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EP1189713B1 - Cast wheel produced by centrifugal casting - Google Patents

Cast wheel produced by centrifugal casting Download PDF

Info

Publication number
EP1189713B1
EP1189713B1 EP00947865A EP00947865A EP1189713B1 EP 1189713 B1 EP1189713 B1 EP 1189713B1 EP 00947865 A EP00947865 A EP 00947865A EP 00947865 A EP00947865 A EP 00947865A EP 1189713 B1 EP1189713 B1 EP 1189713B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
casting wheel
casting
wheel according
grains
wheels
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.)
Expired - Lifetime
Application number
EP00947865A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1189713A1 (en
Inventor
Dieter Nuetzel
Ewald Grote
Giselher Herzer
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.)
Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Original Assignee
Vacuumschmelze GmbH and Co KG
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 Vacuumschmelze GmbH and Co KG filed Critical Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Publication of EP1189713A1 publication Critical patent/EP1189713A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1189713B1 publication Critical patent/EP1189713B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C45/00—Amorphous alloys
    • C22C45/02—Amorphous alloys with iron as the major constituent
    • 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
    • B22D11/0637—Accessories therefor
    • B22D11/0648—Casting surfaces
    • B22D11/0651—Casting wheels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C45/00—Amorphous alloys

Definitions

  • the object of the invention is therefore to find a material its use as casting wheel material the problem-free Production of amorphous or microcrystalline, qualitative high quality metal alloys especially in large, commercial Allows quantities and that described above Problems largely minimized.
  • the high thermal conductivity and the high strength of the casting wheel materials cannot be set independently of each other. It usually results in an increase in hardness has a positive effect on the wear behavior of the casting wheels, to reduce thermal conductivity; this brings problems for the casting of sensitive amorphous alloys with himself.
  • the high thermal conductivity is due to the use of highly thermally conductive steels, copper or copper alloys reached.
  • copper or copper alloys reached.
  • a fine-grain structure of the casting wheel materials has proven itself (see FIG. 1), which has a favorable effect on the casting properties, in particular with regard to the wear and the service life of the casting wheels.
  • Such structures can be realized by a forming process (usually hot or cold forging or ring rolling) in connection with a heat treatment. Casting wheels for rapid solidification are therefore usually first cut from cast blocks and formed using various forging processes (open die forging, drop forging) or other forming processes (eg ring rollers).
  • JP 62-097 748 for example, a structure with a grain size of ⁇ 1000 ⁇ m is set on a cast Cu-Cr-Zr casting wheel by means of a specific heat treatment which prevents the formation of coarse grains.
  • a grain size is determined by forging variations ⁇ 500 ⁇ m in connection with an equiaxial grain geometry set the casting wheels to the requirement profile (high strength, wear resistance, high thermal conductivity) adapt. Due to the grain geometry, the wear and further improve the life of the casting wheels become. In addition to the contribution of precipitation hardening, this grain refinement strength according to the Hall-Petch relationship increased (see e.g. Gräfen H .: VDI Lexicon Materials Technology, VDI publishing house, Düsseldorf 1993).
  • the partially inhomogeneous structure over the circumference of the forged casting wheels also creates areas on the casting wheel surface with different thermal conductivity.
  • amorphous alloys which have a very sensitive casting behavior (for example Fe 73.5 Cu 1 Nb 3 Si 13.5 B 9 )
  • the elongated structure of the grains also favors heat dissipation from the casting wheel surface. Such a textured
  • the structure of the structure also favors the formation of an even one Grain structure both in the radial direction and in the circumferential direction. This means there are no local wear nests about the extent that locally affect the tape quality. Furthermore, the evenly fine structure remains exist even after reworking the casting wheel (overturning).
  • Casting wheels with such a structure can over Centrifugal casting processes can be realized. With this manufacturing process will melt under the effect of a very high radial acceleration (up to 120 times acceleration) stiffens. The resulting pressure creates a strong one Degassing the melt on, causing impurities the liquid melt can be prevented. This solidification characteristic creates a very pure, highly compressed Structure that is already very cheap when cast has mechanical properties.
  • the centrifugally cast Components are also characterized by a very homogeneous, finely structured Cast structure which is free of inclusions, Blow and blow holes is out. Especially on the surface very homogeneous cast structure also reduces wear and tear and is thus another feature of our invention.
  • the grains are both in the near-surface fine grain zone as well as in the adjacent stem crystal zone interspersed with so-called dendrites, which is shown in FIG. 2 is.
  • dendrites which is shown in FIG. 2 is.
  • These dendrites lead to one mechanical reinforcement of the cast structure.
  • the cast structure is reinforced in the introduction to the description mentioned very good casting properties the centrifugally cast casting wheels according to the invention are decisive achieved.

