DE2355745A1 - PROCESS FOR THE MANUFACTURING OF COMPOSITE METAL PIECES, mainly from ROLLED BODIES - Google Patents
PROCESS FOR THE MANUFACTURING OF COMPOSITE METAL PIECES, mainly from ROLLED BODIESInfo
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Description
Anmelder: USINOR 2, November 1973Applicant: USINOR 2, November 1973
Verfahren zur Herstellung von Verbundmetall-.stacken vornehmlich von WalzenkörpernProcess for the production of composite metal stacks, primarily of roller bodies
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.The present invention, which goes back to the collaboration of Mr. THIERSE, engineer divisionnaire in the Thionville plant aex applicant company, relates to a method for the production of bundle metal pieces, primarily of roller bodies. These pieces can be turned and unturned and are made of various metals, primarily ferrous metals, for example various cast iron or alloyed or non-alloyed steels. They comprise an outer part, the so-called outer "skin", and an inner part, the so-called "core", which are each formed from metals of different properties or compositions.
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-If one considers the special case of the roller body, the production of rollers from composite metals (often also referred to with the English term "compound 11" or with the term "double cast") by the so-called "alloy waste" process has been known for a long time The method consists in, rising into a casting mold, a first hard metal, the so-called outer skin metal, and after a certain waiting time, pouring a certain amount of a softer metal through the same channel, which is kept at the appropriate temperature, in order to finally cover the core of the roller desired loading
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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.to achieve creation or analysis. The excess metal flows over the overflow of the Gußfora, the so-called drain, which is located in the area of the upper pin of the cylinder, in a container. This method has the disadvantage, especially in the case of a high-alloy outer skin, that a very large Amount of high-alloy metal is required to prevent alloy waste and that the high-alloy metal, that is discharged through the drain changes in its composition.
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 the particular case of composite cast roll bodies, French patent No. 2 011 27 * has a different manufacturing process described. This method is characterized in that, after solidification, a sufficient strength the first cast outer skin, the liquid excess metal of the outer skin by flowing off in the area of the lower part of the mold is discharged. The metal for the core is then poured upwards through the same channel in order to close the core of the roller body after solidification form. The first-mentioned metal is drained off and the core metal is fed in at a certain time interval and thus represent two consecutive and therefore not carried out simultaneously.
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.In French patent 1 100 789 there was also a method for the production of metal castings, mainly from Roller bodies proposed, accordingly, a first metal is first poured rising into the Gußfora; one waits subsequently the formation of an external solidification of this first metal; the remaining liquid part of the first The metal is removed and replaced at the same time with a second one inserted through the upper part of the mold Liquid metal.
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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,The drainage of the first metal left deposits of non-metallic ones Substances solidified on the inner surface of the first Metal, and these non-metallic substances will be inside the mold when casting the second Metal included,
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·J) The present invention relates to an improved method for the production of composite metal pieces of the aforesaid Type and primarily of roller bodies, in which the disadvantages of the previous methods are eliminated
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*It has a method as its subject, according to which first in a mold, which has the shape of the piece to be produced, rising a first liquid metal is poured · then the metal is allowed to cool until a solidified outer skin of a desired thickness is achieved The remaining liquid part of the first metal is drained, and at the same time you replace it with a second of compared to the first metal of different nature and / or composition to form the core of the piece This second metal is poured through the top of the mold. This process is characterized in that a Casting mold is used which has a drain opening at its lower part with an adjustable locking device, and the second is poured through the upper part of the mold Metal at a temperature higher than that of the drained metal and also in an amount such that the The level of the liquid metal in the casting mold is constant remains · The drain port will be closed when that is practical entire first excess liquid metal through this opening is discharged from the mold *
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen«Further features and advantages of the invention are evident from the following See description «
J!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.On the attached drawing, which is only an example serves, the only figure represents the principle sketch in a longitudinal section of a system for carrying out the process according to the invention, which is tailored to the manufacture of a roller body.
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·This facility, which is the practical implementation of the procedure represents, essentially comprises a mold 1 with an upper part 2 with sand lining in the area of the upper pin the roll, a metal mold 3 for the actual roll body with any coolant circuit and a lower part 5 with sand lining, the one with the base plate connected is. A hole 7 is drilled through this plate 6, into which a drainage channel 8 of the casting mold opens.
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.A sliding conventional gate valve that is in his The whole shown at 9 is attached to the lower part of the plate 6 and allows adjustable closing and opening the drain channel 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·A container 10 is attached below the outlet of the channel 8, to catch the metal flowing off through the channel This container is advantageously calibrated for the precise determination of the amount of metal flowing out of the mold
Ein an sejtem oberen Ende trichterförmig ausgebildetes Bohr mündet in herkömmlicher Form in den unteren Gußformteil 5·A funnel-shaped bore at the upper end opens in conventional form into the lower mold part 5
Der Ablauf des Verfahrens gemäß der Erfindung ist folgender:The sequence of the method according to the invention is as follows:
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 ErreichenThrough the tube 11, a first liquid metal M is poured into the casting mold 1 with a certain composition, which the Outer layer of the roller body is intended to form · This metal is usually a hard metal and it is reached up to
des Niveaus N in die Gußform gegossen.of level N poured into the mold.
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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-After a certain waiting time, which is calculated according to the thickness of the hardened skin P desired for the roller body the closing device 9 is actuated to open the channel 8 at the lower end of the mold. The remaining one liquid part of the first metal flows into the container 10. At the same time, through the upper open part 2 of the mold a second metal M of a different nature or composition from the metal M is cast. This second metal is intended to form the core and the journal of the roller. The outflow of M and the inflow of M are calculated in such a way that a constant level of liquid metal, e.g. level N, is maintained in the casting mold.
2 halten wird. Die Temperatur des Metalls M muß größer sein als die Temperatur des in der Gußform verbleibenden Metalls2 will hold. The temperature of the metal M must be greater than the temperature of the metal remaining in the mold
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.This difference in temperature, which can fluctuate depending on the metals used, is, for example, between about 100 and 250 ° C. in the case of rolled steels. Thanks to this difference, the risk of the two liquid metals mixing at the interface i is very low.
Auf diese Weise erzielt man einen Kern des Walzenkörpers von homogener Beschaffenheit, und das Metall M , das in den Be-In this way a core of the roller body of homogeneous nature is obtained, and the metal M, which is
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. Container 10 flows away, is not contaminated by the metal M. It can therefore be used again, either immediately in the liquid state or later after remelting.
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 eingesetztIn addition, by maintaining a constant level in the mold, any change in the interface of the two metals and the transition of the core metal M from the wall of the casting mold to the solidified part of the outer skin P. can be avoided, since the visual wound has already started in this case
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hat· Dieses Einsickern des Kernmetalls hätte die Bildung von Rissen in der äußeren Schicht zur Folge gehabt.Has · This infiltration of the core metal would have caused cracks to form in the outer layer.
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 demAfter the still liquid metal M has drained completely the channel 8, which can be determined e.g. with the aid of the calibrated container, becomes the opening 8 with the aid of the slide device 9 closed and the filling of the mold i with the
ο
Metall M beendet. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß dieο
Metal M finishes. In this connection it should be noted that the
Schiebervorrichtung 9» falls gewünscht, eine Einstellung der AbflußmengeSlider device 9 »if desired, an adjustment of the Flow rate
ermöglicht.enables.
Abflußmenge des Metalls M durch den Kanal 8 ohne weiteresOutflow of the metal M through the channel 8 easily
Die Herstellung des Walzenkörpers wird in der üblichen Weise abgeschlossen·The production of the roller body is completed in the usual way
Das keine Begrenzung darstellende Beispiel wird zur Erläuterung der Erfindung gegeben.The non-limiting example is given to illustrate the invention.
Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines Walzenkörpers für ein Zwischengerüst im kontinuierlichen Walzwerk in einer Anlage des beschriebenen Typs.This example explains the production of a roll body for an intermediate stand in a continuous rolling mill in one System of the type described.
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.A hard metal with the following composition was used as the outer skin metal (M): 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 = the rest.
Dieses Metall wurde durch das Rohr 11 bei einer Temperatur von rd. i460°C gegossen.This metal was poured through the pipe 11 at a temperature of around 1460 ° C.
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:After formation of the desired outer skin thickness, the slide 9 was operated, and it was simultaneously through the upper A core metal M with the following composition was introduced into part of the casting mold while keeping the liquid level constant:
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C = 0,167 %', Mn = 0,57 %\ P = 0,028 <fct S s 0,018 %; Si = 0,43 # Pe = der Rest«C = 0.167 % ', Mn = 0.57 % \ P = 0.028 <fc t S s 0.018%; Si = 0.43 # Pe = the remainder «
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.The temperature of the core metal during casting was around 1570 C. The temperature difference Δ Τ between the two metals at the time of casting the core metal was therefore around 155 ° C.
Man erzielt auf diese Weise einen Walzenkörper, dessen Kern ausIn this way, a roller body is obtained whose core is made of
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.ο essentially corresponded to the metal M from an analytical point of view. The metal collected in the container 10 is outer skin metal M, that of the core metal is almost completely was free.
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.It was above the application of the method according to Invention described in the manufacture of composite roll bodies for rolling mills, because this is one of the most interesting Possible applications · This process can of course also be used to produce other composite pieces of various shapes, E.g. composite forging blocks in polygonal shape, machine parts made of composite metals (especially rollers and shafts) etc.
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