DE2012254A1 - Verfahren zum Herstellen von Streifen und Blechen aus Zink und Zinklegierungen - Google Patents

Description

INTERNATIOHAL LEAD ZINC RESEARCH ORGAiIIZATION INC. 292 Madison Avenue, New York, N.Y. 10017, USA

Verfahren zum Herstellen von Streifen und Blechen aus Zink

und Zinklegierungen

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Z-us airiiaenf assung

Es wird'ein Verfahren zum Herstellen von Blechen oder Streifen aus Zink oder Sinklegierungen vermittels direktem Walzen von Metallteilchen offenbart. Die Größe der Teilchen liegt vorzugsweise über einem kleinsten Wert und zwar größer als etwa 0,2 mm bezuglich der kleinsten Abmessung ufad die Temperatur and ^v der Druck des Walzens liegen ebenfalls über bestimmten kleinsten Werten, d.h. dieselben müssen ausreichend sein, um vermittels eines einzigen Walzvorganges eine prozentuale Verringerung des Metalls oder der Legierung von wenigstens etwa 80% ausgehend von der ursprünglichen Dicke der verdichteten Teilchen. Es wird weiterhin ein Verfahren zum Herstellen geeigneter Teilchen vermittels Drehguß offenbart.

Die Erfindung betrifft das Herstellen kontinuierlicher Stücke aus massivem Metall ausgehend von gegossenen Teilchen oder ' Körnern aus Zink oder Zinklegierungen vermittels eines direkten Walzens der Teilchen. .- ·

Das Herstellen massiver Metallkörper aus Metallpulvern vermittels Verpressen und Sintern ist bekannt» Das Vorliegen dünner Oxidfilme auf der Oberfläche der Metallteilchen bedingt jedoch bei einem derartigen Verfahren Probleme, da der Oxidfilm zu einem Verringern oder Verhindern der Bindung der Teilchen unter Ausbilden des kohärenten Metallkörpers führen kann. Bisher hat man versucht,, dieses Problem anzugehen vermittels Anwenden von Spezialsinteröfen und nicht oxydiernden oder

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reduzierenden Atmosphären, um so die Bildung von Oxidfilmen zu verhindern oder derartige Filme von den Teilchen zu entfernen. Es ist ebenfalls bekannt geworden, gegossene Knüppel aus Zinkmetall oder Zinklegierungen herzustellen und eine Verringerung der Dickenabmessung derselben unter Ausbilden von Blechen oder Streifen dadurch zu bewirken, daß entweder ein längsseitiges oder ein längsseitiges und sodann querseitiges Walzen derselben durchgeführt wird. Ein derartiges Verfahren bedarf jedoch erheblicher Kapitalinvestitionen für entsprechende Anlagen und Ausrüstung, und erfordert ebenfalls einen erheblichen Arbeitskräfteaufwand für das Gießen und das fl| . Handhaben von Platten oder Knüppeln, die ausreichend groß sind, um in Bleche mit handelsgängiger Dicke und Länge gewalzt zu werden.

Die herkömmliche Arbeitsweise ist weiterhin relativ wenig anpassungsfähig bezüglich der Arten und der Qualität der herzustellenden Zinklegierungsstreifen. Bei dem Auswalzen von Zinkstreifen ausgehend von gegossenen Knüppeln ergeben sich z.B. Schwierigkeiten bei dem Erzielen einer homogenen Verteilung der Legierungszusätze, und dies aufgrund der Neigung bestimmte Zusatzmittel sich aus dem geschmolzenen Zink abzutrennen und bei dem Verfestigen der Knüppel auszufallen. Es können somit bestimmte Zinklegierungen geeigneter Qualität nicht vermittels α der herkömmlichen Arbeitsweisen hergestellt werden, so daß ein Produkt schlechter Qualität angewandt wird oder ein in ande rer Hinsicht nicht zufriedenstellendes Ersatzmittel für den vorgesehenen Anwendungsbereich vorliegt.

Ein weiteres bei bekannten Verfahren auftretendes Problern besteht darin, daß es schwierig gewesen ist, ein Zinkblech herzustellen, daß isotrope Eigenschaften, und zwar insbesondere in den längsseitigen und querseitigen Richtungen aufweist. Dieses Hißverhältnis wird durch das herkömmliche Walzverfahren dadurch bedingt, daß die gegossenen Knüppel mehrmals gewalzt v/erden unter allmählicher Verringerung der Dicke des Bleches. Aufgrund der sicn wiederholenden Walzvorgänge werden die Zinkkristalle im wesentlichen in der Walzrichtung und lediglich in einem

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wesentlich geringeren Ausmaß in der querseitigen Richtung länglich verformt.

Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen kontinuierlicher Stücke aus Zink oder Zinklegierungen zu schaffen, vermittels dessen eine wesentliche Verringerung der Kapitalinvestition und der Arbeitskräfteanforderungen gegenüber dem herkömmlichen Walzverfahren erzielt werden.

Eine, weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen kohärenter Körper aus Zink oder Zinklegierungen vermittels Verdichten einzelner Teilchen zu schaffen, wobei keine speziellen reduzierenden oder oxydierenden Atmosphären angewandt werden müssen. ^!

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen von Zink und Zinklegierungsstreifen oder Blechen zu schaffen, die verbesserte isotropische oder physikalische Eigenschaften aufweisen.

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, das Erfordernis des Gießens und Handhabens großer Barren oder Knüppel zu- vermeiden, die bei den herkömmlichen Walzverfahren für das Herstellen langer Stücke erforderlich sind.

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zu schaffen vermittels dessen kontinuierliche Streifen oder Bleche aus Zink oder Zinklegierung aus gegossenen Teilchen vermittels eines einzigen Vialζvorganges erhalten werden können.

Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen von Zink und Zinklegierungsbiechen oder Streifen zu schaffen, die Legierungszusätze enthalten, welche sich nicht für ein Gießen in Zinklegierungsknüppel eignen oder in praktischer Weise in derartige Knüppel gegossen werden können.

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Erfindungsgemäß wird zum Lösen der angegebenen Augaben ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem Zink- und Zinklegierungsteilchen, die vorzugsweise vermittels eines Drehgießverfahrens ausgebildet worden sind, vorerhitzt und sodann zwischen Walzen zusammengepreßt werden, wobei die Temperatur der Teilchen und der durch die Walzen beaufschlagte Druck so gesteuert werden, daß bei einem einzigen Hindurchtritt durch die Walzen eine Dickenverringerung der verdichteten Teilchen uin wenigstens 80% bezüglich der ursprünglichen Dicke der verdichteten Teilchen bewirkt v/ird. Die Temperatur wird ebenfalls ausreichend hoch gewählt, um eine 80%ige Verringerung zu erzielen, ohne daß es erforderlich ist, vermittels der Walzen zu hohe Drücke zu beaufschlagen. Vorteilhafterweise sollte sich die Temperatur der Teilchen benachbart zu dem Schmelzpunkt des Metalles oder der Legierung, z.3. innerhalb etwa 100 C belaufen, jedoch nicht so eng benachbart zu dem Schmelzpunkt vorliegen, daß ein Schmelzen der Teilchen entweder vor oder während des Walzvorganges eintritt. Die Temperatur der Teilchen an dem Spalt der Walzex* sollte somit so aasgewähltwerden, daß das Walzen nicht zu einem Eröohen der Temperatur aber den Schmelzpunkt des Metalles oder der Legierung führt.

Erfindungsgemäß können Zink- oder Sinklegierungsteilchen mit sehr geringen Kosten und wesentlich weniger Arbeitskräfteaufwand erhalten werden, als es für das Gießen großer Knüppel erforderlich ist, die man braucht, um Bleche oder Streifen in handele gängigen Längen verrüittels herkömmlicher Walzverfahren zu erhalten. Erfindungsgemäß ergibt sich eine weitere Verringerung der Arbitskräfteerfordernisse dadurch, daß man Bleche handelsgängiger Dicken vermittels eines einzigen Walzvorganges erhalten kann, wobei eich hieran lediglich eine Oberflächenbehandlung ("skin pass" treatment) anschließt, vermittels derer das gewalzte Blech auf spezeille Anwendungsgebiete angepaßt wird. Weiterhin ist die für das Gießen der Teilchen und Ausführen des WalζVorganges erforderliche Ausrüstung wesentlich weniger kostspielig und verwickelt, als die in einer herkömmlichen Anlage erforder-

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liehe Ausrüstung und somit werden erfindungsgemäß ebenfalls wesentliche Verringerungen in der Kapitalinvestition erzielt.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezug- . nähme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert:.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die die verschiedenen Zonen der Metallteilchen zeigt, während dieselben in und durch den Spalt "zwischen den Verdi'chtungswalzen hinduchtreten»

Fig.2 ist eine planare Darstellung des Kristallgefüges, wie es vermittels Röntgenstrahl-Brechnung bestimmt wird, eines Zinkstreifens, der vermittels herkömmlicher Walzverfahren aus Knüppeln hergestellt wird. ' m

Fig. 3 ist eine ähnliche Darstellung des Kristallgefüges eines Zinkstreifens, der in erfindungsgemäßer Weise ausgehend von teilchenförmigen! Sink hergestellt worden ist.

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung der für dasGießen . und das sich daran anschließende Merpressen der j ietallteilchen angewandten Vorrichtung.

Fig« 5 zeigt die Verdiclitungswalzen bezüglich der Einzelheiten derselben.

Fig» 6 ist eine graphische Darstellung, die das Verhältnis swisciien der Serreißfestigkeit in längsseitiger Richtung und

der Wal ζ temperatur für eine Anzahl Streifen aeig-h, die bei M

ausgewählten Temperaturen gewalzt sind«

Fig. 7 ist eine ähnliche graphische Darstellung, die das Verhältnis, zwischen der Zerreißfestigkeit in cjuerseitiger. Sichtung und der Temperatur zeigt» . -

Fig» «3 ist eine graphische Darstellung, die das .Verhältnis z\"Ji.3cheu eier Zerreißfestigkeit in iängsseitigw und querseitiger Richtung und; eine Anzahl sich v/iedsrho-J.Siiu^r Walsvor-

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Fig. 10 ist eine graphisch«* Darstellung, die da.j Verhältnis zwischen der i\nzahi ungekenrter Biegungen (l^ng.-.-. zeitig) j die Walztemperatur zeigt.

Fig. 11 ist eine ähnliche graphische Darstellung, die das Verhältnis zwischen der Anzahl der umgekehrten l-.iegungen (querseitig) gegen die Walztemperatur zeigt.

Fig. 12 ist eine graphische Darstellung, die aas Verhältnis zwischen der Anzahl der umgekehrten Biegungen (l^ngsseitig urid querstitig) gegen die .nnsahi der wiederholten JaIzvorgänge zeigt.

Bevorzugte '-Jäter ic-. Ii en JM^:- geraaßen Vi^:-.rT--.iren sind iic eiektroly ti.^chss ."'ink, wii.-nornaler^ftiaö ;.icht me ^r ^ Die geschmiedeten Zlnkl-^^j bekannt. Die f-.'-i, ".dt 'ii; "--, Materialien und decen r-usu

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als geschmiedete Legierungen. Diese Legierungen enthalten ebenfalls weniger als 3% Legierungsmetall. Es ist jedoch mög-* lieh, Zinklegierungen anzuwenden, die wesentlich größere Mengen an Legierungsmetall bis zu 49% enthalten, wobei der Hauptbestandteil Zink mit einer kleinsten Menge von 51% vorliegt. So können z.B. Legierungen aus Zink·und Aluminium angewandt werden, die 35 bis 40% Aluminium enthalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren macht ebenfalls das Herstellen neuer Legierungen aus Zink möglich, die vermittels herkömmlicher J^rbeitsweisen aufgrund der Unlöslichkeit bestimmter Legierungszusätze im geschmolzenen Zink oder aufgrund der Neigung der Zusatzmit'tel bei dem Verfestigen der Knüppel auszufallen, nicht hergestellt werden konnten. Hierdurch ergibt sich eine verbesserte Anpaßbarkeit bei der Herstellung neuer Produkte unter Genügen des Erordernisses eines gegebenen An-Wendungsgebietes, sowie weiterhin wirtschaftliche und andere Vorteile gegenüber den nach herkömmlichen Verfahren gewonnen Produkten.

Es ergeben sich weitere Vorteile bei dem Herstellen der Legierungen aufgrund der relativen Leichtigkeit, mit der die getrennten Zusatzmittel mit dem teilchenförmigen Zink legiert werden können. Insbesondere können die Elemente mit Zink vermischt werden, während das eine oder beide sich im geschmolzenen Zustand befinden und die geschmolzene Legierung kann sodann Zentrifugal unter Ausbilden von Legierungsteilchen gegossen werden, oder die Zusatzmittel und das Zink können getrennt gegossen und später als einzelne Teilchen vor dem Hindurchtritt durch die Walzen vermischt werden. In dieser Weise ergeben sich erhebliche Ersaprnisse, da die Legierungszusaijzmittel und das Zink als Teilchen unter Aufwand geringer Arbeit und Kapitalinvestition gegossen v/erden können. Es versteht sich natürlich, daß sowohl die metallischen als auch die nichtmetallischen Teilchen leicht dem teilchenförmigen Zink zugesetzt werden können, um so einen gewalzten Streifen mit den angestrebten Eigenschaften herzustellen.

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Vfie weiter oben augegeben, ist es für die erfindungsgenUßen Ξ v/ecke wichtig,- daß der dalzdruck und die Temperatur εο ausgewählt i/arien, daß wenigstens eine kleinste prozentuale vickenverrixigerung bei einen- ezrü.g^n Hiirlurcntritt durch die ^r.\a,lzGn erfolgt. Incer Lerück^ic'^-ani:^ dienes £rforcer.;is3e3 ^;./ii?i die 'j'eiriperr-i-ti/'j; 7or2ug3v;eise i.-..:"/-;ma^.o vo,; iOO' C des Schnei^punktos des :·,! ::-:.s oder der ^i::i-:i^ai.=ra.:i^; ged-ILe,-, so ca;-, die verringerte ^T:iec:;.c-.i'5c^a Fe^tJ.el·..--:!.t d-._;: Tid X-.drir: dei /--n^vlherung ΰ.η den 3c^;i:'iel''^u.i3it :-;unutse c ■,?,-;:--'i-:-.':: '^i^en ];;<-!;., so Caß die a:^_;e-7trebte prose-ibuale ^iokenve,n. -;;^r';.i·;- dei Verringter; /

rung ..ei einer, einzige:, dirdurentritt belauft 3ich auf ...ngenänert SOv, wobei verbesserte Ergebnisse bei höheren Prozex^tsdtzen erzielt v/er den können. Es gibt keinen ausgeprägte oberen Grenzwert bezüglich der Grö3e der Diciceiiverrlagerung, jedoch wird derselbe ira wesentlichen durch praktische Überlegungen, wie der Größe des Drucks bestimmt, den man in praktischer oder vernünftiger Ueise vermittels der Walzen auf die Teilchen ausüben kann.

