DE69202131T2 - Verfahren zum Herstellen einer beschichteten Metallplatte. - Google Patents
Verfahren zum Herstellen einer beschichteten Metallplatte.Info
- Publication number
- DE69202131T2 DE69202131T2 DE69202131T DE69202131T DE69202131T2 DE 69202131 T2 DE69202131 T2 DE 69202131T2 DE 69202131 T DE69202131 T DE 69202131T DE 69202131 T DE69202131 T DE 69202131T DE 69202131 T2 DE69202131 T2 DE 69202131T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- base metal
- layer
- bonding
- roll
- composite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 76
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 11
- 239000010953 base metal Substances 0.000 claims abstract description 81
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 claims abstract description 8
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 66
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 51
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 50
- 239000002585 base Substances 0.000 claims description 25
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 22
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 16
- 238000004880 explosion Methods 0.000 claims description 13
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 12
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 11
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 8
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000012458 free base Substances 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 abstract description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 3
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/16—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating with interposition of special material to facilitate connection of the parts, e.g. material for absorbing or producing gas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/04—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of a rolling mill
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer beschichteten Metallplatte mit einem Substrat oder einem Grundkörper aus einem ersten Metall, das mit einer Beschichtung oder einer Auflage aus einem zweiten Metall versehenen ist. Die Erfindung ist insbesondere bei der Herstellung von beschichteten Platten mit Vorteil anwendbar, die einen Grundkörper aus vergleichsweise preiswertem Metall und eine Beschichtung oder Plattierung aus korrosionsbeständigem Metall aufweisen.
- Es gibt insbesondere in der chemischen Industrie einen erheblichen Bedarf an beschichteten Platten zur Herstellung von Apparaten, die korrodierenden oder ätzenden Chemikalien ausgesetzt sind. Die Verwendung von beschichtetem Metall führt zu einer deutlichen Kostenverringerung derartiger Apparate.
- Das am weitesten verbreitete Verfahren zur Herstellung von beschichteten Platten ist das sogenannte Heißwalzverfahren. Dieses Verfahren liefert eine ausreichend gute Haftqualität für viele mögliche Verwendungen von beschichteten Platten. Die Güte der Verbindung hängt jedoch von dem Maß der Materialverträglichkeit der Metalle der beschichten Platte ab; manche zu kombinierenden Metalle sind derart miteinander unverträglich, daß sie im Walzverfahren nicht miteinander verbunden werden können. Diese Materialunverträglichkeit ist normalerweise dann am größten, wenn die mechanischen Eigenschaften der beiden Werkstoffe sich so stark voneinander unterscheiden, daß sich die beiden Werkstoffe stark unterschiedlich verformen, wenn sie durch das Walzwerk geführt werden. In diesem Fall ist die Flächenausdehnung während des Walzens unterschiedlich stark, so daß sich die beiden einander berührenden Oberflächen relativ zueinander bewegen und sich daher nicht leicht miteinander verbinden. Umgekehrt verformen sich der Basiswerkstoff des Grundkörpers und der Beschichtungswerkstoff des Überzugs während des Walzbeschichtens ungefähr gleich stark, wenn ihre mechanischen Eigenschaften ähnlich sind, und die aufeinanderliegenden Flächen werden sich in übereinstimmendem Maß ausdehnen, so daß eine Relativbewegung zwischen den Flächen verhindert wird und sich eine Verbindung einstellt, sobald neue Bereiche sauberen und nicht-oxidierten Metalls infolge der Flächenausdehnung freigelegt werden.
- Ein herausragendes Herstellungsverfahren für beschichtete Platten ist das Explosionsbeschichten, wobei ein Verkleidungs- oder Beschichtungsblech oder eine -platte fortschreitend über einen "Freispalt" (stand-off gap) gegen einen metallischen Grundkörper mit Hilfe einer Schicht hochexplosiven Sprengstoffs getrieben wird, der fortschreitend in einer Ebene detoniert, die parallel zur Oberfläche des Beschichtungsblechs ist. Dieses Explosionsbeschichten ist bekannt und beispielsweise in den GB- 923 746, 1 032 019, 1 168 264 und 1 248 794 beschrieben. Beim Explosionsbeschichten treten die Probleme bei der Materialauswahl praktisch nicht auf und die Verbindung der Grenzflächen hat eine hohe Qualität. Allerdings ist dieses Verfahren bei solchen Metallpaarungen wesentlich teurer als das Walzverfahren, die in beiden Verfahren verbunden werden können. Lediglich begrenzt große Flächen plattierten Blechs können im Explosionsverfahren hergestellt werden, wobei die maximale, mögliche Größe variiert und durch die Dicke der Beschichtung festgelegt ist; je dünner die Beschichtung ist, desto kleiner ist die Fläche, die mit dem Grundkörper verbunden werden kann. Aufgrund dieser technischen Beschränkungen und der wirtschaftlichen Faktoren ist der Markt für explosionsbeschichtete Bleche oder Platten nur begrenzt. Um die Kosten des Explosionsbeschichtens zu verringern und die Einschränkungen bezüglich Größe der Fläche und/oder Dicke zu vermeiden, stellen einige Hersteller einen dicken Verbundmaterialblock mit einer ziemlich dicken Beschichtung im Explosionsverbindungsverfahren her, wobei das Verhältnis von Dicke der Beschichtung zu der des Grundkörpers demjenigen des fertigen Produktes entspricht, vgl. z.B. US-A-4 178 417. Dieser beschichtete Block wird dann weiter gewalzt, um seine Dicke zu verringern und die Fläche auf die endgültigen, erforderlichen Abmessungen zu bringen. Die Kosten für das Explosionsverbinden sind dadurch bei der größeren, so erzielten Produktfläche verringert. Ein solchermaßen hergestelltes Produkt ist aber immer noch teurer als ein vergleichbares Produkt, das im Walzverbindungsverfahren hergestellt wird, da das Verbinden in einer zusätzlichen Zwischenstufe des Herstellungsverfahrens geschieht und die Kosten für das teure Explosionsverbinden nur beschränkt vernachlässigt werden können. Aus technischen und wirtschaftlichen Gründen ist dieser Weg des Weiterwalzens normalerweise solchen Werkstoffen vorbehalten, die für das reine Walzverfahren ungeeignet sind oder bei denen die erforderliche, ursprüngliche Dicke des Verbundmaterialblocks so groß ist, daß das zum Walzverbinden zusammengesetzte Paket (üblicherweise bestehend aus zwei derartigen, übereinander angeordneten Blöcken) für das Walzwerk zu dick wäre. Die einzelnen, explosionsverbundenen Verbundblöcke setzen also normalerweise voraus, daß der Grundkörper (substrate) dick, von großer Fläche und entsprechend schwer ist, was hohe Beförderungskosten zu den entfernt gelegenen Stellen mit sich bringt, an denen die Beschichtungen in dieser Größenordnung durchgeführt werden müssen. In ähnlicher Weise muß die Beschichtung ebenfalls dick sein, um das Dickenverhältnis von Beschichtung zum Grundkörper im Endprodukt zu erreichen. Dies erfordert große, im Hinblick auf die Umwelt nicht vertretbare Sprengstoffladungen, die auch teuer und zeitaufwendig in der Herstellung sind. Darüberhinaus verringern nicht-plattierte Randbereiche, die bei dicken Plattierungen auftreten, die beim Beschichten erzielbare Produktgröße. Alle diese Einflüsse sorgen gemeinsam für einen Anstieg der Herstellungskosten dieses weiter gewalzten Produkts.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein wirtschaftliches Verfahren zum Herstellen einer beschichteten Metallplatte anzugeben, das nicht durch die Verträglichkeitsbedingungen eingeschränkt ist.
- Erfindungsgemäß weist das Verfahren zum Herstellen einer beschichteten Metallplatte folgende Verfahrensschritte auf:
- metallurgisches Anbinden einer relativ dünnen ersten Schicht Basismetall an eine relativ dicke Schicht (oder einen Block) Beschichtungs- oder Auflagemetall zur Bildung eines zusammengesetzten Binderelements (bonded composite element), wobei die dünne Schicht ausreichend dick ist, um sicherzustellen, daß die Fließcharakteristika an der freien Basismetalloberfläche des Binderelements durch das Beschichtungsmetall nicht wesentlich verändert werden;
- Walzverbinden einer relativ dicken zweiten Schicht Basismetall mit der freien Basismetalloberfläche des Binderelements zur Bildung eines mit einem Überzug versehenen, zusammengesetzten Verbundelements (composite cladding element), wobei das Binderelement und die zweite Schicht Basismetall beim Walzverbinden verjüngt und flächenmäßig vergrößert werden, jedoch im Verbundelement eine ausreichend dicke Schicht Basismetall verbleibt, um sicherzustellen, daß die Fließcharakteristika an der freien Oberfläche des Basismetalls des Verbundelements von dem Verbundelement bzw. dem Beschichtungsmetall nicht wesentlich verändert werden;
- Walzverbinden der freien Oberfläche des Basismetalls des Verbundelements mit einer relativ dicken dritten Schicht Basismetall zur Bildung einer beschichteten Metallplatte, wobei das Verbundelement und die dritte Schicht Basismetall beim Walzverbinden verjüngt und flächenmäßig vergrößert werden.
- In vorteilhafter Ausgestaltung wird das beim ersten Walzverbindungsschritt hergestellte Verbundelement in mehrere Einzel-Verbundelemente unterteilt, die einzeln beim zweiten Walzverbindungsschritt weiter verwendet werden.
- Wenn die Beschichtungs- oder Auflagemetallschicht während des zweiten Walzverbindungsschritts nicht bis zu ihrer erwünschten Dicke verjüngt wird, kann die beschichtete Platte unterteilt werden und die Basismetalloberfläche eines jeden Teils kann auf eine weitere Schicht Basismetall aufgewalzt werden, wobei der Materialverbund wie in den vorangehenden Walzschritten verjüngt und flächenmäßig vergrößert wird.
- Im Ergebnis wird so die Plattierschicht bei jedem Walzen verjüngt und ihr Dickenverhältnis zum Basismetalls verbessert. Jedoch sind - um das Verfahren wirtschaftlich zu machen -zumindest zwei Walzverbindungsvorgänge erforderlich, um eine ausreichende große Fläche Beschichtungsmetall aus einer vorgegebenen Fläche des ursprünglichen metallurgischen Verbundes zu erzielen.
