EP0023034B1 - Verfahren zum Rekalibrieren eines verschlissenen, konischen, insbesondere gebogenen Kokillenrohres für das Stranggiessen - Google Patents

Verfahren zum Rekalibrieren eines verschlissenen, konischen, insbesondere gebogenen Kokillenrohres für das Stranggiessen Download PDF

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EP0023034B1 EP80104173A EP80104173A EP0023034B1 EP 0023034 B1 EP0023034 B1 EP 0023034B1 EP 80104173 A EP80104173 A EP 80104173A EP 80104173 A EP80104173 A EP 80104173A EP 0023034 B1 EP0023034 B1 EP 0023034B1
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    • B22D11/04Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/057Manufacturing or calibrating the moulds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21D26/08Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure by shock waves generated by explosives, e.g. chemical explosives
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    • Y10T29/49805Shaping by direct application of fluent pressure
    • Y10T29/49806Explosively shaping

Definitions

  • the invention relates to a method for recalibrating a worn, conical, in particular bent, mold tube for continuous casting, a caliber mandrel being introduced into the mold cavity, explosive attached to the outside of the tube and the mold cavity being deformed by its detonation to the dimensions of the caliber mandrel (DE-B- 2 533 528).
  • continuous molds with a straight or curved shape are used.
  • the walls of these molds forming the mold cavity are made of copper or copper alloys.
  • the walls of these molds forming the mold cavity are made of copper or copper alloys.
  • they are usually made of pipes.
  • the majority of the tubular molds is provided with a taper towards the withdrawal side of the strand.
  • the molds are exposed to particular wear and tear, causing damage to the mold surface, e.g. B. large-scale measurements and often deep cracks, especially in pipes with high numbers of castings.
  • the cross section of the original strand exit side of the mold is widened to make it easier to insert the mandrel.
  • This is conveniently done by explosive deformation, advantageously explosive charges being detonated in the four corner areas of the mold cavity and at the same time essentially in the central areas of the outside of the mold tube.
  • the caliber mandrel By widening the tube end with a smaller cross section before recalibration, the caliber mandrel can be inserted easily even in the case of mold tubes that are very strongly drawn in the bath level area. By attaching the explosive charges, a uniform cross-sectional enlargement is achieved on all sides. As a result, mold tubes, which due to the described indentations and the associated intolerable changes in conicity could no longer be used or renewed, are also recalibrated and thus used again.
  • the caliber mandrel 2 is introduced in the direction of the arrow 7, the tube part 10 shown in broken lines being expanded further in accordance with the shape of the caliber mandrel 2.
  • the deformation imposed on the tubular part 10 in this way is partly plastic, partly elastic.
  • an air gap 11 is created due to the conicity oriented towards each other, which can be up to a few millimeters depending on the shape of the caliber mandrel 2.
  • the ends of the mold tube are then closed by means of base plates (not shown), 12 explosive charges are attached to the outside of the tube, the mold tube 1 and mandrel 2 are placed as a unit in a container filled with water and the charges are ignited electrically.
  • the mold tube 1 is plastically deformed with its internal dimensions to the external dimensions of the mandrel 2, the nominal size. This reverses the original taper of the mold tube. In this way, healthy, crack-free pipe material gets into the new bath level area, while the existing surface defects 13 are shifted into the area of the new strand exit, in which they cannot have a negative influence on the strand quality.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Rekalibrieren eines verschlissenen, konischen, insbesondere gebogenen Kokillenrohres für das Stranggießen, wobei ein Kaliberdorn in den Kokillenhohlraum eingeführt, Sprengstoff auf der Rohraußenseite angebracht und durch dessen Detonation der Formhohlraum auf die Abmessungen des Kaliberdornes verformt wird (DE-B-2 533 528).
