EP3356065A1 - Device and method for continuously producing a metallic workpiece in strip form - Google Patents

Device and method for continuously producing a metallic workpiece in strip form

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Publication number
EP3356065A1
EP3356065A1 EP16766984.5A EP16766984A EP3356065A1 EP 3356065 A1 EP3356065 A1 EP 3356065A1 EP 16766984 A EP16766984 A EP 16766984A EP 3356065 A1 EP3356065 A1 EP 3356065A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
melt
casting
hollow body
workpiece
carrier element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16766984.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Vanessa Wieschalla
Christian Höckling
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Steel Europe AG
ThyssenKrupp AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel Europe AG
ThyssenKrupp AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Steel Europe AG, ThyssenKrupp AG filed Critical ThyssenKrupp Steel Europe AG
Publication of EP3356065A1 publication Critical patent/EP3356065A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0622—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by two casting wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/108—Feeding additives, powders, or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/14—Casting in, on, or around objects which form part of the product the objects being filamentary or particulate in form
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D25/00—Special casting characterised by the nature of the product
    • B22D25/005—Casting metal foams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/10—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material
    • B32B3/18—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material characterised by an internal layer formed of separate pieces of material which are juxtaposed side-by-side
    • B32B3/20—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material characterised by an internal layer formed of separate pieces of material which are juxtaposed side-by-side of hollow pieces, e.g. tubes; of pieces with channels or cavities

Definitions

  • the present invention relates to a method for the continuous production of a strip-shaped metallic workpiece, wherein a melt is introduced into a casting region, the melt introduced into the casting region at least partially solidifies, and the at least partially solidified melt is conveyed out of the casting region. Furthermore, the invention relates to an apparatus for the continuous production of a band-shaped, metallic workpiece and such a workpiece.
  • Band-shaped, metallic workpieces can be produced for example by means of strip casting. These methods allow a continuous, close to the final dimension production of the workpieces, whereby a low-cost production with increased throughput is possible.
  • Such a method is known from DE 196 05 398 A1.
  • a liquid, metallic melt is introduced into a casting area between two counter-rotating casting rolls.
  • the melt solidifies on the surface of the casting rolls and forms two shells, which are pressed together in a gap between the casting rolls to form a workpiece and conveyed out of the casting area.
  • the melt gain components such. As particles or fibers, added, which are incorporated into the workpiece, so that a composite material is formed.
  • the object of the present invention is to reduce the weight of the workpieces produced.
  • the object is achieved by a method for the continuous production of a strip-shaped, metallic workpiece, wherein a melt is introduced into a casting area, the melt introduced into the casting area at least partially solidifies, and the at least partially solidified melt is conveyed out of the casting area, wherein the melt introduced into the casting area is added to hollow bodies which are enclosed in the workpiece.
  • the hollow bodies which are added to the melt, are included in the solidification of the melt.
  • a workpiece can be obtained with cavities formed by the hollow body. Since the hollow bodies have a lower density compared to the material of the melt, the weight of the workpiece is reduced.
  • Such workpieces are also referred to as syntactic foam, in particular syntactic metal foam, or as composite metal foam.
  • the material of the hollow body in particular the material of the outer skin of the hollow body, a higher melting point than the material of the melt, so that a melting of the hollow body in the melt need not be feared.
  • the melting point of the hollow body, in particular the outer skin of the hollow body may be greater than 1500 ° C, preferably greater than 1800 ° C, more preferably greater than 2000 ° C.
  • the material of the melt is preferably a steel material.
  • the material of the melt may contain aluminum, titanium, zinc, copper, chromium, nickel or magnesium.
  • An advantageous embodiment provides that the hollow body are formed as hollow balls.
  • the hollow spheres may have a diameter which is less than 5 mm, preferably less than 3 mm, particularly preferably less than 2 mm.
  • the hollow bodies have an inorganic, in particular ceramic material.
  • the hollow bodies may be alumina (Al 2 O 3 ), zirconium dioxide (ZrO 2 ), silicon carbide (SiC), boron carbide (B 4 C), silicon nitride (Si 3 N 4 ), titanium boride (TiB 2 ) , tungsten carbide (WC). , Titanium carbide (TiC), silicon dioxide (Si0 2 ) or a combination of these materials.
  • the hollow bodies may comprise a metallic material, for example iron or an iron alloy.
  • the hollow bodies preferably consist of an intermetallic compound.
  • the hollow bodies may consist of a combination of the aforementioned ceramic materials with one or more metals.
  • the hollow bodies are preheated prior to addition to the melt introduced into the casting area.
  • preheating the hollow body can be brought to an elevated temperature at which the risk of undesirable solidification of the melt is reduced during initial contact with the hollow bodies.
  • the hollow bodies can be preheated, for example, to a temperature which is greater than 0.6 times the liquidus temperature of the melt, preferably greater than 0.7 times the liquidus temperature of the melt, more preferably greater than 0.9 times that Liquidus temperature of the melt.
  • the inventive method allows a high process speed with a high flow rate of the melt.
  • the hollow bodies can be drawn in by the flow of the melt, so that a floating of the hollow body - despite its low density - can be counteracted.
  • a preferred embodiment provides that the hollow bodies are fixed in a carrier element and then added together with the carrier element to the melt introduced into the casting area.
  • the unwanted floating of the hollow body in the melt due to the lower density of the hollow body can be additionally counteracted.
  • the hollow body can be brought to the melt.
  • the carrier element is preheated together with the hollow bodies prior to addition to the melt introduced into the casting area, so that the risk of undesirable solidification of the melt upon first contact with the hollow bodies is reduced.
  • the carrier element is melted in the melt, so that the fixed in the carrier element hollow body are released.
  • the hollow body can move at least slightly within the melt. It is therefore possible to set a certain distribution of the hollow body within the workpiece.
  • the material of the carrier element is preferably chosen such that it has a melting point which is at a lower temperature than the melting point of the hollow body. Furthermore, it is preferred if the melting point of the carrier element is at a lower or the same temperature as the melting point of the material of the melt, so that a heating of the carrier element beyond the temperature of the melt is not required.
  • the material of the carrier element is identical to the material of the melt.
  • the carrier element and the melt may consist of a steel material.
  • the support element is flexible, in particular as a network, as a hose or as a film, is formed.
  • the flexible carrier element can be stored in a simplified manner, for example rolled up on a dispenser roll.
  • the carrier element is preferably a metallic net, a metallic tube or a metallic foil, in particular a steel net, a steel tube or a steel foil.
  • pockets may be provided in which the hollow bodies are arranged.
  • hollow bodies may be enclosed between two surfaces of the film.
  • the carrier element is strip-like and the melt is added continuously.
  • the addition of the hollow body to the melt of the continuous casting process can likewise be effected continuously via the ribbon-like carrier element.
  • an opening of an adding device in particular a lance, is arranged below the surface of the melt introduced into the casting area and the hollow bodies are added to the melt via the mouth of the adding device.
  • the addition of the hollow body can be loose or by means of Carrier element done.
  • the hollow body can be added directly into the melt.
  • the adding device may be connected to a collecting container in which the hollow bodies are stored loosely or received in the carrier element.
  • the adding device in particular the mouth of the adding device, is heated in order to preheat the hollow body.
  • openings of a plurality of adding devices are arranged below the surface of the melt introduced into the casting area and the hollow bodies are added to the melt via the mouths of the adding devices.
  • Various types of hollow bodies can be added to the melt simultaneously or at different times via a plurality of adding devices. For example, it is possible to supply hollow bodies of different sizes or with different material composition via different adding devices.
  • the hollow bodies can be supplied via a plurality of addition devices at a plurality of locations of the casting area, so that the hollow bodies are arranged in the produced workpiece in a plurality of areas.
  • the casting region in which the melt is introduced, arranged between two counter-rotating casting rolls, wherein the casting rolls are cooled, so that solidifies the melt on the roll surfaces of the casting rolls into shells and the shells in a formed between the casting rolls Gap be compressed.
  • a two-roll method for strip casting is provided.
  • the introduction of the melt can take place in a substantially vertical direction (vertical two-roll method).
  • the addition of the hollow bodies can take place in a vertical direction or in a diagonal direction oblique with respect to the vertical direction.
  • the hollow bodies are introduced into a section of the casting area, which encloses the geometric center between the two rollers, so that the workpiece produced in its interior region has an increased concentration of hollow bodies compared to the surface-near edge areas.
  • This can be advantageous, for example, if the surfaces of the workpiece are to be processed in a subsequent processing step. If material is removed from the surface as part of the subsequent processing, then the material is cleaner Cuttings on, which can be disposed of or reused with less effort than a blend which in addition to the material of the melt additionally also hollow body.
  • the hollow bodies are introduced into a section of the casting area which encloses the geometric center between the two rolls, it is possible to achieve a closed workpiece surface.
  • the addition of the hollow body is interrupted to the melt to form hollow body-free areas in the workpiece.
  • the melt can be introduced into a casting area, which is arranged on a conveyor belt.
  • the conveyor belt can preferably be moved in the horizontal direction.
  • the conveyor belt and / or walls laterally delimiting the conveyor belt may be cooled so that the melt solidifies and encloses the hollow bodies.
  • To solve the object mentioned above also contributes to an apparatus for the continuous production of a band-shaped, metallic workpiece, which has a casting area in which a melt can be introduced and in which the introduced melt can at least partially solidify, with a conveyor, in particular a casting roll or a belt for conveying the at least partially solidified melt out of the casting area, and an adding device for adding hollow bodies to the melt introduced into the casting area.
  • a conveyor in particular a casting roll or a belt for conveying the at least partially solidified melt out of the casting area
  • an adding device for adding hollow bodies to the melt introduced into the casting area.
  • the device preferably has a casting region, which is arranged between two counter-rotating casting rolls.
  • the casting rolls can be cooled so that the melt on the roll surfaces of the casting rolls can solidify into shells and the shells can be compressed in a gap formed between the casting rolls.
  • the device may have an inlet for introducing the melt in the vertical direction.
  • the adding device is designed such that the access Be the hollow body can be made obliquely to a vertical direction.
  • the device is preferably designed as a strip casting device for a vertical two-roll method.
  • the device can also use the advantageous features described in connection with the method alone or in combination.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention in a schematic side view.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention in a schematic side view.
  • FIG 3 shows a first embodiment of a workpiece produced by the method according to the invention in a perspective sectional view.
  • FIG. 4 shows a second embodiment of a workpiece produced by the method according to the invention, in a schematic sectional view.
  • FIG. 5 shows a third embodiment of a workpiece produced by the method according to the invention in a schematic sectional view.
  • FIG. 6 shows a fourth embodiment of a workpiece produced by the method according to the invention in a schematic sectional view.
  • the device is designed as a manufacturing device according to the vertical two-roller method. It has a first casting roll 6 and a second casting roll 7, which are driven by motor rotation in opposite directions. The directions of rotation of the two casting rolls 6, 7 are indicated by the arrows A, B. Between the casting rolls 6, 7, a gap 21 is provided, which preferably has a gap width in the range of 0.5 mm to 5 mm, particularly preferably of 3 mm.
  • a container 2 which is filled with liquid, metallic melt 5.
  • the material of the melt 5 may contain, for example, steel, aluminum, titanium, zinc, copper, chromium, nickel, magnesium or a combination of these substances.
  • the container 2 has an inlet 3 arranged on its underside, via which the liquid melt 5 is fed to a casting area 4 of the device 1, which is also referred to as a melt pool. The inlet 3 dips below the surface 20 of the introduced into the casting area 4 liquid melt 5 a.
  • the casting rolls 6, 7, in particular the rolling surfaces of the casting rolls 6, 7 which come into contact with the melt 5 introduced into the casting area 4, are cooled by means of cooling units not shown in the drawings.
  • the melt 5 solidifies at the roller surfaces at least partially, so that form on the roller surfaces so-called band shells of partially solidified melt 1 1.
  • the band shells adhere to the casting rolls 6, 7 and are conveyed in the direction of the gap 21 by the rotational movement of the casting rolls 6, 7.
  • the two band shells, which have formed on the first casting roll 6 and the second casting roll 7, are pressed together and welded together.
  • the at least partially solidified melt 1 1 is conveyed out of the casting area 4.
  • the manufacturing apparatus 1 has a starting belt 9, which is unwound from a reel 8.
  • the hollow bodies 12 are incorporated into the solidifying melt 5 and / or between the band shells formed from already partially solidified melt 1 1, so that they are enclosed in the work piece 15 produced.
  • the material of the hollow body 12, in particular the material of the outer skin of the hollow body 12, has a higher melting point than the material of the melt 5, so that a melting of the hollow body 12 in the melt 5 need not be feared.
  • the hollow bodies 12 form defined cavities within the workpiece 12, which reduce the density of the workpiece 15 and thus contribute to a weight reduction. In this respect, a band-shaped workpiece is obtained, which is designed in the manner of a syntactic foam.
  • the hollow body 12 are preferably designed as hollow spheres, wherein the diameter of the hollow spheres in a range smaller than
  • hollow body 12 are used made of a ceramic material, whereby the rigidity and / or the wear behavior of the workpiece 15 can be improved.
  • the hollow bodies 12 alumina (Al 2 0 3 ), zirconia (Zr0 2 ), silicon carbide (SiC), boron carbide (B 4 C), silicon nitride (Si 3 N 4 ), titanium boride (TiB 2 ) , tungsten carbide (WC ), Titanium carbide (TiC) or silicon dioxide (Si0 2 ).
  • the hollow bodies 12 may comprise a metallic material, for example iron.
  • the hollow bodies 12 preferably consist of an intermetallic compound.
  • the hollow bodies 12 may consist of a combination of the aforementioned ceramic materials with one or more metals.
  • the manufacturing apparatus 1 has an adding device 22, which is arranged above the casting area 4.
  • the adding device has a carrier element 13.
  • the hollow bodies 12 are fixed in the carrier element 13 so that they can be added together with the carrier element 13 to the melt 5 introduced into the casting area 4, without having to fear that the hollow body 12 will float in the melt 5.
  • the carrier element 13 is designed as a flexible, belt-like carrier element 13, for example as a net, hose or as a film.
  • the adding device 22 further comprises a dispenser roll 14 on which the carrier element 14 equipped with hollow bodies 12 is present in rolled-up form.
  • the material of the support member 14 has a melting point which is at a lower temperature than the melting point of the hollow body is and is at a lower or the same temperature as the melting point of the material of the melt 5, so that the support member 14 is melted in the melt 5 and the fixed in the support member 15 hollow body 12 are released into the melt 5. Hollow bodies 12 are thus continuously fed to the casting area 4 via the carrier element 15.
  • the production device 1 further comprises a preheating device, not shown in the drawings, via which the carrier element 13 and the hollow body 12 are preheated, so that the risk of solidification of the melt 5 during introduction of carrier element 13 and hollow bodies 12 is reduced in the melt 5.
  • the preheating is carried out to a temperature which is greater than 0.6 times the liquidus temperature of the melt 5, preferably greater than 0.7 times the liquidus temperature of the melt 5, more preferably greater than 0.9 times the liquidus temperature of Melt 5.
  • the device 1 shows a second embodiment of a device 1 for the continuous production of a band-shaped metallic workpiece 15, which differs from the device 1 according to the first embodiment only with regard to the addition of the hollow body 12 to the melt 5.
  • the device 1 according to the second embodiment comprises an adding device 18 for adding the hollow body 12, which is designed in the manner of a lance.
  • An orifice 19 of the adding device 18 is arranged below the surface 20 of the melt 5 received in the casting area 4.
  • the addition of the hollow body 12 can be done loose.
  • the adding device 18 is for this purpose connected to a collecting container 25, in which the hollow body 12 are stored.
  • the collecting container 25 may optionally be equipped with a heating device for preheating the hollow body 12.
  • the adding device 18, in particular the mouth 19 of the adding device 18, is heated.
  • the melt 5 is added via the adding device 18 to hollow bodies 12 which are fixed in a carrier element 15.
  • the carrier element 15 is unwound for example from a donor roll and introduced by adding device 18, in particular its mouth 19, below the surface 20 of the melt 5 in the casting area 4.
  • the production device 1 has a plurality of adding devices 18, in particular a plurality of lances.
  • the mouths 19 of these adding devices 18 can be different sections be aligned with the casting area 4, so that hollow bodies are included in the workpiece 15 at different locations.
  • FIG. 3 shows a first exemplary embodiment of a band-shaped, metallic workpiece 15 which can be obtained with the device 1 or the method according to the invention.
  • the band-shaped workpiece 15 has a substantially rectangular cross-sectional area.
  • the surfaces 26 of the workpiece 15 are smooth.
  • a lower concentration of hollow bodies 15 is present in the edge region 16 directly adjoining the outer contour of the workpiece than in the inner region 17 located in the interior of the workpiece 15.
  • the edge region 16 is hollow-body-free, while the inner region 17 forms a dense packing of hollow bodies 12 having.
  • a workpiece 15 is formed in the manner of a sheet, which has a porous core and smooth surfaces 26.
  • Such a workpiece 15 combines the advantages of weight reduction by the porous core with the good formability, the good mechanical properties, such as high ductility, and / or availability of the smooth and essentially consisting of the material of the melt surfaces.
  • the workpiece 15 can be supplied as subsequent near-net shape semi-finished processing steps.
  • FIG. 4 shows a second embodiment of a band-shaped, metallic workpiece 15 in a schematic sectional view.
  • the addition of the hollow body 12 to the melt 5 was temporarily interrupted to alternately form sections 24 with high hollow body concentration and hollow body, in particular hollow body-free, portions 23 in the workpiece 15.
  • the workpiece 15 can be formed and / or joined in a subsequent processing step.
  • the high hollow body concentration portions 24 and the hollow body short portions 23 extend in the workpiece 15 in the width direction and the thickness direction of the workpiece 15.
  • FIG. 5 shows a third embodiment of a band-shaped, metallic workpiece 15 is shown.
  • the hollow bodies 12 were introduced simultaneously in several areas, so that several areas with increased hollow body concentration were formed. The regions of increased hollow body concentration are spaced apart in the width direction and / or the thickness direction of the workpiece 15.
  • FIG. 6 shows a fourth exemplary embodiment of a band-shaped, metallic workpiece 15.
  • the hollow bodies 12 were introduced simultaneously into a plurality of regions, so that a plurality of regions with increased hollow body concentration were formed.
  • the regions of increased hollow body concentration are spaced apart in the width direction and / or the thickness direction of the workpiece 15.
  • the addition of the hollow body 12 to the melt 5 was temporarily interrupted to form alternating high-concen tration portions 24 and hollow body-free, in particular hollow body-free, portions 23 in the workpiece 15.
  • the devices 1 described above implement a method for the continuous production of a band-shaped, metallic workpiece 15, wherein a melt 5 is introduced into a casting area 4, the melt 5 introduced into the casting area 4 at least partially solidifies, and the at least partially solidified melt 11 is conveyed out of the casting area 4, wherein the introduced into the casting area 4 melt 5 hollow body 12 are added, which are enclosed in the workpiece 15.
  • a reduction of the weight of the workpiece 15 can be achieved.

Landscapes

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Abstract

The present invention relates to a method for continuously producing a metallic workpiece in strip form, wherein molten material is introduced into a casting region, the molten material introduced into the casting region solidifies at least partially, and the at least partially solidified molten material is transported out of the casting region, wherein hollow bodies are fed to the molten material introduced into the casting region and are encapsulated in the workpiece. The invention also relates to a device for continuously producing a metallic workpiece in strip form that has a casting region into which a molten material can be introduced and in which the molten material introduced can at least partially solidify, with a transporting device, in particular a casting roller or a belt, for transporting the at least partially solidified molten material out of the casting region, and with a feeding device for feeding hollow bodies to the molten material introduced into the casting region.

Description

BESCHREIBUNG  DESCRIPTION
Titel title
Vorrichtung und Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines bandförmigen, metallischen Werkstücks  Apparatus and method for the continuous production of a band-shaped metallic workpiece
Stand der Technik State of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines bandförmigen, metallischen Werkstücks, wobei eine Schmelze in einen Gussbereich eingebracht wird, sich die in den Gussbereich eingebrachte Schmelze zumindest teilweise verfestigt, und die zumindest teilweise verfestigte Schmelze aus dem Gussbereich heraus gefördert wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung eines bandförmigen, metallischen Werkstücks sowie ein derartiges Werkstück. The present invention relates to a method for the continuous production of a strip-shaped metallic workpiece, wherein a melt is introduced into a casting region, the melt introduced into the casting region at least partially solidifies, and the at least partially solidified melt is conveyed out of the casting region. Furthermore, the invention relates to an apparatus for the continuous production of a band-shaped, metallic workpiece and such a workpiece.
Bandförmige, metallische Werkstücke können beispielsweise mittels Bandgießverfahren hergestellt werden. Diese Verfahren erlauben eine kontinuierliche, endabmessungsnahe Herstellung der Werkstücke, wodurch eine preisgünstige Herstellung mit erhöhtem Durchsatz ermöglicht wird. Band-shaped, metallic workpieces can be produced for example by means of strip casting. These methods allow a continuous, close to the final dimension production of the workpieces, whereby a low-cost production with increased throughput is possible.
Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 196 05 398 A1 bekannt. Bei diesem auch als Zweirollen-Gießwalzen bezeichneten Verfahren wird eine flüssige, metallische Schmelze in einen Gussbereich zwischen zwei gegenläufig drehenden Gießrollen eingebracht. Die Schmelze verfestigt sich an der Oberfläche der Gießrollen und bildet zwei Schalen, die in einem Spalt zwischen den Gießrollen zu einem Werkstück zusammengepresst und aus dem Gussbereich herausgefördert werden. Um die Festigkeitseigenschaften des Werkstücks zu erhöhen, werden der Schmelze Verstärkungskomponenten, wie z. B. Partikel oder Fasern, zugegeben, die in das Werkstück eingebunden werden, so dass ein Verbundwerkstoff gebildet wird. Such a method is known from DE 196 05 398 A1. In this process, also referred to as two-roll casting rolls, a liquid, metallic melt is introduced into a casting area between two counter-rotating casting rolls. The melt solidifies on the surface of the casting rolls and forms two shells, which are pressed together in a gap between the casting rolls to form a workpiece and conveyed out of the casting area. To increase the strength properties of the workpiece, the melt gain components such. As particles or fibers, added, which are incorporated into the workpiece, so that a composite material is formed.
Als nachteilig hat sich allerdings herausgestellt, dass die erzeugten Werkstücke ein Gewicht aufweisen, das in einigen Anwendungsbereichen, beispielsweise im Fahrzeugbau, als zu hoch empfunden wird. Es besteht daher der Bedarf, Werkstücke mit reduziertem Gewicht zu erhalten. Offenbarung der Erfindung However, it has proven to be disadvantageous that the workpieces produced have a weight which in some application areas, for example in vehicle construction, is perceived as too high. There is therefore a need to obtain workpieces with reduced weight. Disclosure of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Gewicht der erzeugten Werkstücke zu reduzieren. The object of the present invention is to reduce the weight of the workpieces produced.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines bandförmigen, metallischen Werkstücks, wobei eine Schmelze in einen Gussbereich eingebracht wird, sich die in den Gussbereich eingebrachte Schmelze zumindest teilweise verfestigt, und die zumindest teilweise verfestigte Schmelze aus dem Gussbereich heraus gefördert wird, wobei der in den Gussbereich eingebrachten Schmelze Hohlkörper zugegeben werden, welche in das Werkstück eingeschlossen werden. The object is achieved by a method for the continuous production of a strip-shaped, metallic workpiece, wherein a melt is introduced into a casting area, the melt introduced into the casting area at least partially solidifies, and the at least partially solidified melt is conveyed out of the casting area, wherein the melt introduced into the casting area is added to hollow bodies which are enclosed in the workpiece.
Die Hohlkörper, welche der Schmelze zugegeben werden, werden beim Verfestigen der Schmelze eingeschlossen. Insofern kann ein Werkstück mit durch die Hohlkörper gebildeten Hohlräumen erhalten werden. Da die Hohlkörper eine im Vergleich zu dem Material der Schmelze geringere Dichte aufweisen, wird das Gewicht des Werkstücks reduziert. The hollow bodies, which are added to the melt, are included in the solidification of the melt. In this respect, a workpiece can be obtained with cavities formed by the hollow body. Since the hollow bodies have a lower density compared to the material of the melt, the weight of the workpiece is reduced.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können endabmessungsnahe Werkstücke hergestellt werden, was den Vorteil mit sich bringt, dass im Anschluss keine signifikante Umformung erforderlich ist, um eine vorgegebene Bauteildicke zu erreichen. Es kann somit vermieden werden, dass die in dem Werkstück erzeugten Hohlräume durch nachfolgendes Umformen verkleinert werden. With the method according to the invention, it is possible to produce workpieces which are close to the size of the final dimensions, which has the advantage that no significant reshaping is subsequently required in order to achieve a predetermined component thickness. It can thus be avoided that the cavities generated in the workpiece are reduced by subsequent forming.
Derartige Werkstücke werden auch als syntaktischer Schaum, insbesondere syntaktischer Metallschaum, oder als Komposite Metallschaum bezeichnet. Such workpieces are also referred to as syntactic foam, in particular syntactic metal foam, or as composite metal foam.
Bevorzugt weist das Material der Hohlkörper, insbesondere das Material der Außenhaut der Hohlkörper, einen höheren Schmelzpunkt auf als das Material der Schmelze, so dass ein Aufschmelzen der Hohlkörper in der Schmelze nicht befürchtet werden muss. Der Schmelzpunkt der Hohlkörper, insbesondere der Außenhaut der Hohlkörper, kann beispielsweise größer sein als 1500 °C, bevorzugt größer als 1800 °C, besonders bevorzugt größer als 2000 °C. Das Material der Schmelze ist bevorzugt ein Stahlwerkstoff. Alternativ oder zusätzlich kann das Material der Schmelze Aluminimum, Titan, Zink, Kupfer, Chrom, Nickel oder Magnesium enthalten. Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Hohlkörper als Hohlkugeln ausgebildet sind. Die Hohlkugeln können einen Durchmesser aufweisen, welcher kleiner ist als 5 mm, bevorzugt kleiner ist als 3 mm, besonders bevorzugt kleiner ist als 2 mm. Preferably, the material of the hollow body, in particular the material of the outer skin of the hollow body, a higher melting point than the material of the melt, so that a melting of the hollow body in the melt need not be feared. The melting point of the hollow body, in particular the outer skin of the hollow body, for example, may be greater than 1500 ° C, preferably greater than 1800 ° C, more preferably greater than 2000 ° C. The material of the melt is preferably a steel material. Alternatively or additionally, the material of the melt may contain aluminum, titanium, zinc, copper, chromium, nickel or magnesium. An advantageous embodiment provides that the hollow body are formed as hollow balls. The hollow spheres may have a diameter which is less than 5 mm, preferably less than 3 mm, particularly preferably less than 2 mm.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn die Hohlkörper ein anorganisches, insbesondere keramisches Material aufweisen. Beispielsweise können die Hohlkörper Aluminiumoxid (Al203), Zirconi- umdioxid (Zr02), Siliziumcarbid (SiC), Borcarbid (B4C), Siliziumnitrid (Si3N4), Titanborid (TiB2), Wolframcarbid (WC), Titancarbid (TiC), Siliziumdioxid (Si02) oder eine Kombination dieser Materialien umfassen. Alternativ oder zusätzlich können die Hohlkörper ein metallisches Material, beispielsweise Eisen oder eine Eisenlegierung, aufweisen. Bevorzugt bestehen die Hohlkörper aus einer intermetallischen Verbindung. Gemäß einer weiteren Alternative können die Hohlkörper aus einer Kombination der zuvor genannten keramischen Materialien mit einem oder mehreren Metallen bestehen. It is also advantageous if the hollow bodies have an inorganic, in particular ceramic material. For example, the hollow bodies may be alumina (Al 2 O 3 ), zirconium dioxide (ZrO 2 ), silicon carbide (SiC), boron carbide (B 4 C), silicon nitride (Si 3 N 4 ), titanium boride (TiB 2 ) , tungsten carbide (WC). , Titanium carbide (TiC), silicon dioxide (Si0 2 ) or a combination of these materials. Alternatively or additionally, the hollow bodies may comprise a metallic material, for example iron or an iron alloy. The hollow bodies preferably consist of an intermetallic compound. According to a further alternative, the hollow bodies may consist of a combination of the aforementioned ceramic materials with one or more metals.
