DE3412486C2 - Verfahren zur Herstellung von Durchlaufkokillen für Stranggußmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Durchlaufkokillen für Stranggußmaschinen, bei dem ein Rohr­ stück aus Kupfer oder einer Kupferlegierung auf einen die In­ nenendmaße und/oder -form der herzustellenden Kokille auf­ weisenden Dorn aufgeformt und durch Krafteinwirkung von außen auf den Dorn aufgepreßt wird und der Dorn anschließend wieder aus dem Rohrstück entfernt wird.

Für die Herstellung von gebogenen Durchlaufkokillen für Kreisbogenstranggußmaschinen hat man bereits in ein gerades Rohrstück einen den Innenmaßen und der Form der herzustel­ lenden Kokille angepaßten Dorn eingedrückt und auf diese Weise das Rohrstück den Dornabmessungen entsprechend vorge­ formt (DE 18 09 633 C3). Bei diesem bekannten Verfahren wer­ den anschließend Rohrstück und Dorn gemeinsam durch eine Ma­ trize hindurchgedrückt, um die Innenflächen des Rohrstücks dicht auf den Dorn auf zupressen. Anschließend werden Dorn und Rohrstück durch Herausdrücken des Dorns wieder voneinander getrennt.

Ebenfalls einen Kalibrierdorn verwendet ein anderes bekanntes Verfahren (DE-AS 25 33 528), bei dem die formgebende Kraft von außen auf mindestens eine Kokillenwand durch Detonation von Sprengstoff aufgebracht wird. Aber nicht nur bei der Her­ stellung sogenannter Rohrkokillen, sondern auch bei der Güte­ verbesserung von gebrauchten Stranggießkokillen hat man be­ reits das Explosivverformen angewendet (DE 24 52 573 C2). Hierbei werden, wie bei der Herstellung auch, die Kokillen­ wände auf einen innerhalb der Stranggießkokille befindlichen, die Innenkontur der Kokille bestimmenden Form- oder Kali­ brierdorn aufgeformt. Unabhängig davon, auf welche Weise die für das Aufformen auf den Form- oder Kalibrierdorn benötigte Kraft auf die Außenwände des Rohrstücks oder der Kokille auf­ gebracht wird, gewährleistet der Form- oder Kalibrierdorn hohe Maßgenauigkeit des formgebenden Kokilleninnenraums sowie eine hohe Oberflächengüte der begrenzenden Wandflächen.

Die mit den bekannten Rohrkokillen hergestellten Gußstränge aus Stahl weisen rechteckige, quadratische oder runde Quer­ schnittsformen auf. Von diesen Grundquerschnitten haben die Weiterverarbeiter auszugehen, wenn beispielsweise spezielle Querschnittsprofile, etwa in T- oder Doppel-T-Form, gewalzt werden sollen. Eine Vielzahl von Walzschritten ist notwendig, um von den bekannten Gußquerschnitten zum Endprodukt zu ge­ langen.

Es sind zwar auch schon Stranggießkokillen bekannt, deren Formhohlraum eine von der Rechteck- bzw. Kreisform abweichen­ de Querschnittsform aufweist (DE-AS 12 82 861). Hierbei han­ delt es sich jedoch um eine sogenannte geteilte Kokille mit unterschiedlichen Wandstärken und damit unterschiedlichen Ab­ kühlverhältnissen beim Gießvorgang.

Rohrförmige Stranggießkokillen mit einer profilierten Quer­ schnittsform, d. h. einer Querschnittsform, die von der be­ kannten rechteckförmigen oder kreisrunden Form abweicht, und gleichförmiger Dicke der den Formhohlraum begrenzenden Kokil­ lenwände, sind ebenfalls bereits bekannt (Zak-Fab "Welded Molds", Mold Bulletin No. 410, 21. November 1968). Im Bereich der Rohrkokillen haben sich diese geschweißten Ausführungen bisher nicht durchsetzen können, abgesehen davon, daß die Qualität nicht immer die gestellten Anforderungen erfüllt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung rohrför­ miger Kokillen mit einer T-, Doppel-T-, U- oder L-förmigen Querschnittsform des Formhohlraums anzugeben, das möglichst einfach ist und mit dem qualitativ hochwertige profilierte Rohrkokillen hoher Maßgenauigkeit gefertigt werden können.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Herstellung einer Kokille für Stränge mit einer T- oder Doppel-T-, U- oder L- förmigen Querschnittsform ein Rohrstück mit dem annähernd T- oder Doppel-T-, U- oder L-förmigen Ausgangsquerschnitt durch Strangpressen hergestellt wird, und daß bei der Aufformung des Rohrstücks auf den Dorn eine Querschnittsumformung von 15% bis 25%, bezogen auf den Ausgangsquerschnitt des Rohr­ stücks, ausgeführt wird.

Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielbare hohe Maß­ genauigkeit und Qualität des Gußstranges ermöglicht es dem Weiterverarbeiter bereits von Querschnittsprofilen aus Zuge­ hen, die die für ihn günstigste Walzausgangsform aufweisen und für die gestellten Qualitätsanforderungen lediglich nur noch die geringstmögliche Materialumformung benötigen. So wird man zweckmäßig z. B. für ein sogenanntes Eisenbahnprofil bereits von einem in einer Rohrkokille mit Doppel-T-förmigem Querschnitt des Formhohlraums gegossenen Stahlstrang ausge­ hen, um ihn anschließend in die Endform und -qualität zu wal­ zen. Eine Vielzahl von Walzstichen bei der Umformung bis zum Endprofil kann so eingespart werden. Aber nicht nur hier bringt die Erfindung wesentliche Vorteile. Bei Durchführung der Erfindung ist es nämlich möglich, ausgehend von dem ge­ wünschten Endprofil, mit bestimmten Abmessungen und Quali­ täten das für dieses Endprofil günstigste Walzprofil zu wäh­ len.

Auch für das erfindungsgemäße Verfahren ist der in das Rohr­ stück bzw. in die gebrauchte Kokille einschieb- oder drück­ bare Dorn wesentlich. Dieser Dorn kann in Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch konisch geformt sein, ein- oder zweifach, um die gegebenenfalls geforderte Konizität des Kokillen-Formhohlraums sicherzustellen. Der Dorn kann auch gebogen sein, um den Einsatz nach der Erfindung hergestellter Rohrkokillen auch für Kreisbogenstranggußmaschinen zu gewähr­ leisten.

Die unterschiedliche Profilgebung des Formhohlraums kann zu Hinterschneidungen in der Formgebung des Kalibrierdorns füh­ ren. Nach dem Aufformen der Rohr- oder Kokillenwände auf die Dornoberfläche im Zuge der Kalibrierung des Formhohlraums und dem anschließenden Herausdrücken des Dorns aus dem Kokillen­ innenraum hat es sich deshalb als besonders günstig erwiesen, das Rohr oder die Kokille abschließend noch einmal von außen zu kalibrieren. Die beim Herausdrücken des Kalibrierdorns nach außen gedrückte Profilierung kann so wieder in die nach dem Aufformen auf den Dorn angenommene Lage zurückgeführt werden.

Eine andere vorteilhafte Möglichkeit, das Problem des für die Formgebung des Kokilleninnenraums unschädlichen Herausdrüc­ kens des Kalibrierdorns im Falle von Hinterschneidungen zu lösen, kann dadurch erreicht werden, daß der Dorn zwei- oder mehrfach geteilt wird. Dabei kann die Teilung des Dorns längs- und/oder quer zur Achsrichtung der Kokille verlaufen.

Maßgeblich für das erfindungsgemäße Verfahren ist die Anwen­ dung eines Kalibrierdorns, auf den das Rohr oder die Kokille durch äußere Krafteinwirkung aufgeformt wird. Die formende Kraft kann auf unterschiedlichen Wegen erzeugt werden. Wie bei im Querschnitt rechteckigen Rohrkokillen bereits bekannt, können zu diesem Zweck der Dorn und das Rohrstück bzw. die Kokille gemeinsam durch eine formende Matrize hindurchgeführt werden. Aber auch die andere bekannte Möglichkeit, bei der die formgebende Kraft durch Detonation von Sprengstoff aufge­ bracht wird, kann für die Zwecke der Erfindung eingesetzt werden.

Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geht man von annähernd T-, Doppel-T-, U- oder L-förmigem Ausgangs­ querschnittsformen aus, die nach Einbringen des Kalibrier­ dorns und durch Krafteinwirkung von außen entsprechend den Dornabmessungen ge- und verformt werden. Solche Ausgangsquer­ schnitte können beispielsweise durch Strangpressen herge­ stellt werden, wobei die anschließende Querschnittsformung über den eingeschobenen Dorn dann nur noch 15 bis 25% der Querschnittsformung, bezogen auf den Ausgangsquerschnitt aus­ macht. Diese verhältnismäßig geringe Umformung dient dann im wesentlichen der Qualitätsverbesserung, beispielsweise der Erhöhung der Brinell-Härte.

Eine Vorform mit bereits "profiliertem" Querschnitt kann in Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft auch durch Strangpressen eines Rund- oder Oval-Rohrs mit anschließendem Ziehen oder Walzen hergestellt werden.

Wie bereits eingangs erwähnt, sind aus geschweißten Blechen bestehende Rohrkokillen bekannt. Hier bietet sich eine weite­ re vorteilhafte Anwendung der Erfindung an. Für die Herstel­ lung einer T-, Doppel-T-, U- oder L-förmigen Kokille bei­ spielsweise können entsprechend ausgebildete Vorformen ver­ wendet werden, die dann durch äußere Krafteinwirkung auf ei­ nen Kalibrierdorn aufgeformt werden. Mit dem Verfahren nach der Erfindung können aber auch die bekannten geschweißten Rohrkokillen nach ihrer Herstellung kalibriert und damit eine wesentliche Güteverbesserung und Qualitätssteigerung erreicht werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Fig. 1 bis 5 als Ausführungsbeispiel dargestellten Herstellung von Doppel-T-Profilen noch näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt ein beispielsweise aus einem stranggepreß­ ten Rundrohr durch Rohrziehen hergestelltes blank gezogenes gerades Kupferrohr 1 mit einer im Bereich von HB 50 bis 60 liegenden Brinellhärte. Dieses Kupferrohr 1 ist unter Berück­ sichtigung einer Bearbeitungszugabe auf die gewünschte Kokil­ lenlänge zugeschnitten.

In einem weiteren Arbeitsschritt wird dieses Ausgangskokil­ lenrohr z. B. durch Ziehen mittels einer profilierten Matrize und einem entsprechenden Dorn oder durch Walzen mit entspre­ chend profilierten Walzen in die in der Fig. 2 dargestellte Form gebracht. Diese Vorform 2 mit an den gewünschten Form­ querschnitt der Kokille angepaßtem Querschnitt muß nun auf die gewünschte Abmessung gebracht und eine Qualitätssteige­ rung gesichert werden. Hierzu dient der in der Fig. 3 darge­ stellte, hart verchromte Dorn 3 mit Doppel-T-förmigem Quer­ schnitt. Dieser Dorn 3 wird, wie aus der Fig. 4 ersichtlich, in die Vorform 2 eingedrückt und anschließend durch äußere Krafteinwirkung die Vorform 2 auf den Dorn 3 aufgeformt. Die­ ses Aufformen kann durch gemeinsames Hindurchführen von Vor­ form 2 und Dorn 3 durch einen Druckring erfolgen, wobei die Vorform 2 dicht auf die Oberfläche des Dorns 3 aufgebracht wird. Eine solche Kaltverformung der Vorform 2 liefert eine unbedingte Maßhaltigkeit der so hergestellten Kokille 4, wie sie im vergrößerten Maßstab in der Fig. 5 dargestellt ist. Die Brinellhärte wird hierbei von dem ursprünglichen Wert auf etwa HB 80 bis 100 erhöht.

Das Aufformen der Vorform 2 auf den Dorn 3 kann abweichend hiervon aber auch auf anderem Wege erfolgen beispielsweise mit Hilfe des eingangs beschriebenen Verfahrens der Detona­ tion von Sprengstoff oder durch einen Schmiede- oder Walz­ vorgang, bei dem Dorn und Vorform gemeinsam eine oder mehrere Bearbeitungsstufen hintereinander durchlaufen.

Andere Möglichkeiten, die Vorform 2 dicht auf den Dorn 3 auf­ zubringen, sind die Kalibrierung mittels elektrischer Ent­ ladung oder durch Einwirkung eines magnetischen Feldes, sowie mit Hilfe von hydrostatischem Druck.

Die in der Fig. 5 dargestellte Kokille 4 kann auch z. B. ei­ ne durch Schweißen von Blechteilen hergestellte Kokille sein, die anschließend oder nach längerem Einsatz zur Güteverbesse­ rung einem Kalibriervorgang mittels eingeführten Dorns unter­ worfen wird.

Der Dorn 3 nach der Fig. 3 kann auch bereits zur Anpassung der zu fertigenden oder zu vergütenden Kokille an die Kreis­ bogenform der Stranggußanlage gebogen sein, gegebenenfalls auch konisch oder teilkonisch geformt sein. Beim Eindrücken eines solchen Dorns in die gerade Vorform 2 erfolgt dann be­ reits eine entsprechende Formung des Kokillenrohrs. Selbst­ verständlich kann durch einen zusätzlichen Arbeitsschritt die Vorform 2 bereits in die gebogene Form gebracht sein, bevor ebenfalls ein gebogener Dorn eingeführt wird.

Die Ausführungsbeispiele zeigen die Herstellung von Kokillen oder deren Güteverbesserung, bezogen auf profilierte Quer­ schnitte im Sinne eines Doppel-T-Profils. In gleicher Weise sind T-, U- oder L-Profile herstellbar, wobei der entspre­ chend geformte Dorn der Vorform anzupassen ist, um den Um­ formgrad in bestimmten Grenzen zu halten.

Unabhängig von der Profilform gibt die Erfindung Gewähr für qualitativ hochwertige Rohrkokillen mit gleichbleibender Wan­ dung und damit gegenüber bekannten Ausführungen gleichmäßigen Kühlverhältnissen. Dabei ist entscheidend, daß die Dorne ent­ sprechend den gewünschten Kokillen-Gießquerschnitten geformt sind, also selbst z. B. einen T-, Doppel-T-, U- oder L-för­ migen Querschnitt aufweisen. Auf einen solchen Dorn wird die Vorform entsprechend den genannten Möglichkeiten aufgeformt, die Krafteinwirkung muß demnach allseitig, d. h. auch im Kan­ tenbereich erfolgen. Beim Aufformen mittels Druckrings, Ma­ trize, Walzenanordnung und dergleichen sind die verwendeten Werkzeuge daher entsprechend auszubilden.

Die Darstellungen nach den Fig. 1 bis 5 zeigen Vorform, Dorn und fertige Kokille in gerader Ausführung. Diese gerade Ausführung wurde der vereinfachten Darstellung wegen gewählt, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt sein soll. Abwei­ chend hiervon wird man nämlich in der Regel einen gebogenen Kalibrierdorn verwenden, da die Mehrzahl der heute in Betrieb befindlichen Stahl-Stranggußanlagen Kreisbogenanlagen mit entsprechend kreisbogenförmig geformten Kokillen sind. Der gebogene und im Querschnitt T-, Doppel-T-, U- oder L-förmige Dorn kann dann entweder in eine vorgebogene Vorform einge­ drückt oder aber in eine gerade Vorform, etwa entsprechend Fig. 2, eingepreßt werden.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von Durchlaufkokillen für Stranggußmaschinen, bei dem ein Rohrstück aus Kupfer oder einer Kupferlegierung auf einen die Innenendmaße und/oder -form der herzustellenden Kokille aufweisenden Dorn auf­ geformt und durch Krafteinwirkung von außen auf den Dorn aufgepreßt wird und der Dorn anschließend wieder aus dem Rohrstück entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung einer Kokille für Stränge mit einer T- oder Doppel-T-, U- oder L-förmigen Querschnittsform ein Rohr­ stück mit dem annähernd T- oder Doppel-T-, U- oder L-för­ migen Ausgangsquerschnitt durch Strangpressen hergestellt wird, und daß bei der Aufformung des Rohrstücks auf den Dorn eine Querschnittsumformung von 15% bis 25%, bezo­ gen auf den Ausgangsquerschnitt des Rohrstücks, ausge­ führt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück mit dem annähernd T- oder Doppel-T, U- oder L- förmigen Ausgangsquerschnitt durch Strangpressen eines Rund- oder Oval-Rohrstücks mit anschließendem Ziehen oder Walzen in die Ausgangsquerschnittsform hergestellt wird.

3. Kalibrierdorn zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei der Dorn gegebenenfalls ge­ bogene und/oder konische Bereiche aufweist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Dorn zwei- oder mehrfach längs und/ oder quer zur Achsrichtung geteilt ist.