DD154106A5

DD154106A5 - Verfahren und vorrichtung zum stranggiessen und anschliessenden warmwalzen eines kupferstranges

Info

Publication number: DD154106A5
Application number: DD80224270A
Authority: DD
Inventors: Ronald D Adams; Enriq Ue H Chia
Original assignee: Southwire Co
Priority date: 1979-10-01
Filing date: 1980-10-01
Publication date: 1982-02-24
Also published as: AU6286780A; ES495542A0; DE3037098C2; AU542104B2; ES8107066A1; ZM9580A1; MX154712A; JPS5689304A; SE500291C2; FR2466285A1; SU1279517A1; PH16201A; GB2059306B; SE8006840L; SU1279517A3; US4352697A; BE885498A; FR2466285B1; CA1155631A; ZA806074B

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum Stranggiessen geschmolzenen Metalls in einer Giesseinrichtung zum Erzeugen eines erstarrten gegossenen Strangs, der eine Warmformtemperatur besitzt. Fuehren des gegossenen Metalls bei der Warmformtemperatur von der Giesseinrichtung zu einer Warmwalzeinrichtung. Warmwalzen des gegossenen Strangs zu einem Walzerzeugnis unter Durchfuehren einer zweistufigen Verringerung der Querschnittsflaeche des Strangs, waehrend dieser noch die Warmformtemperatur hat, wobei in der ersten Stufe der Verfahrensschritt des Ausbildens einer Schale fein verteilten, rekristallisierten Korns in den Oberflaechenschichten des gegossenen Strangs vermittels einer ausgewaehlten kleinen Staerke der Verformung des gegossenen Strangs bewirkt wird, waehrend dieser sich im Zustand "wie gegossen" befindet, bevor in der zweiten Stufe durch eine starke Verringerung der Querschnittsflaeche des Strangs des Walzerzeugnis fertiggestellt wird. Die Schale fein verteilten Korns, die an dem gegossenen Strang waehrend der ersten Stufe der Verformung gebildet wird, ermoeglicht eine starke Verringerung der Querschnittsflaeche des gegossenen Strangs waehrend der zweiten Deformationsstufe, ohne dass es zu Rissbildungen am gegossenen Strang kommt, auch wenn der gegossene Strang einen hohen Gehalt an Verunreinigungen besitzt.

Description

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Berlin, den 23.1.1981 AP C 22 P/224 270 58 202/26/37

Verfahren und Vorrichtung zum Stranggießen und anschließenden Warmwalzen eines Kupferstrangs

Anwendungsgebiet der Erfindung,

Die Erfindung betrifft das Warmformen von Metallen und insbesondere das Stranggießen und Warmwalzen im Zustand "wie gegossen" von bestimmten unreinen Metallen, die zu Rißbildungen während des Warmwalzens neigen» Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens»

Charakteristik der bekannten technischen _nLb'sunj%en

Es ist bekannt, daß man manche Metalle, beispielsweise Kupfer, entweder in stationären, vertikalen Kokillen oder in einem umlaufenden Gießrad stranggießen kann, um einen gegossenen Strang zu erhalten, der sodann unverzüglich warmgewalzt wird, während er sich in dem Zustand "wie gegossen" befindet, indem man den aus der Kokille austretenden gegossenen Strang zu den Walzgerüsten eines Walzwerks und durch diese hindurchbewegt, während sich der gegossene Strang noch auf einer V/arinformtemperatur befindet. Es ist auch bekannt, daß die Struktur des Metallstrangs im Zustand "wie gegossen" vielfach so ist, daß Riß- oder Bruchbildungen am gegossenen Strang während des Warmwalzens zu einem Problem werden können, wenn der gegossene Strang unmittelbar zu einem Halbiertigprodukt warmgeformt werden muß, beispielweise zu einem Weiterziehstrang, wobei die anfänglich große Querschnittsfläche des gegossenen Strangs durch eine Hehrzahl von Verformungsschritten wesentlich reduziert wer-

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den muß, die längs unterschiedlicher Achsen durchgeführt werden, um "bei dem hergestellten Erzeugnis eine weit geringere Querschnittsfläche zu erzielen.

Das erwähnte Problem könnte zwar dadurch vermieden v/erden, daß man einen Strang gießt, der eine kleine anfängliche Querschnittsfläche besitzt und bei dem keine wesentliche Querschnittsverkleinerung erforderlich ist, um die gewünschte Querschnittsfläche des hergestellten Erzeunisses zu bekommen» Dieses Vorgehen ist jedoch wirtschaftlich nicht durchführbar, da hohe Gießleistungen und dementsprechend geringe Kosten nur verwirklichbar sind, wenn man Stränge großen Querschnitts gießt und diese so dann schnell auf geringere Querschnittsflächen des Erzeugnisses bringt, beispielsweise auf einen Durchmesser von S,5 nun für das Ziehen von Drähten, und wenn dazu eine Mindestzahl starker Verformungen angewendet wird. In Zusammenhang mit der wirtschaftliehen Herstellung ist man daher gezwungen, das Problem der Rißbildungen zu lösen, das beim Y/armverformen eines gegossenen Strangs auftritt, der eine anfänglich hohe Querschnittsfläche besitzt und sodann zu .Erzeugnissen mit geringen Querschnittsflächen warmverformt wird, indem eine Reihe von Querschnittsverringerungen durchgeführt wird, die vielfach so schwerwiegend sind, daß es unter gewissen Bedingungen zu einem Reißen des gegossenen Strangs kommt·

Nach dem Stand der Technik sind diese Probleme nur für relativ reines, elektrolytisch geläutertes Kupfer gelöst, das einen niedrigen Verunreinigungsgrad aufweist, beispielsweise 3 bis 10 ppm Blei, 1 ppm Wismut und 1 ppm Antimon. In den US-PSen 3 317 994 und 3 672 430 ist beispielsweise aufgezeigt, daß dieses Rißbildungsproblem überwunden werden kann, indem man einen derartigen, verhältnismäßig reinen Kupfer-

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strang konditioniert, indem man anfängliche starke Verringe-' rungen (beispielsweise 36 %) der Querschnittsflache in den ersten Walzgerüsten in einem Umfang durchführt, der ausreicht, um die in dein Zustand "wie gegossen" befindliche Struktur des Strangs im wesentlichen zu zerstören. Die zusätzlichen, längs verschiedener Deformationsachsen durchgeführten Verringerungen, die ein Reißen des gegossenen Strangs verursachen kcmnten, wenn nicht eine anfängliche Zerstörung der "wie gegossenen" Struktur des gegossenen Strangs stattgefunden hätte, können nunmehr sicher durchgeführt werden. Dieses Konditionieren des gegossenen Strangs verhindert nicht nur Rißbildungen des Strangs während des Warmverformens, sondern hat auch den Vorteil, daß eine starke Verringerung der Querschnittsfläche des gegossenen Strangs durchgeführt wird, während dieser noch seine Warmformtemperatur hat, so daß die für die Querschnittsverringerung aufzuwendende Arbeit minimal ist·

Der Stand der Rechnik löst jedoch das Rißbildungsproblem nicht bei solchen Metallen, die, wie beispielsweise feuergeläutertes Kupfer, einen hohen Anteil an Verunreinigungen aufweisen. Dies rührt daher, daß der große Anteil an Verunreinigungen in den Korngrenzen der Struktur, wenn diese sich in dem Zustand "wie gegossen" befindet, beiwrkt, daß der gegossene Strang reißt, wenn man einen Versuch macht, die "wie gegossene" Struktur zu zerstören, indem man die gleichgroße anfängliche Verringerung der Querschnittsfläche des Strangs vornimmt, wie sie bei den Metallen geringer Verunreinigung als wirkungsvoll bekannt ist. Außerdem ist es, je größer der Prozentsatz an Verunreinigungen in dem gegossenen Strang ist, umso wahrscheinlicher, daß Rißbildungen während des Warmverformens auftreten.

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Auch für Zwecke, bei denen an sich kein Bedürfnis für die Verwendung hochreinen, elektrolytisch verfeinerten Kupfers (abgesehen für spezielle Zwecke, wie Magnetdraht) bestand, war es bislang daher erforderlich, derart hochgereinigtes Kupfer zur Anwendung zu bringen, um in der Lage zu sein, die vielfachen Vorteile zu erhalten und anzunutzen, die gegeben sind, wenn man im Tandembetrieb eine Stranggießanlage und ein-Warmwalzwerk betreibt· Dementsprechend mußten beträchtliche Raffinierungskosten zu dem Preis vieler Endprodukte aus Kupfer hinzugerechnet werden, auch ?/enn im Hinblick auf die Leitfähigkeit oder andere Spezifikationen hochreines Metall nicht erforderlich gewesen wäre· Feuergeläuterter Kupferdraht mit einem mäßig hohen Grad an Verunreinigungen würde beispielsweise die lACS-Leitfähigkeitanforderungen für elektrischen Haushaltsdraht erfüllen und könnte äußerst wirtschaftlich hergestellt v/erden, wenn der Strang, der zu einem solchen Draht gezogen werden soll, unter Anwendung bekannter Stranggießeinrichtungen und Warmwalzeinrichtungen hergestellt v/erden könnte·

