JPH0726326A - 無方向性電磁厚板の製造法 - Google Patents

無方向性電磁厚板の製造法

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JPH0726326A
JPH0726326A JP5170737A JP17073793A JPH0726326A JP H0726326 A JPH0726326 A JP H0726326A JP 5170737 A JP5170737 A JP 5170737A JP 17073793 A JP17073793 A JP 17073793A JP H0726326 A JPH0726326 A JP H0726326A
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JP
Japan
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less
rolling
magnetic field
flux density
magnetic flux
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JP5170737A
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English (en)
Inventor
Yukio Tomita
幸男 冨田
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、無方向性電磁厚板の製造法を提供
する。 【構成】 C:0.01%以下、Si:0.02%以
下、S:0.02〜0.20%、Al:0.10〜3.
0%の成分系で950〜1150℃加熱、800℃以上
で圧延形状比0.6以上の圧延と圧下率35〜70%の
圧延を行ない、板厚に応じて、脱水素熱処理、焼鈍また
は焼準を行なうことで切削性が良く、中磁場での磁気特
性の優れた無方向性電磁厚板の製造法。 【効果】 切削性が良く、中磁場での磁気特性が優れて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は大型構造部材等に使用さ
れる無方向性電磁厚板の製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年最先端科学技術である素粒子研究や
医療機器の進歩に伴って、大型構造物に磁気を用いる装
置が使われ、その性能向上が求められている。特に直流
磁化条件で使用される粒子加速器用磁極材、リターンヨ
ーク材では、高い飽和磁束密度の他に5Oe(400A/
m)付近の中磁場での高い磁束密度が求められている
が、さらに、加工時の良好な切削性も要求されている。
【0003】磁束密度に優れた電磁鋼板として、従来か
ら薄板分野で珪素鋼板、電磁軟鉄板をはじめとする数多
くの材料が提供されていることは良く知られている。し
かし、構造部材として使用するには組立加工及び強度上
の問題があり、厚鋼板を利用する必要が生じてくる。こ
れまで電磁厚板としては純鉄系成分で製造されているこ
とが、たとえば、特開昭60−96749号公報により
開示されている。しかしながら、近年の装置の大型化、
能力の向上等に伴い、切削性とともにさらに磁気特性の
優れた、特に中磁場、たとえば5Oe(400A/m)付
近での磁束密度の高い鋼材開発の要望が強く、前掲の公
報等で提示された鋼材では、5Oe付近での中磁場の高い
磁束密度が安定して得られていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の点を鑑
みなされたもので、切削性が良く、中磁場での磁気特性
の優れた無方向性電磁厚板の製造法を提供することを目
的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は重量%で、 C :0.01%以下、 Si:0.02%以
下、Mn:0.20%以下、 S :0.02
%以上、0.20%以下、Al:0.10%以上、3.0
%以下、N :0.004%以下、O :0.005%以
下、 H :0.0002%以下、残部実質的
に鉄からなる鋼組成の鋼片または、鋳片を950〜11
50℃に加熱し、800℃以上で下記(1)式での圧延
形状比Aが0.6以上の圧延パスを1回以上はとる圧延
を行ない、引き続き800℃以下で圧下率を35〜70
%とする圧延を行ない、板厚50mm以上の板厚について
は必要に応じて600〜750℃の脱水素熱処理を行な
った後、750〜950℃で焼鈍するかあるいは910
〜1000℃で焼準し、板厚50mm未満については75
0〜950℃で焼鈍するかあるいは910〜1000℃
焼準することを特徴とする切削性が良く、中磁場での磁
気特性の優れた無方向性電磁厚板の製造法である。
【0006】
【数2】
【0007】
【作用】以下に本発明を詳細に説明する。まず、磁化の
プロセスについて述べる。消磁状態の鋼を磁界の中に入
れ、磁界を強めていくと次第に磁区の向きに変化が生
じ、磁界の方向に近い磁区が優勢になり他の磁区を蚕食
併合していく。つまり、磁壁の移動が起こる。さらに磁
界が強くなり磁壁の移動が完了すると、次に磁区全体が
磁化方向に向きを変えていく。この磁化プロセスの中で
低磁場での磁束密度を決めているのは、磁壁の移動しや
すさである。つまり低磁場で高磁束密度を得るために
は、磁壁の移動を障害するものを極力減らすことである
と定性的に言うことができる。この観点から従来磁壁の
移動の障害となる結晶粒を粗大化することが重要な技術
となっていた(特開昭60−96749号)。これに対
し、中磁場で高磁束密度を得るための方法については知
見がなかった。
【0008】発明者らは、ここにおいて中磁場で高磁束
密度を得るためには、単に結晶粒の粗大化だけでなく、
隣合った結晶粒間の磁化の方向が圧延方向に平行に揃っ
ていることが重要であることを見出した。超粗大粒で
も、細粒でもない比較的粗粒(フェライト粒度No.が0
〜4番程度)でかつ〔100〕方向が圧延方向に平行に
ランダムとなることで中磁場の磁気特性が大幅に向上す
ることを見出したのである。このための熱間圧延条件と
して、800℃以下において35%以上70%以下の圧
下率をとることで、圧延後の熱処理前の結晶粒を微細化
して再結晶させやすくするとともに、鋼中に歪みを導入
して、この歪みを熱処理時の再結晶の駆動力とすること
で、比較的大きな結晶粒を板厚全体にわたって安定的に
得ると同時に、〔100〕の結晶方位が圧延方向に平行
にランダムとなる。図1に0.01Si−0.07Mn
−0.8Al鋼での800℃以下の圧下率と5Oeでの磁
束密度との関係を示す。図から明らかのように35〜7
0%の圧下により、高磁束密度が得られる。
【0009】さらに中磁場での高磁束密度を得るための
手段として、内部応力の原因となる元素及び空隙性欠陥
の作用につき詳細な検討を行ない、所期の目的を達成し
た。また、空隙性欠陥の影響についても種々検討した結
果、そのサイズが100μ以上のものが磁気特性を大幅
に低下することを知見したものである。そしてこの10
0μ以上の有害な空隙性欠陥をなくすためには下記
(1)式での圧延形状比Aが0.6以上必要であること
を見出した。
【0010】
【数3】
【0011】さらに、鋼中の水素の存在も有害で、脱水
素熱処理を行なうことによって磁気特性が大幅に向上す
ることを知見した。高形状比圧延により空隙性欠陥のサ
イズを100μ以下にし、かつ、脱水素熱処理により鋼
中水素を減少することで中磁場での磁束密度が大幅に上
昇する。
【0012】成分元素に関して、本発明製造法において
は、特にAl添加が低磁場で高磁束密度を得るために非
常に有効であることを見出した。図2は、0.008C
−0.11Mn鋼にあって、Al量が中磁場(5Oe)で
の磁束密度に及ぼす影響を示したものである。図から明
らかのように本発明製造法において、Al量が0.1〜
3.0%、特に0.9〜2.5%の範囲で高い磁束密度
を示している。
【0013】また、本発明における高純鋼の切削性、特
に切削後の表面粗度低減のためにはS添加が非常に有効
であることを見出した。図3に0.006C−0.08
Mn−2.0Al鋼で切削長さ10mでの表面粗度とS
含有量の関係を示した。切削長さ10mでの表面粗度が
10μm程度を普通(△で示す)、5μm程度を良好
(○で示す)、1μm程度を特に良好(◎で示す)の切
削性を示すと定義した。同図から、S添加量が0.02
%以上の範囲で表面粗度5μm以下の良好な切削性を示
すことがわかる。
【0014】次に成分限定理由を述べる。Cは鋼中の内
部応力を高め、磁気特性、特に低磁場での磁束密度を最
も下げる元素であり、極力下げることが中磁場での磁束
密度を低下させないことに寄与する。また、磁気時効の
点からも低いほど経時低下が少なく、磁気特性の良い状
態で恒久的に使用できるものであり、このようなことか
ら、0.01%以下に限定する。図4に5Oeでの磁束密
度とCの関係を示すように、さらにCを0.005%以
下にすることにより一層高磁束密度が得られる。Si,
Mnは中磁場での磁束密度の点から少ない方が好まし
く、MnはMnS系介在物を生成する点からも低い方が
良い。この意味からSiは0.02%以下、Mnは0.
20%以下に限定する。Mnに関してはMnS系介在物
を生成する点よりさらに望ましくは0.10%以下が良
い。
【0015】Sは工具摩耗量を低下させ、切削性を上昇
させる元素で、図3に示すように0.020%以上添加
する必要があるが、0.20%を超えて添加すると低磁
場での磁気特性を低下させるため上限を0.20%とす
る。Oは鋼中において非金属介在物を形成し、結晶粒の
粗大化を妨げる害を及ぼし含有量が多くなるに従って磁
束密度の低下が見られ、磁気特性を低下させるので少な
いほど良い。このため、Oは0.005%以下とした。
【0016】Alは中磁場での磁束密度の点から添加し
た方が有利な元素である。図2に示すように、0.1〜
3.0%の範囲で、さらに望ましくは、0.9〜2.5
%の範囲で添加する。Nは内部応力を高めかつAlNに
より結晶粒微細化作用により中磁場での磁束密度を低下
させるので上限は0.004%とする。Hは磁気特性を
低下させ、かつ、空隙性欠陥の減少を妨げるので0.0
002%以下とする。
【0017】次に製造法について述べる。圧延条件につ
いては、まず圧延前加熱温度を1150℃以下にするの
は、1150℃を超える加熱温度では、加熱γ粒径の板
厚方向のバラツキは大きく、このバラツキが圧延後も残
り最終的な結晶粒が不均一となるため、上限を1150
℃とする。加熱温度が950℃未満となると圧延の変形
抵抗が大きくなり、以下に述べる空隙性欠陥をなくすた
めの形状比の高い圧延の圧延負荷が大きくなるため、9
50℃を下限とする。
【0018】熱間圧延にあたり前述の空隙性欠陥は鋼の
凝固過程で大小はあるが、必ず発生するものでありこれ
をなくす手段は圧延によらなければならないので、熱間
圧延の役目は重要である。すなわち、熱間圧延1回当た
りの変形量を大きくし板厚中心部にまで変形が及ぶ熱間
圧延が有効である。具体的には圧延形状比Aが0.6以
上の圧延パスが1回以上を含む高形状比圧延を行ない、
空隙性欠陥のサイズを100μ以下にすることが磁気特
性に良い。圧延中にこの高形状比圧延により空隙性欠陥
をなくすことで、後で行なう脱水素熱処理における脱水
素効率が飛躍的に上昇する。
【0019】次に800℃以下の温度において累積圧下
率35%以上にすることにより結晶粒を微細化するとと
もに歪みを導入し、これに続く熱処理時の再結晶を促進
させる。さらにこの圧延により、〔100〕の結晶方位
を圧延方向に平行にランダムとする。ただし70%超の
圧下率になると、熱処理後結晶粒度が板厚方向に不均一
になり、磁束密度のバラツキを大きくする。従って板厚
方向に均一な比較的粗大な粒を得るために、圧下率を3
5〜70%とする。
【0020】次に熱間圧延に引き続き結晶粒粗大化、内
部歪除去及び板厚50mm以上の厚手材については必要に
応じて脱水素熱処理を施す。板厚50mm以上では水素の
拡散がしにくく、これが空隙性欠陥の原因となり、か
つ、水素自身の作用と合わさって低磁場での磁束密度を
低下させる。このため、脱水素熱処理を行なうが、その
際600℃未満では脱水素効率が悪く750℃超では変
態が一部開始するので600〜750℃の温度範囲で行
なう。脱水素時間としては種々検討の結果〔0.6(t
−50)+6〕時間(t:板厚)が適当である。
【0021】焼鈍は結晶粒粗大化及び内部歪除去のため
に行なうが、750℃未満では結晶粒粗大化が起こら
ず、また、950℃以上では結晶粒の板厚方向の均質性
が保てないため、焼鈍温度としては750〜950℃に
限定する。焼準は板厚方向の結晶粒調整及び内部歪除去
のために行なうが、下限はオーステナイト域下限のAc
3 点である910℃以上で、かつ、1000℃以上では
結晶粒の板厚方向の均質性が保てないので、焼準温度は
910〜1000℃に限定する。なお、板厚50mm以上
の厚手材で行なう脱水素熱処理でこの焼鈍あるいは、焼
準を兼ねることが可能である。一方、板厚50mm未満の
ものは水素の拡散が容易なため、脱水素熱処理は不要で
前述の焼鈍または焼準するのみで良い。
【0022】
【実施例】次に本発明の実施例を比較例とともに挙げ
る。表1に化学成分を示し、表2にそれぞれの電磁厚板
の製造条件とフェライト粒径、中磁場での磁束密度を示
す。
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】例1〜6は本発明の実施例を示し、例7〜
23は比較例を示す。例1〜3は板厚90mmに仕上げた
もので、中磁場で高磁束密度で、かつ、切削性も良好で
ある。例1に比べ、例2はさらに低C、例3は低Mnで
あり、より高い磁気特性を示す。例4は35mm、例5は
6mm、例6は15mmに仕上げたもので、高磁束密度で切
削性も良好である。例7〜8はSが低く切削性が良好で
ない。例9はSが高すぎ、例10はCが高く、例11は
Mnが高く、例12はAlが低く、例13はAlが高
く、例14はNが高く、例15はOが高く、例16はH
が高く、それぞれ低磁気特性値となっている。例17は
加熱温度が上限を超え低磁束密度となっている。例18
は加熱温度が下限を外れるため、低磁束密度となってい
る。例19は800℃以下の圧下率が下限を外れ低磁束
密度となっている。例20は最大形状比が下限を外れ、
例21は脱水素熱処理温度が下限を外れ、例22は焼鈍
温度が下限を外れ、例23は脱水素熱処理がないため低
磁束密度となっている。
【0025】
【発明の効果】以上詳細に述べたごとく、本発明によれ
ば適切な成分限定により板厚の厚い厚鋼板に均質な高電
磁特性を具備せしめることに成功し、直流磁化による磁
気特性を利用する構造物に適用可能としたものであり、
かつその製造法も前述の成分限定と熱間圧延後結晶粒調
整及び脱水素熱処理を同時に行なうことができ、極めて
経済的に製造する方法を提供するものであって産業上多
大な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】5Oeにおける磁束密度に及ぼす800℃以下の
圧下率の影響を示すグラフである。
【図2】5Oeにおける磁束密度に及ぼすAl含有量の影
響を示すグラフである。
【図3】切削性に及ぼすS含有量の影響を示すグラフで
ある。
【図4】5Oeにおける磁束密度に及ぼすC含有量の影響
を示すグラフである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 C :0.01%以下、 Si:0.02%以下、 Mn:0.20%以下、 S :0.02%以上、0.20%以下、 Al:0.10%以上、3.0%以下、 N :0.004%以下、 O :0.005%以下、 H :0.0002%以下、 残部実質的に鉄からなる鋼組成の鋼片または、鋳片を9
    50〜1150℃に加熱し、800℃以上で下記(1)
    式での圧延形状比Aが0.6以上の圧延パスを1回以上
    はとる圧延を行ない、引き続き800℃以下で圧下率を
    35〜70%とする圧延を行なった後、750〜950
    ℃で焼鈍するかあるいは910〜1000℃で焼準する
    ことを特徴とする切削性が良く、中磁場での磁気特性の
    優れた無方向性電磁厚板の製造法。 【数1】
  2. 【請求項2】 請求項1における800℃以下で圧下率
    を35〜70%とする圧延を行なった後、板厚50mm以
    上の厚板については600〜750℃の脱水素熱処理を
    行ない、さらに750〜950℃で焼鈍するかあるいは
    910〜1000℃で焼準することを特徴とする請求項
    1記載の切削性が良く、中磁場での磁気特性の優れた無
    方向性電磁厚板の製造法。
JP5170737A 1993-07-09 1993-07-09 無方向性電磁厚板の製造法 Withdrawn JPH0726326A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104073715B (zh) * 2014-06-19 2016-04-20 马钢(集团)控股有限公司 一种高磁感无取向电工钢的制造方法
CN108405628A (zh) * 2018-03-13 2018-08-17 武汉钢铁有限公司 一种热轧无取向硅钢最佳断面轮廓控制方法

Cited By (3)

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