EP1115521A1 - Verfahren zum herstellen eines gegossenen kaltwalzfähigen metallbandes, insbesondere als vormaterial zur münzherstellung - Google Patents
Verfahren zum herstellen eines gegossenen kaltwalzfähigen metallbandes, insbesondere als vormaterial zur münzherstellungInfo
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Definitions
- the invention relates to a method for producing a cast cold-rolled metal strip, in particular as starting material for coin production, on a horizontal continuous casting installation arranged downstream of a melting furnace, the withdrawal movement of the metal strip from the mold being composed of a drawing stroke, holding times and recoilings, and this with approximately 145 mm / min continuously cast metal strip is wound into a bundle after it has solidified (company brochure of Mannesmann Demag AG, Demag Technica, Veitshöchheim / Würzburg, "coin production”).
- metal masses, cathodes or metal scrap are melted in an oven, preferably in a crucible oven.
- the material used is put together by adding different alloying elements to the desired batch, which is cast into a metal strip in a one or two-strand continuous horizontal casting machine after transferring the melt into a holding furnace.
- the casting cross-section is, for example, 200 x 15 mm.
- the holding furnaces are usually inductively heated; they are poured directly into the water-cooled graphite mold, with casting speeds of approx. 140 - 200 mm / min are common.
- the cast metal strips are gripped by a take-off machine and alternately pulled and pushed back in a fixed cycle, while holding times are observed.
- Finishing rolling passes are followed by annealing and recrystallization steps, with annealing furnaces being used.
- the rolled-out metal strips are fed to punching devices in which coin plates are punched out in the desired coin dimensions, which are later minted.
- One of the well-known coin materials which is used in particular in the northern European countries, has a gold-like appearance and consists of a
- the aim of the present invention is the qualitatively flawless and cost-effective production of a cold-rolled metal strip made of a copper alloy with proportions of aluminum, zinc and tin, for example as a semi-finished product for coin production, on a known horizontal casting machine.
- This goal is achieved by the combination of partially known process steps according to the invention, which enables the production of the required copper alloys on plants that have not previously seemed suitable for processing these materials:
- the metal strip is pulled off with a drawing stroke of 24 mm to 28 mm, preferably 26 mm and immediately following recoil of 0.6 mm to 1 mm, preferably 0.8 mm in the direction of the mold,
- the recoil is followed by a holding time of the metal strip of 7 seconds to 7.5 seconds, preferably 7.2 seconds,
- the melt should favorably be transferred to the holding furnace without damaging turbulence and at a uniform temperature and, above all, be cast with a casting temperature which is exactly maintained.
- the proposed method can be further optimized by, for example, already covering the melt with a deoxidizing casting powder (e.g. with Papad 331 MBN).
- the graphite of which should preferably have a density of 1.83 kg / dm 3 .
- the graphite plate is usually screwed to the cooling plates of the mold in an optimized screw arrangement.
- this material can be produced as a cold-rolled metal strip without causing cracks in the metal strip. In this way, it becomes possible to manufacture the material that has hitherto been expensive to process by hot rolling in a much more economical and thus less expensive process, without the quality of the finished product suffering. Expensive hot rolling processes are avoided by casting a cold-rolled strip. The mold life increases when using the method according to the invention.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines gegossenen kaltwalzfähigen Metallbandes, insbesondere als Vormaterial zur Münzherstellung, auf einer einem Schmelzofen nachgeordneten horizontalen Stranggießanlage, wobei das mit ca. 145 mm/min kontinuierlich gegossene Metallband nach seiner Erstarrung zu einem Bund aufgewickelt wird. Dabei wird die aus einer Kupferlegierung mit Anteilen aus 4,5 bis 5,5% Aluminium, 4,25 bis 5,75% Zink und 0,6 bis 1,4% Zinn bestehende Schmelze desoxidierend bei 1150 °C bis 1155 °C in einer Graphitkokille vergossen, deren Graphitdichte 1,5 bis 2, vorzugsweise 1,83 kg/dm3 beträgt, das Abziehen des Metallbandes erfolgt mit einem Ziehhub von 24 mm bis 28 mm, vorzugsweise 26 mm und unmittelbar anschließendem Rückstoss von 0,6 mm bis 1 mm, vorzugsweise 0,8 mm in Richtung Kokille, an den Rücktoss schließt sich eine Haltezeit des Metallbandes von 7 sec. bis 7,5 sec., vorzugsweise 7,2 sec. an und unmittelbar vor dem nächsten Ziehhub erfolgt ein zweiter langer und in der Kokille wirksamer Rückstoss von 1 mm bis 2,5 mm, vorzugsweise 1,9 mm.