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stranggießen und anschließenden Warmwalzen eines Kupferstranges so auszubilden, daß das Warmformen von Metallen auch dann, wenn der gegossene Strang einen hohen Gehalt von Verunreinigungen aufweist, wirtschaftlicher durchgeführt werden kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung aufzuzeigen, die das oben erwähnte, beim Stand der Technik auftretende Rißbildungsproblem beim Strang-

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gießen und Warmwalzen sowohl von gering als auch von hoch verunreinigtem Metall löst. Allgemein ausgedrückt zeigt die Erfindung ein Stranggießverfahren für geschmolzenes Metall auf, durch das ein gegossener Strang mit einer verhältnismäßig großen Querschnitts:!?lache erhalten und der Strang bei einer Warmformtemperatur zu einem Erzeugnis warmgewalzt werden kann, das eine verhältnismäßig geringe Querschnittsfläche aufweist, indem man eine beträchtliche Verringerung der Querschnittsfläche des Strangs in einem Ausmaß durchführt, bei dem die Struktur in dem Zustand "wie gegossen" erwartungsgemäß Rißbildungen im Strang bewirken würde» Dabei wird so vorgegangen, daß in einem zusätzlichen Verfahrensschritt zuerst eine Schale fein verteilten rekristallisierten Korns zumindest in den Oberflächenschichten des gegossenen Strangs gebildet wird, bevor anschließend die wesentliehe Verringerung der Querschnittsfläche des gegossenen Strangs vorgenommen wird, wobei diese Schale durch verhältnismäßig geringfügige Verformung des gegossenen Strangs gebildet wird, während dieser sich auf einer Warmformtemperatur befindet«

Diese leichten Verformungen sind von einem solchen Ausmaß (vorzugsweise 5 bis 20 /5), bei dem es nicht zu Rißbildungen im gegossenen Strang kommt, die jedoch in Korabination mit der Waririformt emper at ur des gegossenen Strangs dazu führen, daß dieser eine Schale fein verteilter, rekristallisierten Korns bildet, welche Schale eine ausreichende Stärke besitzt (ungefähr 10 % der Gesamtfläche), um ein Reißen des gegossenen Strangs (auch wenn dieser einen mäßig hohen Verunreinigung sgrad besitzt) zu verhindern, während die nachfolgenden wesentlichen Deformationen durchgeführt werden. Die Oberflächenschale aus feinem Korn, wie sie gemäß der Erfindung gebildet wird, erlaubt eine wesentliche Reduzie-

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rung der Querschnittsfläche des Strangs in einem nachfolgenden Durchgang, auch von mehr als 40 %, ohne daß ein Reißen auftritt, auch wenn der gegossene Strang einen verhältnismäßig hohen Gehalt an Verunreinigungen besitzt.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es beispielsweise, einen gegossenen Kupferstrang mit einer Querschnittsfläche von 32 cm oder mehr, der 50 bis 200 ppm Verunreinigungen enthält, beispielsweise Blei, Wismut, Eisen und Antimon, kontinuierlich warmzuformen zu einem gev/alz-

ten Kupferstrang, dessen Querschnittsfläche 3,2 cm oder weniger beträgt,.ohne daß es zu einer Rißbildung kommt«

Bei einem Verfahren zum Stranggießen und anschließenden Warmverformen eines gegossenen Kupferstrangs, während dieser sich im wesentlichen im Zustand "wie gegossen" befindet, bei welchem Verfahren eine Mehrzahl starker Verdichtungen des Strangs durchgeführt wird, ist die das Verfahren betreffende Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kupferßtrang für das Warmverformen konditioniert wird, indem eine Schale feinverteilten, rekristallisierten Korns zumindest an der Oberfläche des KupferStrangs dadurch gebildet wird, daß der Strang durch ein vorausgehendes, leichtes Zusammendrücken im Anschluß an das Gießen des Stranges verdichtet wird, bevor das mehrmalige starke Verdichten durchgeführt wird·

Nach einem weiteren Merkmal zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, daß durch das leichte Zusammendrücken die Querschnittsflache des gegossenen Kupferstranges um 5 bis 20 % verringert wird.

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Vorteilhafterweise wird durch das leichte Zusammendrücken die Querschnittsfläche des gegossenen Kupferstranges um 7 bis 10 % verringert, ^

Bei der ersten der starken Verdichtungen wird die Querschnittsfläche des gegossenen Stranges um mehr als 40 % verringert.

Weiterhin zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, daß das Konditionieren und das Warmverformen des Kupferstrangs in einem einzigen Walzwerk durchgeführt wird, das eine Mehrzahl von Walzgerüsten aufweist, von deren erstem Walzgerüst der gegossene Strang konditioniert wird, indem seine Querschnitt sflache um 5 bis 20 % verringert wird, von deren zweitem Walzgerüst der Strang warmverformt wird, indem die Querschnittsfläche desselben um mindestens 40 % verringert wird und von deren restlichen Walzgerüsten der gegossene Strang auf die gewünschte Endabmessung weiter verringert wird.

Nach dem Verfahren ist ebenfalls vorgesehen, daß das vorausgehende leichte Zusammendrücken so durchgeführt wird, daß zunächst eine Verringerung der Querschnittsfläche des Strangs um 7 % und anschließend eine weitere Verringerung der Querschnittsfläche um 7 % längs einer Kompressionsachse vorgenommen wird, die um 90° gegenüber der Achse der ersten 7%igen Verringerung verdreht ist, um dadurch eine Schale rings um die gesamte Oberfläche des Strangs zu bilden.

Zweckmäßigerweise wird der Kupferstrang aus feuergeläutertem Kupfer gegossen.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß der Kupferstrang aus aufgeschmolzenem Kupfersciirott bzw* aus hammergarem Kup-

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fer (Zähkupfer) gegossen wird.

Der die Vorrichtung "betreffende Aspekt der gestellten Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einer Einrichtung zum Stranggießen feuergeläuterten Kupfers, aufgeschmolzenen Kupferschrotts oder hammergaren Kupfers (Zähkupfer) zu einem Kupferstrang und einer Einrichtung zum anschließenden Warmwalzen des Kupferstrangs, während dieser sich im wesentlichen im Zustand "wie gegossen" befindet, wobei mehrere starke Verdichtungen stattfinden, dadurch gelöst, daß eine Einrichtung zum Konditionieren des gegossenen Kupferstrangs vor dem Warmwalzen desselben vorgesehen ist, um das Reißen zu verhindern, wenn der Strang den starken Verdichtungen unterzogen wird, und daß die Einrichtung zum Konditionieren eine Walzeinrichtung, wie z. B. Y/alzgerüste aufweist, die den Strang in einem Ausmaß leicht verdichtet, das dazu ausreicht, um eine Schale fein verteilten rekristallisierten Korns zumindest an der Oberfläche des Strangs zu bilden«

Die Vorrichtung zeichnet sich ferner dadurch aus, daß die Einrichtung zum leichten Verdichten eine Walzeinrichtung wie z, B· Walzgerüste, für das Verringern der Querschnittsfläche des gegossenen Strangs um 5 bis 20 % aufweist.

Ein weiteres Merkmal der Vorrichtung besteht darin, daß die Einrichtung zum leichten Verdichten Y/alzgerüste für eine erste Verringerung der Querschnittsfläche des gegossenen KupferStrangs um 7 % sowie für eine anschließende zweite Verringerung um 7 % aufweist, die längs einer Kompressionsachse durchgeführt wird, die um 90° gegenüber der Kompressionsachse bei der ersten 7%igen Verringerung verdreht ist»

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Schließlich ist die Vorrichtung auch dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Konditionieren und die Einrichtung zum Warmwalzen in einem einzigen Walzwerk angeordnet sind, das eine Mehrzahl von Walzgerüsten aufweist, von denen eine erste Gruppe von Walzgerüsten die Querschnittsflache des gegossenen Kupferstrangs um 5 bis 20 % und die zweite Gruppe von Walzgerüsten eine weitere Verringerung der Querschnittsfläche des gegossenen Kupferstrangs um mindestens 40 % bewirkt ·

