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Procédé pour la fabrication de poudre de fero
La présente invention a pour objet un procédé pour produire de la poudre de fer du genre de celle qui est employée pour la fabrication de noyaux magnétiques dappareils électriques et spr étalement .de bobines de Pupino
En conformité avec les buts d'utilstion déjà très diffé- rents et avec les exigences variables auxquelles s nt soumises les puissances des noyauxi) est nécessaire d'utilser une poudre de fer d9une nature spéciale.
Suivant la présente invention.on emplcie trois phases de procéder svaie 1) le fer obtenu de d'état fondu est amené,par martelage, laminage,étirage,passage àlafilière à des dimensions 1 9 aide desquelles la seconde phase du procédé peut être effectuée en un temps relativement court et avec un bon rende- ment.
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2) le fer ainsi préparé est chauffé,à haute température peu près au rouge,dans une atmosphère ne contenant pas d'oxygèbe, mais contenant par contre des gaz telsque de l'hydrogène,de lazote,de l'ammoniaque ou des gaz qui exercent des actions correspondantes.
3) le fer est amené,en le soumettant à une forte action méca- ' nique sous la forme finale de poudre désirée.
La fabrication.de poudre de fer destinée à des utilisations magnétiques en partant de fil de fer de tôle, etc.obtenu par laminage ou par étirage, èst déjà connue.'
Dans les poudres utilisées antérieurement et précipitées chimiquement ou par électrblyse il existait de grandes diffi- cultés pour obtenir des quantités relativement grandes de quali- té relativement unifarme. 1,)utilisation du fer fondu dans un four,présente 1'avantageconsistant en ce qu'on dispose d'une matière première uniforme en grandes quantités.
Ceci est précisément d'importance spéciale pour le nouveau procédé,parce que l'action du traitement par les gaz dépend de et la constitution de la matière parce que l'on n'arrive par con- séquent à des résultats utilisables que si l'on dispose d'une matière première uniforme.
D'un autre coté,une action efficace du traitement par des gaz qui s'exerce au travers-de toute la matiere dans une durée relativement courte,n'a lieu que lorsque cette matière a déjà une section transversale proportionnellement petite.
Pour l'obtention de propriétés magnétiques,relativement favorables la troisième phase du procédé a,de plus,une influence considérable. Le chauffage du fer dans des gaz tels que l'azote et l'hydrogène pour des utilisations magnétiques,est déjà connu,de même que le traitement mécanique du fer destiné à des buts d'application magnétique.
En général,on a été cependant jusqu présent d'avis que les propriétés magnétiques étaient défavorablement influencées par le pourcentage de gaz dans le fer et que le traitement mécanique du fer produisait aussi des actions défavcrables
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(voir Zeitschrift fUr technische Physik 9.99 vclume 9mémoirW de von Gümlich)
Des recherches cnt cependant démontré que précisément par
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le traitement a chaud avec des gaz du fer de qualité tniforme et en petites dimensions et par letraitement mécanique puis=. sant qui y est lié on peut produire des poudres ou limailles.., excellentes pour la fanrication de noyaux par exemple de bobines de Pupin,
présentant une perméabilité relativement éle vée ,un hystérésis faibleet des pertes faibles par courants parasites. @
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Suivant ilenplci des gaz a considérer en premier lieu., tels que 7ga.zote919hydroJne919çmmcniaque9on peut agir sur les constantes magnétiques du fer,de sorte que 1 'on peut par exem ple produire en partant d'u fer forgé ayant une teneur en car- bone de 0,05 % des poudres differentes par leur action dans le noyau.
Les réactions dans lefer ne s'expliquent pas encore théorie
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quement entibrement,mais cette explication ne joue aucun'rôle pour ]9utilisation pratique de la. présente invention. Bans le traitement par de 1'azote du fer chauffé on admet,par exemple la formation de nitrures et ensuite la dissolution de ceux-ci dans le métal.
Le traitement par des gaz a lieu par un chauffage du métal dans un four qui est remplipar legaz correspondant ,ou mieux - encore qui est traversé par celui-ci et cela jusqu'au rouge de plusélevé possible.
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On a constaté que 19-ction des gaz avait lieu d9une maniera seulement incomplète et avant tout irrégulière à des tempérais res trop basses. D9autre part il a été démontré que lobtestioa' des propriétés physiques désirées du métal dépend de la qn<9g tien de savoir si le gaz pénètre dans toute la section trahis'yen sale du métal et pas seulement à la surface de celui-ci.
