DE2141751A1 - Procedure for the analysis of ferromagnetic materials - Google Patents
Procedure for the analysis of ferromagnetic materialsInfo
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Description
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Matti NIiIo Tapani Otala 19. August 1971Matti NIiIo Tapani Otala August 19, 1971
Tinatie 16 Zo/Ad - 10 650Tinatie 16 Zo / Ad - 10 650
OuIu 8OuIu 8
FinnlandFinland
Verfahren für die Analyse ferromagnetischerProcedure for the analysis of ferromagnetic
Materi alienMaterials
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Messung, Steuerung und/oder Regelung dor Korneigenschaften von ferromagnot i sehen fiater i a I i en .The present invention relates to a method for measuring, controlling and / or regulating the grain properties from ferromagnot i see fiater i a i i en.
Es ist bekannt, daß die Charakteristiken von Eisen und seine Brauchbarkeit für verschiedene Anwendungen im großen Ausmaß von der Korngröße und Kornausbi Idung des Eisens abhängt. Daher ist es vor allem wesentlich, diese Größen bei der Aufbe-It is known that the characteristics of iron and its Wide range of utility for various applications depends on the grain size and shape of the iron. It is therefore particularly important to use these parameters when
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reitung des Eisens zu können.to be able to ride the iron.
Im allgemeinen werden optische Meßvorrlchtungen für die Messung der Korngröße von Eisen angewandt. Mit diesen Geräten wird in geeigneter Weise anhand von Streifen die Anzahl der Körner entlang einer gewissen Distanz berechnet bzw. ausgezählt. Dieses Verfahren Ist jedoch nicht für die kontinuierliche Kontrolle der Korngröße von Eisen anwendbar, das heißt bei V/a I zwerkbetri eb und bei Betriebsanlagen für die Warmbehandlung von Elsen, da bei al lon diesen Einrichtungen es vor ρ allem erforderlich Ist, eine Probe dem zu prüfenden Material zu entnehmen. Darüber hinaus muß zum Erzielen eines verläßlichen Resultats die Probe sogar aus der Mitte des entsprechenden Plattenmaterials entnommen und des weiteren die Bearbeitung während der Prüfzeit gestoppt werden.In general, optical measuring devices are used for measurement applied to the grain size of iron. With these devices the number of Grains calculated or counted along a certain distance. However, this method is not for continuous Control of the grain size of iron can be used, that is to say in V / a I in zwerkbetriebi eb and in plants for heat treatment von Elsen, as it is with all these institutions ρ all is required is a sample of the material to be tested refer to. In addition, in order to obtain a reliable result, the sample must even be taken from the center of the corresponding Plate material removed and further the processing be stopped during the test period.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das für die kontinuierliche Messung der Verteilung der Korngröße, Verteilung der Korngestalt und verschiedener Elsengehalte unter Vermeidung der- voranstellend beschriebenen Nachtelle geeignet ist.It is the object of the present invention to provide a method to create that for the continuous measurement of the distribution the grain size, distribution of grain shape and various Elsen contents avoiding those previously described Nachelle is suitable.
^ Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die ' Amp I1tudenverteMung der Barkhaus'sehen Sprünge der Magnetisierungskurve, die bei der Magnetisierung eines ferromagnetisehen Materials auftreten oder der wesentliche Charakter I stisehe Te I I derAmpIitudenverteilung für dio Bestimmung, Steuerung und Regelung der Korneigenschaften· des Materials, wie Korngrößenverteilung und/oder Verteilung der Kornausbildung unter Zugrundelegung der Beziehung zwischen der Korngrößenverteilung und der Größenverteilung der V/eiß'schon Bezirke, herangezogen w 1 rd.^ This object is achieved in that the 'Amp I1tudenverteMung the Barkhaus' see jumps in the magnetization curve, seen in the magnetization of a ferromagnet Material occur or the essential character I stisehe Part of the amplitude distribution for determination and control and regulation of the grain properties · of the material, such as grain size distribution and / or distribution of the grain formation under Based on the relationship between the grain size distribution and the size distribution of the V / eiss'schon districts w 1 approx.
Das erf Indungsgomäße Verfahren stützt sich daboi auf die Erkenntnis, daß bei den moiston forromagnetischon MaturialienThe inventive method is based on the knowledge, that in the case of the moiston forromagnetic Maturials
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für technische Verwendungszwecke der Zusammenhang zwischen Korngrüße und der durch die Sott 1gungsfIußdichte magnetisierten Flächen für die Anwendung von Meßtechniken nutzbar gemacht werden kann. Unter einem Korn ist dabei das optisch wahrnehmbare Korn eines Körpers zu verstehen, dessen Begrenzungen aus kristallinen Grenzschichten, Spaltungen oder Schieferungen, M1kroschIacken, verschiedene Einschlüsse oder sonstigen Unregelmäßigkeiten bestehen.for technical purposes the connection between Grain greetings and the magnetized by the Sott 1gung flux density Areas can be made usable for the application of measurement techniques. Under a grain is what is optically perceptible To understand the grain of a body whose boundaries are made up of crystalline boundary layers, fissures or foliations, Crochets, various inclusions or other irregularities exist.
Wie bekannt, erfolgt die Magnetisierung ferromagnetischer Materialien in den sogenannten Weiß'schen Bezirken, die aufgrund Ihrer SattigungstIußdichte in verschiedenen Richtungen magnetisiert sind, so daß im neutralen Zustand, außerhalb des Körpers, das gemeinsam resultierende Feld dieser Bezirke gleich Null Ist. Durch die Magnetisierung des Materials drehen sich diese Weiß'schen Bezirke zu verschiedenen Zeiten in die Richtung des Feldes und werden durch verschiedene Wendemechanismen magnetisiert, so daß die. sogenannte Magnetisierungskurve des Materials einen teilweise treppenförmigen Verlauf aufgrund der Barkhausen-Sprunge zeigt.As is known, the magnetization of ferromagnetic materials takes place in the so-called Weiss districts, which are magnetized in different directions due to their saturation density are so that in the neutral state, outside the body, the jointly resulting field of these districts is the same Is zero. The magnetization of the material causes them to rotate these Weiß'schen districts at different times in the direction of the field and are through various turning mechanisms magnetized so that the. so-called magnetization curve of the material due to a partially stepped course the Barkhausen jump shows.
Wird ein Material durch ein äußeres Magnetfeld aus seinem Ruhezustand bis zur vollen Sättigung des Magnetflusses magnetisiert und anschließend das Magnetfeld abgeschaltet, so sind nicht notwendigerweise die Vlelß'schen 3oz!rke örtlich In einer ähnlichen V/eise wie· im ursprünglichen Ruhezustand angeordnet. Daher kann die Drehung oder die Wendung eines EInzeIbezirks als solche nicht als Standard-Maß für die Größe des Bezirks angesehen werden. Die Erfindung als solche nutzt diese Erkenntnis, um eine Lösung für das statistische Verhalten der unterschiedlichen Bezirke durch die Berücksichtigung der in der Magnetisierungskurve auftretenden Schritte zu finden. Es hat sich dabei herausgestellt, daß die Größenverteilung der Bezirke unverändert bleibt, vorausgesetzt, daß sich die Charakteristiken des Materials nicht für dauernd ändern.If a material is magnetized by an external magnetic field from its state of rest to full saturation of the magnetic flux and then the magnetic field is switched off, the Vlelsian 3 ohms are not necessarily located locally in a similar way as in the original state of rest. Hence, the twist or turn of a single district cannot, as such, be considered a standard measure of the size of the district. The invention as such uses this knowledge to find a solution for the statistical behavior of the different regions by taking into account the steps occurring in the magnetization curve. It has been found that the size distribution of the districts remains unchanged, provided that the characteristics of the material do not change permanently.
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Auf dieser Grundlage können die Charakteristiken dos Materials durch das ©rf Indungsgemäße Verfahren bestimmt worden, Indem von der Amplitudenverteilung der iiarkhausen-Sp runge Gebrauch gemacht wird, die als solche in der MagnetisIorungskurve oder In einem charakteristischen Teil der Amplitudenverteilung während des Magnetisierungsvorgangs auftreten.On this basis, the characteristics of the material has been determined by the method according to the invention, by make use of the amplitude distribution of the iiarkhausen jump is made, which as such in the magnetization curve or In a characteristic part of the amplitude distribution during of the magnetization process occur.
Weitere Einzelheiton der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert.Further details of the invention will become apparent with reference to the drawing explained in more detail.
Es zeigen:Show it:
Flg. 1 eine charakteristische Amp I ItudenverteΠung der Sprünge der Magnet IsIerungs kurve, die während des Magnet!- sierens eines Materials auftritt,Flg. 1 a characteristic distribution of the jumps in the magnet insulation curve that occurs during magnetization of a material,
Fig. 2 eine Amp Iitudenvertoi Iung der Sprünge der Magnotisierungskurvo von feinkörnigen und grobkörnigen Materialien einer bestimmten Eisenqualität,Fig. 2 shows an amp Iitudenvertoi Iung of the jumps in the Magnotization curve of fine-grained and coarse-grained materials of a certain iron quality,
Flg. 3 die tatsächliche Amplitudenverteilungskurve, aufgenommen mit einem Oszillographen,Flg. 3 the actual amplitude distribution curve, recorded with an oscilloscope,
fc Flg. 4 den Zusammenhang zwischen der Korngröße von Cisenfc Flg. 4 the relationship between the grain size of cise
und der Größe der Weiß'sehen Bezirke in einem angenommenen hypothetischen Fall und den Durchschnittszustand in bezug auf die Verteilung undand the size of the white areas in an assumed hypothetical case and the average state with respect to the distribution and
Flg. 5 in schema ti scher Darstellung eine Vorrichtung für dio Durchführung des Verfahrens.Flg. 5 in a schematic representation of a device for dio Implementation of the procedure.
Die Kurve in FIg. 1 zeigt, daß die Größe der Sprünge der Magnet 1sIerungskurve in Richtung der Abzissc ansteigt und ebenso Ihre -ro I at i ve Anzahl In Richtung der Ordinate. Der Schoitelwert der Amp I Itudenvortel Iungskurva liegt daher an der StelleThe curve in Fig. 1 shows that the size of the jumps in the magnet curve increases in the direction of the abscissa, and so does their number in the direction of the ordinate. The S c hoitelwert the Amp I Itudenvortel Iungskurva is therefore at the location
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der HorizontaI achse, an der die Sprünge von elnor Größe sind, bei der die zugehörigen Welß'schen Bozirke im Material In der überzahI si nd.the horizontal axis on which the jumps are of equal size, with the associated Welß'schen Bozirke in the material In the excess are.
Für den Fall, daß die Größe der Weiß'schon Bezirke absinkt, bewegt sich der Scheitelwert der Kurve Il nach links gegen die VertlkaI achse, wie dies in Fig. 2 durch die Kurve I dargestellt ist. Die Qualität des Materials, welches aufbereitet wird, kann dann durch die Darstellung der Amp Iitudenvertei Iungskurve mit einer Kathodenstrahlröhre kontrolliert werden, auf welcher eine Modellkurve für die Mater I a I qua Iitat schon aufgezeichnet ist. Das aufzubereitende Material kann dann solange welterbehandolt werden, beispielsweise durch eine Wärmebehandlung, bis die gemessene Vertei lungskurve mit der ModelIkurvo, die den Sollverlauf angibt, übereinstimmt.In the event that the size of the Weiß'schon districts decreases, the peak of the curve II moves to the left against the Vertical axis, as shown in Fig. 2 by the curve I. is. The quality of the material that is processed can then be shown by the display of the amp Iitudenvertei Iungskurve a cathode ray tube on which a model curve for the Mater I a I qua Iitat has already been recorded is. The material to be processed can then be world-treated for as long be, for example by a heat treatment, up to the measured distribution curve with the model curve that represents the Specifies target course matches.
Die tatsächliche Vertei Iungskurvo, wie sie auf der Kathodenstrahlröhre erscheint, ist In Fig. 3 gezeigt. Die Tatsache, daß die zu verschiedenen Magnetisierungszeiten erhaltenen Kurven nicht vollständig übereinstimmen, Ist darauf zurückzuführen, daß wie schon voranstehend boschrieben wurde - die Weiß'schen Bezirke nach dom Entfernen des Magnet IsierungsfeI des nicht notwendigerweise wieder gleich ausgebildet sind wie Im ursprünglichen Ruhezustand. Gorade deswegen kann die Verschiebung von einzelnen üezirken nicht als Standardmaß für die Größe dieser Bezirke benutzt werden. Andererseits bleibt die Amp Iitudenverteilung der Sprünge der Magnetisierungskurve in ihrer Gestalt zu verschiedenen Meßzeiten unter der Voraussetzung unverändert, daß sich die Charakteristiken des Materials nicht für dauernd ändern .The actual distribution curve as it appears on the cathode ray tube is shown in FIG. The fact that the curves obtained at different magnetization times are not obtained fully match, is due to how was already written above - the Weiss districts not necessarily after removing the magnet are formed again in the same way as in the original Hibernation. Gorade therefore cannot use the displacement of individual districts as a standard measure for the size of these Districts are used. On the other hand, the amplitude distribution remains the jumps in the magnetization curve in their shape unchanged at different measuring times provided that that the characteristics of the material are not permanent change .
Es Ist auch möglich, die Anzahl der Gesamt I rnpu I so, die in e,Iner gewissen Größen-Fläche der Sprünge, wie beispielsweise in FIg. 3 durch die Flächen A und B angedeutet, für die Messung heranzuziehen. Es muß dann Jedoch der Korrekturkoeffizient, der durch die verschiedenen Dicken des Materials bewirkt wird, ent-It is also possible to calculate the number of total I rnpu I so that are in e, Iner certain size area of the jumps, as for example in Fig. 3 indicated by the areas A and B, to be used for the measurement. However, it must then be the correction coefficient that caused by the different thicknesses of the material,
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- 6 sprechend berücksientigt worden.- 6 speaking have been taken into account.
Die Amp Iitudonvortoi Iung der Sprünge dor MagnetisJerungskurvo für das zu untersuchende Material ist vor allem bei technischen ferromagnetisehen Materialien eng verknüpft mit der optisch wahrnehmbaren Korngröße des Materials.The amplitude of the jumps in the magnetization curve for the material to be examined is mainly technical ferromagnetic materials closely related to the optical perceptible grain size of the material.
Der Unterschied besteht in der sphärischen oder an der Außenseite befindlichen symmetrischen Verteilung der ursprünglichen Magnetisierungsrichtungen der Welß'schen Eiezirke und der L· Verteilung In den verschiedenen Bezirken, die aufgrund von großen und kleinen Korngrößen auftritt oder der Bildung einos Bezirks aus unterschiedlichen Korngrößen. Für die Steuerung und Regelung während der Aufbereitung der Materialien sind diese Vorgänge nicht schädlich.The difference is in the spherical or located on the outside of symmetrical distribution of the original magnetization directions of Welß'schen Eiezirke and the length distribution in the various districts, which occurs due to large and small grains or the formation einos District of different grain sizes. These processes are not harmful to the control and regulation during the preparation of the materials.
Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen der Korngröße und der Größe der Welß'schen Bezirke. In diesem angenommen hypothetischen Fall, der nicht notwendigerweise mit der Wirklichkeit übereinstimmt, und der einzig und allein zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist, entspricht bei mittleren Korngrößen Im Bereich von A bis 3 die Größe der Weiß'schen Bezirke ziemlich weltgehend der Korngröße. Anderer-P selts bastenen bei kleinen Korngrößen die Bezirke aus unterschiedlichen Körnern, und es Ist bei größeren Korngrößen die Verteilung der Körner auf verschiedene Bezirke zu beobachten. Wie schon voranstehend erwähnt wurde, ist dieser Vorgang nicht gefährlich für die Steuerung und Regelung der Aufbereitung der Materialien, da es nicht die Aufgabe ist, die absolute Größe der Körner zu bestimmen, sondern nur eine Amp Iitudenvertoilungskurve zu erhalten, die In ihror Gestalt weitgehend mit der von der Musterprobe gemessenen VortoiIungskurvo übereinstimmt. Fig. 4 shows the relationship between the grain size and the Size of the Welß'schen districts. In this assumed hypothetical case, that doesn't necessarily match reality and the sole purpose of explaining the method according to the invention is shown corresponds to mean grain sizes In the range from A to 3 the size of the Weiß'schen districts are fairly global in terms of grain size. Other-P Strangely, with small grain sizes, the districts made up of different ones Grains, and with larger grain sizes the distribution of the grains over different districts can be observed. As already mentioned above, this process is not dangerous for the control and regulation of the processing of the Materials, since the task is not to determine the absolute size of the grains, but only an amp volume distribution curve to get that in its shape largely with corresponds to the prediction curve measured by the sample.
UeI der Messung der Verteilung der Korngröße in verschiedenen Richtungen und beim Vergleich der Meßrosultate kann dlo Ver-UeI the measurement of the distribution of grain size in different Directions and when comparing the measurement results, dlo can
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teilung der Kornausbildung des Materials bestimmt werden,. In
dem Fall, daß gowlsse Charakteristiken des Materials konstani"
gehalten werden, ist es mit dem Vorfahren möglich, beispielsweise den Gehalt an MIkroschIacken und/oder den Gehalt an reduziertem
Kohlenstoff in einem !-laterial zu messen.division of the grain formation of the material can be determined. In
In the event that almost all characteristics of the material are kept constant, it is possible with the ancestor to measure, for example, the content of microscopic lacquer and / or the content of reduced carbon in a material.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbe1spiο I der Ana Iysenvorrichtung.
Der MagnetisIorungs-Generator 1 erzeugt ein magnetisierendes
Signal, wb I ches be 1 sp 1 e I s.we I so aus e I ner Sage.zahnwe I I θ besteht.
Die Probe wird mittels eines Wandlers 2 magnetisiert
und in einer Empfangsspule 3 eine impuIsgeformte Spannung erzeugt.
Diese wird in einem Verstärker 4 verstärkt und eine.
Reihe von Samples in einem Abfragekreis 5 ausgebildet, deren
Amplitudenverteilung durch einen ImpuIshöhen-AnaIysator 6
analysiert wird. Das Ergebnis kann in Form einer Verteilungskurve auf einer Kathodenstrahlröhre abgebildet oder durch einen
Schreiber aufgezeichnet werden.Fig. 5 shows an exemplary embodiment of the analysis device. The magnetization generator 1 generates a magnetizing one
Signal, wb I ches be 1 sp 1 e I s.we I so consists of a I ner Sage.zahnwe II θ. The sample is magnetized by means of a transducer 2
and a pulse-shaped voltage is generated in a receiving coil 3. This is amplified in an amplifier 4 and one.
Series of samples formed in an interrogation circle 5, whose
Amplitude distribution by a pulse height analyzer 6
is analyzed. The result can be displayed in the form of a distribution curve on a cathode ray tube or recorded by a recorder.
Patontansp ruchPatontan claim
20 9809/120 9809/1
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Legal Events
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