EP4603607A1 - Ofenrolle für einen glühofen - Google Patents

Ofenrolle für einen glühofen

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EP4603607A1
EP4603607A1 EP24157329.4A EP24157329A EP4603607A1 EP 4603607 A1 EP4603607 A1 EP 4603607A1 EP 24157329 A EP24157329 A EP 24157329A EP 4603607 A1 EP4603607 A1 EP 4603607A1
Authority
EP
European Patent Office
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layer
roller
furnace
alloy
coating
Prior art date
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Pending
Application number
EP24157329.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Thomas KÖNIG
Carina HAMBROCK
Gernot Arnold FROSCHAUER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voestalpine Stahl GmbH
Original Assignee
Voestalpine Stahl GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Voestalpine Stahl GmbH filed Critical Voestalpine Stahl GmbH
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Priority to PCT/EP2025/053581 priority patent/WO2025172287A1/de
Publication of EP4603607A1 publication Critical patent/EP4603607A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
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    • C21D9/563—Rolls; Drums; Roll arrangements
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    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18—After-treatment

Definitions

  • the invention relates to a furnace roller for an annealing furnace for producing metal sheets and to a method for producing such a furnace roller. Furthermore, the invention relates to the use of such a furnace roller for transporting manganese-containing steel strips in an annealing furnace.
  • Furnace roller technologies aim to achieve the highest possible productivity at the lowest possible cost.
  • Carbon fiber rollers with SiC infiltration are well-known and are used as disposable products. However, they are susceptible to spotting and can carburize the strip inside during a plant shutdown.
  • Fused silica cladding pipes are also disposable products. Their short lifespan is a disadvantage, caused by surface breakage.
  • Brush rollers with NiCr bristles are also known.
  • the disadvantage is that the bristles stick together over time, increasing the risk of breakouts. Furthermore, the bristles break out after a while.
  • Ceramic coatings are mechanically sensitive, expensive, and, depending on the ceramic used, susceptible to thermal shock. Cermet coatings are used for vertical systems, which typically operate at temperatures below 700°C. They are unsuitable for horizontal systems, which operate at significantly higher temperatures. Furthermore, the cermet coating cannot adequately suppress the formation of pimples in many cases, especially when transporting high-alloy metal sheets (e.g., electrical steel).
  • a furnace roller for an annealing furnace comprises a roller body and a roller coating.
  • the roller coating consists of an alloy specified in mass% of Cr: 10% to 30%, Al: 4% to 30%, Ta: ⁇ 8%, Ti: ⁇ 4%, Si: ⁇ 2.5%, with 14% ⁇ Cr + Al + Ta + Ti + Si ⁇ 60%, one or more of the elements Ni: ⁇ 72%, Co: ⁇ 72%, Fe: ⁇ 30%, Mo: ⁇ 8%, W: ⁇ 8%, with Ni + Co ⁇ 25%, with 38% ⁇ Ni + Co + Fe + Mo + W ⁇ 72%, and optionally Y: ⁇ 2.5%, Ce: ⁇ 1.5%, Zr: ⁇ 1.5%, La: ⁇ 1.5%, Hf: ⁇ 1.5%, with Y + Ce + Zr + La + Hf ⁇ 2.5%, and optional hard materials HS with HS: ⁇ 0.5%, the rest unavoidable impurities.
  • a low hard material content enables a pore-free and low-oxide alloy coating, which accelerates internal diffusion processes and reduces mechanical interactions within the alloy between the ceramic particles and the metal matrix. Therefore, a small amount of hard materials (HS ⁇ 0.5%) can be tolerated, but in most cases, it does not provide any advantages.
  • the hard materials, HS can, for example, comprise one or more of the compounds Cr 3 C 2 , CrN, Cr 2 O 3 , CrB 2 , WC, WB, Y 2 O 3 , BN, Al 2 O 3 , ZrO 2 , ZrB 2 , Ce 2 O 3 , CeO 2 , AlN, TaC, TiN, TiC or consist of one or more of these hard materials.
  • the roller coating consists of an alloy with alloying elements that can be assigned to the groups “base main elements”, “noble main elements”, their substitute elements and “optional minor elements”.
  • the noble main elements Ni and/or Co which together form a mass fraction of less than or equal to 72% of the alloy, give the roller coating the required toughness and Strength. They also hold together the oxides that form from the base elements during the annealing of the open coil.
  • the proportion of the noble main elements is equal to or greater than 38% to prevent the roller coating from becoming too brittle due to an excessive oxide content.
  • the upper limit of 72% ensures that the roller coating does not become too soft, which would prevent a covering oxide layer from being sufficiently stable.
  • the base elements Cr and Al form a covering oxide surface of the coating and stabilize the coating through dispersion hardening.
  • This effect of "in-situ" formation of a ceramic component in the coating during annealing is essential for the effectiveness and properties of the roll coating.
  • the optional minor element Y may be present in small amounts (maximum 2.5%). It stabilizes the oxides formed from the base elements and hardens the roller coating as a dispersoid.
  • Replacement elements for the noble main elements Ni and Co are Fe, Mo, W, replacement elements for the base main elements Al and Cr are Ta, Ti, Si, and replacement elements for the minor element Y are Ce, Zr, La, Hf.
  • the alloy may be homogeneous before annealing the furnace roll.
  • Homogeneous in the sense of the invention means that the alloy, for example, is without a layer structure or a concentration gradient. is present. If particles or other morphological structures are present, they are evenly (homogeneously) distributed.
  • the coating does not, for example, exhibit any discrete phases with different compositions that are not attributable to unavoidable, minimal, superficial oxidation during the spraying process.
  • the (first) annealing of the furnace roll can take place either outside the annealing furnace or during the first use of the furnace roll in the annealing furnace. As explained in more detail below, diffusion processes occur during this process, which, among other things, cause an inhomogeneous distribution of the alloying elements in the (annealed) alloy of the roll coating.
  • a furnace roller for an annealing furnace comprises a roller body and a roller coating. After annealing at a temperature of T ⁇ 900°C, in particular 1000°C (which can occur before or during use of the furnace roller in the annealing furnace), the roller coating comprises a second layer and a first layer arranged between the roller body and the second layer.
  • the second layer is a Cr-rich layer
  • the first layer is a Cr-poor layer containing Al 2 O 3 precipitates.
  • Cr-rich layer means that the Cr content, expressed as a mass percentage, is higher than in the (homogeneous) alloy before annealing.
  • Cr-poor layer means that the Cr content, expressed as a mass percentage, is lower than in the (homogeneous) alloy before annealing.
  • the second layer may have a continuous Cr 2 O 3 layer adjacent to its surface.
  • the annealed furnace roll may further comprise a third layer above the second layer, which consists of Al 2 O 3. This The first layer is created by diffusion of Al in the alloy toward the surface and formation of the corresponding oxide.
  • the third layer can also be a continuous (covering) oxide layer.
  • the second layer can have a thickness equal to or greater than 20 ⁇ m.
  • the third layer for example, can have a thickness equal to or greater than 2 ⁇ m.
  • a method for producing a furnace roller for an annealing furnace comprises coating the roller body with an alloy of the above-mentioned composition.
  • a thermal spraying process particularly high-velocity oxyfuel spraying (HVOF)
  • HVOF high-velocity oxyfuel spraying
  • the alloy can be applied directly to a metallic surface of the roller body.
  • other coating methods such as a welding process, e.g., laser cladding or plasma transferred arc (PTA), can also be used.
  • a further aspect of the disclosure relates to the use of a furnace roller according to the preceding description in an annealing furnace for transporting manganese-containing steel strips, in particular electrical steel strips, wherein, due to the release of Mn from the manganese-containing steel strip, a MnAl 2 O 4 layer forms on the surface of the roller coating over the underlying Al 2 O 3 layer.
  • a MnAl 2 O 4 layer forms on the surface of the roller coating over the underlying Al 2 O 3 layer.
  • such an electrical steel strip can have a manganese content of 0.20 to 2.0% manganese.
  • Such a tape can, for example, contain 1.0 to 5.0% silicon.
  • a MnCr 2 O 4 layer may form on a surface of the Cr-rich second layer (which is formed by a continuous Cr 2 O 3 layer layer).
  • manganese oxide layers are advantageous because these layers have a high thermo-mechanical stability and form new, smooth oxide-ceramic covering layers that highly suppress the formation of spots (which is usually particularly problematic in manganese-containing steel strips).
  • Nickel increases the alloy's high-temperature resistance and strength. Furthermore, Ni provides corrosion protection when combined with Cr and Al. The mass fraction of Ni ranges between 0 and 72%.
  • Co Cobalt
  • Solid solution hardening of Ni by Co is particularly relevant when Cr and Al have been removed from the alloy by oxidation and/or diffusion.
  • the mass fraction of the noble main elements Ni and Co is at least Ni + Co ⁇ 25%.
  • Ni and Co can be partially replaced by the following elements: Iron (Fe) results in lower strength and lower hardness of the alloy in the high-temperature range than corresponding amounts of Ni and/or Co. However, the use of Fe is more economical and results in a lower amount of critical raw materials (Ni and/or Co) being contained in the alloy.
  • the mass fraction of Fe is therefore between 0% and 30%. In particular, the mass fraction of Fe can be ⁇ 20%, preferably Fe ⁇ 10%.
  • Molybdenum (Mo) increases creep strength. Higher Mo contents lead to excessive embrittlement of the alloy, which also becomes susceptible to oxidation at low temperatures. This susceptibility to oxidation cannot be reduced by Al and/or Cr. Therefore, the Mo mass fraction is between 0 and 8%.
