DE1458277C

DE1458277C - Verfahren zur kontinuierlichen Her Stellung von warmgewalzten Bandern aus gro bem Metall bzw Legierungspulver

Info

Publication number: DE1458277C
Authority: DE
Inventors: Nicholas John Prof Wm chester Mass Grant (VStA)
Original assignee: New England Materials Laboratory Inc , Medford, Mass (V St A )
Publication date: 1971-09-30

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von warmgewalzten Bändern aus grobem Metall- bzw. Legierungspulver einer Teilchengröße von mehr als 0,15 mm Durchmesser und einer relativ glatten Teilchenoberfläche.

Es ist bereits ein derartiges Verfahren zur Herstellung von Aluminiumbändern bekannt (USA.-Patentschrift 3 076 706, britische Patentschrift 893 171) bei dem den besonderen Schwierigkeiten der Bildung einer Oxidschicht auf den Aluminium-Pulverteilchen begegnet werden soll. Bei diesem Verfahren werden die Aluminiumteilchen, die insbesondere eine Kugeloder Nadelform aufweisen, durch einen Trichter zwei erhitzten Walzen zugeführt, deren Temperatur etwa 730' C beträgt, und dort zu einem Band gewalzt. Die beispielsweise nadeiförmigen Teilchen werden dabei vor dem Walzen auf eine Temperatur von etwa 48O⁰C erhitzt, sie fließen frei vom Trichter in den Walzenspalt, der eine Anfangsbreite von beispielsweise 1,3 mm aufweist. Der aus dem Walzenspalt austretende Streifen hat faserigen Charakter, der von den aufgebrochenen Oxidschichten der Aluminiumteilchen herrührt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß dieses Verfahren nicht ohne weiteres auf solche Metalle anwendbar ist, die höhere Schmelztemperaturen als Aluminium aufweisen und weniger weich sind. Auch die unterschiedlichen Verhältnisse zwischen Aluminium, das unverzüglich eine Oxidschicht bildet, und anderen Metallen, wie Eisen, Nickel, Kobalt u. dgl., führten bisher zu einem Mißerfolg, wenn das obengenannte Verfahren auf solche Metalle angewendet wurde, so daß bisher in der Regel von den noch weitaus länger bekannten Walzverfahren Verwendung gemacht wurde, bei denen beispielsweise Eisenpulver einer Korngröße von weniger als 0,3 mm mit einer bestimmten Geschwindigkeit bei Raumtemperatur zu Blechbändern kaltgewalzt und anschließend in Durchlauföfen bei Temperatren von beispielsweise 1050 bis 1100⁰C unter strömendem Wasserstoff gesintert wurden. Diese Mehrstufigkeit führte jedoch zu erhöhten Anlage- und Herstellungskosten. Obwohl es bereits bekannt ist, Carbonylnickelpulver im Direktwalzverfahren, d. h. durch gleichzeitiges Walzen und Sintern, zu Streifen zu walzen, sind diese Streifen so porös, daß ihre Αι> wendung auf wenige Gebiete, beispielsweise für poröse Elektroden, beschränkt blieb. Bei diesem Verfahren wurden sehr' feine, irregulär geformte Teilchen mit schlechten' Fließeigenschaften bevorzugt, die den Walzen insbesondere in horizontaler Riehtung zugeführt wurden. Im Gegensatz dazu ist ein anderes Verfahren bekannt, nach dem man verhältnismäßig grobe Metallstücke, beispielsweise Stahlschrollcilclicn u. dgL; bei einer Temperatur oberhalb der Rekristallisation der Teilchen beispielsweise zwisehen Walzen oder auf andere Weise verformt hat. Obwohl dieses Verfahren auf eine Teilchengröße von mehr als I mm beschränkt ist, zeigte sich, daß daraus hergestellte Metallbänder noch zu wünschen übrigließen, insbesondere, wenn von glatten Teilchen ausgegangen wurde.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten ArI zu verbessern, so daß Bänder mit verhältnismäßig niedrigen Herstellungskosten herstellbar sind, die sich durch gute Eigenschaften, z.B. Festigkeit, auszeichnen. So wird angestrebt, metallische Bänder guter Eigenschaften bis zu einer Dicke von beispielsweise 5 mm unter Verwendung herkömmlicher Walzengrößen eines Durchmessers im Bereich von etwa 20 bis 40 cm herstellen zu können. Dabei soll sich das Bandprofil durch geringe Porosität d. h. große Dichte, auszeichnen.

Die Erfindung besteht darin, 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 des frei fließenden Pulvers oberhalb der Erfassungszone der Walzen ausreichenden Menge dem Walzspalt zugeführt wird, wobei die Walzenoberflächen in bezug auf das Pulver durch den einem Reibungskoeffizienten von mindestens 0,1 entsprechenden Reibungswinkel rt bestimmt sind.

Es hat sich gezeigt, daß bei Anwendung der obengenannten Merkmale die seit langem bekannte Aufgabe lösbar ist, so daß sich das Walzprodukt durch hohe Dichte auszeichnet, ohne daß hohe Herstellungskosten erforderlich sind. Außerdem können verhältnismäßig dicke Bänder gewalzt werden. Besonders vorteilhaft ist auch, daß vertikal, d. h. praktisch im freien Fall des Pulvers, gewalzt werden kann und keine besonderen Transportvorrichtungen für horizontales Walzen erforderlich sind. Dabei besteht keine Gefahr, daß trotz der Anwendung verhältnismäßig hoher Temperaturen die immer noch verhältnismäßig feinen Pulverteilchen zumindest oberflächlich so in Mitleidenschaft gezogen werden, daß die Fließ- bzw. Walzeigenschaften sich verschlechtern oder das Walzgut selbst in Mitleidenschaft gezogen wird. Dabei ist es zweckmäßig, die Temperatur des erhitzten Pulvers auf 40 bis 80% der Temperatur des vollständigen Aufschmelzens der Pulvermasse einzustellen.

Besonders bevorzugt können Pulver aus Eisen, Nickel und/oder Kobalt bzw. deren Legierungen gewalzt werden.

Die Teilchengröße der Pulver ist zweckmäßigerweise sphäroidisch, ellipsoidförmig oder tropfenförmig. Sie kann auch zylindrisch bzw. würfelförmig sein. Dabei ist jedoch erwünscht, daß die Teilchen keine scharfen Kanten aufweisen, durch die ihre Fließfähigkeit beeinträchtigt würde. Es sind also Teilchen zweckmäßig, die sich durch gekrümmte Oberflächen auszeichnen. Teilchen, deren gekrümmte Oberflächen geringfügig flach zu sein scheinen, sind zweckmäßig, da sie sich leichter von der Walzenoberfläche in die Erfassungszone bringen lassen, insbesondere wenn die Teilchen eine Oxidschicht aufweisen. Auch tränen- bzw. tropfenförmige Teilchen sind verwendbar. Solche Teilchen entstehen beispielsweise beim Erstarren aus flüssiger Schmelze durch Zerstäuben, wenn beispielsweise ein dünner Strom der Metallschmelze durch eine Düse hindurchtritt und in Flüssigkeitsteilchen mit Luft- oder Dampfstrahlen hoher Geschwindigkeit zerstreut wird, so daß die austretenden Schmelzteilchen im Augenblick des Kontakts mit beispielsweise der Luft abgeschreckt werden. Irgendeine Oxydation ist dann nur auf die Teilchenoberfläche beschränkt und im allgemeinen sehr dünn. Infolge der raschen Abkühlung ist deren Zusammensetzung homogen, ohne daß eine Steigerung auftritt. Infolge der niedrigen Verhältnisse von 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, Stickstoffaufnahme 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 a, 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 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,

F i g. 3 in vergrößertem Maßstab eine Teilansicht von 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? 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 oc 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 (Linie A-A) wirksam verdichtet zu werden. Die Breite L beträgt das 2,67fache 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 L₁ 5,1 mm beträgt. Wenn ein Walzenrückfedern zugelassen wird, kann die Dicke des die Walzen 5, 6 verlassenden warmgewalzten Bandes 8 um 0,51 nun 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 8O°/o des absoluten Schmelzpunktes liegt.

Nachfolgend sind Beispiele von Bearbeitungstemperaturen verschiedener Legierungen und Stähle gegeben:

	Temperatur X^ j^ ^rI T^ r\ d τι /\ Λ τ*	Schmelz	Warm- wak>·	Verhältnis
	oeginnenaer Rekristalli sation (° C)	punkt	tempe ratur	der absoluten Walz
Legierung		(⁰C)	(⁰C)	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	1480	900	0,50
IV			0,70

Die Legierungen bestehen aus:

I: 18 bis 20 % Cr; 8 bis 11 «/0 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; 1% 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 F i g. 5 gezeigten Tandemanordnung verwendet werden, bei welcher den Walzen 10 α heißes grobes Metallpulver zugeführt wird. Die Walzen 10« sind an ihrer Oberfläche in der in Fig. 4 und 4a gezeigten Weise aufgerauht. Das heiße verdichtete, aus den Walzen 10« 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 α 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

40

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 Cr₉O₃ 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 1100⁰C 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

40 Unter den Kobaltlegierungen sind die folgenden besonders geeignet:

27% Cr, 6% Mo, Rest Co;

und

20% Cr, 20% Co, 20% Ni, 4% W, 4% Mo, 4% Cb, Rest Fe.

Claims

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 oder 2 auf ein Pulver von einer Korngröße aus dem Siebgrößenbereich von etwa 0,246 bis etwa 3*2 mm.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen