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Publication number: DE2017898A1
Application number: DE19702017898
Authority: DE
Priority date: 1969-04-15
Filing date: 1970-04-14
Publication date: 1970-12-23
Also published as: AU1371070A; US3762920A; SE362204B; FR2039183A7; JPS504321B1; BE748961A; CA928995A

Description

DIl.ING.F.WUESTIIOFF 8 MÜNCHEN 90 DIPL. ING. G. PULS . SCHWWQEHSTRASSE» DR.K.T.PECHMANN · T«i»roir 2SOOSl DR. ING. D. BBlIRBNS Tinaiiiiujoiiufiii

γκοικοτγατ.χι

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Beschreibung zu der Patentanmeldung

NATIONAL RESEARGH DEVELOPMENT CORPORATION 66-74 Victoria Street, London, S.W.!, England

betreffend ·
Verfahren zur Herstellung eines Metallprodukts mit dünnem

Querschnitt»

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Metallen in Form dünner Profile und besonders die Herstellung von Eisen- und Stahlbändern.

Seit vielen Jahren haben sich Metallurgen mit der Möglichkeit beschäftigt, Metallbänder aus gereinigten, pulverisierten Erzen herzustellen. Ein derartiges Verfahren würde die Vorteile einer direkten Reduktion mit denen der Pulvermetallurgie verbinden. Hierfür ist jedoch bisher noch kein wirtschaftliches Verfahren entwickelt worden. Es ist bekannt, gereinigtes, pulverisiertes Eisenerz in ein flaches kontinuierliches Bett einzutragen und diese Schicht zu reduzieren und zu einem Eisenschwamm zu sintern, der anschließend zur Bildung eines Stahlbandes warm gewalzt wird. Hierbei treten jedoch zwei Hauptschwierigkeiten aufr 1, Geht das Sintern eines losen Pulvers, in einem tiefen Bett nur langsam vor sich und erfordert daher lange Tunnelofen und 2. ist die Schicht während der Vorwärtsbewegung in dem Ofen nicht selbst-

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tragend. Beide Faktoren führen zu einem Anwachsen der Kosten und einem geringen Durchsatz, was dazu führt, daß das Verfahren mit den üblichen Verfahren nicht konkurieren kann.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Metallproduktes mit einem dünnen Querschnitt durch chemische Reduktion eines Preßlings, der ein Oxid oder eine andere reduzierbare Verbindung des Metalls enthält und der in einen Ofen eingeführt wird, in dem er reduziert und " gesintert wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Preßling zumindest an einem Teil seiner Oberfläche so beschaffen ist, daß er ausreichend selbsttragend ist, daß.höchstens , ein. Teil seiner Oberfläche noch zusätzlich gestützt werden muß, wenn er durch den Ofen geleitet wird.

Um einen Preßling herzustellen, der in seiner gesamten Masse selbsttragend ist, wird die Metallverbindung vorzugsweise mit einem Bindemittel vermischt. Vorzugsweise wird die geringste Menge Bindemittel zugesetzt, die ausreicht, um dem Band die notwendigen Eigenschaften zu verleihen. Als Bindemittel wird günstigerweise eine Substanz verwendet, die keine ) unerwünschten Rückstände hinterläßt, wenn sie auf hohe Temperaturen erhitzt wird. Die verwendeten Bindemittel sind z.3. gelbildende Verbindungen wie Cellulosederivate, polymerisierende thermoplastische oder heißhärtende Harze, wie sie üblicherweise in der Gießerei verwendet werden, z«B. Phenol-Formaldehyd-Harze, die gegebenenfalls Weichmacher enthalten, schwere Öle und unschädliche Metallverbindungen, wie FeCl~· Sie können trocken oder in einem verdampfbaren Lösungsmittel oder Träger, wie Wasser oder organischen Flüssigkeiten, zugesetzt werden. Zusätze von festen Reduktionsmitteln, wie Kohlenstoff in verschiedenen Formen, können zu diesem Zeitpunkt ebenfalls als Bindemittel verwendet werden, um die Reduktion zu erleichtern·

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Das mit dem Bindemittel vermischte Metalloxid oder die andere Motallverbindung können als Schicht auf eine Unterlage wie ein flexibles Metallband oder eine steife Trommel aufgetragen werden. Wenn ausreichende Mengen Lösungsmittel oder Trägerflüssigkeit zugesetzt werdenι so daß das Gemisch die Konsistenz eines Breies oder einer dicken Paste besitzt, kann es in die Form eines dünnen Bandes gepreßt oder als Schicht auf eine Unterläget wie ein flexibles Metallband oder eine starre Trommel aufgetragen werden, die vorher mit einem Trennmittel behandelt .worden ist, um ein Festkleben der Schicht auf der Unterlage zu vermeiden. Nach dem Trocknen und/oder Polymerisiereh des Bindemittels läßt man die Schicht durch ein Walzwerk laufen, wo sie in Form eines Bandes verfestigt wird·

Die Verwendung von heiEhärtenden Harzen, wie sie in der Gießerei üblicherweise für Schalengußverfahren (Shell Molding) verwendet werden, ist besonders günstig, um stärke selbsttragende Bänder zu erhalten, die ihre gesamte Form während der anschließenden Reduktion und des Sinterns aufrecht erhalten. In derartigen Fällen kann das Band nach dem Trocknen und/oder teilweise Polymerisieren vorteilhaft warm verformt werden, ' indem man es z.B. in ein■Walzwerk leitet, dessen Rollen eine erhöhte Temperatur besitzen, so daß die Oxidteilchen in dem Band dicht zusammengepreßt werden und gleichzeitig durch den Kontakt mit den heißen Walzen erhitzt werden· Dieses Verfahren des Warmwalzens hat die günstige Wirkung, daß das Bindemittel polymerisiert und dadurch die Teilchen in der dichten Packung, die sie während des Walzens erreicht haben, fixiert werden. Die Menge des verwendeten Bindemittels wird ebenfalls herabgesetzt, da das Bindemittel während des Walzens zwischen die Oxidkörner gepreßt und dann durch Polymerisation während des Walzens in dieser Lage fixiert wird.

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Das selbsttragende Band wird dann direkt in einen Reduktions- und Sinterofen geleiteti in dem das Oxid zu dem Metall reduziert wird, wobei Eisen ζ·Β« ein poröses Band ergibt· Da bei der Reduktion von Eisenoxid zu Eisen ein sehr poröses Material entsteht, ist eine schnelle Diffusion von reduzierenden Gasen und Wasserdampf in die Schicht und aus der Schicht möglich.

Beim Erhitzen und bei der Zersetzung des Bindemittels * etwa zurückbleibender Kohlenstoff trägt mit zur Reduktion des Metalloxids bei,und es. können geringe Menge von pulverförmigem Kohlenstoff in dem ursprünglichen Gemisch zu dem Oxid zugesetzt werden um die Reduktion zu erleichtern.

Wenn beim Mischen der Oxide mit dem Bindemittel ein Pulver anstelle eines Schlamms oder einer Paste hergestellt werden soll, kann ein etwas unterschiedliches Verfahren angewandt v/erden. Das folgende Verfahren ist besonders vorteilhaft, wenn heißhärtende Harze als Bindemittel verwendet werden· Die Oxide und Bindemittel werden wie vorher in einen Mischer gegeben. Sie können auf ähnliche V/eise trocken vermischt wer- ^ den, wie es für das Mischen und Überziehen von Sand mit Bindemitteln für Schalengußverfahren bekannt ist. Es hat sich jedoch häufig gezeigt, daß die Beschichtung der Oxidkörner mit einem dünnen Harzfilm dadurch erleichtert wird, daß man geringe Mengen zusätzliches Lösungsmittel oder Wasser und einen Emulgator zusetzt.

Das Gemisch wird dann bei niedriger Temperatur getrockret, um eine unerwünschte Polymerisation des Bindemittels zu vermeiden und das pulverförmige Gemisch wird dann in ein -Walzwerk gegeben, wobei man entweder eine satte Einspeisung, wie beim normalen Pulverwalzen oder eine nicht satte Einspeisung (unsaturated feed) anwendet. Die Walzen können - 5 -

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vorteilhaft auf eine solche Temperatur erhitzt werden, daß während des Walzens eine Polymerisation des Bindemittels eintritt.

