DE1433799A1

DE1433799A1 - Verfahren zur Herstellung von Schmiede- oder Flusseisen mit verbesserten elektrischen Eigenschaften

Info

Publication number: DE1433799A1
Application number: DE19641433799
Authority: DE
Inventors: Stanley Edward Bernard; Holbein Robert David; Stout Harry Gray
Original assignee: United States Steel Corp
Current assignee: United States Steel Corp
Priority date: 1963-02-26
Filing date: 1964-02-25
Publication date: 1968-11-28
Also published as: GB1040101A; US3188250A; ES296847A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine neuartige Behandlung von Schmiedeoder Flußeisen, mit deren Hilfe die elektrischen Eigenschaften verbessert werden»

Man hat vorgeschlagen, die unberuhigt vergossenen Stähle von niedrigem Kohlenstoffgehalt kalt auszuwalzen, zu entkohlen und zur Vergütung zu walzen, so daß sie in Magnetkernen von billigen elektr: sehen Geräten verwendet werden können. Ein solches Material wird häufig von der Herstellerfirma der elektrischen Geräte zur Beseitigung von Spannungen geglüht, nachdem Lamellen gestanzt und zum rern eines elektrischen Gerätes vereinigt wurden. Der Stahl wird durch entsprechende Glühverfahren, z.B. durch Glühen mit dem war-Fatentanwälte DlpL-Ing. Martin Licht, Dlpl.-Wirtecfa.-Ing. Axel Hansmann, DipL-Phys. Sebutltn Herrmann

men Walzzunder auf der Oberfläche entkohlt, oder dadurch, daß die Stahloberfläche einer zum Entkohlen geeigneten Atmosphäre ausgesetzt wird. Obwohl der auf diese Weise erzeugte Stahl über die gewünschten Eigenschaften verfügt, sind die Permeabilität und der Kernverlust derartig, daß die Brauchbarkeit beschränkt ist.

Die Erfindung macht sich daher zur Aufgabe, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Flußeisens zu liefern, das in der Elektroindustrie Verwendung finden kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, die Permeabilität und den Kernverlust in wirksamer und wirtschaftlicher Weise zu verbessern.

Es hat sich herausgestellt, daß ein magnetisch hochwertiges Erzeugnis aus unberuhigten Massenstählen oder gekapptem Stahl hergestellt werden kann, wenn die Spulentemperatur nach dem Warmwalzen geregelt wird und ein geregeltes Glühverfahren auf die offene Spule nach dem kalten Auswalzen zum Entkohlen und Glühen angewendet wird, dem ein Flach- oder Vergütungswalzen bis zu einer Ausdehnung um 10% folgt» Es können unberuhigt gegossene Stähle von niedrigem Kohlenstoffgehalt mit der folgenden Zusammen set /,α ng verwendet werden:

Kohlenstoff . 0,03 - 0.14%
Mangan 0.38 - 0,76

Phosphor Ο.ΟΟ8-Ο.15
Schwefel höchstens 0.03
Silicium höchstens 0.02O

im übrigen überwiegend aus Eisen und Restmengen anderer Elemente bestehend,

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Da die entkohlten Bleche aus Flußeisen verhältnismäßig weich sind und dazu neigen, sich schwer stanzen zu lassen, wenn sie zu Lamellen für elektrische Geräte verarbeitet werden sollen, wird erfindungsgemäß ein Phosphorgehalt von mehr als etwa O,1O# und ein Mangangehalt von mehr als etwa 0,45# bevorzugt, Der höhere Phosphor- und Mangangehalt erhöht die Festigkeiten (Streckgrenze und Zugfestigkeit) und die Härte des Stahls« Man hat außerdem festgestellt, daß ein höherer Mangangehalt (von etwa 0.45$ oder mehr) die Magneteigenschaften des Enderzeugnisses verbessert» Die erfindungsgemäß bevorzugte Zusammensetzung ist also?

