DE10311151A1 - Verfahren zur Herstellung einer hohlzylindrischen Gießrolle und Gießrolle - Google Patents

Abstract

Bei dem Verfahren zur Herstellung einer hohlzylindrischen großformatigen Gießrolle (1) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung werden zunächst zwei Hohlzylinder (2, 3) mit geringer Masse gegossen. Bei denen ist der Innendurchmesser (ID) eines 1. Hohlzylinders (2) größer als der Außendurchmesser (AD) des anderen 2. Hohlzylinders (3) bemessen. Der innere 2. Hohlzylinder (3) ist in den äußeren 1. Hohlzylinder (2) konzentrisch gefügt. Das Fügen erfolgt mittels heißisostatischem Pressen. Die beiden Hohlzylinder (2, 3) können unterschiedliche Wanddicken (WD, WD1) aufweisen. Des weiteren kann die fertige Gießrolle (1) mit einer Verschleiß- oder Deckbeschichtung versehen und/oder auf einen Stahlkern gefügt sein.

Description

• Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren zur Herstellung einer hohlzylindrischen Gießrolle aus Kupfer oder einer Kupferlegierung sowie andererseits eine Gießrolle.
• Sowohl die Hersteller von Gießanlagen als auch die Anwender von Gießrollen äußern in einem zunehmenden Umfang den Wunsch nach großformatigen Gießrollen. Dieser Wunsch ist anlagen- und konstruktionsbedingt. Die zur Fertigung von Gießrollen bislang zur Verfügung gestellten Gußblöcke stoßen jedoch bei Großformaten an die Grenze des technisch Machbaren. Infolge dessen ergeben sich Engpässe in der Bereitstellung von großformatigen Gießrollen.
• Der Erfindung liegt – ausgehend vom Stand der Technik – die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer hohlzylindrischen Gießrolle aus Kupfer oder einer Kupferlegierung zu schaffen, das insbesondere die Bereitstellung großformatiger Gießrollen in einfacher und wirtschaftlicher Weise ermöglicht. Ferner soll eine wirtschaftlich herzustellende Gießrolle geschaffen werden.
• Der verfahrensmäßige Teil dieser Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
• Bei diesem Verfahren werden zunächst mindestens zwei Hohlzylinder geringer Masse gegossen. Von Bedeutung hierbei ist, daß der Innendurchmesser eines 1. Hohlzylinders größer als der Außendurchmesser des anderen 2. Hohlzylinders bemessen wird. Der Durchmesserunterschied ist so, daß anschließend die beiden Hohlzylinder problemlos zu einer großformatigen Gießrolle konzentrisch ineinander gefügt werden können.
• Der Vorteil eines solchen Verfahrens liegt zunächst darin, daß die Hohlzylinder weniger kritisch mit einer kleineren Masse gegossen und auch durch Warm- und/oder Kaltzwischenumformung weiter verarbeitet werden können, wenn die Abmessungen bzw. die Masse kleiner ist. Auf diese Weise können die Anforderungen an die Größe/Masse des inneren Hohlzylinders und des äußeren Hohlzylinders deutlich verringert werden. Dies kommt einer kostengünstigeren Fertigung sowohl in der Gießerei als auch bei der sich daran anschließenden Warm/Kaltzwischenumformung entgegen. Somit ist es möglich, im Prinzip doppelt so schwere Gießrollen wie bislang herzustellen. Die Hohlzylinder können aus Gußblöcken mit anschließender Zwischenumformung oder aus Rohrsträngen gefertigt werden.
• Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß jetzt verschiedene Werkstoffe für den äußeren Hohlzylinder und den inneren Hohlzylinder zum Einsatz gelangen können. So ist es je nach Einsatzzweck, z.B. bezüglich des zu vergießenden Werkstoffs, möglich, einen besonders ermüdungsfesten Werkstoff für den äußeren Hohlzylinder zu verwenden. Genauso ist bei einer Zielvorgabe einer hohen Kühlleistung für den äußeren Hohlzylinder ein relativ hochwärmeleitender Werkstoff verwendbar.
• Desweiteren ist es jetzt von Vorteil, daß gemäß Patentanspruch 2 die Wanddicken des inneren Hohlzylinders und des äußeren Hohlzylinders werkstoffabhängig oder einsatzbedingt gezielt eingestellt werden können. So ist es beispielsweise denkbar, daß bei einer kleineren Wanddicke dann eventuell auch ein höherer Kaltumformgrad der Hohlzylinder eingestellt werden kann.
• Andererseits lassen sich je nach konstruktiver Vorgabe auch ein innerer Hohlzylinder mit einer größeren Wanddicke im Vergleich zu der Wanddicke eines äußeren Hohlzylinders kombinieren.
• Unabhängig von der genauen Ausführung des Fügeprozesses der beiden Hohlzylinder, der verwendeten Werkstoffe und ihrer Warm-/Kaltzwischenumformung bzw. anschließender Aushärtung bleibt im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, die so gefertigte großformatige Gießrolle auch auf einen Stahlkern zu installieren. Das Fügen der Gießrolle auf einen Stahlkern erfolgt insbesondere durch heißisostatisches Pressen ("Hippen").
• Nach Patentanspruch 3 ist es vorteilhaft, daß die Hohlzylinder durch heißisostatisches Pressen ineinander gefügt werden. Dies ist ein Fügeprozeß mit sehr gutem Wärmeübergang zwischen den beiden zu fügenden Hohlzylindern.
• Die Merkmale des Patentanspruchs 4 erlauben es, ineinander gefügte Hohlzylinder mit weiteren ineinander gefügten Hohlzylindern koaxial aneinander zu fügen. Dieses Fügen erfolgt vorteilhaft im Strahlschweißen (Elektronenstrahl- oder Laserstrahlschweißen) oder durch Reibrührschweißen (friction stir welding). Diese Schweißverfahren erlauben es, ausscheidungsgehärtete Werkstoffe einwandfrei zu fügen.
• Die fertig zu einer großformatigen Gießrolle gefügten Hohlzylinder kleiner Masse können mit einer Verschleiß- oder Deckbeschichtung versehen werden.
• Darüber hinaus ist es vorstellbar, daß eine Hülse als Verschleiß- oder Deckbeschichtung auf die gefügten Hohlzylinder gebracht wird. Danach kann die Endbearbeitung erfolgen.
• Eine großformatige Gießrolle, die aus mindestens zwei Hohlzylindern geringer Masse besteht, welche konzentrisch ineinander gefügt sind, bildet Bestandteil des Patentanspruchs 5.
• Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
• 1 in schematischer Perspektive eine Gießrolle und
• 2 in schematischer Perspektive eine Gießrolle mit weiteren Varianten.
• Mit 1 ist in der 1 eine großformatige Gießrolle bezeichnet. Die Gießrolle 1 setzt sich aus zwei konzentrisch ineinander gefügten Hohlzylindern 2, 3 geringerer Masse aus Kupferlegierungen zusammen. Dazu ist der Innendurchmesser ID der äußeren Hohlzylinder 2 größer als der Außendurchmesser AD des inneren Hohlzylinders 3 bemessen. Die Hohlzylinder 2, 3 können aus Gußblöcken mit anschließender Zwischenumformung oder aus gegossenen Rohrsträngen gefertigt sein. Die Hohlzylinder 2, 3 sind durch heißisostatisches Pressen ineinander gefügt.
• Wie aus der 1 erkennbar ist, weisen die beiden Hohlzylinder 2, 3 unterschiedliche Wanddicken WD, WD1 auf.
• Die 2 zeigt eine großformatige Gießrolle 1a, bei welcher insgesamt vier Hohlzylinder 2, 3 koaxial aneinander gefügt sind. Das Fügen ist durch Strahlschweißen oder durch Reibrührschweißen erfolgt.
• Das Fügen erfolgt über die einander zugewandten Stirnseiten 4, 5 der Hohlzylinder 2, 3. Die Fügestelle ist mit 6 bezeichnet.
• Nach dem Fügen der Hohlzylinder 2, 3 zu einer Gießrolle 1a kann eine spanende Bearbeitung durchgeführt werden.
• Auch ist eine umfangsseitige Verschleiß- oder Deckbeschichtung 7 denkbar. In der 2 ist diese Beschichtung 7 in strichpunktierter Linienführung angedeutet.
• Ferner kann statt mindestens einer Verschleiß- oder Deckbeschichtung 7 die Gießrolle 1a mit einer den jeweiligen Anforderungen gerecht werdenden Hülse 8 versehen sein. Eine solche in unterbrochener Linienführung veranschaulichte Hülse 8 (Verschleiß- oder Deckhülse) kann insbesondere durch heißisostatisches Pressen mit der Gießrolle 1a gefügt werden.
• Schließlich ist es noch vorstellbar, daß die Gießrolle 1a auf einen Stahlkern 9 aufgebracht werden kann. Dies erfolgt bevorzugt ebenfalls durch heißisostatisches Pressen.

