DE1489620A1

DE1489620A1 - Magnetisches Eisenblech und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1489620A1
Application number: DE19651489620
Authority: DE
Inventors: Ward Chester Earl; Littmann Martin Frederick; Carpenter Victor William
Original assignee: Armco Inc
Current assignee: Armco Inc
Priority date: 1964-01-20
Filing date: 1965-01-19
Publication date: 1969-05-14
Also published as: US3347718A; DE1489620B2; BE658357A; DE1489620C3; GB1089892A; SE325286B

Description

8000 MOncken-Pating, 4^*2 '" * "" * J. EgOn PrinZ Ermbergentrof·· 19 · ■"* "

Dr. Gertrud Hauser Dipl.-lng. Gottfried Leiser 1 A 8 9 6 2 0

Patentanwälte

Telegramme: Labyrinth MOnchen

Telefon· 885741 Posttcheckkonto: MOnchen 117078

ARMCO STEEL CORPORATION

703, Curtis Street, Middletown, Ohio / USA

Unser Zeichens A 1231

Magnetisches Eisenblech und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft magnetische Eisenbleche. Sie
beruht auf der Feststellung, daas die nachstehend beschriebene Erzeugung glatter Oberflächen auf magnetischem Eisenmaterial bestimmte unvorhersehbare und
überraschende Vorteile ergibt, einschliesslich einer verbesserten magnetischen Leistung, insbesondere bei hohen Induktionen; das Ausmass der erzielten Verbesserungen hängt dabei von der Art des Materials und seiner Dicke, der Betriebsfrequenz und der interessierenden magnetischen Eigenschaft ab. Aufgabe der Erfindung ist die Erzielung dieser Vorteile in dem erfindungsgemäss in Frage kommenden magnetischen Blechmaterial«,

Die . 909820/0499

Dr.Ha/Sζ

Die Erfindung wird anhand der nachstehend beschriebenen Erläuterungen und Beispielen besser verständlich.

Wie nachstehend noch eingehender erläutert wird, lässt sich die Erfindung auf viele ferromagnetische Materialien anwenden. Obwohl die Permeabilitäten und andere magnetische Eigenschaften von magnetischen Eisenmaterialien natürlich mit der Zusammensetzung und anderen wesentlichen Eigenschaften des Materials, einschliesslich der Korngrösse, der Art und dem Grad der Kornorientierung (wenn vorhanden) und dergl. variieren, basiert die vorliegende Erfindung auf der Feststellung bisher unbekannter Einflüsse des Oberflächenzustands von magnetischen Blechen, welche Einwirkungen im wesentlichen von den vorstehend erwähnten wesentlichen Eigenschaften unabhängig sind, indem sie trotz Änderungen dieser wesentlichen Eigenschaften in brauchbarem Mass auftreten. Die Vorteile gemäss der Erfindung werden in Materialien mit einer Dicke von über etwa 10 Mil erzielt.

Bisher versuchte man auf dem Gebiet der ferromagnetischen Materialien Verbesserungen der Permeabilität und anderer Leistungen durch Änderungen der wesentlichen Eigenschaften

909820/0499

U89620

dee verwendeten Eisenblechs oder Legierungsblechs zu erzielen. Eb existiert eine grosse Vielzahl von Patenten betreffend die Zusammensetzung und Arbeitsbedingungen, z.B. die Art und Weise der Warmwalzung, den Grad und die Art der Kaltverminderung, sowie die Anzahl, die Temperatur und die Atmosphäre von Warmbehandlungen zur Festlegung der Korngrö'sse und die Art und den Grad der Korn- oder *-riStallorientierung. Es wurden daduroh wesentliche Verbesserungen der Permeabilitäten und der Kernverluste bei magnetischen Eisenblechen erzielt. Gleichzeitig lässt der Kostenfaktor die Herstellung die Verwendung von ferromagnetische!!! Gut als günstig erscheinen, so dass ein sehr grosser Anteil des verwendeten Bleohmaterials aus magnetischem Armoo-Eisen, schwach legierten Stählen und sogar Materialien, die als Siliciumeisen bezeichnet werden können, billig herzustellen Bind und im wesentlichen keine bevorzugte Kornorientierung aufweisen, hergestellt wird· Die vorliegende Erfindung ist auf solche Materialien, sowie auf Siliciumeisen mit Goss-Struktur, 20 - 80 fi Nickel enthaltendes l'iclieleisen und andere anwendbar.

^:isiier n^hut nun an, dass der !Füllfaktor oder Ausnutzungsx'aktor in einem Kern oder in einem aus magnetischen 31echstacrln bestehenden BAD ORIGINAL

909820/0499 _GeMlde

Gebilde einen Einfluss auf die Leistung dieses Gebildes ausübt. Während die Verwendung von isolierenden Überzügen auf den einzelnen Schichtungen, um zwischen diesen einen Widerstand zu schaffen, den Füllfaktor beeinflusst, wurde doch angenommen, dass unter sonst gleichen Bedingungen eine starke Oberflächenrauhheit des Blechs Grund für einen schlechteren Kernverlustfaktor sei. Die ferromagnetiechen Bleche, für welohe diese Erfindung Anwendung findet, besassen jedooh bisher niemals eine Oberflächenglätte von mehr als 10 bis 20 Mikrozoll, gemessen auf dem Profilometer_e

Zu erwartende Verbesserungen des Füllfaktors würden nicht die zur Erzielung einer grösseren Oberfläohenglätte aufzuwendenden Kosten rechtfertigen| wie später näher ausgeführt wird, sind die erfindungsgemäss erzielten magnetischen Verbesserungen anderer Art, als man sie aufgrund einer Verbesserung des Füllfaktors erwarten würde·

Viele der magnetischen Bleche, auf welche die Erfindung Anwendung findet, wurden bisher regelmässig mit Oberflächen hergestellt, die rauher sind als die vor-

stehend

909820/0499

stehend erwähnten 10-20 Mikrozollj es geschieht dies aus folgenden Gründen»

(a) Ein auf eine bestimmte Dicke warm heruntergewalztes Gut besitzt eine rauhe Oberfläche im Sinne der vorstehenden Ausführungen, unabhängig davon, ob der % beim Warmwalzen erzeugte Zunder von der Oberfläche des Guts, z.B. durch eine Beizbehandlung, entfernt wurde.

(b) Die Beizung kann selbst eine rauhe °berflache des Guts im Sinne der vorstehenden Ausführungen ergeben.

(c) Die Oberflächen eines kaltgewalzten Guts haben die Oberflächeneigenschaften der verwendeten Walzen des Kaltwalzwerks angenommen. Die Materialien, auf welche die vorliegende Erfindung Anwendung findet, wurden mit Walzen behandelt, welche nach Verfahren geschliffen sind, bei welchen ihre Oberflächen rauh werden. Ausserdem nimmt die Rauhheit der Walzenoberflächen mit ihrer Abnutzung zu,

(d) Bisher war man der Ansicht, dass eine rauhe Oberfläche von magnetischem Eisenblech der nachstehend

beschriebenen 809820/0499

beschriebenen Art günstig sei, da unter bestimmten Umständen dadurch das Walzen und die Zuführung kleiner ausgestanzter Rohlinge in automatische Pressen erleichtert wird und weil ei* Zusammenkleben nährend der auf das Stanzen folgenden Glühbehandlung zur Auffc hebung von Spannungen auf ein Mindestmass herabgesetzt wird. Deshalb wurden in den Kaltwalzwerken sogar absichtlich gerauhte Walzen, z.B. Pangborn-Walzen oder sandbestrahlte Walzen verwendet.

Soweit bekannt wurden bisher nur zwei Gruppen von ferromagnetischen Blechen mit sehr glatten Oberflächen hergestellt. Es sind dies einmal extrem dünne Bleche, die wegen ihrer Dünne auf Präzisionswalzwerken mit sehr kleinen Walzen hergestellt werden müssen. Die Walzen solcher Walzwerke werden in der üegel mit hochpolierten Überflächen hergestellt. Die zweite Gruppe besteht aus Siliciumeisenblechen mit Würfeltextur, d.h. mit einer (100) |00iJ Kornorientierung nach den Miller¹sehen Indizes| dabei werden in dem Gut eine Anzahl von Kristallen mit der Würfeltextur erzeugt, worauf man das Gut einer sekundären Rekristallisation unterwirft, die Hauptsächlich infolge Oberflächenenergie vor sich geht. Die für die sekundäre Rekristallisation verwendete Glühat-

moSphäre

809820/0499

U89620

moSphäre enthält eine ganz geringe ^enge einer polaren Verbindung, welche die Reihenfolge der Energieniveaus der Krietalle mit verschiedenen Orientierungen vereohiebti in der USA-Patentschrift Nr. 3 090 711 wird gelehrt, dass eine ausgeprägte Würfeltextur nur erzielt werden kann, wenn das behandelte Blech eine glatte Ober- " fläche besitzt, die offensichtlich die Oberfläohenenergie der Kristalle beeinflusst. Wenn jedoch weitere oder andere magnetische Effekte in Produkten der beiden vorstehend erwähnten Gruppen erzielt werden sollen, konnten solche nicht beobachtet oder festgestellt werden. Da die Produkte nur auf die angegebene Weise erhalten werden können, können sie auch nicht zu Vergleichen herangezogen werden.

Bei der Herstellung von r.agnetischem Eisenmaterial mit Goss-Textur, d.h. (110) L⁰⁰¹J Orientierung nach den Miller¹sehen Indizes geht überdies die sekundäre Rekristallisation aufgrund von Erscheinungen an den Korngrenzen vor sich und wird nicht durch die Erzielung der gewünschten Orientierung und der Rauhheit oder Glätte der Oberfläche des Blechs beeinflusst.

Es wurde nun jedoch gefunden, dass man bestimmte neue und unerwartete Wirkungen erzielen kann, wenn Eisenblech

909820/0499

der

der" vorstehend beschriebenen Art extrem glatte Oberflächen in Form seines Endprodukts aufweist.

Unter einer glatten Oberfläche des magnetischen Blechs ist eine Glätte zu verstehen, die, gemessen auf dem Profilometer, nicht mehr als etwa 5 Mikrozoll beträgt« P Vorzugsweise ergibt das erfindungsgemässe Bleoh oder Band eine Profilometerablesung von weniger als 1 Mikrozoll bis zu etwa 5 Mikrozoll.

Die sich aus der Erfindung ergebenden Vorteile bezüglich der magnetischen Eigenschaften treten bei den höheren Induktionen am stärksten in Erscheinung! darunter sind Betriebsbedingungen eines Kerns bei Induktionen von etwa dem Knick der Magnetisierungskurve ab bis zur . Sättigung zu verstehen. Für Material mit Goss-Struktui und dessen Variationen erfolgt ein Betrieb bei hohen Induktionen in der Regel im Bereich von 14 bis 19 KiIogauss| während der Knickder Kurve für nicht-orientierten Siliciumstahl bei etwa 11 Kilogauss liegt. Magnetische Eisenblücke, schwach legierter Stahl und nicht-orientiertes Nickel-Eisen mit einem Nickelgehalt von 48 $> besitzen Knicke bei etwa 6 Kilogauss. Kornorientiertes Nickeleisen besitzt einen Knick bei etwa 14 Kilogauss. Dieee Werte

können

909820/0499

U89620

können nicht genauer angegeben werden, da sie mit dem Orientierungsgrad des Materials, dem Grad der Restspannung und anderen bekannten Faktoren variieren

Die erfindungsgemäss erzielte Verbesserung der magnetischen Eigenschaften umfasst eine Verbesserung der " Permeabilität und eine Verringerung des Kernverlusts bei hohen Induktionen. Diese Phänome waren bisher unbekannt.

Wie bereits gesagt verwendete man bisher zur Herstellung von magnetischen Eisenblechen der in den Rahmen der Erfindung fallenden Art rauhe Oberflächen (die in den meisten Fällen mit Absicht aufgerauht wurden). Die Kostenersparnis und andere Vorte-ile während des Walzens, sowie λ die Erzielung von währönd der beim Abnehmer erfolgenden Grlühung nicht zusammenklebenden Stapeln oder Schiohtgebilden wogen bei weitem jeden Vorteil auf, der aufgrund eines verbesserten Füllfaktors zu erwarten war, wenn ein solcher verbesserter Füllfaktor überhaupt erzielbar war·

Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, darf man doch annehmen, dass die bei den erfindungsgemässen Materialien

beobaohteten

909820/0499

U89620

- ίο -

beobachteten ausgeprägten Verbesserungen bei hohen Induktionen in erster Linie auf eine verbesserte Bereichsorientierung und eine leiohtere Erregung zur Erzielung eines magnetischen Flusses nahe an der Oberfläche zurückzuführen sind. Wenn die Oberfläche der einzelnen Schichtungen in einem Kern rauh sind, neigen die Flusslinien an der Nähe der Oberflächen der einzelnen Sohichten bei einer Magnetisierung des Kerns dazu, dem Umriss der Oberflächen zu folgen. Das bedingt längere Flusswege sowie eine gedrängte und ungleichmäsaige Flussdiohte entlang der Metallaohse» Wo die Querschnittsfläche eines Metallblechs am kleinsten ist, d.h. an der die Täler auf den Oberflächen verbindenden Stelle tritt daher eine Einschnürung auf, welche den Fluss hindertf insbesondere bei hohen Induktionen versucht der Fluss den Luftspalt zwischen erhöhten Stellen der rauhen Oberflächen zu überbrücken, was eine Erregung erschwert. Unregelmässigkeiten der Oberfläohensohiohten bei einem Gut mit rauher Oberfläche bedingen ungünstige Bereiohsstrukturen (infolge Entmagnetisierungseffekten) welohe den Hysteresisverlust erhöhen und auoh einen erhöhten Kernverlust ergeben ausser den durch Einsohnürungen des magnetischen Flusses bedingten erhöhten Verlusten.

909820/0499

Obwohl

Obwohl durch eine glattere Oberfläche bei einem aieichetrombetrieb gewisse Vorteile erzielt werden, eignet sich die Erfindung dooh hauptsächlich für einen Weohaelstrombetrieb. Bei niedriger Frequenz von beispielweise 60 Hz sind die Einflüsse auf den Kernverlust bei Induktionen oberhalb des Knicks der A

Magnetisierungskurve am ausgeprägtesten. Mit zunehmender Frequenz werden die Induktionen, bei denen die Effekte nooh eintreten, wegen des Skineffekts niedriger·

Kurz ausgedrückt werden erfindungsgemäss magnetische Eisenmaterialien der beschriebenen Arten mit einer sehr glatten Oberfläche versehen· Das kann in jedem Stadium Ihrer Herstellung erfolgen, vorausgesetzt, dass spätere Behandlungen nicht wieder eine rauhe Oberfläche ergeben, wie nachstehend noch näher ausgeführt wird« "

Aus ebenfalls später angegebenen Gründen erfolgt die Erzeugung der glatten Oberflächen auf den magnetischen Eisenblechen in der Regel vor der Behandlung, bei welcher die endgültigen magnetischen Eigenschaften entwickelt werden.

Die

8O9820/0A99

Die mit der Erfindung erzielten neuen und überraschenden Wirkungen beruhen auf der glatten Oberfläche des magnetischen Materials in seinem Endzustand. Soweit bekannt beeinflusst oder variiert die Oberflächenglätte keine anderen Eigenschaften, die durch andere Verfahrensstufen, ζ.Β« vermindernde Walzungen oder Glühbehandlungen zur Entwicklung der endgültigen magnetischen Eigenschaften oder die Erzielung oder Verbesserung einer Orientierung in orientierten Materialien, entwickelt werden» Mit anderen Worten können die erfindun^sgemässen neuen Wirkungen theoretisch durch Glätten der Oberflächen des bereits als Endprodukt vorliegenden Guts erzielt werden. Dagegen spricht in erster Linie das Auftreten von Spannungen, welche die magnetischen Eigenschaften infolge unerwünschter Änderungen des kristallographischen Gitters oder der Kornstrukturen bleibend zerstören.

Die Empfindlichkeit der magnetischen Eigenschaften gegenüber durch Spannungen bedingten Änderungen in der Gitteroder Kornstruktur bedingt weitgehend die Stufe, in welcher die Glättung durchgeführt werden kann. Die erforderliche Oberflächengläfte kann im Laboratorium für die extrem empfindlichen Materialien mit Goss-Struktur sogar noch

nach

908820/0499

nach Entwicklung der Kornorientierung erzielt werden«

Verschiedene Oberflächenzustände für die Walzen von Kaltwalzwerken sind in der Industrie anerkannt. Polierte Walzen besitzen eine Oberflächenglätte von etwa 0,2 bis 1,0 IMikrozoll, gemessen auf dem Profilometer. Ein Schleifen der Walzen mit einem mit Kork oder Schellack gebundenen Schleifrad, wie sie dem Fachmann bekannt 3ind, ergibt eine Oberflächenglätte von etwa 1 bis etwa 5 Mikrozoll auf dem Profilometer. Die v/alzen können auch mit einem feinkörnigen Schleifrad geschliffen werden} die Körner sollen jedoch durch ein 170 Sieb (U₀S. Standardsiebreihe) mit einer Maschenweite von 0,0035 Zoll oder 0,088 mm hindurchgehen«, Kürner mit höheren oj,ebzahlen von 300 bis 400 werden in der Regel zur Herstellung von Schleifrädern verwendet, welche der Walzenoberfläche eine Glätte von 2 Mikrozoll oder weniger verleihen.

'flenn ein magnetisches Eisenblech im wesentlich warm auf seine Endstärke heruntergewalzt und zur Entfernung

909820/0499 bad

des dabei gebildeten Zunders gebeizt wurde, hat sich in der Regel eine Kaltverminderung um weniger als zur Erteilung der gewünschten Oberflächenglätte als ausreichend erwiesen. Wird das Gut kalt auf die Endstärke heruntergewalzt, brauchen lediglich bei dem oder den letzten Walzenstichen sehr glatte Walzen zur Anwendung zu kommen. Der Grad der zur Überführung einer rauhen Oberfläche in eine im Sinne der Erfindung glatte erforderlichen Kaltverminderung hängt natürlich in einem gewissen Ausmass von dem Rauhigkeitsgrad der ursprünglichen Oberfläche ab; in .jedem'Falle ist er nur gering. Im allgemeinen ergibt eine Kaitwalzung mit den beschriebenen platten Walzen bei Verminderungen um weniger als 5 ^σ/ο die gewünschte ^berflächenglätte. Es sei bemerkt, dass der mit den glatten Walzen erforderliche Betrag der Verminderung in der Grössenordnung liegen kann, wie er beim oberflächlichen Walzen mit geringem Druck, dem sogenannten "Dressieren" oder dem Glätten erzielt wird. Der Verminderungsgrad ist in der Regel etwas geringer als beim ^lv<altwalzen zur Erzielung kritischer Reckspannungen, wie es manchmal für das Wachstum grosser Körner angewendet wird.

Bei der Herstellung von nicht-orientierten Blechen, die

909820/0499 bad original -

H89620

zu Paketen gestanzt werden, könnte nach Entwicklung der endgültigen magnetischen Eigenschaften ein Glätten mit glatten Walzen erfolgen, da die übliche, vom Abnehmer durchgeführte Glühung des Guts nach dem Stanzen ausreichen würde, um die beim Glätten aufgetretenen Spannungen sowie die vom Stanzen herrührenden Spannungen aufzuheben. Jedoch auch hier ist die Anwendung einer zusätzlichen Verfahrensstufe wegen der entstehenden Kosten unerwünscht und aus diesem Grund wird die Behandlung zur Erzeugung einer glatten Oberfläche vorzugsweise vor der abschliessenden Glühung durchgeführt und zwar werden zweckraässig für einen abschliessenden Teil einer sowieso zur Anwendung kommenden Kaltwalzung glatte Walzen verwendet. Bei einem Gut mit einer starken Goss-Orientierung empfiehlt es sich ausserdem, die Oberflächenglättung vor der abschliessenden Glühung, welche die vollständige Orientierung gewährleistet, durchzuführen, da die spätere Entstehung von Kaltwalzspannungen in dem Material die Perfektion der Orientierung ungünstig beeinflussen könnte.

Die Erfindung ist auf magnetische Eisenbleche mit einer DiCKe von über etwa 10 Mil der folgenden, dem Fachmann

geläufigen

909820/0499

H89620

geläufigen "Sorten" anwendbar:

(a) Magnetisches Armco-Eisen

(b) schwach legierter Stahl

(c)' nicht-orientiertes Siliciumeisen

(d) Siliciumeisen mit G-oss-Struktur

(e) magnetische Nickel/Eisenlegierungen m±t einem Nickelgehalt von 20 bis 80 $, besonders gleiche Teile Nickel und Eisen enthaltende Legierungen

(f) orientierte Aluminium/Eisenlegierungen mit einem Aluminiumgehalt bis zu etwa 20 $$

Auf all diese Sorten kann die Erfindung nach oder während ihrer Herstellung Anwendung finden.

Wie bereits gesajt, stellt die Zusammensetzung des Eisenmetall oder der Legierung keine Beschränkung dar, da die mit der Erfindung erzielten Vorteile nicht von einer bestimmten Zusammensetzung abhängen»

Die 909820/0499.

H89620

Die Erfindung ist somit auf alle vorstehend angegebenen Eisensorten oder Eisenlegierungen, wie sie dem Fachmann geläufig sind, anwendbare Zur Erläuterung wird nachstehend eine Liste von prozentualen Zusammensetzungen für die obigen Sorten angegeben, die jedoch nur typisch und keineswegs beschränkend sind: ™

Orientiertes Siliciumeisen

Si £ Mn S Al

2-4 0,015 - 0,303 0,05 - 0,15 0,03 max. 0,01 max.

Magnetische Eigenschaften entsprechen den AISI Normen für Sorten M5 bis M8„

jvficht-orientierter Siliciumstahl

Si Cl-Mn £! Al

0,5 - 5 0,03 - 0,10 0,3 max. 0,03'max. 0,5 max.

Die magnetischen Eigenschaften entsprechen den AISI Normen für Sorten M14 bis M 43β

Schwach-legierter Stahl

0 Mn Si S P

0,05 - 0,10 0,15 - 1,0 0,1 max. 0,03 max. 0,15 max

909820/0499

Magnetisches

U89620

Magnetisches Armco-Eisen

0,015 0,03 0,003 0,025 0,005

Das Vorstehende ist eine typische Analyse,, Der Gesamtwert ™ von anderen Elementen als Eisen liegt unter 0,1 #.

Nickel/Eisen

Ni 0 Mn Sl S P Al

47 - 49 0,03 max, 0,3 - 1,0 0,70 max. 0,02 max. 0,02max. 0,05nau

Auch Nickel/Eisen mit grösseren und kleineren Nickelgehalten und mit anderen Legierungselementen werden durch die Erfin-P dung verbesserte

Der Ausdruck "Silicium-eisen" findet allgemein auf etwa 1/2 nis etwa 5 i» Silicium enthaltendes Eisenmaterial Anwendung» Die erfindungsgemässen Materialien können Silicium bis zur praktischen Grenze der Bearbeitbarkeit enthalten, die für warm auf die Endstärke gewalztes Gut bis zu 5 ^ betragen kann. Ein Gut, das kalt auf die Endstärke gewalzt werden soll, kann Silicium bis zu der praktischen Granze der Kaltbearbeitbarkeit

enthalten

909820/0499

H89620

enthalten und zwar etwa 3»5 $.

Das erfindungsgemasse magnetische Eisenmaterial kann nicht-orientiert (willkürlich orientiert) sein oder das Silicium-Eisen kann die Gross-Struktur oder Variationen derselben aufweisen, wobei die Würfelflächen zwar noch unter einem beträchtlichen Winkel zur Ebene der Blechoberfläche liegen, jedoch um mehr oder weniger als 45° von dieser Oberfläche abweichen} das Eisenmaterial kann auch im Fall von Nickel-Eisen eine Würfeltextur aufweisen, wobei Nickel-Eisen diese Textur sogar ohne sekundäre Rekristallisation annimmt. Orientierungen der beschriebenen Art für die angegebenen Materialien oder das Fehlen jeder bevorzugten Orientierung beeinflusst nicht das Eintreten der erfindungsgemässen Vorteile.

Das Ausmaße der magnetischen Verbesserungen wird lediglich durch die vorstehend bereits erwähnten wesentlichen PuKtorcn u;;-I durch andere beeinflusst. I^ Grossen und G-an- zen erhielt man bei orientierten Liaterialien grössere magnetische Verbesserungen als bei nicht-orientierten,- da u.lter anderem orientierte Materialien höhere allgemeine

Permeabilitäten

909820/0499

BAD ORIGINAL.

Permeabilitäten besitzen. Die Dicke des magnetischen Eisenblechs ist ein anderer Faktor, da natürlich für einen bestimmten Rauhigkeitsgrad das Volumen des durch die Grlättungsoperation betroffenen Materials grosser ist, wenn die Anzahl der in einem Kern bestimmter Dicke anwesenden Schichten erhöht wird.

Die mit der Erfindung verbundenen Vorteile hängen auch nicht von der Methode ab, nach welcher das magnetische' Eisenblech hergestellt wird, mit Ausnahme der Art, wie der Oberflächenzustand des Endprodukts erreicht wird. Das Blech kann warm auf die Endstärke gewalzt oder es kann auf eine mittlere Stärke warmgewalzt und dann in einer oder mehreren Stufen mit oder ohne zwischenzeitliche Gltüiung kalt auf die ^ndstärke heruntergewalzt werden. In der Kegel erhält ein magnetisches Eisenblech eine abschliessende Glühung.

Kurz ausgeurückt ist die Erfindung auf alle üblichen Verfahren zur Herstellung von magnetischem Eisenblech der angegebenen Sorten anwendbar und das erfindungsgemässe Verfahren schliesst nicht die Anwendung von Verfahrensstufen aus, die bisher zur Verbesserung der Eigenschaften

9 0 9 8 2 0 / 0 A 9 9 bad original

schäften solcher magnetischen Bleche bekannt waren, einschliesslich der Art und Temperatur beim Warmwalzen und Wickeln, der Anzahl und des Ausmasses der Kaltwalzbehandlungen und der Art, Atmosphäre und Temperatur bei sämtlichen G-lühungen, unabhängig davon, ob sie dem Weichmachen, Entkohlen der primären oder sekundären Rekristallisation oder einem anderen Zweck dienen.

Die Art und der Grad der mit der Erfindung erzielten Vorteile wird am besten durch einige Beispiele erläutert. Die Beispiele I und II betreffen nicht-orientiertes Eisenblech bzw« ein Silicium-Eisenblech mit einer ausgeprägten Goss-Struktur.

Beispiel I

Proben von magnetischem Eisenmaterial wurden nach einem Verfahren erhalten, bei welchem ein 0,05 bis 0,1 % Kohlenstoff enthaltender Stahl warm gewalzt, das noch warme Material bei einer Temperatur von nicht über etwa 1150⁰F aufgewickelt, gebeizt, einer Entkohlungsglühung bei 1250° bis 1600⁰P unter Herabsetzung des Kohlenstoffgehalt 8 auf nicht über 0,005$ unterworfen und dann unter einer

Verminderung

909820/0499

BAD ORIGINAL

U89620

Verminderung um etwa 40 - 80 # kaltgewalzt wurde. Das magnetische Eisen enthielt im wesentlichen kein Silicium (nicht über etwa 0,1 %) und besass einen Kohlenstoffgehalt von nicht über etwa 0,005 $° Die Proben stammten alle aus der gleichen Schmelze und wurden identisch behandelt, einschliesslich der Kaltwalzung auf die gewünschte Stärke mit Pangbornwalzen. Ein Teil der Proben wurde dann zur Erzielung einer glatten Oberfläche bearbeitet. Profilometermessungen ergaben Rauhigkeitswerte von etwa 55 Mikrozoll für die erste Gruppe von Proben und von etwa 5 Mikrozoll für die zweite Gruppe von Proben* Die Proben waren 25 Mil dick.

Die Kurve der scheinbaren Sättigungsinduktion des rohen Materials lief bei etwa 21 250 Gauss flaoh aus, während die Induktion bei den Proben mit den glatten Oberflächen 21 475 Gauss vor dem Flachauslaufen erreichte. Die folgenden Tabellen zeigen die Leistung des Materials.

Tabelle I

909820/0499

H89620

Tabelle I

Einfluss der Oberflächenrauhigkeit auf die magnetische Induktion in siliciumfreiem, magnetischem Material bei gegebenen Werten der magnetischen Feldstärke

	Innere Induktion, B. (Gauss)	FeId-	5	Gesamtinduktion, Β_φ (Gauss)	5	18200	Diffe renz	0
Oberflächen rauhigkeit, Mikrozoll	55	18100	99,4 geschliffen	55	97,4 99,4 Pangborn geschliffen	19580	der	10
Füllfaktor, £ 97,4 Oberflächenart Pangborn	19370			21110		120
Magnetische stärke H (Oersted)	20590	18100	18200	21940	120
100	21120	19380	19570	22330	130
200	21200	20710	20990	23430	190
400	21240	21240	21820	24460	210
700	21250	21330	22200
1000		21430	23240
2000	21460	24250
3000
B = B₁ + H

Tabelle II

90S82Ü/0499

U89620

Tabelle II

Einfluss der Oberflächenrauhigkeit auf die magnetische Feldstärke, die für die gleichen Materialien bei gegebenen Induktionswerten erforderlich ist

Magnetische Feldstärke H (Oersted)

Oberflächenrauhigkeit, Mikrozoll

Füllfaktor, $> Art der Oberfläche

Gesamtinduktion, B_T (Qauss) 19000 20000 21000 22000 25000 24000

55

97,4 Pangborn

99,4
geschliffen

Differenz der magnetischen Feldstärke aufgrund der Oberfläche

Oersted

152	152	0	0
246	244	2	1
400	380	20	5
830	730	100	14
1750	1580	170	11
2560	2780	220	8
	Beispiel II

Ein etwa 3$ Silicium enthaltendes Material mit Goss-Struktur wurde nach einem gängigen Verfahren hergestellt, wobei man auf

eine 909820/0499

H89620

eine mittlere Stärke warmwalzte, kaltwalzte, glühte, wieder kaltwalzte und dann die endgültigen magnetischen Eigenschaften des Materials durch eine abschliessende Hochtemperaturglühung entwickelte. Die Einzelheiten der Verfahrensstufen sowie weiterer in dem Verfahrensgang vorkommender Stufen sind hier nicht wichtig, da m alle untersuchten Proben aus der gleichen Schmelze stammten und auf genau die gleiche Weise behandelt wurden, abgesehen von folgenden Ausnahmen»

a) zwei Gruppen von Proben wurden hergestellt. Die eine Gruppe wurde vor der abschliessenden Glühung kalt auf 0,011 Zoll heruntergewalzt und die andere Gruppe wurde kalt auf 0,009 Zoll heruntergewalzt, doh. sie war dünner. Innerhalb jeder Gruppe von

Proben wurden einige zwischen Pangborn-Walzen unter ™

Erzielung einer rauhen Oberfläche gewalzt, während andere in einem Walzwerk mit glatten V/alzen gewalzt wurden. Man erhielt somit für Vergleichszwecke rauhe und glatte Proben sowohl mit der grösseren als auch mit der kleineren Dicke»

b) Die erzielten Ergebnisse sind die folgenden:

Tabelle III

909820/0499 _{ΛηιΛΙΜΑΙ}

ÖAD ORIGINAL

H89620

Tabelle III

Glatte Walzen Pangborn-v/alzen

stärke⁴" ^{Ga++ ρ10}ί^β0 ?15|6O P17$6O Perm,⁺⁺⁺ Ga⁺⁺ P10}60 P15f6O P17f6O Perm/

10,7 0,214 0,487 0,695 1822 10,5 0,216 0,511 0,766 9^% 9,1 0,199 0,461 0,693 1798 8,5 0,198 0,481 0,747

Mikrometermessung
⁺⁺ G-ewioht
⁺⁺⁺ Permeabilität bei H=10 Oersted.

Die Kernverluste sind bei verschiedenen Leistungen und Frequenzen gemessen} z,B_o bedeuted P10j60 eine Testinduktion von 10 Kilogauss bei einer Testfrequenz von 60 Hz ο

Nimmt man die gewichtsmässige ündatärice als Mass zur Schätzung des Einflusses der Endstärke auf die Permeabilität, so zeigen die Testdaten, dass die Proben mit

d 909820/0499 COPY

U89620

den rauheren Oberflächen eine um etwa 10 Punkte niedrigere Permeabilität bei H=10 Oersted aufweisen. Testet man bei 10 Kilogauas, ao ist kein merklicher Unterschied zwischen den rauhen und den glatten Proben festzustellen. Testete man jedoch die verschiedenen Proben bei 17 Kilogauss, so zeigten die rauhen Proben unter Berücksichtigung der Dicke einen um 0,065 Watt/Pfund (9,4 fo) grösseren Kernverlust als die glatten Proben. Testete man bei 15 Kilogauss, so zeigten die rauhen Proben einen um 0,026 Watt/Pfund (5,3 #) höheren Kernverlust als die glatten Proben.

Die Unterschiede der Oberflächeneigenschaften der Proben wurden mit dem Profilometer gemessen. Die rauhen Proben ergaben einen nTert von etwa 50 Llikrozoll, während die glatten Proben einen Wert von etwa 5 lüiicrozoll ergaben.

ratantansrrü ehe

903820/0499 COPY

'■■'■■■ .. ζ - .::■" :-D

Claims

Patentansprü ehe

1. Mindestens 10 Mil dickes magnetisches Eisenblech der aus magnetischen Armco-Eisen, schwach legiertem

Λ Stahl, nicht-orientiertem Siliciumeisen, Silicium-

eisen mit Goes-Struktur, Nickeleisen, magnetischen Legierungen und orientiertem Aluminiumeisen mit ,bis zu etwa 20 °fo Aluminium bestehenden Gruppe, gekennzeichnet durch eine auf dem Profilometer bestimmte Oberflächenglätte von nicht über 5 Mikrozoll, eine verbesserte Permeabilität und verbesserte Kernverluste bei hoher Induktion etwa vom Knick der Magnetisierungskurve ab bis zur Sättigung, sowie eine leichtere Erregbarkeit zur Erzeugung eines magneti-

" sehen Flusses nahe an der Oberfläche und verbesserte

Permeabilität bei hohen Frequenzen.

2. Magnetisches Eisenblech nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es im wesentlichen keine bevorzugte Kristallorientierung aufweist.

909820/0499

U89620

3. Magnetisches Eisenblech nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Silicium-Eisenlegierung mit bis zu etwa 5 $ Silicium ist.

4. Magnetisches Eisenblech nach Anspruch 1, dadurch M gekennzeichnet, dass es ein Siliciumeisen mit einer überwiegenden (11O)[OOiJ Kristallorientierung, entsprechend den Miller¹sehen Indizes, des Endprodukts ist.

5. Magnetisches Eisenblech nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ein etwa gleiche Teile Nickel und Eisen enthaltendes Nickeleisen mit einer (100) 001 Kristallorientierung nach den Miller'sehen

Indizes des Endprodukts ist. ^

6. Magnetisches Eisenblech nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ein bis zu etwa 20 °/o Aluminium enthaltendes orientiertes Eisenblech ist.

7. Magnetisches Eisenblech nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es aus Siliciumeisen besteht.

äs.

909820/0A99 ^,^,ma,

BAD ORIGINAL

8. Magnetisches Eisenblech nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es aus Armco-Eisen besteht.

9. Magnetisches Eisenblech nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es aus schwach legiertem Stahl besteht.

Oo Magnetisches Eisenblech nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es aus Nickeleisen besteht.

'11.) Verfahren zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften von magnetischem Eisenblech der aus magnetischem Armco-Eisen, schwach legiertem Stahl, nichtorientiertem Siliciumeisen, ^iliciumeisen mit überwiegender Goss-Struktur, Nickeleisen und orientierten Aluminium-Eisenlegierungen bestehenden Gruppe, wobei man das Eisenmaterial zu etwa 10 Mil dicken oder dickeren Blechen für magnetische Zwecke verarbeitet, dadurch gekennzeichnt, dass man den Blechen eine Oberflächenglätte verleiht, die gemessen an dem fertigen Blech, eine Profilometerablesung von nicht mehr als etwa 5 Mikrozoll ergibt.

12.

809820/0499

U89620

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung der Oberflächenglätte das Blech abschliessend unter Verminderung auf die Endstärke in einem Walzwerk mit glatten Walzen mit einer Profilometerablesung von nicht über etwa 5 Mikrozoll kaltgewalzt wird.

13· Verfahren nach Anspruch 11, wobei das magnetische Blech einer abschliesäenden Glühung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenglättung vor dieser abschliessenden Glühung erfolgt,

90y820/0A99