Titel

Vorrichtung und Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines bandförmigen, metallischen Werkstücks

Stand der Technik

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.

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.

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.

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

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Gewicht der erzeugten Werkstücke zu reduzieren.

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.

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.

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.

Derartige Werkstücke werden auch als syntaktischer Schaum, insbesondere syntaktischer Metallschaum, oder als Komposite Metallschaum bezeichnet.

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.

Vorteilhaft ist es ferner, wenn die Hohlkörper ein anorganisches, insbesondere keramisches Material aufweisen. Beispielsweise können die Hohlkörper Aluminiumoxid (Al ₂ 0 ₃ ), Zirconi- umdioxid (Zr0 ₂ ), Siliziumcarbid (SiC), Borcarbid (B ₄ C), Siliziumnitrid (Si ₃ N ₄ ), Titanborid (TiB ₂ ) _, Wolframcarbid (WC), Titancarbid (TiC), Siliziumdioxid (Si0 ₂ ) 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Bei der Vorrichtung ergeben sich dieselben Vorteile wie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren.

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.

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.

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.

Kurze Beschreibung der Figuren

Die Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung in einer schematischen Seitenansicht.

Die Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Herstellungsvorrichtung gemäß der Erfindung in einer schematischen Seitenansicht.

Die Figur 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Werkstücks in einer perspektivischen Schnittdarstellung.

Die Figur 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Werkstücks, in einer schematischen Schnittdarstellung.

Die Figur 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Werkstücks in einer schematischen Schnittdarstellung.

Die Figur 6 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Werkstücks in einer schematischen Schnittdarstellung.

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.

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.

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.

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.

Erfindungsgemäß werden bei der Vorrichtung 1 zusätzlich zu der bereits in den Gussbereich

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 als

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 (Al ₂ 0 ₃ ), Zirconiumdioxid (Zr0 ₂ ), Silizi- umcarbid (SiC), Borcarbid (B ₄ C), Siliziumnitrid (Si ₃ N ₄ ), Titanborid (TiB ₂ ) _, Wolframcarbid (WC), Titancarbid (TiC) oder Siliziumdioxid (Si0 ₂ ) 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Bezugszeichenliste

1 Herstellungsvorrichtung

2 Behälter

3 Zulauf

4 Gussbereich

5 Schmelze

6 Gießrolle

7 Gießrolle

8 Haspel

9 Anfahrband

11 verfestigte Schmelze

12 Hohlkörper

13 Trägerelement

14 Spenderrolle

15 Werkstück

16 Randbereich

17 Innenbereich

18 Zugabevorrichtung

19 Mündung

20 Oberfläche der Schmelze

21 Spalt

22 Zugabevorrichtung

23 hohlkörperfreier Abschnitt

24 Abschnitt mit hoher Hohlkörperkonzentration

25 Sammelbehälter

26 Oberfläche

A Drehrichtung

B Drehrichtung