AT517228B1 - Verfahren zur Herstellung eines Endlosbandes aus einem metallischen Werkstoff - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Endlosbandes (1) aus einem metallischen Werkstoff, wobei der metallische Werkstoff (2) umgeschmolzen und zu einer Bramme (5) geformt wird, wobei die Bramme (5) zu einem Metallband (6) gewalzt wird und in einem nachfolgenden Schritt das Metallband (6) zu dem Endlosband (1) geschlossen wird.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Endlosbandes aus einem metallischen Werkstoff.

[0002] Bei der Herstellung von Folien und Filmen, insbesondere Triacetatfilmen, welche insbesondere für die Produktion von LCD-Bildschirmen verwendet werden, kommen üblicherweise als Prozessbänder für das Aufträgen und den Transport des Films dienende Endlosbänder zum Einsatz. Die Qualität des erzeugten Produktes hängt sehr stark von der Güte des Endlosbandes ab.

[0003] Aus der KR 10-2009-0110082 ist die Herstellung von breiteren Folienabgüssen auf Metallbänder bekannt geworden. Zur Verbreiterung der Abgussoberfläche auf dem Metallband ist dabei vorgesehen, dass an den Seitenrändern des Trägerbandes zusätzliche Längsstreifen mit angeschweißt werden, um so die Breite des herzustellenden Folienmaterials vergrößern zu können. Damit ist es zwar möglich, eine größere Abgussbreite zu erzielen, jedoch konnte mit dem bekannten Band nicht bei allen Anwendungsfällen ein ausreichendes Abgussergebnis erzielt werden. Ein weiteres Endlosband ist beispielsweise auch aus der W02006/024526 bekannt geworden.

[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Metallband mit einer sehr hohen Reinheit und damit verbunden einer sehr hohen Oberflächengüte zu schaffen sowie ein Verfahren zu Herstellung eines derartigen Metallbandes anzugeben.

[0005] Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der metallische Werkstoff umgeschmolzen und aus dem umgeschmolzenen Werkstoff eine Bramme geformt wird, wobei die Bramme zu einem Metallband gewalzt wird und in einem nachfolgenden Schritt das Metallband zu einem Endlosband geschlossen wird.

[0006] Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht, dass eine sehr hohe Oberflächengüte des Metallbandes mit einer nahezu durchgängigen und einheitlichen, metallischen Oberfläche geschaffen wird, welche damit für den Einsatz des Metallbandes als Trägerband (Prozessband) für den Abguss von Folienmaterial bestens geeignet ist. In der vorliegenden Anmeldung werden die Begriffe „Trägerband“ und „Prozessband“ synonym verwendet, da das Band nicht nur den Film bzw. die Folie trägt sondern der Film bzw. die Folie auf dem Band einen Prozess durchläuft, der von dem Band beeinflusst bzw. unterstützt wird. So kann das Band insbesondere von der Unterseite beheizt werden und somit zur Wärmeübertragung auf den Film bzw. die Folie dienen. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird auch erreicht, dass über die gesamte Breite des Metallbandes eine einheitliche Werkstoffqualität durchgängig zur Verfügung steht. Damit werden für das herzustellende Produkt, bei welchem das Metallband als Auflage- bzw. Trägermaterial dient, durchgängig einheitliche und gleiche Werkstoffqualitäten zur Abstützung bereitgestellt.

[0007] Weiters kann damit aber auch noch eine wesentlich bessere Oberflächengüte bei einem nachfolgenden Poliervorgang erzielt werden, da die Größe und Anzahl nichtmetallischer Einschlüsse durch das Umschmelzen wesentlich reduziert ist und damit Oberflächenfehler nahezu vermieden sind. Damit wird ein störungsfreies Abbild der Metalloberfläche an dem herzustellenden Folienmaterial erzielt. Dabei kann unter anderem ein Polymer-Film hergestellt werden, welcher später als optischer Film oder bei LCD-Bildschirmen zum Einsatz gelangt. Durch diese hohe Reinheit und ungestörte Oberflächengüte des Metallbandes kann in Verbindung mit dem Einsatz des Metallbandes als Auflage bzw. Abstützung des herzustellenden Folienmaterials die Güte desselben bei der Herstellung noch wesentlich verbessert werden. Damit können die von der Oberfläche des Metallbandes auf das Folienmaterial übertragenen Abbilder der Einschlüsse sehr gering gehalten werden, sodass damit ein hochwertiges Produkt herstellbar ist. Vorteilhaft ist hierbei auch, dass aufgrund des hochreinen Werkstoffes des Bandmaterials eine hochqualitative glatte Oberfläche für die Herstellung von hochwertigen Flachfolien erzielbar ist. Durch ein zumindest einmaliges Umschmelzen lassen sich eine hohe Reinheit des Ausgangsmaterials und somit eine hohe Güte der Oberfläche des Endlosbandes erzielen.