Es hat sich gezeigt, daß ein nicht sattes Einspeissystem mit einem kontinuierlichen, erhitzten, flexiblen Einspreisband auf das das Pulver in abgemessener Menge aufgegeben wird, vorteilhaft ist. In diesem Falle läuft das Band waagerecht zwischen den Walzen und dann wieder zurück zu der Einlaßseite. Das Band, das günstigerweise aus einem dünnen, polierten, korrosionsfreien Stahlband besteht, wird mit einem Trennmittel behandelt. Das abgemessene Pulver wird so durch das Band vorgeheizt, bevor es in das Walzwerk eintritt, um sicherzustellen, daß die Polymerisation bis zum Austritt des Bandes aus dem Walzwerk gut fortschreitet. Der Walzendruck wird so gewählt,

Transportdaß eine plastische Verformung des/Bandes vermieden wird. Das entstandene Metallband wird dann von dem Einsp3?eisband abgenommen und direkt in den Reduktions- und Sinterofen eingeleitet Die anschließende Behandlung entspricht der oben beschriebenen.

Es hat sich gezeigt* daß es durch Blitzsintern (flash sintering) ein&r Oberflächenschicht des Preßlings, wenn notwendig in reduzierender Atmosphäre, möglich ist, eine feste Unterlage zu erzeugen, auf der der restliche Teil des Preßlings anschließend r&duziert, gesintert und wenn notwendig geschmolzen werden kann.

Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch ein Verfahren zur Herstellung eines Metallproduktes mit einem dünnen Querschnitt durch chemische Reduktion eines Preßlings, der ein Oxid oder eine andere reduzierbare Verbindung des Metalls .enthält, wobei eine Oberflächenschicht des Preßlings gesintert wird»um eine tragende Fläche zu ergeben, die den Verbundstoff während der anschließenden Reduktion zu einem Metall

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trägt und wobei diese Oberfläche eine Metallschicht ist.

Wenn das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Metallbandes angewendet wird, wird es so durchgeführt daß man eine Schicht bildet, die Teilchen der Metallverbindung enthält, eine Oberfläche der Schicht, wenn notwendig in einer reduzierenden Atmosphäre, sintert, wodurch eine zusammenhängende tragfähige Schicht für die gesamte Schicht entsteht und anschließend die gesamte Schicht durch einen Ofen leitet, um den Rest der Schicht zu reduzieren und zu sintern. Es hat " sich gezeigt, daß - wenn man eine Oberfläche der gesamten Schicht auf diese Weise sintert - die Schicht für den anschließenden Durchgang durch einen Reduktionsofen ausreichend selbsttragend gemacht werden kann, wobei nur ein Minimum zusätzlicher Unterstützung angewendet werden muß, was zu einem höheren Durchsatz führt· Vorzugsweise wird die Schicht von der Blitzsinterzone in die Reduktionszone eines Ofens geleitet, so lange sie noch die hohe Temperatur besitzt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann so durchgeführt werden, daß man einen Preßling verwendet, in dem das Metall im ganzen in Form der Metallverbindung, wie z.B. einem Metallerz, enthal- ^ ten ist und bei dem die äußere tragende Schicht des Metalls durch Blitzreduktion der äußeren Schicht und Sintern dieser Schicht in situ·erhalten worden ist. Es ist jedoch günstiger auf die Oberfläche des Preßlings eine dünne Schicht von Teilchen des vorher gebildeten elementaren.Metails z.B. in Pulverform aufzutragen und diese Schicht des Metalls zu sintern. Es hat sich gezeigt, daß die Schicht die aus gesintertem Metall besteht, normalerweise eine größere Festigkeit besitzt als eine ähnliche Schicht aus reduziertem und gesintertem Metalloxid. Die Dicke der äußeren Metallschicht kann günstigerweise zwischen 3 und 20 % der gesamten Dicke des Preßlings und der Metallschicht ausmachen.

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Das erfindungsgemäße Verfahren kann für die Reduktion einer großen Vielzahl von Metallverbindungen, wie z.B. Eisen-, Kupfer- und Nickelverbindungen angewandt werden. Die am häufigsten verwendete Metallverbindung ist ein Oxid,aber andere leicht reduzierbare Verbindungen wie in einigen Fällen das Chlorid oder Gemische von Oxid und Chlorid können ebenfalls verwendet werden. Das Verfahren kann kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden. Das Verfahren kann besonders in der Eisenraetallurgie angewandt werden und der Einfachheit halber wird es im folgenden für die Herstellung von Eisen- und Stahlbändern beschrieben.

Die Erfindung betrifft so ein Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus Eisen oder auf Eisengruülage mit einem dünnen Querschnitt, wobei man ein "grünes" Band oder eine andere Form eines Preßlings, der Teilchen von Eisenoxid enthält, herstellt, eine Metalloberflächenschicht auf dem Preßling erzeugt und sintert, wenn notwendig in reduzierender Atmosphäre, wodurch eine zusammenhängende Trägerschicht für den Preßling entsteht, und anschließend, so lange t r noch auf hoher Temperatur ist, den * Preßling durch einen Ofen leitet, um den Rest des Eisenoxids zu reduzieren und zu sintern.

Eine auf diese Weise hergestellte gesintere Eisenschicht ist normalerweise verhältnismäßig porös und es ist in diesen Fällen notwendig, die Schicht weiter zu verdichten, um ein Eisenoder Stahlband herzustellen. Diese Verdichtung wird günstigerweise durch Warmverformen, z.B. in einem Walzwerk erreicht.

Um möglichst gute Ergebnisse zu erreichen, muß die Zusammensetzung des Ausgangsmaterials sorgfältig beachtet werden. Es sollten unerwünschte Fremdmaterialien, die das entstehende Produkt verunreinigen, nicht in nennenswerten Mengen enthalten sein. Im Falle von Eisenoxiden ist es äußerst wünschenswert, Oxide von mindestens 98jiiger Reinheit zu verwenden, wie sie z.B, durch

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Reinigung von frohen Erzen aus Superkonsentraten, aus sehr reinen natürlichen Erzen oder aus synthetischen Oxidmaterialien erhalten werden· Das Eisenoxid kann Fe.,0^ oder Fe₂O.. sein· Fe₂O-S ist oft leichter zu reduzieren, aber es hat sich im allgemeinen gezeigt, daß Fe₃O_{4 leicl}ter} g_ereinigt werden kann· Fe~Oj, besitzt den weiteren Vorteil, daß man es zu Fe₂O^ oxidieren kann» wodurch die Oxidschicht im ganzen fester wird. So kann in der Praxis eine Fe3O/,-schicht durch ein kurzes Stücke des Ofens geleitet werden, das gegenüber der Atmosphäre offen ist, wobei das Fe^O₄ in Fe₂O^ umgewandelt wird· Anschließend wird es ohne abzukühlen in eine reduzierende Atmosphäre geleitet· Wahlweise kann man als Aus~ gangsfönaterial auch ein teilweise reduziertes, gereinigtes Oxid verwenden. Es hat sich gezeigt, daß dieses Material nach dem Walzen und „vor dem Sintern eine gute Grünfestigkeit ergibt, da es Oberflächenhäute von Eisen besitzt.

Zusätze von Legierungselementen, wie Z.B. Nickel in Form von Oxiden und Mangen als Eisenlegierungspulver, können entweder zu dem Eisenoxid oder zu dem Eisenpulver oder zu beiden zugesetzt werden. Faserförmige Verstärkungsmaterialien können, wenn das gewünscht wird, ebenfalls zugesetzt werden.

Es ist im allgemeinen wünschenswert, ein Bindemittel mit dem Ausgangsmaterial zu vermischen, um das Abmessen und die Verfestigung zu erleichtern· Das Bindemittel ist günstigerweise ein Material, das keine unerwünschten Rückstände hinterläßt, wenn es auf hohe Temperaturen erhitzt wird. Die verwendeten Bindemittel sind z.B. gelbildende Verbindungen, wie Cellulosederivate, polymerisierende oder heißhärtende Harze, wie sie üblicherweise in der Gießerei verwendet werden, z.B. Phenol-Formaldehyd-Harze, die gegebenenfalls Weichmacher enthalten, schwere Öle oder unschädliche Metallverbindungen, wie FeCIo. Sie können trocken oder in einem verdampfbaren Lösungsmittel oder Träger, wie Wasser oder organischen - 9 -

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Flüssigkeiten zugesetzt werden. Zusätze von festen Reduktionsmitteln, wie Kohlenstoff in verschiedenen Formen, können zu diesem Zeitpunkt ebenfalls zugesetzt werden, um die Reduktion zu erleichtern. Das mit dem Bindemittel vermischte Metalloxid oder die andere Metallverbindung können als Schicht auf einer Unterlage wie ein flexibles Metallband oder eine . steife Trommel aufgetragen werden. Wahlweise kann die Schicht auch aus einem geeigneten Strangpreßapparat ausgepreßt werden.

