DD237574A3

DD237574A3 - Kuehlwalze zur herstellung mikrokristalliner metallischer werkstoffe

Info

Publication number: DD237574A3
Application number: DD84259617A
Authority: DD
Inventors: Harald Reutler; Wolfgang Loeser; Heinz Muehlbach; Gerhard Richter; Guenter Stephani
Original assignee: Rohrkombinat Stahl & Walzwerk
Priority date: 1984-01-26
Filing date: 1984-01-26
Publication date: 1986-07-23
Also published as: DE3444955A1; US4660622A; CS21485A1; JPS60228648A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Metallurgie. Das Ziel der Erfindung ist die Verbesserung der Qualitaet der durch Schnellerstarrung hergestellten mikrokristallinen Baender. Die Aufgabe der Erfindung wird durch Verwendung eines definierten arteigenen Werkstoffes fuer die Kuehlwalze geloest. Als arteigener Werkstoff wird der Erfindung gemaess ein Material verwendet, das vorzugsweise der chemischen Zusammensetzung der Schmelze entspricht, bzw. von dieser innerhalb bestimmter Grenzen abweicht. Das Wesen der Erfindung beruht auf einer durch Anwendung des arteigenen Walzenwerkstoffes gegenueber anderen Werkstoffen stark verbesserten Benetzbarkeit der Walzenoberflaeche durch die Schmelze. Durch Anwendung der Erfindung werden Qualitaetsverbesserungen, wie Verringerung der Oberflaechenrauhigkeit, Verbesserung der Geometrie, Vermeidung oder Verringerung von Mikrorissen und Erhoehung der Duktilitaet der Baender erreicht.

Description

vorzugsweise der chemischen Zusammensetzung der Schmelze innerhalb der Fehlergrenzen der chemischen Analyse entspricht. Als arteigener Werkstoff gilt der Walzenwerkstoff der Erfindung gemäß auch, wenn seine chemische Zusammensetzung hinsichtlich des Grundmetalls der Legierung weniger als ±5%, der Legierungselemente mit einem Nenngehalt >5 Gew.-% weniger als ±10% und der Legierungselemente mit einem Nenngehalt >1,0 Gew.-% weniger als ±20% von der in der Schmelze vorhandenen Konzentration des jeweiligen Elements abweicht.

Das Wesen der Erfindung beruht auf der neuen Erkenntnis, daß durch Anwendung eines arteigenen Walzenwerkstoffes gegenüber anderen Werkstoffen eine stark verbesserte Benetzbarkeit zwischen metallischer Schmelze und Walzenoberfläche erzielt werden kann.

Durch die Anwendung der Erfindung kann ein mikrokristallines Band aus metallischen Werkstoffen mit einer gegenüber dem bisherigen Stand der Technik der Verfahren zur Schnellerstarrung bedeutend verbesserten Qualität hergestellt werden.

Die durch die Anwendung der Erfindung erreichten Qualitätsverbesserungen betreffen:

(1) Verringerung der Rauhigkeit der Bandober- und -Unterseite

(2) Verbesserung der Geometrie des Bandes (homogener Querschnitt Kantenschärfe)

(3) Vermeidung oder Verringerung der Zahl der Mikrorisse

(4) Reduzierung bzw. gezielte Einstellung des Oxidationsgrades des Bandes

(5) Erhöhung der Duktilität des Bandes für bestimmte Legierungen -

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird im folgenden an 2 speziellen Beispielen erläutert:

Beispiel 1

Herstellung von Schnellarbeitsstahl mit mikrokristalliner Struktur nach dem Schmel'zspinnverfahren Die abzugießende Legierung hat folgende chemische Zusammensetzung:

Wolfram 6,35 Gew.-%, Molybdän 5,15 Gew.-%, Chrom 3,87 Gew.-%, Vanadin 1,98 Gew.-%, Kohlenstoff 0,82 Gew.-%, Rest Eisen Die Abkühlwalze besitzt eine chemische Zusammensetzung in den Hauptkomponenten, wie folgt:

Wolfram 6,6 Gew.-%, Molybdän 5,2 Gew.-%, Chrom 4 Gew.-%, Vanadin 2,1 Gew.-%, Kohlenstoff 0,83 Gew.-%, Rest Eisen Die Abweichungen betragen bei Wolfram +4,94%, bei Molybdän 1 %, bei Chrom 3,36%, bei Vanadin 6,06%, bei Eisen 0,68%. Mittels dieser aus speziellem arteigenem Werkstoff bestehenden Walze war es möglich, an Luft ein schnellerstarrtes Schnellarbeitsstahlband mit mikrokristalliner Struktur zu erzeugen. Es zeichnet sich durch eine sehr gute Maßhaltigkeit über die Länge und die Breite aus. Die durchschnittliche Bandrauhigkeitbeträgt2um. Das hergestellte Band ist außerdem völlig metallisch blank. Das ist bemerkenswert, da dieser Stahl auf Grund seines hohen Kohlenstoffgehaltes an Luft stark zur Oxidation neigt. Dieses Ergebnis ist im wesentlichen auf das gute Benetzungsvermögen der Abkühlwalze, welches sich in einem sehr guten Wärmeübergang widerspiegelt und im Resultat zu einer Abgangstemperatur des Bandes von der Walze von 540⁰C führt, die unterhalb des kritischen Temperaturbereiches der Oxidation liegt, zurückführen.

Beispiel 2

Es wurden Bändereiner Legierung hergestellt, die im wesentlichen aus 14,73 Gew.-% Chrom und 5,44 Gew.-% Aluminium bei einem Eisengehalt von etwa 79 Gew.-% zusammengesetzt ist.

Die Abkühlwalze besteht aus einem Werkstoff folgender chemischer Zusammensetzung in den Hauptkomponenten:

Etwa 79 Gew.-%Fe, 14,80 Gew.-% Chrom und 5,16 Gew.-% Aluminium.

Mit diesen Verfahrensparametern wurden auf der aus arteigenem Werkstoff bestehenden Walze metallisch blanke Bänder von 100 um Dicke an Luft hergestellt. Diese Bänder sind duktil und weisen eine gute Geometriekonstanz und Kantenqualität über die Bandlänge auf.

Claims

Erfindungsanspruch:

Kühlwalze zur Herstellung mikrokristalliner metallischer Werkstoffe in Bandform durch Schnellerstarrung mittels Schmelzspinnen, gekennzeichnet dadurch, daß die Kühlwalze oder deren Oberflächenschicht aus einem Werkstoff besteht, dessen chemische Zusammensetzung innerhalb der folgenden Grenzen mit der chemischen Zusammensetzung der zu verarbeitenden Schmelze übereinstimmt:
Grundmetall der Legierung: ± 15%
Legierungselemente mit Gehalten 5 Gew.-%: ± 110%
Legierungselemente mit Gehalten von 1 Gew.-% bis 5 Gew.-%: ± 120%

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Metallurgie und ist bei der Herstellung metallurgischer Fertigerzeugnisse, insbesondere in Bandform mit mikrokristalliner bzw. definiert kristalliner Werkstoffstruktur anwendbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Für die kontinuierliche Herstellung von Bändern direkt aus der Schmelze sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, wie z. B. für amorphe weichmagnetische Werkstoffe (T. Egami, AIP Conf. Proc. No. 24,1975, 697) durch Schnellerstarrung auf einer rotierenden Walze (Schmelzspinnverfahren).

Für die Herstellung von Bändern mit amorpher Struktur nach diesem Verfahren ist kennzeichnend, daß im kontinuierlichen Prozeß eine einwandfrei geometrische Form und die Erzielung der für die Verwendung erforderlichen physikalisch-technischen Eigenschaften nur in einem eingeschränkten Bereich technologischer Bedingungen gelingt, derfürdie jeweilige Legierung charakteristisch ist. Hinsichtlich des Walzenwerkstoffes domin iert die Forderung an hohe Wärmeleitfähigkeit bei ausreichend guter Benetzbarkeit der Walzenoberfläche. Das führte im wesentlichen zum Einsatz von Kupfer und Kupferlegierungen. Bänder aus Fe-Werkstoffen mit mikrokristalliner Struktur sind auf diesen Walzen nicht mit ausreichend guter Bandgeometrie, d. h. Formkonstanz, Oberflächenrauhigkeit und Kantenausbildung sowie frei von Oxidation (Zunder und Anlauffarben), herstellbar. So wird für Fe-Cr-Al-Widerstandslegierungen nach T. Naohara u.a. (Metall. Trans 13 A, 1982,337) zur Herstellung der Bänder eine Stahlwalze (ohne Stahlmarkenangabe) verwendet. Das erzeugte Band weist jedoch eine mangelhafte Geometrie aus, so daß z. B. keine für die mechanische Prüfung geeigneten Proben daraus hergestellt werden konnten. Nach H.A. Davies u.a. (Proc. of the Second Conf. on Rapid Solidification Proccessing, 1980, Reston USA) wird bei der Herstellung von dünnen Bändern aus N ί-Legierungen durch Verwendung eines unlegierten Stahles statt Kupfer für die Walze die Oxidation an der Bandoberfläche verringert, aber nicht beseitigt. Allgemein ist bekannt, daß die Entstehung von Oxidschichten durch Arbeiten unter Schutzgas oder im Vakuum vermieden werden kann. In den US-Patentschriften 4318733 und 4362553 wird die Herstellung von Werkzeugstählen mittels Schmelzspinnverfahren beschrieben. Die Erzeugung konventioneller Werkzeugstähle ist nach dieser Methode nicht möglich, da diese Stähle die Walzenoberfläche (Cu- bzw. CuBe-Walze) nicht benetzen. Hierdurch kann sich keine stabile Schmelzpfütze ausbilden und damit liegen ungünstige Bedingungen für eine Bandbildung vor. In den Patenten ausgewiesene Versuche zeigten, daß sich der Schmelzstrahl beim Auftreten auf die rotierende Abkühlwalze deformiert, tropfenförmig abbricht und die Walzenoberfläche noch schmelzflüssig verläßt. Damit wird keine Schnellabkühlung realisiert. Eine Bandherstellung ist nach den o.g. Patentschriften nur möglich durch Zugabe von Bor zwischen 0,5 und 1,5%. Das ist unökonomisch, da Bor ein teueres Legierungselement ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Qualität von durch Schnellerstarrung, insbesondere Schmelzspinnverfahren hergestellten mikrokristallinen Bändern aus metallischen Werkstoffen, insbesondere ihre Geometrie und ihre Oberflächenbeschaffenheit zu verbessern und die Kosten für die Durchführung des Verfahrens zu verringern.

Darstellung des Wesens der Erfindung

Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kühlwalzen aus geeigneten Werkstoffen einzusetzen, in Abhängigkeit vom zu vergießenden Material so festzulegen, daß mikrokristalline Bänder aus metallischen Werkstoffen mit genauer Geometrie und guter Oberflächenbeschaffenheit herstellbar sind, wobei nicht unter Schutzgas oder in Vakuum gearbeitet werden muß:

Merkmale der Erfindung

Der Erfindung gemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die beim Schnellerstarrungsvorgang mittels Schmelzspinnverfahren benutzte Walze oder die beim Schnellerstarrungsvorgang mit der Schmelze in Berührung kommende Walzenoberfläche aus einem arteigenen Werkstoff hergestellt wird. Als arteigener Werkstoff wird ein Material verwendet, das