DE4318105A1 - Mould for continuous metal casting - has diminishing bulges in the cross=section of the mould interior - Google Patents
Mould for continuous metal casting - has diminishing bulges in the cross=section of the mould interiorInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Kokille zum Stranggießen von Me tall und ein Verfahren zur Herstellung der Kokille, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a mold for the continuous casting of Me tall and a method for producing the mold, according to the preamble of claim 1.
In einer noch unveröffentlichten CH-Patentanmeldung No. 03 263/91 werden Kokillen unter Schutz gestellt, deren Formhohlraum die Querschnittsform der Strangkruste bei ihrem Durchlauf durch die Kokille, ähnlich wie eine Ziehdüse, ver formt. Der Formhohlraumquerschnitt ist auf der Kokillenein trittsseite entlang seinem Umfang mit mehreren Ausbauchungen versehen, die sich gegen die Kokillenaustrittsseite hin ver kleinern oder ganz zurückgeformt werden. In der Mitte einer Ausbauchung ist die Verformung stärker als an den beiden seitlichen Enden der Ausbauchung. An den Stellen mit starker Rückformung der Ausbauchung ergibt sich ein sattes Anliegen der Strangkruste an die Kokillenwand und dadurch auch eine starke Kühlung des Stranges bzw. eine höhere Kokillenwandtemperatur. An den beiden Enden der Ausbauchung ist in der Regel keine oder eine wesentlich geringere Verformung des Stranges vorgesehen. Daraus resultiert eine entsprechend niedrigere Kokillenwandtemperatur.In a still unpublished CH patent application No. 03 263/91 molds are placed under protection, whose Mold cavity the cross-sectional shape of the strand crust at their Pass through the mold, similar to a drawing nozzle, ver forms. The mold cavity cross section is on the mold step along its circumference with several bulges provided that ver against the mold exit side smaller or completely reshaped. In the middle of one The bulge is more deformed than on the two lateral ends of the bulge. In places with strong Reshaping of the bulge results in a full concern the strand crust on the mold wall and thereby also one strong cooling of the strand or a higher Mold wall temperature. At both ends of the bulge is usually none or much less Deformation of the strand provided. This results in one correspondingly lower mold wall temperature.
Bei Rohrkokillen mit Ausbauchungen sind auch die Wassermäntel mit Ausbauchungen zu versehen, um Wasserspalte gleicher Größe zwischen Kokille und Wassermantel sicherzustellen. Die Herstellung solcher Wassermäntel ist technisch aufwendig und entsprechend kostspielig.With tubular molds with bulges, there are also water jackets with bulges to provide water gaps of the same size between the mold and the water jacket. The Manufacturing such water coats is technically complex and accordingly expensive.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kokille zu schaffen, die die genannten Nachteile überwindet und insbe sondere bei Kokillen, die die Querschnittsform der Strang kruste bei ihrem Durchlauf durch die Kokille verformen, eine möglichst gleichmäßige Kokillenwandtemperatur erreicht, den Kokillenverschleiß reduziert und gleichzeitig den Aufbau solcher Kokillen vereinfacht. The invention has for its object to a mold create that overcomes the disadvantages mentioned and esp especially with molds, the cross-sectional shape of the strand deform the crust as it passes through the mold, one reached as constant a mold wall temperature as possible Mold wear is reduced while building up such molds simplified.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Summe der Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Kokille beinhaltet die Summe der Verfahrensschritte einer der Ansprü che 6-8.According to the invention, this object is achieved by the sum of Features of claim 1 solved. The mold according to the invention contains the sum of the procedural steps of one of the claims che 6-8.
Mit der erfindungsgemäßen Kokille ist es möglich, Wassermän tel als Rohrkörper mit im wesentlichen parallelen Wänden zu verwenden. Solche Wassermäntel können beispielsweise quadra tische Querschnitte mit geraden oder ausgebauchten Seiten wänden oder zylindrische Querschnitte aufweisen. Durch die Festlegung der Bogenhöhe der Ausbauchung und der Kokillen wanddicke in den Mittel- und Endbereichen der ausgebauchten Kokillenwände kann der Wärmefluß durch die Kokillenwand bzw. die Kokillenwandtemperatur beeinflußt und vergleichmäßigt werden. Durch verstärkte Kühlung im Mittelbereich der Ausbauchung kann der Kokillenverschleiß sogar reduziert werden. Gleichzeitig wird aber auch der Aufbau und die Gestaltung der Kokille vereinfacht. Es ist möglich, Kokil lenrohre mit unterschiedlich großen Ausbauchungen in den gleichen Wassermantel bzw. in das gleiche Kokillengehäuse einzubauen.With the mold according to the invention, it is possible to waterman tel as a tubular body with essentially parallel walls use. Such water coats can, for example, quadra cross sections with straight or bulged sides walls or cylindrical cross sections. Through the Definition of the arc height of the bulge and the mold wall thickness in the middle and end areas of the bulged The heat flow through the mold wall or the mold wall temperature is affected and evened out will. Through increased cooling in the middle of the Bulging can even reduce mold wear will. At the same time, however, the structure and the Design of the mold simplified. It is possible to Kokil Len pipes with bulges of different sizes in the same water jacket or in the same mold housing to install.