Si la pénétration n'a pas lieu complètement ou si elle ne
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S'étend que sur une partie de la matiére9on arrive apparemment a la formation de phases interméd;sires qui s'oppollent au
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développement des propriétés physiques désirées.
D'autre part il a été établi que la pénétration uniforme et complète trouve une'résistance dans l'épaisseur de la matière et que cette pénétration ne peut pas'être obtenue,pour des pièces de dimensions relativement grandes même en y consacrant une grande durée.
Toutefois,par le traitement'par les gaz,les propriétés mécaniques du métal changent également souvent, de scrte que par exempleune pièce relativement grande trai.tée de cette manière,même si le traitement par les gaz n'a pénétré que par- tiellement,offre de grosses difficultés lors du traitement subséquent,par exemple lors du laminage etc.
En outre .le traitement thermique des métaux.déjà soumis à l'action des gaz doit se faire avec prudence. Dans certains cas le changement produit par le traitement par les gaz peut de nouveau être entièrement annulé.
Etant données ces difficultés,il vient à l'esprit de faire le traitement par les gaz à) la poudre préparée. Mais ici se présentent de nouvelles difficultés.
Pour la réalisation d'un traitement suffisant par des gaz il est nécessaire de recourir à une température supérieure à celle à laquelle la proudre commence déjà à se coaguler.
Il se forme ainsi des corps agglutinés qui conviennent pour supprimerle morcellement qui a eu lieu. ce phénomène mérite réflexion;lorsqu,on remarque que souvent on utilise déjà une poudre qui plus ou moins se compose de particules de quelques millièmes de millimètres de diamètr e, et que ces particules exigent d'autant moins de température peur s'agglutiner qu'eues sont plus petites.
Toutefois Inexpérience a de plus appris que dans le cas de poudre divisée mécaniquement les propriétés de celle-ci pourla construction de noyaux de bobines de Pupin sont rendues plus mauvaises par chauffage de la poudre préparée.
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Le traitement mécanique aY-oeéa*%o.#te désarticules de poudre appliqué la fin a donné jusqu9à présent les meilleurs résultats,
Indépendamment de cela, un autre phénomène défavorable se produit par le chauffage pour la poudre produite mécaniquement.
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La densité apparente (SchUttgewicht) de la poudre diminue., Pour l'obtention d?Un bon Eoysa ,il est important cependant quon fasse usage dune poudre d'une densité apparente aussi élevée que possibleo Quelques pourcents de diminution produisent déjà dans le cas présent des différences notables.
La présente invention supprime ces diverses difficultés défa= vorables dune manière simple, en ce sens que le métal est soumis l'action des gaz,en des dimensions qui sont de préférence obte nues par laminage ,étirage au un autre traitement mécanique per-
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oénétration mettant une/rapide et surtcut complète des gaz. Dans la pratique il été par exempl trcuvé avantageux d'employer du fil laminé ou étiré et de ]'utiliser à un diamètre d9environ i à 2 mmo
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En cutre il est a recommander de diviser doavance le fil en mort ceaux denviron 1 à 2 centimètres de longueur,en vue d'une *cons¯ truction plus éconcmique du four.
La matière traitée de cette ranière est ensuite réduite en poudre dans des moulins appropriés .exerçant une action mécaniaue considérable sur le fer. Si on veut éviter Inaction de l'échauffement de la matière.pulvériser qui se produit le plus possible dans le moulin,on peut,puisque
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diaprés 1?expérience l9echauffement est précisément le plus fort pour la pulvérisation de morceaux.relativement gros soumettre la pénétration par les gaz -la mouture partiellement faite et ensu
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te anrés cette .ménôtraticn,e±feetuer a dernière partie du traitement mécanique cu de la pulvérisation,ou bien traiter les particules métalliques dans une machine à arrondir jusqu?à obtenir mécaniquement ladureté nécessaire.
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Par la :énétra.tiun du ;az dans e métal,pour ainsi dire dans ! une phase de travail intermédiaire de la pulvérisation,on a de
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p'us ' -la possibilité de tremper ce mA-t,--,aprês la période de la chauffe et de icipénétration du gaz même c ans 1'eau
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Cela n'est pas possible pour une poudre fine car celle-ci pourrait s'oxyder jusqu'à devenir inutilisable. Des particules relativement grosses subissent proportionnellementleur volume total beaucoup moins cette oxydation,et elles peuvent en outre en cas de besoin être débarrassées de 1 $oxyde dans u tambour ou de décapage dans d'autres dispositifs analogues,avant le mor- cellement subséquent.