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 : eine schematisch vereinfacht gezeichnete Ansicht einer Gieß- und V/armformeinrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Pig. 2: einen Querschnitt eines gegossenen Strangs, der sich im wesentlichen im Zustand "wie gegossen" (in diesem Palle mit reihenweise angeordnetem Korn) befindet;

Pig. 3ϊ einen Querschnitt des in Pig. 2 gezeigten gegossenen Strangs im Anschluß an eine leichte Verringerung seines Querschnitts;

Pig. 4: einen Querschnitt des in Pig. 2 gezeigten Strangs im Anschluß an zwei zueinander senkrecht durchgeführten, leichten Verdichtungen für das Bilden einer vollständigen Schale feinverteilten Korns in der jfähe der Oberfläche des Strangs und

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Pig, 5: einen Querschnitt des in Pig. 2 gezeigten gegossenen Strangs im Anschluß an zwei leichte Verdichtungen und eine schwere warmverformende Verdichtung,

Es wird nun auf die Zeichnung Bezug genommen, in der gleiche Teile in allen Pig. durchgängig mit gleichen Beaugszahlen versehen sind· Pig. 1 zeigt schematisiert eine Vorrichtung zum Durchführen des hier aufzuzeigenden Verfahrens. Eine Stranggieß- und Warmwalzeinrichtung 10 weist eine Gießmaschine 12 auf, die ein Gierad 14 mit einer im Umfang desselben ausgebildeten Nut sowie ein flexibles Band 16 besitzt, das von einer Mehrzahl von Führungsrollen 17 getragen ist, die das flexible Band 16 gegen einen Teil des Umfangs des Gießrads 14 drücken, um die im Umfang desselben ausgebildete Nut zu bedecken und eine Gießkokille zwischen dem Band 16 und dem Gießrad 14 zu bilden· Wenn geschmolzenes Metall durch einen Einfülltrichter 19 in die Porm eingefüllt wird, wird das Gießrad 14 gedreht, und das Band 16 bewegt sich mit dein Gießrad 14, so daß eine bewegliche Gießform gebildet wird. Ein nicht dargestelltes Kühlsystem innerhalb der Gießmaschine 12 bewirkt, daß das geschmolzene Metall •in der Porm erstarrt und als verfestigter gegossener Strang 20 das Gießrad 14 verläßt·

Von der Gießmaschine 12 läuft der gegossene Strang 20 durch eine Konditioniereinrichtung 21, die Y/alzgerüste 22; 23 aufweist. Die konditionierenden Walzgerüste 22; 23 drücken den Strang leicht zusammen, der in dem verdichteten Bereich rekristallisiert, um eine Schale mit einer fein ver-teilten Kornstruktur an der Oberfläche des Strangs 20 zu bilden· Nach dem Konditionieren wird der Strang 20 durch ein Walzwerk 24 üblicher Art geführt, das eine Mehrzahl von Walz-

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gerüsten 25; 26; 27; 28 aufweist. Die Walzgerüste des Walzwerks 24 bewirken die primäre Y/armverformung des gegossenen Strangs durch nacheinanderfοlgendes Zusammendrücken des konditionierten Strangs, bis dieser auf eine gewünschte Querschnittsgröße und -fläche verkleinert ist·

Die Kornstruktur des gegossenen Strangs 20 bei dessen Austritt aus der Gießmaschine 12 ist in Pig, 2 gezeigt. Das geschmolzene Metall verfestigt sich in der Gießmaschine unter Ausbildung einer kolumnaren Kornform (Pig» 2) oder einer äquiaxialen Eornform oder unter Ausbildung dieser beiden Kornanordnungen je nach Abkühlungsgeschwindigkeit. Diese "wie gegossene" Struktur kann durch große Körner 30 gekennzeichnet sein, die sich radial relativ zu den Oberflächen des Strangs (bei kolumnarer Anordnung) erstrecken und voneinander durch Korngrenzen 31 getrennt sind. Die meisten Verunreinigungen, die in dem gegossenen Strang vorhanden sind, sind längs der Korn- und Dendritengrenzen 31 angeordnet. Wenn das geschmolzene Kupfer, das durch den Trichter 19 in das Gießrad 14 eingefüllt ist, nur feuergeläutert und nicht elektrolytisch- raffiniert ist und wenn der gegossene Strang 20 in diesem Falle unmittelbar dem Walzwerk 24 zugeführt würde, ohne daß er durch die Konditioniereinrichtung 21 hindurchgeschickt wird, dann wurden die längs der Korngrenzen des gegossenen Strangs 20 angeordneten Verunreinigungen ein Aufreißen des Strangs an den Korngrenzen bei der Deformation durch die Walzgerüste des Y/alzwerks 24 verursachen, wenn man gemäß der Lehre des Standes der Rechnik vorginge, wie er in der US-PS 3 317 dargestellt ist.