Die regelmäßig über den Querschnittsumfang verteilten Aus bauchungen können z. B. bei Rechtecken ungleiche Bogenhöhen aufweisen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es vorteil haft, alle Seitenwände zwischen den Eckzonen mit Ausbauchun gen zu versehen. Das Verhältnis zwischen Bogenhöhe und Seh nenlänge soll dabei im wesentlichen gleich, bei quadratischen Querschnitten vorzugsweise gleich sein. Die Eckzonen können wahlweise mit Hohlkehlen oder Abschrägungen etc. versehen sein.The regularly distributed over the cross-sectional scope Bumps can e.g. B. for rectangles uneven arc heights exhibit. According to one embodiment, it is advantageous , all side walls between the corner zones with expansion to provide. The relationship between bow height and vision NEN length should be essentially the same, with quadratic Cross sections are preferably the same. The corner areas can optionally with fillets or bevels etc. be.
Eine kostengünstige Herstellung eines Wassermantels kann er reicht werden, wenn, gemäß einem weiteren Ausführungsbei spiel, ein außerhalb der Kupferrohres angeordneter rohrför miger Wassermantel mit dem Kupferrohr einen Kühlwasserspalt bildet und der Wassermantel einen Hohlraum mit gegenüberlie genden parallelen Wänden oder in Stranglaufrichtung parallele Mantellinien aufweist.He can inexpensively manufacture a water jacket are sufficient if, according to a further embodiment game, a pipe conveyor arranged outside the copper pipe water jacket with the copper pipe a cooling water gap forms and the water jacket a cavity with opposite parallel walls or parallel in the strand running direction Has generatrices.
Im weiteren wird vorgeschlagen, die Wandstärke des Kupferroh res innerhalb der Teillänge im Badspiegelbereich bzw. den wandstärkenabhängigen thermischen Widerstand der Kupferwand derart zu bemessen, daß er im Mittelbereich der Ausbauchung 10-50% kleiner ist als in den Eckzonen. Dadurch ist es möglich, sowohl die Kokillenwandtemperatur im Formhohlraum als auch den Kokillenverschleiß in den Bereichen mit maxi maler Rückformung bzw. Reibung zu reduzieren.The wall thickness of the copper tube is also proposed res within the partial length in the bathroom mirror area or the thermal resistance of the copper wall depending on the wall thickness to be dimensioned such that it is in the central region of the bulge Is 10-50% smaller than in the corner areas. That’s it possible, both the mold wall temperature in the mold cavity as well as the mold wear in the areas with maxi to reduce painterly reshaping or friction.
Der Formhohlraum von Kokillen mit Ausbauchungen oder der äußere Mantel von Kokillenrohren können durch spanabhebende Be arbeitung hergestellt werden. Besonders wirtschaftlich können solche Kokillen durch ein spanloses Herstellungsverfahren er zeugt werden, wenn in ein stranggepreßtes Kupferrohr ein er ster, dem Kupferrohrhohlraum entsprechender Dorn eingeschoben und mit einem Verformungswerkzeug die Wandstärke des Rohres entlang der Teillänge durch Einbauchungen in die äußere Kup ferwand vorgestaucht wird. In das vorgestauchte Rohr kann anschließend ein zweiter Dorn mit Ausbauchungen in den Rohr hohlraum eingepreßt und das Rohr zur Herstellung paralleler, gegenüberliegender äußerer Rohrmantelflächen bzw. einer zy lindrischen Rohrmantelfläche spanlos verformt, vorzugsweise durch einen Ziehring gezogen werden. Durch die Vorstauchungen vor dem Einpressen des zweiten Dornes und durch einen eventuellen zusätzlichen Ziehvorgang kann spanlos ohne An schneiden der Materialfaser ein solches Kokillenrohr her gestellt werden.The mold cavity of molds with bulges or the outer one Sheath of mold tubes can be machined by machining work. Can be particularly economical such molds by a non-cutting manufacturing process be witnessed when he in an extruded copper pipe ster, the mandrel corresponding to the copper tube cavity inserted and the wall thickness of the pipe with a deformation tool along the partial length through dents in the outer cup ferwand is pre-compressed. Then in the pre-compressed tube a second mandrel with bulges in the tube cavity and the tube to produce parallel, opposite outer pipe jacket surfaces or a zy Lindrisch pipe surface deformed without cutting, preferably be pulled through a drawing ring. Through the pre-upsets before pressing in the second mandrel and through one any additional drawing process can be made without cutting cut such a mold tube from the material fiber be put.
Gemäß einem weiteren Verfahren zur Herstellung einer Kokille kann die Wandstärke des Rohres entlang der Teillänge mittels spanabhebender Bearbeitung seiner äußeren Rohrmantelflächen derart durch Einbauchungen reduziert werden, daß beim Ein pressen eines Dornes mit Ausbauchungen in den Formhohlraum die Einbauchungen an den äußeren Rohrmantelflächen im we sentlichen parallel zurückgeformt werden. According to a further method for producing a mold can use the wall thickness of the pipe along the partial length machining of its outer tube surface so reduced by indentations that the one press a mandrel with bulges into the mold cavity the indentations on the outer pipe jacket surfaces in the we substantially reshaped in parallel.
Als Alternative zum Ziehvorgang kann durch Aufbringen von Sprengstoff das Rohr auf den Dorn geschossen werden. Die Pa rallelität von äußeren gegenüberliegenden Mantelflächen kann, wenn nötig, durch Nachbearbeitung erreicht werden.As an alternative to the drawing process, by applying Explosives the pipe will be shot on the mandrel. The pa parallelism of outer opposite lateral surfaces can be achieved by post-processing if necessary.
Im nachfolgenden soll anhand von Figuren die Erfindung zu sätzlich erläutert werden.In the following, the invention is to be explained with reference to figures are also explained.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Kokillenrohr mit schematisch dargestelltem Kühlwasserman tel. Fig. 1 shows a vertical section through a mold tube with schematically illustrated Kühlwasserman tel.
Fig. 2 eine Draufsicht auf das Kokillenrohr gemäß Fig. 1 ohne Kühlwassermantel, Fig. 2 is a plan view of the mold tube of FIG. 1 without cooling water jacket,
Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch das Kokillenrohr während einer Stauchoperation und Fig. 3 is a vertical section through the mold tube during a compression operation and
Fig. 4 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles E auf Fig. 3. Fig. 4 is a view in the direction of arrow E in FIG. 3.
In Fig. 1 und 2 ist ein Kokillenrohr 3 mit beidseitig offenem Formhohlraum 4 für einen quadratischen Knüppel- oder Vor blockquerschnitt dargestellt. Ein Querschnittsumfang 5 des Formhohlraumes 4 ist auf der Eingießseite mit regelmäßig verteilten Querschnittsvergrößerungen in der Form von Aus bauchungen 6 versehen. In diesem Beispiel besitzen alle Sei tenwände zwischen den Eckzonen Ausbauchungen 6 gleicher Größe. Am Kokillenausgang 8 ist der Formhohlraum 4 quadratisch, d. h. der ausgebauchte Querschnitt endet am Kokillenausgang 8. Das Maß der Ausbauchung verkleinert sich in Stranglauf richtung 7 regelmäßig auf einer Teillänge, die in diesem Beispiel der Länge 10 der Kokille 3 entspricht. Während des Stranggießens wird beim Durchlauf des Stranges durch diesen Formhohlraum 4 die Strangkruste verformt. Einander gegenüber liegende äußere Mantelflächen 9, 10; 11, 12 des Kokillenroh res 3 sind jeweils zueinander parallel oder parallel zur axialen Mittellinie 13. Kokillen für im wesentlichen runde Strangquerschnitte weisen eine zylindrische oder im wesentli chen zylindrische äußere Mantelfläche auf.In Fig. 1 and 2, a mold tube 3 is shown block cross-section with double open mold cavity 4 for a square billet or before. A cross-sectional circumference 5 of the mold cavity 4 is provided on the pouring side with regularly distributed cross-sectional enlargements in the form of bulges 6 . In this example, all side walls between the corner zones have bulges 6 of the same size. At the mold exit 8 , the mold cavity 4 is square, ie the bulged cross section ends at the mold exit 8 . The degree of bulging decreases in the strand running direction 7 regularly over a partial length, which corresponds to the length 10 of the mold 3 in this example. During the continuous casting, the strand crust is deformed as the strand passes through this mold cavity 4 . Outer outer surfaces 9 , 10 lying opposite one another; 11 , 12 of the Kokillenroh res 3 are each parallel to or parallel to the axial center line 13th Chill molds for essentially round strand cross sections have a cylindrical or substantially cylindrical outer surface.
In Fig. 2 sind die Wandstärkenunterschiede 15, 16 des Kokil lenrohres zwischen Bereichen mit starken Ausbauchungen und großer Rückformung bzw. solchen mit keiner oder nur kleiner Ausbauchung gut erkennbar. Das Wärmeangebot der Strangkruste ist in den Bereichen mit starker Ausbauchung bzw. mit starker Rückformung der Ausbauchung größer als in den Kantenbe reichen, wo keine oder nur eine ganz geringe Rückformung stattfindet. Durch die parallelen Mantelflächen 9, 10, bzw. 11, 12 einerseits und durch das Maß der Ausbauchung ander seits können die Unterschiede der Wandstärken 15 und 16 festgelegt und somit der Wärmefluß durch die Kokillenwand an verschiedenen Stellen des Kokillenumfanges unterschiedlich gestaltet werden. Es kann insbesondere das große Wärmeange bot im Bereich der maximalen Rückformung bzw. die hohe Ko killenwandtemperatur in diesem Bereich durch entsprechende Wandstärkenreduktion unter Kontrolle gebracht werden.In Fig. 2, the wall thickness differences 15 , 16 of the Kokil lenrohres between areas with strong bulges and large reshaping or those with little or no bulging are clearly visible. The heat supply of the strand crust is greater in the areas with a strong bulge or with a strong bulge recovery than in the edge areas, where there is little or no recovery. Due to the parallel lateral surfaces 9 , 10 and 11, 12 on the one hand and the extent of the bulge on the other hand, the differences in wall thicknesses 15 and 16 can be determined and thus the heat flow through the mold wall can be designed differently at different locations on the mold circumference. In particular, the large amount of heat available in the area of maximum reshaping or the high mold wall temperature in this area can be brought under control by reducing the wall thickness accordingly.
Bei Rohrkokillen ist zur Führung des Kühlwassers ein außerhalb des Kokillenrohres 3 angeordneter, rohrförmiger Wasser mantel 18 vorgesehen. Dieser Wassermantel 18 bildet mit dem Kokillenrohr 3 einen Kühlwasserspalt. Bei Kokillenrohren mit gegenseitig parallelen äußeren Mantelflächen können auch einfach herstellbare Wassermäntel 18 mit parallelen Wänden verwendet werden. Bei gebogenen runden Kokillenrohren weisen gegenüberliegende äußere Mantelflächen in Stranglaufrichtung parallele Mantellinien und die Wassermäntel entsprechende parallele innere Mantellinien auf.In the case of tubular molds, a tubular water jacket 18 is provided outside the mold tube 3 to guide the cooling water. This water jacket 18 forms a cooling water gap with the mold tube 3 . In the case of mold tubes with mutually parallel outer jacket surfaces, it is also possible to use water jackets 18 with parallel walls that are easy to produce. In the case of curved round mold tubes, opposite outer jacket surfaces have parallel jacket lines in the strand running direction and the water jackets have corresponding parallel inner jacket lines.
Anhand der Fig. 3 und 4 soll ein Beispiel für das Herstel lungsverfahren solcher Kokillen erläutert werden. In ein in der Regel stranggepreßtes Kupferrohr 30 wird ein dem strang gepreßten Rohrhohlraum entsprechender erster Dorn 31 einge schoben. Mit Verformungswerkzeugen, z. B. zwei Stempeln 32, 32′, mit konvexen Preßflächen 33, 33′ wird die Wandstärke des Kupferrohres 30 entlang einer Teillänge 35 durch Einbau chungen 34, 34′ in die äußere Kupferrohrwand vorgestaucht. Eine Tiefe 37 der vorgestauchten Einbauchungen 34, 34′ kann entlang einer Teillänge 35 unterschiedlich sein. Am Ende der Teillänge 35 kann die Einbauchung z. B. null sein. Es ist be sonders vorteilhaft, wenn die vorgestauchten äußeren Einbau chungen 34 im wesentlichen, d. h. plus - minus ein Millimeter, mit der Tiefe der Ausbauchungen (6 in Fig. 1 + 2) in Übereinstimmung gebracht werden. Anstelle der beiden Stempel 32, 32′ können auch andere Verformungswerkzeuge, wie z. B. Formwalzen etc., verwendet werden.Referring to Figs. 3 and 4, an example for the herstel averaging method such molds will be explained. In a generally extruded copper tube 30 , the extruded tube cavity corresponding first mandrel 31 is inserted. With deformation tools, e.g. B. two stamps 32 , 32 ', with convex pressing surfaces 33 , 33 ', the wall thickness of the copper tube 30 along a partial length 35 by installation chungen 34 , 34 'pre-compressed into the outer copper tube wall. A depth 37 of the pre-compressed indentations 34 , 34 'can be different along a partial length 35 . At the end of the partial length 35 , the indentation z. B. be zero. It is particularly advantageous if the pre-compressed outer recesses 34 are substantially, ie plus - minus one millimeter, brought into agreement with the depth of the bulges ( 6 in FIGS. 1 + 2). Instead of the two stamps 32 , 32 ', other deformation tools, such as. B. form rollers, etc. can be used.
Nach Beendigung der Vorstauchoperation gemäß Fig. 3 und 4 auf allen vier Seiten des Kupferrohres 30 wird der Dorn 31 herausgepreßt. Ein zweiter Dorn mit Ausbauchungen, der in an sich bekannter Weise den Sollmassen des Formhohlraumes entspricht, wird in den Rohrhohlraum eingepreßt. Wenn er wünscht, kann das Rohr zur Formung der Außenkontur zusätz lich noch durch einen Ziehring gezogen oder durch Sprengstoff auf den zweiten Dorn verformt werden.After completion of the pre-upsetting operation according to Fig. 3 and 4 on all four sides of the copper tube 30 is forced out of the mandrel 31st A second mandrel with bulges, which corresponds to the nominal dimensions of the mold cavity in a manner known per se, is pressed into the tube cavity. If he wishes, the tube for forming the outer contour can also be pulled through a drawing ring or deformed by explosives onto the second mandrel.
In den Figuren sind Kokillen mit geradem Formhohlraum darge stellt. Vor der Vorstauchung könnte das Kupferrohr auf einen vorgegebenen Radius einer Kreisbogenstranggießanlage gebogen werden. Bei gebogenen Kokillen weisen gegenüberliegende äußere Rohrmantelflächen in Stranglaufrichtung parallele Mantellinien auf.In the figures, molds with a straight mold cavity are shown poses. Before the pre-upsetting, the copper pipe could be on one given radius of a circular arc caster will. In the case of curved molds, they face each other outer pipe jacket surfaces parallel in the direction of the strand Surface lines on.
Anstelle der Vorstauchung von Einbauchungen an der äußeren Kupferrohrwand können solche Einbauchungen auch mittels span abhebender Bearbeitung erzeugt werden. Es wäre beispielsweise möglich, mit einem zylindrischen Fräskopf durch Einstellung eines Neigungswinkels und durch laufende Veränderung der Einbauchtiefe Einbauchungen zu fräsen, die mit den anschließend zu formenden Ausbauchungen im wesentlichen übereinstimmen und die gewünschte Außenkontur am Kokillen rohr erzeugen. Instead of pre-compressing dents on the outer Copper tube wall can also such dents by means of span lifting processing can be generated. It would be, for example possible with a cylindrical milling head by adjustment an angle of inclination and by continuously changing the Installation depth to mill recesses with the bulges to be subsequently formed essentially match and the desired outer contour on the mold create pipe.
Es ist auch denkbar, ein Kupferrohr mit Einbauchungen an der äußeren Kupferrohrwand in eine Matrize einzulegen und sowohl die Ausbauchungen im Formhohlraum als auch die Form des äußeren Mantels gleichzeitig durch Explosionsverformung etc. von innen nach außen herzustellen.It is also conceivable to have a copper pipe with indentations on the insert outer copper tube wall into a die and both the bulges in the mold cavity as well as the shape of the outer jacket at the same time due to explosion deformation etc. to manufacture from the inside out.
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