SE444186B - Sett att forbettra kernforlustegenskaperna hos kub-pa-kantorienterat kisellegerat stal - Google Patents

Description

7 7805720-5 erhålla mycket hög permeabilitet. US-PS 3 855 019 beskriver en koppartillsats till en kiselstålsmälta, i vilken aluminiu- nitrid även är närvarande som en primär korntillväxtinhibitor, för att erhålla förbättrade permeabilitetsvärden.

US-PS 3 676 227, F. Matsumoto et al, (överlåten på Nippon Steel Corporation) beskriver ett sätt att framställa kub-påkant orienterat kiselstål, innehållande mindre än 4 % kisel och 0,010 - 0,065 % syralösligt aluminium, som har mycket hög permeabilitet och 'låg järnförlust' (d.v.s., låg kärnför- lust), som inbegriper anbringande av en glödgningsseparator- komposition på ytorna hos kallvalsat avkolat kiselstålmaterial, torkning av separatorkompositionen, och att materialet underkas- tas en färdigglödgning vid en temperatur över l000° C under mer än 5 timmar i väte eller kväve. Glödgningsseparatorn kan vara magnesiumoxid, kalxiumoxid, aluminiumoxid, titandioxid, eller blandningar därav, och innehåller 0,01 - 1,0 vikt-8 bor eller en borförening, baserad på vikten av glödgningsseparatorn.

US-PS 3 700 506 beskriver tillsättning av en borföre- ning till en magnetisk separatorkomposition, som även innehål- ler titan, mangan och svavel, för att användas på ett kisel- stål innehållande aluiniumnitrid.

Tillsatsen av borföreningar till glödgningsseparator- kompositioner baserade på magnesiumoxid beskrives även i GB-PS l 398 504, i US-patentskrifterna 3 583 887 och 3 841 925, över- låtna på Morton Norwich Products, Inc., i US-patentskrifterna 3 697 322, 3 785 879, 3 932 202, 3 941 621 och 3 945 862 över- låtna på Merck & Co., Inc. och i US-PS 4 010 050.

Ett antal av ovannämnda patentskrifter avser förbätt- ring av bildandet av den elektriskt isolerande glasfilmen och Franklin-resistivitet, medelst tillsättning av borföreningar, i kiselstâl som skulle ha permeabiliteter mindre än 1850 vid 796 Alm. Sådana material innehåller normalt ej tillräckliga mängder av syralösligt aluminium, och följaktligen hänför de sig ej till samma teknologi som erfordras för mycket hög per- meabilitet (d.v.s. större än 1850 vid 796 A/m), och av skäl som förklaras i det efterföljande. ~ . - Ü~=rL « » >ï~ , . v**ff.*'f-i-i=-f'ß-st~.r min: ; . f”. 4111-: vaosvzo-s Det har visat sig att en magnesiuoxid från japansk källa, innehållande cirka 0,08 % bor baserat på vikten av mag- nesiumoxid, åstadkom utmärkt glasfilmbelagda kiselstål såväl beträffande de fysikaliska egenskaperna hos glasfilmen som de magnetiska egenskaperna hos det färdiga kiselstålmaterialet, vid framställning av kub-på-kant orienterat material med mycket hög permeabilitet. Emellertid har det visat sig vara omöjligt att reproducera dessa resultat, och att erhålla hög permeabi- litet, låg kärnförlust och goda glasfilmegenskaper i magnesium- oxid från andra källor med bortillsatser av samma storleksord- ning. Undersökningar visade att variationer i natrium-, kalxium- och kloridhalterna hos magnesiumoxiderna hade föga verkan. Å andra sidan visade sig variationer i citronsyraaktivitet och ytarea ha en uttalad verkan.

Trots det faktum att hydratiseringsgraden och ytarean som sådana var kända att påverka beteendet hos magnesiumoxid, visade det sig att specificering av en speciell citronsyra- aktivitet och ett speciellt ytareaområde fortfarande ej åstad- kom likformigt reproducerbara resultat i synnerhet i avseende på magnesiumoxider från olika komersiella källor. Även olika satser av magnesiumoxid från samma kommersiella källa visade sig föranleda svårigheter hos en typ eller en annan trots citronsyraaktivitets- och ytareavärden som, enligt tidigare tek- niks utlärande, skulle ha varit optimala.

I betraktande av ovan relaterade bakgrund är det uppen- bart att försök att förbättra de magnetiska egenskaperna hos kiselstål med mycket hög permeabilitet genom tillsättning av cirka 0,08 % bor till en kommersiell källa av magnesiumoxid som bäst endast var tillfälligtvis framgångsrika, och beteendet var ej förutsägbart.

Ett huvudsyfte med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett sätt som löser ovannämnda problem vid framställning av kiselstål som har mycket hög permeabilitet i enlighet med vilket som helst av ovannämnda US-patentskrifter.

