DE2005371B2 - Verfahren zur Herstellung weichmagnetischer Eisen-Nickel-Legierungen - Google Patents

Description

insbesondere von Aluminium, Magnesium und Kalzium, die magnetischen Werte der Legierungen merklich verbessert werden.

Das der Erfindung zugrunde liegende Verfahren ist im folgenden an Hand von zwei Beispielen zur Herstellung einer aus etwa 76% Nickel, 5⁰O Kupfer, 4% Molybdän, 0,5% Mangan, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen bestehenden weichmagnetischen Legierung näher erläutert.

Beispiel 1

Das der Herstellung der Legierung dienende Einsatzniaterial wird in einem üblichen Elektroofen an Luft eingeschmolzen. Nach dem Verflüssigen des Einsatzmatcrials können unerwünschte Begleitelemcnte, z. B. Aluminium und Silizium, durch Blasen mit Sauerstoff bis auf unschädliche Restgehalte entfernt werden. Ferner kann, falls erforderlich, der Schwefelgehalt durch Reaktion der Schmelze mit einer geeigneten Schlacke erniedrigt werden. Anschließend wird in bekannter Weise, im gegebenen Fall beispielsweise durch Blasen mit Sauerstoff, ein Kohlenstoffgehalt der Schmelze von etwa 0,04 bis 0,15%, vorwiegend 0,05 bis 0,10% eingestellt. Eine Zugabe von Desoxydationsmitteln erfolgt zu diesem Zeitpunkt nicht; ein Mangangehalt von bis zu etwa 0,5 ",Ό stört nicht. Anschließend wird aus dem Schmelzofen in eine Gießpfanne abgegossen und gleichzeitig bzw. anschließend eine an sich bekannte Pfannen-, Gießstrahl-, Teilmengen- oder Umlaufentgasung durchgeführt. Bei der Pfannen- oder Gießstrahlentgasung können die bekannten Verfahren, wie Abstichentgasung, Pfannenstandentgasung, Pfannendurchlaufentgasung zur Anwendung gebracht werden. Entscheidend ist, daß die wegen des Fehlers von Desoxydationsmitteln unberuhigte Schmelze während der Entgasung ohne zusätzliche Hilfsmittel kocht und hierbei der Wasserstoffgehalt und vor allem die Gehalte an Kohlenstoff und Sauerstoff infolge der Bildung von gasförmigem Kohlenmonoxid so stark gesenkt werden, daß Kohlenstoffgehalte von höchstens 0,05%, vorwiegend 0,005 bis 0,035%, und Sauerstoffgehalte von höchstens 0,010%, vorwiegend 0,003 bis 0,006%, erreicht werden. Anschließend wird die entgaste Schmelze an Luft oder unter einem Schutzgasschleier, ζ. Β. unter Argon, vergossen, wobei entweder vor dem Abstich im Entgasungsgefäß oder vor dem Vergießen in der Pfanne das gegebenenfalls fehlende Mangan und als Desoxydationsmittel etwa 0,01 bis 0,03% Aluminium und/oder etwa 0,01 bis 0,03% Magnesium zugesetzt werden. Hierbei kann bei guter Durchführung der Schmelz- und Entgasungsarbeiten mit dem Zusatz an Desoxydationsmitteln bis an die untere Grenze der angegebenen Gehalte gegangen werden.

Beispiel 2

Das Einsatzmaterial wird in einem Induktionsofen an Luft erschmolzen, der mit einer dicht schließenden Haube versehen werden kann, um durch Pumpen ein Vakuum über der Schmelze erzielen zu können. Das Erschmelzen kann auch in einem anderen Ofen, z. B. einem Elektroofen, erfolgen und die Schmelze anschließend in den Induktionsofen übergeführt werden. In der Schmelze wird alsdann wie bei dem Verfahren nach dem Beispiel 1 nach dem Entfernen der unerwünschten Begleitelemente ohne Zugabe von Desoxydationsmitteln der gewünschte Kohlenstoffgehalt eingestellt, worauf der Ofen durch Auflegen der Haube verschlossen und alsdann abgepumpt wird. Der Druck wird dabei auf 0,1 bis 3 Torr, vorzugsweise 0,3 bis 1 Torr, gesenkt und die Schmelze bei diesem Unterdruck so lange gekocht, bis sie völlig ruhig ist. Hierdurch werden die gleichen Gehalte an Kohlenstoff und Sauerstoff erzielt, wie bei dem Verfahren nach dem Beispiel 1. Anschließend wird der Ofen mit Luft belüftet, die Haube abgenommen und die entgaste Schmelze unter Anwendung nur geringer Mengen an Desoxydationsmitteln wie beim Verfahren nach dem Beispiel 1 vergossen.

Bei beiden Beispielen kann auch auf die Zugabe von Aluminium und/oder Magnesium als Desoxydationsmittel verzichtet und dafür bis zu höchstens 0,06%, vorzugsweise 0,02 bis 0,03%, Silizium zugesetzt werden. Nach den in den beiden Beispielen beschriebenen Verfahren hergestellte Legierungen ergaben nach den üblichen Warm- und Kaltverformungen und der üblichen Schlußglühbehandlung an Ringbandkernen mit einer Banddicke von 0,20 bis 0,28 mm beispielsweise μ.-Werte (Permeabilität gemessen bei 5 Milli-Oerstedt) zwischen 70 000 und 140 000 G/Oe (Gauß pro Oerstedt).

Es kann im Rahmen der Erfindung dann auf die gesonderte Zugabe eines Desoxydationsmittels verzichtet werden, wenn ohnehin ein Legierungspartner aus der Reihe der Desoxydationsmittel zugesetzt wird.

Die Menge dieses Zusatzes ist in der Regel höher als bei der Zugabe des Desoxydationsmittels vor dem Abstechen. Das trifft beispielsweise zu bei der Herstellung von Legierungen, denen bei einem Nickelgehalt von etwa 47 bis 56% üblicherweise 0,05 bis

0,50% Silizium zulegiert wird. Dieser Siliziumgehalt reicht aus, um eine vollständige Desoxydation der Schmelze herbeizuführen.

Claims (2)

1 2 Schmelze in Vakuum-Öfen, z. E. in Vakuum-Induk- Patentai,sprüche· tionsöfen oder Vakuum-Lichtbogenöfen, unter Vakuum oder Schutzgas. Bei diesem Verfahren ist, ab-

1. Verfahren zur Herstellung von weichmagne- gesehen von dem auch hier üblichen Manganzusatz, tischen Eisen-Nickel-Lesierungen mit etwa 32 bis 5 die Zugabe von Desoxydationsmitteln nicht erforder-85% Nickel und gegebenenfalls bis zu je etwa lieh, die allenfalls nur in so geringem Ausmaß er-15«/o Kupfer, Molybdän, Chrom, dadurch folgt, daß keine Beeinträchtigung der magnetischen g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die in an sich bekann- Werte in Erscheinung tritt. Bei dem erstgenannten ter Weise in einem üblichen Ofen an Luft er- Verfahren wird in der Herstellung der Legierungen schmolzenen Legierungen anschließend in dem- io unter Verzicht auf die erreichbaren magnetischen selben Ofen einem mit vermindertem Druck ar- Höchstwerte der bisher wirtschaftlichste Weg bebeitenden, in der Schmelze einen Kohlenstoffge- schritten, während bei dem Vakuumverfahren Mehalt von höchstens 0,05% und einen Sauerstoff- thoden angewandt werden, die wesentlich aufwendigehalt von höchstens 0,01% ergebenden Entga- ger und teurer sind und außerdem zum Teil auch das sungsverfahren unterworfen und vor dem Ab- 15 Ausbringen bei der Weiterverarbeitung der Legierunstechen im Entgasungsgefäß und/oder vor dem gen verschlechtern.

Vergießen in der Pfanne Desoxydaüonsmittel, Ausgangspunkt für die Erfindung waren einge-

wie Aluminium, Silizium, Magnesium, Cer und/ hende Versuche über den Einfluß von Desoxydatiom-

oder Kalzium, nur in einer Menge von insgesamt elementen auf die verschiedenen Herstellungsverfah-

höchstens 0,06%, zugegeben werden. 20 ren, die Weiterverarbeitung und die magnetischen

2. Abänderung des Verfahrens nach An- Eigenschaften der weichmagnetischen Legierungen, spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ent- Bei der Durchführung dieser Versuche wurde ergasen der Legierungen außerhalb des Schmelz- kannt, daß es möglich ist, weichmagnetische Eisenofens erfolgt. Nickel-Legierungen mit besten magnetischen Werten,

25 wie sie bei der Erschmelzung und dem Vergießen

unter Vakuum oder Schutzgas erreicht werden, herzustellen, ohne die kostspieligen Vakuum- oder Schutzgas-Verfahren und -geräte zu gebrauchen. Es hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, daß

Die Erfindung betrifft die Herstellung weichmagne- 30 mittels eines der großtechnisch bekannten und preis-

tischer Eisen-Nickel-Legierungen. günstigen, mit vermindertem Druck arbeitenden Ent-

