(57)【要約】  速い繰り返しのシンクロトロンのための冷延電磁鋼板およびその製造方法であって、その方法が、１）上記冷延電磁鋼板の組成が、Ｃが０．００１〜０．００３重量％、Ｓｉが０．６０〜０．９０重量％、Ｍｎが０．４０％〜０．７０重量％、Ｐが≦０．０４重量％、Ａｌが０．６０〜０．８０重量％、Ｓが≦０．００３５重量％、Ｎが≦０．００３重量％、ならびに、残分がＦｅであり、；上記組成に基づき、溶鉱し、ＲＨ精錬、次いで液状の鋼を鋳造し半製品を形成する溶鉱および鋳造工程；２）熱間圧延する工程；３）焼きならし温度が９６０℃〜９８０℃で制御され、焼きならし時間を３０〜６０秒に制限する中で、焼きならしする工程；４）酸洗いするおよび冷間圧延する；５）アニール温度が８５０℃〜８７０℃で制御され、アニール時間が１３〜１５秒で制御されたアニールする工程；６）コーティングした後に、無配向性ケイ素鋼生成物を得る工程；を包含する。本発明の冷延電磁鋼板は、磁界強度が１０エルステッド（Ｏｅ）に到達した後にゼロまで戻る場合特に、低い保磁性を有し、上記材料の保磁性がＨｃ≦７９．６Ａ／ｍであり；Ｂ５０≧１．７５Ｔである高い磁束密度；およびＰ１５／５０≦４．２Ｗ／ｋｇの低い鉄損失であり、そして歪み−アニールの後の鉄損失は、Ｐ１５／５０≦３．５Ｗ／ｋｇである。【特許請求の範囲】
【請求項１】
速い繰り返しのシンクロトロンのための冷延電磁鋼板であって、上記冷延電磁鋼板の組成は、Ｃが０．００１〜０．００３重量％、Ｓｉが０．６０〜０．９０重量％、Ｍｎが０．４０％〜０．７０重量％、Ｐが≦０．０４重量％、Ａｌが０．６０〜０．８０重量％、Ｓが≦０．００３５重量％、Ｎが≦０．００３重量％、ならびに、残分がＦｅおよび不可避な不純物である、冷延電磁鋼板。
【請求項２】
請求項１に記載の速い繰り返しのシンクロトロンのための冷延電磁鋼板を製造するための方法であって、
１）前記冷延電磁鋼板の組成が、Ｃが０．００１〜０．００３重量％、Ｓｉが０．６０〜０．９０重量％、Ｍｎが０．４０％〜０．７０重量％、Ｐが≦０．０４重量％、Ａｌが０．６０〜０．８０重量％、Ｓが≦０．００３５重量％、Ｎが≦０．００３重量％、ならびに、残分がＦｅおよび不可避な不純物であり；上記組成に基づき、溶鉱し、ＲＨ精錬し、次いで液状の鋼を鋳造して半製品を形成する工程であり、上記ＲＨ精錬が完了した際に液状の鋼の中の遊離酸素の含有量が２５ｐｐｍ以下である溶鉱および鋳造工程；
２）熱間圧延工程；
３）焼きならし温度を９６０℃〜９８０℃に制御し、焼きならし時間が３０〜６０秒である、焼きならし工程；
４）酸洗いおよび冷間圧延工程；
５）アニール温度を８５０℃〜８７０℃に制御し、アニール時間が１３〜１５秒であるアニーリング工程；
６）コーティングした後に、無配向性ケイ素鋼生成物を得る工程；
を包含する、速い繰り返しのシンクロトロンのための冷延電磁鋼板を製造する方法。
【請求項３】
前記鋼板中の粒子の平均粒径が４０μｍ以上である、請求項２に記載の速い繰り返しのシンクロトロンのための冷延電磁鋼板を製造する方法。
【請求項４】
前記鋼板中の粒子の粒径が４０〜４５μｍに制御されている、請求項２に記載の速い繰り返しのシンクロトロンのための冷延電磁鋼板を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［技術分野］
本発明は、冷延電磁鋼板、特に速い繰り返しのシンクロトロンのための冷延電磁鋼板およびその製造方法に関する。
【０００２】
［技術背景］
速い繰り返しのシンクロトロンの重要な特徴の一つは、磁化電流がＤＣバイアスの正弦波電流の状態中にて機能すること；比較的高いエネルギーを有する、速い繰り返しのシンクロトロン（ＲＣＳ）が粒子を加速し、エネルギーを増幅させるために用いられること；および、ビームエネルギーのためのある要求が得られた際に、ビームエネルギーが輪を描き、破砕ターゲットに拡散することである。その装置の特徴に基づいて、磁石を製造するための冷延電磁鋼板のために比較的高い要求がある：
低い保磁性：磁界強度が１０エルステッド（Ｏｅ）に到達した後、ゼロまで戻る際に、その材料の保磁性がＨｃ≦７９．６Ａ／ｍである。