- Die Basismetallschichten können dieselbe Zusammensetzung aufweisen oder auch unterschiedlich zusammengesetzt sein, vorausgesetzt, daß die Schichten untereinander für das Walzverbinden geeignet sind. Das Basismetall kann zweckmäßig beispielsweise niedrig gekohlten Stahl oder nichtrostenden Stahl (stainless steel) aufweisen. Das Beschichtungsmetall kann zum Beispiel Titan, Zirkonium, Nickel oder Nickellegierungen aufweisen. Niedrig gekohlter Stahl kann auch in vorteilhafter Weise mit rostfreiem Stahl beschichtet werden.
- In manchen Fällen, bei denen das Basismetall Kohlenstoffstahl ist, kann die erste Schicht des Basismetalls zweckmäßig ein Stahl mit geringerem Kohlenstoffgehalt als dem der zweiten Basisschicht sein, um eine Wanderung von Kohlenstoff aus dem Basismetall in das Beschichtungsmetall in Grenzen zu halten.
- Die Abmessungen der Platte werden von der Leistungsfähigkeit der Walzvorrichtung vorgegeben, die zur Herstellung der beschichteten Platte verwendet wird; darüber hinaus hängen die Abmessungen auch von einer Umfangs-Schmelzschweißeinrichtung ab, wenn in vorteilhafter Weise die aneinander angrenzenden Oberflächen der zu walzplattierenden Verbundkörpers durch Schmelzverschweißen der Basisschichten miteinander verbunden werden. Darüberhinaus muß die Dicke des Basismetalls auf dem Beschichtungsmetall vor dem Walzplattieren ausreichend groß sein, um sicherzustellen, daß das Oberflächenfließverhalten während der Walzplattiervorgänge von den mechanischen Eigenschaften der Basisschicht bestimmt wird und nicht von den mechanischen Eigenschaften des angrenzenden, eigentlichen Beschichtungswerkstoffes, was dann der Fall wäre, wenn die Basismetallschicht zu dünn wäre. Die kleinstmögliche Dicke der Basisschicht, die erforderlich ist, um jeden Einfluß des eigentlichen Beschichtungswerkstoffes zu verhindern, wird variieren und von den Unterschieden in den mechanischen Eigenschaften des Beschichtungs- und des Basiswerkstoffs abhängen; je größer die Unterschiede sind, desto größer ist die erforderliche Mindestdicke der Schicht. In der Praxis ist eine Dicke von etwa 10 mm ausreichend, um jeden Einfluß des Beschichtungsmetalls auf das Verhalten der Basismetalloberfläche während des Walzplattierens sogar dann auszuschließen, wenn die Unterschiede in den mechanischen Eigenschaften das Maximum erreichen, das bei jeder Kombination von Metallen angenommen werden kann, die normalerweise miteinander verbunden werden. Darüberhinaus kann eine 10 mm dicke Schicht an ihrem Umfang geschweißt und in den Flächenabmessungen üblicher Beschichtungsmaterialblockgrößen plattiert werden und ist andererseits noch ausreichend dünn, um nicht-plattierte Bereiche an den Kanten bei einem Explosionsverbindungsschritt zu vermeiden. uch sind bei dieser Dicke keine so großen Sprengstoffladungen zum Verbinden erforderlich, die aus Umweltgründen nicht vertretbar sind.
- Die metallurgische Verbindung der ersten Basismetallschicht mit der Schicht Plattiermetall kann in jedem zweckmäßigen Verbindungsverfahren bewirkt werden. Beispielsweise können einige Metalle zweckmäßig durch Elektroplattieren miteinander verbunden werden. In Fällen, in denen sich die Metalle zum Schmelzschweißen eignen (jedoch nicht für das Walzschweißen bzw. Walzverbinden), ist es auch möglich, das zweite Metall mit dem ersten Metall zu verschmelzen, wozu Schweißauftragstechniken verwendet werden. Das im allgemeinen bevorzugte Verfahren ist jedoch das Explosionsschweißen, wobei eine Schicht des Basismetalls mit Hilfe einer aufliegenden Sprengstoffladung gegen das Beschichtungsmetall getrieben wird, um die Oberflächen der Metalle miteinander zu verbinden. Dieses Verfahren des Explosionsverbindens bewirkt eine besonders haltbare Verbindung und ist bei nahezu allen Kombinationen von Basis- und Beschichtungsmetall anwendbar, ohne durch Verträglichkeitserfordernisse unnötig eingeschränkt zu sein.