Landscapes

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  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
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  • Forging (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Description

Das kommerziell bedeutendste Verfahren zur Herstellung amorpher und/oder mikrokristalliner Werkstoffe in Band, Drahtoder Folienform ist die rasche Erstarrung von Metallschmelzen über Schmelzspinnverfahren. Bei diesem Herstellverfahren wird eine Metallschmelze durch eine Düse auf eine Gießwalze, Gießrad oder Gießtrommel gespritzt, die mit Geschwindigkeiten bis zu 30 m/s rotiert. Die Schmelze kühlt dabei mit Abkühlungsgeschwindigkeiten zwischen 104 - 106 K/s ab, erstarrt auf der Gießradoberfläche zu einem kontinuierlichem Band und wird von der Gießwalze abgelöst. Im U.S. Patent 4,142,571 ist eine derartige Apparatur zur Herstellung von metallischen Dünnbändern beschrieben.The most commercially important process for the production of amorphous and / or microcrystalline materials in tape, wire or foil form is the rapid solidification of molten metal using melt spinning processes. In this manufacturing process, a molten metal is sprayed through a nozzle onto a casting roll, casting wheel or casting drum, which rotates at speeds of up to 30 m / s. The melt cools down at cooling rates between 10 4 - 10 6 K / s, solidifies on the casting wheel surface into a continuous band and is detached from the casting roll. Such an apparatus for producing thin metallic strips is described in US Pat. No. 4,142,571.

Bei dem beschriebenen Herstellverfahren für Metallbänder oder -folien ergeben sich folgende Probleme bzw. Anforderungen an den Gießradwerkstoff:

  • a) Der Gießradwerkstoff muß eine genügend hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, um die bei der Erstarrung der Schmelze bzw. bei der weiteren Abkühlung des erstarrten Bandes, Drahtes oder Faser freiwerdende Wärme abzuleiten. Ist dies nicht der Fall, so können sich z.B. folgende Probleme ergeben: Funkenflug, keine Bandbildung, die angestrebte Mikrostruktur der herzustellenden Metallfolie und damit die angestrebten Eigenschaften werden nicht erreicht (z.B. schlechte magnetische Eigenschaften von amorphen Folien aufgrund partieller Kristallisation) und/oder das hergestellte Band ist spröde und somit mechanisch nicht weiterverarbeitbar.
  • b) Der Gießradwerkstoff muß thermisch als auch mechanisch hoch belastbar sein, da die Gießradoberfläche durch die Wechselwirkung mit der Schmelze bzw. mit dem erstarrendem Band erheblichen Verschleiß ausgesetzt ist. Die Verschleißerscheinungen äußern sich in einer schlechten Qualität des hergestellten Bandes wie z.B. Löchern, rauhen Oberflächen etc. Diese mechanischen Defekte beeinträchtigen die mechanischen und magnetischen Eigenschaften des hergestellten Bandes empfindlich. Der Verschleiß des Gießrades führt ferner zu einem schlechten thermischen Kontakt zwischen Gießrad und Band, beziehungsweise zu einer schlechten Benetzung der Metallschmelze auf dem Gießrad. Damit wird die Abkühlgeschwindigkeit des Bandes verringert, was die bereits unter a) erwähnten Probleme nach sich zieht. Die Problematik des eben beschriebenen Gießradverschleißes tritt im besonderen bei längeren Gießzeiten auf und verschlechtert sich mit steigender Gießzeit solange, bis schließlich eine vernünftige Bandbildung nicht mehr möglich ist.
    • The described production process for metal strips or foils gives rise to the following problems and requirements for the casting wheel material:
  • a) The casting wheel material must have a sufficiently high thermal conductivity to dissipate the heat released when the melt solidifies or when the solidified strip, wire or fiber is cooled further. If this is not the case, the following problems may arise, for example: flying sparks, no banding, the desired microstructure of the metal foil to be produced and thus the desired properties are not achieved (e.g. poor magnetic properties of amorphous foils due to partial crystallization) and / or the one produced Belt is brittle and therefore cannot be processed mechanically.
  • b) The casting wheel material must be able to withstand high thermal and mechanical loads, since the casting wheel surface is exposed to considerable wear due to the interaction with the melt or with the solidifying strip. The signs of wear are expressed in poor quality of the tape produced, such as holes, rough surfaces, etc. These mechanical defects have a sensitive effect on the mechanical and magnetic properties of the tape produced. The wear of the casting wheel also leads to poor thermal contact between the casting wheel and the belt, or to poor wetting of the molten metal on the casting wheel. This reduces the cooling speed of the strip, which leads to the problems already mentioned under a). The problem of the casting wheel wear just described occurs in particular with longer casting times and deteriorates with increasing casting time until a sensible banding is no longer possible.