Es ist bekannt, solche Legierungen mit Nickelge- gasungsverfahren bei nur geringen Zugaben an Des-

halten von etwa 32 bis 85% als weichmagnetische Oxydationsmitteln ein einwandfreier Guß der in einem

Werkstoffe für Überträger, Meßwandler, Relais, Ab- der üblichen Öfen an Luft erschmolzenen Legierun-

schirmungen und andere Zwecke zu verwenden. Zum 35 gen, ohne Verschlechterung der magnetischen Werte,

Teil enhalten diese Legierungen außer Eisen und möglich ist. Außerdem ist das Ausbringen bei der

Nickel auch noch Kupfer, Molybdän und/oder Chrom Weiterverarbeitung (Warm- und Kaltformgebung)

in Mengen von jeweils bis zu 15%. Der Mangan- gegenüber den im Vakuum hergestellten Legierungen

gehalt dieser Legierungen liegt üblicherweise zwi- wesentlich besser. Die Erfindung besteht darin, daß

sehen etwa 0,10 und 1,50%. Es ist ferner nicht mehr 40 die in bekannter Weise in einem üblichen Ofen an

neu, daß einerseits durch eine Erhöhung des Rein- Luft erschmolzenen Legierungen anschließend einem

heitsgrades dieser Legierungen deren magnetische mit vermindertem Druck arbeitenden, in der Schmelze

Kennwerte verbessert werden, andererseits aber durch einen Kohlenstoffgehalt von höchstens 0,05 und

eine Zunahme der Reinheit, vor allem dann, wenn einen Sauerstoffgehalt von höchstens 0,01 ergeben-

im Gußblock keine Desoxydationsmittel, wie Alu- 45 den Entgasungsverfahren unterworfen werden. Das

minium, Silizium, Magnesium, Cer, Kalzium enthal- Entgasen kann auch außerhalb des Schmelzofens,

ten sind, die Warm- und Kaltverformbarkeit der Le- z. B. in Form einer Pfannen- oder Gießstrahlentga-

gierungen verschlechtert wird. Die Raffination kann sung, erfolgen. Vor dem Abstechen im Entgasungs-

in an sich bekannter Weise beipielsweise durch eine gefäß und/oder vor dem Vergießen in der Pfanne

Glühung in Schutzgasatmosphäre bei möglichst hohen 50 werden erfindungsgemäß Desoxydationsmittel, wie

Temperaturen erreicht werden, wobei jedoch in er- Al, Si, Mg, Ce und/oder Ca, nur in einer Menge von

ster Linie die Elemente Kohlenstoff, Sauerstoff und höchstens 0,06%, zugegeben.

Stickstoff entfernt werden, während eine nennens- Die bekannten, großtechnisch durchgeführten

werte Beseitigung der typischen Desoxydationsele- Stahlentgasungsverfahren dienen in erster Linie dem

mente auf diesem Wege nicht möglich ist. 55 Zweck, Wasserstoff aus dem flüssigen Stahl zu ent-

Aus den genannten Gründen sind zwei grundsätz- fernen und die Menge an Einschlüssen, z. B. Oxidlich unterschiedliche Verfahren zur industriellen Her- teilchen, im Stahl zu verringern. Bei dem der Erfrnstellung der erwähnten Eisen und Nickel sowie ge- dung zugrunde liegenden Verfahren wird zwar auch gebenenfalls Kupfer, Molybdän und/oder Chrom ent- der Gehalt an Einschlüssen gesenkt; wesentlich ist haltenden weichmagnetischen Legierungen entwickelt 60 bei diesem Verfahren jedoch, daß auf Grund der Tatworden. Das eine Verfahren besteht darin, daß die sache, daß infolge der bei der Entgasung unter BiI-Legierungen an Luft in einem der üblichen Schmelz- dung von Kohlenmonoxid eintretenden Erniedrigung öfen, z. B. einem Induktions- oder Elektroofen, er- des Kohlenstoff- und Sauerstoffgehalts bis auf die anschmolzen und nach Zugabe von Mangan und wenig- gegebenen Prozentsätze nur geringe Mengen an Desstens einem der Desoxydationsmittel Aluminium, Si- 65 Oxydationsmitteln zugegeben werden müssen. Dalizium, Magnesium, Cer, Kalzium vergossen werden. durch wird der Gehalt an überschüssigem Desoxyda-Nach dem anderen bekannten Verfahren erfolgen so- tionsmittel, das im Mischkristall gelöst wird, verrinwohl die Erschmelzung als auch der Abguß der gert, wodurch wegen des Fehlens schädlicher Anteile,