DE3615079A1

DE3615079A1 - Verfahren zur herstellung von durchlaufkokillen fuer stranggussmaschinen

Info

Publication number: DE3615079A1
Application number: DE19863615079
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr Ing Maier; Horst Dipl Ing Fischer
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1986-05-03
Filing date: 1986-05-03
Publication date: 1987-11-05

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Herstellung von Durchlaufkokillen für Stranggußmaschinen bei dem als Vormaterial ein Rohrstück aus Kupfer oder einer Kupferlegierung auf einen die Innenendmaße und/oder -form der herzustellenden Kokille aufweisenden Dorn durch Kraftein wirkung von außen aufgeformt und nach dem Formvorgang der Dorn aus dem Kokillenrohr wieder entfernt wird.

Ein derartiges Verfahren ist bereits prinzipiell bei der Her stellung gebogener Durchlaufkokillen für Kreisbogenstrangguß maschinen bekannt geworden (DE-PS 18 09 633). Hierbei wird in ein gerades Rohrstück ein die Innen-Endmaße und -form der herzustellenden Kokille aufweisender Dorn eingedrückt, dessen äußere Abmessungen nur um ein weniges geringer als die Innen abmessungen des Rohrstückes sind. Das Rohrstück wird den Dorn abmessungen entsprechend vorgeformt und anschließend werden Dorn und Rohrstück gemeinsam durch eine Matrize hindurchge drückt, um die Innenflächen des Rohrstückes dicht auf den Dorn aufzupressen. Dieses Verfahren hat sich bis heute be währt, so können auf diese Weise Rohrkokillen hoher Maß genauigkeit und Oberflächengüte sowie mit für die Verwen dung im Stahlstrangguß ausreichender Härte hergestellt werden. Wenn auch die Qualität der nach dem bekannten Ver fahren hergestellten Rohrkokillen noch immer dem heutigen Standard entspricht, erfordert das Verfahren selbst einen hohen maschinellen und personellen Aufwand, eine rationelle Fertigungstechnik ist nicht gegeben.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt deshalb der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Fertigung von Durchlauf kokillen beliebiger Abmessungen und Querschnittsformen rationeller und damit kostengünstiger zu gestalten und gleichzeitig die Qualität des Endproduktes zu steigern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß

a) das Rohrstück als Vormaterial einem Vormaterialspeicher entnommen und zur Bearbeitung nacheinander innerhalb eines Arbeitssystems angeordneten Bearbeitungsstationen zugeführt wird,
b) in einer ersten Station an dem einen Ende des Rohrstückes ein Widerlager für den einzuführenden Dorn vorgesehen wird,
c) in einer zweiten Station der Dorn zur Kalibrierung des Rohrstückes in das Rohrstück eingebracht wird,
d) das Rohrstück in einer dritten Station mittels einer Matrize auf den Dorn aufgebügelt wird,
e) der Dorn in einer vierten Station aus dem kalibrierten Rohrstück (Kokillenrohr) entfernt und schließlich
f) der Dorn in seine Ausgangs- oder Arbeitsposition zurückge bracht (zweite Station) und das kalibrierte Rohr über eine Materialabführungseinrichtung der weiteren Bearbei tung oder Verpackung zugeleitet wird.

Diese Verfahrensschritte lassen in ihrer Gesamtheit eine rationelle Fertigung mit verbesserter Qualität des End produktes zu. Das gilt insbesondere auch für die Herstellung von Kokillenrohren mit dem Bedarf angepaßten größeren räum lichen Abmessungen sowie aus härteren Kokillenwerkstoffen. Der Fertigungsablauf kann halb- oder vollautomatisch auf tragsgemäß gesteuert vor sich gehen, das Verfahren wird damit von manuellen Handhabungsfehlern unabhängig.

Das gemäß der Erfindung vorgeschlagene Verfahren läßt eine wahlfreie Auftragsbearbeitung innerhalb eines vorgegebenen Lieferprogramms zu wobei nennenswerte Unterbrechungen durch Umrüsten vermieden sind. Voraussetzung für den ordnungsge mäßen Ablauf des Fertigungsprogramms ist der Vormaterial speicher, der die zur Verarbeitung notwendige Anzahl an Vor rohren ggf. unterschiedlicher Abmessungen enthält. Diese Vorrohre können in Durchführung der Erfindung abgelängte gerade aber auch bereits vorgekrümmte Rohrstücke sein. Als Ausgangs material von denen die Rohrstücke abgelängt werden, werden vorteilhaft gezogene Rohrlängen verwendet, jedoch kommen auch gewalzte oder gegossene Rohrlängen zum Einsatz, die als Grundmaterialien für die nach der Erfindung zu bearbeitenden Rohrstücke Anwendung finden.