Als vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn die Hohlkörper vor dem Zugeben zu der in den Gussbereich eingebrachten Schmelze vorgewärmt werden. Durch das Vorwärmen können die Hohlkörper auf eine erhöhte Temperatur gebracht werden, bei welcher die Gefahr eines unerwünschten Erstarrens der Schmelze beim Erstkontakt mit den Hohlkörpern verringert wird. Die Hohlkörper können beispielsweise auf eine Temperatur vorgewärmt werden, die größer als das 0,6-fache der Liquidustemperatur der Schmelze ist, bevorzugt größer als das 0,7-fache der Liquidustemperatur der Schmelze, besonders bevorzugt größer als das 0,9-fache der Liquidustemperatur der Schmelze. It has proved to be advantageous if the hollow bodies are preheated prior to addition to the melt introduced into the casting area. By preheating the hollow body can be brought to an elevated temperature at which the risk of undesirable solidification of the melt is reduced during initial contact with the hollow bodies. The hollow bodies can be preheated, for example, to a temperature which is greater than 0.6 times the liquidus temperature of the melt, preferably greater than 0.7 times the liquidus temperature of the melt, more preferably greater than 0.9 times that Liquidus temperature of the melt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine hohe Prozessgeschwindigkeit mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze. Die Hohlkörper können von der Strömung der Schmelze eingezogen werden, so dass einem Aufschwimmen der Hohlkörper - trotz ihrer geringen Dichte - entgegengewirkt werden kann. The inventive method allows a high process speed with a high flow rate of the melt. The hollow bodies can be drawn in by the flow of the melt, so that a floating of the hollow body - despite its low density - can be counteracted.
Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Hohlkörper in einem Trägerelement fixiert und dann zusammen mit dem Trägerelement zu der in den Gussbereich eingebrachten Schmelze zugegeben werden. Durch das Fixieren der Hohlköper in dem Trägerelement kann dem unerwünschten Aufschwimmen der Hohlkörper in der Schmelze aufgrund der geringeren Dichte der Hohlkörper zusätzlich entgegengewirkt werden. Über das Trägerelement können die Hohlkörper an die Schmelze herangeführt werden. In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Trägerelement zusammen mit den Hohlkörpern vor dem Zugeben zu der in den Gussbereich eingebrachten Schmelze vorgewärmt wird, so dass die Gefahr eines unerwünschten Erstarrens der Schmelze beim Erstkontakt mit den Hohlkörpern verringert wird. A preferred embodiment provides that the hollow bodies are fixed in a carrier element and then added together with the carrier element to the melt introduced into the casting area. By fixing the hollow body in the carrier element, the unwanted floating of the hollow body in the melt due to the lower density of the hollow body can be additionally counteracted. About the support member, the hollow body can be brought to the melt. In this context, it has proven to be advantageous if the carrier element is preheated together with the hollow bodies prior to addition to the melt introduced into the casting area, so that the risk of undesirable solidification of the melt upon first contact with the hollow bodies is reduced.
Bevorzugt wird das Trägerelement in der Schmelze aufgeschmolzen, so dass die in dem Trägerelement fixierten Hohlkörper freigesetzt werden. Infolge des Aufschmelzens des Trägerelements können sich die Hohlkörper innerhalb der Schmelze zumindest geringfügig bewegen. Es ist daher möglich, eine gewisse Verteilung der Hohlkörper innerhalb des Werkstücks einzustellen. Das Material des Trägerelements wird bevorzugt derart gewählt, dass es einen Schmelzpunkt aufweist, welcher bei einer niedrigeren Temperatur als der Schmelzpunkt der Hohlkörper liegt. Ferner ist es bevorzugt, wenn der Schmelzpunkt des Trägerelements bei einer niedrigeren oder derselben Temperatur wie der Schmelzpunkt des Materials der Schmelze liegt, so dass ein Aufheizen des Trägerelements über die Temperatur der Schmelze hinaus nicht erforderlich ist. Besonders bevorzugt ist das Material des Trägerelements identisch mit dem Material der Schmelze. Beispielsweise können das Trägerelement und die Schmelze aus einem Stahlwerkstoff bestehen. Preferably, the carrier element is melted in the melt, so that the fixed in the carrier element hollow body are released. As a result of the melting of the carrier element, the hollow body can move at least slightly within the melt. It is therefore possible to set a certain distribution of the hollow body within the workpiece. The material of the carrier element is preferably chosen such that it has a melting point which is at a lower temperature than the melting point of the hollow body. Furthermore, it is preferred if the melting point of the carrier element is at a lower or the same temperature as the melting point of the material of the melt, so that a heating of the carrier element beyond the temperature of the melt is not required. Particularly preferably, the material of the carrier element is identical to the material of the melt. For example, the carrier element and the melt may consist of a steel material.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Trägerelement flexibel, insbesondere als Netz, als Schlauch oder als Folie, ausgebildet ist. Das flexible Trägerelement kann vereinfacht gelagert, beispielsweise auf einer Spenderrolle aufgerollt, werden. Bevorzugt ist das Trägerelement ist ein metallisches Netz, ein metallischer Schlauch oder eine metallische Folie, insbesondere ein Stahlnetz, ein Stahlschlauch oder eine Stahlfolie. Bei einem als Netz ausgebildeten Trägerelement können Taschen vorgesehen sein, in welchen die Hohlkörper angeordnet werden. Bei einem als Folie ausgebildeten Trägerelement können Hohlkörper zwischen zwei Oberflächen der Folie eingeschlossen sein. An advantageous embodiment provides that the support element is flexible, in particular as a network, as a hose or as a film, is formed. The flexible carrier element can be stored in a simplified manner, for example rolled up on a dispenser roll. The carrier element is preferably a metallic net, a metallic tube or a metallic foil, in particular a steel net, a steel tube or a steel foil. In a carrier element designed as a mesh, pockets may be provided in which the hollow bodies are arranged. In a carrier element designed as a film, hollow bodies may be enclosed between two surfaces of the film.
Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei welcher das Trägerelement bandartig ausgebildet ist und der Schmelze kontinuierlich zugegeben wird. Über das bandartige Trägerelement kann die Zugabe der Hohlkörper zur Schmelze des kontinuierlichen Gießverfahrens ebenfalls kontinuierlich erfolgen. Preferred is an embodiment in which the carrier element is strip-like and the melt is added continuously. The addition of the hollow body to the melt of the continuous casting process can likewise be effected continuously via the ribbon-like carrier element.
Als vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn eine Mündung einer Zugabevorrichtung, insbesondere einer Lanze, unterhalb der Oberfläche der in den Gussbereich eingebrachten Schmelze angeordnet ist und die Hohlkörper über die Mündung der Zugabevorrichtung zu der Schmelze zugegeben werden. Die Zugabe der Hohlkörper kann lose oder mittels des Trägerelements erfolgen. Über die in der Schmelze mündende Zugabevorrichtung können die Hohlkörper unmittelbar in die Schmelze gegeben werden. Über die Einstellung der Position der Mündung kann zudem die Position der Hohlkörper innerhalb des erzeugten Werkstücks eingestellt werden. Die Zugabevorrichtung kann mit einem Sammelbehälter verbunden sein, in welchem die Hohlkörper lose oder in dem Trägerelement aufgenommen gelagert werden. Bevorzugt wird die Zugabevorrichtung, insbesondere die Mündung der Zugabevorrichtung, beheizt, um die Hohlkörper vorzuwärmen. It has proven to be advantageous if an opening of an adding device, in particular a lance, is arranged below the surface of the melt introduced into the casting area and the hollow bodies are added to the melt via the mouth of the adding device. The addition of the hollow body can be loose or by means of Carrier element done. About the opening in the melt adding device, the hollow body can be added directly into the melt. By adjusting the position of the mouth also the position of the hollow body can be adjusted within the workpiece produced. The adding device may be connected to a collecting container in which the hollow bodies are stored loosely or received in the carrier element. Preferably, the adding device, in particular the mouth of the adding device, is heated in order to preheat the hollow body.
Bevorzugt ist es ferner, wenn Mündungen mehrerer Zugabevorrichtungen, insbesondere Lanzen, unterhalb der Oberfläche der in den Gussbereich eingebrachten Schmelze angeordnet sind und die Hohlkörper über die Mündungen der Zugabevorrichtungen zu der Schmelze zugegeben werden. Über mehrere Zugabevorrichtungen können gleichzeitig oder zeitlich versetzt verschiedenartige Hohlkörper zu der Schmelze zugegeben werden. Beispielsweise ist es möglich, Hohlkörper mit unterschiedlicher Größe oder mit unterschiedlicher Materialkomposition über verschiedene Zugabevorrichtungen zuzuführen. Alternativ oder zusätzlich können die Hohlkörper über mehrere Zugabevorrichtungen an mehreren Stellen des Gussbereichs zugeführt werden, so dass die Hohlkörper in dem erzeugten Werkstück in mehreren Bereichen angeordnet werden. It is furthermore preferred if openings of a plurality of adding devices, in particular lances, are arranged below the surface of the melt introduced into the casting area and the hollow bodies are added to the melt via the mouths of the adding devices. Various types of hollow bodies can be added to the melt simultaneously or at different times via a plurality of adding devices. For example, it is possible to supply hollow bodies of different sizes or with different material composition via different adding devices. Alternatively or additionally, the hollow bodies can be supplied via a plurality of addition devices at a plurality of locations of the casting area, so that the hollow bodies are arranged in the produced workpiece in a plurality of areas.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Gussbereich, in welchen die Schmelze eingebracht wird, zwischen zwei gegenläufig rotierenden Gießrollen angeordnet, wobei die Gießrollen gekühlt werden, so dass sich die Schmelze auf den Rollenoberflächen der Gießrollen zu Schalen verfestigt und die Schalen in einem zwischen den Gießrollen gebildeten Spalt zusammengepresst werden. Insofern wird ein Zweirollenverfahren zum Bandgießen bereitgestellt. Das Einbringen der Schmelze kann in einer im Wesentlichen vertikalen Richtung erfolgen (vertikales Zweirollenverfahren). Die Zugabe der Hohlkörper kann in einer vertikalen Richtung oder in einer gegenüber der vertikalen Richtung schrägen Diagonalrichtung erfolgen. According to an advantageous embodiment, the casting region, in which the melt is introduced, arranged between two counter-rotating casting rolls, wherein the casting rolls are cooled, so that solidifies the melt on the roll surfaces of the casting rolls into shells and the shells in a formed between the casting rolls Gap be compressed. In this respect, a two-roll method for strip casting is provided. The introduction of the melt can take place in a substantially vertical direction (vertical two-roll method). The addition of the hollow bodies can take place in a vertical direction or in a diagonal direction oblique with respect to the vertical direction.
Bei einem derartigen Verfahren ist es von Vorteil, wenn die Hohlkörper in einen Abschnitt des Gussbereichs eingebracht werden, welcher die geometrische Mitte zwischen den beiden Walzen einschließt, so dass das erzeugte Werkstück in seinem Innenbereich eine gegenüber den oberflächennahen Randbereichen erhöhte Konzentration an Hohlkörpern aufweist. Dies kann beispielsweise dann von Vorteil sein, wenn die Oberflächen des Werkstücks in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt bearbeitet werden sollen. Wird im Rahmen der nachfolgenden Bearbeitung Material von der Oberfläche abgetragen, so fällt sortenreiner Verschnitt an, der mit einem geringeren Aufwand entsorgt oder wiederverwendet werden kann als ein Verschnitt der neben dem Material der Schmelze zusätzlich auch Hohlkörper aufweist. Ferner kann durch das Einbringen der Hohlkörper in einen Abschnitt des Gussbereichs, welcher die geometrische Mitte zwischen den beiden Walzen einschließt, erreicht werden, dass eine geschlossene Werkstückoberfläche erhalten wird. In such a method, it is advantageous if the hollow bodies are introduced into a section of the casting area, which encloses the geometric center between the two rollers, so that the workpiece produced in its interior region has an increased concentration of hollow bodies compared to the surface-near edge areas. This can be advantageous, for example, if the surfaces of the workpiece are to be processed in a subsequent processing step. If material is removed from the surface as part of the subsequent processing, then the material is cleaner Cuttings on, which can be disposed of or reused with less effort than a blend which in addition to the material of the melt additionally also hollow body. Furthermore, by introducing the hollow bodies into a section of the casting area which encloses the geometric center between the two rolls, it is possible to achieve a closed workpiece surface.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Zugabe der Hohlkörper zu der Schmelze unterbrochen, um hohlkörperfreie Bereiche in dem Werkstück auszubilden. Mit einer solchen Vorgehensweise können solche Bereiche, welche in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt umgeformt oder gefügt werden sollen, hohlkörperfrei ausgebildet werden, um die Bearbeitungseigenschaften des Werkstoffs und auch die späteren Bauteileigenschaften lokal zu beeinflussen. According to an advantageous embodiment of the method, the addition of the hollow body is interrupted to the melt to form hollow body-free areas in the workpiece. With such a procedure, those areas which are to be reshaped or joined in a subsequent processing step can be made hollow body-free in order to locally influence the processing properties of the material and also the later component properties.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Schmelze in einen Gussbereich eingebracht werden, der auf einem Förderband angeordnet ist. Das Förderband kann bevorzugt in horizontaler Richtung bewegt werden. Das Förderband und/oder Wände, welche das Förderband seitlich begrenzen, können gekühlt sein, so dass sich die Schmelze verfestigt und die Hohlkörper einschließt. According to a further advantageous embodiment, the melt can be introduced into a casting area, which is arranged on a conveyor belt. The conveyor belt can preferably be moved in the horizontal direction. The conveyor belt and / or walls laterally delimiting the conveyor belt may be cooled so that the melt solidifies and encloses the hollow bodies.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe trägt ferner eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung eines bandförmigen, metallischen Werkstücks bei, welche einen Gussbereich aufweist, in welchen eine Schmelze einbringbar ist und in dem sich die eingebrachte Schmelze zumindest teilweise verfestigen kann, mit einer Fördereinrichtung, insbesondere einer Gießrolle oder einem Band, zum Fördern der zumindest teilweise verfestigten Schmelze aus dem Gussbereich heraus, und einer Zugabevorrichtung zur Zugabe von Hohlkörpern zu der in den Gussbereich eingebrachten Schmelze. To solve the object mentioned above also contributes to an apparatus for the continuous production of a band-shaped, metallic workpiece, which has a casting area in which a melt can be introduced and in which the introduced melt can at least partially solidify, with a conveyor, in particular a casting roll or a belt for conveying the at least partially solidified melt out of the casting area, and an adding device for adding hollow bodies to the melt introduced into the casting area.
Bei der Vorrichtung ergeben sich dieselben Vorteile wie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren. In the device, the same advantages as in the inventive method.
Die Vorrichtung weist bevorzugt einen Gussbereich auf, der zwischen zwei gegenläufig rotierenden Gießrollen angeordnet ist. Die Gießrollen können gekühlt werden, so dass sich die Schmelze auf den Rollenoberflächen der Gießrollen zu Schalen verfestigen können und die Schalen in einem zwischen den Gießrollen gebildeten Spalt zusammengepresst werden können. Ferner kann die Vorrichtung einen Zulauf zum Einbringen der Schmelze in vertikaler Richtung aufweisen. Bevorzugt ist die Zugabevorrichtung derart ausgebildet, dass die Zuga- be der Hohlkörper schräg zu einer vertikalen Richtung erfolgen kann. Insofern ist die Vorrichtung bevorzugt als Bandgießvorrichtung für ein vertikales Zweirollenverfahren ausgebildet. The device preferably has a casting region, which is arranged between two counter-rotating casting rolls. The casting rolls can be cooled so that the melt on the roll surfaces of the casting rolls can solidify into shells and the shells can be compressed in a gap formed between the casting rolls. Furthermore, the device may have an inlet for introducing the melt in the vertical direction. Preferably, the adding device is designed such that the access Be the hollow body can be made obliquely to a vertical direction. In this respect, the device is preferably designed as a strip casting device for a vertical two-roll method.
Neben den vorstehend beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen können bei der Vorrichtung auch die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen vorteilhaften Merkmale allein oder in Kombination Anwendung finden. In addition to the advantageous embodiments described above, the device can also use the advantageous features described in connection with the method alone or in combination.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken. Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the drawings, as well as from the following description of preferred embodiments with reference to the drawings. The drawings illustrate only exemplary embodiments of the invention, which do not limit the inventive concept.
Kurze Beschreibung der Figuren Brief description of the figures
Die Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung in einer schematischen Seitenansicht. 1 shows a first embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention in a schematic side view.
Die Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung in einer schematischen Seitenansicht. 2 shows a second embodiment of a manufacturing apparatus according to the invention in a schematic side view.
Die Figur 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Werkstücks in einer perspektivischen Schnittdarstellung. 3 shows a first embodiment of a workpiece produced by the method according to the invention in a perspective sectional view.
Die Figur 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Werkstücks, in einer schematischen Schnittdarstellung. 4 shows a second embodiment of a workpiece produced by the method according to the invention, in a schematic sectional view.
Die Figur 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Werkstücks in einer schematischen Schnittdarstellung. 5 shows a third embodiment of a workpiece produced by the method according to the invention in a schematic sectional view.
Die Figur 6 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Werkstücks in einer schematischen Schnittdarstellung. 6 shows a fourth embodiment of a workpiece produced by the method according to the invention in a schematic sectional view.
Ausführungsformen der Erfindung In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt. Embodiments of the invention In the various figures, the same parts are always provided with the same reference numerals and are therefore usually named or mentioned only once in each case.
In der Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zur kontinuierlichen Herstellung eines bandförmigen, metallischen Werkstücks 15 dargestellt, mit welcher ein gewichtsreduziertes Werkstück 15 erzeugt werden kann. Die Vorrichtung ist als Herstellungsvorrichtung nach dem vertikalen Zweirollenverfahren ausgestaltet. Sie weist eine erste Gießrolle 6 und eine zweite Gießrolle 7 auf, welche gegenläufig rotierend motorisch angetrieben sind. Die Drehrichtungen der beiden Gießrollen 6, 7 sind mit den Pfeilen A, B angedeutet. Zwischen den Gießrollen 6, 7, ist ein Spalt 21 vorgesehen, der bevorzugt eine Spaltweite im Bereich von 0,5 mm bis 5 mm, besonders bevorzugt von 3 mm aufweist. 1 shows a first embodiment of a device 1 for the continuous production of a band-shaped, metallic workpiece 15 is shown, with which a weight-reduced workpiece 15 can be generated. The device is designed as a manufacturing device according to the vertical two-roller method. It has a first casting roll 6 and a second casting roll 7, which are driven by motor rotation in opposite directions. The directions of rotation of the two casting rolls 6, 7 are indicated by the arrows A, B. Between the casting rolls 6, 7, a gap 21 is provided, which preferably has a gap width in the range of 0.5 mm to 5 mm, particularly preferably of 3 mm.
In einem Bereich oberhalb der Gießrollen 6, 7, ist ein Behälter 2 angeordnet, welcher mit flüssiger, metallischer Schmelze 5 gefüllt ist. Das Material der Schmelze 5 kann beispielsweise Stahl, Aluminimum, Titan, Zink, Kupfer, Chrom, Nickel, Magnesium oder eine Kombination dieser Stoffe enthalten. Der Behälter 2 weist einen an seiner Unterseite angeordneten Zulauf 3 auf, über welchen die flüssige Schmelze 5 einem Gussbereich 4 der Vorrichtung 1 zugeführt wird, welcher auch als Schmelzenpool bezeichnet wird. Der Zulauf 3 taucht dabei unterhalb die Oberfläche 20 der in den Gussbereich 4 eingebrachten flüssigen Schmelze 5 ein. In a region above the casting rolls 6, 7, a container 2 is arranged, which is filled with liquid, metallic melt 5. The material of the melt 5 may contain, for example, steel, aluminum, titanium, zinc, copper, chromium, nickel, magnesium or a combination of these substances. The container 2 has an inlet 3 arranged on its underside, via which the liquid melt 5 is fed to a casting area 4 of the device 1, which is also referred to as a melt pool. The inlet 3 dips below the surface 20 of the introduced into the casting area 4 liquid melt 5 a.
Die Gießrollen 6, 7, insbesondere die mit der in den Gussbereich 4 eingebrachten Schmelze 5 in Kontakt kommenden Rollenflächen der Gießrollen 6, 7, sind über in den Zeichnungen nicht dargestellte Kühlaggregate gekühlt. Infolge dieser Kühlung verfestigt sich die Schmelze 5 an den Rollenoberflächen zumindest teilweise, so dass sich an den Rollenoberflächen so genannte Bandschalen aus teilweise verfestigter Schmelze 1 1 bilden. Die Bandschalen haften an den Gießrollen 6, 7 an und werden durch die Rotationsbewegung der Gießrollen 6, 7 in Richtung des Spalts 21 gefördert. Im Bereich vor dem Spalt 21 werden die beiden Bandschalen, welche sich auf der ersten Gießrolle 6 und der zweiten Gießrolle 7 gebildet haben, zusammengepresst und verschweißen miteinander. Insofern wird die zumindest teilweise verfestigte Schmelze 1 1 aus dem Gussbereich 4 herausgefördert. Es bildet sich ein bandförmiges Werkstück 15, welches nach unten abgeführt wird. Die Dicke des Werkstücks 15 ist abhängig von der Spaltweite des Spalts 21 und liegt im Bereich von 0,5 mm bis 5mm, bevorzugt bei 3 mm. In nachfolgenden Prozessschritten kann das Werkstück 15 aufgerollt und/oder weiterbearbeitet werden. Um das Anfahren der Herstellungsvorrichtung 1 zu erleichtern, weist die Herstellungsvorrichtung 1 ein Anfahrband 9 auf, welches von einer Haspel 8 abgewickelt wird. The casting rolls 6, 7, in particular the rolling surfaces of the casting rolls 6, 7 which come into contact with the melt 5 introduced into the casting area 4, are cooled by means of cooling units not shown in the drawings. As a result of this cooling, the melt 5 solidifies at the roller surfaces at least partially, so that form on the roller surfaces so-called band shells of partially solidified melt 1 1. The band shells adhere to the casting rolls 6, 7 and are conveyed in the direction of the gap 21 by the rotational movement of the casting rolls 6, 7. In the area in front of the gap 21, the two band shells, which have formed on the first casting roll 6 and the second casting roll 7, are pressed together and welded together. In this respect, the at least partially solidified melt 1 1 is conveyed out of the casting area 4. It forms a band-shaped workpiece 15, which is discharged downward. The thickness of the workpiece 15 is dependent on the gap width of the gap 21 and is in the range of 0.5 mm to 5 mm, preferably 3 mm. In subsequent process steps, the workpiece 15 can be rolled up and / or further processed. In order to facilitate the start-up of the manufacturing apparatus 1, the manufacturing apparatus 1 has a starting belt 9, which is unwound from a reel 8.
Erfindungsgemäß werden bei der Vorrichtung 1 zusätzlich zu der bereits in den GussbereichAccording to the invention in the device 1 in addition to the already in the casting area
4 eingebrachten Schmelze 5 Hohlkörper 12 eingebracht. Die Hohlkörper 12 werden in die sich verfestigende Schmelze 5 und/oder zwischen den aus bereits teilweise verfestigter Schmelze 1 1 gebildeten Bandschalen eingebunden, so dass sie in das erzeugte Werksstück 15 eingeschlossen werden. Das Material der Hohlkörper 12, insbesondere das Material der Außenhaut der Hohlkörper 12, weist einen höheren Schmelzpunkt auf als das Material der Schmelze 5, so dass ein Aufschmelzen der Hohlkörper 12 in der Schmelze 5 nicht befürchtet werden muss. Die Hohlkörper 12 bilden innerhalb des Werkstücks 12 definierte Hohlräume, welche die Dichte des Werkstücks 15 senken und damit zu einer Gewichtsreduktion beitragen. Insofern wird ein bandförmiges Werkstück erhalten, welches nach Art eines syntaktischen Schaums ausgebildet ist. Die Hohlkörper 12 sind bevorzugt als Hohlkugeln ausgestaltet, wobei der Durchmesser der Hohlkugeln in einem Bereich kleiner als4 introduced melt 5 hollow body 12 introduced. The hollow bodies 12 are incorporated into the solidifying melt 5 and / or between the band shells formed from already partially solidified melt 1 1, so that they are enclosed in the work piece 15 produced. The material of the hollow body 12, in particular the material of the outer skin of the hollow body 12, has a higher melting point than the material of the melt 5, so that a melting of the hollow body 12 in the melt 5 need not be feared. The hollow bodies 12 form defined cavities within the workpiece 12, which reduce the density of the workpiece 15 and thus contribute to a weight reduction. In this respect, a band-shaped workpiece is obtained, which is designed in the manner of a syntactic foam. The hollow body 12 are preferably designed as hollow spheres, wherein the diameter of the hollow spheres in a range smaller than
5 mm, bevorzugt kleiner ist als 3 mm, besonders bevorzugt kleiner ist als 2 mm liegt. Bevorzugt werden Hohlkörper 12 aus einem keramischen Material verwendet, wodurch die Steifigkeit und/oder das Verschleißverhalten des Werkstücks 15 verbessert werden kann. Beispielsweise können die Hohlkörper 12 Aluminiumoxid (Al203), Zirconiumdioxid (Zr02), Silizi- umcarbid (SiC), Borcarbid (B4C), Siliziumnitrid (Si3N4), Titanborid (TiB2), Wolframcarbid (WC), Titancarbid (TiC) oder Siliziumdioxid (Si02) aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die Hohlkörper 12 ein metallisches Material, beispielsweise Eisen, aufweisen. Bevorzugt bestehen die Hohlkörper 12 aus einer intermetallischen Verbindung. Gemäß einer weiteren Alternative können die Hohlkörper 12 aus einer Kombination der zuvor genannten keramischen Materialien mit einem oder mehreren Metallen bestehen. 5 mm, preferably less than 3 mm, more preferably less than 2 mm. Preferably hollow body 12 are used made of a ceramic material, whereby the rigidity and / or the wear behavior of the workpiece 15 can be improved. For example, the hollow bodies 12 alumina (Al 2 0 3 ), zirconia (Zr0 2 ), silicon carbide (SiC), boron carbide (B 4 C), silicon nitride (Si 3 N 4 ), titanium boride (TiB 2 ) , tungsten carbide (WC ), Titanium carbide (TiC) or silicon dioxide (Si0 2 ). Alternatively or additionally, the hollow bodies 12 may comprise a metallic material, for example iron. The hollow bodies 12 preferably consist of an intermetallic compound. According to a further alternative, the hollow bodies 12 may consist of a combination of the aforementioned ceramic materials with one or more metals.
Zur Zugabe der Hohlkörper 12 weist die Herstellungsvorrichtung 1 eine Zugabevorrichtung 22 auf, welche oberhalb des Gussbereichs 4 angeordnet ist. Die Zugabevorrichtung weist ein Trägerelement 13 auf. Die Hohlkörper 12 sind in dem Trägerelement 13 fixiert, so dass diese zusammen mit dem Trägerelement 13 zu der in den Gussbereich 4 eingebrachten Schmelze 5 zugegeben werden können, ohne dass ein Aufschwimmen der Hohlkörper 12 in der Schmelze 5 befürchtet werden muss. Das Trägerelement 13 ist als flexibles, bandartiges Trägerelement 13 ausgebildet, beispielsweise als Netz, Schlauch oder als Folie. Die Zugabevorrichtung 22 umfasst ferner eine Spenderrolle 14, auf welcher das mit Hohlkörpern 12 bestückte Trägerelement 14 in aufgerollter Form vorliegt. Das Material des Trägerelements 14 weist einen Schmelzpunkt auf, welcher bei einer niedrigeren Temperatur als der Schmelzpunkt der Hohlkörper liegt und bei einer niedrigeren oder derselben Temperatur wie der Schmelzpunkt des Materials der Schmelze 5 liegt, so dass das Trägerelement 14 in der Schmelze 5 aufgeschmolzen wird und die in dem Trägerelement 15 fixierten Hohlkörper 12 in die Schmelze 5 freigesetzt werden. Über das Trägerelement 15 werden dem Gussbereich 4 somit kontinuierlich Hohlkörper 12 zugeführt. For adding the hollow body 12, the manufacturing apparatus 1 has an adding device 22, which is arranged above the casting area 4. The adding device has a carrier element 13. The hollow bodies 12 are fixed in the carrier element 13 so that they can be added together with the carrier element 13 to the melt 5 introduced into the casting area 4, without having to fear that the hollow body 12 will float in the melt 5. The carrier element 13 is designed as a flexible, belt-like carrier element 13, for example as a net, hose or as a film. The adding device 22 further comprises a dispenser roll 14 on which the carrier element 14 equipped with hollow bodies 12 is present in rolled-up form. The material of the support member 14 has a melting point which is at a lower temperature than the melting point of the hollow body is and is at a lower or the same temperature as the melting point of the material of the melt 5, so that the support member 14 is melted in the melt 5 and the fixed in the support member 15 hollow body 12 are released into the melt 5. Hollow bodies 12 are thus continuously fed to the casting area 4 via the carrier element 15.
