DE2355745A1

DE2355745A1 - Verfahren zur herstellung von verbundmetallstuecken vornehmlich von walzkoerpern

Info

Publication number: DE2355745A1
Application number: DE19732355745
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude Michel Thierse
Original assignee: USINOR SA
Current assignee: USINOR SA
Priority date: 1972-11-10
Filing date: 1973-11-08
Publication date: 1974-05-22
Also published as: FR2206146B1; SE393308B; IT996339B; ES420431A1; GB1425906A; ATA937673A; BE806442A; AT330384B; LU68755A1; NL7315149A; FR2206146A1

Description

Anmelder: USINOR 2, November 1973

Verfahren zur Herstellung von Verbundmetall-.stacken vornehmlich von Walzenkörpern

Die auf die Mitarbeit von Herrn THIERSE, Ingenieur Divisionnaire im Werk Thionville aex Anmelderfirma, zurückgehende vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von ^rbundmetallstücken^vornehmlich von Walzenkörpern. Diese Stücke können gedreht und ungedreht sein und werden aus verschiedenen Metallen vornehmlich Eisenmetallen, z.B. verschiedenen Gußeisen oder legierten oder nicht legierten Stählen, gefertigt. Sie umfassen einen äußeren Teil, die sog, Außen-"Haut", und einen inneren Teil, den sog· "Kern", die jeweils aus Metallen unterschiedlicher Beschaffenheit ode*** Zusammensetzung gebildet werden.

Betrachtet man den besonderen Fall der Walzenkörper, so ist eine Herstellung von Walzen aus Verbundmetallen (häufig auch mit dem englischen Begriff "compound¹¹ oder mit dem Begriff "Doppelguß" bezeichnet) nach dem sog. "Legierungsabfall"-Verfahren seit langem bekannt. Dieses letztere Verfahren besteht darin,, in eine Gußform steigend ein erstes Hartmetall, das sog, Außenhautmetall, und nach einer gewissen Wartezeit durch denselben auf entsprechender Temperatur gehaltenen Kanal eine bestimmte Menge eines weicheren Metalls zu gießen, um auf diese Weise schließlich für den Kern der Walze die gewünschte Be-

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schaffenheit oder Analyse zu erzielen. Das Überschußmetall fließt über den Überlauf der Gußfora, den sog. Abfluß, der sich im Bereich des oberen Zapfens des Zylinders befindet, in einen Behälter. Dieses Verfahren hat den Nachteil, insbesondere bei einer hochlegierten Außenhaut, daß eine sehr große Menge hochlegiertes Metall erforderlich ist, um den Legierungsabfall zu verhindern, und daß sich das hochlegierte Metall, das durch den Abfluß abgeführt wird, in seiner Zusammensetzung ändert.

In dem besonderen Fall der Walzenkörper aus Verbundguß hat das französische Patent Nr. 2 011 27* ein, anderes Herstellungsverfahren beschrieben. Dieses Verfahren ist dadurch, gekennzeichnet, daß nach der Verfestigung einer ausreichenden Stärke der als erstes gegossenen Außenhaut der flüssig gebliebene Metallüberschuß der Außenhaut durch Abfließen im Bereich des unteren Teils der Gußform abgeführt wird. Anschließend wird das Metall für den Kern steigend durch denselben Kanal gegossen, um nach Verfestigung den Kern des Walzenkörpers zu bilden. Das Ablassen des erstgenannten Metalls und das Zuführen des Kernmetalls erfolgen in einem gewissen Zeitabstand und stellen somit zwei aufeinanderfolgende und somit nicht gleichzeitig durchgeführte Arbeitsvorgänge dar. .

In dem französischen Patent 1 100 789 wurde auch ein Verfahren zur Herstellung von Metallformgußstücken,vornehmlich von Valzenkörpern vorgeschlagen, demzufolge zunächst in die Gußfora steigend ein erstes Metall gegossen wird; man wartet anschließend die Bildung einer äußeren Verfestigung dieses ersten Metalls ab; der verbleibende flüssige Teil des ersten Metalls wird abgeführt, und man ersetzt ihn gleichzeitig durch ein zweites durch den oberen Teil der Gußform eingeführtes Flüssigmetall.

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Das Abführen des ersten Metalls hat Ablagerungen von nichtmetallischen Substanzen an der Innenfläche des ersten verfestigten Metalls zur Folge, und diese nicht-metallischen Substanzen werden innerhalb der Gußform beim Gießen des zweiten Metalls eingeschlossen,

J)Ie vorliegende Erfindung betrifft nun ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Verbundmetallstücken des vorgenannten Typs und vornehmlich von Walzenkörpern, bei denen die Nachteile der früheren Verfahren ausgeschaltet sind·