I grova drag är det känt att bor, satt till en magne- siumoxidbeläggning, är flyktigt vid den höga temperaturen för färdigglödgning (vid eller kring l200° C), med en del av boren " t 'P1 ~=;;.~:1.~,-_g:¿-W-«-¿¶=,,. - .- . _4 7805720-5 i f' . diffunderande inåtriktat genom ytorna hos kiselstålmaterialet, och att resten försvinner i glödgningsatmosfären där den är in- effektiv. Det har nu visat sig att mängden av bor som förflyk- tigas in i glödgningsatmosfären är en direkt funktion av skrym- densiteten, eller packningsfaktor hos den torkade magnesiu- oxidbeläggningen. (Det bör förstås att beläggningen anbringas som en vattenhaltig slamming medelst någon vanlig metod såsm doppning, sprayning, doseringsvalsar, eller liknande, och sedan torkas vid relativt låg värme.) Skrymdensiteten eller packnings- faktor är i sin tur direkt beroende av partikelstorleksfördel- ningen och graden av hydratisering hos magnesiuoxiden. Även om citronsyraaktiviteten hos magnesiumoxid kan reg- leras, åtminstone inom breda gränser, när den framställes kom- mersiellt i stora kvantiteter är partikelstorleksfördelningen beroende av det speciella framställningssättet och kan ej med lätthet varieras av kommersiella producenter. Vid betraktande av detta är det nya konceptet enligt föreliggande uppfinning att kompensera för olika partikelstorleksfördelningar genom pro- portionering av mängden av bortillsats i relation till parti- kelstorleksfördelning, ytarea och citronsyraaktivitet. Hed andra ord göres bortillsatsen omvänt proportionell till skrym- densiteten eller packningsfaktorn hos den torkade magnesiu- oxidbeläggningen.

På grund av tunnheten hos den torkade beläggningen och den relativa grovheten hos ytan hos kiselstålmaterialet, är det ej möjligt att bestämma skrymdensiteten hos den torkade belägg- ningen med för närvarande tillgänglig utrustning eller teknik.

Följaktligen proportioneras bortillsatsen till de tre paramet- rar som mest direkt påverkar skrymdensiteten, nämligen parti- kelstorleksfördelning, ytarea och hydratiseringsgrad, såsom be- stämd genom citronsyraaktivitet.

Det har visat sig att god vidhäftning av en torkad mag- nesiumoxidbeläggning på kiselstålytor vanligen åstadkommer en beläggning med en hög skrymdensitet so sålunda kommer att er- fordra en relativt låg bortillsats.

Det har vidare visat sig att tätheten eller dragspän- ningen i limmingen har en bandring under färdigglödgningen vid . w. - .m " ml;- vs f f _ . 7805720-5 höjd temperatur kan påverka mängden av erforderlig bor. Lösa flikar eller varv tillåter mer bor att försvinna till glödg- ningsatmosfären.

I samband med hydratisering bör det förstås att bildan- det av magnesiumhydroxid sänker densiteten och förändrar morfo- login hos de ursprungliga magnesiumoxidpartiklarna. Hydratise- ringsvattnet drives ej av genom den relativt låga värme som an- vändes vid torkningen av beläggningen. Emellertid drives detta vatten av genom värmning till-en högre temperatur, såsom den uppträdande vid färdigglödgningen, sålunda ökande porositeten hos magnesiumoxidbeläggningen.

Detta är skälet för den direkta verkan av hydratise- ringsgraden på skrymdensiteten.

Beträffande verkan av partikelstorleksfördelningen på packningen eller skrymdensiteten kan hänvisas till fig. 3,2 hos "Introduction to Ceramics' av W.D. Kingery, J. Wiley & Sons, Inc. (1960) vars uppenbarande här medtages som en hänvisning.

Enligt föreliggande uppfinning åstadkommas ett sätt att förbättra kärnförlustegenskaperna hos kub-på-kant-orienterat kisellegerat stål i form av band- och plåtmaterial som kommer att ha en magnetisk permeabilitet större än 1850 vid 796 A/m efter en slutlig högtemperaturglödgning i reducerande atmosfär, vilket innefattar att man tillsätter en borförening till vatten- haltig magnesiumoxiduppslamning inom området 0,07 % till 6,30 % baserad på magnesiumoxidens vikt, anbringar slamningen på mate- rialets ytor och torkar den så anbringade beläggningen före slutglödgningen.

Sättet utmärkes av att man tillsätter borföreningen i omvänd proportion mot den torkade beläggningens skrymdensitet.

Hänvisning göres till bifogade ritningar, på vilka fig. 1 grafiskt visar partikelstorleksfördelningen hos tidigare tekniks magnesiumoxid från en första källa, fig. 2 grafiskt visar partikelstorleksfördelningen för magnesiumoxid från en andra källa och ._._-¿v_-r-f.=w,<,-fmww»_,_-»fl mås-n» A » __, m.. i , _ _ . _ 'ß 'MW-pmm I 5 «. . 7805720-5 fig. 3 visar grafiskt partikelstorleksfördelningen hos magnesiumoxid från en tredje källa.

