CH659013A5

CH659013A5 - Verfahren zur herstellung einer stranggiess-kokille.

Info

Publication number: CH659013A5
Application number: CH1477/83A
Authority: CH
Inventors: Horst Gravemann; Hermann Buenemann
Original assignee: Kabel Metallwerke Ghh
Priority date: 1982-03-27
Filing date: 1983-03-17
Publication date: 1986-12-31
Also published as: GB2117293A; FR2523881A1; GB2117293B; SE8301650D0; JPH0435269B2; JPS58202984A; IT8319904A0; DE3211440C2; DE3211440A1; GB8308318D0; SE8301650L; IT1160490B; FR2523881B1; ATA58683A; AT386141B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Stranggiess-Kokille, bei dem zunächst das Kokillenrohr aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt und anschliessend an mindestens einem Ende ein Flansch angeschweisst wird.

Auf verschiedenen Senkrechtstranggussanlagen und insbesondere bei Horizontalstranggussanlagen, bei denen die Kokillen unmittelbar am Schmelzgefäss oder Warmhaltege-fäss angeflanscht werden, werden Rohrkokillen mit rundem oder mehrkantigem Querschnitt eingesetzt, die an einem oder beiden Enden einen Befestigungsflansch aufweisen, dessen Durchmesser deutlich grösser als der Rohrdurchmesser oder dessen Diagonale ist.

Die Herstellung solcher Kokillen aus Kupfer oder Kupferlegierungen erfolgte bisher ausschliesslich durch spanabhebende Bearbeitung eines geschmiedeten bzw. strangge-pressten Vollblockes oder durch Anschweissen eines Flansches an ein vorgefertigtes Rohr mittels Schutzgasschweis-sen.

Das Schweissverfahren liess sich nur bei gut schweissba-ren reinen Kupfersorten wie SF-Kupfer und SE-Kupfer oder niedriglegierten Kupferlegierungen anwenden. Derartig hergestellte Kokillen hatten erhebliche Nachteile, da sich das ursprünglich durch Kaltumformung verfestigte Kokillenrohr durch das Anschweissen des Flansches wieder auf den weichen Zustand entfestigte, ein starker Verzug auftrat und die Schweissnaht, die in der thermisch höchst belasteten Zone lag, einen erheblichen Risikofaktor darstellte, weil sich auch bei höchsten Schweissnahtgüten Undichtigkeiten infolge von Poren und durch thermische Ermüdung im Einsatz nicht ausschliessen Hessen. Die geringe Formstabilität ergab ausserdem nur Standzeiten von einigen bis maximal fünf Stunden beim Giessen von Stahl.

Durch die Herstellung von Flanschkokillen aus Vollblöcken der genannten Kupfersorten konnten zwar die durch die Schweissnaht bedingten Gefahren beseitigt werden, da jedoch das hierfür benötigte Vollmaterial nicht ausreichend kaltverfestigt werden konnte, wurde im Vergleich zu geschweissten Rohren keine Standzeitverbesserung erzielt. Die Herstellung solcher Rohre erforderte ausserdem einen erheblichen Arbeitsaufwand.

Eine entscheidende Erhöhung der Standzeit konnte durch Herstellung der Kokillen aus niedriglegierten, aushärtbaren Kupferlegierungen erzielt werden. Auch hierfür mussten die Kokillen aus Vollmaterial gefertigt werden, weil diese Werkstoffe wegen ihrer Rissempfindlichkeit grundsätzlich ein Schutzgasschweissen nicht zulassen. Durch thermische Behandlung, bzw. Aushärtung, lassen sich mit diesen Werkstoffen auch bei Vollmaterial hohe Festigkeitswerte einstellen, so dass die Kokillen eine entsprechende gute Formstabilität und guten Verschleisswiderstand besassen. Allerdings führte der hohe Fertigungsaufwand zu hohen Kosten, die den Horizontalstrangguss in Frage stellen.

Die Erfindung bezweckt ein Verfahren zu schaffen, mit dem es möglich ist, in wirtschaftlicher Weise Stranggiessko-killen mit endseitig an das Kokillenrohr angeordneten Flanschen herzustellen, ohne dass es zu der beschriebenen Erweichung des kaltverfestigten Kokillenrohres kommt. Darüber hinaus soll das Verfahren auch die Herstellung von Kokillen aus aushärtbaren Kupferlegierungen mit angeschweissten Flanschen ermöglichen.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch bzw. die Flansche durch Elektronenstrahlschweissen an das Kokillenrohr angeschweisst wird bzw. werden.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass sich beim Elektronenstrahlschweissen die zu ver-schweissenden Teile praktisch nicht verziehen und nur eine äusserst schmale Schweisszone entfestigt wird. Bei den nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Flanschkokillen werden die ursprünglichen Masse und die durch die Kaltverfestigung erzeugte Härte nicht beeinträchtigt.

In Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird beispielsweise zunächst das Kokillenrohr an mindestens einem Ende von aussen abgedreht bzw. abgefräst, auf das abgedrehte oder abgefräste Ende der Flansch aufgesetzt und anschliessend Flansch und Kokillenrohr von der Stirnseite aus miteinander verschweisst. Bei diesem Verfahren wird die Schweissnaht ausserhalb der durch den Badspiegelbereich besonders gefährdeten Rohrwand gelegt.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens wird auf das Ende des Kokillenrohres ein Flansch aufgesetzt, dessen Aussen- und Innenabmessungen den Abmessungen des Kokillenrohres entsprechen, in das Kokillenrohr ein auf dem Flansch aufsitzendes Justierstück eingesetzt und Flanschstück und Kokillenrohr durch eine in Umfangsrichtung verlaufende Naht miteinander verschweisst. Die Aussenabmessungen des Justierstückes, welches gleichzeitig als Strahlenfänger dient, entsprechen dabei den Innenabmessungen des Kokillenrohres und des Flansches, so dass ein Versatz beim Anschweissen des Flansches an das Kokillenrohr nicht auftreten kann. Nach dem Schweissen wird das Justierstück aus der fertigen Kokille entfernt.

Mit den nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Flanschkokillen wurden Standzeiten beim Giessen von Stahl erreicht, die das Doppelte und mehr der bisher angewendeten reinen Kupferflanschkokillen betrug.

Besonders vorteilhaft lässt sich das erfindungsgemässe Verfahren jedoch bei der Herstellung von Flanschkokillen aus aushärtbaren Kupferlegierungen wie CuCr, CuCrZr, CuZr, CuCo/NiBe, CuNiP und anderen anwenden. Bei den zum Teil rissempfindlichen Werkstoffen lassen sich mittels Elektronenstrahlschweissung absolut perfekte Schweissnäh-

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te herstellen, die sogar im Bedarfsfall eine Nachkalibrierung der fertigen Kokille durch Explosionsumformung zulassen. Die optimalen Eigenschaften dieser Werkstoffe insbesondere deren hohe Härte und Warmfestigkeit wird durch die Elek-tronenstrahlschweissung praktisch nicht beeinträchtigt.

Nachfolgend werden anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Verfahrens beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die Kokille im Bereich des Flansches,

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Kokille nach Fig. 1,

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch eine andere Kokille im Flanschbereich unmittelbar nach der Herstellung der Schweissnaht,

Fig. 4 zeigt ebenfalls einen Schnitt durch eine weitere Kokille im Flanschbereich.

Zur Vorbereitung des Schweissvorganges nach dem ersten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 und Fig. 2 wird zunächst von dem Kokillenrohr 1 ein bestimmter Bereich abgedreht bzw. im Falle eines Vierkantrohres abgefräst, und ein Flansch 2 über die Ausnehmung gestülpt. Von der Stirnseite der Kokille aus gesehen wird dann die Schweissnaht 3 mittels Elektronenstrahlschweissung hergestellt. Der schraffiert dargestellte Bereich 4 des Flansches 2 kann, falls erforderlich, nachbearbeitet werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Flansch 2 mit dem Rohransatz 5 zu fertigen und diesen Flansch 2 mit Rohransatz 5 mit dem Kokillenrohr 1 durch Elektronenstrahlschweissen zu verbinden. Gegebenenfalls kann der zwischen dem Kokillenrohr 1 und dem Rohransatz 5 verbleibende Spalt 8 durch eine in Umfangsrichtung verlaufende Schweissnaht durch Elektronenstrahlschweissen verschlossen werden.

Nach dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 wird auf das Kokillenrohr 1 ein Flansch 2 mit Rohransatz 5 aufgelegt und ein Justierstück 6 in das Kokillenrohr 1 eingeführt, das für eine exakte Ausrichtung des Flansches 2 zum s Kokillenrohr 1 sorgt. Die durch Elektronenstrahlschweissung erzeugte Schweissnaht 3 verläuft hier in Umfangsrichtung. Dabei dient das Justierstück 6 gleichzeitig als Strahlen-fanger für den Elektronenstrahl.

In der Fig. 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel darge-io stellt, bei dem auf das Kokillenrohr 1 der Flansch 2 mit Rohransatz 5 aufgesteckt wird, wobei der Flansch 2 geringere innere Querschnittsabmessungen als das Kokillenrohr 1 aufweist. Auch Wer verläuft die Schweissnaht 3 in Umfangsrichtung. Der Überstand 7 dient als Strahlenfanger, wobei i5 jedoch das Schweissgerät so eingestellt werden kann, dass der Bereich des Überstandes 7 abgeschmolzen wird. Die Innenmasse des Flansches 2 können bis auf die inneren Abmessungen des Kokillenrohres 1 ausgearbeitet werden, jedoch ist für manche Anwendungsfälle eine Kokille mit einem 20 engeren Eingangsquerschnitt im Bereich des Flansches 2 wünschenswert.

Falls erforderlich, können die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Kokillen beispielsweise durch eine Explosionsumformung nachkalibriert werden. 25 Die Erfindung lässt sich sowohl für Kokillen mit rundem Querschnitt als auch für solche mit einem Mehrkant-, wie Vierkant- oder Sechskantquerschnitt anwenden.

Mit einer Kokille, bei der das Kokillenrohr 1 und der Flansch 2 aus dem Werkstoff CuCrZr mit einer Härte von 30 125 HB und einem lichten Mass von 110 mm hergestellt wurde, wurde beim Giessen von Stahl in einer Horizontal-stranggiessanlage eine Lebensdauer von über 100 Stunden bei zweimaliger Nacharbeit erzielt.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

659 013 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung einer Stranggiess-Kokille, bei dem zunächst das Kokillenrohr (1) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt und anschliessend an mindestens einem Ende ein Flansch (2) angeschweisst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch bzw. die Flansche (2) durch Elektronenstrahlschweissen an das Kokillenrohr (1) angeschweisst wird bzw. werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst das Kokillenrohr (1) an mindestens einem Ende von aussen abgedreht oder abgefräst wird, dass auf das abgedrehte oder abgefräste Ende ein Flansch (2) aufgesetzt und anschliessend der Flansch (2) und das Kokillenrohr (1) von der Stirnseite aus durch eine Schweissnaht (3) miteinander verschweisst werden (Fig. 1 und 2).

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Ende des Kokillenrohres (1) ein Flansch (2) aufgesetzt wird, dessen Aussen- und Innenabmessungen den Abmessungen des Kokillenrohres (1) entsprechen, dass in das Kokillenrohr (1) ein auf den Flansch (2) aufsitzendes Justierstück (6) eingesetzt wird, und Flansch (2) und Kokillenrohr (1) durch eine in Umfangsrichtung verlaufende Schweissnaht (3) miteinander verschweisst werden (Fig. 3).

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kokillenrohr (1) nach dem Anschweissen des Flansches (2) oder der Flansche durch Explosionsumformung nachkalibriert wird.