DE1296746B - Continuous casting mold - Google Patents
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Description
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Die Erfindung betrifft die besondere Ausbildung gewölbt, damit sie bei hohen Temperaturen nicht der formgebenden Fläche von Stranggießkokillen über die Oberfläche der Wand herausragt, zwecks Erhöhung deren Lebensdauer. Bei bekann- Ein geeignetes Material für die Einsätze in denThe invention relates to the special training arched so that they do not occur at high temperatures the shaping surface of continuous casting molds protrudes above the surface of the wall, to increase their service life. When known, a material suitable for use in the
ten Kokillenbauarten verursachen die Temperatur- Nuten ist z. B. reines Silber, das besonders gut verdifferenzen quer durch die Kokillenwand und längs 5 formbar ist, so daß sich die geschilderten Bedingunder Kokille Ausdehnungsschwierigkeiten, die die gen erfüllen lassen. Silber hat außerdem eine sehr Lebensdauer der Kokillen beschränken. Bei den hohe Wärmeleitfähigkeit, läßt sich leicht mit dem bekannten Block-Kokillen liegen die Schwierigkeiten Kokillenmetall verschmelzen und hat den Vorteil, darin, daß die heiße Kokilleninnenfläche über ihre sich bei Raumtemperatur nach Durchlaufen hoher Festigkeitsgrenzen hinaus beansprucht wird, so daß ίο Temperaturen beim Kokillenstranggießen schnell zu die Kokillen in gewissen Abständen aus dem Arbeits- entspannen.th Kokillenbauarten cause the temperature grooves is z. B. pure silver, which differentiate particularly well across the mold wall and along 5 is malleable, so that the described conditions Mold expansion difficulties that allow the gene to be met. Silver also has a very Limit the service life of the molds. With the high thermal conductivity, it is easy to use the known block molds are difficult to melt mold metal and has the advantage of in that the hot inner surface of the mold is higher than its at room temperature after passing through Strength limits are also stressed, so that ίο temperatures during permanent mold casting to quickly relax the molds from work at certain intervals.
prozeß gezogen werden müssen. Es ist dann not- Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der folgenwendig, die Ermüdungsrisse aus der den Kokillen- den Beschreibung eines bevorzugten Ausführungshohlraum begrenzenden Wandfläche durch erneutes beispiels der Erfindung und einer Abwandlung in Bearbeiten zu entfernen. Die Schwierigkeiten ent- 15 Verbindung mit der Zeichnung, stehen dadurch, daß die heißen Oberflächenschichten F i g. 1 ist eine Ansicht einer Kokille im Schnittprocess must be drawn. It is then necessary- Further details result from the following, the fatigue cracks from the mold description of a preferred embodiment cavity limiting wall area by another example of the invention and a modification in Edit to remove. The difficulties arose in connection with the drawing, stand in that the hot surface layers F i g. 1 is a sectional view of a mold
der Kokille das Bestreben haben, sich in beiden nach Linie 1-1 in F i g. 2,the mold strive to be in both line 1-1 in F i g. 2,
Richtungen, quer und längs, mehr auszudehnen als F i g. 2 eine Draufsicht auf die Kokille nachDirections, transversely and longitudinally, to extend more than fig. 2 shows a plan view of the mold according to
die kalten Oberflächenschichten. F i g. 1,the cold surface layers. F i g. 1,
Die bekannte Bauweise der Kokille aus einem 20 F i g. 3 eine Teilansicht der Innenfläche der Kokille Stück behindert besonders die seitliche Ausdehnungs- nach F i g. 1 und 2 in größerem Maßstab, möglichkeit, so daß die Beanspruchung in der heißen Fig. 4 ein Teilschnitt nach Linie 4-4 in Fig. 3The known design of the mold from a 20 F i g. 3 is a partial view of the inner surface of the mold Piece particularly hinders the lateral expansion according to FIG. 1 and 2 on a larger scale, possibility, so that the stress in the hot Fig. 4 is a partial section along line 4-4 in Fig. 3