Das Eisenoxid wird nach dem Trocknen und/oder Polymerisieren des Bindemittels, falls ein solches verwendet wird, durch ein Walzwerk geleitet, wo es in Form eines grünen Bandes verfestigt wird. Anschließend wird es in einen Ofen geleitet, in dem Reduktion und Sintern zumindest einer Oberfläche in reduzierender Atmosphäre und ohne zu einer Gesamterhitzung der unterliegenden Oxide zu führen, erreicht wird. Bei einem geeigneten Erhitzüngssystem werden Hoch tempera turstrahlrohre oder Strahlelemente (high temperature radiant tubes or radiant elements) verwendet, die sich auf einer Seite des Oxidbandes befinden. Mikrowellenerhitzung kann ebenfalls angewandt werden. Das Blitzerhitzen führt dazu, daß eine dünne Oxidhaut zu Eisen reduziert und zu einer festen kohärenten dünnen Schicht gesintert wird. Es wird so eingerichtet, daß diese Schicht anschließend den unteren Teil des Bandes bildet und dieses dadurch mechanisch stützt. Das selbsttragende Band wird dann direkt in eine Reduktions- und Sinterzone eines Ofens geleitet in der das restliche Oxid zu Eisen reduziert und gesintert wird,, wodurch Eisenschwamm entsteht, der fest auf der tragenden Unterlage haftet. Da die obere Fläche des Oxids der Ofenatmosphäre ausgesetzt ist und da eine beachtliche Volumenkontraktion auftritt, wenn sich das Eisenoxid in Eisen umwandelt, geht die Diffusion von reduzierenden Gasen und Wasserdampf in die Schicht und aus der Schicht heraus schnell vor sich.

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Etwaiger beim Erhitzen des Bindemittels zurückbleibender Kohlenstoff unterstutzt die Reduktion des Eisenoxids und es können geringe Mengen von pulverförmigem Kohlenstoff zu dem Oxid in dem ursprünglichen Gemisch zugesetzt werden, um die Reduktion zu erleichtern.

Wenn die Festigkeit der tragenden Haut mit Hilfe einer zusätzlichen Elsenschicht erhöht werden soll, kann die dünne Schicht von Eisenpulver zu dem Oxidgemisch zugesetzt werden, bevor oder nachdem dieses getrocknet,

W polymerisiert oder verfestigt ist. Nachdem sie von der Unterlage entfernt worden ist wird die zusammengesetzte Gesamtschicht durch ein Walzwerk geleitet um die Eisen- und Oxidpulver weiter zu verfestigen. Anschließend wird sie in einen Ofen geleitet, in dem, wie oben beschrieben, ein Blitzsintern der Oberfläche aus Eisenpulver erreicht wird. Wahlweise kann statt der Strahlwäme eine Hochfrequenzinduktionsheizung angewandt werden. Das Sintern führt dazu, daß das Eisenpulver zusammenfließt und eine feste dünne Schicht bildet. Es wird so eingerichtet, daß.dieser Teil der Schicht anschließend die untere Schicht der gesamten zusammengesetzten Schicht bildet

fc und diese dadurch mechanisch unterstützt. Die selbsttragende Schicht wird dann, wie oben beschrieben, direkt in eine Reductions- und Sinterzone des Ofens geleitet.

In beiden Fällen, d.h. mit oder ohne den Zusatz einer Eisenpulverschicht, wird die Schicht, wenn sie aus dem Ofen austritt, warmverformt, z.B. gewalzt um ein Eisen- oder Stahlband von hoher Dichte mit guten mechanischen Eigenschaften herzustellen.