Description
Verfahren zum Herstellen eines gegossenen kaltwalzfähigen Metallbandes, insbesondere als Vormaterial zur Münzherstellung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines gegossenen kaltwalzfähigen Metallbandes, insbesondere als Vormaterial zur Münzherstellung, auf einer einem Schmelzofen nachgeordneten horizontalen Stranggießanlage, wobei sich die Abzugsbewegung des Metallbandes aus der Kokille aus einem Ziehhub, Haltezeiten und Rückstößen zusammensetzt und das mit ca. 145 mm/min kontinuierlich gegossene Metailband nach seiner Erstarrung zu einem Bund aufgewickelt wird (Firmenprospekt der Mannesmann Demag AG, Demag Technica, Veitshöchheim/Würzburg, „Münzfertigung").
Nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren werden Metallmassein, Kathoden oder Metallschrott in einem Ofen, vorzugsweise in einem Tiegelofen geschmolzen. Das eingesetzte Material wird durch Zuschlag verschiedener Legierungseiemente zu der jeweils gewünschten Chargen zusammengestellt, die nach Überführen der Schmelze in einen Warmhalteofen in einer ein-oder zweisträngigen kontinuierlichen Horizontal-Gießanlagen zu einem Metallband vergossen wird. Der Gießquerschnitt beträgt beispielsweise 200 x 15 mm. Die Warmhalteöfen sind in der Regel induktiv beheizt; aus ihnen wird direkt in die wassergekühlte Graphitkokille gegossen, wobei Gießgeschwindigkeiten von ca. 140 - 200 mm/min üblich sind. Die gegossenen Metallbänder werden von einer Abzugsmaschine erfaßt und in festgelegtem Takt abwechselnd gezogen und zurückgestoßen, wobei Haltezeiten eingehalten werden.
Bekannt und üblich ist es, das Metallband mit einer Hublänge zwischen 12 und 19 mm abzuziehen und nach einer kurzen Haltezeit von 0,1 bis 0,5 s zurückzustoßen. Nach einer weiteren kurzen Haltezeit erfolgt ein weiterer Rückstoß von 0 bis 1 mm, bevor der nächste Ziehhub eingeleitet wird.
Das so hergestellte gegossene Metallband wird auf einer Walzanlage in mehreren Vor- und Fertigwalzstichen bearbeitet, wobei das Metallband als Walzbund im ungeglühten Zustand von der Gießmaschine zugeleitet wird. Eine Aufbiegeeinheit mit Richtmaschine fädelt den Bandanfang in den Walzspalt des ersten Gerüstes ein; Vor- und Fertigwalzung erfolgt gewöhnlich im Reversierbetrieb. Zwischen Vor- und
Fertigwalzstichen sind Glüh- und Rekristallisationsschritte geschaltet, wobei Haubenglühöfen zum Einsatz kommen.
Nach dem Fertigwalzen werden die ausgewalzten Metallbänder Stanzeinrichtungen zugeleitet, in denen Münzplättchen in den gewünschten Münzabmessungen ausgestanzt werden, die später geprägt werden.
Bei der Herstellung von Münzen sind unterschiedliche Münzenwerkstoffe gefragt. Einer der bekannten Münzenwerkstoffe, der insbesondere in den nordeuropäischen Ländern Verwendung findet, hat ein goldähnliches Aussehen und besteht aus einer
Kupferlegierung mit Anteilen aus Aluminium, Zink und Zinn. Wegen seines Aussehens und seiner Verbreitung ist dieser Werkstoff bzw. diese Kupferlegierung unter dem Namen Nordic Gold bekannt und wird bisher aus Blöcken mit einer Dicke von 100 - 300 mm zunächst in einem Warmwalzwerk ausgewalzt.
Während andere bekannte Münzwerkstoffe in der eingangs beschriebenen Weise aus vorgegossenen Metallbändern problemlos hergestellt werden können, erschien der als Nordic Gold bekannte Werkstoff bisher nicht geeignet, in einem kontinuierlichen Gießverfahren als direkt kaltwalzfähiges Metallband ohne vorheriges Warmwalzen hergestellt werden zu können. Die Legierungsbestandteile dieser
Kupferlegierung und ihre Mengenanteile führten dazu, daß der Werkstoff, insbesondere beim Kaltwalzen, aufriß und deshalb nur im walzwarmen Zustand gewalzt werden konnte. Ein Kaltwalzen des Metallbandes war erst nach einer Vielzahl von Warmwalzstichen möglich, die die Herstellung des Verfahrens aufwendig und teuer macht.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die qualitativ einwandfreie und kostengünstiger Herstellung eines kaltwalzfähigen Metallbandes aus einer Kupferlegierung mit Anteilen aus Aluminium, Zink und Zinn, beispielsweise als Halbzeug für die Münzherstellung, auf einer bekannten Horizontalgießanlage.
Dieses Ziel wird durch die erfindungsgemäße Kombination teilweise bekannter Verfahrensschritte erreicht, die die Herstellung der geforderten Kupferlegierungen auf solchen Anlagen ermöglicht, die bisher nicht für die Verarbeitung dieser Werkstoffe geeignet erschienen:
• die aus einer Kupferlegierung mit Anteilen aus 4,5 bis 5,5 % Aluminium, 4,25 bis 5,75 % Zink und 0,6 bis 1 ,4 % Zinn bestehende Schmelze wird desoxidierend bei
1 150°C bis 1 155°C in einer Graphitkokille vergossen, deren Graphitdichtel ,5 bis 2, vorzugsweise 1 ,83 kg/dm3 beträgt,
• das Abziehen des Metallbandes erfolgt mit einem Ziehhub von 24 mm bis 28 mm, vorzugsweise 26 mm und unmittelbar anschließendem Rückstoß von 0,6 mm bis 1 mm, vorzugsweise 0,8 mm in Richtung Kokille,
• an den Rückstoß schließt sich eine Haltezeit des Metallbandes von 7 sec. bis 7,5 sec, vorzugsweise 7,2 sec. an,
• unmittelbar vor dem nächsten Ziehhub erfolgt ein zweiter langer und in der Kokille wirksamer Rückstoß von 1 mm bis 2,5 mm, vorzugsweise 1 ,9 mm.
Die Schmelze sollte güπstigerweise ohne schädliche Turbulenzen und bei gleichmäßiger Temperatur zum Warmhalteofen überführt werden und vor allem mit exakt eingehaltener Gießtemperatur vergossen werden. Das vorgeschlagene Verfahren läßt sich weiter optimieren, indem beispielsweise bereits die Schmelze mit einem desoxidierenden Gießpulver (z.B. mit Papad 331 MBN) abgedeckt wird.
Besonderer Bedeutung kommt der Kokillenqualität zu, deren Graphit eine Dichte von vorzugsweise 1 ,83 kg/dm3 haben sollte. Die Graphitplatte ist üblicherweise mit den Kühlplatten der Kokille in optimierter Schraubenanordnung verschraubt.
Bei ungewöhnlich großer Hublänge von vorzugsweise 26 mm erfolgt nicht, wie beim Stand der Technik, zunächst eine Haltezeit, sondern der Rückstoß wird erfindungsgemäß unmittelbar nach dem Ziehen eingeleitet, gefolgt von einer längeren Haltezeit von vorzugsweise 7,2 s. Es hat sich gezeigt, daß bei dieser Verfahrensweise die Neigung des Metallbandes zum Reißen im nachfolgenden Verfahren deutlich vermindert wird. Eine weitere deutliche Verbesserung des Verfahrens und damit einen wesentlichen Beitrag, diesen schwierigen Werkstoff nach dem bekannten Verfahren
herstellen zu können, liefert der zweite Rückstoß, der unmittelbar vor dem nächsten Ziehhub erfolgt. Dieser Rückstoß ist deutlich länger als bei dem bekannten Verfahren und wirkt dadurch, daß er etwa 1 ,9 mm beträgt, bis in die Kokille.
Bei Einhaltung der im Patentanspruch aufgezeigten Parameter zur Herstellung einer
Werkstofflegierung mit den im Anspruch angegebenen Legierungsbestandteilen läßt sich dieser Werkstoff, wie andere Münzwerkstoffe, als kaltwalzfähiges Metallband herstellen, ohne daß es zu Rißbildungen im Metallband kommt. Auf diese Weise wird es möglich, daß bisher aufwendig durch Warmwalzen zu verarbeitende Material in einem wesentlich wirtschaftlicheren und damit preisgünstigeren Prozeß herzustellen, ohne daß die Qualität des Fertigproduktes darunter leidet. Teure Warmwalzprozesse werden durch Gießen eines kaltwalzfähigen Bandes umgangen. Die Kokillenstandzeiten erhöhen sich bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Eine weitere Anpassung der Glüh- und Walzvorgänge an die Legierung ist sinnvoll.
Claims
Patentanspruch
Verfahren zum Herstellen eines gegossenen kaltwalzfähigen Metallbandes, insbesondere als Vormaterial zur Münzherstellung, auf einer einem Schmelzofen nachgeordneten horizontalen Stranggießanlage, wobei sich die Abzugsbewegung des Metallbandes aus der Kokille aus einem Ziehhub, Haltezeiten und Rückstößen zusammensetzt und das mit ca. 145 mm/min kontinuierlich gegossene Metallband nach seiner Erstarrung zu einem Bund aufgewickelt wird, gekennzeichnet durch die Kombination der nachfolgenden, teilweise bekannten
Merkmale,
• die aus einer Kupferlegierung mit Anteilen aus 4,5 bis 5,5 % Aluminium, 4,25 bis 5,75 % Zink und 0,6 bis 1 ,4 % Zinn bestehende Schmelze wird desoxidierend bei 1150°C bis 1155°C in einer Graphitkokilie vergossen, deren Graphitdichte 1 ,5 bis 2, vorzugsweise 1 ,83 kg/dm3 beträgt,
• das Abziehen des Metallbandes erfolgt mit einem Ziehhub von 24 mm bis 28 mm, vorzugsweise 26 mm und unmittelbar anschließendem Rückstoß von 0,6 mm bis 1 mm, vorzugsweise 0,8 mm in Richtung Kokille,
• an den Rückstoß schließt sich eine Haltezeit des Metallbandes von 7 sec. bis 7,5 sec, vorzugsweise 7,2 sec. an,
• unmittelbar vor dem nächsten Ziehhub erfolgt ein zweiter langer und in der Kokille wirksamer Rückstoß von 1 mm bis 2,5 mm, vorzugsweise 1 ,9 mm.
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| AK | Designated contracting states |
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| GRAP | Despatch of communication of intention to grant a patent |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1 |
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Inventor name: HYTROS, ANDRZEJ Inventor name: FISCHER, EBERHARD |
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