DE102020104310A1

DE102020104310A1 - Anlage und Verfahren zum Herstellen eines Bands mit einer Rascherstarrungstechnologie sowie metallisches Band

Info

Publication number: DE102020104310A1
Application number: DE102020104310.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas Hartmann; Robert Schulz
Original assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 2020-02-19
Filing date: 2020-02-19
Publication date: 2021-08-19
Also published as: US20230201918A1; JP2021142563A; CN113275524A; CN113275524B; US20210252591A1; US11660666B2

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines Bands mit einer Rascherstarrungstechnologie wird bereitgestellt. Eine Schmelze wird auf eine sich bewegende Außenoberfläche eines sich drehenden Gießrades gegossen, wobei die Schmelze auf der Außenoberfläche erstarrt und ein Band geformt wird. Ein gashaltiger Strahl wird an die sich bewegende Außenoberfläche gerichtet und die Außenoberfläche des Gießrades mit dem Strahl bearbeitet. Der Strahl weist CO2auf, das zumindest teilweise in festem Zustand die sich bewegende Außenoberfläche des Gießrades trifft.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Herstellen eines Bands mit einer Rascherstarrungstechnologie, ein Verfahren zum Herstellen eines Bands mit einer Rascherstarrungstechnologie sowie ein metallisches Band.
Aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist es wünschenswert, dass dünne rascherstarrte Metallbändern in großen zusammenhängenden Bandlängen hergestellt werden können, ohne dass dieses Band im Herstellprozess abreißt und ohne dass die Qualität des Bandes sich über die Dauer des Gießprozesses negativ ändert. Durch die thermomechanische Belastung des Gießrades während der Bandherstellung setzt jedoch schon innerhalb weniger darauf hergestellter Bandkilometer eine kontinuierliche Zerrüttung der Gießspur-Oberfläche des Gießrades ein, welche zu inhomogener Bandqualität mit Verschlechterung der Rauheit führt und somit unter anderem den Laminierfaktor der Bänder herabsetzt.
Zur Herstellung möglichst langer zusammenhängender Bandstücke mit gleichbleibender Qualität ist es daher bekannt, die Oberfläche der Gießspur simultan zur Bandherstellung zu bearbeiten, um die Qualität der Oberfläche möglichst lange zu erhalten. Dies kann durch materialabtragende Prozesse wie Polieren der Gießwalze wie in der EP 3 089 175 B1 offenbart, oder durch Schleifen der Walze oder durch Bürsten wie in der US 6 749 700 B2 offenbart, erreicht werden. Die US 9 700 937 B1 offenbart ein alternatives Umformungsverfahren, bei dem die Gießradspur kontinuierlich rolliert wird, um diese zu glätten. Weitere Verbesserungen sind jedoch wünschenswert um die Nutzungsdauer der Gießspur zu verlängern.
Die Aufgabe besteht somit darin, ein Metallband mit guter Materialqualität zuverlässig in großen Längen herzustellen.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Herstellen eines Bands mit einer Rascherstarrungstechnologie bereitgestellt, bei dem eine Schmelze auf eine sich bewegende Außenoberfläche eines sich drehenden Gießrades gegossen wird, wobei die Schmelze auf der Außenoberfläche erstarrt und ein Band geformt wird. Ein gashaltiger Strahl wird an die sich bewegende Außenoberfläche gerichtet und die Außenoberfläche des Gießrades mit dem Strahl bearbeitet. Der Strahl weist CO₂ auf, das zumindest teilweise in festem Zustand die sich bewegende Außenoberfläche des Gießrades trifft.
Die Erfindung basiert auf der neuen Erkenntnis, dass der Prozess sowie die derzeitigen Bearbeitungsmethoden der Gießspur des Gießrades selbst Rückstände auf dem Gießrad hinterlassen, welche zu Benetzungsproblemen der Schmelze und zu Defekten im Band führen können. Durch materialabtragende Methoden können Rückstände der Bearbeitung wie Staub, Borstenhaare, Politurrückstände auf der Außenoberfläche des Gießrades bleiben, bis in den Schmelztropfen hineingetragen werden und dort zu Fehlstellen führen. Bei dickeren Bändern von mehr als 20 µm Banddicke können solche Benetzungsprobleme als Luft- bzw. Gastaschen auf der Gießradseite des amorphen Bandes ersichtlich sein. Insbesondere bei dünnen Bändern mit einer Dicke von weniger als 20 µm können jedoch diese Benetzungsdefekte zu unerwünscht großen Löchern im Band führen, die Ausgangspunkt von Abrissen im Band sein können. Auch bei umformenden Bearbeitungsmethoden der Gießradoberfläche ist nicht auszuschließen, dass Schmiermittel von den Dreh- und Lagerpunkten auf die Radoberfläche gelangt und dort zu Störungen der Benetzung und somit zu Fehlstellen im Band führen. Diese Rückstände auf der Außenoberfläche des Gießrades werden erfindungsgemäß mit einem Strahl entfernt, mit dessen Hilfe CO₂ in festem Zustand auf die Außenoberfläche beschleunigt wird, wobei dieser Strahl die Rückstände entfernen kann, um die Reinheit und Oberflächenqualität der Außenoberfläche zu verbessern. Somit kann die Anzahl an Fehlstellen im Band reduziert werden. Die Produktionslänge kann auch erhöht und eine niedrige Oberflächenrauheit über größere Längen des Bands gewährleistet werden.
Das feste CO₂ hat den weiteren Vorteil, dass es sublimiert. Somit wird verhindert, dass der Strahl selbst Rückstände auf der Außenoberfläche zurücklässt. Durch diese Sublimation können auch Rückstände und andere unerwünschte Fremdstoffe wie Schmiermittel, die in festem sowie flüssigem Zustand auf der Oberfläche des Gießrades vorhanden sind, durch die Sublimation der auf der Oberfläche auftreffenden CO₂-Partikel entfernt werden.
In einem Ausführungsbeispiel trifft der gashaltige Strahl die Außenoberfläche des Gießrades, während die Schmelze auf die Außenoberfläche des sich drehenden Gießrades gegossen wird. Somit kann die Außenoberfläche Inline und vor jedem Kontakt mit der Schmelze bearbeitet und gereinigt werden. Dieses Ausführungsbeispiel kann bei Verfahren verwendet werden, bei denen die Außenoberfläche mit einem abtragenden und/oder umformenden Verfahren bearbeitet wird, während die Schmelze auf die Außenoberfläche gegossen wird.
In einem Ausführungsbeispiel bewegt sich das Gießrad in einer Rotationsrichtung. Der gashaltige Strahl trifft die Außenoberfläche des Gießrades an einer ersten Position, die in Rotationsrichtung gesehen vor einer zweiten Position, an der die Schmelze die Außenoberfläche trifft, angeordnet ist. Diese erste Position ist in Rotationsrichtung gesehen nach dem Ablösepunkt des Bandes vom Gießrad angeordnet. Somit wird nach der Ablösung des Bands von der Außenoberfläche die Außenoberfläche bearbeitet und mit dem Strahl gereinigt, bevor die Schmelze nochmals diesen Bereich der Außenoberfläche trifft.
Eine oder mehrere Strahldüsen können vorgesehen werden, durch die der Strahl bzw. die Strahlen an die Außenoberfläche des Gießrades gerichtet werden. Somit kann der Strahl räumlich gerichtet werden, um einen vorbestimmten Bereich der Außenoberfläche zu bearbeiten.
In einem Ausführungsbeispiel ist ein Abstand zwischen der Strahldüse und der Außenoberfläche des Gießrades einstellbar. Damit kann die Intensität, mit der der gashaltige Strahl die Außenoberfläche des Gießrades trifft, eingestellt werden. In einem Ausführungsbeispiel wird eine CO₂-Quelle aus Trockeneispartikeln bereitgestellt und zum Bilden des gashaltigen Strahls werden die Trockeneispartikel auf die Außenoberfläche beschleunigt. Diese Trockeneispartikel können vorgefertigt werden. Während sie auf die Außenoberfläche beschleunigt werden, können sie teilweise sublimieren, sodass der Strahl neben den Trockeneispartikeln CO₂-Gas aufweist.
Die Trockeneispartikel können eine mittlere Partikelgröße von 0,1mm bis 10mm aufweisen. Die Trockeneispartikel können Ecken aufweisen, die zusätzlich eine abtragende oder umformende Bearbeitung der Außenoberfläche bewirken können.
In einem Ausführungsbeispiel werden die Trockeneispartikel mit einem Trägergas auf die Außenoberfläche des Gießrades beschleunigt. Der Druck des Trägergases kann einstellbar sein.
In einem Ausführungsbeispiel weist der gashaltige Strahl ferner Partikel aus einem weiteren Material auf. Diese zusätzlichen Partikel weisen somit ein anderes Material als CO₂ auf und können ausgewählt werden, eine unterschiedliche Auswirkung zu haben.
Die Partikel können auch im Vergleich zu den Trockeneispartikel, wenn vorhanden, eine unterschiedlichen Größe und/oder Form haben. Die Partikel können kugelförmig und/oder abgerundet werden, während die Trockeneispartikel zum Beispiel eckig sind. Die Partikel können eine größere Härte als die Trockeneispartikel aufweisen, um die vorhandenen Rückstände auf der Außenoberfläche noch besser zu entfernen. Beispielsweise können die Partikel Keramikperlen und/oder Glasperlen sein. Die Partikel können einen mittleren Durchmesser von 10µm bis 1mm aufweisen.
In einem Ausführungsbeispiel wird als Strahl eine CO₂-Quelle aus flüssigem CO₂ bereitgestellt. Aus diesem flüssigen CO₂ kristallisieren Teilchen, d.h. CO₂ in festem Zustand, um einen CO₂-Schnee zu bilden, der die Außenoberfläche des Gießrades als gas- und CO₂-Schnee-haltiger Strahl trifft. Die Teilchen, die aus dem flüssigen CO₂ kristallisieren, sind typischerweise auf Grund dieses Verfahrens kugelförmig. Die Teilchen aus CO₂-Schnee weisen eine Durchschnittspartikelgröße von 0,1 µm bis 100µm auf.
In einem Ausführungsbeispiel werden die Teilchen aus CO₂-Schnee ohne zusätzliches Trägergas im CO₂-Gasstrom auf die Außenoberfläche des Gießrades beschleunigt.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel werden die Teilchen aus CO₂-Schnee mit einem Trägergas auf die Außenoberfläche des Gießrades beschleunigt. Der Druck des Trägergases kann einstellbar sein.