  • Beim Stranggießen von Metall, insbesondere von Stahl, werden Durchlaufkokillen mit gerader oder gebogener Form verwendet. Im allgemeinen sind die den Formhohlraum bildenden Wände dieser Kokillen aus Kupfer bzw. Kupferlegierungen gefertigt. Für kleinere Strangquerschnitte, z. B. Knüppel und kleinere Vorblockformate, sind sie in der Regel aus Rohren hergestellt. Um die bei vielen Stahlqualitäten ausgeprägte Schrumpfung des in der Kokille oberflächlich erstarrenden Stranges im Hinblick auf eine ausreichende Kühlung zu kompensieren, ist der größte Teil der Rohrkokillen mit einer zur Abzugsseite des Stranges hin zulaufenden Konizität versehen. Besonders im Badspiegelbereich und hier vor allem bei Anlagen mit Badspiegelregulierungen sind die Kokillen einem besonderen Verschleiß ausgesetzt, wodurch es zu Beschädigungen der Kokillenoberfläche, wie z. B. großflächigen Ausfressungen und oftmals tiefgehenden Rissen, insbesondere bei Rohren mit hohen Gußzahlen, kommt.
  • Nicht zu vermeidende thermische Spannungen führen obendrein zu einem Einziehen des Kokillenrohres im Badspiegelbereich und zu einem Aufweiten, verstärkt durch Abrieb, am Strangabzugsende der Kokille, wodurch es zu einer unerwünschten »verkehrten Konizität« kommt.
  • Die Herstellung eines gezogenen, konischen Kokillenrohres mit erforderlichen kleinstmöglichen Toleranzen bedarf eines großen, apparativen Aufwandes und ist dadurch mit erheblichen Kosten verbunden, speziell bei Kokillenrohren mit gebogenem Formholhlraum. Um die Lebensdauer solcher teueren Kokillenrohre durch Wiederaufbereitung zu erhöhen, sind spezielle Techniken der Rekalibrierung entwickelt worden. Kokillenrohre mit unterschiedlichen Konussen waren von der Rekalibrierung ausgeschlossen.
  • Zur Zeit werden gebrauchte Kokillen mit praktisch unveränderter Konizität und mehr oder weniger nur unmaßgebenden Beschädigungen, wie z. B. oberflächliche Risse in der Rohrinnenwand, nach einer Kokillenreise für den weiteren Betrieb zur Instandsetzung einer mechanischen Nachbearbeitung, wie z. B. Schleifen, Hobeln etc. der Innenflächen, unterworfen. Eine solche Verfahrensweise ist jedoch automatisch mit einer, oftmals einige Millimeter betragenden Formatvergrößerung verbunden, was wegen der nachgeschalteten Weiterverarbeitung des Stranggußmaterials, z. B. im Walzwerk, wegen der dort vorgegebenen Stichkaliber in den meisten Fällen nicht tolerierbar ist.
  • Diese Nachteile sind mit einem aus der DE-B-2 533 528 bekannten, bisher wenig angewendeten, weiteren Verfahren teilweise verbessert worden, mit dessen Hilfe es zum einen möglich ist, konische, aber auch unterschiedlich konische, gebogene Kokillen durch Verformung eines Rohlings über eine Matrize mittels Sprengstoff herzustellen und zum anderen auf gleiche Art und Weise gebrauchte, durch Verschleiß aufgeweitete Kokillenrohre wieder auf die ursprüngliche Kokillenmasse zu verkleinern. Die Wände des Formhohlraumes sollen hierdurch in der Regel wiederum die Eigenschaften einer neuen Kokille erhalten.
  • In der Praxis jedoch hat es sich gezeigt, daß die aufgrund der schon erwähnten Badspiegelregulierungen tiefergehenden Risse durch das beschriebene Rekalibrieren nicht mehr weggebracht werden können. Eine Überlappung der Rißwände während der Sprengverformung ist die Folge, wodurch es zu unzumutbaren Oberflächenfehlern, auch noch nach allfälliger Verchromung, kommt, welche einen Wiedergebrauch der Kokillenrohre aufgrund schlechter Strangoberflächenqualität auch weiterhin ausschließen. Denn bei erneutem Einsatz der Kokillenrohre in ihrer ursprünglichen Lage befänden sich die nur teilweise geschlossenen Risse wieder im Bereich der größten thermischen Beanspruchung, würden sich wieder öffnen und flüssiger Stahl könnte in sie eindringen, was einerseits zu Durchbrüchen, andererseits zu Löchern in der Kokillenwand, verbunden mit einem gefährlichen Kühlwasseraustritt, führen kann. Ein notwendiges, solche Überlappungen vermeidendes tiefes Ausschleifen der Risse vor der Sprengverformung jedoch, würde in dem entsprechenden Rohrbereich zu einer unzulässigen Schwächung der Kokillenwand führen. Derartige Kokillen können im Gießbetrieb nicht mehr eingesetzt werden und haben daher nach dem heutigen Stand der Technik nur noch Schrottwert. Da Badspiegelregulierungsvorrichtungen eine ständig zunehmende Verwendung finden, nimmt demzufolge die Zahl derart geschädigter Kokillenrohre immer mehr zu, was den Vorteil einer genauen Regulierung des Badspiegels auf der einen Seite durch erhöhten Kokillenausschuß auf der anderen Seite empfindlich schmälert.
  • Hier setzt die Erfindung ein, deren Ziel es ist, ein Rekalibrieren eines stark verschlissenen, herkömmlicherweise schrottreifen Kokillenrohres zu ermöglichen und auf diese Weise die Lebensdauer des Kokillenrohres, mit geringerem Kostenaufwand gegenüber neuen Kokillenrohren, wesentlich zu verlängern.
