DE1804208B1

DE1804208B1 - Verfahren zur Herabsetzung der Wattverluste von kornorientierten Elektroblechen,insbesondere von Wuerfeltexturblechen

Info

Publication number: DE1804208B1
Application number: DE19681804208
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Alfred Fiedler; Dr Rer Nat Werner Pepperhoff
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1968-10-17
Filing date: 1968-10-17
Publication date: 1970-11-12
Also published as: JPS5035679B1; US3647575A; GB1253115A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herab- flächenschicht zusätzliche Drehprozesse auftreten, die setzung der Wattverluste von kornorientierten Elek- außer den durch das Blech gehenden Wandverschietroblechen, insbesondere von Würfeltexturblechen bungen die Ummagnetisierung erschweren und die aus Eisen-Silizium, Eisen-Molybdän oder dergleichen Wattverluste ansteigen lassen. Die Wattverluste He-Eisenlegierungen durch oberflächiges Anritzen, An- 5 gen deshalb bei einer Reihe von hergestellten Würfelstechen od. dgl. partielle plastische Verformung. texturblechen nicht gleich hoch. Ein beträchtlicher

Neben den einfach orientierten, in der (110) [001]- Teil der anfallenden Bleche war deshalb bisher aus-Lage, oder Goßlage genannt, sekundär rekristalli- zusortieren. (Auf eine geringe Abweichung der sierten Elektroblechen, die seit nunmehr etwa 30 Jah- [001]-Richtung oder deren Projektion auf die Blechren in die Elektroindustrie Eingang gefunden haben, io ebene von der Walzrichtung bis zu etwa 5° reagieren interessieren seit etwa 10 Jahren in zunehmendem auch beim Würfeltexturblech die Wattverluste nicht Maße doppelt orientierte Elektroblech^ aus Eisen- sehr empfindlich.)

legierungen, die in der (100) [001]-Lage, der söge- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

nannten Würfellage, sekundär rekristallisieren. Wäh- Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu scharrend die Bleche mit Goßtextur, die vorzugsweise 15 fen, durch das eine möglichst weitgehende Herabbeim Großtransformatorenbau verwendet werden, setzung der Wattverluste erreicht wird, nur in ihrer Walzrichtung eine Richtung leichtester Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch

Magnetisierbarkeit und damit niedrigste Wattverluste gelöst, daß die partielle plastische Verformung am aufweisen, besitzt ein in Würfellage rekristallisiertes bereits fertig rekristallisierten Blech derart durch-Blech zwei Richtungen leichtester Magnetisierbar- 20 geführt wird, daß höchstens 40 ■ 10~³ mm tiefe keit: in Walzrichtung und senkrecht dazu. Riefen erzeugt werden. Dabei sollte der gegenseitige

Im allgemeinen sind die Wattverluste der Würfel- Riefenabstand zwischen 0,1 und 1,0 mm betragen, texturbleche in Walzrichtung etwas höher als die in Es hat sich ferner als besonders vorteilhaft erwiesen, gleicher Richtung gemessenen der einfach orientier- wenn die Richtung der Riefen auf der einen Blechten (vgl. hierzu: Z. angew. Phys., 14 [1962], S. 314, 25 seite quer und auf der anderen Seite parallel zur Bild 10: Wechselfeldmagnetisierung; Arch. Eisen- Walzrichtung verläuft. Es empfiehlt sich ferner, daß hüttenw., 35 [1964], S. 75, Tafel 1 und 2). Dafür während der Riefung Spannungsfreiglühungen einsind — gleiche Zusammensetzung der Blechsorten geschoben oder nach erfolgter Riefung die Bleche vorausgesetzt — überwiegend zwei Gründe zu spannungsfrei geglüht werden, nennen: 30 Aus der einschlägigen Literatur (E. Kneller,

1. Wie bekannt, rekristallisieren die Würfeltextur- Ferromagnetismus, Berlin, Göttingen, Heidelberg, bleche in Körnern oder Kristallen, die um ein Viel- 1962) war bekannt, daß eine plastische Verformung faches größer sind als die der einfach orientierten die Hystereseschleife weichmagnetischer Werkstoffe Bleche. Daraus ergeben sich große ferromagnetische verbreitert, d. h. deren Koerzitivkraft und damit auch Elementarbereiche, so daß bei Wechselfeldmagneti- 33 deren Wattverluste bei Wechselfeldmagnetisierung sierung hohe Blochwandgeschwindigkeiten resultie- erhöht. Aus dem gleichen Grunde sollten bei der ren, die zu einem höheren Wirbelstromverlust führen; Herstellung von Elektroblechen mit Würfeltextur die Folge sind höhere Wattverluste. (deutsche Auslegeschrift 1273 552) selbst kleinste

