JPH02170949A - 厚板用電磁軟鉄 - 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、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厚板用電磁軟鉄に関する。

（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（？’１ＲＩ）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２０軸
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、前述の磁気共す０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、抜融合装置
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、かかる厚板用電磁軟鉄について、本来相反する優れ
た機械的特性とｉ３　ｉｆｆ率、磁束密度等に代表され
る磁気的特性とをとも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る■軟
ｆ鋼板があり、−Ｆ！２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倭れた鋼材とし
て、ＪＩＳ　Ｃ２５０３またはＪＩＳ　Ｃ２５０４に規
定される電磁軟鉄棒、電磁軟鉄板である。Ｊｌｓ　Ｃ２
５０３に規定されるものは１．０−１６ｍｍの直径の棒
材であり、またＪＩＳ　Ｃ２５０４に規定されるものは
０．６〜４．５厘−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　４０
５１に規定される機械構造用炭素鋼材である５ＩＯＣを
用い、２５０　ｗ−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６３−４
５４４２号公報または特公昭６３−４５４４３号公報に
開示されているように、ｇｏｌ．Ａｌの量をｏ、ｏｏｓ
　〜ｉ、ｏｏ重量％と多く含有し、Ｓｉをある程度低減
したＡＱ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（ＭＲ＋）の使用の際の漏／！ｌｌ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厚板用
電磁軟鉄を提供することはできない。

すなわち （ｉ　）ＪＩＳ　Ｃ２５０３または月Ｓ　Ｃ２５０４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
うに小型の部品を対象にしており、構造用部材としての
ａ械的特性がまったく考慮されていない、したがってた
と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ｌＯ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 （　ｉｉ　）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μ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
所望の厚板用電磁軟鉄を提供することはできない。

さらに特開昭６０−９６７４９号公報に開示された電＆
１１鋼板は、最大通（ｉｉ率の値が１２８５０から４２
６０までとばらついた値となっており、その値も厚板用
電磁鋼板として充分な値ではない、さらにこの電磁鋼板
はその製造に際してフェライト結晶粒を充分に成長させ
なければ良好な磁気特性を得ることができない。

さらに特公昭６３−４５４４２号公報または特公昭６３
−４５４４３号公報に開示された方法は、確かに最大１
３（ｆｆ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
考えると十分な値とはいえず、−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、たとえば磁気共
鳴断層撮影装置に用いる羽根として好適な、優れた磁気
特性を有する厚板用電磁軟鉄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、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厚板用電磁軟鉄を提供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは上記の課題を解決するため種々検討を重ね
た結果、特開昭６０−９６７４９号公報に開示されてい
るように厚板用電磁軟鉄の素材としてＡＱ脱酸型極低炭
素鋼を用いるのではなく、ｓｉ脱酸型極低炭素鋼を用い
ることにより、極めて良好な磁気特性を有する厚板用ｉ
Ｒ磁軟鉄を得ることができることを知見した。

すなわち本発明者らは磁気特性の良好な厚板用電磁軟鉄
の製造に際して重要な点は、減！ｎ率を大きくする成分
の含有量を極力低減することと、板厚方向における磁気
特性の均質性を高めることであることを知見した。

つまり第１のＫｍ率を大きくする成分元素としては、Ｃ
，Ｓ、　Ｃｕ、　Ｃｒ、　Ａ！！等があるが、これらの
元素、とりわけＡＱの含有量を極力低減することが有効
であることを本発明者らは知見した。また透磁率を大き
くする成分元素としてはＳｉが挙げられ、このＳｉを適
量添加することにより、磁気特性が著しく向上すること
もあわせて知見した。

さらに第２の磁気特性の均質性を確保するためには、非
金属介在物の生成原因元素、偏析し易い元素の含有■を
低減し、結晶粒を板厚方向に可能な限り均一にすること
が必要であることも知見して、本発明を完成した。

ここに本発明の要旨とするところは、厚板用電磁軟鉄で
あって、重油％で Ｃ：　０．０１％以下、　　Ｓｉ：　０．３０％超〜１
．０％、Ｍｎ：　０．５０％以下、　　Ｐ：Ｏ，１０％
以下、Ｓ：０．旧％以下、ｓｏｌ、ＡＣｉ：　０．００
５％未満、残部Ｆｅおよび不可避的不純物 からなる、磁気特性の優れた厚板用電磁軟鉄である。

（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
において特にことわりがない限り、１％」は「重■％」
を意味するものとする。

まず本発明にかかる厚板用電磁軟鉄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
、極力低減させることが望ましい。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
つながるために、その含有量を０．０１％以下に制限す
る。

Ｓｉは本発明において、本発明の作用効果を奏するため
には極めて重要な元素であって、結晶粒の整粒化、磁気
特性の向上を促進し、かつ脱酸剤としても作用すること
から、０．３０％超添加する必要がある。しかしあまり
多量に添加すると鋼が跪くなり、構造用厚板材として適
当でなくなるため、上限を１．０％と制限する。

ＭｎもＣと同様に減磁率の観点からは低減することが望
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ために上
限を０．５０％と制限する。

Ｐ、Ｓはともに非金属介在物を鋼中に形成しやすく少な
いことが望ましいが、しかしこれらの低減はコスト上昇
を生じることから、Ｐは０．１０％以下、Ｓは０．０１
％以下と制限する。

ＡＱは本発明の作用効果を奏するためには極めて重要な
元素であって、減磁率を大きくする元素であるため、ま
たＡＱは鋼中のＮと結合して窒化アルミを形成して鋼の
混粒化を促進するため、その含有量は少ないことが望ま
しい。具体的には．Ａｌをｏ、ｏｏｓ％以上含有すると
、最大透磁率μ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ＡＱの含有量は０．００５％未満と制限する。

なお本発明にかかる組成を有する厚板用電磁軟鉄は、上
述した組成に加えてさらにＣｒ、　Ｍｏ、ＣｕおよびＮ
からなる群から選んだ少なくとも１種ないしは２種以上
を、または酸素を下記に示す如く含有することがさらに
望ましい。すなわちＣｒｓ　Ｍｏ、　ＣｕまたはＮは磁
気特性の減磁率を大きくする元素であるため、また偏析
度合を少なくするため、極力少ないことが望ましい。し
かし、Ｃ「、ＭＯ％　ＣＬＩは耐火物からの混入がある
ため極端な低減化を図ることは困難である。さらにＮは
前述したようにへＱと結合して鋼の混粒化を促進する。

そこでＣ「は０．２０％以下、Ｍｏは０．０２％以下、
Ｃｕは０．１０％以下またはＮは０．０１％以下をそれ
ぞれ含有することがさらに望ましい。

また酸素は非金属介在物を形成し、かつ偏析することに
より、磁壁の移動を妨げ、その含有量が増加するにつれ
て、鋼板保磁力が増加し、磁気特性の低下を招く恐れが
ある。したがってその含有量は少ないほど望ましく、酸
素を０．００３％以下含有することがさらに望ましい。

かかる組成を有する本発明にかかるＴ￥厚板用電磁軟鉄
、極めて優れた磁気特性を有する。すなわち磁気特性は
電磁軟鉄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μ≧１００００を具備することが望ましいが、本発明
にかかる構造用厚板電磁軟鉄はこの値を優に越えた、極
めて高い透磁率を有する。

また％ｆＪｆ４１０ｅ　（エルステッド）の際の磁束密
度（以下Ｂ１とする。）も最大透′４１１率μと同様Ｂ
、≧１００００であることが望ましいが、本発明にかか
る厚板用電磁軟鉄はこの値をも十分に越えた、極めて高
い磁束密度をイｆする。

さらに本発明にかかる構造用厚板電ｉｆｆ鋼板の製造法
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
溶製法でもよく、さらに必要に応じて取鍋精練あるいは
真空脱ガス等の精練工程を経て、Ｍｌ率を大きくさせる
元素（Ｃ，ｎｏ、　Ｃｕ、　Ｎ５ＡＱ）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、さらに酸素を３１を
用いて除去する。

次に熱間加工工程においては、加工前の加熱条件や特別
な作業は全く不要である。また加工の形態も圧延機を用
いた圧延または鍛造機による鍛圧のいずれでもよく、何
ら制限を必要としない。

次に熱間加工に引き続き、結晶粒の調整および加工歪み
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は焼鈍を行うことが最も望ましく、
その条件は８８０℃×１時間程度にすることが望ましい
。また得られる鋼板の強度を一層向上させたい場合には
、上記焼鈍に代えて、規準を行うことも有効である。

以上詳述してきた本発明により、極めて優れた透磁率を
有する構造用厚板電磁軟鉄を容易にしかも確実に提供す
ることができる。

さらに本発明をその実施例とともに説明するが、これは
本発明の例示でありこれにより本発明が不当に制限され
るものではない。

実施例１ 電気炉溶製法により精錬および溶製を行って、ＡＱ含を
量を０．００２〜０．０２１％の範囲でｌＯ水準変化さ
せた、第１表に示す組成を有する鋼片を得た。

第１表　　　　（ｗＬ％） 得られた鋼片を所定の形杖に加工した後、８８０℃、１
時間の条件で焼鈍を行って、試料を得た。

こられの試料についてｓｏｌ．Ａｌ含有■と８１との関
係を第１図に示す。

第１図より、明らかなように８．≧１００００を確保す
るためには、ｓｏｌ．Ａｌの含有量は０．００５％未満
であることが必要である。

実施例２ 電気炉溶製法により精練および溶製を行って、第２表に
示す組成を有する鋼片を１また。

得られた鋼片を所定の形状に加工した後に、第２表に示
す焼鈍を行って試料隘１ないし試料隘１６の厚板を得た
。

これらの試料陽１ないし試料ｍ１６について、最大透磁
率μおよび磁場１０ｅの際の磁束密度（Ｇａｕｓｓ）を
測定した。

結果を第２表に、またＳｉを０．６５％含有する試料の
熱処理温度と最大ｉ３磁率μとの関係を第２図に示す。

試料隘１ないし試料磁９は本発明にかかる試料である。

試料陽１ないし試料磁３はＳｉの含有量を０．３７％〜
０．９５％の範囲に変動させ、他の組成および熱処理温
度は諮問−とした場合の試料である。それぞれ最大ｉ３
磁率および磁束密度Ｂ１は１５３００〜１７６００．１
２２００〜１４０００（Ｇａｕｓｓ）となり、後述する
従来法ニカかる試料の略２倍以上と極めて高い値を示す
こととともに、はぼＳｉの含有量の増加につれて最大透
磁率および磁束密度が増加していることがわかる。

また試料隘４ないし試料阻７は、Ｐの含有量を０．００
６％〜０．０８２％の範囲に変動させ、他の組成および
熱処理温度は諮問−とした場合の試料である。やはり最
大ｉ３磁率および磁束密度Ｂ１は高い値を示し、それぞ
れ１０８００〜＋４５００　、＋００００−１１７００
（Ｇａｕｓｓ）となり、従来法にかかる試料の略１．５
倍以上となっていることと、Ｐの含有量が増加すると最
大ｉ３磁率および磁束密度が減少する傾向にあることが
わかる。

さらに試ｔ４−８または試料隘９は、Ｍｎの含有１を０
．１８％または０．４７％と多く含有させた場合の試料
であるが、本発明にかかる試￥ＪＩｂ２または試料−３
に比較して、最大透磁率および磁束密度が若干低下して
いることがわかる。

一方試料ｌｌ＆ｌＩＯないし試料ｍ１６は、比較例の試
料である。

試料隘１０および試ネＪ階１１は、Ｃの含有量が本発明
の範囲より多い試ネーＩであるが、最大透Ｅｆｉ率およ
び磁束密度が低下していることを示している。

試料隘１２は、本発明において極めて重要な元素である
Ｓｉが本発明の範囲より少ない試料であるが、最大ｉ３
ｆ荘率および磁束密度が低下していることがわかる。

試料患１３は．Ａｌの含有量が本発明の範囲より多い試
ｔ４であるが、本発明にかかる試す′■に比較して最大
透磁率および磁束密度ともに極めて低いことがわかる。

試料１１ｈ１４はＭｎの含有量が本発明の範囲よりも多
い試料であるが、最大透磁率、磁束密度ともに低下して
いることがわかる。

試料Ｎｎ１５は、Ｐの含有量が本発明の範囲より多い試
料であるが、最大ｉ３　Ｌｉ３率および磁束密度ともに
低下していることがわかる。

さらに試料階１６はＳの含有量が本発明の範囲より多い
試料であるが、やはり最大ｉ３磁率および磁束密度とも
に不足していることがわかる。

実施例３ 第３表に示す組成を有する綱片を電気炉溶製法により得
た後に、８５５号引張試験片である試料隘１ないし試料
１１！１４をそれぞれの鋼片より切り出し、引張り試験
を行った。

第３表から明らかなように、本発明にかかる試料ＮＱｌ
ないし試料隘３は、Ｙ、Ｐ、　Ｔ、Ｓ、νＥ、ともに優
れた値を示していることがわかる。また厚板用電磁軟鉄
においてはＴＳ　＞２５ｋｇｆ／Ｉ”であることが必要
といわれているが、本発明にかかる試料はこの値を充分
に超え、例えば磁気共１！θ断層撮影装置に適用するの
に充分な強度も有していることが明らかである。

（発明の効果） 以上詳述してきた本発明にかかるＳｉ脱酸型厚板電磁軟
鉄を用いることにより、たとえば（４１気共鳴断層撮影
装置に好適な強度と磁気特性とを有する厚板用電磁軟鉄
を鐙実にかつ安定的に提供することが可能となった。

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、ｓｏｌ．Ａｌ含有量とＢ、との関係を表わす
グラフ；および 第２図は、本発明の実施例における実験結果を示すグラ
フである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 厚板用電磁軟鉄であって、重量％で、 Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．３０％超〜１．０％、
   Ｍｎ：０．５０％以下、Ｐ：０．１０％以下、Ｓ：０．
   ０１％以下、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５％未満、残部Ｆ
   ｅおよび不可避的不純物 からなる、磁気特性の優れた厚板用電磁軟鉄。