  • Tungsten increases creep strength, but at higher concentrations, leads to embrittlement of the alloy. Similar to Mo, W increases the alloy's susceptibility to oxidation, although this effect cannot be prevented by Al and/or Cr. Furthermore, W has a high density and thus leads to an undesirable increase in the weight of the furnace roll. The W mass fraction is therefore between 0 and 8%.
  • Chromium (Cr) forms a permanent Cr 2 O 3 layer beneath the initial Al 2 O 3 layer. Cr diffuses within the alloy toward the surface, forming a reservoir of Cr beneath the Cr 2 O 3 layer, allowing it to be regenerated from the reservoir during wear.
  • Si improves the cyclic oxidation behavior of the alloy in the presence of yttrium (Y) and promotes the formation of the Al 2 O 3 layer over the formation of the Cr 2 O 3 layer. This strengthens the initial capping layer, but is undesirable during later operation (after the initial capping layer has been lost).
  • the mass fraction of Si can therefore be between 0 and 2.5%. In particular, Si can be ⁇ 2.0% or Si ⁇ 1.0%.
  • Hafnium (Hf) reduces the intergranular hot cracking of the alloy. Hf is not necessary for the coating, but is also not detrimental and (like Y) improves the oxidation resistance of the alloy. Hf is very reactive and can therefore cause pimple bonding upon oxidation at higher concentrations.
  • the mass fraction of Hf is between 0 and 1.5%.
  • Examples Nos. 1 - 9 for the roller coating were prepared from powder mixtures in which the ranges of the contained Elements were specified by the manufacturer as follows:
  • Powder manufacturer's range information Co: 58.5-66.95%, Cr: 27.0-31.0%, Al: 5.0-9.0%, Y: 0.05-0.5%, Si: 1.0-3.0%, others: ⁇ 1.0%.
  • NiCrAl powder manufacturer's range: NiCrAl (no specific information).
  • Powder manufacturer's range information Ni: 32%, Co: 38.5%, Cr: 21%, Al: 8%, Y: 0.5%.
  • Powder manufacturer's range information Ni: 47.05%, Co: 23%, Cr: 17%, Al: 12.5%, Y: 0.45%.
  • Powder manufacturer's range information Ni: 34.8-58.9%, Co: 18.0-28.0%, Cr: 13.0-21.0%, Al: 10.5-15.0%, Y: 0.1-0.8%, Si: ⁇ 0.2%, Fe: ⁇ 0.2%, Ta: 0%, others: ⁇ 1.0%.
  • Table 1 The values given in Table 1 were determined by measurements of coatings made from the above-mentioned powder mixtures. A value of 0 indicates either that the corresponding element is not present or is present at a concentration below the detection threshold.
  • alloys No. 1, No. 8, and No. 9 When used as furnace roller coatings , alloys No. 1, No. 8, and No. 9 showed the best results. The similar alloy No. 7 showed good results. Poorer results were obtained with alloy No. 2, where the Ta content counteracted the desired diffusion of O 2. Alloy No. 3 was softer because, without Ni, there was no solid solution strengthening. Alloy No. 4 also showed poorer results because, without Co, there was no solid solution strengthening for Ni, and little Al was available for the initial Al 2 O 3 capping layer and for dispersion strengthening (Al 2 O 3 precipitates). With alloy No. 5, there was also no solid solution strengthening for Ni due to the absence of Co, and here too little Al was available for the formation of the initial Al 2 O 3 capping layer and for dispersion strengthening (Al 2 O 3 precipitates).
  • Alloy No. 6 also had little Al for the initial Al 2 O 3 covering layer and the reinforcement by dispersion hardening (Al 2 O 3 precipitates), and it was not in accordance with the invention due to the excessive Ni + Co content of > 72%.
  • Alloy No. 9 had similar properties to alloy No. 8, but showed a slightly lower performance due to the
  • alloys No. 10 and No. 11 Little Al was available for the formation of the top layer, and these coatings were also comparatively soft due to the high Fe content. In alloy No. 11, only little solid solution hardening occurred due to the low Co content.
  • Alloy No. 12 showed somewhat lower performance than alloys Nos. 1, 7, 8, and 9.
  • Alloy No. 13 was alloyed with Ti and, for reasons that are still unclear, showed no advantages over alloys Nos. 1 and 8.
  • Alloy No. 14 showed similar properties to alloy No. 2; no improvements were achieved by the addition of La. In alloy No. 15, no advantages could be achieved by the addition of Fe/Zr/Hf over alloys Nos. 1, 7, and 8.
  • FIG. 3 illustrates processes in the alloy during annealing. Several diffusion processes occur:
  • the layer thickness of the third layer 330 produced by annealing is significantly greater than the layer thickness of a native Al 2 O 3 layer, which would be produced without annealing and thus without the diffusion of Al (arrow P3) to the surface of the roller coating 120.
  • the third layer 330 can, for example, have a layer thickness between 2 and 5 ⁇ m. With low Al contents, the layer thickness can be less.
  • the third layer 330 can be the uppermost, exposed layer of the roller coating 120.
  • diffusion of Al to interfaces 345 of particles in the alloy that were applied during the manufacturing process (spraying process) occurs. In combination with diffusion of oxygen (arrow P1) into the alloy, this causes the formation of Al 2 O 3 precipitates 340 in the alloy. The precipitates 340 cause the alloy to harden into a cermet.
  • the second layer 320 has a continuous (covering) Cr 2 O 3 layer on its upper surface adjacent to the third layer 330 and further comprises an underlying "diffusion reservoir" of (mobile) Cr dissolved in the alloy.
  • the second layer 320 is therefore also referred to as a Cr/Cr 2 O 3 layer.
  • Cr 2 O 3 can also form within the alloy from Cr and diffused oxygen.
  • This Cr 2 O 3 in the interior of the second layer 320 is, however, reduced by the Al diffusing through the second layer 320 (arrow P3) (Cr 2 O 3 + 2Al -> 2Cr + Al 2 O 3 ).
  • Cr becomes (again) mobile, resulting in the formation of the comparatively thick second layer 320 with the upper continuous Cr 2 O 3 layer and an underlying reservoir of mobile Cr.
  • the Cr concentration in the second layer 320 has a Figure 3 gradients indicated by grayscale.
  • Al causes a gettering effect, whereby Cr 2 O 3 in the interior ("bulk") of the alloy (i.e. below the covering Cr 2 O 3 layer) is at least partially reduced. Cr thus remains mobile, while the Al 2 O 3 produced by the reduction is incorporated into the bulk, e.g., at particle interfaces 345 in the form of precipitates 340, which solidify the coating 120.
  • a Cr-depleted region of the alloy below the layer boundary SG is also referred to as the first layer 310.
  • Al 2 O 3 precipitates 340 may also be present in the first layer 310.
  • the second layer 320 Since the second layer 320 exhibits a diffusion-induced enrichment of Cr with increasing Cr content upwards, its layer thickness (lower layer boundary SG) is not sharply defined. If, for example, a line SG is defined as the lower layer boundary of the second layer 320, along which the actual Cr content corresponds to the average (or nominal) Cr content of the alloy composition, the second layer 320 can be referred to as a Cr-rich (or Cr-enriched) layer, and the first layer 310 lying below the line SG can be referred to as a Cr-poor (or Cr-depleted) layer.
  • the second layer 320 can have a thickness of, for example, 20-25 ⁇ m.
  • Figure 4 shows the roller coating 120 (Detail D) after wear of the third layer 330 during operation.
  • complete wear of the third layer 330 can already have occurred after several months (e.g., 2 months or more) in large-scale use.
  • the protective effect of the roller coating 120 is taken over by the second layer 320 after wear of the third layer 330.
  • this has a significantly greater layer thickness than the third layer 330 and has a covering Cr 2 O 3 layer with an underlying Cr enrichment reservoir, which, with continued oxygen diffusion (arrow P1) and gradual wear of the covering Cr 2 O 3 layer, leads to the renewal of this Cr 2 O 3 layer on its underside. This process can continue until the layer boundary SG is reached, below which there is no longer sufficient Cr available for layer renewal.
  • the furnace roll 100 with the roll coating 120 is particularly advantageous for processing high-alloy steel strips, e.g., electrical steel strips.
  • High-alloy steel strips can contain comparatively high levels of Mn and/or Si, which typically increase the occurrence of localized growths (pimples).
  • Mn When using Mn-containing steel strips, Mn is deposited from the steel strip onto the surface of the roller coating 120. During initial operation (with little or no wear), a MnAl 2 O 4 layer forms over the third layer 330. This layer is referred to as the fourth layer 540.
  • the fourth layer 540 initially protects (i.e., as long as it is still present) the underlying third layer 330. In addition, it forms a chemically and mechanically inert surface that effectively prevents the formation of local growths.
  • the fourth layer 540 is renewed until the third layer 330 is worn away. This means that the renewal of the fourth layer 540 is in contrast to the abrasion of the surface. As long as the third layer 330 is present, the fourth layer 540 is built up and then, if necessary, abraded again.
  • the fourth layer 540 may, for example, have a layer thickness of approximately 1 ⁇ m.
  • Figure 6 shows the roller coating 120 (Detail D) after wear of the third layer 330 when using Mn-containing steel strips.
  • a uniform, covering MnCr 2 O 4 layer is formed over the second layer 320.
  • the Mn originates from the steel strip (arrow P4).
  • the MnCr 2 O 4 layer is referred to below as the fifth layer 650.
  • the fifth layer 650 has a chemically and mechanically inert surface suitable for high-temperature applications and prevents the formation of growths (pimples).
  • the layer thickness of the fifth layer 650 can, for example, be greater than 5 ⁇ m and approximately 10 ⁇ m.
  • the fifth layer 650 forms a new, smooth oxide-ceramic cover layer that is continuously renewed during operation (MnO + Cr 2 O 3 ⁇ MnCr 2 O 4 ) and thus remains intact as the second layer 320 wears, until the layer boundary SG is reached.
  • the second layer 320 would be removed. This removes Cr (which has accumulated in the second layer 320) from the roller coating 120 is largely removed. What remains is the Cr-poor first layer 310 with the Al bound as oxide (precipitates 340). This means that Al is immobile and cannot diffuse to the new surface that would be created by the grinding process. The Ni/Co alloy with the Al 2 O 3 precipitates 340 but without a protective layer does not form a chemically and mechanically inert surface and quickly leads to pimple formation. In other words, the roller coating 120 would no longer be suitable for use in an annealing furnace after a grinding process S. However, it is conceivable that a new thermal coating could be applied.

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Abstract

Eine Ofenrolle für einen Glühofen weist einen Rollenkörper und eine Rollenbeschichtung auf. Die Rollenbeschichtung besteht aus einer in Masse-% angegebenen Legierung aus Cr: 10% bis 30%, Al: 4% bis 30%, Ta: ≤ 8%, Ti: ≤ 4%, Si: ≤ 2,5%, mit
14% ≤ Cr + Al + Ta + Ti + Si ≤ 60%, einem oder mehreren der Elemente Ni: ≤ 72%, Co: ≤ 72%, Fe: ≤ 30%, Mo: ≤ 8%, W: ≤ 8%, mit
Ni + Co ≥ 25%, mit 38% ≤ Ni + Co + Fe + Mo + W ≤ 72%, Y: ≤ 2,5%, Ce: ≤ 1,5%, Zr: ≤ 1,5%, La: ≤ 1,5%, Hf: ≤ 1,5%, mit
Y + Ce + Zr + La + Hf ≤ 2,5%, und optionalen Hartstoffen HS mit HS: ≤ 0,5%, der Rest unvermeidbare Verunreinigungen, besteht.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Ofenrolle für einen Glühofen zur Herstellung von Metallblechen sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Ofenrolle. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer solchen Ofenrolle für den Transport manganhaltiger Stahlbänder in einem Glühofen.
  • In Anlagen zur Herstellung von Metallblechen, insbesondere bei der Herstellung von Stahlbändern im kontinuierlichen Prozess, werden zum Transport des Metallbleches (Metallbands) Rollen eingesetzt. An solche Transport- bzw. Förderrollen werden besondere Anforderungen gestellt, wenn sie in einem Glühofen, insbesondere Durchlauf-Glühofen angeordnet sind. Denn dort wird das Metallblech in einem Zustand hoher Temperatur transportiert, wodurch leicht Anhaftungen (Aufwachsungen bzw. Pickelbildungen) an der Oberfläche der Ofenrolle entstehen können. Diese beeinträchtigen die Qualität des Metallblechs, da sich die Anhaftungen von der Ofenrolle ablösen können und/oder Eindrücke an dem Metallblech hervorrufen können. Besondere Schwierigkeiten können bei manganhaltigen Metallblechen auftreten, da Mangan aus dem Metallblech Manganoxid-Aufwachsungen (Pickel) auf der Ofenrolle bilden kann. Dies kann auch bei siliziumhaltigen Metallblechen auftreten, da Silizium aus dem Metallblech ebenso Aufwachsungen (Pickel) auf der Ofenrolle verursachen kann.
  • Ofenrollentechnologien zielen darauf ab, eine möglichst hohe Produktivität bei niedrigen Kosten zu erzielen. Bekannt sind Karbonfaserrollen mit SiC-Infiltration, die als Einwegprodukte zum Einsatz kommen. Sie sind jedoch empfindlich gegen Pickelbildung und können bei einem Stillstand der Anlage das darin befindliche Band aufkohlen.
  • Quarzgut-Mantelrohre sind ebenfalls Einwegprodukte. Nachteilig ist ihre Kurzlebigkeit, hervorgerufen durch Ausbrechen der Oberfläche der Quarzgut-Mantelrohre.
  • Darüber hinaus sind Bürstenrollen mit NiCr-Bürstenhaaren bekannt. Nachteilig ist, dass die Bürstenhaare mit der Zeit verkleben, wodurch sich die Pickelbildung erhöht. Ferner kommt es nach einiger Zeit zu einem Ausbrechen der Bürstenhaare.
  • Bekannt sind ferner metallische Rollenkörper, die mit einer keramischen Beschichtung oder einer Cermet-Beschichtung versehen sind. Keramische Beschichtungen sind mechanisch empfindlich, teuer und je nach verwendeter Keramik Thermoschock-sensibel. Cermet-Beschichtungen werden für Vertikalanlagen eingesetzt, die üblicherweise bei Temperaturen unter 700°C arbeiten. Sie sind für Horizontalanlagen, die bei wesentlich höheren Temperaturen betrieben werden, ungeeignet. Ferner kann die Cermet-Beschichtung die Pickelbildung in vielen Fällen nicht ausreichend unterdrücken, insbesondere wenn hochlegierte Metallbleche (z.B. Elektroband) transportiert wird.
  • EP 2 213 755 B1 beschreibt eine Ofenrolle für einen Durchlaufglühofen mit einer Cermet-Beschichtung, die aus 50 - 90 Vol.-% Keramik und den Rest aus einer hitzebeständigen Legierung besteht. Die Keramik enthält Cr3C2 sowie Al2O3. Die hitzebeständige Legierung weist 5 - 20 Masse-% Cr, 5 - 20 Masse-% Al, 0,1 - 6 Masse-% Y und/oder Si und einen Rest bestehend aus Co und/oder Ni sowie unvermeidbaren Verunreinigungen auf.
  • Eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung kann darin gesehen werden, eine Ofenrolle mit einer Rollenbeschichtung zu schaffen, die das Auftreten von Ablagerungen (Pickelbildung/Aufwachsungen) an ihrer Oberfläche in hohem Maße unterdrückt. Ferner soll die Ofenrolle die Oberfläche des Metallblechs bei Hochtemperaturprozessen chemisch und mechanisch möglichst wenig verändern. Weitere Zielsetzungen können darin bestehen, dass die Rollenbeschichtung eine lange Lebensdauer (z.B. größer als 2 Jahre) aufweist und die Ofenrolle nach einer Aufbereitung der Beschichtung wiederverwendbar sein soll. Angestrebt sind ferner Rollenbeschichtungen, die (bezogen auf die Lebensdauer) kostengünstiger als keramische Beschichtungen oder Bürstenhaarapplikationen sind.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Beispiele und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Demnach umfasst eine Ofenrolle für einen Glühofen einen Rollenkörper und eine Rollenbeschichtung. Die Rollenbeschichtung besteht aus einer in Masse-% angegebenen Legierung aus Cr: 10% bis 30%, Al: 4% bis 30%, Ta: ≤ 8%, Ti: ≤ 4%, Si: ≤ 2,5%, mit 14% ≤ Cr + Al + Ta + Ti + Si ≤ 60%, einem oder mehreren der Elemente Ni: ≤ 72%, Co: ≤ 72%, Fe: ≤ 30%, Mo: ≤ 8%, W: ≤ 8%, mit Ni + Co ≥ 25%, mit 38% ≤ Ni + Co + Fe + Mo + W ≤ 72%, sowie optional Y: ≤ 2,5%, Ce: ≤ 1,5%, Zr: ≤ 1,5%, La: ≤ 1,5%, Hf: ≤ 1,5%, mit Y + Ce + Zr + La + Hf ≤ 2,5%, und optionalen Hartstoffen HS mit HS: ≤ 0,5%, der Rest unvermeidbare Verunreinigungen.
  • Demnach besteht die Beschichtung neben den optionalen Hartstoffen aus einer metallischen Legierung auf der Basis von Ni und/oder Co. Die Legierung enthält sowohl Cr als auch Al, die - wie im Folgenden noch näher erläutert - im Betrieb der Ofenrolle (oder bei einem zuvor durchgeführten Glühprozess) Oxidschichten bilden, die für die thermo-mechanischen Eigenschaften der Rollenoberfläche bestimmend sind.
  • Hartstoffe (HS) sind in der Rollenbeschichtung nur in sehr geringem Maß (HS ≤ 0,5%) oder gar nicht vorhanden. Zwar können Hartstoffe die Härte und Verschleißbeständigkeit der Beschichtung vergrößern, sie wirken sich jedoch negativ auf die gewünschte Diffusion von Cr und Al durch die Legierung aus, weshalb sie weitestgehend vermieden werden. Da Hartstoffe oberflächlich raue Ansatzpunkte für die Pickelbildung darstellen, wirkt ein niedriger Anteil an Hartstoffen bzw. die Vermeidung von Hartstoffen (HS = 0%) der Pickelbildung entgegen.
  • Darüber hinaus ermöglicht ein geringer Hartstoffanteil eine porenfreie und oxidarme Legierungsbeschichtung, die interne Diffusionsvorgänge beschleunigt und mechanische Interaktionen innerhalb der Legierung zwischen Keramikteilchen und Metallmatrix verringert. Insoweit kann eine geringe Menge an Hartstoffen (HS ≤ 0,5%) zwar toleriert werden, sie bringt jedoch in den meisten Fällen keine Vorteile.
  • Die Hartstoffe, HS, können beispielsweise eine oder mehrere der Verbindung Cr3C2, CrN, Cr2O3, CrB2, WC, WB, Y2O3, BN, Al2O3, ZrO2, ZrB2, Ce2O3, CeO2, AlN, TaC, TiN, TiC umfassen oder aus einem oder mehreren dieser Hartstoffe bestehen.
  • Neben unvermeidbaren Verunreinigungen und den optionalen Hartstoffen besteht die Rollenbeschichtung aus der Legierung mit Legierungselementen, die den Gruppen "unedle Hauptelemente", "edle Hauptelemente", deren Ersatzelementen und "optionale Nebenelemente" zugeordnet werden können.
  • Die edlen Hauptelemente Ni und/oder Co, die in Summe einen Masseanteil von gleich oder weniger als 72% der Legierung bilden, geben der Rollenbeschichtung die benötigte Zähigkeit und Festigkeit. Ferner halten sie die Oxide zusammen, die sich beim Glühen der Offenrolle aus den unedlen Hauptelementen bilden.
  • Der Anteil der edlen Hauptelemente beträgt gleich oder mehr als 38%, um zu verhindern, dass die Rollenbeschichtung durch einen zu hohen entstehenden Oxidanteil zu spröde wird. Die obere Grenze von 72% gewährleistet, dass die Rollenbeschichtung nicht zu weich wird, wodurch eine deckende Oxidschicht nicht ausreichend stabil getragen würde.
  • Die unedlen Hauptelemente Cr und Al bilden bei einem Glühen der Ofenrolle bei ausreichend hohen Temperaturen (z.B. im Betrieb bei beispielsweise über 900°C, insbesondere über 1000°C) eine deckende oxidische Oberfläche der Beschichtung und stabilisieren die Beschichtung durch Dispersionshärtung. Dieser Effekt einer "in-situ"-Bildung eines Keramikanteils in der Beschichtung beim Glühen (vor oder während des Einsatzes der Ofenrolle in einem Glühofen) ist für die Wirkungsweise und die Eigenschaften der Rollenbeschichtung von wesentlicher Bedeutung.
  • Das optionale Nebenelement Y kann in geringem Maß (maximal 2,5%) vorhanden sein. Es stabilisiert die aus den unedlen Hauptelementen gebildeten Oxide und härtet die Rollenbeschichtung als Dispersoid.
  • Ersatzelemente für die edlen Hauptelemente Ni und Co sind Fe, Mo, W, Ersatzelemente für die unedlen Hauptelemente Al und Cr sind Ta, Ti, Si, und Ersatzelemente für das Nebenelement Y sind Ce, Zr, La, Hf.
  • Die Legierung kann vor einem Glühen der Ofenrolle homogen sein. Homogen im Sinne der Erfindung bedeutet, dass die Legierung z.B. ohne eine Schichtstruktur oder einen Konzentrationsgradienten vorliegt. Sofern Partikel oder andere morphologische Strukturen vorhanden sind, sind diese gleichmäßig (homogen) verteilt. Ferner weist die Beschichtung beispielsweise keine diskreten Phasen mit unterschiedlichen Zusammensetzungen auf, die nicht auf unvermeidbare, minimale, oberflächliche Oxidation beim Spritzprozess zurückzuführen sind. Das (erste) Glühen der Ofenrolle kann entweder außerhalb des Glühofens oder beim ersten Einsatz der Ofenrolle in dem Glühofen erfolgen. Wie im Folgenden noch näher erläutert, treten dabei Diffusionsvorgänge auf, die unter anderem eine inhomogene Verteilung der Legierungselemente in der (geglühten) Legierung der Rollenbeschichtung bewirken.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Offenbarung weist eine Ofenrolle für einen Glühofen einen Rollenkörper und eine Rollenbeschichtung auf. Die Rollenbeschichtung weist nach einem Glühen bei einer Temperatur von T ≥ 900°C, insbesondere 1000°C (das vor oder bei einem Einsatz der Ofenrolle in dem Glühofen erfolgen kann) eine zweite Schicht und eine zwischen dem Rollenkörper und der zweiten Schicht angeordnete erste Schicht auf.
  • Die zweite Schicht ist eine Cr-reiche Schicht und die erste Schicht ist eine Cr-arme Schicht, in welcher Al2O3-Ausscheidungen vorhanden sind. Dabei bedeutet der Begriff "Cr-reiche" Schicht, dass der Anteil von Cr in Masse-% höher ist als in der (homogenen) Legierung vor dem Glühen. Der Begriff "Cr-arme" Schicht bedeutet, dass der Anteil von Cr in Masse-% geringer ist als der Cr-Anteil in der (homogenen) Legierung vor dem Glühen.
  • Die zweite Schicht kann angrenzend an ihre Oberfläche eine durchgehende Cr2O3-Schicht aufweisen.
  • Die geglühte Ofenrolle kann ferner eine dritte Schicht oberhalb der zweiten Schicht umfassen, welche aus Al2O3 besteht. Diese Schicht wird durch Diffusion von Al in der Legierung zur Oberfläche hin und Bildung des entsprechenden Oxids geschaffen. Die dritte Schicht kann ebenfalls eine durchgehende (deckende) Oxidschicht sein.
  • Bei der Bildung der Oxide aus den unedlen Hauptelementen Cr und Al können vergleichsweise dicke Oxidschichten realisiert werden. Beispielsweise kann die zweite Schicht eine Dicke gleich oder größer als 20 µm aufweisen. Die dritte Schicht kann beispielsweise eine Dicke gleich oder größer als 2 µm aufweisen.
  • Ein Verfahren zur Herstellung einer Ofenrolle für einen Glühofen umfasst das Beschichten des Rollenkörpers mit einer Legierung der oben genannten Zusammensetzung.
  • Zur Beschichtung kann beispielsweise ein thermisches Spritzverfahren, insbesondere Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF) eingesetzt werden. Die Legierung kann direkt auf eine metallische Oberfläche des Rollenkörpers aufgebracht werden. Allerdings können auch andere Beschichtungsmethoden, wie beispielsweise ein Schweißverfahren, z.B. Laserauftragsschweißen oder Pulverplasma-Auftragsschweißen (Plasma Transferred-Arc, PTA), angewandt werden.
  • Ein weiterer Aspekt der Offenbarung betrifft die Verwendung einer Ofenrolle gemäß der vorhergehenden Beschreibung in einem Glühofen für den Transport manganhaltiger Stahlbänder, insbesondere Elektrobänder, wobei sich durch Abgabe von Mn aus dem manganhaltigen Stahlband an der Oberfläche der Rollenbeschichtung eine MnAl2O4-Schicht über der darunterliegenden Al2O3-Schicht bildet. Beispielhaft kann ein solches Elektroband einen Mangangehalt von 0,20 bis 2,0% Mangan aufweisen. Ferner kann ein solches Band beispielsweise 1,0 bis 5,0% Silizium aufweisen.
  • Bei dieser Verwendung kann sich nach einer Abnutzung der MnAl2O4-Schicht und der darunterliegenden Al2O3-Schicht an einer Oberfläche der Cr-reichen zweiten Schicht (die von einer durchgehenden Cr2O3-Schichtlage gebildet wird) eine MnCr2O4-Schicht ausbilden.
  • Die Bildung der Manganoxidschichten ist vorteilhaft, da diese Schichten eine hohe thermo-mechanische Stabilität aufweisen und neue, glatte Oxid-keramische Deckschichten bilden, die eine Pickelbildung (welche bei manganhaltigen Stahlbändern üblicherweise besonders problematisch ist) in hohem Maße unterdrücken.
  • Im Folgenden werden die Wirkungen der einzelnen Legierungselemente der Rollenbeschichtung beschrieben:
    • Hauptelemente (edel), in Summe maximal 72%
  • Nickel (Ni) erhöht die Hochtemperaturbeständigkeit und steigert die Festigkeit der Legierung. Ferner bewirkt Ni durch Kombination mit Cr und Al einen Korrosionsschutz. Der Masse-Anteil an Ni beträgt zwischen 0 und 72%.
  • Kobalt (Co) bewirkt eine Mischkristallhärtung für Ni und erhöht die Kriechfestigkeit sowie die Verschleißbeständigkeit der Legierung. Die Mischkristallhärtung für Ni durch Co ist vor allem relevant, wenn Cr und Al durch Oxidation und/oder Diffusion aus der Legierung entfernt wurden.
  • Der Masse-Anteil der edlen Hauptelemente Ni und Co beträgt mindestens Ni + Co ≥ 25%. Beispielsweise kann der Masse-Anteil von Ni + Co ≥ 55%, insbesondere Ni + Co ≥ 60%, besonders bevorzugt Ni + Co ≥ 65,0% betragen. Damit wird gewährleistet, dass die gewünschten Eigenschaften dieser Elemente in der Legierung in ausreichendem Maße vorhanden sind.
    • Ersatz der Hauptelemente (edel)
  • Partiell können Ni und Co durch die folgenden Elemente ersetzt werden:
    Eisen (Fe) bewirkt eine geringere Festigkeit und eine geringere Härte der Legierung im Hochtemperaturbereich als entsprechende Anteile von Ni und/oder Co. Die Verwendung von Fe ist aber wirtschaftlich günstiger und bewirkt, dass eine geringere Menge an kritischen Rohstoffen (Ni und/oder Co) in der Legierung enthalten ist. Ein Masse-Anteil von Fe beträgt daher zwischen 0% und 30%. Insbesondere kann der Masse-Anteil von Fe ≤ 20%, bevorzugt Fe ≤ 10% sein.
  • Molybdän (Mo) erhöht die Kriechfestigkeit. Höhere Anteile von Mo führen zu einer zu starken Versprödung der Legierung, die außerdem bei tiefen Temperaturen oxidationsanfällig wird. Die Oxidationsanfälligkeit kann nicht durch Al und/oder Cr reduziert werden. Ein Masse-Anteil von Mo beträgt daher zwischen 0 und 8%.
  • Wolfram (W) erhöht die Kriechfestigkeit, führt aber bei höheren Anteilen zu einer Versprödung der Legierung. Ähnlich wie Mo erhöht W die Oxidationsanfälligkeit der Legierung, wobei dieser Effekt nicht durch Al und/oder Cr unterbunden werden kann. Ferner weist W eine hohe Dichte auf und führt somit zu einer unerwünschten Gewichtssteigerung der Ofenrolle. Ein Masse-Anteil von W beträgt daher zwischen 0 und 8%.
    • Hauptelemente (unedel), in Summe maximal 60%
  • Aluminium (Al) bildet als unedelstes Hauptelement die obere deckende Oxidschicht aus Al2O3. Al härtet die Legierung als Metall durch Mischkristallhärtung. Wenn Al im Inneren ("Bulk") der Legierung oxidiert wird, erfolgt eine Härtung der (geglühten) Legierung durch Dispersionshärtung. Außerdem verhindert Al die Oxidation von Cr im Inneren der Legierung oder reduziert schon entstandenes Chromoxid, wodurch Cr im Inneren der Legierung mobil gehalten wird.
  • Wenn zu wenig Al in der Legierung vorhanden ist, kommt es nicht zur Ausbildung einer ausreichenden initialen Al2O3-Deckschicht. Wenn zu viel Al in der Legierung vorhanden ist, können Oxide (Al2O3-Ausscheidungen) durch die Legierung nicht mehr zusammengehalten werden, wodurch die Beschichtung spröde wird. Der Masse-Anteil von Al beträgt daher zwischen 4 und 30%. Insbesondere kann Al ≥ 6,0% oder Al ≥ 8,0% oder Al ≥ 10,0% und/oder Al ≤ 20% oder Al ≤ 15% sein.
  • Chrom (Cr) bildet eine dauerhafte Cr2O3-Schicht unter der initialen Al2O3-Schicht. Cr diffundiert im Inneren der Legierung zur Oberfläche hin und bildet ein Reservoir an Cr unter der Cr2O3-Schicht, wodurch diese bei Verschleiß aus dem Reservoir regeneriert werden kann.
  • Bei einem zu geringen Anteil von Cr wird keine ausreichende Dicke der Cr2O3-Schicht oder ein zu geringes Reservoir an Cr für die Verschleißregeneration geschaffen.
  • Wenn ein zu hoher Anteil an Cr vorhanden ist, wird die Beschichtung spröde und es besteht die Gefahr von Schichtabplatzungen, hervorgerufen durch Ausdehnungsspannungen bei der Oxidation von Cr. Der Masse-Anteil von Cr beträgt daher zwischen 10 und 30%. Insbesondere kann Cr ≥ 13,0%, Cr ≥ 15,0% oder Cr ≥ 20,0% und/oder Cr ≤ 25% oder Cr ≤ 28% sein.
    • Ersatz der Hauptelemente (unedel)
  • Die unedlen Hauptelemente Cr und Al können partiell durch die folgenden Elemente substituiert werden:
    Tantal (Ta) verfestigt die Legierung über die Bildung von (Cr, Ni, Al)2Ta. Allerdings verlangsamt Ta die Bildung der Al2O3-Schicht, behindert die gewünschte Diffusion von Al und Cr und bildet linear Ta2O5, wodurch die Legierung versprödet wird. Ein Masse-Anteil von Ta beträgt daher zwischen 0 und 8%. Insbesondere kann Ta ≤ 4, 0% oder Ta ≤ 3, 0%, insbesondere bevorzugt Ta ≤ 1,0% sein.
  • Titan (Ti) bildet bei höheren Gehalten sprödes Ni3Ti. Ti verbessert das zyklische Oxidationsverhalten der Legierung bis zu einem Ti-Gehalt von etwa 3,5%. Abhängig von der Zusammensetzung der Legierung kann eine Verschlechterung des zyklischen Oxidationsverhaltens aber auch schon ab einem Ti-Masse-Anteil von 1% auftreten. Ti ist für die Beschichtung nicht erforderlich, kann aber bei geringen Gehalten (z.B. gleich oder kleiner als 3,5% oder 2,5% oder 1,5%) gegebenenfalls vorteilhaft sein. Ein Masse-Anteil von Ti beträgt daher zwischen 0 und 4%.
  • Silizium (Si) verbessert das zyklische Oxidationsverhalten der Legierung bei Anwesenheit von Yttrium (Y) und fördert die Bildung der Al2O3-Schicht gegenüber der Bildung der Cr2O3-Schicht. Dies stärkt die initiale Deckschicht, ist aber im späteren Betrieb (nach dem Verlust der initialen Deckschicht) unerwünscht. Ein Masse-Anteil von Si kann daher zwischen 0 und 2,5% betragen. Insbesondere kann Si ≤ 2,0% oder Si ≤ 1,0% sein.
    • Nebenelement (unedel), maximal 2,5%
  • Yttrium (Y) wird fein verteilt in der Legierung oxidiert und führt somit zu einer Dispersionshärtung. Ferner verbessert Y die Schichthaftung der Cr/Al-Oxidschichten (d.h., der Cr2O3-Schicht und der Al2O3-Schicht).
  • Ein zu geringer Anteil von Y erhöht die Gefahr des Abplatzens der Cr/Al-Oxidschichten und bewirkt eine Verminderung der Festigkeit der Legierung. Dennoch kann ein niedriger Y-Gehalt sinnvoll sein, da er einen Ausbau/Einbau der Ofenrolle bei niedrigen Temperaturen (z.B. kleiner 1000°C) ermöglicht.
  • Ein Masse-Anteil von Y beträgt zwischen 0 und 2, 5%. Insbesondere kann Y ≥ 0,5% und/oder Y ≤ 1,0% oder Y ≤ 1,5% betragen.
    • Ersatz des Nebenelements, in Summe maximal 2,5%
  • Cerium (Ce), Zirconium (Zr) und/oder Lanthan (La) wirken wie Y und können einzeln oder in Kombination in gleicher Menge als vollständiger oder partieller Ersatz für Y eingesetzt werden.
  • Hafnium (Hf) vermindert die interkristalline Heißrissigkeit der Legierung. Hf ist für die Beschichtung nicht notwendig, aber auch nicht nachteilig und verbessert (wie Y) die Oxidationsbeständigkeit der Legierung. Hf ist sehr reaktiv und kann damit bei höheren Gehalten bei Oxidation Pickelanbindungsstellen verursachen. Ein Masse-Anteil von Hf beträgt zwischen 0 und 1,5%.
  • Figur 1 zeigt eine Ofenrolle 100 für einen Glühofen in schematischer Schnittdarstellung. Der Glühofen kann beispielsweise ein kontinuierlicher Glühofen (Durchlaufglühofen) sein. Die Ofenrollen 100 sind im Betrieb im Glühofen angeordnet und dienen zum Transport von Metallblechen in Bandform (Stahlbändern, insbesondere Elektrobändern) durch den Glühofen. Insbesondere kann die Ofenrolle 100 in einem als Horizontalanlage ausgeführten Durchlaufglühofen bei hohen Temperaturen zum Einsatz kommen. Die Drehachse der Ofenrolle 100 ist durch eine gestrichelte Linie dargestellt.
  • Die Ofenrollen 100 können im Glühofen bei Temperaturen höher als 1000°C, z.B. bis zu etwa 1300°C betrieben werden.
  • Die Ofenrolle 100 weist einen Rollenkörper 110 und eine auf dem Rollenkörper 110 aufgebrachte Rollenbeschichtung 120 auf. Sowohl der Rollenkörper 110 als auch die Rollenbeschichtung 120 dürfen durch die thermo-mechanischen Bedingungen der Anlage nicht zerstört werden.
  • Darüber hinaus soll die Rollenbeschichtung 120 die Oberfläche des Metallblechs (z.B. Stahlbands) chemisch und mechanisch möglichst wenig verändern. D.h., die Rollenbeschichtung 120 dient dazu, eine chemisch-mechanisch inerte Oberfläche für Hochtemperatur-Anwendungen zu schaffen.
  • Insbesondere soll die Rollenbeschichtung 120 verhindern, dass lokale Aufwachsungen (Pickel) auf der Ofenrolle 100 entstehen, wobei dies auch unter erschwerten Bedingungen, z.B. bei dem Transport von Stahlbändern mit hohen Si- oder Mn-Gehalten, gewährleistet bleiben soll. Eine weitere Anforderung an die Rollenbeschichtung 120 kann darin besteht, dass die Beschichtung 120 für den gesamten kontinuierlichen Glühprozess geeignet sein soll, d.h. in der Anlage keine unterschiedlichen Ofenrollen 100 benötigt werden.
  • Der Rollenkörper 110 kann beispielsweise metallisch sein. Beispielsweise kann der Rollenkörper 110 als Schleuderguss-Rolle realisiert sein.
  • Die Rollenbeschichtung 120 wird beispielsweise mittels eines thermischen Spritzverfahrens, insbesondere HVOF-Spritzverfahren, auf den Rollenkörper 110 aufgebracht. Beim thermischen Spritzen wird ein metallisches Spritzpulver, gegebenenfalls vermengt mit Hartstoffen, auf den Rollenkörper 110 aufgespritzt. Andere Aufbringungsverfahren sind ebenfalls möglich. Die Herstellung von Ofenrollenbeschichtungen durch thermisches Spritzen ist bekannt und wird in der Technik in weitem Umfang eingesetzt.
  • Erfindungsgemäß wird für die Rollenbeschichtung 120 ein Beschichtungsmaterial (üblicherweise in Pulverform) verwendet, welches bis auf einen geringen optionalen Anteil von Hartstoffen ausschließlich aus Metallen besteht.
  • Eine solche weitgehend oder vollständig metallische Beschichtung ist kostengünstiger als keramische Beschichtungen oder Haarbürsten (die bei Bürstenrollen verwendet werden). Außerdem können sie porenfrei und oxidarm erzeugt werden. Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass solche metallischen Beschichtungen "in-situ" (d.h. mittels eines Glühprozesses, der vor oder im Betrieb der Ofenrolle 100 erfolgen kann) oberflächenangrenzende Oxidschichten ausbilden, die die gewünschten Eigenschaften der Rollenbeschichtung 120 bewirken. Insbesondere ist es möglich, zumindest zwei Oxidschichten (eine obere Al2O3-Schicht und eine darunterliegende Cr2O3-Schicht) zu generieren, die beide das Auftreten von Aufwachsungen (Pickelbildung) auf der Beschichtungsoberfläche wirksam unterbinden und eine langlebige Oberflächenbeschichtung mit den gewünschten Eigenschaften bilden.
  • Figur 2 zeigt einen Ausschnitt (Detail D) aus Figur 1 in vergrößerter Darstellung. Die Rollenbeschichtung 120 liegt nach ihrer Herstellung und vor einem Glühen der Rollenbeschichtung 120 als homogene metallische Legierung (gegebenenfalls mit einem kleinen Hartstoffanteil HS ≤ 0,5%) vor. Insofern zeigt Figur 2 vereinfachend keine morphologischen Strukturen dieser Legierung (die in diesem Beispiel ohne Hartstoffanteil realisiert ist). Insbesondere liegen die Legierungselemente weitestgehend gleichverteilt in der Beschichtung 120 in der durch die Pulvermischung vorgegebenen speziellen Legierungszusammensetzung vor.
  • Tabelle 1 zeigt Beispiele Nr. 1 - 15 von chemischen Zusammensetzungen der Rollenbeschichtung 120. Wie bereits erwähnt, basiert die Legierung auf den edlen Hauptelementen Ni und/oder Co, den unedlen Hauptelementen Al und Cr sowie dem optionalen Nebenelement Y. Die edlen Hauptelemente können partiell durch ein oder mehrere der Elemente Fe, Mo, W ersetzt werden. Die unedlen Hauptelemente können partiell durch ein oder mehrere der Elemente Ta, Ti, Si ersetzt werden. Als Ersatz für das Nebenelement Y können ein oder mehrere der Elemente Ce, Zr, La oder Hf eingesetzt werden.
  • In den Beispielen Nr. 1 - 11 und 13 - 15 der Tabelle 1 wurden keine Hartstoffe (HS = 0%) zugesetzt. Ein geringer Gehalt an Hartstoffen HS ≤ 0,5% (siehe Beispiel Nr. 12) ist wie bereits erwähnt jedoch bei jedem dieser Beispiele möglich. Tabelle 1: Beispiele chemischer Zusammensetzungen der Rollenbeschichtung (in Gew.-%)
    Beispiele Ni Co Cr Al Y Fe Mo W
    Nr. 1 48,0 23,9 16,9 10,3 0,6 0 0 0
    Nr. 2 46,1 24,2 20,4 4,1 0,9 0 0 0
    Nr. 3 0,2 62,1 27,0 8,8 0,1 0 0 0
    Nr. 4 69,1 0 23,7 6,2 0,7 0 0 0
    Nr. 5 70,9 0 22,3 4,7 1,7 0,1 0 0
    Nr. 6 34,2 39,2 21,4 4,3 0,7 0 0 0
    Nr. 7 46,1 23,5 16,6 12,7 0,7 0 0 0
    Nr. 8 48 23 16 12 0,6 0 0 0
    Nr. 9 42 25 14,7 12 0,3 6 0 0
    Nr. 10 25,3 25,7 21 5,3 0,2 19,5 3 0
    Nr. 11 53,8 3 24 4 0,2 11,4 0 2,6
    Nr. 12 32 31,4 18,5 15 0,8 0 0 0
    Nr. 13 48 23,5 15,4 12 0,7 0 0 0
    Nr. 14 44,8 23,2 21,1 6,2 0,9 0 0 0
    Nr. 15 25,1 30,2 26,5 11,2 1,2 4,1 0 0
    Beispiele Ta Ti Si Ce Zr La Hf HS
    Nr. 1 0 0 0,1 0 0 0 0 0
    Nr. 2 4,2 0 0 0 0 0 0 0
    Nr. 3 0 0 1,8 0 0 0 0 0
    Nr. 4 0 0 0 0 0 0 0 0
    Nr. 5 0 0 0,1 0 0 0 0 0
    Nr. 6 0 0 0 0 0 0 0 0
    Nr. 7 0 0 0 0 0 0 0 0
    Nr. 8 0 0 0 0 0 0 0 0
    Nr. 9 0 0 0 0 0 0 0 0
    Nr. 10 0 0 0 0 0 0 0 0
    Nr. 11 0 0 1 0 0 0 0 0
    Nr. 12 0 0 0 0,6 1,2 0 0,2 0,3
    Nr. 13 0 0,4 0 0 0 0 0 0
    Nr. 14 3,5 0 0 0 0 0,3 0 0
    Nr. 15 0 0 0 0 1,4 0 0,3 0
  • Die Beispiele Nr. 1 - 9 für die Rollenbeschichtung wurden aus Pulvermischungen hergestellt, in denen die Bereiche der enthaltenen Elemente herstellerseitig folgendermaßen spezifiziert waren:
    • Legierung Nr. 1
    • Bereichsangaben Pulverhersteller: Ni: 35,2-58,9%,
    • Co: 18,0-28,0%, Cr: 13,0-21,0%, Al: 10,0-15,0%, Y: 0,1-0,8%, andere: ≤ 5,0%.
    Legierung Nr. 2
  • Bereichsangaben Pulverhersteller: Ni: 33,1-53,7%, Co: 20,0-26,0%, Cr: 18,0-23,0%, Al: 4,0-11,0%, Ta: 2,0-6,0%, Y: 0,3-0,9%, andere: ≤ 5,0%.
    • Legierung Nr. 3
  • Bereichsangaben Pulverhersteller: Co: 58,5-66,95%, Cr: 27,0-31,0%, Al: 5,0-9,0%, Y: 0,05-0,5%, Si: 1,0-3,0%, andere: ≤1,0%.
    • Legierung Nr. 4
  • Bereichsangaben Pulverhersteller: Ni: 67,5-70,7%, Cr: 23,5-25,0%, Al: 5,0-7,0%, Y: 0,3-0,7%, andere: ≤1,0%.
    • Legierung Nr. 5
  • Bereichsangaben Pulverhersteller: NiCrAl (keine konkreten Angaben).
    • Legierung Nr. 6
  • Bereichsangaben Pulverhersteller: Ni: 32%, Co: 38,5%, Cr: 21%, Al: 8%, Y: 0,5%.
    • Legierung Nr. 7
  • Bereichsangaben Pulverhersteller: Ni: 47,05%, Co: 23%, Cr: 17%, Al: 12,5%, Y: 0,45%.
    • Legierung Nr. 8
  • Bereichsangaben Pulverhersteller: Ni: 34,8-58,9%, Co: 18,0-28,0%, Cr: 13,0-21,0%, Al: 10,5-15,0%, Y: 0,1-0,8%, Si: ≤ 0,2%, Fe: ≤ 0,2%, Ta: 0%, andere: ≤1,0%.
  • Die in der Tabelle 1 angegebenen Werte wurden durch Messungen von Beschichtungen ermittelt, die aus den oben genannten Pulvermischungen hergestellt wurden. Der Wert 0 besagt entweder, dass das entsprechende Element nicht vorhanden ist oder in einer Konzentration unterhalb der Detektionsschwelle vorliegt.
  • Bei einem Einsatz als Ofenrollenbeschichtungen zeigten die Legierungen Nr. 1, Nr. 8 und Nr. 9 die besten Ergebnisse. Die ähnliche Legierung Nr. 7 zeigte gute Ergebnisse. Schlechtere Ergebnisse ergaben sich bei der Legierung Nr. 2, bei welcher der Ta-Gehalt der gewünschten Diffusion von O2 entgegenwirkte. Die Legierung Nr. 3 war weicher, da ohne Ni keine Mischkristallhärtung vorlag. Die Legierung Nr. 4 zeigte ebenfalls schlechtere Ergebnisse, da keine Mischkristallhärtung für Ni ohne Co auftrat und wenig Al für die initiale Al2O3-Deckschicht und die Verstärkung durch Dispersionshärtung (Al2O3-Ausscheidungen) zur Verfügung stand. Bei der Legierung Nr. 5 trat wegen des Fehlens von Co ebenfalls keine Mischkristallhärtung für Ni auf, und auch hier war nur wenig Al für die Ausbildung der initialen Al2O3-Deckschicht und die Verstärkung durch Dispersionshärtung (Al2O3-Ausscheidungen) vorhanden. Die Legierung Nr. 6 wies ebenfalls wenig Al für die initiale Al2O3-Deckschicht und die Verstärkung durch Dispersionshärtung (Al2O3-Ausscheidungen) auf, außerdem war sie aufgrund des zu hohen Anteils Ni + Co > 72% nicht erfindungsgemäß. Die Legierung Nr. 9 wies ähnliche Eigenschaften wie die Legierung Nr. 8 auf, zeigte jedoch eine geringfügig niedrigere Performance, da sie aufgrund des
  • Fe-Anteils etwas weicher war. Bei den Legierungen Nr. 10 und Nr. 11 war wenig Al für die Deckschichtausbildung vorhanden, außerdem waren diese Beschichtungen durch den hohen Fe-Gehalt vergleichsweise weich. Bei der Legierung Nr. 11 trat aufgrund des geringen Co-Gehalts nur wenig Mischkristallhärtung auf. Die Ergebnisse der Legierungen Nr. 10 und 11 waren in etwa mit denen der Legierung Nr. 4 vergleichbar. Die Legierung Nr. 12 zeigte eine etwas niedrigere Performance als die Legierungen Nr. 1, 7, 8, 9. Die Legierung Nr. 13 wurde mit Ti legiert und zeigte aus noch ungeklärten Gründen keine Vorteile gegenüber den Legierungen Nr. 1 und 8. Die Legierung Nr. 14 zeigte ähnliche Eigenschaften wie Legierung Nr. 2, es wurden durch die Zugabe von La keine Verbesserungen erzielt. Bei der Legierung Nr. 15 ließen sich durch Zugabe von Fe/Zr/Hf keine Vorteile gegenüber den Legierungen Nr. 1, 7 und 8 erzielen.
  • Figur 3 veranschaulicht Vorgänge in der Legierung beim Glühen. Dabei treten mehrere Diffusionsprozesse auf:
    • 1. Diffusion von Al in der Legierung
  • Eine Diffusion von Al zur Oberfläche hin (Pfeil P3) bewirkt, dass dort eine deckende Al2O3-Schicht ausgebildet wird. Diese Schicht wird im Folgenden als dritte Schicht 330 bezeichnet. Die durch Glühen erzeugte Schichtdicke der dritten Schicht 330 ist wesentlich größer als die Schichtdicke einer nativen Al2O3-Schicht, welche ohne Glühen und somit ohne die Diffusion von Al (Pfeil P3) an die Oberfläche der Rollenbeschichtung 120 entstehen würde. Die dritte Schicht 330 kann beispielsweise eine Schichtdicke zwischen 2 und 5 µm aufweisen. Bei geringen Al-Gehalten kann die Schichtdicke geringer sein. Die dritte Schicht 330 kann die oberste, freiliegende Schicht der Rollenbeschichtung 120 sein. Ferner findet eine Diffusion von Al zu Grenzflächen 345 von Partikeln in der Legierung statt, die beim Herstellungsprozess (Spritzprozess) aufgebracht wurden. In Kombination mit einer Diffusion von Sauerstoff (Pfeil P1) in die Legierung hinein bewirkt dies die Bildung von Al2O3-Ausscheidungen 340 in der Legierung. Die Ausscheidungen 340 bewirken eine Verfestigung der Legierung als Cermet.
    • 2. Diffusion von Cr in der Legierung
  • Cr diffundiert ebenfalls in Richtung zur Oberfläche der Legierung (Pfeil P2) . Dadurch wird eine zweite Schicht 320 ausgebildet. Die zweite Schicht 320 weist an ihrer Oberseite angrenzend an die dritte Schicht 330 eine durchgehende (deckende) Cr2O3-Schicht auf und umfasst ferner ein darunterliegendes "Diffusionsreservoir" von in der Legierung gelöstem (mobilen) Cr. Die zweite Schicht 320 wird daher auch als Cr/Cr2O3-Schicht bezeichnet.
    • 3. Diffusion von O2 in die Legierung
  • Sauerstoff diffundiert durch die Oberfläche der Rollenbeschichtung 120 in die Legierung (Pfeil P1). Dadurch kann sich - zusätzlich zu der deckenden Cr2O3-Schicht - auch innerhalb der Legierung Cr2O3 aus Cr und eindiffundiertem Sauerstoff bilden. Dieses Cr2O3 im Inneren der zweiten Schicht 320 wird von dem durch die zweite Schicht 320 hindurch diffundierenden Al (Pfeil P3) jedoch reduziert (Cr2O3 + 2Al -> 2Cr + Al2O3). Dadurch wird Cr (wieder) mobil, wodurch es zu der Ausbildung der vergleichsweise dicken zweiten Schicht 320 mit der oberen durchgehenden Cr2O3-Schicht und einem darunterliegenden Reservoir an mobilem Cr kommt. Die Cr-Konzentration in der zweiten Schicht 320 weist einen in Figur 3 durch Graustufen angedeuteten Gradienten auf.
  • Mit anderen Worten bewirkt Al einen Getter-Effekt, wodurch Cr2O3 im Inneren ("Bulk") der Legierung (d.h. unterhalb der deckenden Cr2O3-Schicht) zumindest teilweise reduziert wird. Cr bleibt dadurch mobil, während das durch die Reduktion entstehende Al2O3 im Bulk z.B. an Partikel-Grenzflächen 345 in Form von Ausscheidungen 340, die die Beschichtung 120 verfestigen, eingebaut wird.
  • Ein Cr-verarmter Bereich der Legierung unterhalb der Schichtgrenze SG wird im Folgenden auch als erste Schicht 310 bezeichnet. Wie in Figur 3 angedeutet, können Al2O3-Ausscheidungen 340 auch in der ersten Schicht 310 vorhanden sein.
  • Da die zweite Schicht 320 eine diffusionsbedingte Anreicherung an Cr mit zunehmendem Cr-Gehalt nach oben aufweist, ist ihre Schichtdicke (untere Schichtgrenze SG) nicht scharf begrenzt. Definiert man als untere Schichtgrenze der zweiten Schicht 320 beispielsweise eine Linie SG, entlang welcher der tatsächliche Cr-Anteil dem gemittelten (oder nominalen) Cr-Anteil der Legierungszusammensetzung entspricht, kann die zweite Schicht 320 als Cr-reiche (oder Cr-angereicherte) Schicht und die unter der Linie SG liegende erste Schicht 310 als Cr-arme (oder Cr-abgereicherte) Schicht bezeichnet werden. Die zweite Schicht 320 kann eine Dicke von z.B. 20 - 25 µm aufweisen.
  • Figur 4 zeigt die Rollenbeschichtung 120 (Detail D) nach einer Abnutzung der dritten Schicht 330 im Betrieb. Beispielsweise kann eine vollständige Abnutzung der dritten Schicht 330 bereits nach mehreren Monaten (z.B. 2 Monaten oder mehr) im großtechnischen Einsatz erfolgt sein. Die Schutzwirkung der Rollenbeschichtung 120 wird nach Abnutzung der dritten Schicht 330 von der zweiten Schicht 320 übernommen. Wie bereits erwähnt, weist diese eine wesentlich größere Schichtdicke als die dritte Schicht 330 auf und verfügt über eine deckende Cr2O3-Schicht mit einem darunterliegenden Cr-Anreicherungs-Reservoir, welches bei fortdauernder Sauerstoffdiffusion (Pfeil P1) und sukzessiver Abnutzung der deckenden Cr2O3-Schicht zur Erneuerung dieser Cr2O3-Schicht an ihrer Unterseite führt. Dieser Prozess kann so lange andauern, bis die Schichtgrenze SG erreicht wird, unter welcher nicht mehr ausreichend Cr für die Schichterneuerung zur Verfügung steht.
  • Die Ofenrolle 100 mit der Rollenbeschichtung 120 wird mit besonderem Vorteil für die Prozessierung von hochlegierten Stahlbändern, z.B. Elektrobändern eingesetzt. Hochlegierte Stahlbänder können vergleichsweise hohe Gehalte an Mn und/oder Si enthalten, die das Auftreten von lokalen Aufwachsungen (Pickeln) üblicherweise verstärken.
  • Bei Verwendung von Mn-haltigen Stahlbändern wird Mn vom Stahlband auf die Oberfläche der Rollenbeschichtung 120 aufgebracht. Im initialen Betrieb (bei keinem oder wenig Verschleiß) entsteht dabei über der dritten Schicht 330 eine MnAl2O4-Schicht. Diese Schicht wird als vierte Schicht 540 bezeichnet.
  • Die vierte Schicht 540 schützt zunächst (d.h., solange sie noch vorhanden ist) die darunterliegende dritte Schicht 330. Außerdem bildet sie eine chemisch-mechanisch inerte Oberfläche, die das Entstehen von lokalen Aufwachsungen sehr gut unterbindet.
  • Da im Betrieb Mn vom Stahlband ständig zur Verfügung steht, erneuert sich die vierte Schicht 540 solange, bis die dritte Schicht 330 abgenutzt ist. D.h., die Erneuerung der vierten Schicht 540 steht im Gegensatz zur Abreibung der Oberfläche. So lange die dritte Schicht 330 vorhanden ist, wird die vierte Schicht 540 aufgebaut und dann gegebenenfalls wieder abgerieben.
  • Die vierte Schicht 540 kann beispielsweise eine Schichtdicke von etwa 1 µm aufweisen.
  • Figur 6 zeigt die Rollenbeschichtung 120 (Detail D) nach der Abnutzung der dritten Schicht 330 bei Verwendung Mn-haltiger Stahlbänder. Über der zweiten Schicht 320 wird eine gleichmäßige, deckende MnCr2O4-Schicht ausgebildet. Das Mn stammt vom Stahlband (Pfeil P4). Die MnCr2O4-Schicht wird im Folgenden als fünfte Schicht 650 bezeichnet.
  • Ähnlich wie die vierte Schicht 540 weist die fünfte Schicht 650 eine chemisch-mechanisch inerte Oberfläche auf, die für Hochtemperatur-Anwendungen geeignet ist und die Ausbildung von Aufwachsungen (Pickeln) unterbindet. Die Schichtdicke der fünften Schicht 650 kann z.B. größer als 5 µm sein und ungefähr etwa 10 µm betragen. Die fünfte Schicht 650 bildet eine neue, glatte oxid-keramische Deckschicht, die sich während des Betriebs fortlaufend erneuert (MnO + Cr2O3 → MnCr2O4) und somit bei wachsendem Verschleiß der zweiten Schicht 320 solange erhalten bleibt, bis die Schichtgrenze SG erreicht ist.
  • Figur 7 verdeutlicht, dass ein nachträgliches Schleifen der Rollenbeschichtung 120 in dem Sinne zu einer Zerstörung der Rollenbeschichtung 120 führen würde, dass keine neue Schutzschichtausbildung mehr möglich ist. Dies unterscheidet die Rollenbeschichtung 120 von üblichen keramischen Beschichtungen oder Cermet-Beschichtungen, bei denen Schleifprozesse eingesetzt werden können, um wiederholt neue glatte Beschichtungsoberflächen zu schaffen.
  • Bei dem Schleifprozess (angedeutet durch Pfeil S) würde die zweite Schicht 320 abgetragen werden. Dadurch wird Cr (das sich in der zweiten Schicht 320 angereichert hat) aus der Rollenbeschichtung 120 weitgehend entfernt. Zurück bleibt die Cr-arme erste Schicht 310 mit dem als Oxid gebundenen Al (Ausscheidungen 340). Das heißt, Al ist immobil und kann nicht zu der neuen Oberfläche diffundieren, die durch den Schleifprozess erzeugt würde. Die Ni/Co-Legierung mit den Al2O3-Ausscheidungen 340 aber ohne Schutzschicht bildet keine chemisch-mechanisch inerte Oberfläche und führt rasch zur Pickelbildung. Mit anderen Worten wäre die Rollenbeschichtung 120 nach einem Schleifprozess S nicht mehr für den Einsatz in einem Glühofen geeignet. Allerdings ist es denkbar, dass eine neue thermische Beschichtung aufgetragen wird.
  • Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die Rollenbeschichtung 120 sowohl für nicht-Mn-haltige Stahlbänder als auch für Mn-haltige Stahlbänder durch eine "in-situ" Bildung von deckenden Al- und/oder Cr-Oxidschichten die gewünschten Eigenschaften für Hochtemperatur-Anwendungen im hohen Maße erfüllt. Dabei wird durch die Ausbildung der "Doppel-Oxidschicht" die effektive Schichtdicke dieser Schutzschicht 320, 330 erhöht. Die gewünschte Langlebigkeit der Rollenbeschichtung 120 wird vor allem durch die dickere zweite Schicht 320 (d.h., der Cr/Cr2O3-Schicht) bewirkt. Bei Verwendung von Mn-haltigen Stahlbändern tritt ein zusätzlicher positiver Effekt durch die Ausbildung von Mn-O keramischen Deckschichten 540 bzw. 650 auf.

Claims (18)

  1. Ofenrolle für einen Glühofen, die einen Rollenkörper und eine Rollenbeschichtung auf dem Rollenkörper aufweist, wobei die Rollenbeschichtung aus einer in Masse-% angegebenen Legierung aus
    Cr: 10% bis 30%,
    Al: 4% bis 30%,
    Ta: ≤ 8%,
    Ti: ≤ 4%,
    Si: ≤ 2,5%,
    mit 14% ≤ Cr + Al + Ta + Ti + Si ≤ 60%,
    einem oder mehreren der Elemente
    Ni: ≤ 72%,
    Co: ≤ 72%,
    Fe: ≤ 30%,
    Mo: ≤ 8%,
    W: ≤ 8%,
    mit Ni + Co ≥ 25%,
    mit 38% ≤ Ni + Co + Fe + Mo + W ≤ 72%,
    Y: ≤ 2,5%,
    Ce: ≤ 1,5%,
    Zr: ≤ 1,5%,
    La: ≤ 1,5%,
    Hf: ≤ 1,5%,
    mit Y + Ce + Zr + La + Hf ≤ 2,5%, und
    optionalen Hartstoffen HS
    mit HS: ≤ 0,5%,
    der Rest unvermeidbare Verunreinigungen, besteht.
  2. Ofenrolle für einen Glühofen nach Anspruch 1, wobei die Hartstoffe, HS, eine oder mehrere der Verbindungen Cr3C2, CrN, Cr2O3, CrB2, WC, WB, Y2O3, BN, Al2O3, ZrO2, ZrB2, Ce2O3, CeO2, AlN, TaC, TiN, TiC umfassen können.
  3. Ofenrolle für einen Glühofen nach Anspruch 1 oder 2, wobei HS = 0%.
  4. Ofenrolle für einen Glühofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
    Al: ≥ 6,0%, insbesondere Al: ≥ 8,0% oder Al: ≥ 10,0%.
  5. Ofenrolle für einen Glühofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
    Cr: ≥ 15,0%, insbesondere Cr: ≥ 20,0%.
  6. Ofenrolle für einen Glühofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
    Ni + Co: ≥ 55,0%, insbesondere Ni + Co: ≥ 60,0% oder
    Ni + Co: ≥ 65,0%.
  7. Ofenrolle für einen Glühofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
    Ta: ≤ 4,0%, insbesondere Ta: ≤ 3,0% oder Ta: ≤ 1,0%.
  8. Ofenrolle für einen Glühofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rollenkörper zumindest an seiner Oberfläche metallisch ist.
  9. Ofenrolle für einen Glühofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Legierung vor einem Glühen homogen ist.
  10. Ofenrolle für einen Glühofen, die einen Rollenkörper und eine Rollenbeschichtung auf dem Rollenkörper aufweist, wobei die Rollenbeschichtung nach einem Glühen bei einer Temperatur T ≥ 1000°C eine zweite Schicht und eine zwischen dem Rollenkörper und der zweiten Schicht angeordnete erste Schicht aufweist, wobei die zweite Schicht eine Cr-reiche Schicht ist und die erste Schicht eine Cr-arme Schicht ist, in welcher Al2O3-Ausscheidungen vorhanden sind.
  11. Ofenrolle nach Anspruch 10, wobei die zweite Schicht angrenzend an ihre Oberfläche eine durchgehende Cr2O3-Schicht aufweist.
  12. Ofenrolle nach Anspruch 10 oder 11, ferner umfassend:
    eine dritte Schicht oberhalb der zweiten Schicht, welche aus Al2O3 besteht.
  13. Ofenrolle nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die zweite Schicht eine Dicke gleich oder größer als 20 µm aufweist und/oder die dritte Schicht eine Dicke gleich oder größer als 2 µm aufweist.
  14. Verfahren zur Herstellung einer Ofenrolle für einen Glühofen, das umfasst:
    Beschichten eines Rollenkörpers, wobei die Rollenbeschichtung aus einer in Masse-% angegebenen Legierung aus
    Cr: 10% bis 30%,
    Al: 4% bis 30%,
    Ta: ≤ 8%,
    Ti: ≤ 4%,
    Si: ≤ 2,5%,
    mit 14% ≤ Cr + Al + Ta + Ti + Si ≤ 60%,
    einem oder mehreren der Elemente
    Ni: ≤ 72%,
    Co: ≤ 72%,
    Fe: ≤ 30%,
    Mo: ≤ 8%,
    W: ≤ 8%,
    mit Ni + Co ≥ 25%
    mit 38% ≤ Ni + Co + Fe + Mo + W ≤ 72%,
    Y: ≤ 2,5%,
    Ce: ≤ 1,5%,
    Zr: ≤ 1,5%,
    La: ≤ 1,5%,
    Hf: ≤ 1,5%,
    mit Y + Ce + Zr + La + Hf ≤ 2,5%, und
    optionalen Hartstoffen HS
    mit HS: ≤ 0,5%,
    der Rest unvermeidbare Verunreinigungen, besteht.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei zur Beschichtung ein thermisches Spritzverfahren oder ein Schweißverfahren eingesetzt wird.
  16. Verwendung einer Ofenrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 13 in einem Glühofen für den Transport manganhaltiger Stahlbänder, wobei sich an der Oberfläche der Ofenrolle eine MnAl2O4-Schicht und eine darunterliegende Al2O3-Schicht bilden.
  17. Verwendung nach Anspruch 16, wobei sich nach einer Abnutzung der MnAl2O4-Schicht und der darunterliegenden Al2O3-Schicht an einer Oberfläche der zweiten Schicht eine MnCr2O4-Schicht bildet.
  18. Verwendung nach Anspruch 17, wobei die Oberfläche der zweiten Schicht von einer Cr2O3-Schicht gebildet wird.
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