Ett föredraget sätt enligt uppfinningen för framställ- ning av kiselstål i form av band och plåt som konmer att ha en magnetisk permeabilitet större än 1850 vid 796 A/m efter en färdigglödgning vid hög temperatur, inbegriper stegen av att man åstadkommer ett kallvalsat, avkolat kiselstål i form av band och plåt innehållande 2 - 4 % kisel, 0,01 - 0,15 % mangan, 0,002 - 0,005 % kol, 0,01 - 0,03 % svavel, upp till 0,010 % bor, 0,005 - 0,010 % kväve, 0,010 - 0,065 3 syralös- ligt aluminiu, med resten bestående av järn jämte föroreningar, att man på ytorna hos materialet anbringar en vattenhaltig slamning innehållande magnesiumoxid, åtminstone en borförening, och upp till 20 % titandioxid baserat på vikten av magnesium- oxid, torkar den så anbragta slamningen genom värmning till en temperatur tillräcklig för att förånga vattnet och lämnar en torkad beläggning på ytorna, och att man glödgar det belagda ma- terialet i en icke-oxiderande atmosfär vid en temperatur av cirka 1095 - 12600 C, för att därigenom bilda en isolerande film och för att framkalla en kub-på-kant orientering genom se- kundär rekristallisation, vilket sätt kännetecknas av att mäng- den borföreningen i slamningen proportioneras till att åstad- komma en'total borhalt av 0,07 - 0,30 vikt-%, baserat på vikten av magnesiumoxid, i enlighet med partikelstorleksfördelning, ytarea och citronsyraaktivitet hos magnesiumoxiden. Sättet en- ligt uppfinningen komer att resultera i framställning av en tunn, samanhängande glasfilm och kommer att förbättra kärnför- lustegenskaperna under bibehållande av den mycket höga permea- biliteten hos materialet. _ Det bör förstås att en tunn sammanhängande glasfilm är fördelaktig för att befrämja förbättrad magnetisk kvalitet, är bättre förhållande mellan utnyttjad effektiv yta och hela ytan, bättre magnetostriktion, och bättre vidhäftning. När man an- bringar en sekundär beläggning såsom den typ beskriven i US-PS 3 840 378 måste dessutom en glasfilm vara tunn och sammanhängan- de i syfte att erhålla god vidhäftning av den sekundära belägg- ningen och för att tillåta de dragspänningsförlänande egenska- At . t ¿V-,.:=j-»ï ;_.¿,,~, 7aos12o-sl I- perna att realiseras.

Tjockleken hos den torkade magnesiumoxidbeläggningen kan ej bestämas exakt av samma skäl som förklarats ovan med avseende på bestämning av skrymdensiteten hos beläggningen.

Följaktligen användes beläggningsvikten hos den torkade belägg- ningen för kontrollsyften, och en torkad beläggning som kommer att bilda en sammanhängande tunn glasfilm med de ovan beskriv- na fördelaktiga egenskaperna kommer att bildas med en torr- beläggningsvikt av 6,3 - 15,65 g/m2 för en magnesiumoxid som har en citronsyraaktivitet större än 50 sekunder.

Ett kallvalsat avkolat kiselstâl i form av band-och plâtmaterial kan framställas genom en vanlig metod där en lämp- lig smälta gjutes som göt eller gjutes kontinuerligt i platt- ämnesform. Om gjutet som göt förvalsas och platinvalsas stålet på vanligt sätt, och platinerna varmvalsas till mellantjocklek från en temperatur av cirka 1260 till cirka l400° C, med glödg- ning efter varmvalsning. Glödspånet avlägsnas sedan, och mate- rialet kallvalsas till färdigmâtt i ett eller flera steg, följt av avkolning i en väteatmosfär.

Om stålet gjutes kontinuerligt till plattämnesform med en pelarkristallstruktur, följes företrädesvis metoden som be- skrives i US-PS 3 764 406. I denna metod värmes ett kontinuer- ligt gjutet plattämne med en tjocklek av cirka 10 - 30 cm till en temperatur mellan 750 och l250° C och varmvalsas från början med en tjockleksreduktion av S - 50 %, för återvärmning av plattämnet till en temperatur mellan cirka 1260 och l400° C för ..nlig varmvalsning, Varmvalsningen, glödgningen, kallvalsning- en och avkolningen följer sedan på det ovan beskrivna sättet.

Det kallvalsade och avkolade materialet belägges sedan med en vattenhaltig slamning av magnesiumoxid genom doppning, sprayning, eller doseringsvalsar och torkas genom värmming till en temperatur i storleksordningen av cirka 200 - 300° C för att giva en vikt hos torkad beläggning av 6,3 - 15,6 g/m2. Det be- lagda band- eller plåtmaterialet underkastas sedan en färdig- glödgning vid hög temperatur, som kan vara en kistglödgning el- ler en glödgning med öppen bandring. f*- ä , .

. Rí- ä .'_.ï-.¿3.¿-..¿ç if ; Qff: jg". á ß r _ 1:-: W Lä' x 7805720-5 En lämplig koncentration för vattenhaltig slamning, när man använder doseringsvalsar, ligger mellan 0,096 och 0,192 g av magnesiumoxid per milliliter vatten med upp till 20 8 titan- dioxid, och företrädesvis cirka 5 %, som kan sättas till slam- ningen baserad på magnesiuoxidens vikt.

Färoigglödgningen vid hög temperatur under vilken kub- på-kant orienteringen åstadkommes genom sekundär rekristallisa- tion på känt sätt genomföres vid cirka 1095 - l260° C i en re- ducerande atmosfär. Det bör förstås att magnesiuoxiden reage- rar med kisel i stålet för att bilda en glasfilm i denna glödg- ning. Uppvärmningsdelen hos färdigglödgningen genomföres före- trädesvis i en kväve-väte-atmosfär i syfte att optimera bildan- det av nitrider som tjänar som korntiliväxtinhibitorer. Färdig- delen av glödgningen, som inbegriper genomvärmning vid tempera- tur och avsmalning, genomföres företrädesvis i väte eftersom detta är känt för rening av stålet för att befrämja sekundär rekristallisation.

Typen av borförening och tidpunkten vid vilken den till- sättes har visat sig vara utan någon speciell betydelse. Bor- syra, kalciumborat, eller någon annan av vanligen tillgängliga borföreningar kan sålunda användas. Föreningarna kan sättas till magnesiumoxiden före eller under behandlingen av densama, eller kan tillsättas sedan en vattenhaltig slamning har bildats.

Det är även möjligt att tillföra en borförening på bandytorna innan anbringande av magnesiumoxidslamningen på desamma. Följ- aktligen avser uttrycket 'tillsättning av en borförening till en vattenhaltig magnesiumoxidslamning', som här användes, att uppfattas som tillräckligt brett för att täcka tillsättning el- ler anbringande av borföreningen vid något steg före anbringan- de av slamningen på kiselstålmaterialets ytor.

Ritningsfigur l visar partikelstorleksfördelning hos en magnesiumoxid från en första källa. Det bör observeras att två toppar eller pucklar uppträder med cirka 10 % av partiklarna mellan 5 och 10 mikron och cirka 22 % mellan 0,8 och 2 mikron.

Magnesiumoxid från denna källa uppvisar en typisk partikelstor- leksfördelning %om följer, i vikt-8: ä; - xx g --. :,. g É 7sos1zo-s 9 8 - 10 % mellan S och 10 mikron ao - -m s menan à och 2 mikron 20 - 30 % mellan 2 och 1 mikron 18 - 40 % mindre än'l mikron En partikelstorleksfördelning av den typ som visas i _ fig. l närmar sig ett tvåkomponentsystem som visas i fig. 3.2 f hos ovan nämnda 'Introduction to Ceramícs'. Följaktligen bildar 1 magnesiumoxid enligt fig. l en relativt tät torkad beläggning.

Magnesiumoxid kan erhållas från denna källa med en citronsyra- aktivitet större än 50 sekunder. En nominell 0,08 % bortill- sats har visat sig ge utmärkta resultat.

Fig. 2 visar partikelstorleksfördelning i en magnesium- oxid från en andra källa i vilken där föreligger en viss sprid- ning av storlekar kring relativt stora och relativt små ,*rtik- lar, men med en stor dominans mindre än 1 mikron. Typiska p r- tikelstorleksfördelningar från denna källa är följande: i vikt-%: 0 - 5 % mellan 5 och 10 mikron 5 - 10 % mellan 5 och 2 mikron 5 - 10 % mellan 2 och 1 mikron 75 - 90 % mindre än l mikron, med 50 - 60 2 mellan 0,3 och 0,5 mikron.

En magnesiumoxid av den typ visad i fig. 2 bildar en mindre tät torkad beläggning än den enligt fig. 1. Följaktligen har det visat sig att cirka 0,10 - 0,15 % bor, baserat på vik- ten av magnesiumoxid, erfordras för magnesiumoxid av typen en- ligt fig. 2, med en citronsyraaktivitet större än S0 sekunder, i syfte att kompensera för borförlusten i glödgningsatmosfären under färdigglödgningen, när partikelstorleksfördelningen är från 75 till 90 % mindre än l mikron. Citronsyraaktiviteten kan ligga i ett område cirka 55 - 120 sekunder för magnesiuoxid från denna källa.

P19, 3 visar partikelstorleksfördelningen hos en magne- siumoxid från en tredje källa. Det bör observeras att där är mycket liten ”spridning” i relativt stora och små partikelstor- lekar och att en stor dominans ligger inom storleksområdet 2 till 5 mikron. Typisk partikelstorleksfördelning för magnesium- oxid från denna källa är som följer, i vikt-1: åt ' 1805120-s 0 - S S mellan 5 och l0 mikron 80 - 90 Q mellan 5 och 2 mikron 10 - 20 % mellan 2 och 1 mikron 0 % mindre än l mikron Det visade sig att skrymdensiteten hos torkade belägg- ningar av magnesiumoxid visade i fig. 3 var relativt låg och mindre än någon av de enligt fig. l och 2. Följaktligen visar det sig att en borhalt av cirka 0,15 - 0,20 % var nödvändig, tillsammans med en citronsyraaktivitet större än 50 sekunder, i syfte att kompensera för borförlust till glödgningsatmosfären, när partikelstorleksfördelningen är från 80 till 90 % mellan 2 och 5 mikron. Citronsyraaktivitet kan ligga i ett område från cirka 60 till cirka 200 sekunder för magnesiumoxid från denna källa.

Ehuru mindre kritisk än citronsyraaktivitet och parti- kelstorleksfördelning, är ytarean hos magnesiumoxiden icke desto mindre av vikt för att reglera aktiviteten eller hydra- tiseringsgraden hos magnesiumoxiden. Mycket finfördelat mate- rial medförande hög ytarea tenderar att hydratisera snabbt med ofrånkomlig icke önskvärd verkan på skrymdensiteten hos den torkade beläggningen, som förklarats ovan. Materialet med allt- för grov partikelstorlek och en mycket låg ytarea tenderar att avsätta sig från den vattenhaltiga slamningen och undergår ej med lätthet reaktion med kiseldioxiden, under färdigglödgningen vid hög temperatur, för att bilda en tunn och sammanhängande glasfilm. Det har visat sig att en ytarea mellan cirka 10 och cirka 20 m2/g ger utmärkta resultat, i kombination med de andra parametrarna enligt föreliggande sätt.

