DE10201592A1

DE10201592A1 - Kontinuierliches Bandgießen für hochreine Bänder auf Magnesiumbasis

Info

Publication number: DE10201592A1
Application number: DE2002101592
Authority: DE
Inventors: Franz Hehmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-01-16
Filing date: 2002-01-16
Publication date: 2003-10-02

Abstract

Es wird eine universell anwendbare Technik für kontinuierliches Gießen von hochreinen Magnesium-Flachprodukten wie Bänder, dicke (Platten) oder dünne Bänder offenbart. Die Erfindung enthält Verfahrensbedingungen, welche für die Konservierung der hohen Reinheit von hochreinem Magnesium-Metall-Einsatzwerkstoff im flachen Endprodukt kritisch sind. Die Wandstärken der Flachprodukte reichen von 0,01 bis 200 mm. Betont wird die Vermeidung der Kontaminierung mit Schwermetallverunreinigungen wie Cu, Ni und Fe sowie Sauerstoff. Helium wird bei einem Druck von 1 bar und darunter als einzigartige Verfahrensatmosphäre in Verbindung mit relativ hohen Gießgeschwindigkeiten und inerten und leitfähigen Materialien zum Erzielen ausreichender Wärmeabfuhr und resultierender Aushärtbarkeit der entsprechenden hochreinen flachen M¶g¶-Produkte ohne Anhaftungsprobleme bei zahlreichen kontinuierlichen Gießmethoden eingesetzt.

Description

Hintergrund

Es gibt einen Mangel an Massenproduktionstechnologie für verbesserte Herstellung von Guß- und Knetlegierungen sowie entsprechenden Produkten auf Magnesiumbasis. Während das fortgeschrittene Legieren von Magnesium auch unter der Verwendung des Gießwalzens mit einer Zwillingswalze ausführlich in EP 95 926 967.1-1215 behandelt wurde, sind die spezifischen Anforderungen zur Verbesserung der erforderlichen Produktivität und der thermisch-mechanischen Verarbeitung in der Herstellung von hochreinen Flachprodukten auf Magnesiumbasis bisher nicht offenbart worden.
So wie für Magnesium-Gußlegierungen im Gleichgewicht einschließlich Druckguß, Thixoguß und Thixo-Formguß ist die Weiterverarbeitung von Magnesiumlegierungen zu Flachprodukten der begrenzten Löslichkeit von potentiell sehr nützlichen Legierungselementen in flüssigem Magnesium unterworfen und diese Beschränkung gilt umso mehr für die entsprechende Löslichkeit in festem Magnesium.
Entsprechend ist die Konzentration auf Verfahrensführung von vorrangiger Bedeutung, um die Einführung von hochreinen Magnesium-Legierungsprodukten im Gleichgewicht auszunutzen und welche große Möglichkeiten für Massenproduktionstechnologie zur Herstellung von Flachprodukten auf Magnesiumbasis mit verbesserten Legierungsgehalt und Gefüge durch die Anwendung geeigneter Verfahrensbedingungen eröffnet.
So beobachteten zum Beispiel Icribar und Jin das Anhaftungs-Problem von Magnesiumlegierungen unter verschiedenen Gießgeschwindigkeiten (P. Icribar and I. Jin, Light Metals 1984, ed. J. P. McGreer, Warrendale, PA, TMS, 1984, p. 1129; P. Icribar and I. Jin, Pacific Northwest Metals and Minerals Conference, 1982, p. 1). Sie fanden heraus, daß die Bildung einer MgO-Schicht auf der Walzoberfläche den direkten Kontakt zwischen Legierung und Walzoberfläche aufhebt und daß höhere Gießgeschwindigkeiten zu geringeren Anhaftungs-Problemen führen. Icribar and Lin schlußfolgerten, daß das hieraus resultierende Qualitätsproblem eine zwischen den Walzen und den Bändern entwickelte Reibung ist und die Verfahrensführung aufgrund eines entsprechenden Druckgradienten entlang des Bogens des Walzbandkontaktes mißlingt.
Wie dem auch sei, eine universell anwendbare Technik für das kontinuierliche Gießen von hochreinen Magnesium-Flachprodukten wie Bänder, dicke (Platten) oder dünne Bänder ist bisher nicht offenbart worden.

Offenbarung der Erfindung

Es werden flache hochreine Legierungsprodukte auf Magnesiumbasis offenbart, die unter Verwendung von Technologie für Massenbandproduktion hergestellt werden. Die Technologie erlaubt Freiheit in der Wahl der Gießgeschwindigkeit in [kg/(sec × m)] zur Vermeidung von Oxidbildung, ohne auf besonders hohe Geschwindigkeiten zurückgreifen zu müssen, sodaß auch dickere Bänder aus hochreinen Magnesiumbasis-Metall und -Legierungen hergestellt werden können und eine entsprechende Tonnage von Magnesium-Knetlegierungen erhöht wird.
Auch wird offenbart, wie die Wieder-Kontaminierung der hochreinen Einsatzstoffe durch vorzeitige Oxidierung des geschmolzenen und erstarrten Magnesiums vermieden werden kann. Die resultierenden Flachprodukte wie dicke Bänder, Bänder, dünne Bänder und schmale Streifen sind für direktes Aufwickeln und andere sekundäre Verfahrensschritte geeignet. So wird das Gießwalzen mit der Zwillingswalze angewandt, um Erstarrung und Warmwalzen von hochreinen Magnesiumlegierungen für ein verfeinertes Erstarrungsgefüge von flachen Magnesium-Basisprodukten einschließlich Bänder, dünne Bänder und Platten jeweils mit verbesserter a) Oberflächengüte und b) Aufrollbarkeit in einem Arbeitsschritt und einer ökonomisch vertretbaren Bandbreite der Verfahrensführung zu ermöglichen, wenn Produktabmessungen, Ausdehnung der Produktionsanlage und Reinraumbedingungen von besonderem Interesse sind. Wie auch immer, bislang ist Zwillingswalz-Walzgießen nicht an die spezifischen Anforderungen der Herstellung von Bändern auf der Basis von Magnesiummetall und Magnesiumlegierungen angepaßt worden, weil man gewöhnlich Kupfer oder Cuße als das Material für die Gießwalzen benutzt (F. Hehmann, Rapidly solidified magnesiumbased solid solutions and their transformation and corrosion behaviour, Thesis, University of Stuttgart, published in "Fortschrittberichte VDI, Reihe 5, Nr. 155: Grund- und Werkstoffe", VDI-Verlag, Düsseldorf, FRG, Jan. 1989) und welches unversehens zu Anhaftungs-Problemen während des Walzgießens von Magnesiumlegierungen führt, selbst wenn die Walzgieß-Verfahrensführung unter einer inerten Atmosphäre erfolgt.

