專利名稱：電磁特性優(yōu)異的鋼管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于磁屏蔽罩、電機(jī)用定子、轉(zhuǎn)子等用途的電磁特性優(yōu)異的鋼管及其制造方法。
背景技術(shù)：
一直以來(lái)，磁屏蔽罩及電機(jī)用定子、轉(zhuǎn)子等使用電磁特性優(yōu)異的薄鋼板及厚鋼板。作為電磁特性優(yōu)異的材料，有易磁化方向<100>在面內(nèi)無(wú)方向性取向的無(wú)方向性電磁鋼板、易磁化方向<100>平行于軋制方向地強(qiáng)烈取向的方向性硅鋼板等。
但是，將這些電磁特性優(yōu)異的鋼板例如作為磁屏蔽罩使用時(shí)，需要加工這些鋼板，用焊接等將其接合、組裝，從而加工成所需形狀的工序。另外，作為電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子使用時(shí)，將這些鋼板沖壓并層疊多層進(jìn)行使用，需要進(jìn)行沖壓加工、層疊加工等工序。這樣，將鋼板作為原材料時(shí)，不僅需要復(fù)雜的工序，而且存在形成焊接部等不穩(wěn)定部，導(dǎo)致電磁特性劣化的問(wèn)題。為避免這些問(wèn)題，也可以考慮將鋼管作為原材料使用。
考慮將電磁鋼板縫焊成電磁特性優(yōu)異的鋼管，但電磁鋼板存在不僅Si含量高、縫焊困難，而且縫焊部的電磁特性劣化的問(wèn)題。另外，也考慮使用電磁鋼的鋼坯形成無(wú)縫鋼管，但是電磁鋼延展性低，制管操作困難。
對(duì)于這種問(wèn)題，例如在專利文獻(xiàn)1中提出了下述的電磁材料管制造方法使用Si、Al含量提高的組成的鋼，將熱擠壓條件、熱軋條件調(diào)整為適當(dāng)范圍，制成無(wú)縫鋼管，接著在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行軋制，進(jìn)而實(shí)施最終退火。但是，在專利文獻(xiàn)1所述的技術(shù)中，需要熱擠壓工序，從而存在制造成本高的問(wèn)題。
另外，在專利文獻(xiàn)2中提出了下述的電磁鋼管制造方法將含有99.5％以上的Fe、余量由雜質(zhì)構(gòu)成的鋼組成的鋼坯或鑄坯加熱至1100～1350℃，進(jìn)行熱軋作為原材料，之后進(jìn)行制管，以500～1000℃進(jìn)行熱處理。根據(jù)專利文獻(xiàn)2所述的技術(shù)，可以得到作為磁屏蔽罩用的具有足夠特性的鋼管，但是該技術(shù)通過(guò)熱處理只能實(shí)現(xiàn)單一的晶粒成長(zhǎng)，還不能考慮到結(jié)晶方位的取向性，從而要求更高電磁特性的用途中存在特性不充分的問(wèn)題。
專利文獻(xiàn)1特開(kāi)平2-236226號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特公平7-68579號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是為解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題而構(gòu)成的，其目的在于，提供一種適用于磁屏蔽罩或電機(jī)的、電磁特性優(yōu)異的鋼管及其制造方法。
本發(fā)明者們?yōu)檫_(dá)成上述的課題而對(duì)影響鋼管電磁特性的各種重要原因進(jìn)行了銳意研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，為了進(jìn)一步提高鋼管的電磁特性、特別是軟磁特性，重要的是(イ)對(duì)<100>方向在鋼管的圓周方向強(qiáng)烈取向、<011>方向在軋制方向強(qiáng)烈取向的結(jié)晶組織進(jìn)行調(diào)整，(ロ)形成較粗大的晶粒，優(yōu)選形成結(jié)晶粒徑為20μm以上的晶粒，另外，(ハ)消除縫焊部等不穩(wěn)定部。
而且，為了進(jìn)一步提高電磁特性，優(yōu)選的是，(ニ)使C含量不足0.01質(zhì)量％。
本發(fā)明是根據(jù)上述結(jié)論進(jìn)一步研究而完成的，即，本發(fā)明的要點(diǎn)如下。
(1)一種電磁特性優(yōu)異的鋼管，具有以質(zhì)量％計(jì)含有C0.5％以下、含有Fe85％以上的組成，其特征在于，具有<100>方向在圓周方向取向且<011>方向在軋制方向取向的結(jié)晶方位的、X線的三維隨機(jī)強(qiáng)度比為3.0以上的組織。
(2)在(1)中，其特征在于，圓周方向的r值為1.2以上，軋制方向的r值為(圓周方向的r值+1.0)以上。
(3)在(1)或(2)中，其特征在于，所述組織的平均結(jié)晶粒徑為20μm以上。
(4)在(1)至(3)的任一項(xiàng)中，其特征在于，所述組成以質(zhì)量％計(jì)含有C0.5％以下、還含有Si0.45％以下、Mn0.1～1.4％、S0.01％以下、P0.025％以下、Al0.01～0.06％、N0.005％以下，且余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
(5)在(4)中，其特征在于，除所述組成之外，以質(zhì)量％計(jì)，還含有選自下述A～C組中的任一組或兩組以上A組Ti0.05％以下、Nb0.05％以下、B0.005％以下中的一種或兩種以上；B組Cr15％以下、Ni0.5％以下、Mo0.3％以下中的一種或兩種以上；C組Ca0.005％以下、REM0.05％以下中的一種或兩種。
(6)一種電磁特性優(yōu)異的鋼管的制造方法，其特征在于，將具有以質(zhì)量％計(jì)含有C0.5％以下、含有Fe85％以上的組成的鋼管，在加熱之后實(shí)施縮徑軋制時(shí)，使所述縮徑軋制的縮徑率為15％以上，軋制結(jié)束溫度為(Ar3相變點(diǎn)-10)℃以下。
(7)在(6)中，其特征在于，所述組成以質(zhì)量％計(jì)含有C0.5％以下，還含有Si0.45％以下、Mn0.1～1.4％、S0.01％以下、P0.025％以下、Al0.01～0.06％、N0.005％以下，且余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
(8)在(7)中，其特征在于，除所述組成之外，以質(zhì)量％計(jì)，還含有選自下述A～C組中的任一組或兩組以上A組Ti0.05％以下、Nb0.05％以下、B0.005％以下中的一種或兩種以上；B組Cr15％以下、Ni0.5％以下、Mo0.3％以下中的一種或兩種以上；C組Ca0.005％以下、REM0.05％以下中的一種或兩種。
(9)在(6)～(8)的任一項(xiàng)中，其特征在于，實(shí)施所述縮徑軋制后、或進(jìn)一步加工成所需形狀之后，以550℃以上、Ac1相變點(diǎn)以下的溫度實(shí)施退火處理。
(10)在(9)中，其特征在于，在所述縮徑軋制后且在所述退火處理之前，實(shí)施冷拔加工。
(11)在(6)～(10)的任一項(xiàng)中，其特征在于，所述縮徑軋制是增厚率為40％以下的縮徑軋制。
(12)在(6)～(10)的任一項(xiàng)中，其特征在于，所述縮徑軋制是減薄率為40％以下的縮徑軋制。
(13)一種電磁特性優(yōu)異的鋼管，具有以質(zhì)量％計(jì)含有C不足0.01％、含有Fe95％以上的組成，其特征在于，具有<100>方向在圓周方向取向且<011>方向在軋制方向取向的結(jié)晶方位的、X線的三維隨機(jī)強(qiáng)度比為3.0以上的組織。
