EP0837151A1 - Process for the manufacture of a iron-chrome-aluminium foil and its use - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to iron-chromium-aluminum foils Rare earth or other reactive additives Metals, which are particularly suitable for manufacturing of supports for catalytic converters that are suitable for high Temperatures work.
- iron-chromium-aluminum alloys for the production of foils used, which are processed into moldings that as a carrier for, for example, automotive exhaust gas catalysts Find use.
- U.S. Patent 4,414,023 a 8.0 - steel 25.0% Cr, 3.0 - 8.0% Al, 0.002 - 0.06% SE, max. 4.0% Si, 0.06 - 1.0% Mn, 0.035 - 0.07% Ti, 0.035 - 0.07% Zr, including inevitable impurities
- the invention is therefore based on the object To provide procedures that are proven Alloys such as those found in European Patent application 0 387 670 A1 are described, can be produced more cheaply.
- One-sided plating is also in production less expensive because the set-up times are reduced accordingly and no longer three, but only two bands must be fed. Above all, it will be very expensive Rolling work saved because the coating material only is still needed for a surface and also in greater thickness. This will only make about a third the manufacturing cost of the double-sided roll clad Belts required for rolling the one-sided support.
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Abstract
Die Erfindung betrifft Eisen-Chrom-Aluminium-Folien mit Zusätzen von Seltenen Erden oder anderen reaktiven Metallen, welche sich insbesondere für die Herstellung von Trägern für Abgaskatalysatoren eignen, die bei hohen Temperaturen arbeiten. Kennzeichen der Erfindung ist, daß das Stahlband mit einer Dicke von 0,5 bis 2,5 mm durch ein einseitiges Beschichten mit einer 0,08 bis 0,5 mm dicken Aluminiumschicht versehen wird. Anschließend wird das beschichtete Band bis zu einer Dicke im Bereich von 30 bis 150 µm kaltgewalzt. Danach wird das beschichtete Band einer Homogenisierungsglühung im Bereich von 700 bis 1000 °C unterworfen.The invention relates to iron-chromium-aluminum foils with additions of rare earths or other reactive metals which are particularly suitable for the production of supports for exhaust gas catalysts which operate at high temperatures. Characteristic of the invention is that the steel strip with a thickness of 0.5 to 2.5 mm is provided by a one-sided coating with a 0.08 to 0.5 mm thick aluminum layer. The coated strip is then cold rolled to a thickness in the range from 30 to 150 μm. The coated strip is then subjected to a homogenization anneal in the range from 700 to 1000 ° C.
Description
Die Erfindung betrifft Eisen-Chrom-Aluminium-Folien mit Zusätzen von Seltenen Erden oder anderen reaktiven Metallen, welche sich insbesondere für die Herstellung von Trägern für Abgaskatalysatoren eignen, die bei hohen Temperaturen arbeiten.The invention relates to iron-chromium-aluminum foils Rare earth or other reactive additives Metals, which are particularly suitable for manufacturing of supports for catalytic converters that are suitable for high Temperatures work.
Nach dem bekannten Stand der Technik werden Eisen-Chrom-Aluminium-Legierungen für die Herstellung von Folien verwendet, welche zu Formkörpern verarbeitet werden, die als Träger für beispielsweise Kraftfahrzeug-Abgas-Katalysatoren Verwendung finden. So beschreibt beispielsweise US-Patent 4,414,023 einen Stahl mit 8,0 - 25,0 % Cr, 3,0 - 8,0 % Al, 0,002 - 0,06 % SE, max. 4,0 % Si, 0,06 - 1,0 % Mn, 0,035 - 0,07 % Ti, 0,035 - 0,07 % Zr, einschließlich unvermeidbarer Verunreinigungen, und die europäische Patentanmeldung 0 387 670 A1 eine Legierung mit 20 - 25 % Cr, 5 - 8 % Al, max. 0,01 % P, max. 0,01 % Mg, max. 0,5 % Mn, max. 0,005 % S, Rest Fe, einschließlich unvermeidbarer Verunreinigungen, max. 0,03 % Y, 0,004 % N, 0,02 - 0,04 % C, 0,035 - 0,07 % Ti und 0,035 - 0,07 % Zr. Beide Patente gehen von traditionellen Herstellungsverfahren, dem konventionellen Gießen der Legierung und dem anschließenden Warm- und Kaltverformen aus. Hier muß allerdings der Nachteil in Kauf genommen werden, daß Eisen-Chrom-Aluminium-Legierungen durch konventionelle Walz- und Glühprozesse schwer herstellbar sind, wie dies in US-Patent 5,366,139 bereits erwähnt wird. According to the known prior art, iron-chromium-aluminum alloys for the production of foils used, which are processed into moldings that as a carrier for, for example, automotive exhaust gas catalysts Find use. So describes for example U.S. Patent 4,414,023 a 8.0 - steel 25.0% Cr, 3.0 - 8.0% Al, 0.002 - 0.06% SE, max. 4.0% Si, 0.06 - 1.0% Mn, 0.035 - 0.07% Ti, 0.035 - 0.07% Zr, including inevitable impurities, and European patent application 0 387 670 A1 Alloy with 20 - 25% Cr, 5 - 8% Al, max. 0.01% P, Max. 0.01% Mg, max. 0.5% Mn, max. 0.005% S, remainder Fe, including inevitable impurities, Max. 0.03% Y, 0.004% N, 0.02 - 0.04% C, 0.035 - 0.07% Ti and 0.035 - 0.07% Zr. Both patents are based on traditional manufacturing process, the conventional Pour the alloy and then hot and Cold forming. Here, however, the disadvantage in Purchase that iron-chromium-aluminum alloys through conventional rolling and annealing processes are difficult to manufacture, such as in U.S. Patent 5,366,139 is already mentioned.
Bei Aluminiumgehalten von mehr als etwa 6 % werden die mit den konventionellen Walz- und Glühprozessen verbundenen Probleme sogar so groß, daß ein Verarbeiten dieser Legierung im großtechnischen Maßstab praktisch nicht mehr möglich ist, so daß derart hochaluminiumhaltige Legierungen im Markt bisher gar nicht angeboten werden. Aus diesem Grunde gibt das US-Patent 5,366,139 ein Verfahren an, bei dem Folien aus Eisen-Chrom-Aluminium-Legierungen dadurch hergestellt werden, daß ein geeigneter Eisen-Chrom-Stahl durch Walzplattieren mit Aluminium oder Aluminium-Legierungen von beiden Seiten beschichtet wird. Dieser Verbund wird ausschließlich kaltgewalzt und schließlich so diffusionsgeglüht, daß ein homogenes Gefüge entsteht. Nachteilig bei einem derartigen Herstellverfahren mit beidseitiger Beschichtung ist es, daß es mit vergleichsweise hohen Kosten verbunden ist, weil mehrere Komponenten zunächst separat hergestellt und sodann zu einem Verbund zusammengefügt werden.With aluminum contents of more than about 6%, the with the conventional rolling and annealing processes related problems even so great that a processing this alloy is practical on an industrial scale is no longer possible, so that alloys containing high aluminum have so far been on the market not be offered. For this reason, the US patent 5,366,139 a method in which foils are made Iron-chromium-aluminum alloys manufactured thereby be that a suitable iron-chromium steel through Roll cladding with aluminum or aluminum alloys is coated from both sides. This association will exclusively cold rolled and finally like this diffusion annealed to form a homogeneous structure. A disadvantage of such a manufacturing process double-sided coating is that it with comparatively high costs because several Components first manufactured separately and then closed to be joined together.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem sich bewährte Legierungen, wie sie beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung 0 387 670 A1 beschrieben sind, kostengünstiger herstellen lassen. Darüber hinaus ist der Entwicklung Rechnung zu tragen, daß die Anforderungen an den Umweltschutz steigen und damit eine Weiterentwicklung dieser Legierungen für die Verwendung in Abgaskatalysatoren erfordern. Gefragt ist einerseits eine verbesserte Oxidationsbeständigkeit und anderseits für das Vorheizen in der Kaltstartphase ein höherer elektrischer Widerstand, z.B. bei bestimmten Typen des dem eigentlichen Hauptkatalysator vorgeschalteten Vorkatalysators, welche einen höheren Aluminiumgehalt von rd. 7, besser mehr als 8 % in der Legierung erfordern. The invention is therefore based on the object To provide procedures that are proven Alloys such as those found in European Patent application 0 387 670 A1 are described, can be produced more cheaply. In addition, the Development to take into account the requirements of environmental protection increases and thus further development of these alloys for use in Catalytic converters require. On the one hand, one is required improved oxidation resistance and on the other hand for preheating in the cold start phase is higher electrical resistance, e.g. for certain types of the actual main catalyst upstream Pre-catalyst, which has a higher aluminum content approx. 7, better require more than 8% in the alloy.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß 0,5 - 2,5 mm dickes Stahlband der Zusammensetzung 16 - 25 % Cr, 0,01 - 0,1 % Seltene Erden oder Yttrium, Rest im wesentlichen Eisen einschließlich verfahrensbedingter Beimengungen, entweder durch Blockguß, kostengünstiger aber noch durch Strangguß sowie anschließende Warm- und Kaltverformung hergestellt wird.This problem is solved by 0.5 - 2.5 mm thick steel strip with the composition 16 - 25% Cr, 0.01 - 0.1% rare earth or yttrium, balance essentially Iron including procedural additives, either by ingot casting, but still cheaper Continuous casting and subsequent hot and cold forming will be produced.
Ging man bisher davon aus, daß derartiges Band beidseitig mit Aluminium beschichtet werden muß, z.B. mittels Walzplattieren, wie in US-Patent 5,366,139 beschrieben, so hat sich jetzt überraschenderweise gezeigt, daß eine einseitig aufgebrachte Aluminiumschicht völlig ausreichend ist. Damit können dann auch Plattiergerüste eingesetzt werden, welche nur mit zwei Haspelvorrichtungen ausgerüstet sind.So far it was assumed that such a tape on both sides must be coated with aluminum, e.g. by means of Roll plating as described in U.S. Patent 5,366,139 it has now surprisingly been shown that a aluminum layer applied on one side completely is sufficient. It can also be used for plating frames are used, which only with two reel devices are equipped.
Das einseitige Plattieren ist auch in der Herstellung kostengünstiger, da die Rüstzeiten entsprechend verkürzt werden und nicht mehr drei, sondern nur noch zwei Bänder zugeführt werden müssen. Vor allem aber wird sehr teure Walzarbeit gespart, weil der Beschichtungswerkstoff nur noch für eine Oberfläche benötigt wird und zudem in größerer Dicke. Dadurch wird nur noch etwa ein Drittel der Herstellungskosten der doppelseitig walzplattierten Bänder für das Walzen der einseitigen Auflage erforderlich.One-sided plating is also in production less expensive because the set-up times are reduced accordingly and no longer three, but only two bands must be fed. Above all, it will be very expensive Rolling work saved because the coating material only is still needed for a surface and also in greater thickness. This will only make about a third the manufacturing cost of the double-sided roll clad Belts required for rolling the one-sided support.
Wurde anfänglich befürchtet, daß die Diffusion bei solcherart hergestellten Verbundwerkstoffen in praktikablen Zeiträumen nicht vollständig abläuft und daß offenbar deshalb eine Verkürzung der Diffusionswege durch zweiseitiges Plattieren unerläßlich sei, so hat sich dies überraschenderweise nicht bestätigt. Was initially feared that the diffusion at composite materials thus produced in practicable periods do not fully expire and that therefore obviously a shortening of the diffusion paths through two-sided plating was indispensable, so it has Surprisingly not confirmed.
Offenbar wird nämlich die Bildung der unterschiedlichen Phasen im System Eisen-Aluminium im vorliegenden Fall unterdrückt, so daß die vom Fachmann erwarteten diesbezüglichen Reaktionen gar nicht durchlaufen werden und das Aluminium im Zuge der Diffu-sionsglühung direkt in den Stahl in Lösung geht. Auf diese Weise führen dann Diffusionszeiten von nur einer halben Stunde Dauer bei 950 °C an 50 µm dicker Folie und bei nur einseitiger Plattierung schon zu einer vollkommen homogenen Aluminiumverteilung.Apparently, the formation of the different Phases in the iron-aluminum system in the present case suppressed so that those expected by the expert reactions in this regard are not run through at all and the aluminum in the course of the diffusion annealing directly goes into solution in the steel. This way then lead Diffusion times of only half an hour 950 ° C on 50 µm thick film and with only one side Plating to a completely homogeneous one Aluminum distribution.
Möglich ist es auch, daß andere Beschichtungsverfahren, z.B. Aufdampftechniken, zum Einsatz kommen, welche für nur einseitige Beschichtungen ausgelegt sind.It is also possible that other coating processes, e.g. Evaporation techniques, which are used for only one-sided coatings are designed.
Bei der Herstellung metallischer Katalysatorträger geht die Entwicklung zu einer dünneren Folie hin, einerseits aus ökonomischen Gründen, anderseits aber auch wegen damit verbundener technischer Vorteile. So wird beispielsweise das Anspringverhalten der Katalysatoren durch einen schnelleren Druckausgleich deutlich verbessert. Geht man aber zu dünneren Folien, wie etwa 30 µm, über, so werden die erforderlichen Diffusionszeiten bei walzplattierten Verbunden immer kürzer, und die Vorteile des einseitig plattierten Bandes wirken sich verstärkt aus. Die Vorteile der Erfindung sollen in den folgenden Beispielen näher erläutert werden: In the manufacture of metallic catalyst supports the development towards a thinner film, on the one hand for economic reasons, but also because of associated technical advantages. So will for example, the light-off behavior of the catalysts through faster pressure equalization improved. But if you go to thinner foils, such as 30 µm, about, so the required Diffusion times for roll-clad composites always shorter, and the advantages of the band clad on one side have an increased impact. The advantages of the invention are explained in more detail in the following examples will:
Der Trägerwerkstoff hatte die Zusammensetzung:
Er wurde als Block abgegossen, warm zu Brammen und anschließend zu 3,5 mm dickem Warmband verarbeitet. Durch Kaltwalzen wurde er anschließend bis auf eine Dicke von 1,6 mm weiterverformt, weichgeglüht und sodann, wie vorstehend beschrieben, einseitig mit 0,08 mm dicker Aluminiumfolie durch Walzplattieren beschichtet. Das beschichtete Band wurde ohne weitere Wärmebehandlung zu einer 50 µm dünnen Folie gewalzt, welche noch duktil genug war, daß sie gewellt werden konnte, was für die Herstellung von Katalysatorträgern wesentlich ist.It was cast as a block, warm to slabs and then processed into 3.5 mm thick hot strip. By It was then cold rolled to a thickness of 1.6 mm further deformed, annealed and then as described above, one-sided with 0.08 mm thicker Aluminum foil coated by roll cladding. The coated tape was closed without further heat treatment a 50 µm thin film is rolled, which is still ductile was enough that it could be curled, what for them Production of catalyst supports is essential.
Eine Diffusionsglühung im Vakuum bei 950 °C führte zu
einem homogenen Gefüge und zu mechanischen Eigenschaften,
die eine Weiterverarbeitung gut ermöglichen:
Dieser Werkstoff hat einen elektrischen Widerstand von 1,56 Ωmm2/m im Vergleich zu nur 1,37 Ωmm2/m des nicht plattierten Trägerwerkstoffs. This material has an electrical resistance of 1.56 Ωmm 2 / m compared to only 1.37 Ωmm 2 / m of the non-plated carrier material.
Das Oxidationsverhalten wurde nach einer Auslagerung bei 110 °C untersucht und mit dem des nicht tauchbeschichteten und diffusionsgeglühten Trägerwerkstoffs verglichen, wobei eine um etwa den Faktor 2 bessere Beständigkeit im Sinne einer entsprechend geringeren Massenänderung bei dem erfindungsgemäßen Material gefunden wurde.The oxidation behavior became after an aging 110 ° C examined and with that of not dip-coated and diffusion-annealed Carrier material compared, one by about Factor 2 better resistance in the sense of a correspondingly smaller change in mass at the material according to the invention was found.
Der Trägerwerkstoff hatte die Zusammensetzung:
Er wurde als Block abgegossen, warm zu Brammen und anschließend zu 3,5 mm dickem Warmband verarbeitet. Durch Kaltwalzen wurde er anschließend bis auf eine Dicke von 1,6 mm weiterverformt, weichgeglüht und sodann, wie vorstehend beschrieben, einseitig mit 0,08 mm dicker Aluminiumfolie durch Walzplattieren beschichtet. Der Verbund wurde zu einer 50 µm dünnen Folie gewalzt. Diese besaß eine ausreichende Duktilität, so daß sie gewellt werden konnte.It was cast as a block, warm to slabs and then processed into 3.5 mm thick hot strip. By It was then cold rolled to a thickness of 1.6 mm further deformed, annealed and then as described above, one-sided with 0.08 mm thicker Aluminum foil coated by roll cladding. Of the The composite was rolled into a 50 µm thin film. This had sufficient ductility to be wavy could be.
Durch eine zweistufige Diffusionsglühung bei 900 °C und 1000 °C konnte eine über die Banddicke gleichmäßige Aluminiumverteilung eingestellt werden sowie ein elektrischer Widerstand über 1,6 Ωmm2/m.A two-stage diffusion annealing at 900 ° C and 1000 ° C made it possible to set an even aluminum distribution over the strip thickness and an electrical resistance above 1.6 Ωmm 2 / m.
Claims (5)
dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlband mit einer Dicke von 0,5 bis 2,5 mm durch ein einseitiges Beschichten mit einer 0,08 bis 0,5 mm dicken Aluminium-Beschichtung versehen und anschließend das beschichtete Band bis zu einer Dicke zwischen 30 und 150 µm kalt ausgewalzt wird, und daß danach das beschichtete Band einer homogenisierenden Diffusionsglühung in einem Temperaturbereich von 700 bis 1 000 °C unterworfen wird.Process for producing an iron-chromium-aluminum foil, starting from a cold-rolled and soft-annealed steel strip as the carrier material, the steel strip being made of iron with additions of 16 to 25% by weight of chromium (Cr) and 0.01 to 0.1% by weight % Rare earth or yttrium (Y) and zircon (Zr) as well as the usual process-related impurities,
characterized in that the steel strip with a thickness of 0.5 to 2.5 mm is provided by a one-sided coating with a 0.08 to 0.5 mm thick aluminum coating and then the coated strip to a thickness between 30 and 150 µm is rolled cold, and that the coated strip is then subjected to a homogenizing diffusion annealing in a temperature range of 700 to 1000 ° C.
dadurch gekennzeichnet,
daß das einseitige Beschichten durch Walzplattieren erfolgt.Method according to claim 1,
characterized,
that the one-sided coating is carried out by roll cladding.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Stahlband 2 bis 6 Gew.-% Aluminium und bis zu 1 Gew.-% Zirkon enthält. Method according to claim 1 or 2,
characterized,
that the steel strip contains 2 to 6 wt .-% aluminum and up to 1 wt .-% zircon.
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- 1997-07-15 KR KR1019970032866A patent/KR19980032227A/en not_active Application Discontinuation
- 1997-09-30 JP JP26555697A patent/JPH10118702A/en active Pending
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Also Published As
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| DE19642497C1 (en) | 1997-07-24 |
| JPH10118702A (en) | 1998-05-12 |
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