DE2824076A1

DE2824076A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von ring- oder rohrfoermigen, metallischen werkstuecken

Info

Publication number: DE2824076A1
Application number: DE19782824076
Authority: DE
Inventors: Erik Allan Olsson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-06-07
Filing date: 1978-06-01
Publication date: 1978-12-21
Also published as: DE2824076C2; FI781786A; CH618899A5; NO781974L; SE429729B; NL7805568A; ATA398278A; US4353494A; FR2393621B1; JPS544234A; SE7806557L; GB1597279A; FR2393621A1; CA1093349A; AT357003B; IT1095299B; FI75288B; ES470555A1; LU79768A1; IT7824286A0

Description

Erik Allan Olsson
Zollikon / Schweiz

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von ring- oder rohrförmigen, metallischen Werkstücken.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von ringodor rohrförmigen, metallischen Werkstücken aus einer Metallbahn und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens sowie eine Verwendung des Verfahrens.

Vorfahren zur Herstellung nahtloser Ringe und Rohre aus Metall ;jiiicl in grosser Zahl bekannt. Für die Herstellung von Rohren v/erden als Ausgangsmaterial Rohrluppen aus meist gewalzten Hlooms- oder Knüppolabschnitten verwendet, die entweder mitte]s eines eingepressten Dorns oder durch Walzen zwischen schräggestellten Rollen mit einem Loch versehen werden. Für die? Herstellung von Ringen und Metallreifen werden als Ausgangsiiiaterial gegossene Ringe, die in Ringwalzwerken zum Endprofil ausgewalzt v/erden, oder ausgewalzte Profile verwendet, die rundgebogen und zusammengeschweißt werden. Da das Ausgangsmaterial wogen seiner grossen Materialstä'rke die bekannten nachteiligen Erscheinungen im üefüge, z.B. Ausscheidungen von Legierungs- und Bogloitolementon, und grosse Gofügeunterschiede über den Querschnitt aufweist, niuus bei der Herstellung das Werkstück intensiv durchknetet v/erden, was

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einen hohen materiellen und zeitlichen Aufwand bedingt, welcher zudem noch durch kostspielige und zeitraubende Wärmebehandlungen zur Erzielung der gewünschten technologischen Eigenschaften des fertigen Werkstücks vergrössert wird.

Aber auch die Herstellung von Rohren durch Verformen gewalzter Bänder mit anschliessendem Verschweissen der .entstehenden Fuge bedingt einen beträchtlichen Aufwand, sobald bestimmte Anforderungen an die Eigenschaften des Werkstücks gestellt werden, die eine thermische und mechanische Behandlung der Schweissnaht erforderlich machen.

Es ist weiter ein Verfahren desselben Erfinders bekannt (DT-OS 24 06 252), bei dem auf einer bewegten Kühlfläche, die von einer Metallschmelze benetzt wird, eine Schicht der Schmelze zur Erstarrung gebracht und anschliessend von dieser Kühlfläche abgestreift wird. Mindestens zwei solcher Schichten v/erden aufeinandergelegt und durch entsprechende Druckanwondung pressverschweisst. Mit diesem Verfahren kann zwar Strangmaterial bis zu grossen Dicken hergestellt werden, das sich durch eine hohe Homogenität des Gefüges auszeichnet, jedoch ist der Aufwand wegen der für je eine Schicht benötigten Kühlfläche zu gross, und zudem ist es für die direkte Herstellung von ring- und rohrförmigen Werkstücken nicht verwendbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfiihren zur Herstellung von ring- oder rohrförmigen, metallischen Werkstücken aus einer Metallbahn so auszubilden, dass damit nahtlose riny- oder rohrförmige Werkstücke, insbesondere mit hohen und/oder gezielten Anforderungen an ihre technologischen Eigenschaften, mit geringerem Aufwand als mit den bekannten Verfahren herstellbar sind.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die

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Metallbahn in Lagen aufgewickelt und durch gleichzeitiges Zusammenpressen der Lagen zu einem ring- oder rohrförmigen Werkstück verschweisst wird, dessen Wandstärke grosser ist als die Dicke der Metallbahn, wobei die Temperatur der Metallbahn durch Wärmezufuhr oder -abfuhr geregelt wird.

Eine erfindungsgemässe Anlage zur Durchführung des Verfahrens weist eine Zuführeinrichtung für die Metallbahn auf, an welche eine Wickelvorrichtung mit mindestens einem Rollenpaar aus einer Dornrolle und einer gekühlten Pressrolle anschliesst, von dem eine Rolle antreibbar und eine Rolle gegen die andere verschiebbar gelagert ist, wobei die Dornrolle von ihrer Lagerung trennbar ist.

