DE1900040A1 - Verfahren zur Herstellung eines orientierten und nicht-orientierten Siliciumstahlmaterials - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. Egon Prinz

Dr. Gertrud Heuser

Dipl.-Ing. Gottfried Leiser

Patentanwälte

8000 München - Pasing Ernsbergerstrasse 1 9

Germany

.AIiH(JO Sl¹EEL. COSSOBAEIOST 705 Curtis Sfraet

Dnser Zelchenj A 1451

s^ir Heratellinig öi

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Ά ;· H?;.flndimg "bstrifft iiiüJ.yaval'Xikatglu-j.sii'biii^äÖ.j·.;© für sia

:ν^!-'°ν!?.ν.Ώ&3 y'o'bel das Bl^cteaieriiil_R üaa asif «cdaen ü'bsr^läohe'ii -.ϊ.ΐϊί-ίΐϊ» «'Um öJac! einer MaiLlglös ^LlI gXa3o)--SuMoht odßÄ? einer

uMch's oder cUshlohtera ay.a beiden Äa-^astigö'ii i^s-fc, in ^tsvsr i-iä3f3jc:I.^;-:>3i L?fciimc; a^ Iäl.f k'u« 113.1 fe elnent Sili3i!Mäirccix^Sai:/4mc.-L:c/i-"¥4:v5^'ritai:-· von ■.:"-;'! "««Ι.ΐ uvigsiäh^ 2_s3s"- ader ii'ürüb«?? ίί^^αϋΐο^'^ίΐ ^sö_;. 3ia;^;' be-Γ.5.ίί\'..'ί1-Λί;^-ΐ;5 Material \rl:cü sjohqWA meu^m^ *"j. skviß3^i:;;\ udlxm^X sM

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ständiges* seMitseaäes und isolierendes dias mit einer Eaddiek© ύοώ. \ n Ms M&gefälir 5 U (O₉ 04 ·=* O₉ 2 mils) gsMldst ^irc dem werden die sag&etisafxen Eigenschaften des Mater-iala bessert»

Durch die Erfindung wird @la schütses&sr imä isolierender zi^g für ©ia sag£etiseli@s SiliciOmstahlbXecbmate^isl geschaffen imd insbesondere ein l?.af tender laliimsilikatglasüfeera^g säer —film für orientierte oder aiolit-orieatierte Silieißms-feaM·= bleche, die bereits sia Mfa,hlglg.s oö.er ©inen att£gebr&o3r£©n aiag oder ©in dlas (oder fetitides} auf ihrea Q^mstlMohmn Taes geschaffen. Die Erfindung betrifft ferner Methode?! aur Bildxing des Kalivrasilikatglases auf dem Material sur öewianiing eines Endprodukten uiiii verbesserten magnstisches Eigenschaf ton wßß. ainea ölaßübsrsiigj der ausgsasichiiste isolierende Eigensehaften sowie eine hervorragende Q^ydationeljsstascligkeit "fessit3t_o

unter dem Begriff "SiIi©imstahl⁰³ Bullen sowohl ©2fl©ntl@i?te slß auoh nieht=>orieati©x'ta Siliciumstahl® -resBtssdea wsrfi©:a_o Bisser Begriff besieht sioh auf Materialien^--Sie' i23S-gefähr ©.,5 Ms "ungefähr 5 ί° Silieiiim- enthaltest imd eiaes. Imfsngskohlenstpffge^ halt "^on aieht sehr als "aagefglir O₉ Ö4Ö $>_s einsa lafasgsssliiiefel gehalt (oder Selsngelialt) 'ton siieht mehr als imgefglir 0,03 ^₅ einen Mangangehalt ύοώ. imgafähs? 0_P02 Ms imgefähr O₉ 4 ^ i^nä einen Älwaiminaigelialt ¹^On. aieirfe sehr als ungefälir O₅ 40 5» auf«= weisenj, während sich der Reet aus Eissn si^easBasasstst vm& die üblichen Ysnmreiaigiingeiis t/ie fep
odar dergleichen vorliegen. Eies© Wullehen fallen im allgemeinen b©i iler Hers*ellimg von Slliei^mstshl eiaasi Sauerstoffaiifblasofea ©der ia
einer Herstellimg τοη Stahl naoh
verfahren an_c

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=· 3 —

Verschiedene Verfahren εχή Herstellimg -won S materialien für magnetische Ewseke aiad bsreite betoi?.i;_o Die AnfangsselimelBSsusciffisienBetsijuigs die Art sowie die folge der Verfahrensstufsm. sowie andere Tsrarbei hängen von der gewünschten Art sowie den BigensehafteH. des End= Produktes ab. Beispielsweise umfassen Verfahren sms Herstellung von Siliciumstahl die Stufen einer Heiss-rerformuiig des Siliciumstahls, einer Batfernung von Zander„ ©ines Ealtwalsens auf die Enddicke sowie einer absebiiessen&sn GXÜhmsg= GewöIsiiuLIoli ist auch eine Entkohlungsglülauag vorgesehen.

"E¹Ur viele Verwendungszwecike orientierter oder niekt~©ri@ntierter SiliciumstShle muss ein glasartiger Isolationsüberzag oder ™ »film auf den Materialoberflächen vorliegen. Serartige ©lasüberzüge oder -filme auf dem Blechmaterial sind sur Herstellung von Kernen für magnetische Apparaturen ©der dergleichen von Bedeu-= tung c

Es sind bereite eiae Ansafcl von YsreelilägSii bekannt_r vm, ein ©las oder einen Überzug auf eiream Blechmaterial su biläaiio In d©n 30er Jahren wurden Eatriisng LXifcat sowie Trersolbi-eöemg Adcütive sur Verwenä«ng aln v;iö.ersitati<3.sf^.I.gs thisregüge eowt? sv,r deri/iig von Host TorgeiaGhisf.isn,, lins Jförtsst^sise fii-3S(s:{· T ge findet ikren 1 T'.cderε??lu\av; Yni^tin-XB^stB^ iJi &m: ^S-Ps schrift 3 301 702 _r i& ν&λεαζιζ et~j. tifcs-rsug s'sis S&Mttsan "v Eiseagrujidlegiörurigsr. gef;ei?,^:iOer -slaer 0:£yäw:r-gimde:ran,i;; ader einer Entkohlung bei erhcitvoan iBe-Qperstexea ossgcfe^ifbei; "iilr-l Oi es er tibersug "beoteht m& s:*i:eir. Alkeiisiliket imd Ä3xmf.ni

Xn den 40er Jahresi und dsumsli wio?cie man aiii aufmerksam, welche eine \-^rlas^ci83i4si'ähIglcei-e gegen eine S

iiiig befsiijgaa urjö eisien SebntE g;sgo:a Jkm^

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Sorr-osloa ausüben. Beispielsweise lehrt öl© !JS 2 501 846 die Aufbringung isolierendem PliosphatUbersttg© auf magnetisch© ©isssüiaitige Bl®oli@₀ Derartige Ö'bersügs haben 1j®± der Herstellung vom ©3eienti©a?t©si Siiiei^JHsiseii ein© "beeondsr© Bedeutung erlangt;, und zwar "b©i Eis©n₉ ö@r©a OElentisaamgen .Oherflächenenergieerscheinuagen eraielt werden und keis.en Slaa überzug während der abschl.ieasenden Hochtemperaturglühimg "besitsen können» In derartigen fallen können Piioaphatifbergüge naoh der abschliessenden Eochteaiperatergltiiiiing aufgslbracht wer· den,

Ferner wurden "bisher Glasüberssüge imt@rsueht₉ di©' amf einem Si= liöiwmstahlraaterial als feil des Walse&s gebildet Mardcsif. und zwar in den 3?ällen_s in welchen di© Aufbringung derartiger tJb@r züge nieht die Erzielung der gewünschten i2agaetisölia:a Bi schäften des Endproduktes beeinflusste. Derartig© Crlasit.ber werden in. üblicher Weise &ls "Mahlglas^SE (»mill glass") ' net. Es handelt sieh cüafeei um ^®äen Glasftbsrsiig,, fi©s? di!.rßh die ürasetsaag von Magnesium·= oder Oaloiuiav@rbindungea mit Silieltam= diozjd geliilüet wirdp wo"b©i da© Siliciumdioxid wenigete-ns teil weise Ton der Oxydation voe, _t3ilioi?ira i;a dem Si material abetamnrt., Ia.e "tMilgles^tt ban weitere inert© c-der reaktionsfähige Bastandtsil® enthaitea_o

SiliciiisistäfoJ_ae mit Crisnti.esusgens. ifelclii? fiurob g

©.iiergieerscheimmgen ersielt v?©??d©s.₉ sind BeÄspiel?! für,· ©iserafaltige Materialien, auf wrlohen MaMglas g^iilclet wsrt.ea kayi?.K Das Maitlglas wira während der alJscBliessenden. Bocht^mpe-raVarglüiiuiig gebildet. !Datei wircl ein G-lüksepa^'atar. \<rXa bei cpieln" waise Magnesia;, eingesetst;, 'irebei dieser Sspaimtsr Kit fiai Sili cium aus dem Stahl (in SOüm τοπ SiXi.oi^Äioxye,) Ώ.ΒΪ3Γ I&lumg

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G-lasfilzas reagiert, der Im wesentlichen au silikat besteht. Dieser ßlssfilin wird aii.f den St gebildet, Die Bildung eines derartigen Glases wird in den US-Patentschriften 2 385 332, 3 333 991» 3 333 992 und 3 333 993 "beschrieben,, 1ώ. diesen Patentschriften wird die Bildung einer OberflächensilicirasidiazydssMjolit beschrieben,, und zwar im allgemeinen während einer I&tköhlungsstufe vor der

Wie in der ÜS-3?at@ntsehr:L£t 2 354 123 ausgeführt wird* tauan ein H&gnesi&gliähseparator*. dfir Siliciumdioxydsusätsse enthält, als Slühseparator auf voroxydiertem SiliciumeisenblechmateriaLien Terwendet werden. In der ÜS^Patentsolirift 2 394 047 wird aage·» geben j dass ein Oi^äationsiaitteli, wie beiepi©lsweise CJaloiuin» hydroxyd oder sin Netallearbonat od©r -hydroxydj eines !Magnesia gltLhseparator_B der SiliciiaMdicxyd enthält _ß srngeeetst werden 3£a2 ßo dass die Notwendigkeit beseitigt wird, d©n· Siliciumstahl vor her SM oxjdieiesn, In dieoeia. Patenten werden verschieden© MiSg= liohlceiten diskutiert, Hohl- qübs ¥alaglas auf den

magnet;",sehen Materialien zn bilden

die mit CriaaxiXman öder -Übe^isügea des ■i iiend l3©i3Ghr;Lebsnea 3?yps v@rseb.en. sind,, b©sits©n unter normaleniiiastSndeia aw^.TsiclieMe isolierende 33ig©nechaf1.;ea_o Auf diese Wei se überüsögeas Silileiutastlllils MJmien jedoch erheblich magnetisch

sarstört ^ardesij) die sich, au die EMgltilnmg aabeisplei sweioe durch. S?rbspamimgegaiitomgen_s ?oi !Cras-sformiitorlierstellen^a ocler äergleioaea smge^aaclet

in

ist WsltL·= öder Vfe

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dieser" bläser könneai öüaiie Steilem aufweisen.-Produkte, die derartigen ansehliesseneUäS. Slüiiimgea iHitersgagsa ?j@rd@&r seigen häufig einen Osydsmadsr sowie eine innere Ösyd&tio-a von Silicium gerade wrberliaXlj dei? Ooerfläelie. SSasätslich erfolgt oft eins S©lil@nsto£faufeabHe_r. was ©in©a erhShtesi WattTrerlsst und eine weitere Yersehleshtorasig der magnetischen Eigenschaften (bekannt als magnetised« Altern) sor lOlg® hat.

Andererseits werden Hi©ap!iatitl?ersiig© lelslit äiareB. ^esiiiMat© redusierenäe AtmospMrea redassiert« Ist dies &©r SsIl₁. dami wird freier Phosphor gebildet* welches? üen Stslil ireE-iinrsisil^S. Ausaer= dem erfolgt die Bildung von metallischem Siasn_P walches äia Zwisohenseliiclitlsilaiingsbijstaiioigkelt dee Übarssiigs ze^s^&st. Es ist darauf MnssuweiBen, dass "mater ^PliospliiaMbersugea¹* tlljerstig© aus Phosphorsäure sit ©äer oJme MetallpMosphaten. sd.e "beispielsweise Magaesiiimpliospfea'S oäer Jli^iiiiiiimplioephat, sowie Mitteln^ die für sp©sielle Zwecks ^isges©t-zt we:edea_f sii .Ilen sind„

Bis vor relativ fesrser Ssit Σίε^ΐίΰ sffia ^n_s dass iaagsietisaiie ?er= Ins te infolge τοη SatspamiisBgsglifhiiisgeia ©äer clesgleiohea saielit allan senr ins Sewieht fiallenj. imä swar äeshall),, äa bisäei» die Anforderungen an die Prodiilcte nicht selsr hoch, waras, schenkte man äer Ma^stoatriktioiisMirlröiig keiaa allsu Bedeutung. Ausserdea aalsa sasa ^a₉ aase ä©r Sauselifetetor in

In den ¥ergangen@a Jahren sind ^@£oe!i die ünfo^d©nmg®.u an fiie Produkt© beträchtlich ge3tisg@a₅ wob©i der Bedarf @a airass {fflasüoersug atoal; geworäsa ist_ff dsr mlckt ηητ ams2?gieSi=sad Isolierende Eigenschaften b@eitsi;₉ soadexa euch Ütosr scMitsßnde Eigenschaftsn TSirfligt» töa äi© msgsietieehss. Bigea Schäften τοπ Silicitnasta'alsrs ^a. konseirvlsren iiad soga:i? mu

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Es wurde gefunden,, dass die vorstehend, geschildertes. Problem© durch, die Aufbringung sines Ealitjsisilil&afglaisiiliao auf SiIi= clumstähle mit einem Mahl- oder Walsglas &ü&x einea safgebraöh= ten Überzug (oder beiden derartigen ifbersfigesxl auf ihren Qb®r~ fläciien beseitigt werden k&raea,, Bis erfiafitsagsgeiaässen !©,lirasilikatglaefLberzüge zeichnen sieb, äsreh ein© ausreichend© 2?©m@r~ beständigkeit sowie durch ein atti^tktives Oberfläehenataesehea aus. Die erfindungsgejßässen gLasüberzüge tragen su. eiEßE weiteren elektrischen. spezifiBchen ¥iderstaaa "bei₉ erhöhen €li© Span«- nungseigenschsften in dem eisenhaltigen magnetischen Material _ß auf welches sie aufgetsraeirö werden (so tass £,ie He^gnetostriktion verbessert wird) und schützen das Qisenhaltlga laagaetißclia Material gegen eine Verschiratisiing oder gegen eine E«agn.etisclie gi©2?- störung, welche durch anschlieesende GltEhung@n_v beispielsweise durch Entepanmrngsglühungen_P ausgeübt werden. JCieee Vorteil©. lassen sich senf billige Weise ersielen_s da gieb δ:1β Erfindung unter. Verwendung existierender Anlagen ss^jie laicht -^esf chemischer Verbindungen durchführen, lässt, Isssar hüBft der gebrachte Überzug aus Ksliunsilikat nielit· "wos einer chea Reaktion rait äsw. eisenhaltigen Substrat oder mit snrror gebilds· ten tiber-zügen ab,

ErfinaungBgesäss werden ori.tsntierte und Mciit^arieaitierte Si· liciumstälile mi.t chines üsliiBasilUsat^lsstroeL^ög ο-ϋ-οκ -lila (sehen« Nachassi öae magnetische 31X:LslastBi;;ihli2aterial auf seiiae

332iddicke bearbeitet wor&en list "Slid ^sIt cl^i. ga^diasclites? mstallmr= gisclien Eigeasehaften verscshen is'i_f νοΐ3ί3Λ- üieas-s Material mit einem Kahl.« qübv Wslsgl&e eiier ©iaam airfgeteasAi.ten iJfcs^Eing,, bei·= spielsweise eines Phosphs.ttt1.isrsi?^ {oäsr mit κ%;εΙ s.e^art-i^@si ttfeerausgesfettst worden :lst_s \<ί:?ί: ss mit eines ^ssrig^ZL l-c-

iiissen_r -ίΐε sis isaciistsliejia n

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sogen« Das "beschichtete Material kann anschließend in bei einer Temperatur von ungefähr .538 "bis' ungefähr 399^a0 (1000 bis 165O⁰I) in ImIt oder in einer Sch&tsatmosphüre geglüht werden, wobei ein zäher, isolierender und schützender Glasfilm auf dem Material gebildet wird. Die Überssi ehungs- und Slühstiafen können getreainte Verfahrensstufen bei der Herstellung des Endproduktes sein«, Ss fällt jedoch auch in den Rahmen &ex° Brfin™ dung, das Material mit der wässrigen Lösung aus-Kaliumsllikat zu beschichten und den Überzug unter Bildung ©Ines Glases als feil einer thermischen Glättungsglühung durchzuführen, lerner können erfindungsgemäss die Überziehungs- und Brennstufe nach dem thermischen Glättungsglühen durchgeführt werden.

In bekannter Weise können die erfindungsgeraäss©n Kaliumeilikatlösungen klein© Menge an Stabilisierungsmittel sur Bildung iron Glasfilmen enthalten, die sich dadurch auszeichnen., dass ei© eine erhöhte Peuerbeständigkeit und einen vergrßsserten Wider«= stand gegen einen chemischen Angriff besitzen.

Die erfindungsgemässen Kaliurasilikatglasübörsüge oder -filme be« stehen aus aufgebrachten tibersügen_s die auf Siliciumstahl gebildet werden, nachdem daa Material auf sein© Enddieke verarbeitet worden ist und mit den gewünschten metallurgischen Eigenschaften versehen worden 1st. Wie vorstehend erwähnt₈ wird das Kaliumsilikatglas auf einem Siliciumstahlmatarial gebildet_p das bereits auf seinen Oberflächen ein Mahl- oder Walsglas oclsr eis aufgebrachtes Glas oder einen Überzug» beispielsweise ©inen, Phosphatüberzug (oder beides) besitzt. Der Ealiumsilikatü"b@rzug besitzt ein ausgezeichnetes Haftvermögens welches nur ctmrok das Haftvermögen des darunterliegenden Überzugs oder Grlases; aa «lis Unterlage begrenzt ist«

Es wurde

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Es wurde gefunden dass Kaliumsilikat ©in besonders geeigneter Überzug für SiliciumstähXe lst₉ da es in aia©r !lösung aufge·=· bracht werden kann» die la einfacher Weis© zu handhaben ist» Diese Lösung kann bei Zinsaeretemperatur aufgebracht werden«, Sie kann bei Semperaturen vor, 538⁰C bis 899*0 (1000 - 1650'F) m einem Glas mit einer ausreichenden Peuerbestläadiglceit ohne Sieden gebrfinnt werden. Dabei wird ein ssähes'und sehr glattes Glas mit einem attraktiven. Aussehen erhalten. Bas auf dies® Wsise gebildete Kaliumsilikatglas besitzt einen Ausdehnungskoeffizient, d-er geringer als derjenige von Stahl ist„ so dass eine Eestspannung in dem Siliciumstahl zurückbleibte wodurch ent-= sprechend die Magnetostriktion und der Kernverlust verbessert v/erden. Das ölas weist auch einen ausgezeichneten elektrischen spezifischen Widerstand auf»

Bei der Durchführung der Erfindung werden Kaliumsilikate mit einem Siliciumdioxyd:Kali.uraoxyd~Verhältnls von ungefähr 2:1 bis ungefähr 2₈5ϊ1 und darüber bevorzugt. Kaliumsilikate Kit einer stark kieselaäurehaltigen Zusammensetzung werden bevorzugt, da sie glasartige Überzüge Kit einem hohen Ausmaß an leuerfaestisin= digkeit bilden. "KASIL Nr₀ 1, welches von der Philadelphia Quarts Company verkauft v.drd₉ nn& duPoxrfc Grad© Ur₀ 30 „ ias von B.Ι«, duPont de liemours and Company in den Handel gebracht wird» sind Beispiele für Kaliumsilikate₉ die sich für die erfiixdungs·= gemässen Zwecke als geeignet erwiesen haben» Beide Materialien besitzen ein GewichtsverMiltnis von Siliclumdioxyd au &alium~» oxyd von 2„50. Kaliumsilikate dieses Typs haben die besondere Eigenschaft, dass sie 6-läser erset^gen, die nicht auswittern oder "ausblühen". Hatriumsilikate blühen, boispielsiweis® aus und oind daher für die ex'findungegemässen Swsofce

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Eine wässrige Lösung von 3CaliuiBsilikat lässt sich in einfacher Weise auf ein Siliciumstahlbanö nach bekannten Methoden aufbringen, beispielsweise dareh Eintauchen, Aufsprühen,- Aufrakeln;, Aufwalzen oder nach anderaa Methoden» durch welche ein dünner und gleichmässiger Überzug erzielt wird_o Der Überzug wird in einer Dicke aufgebracht, dass nach dem Brennen ein Glas mit einer Gesamtenddicke gebildet wird, die einschließlich des sich darunter befindlichem Eahl- oder Walsglases, eines .aufgebrachten Überzuges (oder ainsehüesslieh "beider derartiger Überzüge) ungefähr 1,0 bis ungefähr 5»O μ und vorsugs^reise ungefähr £ 2,0 bis ungefähr 3,0 u (0,04 - 0,2 mils bsvr» 0*08 - 0,12 mils) beträgt.

Kaliumsilikate sind in flüssiger oder fester Porm erhältlich. Der Verdünnungsgrad ist nicht kritisch und hängt von einer Ansahl von Faktoren ab₉ und zwar beispielsweise der Übersi^huogsmethode_s der !Temperatur, "Dei welcher die Aufbringung erfolgt, oder dergleichen. Befinden, sieh z.B. sowohl die Lösung als auch das Siliciumstahlband auf Ziimaerteinpsratur und srfolgt die Auf= bringung durch Aufwalzen, dsnn werden ausgezeichnete licgeteiiss© mit einem EaliumsilikatsWasser^Yerhältnis von ungefähr IsO₈ 5 bis ungefähr 1:6 ersielt,,

P Sie Lösung kann schnell unter Bildimg ©ines Sliia©s gebrannt werden, falls ein derartiges Vorgehen im I^hsiiäi?, eines t©öh~ nischen Eerstellungsverfalirens notwendig ist_e Das Bv®w%®n erfolgt vorzugBweise durch ein Glühen des Bandes in Luft oust is einer Schutaatmcspliäre _r wie beispielsweise eirae:? Atmosphäre aus Stickstoffρ Wasserstoff (oder Mischungen sue diesen GaBen) oder aus (aasen, die durch die teilweise Verbrennung von Hatm^as schalten werden. Ein Glas alt einer ausgeseiebneten Qual:Ltut wird dann, gebildet, wenn die Saliumsililcatlösiing bsi e;uiör

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peratur von ungefähr 538°0 Ms ungefähr 899°C (1OOO - 1650⁰F) iind vorzugsweise bei einer Semperatur von ungefähr 649^s0 bis ungefähr 816°C (1200 · 150O⁶J¹) gebrannt wird. Wenn der Überzug nicht bei einer ^temperatur von wenigstens 538⁰O CiOQO⁰P) gebrannt wird, dann besitzt dr.s Glas keine ausreichende Feuerbeständigkeit, wobei ausserdem nicht die erforderlichen Spannungen in dem Stahl erzeugt werden.

Es wurde gefunden, dass der überzug in zunehmendem Maße dauerhafter wird, wobei höhere Spannungen in dem Siliciumstahl nach dem Brennen erzielt werden, wann die Lösimg innerhalb des oberen Seils der vorstehend angegebenen Temperaturbereiche gebrannt " wird. Es wurde ferner gefunden, dass diese Vorteile auch dann nicht verlorengehen₉ wenn der Siliciumstahl einer anschliessenden EntspannungsglÜhung unterzogen wird.

Wird die Brennstufe bei Temperaturen oberhalb ungefähr 899⁰C (165O°F) durchgeführt, daan besitzt der Siliciumstahl eine grosser e Anfälligkeit gegenüber einer magnetischen Zerstörung, Bei derartig hohen Temperaturen wird die Festigkeit des Siliciumstahl s herabgesetzt, wobei es schwierig wird* das Band während des Bremiglühens zu handhaben, ohne eins z;u grosse Spannung auf das Band auszuüben.

Bei der Durchführung von normalen Bandgltihungcm kann die Zeit_p während welcher die Temperatur einwirken gelasesan wird., von 0 bis ungefähr 3 Minuten schranken. Die Bandgeschwindigkeit beträgt gewöhnlich ungefähr 7„5 m pro Minute (25 feet pro Minute) oder darüber, und zwar $e iiaoh der Länge des Ofens sowie in Ab= hängigkeit von anderen Palctoren, wie beispielsweise der Bandbreite und -dicke, der Ofonfeemperatur oder dergleichen,,

Der

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Der erfinchmgsgemässe Glasüborsug verleiht dem ünterlagenmetall während Entspajmimgsgliihung©]! in soMidlichsn AtmoepMre-ne bei=» epielsweise feuchten* aus irgendwelchen Gasen bestehenden Atmosphären oder feuchten oder trockenen Atmosphären aus exe-thsisaen Gasen_s einen ausgezeichneten Schute. Ausgezeichnete Ergebnisse werden erzielt, wenn das Kaliumsilikatglas auf die Oberflächen eines SiliciumstahlmaterisJ-s aufgebracht wird, das eine Schicht aus Mahl- oder Walzglas oder einen Phosphatüberzug besitzt₉ und das Material anschliessend einer Entapannungsglühung in einer trockenen Atmosphäre aus 90 $ Stickstoff und 10 $ Wasserstoff unterzogen wird.

Soll der erfindungsgemässc» Kaliumsilikatglasübersui; auf ein Siliciumstahlmaterial mit eiaem Mahl« oder Walzglas auf seinen Oberflächen aufgebracht werden, dann wird das Mahl« oder Walsglas während der abschlieeseaden Grlühung gebildete während welscher die gewünschten Eornorientierungen entwickelt itf©rci@a_o Ein Überschuss an Glühseparator wird duroh Abkratzen oder clerglei« chen entfernt, wobei nur das Mahl- oder Walzglas auf den liaterialoberflachen zurückbleibt. Das Material wird aneehlieesencl vorzugsweise (jedoch nicht notiiendigerweise) einer Solinellbei-= zung vor der Aufbringung der KaliumsilikatlSsuiig; unterlegen_c

Soll das erfindungsgemässe Glas auf einem mit einem aufgebrachten Überzugs beispleisweis© Mt einem Phos phatüber2!ug_s gebildet werden, dann kann der G-lüliseparaiior ständig entfernt wsrdeng es kann auch überschüssige Magnesia dem Material abgekratzt oder abgebeizt v/erd®a_s tmd zw&z? aaeh &@r abschliessenden Glühung, während welcher die gewünschte Eorn« orientierung entwickelt wird. Das Material wird dann rn.it einem Überzug versehen, beispie},sweise nach der in de» üS-Pa"i;oatsolirifl:

£J5fii

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2 501 846 beschriebenen Methode,, worauf es mit K&Liuiimllik&t beschichtet wird.

Die Aufbringung der Kaliuiasllikatlöaung sowie deren Brennen unter Bildung eines Slases können nach verschiedenen Methoden erfolgen. Beispielsweise körnen die Aufbringungsstufe sowie die Brennstufe getrennte und .zusätzliche Stufen b©i ö©r Herstellung des Materials darstellen nachdem öas Mahl- oder Waissglas oder ein aufgebrachter Überzug (oder beide) in der vorstehend be« schriebenen Weise auf dem Material gebildet worden sind.

Andererseits ist es bei der Herstellung orientierter «ad nicht= orientierter Siliciumstahl© oft üblich, deis Material a^af seine Enddicko au bringen» wobei das Material die gewünschtem metallur« gischen Eigenschaften besitzt, und es-einer thermischer Slättungsglühung zu unterziehen, so wie dies in den ÜS-Pat-sntsöhriften 5 130 088 und 3 161 225 besolirieben wird. 33a die thermischen Glät^-kmg3glühungen im allgemeinen innerhalb ein®8 Temperaturbereiches durchgeführt werden₈ welcher dem vorstehend sum Brennen de:-? Kaliiimsilikatlbsung unter Bildung eines Glases beschriebenen älmelt, fällt es in den Rahmen der Erfindung, tue fali^msilikatiöHung vor der thermisoaea G-lättimgsgltiiimig aiafsttTteringän land die Isösung während der thsnaisehen Gl£lttusigsglfi^m».g zu brennen»

Femer kfinnen erfindungsgsiii&lßB die Öbcirsiehwagfa™ miü. Brennstufe zuxt Bildung des Silikatglaeae dann durchgeführt \m%&Qn_s wenn das Material einer thermischea Cvlättmngnbehtmtiltmg 'ümtersso^en worden ist.

Mti folgenden Beispiels erls'utera ä.t© Erfindung,, otoe si® su

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-,BeI₁BT)₁IeI 1

Proben aus einem ifickel aus einem SiIieimsst&fe jsi-ß _s mit einer Dicke yob. 225 }i (9 MIs) (hergestellt nach der in der US-Patentschrift ;> 335 992 "beschriebenen Methode), wobei der Stahl ein Mahl-· oder Walzglas auf ssinen Oberflächen besitzt* werden einer Sehaelibeizimg unterzogen,, sait Kaliwisilikat«= lösungen besohlchtet und in einem Labox^Baadofen. in einer Luf tatmoaphäre gebrannt. In c.er Tabell© I eiad dis Saliumsillkati ¥asser-°Yerhältnisse der Iiösung©n_s äer ü?3rp des ver^raädeten la» liwmsilikats sowie die ungefähren SrobeataoperatusetL während des Brennens angegebenι

	U	Sabell© I	img©fähre Band- temperatur
Proben*.	Χι	Lösung	' 816-0
1	1:	1 (XaBiI")	732® G
2	Is	1 (Kasil)	■ 538β0
3	1 (Kasil)	732*0
4	2 (Xasil)

1:2 (Kas,

In der tabelle II sind die siag&etischen Mgenschaften der gesohnitteneii Proben nach einer EntspaanimgEglÜhimg während einer geitepaime τοη 2 Stunäen bei 816^0 C1 POO³F) in ©teer trockenen Atmosphäre aus 90 $ Stickstoff unS-10 ^ Wasserstoff zusanmsngefassi;· In der Sabelle II sind 8,uoh dia Werte .für eine Probe aus dem gleichen Wickel abgegebene wobei, die Pxro'bs nirsM-Biit einem Kaliumeilikatglas versehen ist imd s.ur- £tes If-ilj-;-»» ods Mahlglas auf seinen Oberflächen aufweist.

TT

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	Tabelle II	0,472	G??10	meabilit	ät Magaetöstrik» ■ tlor. (ΔΙί/ϊ«)
Proben	Ksrmrerlust (Oersted) Per P1Os6O P15i6O ?1?i60 bei	O8 460	0,699	1822
Nur Mahl oder Walz glas	Ot2O3	0s457	0,695	1817	-63
1	0,195	0,448	0,677	1817	-65
2	0,193	0,453	Os 680	1820	»53
3	0,190	0,482	0,735	1821	-46
4	0,193		1799	-40
5	0,207

Das Kaliumsilikatglas besitzt ungefähr eine Dio&e von 2,5 ]X (0,1 mil), und swar auf allen Proben. Bas Haliumsilikatglas . bleibt glatt und kontinuierlich und verliert während des Entspannungsglühena nicht seinen spesifisclien Widerstände

Baispiel 2

3 Proben, die den Proben 1_S 2 und 3 des Beispiels 1 entsprechen, wobei eine Probe nur ein $afcX- oder Walzglas auf ihren Oberflächen besitzt 9 werden einei* EntspasmungBgltihung während einer Zeitspanne τοη 4 Stundest bei einer Semperatur von 843°C (1550⁰B¹) in einer Atmosphäre aus teilweise rarbranntem Naturgas unterzogen.

In der Tabelle ΪΙΙ sind die magnetischen Eigenschaften der Pro«= ben nach der Btttepsnnungsgltümng angegeben_t

IC&belle III

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TabelleJEXI

Proben Eemverlust (Oersted) Permeabilität Magnetostrik-P1Os6O P15s6O PI7:60 bei H_1n tion (AL/L)

1810 0 1817 -80

Nur Wals oder Mahl glas	O9	220	0,	525	0*	795
1	O,	195	0,	470	0,	716
2	0,	200	Q,	478	0,	737
3	O,	200	0,	475	0,	721

1818 »43

Trotz dieses Sntspannungsglühens {welches normalerweise als schädlich für den Siliciumstahl und dessen magnetisch© Eigenschaften betrachtet wird) wird wiederum ein ausgezeichneter Schutz durch das Kaliumsilikatglas verliehen. Die magnetischen Eigenschaften sind verbessert, und swar einschliessliGk ©in®r erheblichen Verbesserung der Magnetostriktion.

Beispiel 3

Ein im Handel erhältlicher Wickel aus nominell 3 ^-Silicium= stahl, der auf seinen Oberflächen einen üblichen Wals·» oder Mahl« glasüberzug aufweist, wird durah. Aufwalzen mit ®in©j? Lösung aus 1 Teil Kasil Hr. 1-Kaliumsilikat und 2 Seilen Wasser lesohlah.-tet. Das Band wandert mit einer Geschwindigkeit von 15 Minute (50 feet pro Minute) und wird anschli@@s@nd "bcti Temperatur von 649°0 (1200°!?)- in einem offenen 0f®a_P wsXelisr ö@r Beschichimngseinheit benachbart ist,

Dabei bildet sich ein kontinuierlicher und sehi? glatteraus Ealiumsilikat mit einer Moke von ungefäiir 2,5 ρ-((G₉I mil) über dem Walz- oder Mahlglas, Die Testproben des mit dem Walsoder Mahlglas beschichteten Materials vor und nach der Kalium« silikatbehandlung werden von den Vorder- imd RUckteilexr. des

t ■ W.leks-Xs

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BAD ORtGiMAL

Wickels entaoiamsn und "bei einer temperatur iron 800⁸¹O C p

einer Atmosphäre aiaa 90 $ Stielastoff vcM 10 $ W

; mtersogen.

Sie Ergebnisse von magnetischen 3?ests dieser einer Entspannungsglühung isntersogenen Proben sind in der Tabelle IV su8amrae3ige~ fasste

la'öelle IV

Probe» Posi« Kernverlust (Oersted). Perraea·= Magae·= Fraak

Bedingxmg tion P10s60 P15i60 Ρ1?ίβΟ Mlität toßtrlk- lln

la dem ' bei H-« ti

Wickel !?

Hur ¥als~ Yorder·=·

oder Mabl«=»ßeite

glas 0,249 0,554- O₉ 802 1824 -<·5 0,67

Sillkatbe-Torder-

ecnioht&t sei te O₉ 234 O, !53O 0,760 1832 -75 0,10 Hur WaIs= Büdcseite

oder Mahl«

glas O₈ 255 O₅ 561 0,805 1816 4-122 - O₅ 65

schichtet O₉239 O₈538 O₉782 1816 -56 O₅08

Die beträohtliöh MMrigeren Sermrerliasts bei jeder sowie der bsträchtlich h61i.®a?e frassklia-Widerataaä (ai&drigere Ampe3?sssslal)_p welche durch das Saliiaasilikatglas verliehen- wer« den_r B&lg&n den aiisgeseichaötea Schütz gingen ©in© Oxye,atioa s wie die überlegenen Isol&tionseigenschaften« die auf (las Ealiumsilikat iaurücksuführciSi aind. Susätslich let die ätriktion erneut erheblich Terbessert.

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^BAD

is «->

l 4

Bin WIekel &na einem 3 $«Siliciasieissn wird In technischem stäbe verarbeitet, inn au einem orientierten Produkt rail; Gossfeurfcur naoii der ab-schliasttenden Hocliteiaperaturkastengluhwng "bei 1204⁰C (22QG⁰.?) In einer trockenen Wasserstoff atmosphäre su gelangen» Auf die Ohesflachen vor dem Gliüieri aufgebraolitgB ESag-" nesia hat dabei mit SiXieiiimdiosyd auf de& Ofeertläöhan des Slli· imte? Bildung eines Ifelil·=· oder ¥alsglasü"b@rauge

Bas Wals- oder Mahlglao wird asisoiiliessend durok Sshnelllieisen der Oberfläche gereinigt, T^orauf. das Ba&d mit Kagaseiwiaphospliat beschichtet imd bei einer Semperatus¹ YQn 816⁸O {1§QO^ö!) eimer thermischen Glättungsgliümng -antarsogea wird«

3)ae mit Phosphat beschichtete Band lird aziscliliessead mittels einer Waise "bei Ziaaasrtemperattxr mit einer- wässrigen L«3saag von Kaliraasilikat (tsi) beschichtet imd -asBaittslbar danash ImI einer Greschwindigkeit von 15 ω P"^o Mismte (50 feet rjro Misrate) bei einer Xeiaperatur' von 7βθ «- 1S8^CG (14OO --1450"P) -la einem 0£en--einer Luftatm© spXiäiee

Proben w&e dem Yerderteil und dsm Eüekteil dae Wickels bei eimer Semperatur von 816⁶G (1500⁰F) wlöireeiid ©ises· yob 2 Stimden. in einer trockenen Atmesphäre sas· 90 ^ef> Stickstoff und 10 i- Wasserstoff einer laitspamiimgsgliOiung zwar 2TU.sa3US!©B .mit b@nachbax-t-en Proben^ öle won dem g Wickel entnommen worden sind_s welcher den MalO.= oder Walsglas·= imd PhoBphatübsrsug .besitst. Pie Ps?o"b©2i weräsa auf ihre s seilen Eigenschaften getestet« Die !Eestsrgebnisse sind :La d©r ta belle ? susaamengefasst.

l© ¥

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ORIGINAL

0,840	1785	-85
0,852	1790	»111
0,847	1790	-76
0,840	1790	-108

- 19 gabelle Y

Überzug Position Kernverlust (Oersted) PenaeaM- Magnetostrlk« in dem ( lität tion {Δ L/L)

Wickel P10s60 P15:60 PT7:60 bei H₁₀

doppelt Vordere. O_f236 0,549

dreifach Vordere. 0,24t 0,556

doppelt Rucks. 0,242 0,556

dreifaehRttoks. 0,240 0*555

Der dreifach beschichtete Wickel besitzt eine Oberzugedicke von ungefähr 5»0 u (0,2 mils). λ

Wenn auch die Kernverluste nicht ins Gewicht fallen, so ist ·_ doch leicht zu ersehen, das» der Kaliumsilikatüberzug die Magnetostriktion im Vergleich au dem gleichen Material, das nur einen, Walz« oder Mahlglas- und Phosphatüberzug aufweist, verbessert. Infolge der basischen Natur des KaXiumsillkats kann in gewissem Ausmaß eine chemische Reaktion mit dem sauren Phosphatüberzug erfolgt sein, \me zur Folge haben dürfte, dass die Kernverluste nicht verbessert werden.

Modifizierungen können vorgcinoira&en werdeiip ohne dass dabei dar Rahmen der Erfindung verlassen vrirä* Beispielsweise, können kleine Mengen an löslichen Stabilisierungemitteln (die bekannt sind | und aus Elementen der Gruppen IA und HA des periodischen Systems der Elemente bestehen} den erfindurtgsgemässen. Kaliimsilikatlösungen sur Erhöhung äei* FeuerbestMndigkeit des Saliiiiasilikatglases zugesetzt wexäen, Ausserdem können diese Kueätse das Glas gegenüber einei3 chemiseiken Angriff widerstanSs!fähig@r machen.

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Die Methode, nach welcher die KaXiitmsilite&tiösung aufgemacht und unter Bildung eines Glases eingebrannt wird» häng·« ia erheblichem Ausmaße Ton dera Endverwen&imgssweek ab, welchem das Silioiumstahlmaterial zugeführt werden soll. Soll beispieleweise das Material in Verteilertransformatoren verwendet dann wird es gewöhnlich einer EntspazmungsgltOiiing Oft wird ein thermisches dlättungsgliihen durchgeführte wenn das Material einer Sntspannungagliihung unterzogen werden soll, unte derartigen Umständen stellen das Beschichten und das Srs&nen zur Bildung des Kaliumsiiikatglases gewöhnlich getrennte Bearbeitungsstufen dar_e Soli der Siliciumstahl in Bnergleiftanefor™ matoren verwendet werden, dann wird ©r gewöhniicl?. keiner Ent·= spannungsgltUiung unterzogen, sondern Is^m einer Qlättungsglühung ausgesetzt werden. Unter derartigen kann die thermische Glättungsgltthung gleichseitig als Breimglühung zur Bildung des KaJI.iumBilikatgiases

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Claims (1)

1. - 21 Patentansprüche

   1. Verfahren zur Herstellung eines orientierten und nicht-orientierten Silioiumstahlmaterialß, wobei der Stahl heiss verformt wird, der Zunder entfernt wird, auf die Enddicka kaltgewalzt wird, einer abschliessenden Gltthung unterzogen wird und die Oberflächen des Materiale mit einem film überzogen werden, der aus einer Schicht aus Mahl- oder Walzglas, einer Schioht aus einem Phosphatüberzug oder aus Schichten aus diesen beiden Überzügen besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Material mit dem Oberflächenfilm mit einer wässrigen Lösung beschichtet wird, die im wesentlichen aus !Kaliumsilikat besteht, worauf das I beschichtete Material auf eine Temperatur oberhalb 538°G (1000°?) zur Bildung eines Kaliumsilikatglases auf dem Material über lern 3?ilm erhitzt wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, dass das verwendete Kaliumsilikat ein Sillciumäioxyd:Kallumoxyd«Verhältnis von ungefähr 2:1 bis ungefähr 2,5:1 oder darüber aufweist.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzungsstufe eine Ban&glühuBg umfasst.

   4. Verfahren nach Anspruch I₅ dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitsungsstufe boi einer Xgmperatur von ungefähr 538 ~ 899°0 (1000 - 165003?) durchgeftihrb wird.

   5. Verfahren nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitaungostufe bei einer !temperatur von ungefähr 649°0 bis ungefähr 816°O.(12OO - 1500«]?) durchgeführt wird.

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   β. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, dass das Tarv/endete Siliciumstahliaaterial auf seinen- Oberflächen einen übsraug mit einer Snddicke von ungefähr 1„O bis ungefähr 5»O u (0,04 - O₉2 mils) aufweist,

   7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet_s dass das verwendete Silieiumstahlmatcirial auf seinen Oberflächen einen Überzug mit einer Enddio&e von iiagefihr 2^0 Ms imgefähr 3_POji (0,08 - 0,12 mils) aufweist«

   8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekeimzeiolmet, dass die Erhitzungsstuf© in Luft durchgeführt wird_o

   9 ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet₉ dass die Erhitzungsstufe in einer Schutzatmosphäre durchgeführt wird» die aus Wasserstoff, Stickstoff, Mischungen aus diesen &as@n oder teilweise verbranntem .naturgas "bestellt.

   10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet., dass "das Material» welches auf seiner Oberfläche ©Inen Pil© aus Mahl« oder Walzglas aufweist, Tor der Beschichtung mit der EEliumsili=» katlösung einer Schnelltoeisung unterzogen wird.

   11. Verfahren nach Anspruch 1_C dadurch gekennzeichnet;, dass das "beschichtete JSatariäl ©insr thei^iisehen GX&ttungsgltümiag uatersogen wird, wobei die thersd.sch© ßlättungsglüimag öi@. Erhitzungs« stuf© umfasst.

   12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet_p übssb das mit einem O"b@rflächenfilm vorsehen© Material mit einer wäs8ri Kaliumsilikat-enthaltenden Lösung "beschichtet wird_s i?ob@l das

   KaliiHaailikat

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   ~ 23 -

   Ealiuinsilikat sin.
   fähr 2:1 Ms ungefähr 2_r5s1 oder clasüfßer atsffe'©l^t_? wei^Temif äc,& beschichtete Material auf sine !Eeiipsratiar yqu mgeflto' 53B°Q "bis ungefähr 899°0 (1000 - 1650⁰P) unter Bildimg ©±ώμ& t?'ö@2?sn.3gs ait einer Bnddicke toe. ungefähr 1,0 u bis- ungefähr 3_s0 |i (O.C'4 0_s2 mils) erhitzt wird.

   13* Siliciumstahlmaterial _g dadurch, gekennzeicluieti, äB,m& seiner Oberfläche eine erste ScMciit aias eiaem S$aal·» ©i glas und eine zweite Schicht aufweist_s 'die aus ©in©a -Eal iilikatglas besteht „ das auf der ersten Schicht aixfgeteacSit ii ^;!₃

   4. Produlct nach Anspruch 13, dadurch gek©nns©iöim@tj, aase ££:: erste und die sweite Schicht eine Bicke ron mg©fäöx I₉O Mf tngefähr 5_f0 u (0.04 - O₃2 mils) besitzen«,

   3. Produkt nach Anspruoh 13, dadurch ge&ennaeieim©t_s lass Sie arste und die zweite Schicht eine Dicke von ungefähr 2₉Q "bis ungefähr 3₉0 u (0,08 - 0,12 ssils)

   ■ 6_O Silioiumstahlbleoh,

   seiner Oberfläche eine er^te Schicht aufweist* äi© Pliosphatiiberzug besteht, waö. eise swsite ScMoat beeitst_s dl® mis ein^Bi Kaliumsilikatgl££i besteht j das til?@r ä©r erstes'. Schicht aufgebracht ist.

   i/. Produkt E.acli Anspruch '6, daciurclx ge?s@a^saic}met_r dass die erss-.e und die 2weit8 Schielit eine Moke von imgefälir- 1₉0 bis 5_r0 *t (0,04 - 0>2

   ¹S. Prod'aki; mich Anspruch 16_S dadurch gekennseiahnstf. dass di® erste und ül& sweito Schie&t sina Dick© toji ungeffflxs 2_s0 ble

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   - 24 ungefähr 3»O u (0*08 - 0,12 mils) besitzen,,

   19. Silieiumstahlmateria2₉ dadurch gekennzeichnet* dass es auf seiner Oberfläche eine erste Schicht aus einem Mahl- oder Walzglas, eine zweite Schicht aus einem Phosphatüberzug und eine dritte. Schicht aufweist, die aus einem JCaXiumsili&atglas besteht, das sich über der zweiten Schicht befindet.

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