DE1608774B1 - Mold made of cast iron with Gugelgraphite or cast steel - Google Patents

Mold made of cast iron with Gugelgraphite or cast steel

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DE1608774B1
DE1608774B1 DE19621608774 DE1608774A DE1608774B1 DE 1608774 B1 DE1608774 B1 DE 1608774B1 DE 19621608774 DE19621608774 DE 19621608774 DE 1608774 A DE1608774 A DE 1608774A DE 1608774 B1 DE1608774 B1 DE 1608774B1
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DE19621608774
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Dr-Ing August Vincent
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Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
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Gutehoffnungshutte Sterkrade AG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D7/00Casting ingots, e.g. from ferrous metals
    • B22D7/06Ingot moulds or their manufacture

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Underground Or Underwater Handling Of Building Materials (AREA)

Description

Die Wärmeübertragung aus einem Block in eine Kokille hinein erfolgt in der Weise, daß die aus dem Block abfließende Wärme zunächst durch unmittelbaren Kontakt, später nach Bildung eines Luftspaltes mittelbar durch Konvektion und Strahlung an die Innenfläche der Kokillenwand abgegeben und von dort an die im Querschnitt dahinterliegenden Wandteile weitergeleitet wird. Dabei sind allerdings xlie je einer Flächeneinheit der Innenwandseite zugeordneten Volumenanteile der Wand bei ringsum etwa gleicher Wanddicke sehr verschieden.The heat transfer from a block into a mold takes place in such a way that from the Block dissipating heat initially through direct contact, later after the formation of an air gap released indirectly through convection and radiation to the inner surface of the mold wall and from there to the wall parts lying behind in cross-section. There are, however xlie volume fractions of the wall assigned to a unit area of the inner wall side with all around about the same wall thickness very different.

In einem im wesentlichen ebenen Bereich der Kokillenwand ist das für die Wärmeaufnahme zur Verfügung stehende Wandvolumen QF, je Flächeneinheit Innenwandseite gleich der Wanddicke αIn an essentially flat area of the mold wall, the wall volume Q F available for heat absorption per unit area of the inner wall side is equal to the wall thickness α

Qp (mm3/mm3) —a. Qp (mm 3 / mm 3 ) -a.

Im Bereich einer Wandecke gelten dagegen unter der vereinfachenden Annahme gemäß F i g. 1, daß die Außenkante und die Innenkante mit einem größeren Radius J? bzw. einem kleineren Radius r konzentrisch zueinander abgerundet sind, die Beziehungen; In the area of a wall corner, on the other hand, under the simplifying assumption according to FIG. 1 that the outer edge and the inner edge with a larger radius J? or a smaller radius r are rounded concentrically to one another, the relationships;

2525th

zugehöriger Abschnitt der Innenwandseitecorresponding section of the inner wall side

Daraus ergibt sich für das Wandvolumen je Flächeneinheit der Innenwandseite, d.h. bezogen auf eine bestimmte Höhe,This results in the wall volume per unit area of the inner wall side, i.e. based on one certain height,

2'^ = T-2 '^ = T-

Wenn man nun für die Wanddicke α und den Innenradius r übliche Werte einsetzt und damit auch den Wert für den Außenradius R = r + a erhält, ergibt sich ein Verhältnis von Qx zu Qe etwa zwischen 2 und 2,5. Bei ringsum im wesentlichen gleicher Wanddicke einer Kokille steht also an den Ecken ein vergleichsweise wesentlich größeres Wandvolumen zur Verfügung als an den übrigen Stellen. Infolgedessen wird die Kokille an den Ecken weniger erhitzt als im Bereich der ebenen Wandflächen. Nach Messungen von Butler und Glaisher sowie Fowler und Savage, veröffentlich im Journal of the Iron and Steel Institute, JuIi 1951, S. 287/301 bzw. JuIi 1952, S. 277/288, betragen die Temperaturunterschiede an den betreffenden Stellen bei 8-t-Kokillen im überwiegenden Zeitraum der Erhitzung der Kokille etwa 100° C. Die hierdurch auftretenden Wärmespannungen sind unter anderem Ursache für den entstehenden Verzug.If one now uses the usual values for the wall thickness α and the inner radius r and thus also obtains the value for the outer radius R = r + a , the ratio of Q x to Qe is roughly between 2 and 2.5. If the wall thickness of a mold is essentially the same all around, a comparatively much larger wall volume is available at the corners than at the other points. As a result, the mold is heated less at the corners than in the area of the flat wall surfaces. According to measurements by Butler and Glaisher as well as Fowler and Savage, published in the Journal of the Iron and Steel Institute, July 1951, p. 287/301 and July 1952, p. 277/288, the temperature differences at the points concerned are 8- t-molds in the predominant period of time during which the mold is heated to around 100 ° C. The resulting thermal stresses are, among other things, the cause of the resulting distortion.

Ein weiterer Faktor der unterschiedlichen Aufwärmung der Kokille ist darauf zurückzuführen, daß die Kanten des Blockes im Verhältnis zu ihrer Oberfläche die geringste Wärmemenge enthalten und daher auch am schnellsten abkühlen, während zu den Flächenmitten des Blockes hin die in diesem enthaltene Wärmemenge und damit auch der Wärmezufluß nach außen zunehmen.Another factor in the different heating up of the mold is due to that the edges of the block contain the least amount of heat in relation to their surface area and therefore also cool down the fastest, while those in the middle of the area of the block The amount of heat contained and thus also the heat flow to the outside increase.

Während der letztgenannte Faktor durch das Blockformat bedingt ist, kann das Verhältnis QK zu Qt durch eine zweckmäßige Veränderung der Außenform der Kokille günstig beeinflußt werden. Der Gedanke, in diesem Sinne die Wanddicke an den Kanten gegenüber den ebenen Flächen zu verringern, läßt sich allerdings bei Hämatitkokillen wegen der vergleichsweise geringen Festigkeit und Dehnungsfähigkeit von Gußeisen mit Lamellengraphit praktisch nicht durchführen, weil sonst Rißgefahr besteht. Literaturstellen, in denen eine solche Wanddickenverringerung an den Kanten von Hämatikokillen überhaupt behandelt wird, beschränken sich auf nur geringfügige Unterschiede; so ist in einem Falle ein Verhältnis von 0,95 und in einem anderen Falle eine untere Grenze von 0,83 erwähnt.While the last-mentioned factor is due to the block format, the ratio Q K to Q t can be favorably influenced by an appropriate change in the external shape of the mold. The idea of reducing the wall thickness at the edges compared to the flat surfaces in this sense, however, is practically impossible in the case of hematite molds because of the comparatively low strength and elongation of cast iron with lamellar graphite, because otherwise there is a risk of cracking. Literature references in which such a reduction in wall thickness at the edges of hematoid molds is dealt with at all are limited to only minor differences; in one case a ratio of 0.95 and in another case a lower limit of 0.83 is mentioned.

Man hat jedoch bisher noch nicht daran gedacht, aus der Tatsache, daß die Voraussetzungen für die Anwendbarkeit einer solchen Maßnahme bei Kokillen aus Gußeisen mit Kugelgraphit anders sind, entsprechende Folgerungen zu ziehen. Von dieser Überlegung geht die Erfindung aus, und zwar hat es sich auf Grund von Versuchsergebnissen gezeigt, daß bei einem derartigen Werkstoff, der eine vergleichsweise größere plastische Formänderungsmöglichkeit hat und deshalb ein Verziehen der Kokille ohne Rißbildung verursachen kann, zur Erzielung einer gleichmäßigeren" Temperaturverteilung und damit Verringerung der zum Verzug führenden Wärmespannungen bezüglich des Wanddickenverhältnisses zwischen Kanten und Flächenmitten zweckmäßig erst dort angefangen wird, wo im anderen Falle nach den bekanntgewordenen Angaben bereits die untere Grenze liegt.However, it has not yet been thought of from the fact that the requirements for the The applicability of such a measure to molds made of spheroidal graphite cast iron is different, to draw appropriate conclusions. The invention is based on this consideration, namely has It has been shown on the basis of test results that with such a material, which is a comparatively has greater plastic deformation and therefore warping of the mold without cracking, to achieve a more uniform "temperature distribution and thus reducing the thermal stresses leading to warpage with regard to the wall thickness ratio It is advisable to only begin between edges and the center of the surface where in the other case after the information that has become known is already the lower limit.

In der Zeichnung ist beispielsweise dargestellt inIn the drawing, for example, is shown in

F i g. 1 ein Querschnitt durch eine Kokille in der üblichen Form und inF i g. 1 shows a cross section through a mold in the usual shape and in

F i g. 2 ein Querschnitt durch eine Kokille in der neuen Form gemäß der Erfindung.F i g. 2 shows a cross section through a mold in the new form according to the invention.

Dabei sind in Fig. 1 die ringsum etwa gleichbleibende Wanddicke mit a, der Außenradius und der Innenradius an den Kanten mit R bzw. r und der zu je einer Kante im Bereich eines Viertelkreisbogens der beiden Radien gehörende," doppelt schraffierte Wandquerschnitt mit IK bezeichnet. Demgegenüber sind in F i g. 2 die Wänddicken in der Mitte jeder Kokillenseite mit O1 und an jeder Kante mit O2 bezeichnet. In diesem Falle gilt also die Beziehung a2 zu U1 < 0,8.In Fig. 1, the approximately constant wall thickness all around with a, the outer radius and the inner radius at the edges with R and r and the "double hatched wall cross-section belonging to an edge in the area of a quarter-circle arc of the two radii" with I K In contrast, the wall thicknesses in the center of each mold side are designated with O 1 and at each edge with O 2. In this case, the relation a 2 to U 1 < 0.8 applies.

Es ist bei Kokillen aus Gußeisen mit Kugelgraphit bekannt, das Kokillenvolumen in einen Bereich von weniger als 0,79 vom Blockvolumen zu bringen, wobei die Wandstärke gleichmäßig über den Kokillenquerschnitt verteilt ist.In the case of molds made of spheroidal graphite cast iron, it is known that the mold volume falls within a range of Bring less than 0.79 of the block volume, with the wall thickness evenly over the mold cross-section is distributed.

Es ist weiterhin bekannt, daß Kokillen aus Gußeisen mit Kugelgraphit größere Abgußzahlen erreichen als solche aus Hämatitguß, insbesondere bei kleinen Blockformaten, großer Verjüngung der Innenform und einem hohen Volumenverhältnis.It is also known that molds made of spheroidal graphite cast iron achieve greater numbers of casts as such made of cast hematite, especially in the case of small block formats, large tapering of the inner shape and a high volume ratio.

Es ist demgemäß Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kokille aus Gußeisen mit Kugelgraphit oder Stahlguß zu schaffen, die frei von Verzugserscheinungen ist. ' It is accordingly the object of the present invention to provide a permanent mold made of spheroidal graphite cast iron or to create cast steel that is free from warpage. '

Die Erfindung besteht darin, daß bei Kokillen aus Sphäro- oder Stahlguß das Wanddickenverhältnis αϊ zu O1 zwischen 0,4 und 0,8 beträgt, wobei die Wanddicken von den Seitenwandmitten zu den Kanten hin stetig abnähmen. The invention consists in that the wall thickness ratio αϊ to O 1 in molds made of spheroidal cast iron or cast steel is between 0.4 and 0.8, the wall thicknesses steadily decreasing from the center of the side wall to the edges.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Kokille aus einer Eisenkohlenstoffgußlegierung zum Gießen von Blöcken od. dgl. aus Stahl und anderen Eisenlegierungen, deren Wanddicke imChill made of an iron-carbon casting alloy for casting blocks or the like made of steel and other iron alloys whose wall thickness is in Bereich der Kanten geringer ist als an den Seitenwandmitten, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer aus Gußeisen mit Kugelgraphit oder Stahlguß hergestellten Kokille das Verhältnis zwischen den Wanddicken der Kanten einerseits und den Seiten wandmitten andererseits (a2 zu O1) zwischen 0,4 und 0,8 liegt und daß die Wanddicken von den Seitenwandmitten zu den Kanten hin stetig abnehmen.The area of the edges is smaller than that of the middle of the side wall, characterized in that in a mold made of spheroidal graphite cast iron or cast steel, the ratio between the wall thicknesses of the edges on the one hand and the side wall centers on the other (a 2 to O 1 ) is between 0.4 and 0 , 8 and that the wall thicknesses steadily decrease from the side wall centers towards the edges. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
DE19621608774 1962-05-02 1962-05-02 Mold made of cast iron with Gugelgraphite or cast steel Pending DE1608774B1 (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2937424A (en) * 1956-06-28 1960-05-24 Cie De Pont A Mousson Ingot mould made of spheroidal graphite cast iron

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2937424A (en) * 1956-06-28 1960-05-24 Cie De Pont A Mousson Ingot mould made of spheroidal graphite cast iron

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