DE1508864A1

DE1508864A1 - Cast iron mold with spheroidal graphite

Info

Publication number: DE1508864A1
Application number: DE19661508864
Authority: DE
Inventors: Vincent Dr August
Original assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
Current assignee: Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
Priority date: 1966-11-24
Filing date: 1966-11-24
Publication date: 1970-02-05
Also published as: NL6700944A; FR92858E; LU52779A1; GB1190629A; DE1508864C3; BE695280A

Description

STERKRADE AKTIENGESELLSCHAFTSTERKRADE AKTIENGESELLSCHAFT

Stichworts "Gewölbte Kokilleninnenflächen¹¹ Keyword "Arched mold inner surfaces ¹¹

St. PatSt. Pat

He / Ri Oberhausen, den 22.11.1966He / Ri Oberhausen, November 22nd, 1966

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Kokille aus Gußeisen mit Kugelgraphit.Cast iron mold with spheroidal graphite.

Vorliegende Erfindung geht aus von einer Kokille aus Gußeisen mit Kugelgraphit oder Stahlguß zum Gießen von Formstücken aus Stahl- oder Eisenlegierungen mit wenigstens einer in einem Längsschnitt nach außen über eine vorgegebene Verjüngung gewölbten Innenfläche einer Kokillenwand. The present invention is based on a mold Cast iron with spheroidal graphite or cast steel for casting moldings made of steel or iron alloys with at least an inner surface of a mold wall that is curved outward over a predetermined taper in a longitudinal section.

Stahlwerkkokillen unterliegen bei ihrem Einsatz, verursacht durch thermische Wechselbeanspruchungen, einem Verschleiß, der sich in den meisten Fällen entweder in einem Rissigwerden der Innenflächen auswirkt, in dessen vorgeschrittenem Stadium die Kokille für ihren weiteren Einsatz unbrauchbar wird, oder gar zur Ausbildung die ganze Kokillenwandung durchsetzender Risse führt, welche in jedem Falle eine Aussetzen der Kokille beöLngen. Steel mill molds are subject to their use caused due to alternating thermal loads, wear, which in most cases is either in a cracking of the inner surfaces, in the advanced stage of which the mold for its further Use becomes unusable, or even leads to the formation of cracks penetrating the entire mold wall, which in any case lead to exposure of the mold.

Bei Kokillen aus Hämatitguß ist insbesondere die letztgenannte Aussetzungsursache infolge der hohen Formsteifigkeit und der geringen Festigkeitseigenschaften des Werkstoffes sehr häufig.In the case of ingot molds made of cast hematite, the latter is particularly important Cause of exposure due to the high rigidity and the low strength properties of the material very often.

Bei Kokillen aus Gußeisen mit Kugelgraphit (GGG) tretenStep on molds made of spheroidal graphite cast iron (GGG)

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durchgehende Hisse bei einwandfreiem Werkstoffgefüge dagegen weitaus veniger in Erscheinung. Dafür gibt dieser Werkstoff den hohen Spannungen, die durch die ungleichmäßige Erwärmung über die Flächen und Querschnitte der Kokille beim Gießen und Abkühlen jedes Gußstückes aufgebaut werden, infolge seiner größeren plastischen Formänderungsfähigkeit durch Verziehen und Verwerfen nach.continuous hoist with perfect material structure on the other hand far less in appearance. In return, this material gives the high stresses due to the uneven heating over the surfaces and cross-sections of the mold during casting and cooling Each casting can be built up due to its greater plastic deformation capacity by warping and discarding.

Dieser Verzug von aus GGG hergestellten Kokillen kann sich auf mannigfache Weise äußern. Die Flächenabschnitte, welche die größte Wärmemenge auf- " nehmen, wölben sich infolge der auftretenden Wärmespannungen nach innen vor, so daß sich dort der lichte Kokillenquerschnitt verengt. Hierdurch kann die vielfach nur geringe geradlinige Verjüngung der Kokille ganz aufgehoben und darüber hinaus sogar eine Untersohneidung in Stripprichtung des Blokkes auftreten. In solchen Fällen muß zum Haausholen des Blockes die Kokille zerstört werden.This delay in molds made from GGG can manifest itself in a number of ways. The surface sections, which absorb the greatest amount of heat, bulge as a result of the thermal stresses that occur inward, so that the clear cross-section of the mold narrows there. This can the often only slight rectilinear tapering of the mold is completely eliminated and, moreover, even an undertaking in the stripping direction of the blokkes appear. In such cases, the mold must be destroyed to haul out the block.