Eine Verwendung des erfindungsgemässen Verfahrens betrifft ciie Herstellung von Halbzeug für das Walzen von Blechen, Bändern, Stäben, Drähten o.dgl., z.B. Braniinen, Platinen oder Knüppel, wobei die ring- oder rohrförmigen Werkstücke aufgeschnitten und guradegerichtet werden.

Die Erfindung ist in den Zeichnunejon in zwei Ausführungsbeispieleri einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Anlage zur Herstellung ring- oder rohrförmiger Werkstücke aus einem aus einer Schmelze direkt gewonnenen Strang,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anlage nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Teils der Anlage nach Fig. 1, die das Entfernen eines fertiggewickelten Werkstücks zeigt,

Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch die Anlage nach Fig. 1 und

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Fig. 5 eine schematische Seitenansicht einer v/eiteren Anlage zur Herstellung ring- oder rohrförmiger Werkstücke.

Auf der in Fig. 1-4 dargestellten Anlage werden ring- oder rohrförmige Werkstücke unmittelbar aus einer Schmelze hergestellt, die einem Giessbehälter 1 zugeführt wird, der eine Ausgussöffnung mit einem schematisch dargestellten Verschluss 2 aufweist, aus welchem die Schmelze 3 durch eine Oeffnung 4 in einen um eine horizontale Achse 5 schwenkbaren Schmelzenbehälter 6 fliesst, der durch ein an der Unterseite des Schmelzenbehälters 6 angreifendes Hubwerk 7, z.B. einen hydraulischen Schubkolbenantrieb, geschwenkt wird, der sich an einem Bodenteil 8 der Anlage abstützt. Auf dem Bodenteil 8 sind zwei Seitenrahmen 9, 1Ü abgestützt, zwischen denen eine Bandgiessvorrichtung 11 angeordnet ist, woJ ehe ein mit einer Kühlung 12 versehenes, über Rollen 13, 14, 15 laufendes Giessband 16 aufweist. Das Giessband IG bildet zwischen den Rollen 13 und 14 eine schräg ansteigende Kühlfläche 17, auf v/elcher ein Schmelzenverteiler 20 angeordnet ist, dor mit dem Hchinel zenbehälter 6 durch ein Rohrdrehgelenk 21 verbunden ist. Der Schmo]zonverLeiler 20 weist zwei der Kühlfläche 17 angepasste.¹ Sei t.onwändo 22, 23 und eine Abschlusswand 24 mit einem Schmelzoneinlauf 2^rj auf. Ei nc zwischen den Seitenwänden 22, 23 angeordnete; Tauchwand 26 hai t etwaige Schlackenteile oder andere Verunreinigungen zurück. Nach oben ist der Schmelzenverteiler 20 durch einen Deckel 27 abgedeckt. Ein in der Nähe der Abschlusswand 24 angeordneter Behälter 28 enthält ein Schmiermittel bzw. ein das Ankleben verhinderndes Mittel, mit welchem das Giessband 16 überzogen wird. Die Wände 22, 23, 24 und die Tauchwand 26 sowie der Deckel 27 sind aus einem hitzebeständigen Material hergestellt.

Das Rohrdrehgelenk 21 weist einen mit dar Seitenwand JO verbundenen Formkörper 30 auf, in dessen muldenförmiger Aussenseite ein weiterer Formkörper 31 gelagert ist, dor stirnseitig einen Dichtungsring 32 aufweist, der mit einem am Schmelzenbehälter 6

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AD OFiIG'MAL

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befestigten Dichtungsring 33 zusammenwirkt. Die Formkörper 30, sind von zwei miteinander verschraubten Flanschenstutzen 34, umgeben, von denen der Stutzen 34 an dem Formkörper 30 der Seitenwand 10 befestigt ist. Der Stutzen 35 trägt einen Wälzlagerring 36, der über Kugeln 38 mit einem Lagerring 37 zusammenwirkt, welch letzterer am Schmelzenbehälter 6 befestigt ist. Beim Schwenken des Schmelzenbehälters 6 werden der mit ihm verbundene Dichtungsring 33 und der Lagerring 37 bewegt, während die übrigen Teile des Rohrdrehgelenks 21 mit dem Formkörper 30 der Seitenwand 10 verbunden und deshalb ortsfest sind.

In den Seitenrahmen 9, 10 sind die Rollen 13, 14, 15 gelagert, z.B. mittels Stehlagern 18, 19.

Es können auch andere Vorrichtungen anstelle der beschriebenen Giessvorrichtung 11 verwendet werden, z.B. eine von der Schmelze benetzte rotierende Trommel. Weiter sind in den Fig. 1 - 4 im Interesse der Uebersichtlichkeit der Figuren beim Giessen von dünnen Schichten benützte Vorrichtungen nicht dargestellt, z.B. zum Verhindern des Austretens von Schmelze durch Fugen und zum Steuern ihrer Ausbreitung auf der Kühlfläche. Weiter fehlen in den Figuren besondere Massnahmen zur Verhinderung einer durch beilinderte Schrumpfung hervorgerufenen Risstendonz, welche durch eine andere Anordnung des Schmelzenvertcilers 20 oder durch eine gekühlte Giesstrommel, an deren Umfang der Schmelzenverteiler angeordnet ist, beeinflusst bzw. verbessert werden kann.

Massnahmon zum Steuern der Ausbreitung der Schmelze, um das Entstehen von Schrumpfungsrissen zu vermeiden, sind z.B. eine andere Anordnung der Abschlusswand 24 als senkrecht zur Bewegungsrichtung, z.B. schräg, spitz, Zickzack- oder wellenförmig, damit die Erstarrung der Metallbahn nicht gleichzeitig einsetzt. Dieselbe Wirkung kann z.B. auch mittels Gasstrahlen oder elektromagnetischen Kräften erreicht werden, welche die Schmelze in Teilbereiche der Bahnbreite zurückhalten.

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OPfGH-JAL INSPECTED

Wesentlich für die Anlage ist eine Wickelvorrichtung 40, die anschliessend an die Bandgiessvorrichtung 11 auf den beiden Seitenrahmen 9, 10 aufgebaut ist. Die Wickelvorrichtung 40 weist zwei Ständer 29 auf, die auf verlängerten Lagerzapfen 49 einer auf den beiden Seitenrahmen 9, 10 in Stehlagern 52 gelagerten Rolle 50 schwenkbar gelagert sind. Jeder Ständer 29 weist zwei durch ein oberes Joch 42 und ein unteres Joch 4 3 verbundene Säulen 41 auf, an denen ein Lagergehäuse 44 mit einem Lager 45 für die drehbare Lagerung einer Dornrolle 46 gleitend geführt ist. Der als Lagerwelle ausgebildete Mittelteil 43' der unteren Joche 43 ist in einem Lagerschild 47 schwenkbar gelagert, der mit Hilfe eines Lagers 48 auf den verlängerten Lagerzapfen 49 schwenkbar abgestützt ist. Dadurch können die Ständer 29 einerseits durch ein Spreizwerk 53 gespreizt und andererseits um die Drehachse 51 der Rolle 50 geschwenkt werden. Die Bandgiessvorrichtung 11 und die Rolle 50 werden durch einen Motor 56 über ein Getriebe 57 angetrieben.

Die Lagerschilde 47 weisen über die unteren Joche 4 3 auskragende Lagerlaschen 54 auf, an denen je ein Hubwerk 55, z.B. ein hydraulischer Schubkolbenantrieb, angreift, der am Bodenteil 8 abgestützt ist. Die Rolle 50 ist, siehe Fig. 4, mit Hohlräumen 58 versehen, durch welche Kühlflüssigkeit in nicht näher dargestellter Weise strömt.

Anhand von Fig. 4 kann am besten die Herstellung eines ring- oder rohrförmigen Werkstücks erläutert werden. Auf der Kühlfläche 17 der Bandgiessvorrichtung 11 wird durch Erstarren der Schmalze eine verhältnismässig dünne Metallbahn 61 gebildet, die durch Leitvorrichtungen (nicht dargestellt) auf die Dornrolle 46 gelenkt wird, auf der sie in Lagen zu einem ring- oder rohrförmigen Werkstück 6 0 aufgewickelt wird. Das Aufwickeln in Lagen kann auf verschiedene Weise erfolgen: Es können die Lagen bündig übereinandorgelegt werden, so dass mit jeder Lage die Wanddicke dos Werkstücks 60 entsprechend wächst, oder die Lagen werden nur teilweise überlappt aufgewickelt, so dass ein Werkstück mit schraubenförmig auf-

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gev/ickelter Metallbahn entstel t. Wesentlich ist dabei, dass die Metallbahn mit der gewünschten Zusammensetzung bei einer so hohen Temperatur aufgewickelt wird, dass die durch die Rolle 50 gegeneinandergepressten, aufeinanderstossenden Lagen der Bahn 61 im Laufe der Aufwicklung miteinander zu einem Ring mit einer Wandstärke verschweissen, die grosser ist als die Dicke der einzelnen Bahn 61, aber auch ein Mehrfaches dieser Dicke betragen kann. Dadurch erhält das Werkstück 60 eine durchgehend gleichmässige, der Zusammensetzung der aufgewickelten Bahn 61 entsprechende Zusammensetzung. Inhomogenitäten und Segregate, die häufig in einem gegossenen Produkt vor seiner Warmverformung zu finden sind, sind somit nicht zu befürchten. Das Pressen des Werkstücks 60 erfolgt durch in den obern Jochen 42 abgestützte Hubwerke 63, z.B. hydraulische Schubkolbenantriebe, welche die auf den Säulen 41 verschiebbaren Lagergehäuse 44 mit der darin gelagerten Dornrolle 46 gegen die Rolle 50 drücken.

Die Herstellung von Werkstücken 60 in der beschriebenen Anlage ist besonders kostengünstig, da die in der Bandgiessvorrichtung 11 erzeugte Metallbahn 61 unmittelbar nach Verlassen derselben aufgewickelt und verschweisst wird, so dass das Gefüge des Werkstücks 60 feinkörnig und dessen Zusammensetzung infolge seiner sehne? Lien Erstarrung gleichmässig ist. Auch kann die als Rohr ausgebildete Dornrolle 46 zur Herstellung des Werkstücks 60 mit dor Metallbahn 61 verschweisst werden. Sind gegebenenfalls die überflächen der in dor Bandgiessvorrichtung 11 erzeugten Metallbahn 61 für die Herstellung eines innigen Kontaktes beim Aufwickeln nicht genügend eben, kann ein Paar Glättwalzen zwischen die Bandgiessvorrichtung 11 und die Wickelvorrichtung 40 angeordnet werden.

Die aufzuwickelnde Bahn kann auch ein gewalztes Band sein. In diesem Fall entfällt die Bandgiessvorrichtung 11; das Aufwickeln und Verschweissen der Metallbahn erfolgt jedoch in genau gleicher Weise, wie wenn diese durch Giessen erzeugt v/ird. Allerdings muss die Metallbahn vor dem Aufwickeln von eventuellen Verunreinigungen, wie z.B. Rost, befreit werden und auf diejenige Temperatur gebracht

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werden, die für eine Verschweissung bei dem zur Verfügung stehenden Anpressdruck erforderlich ist.

Für die Herstellung ringförmiger Werkstücke mit grossem Innendurchmesser ist es zweckmässiger, anstelle eines einzigen Rollenpaares, wie nach Fig. 1-4, mehrere in einem Käfig 6 2 gelagerte Rollenpaare 65, 66 für das Aufwickeln des Werkstücks 60 einzusetzen, siehe Fig. 5. Durch eine rotierende, durch die Schmelze benetzte und die Bandgiessvorrichtung 11 bildende gekühlte Giesstrommel 64 wird eine Metallbahn 61 gebildet, die über die Rollenpaare 65, 66 aufgewickelt wird. Die auf der Innenseite des Werkstücks 60 liegenden Rollen 66, 67 sind an einem im Käfig 62 gelagerten Halter 69 abgestützt. Der Käfig 62 ist auf einem Fahrwerk 77 verschiebbar gelagert, damit er sich entsprechend dem Wachsen des Werkstücks 60 verschieben kann. Die inneren Rollen 66, 67 können zur Festlegung des Innendurchmessers einstellbar sein, während die äusseren Walzen 65 mit Hubantrieben 68 ausgerüstet sein können. Mit einer Einrichtung zur Wärmezufuhr oder -abfuhr 75 kann die Temperatur der Ringoberfläche auf dem gewünschten Wert gehalten werden. Seitlich angeordnete Führungsrollen 76 dienen der Führung und/oder dem seitlichen Pressen des Werkstücks 60.

Bei der Anlage nach Fig. 5 ist das Schwenken des Käfigs 62 nach oben wie bei der Anlage nach Fig. 1-4 nicht immer möglich. Zweckmassig ist dann die Wickelvorrichtung mit ihrem Käfig 62 auf dem Fahrwerk 77 aus der Anlage zu entfernen und gegen eine zweite gleiche Wickelvorrichtung auszuwechseln. Auf diese Weise kann mit der aus der Anlage entfernten Wickelvorrichtung das fertige Werkstück 60 weiter angetrieben und gegebenenfalls zur Vollendung des Schweissvorgangs gepresst werden.

Mit den beschriebenen Anlagen kann auch ein Werkstück mit gezielten Materialschichtungen in einer Operation hergestellt werden, z.B.

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Ringe oder Rollen mit verschleissfesten Innen- oder Aussenschichten oder Rohrluppen von gewöhnlichem Röhrenstahl mit einer Innen- und Aussenschicht aus nichtrostendem Stahl. Die Metallbahnen werden in Streifen bestimmter Länge mit unterschiedlicher, den gewünschten Schichtungen entsprechender Zusammensetzung einfach zu einem Strang aneinandergereiht und danach aufgewickelt und verschweisst.

Wesentlich ist, dass die aufzuwickelnde Bahn die für die Durchführung des Pressschweissens der aufgewickelten Lagen richtige Temperatur aufweist, wobei verschiedene Methoden angewandt werden können. In den beim Aufwickeln von zwei Lagen gebildeten Winkel können Flammen und Strahlen, z.B. aus einem Gasbrenner, Plasmabrenner oder einem Laser gerichtet v/erden, welche die Flächen schnell auf Schweisstemperatur bringen, besonders wenn der Strang bereits vorgewärmt ist. Meistens aber ist eine elektrische, vorzugsweise induktive Aufheizung vorzuziehen, welche eine genaue automatische Temperaturregelung ermöglicht und die das Band umgebende Atmosphäre nicht beeinflusst. Eine Oxidation der zu verschweissenden Flächen, welche die einwandfreie metallische Bindung beeinträchtigen, ist zu vermeiden, weshalb die Herstellung der Werkstücke üO vorzugsweise in einem geschlossenen Raum mit nichtoxidierender Atmosphäre durchzuführen ist, wie noch erläutert wird.

Abgesehen von der Aufheizung der aufeinanderstossenden Flächen der Lagen der Metallbahn auf Schweisstemperatur kann ein Durchwärmen derselben vor dem Aufwickeln und Verschweissen nützlich oder sogar notwendig sein, besonders bei Metallen mit hoher Wärmeleitfähigkeit und bei grösseren Bahnstärken. Nicht nur würde sonst die Wärme allzu schnell von den zu verschv/eissenden Oberflächen in das Innere der Bahn abgeleitet, was eine schlechte Verschv/eissung zur Folge hätte, sondern es könnten auch zu Rissbildungen führende .Wärmespannungen entstehen. Für die Vorheizung eignet sich in solchen Fällen z.B. ein Schmelzbad aus Salz, das gegebenenfalls auch die Flächen des Strangs von Verunreinigungen und Oxyden befreit und vor

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der Wickelvorrichtung 40 anzuordnen ist.

Es ist nicht immer notwendig, die Oberflächen der einzelnen Lagen für eine einwandfreie metallische Bindung in schmelzflüssigen Zustand zu versetzen. Vielmehr kann die Bindung durch eine interkristalline Diffusion in fester Phase Zustandekommen, vorausgesetzt, dass ein inniger Kontakt zwischen den Oberflächen und eine genügend hohe Temperatur vorhanden ist. Weil die Diffusion infolge eines auf der Oberfläche haftenden Gasfilms erschwert ist, wäre ein Verschweissen unter Vakuum günstiger, jedoch genügt meistens bei normaler Walz- oder Schmiedetemperatur ein angemessener Pressdruck

* zur Erreichung einer guten Verschweissung. Allerdings ertragen die meisten metallischen Werkstoffe in der Nähe des Schmelzpunktes keine nennenswerte, durch Druck verursachte Verformung, ohne dass sich Risse im Gefüge bilden, und demzufolge ist der Druck der vorhandenen Plastizität anzupassen. Wenn das Werkstück schichtenweise Eigenschaftsunterschiede aufweisen soll und deshalb aus unterschiedlichem Material hergestellt wird, ist gegebenenfalls eine zu weitgehende Diffusion von einem Material in das andere nicht wünschenswert. In diesem. Falle wird das Verschweissen bei relativ niedriger Temperatur, dafür aber mit höherem Druck erreicht.

Das Verschweissen durch eine interkristalline Diffusion in fester Form bei angemessenem Druck ist ein Vorgang, der zu seiner Durchführung eine gewisse Zeit benötigt; je höher die Temperatur und der Druck sind, desto kürzer ist diese Zeit. Es ist nicht auszuschliessen, besonders bei reaktionsträgen Metallen und Metall-Legierungen, dass bei der herrschenden Temperatur und bei dem verfügbaren Druck das vollständige Schweissen nicht innerhalb der Aufwickelzeit beendet ist, sondern ein längeres Verweilen bei hoher Temperatur und/oder noch eine Warmbearbeitung benotigt wird, die wegen den dadurch entstehenden Gitterbewegungen die interkristalline Diffusion erleichtert.

