DE3211440C2

DE3211440C2 - Verfahren zur Herstellung einer Stranggießkokille mit einem mit mindestens einem Flansch versehenen Kokillenrohr aus Kupfer oder einer Kupferlegierung

Info

Publication number: DE3211440C2
Application number: DE3211440A
Authority: DE
Inventors: Hermann Ing.(grad.) 4500 Osnabrück Bünemann; Horst Dipl.-Ing. Gravemann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-03-27
Filing date: 1982-03-27
Publication date: 1984-04-26
Also published as: GB2117293A; FR2523881A1; GB2117293B; SE8301650D0; CH659013A5; JPH0435269B2; JPS58202984A; IT8319904A0; DE3211440A1; GB8308318D0; SE8301650L; IT1160490B; FR2523881B1; ATA58683A; AT386141B

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung von Rohrkokillen mit Flansch werden die Flansche durch Elektronenstrahlschweißen angebracht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kokillenrohres nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Auf verschiedenen Senkrechistranggießanlagen und insbesondere bei HorizontalstranggieQanlagen, bei denen die Stranggieß-Kokillen unmittelbar am Schmelzgefäß oder Warmhaltegefäß angeflanscht werden, werden Rohrkokillen mit rundem oder mehrkantigem Querschnitt eingesetzt, die an einem oder beiden Enden einen Befestigungsflansch aufweisen, dessen Durchmesser deutlich größer als der Rohrdurchmesser oder dessen Diagonale ist.

Die Herstellung solcher Stranggieß-Kokillen aus Kupfer oder Kupferlegierungen erfolgte bisher ausschließlich durch spanabhebende Bearbeitung eines geschmiedeten bzw. stranggepreßten Vollblockes oder durch Anschweißen eines Flansches an ein vorgefertigtes Kokillenrohr mittels Schutzgasschweißen.

Das Schweißverfahren ließ sich nur bei gut schweißbaren reinen Kupfersorten wie SF-Kupfer und SE-Kupfer oder niedriglegierten Kupferlegierungen wie CuAg 0,1 P anwenden. Derartig hergestellte Stranggieß-Kokillen hatten erhebliche Nachteile, da sich das ursprünglich durch Kaltumformung "erfestigte Kokillenrohr durch das Anschweißen des Flansches wieder auf den weichen Zustand entfestigte, ein starker Verzug auftrat und die Schweißnaht, die in der thermisch höchst belasteten Zone lag, einen erheblichen Risikofaktor darstellte, weil sich auch bei höchsten Schweißnahtgüten Undichtigkeiten infolge von Poren und durch thermische Ermüdung im Einsatz nicht ausschließen ließen. Die geringe Formstabilität ergab außerdem nur Standzeiten von einigen bis maximal 5 Stunden beim Gießen von Stahl.

Durch die Herstellung von Flanschkokillen aus Vollblöcken der genannten Kupfersorten konnten zwar die durch die Schweißnaht bedingten Gefahren beseitigt werden, da jedoch das hierfür benötigte Vollmaterial nicht ausreichend kaltverfestigt werden konnte, wurde im Vergleich zu geschweißten Rohren keine Standzeitverbesserung erzielt. Die Herstellung solcher Kokillenrohre erforderte außerdem einen erheblichen Arbeitsaufwand ·
Eine entscheidende Erhöhung der Standzeit konnte

ίο durch Herstellung der Stranggieß-Kokillen aus niedriglegierten, aushärtbaren Kupferlegierungen erzielt werden. Auch hierfür mußten die Stranggieß-Kokillen aus Vollmaterial gefertigt werden, weil diese Werkstoffe wegen ihrer Rißempfindlichkeit grundsätzlich ein Schutzgasschweißen nicht zulassen. Durch thermische Behandlung (Aushärtung) lassen sich mit diesen Werkstoffen auch bei Vollmaterial hohe Festigkeitswerte einstellen, so daß die Stranggieß-Kokillen eine entsprechende gute Formstabilität und guten Verschleißwiderstand besaßen. Allerdings führte der hohe Fertigungsaufwand zu hohen Kosten, die den Horizontalstrangguß in Frage stellten.

Ei ist bekannt, (Brockhaus Enzyklopädie S. 435 und Kotthaus, Betriebstechnisches Taschenbuch S.

307-308) Werkstücke mittels Elektronenstrahlschweißen zu verbinden, jedoch hat dieses Verfahren beim Stranggießen, insbesondere aber bei der Herstellung von Stranggieß-Kokillen noch keinen Eingang gefunden.

Es ist weiterhin bekannt (Prospekt Concast-Accumold »Accumold Rohrkokillen«) gebrauchte Rohrkokillen ohne Flansch durch Explosionsumformen auf einen Dorn zu kalibrieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem es möglich ist, in wirtschaftlicher Weise Kokillenrohre mit endseitig angeordneten Flanschen herzustellen, ohne daß es zu der beschriebenen Erweichung des kaltverfestigten Kokillenrohres kommt. Darüber hinaus soll das Verfahren auch die Herstellung von Kokillen aus aushärtbaren Kupferlegierungen mit angeschweißten Flanschen ermöglichen.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren durch das im Kennzeichen des Anspruchs 1 Erfaßte gelöst. Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß sich durch das Elektronenstrahlschweißen die zu verschweißenden Teile praktisch nicht verziehen und nur eine äußerst schmale Schweißzone entfestigt wird. Bei den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Flanschkokillen wurden die ursprünglichen Maße und die durch die Kaltverfestigung erzeugte Härte nicht beeinträchtigt. Werden Flansch und Kokillenrohr von der Stirnseite aus miteinander verschweißt, wird die Schweißnaht in vorteilhafter Weise außerhalb der durch den Badspiegelbereich besonders gefährdeten Rohrwand gelegt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteranspriichen erfaßt.

Mit den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Flanschkokillen wurden Standzeiten beim Gießen von Stahl erreicht, die das Doppelte und mehr der bisher angewendeten reinen Kupferflanschkokillen betrug.

Besonders vorteilhaft läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren jedoch bei der Herstellung von Flanschkokillen aus aushärtenbaren Kupferlegierungen wie CuCr, CuCrZr, CuZr, CuCo/NiBe, CuNiP und anderen anwenden. Bei den zum Teil rißempfindlichen Werk-

stoffen lassen sich mittels Elektronenstrahlschweißung absolut perfekte Schweißnähte herstellen, die sogar im Bedarfsfall eine Nachkalibrierung der fertigen Stranggießkokille durch Explosionsumformung zulassen. Die optimalen Eigenschaften dieser Werkstoffe insbesondere deren hohe Härte und Warmfestigkeit wird durch die elektronenstrahlschweißung praktisch nicht beeinträchtigt

Die Erfindung ist anhand der in den F i g. 1 bis 4 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert Dabei zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch die Rohrkokille im Bereich des Flansches,

Fig.2 eine Draufsicht auf die Rohrkokille nach Fig.!,

F i g. 3 einen Schnitt durch eine andere Rohrkokille im Flanschbereich unmittelbar nach der Herstellung der Schweißnaht,

Fig.4 ebenfalls einen Schnitt durch °ine weitere Rohrkokille im Flanschbereich.

Zur Vorbereitung des Schweißvorganges nach dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 wird zunächst von dem Kokillenrohr 1 ein bestimmter Bereich abgedreht bzw. im Falle eines Vierkantrohres abgefräst, und ein Flansch 2 über die Ausnehmung gestülpt. Von der Stirnseite der Stranggießkokille aus gesehen wird dann die Schweißnaht 3 mittels Elektronenstrahlschweißung hergestellt. Der schraffiert dargestellte Bereich 4 des Flansches 2 kann, falls erforderlich, nachbearbeitet werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Flansch 2 mit dem Rohransatz 5 zu fertigen und diesen Flansch 4 mit Rohransatz 5 mit dem Kokillenrohr 1 durch Elektronenstrahlschweißen zu verbinden. Gegebenenfalls kann der zwischen dem Kokillenrohr 1 und dem Rohransatz 5 verbleibende Spalt 8 durch eine in Umfangsrichtung ^⁵ verlaufende Schweißnaht durch Elektronenstrahlschweißen verschlossen werden.

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20 Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.3 wird auf das Kokillenrohr 1 ein Flansch 2a mit Rohransatz 5a aufgelegt und eine Justiervorrichtung 6 in das Kokillenrohr 1 eingeführt, die für eine exakte Ausrichtung des Flansches 2a zum Kokiilenrohr 1 sorgt Die durch Elektronenstrahlschweißung erzeugte Schweißnaht 3 verläuft hier in Umfangsrichtung. Dabei dient die Justiervorrichtung 6 gleichzeitig als Strahlenfänger für den Elektronenstrahl.

In der Fig.4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem auf das Kokillenrohr 1 der Flansch 2b mit Rohransatz 56 aufgesteckt wird, wobei der Flansch 26 geringere innere Querschnittsabmessungen als das Kokillenrohr 1 aufweist Auch hier verläuft die Schweißnaht 3 in Umfangsrichtung. Der Überstand 7 dient als Strahlenfänger, wobei jedoch das Schweißgerät so eingestellt werden kann, daß der Bereich des Überstandes 7 abgeschmolzen wird. Die Innenmaße des Flansches 2b können bis auf die inneren Abmessungen des Kokillenrohres 1 ausgearbeitet werden, jedoch ist für manche Anwendungsfälle eine Stranggießkokille mit einem engeren Eingangsquerschnitt im Bereich des Flansches 2b wünschenswert.

Falls erforderlich, können die nach der Lehre der Erfindung hergestellten Stranggieß-Kokülen beispielsweise durch eine Explosionsumformung nachkalibriert werden.

Die Erfindung läßt sich sowohl für Stranggieß-Kokillen mit rundem Querschnitt als auch für solche mit einem Mehrkant-, wie Vierkant- oder Sechskantquerschnitt anwenden.

Mit einer Stranggieß-Kokille, bei der Kokillenrohr 1 und Flansch 2 aus dem Werkstoff CuCrZr mit einer Härte von 125 HB und einem lichten Maß von 110 mm hergestellt wurde, wurde beim Gießen von Stahl in einer Horizontalstranggießanlage eine Lebensdauer von über 100 Stunden bei zweimaliger Nacharbeit erzielt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Stranggieß-Kokille mit einem Kokillenrohr aus Kupfer oder einer insbesondere aushärtbaren Kupferlegierung mit mindestens einem endseitig angeschweißten Flansch, bei dem zunächst das Kokillenrohr hergestellt und anschließend der oder die Flansche angeschweißt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das Kokillenrohr in dem für den Flansch vorgesehenen Bereich abgedreht oder abgefräst wird, daß auf den abgedrehten oder abgefrästen Bereich des Kokillenrohres ein Flansch aufgesetzt und anschließend Flansch und Kokillenrohr durch Elektronenstrahlschweißen miteinander verschweißt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufsetzen ein Flanschstück verwendet wird, dessen Außen- und Innenabmessungen den Abmessungen des Kokillenrohres entsprechen, daß in das Kokillenrohr ein auf dem Flanschstück aufsitzendes Justierstück eingesetzt wird, und Flanschstück und Kokillenrohr durch eine am Umfang verlaufende Naht miteinander verschweißt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kokillenrohr nach dem Anschweißen des oder der Flansche, vorzugsweise durch Explosionsumformung, nachkalibriert wird.