DE1272948C2

DE1272948C2 - Verfahren zur Erzeugung einer ausgepraegten Wuerfellage in hochwertigen magnetisierbaren Baendern und Blechen aus Legierungen, die neben Eisen als Hauptbestandteil und den ueblichen Verunreinigungen Silizium enthalten

Info

Publication number: DE1272948C2
Application number: DE1956V0011378
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr-Ing Hans-E Moebius
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1956-10-15
Filing date: 1956-10-15
Publication date: 1974-02-14
Also published as: DE1272948B

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Int. Cl.:

C 2Id-1/78

Deutsche Kl.: 18 c-1/78

Nummer: 1 272 948

Aktenzeichen: P 12 72 948.5-24 (V 11378)

Anmeldfctag: 15. Oktober 1956

Auslegetag: 18. Juli 1968

Ausgabetag: 14. Februar 1974

Patentschrift weicht von der Auslegeschrift ab

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer ausgeprägten Würfellage in hochwertigen magnetisierbaren Bändern und Blechen mit einer Dicke von 0,2 bis 0,5 mm für elektrische Apparate und Transformatoren aus Legierungen, die neben Eisen als Hauptbestandteil und den üblichen Verunreinigungen Silizium enthalten, das teilweise durch Aluminium ersetzt sein kann, bei welchem die warmgewalzten Bänder oder Bleche vorgeglüht, zweifach unter Einschaltung einer Zwischenglühung kaltgewalzt und bei 1200° C schlußgeglüht werden, wobei der Werkstoff vor dem Kaltwalzen von Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor befreit worden ist.

Der Einkristall des üblicherweise mit 2,5 bis 4,5% Silizium legierten weichmagnetischen Eisens ist in seinen magnetischen Eigenschaften anisotrop. Die Würfelkante 100 ist die magnetisch leichte Richtung. In dichtung der Flächendiagonalen [110] ist schwerer und in Richtung der Raumdiagonalen [111] am schwersten zu magnetisieren.

Durch zweifaches Kaltwalzen mit eingelegter Zwischenglühung und Schlußglühung bei hohen Temperaturen gelang₍ es, an polykristallinem Material eine Rekristallisationstextur zu erzeugen, die als (110) [001]-Textur beschrieben und allgemein als Gosstextur bezeichnet wird. Sie hat den Vorzug, daß eine magnetisch leicht? Richtung in Walzrichtung liegt. In der Querrichtung ist sie jedoch magnetisch ungünstig. Anzustreben ist aber die Würfellage. di-°. sowohl in Walz- als auch in der Querrichtung eine magnetisch leichte Richtung hat.

Um Bleche, die vorzugsweise zur Ausrüstung elektrischer Maschinen, Apparate und Transformatoren dienen, in zwei zueinander senkrechten Richtungen magnetisch hochwertig zu machen, wurde schon empfohlen, das warmgewalzte Blech in wechselnder Folge in zwei zueinander senkrechten Richtungen zu walzen und so die Verformungstextur zu verbessern. Die letztere soll dann durch vorsichtige Rekristallisation erhalten bleiben. Bei diesen Kreuzwalzverfahren liegt die Richtung leichtester Magnetisierbarkeit in den zwei 45°-Richtungen zu der Walzrichtung. Aus diesen Blechen läßt sich demzufolge ein Kornblech mit Würfellage herausschneiden.

Es ist ferner auch nicht mehr neu, das Blech in einem Winkel von 50 und 70° zur ursprünglichen Walzrichtung kaltzuwalzen. Hierdurch gelingt es, eine Rekristallisationstextur zu schaffen, die parallel und quer zur Walzrichtung bevorzugt magnetisiert werden kann.

Das vorerwähnte Kreuz- bzw. Schrägwalzen ist aber bekanntlich zeitraubend und erfordert überdies reiche Verfahren zur Erzeugung einer ausgeprägten
Würfellage in hochwertigen magnetisierbaren
Bändern und Blechen
aus Eisen-Silizium-Legierungen

Patentiert für:

Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Hans-Eberhard Möbius,

6620 Völklingen, Nordring 72

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Hans-Eberhard Möbius,

6620 Völklingen

Erfahrungen. Außerdem ist die Durchführung schwierig und für Bänder überhaupt nicht anwendbar. Daher hat das Kreuz- bzw. Schrägwalzen in die Praxis kaum Eingang gefunden.

Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, beispielsweise durch eine Reinigungsglühung oder auch durch Erschmelzung im Vakuum Verunreinigungen wie Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel oder andere Metalloide im Material zu vermeiden. So wurde eine 3°/oige siliziumhaltige Eisenlegierung im Vakuum erschmolzen, warm- und mehrmals unter Einschaltung von Zwischenglühungen kaltgewalzt und schlußgeglüht. Es gelang hierdurch, in dünnem Material von 0,04 mm Dicke eine nahezu vollständige Ausbildung der Würfellage zu erreichen.

Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, bei einem Verfahren zur Erzeugung von Würfeltextur bei der Herstellung von Gegenständen aus Eisen-Silizium-Legierungen mit 2 bis 5^c/o Silizium der Aus-

gangslegierung 0,08 bis 3%>, vorzugsweise 0,1 bis l^e/o, Mangan zuzusetzen und diese Legierung anschließend an eine Warmverformung einer mindestens einfachen Kaltverformung zu unterwerfen, wobei die letzte Kaltverformung vorzugsweise 50 bis 75°/o beträgt.

Eine genaue Angabe über die allein in Frage kommende Zahl der Kaltverformungen und die den Kaltverformungen zugeordneten Abwalzengrade ist nicht gemacht worden (deutsche Patentschrift 1049 909).

Die Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, daß zur Erzielung einer ausgeprägten Würfeltextur

in Verbindung mit Zusatzkon iponenten ein bestimmter Siliziumgehalt neben den üblichen Verunreinigungen und weiterem Legierungszusatz und die Einhaltung besonderer Kaltwalzbedingungen erforderlich sind. Es wurde gefunden, daß siliziumhaltige Eisenlegierungen mit zwischen 2 und höchstens 2,5% Silizium, sicher eine Würfellage einzustellen erlauben. Bisher wurde immer die Auffassung vertreten, den Siliziumgehalt möglichst hoch zu wählen, um insbesondere den Vorteil eines großen elektrischen Widerstandes zu erhalten. Dieses Bestreben war nur dadurch begrenzt, daß mit höherem Siliziumgehalt die Kaltwalzbarkeit zunehmend schlechter wird.

Die vorteilhafte Wirkung des geringen Siliziumgehaltes auf die Ausbildung der Würfellage wird wesentlich unterstützt, indem Nickel in Mengen von 0,1 bis weniger als 1% zulegiert wird. Es ist zwar schon bekannt, den siliziumhaltigen Legierungen Nickel in Mengen von 5% beizufügen. Auch ist schon 2% Nickel und 5% Chrom zugeleitet worden. *° Diesen Komponenten fällt jedoch die Aufgabe zu, lediglich eine Anfangspermeabilität mit möglichst niedrigem Anstieg zu erzeugen. Die günstige Wirkung der Nickelkomponente ist nicht nur bei reinen Siliziumlegierungen vorhanden; sie konnte auch er- *5 findungsgemäß bei aluminiumhaltigen Legierungen beobachtet werden.

Das Nickel kann ferner durch andere Elemente vollständig oder zum Teil ersetzt werden, wobei die letzteren einzeln oder gemeinsam vertreten sein können. Derartige Zusätze sind Chrom, Kobalt, Mangan, Kupfer, Zink und Vanadin. Die Auswahl ist so zu treffen, daß der Atomdurchmesser der dritten Komponente möglichst dem des Eisens angeglichen ist.

Die Kaltwalzbedingung, die neben der vorgenannten Zusammensetzung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unbedingt einzuhalten ist, besteht in einer zweifachen Abwälzung und in der Wahl des Abwalzgrades bei jeder Abwälzung. Der erste Verformungsgrad, der für die Ausbildung der ausgeprägten Würfellage von entscheidender Bedeutung ist, soll größer als 75%, vorzugsweise 85°/o sein. Der zweite Verformungsgrad liegt niedriger, und zwar bis zu 20% tiefer.

Beispiel

45

Eine Legierung mit 2-10% Silizium, 0,25% Nickel, 0,15% Kupfer, Rest Eisen, die einer Reinigungsglühung unterworfen wurde, ist zu Bändern in üblicher Weise warmgewalzt und anschließend kaltgewalzt worden. Der erste Abwalzgrad war 81,0%, der zweite Abwalzgrad 72,0%. Die Bänder wurden bei 1200⁰C schlußgeglüht. Die auf diese Art und Weise hergestellten Bänder wiesen eine ideale Orientierung von 75,0% auf.

Die als Kriterium der Ausbildung der Textur angegebene ideale Orientierung wurde mit Hilfe der Drehmomentkurve errechnet und bestimmt sich aus dem prozentualen Verhältnis der gemessenen Amplitude zu der des Einkristalls gleicher Legierungszusammensetzung in Würfellage. Vorausgesetzt ist hierbei, daß alle Maxima- und Minimawerte der Drehmomentkurve von nahezu gleicher absoluter Größe sind.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Erzeugung einer ausgeprägten Würfellage entsprechend (100) [001] in hochwertigen magnetisierbaren Bändern und Blechen mit einer Dicke von 0,2 bis 0,5 mm für elektrische Apparate und Transformatoren aus Eisen-Silizium-Legierungen mit üblichen Verunreinigungen und weiterem Legierungszusatz, wobei das Silizium teilweise durch Aluminium ersetzt sein kann und bei welchem die warmgewalzten Bänder oder Bleche vorgeglüht, zweifach unter Einschaltung einer Zwischenglühung kaltgewalzt und bei 1200° C schlußgeglüht werden, wobei der Werkstoff vor dem Kaltwalzen von Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor befreit worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Legierung bestehend aus 2 bis 2,5% Silizium, 0,1 bis weniger als 1% Nickel und/oder Mangan, Kupfer, Vanadin, Kobalt, Chrom, Zink, Rest Eisen der zweifachen Abwälzung unterworfen wird, deren erster Abwalzgrad über 75 %, vorzugsweise bei 85% liegt, während der zweite Abwalzgrad niedriger, und zwar bis zu 20% tiefer liegt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 694 615, 703 208,
555,939 269;

deutsche Patentanmeldung S 7653 VI a/18 d (bekanntgemacht am 12.3.1953);

USA.-Patentschrift Nr. 2534 141;

»Stahl und Eisen«, 1953, S. 1713 bis 1715;

»The Iron Age«, S.Februar 1953, S. 147 bis 152;

F. P awl eck, »Magnetische Werkstoffe«, 1952, S. 132.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsche Patente Nr. 1029 845, 1049 409,
1058529.