Mit einer Rolle von genügend grossem Durchmesser kann nicht nur der benötigte Druck für die Anpressung der gerade aufgewickelten Lage,

* Zwar erfolgt die Verschweissung schneller, je höher die Temperatur is

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sondern auch ein die Vervollständigung des Schweissvoryangs begünstigender Materialfluss in tieferen Lagen erreicht werden. Eine Warmverformung bewirkt eine Kornverfeinerung und einen Gefügeausgleich, weshalb ein Walzen oder Schmieden im Anschluss an die Verschweissung, z.B. ein Stauchen über die Endflächen oder eine andere Formgebung, auch zur Verbesserung der Verschweissung beiträgt. Wegen des bei längerdauerndem Verweilen des Werkstücks in hoher Temperatur eintretenden unerwünschten Kornzuwachses ist das Werkstück beim Aufwickeln zweckmässig so gross zu dimensionieren, dass eine eine Kornverfeinerung bewirkende Verformung bis zur Fertigdimension durchgeführt werden kann, wenigstens bei Werkstücken mit hohen Qualitätsansprüchen.

Aus den Fig. 2, 3 und 5 ist ersichtLich, dass die Bandgiessvorrichtung 11 und die Wickelvorrichtung 40 von einer Abdeckung 70 umgeben sind, innerhalb welcher sich eine nichtoxydierende Atmosphäre unterhalten lässt.

Ist das Werkstück 60 fertiggewickelt, werden die Ständer 29 der Anlage nach Fig. 1 - 4 in die in Fig. 3 dargestellte, angenähert senkrechte Lage gebracht, in welcher sie durch das Spreizwerk 53 geöffnet v/erden, so dass die Dornrolle 46 frei wird und zusammen mit dem Werkstück 60 über eine Rampe 71 in einen Behälter 72 mit einem Schrägboden 73 unter der Abdeckung 70 hindurch auf die Aussenseite des als Schleuse ausgebildeten und mit einer Sperrflüssigkeit 74 gefüllten Behälters 72 rollen und herausgenommen werden kann.

Die Dornrolle 46 wird über eine Schleuse 80 in die Wickelvorrichtung 40 eingeführt, welche Schleuse als Behälter mit einem an Scharnieren 81 schwenkbaren Deckel, der in Fig. 2 in ganz offener Stellung gezeichnet ist, ausgebildet ist. In die Schleuse 80 wird die leere Dornrolle 46 eingelegt, der Deckel geschlossen und ein stirnseitiger Deckel 82 in der Wand der Abdeckung 70 in Pfeilrichtung geöffnet. Nun wird die Dornrolle 46 auf einer Schiene 83

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eingefahren, die Wickelvorrichtung 40 mit Hilfe der Hubwerke 55 in die Arbeitslage geschwenkt und hierauf das Spreizwerk 53 geschlossen, so dass die Enden der Dornrolle 46 in den Lagern 45 aufgenommen sind. Damit ist die Wickelvorrichtung 40 wieder bereit für das Aufwickeln einer Metallbahn.

Wenn das Werkstück 60 seine gewünschte Grosse oder Wandstärke erreicht hat, wird die Zufuhr der Metallbahn zur Wickelvorrichtung 40 unterbrochen. Wird die Metallbahn 61 in der Bandgiessvorrichtung 11 gebildet, bedeutet dies die Unterbrechung des Giessvorganges, d.h. der Bahnbildung. Dies wird durch Absenken des schwenkbaren Schmelzenbehälters 6 erreicht, wodurch die noch nicht erstarrte Schmelze aus dem Schmelzenverteiler 20 in den Schmelzenbehälter 6 zurückfliesst.

Die Zufuhr der Metallbahn kann auch in anderer Weise unterbrochen werden, z.B. durch Erzeugen eines Druckunterschiods zwischen dem Schmelzenbehälter 6 und dem durch die Abdeckung 70 getrennten Raum. In diesem Falle ist es nicht erforderlich, die Kühlfläche 17 in Bewegungsrichtung der Metallbahn 61 schräg ansteigend anzuordnen.

Im praktischen Betrieb ist es zweckmässig, zwoi oder mehrere, wechselweise arbeitende Wickelvorrichtungen 40 in Verbindung mit einer Bandgiessvorrichtung 11 zu verwenden, so dass die letztere kontinuierlich betrieben werden kann. Der Wechsel zu einer anderen Wickelvorrichtung erfolgt nach dem Abschneiden der kontinuierlich erzeugten Bahn.

Verliert aufgrund eines grösseren Abstandes zwischen der Giessvorrichtung 11 und der Wickelvorrichtung 40 die Metallbahn 61 zu viel Wärme, ist eine Vorrichtung zur schnellen Aufheizung der Stossflachen, wie bereits erwähnt wurde, einzusetzen. Bei Verwendung von mehreren, wechselweise einzusetzenden Wickelvorrichtungen kann ohne Störung die ein fertigaufgewickeltes Werkstück enthaltende Vorrichtung gegebenenfalls weitergefahren werden, z.B.

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mit einem erhöhten Rollendruck für die Vollendung des während des Aufwickeins noch nicht beendeten Schweissvorganges.

