DE3523044C2

DE3523044C2 -

Info

Publication number: DE3523044C2
Application number: DE3523044A
Authority: DE
Inventors: Alpo Aatos Maekelaeinen; Hannu Pajala Pori Fi Tapani
Original assignee: Outokumpu Oyj
Current assignee: Outokumpu Oyj
Priority date: 1984-06-27
Filing date: 1985-06-27
Publication date: 1990-02-22
Also published as: IT1185110B; ES544596A0; FI71243C; IT8521190A0; FI71243B; GB8515903D0; ES8702184A1; FI842579A0; GB2160808B; FI842579A; GB2160808A; CH664310A5; DE3523044A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Gießformen aus Metallrohren für die Verwendung in Stranggießmaschinen für die Herstellung von Barren und Blöcken. Die mit der Erfindung herzustellenden Gießformen sollen für den Strangguß von Metallen von hoher Schmelztemperatur, insbesondere von Eisen und Stahl benutzt werden. Die hergestellten Gießformen haben im Querschnitt eine winklige Gestalt und sind vorzugsweise quadratisch, rechteckig oder oktagonal oder auch kreis förmig und bestehen aus Metallrohren, z. B. aus Kupfer oder Kupferlegierungen. Die bevorzugte Gestalt einer sol chen Gießform ist kreisbogenförmig.

Es ist bekannt, beim Stranggießen von Stahl und Eisen Formen zu benutzen, die entweder einteilig oder mehrtei lig sind. Einteilige Gießformen bestehen aus einem zylindrischen oder prismatischen Rohr, beispielsweise aus desoxidiertem Kupfer, welches sich wegen seiner hohen Wärmeleitfähigkeit als für diesen Zweck geeignet erwiesen hat.

Eine Gießform in Kreisbogenform ist an sich bekannt, wo für entsprechende Herstellungsverfahren z. B. in dem finnischen Patent 49 479 beschrieben sind. Hier wird ein langer, bogenförmiger Dorn in das als ursprünglichen Roh ling verwendete Metallrohr eingepreßt und anschließend das Rohr einer Kaltbearbeitung ausgesetzt, indem das Metallrohr gemeinsam mit dem Dorn durch einen Kompres sionsring und schließlich der Dorn aus dem Rohr gepreßt wird.

Weitere Verfahren sind z. B. aus DE-OS 25 33 528 und US-PS 42 20 027 bekannt, bei denen gekrümmte Gießformen unter Sprengwirkung hergestellt werden. Ein weiteres Verfahren ist aus der schwedischen Patentanmeldung 81 05 474-4 be kannt, gemäß dem ein Rohr durch eine Öffnung gezogen wird, die ein Zieheisen und ein Stopfen begrenzen, und die bogenförmige Bewegung mittels einer speziellen Füh rung erzeugt wird.

Wenn bei der Herstellung von Gießformen der Dorn zunächst in das Rohr gepreßt und danach das Rohr kaltbearbeitet wird, erfährt die Außenfläche der Gießform eine stärkere Deformierung als die Innenseite. Während der Dorn aus dem Rohr herausgezogen wird, besteht deshalb die Gefahr, daß die Innenseite des Rohres verkratzt wird. Es kann sich daher als notwendig erweisen, die Innenfläche, insbeson dere die Winkel durch mechanische Verfahren auszubessern.

Wenn die Formgebung durch Sprengung erfolgt, muß die Her stellung der Gießformen in komplizierten Verfahren in mehreren Stufen erfolgen, da der durch Explosion zu schaffende rohrförmige Rohling vor dem Formgebungsverfah ren nahezu in die richtige Krümmung gebogen werden muß. Wird bei der Sprengformgebung ein Innendorn verwendet, so besteht nahezu das gleiche Risiko einer Verkratzung oder Beschädigung des Rohres wie im zuvor beschriebenen Fall.

Mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung sollen insbesondere die Schwierigkeiten beim Abziehen des Dorns vermieden werden.

Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist im einzelnen in den Ansprüchen gekennzeichnet.

Gemäß der Erfindung wird ein rohrförmiger Rohling aus Kupfer oder Kupferlegierung gemäß einem bekannten Verfah ren, z. B. durch Gießen, Warmpressen, Ziehen oder eine andere Kaltbearbeitung hergestellt. Der rohrförmige Roh ling ist in seinen Innen- und Außenabmessungen etwas kleiner als die fertige rohrförmige Gießform. Der Rohling wird mittels eines Formwerkzeugs oder einer Matrize, die den Außenabmessungen der fertigen Gießform entspricht, in eine Form von kreisbogenförmiger Gestalt gebogen und be steht aus mindestens zwei getrennten Teilen. Anschließend wird durch den Rohling in einem Aufweiteziehvorgang ein Stopfen gezogen, der das Rohr aufweitet und die Innen fläche des Rohres auf exaktes Maß und genaue Gestalt kaltbearbeitet. Durch das Aufweiteziehen wird auch die Außenfläche des Rohlings gegen die Matrize gepreßt. Die richtige Krümmung des Innenteils der rohrförmigen Gieß form wird dadurch erreicht, daß der Stopfen längs einer gebogenen Bahn gezogen wird, die vorteilhafterweise einer kreisförmigen Umlaufbahn entspricht. Gemäß der Erfindung wird die Innenfläche des rohrförmigen Rohlings so mittels des Stopfens auf die richtigen Abmessungen gebracht. Da die gleiche Vorrichtung auch das Biegen der Gießform mittels der Matrize vorsieht, braucht das Biegen nicht getrennt durch irgendein anderes bekanntes Verfahren durchgeführt zu werden.

Bei Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung der Er findung können Gießformen hergestellt werden, die sich durch gute Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität und ausreichende Härte für die spätere Verwendung der Gieß form auszeichnen, insbesondere was die Innenfläche be trifft.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand schematisch dargestellter Ausfüh rungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine vereinfachte Seitenansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Stirnansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt der Vorrichtung im Matrizenbe reich;

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein weiteres bevorzugtes Aus führungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der Erfin dung.

Wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, weist der wesentliche Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen Formwerk zeugrahmen oder Matrizenrahmen auf, der mindestens aus zwei Teilen, nämlich den Rahmenhälften 1 und 2 besteht, innerhalb der das eigentliche Formwerkzeug, nämlich die Matrize angeordnet ist, die gleichfalls aus zwei Teilen, nämlich den Matrizenhälften 3 und 4 besteht. Die Abmes sungen der Matrizenhälften 3, 4 entsprechen im Quer schnitt den Außenabmessungen der fertigen, rohrförmigen Gießform und im Längsschnitt den Abmessungen der Gießba sen in Stranggießmaschinen und der Gießform. Die Bewegun gen der Matrize und des Rahmens werden mittels einer herkömmlichen Krafteinheit 5 gesteuert, die beispielswei se mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder ähnlich arbeiten kann. In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist die untere Matrizenhälfte 4 und die untere Rahmenhälfte 2 ortsfest, und beide sind an einem Tisch 6 befestigt, der am Gehäuse 7 der Maschine fest angebracht ist. An dem Tisch 6 sind nicht nur Stütz einrichtungen 8 für die Krafteinheit 5 sondern auch Führungsschlitten 9 für die obere Hälfte des Matrizen rahmens angebracht.

Die Matrizenhälften 3, 4 und der darin angeordnete rohr förmige Rohling 10 sind im einzelnen in Fig. 3 gezeigt. Der erste Arbeitsvorgang besteht darin, den rohrförmigen Rohling 10 durch Zusammenpressen der Matrizenhälften 3 und 4 in eine nahezu korrekte Krümmung zu biegen. Im zweiten Arbeitsvorgang wird der rohrförmige Rohling 10 in einem Aufweiteziehvorgang kaltbearbeitet, bei dem ein oder mehrere Stopfen 11, deren Außenabmessungen etwas größer sind als die Innenabmessungen des rohrförmigen Rohlings durch den zwischen den Matrizenhälften 3, 4 an geordneten Rohling 10 gezogen werden. Der Stopfen ist an einer gekrümmten Stopfenstange 12 befestigt, und die Bewegungsbahn des Stopfens 11 und der Stopfenstange 12 verläuft hauptsächlich in einer vertikalen Ebene. Durch die Kaltbearbeitung werden die richtigen Abmessungen der rohrförmigen Gießform erzielt, und gleichzeitig erhält die Gießform die nötigen Härteeigenschaften, die ziem lich hoch liegen, d. h. bei ca. 700 bis 1000 N/mm².

Wie in Fig. 1 gezeigt, erfolgt die Ziehbewegung des Stopfens mittels einer herkömmlichen Krafteinheit, z. B. mittels eines hydraulischen Zylinders 13, dessen Kolben stange 14 an einem Ziehschlitten 15 befestigt ist, der längs einer kreisbogenförmigen Führungsschiene 16 beweg bar ist. Die charakteristische Bewegung im Kreisbogen gemäß der Erfindung wird hier durch kreisbogenförmige Führungsschienen erzielt, die austauschbar und mit ver schiedenen Gießradien für unterschiedliche Gießformen herstellbar sind. Die Führungsschienen sind in einem Stützgerüst 17 angeordnet, welches mit Hilfe von Höhen- und Winkelführungen 18, 19 unter einem geeigneten Winkel angeordnet werden kann. Gemäß Fig. 1 liegen die Führungs schienen mit ihren Stützeinrichtungen unterhalb des Stopfens und der Stopfenstange; aber es liegt auf der Hand, daß sie auch oberhalb angeordnet werden können.

In Fig. 4 ist ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbei spiel der Erfindung gezeigt. Die erfindungsgemäße Vor richtung kann auch so verwirklicht sein, daß die Bewe gungsbahn des Stopfens innerhalb des rohrförmigen Roh lings beim Ziehen in einer horizontalen Ebene verläuft. Die Matrizenhälften 3, 4 sind gemeinsam mit den Rahmen hälften 1, 2 am Tisch 6 befestigt, der um eine Umdre hungsmitte 20 der Vorrichtung in eine durch den Gießra dius der Gießform bestimmte Stellung verlagert werden kann. In diesem Fall besteht die Stopfenstange 12, 12′ aus zwei Teilen und kann mittels Stützen 21 längs eines Körpers 22, 22′ in die jeweils vom Gießradius der Gieß form bestimmte Stellung verlagert werden. Das eigentliche Ziehen erfolgt so, daß der Körper 22, 22′ eine Teilumdre hung um die Umdrehungsmitte 20 durchführt.

Die Fertigstellung der rohrförmigen Gießform erfolgt nach dem Entfernen derselben aus dem Formwerkzeug.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Gießformen, die aus Kupfer- oder Kupferlegierungen bestehen, insbesonde re Gießformen von kreisbogenförmiger Gestalt für Strang gußmaschinen zum Herstellen von Barren und Blöcken, und die aus einem durch Gießen, Warmpressen, Ziehen oder ein anderes Verfahren hergestellten, rohrförmigen Rohling geformt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein rohrförmi ger Rohling der Gießform von kleineren Außen- und Innen abmessungen als die fertige Gießform mittels einer Matrize, die den Außenabmessungen der fertigen Gießform entspricht, in eine gekrümmte Gestalt gebogen wird, und daß der gebogene, rohrförmige Rohling durch Hindurchzie hen mindestens eines Stopfens in einem Aufweiteziehvor gang kaltbearbeitet wird, wobei die Bewegungsbahn des Stopfens der gebogenen Mittenlinie der Gießform ent spricht, und die Außenfläche des Rohlings gegen die Matrize gepreßt und die Innenfläche des Rohlings in Anpassung an die Abmessungen des Stopfens kaltbearbeitet wird, und daß schließlich die rohrförmige Gießform aus der Matrize entnommen und fertigbearbeitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der kreisförmigen Bewegungsbahn des Stopfens einstellbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungs bahn des Stopfens so gewählt ist, daß sie hauptsächlich in einer vertikalen Ebene verläuft.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungs bahn des Stopfens so gewählt ist, daß sie in einer hori zontalen Ebene verläuft.

5. Vorrichtung zum Herstellen von Gießformen aus Kupfer- oder Kupferlegierungen, insbesondere kreis bogenförmiger, gekrümmter Gießformen für Stranggußmaschi nen, gekennzeichnet durch eine um einen rohr förmigen Rohling (10) preßbare Matrize, die aus mindes tens zwei Hälften (3, 4) besteht und mit einem aus zwei Hälften (1, 2) bestehenden Rahmen versehen ist, und daß mindestens eine Hälfte der Matrize und des Rahmens mittels einer herkömmlichen Krafteinheit (5) längs Führungsschlitten (9) bewegbar ist, und daß ein Stopfen (11) mit einer Stopfenstange (12) versehen ist, die beide innerhalb des rohrförmigen Rohlings (10) in einem kreis förmigen Bogen bewegbar angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gebogene, kreisförmige Bewegung des Stopfens (11) dadurch erzielbar ist, daß ein Ziehschlitten (15) einer Krafteinheit (13), der am Ende der Stopfenstange (12) befestigt ist, längs einer kreisbogenförmigen Führungsschiene (16) bewegbar angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs schienen (16) austauschbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs schienen (16) gemeinsam mit Stützeinrichtungen (17) unterhalb der Bewegungsbahn des Stopfens (11) und der Stopfenstange (12) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs schienen (16) gemeinsam mit ihren Stützeinrichtungen (17) oberhalb des Stopfens (11) und der Stopfenstange (12) angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte, kreisbogenförmige Bewegung des Stopfens (11) dadurch er zielbar ist, daß ein Körper (22, 22′), an dem die zweitei lige Stopfenstange (12, 12′) mittels Stützen (21) be festigt ist, in einer teilweisen Drehbewegung in horizon taler Ebene um seinen Mittelpunkt schwenkbar angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die getrennten Teile der Matrize (3, 4) im Matrizenrahmen (1, 2) aus tauschbar sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnt, daß die Matrize (3, 4) und der Matrizenrahmen (1, 2), die an einem Tisch (6) angebracht sind, in Anpassung an den Gießradius der Gieß form in jedem speziellen Fall radial verlagerbar sind.