Nach der Erfindung wird zunächst an dem einen Ende des Rohr stückes ein Widerlager für den einzuführenden Dorn vorge sehen. Ein solches Widerlager kann ein durch das Rohrstück ende hindurchgeführter Dorn sein man kann das eine Ende des Rohrstücks aber auch entsprechend anspitzen, um ein Hindurch drücken oder -ziehen des Dornes durch das Rohrstück bei seinem Einführen zu verhindern. Im Rahmen der rationellen Fertigung nach der Erfindung hat es sich jedoch als besonders vorteilhaft erwiesen, zu diesem Zweck ein Ende des Rohr stückes anzukuppen. Unter Ankuppen soll hier ein Umbördeln der Kanten des Rohrstückendes nach innen verstanden werden.

Für die Erfindung kommt es darauf an, daß die Umformung des Rohrstückes zum Kokillenrohr, und insbesondere die Kaltum formung, zur Erzielung der geforderten Kokillenqualitäten, wie Maßgenauigkeit, Oberflächengüte der den Formhohlraum bildenden Innenflächen, Härte der Rohrwandungen, mittels eines die Innenendmaße des Kokillenrohres aufweisenden Dornes erfolgt. In der Regel wird man den Dorn in das Rohr stück eindrücken, das gilt auch dann, wenn z. B. gebogene Kokillenrohre hergestellt werden sollen und aus dem Vor materialspeicher gerade Rohrstücke entnommen werden in die ein gekrümmter Dorn einzubringen ist. Ohne vom Erfindungsge danken abzuweichen, kann man selbstverständlich das Ein führen des Kalibrierdornes in das umzuformende Rohrstück auch so gestalten, daß der Dorn im Rohrstück, gekrümmt oder gerade mit Spiel geführt ist und die mechanische Kontaktie rung erst beim Umformvorgang erfolgt.

Zur Erzielung der gewünschten Kokillenqualitäten ist für die Erfindung maßgeblich eine Matrize, durch die das auf gedornte Rohrstück (Dorn-Rohrstück-Kombination) auf den Dorn aufgebügelt, d. h. mechanisch allflächig anliegend auf geformt wird. Zu diesem Zweck kann das aufgedornte Rohrstück durch die Matrize hindurchgedrückt oder hindurchgezogen wer den, man kann in Weiterführung der Erfindung aber auch so vorgehen, daß die Matrize über das feststehende, aufgedornte Rohrstück zum Zwecke der Rohrumformung bewegt wird. Das dichte Aufpressen der Innenflächen des Rohrstückes auf den Dorn ermöglicht die Herstellung gerader oder gekrümmter, konischer oder teilkonischer Kokillenrohre, die sich durch eine besonders hohe Maßhaltigkeit durch eine hohe Ober flächengüte sowie eine für die Verwendung im Stahlstrangguß ausreichende Härte auszeichnen wobei das erfindungsgemäße Verfahren bei einer kostengünstigen Arbeitsweise gleich bleibende Kokillenqualitäten sicherstellt.

Nach der Umformung die vorzugsweise eine Kaltumformung ist, und zweckmäßig Umformgrade zwischen 15 und 25%, be zogen auf den Ausgangsquerschnitt des Rohrstückes vor sieht, wenn man den Endabmessungen und/oder der Endform bereits angepaßte Rohrstücke als Vormaterial verwendet, wird der Kalibrierdorn aus dem nunmehr geformten Kokillen rohr herausgedrückt oder herausgezogen. Ggf. wird das Kokillenrohr (kalibrierte Rohrstück) auf das Endmaß abge längt und auch das z. B. angekuppte Rohrende abgetrennt. Das so fertiggestellte Kokillenrohr kann dann entweder nach erfolgter Güteprüfung verpackt und versandfertig gemacht werden, es kann aber vor der Gütekontrolle auch noch durch mechanische Bearbeitung konfektioniert werden, d. h. z. B. können die Stirnseiten des Kokillenrohres noch mechanisch bearbeitet bzw. Haltenuten in die Rohrwandung von außen ein gefräst werden.

Das Verfahren nach der Erfindung ist auf beliebige Kokillen- Querschnittsformen anwendbar, Voraussetzung ist eine der gewünschten Querschnittsform der Kokille entsprechende Dorn form. So können im Querschnitt kreisförmige, rechteckförmige oder quadratische Formen ebenso erzielt werden wie T- Doppel-T, U- oder L-förmige Querschnittsprofile.