Oberflächenschicht der Kokille, vor allen Dingen in der in noch größerem Maßstab, und Hochtemperaturzone über der Elastizitätsgrenze liegt. F i g. 5 zeigt eine gegenüber F i g. 4 geänderte Aus-Surface layer of the mold, especially on an even larger scale, and High temperature zone is above the elastic limit. F i g. 5 shows a comparison with FIG. 4 changed
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, der- 35 führungsform der Kokillenbauweise, artige Oberflächenschäden bei Stranggießkokillen zu Nach F i g. 1 und 2 ist eine Vollblock-Kokille 10The invention is based on the object of the form of the mold construction, Similar surface damage in continuous casting molds to After F i g. 1 and 2 is a solid block mold 10
vermeiden. Um solche Oberflächenschäden bei mit rechtkantigem Hohlraum 12 mit einer Anzahl im Schleudergießkokillen zu verhüten, hat man bei wesentlichen in gleichem Abstand angeordneter Kokillen die formgebende Fläche mit feinen Ein- Kühlkanäle 11 versehen, die sich über die ganze kerbungen oder Rillen in Form eines Netzwerkes 30 Länge der Kokille erstrecken, wobei die Kühlkanäle versehen (deutsche Patentanmeldung E 4218 VI a/3 Ic). im wesentlichen gleichen Abstand von der form-Die Erfindung besteht daher in der Anwendung gebenden Kokillenwand-Oberfläche 13 haben. Bei der bei Schleudergießkokillen zwecks Erhöhung der der beschriebenen Bauweise ist die Kokille mit ihrer Lebensdauer bekannten netzförmigen Ausnehmun- Hauptachse vertikal angeordnet. Wenn Stahl gegen an deren formgebender Fläche auf Stranggieß- 35 gössen wird, berührt das geschmolzene Metall die kokillen mit in Strangrichtung verlaufenden Kühl- Fläche 13 der Kokille mit einer Temperatur von kanälen in der Weise, daß die Ausnehmungen mit etwa 1500° C, während die Kühlflüssigkeit in den einem darin verbleibenden, gegenüber dem Kokillen- Kühlkanälen 11 eine Temperatur von etwa 10° C werkstoff duktileren Metall ausgefüllt sind. Dabei haben mag. Das Temperaturgefälle zwischen der lassen die in den Ausnehmungen angeordneten 40 heißen Fläche 13, die etwa eine Temperatur von duktileren Metalle eine stärkere Dehnung der Ober- 260° C hat, und der Kühlflüssigkeit in den Kühlflächenschichten im formgebenden Teil der Strang- kanälen 11 folgt den bekannten Gesetzen des gießkokille zu, ohne daß gleichzeitig die Gefahr des Wärmeübergangs.avoid. In order to avoid such surface damage with a rectangular cavity 12 with a number im To prevent centrifugal casting chills, one has arranged at essentially the same distance Molds provide the shaping surface with fine cooling channels 11, which extend over the whole Notches or grooves in the form of a network 30 extend the length of the mold, the cooling channels provided (German patent application E 4218 VI a / 3 Ic). essentially equidistant from the form-die The invention therefore consists in the application of the mold wall surface 13. at in the case of centrifugal casting molds for the purpose of increasing the type of construction described is the mold with its Lifetime known reticulated recess- main axis arranged vertically. When steel against is cast on continuous casting at the shaping surface, the molten metal touches the mold with the cooling surface 13 of the mold running in the direction of the strand at a temperature of channels in such a way that the recesses with about 1500 ° C, while the cooling liquid in the one remaining therein, opposite the mold cooling channels 11, a temperature of about 10 ° C more ductile metal. May have with it. The temperature gradient between the let the arranged in the recesses 40 hot surface 13, which has a temperature of about more ductile metals have a greater elongation of the upper 260 ° C, and the cooling liquid in the cooling surface layers in the shaping part of the strand channels 11 follows the known laws of the casting mold, without the risk of heat transfer at the same time.