[0008] Eine qualitativ noch hochwertigere Oberfläche des Metallbandes lässt sich beispielsweise dadurch erzielen, dass der metallische Werkstoff zumindest zweimal umgeschmolzen wird.

[0009] Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung wird das Metallband durch Verschweißen von freien, stirnseitigen Endbereichen zu dem Endlosband geschlossen. Hierbei ist es insbesondere von Vorteil, dass durch das Umschmelzen auch die Verschweißbarkeit des Metallbandes wesentlich verbessert wird, wodurch ein Endlosband mit einer besonders hohen Schweißnahtgüte erzielt werden kann.

[0010] Um eine optimale Prozessoberfläche für die Herstellung eines Produktes zu erzielen, kann eine Oberfläche des Metallbandes vor und/oder nach seinem Schließen zu dem Endlosband poliert werden.

[0011] Eine besonders hohe Reinheit des metallischen Werkstoffes lässt sich dadurch erzielen, dass das Metall unter Vakuum und/oder in einer Schutzgasatmosphäre umgeschmolzen wird.

[0012] Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung, welche einen sehr hohen Reinheitsgrad des metallischen Werkstoffes ermöglicht, kann es vorgesehen sein, dass der metallische Werkstoff mittels eines Elektroschlacke- Umschmelzverfahrens umgeschmolzen wird.

[0013] Weiters kann der metallische Werkstoff mittels eines Vakuumlichtbogen- Umschmelzverfahrens umgeschmolzen werden. Hierdurch lassen sich nicht metallische Einschlüsse und Zentrumsporosität und -Seigerung sehr gut reduzieren.

[0014] Als besonders vorteilhaft hinsichtlich einer Polierfähigkeit des Endlosbandes und seiner mechanischen Eigenschaften hat es sich herausgestellt, wenn der metallische Werkstoff ein Stahl ist, der 0% - 1% C, 0,01% - 25 % Cr, 0% - 15% Ni, 0% - 7 % Si und 0% - 10 % Mn aufweist. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass in diesem Dokument unter Stahl alle technischen Eisen-Kohlenstoff-Legierungen verstanden werden, deren Kohlenstoffgehalt zwischen 0 und 2,06 % liegt und deren Anteil weiterer Elemente geringer als der des Eisens ist.

[0015] Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung, kann es vorgesehen sein, dass der metallische Werkstoff ausgewählt ist aus der Gruppe von X10CrNi18-8, X5CrNi18-10, X5CrNiMo17-12-2, X3CrNiMo13-4, CrNiCuTi15-7, Ck 67, Ti-Il, X1 NiCrMoCu25-20-5. Diese Variante der Erfindung zeichnet sich durch eine sehr hohe Oberflächengüte des Endlosbandes aus.

[0016] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

[0017] Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung: [0018] Fig. 1 einen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.

[0019] Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

[0020] Gemäß Fig. 1 wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Endlosbandes 1 aus einem metallischen Werkstoff 2, der metallische Werkstoff 2 umgeschmolzen.

[0021] Zum Umschmelzen des metallischen Werkstoffes 2 können verschiedene Verfahren zum Einsatz kommen. Einige besonders vorteilhafte Umschmelzverfahren für den metallischen Werkstoff 2 werden im Folgenden beschrieben.

[0022] Der metallische Werkstoff 2 kann beispielsweise mit einem Elektroschlacke-Umschmelz-verfahren umgeschmolzen werden. Hierzu wird ein als Elektrode dienender Block aus dem metallischen Material 2 verwendet. An seinem unteren Ende wird der Block in eine Umschmelzkokille eingetaucht. In die Kokille zugegebenen Schlackenkomponenten können zu Beginn des Umschmelzprozesses aufgeschmolzen werden. Die über die Elektrode eingebrachte elektrische Energie und der Widerstand der Schlacke bestimmen die Schlackenbadtemperatur. Die höhere Temperatur des Schlackenbades schmilzt den als Elektrode dienenden Block in dem gering eingetauchten Bereich auf, wobei Metall von dem Block abtropft. Die Tropfen fallen durch das flüssige Schlackenbad in einen darunter befindlichen flüssigen Metallsumpf, welcher kontinuierlich an seiner unteren Begrenzung erstarrt, so dass ein langsam wachsender Block aus umgeschmolzenen Material entsteht. Auf dem Weg der MetalItröpfchen durch die viskose Schlacke findet ein Reinigungsprozess statt, wobei an der Tröpfchenoberfläche befindliche Einschlüsse von der Schlacke aufgenommen werden.

[0023] Zum Umschmelzen des metallischen Werkstoffes 2 kann zusätzlich oder alternativ beispielsweise auch ein Vakuum-Lichtbogen-Umschmelzverfahren zum Einsatz kommen. Dieses Verfahren ist in Fig. 1 beispielhaft näher veranschaulicht. Hierbei dient ebenfalls ein Block des metallischen Werkstoffes 2 als Elektrode (Kathode). Ein Ofen 3 wird evakuiert und zwischen einem als Anode dienenden Startermaterial 4 auf dem Grund eines Schmelztiegels und der Elektrode aus dem metallischen Werkstoff wird ein Lichtbogen gezündet. Der Lichtbogen erhitzt sowohl das Startermaterial auf dem Grund des Schmelztiegels als auch die Elektrodenspitze. Die Elektrodenspitze wird hierbei abgeschmolzen. Während die Elektrodenspitze abgeschmolzen wird, tropft der geschmolzene metallische Werkstoff 2 in den Schmelztiegel und bildet dort einen Gussblock. Verunreinigungen bewegen sich hierbei an den Rand des Gussblockes und können beispielsweise nach einer Verfestigung des Gussblockes von dessen Oberfläche entfernt werden, beispielsweise durch Abschleifen der Oberfläche.

[0024] Bei den oben genannten Umschmelzverfahren wird der metallische Werkstoff 2 in einen Gussblock umgewandelt, der eine verfeinerte Korngröße und einen größeren Reinheitsgrad als das Ausgangsmaterial aufweist.

[0025] Der erzielbare Reinheitsgrad lässt sich dadurch erhöhen, wenn das Umschmelzen in einem Vakuum oder in einer Schutzgasatmosphäre erfolgt. So kann beispielsweise ein Vaku-um-Elektroschlacke-Umschmelzverfahren zum Einsatz kommen.

[0026] Der metallische Werkstoff 2 kann auch mehrmals umgeschmolzen werden. Hierbei können beispielsweise unterschiedliche Umschmelzverfahren hintereinander verwendet werden, um die Qualität des metallischen Materials 2 zu erhöhen. So kann ein erstes Umschmelzen beispielsweise mit einem Induktionsofen, insbesondere in einem Vakuum oder in einer Schutzgasatmosphäre, erfolgen. Das daraus gewonnene umgeschmolzene Material kann beispielsweise in Form einer Elektrode für ein Vakuum- Elektroschlacke-Umschmelzverfahren verwendet werden. Das daraus gewonnene umgeschmolzene Material kann wiederum als Elektrode für ein Vakuum-Lichtbogen-Umschmelzverfahren verwendet werden. Auch können die Umschmelzverfahren beliebig miteinander kombiniert werden. Natürlich kann auch ein und dasselbe Umschmelzverfahren mehrmals durchlaufen werden und nur ein einziges Umschmelzverfahren zum Einsatz kommen.

[0027] Weiters sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass auch nur ein einmaliges Umschmelzen des metallischen Werkstoffes 2, abhängig von der Qualität des Ausgangsmaterials, ausreichend sein kann.

[0028] Je nach Einsatzzweck des Endlosbandes 1 kann der metallische Werkstoff 2 aus den unterschiedlichsten Materialien bzw. Legierungen gebildet sein, beispielsweise aus den unterschiedlichsten Edelstahlmaterialien, Kohlenstoffstählen oder Titan. Die Metallbänder können beispielsweise als Prozess- oder Transportbänder Anwendung finden. Als besonders vorteilhaft hat sich beispielsweise ein Stahl herausgestellt, der 0% - 1% C, 0,01% - 25% Cr, 0% - 15% Ni, 0% - 7% Si und 0% -10% Mn aufweist.

[0029] Nachfolgend angeführte weitere Beispiele von metallischen Werkstoffen 2, die vorteilhafterweise als Ausgangsmaterial für das Umschmelzen dienen können, beziehen sich auf die

Normbezeichnungen gemäß EN 10027 Blatt 1 und Blatt 2. Als Beispiele seien hier die Werkstoffe X1 OCrNM 8-8 mit der Werkstoff-Nummer 1.4310, X5CrNi18-10 mit der Werkstoff-Nummer 1.4301, X5CrNiMo17-12-2 mit der Werkstoff-Nummer 1.4401, X3CrNiMo13-4 mit der Werkstoff-Nummer 1.4313, CrNiCuTi15-7 oder ähnliche Werkstoffe, Ck67 mit der Werkstoff-Nummer 1.1231,und Ti-Il mit der Werkstoff-Nummer 3.7035, X1NiCrMoCu25-20-5. Der Werkstoff Ck 67 wird auch mit einer geschützten Werksbezeichnung „Ti 994-Ti-grade2“ bezeichnet.

[0030] Bei den nachfolgend im Detail beschriebenen Werkstoffen, werden diese mit den einzelnen Legierungselementen zum jeweiligen metallischen Werkstoff 2 ausgebildet. Die Angaben erfolgen in Tabelle 1 dabei in Gewichts-Prozent, sofern keine andere Einheit angegeben ist. TABELLE 1:

[0031] Umformmartensit ist in nur so geringem Ausmaß zulässig, dass beim Walzen, insbesondere Kaltwalzen, auf Festigkeitsstufe 1 gemäß nachfolgender Tabelle 2 die zulässige magnetische Permeabilität nicht überschritten wird. Bei einem optional nachfolgenden auf Hochglanzpolieren der Oberfläche soll diese keine orangenhautähnlich Struktur oder Zeilenstruktur aufweisen.

[0032] Die magnetische Permeabilität des auf die in Tabelle 2 angegebenen Festigkeitsstufen gewalzten Bandes wird nach ASTM A-342 gemessen. So gilt z.B. für den Werkstoff X5CrNi18-10 (1.4301), Festigkeitsstufe 1: [0033] Relative Permeabilität μΓ < 1,15 bei einer Erregung von 200 Oersted (Oe).

[0034] Dieser in Oersted (Oe) angegebene Wert kann mit folgender Formel in einer Sl- Einheit in A/m (Ampere / m) ausgedrückt werden.

[0035] 1 Oe = 1000 / (4 * π) TABELLE 2:

[0036] Der durch das Umschmelzen entstandene Block wird in einem weiteren Schritt zu der Bramme 5 umgeformt. Dies kann beispielsweise durch Schmieden des Blocks erfolgen.

[0037] Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung, die sich zur Herstellung von Bändern eignet, weist die Bramme 5 eine Dicke h zwischen 50 bis 400 mm und eine Masse zwischen 500 kg - 40 t auf. Die Breite b der Bramme 5 entspricht in etwa der Breite des herzustellenden Endlosbandes 1, sofern es sich um ein Endlosband 1 handelt, welches aus einem einzigen Metallblech gefertigt ist. Falls es sich um ein aus mehreren Metallblechen gebildetes Endlosband handelt, die entlang ihrer Längskanten miteinander verschweißt sind, weicht die Breite des Endlosbandes 1 natürlich von der Breite der Bramme 5 ab, wobei die Breite des Endlosbandes im Wesentlichen der Summe der Breiten der miteinander verbundenen Metallbleche entspricht.

[0038] Die Bramme 5 wird anschließend in einem Walzvorgang zu einem Blech bzw. Metallband 6 umgeformt. Das Walzen der Bramme 5 erfolgt in einer Längsrichtung I der Bramme 5. Die Breite b der Bramme 5 wird durch den Walzvorgang im Wesentlichen nicht verändert.

[0039] In einem weiteren Schritt wird das Metallband 6, beispielsweise durch Verschweißen von freien, stirnseitigen Endbereichen 7, 8 miteinander, zu dem Endlosband 1 geschlossen. Zusätzlich kann mindestens eine Oberfläche (Bandinnen und/oder Bandaußenseite) des Metallbandes 6 vor und/oder nach seinem Schließen zu dem Endlosband 1 poliert werden. BEZUGSZEICHENLISTE: 1 Endlosband 2 Werkstoff 3 Ofen 4 Startermaterial 5 Bramme 6 Metallband 7 Endbereich 8 Endbereich

Claims (9)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Endlosbandes (1) aus einem metallischen Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Werkstoff (2) umgeschmolzen und zu einer Bramme (5) geformt wird, wobei die Bramme (5) zu einem Metallband (6) gewalzt wird und in einem nachfolgenden Schritt das Metallband (6) zu dem Endlosband (1) geschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Werkstoff (2) zumindest zweimal umgeschmolzen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband (6) durch Verschweißen von freien, stirnseitigen Endbereichen (7, 8) zu dem Endlosband (1) geschlossen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Oberfläche des Metallbandes (6) vor und/oder nach seinem Schließen zu dem Endlosband (1) poliert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Werkstoff (2) unter Vakuum und/oder in einer Schutzgasatmosphäre umgeschmolzen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Werkstoff (2) mittels eines Elektroschlacke-Umschmelzverfahrens umgeschmolzen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Werkstoff (2) mittels eines Vakuumlichtbogen- Umschmelzverfahrens umgeschmolzen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Werkstoff (2) ein Stahl ist, der 0% - 1 % C, 0,01% - 25 % Cr, 0% - 15% Ni, 0% - 7 % Si und 0% -10 % Mn aufweist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Werkstoff ausgewählt ist aus der Gruppe von X10CrNi18-8, X5CrNi18-10, X5CrNiMo17-12-2, X3CrNiMo13-4, CrNiCuTi15-7, Ck 67, Ti-Il, X1 NiCrMoCu25-20-5. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen