DE1252219B - V erfahren zur Vorbehandlung \on Eisen Silizium Le gierungen zur Veibesserung der magne tischen Eigenschaften - Google Patents
V erfahren zur Vorbehandlung \on Eisen Silizium Le gierungen zur Veibesserung der magne tischen EigenschaftenInfo
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
Int CL:
C21d
DcutschcKL: life-i/78
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldet ag:
Ausleget ag:
Aktenzeichen:
Anmeldet ag:
Ausleget ag:
1252219
C27239VIt/18c
13. Juni 1962
19, Oktober 1967
C27239VIt/18c
13. Juni 1962
19, Oktober 1967
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbehandlung
von Eisea-Siüzium-Legieruflgtn zur Verbesserang
der magnetischen Eigenschaften, insbesondere der Permeabilität und der Verringerung der Hystercsisverfuste
in daraus hergestellten Gegenstanden. δ
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die magnetischen Eigenschaften des so behandelten Stahls
zu verbessern. Die erzielte Verbesserung wird insbesondere durch Messung der magnetischen Permeabilität
und durch Messung der Hystcrcsisvcrlurtc in te Watt oder der Größen festgestellt, die mit diesen in
Watt gemessenen Verlusten verbunden sind, also beispielsweise der remaoenten Induktion oder der
Koerzitivkraft.
Derartige Stühle haben einen Siliaumgcbalt, der i$
zwischen 0,5 and 5% hegt, uad mitunter einen Aluminiumgehalt,
der zwischen 0,05 und 0,5% liegt, wobei der Anteil an anderen vorhandenen Stoffen auf
die denkbar bzw. möglichst kleinen Prozcntgchaltc herabgesetzt wird, d. h. beispielsweise: ··
C - 0,030%
S » 0,010%
Cr = 0,050%
Cu - 0,100%
Cr = 0,050%
Cu - 0,100%
Wn - ,/*
P«0,01S%
Ni = 0,030%,
Sn = 0,010%
Verfahren zur Vorbehandlung von
Eißcn-Silizium-Lcgicruiigcn zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften
Eißcn-Silizium-Lcgicruiigcn zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften
Anmelder:
Compagnic des Ateliers et Forges de la Loire,
Soc An., Paris
Vertreter:
DipL-Ing. H. Leinweber
usd Dipl.-Ing. H. Zimmermann, PatcntarrwSItc,
München 2, Rosenlal 7
Ais Erfinder benannt:
Jean Auguste Dcmcaux, Saint-Chily d'Apchcr,
Lozerc (Frankreich)
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 16. Juni 1961 (865177)
Die Erfindung ist nicht auf ein bestimmtes Herstellungsverfahren des Stahls beschränkt, der sowohl
im elektrischen Ofen als auch in Siemens-Martin-Ofen, in einem Konverter oder in einer kombinierten
Anwendung dieser Ofen hergestellt sein kann. Die
Erfindung betrifft also ganz allgemein den Siliziumstahl,
ganz gleichgültig, nach welchen Verfahren er hergestellt ist, und ausschllefiUch ein Behandlungsverfahren
nach dem Gießen des Stahls in Blöcke.
Dem Fachmann auf diesem Spezialgebiet ist es bekannt, daß die magnetischen Eigenschaften eines
SJüziumstahls nicht von vornherein durch die chemische
Analyse des Stahls ermittelt werden können. Die Erfindung betrifft also insbesondere den Vergleich der
magnetischen Eigenschaften ein und desselben Stahls, der in Form von Blöcken hergestellt worden ist, einerseits
nach den üblichen Verfahren and anderersdu
erflndungsgemflß nach den Bearbdtungäverfahren, die
auf das Gießen des Blocks folgen (d. h. also: Walzen,
Glühen, thermische Behandlungen usw.) und selbstverständlich die gleichen für jeden VcrgJcicbsvorgang
sind.
Das Verfahren nach der Erfindung UBt sich auf alte elektrischen Siliziumstählc und insbesondere auf solche
anwenden, deren Siüziumgchalt zwischen 2 and 4,5%
hegt.
Ist der Stahl nach irgendeinem metallurgischen Verfahren hergestellt worden und befindet er sich noch
hi flüssigem Zustand, dann läßt man ihn im allgemeinen in StahJfußformcn fließen, in denen er sich
3* abkfifah und rasch erstarrt. Anschließend wird er je
noch dem beabsichtigten Verwendungszweck durch die verschiedenen Vorging« des Walzens, Glühens und
anderer thermischer Behandlungen weiterverarbeitet, so daß daraus ferromagnetische Bleche mit oder ohne
Textur entstehen.
Bn wesentliches Merkmal des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß bereits der GuOblock vor
der üblichen Weiterverarbeitung voa der Erstarrtingstcmpcratur
an bis auf eine Temperatur von UOO0C ohne Ausbildung eines Tcmpcraturgrudicntcn mindestens
zwei Stunden lang langsam abgekühlt wird.