Eindringens von Gießmetall in die Ausnehmungen Die Stranggießkokille weist in vertikaler RichtungPenetration of casting metal into the recesses The continuous casting mold points in the vertical direction
besteht. 45 gesehen im wesentlichen vier thermisch unterschied-consists. 45 essentially four thermally different
Bei Hartgußformen für Zahnräder ist es bekannt- Hch belastete Zonen A, B, C, D auf, wie Fig. 3 zeigt, geworden, zwischen auswechselbaren Formblöcken Die oberste Zone A reicht von der Oberkante 20 des im Kokillenhohlraum Schichten von Asbest oder Kokillenhohlraums bis etwa zu dem Spiegel oder ähnliche zweckentsprechende Zwischenlagen einzu- etwas oberhalb des oberen Spiegels der Metallschalten (deutsche Patentschrift 176245). Bei was- 50 schmelze, der in der Kokille aufrechterhalten wird, sergekühlten Stranggießkokillen nach der deutschen Die Zone B ist der Bereich der Kokillenwand, der in Auslegeschrift 1 092 613 sollen in der Außenfläche unmittelbarer Berührung mit der Metallschmelze der Kokillenwandung eingelassene Schlitze mit einem steht und den größten Wärmefluß in die Kühlflüssigwärmebeständigen, plastischen Stoff ausgefüllt sein. keit leitet. Die Zone C unmittelbar unterhalb der Diese bekannten Maßnahmen dienen zur Verkleine- 55 Zone B liegt in dem Teil der Kokille, in dem der rung der Verformung der Kokille. Gußstrang bereits eine dünne Außenschicht aus er-In Hartgußformen for gears, it is bekannt- Hch loaded zones A, B, C, D as Fig. 3 shows, become, between interchangeable mold blocks The uppermost zone A extends from the upper edge 20 of the mold cavity layers of asbestos or Kokillenhohlraums to about to the mirror or similar purpose-appropriate intermediate layers a little above the upper mirror of the metal switch (German patent 176245). In the case of hot melt that is maintained in the mold, water-cooled continuous casting molds according to the German Zone B is the area of the mold wall which, in Auslegeschrift 1 092 613, should be in direct contact with the molten metal of the mold wall with slots and the greatest heat flow must be filled into the coolant, heat-resistant, plastic material. leadership. The zone C immediately below these known measures are used to reduce the size 55 Zone B is in the part of the mold in which the formation of the deformation of the mold. Cast strand already has a thin outer layer of
Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind starrtem Metall hat und von der Kokillenwand wegdie Ausnehmungen in Form von Längsnuten und zuschrumpfen beginnt. Der Wärmeübergang zur Quernuten angeordnet, und zwar vorzugsweise in Kokillenwand ist an dieser Stelle jedoch noch relativ den heißeren Zonen in dichterer Folge als in den 60 hoch, da die erstarrte Gußstrangaußenschicht in kühleren. Dabei sind die Längsnuten vorzugsweise diesem Bereich noch schwach ist und sich wieder weniger tief als der Abstand der Kühlkanäle von erhitzen und ausdehnen und wieder mit der Kokilder Kokilleninnenfläche und zu den Kühlkanälen lenwand in Berührung kommen kann. Die unterste versetzt. Zone D wird wegen der normalen Ausbildung undIn one embodiment of the invention, the rigid metal is and away from the mold wall Recesses in the form of longitudinal grooves and begins to shrink. The heat transfer to Arranged transverse grooves, preferably in the mold wall, but is still relative at this point the hotter zones in closer succession than in the 60, since the solidified outer layer of the cast strand is in cooler. The longitudinal grooves are preferably this area is still weak and back again less deep than the distance between the cooling channels from heating and expanding and again with the Kokilder Mold inner surface and lenwand to the cooling channels can come into contact. The lowest offset. Zone D is because of normal training and
Die Ausnehmungen sind vornehmlich mit einem 65 Aufrechterhaltung eines Luftspaltes zwischen dem Edelmetall aus der Gruppe Gold, Silber, Platin aus- Gußstrang und der Kokillenwand verhältnismäßig gefüllt. Die Oberfläche der Einsätze ist vorteilhafter- geringen Wärmeaustausch zwischen der Wand und weise gegenüber der Innenfläche der Kokille ein- dem Gußstrang haben.The recesses are primarily with a 65 maintenance of an air gap between the Precious metal from the group of gold, silver, platinum from cast strand and the mold wall proportionally filled. The surface of the inserts is advantageous- low heat exchange between the wall and wise to have a cast strand opposite the inner surface of the mold.
Gemäß der Erfindung ist die heiße Oberfläche der Kokillenwand bis zu einer bestimmten, von der Art und Gestaltung der verwendeten Kokille abhängigen Tiefe genutet. Die Nuten brauchen nur so breit zu sein, daß sie eine "unbehinderte Ausdehnung jedes beliebigen Feldes einer Flächenaufteilung erlauben. Wenn die Nuten beispielsweise 25,4 mm breite Flächen begrenzen, müssen sie breit genug sein, um die freie lineare Ausdehnung der zwischen ihnen liegenden 25,4 mm Kokillenmetall bis zu dessen Arbeitstemperatur zu erlauben. Angenommen, die Temperatur der heißen Fläche 13 der Kokille liege 260 bis 316° C höher als die der wassergekühlten Fläche der Kokille, so würde die Nutenbreite für Kupfer oder 85/15-Messing in der Größenordnung von 0,1 bis 0,13 mm liegen. Die maschinelle Herstellung einer Nut dieser Breite ist schwierig, wenn nicht unmöglich. Deshalb wird eine für maschinelle Herstellung geeignete Nutenbreite gewählt, wie z. B. 0,2 bis 0,5 mm. Gefüllt wird diese Nut mit einem gut verformbaren Streifen oder einer entsprechenden Einlage, so daß sich die Kokillenwand ausdehnen und das Gießmetall nicht in die Nuten eindringen kann, was eine Unterbrechung des Gießens zur Folge hätte.According to the invention, the hot surface of the mold wall is up to a certain level, of the type and design of the mold used depending on the depth grooved. The grooves just need to be as wide be that they allow an "unimpeded expansion of any field of an area division. For example, if the grooves define 25.4 mm wide surfaces, they must be wide enough to the free linear expansion of the 25.4 mm mold metal lying between them up to it Allow working temperature. Assume that the temperature of the hot surface 13 of the mold lies 260 to 316 ° C higher than that of the water-cooled surface of the mold, the groove width for Copper or 85/15 brass are on the order of 0.1 to 0.13 mm. Machine manufacturing A groove this width is difficult, if not impossible. Therefore one is made for machine Production of suitable groove width selected, such as. B. 0.2 to 0.5 mm. This groove is filled with a easily deformable strips or a corresponding insert, so that the mold wall expand and the casting metal cannot penetrate into the grooves, resulting in interruption of the casting would have.
Bei dem in F i g. 3 und 4 gezeigten Teil der Kokille 10 sind Nuten 21 in die Innenfläche 13 eingearbeitet, die von der Oberkante 20 bis zur Unterkante 22 der Kokille reichen. Die Nuten 21 liegen parallel zueinander und zur Längsachse der Kokille. Bei der gezeigten Ausführungsform haben die Nuten 21 50,8 mm Abstand. Zwischen ihnen sind — nur in den Zonen C und B — zu ihnen parallele, kürzere Nuten 23 eingearbeitet. Ähnliche Nuten 24 sind in die Kokillen wände quer zur Kokillenachse und um den ganzen Umfang herum eingearbeitet. In der Zone D können die Nuten 24 weiter auseinanderliegen als in den anderen Zonen. In der Zoneß liegen sie enger als in jeder der Zonen A oder C. Der Nutenabstand hängt von dem in den verschiedenen Zonen der Kokillenwand zu erwartenden Betrag der Wärmedehnung ab.In the case of the one shown in FIG. 3 and 4 shown part of the mold 10 are grooves 21 machined in the inner surface 13, which extend from the upper edge 20 to the lower edge 22 of the mold. The grooves 21 are parallel to one another and to the longitudinal axis of the mold. In the embodiment shown, the grooves 21 are 50.8 mm apart. Between them - only in zones C and B - shorter grooves 23 parallel to them are incorporated. Similar grooves 24 are incorporated into the mold walls across the mold axis and around the entire circumference. In zone D , the grooves 24 can be further apart than in the other zones. They are narrower in zone 3 than in either zone A or C. The groove spacing depends on the amount of thermal expansion to be expected in the various zones of the mold wall.
Wie aus F i g. 4 zu ersehen ist, sind die Nuten 21 und 23 annähernd auf halbe Tiefe der Wandstärke zwischen der Fläche 13 und der angrenzenden Fläche der Kühlkanäle 11 eingearbeitet. Im Beispiel ist jede Nut etwa 5 mm tief. Alle Nuten sind annähernd gleich tief und breit. Die Nuten sind vorzugsweise mit reinem Silber gefüllt, wobei die Ausfüllung Einsätze 25 bildet. Die Einsatzstücke können hart eingelötet oder anderweitig mit der Kokillenwand so verbunden sein, daß ein guter Wärmeübergang erzielt wird.As shown in FIG. 4 can be seen, the grooves 21 and 23 are approximately half the depth of the wall thickness incorporated between the surface 13 and the adjoining surface of the cooling channels 11. For example each groove is about 5 mm deep. All grooves are approximately the same depth and width. The grooves are preferred Filled with pure silver, the filling forming inserts 25. The insert pieces can be soldered in or otherwise connected to the mold wall in such a way that good heat transfer occurs is achieved.
Bei der Bauweise nach der Erfindung ist die Schädigung der Kokillenwände durch Wärmeeinwirkung besonders im Bereich der höchsten Temperaturen wesentlich vermindert. Außerdem sind Temperaturwechsel und Biegebeanspruchung an den Nutengrund verlegt, wo die Temperaturunterschiede im Vergleich zur heißen Innenfläche kleiner sind und wo die Werkstoffe gegen Ermüdung widerstandsfähiger sind. Dadurch ergibt sich eine entscheidende Verbesserung der Lebensdauer der Kokille.In the construction according to the invention, the damage to the mold walls is caused by the action of heat significantly reduced, especially in the area of the highest temperatures. There are also temperature changes and bending stress relocated to the bottom of the groove, where the temperature differences in Compared to the hot inner surface are smaller and where the materials are more resistant to fatigue are. This results in a decisive improvement in the service life of the mold.
Wenn im Betrieb die Kokillenwand heiß wird, treten unterschiedliche Wärmeausdehnungen auf, und die Einsätze 25, die leichter verformbar sind als das Material der Kokillenwand, werden zusammengepreßt, ohne daß das Material der Kokillenwand überlastet wird. Während des Zusammenpressens der Einsätze 25 kann ein Teil ihres Metalls über die Oberfläche 13 der Kokillenwand hinausgelangen. Diese Verlagerung wird aber nur geringfügig sein und normalerweise kernen Einfluß auf den Stranggießvorgang haben. Unter besonders ungünstigen Umständen kann es empfehlenswert sein, die Oberfläche der Einsätze nach F i g. 5 einzubuchten. Die Oberfläche 26 der Einsätze wird dann so bearbeitet, daß sie eine eingewölbte Fläche bildet, wenn die Kokille Umgebungstemperatur hat, so daß bei Arbeitstemperaturen die Einsatzoberfläche im wesentlichen mit der Fläche 13 der Kokillenwand fluchtet. Die größte Tiefe der eingewölbten Fläche 26 braucht im kalten Zustand nur wenige hundertstel Millimeter zu betragen.When the mold wall becomes hot during operation, different thermal expansions occur, and the inserts 25, which are more easily deformable than the material of the mold wall, are pressed together, without the material of the mold wall being overloaded. While compressing the Inserts 25 can get some of their metal beyond the surface 13 of the mold wall. However, this shift will only be minor and will normally have no effect on the continuous casting process to have. In particularly unfavorable circumstances, it may be advisable to use the surface the inserts according to FIG. 5 to be booked. The surface 26 of the inserts is then machined to that it forms an arched surface when the mold is at ambient temperature, so that at working temperatures the insert surface is substantially flush with the surface 13 of the mold wall. The greatest depth of the vaulted surface 26 needs only a few hundredths of a millimeter in the cold state to be.
Claims (6)
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