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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-04
(45)【発行日】2024-01-15
(54)【発明の名称】Ｆｅ－Ｎｉ系合金板及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
C22C 38/00 20060101AFI20240105BHJP
C22C 38/52 20060101ALI20240105BHJP
C21C 7/064 20060101ALI20240105BHJP
【ＦＩ】
C22C38/00 303S
C22C38/00 302Z
C22C38/52
C21C7/064 A
C21C7/064 Z
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2023150989
(22)【出願日】2023-09-19
【審査請求日】2023-09-28
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000232793
【氏名又は名称】日本冶金工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(74)【代理人】
【識別番号】100143959
【弁理士】
【氏名又は名称】住吉 秀一
(72)【発明者】
【氏名】増山 晴己
(72)【発明者】
【氏名】矢部 室恒
【審査官】鈴木 毅
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１０－５３４２７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００４－５１７２０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６２－１４２７４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５４－３２９４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｃ ３８／００ － ３８／６０
Ｃ２１Ｃ ７／０６４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
炭素（Ｃ）：０．００１～０．０５質量％、ケイ素（Ｓｉ）：０．０５～０．５０質量％、
マンガン（Ｍｎ）：０．２５～１．００質量％、
リン（Ｐ）：０．００１～０．０３０質量％、
硫黄（Ｓ）：０．０００１～０．００５０質量％、
ニッケル（Ｎｉ）：３５．０～４４．０質量％、
クロム（Ｃｒ）：０．０１～０．５０質量％、
モリブデン（Ｍｏ）：０．００５～０．１０質量％、
銅（Ｃｕ）：０．０１～２．００質量％、
アルミニウム（Ａｌ）：０．０００１～０．１０質量％、
チタン（Ｔｉ）：０．０５０質量％以下、
コバルト（Ｃｏ）：０．０１～２．００質量％、
タングステン（Ｗ）：０．０１～０．５０質量％、
窒素（Ｎ）：０．００１～０．０５質量％、
スズ（Ｓｎ）：０．０００１～０．０５質量％、
マグネシウム（Ｍｇ）：０．０５０質量％以下、
ジルコニウム（Ｚｒ）：０．０００１～０．０５質量％、
カルシウム（Ｃａ）：０．００２０質量％以下、
酸素（Ｏ）：０．０００２～０．０１質量％を含み、
残部が鉄（Ｆｅ）及び不可避的不純物からなることを特徴とするＦｅ－Ｎｉ系合金板。
【請求項2】
下記式（Ａ）の関係式を満たすようにＣｕ、Ｃｏ及びＷを含有する、請求項１に記載のＦｅ－Ｎｉ系合金板。1.5≦20[Cu％]+20[Co％]+80[W％]＜50.0 …（Ａ）
（式（Ａ）中、％は質量％を表す。）
【請求項3】
下記式（Ｂ）の関係式を満たすようにＣｕ、Ｃｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｐ及びＳを含有する、請求項１又は２に記載のＦｅ－Ｎｉ系合金板。10≦50([Cu％]+[Co％])+100[W％]+200[Cr％]+800[Mo％]-100[P％]-1000[S％] …（Ｂ）
（式（Ｂ）中、％は質量％を表す。）
【請求項4】
Ｆｅ－Ｎｉ系合金の原料を含む溶湯を、ＡＯＤ炉又はＶＯＤ炉のいずれかの二次精錬容器にて酸化精錬を行う工程と、酸化精錬後の溶湯中にＡｌ及び／又はＦｅＳｉ合金を投入して、溶湯中のＡｌの含有量が０．０００１～０．１０質量％、Ｓｉの含有量が０．０５～０．５０質量％、Ｓの含有量が０．０００１～０．００５０質量％、Ｏの含有量が０．０００２～０．０１質量％の範囲になるように脱酸及び脱硫処理をする工程と、
脱酸及び脱硫処理後の溶湯を連続鋳造してスラブを形成する工程と、
得られたスラブを熱間圧延、次いで冷間圧延する工程と、
を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載のＦｅ－Ｎｉ系合金板の製造方法。
【請求項5】
Ｆｅ－Ｎｉ系合金の原料を含む溶湯を、ＡＯＤ炉又はＶＯＤ炉のいずれかの二次精錬容器にて酸化精錬を行う工程と、酸化精錬後の溶湯中にＡｌ及び／又はＦｅＳｉ合金を投入して、溶湯中のＡｌの含有量が０．０００１～０．１０質量％、Ｓｉの含有量が０．０５～０．５０質量％、Ｓの含有量が０．０００１～０．００５０質量％、Ｏの含有量が０．０００２～０．０１質量％の範囲になるように脱酸及び脱硫処理をする工程と、
脱酸及び脱硫処理後の溶湯を連続鋳造してスラブを形成する工程と、
得られたスラブを熱間圧延、次いで冷間圧延する工程と、
を含むことを特徴とする、請求項３に記載のＦｅ－Ｎｉ系合金板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、Ｆｅ－Ｎｉ系合金板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
Ｆｅ－Ｎｉ系軟質磁性合金は、ＪＩＳ Ｃ２５３１やＩＥＣ規格に規定されるように、Ｎｉ量によって、パーマロイＣ合金（Ｎｉ：７２～８３質量％）、パーマロイＢ合金（Ｎｉ：４５～５０質量％）、パーマロイＤ合金（Ｎｉ：３５～４０質量％）等に大別される。高グレードなパーマロイＣ合金は高い透磁率、低い保持力を有することから、磁気シールド材や磁気センサ材等の磁気部材に使用されている。しかしながら、パーマロイＣ合金はＮｉを多く含有し高価であることから、磁気部材の材料として、より安価なパーマロイＢ合金へ置き換えられている。また、パーマロイＢ合金は高い飽和磁束密度を有するため、時計のステータや磁気レンズのポールピース等にも活用されている。
【0003】
近年、自動車センサや磁気シールド材といった軟磁性材料への需要は増加している一方、Ｎｉの価格は上昇傾向にあり、パーマロイＢ合金をよりＮｉ量が少なく安価なＡｌｌｏｙ４２やパーマロイＤ合金へ置き換える動きが進められている。しかしながら、Ｎｉ量の低下に伴い、各磁気特性や耐食性の低下が問題視されており、パーマロイＢ合金の特徴である高い飽和磁束密度の維持が切望されている。特に、自動車センサや磁気シールド材には、３,０００以上の初比透磁率、３０,０００以上の最大比透磁率、及び１．４Ｔ以上の飽和磁束密度を有する軟磁性材料が好適に使用される。
【0004】
パーマロイ合金の磁気特性を改善する手法として、特許文献１には連続鋳造スラブに対し均質化熱処理を施し、偏析を軽減することで磁気特性を改善する方法が提案されている。しかしながら、特許文献１には飽和磁束密度について言及されていない。
【0005】
また、特許文献２には、Ｆｅ－Ｎｉ系合金の被圧延材に対する磁気焼鈍の温度・時間及びＦｅ－Ｎｉ系合金のＡ系（Ｍｎ－Ｓ系）介在物量を制限し、結晶粒の粒成長を促進させ、磁気特性を改善する方法が提案されている。しかしながら、この方法は、得られる軟磁性部品材料の保磁力、初比透磁率、最大比透磁率の改善を目的としており、飽和磁束密度については検討されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２００２－１７３７４５号公報
【文献】特開２０１５－１９６８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記事情に鑑み、本発明は、優れた初比透磁率と、良好な最大比透磁率及び飽和磁束密度を付与し得ると共に、歩留まりを抑えて製造可能なＦｅ－Ｎｉ系合金及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討を重ねた結果、Ｆｅ－Ｎｉ系合金が有する合金組成を厳密に制御することにより、初比透磁率、最大比透磁率及び飽和磁束密度の磁気特性を改善することができ、さらには歩留まりを抑えて製造可能なＦｅ－Ｎｉ系合金が得られることを見出し、本発明に至った。
【0009】
本発明の要旨は、以下の通りである。
［１］炭素（Ｃ）：０．００１～０．０５質量％、
ケイ素（Ｓｉ）：０．０５～０．５０質量％、
マンガン（Ｍｎ）：０．２５～１．００質量％、
リン（Ｐ）：０．００１～０．０３０質量％、
硫黄（Ｓ）：０．０００１～０．００５０質量％、
ニッケル（Ｎｉ）：３５．０～４４．０質量％、
クロム（Ｃｒ）：０．０１～０．５０質量％、
モリブデン（Ｍｏ）：０．００５～０．１０質量％、
銅（Ｃｕ）：０．０１～２．００質量％、
アルミニウム（Ａｌ）：０．０００１～０．１０質量％、
チタン（Ｔｉ）：０．０５０質量％以下、
コバルト（Ｃｏ）：０．０１～２．００質量％、
タングステン（Ｗ）：０．０１～０．５０質量％、
窒素（Ｎ）：０．００１～０．０５質量％、
スズ（Ｓｎ）：０．０００１～０．０５質量％、
マグネシウム（Ｍｇ）：０．０５０質量％以下、
ジルコニウム（Ｚｒ）：０．０００１～０．０５質量％、
カルシウム（Ｃａ）：０．００２０質量％以下、
酸素（Ｏ）：０．０００２～０．０１質量％を含み、
残部が鉄（Ｆｅ）及び不可避的不純物からなることを特徴とするＦｅ－Ｎｉ系合金板。
［２］下記式（Ａ）の関係式を満たすようにＣｕ、Ｃｏ及びＷを含有する、［１］に記載のＦｅ－Ｎｉ系合金板。
1.5≦20[Cu％]+20[Co％]+80[W％]＜50.0 …（Ａ）
（式（Ａ）中、％は質量％を表す。）
［３］下記式（Ｂ）の関係式を満たすようにＣｕ、Ｃｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｐ及びＳを含有する、上記［１］又は［２］に記載のＦｅ－Ｎｉ系合金板。
10≦50([Cu％]+[Co％])+100[W％]+200[Cr％]+800[Mo％]-100[P％]-1000[S％] …（Ｂ）
（式（Ｂ）中、％は質量％を表す。）
［４］Ｆｅ－Ｎｉ系合金の原料を含む溶湯を、ＡＯＤ炉又はＶＯＤ炉のいずれかの二次精錬容器にて酸化精錬を行う工程と、
酸化精錬後の溶湯中にＡｌ及び／又はＦｅＳｉ合金を投入して、溶湯中のＡｌの含有量が０．０００１～０．１０質量％、Ｓｉの含有量が０．０５～０．５０質量％、Ｓの含有量が０．０００１～０．００５０質量％、Ｏの含有量が０．０００２～０．０１質量％の範囲になるように脱酸及び脱硫処理をする工程と、
脱酸及び脱硫処理後の溶湯を連続鋳造してスラブを形成する工程と、
得られたスラブを熱間圧延、次いで冷間圧延を行う工程と、
を含むことを特徴とする、上記［１］～［３］のいずれか１つに記載のＦｅ－Ｎｉ系合金板の製造方法。
［１］炭素（Ｃ）：０．００１～０．０５質量％、
ケイ素（Ｓｉ）：０．０５～０．５０質量％、
マンガン（Ｍｎ）：０．２５～１．００質量％、
リン（Ｐ）：０．００１～０．０３０質量％、
硫黄（Ｓ）：０．０００１～０．００５０質量％、
ニッケル（Ｎｉ）：３５．０～４４．０質量％、
クロム（Ｃｒ）：０．０１～０．５０質量％、
モリブデン（Ｍｏ）：０．００５～０．１０質量％、
銅（Ｃｕ）：０．０１～２．００質量％、
アルミニウム（Ａｌ）：０．０００１～０．１０質量％、
チタン（Ｔｉ）：０．０５０質量％以下、
コバルト（Ｃｏ）：０．０１～２．００質量％、
タングステン（Ｗ）：０．０１～０．５０質量％、
窒素（Ｎ）：０．００１～０．０５質量％、
スズ（Ｓｎ）：０．０００１～０．０５質量％、
マグネシウム（Ｍｇ）：０．０５０質量％以下、
ジルコニウム（Ｚｒ）：０．０００１～０．０５質量％、
カルシウム（Ｃａ）：０．００２０質量％以下、
酸素（Ｏ）：０．０００２～０．０１質量％を含み、
残部が鉄（Ｆｅ）及び不可避的不純物からなることを特徴とするＦｅ－Ｎｉ系合金板。
［２］下記式（Ａ）の関係式を満たすようにＣｕ、Ｃｏ及びＷを含有する、［１］に記載のＦｅ－Ｎｉ系合金板。
1.5≦20[Cu％]+20[Co％]+80[W％]＜50.0 …（Ａ）
（式（Ａ）中、％は質量％を表す。）
［３］下記式（Ｂ）の関係式を満たすようにＣｕ、Ｃｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｐ及びＳを含有する、上記［１］又は［２］に記載のＦｅ－Ｎｉ系合金板。
10≦50([Cu％]+[Co％])+100[W％]+200[Cr％]+800[Mo％]-100[P％]-1000[S％] …（Ｂ）
（式（Ｂ）中、％は質量％を表す。）
［４］Ｆｅ－Ｎｉ系合金の原料を含む溶湯を、ＡＯＤ炉又はＶＯＤ炉のいずれかの二次精錬容器にて酸化精錬を行う工程と、
酸化精錬後の溶湯中にＡｌ及び／又はＦｅＳｉ合金を投入して、溶湯中のＡｌの含有量が０．０００１～０．１０質量％、Ｓｉの含有量が０．０５～０．５０質量％、Ｓの含有量が０．０００１～０．００５０質量％、Ｏの含有量が０．０００２～０．０１質量％の範囲になるように脱酸及び脱硫処理をする工程と、
脱酸及び脱硫処理後の溶湯を連続鋳造してスラブを形成する工程と、
得られたスラブを熱間圧延、次いで冷間圧延を行う工程と、
を含むことを特徴とする、上記［１］～［３］のいずれか１つに記載のＦｅ－Ｎｉ系合金板の製造方法。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、Ｆｅ－Ｎｉ系合金が有する合金組成を厳密に制御することにより、優れた初比透磁率と、良好な最大比透磁率及び飽和磁束密度を付与し得ると共に、歩留まりを抑えて製造可能なＦｅ－Ｎｉ系合金板及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下に本発明に係るＦｅ－Ｎｉ系合金板及びその製造方法について説明する。本発明に係るＦｅ－Ｎｉ系合金板は、炭素（Ｃ）：０．００１～０．０５質量％、ケイ素（Ｓｉ）：０．０５～０．５０質量％、マンガン（Ｍｎ）：０．２５～１．００質量％、
リン（Ｐ）：０．００１～０．０３０質量％、硫黄（Ｓ）：０．０００１～０．００５０質量％、ニッケル（Ｎｉ）：３５．０～４４．０質量％、クロム（Ｃｒ）：０．０１～０．５０質量％、モリブデン（Ｍｏ）：０．００５～０．１０質量％、銅（Ｃｕ）：０．０１～２．００質量％、アルミニウム（Ａｌ）：０．０００１～０．１０質量％、チタン（Ｔｉ）：０．０５０質量％以下、コバルト（Ｃｏ）：０．０１～２．００質量％、タングステン（Ｗ）：０．０１～０．５０質量％、窒素（Ｎ）：０．００１～０．０５質量％、スズ（Ｓｎ）：０．０００１～０．０５質量％、マグネシウム（Ｍｇ）：０．０５０質量％以下、ジルコニウム（Ｚｒ）：０．０００１～０．０５質量％、カルシウム（Ｃａ）：０．００２０質量％以下、酸素（Ｏ）：０．０００２～０．０１質量％を含み、残部が鉄（Ｆｅ）及び不可避的不純物からなる。このように、Ｆｅ－Ｎｉ系合金が有する合金組成を厳密に制御することにより、優れた初比透磁率と、良好な最大比透磁率及び飽和磁束密度を付与し得ると共に、歩留まりを抑えて製造可能なＦｅ－Ｎｉ系合金板を提供することができる。本発明に係るＦｅ－Ｎｉ系合金板はこのような優れた磁気特性を付与し得るため、自動車センサや磁気シールド材、時計のステータ等の軟磁性材料としての使用に好適である。
リン（Ｐ）：０．００１～０．０３０質量％、硫黄（Ｓ）：０．０００１～０．００５０質量％、ニッケル（Ｎｉ）：３５．０～４４．０質量％、クロム（Ｃｒ）：０．０１～０．５０質量％、モリブデン（Ｍｏ）：０．００５～０．１０質量％、銅（Ｃｕ）：０．０１～２．００質量％、アルミニウム（Ａｌ）：０．０００１～０．１０質量％、チタン（Ｔｉ）：０．０５０質量％以下、コバルト（Ｃｏ）：０．０１～２．００質量％、タングステン（Ｗ）：０．０１～０．５０質量％、窒素（Ｎ）：０．００１～０．０５質量％、スズ（Ｓｎ）：０．０００１～０．０５質量％、マグネシウム（Ｍｇ）：０．０５０質量％以下、ジルコニウム（Ｚｒ）：０．０００１～０．０５質量％、カルシウム（Ｃａ）：０．００２０質量％以下、酸素（Ｏ）：０．０００２～０．０１質量％を含み、残部が鉄（Ｆｅ）及び不可避的不純物からなる。このように、Ｆｅ－Ｎｉ系合金が有する合金組成を厳密に制御することにより、優れた初比透磁率と、良好な最大比透磁率及び飽和磁束密度を付与し得ると共に、歩留まりを抑えて製造可能なＦｅ－Ｎｉ系合金板を提供することができる。本発明に係るＦｅ－Ｎｉ系合金板はこのような優れた磁気特性を付与し得るため、自動車センサや磁気シールド材、時計のステータ等の軟磁性材料としての使用に好適である。
【0013】
また、本発明に係るＦｅ－Ｎｉ系合金板は、上記の組成成分を満たすことに加え、下記で表される式（Ａ）を満たすように、Ｆｅ－Ｎｉ系合金板が、Ｃｕ、Ｃｏ及びＷを含有することが好ましい。
【0014】
1.5≦20[Cu％]+20[Co％]+80[W％]＜50.0 …（Ａ）
（式（Ａ）中、％は質量％を表す。）
（式（Ａ）中、％は質量％を表す。）
【0015】
上記式（Ａ）は、Ｎｉと原子半径が近いＣｕ、Ｃｏと、Ｎｉとイオン半径が近いＷについて、Ｆｅ－Ｎｉ系合金の最大比透磁率及び飽和磁束密度に対するＣｕ、Ｃｏ及びＷの添加量の影響を関係式として表したものである。図１は、以下の試験方法（磁気特性試験）によって測定された最大比透磁率及び飽和磁束密度と、上記式（Ａ）の値との関係を表すグラフであり、図２は式（Ａ）の値が５．０以下の領域における飽和磁束密度と式（Ａ）の値との関係を表すグラフである。図１は、式（Ａ）の値が５０．０以上では最大比透磁率が３０，０００より低くなることを示し、図２は、式（Ａ）の値が１．５未満の場合、飽和磁束密度が１．４Ｔより低くなることを示している。そのため、式（Ａ）の値が１．５以上５０．０未満の範囲内になるようにＣｕ、Ｃｏ及びＷがＦｅ－Ｎｉ系合金板に含まれることにより、優れた最大比透磁率と飽和磁束密度を付与し得るＦｅ－Ｎｉ系合金板を得ることができる。
【0016】
＜磁気特性試験＞
１０ｋｇ容量の試験用高周波誘電炉で約３９．３質量％のＮｉを基本成分として含むＦｅ－Ｎｉ系合金を溶解した。この溶解に際し、以下の表１に示すように、各合金においてＣｕ、Ｃｏ及びＷの添加量を種々に変化させた。溶解した合金は、その後鋳型に鋳込み鋼塊とした後、熱間鍛造し、厚さ１０ｍｍの鍛造板とした。その後、焼鈍、研磨による表層のスケール除去を行い、０．８ｍｍの厚さまで冷間圧延を行った。この冷延板をＪＩＳ Ｃ２５３１に基づき、φ４５ｍｍ×３３ｍｍのリング試験片に加工し、真空(≦５．０×１０－３Ｐａ)雰囲気中、１１２５℃の均熱で２．５時間の条件で磁気焼鈍した。その後、ＪＩＳ Ｃ３２０２又はＪＩＳ Ｃ３２１５で規定されるエナメル銅線を１次、２次側共に５０巻きし、最大比透磁率（μｍａｘ）及び飽和磁束密度（Ｂ８００)を測定した。最大比透磁率は１６Ａ／ｍを反転磁場とし測定し、飽和磁束密度は磁場１６００Ａ／ｍの条件下で測定した。その結果を表２に示す。尚、表１中の各成分の数値は「質量％」を表す。
１０ｋｇ容量の試験用高周波誘電炉で約３９．３質量％のＮｉを基本成分として含むＦｅ－Ｎｉ系合金を溶解した。この溶解に際し、以下の表１に示すように、各合金においてＣｕ、Ｃｏ及びＷの添加量を種々に変化させた。溶解した合金は、その後鋳型に鋳込み鋼塊とした後、熱間鍛造し、厚さ１０ｍｍの鍛造板とした。その後、焼鈍、研磨による表層のスケール除去を行い、０．８ｍｍの厚さまで冷間圧延を行った。この冷延板をＪＩＳ Ｃ２５３１に基づき、φ４５ｍｍ×３３ｍｍのリング試験片に加工し、真空(≦５．０×１０－３Ｐａ)雰囲気中、１１２５℃の均熱で２．５時間の条件で磁気焼鈍した。その後、ＪＩＳ Ｃ３２０２又はＪＩＳ Ｃ３２１５で規定されるエナメル銅線を１次、２次側共に５０巻きし、最大比透磁率（μｍａｘ）及び飽和磁束密度（Ｂ８００)を測定した。最大比透磁率は１６Ａ／ｍを反転磁場とし測定し、飽和磁束密度は磁場１６００Ａ／ｍの条件下で測定した。その結果を表２に示す。尚、表１中の各成分の数値は「質量％」を表す。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
このように、Ｃｕ、Ｃｏ及びＷは、優れた飽和磁束密度を得るために重要な元素であり、Ｃｕ、Ｃｏ及びＷの添加量の関係式としての式（Ａ）の値が１．５以上であることにより、１．４Ｔ以上の飽和磁束密度を得ることができる。一方、式（Ａ）の値が５０．０以上の場合、最大比透磁率が３０，０００未満となってしまう。そのため、式（Ａ）の値は、１．５以上５０．０未満の範囲内であることが好ましく、１．５以上４０．０以下の範囲内であることがより好ましく、１．５以上２５．０以下の範囲内であることがさらに好ましい。
【0020】
また、本発明に係るＦｅ－Ｎｉ系合金板は、上記の組成成分を満たすことに加え、下記で表される式（Ｂ）を満たすように、Ｆｅ－Ｎｉ系合金板が、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｐ及びＳを含有することが好ましい。
【0021】
10≦50([Cu％]+[Co％])+100[W％]+200[Cr％]+800[Mo％]-100[P％]-1000[S％] …（Ｂ）
（式（Ｂ）中、％は質量％を表す。）
（式（Ｂ）中、％は質量％を表す。）
【0022】
Ｆｅ－Ｎｉ系軟磁性材料は温度や湿度等の変化により製造工程中に錆が発生する場合があり、錆に起因する磁気特性の劣化が懸念される。Ｃｕ、Ｃｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｐ及びＳは、耐発錆性に影響を及ぼす元素であり、本発明では、式（Ｂ）を満たすように、Ｆｅ－Ｎｉ系合金板が、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｐ及びＳを含有することにより、優れた磁気特性の付与に加えて、耐発錆性を併せ持つＦｅ－Ｎｉ系合金板を得ることができる。このように、Ｆｅ－Ｎｉ系合金板が耐発錆性を示すことにより、錆の除去などの余工程や錆の発生を防止する取り扱いを省くことが可能となり、その結果、作業性の低下、工程数増加による生産性の低下を防止することができる。式（Ｂ）の値は、１０以上であることが好ましく、１５以上であることがより好ましく、２０以上であることがさらに好ましい。
【0023】
Ｃ：０．００１～０．０５質量％
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＣは、合金の強度を維持するために必要な元素である。Ｃの含有量が０．００１質量％未満ではその効果を十分に得られない。一方、Ｃの含有量が０．０５質量％を超えると合金中に含まれるＣｒやＴｉと反応し炭化物を形成し、結晶粒の成長や磁壁の移動を阻み磁気特性が悪化してしまう。そのため、Ｃの含有量は０．００１～０．０５質量％であり、好ましくは０．００１～０．０１質量％であり、より好ましくは０．００１～０．００８質量％である。
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＣは、合金の強度を維持するために必要な元素である。Ｃの含有量が０．００１質量％未満ではその効果を十分に得られない。一方、Ｃの含有量が０．０５質量％を超えると合金中に含まれるＣｒやＴｉと反応し炭化物を形成し、結晶粒の成長や磁壁の移動を阻み磁気特性が悪化してしまう。そのため、Ｃの含有量は０．００１～０．０５質量％であり、好ましくは０．００１～０．０１質量％であり、より好ましくは０．００１～０．００８質量％である。
【0024】
Ｓｉ：０．０５～０．５０質量％
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＳｉは、Ｆｅ－Ｎｉ系合金板を製造する際に行われる脱酸処理に有効な元素である。Ｓｉの含有量が０．０５質量％未満ではその効果を十分に得られない。一方、Ｓｉの含有量が０．５０質量％を超えると、Ｆｅ－Ｎｉ合金の規則格子が最適な状態ではなくなり、磁気特性を悪化させてしまう。そのため、Ｓｉの含有量は０．０５～０．５０質量％であり、好ましいＳｉの含有量の下限値は０．１０質量％であり、好ましいＳｉの含有量の上限値は０．２５質量％である。すなわち、Ｓｉの含有量は、好ましくは０．０５～０．２５質量％であり、より好ましくは０．１０～０．２５質量％である。
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＳｉは、Ｆｅ－Ｎｉ系合金板を製造する際に行われる脱酸処理に有効な元素である。Ｓｉの含有量が０．０５質量％未満ではその効果を十分に得られない。一方、Ｓｉの含有量が０．５０質量％を超えると、Ｆｅ－Ｎｉ合金の規則格子が最適な状態ではなくなり、磁気特性を悪化させてしまう。そのため、Ｓｉの含有量は０．０５～０．５０質量％であり、好ましいＳｉの含有量の下限値は０．１０質量％であり、好ましいＳｉの含有量の上限値は０．２５質量％である。すなわち、Ｓｉの含有量は、好ましくは０．０５～０．２５質量％であり、より好ましくは０．１０～０．２５質量％である。
【0025】
Ｍｎ：０．２５～１．００質量％
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＭｎは、熱間加工性を低下させるＳと結合してＭｎＳを形成し、Ｓによる熱間加工性の低下を抑え、また、ＭｎＳの形成に伴い、打抜き性を改善させるのに有効な元素である。Ｍｎの含有量が０．２５質量％未満ではその効果を十分に得られない。一方、Ｍｎの含有量が１．００質量％を超えると、ＭｎＳが過剰に形成されて、結晶粒の成長や磁壁の移動を阻み磁気特性が悪化してしまう。そのため、Ｍｎの含有量は０．２５～１．００質量％であり、好ましくは０．２５～０．６０質量％であり、より好ましくは０．２５～０．５７質量％である。
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＭｎは、熱間加工性を低下させるＳと結合してＭｎＳを形成し、Ｓによる熱間加工性の低下を抑え、また、ＭｎＳの形成に伴い、打抜き性を改善させるのに有効な元素である。Ｍｎの含有量が０．２５質量％未満ではその効果を十分に得られない。一方、Ｍｎの含有量が１．００質量％を超えると、ＭｎＳが過剰に形成されて、結晶粒の成長や磁壁の移動を阻み磁気特性が悪化してしまう。そのため、Ｍｎの含有量は０．２５～１．００質量％であり、好ましくは０．２５～０．６０質量％であり、より好ましくは０．２５～０．５７質量％である。
【0026】
Ｐ：０．００１～０．０３０質量％
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＰは、結晶粒界に偏析することによってＳの結晶粒界への偏析を抑制し、ＭｎＳの分散析出を促進させ、打抜き性を改善させるのに有効な元素である。Ｐの含有量が０．００１質量％未満ではその効果を十分に得られない。一方、０．０３０質量％を超えると、Ｐが結晶粒界に過剰に偏析し、熱間加工性を悪化させるだけでなく、耐発錆性を低下させる。そのため、Ｐの含有量は０．００１～０．０３０質量％であり、好ましくは０．００１～０．０２０質量％であり、より好ましくは０．００１～０．０１９質量％である。
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＰは、結晶粒界に偏析することによってＳの結晶粒界への偏析を抑制し、ＭｎＳの分散析出を促進させ、打抜き性を改善させるのに有効な元素である。Ｐの含有量が０．００１質量％未満ではその効果を十分に得られない。一方、０．０３０質量％を超えると、Ｐが結晶粒界に過剰に偏析し、熱間加工性を悪化させるだけでなく、耐発錆性を低下させる。そのため、Ｐの含有量は０．００１～０．０３０質量％であり、好ましくは０．００１～０．０２０質量％であり、より好ましくは０．００１～０．０１９質量％である。
【0027】
Ｓ：０．０００１～０．００５０質量％
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＳは、ＭｎやＭｇと結合してＭｎＳやＭｇＳを形成し、打抜き性を改善させるのに有効な元素である。Ｓの含有量が０．０００１質量％未満ではその効果を十分に得られない。一方、Ｓの含有量が０．００５０質量％を超えると、Ｓが粒界に偏析して低融点化合物を形成し、熱間加工性が著しく低下してしまうだけでなく、耐発錆性を低下させてしまう。そのため、Ｓの含有量は０．０００１～０．００５０質量％であり、好ましいＳの含有量の下限値は０．０００３質量％、より好ましくは０．０００５質量％であり、好ましいＳの含有量の上限値は０．００４０質量％であり、より好ましくは０．００３０質量％である。すなわち、Ｓの含有量は、好ましくは０．０００３～０．００４０質量％であり、より好ましくは０．０００５～０．００３０質量％である。
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＳは、ＭｎやＭｇと結合してＭｎＳやＭｇＳを形成し、打抜き性を改善させるのに有効な元素である。Ｓの含有量が０．０００１質量％未満ではその効果を十分に得られない。一方、Ｓの含有量が０．００５０質量％を超えると、Ｓが粒界に偏析して低融点化合物を形成し、熱間加工性が著しく低下してしまうだけでなく、耐発錆性を低下させてしまう。そのため、Ｓの含有量は０．０００１～０．００５０質量％であり、好ましいＳの含有量の下限値は０．０００３質量％、より好ましくは０．０００５質量％であり、好ましいＳの含有量の上限値は０．００４０質量％であり、より好ましくは０．００３０質量％である。すなわち、Ｓの含有量は、好ましくは０．０００３～０．００４０質量％であり、より好ましくは０．０００５～０．００３０質量％である。
【0028】
Ｎｉ：３５．０～４４．０質量％
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＮｉは、磁気特性を確保するために重要な元素である。Ｎｉの含有量が３５．０質量％未満ではその効果を十分に得られない。一方、Ｎｉの含有量が４４．０質量％を超えると熱間圧延時に圧延板の表面に傷がついたり、耳割れが発生し、歩留まりが低下してしまう。そのため、Ｎｉの含有量は３５．０～４４．０質量％であり、好ましいＮｉの含有量の下限値は３５．７質量％、より好ましくは４０．５質量％であり、好ましいＮｉの含有量の上限値は４２．６質量％であり、より好ましくは４１．５質量％である。すなわち、Ｎｉの含有量は、好ましくは３５．７～４２．６質量％であり、より好ましくは４０．５～４１．５質量％である。
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＮｉは、磁気特性を確保するために重要な元素である。Ｎｉの含有量が３５．０質量％未満ではその効果を十分に得られない。一方、Ｎｉの含有量が４４．０質量％を超えると熱間圧延時に圧延板の表面に傷がついたり、耳割れが発生し、歩留まりが低下してしまう。そのため、Ｎｉの含有量は３５．０～４４．０質量％であり、好ましいＮｉの含有量の下限値は３５．７質量％、より好ましくは４０．５質量％であり、好ましいＮｉの含有量の上限値は４２．６質量％であり、より好ましくは４１．５質量％である。すなわち、Ｎｉの含有量は、好ましくは３５．７～４２．６質量％であり、より好ましくは４０．５～４１．５質量％である。
【0029】
Ｃｒ：０．０１～０．５０質量％
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＣｒは、耐発錆性を確保するために有効な元素である。Ｃｒの含有量が０．０１質量％未満ではその効果を十分に得られない。一方、Ｃｒの含有量が０．５０質量％を超えると、Ｆｅ－Ｎｉ系合金中に存在するＣと結合してＣｒ系炭化物を形成し、磁壁の移動を阻み磁気特性を悪化させてしまう。そのため、Ｃｒの含有量は０．０１～０．５０質量％であり、好ましいＣｒの含有量の下限値は０．０２質量％、より好ましくは０．０３質量％であり、好ましいＣｒの含有量の上限値は０．１０質量％であり、より好ましくは０．０８質量％である。すなわち、Ｃｒの含有量は、好ましくは０．０２～０．１０質量％であり、より好ましくは０．０３～０．０８質量％である。
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＣｒは、耐発錆性を確保するために有効な元素である。Ｃｒの含有量が０．０１質量％未満ではその効果を十分に得られない。一方、Ｃｒの含有量が０．５０質量％を超えると、Ｆｅ－Ｎｉ系合金中に存在するＣと結合してＣｒ系炭化物を形成し、磁壁の移動を阻み磁気特性を悪化させてしまう。そのため、Ｃｒの含有量は０．０１～０．５０質量％であり、好ましいＣｒの含有量の下限値は０．０２質量％、より好ましくは０．０３質量％であり、好ましいＣｒの含有量の上限値は０．１０質量％であり、より好ましくは０．０８質量％である。すなわち、Ｃｒの含有量は、好ましくは０．０２～０．１０質量％であり、より好ましくは０．０３～０．０８質量％である。
【0030】
Ｍｏ：０．００５～０．１０質量％
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＭｏは、耐発錆性を確保するために有効な元素であると同時に、結晶磁気異方性や磁歪に影響する規則格子の生成条件を制御するために重要な元素である。Ｍｏの含有量が０．００５質量％未満ではその効果を十分に得られない。一方、Ｍｏの含有量が０．１０質量％を超えると飽和磁束密度を低下させてしまう。そのため、Ｍｏの含有量は０．００５～０．１０質量％であり、好ましいＭｏの含有量の下限値は０．０１質量％であり、好ましいＭｏの含有量の上限値は０．０５質量％である。すなわち、Ｍｏの含有量は、好ましくは０．０１～０．０５質量％である。
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＭｏは、耐発錆性を確保するために有効な元素であると同時に、結晶磁気異方性や磁歪に影響する規則格子の生成条件を制御するために重要な元素である。Ｍｏの含有量が０．００５質量％未満ではその効果を十分に得られない。一方、Ｍｏの含有量が０．１０質量％を超えると飽和磁束密度を低下させてしまう。そのため、Ｍｏの含有量は０．００５～０．１０質量％であり、好ましいＭｏの含有量の下限値は０．０１質量％であり、好ましいＭｏの含有量の上限値は０．０５質量％である。すなわち、Ｍｏの含有量は、好ましくは０．０１～０．０５質量％である。
【0031】
Ｃｕ：０．０１～２．００質量％
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＣｕは、飽和磁束密度を確保すると同時に、耐発錆性を確保するために重要な元素である。Ｃｕの含有量が０．０１質量％未満では耐発錆性を十分に得られない。一方、Ｃｕの含有量が２．００質量％を超えると、スリット加工又は打抜き加工時にバリやダレが発生し、製品形状の悪化を招く。そのため、Ｃｕの含有量は０．０１～２．００質量％であり、好ましくは０．０１～０．５０質量％であり、より好ましくは０．０１～０．４０質量％である。
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＣｕは、飽和磁束密度を確保すると同時に、耐発錆性を確保するために重要な元素である。Ｃｕの含有量が０．０１質量％未満では耐発錆性を十分に得られない。一方、Ｃｕの含有量が２．００質量％を超えると、スリット加工又は打抜き加工時にバリやダレが発生し、製品形状の悪化を招く。そのため、Ｃｕの含有量は０．０１～２．００質量％であり、好ましくは０．０１～０．５０質量％であり、より好ましくは０．０１～０．４０質量％である。
【0032】
Ａｌ：０．０００１～０．１０質量％
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＡｌは、Ｆｅ－Ｎｉ系合金板を製造する際に行われる脱酸処理に有効な元素である。Ａｌの含有量が０．０００１質量％未満ではその効果を十分に得られず、また、Ｆｅ－Ｎｉ系合金中のＯの濃度を高めてしまうため、酸化物系介在物の個数が増加し、磁気特性を低下させてしまう。一方、Ａｌの含有量が０．１０質量％を超えると、スラグ中のＭｇＯを還元する力が強くなり過ぎてしまい、Ｆｅ－Ｎｉ系合金中のＭｇの濃度が高まり、低融点の金属間化合物であるＮｉ２Ｍｇが生成し、熱間加工性を低下させてしまう。また、それと同時に、スラグ中のＣａＯを還元する力も強くなり過ぎてしまい、鋼中のＣａの濃度が高まり、磁気特性が低下する。そのため、Ａｌの含有量は０．０００１～０．１０質量％であり、好ましくは０．０００１～０．０５０質量％であり、より好ましくは０．０００１～０．０４５質量％である。
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＡｌは、Ｆｅ－Ｎｉ系合金板を製造する際に行われる脱酸処理に有効な元素である。Ａｌの含有量が０．０００１質量％未満ではその効果を十分に得られず、また、Ｆｅ－Ｎｉ系合金中のＯの濃度を高めてしまうため、酸化物系介在物の個数が増加し、磁気特性を低下させてしまう。一方、Ａｌの含有量が０．１０質量％を超えると、スラグ中のＭｇＯを還元する力が強くなり過ぎてしまい、Ｆｅ－Ｎｉ系合金中のＭｇの濃度が高まり、低融点の金属間化合物であるＮｉ２Ｍｇが生成し、熱間加工性を低下させてしまう。また、それと同時に、スラグ中のＣａＯを還元する力も強くなり過ぎてしまい、鋼中のＣａの濃度が高まり、磁気特性が低下する。そのため、Ａｌの含有量は０．０００１～０．１０質量％であり、好ましくは０．０００１～０．０５０質量％であり、より好ましくは０．０００１～０．０４５質量％である。
【0033】
Ｔｉ：０．０５０質量％以下
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＴｉは、Ｆｅ－Ｎｉ系合金中に存在するＣやＮと結合してＴｉ系炭化物や窒化物を形成する。Ｔｉの含有量が多すぎると、結晶粒の成長や磁壁の移動を阻み磁気特性を悪化させてしまう。一方、Ｔｉは窒化物の形成により、打抜き性の改善に有効なＭｎＳの核となり、析出を促進させる。そのため磁気特性と打抜き性のバランスを考慮し、Ｔｉの含有量は０．０５０質量％以下であり、好ましいＴｉの含有量の下限値は０．００１質量％であり、好ましいＴｉの含有量の上限値は０．０２０質量％である。すなわち、Ｔｉの含有量は、好ましくは０．００１～０．０２０質量％である。
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＴｉは、Ｆｅ－Ｎｉ系合金中に存在するＣやＮと結合してＴｉ系炭化物や窒化物を形成する。Ｔｉの含有量が多すぎると、結晶粒の成長や磁壁の移動を阻み磁気特性を悪化させてしまう。一方、Ｔｉは窒化物の形成により、打抜き性の改善に有効なＭｎＳの核となり、析出を促進させる。そのため磁気特性と打抜き性のバランスを考慮し、Ｔｉの含有量は０．０５０質量％以下であり、好ましいＴｉの含有量の下限値は０．００１質量％であり、好ましいＴｉの含有量の上限値は０．０２０質量％である。すなわち、Ｔｉの含有量は、好ましくは０．００１～０．０２０質量％である。
【0034】
Ｃｏ：０．０１～２．００質量％
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＣｏは、飽和磁束密度を確保すると同時に、耐発錆性を確保するために重要な元素である。Ｃｏの含有量が０．０１質量％未満では耐発錆性を十分に得られない。一方、Ｃｏの含有量が２．００質量％を超えると、スリット加工又は打抜き加工時にバリやダレが発生し、製品形の悪化を招く。そのため、Ｃｏの含有量は０．０１～２．００質量％であり、好ましくは０．０１～１．００質量％であり、より好ましくは０．０１～０．５０質量％である。
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＣｏは、飽和磁束密度を確保すると同時に、耐発錆性を確保するために重要な元素である。Ｃｏの含有量が０．０１質量％未満では耐発錆性を十分に得られない。一方、Ｃｏの含有量が２．００質量％を超えると、スリット加工又は打抜き加工時にバリやダレが発生し、製品形の悪化を招く。そのため、Ｃｏの含有量は０．０１～２．００質量％であり、好ましくは０．０１～１．００質量％であり、より好ましくは０．０１～０．５０質量％である。
【0035】
Ｗ：０．０１～０．５０質量％
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＷは、飽和磁束密度を確保すると同時に、耐発錆性を確保するために重要な元素である。Ｗの含有量が０．０１質量％未満では耐発錆性を十分に得られない。一方、Ｗの含有量が０．５０質量％を超えると、スリット加工又は打抜き加工時に反りが発生し、製品形の悪化を招く。そのため、Ｗの含有量は０．０１～０．５０質量％であり、好ましくは０．０１～０．１０質量％であり、より好ましくは０．０１～０．０５質量％である。
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＷは、飽和磁束密度を確保すると同時に、耐発錆性を確保するために重要な元素である。Ｗの含有量が０．０１質量％未満では耐発錆性を十分に得られない。一方、Ｗの含有量が０．５０質量％を超えると、スリット加工又は打抜き加工時に反りが発生し、製品形の悪化を招く。そのため、Ｗの含有量は０．０１～０．５０質量％であり、好ましくは０．０１～０．１０質量％であり、より好ましくは０．０１～０．０５質量％である。
【0036】
Ｎ：０．００１～０．０５質量％
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＮは、Ｆｅ－Ｎｉ系合金の強度を確保するために必要な元素である。Ｎの含有量が０．００１質量％未満ではその効果を十分に得られない。一方、Ｎの含有量が０．０５質量％を超えると、Ｆｅ－Ｎｉ系合金中にＴｉが存在する場合、Ｔｉと結合することで窒化物が形成され、結晶粒の成長や磁壁の移動を阻み磁気特性を悪化させてしまう。そのため、Ｎの含有量は０．００１～０．０５質量％であり、好ましいＮｉの含有量の上限値は０．０１質量％であり、より好ましくは０．００６質量％である。すなわち、Ｎｉの含有量は、好ましくは０．００１～０．０１質量％であり、より好ましくは０．００１～０．００６質量％である。
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＮは、Ｆｅ－Ｎｉ系合金の強度を確保するために必要な元素である。Ｎの含有量が０．００１質量％未満ではその効果を十分に得られない。一方、Ｎの含有量が０．０５質量％を超えると、Ｆｅ－Ｎｉ系合金中にＴｉが存在する場合、Ｔｉと結合することで窒化物が形成され、結晶粒の成長や磁壁の移動を阻み磁気特性を悪化させてしまう。そのため、Ｎの含有量は０．００１～０．０５質量％であり、好ましいＮｉの含有量の上限値は０．０１質量％であり、より好ましくは０．００６質量％である。すなわち、Ｎｉの含有量は、好ましくは０．００１～０．０１質量％であり、より好ましくは０．００１～０．００６質量％である。
【0037】
Ｓｎ：０．０００１～０．０５質量％
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＳｎは、めっき性を確保するために必要な元素である。Ｓｎの含有量が０．０００１質量％未満ではその効果を十分に得られない。一方、Ｓｎの含有量が０．０５質量％を超えると熱間加工性を低下させてしまう。そのため、Ｓｎの含有量は０．０００１～０．０５質量％であり、好ましいＳｎの含有量の上限値は０．０１質量％であり、より好ましくは０．００５質量％である。すなわち、Ｓｎの含有量は、好ましくは０．０００１～０．０１質量％であり、より好ましくは０．０００１～０．００５質量％である。
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＳｎは、めっき性を確保するために必要な元素である。Ｓｎの含有量が０．０００１質量％未満ではその効果を十分に得られない。一方、Ｓｎの含有量が０．０５質量％を超えると熱間加工性を低下させてしまう。そのため、Ｓｎの含有量は０．０００１～０．０５質量％であり、好ましいＳｎの含有量の上限値は０．０１質量％であり、より好ましくは０．００５質量％である。すなわち、Ｓｎの含有量は、好ましくは０．０００１～０．０１質量％であり、より好ましくは０．０００１～０．００５質量％である。
【0038】
Ｍｇ：０．０５質量％以下
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＭｇは、Ｆｅ－Ｎｉ系合金中に存在するＳと結合してＭｇＳを形成する。Ｍｇの含有量が多すぎると、ＭｇＳが過剰に形成され、結晶粒の成長や磁壁の移動を阻み磁気特性を悪化させてしまう。しかしながら、Ｍｇは製造都合上不可逆的に混入する。そのため、磁気特性の観点から、Ｍｇの含有量は０．０５質量％以下であり、好ましくは０．０１質量％以下であり、より好ましくは０．００５質量％以下である。
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＭｇは、Ｆｅ－Ｎｉ系合金中に存在するＳと結合してＭｇＳを形成する。Ｍｇの含有量が多すぎると、ＭｇＳが過剰に形成され、結晶粒の成長や磁壁の移動を阻み磁気特性を悪化させてしまう。しかしながら、Ｍｇは製造都合上不可逆的に混入する。そのため、磁気特性の観点から、Ｍｇの含有量は０．０５質量％以下であり、好ましくは０．０１質量％以下であり、より好ましくは０．００５質量％以下である。
【0039】
Ｚｒ：０．０００１～０．０５質量％
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＺｒは、Ｆｅ－Ｎｉ系合金の強度を確保するために必要な元素である。Ｚｒの含有量が０．０００１質量％未満ではその効果を十分に得られない。一方、Ｚｒの含有量が０．０５質量％を超えると磁気特性を低下させてしまう。そのため、Ｚｒの含有量は０．０００１～０．０５質量％であり、好ましくは０．０００１～０．０１質量％であり、より好ましくは０．０００１～０．００８質量％である。
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＺｒは、Ｆｅ－Ｎｉ系合金の強度を確保するために必要な元素である。Ｚｒの含有量が０．０００１質量％未満ではその効果を十分に得られない。一方、Ｚｒの含有量が０．０５質量％を超えると磁気特性を低下させてしまう。そのため、Ｚｒの含有量は０．０００１～０．０５質量％であり、好ましくは０．０００１～０．０１質量％であり、より好ましくは０．０００１～０．００８質量％である。
【0040】
Ｃａ：０．００２０質量％以下
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＣａは、Ｆｅ－Ｎｉ系合金中に存在するＡｌと結合してＣａ－Ａｌ酸化物系介在物を形成する。Ｃａの含有量が多すぎると、Ｃａ－Ａｌ酸化物系介在物が過剰に形成され、結晶粒の成長や磁壁の移動を阻み磁気特性を悪化させてしまう。一方、ＣａはＳｉＯ２活量を抑制し、また、Ｏの含有量を制御して介在物量を低減するために重要な元素である。そのため、磁気特性の観点から、Ｃａの含有量は０．００２０質量％以下であり、好ましいＣａの含有量の下限値は０．０００１質量％であり、好ましいＣａの含有量の上限値は０．００１０質量％である。すなわち、Ｃａの含有量は、好ましくは０．０００１～０．００１０質量％である。
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中に含まれるＣａは、Ｆｅ－Ｎｉ系合金中に存在するＡｌと結合してＣａ－Ａｌ酸化物系介在物を形成する。Ｃａの含有量が多すぎると、Ｃａ－Ａｌ酸化物系介在物が過剰に形成され、結晶粒の成長や磁壁の移動を阻み磁気特性を悪化させてしまう。一方、ＣａはＳｉＯ２活量を抑制し、また、Ｏの含有量を制御して介在物量を低減するために重要な元素である。そのため、磁気特性の観点から、Ｃａの含有量は０．００２０質量％以下であり、好ましいＣａの含有量の下限値は０．０００１質量％であり、好ましいＣａの含有量の上限値は０．００１０質量％である。すなわち、Ｃａの含有量は、好ましくは０．０００１～０．００１０質量％である。
【0041】
Ｏ：０．０００２～０．０１質量％
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中（溶湯中）に含まれるＯの含有量が０．０００２質量％未満では、スラグ中のＣａＯが還元されて溶湯中のＣａの濃度が高まり、Ｃａ－Ａｌ酸化物系介在物が過剰に形成され、結晶粒の成長や磁壁の移動を阻み磁気特性を悪化させてしまう。一方、Ｏの含有量が０．０１質量％を超えると、他の元素と酸化物系介在物が形成され、磁壁の移動を阻み磁気特性を悪化させてしまう。そのため、Ｏの含有量は０．０００２～０．０１質量％であり、好ましいＯの含有量の下限値は０．０００５質量％であり、好ましいＯの含有量の上限値は０．００８質量％である。すなわち、Ｏの含有量は、好ましくは０．０００５～０．００８質量％である。
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板中（溶湯中）に含まれるＯの含有量が０．０００２質量％未満では、スラグ中のＣａＯが還元されて溶湯中のＣａの濃度が高まり、Ｃａ－Ａｌ酸化物系介在物が過剰に形成され、結晶粒の成長や磁壁の移動を阻み磁気特性を悪化させてしまう。一方、Ｏの含有量が０．０１質量％を超えると、他の元素と酸化物系介在物が形成され、磁壁の移動を阻み磁気特性を悪化させてしまう。そのため、Ｏの含有量は０．０００２～０．０１質量％であり、好ましいＯの含有量の下限値は０．０００５質量％であり、好ましいＯの含有量の上限値は０．００８質量％である。すなわち、Ｏの含有量は、好ましくは０．０００５～０．００８質量％である。
【0042】
本発明に係るＦｅ－Ｎｉ系合金板において、上記成分以外の残部はＦｅ及び不可避的不純物であり、主成分としてＦｅが含有されている。
【0043】
Ｆｅ－Ｎｉ系合金板の厚さは、特に限定されるものではないが、０．０５ｍｍ以上６．００ｍｍ以下であることが好ましく、０．０８ｍｍ以上４．００ｍｍ以下であることがより好ましい。
【0044】
次に、本発明に係るＦｅ－Ｎｉ系合金板の製造方法について説明する。本発明に係るＦｅ－Ｎｉ系合金板の製造方法は、（ａ）Ｆｅ－Ｎｉ系合金の原料を含む溶湯を、ＡＯＤ炉又はＶＯＤ炉のいずれかの二次精錬容器にて酸化精錬を行う工程（以下、「工程（ａ）」ともいう）と、（ｂ）酸化精錬後の溶湯中にＡｌ及び／又はＦｅＳｉ合金を投入して、溶湯中のＡｌの含有量が０．０００１～０．１０質量％、Ｓｉの含有量が０．０５～０．５０質量％、Ｓの含有量が０．０００１～０．００５０質量％、Ｏの含有量が０．０００２～０．０１質量％の範囲になるように脱酸及び脱硫処理をする工程（以下、「工程（ｂ）」ともいう）と、（ｃ）脱酸及び脱硫処理後の溶湯を連続鋳造してスラブを形成する工程（以下、「工程（ｃ）」ともいう）と、（ｄ）得られたスラブを熱間圧延、次いで冷間圧延を行う工程（以下、「工程（ｄ）」ともいう）と、を含んでいる。
【0045】
工程（ａ）
工程（ａ）では、Ｆｅ－Ｎｉ系合金の原料を含む溶湯を、ＡＯＤ（Ａｒｇｏｎ Ｏｘｙｇｅｎ Ｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ）炉又はＶＯＤ（Ｖａｃｕｕｍ Ｏｘｙｇｅｎ Ｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ）炉のいずれかの二次精錬容器を用いて酸化精錬が行われる。溶湯は、Ｆｅ－Ｎｉ系合金の原料を電気炉で溶解させることで得られる。原料として、例えば、鉄屑、ニッケル、フェロニッケル等を用いることができ、Ｆｅ－Ｎｉ系合金スラブ片、Ｆｅ－Ｎｉ系の屑等を用いてもよい。得られた溶湯をＡＯＤ炉又はＶＯＤ炉のいずれかの二次精錬容器を用いて脱炭することにより、脱炭後の酸化性スラグ、すなわち、ＦｅＯ含有スラグであるＦｅＯ－ＣａＯ－ＳｉＯ２系スラグを排滓することが可能である。このスラグにはクロム酸化物、タングステン酸化物、チタン酸化物、リン酸化物も含有されており、これらの酸化物も、系外に排出することができる。これにより、得られるＦｅ－Ｎｉ系合金板において、Ｃｒの含有量を上記範囲内に制御することができ、さらには、Ｗの含有量、Ｔｉの含有量も上記範囲内に制御しやすくなり、その上、有害な不純物元素であるＰの含有量を０．０３０質量％以下に低減できる。このように、二次精錬容器としてＡＯＤ炉又はＶＯＤ炉のいずれかを用いて酸化精錬を行うことにより、上述の酸化性スラグを系外に排出することが可能となる。尚、ＶＯＤ炉は一旦除滓場に取鍋を移し、除滓機で排滓を行うため、溶湯温度が下がりやすいことから、ＡＯＤ炉の利用がより有効である。
工程（ａ）では、Ｆｅ－Ｎｉ系合金の原料を含む溶湯を、ＡＯＤ（Ａｒｇｏｎ Ｏｘｙｇｅｎ Ｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ）炉又はＶＯＤ（Ｖａｃｕｕｍ Ｏｘｙｇｅｎ Ｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ）炉のいずれかの二次精錬容器を用いて酸化精錬が行われる。溶湯は、Ｆｅ－Ｎｉ系合金の原料を電気炉で溶解させることで得られる。原料として、例えば、鉄屑、ニッケル、フェロニッケル等を用いることができ、Ｆｅ－Ｎｉ系合金スラブ片、Ｆｅ－Ｎｉ系の屑等を用いてもよい。得られた溶湯をＡＯＤ炉又はＶＯＤ炉のいずれかの二次精錬容器を用いて脱炭することにより、脱炭後の酸化性スラグ、すなわち、ＦｅＯ含有スラグであるＦｅＯ－ＣａＯ－ＳｉＯ２系スラグを排滓することが可能である。このスラグにはクロム酸化物、タングステン酸化物、チタン酸化物、リン酸化物も含有されており、これらの酸化物も、系外に排出することができる。これにより、得られるＦｅ－Ｎｉ系合金板において、Ｃｒの含有量を上記範囲内に制御することができ、さらには、Ｗの含有量、Ｔｉの含有量も上記範囲内に制御しやすくなり、その上、有害な不純物元素であるＰの含有量を０．０３０質量％以下に低減できる。このように、二次精錬容器としてＡＯＤ炉又はＶＯＤ炉のいずれかを用いて酸化精錬を行うことにより、上述の酸化性スラグを系外に排出することが可能となる。尚、ＶＯＤ炉は一旦除滓場に取鍋を移し、除滓機で排滓を行うため、溶湯温度が下がりやすいことから、ＡＯＤ炉の利用がより有効である。
【0046】
また、工程（ａ）によって、得られるＦｅ－Ｎｉ系合金板が、上記式（Ａ）を満たすように、Ｃｕ、Ｃｏ及びＷの含有量を適切に制御することができる。すなわち、上記式（Ａ）の値を１．５以上５０．０未満の範囲内に制御しやすくなり、好ましくは１．５以上４０．０以下の範囲内に、より好ましくは１．５以上２５．０以下の範囲内に抑えることが可能となる。
【0047】
工程（ｂ）
工程（ｂ）では、酸化精錬後の溶湯中にＡｌ及び／又はＦｅＳｉ合金を投入して脱酸及び脱硫処理が施される。酸化精錬により、上述の酸化性スラグを排滓したとしても溶湯上には１トン程度の酸化性スラグが依然として残っている。そのため、残存する酸化性スラグ中のＦｅＯ濃度、溶湯中の酸素濃度を考慮して、それに見合う量のＡｌ及び／又はＦｅＳｉ合金を溶湯中に投入し、溶湯を脱酸及び脱硫させる。特に、溶湯中に含まれるＡｌの含有量が０．０００１～０．１質量％の範囲内、Ｓｉの含有量が０．０５～０．５質量％の範囲内に調製されるようにＡｌ及びＦｅＳｉ合金を投入することにより、最も好ましい形態で脱酸及び脱硫が進行し、得られるＦｅ－Ｎｉ系合金板において、Ｏの含有量を０．０００２～０．０１質量％の範囲内、Ｓの含有量を０．０００１～０．００５０質量％の範囲内にそれぞれ制御できる他、その他の熱力学的に不安定な元素も上述の範囲内に制御できる。以下に、その理論を説明する。
工程（ｂ）では、酸化精錬後の溶湯中にＡｌ及び／又はＦｅＳｉ合金を投入して脱酸及び脱硫処理が施される。酸化精錬により、上述の酸化性スラグを排滓したとしても溶湯上には１トン程度の酸化性スラグが依然として残っている。そのため、残存する酸化性スラグ中のＦｅＯ濃度、溶湯中の酸素濃度を考慮して、それに見合う量のＡｌ及び／又はＦｅＳｉ合金を溶湯中に投入し、溶湯を脱酸及び脱硫させる。特に、溶湯中に含まれるＡｌの含有量が０．０００１～０．１質量％の範囲内、Ｓｉの含有量が０．０５～０．５質量％の範囲内に調製されるようにＡｌ及びＦｅＳｉ合金を投入することにより、最も好ましい形態で脱酸及び脱硫が進行し、得られるＦｅ－Ｎｉ系合金板において、Ｏの含有量を０．０００２～０．０１質量％の範囲内、Ｓの含有量を０．０００１～０．００５０質量％の範囲内にそれぞれ制御できる他、その他の熱力学的に不安定な元素も上述の範囲内に制御できる。以下に、その理論を説明する。
【0048】
上述の工程（ａ）及び工程（ｂ）を含む精錬過程では、得られるスラグが非常に重要な役割を果たす。形成させるスラグは特に限定されるものではないが、ＣａＯ－ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３－ＭｇＯ－Ｆ系スラグが形成されることが好ましい。このようなスラグに含まれるＣａＯは、石灰石を焼成してＣＯ２を解離しＣａＯとして得た生石灰を溶湯中に投入することにより形成でき、ＳｉＯ２はＦｅＳｉ合金投入後の酸化により形成できる。スラグ中でＣａＯは特に重要な役割を果たし、スラグ中のＣａＯ濃度は、４０～７０質量％に制御することが好ましい。ＭｇＯは、ＡＯＤ炉又はＶＯＤ炉のいずれかの二次精錬容器の耐火物に、ドロマイト系煉瓦、マグネシア煉瓦、ＭｇＯ－Ｃ系煉瓦等のマグネシア含有煉瓦を用い、スラグ中にＭｇＯを溶損させることにより形成できる。また、このような煉瓦は高価であるために、煉瓦はできる限り寿命を延ばしてコストを抑えることが好ましく、ＭｇＯ含有の廃煉瓦を使用してもよい。Ｆは溶湯中に蛍石を投入することで制御できる。Ｆは重要な成分であり、スラグの流動性を確保して、スラグ／溶湯間における下記の反応が進行し、Ｏの含有量を０．０００２～０．０１質量％の範囲内、Ｓの含有量を０．０００１～０．００５０質量％の範囲内、Ｃａの含有量を０．００２０質量％以下にそれぞれ制御できる。そのため、スラグ中のＦ濃度は１～１０質量％に制御することが好ましい。尚、下記の各反応において、下線は溶湯に含まれる成分、括弧内はスラグに含まれる成分である。
【0049】
Ｓｉ＋２Ｏ → （ＳｉＯ２） （１）
２（ＣａＯ）＋Ｓｉ → （ＳｉＯ２）＋２Ｃａ （２）
Ｃａ＋Ｓ → （ＣａＳ） （３）
２（ＣａＯ）＋Ｓｉ → （ＳｉＯ２）＋２Ｃａ （２）
Ｃａ＋Ｓ → （ＣａＳ） （３）
【0050】
上記式（１）で表される反応を有効に右辺に向けて進行させて、Ｏの含有量を０．０００２～０．０１質量％の範囲内に制御するには、スラグ中のＳｉＯ２活量を１０－２～１０－３に低く制御する必要がある。そのためには、上述した通りＣａＯが有効であり、生石灰を溶湯中に投入することでＳｉＯ２活量を制御できる。さらに、上記式（２）で表される反応が右辺に向けて進行し、次いで、生成したＣａが溶湯中のＳと反応して上記式（３）で表される脱硫反応が起こると、Ｓの含有量を０．０００１～０．００５質量％の範囲内に制御できると共に、一旦溶湯中に移行したＣａがＳと反応することでＣａが消費され、Ｃａの含有量を０．００２０質量％以下に制御することが可能である。
【0051】
また、下記式（４）で表されるように、脱酸にはＡｌを用いることも可能である。一般的に工業用ＦｅＳｉ合金中には１質量％程度のＡｌが不純物として含まれる。そのため、ＦｅＳｉ合金を溶湯中に投入することによりＡｌの含有量を０．０００１～０．１０質量％の範囲内に制御することが可能である。また、スラグ中のＡｌ２Ｏ３は溶湯中のＳｉとも反応し得るため、注意を要する。つまり、下記式（５）で表される反応が活発化すると本Ａｌの含有量が０．１０質量％を超えてしまう。下記式（５）で表される反応を制御するには、スラグ中のＡｌ２Ｏ３活量を１０－２～１０－３に低く制御すると、Ａｌ含有量を０．０００１～０．１０質量％の範囲内に制御しやすくなる。そのためには、上述したように、スラグ中のＣａＯ濃度を制御して上記式（２）で表される反応を右辺に向けて進行させ、下記式（５）で表される反応を平衡状態にさせ、反応を安定化させることが好ましい。
【0052】
２Ａｌ＋３О → （Ａｌ２Ｏ３） （４）
２（Ａｌ２Ｏ３）＋３Ｓｉ → ３（ＳｉＯ２）＋４Ａｌ （５）
２（Ａｌ２Ｏ３）＋３Ｓｉ → ３（ＳｉＯ２）＋４Ａｌ （５）
【0053】
Ｍｇの含有量を０．０５０質量％以下に制御するためには、下記式（６）で表される反応を極力抑制する必要がある。この場合、スラグ中のＭｇＯをできる限り低く抑えることが有効であるが、煉瓦の溶損、廃煉瓦の投入が必要なことに鑑み、スラグ中のＭｇＯ濃度は５～２０質量％の範囲内に制御することが好ましい。また、Ｍｇの濃度を抑制するには溶湯中のＳｉ濃度を上記範囲内に制御し、且つスラグ中のＣａＯ濃度を上記の範囲に制御することが好ましい。これにより、Ｍｇの含有量を０．０５０質量％以下に制御することが可能となる。
【0054】
２（ＭｇＯ）＋Ｓｉ → （ＳｉＯ２）＋２Ｍｇ （６）
【0055】
Ｗは脱炭時にＷＯ３の酸化物が形成されて、その一部が揮発するのと同時に、下記式（７）の反応で表されるようにスラグ中にも移行する。取鍋精錬にてＷの添加量を調製することでＷの含有量を０．０１～０．５０質量％の範囲内に制御することができるが、スラグ中のＣａＯ濃度、ＭｇＯ濃度及びＦ濃度を上記範囲内にそれぞれ制御して、下記式（７）で表される反応を平衡状態にさせ、反応を安定化させることが好ましい。
【0056】
Ｗ＋３Ｏ → （ＷＯ３） （７）
【0057】
Ｚｒの含有量を０．０００１～０．０５質量％の範囲内に制御するために、Ｗと同様に取鍋精錬にてＺｒの添加量を調製することもできるが、下記式（８）で表されるようにＺｒは酸化しやすい元素である。そのため、スラグ中のＣａＯ濃度、ＭｇＯ濃度及びＦ濃度を上記範囲内にそれぞれ制御し、且つ、Ｏの含有量を０．０００２～０．０１質量％の範囲内に制御することにより、下記式（７）で表される反応の平衡関係を維持し、反応を安定化させることが好ましい。
【0058】
Ｚｒ＋２Ｏ → （ＺｒＯ２） （８）
【0059】
Ｔｉの含有量を０．０５０質量％以下に制御するために、下記式（９）で表される反応を右辺に向けて有効に進行させる。ここでも、スラグ中のＣａＯ濃度、ＭｇＯ濃度及びＦ濃度を上記範囲内にそれぞれ制御し、スラグ中のＴｉＯ２活量を低下させ、かつ、且つ、Ｏの含有量を０．０００２～０．０１質量％の範囲内に制御することにより、下記式（９）で表される反応を右辺に向けて有効に進行させることができ、最終的にＴｉの含有量を０．０５０質量％以下に制御することが可能となる。
【0060】
Ｔｉ＋２Ｏ → （ＴｉＯ２） （９）
【0061】
Ｎの含有量を０．００１～０．０５質量％の範囲内に制御するために、下記式（１０）で表される反応を右辺に向けて有効に進行させる。窒素は電気炉にて原料を溶解する際に大気から容易に混入してしまうが、ＡＯＤ炉又はＶＯＤ炉を用いることで、脱炭時に下記式（１０）の反応が右辺に向けて進行し、Ｎの含有量を上述の範囲内に制御することができる。つまり、酸素吹精の際に、下記式（１１）及び式（１２）で表される反応によりＣＯガスが生成される。こようにして生成したＣＯガスの気泡は溶湯中の溶存窒素を取り込み、ＣＯガス中に窒素ガスの形で移行させることができ、最終的に、ＣＯ気泡が炉外に排出されることによって窒素ガスを除去することができる。ただし、ＣＯガスを系外に除去したとしても、窒素の熱力学的平衡値は０．００１質量％を下回らないため、Ｎの含有量を０．００１～０．０５質量％の範囲内に制御することが可能となる。
【0062】
２Ｎ → Ｎ２［ガス］ （１０）
Ｏ２［ガス］＋２Ｆｅ → ２ＦｅＯ［酸素ガス気泡表面］ （１１）
ＦｅＯ［酸素ガス気泡表面］＋Ｃ → ＣＯ［ガス］＋Ｆｅ［液体］ （１２）
Ｏ２［ガス］＋２Ｆｅ → ２ＦｅＯ［酸素ガス気泡表面］ （１１）
ＦｅＯ［酸素ガス気泡表面］＋Ｃ → ＣＯ［ガス］＋Ｆｅ［液体］ （１２）
【0063】
工程（ｃ）
工程（ｃ）では、脱酸及び脱硫処理後の溶湯を連続鋳造してスラブを形成する。連続鋳造の条件は、特に限定されるものではないが、連続鋳造は縦型連続鋳造機で行うことができる。
工程（ｃ）では、脱酸及び脱硫処理後の溶湯を連続鋳造してスラブを形成する。連続鋳造の条件は、特に限定されるものではないが、連続鋳造は縦型連続鋳造機で行うことができる。
【0064】
工程（ｄ）
工程（ｄ）では、得られたスラブを熱間圧延、次いで冷間圧延する。スラブの熱間圧延工程を経て、熱帯を製造し、次いで、得られた熱帯に冷間圧延を施し、被冷間圧延板を作製する。熱間圧延及び冷間圧延の条件は、特に限定されるものではないが、熱間圧延はステッケル圧延機で、冷間圧延はゼンジミア型冷間圧延機で行うことができる。また、冷間圧延工程の前に、必要に応じて焼鈍、酸洗を行い、表面のスケールを除去してもよい。このようにして、本発明に係るＦｅ－Ｎｉ系合金板を製造することができる。
工程（ｄ）では、得られたスラブを熱間圧延、次いで冷間圧延する。スラブの熱間圧延工程を経て、熱帯を製造し、次いで、得られた熱帯に冷間圧延を施し、被冷間圧延板を作製する。熱間圧延及び冷間圧延の条件は、特に限定されるものではないが、熱間圧延はステッケル圧延機で、冷間圧延はゼンジミア型冷間圧延機で行うことができる。また、冷間圧延工程の前に、必要に応じて焼鈍、酸洗を行い、表面のスケールを除去してもよい。このようにして、本発明に係るＦｅ－Ｎｉ系合金板を製造することができる。
【0065】
冷間圧延して得られた被冷間圧延板に磁気焼鈍を行うことにより、Ｆｅ－Ｎｉ系合金に磁気特性が付与される。磁気焼鈍の条件は、特に限定されるものではなく、従来公知の方法により、適宜行うことができる。このような工程を経て、好ましくは初比透磁率（μi）が３，０００以上、より好ましくは３，５００以上、好ましくは最大比透磁率（μｍａｘ）が３０，０００以上、より好ましくは３５，０００以上、好ましくは飽和磁束密度（Ｂ８００)が１．４Ｔ以上、より好ましくは１．４５Ｔ以上の磁気特性を示すＦｅ－Ｎｉ系合金板を実現できる。
【実施例】
【0066】
次に、本発明の実施例を説明するが、本発明はその趣旨を超えない限り、これらの実施例に限定されるものではない。
【0067】
＜実施例１～４０、比較例１～１０＞
鉄屑、ニッケル、フェロニッケル等を含む原料６０ｔを電気炉で溶解した。その後、ＡＯＤ炉又はＶＯＤ炉で、脱炭、脱クロム、脱燐等の処理のために、酸化精錬を行った。ここで、ＡＯＤ炉又はＶＯＤ炉の二次精錬容器の耐火物にドロマイト煉瓦、マグクロ煉瓦、マグネシア煉瓦、ＭｇＯ－Ｃ系煉瓦をチャージ毎に、操業上の運転サイクルにしたがってライニングした。次いで、形成された酸化性スラグ、すなわち、ＦｅＯ含有スラグであるＦｅＯ－ＣａＯ－ＳｉＯ２系スラグを排滓した。このスラグにはＣｒ酸化物、Ｗ酸化物、Ｔｉ酸化物、燐酸化物も含有されており極力系外に排出した。その後、溶湯をＡｌ及び／又はＦｅＳｉ合金を用いて得られる溶湯中に含まれるＡｌ、Ｓｉ、Ｓ及びＯの含有量を調製しながら脱酸及び脱硫した。この際に、ＣａＯ－ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３－ＭｇＯ－Ｆ系スラグを造滓した。すなわち、生石灰を溶湯中に投入してＣａＯを形成し、ＳｉＯ２はＦｅＳｉ合金投入後の酸化により形成した。ＭｇＯ源は、煉瓦溶損防止の目的も担うＭｇＯ含有の廃煉瓦を使用した。Ｆ源は蛍石を溶湯中に投入することで調製し、スラグの流動性を確保した。その後、溶鋼を取鍋に受けて、取鍋精錬にて温度を整えると同時に、合金組成を下記の表３、４に示される化学組成に調製すべく各種成分等を緻密に計算して添加した。尚、表５中のスラグ組成は、ＡＯＤ又はＶＯＤ精錬終了時のスラグ組成を示す。
鉄屑、ニッケル、フェロニッケル等を含む原料６０ｔを電気炉で溶解した。その後、ＡＯＤ炉又はＶＯＤ炉で、脱炭、脱クロム、脱燐等の処理のために、酸化精錬を行った。ここで、ＡＯＤ炉又はＶＯＤ炉の二次精錬容器の耐火物にドロマイト煉瓦、マグクロ煉瓦、マグネシア煉瓦、ＭｇＯ－Ｃ系煉瓦をチャージ毎に、操業上の運転サイクルにしたがってライニングした。次いで、形成された酸化性スラグ、すなわち、ＦｅＯ含有スラグであるＦｅＯ－ＣａＯ－ＳｉＯ２系スラグを排滓した。このスラグにはＣｒ酸化物、Ｗ酸化物、Ｔｉ酸化物、燐酸化物も含有されており極力系外に排出した。その後、溶湯をＡｌ及び／又はＦｅＳｉ合金を用いて得られる溶湯中に含まれるＡｌ、Ｓｉ、Ｓ及びＯの含有量を調製しながら脱酸及び脱硫した。この際に、ＣａＯ－ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３－ＭｇＯ－Ｆ系スラグを造滓した。すなわち、生石灰を溶湯中に投入してＣａＯを形成し、ＳｉＯ２はＦｅＳｉ合金投入後の酸化により形成した。ＭｇＯ源は、煉瓦溶損防止の目的も担うＭｇＯ含有の廃煉瓦を使用した。Ｆ源は蛍石を溶湯中に投入することで調製し、スラグの流動性を確保した。その後、溶鋼を取鍋に受けて、取鍋精錬にて温度を整えると同時に、合金組成を下記の表３、４に示される化学組成に調製すべく各種成分等を緻密に計算して添加した。尚、表５中のスラグ組成は、ＡＯＤ又はＶＯＤ精錬終了時のスラグ組成を示す。
【0068】
【表3】
【0069】
【表4】
【0070】
【表5】
【0071】
次いで、脱酸及び脱硫処理した溶湯を連続鋳造してスラブを形成し、さらに、得られたスラブについて熱間圧延、焼鈍・酸洗を行った。その後、冷間圧延を行い厚さ０．８ｍｍのＦｅ－Ｎｉ系合金板を製造した。
【0072】
＜磁気特性＞
得られたＦｅ－Ｎｉ系合金板をＪＩＳ Ｃ２５３１に基づき、φ４５ｍｍ×３３ｍｍのリング試験片に加工し、真空(５．０×１０－３Ｐａ以下)雰囲気中、１１２５℃の均熱で２．５時間の条件で磁気焼鈍したのち、ＪＩＳ Ｃ３２０２又はＪＩＳ Ｃ３２１５で規定されるエナメル銅線を１次、２次側共に５０巻きし、初比透磁率（μi）、最大比透磁率（μｍａｘ）及び飽和磁束密度（Ｂ８００)をそれぞれ測定した。初比透磁率及び最大比透磁率は１６Ａ／ｍを反転磁場とし測定を行い、初比透磁率は０．８Ａ／ｍの値とした。また、飽和磁束密度は磁場１６００Ａ／ｍの条件下で測定を行った。測定結果をもとに磁気特性の総合評価を行い、以下に示す初比透磁率、最大比透磁率及び飽和磁束密度の基準のうち、３項目全てを満足する場合、磁気特性が優れている(○)と評価した。また、以下に示す初比透磁率、最大比透磁率及び飽和磁束密度の基準のうち、２項目のみ満足する場合、磁気特性が良好である(△)と評価し、１項目のみ満足する又は全て満足しない場合、磁気特性が劣っている(×)として評価した。その結果を表５に示す。
・初比透磁率：３，０００以上
・最大比透磁率：３０，０００以上
・飽和磁束密度：１．４（Ｔ）以上
得られたＦｅ－Ｎｉ系合金板をＪＩＳ Ｃ２５３１に基づき、φ４５ｍｍ×３３ｍｍのリング試験片に加工し、真空(５．０×１０－３Ｐａ以下)雰囲気中、１１２５℃の均熱で２．５時間の条件で磁気焼鈍したのち、ＪＩＳ Ｃ３２０２又はＪＩＳ Ｃ３２１５で規定されるエナメル銅線を１次、２次側共に５０巻きし、初比透磁率（μi）、最大比透磁率（μｍａｘ）及び飽和磁束密度（Ｂ８００)をそれぞれ測定した。初比透磁率及び最大比透磁率は１６Ａ／ｍを反転磁場とし測定を行い、初比透磁率は０．８Ａ／ｍの値とした。また、飽和磁束密度は磁場１６００Ａ／ｍの条件下で測定を行った。測定結果をもとに磁気特性の総合評価を行い、以下に示す初比透磁率、最大比透磁率及び飽和磁束密度の基準のうち、３項目全てを満足する場合、磁気特性が優れている(○)と評価した。また、以下に示す初比透磁率、最大比透磁率及び飽和磁束密度の基準のうち、２項目のみ満足する場合、磁気特性が良好である(△)と評価し、１項目のみ満足する又は全て満足しない場合、磁気特性が劣っている(×)として評価した。その結果を表５に示す。
・初比透磁率：３，０００以上
・最大比透磁率：３０，０００以上
・飽和磁束密度：１．４（Ｔ）以上
【0073】
＜耐発錆性＞
耐発錆性を評価するため、上記で得た冷延板を４０×５０ｍｍの試験片に切断後、その表面を４００番の耐水研磨紙で湿式研磨を行い、発錆加速試験を行った。発錆加速試験は温度７０℃、相対湿度１００％の条件で行い、蒸留水２００ｍｌを入れた１０００ｍｌビーカー内で水に濡れないよう試験片を７２時間水平に保持した。その後、発錆度合いをＪＩＳ Ｇ０５９５に基づきレーティングナンバー（ＲＮ）を用いて、以下の３段階で評価した。その結果を表５に示す。
・〇：ＲＮが２．５より大きい
・△：ＲＮが２．０以上２．５以下
・×：ＲＮが２．０未満
耐発錆性を評価するため、上記で得た冷延板を４０×５０ｍｍの試験片に切断後、その表面を４００番の耐水研磨紙で湿式研磨を行い、発錆加速試験を行った。発錆加速試験は温度７０℃、相対湿度１００％の条件で行い、蒸留水２００ｍｌを入れた１０００ｍｌビーカー内で水に濡れないよう試験片を７２時間水平に保持した。その後、発錆度合いをＪＩＳ Ｇ０５９５に基づきレーティングナンバー（ＲＮ）を用いて、以下の３段階で評価した。その結果を表５に示す。
・〇：ＲＮが２．５より大きい
・△：ＲＮが２．０以上２．５以下
・×：ＲＮが２．０未満
【0074】
＜総合評価＞
上記試験の総合評価として、以下の４段階で評価した。その結果を表５に示す。
・◎：磁気特性及び耐発錆性の両方の評価が「○」
・〇：磁気特性の評価「〇」且つ耐発錆性の評価「△」
・△：磁気特性の評価「△」、又は磁気特性の評価「〇」且つ耐発錆性の評価「×」
・×：磁気特性の評価「×」、又は製品として歩留まりに劣る
上記試験の総合評価として、以下の４段階で評価した。その結果を表５に示す。
・◎：磁気特性及び耐発錆性の両方の評価が「○」
・〇：磁気特性の評価「〇」且つ耐発錆性の評価「△」
・△：磁気特性の評価「△」、又は磁気特性の評価「〇」且つ耐発錆性の評価「×」
・×：磁気特性の評価「×」、又は製品として歩留まりに劣る
【0075】
【表6】
【0076】
表３～６に示されるように、本発明に規定される化学組成の範囲を満たすＦｅ－Ｎｉ系合金板を用いた実施例１～３０では、磁気特性及び耐発錆性のいずれの評価も「○」であり、総合評価も「◎」であった。
【0077】
実施例３１～３４では、得られたＦｅ－Ｎｉ系合金板は本発明に規定される化学組成の範囲を満たし、また、磁気特性の評価も「○」であったものの、耐発錆性の評価が「△」となってしまい、総合評価は「〇」であった。
【0078】
実施例３５では、得られたＦｅ－Ｎｉ系合金板は本発明に規定される化学組成の範囲を満たしているものの、式（Ａ）の値が５０．４であり、また、最大比透磁率が３０，０００未満であったため、磁気特性の評価は「△」であった。一方、耐発錆性の評価は「〇」であったため、総合評価は「△」であった。
【0079】
実施例３６では、得られたＦｅ－Ｎｉ系合金板は本発明に規定される化学組成の範囲を満たしているものの、式（Ａ）の値が１．４であり、また、飽和磁束密度が１．４Ｔ未満であったため、磁気特性の評価は「△」であった。一方、耐発錆性の評価は「〇」であったため、総合評価は「△」であった。
【0080】
実施例３７では、得られたＦｅ－Ｎｉ系合金板は本発明に規定される化学組成の範囲を満たしているものの、式（Ａ）の値が１．３であり、また、飽和磁束密度が１．４Ｔ未満であったため、磁気特性の評価は「△」であった。一方、耐発錆性の評価は「〇」であったため、総合評価は「△」であった。
【0081】
実施例３８では、得られたＦｅ－Ｎｉ系合金板は本発明に規定される化学組成の範囲を満たしているものの、式（Ａ）の値が５０．１であり、また、最大比透磁率が３０，０００未満であったため、磁気特性の評価は「△」であった。一方、耐発錆性の評価は「〇」であったため、総合評価は「△」であった。
【0082】
実施例３９では、得られたＦｅ－Ｎｉ系合金板は本発明に規定される化学組成の範囲を満たしているものの、式（Ｂ）の値が９であり、ＲＮが２．０未満であったため、耐発錆性の評価は「×」であった。一方、磁気特性の評価も「○」であったため、総合評価は「△」であった。
【0083】
実施例４０では、得られたＦｅ－Ｎｉ系合金板は本発明に規定される化学組成の範囲を満たしているものの、式（Ａ）の値が１．４であり、また、飽和磁束密度が１．４Ｔ未満であった。さらに、式（Ｂ）の値が０であり、ＲＮが２．０未満であった。そのため、磁気特性の評価が「△」、耐発錆性の評価が「×」であったため、総合評価は「△」であった。
【0084】
比較例１～３では、得られたＦｅ－Ｎｉ系合金板は本発明に規定される化学組成の範囲を満たしておらず、また、初比透磁率が３，０００未満、最大比透磁率が３０，０００未満であったため、磁気特性の評価は「×」であった。さらに、製品としての歩留まりも悪く、このチャージのうち、１コイルは耳割れが酷かったために屑化処理となってしまった。そのため、総合評価は「×」であった。
【0085】
比較例４～５では、得られたＦｅ－Ｎｉ系合金板は本発明に規定される化学組成の範囲を満たしておらず、また、初比透磁率が３，０００未満、飽和磁束密度が１．４Ｔ未満であったため、磁気特性の評価は「×」であった。さらに、式（Ｂ）の値も低く、ＲＮが２．０未満であったため、耐発錆性の評価も「×」であり、総合評価は「×」であった。
【0086】
比較例６では、得られたＦｅ－Ｎｉ系合金板は本発明に規定される化学組成の範囲を満たしておらず、また、飽和磁束密度が１．４Ｔ未満であったため、磁気特性の評価は「△」であった。さらに、式（Ｂ）の値７であり、ＲＮが２．０未満であったため、耐発錆性の評価は「×」であった。一方、製品としての歩留まりが悪く、このチャージのうち、１コイルは耳割れが酷かったために屑化処理となってしまった。そのため、総合評価は「×」であった。
【0087】
比較例７～９では、得られたＦｅ－Ｎｉ系合金板は本発明に規定される化学組成の範囲を満たしておらず、また、初比透磁率が３，０００未満、飽和磁束密度が１．４Ｔ未満であったため、磁気特性の評価は「×」であった。さらに、式（Ｂ）の値も低く、ＲＮが２．０未満であったため、耐発錆性の評価も「×」であり、総合評価は「×」であった。
【0088】
比較例１０では、得られたＦｅ－Ｎｉ系合金板は本発明に規定される化学組成の範囲を満たしておらず、また、初比透磁率が３，０００未満、最大比透磁率が３０，０００未満であったため、磁気特性の評価は「×」であった。さらに、製品としての歩留まりも悪く、このチャージのうち、２コイルは耳割れが酷かったために屑化処理となってしまった。そのため、総合評価は「×」であった。
【産業上の利用可能性】
【0089】
本発明に係るＦｅ－Ｎｉ系合金板は、優れた初比透磁率と、良好な最大比透磁率及び飽和磁束密度を付与し得ると共に、歩留まりを抑えて製造可能であるため、例えば、自動車センサや磁気シールド材、時計のステータ等の軟磁性材料として好適に適用できる。
【要約】
【課題】本発明は、優れた初比透磁率と、良好な最大比透磁率及び飽和磁束密度を付与し得ると共に、歩留まりを抑えて製造可能なＦｅ－Ｎｉ系合金及びその製造方法を提供する。
【解決手段】質量％で、Ｃ：０．００１～０．０５％、Ｓｉ：０．０５～０．５０％、Ｍｎ：０．２５～１．００％、Ｐ：０．００１～０．０３０％、Ｓ：０．０００１～０．００５０％、Ｎｉ：３５．０～４４．０％、Ｃｒ：０．０１～０．５０％、Ｍｏ：０．００５～０．１０％、Ｃｕ：０．０１～２．００％、Ａｌ：０．０００１～０．１０％、Ｔｉ：０．０５０％以下、Ｃｏ：０．０１～２．００％、Ｗ：０．０１～０．５０％、Ｎ：０．００１～０．０５％、Ｓｎ：０．０００１～０．０５％、Ｍｇ：０．０５０％以下、Ｚｒ：０．０００１～０．０５％、Ｃａ：０．００２０％以下、Ｏ：０．０００２～０．０１％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるＦｅ－Ｎｉ系合金板。
【選択図】図１
【解決手段】質量％で、Ｃ：０．００１～０．０５％、Ｓｉ：０．０５～０．５０％、Ｍｎ：０．２５～１．００％、Ｐ：０．００１～０．０３０％、Ｓ：０．０００１～０．００５０％、Ｎｉ：３５．０～４４．０％、Ｃｒ：０．０１～０．５０％、Ｍｏ：０．００５～０．１０％、Ｃｕ：０．０１～２．００％、Ａｌ：０．０００１～０．１０％、Ｔｉ：０．０５０％以下、Ｃｏ：０．０１～２．００％、Ｗ：０．０１～０．５０％、Ｎ：０．００１～０．０５％、Ｓｎ：０．０００１～０．０５％、Ｍｇ：０．０５０％以下、Ｚｒ：０．０００１～０．０５％、Ｃａ：０．００２０％以下、Ｏ：０．０００２～０．０１％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるＦｅ－Ｎｉ系合金板。
【選択図】図１
【図1】
【図2】