Es versteh-, sich natürlich, daß die Walztemperatur nicht innerhalb 100 C des Schmelzpunktes liegen muß, jedoch sind innerhalb dieses Temperaturbereiches ausgewählte Walztemperaturen vorteilhaft dahingehend, daß die verbesserte Plastizität, die das Metall bei Erhitzen auf einen Temperatur benachbart zu dessen Schemlzpunkt zeigt, in größtmöglicher Weise ausgenutzt werden kann, wodurch as hierdurch ermöglicht w:.rd, die prozentuale Dickenverringerung bei verringertem Walzdruck auszuführen. Dass niedrigere Walztemperaturen angewandt werden können, ist vom praktischen Gesichtspunkt aus wichtig, da es schwierig ist, die Teilchen in einen Streifen bei Temperaturen benachbart zu dem Schmelzpunkt zu walzen, ohne daß hierdurch ein gewisses Schmelzen der Metallteilchen eintritt. Durch Vorerhitzen der Mdtallteilchen auf eine geeignete Temperatur unter dem Schmelzpunkt können die Teilchen ohae Erhöhen auf eine über dem Schmelzpunkt derselben liegende Temperatur gewalzt werden, da sich durch den Walζvorgang eine entsprechende Temperaturerhöhung ergibt.

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Es ist daher bevorzugt, eine möglichst hohe Temperatur vom praktischen Standpunkt aus aufrechtzuerhalten solange die Gefahr eines Schmelzens der Teilchen vermieden wird, und zwar entweder wahrend des Vorerhitzens oder während des Walzens.

Das Walzen bei Temperaturen innerhalb von 1OO°C des Schmelzpunktes ist vermittels des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, und zwar trotzdem diese Temperaturen innerhalb des Phänomenbereiches ("hot shortness") des Zinks und Zinklegierungen fallen. Der hier gewählte Ausdruck Phänomenbereich gibt die Erscheinung wieder, die bei dem Versuch eintritt, einen Knüppel aus Zink oder Zinklegierung zu walzen, während sich das Metall bei einer M Temperatur von etwa 300 bis 419 C befindet. In typischer Weise tritt ein Zerbrechen des herkömmlichen Knüppels bedingt durch das Aufheben von Biegespannungen zwischen den Kristallkörnern ein, so daß die gewalzten Bleche oder Streifen Risse oder andere Diskontinuitäten aufweisen.

Der Grund, warum es möglich ist, die Teilchen in dem "Phänomenbereich" vermittels walzen zu verdichten, dürfte wahrscheinlich darin zu suchen sein, daß die kleinen feinkörnigen Kristalle in den Teilchen wahllos orientiert sind, so daß sich eine größere Freiheit für ein wechselseitiges Gleiten und Verschieben ergibt. Im Vergleich hierzu sind die großen säulenartigen Körner der in herkömmlicher Weise gegossenen Knüppel parallel gj in der Veriestigungsrichtung angeordnet und dieselben neigen zu einem Zerreißen in der Wärme längs der Korngrenzen, sobald bei hohen Temperaturen eine mechanische Belastung beaufschlagt , wird.

Die Art und Weise, die die prozentuale Dickenverringerung gemessen wird, wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 erläutert/ die schematisch zwei Walzen im Querschnitt sowie zwischen die Walzen eingeführte Metallteilchen zeigt. Einwaagerechtes Walzwerk, d;h. ein Walzwerk, bei dem die zwei Walzen Seite-an-Seite in einer waagerechten Ebene angeordnet sind, wird hier für die Erläuterung herangezogen* Die Metallteilchen 10 werden von oben in den Walzenspalt in der gezeigten Weise eingeführt.

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Die Zone loser Teilchen trägt das Bezugszeichen a. Angenähert an der durch das Bezugszeichen 11 wiedergegebenen Ebene beginnen sich die Teilchen miteinander aufgrund des durch die Walzen beaufschlagten Drucks zu verbinden. In der Zone "b" erfolgt somit bei 12 ein Verbinden der Teilchen miteinander, jedoch liegt auch eine ähnliche lienge an Hohlraum vor.

An der Ebene 15 sind die Teilchen praktiscn vollständig miteinander verbunden und die Prozentzahl an Hohlräumen, ist sehr gering, d.h. beläuft sich auf etwa 5%. Dies ist die Bezugsstelle von der aus die prozentuale Dickenverringerung gemessen wird. In der Zone "c" erfolgt ein Verbinden und Verzerren der W · Teilchen miteinander und ebenfalls eine Dickenverringerung des Blechs, und dies setzt sich bis zu der Stelle 17 fort, wo der kleinste Abstand der Walzen vorliegt. Die prozentuale Dickenverringerung ist somit gleich der Blechdicke an der Ebene 15 abzüglich der Blechdicke an der Ebene 17 multipliziert mit und geteilt durch die Blechdicke an der Ebene 15, wobei sich der Wert vorzugsweise auf 80% oder darüber beläuft. Es stellt ein wichtiges erfindungsgemäßes Merkmal dar, daß diese prozentuale Verringerung bei dem ersten Hindurchtritt durch die Walzen erzielt wird. Das vollständig zusammengedrückte Blech weist das Bezugszeichen "d" auf.

Die Teilchengröße des Metalls ist ebenfalls von Bedeutung und ™ belauft sich vorzugsweise auf etwa 0,2 mm oder 200 .um bezüglich der kleinsten Abmessung. Der wesentliche Grund hierfür besteht darin, daß kleinere Teilchen bedingt durch deren größere Oberfläche pro Gewichtseinheit einen zu hohen Oxidgehalt in Form eines Films auf den Oberflächen der Teilchen aufweisen können. Bezüglich der größten anwendbaren Teilchengröße besitzt die Art der Ausrüstung eine gewisse Bedeutung. In einem senkrechten Walzwerk, bei dem die Walzen einen Durchmesser von etwa 25 cm aufweisen, kann sich eine gewisse Schwierigkeit bei dem Einführen von Teilchen größer als etwa 1 mm ergeben/ und zwar aufgrund 4es Winkels des Spaltes zwischen den Walzen, d.h. Teilchen größer als etwa 1 mn werden nicht leicht in den Spalt zwischen den Wälzen gedrückt, bedingt durch die Probleme einer nicht ausreichenden Reibung

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zwischen den Teilchen und der Walzenoberfläche. Bei einem waagerechten Walzwerk oder bei einem senkrechten Walzwerk mit Walzen größeren Durchmessers, sind diese Faktoren nicht von Bedeutung und somit können Teilchen bis zu 2 mm und größer angewandt werden.

Der Walzendruck ist eine Funktion vieler Faktoren, wie der Temperatur der verpreßten Teilchen, der prozentualen Dickenverringerung, der Walzengeschwindigkeit, der Zusammensetzung des Metalls, dem Walzendurchiuesser usw. Der Druck kann sich

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z.B. von nur etwa 30 kg/mm bis zu 70 kg/mm oder darüber ver-

ändern. Bei einem Druck von 60 kg/mm in dem Fall eines senkrechten Walzwerkes dessen Walzen einen Durchmesser von 25 cm aufweisen, würde die auf die Walzen ausgeübte Kraft sich auf etwa 10 Tonnen pro linearem cm belaufen, d.h. eine 1000 t Vorrichtung würde erforderlich sein für das Herstellen eines handeisgängigen Streifens mit einer Breite von 1 m.

Indem man erfindungsgemäß vorgeht, ist es möglich vermittels eines einzigen Walzvorganges einen Streifen oder ein Blech aus Zink oder Zinklegierung mit sehr guten Eigenschaften herzustellen, wobei das Produkt verbesserte isotropische Eigenschaften aufweist. Allgemein erfahren in einem gewalzten Blech oder Streifen und dies gilt insbesondere bei einem gewalzten Blech oder Streifen aus Zink die kleinen Kristallkörner eine bevorzugte Orientierung in einer Weise, die durch die Art des Metalles und des Walzens und weiterer Arbeitsbedingungen bestimmt wird. Es ist somit möglich, die Kristallstruktur des gewlazten Produktes vermittels Röntgenstrahlbrechung zu bestimmen und die so ausgeführten Bestimmungen können in zweckmäßiger Weise auf einer Ebene vermittels stereographischer Projektion dargestellt werden. In den Fig. 2 und 3 sind derart tige Darstellungen für einen in herkömmlicher Weise aus Knüppeln gewalzten Zinkstreifen und für einen Zinkstreifen wiedergegeben, der in der erfindungsgemäßen Weise aus einem teilchenförmigen Zink gewalzt worden ist.

Ein Vergleich der Figuren 2 und. 3 zeigt deutlich, daß in dem, ' aus teilchenförmigen! Zink gewalzten Blech eine bessere Iso-

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- 12 tropie erzielt wird. Im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 ergibt sich, daß die durch R.D. gekennzeichneten Achsen parallel zu den Walzrichtungen und die durch CD. gekennzeichneten Achsen guerseitig zu der Walzrichtung des Bleches vorliegen. In dem Fall des in herkömmlicher Weise gewalzten Bleches (Fig. 2) liegen die hexagonalen Achsen der Kristallkörner benachbart zu den zwei Polen versammelt vor, die mit einem Winkel von etwa 22° gegenüber der Senkrechten zu der Blechebene geneigt sind. Andererseits sind in dem Falle des aus teilchenförmigen! Zink gewalzten Bleches hexagonale Achsen der Kristallkörner benachbart zu dem einzigen Pol versammelt, der sich benachbart zu der Senkrechten zu der Ebene des Blechs (Fig. 3) befindet. Da die Richtungen senkrecht zu den hexagnonalen Achsen äquivalente Eigenschaften auf v/eisen, zeigt das aus teilchenförmigen! Zink gewalzte Blech ausgeprägt bessere Isotropie als dies bei einem herkömmlichen Blech der Fall ist.

Es stellt ein überraschendes und wichtiges erfindungsgeradßes Merkmal dar, daß die Verbesserte Isotropie am besten lediglich dann erhalten wird, wenn die prozentuale Dickenverringerung bei dem ersten Hindurchtritt durch die Walzen sich auf 30% oder mehr beläuft. Indem diese hohe prozentuale Dickenverringerung vermittels eines einzigen Hinduchtrittes erzielt wird, v/erden somit die Teilchen gleichzeitig sowohl in der Walzrichtung als auch der sich querseitig hierzu erstreckenden Richtung läncrlich verformt und die feinen Kristallkörner der Teilchen werden somit einheitlich im Inneren des Blechs verteilt, wie es durch das Verteilungsmuster (Fig. 3) angezeigt wird. Wenn die gleiche prozentuale Dickenverringerung vermittels mehrerer Hindurchtritte durch das Walzwerk bewirkt wird, ergibt sich in umgekehrter Weise, wie dies der Fall dort ist, wo der Streifen ausgehend von Knüppeln hergestellt ward, daß die Kristallkörner nicht einheitlich verteilt sind, sondern allgemein in der Walzrichtung gesmmelt vorliegen. Wei weiter oben angegeben, stellt die wahllose Kristallorientierung in dem aus teilchenförmigen! Zink ge-

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walzten! Blech weiterhin einen spzeziellen Vorteil dahingehend dar, daß es hierdurch ermöglicht wird, das Walzen innerhalb des Phänomenbereiches auszuführen, wobei "man sich in voller Weise die erhöhte Plastizität des Metalls zunutze macht, wie sie innerhalb dieses Bereiches vorliegt und man gleichzeitig das entsprechende Phänomen vermeidet, das bei einem herkömmlichen Walzen bei diesen Temperaturen auftritt.

Ein weiteres interessantes und überraschendes erfindungsgemäßes Merkmal besteht darin, daß·es möglich ist, vermittels eines einzigen Walzvorganges Eigenschaften des Zinksteeifens oder des Blechs zu erzielen, die durch die Kombination eines ersten Walzens bei niedrigeren Drücken oder Temperaturen "

(mit wesentlich geringerer prozentualer 'Dickenverrxngerung) und im Anschlmß hieran weiteren Walzvorgängen entweder in längsseitiger oder querseitiger Richtung bewirkt wird, Unter schließlichem Ausbilden eines Produktes, das die gleiche Dicke besitzt, wie sie durch einen einzigen Walzvorgang mit großer Dickenverrxngerung von 80% oder mehr erhalten wird. Das in der erfindungsgemäßen Weise hergestellte Blech oder Streifen enthält geringe Oxidmengen in dispergierter Form, wobei das Oxid von dem Oxidfilm herrührt, der die einzelnen Teilchen überzieht. Es ist bekannt, daß das Vorliegen von dispergiertem Oxid die Rekristallisation des aus teilchenförmigen! Zink gewalzten Bleches hindert, das - wie weiter oben M angegeben - die feineren Körner als ein Zinkstreifen aufweist, der vermittels herkömmlicher Verfahren hergestellt und gewlazt worden ist. Da feinkristalline Körner, soweit alle anderen Bedingungen gleich sind, zu einer Verringerung der Stanfestigkeit führen, sollte man erwarten, daß erfinäungsgemäß gewalzte Produkte eine geringere Standfestigkeit als die in herkömmlicher Weise hergestellten Produkte besitzen, überraschend wurde gefunden, daß die aus teilchenförmigen! Zin^tjewalzten Produkte anstelle dessen jedoch eine höhere Standfestigkeit als die herkömmlichen Produkte besitzen. Es wird angenommen, daß sich dies aufgrund äes Vorliegens des dispegglerten- Oxids ergibt, das, wenn auch die Rekristallisation des Zinks hindert/ als ein Hindernis bezüglich des Gleitens an den inter-

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kristallinen Grenzflächen wirkt, und das das wechselseitige Gleiten zwischen den Kristallen die Kauptursache mangelnder Standfestigkeit ist, ist das dispergierte Oxid somit wirksam für das Verbessern der Standfestigkeit.

Metallteilchen geeigneter Größe und Form für das Walzen können vermittels verschiedener Arbeitsweisen gegossen werden. So können z.B. Teilchen dadurch gegossen werden, daß geschmolzenes Metall durch eine Loch+platte in Luft, Wasser, ,öl oder eine andere Abschreckflüssigkeit hindurchgeführt wird.

Das bevorzugte Verfahren zum Herstellen von Metallkörnern ist das Zentrifugalgießen. Dieses Verfahren ermöglicht eine gute Beeinflussung sowohl der Größe als auch der Form der Körner durch Einregulieren des Durchmessers der Löcher durch die das Metall gegossen wird, sowie vermittels Einregulieren der Arbeitsgeschwindigkeit der Gießvorrichtung, die die Zentrifugalkräfte erzeugt. Bei dem Zentrifugalgießen wird geschmolzenes Metall in einen umlaufenden Behälter eingeführt, der bei einer Temperatur über dem Schmelzpunkt des Metalles gehalten wird. Der Behälter ist mit geeigneten Löchern versehen, durch die das Metall hindurchtritt. Die Größe der Löcher hängt natürlich von der Größe und Form der herzustellenden Teilchen ab. Geeignete Löcher weisen einen Durcnmesser von etwa 0,1 bis 3 mm auf. Das Metall wird aus dem Behälter durch die Zentrifugalkraft gegossen und in Tröpfchen unterteilt, die sich während des Fluges verfestigen. Die Verfestigten Tropfen werden sodann in einer geeigneten Sammelkammer gesammelt. Bei dem Zentrifugalgießen kann jede Art an Drehvorrichtungen oder Behälter angewandt werden, wie z.B. flache Scheiben, kegelförmige Scheiben, mit Ausnehmungen versehene Scheiben oder mit Flanschen versehene kegelförmige Behälter, die mit einer Abdeckung dergestalt versehen sind, daß das Metall durch die mittlere Öffnung eintritt und durch einen Schlitz zwischen der Abdeckung und der Kante des Behälters austritt. Man kann sich die Tröpfchen dadurch veriestigen lassen, daß man dieselben in einen mit Wasser oder anderem flüssigen Abschreckmittel 'gefüllten Behälter fallen läßt. Bevorzugt ist jedoch ein

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Luftabschreckbad. Jede gegebenenfalls in der Zentrifugal-Gießvorrichtung eintretende Oxidation der Metallteilchen kann dadurhh hintenangehalten· werden, daß eine entsprechende Atmopshäre, wie Stickstoff, angewandt wird, die sich in entsprechender Weise leicht in der Vorrichtung vorsehen läßt. Sollte eine hohe Standfestigkeit bei einem Metallstreifen angestrebt werden, ist es jedoch, wie weiter oben angegeben, zweckmäßig, daß man sich eine gewisse Oxidation der Teilchen eintreten läßt.

Das Anwenden der Sentrifugalvorrichtung führt zu Körnern mit einer mehr oder weniger länglichen Form und einer Größe, die sich vorzugsweise auf etwa 0,2 bis etwa 2 mm bezüglich der kleineren Abnessung beläuft. Zentrifugal gegossene Teilchen unterscheiden sich wesentlich von Pulvern, die vemittels Zerstäuben, Verwählen" oder anderen herkömmlichen Verfahren erhaltenworden sind. Zentrifugal gegossene Körner besitzen wesentlich größere Größe als Metallteilchen, die vermittels anderer Verfahren gewonnen wurden. Die Zunahme der Größe ist zweckmäßig, da hierdurch das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen verringert wird, wodurch sich eine Verringerung der iienge an Oxidfilm auf Werte ergibt, die nicht die Vereinigung des Metalles in einem massiven Körper.oder Streifenverhindern oder behindern. Derartige Körner besitzen praktisch einheitliche Größe und Form und stellen eine freifließende Ilasse dar, wobei es sich hier un Merkmale handelt, die die-Gelben besonders zweckmäßig für das sich anschließende Walzen machen.

Oie Fig. 4 zeigt eine scheiriatische Anordnung der Ausrüstung, wie sie zum Herstellen des teilchenförmigen- Materials, ausgehend von geschmolzenem Metall"und sich anschließende Umwandlung in geschmiedete Bleche angewandt werden kann. Es werden Metallbarren in einen Schmelzofen 25 eingeführt, und das Metall zunächst erschmolzen und sodann auf die Gießtemperatur gebracht. Die höhere Temperatur ist erforderlich, um bestmögliche Ergebnisse zu erzielen und ein übermäßiges Abkühlen in dem -Zentrifugenbecher und dadurch bedingtes Verstopfen der Becheöjöffnungen zu verhindern. Das geschmolzene Metall wird

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von dem Ofen aus vermittels eines Überführungsrohrs 26 den Zentrifugenbecher 27 in der Gießvorrichtung 30 zugeführt. Der Becher wird vermittels eines steuerbaren Motors 31 in Umdrehung erersetzt. Der leicht aus Stahl, Gußeisen, Zinn, oder anderen im wesentlichen gegenüber geschmolzenem Zink inerten feuerfesten Materialien herstellbare Becher wird lediglich zu Beginn des Arbeitsganges vorerhitzt. Das weitere Erhitzen v/ird durch das Zuführen des geschmolzenen Metalles bei Eintritt in den Becher bewirkt.

Wie angegeben, läßt man sich den Bechervermittels Antrieb durch den Hotor 31 mit einer Geschwindigkeit umlaufen, die sich auf etwa 100 bis 5000 U/min, beläuft. Das geschmolzene. Mtall wird durch die Durchlöcherungen in dem Becher vermittels der Zentrifugalkraft über eine Entfernung getragen, die sich in Abhängigkeit von der Art der Vorrichtung und der Drehgeschwindigkeit verändern kann. Das Metall wird in dieser Weise in Tröpfchen unterteilt, xäie sich während des Fluges und bevor dieselben die Wände 32 der Gießvorrichtung erreichen, verfestigen. Die sich ergebenden Metallteilchen werden bei 35 abgekühlt, nachdem sie nach unten über die geneigten kegeligen Oberflächen 36 der Vorrichtung 30 getreten sind. Vorzugsweise sind Vibratoren 37 an den unteren Oberflächen der umgekehrt kegeligen Platte 40 und der geneigten kegeligen Oberfläche angeordnet, um so die Bewegung der Teilchen durch die Oberflächen zu erleichtern.

Vermittels Anwenden dieser Vorrichtung können Zink- und Zinklegierungsteilchen mit sehr geringen Kosten erhalten werden. Das Herstellen der Teilchen erfordert offensichtlich weniger Arbeitsaufwand als das Gießen großer Knüppel, wie es notwendig ist, um ein Blech oder Streifen ausreichender Längen bei den herkömmlichen Walzwerken zu gewinnen. Ebenfalls ist eine wesentlich geringere Kapitalinvestition bezüglich der Ausrüstung und der anderen Anlagen erforderlich.

Wenn auch nicht in den Zeichnungen wiedergegeben, versteht es sich, daß eine geeignete Vorrichtung für das Beimischen von Legierungszusätzen in teilchenförmiger Form zu dem teilchenförmigen Zink zwischen der Gießvorrichtung 30 und den Waleen

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"Vorgesehen sein kann, um so in den gewünschten Anteilen die getrennten Teilchen miteinander zu vermischen. Vermittels dieses Verfahrens wird eine homogene Verteilung der Legierungszusätze erzielt, und die gelegentlich auftretende Abtrennung während der Verfestigung der gegossenen Knüppel wird vermieden. Ein weiterer mit dem Zusatz der Legierungselemente als einzelne Teilchen verbundener. Vorteil besteht somit darin, daß nunmehr neue Produkte hergestellt werden können, die früher ausgehend von Zinkknüppeln nicht gewonnen werden konnten. Dort wo die Zusatzmittel in dem geschmolzenen Zink löslich sind, können dieselben natürlich auch in den Schmelzofen 25 eingeführt und die Zinklegierung sodann als Teilchen gegossen j werden. "

Es ist ein Transportsystem.41 für den Transport der gegossenen Teilchen nach oben und überführen derselben in den Vorerhitzer 42 vorgesehen. Der letztere kann in jeder geeigneten Weise, wie z.B. vermittels Elektrizität oder Gas erhitzt werden. Die Teilchen werden auf die obere Oberfläche der Transportvorrichtung 45 aufgebracht, die sich in dem Vorerhitzer befindet und werden während deren Bewegung dufch den Vorerhitzer vorerhitzt.

Die den Vroerhitzer 42 verlassenden Teilchen werden in die Abraeß-Zuführungsvorrichtung 50 eingeführt, die ebenfalls ein Transportsystem 51 besitzt. Die Walzen 52 der Abmeß-Zufüh- m rungsvorichtung 50 sind mit einem geeigneter Weise steuerbaren Motor für das Einregeln der Geschwindigkeit, mit der die gegossenen Metallteilchen aus der Abmaß Zuführungsvorrxchtung abgegeben werden, versehen. Die aus dieser Vorrichtung 50 austretenden Teilchen werden sodann in den Vorratsbehälter 55 überführt, der mit Vibratoren 56 ausgerüstet ist.

Die Teilchen werden von dem Voraatsbehälter 55 aus in den Spalt zwischen den Verdichtungswalzen 70 gebracht, die weiter unten im einzelnen erläutert sind. Das aus den Walzen 70 aus-

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tretende Metallblech 90 tritt zwischen den Führungswalzen 91 und sodann durch die Schlitzvorrichtung 92 hindurch, wo unebene Kanten von dem Blech abgetrennt werden. Im Anschluß hieran wird das so behandelte Blech auf der Aufwickelvorrichtung 95 aufgewickelt. Unter Bezugnahme auf die Fig. 5, die einzelheiten bezüglich der Verdichtungswalzen wiedergibt, sind dort zwei Walzen 70a und 70b an waagerechten Achsen angeordnet und in einer waagerechten Ebene liegend gezeigt. Für die erfindungsgemäßen Zwecke ist es wichtig, ein geeignetes Schmiermittel zuzuführen, um so ein Anbacken des Streifens 90 an den Walzen zu verhindern. Es können flüssige oder feste Schmiermittel, wie Graphit, angewandt werden. Es versteht sich natürlieh, daß die Qualität und die Quantität des Schmiermittels einreguliert wird, um so einerseits eine ausreichende Schmierung zu erzielen und andererseits nicht die Qualität des gee walzten Streifens nchteilig zu beeinflussen.

Während des Walzvorganges wird weiterhin zusätzliche Wärme durch die Energie erzeugt, die durch die mechanische Deformation des Metalls in Wärme öberführt wird. Aus diesem Grunde können die Walzen in bekannter Weise gekühlt werdedn. So können z.B. Hohlzylinder angewandt werden, die eine umlaufende Kühlflüssigkeit enthalten. Wahlweise können die Walzen durch Anwenden von Wassersprühstrahlen gekühlt werden, die auf die Oberfläche der Walze dergestalt und in einer derartigen Menge gerichtet sind, daß ein Erhitzen und Verdampfen erfolgt, bevor dieser Teil der Walzenoberfläche mit den Körnern in Berührung kommt. Nach einer weiteren Arbeitsweise kann auf die Oberfläche der Walzen unter gleichzeitigem Kühlen und Schmieren ein Schmiermittel aufgebracht werden.

Dementsprechend ist in der Fig. 5 eine Schmieranordnung 71 gezeigt, die beliebiger herkömmlicher Bauart sein kann und in der Lage ist, Schmiermittel auf die äußeren Oberflächen der Walzen aufzubringen. Gegebenenfalls und/oder soweit erforderlich, kann eine zusätzliche oder wahlweise anzuwendende Kühlanordnung , ebenfalls herkömmlicher Bauart vorgesehen sein, die dazu dient Wärme von den Walzen 70a und 70b zu entfernen.

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Zwecks Vorerhitzen der Walzen auf die gewünschte Arbeitstemperatur ist vorzugsweise eine Vorerhitzeranordnung 75 vorgesehen, die zweckmäßigerweise ein Gasbrenner sein kann, wie dies schematisch in der Fig. 5 wiedergegeben ist. Sobald die Temperatur im Gleichgewichtszustand vorliegt, wird allgemein ein Erhitzen der Walzen 70 nicht mehr erforderlich sein, da die Walzen eine ausreichende Wärme von den vorerhitzen Teilchen und von der zusätzlichen Wärme aufnehmen, die in den Teilchen durch die mechanische Bearbeitung derselben erzeugt wird.

Die abschließend vorliegende Dicke des gewazten Blechs ist natürlich veränderlich, so daß Zink oder Zinklegierungsbleche · _j für verschiedene Anwendungsgebiete hergestellt werden, können. Allgemein jedoch dürfte sich die abschließend vorliegende Dicke HQf etwa 2 mn belaufen. Ein Blech mit dieser Dicke kann natürlich einem weiteren Walzen, wie z.B. ineinem der Oberflächenbehandlung dienenden Walzwerke unterworfen v/erden, um so das Aussehen der Iletalloberflache zu verbessern oder die Dicke des Bleches zu verringern oder aber um weitere Arbeitsgänge durchzuführen.

Äusführungsbeispiel .

Die zum Herstellen eines Sinkstreifens angewandten Körner

weisen eine Größe von 0,2 bis 1 min auf und besitzen die

folgende chemische Zusammensetzung: ~ M

Tb = 0,0015% Cü = 0,0008% '

Fe = 0,0030% Ni = 0,0005%

Cd = 0,0010% Sn = Best . .' .

Die Körner werden unter verschiedenen Bedingungen gewalzt. Die V7alztemperaturen werden bei Raumtemperatur (20°C) oder 150 oder 250 oder 330 oder 400°C gehalten. Eine weitere Variable stellt den Walzdruck dar, wobei die Drücke angenähert Weten von 25, 30, 40 und 60 kg/mm entsprechen.

Es werden kontinuierliche Streifen hergestellt, die eine Arbeitsbreite von angenähert 60 ran aufweisen, und zwar in Abhängigkeit von den Walzbedingungen. Die Dichte entspricht ir.t wesentlichen der theoretischen Dichte des Zinks, wodurch das Vorliegen von praktisch keiner Porösität angezeigt wird.

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BAD ORIGINAL

Die raikrogr aphis ehe Untersuchung des liaterials zeigt ebenfalls, daß im wesentlichen Iceine Porösität vorliegt. Zusätzlich zu den vermittels eines direkten Walzens bei einen einzigen /ialzvorgang hergestellten Zinkstreifen werden weitere Zinkstreifen einer Anzahl sich wiederholender UaIζvorgange unterworfen. Bei dieser Gruppe wird das erste Walzen bei 20 C und 25 kg/mm Druck auf eine Dicke von etwa 1 rcm durchgeführt. Es erfolgt ein erneutes Kaltwalzen auf eine abschließende Dicke von 0,4 mm. Diese Dickenverringerung wird entweder vermittels eines einmal wiederholten Walzens oder mehrerer sich wiederholender Walzvorgänge erreicht, wobei im letzteren Falle jeweils eine Dickenverringerung von 0,05 ram erfolgt.

^ Aus elektrolytisch gewonnenem Zink werden weitere Streifen vermittels Walzen eines Metallknüppels nach den herkömmlichen Arbeitsweisen erhalten. Ein derartiges Material wird mit einer Dicke von 1 mm und em weiteres mit einer Dicke von 0,4 mm erhalten. An allen Materialien werden die folgenden Messungen durchgeführt: a) Zerreißfestigkeit bis zum Bruch in längsseitigen und querseitigen Richtungen,

b) prozentuale Dehnung bis ?nm 3ruch der längsseitigen Richtung,

c) Anzahl der Biegungen in längsseitigen und querseitigen Richtungen ,

d) Biegsamkeit einer scharfen Ecke in längsseitigen und querseitigen Richtungen und

φ e) viskose Standfestigkeit unter konstanter Belastung in längsseitiger Richtung.

Z e_r e i ß.f es ti gke i t s - Te s t

Die Zerreißfestigkeitstests in der längsseitigen Richtung werden mit kleinen rechtwinkligen Prüfstücken mit einer Breite von 20 mm und Arbeitslängen von 100 mm durchgeführt. Es wird ebenfalls die Bruchdehnung bestimmt. Bezüglich der Prüfstücke für das Messen der querseitigen Eigenschaften werden ähnliche, wenn auch kürzere Prüfstücke angewandt.

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-'2X-

•Biegs amke itstestS

Die Biegsamkeitstests werden an den einmal gewalzten Streifen und an den mehrfach gewalzten Streifen ausgeführt, indem die Anzahl der entgegengesetzt gerichteten Biegungen mit 90° bestimmt wird, die bis zum Bruch erforderlich ist, wobei das Biegen über einen Kurvenradius von 10 mm ausgeführt wird, wobei das Prüfstück einer Zugspannung von 0,5 kg/mm ausgesetzt wird.

Es werden auch weitere Proben bezüglich deren Verhalten bei

einem Biegen mit einem scharfen Winkel ausgewertet. Bei

dieser Reihe wird die Probe in einem Schraubstock auf sich

selbst zurückgebogen und das Aussehen des gebogenen Teils (|

wird in übereinstimmungmit den folgenden Kriterien ausgewertet:

E- äusgezichnet, der Winkel ist glatt und in Ordnung; G -gut, der Winkel ist geringfügig faltig ohne Risse, F - mittelmäßig, der Winkel ist stark faltig, B- schlecht, der Winkel zeigt Rißbildung und VB- sehr schlecht, es liegen Bruchstellen über die gesamte Länge des Winkels vor,

Standfes ti gkei t

Die Untersuchung der Standfestigkeit wird ausgeführt,, indem direkt auf das Prüfstück eine konstante Belastung von 5 kg/mm

beaufschlagt und die Dehnungszeit des Prüfstückes bis zum ^

Bruch beobachtet wird. Der Index für die Bewertung der ™

Standfestigkeit stellt das Verhältnis zwischen der Dauer

(in Stunden) und dem Prozentsatz in der Dehnung dar, d.h.

der reziproke Wert der Dehnungsgeschwindigkeit.

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Probe

Tabelle II
Zerreißfestigkeit Deh- umgekehrte Nullbiegung T Standfestig

dem Verdichten nung Biegungen

keit h

A%

OD O OP

! i

aus Knüppeln

Blech Blech O,4

einmal gewalzter

Streifen 20°C

25 kg/mnr

einmal gewalzter

Streifen 40O⁰C.

60 kg/mnr Φ$ι4

einfach gewalzter Streifen 20°C 40 kg/mm 0,75

erneut gewalzt

1 Durchgang 0,4

erneut gewalzt

7 Durchgänge 0,4

» längseeitige Richtung + querseitige Richtung

80

15	21	25	90	20	E
15	20	26	200	80	E

18

13
13

10

8 150

4O

12 7OO

10 2OO

VB

70 E

10 B

40 B

20 B

VB

2 3

a b

VB	2	e	NJ O
VB	2	£	1225
VB	2	g

Die Tabelle II wesit (in den Linien a und b) Zahlenwerte auf/ die vermittels Messungen der Charakteristika von in üblicher Weise gewalzten aus elektrolytischem Zink bestehenden Streifen erhalten wurden, wobei man diese Streifen vermittels Auswalzen einer Platte auf zwei verschiedene Dickenabmessungen gewinnt. Die Tabelle II enthält ebenfalls Vergeichswerte bezüglich der Charakteristika, wie sie für Streifen gemessen werden, welche durch direktes Auswalzen der Körner (Linien c bis g) gewonnen werden. Die für die einmal gewalzten Streifen bei 25 kg/mm und 2,O°C und 60 kg/mm und 400⁰C erhaltenen Werte treten in den Linien c bzw. d auf. Die in den Linien f und g auftretenden Werte werden ausgehend von einem Streifen erhalten, der zunächst bei 40 kg/mm und 2O°C unter Ausbilden eines Streifens mit einer m Dicke von 0,75 ran (linste e) und im Anschluß daran entweder vermittels eines Iiindurchtrittes (Linie f) oder mehrerer Hindurchtritte (Linie g) durch die Walzen auf eine Dicke von 0,4 mm gewalzt worden ist. Die prozentuale Dickenverringerung bei der Verdichtung ist in der Tabelle II für jeden der einmal gewalzten Streifen angegeben, der ansonsten als grüne Streifen bezeichnet werden.

Der Vergleich der Linien a und c, die sich in entsprechander Weise auf die Eigenschaften eines herkömmlichen Streifens und eines einmal gewalzten Streifens gleicher Dicke beziehen, wobei jedoch ein Walzen mit einem relativ niedrigen Druck und niedriger Temperatur unter 60%iger Dickenverringerung ausgeführt wird, ergibt sich, daß die Eigenschaften der ersteren ausgeprägt über- ™ legen denjenigen der letzteren sind. Dies läßt sich erklären dadurch, daß das ausgehend von Körnern gewalzte Blech bei einer ziemlich geringen Temperatur und Druck hergestellt wurde, »so daß eine zu geringe prozentuale Dickenverringerung resultiert. Bei dem Durchführen eines Vergleichs zwischen dem in herkömmlicher Weise gewalzten Streifen und einem vermittels eines einzigen Walzvorganges ausgehend von Körnern gewonnen Streifens, wobei man bei einer höheren Temperatur und höherem Druck mit einer vollen 80%igen Dickenverringerung (Linie d) arbeitet, ergibt

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sich jedoch, daß die Eigenschaften der Zerreißfestigkeit, Anzahl der umgekehrten Biegungen und Biegsamkeit vergleichbar sind. Der direkt aus diesen Körnern erhaltene Streifen besitzt ebenfalls eine geringere Dehnung und die zweifache Standfestigkeit. Die Eigenschaften des erneut gewalzten Streifens, der ausgehend von einen einmal gewalzten Streifen e erhalten worden ist, siehe die Linien f und e sind bezüglich der Biegsamkeit und der Zerreißfestigkeit im Vergleich zu einem einmal gewalzten Streifen- der durch 80%ige Dickenveringerung (Linie d) erhalten wurde, unterlegen. Lediglich die Anzahl der umgekehrten Biegungen in der längsseitigen Richtung ist wesentlich größer- für den mehrfach gewalzten Streifen, jedoch wird dies als relativ unwichtig im Vergleich zu der erheblichen Überlegenheit des einmal gewalzten Streifens (Linie d) bezüglich der querseitigen Biegung erachtet. Anhand dieser Zahlenwerte ergibt sich, daß einerneutes Walzen, das zwar zu einer Verbesserung der Eigenschaften des unter diesen Bedingungen erhaltenen Streifens zu weniger als optimalen WErten führt, sich doch nicht günstig mit den Eigenschaften eines Streifens vergleichen läßt, der vermittels Walzen der Teilchen bei hohem Druck und Temperatur unter einer hohen prozentualen Dickenverringerung erhalten worden ist.

In den Fig. 6 bis 12 sind die ERgebnisse der Prüfungen graphisch und weiter im einzelnen wiedergegeben, die vermittels der weiter oben beschriebenen verschiedenen Streifen ausgeführt worden sind.

In den Fig. 6 und 7 ist für die verschiedenen einmal gewzten Streifen oder grüne Streifen die Zerreißfestigkeit der Walzrichtung (längsseitig) und der querseitigen Richtung als Funktion der Walζtemperatur der Körner angegeben. Die verschiedenen geaaden Linien in den Figuren geben die Werte der Zerreißfestigkeit für die verschiedenen wie folgt angegebenen Walzdrücke

wieder.

2 A = 25 kg/mm

2 B = 30 kg/mm

C = 40 kg/mm D = 60 kg/nun²

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Öer Fachmann sieht somit, daß bei höheren Temperaturen und Drücken eine höhere prozentuale Dickenverringerung erreicht wird und die Eigenschaften der Streifen erfahren bei ERhöhen der prozentualen Dickenverringerung eine wesentliche Verbesserung.

Wenn die Drücke und die Walztemperatur erhöht werden, ergibt sich, daß eine Verbesserung der Zerreißfestigkeit sowohl in längsseitiger Richtung als auch insbesondere in der querseitigen Richtung resultiert. Der Wert der Zerreißfestigkeit der längsseitigen Richtung des ausgehend von einem Knüppel gewalz--ten elektrolytischen Zinks angegeben durch das Dreieck & an der Ordinate, ist praktisch gleich demjenigen eines einmal gewalzten Bleches ausgehend von Körnern, wenn das Material bei einem hohen Druck von 60 kg/mm und einer hohen Temperatur-(40O⁰C) gewalzt wird. In der querseitigen Richtung ist. die Zerreißfestigkeit der in herkömmlicher Weise gewalzten Streifen - das Dreieck äks an der Ordinate - nur geringfügig größer (Fig.7). Die Zahlenwerte für die querseitige Zerreißfestigkeit konnten nicht für Walzdrücke von 25 und 30 kg/mm erhalten v/erden, da die ausgebildeten Streifen für die Prüfproben der erforderlichen Größe zu schmal waren. . ■

In dem Diagramm der Figur 8 ist die Zerreißfestigkeit des wiederholt gewalzten Streifens in der längsseitigen Richtung (ausgezogene Einie) und der querseitigen Richtung (gestrichelte Linie) als eine Funktion der Anzahl der wiederhä>lten Walzvorgänge aufgetragen. Dies bezieht sich wiederum auf das erneute Walzen des Materials, das ursprünglich ausgehend von Körnern bei 20 und

40 kg§/mm gewalzt worden ist. Das erneute Walzen, wie es vermittels eines einmal gewalzten Produktes, das aus Körnern bei · 20 und 40 kg/mm erhalten worden ist, führt zu einer wesentlichen' Verbesserung der Zerreißfestigkeit in der querseitigen Richtung, jedoch ist dieser Zerreißfestigkeitswert in der quersiitigen Richtung immer noch wesentlich geringer als die querseitige Zerreißfestigkeit eines Bleches, das durch einmaliges Walzen ausgehend von Körnern bei 60 kg/mm und 400 C erhalten worden ist. An der Achse der Ordinate zeigen der Kreis Q

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.- 26 -

und der ausgefüllte Kreis φ zeigt die Werte der Zerreißfestigkeit in den längsseitigen bzw. querseitigen Richtungen für die einmal gewalzten Streifen vor einem erneuten Walzen derselben an. Das Dreieck Δ und das Dreieck 4k zeigen die längsseitige und querseitige Zerreißfestigkeitswerte des in herkömmlicher gewalzten Streifens an. Man sieht, daß die Zunahme der Zerreißfestigkeit in der guerseitigen Richtung ausgeprägter und unabhängig der sich wiederholenden Walzvorgänge in dem Fall des ausgehend von Körnern gewalzten Bleches'ist.

Es ergibt sich weiterhin/ daß ein Erhöhen der Temperatur und des Drucks bei dem Walzen und somit entsprechender prozentualer

•Dickenverringerung zu einer Zunahme der prozentualen Dehnung bis zum Bruch der Streifen (Fig. 9) führt. Der Dehnungswert bezüglich der in herkömmlicher Weise gewalzten Streifen (angegeben durch das Dreieck /^ an der Ordinate) ist wesentlich höher als der für einen ausgehend von Körnern verraittesl eines einzigen Walzvorganges hergestellten Bleches.

In den Diagrammen der Fig. IO und 11 sind die Anzahl der umgekehrten Biegungen für die verschiedenen Streifen in der längsseitigen Richtung (Fig. 10) und in der querseitigen Richtung (Fig. 11) als eine Funktion der Walztemperatur angegeben. Anhand dieser Zahlenwerte ergibt sich, daß die Anzahl der umgekehrten Biegungen in den zwei Richtungen mit einer Zunahme der Walztemperatur und des Drucks zunimmt. In der längsseitigen Richtung w erreicht die Anzahl der Biegungen des Streifens, wie sie bei einerhöheren Walζtemperatur und Druck erzielt werden, eien Wert von 150 während in der querseitigen Richtung 70 Biegungen erreicht werden. Die Anzahl der mit in herkömmlicher Weise gewalzten STreifen erzielten Biegungen in beiden Richtungen ist nur geringfügig größer (wie durch das offene Dreieck & und des ausgezogenen Dreieck^an den Ordinaten der Fig. 10 und 11 wiedergegeben) .

Auch hier sind die Zahlenwerte bezüglich der querseitigen Richtung (Fig. 11) für die grünen STreifen nicht verfügbar, die bei 25 kg/mm² und 30 kg/mm gewalzt worden sind, da die Streifen za schmal sind.

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In der Fig. 12 sind Zahlenwerte bezüglich der Anzahl der umgekehrten Biegungen in den längsseitigen und querseitigen Dickenrichtungea des erneut gewalzten Ilfeterials angegeben, d.h. eines Materials, das zunächst bei 40 kg/um und 2O°C (wiedergegeben durch den offenen Kreis O und den ausgezogenen Kreis an der Ordinate) gewalzt worden ist. Bei erneuten Walzen nimmt die Anzahl der umgekehrten Biegungen in der längsseitigen Richtung erheblich zu und übertrifft den Wert, der für herkömmliche gewalzte Streifen erhalten wird (wiedergegeben durch das offene Dreieck Δ an der Ordinate) und zv/ar insbesondere dann, wenn die üickenverringerung mit einer geringeren Anzahl, an Walzvorgängen erreicht wird. Die Anzahl der umgekehrten Biegungen nimmt jeodh ^ geringfügig in der querseitigen Richtung nach den erneuten Walzen zu.

Anhand Jer obigen Angaben ist deutlich nachgewiesen, daß"die liigensc'iaften der direkt aus Körnern erhaltenen Streifen in .Beziehung stehen zu den Bedingungen, unter denen der Streifen erhalten wird, d.h. im wesentlichen eine prozentuale Dickenverr iiigerung, wie sie ausgedrückt in den Walztemperaturen und .Drücke;: angegeben ist. Die bei Raumtemperatur und niedrigem WaIzdruck (25- kg/miu ) er-ialtenen Streifen zeigen nicht vollständige Verdichtung. Die mikrographische Untersuchung zeigt, daß die Körner üicLit wesentlich deformiert sind und nicht vollständig auei.iian->.r anhaften. Andererseits ist bei höheren Drücken (60 kg/υτ. ) und höheren Temperaturen 400°C die Deformation der (| Körner vesentlich ausgeprägter und das Anhaften ist vollständig. Die durc.i das die. Oberfläche der Körner bedeckende Oxid erzeugten Barriersa scheinen enger benachbart zueinander vorzuliegen und sind parallel zueinander angeordnet. Dies wird durch die elektronenmikroskopische Beobachtung bestätigt. Bei den stärker deformierten Körnern, d.h. denjenigen, die einer höheren prozentualen-Dickenverringerung unterworfen und, wird eine bessere Verteiflmr.g des Oxides in der Metallmatrix und eine allgemeine Verbesserung aller physikalischen Eigenschaften der gewalzten Streifen erzielt.

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Bezüglcich der ursprünglich bei niedriger Temperatur und Druck und späterhin erneut gewalzten Streifen liegen die Oxidbarrieren enger benachbart zueinander vor, und es resultiert eine homogenere Verteilung der Oxidphase. Dies vermochte jedoch nicht annehmbare querseitigeFestigkeitseigenschaften in gern fertigen Blech auszubilden.

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Claims (6)

- 29 Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen eines Streifens oder Blechs aus Zink oder einer Zinklegierung, dadurch gekennzeichnet, daß Teilchen an Zink oder einer Zinklegierung bei einer Tempera-

tür und einem Druck zusammengepreßt werden, die ausreichend sind, um bei einem einzigen Zusammenpressen eine 80%ige Dickenverringerung des Streifens oder Blechs relativ zu der Dicke des Streifens oder Blechs zu bewirken, wenn Zink- oder Zinklegierungsteilchen in einem Ausmaß verdichtet werden, daß angenähert alle Hohlräume zwischen den einzelnen Teilchen vermieden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur unter dem Schmelzpunkt der Teilchen, jedoch innerhalb etwa 100% des Schmelzpunktes liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die 80%ige Verringerung relativ zu der Dicke des Streifens oder Blechs bestimmt wird, wenn die Teilchen in einem Ausmaß verdichtet werden, daß nicht mehr als 5% Hohlräume zwischen den Teilchen vorliegen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen nadeiförmig sind und deren kleinste Abmessung in einem Bereich von etwa 0,2 bis 2 mm liegt. . .

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen vermittels Drehgießen hergestellt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusammendrücken zwischen waagerechnten Walzen erfolgt, deren Achsen in einer waagerechten Ebene vorliegen, und die Teilchen nach unten in den Spalt zwischen den Walzen eingeführt werden.

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