を示す箇所が
高磁束密度あるいは高強度磁場領域にくる。

ところで、例えば、第２図にその求め方を示すように、
高透磁率材料の一つの目安として、Ｂ−■曲線において
、Ｂ−１，８および２．０Ｔのそれぞれに対応する■の
差ΔＨを考えると、ΔＨが小さいほどｉ３磁率が高くな
る。この部分の勾配０．２（Ｔ）／ΔＨ（Ｏｅ）を差分
ｉ３磁率と定義し、これを考察することによってその材
料の磁気特性が明らかになる。

第３図に示す組成を有する鋼Ａおよび鋼Ｂに冷間引張り
の手段により歪を与え、磁束密度Ｂ−１゜８〜２．０Ｔ
における差分透磁率０．２／Δ■および磁場強さを測定
し、歪量に対して同図にグラフで示すようにまとめた。

そこで、Ｂ−１，８〜２．０Ｔにおける差分透磁率に及
ぼす歪み量の影響を評価すると、第３図に示すように求
められる０図示結果から明らかなように、歪みＮ１．０
〜３．５％が最適歪み量となる。また、このときＢ　＝
１．８７を与える磁場Ｈ（Ｈｌ、　ｓ）も最も低くなる
。当然のことながらこの値が小さいほど通常の意味での
透磁率（微分透磁率でなく）も高くなる。磁界の強さＨ
は起磁力Ｎｌ（アンペア・ターン）に対応するので電流
値も小さくなり、かかる材料を電磁石の鉄心として使用
する場合、少ない電流で同一の磁束密度Ｂを発生させる
ことができるので、省エネルギー効果も大きい、これは
素粒子の大型加速装置等に使用した場合に大きな省エネ
ルギー効果を発揮する。

本発明における０、３％以上という所要歪み量を温間ま
たは冷間加工により付与するためには、例えば０６５０
℃以下の温間圧延加工（ロール）、■温間プレス加工、
■温間〜冷間レベラー加工、■冷間プレス曲げ加工等が
ある。

例えば、温間圧延加工および温間プレス加工の場合、歪
み量の制御は容易であり、圧下歪み量をパラメータとす
ればよい、一方、温間〜冷間レベラー加工の場合には板
表面で最大１．５％程度の歪み量を付与することができ
るので補助的に歪みを付与する手段として用いるのがよ
い。

また、鋼板を組み立てる段階で行う冷間プレス曲げ加工
も同様である。レベラー加工およびプレス曲げ加工は歪
み量が表面部で最も大きく中心部は中立軸と考えられる
のでほぼ表面部の最大歪みＩ　ｔ／２Ｒの半分ｔ／４１
１を平均歪み量と考え、最終使用時に残留歪みとして０
．３％以上、好ましくは１．５〜３．５％の歪みが残留
するようにする。

本発明の好適態様にあって、対象とする強磁性厚鋼板は
、Ｃｏｏ、　ｔｓ％以下、Ｓｉ　：３％以下、Ｍｎ：１
％以下、Ｐ：０．２０％以下、Ｓ：０．０１５％以下、
ｓｏｌ、Ａ１：０．１％以下、Ｎ：０．００８％以下、
ｒｅおよび不可避不純物残部の組成を有する。

このように、その好適態様にあって鋼組成を限定する理
由は次の通りである。

Ｃ：［気特性上低いほど好ましい、　０．１５％以下と
するのがよい。

Ｓｉ：　３％を越えると靭性が著しく劣化し、構造部材
として使えないので３％以下に制限する。

ｈ；ＳをＭｎＳとして固定して熱間加工性を改善するが
、１％を越えると磁気特性が劣化するので１％以下とす
る。

Ｐ：Ｐは０．２％を越えると熱間延性が低下し熱間ワレ
を生じるので０．２０％以下とする。

Ｓ：　０．０１５％を越えると磁気特性が劣化するので
０．０１５％以下とする。

ｓｏｌ、ＡＱ：　Ｏ，１％を越えて添加すると磁気特性
が劣化するので０．１％以下とする。

Ｎ：０．００８％を越えると磁気特性が劣化するので０
．００８％以下とする。

ところで、本発明によれば、磁束密度が１．８〜２．０
丁の場合、歪み量は１．５〜３．５％が最適であるが、
１．６〜１．８丁では１．０〜３．０％の歪み量が、１
゜４〜１．６丁では０．５〜２．５％の歪み量がそれぞ
れ好ましい、使用する装置での磁束密度に応じて使用状
態の歪み量を上述のようにして制御するのである。

このような磁束密度と残留歪量との関係を示すと次のよ
うに式で表すことができる。

適当歪量範囲（１）鳴 １．７ＸＢ　（目的とする磁束密度）　−０，８±１．
０一単位　テスラ かくして、本発明によれば、電磁石の場合、そのように
して必要な起磁力Ｎｌを小さくできるので省エネルギー
を実現できるし、またＮＭＲ−ＣＴの磁気シールド材の
場合は高い透磁率を得て洩れ磁束を少なくし、結局、目
的とする撮像空間の磁束密度を高くすることができる。

次に、本発明を実施例によつてさらに説明する。

実施例 第１表に示す鋼組成の一連の鯛Ａないし０について連続
鋳造、熱間圧延を行い、得られた熱間圧延材に同じく第
１表に示す各種加工手段にようて歪を与え、それによる
磁気特性の変化を評価した。

結果は、第１表にまとめて示す。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、１．４テスラ以
上の磁束密度で使用する、例えば磁気シールド材あるい
は電磁石鉄心として使用するのが適する安価な強磁性厚
鋼板が得られる。

なお、かかる高い磁束密度領域の利用は、近年になって
からであるが、今後そのような応用分野はますます拡大
することが予想されることから、本発明は特にそのよう
な分野における磁気材料として産業の発展に大きく寄与
するものと期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および同図（ｂ）は、Ｈ−８曲線を歪付加
のある場合とない場合とを比較して示すグラフ； 第２図は、差分透磁率の求めがたを略式で示す説明図；
および 第３図は、差分３３磁率に及ぼす歪量の影響を示すグラ
フである。 秦２の

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ０．３％以上の温間もしくは冷間加工歪を残留せしめる
   ことにより１０エルステッド以上の磁界強さのもとにお
   ける１．４テスラ以上の磁束密度領域で１５０以上の比
   透磁率を示す歪付与型強磁性厚鋼板。