DE1076161B

DE1076161B - Verwendung eines Stahles fuer elektromagnetisch beanspruchte Gegenstaende mit niedriger Koerzitivkraft, z. B. Polschuhe und Relaisteile

Info

Publication number: DE1076161B
Application number: DEA23697A
Authority: DE
Inventors: Dr Helmut Klein; Dr Erwin Ploeckinger
Original assignee: Roechlingsche Eisen und Stahlwerke GmbH
Current assignee: Roechlingsche Eisen und Stahlwerke GmbH
Priority date: 1955-11-02
Filing date: 1955-11-02
Publication date: 1960-02-25

Description

Verwendung eines Stahles für elektromagnetisch beanspruchte Gegenstände mit niedriger Koerzitivkraft, z. B. Polschuhe und Relaisteile Stähle mit niedriger Koerzitivkraft, vor allem im Bereich von 0,1 bis 1,5 Örsted, wie sie für die Herstellung von Polschuhen, Relaisteilen usw. verwendet werden, sind im wesentlichen Weicheisensorten, die im Hinblick auf den geforderten hohen Reinheitsgrad im Siemens-Martin- oder Elektroofen unter Verwendung ausgesuchten Einsatzes hergestellt werden. Es ist bekannt, daß schon geringe Gehalte an Kohlenstoff, Phosphor und Schwefel die Koerzitivkraft stark erhöhen und daß vor allem Sauerstoff und Stickstoff die magnetische Alterung hervorrufen, die für die meisten technischen Anwendungszwecke 100/e des Ausgangswertes nicht überschreiten darf. Diese Weicheisensorten werden meist als unberuhigte Stähle abgegossen, weil man damit den Kohlenstoffgehalt durch Nachkochen in der Kokille unter die im Siemens-Martin- und Elektroofen erreichbaren Endwerte absenken kann und weil eine Desoxydation mit Silizium oder Silizium und Aluminium bis zur vollständigen Beruhigung bei den hohen Sauerstoffgehalten derartig niedrig Bekohlter Schmelzen zu großen Einschlußmengen führt, die besonders bei kritischem Dispersionsgrad und infolge ihres Metalloxydgehaltes eine unzulässig starke Erhöhung der Koerzitivkraft verursachen. Eine Herstellung von Weicheisensorten mit niedrigerKoerzitivkraft nach demBlasstahlverfahren, besonders in der Thomasbirne, wurde bisher überhaupt nicht in Erwägung gezogen.
Eingehende Untersuchungen der Zusammenhänge zwischen der chemischen Zusammensetzung und der Koerzitivkraft sowie der magnetischen Alterung eines Stahles haben gegenüber dem dargelegten Stand der Technik gezeigt, daß es ohne weiteres möglich ist, auch den billigen Konverterstahl aus der Thomas-oder Bessemerbirne für Legierungen mit niedriger Koerzitivkraft unter 1,5 Örsted zu verwenden, die vollkommen sicher gegen magnetische Alterung sind. Es ist damit möglich, den Vorteil eines äußerst geringen Kohlenstoffgehaltes auszunutzen, der weder im Siemens-Martin- noch im Elektroofen in wirtschaftlicher Weise erreichbar ist.
Demgemäß wird die Verwendung eines Stahles mit 0.01 bis 0,10% Kohlenstoff, 010 bis 511/o, Aluminium, über 0,0100/a Stickstoff, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen, wobei der Aluminiumgehalt mindestens das 15fache des Stickstoffgehaltes beträgt, als Werkstoff für elektromagnetisch beanspruchte Gegenstände vorgeschlagen, die eine niedrige Koerzitivkraft, unter 1,5, vorzugsweise unter 1,0 Örsted, aufweisen müssen, z. B. Polschuhe und Relaisteile.
Es sind bereits weichmagnetische Stähle mit etwa 0,5 bis 3 0/0 Al und möglichst niedrigen Gehalten an C, Si und Mn bekannt, die in der Bessemerbirne hergestellt sind. Darüber hinaus sind auch Windfrischstähle mit 0,101o N bekannt, in denen der Stickstoff durch einen Zusatz von A1 zu Aluminiumnitrid abgebunden ist.
Gegenüber diesem bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die neue Erkenntnis zugrunde, daß bei Stickstoffgehalten von über 0,010%- im Stahl der AI-Zusatz wesentlich höher liegen muß, als zur Bindung des Stickstoffes als Aluminiumnitrid notwendig ist. Erst bei AI-Gehalten im fertigen Stahl, die mindestens das 15fache des Stickstoffgehaltes betragen, wird eine Ausscheidung von Aluminiumnitrid in stabiler und unschädlicher Form erreicht und das Auftreten kritischer Aluminiumnitriddispersionen vermieden, die zu einer Erhöhung der Koerzitivkraft führen können. Mit dieser neuen Arbeitsregel wird auch erreicht, daß bei allen nachfolgenden Wärmebehandlungen keine Auflösung und Wiederausscheidung von Aluminiumnitrid eintritt, wodurch gleichmäßige Güteeigenschaften mit niedrigen Koerzitivkraftwerten für alle Verarbeitungs- und Verwendungsbedingungen gewährleistet sind. Auch die mechanischen Güteeigenschaften dieser Stähle bleiben durch die Vermeidung einer Ausscheidungshärtung durch kritisch-disperse Al-Nitride im Gegensatz zu den bisher üblichen Werkstoffen konstant.
Wesentlich ist auch die Eigenschaft der aluminiumlegierten Stähle, daß die schädliche Wirkung des hohen Phosphorgehaltes, wie er beispielsweise in normalem Thomasstahl vorliegt, aufgehoben wird, wenn die Phosphorgehalte nicht wesentlich über 0,1% ansteigen. Bis zu diesem Konzentrationsbereich ist es sogar möglich, den Phosphor als Legierungselement zur Erhöhung der Streckgrenze und Zugfestigkeit im Werkstoff auszunutzen. Ein hoher Phosphorgehalt kann auch dazu führen, die Zerspanbarkeit des Werkstoffes zu verbessern. Der aluminiumlegierte Stahl ist daher auch in dieser Richtung allen anderen bisher verwendeten Weicheisensorten mit niedriger Koerzitivkraft überlegen.
Außer den überlegenen technologischen Gütewerten weist der aluminiumlegierte Werkstoff auch wesentliche wirtschaftliche Vorteile auf. Er kann nach dem billigsten zur Verfügung stehenden Stahlherstellungsverfahren betriebssicher erzeugt werden, ohne daß bei der Erzeugung des Stahles im Konverter irgendein Sonderschmelzverfahren angewendet werden muß.
Ausführungsbeispiele 1. Siemens-Martin-Stahl mit niedriger Koerzitivkraft wurde als unberuhigter Stahl vergossen Stahlanalyse:

C Mn P S Cr N2 02

0,05 0,30 0,012 0,021 0,04 0,004 0,030

Koerzitivkraft: 0,85 Örsted.
Koerzitivkraft nach dem Altern (100 Stunden bei 100° C) : 0,88 Orsted.
Die Alterung beträgt demnach 4°/o.
2. Aluminiumlegierter Stahl mit niedriger Koerzitivkraft wurde aus der Thomasbirne vergossen: a) Stahlanalyse:

C Si Mn P S Cr N2 02 Al

0,05 - 0,21 0,041 0,025 - 0,011 0,008 0,30

Koerzitivkraft: 0,59 Örsted. Koerzitivkraft nach dem Altern (100 Stunden bei 100° C) : 0,59 Örsted, keine Alterung.
b) Stahlanalyse:

C Si Mn P S Cr N2 02 Al

0,032 - 0,20 0,048 0,027 - 0,014 0,007 0,33

Koerzitivkraft: 0,48 Örsted.
Koerzitivkraft nach dem Altern (100 Stunden bei 100° C) : 0,48 Örsted, keine Alterung.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Die Verwendung eines Stahles mit 0,01 bis 0,10% Kohlenstoff, 0,10 bis 5%- Aluminium, über 0,010%, Stickstoff, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen, wobei der Aluminiumgehalt mindestens das 15fache des Stickstoffgehaltes beträgt, als Werkstoff für elektromagnetisch beanspruchte Gegenstände, die eine niedrige Koerzitivkraft, unter 1,5, vorzugsweise unter 1,0 Orsted, aufweisen müssen, z. B. Polschuhe und Relaisteile.
2. Die Verwendung eines Stahles, wie er im Anspruch 1 genannt ist, der jedoch bis 0,15°/o Phosphor enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.
3. Die Verwendung von Stählen, wie sie in den Ansprüchen 1 und 2 genannt sind, die nach dem Thomas-, Bessemer- oder Sauerstoffblasverfahren hergestellt sind, für den Zweck nach Anspruch 1. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschriften Nr. 189 195, 251936; französische Patentschriften Nr. 461704, 776 447; britische Patentschrift Nr. 358 447; F. Pawlek, »Magnetische Werkstoffe«, 1952, S. 120, 121, 122, 123.