【０００３】
高い電磁誘導：Ｂ５０≧１．７４Ｔ（１．７５〜１．７６Ｔの制御目標を有する。）；低い鉄損失：Ｐ１５／５０≦４．７Ｗ／ｋｇ（３．８〜４．２Ｗ／ｋｇの制御目標を有する。）、および歪み−アニールの後の鉄損失は、Ｐ１５／５０≦３．５Ｗ／ｋｇ（２．８〜３．２Ｗ／ｋｇの制御目標を有する。）である。
【０００４】
現在、日本、欧州および米国において、速い繰り返しのシンクロトロンのための電磁鋼板は、主に以下の方法によって製造されている：
１．特開平０５−２４７６０４号公報には、（臨界の還元速度によって）極低炭素アルミニウムギルド鋼を焼き戻しする方法が開示されている。臨界温度とする目的は、極低の保磁性を得るために、利用者が電磁気のアニールを行う際、純鉄のベルトの粒子を肥大化させることにある。上記方法の欠点は、歪み時効を引き起こす臨界の還元速度が比較的大きいので、製造された後すぐに、純鉄のベルトの硬度が増強することである。それによって、利用者が鉄のベルトに穴をあけることが困難である。そして、純鉄のベルトがベル型の溶鉱炉によってアニールされた場合、その磁石の性能は、長さの方向において純鉄のベルトのゆらぎによって生じるゆらぎを受ける。
【０００５】
２．米国およびドイツの速い繰り返しのシンクロトロンには、Ｍ６００−５０ＡまたはＭ４７０−５０Ａなどの普通の無配向性電磁鋼板を主に用いる。その製品は、溶鉱−連続した鋳造−熱間圧延−酸洗い−冷間圧延−アニーリング−コーティングの製造方法によって得られる。その製品は、保磁性および鉄損失に関する必要条件を満たしているが、実際１．６９〜１．７２Ｔの幅でＢ５０を有し、その電磁誘導は比較的低く、速い繰り返しのシンクロトロンの能力に直接的に影響を及ぼす。
【０００６】
これによって、現在の冷延電磁鋼板によって生じる速い繰り返しのシンクロトロンの欠点は、１．鉄損失および保磁性は必要条件を満たしているが、電磁誘導が比較的低いことが分かり得る。
【０００７】
その製品の性能は必要条件を満たし得るが、処理の普及性および安定性は比較的低い。
【０００８】
［発明の概要］
本発明の目的は、速い繰り返しのシンクロトロンのための冷延電磁鋼板、および低い鉄損失、低い保磁性および高い電磁誘導を有する冷延電磁鋼板を得るために、その製造方法を供給することである。すなわち、冷延電磁鋼板は、磁界強度が１０エルステッド（Ｏｅ）に到達した後、ゼロまで戻る際、特に、その材料の保磁性がＨｃ≦７９．６Ａ／ｍである低い保磁性；Ｂ５０≧１．７５Ｔである高い電磁誘導；および、Ｐ１５／５０≦４．２Ｗ／ｋｇの熱損失を有し、ならびに歪み−アニールの後の鉄損失が、Ｐ１５／５０≦３．２Ｗ／ｋｇである。
【０００９】
上述した目的を果たすために、本発明の技術的解決の手段は、以下の通りである：
速い繰り返しのシンクロトロンのための冷延電磁鋼板であって、上記冷延電磁鋼板の組成は、Ｃが０．００１〜０．００３重量％、Ｓｉが０．６０〜０．９０重量％、Ｍｎが０．４０％〜０．７０重量％、Ｐが≦０．０４重量％、Ａｌが０．６０〜０．８０重量％、Ｓが≦０．００３５重量％、Ｎが≦０．００３重量％、ならびに、残分がＦｅおよび不可避な不純物である。
【００１０】
本発明に従えば、速い繰り返しのシンクロトロンのための冷延電磁鋼板を製造するための方法は、以下の工程を包含する：すなわち、
１）上記冷延電磁鋼板の組成が、Ｃが０．００１〜０．００３重量％、Ｓｉが０．６０〜０．９０重量％、Ｍｎが０．４０％〜０．７０重量％、Ｐが≦０．０４重量％、Ａｌが０．６０〜０．８０重量％、Ｓが≦０．００３５重量％、Ｎが≦０．００３重量％、ならびに、残分がＦｅおよび不可避な不純物であり；上記組成に基づき、溶鉱し、ＲＨ精錬し、次いで液状の鋼を鋳造し、半製品を形成する工程であり、上記ＲＨ精錬が完了した際に液状の鋼の中の遊離酸素の含有量が２５ｐｐｍ以下である溶鉱および鋳造工程；
２）熱間圧延工程；
３）焼きならし温度を９６０℃〜９８０℃に制御し、焼きならし時間は３０〜６０秒である焼きならし工程；
４）酸洗い工程および冷間圧延工程；
５）アニール温度を８５０℃〜８７０℃に制御し、アニール時間は１３〜１５秒であるアニーリング工程；
６）コーティングした後に、無配向性ケイ素鋼生成物を得る工程；を包含する。
【００１１】
さらに、その鋼板中の平均粒径は、４０μｍ以上、好ましくは、４０〜５０μｍの間で制御される。
【００１２】
本発明の組成のための設計は、以下の通りである：
単位格子に基づいた鉄の間隙相原子を形成する、炭素は０．００３％以下であり、粒子の成長を十分に妨げ、そして続いて鉄損失および保磁性が結果的に低下する。炭素が０．００５％を超えた場合、脱炭が困難であり、磁気時効を引き起こし、結果的に鉄損失に関して重大な低下となる。それによって、炭素の含有量を０．００３％以下に制御することが好ましい。
【００１３】
電磁鋼板の重要な合金元素であり、その低効率を改善するために貢献する、０．６０％〜０．９０％のシリコンは、渦電流損失を抑制し、そして鉄損失を抑制する。シリコンの含有量が低すぎる場合、鉄損失は低下する。シリコンの含有量が多すぎる場合、電磁鋼板の加工性が低下し、電磁誘導が低下する。
【００１４】
主に、抵抗率を上昇させ、鉄損失を低下させ、そして一方で表面状態を変換する機能を有するマンガンは、０．４０％〜０．７０％である。マンガンの含有量が高すぎる場合、次の冷間プロセスが困難であり、マンガンの含有量が低すぎる場合、鉄が熱く脆くなり、鉄損失が増加する。
【００１５】
主に、鋼板の加工性を改善する機能であるリンは０．０４％以下である。リンは、粒界のポリビニリデン化合物の要素であるため、含有量が高すぎる場合、その加工性は低下し、同時に保磁性が上昇する。
【００１６】
主に、抵抗性を上昇させ、鉄損失を低下させ、製鋼中に酸化した不純物を減少させ、および、さらに電磁誘導を増強し、ならびに保磁性を低下させる、アルミニウムは、０．６０％〜０．８０％である。アルミニウムの含有量が高すぎる場合、連続した鋳造の際に注入を行うことが困難であり、結果として、電磁誘導を低下させる。アルミニウムの含有量が低すぎる場合、鉄損失および保磁性が低下する。
【００１７】
硫黄は０．００３５％以下である。硫黄の含有量が０．００３５％よりも多い場合、粒子の成長を激しく妨げる硫化マンガンの沈殿量が増加し、鉄損失および保磁性が低下する。
【００１８】
窒素は０．００３％以下である。窒素の含有量が０．００３％よりも多い場合、粒子の成長を激しく妨げる窒化アルミニウムの沈殿量が増加し、鉄損失および保磁性が低下される。
【００１９】
本発明の製造方法において、ＲＨ精錬工程が完了した際、液状の鋼の中の遊離酸素の含有量は２５ｐｐｍ以下である。これによって、一般的に鋼中の酸化した不純物は減少し、次いで鉄損失および保磁性は効果的に低下する。
【００２０】
ＲＨ精錬工程が完了した際、液状の鋼の中の遊離酸素の含有量が２５ｐｐｍよりも多い場合、過剰の遊離酸素が鋼中のＳｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ａｌと作用し、微量のＰ２Ｏ５に加えて、少量のＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｎＯといった三つの組成が酸化した不純物を形成し、硬化した材料の結晶格子を歪ませ、その結果、静磁場のエネルギーおよび磁気弾性エネルギーが増幅し、磁壁運動の抵抗が上昇する。
【００２１】
一方、１１００℃〜８８０℃の下での熱間圧延中にて、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｎＯの三つの組成が酸化した不純物は、良好な可塑性を有するため、鎖状のおよび棒状の不純物を巻き込む。冷間圧延中において、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｎＯの三つの組成が酸化した不純物は、脆性の特徴を示すため、粒子状の不純物が長く連なったもの（例えば、第一にＣタイプの不純物（鎖状および棒状）、第二にＤタイプの不純物（点状の不純物）の複合した酸化した不純物を形成する。）を簡単に巻き込み得る。この結果、磁化が困難になり、電磁誘導の強度が低下し、保磁性が上昇する。
【００２２】
金属元素の酸洗い強度は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｎの順序で、鋼中の酸素の均衡点とは異なる。そのため、溶鉱中、Ｓｉ＋Ａｌの合計量１．２％〜１．７％にて制御することによって、精製の前期にて形成されるＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３は、鋼から十分に除去され得る。一方、遊離酸素が２５ｐｐｍ以下に保たれた際に、鋼中のＭｎは０．４０％〜０．７０％に制御される。すなわち、酸素が少なく、マンガンが多い雰囲気下において、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｎＯの三つの組成が酸化した不純物の生成は、かなり低減される。以下の工程、熱間圧延および冷間圧延において主に生成される不純物が酸化した組成（例えば、Ｃタイプの不純物（鎖状および棒状）および第二のＤタイプの不純物（点状））は、低減され得、そして粒子の成長は促進され、電磁誘導は改善され、保磁性は低下される。
【００２３】
焼きならし工程のために、焼きならし温度を９６０℃〜９８０℃の間に制御し、焼きならし時間は３０〜６０秒である。焼きならし温度の制御は、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｎ、Ｃ、Ｓに関連する。Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｎの含有量の増加は、焼きならし温度を低くし得る。しかし、焼きならし温度が低すぎる場合、および焼きならし時間が短すぎる場合、鋼から沈殿した生成物が集積し、成長すると、悪影響を及ぼし、それによって磁束密度が低下し、鉄損失および保磁性が低下し得る。Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｎの含有量が低減した場合、焼きならし温度は増加する。しかし、焼きならし温度が高すぎる場合、および焼きならし時間が長すぎる場合、鋼の強熱減量が増加する。鋼から沈殿した生成物の一部（例えば、Ｍｎ、ＡｌＮなど）は、冷間圧延およびアニーリングの後、分散する固溶体であり、炭素および窒素の析出が沈殿し、上記沈殿により、鉄損失および保磁性が大きく低下する。最後に、焼きならし温度が制御される一方で、硫黄および窒素の含有量は、Ｓ≦０．００３５％およびＮ≦０．００３％であることが必要とされる。
【００２４】
アニーリングにおいて、アニーリング温度は、８５０℃〜８７０℃の間に制御され、アニーリング時間は１３〜１５秒である。アニーリング温度が高すぎる場合およびアニーリング時間が長すぎる場合、粒子の平均的な直径は過剰に大きくなり、電磁誘導は低くなり、そして加工性は低くなる。一方、アニーリング温度が低すぎる場合およびアニーリング時間が短すぎる場合、粒子の成長が妨げられ、粒界のポリビニリデン化合物を生じさせるリンが鋼中に存在するため、鉄損失および保磁性が低下される。最後に、アニーリング温度が制御される一方で、Ｐ元素の含有量は、Ｐ≦０．０４％であることが必要とされる。
【００２５】
鋼板中の平均粒径は、４０μｍ以上、好ましくは、４０〜５０μｍの間で制御される。粒径は、保磁性と所定の関連がある。粒径が小さすぎる場合、鉄損失は増加し、保磁性は比較的大きくなる。粒子が大きすぎる場合、磁束密度がかなり減少するが、粒界によって占められる領域は減少し、同時に保磁性は減少する。
【００２６】
［発明の利用効果］
１．磁束密度をさらに増加させ、保磁性を低くすべく、好適な元素（例えば、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌ）における割合の最適化および鋭意検討によって、本発明は、不純な元素および不純物の含有量を減少させるものとなっている。また、焼きならし工程およびアニーリング工程に関する好適な設計によって、鉄損失および保磁性が減少するため、沈殿した生成物および粒子の粗大化が促進され、それによって、速い繰り返しのシンクロトロンのための、低い鉄損失、低い保磁性、および高い磁束密度を有する冷延電磁鋼板を得ることができる。中国の速い繰り返しのシンクロトロンの技術レベルを改善するために、原材料を安定して保障し、製品の発展における手段を広げる。
【００２７】
２．本製品のコストは競争力がある。本発明では、（臨界の還元速度によって）極低炭素アルミニウムギルド鋼を焼き戻しする方法を用いる代わりに、１回の冷間圧延のみに基づいてアニーリングおよびコーティングを行う。それによって操作が簡易化し、コストは競争力を持つ。
【００２８】
［発明の詳細な説明］
本発明は、実施形態に関する以下の詳細において開示される。
【００２９】
本発明の実施形態に係る実施例および比較例にて用いられた鋼の主な組成を表１に列挙した。
【００３０】
液状の鋼を継続的にコンバーターに通し、次いでＲＨ精錬し、注ぎ、半製品を形成した後に、熱間圧延、焼きならし、酸洗い、冷間圧延、アニーリングおよびコーティングの工程を行い、次いで無配向性の電磁鋼板の製品を得た。上記工程の間に、半製品を２．６ｍｍの鋼ベルトにするために熱間圧延し、次いで熱間圧延した２．６ｍｍの鋼ベルトを９７０℃に制御された焼きならし温度および３０〜６０秒に制御された焼きならし時間にて焼きならしした。焼きならしした鋼ベルトを０．５ｍｍの鋼ベルトにするために冷間圧延し、次いで最後にアニーリングおよびコーティングを行った。冷間圧延した後の最後のアニーリング温度は８５０℃であり、アニーリング時間が１３〜１５秒に制御され、それによって、冷延電磁鋼板を得た。
【００３１】
実施例および比較例の冷延電磁鋼板の電磁気性能のための指標を表２に列挙した。
【００３２】
【表１】
2013515857.tif 000002
【００３３】
【表２】
2013515857.tif 000003
【００３４】
表１および表２から、実施例によって得られた鋼板の電磁気性能の指標が、比較例によって得られた鋼板の電磁気性能の指標と比較して著しく有益であり、実施例の鋼板が速い繰り返しのシンクロトロンのための必要条件を完全に満たしていることが分かり得る。
【００３５】
要約すると、冷延電磁鋼板の保磁性、鉄損失、磁束密度へのさまざまな要因の効果に関するメカニズムに基づいて、本発明は、不純物の含有量を低減するために、１回の冷間圧延を基礎とし、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌなどの有益な元素の混合率を発見および最適化し、磁束密度がさらに改善された。焼きならし工程およびアニーリング工程のために好適な設計によって、鉄損失および保磁性が減少するため、沈殿した生成物および粒子の粗大化が促進され、それによって、速い繰り返しのシンクロトロンのための、低い鉄損失、低い保磁性、および高い磁束密度を有する冷延電磁鋼板が得られた。
【００３６】
無配向性電磁鋼板は、Ｃｈｉｎａ Ｓｐａｌｌａｔｉｏｎ Ｎｅｕｔｒｏｎ Ｓｏｕｒｃｅ Ｒａｐｉｄ Ｃｙｃｌｉｎｇ Ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ（ＣＳＮＳ／ＲＣＳ）という装置（Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｏｄｅｒｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓに属する。）にて適用される。その製品は、低い鉄損失および高い磁束密度といった特徴を有する。本発明の連続的な利用は、中国の速い繰り返しのシンクロトロンの技術レベルを改善するために、原材料を安定して保障し、製品の発展における手段を広げるであろう。
【国際調査報告】
2013515857.tif 000004
2013515857.tif 000005
2013515857.tif 000006
2013515857.tif 000007
2013515857.tif 000008
2013515857.tif 000009
2013515857.tif 000010
2013515857.tif 000011