Sie hat ein Verfahren zum Gegenstand, demzufolge zunächst in eine Gußform, die die Form des herzustellenden Stücks aufweist, steigend ein erstes Flüssigmetall gegossen wird· Anschließend läßt man das Metall bis zu einer Erzielung einer verfestigten Außenhaut von einer gewünschten Stärke abkühlen· Der verbleibende flüssige Teil des ersten Metalls wird abgelassen, und man ersetzt ihn gleichzeitig durch ein zweites von gegenüber dem ersten Metall unterschiedlicher Beschaffenheit und/oder Zusammensetzung, um den Kern des Stücks zu bilden· Dieses zweite Metall wird durch den oberen Teil der Gußform gegossen« Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Gußform verwendet wird, die an ihrem unteren Teil eine Ablaßöffnung mit einer einstellbaren Verschlußwrichtung besitzt, und man gießt durch den oberen Teil der Gußform das zweite Metall mit einer Temperatur, die über der des abgelassenen Metalls liegt, und außerdem in einer solchen Menge, daß der Füllstand des flüssigen Metalls in der Gußform konstant bleibt· Die Ablaßöffnung wird geschlossen, wenn praktisch das gesamte erste überschüssige flüssige Metall durch diese öffnung aus der Gußform abgeführt ist*

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen«

J!

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Auf der beigefügten Zeichnung, die lediglich als Beispiel dient, stellt die einzige Abbildung die Prinzipsskizze in einem Längsschnitt einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung dar, die auf die Herstellung eines Walzenkörpers zugeschnitten ist.

Diese Anlage, die die praktische Durchführung des Verfahrens darstellt, umfaßt im wesentlichen eine Gußform 1 mit einem oberen Teil 2 mit Sandfutter im Bereich des oberen Zapfens der Walze, eine Metallkokille 3 für den eigentlichen Walzenkörper mit einem beliebigen Kühlflüssigkeitskreislauf und einen unteren Teil 5 mit Sandfutter, der mit der Grundplatte verbunden ist. Durch diese Platte 6 ist ein Loch 7 gebohrt, in dasein Ablaßkanal 8 der Gußform mündet·

Ein gleitender herkömmlicher Verschlußschieber, der in seiner Gesamtheit unter 9 dargestellt ist, ist am unteren Teil der Platte 6 befestigt und ermöglicht das einstellbare Schließen und Öffnen des Ablaßkanals 8.

Ein Behälter 10 ist unter dem Austritt des Kanals 8 angebracht, um das durch den Kanal abfließende Metall aufzufangen· Dieser Behälter ist vorteilhafterweise zur genauen Bestimmung der aus der Gußform abfließenden Metallmenge geeicht·

Ein an sejtem oberen Ende trichterförmig ausgebildetes Bohr mündet in herkömmlicher Form in den unteren Gußformteil 5·

Der Ablauf des Verfahrens gemäß der Erfindung ist folgender:

Durch das Rohr 11 wird in die Guß form 1 ein erstes Flüssigmetall M mit bestimmter Zusammensetzung gegossen, das die Außenschicht des Walzenkörpers bilden soll· Dieses Metall ist gewöhnlich ein Hartmetall, und es wird bis zum Erreichen

des Niveaus N in die Gußform gegossen.

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Nach einer bestimmten Wartezeit, die entsprechend der Stärke der für den Walzenkörper gewünschten verfestigten Haut P berechnet wird, betätigt man die Schließvorrichtung 9» um den Kanal 8 am unteren Ende der Gußform zu öffnen. Der verbleibende flüssige Teil des ersten Metalls fließt in den Behälter 10 ab. Gleichzeitig wird durch den oberen offenen Teil 2 der Gußform ein zweites Metall M von einer vom Metall M unterschiedlichen Beschaffenheit oder Zusammensetzung gegossen. Dieses zweite Metall ist zur Bildung des Kerns und der Zapfen der Walze bestimmt. Die Abflußmenge von M und die Zuflußmenge von M werden in der Weise berechnet, daß in der Gußform ein konstantes'Niveau an Flüssigmetall, z.B. das Niveau N , beibe-

2 halten wird. Die Temperatur des Metalls M muß größer sein als die Temperatur des in der Gußform verbleibenden Metalls

Dieser Temperaturuniarschied, der je nach den eingesetzten Metallen schwanken kann, beträgt z.B. bei den Walzenstählen zwischen rd. 100 und 250⁰C. Dank dieses Unterschieds ist die Gefahr einer Vermischung der beiden flüssigen Metalle an der Grenzfläche i sehr gering.

Auf diese Weise erzielt man einen Kern des Walzenkörpers von homogener Beschaffenheit, und das Metall M , das in den Be-

hälter 10 abfließt, wird nicht durch das Metall M verunreinigt. Es kann daher wieder eingesetzt werden, und zwar entweder sofort im flüssigen Zustand oder später nach dem umschmelzen.

Außerdem kann durch die Beibehaltung eines konstanten Niveaus in der Gußform auch jegliche Änderung der Grenzfläche der beiden Metalle und der Übergang des Kernmetalls M von der Wand der Gußform zu dem verfestigten Teil der Außenhaut P vermieden werden, da bei dieser bereits der Sehwund eingesetzt

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hat· Dieses Einsickern des Kernmetalls hätte die Bildung von Rissen in der äußeren Schicht zur Folge gehabt.