Die Konditioniereinrichtung 21 verhindert diese Rißbildung

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durch eine Folge vorausgehender leichter Verdichtungen, wie sie in Pig. 3 und 4 gezeigt sind, in denen das Ergebnis der betreffenden Verdichtung dargestellt und die vorausgehende Form des gegossenen'Strangs mit strichpunktierten Linien angedeutet ist« Pig. 3 zeigt das Ergebnis einer 7%igen Verringerung, die durch das Walzgerüst 22 längs einer horizontalen Kompressionsach.se 33 hervorgerufen ist. Die kolumnare und/oder äquiaxiale Kornstruktur im Zustand "wie gegossen" hat sich bei dem gegossenen Metall rekristallisiert zu einer Schicht äquiaxialen Korns 35, die einen Teil der Oberfläche des gegossenen Strangs bedeckt. Das Innere des Strangs kann noch eine Struktur "wie gegossen" besitzen.

In Pig« 4 wurde der Strang 20 einer zweiten 7%igen Verringerung durch das Walzgerüst 23 längs einer vertikalen Kompressionsachse 33 unterzogen, die senkrecht zur Kompresßionsachse des Walzgerüstes 22 verläuft. Das Volumen des rekristallisierten, fein verteilten Korns 35 bildet nunmehr eine Schale 36 rings um die gesamte Oberfläche des Strangs 20, obgleich.das Innere des Strangs noch in gewisser V/eise die Struktur "wie gegossen" besitzt.

Es versteht sich, daß das Bilden der Schale durch eine Konditioniereinrichtung bewirkt werden kann, die eine beliebige Anzahl von Walzgerüsten besitzt, vorzugsweise mindestens 2, oder durch irgendeine andere Art von Verformungseinrichtungen, beispielsweise durch Extruderköpfe, Hehrfach-Schmiedehämmer oder dergleichen, wenn nur die vorausgehende leichte Deformierung des Metalls eine Schale rekristallisierten Korns ergibt, die im wesentlichen die gesamte Oberfläche des Strangs überdeckt oder zumindest die Bereiche, in denen die Rißbildung bei der ersten starken Querschnittsverringerung

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eintreten würde.

Die einzelnen leichten Verdichtungen sollten eine Verringerung zwischen 5 bis 20 % bewirken, vorzugsweise ungefähr 7 bis 10 %, so daß es nicht zu einer Rißbildung am Strang während des Konditionierens kommt. Die gesamte Deformierung, die die Konditioniereinrichtung 21 bewirkt, muß eine Schale 36 ausreichender Tiefe (zumindest etwa 10 %) erzeugen, um Rißbildungen beim Strang während der nachfolgenden schweren Deformierung desselben zu verhindern, wenn der Strang durch die Y/alzgerüste 25 bis 28 des Walzwerks 24 geführt wird.

Wenn die Form des Strangs in dem Zustand "wie gegossen" vorstehende Ecken bildet, wie dies bei dem in Fig. 2 gezeigten Strang der Pail ist, kann die Form der Druckflächen in den Y/alzgerüsten 22 und 23 so ausgebildet sein, daß ein übermäßiges Zusammendrücken der Eckbereiche im Vergleich zu den anderen Oberflächenbereichen des gegossenen Strangs vermieden wird, so daß während des Konditionierens an den Eckbereichen keine Rißbildung auftritt.

Pig. 5 zeigt einen Querschnitt des gegossenen Strangs 20 nach einer wesentlichen Verringerung der Querschnittsfläche vermittels des ersten Walzgerüsts 25 des Walzwerks 24. Die vorher im Innern des Strangs 20 im Zustand "wie gegossen" verblieben gewesene Struktur wurde rekristallisiert, um fein verteiltes äquiaxiales Korn 35 zu bilden.

Wenn eine Schale 36 an der Oberfläche des Strangs 20 gebildet worden ist, kann eine starke Verringerung mittels des ersten Walzgerüstes 25 des Walzwerks 24 durchgeführt werden. Es wurde gefunden, daß eine solche erste v/armformende Verdichtung mehr als 40 % im Anschluß an das voraus-

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gehend vorgenommene erfindungsgemäße Konditionieren betragen darf. Die Möglichkeit, während des anschließenden Warmformens sehr hohe Verringerungen zur Anwendung bringen zu können, bedeutet, daß die gewünschte endgültige Querschnittsgröße und -form unter Verwendung eines Walzwerks erreicht werden kann, das nut wenige Walzgerüste besitzt. Obgleich die bei der Erfindung vorgesehene Konditioniereinrichtuiig ein Y/alzgerüst oder zwei Walzgerüste erforderlich macht, bleibt daher die Gesamtanzahl von Walzgerüsten und damit die Gesamtgröße der Kosten, die für die Konditioniereinrichtung und die Warmverformungseinrichtung aufzuwenden sind, insgesamt geringer,,

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht das Stranggießen und Walzen stark verunreinigter Metalle, wie feuergeläuterten Kupfers, die im allgemeinen 50 bis 200 ppm Blei, Wismut, Eisen und Antimon enthalten, ohne daß es zu einer Rißbildung des Strangs kommt. Außerdem wird die Rißbildung während des ganzen Warmform-Temperaturbereichs des Metalls verhindert. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung auch beim Bearbeiten elektrolytisch verfeinerten Kupfers gleichermaßen wirkungsvoll» Man kann daher die gleiche Stranggieß- und V/armwalzeinrichtung für die Herstellung von Metallen unterschiedlicher Reinheit verwenden, je nach den Herstellungsnormen, die bei einem bestimmten Erzeugnis erfüllt werden müssen. Es ist nicht langer erforderlich, die für das zusätzliche Raffinieren entstehenden Kosten zuzüglich zu den Bearbeitungskosten für das Pertigerzeugnis aufzuv/enden, wenn es in einem betreffenden Pail nicht erforderlich ist, ein hochreines Erzeugnis herzustellen.

Wenn man es wünscht, die Gefahr der Rißbildung noch weiter zu verringern, kann man bei sämtlichen der Walzgerüste

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22; 23 sowie 25 "bis 28 elliptisch geformte Walzkanäle vorsehen, um optimale, tangentiale Geschwindigkeiten der Walzen der Walzgerüste relativ zu dem gegossenen Metall zu bekommen, wie dies in der US-PS 3 317 994 "beschrieben ist. Derartige Maßnahmen sind jedoch gewöhnlich nicht erforderlich, um Rißbildungen zu vermeiden, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung in der beschriebenen Weise in Verbindung mit Metallen durchgeführt wird, deren Verunreinigungspegel in dem oben beschriebenen Bereich gelegen ist,

Pur den Fachmann versteht sich, daß die Walzgerüste der Konditioniereinrichtung 21 entweder ein gesondertes Bestandteil des Systems sein können oder als integraler Teil des Walzwerks gestaltet sein können.

Die Erfindung wurde im einzelnen unter besonderem Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß Abwandlungen und Weiterbildungen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims

2242 70 -16- 23.1.1981 AP C 22 P/224 58 202/26/37 Erfindungsanspruch

1♦ Verfahren zum Stranggießen und anschließenden Warmverformen eines gegossenen Kupferstrangs, während dieser sich im wesentlichen im Zustand "wie gegossen" befindet, bei welchem Verfahren eine Mehrzahl starker Verdichtungen des Strangs durchgeführt wird, gekennzeichnet dadurch, daß der Kupferstrang für das Warmverformen konditioniert wird, indem eine Schale fein verteilten, rekristallisierten Korns zumindest an der Oberfläche des Kupferstrangs dadurch gebildet wird, daß der Strang durch ein vorausgehendes, leichtes Zusammendrücken im Anschluß an das Gießen des Strangs verdichtet wird, bevor das mehrmalige starke Verdichten durchgeführt wird.

2, Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß durch das leichte Zusammendrücken die Querschnittsfläche des gegossenen Kupferstrangs um 5 bis 20 % verringert wird.

3. Verfahren nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß durch das leichte Zusammendrücken die Querschnittsfläche des gegossenen Kupferstrangs um 7 bis 10 % verringert wird.

4» Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß bei der ersten der starken Verdichtungen die Querschnittsfläche des gegossenen Strangs'um mehr als 40 % verringert wird·

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5· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Konditionieren und das Warraverformen des Kupferstrangs in einem einzigen Walzwerk durchgeführt wird, das eine Mehrzahl von Walzgerüsten aufweist, von deren erstem Walzgerüst der gegossene Strang konditioniert wird, indem seine Querschnittsfläche um 5 bis.20 % verringert wird, von deren zweitem Walzgerüst der Strang warmverformt wird, indem die Querschnittsfläche desselben um mindestens 40 % verringert wird und von deren restlichen Y/alzgerüsten der gegossene Strang auf die gewünschte Endabmessung v/eiter verringert wird.

6. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch,

daß das vorausgehende leichte Zusammendrücken so durchgeführt wird, daß zunächst eine Verringerung der Querschnittsfläche des Strangs um 7 % und anschließend eine weitere Verringerung der Quersclinittsf lache um 7 % längs einer Kompressionsachse vorgenommen wird,· die um 90 gegenüber der Achse der ersten 7%igen Verringerung verdreht ist, um dadurch eine Schale rings um die gesamte Oberfläche des Strangs zu bilden·

7. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß der Kupferstrang aus feuergeläutertem Kupfer gegossen wird·

8· Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 6, gekennzeichnet dad urch, daß der Kupferstrang aus aufgeschmolzenem Kupferschrott gegossen wird»

9· Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß der Kupferstrang aus hammergarem Kupfer (Zähkupfer) gegossen wird·

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10· Vorrichtung, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens zum Stranggießen und Warmverformen eines Kupferstrangs gemäß einem der Punkte 1 Ms 9, mit einer Einrichtung zum Stranggießen feuergeläuterten Kupfers, aufgeschmolzenen Kupferschrotts oder hammergaren Kupfers (Sähkupfer) zu einem Kupferstrang und einer Einrichtung zum anschließenden Warmwalzen des Kupferstrangs, während dieser sich im wesentlichen im Zustand "wie gegossen" befindet, wobei mehrere starke Verdichtungen stattfinden, gekennzeichnet dadurch, daß eine Einrichtung (21) zum Konditionieren des gegossenen KupferStrangs (20) vor dem Warmwalzen desselben vorgesehen ist, um das Reißen zu verhindern, wenn der Strang (20) den starken Verdichtungen unterzogen wird, und daß die Einrichtung (21) zum Konditionieren eine Walzeinrichtung, wie z. B· Y/alzgerüste (22; 23), aufweist, die den Strang (20) in einem Ausmaß leicht verdichtet, das dazu ausreicht, um eine Schale (36) feinverteiltes, rekristallisierten Korns (35) zumindest an der Oberfläche des Strangs (20) zu bilden·

11· Vorrichtung nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Einrichtung (21) zum leichten Verdichten eine Walzeinrichtung wie z. B. Walzgerüste (22; 23), für das Verringern der Querschnittsflache des gegossenen Strangs (20) um 5 bis 20 % aufweist·

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12. Vorrichtung nach Punkt 10 oder 11, gekennzeichnet dadurch, daß die Einrichtung (21) zum leichten Verdichten V/alzgerüste (22; 23) für eine erste Verringerung der Querschnittsfläche des gegossenen Kupferstrangs (20) um 7 % sowie für eine anschließende zweite Verringerung um 7 % auf weist _s die längs einer Konipressionsachse (33) durchgeführt wird, die um 90° gegenüber der Korapressionsachse (33) "bei der ersten 7%igen Verringerung verdreht ist*

13» Vorrichtung nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Einrichtung (21) zum Konditionieren und die Einrichtung zum Warmwalzen in einem einzigen Walzwerk angeordnet sind, das eine Mehrzahl von Y/alzgerüsten (22; 23; 25 bis 28) aufweist, von denen eine erste Gruppe von Walzgerüsten (22; 23) die Querschnittsfläche des gegossenen Kupferßtrangs um 5 bis 20 % und die zweite Gruppe von Walzgerüsten (25 bis 28) eine weitere Verringerung der Querschnittsfläche des gegossenen Kupferstrangs um mindestens 40 % bewirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen