DE887355C

DE887355C - Process for increasing the magnetizability and reducing the loss figures in siliconized dynamo and transformer bands

Info

Publication number: DE887355C
Application number: DEH3491D
Authority: DE
Inventors: Hubert Dr-Ing Hoff; Paul Dr-Ing Werthebach; Anton Dr Wimmer
Original assignee: WESTFALENHUETTE DORTMUND AG
Current assignee: WESTFALENHUETTE DORTMUND AG
Priority date: 1941-04-01
Filing date: 1941-04-01
Publication date: 1953-08-24

Description

Verfahren zur Erhöhung der Magnetisierbarkeit und Verringerung der Verlustziffern bei silizierten Dynamo- und Transformatorenbändern Es ist heute mit technisch weichem Eisen nicht ohne weiteres möglich, ein Blech, Band oder einen Draht zu erzeugen, dessen Festigkeit unter 30 kg/mm2 liegt. Durch eine zusätzliche Behandlung muß man, es besonders grobkörnig gestalten, so daß die einzelnen Eise.nkristalle eine natürliche Größe von etwa o, i bis o,2 mm Durchmesser erreichen, während handelsüblich weiche Bleche oder Bänder im allgemeinen ein 2o- bis 3omal kleineres Korn :besitzen.. Ein sehr grobkörniges Blech aus Weichstahl liegt in der Streckgrenze unter 15 kg/mm2 und in der Festigkeit unter 3o kg/mm2. Es ist deshalb sehr biegsam und plastisch undl ohne jegliche Nachfederung. Daher eignet es sich sehr gut für Gegen.sbänlde, die aus dem Blech gerollt werden und ihre Form ohne jegliche Rückfederung beibehalten sollen, wie beispielsweise, Rohre größeren Durchmessers (Ofenrohre, Konservendosen) oder um ein Kabel gewickelte Schutzbänder u. a. m.Process for increasing the magnetizability and reducing the loss rate in siliconized dynamo and transformer tapes It is not possible today with technically soft iron to produce sheet metal, tape or wire with a strength of less than 30 kg / mm2. An additional treatment has to make it particularly coarse-grained, so that the individual ice crystals reach a natural size of about 0.1 to 0.2 mm in diameter, while commercially soft sheets or strips generally have a grain size 20 to 3 times smaller : own .. A very coarse-grained sheet made of mild steel has a yield point of less than 15 kg / mm2 and a strength of less than 3o kg / mm2. It is therefore very flexible and plastic and has no resilience whatsoever. It is therefore very well suited for counter bands that are rolled out of the sheet metal and should retain their shape without any springback, such as pipes with a larger diameter (oven pipes, cans) or protective tapes wrapped around a cable, etc.

Besonders bei Dynamo- und Transformatorenblechen ist ein sehr grobkörniges Gefüge anzustreben. DieKornvergröberung wirkt sich hier stets in einer Erhöhung,der Magnetisierbarkeit und in einer Verringerung der Verlustziffer aus. Sie macht das Eisen magnetisch weicher.Especially with dynamo and transformer sheets, there is a very coarse grain To strive for structure. The coarsening of the grain always has the effect of increasing the Magnetizability and a reduction in the loss rate. She does that Iron magnetically softer.

Das einzige Verfahren zur Erzeugung von, Grobkorn, das in der Technik biisher Eingang giefunden hat, ist die kritische Verformung mit anschließen-.der kritischer Glühung. Sie geschieht derart, daß beispielsweise ein. geglühtes Band. ausi weichem Eisen bei etwa 8 bis i2 1/o Dickenabnahme kaltgewalzt und dann bei Temperaturen von 70o bis 80o° C geglüht wird. Für sil.iziertes Dynamo- und Transformatorenband beträgt die kritische Verformung nur 3 bis 6%. Die kritische Glühtemperatur liegt,diagegen zwischen 80o und 90o° C. Diese Arbeitsweise erfordert also zusätzlich zwei Arbeitsmaßnahmen.The only method of producing coarse grain that is in the art Until now, the critical deformation has been found with the connecting-.der critical annealing. It happens in such a way that, for example, a. annealed tape. from soft Iron cold-rolled with a thickness reduction of about 8 to i2 1 / o and then annealing at temperatures from 70o to 80o ° C. For siliconized dynamo and transformer tape, the critical deformation is only 3 to 6%. The critical one Annealing temperature, which is between 80o and 90o ° C. This method of operation requires so two additional work measures.

Man muß außerdem sowohl Drücke als auch Temperaturen von ganz bestimmter Höhe anwenden, wobei der Bereich, innerhalb dessen die Temperaturen, und Drücke schwanken können, verhältnismäßig klein und darum oft. nicht leicht einzuhahen ist. In allen Fällen erzielt man ein .grobes Gefüge mit den gewünschten mechanischen bz.-w. magnetischen Eigenschaften.In addition, both pressures and temperatures must be quite definite Apply altitude, being the range within which the temperatures, and pressures can fluctuate, relatively small and therefore often. is not easy to get hold of. In all cases, a coarse structure with the desired mechanical properties is achieved respectively. magnetic properties.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist nun ein Verfahren zur Erhöhung der M.agnet.isierbarkeit und Verringerung der Verlustziffern bei silizierten Dynamo- und, Transformatorenibändern, wobei die Bänder am A3-Punkt freischwebeud, geglüht werden und: von einer Gashülle umgeben sind, .die eine Entkohlung :des Eisens begünstigt, mindestens jedoch nicht verhindert.The present invention is now a method for increasing the magnetizability and reduction of the loss of siliconized dynamo- and, transformer ribbons, the ribbons floating freely at the A3 point, annealed and: are surrounded by a gas envelope that promotes decarburization: of the iron, but at least not prevented.

Zum besseren Verständnis sei, auf die nachfolgende Erläuterung und die Gefügebilder verwiesen.For a better understanding, refer to the following explanation and refer to the microstructure pictures.

Die Abb. i zeigt den geätzten Querschliff eines etwa i Minute bei 86o° C geglühten Bandes mit i % Si und. 0,07% C in ioefacher Vergrößerung. Man erkennt dort .zahlreiche weiß erscheinende Ferritkristalle, zwischen denen . Perlit eingesprengt ist. Der A"-Punkt, an dem sich die y-Phase in die a-Phase umwandelt, liegt für diese Zusammensetzung von 0,07% C und i 0/0, Si. bei 86o° C.Fig. I shows the etched cross-section of a minute at 86o ° C annealed strip with i% Si and. 0.07% C in 10x magnification. One recognises there. numerous white-appearing ferrite crystals, between them. Perlite sprinkled is. The A "point at which the y-phase converts into the a-phase lies for them Composition of 0.07% C and i 0/0, Si. at 86o ° C.

Erhitzt man dieses Band freischwebenld, d. h. ohne,daß .die Oberfläche mit anderen Gegenständen in Berührung kommt, wobei sie gleichzeitig von einer schwach oxydierenden Atmosphäre umspült und leicht verzundert wird, so weist das Band nach achtminutiger Glühdauer bei 86o° C und anschließender Abkühlung ein Gefüge auf, wie es die Abb. 2 -wiedergibt. Wiederholt man diese Behandlung und glüht noch weitere io Minuten, .so, ergibt. sich ein Gefüge nach Abb. 3.If this band is heated free-floating, i. H. without the surface comes into contact with other objects, at the same time being weak from one The tape proves that it is bathed in an oxidizing atmosphere and slightly scaled eight-minute annealing period at 86o ° C and subsequent cooling to form a structure, as shown in Fig. 2. If you repeat this treatment and glow more io minutes, .so, results. a structure according to Fig. 3.

Man erkennt, wie zunächst an beiden Oberflächen wesentlich gröbere Ferritkristalle entstehen, diese dann mit zunehmender Glühzeit .das sehr feine Korn aufzehren und als Kristallstenge) nach der Mitte zuwachsen, bis sie auf einer ziemlich geraden Linie zusammenstoßen. Der gewünschte Endzustand, .das grobe Gefüge, ist erreicht. Hobelt man vorsichtig die Oberfläche ab und untersucht dann die Späne schichtweise auf Kohlenstoff, so stellt sich heraus"daß die grobkörnige Schicht stets einen C-Gehalt von 0,02'/o aufweist, die feinkörnige Zone dagegen noch den ursprünglichen C-Gehalt von o,o7% besitzt. Die Feinkornzone weilst noch die kohlenstoffhaltigen Perlitinseln auf.. In der grobkörnigen Schicht sind sie nicht mehr vorhanden.You can see how much coarser at first on both surfaces Ferrite crystals develop, these then become the very fine grain as the annealing time increases eat up and grow as a crystal stalk) towards the middle until it is on a fairly collide in a straight line. The desired final state, the rough structure, is achieved. One carefully planes the surface and then examines the chips layered on carbon, it turns out "that the coarse-grained layer always has a C content of 0.02%, while the fine-grained zone still has the has an original C content of 0.07%. The fine grain zone is still the carbonaceous one Pearlite islands on .. They are no longer present in the coarse-grained layer.

Die Entstehung :der größeren KriGGtallstengel ist auf folgendes zurückzuführen: Glüht man das Band einige, Minuten am A3 Punkt oder nur wenige Grade darüber, so wandelt sich zunächst :die ganze Masse in die y-Phase um. Der Kohlenstoff ist dann vollkommen gelöst. Er hat aber auch. idas. Bestreben, auszuwandern. Begünstigt wird diese Entkoblung, wenn die .das Band umspülende Atmosphäre den auswandernden Kohlenstoff abbindet und wegführt. Gase, die sich mit dem Kohlenstoff verbinden, sind z. B. Wasserstoff, freier Sauerstoff, ferner sauerstoffabgebende Gase, wie Kohlensäure, Wasserdampf. Schädlich, also aufkohlend, wirken (dagegen Kohlenoxyd, Kohlenwasserstoff u. a. mehr, da sie Kohlenstoff eher abgeben als aufnehmen.The origin: the larger KriGGtall stem can be traced back to the following: If you anneal the band for a few minutes at the A3 point or just a few degrees above, so changes first: the whole mass in the y-phase. The carbon is then completely resolved. But he also has. idas. Striving to emigrate. Is favored this decobelling when the atmosphere surrounding the band removes the carbon binds and leads away. Gases that combine with the carbon are e.g. B. Hydrogen, free oxygen, as well as gases that give off oxygen, such as carbonic acid, Steam. Harmful, i.e. carburizing, have an effect (on the other hand carbon oxide, hydrocarbon i.a. more because they give off carbon rather than absorb it.

Glüht man nun. das Band einige Minuten in einer die Entkohlung begünstigenden Atmosphäre am A"-Punkt oder dicht darüber, d. h. also in der y-P,h.ase, so wird zunächst die Oberfläche kohlenstoffärmer. Nach dem Eisenkohlenstoffdiagramm verschiebt sich jedoch die A3 Umwandlung zu höheren: Temperaturen, wenn der Kohlenstoff abnimmt. Für die entkohlte Oberflächenzone gilt also als As-Punkt nicht mehr die bisher angewandte Temperatur von. 86o° C, sondern eine höherliegende, .die in dem Maß, wie sich der C-Gehalt verringert, bis zu 90o° C betragen kann. Da aber bei 86o° C weitergeglüht wird, muß in der Oberflächenzone,die Umwandlung von y- zu a-Korn stattfinden. Diese erfolgt jedoch langsam, .da der Kohlenstoff auch nur langsam auswandert. Es ist nun eine bekannte Erscheinung, daß ein normalisiertes, also über den A3 P.urnkt geglühtes Eisen um so grobkörniger ausfällt, je langsamer abgekühlt wird, d.h. also, je mehr Zeit für die y-a-Umvanidlung zur Verfügung stanid. Infolgedessen muß die durch eine langsame Entkohlung umgewandelte Oberfläche ebenfalls, grobkörnig ausfallen. Es bilden sich also nur wenige Kristalle. Diese wenigen Kristalle sind mit den großen Krisitallstlengeln zu vergleichen, die in. einem gegossenen Block zunächst eine starre Kruste bilden., dann aber immer weiter nach dem Innern zu in die flüssige Mutterlauge hineinwachsen. Als flüssige Mutterlauge isst. im Fall des hier vorliegenden Bandes die übrige noch in der y-Phase befindliche Zone mit dem ursprünglichen C-Gehalt von 0,07'/o anzusehen. Dehnt man die Glühung bei 86o° C länger aus, so gibt auch diese Phase weiter Kohlenstoff ab, der dann -durch die bereits umgewandelte grobkörnige a-Phase langsam hindurchdiffundiert und an die Oberfläche tritt, wo, er weggespült wird. Die En.tkohlung ist mit der Abkühlung zu vergleichen. Sie hat zur Folge, daß weitere-Schichten unter der Oberfläche umgewandelt werden und, zum Aufbau der neuen Kristallstenge) dienen. Die in Iden: Abbildungen zu eehende Berührungslinie zwischen Grob- und Feinkorn ist bei der Glühung .der Linie der y-a-Umwandlung. Schließlich tritt der Zustand ein, in dem alles entkohlt ist unldi ;das Band nur nach aus großen, ih. der Mitte zusammenstoßenden. Kristallen besteht.One now glows. the strip for a few minutes in an atmosphere that promotes decarburization at the A "point or just above it, ie in the yP, h.ase, the surface is initially lower in carbon. According to the iron-carbon diagram, however, the A3 conversion shifts to higher: temperatures, When the carbon decreases. For the decarburized surface zone, the As point is no longer the previously used temperature of 86o ° C, but a higher one, which, as the C content decreases, up to 90o ° C However, since the annealing continues at 86o ° C., the conversion of y to a grain must take place in the surface zone A normalized iron, i.e. iron annealed over the A3, the more coarse-grained, the slower it is cooled, that is, the more time is available for the ya-conversion The transformed surface also turns out to be coarse-grained. So only a few crystals are formed. These few crystals can be compared with the large crystalline stalks that initially form a rigid crust in a cast block, but then grow further and further towards the inside into the liquid mother liquor. Eats as liquid mother liquor. in the case of the present volume, the remaining zone still in the y-phase with the original C content of 0.07% should be considered. If the annealing is extended longer at 86o ° C, this phase also gives off carbon, which then slowly diffuses through the already converted coarse-grain a-phase and comes to the surface, where it is washed away. The En.tkohlung compares to the Ab cooling. It has the consequence that further layers below the surface are transformed and serve to build up the new crystal bar). The line of contact between coarse and fine grain in the Iden: Figures is the line of the ya transformation during annealing. Finally, the state occurs in which everything is decarburized and unldi; the band only after large, ih. the center colliding. Crystals.

Die Auswanderung .des Kohlenstoffs hat aber keine nachteiligen Folgen, Gerade dass Gegenteil ist der Fall. Sowohl mechanisch als auch magnetisch wird: das Eisen durch die Verr ingerung des Kohlenstoffgehaltes weicher, ganz abgesehen von der Verbes,serung, die auf die Grobkornbildung zurückzuführen ist.However, the emigration of carbon has no negative consequences, Just the opposite is the case. Both mechanically and magnetically will: The iron is softer by reducing the carbon content, quite apart from that of the improvement that can be attributed to the coarse grain formation.

Für die praktische Durchführung des Verfahrens wird der A3 Punkt des zu behandelnden Stahles bestimmt. Alsdann wird der Stahl freischwebend durch einen. Ofen hindurchbgeschickt,dessen Tempieratur so gehalten ist, da,ß das Glühgut mit Sicherheit auf den A. Punkt oder höchstens, io° darüber erhitzt wird. Die Glühzeit wird so gehalten, d@aß bei Beibehaltung .der Temperatur des Glühgutes so viel Kohlenstoff aus dem Glühgut entwedcht, bis die ;,-a-Umwanid!lung vollständig geworden ist und die Grobkristallisation den ganzen. Blechquerschnitt erfaßt hat. Die Glühzeiten sind durch einen. Versuch schnell zu bestimmen, und es bedeutet auch keinen Nachteil für das Verfahren, wenn diie Glühzeit praktisch etwas über diese festgelegte Zeit hinaus ausgedehnt wird.For the practical implementation of the procedure, the A3 point of the the steel to be treated. Then the steel becomes free-floating through one. Oven sent through, the temperature of which is kept in such a way that the material to be annealed is included Safety on the A. point or at most, 10 ° above it is heated. The glow time is kept in such a way that, while maintaining the temperature of the annealing material, ate as much carbon eviscerated from the annealing material until the;, - a-Umwanid! ment has become complete and the coarse crystallization the whole. Has detected sheet metal cross-section. The glow times are through one. Try to determine quickly, and it doesn't mean a disadvantage either for the procedure when the glow time is practically a little over this set time is extended beyond.

Das Glühen: von siliziertem Stahl bei Temperaturen von. 80.5 bis 830°.C isst an sich bekannt. Es hanidlelt sich hier aber um Temperaturen unter dem A3-Punkt, weil silizierter Stahl selbst bei niedrigem Kohlenstoffgehalt erst bei 90o° C,die a-y-Umwandlung aufweist. -Mit steigendem Siliziumgebult verschriebt sich der A3-Punkt zu noch höheren Temperaturen. Schli,eßliich .i-st es .auch an sich bekannt, daß sich bei der Entko@hlung des Eisens und bei einer bestimmten Temperatur eigenartige, sohlenartige Ausbildungen -der en.tkohltengrobkörni:genKristalle erzielen lassen. Von diesen an sich bekannten. Verfahren hat man aber bisher noch keinen Gebrauch gemacht, um die magnetischen und. elektrischen Eigenschaften des Si-Bandes und -Bleches zu verbessern.The annealing: of siliconized steel at temperatures of. 80.5 to 830 ° .C eats known per se. However, the issue here is temperatures below the A3 point, because siliconized steel, even with a low carbon content, only starts at 90o ° C, the has a-y conversion. -The A3 point is prescribed with increasing silicon bulges to even higher temperatures. Finally, it is also known that peculiar, Sole-like formations of the coarse-grained carbonaceous crystals can be achieved. Of these known per se. However, this method has not yet been used made to the magnetic and. electrical properties of the Si tape and sheet to improve.

Claims

PATENT CLAIM: Method for increasing: the magnetizability and reducing the loss figures for siliconized. Dynamo and transformer dealers, characterized in that the strips are annealed to float freely at the A. point, where they are surrounded by a gas envelope, which promotes decalcification of the iron, but at least does not prevent it. Cited publications: Iron Age (i32), 3 ,, No. 18, pp. 18 to -2o_; H ou, dremont, Sonderstahlkumde, 1935, p.53, 54-