- Demgemäß weist das bevorzugte Verfahren zum Herstellen einer beschichteten Metallplatte folgende Verfahrensschritte auf:
- Explosionsverbinden einer ersten Schicht Basismetall mit einer Dicke von wenigstens 10 mm mit einer relativ dickeren, darauf deckungsgleich ausgerichteten Schicht Beschichtungsmetall zur Bildung eines Binderelements;
- Umfangsverschweißen des Basismetalls des Binderelements mit einer relativ dickeren, deckungsgleichen zweiten Schicht Basismetall, das sich zum Walzverbinden mit der ersten Schicht eignet, um eine Verbundbaugruppe zu bilden;
- Erwärmen der Verbundbaugruppe auf eine Temperatur, die höher ist als die Bindungstemperatur der Basismetalle;
- Hindurchführen der erwärmten Verbundbaugruppe zwischen Druckwalzen, um die Basismetalloberfläche des explosionsverbundenen Binderelements mit der angrenzenden Oberfläche der zweiten Schicht Basismetall zu verbinden und gleichzeitig die Grundfläche zu vergrößern und die Dicke der Metallschichten zu verringern, wodurch ein walzverbundener Verbundaufbau mit einer wenigstens 10 mm dicken Basismetallschicht gebildet wird, die mit einer Beschichtungsmetallschicht explosionsverbunden ist;
- Zerteilen des walzverbundenen Verbundaufbaus in mehrere Einzel-Verbundelemente, wovon jede eine Schicht Basismetall aufweist, die mit einer Beschichtungsmetallschicht explosionsverbunden ist;
- Umfangsverschweißen der Basismetallschicht eines Einzel- Verbundelements mit einer deckungsgleichen, dickeren dritten Schicht Basismetall, das sich zum Walzverbinden mit der zweiten Basismetallschicht eignet, zur Bildung eines Verbundaufbaus;
- Erwärmen des Verbundaufbaus auf eine Temperatur oberhalb der Bindungstemperatur der Metalle der zweiten und dritten Schicht; und
- Hindurchführen des erwärmten Verbundaufbaus zwischen Druckwalzen, um die Basismetalloberfläche des Einzel- Verbundelements mit der angrenzenden Oberfläche der dritten Basismetallschicht zu verbinden und gleichzeitig die Grundfläche zu vergrößern und die Dicke der Metallschichten im Verbundaufbau zu verringern, wodurch ein beschichtetes Metallelement gebildet wird.
- Diese bevorzugte Vorgehensweise ist wirtschaftlicher als bislang angewendete Explosionsverbindungsverfahren, da sie das preiswerte Walzverbinden mit den Schritten des vergleichsweise teuren Explosionsverbinden kombiniert. Da das Walzverbinden nur für die Verbindungen zwischen den ähnlichen Basismetalloberflächen eingesetzt wird, gibt es keine Verträglichkeitsprobleme. Eine vorgegebene, explosionsverbundene Grundfläche der Explosionsverbindung kann beim Herstellen der beschichteten Platte leicht auf das 64-fache vergrößert werden, wohingegen mit dem eingangs beschriebenen Verfahren mit Explosionsverbinden und weiterem Auswalzen lediglich eine Fläche beschichteten Metalls erreicht werden konnte, die höchstens dem 8- fachen der ursprünglichen, explosionsverbundenen Fläche entsprach. Dementsprechend sind die anteiligen Kosten für das Explosionsbeschichten und den Transport des Metalls zu Explosionsbeschichtungsanlage viel geringer.
- Ein weiterer Vorteil, der sich aus der Herstellung einer flächenmäßig größeren, beschichteten Platte aus einer vorgegebenen Größe von explosionsverbundenem Ausgangsmaterial ergibt ist eine gleichmäßigere Produktqualität, da Schwankungen im Haftvermögen durch die Kanteneinflüsse, d.h. die im Kantenbereich ungenügend gute Haftverbindung, vermieden oder wesentlich verringert werden, die beim Explosionsverbinden auftreten.
- Die Erfindung wird - lediglich beispielhaft - unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
- Fig.1 eine Seitenansicht einer Anordnung, bestehend aus einem explosionsverbundenen Verbund und einer dickeren Basismetallschicht vor dem Walzverbinden, in einem Querschnitt;
- Fig.2 die Anordnung nach Fig.1 nach dem Walzverbinden, ebenfalls im Querschnitt;
- Fig.3 einen Verbundaufbau, bestehend aus einem Einzel-Verbundelement, das von der walzverbundenen Anordnung nach Fig.2 abgetrennt ist, und einer dicken Basismetallschicht vor dem Walzverbinden, ebenfalls im Querschnitt; und
- Fig.4 im Querschnitt eine durch Walzverbinden der Anordnung nach Fig.3 hergestellte, beschichtete Metallplatte.
- Gemäß Fig.1 wird ein Verbund durch Explosionsverbinden einer dünnen Basismetallschicht (11) mit einer dicken Schicht (10) aus (korrosionsbeständigem) Beschichtungsmetall erzeugt. Über der Basismetallschicht (11) wird eine dicke Basismetallplatte (12) angeordnet, die etwa dieselben Flächenabmessungen wie der Verbund hat, wobei die aneinander anliegenden Metalloberflächen gründlich gereinigt sind. Die Platte (12) wird dann mit der Schicht (11) an ihrem Umfang schmelzverschweißt. Die vorbereitete Anordnung wird auf Walzbindungstemperatur oder Walzschweißtemperatur erwärmt und durch ein Walzwerk geführt, bis die Schicht (11) mit der Platte (12) an der Berührungsfläche verbunden ist, wobei die Gesamtdicke wie aus Fig.2 ersichtlich verringert wird. Auf diese Weise wird eine walzverbundene Anordnung (13) hergestellt, die aus Beschichtungsmetallschicht (14) und einer damit verbundenen Basismetallschicht (15) besteht.
- Die Anordnung (13) nach Fig.2 wird in Einzel-Verbundelemente (13A) unterteilt, die jedes aus einer Lage Beschichtungsmetall (14) bestehen, die mit der Basismetallschicht (15) verbunden ist.
