JP2001262223A - 高純度Ｆｅ−Ｃｒ合金の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 雰囲気の露点Ｄ_P及び熱処理温度Ｔを管理す
ることにより，脱炭焼鈍でＣ含有量を０．００３％以下
に低減した高純度Ｆｅ−Ｃｒ合金を得る。 【構成】 ０．０３質量％以上のＣを含むＦｅ−Ｃｒ合
金板を水素雰囲気中又は水素−窒素雰囲気中で脱炭焼鈍
する際、熱処理温度Ｔ(℃)を７００〜１２００℃の範囲
に保ち、雰囲気の露点Ｄ_P(℃）及び熱処理温度Ｔの間に
次式の関係を成立させ、Ｃ量を０．００３質量％以下に
低減することを特徴とする。0.0625T−86.9＞D_P＞−0.0
4T−46 【効果】 脱炭反応を阻害する酸化皮膜の生成を抑え、
鋼中Ｃの拡散・酸化反応を促進させることにより、０．
００３％以下の極低炭素レベルまで脱炭できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、脱炭焼鈍によりＣ含有
量を０．００３質量％まで低減した高純度Ｆｅ−Ｃｒ合
金の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高純度Ｆｅ−Ｃｒ合金、特に極低炭素高
純度Ｆｅ−Ｃｒ合金は、耐食性，機械的特性，磁気特性
に優れた材料である。高純度Ｆｅ−Ｃｒ合金は、一般的
には精錬プロセス、具体的には転炉で粗脱炭した後，真
空脱ガスで目標炭素濃度まで脱炭する転炉−真空脱ガス
プロセスで製造されている。精錬プロセス以外にも、Ｆ
ｅ−Ｃｒ合金を水素雰囲気下で８５０〜１２００℃の温
度に５分〜２０時間保持することによりＣ量を０．０１
５質量％以下に下げる方法（特開昭４９−６３６１８号
公報），Ｆｅ−Ｃｒ合金を水素雰囲気下で８５０〜１２
００℃の温度に５分〜２０時間保持することによりＣ量
及びＮ量を０．０１質量％以下に下げる方法（特開昭５
０−７９４１９号公報）等の雰囲気熱処理プロセスを利
用した方法も知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】転炉−真空脱ガスプロ
セスでは、目標炭素濃度まで脱炭するために真空脱ガス
時に長時間の脱炭処理が必要とされ、著しい作業効率の
低下及び製造コストの増加を招く。他方、従来の雰囲気
熱処理プロセスではＣ量の低減に限度があり、特開昭４
９−６３６１８号公報の方法では最低０．００５質量
％，特開昭５０−７９４１９号公報の方法では最低０．
００４質量％に低減されているに過ぎない。ところが、
耐食性，機械的特性，磁気特性等の向上には、Ｃ量を少
なくとも０．００３質量％以下に低減する必要がある。
たとえば、磁束密度Ｂ₁は、Ｃ量の減少に伴って増加す
る傾向が示し、Ｃ量０．００３質量％以下で急激に増加
する（図１）。Ｃ量と磁束密度Ｂ₁との関係からみる
と、従来の雰囲気熱処理プロセスでは十分に高純度化で
きないことが判る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解消すべく案出されたものであり、熱処理雰囲気の
酸素ポテンシャルをＦｅ−Ｃｒ合金表面に脱炭反応を阻
害する酸化皮膜が生成しないレベルに維持することによ
り、Ｃ含有量を０．００３質量％以下に低減し、耐食
性，機械的特性及び磁気特性に優れた高純度Ｆｅ−Ｃｒ
合金を得ることを目的とする。

【０００５】本発明の製造方法は、その目的を達成する
ため、０．０３質量％以上のＣを含むＦｅ−Ｃｒ合金板
を水素雰囲気中又は水素−窒素雰囲気中で脱炭焼鈍する
際、熱処理温度Ｔ(℃)を７００〜１２００℃の範囲に保
ち、雰囲気の露点Ｄ_P(℃）及び熱処理温度Ｔの間に次式
の関係を成立させ、Ｃ量を０．００３質量％以下に低減
することを特徴とする。0.0625T−86.9＞D_P＞−0.04T−
46

【０００６】また、次式の関係を満足するようにＦｅ−
Ｃｒ合金板の板厚ｔ（ｍｍ）及び熱処理保持時間Ｈ
（時）を設定することが好ましい。 96≧H≧a・t+b （9≧t≧1.55・lnT-9.79のとき） 96≧H≧a・(1.55・lnT-9.79)+b （t＜1.55・lnT-9.79のとき） a＝82.92−10.9・lnT, b＝157.41−23.1・lnT

【０００７】

【作用】水素雰囲気又は水素−窒素雰囲気中での脱炭
は、鋼中Ｃと雰囲気の酸素又は水蒸気との固相／気相反
応により進行することから、雰囲気の露点が高いほど促
進される。したがって、脱炭高純度化のためには雰囲気
の露点を制御することが重要である。本発明者等は、こ
の雰囲気の露点及び熱処理温度が脱炭反応に及ぼす影響
を調査・研究した結果、露点Ｄ_P（℃）及び熱処理温度
Ｔ（℃）との間にＤ_P＞−０．０４×Ｔ−４６の関係が
成立しているとき、図２に示すように鋼中のＣが酸化領
域となり脱炭反応が進行することを見出した。ところ
が、Ｃｒの酸化物が生成される領域では、生成したクロ
ム酸化物により脱炭反応が妨げられる。Ｃｒの還元領域
は、露点Ｄ_P及び熱処理温度ＴがＤ_P＜０．０６２５Ｔ−
８６．９を満足する領域である。

【０００８】したがって、Ｆｅ−Ｃｒ合金を効率よく脱
炭するため、露点Ｄ_Pと熱処理温度Ｔとの間にＤ_P＞−
０．０４Ｔ−４６及びＤ_P＜０．０６２５Ｔ−８６．９
を満足させる。脱炭反応は熱処理温度Ｔによる影響も受
け、７００℃未満の熱処理温度Ｔでは拡散反応が遅く脱
炭反応が起こりにくくなる。逆に１２００℃を超える熱
処理温度Ｔでは、高温に耐えうる熱処理炉の構築が困難
になる。

【０００９】Ｆｅ−Ｃｒ合金の脱炭反応は，鋼中Ｃの拡
散によっても影響を受ける。鋼中Ｃの拡散は，熱処理温
度Ｔが高く板厚ｔ（ｍｍ）が薄いほど促進される。初期
Ｃ含有量が０．０３０質量％のＦｅ−１３％Ｃｒ合金を
水素雰囲気中で熱処理した後にＣ含有量が０．００３質
量％以下になる板厚ｔ及び熱処理保持時間Ｈ（時間）の
範囲を調査した。その結果、図３に見られるように熱処
理温度Ｔが高いほど、Ｃ含有量が０．００３質量％以下
になる板厚ｔ及び熱処理保持時間Ｈの範囲が広がってい
た。薄い板厚ｔほどＣ含有量の低減に有利に働くが、板
厚ｔがある値を下回るとＣ含有量が０．００３質量％を
下回る熱処理温度Ｔはほとんど変化しなくなるので、こ
の部分については直線で近似した。

【００１０】図３の関係は、回帰計算によって図４に示
すように一般化される。熱処理保持時間Ｈは、長時間に
なると生産性，経済性を低下させることから上限を９６
時間に設定した。板厚ｔは、Ｆｅ−Ｃｒ合金の巻出し及
び脱炭された高純度Ｆｅ−Ｃｒ合金の巻取りを考慮し、
上限を９ｍｍに設定した。この条件下でＣ含有量：０．
００３質量％以下を満足する熱処理保持時間Ｈは、図４
の斜線領域、すなわち 96≧H≧a・t+b (9≧t≧1.55・lnT-9.79のとき) 96≧H≧a・(1.55・lnT-9.79)+b (t<1.55・lnT-9.79のとき) a＝82.92−10.9・lnT, b＝157.41−23.1・lnT

【００１１】本発明に従って脱炭焼鈍されるＦｅ−Ｃｒ
合金は、Ｃｒ：８．０〜３０．０質量％及びＣ：０．１
０質量％以下を含むＦｅ−Ｃｒ合金である。８．０質量
％以下のＣｒ含有量では必要とする耐食性が得られず、
逆に３０．０質量％を超えるＣｒ含有量では靭性及び製
造性が低下する。また、Ｃ含有量が０．１０質量％を超
えると、Ｃを０．００３質量％以下に低減するための熱
処理時間が長くなり、生産性が低下する。