1

Gießrolle

1a

Gießrolle

2

Hohlzylinder

3

Hohlzylinder

4

Stirnseite v. 2, 3

5

Stirnseite v. 2, 3

6

Fügestelle

7

Verschleißbeschichtung

8

Hülse

9

Stahlkern

AD

Außendurchmesser v. 3

ID

Innendurchmesser v. 2

WD

Wanddicke v. 2

WD1

Wanddicke v. 3

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung einer hohlzylindrischen Gießrolle (1, 1a) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, bei welchem zunächst mindestens zwei Hohlzylinder (2, 3) gegossen werden, bei denen der Innendurchmesser (ID) eines 1. Hohlzylinders (2) größer als der Außendurchmesser (AD) des anderen 2. Hohlzylinders (3) bemessen ist, und daß dann die beiden Hohlzylinder (2, 3) konzentrisch ineinander gefügt werden.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, bei welchem die Hohlzylinder (2, 3) mit unterschiedlichen Wanddicken (WD, WD1) gegossen werden.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, bei welchem die Hohlzylinder (2, 3) durch heißisostatisches Pressen ineinander gefügt werden.
4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, bei welchem ineinander gefügte Hohlzylinder (2, 3) mit weiteren ineinander gefügten Hohlzylindern (2, 3) koaxial aneinander gefügt werden.
5. Gießrolle (1, 1a), die aus mindestens zwei Hohlzylindern (2, 3) besteht, welche konzentrisch ineinander gefügt sind.