DE2758221A1

DE2758221A1 - Decarburising high carbon contg. magnetic conductor sheet - by heating, recrystallisation and oxidn. cooling in protective gas atmos. having controlled moisture content

Info

Publication number: DE2758221A1
Application number: DE19772758221
Authority: DE
Inventors: Sergej Zinovevitsch Vasilev
Original assignee: KOROTKOVA LIDIJA FEDOROVNA; LEONIDOVA MARINA NIKOLAEVNA; MICHAJLOV LEONID ALEKSANDROVITSCH
Current assignee: KOROTKOVA LIDIJA FEDOROVNA; LEONIDOVA MARINA NIKOLAEVNA; MICHAJLOV LEONID ALEKSANDROVITSCH
Priority date: 1977-12-27
Filing date: 1977-12-27
Publication date: 1979-07-05
Also published as: DE2758221C2

Abstract

Magnetic conductor sheets having a high C content are heated >750 degrees C in a protective gas atmos., long enough to remove C excess and form the desired ferrite grain size, and then cooled to complete recrystallisation. Cooling is continued to form an oxide layer on magnetic conductor sheet surface. Novelty consists in using a protective gas atmos. contg. 2% CO, 1.5-4% H2, balance, to 100% N2. Moisture content in protective gas atmos. corresponds to dew point 7-10 degrees C during heating, 30-40 degrees C while holding >750 degrees C and during re-crystallisation cooling and 70-80 degrees C during oxidn. cooling. The sheets are used in electrical machinery and instruments. Treatment can be carried out economically in a simple continuous heating furnace. Explosion hazards are excluded.

Description

VERFAHREN ZUR WÄRMEBEHANDLUNG VON MAGNETLEITER- METHOD FOR HEAT TREATMENT OF MAGNETIC CONDUCTORS

-BLECHEN AUS STAHL MIT RELATIV HOHEM KOHLENSTOFF-GEHALT Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Werkstoffen mit hohen magnetischen Leitei£;cnschaften, insbesondere ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Magnetleiter-Blechen aus Stahl mit verhältnismäßig hohem Gehalt an Kohlenstoff, die zum Einsatz in elektrotechnischer Industrie bestimmt sind. - SHEETS MADE OF STEEL WITH A RELATIVELY HIGH CARBON CONTENT The present one The invention relates to a method for producing materials with high magnetic Conductors, in particular a process for the heat treatment of magnetic conductor sheets Made of steel with a relatively high content of carbon, which is used in electrotechnical Industry.

Bekanntlich ist die Erzeugung hochwertigen Elektroblechs, das sich dw ^h einen niedrigen Kohlenstoffgehalt auszeichnet, ein aufwendiger Prozeß, was letzten Endes die Kosten der Elektroausrüstung, in der dieser Stahl weitgehende Verwendung findet, erhöht. Erhebliche Beachtung wird daher, besonders in der letzten Zeit, der Entwicklung solcher Vereines fahren geschenkt, die die Erzeugung für Zwecke der Elektrotechnik geeigneten Stahls mit relativ hohem Sohlenstoffgehalt ermöglichen. So 4st beispielsweise ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Laagnetleiter-Blechen aus unlegiertem Baustahl bekannt. It is well known that the production of high-quality electrical steel is that dw ^ h is characterized by a low carbon content, a complex process what in the end, the cost of electrical equipment in which this steel is extensive Use is increased. Considerable attention is therefore given, especially in the last one Time is given to the development of such clubs that drive the generation for purposes the Electrotechnically suitable steel with a relatively high carbon content enable. For example, a process for the heat treatment of magnetic conductor sheets known from unalloyed structural steel.

Zur Verwirklichung dieses Verfahrens werden die zu behandelnden Bleche in einen Ofen eingebracht, wo sie thermisch behandelt werden. Auf der ersten Stufe dieser Behandlung werden die Bleche zwecks entkohlung in einer Entkohlungsatmosphäre, die in % 1 C02, 15 R2, 3 CO, Rest N2 enthält, mit einer Feuchtigkeit, die einem Taupunkt von +10 bis +350Q entspricht, erhitzt. D4e Glühtemperatur betragt 7800C. . Bei dieser Temperatur werden die zu behandelnden Bleche während einer Zeit gehalten, die für die Bildung von Korn vorgegebener Größe ausreicht. Die Ab--hängigkeit der Korngröße von der Haltezeit wird empirisch ermittelt. Die auf diese Weise behandelten Bleche werden danach bis zur vollständigen Rekristallisation abgekühlt, und die Abkühlung wird bis zur Bildung einer vorgegebenen Oxidschicht auf der Oberfläche der Bleche fortgesetzt. The sheets to be treated are used to implement this process placed in an oven where they are thermally treated. At the first stage this treatment, the sheets are decarburized in a decarburizing atmosphere, which contains in% 1 C02, 15 R2, 3 CO, the remainder N2, with a moisture that one Dew point from +10 to + 350Q, heated. D4e annealing temperature is 7800C. . The sheets to be treated are held at this temperature for a time which is sufficient for the formation of grain of a given size. The dependency of the Grain size from the holding time is determined empirically. Treated in this way Sheets are then cooled down to complete recrystallization, and the Cooling takes place until a predetermined oxide layer is formed on the surface the sheets continued.

Der Hauptnachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die in dem bekannten Verfahren verwendete Atmosphäre explosionsgefährdet ist, weil sie 1% brennbare Komponenten (15% H2O + 3% CO) enthält, sodaß spezielle Schutzvorrichtungen, ein Verriegelungssystem usw. zur Gewährleistung eines sicheren Ofenbetriebs vorgesehen werden müssen, wodurch der Ofen kompliziert im Aufbau und verteuert wird und folglich die Kosten der Fertigerzeugnisse erhöht werden. The main disadvantage of this method is that the known processes used atmosphere is explosive because it is 1% flammable Components (15% H2O + 3% CO), so that special protective devices, a Locking system, etc. to guarantee safe furnace operation must be provided, whereby the furnace is complicated in structure and expensive and consequently the cost of the finished product is increased.

Es iEt Zweck der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Magnetleiter-Blechen aus Stahl mit relativ hohem Gehalt an Kohlenstoff zu entwickeln, das die Verwendung eines verhältnismäßig einfach aufgebauten Ofens ermöglicht. It is the purpose of the present invention to provide a method of heat treatment to develop magnetic conductor sheets made of steel with a relatively high carbon content, which enables the use of a relatively simple furnace.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige n Atmosphäre und Gasbetriebsdaten anzugeben, bei denen die möglichkeit einer Explosion während dor Wärmebehandlung ausgeschlossen ist. The invention is based on the object of creating such n atmospheres and gas operating data to indicate the possibility of an explosion during because heat treatment is excluded.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei der Wärmebehandlung von Magnetleiter-Blechen aus Stahl mit relativ hohem Kohlenstoffgehalt, die darin besteht, daß die zu behandelnden Bleche in einer ;ntkohlungsatmosphäre bis auf eine Temperatur von über 750°C erhitzt, bei dieser Temperatur während einer Zeit, die für die Entfernung von Kohlenstoffüberschuß und Kornbildung von Sollgröß, ausreicht, gehalten und dann bis zur vollständigen Rekristallisation abgekühlt und die Abkühlung bis zur Bildung einer Oxidschicht auf der Oberfläche der Bleche fortgesetzt wird, erfindungsgemäß die Entkohlungsatmosphäre nicht über 2% CO, etwa 1,5% bis etwa 4,0% H2, Rest auf etwa 100%) N2 enthält, wobei der Feuchtigkeitsgehalt in der erwähnten Atmosphäre einen Taupunkt von 7 bis 10°C während der Erhitzung, von 30 bis 40°C bei Halten und Abkühlung für die Rekristallisation und von 70 bis 80°C bei Oxydationskühlung entspricht. This object is achieved in that in the heat treatment of Magnetic conductor sheets made of steel with a relatively high carbon content, which consists of that the sheets to be treated in a carbonizing atmosphere up to a temperature heated above 750 ° C, at that temperature for a time necessary for removal of carbon excess and grain formation of nominal size, sufficient, held and then cooled to complete recrystallization and cooling to formation an oxide layer is continued on the surface of the sheets, according to the invention the decarburization atmosphere does not have more than 2% CO, about 1.5% to about 4.0% H2, remainder approximately 100%) contains N2, the moisture content being in the range mentioned Atmosphere has a dew point of 7 to 10 ° C during heating, from 30 to 40 ° C at hold and cooling for recrystallization and from 70 to 80 ° C for oxidative cooling is equivalent to.

Ein Vorteil dieser technischen Losung besteht darin, daß die Entkohlungsatmosphäre eine Gesamtsumne brennbarer komponenten enthält, die die untere Explosionsgrenze nicht überschreitet, wobei die für jede Stufe angegebenen Werte der Taupunktstemperaturen eine genügende Entkohlung sichern. Bei der Vervzirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann also ein Ofen Verwendung finden, der keine Sondersysteme erfordert, die einen explosionssicheren Betrieb gewahrleisten. An advantage of this technical solution is that the decarburization atmosphere Contains a total of combustible components that are the lower explosive limit does not exceed, with the values of the dew point temperatures specified for each level ensure sufficient decarburization. When realizing the invention In this way, a furnace can be used that does not require any special systems, which ensure explosion-proof operation.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Durchfährungsbeispiels des Verfahrens zur Wärmebehandlung von Magnetleiter-Blechen aus Stahl mit relativ hohem Kohlenstoffgehalt (etwa 0,08%) mit Bezug auf die Zeichnung, die eine Einrichtung zur Verwirklichung des erfindungsgenäßen Verf ahrens in schematischer Darstellung zeigt, näher erläutert Die Einrichtung zur Wärmebehandlung von Magnetleiter--Blechen stellt einen Durchlaufofen dar, der eine Beschickungsvorkammer 1, eine Heizkammer 2, eine Haltekammer 3, eine Sanmer 4 zum Abkühlen bis zur vollstandigen Rekristallisation, eine Oxydat ionskühlkammer 5, eine Austragvorkammer 6 und eine im Ofeninneren befindliche Pördervorrichtung 7 enthält, auf der Magnetleiter-Bleche 8 untergebracht sind. The invention is described below using an example of implementation of the process for the heat treatment of magnetic conductor sheets made of steel with relative high carbon content (about 0.08%) with reference to the drawing showing a facility to implement the process according to the invention in a schematic representation shows, explained in more detail The device for heat treatment of magnetic conductor sheets shows a continuous furnace which has a loading pre-chamber 1, a heating chamber 2, a holding chamber 3, a sanmer 4 for cooling down to complete recrystallization, an oxidation cooling chamber 5, a discharge prechamber 6 and a in the Furnace interior located conveyor device 7 contains, on the magnetic conductor sheets 8 are housed.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit Hilfe der obenbeschriebenen Einrichtung wie folgt verwirklicht. Die magnetleiter-Bleche 8 werden der Beschickungsvorkammer 1 zugeführt. kit Hilfe der Innenofenfördervorrichtung werden die Bleche der Reihe nach in die Hiezkammer 2, die Ifaltekammer 3, die Rekristallisationskühlkammer 4 und die Oxydationskühlkammer 5 übertragen. Zur Wärmebehandlung der Wagnetleiter-Bleche wird, wie Pfeil 13 zeigt, ein Gasgewisch mit folgender Zusammensetzung in %: nicht über 2 CO, 1,5 bis 4 H2, Rest N2 der Ofenkammer zugeführt (nähere Angaben über die Zusammensetzung der Atmosphäre sind aus der unten angeführten Tafel zu ersehen). Zwecks Vermeidung des Lufteintritts in den Ofenraum wird, wie Pfeile 14 und 9 eigen, ein ähnliches Gasgemisch auch der Beschickungsvorkammer 1 und Austragvorkammer 6 zugeführt. Gleichzeitig wird Wasserdampf, wie Pfeile 12, 11 und 10 zeigen, bis zur Erzeugung einer Feuchtigkeit in der Ofenatmosphäre, die einem Taupunkt von 10,45 bzw. 70°C entspricht, in die Heizkammer 2, die Haltekanmer 3 und die Kühlkammer 5 6eleitet. The method according to the invention is carried out with the aid of those described above Established as follows. The magnetic conductor sheets 8 are the loading antechamber 1 supplied. kit using the inner oven conveyor, the trays are in series after into the heating chamber 2, the holding chamber 3, the recrystallization cooling chamber 4 and the oxidation cooling chamber 5 transferred. For heat treatment of the magnetic conductor sheets becomes, as arrow 13 shows, a gas weight with the following composition in%: not supplied to the furnace chamber via 2 CO, 1.5 to 4 H2, remainder N2 (more information on the The composition of the atmosphere can be seen from the table below). In order to avoid the entry of air into the furnace chamber, as arrows 14 and 9 are proper, a similar gas mixture also from the charging pre-chamber 1 and discharge pre-chamber 6 fed. At the same time, water vapor, as shown by arrows 12, 11 and 10, is up to Creation of moisture in the furnace atmosphere that has a dew point of 10.45 or 70 ° C, in the heating chamber 2, the holding channels 3 and the cooling chamber 5 6 directed.

In der Heizkammer 2 erhitzen sich die Bleche bis auf eine Temperatur von 780°C, kommen danach in die Haltekammer 3, werden bei einer Temperatur von 780°C im Laufe von 1,5 Stunde zur Gewährleistung der erforderlichen Ferritkorngröße gehalten. Dann werden die Bleche in der Kamner 4 bis auf eine Temperatur von 650°C mit einer Geschwindigkeit von 70 °C/h abgekühlt und in die Kühlkammer 5 übertragen, wo sie bei einer Temperatur von 650°C gehalten und hierauf bis auf eine Temperatur von 3000C mit einer Geschwindigkeit von 80 °C/h abgekühlt werden, wodurch eino Oxidschicht erforderlicher Güte entsteht. An dieser Stelle ist zu beachten, daß die erwähnten Temperatur und Haltezeit für den Fall der Behandlung der Magnetleiter-Bleche aus Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,034 bis 0,08% angegeben sind. In the heating chamber 2, the metal sheets heat up to a certain temperature of 780 ° C, are then placed in the holding chamber 3, are at a Temperature of 780 ° C over the course of 1.5 hours to ensure the required Ferrite grain size kept. Then the sheets in the Kamner 4 are up to a temperature cooled from 650 ° C at a rate of 70 ° C / h and into the cooling chamber 5 transferred, where they are kept at a temperature of 650 ° C and then up to a temperature of 3000C are cooled at a rate of 80 ° C / h, whereby an oxide layer of the required quality is created. At this point it should be noted that the mentioned temperature and holding time for the case of treatment of the magnetic conductor sheets made of steel with a carbon content of 0.034 to 0.08%.

Ergebnisse der Behandlung der hagnetleiter-Bleche unter verschiedenen Behandlungsverhältnissen sind in der unten angeführten Tafel 1 zusammengefaßt.Results of treatment of magnetic sheets under different Treatment ratios are summarized in Table 1 below.

T a f e l 1. T a f e l 1.

