EP1060815A1 - Verfahren zum Herstellen von geschmiedeten Breitseitenwänden einer Stranggiesskokille - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for producing a preferably from one cylindrical copper blank forged broad side wall of a mold Continuous casting, especially for a thin slab caster, the one from the top edge, to the sides and downwards has arched extension or funnel area.
- the invention is therefore based on the object of a method of the type mentioned To create a type that enables broad side walls of molds to be more economical and forge with improved quality.
- this object is achieved with a method which is as claimed in the claim 1 measures specified.
- These make it possible with opposite the conventional forging fewer forming steps and a lower Operating weight of the copper blank or round block is nevertheless a wedge-shaped one Broad side wall with funnel-like extension area and unchanged length the broad side wall in - related to later installation in a continuous caster - Forge casting direction.
- this contributes essentially to the invention Hot forging process of reshaping the intermediate format into a rectangular plate and the associated generation of the basic ones Wedge shape at.
- forging with a straight saddle that is approx. Is 350mm wide, lengthways, i.e. the direction with the greatest longitudinal extent the plate and the partial forging already taking place during this process of the funnel.
- the bottom format becomes the final format with simultaneous work hardening Plate made, in particular the central zone of the plate by about 25% is work hardened; the plate stretches in the lower area.
- simultaneous work hardening Plate made, in particular the central zone of the plate by about 25% is work hardened; the plate stretches in the lower area.
- the final work hardening of the funnel area preferably by about 25% that the plate now stretches in the upper area.
- An advantageous measure is one after quenching and work hardening Forging performed on the plate using a profiled saddle Claim 2 before.
- the plate is forged across the casting direction, the marginal areas increasing by about 25% in one or more steps, from depends on the pressing force of the forging press used.
- the intermediate step of forging over a profiled saddle is usually to be provided if there is insufficient forging force available, otherwise, the forging of the "before" wedge shape could immediately become forging connect the final forging format with work hardening.
- a copper blank - in Considering the larger tolerances that are essential for forging, it is about the following dimensions are only approximate - in the format of a Round block with a diameter of 500mm and a length of 1200mm in the hot forging steps to a rectangular plate with the dimensions 1350mm x 900mm x 200mm and then to a wedge-shaped rectangular plate formed with the dimensions 1350mm x 1150mm x 120 / 190mm, then through the cold forging steps with simultaneous work hardening in the Marginal areas or in their central area of about 25% to a final format brought from 1800mm x 1150mm x 80 / 140mm.
- Broadside plate has - what equally or in a rectangular format as a starting blank - due to the more uniform forming and the Strain hardening, especially in the funnel area, improved properties and thus a higher quality that has a positive effect on the service life than conventional ones Plates. Because of the lower operating weight, this not only results a high material saving, but the furnace costs are also reduced. Finally, the forging time is reduced because the plate is work hardened no longer - as is still required in the experiments - in six sections must be divided. Because the finished broad side wall also has greater flatness has, this leads to a reduced effort in post-processing. processing by milling.
- the broad side wall 1 with one from the top edge outgoing arched extension area or funnel 2 is provided, which runs out to the lateral and lower format surfaces 3, 4 (cf. FIGS. 4 and 5), a feed material (copper blank) in the form of a Round block with a diameter of 500mm and a length of 1200mm 1 in a first hot forging step to a barrel-like Intermediate format 5, then to an essentially square block 6 and then to a rectangular plate 7 with the dimensions 1350mm x 900mm x 200mm forged.
- the wedge shape cf. Section 5. in FIG.
- the wedge shape assuming Rectangular plate 7a has the dimensions 1350mm x 1150mm x 120 / 190mm.
- the plate 7a is now in a last hot forging process in the longitudinal direction (cf. the arrow drawn in the plate 7a) with a straight saddle processed and already partially forged the funnel 2.
- the thickness in the Funnel center at the top edge is 110mm in the embodiment, so that sufficient material is still available for the subsequent work hardening.