2. Wie bei den einfach orientierten, so ist auch bei Kratzer auf der Blechoberfläche vermieden werden, den doppelt orientierten Blechen die Orientierung 40 Um so überraschender zeigte sich, daß eine im Beder einzelnen Kristallite im Blechverband nicht ideal. reich ihres Eingriffes sehr starke plastische Verfor-Das heißt, die Würfelkante oder [001]-Richtung der mung der vorstehend beschriebenen Art die Watt-Kristalle oder Körner, in der die leichteste Magneti- Verluste von Würfeltexturblechen nicht nur nicht sierung erfolgt, streut um die ideale Lage und weicht erhöht, sondern senkt. Je nach Flächen-Desorientieeinmal in der Blechebene von der Walzrichtung nach 45 rung und damit Ausgangshöhe der Verluste können beiden Seiten mehr oder weniger stark ab, und zum Verminderungen bis zu 50 °/o und mehr erzielt weranderen ist die (lOO)-Fläche der überwiegenden An- den. Die unterschiedlich hohen Werte der einzelnen zahl der Kristalle um einige oder mehrere Grade aus Bleche gleicher Zusammensetzung werden dabei auf der Blechoberfläche herausgedreht (vgl. hierzu: einen bei allen Blechen etwa gleich niedrigen Verlust-Deutsche Auslegeschrift 1261147, Tafel I; deutsche 50 wert gesenkt, der unter den gegebenen Voraussetzun-Auslegeschrift 1111225, Tafel: Orietierung von gen wesentlich nur noch durch die chemische ZuSilizium-Eisen-Blechen; Acta Met, 7 [1959], S. 592, sammensetzung, z. B. durch den Siliziumgehalt, be-Abb. 7 und 8). Während sich bei den einfach orien- stimmt wird. Durch die Oberflächenriefen werden tierten Blechen die vorstehend genannten Abwei- die obengenannten, die Wattverluste von Würfeichungen von der Ideallage, die bei bis zu 80 bis '9O°/o 55 texturblechen erhöhenden Mechanismen (lange der Köner innerhalb von etwa 5° liegen, auf die Blochwände und Tannenbaummuster) im Sinn eines Wattverluste nicht gravierend auswirken, genügt bei Abbaues verändert. Die — wie oben zu ersehen — den doppelt orientierten Blechen bereits eine Des- in bestimmter Art aufgebrachten Riefen teilen die Orientierung der (lOO)-Fläche zur Blechoberfläche für die Ausbildung dieser Mechanismen zur Vervon 1 oder 2°, um die Wattverluste stark ansteigen 60 fügung stehende große Kornoberfläche innerhalb zu lassen. Es bilden sich dann auf der Blechober- einer dünnen durch die Riefentiefe vorgegebenen fläche bzw. in einer dünnen Oberflächenschicht Aus- Schicht in viele kleine voneinander getrennte VoIugleichsbezirke in Form der bekannten Tannenbaum- mina, in denen z. B. die veränderten Tannenbaummuster unter Bildung von 90°-Wänden, die die durch muster einen vergleichsweise kleineren Raum beandie Flächen-Desorientierung austretenden Streufelder 65 sprachen als die ursprünglichen Tannenbaummuster weitgehend abbauen (Z. angew. Phys., 14 [1962], auf demselben Oberflächenbereich vor dem Ritzen S. 319, Abb. 13). Das bedeutet jedoch, daß beim einnahmen. Weiterhin bewirken die Riefen, daß beim Ummagnetisieren vorwiegend in einer dünnen Ober- Magnetisierungszyklus die Blochwandverschiebungen

bereits bei niedrigeren Induktionen abgeschlossen sind als vorher im großflächigen ungestörten Korn. Es resultieren im wesentlichen nur noch von der Zusammensetzung abhängige Minimalverlustwerte. — Auch bei Würfeltexturblechen, deren (lOO)-Kristallflächen nicht desorientiert sind, werden durch die Riefung die Wattverluste gesenkt.

Es ist zwar bekannt (deutsches Patent 626 673), nicht orientierte Elektrobleche oberflächlich anzuritzen. Jedoch erfolgte dieses Anritzen der Bleche nach dem Walzen und diente dazu, nach der Rekristallisation ein gleichmäßiges, grobkörniges Gefüge zu erzielen. Dabei war der Abstand der aufgebrachten Riefen bedeutend größer als die vorhandene Korngröße.

Demgegenüber handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um einen verformenden Eingriff in Gestalt sehr enger Riefen auf bereits vorliegenden großen Körnern in eine dünne Oberflächenschicht von aus orientierten Kristallen bestehenden Blechen grundsätzlich am fertig geglühten rekristallisierten Blech. Eine nachfolgende Spannungsfreiglühung bei Rekristallisationstemperaturen kann unter Umständen, braucht aber nicht vorgenommen zu werden. Ob sie angewandt werden kann, zeigt ein Probetest an kleinen Streifen.

Bei der erfindungsgemäß angegebenen Ritzung oder Riefung der Blechoberfläche sind an Form und Anordnung der meist sehr großen Würfellagekörner oder -kristalle — sie können bis zu mehreren Quadratzentimetern anwachsen — sowie, bei zufällig gestreckter Ausbildung der Kristalle, an die Richtung der Längsachse der Kristalle zu irgend einer vorgegebenen Richtung keine Forderungen gestellt. Die Riefung soll auch nicht nach vorangegangener Warm- oder Kaltwalzung bei nachfolgender Glühung einer Rekristallisation bzw. Primärrekristallisation zur Erzielung gröberer und in ihrer Kristallitlängsachse in bestimmter Weise ausgerichtete Körner oder Kristalle bewirken, wie das im deutschen Patent 626 673 ausgeführt ist.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Ergebnisse zeigen die folgenden Beispiele. Es wurden an Baby streif en, die — im fertiggeglühten Zustand in Würfellage rekristallisiert — unterschiedlieh hohe Wattverluste aufwiesen, vor und nach der Riefung mit dem Förster-Ferrographen die Wattverluste bei lOkGauß Aussteuerung (V₁₀-Werte) in Watt pro kg bei 50 Hz gemessen. Bei diesen Streifen lag die [001]-Richtung der Körner oder ihrer Projektion auf die Blechebene innerhalb von etwa 5 Grad Abweichung von der Walzrichtung.

Beispiel 1

V^₀ (Ausgangswert): 0,89 W/kg.

Ritzen mit Stichel, Riefenabstand 0,5 mm, Riefentiefe 20 bis 30 · IO-³ mm.

Riefenrichtung zur Walzrichtung: auf einer Seite des Streifens quer.

V₁₀ (nach der Ritzung): 0,50 W/kg.

Herabsetzung der Verluste um 44% des Ausgangswertes.

Beispiel 2

V₁₀ (Ausgangswert): 0,85 W/kg.

Dreimaliges Ritzen mit Schmirgel »SiAlOOC« bei einem Anpreßdruck von 0,55 kg/cm², Riefenrichtung zur Walzrichtung: quer.

Auf der anderen Seite des Streifens: Einmaliges Ritzen mit Schmirgel unter gleichen Bedingungen.

V₁₀ (nach der Ritzung): 0,53 W/kg.

Herabsetzung der Verluste um 38% des Ausgangswertes.

Beispiel 3

V₁₀ (Ausgangswert): 1,07 W/kg.
Beidseitiges Ritzen mit Stichel.
Ritztiefe: 20 bis 30 · ΙΟ"³ mm.
Riefenstand: 0,5 mm.

Nach der Ritzung Glühen: 30 min bei 700° C.
V₁₀ (nach der Ritzung und Glühung): 0,58 W/kg. Herabsetzung der Verluste um 46% des Ausgangswertes.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herabsetzung der Wattverluste von kornorientierten Elektroblechen, insbesondere von Würfeltexturblechen aus Eisen-Silizium, Eisen-Molybdän oder dergleichen Eisenlegierungen durch oberflächiges Anritzen, Anstechen oder dergleichen partielle plastische Verformung, dadurch gekennzeichnet, daß die partielle plastische Verformung am bereits fertig rekristallisierten Blech derart durchgeführt wird, daß höchstens 40 · 10"³ mm tiefe Riefen erzeugt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenseitige Riefenabstand zwischen 0,1 und 1,0 mm beträgt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der Riefen auf der einen Blechseite quer und der anderen Seite parallel zur Walzrichtung verläuft.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß während der Riefung Spannungsfreiglühungen eingeschoben oder nach erfolgter Riefung die Bleche spannungsfrei geglüht werden.