【００１２】

【実施例】Ｃｒ：１３．１２質量％，Ｃ：０．０３０質
量％，Ｓｉ：０．３８質量％，Ｍｎ：０．３８質量％，
Ｐ：０．０２８質量％，Ｓ：０．０１質量％を含むＦｅ
−Ｃｒ合金３０ｋｇを真空溶解し、鍛造，熱延，熱延板
焼鈍，表面研削，冷延，仕上げ焼鈍，酸洗の工程を経て
各種板厚のＦｅ−Ｃｒ合金板を製造した。

【００１３】得られた各Ｆｅ−Ｃｒ合金板を水素雰囲気
中で熱処理し、熱処理されたＦｅ−Ｃｒ合金板のＣ含有
量を分析した。熱処理雰囲気とＣ含有量との関係を示す
表１にみられるように、本発明で規定する条件を満足す
る雰囲気熱処理が施された試験番号１〜１６は、何れも
Ｃ量が０．００３質量％以下に低減されていた。これに
対し、熱処理温度Ｔ及び露点Ｄ_Pが本発明で規定した範
囲を外れる試験番号１７〜２０では、Ｃ含有量が全く低
減しなかった。板厚ｔに対して熱処理保持時間Ｈが短す
ぎる試験番号２１〜２５では、脱炭後のＣ含有量が０．
００３質量％を上回っていた。また、熱処理温度Ｔが低
すぎる試験番号２６や露点Ｄ_Pが低すぎる試験番号２７
では、Ｃ含有量がほとんど低減していなかった。

【００１４】

【００１５】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、Ｆｅ−Ｃｒ合金を雰囲気熱処理で脱炭するとき、雰
囲気の熱処理温度及び露点を管理することにより、０．
００３質量％以下の極低炭素レベルまでの脱炭を可能に
している。このようにして得られる高純度Ｆｅ−Ｃｒ合
金は、優れた耐食性，機械的特性及び磁気特性を活用
し、建築用，自動車用，高耐食用，高加工用，高磁気特
性用，電磁用等、種々の分野で使用される。また、精錬
プロセスのように長時間の処理を必要としないため、生
産性にも優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 Ｆｅ−Ｃｒ合金の磁束密度Ｂ₁に及ぼすＣ含
有量の影響を表したグラフ

【図２】 Ｆｅ−Ｃｒ合金の脱炭焼鈍が可能な熱処理温
度及び熱処理雰囲気の露点の範囲を示すグラフ

【図３】 種種の熱処理温度において焼鈍後にＦｅ−Ｃ
ｒ合金のＣ含有量を０．００３質量％以下にすることが
可能な板厚及び熱処理保持時間の範囲を示したグラフ

【図４】 Ｆｅ−Ｃｒ合金のＣ含有量を０．００３質量
％以下にすることが可能な板厚及び熱処理保持時間の範
囲を示したグラフ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ０．０３質量％以上のＣを含むＦｅ−Ｃ
   ｒ合金板を水素雰囲気中又は水素−窒素雰囲気中で脱炭
   焼鈍する際、熱処理温度Ｔ(℃)を７００〜１２００℃の
   範囲に保ち、雰囲気の露点Ｄ_P(℃）及び熱処理温度Ｔの
   間に次式の関係を成立させ、Ｃ量を０．００３質量％以
   下に低減することを特徴とする高純度Ｆｅ−Ｃｒ合金の
   製造方法。 0.0625T−86.9＞D_P＞−0.04T−46
2. 【請求項２】 Ｆｅ−Ｃｒ合金板の板厚ｔ（ｍｍ）及び
   熱処理保持時間Ｈ（時）が次式を満足する条件下でＦｅ
   −Ｃｒ合金板を脱炭焼鈍する請求項１記載の高純度Ｆｅ
   −Ｃｒ合金の製造方法。 96≧H≧a・t+b （9≧t≧1.55・lnT-9.79のとき） 96≧H≧a・(1.55・lnT-9.79)+b （t＜1.55・lnT-9.79のとき） a＝82.92−10.9・lnT, b＝157.41−23.1・lnT