DE2004681A1

DE2004681A1 - Composite metal

Info

Publication number: DE2004681A1
Application number: DE19702004681
Authority: DE
Inventors: David A.; Jasper Joseph Cj Middletown Ohio Higbee (V.St.A.)
Original assignee: Armco Inc
Current assignee: Armco Inc
Priority date: 1969-02-04
Filing date: 1970-02-03
Publication date: 1970-09-03
Also published as: CA929723A; GB1289639A; LU60289A1; BR7016400D0; NL7000900A; RO57888A; FR2030281A1; BE745166A; ES376200A1; FR2030281B1; US3621561A

Description

Djl.-Ing. Egon Pri« ? Π Π / R ö 1 2. Feb. 1970Djl.-Ing. Egon Pri «? Π Π / R ö 1 Feb. 2, 1970 Dr. Gertrud Heuser * ν U *» O Q fDr. Gertrud Heuser * ν U * »O Q f

DipJ.-Ιηπ. Goüirieti Leiser DipJ.-Ιηπ. Goüirieti quieter

8C00 Mürben-Posing8C00 crumbly posing

SriisbefQErstrassa 1 9SriisbefQErstrassa 1 9

GermanyGermany

ARMCO STEEL CORPORATION 703 Curtis Street
Middletown, Ohio /V.St.A.ARMCO STEEL CORPORATION 703 Curtis Street
Middletown, Ohio /V.St.A.

VerbundmetallComposite metal

Die Erfindung betrifft ein neues Metallprodukt sowie ein Verfahren, bei dessen Durchführung ein Verbundmetall erzeugt wird, das einen dünnen Kern aus rostfreiem Stahl besitzt» der zwischen zwei relativ dicken äußeren Schichten aus unlegiertem Stahl oder legiertem Stahl liegt. Der Verbund wird während der Blockstufe gebildet, und zwar durch Vergießen von unlegiertem Stahl oder einem nur gering legierten Stahl auf eine Platte aus rostfreiem Stahl, die sich in einer Form befindet. Die Oberflächen dieser Platte sind im wesentlichen von einer Schutzschicht bedeckt, so daß die Legierung daran gehindert wird, eich zu erschöpfen· Das erhaltene Produkt besitzt eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegenüber Lochfraß. Außerdem tritt unter korrodierenden Bedingungen keine Korrosion auf·The invention relates to a new metal product and a method in the process of which a composite metal is produced which has a thin stainless steel core »the lies between two relatively thick outer layers of mild steel or alloy steel. The network is during the block step formed by casting unalloyed steel or a low-alloy steel on a plate made of stainless steel, which is in a mold. The surfaces of this plate are essentially of a protective layer covered so that the alloy is prevented from being exhausted. The product obtained is excellent Resistance to pitting corrosion. In addition, no corrosion occurs under corrosive conditions

Bekanntlich stellt die Korrosion ein erhebliches Problem dar. Dr.Sch/zb Die It is well known that corrosion is a considerable problem. Dr.Sch / zb Die

009836/128*009836/128 *

Die Jährlichen Verluste, die durch Korrosion entstehen, werden auf $ 7 000 000 000,00 geschätzt.Annual corrosion losses are estimated at $ 7,000,000,000.00.

Die Korrosion ist auf Umweltsbedingungen zurückzuführen. Hauptsächlich werden Grundmaterialien von ihr befallen, wie beispielsweise Metalle. Ist es unmöglich, die Umweltseinflüsse zu verhindern, so muß man nach Lösungen suchen, die darauf abzielen, Materialien zu entwickeln, welche korrosionsbeständig sind. Daher ist man fortlaufend auf der Sucherach Materialien, die einer-The corrosion is due to environmental conditions. It mainly affects basic materials, such as metals. If it is impossible to prevent the effects of the environment, then one must look for solutions aimed at developing materials which are corrosion-resistant. Therefore if you are constantly on the search for materials that

. seits billig herzustellen sind und andererseits die bestmögliche. on the one hand are cheap to produce and on the other hand the best possible

" Korrosionsbeständigkeit besitzen."Have corrosion resistance.

Um zu den jeweils besten Materialien zu gelangen, muß man auch die Betriebsbedingungen untersuchen. Unter die Betriebsbedingungen fallen Temperaturänderungen, der Feuchtigkeitsgehalt, auftretende Spannungen, die Art der korrosiven Wirkung oder dergl.In order to get to the best materials in each case, one also has to study the operating conditions. The operating conditions include temperature changes, moisture content, occurring tensions, the type of corrosive effect or the like.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Material zu finden, das solchen korrosiven Bedingungen zu widerstehen vermag, welche einen lokalisierten Angriff begünstigen. Ein derartiger Angriff wird in Üblicher Weise als Lochfraß ) bezeichnet. Beispielsweise tritt das Problem des Lochfraßes bei Abzugskanälen und unter der Erde liegenden Lagerungsbehältern auf. Derartige Gegenstände werden der Einwirkung von beispielsweise Salzwasser, Frischwasser, Grubenwasser, alkalischen und sauren Böden, alkalischem und saurem Wasser, Bewäseerungsvaaser sowie Abwasser unterzogen. Damit beispielsweise die genannten Gegenstände unter derartig scharfen Bedingungen noch in zufriedenstellender Weise ihre Funktion erfüllen, müssen sie gleichbleibend eine hohe Festigkeit beibehalten und außerdem einem Lochfraß widerstehen. Ähnliche scharfe Bedingungen treten in Auspuff topf en auf, In welchem sich Kondensat ansammelt und einen Lochfraß verursacht, was letztlich eine Zerstörung der Auspufftöpfe zur Folge hat. Es gibt fernerThe object of the present invention is to find a material which is able to withstand such corrosive conditions which favor localized attack. Such an attack is commonly referred to as pitting corrosion. For example, there is the problem of pitting in flues and underground storage containers. Such items are exposed to for example, salt water, fresh water, mine water, alkaline and acidic soils, alkaline and acidic water, irrigation vaaser and sewage. So for example the said items under such severe conditions still perform their function in a satisfactory manner, they must consistently maintain high strength and also resist pitting. Similar severe conditions occur in exhaust pots in which there is condensate accumulates and causes pitting, which ultimately destroys the mufflers. There are also

009836/1286009836/1286

verschiedene andere Gebiete, auf denen ein lokalisierter Angriff sehr nachteilige Folgen haben kann« Erwähnt seien beispielsweise unterirdische Transformatortanks«various other areas in which a localized attack can have very detrimental consequences «Mention may be made, for example underground transformer tanks "

Es konnte durch Betriebstests gezeigt werden, daß bei der Verwendung eines Verbundes aus einem Kern aus rostfreiem Stahl, der zwischen zwei Schichten aus unlegiertem oder niedrig legiertem Stahl liegt, eine ganz ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegenüber Lochfraß erzielt wird, und zwar gegenüber der Verwendung einer Vielzahl blanker und beschichteter Stähle. Beispielswelse wurden Betriebskorrosionstests unter Verwendung von Verbundmaterialien dieses Typs in der Weise durchgeführt, daß Testkanäle des Verbundtyps gegenüber Kanälen aus einem nichtbeschichteten Blockstahl, niedrig legierten Stählen oder anderen beschichteten Stählen verglichen wurden. Alle Kanäle wurden an 21 Stellen eingegraben, wobei sieben verschiedene korrosive Umgebungen, wie sie normalerweise hei. der Verwendung von Kanälen auftreten, unterschieden wurden. Periodische Untersuchungen während längerer Zeitspannen zeigten, daß das Verbundmaterial fortwährend eine gute Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Lochfraßbildung besitzt, während praktisch alle anderen Testkanäle korrodiert und im wesentlichen zerstört oder stark durchfressen wurden.It has been shown by operational tests that when using a composite made of a stainless steel core between two layers of unalloyed or low-alloy steel, a very excellent resistance to pitting is achieved, namely to the use of a large number of bare and coated steels. For example, operational corrosion tests were carried out using composite materials of this type in such a way that test ducts of the composite type were compared with ducts made from an uncoated block steel, low-alloy steel or other coated steel. All channels were buried in 21 locations, with seven different corrosive environments as they are normally called . the use of channels were differentiated. Periodic examinations over prolonged periods of time showed that the composite material consistently had good resistance to pitting, while virtually all other test channels were corroded and essentially destroyed or severely eroded.

Erfindungsgemäß wird ein Metallverbundblock zur Verfügung gestellt, der durch einen Kern aus rostfreiem Stahl mit einer Dicke von wenigstens 0,5 % des Blockes und eine äußere Stahlschicht charakterisiert ist, wobei die äußere Stahlschicht aus einem niedrig legierten Stahl oder aus einem unlegierten Stahl besteht.According to the invention, a metal composite block is provided which is characterized by a core made of stainless steel with a thickness of at least 0.5 % of the block and an outer steel layer, the outer steel layer consisting of a low-alloy steel or a non-alloy steel.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Metallverbundblockes besteht darin, eine Platte aus rostfreiem Stahl auszuwählen, auf die Hauptoberflächen dieser Platte eine Schutzschicht aufzubringen, die dazu geeignet ist, eine Verarmung derThe inventive method for producing a composite metal block consists in choosing a plate made of stainless steel, on the main surfaces of this plate a protective layer to raise, which is likely to impoverish the

in dieserin this 009836/1286009836/1286

in dieser Platte enthaltenen Legierungselemente zu verhindern, und einen unlegierten Stahl oder einen niedrig legierten Stahl auf jede Seite der Schutzschicht unter Bildung eines Blockes zu gießen, wobei die Dicke der Platte aus rostfreiem Stahl wenigstens 0,5 % der Blockdicke beträgt. In den Rahmen der Erfindung fällt ferner die Erzeugung eines verformten Metallverbundbandes, und zwar durch Verformung des Blockes zu einem Band, wobei die Dicke des erhaltenen rostfreien Kerns wenigstens 0,0254 mm (0,001 inch) beträgt.to prevent alloying elements contained in this plate, and to cast a mild steel or a low alloy steel on each side of the protective layer to form an ingot, the thickness of the stainless steel plate being at least 0.5 % of the ingot thickness. It is also within the scope of the invention to produce a deformed composite metal band by deforming the block into a band, the thickness of the resulting stainless core being at least 0.0254 mm (0.001 inch).

Die vorstehend beschriebene Methode hat die Erzeugung einer Verbundstruktur zur Folge, die eine ausgezeichnete Bindung zwischen dem rostfreien Stahl und dem unlegierten oder niedrig legierten Stahl zeigt. Wenn auch die Ausgangsverhältnisse zwischen den zwei Materialien und der Prozentsatz der anschließenden Verformung im allgemeinen die Enddicke der Schichten bestimmen, so sollte filr praktische Zwecke die rostfreie Schicht eine Dicke von nicht weniger als 0,0254 mm (0,001 inch) in dem fertigen Verbundstreifen besitzen. Vorzugsweise sollte diese Schicht wenigstens eine Dicke von 0,127 mm (0,005 inch) besitzen, um zu gewährleisten, daß der Kern in dem Endprodukt kontinuierlich vorliegt. Auf diese Weise ist Gewähr dafür gegeben, daß man ein Produkt erhält, das gegenüber einer mecha-The method described above results in the formation of a composite structure which has excellent bonding shows between the stainless steel and the plain or low-alloy steel. Even if the initial ratios are between the two materials and the percentage of subsequent deformation generally determine the final thickness of the layers, so, for practical purposes, the rustproof layer should be used have a thickness of no less than 0.0254 mm (0.001 inch) in the finished composite strip. Preferably should this layer must be at least 0.127 mm (0.005 inch) thick to ensure that the core is in the final product is present continuously. In this way there is a guarantee that a product is obtained that is resistant to mechanical

" nischen Zerstörung widerstandsfähig ist."niche destruction is resilient.

Aus den vorstehenden Ausführungen ist zu ersehen, daß der erfindungsgemäße Verbund im wesentlichen drei Schichten aufweist, wobei die äußeren Schichten aus unlegiertem oder niedrig legiertem Stahl bestehen, während sich die innere Schicht aus rostfreiem Stahl zusammensetzt. Das Verhältnis der Gesamtdicke zu der Dicke des rostfreien Kerns eines fertig heißgewalzten Produktes beträgt ungefähr 10:1 bis ungefähr 50:1. Niedrigere Verhältnisse in der Größenordnung von 3:1 können aus demFrom the above it can be seen that the composite according to the invention has essentially three layers, The outer layers are made of carbon or low-alloy steel, while the inner layer is made of composed of stainless steel. The ratio of the total thickness to the thickness of the stainless core of a finish hot rolled Product is about 10: 1 to about 50: 1. Lower ratios on the order of 3: 1 can be obtained from the

gleichen 009836/1286 same 009836/1286

gleichen Ausgangsprodukt durch weiteres Kaltverformen ent» wickelt werden. Diese Erscheinung tritt deshalb auf, da der rostfreie Kern während des Kaltverformens in geringerem Maße verformt wird als die äußeren Schichten aus nicht legiertem oder legiertem Stahl.the same starting product is obtained by further cold forming » be wrapped. This phenomenon occurs because the stainless core is less during cold working Dimensions is deformed as the outer layers of non-alloyed or alloyed steel.

Der erfindungsgemäße Metallverbund, welcher durch einen dünnen Kern aus rostfreiem Stahl charakterisiert wird, der zwischen zwei relativ dicken Schichten aus unlegiertem oder legiertem Stahl liegt, eignet sich insbesondere für eine Verwendung in feuchten Umgebungen» in denen eine Lochfraßkorrosion das Hauptproblem darstellt.The metal composite according to the invention, which is characterized by a thin core made of stainless steel, which is between two relatively thick layers of carbon or alloy steel is particularly suitable for use in humid environments »where pitting corrosion is the main problem.

An dieser Stelle erscheint es zweckmäßig, sich darüber Gedanken zu machen, wie eine Korrosion erfolgt, und In welcher Weise die Erfindung mit diesem Problem fertig wird. Im allgemeinen ist eine Korrosion von Metallen ein elektrochemischer Prozeß. Dieser Prozeß 1st mit einem Fließen von elektrischem Strom begleitet. Daraus könnte man schließen, daß große Mengen an Feuchtigkeit, die ein Leiter für das Fließen von Strom ist, zu einer Beschleunigung der Wirkung neigen. Man kann davon ausgehen, daß die Erscheinung der Korrosion der Erscheinung ähnlich ist, die In einer Batterie oder in einer elektrolytischen Zelle auftritt. In den jeweiligen Systemen liegen eine Anode und eine Kethode in einer leitenden Lösung vor, wobei die Lösung als Elektrolyt bezeichnet wird. Einer der Hauptfaktoren hinsichtlich der Korrosionsgeschwindigkeit ist die Größe des Stromflusses in dem Elektrolyten. Durch Beeinflussung des Stromflusses oder durch Steuern desselben kann die Korrosionsgeschwindigkeit vermindert werden.At this point it seems useful to think about how corrosion occurs and how the invention copes with this problem. In general, corrosion of metals is an electrochemical process. This process is accompanied by a flow of electrical current. One might conclude from this that large amounts of moisture, which is a conductor for the flow of electricity, tend to accelerate the action. The phenomenon of corrosion can be considered to be similar to that which occurs in a battery or in an electrolytic cell. In the respective systems, an anode and a method are present in a conductive solution, the solution being referred to as an electrolyte. One of the main factors affecting the rate of corrosion is the amount of current flowing in the electrolyte. The rate of corrosion can be reduced by influencing the flow of current or by controlling it.

Eine der bisher am häufigsten angewendeten Methoden bestand darin, einen Anodenüberzug oder einen Opferüberzug auf dem zu schützenden Metall aufzubringen. Mit durch HeißtauchenOne of the most commonly used methods to date has been in applying an anode coating or a sacrificial coating to the metal to be protected. With by hot diving

aufgebrachtem 009836/1286 applied 009836/1286

aufgebrachtem Zink Überzogener Stahl ist ein markantes Beispiel für ein Produkt* das nach dem zuletzt genannten Verfahren hergestellt worden ist. Bei der Durchführung dieses Verfahrens wird ein Stahlkern mit einer Schicht aus Zink versehen, und zwar durch kontinuierliches Heißtauchen oder mittels einer Galvanisierungsmethode. Das Zink wirkt dabei gegenüber dem Stahlkern als Sperrfilm· Wird die Zinkschicht eiraal von einer korrosiven Umgebung durchdrungen, dann hurt der galvanische Schutz auf. Dieser gerade beschriebene galvanische Schutz 1st im wesentlichen der gleiche, wie er erfindungsgemäß erzielt " wird. Jedoch erfolgt im ersteren Falle, nachdem breite Flächen des Stahlkerns exponiert worden sind, eine allgemeine Korrosion des Stahlkerns· Im letzteren Falle dauert der Schutz trotz der Freilegung des Kerns an.Zinc coated steel is a striking example for a product * that has been manufactured using the last-mentioned process. When performing this procedure a steel core is provided with a layer of zinc, and by continuous hot dipping or by means of an electroplating method. The zinc acts against that Steel core as a barrier film · If the zinc layer is penetrated by a corrosive environment, the galvanic one hurts Protection on. This galvanic protection just described is essentially the same as that achieved according to the invention "Will. However, in the former case, it takes place after wide areas of the steel core have been exposed, a general corrosion of the steel core · In the latter case, the protection lasts despite the Exposing the core.

Wie vorstehend erwähnt, besteht der Verbund aus einem kathodischen Kern aus rostfreiem Stahl in einer Matrix aus einem unlegierten Stahl oder einem niedrig legierten Stahl. Da der rostfreie Stahl gegenüber einem Flußstahl in korrosiven Umgebungen kathodisch ist oder zumindest weniger anodisch ist als der Flußstahl, schützt die Korrosion des Flußstahls die innere Schicht aus rostfreiem Stahl. Erreicht jedoch eine korro-) dierte Stelle oder eine Lochfraßstelle den inneren Kern aus rostfreiem Stahl, dann tritt die Wirkung auf, daß sich die Lochfraßstelle oder die korrodierte Stelle vergrößert, wobei kein Eindringen in den Kern erfolgt. Diese Erscheinung unterscheidet sich deutlich von der Erscheinung, die dann auftritt, wenn eine Kombination aus Zink auf Stahl verwendet wird, da die allgemeine Korrosionsgeechwindlgkeit eines Kerns aus unlegiertem Stahl beträchtlich höher ist als die Korrosionsgeschwindigkeit eines rostfreien Kerns.As mentioned above, the composite consists of a cathodic core made of stainless steel in a matrix made of an unalloyed steel or a low-alloy steel. Since the stainless steel is cathodic or at least less anodic than mild steel in corrosive environments As the mild steel, the corrosion of the mild steel protects the inner stainless steel layer. However, if a corroded point or a pitting point reaches the inner core stainless steel, there is an effect that the pitting point or the corroded point is enlarged, wherein no penetration into the core occurs. This phenomenon is clearly different from the phenomenon that occurs when a combination of zinc on steel is used because the general corrosion rate of a mild steel core is considerably higher than the corrosion rate of a stainless core.

Eine weitere, erfindungsgemäß auftretende Erscheinung, dieAnother phenomenon occurring according to the invention, the

äußerst 009836/1286 extremely 009836/1286

äußerst überraschend ist, besteht darin, daß eine synergistische Beziehung zwischen dem Kern aus rostfreiem Stahl und den äußeren Schichten aus unlegiertem Stahl oder niedrig legiertem Stahl unter den Bedingungen einer lokalisierten Korrosion besteht. Es wurde gefunden, daß unter besonders strengen Bedingungen hinsichtlich der Bildung von Lochfraß der erfindungsgemäße Verbund erheblich einem rostfreien Material mit der gleichen Dicke überlegen ist. Ohne sich an eine Theorie binden zu wollen, kann man annehmen, daß mit fortschreitender Korrosion die Erscheinung der "Polarisation" stattfindet. Dabei nimmt man an, daß Wasserstoff auf der Oberfläche des kathodischen rostfreien Stahls abgelagert wird, wodurch der Stromfluß gehemmt wird, was zur Folge hat, daß die Korrosionsgeschwindigkeit vermindert wird. Diese Erscheinung tritt jedoch nur in Fällen einer lokalisierten Korrosion oder eines ⁿ Lochfraßes¹¹ auf „ beispielsweise dann, wenn ein Angriff mittels Chlor erfolgt· Unter den allgemeinen Korrosionsbedingungen würde eine rostfreie Platte allein einen besseren Schutz bieten.Most surprisingly, there is a synergistic relationship between the stainless steel core and the mild steel or low alloy steel outer layers under localized corrosion conditions. It has been found that under particularly severe conditions with regard to the formation of pitting corrosion, the composite according to the invention is considerably superior to a stainless material of the same thickness. Without wishing to be bound by any theory, one can assume that the phenomenon of "polarization" takes place as corrosion progresses. At this time, it is believed that hydrogen is deposited on the surface of the cathodic stainless steel, thereby inhibiting the flow of current, with the result that the rate of corrosion is decreased. This phenomenon, however, occurs only in cases of localized corrosion or pitting ⁿ ¹¹ "for example, if an attack takes place by means of chlorine · Among the general corrosion conditions would a stainless plate alone provide better protection.

Aus den vorstehenden Ausführungen ist zu ersehen, daß durch die Erfindung ein wirtschaftliches Produkt zur Verfügung gestellt wird, das gegenüber einer Lochfraß-Korrosion eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit besitzt· Diese Widerstandsfähigkeit wird durch Verwendung eines Verbundes erzielt, der einen Kern aus rostfreiem Stahl in einem Verhältnis von ungefähr 1:3 bis ungefähr 1:50 der Gesamtdicke des Dreischichtenverbundes besitzt. Dieser Verbund wird in der Weise hergestellt, daß ein Verbundblock verformt wird, der einen Kern aus rostfreiem Stahl mit einer Dicke besitzt, die wenigstens 0,5 und vorzugsweise 2 bis 8 % der Dicke des Blockes beträgt.From the foregoing it can be seen that the invention provides an economical product which has excellent resistance to pitting corrosion. This resistance is achieved by using a composite comprising a stainless steel core in a ratio of approximately 1: 3 to approximately 1:50 of the total thickness of the three-layer composite. This composite is produced in such a way that a composite block is deformed which has a core made of stainless steel with a thickness which is at least 0.5 and preferably 2 to 8 % of the thickness of the block.

Von !^sonderer Bedeutung sind erfindungsgemäß ferner die Materialkusten sowie das angewendete Herstellungsverfahrens, auf das nachstehend noch näher eingegangen werden wird. Zur HerstellungAccording to the invention, the material coasts are also of particular importance as well as the manufacturing process used, which will be discussed in more detail below. For the production

des 009836/1286 of 009836/1286

des erfindungsgemäßen Produktes bieten sich an sich mehrere Herstellungsmethoden an, jedoch gelingt es bei der Durchführung keiner dieser Methoden ein in metallurgischer Hinsicht befriedigendes Produkt herzustellen.of the product according to the invention there are several Manufacturing methods, but none of these methods succeed in performing a metallurgical process to produce a satisfactory product.

Bei der Durchführung der erfindungsgemäß bevorzugten Methode wird der Verbund während der Blockstufe, d.h. einer frühen Stuf· bei der Herstellung von Stahl, gebildet. Eine Platte aus rostfreiem Stahl, deren Dicke im Vergleich zu der Form unter den vorstehend angegebenen Bereich fällt, wird längs ihrer When carrying out the method preferred according to the invention , the composite is formed during the ingot stage, ie an early stage in the manufacture of steel. A stainless steel plate, the thickness of which falls below the above range in comparison with the shape, is made along its

w Achse und parallel zu zwei Seiten der Form in diese gegeben. Es 1st jedoch darauf hinzuweisen, daß diese rostfreie Platte auch außerhalb des Zentrums der Form angebracht werden kann. Zn jedem Falle wird jede Hauptoberfläche der Platte mit einem Schutzfilm oder mit einer Schutzschicht versehen. Gemäß einer bevorzugten AusfUhrungsform besteht die Schutzschicht aus Flußstahl oder Blockeisen-Schreckplatten, die in Nachbarstellung zu dem rostfreien Kern angebracht werden. Diese Anordnung hat zur Folge, daß zwei im wesentlichen identische Hohlräume gemäß der bevorzugten Ausf Uhrungeform gebildet werden, und zwar auf j»der Seite der Platte. In jeden derartigen Hohlraum wird eine bestimmte Menge aus geschmolzenem unlegierten oder niedrig legierten Stahl gegossen, und zwar solange, bis die Hohlräume gefüllt sind. Ein gleichzeitiges Gießen kann mittels einer Zwischenpfanne mit zwei Düsen durchgeführt werden. Diese Methode erfordert ein Minimum an Oberflächenvorbereitung der rostfreien Einsatzplatte. Im allgemeinen kann man eine kleine Beiz- oder Sandstrahlstufe anwenden. Bei anderen bekannten Methoden ist eine Oberflächenpräparierung in erheblichem Ausmaße notwendig. w axis and put into it parallel to two sides of the mold. It should be noted, however, that this stainless plate can also be placed off the center of the mold. In any case, each major surface of the plate is provided with a protective film or layer. According to a preferred embodiment, the protective layer consists of mild steel or block iron shock plates, which are attached in a position adjacent to the stainless core. This arrangement results in the formation of two substantially identical cavities according to the preferred embodiment, on one side of the plate. A certain amount of molten unalloyed or low-alloy steel is poured into each such cavity until the cavities are filled. Simultaneous pouring can be carried out using a tundish with two nozzles. This method requires a minimum of surface preparation of the stainless insert plate. In general, a small step of pickling or sandblasting can be used. In other known methods, surface preparation is necessary to a considerable extent.

Je nach dem Vermögen der Schutzschicht, eine Auslaugung oder Erschöpfung zu vermeiden, 1st eine drastische Veränderung der Veränderung der Zusammensetzung von Seite zu Seite feststellbar.Depending on the ability of the protective layer to prevent leaching or depletion, there is a drastic change in the Change in composition from side to side noticeable.

Es 009836/1286There 009836/1286

Es wurden Experimente durchgeführt, um die Wirkung des Vergießens von Flußstahl auf rostfreie Einsätze ohne Verwendung einer Schutzschicht zu ermitteln. Als Ergebnis der Gieß- und Verfestigungserscheinung, die in der Form stattfindet, tritt eine starke Auslaugung der Legierung des Kerns auf. Wenn auch eine zentrale Kernfläche feststellbar war, so zeigte sie dennoch gleichmäßige, Jedoch beträchtlich verminderte Legierungsanalysenwerte gegenüber den ursprünglichen Werten. Der Chromgehalt war um bis zu 72 % reduziert.Experiments were conducted to determine the effect of potting mild steel on stainless inserts without the use of a protective coating. As a result of the casting and solidification phenomenon that takes place in the mold, severe leaching of the alloy of the core occurs. Even if a central core area was detectable, it nonetheless showed uniform, but considerably reduced alloy analysis values compared to the original values. The chromium content was reduced by up to 72%.

Ohne sich an irgendeine Theorie bezüglich der starken Legierungsauslaugung des Kerns binden zu wollen, nimmt man an, daß während des Gießens eine Haut aus Flußstahl sich auf der Kernplatte verfestigt. Da ein rostfreier Kern (beispielsweise der AISI-Typ 304) einen Schmelzpunkt unterhalb demjenigen von Flußstahl besitzt, liegt nicht genügend Wärme vor, um den rostfreien Kern zu schmelzen. Die verfestigte Haut dickt ein, während die Legierungsbestandteile des rostfreien Stahls in die benachbarte Haut zu diffundieren beginnen. Man nimmt an, daß auf diese Weise der Schmelzpunkt eines Teils der benachbarten Haut herabgesetzt wird, so daß dieser Teil erneut geschmolzen wird. Es erfolgt ein Mischen, wobei sich ein Kern mit einem reduzierten Legierungsgehalt bildet. Der neue erschöpfte Kern kann das Zweifache oder ein Mehrfaches seines ursprünglichen Volumens einnehmen, wenn er sich schließlich verfestigt. Auf diese Weise wird eine Verbundstruktur erhalten, jedoch ein© Struktur mit einer äußeren Haut aus Flußstahl und einem nicht rostfreien Kern.Without subscribing to any theory regarding heavy alloy leaching To want to bind the core, it is believed that a skin of mild steel solidifies on the core plate during casting. Since a stainless core (for example the AISI type 304) has a melting point below that of mild steel, there is insufficient heat to close the stainless core melt. The solidified skin thickens, while the alloy components of the stainless steel in the adjacent one Skin begin to diffuse. It is believed that in this way the melting point of part of the adjacent skin is lowered so that this part is melted again. Mixing takes place, one core with a reduced one Alloy content forms. The new depleted nucleus can be two or more times its original volume take when it finally solidifies. In this way a composite structure is obtained, but a © structure with an outer skin made of mild steel and a non-rustproof core.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei der Zugabe einer Schutzschicht, beispielsweise aus Flußstahl - oder BlockeiaenkUhlplatten -es möglich ist, den Kern beträchtlich zu begrenzen, so daß nur in geringem Ausmaße eine Auslaugung der Legierung erfolgt. Beispielsweise wurde bei der DurchführungThe invention is based on the knowledge that when adding a protective layer, for example made of mild steel - or Block cooling plates - it is possible to cut the core considerably to limit, so that leaching of the alloy takes place only to a small extent. For example, was in the implementation

einerone

009836/1286009836/1286

- ίο -- ίο -

einer Reihe von Beispielen festgestellt, daß, falls die Abschreckplatten zwischen ungefähr 2,5 und 0,625 % dor Blockdicke ausmachten, die entsprechende Chromauslaugung zwischen ungefähr 0,4 und ungefähr 29 % liegt. Auch im ernstesten Falle kann der Kern immer noch als rostfreier Stahl betrachtet werden.found in a number of examples that if the chill plates were between about 2.5 and 0.625 percent of the ingot thickness, the corresponding chromium leaching was between about 0.4 and about 29 percent . Even in the most serious case, the core can still be considered stainless steel.

Der verfestigte Verbundblock wird nach einem Standardwalzschema zu einer Bramme und anschließend zu einem Band verformt. Venn auch die Verarbeitung des Blocks anschließend an das Vergießen F nicht in den Rahmen der Erfindung fällt, so sei dennoch nachstehend eine geeignete Arbeitsweise angegeben:The solidified composite block is made according to a standard rolling scheme formed into a slab and then into a strip. Venn also the processing of the block after the potting F does not fall within the scope of the invention, a suitable method of operation is nevertheless given below:

1) Erhitzen auf ungefähr 1288°C (2350⁰F, 1560⁰K),1) heating to approximately 1288 ° C (2350 ⁰ F, 1560 ⁰ K),

2) Heißwalzen zu einer Bramme mit einer Dicke von ungefähr 17,8 cm (7 inches),2) hot rolling into a slab approximately 17.8 cm (7 inches) thick;

3) Oberfiächenkonditionierung, beispielsweise durch Putzen,3) surface conditioning, for example by cleaning,

4) Erhitzen auf ungefähr 1304°C (2380⁰F, 1580⁰K),4) heating to approximately 1304 ° C (2380 ⁰ F, 1580 ⁰ K),

5) Heißwalzen zu einem Band mit einer Dicke von ungefähr 4,57 mm (0,180 inches),5) hot rolling into a strip approximately 4.57 mm (0.180 inches) thick;

6) Beizen zur Entfernung des Zunders und6) Pickling to remove scale and

7) Kaltwalzen zu der gewünschten Dicke.7) Cold rolling to the desired thickness.

Beispielexample

Vor dem Gießen zu einem Block werden 1,27 cm (0,5 inches) dicke Flußstahlplatten an die Hauptoberflächen einer Bramme aus rostfreiem Stahl (Typ 304) mit einer Abmessung von 117 x 198 χ 2,5 cm (46 χ 78 χ 1,0 inches) heftgeschweißt. Um die Kernplatten daran zu hindern, während des Gießens nach oben geschwemmt zu werden, werden zwei 6,35 cm (2»5 inches)-Schenkel an den Verbund angeschweißt und mit derBefore casting into an ingot, 1.27 cm (0.5 inches) thick mild steel plates are attached to the major surfaces of a slab Stainless steel (Type 304) with a dimension of 117 x 198 χ 2.5 cm (46 χ 78 χ 1.0 inches) tack welded. To prevent the core plates from being swept up during casting, two 6.35 cm (2 »5 inches) legs are welded to the composite and connected to the

GrundplatteBase plate

009836/1286009836/1286

200A681200A681

Grundplatte verbunden. Die gesamte Anordnung wird anschließend auf eine Formunterlagenplatte aufgesetzt, worauf eine Blockform in Position gebracht wird· Die Blockform mißt 58 χ 127 χ 213 ei (23 x 50 χ 84 inches). Nach der zentralen Positionierung des Verbunds werden zur Steuerung des Schrumpfens in Üblicher Praxis exotherm© Seitenwände in die Form eingebracht. Mit Aluminium beruhigter geschmolzener Stahl wird auf jede Seite des Verbunds mittels einer Gießpfanne mit doppelten Düsen gegossen. Der Stahl besitzt folgende Zusammensetzung:Base plate connected. The entire arrangement is then placed on a mold support plate, whereupon Positioning a block shape · The block shape measures 58 127 χ 213 egg (23 x 50 χ 84 inches). According to the central In normal practice, the positioning of the composite is exothermic © side walls to control the shrinkage introduced into the mold. Molten steel killed with aluminum is attached to each side of the composite by means of a Casting ladle with double nozzles. The steel has the following composition:

Kohlenstoff ManganCarbon manganese

Schwefel Phosphor KupferSulfur phosphorus copper

Zinntin

Eiseniron

0,034 % 0,31 % 0,023 % 0,003 % 0,11 % 0,003 % Rest.0.034 % 0.31 % 0.023 % 0.003 % 0.11 % 0.003 % remainder.

Die Gießzeit beträgt ungefähr 3 1/2 Minuten vom öffnen bis zum Schließen der Pfanne. Der herausgenommene Block wird in der vorstehend beschriebenen Weise zu einem Bund mit einer Dicke von ungefähr 4,57 mm (0,180 inch) verarbeitet. Die gemessenen typischen mechanischen Eigenschaften sind in der folgenden Tabelle I zusammengefaßt.The pouring time is about 3 1/2 minutes from opening to to close the pan. The removed block becomes a bundle in the manner described above approximately 4.57 mm (0.180 inch) thick. The typical mechanical properties measured are summarized in Table I below.

Tabelle I
Typische mechanische EigenschaftenTable I.
Typical mechanical properties

Richtung Streckgrenze kg/mm² Direction of the yield point kg / mm ²

Zugfestig- ο keit, kg/mmTensile strength, ο kg / mm

# Dehnung in 5»1 cm (2 inches)# Stretch in 5 »1 cm (2 inches)

Härte, R_ß Hardness, R _ß

lang 26,5long 26.5

Querrichtung 26,0Cross direction 26.0

39,7 39,839.7 39.8

36
24 36
24

54 5454 54

009836/ 1286009836/1286

BAO ORIGINALBAO ORIGINAL

Diese Eigenschaften sind im wesentlichen die gleichen wie diejenigen eines Muminium-beruhigten Stahle der vorstehend angegebenen Zusammensetzung ohne rostfreien Kern und nach einer Verarbeitung mittels der gleichen Verfahrensfolge.These properties are essentially the same as those one of the aluminum killed steels specified above Composition without a stainless core and after processing using the same process sequence.

Wenn auch bei den vorstehenden Ausführungen auf einen rostfreien Stahl des Typs 304 hingewiesen wurde, so können dennoch auch andere rostfreie Stahltypen verwendet v/erden. Die Auswahl richtet sich im allgemeinen nach den Bedingungen, denen das Material später ausgesetzt wird. Soll das Material beispielsweise ) in einer Chloridumgebung verwendet werden, dann kann ein Molybdän enthaltender austenitischer rostfreier Stahl zweckmäßig sein. Andererseits ist ein rostfreier Stahl vom Typ 410 unter weniger scharfen Bedingungen zufriedenstellend. Unter den Begriff "rostfreier Stahl" fallen erfindungsgemäß alle eisenhaltigen Legierungen, die ungefähr 11 % oder mehr Chrom sowie alle anderen Legierungselemente enthalten» die man normalerweise in derartigen Legierungen findet.While reference was made to type 304 stainless steel in the foregoing, other types of stainless steel may be used. The selection is generally based on the conditions to which the material will later be exposed. For example, if the material is to be used in a chloride environment, an austenitic stainless steel containing molybdenum may be useful. On the other hand, a 410 type stainless steel is satisfactory under less severe conditions. According to the invention, the term "stainless steel" includes all iron-containing alloys which contain approximately 11% or more chromium and all other alloying elements which are normally found in such alloys.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Schaffung eines äußeren Überzugs auf dem fertigen plattierten Produkt. Dieser Überzug kann in zweckmäßiger Weise aufgebracht werden, um einen . weiteren allgemeinen Korrosionsschutz zu bieten, oder lediglich deshalb aufgebracht werden, um das Aussehen des Produkts zu verbessern. Der Überzug kann aus einem Metall bestehen, beispielsweise aus Zink, Aluminium, einer Bleizinnlegierung, Blei, Chrom, Nickel und Cadmium, oder sich au« einem Nichtmetall zusammensetzen, wie beispielsweise Asphalt, einem Anstrichmittel, einem Kunststoff, einem Phosphat oder einem Chromat. Diese Aufzählung ist Jedoch lediglich beispielhaft und erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Es kommen alle überzüge oder Überzugskombinationen in Frage, die sich für eine Jeweilige Verwendung unter bestimmten Bedingungen anbieten. Another feature of the invention is the provision of a outer coating on the finished plated product. This coating can conveniently be applied to a . to offer further general corrosion protection, or only to be applied to improve the appearance of the product. The coating can consist of a metal, for example zinc, aluminum, a lead-tin alloy, lead, Chromium, nickel and cadmium, or made up of a non-metal, such as asphalt, a paint, a plastic, a phosphate or a chromate. However, this list is only exemplary and does not make any claims for completeness. All coatings or combinations of coatings come in question, which are suitable for a respective use under certain conditions.

BAD OFWGiNALBAD OFWGiNAL

Patentansprüche Claims e

009836/1286009836/1286

Claims

1. Metal composite block, characterized by a core made of stainless steel with a thickness of at least approximately 0.5 % of the block and an outer layer made of a low-alloy steel or a non-alloy steel.

2. Deformed composite metal strip, characterized by a Stainless steel core at least 0.0254 mm (0.001 inch) thick and having an outer layer of one low-alloy steel or a non-alloy steel.

3. Tape according to claim 2, characterized in that the ratio the tape thickness to the core thickness between about 3: 1 and 50: 1.

4. Tape according to claim 2, characterized in that the ratio of the tape thickness to the core thickness is at least 10: 1.

5. The tape of claim 2, characterized in that the core thickness is at least 0.127 mm (0.005 inch).

6. Tape according to claim 2, characterized in that the tape is provided with a coating.

7. Tape according to claim 6, characterized in that the coating is metallic.

8. Tape according to claim 6, characterized in that the coating is no longer metallic.

9. Process for the production of a metal composite block, there-

009836/1286009836/1286

BAO OFWGINAL

characterized in that a stainless steel plate is selected, a protective layer suitable to prevent leaching of alloy elements from the plate is applied to the major surfaces of the plate, and a non-alloy or a low-alloy steel on each side of the plate Protective layer is cast to form a block, the stainless steel plate used having a thickness which is at least 0.5 % of the block thickness.

10. The method according to claim 9, characterized in that a metal composite band is produced in the catfish that a Block is deformed into a tape, the thickness of the stainless steel core obtained being at least 0.0254 mm (0.001 inch).

11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that the protective layer consists of a pair of mild steel or block iron plates, which are adjacent to the plate made of stainless steel.

12. The method according to claim 9 or 10, characterized in) that the thickness of the stainless plate is 2-89 $ of the block thickness.

13. The method according to claim 10 or 11, characterized in that the deformation in a hot deformation to produce a Tape, the ratio of tape thickness to core thickness being between approximately 10: 1 and 50: 1.

14. The method according to claim 13, characterized in that the deformation stage includes a final cold deformation, wherein the ratio of the tape thickness to the core thickness is at least 3: 1.

BAD OR »G» NAL

15. Verfahren 009836/128615. Procedure 009836/1286

15. The method of claim 10 or 11, characterized in that the core thickness is at least 0.127 mm (0.005 inch).

009836/1286009836/1286