Der entsprechend der gewünschten Querschnittsform benötigte Dorn für die Umformung kann in Durchführung der Erfindung auch konisch geformt sein, ein- oder mehrfach um die ggf. ge forderte Konizität des Kokillen-Formhohlraumes sicherzu stellen. Der Dorn kann auch gebogen sein, um den Einsatz nach der Erfindung hergestellter Rohrkokillen auch für Kreisbogenstranggußmaschinen zu gewährleisten.

Die unterschiedliche Profilgebung des Formhohlraumes kann zu Hinterschneidungen in der Formgebung des Kalibrierdornes führen. Um in solchen Fällen Probleme beim Herausdrücken oder -ziehen des Dornes aus dem Kokillenrohr von vornherein auszuschalten, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Dorn zwei- oder mehrfach zu teilen. Dabei kann die Teilung des Dornes längs- und/oder quer zur Achsrichtung der Kokille verlaufen.

Die Erfindung sei an Hand des in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellten Verfahrensablaufes näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt die Herstellung gebogener Rohrkokillen entsprechend der Erfindung. Von einem Speichervorrat an abgelängten Rohrstücken SR ggf. unterschiedlicher Abmes sungen und/oder Querschnittsformen wird das für einen vor gegebenen Kokillentyp geeignete Rohrstück 1 ausgesucht und der Station I zum Ankuppen zugeführt. Dieses Ankuppen d.h. umbördeln des Rohrendes 2 geschieht zweckmäßig nach Ein spannen des zugeführten Rohrstückes 1 in eine geeignete Pressvorrichtung durch Stauchen des einen Rohrendes. Das angekuppte Rohrstück 1 wird mittels einer geeigneten Trans portvorrichtung zur Station II befördert, gleichzeitig wird der vom Auftrag her vorbestimmte Kalibrierdorn 3 dem Dorn vorrat SD entnommen und ebenfalls der Station II zugeführt in der er in einer Art Drückbank beispielsweise in das noch gerade Rohrstück 1 eingepreßt wird. Das aufgedornte Rohr stück 1 nimmt dabei zwangsläufig schon in etwa die Dorn form an.

Eine andere Möglichkeit ist die, aus dem Speichervorrat SR das bereits gekrümmte Rohrstück 4 zu entnehmen in der Station I anzukuppen und anschließend in der Station II den gekrümmten Dorn 3 einzuführen d. h. je nach Übereinstimmung in Form und Abmessungen den Dorn hineingleiten zu lassen oder ihn in das Rohrstück einzuschieben.

Unabhängig von der Zuordnung von Rohrstück und Dorn, nämlich gerade - gekrümmt oder gekrümmt - gekrümmt wird der ent scheidende Umformvorgang in der Station III vollzogen. Hier wird nämlich das Rohrstück 1 auf den Dorn 3 mit Hilfe der Matrize 5 aufgebügelt. In der dargestellten Ausführungsform wird zu diesem Zweck das aufgedornte Rohrstück (1/3) in Pfeilrichtung durch die Matrize gedrückt, wobei die Innen fläche 6 des Rohrstückes 1 dicht auf die Dornoberfläche auf gepreßt wird. Mit der Kopie der Dornform und der Dornober fläche erfolgt bei dieser Umformung der Rohrwandung gleich zeitig eine Härtesteigerung des Rohrwerkstoffes.

Zur weiteren Bearbeitung des nunmehr geformten Kokillen rohres 1′, d. h. ggf. Konfektionierung und Güteprüfung wird der Dorn 3 in der Station IV aus dem Kokillenrohr 1′ ent fernt. Dies geschieht beispielsweise, wie in der Fig. dar gestellt, mittels eines Abstreifers 7, der als Widerlager für das Kokillenrohr 1′ dient wenn der Dorn 3 aus dem Kokillenrohr 1′ in Pfeilrichtung herausgedrückt wird.

Nach der mechanischen Trennung von Dorn 3 und Kokillenrohr 1′ wird, wie in der Station V angedeutet, der Dorn 3 wiederum der Station II zugeführt bzw. nach Abschluß eines Fertigungs loses zum Dornspeicher SD zurückgeführt. Hierzu dient die Transportstrecke 8. Sind in weiteren Fertigungslosen gerade Rohrkokillen oder Rohrkokillen mit Doppel-T-Profilen vorge sehen, wird man entsprechend auf den Dorn 9 oder die Dorn ausführung 10 zurückgreifen. Von dem kalibrierten Rohrstück 1 jetzt das Kokillenrohr 1′, wird das angekuppte Ende 2 abge trennt und das Rohr falls nicht noch eine Bearbeitung der Enden oder ein Zuschneiden auf ein gefordertes Endmaß zu erfolgen hat, der Prüfstation P zugeführt. Anschließend kann das Kokillenrohr 1′ verpackt und versandfertig gemacht werden.

Die Fig. 2 verdeutlicht das erfindungsgemäße Arbeitssystem in einer Art Blockschaltbild. Entsprechend der Arbeitsvor gabe z. B. Fertigungslos Rohrkokille, Format X-Y quadratisch, Material CuCrZr, teilkonisch, gesteuert, wird dem Vorrohrspeicher SR ein passendes Rohrstück entnommen und zum Ankuppen der Station 1 zugeführt. Zwischenzeitlich ge langt der für das entsprechend der Arbeitsvorgabe definierte Fertigungslos bestimmte Dorn aus dem Rohrspeicher SD zur Station II und wird in das von der Station I herangeführte angekuppte Rohrstück eingebracht. Die Rohr-Dorn-Kombination gelangt anschließend in die Station III zum dichten Auf pressen des Rohrstückes auf die Dornoberfläche und schließ lich zum Wiedertrennen von Dorn und nunmehr kalibriertem Rohrstück (Rohrkokille) zur Station IV.

Von hier wird das kalibrierte Rohrstück der Prüfstation P zugeführt ggf. nach vorheriger Endenbearbeitung, Ablängen auf Endmaß usw., und der Dorn gelangt zunächst zur Steuer stelle ST, die entsprechend dem Umfang des Fertigungsloses (Stückzahl des gleichen Kokillentyps) entweder dafür sorgt daß der Dorn erneut in die Station II gelangt oder bei anschließend vorgesehenem Wechsel des herzustellenden Kokillentyps in den Speicher SD zurückgeführt wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Durchlaufkokillen für Stranggußmaschinen, bei dem als Vormaterial ein Rohr stück aus Kupfer oder einer Kupferlegierung auf einen die Innenendmaße und/oder -form der herzustellenden Kokille aufweisenden Dorn durch Krafteinwirkung von außen aufgeformt und nach dem Formvorgang der Dorn aus dem Kokillenrohr wieder entfernt wird, gekennzeichnet durch die Gesamtheit folgender Merkmale:

a) das Rohrstück als Vormaterial wird einem Vormaterial speicher entnommen und zur Bearbeitung nacheinander innerhalb eines Arbeitssystems angeordneten Bearbeitungs stationen zugeführt,
b) in einer ersten Station wird an dem einen Ende des Rohrstückes ein Widerlager für den einzuführenden Dorn vorgesehen,
c) in einer zweiten Station wird der Dorn zur Kalibrierung des Rohrstückes in das Rohrstück eingebracht.
d) das Rohrstück wird in einer dritten Station mittels einer Matrize auf den Dorn aufgebügelt,
e) der Dorn wird in einer vierten Station aus dem kalibrierten Rohrstück (Kokillenrohr) entfernt,
f) der Dorn wird in seine Ausgangs- oder Arbeitsposition (zweite Station) zurückgebracht, und das kalibrierte Rohr wird über eine Materialabführungseinrichtung der weiteren Bearbeitung und/oder Prüfung und/oder Ver packung zugeleitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vormaterialspeicher von Vorrohren abgelängte gerade Rohrstücke enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vormaterialspeicher von Vorrohren abgelängt, vorgekrümmte Rohrstücke enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Widerlager für den einzuführenden Dorn ein Ende des Rohr stückes angekuppt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück durch Hindurchdrücken des aufgedornten Rohrstückes durch die Matrize auf den Dorn aufgebügelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück durch Hindurch ziehen des aufgedornten Rohrstückes durch die Matrize auf den Dorn aufgebügelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück durch Ziehen der Matrize über das aufgedornte Rohrstück auf den Dorn ausgebügelt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet daß der Dorn aus dem kalibrierten Rohrstück herausgedrückt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn aus dem kalibrierten Rohrstück herausgezogen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück auf das Endmaß abgelängt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das kalibrierte Rohrstück durch mechanische Bearbeitung konfektioniert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsumformung vom Rohrstück als Vormaterial zum kalibrierten Rohrstück (Kokillenrohr) vorzugsweise 15% bis 25%, bezogen auf den Ausgangsquerschnitt, beträgt.

13. Dorn zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch eine über die Länge konische oder teilkonische Form.

14. Dorn nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn gebogen ist.

15. Dorn nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn zwei- oder mehrfach geteilt ist.

16. Dorn nach Anspruch 13 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilung des Dornes längs und/ oder quer zur Achsrichtung verläuft.