Kompositionen hos kiselstålet angivet ovan är helt van- lig och har visat sig vara kritisk i syfte att man skall erhål- la optimala och magnetiska egenskaper. Närvaron av mangansulfid och aluminiumnitrid inom de specificerade gränserna är nödvän- dig för preferentiell korntillväxt under färdigglödgningen vid hög temperatur, vilken kan ha en total längd av cirka 8 - 30 timmar. Ehuru ej nödvändigt, kan bor sättas till kiselstålsmäl- tan tillsammans med kväve i kritiska mängder, i enlighet med = 1. -_«.: .;.«T'"ï#;:*.;zà;f..-.¿.:2=f: u* ».=-.¿š-..~f1f1'-l.'-a'~1::*'-*ɧï w ann» 1,, vaosvào-Si _ , -..p vad som utläres 1 US-PS 3 873 381. Dessa bor- och kvävetillsat- ser till stålsmältan har syftet att reglera korntillväxt under det primära korntillväxtsteget hos färdigglödgningen. Å andra sidan beskriver US-PS 3 700 506 tillsättning av en borförening till en magnetisk separatorkomposition, vilken även innehåller titan, mangan, och svavel eller selen, 1 syfte att reglera sekundär korntillväxt under färdigglödgningen, 1 ett kiselstål innehållande aluminiumnitrid som en primär korn- tillväxtinhibitor.

Närvaron av aluminiu i kiselstålet resulterar 1 bil- dandet av en liten mängd av aluminiuoxid på ytorna på kisel- stålet, vilken gör bildandet av en tunn, vidhäftande och sam- manhängande glasfilm mera svårt. Tillsatsen av titandioxid inom området av cirka 5 - 20 % minskar emellertid denna svårighet.

En serie provningar har genomförts, av vilka samtliga genomfördes med kallvalsat, avkolat kiselstålbandmaterial med en komposition inom områdena av cirka 2 - 4% kisel, cirka 0,01 - 0,15 % mangan, cirka 0,002 - cirka 0,005 % kol, cirka 0,01 - 0,03 % svavel, cirka 0,005 - 0,010 S kväve, cirka 0,010 - 0,065 % syralösligt aluminium, upp till cirka 0,010 % bor och rest järn plus föroreningar.

Magnesiumoxiden från den första källan (fig. 1) använ-' des i samtliga provningar som en standard för jämförelse ef- tersom den hade med framgång använts under många år vid en no- minell borhalt av cirka 0,08 % (totalt).

Provningsdata visas i efterföljande tabeller. Tabell I innehåller beteckningar för källan, citronsyraaktivitet ' (C.A.A.), ytarean, beläggningsvikt (torkad beläggning) och bor- halt hos de olika proven. Det bör förstås att källa-beteckning- arna hänför sig till de tre källor som är inprickade 1 figurer- na l - 3 med avseende på partikelstorleksfördelning.

Tabell II anger de magnetiska egenskaperna hos belagda och glödgade bandringar av proven enligt tabell I. Alla värden angivna i tabell II representerar genomsnitt av prover från ringens början och ringens slut korrigerade till en tjocklek av 0,295 mm. nehöll 5 % titandioxid, baserat på vikten av magnesiumoxid, Samtliga magnesiumoxid-beläggningsslamningar in- -fišr-fšf, -in-'f .. . -w-vazußëf* .. . q , * “å 7805720-5 och slamningskoncentrationen låg från 0,085 till 0,121 g magne- A* siumoxid per milliliter vatten. Q Citronsyraaktiviteten är ett mått på hydratiserings- 3 graden hos magnesiumoxid och bestämmes geno mätning av den er- då forderliga tiden för en given vikt av en magnesiumoxid att åstadkomma tillräckligt med hydroxyljoner för att neutralisera en given vikt av citronsyra. Provet är detsamma som rapporte- rats i US-PS 3 841 925, nämligen: 1. 100 ml av 0,400 normal vattenhaltig citronsyra in- nehållande 2 ml av l % fenolftalein indikator bragtes till 30° C i en burk rymande 227 g. Burken försågs med ett skruvlock och en magnetisk omrörarstâng. 2. Magnesiumoxid vägande 2,00 g infördes i burken och ett stoppur startades samtidigt. 3. Så snart som magnesiumoxidprovet tillsats skruvades locket på burken vid 5 sekundspunkten skakades burken och inne- hålles kraftigt. Skakningen avslutades vid 10 sekunderspunkten. 4. Vid 10 sekunderspunkten placerades provet på en magnetisk omrörarenhet. Mekanisk omröring skulle åstadkomma en virvel cirka 2 cm djup vid centrum när innerdiametern hos bur- ken är cirka 6 cm. 5. Stoppuret stannades så snart suspensionen går över i skärt, och tiden antecknades. Denna tid i sekunder är citron- syraaktiviteten.

Det är tydligt att ett lågt värde representerar en rela- tivt aktiv magnesiuoxid, d.v.s. en som hydratiserar snabbt.

Hydratiseringsgraden är av större betydelse än den slutgiltiga graden av hydratisering, även om en hög grad vanligen även in- dikerar en hög grad av hydratisering vid jämvikt.

Prov B, från källa 2, presenterade ej några problem med avseendepñ.beläggning Slamningen vätte bandet och åstad- kom en slät jämn beläggning på båda ytor. Hydratisering av mag- nesiumoxiden i den vattenhaltiga slamningen uppträdde ej med lätthet, och vidhäftningen hos den torkade beläggningen var god.

De magnetiska egenskaperna var jämförbara med de hos kontroll- provet A, från källa 1, sålunda visande att borhalten av 0,12 S från provet B var nära intill optimum. '7805720-S3 13 Provet D, från källa 3, som även innehöll 0,12 % bor, åstadkom ej heller några beläggningsproblem. Slamningen vätte båda ytorna väl och åstadkom en utmärkt torkad beläggning, även om vidhäftningen hos den torkade belâggningen var måttlig snarare än god. Glasfilmen efter färdigglödgningen var slät, sammanhängande och ljusgrå. Kärnförlusten hos provet D svarade ej mot den hos dess kontrollprov C, från källa 1, varvid skill- naden 0,047 vatt/kg betraktades betydande. Permeabiliteten var även något lägre än den hos kontrollprov C. Det är därför tyd- ligt att optimum av borhalt för prov D skulle vara större än g E ¥ å É ær % n * ä? å 5-f É é ß É % 0,12 % bor. ¿ Proverna F och G från källa 2 var samma magnesiumoxid f innehållande 0,07 % bor anbragt vid två olika beläggningsvik- É ter av 7,6 resp. 20,8 g/m2. Detta visade att beläggningsvikten är en variabel som kan påverka de slutgiltiga magnetiska egen- skaperna. Den låga beläggningsvikten hos prov F åstadkom en tunn, icke sammanhängande glasfilm innehållande endast några få små sulfidpartiklar. Den tjockare glasfilmen av prov G in- nehöll ett stort antal stora sulfidpartiklar, och underytans kiseldioxidpartiklar var stora och relativt få i antal. Emel- lertid efterliknade vare sig provet F eller G kontrollprovet B (frân källa 1) i kärnförlustvärden eller i permeabilitet. Detta visade att bornivån av 0,07 % var otillräcklig.

Tabell I Å Prov Källa C.A.A.* ytarea beläggningsvikt total % bor base- É (sek.l (m2/9) (g/m2) rat på vikt av 0 0 H90 3 A 1 67 . 13,5 11,64 0,08 É B 2 65 24,0 ' 17 0,12 c 1 sv 13,5 11,64 o,os 1 n 3 57 1o 13 o,1z -É B 1 67 13,5 ' 11,64 o,os } F 2 36 30,0 7,6 o,o7 ,§ G 2 36 30,0 20,8 0,07 5 * C.A.A. = citronsyraaktivitet 7805720-5 14 Tabell II Prov Källa Kärnförlust -Permeabilitet (watt/k9) vid 796 A/m 1,7 Tesla A 1 1,388 1916 B 2 1,397 1918 c 1 1,388 1916 n 3 1,435 1910 s 1 1,418 1922 P 2 1,438 A. ' 1911 G 1 1,485 1916 Variation i de magnetiska egenskaperna som en funktion av borhalt (vid flera citronsyraaktivitetsvärden) visades av laboratoriebedömningar av flera magnesiuoxider från den andra källan, med en partikelstorleksfördelning enligt fig. 2. Dessa resultat samanfattas i tabell III. En magnesiumoxid från den första källan (prov H, källa 1) användes som en kontroll för jämförelse med prover J och K, medan en annan magnesiumoxid- sats från den första källan (prov L) användes som en kontroll för jämförelse med proverna M till och med R.

Data enligt tabell III (genomsnitt korrigerade till 0,295 m) visade att även om 0,08 % borhalten hos prov J (från den andra källan) åstadkom likhet med de magnetiska egenskaper- na hos kontrollprovet H, väsentligen bättre magnetiska egen- skaper erhölls vid en bornivå av 0,13 % i prov K. proverna M och P visade att en bornivå av 0,077 % ej var tillräcklig för att giva sama magnetiska egenskaper som hos kontrollen (prov L), och att en bornivå av cirka 0,1 - 0,12 % är nödvändig. En jämförelse av proverna N och 0 (C.A.A. av 80 sekunder) med prover Q och R (C.A.A. av 36 sekunder) visade emellertid att vid en högre citronsyraaktivitet mindre bor er- fordras för att efterlikna de magnetiska egenskaperna hos kon- trollen. I fallet med proverna N och 0 erhölls dessutom bättre kärnförlust vid 0,1 % bornivâ än vid 0,12 8. Detta visar att ett optimalt område föreligger för varje given citronsyraakti- vitet och partikelstorleksfördelning, och att borhalter under få ffismwmösgfiaaëäne 7805720°S 15 eller över optimum påverkar magnetiska egenskaperna ofördelak- tigt. É rabe11 111 Prov Källa Total C.A.A. (watt/kg) Permeabilitet % bor (sek.) 1,7 Tesla vid 796 A/m 7 u 1 0,011 59 1,485 1918 É J 2 0,08 52 1,479 1920 å x 2 0,13 62 1,420 1930 É, L 1 0,08 62 1,535 1919 å M 2 0,011 80 1,605 1912 3- N _2 0,10 1 80 1,485 1932 ¿ 0 2 0,12 80 1,545 1927 j P 2 0,017 38 1,595 1915 * Q 2 0,10 38 1,519 1919 R 2 0,12 30 1,511 1931 Följaktligen får borområdet 0,10 - 0,30 % betraktas som kritisk, och detta demonteras av ytterligare laboratorie- bedömningar genomförda på en magnesiumoxid från den andra käl- lan, som hade en citronsyraaktivitet av 72 sekunder, till vil- ken bor satts i mängder av 0,03 %, 0,08 %, 0,15 %, 0,20 8, 0,25 % respektive 0,30 %, baserat på vikten av magnesiumoxid.

De magnetiska egenskaperna hos proverna var följande: Total Kärnförlust Permeabilitet % bor ~ (watt/kg) vid 796 A/m 1,7 Tesla 0,03 _ ' 1,488 g 1930 0,08 1,436 1936 0,15 1,450 1927 0,20 1,450 1917 0,25 1,462 1913 0.30 ' 1,608 1926 1805720-5 ,, l Det är tydligt att det optimala boromrâdet för ovan- nämnda exempel var 0,08 - o,2o s.

Förutom magnetiska egenskaper är ett antal andra fakto- få rer av betydelse vid bildande av en elektriskt isolerande glas- 3 film. Bland dessa är viskositeten hos magnesiumoxidslamningen, vätbarheten hos materialytorna medelst den vattenhaltiga slam- ningen, vidhäftningen hos den torkade beläggningen, och tjock- het, släthet och fysikaliskt utseende hos glasfilmen. viskostret är vanligtvis ej ett problem för slamnings- koncentraticne: mellan 3,096 och 0,192 gram magnesiumoxid per millilifcr vatten, för så vitt hydratiseringsgraden inte är hög.

Under dessa tillstånd ökar viskositeten successivt under loppet av ett försök när magnesiumoxiden successivt hydratiseras till en större omfattning. Detta resulterar i att för kraftiga an- tändningsförluster hos den torkade beläggningen och en icke önsk- värd tjock glasfilm. Detta kan undvikas vid tillämpning av upp- finningen genom att tillförsäkra en citronsyraaktivitet av stör- re än 50 sekunder, som kommer att minska hydratiseringsgraden tillräckligt. när vlskoslteten ökar, är det mera svårt att er- 1 hålla en slät jämn torkad magnesiumoxidbeläggning. Stråkbild- ning hos beläggningen kan bli ett resultat av hög viskositet.

Vidhäftning hos den torkade beläggningen är tydligen en funktion av porositet, vilken återigen påverkas av partikel- storleksfördelningen och citronsyraaktivitet. När dessa para- metrar regleras i enlighet med föreliggande uppfinning, har vidhäftningen hos den torkade beläggningen visatsg vara till- fredsställande i samtliga fall.

Tjocklek hos glasfilmen och skälen till att reglera den- na har ovan diskuterats. Det bör räcka att upprepa att regle- ring av partikelstorleksfördelning och citronsyraaktivitet i enlighet med föreliggande uppfinning resulterar i bildandet av en önskvärd tunn, samanhängande glasfilm. Likaså uppnås slät- het hos mellanytan glas-metall antingen direkt eller indirekt genom reglering av dessa parametrar.

I avseende på det fysikaliska utseendet hos filmen, uppträder missfärgning vanligtvis som ett resultat av järnoxid- bildning. Alltför mycket vatten närvarande 1 beläggningen under *7805720-5 11: i F' färdiglåggningen kommer vanligtvis att åstadkomma en porös glasfilm som ej kommer att skydda stålet och ej kommer att för- hindra järnoxidbildning. Återigen regleras detta vid tillämp- ning av föreliggande uppfinning genom att åstadkomma en citron- syraaktivitet större än 50 sekunder, varigenom hydratisering bringas till ett minimum.

Sammanfattningsvis erhålles utmärkta resultat för en magnesiumoxid so har en partikelstorleksfördelning typisk för den visad i fig. 2 och en citronsyraaktivitet större än S0 se- kunder till cirka 120 sekunder, en bortillsats av cirka 0,10 - 0,15 %, baserat på vikten av magnesiuoxid. Utmärkta resultat erhålles med en magnesiumoxid som har en partikelstorleksför- delning typisk för den visad i fig. 3 och en citronsyraaktivi- tet större än 50 till cirka 200 sekunder, en bortillsats av cirka 0,15 - 0,20 %, baserat på vikten av magnesiumoxid.

I dess bredaste aspekt åstadkommer föreliggande uppfin- ning ett sätt för framställning av kiselstålmaterial i form av band och plåt med en magnetisk permeabilitet större än 1850 vid 796 A/m, inbegripande stegen av att åstadkomma ett kall- valsat, avkolat kiselstålmaterial i form av band eller plåt innehållande cirka 2 - 4 % kisel och cirka 0,01 - 0,065 % syra- lösligt aluminium, anbringande på ytorna av materialet en vat- tenhaltig slamning bestående av magnesiumoxid, åtminstone en borförening, och upp till 20 vikt-% titandioxid (baserat på vik- ten av magnesiumoxid), torkning av den så påförda slammingen för att bilda en torkad beläggning, och att man utsätter det be- 1 lagda materialet för en färdigglödgning vid hög temperatur, för é att därigenom bilda en glasfilm och att frakalla i materialet á i kub-på-kant orientering genom sekundär rekristallisation, och proportionering av den totala borhalten inom ett område av cir- ka 0,07 - 0,3 vikt-%, baserat på vikten av magnesiumoxid, i en- lighet med partikelstorleksfördelning och citronsyraaktivitet hos magnesiumoxiden, varigenom åstadkommes förbättring i kärn- .msmmwmfisæmmmms Éifi., »xt förlustegenskaperna under erhållande av en mycket hög magne- tisk permeabilitet i materialet. “ 07805120-s l¿V:fll 1,0 Företrädesvis genomföres färdigglödgningen vid hög ten- peratur i en reducerande atmosfär vid en temperatur av cirka 1095 - 12so° c, under en tidsperiod upp :in 30 timar. nen föredragna kiselstålkompositionen, i kallvalsat och avkolat tillstånd, består väsentligen av, i vikt-%, cirka 2 - 4 8 kisel, § cirka 0,01 - 0,15 % mangan, cirka 0,002-% - 0,005 8 kol, cirka :U 0,01 - 0,03 % svavel, cirka 0,005 - 0,010 % kväve, cirka 0,010 - 0,065 % syralösligt aluminium, och rest järn med förare- g ;.._. . É ä» 5%* F ningar. ¿ 1.L,',-:"" -r 0 wvgg: '~.,¿-.__;. ,

Claims (10)

É ; ,, 0 7sos12o#s Patentkrav

1. Sätt att förbättra kärnförlustegenskaperna hos kub-på-kant- orienterat kisellegerat stål i form av band- och plåtmaterial L) som kommer att ha en magnetisk permeabilitet större än 1850 É vid 796 Alm efter en slutlig högtemperaturglödgning i reduce- " rande atmosfär, vilket innefattar att man tillsätter en bor- förening till vattenhaltig magnesiumoxiduppslamning inom om- rådet f0,07 % till 0,30 % baserad på magnesiumoxidens vikt, anbringa slamningen på materialets ytor och torkar den så anbringade beläggningen före slutglödgningen, k ä n n_e - t e c k n a t av att man tillsätter borföreningen i omvänd proportion mot den torkade beläggningens skrymdensitet.

2. Sätt enligt krav 1, innefattande åtgärderna att på kallt reducerat, avkolat kisellegerat stål i band- eller plåtform innehållande från 2 % till 4 % kisel och från 0,01 % till 0,065 % i syra löslig aluminium, anbringa vattenuppslamningen på materialets ytor, där uppslamningen även innehåller upp till 20 vikt-% titandioxid baserad på magnesiumoxidens vikt och underkasta det belagda materialet en slutglödgning vid hög temperatur, k ä n n e t e c k n a t av att man proportio- H nerar den totala borhalten i uppslamningen i enlighet med g partikelstorleksfördelningen och magnesiumoxidens citronsyra- 0 aktivitet.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att kiselstålbandmaterialet består väsentligen av 2 - 4 % kisel, 0,01 - 0,15 % mangan, 0,002 - 0,005 % kol, 0,01 - 0,03 2 svavel, 0,005 - 0,010 % kväve, 0,010 - 0,065 % syralösligt aluminium, och rest järn med föroreningar.

4. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att slamningen anbringas i en omfattning tillräcklig för att astaakoma en torkad beiäggningsvixt av 6,3 - 15,65 g/mz, och att citronsyraaktiviteten hos magnesiumoxiden är större än S0 sekunder.

5. Sätt enligt krav 1 eller 2, k 3 n n e t e c k n a t av vsosvzo-s 2., att bor tillsättes med 0,10 - 0,15 3, baserat på vikten av magnesiumoxid, när citronsyraaktiviteten är från större än S0 till cirka 120 sekunder, och när partikelstorleksfördel- ningen hos magnesiumoxiden är från 75 till 90 S mindre än 1 mikron.

6. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att bor tillsättes med 0,10 - 0,15 S, baserat på vikten av magnesiumoxid, när citronsyraaktiviteten hos magnesiumoxiden är från större än 50 till cirka 120 sekunder, och när parti- kelstorleksfördelningen därav är som följer: 0 - 5 % mellan 5 och 10 mikron 5 - 10 % mellan 5 och 2 mikron S - 10 % mellan 2 och 1 mikron 75 - 90 % mindre än 1 mikron.

7. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att bor sättes till med 0,15 - 0,20 %, baserat på vikten av magnesiumoxid, när citronsyraaktiviteten är från större än 50 till cirka 200 sekunder, och när partikelstorleksfördel- ningen hos magnesiumoxiden är från 80 till 90 % mellan 2 och 5 mikron.

8. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att bor tillsättes med 0,15 - 0,20 %, baserat på vikten av magnesiumoxid, när citronsyraaktiviteten hos magnesiumoxiden är från större än 50 till cirka 200 sekunder, och när parti- kelstorleksfördelningen därav är som följer: 0 - 5 % mellan 5 och 10 mikron 80 - 90 % mellan 5 och 2 mikron 10 - 20 % mellan 2 och 1 mikron 0 % mindre än 1 mikron.

9. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att slamningen innehåller S_- 20 % titandioxid, baserat på vikten av magnesiumoxid.

10. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n,e t e c k n a t av att ytarcan hos magnesiumoxiden är 10 - 20 m2/g.