  • Dies wird dadurch erreicht, daß für konische Kokillenrohre der konisch ausgebildete Kaliberdorn mit seiner kleineren Stirnfläche von der ursprünglichen Strangaustrittseite des Kokillenrohres her eingeführt, und diese Strangaustrittseite mittels der Explosivkraft zur Eingießseite verformt wird.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, eine konische Kokille mit einer umgekehrten Konizität zu versehen, d. h. die ursprüngliche Strangaustrittseite der gebrauchten Kokille wird zur Eingießseite der rekalibrierten Kokille, wodurch erwähnte verbleibende Fehler im ehemaligen Badspiegelbereich in den Bereich des neuen Strangaustrittsendes gelangen. Diese Fehler haben dort im Gegensatz zum Badspiegelbereich keinerlei negativen Einfluß auf das Erstarrungsverhalten des Stranges, da sich in diesem Bereich der Kokille eine Stranghaut bereits gebildet, flüssiger Stahl keinen Zutritt mehr zur Kokillenwand hat und damit nicht mehr in die Risse eindringen kann. Oberflächenfehler am erstarrten Strang bzw. Strangdurchbrüche in der Kokille können folglich vermieden werden. Ein Kokillenrohr, welches bisher der Verschrottung zugeführt werden mußte, kann aufgrund der erfindungsgemäßen Rekalibrierung für zumindest eine weitere Kokillenreise eingesetzt werden.
  • Für viele Anwendungsfälle kann es von Vorteil sein, wenn der Querschnitt der ursprünglichen Strangaustrittseite der Kokille zum leichteren Einführen des Dornes aufgeweitet wird. Dies geschieht günstigerweise durch Sprengverformung, wobei vorteilhafterweise Sprengladungen in den vier Eckbereichen des Formhohlraumes und gleichzeitig im wesentlichen in den Mittenbereichen der Außenseite des Kokillenrohres gezündet werden.
  • Durch ein derartiges Aufweiten des im Querschnitt kleineren Rohrendes vor der Rekalibrierung kann auch bei im Badspiegelbereich sehr stark eingezogenen Kokillenrohren der Kaliberdorn mühelos eingeführt werden. Durch das Anbringen der Sprengladungen wird eine allseits gleichmäßige Querschnittvergrößerung erzielt. Hierdurch werden auch Kokillenrohre, die aufgrund der beschriebenen Einziehungen und der damit verbundenen untolerierbaren Konizitätsveränderungen herkömmlicherweise nicht mehr einsetzbar bzw. zu erneuern waren, einer Rekalibrierung und damit einem neuen Gebrauch zugeführt.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand einer schematisch dargestellten Zeichnung im Schnitt näher erläutert:
    • Die Figur zeigt ein verschlissenes, quadratisches Kokillenrohr 1 aus einer Kupferlegierung für eine Stahlstranggießanlage zu einem Zeitpunkt nach Einbringung eines Kaliberdornes 2 in den Formhohlraum des Kokillenrohres 1. Sowohl Kokillenrohr 1 als auch Dorn 2 haben eine konische Form, wobei die Konizitäten, wie dargestellt, teilweise gegeneinander verlaufen. Mit 3 und 4 sind die Kantenlängen der gedachten Kokillenstirnfläche eines Bereiches 8 des ursprünglichen Strangaustrittes bzw. des Kaliberdornfußes bezeichnet, mit 6 und 5 diejenigen eines Bereiches 9 der ursprünglichen Eingießseite bzw. der Kaliberdornspitze. Im Badspiegelbereich der ehemaligen Eingießseite 9 sind irreparable Oberflächenfehler der inneren Rohrwand mit Bezugszeichen 13 versehen. Wenn der Dorn 2 mit seiner Spitze nicht vom ursprünglichen Strangaustrittsende 8 des Kokillenrohres 1 her eingeführt werden kann, muß deren Querschnitt aufgeweitet werden. Diese Querschnittserweiterung kann mittels hydraulischer oder anderer Kraftgeräte durchgeführt werden. In vielen Fällen bietet sich die Sprengverformung als vorteilhaftes Verfahren an. Hierbei werden in den Eckbereichen des Formhohlraumes entlang weniger Zentimeter und zur Erhaltung der quadratischen Form auch an den Mitten der Außenseiten des Kokillenrohres 1 gleichzeitig Sprengladungen gezündet.
  • Die Einbringung des Kaliberdornes 2 erfolgt in Pfeilrichtung 7, wobei der strichliert dargestellte Rohrteil 10 entsprechend der Form des Kaliberdornes 2 weiter aufgeweitet wird. Die dem Rohrteil 10 solcherart aufgezwungene Verformung ist teilweise plastischer, teilweise elastischer Natur. Zwischen Dornspitze 6 und den Kokillenwänden der ursprünglichen Eingießseite 9 entsteht aufgrund der gegeneinander orientierten Konizitäten ein Luftspalt 11, der je nach Form des Kaliberdornes 2 bis zu einigen Millimetern betragen kann.
  • Gemäß dem in der DE-B-2 533 528 beschriebenen Verfahren, werden anschließend die Kokillenrohrenden mittels nichtdargestellter Bodenplatten verschlossen, an den Rohraußenseiten 12 Sprengladungen angebracht, Kokillenrohr 1 und Dorn 2 als Einheit in einen mit Wasser gefüllten Behälter gestellt und die Ladungen elektrisch gezündet. Hierdurch wird das Kokillenrohr 1 plastisch mit ihren Innenabmessungen auf die Außenmasse des Dornes 2, dem Sollmaß, verformt. Die ursprüngliche Konizität des Kokillenrohres wird dadurch umgekehrt. Auf diese Weise gelangt gesundes, rißfreies Rohrmaterial in den neuen Badspiegelbereich, während die vorhandenen Oberflächenfehler 13 in den Bereich des neuen Strangaustrittes, in welchem sie keinen negativen Einfluß auf die Strangqualität ausüben können, verlagert werden.
  • Selbstverständlich können mit den oben beschriebenen Verfahren auch Kokillenrohre mit allen anderen Querschnitts- und Konusformen sowie auch gerade Kokillenrohre rekalibriert werden.

Claims (4)

1. Verfahren zum Rekalibrieren eines verschlissenen, konischen, insbesondere gebogenen Kokillenrohres (1) für das Stranggießen, wobei ein Kaliberdorn (2) in den Kokillenhohlraum eingeführt, Sprengstoff auf der Rohraußenseite angebracht und durch dessen Detonation der Formhohlraum auf die Abmessung des Kaliberdornes (2) verformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß für konische Kokillenrohre (1) der konisch ausgebildete Kaliberdorn (2) mit seiner kleineren Stirnfläche von der ursprünglichen Strangaustrittsseite (8) des Kokillenrohres (1) her eingeführt und diese Strangaustrittseite (8) mittels der Explosivkraft zur Eingießseite verformt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der ursprünglichen Strangaustrittseite (8) des Kokillenrohres (1) zum leichteren Einführen des Dornes (2) aufgeweitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt durch Sprengverformung aufgeweitet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Sprengladungen in den vier Eckbereichen des Formhohlraumes und gleichzeitig im wesentlichen in den Mittenbereichen der Außenseite (12) des Kokillenrohres (1) gezündet werden.
EP80104173A 1979-07-20 1980-07-17 Verfahren zum Rekalibrieren eines verschlissenen, konischen, insbesondere gebogenen Kokillenrohres für das Stranggiessen Expired EP0023034B1 (de)

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