DE4415175A1

DE4415175A1 - Soft magnetic steel and process for its production

Info

Publication number: DE4415175A1
Application number: DE4415175A
Authority: DE
Inventors: Toshimichi Omori
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1993-09-01
Filing date: 1994-04-29
Publication date: 1995-03-02
Also published as: JPH0770715A; KR950009762A; CN1099900A

Abstract

There is disclosed a soft magnetic steel consisting essentially of 0.007% by weight or less of C, 0.5% by weight or less of Mn, 0.2% by weight or less of P, 0.01% by weight or less of S, 0.01% by weight or less of N, 0.005% by weight or less of O, at least one element selected from Si and soluble Al, and Fe as the remainder, with the steel fulfilling the following relationships: R (% by weight) = Si (% by weight) + 1.4 x soluble Al (% by weight), 0.5 (% by weight) </= R (% by weight) </= 3.5 (% by weight), and contains ferrite grains having a mean particle size of at least 0.2 mm. Heat treatment of the steel product is carried out at a temperature of from 850 to 1300 DEG C, whereby ferrite grains having an average particle size of at least 0.2 mm are produced.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen weichen magnetischen Stahl, der zur Herstellung eines magnetischen Kreises verwendet wird, und ein Verfahren zur Herstellung desselben.The present invention relates to a soft magnetic steel used to make a magnetic Circle is used and a method of manufacture the same.

Bei einem weichen magnetischen Stahl, der einen magnetischen Kreis bildet, sind, wenn das magnetische Betriebsfeld ein Gleichstromfeld oder ein Wechselstromfeld ist, das eine relativ langsame Intensitätsveränderungsrate des magnetischen Betriebsfelds mit einer geringeren Frequenz als üblich ergibt, die Eisenverlust- Charakteristika, die zu den Bewertungskriterien der sogenannten Wechselstrom-Charakteristika gehören, kein wichtiger Faktor. Statt dessen ist es erwünscht, den Restmagnetismus in Komponenten eines magnetischen Kreises zu verringern und die Koerzitivkraft herabzusetzen, die ein Kriterium zur Bewertung einer Gleichstrommagnetisierungs- Charakteristik eines weichen magnetischen Stahl ist, um die Linearität der Arbeitsleistung sicherzustellen. Darüber hinaus wird für ein effizientes Funktionieren der Magnetkreiskomponente eine hohe magnetische Flußdichte angestrebt.With a soft magnetic steel, the one magnetic circuit, if the magnetic Operating field a DC field or an AC field is a relatively slow rate of change in intensity of the magnetic operating field with a lower one Frequency than usual gives the iron loss Characteristics related to the evaluation criteria of the so-called AC characteristics belong, no important factor. Instead, it is desirable that Residual magnetism in components of a magnetic circuit to decrease and decrease the coercive force that a Criterion for evaluating a DC magnetization Characteristic of a soft magnetic steel is to the Ensure linearity of work performance. About that In addition, the Magnetic circuit component has a high magnetic flux density sought.

Verschiedene Technologien mit weichem magnetischen Stahl wurden offenbart, die auf eine Verbesserung der Gleichstrommagnetisierungs-Charakteristika von weichem magnetischen Stahl mit einem Reineisensystem abzielen. Diese Technologien stellten eine günstige magnetische Flußdichte zur Verfügung, die auf eine hohe Sättigungsmagnetisierung zurückzuführen ist. Unter Patentschriften, die sich mit diesen Technologien befassen, offenbarten JP-B-63-45443, JP-A-2-8324, JP-A-2-213421, JP-A-3-20447 und JP-A-4-120256 (die Bezeichnungen "JP-A-" und "JP-B-" bedeuten hier "ungeprüfte japanische Patentanmeldung" bzw. "geprüfte japanische Patentschrift") Ausführungsformen im Hinblick auf die Koerzitivkraft. JP-A-2-213421 und JP-A-3-20447 offenbarten, daß eine ausgezeichnete Koerzitivkraft von 32 A/m oder weniger erhalten wurde, doch zeigten die nicht unbedingt günstige Charakteristika mit Ausnahme der Koerzitivkraft. JP-B-63-45443, JP-A-2-8324 und JP-A-4-120256 beschrieben die Koerzitivkraft nicht.Different technologies with soft magnetic steel have been disclosed which point to an improvement in DC magnetization characteristics of soft target magnetic steel with a pure iron system. These technologies constituted a cheap magnetic Flux density available at a high Saturation magnetization is due. Under Patents dealing with these technologies disclosed JP-B-63-45443, JP-A-2-8324, JP-A-2-213421, JP-A-3-20447 and JP-A-4-120256 (the designations "JP-A-" and "JP-B-" here means "unchecked Japanese Patent application "or" examined Japanese patent specification ") Embodiments with regard to the coercive force. JP-A-2-213421 and JP-A-3-20447 disclosed that a excellent coercive force of 32 A / m or less was obtained, but they did not necessarily show cheap ones Characteristics with the exception of the coercive force. JP-B-63-45443, JP-A-2-8324 and JP-A-4-120256 describe the Coercive force is not.

Die weichen magnetischen Stähle, die durch diese herkömmlichen Techniken erhalten wurden, erleiden bekannterweise im allgemeinen eine Verschlechterung ihrer Charakteristika durch von darin induzierte Spannungen. Wenn demnach dieser weiche magnetische Stahltyp als Komponente eines magnetischen Kreises verwendet wird, wird besonders darauf geachtet, während der Verarbeitungs-, Herstellungs- und Zusammenbauschritte keine Spannungen darin zu induzieren. Es ist jedoch beinahe unmöglich, daß die Verarbeitung, Herstellung und der Zusammenbau ausgeführt werden, ohne Spannungen zu erzeugen. Dadurch ist es schwierig, die inhärente Leistung des weichen magnetischen Stahls in vollem Umfang auszunutzen.The soft magnetic steels through this conventional techniques have been obtained is known to generally worsen Characteristics due to voltages induced therein. If therefore this soft magnetic steel type as a component of a magnetic circuit becomes special paid attention to during processing, manufacturing and Assembly steps no tensions in it induce. However, it is almost impossible that the Processing, manufacturing and assembly carried out without creating tension. That’s it difficult, the inherent performance of the soft magnetic Full use of steel.