Die Herstellungsvorrichtung 1 umfasst ferner eine in den Zeichnungen nicht dargestellte Vorwärmeinrichtung, über welche das Trägerelement 13 und die Hohlkörper 12 vorgewärmt werden, so dass die Gefahr eines Erstarrens der Schmelze 5 beim Einbringen von Trägerelement 13 und Hohlkörpern 12 in die Schmelze 5 verringert wird. Das Vorwärmen erfolgt auf eine Temperatur die größer als das 0,6-fache der Liquidustemperatur der Schmelze 5 ist, bevorzugt größer als das 0,7-fache der Liquidustemperatur der Schmelze 5, besonders bevorzugt größer als das 0,9-fache der Liquidustemperatur der Schmelze 5. The production device 1 further comprises a preheating device, not shown in the drawings, via which the carrier element 13 and the hollow body 12 are preheated, so that the risk of solidification of the melt 5 during introduction of carrier element 13 and hollow bodies 12 is reduced in the melt 5. The preheating is carried out to a temperature which is greater than 0.6 times the liquidus temperature of the melt 5, preferably greater than 0.7 times the liquidus temperature of the melt 5, more preferably greater than 0.9 times the liquidus temperature of Melt 5.
In der Figur 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zur kontinuierlichen Herstellung eines bandförmigen, metallischen Werkstücks 15 dargestellt, welche sich nur im Hinblick auf die Zugabe der Hohlkörper 12 zu der Schmelze 5 von der Vorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet. Die Vorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel umfasst eine Zugabevorrichtung 18 zur Zugabe der Hohlkörper 12, welche nach Art einer Lanze ausgestaltet ist. Eine Mündung 19 der Zugabevorrichtung 18 ist unterhalb der Oberfläche 20 der in dem Gussbereich 4 aufgenommenen Schmelze 5 angeordnet. Die Zugabe der Hohlkörper 12 kann lose erfolgen. Die Zugabevorrichtung 18 ist hierzu mit einem Sammelbehälter 25 verbunden, in welchem die Hohlkörper 12 bevorratet werden. Der Sammelbehälter 25 kann optional mit einer Heizvorrichtung zum Vorwärmen der Hohlkörper 12 ausgerüstet sein. Bevorzugt wird die Zugabevorrichtung 18, insbesondere die Mündung 19 der Zugabevorrichtung 18, beheizt. 2 shows a second embodiment of a device 1 for the continuous production of a band-shaped metallic workpiece 15, which differs from the device 1 according to the first embodiment only with regard to the addition of the hollow body 12 to the melt 5. The device 1 according to the second embodiment comprises an adding device 18 for adding the hollow body 12, which is designed in the manner of a lance. An orifice 19 of the adding device 18 is arranged below the surface 20 of the melt 5 received in the casting area 4. The addition of the hollow body 12 can be done loose. The adding device 18 is for this purpose connected to a collecting container 25, in which the hollow body 12 are stored. The collecting container 25 may optionally be equipped with a heating device for preheating the hollow body 12. Preferably, the adding device 18, in particular the mouth 19 of the adding device 18, is heated.
In einer Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels werden der Schmelze 5 über die Zugabevorrichtung 18 Hohlkörper 12 zugegeben, welche in einem Trägerelement 15 fixiert sind. Hierzu wird das Trägerelement 15 beispielsweise von einer Spenderrolle abgewickelt und durch Zugabevorrichtung 18, insbesondere deren Mündung 19, unterhalb der Oberfläche 20 der Schmelze 5 in den Gussbereich 4 eingebracht. In a modification of the second exemplary embodiment, the melt 5 is added via the adding device 18 to hollow bodies 12 which are fixed in a carrier element 15. For this purpose, the carrier element 15 is unwound for example from a donor roll and introduced by adding device 18, in particular its mouth 19, below the surface 20 of the melt 5 in the casting area 4.
Gemäß einer weiteren Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels weist die Herstellungsvorrichtung 1 mehrere Zugabevorrichtungen 18, insbesondere mehrere Lanzen, auf. Die Mündungen 19 dieser Zugabevorrichtungen 18 können auf unterschiedliche Abschnitte des Gussbereichs 4 ausgerichtet sein, so dass Hohlkörper an verschiedenen Stellen in das Werkstück 15 eingeschlossen werden. According to a further modification of the second exemplary embodiment, the production device 1 has a plurality of adding devices 18, in particular a plurality of lances. The mouths 19 of these adding devices 18 can be different sections be aligned with the casting area 4, so that hollow bodies are included in the workpiece 15 at different locations.
In der Figur 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines bandförmigen, metallischen Werkstücks 15 dargestellt, welches mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden kann. Das bandförmige Werkstück 15 weist eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsfläche auf. Die Oberflächen 26 des Werkstücks 15 sind glatt ausgebildet. In dem an die Außenkontur des Werkstücks unmittelbar anschließenden Randbereich 16 sind ist eine geringere Konzentration an Hohlkörpern 15 vorhanden als in dem im Inneren des Werkstücks 15 liegenden Innenbereich 17. Bevorzugt ist der Randbereich 16 hohlkörperfrei ausgebildet, während der Innenbereich 17 eine dichte Packung an Hohlkörpern 12 aufweist. Insofern wird ein Werkstück 15 nach Art eines Blechs gebildet, welches einen porösen Kern und glatte Oberflächen 26 aufweist. Ein derartiges Werkstück 15 vereint die Vorteile der Gewichtsreduktion durch den porösen Kern mit der guten Um- formbarkeit, den guten mechanischen Eigenschaften, wie hoher Duktiliät, und/oder Fügbar- keit der glatten und im Wesentlichen aus dem Material der Schmelze bestehenden Oberflächen. Das Werkstück 15 kann als endkonturnahes Halbzeug nachfolgenden Bearbeitungsschritten zugeführt werden. FIG. 3 shows a first exemplary embodiment of a band-shaped, metallic workpiece 15 which can be obtained with the device 1 or the method according to the invention. The band-shaped workpiece 15 has a substantially rectangular cross-sectional area. The surfaces 26 of the workpiece 15 are smooth. A lower concentration of hollow bodies 15 is present in the edge region 16 directly adjoining the outer contour of the workpiece than in the inner region 17 located in the interior of the workpiece 15. Preferably, the edge region 16 is hollow-body-free, while the inner region 17 forms a dense packing of hollow bodies 12 having. In this respect, a workpiece 15 is formed in the manner of a sheet, which has a porous core and smooth surfaces 26. Such a workpiece 15 combines the advantages of weight reduction by the porous core with the good formability, the good mechanical properties, such as high ductility, and / or availability of the smooth and essentially consisting of the material of the melt surfaces. The workpiece 15 can be supplied as subsequent near-net shape semi-finished processing steps.
Die Figur 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines bandförmigen, metallischen Werkstücks 15 in einer schematischen Schnittdarstellung. Zur Herstellung dieses Werkstücks 15 wurde die Zugabe der Hohlkörper 12 zu der Schmelze 5 zeitweise unterbrochen, um abwechselnd Abschnitte 24 mit hoher Hohlkörperkonzentration und hohlkörperarme, insbesondere hohlkörperfreie, Abschnitte 23 in dem Werkstück 15 auszubilden. In diesen hohlkörperarmen Abschnitte 23 kann das Werkstück 15 in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt umgeformt und/oder gefügt werden. Die Abschnitte 24 mit hoher Hohlkörperkonzentration und die hohlköperarmen Abschnitte 23 erstrecken sich in dem Werkstück 15 in der Breitenrichtung und der Dickenrichtung des Werkstücks 15. 4 shows a second embodiment of a band-shaped, metallic workpiece 15 in a schematic sectional view. For the production of this workpiece 15, the addition of the hollow body 12 to the melt 5 was temporarily interrupted to alternately form sections 24 with high hollow body concentration and hollow body, in particular hollow body-free, portions 23 in the workpiece 15. In these hollow body portions 23, the workpiece 15 can be formed and / or joined in a subsequent processing step. The high hollow body concentration portions 24 and the hollow body short portions 23 extend in the workpiece 15 in the width direction and the thickness direction of the workpiece 15.
In der Figur 5 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines bandförmigen, metallischen Werkstücks 15 dargestellt. Bei der Herstellung dieses Werkstücks 15 wurden die Hohlkörper 12 gleichzeitig in mehreren Bereichen eingebracht, so dass mehrere Bereiche mit erhöhter Hohlkörperkonzentration gebildet wurden. Die Bereiche mit erhöhter Hohlkörperkonzentration sind in der Breitenrichtung und/oder der Dickenrichtung des Werkstücks 15 voneinander beabstandet. Die Figur 6 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines bandförmigen, metallischen Werkstücks 15. Bei der Herstellung dieses Werkstücks 15 wurden die Hohlkörper 12 gleichzeitig in mehreren Bereichen eingebracht, so dass mehrere Bereiche mit erhöhter Hohlkörperkonzentration gebildet wurden. Die Bereiche mit erhöhter Hohlkörperkonzentration sind in der Breitenrichtung und/oder der Dickenrichtung des Werkstücks 15 voneinander beabstandet. Zusätzlich wurde die Zugabe der Hohlkörper 12 zu der Schmelze 5 zeitweise unterbrochen, um sich abwechselnde Abschnitte 24 mit hoher Hohlkörperkonzentration und hohlkörperarme, insbesondere hohlkörperfreie, Abschnitte 23 in dem Werkstück 15 auszubilden. 5 shows a third embodiment of a band-shaped, metallic workpiece 15 is shown. In the production of this workpiece 15, the hollow bodies 12 were introduced simultaneously in several areas, so that several areas with increased hollow body concentration were formed. The regions of increased hollow body concentration are spaced apart in the width direction and / or the thickness direction of the workpiece 15. FIG. 6 shows a fourth exemplary embodiment of a band-shaped, metallic workpiece 15. During the production of this workpiece 15, the hollow bodies 12 were introduced simultaneously into a plurality of regions, so that a plurality of regions with increased hollow body concentration were formed. The regions of increased hollow body concentration are spaced apart in the width direction and / or the thickness direction of the workpiece 15. In addition, the addition of the hollow body 12 to the melt 5 was temporarily interrupted to form alternating high-concen tration portions 24 and hollow body-free, in particular hollow body-free, portions 23 in the workpiece 15.
Die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen 1 verwirklichen ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines bandförmigen, metallischen Werkstücks 15, wobei eine Schmelze 5 in einen Gussbereich 4 eingebracht wird, sich die in den Gussbereich 4 eingebrachte Schmelze 5 zumindest teilweise verfestigt, und die zumindest teilweise verfestigte Schmelze 1 1 aus dem Gussbereich 4 heraus gefördert wird, wobei der in den Gussbereich 4 eingebrachten Schmelze 5 Hohlkörper 12 zugegeben werden, welche in das Werkstück 15 eingeschlossen werden. Hierdurch kann eine Reduktion des Gewichts des Werkstücks 15 erreicht werden. The devices 1 described above implement a method for the continuous production of a band-shaped, metallic workpiece 15, wherein a melt 5 is introduced into a casting area 4, the melt 5 introduced into the casting area 4 at least partially solidifies, and the at least partially solidified melt 11 is conveyed out of the casting area 4, wherein the introduced into the casting area 4 melt 5 hollow body 12 are added, which are enclosed in the workpiece 15. As a result, a reduction of the weight of the workpiece 15 can be achieved.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Herstellungsvorrichtung 1 manufacturing device
2 Behälter  2 containers
3 Zulauf  3 inlet
4 Gussbereich  4 casting area
5 Schmelze  5 melt
6 Gießrolle  6 casting roll
7 Gießrolle  7 casting roll
8 Haspel  8 reel
9 Anfahrband  9 starting band
11 verfestigte Schmelze  11 solidified melt
12 Hohlkörper  12 hollow bodies
13 Trägerelement  13 carrier element
14 Spenderrolle  14 dispenser roll
15 Werkstück  15 workpiece
16 Randbereich  16 edge area
17 Innenbereich  17 indoor area
18 Zugabevorrichtung  18 adding device
19 Mündung  19 estuary
20 Oberfläche der Schmelze  20 surface of the melt
21 Spalt  21 gap
22 Zugabevorrichtung  22 adding device
23 hohlkörperfreier Abschnitt  23 hollow body-free section
24 Abschnitt mit hoher Hohlkörperkonzentration 24 section with high hollow body concentration
25 Sammelbehälter 25 collection containers
26 Oberfläche  26 surface
A Drehrichtung A direction of rotation
B Drehrichtung  B direction of rotation

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines bandförmigen, metallischen Werkstücks (15), wobei eine Schmelze (5) in einen Gussbereich (4) eingebracht wird, sich die in den Gussbereich (4) eingebrachte Schmelze (5) zumindest teilweise verfestigt, und die zumindest teilweise verfestigte Schmelze (1 1 ) aus dem Gussbereich (4) heraus gefördert wird, 1 . Method for the continuous production of a strip-shaped, metallic workpiece (15), wherein a melt (5) is introduced into a casting area (4), the melt (5) introduced into the casting area (4) at least partially solidifies and at least partially solidifies Melt (1 1) is conveyed out of the casting area (4),
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der in den Gussbereich (4) eingebrachten Schmelze (5) Hohlkörper (12) zugegeben werden, welche in das Werkstück (15) eingeschlossen werden.  hollow bodies (12), which are enclosed in the workpiece (15), are added to the melt (5) introduced into the casting area (4).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Material der Hohlkörper (12) einen höheren Schmelzpunkt aufweist als das Material der Schmelze (5). 2. The method of claim 1, wherein the material of the hollow body (12) has a higher melting point than the material of the melt (5).
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hohlkörper (12) als Hohlkugeln ausgebildet sind. 3. The method according to any one of the preceding claims, wherein the hollow body (12) are formed as hollow balls.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hohlkörper (12) ein metallisches Material, insbesondere Eisen oder eine Eisenlegierung, oder ein keramisches Material, insbesondere Aluminiumoxid, Zirconiumdioxid, Siliziumcarbid, Borcar- bid, Siliziumnitrid, Titanborid, Wolframcarbid, Titancarbid, Siliziumdioxid, oder eine Kombination dieser Materialien aufweisen. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the hollow body (12) a metallic material, in particular iron or an iron alloy, or a ceramic material, in particular alumina, zirconia, silicon carbide, boron carbide, silicon nitride, titanium boride , tungsten carbide, titanium carbide, silicon dioxide , or a combination of these materials.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hohlkörper (12) vor dem Zugeben zu der in den Gussbereich (4) eingebrachten Schmelze (5) vorgewärmt werden. 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the hollow body (12) are preheated prior to adding to the introduced into the casting area (4) melt (5).
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hohlkörper (12) in einem Trägerelement (13) fixiert und dann zusammen mit dem Trägerelement (13) zu der in den Gussbereich (4) eingebrachten Schmelze (5) zugegeben werden. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the hollow body (12) fixed in a carrier element (13) and then together with the carrier element (13) to the in the casting area (4) introduced melt (5) are added.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Trägerelement (13) zusammen mit den Hohlkörpern (12) vor dem Zugeben zu der in den Gussbereich (4) eingebrachten Schmelze (5) vorgewärmt wird. 7. The method according to claim 6, wherein the carrier element (13) together with the hollow bodies (12) is preheated prior to adding to the introduced into the casting area (4) melt (5).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei das Trägerelement (13) in der Schmelze (5) aufgeschmolzen wird, so dass die in dem Trägerelement (13) fixierten Hohlkörper (12) freigesetzt werden. 8. The method according to any one of claims 6 or 7, wherein the carrier element (13) in the melt (5) is melted, so that in the carrier element (13) fixed Hollow body (12) are released.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Trägerelement (13) als Netz oder als Folie ausgebildet ist. 9. The method according to any one of claims 6 to 8, wherein the carrier element (13) is designed as a network or as a film.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das Trägerelement (13) bandartig ausgebildet ist und der Schmelze (5) kontinuierlich zugegeben wird. 10. The method according to any one of claims 6 to 9, wherein the carrier element (13) is strip-shaped and the melt (5) is added continuously.
1 1. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Mündung (19) einer Zugabevorrichtung (18), insbesondere einer Lanze, unterhalb einer Oberfläche (20) der in den Gussbereich (4) eingebrachten Schmelze (5) angeordnet ist und die Hohlkörper (12) über die Mündung (19) der Zugabevorrichtung (18) zu der Schmelze (5) zugegeben werden. 1 1. A method according to any one of the preceding claims, wherein an orifice (19) of an adding device (18), in particular a lance, beneath a surface (20) of the introduced into the casting area (4) melt (5) is arranged and the hollow body ( 12) are added to the melt (5) via the mouth (19) of the adding device (18).
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Mündungen (19) mehrerer Zugabevorrichtungen (18), insbesondere Lanzen, unterhalb der Oberfläche (20) der in den Gussbereich (4) eingebrachten Schmelze (5) angeordnet sind und die Hohlkörper (12) über die Mündungen (19) der Zugabevorrichtungen (18) zu der Schmelze (5) zugegeben werden. 12. The method according to any one of the preceding claims, wherein orifices (19) of a plurality of adding devices (18), in particular lances, below the surface (20) of the casting area (4) introduced melt (5) are arranged and the hollow body (12) via the mouths (19) of the adding devices (18) are added to the melt (5).
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gussbereich (4) zwischen zwei gegenläufig rotierenden Gießrollen (6, 7) angeordnet ist, die Gießrollen (6, 7) gekühlt werden, so dass sich die Schmelze (5) auf den Rollenoberflächen der Gießrollen (6, 7) zu Schalen verfestigt und die Schalen in einem zwischen den Gießrollen (6, 7) gebildeten Spalt (21 ) zusammengepresst werden. 13. The method according to any one of the preceding claims, wherein the casting region (4) between two counter-rotating casting rolls (6, 7) is arranged, the casting rolls (6, 7) are cooled, so that the melt (5) on the roll surfaces of the Casting rollers (6, 7) solidified into shells and the shells in a between the casting rolls (6, 7) formed gap (21) are pressed together.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Hohlkörper (12) in einen Abschnitt des Gussbereichs (4) eingebracht werden, welcher die geometrische Mitte zwischen den beiden Gießrollen (21 ) einschließt. 14. The method of claim 13, wherein the hollow body (12) are introduced into a portion of the casting area (4), which includes the geometric center between the two casting rolls (21).
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zugabe der Hohlkörper (12) zu der Schmelze (5) unterbrochen wird, um hohlkörperfreie Bereiche (23) in dem Werkstück (15) auszubilden. 15. The method according to any one of the preceding claims, wherein the addition of the hollow body (12) is interrupted to the melt (5) to form hollow body-free areas (23) in the workpiece (15).
16. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung eines bandförmigen, metallischen Werkstücks (15), welche einen Gussbereich (4) aufweist, in welchen eine Schmelze (5) einbringbar ist und in dem sich die eingebrachte Schmelze (5) zumindest teilweise verfestigen kann, mit einer Fördereinrichtung, insbesondere einer Gießrolle (6, 7) oder einem Band, zum Fördern der zumindest teilweise verfestigten Schmelze (1 1 ) aus dem Gussbereich (4) heraus, 16. A device for the continuous production of a band-shaped, metallic workpiece (15), which has a casting region (4), in which a melt (5) can be introduced and in which the introduced melt (5) at least partially solidify, with a conveyor, in particular a casting roll (6, 7) or a belt, for conveying the at least partially solidified melt (1 1) out of the casting area (4),
gekennzeichnet durch  marked by
eine Zugabevorrichtung (18, 22) zur Zugabe von Hohlkörpern (12) zu der in den Gussbereich (4) eingebrachten Schmelze (5).  an adding device (18, 22) for adding hollow bodies (12) to the melt (5) introduced into the casting area (4).
17. Bandförmiges, metallisches Werkstück, dadurch gekennzeichnet, dass es durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bis 15 hergestellt wurde. 17. Band-shaped, metallic workpiece, characterized in that it has been produced by a method according to claim 1 to 15.
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