NO144853B - Fremgangsmaate ved hydrocracking av en blanding av tunge hydrocarboner. - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av et ringformet resp. toroidalt ferromagnetisk legeme.

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte

til fremstilling av et ringformet resp. to-rodialt ferromagnetisk legeme med magnetisk fortrinnsretning som strekker seg tilnærmet parallelt med ringens eller toroidets midtlinje, hvor et fint pulvers partikler, som har magnetisk fortrinnsretning, sammenpresses i et magnetfelt og forenes til et kompakt legeme, f. eks. ved sintring.

Det er kjent å fremstille magnetisk anisotrope permanentmagnetlegemer ved

at et permanentmagnetisk pulver sammenpresses i et magnetfelt, slik at de magnetisk anisotrope pulverpartikler retter seg parallelt med feltet, og partiklene i dette således oppnådde magnetisk anisotrope konglomerat forenes til et kompakt legeme, f. eks. ved sintring. Denne fremgangsmåte byr ikke på noen særlige vanskelig-heter hvis det gjelder å rette de perma-nentmagnetiske partikler innbyrdes parallelt med deres magnetiske fortrinnsretning ved hjelp av et lineært magnetfelt. Sam-menpressingen av partiklene skjer da en-ten i en retning parallelt med det ytre magnetfelt eller i en retning vinkelrett på dette. Det ytre magnetfelt kan da leve-res fra en elektromagnet, hvis poler kan nærmes tilstrekkelig til hverandre til i pressformens hulrom, i hvilket de partikler befinner seg som skal rettes magnetisk, tilveiebringer et magnetfelt som er sterkt nok til å rette partiklene magnetisk i tilstrekkelig grad.

For bestemte anvendelser, særlig for

mikrobølgeapparater, er det behov for ringformede eller toroidale permanentmagnetlegemer som er magnetisert slik at de magnetiske kraftlinjer gjennomløper ringen eller toroidet hovedsakelig parallelt med ringens eller toroidets midtlinje. For tilveiebringelse av slik magnetisering, er det ønskelig at de legemer som skal magnetiseres er magnetisk anisotrope på den måte at de har magnetiske fortrinnslinjer som hovedsakelig er parallelle med ringens eller toroidets midtlinje. Med magnetiske fortrinnslinjer forståes i den forbin-delse linjer hvis berøringslinje i et hvert vilkårlig punkt faller sammen med legemets magnetiske fortrinnsretning i dette punkt. Vedkommende fortrinnslinjer er altså linjer langs hvilke legemet lett kan magnetiseres. Man kan forestille seg at i en ring eller i et toroid med slike magnetiske fortrinnslinjer er permanentmagnet-partiklene, som kan betraktes som mikro-magneter, koplet med hverandre med sine ulike magnetpoler og danner kjeder langs fortrinnslinjene.

Ønsker man et ringformet eller toroidalt legeme med såkalte magnetiske fortrinnslinjer, så må man la de magnetisk anisotrope partikler (som naturligvis ikke må være så tett sammenpresset at de som følge av friksjon ikke lenger kan beveges) utsettes for et magnetisk retningsfelt hvis kraftlinjer løper i samme retning som de magnetiske fortrinnslinjer i det legeme som skal fremstilles. Hvis f. eks. det legeme

som skal fremstilles er nøyaktig ringformet, så må kraftlinjene i det magnetiske retningsfelt være sirkelformet. Dette kan skje når en strøm på I ampere sendes gjennom en elektrisk leder som er omgitt av materialets partikler, slik at ringens midtpunkt vil ligge i midten av lederen og med en radius r cm vil der frembringes en

0,2 I magnetisk feltstyrke på H = Ørsted.

r Magnetisk anisotrope keramiske per-manentmagneter kan f. eks. fremstilles ved at et fint pulver av krystaller av et materiale med kjemisk sammensetning i formelen M Fe12019 (hvor M representerer et eller flere av metallene Ba, Sr og Pb) an-ordnes i et magnetfelt på ca. 2000 Ørsted ved samtidig sammenpressing av krystal-lene og etterfølgende sintring av det sammenpressede produkt. For av dette materiale å kunne fremstille et ringformet eller toroidalt legeme hvor krystallpartiklene er rettet i sluttede linjer som løper parallelt med ringens eller toroidets midtlinje, må materialet anbringes i en ringformet matrise med en sentral aksel av elektrisk ledende materiale, gjennom hvilken der sendes en strøm på flere tusen ampere. F. eks. for å kunne presse av dette materiale et toroid med en ytre diameter på 0,7 cm og en indre diameter på 0,5 cm, er det nødvendig med en likestrøm på 250 ampere gjennom matrisens aksel, og for et toroid med en ytre diameter på 2,07 cm og en indre diameter på 1,44 cm, er en strøm-styrke på 7000—8000 ampere nødvendig. Denne fremgangsmåte krever en energi-kilde som kan levere store strømstyrker, f. eks. et kondensatorbatteri som lades opp til en høy spenning og med en innviklet koplingsanordning for utladning av kon-densatoren gjennom lederen. En slik fremgangsmåte er derfor i praksis meget vans-kelig å gjennomføre.

Oppfinnelsen er rettet på å overvinne denne ulempe og det har overraskende vist seg mulig å rette magnetisk anisotrope partikler ved hjelp av et magnetisk vekselfelt. Et tilstrekkelig sterkt magnetisk vekselfelt kan på enkel måte frembringes ved vekselstrøm.

Tidligere har man antatt at ved an-vendelse av et magnetisk vekselfelt for magnetisering av retningen i et permanentmagnetisk pulver, ville partiklene be-vege seg sterkt og under sammenpresnin-gen gi et legeme uten ordning og magnetisk retning. Det har imidlertid vist seg at det mot all forventning er mulig magnetisk å rette magnetisk enaksede pulverpartikler på meget tilfredsstillende måte ved hjelp av et magnetisk vekselfelt frembrakt ved hjelp av en vekselstrøm.

Oppfinnelsen angår fremstilling av et ringformet eller toroidalt legeme av et enakset ferromagnetisk materiale og med magnetisk fortrinnsretning som strekker seg tilnærmet parallelt med ringens resp. toroidets midtlinje, idet det pulverformede materiale sammenpresses i en matrise som er forsynt med en elektrisk ledende, midtre aksel og et eller to bevegelige stempler. Det er da som tidligere nevnt nødvendig med store strømstyrker. For å kunne rette pulverpartiklene i tilstrekkelig grad langs en fortrinnsretning som løper tilnærmet parallelt med ringens eller toroidets midtlinje, kan det i dette tilfelle i stedet for et kondensatorbatteri og en innviklet koplingsanordning oppnå den nødvendige store strømstyrke ved tilslutning av matrisens aksel til en vekselstrømkilde over en transformator.

For oppnåelse av den nødvendige store strømstyrke anvendes en transformator hvor spenningen Ep i primærviklingen transformeres til en lavere spenning E8 i

E N

i> i' sekundærviklingen i forholdet =

E N

hvor Np er det primere vindingstall og Ns er det sekundære vindingstall. Strømstyr-ken Is i sekundærviklingen vil da øke i samme forhold i forhold til strømstyrken I„ i primærviklingen, da den i transforma-toren forbrukte energi er forsvinnende li-ten. Med en transformator og f. eks. en vekselstrøm på 60 perioder hvor sekundærviklingen bare besto av en vinding og primærviklingen besto av 328 vindinger, ble der oppnådd en strømstyrke i sekundærviklingen med en toppverdi I3 på 1,4 x 328 I,„ hvor Ip er kvadratroten av middelver-dien av kvadratet av strømstyrken i primærviklingen. Dette betyr at med en strømstyrke Ip på 15 til 16 ampere i primærviklingen oppnådde man en strøm Is på ca. 6500 ampere i sekundærviklingen. Denne strømstyrke er stor nok til å magnetisk rette et toroid av ovenfor nevnte materiale på ønsket måte.

Et fint fordelt enakset ferromagnetisk materiale anbringes i en matrise og igjennom en del av matrisen som er elektrisk ledende sendes en så sterk veksel-strøm at materialet rettes magnetisk idet materialet samtidig presses sammen i matrisen. Deretter blir materialet sintret, even-tuelt til et sammenhengende legeme.

Oppfinnelsen er særlig egnet for fremstilling av legemer av materialer med en kjemisk sammensetning ifølge formelen M Fe,2Oin, hvor M representerer ett eller flere av metallene Ba, Sr og Pb. Disse materialer kan oppnåes ved at oksyd av ett eller flere av de nevnte metaller blandes med metalloksyd i et forhold på ca. 6 mol jernoksyd og 1 mol av et annet metalloksyd, hvoretter blandingen sintres. Disse materialer er magnetisk enaksede. Deres enkelkrystaller som er i en størrelsesorden av 1 mikron har en fortrinnsretning ved magnetisering i retning av den heksagonale krystallografiske akse. Et annet materiale med enakset magnetisk krystallanisotropi og som særlig er egnet for an-vendelse i mikrobølgeapparater, er et materiale representert ved den kjemiske for-mel BaCou48Ti(U8Feu (M01(). Også av dette materiale er der fremstiit ringformede og tbroidale legemer ifølge oppfinnelsen med magnetiske fortrinnslinjer som hovedsakelig løper parallelt med legemets midtlinje. Oppfinnelsen kan anvendes på mange ferromagnetiske materialer med enakset magnetisk krystallanisotropi, f. eks. også ved mangan-wismut-legeringer. Også legemer som er bygget opp av ferromagnetiske materialer i form av små partikler med magnetisk formanisotropi, slik som fine lang-strakte partikler av jern og jern-kobolt-legeringer, kan fremstilles ifølge oppfinnelsen.

Det skal bemerkes at det allerede er kjent magnetisk å rette fine partikler av forbindelser av en kjemisk sammensetning ifølge formelen MO.xFe00;l, hvor M representerer et av metallene Ba, Sr og Pb, og x er en verdi mellom 3 og 8, ved hjelp av et magnetisk likefelt som er overlagret med et magnetisk vekselfelt med en noe mindre amplityde enn likefeltet. Likefeltet opp-fyller her funksjonen av et retningsfelt, mens vekselfeltet setter de magnetiske partikler i svingebevegelse, slik at de med sine magnetiske akser lettere kan rettes etter kraftlinjene i det magnetiske vekselfelt.

Oppfinnelsen skal nedenfor beskrives nærmere i form av utførelseseksempler.

Eksempel 1.

På fig. 1 på tegningen er vist et toroidalt legeme med magnetiske fortrinnslinjer som løper tilnærmet parallelt med legemets midtlinje. De strekede linjer an-tyder krystallenes 2 basisplan og strekker seg i radial retning, da magnetiseringsretningen står vinkelrett på disse basisplan. Fig. 2 viser krystallenes heksagonale basisplan.

Det på fig. 1 viste toroidale legeme 1 er fremstilt slik det skjematisk fremgår av

fig. 3 ved at et fint pulver 4 av sammen-setningen Sr FeI20|H anbringes i en matrise 3 av et umagnetisk materiale. Gjennom matrisens hulrom strekker seg en midtaksel 5 som består av en kopperstav med en diameter på 12,7 mm og som er forbundet med sekundærviklingen 7 i en transformator 8 hvis primærvikling 9 er forbundet med en vekselstrømkilde. Vindingstallet i primærviklingen er 328 ganger så stort som vindingstallet i sekundærviklingen, slik at det ved en strømstyrke på 15 ampere i primærviklingen ble oppnådd en strømstyrke på ca. 6500 ampere i sekundærviklingen. Med en strøm Is på 6500 ampere i kopperstaven ble det på en sirkelomkrets i en avstand av 1 cm fra kobberstavens omkrets frembrakt en magnetisk feltstyrke på 1300 Ørsted, hvilken feltstyrke var stor nok til magnetisk å rette partiklene. Ved strøm-gjennomgang gjennom kopperstaven ble partiklene i matrisen presset sammen ved hjelp av et stempel 6. Det sammenpressede materiale ble deretter tatt ut av matrisen og sintret til et kompak legeme i ca. 2 timer ved en temperatur på ca. 1300°C.

Den magnetiske orientering av krystallpartiklene i det således frembrakte legeme fremgår av fig. 4 og 5, hvor stillingen av et heksagonalt enkelkrystall av pulve-ret 4 er vist i forhold til matrisens midtaksel. Krystallets basisplan 2 er rettet ra-dialt i forhold til staven 5 og krystallets magnetiske fortrinnsretning står vinkelrett på basisplanet, altså parallelt med retningen av den heksagonale akse, og magnetiseringsretningen er i samsvar med en berøringslinje på en sirkel som er kon-sentrisk med kopperstaven.

Eksempel 2.

I en matrise med et hulrom som er 1,43 cm langt og 1,43 cm bredt ble det presset sammen et pulver med en kjemisk sammensetning ifølge formelen Sr Fe12<0>19 til et legeme. Samtidig ble pulverets partikler magnetisk rettet i et magnetisk vekselfelt. Retningen av dette felt var parallelt med en kant i en kubus og vinkelrett på presseret-ningen. Vekselstrømmens periodetall var 60 perioder pr. sekund. Det oppnådde magnetisk anisotrope konglomerat ble deretter tatt ut av matrisen og sintret ca. 2 timer ved en temperatur på 1350°C. Etter sint-ringen var legemets dimensjoner i den magnetiske fortrinnsretning minsket fra 1,43 til 1,10 cm og i en retning vinkelrett på denne fra 1,43 til 1,25 cm. Anisotropisk svinn ved sintring av det magnetiske anisotrope konglomerat av materialer ifølge formelen M Fe]2019 er et kjent fenomen. Det her fastslåtte anisotrope svinn betyr derfor i seg selv en utpreget magnetisk anisotropi.

Den høye grad av magnetisk anisotropi i det fremstilte legeme fremgår også av fig. 6 og 7. Disse figurer viser hysteresis-sløyfer for fremstilte legemer som er tegnet opp med magnetisk induksjon 4 jt I med tilhørende magnetisk feltstyrke H. Den på fig. 6 viste hysteresissløyfe er basert på målinger som er utført i en retning parallelt med legemets magnetiske fortrinnsretning. Hysteresissløyfen viser stor over-ensstemmelse med en hysteresissløyfe som er bestemt ved måling av et enkeltkrystall i den magnetiske fortrinnsretning. Den har nemlig en hurtig økning av magnetisk induksjon med tiltagende magnetisk feltstyrke ved lave verdier av feltstyrken, idet metningsmagnetiseringen nåes allerede ved forholdsvis lave verdier av den magnetiske feltstyrke. Hysteresissløyfen ifølge fig. 7 er basert på målinger i en retning vinkelrett legemets magnetiske fortrinnsretning. Denne hysteresissløyfe viser stor overens-stemmelse med hysteresissløyfen for et enakset krystall ved målinger i en retning vinkelrett på den magnetiske fortrinnsretning. Den magnetiske induksjon øker her nemlig bare langsomt med økende feltstyrke, og metningsmagnetiseringen er enda ikke nådd ved en feltstyrke på 18 000 Ørsted.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av et ringformet resp. toroidalt ferromagnetisk

   legeme med magnetisk fortrinnsretning som strekker seg tilnærmet parallelt med ringens eller toroidets midtlinje, hvor et fint pulvers partikler, som har magnetisk fortrinnsretning, sammenpresses i et magnetfelt og forenes til et kompakt legeme, f. eks. ved sintring, karakterisert ved at pulverpartiklene rettes magnetisk ved hjelp av ét magnetisk vekselfelt som frembringes av og rundt en tilnærmet rett elektrisk leder i hvilken det flyter en vek-selstrøm.