Probe- Temperatur Schutzgaszugammensetzung Magnetische Eigan- Epezifi- Achlenstuck- S t u f e Erhitzungs- Regelabkühl- Gas in % Taupunktfeuentig- schaften scher Fi stoffgenummer und Halte- temperatur CO H2 keit, in °C E25x) P1/50xx) P1,5/30xxx) derstand, halt in temperatur bei Erhitzung bei Hal- bei Ab- T W/kg W/kg in #/cm² Stufe, tem kühlung in % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 vor Wärmebehandlung - - - - - - - - 1,56 6,77 12,32 0 0,034 nach Wärmebehandlung 800 650 2,0 2,0 Rest 10 35 75 1,64 2,42 5,81 über 1,0 0,007 2 vor Wärmebehandlung - - - - - - - - 1,56 6,63 12,00 0 0,034 nach Wärmebehandlung 800 650 1,6 1,7 Rest 10 35 80 1,64 2,62 6,07 über 1,0 0,012 3 vor Wärmebehandlung - - - - - - - - 1,6 6,71 12,10 0 0,034 nach Wärmebehandlung 800 650 1,4 1,5 Rest 10 35 75 1,63 2,64 5,96 über 1,0 0,014 4 vor Wärmebehandlung - - - - - - - - - 6,79 12,36 0 0,034 nach Wärmebehandlung 850 650 1,3 1,5 Rest 10 35 75 1,62 2,63 6,18 über 1,0 0,007 5 vor Wärmebehandlung - - - - - - - - - 6,70 12,37 0 0,034 nach Wärmebehandlung 850 600 1,8 2,0 Rest 10 35 80 1,64 2,76 6,26 über 1,0 0,005 6 vor Wärmebehandlung - - - - - - - - - 6,71 12,11 0 0,034 nach Wärmebehandlung 850 650 1,4 1,6 Rest 10 35 75 1,64 2,70 6,15 über 1,0 0,0@@ 7 vor Wärmebehandlung - - - - - - - - 1,56 6,73 12,36 0 0,034 nach Wärmebehandlung 760 650 0 4 Rest 10 40 70 1,6 2,7 6,29 über 1,0 0,000 8 vor Wärmebehandlung - - - - - - - - 1,56 6,77 12,32 0 0,023 nach Wärmebehandlung 800 650 2,0 2,0 Rest 10 30 70 1,64 2,42 5,81 über 1,0 0,0@ 9 vor Wärmebehandlung - - - - - - - - 1,57 6,62 12,8 0 0,08 nach Wärmebehandlung 780 650 1,5 1,5 Rest 10 32 70 1,64 2,7 6,3 über 1,0 0,01 x) R25 - magnetische Induktion im Magnetfeld mit 25 Aw/cm Feldstärke xx) F1/30 - spezifische Verluste bei 1 Kilagauß Induktion und 50 Hetz Wechselstromfrequenz xxx) F1,5/30 - spezifische Verluste bei 1,5 Kilogram Induktion und 50 Hertz Wecheelstromfrequenz Wie aus der oben angeführten Tafel 1, wo Ergebnisse der Vergütung von Stahl mit relativ hohem Kohlenstoffgehalt (0,08) nach dem erfindungsgeuiäßen Verfahren dargestellt sind, auf zu ersehen ist, nimmt der Kohlenstoffgehalt bestenfalls bis auf 0,005S und schlimmstenfalls bis 0,014$ ab, wodurch die erforderlichen magnetischen Eigenschaften gewährleistet werden.Sample temperature Inert gas composition Magnetic properties Especific Achlenstuck- stage heating control cooling gas in% dew point properties shear material number and holding temperature CO H2 speed, in ° C E25x) P1 / 50xx) P1.5 / 30xxx) the stand, hold in temperature when heated at Hal- at Ab- T W / kg W / kg in # / cm² Level, temp cooling in% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 before heat treatment - - - - - - - - 1.56 6.77 12.32 0 0.034 after heat treatment 800 650 2.0 2.0 remainder 10 35 75 1.64 2.42 5.81 over 1.0 0.007 2 before heat treatment - - - - - - - - 1.56 6.63 12.00 0 0.034 after heat treatment 800 650 1.6 1.7 remainder 10 35 80 1.64 2.62 6.07 over 1.0 0.012 3 before heat treatment - - - - - - - - 1.6 6.71 12.10 0 0.034 after heat treatment 800 650 1.4 1.5 remainder 10 35 75 1.63 2.64 5.96 over 1.0 0.014 4 before heat treatment - - - - - - - - - 6.79 12.36 0 0.034 after heat treatment 850 650 1.3 1.5 remainder 10 35 75 1.62 2.63 6.18 over 1.0 0.007 5 before heat treatment - - - - - - - - - 6.70 12.37 0 0.034 after heat treatment 850 600 1.8 2.0 remainder 10 35 80 1.64 2.76 6.26 over 1.0 0.005 6 before heat treatment - - - - - - - - - 6.71 12.11 0 0.034 after heat treatment 850 650 1.4 1.6 remainder 10 35 75 1.64 2.70 6.15 over 1.0 0.0 @@ 7 before heat treatment - - - - - - - - 1.56 6.73 12.36 0 0.034 after Heat treatment 760 650 0 4 remainder 10 40 70 1.6 2.7 6.29 over 1.0 0.000 8 before heat treatment - - - - - - - - 1.56 6.77 12.32 0 0.023 after heat treatment 800 650 2.0 2.0 remainder 10 30 70 1.64 2.42 5.81 over 1.0 0.0 @ 9 before heat treatment - - - - - - - - 1.57 6.62 12.8 0 0.08 after heat treatment 780 650 1.5 1.5 remainder 10 32 70 1.64 2.7 6.3 over 1.0 0.01 x) R25 - magnetic induction in a magnetic field with 25 Aw / cm field strength xx) F1 / 30 - specific losses at 1 kilagauss induction and 50 Hetz alternating current frequency xxx) F1.5 / 30 - specific losses at 1.5 kilograms of induction and 50 Hertz alternating current frequency As from Table 1 above, where the results of tempering steel with relative high carbon content (0.08) according to the method according to the invention are, can be seen on, the carbon content decreases to 0.005S at best and in the worst case down to $ 0.014, creating the required magnetic properties guaranteed.

Wie aus der gleichen Tafel ersichtlich, ist der als Ergebnis der Wärmebehandlung erreichte Prozentgehalt an Kohlenstoff von den Schwankungen der Taupunktstemperatur und Zusammensetzung der Gasbestandteile innerhalb der erwähnten Grenzen praktisch unabbängig.As can be seen from the same table, it is as a result of the heat treatment percentage of carbon achieved from fluctuations in dew point temperature and composition of the gas components within the limits mentioned practically independent.

Wie während durchgeführt er Versuche festgestellt wurde, ist bei der Ausnutzung der kontrollierten Atmosphäre mit einem Feuchtigkeitsgehalt, die einen Taupunkt oberhalb der erwähnten Grenzen entspricht, eine wesentlichere Obernicht die flächenoxydation von Stahl zu vermerken, wodurch erforderliche Güte der Oxidschicht erreicht wird. Bei Atmosphären mit Taupunkt unterhalb der erwähnten Grenzen nimmt der Entkohlungsgrad ab, wodurch die erforderlichen tiagnenicht tischen Eigenschaften erzielt werden. How it was ascertained while conducting experiments is at taking advantage of the controlled atmosphere with a moisture content that corresponds to a dew point above the limits mentioned, a more substantial upper not the surface oxidation of steel to be noted, thereby required quality of the oxide layer is achieved. In atmospheres with a dew point below the limits mentioned, it increases the degree of decarburization, which provides the necessary non-toxic properties be achieved.

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Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E Process for the heat treatment of magnetic conductor sheets made of steel with a relatively high calcium carbonate content, which consists in that which is to be treated Sheets heated in a decarburization atmosphere to a temperature of over? 50 ° C, at this temperature for a time necessary for the removal of excess carbon and grain formation of nominal size is sufficient, held and then to complete Recrystallization can be cooled down, the cooling down to the formation of an oxide layer is continued on the surface of the sheets, d u r c h e k e n n z e i c h n e t that the decarburization atmosphere does not exceed 2% carbon nonoxide (CO), contains about 1.5% to about 4% hydrogen (H2), the remainder (to about 1OO7J) nitrogen (N2), where the moisture content in the atmosphere mentioned has a dew point of 7 bij 100C during the heating, 30 to 4C0C for water and recovery cooling and corresponds to 70 to 80 ° C with oxidation cooling.