Zur Beseitigung dieser Mißstände ist bereits vorgeschlagen worden, und zwar auch bei relativ geringen Vorwölbungen der Kokilleninnenflächen, die Innenflächen der Kokillenwände . ... derart nachProposals have already been made to remedy these abuses, even if they are relatively minor Protrusions of the mold inner surfaces, the inner surfaces of the mold walls. ... like that

im Längsschnittin longitudinal section

außen zu wölben, daß die Enden der Bögen am oberen und unteren Kokillenende in die von diesen begrenzte Strecke einer vorgegebenen Verjüngung einmünden. outside to bulge that the ends of the arches at the upper and lower end of the mold into those of these a limited stretch of a given taper open.

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Durch diese Zurückwölbung der Innenflächen im Längsschnitt werden aber auch die Horizontalkonturender Kokille im Querschnitt im Sinne einer Wölbung nach aussen beeinflusst; deren Enden münden wiederum in die geradlinig gebliebene Längskontur der ausgerundeten Kanten der Kokille ein.This arching back of the inner surfaces in the longitudinal section but also the horizontal contours Chill influenced in cross-section in the sense of an outward curvature; the ends of which flow into the the straight longitudinal contour of the rounded edges of the mold.

Bei der eben geschilderten Orientierung der Bögen werden die Innenflächen in ihrer ganzen Erstreckung bis auf die an den Kanten der Kokille liegenden Einmündungslinien hinter die Strecke der vorgegebenen Verjüngung nach aussen, d.h. unter Schwächung der Wanddicke, zurückgenommen, wobei natürlich diese Schwächung der Wanddicke in ihrer Mitte am grössten ist und einen namhaften Betrag der Gesamtwanddicke ausmachen kann.With the orientation of the arches just described, the inner surfaces become in their entire extent except for the confluence lines at the edges of the mold behind the stretch of the specified taper towards the outside, i.e. with a weakening of the wall thickness, with this weakening of course the wall thickness is greatest in its middle and make up a significant amount of the total wall thickness can.

Dies wirkt sich dann besonders nachteilig aus, wenn ein 'feil der Seiten einer Kokille einer vergleichsweise stärkeren Erwärmung ausgesetzt ist als der andere, z.B. Breitseiten von Kokillen rechteckigen Querschnitts oder Seiten ν on Blockkokillen, die den benachbarten Seiten in einer Reihe zum Vergiessen aufgestellter Kokillen besonders nahe zugewandt sind, indem nämlich das obere Ende dieser Seitenwand im Längsschnitt sich hinter die Gerade der vorgegebenen Verjüngung zurückwölbt und ferner durch die Schwächung der Wanddicke in Flächenmitte die Vorwölbung im laufenden Spiel von Erwärmung und Abkühlung unter Aufhebung der konstruierten Rückwölbung beschleunigt wird.This has a particularly disadvantageous effect when one of the sides of a mold is compared to one another is exposed to stronger heating than the other, e.g. broadsides of molds with a rectangular cross-section or sides ν of ingot molds that line up the adjacent sides in a row for casting Molds are particularly close, namely by the upper end of this side wall in the Longitudinal section behind the straight line of the given Taper arches back and further by the Weakening of the wall thickness in the middle of the surface, the bulging in the ongoing game of heating and cooling is accelerated while eliminating the constructed arching back.

BAD 9.09886/04 7 B.BATH 9.09886 / 04 7 B.

Der vorliegenden Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, das plastische Ausweichen der Wandungen einer aus Gusseisen mit Kugelgraphit oder Stahlguss hergestellten Kokille zu kompensieren, ohne eine Wanddickenverminderung der stets am meisten gefahrde ten Flächenmitten zugleich in¹ Kauf nehmen zu müssen. The present invention is therefore based on the object to compensate for the plastic dodging the walls of a mold made of ductile iron or cast steel, without having to accept a wall thickness reduction of the always most gefahrde th surface centers at the same time in ^one purchase.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Kokille der eingangs näher bezeichneten Art vorgeschlagen, dass der Bogen der Innenflächenwölbung die zwischen oberem und unteren Kokillenende verlaufende Strecke der vorgegebenen Verjüngung schneidet, tangiert oder im Abstand passiert.To solve this problem, it is proposed in a mold of the type described in more detail that the arc of the inner surface curvature is the distance between the upper and lower end of the mold of the specified range Taper cuts, tangents or happens at a distance.

In den anliegenden Figuren 1 bis 12 sind Ausführüngsbeispiele der Erfindung an Hand zweier Zeichnungen und mehreren Diagrammen dargestellt. In diesen Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen gleiche Einzelheiten. In the attached Figures 1 to 12 are exemplary embodiments the invention shown on the basis of two drawings and several diagrams. In these figures Identical reference symbols denote identical details.

In Fig. 1 ist eine Stahlwerkkokille 1, deren obere Querschnittsbegrenzung mit A1, deren Querschnitt auf halber Höhe mit A2 und deren unterer Querschnitt mit A3 bezeichnet ist, in einem Mittelschnitt dargestellt. 2 bedeutet die zwischen oberer und unterer Querschnittsebene begrenzte Strecke einer vorgegebenen Verjüngung der Innenwände der Kokille; mit 3 ist die Senkrechte bezeichnet. Die Aussenflächen der Kokille sind mit 4 bezeichnet. Mit 5 sindIn Fig. 1 is a steelworks mold 1, its upper cross-sectional limit with A1, its cross-section is designated at half height with A2 and the lower cross section with A3, shown in a central section. 2 means the distance between the upper and lower cross-sectional plane of a given one Tapering of the inner walls of the mold; with 3 the vertical is designated. The outside areas the mold are denoted by 4. With 5 are

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Nocken zum Abziehen der Kokille von ihrem Gußstück markiert.Cams marked for pulling the mold from its casting.

, 2 stellt die Stahlwerkkokilß in Ansicht von oben dar. Aus dieser Ansicht wird deutlich, daß die Innenwandungen 6 des Kokillenquerschnittes gegenüber den die Kanten 8 der Kokille verbindenden Strecken 7 nach außen gewölbte Bögen bilden., 2 represents the steelworks mold in view of above. From this view it is clear that the inner walls 6 of the mold cross-section opposite the sections 7 connecting the edges 8 of the mold form outwardly curved arcs.

In den Fig. 3 bis 7 ist jeweils eine Ko'killeninnenwand im längsmittelschnitt mit der vorgegebenen Verjüngung 2 sowie der erfindungsgemäßen Auswölbung 9 dargestellt.In FIGS. 3 to 7 there is in each case an inner wall of the Ko'killen in the longitudinal center section with the predetermined taper 2 and the bulge 9 according to the invention.

Die Pig. 3 verdeutlicht die Anordnung gemäß dem schon beschriebenen älteren Vorschlag, bei welchem die Innenflächen 9 der Kokillenwände im Längsschnitt derart nach außen gewölbt sind, daß die Enden dieser Längsbögen am. oberen (A1) und unteren (A3) Kokillenende in die von diesen begrenzte Strecke 2 der vorgegebenen Kokillenverjüngung einmünden. Pig. 4 stellt gleichfalls den Gegenstand des älteren Vorschlages nach einer Vielzahl von Kokillengüssen dar. Durch das laufende Spiel der Erwärmungen und Abkühlungen der Kokille nimmt die Kurve 9 (Kokilleninnenwand) eine Form gemäß der Kurve 10 an| es bilden sich also durch Verengen des lichten Kokilleninnenquerschnittes Hinterschneidungen, die zu einem Verschrotten der Kokille führen.The Pig. 3 illustrates the arrangement according to the older proposal already described, in which the inner surfaces 9 of the mold walls are curved outward in longitudinal section in such a way that the ends of these Longitudinal arches at the upper (A1) and lower (A3) end of the mold in the path 2 of the specified limit, which is delimited by them Open mold taper. Pig. 4 also represents the subject of the older proposal after a large number of permanent mold castings. Due to the ongoing game of heating and cooling of the mold, curve 9 (inner wall of the mold) assumes a shape according to curve 10 | so it is formed by narrowing the clear internal cross-section of the mold, undercuts that lead to scrapping lead the mold.

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In den Pig. 5 bis 7 ist die erfindungsgemäße Maßnahme zum Ausmerzen dieser Nachteile dargestellt. Ausgehend von der Stellung der Geraden 2 und der Kurve 9 gemäß Fig. 3 wird die gewölbte Innenfläche der Kokille gegenüber der vorgegebenen Verjüngung derart parallel verschoben, daß die ursprünglich in den Querschnittsebenen A1 und A3 der Pig. 3 gelegenen Schnittpunkte 11, 12 der Geraden 2 und der Kurve 9 ihre lage zueinander verändern, d.h. sich schließlich, wie in Pig. 6 verdeutlicht, nur noch im Punkt 13 berühren. In diesem Pail ist die Gerade 2 !Dangente an die Kurve 9· Im Beispiel der Pig. 7 fehlt sogar ein Berührungspunkt beider Kurven.In the pig. 5 to 7 show the measure according to the invention for eliminating these disadvantages. Starting from the position of the straight line 2 and the curve 9 according to FIG. 3, the curved inner surface becomes the mold relative to the predetermined taper shifted parallel so that the originally in the cross-sectional planes A1 and A3 of the Pig. 3 located intersections 11, 12 of the straight line 2 and the Curve 9 change their position to each other, i.e. finally, as in Pig. 6 clarifies, only touch at point 13. In this Pail, the straight line 2! Is tangent to curve 9 · In the example, the Pig. 7th there is even no point of contact between the two curves.

In den Pig. 8 bis 12 ist die Querschnittsinnenwand der Kokille gemäß Pig. 2 mit den zugehörigen Wölbungen 9', deren Form durch die Kurve 9 sowie durch den Verlauf der geradlinigen Kanten 8 gekennzeichnet ist, in die sie einlaufen, gezeigt. Die Pig. 8 bis 12 sind jeweils einer der über ihnen befindlichen Figuren 3 bis 7 zugeordnet.In the pig. 8 to 12 is the cross-sectional inner wall of the mold according to Pig. 2 with the associated bulges 9 ', the shape of which is characterized by the curve 9 and by the course of the straight edges 8 is shown in which they enter. The Pig. 8 to 12 are each one of the ones above them Figures 3 to 7 assigned.

Im Falle der Fig. 3 und 8 fallen im Bereich der Querschnittsebenda A1 und A3 die Kurven 2 und 9 - im Querschnitt dargestellt durch die Kurven 6 und 9' - zusammen. In Höhe der Querschnittsebene A2 wird der erhebliche Wandstärkenverlust dueh die Auswölbung gemäß dem älteren Vorschlage deutlich .In the case of FIGS. 3 and 8, curves 2 and 9 fall in the area of the cross-sectional area A1 and A3 - shown in cross section by the curves 6 and 9 '- together. At the height of the cross-sectional plane A2, the considerable loss of wall thickness due to the bulge according to the older proposal becomes clear .

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In der Fig. 9 - wie auch schon an Hand der Fig. 4 beschrieben - ist im Bereich der Querschnittsebenen Al und A2 aus der Differenz der Kurven 10' der beiden Ebenen die sich zum Bereich der Kokillen-Biittellinie steigende Unterschneidung des Kokillen-In FIG. 9 - as already described with reference to FIG. 4 - is in the area of the cross-sectional planes A1 and A2 from the difference between the curves 10 'of the two Planes that extend to the area of the mold bite line increasing undercut of the mold

sehr gut
Querschnittes/ersichtlich. Die Kurve 10 in Fig. 4 entspricht der Kurve 10' in der Fig. 9·very good
Cross-section / visible. The curve 10 in FIG. 4 corresponds to the curve 10 'in FIG.

Vergleicht man die Lagen der Kurven 6 und 9' in den den erfindungsgemäßen Vorschlag repräsentierenden Fig. 10 bis 12, so wird deutlich, daß man bei der Erhöhung der Wanddicken im Bereich der Querschnittsebenen Al und A3 durch Verlagern der Kurven 2 und 9 gegeneinander im Bereich der Querschnittsebene A2 den Wanddickenverlust gemäß Fig. 5 vermindern, gemäß Fig. 6 ausschalten wad sogar gemäß Fig. 7 überkompensieren kann.If one compares the positions of the curves 6 and 9 'in FIGS. 10 to 12, which represent the proposal according to the invention, it becomes clear that when the wall thicknesses in the area of the cross-sectional planes A1 and A3 are increased by shifting the curves 2 and 9 relative to one another in the area reduce the cross-sectional plane A2 to wall thickness loss in FIG. 5, FIG. 6 off even wad of FIG. can compensate. 7

Die in Kauf zu nehmende Wanddickenverstärkung an den Enden der Kokille fällt nicht weiter ins Gewicht, weil sie bereits an den Kanten gleich Weder zurückgenommen ist.The wall thickness reinforcement to be accepted at the ends of the mold does not matter, because they already equal Neither at the edges is withdrawn.

Abschließend soll zur Formgebung der Kurve 9 in allen Darstellungen darauf hingewiesen werden, daß sie, ausgehend vom größten lichten Querschnitt (A3) der Kokille mit wachsender Entfernung von diesem eine zunehmende Krümmung aufweist. Dies gilt für eine normale und für eine umgekehrt konische Kokil-Finally, with regard to the shaping of the curve 9 in all representations, it should be pointed out that they, starting from the largest clear cross-section (A3) of the mold with increasing distance from it has an increasing curvature. This applies to a normal and an inverted conical mold

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le. Die Kurven 6 und 6¹ des Kokillenquerschnittes sind bekannte Bombierungskurven, meist Kreiskurven. le. The curves 6 and 6 ^{1 of} the mold cross-section are known crowning curves, mostly circular curves.

9 09 886/0476 Patentanspruch :9 09 886/0476 claim:

Claims

Keyword: "Arched mold inner surfaces ¹¹

• J * Oberhausen / EhId., November 22nd, 2006

Claim:

Chill made of cast iron with spheroidal graphite or cast steel for the casting of shaped pieces made of steel or Iron alloys with at least one in a longitudinal section outwards over a predetermined taper curved inner surface of a mold wall, characterized in that that the arc of the inner surface curvature runs between the upper and lower end of the mold the given taper intersects, touches or passes at a distance.

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