Ausführungsbeispiel 1

Die Erfindung basiert auf der Aufgabe, das Oberflächenkontrollproblem des lokalen und des gleichförmigen Anhaftens und der entsprechend erschwerten Wärmeabfuhr durch Transfer in ein aus der aus einer Walze, einem Transportband oder einer Gußform bestehenden Gruppe ausgesuchtes Substrat durch die Wahl von mindestens einem geeigneten und somit inerten Materials für ein kontinuierliches Substrat zu lösen, um die hierfür zugrundeliegende Wärmeabfuhr und Abkühlung durch besagte Walze, Transportband oder Gußform ohne Verschlechterung durch ein zwischengrenzflächiges Material an der Schnittstelle Substrat/Magnesium-Metall oder Substrat/Magnesium- Legierung möglich zu machen.

Gleichförmiges Anhaften von geschmolzenem und/oder erstarrtem Magnesium und seiner Legierungen ist eine Funktion des Materials, welches für das darunterliegende sich bewegende Substrat, Walze oder Transportband ausgesucht wird, und ebenso eine Funktion der Atmosphäre, in der die entsprechende Erstarrung stattfindet.

Dies ist wiederum eine Funktion der flüssigen Löslichkeit von Magnesium und seiner Legierungen in dem entsprechend ausgesuchten Material und umgekehrt.

Entsprechend wäre es schädigend, ein Substrat, Walze oder Transportband auszusuchen, welches eine Affinität zur Bildung einer Verbindung oder für flüssige Löslichkeit mit oder in Magnesium aufweist, und welches gleichzeitig die hochreinen Einsatzmaterialien für Magnesium-Metall und Magnesium-Legierung kontaminieren würde. Kritische Beispiele schließen Substrate mit ein, welche aus Cu sowie aus Ni (enthaltene Legierungen) hergestellt sind und welche, anders als Eisen, sowohl die klassischen kritischen Verunreiniger als auch in flüssigem Magnesium hochgradig löslich sind, somit also inkompatibel mit Substratmaterialien für kontinuierliches Gießen von Magnesium und Magnesium-Legierungen infolge des resultierenden hohen Risikos der Kontaminierung, da Cu und Ni hochgradig löslich in einer Mg-(Legierungs) Schmelze sind, während Mg-(Legierungs) Schmelzen wiederum hochgradig reaktiv sind und somit Affinität mit Cu und Ni (und ihren Legierungen) aufweisen.

Letzteres trifft nicht für Eisen-basierte Substrate, Gießformen, Versiegelungsvorrichtungen, Walzen oder Transportbänder zu, wenngleich sie noch ein Risiko von Partikeln durch mechanischen Abrieb darstellen und welches dadurch die hohe Reinheit des verwandten Magnesium-Basis- Einsatzmaterials untergraben würde. Dies trifft insbesondere beim Risiko einer Versprödung der Oberfläche von Substraten auf Eisenbasis zu.

Folglich wird das Problem des lokalen und gleichförmigen Anhaftens und entsprechend beeinträchtigter Wärmeabfuhr durch den Einsatz von aus Ta gefertigten Oberflächenmaterialien für Walzen, Transportbänder oder Gießformen gelöst. Ta ist erster Kandidat für diesen Zweck, da es auch sehr widerstandsfähig gegen Verformung enstprechender (Walzen) Oberflächen infolge von dort wie durch Walzen, Torsion oder Abtrennung auftretender Kräfte ist und Ta liefert ebenfalls gute Schadenstoleranz und gute Wärmeleitfähigkeit. Der Bereich inerter Materalien für kontinuierliche Substrate mit ähnlichen Eigenschaften für dieses Ausführungsbeispiel ist in Anspruch 1, welcher weder für die Illustrierung der Erfindung noch für entsprechende inerte Randbedingungen für kontinuierliches und somit nachhaltiges Gießen von hochreinen Bändern auf Mg-Basis erschöpfend ist, offenbart.

Ausführungsbeispiel 2

Die Erfindung basiert auf der Aufgabe, das Oberflächenkontrollproblem von lokalem Anhaften und lokal beeinträchtigter Wärmeabfuhr durch das Einschleppen von Luftbläschen zwischen Schmelz-Bad und Walzen-, Förderband- oder Gießform-Oberfläche, zu lösen.

Das Problem des Einschleppens von Luftbläschen während der Erstarrung wird durch die Wahl von mindestens einem geeigneten und somit inertem Material für kontinuierliche Substrate entsprechend Anspruch 1 gelöst, worin die Konfiguration der Anwendung für die Ermöglichung der zugrundeliegenden Wärmeabfuhr und Abkühlung ohne Verschlechterung durch ein zwischengrenzflächiges Material an der Schnittstelle Substrat/Magnesium-Metall oder Substrat/Magnesium-Legierung in Anspruch 2 näher dargestellt ist.