Die reduzierende Atmosphäre in der Blitzerhitzungszone des Ofens und in der Hauptreduktions- und Sinterzone

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kann aus Wasserstoff oder Wasserstoff und Stickstoff und/ oder Kohlenwasserstoffen und/oder einem geeigneten Gemisch von CO und CO₂ bestehen. Geeignete Oberflächentemperaturen für das Blitzerhitzen liegen im Bereich oberhalb von 1100⁰C. Geeignete und günstige Temperaturen für die Hauptreduktionsund Sinterzone liegen im Bereich von 1000 bis 1200⁰C. Der Kohlenstoffgehalt des Stahls kann dadurch eingestellt werden, daß man ein geeignetes Verhältnis von CO zu CO₂ und/oder von H₂ zu Kohlenwasserstoff einstellt, und zwar günstigerweise am Auslaß des Ofens, oder indem man beim Mischen ausreichend Kohlenstoff zugibt, um den erforderlichen restlichen Kohlenstoffgehalt in dem entstehenden Band zu erhalten.

Gegen das Ende des Ofens,zu, läßt man die gesinterte Eisenschicht in einer KUhlzone auf eine Temperatur abkühlen, die für das Warmwalzen geeignet ist, und anschließend leitet man die Schicht direkt in das Walzwerk oder eine andere Verdichtungsvorrichtung. Die Schicht soll möglichst bis zum Eintritt in das Walzwerk oder in eine andere Verdichtungsvorrichtung in reduzierender Atmosphäre bleiben. Es ist auch vorzuziehen, daß man, nachdem das verfestigte Band das Walzwerk verläßt und während seiner weiteren Verarbeitung, Schritte unternimmt, um den Grad an Oxydation des Metalles möglichst weitgehend herabzusetzen.

Nach vollständiger Reduktion aber vor dem.Walzen können eine Schicht oder mehrere Schichten von unterschiedlichen Metallen oder Legierungen zu der Eisenschicht zugegeben werden, so daß durch das Warmwalzen eine feste Bindung entsteht und ein zusammengesetztes Band gebildet wird. Ähnlich können 2 gesinterte Schichten von Eisen durch Warmwalzen fest zusammengeschweißt werden.

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Die Erfindung .wird durch die beiliegenden schematischen Zeichnungen einer Apparatur zur Herstellung der Bänder erläutert, in der
Fig. 1 einen seitlichen Schnitt und Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie U-II der Fig. 1 darstellt.

Die Apparatur umfaßt einen Einspeisbehälter 1, der eine dicke Aufschlämmung von Eisenoxid enthält, das mit einem in Wasser dispergierten polymerisierbaren organischen Bindemittel vermischt ist und gegebenenfalls faseriges Verstärkungsmaterial enthält. Dieses Gemisch wird in abgemessener Menge auf ein kontinuierliches flexibles Stahlband 1a aufgegeben, dessen Oberfläche mit einem Trennmittel behandelt worden ist und das mit Hilfe von 2 Trommeln 2 angetrieben wird. Die Aufschlämmung wird in einer Heißluftkammer 3 teilweise getrocknet und polymerisiert. Das Band geht durch eine Aufwalzvorrichtung 4, wo eine dünne Schicht eines Eisenpulverschlamms auf die Oberfläche des Bandes aufgebracht wird. Die Beschichtungen werden dann in dem Ofen 5 vollständig getrocknet und polymerisiert. Das Band, das typischerweise aus 6,1 mm (0,25") Oxid und 0,38 mm (0,015") Eisen besteht, wird durch ein Hesser 6 von dem Transportband entfernt und durch ein Walzwerk 7 geleitet, wo es verfestigt wird. Das Band läuft dann auf eine Trommel 8. Es ist günstig jedoch nicht wesentlich an der Stelle, wo das Band auf die Trommel 8 auftrifft, eine Rolle 9 anzubringen, um sicherzustellen, daß dort, wo sich das Band der äußeren Form der Trommel 8 anpaßt, die äußere Schicht aus Eisenpulver nicht bricht. Das Band tritt dann in eine Blitzsinterkammer 10 ein, in die bei 11 Wasserstoff eingeleitet wird und in der die Strahlungselemente 12 die Oberfächenscnicht aus Eisen blitzsintern und zu einer festen, dichten

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1A-37 770 - 13 und duktilen Schicht umformen. ' , ^J

Das darunterliegende Oxid erreicht keine hohe Temperatur und die Reaktion mit den reduzierenden Gasen in der Blitzsinterkammer 10/gering. Die hohle Trommel 8 bleibt verhältnismäßig kalt und kann vorteilhaft so konstruiert sein, daß sie eine poröse oder gelochte Oberfläche besitzt, die es ermöglicht etwaige in dem Oxid-bereicn gebildete Gase abzuziehen. Der Wasserstoff aus der Kammer 11 entweicht teilweise bei 13 und tritt teilweise in den Ofen 14 ein.