    • Aufgabe der Erfindung ist es somit, einen Werkstoff zu finden, dessen Verwendung als Gießradmaterial die problemlose Herstellung von amorphen oder mikrokristallinen, qualitativ hochwertigen Metalllegierungen im besonderen in großen, kommerziellen Mengen ermöglicht und das die oben beschriebenen Probleme weitgehend minimiert.The object of the invention is therefore to find a material its use as casting wheel material the problem-free Production of amorphous or microcrystalline, qualitative high quality metal alloys especially in large, commercial Allows quantities and that described above Problems largely minimized.

    Zur Reduzierung des Verschleißes der Gießräder, der maßgeblich durch die zyklische thermische Belastung während des Gießprozesses bestimmt wird, müssen diese eine ausreichende mechanische Härte und Festigkeit sowie Ermüdungsbeständigkeit aufweisen. Um die hohen Abkühlgeschwindigkeiten zu erreichen, wie sie für die Herstellung von Werkstoffen mit amorpher Mikrostruktur notwendig sind, ist außerdem eine gleichmäßig hohe thermische Leitfähigkeit der Gießräder erforderlich.To reduce the wear of the casting wheels, the decisive due to the cyclical thermal load during the Casting process is determined, these must be sufficient mechanical hardness and strength as well as fatigue resistance exhibit. To achieve the high cooling rates, as used for the production of materials with an amorphous microstructure are necessary, is also a uniformly high thermal conductivity of the casting wheels required.

    Die hohe Wärmeleitfähigkeit und die hohe Festigkeit der Gießradwerkstoffe sind dabei nicht unabhängig voneinander einstellbar. In der Regel führt eine Erhöhung der Härte, die sich positiv auf das Verschleißverhalten der Gießräder auswirkt, zu einer Reduzierung der Wärmeleitfähigkeit; dies bringt für das Gießen von sensiblen amorphen Legierungen Probleme mit sich.The high thermal conductivity and the high strength of the casting wheel materials cannot be set independently of each other. It usually results in an increase in hardness has a positive effect on the wear behavior of the casting wheels, to reduce thermal conductivity; this brings problems for the casting of sensitive amorphous alloys with himself.

    Die hohe Wärmeleitfähigkeit wird dabei durch die Verwendung von hoch thermisch leitfähigen Stählen, Kupfer oder Kupferlegierungen erreicht. Dabei kommen neben OF-Kupfer, aushärtbare und dispersionsgehärtete Kupferlegierungen sowie Cu-Be-Bronzen zum Einsatz.The high thermal conductivity is due to the use of highly thermally conductive steels, copper or copper alloys reached. In addition to OF copper, there are curable ones and dispersion-hardened copper alloys and Cu-Be bronzes for use.

    Neben der Werkstoffauswahl und einer Optimierung der Werkstoffeigenschaften können die Gießräder mit geeigneten Beschichtungen (siehe European Patent No. EP 0 024 506) versehen werden, um das Verschleißverhalten während des Gießprozesses zu verbessern.In addition to the selection of materials and optimization of the material properties can the casting wheels with suitable coatings (see European Patent No. EP 0 024 506) the wear behavior during the casting process to improve.

    Zur Einstellung einer hohen mechanischen Festigkeit in Verbindung mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit hat sich ein feinkörniges Gefüge der Gießradwerkstoffe bewährt (siehe Fig. 1), was sich günstig auf die Gießeigenschaften, insbesondere in Bezug auf den Verschleiß und die Lebensdauer der Gießräder, auswirkt. Solche Gefüge lassen sich durch einen Umformprozeß (in der Regel Heiß- bzw. Kaltschmieden oder Ringwalzen) in Verbindung mit einer Wärmebehandlung realisieren.
    Gießräder für die rasche Erstarrung werden daher in der Regel zunächst aus gegossenen Blöcken geschnitten und mit verschiedenen Schmiede- (Freiformschmieden, Gesenkschmieden) oder anderen Umformverfahren (z.B. Ringwalzen) umgeformt.
    Zu derartigen Schmiede- und Wärmebehandlungsverfahren für Gießradwerkstoffe existieren bereits verschiedene Verfahrenspatente:
    In JP 62-097 748 wird z.B. an einem gegossenen Cu-Cr-Zr-Gießrad durch eine bestimmte Wärmebehandlung, welche die Ausbildung von groben Körnern verhindert, ein Gefüge mit einer Korngröße < 1000 µm eingestellt.     To set a high mechanical strength in connection with a high thermal conductivity, a fine-grain structure of the casting wheel materials has proven itself (see FIG. 1), which has a favorable effect on the casting properties, in particular with regard to the wear and the service life of the casting wheels. Such structures can be realized by a forming process (usually hot or cold forging or ring rolling) in connection with a heat treatment.
    Casting wheels for rapid solidification are therefore usually first cut from cast blocks and formed using various forging processes (open die forging, drop forging) or other forming processes (eg ring rollers).
    Various process patents already exist for such forging and heat treatment processes for casting wheel materials:
    In JP 62-097 748, for example, a structure with a grain size of <1000 μm is set on a cast Cu-Cr-Zr casting wheel by means of a specific heat treatment which prevents the formation of coarse grains.

    In der WO 96/33828 sind Gefüge sowie Schmiede- und Glühprozesse für Gießwalzen beschrieben, mit denen eine gleichmäßige Korngröße < 1000 µm eingestellt werden kann, um eine ausreichende Härte und Verschleißbeständigkeit in Verbindung mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit zu erreichen.In WO 96/33828 there are structures as well as forging and annealing processes described for casting rolls with which a uniform Grain size <1000 µm can be adjusted to an adequate Hardness and wear resistance in connection with to achieve a high thermal conductivity.

    In der WO 98/07535 wird durch Schmiedevariationen eine Korngröße < 500 µm in Verbindung mit einer äquiaxialen Korngeometrie eingestellt, um die Gießräder dem Anforderungsprofil (hohe Festigkeit, Verschleißbeständigkeit, hohe Wärmeleitfähigkeit) anzupassen. Durch die Korngeometrie können der Verschleiß und die Lebensdauer der Gießräder weiter verbessert werden. Neben dem Beitrag der Ausscheidungshärtung wird durch diese Kornfeinung die Festigkeit nach der Hall-Petch-Beziehung erhöht (siehe z.B. Gräfen H.: VDI-Lexikon Werkstofftechnik, VDI-Verlag, Düsseldorf 1993).In WO 98/07535 a grain size is determined by forging variations <500 µm in connection with an equiaxial grain geometry set the casting wheels to the requirement profile (high strength, wear resistance, high thermal conductivity) adapt. Due to the grain geometry, the wear and further improve the life of the casting wheels become. In addition to the contribution of precipitation hardening, this grain refinement strength according to the Hall-Petch relationship increased (see e.g. Gräfen H .: VDI Lexicon Materials Technology, VDI publishing house, Düsseldorf 1993).

    Trotz dieser vielfältigen Bemühungen lösen entsprechend dem Stand der Technik hergestellte Gießräder die eingangs beschriebene Problematik bei der Bandherstellung nicht in zufriedenstellender Weise.Despite these diverse efforts, resolve accordingly Casting wheels manufactured in the prior art are those described at the outset Problems in tape production are not satisfactory Wise.

    Bei diesen geschmiedeten und wärmebehandelten Gießrädern treten dabei noch verschiedene Probleme auf.Step on these forged and heat-treated casting wheels various problems.

    In der Praxis erweist es sich in der Regel jedoch als schwierig, die als günstig erkannte homogene und feine Kornstruktur herzustellen. So kann durch eine ungleichmäßige Verformung während des Schmiedeprozesses in den Gießrädern eine inhomogene Gefügestruktur, wobei sehr grobe Körner neben kleinen Körnern vorliegen, entstehen. Im Einsatz führt dies zu einem verstärkten und inhomogenen Verschleiß der Gießradoberfläche. Während des Gießprozesses bilden sich vornehmlich an diesen Inhomogenitäten Oberflächenrisse oder es werden teilweise komplette Körner aus dem Substratwerkstoff herausgerissen. Die Gießräder müssen daher nach einer relativ kurzen Betriebszeit zwecks der Beseitigung der Oberflächendefekte nachgearbeitet werden. Für das Überarbeiten muß der Gießvorgang unterbrochen werden.
    Beim Überarbeiten (Überdrehen) des Gießrades kann sich dabei das Problem ergeben, daß die Kornstruktur inhomogen und/oder gröber wird, wodurch sich das Verschleißverhalten verschlechtert. Dieses Problem ist mit der Herstelltechnik konventioneller Räder verknüpft, welche eine reproduzierbare Gefügestruktur letztlich nur an der Oberfläche garantieren kann.    In practice, however, it generally turns out to be difficult to produce the homogeneous and fine grain structure that is recognized as favorable. Uneven deformation during the forging process in the casting wheels can result in an inhomogeneous structure, with very coarse grains in addition to small grains. In use, this leads to increased and inhomogeneous wear on the casting wheel surface. During the casting process, surface cracks predominantly form on these inhomogeneities, or in some cases complete grains are torn out of the substrate material. The casting wheels must therefore be reworked after a relatively short period of operation in order to eliminate the surface defects. The casting process must be interrupted for reworking.
    When reworking (overturning) the casting wheel, the problem can arise that the grain structure becomes inhomogeneous and / or coarser, as a result of which the wear behavior deteriorates. This problem is linked to the manufacturing technology of conventional wheels, which can ultimately only guarantee a reproducible structure on the surface.

    Durch die teilweise inhomogene Gefügestruktur über den Umfang der geschmiedeten Gießräder entstehen außerdem Bereiche auf der Gießradoberfläche mit unterschiedlicher thermischer Leitfähigkeit. Dies führt bei amorphen Legierungen, die ein sehr sensibles Gießverhalten aufweisen (z.B. Fe73,5Cu1Nb3Si13,5B9), durch lokal verzögertes Abkühlen der Schmelze zu unerwünschten Versprödungserscheinungen; damit sind diese amorphen Dünnbänder für eine Weiterverarbeitung nicht mehr geeignet.The partially inhomogeneous structure over the circumference of the forged casting wheels also creates areas on the casting wheel surface with different thermal conductivity. In the case of amorphous alloys which have a very sensitive casting behavior (for example Fe 73.5 Cu 1 Nb 3 Si 13.5 B 9 ), this leads to undesired embrittlement phenomena by locally delayed cooling of the melt; this means that these amorphous thin strips are no longer suitable for further processing.

    Neben den Problemen beim Gießprozeß treten bei der Herstellung derartiger geschmiedeter Gießräder weitere Schwierigkeiten auf.In addition to the problems with the casting process, there are problems with the manufacture such forged casting wheels further difficulties on.

    Beim Aufheizen großer Teile für das Heißschmieden (Gießräder weisen Durchmesser bis zu 1,2 m auf) können Spannungsrisse im Werkstoff entstehen, wodurch der Gießring vollständig zerstört wird. Zudem sind bei großen Bauteilen lange Aufheizzeiten anzuwenden, um eine gleichmäßige Durchwärmung und damit homogene Verformung zu erreichen. Bei bestimmten Bauweisen der Gießräder, bei denen ein Ring der hoch thermisch leitfähigen Legierung auf eine Stahl- oder Aluminiumnabe aufgeschrumpft wird, können während des Aufschrumpfprozesses durch die inhomogene Gefügestruktur oder andere Schmiedefehler Risse oder Materialtrennungen entstehen, wodurch das Gießrad ebenfalls nicht eingesetzt werden kann. When heating up large parts for hot forging (casting wheels have diameters up to 1.2 m), stress cracks in the Material arise, which completely destroys the casting ring becomes. In addition, there are long heating times for large components apply to even heating and thus to achieve homogeneous deformation. With certain types of construction the casting wheels, where a ring of highly thermally conductive Alloy shrunk onto a steel or aluminum hub during the shrinking process the inhomogeneous structure or other forging defects cracks or material separations arise, which also causes the casting wheel cannot be used.

    Die Herstellung der geschmiedeten Gießräder nach dem Stand der Technik ist aufgrund der dargestellten Schwierigkeiten sehr kostenintensiv und apparativ aufwendig. Aufgrund der Herstellungsprobleme sind nur wenige Firmen in der Lage derartige Gießräder mit dem für die rasche Erstarrung erforderlichen Anforderungsprofil herzustellen bzw. eine gleichbleibende Qualität der Gießräder zu gewährleisten. Die Beschaffung ist daher schwierig und teuer.Production of forged cast wheels according to the state the technique is due to the difficulties presented very expensive and expensive in terms of equipment. Due to the Few companies are able to solve such manufacturing problems Casting wheels with the necessary for rapid solidification Establish a requirement profile or a constant one To ensure the quality of the casting wheels. Procurement is therefore difficult and expensive.

    Es hat sich gezeigt, dass die eingangs beschriebene Aufgabe in besonders vorteilhafter Weise durch die Verwendung eines Gießwalzenwerkstoffes welcher nicht äquiaxiale, langgestreckte Kristallkörner aufweist, deren lange Achse in Radialrichtung des Gießrades orientiert ist, gelöst werden kann. Die Erfindung ist dem gemäß definiert in Anspruch 1. Bevorzugle Merkmale des erfindungsgemäßen Gießrades sind erwährt in den abhängigen Ansprüchen. Diese Gefügetextur verhindert ein Ausbrechen gesamter Körner aus der Gießradoberfläche, da die Körner durch ihre längliche Struktur fest in der Gießradoberfläche verankert sind.It has been shown that the task described above in a particularly advantageous manner by using a Casting roller material which is not equiaxial, elongated Has crystal grains, the long axis of which is radial the casting wheel is oriented, can be solved. The invention is accordingly defined in claim 1. Preferred features of the casting wheel according to the invention are proven in the dependent claims. This Microstructure prevents entire grains from breaking out the casting wheel surface because the grains are elongated Structure are firmly anchored in the casting wheel surface.

    Ferner begünstigt die längliche Struktur der Körner die Wärmeabfuhr von der Gießradoberfläche. Eine derartig texturierte Gefügestruktur begünstigt ferner die Ausbildung einer gleichmäßigen Kornstruktur sowohl in Radialrichtung als auch in Umfangsrichtung. Damit ergeben sich keine lokalen Verschleißnester über den Umfang, welche lokal die Bandqualität beeinträchtigen. Ferner bleibt die gleichmäßig feine Gefügestruktur auch nach dem Überarbeiten des Gießrades (Überdrehen) bestehen.The elongated structure of the grains also favors heat dissipation from the casting wheel surface. Such a textured The structure of the structure also favors the formation of an even one Grain structure both in the radial direction and in the circumferential direction. This means there are no local wear nests about the extent that locally affect the tape quality. Furthermore, the evenly fine structure remains exist even after reworking the casting wheel (overturning).

    Gießräder mit einer derartigen Gefügestruktur können über Schleudergießverfahren realisiert werden. Bei diesem Herstellverfahren wird die Schmelze unter der Wirkung einer sehr hohen Radialbeschleunigung (bis zu 120facher Erbeschleunigung) erstarrt. Durch den entstehenden Druck tritt eine starke Entgasung der Schmelze auf, wodurch Verunreinigungen der flüssigen Schmelze verhindert werden. Durch diese Erstarrungscharakteristik entsteht ein sehr reines, hochverdichtetes Gefüge, das bereits im gegossenen Zustand sehr günstige mechanische Eigenschaften aufweist. Die schleudergegossenen Bauteile zeichnen sich zudem durch ein sehr homogenes, feinstrukturiertes Gussgefüge, welches frei von Einschlüssen, Blasen und Lunkern ist, aus. Dieses vor allem an der Oberfläche sehr homogene Gussgefüge reduziert zusätzlich Verschleißerscheinungen und ist somit ein weiteres Merkmal unserer Erfindung.Casting wheels with such a structure can over Centrifugal casting processes can be realized. With this manufacturing process will melt under the effect of a very high radial acceleration (up to 120 times acceleration) stiffens. The resulting pressure creates a strong one Degassing the melt on, causing impurities the liquid melt can be prevented. This solidification characteristic creates a very pure, highly compressed Structure that is already very cheap when cast has mechanical properties. The centrifugally cast Components are also characterized by a very homogeneous, finely structured Cast structure which is free of inclusions, Blow and blow holes is out. Especially on the surface very homogeneous cast structure also reduces wear and tear and is thus another feature of our invention.

    Durch die gleichmäßige, gerichtete Erstarrung von der Kokillenwand zur Bohrung entsteht das für den Gießprozeß günstige, gerichtete Korngefüge, bei dem die langgestreckten Körner in Radiusrichtung orientiert sind. Diese sehr homogene Gefügestruktur bewirkt einen über den gesamten Gießradumfang gleichmäßig geringen Verschleiß und liefert damit einen Beitrag zur Prozeßsicherheit der raschen Erstarrung. Durch diese Gefügestruktur sind die Körner außerdem fest in der Gießradoberfläche verankert und ein Ausbrechen kompletter Körner, wie sie bei geschmiedeten Gießrädern beobachtet werden kann, tritt bei derartigen Gefügen nicht mehr auf.Due to the uniform, directed solidification from the mold wall for drilling, the result is favorable for the casting process, directed grain structure, in which the elongated grains in Radius direction are oriented. This very homogeneous structure causes one over the entire circumference of the casting wheel uniformly low wear and thus makes a contribution for process reliability of rapid solidification. Through this The structure of the grains is also fixed in the casting wheel surface anchored and a breakout of whole grains, as can be observed with forged cast wheels, no longer occurs in such structures.

    Bedingt durch die sehr gleichmäßige Gefügestruktur treten keine unerwünschten Schwankungen der Wärmeleitfähigkeit über den Gießradumfang auf, wodurch sensible, amorphe Legierungen mit einer höheren Prozeßsicherheit und verbesserter Qualität (Duktilität) gegossen werden können. Die Korngeometrie und Kornorientierung in radialer Richtung bedingt darüber hinaus eine beschleunigte Wärmeabfuhr von der Gießradoberfläche, was für die Rasche Erstarrung von Metallschmelzen signifikante Vorteile mit sich bringt.Caused by the very even structure no undesirable fluctuations in thermal conductivity the casting wheel circumference, creating sensitive, amorphous alloys with higher process reliability and improved quality (Ductility) can be cast. The grain geometry and Grain orientation in the radial direction also requires an accelerated heat dissipation from the casting wheel surface what significant for the rapid solidification of metal melts Brings advantages.

    Neben den Vorteilen der Gefügestruktur entfallen durch die endformnahe Formgebung beim Schleuderguß, mit dem rotationssymmetrische Gußteile bis zu 6000 mm Durchmesser hergestellt werden können, die kostenintensiven Umform- und Schmiedeprozesse. Dies führt zu einer signifikanten Reduzierung des Fertigungsaufwandes und damit sehr günstigen Herstellungskosten. In addition to the advantages of the structure, the Near-net shape shaping during centrifugal casting, with the rotationally symmetrical Castings made up to 6000 mm in diameter the cost-intensive forming and forging processes. This leads to a significant reduction in manufacturing costs and therefore very low manufacturing costs.

    Zudem entfallen die im Abschnitt 2 beschriebenen Fertigungsund Verfügbarkeitsschwierigkeiten.
    Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles und anhand von drei Schliffbildern beschrieben.    In addition, the manufacturing and availability difficulties described in section 2 are eliminated.
    The invention is described below using an exemplary embodiment and using three micrographs.

    Wie der Figur 1 zu entnehmen ist, setzt sich das Gefüge eines schleudergegossenen Gießrades bei der Verwendung einer Cu-Cr-Zr-Legierung aus einer oberflächennahen Feinkornzone mit einer Tiefe von bis zu ca. 15 mm mit einer Korngröße zwischen 100 und 2000 µm und einer sich daran anschließenden Stengelkristallzone, die in Radiusrichtung orientierte Körner mit einer Korngröße zwischen ca. 1000 µm und 6000 µm aufweist.As can be seen in FIG. 1, the structure of one sets centrifugally cast casting wheel when using a Cu-Cr-Zr alloy from a near-surface fine grain zone with a Depth of up to approx. 15 mm with a grain size between 100 and 2000 µm and a subsequent stem crystal zone, the grains oriented in the radius direction has a grain size between about 1000 microns and 6000 microns.

    Die Körner sind sowohl in der oberflächennahen Feinkornzone als auch in der sich daran anschließenden Stengelkristallzone mit sogenannten Dendriten durchsetzt, was in der Figur 2 dargestellt ist. Dies ist für Gussgefüge, die nicht weiter umgeformt werden, charakteristisch. Diese Dendriten führen zu einer mechanischen Verstärkung des Gussgefüges. Durch diese mechanische Verstärkung des Gussgefüges werden die in der Beschreibungseinleitung erwähnten sehr guten Gießeigenschaften der erfindungsgemäßen schleudergegossenen Gießräder maßgeblich erzielt.The grains are both in the near-surface fine grain zone as well as in the adjacent stem crystal zone interspersed with so-called dendrites, which is shown in FIG. 2 is. This is for cast structures that are not reshaped become characteristic. These dendrites lead to one mechanical reinforcement of the cast structure. Through this mechanical The cast structure is reinforced in the introduction to the description mentioned very good casting properties the centrifugally cast casting wheels according to the invention are decisive achieved.

    In der Figur 3 wird noch einmal ein Ausschnitt aus einem Gussgefüge aus einem Cu-Cr-Zr-Gießradwerkstoffes gezeigt. Hierbei sind wiederum deutlich die in Radiusrichtung orientierten Körner mit langgestreckter Korngeometrie erkennbar.In Figure 3, a section of a Cast structure shown from a Cu-Cr-Zr casting wheel material. Here again, those oriented in the radius direction are clearly evident Grains with elongated grain geometry recognizable.

    Es wird angemerkt, dass die in den Figuren 1, 2 und 3 gezeigten Fotografien von Schliffen an Cu-Cr-Zr-Gießradwerkstoffen lediglich zur Veranschaulichung eines einzelnen Gießradwerkstoffes dienten. Schliffbilder und metallurgische Aufnahmen von Cu-Ni-Si-Gießradwerkstoffen sowie von Gießradwerkstoffen aus Cu-Be-Bronzen zeigen ähnliche Gussgefüge, die ebenfalls die typischen Dendriten aufweisen.It is noted that those shown in Figures 1, 2 and 3 Photographs of cuts on Cu-Cr-Zr casting wheel materials only to illustrate a single casting wheel material served. Micrographs and metallurgical images of Cu-Ni-Si casting wheel materials as well as casting wheel materials Cu-Be bronzes show similar cast structures that also have the typical dendrites.

    Claims (14)

    1. Rotationally symmetrical casting wheel consisting of an alloy having a non-equiaxed grain structure for the production of amorphous and/or microcrystalline metal strips by means of rapid solidification, characterised in that the grains are elongated and their long axes are oriented substantially perpendicularly to the surface of the casting wheel.
    2. Casting wheel according to claim 1, characterised in that it is produced by means of centrifugal casting.
    3. Casting wheel according to claim 1, characterised in that the expansion of the individual grains perpendicularly to the surface of the casting wheel is at least twice as large as their expansion in the surface of the casting wheel.
    4. Casting wheel according to claim 1, characterised in that the grain structure is homogeneous over the circumference of the casting wheel.
    5. Casting wheel according to claim 1, characterised in that the grain size on the surface of the casting wheel is smaller than 500 µm.
    6. Casting wheel according to claim 5, characterised in that the grain size on the surface of the casting wheel is smaller than 200 µm.
    7. Casting wheel according to claim 6, characterised in that the grain size on the surface of the casting wheel is smaller than 100 µm.
    8. Casting wheel according to claim 1, characterised by high thermal conductivity.
    9. Casting wheel according to claim 1, characterised in that it consists of a Cu-Cr-Zr alloy.
    10. Casting wheel according to claim 1, characterised in that it consists of a Cu-Ni-Si alloy.
    11. Casting wheel according to claim 1, characterised in that it consists of a Cu-Be bronze.
    12. Casting wheel according to claim 1, characterised by a diameter of at least 300 mm.
    13. Casting wheel according to claim 1, characterised in that it is shrunk on to a hub in the form of a ring.
    14. Casting wheel according to claim 1, characterised by cooling channels through which a liquid flows.
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