Die Methode zur Behebung des Problems von lokalem und gleichförmigem Anhaften wird weiter durch den Einsatz glatter Oberflächenabschlüsse auf entsprechenden Substraten gemäß Anspruch 2 verbessert.

Das Problem des Einschleppens von Luftbläschen während der Erstarrung wird ebenfalls durch den Einsatz eines Films aus einer inerten Atmosphäre zwischen Substrat und Schmelze sowie dem resultierendem Flachprodukt gemäß Anspruch 4 gelöst, worin der Film vorzugsweise sehr dünn und somit sehr leicht unter Verwendung von Helium erzielt wird, und was jeweils bei Einfach- und Zwillingswalzmethoden und bei Einfach-, Rad- und Transportförderband-Methoden und bei kontinuierlichem Gießen unter Einsatz einer Gießform angewandt wird.

Ausführungsbeispiel 3

Die Erfindung basiert auf der Aufgabe, das Oberflächenkontrollproblem von lokalem Anhaften und lokal beeinträchtigter Wärmeabfuhr durch das Einschleppen von Luftbläschen zwischen Schmelz-Pool und Walzen-, Förderband- oder Gießform-Oberfläche insbesondere beim Schmelzeinschlepp-Gießverfahren, welches das Einschleppen der Schmelze auf das entsprechende Kühlrad nicht einfach durch eine glatte Oberfläche allein ermöglicht, zu lösen.

Das Problem von Luftbläschen auf einem Kühlrad für das Schmelzeinschlepp-Gießverfahren wird unter Verwendung einer matten und gemusterten Walzen-Morphologie auf der Basis des unter Anspruch 2 offenbarten Oberflächenabschlusses gelöst, also einer glatten und polierten Oberfläche kombiniert mit einem künstlichen und vorzugsweise mechanisch eingebrachten Oberflächenmusters in der Größenordnung gut oberhalb von etwa 50 Mikrometer pro Periode lateralen Oberflächenmusters auf dem Kühlrad des Einschleppverfahrens zwecks Verbesserung der Einschleppaktion ohne Wiedereinführung des und/oder Störung durch das Luftbläschen-Problem(s).

Ausführungsbeispiel 4

Die Erfindung basiert auf der Aufgabe, das Problem begrenzter mechanischer Eigenschaften als Folge begrenzter Abkühlraten konventioneller Gießmethoden einschließlich dem Mangel an Übersättigung von Legierungselementen im Gitter des hexagonal dichtest gepackten Magnesiums sowohl unterhalb als auch oberhalb der maximalen festen Gleichgewichtslöslichkeit eines entsprechenden Legierungselementes oder entsprechender Legierungselemente infolge der Retrograd-Form der festen Löslickeit im α-Feld unterhalb der eutektischen Temperatur, kleiner Verteilungs- Koeffizienten und entsprechendem Mangel von Aushärtbarkeit (cf. Druckguß von Mg-Al basierten Gußlegierungen) zu lösen.

Das Problem des Mangels an Aushärtbarkeit wird unter Anwendung einer oder mehrerer der folgenden Verfahrensparameter unter der Annahme der durch Anspruch 1 gegebenen Bedingungen und der unter Anspruch 4 gegebenen Atmosphären (siehe auch Anspruch 19) gelöst:

1. Eine doppelseitige Wärmeabfuhr unter Benutzung einer oder mehrerer der Kühlmethoden des Anspruches 7 oder Zwillingsförderband-Gießen (s. Anspruch 8) in Verbindung mit der Wandstärke der Flachprodukte nach Anspruch 19.2 und Anspruch 19.3 zur Kontrolle des gewünschten Gefüges nach Anspruch 19.4 ff. durch Abschrecken von beiden Oberflächen des entsprechenden Flachproduktes unter der Annahme von Anspruch 1, aber in allen Fällen unter Einbeziehung einer guten Wandstärken-Kontrolle (Abweichung weniger als 8%, cf. Anspruch 10 und Beispiel 5 unten) und eine gleichförmige Abkühl-Vorgeschichte über dem Längsschnitt des resultierenden flachen hochreinen Mg-Basis-Produktes nach erstem Kontakt der entsprechenden Schmelze mit der Walzoberfläche und anschließender Bildung einer lokalen Festkörper/Schmelze-Zone in einem Spalt zwischen zwei Walzen und vor dem sogenannten "kissing point" wegen symmetrischer Abkühlbedingungen von beiden Seiten des entsprechenden Flachproduktes.
2. insbesondere eine Banddicke, welche durch Einstellung eines Spaltes zwischen zwei Kühlrollen derselben Größe von einem Wert von 0.5 mm bis 6 mm reicht.
3. eine Oberflächengeschwindigkeit einer Walze, eines Rades oder eines Transportförderbandes, welche sich von 2 m/min bis 3500 m/min erstreckt.
4. eine Oberflächengeschwindigkeit einer Walze, eines Rades oder eines Transportförderbandes, welche sich von 200 m/min bis 7000 m/min erstreckt.
5. ein Schlitz-artiges Profil eines Ausgusses eines Tiegels oder eines Schmelzzufuhrbehälters, worin besagter Schlitz einen Querschnitt enthält, welcher aus der aus rechteckigem Querschnitt und rechteckigen Querschnitt mit geglätteten und/oder gerundeten (abgegrateten) Ecken bestehenden Gruppe ausgesucht wird.
6. eine Ausguß-Lippe in kurzem Abstand zu einer Gießwalze oder Förderband unter der Annahme von Anspruch 1, um die resultierende Oberflächenmorphologie und Oxidwachstum zu kontrollieren, worin besagter kurzer Abstand einen Wert im Bereich von 0.1 bis 3.0 mm aufweist, vorzugsweise einen Bereich von 0.2 bis 1.0 mm.
7. einen Unterdruck bezogen auf normale atmosphärische Bedingungen, also weniger als 1 bar einer Atmosphäre, welche vorzugsweise ein inertes Gas enthält oder im Wesentlichen daraus besteht, worin das inerte Gas vorzugsweise Helium oder ein Helium-Basis-Gemisch ist.

Ausführungsbeispiel 5

Die Erfindung basiert auf der Aufgabe, das auf thermisch induzierte Irregularitäten (flache Kugeln) auf entsprechenden Abschreckflächen bezogene Problem geometrischer Stabilität besagter Magnesium-Basis-Flachprodukte zu lösen.

Das Problem thermisch induzierter Irregularitäten auf der Abschreckoberfläche von kontinuierlich gegossenen Mg-Bändern wird gelöst durch Vorwärmen der entsprechenen Walze, Rad, Förderband oder Gußform (Wand oder Oberfläche), Wahl der entsprechenen Materialien mit geeigneter thermischer Konduktivität, Vor-Dehnung der Oberfläche der entsprechenen Walze; Rades, Förderbandes oder Gußform (Wand oder Oberfläche) und unter Anwendung eines Unterdruckes in der Nähe der entsprechenen Walze, Rades, Förderbandes oder Gußform (Wand oder Oberfläche) oder durch eine Beschichtung gemäß Anspruch 2.6 und 15.6.

Ausführungsbeispiel 6

Die Erfindung basiert auf der Aufgabe, das Problem von Oberflächenfehlern einschließlich der sogenannten "Orangenhaut", Oberflächenkrakeleien, Flecken und Blasen zu lösen.

Das Problem der nicht-zufriedenstellenden Oberflächenqualität, hier insbesondere der "Orangenhaut", Oberflächenkrakeleien, Flecken und Blasen, wird gelöst durch Anwendung von einem oder mehreren der folgenden Merkmale (siehe auch Anspruch 19.5):

1. Sicherstellen eines kontrollierten Oxidwachstums nach Erstarrung durch eine in-situ Kontrolle der atmosphärischen Wachstumsbedingungen für das Gesamtverfahren (s. Ansprüche 4, 4.7 und 9).
2. Anwendung eines inerten Gases zur Vermeidung der Aufnahme von Sauerstoff in flüssigem Magnesium an einer oder mehrerer der möglichen Etappen des Gesamtverfahrens (s. Ansprüche 1, 3, 4 und 9).
3. eine eventuell mit kontrolliertem Gehalt an Sauerstoff und/oder Feuchtigkeit dotierte inerte Atmosphäre zur Kontrolle des Oxidwachstums auf der Oberfläche des Flachproduktes vor einem Verlassen der Gießanlage.
4. eine ausreichend hohe Gießgeschwindigkeit zur Vermeidung von Korngrößen oberhalb von 8 Mikrometer (Anspruch 19.3).
5. ein inertes Kontaktmaterial während des gesamten Verfahrens (vergleiche Anspruch 11).
6. ausreichend Wärmeabfuhr während der Erstarrung einschließlich der Entwicklung von latenter Wärme.

Ausführungsbeispiel 7

Die Erfindung basiert auf der Aufgabe, daß ein Gehalt an Einsatzmaterialverunreinigungen (der notwendigerweise im Endprodukt zurückbehalten wird) nicht unmäßig den geringen Gehalt von Verunreinigungen durch das kontinuierliche Gießverfahren nach einem oder mehreren der oben aufgeführten Beispiele 1 bis 6 überschreitet und welches es erschwinglich macht, den Reinheitsgrad von sehr hochreinem Einsatzmaterial in einer Endproduktform flacher Mg-Legierungsprodukte zu konservieren (siehe Anspruch 19.4 ff.).

Das Problem, die durch die neuen Verfahrensbedingungen für die Herstellung flacher hochreiner und hiermit offenbarter Magnesium-Basisprodukte ermöglichten Anforderungen zu erfüllen, darunter Minimierung schädlicher Spurenelemente im Magnesium-Basis-Endflachprodukt, wird gelöst durch Rückgriff auf das geeignete hochreine Magnesium-Metall als Einsatzwerkstoff für eine entsprechende kontinuierliche Gießroute unter Benutzung eines oder mehrerer der folgenden Magnesium-Metall-Einsatzwerkstoffe:

1. 3N8 hochreines Magnesium-Metall kommerzieller Güte (i. e. 99.98% Magnesium-Metall), welches (in Gew.-%) 0.0013 Fe, < 0.0005 Cu, 0.0005 Ni, 0.002 Si, 0.001 Ca, < 0.0001 Cd, 0.001 Pb, < 0.003 Na enthält.
2. 3N8 hochreines Magnesium-Metall kommerzieller Güte (i. e. 99.98% Magnesium-Metall), welches (in Gew.-%) 0.0013 Fe, < 0.0005 Cu, 0.0005 Ni, 0.002 Si, 0.001 Ca, < 0.0001 Cd, 0.001 Pb, 0.003 Al, 0.0016 Mn, 0.004 Zn, < 0.001 Sn enthält.
3. hochreines Magnesium-Metall von sublimierter Güte, welches (in Gew.-%) < 0.0013 Fe, < 0.0005 Cu, < 0.0005 Ni, 0.002 Si, 0.0005 Ca, < 0.0001 Cd, 0.001 Pb, < 0.0005 Na enthält.
4. hochreines Magnesium-Metall von sublimierter Güte, welches (in Gew.-%) < 0.0013 Fe, < 0.0005 Cu, < 0.0005 Ni, 0.002 Si, 0.0005 Ca, < 0.0001 Cd, 0.001 Pb, < 0.0005 Na, 0.002 Al, < 0.004 Mn enthält.

Ausführungsbeispiel 8

Die Erfindung basiert auf der Aufgabe, daß eine geeignete Alternative eines inerten Materials angewandt wird, bei der Wärmekonduktivität keine vorangigen Anforderungen stellt (s. Anspruch 11) und chemische Verträglichkeit verbessert wird.