^vDurch das Umlaufen um die Trommel 8 ist das zusammengesetzte Band umgedreht worden und. tritt nun direkt mit der festen Eisenschicht nach unten, die die zerbrechlichere Oxidschicht trägt, in den langen Ofen 14 ein. Das zusammengesetzte Band ist stark genug und ausreichend selbsttragend ,um über Rollen eines Förderherdes bzw» Durchlaufofens 15 (intermeshed roller conveyor hearth 15) zu laufen. Während das Band durch den Ofen hindurchgeht, . reagiert'es mit dem Wasserstoff, der durch den Einlaß 16 eingeleitet und durch Strahlungsröhren (nicht gezeigt) erhitzt wird. Hierbei wird das Eisenoxid zu gesintertem Eisen reduziert. Wasserstoff und Wasserdampf treten durch den Auslaß 17 aus dem Ofen aus.

Die speziellen Charakteristika des Verfahrens, bei dem das Band aus einer festen, gesinterten Unterschicht, die an eine schwammartige obere Schicht des Eisens gebunden ist, zusammengesetzt ist _f ermöglichenes, den Ofenraum in zwei Teilen zu konstruieren. Der obere Teil 18 kann eine höhere Temperatur z.B. 1200° haben als der untere Teil 19ι der z.B. 1000° hat. Hierdurch wird es möglich, daß die Reduktion und das Sintern des Oxids schnell ablaufen, der Rollenförderherd 15 jedoch auf - 14 -

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einer niedrigeren und bequemeren Arbeitstemperatür gehalten wird. Während der Reduktion schrumpft das Volumen des Oxides auf ungefähr die Hälfte seines Volumens von Eisen, so daß der obere Teil des Bandes schwammig wird. Das durch die Reduktion und das Sintern verursachte Schrumpfen führt zu einer geringen Abnahme der Dicke.

Nach der vollständigen Reduktion und dem Sintern wird das Band, das sich noch in reduzierender Atmosphäre befindet auf dem Walzwerk 20 gewalzt um ein dichtes, homogenes Eisen- oder Stahlband herzustellen, das gute mechanische Eigenschaften besitzt. Die Dicke des warmgewalzten Bandes, das aus einem grünen Band mit einer Dicke von 6,7 mm (0,265") bei 6 erhalten wird _t beträgt ungefähr 2,03 mm (0,08").

Die Vorrichtung, die verwendet wird, wenn die zusätzliche Schicht aus Eisenpulver nicht erforderlich ist, ist mit der in den Fig. 1 und 2 gezeigten identisch, mit der Ausnahme, daß die Aufwalzvorrichtung 4 und der Ofen 5 weggelassen werden. Es ist jedoch notwendig die Kammer 3 zu vergrößern, um sicherzustellen, daß das Trocknen und/ oder die Polymerisation in einem ausreichenden Maße stattfindet, damit die Reduktion und das Sintern in dem Blitzheizofen 10 schnell ablaufen können.

Die Vorrichtung, die verwendet wird, wenn der BIitzsinterschritt nicht angewandt wird, ist identisch mit der in den Fig. 1 und 2 gezeigten, mit der Ausnahme, daß die Teile 8 und 12 weggelassen werden und sich der Ofen 14 in einer Reihe mit der übrigen Apparatur links von den Walzen 7 befindet, von denen aus das Band direkt oder gegebenenfalls nach einer zusätzlichen Behandlung in den Ofen eintritt. Patentansprüche

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Claims

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TBLKOSAM MADHKBIIKl MKtTKCTFATXi(T

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P a tentansprüche

It Verfahren zur Herstellung eines Metallproduktes mit dünnem Querschnitt durch chemische Reduktion eines Preßlings, der ein Oxid oder eine andere reduzierbare Verbindung des Metalls enthält und der in einen Ofen geleitet wird, indem er reduziert und gesintert wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Oberflächenschicht des Preßlings so beschaffen ist, daß er ausreichend selbsttragend ist, daß er wenn er durch den Ofen läuft höchstens an einem Teil seiner Oberfläche noch zusätzlich gestützt werden mußt

2 t Verfahrjen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßling ein Bindemittel enthält, wodurch er in seiner gesamten Masse selbsttragend wird·

3· Verfahren nach Anspruch 2» dadurch g e k e η η ζ e ich η et , daß das Bindemittel durch Verbrennen entfernt werden kamu

4t Verfahren nach Anspruch 2 oder 3» dadurch ge k e η η zeichnet, daß der Preßling nach der Entfernung des Bindemittels und bevor er in den Reduktionsofen eintritt warm verformt wirdt

5t Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Oberfläche des Preßlings eine Metallschicht gebildet und gesintert wird, wodurch eine tragende Schicht gebildet wird, die den Preßling während der anschließen-

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den Reduktion zum Metall unterstützt.

6, Verfahren nach Anspruch 5» dadurch g e k e η η -

ζ e i c h ne t , daß ein Metallband hergestellt wird, indem man ein grünes Band herstellti das Teilchen der Metallverbindung enthält, hierauf eine Metalloberflächenschicht bildet und sintert und anschließend das Band in einen Ofen leitet» um den Rest der Verbindung zu reduzieren und zu sintern.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht dadurch gebildet wird, daß man Metallteilchen auf den vorher gebildeten Preßling aus dem Oxid oder der anderen Metallverbindung aufträgt. ,

8, Verfahren nach Anspruch 5 bis ?_t dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Metallschicht 3 bis 20 # der Gesamtdicke des Preßlings und der Metallschicht beträgt. .

9. Verfahren nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßling aus der Blitzreduktions-und-sLnterzone in die Endreduktion äund-sinterzone geleitet wird, solange er sich noch auf hoher Temperatur befindet.

10t Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herstellung eines Eisenproduktes von einem Preßling ausgeht, der Eisenoxid enthält.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisenoxid eine Reinheit von mindestens 98 % besitzt. - 17 -

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12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11., dadurch gekennzeichnet,^ _das Eisenoxid Fe₂O₃, Pe₃O^ oder ein Gemisch dieser Verbindungen enthält»

13. Verfahren nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßling ein teilweise reduziertes Eisenoxid enthält.

14. Verfahren nach Anspruch 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintern der Oberfläche bei HOO⁰C oder mehr und das Endreduzieren und Sintern bei 1000 bis 120O⁰C durchgeführt wird.

15· Verfahren nach Anspruch 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Legierungsmaterial, das ein Metall oder eine Metallverbindung enthält zu dem Preßling zugesetzt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 5 bis 15» dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß der Preßling aus einer Aufschlämmung der Metallverbindung in einem geeigneten Bindemittel hergestellt wird,

17. Verfahren nach Anspruch 5 bis l6, dadurch g e kennzeichnet ., daß das Metallband dadurch hergestellt wird, daß man eine tragende Schicht auf einer Seite des Bandes erzeugt und das Band dann in einem Ofen behandelt, wobei die tragende Schicht nach unten zu liegen kommt und die Temperatur oberhalb des Bandes größer ist als unterhalb des Bandes.

18. Verfahren nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der reduzierte Preßling unmittelbar nach der Reduktion warm verformt wird.

19· Verfahren nach Anspruch 1.8, dadurch g e k e η η - ι«

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zeichnet, daß das Warmverformen in der gleichen Atmosphäre durchgeführt wird, wie sie in der letzten Zone des Ofens herrscht.

20« Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 19» dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vorrichtung zur Herstellung eines grünen Preßlings aus der reduzierbaren Verbindung des Metalls und einem Bindemittel, eine Vorrichtung zur Entfernung des Bindemittels, eine Vorrichtung zum Blitzreduzieren und-sintern einer Oberflächenschicht des Preßlings und eine Vorrichtung zu:m Endreduzieren und -sintern des Restes des Preßlings enthält.

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