Das Verfahren aach der Erfindung kann auf verschiedene
Weise ausgcfOhrt werden. Der GuOblock
kann insbesondere in eine thermisch isolierte Stahl·-
gußform oder in einen thermisch isolierten Raum gegossen werden; der GuOblock kann sech in einen
Raum gebracht werden, in dem durch zusätzliche Wärme die WSrmevefluste teilweise kompensiert wer·
den; die Abkühlung des Gußblocks kann auch durch
so induktive Beheizung verzögert werden. Alk diese Verfahren
können zusammen oder gleichzeitig angewendet werden.
Angestellte Vergleichsversuche, die als Beispiel aufzufassen sind, sollen im folgenden näher beschrieben
werden.
Es wurden 43 Behandlungen ein und desselben Siliziumstahls durchgeführt, dessen Siliziumgehalt sich
ständig ändern konnte, und zwar je nach den Fällen in dem Bereich von 3,4 bis 4%. Es wurden Blöcke mit
einem Gewicht von 560 kg gegossen, von denen die einen in die üblichen Stahlgußformen gegossen wurden
und die anderen in Sandformen von 150 mm Dicke. Diese verschiedenen Gußblöcke wurden gewalzt und
anschließend unter den gleichen Bedingungen durch Kaltwalzen und/oder Warmwalzen mit nachfolgendem
Ausglühen bis auf eine Dicke von 33/100 mm gebracht.
Die durchschnittlichen Verluste durch Hysterese, gemessen in Watt, waren folgende:
Für eine magnetische Induktion von 10000 Gauß:
Normale Stahlgußblöcke 0,88 Watt
Sandformblöcke 0,82 Watt
Für eine magnetische Induktion von 15000 Gauß:
Normale Stahlgußblöcke 2,39 Watt
Sandformblöcke 2,24 Watt
Diese Ergebnisse zeigen einen Gewinn von 0,06 Watt oder 6,8 °/0 bei einer Induktion von 10000 Gauß und
einen solchen von 0,15 Watt oder 6% bei 15000 Gauß.
Ergänzende Versuche wurden mit Gußblöcken angestellt, die ebenfalls ein Gewicht von 560 kg hatten,
aber in einer Form aus feuerfestem (schwerschmelzbarem) Beton (Dicke etwa 120 bis 180 mm) gegossen
waren und in dieselben Formen für die Zufuhr zusätzlicher Wärme unter Verwendung von »Vermiculit«
(bei einer Dicke von 80 bis 120 mm), wobei diese Form
vor dem Gießen der Blöcke auf 110O0C erwärmt worden war. Bei zwei gegossenen Blöcken aus Stahl
mit folgender Zusammensetzung:
Si = 3,60%,
Si = 3,70 %,
Si = 3,70 %,
Al = 0,30%,
Al = 0,40%
Al = 0,40%
ergaben Messungen der Hysteresisverluste an eingeschnittenen kreisförmigen Nuten in den rohen, nicht
vergüteten Blöcken die folgenden Ergebnisse:
| Fläche der | Koerzitiv | |
| Hysteresis- | kraft in | |
| schleife bei | Oersted | |
| 10 000 Gauß | ||
| cm2 | ||
| Erste Versuchsreihe | 0,45 | |
| Gußeisenform | 83,2 | 0,32 |
| Gießform aus Sand | 56,2 | |
| Gußform aus vorgeheiztem | 0,35 | |
| Zement | 61,6 | |
| Zweite Versuchsreihe | 0,50 | |
| Gießform aus Gußeisen .. | 90,5 | 0,42 |
| Gießform aus Sand | 71,4 | |
| Gießform aus isoliertem und | 0,39 | |
| vorgeheiztem Zement ... | 67,5 | |
Diese Resultate lassen hinsichtlich der Hysteresisverluste in Watt einen bemerkenswerten Fortschritt
erkennen.
Ebenso bewegen sich die Werte für die Permeabilität, die auf den gleichen Kreislinien gemessen wurde,
innerhalb der Grenzen der magnetischen Felder von 0,02 bis 10 Oersted. Auch hier zeigt sich die Überlegenheit
der Gußblöcke, die in thermisch isolierten Gußformen und/oder vorgeheizten isolierten Gußformen
gegossen wurden, gegenüber den Gußblöcken, die in normalen Gußformen aus Gußeisen gegossen
waren. Beispielsweise erhielt man für ein Magnetfeld von 0,7 Oersted die folgenden Werte für die Permeabilität:
Normale Gießformen 3600
ίο Gießformen aus feuerfestem Zement 4750
Gießformen aus Sand 5000
Alle diese Ergebnisse zeigen einerseits den Einfluß
der Verzögerung, die der Abkühlung der Blöcke sofort nach dem Guß erteilt wurde, auf die magnetischen
Eigenschaften des Stahls, wobei der am besten isolierte Gußblock die besten Ergebnisse zeitigt, und
sie zeigen andererseits, daß die Verbesserung sowohl bei den Gußblöcken als auch bei den aus diesen
Gußblöcken erzeugten Blechen deutlich in Erscheinung tritt, unabhängig davon, welches Endprodukt erzeugt
wird und unabhängig von dem Verwendungszweck. Die wissenschaftliche Deutung dieser Ergebnisse
ist nicht mit Sicherheit bekannt, aber die verschiedenen angestellten Versuche haben gezeigt, daß die Verbesserung
der magnetischen Eigenschaften in jedem Fall erreicht wird, wenn der Gußblock von seiner
Verfestigungstemperatur ab, die beispielsweise 145O0C
betragen kann, mindestens zwei Stunden Zeit hat, um sich auf eine Temperatur von 12000C abzukühlen,
wobei die Kurve für die Temperaturen in Abhängigkeit von der Zeit regelmäßig allmählich fällt und ihre Form
sich beispielsweise einer geraden Linie nähert.
Bei einem Vergleich mit den Gußblöcken von 560 kg Gewicht, die in Gießformen aus Gußeisen gegossen waren, ergibt sich, daß im letzteren Fall die Verfestigung des äußeren Teils in wenigen Sekunden erfolgt, während die des inneren Teils in einer Zeitspanne in der Größenordnung von 12 Minuten erfolgt; die Abkühlung auf 1200° C wird im äußeren Teil in weniger als zwei Minuten erreicht und im inneren Teil in etwa 15 Minuten.
Bei einem Vergleich mit den Gußblöcken von 560 kg Gewicht, die in Gießformen aus Gußeisen gegossen waren, ergibt sich, daß im letzteren Fall die Verfestigung des äußeren Teils in wenigen Sekunden erfolgt, während die des inneren Teils in einer Zeitspanne in der Größenordnung von 12 Minuten erfolgt; die Abkühlung auf 1200° C wird im äußeren Teil in weniger als zwei Minuten erreicht und im inneren Teil in etwa 15 Minuten.
Im Gegensatz dazu bleiben im Fall der Verwendung eines durch den Sand der Gießform thermisch isolierten
- 45 Blocks die Temperaturen im Inneren der Masse praktisch gleich, weil dessen sämtliche Teile sich, wie
oben erwähnt, langsam abkühlen und hinsichtlich der magnetischen Eigenschaften unter den gleichen Bedingungen
verbessert werden.
Diese Gleichheit der Temperaturen in dem Gußblock ist ein wichtiges zusätzliches Merkmal des Abkühlungsverfahrens, weil dadurch eine Ungleichförmigkeit der
magnetischen Eigenschaften vermieden wird, und infolgedessen ergeben sich für die gewonnen Produkte,
d. h. für die im allgemeinen und am häufigsten hergestellten magnetischen Bleche, erheblich verbesserte
Eigenschaften.
Die genannten Ergebnisse kann man auch noch mit anderen Mitteln als mit HiHe der thermisch
isolierten Gußformen erzielen. Insbesondere kann der Gußblock mit oder ohne Gußform in einen
thermisch isolierten Raum oder in einen Raum mit temperaturgesteuerter Umgebung gebracht werden;
die Gußform kann auch vor dem Gießvorgang und während der Abkühlung eine zusätzliche Wärmemenge
zugeführt bekommen; der Gußblock kann diese Wärme, die zum Teil die Wärmeverluste infolge der
Abkühlung kompensiert, direkt durch Erhitzung auf
Claims (5)
1. Verfahren zur Vorbehandlung von Eisen-Silizium-Legierungen zur Verbesserung der magnetischen
Eigenschaften, insbesondere der Permeabilität und der Verringerung der Hysteresisverluste
in daraus hergestellten Gegenständen, dadurch
gekennzeichnet, daß bereits der Gußblock vor der üblichen Weiterverarbeitung von der
Erstamingstemperatur an bis auf eine Temperatur von 12000C ohne Ausbildung eines Temperaturgradienten
mindestens zwei Stunden lang langsam abgekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung in einer thermisch
isolierten Gießform oder in einem thermisch isolierten Raum erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlungsgeschwindigkeit
durch Wärmezufuhr verzögert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmezufuhr induktiv erfolgt,
ίο
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß gleichzeitig die Abkühlung durch thermische Isolation und durch Wärmezufuhr verzögert wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Zeitschrift »Metall«, 1959, S. 411 bis 419;
Buch von M e s s k i η und N u ß m a η η, »Ferromagnetische Legierungen«, 1932, S. 307 bis 330.
Buch von M e s s k i η und N u ß m a η η, »Ferromagnetische Legierungen«, 1932, S. 307 bis 330.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1252219B true DE1252219B (de) | 1967-10-19 |
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