In einigen Anwendungen wird der weiche magnetische Stahl einer speziellen Hitzebehandlung unterworfen, nachdem er in die endgültige Form gebracht wurde. In diesem Fall können jedoch Spannungen während der Hitzebehandlung einer Form induziert werden, die in den Endzustand gebracht wurde. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, daß Spannungen während der Deformationskorrektur, die bei der vorhergehenden Hitzebehandlung auftritt, oder während der Handhabung oder des Zusammenbaus nach der Hitzebehandlung induziert werden. In einem solchen Fall können die inhärenten Charakteristika des weichen magnetischen Stahls ebenfalls nicht vollständig verwertet werden.In some applications, the soft magnetic steel are subjected to a special heat treatment after being in the final shape was brought. In this case, you can however, tensions during heat treatment of a mold induced, which was brought into the final state. In addition, there is a possibility that tensions during the deformation correction, which is used for the previous heat treatment occurs, or during the Handling or assembly after heat treatment be induced. In such a case, the inherent characteristics of soft magnetic steel also cannot be fully utilized.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen weichen magnetischen Stahl mit einer günstigen Gleichstrom- Charakteristik zur Verfügung zu stellen, selbst wenn Spannungen induziert werden, und ein Verfahren zur Herstellung des Stahls zur Verfügung zu stellen.An object of the present invention is a soft one magnetic steel with a cheap direct current To provide characteristic even if Voltages are induced, and a method for To provide manufacturing of the steel.

Um dieses Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung einen weichen magnetischen Stahl zur Verfügung, der im wesentlichen besteht aus:
0,007 Gew.-% oder weniger C, 0,5 Gew.-% oder weniger Mn, 0,2 Gew.-% oder weniger P, 0,01 Gew.-% oder weniger S, 0,01 Gew.-% oder weniger N, 0,005 Gew.-% oder weniger O, mindestens einem Element aus Si und löslichem Al, und als Rest Fe, der die folgenden Beziehungen erfüllt: R(Gew.-%) = Si(Gew.-%) + 1,4 × lösliches Al(Gew.-%), 0,5(Gew.-%) ≦ R(Gew.-%) ≦ 3,5(Gew.-%),
und der Ferritkörner mit einer durchschnittlichen Korngröße von mindestens 0,2 mm hat.To achieve this goal, the present invention provides a soft magnetic steel consisting essentially of:
0.007 wt% or less C, 0.5 wt% or less Mn, 0.2 wt% or less P, 0.01 wt% or less S, 0.01 wt% or less N, 0.005% by weight or less O, at least one element composed of Si and soluble Al, and as the remainder Fe, which fulfills the following relationships: R (% by weight) = Si (% by weight) + 1, 4 × soluble Al (% by weight), 0.5 (% by weight) ≦ R (% by weight) ≦ 3.5 (% by weight),
and the ferrite grains have an average grain size of at least 0.2 mm.

Außerdem stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines weichen magnetischen Stahls zur Verfügung, das die folgenden Schritte umfaßt:
Herstellung eines Stahlprodukts, das im wesentlichen besteht aus 0,007 Gew.-% oder weniger C, 0,5 Gew.-% oder weniger Mn, 0,2 Gew.-% oder weniger P, 0,01 Gew.-% oder weniger S, 0,01 Gew.-% oder weniger N, 0,005 Gew.-% oder weniger O, mindestens einem Element, ausgewählt aus Si und löslichem Al, und als Rest Fe, das die folgenden Beziehungen erfüllt:
R(Gew.-%) = Si(Gew.-%) + 1,4 × lösliches Al(Gew.-%), 0,5 (Gew.-%) ≦ R(Gew.-%) ≦ 3,5(Gew.-%), und
Hitzebehandlung des Stahlprodukts bei einer Temperatur von 850 bis 1300°C, wodurch Ferritkörner mit einer durchschnittlichen Korngröße von mindestens 0,2 mm erzeugt werden.The present invention also provides a method for manufacturing a soft magnetic steel, comprising the steps of:
Production of a steel product consisting essentially of 0.007% by weight or less C, 0.5% by weight or less Mn, 0.2% by weight or less P, 0.01% by weight or less S. , 0.01% by weight or less of N, 0.005% by weight or less of O, at least one element selected from Si and soluble Al, and as the balance Fe, which fulfills the following relationships:
R (% by weight) = Si (% by weight) + 1.4 × soluble Al (% by weight), 0.5 (% by weight) ≦ R (% by weight) ≦ 3.5 (Wt .-%), and
Heat treatment of the steel product at a temperature of 850 to 1300 ° C, which produces ferrite grains with an average grain size of at least 0.2 mm.

Fig. 1 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen einem Wert [Si(Gew.-%) + 1,4 × lösliches Al(Gew.-%)] und der Koerzitivkraft nach Induktion einer plastischen Spannung von 2 bis 3% in einem erfindungsgemäßen Stahl und die magnetische Flußdichte bei einer magnetomotorischen Kraft von 2000 A/m nach Induktion einer plastischen Spannung von 2 bis 3% im Stahl der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 1 is a graph showing the relationship between a value of a [Si (wt .-%) + 1.4 × soluble Al (wt .-%)] and the coercive force after induction of plastic voltage of 2 to 3% in steel according to the invention and the magnetic flux density at a magnetomotive force of 2000 A / m after induction of a plastic tension of 2 to 3% in the steel of the present invention;

Fig. 2 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Kohlenstoffgehalt und der Koerzitivkraft nach Induktion einer plastischen Verformung von 2 bis 3% im Stahl der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 2 is a graph showing the relationship between the carbon content and the coercive force after induction of 2 to 3% plastic deformation in the steel of the present invention;

Fig. 3 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Stickstoffgehalt und der Koerzitivkraft nach Induktion einer plastischen Verformung von 2 bis 3% im Stahl der vorliegenden Erfindung zeigt; und Fig. 3 is a graph showing the relationship between nitrogen content and coercive force after induction of 2 to 3% plastic deformation in the steel of the present invention; and

Fig. 4 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der durchschnittlichen Ferritkorngröße und der Koerzitivkraft nach Induktion einer plastischen Verformung von 2 bis 3% im Stahl der vorliegenden Erfindung zeigt. Fig. 4 is a graph showing the relationship between the average ferrite grain size and the coercive force after induction of 2 to 3% plastic deformation in the steel of the present invention.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen weichen magnetischen Stahl und ein Verfahren zu seiner Herstellung, der eine günstige Gleichstrommagnetisierungs-Charakteristik zeigt, selbst wenn Spannungen darin induziert werden, indem bei verringerten Mengen an Verunreinigungen grobe Ferritkörner erzeugt werden. Das heißt, der weiche magnetische Stahl zeigt eine geringere Verschlechterung der Koerzitivkraft und der magnetischen Flußdichte. Um die Ferritkörner grob zu machen, wird mindestens ein Element aus Si und löslichem Al zu einem Eisen zugegeben, bei dem die Obergrenze des Gehalts an Verunreinigungen spezifiziert ist. Diese Zugabe stellt das Wachstum der Ferritkörner mittels einer Hitzebehandlung sicher. Zur Sicherstellung einer hohen magnetischen Flußdichte ist die zugegebene Menge an Si und löslichem Al auf eine spezifizierte Obergrenze beschränkt, um nicht die inhärent hohe magnetische Flußdichte des Eisens herabzusetzen. The present invention relates to a soft magnetic steel and a process for its manufacture, which has a favorable DC magnetization characteristic shows even if tensions are induced in it by rough with reduced amounts of impurities Ferrite grains are generated. That is, the soft one magnetic steel shows less deterioration of the Coercive force and the magnetic flux density. To the Coarse ferrite grains become at least one element of Si and soluble Al added to an iron in which specifies the upper limit of the level of impurities is. This addition represents the growth of the ferrite grains using a heat treatment. To make sure a high magnetic flux density is the added one Amount of Si and soluble Al to a specified Upper limit is limited to not be inherently high to reduce the magnetic flux density of iron.

Die Gründe zur Definition der Zusammensetzung und der Kristallstruktur des Stahls in der vorliegenden Erfindung werden nachstehend beschrieben.The reasons for defining the composition and the Crystal structure of the steel in the present invention are described below.

Si and soluble Al

Sowohl Si wie auch lösliches Al sind Kernlegierungselemente der vorliegenden Erfindung. Sie induzieren eine Erhöhung der Umwandlungstemperatur und verbreitern die Ferritregion im Stahl und erzielen eine Verringerung der Koerzitivkraft, indem die Ferritkörner im Stahl mittels einer Hitzebehandlung vergröbert werden. Insbesondere wenn Al zum Stahl zugesetzt wird, wird eine weitere Verbesserung der Gleichstrommagnetisierungs-Charakteristik erwartet, und zwar aufgrund des Effekts, daß fest-gelöster N fixiert und Nitridpartikel aggregiert werden.Both Si and soluble Al are core alloy elements of the present invention. They induce an increase the transition temperature and widen the ferrite region in the steel and achieve a reduction in the coercive force, by using a ferrite grains in the steel Heat treatment can be coarsened. In particular if Al for Steel is added will further improve the DC magnetization characteristics expected, and because of the effect that fixed N fixed and Nitride particles are aggregated.

Eine Untergrenze der für die Zugabe dieser Elemente ist ein Niveau, das Leistungscharakteristika ergibt, die hinreichend höher sind als die von JIS C 2504 SUYP O, einem typischen weichen magnetischen Stahl, ohne Spannungen zu induzieren. Ein vorteilhaft ergänzter Stahl ergibt eine Koerzitivkraft von 70 A/m oder weniger, selbst wenn plastische Verformungen von 2 bis 3% induziert werden.There is a lower limit for the addition of these elements Level that gives performance characteristics that are sufficiently higher than that of JIS C 2504 SUYP O, one typical soft magnetic steel, without tension too induce. An advantageously supplemented steel gives one Coercive force of 70 A / m or less, even if plastic deformations of 2 to 3% can be induced.

Fig. 1 ist ein kombinierter Graph, der die Beziehungen zwischen dem Wert [Si(Gew.-%) + 1,4 × lösliches Al(Gew.-%)], der Koerzitivkraft nach Erzeugung einer plastischen Verformung von 2 bis 3% bei einem Stahl der vorliegenden Erfindung, und der magnetischen Flußdichte (B₂₅) bei einer magnetomotrischen Kraft von 2000 A/m nach Erzeugen einer plastischen Verformung von 2 bis 3% beim Stahl der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, muß zum Erhalt einer Koerzitivkraft von 70 A/m oder weniger mindestens ein Element, ausgewählt aus Si und löslichem Al, zu dem Stahl zugegeben werden, so daß der R-Wert 0,5% oder mehr beträgt. Der R-Wert ist definiert durch die Gleichung R = [Si(Gew.-%) + 1,4 × lösliches Al(Gew.-%)]. Die Obergrenze der Zugabemenge dieser Elemente ist so spezifiziert, daß er einen Wert der magnetischen Flußdichte ergibt, der ähnlich ist dem Wert von SUYP O und PB. Wie in Fig. 1 gezeigt wird, muß der R-Wert (Gew.-%) 3,5 Gew.-% oder weniger betragen, um den Wert der magnetischen Flußdichte (B₂₅) unter der magnetomotorischen Kraft von 2000 A/m auf einem Niveau von 1,3 T oder mehr zu halten. Zu einer weiteren Verbesserung der magnetischen Flußdichte (B₂₅), wird der R-Wert (Gew.-%) vorzugsweise so gewählt, daß er 2,5 Gew.-% oder weniger beträgt. Wenn das mindestens eine Element, das ausgewählt ist aus Si und löslichem Al, nur Si ist, liegt der Si-Gehalt, der einen R-Wert-Bereich von 0,5(Gew.-%) ≦ R(Gew.-%) ≦ 3,5 (Gew.-%) erfüllt, im Bereich von 0,5 bis 3,5 Gew.-%. Wenn dieses mindestens eine Element nur lösliches Aluminium ist, liegt der Gehalt an löslichem Al, der die R-Bereiche von 0,5 Gew.-% ≦ R(Gew.-%) ≦ 3,5 Gew.-% erfüllt, im Bereich von 0,35 bis 2,5 Gew.-%. In dem Fall, daß das mindestens eine Element nur lösliches Aluminium oder lösliches Aluminium unter Zugabe einer kleinen Si-Menge ist, ist die Produktivität im Vergleich zur Verwendung von ausschließlich Si gut. In dem Fall, daß das oben erwähnte mindestens eine Element sowohl Si wie auch lösliches Al ist, ist sie hinreichend, solange der R- Wertbereich 0,5 Gew.-% ≦ R ≦ 3,5 Gew.-% eingehalten wird. Fig. 1 is a combined graph showing the relationships between the value [Si (% by weight) + 1.4 × soluble Al (% by weight)], the coercive force after generation of a plastic deformation of 2 to 3% a steel of the present invention, and the magnetic flux density (B₂₅) at a magnetomotic force of 2000 A / m after producing a plastic deformation of 2 to 3% in the steel of the present invention. As is apparent from Fig. 1, in order to obtain a coercive force of 70 A / m or less, at least one element selected from Si and soluble Al must be added to the steel so that the R value is 0.5% or more. The R value is defined by the equation R = [Si (% by weight) + 1.4 × soluble Al (% by weight)]. The upper limit of the addition amount of these elements is specified to give a magnetic flux density value which is similar to the value of SUYP O and PB. As shown in Fig. 1, the R value (wt .-%) must be 3.5 wt .-% or less to the value of the magnetic flux density (B₂₅) under the magnetomotive force of 2000 A / m on a Maintain level of 1.3 T or more. To further improve the magnetic flux density (B₂₅), the R value (wt .-%) is preferably chosen so that it is 2.5 wt .-% or less. If the at least one element selected from Si and soluble Al is only Si, the Si content is that which has an R value range of 0.5 (% by weight) ≦ R (% by weight) ≦ 3.5 (% by weight) met, in the range from 0.5 to 3.5% by weight. If this at least one element is only soluble aluminum, the content of soluble Al which meets the R ranges from 0.5% by weight ≦ R (% by weight) ≦ 3.5% by weight is in the range from 0.35 to 2.5% by weight. In the case that the at least one element is only soluble aluminum or soluble aluminum with the addition of a small amount of Si, productivity is good compared to using only Si. In the event that the above-mentioned at least one element is both Si and soluble Al, it is sufficient as long as the R value range 0.5% by weight ≦ R ≦ 3.5% by weight is maintained.

C, N

C und N gehören zu den Verunreinigungen und ergeben eine wesentlich stärker schädliche Wirkung als andere Verunreinigungen. Um eine ausgezeichnete Gleichstrommagnetisierungs-Charakteristik nach Erzeugung einer plastischen Verformung von 2 bis 3% sicherzustellen, wird der Gehalt an C und N vorzugsweise so weit reduziert, wie dies wirtschaftlich möglich ist. Der Grenzwert des C- und N-Gehalts in einem industriellen Verfahren wird im Hinblick auf die Möglichkeiten der Stahlherstellungstechnologie bestimmt, wobei hohe Kosten zur Entfernung dieser Elemente vermieden werden sollen. Eine bevorzugte Untergrenze des C- und N-Gehalts beträgt 0,0005 Gew.-% für jedes dieser Elemente.C and N belong to the impurities and result in one much more harmful than others Impurities. To be an excellent one DC magnetization characteristic after generation ensure a plastic deformation of 2 to 3%, the content of C and N is preferably reduced to the extent how this is economically possible. The limit of the C and N content in an industrial process is Terms of the possibilities of Steel making technology determines high costs should be avoided to remove these elements. A preferred lower limit of the C and N content is 0.0005% by weight for each of these elements.

Wenn der C-Gehalt 0,007 Gew.-% übersteigt, verringert die Zugabe des mindestens einen Elements aus Si und löslichem Al den Effekt der Erweiterung der Ferritregion dramatisch und verschlechtert die Koerzitivkraft nach Induktion einer plastischen Verformung von 2 bis 3%. Wenn der N-Gehalt 0,010 Gew.-% übersteigt, erhöht sich die Zahl der Nitridpartikel, was das Wachstum der Ferritkristallkörner verhindert, und keine Verbesserung der Koerzitivkraft nach Induktion einer plastischen Verformung von 2 bis 3% wird erwartet.If the C content exceeds 0.007 wt%, the Addition of the at least one element made of Si and soluble Al the effect of expanding the ferrite region dramatically and worsens the coercive force after induction plastic deformation of 2 to 3%. If the N content Exceeds 0.010 wt%, the number of Nitride particles, which is the growth of the ferrite crystal grains prevented, and no improvement in coercive force after Induction of a plastic deformation of 2 to 3% expected.

Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen dem C-Gehalt und der Koerzitivkraft nach Induktion einer plastischen Verformung von 2 bis 3%. Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen dem N- Gehalt und der Koerzitivkraft nach Erzeugung einer plastischen Verformung von 2 bis 3%. Fig. 2 zeigt, daß ein C-Gehalt von mehr als 0,007 Gew.-% den Wert der Koerzitivkraft erhöht und die Koerzitivkraft- Charakteristika verschlechtert. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, steigt, wenn der N-Gehalt 0,010 Gew.-% überschreitet, der Wert der Koerzitivkraft an, und die Koerzitivkraft- Charakteristik wird verschlechtert. Demzufolge wird der C- Gehalt auf 0,007 Gew.-% oder weniger und der N-Gehalt auf 0,010 Gew.-% oder weniger spezifiziert. Fig. 2 shows the relationship between the C content and the coercive force after induction of a plastic deformation of 2 to 3%. Fig. 3 shows the relationship between the N content and the coercive force after generation of a plastic deformation of 2 to 3%. Fig. 2 shows that a C content of more than 0.007% by weight increases the value of the coercive force and deteriorates the coercive force characteristics. As shown in Fig. 3, when the N content exceeds 0.010% by weight, the value of the coercive force increases and the coercive force characteristic is deteriorated. Accordingly, the C content is specified to be 0.007% by weight or less and the N content is specified to be 0.010% by weight or less.

Der C-Gehalt liegt stärker bevorzugt im Bereich von 0,0005 bis 0,005 Gew.-% und der N-Gehalt liegt stärker bevorzugt im Bereich von 0,0005 bis 0,007 Gew.-%.The C content is more preferably in the range of 0.0005 to 0.005% by weight and the N content is more preferred in the range of 0.0005 to 0.007% by weight.

S, O, P

S und O, die Verunreinigungen darstellen, verschlechtern die Gleichstrommagnetisierungs-Charakteristik nach Induktion einer plastischen Verformung von 2 bis 3%. Um die Grundeigenschaften sicherzustellen, einschließlich Freisein von Defekten, Verläßlichkeit und Verarbeitbarkeit als Stahl, sollte der Gehalt dieser Elemente zusammen mit anderen unvermeidbaren Verunreinigungen auf ein Maß herabgesetzt werden, das die Behandlungskosten nicht erhöht. Die Grenze des S- und O-Gehalts in einem industriellen Verfahren wird im Hinblick auf die Möglichkeiten der Stahlherstellungstechnologie bestimmt, wobei hohe Kosten zur Entfernung dieser Elemente verhindert werden sollen. Eine bevorzugte Untergrenze des S- und O- Gehalts beträgt jeweils 0,0003 Gew.-%.S and O, which are impurities, deteriorate the DC magnetization characteristic Induction of a plastic deformation of 2 to 3%. Around ensure the basic properties, including Free of defects, reliability and workability as steel, the content of these elements should be along with other inevitable impurities to a measure be reduced, the treatment costs are not elevated. The limit of S and O content in one industrial process is designed with regard to Possibilities of steel making technology determined avoiding high cost of removing these elements should be. A preferred lower limit of the S and O The content is 0.0003% by weight.

P hat eine relativ geringe Wirkung auf die Gleichstrommagnetisierungs-Charakteristika. Wenn die Stanzeigenschaften des Stahls verbessert werden sollen, wird die Obergrenze des P-Gehalts vorzugsweise zu 0,2 Gew.-% gewählt.P has a relatively minor effect on the DC magnetization characteristics. If the Punching properties of the steel are to be improved, the upper limit of the P content is preferably increased 0.2 wt .-% selected.

Mn

Mn ist ein Element, das die Gleichstrommagnetisierungs- Charakteristika und die Korrosionsresistenzeigenschaften verschlechtert, wenn MnS gebildet wird. Mn wird vorzugsweise zusammen mit S verringert. Nichtsdestoweniger wird Mn zu bis zu 0,5 Gew.-% zugegeben, beträgt mindestens jedoch das Zehnfache des S-Gehalts, um Heißbrüchigkeit zu verhindern. Wenn der S-Gehalt weniger als 0,001 Gew.-% beträgt, wird die Untergrenze des Mn-Gehalts vorzugsweise auf 0,01 Gew.-% gewählt, um den Kostenanstieg zur weiteren Entfernung von Mangan zu vermeiden.Mn is an element that the DC magnetization Characteristics and the corrosion resistance properties deteriorates when MnS is formed. Mn will preferably reduced together with S. Nonetheless if Mn is added up to 0.5% by weight, it is at least however, ten times the S content to prevent brittleness prevent. If the S content is less than 0.001 wt% the lower limit of the Mn content is preferred selected to 0.01 wt .-% to further increase the cost Avoid removal of manganese.

Ferrite grain size

Erfindungsgemäß ist es notwendig, daß die durchschnittliche Ferritkorngröße 0,2 mm oder mehr beträgt. Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen der durchschnittlichen Ferritkorngröße und der Koerzitivkraft nach Induktion einer plastischen Verformung von 2 bis 3% im Stahl. Wie in der Figur gezeigt wird, überschreitet die Koerzitivkraft 70 A/m, wenn die durchschnittliche Ferritkorngröße unter 0,2 mm beträgt.According to the invention, it is necessary that the average ferrite grain size is 0.2 mm or more. Fig. 4 shows the relationship between the average ferrite grain size and the coercive force after induction of a plastic deformation of 2 to 3% in the steel. As shown in the figure, the coercive force exceeds 70 A / m when the average ferrite grain size is less than 0.2 mm.

Der erfindungsgemäße Stahl schließt Stahlplatten (dicke Platten, dünne Platten), Stahlstäbe, Strukturformen, Stahldrähte und deren Verarbeitungsprodukte ein. Wenn die Dicke der Stahlplatte oder der Durchmesser des Stahldrahts kleiner wird als 0,2 mm, ist es schwierig, die durchschnittliche Ferritkorngröße auf 0,2 mm oder mehr zu bringen. Daher beträgt die Dicke oder der Durchmesser des Stahlmaterials vorzugsweise 0,2 mm oder mehr.The steel according to the invention includes steel plates (thick Plates, thin plates), steel rods, structural shapes, Steel wires and their processing products. If the Thickness of the steel plate or the diameter of the steel wire becomes smaller than 0.2 mm, it is difficult to Average ferrite grain size increases to 0.2 mm or more bring. Therefore, the thickness or the diameter of the Steel material, preferably 0.2 mm or more.

Heat treatment conditions

Die Gründe, warum die Hitzebehandlungsbedingungen für den erfindungsgemäßen Stahl definiert sind, werden nachstehend angegeben. Der erfindungsgemäße Stahl schließt einen verarbeiteten Stahl ein. Der Stahl mit der oben beschriebenen Zusammensetzung wird einer abschließenden Hitzebehandlung bei einer Temperatur von 850 bis 1300°C unterworfen. The reasons why the heat treatment conditions for the steel according to the invention are defined below specified. The steel according to the invention includes one processed steel. The steel with the one above described composition becomes a final Heat treatment at a temperature of 850 to 1300 ° C subject.

Die Hitzebehandlung in einem Temperaturbereich von 850 bis 1300°C erzeugt eine durchschnittliche Korngröße von 0,2 mm oder mehr und liefert ausgezeichnete Gleichstrommagnetisierungs-Charakteristika nach Induktion einer plastischen Verformung von 2 bis 3%. Die Temperatur der Hitzebehandlung sollte auf 850°C oder mehr eingestellt werden, um die optimale Ferritkorngröße und eine adäquate Koerzitivkraft nach Induktion einer plastischen Verformung sicherzustellen. Ein stärker bevorzugter Temperaturbereich der Hitzebehandlung liegt bei 950 bis 1300°C. Eine optimale Hitzebehandlung liefert insbesondere grobe Ferritkörner und eine günstige Koerzitivkraft nach Induktion einer plastischen Verformung.Heat treatment in a temperature range from 850 to 1300 ° C produces an average grain size of 0.2 mm or more and delivers excellent DC magnetization characteristics after induction a plastic deformation of 2 to 3%. The temperature The heat treatment should be set to 850 ° C or more be the optimal ferrite grain size and an adequate Coercive force after induction of plastic deformation ensure. A more preferred temperature range the heat treatment is between 950 and 1300 ° C. An optimal one Heat treatment in particular provides coarse ferrite grains and a favorable coercive force after induction of a plastic deformation.

In einem Hitzebehandlungstemperaturbereich von 850 bis 1300°C stellen mindestens 10 Minuten Haltezeit bei einer stabilen Temperatur von 900°C oder mehr den Effekt der vorliegenden Erfindung sicher, und eine Haltezeit von mehr als 30 Minuten in einem stabilen Temperaturbereich von 850 bis 950°C ist zur Sicherstellung des Effekts noch günstiger. Eine Hitzebehandlung bei oberhalb 1300°C ist ungünstig, da das Material (Stahl oder Stahlverarbeitungsmaterial) deformiert und die Kosten für die Verarbeitung bei hoher Temperatur ansteigen.In a heat treatment temperature range from 850 to 1300 ° C provide at least 10 minutes of hold time at one stable temperature of 900 ° C or more the effect of present invention safely, and a hold time of more than 30 minutes in a stable temperature range of 850 up to 950 ° C is still to ensure the effect cheaper. A heat treatment is at above 1300 ° C inconvenient because the material (steel or Steel processing material) deformed and the cost of processing increases at high temperature.

Der Stahl, der der erfindungsgemäßen abschließenden Hitzebehandlung unterworfen wird, schließt ein heißgewalztes Material, kaltgewalztes Material und ihre Weiterverarbeitungsprodukte ein.The steel that the final according to the invention Heat treatment includes hot rolled material, cold rolled material and their Processing products.

example

Tabelle 1 listet die chemische Zusammensetzung der Stähle A bis Z auf, die in den Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendet wurden. Jedes der in Tabelle 1 aufgelisteten Materialien wurde geschmolzen und zur Herstellung eines Stahlbarrens gegossen, der dann zu einer Folie mit einer Dicke von 5 mm oder 2 mm heißgewalzt wurde. Aus diesen Folien wurden die ringförmigen Proben Nr. 1 bis Nr. 30 jeweils mit einer Dicke von 2 mm, einem Außendurchmesser von 45 mm und einem Innendurchmesser von 33 mm durch spanende Formgebung hergestellt. Diese Proben wurden unter den in Tabelle 2 angegebenen Bedingungen hitzebehandelt, gefolgt von Induktion einer plastischen Verformung von 2 bis 3% bei den Proben durch Kaltwalzen. Die durchschnittliche Ferritkorngröße und die Gleichstrommagnetisierungs-Charakteristik der Proben wurden bestimmt. Tabelle 2 zeigt die Gleichstrommagnetisierungs- Charakteristik. In dieser Tabelle bedeutet "HC" die Koerzitivkraft für eine magnetische Flußdichte von 15000 G (1,5 Wb/m²) (1,5 T). "B25" zeigt die magnetischen Flußdichten bei einer magnetischen Feldintensität von 25 Oe (1990 A/m).Table 1 lists the chemical composition of the steels A to Z on that in the examples and comparative examples were used. Each of those listed in Table 1 Materials were melted and used to make one Steel ingot cast, which then becomes a film with a Thickness of 5 mm or 2 mm was hot rolled. From these Foils became the ring-shaped samples No. 1 to No. 30 each with a thickness of 2 mm, an outer diameter of 45 mm and an inner diameter of 33 mm machined shape. These samples were taken under heat treated under the conditions given in Table 2, followed by induction of a plastic deformation of 2 up to 3% for the samples by cold rolling. The average ferrite grain size and the DC magnetization characteristics of the samples were certainly. Table 2 shows the DC magnetization Characteristic. In this table, "HC" means Coercive force for a magnetic flux density of 15000 G. (1.5 Wb / m²) (1.5 T). "B25" shows the magnetic Flux densities at a magnetic field intensity of 25 Oe (1990 A / m).

Die Proben Nr. 1 bis 5, 14 und 22 bis 25 waren Beispiele und Vergleichsbeispiele, bei denen die Proben durch Hitze im erfindungsgemäßen Temperaturbereich behandelt wurden, und die ein zusätzliches Legierungselement aus löslichem Al oder Si einschlossen, die wiederum Kernelemente der vorliegenden Erfindung sind, während ihr Gehalt variiert wurde. So wurde die Gleichstrommagnetisierungs- Charakteristik nach Induktion einer plastischen Verformung von 2 bis 3% untersucht. Die Proben Nr. 26 bis 30 waren Beispiele und Vergleichsbeispiele, die sowohl Si wie auch lösliches Al enthielten.Sample Nos. 1 to 5, 14 and 22 to 25 were examples and comparative examples in which the samples are heated were treated in the temperature range according to the invention, and an additional alloying element made of soluble Al or Si, which in turn are core elements of the present invention while its content varies has been. So the DC magnetization Characteristic after induction of plastic deformation examined from 2 to 3%. Samples Nos. 26-30 were Examples and comparative examples that both Si and contained soluble Al.

Wie in Fig. 1 gezeigt wird, ergaben alle Beispiele, die die Bedingungen [Si(Gew.-%) + 1,4 × lösliches Al(Gew.-%)], die durch die vorliegende Erfindung spezifiziert sind, erfüllten, eine Koerzitivkraft von 70 A/m oder weniger und eine magnetische Flußdichte von 1,3 T oder mehr bei einer magnetomotorischen Kraft von 2000 A/m nach Induktion einer plastischen Verformung von 2 bis 3%. Als jedoch der Wert [Si(Gew.-%) + 1,4 × lösliches Al(Gew.-%)] weniger als 0,5% betrug, erfüllte die Koerzitivkraft nach Erzeugung einer plastischen Verformung von 2 bis 3% nicht die erfindungsgemäßen Bedingungen, und als der Wert [Si(Gew.-%) + 1,4 × lösliches Al(Gew.-%)] 3,5 überstieg, erfüllte die magnetische Flußdichte nach Erzeugung einer plastischen Verformung von 2 bis 3% bei einer magnetomotorischen Kraft von 2000 A/m nicht die erfindungsgemäßen Bedingungen. Der Wert von [Si(Gew.-%) + 1,4 × lösliches Al(Gew.-%)] liegt stärker bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 2,5 Gew.-%, da dann die magnetische Flußdichte 1,4 T oder mehr beträgt.As shown in Fig. 1, all of the examples that met the conditions [Si (wt%) + 1.4 × soluble Al (wt%)] specified by the present invention gave a coercive force of 70 A / m or less and a magnetic flux density of 1.3 T or more with a magnetomotive force of 2000 A / m after induction of a plastic deformation of 2 to 3%. However, when the value [Si (% by weight) + 1.4 × soluble Al (% by weight)] was less than 0.5%, the coercive force after producing a plastic deformation of 2 to 3% did not satisfy the present invention Conditions, and when the value [Si (% by weight) + 1.4 × soluble Al (% by weight)] exceeded 3.5 , the magnetic flux density after generation of a plastic deformation of 2 to 3% in a magnetomotive one Force of 2000 A / m not the conditions of the invention. The value of [Si (% by weight) + 1.4 × soluble Al (% by weight)] is more preferably in the range from 0.5 to 2.5% by weight, since then the magnetic flux density 1, 4 T or more.

Die Proben Nr. 6 und 7 waren Beispiele und Vergleichsbeispiele, um den Effekt der Verunreinigung C (Kohlenstoff) zu klären. Die Proben Nr. 8 bis 10 waren Beispiele und Vergleichsbeispiele, um den Effekt der Verunreinig N (Stickstoff) zu klären.Sample Nos. 6 and 7 were examples and Comparative examples to demonstrate the effect of impurity C To clarify (carbon). Samples Nos. 8-10 were Examples and comparative examples to illustrate the effect of Clarify contaminated N (nitrogen).

Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen dem C-Gehalt und der Koerzitivkraft nach Induktion einer plastischen Verformung von 2 bis 3%. Der Graph wurde aus den Daten der Proben Nr. 6 und 7 plus den Proben Nr. 2 und 13 erstellt. Die Figur zeigt deutlich, daß die Obergrenze des C-Gehalts 0,007 Gew.-% beträgt. Der C-Gehalt beträgt besonders bevorzugt 0,005 Gew.-% oder weniger, da dann die Koerzitivkraft 50 A/m oder weniger beträgt. Fig. 2 shows the relationship between the C content and the coercive force after induction of a plastic deformation of 2 to 3%. The graph was created from the data of Sample Nos. 6 and 7 plus Sample Nos. 2 and 13. The figure clearly shows that the upper limit of the C content is 0.007% by weight. The C content is particularly preferably 0.005% by weight or less, since the coercive force is then 50 A / m or less.

Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen dem N-Gehalt und der Koerzitivkraft nach Induktion einer plastischen Verformung von 2 bis 3%. Der Graph wurde aus den Daten der Proben Nr. 8 bis 10 sowie der Proben Nr. 2 und 13 erstellt. Die Figur zeigt, daß die Obergrenze des N-Gehalts 0,01 Gew.-% beträgt. Der N-Gehalt beträgt stärker bevorzugt 0,007 Gew.-% oder weniger, da dann die Koerzitivkraft bei 40 A/m oder weniger liegt. Fig. 3 shows the relationship between the N content and the coercive force after induction of a plastic deformation of 2 to 3%. The graph was created from the data of Samples Nos. 8-10 and Samples Nos. 2 and 13. The figure shows that the upper limit of the N content is 0.01% by weight. The N content is more preferably 0.007% by weight or less because then the coercive force is 40 A / m or less.

Die Proben Nr. 11 und 12 waren Beispiele, die zeigten, daß die Zugabe von P die Gleichstrommagnetisierungs- Charakteristik nach Induktion einer plastischen Verformung von 2 bis 3% nicht verschlechtert.Sample Nos. 11 and 12 were examples showing that the addition of P the DC magnetization Characteristic after induction of plastic deformation not deteriorated by 2 to 3%.

Die Probe Nr. 15 war ein Vergleichsbeispiel, in dem ein Reineisen untersucht wurde, das für die Anwendungen der vorliegenden Erfindung herkömmlich in breitem Umfang verwendet wird. Die Ferritkorngröße betrug 0,1 mm, was kleiner ist als die von der vorliegenden Erfindung spezifizierte Größe, und die Koerzitivkraft nach Induktion einer plastischen Verformung von 2 bis 3% war wesentlich schlechter als alle Beispiele der vorliegenden Erfindung.Sample No. 15 was a comparative example in which a Pure iron was investigated, which is for the applications of the present invention conventionally in a wide range is used. The ferrite grain size was 0.1 mm, which is smaller than that of the present invention specified size, and the coercive force after induction a plastic deformation of 2 to 3% was essential worse than all examples of the present invention.

Die Proben Nr. 16 bis 21 dienen zur Untersuchung der Gleichstrommagnetisierungs-Charakteristika unter Verwendung eines Stahls Nr. B mit einer Dicke von 2 mm, wobei die Korngröße verändert wurde. Fig. 4 faßt die Beziehung zwischen der durchschnittlichen Ferritkorngröße und der Koerzitivkraft nach Induktion einer plastischen Verformung von 2 bis 3% in den Beispielen zusammen. Wie durch die Proben Nr. 16 und 17 gezeigt wird, kann die günstige Koerzitivkraft nach Induktion einer plastischen Verformung von 2 bis 3% nicht erhalten werden, selbst wenn die chemische Zusammensetzung, die durch die vorliegende Erfindung spezifiziert wird, erfüllt ist, solange die mittlere Ferritgröße nicht 0,2 mm erreicht. Um eine mittlere Ferritgröße von 0,2 mm oder mehr durch Hitzebehandlung zu erzielen, ist eine Erwärmungstemperatur von 850°C oder mehr erforderlich. Samples Nos. 16 to 21 are used to examine the DC magnetization characteristics using a No. B steel with a thickness of 2 mm, whereby the grain size was changed. Fig. 4 summarizes the relationship between the average ferrite grain size and the coercive force after induction of plastic deformation of 2 to 3% in the examples. As shown by Sample Nos. 16 and 17, the favorable coercive force cannot be obtained after induction of plastic deformation of 2 to 3% even if the chemical composition specified by the present invention is satisfied as long as the medium one Ferrite size not reached 0.2 mm. In order to achieve an average ferrite size of 0.2 mm or more by heat treatment, a heating temperature of 850 ° C or more is required.

Tabelle 1 Table 1

Tabelle 2 Table 2

Claims

1. Soft magnetic steel, consisting essentially of:
0.007 wt% or less C, 0.5 wt% or less Mn, 0.2 wt% or less P, 0.01 wt% or less S, 0.01 wt% or less N, 0.005% by weight or less O, at least one element selected from Si and soluble Al, and the balance Fe, the steel having the following relationships:
R (% by weight) = Si (% by weight) + 1.4 × soluble Al (% by weight), 0.5 (% by weight) ≦ R (% by weight) ≦ 3.5 (Wt .-%) and ferrite grains with an average grain size of at least 0.2 mm.

2. Soft magnetic steel according to claim 1, at which is the at least one element Si.

3. Soft magnetic steel according to claim 1, at which is at least one element Al.

4. Soft magnetic steel according to claim 1, at which is at least one element Al and Si.

5. Soft magnetic steel according to claim 1, at which the amount of C is 0.0005 to 0.007 wt .-%.

6. Soft magnetic steel according to claim 1, at which the N amount is 0.0005 to 0.01 wt .-%.

7. Soft magnetic steel according to claim 1, at which the Mn amount is 0.01 to 0.5 wt .-%.

8. Soft magnetic steel according to claim 1, at which the R value (wt .-%) is 0.5 to 2.5 wt .-%.

9. A method for producing a soft magnetic steel, comprising the following steps:
Production of a steel product consisting essentially of 0.007% by weight or less C, 0.5% by weight or less Mn, 0.2% by weight or less P, 0.01% by weight or less S, 0.01% by weight or less N, 0.005% by weight or less O, at least one element selected from Si and soluble Al, and the balance Fe, the steel product fulfilling the following relationships:
R (% by weight) = Si (% by weight) + 1.4 × soluble Al (% by weight), 0.5 (% by weight) ≦ R (% by weight) ≦ 3.5 (% By weight), and heat treating the steel product at a temperature of 850 to 1300 ° C, thereby producing ferrite grains with an average grain size of at least 0.2 mm.

10. The method according to claim 9, wherein the Steel product a steel plate, a steel rod, a shaped one Is steel or a steel wire.

11. The method according to claim 9, characterized characterized in that the heat treatment at a temperature of 950 to 1300 ° C is carried out.