DE1508864B - Kokille aus Gußeisen mit Kugelgraphit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kokille aus Gußeisen mit Kugelgraphit oder aus Stahlguß zum Gießen von ao Blöcken aus Stahl- oder Eisenlegierungen mit wenigstens einer Kokillenwand, deren Innenfläche im Längsschnitt nach außen über eine vorgegebene Konizität gewölbt ist und die in die geradlinig verlaufenden Kanten der Kokille einmündet.

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 ein Aussetzen der Kokille bedingen.

Bei Kokillen aus Hämatitguß ist insbesondere die letztgenannte Aussetzungsursache infolge der hohen Formsteifigkeit und der geringen Festigkeitseigenschaften des Werkstoffes sehr häufig.

Bei Kokillen aus Gußeisen mit Kugelgraphit treten durchgehende Risse bei einwandfreiem Werkstoffgefüge dagegen weitaus weniger 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.

Dieser Verzug von aus Gußeisen mit Kugelgraphit hergestellten Kokillen kann sich auf mannigfache Weise äußern. Die Flächenabschnitte, welche die größte Wärmemenge aufnehmen, wölben sich infolge der auftretenden Wärmespannungen nach innen vor, so daß sich dort der lichte Kokillenquerschnitt verengt. Hierdurch kann die vielfach nur geringe geradlinige Konizität der Kokille ganz aufgehoben und darüber hinaus sogar eine Unterschneidung in Stripprichtung des Blockes auftreten. In solchen Fällen muß zum Herausholen des Blockes die Kokille zerstört werden.

Zur Beseitigung dieser Mißstände ist es bereits bekannt, und zwar auch bei relativ geringen Vorwölbungen der Kokilleninnenflächen, die Innenflächen der Kokillenwände derart nach außen zu wölben, daß im Längsschnitt die Enden der Bögen am oberen und unteren Kokillenende in die von diesen begrenzte Strecke einer vorgegebenen Konizi- / tat einmünden.

Durch diese Zurückwölbung der Innenflächen im Längsschnitt werden aber auch die Horizontalkonturen der Kokille im Querschnitt im Sinne einer Wölbung nach außen beeinfluß; deren Enden münden wiederum in die geradlinig gebliebene Längskontur der ausgerundeten Kanten der Kokille ein.

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 Konizität 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.

Dies wirkt sich dann besonders nachteilig aus, wenn ein Teil der Seiten einer Kokille einer vergleichsweise stärkeren Erwärmung ausgesetzt ist als der andere, z. B. Breitseiten von Kokillen rechteckigen Querschnitts oder Seiten von 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 Konizität 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.

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 gefährdeten Flächenmitten zugleich in Kauf nehmen zu müssen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Kokille der eingangs näher bezeichneten Art vorgeschlagen, daß der Längsbogen der Innenflächenwölbung die Gerade der vorgegebenen Konizität zweimal schneidet, sie tangiert oder sie um Abstand passiert.

In den Fig. 1 bis 2, 5 bis 7 und 10 bis 12 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand zweier Zeichnungen und mehrerer Diagramme im Vergleich mit dem Stand der Technik (Fig. 3, 4, 8 und 9) dargestellt. In diesen Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen gleiche Einzelheiten.

In F i g. 1 ist eine Stahlwerkkokille 1, deren obere Querschnittsbegrenzung mit A 1, deren Querschnitt auf halber Höhe mit A 2 und , deren unterer Querschnitt mit A 3 bezeichnet ist, iii einem Mittelschnitt dargestellt. 2 bedeutet die zwischen oberer und unterer Querschnittsebene begrenzte Strecke einer vorgegebenen Konizität der Innenwände der Kokille; mit 3 ist die Senkrechte bezeichnet. Die Außenflächen der Kokille sind mit 4 bezeichnet. Mit 5 sind Nocken zum Abziehen der Kokille von ihrem Gußstück markiert.

Fig. 2 stellt die Stahlwerkkokille in Ansicht von oben dar. Aus dieser Ansicht wird deutlich, daß die Innenwandungen 6 des Kokillenquerschnitts gegenüber den die Kanten 8 der Kokille verbindenden Strecken 7 nach außen gewölbte Bögen bilden.

In den Fig. 3 bis 7 ist jeweils eine Kokilleninnenwand im Längsmittelschnitt mit der vorgegebenen Konizität 2 und der Auswölbung 9 dargestellt.