- Gemäß Fig.3 wird ein einzelnes Verbundelement (13A) auf eine dicken Basismetallgrundplatte (16) mit etwa der gleichen Grundfläche aufgelegt, wobei die Oberfläche des Basismetalls am Einzel-Verbundelement der Oberfläche der Basismetallgrundfläche (16) zugewandt ist. Die Grundplatte (16) wird dann mit der Basismetallschicht (15) an ihrem Umfang verschweißt. Der so entstandene Verbundaufbau (17) wird auf Walzverbindungstemperatur erwärmt und durch ein Walzwerk hindurchgeführt, bis die Schicht (15) mit der Grundplatte (16) verbunden ist und die Gesamtdicke der Anordnung - wie in Fig.4 gezeigt - verringert wurde.
- Die Erfindung wird anhand des folgenden Beispiels weiter erläutert.
- Durch Explosionsverbinden einer 10mm dicken Kohlenstoffstahlschicht (11) mit einer 200mm dicken Schicht Titan wurde ein explosionsverbundener Verbund vorbereitet . Auf die Stahl schicht (11) wurde eine 70mm dicke Kohlenstoffstahlplatte (12) mit derselben Grundfläche gelegt, wobei die aneinander anliegenden Oberflächen sorgfältig gereinigt waren. Die Stahlplatte (12) und die Stahlschicht (11) wurden an ihrem Umfang durch Schmelzschweißen verbunden. Die vorbereitete Anordnung wurde auf eine Temperatur von 950-1250º erwärmt und durch ein Walzwerk geführt, bis die Stahlschicht (11) mit der Stahlplatte (12) an ihrer Berührungsfläche fest verbunden war, wodurch die Berührungsfläche nicht mehr vorhanden war. Die Gesamtdicke war auf 35mm verringert. Der explosionsverbundene Verbund und die Stahlplatte (12) waren ursprünglich 2 Meter lang und 1,5 Meter breit. Nach dem Walzen betrugen die Abmessungen des gewalzten Verbunds 8 Meter Länge x 3 Meter Breite.
- Der gewalzte Verbund (13) wurde in 8 Einzel-Verbundelemente (13A) mit einer Länge von 2 Metern, einer Breite von 1,5 Metern und einer Dicke von 35 mm unterteilt, die je aus einer 25mm dicken Schicht Titan bestanden, das mit einer 10mm dicken Basisschicht aus Stahl (15) verbunden war.
- Ein einzelnes Verbundelement (13A) wurde auf eine 115mm dicke Kohlenstoffstahlgrundplatte (16) mit etwa denselben Grundflächenabmessungen gelegt, wobei die Stahloberfläche des Einzel-Verbundelements an der Oberfläche der Stahlgrundplatte (16) anlag und beide Oberflächen sorgfältig gereinigt waren. Die Stahlgrundplatte (16) wurde mit der Stahlschicht (15) am Umfang ihrer Berührungsfläche durch Schmelzschweißen verbunden und der so entstandene Verbundaufbau wurde auf eine Temperatur von 950-1250ºC erwärmt und durch ein Walzwerk geführt, bis die Stahlschicht (15) mit der Stahlgrundplatte (16) verbunden war und die Gesamtdicke der Anordnung auf etwa 19mm verringert war. Die entstandene, beschichtete Platte war etwa 8 Meter lang und 3 Meter breit und bestand aus einer etwa 16 mm dicken Stahlschicht (18), die mit einer etwa 3mm dicken Beschichtung bzw. Auflage aus Titan verbunden war.
- Demgemäß wurden aus den ursprünglich 3 Quadratmetern Grundfläche des explosionsverbundenen Verbundes 192 Quadratmeter beschichteter Platte (18) erzeugt, wobei die Kosten für das Explosionsverbinden pro Quadratmeter fertig hergestellter, beschichteter Metallplatte lediglich etwa 1,6% der Quadratmeterkosten für das Herstellen des ursprünglichen explosionsverbundenen Verbunds betragen.
Claims (10)
1. Verfahren zum Herstellen einer beschichteten Metallplatte,
mit folgenden Verfahrensschritten:
metallurgisches Anbinden einer relativ dünnen ersten
Schicht (11) Basismetall an eine relativ dicke Schicht
(10) (oder einen Block) Beschichtungs- oder Auflagemetall
zur Bildung eines zusammengesetzten Binderelements (bonded
composite element), wobei die dünne Schicht (11)
ausreichend dick ist, um sicherzustellen, daß die
Fließcharakteristika an der freien Basismetalloberfläche des
Binderelements durch das Beschichtungsmetall nicht
wesentlich verändert werden;
Walzverbinden einer relativ dicken zweiten Schicht (12)
Basismetall mit der freien Basismetalloberfläche des
Binderelements zur Bildung eines mit einem Überzug
versehenen, zusammengesetzten Verbundelements (13, 13A)
(composite cladding element), wobei das Binderelement und
die zweite Schicht Basismetall beim Walzverbinden verjüngt
und flächenmäßig vergrößert werden, jedoch im
Verbundelement eine ausreichend dicke Schicht (15) Basismetall
verbleibt, um sicherzustellen, daß die
Fließcharakteristika an der freien Oberfläche des Basismetalls des
Verbundelements (13) von dem Verbundelement bzw. dem
Beschichtungsmetall nicht wesentlich verändert werden;
Walzverbinden der freien Oberfläche des Basismetalls des
Verbundelements (13A) mit einer relativ dicken dritten
Schicht (16) Basismetall zur Bildung einer beschichteten
Metallplatte, wobei das Verbundelement und die dritte
Schicht Basismetall beim Walzverbinden verjüngt und
flächenmäßig vergrößert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
im ersten Walzverbindungsschritt hergestellte
Verbundelement (13) in mehrere Einzel-Verbundelemente (13A)
unterteilt wird, die im zweiten Walzverbindungsschritt
einzeln verarbeitet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Basismetall Kohlenstoffstahl oder rostfreien Stahl
aufweist und daß das Beschichtungsmetall Titan, Zirkonium,
Nickel oder eine Nickellegierung aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Basismetall Kohlenstoffstahl und das
Beschichtungsmetall nichtrostender Stahl (stainless steel) ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Basismetallschichten
Kohlenstoffstahl aufweisen, wobei die erste Basismetallschicht
(11) ein Stahl mit geringerem Kohlenstoffgehalt als der
zweiten Basisschicht (12) ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste Basismetallschicht (11) mit
der zweiten Basismetallschicht (12) vor dem ersten
Walzverbindungsschritt an ihrem Umfang verschweißt wird
und daß die Basismetallschicht (15) des Verbundelements
(13) mit der dritten Basismetallschicht (16) vor dem
zweiten Walzverbindungsschritt an ihrem Umfang verschweißt
wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste Basismetallschicht (11) und
die Basismetallschicht (15) des Verbundelements jeweils
mindestens 10mm dick sind.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt des
metallurgischen
Anbindens der ersten Basismetallschicht (11) an
der Beschichtungsmetallschicht (10) aus Elektroplattieren,
Schmelzverbinden oder Explosionsverbinden besteht.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet
durch folgende Verfahrensschritte:
Explosionsverbinden einer ersten Basismetallschicht (11)
mit einer Dicke von wenigstens 10 mm mit einer relativ
dickeren, darauf deckungsgleich ausgerichteten
Beschichtungsmetallschicht (10) zur Bildung eines Binderelements;
Umfangsverschweißen des Basismetalls des Binderelements
mit einer relativ dickeren, deckungsgleichen zweiten
Schicht (12) Basismetall, das sich zum Walzverbinden mit
der ersten Schicht eignet, um eine Verbundbaugruppe (13)
zu bilden;
Erwärmen der Verbundbaugruppe auf eine Temperatur, die
höher ist als die Bindungstemperatur der Basismetalle;
Hindurchführen der erwärmten Verbundbaugruppe zwischen
Druckwalzen, um die Basismetalloberfläche des
explosionsverbundenen Binderelements mit der angrenzenden Oberfläche
der zweiten Basismetallschicht zu verbinden und
gleichzeitig die Grundfläche zu vergrößern und die Dicke der
Metallschichten zu verringern, wodurch ein walzverbundener
Verbundaufbau (13) mit einer wenigstens 10 mm dicken
Basismetallschicht (15) gebildet wird, die mit einer
Beschichtungsmetallschicht (14) explosionsverbunden ist;
Zerteilen des walzverbundenen Verbundaufbaus (13) in
mehrere Einzel-Verbundelemente (13A), wovon jedes eine
Basismetallschicht aufweist, die mit einer
Beschichtungsmetallschicht explosionsverbunden ist;
Umfangsverschweißen der Basismetallschicht eines Einzel-
Verbundelements mit einer deckungsgleichen, dickeren
dritten Schicht (16) Basismetall, das sich zum Walzverbinden
mit der zweiten Basismetallschicht eignet, zur Bildung
eines Verbundaufbaus (17);
Erwärmen des Verbundaufbaus (17) auf eine Temperatur
oberhalb der Bindungstemperatur der Metalle der zweiten und
dritten Schicht; und
Hindurchführen des erwärmten Verbundaufbaus zwischen
Druckwalzen, um die Basismetalloberfläche des
Einzel-Verbundelements mit der angrenzenden Oberfläche der
dritten Basismetallschicht zu verbinden und gleichzeitig
die Grundfläche zu vergrößern und die Dicke der
Metallschichten im Verbundaufbau zu verringern, wodurch ein
beschichtetes Metallelement gebildet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Basismetalloberfläche wenigstens
eines Teils der im zweiten Walzverbindungsschritt
geformten, beschichteten Metallplatte mit einer weiteren
Basismetallschicht walzverbunden wird, und daß die
walzverbundene Anordnung verjüngt und ausgedehnt wird,
wodurch die Dicke der Beschichtungsmetallschicht
verringert wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB919121147A GB9121147D0 (en) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | Method for producing clad metal plate |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE69202131D1 DE69202131D1 (de) | 1995-05-24 |
DE69202131T2 true DE69202131T2 (de) | 1995-09-21 |
Family
ID=10702444
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE69202131T Expired - Fee Related DE69202131T2 (de) | 1991-10-04 | 1992-09-11 | Verfahren zum Herstellen einer beschichteten Metallplatte. |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5271546A (de) |
EP (1) | EP0535817B1 (de) |
JP (1) | JPH05228655A (de) |
AT (1) | ATE121334T1 (de) |
DE (1) | DE69202131T2 (de) |
ES (1) | ES2071440T3 (de) |
GB (2) | GB9121147D0 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006036408A1 (de) * | 2006-08-02 | 2008-02-07 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Verfahren zur Fertigung eines Messgerätes und entsprechendes Messgerät |
WO2017153265A1 (de) | 2016-03-10 | 2017-09-14 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Verfahren zur wärmebehandlung eines flachproduktes aus stahl, wärmebehandeltes flachprodukt aus stahl sowie seine verwendung |
Families Citing this family (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6620460B2 (en) | 1992-04-15 | 2003-09-16 | Jet-Lube, Inc. | Methods for using environmentally friendly anti-seize/lubricating systems |
TW493058B (en) * | 1998-07-02 | 2002-07-01 | Showa Denko Kk | The remains of non condensing gas in heat pipe, the detecting method of non-remains, and the manufacturing method of pipes |
US20040221929A1 (en) | 2003-05-09 | 2004-11-11 | Hebda John J. | Processing of titanium-aluminum-vanadium alloys and products made thereby |
US7837812B2 (en) | 2004-05-21 | 2010-11-23 | Ati Properties, Inc. | Metastable beta-titanium alloys and methods of processing the same by direct aging |
US8387228B2 (en) | 2004-06-10 | 2013-03-05 | Ati Properties, Inc. | Clad alloy substrates and method for making same |
CN100376353C (zh) * | 2005-11-29 | 2008-03-26 | 西北工业大学 | 碳碳复合材料与钛合金焊接方法 |
US8535824B1 (en) * | 2006-01-25 | 2013-09-17 | Quallion Llc | Electrochemical device having electrode in communication with clad tab |
FR2935625B1 (fr) * | 2008-09-05 | 2011-09-09 | Snecma | Procede de fabrication d'une piece thermamecanique de revolution circulaire comportant un substrat porteur a base de titane revetu d'acier ou superalliage, carter de compresseur de turbomachine resistant au feu de titane |
US10053758B2 (en) | 2010-01-22 | 2018-08-21 | Ati Properties Llc | Production of high strength titanium |
US9255316B2 (en) | 2010-07-19 | 2016-02-09 | Ati Properties, Inc. | Processing of α+β titanium alloys |
US8499605B2 (en) | 2010-07-28 | 2013-08-06 | Ati Properties, Inc. | Hot stretch straightening of high strength α/β processed titanium |
US9206497B2 (en) | 2010-09-15 | 2015-12-08 | Ati Properties, Inc. | Methods for processing titanium alloys |
US8613818B2 (en) | 2010-09-15 | 2013-12-24 | Ati Properties, Inc. | Processing routes for titanium and titanium alloys |
US10513755B2 (en) | 2010-09-23 | 2019-12-24 | Ati Properties Llc | High strength alpha/beta titanium alloy fasteners and fastener stock |
US8652400B2 (en) | 2011-06-01 | 2014-02-18 | Ati Properties, Inc. | Thermo-mechanical processing of nickel-base alloys |
US9050647B2 (en) | 2013-03-15 | 2015-06-09 | Ati Properties, Inc. | Split-pass open-die forging for hard-to-forge, strain-path sensitive titanium-base and nickel-base alloys |
US9869003B2 (en) | 2013-02-26 | 2018-01-16 | Ati Properties Llc | Methods for processing alloys |
US9192981B2 (en) | 2013-03-11 | 2015-11-24 | Ati Properties, Inc. | Thermomechanical processing of high strength non-magnetic corrosion resistant material |
US9777361B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-10-03 | Ati Properties Llc | Thermomechanical processing of alpha-beta titanium alloys |
CN105264245B (zh) * | 2013-04-09 | 2018-07-06 | 斯凯孚公司 | 轴承部件及其制造方法 |
US11111552B2 (en) | 2013-11-12 | 2021-09-07 | Ati Properties Llc | Methods for processing metal alloys |
US20160339537A1 (en) * | 2014-02-12 | 2016-11-24 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Forming a Casing of an Electronics Device |
US10094003B2 (en) | 2015-01-12 | 2018-10-09 | Ati Properties Llc | Titanium alloy |
DE102015110361B4 (de) * | 2015-06-26 | 2019-12-24 | Thyssenkrupp Ag | Verfahren zum Herstellen eines Werkstoffverbundes in einer Walzanlage und Verwendung der Walzanlage |
US10502252B2 (en) | 2015-11-23 | 2019-12-10 | Ati Properties Llc | Processing of alpha-beta titanium alloys |
US20220152982A1 (en) * | 2019-02-27 | 2022-05-19 | Paul Knight | Multi-process alloy clad |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA867575A (en) * | 1971-04-06 | Chas. Pfizer And Co. | Manufacture of stainless clad steel | |
US2366168A (en) * | 1942-05-02 | 1945-01-02 | Dow Chemical Co | Bonding magnesium-alloy sheets |
US3205574A (en) * | 1962-11-01 | 1965-09-14 | Du Pont | Explosive bonding |
US3397444A (en) * | 1965-10-23 | 1968-08-20 | Du Pont | Bonding metals with explosives |
BE726397A (de) * | 1968-01-03 | 1969-06-16 | ||
US4178417A (en) * | 1977-03-23 | 1979-12-11 | The Japan Steel Works, Ltd. | Clad steel |
JPS60203376A (ja) * | 1984-03-28 | 1985-10-14 | Nippon Stainless Steel Co Ltd | チタンクラツド材の製造方法 |
DE3664588D1 (en) * | 1985-04-05 | 1989-08-31 | Nippon Steel Corp | Method for producing a clad plate by hot-rolling |
NL8600766A (nl) * | 1986-03-25 | 1987-10-16 | Shockwave Metalworking Technol | Werkwijze voor het vervaardigen van een metaalcompositie en metaalcompositie volgens die werkwijze vervaardigd. |
-
1991
- 1991-10-04 GB GB919121147A patent/GB9121147D0/en active Pending
-
1992
- 1992-09-11 ES ES92308309T patent/ES2071440T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1992-09-11 GB GB9219236A patent/GB2260097B/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-09-11 EP EP92308309A patent/EP0535817B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-09-11 AT AT92308309T patent/ATE121334T1/de not_active IP Right Cessation
- 1992-09-11 DE DE69202131T patent/DE69202131T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-10-02 JP JP4265126A patent/JPH05228655A/ja active Pending
- 1992-10-05 US US07/956,292 patent/US5271546A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006036408A1 (de) * | 2006-08-02 | 2008-02-07 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Verfahren zur Fertigung eines Messgerätes und entsprechendes Messgerät |
WO2017153265A1 (de) | 2016-03-10 | 2017-09-14 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Verfahren zur wärmebehandlung eines flachproduktes aus stahl, wärmebehandeltes flachprodukt aus stahl sowie seine verwendung |
DE102016203969A1 (de) | 2016-03-10 | 2017-09-14 | Thyssenkrupp Ag | Verfahren zur Wärmebehandlung eines Flachproduktes aus Stahl, wärmebehandeltes Flachprodukt aus Stahl sowie seine Verwendung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5271546A (en) | 1993-12-21 |
ES2071440T3 (es) | 1995-06-16 |
GB2260097B (en) | 1994-08-17 |
ATE121334T1 (de) | 1995-05-15 |
EP0535817B1 (de) | 1995-04-19 |
JPH05228655A (ja) | 1993-09-07 |
GB9219236D0 (en) | 1992-10-28 |
DE69202131D1 (de) | 1995-05-24 |
GB9121147D0 (en) | 1991-11-13 |
GB2260097A (en) | 1993-04-07 |
EP0535817A3 (de) | 1993-05-12 |
EP0535817A2 (de) | 1993-04-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69202131T2 (de) | Verfahren zum Herstellen einer beschichteten Metallplatte. | |
DE68911623T2 (de) | Herstellung von Farbstrahldruckköpfen durch Diffusionsschweissung und Hartlötung. | |
DE3106607C2 (de) | Plattierverfahren | |
DE69927700T2 (de) | Verfahren zur herstellung von metall-verbundmaterialien die bei hohen temperaturen bearbeitet werden können | |
DE2657083A1 (de) | Verbund-zwischenschicht fuer das diffusionsbinden | |
EP0082920B1 (de) | Metallbehälter, insbesondere für den chemischen Apparate-bau, und Verfahren zur Herstellung solcher Behälter | |
DE102019106988A1 (de) | Batterielasche mit einer lokalisierten schweissverbindung und verfahren zu deren herstellung | |
WO1996022855A1 (de) | Laserunterstütztes plattieren von band | |
DE4240288C2 (de) | Geschweißtes Stahlrohr mit ausgezeichneter korrosionsbeständiger Innenfläche und Verfahren zur Herstellung desselben | |
EP0004063B1 (de) | Verfahren zum Herstellen von plattierten Blechen | |
DE1527580A1 (de) | Verbundwerkstoffe aus titanplattiertem Stahl | |
DE3104919A1 (de) | Verfahren zur herstellung von metallgegenstaenden | |
DE2208859C2 (de) | Verfahren zur plattierung von metallprofilen und strangpressmatrize zur durchfuehrung des verfahrens | |
WO2001002165A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines aluminium-verbundswerkstoffes | |
DE102017219854A1 (de) | Punktschweißverbindung sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Punktschweißverbindung | |
DE102019109224B4 (de) | Verfahren zum Widerstandspunktlöten eines Werkstückstapels | |
DE3237817A1 (de) | Verfahren zum verbinden von metallteilen durch explosionsschweissen | |
DE19652744C3 (de) | Verfahren zum Herstellen von Profilbändern und Profilblechen sowie danach hergestellte Profilbänder und Profilbleche | |
EP0180070A1 (de) | Emaillierter Gegenstand und Verfahren zur Herstellung einer emaillierfähigen Schweissverbindung | |
DE7916627U1 (de) | Doppelt genutete Schweißunterlage | |
DE2914762C2 (de) | Verfahren zum Aufschweißen einer Platte bzw. Folie aus einem korrosionsbeständigen Metall auf einen metallischen Trägerkörper | |
DE102007048283A1 (de) | Versteifungsprofil für Flugzeugstrukturen | |
DE2428310A1 (de) | Metallverbundmaterial sowie verfahren zur herstellung eines metallverbundmaterials | |
DE102020106476A1 (de) | SCHWEIßEN VON UNGLEICHEN MATERIALIEN MIT MERKMALEN IN DER ANLAGEFLÄCHE | |
DE2607239C3 (de) | Elektrode für die Auftragsschweißung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |