DE1458277B2 - Verfahren zur kontinuierlichen herstellung von warmge walzten baendern aus grobem metall bzw legierungspulver - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur 5 mm unter Verwendung herkömmlicher Walzenkontinuierlichen Herstellung von warmgewalzten großen eines Durchmessers im Bereich von etwa 20 Bändern aus grobem Metall- bzw. Legierungspul ve r bis 40 cm herstellen zu können. Dabei soll sich das einer Teilchengröße von mehr als 0,15 mm Durch- Bandprofil durch geringe Porosität d. h. große Dichte, messer und einer relativ glatten Teilchenoberfläche. 5 auszeichnen.

Es ist bereits ein derartiges Verfahren zur Her- Die Erfindung besteht darin, daß Pulver mit einem stellung von Aluminiumbändern bekannt (USA.-Pa- Schmelzpunkt von über 1100⁰C, hoher scheinbarer tentschrift 3 076 706, britische Patentschrift 893 171) Dichte von mindestens 40 Volumprozent der Dichte bei dem den besonderen Schwierigkeiten der Bildung des massiven Metalls bzw. der massiven Legierung einer Oxidschicht auf den Aluminium-Pulverteilchen io und verhältnismäßig guter freier Fließfähigkeit bei begegnet werden soll. Bei diesem Verfahren werden einer Metalltemperatur oberhalb beginnender Redie Aluminiumteilchen, die insbesondere eine Kugel- kristallisation im freien Fall in einer für einen Stau oder Nadelform aufweisen, durch einen Trichter zwei des frei fließenden Pulvers oberhalb der Erfassungserhitzten Walzen zugeführt, deren Temperatur etwa zone der Walzen ausreichenden Menge dem WaIz-730° C beträgt, und dort zu einem Band gewalzt. Die i₅ spalt zugeführt wird, wobei die Walzenoberflächen beispielsweise nadeiförmigen Teilchen werden dabei in bezug auf das Pulver durch den einem Reibungsvor dem Walzen auf eine Temperatur von etwa koeffizienten von mindestens 0,1 entsprechenden Rei-480° C erhitzt, sie fließen frei vom Trichter in den bungswinkel α bestimmt sind.

Walzenspalt, der eine Anfangsbreite von beispiels- Es hat sich gezeigt, daß bei Anwendung der obenweise 1,3 mm aufweist. Der aus dem Walzenspalt 20 genannten Merkmale die seit langem bekannte Aufaustretende Streifen hat faserigen Charakter, der von gäbe lösbar ist, so daß sich das Walzprodukt durch den aufgebrochenen Oxidschichten der Aluminium- hohe Dichte auszeichnet, ohne daß hohe Herstelteilchen herrührt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß lungskosten erforderlich sind. Außerdem können dieses Verfahren nicht ohne weiteres auf solche Me- verhältnismäßig dicke Bänder gewalzt werden. Betalle anwendbar ist, die höhere Schmelztemperaturen 25 sonders vorteilhaft ist auch, daß vertikal, d. h. prakals Aluminium aufweisen und weniger weich sind. tisch im freien Fall des Pulvers, gewalzt werden kann Auch die unterschiedlichen Verhältnisse zwischen und keine besonderen Transportvorrichtungen für Aluminium, das unverzüglich eine Oxidschicht bildet, horizontales Walzen erforderlich sind. Dabei besteht und anderen Metallen, wie Eisen, Nickel, Kobalt keine Gefahr, daß trotz der Anwendung verhältnisu. dgl., führten bisher zu einem Mißerfolg, wenn das 30 mäßig hoher Temperaturen die immer noch verhältobengenannte Verfahren auf solche Metalle ange- nismäßig feinen Pulverteilchen zumindest oberwendet wurde, so daß bisher in der Regel von den flächlich so in Mitleidenschaft gezogen werden, daß noch weitaus länger bekannten Walzverfahren Ver- die Fließ- bzw. Walzeigenschaften sich verschlechtern wendung gemacht wurde, bei denen beispielsweise oder das Walzgut selbst in Mitleidenschaft gezogen Eisenpulver einer Korngröße von weniger als 0,3 mm 35 wird. Dabei ist es zweckmäßig, die Temperatur des mit einer bestimmten Geschwindigkeit bei Raum- erhitzten Pulvers auf 40 bis 80% der Temperatur des temperatur zu Blechbändern kaltgewalzt und an- vollständigen Aufschmelzens der Pulvermasse einschließend in Durchlauföfen bei Temperatren von zustellen.

beispielsweise 1050 bis 1100⁰C unter strömendem Besonders bevorzugt können Pulver aus Eisen, Wasserstoff gesintert wurden. Diese Mehrstufigkeit 40 Nickel und/oder Kobalt bzw. deren Legierungen geführte jedoch zu erhöhten Anlage- und Herstellungs- walzt werden.

kosten. Obwohl es bereits bekannt ist, Carbonyl- Die Teilchengröße der Pulver ist zweckmäßigernickelpulver im Direktwalzverfahren, d. h. durch weise sphäroidisch, ellipsoidförmig oder tropfenförgleichzeitiges Walzen und Sintern, zu Streifen zu mig. Sie kann auch zylindrisch bzw. würfelförmig walzen, sind diese Streifen so porös, daß ihre An- 45 sein. Dabei ist jedoch erwünscht, daß die Teilchen wendung auf wenige Gebiete, beispielsweise für po- keine scharfen Kanten aufweisen, durch die ihre rose Elektroden, beschränkt blieb. Bei diesem Ver- Fließfähigkeit beeinträchtigt würde. Es sind also fahren wurden sehr feine, irregulär geformte Teil- Teilchen zweckmäßig, die sich durch gekrümmte chen mit schlechten Fließeigenschaften bevorzugt, Oberflächen auszeichnen. Teilchen, deren gekrümmte die den Walzen insbesondere in horizontaler Rieh- 50 Oberflächen geringfügig flach zu sein scheinen, sind tung zugeführt wurden. Im Gegensatz dazu ist ein zweckmäßig, da sie sich leichter von der Walzenoberanderes Verfahren bekannt, nach dem man verhält- fläche in die Erfassungszone bringen lassen, insbenismäßig grobe Metallstücke, beispielsweise Stahl- sondere wenn die Teilchen eine Oxidschicht aufschrotteilchen u. dgl., bei einer Temperatur oberhalb weisen. Auch tränen- bzw. tropfenförmige Teilchen der Rekristallisation der Teilchen beispielsweise zwi- 55 sind verwendbar. Solche Teilchen entstehen beispielsschen Walzen oder auf andere Weise verformt hat. weise beim Erstarren aus flüssiger Schmelze durch Obwohl dieses Verfahren auf eine Teilchengröße von Zerstäuben, wenn beispielsweise ein dünner Strom mehr als 1 mm beschränkt ist, zeigte sich, daß daraus der Metallschmelze durch eine Düse hindurchtritt hergestellte Metallbänder noch zu wünschen übrig- und in Flüssigkeitsteilchen mit Luft- oder Dampfließen, insbesondere, wenn von glatten Teilchen aus- 60 strahlen hoher Geschwindigkeit zerstreut wird, so daß gegangen wurde. die austretenden Schmelzteilchen im Augenblick des

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Kontakts mit beispielsweise der Luft abgeschreckt

das Verfahren der eingangs genannten Art zu ver- werden. Irgendeine Oxydation ist dann nur auf die

bessern, so daß Bänder mit verhältnismäßig niedri- Teilchenoberfläche beschränkt und im allgemeinen

gen Herstellungskosten herstellbar sind, die sich 65 sehr dünn. Infolge der raschen Abkühlung ist deren

durch gute Eigenschaften, z. B. Festigkeit, auszeich- Zusammensetzung homogen, ohne daß eine Steige-

nen. So wird angestrebt, metallische Bänder guter rung auftritt. Infolge der niedrigen Verhältnisse von

Eigenschaften bis zu einer Dicke von beispielsweise Oberfläche zu Volumen ist selbst bei gröberen

sphäroidischen Teilchen die absorbierte Sauerstoffmenge gering.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Pulver aus einem Schmelzbad besteht beispielsweise darin, daß die Schmelze auf eine sich drehende Fläche gegossen und mit Wasser gekühlt wird. Läuft die Scheibe mit hoher Umfangsgeschwindigkeit um, so lassen sich ellipsoide oder bananenförmige Teilchen mit hoher scheinbarer Dichte herstellen.

Durch Ultraschallzerkleinerung aus flüssiger Schmelze hergestellte Pulver sind für das Warmwalzverfahren nach der Erfindung besonders geeignet, da die derart hergestellten, verhältnismäßig groben Teilchen eine ziemlich gleichmäßige Größe und Form aufweisen. Für diesen Zweck wird ein Strom von Metallschmelze in einen Gesenkhohlraum geleitet, in dem die Metallschmelze durch Energiereiches Gas mit raschen Impulsen in entgegengesetzten Richtungen zerstäubt wird. Die Metallschmelze läßt sich leicht abscheren und erwirbt bei hoher Energiezufuhr ein hohes Maß an Viskosität oder Steifigkeit, das die Zerkleinerung erleichtert. Durch die Steuerung der Geschwindigkeit, mit der das Schmelzgut durch den Impulshohlraum gegossen wird, läßt sich die Größe der Teilchen ebenfalls steuern. Der Betrag der Überhitzung der Metallschmelze bestimmt seinerseits die Teilchenform. Eine hohe Überhitzung führt zu einer langsameren Erstarrung, so daß die Teilchen in höherem Maße kugelig werden. Da der Ultraschallimpuls beispielsweise auch in Argon erzeugt werden kann, ist ein maximaler Schutz des zerstäubten Pulvers gegen Oxydation, Stickstoflaufnahme u. dgl. erreichbar. Auch die Erstarrung bzw. Abkühlung der verhältnismäßig groben Pulverteilchen kann in derselben Argonatmosphäre stattfinden.

Der Teilchendurchmesser beträgt zweckmäßigerweise etwa 0,25 bis etwa 3,2 mm. An Hand der Zeichnung wird dazu noch näher Stellung genommen.

Die scheinbare Dichte bzw. Schüttdichte beträgt zweckmäßigerweise mehr als 45 Volumprozent, insbesondere 50 Volumprozent und mehr von der Dichte des massiven Metalls bzw. der massiven Legierung.

Für die Pulverzufuhr zum Walzenspalt ist die gute Fließfähigkeit des Pulvers im freien Fall wesentlich, damit dieses kontinuierlich und frei in die Erfassungszone der Walzen fließen kann. Dabei ist auch der sogenannte Reibungswinkel α, d. h. die Stelle, an der die Walzen das frei fließende Pulver zu erfassen beginnen, wichtig. Der Reibungswinkel ist infolge der Morphologie des Pulvers, seiner scheinbaren Dichte und dem Walzen bei verhältnismäßig hohen Temperaturen größer als derjenige, der beim Kaltwalzen in Betracht kommt. Der Verdichtungsgrad ist daher unter Berücksichtigung der höheren Plastizität des erhitzten Pulvers ebenfalls größer. Beim Warmwalzen von nach herkömmlichen Gieß- und Schmiedeverfahren hergestellten Kohlenstoffstählen kann der Reibungskoeffizient im Bereich von 0,2 bis 0,4 bei Temperaturen im Bereich von 400 bis 900° C gegenüber demjenigen beim Kaltwalzen liegen, bei dem der Reibungskoeffizient wesentlich unter 0,2 liegt und bei rauhen Walzen 0,15 erreicht. Bei der Erfindung ist die Verwendung von Gußeisenwalzen zweckmäßig, da die Reibung beim Warmwalzen bis zu 50.%.größer als die normalen Werte sein kann.

Unter »wirksamem Walzenspalt« wird im folgenden der Betrag des Spalts zwischen den Walzen verstanden, der zu dem Zeitpunkt gemessen wird, bei dem das durch den Spalt hindurchtretende Metall (bzw. Legierung) verdichtet wird. So kann der Spalt beispielsweise je nach den Eigenschaften und der Temperatur des heißgewalzten Pulvers und der gewünschten Dicke des die Walzen verlassenden Walzprodukts auf 0 eingestellt werden, so daß sich die Walzen berühren; in diesem Fall ist der »wirksame

ίο Walzenspalt« derjenige Spalt, der sich durch das Zurückfedern der Walzen ergibt. Abhängig von den Eigenschaften und der Temperatur des Pulvers kann der eingestellte Spalt beispielsweise 1,27 mm betragen, der sich dann beim Walzen durch Zurückfedern der Walzen zu einem wirksamen Walzenspalt von 1,905 mm vergrößert. Der Betrag der Reduzierung hängt von der Querschnittsbreite des Pulvers beim Beginn des Erfassens durch die Walzen und vom Betrag des wirksamen Walzenspalts ab. Bei

zo Pulver mit einer scheinbaren Dichte von mindestens 40 Volumprozent der wirklichen Dichte soll das Verdichtungsverhältnis mindestens 2,5 :1 (ausgedrückt durch das Verhältnis der Querschnittsbreite des Pulvers am Beginn der Erfassungszone zur Breite des wirksamen Walzenspaltes) betragen.

Wenn ein anfänglicher Walzenspalt erforderlich ist, kann es schwierig sein, den kontinuierlichen Walzvorgang zu beginnen, da dann das Pulver durch den Spalt hindurchfällt. Um dies zu vermeiden, wird das Walzen bei sich berührenden Walzen begonnen, und dann werden diese während des Walzens allmählich auf den gewünschten Abstand gebracht, so daß sich der wirksame Walzenspalt dann durch die neue Walzeneinstellung in Verbindung mit dem Betrag ergibt, der durch Zurückfedern der Walzen entsteht.

Beispiele für die Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, und zwar zeigt

Fig. 1 das Verhältnis der Pulveroberfläche pro ausgefülltes Volumen in Abhängigkeit von der Teilchengröße,

F i g. 2 die Zufuhr des groben Pulvers im freien Fall zum Walzspalt,

Fig. 3 in vergrößertem Maßstab eine Teilansicht yon F i g. 2 am Walzspalt,

Fig. 4 und 4a eine Walze mit einer aufgerauhten Oberfläche zur Vergrößerung der Erfassungszone und

F i g. 5 das Walzverfahren bei einer Tandemanordnung von Walzen.

Gemäß Fig. 1 ist auf der Ordinate das Verhältnis der Oberfläche der Pulverteilchen (cm²) zum mit diesem Pulver gefüllten Volumen (10² · cm³) aufgetragen. Auf der Abszisse ist der durchschnittliche Teilchendurchmesser (cm) von kugelförmigen Teilchen aufgetragen. Der zwischen den strichpunktierten, senkrecht verlaufenden Linien befindliche Bereich von 0,0246 bis 0,32 cm stellt den bevorzugten Bereich der Teilchendurchmesser beim Warmwalzen bei geringster Oxidbildung dar. Bei groben Teilchen im Bereich von 0,246 bis 3,2 mm Teilchendurchmesser ist der Oxydationsgrad wesentlich niedriger als für feinere Teilchen unter 0,147 mm Teilchendurchmesser, z. B. von Pulver mit 0,045 mm Teilchendurchmesser oder feiner.

In F i g. 2 ist die Zufuhr von heißem grobem Metallpulver aus einem Trichter 1 gezeigt, der das Aus-

tragende eines Ofens oder einer geeigneten Einrichtung zur kontinuierlichen geregelten Erhitzung des Pulvers sein kann. Das Pulver wird vorzugsweise unter nicht oxydierenden Bedingungen gehalten, bis es dem Walzspalt zugeführt wird. Die über dem Walzspalt aufrechterhaltene Pulvermenge ist zumindest ausreichend, daß ein Vorrat 4 zur kontinuierlichen Zufuhr von Pulver in die Erfassungszone der Walzen vorhanden ist. Zur Herabsetzung des Wärmeverlustes an die Umgebung auf ein Mindestmaß ist der Trichter 1 mit einer ihn umgebenden Isolierung 2, beispielsweise aus Asbest, versehen. Das Pulver, das eine verhältnismäßig hohe Schüttdichte hat und frei fließend ist, tritt durch die sich verjüngenden Austrittsöffnungen 3 des Trichters 1 hindurch, um einen Vorrat 4 von frei fließendem Metallpulver gegen die Walzen 5 und 6 aufrechtzuerhalten. Das Metallpulver wird durch sein Eigengewicht (mit oder ohne die Hilfe einer Rüttelvorrichtung) kontinuierlich dem Vorrat 4 zugeführt und gelangt aus diesem in die durch den Reibungswinkel α bestimmte Erfassungszone. Das Metallpulver wird allmählich in Form eines Keils verdichtet, der durch die Walzen 5,6 nach unten gezogen und weiter verdichtet wird und durch den wirksamen Walzspalt 7 hindurchtritt und schließlich als hochverdichtetes warmgewalztes Band 8 austritt.

Dies ist mit näheren Einzelheiten in F i g. 3 dargestellt, welche einen Vorrat 4 aus frei fließendem Metallpulver zeigt, der der Erfassungszone 9 zugeführt wird, deren obere Begrenzung durch den Reibungswinkel α. bestimmt wird, an welcher das Metall allmählich verdichtet wird, bis es den vollen Druck der Walzen 5, 6 am Walzenspalt 7 erreicht. Die Art und Weise, in welcher das Pulver kontinuierlich der Zone zugeführt wird, ist ähnlich wie beim Stranggießen, mit der Ausnahme, daß in diesem Falle die Verfestigung im festen Zustand erzielt wird.

Das heiße Metallpulver beginnt am Beginn der Erfassungszone 9 (Linien-A) wirksam verdichtet zu werden. Die Breite L beträgt das 2,67f ache der Breite des wirksamen Walzpalts 7. Bei einem absoluten Walzspalt 7 von 1,27 mm Breite würde die Erfassungszone 9 ein ausreichendes Pulvervolumen aufzunehmen vermögen, wenn die Breite L 5,1 mm beträgt. Wenn ein Walzenrückfedern zugelassen wird, kann die Dicke des die Walzen 5, 6 verlassenden warmgewalzten Bandes 8 um 0,51 mm oder darüber mehr betragen als die Breite des absoluten Walzspalts 7. Die Dicke kann also beispielsweise etwa 1,91 mm betragen. Wenn die Verdichtung bei einer Breite L von 5,1 mm am Anfang der Erfassungszone 9 beginnt, ist die Dicke des austretenden Bandes 8 im Verhältnis 2,67:1 vermindert (5,1:1,91 = 2,67). Dies reicht aus, um ein Pulver mit einer scheinbaren Dichte oder Schuttdichte von zwischen 40 und 50% der tatsächlichen Dichte im wesentlichen vollständig zu verdichten.

Ein Vorteil der Verwendung von verhältnismäßig grobem Pulver (über 0,15 mm Teilchendurchmesser) besteht darin, daß die Poren groß sind und die in den Zwischenräumen befindliche Luft das Pulver beim Verdichten verlassen kann. Dabei kann die Luft durch den frei fließenden Vorrat 4 des unmittelbar darüber befindlichen Pulvers hindurchtreten, so daß der Vorrat 4 in einem »belebten« Zustand gehalten wird und sich ständig nach unten in die Erfassungszone 9 bewegt, wenn warmgewalztes Metall kontinuierlich zwischen den Walzen 5,6 austritt.

Wie erwähnt, ist die Breite L der Erfassungszone 9 im allgemeinen bei groben sphäroidischen Teilchen mit einer oberflächlichen Oxidschicht größer als bei gewöhnlichen reinen Teilchen. Während Oxidhäute bei in herkömmlicher Weise hergestelltem Blech eine nachteilige Wirkung auf die Festigkeitseigenschaften hat, sind kleine Mengen Oxid, die durch das Pulverwalzen in das Metall eingebracht werden, im allgemeinen nicht schädlich, da sie als ultrafeine Phase gleichmäßig im Metall verteilt werden. Im Falle von sphäroidischen Metallpulvern z. B. aus korrosionsbeständigem Stahl oder bestimmten Nickelbasislegierungen, die Aluminium und Titan als Veredelungselemente enthalten, welche die Neigung haben, einen hitzebeständigen Oxidüberzug zu bilden, hat das Endprodukt günstige Festigkeitseigenschaften, erhöhte Rekristallisationstemperatur und vermindertes Kornwachstum.

Wenn die Temperatur der Teilchen oberhalb der Rekristallisationsmindesttemperatur gehalten wird, wird die Gefahr, daß das Pulver eine Spannung erfährt, sehr wesentlich verringert. Unter solchen Bedingungen werden die Teilchen leicht miteinander verschweißt, da die oberflächlichen Oxidfilme während der Verdichtung durch die Walzen leicht zerrissen werden. Die Temperatur der Teilchen schwankt je nach Metall bzw. Legierung. Im allgemeinen fällt die homologe Warmbearbeitungstemperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur innerhalb des Bereiches von 40 bis 80% des absoluten Schmelzpunktes. Das Verhältnis der Rekristallisationsmindesttemperatur eines reinen Metalls zu seinem Schmelzpunkt beträgt etwa 0,35. Das Legieren wirkt sich jedoch in einer Herabsetzung des Schmelzpunktes und in einer Erhöhung der Rekristallisationstemperatur aus, so daß, allgemein gesprochen, die homologe Bearbeitungstemperatur 40% des absoluten Schmelzpunktes überschreitet und vorzugsweise im Bereich von 50 bis 80% des absoluten Schmelzpunktes liegt.

Nachfolgend sind Beispiele von Bearbeitungstemperaturen verschiedener Legierungen und Stähle gegeben:

	Temperatur beginnender Rekristalli sation (0C)	Schmelz^ punkt	Warm- walz- tempe- ratur	Verhältnis
Legierung		(0C)	(0C)	der absoluten Walz temperatur zur absoluten Schmelz
	650	1420	800	temperatur
I	800	1480	700	0,64
II	485	1480	700	0,55
III	485	1480	600	0,55
III	800	148Q	900	0,50
IV			0,70

Die Legierungen bestehen aus:

I: 18 bis 20 % Cr; 8 bis 11% Ni; 0,08% C (max.); 1,0% Si (max.); 2,0% Mn (max.); Rest Fe.

II: 14 bis 18% Cr; 0,25% C (max.); 1,0% Si (max.); 1,0% Mn (max.); Rest Fe_f

III: kohlenstoff armer Stahl (0,15% C).

IV: 20% Cr; 18% Co; 5% Fe (max.); 0,1% C (max.); 2,5% Ti; 1,5% Al; l%Si (max.); 1 % Mn (max.); Rest Ni.

Die Erfassungszone 9 kann auch dadurch vergrößert werden, daß eine rauh geschliffene Walze verwendet wird. Da im allgemeinen die Herstellung warmgewalzten Bandes 8 auf die Herstellung von Zwischenprodukten hoher Dichte zur nachfolgenden Warm- und/oder Kaltbearbeitung gerichtet ist, können Walzen von verschiedenen Oberflächenrauhigkeiten verwendet werden, um die Breite L des in die Erfassungszone 9 gezogenen Pulvers zu vergrößern. Solche Walzen können dadurch hergestellt werden, daß flache Furchen in deren Längsrichtung über die Mantelfläche parallel zur Längsachse geschliffen werden. Die Täler der Furchen können zwischen 0,08 und 0,25 mm tiefer liegen und einen Abstand von etwa 6,3 mm haben.

Fig. 4 und 4a zeigen eine solche Walze 10 mit Lagerzapfen 11 und 12 und flachen Furchen 13.

Eine solche Walzenausbildung kann bei der in Fig. 5 gezeigten Tandemanordnung verwendet werden, bei welcher den Walzen 10 α heißes grobes Metallpulver zugeführt wird. Die Walzen 10 a sind an ihrer Oberfläche in der in Fig. 4 und 4a gezeigten Weise aufgerauht. Das heiße verdichtete, aus den Walzen 10 a austretende Band 15 wird unmittelbar darauf durch ein weiteres Paar von Walzen 16 hinduichgeführt, die Glattschliff haben und zwischen welchen es weiter reduziert wird. Um eine Überhitzung der Walzen 10 α zu verhindern, können Wasserstrahlen oder ein anderes Kühlmittel durch Düsen 17, 18 od. dgl. zugeführt werden. Unabhängig davon, ob ein einziger Durchgang durch die Walzen 10 a vorgesehen ist oder eine Anordnung in Tandem, wie in F i g. 5 gezeigt, ermöglicht die Erfindung die Herstellung eines im wesentlichen dichten warmgewalzten Metallbandes durch einen einzigen, kontinuierliehen Walzvorgang.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen folgende Beispiele:

Beispiel 1

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Es wird ein Pulver aus korrosionsbeständigem Stahl (Type I) eines Teilchendurchmessers von etwa 0,25 bis 1,65 mm und sphäroidischer Gestalt verwendet, das durch Ultraschallzerkleinerung hergestellt worden ist und eine sichtbare Dichte (Schüttdichte) von 45 Volumprozent seiner wirklichen Dichte hat. Das Pulver wird durch freien Fall aus einem Trichter in einen Strahlungsrohrofen geführt und erhitzt; der Trichter regelt die Zuführungsgeschwindigkeit. Ein Fallzeitzähler zu einer umlaufenden CO/CO₂-Atmosphäre von einer geringfügig reduzierend wirkenden Zusammensetzung ermöglicht, daß das Pulver 800° C am Boden des Ofens erreicht. Um die Gefahr des Aneinanderhaftens und der Zusammenballung auf ein Mindestmaß herabzusetzen, läßt man das Pulver sich nicht am Boden des Ofens aufschichten. Das Pulver wird kontinuierlich zwischen die Walzen ausgetragen. Die Regelung der Zufuhr in den Vorwärmofen, die Regelung des Austretens aus dem Ofen und die Walzgeschwindigkeit ermöglichen eine angemessene Elastizität des Ablaufes, um ein ununterbrochenes Arbeiten durchzuführen. Der Trichter ist unmittelbar oberhalb von zwei Verdichtungswalzen mit einem Durchmesser von 30 cm angeord- net, die durch einen Spalt von 1,27 bis 1,52 mm voneinander getrennt sind, um ein warmgewalztes Band Band von etwa 2,29 bis 2,54 mm zu erhalten. Die Drehgeschwindigkeit der Walzen beträgt 30 bis 90 m/Min. Das erzeugte Band hat eine sehr dünne Oxidschicht, die vor einem nachfolgenden Kaltwalzen entfernt werden kann.

Das nach diesem Beispiel hergestellte Band bzw. Blech hat auch an seinen Kanten eine gute Dichte. Es können Breiten von 61 cm hergestellt werden. Die Breite sollte sich in einem Bereich von 10 bis 150 cm befinden. Nach dem Warmwalzen des Bandes kann das Band bei 800° C auf geringere Dicken warmgewalzt oder nach dem Beizen auf Fertigmaß kaltgewalzt und auf die gewünschte Härte angelassen werden.

Beispiel 2

Es wird ein Pulver aus einer Nickellegierung mit 15% Cr, 28% Co, 3% Mo, 3% Al, 2% Ti, 0,13% C, Rest im wesentlichen Nickel von im wesentlichen sphäroidischer Form mit einem Durchmesser im Bereich von 0,25 bis 1,65 mm und einer scheinbaren Dichte von mindestens 40% der wirklichen Dichte verwendet. Das Pulver wird kontinuierlich auf eine Temperatur von 900° C in einer Atmosphäre aus gespaltenem Ammoniak erhitzt. Es verbleibt etwas feines Oxid, da Al₂O₃, TiO₂ und Cr₂O₃ nicht reduziert werden, wenn das Pulver auf 900° C erhitzt wird. Solche Oxide sind jedoch zur Verleihung günstiger Festigkeitseigenschaften auf das geknetete Endprodukt bei hoher Temperatur vorteilhaft.

Das erhitzte Pulver wird aus dem Trichter kontinuierlich den Walzen zugeführt, wobei es auf der angegebenen Temperatur gehalten wird. Wegen des Oxidüberzugs ist der Reibungskoeffizient höher als bei den üblichen Metall- bzw. Legierungspulvern. Das Pulver wird einem Walzenpaar mit einer rauhen Oberfläche zugeführt, wodurch ein Reibungskoeffizient von etwa 0,15 und höher sichergestellt wird.

Es werden Walzen mit einem Durchmesser von 30 cm verwendet, die mit einem Walzenabstand von 0,76 mm eingestellt sind, um ein Band einer Breite von 91,5 cm und einer Dicke von etwa 2,3 mm zu erhalten. Da diese Legierung einen höheren Verformungswiderstand entgegensetzt, ist die Walzenrückfederung groß. Es wird daher ein kleinerer Walzspalt verwendet, um ein Band der gewünschten Dicke zu erhalten. Um sicherzustellen, daß ein Band von hoher Dichte ohne weitere Vorwärmung erhalten wird, wird das Walzen in Tandem durchgeführt, wie in F i g. 5 gezeigt. Das zweite Walzenpaar hat einen Durchmesser von 15 cm. Dabei werden in herkömmlicher Weise zurückfedernde Walzen verwendet, die das gewünschte Endmaß ergeben. Die Walzengeschwindigkeit beträgt etwa 30 m/Min.

Das nach diesem Verfahren hergestellte, warmgewalzte Blech wird sodann bei 1050 bis 1100⁰C geglüht, gebeizt und dann weiter warm oder kalt, mit oder ohne nochmaliges Glühen, auf das gewünschte Maß gewalzt. Das Band hat ein sehr feines und gleichmäßiges Gefüge, feinverteilte Karbide, eine gute Verformbarkeit und eine Streckgrenze, die höher liegt als diejenige von in herkömmlicher Weise hergestellten Bändern aus Barrenmaterial.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung von Bändern oder Blechen einer größeren Dicke als normalerweise durch Kaltwalzen und Sintern von Metallpulver erzielbar. Um die Verdichtung des Pulvers zu dem gewünschten Produkt zu gewährleisten, soll die Breite L beim Beginn der Er-

fassungszone mit Bezug auf den wirksamen Walzspalt so bemessen sein, daß ein Verdichtungsverhältnis von mindestens 2,5 :1 und vorzugsweise 4:1 erhalten wird.

Aus dem Vorangehenden ergibt sich, daß die Erfindung auf das Warmwalzen einer Fülle von bildsamen Pulvern aus Metall oder Legierungen eines »Schmelzpunktes« von über HOO⁰C anwendbar ist. Zu diesen Metallen gehören grobe Pulver aus Eisenlegierungen, insbesondere SAE-Stähle und Legierungen aus

64% Eisen und 36% Nickel;

31% Nickel, 4 bis 6% Kobalt, Rest Eisen;

54 % Eisen und 46 % Nickel; ¹S

90% Eisen und 10% Molybdän oder Wolfram; 53% Eisen, 25% Nickel, 16% Chrom und 6% Molybdän;

74% Eisen, 18% Chrom und 8% Nickel; 86% Eisen und 14% Chrom; 82% Eisen und 18% Chrom; 73% Eisen und 27% Chrom

und

Werkzeugstähle, beispielsweise mit 1% C, 6%

Mo, 6 % W, 1 % Cr, Rest Fe.

Weiterhin gehören dazu grobe Pulver aus Nickellegierungen, insbesondere aus

80 % Nickel und 20 % Chrom; 80 % Nickel, 14 % Chrom und 6 % Eisen; 7% Eisen, 1% Niob, 2,5% Titan, 0,7% Aluminium, Rest Nickel;

28% Kobalt, 15% Chrom, 3% Molybdän, 3% Aluminium, 2% Titan, 0,13% Kohlenstoff, Rest im wesentlichen Nickel;
13,5% Kobalt, 20% Chrom, 4% Molybdän, 3% Aluminium, 3% Titan, Rest im wesentlichen Nickel;

58% Nickel, 15% Chrom, 17% Molybdän, 5% Wolfram und 5% Eisen;
und
95 % Nickel, 4,5 % Aluminium und 0,5 % Mangan.

35 Unter den Kobaltlegierungen sind die folgenden besonders geeignet:

27% Cr, 6% Mo, Rest Co;

Und

20% Cr, 20% Co, 20% Ni, 4% W, 4Vo Mo, 4«/o Cb, Rest Fe.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von warmgewalzten Bändern aus grobem Metallbzw. Legierungspulver einer Teilchengröße von mehr als 0,15 mm Durchmesser und einer relativ glatten Teilchenoberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß Pulver mit einem Schmelzpunkt von über 1100⁰C hoher scheinbarer Dichte von mindestens 40 Volumprozent der Dichte des massiven Metalls bzw. der massiven Legierung und verhältnismäßig guter freier Fließfähigkeit bei einer Metalltemperatur oberhalb beginnender Rekristallisation im freien Fall in einer für einen Stau frei fließenden Pulvers oberhalb der Erfassungszone der Walzen ausreichenden Menge dem Walzspalt zugeführt wird, wobei die Walzenoberfläche in bezug auf das Pulver durch den einem Reibungskoeffizienten von mindestens 0,1 entsprechenden Reibungswinkel α bestimmt sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des erhitzten Pulvers auf 40 bis 80 % der Temperatur des vollständigen Aufschmelzens der Pulvermasse eingestellt wird.

3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 auf ein Pulver aus Eisen, Nickel und/oder Kobalt oder aus einer Legierung auf Eisen-, Nickel- und/oder Kobaltbasis.

4. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 auf ein Pulver mit im wesentlichen sphäroidischen, ellipsoidförmigen, tropfenförmigen und/oder teilzylindrischen Teilchen.

5. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 öder 2 auf ein Pulver von einer Korngröße aus dem Siebgrößenbereich von etwa 0,246 bis etwa 3j2 mm.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen