CH685432A5

CH685432A5 - Kokille zum Stranggiessen von Metall, insbesondere von Stahl in Knüppel- und Vorblockquerschnitte.

Info

Publication number: CH685432A5
Application number: CH1848/92A
Authority: CH
Inventors: Franciszek Kawa; Adrian Stilli
Original assignee: Concast Standard Ag
Priority date: 1992-06-11
Filing date: 1992-06-11
Publication date: 1995-07-14
Also published as: ITMI930944A1; JPH0631401A; CA2096481C; CA2096481A1; IT1264407B1; JP2944847B2; ITMI930944A0; DE4318105B4; DE4318105A1

Description

1

CH 685 432 A5

2

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Kokille zum Strang-giessen von Metall, insbesondere von Stahl in Knüppel- und Vorblockquerschnitte gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1.

In der EP-PS 0 498 296 werden Kokillen unter Schutz gestellt, deren Formhohlraum die Querschnittsform der Strangkruste bei ihrem Durchlauf durch die Kokille, ähnlich wie eine Ziehdüse, verformt. Der Formhohlraumquerschnitt ist auf der Kokilleneintrittsseite entlang seinem Umfang mit mehreren Ausbauchungen versehen, die gegen die Kokillenaustrittsseite hin sich verkleinern oder ganz verschwinden. In der Mitte einer Ausbauchung ist die Verformung stärker als an den beiden seitlichen Enden der Ausbauchung. An den Stellen mit starker Rückformung der Ausbauchung ergibt sich ein sattes Anliegen der Strangkruste an die Kokillenwand und dadurch auch eine starke Kühlung des Stranges bzw. eine höhere Kokillenwandtemperatur. An den beiden Enden der Ausbauchung ist in der Regel keine oder eine wesentlich geringere Verformung des Stranges vorgesehen. Daraus resultiert eine entsprechend niedrigere Kokillenwandtemperatur.

Um bei Rohrkokillen mit Ausbauchungen Wasserspalte gleicher Grösse zwischen Kokille und Wassermantel zu erreichen, sind die Wassermäntel ebenfalls mit Ausbauchungen zu versehen. Die Herstellung solcher Wassermäntel ist somit technisch aufwendig und kostspielig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kokille zu schaffen, die die genannten Nachteile überwindet und insbesondere bei Kokillen, die die Querschnittsform der Strangkruste bei ihrem Durchlauf durch die Kokille verformen, eine möglichst gleichmässige Kokillenwandtemperatur erreicht, den Kokillenverschleiss reduziert und gleichzeitig den Aufbau solcher Kokillen vereinfacht.

Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Summe der Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Die regelmässig über den Querschnittsumfang verteilten Ausbauchungen können z.B. bei Rechtek-ken ungleiche Bogenhöhen aufweisen. Gemäss einem Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, quadratische, sechseckige, runde Querschnitte etc. mit Ausbauchungen gleicher Grösse, d.h. gleicher Bogen-höhe, vorzusehen. Die Eckzonen können wahlweise mit Hohlkehlen oder Abschrägungen etc. versehen sein.

Eine kostengünstige Herstellung eines Wassermantels kann erreicht werden, wenn, gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel, der rohrförmige Wassermantel, der mit dem Kupferrohr einen Kühlwasserspalt bildet, einen Hohlraum mit ebenfalls parallelen Wänden aufweist.

Bei Rohrkokillen gemäss Stand der Technik ist die Wandstärke der Kokille gleich. Im Sinne eines Ausführungsbeispieles wird zusätzlich vorgeschlagen, das Wandstärkenverhältnis des Kokillenrohres zwischen den Bereichen mit keiner bzw. mit maximaler Rückformung der Ausbauchung auf einen vorbestimmten Wärmefluss durch die Kupferwand abzustimmen. Dadurch ist es möglich, sowohl die

Kokillenwandtemperatur im Formhohlraum als auch den Kokillenverschleiss in den Bereichen mit maximaler Rückformung bzw. Reibung zu reduzieren.

Der Formhohlraum von Kokillen mit Ausbauchungen oder der äussere Mantel von Kokillenrohren können durch spanabhebende Bearbeitung hergestellt werden. Besonders wirtschaftlich können solche Kokillen durch ein spanloses Herstellungsverfahren erzeugt werden, wenn in ein stranggepress-tes Kupferrohr ein dem Rohrhohlraum entsprechender Dorn eingeschoben wird und mit Verformungswerkzeugen, z.B. mit Stempel, die Wandstärke des Rohres durch Einpressen von Einbauchungen in die äussere Kupferrohrwand vorgestaucht wird. In das vorgestauchte Rohr kann anschliessend ein Dorn mit Ausbauchungen gemäss den Sollabmessungen des Formhohlraumes eingepresst werden. Bei guter Abstimmung der Vorstauchung der Wandstärke mit den vorbestimmten Ausbauchungen des Formhohlraumes weist das Kokillenrohr nach dem Einpressen des Domes mit Ausbauchungen im wesentlichen parallele äussere Mantelflächen auf. Durch einen Ziehvorgang mittels eines Ziehrings können einander gegenüberliegende äussere Mantelflächen des Kokillenrohres genau parallel hergestellt werden.

Als Alternative zum Ziehvorgang kann durch Aufbringen von Sprengstoff das Rohr auf den Dorn geschossen werden. Die Parallelität von äusseren gegenüberliegenden Mantelflächen kann, wenn nötig, durch Nachbearbeitung erreicht werden.

Im nachfolgenden soll anhand von Figuren die Erfindung zusätzlich erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Kokillenrohr mit schematisch dargestelltem Kühlwassermantel,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Kokillenrohr gemäss Fig. 1 ohne Kühlwassermantel,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch das Kokillenrohr während einer Stauchoperation und

Fig. 4 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles E auf Fig. 3.

In Fig. 1 und 2 ist ein Kokillenrohr 3 mit beidseitig offenem Formhohlraum 4 für einen quadratischen Knüppel- oder Vorblockquerschnitt dargestellt. Ein Querschnittsumfang 5 des Formhohlraumes 4 ist auf der Eingiessseite mit regelmässig verteilten Querschnittsvergrösserungen in der Form von Ausbauchungen 6 versehen, in diesem Beispiel besitzen alle Seitenwände zwischen den Eckzonen Ausbauchungen 6 gleicher Grösse. Am Kokillenausgang 8 ist der Formhohlraum 4 quadratisch, d.h. der ausgebauchte Querschnitt endet am Kokillenausgang 8. Das Mass der Ausbauchung verkleinert sich in Stranglaufrichtung 7 regelmässig auf einer Teillänge, die in diesem Beispiel der Länge 10 der Kokille 3 entspricht. Beim Durchlauf der Strangkruste durch diesen Formhohlraum 4 wird sie verformt. Einander gegenüberliegende äussere Mantelflächen 9, 10; 11, 12 des Kokillenrohres 3 sind jeweils zueinander parallel oder parallel zur axialen Mittellinie 13. Kokillen für im wesentlichen runde Strangquerschnitte weisen eine zylindrische oder im wesentlichen zylindrische äussere Mantelfläche auf.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

2

3

CH 685 432 A5

4

In Fig. 2 sind die Wandstärkenunterschiede 15, 16 des Kokillenrohres zwischen Bereichen mit starken Ausbauchungen und grosser Rückformung bzw. solchen mit keiner oder nur kleiner Ausbauchung gut erkennbar. Das Wärmeangebot der Strangkruste ist in den Bereichen mit starker Ausbauchung bzw. mit starker Rückformung der Ausbauchung grösser als in den Kantenbereichen, wo keine oder nur eine ganz geringe Rückformung stattfindet. Durch die parallelen Mantelflächen 9, 10, bzw. 11, 12 einerseits und durch das Mass der Ausbauchung anderseits können die Unterschiede der Wandstärken 15 und 16 festgelegt und somit der Wärmefluss durch die Kokillenwand an verschiedenen Stellen des Kokillenumfanges unterschiedlich gestaltet werden. Es kann insbesondere das grosse Wärmeangebot im Bereich der maximalen Rückformung bzw. die hohe Kokillenwandtemperatur in diesem Bereich durch entsprechende Wandstärkenreduktion unter Kontrolle gebracht werden.

Bei Rohrkokillen ist zur Führung des Kühlwassers ein ausserhalb des Kokillenrohres 3 angeordneter, rohrförmiger Wassermantel 18 vorgesehen. Dieser Wassermantel 18 bildet mit dem Kokillenrohr 3 einen Kühlwasserspalt. Bei Kokillenrohren mit gegenseitig parallelen äusseren Mantelflächen können auch einfach herstellbare Wassermäntel 18 mit parallelen Wänden verwendet werden.

Anhand der Fig. 3 und 4 soll ein Beispiel für das Herstellungsverfahren solcher Kokillen erläutert werden. In ein in der Regel stranggepresstes Kupferrohr 30 wird ein dem stranggepressten Rohrhohlraum ensprechender Dorn 31 eingeschoben. Mit Verformungswerkzeugen, z.B. zwei Stempeln 32, 32' mit konvexen Pressflächen 33, 33' wird die Wandstärke des Kupferrohres 30 entlang einer Teillänge 35 durch Einbauchungen 34, 34' in die äussere Kupferrohrwand vorgestaucht. Eine Tiefe 37 der vorgestauchten Einbauchungen 34, 34' kann entlang einer Teillänge 35 unterschiedlich sein. Am Ende der Teillänge 35 kann die Einbauchung z.B. null sein. Es ist besonders vorteilhaft, wenn die vorgestauchten äusseren Einbauchungen 34 im wesentlichen, d.h. plus/minus ein Millimeter, mit der Tiefe der Ausbauchungen (6 in Fig. 1 + 2) in Übereinstimmung gebracht werden. Anstelle der beiden Stempel 32, 32' können auch andere Verformungswerkzeuge, wie z.B. Formwalzen etc., verwendet werden.

Nach Beendigung der Vorstauchoperation gemäss Fig. 3 und 4 auf allen vier Seiten des Kupferrohres 30 wird der Dorn 31 herausgepresst. Ein neuer Dorn mit Ausbauchungen, der in an sich bekannter Weise den Soilmassen des Formhohlraumes entspricht, wird in den Rohrhohlraum einge-presst und das Rohr zur Formung der Aussenkon-tur durch einen Ziehring gezogen oder durch Sprengstoff auf den Dorn verformt.

In den Figuren sind Kokillen mit geradem Formhohlraum dargestellt. Vor der Vorstauchung könnte das Kupferrohr auf einen vorgegebenen Radius einer Kreisbogenstranggiessanlage gebogen werden.

Anstelle der Vorstauchung von Einbauchungen an der äusseren Kupferrohrwand können solche

Einbauchungen auch mittels spanabhebender Bearbeitung erzeugt werden. Es ist ebenfalls möglich, ein Kupferrohr mit Einbauchungen an der äusseren Kupferrohrwand in eine Matritze einzulegen und sowohl die Ausbauchungen im Formhohlraum als auch die Form des äusseren Mantels gleichzeitig durch Explosionsverformung etc. von innen nach aussen herzustellen.

Claims

Patentansprüche

1. Kokille zum Stranggiessen von Metall, insbesondere von Stahl in Knüppel- und Vorblockquer-schnitte, wobei die Kokille (3) mit einem beidseitig offenen Formhohlraum (4) aus einem Rohr aus gut wärmeleitendem Werkstoff besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Formhohlraumquerschnitt auf der Eingiessseite gegenüber dem Formhohlraumquerschnitt auf der Strangaustrittsseite über seinen Querschnittsumfang regelmässig verteilte Querschnittsvergrösserungen in der Form von Ausbauchungen (6) aufweist und das Mass der Ausbauchungen (6) in Stranglaufrichtung (7) sich mindestens entlang einer Teillänge (10, 35) des Formhohlraumes (4) derart verkleinert, dass sich die Strangquerschnittsform beim Durchlauf durch die Teillänge (10, 35) des Formhohlraumes (4) verformt und dass die einander gegenüberliegenden äusseren Mantelflächen (9, 10; 11, 12) des Rohres parallel oder zylindrisch sind.

2. Kokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht.

3. Kokille nach Anspruch 2 mit polygonalem Formhohlraumquerschnitt, dadurch gekennzeichnet, dass alle Seitenwände zwischen den Eckzonen mit Ausbauchungen (6) gleicher Grösse versehen sind.

4. Kokille nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eckzonen mit Hohlkehlen oder Abschrägungen versehen sind.

5. Kokille nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass ein ausserhalb des Rohres angeordneter, rohrförmiger Wassermantel (18), der mit dem Rohr einen Kühlwasserspalt bildet, einen rohrförmigen Hohlraum mit parallelen Rohrmantelwänden aufweist.

6. Kokille nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandstärkenverhältnis des Rohres zwischen den Bereichen mit keiner bzw. mit maximaler Rückformung der Ausbauchung (6) auf einen vorbestimmten Wärmefluss durch die Rohrwand abgestimmt ist.

7. Verfahren zur Herstellung einer Kokille nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass in ein stranggepresstes Rohr (30) ein dem Rohrhohlraum entsprechender Dorn (31) eingeschoben und mit einem Verformungswerkzeug (32, 32') die Wandstärke des Rohres (30) entlang der Teillänge (35) der Ausbauchungen durch Einbauchungen (34, 34') in die äussere Rohrwand vorgestaucht sowie anschliessend die Aussenkontur verformt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in das vorgestauchte Rohr (30) ein

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

5

CH 685 432 A5

Dorn mit Ausbauchungen eingepresst und das Rohr (30) zur Formung der Aussenkontur durch einen Ziehring gezogen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in das vorgestauchte Rohr (30) ein Dorn mit Ausbauchungen eingepresst und das Rohr (30) mittels Sprengstoff verformt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der vorgestauchten äusseren Einbauchungen (34, 34') im wesentlichen mit der Tiefe der Ausbauchungen in Übereinstimmung gebracht wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7-10, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (30) vor der Vorstauchung der äusseren Mantelfläche auf einen vorgegebenen Radius einer Kreisbogenstrang-giessanlage gebogen wird.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

4