Kohlenstoff 0.03 - 0*1 4%

Mangan 0,45 - 0,76

Phosphor 0.10-0.15
Schwefel ' ' 0.018- 0.028

Silicium höchstens 0,020

Kupfer höchstens 0,15

Nickel höchstens 0.15

Chrom höchstens 0.100

Molybdän. höchstens 0.050

ur' besteht im übrigen überwiegend aus Eisen,

Erfindungsgemäß wird der Stahl nach dem Warmwalzen bei einer

ν _o
Temperatur von 649 - 704 C aufgespult und nicht in herkömmlicher Weise auf eine Temperatur von höchstens 621° C abgekühlt, ehe er aufgespult wird, Die Spulen werden dann kalt ausyewalzt und in der nachstehend beschriebenen Weise lose gewickelt geglüht. Der Aus-

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druck "lose gewickelt geglüht¹¹ bezieht sich auf eine Glühen, bei dem die Wicklungen der Spule durch einen Draht oder einen ähnlichen Abs tandshalber in einem bestimmten Abstand wirklich von<-' einander getrennt werden, so daß jede Oberfläche des Bandes in geregelter Weise mit der Atmosphäre in Berührung gelangt· Es lassen sich also auf diese Weise der Grad der Erwärmung und die Oberflächenreaktionen genau regeln. Während des Kreislaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens wird also die Stahlspule, nachdem sie "lose gewickelt" ist, in einem geschlossenen Ofen auf eine Gltihtemperatur von 732 - 843°€ erwärmt, wobei der Grad der Erwärmung von der Art ist, daß der Stahl eine ausreichend lange Zeit eine Temperatur von 621 - 704⁰C .erreicht, so daß der Kohlenstoffgehalt höchstens 0*008% und vorzugsweise weniger als O_#OO55i erreicht« Während des Glühverfahrens wird eine Wasserstoff- und Stickstoffatmosphäre im Ofen beibehalten« HNX-Gas, das annähernd 8% Wasserstoff und 92# Stickstoff enthält,liefert befriedigende Ergebnisse* Erreicht der Stahl eine Temperatur von etwa 621⁰C, dann wird Wasserdampf in die Atmosphäre eingeblasen, so daß der Taupunkt von dem vorlaufig geregelten niedrigen Wert von weniger als —17«8°C, vorzugsweise weniger als etwa -40*0° C auf etwa 23· 9° C erhöht wird. Nachdem die Temperatur etwa 704°C erreicht hat und das Entkohlen im wesentlichen beendet ist, wird der Taupunkt erneut auf weniger als -17 »8° C gesenkt, Ein Temperaturanstieg um 38 - 228°C je Stunde in Abhängigkeit von der Stärke der Bänder, die üblicherweise 0,468 - 0.635 mm beträgt, sollte angewendet werden, um die Temperatur auf annähernd 7O4°C zu erhöhen« Nachfolgend wird der Taupunkt, wie erwähnt, gesenkt, und die Temperatur des Stahls wird auf eine

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Glühteraperatur zur Kornvergröberung von 816 - 843 C, vorzugsweise von etwa 83O°C erhöht, wobei der Anstieg je Stunde 10 - 66°C beträgt. Auf dieser Temperatur wurde derStahl 2 bis 6 Stunden lang gehalten. Nachfolgend wurde derstahl auf annähernd 93⁰C abgekühlt, wobei die Verringerung der Temperatur je Stunde etwa 52 bis 123°C betrug. Die Tabelle I, die sich auf ein Material mit einer Stärke von 0.635 mm bezieht, zeigt die Verbesserung im Kernverlust, der sich aus der erhöhten Warmwalztemperatur der Spule ergibt, die von weniger als 621°C auf 649 - 704⁰C gesteigert wurde, und durch ein Glühen bei Temperaturen im Bereich von 788 - 843°C nach dem Entkohlen und durch die Auswirkung eines verstärkten Vergütungswalzen, das von 1/2 oder höchstens 1/2 - 15i auf 5 - 10% gesteigert wurde*

Tabelle

Si^ 3Bt^S ^m *5 E» SB 5»

Glüh- Tempera- Vergütungs- Vergütungstempetür beim walzen +/auf walzen ⁺/ ratur Aufwik- höchstens auf 1 /2—1 % im Ofen kein in 1/2% in ⁰C °C

Vergütungswalzen +7 auf 5-10%

Kernverlust 566-621 W/0.45kg/KG

Kernver- Kernverlust ++/ lust ++/
W/O.45kg/H3 W/0.45kg/KG

Korngröße nach Glühen in lose gewickelter Form ASTM Nr,

649-704	6,04	4.98	4.38	6.2
	6.08	4.92	4.08	7.1
566-621	5.51	4.88	4.30	4.8
649-704	5.39	4.76	4.02	4.6

+/ Behandlung nach dem Glühen in lose gewickelter Form durchgeführt ++/ Werte nach dem Entspannungsglühen bei 788⁰C

Anmerkung: Kohlenstoffgehalt nach dem Glühen in los· gewickelter Form weniger als 0.008/4 und gewöhnlich weniger als 0.005%.

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Die Angaben der Tabelle II zeigen die Permeabilität, die sich durch ein verstärktes Vergütungswalzen ergibt. Wie erwartet, wird die Permeabilität durch eine erhöhte Glühtemperatur etwas gemindert, diese Auswirkung wird aber durch ein verstärktes Vergütungswalzen von mehr als 1% ausgeglichen,

Tabelle II,

Glüh tempe ratur im Ofen in °C	Temperatur beim Auf wickeln in °C	Vergütunos- walzen ⁺/ auf höchstens 1/2%	Vergütungs walzen ⁺/ auf 1/2-1%	Vergütungs walzen ⁺/ auf 5-10%
		Perm, bei 15 KG	Perm,⁺⁺/bei 15 KG	Perm. ⁺⁺/bei 15 KG
704	566-621	692	1522	1568
	649-704	746	2050	1930
816	566-621	651	1491	1555
	649-704	719	1787	2160

+/ Behandlung nach dem Glühen in lose gewickelter Form durchgeführt

++/ Werte nach dem Entspannungsglühen bei 788⁰C.

Als kennzeichnendes Beispiel für die Erfindung soll ein Eisen mit der folgenden Zusammensetzung angegeben werden: 0.04% Kohlenstoff, 0.47% Mangan, 0.14% Phosphor, 0.020% Schwefel und im übrigen

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überwiegend aus Eisen bestehend. Dieses Eisen wurde warmgewalzt auf eine Stärke von 2 ram, bei 671⁰C aufgewickelt und nachfolgend in einer 8r-23%-igen Schwefelsäurelösung gebeizt, D_ann wurde das Eisen auf eine endgültige Stärke von 0.6 mm kalt ausgewalzt· Danach wurde das Eisen in lose gewickelter Form in einer Atmosphäre von 9% Wasserstoff und 91% Stickstoff geglüht· Während des Glühens wurde das Eisen anfänglich von 93°C je Stunde im Verlauf von fünf Stunden auf 621°C erwärmt, dann wurde Dampf in den Ofen eingeblasen, so daß der Taupunkt von -40⁰C auf +15,6⁰C erhöht wurde, und die Erwärmung wurde eine weitere Stunde lang fortgesetzt, bis eine Temperatur von 704°C erreicht worden war* Der Taupunkt wurde dann auf -2O»5°C gesenkt und die Temperatur des Eisens bei einer stündlichen Erwärmung um 23«9°C auf 816°C erhöht und drei Stunden lang auf diesem Wert gehalten» Nachfolgend wurde das Eisen auf annähernd 93°C bei einer stündlichen Abkühlung um 93⁰C abgekühlt» Danach wurde das Eisen zur Vergütung gewalzt, so daß die Bandstärke um "\0% verringert wurde» Das zur Vergütung gewalzte Material wurde dann bei 788°C entspannungsgeglüht» Bei der Prüfung zeigte sich, daß das Eisen einen Kernverlust von 4#03W/t),45kg/ 15KG und eine Wechselstrompermeabilität von 2160 bei 15 KG aufwi ~ Die Korngröße nach dem Glühen in lose gewickelter Form entsprach Nr. 5 der ASTM und 0-3 nach dem Entspannungsglühen« Obwohl Temperatur und Dauer des Entkohlens in gewissen Gren-

Q zen abgeändert werden können, ist es wesentlich, daß der Kohlen-

^ stoffgehalt auf weniger als 0.008#, vorzugsweise weniger als

J? 0.0059», verringert wird. Temperatur und Dauer zur Kornvergröberung £ nach dem Entkohlen können ebenfalls in Abhängigkeit von den gewünschten magnetischen Eigenschaften, des EnderZeugnisses abgewandelt werden. Ein zweifaches oder noch größeres Anwachse»

Q Π ft r» -· ~ ■ — - -

der Korngröße läßt sich durch Glühtempersturen von annähernd 704 - 83O⁰C bewirken. Aus praktischen Erwägungen und aufgrund der Tatsache, daß das Material bei hohen Glühtemperaturen verzerrt wird, wird erfindungsgemäß bevor»ugt, wenn auch nicht als Einschränkung angegeben, eine Glühtemperatur von annähernd 83O°C nicht zu überschreiten.

Ein Material, das auf höchstens 1/2% sur Vergütung gewalzt wurde, wird gewöhnlich nicht nach dem Stanzen oder Formen ent— spannungsgeglüht· Ein Material, das zur Vergütung auf eine Ausdehnung von mehr als 1/2% gewalzt wurde, wird gewöhnlich nach dem Stanzen oder Formen entspannungsgeglüht« Die Angaben der Tabellen I und II beziehen sich also auf ein entspannungsgeglUhtes Eisen, wenn das Vergütungswalzen mehr als 1/2% betrug. War der Grad des Vergütungswaleen weniger als i/2%, dann beziehen sich die Angaben auf das Material nach der Vergtitungswalzung,

Die Angaben beweisen, daß bei Verwendung von unberuhigt gegossenem Eisen mit einem Phosphor gehalt von mehr als etwa 0.10% und einem Mangangehalt von mehr als etwa 0.45% das Blech, das bei erhöhten T_ftmperaturen aufgewickelt» dann durch Wärmebehandlung bei 621 - ?04°C entkohlt und nachfolgend bei annähernd 83O⁰C zur Kornvergröberung geglüht wurde* nach dem Walzen zur Vergütung auf weniger als 0*25% die gewünschten Eigenschaften besaß· Außerdem besitzt ein derartiges Blech nach dem Entspannungsglühen gute elektrische Eigenschaften, wenn das Vergütungswalzen eine Dehnung von 5 - 10% bewirkte» Ein solches Material besitzt elektrische Eigenschaften, die denen der Siliciumstähle mit einem Siliciumge— halt von höchstens 1% ähnlich sind»

ORiGiWAL INSPECTED 8O98 10/O.6B5, -.-,-■,, ·

Vorstehend warden einige venige, aber kennzeichnende AusführungsBeispiele der Erfindung beschrieben. Es leuchtet ein, daß diese lediglich der näheren Brltuterung dienen sollen und daß verschiedene andere Möglichkeiten im Sinne und Rahmen der Erfindung liegen, die durch die nachstehenden Patentansprüche umrissen werden«

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Claims

Patentanmeldung i Verfahren zur Herstellung von Schmiedeoder Flußeisen mit verbesserten elektrischen Eigenschaften«

Patentansprüche :

1« Verfahren zur Herstellung von Fluß- oder Schmiedeeisen mit verbesserten elektrischen Eigenschaften, gekennzeichnet durch das Einschmelzen eines Eisens, bestehend aus!

0.03 - 0.14% Kohlenstoff 0,38 - 0.76 Mangan

0.00θ - Ο.ΐ5 Phojphor höchstens 0,03 Schvefel höchstens 0,02 Silicium

lest überwiegend Eisen, und Verunreinigungen durch andere Elemente, und durch Warmwalzen des Eisens zu einem Band, Aufspulen des Bandes bei einer Temperatur von 649 - 7O4°C, nachfolgendes Kaltreduzieren des Bandes und Entkohlen bei einer Temperatur von 621 - 704°C in einer feuchten Atmosphäre über eine Zeitdauer, die ausreicht, den Kohlenstoffgehalt auf veniger als 0,008% zu verringern und durch

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ffetaatanwllte DipL-Ing. Martin Licht, DipL-Wirtaoh.-Ing. Axel Hanamann, DipL-Phys. Sebastian Herrmann ]

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nachfolgendes Erwärmen auf eine Temperatur von 816 - 843°C, damit die Korngröße vergröbert wird, und durch nachfolgendes Vergützungswalzen des Bandes, so daß dieses um nicht mehr als 10Ji gedehnt wird»

2» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet! daß die Erwärmung zur Kornvergröberung 2-6 Stunden lang durchgeführt wird .

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlband, das beim Vergütungswalzen eine Dehnung von mehr als 0*5% erhielt, entspannungsgeglüht wird.

4· Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlband beim Vergütungswalzen eine Dehnung von mehr als 5% erfährt,

5« Verfahren nach den vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisen 0»45 - 0.76% Mangan, 0.10 - 0«t5% Phosphor, höchstens 0.028% Schwefel und im übrigen die folgenden zusätzlichen Elemente erhält:

höchstens 0,15 Kupfer,

höchstens 0»15 Nickel,

höchstens 0.10 Chrom, ■ . -

höchstens 0,05 Molybdän.

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6« Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Entkohlen bis zu einer Verringerung des Kohlenstoffgehalts
auf weniger als 0*005% fortgesetzt wird«

7. Verfahren nach Anspruch-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur zur Kornvergröberung auf etwa 83O°C erhöht wird,

8, Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Temperatur von annähernd 788⁰C entspannungsgeglüht wird.

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