DE1237154B

DE1237154B - Verfahren zur Herstellung von warm- und kaltgewalzten Fe-Si-Elektroblechen

Info

Publication number: DE1237154B
Application number: DEL40575A
Authority: DE
Inventors: Helmut Laemmel; Dr-Ing Klaus Sixtus
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1961-11-29
Filing date: 1961-11-29
Publication date: 1967-03-23
Also published as: US3224909A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES JM& PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

tot Ck

Deutsche KL:

Nummer: AkteGzetcbco:

C21d-

Araleptag;

1237154 L40575VIi/18c 29. November 1961 23. Miiz 1967

Die Erfindung bezieht sich auf de Weitcibenandlung von Fc-Si-Elcktroblcchcn, die außer Ehen in wesentrkben bis zu 4,5 oder bis zu 3,5*/· Silizium enthalten, je nachdem, ob sie lediglich heiß oder anschließend noch kalt gewalzt wurden.

Es ist wünschenswert, bestimmte magnetische Eigenschaften, die imbesondere bei dea kaltgewalzten Fc-Si-Ek luroWecheo erreicht werden und mit der Ausbildung besonderer Kristalrtcxturcn verknüpft sind, durch Steigerung des Siliziumgchalts Über dea xo üblichen Gehalt hinaus noch zu verbessern. Bekanntlich steigt nämlich mit wachsendem Stüzhimgchalt erstens der spezifische elektrische Widerstand, was ein Absinken des WbbelttromaateOs an den Wechselfektverlusten zur Folge bat, und zweiter» nimmt gleichzeitig die Magnetostriktion ab, d. h., es verringert sich die Längenänderung im magnetischen Feld, die z.B. bei der Verwendung in Transformatoren unerwünschte Geräusch« hervorruft Eine Erhöhung des Süiziumgehalts in Ausgangsmaterial zur Her- t» stellung von Kaftwalzbiecben über 3,5*/« scheidet Jedoch aus dem Grunde aus, daß das Material wegen der gleichzeitig erhöhten Sprödigkcit praktisch nicht mehr kalt verformbar ist.

Es suKi zwar bereits Verfahren bekanntgeworden, *s nach denen auf Eisen durch eine Reaktion mit Silizium eine Schutzschicht mit etwa 14Vo Silizium erzeugt wird. Man erhalt danach aber keine homogene Situicrung des ganzen Materials. E* Ht auch bekannt, das oberflächlich auf 14^e/t Silizium angereicherte *o Material nachträglich durch eine Glühung bei hoher Temperatur zu homogenisieren, doch ««1st es nicht die erstrebten guten magnetischen Werte auf, was auf den Kirkendall-EfleJct zurückgeführt werden kann.

Schließlich ist es bekannt, die elektrischen Eigenschäften sUkierter Dynamo· und Transformatoren-Stahlbänder durch Ent- und Aufkohlungcn oder Nitrierungen mittels Gasdiffusionsverfahren zu verbessern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, wann- und kaltgewalzte Fc-Si-Elcktroblcchc derart zu silizjercn und wcitcrzubehandcln, daß sie verbesserte Eigenschaften hinsichtlich der Wccbsclfddvcrlustc und der Magnetostriktion aufweisen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur «5 Herstellung von wan»- und kaltgewalzten Fe-Si-Elektrobtechen mit maximal 7,3°/· Si durch Silicieren über dk Gasphase, anschließender HomogenbierungsgtUhung und Magnetfddabkühlung, wobei der Umraagncmkrungsvcrlust der kaltgewalzten Bleche se weniger als 0,4 W/kg, gemessen in einer Slrcifcnmcßvorrkhtung bei einer Bkcbstärkc von 032 mm und Verfahren zur KersteDong von wann- und kaltgewalzten Fe-Si-Elektroblecben

Anmelder:

Lkcntia Patcnt-Vcrwarrungs-G. m. b. H., Frankfurt/M., Theodor-Stcm-Kai 1 Ab Erfinder benannt: Helmut LSnimel, Frankfurt/M.; Dr.-Ing, Klaus Sixtu», Bad Homburg

einer Induktion von 10000 Gauß, beträgt, vorzugswciic zur Verwendung in Transformatoren, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Endstlrkc gewalzten, oxydsctikhlfreicn Fe-Si-EkktroWcchc mit einem Ausgangsgehalt von maximal 4,5Vo Si bei einer Temperatur von 1100 bis 1250⁰C in einer bis ze 4 Volumprozent SiO₄ enthaltenden, nicht oxydierend wirkenden Schutzgasatmosphäre »lizkrt werden. Als Schutzgasatmosphäre dgnen sich Gase wie Stickstoff oder Argon. Sb sollen so rein sein, daß sich an der Oberfläche der Elektrobkchc keine Oxydschicht bildet, well eine Oxydschkht der gkichmäßigen SiLlzkmng hinderlich wire. Aus dem glckhcn Grunde mOssen die zu silizicrcndcn Bleche vorher von etwa anhaftenden Oxydscfikbten befreit scm.

Obwohl unter den genannten Bedingungen eine über den Querschnitt der Elektroblcchc praktisch gkkhmäßigc Silizicrung erfolgt, müssen die süiikrten Bleche dec genannten Homogenbierungjglühung zweckmteig bei Temperaturen von 1150 bis 1300° C unterworfen werden. Schließlich werden die magnetischen Eigenschaften verbessert, Indem die homogcniskrten Bleche von etwa 900° C in einem Magnetfeld abgekühlt werden. Das Magnetfeld soll eine Stärke von mehr als 10 Oe aufweisen und in der durch die Kristalltextur bedingten magnetischen Vorzugsrkhtung angelegt sein. Die Abkühlungsgeschwlndigkeil kann z. B. 100° C/Min. betragen.

Zur Durchführung des eigentlichen Silizicningsverfahreris eignet sich ein Ofen, welchen ein gasdichtes Rohr umschließt. Man führt das zu silizicrende Blechband hindurch und läßt das Rohr von einem Gemisch aus SiCl₁ und Trägerschutzgas, z. B. Stickstoff oder Argon, durchströmen. Die Menge des aus dem auf konstanter Temperatur gehaltenen Vorratsgcfäßcs mitgeführten SiCI₄ hängt von Temperatur und Gasgeschwindigkeit ab und kann durch Äode-

Claims

rung dieser Größen beliebig eingestellt werden. Für den Zweck der Erfindung hält man den SiQ4-Anteil unter 4 Volumprozent. Im folgenden werden die Daten und Ergebnisse einiger Ausführungsbeispiele angegeben. Als Ausgangsmaterial wurde nach dem Goss-Verfahren kaltgewalztes Transformatorenblech mit einem Siliziumgehalt von 3,2% und einer Dicke von 0,32 mm verwendet. Zur Entfernung der Oxydschichten erfolgte eine Beizbehandlung in verdünnter Salzsäure mit Bromzusatz. Zur Silizierung wurde der Ofen mit konstanter Geschwindigkeit längs des Blechstreifens bewegt. Die Glühzone hatte eine Länge von 5 cm, die Temperatur betrug etwa 1150° C. In der folgenden Tabelle ist die Abhängigkeit des Endsiliziumgehalts von der Fahrgeschwindigkeit des Ofens und vor allem vom SiCl4-Anteil der Glühatmosphäre dargestellt, die dem Glührohr in einer Menge von 1401/Std. zugeführt wurde. Die Siliziumgehalte wurden analytisch und aus dem elektrischen Widerstand bestimmt. Volumprozent SiCl4 in N2Fahrgeschwindigkeit des Ofens in cm/Std.Si-Gehalt in Gewichtsprozent0,75 1,34 3,6451 35 514,2 6,5 7,3 30 Die silizierten Bleche wurden anschließend 10 Stunden bei 1200° C in Wasserstoffatmosphäre homogen geglüht und abgekühlt. Es folgte eine erneute Erwärmung auf 800° C. Von dieser Temperatur wurden die Bleche in einem Magnetfeld von etwa 200 Oe mit etwa 100° C/Std. auf Raumtemperatur abgekühlt. In einer Streifenmeßeinrichtung ließen sich folgende Werte für die Unimagnetisierungsverluste bei 10 kG (V10) an den unsilizierten bzw. silisierten Blechen, ohne und mit Abkühlung im Magnetfeld, ermitteln: 45 Si-Gehalt in GewichtsprozentOhne Abkühlung im Magnetfeld V10 W/kgNach Abkühlung im Magnetfeld Vio W/kg3,2 4,2 6,5 7,30,41 0,59 0,52 0,370,39 0,39 0,36 0,34 50 Gegenstand der Erfindung ist daher aber auch das abgeänderte Verfahren, bei dem die Bleche bei sonst übereinstimmender Behandlung im Fall einer Silizierung auf etwa 7% keiner Magnetabkühlung unterworfen werden, weil, wie die Tabelle zeigt, auch ohne Magnetfeldabkühlung V10-Werte unter 0,4 W/kg erreichbar sind. Das Minimum der Sättigungsmagnetostriktion wurde bei Blechen ermittelt, die auf etwa 6 % Silizium gebracht waren. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von warm- und kaltgewalzten Fe-Si-Elektroblechen, mit maximal 7,3 % Si durch Silizieren über die Gasphase, anschließender Homogenisierungsglühung und Magnetfeldabkühlung, wobei der Ummagnetisierungsverlust der kaltgewalzten Bleche weniger als 0,4 W/kg, gemessen in einer Streifenmeßvorrichtung bei einer Blechstärke von 0,32 mm und einer Induktion von 10 000 Gauß, beträgt, vorzugsweise zur Verwendung in Transformatoren, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Endstärke gewalzten, oxydschichtfreien Fe-Si-Elektrobleche mit einem Ausgangsgehalt von maximal 4,5 % Si bei einer Temperatur von 1100 bis 1250⁰C in einer bis zu 4 Volumprozent SiCl₄ enthaltenden, nicht oxydierend wirkenden Schutzgasatmosphäre siliziert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Stickstoff oder Argon als Schutzgasatmosphäre verwendet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das nach dem Silizieren durchgeführte Homogenisierungsglühen bei Temperaturen von 1150 bis 1300° C vorgenommen wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfeldabkühlung von etwa 800° C mit etwa 100° C/Min. vorgenommen wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld in einer Stärke von mehr als 10, vorzugsweise etwa 200 Oe angewendet und in der durch die Kristalltextur bedingten magnetischen Vorzugsrichtung angelegt wird.

6. Abänderung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche im Fall einer Silizierung auf etwa 7 °/o keiner Magnetfeldabkühlung unterworfen werden.

Man erkennt die Senkung des V₁₀-Werts durch Erhöhung des Siliziumgehalts und abschließender Abkühlung im Magnetfeld. Ohne die letztere bringt erst ein Siliziumgehalt von etwa 7% eine Senkung des V₁₀-Werts.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 896 812;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1025 233;
USA.-Patentschrift Nr. 2105 888;
»Ironand Steel Engr.«, August 1960, S. 91 bis 111.