In einem Ausführungsbeispiel wird unabhängig von der Art des festen CO₂ die Außenoberfläche ferner an einer dritten Position mit einem Oberflächenbearbeitungsmittel umgeformt oder abtragend bearbeitet. Diese dritte Position ist in Rotationsrichtung gesehen vor der ersten Position, an der der gashaltige Strahl die Außenoberfläche des Gießrades trifft, angeordnet, jedoch in Rotationsrichtung gesehen nach dem Ablösepunkt des Bandes vom Gießrad angeordnet. Die Außenoberfläche wird somit zunächst mit dem Oberflächenbearbeitungsmittel und danach mit dem CO₂-Strahl bearbeitet. Somit können sowohl Rückstände von dem Gießverfahren und der Herstellung des Bandes als auch vom Oberflächenbearbeitungsmittel mit dem Strahl mit festem CO₂-Partikeln bzw. Teilchen entfernt werden.
Das Oberflächenbearbeitungsmittel kann eine oder mehrere Vorrichtungen aufweisen, die die Außenoberfläche hintereinander bearbeiten können. Die Oberflächenbearbeitungsmittel können die Außenoberfläche abtragend oder umformend bearbeiten.
Als umformendes Oberflächenbearbeitungsmittel kann eine Walzvorrichtung vorgesehen werden, die auf die Außenoberfläche des Gießrades angepresst wird, während sich das Gießrad dreht. In diesem Zusammenhang wird „umgeformt“ und „umformende“ so verstanden, dass es die Umverteilung von Material bezeichnet. Das Entfernen von Material von der Außenoberfläche, wie dies mit einer Bürste durchgeführt werden kann, ist nicht Ziel der Verwendung der Walzvorrichtung. Es entstehen somit keine Späne, nahezu kein Abrieb und Staub, welche den Herstellprozess des Metallbandes negativ beeinflussen könnten.
Als abtragende Oberflächenbearbeitungsmittel kann eine Poliervorrichtung, die auf die Außenoberfläche des Gießrades angepresst wird, während sich das Gießrad dreht, und/oder eine Schleifvorrichtung, die auf die Außenoberfläche des Gießrades angepresst wird, während sich das Gießrad dreht, und/oder eine oder mehrere Bürsten auf die Außenoberfläche des Gießrades angepresst werden, während sich das Gießrad dreht, vorgesehen werden.
Die Bürsten können auch einen reinigenden Effekt haben und die Außenoberfläche selbst weder abtragen, noch umformen.
In einem Ausführungsbeispiel wird das Oberflächenbearbeitungsmittel so an die Außenoberfläche des Gießrades angepresst, dass es kontinuierlich die Außenoberfläche des Gießrades glättet, während die Schmelze auf die Außenoberfläche des Gießrades gegossen wird. Dieses Ausführungsbeispiel kann für die Walzvorrichtung verwendet werden.
In einem Ausführungsbeispiel trifft der gashaltige Strahl die sich bewegende Außenoberfläche des Gießrades und das Oberflächenbearbeitungsmittel wird auf die sich bewegende Außenoberfläche des sich drehenden Gießrades angepresst, bevor die Schmelze auf die Außenoberfläche des Gießrades gegossen wird. Dieses Ausführungsbeispiel kann verwendet werden, die Außenoberfläche vor dem Gießverfahren vorzubereiten.
In einem Ausführungsbeispiel ist das Oberflächenbearbeitungsmittel eine Walzvorrichtung und die Walzvorrichtung wird derart auf die Außenoberfläche des Gießrades angepresst, dass die Außenoberfläche des Gießrades umgeformt wird.
In manchen Ausführungsbeispielen werden zwei oder mehrere Oberflächenbearbeitungsmittel eingesetzt, wobei deren Position in Rotationsrichtung gesehen vor der ersten Position, an der der gashaltige Strahl die Außenoberfläche des Gießrades trifft, angeordnet ist, jedoch in Rotationsrichtung gesehen nach dem Ablösepunkt des Bandes vom Gießrad angeordnet ist.
Wenn ein abtragendes und ein umformendes Oberflächenbearbeitungsmittel verwendet werden, wird in einem Ausführungsbeispiel das abtragende Oberflächenbearbeitungsmittel in Rotationsrichtung gesehen vor einem umformenden Oberflächenbearbeitungsmittel eingesetzt.
Wie oben bereits erwähnt, können zwei oder mehrere Strahlen mit CO₂, das zumindest teilweise in festem Zustand die sich bewegende Außenoberfläche des Gießrades trifft, verwendet werden.
In einem Ausführungsbeispiel wird neben dem Strahl an der ersten Position ein zusätzlicher gashaltiger Strahl verwendet, der nach dem abtragenden Oberflächenbearbeitungsmittel und vor dem umformenden Oberflächenbearbeitungsmittel auf die Oberfläche des sich drehenden Gießrades trifft. Dieser zusätzliche gashaltige Strahl weist CO₂ auf, das zumindest teilweise in festem Zustand die sich bewegende Außenoberfläche des Gießrades trifft. Dieser zusätzliche Strahl kann die Eigenschaften nach einem der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele haben. Beispielsweise kann der Strahl Trockeneispartikel oder CO₂-Schnee aus einer flüssigen CO₂-Quelle aufweisen und kann mit oder ohne Trägergas auf die Außenoberfläche gerichtet bzw. beschleunigt werden.
Die Schmelze und somit das Band kann verschiedene Zusammensetzungen haben. In einem Ausführungsbeispiel besteht die Schmelze aus Fe_{100-a-b-w-x-y-z} T_a M_b Si_w B_x P_y C_z (in Atom-%), wobei T eines oder mehrere der Elemente der Gruppe bestehend aus Co, Ni, Cu, Cr und V bezeichnet, M eines oder mehrere der Elemente der Gruppe bestehend aus Nb, Mo und Ta bezeichnet, und $\begin{matrix} 0 & \leq & a & \leq & 70 \\ 0 & \leq & b & \leq & 9 \\ 0 & \leq & w & \leq & 18 \\ 5 & \leq & x & \leq & 20 \\ 0 & \leq & y & \leq & 7 \\ 0 & \leq & z & \leq & 2 \end{matrix}$
gilt. Die Schmelze und somit das Band kann ferner bis zu 1 Atom-% an Verunreinigungen enthalten.
Das erstarrte Band ist normalerweise zumindest amorph und kann in einem weiteren Verfahren wärmebandelt werden, um ein nanokristallines Band herzustellen. Die Wärmebehandlung kann auch verwendet werden, um die Eigenschaften, beispielsweise die magnetischen Eigenschaften, des Bands einzustellen.
Beispielsweise kann das erstarrte amorphe Band zu zumindest 80 Volumenprozent aus amorphem Material bestehen. Das nanokristalline Band kann zumindest 80 Volumenprozent nanokristalline Körner und amorphe Restmatrix aufweisen, von denen zumindest 80 Prozent der nanokristallinen Körner eine mittlere Korngröße kleiner als 50nm und eine zufällige Orientierung zeigen.
Erfindungsgemäß wird eine Anlage zum Herstellen eines Metallbands mit einer Rascherstarrungstechnologie bereitgestellt. Die Anlage umfasst ein sich drehendes Gießrad mit einer Außenoberfläche, auf die eine Schmelze gegossen wird, wobei die Schmelze auf der Außenoberfläche erstarrt und ein Metallband geformt wird und Mittel zum Richten eines CO₂ aufweisenden Strahls an die Außenoberfläche des Gießrades, wobei der Strahl CO₂ aufweist, das zumindest teilweise in festem Zustand die sich bewegende Außenoberfläche des Gießrades trifft, um die Außenoberfläche des Gießrades mit dem Strahl zu bearbeiten und/oder zu reinigen.
Das Mittel zum Richten des CO₂ aufweisenden Strahls kann eine Düse sein, mit deren Hilfe die räumliche Richtung des Strahls bestimmt werden kann, damit der Strahl auf die Außenoberfläche des Gießrades trifft, insbesondere auf eine gewünschte Stelle der Außenoberfläche des Gießrades trifft.
In einem Ausführungsbeispiel weist die Anlage ferner ein Düsensystem zum Bilden des Strahls auf. Die Gestaltung des Düsensystems kann an die Art der CO₂-Quelle angepasst werden.
In einem Ausführungsbeispiel ist das CO₂ als flüssiges CO₂ bereitgestellt und das Düsensystem ein Düsensystem für flüssiges CO₂. Das Düsensystem kann eine Einstoffdüse oder eine Zweistoffdüse aufweisen. In Ausführungsbeispielen, in denen neben dem flüssigen CO₂ ein Trägergas verwendet wird, kann eine Zweistoffdüse verwendet werden.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel wird das CO₂ in der Form von Trockeneispartikeln bereitgestellt und zum Bilden des Strahls mit festem CO₂-Anteil werden die Trockeneispartikel auf die Außenoberfläche des Gießrades beschleunigt. Beispielsweise können die Trockeneispartikel mit einem Trägergas zu einem Strahl geformt und auf die Außenoberfläche beschleunigt werden.
In manchen Ausführungsbeispielen ist das Düsensystem ferner mit einer Trägergasquelle verbindbar, mit deren Hilfe die Trockeneispartikel auf die Außenoberfläche des Gießrades beschleunigt werden. Beispielsweise kann das Düsensystem ein gasdichtes Verbindungsstück aufweisen, über welches es mit einer Gasflasche verbunden werden kann.
In manchen Ausführungsbeispielen ist das Düsensystem so ausgestaltet, dass es ferner andere feste Partikel verarbeitet, wobei die anderen festen Partikel mit den Trockeneispartikeln auf die Außenoberfläche des Gießrades beschleunigt werden. Diese anderen festen Partikel weisen kein CO₂ auf und können z.B. mittels Schwerkraft mit den Trockeneispartikeln und dem Trägergas zu einem gemischten Strahl verarbeitet werden. Die anderen festen Partikel können beispielsweise Keramikperlen und/oder Glasperlen sein.
In manchen Ausführungsbeispielen weist die Anlage ferner ein Abluftsystem zum Entfernen von CO₂-Gas auf. Somit kann sichergestellt werden, dass die Atmosphäre in der Nähe der Anlage Umweltbestimmungen und Arbeitsschutzbestimmungen erfüllt.
In manchen Ausführungsbeispielen weist die Anlage ferner ein Absaugsystem zum Entfernen des von der Außenoberfläche des Gießrades abgelösten Materials auf.