Nach vollständigem Abfluß des noch flüssigen Metalls M durch den Kanal 8, was sich z.B. mit Hilfe des geeichten Behälters feststellen läßt, wird die Öffnung 8 mit Hilfe der Schiebervorrichtung 9 geschlossen und das Füllen der Gußform i mit dem

ο
Metall M beendet. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß die

Schiebervorrichtung 9» falls gewünscht, eine Einstellung der Abflußmenge

ermöglicht.

Abflußmenge des Metalls M durch den Kanal 8 ohne weiteres

Die Herstellung des Walzenkörpers wird in der üblichen Weise abgeschlossen·

Das keine Begrenzung darstellende Beispiel wird zur Erläuterung der Erfindung gegeben.

Beispiel

Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines Walzenkörpers für ein Zwischengerüst im kontinuierlichen Walzwerk in einer Anlage des beschriebenen Typs.

Als Außenhautmetall (M ) wurde ein Hartmetall mit folgender Zusammensetzung verwendet: C = 1,59 %; Mn = 0,60 %; P = 0,023 %; S s 0,015 %i Si = 0,41 %; Ni = 0,48 %j Cr = 0,90 #; Fe = der Rest.

Dieses Metall wurde durch das Rohr 11 bei einer Temperatur von rd. i460°C gegossen.

Nach Bildung der gewünschten Außenhautstärke wurde der Schieber 9 betätigt, und es wurde gleichzeitig durch den oberen Teil der Gußform bei Konstanthaltung des Flüssigkeitsspiegels ein Kernmetall M mit folgender Zusammensetzung eingeführt:

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C = 0,167 %', Mn = 0,57 %\ P = 0,028 <fc_t S s 0,018 %; Si = 0,43 # Pe = der Rest«

Die Temperatur des Kernmetalls beim Gießen betrug rd. 1570 C. Der Temperaturunterschied Δ Τ zwischen den beiden Metallen zum Zeitpunkt des Gießens des Kernmetalls betrug somit rd. 155°C.

Man erzielt auf diese Weise einen Walzenkörper, dessen Kern aus

ο analytischer Sicht im wesentlichen dem Metall M entsprach. Bei dem im Behälter 10 aufgefangenen Metall handelt es sich um Außenhautmetall M , das von dem Kernmetall fast vollständig frei war.

Es wurde vorstehend die Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung bei der Herstellung von Verbundwalzenkörpern für Walzwerke beschrieben, denn dies ist eine der interessantesten Anwendungsmöglichkeiten· Es lassen sich natürlich nach diesem Verfahren auch andere Verbundstücke verschiedener Form herstellen, z.B. Verbundschmiedeblöcke in Vieleckform, Maschinenteile aus Verbundmetallen (insbesondere Rollen und Wellen) usw.

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Claims

- 8 ANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung von Verbundmetallstücken, vornehmlich von Walzenkörpern, ait einer Außenhaut und einem Kern von unterschiedlicher Beschaffenheit oder Zusammensetzung. Gemäß diesem Verfahren wird zunächst steigend in eine Gußform, die die Form des herzustellenden Stückes hat, ein erstes flüssiges Metall gegossen. Dieses Metall läßt man bis zur Erzielung einer verfestigten Außenhaut der gewünschten Stärke erkalten; der verbleibende flüssige feil des ersten Metalls wird abgeführt, und er wird gleichzeitig durch ein zweites Metall mit gegenüber dem ersten Metall unterschiedlicher Beschaffenheit und/oder Zusammensetzung ersetzt, das den Kern des Stücks bilden soll· Dabei wird dieses zweite Metall durch den oberen Teil der Guß— form eingeführt. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Gußiorm verwendet wird, die an dem unteren Teil eine Abflußöffnung mit einer einstellbaren Verschlußvorrichtung besitzt, und man gießt durch den oberen Teil der Gußform das zweite Netall bei einer Temperatur, die über der Temperatur des ersten gleichzeitig abfließenden Metalls liegt. Dieses zweite Metall wird in einer solchen Menge zugeführt, daß das Niveau des flüssigen Metalls in der Gußform konstant bleibt. Wenn praktisch das gesamte überschüssige flüssige erste Metall durch die Yerschlußöffnung der Gußform abgeflossen ist, wird diese Öffnung verschlossen.

2. Verfahren gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußvorrichtung der Öffnung eine gleitende Verschlußvorrichtung vom Typ eines Schiebers ist.

3. Verfahren gemäß dem Anspruch i ofier 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Metall Stähle sind und die Gieß tempera tür des zweiten Metalls zwischen rd. 100 und 25O°C über der Temperatur des ersten flüssigen Metalls in der Gußform liegt.

k, Verfahren gemäß irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste aus der Gußform abfließende Metall in einem geeichten Behälter aufgefangen wird.

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