(14)在(13)中，其特征在于，軋制方向的r值為2.0以上。
(15)在(13)或(14)中，其特征在于，所述組織的平均結(jié)晶粒徑為20μm以上。
(16)在權(quán)利要求(13)～(15)的任一項(xiàng)中，其特征在于，所述組成以質(zhì)量％計(jì)含有C不足0.01％、還含有Si0.45％以下、Mn0.1～1.4％、S0.01％以下、P0.025％以下、Al0.01～0.06％、N0.005％以下，且余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
(17)在(13)～15的任一項(xiàng)中，其特征在于，所述組成以質(zhì)量％計(jì)含有C不足0.01％、還含有Si大于0.45％、3.5％以下、Mn0.1～1.4％、S0.01％以下、P0.025％以下、Al大于0.06％、0.5％以下、N0.005％以下，且余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
(18)在(16)或(17)中，其特征在于，除所述組成之外，以質(zhì)量％計(jì)，還含有選自下述D～F組中的任一組或兩組以上D組Ti0.05％以下、Nb0.05％以下、B0.005％以下中的一種或兩種以上；E組Cr5％以下、Ni5％以下、Mo0.05％以下中的一種或兩種以上；F組Ca0.005％以下、REM0.05％以下中的一種或兩種。
(19)一種電磁特性優(yōu)異的鋼管的制造方法，其特征在于，將具有以質(zhì)量％計(jì)含有C不足0.01％、含有Fe95％以上的組成的鋼管，在加熱之后實(shí)施縮徑軋制時(shí)，所述縮徑軋制的縮徑率為15％以上，軋制結(jié)束溫度為730℃以上、900℃以下。
(20)在(19)中，其特征在于，所述組成以質(zhì)量％計(jì)含有C不足0.01％，還含有Si0.45％以下、Mn0.1～1.4％、S0.01％以下、P0.025％以下、Al0.01～0.06％、N0.005％以下，且余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
(21)在(19)中，其特征在于，所述組成以質(zhì)量％計(jì)含有C不足0.01％、還含有Si大于0.45％、3.5％以下、Mn0.1～1.4％、S0.01％以下、P0.025％以下、Al大于0.06％、0.5％以下、N0.005％以下，且余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
(22)在(20)或(21)中，其特征在于，除所述組成之外，以質(zhì)量％計(jì)，還含有選自下述D～F組中的任一組或兩組以上D組Ti0.05％以下、Nb0.05％以下、B0.005％以下中的一種或兩種以上；E組Cr5％以下、Ni5％以下、Mo0.05％以下中的一種或兩種以上；F組Ca0.005％以下、REM0.05％以下中的一種或兩種。
(23)在(19)～(22)的任一項(xiàng)中，其特征在于，實(shí)施所述縮徑軋制后、或進(jìn)一步加工成所需形狀之后，以750℃以上、Ac1相變點(diǎn)以下的溫度實(shí)施退火處理。
(24)在(23)中，其特征在于，在所述縮徑軋制后且在所述退火處理之前，實(shí)施冷拔加工。
(25)在(19)～(24)的任一項(xiàng)中，其特征在于，所述縮徑軋制是增厚率為40％以下的縮徑軋制。
(26)在(19)～(24)的任一項(xiàng)中，其特征在于，所述縮徑軋制是減薄率為40％以下的縮徑軋制。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的鋼管是具有以質(zhì)量％計(jì)含有C0.5％以下、含有Fe85％以上的組成的鋼管。首先，就本發(fā)明鋼管組成的限定理由進(jìn)行說(shuō)明。另外，以下組成中的質(zhì)量％簡(jiǎn)寫為％。
C0.5％以下C是使強(qiáng)度增加的元素，優(yōu)選根據(jù)所需鋼管強(qiáng)度含有規(guī)定量，但是含量超過(guò)0.5％會(huì)使晶粒的成長(zhǎng)性降低。因此，C限定在0.5％以下。另外，C使電磁特性降低，因此從電磁特性的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選其盡可能地減少，考慮到因磁時(shí)效引起的經(jīng)時(shí)劣化時(shí)為0.01％以下，從進(jìn)一步提高電磁特性的方面考慮，優(yōu)選不足0.01％。C含量為0.01％以上時(shí)，存在為了將C作為析出物固定而添加的金屬元素(碳化物形成元素)的量變多，電磁特性難以提高的問(wèn)題。更優(yōu)選為0.004％以下。但是，當(dāng)將C降低到0.001％以下時(shí)，會(huì)使精煉時(shí)間異常延長(zhǎng)，從而導(dǎo)致精煉成本增高，因此，從經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)考慮優(yōu)選將0.001％程度設(shè)定為下限。
Fe85％以上隨著雜質(zhì)增加，晶粒成長(zhǎng)的阻礙要素增加，電磁特性降低，因此，優(yōu)選設(shè)定為雜質(zhì)少的高純度。在本發(fā)明中，為了抑制雜質(zhì)量、提高純度，將Fe組分設(shè)定在85％以上。另外，優(yōu)選95％以上，更優(yōu)選98％以上。
本發(fā)明的基本組成如上所述，但為了進(jìn)一步提高電磁特性，優(yōu)選下述組成以質(zhì)量％計(jì)，含有C0.5％以下，還含有Si0.45％以下、Mn0.1～1.4％、S0.01％以下、P0.025％以下、Al0.01～0.06％、N0.005％以下，余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
另外，在要求電磁特性進(jìn)一步提高的用途中，優(yōu)選設(shè)定C不足0.01％、極力降低其它成分含量、設(shè)定Fe為95％以上的高純度類的組成。為進(jìn)一步提高電磁特性，根據(jù)需要含有Si、Al，或?yàn)檫M(jìn)一步提高高頻帶的電磁特性，也可以含有Cr、Ni等。在要求這種優(yōu)異的電磁特性的用途方面，優(yōu)選使用以質(zhì)量％計(jì)，含有C不足0.01％，還含有Si0.45％以下、Mn0.1～1.4％、S0.01％以下、P0.025％以下、Al0.01～0.06％、N0.005％以下，余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的高純度類的組成；或以質(zhì)量％計(jì)，含有C不足0.01％、還含有Si大于0.45％、3.5％以下、Mn0.1～1.4％、S0.01％以下、P0.025％以下、Al大于0.06％、0.5％以下、N0.005％以下，余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的高純度類組成。
Si0.45％以下，或大于0.45％、3.5％以下Si作為脫氧劑的作用，至少含有0.01％以上。另外，Si是提高電磁特性特別是鐵損特性、并且固溶而增加鋼管強(qiáng)度的元素，但是，含量超過(guò)0.45％，可能會(huì)使縫焊性下降。因此，優(yōu)選將Si限定在0.45％以下。另外，要求特別優(yōu)異的電磁特性時(shí)，可以設(shè)定Si大于0.45％、3.5％以下。Si含量超過(guò)3.5％時(shí)，低H(磁場(chǎng))區(qū)域的磁通密度(B)優(yōu)異，但是高H區(qū)域的飽和磁通密度B降低，縫焊性越發(fā)地顯著劣化。
Mn0.1～1.4％Mn是與S結(jié)合而形成MnS，消除S的不良影響，從而提高熱加工性的元素，優(yōu)選根據(jù)S的含量設(shè)定Mn的含量，在本發(fā)明中優(yōu)選含有0.1％以上。另外，Mn是因固溶而增加鋼管強(qiáng)度的元素，優(yōu)選根據(jù)所需鋼管強(qiáng)度設(shè)定含有量，但是含量超過(guò)1.4％時(shí)，韌性惡化。因此，Mn優(yōu)選限定在0.1～1.4％的范圍。另外，更優(yōu)選0.3～0.6％。
S0.01％以下由于S在鋼中作為夾雜物存在，使加工性降低，同時(shí)作為MnS而阻礙電磁特性，因此優(yōu)選盡可能地降低其含量。這樣，優(yōu)選將S限定在0.01％以下。當(dāng)為了提高電磁特性而含有大量的Si和Al時(shí)，為提高沖壓性，優(yōu)選S降低至0.001％以下。但是，過(guò)度地降低S含量會(huì)導(dǎo)致精煉成本升高，因此將下限設(shè)定為0.001％左右。
P0.025％以下P是通過(guò)固溶而有助于增加鋼管強(qiáng)度并且提高電磁特性的元素，但是，P的晶界偏析的傾向強(qiáng)，產(chǎn)生妨礙磁壁移動(dòng)的不良影響的可能性增強(qiáng)，在本發(fā)明中優(yōu)選限定在0.025％以下。另外，過(guò)度的降低會(huì)導(dǎo)致精煉成本升高，因此優(yōu)選將下限設(shè)定為0.005％左右。
Al0.01～0.06％、或大于0.06％、0.5％以下Al是用作脫氧劑并且形成AlN而降低固溶N量的元素。為達(dá)到這樣的效果，公認(rèn)的含量為0.01％以上，但是N含量超過(guò)0.06％時(shí)，常常會(huì)增加夾雜物量，導(dǎo)致電磁特性降低。因此，優(yōu)選將Al限定在0.01％～0.06％的范圍內(nèi)。另外，更優(yōu)選與N含量的關(guān)系在27/14N以上、3×27/14N以下。在含有Ti、B等強(qiáng)氮化物形成元素時(shí)，Al量可以減少。另外，Al與Si都是提高電磁特性的元素，特別是在要求低H(磁場(chǎng))區(qū)域優(yōu)異的電磁特性時(shí)，可以含有大于0.06％、0.5％以下的Al。但是，若Al含量超過(guò)0.5％，有時(shí)反而會(huì)引起電磁特性的惡化。
N0.005％以下N在鋼中作為侵入型固溶元素來(lái)增加強(qiáng)度，但是提高內(nèi)部應(yīng)力使電磁特性降低的同時(shí)，形成AlN而給電磁特性帶來(lái)不良影響。因此，優(yōu)選盡可能地降低N，可以允許降低到0.005％。因此，優(yōu)選將N設(shè)定在0.005％以下。另外，根據(jù)與冶煉成本的關(guān)系將下限設(shè)定在0.001％左右。另外，為了提高電磁特性，在含有大量的Al時(shí)，優(yōu)選將N降低至0.0025％以下，以便防止因AlN導(dǎo)致電磁特性惡化。
另外，除了上述成分以外，也可以含有選自以下A～C組中的任一組或兩組以上A組Ti0.05％以下、Nb0.05％以下、B0.005％以下中的一種或兩種以上；B組Cr15％以下、Ni0.5％以下、Mo0.3％以下中的一種或兩種以上；C組Ca0.005％以下、REM0.05％以下中的一種或兩種。另外，在高純度類的組成時(shí)，優(yōu)選含有選自下述D～F組中的任一組或兩組以上D組Ti0.05％以下、Nb0.05％以下、B0.005％以下中的一種或兩種以上；E組Cr5％以下、Ni5％以下、Mo0.05％以下中的一種或兩種以上；F組Ca0.005％以下、REM0.05％以下中的一種或兩種。
A組或D組的Ti、Nb、B是形成碳化物、氮化物等而增強(qiáng)鋼管強(qiáng)度的元素，可以根據(jù)需要選擇性含有。含量超過(guò)Ti0.05％、Nb0.005％、B0.005％時(shí)，多數(shù)情況會(huì)使磁特性惡化，因此優(yōu)選將上限分別設(shè)定為Ti0.05％、Nb0.05％、B0.005％。
B組或E組Cr、Mo、Ni是提高淬硬性、耐蝕性的元素，可以根據(jù)需要選擇性含有。含量超過(guò)Cr15％、Mo0.3％、Ni0.5％時(shí)使電磁特性劣化，因此優(yōu)選將上限分別設(shè)定為Cr15％、Mo0.3％、Ni0.5％。另外，Cr是特別提高耐蝕性的元素，15％以上的較多含量限于需要顯著地提高耐蝕性的情況。在以提高淬硬性為目的時(shí)，優(yōu)選設(shè)定為0.05％以下。另外，在要求電磁特性更高的用途時(shí)，優(yōu)選設(shè)定為Cr0.05％以下、Mo0.05％以下、Ni0.05％以下。另外，在需要進(jìn)一步提高高頻帶的電磁特性時(shí)，在設(shè)定Fe95％以上的高純度類組成條件的基礎(chǔ)上，可以含有Cr5％以下、Ni5％以下、Mo0.05％以下。
C組或F組Ca、REM是控制夾雜物的形態(tài)、提高耐蝕性的元素，可以根據(jù)需要選擇性含有。在與水稍微接觸的環(huán)境下使用時(shí)，優(yōu)選含有Ca、REM，從而提高耐蝕性。另外，含量超過(guò)Ca0.005％、REM0.05％時(shí)，會(huì)使磁特性惡化。因此，優(yōu)選將上限設(shè)定為Ca0.005％、REM0.05％。
上述成分以外的剩余部分是Fe及不可避免的雜質(zhì)。
在上述組成的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的鋼管還具有<100>方向在圓周方向取向且<011>方向在軋制方向取向的結(jié)晶方位的、X線的三維隨機(jī)強(qiáng)度比為3.0以上的組織。
通過(guò)將結(jié)晶方位設(shè)為把鋼管的易磁化軸即<100>方向在圓周方向取向、且<011>方向在軋制方向取向的結(jié)晶方位，顯著提高鋼管的電磁特性。在本發(fā)明中，設(shè)定<100>方向在圓周方向取向且<011>方向在軋制方向取向的結(jié)晶方位的、X線的三維隨機(jī)強(qiáng)度比為3.0以上。在三維隨機(jī)方位強(qiáng)度低于3.0時(shí)，不能得到優(yōu)異的電磁強(qiáng)度。另外，優(yōu)選8.0以上，更優(yōu)選10以上。
這里所說(shuō)的三維隨機(jī)強(qiáng)度比是表示某特定結(jié)晶方位的取向的有無(wú)的指標(biāo)，將完全沒(méi)有取向的狀態(tài)(隨機(jī))的結(jié)晶方位設(shè)為1，將有取向性的特定結(jié)晶方位的強(qiáng)度在隨機(jī)狀態(tài)規(guī)格化。數(shù)值越大表示取向性越強(qiáng)。
具體而言，通過(guò)反射法測(cè)定不完全極點(diǎn)圖，將特定結(jié)晶方位(在本發(fā)明中，<100>方向在圓周方向取向、且<011>方向在軋制方向取向的結(jié)晶方位)的積分強(qiáng)度用隨機(jī)強(qiáng)度規(guī)格化并求得。另外，從同時(shí)應(yīng)用了反射法及透射法的完全極點(diǎn)圖中也可以得到同樣的值。
本發(fā)明中所說(shuō)的“優(yōu)異的電磁特性”是指，最大相對(duì)磁導(dǎo)率比未實(shí)施其后的處理的原電焊鋼管大，另外，在磁化力為200A/m的低磁場(chǎng)條件下，磁通密度比原電焊鋼管大。但是，電焊鋼管原有狀態(tài)的最大相對(duì)磁導(dǎo)率及200A/m的磁通密度受化學(xué)成分的影響，因此必須考慮到高純度類的成分是良好的。因此，例如加入了大量添加元素后的電磁特性，即使是略微優(yōu)于高純度類的電焊鋼管原有狀態(tài)，也視作其鋼管的電磁特性得到相當(dāng)大的提高。
另外，在高純度類組成的鋼管中的“優(yōu)異的電磁特性”是指，優(yōu)選最大相對(duì)磁導(dǎo)率為2500以上，更優(yōu)選7500以上；優(yōu)選磁化力為200A/m的低磁場(chǎng)條件下的磁通密度為0.8T以上，更優(yōu)選1.0T以上，同時(shí)，鋼管在縮徑軋制后，以電焊鋼管原有的特性為基準(zhǔn)，在縮徑軋制后實(shí)施熱處理時(shí)，以對(duì)電焊鋼管實(shí)施熱處理后的特性為基準(zhǔn)，將比其最大相對(duì)磁導(dǎo)率、磁通密度優(yōu)異作為“優(yōu)異的電磁特性”的判斷基準(zhǔn)。
再者，本發(fā)明的鋼管優(yōu)選具有平均結(jié)晶粒徑為5μm以上的組織。在平均結(jié)晶粒徑不足5μm時(shí)，即使<100>在圓周方向取向、且<011>在軋制方向取向，也難以確保優(yōu)異的電磁特性。在本發(fā)明中，從可以得到優(yōu)異的電磁特性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選晶粒為比較粗的晶粒。更優(yōu)選平均結(jié)晶粒徑為10μm以上，進(jìn)一步優(yōu)選平均結(jié)晶粒徑為20μm以上，優(yōu)選40μm以上。特別是，通過(guò)將平均結(jié)晶粒徑設(shè)定在20μm以上，進(jìn)一步設(shè)定在40μm以上，成為具有更優(yōu)異的電磁特性的鋼管。
另外，本發(fā)明鋼管中，優(yōu)選圓周方向的r值為1.2以上，軋制方向的r值為(圓周方向的r值+1.0)以上。另外，具有高純度類組成的本發(fā)明的鋼管，優(yōu)選軋制方向的r值為2.0以上。由于圓周方向的r值為1.2以上，軋制方向的r值為(圓周方向的r值+1.0)以上，或高純度類組成的鋼管的軋制方向的r值為2.0以上，從而可以確保優(yōu)異的電磁特性。r值不足上述數(shù)值時(shí)，難以確保優(yōu)異的電磁特性。另外，高純度類組成的鋼管的壓延方向的r值優(yōu)選4.0以上，更優(yōu)選8.0以上。
一直以來(lái)，r值被用作成形性的指標(biāo)，但是，在本發(fā)明鋼管中，由于具有<100>在圓周方向取向、<011>在軋制方向取向的結(jié)晶方位，因此隨著電磁特性的提高，軋制方向的r值與電磁方向密切對(duì)應(yīng)，所以r值可以用作電磁特性的指標(biāo)。
在本發(fā)明中，r值的測(cè)定，在試驗(yàn)片的拉伸方向及其垂直方向貼附變形量規(guī)，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，逐一獲取各方向的位移，利用伸長(zhǎng)6～7％附近的位移來(lái)計(jì)算r值。另外，之所以用伸長(zhǎng)6～7％計(jì)算r值，是為了在超過(guò)屈服點(diǎn)伸長(zhǎng)的區(qū)域的塑性變形區(qū)域算出。r值用下式算出r值＝-1/{1+ln(L0/L)/ln(W0/W)}在此，L試驗(yàn)片拉伸方向的長(zhǎng)度L0試驗(yàn)片拉伸方向的初始長(zhǎng)度W試驗(yàn)片的寬度方向的長(zhǎng)度W0試驗(yàn)片的寬度方向的初始長(zhǎng)度。
另外，在屈服點(diǎn)伸長(zhǎng)超過(guò)7％時(shí)，用塑性變形的部分測(cè)定r值。另外，既可以用JIS12號(hào)片(弧狀試驗(yàn)片)進(jìn)行評(píng)價(jià)，也可以使用將鋼管平板展開(kāi)后的平板試驗(yàn)片進(jìn)行評(píng)價(jià)，若由試驗(yàn)片的平行部確保貼附變形量規(guī)的面積，則試驗(yàn)片自身不受JIS5號(hào)、13號(hào)B等特別限制。但是，測(cè)定圓周方向的r值時(shí)，必須進(jìn)行平板展開(kāi)。
下面，對(duì)本發(fā)明鋼管的優(yōu)選制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
在本發(fā)明中，加熱具有上述組成的鋼管，實(shí)施縮徑軋制。
本發(fā)明中使用的鋼管，除具有上述組成之外，其制造方法沒(méi)有特別限定。用通常公知的方法制造的無(wú)縫鋼管或用通常公知的方法制造的電焊鋼管等焊接鋼管都可以適用。
在進(jìn)行縮徑軋制時(shí)，加熱鋼管的方法不必特別限定。用加熱爐進(jìn)行加熱、利用感應(yīng)加熱進(jìn)行加熱等都可以。另外，像無(wú)縫鋼管那樣的經(jīng)熱軋?jiān)旃堋⒅乒艿玫降漠a(chǎn)品，也可以在制管后直接送入縮徑軋制裝置，進(jìn)行縮徑軋制。另外，也可以在再加熱之后進(jìn)行縮徑軋制。
在進(jìn)行再加熱時(shí)，縮徑軋制的加熱溫度優(yōu)選設(shè)定在1100℃以下。當(dāng)加熱溫度超過(guò)1100℃時(shí)，鋼管的表面性狀惡化。在軋制后實(shí)施研磨或蝕刻處理等時(shí)，不需要限定加熱溫度的上限。另外，加熱溫度優(yōu)選設(shè)定在700℃以上，使用高純度類組成的鋼管時(shí)優(yōu)選設(shè)定在750℃以上。不足700℃或使用高純度類組成的鋼管時(shí)，不足750℃，該情況下，變形阻力提高，難以確保規(guī)定值以上的縮徑率，同時(shí)在冷卻后的鋼管上會(huì)殘留縮徑軋制的變形，從而使電磁特性降低。另外，在具有電焊鋼管等焊接部的鋼管中，從消除不穩(wěn)定部，提高鋼管整體的電磁特性的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選加熱溫度設(shè)定在Ac3相變點(diǎn)以上。為了確保規(guī)定溫度以上的縮徑軋制的軋制結(jié)束溫度，必須設(shè)定上述加熱溫度的下限值。
縮徑軋制優(yōu)選設(shè)定為縮徑率15％以上，軋制結(jié)束溫度為(Ar3相變點(diǎn)-10)℃以下。另外，在軋制高純度類組成的鋼管時(shí)，優(yōu)選設(shè)為縮徑率15％以上，軋制結(jié)束溫度為730℃以上、900℃以下。由此，可使鋼管組織形成下述組織具有<100>方向在圓周方向取向且<011>方向在軋制方向取向的結(jié)晶方位，晶粒成長(zhǎng)，具有比較粗大的結(jié)晶。
縮徑率不足15％時(shí)，縮徑量不足，晶體難以在上述所需結(jié)晶方位上取向。另一方面，縮徑率的上限由制品尺寸、軋機(jī)的能力決定，不作特別限定，但優(yōu)選設(shè)定為85～90％左右。另外，更優(yōu)選縮徑率為45～80％。
縮徑軋制的軋制結(jié)束溫度優(yōu)選(Ar3相變點(diǎn)-10)℃以下，在采用高純度類組成的鋼管時(shí)優(yōu)選設(shè)定在900℃以下。當(dāng)縮徑軋制的軋制結(jié)束溫度升高而超過(guò)(Ar3相變點(diǎn)-10)℃(高純度類組成的鋼管時(shí)為900℃)時(shí)，在奧氏體區(qū)域結(jié)束縮徑軋制，未在上述所需結(jié)晶方位取向，而是隨機(jī)取向，磁特性沒(méi)有提高。另外，這里所說(shuō)的軋制結(jié)束溫度使用在鋼管表面測(cè)定的溫度。另外，優(yōu)選軋制結(jié)束溫度設(shè)為400℃以上(高純度類組成的鋼管時(shí)為730℃以上)。在不足400℃(采用高純度類組成的鋼管時(shí)不足730℃)時(shí)，縮徑軋制的變形殘留，同時(shí)難以得到<100>方向在圓周方向取向、<011>方向在軋制方向取向的結(jié)晶方位，從而磁特性降低。更優(yōu)選600℃以上(在采用純鐵類組成的鋼管時(shí)為750℃以上)。
另外，本發(fā)明中，更優(yōu)選將縮徑軋制設(shè)定為減薄率為40％以下或增厚率為40％以下。當(dāng)減薄率或增厚率增大而超過(guò)40％時(shí)，結(jié)晶方位的旋轉(zhuǎn)過(guò)大，影響到結(jié)晶方位的取向，不能得到上述所需結(jié)晶方位的取向。因此，更優(yōu)選將縮徑軋制的減薄率或增厚率限定在40％以下。另外，在縮徑軋制后的狀態(tài)下直接使用時(shí)，更優(yōu)選將增厚率設(shè)定為10～25％。另一方面，在縮徑軋制后實(shí)施退火處理時(shí)，優(yōu)選將減薄率設(shè)定為10～25％。通過(guò)這樣限定范圍，圓周方向上的<100>方向的取向增強(qiáng)，電磁特性隨之進(jìn)一步提高。
另外，減薄率、增厚率即壁厚變化率的值是利用下式算出的壁厚變化率＝[{(縮徑軋制的壁厚)-(管坯壁厚)}/(管坯壁厚)]×100(％)。
另外，本發(fā)明中，優(yōu)選在上述縮徑軋制后、或進(jìn)一步加工成所需形狀之后，以550℃以上、Ac1相變點(diǎn)以下的溫度實(shí)施退火處理。另外，在采用高純度類組成的鋼管時(shí)，退火處理溫度優(yōu)選設(shè)定為750℃以上、Ac1相變點(diǎn)以下的溫度。
由于以550℃以上、Ac1相變點(diǎn)以下的溫度實(shí)施退火處理，在采用高純度類組成的鋼管時(shí)以750℃以上、Ac1相變點(diǎn)以下的溫度實(shí)施退火處理，因而晶粒進(jìn)一步成長(zhǎng)，電磁特性進(jìn)一步提高。退火溫度不足550℃(在采用高純度類組成的鋼管時(shí)不足750℃)時(shí)，晶粒成長(zhǎng)遲緩，為了成長(zhǎng)到所需粒徑的晶粒，需要較長(zhǎng)時(shí)間。另一方面，當(dāng)退火溫度升高而超過(guò)Ac1相變點(diǎn)時(shí)，結(jié)晶方位開(kāi)始零亂。因此，退火處理設(shè)定在550℃以上、Ac1相變點(diǎn)以下(高純度類組成的鋼管時(shí)設(shè)定為750℃以上、Ac1相變點(diǎn)以下)的溫度進(jìn)行。
另外，從電磁特性的觀點(diǎn)考慮，退火后的冷卻優(yōu)選為緩冷。無(wú)論是縮徑軋制后還是加工成所需制品形狀后進(jìn)行退火處理，其效果都是同樣的。通過(guò)適當(dāng)設(shè)定退火處理的條件，可以容易地使平均結(jié)晶粒徑為20μm以上，優(yōu)選為40μm以上。
另外，優(yōu)選在縮徑軋制后、且進(jìn)行上述退火處理之前，實(shí)施冷拔加工。由此，得到具有更優(yōu)異的電磁特性的鋼管?？梢哉J(rèn)為這是由于通過(guò)冷拔加工，在一定程度地限制晶粒旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下施加冷軋變形，因此在退火時(shí)促進(jìn)了晶粒的取向、晶粒的成長(zhǎng)。另外，冷拔加工的斷面收縮率優(yōu)選為15％以上、60％以下。另外，斷面收縮率用下式計(jì)算斷面收縮率(％)＝[{(拉拔前的鋼管斷面積)-(拉拔后的鋼管斷面積)}/(拉拔前的鋼管斷面積)]×100。
實(shí)施例實(shí)施例1將使表1所示組成的薄鋼帶板輥軋成形為開(kāi)式管并對(duì)其端部進(jìn)行縫焊而得到的電焊鋼管以及以曼內(nèi)斯曼式對(duì)具有表1所示組成的鑄坯進(jìn)行制管而得到的無(wú)縫鋼管，作為原材料鋼管。
將這些原材料鋼管加熱至900～1000℃后，實(shí)施表2所示條件(縮徑率、減薄(-)率/增厚(+)率、軋制結(jié)束溫度)下的縮徑軋制。對(duì)得到的一部分鋼管進(jìn)一步實(shí)施冷拔加工及/或退火處理。另外，使冷拔加工的斷面收縮率為30％。保持在500～900℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行退火處理。
對(duì)得到的鋼管實(shí)施電磁特性的測(cè)定、組織調(diào)查、r值測(cè)定等。測(cè)定的方法如下。
(1)電磁特性將得到的鋼管切成長(zhǎng)度為5～10mm的環(huán)形，將切斷面研磨后，設(shè)定一次卷數(shù)250卷、二次卷數(shù)100卷，測(cè)定直流磁化特性。施加高達(dá)10000A/m的磁化力，測(cè)定磁導(dǎo)率，求出最大值(最大磁導(dǎo)率)，算出最大相對(duì)磁導(dǎo)率。另外，再求出磁化力200A/m的磁通密度。通過(guò)酸洗消除刻度后再進(jìn)行測(cè)定。此外，最大相對(duì)磁導(dǎo)率以未實(shí)施其后的處理的電焊鋼管(鋼管No.1)為基準(zhǔn)(1.0)，利用與基準(zhǔn)之比(最大相對(duì)磁導(dǎo)率比)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
(2)組織調(diào)查對(duì)得到的鋼管實(shí)施結(jié)晶粒徑的測(cè)定、結(jié)晶方位的測(cè)定。
結(jié)晶粒徑，是通過(guò)用硝酸乙醇腐蝕液對(duì)鋼管的L方向斷面進(jìn)行蝕刻，用顯微鏡觀察，并用直線交叉線段法算出的。另外，測(cè)定位置是去除最表層100μm的板厚中央部。沿L方向測(cè)定500個(gè)晶粒的線段長(zhǎng)度，且沿板厚方向同樣測(cè)定500個(gè)晶粒的線段長(zhǎng)度，用各方向的線段長(zhǎng)度除以鐵素體粒數(shù)，算出粒徑大小，然后取平均值，得到平均結(jié)晶粒徑。
再有，結(jié)晶取向通過(guò)用X線衍射法測(cè)定三維隨機(jī)強(qiáng)度比求得。對(duì)于將鋼管平板展開(kāi)而得到的試片，采用通過(guò)研磨去除表層500μm以上，從鋼管的壁厚中央部附近進(jìn)行了拋光加工的試驗(yàn)片。為消除研磨時(shí)的加工變形，對(duì)這些試驗(yàn)片進(jìn)一步實(shí)施化學(xué)研磨(腐蝕液2～3％氫氟酸+雙氧水)。
用X線回折裝置對(duì)得到的測(cè)定用試驗(yàn)片進(jìn)行測(cè)定，獲得利用反射法得到的不完全極點(diǎn)圖。根據(jù)所得到的結(jié)果，將鋼管的<100>方向在圓周方向取向、<011>方向在軋制方向取向的結(jié)晶方位的積分強(qiáng)度用隨機(jī)強(qiáng)度規(guī)格化，求出三維隨機(jī)強(qiáng)度比。X線源采用CuKa。
(3)r值測(cè)定使用將得到的鋼管平板展開(kāi)后的試驗(yàn)片或從鋼管上切下的試驗(yàn)片(JIS12號(hào)試驗(yàn)片)評(píng)價(jià)r值。r值的測(cè)定方法與上述方法相同。
將得到的結(jié)果一并記入表2。
表1

表2

*)<100>在圓周方向取向、<011>在軋制方向取向的結(jié)晶方位的X線強(qiáng)度比**)從鋼管上切取JIS12號(hào)試驗(yàn)片***)在磁化力200A/m下的磁通密度****)由于炭量極低，故無(wú)法定義。(熱處理時(shí)，為了以鐵素體單相進(jìn)行熱處理而設(shè)為550℃以上、900℃以下)*****)最大相對(duì)磁導(dǎo)率比＝最大相對(duì)磁導(dǎo)率/基準(zhǔn)材料的最大相對(duì)磁導(dǎo)率本發(fā)明的例子中都是<100>方向在圓周方向強(qiáng)烈取向，<011>方向在軋制方向強(qiáng)烈取向，且X線的三維隨機(jī)強(qiáng)度比為3.0以上，都顯示出最大相對(duì)磁導(dǎo)率比原電焊鋼管(鋼管No.1)高的優(yōu)異特性。另外，在本實(shí)施例中，低磁場(chǎng)(200A/m)的磁通密度也比原電焊鋼管(鋼管No.1)大。
特別是在本實(shí)施例(鋼管No.11、13～16、19、20、22、23、25)中，<100>方向在圓周方向取向、<011>方向在軋制方向取向的結(jié)晶方位的、X線的三維隨機(jī)強(qiáng)度比為8.0以上，特別是電磁特性顯著提高。另外，在本實(shí)施例(鋼管No.13、16、25)中為10.0以上，顯示了更加優(yōu)異的特性。另外，在縮徑軋制后，通過(guò)實(shí)施550℃以上的退火處理(鋼管No.15、16)、或?qū)嵤├浒渭庸ぜ?50℃以上的退火處理(鋼管No.13)，使晶粒粗大化，電磁特性進(jìn)一步顯著提高。另外，在縮徑軋制后實(shí)施退火處理的本實(shí)施例(鋼管No.19～21)中，通過(guò)進(jìn)行軋制使壁厚減小10～25％，與不增減壁厚的情況相比，電磁特性進(jìn)一步提高。另一方面，在只進(jìn)行縮徑軋制而未實(shí)施退火處理時(shí)，通過(guò)進(jìn)行軋制使壁厚增加10～25％，與不增減壁厚的情況相比，電磁特性進(jìn)一步提高。另外，當(dāng)壁厚變化率超過(guò)25％時(shí)，電磁特性提高的效果減小。另外，圓周方向的r值為1.2以上、軋制方向的r值為(圓周方向的r值+1.0)以上的鋼管都是<100>方向在圓周方向取向且<011>方向在軋制方向取向的結(jié)晶方位的、X線的三維隨機(jī)強(qiáng)度比為3.0以上，顯示出優(yōu)異的電磁特性。
另一方面，本發(fā)明范圍之外的比較例中，<100>方向在圓周方向取向取向且<011>方向在軋制方向取向的結(jié)晶方位的、X線的三維隨機(jī)強(qiáng)度比不足3.0，則認(rèn)為其電磁特性沒(méi)有提高。
C含量在本發(fā)明范圍之外的比較例(鋼管No.7)中，最大相對(duì)磁導(dǎo)率比低達(dá)比較例(鋼管No.1)的0.8。另外，縮徑軋制的縮徑率在本發(fā)明的適用范圍之外，X線的三維隨機(jī)強(qiáng)度比不足3.0。
另外，縮徑軋制的縮徑率低于本發(fā)明適用范圍的比較例(鋼管No.10)的最大相對(duì)磁導(dǎo)率比，與原材料鋼管初始狀態(tài)的比較例(鋼管No.1)同處在相同的水平，認(rèn)為沒(méi)有任何提高。另外，縮徑軋制的軋制結(jié)束溫度高于本發(fā)明適用范圍的比較例(鋼管No.12)的最大相對(duì)磁導(dǎo)率比與原材料鋼管原有狀態(tài)(鋼管No.1)同處在相同的水平，認(rèn)為沒(méi)有任何提高。另外，從縮徑軋制后的退火處理溫度高于本發(fā)明適用范圍的比較例(鋼管No.17、18)中可知，晶粒成長(zhǎng)，與原材料鋼管初始狀態(tài)(鋼管No.1)相比，最大相對(duì)磁導(dǎo)率比提高，但是三維隨機(jī)強(qiáng)度比不足3.0，縮徑軋制時(shí)形成的結(jié)晶方位潰亂且隨機(jī)化。因此，鋼管No.17、18(比較例)的200A/m的磁通密度與原材料鋼管初始狀態(tài)(鋼管No.1)大致相等，認(rèn)為電磁特性沒(méi)有鋼管No.15、16(本實(shí)施例)那樣的顯著提高。
實(shí)施例2將使表3所示的高純度類組成的薄鋼帶板輥軋成形為開(kāi)式管并對(duì)其端部進(jìn)行縫焊而得到的電焊鋼管作為原材料鋼管。
將這些原材料鋼管加熱至900～1000℃后，實(shí)施表4-1、表4-2所示條件(縮徑率、減薄(-)率/增厚(+)率、軋制結(jié)束溫度)下的縮徑軋制。對(duì)得到的一部分鋼管進(jìn)一步實(shí)施冷拔加工及/或退火處理。使冷拔加工的斷面收縮率為30％。在保持500～950℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行退火處理。
對(duì)得到的鋼管實(shí)施電磁特性的測(cè)定、組織調(diào)查、r值測(cè)定。測(cè)定的方法與實(shí)施例1大致相同，如下所述。
(1)電磁特性將得到的鋼管切成長(zhǎng)度為5～10mm的環(huán)形，將切斷面研磨后，設(shè)定一次卷數(shù)250卷、二次卷數(shù)100卷，測(cè)定直流磁化特性。施加高達(dá)10000A/m的磁化力作用，測(cè)定磁導(dǎo)率，求出最大值(最大磁導(dǎo)率)，算出最大相對(duì)磁導(dǎo)率。另外，再評(píng)價(jià)磁化力為200A/m的磁通密度。通過(guò)酸洗去除刻度后再進(jìn)行測(cè)定。
(2)組織調(diào)查對(duì)得到的鋼管實(shí)施結(jié)晶粒徑的測(cè)定、結(jié)晶方位的測(cè)定。
結(jié)晶粒徑是通過(guò)用腐蝕液對(duì)鋼管的C斷面進(jìn)行蝕刻，用顯微鏡觀察，并用直線相交線段法算出的。腐蝕液為硝酸乙醇溶液和苦味醇液或苦味酸飽和水溶液，將試驗(yàn)片交替浸漬在兩種腐蝕液中，顯現(xiàn)組織后測(cè)定粒徑。另外，在測(cè)定粒徑時(shí)，只設(shè)定可以明顯識(shí)別的晶界(大傾角晶界)，忽略像蛛絲那樣腐蝕得非常薄的晶界，視其不存在。
另外，測(cè)定位置是去除最表層100μm的板厚中央部。在沿鋼管表層的方向測(cè)定200個(gè)晶粒的線段長(zhǎng)度，將線段的長(zhǎng)度除以鐵素體粒數(shù)，算出粒徑大小，作為平均結(jié)晶粒徑。另外，當(dāng)平均結(jié)晶粒徑明顯超過(guò)100μm而不能測(cè)定正確的粒徑時(shí)，表示成大于100μm(＞100μm)。在實(shí)施了退火處理的鋼管中，晶粒雖然是整粒，但是在高純度類組成的鋼管中，縮徑軋制后的組織形成晶粒沿壁厚方向(從鋼管的外側(cè)向內(nèi)側(cè)方向)延伸的組織。
再有，結(jié)晶方位通過(guò)用X線衍射法測(cè)定三維隨機(jī)強(qiáng)度比求得。對(duì)于將鋼管平板展開(kāi)得到的試片，采用通過(guò)研磨去除表層500μm以上，從鋼管的壁厚中央部附近進(jìn)行了拋光加工的試驗(yàn)片。為消除研磨時(shí)的加工變形，對(duì)這些試驗(yàn)片進(jìn)一步實(shí)施了化學(xué)研磨(腐蝕液2～3％氫氟酸+雙氧水)。
用X線回折裝置對(duì)得到的測(cè)定用試驗(yàn)片進(jìn)行測(cè)定，獲得利用反射法得到的不完全極點(diǎn)圖。根據(jù)得到的結(jié)果，將鋼管的<100>方向在圓周方向取向、<011>方向在軋制方向取向的結(jié)晶方位的積分強(qiáng)度用隨機(jī)強(qiáng)度規(guī)格化，求出三維隨機(jī)強(qiáng)度比。X線源采用CuKa。
(3)r值測(cè)定利用從得到的鋼管切下的弧狀試驗(yàn)片(JIS 12號(hào)試驗(yàn)片)，用與上述測(cè)定方法相同的方法在試驗(yàn)片上貼附變形量規(guī)，測(cè)定圓周方向與軋制方向的變形，評(píng)價(jià)r值。利用伸長(zhǎng)7～8％時(shí)的變形進(jìn)行計(jì)算。
將得到的結(jié)果一并記入表4-1、4-2。
表3

表4-1

*)壁厚方向的粒徑(表層～表層方向延伸的晶粒)**)<100>在圓周方向取向、<011>在軋制方向取向的結(jié)晶方位的X線強(qiáng)度比***)在磁化力200A/m下的磁通密度****)從鋼管上切取JIS12號(hào)片(弧狀片)進(jìn)行測(cè)定表4-2

*)壁厚方向的粒徑(表層～表層方向延伸的晶粒)**)<100>在圓周方向取向、<011>在軋制方向取向的結(jié)晶方位的X線強(qiáng)度比***)在磁化力200A/m下的磁通密度****)從鋼管上切取JIS12號(hào)片(弧狀片)進(jìn)行測(cè)定本發(fā)明的任一例都顯示出下述的優(yōu)異電磁特性具有C不足0.01％、Fe95％以上的高純度類組成，<100>方向在圓周方向強(qiáng)烈取向且<011>方向在軋制方向強(qiáng)力取向，X線的三維隨機(jī)強(qiáng)度比為3.0以上，最大相對(duì)磁導(dǎo)率為2500以上，低磁場(chǎng)(200A/m)的磁通密度為0.8T以上。另外，本實(shí)施例的平均結(jié)晶粒徑均為20μm以上，軋制方向的r值均為2.0以上。若平均結(jié)晶粒徑為20μm以上，軋制方向的r值為2.0以上，則大體顯示出良好的電磁特性。
特別是在縮徑軋制后實(shí)施了退火處理的本實(shí)施例(鋼管No.2-2～No.2-4、No.2-7～No.2-10、No.2-18～No.2-20、No.2-22、No.2-26、No.2-27、No.2-28、No.2-29)中顯示出非常優(yōu)異的電磁特性，最大相對(duì)磁導(dǎo)率為7500以上，低磁場(chǎng)(200A/m)的磁通密度為1.0T以上。
另外，Si及Al含量高的本實(shí)施例(鋼管No.2-28)中，最大相對(duì)磁導(dǎo)率為61280，低磁場(chǎng)(200A/m)的磁通密度為1.9T，其電磁特性顯著提高。另外，Cr含量為1.5％的本實(shí)施例(鋼管No.2-29)中，最大相對(duì)磁導(dǎo)率及低磁場(chǎng)(200A/m)的磁通密度與不含有Cr的本實(shí)施例(鋼管No.2-2～No.2-4、No.2-7～No.2-10)大致在同等程度，但是在含有Cr的鋼管No.2-29中，其在400Hz、磁通密度為0.1T的條件下的鐵損為2.01W/Kg，與之相對(duì)，不含有Cr的鋼管No.2-10中為2.48W/Kg，由此可知，由于含有Cr，高頻帶的電磁特性顯著地提高。另外，實(shí)施了拉拔加工的本實(shí)施例(鋼管No.2-27)與未實(shí)施拉拔加工的比較例(鋼管No.2-26)相比，最大相對(duì)磁導(dǎo)率、磁通密度同時(shí)提高。
另外，在縮徑軋制的軋制結(jié)束溫度處于高純度類組成鋼管的適用范圍以外的本發(fā)明例(鋼管No.2-12、No.2-13、No.2-17)中，電磁特性稍微降低。另外，在縮徑軋制的縮徑率處于本發(fā)明適用范圍之外的本發(fā)明例(鋼管No.2-21)中，電磁特性稍微降低。另外，在縮徑軋制后的退火處理溫度處于高純度類組成鋼管的適用范圍以外的本發(fā)明例(鋼管No.2-6、No.2-11)中，電磁特性稍微降低。
另外，縮徑軋制后的本發(fā)明例(鋼管No.2-1)，與同一組成的電焊鋼管原有狀態(tài)的比較例(鋼管No.2-14)相比，最大相對(duì)磁導(dǎo)率提高20％以上，低磁場(chǎng)(200A/m)的磁通密度提高200％以上。另外，在縮徑軋制后實(shí)施了退火處理的本實(shí)施例(例如鋼管No.2-7～No.2-10、鋼管No.2-17～No.2-22)，與制成同一組成的電焊管后實(shí)施了退火處理的比較例(例如鋼管No.2-15、鋼管No.2-24)相比，最大相對(duì)磁導(dǎo)率提高20％以上，低磁場(chǎng)(200A/m)的磁通密度提高200％以上。
再有，縮徑軋制的退火溫度低于適用范圍的鋼管No.2-6，與同一組成的電焊鋼管原有狀態(tài)的比較例(鋼管No.2-14)相比，電磁特性提高，但是結(jié)晶粒徑變細(xì)，與制成同一組成的電焊管后實(shí)施了退火處理的比較例(例如鋼管No.2-15、鋼管No.2-16)相比，電磁特性的提高量較少。另外，在縮徑軋制的軋制結(jié)束溫度處于本發(fā)明適用范圍以外的本實(shí)施例(縮徑軋制后實(shí)施了退火處理的鋼管)(鋼管No.2-17)中，與制成同一組成的電焊管后實(shí)施了退火處理的比較例(鋼管No.2-15)相比，雖然最大相對(duì)磁導(dǎo)率稍微降低，但磁通密度提高。這是因?yàn)樵阡摴躈o.2-25中，通過(guò)制成電焊管后的熱處理(退火處理)使晶粒成長(zhǎng)，但是由于沒(méi)有實(shí)施縮徑軋制，所以晶粒的取向性不充分。
另一方面，在X線的三維隨機(jī)強(qiáng)度比不足3.0時(shí)，在處于本發(fā)明范圍之外的比較例中，與本發(fā)明例相比，最大相對(duì)磁導(dǎo)率或低磁場(chǎng)(200A/m)的磁通密度降低，電磁特性惡化。
在作為比較例的鋼管No.2-5、鋼管No.2-11中，縮徑軋制后的退火處理加熱溫度高于本發(fā)明的適用范圍，由于加熱至奧氏體單相區(qū)域，所以縮徑軋制時(shí)形成的結(jié)晶方位隨機(jī)化，而使X線的三維隨機(jī)強(qiáng)度比不足3.0，電磁特性降低。另外，在比較例的鋼管No.2-23中，縮徑軋制的軋制結(jié)束溫度高，X線的三維隨機(jī)強(qiáng)度比不足3.0，電磁特性降低。
工業(yè)實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明可以容易且廉價(jià)地制造出電磁特性優(yōu)異的鋼管，其作為磁屏蔽罩用材料或電機(jī)用材料具有充分的軟磁性，在工業(yè)上起到顯著的效果。
權(quán)利要求
1.一種電磁特性優(yōu)異的鋼管，具有以質(zhì)量％計(jì)含有C0.5％以下、含有Fe85％以上的組成，其特征在于，具有<100>方向在圓周方向取向且<011>方向在軋制方向取向的結(jié)晶方位的、X線的三維隨機(jī)強(qiáng)度比為3.0以上的組織。
2.如權(quán)利要求1所述的鋼管，其特征在于，圓周方向的r值為1.2以上，軋制方向的r值為(圓周方向的r值+1.0)以上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的鋼管，其特征在于，所述組織的平均結(jié)晶粒徑為20μm以上。
4.如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的鋼管，其特征在于，所述組成以質(zhì)量％計(jì)含有C0.5％以下、還含有Si0.45％以下、Mn0.1～1.4％、S0.01％以下、P0.025％以下、Al0.01～0.06％、N0.005％以下，且余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求4所述的鋼管，其特征在于，除所述組成之外，以質(zhì)量％計(jì)，還含有選自下述A～C組中的任一組或兩組以上A組Ti0.05％以下、Nb0.05％以下、B0.005％以下中的一種或兩種以上；B組Cr15％以下、Ni0.5％以下、Mo0.3％以下中的一種或兩種以上；C組Ca0.005％以下、REM0.05％以下中的一種或兩種。
6.一種電磁特性優(yōu)異的鋼管的制造方法，其特征在于，將具有以質(zhì)量％計(jì)含有C0.5％以下、含有Fe85％以上的組成的鋼管，在加熱之后實(shí)施縮徑軋制時(shí)，使所述縮徑軋制的縮徑率為15％以上，軋制結(jié)束溫度為(Ar3相變點(diǎn)-10)℃以下。
7.如權(quán)利要求6所述的鋼管的制造方法，其特征在于，所述組成以質(zhì)量％計(jì)含有C0.5％以下，還含有Si0.45％以下、Mn0.1～1.4％、S0.01％以下、P0.025％以下、Al0.01～0.06％、N0.005％以下，且余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求7所述的鋼管的制造方法，其特征在于，除所述組成之外，以質(zhì)量％計(jì)，還含有選自下述A～C組中的任一組或兩組以上A組Ti0.05％以下、Nb0.05％以下、B0.005％以下中的一種或兩種以上；B組Cr15％以下、Ni0.5％以下、Mo0.3％以下中的一種或兩種以上；C組Ca0.005％以下、REM0.05％以下中的一種或兩種。
9.如權(quán)利要求6～8中任一項(xiàng)所述的鋼管的制造方法，其特征在于，實(shí)施所述縮徑軋制后、或進(jìn)一步加工成所需形狀之后，以550℃以上、Ac1相變點(diǎn)以下的溫度實(shí)施退火處理。
10.如權(quán)利要求9所述的鋼管的制造方法，其特征在于，在所述縮徑軋制后且在所述退火處理之前，實(shí)施冷拔加工。
11.如權(quán)利要求6～10中任一項(xiàng)所述的鋼管的制造方法，其特征在于，所述縮徑軋制是增厚率為40％以下的縮徑軋制。
12.如權(quán)利要求6～10中任一項(xiàng)所述的鋼管的制造方法，其特征在于，所述縮徑軋制是減薄率為40％以下的縮徑軋制。
13.一種電磁特性優(yōu)異的鋼管，具有以質(zhì)量％計(jì)含有C不足0.01％、含有Fe95％以上的組成，其特征在于，具有<100>方向在圓周方向取向且<011>方向在軋制方向取向的結(jié)晶方位的、X線的三維隨機(jī)強(qiáng)度比為3.0以上的組織。
14.如權(quán)利要求13所述的鋼管，其特征在于，軋制方向的r值為2.0以上。
15.如權(quán)利要求13或14所述的鋼管，其特征在于，所述組織的平均結(jié)晶粒徑為20μm以上。
16.如權(quán)利要求13～15中任一項(xiàng)所述的鋼管，其特征在于，所述組成以質(zhì)量％計(jì)含有C不足0.01％、還含有Si0.45％以下、Mn0.1～1.4％、S0.01％以下、P0.025％以下、Al0.01～0.06％、N0.005％以下，且余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
17.如權(quán)利要求13～15中任一項(xiàng)所述的鋼管，其特征在于，所述組成以質(zhì)量％計(jì)含有C不足0.01％、還含有Si大于0.45％、3.5％以下、Mn0.1～1.4％、S0.01％以下、P0.025％以下、Al大于0.06％、0.5％以下、N0.005％以下，且余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
18.如權(quán)利要求16或17所述的鋼管，其特征在于，除所述組成之外，以質(zhì)量％計(jì)，還含有選自下述D～F組中的任一組或兩組以上D組Ti0.05％以下、Nb0.05％以下、B0.005％以下中的一種或兩種以上；E組Cr5％以下、Ni5％以下、Mo0.05％以下中的一種或兩種以上；F組Ca0.005％以下、REM0.05％以下中的一種或兩種。
19.一種電磁特性優(yōu)異的鋼管的制造方法，其特征在于，將具有以質(zhì)量％計(jì)含有C不足0.01％、含有Fe95％以上的組成的鋼管，在加熱之后實(shí)施縮徑軋制時(shí)，所述縮徑軋制的縮徑率為15％以上，軋制結(jié)束溫度為730℃以上、900℃以下。
20.如權(quán)利要求19所述的鋼管的制造方法，其特征在于，所述組成以質(zhì)量％計(jì)含有C不足0.01％，還含有Si0.45％以下、Mn0.1～1.4％、S0.01％以下、P0.025％以下、Al0.01～0.06％、N0.005％以下，且余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
21.如權(quán)利要求19所述的鋼管的制造方法，其特征在于，所述組成以質(zhì)量％計(jì)含有C不足0.01％、還含有Si大于0.45％、3.5％以下、Mn0.1～1.4％、S0.01％以下、P0.025％以下、Al大于0.06％、0.5％以下、N0.005％以下，且余量由Fe及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
22.如權(quán)利要求20或21所述的鋼管的制造方法，其特征在于，除所述組成之外，以質(zhì)量％計(jì)，還含有選自下述D～F組中的任一組或兩組以上D組Ti0.05％以下、Nb0.05％以下、B0.005％以下中的一種或兩種以上；E組Cr5％以下、Ni5％以下、Mo0.05％以下中的一種或兩種以上；F組Ca0.005％以下、REM0.05％以下中的一種或兩種。
23.如權(quán)利要求19～22中任一項(xiàng)所述的鋼管的制造方法，其特征在于，實(shí)施所述縮徑軋制后、或進(jìn)一步加工成所需形狀之后，以750℃以上、Ac1相變點(diǎn)以下的溫度實(shí)施退火處理。
24.如權(quán)利要求23所述的鋼管的制造方法，其特征在于，在所述縮徑軋制后且在所述退火處理之前，實(shí)施冷拔加工。
25.如權(quán)利要求19～24中任一項(xiàng)所述的鋼管的制造方法，其特征在于，所述縮徑軋制是增厚率為40％以下的縮徑軋制。
26.如權(quán)利要求19～24中任一項(xiàng)所述的鋼管的制造方法，其特征在于，所述縮徑軋制是減薄率為40％以下的縮徑軋制。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電磁特性優(yōu)異的鋼管及其制造方法。具體的解決方法如下所述。將以質(zhì)量％計(jì)，具有含有C0.5％以下、含有Fe85％以上的組成的原材料鋼管進(jìn)行加熱，之后實(shí)施縮徑率15％以上、軋制結(jié)束溫度(Ar
文檔編號(hào)C21D9/08GK101065508SQ200580040459
公開(kāi)日2007年10月31日 申請(qǐng)日期2005年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月26日
發(fā)明者石黑康英, 河端良和, 坂田敬, 坂口雅之, 石田昌義, 板谷元晶, 小山康衛(wèi) 申請(qǐng)人:杰富意鋼鐵株式會(huì)社