In manchen Ausführungsbeispielen ist das Gießrad in einer Rotationsrichtung bewegbar und das Mittel zum Richten des CO₂ aufweisenden Strahls ist derart ausgebildet, dass der Strahl die Außenoberfläche des Gießrades an einer ersten Position trifft, die in Rotationsrichtung gesehen vor einer zweiten Position, an der die Schmelze die Außenoberfläche des Gießrades trifft, angeordnet ist. Der CO₂ aufweisende Strahl kann somit Rückstände von der Außenoberfläche kurz oder direkt, bevor die Schmelze die Außenoberfläche trifft, entfernen. Somit wird die Wirkung des Strahls auf die Qualität des Bands sowie die Oberflächenbeschaffenheit des Gießrades erhöht.
In manchen Ausführungsbeispielen weist die Anlage ferner ein Oberflächenbearbeitungsmittel zum umformenden oder abtragenden Bearbeiten der Außenoberfläche auf. Dieses Oberflächenbearbeitungsmittel ist an einer dritten Position des Gießrades angeordnet, wobei diese dritte Position in Rotationsrichtung gesehen vor der ersten Position, an der der Strahl die Außenoberfläche trifft, angeordnet ist, jedoch in Rotationsrichtung gesehen nach dem Ablösepunkt des Bandes vom Gießrad angeordnet ist. Somit wird die Außenoberfläche nach der Ablösung des Bands zunächst mit dem Oberflächenbearbeitungsmittel bearbeitet, danach mit dem CO₂ aufweisenden Strahl bearbeitet und erst danach wird die Schmelze erneut an die Außenoberfläche gegossen. Diese Reihenfolge ermöglicht, dass der CO₂ aufweisende Strahl Rückstände vom abtragenden Bearbeiten der Außenoberfläche wie Partikel des Gießrades selbst, Poliermittel usw. oder Rückstände vom umformenden Bearbeiten der Außenoberfläche wie Schmiermittel entfernen kann.
In manchen Ausführungsbeispielen weist das Oberflächenbearbeitungsmittel eine oder mehrere Gestaltungen auf. Beispielsweise kann das Oberflächenbearbeitungsmittel eine Walzvorrichtung sein, die auf die Außenoberfläche des sich drehenden Gießrades angepresst wird, während sich die Gießradaußenoberfläche bewegt, und/oder eine Poliervorrichtung, die auf die Außenoberfläche des sich drehenden Gießrades angepresst wird, während sich die Gießradaußenoberfläche bewegt, und/oder eine Schleifvorrichtung, die auf die Außenoberfläche des sich drehenden Gießrades angepresst wird, während sich die Gießradaußenoberfläche bewegt, und/oder eine oder mehrere Bürsten aufweisen, die auf die Außenoberfläche des sich drehenden Gießrades angepresst werden, während sich die Gießradaußenoberfläche bewegt.
Wenn abtragende und umformende Bearbeitungsmethoden verwendet werden, kann die Außenoberfläche zunächst mit der abtragenden Bearbeitungsmethode, danach mit der umformenden Bearbeitungsmethode und danach mit dem CO₂ aufweisenden Strahl bearbeitet werden.
In manchen Ausführungsbeispielen ist das Oberflächenbearbeitungsmittel eine Walzvorrichtung, die eine drehbare Walze aufweist und bei der die Oberfläche der sich drehenden Walze so auf die Außenoberfläche des sich drehenden Gießrades mit einem Druck anpressbar ist, dass die Gießradaußenoberfläche umgeformt wird.
In einem Ausführungsbeispiel wird die Walze mit einer ersten Drehrichtung und das Gießrad mit einer zweiten Drehrichtung getrieben, wobei die erste Drehrichtung zur zweiten Drehrichtung entgegengesetzt ist.
In einem Ausführungsbeispiel wird die Walze parallel zur zweiten Drehachse des Gießrades über die Außenoberfläche des Gießrades bewegt, sodass die Gießradaußenoberfläche spiral kontaktiert wird. Somit kann eine Gießspur mit einer größeren Breite umgeformt werden, sodass ein Band mit einer größeren Breite zuverlässig hergestellt werden kann.
In manchen Ausführungsbeispielen ist das Mittel zum Richten eines CO₂ aufweisenden Strahls ausgebildete Strahl so ausgestaltet, dass die Gießradaußenoberfläche in Rotationsrichtung des Gießrades gesehen nach der ersten Position, wo der Strahl die Gießradoberfläche trifft, bis zur zweiten Position, wo die metallische Schmelze auf die Gießradaußenoberfläche gegossen wird, eine technisch saubere Oberfläche bereitstellen kann, die weitgehend frei von organischen und anorganischen Rückständen ist.
In manchen Ausführungsbeispielen weist die Anlage ferner einen Wickler zum kontinuierlichen Aufnehmen des erstarrten Bands auf.
In manchen Ausführungsbeispielen weist die Anlage ferner eine Gießdüse für eine Schmelze aus einer Legierung auf, aus der die Schmelze an die Außenoberfläche des Gießrades gegossen werden kann.
Die Verwendung der Anlage nach einem der vorherstehenden Ausführungsbeispielen zum Herstellen eines metallischen Bands, das aus Fe_{100-a-b-w-x-y-z} T_a M_b Si_w B_x P_y C_z (in Atom-%) und bis zu 1 Atom-% an Verunreinigungen besteht, wobei T eines oder mehrere der Elemente der Gruppe bestehend aus Co, Ni, Cu, Cr und V bezeichnet, M eines oder mehrere der Elemente der Gruppe bestehend aus Nb, Mo und Ta bezeichnet, und 0 ≤ a ≤ 70, 0 ≤ b ≤ 9, 0 ≤ w ≤ 18, 5 ≤ x ≤ 20, 0 ≤ y ≤ 7 und 0 ≤ z ≤ 2 gilt, wird auch bereitgestellt.
Erfindungsgemäß wird ein metallisches Band bereitgestellt, das aus Fe_{100-a-b-w-x-y-z} Ta M_b Si_w B_x P_y C_z (in Atom.-%) und bis zu 1 Atom-% an Verunreinigungen besteht, wobei T eines oder mehrere der Elemente der Gruppe bestehend aus Co, Ni, Cu, Cr und V bezeichnet, M eines oder mehrere der Elemente der Gruppe bestehend aus Nb, Mo und Ta bezeichnet, und 0 ≤ a ≤ 70, 0 ≤ b ≤ 9, 0 ≤ w ≤ 18, 5 ≤ x ≤ 20, 0 ≤ y ≤ 7, 0 ≤ z ≤ 2 gilt, wobei das metallische Band zumindest eine Oberfläche mit einer mittleren Oberflächenrauheit R_a zwischen 0,05 µm und 1,5 µm aufweist.
In einem Ausführungsbeispiel weist die Oberflächenrauheit R_a eine Abweichung von weniger als +/-0,2 µm über eine Produktionslänge von mindestens 5 km, bevorzugt von mindestens 20 km, auf.
Das metallische Band kann duktil und amorph oder kann nanokristallin sein. Typischerweise ist das metallische Band im gegossenen Zustand amorph und weist ein Gefüge auf, das zumindest 80 Volumenprozent amorph ist, und wird wärmebehandelt bzw. geglüht, um ein nanokristallines Gefüge aus dem amorphen Band herzustellen. Die Wärmebehandlungsbedingungen sind von der Zusammensetzung, den gewünschten Eigenschaften sowie der Korngröße abhängig. Das nanokristalline Gefüge kann zumindest 80 Volumenprozent nanokristalline Körner und amorphe Restmatrix aufweisen, von denen zumindest 80 Prozent der nanokristallinen Körner eine mittlere Korngröße kleiner als 50nm und eine zufällige Orientierung zeigen.
Das metallische Band hat eine Gießradseite, die auf der Außenoberfläche des Gießrades erstarrt worden ist, und eine gegenüberliegende Luftseite, die in Luft erstarrt worden ist. In manchen Ausführungsbeispielen weist das metallische Band auf der Gießradseite direkt nach dem Ablösen vom Gießrad eine technisch saubere Oberfläche mit Freiheit von organischen und anorganischen Rückständen auf, die aufgrund der Behandlung der Außenoberfläche des Gießrades mit dem Strahl mit CO₂ in festem Zustand erreicht wird.
In manchen Ausführungsbeispielen weist das metallische Band eine Breite von 2 mm bis zu 300 mm, eine Dicke von weniger als 50 µm, und maximal 50 Löcher pro Quadratmeter auf.
In manchen Ausführungsbeispielen weist das metallische Band eine Breite von 20 mm bis 200 mm und/oder eine Dicke zwischen 10 µm und 18 µm und/oder weniger als 25 Löcher pro Quadratmeter, vorzugsweise weniger als 10 Löcher pro Quadratmeter, auf. Hierin wird mit dem Begriff „Loch“ ein Loch in dem Band mit einer Mindestfläche von 0,1 mm² definiert.
In manchen Ausführungsbeispielen weist das metallische Band ein Gefüge auf, das zumindest 80 Volumenprozent amorph ist oder das zumindest 80 Volumenprozent nanokristalline Körner und amorphe Restmatrix aufweist, von denen zumindest 80 Prozent der nanokristallinen Körner eine mittlere Korngröße kleiner als 50nm und eine zufällige Orientierung zeigen, wobei die Luftseite und/oder die Gießradseite einen Oberflächenkristallisationsanteil von weniger als 23% aufweisen.
In manchen Ausführungsbeispielen weisen die Luftseite und/oder die Gießradseite einen Oberflächenkristallisationsanteil von weniger als 5% auf.
Die Gießradseite und die Luftseite des Metallbands sind auf Grund des Herstellungsverfahrens in ihrer Beschaffenheit unterschiedlich und somit im hergestellten Metallband zu erkennen. Die Gießradseite und die Luftseite des Metallbands kann auch mit bloßem Augen unterschieden werden. Die Luftseite erscheint typischerweise metallisch glänzend, während die Gießradseite matter erscheint.
Oberflächenkristallisation bezeichnet die Bildung von kristallinen Körnern an der Oberfläche des Bands, d.h. innerhalb einer Oberflächenschicht des Bands. Beispielsweise weisen die kristallinen Körner der Oberflächenschicht in mehr als 80 Volumen% der kristallinen Körner eine mittlere Korngröße von mehr als 100 nm auf.
Diese kristallinen Körner weisen eine mittlere Korngröße auf, die im Falle eines nanokristallinen Metallbands größer ist als die mittlere Korngröße der nanokristallinen Körner des nanokristallinen Metallbands und sind somit von diesen zu unterscheiden. Die kristallinen Körner der Oberflächenschicht weisen beispielsweise eine mittlere Korngröße von mehr als 100 nm auf, während die nanokristallinen Körner eine mittlere Korngröße von maximal 50 nm aufweisen.
Der Oberflächenkristallisationsanteil kann mittels Röntgen-Pulverdiffraktometrie unter Verwendung von Kupfer-K_α Strahlung ermittelt werden. Die hierin angegebenen Oberflächenkristallisationsanteile werden wie folgt ermittelt. Für ein amorphes Band wird der Oberflächenanteil durch den Quotienten aus Flächenanteil eines charakteristischen Reflexes einer kristallinen Phase, d.h. die kristalline Phase der Oberflächenkristallisation, geteilt durch die Summe aus dem Flächenanteil eines Halos, das charakteristisch für eine amorphe Phase ist, und dem Flächenanteil des charakteristischen Reflexes der kristallinen Phase bestimmt.
Der charakteristische Reflex der kristallinen Phase der Oberflächenkristallisation ist abhängig von der Struktur und Zusammensetzung der kristallinen Phase. Beispielsweise wird ein (400)-Reflex für Silizium enthaltende Phasen verwendet, wenn diese wie in den vorliegenden Fällen nahezu immer der Fall stark texturiert in (100)-Richtung vorliegt.
Da in den vorliegenden Fällen die Oberflächenkristallisation nahezu immer stark texturiert in (100)-Richtung vorlag, kann der Anteil der Oberflächenkristallisation in einer nanokristallinen Probe wie folgt bestimmt werden:

Zunächst wird der Flächenanteil eines zweiten charakteristischen Reflexes bestimmt, der charakteristisch für die nanokristalline Phase ist.

Dann wird der Flächenanteil eines ersten charakteristischen Reflexes bestimmt, der charakteristisch für die kristalline Phase der Oberflächenkristallisation ist. Dieser Flächenanteil muss aber um den Anteil vermindert werden, den die nanokristalline Phase zu diesem Reflex beiträgt. Dies ist bei reinem Eisen 20% des zweiten charakteristischen Reflexes, bei Fe₃Si 12,8%. Da der genaue Si-Gehalt nicht einfach bekannt ist, wurden stets 20% in Abzug gebracht, was bei Si-haltigen Legierungen zu einer leichten Unterschätzung des Anteils der Oberflächenkristallisation führen kann.
Für ein nanokristallines Band wird der Oberflächenanteil nun durch den Quotienten aus Flächenanteil eines ersten charakteristischen Reflexes einer kristallinen Phase, d.h. die kristalline Phase der Oberflächenkristallisation, allerdings vermindert um den Beitrag der nanokristallinen Phase zu diesem Reflex, geteilt durch die Summe aus dem Flächenanteil eines zweiten charakteristischen Reflexes, der charakteristisch für die nanokristalline Phase ist, und dem gesamten Flächenanteil des ersten charakteristischen Reflexes der kristallinen Phase bestimmt.
Beispielsweise werden für Silizium enthaltende Phasen ein (400)-Reflex als der erste charakteristische Reflex der Oberflächenkristallisation und der (220)-Reflex als der zweite charakteristische Reflex der nanokristallinen Phase verwendet.
Für den Fall dass die Oberflächenkristallisation nicht texturiert vorliegt, kann deren Anteil nur am gegossenen amorphen Band bestimmt werden, wie oben für amorphe Bänder beschrieben. Im nanokristallinen Zustand sind der Anteil der Oberflächenkristallisation und der nanokristallinen Phase durch das Fehlen der Textur der Oberflächenkristallisation per Pulverdiffraktometrie nicht mehr unterscheidbar. Da sich die Oberflächenkristallisation aber unter der Wärmebehandlung zu einer durchgehenden Schicht auswächst, ist der Anteil der Oberflächenkristallisation in der nanokristallinen Probe stets gleich oder größer als in der amorphen Probe.
Ausführungsbeispiele werden nun anhand der Zeichnungen erläutert.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anlage zum Herstellen eines metallischen Bands mittels Rascherstarrungstechnologie nach einem ersten Ausführungsbeispiel.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines CO₂ aufweisenden Strahls zum Bearbeiten einer Oberfläche.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Anlage zum Herstellen eines metallischen Bands mittels Rascherstarrungstechnologie nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anlage 10 zum Herstellen eines metallischen Bands 11 mittels Rascherstarrungstechnologie nach einem ersten Ausführungsbeispiel.
Die Anlage 10 weist ein sich drehendes Gießrad 12 mit einer Außenoberfläche 13, auf die eine Schmelze 14 gegossen wird, auf. Das Gießrad 12 kann auch als Kühlkörper beschrieben werden und in der dargestellten Anlage dreht es sich um eine Achse 15 in einer Rotationsrichtung, die mit dem Pfeil 16 dargestellt ist. Die Schmelze 14 erstarrt auf der Außenoberfläche 13 des Gießrades 12 und das Metallband 11 wird geformt. Die Erstarrungsgeschwindigkeit der Schmelze 14 ist typischerweise sehr hoch, sodass die Schmelze 14 als amorphes Band 11 erstarrt.
Die Anlage 10 weist ferner Mittel 17 zum Richten eines CO₂ aufweisenden Strahls 18 an die Außenoberfläche 13 des Gießrades 12 auf. Der Strahl 18 weist CO₂ auf, das zumindest teilweise in festem Zustand die sich bewegende Außenoberfläche 13 des Gießrades 12 trifft, um die Außenoberfläche 13 des Gießrades 12 mit dem Strahl 18 zu bearbeiten und/oder zu reinigen. In 1 werden feste Partikel 19 aus CO₂ dargestellt. Diese festen Partikel 19 können Trockeneispartikel sein, die vorgefertigt sind, oder aus flüssigem CO₂ direkt vor der Außenoberfläche 13 geformt werden.
Der Strahl 18 trifft die Außenoberfläche 13 des Gießrades 12 an einer ersten Position 20, die in Rotationsrichtung 16 gesehen vor einer zweiten Position 21, an der die Schmelze 14 die Außenoberfläche13 trifft, angeordnet ist. Diese erste Position 20 ist in Rotationsrichtung gesehen nach dem Ablösepunkt 22 des Bandes 11 vom Gießrad 12 angeordnet. Somit wird nach der Ablösung des Bandes 11 von der Außenoberfläche 13 die Außenoberfläche 13 bearbeitet und mit dem CO₂-Strahl 18 gereinigt, bevor die Schmelze 14 nochmals diesen Bereich der Außenoberfläche 13 trifft.
Die Schmelze 14 und somit das Band 11 kann verschiedene Zusammensetzungen haben. In einem Ausführungsbeispiel besteht die Schmelze 14 aus Fe_{100-a-b-w-x-y-z} T_a M_b Si_w B_x P_y C_z (in Atom.-%), wobei T eines oder mehrere der Elemente der Gruppe bestehend aus Co, Ni, Cu, Cr und V bezeichnet, M eines oder mehrere der Elemente der Gruppe bestehend aus Nb, Mo und Ta bezeichnet, und $\begin{matrix} 0 & \leq & a & \leq & 70 \\ 0 & \leq & b & \leq & 9 \\ 0 & \leq & w & \leq & 18 \\ 5 & \leq & x & \leq & 20 \\ 0 & \leq & y & \leq & 7 \\ 0 & \leq & z & \leq & 2 \end{matrix}$
gilt. Die Schmelze kann ferner bis zu 1 Atom-% an Verunreinigungen enthalten.
In einem Ausführungsbeispiel weist das Mittel 17 zum Richten eines CO₂ aufweisenden Strahls 18 an die Außenoberfläche 13 des Gießrades 12 eine Strahlvorrichtung 23 mit einer oder mehreren Düse 24 auf. Die Breite der Strahldüse 24 kann an die Breite des herzustellenden Metallbandes 11 angepasst werden, sodass die komplette Gießspur mit dem Strahl 18 abgedeckt ist. Die Strahlpistole 23 kann aber auch in axialer Richtung über das Gießrad 12 bewegt werden, um mit punktuellem Sprühstrahl über die Gießspur zu fahren. Mit der Strahlvorrichtung wird ein Strahl mit CO₂ in festem Zustand an die Außenoberfläche gerichtet und darauf beschleunigt.
In manchen Ausführungsbeispielen weist die Anlage 10 ferner eine oder mehrere zusätzliche Oberflächenbearbeitungsmittel 25 auf. Diese weiteren Oberflächenbearbeitungsmittel 25 können die Außenoberfläche 13 durch ein umformendes Verfahren, beispielsweise durch Walzen oder Rollieren oder durch ein abtragendes Verfahren, wie beispielsweise Schleifen bearbeiten. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist eine Bürste als Oberflächenbearbeitungsmittel 25 vorgesehen.
Dieses Oberflächenbearbeitungsmittel 25 ist an einer dritten Position 26 des Gießrades 12 angeordnet, wobei diese dritte Position 26 in Rotationsrichtung 16 gesehen vor der ersten Position 20, an der der Strahl 18 mit festem CO₂ 19 die Außenoberfläche 13 trifft, angeordnet ist, jedoch in Rotationsrichtung gesehen nach dem Ablösepunkt 22 des Bandes 11 von dem Gießrad 12 angeordnet ist. Somit wird die Außenoberfläche 13 nach der Ablösung des Bands 11 zunächst mit dem Oberflächenbearbeitungsmittel 25 bearbeitet, um große Partikel 29 von der Außenoberflächen 13 zu entfernen, danach mit dem CO₂ aufweisenden Strahl 18 bearbeitet, um Rückstände 27 zu entfernen und erst danach wird die Schmelze 14 erneut an die Außenoberfläche 13 gegossen. Diese Reihenfolge ermöglicht es, dass der CO₂ aufweisende Strahl 18 Rückstände 27 vom abtragenden Bearbeiten der Außenoberfläche 13, wie Partikel des Gießrades selbst, Poliermittel usw. oder Rückstände vom umformenden Bearbeiten der Außenoberfläche 13, wie Schmiermittel, entfernen kann.
Beispielsweise kann das Oberflächenbearbeitungsmittel 25 eine Walzvorrichtung, die auf die Außenoberfläche des sich drehenden Gießrades 12 angepresst wird, während sich die Gießradaußenoberfläche 13 bewegt, und/oder eine Poliervorrichtung, die auf die Außenoberfläche 13 des sich drehenden Gießrades 12 angepresst wird, während sich die Gießradaußenoberfläche 13 bewegt, und/oder eine Schleifvorrichtung, die auf die Außenoberfläche 13 des sich drehenden Gießrades 12 angepresst wird, während sich die Gießradaußenoberfläche 13 bewegt, und/oder eine oder mehrere Bürsten 28 aufweisen, die auf die Außenoberfläche 13 des sich drehenden Gießrades 12 angepresst werden, während sich die Gießradaußenoberfläche 13 bewegt.
Wenn abtragende und umformende Bearbeitungsmethoden in einer Anlage 10 verwendet werden, kann die Außenoberfläche 13 zunächst mit der abtragenden Bearbeitungsmethode, danach mit der umformenden Bearbeitungsmethode und danach mit dem CO₂ aufweisenden Strahl 18 bearbeitet werden.
Die Gießradoberfläche 13 hat eine gute Wärmeleitfähigkeit und bewirkt dabei eine sehr schnelle Erstarrung der aufgebrachten Schmelze 14 und es entsteht ein Band 11, das aufgrund seiner speziellen Struktur und/oder Zusammensetzung besondere mechanische, physikalische und/oder magnetische Eigenschaften aufweist. Die Außenoberfläche 13 des Gießrades 12 kann aus Kupfer oder einer kupferbasierten Legierung bestehen.
Erfindungsgemäß wird das Gießrad 12 während der Bandherstellung durch festes CO₂ bearbeitet und gereinigt. Mit einem CO₂ aufweisenden Strahl, wobei das CO₂ zumindest teilweise in festem Zustand ist, können sowohl Partikel von der Gießspur als auch anhaftende Öle und andere benetzungsstörende Schichten auf der Gießspur entfernt werden, wobei sich dessen Rückstände, das durch Sublimation entstandene CO₂-Gas, sogar vorteilhaft bei der Herstellung vieler amorpher Legierungen auswirken.
In einem Ausführungsbeispiel wird das Gießrad 12 während der Bandherstellung durch Trockeneis-Strahlen bearbeitet. Das Strahlen der Gießradoberfläche 13 mit Trockeneis wird zwischen z.B. einer Polierstation und dem Schmelztropfen während des Gießvorganges durchgeführt. Durch das Strahlen mit Trockeneis werden benetzungsstörende Verschmutzungen auf der Gießspur beseitigt, wie auch Reste des Polierverfahrens wie beispielsweise Kupferstaub vom Gießradwerkstoff, Schleifkörner, organische Verschmutzungen, Öle, etc. beseitigt werden.
2 zeigt eine schematische Darstellung der Bearbeitung der Außenoberfläche 13 des Gießrades 12 mit CO₂-Schneestrahlen. Beim CO₂-Schneestrahlen wird flüssiges CO₂ 30 aus Druckflaschen über ein Düsensystem auf die zu behandelnde Oberfläche 13 gesprüht. Durch die Expansion des unter Druck stehenden, flüssigen CO₂ 30 entstehen kleine, feinstverteilte Eiskristalle 31 bzw. CO₂-Schnee, die mit hoher kinetischer Energie auf die Oberfläche 13 auftreffen, wie in 2 dargestellt. Das Düsensystem kann dabei aus Einstoff-Düsen (nur CO₂) oder aus Zweistoff-Düsen (d.h. mit Druckluftunterstützung) bestehen. Die CO₂-Teilchen 31 des Strahls 18 sublimieren vor und nach dem Anstoß des Strahls 18 auf die Außenoberfläche 13, sodass die Rückstände 27 und andere Partikel 29 auf der Außenoberfläche 13 mitgetragen und von der Außenoberfläche 13 entfernt werden.
Durch die Sublimation der Trockeneispartikel 19 oder des Schnees 31 auf der Gießradoberfläche 13 entsteht eine CO₂-haltige Atmosphäre vor dem Schmelztropfen, welche für die Benetzung eisenhaltiger Metallschmelzen und die Reduzierung der Lufttaschengröße auf der Bandunterseite sehr vorteilhaft ist. Dadurch wird die Oberfläche 13 der Gießspur auch direkt gekühlt, was vorteilhaft für den schnellen Erstarrungsprozess der Metallschmelze 14 auf dem Gießrad 12 ist.
Die Rückstände 27 und Partikel 29 können durch den Strahl mit festem CO₂ durch die Wirkung von Impulsübertragung, die Entstehung mechanischer Spannungen aufgrund des plötzlich eintretenden Temperaturunterschiedes, einen Lösungsmitteleffekt, der durch die Änderung des Aggregatzustandes beim Auftreffen auf die Oberfläche entsteht, und Sublimationsimpulsspülung entfernt werden, die durch die große Volumenzunahme, beispielsweise eine 600 bis 800fache Volumenzunahme, bei Sublimation stattfindet.
Durch den Einsatz der Reinigungsmethode wird ferner eine Sekundärkühlung der Gießspur erreicht. Das Gießrad, welches normalerweise mit einer unterhalb der Oberfläche liegenden Wasserkühlung ausgestattet ist, welche wir hier als Primärkühlung bezeichnen, wird im Gießbetrieb, je nach Temperatur der zu vergießenden Metallschmelze und nach Ausführung und Einstellung der Primärkühlung, eine Oberflächentemperatur auf der Gießspur von etwa 100°C-500°C aufweisen. Geringere Oberflächentemperaturen sind mit der primären Wasserkühlung im dauerhaften Gießbetrieb nur schwer, oder bei großen Bandbreiten oder größerer Dicke des geformten Metallbandes auch gar nicht möglich. Durch den Einsatz von -80 °C kaltem Trockeneis direkt auf der Oberfläche der Gießspur ist es möglich, die aus der Primärkühlung resultierende Oberflächentemperatur der Gießspur im Gießbetrieb noch weiter abzusenken, was für einige herzustellende Legierungen von großem Vorteil sein kann. Ferner kann Trockeneis auch direkt zum Kühlen der hergestellten Metallbänder eingesetzt werden.
Als einziger Rückstand der Reinigungsmethoden bleibt ein erhöhter CO₂-Gehalt in der umgebenden Atmosphäre zurück, der sogar genutzt werden kann, um die Qualität des herzustellenden amorphen Metallbandes zu verbessern. Eine Qualitätsverbesserung durch erhöhten CO₂-Gehalt kann auch beim Einsatz vom Trockeneis im Reinigungsverfahren erreicht werden.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Anlage 10' nach einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Anlage 10' weist ferner ein Abluftsystem 40 zum Entfernen von CO₂-Gas auf. Somit kann sichergestellt werden, dass die Atmosphäre in der Nähe der Anlage Umweltbestimmungen und Arbeitsschutzbestimmungen erfüllt.
Die Anlage 10' weist auch ein Absaugsystem 41 zum Entfernen des von der Außenoberfläche des Gießrades abgelösten Materials auf, um zu verhindern, dass dieses abgelöste Material wieder auf der Außenoberfläche landet.
Die Anlage 10' weist neben der Bürste 28 als Oberflächenbearbeitungsmittel 25 auch eine Walzvorrichtung 42 als zweites Oberflächenbearbeitungsmittel 25 auf, mit der die Außenoberfläche 13 des Gießrades 12 umgeformt wird. Die Walzvorrichtung ist in Rotationsrichtung 16 gesehen nach der Bürste 28 und vor dem CO₂ aufweisenden Strahl 18 angeordnet. In der 3 ist auch einen Wickler 43 zum kontinuierlichen Aufnehmen des erstarrten Metallbandes gezeigt.
Während des Abgusses unterliegt die Gießradoberfläche sehr hohen mechanischen und physikalischen Beanspruchungen. Zum Beispiel führt das lokale Aufbringen sehr heißer, metallischer Schmelze (ca. 900 ... 1500°C) in den oberflächennahen Bereichen zu hohen Temperaturspitzen und extremen Temperaturgradienten. Während der weiteren Abkühlung schrumpft das Band sowohl in Längs- als auch in Querrichtung. Zwischen Band und Kühlkörperoberfläche entstehen hohe Scherspannungen und es kommt zu Relativbewegungen und am Ablösepunkt reißt sich das Band spontan oder zwangsweise von der Oberfläche los.
Diese Vorgänge wiederholen sich bei einem Gießprozess viele tausend bis einige zigtausend Mal und verändern so stetig die Kühlwalzenoberfläche. Es entstehen so durch thermische und mechanische Beanspruchungen Verschleißerscheinungen wie Materialermüdung, Oberflächenrauheit und Materialausbrüche, welche wiederum negative Rückwirkungen auf das herzustellende, rascherstarrte Band haben können.
Die Effizienz dieses Herstellungsprozesses hängt somit sehr stark von der Beherrschung der Verschleißvorgänge ab. Im Vorfeld kann bereits durch eine geeignete Auswahl des Werkstoffes, des Herstellungsverfahrens und der Oberflächenbearbeitung viel unternommen werden, das Auftreten dieser unerwünschten Begleiterscheinungen zu reduzieren, aber gänzlich vermeiden kann man sie nicht. Erfindungsgemäß wird somit die Außenoberfläche des Gießrades mittels eines CO₂ aufweisenden Strahls bearbeitet, wobei der Strahl CO₂ im festen Zustand aufweist, sodass Partikel aus festem CO₂ die Außenoberfläche mit einer gewissen Geschwindigkeit treffen.
Neben präventiven Maßnahmen können direkt wirkende Verfahren verwendet werden, die während des laufenden Herstellungsprozesses den Verschleißmechanismen entgegenwirken. Bekannt sind in diesem Zusammenhang vor allem abrasive Verfahren wie Bürsten, Schleifen, Polieren usw., die aber zu erheblichen, unerwünschten Begleiterscheinungen (Staubbildung, Rückstände, Verunreinigungen o.ä.) führen und schließlich Benetzungsfehler und Abrisse verursachen können.
Darüber hinaus wirken noch weitere äußere Einflüsse auf den Herstellprozess ein. Ein wesentlicher Faktor dabei ist die Verunreinigung der Oberfläche durch Rückstände, Niederschläge und/oder Kondensatbildung, die aus Umwelt und den verwendeten Prozessen heraus resultieren können. Sie verschlechtern die Benetzung durch die Metallschmelze und beeinträchtigen somit Abkühlung, Geometrie und Eigenschaften des hergestellten Bandes. Hauptverursacher können flüchtige Legierungsbestandteile (Bor, C, Sn u.a.), flüchtige Bestandteile von Feuerfestmaterialien (Harze u.a.), Abrieb z.B. vom Abstreifer sowie Rückstände vom Oberflächenverschleiß und vom hergestellten Band sein.
Nahe der Gießdüse wird ein hocheffektives Reinigungsverfahren eingesetzt, das jegliche Verunreinigungen zuverlässig beseitigt und selbst zu keiner Beeinträchtigung des Gießprozesses führt.
Bei der zur Herstellung von amorphen Bändern nötigen Rascherstarrungstechnologie (melt-spinning) wird eine glasbildende Metall-Legierung in einem Tiegel, der typischerweise im Wesentlichen aus oxydischer Keramik (z.B. Aluminiumoxid) und/oder Grafit besteht, erschmolzen. Der Schmelzvorgang kann, je nach Reaktivität der Schmelze, unter Luft, Vakuum oder einem Schutzgas wie beispielsweise Argon erfolgen. Nach dem Niederschmelzen der Legierung auf Temperaturen deutlich oberhalb des Liquiduspunktes wird die Schmelze zu einem Gießtundisch transportiert und durch eine Gießdüse, welche in der Regel eine schlitzförmige Auslassöffnung hat, auf ein rotierendes Rad aus einer Kupferlegierung gespritzt. Die Gießdüse wird hierzu sehr nahe an die Oberfläche der rotierenden Kupferwalze gebracht und hat zu dieser während des Gießvorganges einen Abstand von etwa 50 - 500 µm. Die Schmelze, welche den Düsenauslass passiert und auf die bewegte Kupferoberfläche trifft, erstarrt dort mit Abkühlgeschwindigkeiten von etwa 10⁴ K/min bis 10⁶ K/s. Durch die Drehbewegung der Walze wird die erstarrte Schmelze als kontinuierlicher Bandstreifen abtransportiert, von der Kühlwalze gelöst und auf eine Wickelvorrichtung als kontinuierliche Bandstreifen aufgewickelt. Die maximal mögliche Länge des Bandstreifens wird in der Regel durch das Fassungsvermögen des Schmelztiegels limitiert, welches je nach Anlagengröße zwischen wenigen Kilogramm und mehreren Tonnen liegen kann. Im Parallelbetrieb mit mehreren Schmelztiegeln kann sogar eine quasikontinuierliche Schmelzversorgung des Gießtundischs realisiert werden. Anlagengrößen, auf denen kommerziell erhältliche amorphe Bänder wirtschaftlich gefertigt werden, haben typischerweise Tiegelgrößen von mehreren 100 Kg. Aus ca. 100kg resultiert bei der Legierung VITROPERM 500 bei einem Bandquerschnitt von etwa 100 mm Bandbreite und 0,018 mm Banddicke eine Bandlänge von etwa 8 km. Aus einer Tiegelfüllung werden somit in einem industriellen Prozess zig Kilometer gefertigt, und wenn der Gießprozess über die regelmäßige Befüllung eines Gießtundischs als kontinuierlicher Gießprozess gestaltet ist, sogar noch deutlich mehr Kilometer.
Der Verschleiß der Gießradoberfläche während des unterbrechungsfreien Gießprozesses führt zu einer erhöhten Rauheit (Rauigkeit) der Radoberfläche, was dazu führt, dass Kavitäten oder unebene Strukturen entstehen, die einerseits Prozessgas unter den Schmelztropfen transportieren und damit zu größeren Gasblasen im Kontaktbereich des Schmelztropfens zum Gießrad führen. Bei der Erstarrung der Schmelze werden diese Gasblasen im amorphen Band eingefroren und können insbesondere bei dünnen Bändern zu lochartigen Defekten führen. Andererseits drückt sich diese Rauheit des Rades auch bis auf die Oberfläche des darauf hergestellten Bandes durch, was dazu führt, dass auch die darauf hergestellten Bänder eine erhöhte Rauheit aufweisen.
Um den Verschleiß des Gießrades zu minimieren, wäre es wünschenswert, einen Gießradwerkstoff mit einer hohen Festigkeit zu wählen. Bei den üblichen verwendeten schmelzmetallurgischen Kupferwerkstoffen sind die Eigenschaften Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit in der Regel gegenläufig. Ein Kupferwerkstoff mit einer höchstmöglichen Wärmeleitfähigkeit hat immer eine niedrigere Festigkeit als höher legierte Kupferwerkstoffe. Die höher legierten Kupferwerkstoffe haben i.d.R. eine höhere Festigkeit, welche aber mit einer niedrigeren Wärmeleitfähigkeit einhergeht. Zur Herstellung von amorphen Metallbändern ist es aber erforderlich, Gießradwerkstoffe mit relativ hohen Wärmeleitfähigkeiten einzusetzen, um ausreichend hohe Abkühlraten während der Bandherstellung zu erzielen. Sind die Abkühlraten nicht ausreichend hoch, werden die Bänder spröde oder teilspröde, bilden unerwünschte kristalline Strukturen aus, z.B. einen Anteil von Oberflächenkristallinität, und können dann nicht kontinuierlich im Gießprozess aufgewickelt werden, bzw. reißen beim Aufwickeln ab, was zu unerwünscht geringer Produktivität in der Bandherstellung führt. Wünschenswert ist es, Gießradwerkstoffe einzusetzen, die eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 200 W/mK haben. Solche Werkstoffe haben aber eine Härte von weniger als 250 HV (HV30)
Um diese relativ weichen und hoch wärmeleitfähigen Werkstoffe dauerhaft im Gießprozess amorpher Bänder einsetzen zu können ist es erforderlich, eine gleichmäßige Bearbeitung der Kontaktfläche Schmelze/Band zu Gießrad, d.h. der Gießspur auf der Gießradoberfläche, auch während der Bandproduktion zu gewährleisten und die Rauheit der Radoberfläche konstant und gleichmäßig auf einem niedrigen Niveau zu halten. Dies kann durch materialabtragende Prozesse wie Polieren oder durch Schleifen der Walze oder durch Bürsten erreicht werden.
Rotierende Metallbürsten können eingesetzt werden, um benetzungsstörende Rückstände auf der Gießwalze zu entfernen. Diese rotierenden Bürsten können jedoch Rückstände in Form von abgelösten Borsten hinterlassen, die zu lokalen Defekten auf dem Band und zu gehäuften Abrissen desselbigen bei der Bandherstellung führen können.
Die Verwendung noch gröberer Borsten führt zu Abrissen des dünnen Bandes auf dem Gießrad. Die Erfindung beschreibt zwar eine Vakuumquelle, welche die entfernten Gegenstände und Staub zuverlässig absaugen soll, jedoch stellte sich das Absaugen von Stäuben auf schnell drehenden Gießrädern als nicht zuverlässig praktikabel heraus. Kleinste Staubreste blieben immer am Gießrad haften und führten zu Fehlstellen im Band.
Das Schleifen des Gießrades mit Schleifpapier und rotierendem Schleifsubstrat kann auch als Oberflächenbearbeitungsverfahren verwendet werden. Ein solches Schleifmittel produziert jedoch einen geringen Anteil Staub, der zu Defekten im Band führen kann.
Nicht abrasive, umformende Verfahren wie das Rollieren der Gießwalze sollten vorteilhaft sein. Umformende Verfahren haben zwar den Vorteil, dass sie keine Schleifmittelreste auf der Gießwalze hinterlassen, jedoch sind die schnelldrehenden Werkzeuge zur Oberflächenumformung an den Dreh- und Lagerpunkten mit Schmiermittel versehen, welche in kleinsten Partikeln auf die Radoberfläche gelangen und dort zu Störungen der Benetzung und somit zu Lochbildungen im Band führen können.
Es ist nicht auszuschließen, dass Rückstände der Bearbeitung (Staub, Borstenhaare, Politurrückstände, Fett, Öl, organisches Material) bis in den Schmelztropfen hineingetragen werden können und dort zu Fehlstellen führen. Keine der Erfindungen lehrte, wie diese Rückstände der Bearbeitungsmethoden in einer solchen Form entfernt werden können, dass sowohl feste Partikel wie Schleifstaub, Schleifmittelkörner und Borstenhaare, als auch auf der Gießspur anhaftende organische Rückstände von Ölen oder Poliermittel sicher entfernt werden können.
In einem Ausführungsbeispiel wird dazu Trockeneis-Strahlen verwendet. Das Trockeneis-Strahlen ist ein Druckluftstrahlverfahren, bei dem als Strahlmittel festes Kohlenstoffdioxid, sogenanntes Trockeneis, mit einer Temperatur von rund -79 °C eingesetzt wird. Das Verfahren wird in der Oberflächentechnik zum Reinigen sowie zum Entgraten eingesetzt.
Trockeneis ist elektrisch nichtleitend, chemisch inert, ungiftig und nicht brennbar. Im Gegensatz zu anderen Strahlmitteln geht Trockeneis bei Umgebungsdruck ohne Verflüssigung direkt vom festen in den gasförmigen Zustand über - es sublimiert.
Zum Reinigen werden die Trockeneispartikel beispielsweise mit 5000 Litern Luft pro Minute beschleunigt und treffen mit Schallgeschwindigkeit auf das zu reinigende Material. Dadurch wird die zu entfernende Schicht lokal unterkühlt und versprödet. Nachfolgende Trockeneispartikel dringen in die Sprödrisse ein und sublimieren beim Auftreffen schlagartig. Das Kohlenstoffdioxid wird gasförmig und vergrößert dabei sein Volumen um etwa das 700- bis 1000-fache. Dabei sprengt es den Schmutz von der Oberfläche ab.
Die Vorteile dieses minimal-abrasiven Verfahrens liegen in der geringen Schädigung oder Veränderung der zu reinigenden Oberfläche sowie in der Tatsache, dass nach der Bearbeitung kein festes oder flüssiges Reinigungsmedium auf der Oberfläche zurückbleibt.
Da Trockeneis relativ weich ist, werden die Oberflächen der Gießräder dadurch nicht beschädigt. Das Trockeneisstrahlen kann zum Entfernen von Farben, Gummi, Öl, Fett, Silikon, Wachs, bituminösen Beschichtungen, Trenn- und Bindemitteln sowie Klebstoffen eingesetzt werden. Ferner nutzen wir in dem erfindungsgemäßen Einsatz des Trockeneisstrahlens auf dem Gießrad auch die hohe kinetische Energie der beschleunigten Trockeneispartikel, um feste Schleifrückstände wie Kupferstaub oder feste Rückstände des Schleifmittels oder von Borstenhaaren von der Gießspur zu entfernen und verhindern damit das Auftreffen dieser Bearbeitungsrückstände am Schmelztropfen.
Als Trägergas für die Trockeneispartikel kann Druckluft mit einem Druck von 0,5 bis 25 bar zum Einsatz kommen. In einem alternativen Ausführungsbeispiel wird CO₂-Schneestrahlen verwendet. Die Reinigung mit CO₂ läuft während der Bandherstellung.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird dem Druckluft-Trockeneis-Gemisch ein weiteres Strahlmittel, beispielsweise Glasperlen, Korund, Nussschalen, Kunststoffgranulat ... beigemischt. Damit werden gleiche Reinigungserfolge erzielt wie beim herkömmlichen Abrasivstrahlen (Sandstrahlen). Da Trockeneis ein weiches Strahlmittel (2-3 Mohs) ist, können in manchen Ausführungsbeispielen mithilfe des zusätzlichen härteren Strahlmittels auch festsitzende Verunreinigungen wie z. B.: Farben auf Stahl, Rostnarben im Stahl, Patina auf Metallen entfernt werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden als CO₂ aufweisender Strahl CO₂-Schneestrahlen verwendet, um staubförmige sowie anhaftende Verunreinigungen zuverlässig zu beseitigen, ohne dabei den Gießprozess zu beeinträchtigen.
Beim CO₂-Schneestrahlen wird flüssiges CO₂ aus Druckflaschen über ein Düsensystem auf die zu behandelnde Oberfläche gesprüht. Durch die Expansion des unter Druck stehenden, flüssigen CO₂ entstehen kleine, feinstverteilte Eiskristalle (Schnee), die auf die Oberfläche auftreffen, wie in 2 dargestellt. Das Düsensystem kann dabei aus Einstoff-Düsen (nur CO₂) oder aus Zweistoff-Düsen (d.h. mit Druckluftunterstützung) bestehen.
CO₂-Schneestrahlen wird als effektive Inline-Reinigung beim Schmelzspinnverfahren verwendet. Das CO₂-Schneestrahlen ist ein ideales Verfahren, um während des Gießprozesses die Oberfläche der Kühlwalze kontinuierlich zu reinigen. Es kann sowohl alleine als auch in Verbindung mit einem weiteren Verfahren zur Verschleißreduzierung eingesetzt werden.
Alleine wird das Verfahren typischerweise dann eingesetzt, wenn Verschleißmechanismen von untergeordneter Bedeutung sind, um eine ausreichende Qualität der Außenoberfläche des Gießrades über den Gießvorgang bereitzustellen. Bestimmte Legierungssysteme (z.B. Cu-Basislegierungen) verursachen auf der Kühlwalzenoberfläche nur vernachlässigbare Verschleißerscheinungen. Allerdings führen Kondensatablagerungen, Bandrückstände sowie feiner Abrieb (z.B. vom Abstreifer) zu Störungen in der Benetzung, die die Bandqualität erheblich beeinträchtigen und zum Abbruch führen können. Diese können mithilfe des Strahls mit festem CO₂ entfernt werden.
Außerdem kann das Schneestrahlen aber auch in Verbindung mit jedem anderen Verfahren der Gießradkonditionierung eingesetzt werden. Bei umformenden Verfahren (wie dem Rollieren) bietet es den zusätzlichen Reinigungseffekt, bei abrasiven Verfahren (wie dem Bürsten, Schleifen, Polieren usw.) hilft es zusätzlich, den anfallenden Staub bzw. den Abtrag zu beseitigen.
Werden die CO₂-Düsen darüber hinaus nahe der Gießdüse angeordnet, kann außerdem noch infolge eines luftverdrängenden Effektes im Bereich der Schmelze eine positive Wirkung auf Benetzung und Erstarrungsgeschwindigkeit erzielt werden.
CO₂-Schneestrahlen ist, wie bereits beschrieben, ein trockenes, rückstands- und lösemittelfreies Verfahren, welches keinerlei Nachbehandlung der bearbeiteten Oberfläche benötigt. Es lässt sich sehr einfach in bestehende Verfahren und Anlagen adaptieren sowie dem Prozessparameter anpassen. Werden bei seiner Verwendung die relativ hohen Luftkonzentrationsgrenzen beachtet, ist es auch in Verbindung mit Strom, Schmelze, Feuer und Wasser völlig ungefährlich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 3089175 B1 [0003]
US 6749700 B2 [0003]
US 9700937 B1 [0003]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Bands mit einer Rascherstarrungstechnologie umfassend: Gießen einer Schmelze auf eine sich bewegende Außenoberfläche eines sich drehenden Gießrades, wobei die Schmelze auf der Außenoberfläche erstarrt und ein Band geformt wird, Richten eines gashaltigen Strahls an die sich bewegende Außenoberfläche und Bearbeiten der Außenoberfläche des Gießrades mit dem Strahl, wobei der Strahl CO₂ aufweist, das zumindest teilweise in festem Zustand die sich bewegende Außenoberfläche des Gießrades trifft.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der gashaltige Strahl die Außenoberfläche des Gießrades trifft, während die Schmelze auf die Außenoberfläche des sich drehenden Gießrades gegossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich das Gießrad in einer Rotationsrichtung bewegt und der gashaltige Strahl die Außenoberfläche des Gießrades an einer ersten Position trifft, die in Rotationsrichtung gesehen vor einer zweiten Position, an der die Schmelze die Außenoberfläche trifft, angeordnet ist, wobei diese erste Position in Rotationsrichtung gesehen nach dem Ablösepunkt des Bandes vom Gießrad angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend eine oder mehrere Strahldüsen, durch die der Strahl bzw. die Strahlen an die Außenoberfläche des Gießrades gerichtet werden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei ein Abstand zwischen den Strahldüsen und der Außenoberfläche des Gießrades einstellbar ist, damit die Intensität, mit der der gashaltige Strahl die Außenoberfläche des Gießrades trifft, einstellbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine CO₂-Quelle aus Trockeneispartikeln bereitgestellt wird und zum Bilden des gashaltigen Strahls die Trockeneispartikel auf die Außenoberfläche beschleunigt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Trockeneispartikel eine mittlere Partikelgröße von 0,1 mm bis 10 mm aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, wobei die Trockeneispartikel Ecken aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Trockeneispartikel mit einem Trägergas auf die Außenoberfläche des Gießrades beschleunigt werden.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Druck des Trägergases einstellbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei der gashaltige Strahl ferner Partikel aus einem weiteren Material aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Partikel Keramikperlen und/oder Glasperlen sind.
Verfahren nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, wobei die Partikel einen mittleren Durchmesser von 10 µm bis 1 mm aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine CO₂-Quelle aus flüssigem CO₂ bereitgestellt wird, aus dem Teilchen kristallisieren, um einen CO₂-Schnee zu bilden, der die Außenoberfläche des Gießrades als gas- und CO₂-Schnee-haltiger Strahl trifft.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Teilchen aus CO₂-Schnee eine Durchschnittspartikelgröße von 0,1 µm bis 100 µm aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, wobei die Teilchen aus CO₂-Schnee ohne zusätzliches Trägergas im CO₂-Gasstrom auf die Außenoberfläche des Gießrades beschleunigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 15, wobei die Teilchen aus CO₂-Schnee mit einem Trägergas auf die Außenoberfläche des Gießrades beschleunigt werden.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Druck des Trägergases einstellbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 18, wobei die Außenoberfläche ferner an einer dritten Position mit einem Oberflächenbearbeitungsmittel umgeformt oder abtragend bearbeitet wird, wobei diese dritte Position in Rotationsrichtung gesehen vor der ersten Position, an der der gashaltige Strahl die Außenoberfläche des Gießrades trifft, angeordnet ist, jedoch in Rotationsrichtung gesehen nach dem Ablösepunkt des Bandes vom Gießrad angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Oberflächenbearbeitungsmittel eine Walzvorrichtung (Gießradoberfläche umformend) aufweist, die auf die Außenoberfläche des Gießrades angepresst wird, während sich das Gießrad dreht, und/oder eine Poliervorrichtung (Gießradoberfläche abtragend) aufweist, die auf die Außenoberfläche des Gießrades angepresst wird, während sich das Gießrad dreht, und/oder eine Schleifvorrichtung (Gießradoberfläche abtragend) aufweist, die auf die Außenoberfläche des Gießrades angepresst wird, während sich das Gießrad dreht, und/oder eine oder mehrere Bürsten (Gießradoberfläche abtragend und/oder reinigend) auf die Außenoberfläche des Gießrades angepresst werden, während sich das Gießrad dreht.
Verfahren nach Anspruch 19 oder Anspruch 20, wobei das Oberflächenbearbeitungsmittel so an die Außenoberfläche des Gießrades angepresst wird, dass es kontinuierlich die Außenoberfläche des Gießrades glättet, während die Schmelze auf die Außenoberfläche des Gießrades gegossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei, bevor die Schmelze auf die Außenoberfläche des Gießrades gegossen wird, der gashaltige Strahl die sich bewegende Außenoberfläche des Gießrades trifft und das Oberflächenbearbeitungsmittel auf die sich bewegende Außenoberfläche des sich drehenden Gießrades angepresst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei das Oberflächenbearbeitungsmittel eine Walzvorrichtung ist und die Walzvorrichtung derart auf die Außenoberfläche des Gießrades angepresst wird, dass die Außenoberfläche des Gießrades umgeformt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, wobei zwei oder mehrere Oberflächenbearbeitungsmittel eingesetzt werden, wobei deren Position in Rotationsrichtung gesehen vor der ersten Position, an der der gashaltige Strahl die Außenoberfläche des Gießrades trifft, angeordnet ist, jedoch in Rotationsrichtung gesehen nach dem Ablösepunkt des Bandes vom Gießrad angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei das abtragende Oberflächenbearbeitungsmittel in Rotationsrichtung gesehen vor einem umformenden Oberflächenbearbeitungsmittel eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, wobei nach dem abtragenden Oberflächenbearbeitungsmittel und vor dem umformenden Oberflächenbearbeitungsmittel ein zusätzlicher gashaltiger Strahl auf die Oberfläche des sich drehenden Gießrades trifft, wobei der zusätzlicher gashaltige Stahl CO₂ aufweist, das zumindest teilweise in festem Zustand die sich bewegende Außenoberfläche des Gießrades trifft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei die Schmelze aus Fe_{100-a-b-w-x-y-z} T_a M_b Si_w B_x P_y C_z (in Atom.-%) besteht, wobei T eines oder mehrere der Elemente der Gruppe bestehend aus Co, Ni, Cu, Cr und V bezeichnet, M eines oder mehrere der Elemente der Gruppe bestehend aus Nb, Mo und Ta bezeichnet, und $\begin{matrix} 0 & \leq & a & \leq & 70 \\ 0 & \leq & b & \leq & 9 \\ 0 & \leq & w & \leq & 18 \\ 5 & \leq & x & \leq & 20 \\ 0 & \leq & y & \leq & 7 \\ 0 & \leq & z & \leq & 2 \end{matrix}$
Gilt, und die Schmelze bis zu 1 Atom-% an Verunreinigungen enthalten kann.
Anlage zum Herstellen eines Metallbandes mit einer Rascherstarrungstechnologie, umfassend: ein sich drehendes Gießrad mit einer Außenoberfläche, auf die eine Schmelze gegossen wird, wobei die Schmelze auf der Außenoberfläche erstarrt und ein Metallband geformt wird, Mittel zum Richten eines CO₂ aufweisenden Strahls an die Außenoberfläche des Gießrades, wobei der Strahl CO₂ aufweist, das zumindest teilweise im festem Zustand die sich bewegende Außenoberfläche des Gießrades trifft, um die Außenoberfläche des Gießrades mit dem Strahl zu bearbeiten und/oder zu reinigen.
Anlage nach Anspruch 28, die ferner ein Düsensystem zum Bilden des Strahls aufweist.
Anlage nach Anspruch 28 oder 29 und Anspruch 16 oder 17, wobei CO₂ als flüssiges CO₂ bereitgestellt ist und das Düsensystem ein Düsensystem für flüssiges CO₂ aufweist.
Anlage nach Anspruch 30, wobei das Düsensystem eine Einstoffdüse oder eine Zweistoffdüse aufweist.
Anlage nach Anspruch 28 oder Anspruch 29, wobei CO₂ in der Form von Trockeneispartikeln bereitgestellt wird und zum Bilden des Strahls die Trockeneispartikel auf die Außenoberfläche des Gießrades beschleunigt werden.
Anlage nach Anspruch 32, wobei das Düsensystem ferner mit einer Trägergasquelle verbindbar ist, mit dessen Hilfe die Trockeneispartikel auf die Außenoberfläche des Gießrades beschleunigt werden.
Anlage nach Anspruch 32 oder Anspruch 33, wobei das Düsensystem so ausgestaltet ist, dass es ferner andere feste Partikel verarbeitet, wobei die anderen festen Partikel mit den Trockeneispartikeln auf die Außenoberfläche des Gießrades beschleunigt werden.
Anlage nach Anspruch 34, wobei die anderen festen Partikel Keramikperlen und/oder Glasperlen sind.
Anlage nach einem der Ansprüche 28 bis 35, die ferner ein Abluftsystem zum Entfernen von CO₂-Gas aufweist.
Anlage nach einem der Ansprüche 28 bis 36, die ferner ein Absaugsystem zum Entfernen des von der Außenoberfläche des Gießrades abgelösten Materials aufweist.
Anlage nach einem der Ansprüche 28 bis 37, wobei das Gießrad in einer Rotationsrichtung bewegbar ist und das Mittel derart ausgebildet ist, dass der Strahl die Außenoberfläche des Gießrades an einer ersten Position trifft, die in Rotationsrichtung gesehen vor einer zweiten Position, an der die Schmelze die Außenoberfläche des Gießrades trifft, angeordnet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 28 bis 38, die ferner Oberflächenbearbeitungsmittel zum umformenden oder abtragenden Bearbeiten der Außenoberfläche an einer dritten Position des Gießrades aufweist, wobei diese dritte Position in Rotationsrichtung gesehen vor der ersten Position, an der der Strahl die Außenoberfläche trifft, angeordnet ist, jedoch in Rotationsrichtung gesehen nach dem Ablösepunkt des Bandes vom Gießrad angeordnet ist.
Anlage nach Anspruch 39, wobei das Oberflächenbearbeitungsmittel eine Walzvorrichtung aufweist, die auf die Außenoberfläche des sich drehenden Gießrades angepresst wird, während sich die Gießradaußenoberfläche bewegt, und/oder eine Poliervorrichtung aufweist, die auf die Außenoberfläche des sich drehenden Gießrades angepresst wird, während sich die Gießradaußenoberfläche bewegt, und/oder eine Schleifvorrichtung aufweist, die auf die Außenoberfläche des sich drehenden Gießrades angepresst wird, während sich die Gießradaußenoberfläche bewegt, und/oder eine oder mehrere Bürsten, die auf die Außenoberfläche des sich drehenden Gießrades angepresst werden, während sich die Gießradaußenoberfläche bewegt.
Anlage nach einem der Ansprüche 28 bis 40, wobei das Oberflächenbearbeitungsmittel eine Walzvorrichtung ist, die eine drehbare Walze aufweist und die Oberfläche der drehenden Walze so auf die Außenoberfläche des sich drehenden Gießrades mit einem Druck anpressbar ist, dass die Gießradaußenoberfläche umgeformt wird.
Anlage nach Anspruch 41, wobei die Walze mit einer ersten Drehrichtung und das Gießrad mit einer zweiten Drehrichtung getrieben wird, wobei die erste Drehrichtung zur zweiten Drehrichtung entgegengesetzt ist.
Anlage nach Anspruch 41 oder Anspruch 42, wobei die Walze parallel zur zweiten Drehachse des Gießrades über die Außenoberfläche des Gießrades bewegt wird, sodass die Gießradaußenoberfläche spiral kontaktiert wird.
Anlage nach Anspruch 28 bis 43, wobei das Mittel zum Richten eines CO₂ aufweisenden Strahls so ausgestaltet ist, dass die Gießradaußenoberfläche in Rotationsrichtung des Gießrades gesehen nach der ersten Position, wo der Strahl die Gießradoberfläche trifft bis zur zweiten Position, wo die metallische Schmelze auf die Gießradaußenoberfläche gegossen wird, eine technisch saubere Oberfläche bereitstellen kann, die weitgehend frei von organischen und anorganischen Rückständen ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 28 bis 44, die ferner einen Wickler zum kontinuierlichen Aufnehmen des erstarrten Bands aufweist.
Anlage nach einem der Ansprüche 28 bis 45, die ferner eine Gießdüse für eine Schmelze aus einer Legierung aufweist, aus der die Schmelze an die Außenoberfläche des Gießrades gegossen werden kann.
Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 46 zum Herstellen eines metallischen Bands, das aus Fe_{100-a-b-w-x-y-z} T_a M_b Si_w B_x P_y C_z (in Atom.-%) und bis zu 1 Atom-% an Verunreinigungen besteht, wobei T eines oder mehrere der Elemente der Gruppe bestehend aus Co, Ni, Cu, Cr und V bezeichnet, M eines oder mehrere der Elemente der Gruppe bestehend aus Nb, Mo und Ta bezeichnet, und $\begin{array}{l} \begin{matrix} 0 & \leq & a & \leq & 70 \\ 0 & \leq & b & \leq & 9 \\ 0 & \leq & w & \leq & 18 \\ 5 & \leq & x & \leq & 20 \\ 0 & \leq & y & \leq & 7 \\ 0 & \leq & z & \leq & 2 \end{matrix} \\ gilt . \end{array}$
Metallisches Band, das aus Fe_{100-a-b-w-x-y-z} T_a M_b Si_w B_x P_y C_z (in Atom.-%) und bis zu 1 Atom-% an Verunreinigungen besteht, wobei T eines oder mehrere der Elemente der Gruppe bestehend aus Co, Ni, Cu, Cr und V bezeichnet, M eines oder mehrere der Elemente der Gruppe bestehend aus Nb, Mo und Ta bezeichnet, und $\begin{matrix} 0 & \leq & a & \leq & 70 \\ 0 & \leq & b & \leq & 9 \\ 0 & \leq & w & \leq & 18 \\ 5 & \leq & x & \leq & 20 \\ 0 & \leq & y & \leq & 7 \\ 0 & \leq & z & \leq & 2 \end{matrix}$
gilt, mit zumindest einer Oberfläche (16 ) mit einer mittleren Oberflächenrauheit R_a zwischen 0,05 µm und 1,5 µm aufweist.
Metallisches Band nach Anspruch 48, wobei die Oberflächenrauheit R_a eine Abweichung von weniger als +/-0,2 µm über eine Produktionslänge von mindestens 5 km, bevorzugt von mindestens 20 km, aufweist
Metallisches Band nach einem der Ansprüche 47 bis 49, wobei das metallische Band duktil und amorph ist oder nanokristallin ist.
Metallisches Band nach einem der Ansprüche 47 bis 50, welches auf der Gießradseite direkt nach dem Ablösen vom Gießrad eine technisch saubere Oberfläche mit Freiheit von organischen und anorganischen Rückständen aufweist.
Metallisches Band nach einem der Ansprüche 47 bis 51, welches eine Breite von 2 mm bis zu 300 mm, eine Dicke von weniger als 50 µm, und maximal 50 Löcher pro Quadratmeter aufweist.
Metallisches Band nach Anspruch 52, welches eine Breite von 20 mm bis 200 mm, und/oder eine Dicke zwischen 10 µm und 18 µm, und/oder weniger als 25 Löcher pro Quadratmeter, vorzugsweise weniger als 10 Löcher pro Quadratmeter, aufweist.
Metallisches Band nach einem der Ansprüche 47 bis 53, das eine Gießradseite, die auf einer Außenoberfläche eines Gießrades erstarrt worden ist, eine gegenüberliegende Luftseite und ein Gefüge aufweist, das zumindest 80 Volumenprozent amorph ist, oder das zumindest 80 Volumenprozent nanokristalline Körner und amorphe Restmatrix aufweist, von denen zumindest 80 Prozent der nanokristallinen Körner eine mittlere Korngröße kleiner als 50 nm und eine zufällige Orientierung zeigen, wobei die Luftseite und/oder die Gießradseite einen Oberflächenkristallisationsanteil von weniger als 23% aufweisen.
Metallisches Band nach Anspruch 54, wobei die Luftseite und/oder die Gießradseite einen Oberflächenkristallisationsanteil von weniger als 5% aufweisen.