CS252642B1

CS252642B1 - Mould from steel for forging ingot casting

Info

Publication number: CS252642B1
Application number: CS864420A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Havlicek; Jiri Kulir; Josef Brabnik; Zdenek Kosnovsky; Slavomir Turon
Original assignee: Frantisek Havlicek; Jiri Kulir; Josef Brabnik; Zdenek Kosnovsky; Slavomir Turon
Priority date: 1986-06-16
Filing date: 1986-06-16
Publication date: 1987-09-17
Also published as: CS442086A1

Abstract

Očelem navrženého řešení je dosažení požadovaných podmínek tuhnutí kovářských ingotů při optimální hmotnosti kokily, její tvarové stálosti a vysoké životnosti v provozu. Uvedeného účelu se dosáhne tím,že tlouštka (Š) stěny po obvodu a výšce /H/ kokily Siní 13,5 až 16,5 % z průměru /D^/ vepsané kružnice do vnitřního prostoru u horního okraje kokily. U horního okraje kokily je vytvořena vnější kruhová bandáž, jejíž vnější průměr /Djj,/ 7e roven součtu průměru /Dyy/ opsané kružnice do vnitřního prostoru u horního okraje kokily a hodnoty dvojnásobné tlouštky <S) stěny až součtu průměru /Dyy/ opsané kružnice do vnitřního prostoru u horního okraje kokily, dále hodnoty dvojnásobné tlouštky (sj stěny a hodnoty 60 mm. U spodního okrage kokily je vytvořena vnější kruhová bandáž jejíž vnější průměr /Djb^ 3e roven součtu průměru /D22/ opsané kružnice do vnitřního prostoru u spodního okraje kokily a hodnoty dvojnásobné tlouštky (S) stěny až součtu průměru IB^I opsané kružnice do vnitřního prostoru u spodního okraje kokily, dálef hodnoty dvojnásobnéThe solution proposed is to achieve required solidification conditions ingots at the optimal weight of the ingot mold its shape stability and high durability working. This purpose is achieved by having the wall thickness ()) around the perimeter a height / H / molds 13.5 to 16.5% from diameter / D ^ / inscribed circle to inner space at the upper edge of the ingot mold. A mold is formed at the upper edge of the mold an outer circular bandage whose outer diameter [Djj, / 7e is the sum of the diameter / Dyy / circumscribed the circle to the inner space at the top ingot mold edges and double thickness values <S) walls up to the sum of the average / Dyy / circumscribed circles into the inner space at the upper edge of the ingot mold, further values double thickness (sj walls and values 60 mm. A mold is formed at the bottom of the mold outer circular bandage whose outer one average / Djb ^ 3e equals the sum of the average / D22 / circumscribed circles into the interior at the lower edge of the ingot mold and the value double wall thickness (S) to sum the diameter IB ^ I of the circumscribed circle space at the bottom edge of the ingot mold; values

Description

Vynález se týká konstrukce kokily pro odlévání kovářských Ingotů a řeší dosažení požadovaných podmínek tuhnutí při optimální hmotnosti kokily, její tvarové stálosti a vysoké životnosti v provozu.The invention relates to the construction of the ingot mold for casting of forging ingots, and it solves the achievement of the required solidification conditions at an optimal weight of the ingot mold, its shape stability and high service life.

Vnitřní tvar kokily odpovídá tvaru ingotu_f danému technologickými požadavky kování. Základní požadavky ingotu jsou: výška těla, horní a spodní průřez a tím konicita ingotů a počet hran. Vzhledem k těmto předpokladům a rozdílné velikosti ingotů existuje řada kokil rozdílné konstrukce z hematitové litiny, ze surového ocelárenského železa a z nízkouhlíkaté oceli. Tvarová a funkční nejednotnost kokil je způsobená dosud nezavedeným obecným postupem výpočtu kokil pro kovářské ingoty.The internal shape of the ingot mold corresponds to the shape of the ingot _f given by the technological requirements of the forging. The basic requirements of the ingot are: body height, upper and lower cross-sections and thus the conicity of the ingots and the number of edges. Due to these assumptions and the different size of ingots, there are a number of molds of different construction made of hematite cast iron, pig iron and low carbon steel. The shape and functional inconsistency of the ingot molds is caused by the hitherto not introduced general procedure for the calculation of ingot molds for forging ingots.

Dosud jsou používané kokily s klínovou tlouštkou stěny po její výšce, v obráceném poměru k masivnosti ingotu, s větší tlouštkou u spodního okraje a naopak. Takový typ kokily je řešen za účelem dosažení většího stupně usměrněnosti tuhnutí ingotu od spodní části směrem nahoru. Tato konstrukce je však vzhledem k vlastní trvanlivosti kokily nevýhodná. Proti velkému průřezu ingotu v horní části je tenčí stěna značně tepelně namáhána, měrné napětí v kokile je vysoké, což vede ke vzniku podélných trhlin.To date, ingot molds with wedge wall thicknesses are used, in inverse proportion to the ingot mass, with greater thickness at the lower edge and vice versa. This type of ingot mold is designed to achieve a greater degree of rectification of solidification of the ingot from the bottom upwards. However, this construction is disadvantageous due to the inherent durability of the ingot mold. Against the large cross-section of the ingot at the top, the thinner wall is considerably thermally stressed, the specific stress in the ingot mold is high, resulting in longitudinal cracks.

Také jsou známy kokily pro těžké kovářské ingoty s vnějšími ocelovými výztužemi - bandážemi. Jejich nevýhodou je to, že u nich není možno docílit počáteční dokonalou těsnost masivní bandáže s kokilou a vyvinout potřebné předpětí v bandáži. Z tohoto důvodu je tento způsob ochrany kokily proti trhlinám málo účinný, nebot bandáž začne působit až při radiálním rozšíření kokily, kdy je v mnohých případech její stěna již porušena.There are also known molds for heavy forging ingots with external steel reinforcements - bandages. Their disadvantage is that they cannot achieve the initial perfect tightness of the massive bandage with the ingot mold and develop the necessary prestressing in the bandage. For this reason, this method of protection of the ingot mold against cracks is not effective because the bandage only becomes effective at the radial expansion of the ingot mold, when in many cases its wall is already broken.

Při navrhování tvaru kokil se rovněž neuvažují odlišné vlastnosi používaných materiálů, např. oceli vůči tradičně užívané litině a to nejen pokud jde o vyšší pevnost, ale také lineárně dilatační vlastnosti a stálost při vyšších teplotách.Also, the design of the molds does not take into account the different properties of the materials used, such as steel, compared to traditionally used cast iron, not only in terms of higher strength but also linear expansion properties and stability at higher temperatures.

Uvedené nedostatky odstraňuje kokila z oceli pro odlévání kovářských ingotů podle vynálezu, jehož podstatou je, že tlouštka stěny po obvodu a výšce kokily činí 13,5 až 16,5 % z průměru vepsané kružnice do vnitřního prostoru u horního kraje kokily. U horního kraje kokily je vytvořena vnější kruhová bandáž, jejíž vnější průměr je roven součtu průměru opsané kružnice do vnitřního prostoru u horního okraje kokily a hodnoty dvojnásobné tloušťky stěny až součtu průměru opsané kružnice do vnitřního prostoru u horního okraje kokily, dále hodnoty dvojnásobné tloušťky stěny a hodnoty 60 mm, metematicky vyjádřeno ^Dlb ^{= D}11 ^{+ 2S až D}11 + 2S + 60 mm.These drawbacks are eliminated by the steel forging casting ingot mold according to the invention, which has a wall thickness of 13.5 to 16.5% of the diameter of the inscribed circle into the inner space at the upper edge of the ingot mold. At the upper edge of the ingot mold, an outer circular bandage is formed, the outer diameter of which is equal to the sum of the diameter of the circumscribed circle into the inner space at the upper edge of the ingot. values 60 mm, expressed in terms of ^D 1b ^{= D} 11 ^{+ 2S to D} 11 + 2S + 60 mm.

u spodního okraje kokily je vytvořena vnější kruhová bandáž, jejíž vnější průměr je roven součtu průměru opsané kružnice do vnitřního prostoru u spodního okraje kokily a hodnoty dvojnásobné tlouštky stěny až součtu průměru opsané kružnice do vnitřního prostoru u spodního okraje kokily, dále hodnoty dvojnásobné tlouštky stěny a hodnoty 60 mm, matematicky vyjádřeno °2b ^{= d}22 ^{+ 2S d}22 ⁺ 2S + 60 mm, a šířka bandáže u horního okraje kokily činí, vyjádřeno matematicky ^hlb ⁼ °<^{15 H až} °'^{20 H} a šířka bandáže u spodního okraje kokily činí, vyjádřeno matematicky ^h2b ^{= 0,10 H až 0,15 H} an outer circular bandage is formed at the lower edge of the ingot, the outer diameter of which is equal to the sum of the diameter of the circumscribed circle into the inner space at the lower edge of the mold and values of 60 mm, expressed mathematically ° 2b ^{= d} 22 ^{+ 2S d} 22 ⁺ 2S + 60 mm, and the bandage width at the upper edge of the mold is, expressed mathematically ^h lb ⁼ ° < ^{15 H to} ° ^20H and the bandage width at the lower edge the molds are, expressed mathematically ^h 2b ^{= 0.10 H to 0.15 H}

Výhodou kokily podle vynálezu je, že zvolenému průřezu ingotů odpovídá vždy optimální tlouštka stěny kokily, jež je schopna akumulovat a do okolního prostředí sáláním předat nutné množství tepla a přitom odolávat tepelným pnutím, vzniklým z nerovnoměrného prohřátí jejích stěn. Stěna kokily takto vykazuje menší trvalé deformace vnitřních stěn v podélném směru, což se projeví nižšími náklady na opravu frézováním a navařováním horního okraje kokily z oceli.The advantage of the ingot mold according to the invention is that the selected ingot cross-section always corresponds to the optimum wall thickness of the ingot mold, which is able to accumulate and transmit to the environment by radiation the necessary amount of heat while resisting thermal stresses resulting from uneven heating of its walls. The mold wall thus shows less permanent deformation of the inner walls in the longitudinal direction, which results in lower repair costs by milling and welding the upper edge of the steel mold.

Jde tedy o kokilu s optimální hmotností k hmotnosti ingotu, vykazující poměrně vysoké parametry životnosti a tím úspory materiálu na tunu odlité oceli.It is therefore an ingot mold with an optimal weight to the weight of the ingot, showing relatively high durability parameters and thus material savings per ton of cast steel.

Výhodou vnějši přirozené bandáže, tvořené na obou koncích kokily, je snížení měrného napětí a zvýšení tvarové stability. Tímto řešením se zpevní stěna především v oblasti vnitřnich rádiusů, které jsou od ingotu nejvíce tepelně namáhány a zabrání se tím vzniku podélných trhlin.The advantage of the outer natural bandage formed at both ends of the ingot mold is the reduction of the specific stress and an increase in the shape stability. This solution strengthens the wall, especially in the area of internal radii, which are the most thermally stressed from the ingot and thus prevents longitudinal cracks.

Na přiloženém výkrese je znázorněno příkladné provedení kokily podle vynálezu, kde na obr. 1 je její nárys v řezu, na obr. 2 je příčný řez v její horní části a na obr.3 příčný řez v její dolní části.The attached drawing shows an exemplary embodiment of the ingot mold according to the invention, wherein in FIG. 1 its front view is in section, in FIG. 2 a cross section in its upper part and in FIG. 3 a cross section in its lower part.

Kokila, v příkladném provedení podle vynálezu je určena k odlévání kovářských osmihranných ingotů o hmotnosti 43 tun, má průměr D_b kružnice vepsané do vnitřního prostoruu horního okraje kokily D|= 1 518 mm a kružnice p₂ u dolního okraje p₂ = 1 330 mm. Tlouštka S stěny po obvodu a výšce kokily činí 14,8 % z průměru D^. To je:The chill mold, in the exemplary embodiment of the invention, is intended for casting 43 ton octagonal ingot ingots, has a diameter D _{b of a} circle inscribed in the inner space of the upper edge of the chill mold D1 = 1518 mm and a circle p ₂ at the lower edge p ₂ = 1330 mm . The wall thickness S around the perimeter and the height of the ingot mold is 14.8% of the diameter D 4. It is:

S = 0,148 . D_x = 0,148 . 1 518 = 225 mmS = 0.148. D _x = 0.148. 1518 = 225 mm

Ochlazující účinek stěny kokily je větší u spodního konce ingotu, což kladně působí na usměrněné tuhnutí a vnitřní homogenitu u ingotu. Vnější průměr D_lb bandáže u horního okraje kokily byl:The cooling effect of the ingot mold wall is greater at the lower end of the ingot, which has a positive effect on rectified solidification and internal homogeneity in the ingot. The outer diameter D _{lb of the} bandage at the upper edge of the ingot mold was:

^Dlb ^{= D}11 + 2S = 1 756 + 2 . 225 = 2 206 mm ^D 1b ^{= D} 11 + 2 S = 1756 + 2. 225 = 2,206 mm

Vnější průměr D_2b bandáže u spodního okraje kokily byl:The outer diameter D _{2b of the} bandage at the lower edge of the ingot mold was:

^D2b ^{= D}22 + ^2S = ^{1 539 + 2} · ²²⁵ = ¹ θ ^D 2b ^{= D} 22 + ^2S = ^{1539 + 2} · ²²⁵ = ¹ θ

Šířka hj_b bandáže u horního okraje kokily byla:The width hj _{b of the} bandage at the upper edge of the mold was:

h_lb = 0,15 H = 0,15 . 2 540 = 380 mm šířka h_2b bandáže u spodního okraje kokily byla:h _1b = 0.15 H = 0.15. 2540 = 380 mm width h _2b bandage at the lower edge of the mold was:

h_2b = 0,10 H = 0,10 . 2 540 = 225 mmh _2b = 0.10 H = 0.10. 2540 = 225 mm

Výška H kokily byla 2 540 mm.The height H of the ingot mold was 2540 mm.

Kokila je opatřena třemi dvojicemi protilehle umístěných nosných čepů 2 ve třech úrovních po výšce kokily.The ingot mold is provided with three pairs of oppositely located supporting pins 2 at three levels along the ingot height.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Steel ingot mold for forging ingots, characterized in that the wall thickness (S) around the perimeter and the height (H) of the ingot mold is 13.5 to 16.5% of the diameter (D ^) of the inscribed circle into the interior at the upper edge of the ingot an outer circular bandage (1) is formed at the upper edge of the ingot mold, whose outer diameter (D | _b ) is equal to the sum of the diameter (Djj) of the circumscribed circle into the inner space at the upper edge of the ingot; and a double wall thickness (S) up to the sum of ) circumscribed circles in the inner space at the upper edge of the ingot mold, further the values of double wall thickness (S) and the value of 60 mm, mathematically expressed ^D lb ^{= D} 11 ^{+ 2S D} 11 + ^{2S +} 60 mm (2) whose outer diameter (D _2b ) is equal to the sum of the diameter (D ₂₂ ) of the circumscribed circle into the interior at the lower edge of the ingot mold and the double wall thickness (S) up to the sum of the diameter (D ₂₂ ) circle into the inner space at the lower edge of the mold, as well as the double wall thickness (S) and the value of 60 mm, mathematically expressed

D _2b - D ₂₂ + to ^ 22 + + ®0 mm, and the width (h _lb ) of the bandage at the upper edge of the ingot is expressed mathematically h _lb = 0.15 H to 0.20 H and the width (h _2b ) of the bandage at the lower edge of the ingot mold is expressed mathematically h _2b = 0.10 H to 0.15 H.