In dem durch die Abdeckung 70 geschlossenen Raum können gegebenenfalls weitere Operationen im Anschluss an das Aufwickeln vorgenommen werden. Das Werkstück 60 kann z.B. auf einer Haltestelle entlang der schrägen Bahn 71 von der Dornrolle 46 befreit werden, um mit Walzen-, Press- oder Schmiedevorrichtungen bearbeitet, aber auch um in einen als Verlängerung des geschlossenen Raums ausgebildeten Warmhalteofen eingeführt zu werden. Unter Umständen kann es dann zweckmässiger sein, die in wechselweisem Einsatz verwendeten Dornrollen 46 nicht aus dem Raum bzw. in den Raum heraus- oder hineinzuschleusen, sondern sie nach dem Ausstossen aus dem Werkstück 60 auf eine seitwärts der Wickelvorrichtung 40 befindliche, zur Wickelvorrichtung 40 führende, gleichzeitig als Magazin und Kühlanlage für die Dornrollen 46 dienende Rücktransportbahn zu bringen. Das Wiedereinschieben der Dornrollen 46 in die Wickelvorrichtung 40 kann mittels gasdicht durch die Wand der Abdeckung 70 geführte, pneumatisch oder elektromotorisch betätigte Stangen durchgeführt werden.

Wesentlich ist für die beschriebene Anlage, dass die durch Walzen oder Dauergiessen erzeugte Metallbahn 61 mit der gewünschten Temperatur in die Wickelvorrichtung 40 gelangt. Neben den erwähnten Einrichtungen zur Erhöhung der Temperatur der Bahn können auch Mittel zur Kühlung vorgesehen werden, z.B. Flüssigkeiten oder Gase.

Die auf den beschriebenen Anlagen erzeugten Werkstücke 60 können auch mit Vorteil als Halbzeug für das Walzen von Blechen, Bändern, Stäben, Drähten o.dgl. sowie für das Strangpressen und Schmieden dienen. Wenn Ringe aus einem sehr dünnen Strang hergestellt werden, kann eine hohe Produktion bei günstigsten Umwandlungskosten von der Schmelze zum Halbzeug wegen der für die erfindungsgemässe Anlage erforderlichen niedrigen Investitionskosten erzielt werden. Stehen Walzwerke für das Auswalzen von endlosen Bahnen, z.B. Radialwalz-

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werke, nicht zur Verfügung, werden die Ringe aufgeschnitten und zu Brammen, Platinen oder Knüppel für das nachfolgende Auswalzen geradegerichtet. Die mit dem erfindungsgemassen Verfahren erreichbare Produktivität hängt von der Leistung der Vorwalzeinrichtung bzw. der erstarrten Metallmenge pro Zeiteinheit bei der Bandgiessvorrichtung 11 ab; beim Giessen von sehr dünnen Metallbahnen 61 kann diese sehr viel höher sein als bei einer konventionellen Stranggiessanlage. Dazu hat aber das nach dem erfindungsgemassen Verfahren hergestellte Halbzeug ein feinkörnigeres Gefüge als das mit dem konventionellen Stranggiessen gegossene Material und ist frei von Primärseigerungen, weshalb es für die Erzielung der gewöhnlich für gewalzte Produkte geltenden technologischen Normen weniger verformt zu werden braucht und deshalb in kleineren Dimensionen hergestellt sowie in weniger Walzendurchgängen fertiggewalzt werden kann als ein nach bekannten Verfahren hergestelltes Halbzeug.

Im Rahmen der Erfindung ist es, besonders bei der Herstellung von Rohrluppen, manchmal von Vorteil, anstatt eines Domes in auf Bandbreite zugeschnittene Rohrlängen zu verwenden, die mit den Werkstücken verschweissen. Diese Rohrlängen können entweder vom selben Material wie das des Werkstücks oder von einem anderen Material sein.

Mehrere Bahnen mit gleichen oder ungleichen Breiten können nebeneinander in ein und derselben Wickelvorrichtung verschweisst werden. Diese Bahnen, falls sie gegossen sind, können als separate Bahnen auf einer gemeinsamen Kühlfläche gegossen sein oder Teile einer in Längsrichtung aufgeschnittenen, breiteren Bahn sein.

Bei der Herstellung von Ringen kann gegebenenfalls die Bahn, besonders bei Ringen mit grossem Durchmesser, in Teilstücken mit einer Länge ^ TT χ Ringdurchmesser abgeschnitten werden, welche Teilstücke nacheinander und aufeinander gewickelt und verschweisst werden zu einem aufgeschnittenen Ring. Anstatt den inneren Rollen 66, 67 kann dann eine Trommel verwendet werden.

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Leerseite

Claims

Patentanwälte TD iyr Bavariaring 4, Postfach 2024 IEDTKE - DÜHLING " KlNNE 8000 München 2 f± -_ Tel.: 089-539653 UiRUPE " Pellmann Te|ex: 5-24845 upat cable: Germaniapatent Münch

1. Juni 1978

Patentansprüche ^B 3963/case If BE18·«

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1. Verfahren zur Herstellung von ring- oder rohrförmigen, metallischen Werkstücken aus einer flachen Metallbahn, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbahn in Lagen aufgewickelt und durch gleichzeitiges Zusammenpressen der Lagen zu einem ring- oder rohrförmigen Werkstück verschweisst wird, dessen Wandstärke grosser ist als die Materialstärke der Metallbahn, wobei die Temperatur der Metallbahn durch Wärmezufuhr oder -abfuhr geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Metallbahn auf Pressschweisstemperatur geregelt v/ird.

3. Verfaliren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbahn auf einer bewegten Kühlfläche durch Erstarrung einer Schmelze gebildet und anschliessend aufgewickelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück aus Strangabschnitten unterschiedlichen Materials gebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach beendetem Aufwickeln der flachen Metallbahn das Werkstück weiterhin in Wärme zusammengepresst wird, z.B. bei einer Schmiedetemperatur oder darüber.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach beendetem Aufwickeln der flachen Metallbahn das Werkstück einer Diffusionsglühung bei oder über seiner Rokristallisationstemperatur unterzogen wird.

7. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,

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dadurch gekennzeichnet/ dass sie eine Zuführeinrichtung für die Metallbahn (61) aufweist, an welche eine Wickelvorrichtung (40) mit mindestens einem Hollenpaar (46, 5U; 65, 66) anschliesst, von denen eine Holle antreibbar und eine Rolle gegen die andere verschiebbar gelagert ist.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rollenpaar der Wickelvorrichtung (40) eine Dornrolle (46) und eine gekühlte Holle (50) aufweist, wobei die Dornrolle (46) von ihrer Lagerung (44, 45) trennbar ist.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekonnzeichnet, dass die beiden Rollen (46) in um die Drehachse (51) der Rolle (.'3O) schwenkbaren Ständern (29) gelagert sind, wobei die Dornrolle (46) durch an den Ständern abgestützte Hubwerke (63) verschiebbar ist und die Ständer durch ein Spreizwerk (53) um je eine Achse senkrecht zur Drehachse der Rolle so weit ausschwenkbar sind, dass die Dornrolle (46) von ihrer Lagerung (44, 45) trennbar ist.

10. Anlage nach Anspruch 7, dadurcti gekennzeichnet, dass die Wickelvorrichtung (40) mehrere, in einem Käfig (62) angeordnete Rollenpaare (65, 66) aufweist, von denen die innenliegenden Rollen (66) und wahlweise weitere innenliegende Rollen (67) als Dornrollen dienen.

11. Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (62) der Wickelvorrichtung (40) mit einem Fahrwerk (77) ausgerüstet ist.

12. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung eine in Richtung der Wickelvorrichtung (40) bewegte, der Strangbildung dienende Kühlfläche (17) mit einem der Kühlfläche vorgelagerten Schmelzenbehälter (6) mit heb- und senkbarem Schmelzenniveau und einem an der Kühlfläche anliegenden Schmelzenverteiler (20) ist.

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13. Anl£ige nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnielzenbehälter (6) um eine Achse (5) schwenkbar ist, in welcher der Schmelzenbehälter durch ein Rührdrehgelenk (32 - 38) mit dem Schmelzenverteiler (20) verbunden ist.

14. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlfläche (17) eine in Richtung der Wickelvorrichtung (40) drehbare Trommel (64) ist.

15. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ständer gegen eine Rampe (71) schwenkbar sind, auf der die von den Ständern getrennte Dornrolle (46) mit dem Werkstück (6ü) in einen als Schleuse ausgebildeten, mit einer Sperrflüssigkeit (74) gefüllten Behälter (72) abrollbar und auf der Aussenseite einer die Anlage umgebenden Abdeckung (70) abtransportierbar ist.

16. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Abdeckung (70) eine Schleuse (80) angeordnet ist, durch welche eine leere Dornrolle (46) auf einer Schiene (83) in die Wickelvorrichtung (40) einführbar ist.

17. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Herstellung von Halbzeug, insbesondere Brammen, Platinen, Knüppel o.dgl., für das Walzen von Blechen, Bändern, Stäben, Drähten sowie für diis Strangpressen und Schmieden, dadurch gekennzeichnet, dass die ring- oder rohrförmigen Werkstücke (60) aufgeschnitten und geradegerichtet werden.

17.4.1978 _lfV

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