So kann Ta als Tiegel- oder Schmelzzufuhrbehälter- oder Meniskus-Material ersetzt werden, wenn Aluminium, Zink oder (aus welchem Grund auch immer) ein Edelmetall als Legierungselement zu Magnesium hinzulegiert werden soll. Wie auch immer, Ta ist immer noch eher mit flüssigem Magnesium verträglich hinsichtlich des Gesichtspunktes des Abriebs eines Tiegel- oder Schmelzzufuhrbehälter- oder Meniskus- oder kontinuierlichem Substrat-Materials und der potentiellen Wiederkontaminierung des hochreinen Magnesium-Basis Einsatzmaterials in einem Schmelzzufuhrbehälter, Tiegel, Bad oder Pfütze wie auf einer Gießwalze als zum Beispiel Kupfer.

Das Problem wird unter Anwendung nicht-reduzierbarer (oder nicht weiter oxidierbarer) und somit chemisch stabiler Materialien gemäß Anspruch 11 gelöst. Hinsichtlich Oxiden ist CaO ein erstklassiger Kandidat, als Tiegel- oder Schmelzzufuhrbehältermaterial angewandt zu werden, wenn eine Magnesiumschmelze mit Seltenen Erdmetallen oder Aluminium gefahren werden soll, weil CaO eines der stabilsten Oxide ist. Wie auch immer, der Einsatz von CaO verlangt, daß die umgebende Verfahrensatmosphäre hochgradig kontrolliert wird und kein CO₂ enthält, da sich andernfalls Ca-Karbide (e. g. in entsprechender Magnesium (Basis) Schmelze) bilden würden.

Wie auch immer, Oxide wie MgO sollten nicht als Tiegel- oder Schmelzzufuhrbehälter eingesetzt werden, wenn Aluminium als Legerungselement beteiligt ist.

Hinsichtlich nicht-reduzierbarer Karbide schließen die Alternativen (e. g. als eine PVD-Beschichtung auf entsprechenden Gießwalzen) WxCy (e. g. WC, W₂C), Ta_xC_y (e. g. Ta₂C, TaC), VC, TiC, ZrC, NbC, V₂C, Cr_xC_y (e. g. Cr₂₃C₆, Cr₇C₃, Cr₃C₂), Mo₂C, Mo₂C, MoC, Mn₃C, Fe₃C mit ein.

Hinsichtlich nicht-reduzierbarer Nitride schließen die Alternativen BN, TiN, AlN, Si₃N₄ mit ein, alle polykristallin und somit ausreichend widerstandsfähig zum Beispiel gegen mechanische Stoßbeanspruchung.

Hinsichtlich nicht-reduzierbarer Boride schließen die Alternativen zum Beispiel CrB₂, TiB₂ mit ein.

Claims

1. Ein Verfahren für kontinuierliches Gießen von hochreinen und aus der Gruppe aus dicken Bändern, Bändern, dünnen Bändern und schmalen Streifen ausgesuchten Flachprodukten auf Magnesium-Basis, worin besagtes Verfahren enthält:

A) Ausgießen eines geschmolzenen hochreinen Einsatzmaterials aus einem Magnesium-Metall oder aus einer Magnesium-Basis-Legierung in einem Tiegel, einem Schmelzzufuhrbehälter oder einem Meniskus, worin besagter Tiegel, Schmelzzufuhrbehälter oder Meniskus aus einem inertem Tiegelmaterial oder einem inertem Schmelzzufuhrbehältermaterial oder einem inertem Meniskusmaterial hergestellt ist und besagtes Ausgießen und eine resultierende Oberfläche des geschmolzenen hochreinen Einsatzmaterials frei von Kontakt mit Luft oder mit Sauerstoff ist,

B) Zuführen des geschmolzenen hochreinen Einsatzmaterials durch einen Ausguß des besagten Tiegels oder des besagten Schmelzzufuhrbehälters oder des besagten Meniskusses auf eine rotierende oder sich bewegende Abschreck-Oberfläche von mindestens einer Gießwalze oder Gießförderband oder Gießradförderband oder sich bewegenden oder stationären Gußformwand, worin besagter Ausguß aus einem inertem Ausgußmaterial hergestellt ist und besagtes Zuführen auf die rotierende oder sich bewegende Abschreckoberfläche der mindestens einen Gießwalze durch ein aus der Gruppe aus Wasser, Kühlflüssigkeit oder Kühlgas ausgesuchtes Kühlmittel gekühlt wird und das geschmolzene hochreine Einsatzmaterial frei von Kontakt mit Luft oder mit Sauerstoff ist, und

C) Erstarren des Magnesium-Metalls oder der Magnesium-Basis-Legierung aus dem geschmolzenen hochreinem Einsatzmaterial auf besagter rotierender oder sich bewegender Abschreckoberfläche der mindestens einen Gießwalze oder Gießförderbandes oder Gießradförderbandes oder sich bewegenden oder stationären Gießformwand,
worin die mindestens eine Gießwalze oder Gießförderband oder Gießradförderband oder sich bewegende oder stationäre Gußformwand ein inertes kontinuierliches Substratmaterial enthält, welches aus der aus einem inerten Walzmaterial, einem inerten Zwillingswalzmaterial, einem inertem Förderbandmaterial, einem inertem Radförderbandmaterial, einem inerten Zwillingsförderbandmaterial und einem inertem Gußformmaterial bestehenden Gruppe ausgesucht wird,
worin das inerte Walzmaterial, das inerte Zwillingswalzmaterial, das inerte Förderbandmaterial, das inerte Zwillingsförderbandmaterial und das inerte Gußformmaterial aus der aus einem Tantalmetall oder einer Tantallegierung, Eisen, Stahl, rostfreiem Stahl, Cr-Stahl, gehärtetem Cr-Stahl, Mo-Stahl, martensitischem Stahl, einem Titanmetall oder einer Titanlegierung, einem Niobmetall oder einer Nioblegierung, einem Wolframmetall oder einer Wolframlegierung, einem Vanadinmetall oder einer Vanadinlegierung, einem Molybdänmetall oder einer Molybdänlegierung und einer Kombination dieser Materialien bestehenden Gruppe ausgesucht wird und besagtes Erstarren durch einen unmittelbaren Kontakt mit besagtem inerten kontinuierlichem Substratmaterial und frei von Verunreinigung, Anhaftung, Anbacken oder Aufakkumulieren von Oxid erhalten wird.

2. Das Verfahren nach Anspruch 1, worin das inerte kontinuierliche Substratmaterial ein oder mehrere der folgenden Kennzeichen enthält:

1. 2.1 einen Oberflächenabschluß von einem Viertel eines Mikrometers.

2. 2.2 einen Oberflächenabschluß von einem Mikrometer.

3. 2.3 einen Oberflächenabschluß von drei Mikrometern.

4. 2.4 einen Oberflächenabschluß von sechs Mikrometern.

5. 2.5 einen Oberflächenabschluß von zehn Mikrometern.

6. 2.6 Gebrauch als eine Beschichtung, eine PVD-Beschichtung, eine CVD-Beschichtung, ein Einsatzfutter, eine Verschalung oder ein Gehäuse auf besagter rotierender oder sich bewegender Oberfläche oder als ein massives oder Monoblock-Metall oder eine massive oder Monoblock-Legierung für die mindestens eine Gießwalze oder Gießförderband oder Gießradförderband oder sich bewegenden oder stationären Gußformwand.

3. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin das Verfahren weiterhin enthält: Versiegeln eines Spaltes zwischen dem Ausguß oder dem besagtem Meniskus auf der einen Seite und besagter rotierender oder sich bewegender Abschreck-Oberfläche der mindestens einen Gießwalze oder Gießförderband oder Gießradförderband oder sich bewegenden oder stationären Gußformwand auf der anderen Seite, worin besagter Spalt eine Pfütze, einen Strahl oder ein Bad des geschmolzenen hochreinen Einsatzmaterials in sich aufnimmt, worin die Pfütze, der Strahl oder das Bad frei von Kontakt mit Luft oder mit Sauerstoff und durch ein inertes Versiegelungsmaterial versiegelt ist, worin besagtes Versiegelungsmaterial frei von besagter Luft oder besagtem Sauerstoff ist.

4. Das Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, worin ein oder mehrere der folgenden Merkmale unter einer aus der aus einer Heliumatmosphäre, einer Stickstoffatmosphäre, einer Argonatmosphäre, einer aus diesen Atmosphären bestehenden Kombination, einem inerten Gas, einer inerten Gasmischung, einem inerten und mit einem kontrolliertem Gehalt an Sauerstoff dotiertem inertem Gas, einem Vakuum, einem Vakuum nach Spülung einer das Verfahren mit besagter Heliumatmosphäre, besagter Stickstoffatmosphäre, besagter Argonatmosphäre, besagter aus diesen Atmosphären bestehenden Kombination, besagtem inerten Gas, besagter inerten Gasmischung, besagtem inerten und mit einem kontrolliertem Gehalt an Sauerstoff dotiertem inertem Gas in sich aufnehmenden Kammer bestehenden Gruppe ausgesuchten inerten Atmosphäre betrieben wird:

1. 4.1 besagtes Ausgießen.

2. 4.2 besagtes Zuführen.

3. 4.4 besagtes Versiegeln.

4. 4.5 besagtes kontinuierliches Gießen.

5. 4.6 besagtes Erstarren.

6. 4.7 das Verfahren.

5. Das Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, worin besagtes Zuführen aus einer Gruppe ausgesucht wird, die aus einem Röhren-Zuführen oder einem Niedrig-Druck- Zuführen für Minimieren von Turbulenz während eines kontinuierlichen Gießens besteht.

6. Das Verfahren nach Anspruch 4, worin besagtes kontinuierliches Gießen aus einer Gruppe aus Einzelwalz-Gießverfahren ausgesucht wird, die aus Planarfluß-Gießen, Schmelzeinschlepp-Gießen, Schmelzüberfluß-Gießen und Freistrahl-Gießen besteht.

7. Das Verfahren nach Anspruch 4, worin besagtes kontinuierliches Gießen aus einer Gruppe aus Zwillingswalz-Gießverfahren ausgesucht wird, die aus Gleich-Durchmesser-Zwillingswalz- Gießen, schräggestelltes Zwillingswalz-Gießen, Ungleich- oder Doppelwalz-Gießen, invertiertes Zwillingswalz-Gießen und Gaskissen-ausgekleidetes Zwillingswalz-Gießen besteht.

8. Das Verfahren nach Anspruch 4, worin besagtes kontinuierliches Gießen aus der Gruppe aus Förderbandgießverfahen ausgesucht wird, die aus direktem Bandgießen (DSC), Einzelförderband-Gießen, Zwillingsförderband-Gießen und Radförderband-Gießen besteht.

9. Das Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, worin das Verfahren weiter ein Herüberbringen von besagtem kontinuierlichem Gießen zu einem Sekundär-Verfahrensschritt enthält, worin besagtes Herüberbringen unter einer inerten Atmosphäre aus der Gruppe betrieben wird, die aus einer Heliumatmosphäre, einer Stickstoffatmosphäre, einer Argonatmosphäre, einer aus diesen Atmosphären bestehenden Kombination, einem inerten Gas, einer inerten Gasmischung, einem Vakuum, einem Vakuum nach Spülung einer das Verfahren mit besagter Heliumatmosphäre, besagter Stickstoffatmosphäre, besagter Argonatmosphäre, besagter aus diesen Atmosphären bestehenden Kombination, besagtem inerten Gas, besagter inerten Gasmischung in sich aufnehmenden Kammer besteht.

10. Das Verfahren nach Anspruch 9, worin besagter Sekundär-Verfahrensschritt aus der aus Wandstärke-Kontrollieren, Kaltwalzen, Warmwalzen und Aufwickeln bestehenden Gruppe ausgesucht wird.

11. Das Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, worin

1. 11.1 das inerte Tiegelmaterial, oder

2. 11.2 das inerte Schmelzzufuhrbehältermaterial, oder

3. 11.3 das inerte Meniskusmaterial, oder

4. 11.4 besagtes inertes Ausgußmaterial, oder

5. 11.5 einen inertes Flußstoppermaterial für einen Flußstopper oder

6. 11.6 besagtes inertes Versiegelungsmaterial

ausgesucht wird aus der Gruppe bestehend aus einem Tantalmetall oder einer Tantallegierung, Eisen, Stahl, rostfreiem Stahl, Cr-Stahl, gehärtetem Cr-Stahl, Mo-Stahl, martensitischem Stahl, einem Titanmetall oder einer Titanlegierung, einem Niobmetall oder einer Nioblegierung, einem Wolframmetall oder einer Wolframlegierung, einem Vanadinmetall oder einer Vanadinlegierung, einem Molybdänmetall oder einer Molybdänlegierung und einer Kombination dieser Materialien, und einem nicht-reduzierbarem Borid, einem nicht-reduzierbaren Nitrid, einem nicht-reduzierbaren Karbid und einem nicht-reduzierbarem Oxid.

12. Das Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, worin ein oder mehrere der folgenden Merkmale abgeschreckt wird durch ein aus der Gruppe aus Wasser, Kühlflüssigkeit oder Kühlgas ausgesuchtes Kühlmittel:

1. 12.1 die mindestens eine Gießwalze oder Gießförderband oder Gießradförderband oder sich bewegende oder stationäre Gußformwand.

2. 12.2 die rotierende oder sich bewegende Abschreck-Oberfläche.

3. 12.3 der Ausguß.

4. 12.4 der Meniskus.

5. 12.5 der Flußstopper.

6. 12.6 das inerte Walz-, Förderband- oder Gußformmaterial.

7. 12.7 das inerte Ausgußmaterial.

8. 12.8 das inerte Meniskusmaterial.

9. 12.9 das inerte Versiegelungsmaterial.

13. Das Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, 7 und 9 bis 12, worin das Gaskissen-ausgekleidete Zwillingswalz-Gießen ein Gaskissen aus einem inertem Gas enthält.

14. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, worin die Vorrichtung mindestens eine Gießwalze oder Gießförderband oder Gießradförderband oder sich bewegende oder stationäre Gußformwand enthält, worin die mindestens ein Gießwalze oder Gießförderband oder Gießradförderband oder sich bewegende oder stationäre Gußformwand ein inertes kontinuierliches Substratmaterial enthält, welches aus der aus einem inerten Walzmaterial, einem inerten Zwillingswalzmaterial, einem inerten Förderbandmaterial, einem inerten Radförderbandmaterial, einem inerten Zwillingsförderbandmaterial und einem inerten Gußformmaterial bestehenden Gruppe ausgesucht wird, worin das inerte Walzmaterial, das inerte Zwillingswalzmaterial, das inerte Förderbandmaterial, das inerte Radförderbandmaterial, das inerte Zwillingsförderbandmaterial und das inerte Gußformmaterial ausgesucht wird aus einer Gruppe, die aus einem Tantalmetall oder einer Tantallegierung, Eisen, Stahl, rostfreiem Stahl, Cr-Stahl, gehärtetem Cr-Stahl, Mo-Stahl, martensitischem Stahl, einem Titanmetall oder einer Titanlegierung, einem Niobmetall oder einer Nioblegierung, einem Wolframmetall oder einer Wolframlegierung, einem Vanadinmetall oder einer Vanadinlegierung, einem Molybdänmetall oder einer Molybdänlegierung und einer Kombination dieser Materialien besteht.

15. Die Vorrichtung nach Anspruch 14, worin das inerte Walz-, Förderband- oder Gußformmaterial ein oder mehrere der folgenden Kennzeichen enthält:

1. 15.1 einen Oberflächenabschluß von einem Viertel eines Mikrometers.

2. 15.2 einen Oberflächenabschluß von einem Mikrometer.

3. 15.3 einen Oberflächenabschluß von drei Mikrometern.

4. 15.4 einen Oberflächenabschluß von sechs Mikrometern.

5. 15.5 einen Oberflächenabschluß von zehn Mikrometern.

6. 15.6 Gebrauch als eine Beschichtung, eine PVD-Beschichtung, eine CVD-Beschichtung, ein Einsatzfutter, eine Verschalung oder ein Gehäuse auf besagter rotierender oder sich bewegender Oberfläche oder als ein massives oder Monoblock-Metall oder eine massive oder Monoblock-Legierung für die mindestens eine Gießwalze oder Gießförderband oder Gießradförderband oder sich bewegenden oder stationären Gußformwand.

16. Die Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, worin die mindestens ein Gießwalze oder Gießförderband oder Gießradförderband oder sich bewegende oder stationäre Gußformwand ein oder mehrere der folgenden Kennzeichen enthält:

1. 16.1 eine horizontale Anordnung oder eine horizontale Symmetrieachse.

2. 16.2 eine vertikale Anordnung oder eine vertikale Symmetrieachse.

3. 16.3 eine schräggestellte Anordnung oder eine schräggestellte Symmetrieachse.

4. 16.4 einen gleichen Durchmesser oder (eine gleiche) Größe.

5. 16.5 einen ungleichen Durchmesser oder (eine ungleiche) Größe.

6. 16.6 eine invertierte Zwillingswalze für "cladding" durch Zwillings-Gießwalzen.

17. Die Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 16, worin die Vorrichtung weiter einen Ausguß mit einer aus der aus eingetauchtem Ausguß, rundartigem Ausguß, schlitzartigem Ausguß und/oder einem künstlichem Meniskus bestehenden Gruppe ausgesuchten Gestaltung enthält, worin besagter Ausguß oder künstlicher Meniskus ein inertes Ausgußmaterial oder ein inertes Meniskusmaterial enthält, welches aus der aus einem Tantalmetall oder einer Tantallegierung, Eisen, Stahl, rostfreiem Stahl, Cr-Stahl, gehärtetem Cr-Stahl, Mo- Stahl, martensitischem Stahl, einem Titanmetall oder einer Titanlegierung, einem Niobmetall oder einer Nioblegierung, einem Wolframmetall oder einer Wolframlegierung, einem Vanadinmetall oder einer Vanadinlegierung, einem Molybdänmetall oder einer Molybdänlegierung und einer Kombination dieser Materialien bestehenden Gruppe ausgesucht wird.

18. Die Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 17, worin die Vorrichtung weiter ein oder mehrere der folgenden Kennzeichen enthält:

1. 18.1 einen inerten Schmelzzufuhrbehälter, der ein inertes Schmelzzufuhrbehältermaterial hat,

2. 18.2 einen inerten Flußstopper, der ein inertes Flußstoppermaterial hat,

3. 18.3 eine inerte Versiegelung, die ein inertes Versiegelungsmaterial hat,

worin das inerte Schmelzzufuhrbehältermaterial oder das inerte Flußstoppermaterial oder das inerte Versiegelungsmaterial aus der aus einem Tantalmetall oder einer Tantallegierung, Eisen, Stahl, rostfreiem Stahl, Cr-Stahl, gehärtetem Cr-Stahl, Mo-Stahl, martensitischem Stahl, einem Titanmetall oder einer Titanlegierung, einem Niobmetall oder einer Nioblegierung, einem Wolframmetall oder einer Wolframlegierung, einem Vanadinmetall oder einer Vanadinlegierung, einem Molybdänmetall oder einer Molybdänlegierung und einer Kombination dieser Materialien bestehenden Gruppe ausgesucht wird.

19. Ein hochreines flaches Magnesium-Basis-Metall- oder Legierungsprodukt unter Verwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 und/oder einer Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 18, worin das hochreine flache Magnesium- Basis-Metall- oder Legierungsprodukt enthält:

1. 19.1. eine Banddicke, welche von einem Wert im Bereich von 4 bis 15 mm reicht, und eine Dickenabweichung von weniger als 8% unter Benutzung einer Einzelwalzmethode.

2. 19.2 eine Banddicke, welche von einem Wert im Bereich von 0.1 bis 60 mm reicht, und eine Dickenabweichung von weniger als 8%, insbesondere im Bereich von 0.01 bis 6 mm und eine Dickenabweichung von weniger als S % unter Benutzung einer Zwillingwalzmethode.

3. 19.3 eine Banddicke mit einem Wert im Bereich bis zu 200 mm und eine Dickenabweichung von weniger als 8% durch eine Förderbandgießmethode.

4. 19.4 eine Metall-Flachprodukt-Reinheit oder eine Legierungs-Flachprodukt-Reinheit, die (in Gew.-%) 0.0013 Fe, < 0.0005 Cu, 0.0005 Ni, < 0.0001 Cd, < 0.003 Na, < 0.01 Sauerstoff enthält.

5. 19.5 eine Metall-Flachprodukt-Reinheit oder eine Legierungs-Flachprodukt-Reinheit, die (in Gew.-%) 0.0013 Fe, < 0.0005 Cu, 0.0005 Ni, < 0.0001 Cd, < 0.003 Na, < 0.005 Sauerstoff enthält.

6. 19.6 eine mittlere Korngröße mit einem Wert im Bereich von 0.1 bis 8 µm.

7. 19.7 eine mittlere Korngröße mit einem Wert im Bereich von 0.5 bis 4 µm.

8. 19.8 ein Gefüge, welches stengelkristallartige Körner enthält.

9. 19.9 ein Gefüge, welches kennzeichenlose stengelkristallartige Körner nach einem metallographischen Ätzprozedere enthält.

10. 19.10 ein Gefüge, welches stengelkristallartige Körner senkrecht zur Gußrichtung enthält.

11. 19.11 ein Gefüge, welches stengelkristallartige Körner, die mit gleichgerichteten Körnern koexistieren, enthält.

12. 19.12 ein Gefüge, welches dendritisches Wachstum enthält.

13. 19.13 ein Gefüge, welches stengelkristallartiges dendritisches Wachstum enthält.

14. 19.14 eine Größe von Sekundärphasen durch Legieren mit einem Wert im Bereich von 0.01 bis 0.5 µm.

15. 19.15 eine Größe von Sekundärphasen durch Legieren mit einem Wert im Bereich von 0.02 bis 0.3 µm.

16. 19.16 eine ohne Polieren metallisch scheinende Oberfläche.

17. 19.17 eine technisch glatte Oberfläche

18. 19.18 eine technisch glatte Oberfläche, welche eine homogene Glätte enthält.

19. 19.19 eine technisch glatte Oberfläche, welche eine individuelle Unebenheit von weniger als 10 µm enthält.

20. 19.20 eine technisch glatte Oberfläche, welche eine individuelle Unebenheit von weniger als 2 µm enthält.

20. Das Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 und 9 bis 13, worin besagtes Schmelzeinschlepp-Gießen ausgeführt wird unter Benutzung eines Kühlrades, welches ein Oberflächenmuster enthält, worin besagtes Oberflächenmuster einen charakteristischen Längenumfang pro besagtem Muster im Bereich von mindestens 50 Mikrometer enthält.