Cette possibilité du refroidissement soudain du métal est importante,parce que si d'une part les constantes de la matière
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sont de ce fait influencées, d'autre'part lors de la pénétrpticn par certains gaz,ccrùini* iJv,1 1 par l'ià;<li..3éne ,>gi, Rut par certains gaz,ccymJ1['} pE!l" >xe]lp 8 Jar j .1'1,7t'o,.,:Ta: ),1' 81.1) \..2 d'un refroidissement lent,les changements amenés par cette péné tration peuvent etre entièrement ou en partie annulés.
Le traitement mécanique après le chauffage dans un mort En (machine à arrondir) dans lequel les particules de métal sent
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arrondies, présente enfin encore l'avantsse que le produit fini subit un arcondisserpent aussi favorable que passible et reçoit par conséquent une densité apparente (SchUttvolumen) élevée.
Si' on emploie comme matière première un acier ou un fer forgé,contenant environ une teneur de 0,3à 0,4 % de carbone on moins,et si on la soumet à l'action du gaz ammoniaque,on obtient une poudre qui se distingue par une perméabilité spécialement bonne et un coefficient de perte réduit,en outre étant que,par suitdu minime prix de la matière brute, cette poudre peut être produite à bon marché ,elle possède enfin encore l'avantage qu' elle peut être bien moulue et facilement arrondie.
De plus,la pénétration par le gaz ammoniaque a une action efficace sur d'autres matières premières, comme par exemple sur les alliages de fer et de nickel.
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x E D E N D T C A T I 0 R S .
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Process for the production of fero powder
The present invention relates to a process for producing iron powder of the kind used for the manufacture of magnetic cores of electrical apparatus and for the spreading of Pupino coils.
In accordance with the already very different purposes of use and with the varying requirements to which the powers of the cores are subjected, it is necessary to use an iron powder of a special nature.
According to the present invention, there are three stages of proceeding: 1) the iron obtained from the molten state is brought, by hammering, rolling, stretching, passing through the die, to dimensions 1 9 with the aid of which the second stage of the process can be carried out in a relatively short time and with a good yield.
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2) the iron thus prepared is heated to a high temperature roughly red, in an atmosphere containing no oxygen, but containing on the other hand gases such as hydrogen, nitrogen, ammonia or gases which exercise corresponding actions.
3) the iron is supplied, subjecting it to a strong mechanical action in the final powder form desired.
The manufacture of iron powder for magnetic uses from sheet iron wire, etc. obtained by rolling or drawing, is already known.
In the powders previously used and precipitated chemically or by electrblyseed, there were great difficulties in obtaining relatively large quantities of relatively uniform quality. 1) The use of molten iron in an oven has the advantage of having a uniform raw material available in large quantities.
This is precisely of special importance for the new process, because the action of the gas treatment depends on and the constitution of the material, because usable results are therefore only obtained if the we have a uniform raw material.
On the other hand, effective action of the gas treatment which exerts through all the material in a relatively short time only takes place when that material already has a proportionately small cross-section.
In order to obtain relatively favorable magnetic properties, the third phase of the process has, moreover, a considerable influence. Heating of iron in gases such as nitrogen and hydrogen for magnetic uses is already known, as is mechanical processing of iron for magnetic application purposes.
In general, however, it has hitherto been believed that the magnetic properties are adversely affected by the percentage of gas in the iron and that mechanical processing of iron also produces adverse effects.
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(see Zeitschrift fUr technische Physik 9.99 v anvil 9mémoirW by von Gümlich)
However, research has shown that precisely by
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heat treatment with iron gases of uniform quality and in small dimensions and by mechanical treatment then =. powders or filings .., excellent for the fabrication of cores, for example Pupin coils,
exhibiting relatively high permeability, low hysteresis and low stray current losses. @
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Depending on the number of gases to be considered in the first place, such as 7ga.zote919hydroJne919çmmcniaque9on can act on the magnetic constants of iron, so that one can for example be produced starting from wrought iron having a carbon content. 0.05% of the powders differing in their action in the nucleus.
The reactions in hell cannot be explained yet theory
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entirely, but this explanation plays no role in the practical use of the. present invention. In the treatment with nitrogen of the heated iron, for example, the formation of nitrides and then their dissolution in the metal is allowed.
The gas treatment takes place by heating the metal in a furnace which is filled with the corresponding gas, or better still which is traversed by it and this up to the highest possible red.
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It has been found that the gas release takes place only incompletely and above all irregularly at too low temperatures. On the other hand, it has been shown that the achievement of the desired physical properties of the metal depends on whether the gas penetrates the entire treacherous section of the metal and not just the surface thereof.
If penetration does not take place completely or if it does not
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Extends that on a part of the matter one arrives apparently at the formation of intermediate phases which oppose the
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development of the desired physical properties.
On the other hand it has been established that uniform and complete penetration finds resistance in the thickness of the material and that this penetration cannot be obtained, for parts of relatively large dimensions even by devoting a great time to it. .
However, by the gas treatment, the mechanical properties of the metal also often change, for example a relatively large part treated in this way, even though the gas treatment has penetrated only partially. offers great difficulties during subsequent processing, for example during rolling etc.
In addition, the heat treatment of metals already subjected to the action of gases must be done with caution. In some cases the change produced by the gas treatment may again be completely undone.
In view of these difficulties, it occurs to mind to carry out the gas treatment with) the prepared powder. But here new difficulties arise.
To achieve a sufficient treatment with gases, it is necessary to resort to a temperature higher than that at which the powder already begins to coagulate.
Agglutinated bodies are thus formed which are suitable for suppressing the fragmentation which has taken place. this phenomenon deserves reflection; when we notice that we often already use a powder which more or less consists of particles a few thousandths of a millimeter in diameter, and that these particles require even less temperature to agglutinate than they are smaller.
However, experience has further learned that in the case of mechanically divided powder the properties thereof for the construction of Pupin coil cores are made worse by heating the prepared powder.
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The mechanical treatment with aY-oeea *% o. # You powder disarticles applied at the end has given the best results so far,
Apart from this, another unfavorable phenomenon occurs by heating for the mechanically produced powder.
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The bulk density (SchUttgewicht) of the powder decreases., In order to obtain a good Eoysa, however, it is important that a powder of as high a bulk density as possible is used. O A few percent reduction already occurs in this case notable differences.
The present invention overcomes these various undesirable difficulties in a simple manner, in that the metal is subjected to the action of gases, in dimensions which are preferably obtained by rolling, stretching or other permissible mechanical treatment.
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oenetration putting a full / rapid and overtcut of throttle. In practice, it has been advantageous, for example, to use rolled or drawn wire and to use at a diameter of about 1 to 2 mm.
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In addition, it is recommended to divide the dead wire in advance of about 1 to 2 centimeters in length, with a view to a more economical construction of the oven.
The treated material of this runner is then reduced to powder in suitable mills exerting a considerable mechanical action on the iron. If we want to avoid Inaction of the heating of the material, spraying which occurs as much as possible in the mill, we can, since
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according to the experiment the heating is precisely the strongest for the pulverization of relatively large pieces subject to the penetration by the gases - the partially done and ensued grinding
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In addition to this .ménôtraticn, e ± feetuer in the last part of the mechanical treatment or the spraying, or else treat the metal particles in a rounding machine until the necessary hardness is obtained mechanically.
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By the: entra.tiun du; az in e metal, so to speak in! an intermediate working phase of spraying, we have
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plus the possibility of quenching this mA-t, -, after the period of heating and gas penetration even in water
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This is not possible for a fine powder because it could oxidize to the point of becoming unusable. Relatively large particles undergo much less of this oxidation in proportion to their total volume, and they can, moreover, if necessary be freed from oxide in a drum or from pickling in other like devices, before subsequent splitting.
This possibility of sudden cooling of the metal is important, because if on the one hand the constants of the material
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are therefore influenced, on the other hand during penetrpticn by certain gases, ccrùini * iJv, 1 1 by ià; <li..3ene,> gi, Rut by certain gases, ccymJ1 ['} pE! l "> xe] lp 8 Jar j .1'1,7t'o,.,: Ta:), 1 '81.1) \ .. 2 slow cooling, the changes brought about by this penetration can be entirely or partly canceled.
Mechanical processing after heating in a dead En (rounding machine) in which the metal particles smell
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rounded, finally still has the advantage that the finished product undergoes an arcondisserpent as favorable as passable and therefore receives a high bulk density (SchUttvolumen).
If we use as a raw material a steel or a wrought iron, containing about a content of 0.3 to 0.4% carbon or less, and if it is subjected to the action of ammonia gas, a powder is obtained which forms. distinguished by an especially good permeability and a reduced loss coefficient, moreover being that, due to the low price of the raw material, this powder can be produced cheaply, finally it still has the advantage that it can be well ground and easily rounded.
In addition, the penetration by ammonia gas has an effective action on other raw materials, such as for example on iron and nickel alloys.
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x E D E N D T C A T I 0 R S.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.