Die F i g. 3 verdeutlicht die bekannte Anordnung, bei der die Innenflächen 9 der Kokillenwände im

Längsschnitt derart nach außen gewölbt sind, daß die Enden dieser Längsbögen am oberen (A 1) und unteren (A 3) Kokillenende in die von diesen begrenzte Strecke 2 der vorgegebenen Konizität einmünden. F i g. 4 stellt gleichfalls den bekannten Gegenstand 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 Kokilleninnenquerschnitts Hinterschneidungen, die zu einem Verschrotten der Kokille führen.

In den Fig. 5 bis 7 ist die erfindungsgemäße Maßnahme zum Ausmerzen dieser Nachteile dargestellt. Ausgehend von der Stellung der Geraden 2 und der Kurve 9 gemäß F i g. 3, wird die gewölbte Innenfläche der Kokille gegenüber der vorgegebenen Konizität derart parallel verschoben, daß die ursprünglich in den Querschnittsebenen A 1 und A 3 der Fig. 3 gelegenen Schnittpunkte 11, 12 der so Geraden 2 und der Kurve 9 ihre Lage zueinander verändern, d. h. sich schließlich, wie in F i g. 6 verdeutlicht, nur noch im Punkt 13 berühren. In diesem Fall ist die Gerade 2 Tangente an die Kurve 9. Im Beispiel der Fig. 7 fehlt sogar ein Berührungspunkt beider Kurven.

In den F i g. 8 bis 12 ist die Querschnittsinnenwand der Kokille gemäß Fig.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 Fig. 8 bis 12 sind jeweils einer der über ihnen befindlichen F i g. 3 bis 7 zugeordnet.

Im Falle der Fig. 3 und 8 fallen im Bereich der Querschnittsebenen A 1 und A 3 die Kurven 2 und 9 — im Querschnitt dargestellt durch die Kurven 6 und 9' — zusammen. In Höhe der Querschnittsebene A 2 wird der erhebliche Wandstärkenverlust durch die bekannte Auswölbung deutlich.

In der F i g. 9 — wie auch schon an Hand der F i g. 4 beschrieben — ist im Bereich der Querschnittsebenen A1 und A 2 aus der Differenz der Kurven 10' der beiden Ebenen die sich zum Bereich der KokUlenrnittellinie steigende Unterschneidung des Kokillenquerschnitts sehr gut ersichtlich. Die Kurve 10 in F i g. 4 entspricht der Kurve 10' in der F i g. 9.

Vergleicht man die Lagen der Kurven 6 und 9' in den den erfindungsgemäßen Vorschlag repräsentierenden F i g. 10 bis 12, so wird deutlich, daß man bei der Erhöhung der Wanddicken im Bereich der Querschnittsebenen A1 und A 3 durch Verlagern der Kurven 2 und 9 gegeneinander im Bereich der Querschnittsebene A 2 den Wanddickenverlust gemäß Fig. 5 vermindern, gemäß Fig. 6 ausschalten und sogar gemäß F i g. 7 überkompensieren kann.

Die in Kauf zu nehmende Wanddickenverstärkung an den Enden der Kokille fällt nicht weiter ins Gewicht, weil sie bereits an den Kanten gleich wieder zurückgenommen ist.

Abschließend soll zur Formgebung der Kurve 9 in allen Darstellungen darauf hingewiesen werden, daß sie, ausgehend vom größten lichten Querschnitt A 3 der Kokille, mit wachsender Entfernung von diesem eine zunehmende Krümmung aufweist. Dies gilt für eine normale und für eine umgekehrt konische Kokille. Die Kurven 6 und 6' des Kokillenquerschnitts sind bekannte Bombierungskurven, meist Kreiskurven.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Konische Kokille aus Gußeisen mit Kugelgraphit oder aus Stahlguß zum Gießen von Blöcken aus Stahl oder anderen Eisenlegierungen mit wenigstens einer Kokillenwand, deren Innenfläche im Längsschnitt nach außen über eine vorgegebene Konizität gewölbt ist und die in die geradlinig verlaufenden Kanten der Kokille einmündet, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsbogen der Innenflächenwölbung die Gerade der vorgegebenen Konizität zweimal schneidet, sie tangiert oder sie im Abstand passiert.