- the wedge-shaped thus produced with a partial funnel area Rectangular plate 7b is quenched and work hardened and then with a Upper saddle 8 after placing it on a profiled lower saddle 9 (see the figures 2a, 2b) in a first cold forging step corresponding to the profiling 10 of the lower or profile saddle 9 correspondingly profiled on its underside and here stretched overall in the longitudinal direction.
- Cold forging takes place across the later pouring direction 11 (cf. the arrow in FIG. 5), the edge regions in one or more, depending on the press force of the forging press used Steps are solidified by about 25%.
- the broad side wall 1 cold-forged in this way has the dimensions 1800mm x 1150mm x 80 / 140mm. Alternatively, you can forge even without the - first - cold forging step described above a profiled lower saddle if the forging force is sufficient.
- the broad side wall 1 according to Figure 5 placed on a flat saddle 13 and by means of a narrower Saddle 14 trained upper tool only in the funnel area by about 25% work hardened.
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Abstract
Ein Verfahren zum Herstellen einer aus einem Kupferrohling geschmiedeten Breitseitenwand einer Kokille zum Stranggießen, insbesondere für eine Dünnbrammenstranggießanlage, die einen von der Oberkante ausgehenden, zu den Seiten und nach unten auslaufenden gewölbten Erweiterungs- bzw. Trichterbereich aufweist, ermöglicht es, die Breitseitenwände wirtschaftlicher und mit verbesserter Qualität zu schmieden, wenn in mehreren Warmschmiedeschritten der Kupferrohling über Zwischenformate zu einer rechteckigen Platte mit anschließender Ausbildung der Keilform sogleich in demselben Warmschmiedevorgang umgeformt wird, in einem abschließenden weiteren Warmschmiedevorgang die keilförmige Rechteckplatte in ihrer Längsrichtung mit einem geraden Sattel, dessen Breite nur einen Teil der Breitenabmessung der Platte bezogen auf deren Längsrichtung beträgt, weiter umgeformt und der Trichter dabei bereits partiell ausgeschmiedet wird, die Rechteckplatte danach abgeschreckt und kaltverfestigt wird, anschließend zur Kaltverfestigung und zur Erzeugung des keilförmigen Endformats über einen entsprechenden keilförmigen Untersattel geschmiedet wird, und in einem letzten Schritt der gesamte Trichterbereich mit einem schmalen Sattel kaltverfestigt wird. <IMAGE>
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer aus einem vorzugsweise
zylindrischen Kupferrohling geschmiedeten Breitseitenwand einer Kokille zum
Stranggießen, insbesondere für eine Dünnbrammenstranggießanlage, die einen
von der Oberkante ausgehenden, zu den Seiten und nach unten auslaufenden
gewölbten Erweiterungs- bzw. Trichterbereich aufweist.
Zum Stranggießen von Brammen werden aus zwei Breitseitenwänden und zwei
Schmalseitenwänden bestehende Durchlaufkokillen verwendet. Vor allem zum.
Gießen von Dünnbrammen und Stahlbändern sind Durchlaufkokillen im Einsatz,
deren Breitseitenwände zumindest über einen Teil ihrer Breite und Höhe einen
Erweiterungsbereich bilden (vgl. EP 0 149 734 B1).
Zum Herstellen solcher aus Kupfer bestehenden Breitseitenwände sind verschiedene
Verfahren bekannt, z.B. das Zugumformen bzw. Zugdruckumformen oder
das Walzen. Aus der DE 42 33 739 A1 ist es bekannt, eine Matrizenplatte mit einer
Formfläche zur Aufnahme der Kokillenbreitseitenwand auszubilden. Der Matrizenplatte
ist eine Druckplatte zugeordnet, die zahlreiche Druckschrauben mit daran
beweglich angeordneten Fußtellern aufweist, deren Flächen gemeinsam die
Druckfläche bilden und die Kokillenplatte bearbeiten.
Diese Möglichkeiten der Herstellung sind ebenso aufwendig und erfordern einen
hohen Arbeits- und Materialeinsatz wie ein versuchsweise durchgeführtes
Schmiedeverfahren der obengenannten Art. Die dabei zu einer keilförmigen Kupferplatte
ausgearbeiteten zylindrischen Kupferrohlinge sind aufgrund ihrer für die
schmiedetechnische Bearbeitung erforderlichen Abmessungen von hohem Gewicht
und erfordern fünf Warmschmiede - und sechs partielle Kaltschmiedevorgänge.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten
Art zu schaffen, das es ermöglicht, Breitseitenwände von Kokillen wirtschaftlicher
und mit verbesserter Qualität zu schmieden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, das die im Anspruch
1 angegebenen Maßnahmen umfaßt. Diese ermöglichen es mit gegenüber
dem herkömmlichen Schmieden weniger Umformschritten und einem geringeren
Einsatzgewicht des Kupferrohlings bzw. Rundblocks dennoch eine keilförmige
Breitseitenwand mit trichterartigem Erweiterungsbereich und unveränderter Länge
der Breitseitenwand in - bezogen auf den späteren Einbau in eine Stranggießanlage
- Gießrichtung zu schmieden. Hierzu trägt erfindungswesentlich das im selben
Warmschmiedevorgang durchgeführte Umformen des Zwischenformats in
eine Rechteckplatte und das damit einhergehende Erzeugen schon der grundsätzlichen
Keilform bei. Ebenso das Schmieden mit einem geraden Sattel, der ca.
350mm breit ist, in Längsrichtung, d.h. der Richtung mit der größten Längserstrekkung
der Platte und das bei diesem Vorgang bereits stattfindende partielle Anschmieden
des Trichters. Durch das anschließende Bearbeiten auf einem keilförmigen
Untersattel wird das Endformat mit gleichzeitiger Kaltverfestigung der
Platte hergestellt, wobei insbesondere auch die Mittelzone der Platte um etwa
25% kaltverfestigt wird; hierbei streckt sich die Platte im unteren Bereich. Hingegen
bewirkt das abschließende Kaltverfestigen des Trichterbereichs, vorzugsweise
um etwa 25%, daß sich die Platte nun im oberen Bereich streckt.
Eine vorteilhafte Maßnahme sieht ein nach dem Abschrecken und Kaltverfestigen
der Platte durchgeführtes Schmieden über einen profilierten Untersattel gemäß
Anspruch 2 vor. Die Platte wird hierbei quer zur Gießrichtung ausgeschmiedet,
wobei die Randbereiche um etwa 25% in einem oder mehreren Schritten, was von
der Presskraft der eingesetzten Schmiedepresse abhängt, verfestigt werden. Der
Zwischenschritt des Schmiedens über einen profilierten Untersattel ist in der Regel
dann vorzusehen, wenn keine ausreichende Schmiedekraft zur Verfügung steht,
ansonsten könnte sich dem Schmieden der "Vor"-Keilform sogleich das Schmieden
des schmiedetechnischen Endformats mit der Kaltverfestigung anschließen.
Nach einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird ein Kupferrohling - in
Anbetracht der beim Schmieden unabdinglichen größeren Toleranzen handelt es
sich bei den nachfolgenden Maßen um lediglich Circa-Angaben - im Format eines
Rundblockes mit einem Durchmesser von 500mm und einer Länge von 1200mm
in den Warmschmiedeschritten zunächst zu einer Rechteckplatte mit den Abmessungen
1350mm x 900mm x 200mm und dann zu einer keilförmigen Rechteckplatte
mit den Abmessungen 1350mm x 1150mm x 120/190mm umgeformt, danach
durch die Kaltschmiedeschritte bei gleichzeitiger Kaltverfestigung in den
Randbereichen bzw. in ihrem mittleren Bereich von etwa 25% auf ein Endformat
von 1800mm x 1150mm x 80/140mm gebracht. Eine solchermaßen hergestellte
Breitseitenplatte besitzt - was gleichermaßen oder auch bei einem Rechteckformat
als Ausgangs-Rohling gilt - aufgrund der gleichmäßigeren Umformung und der
Kaltverfestigung, insbesondere im Trichterbereich, verbesserte Eigenschaften und
damit eine sich auf die Standzeit positiv auswirkende höhere Qualität als herkömmliche
Platten. Wegen des geringeren Einsatzgewichtes ergibt sich nicht nur
eine hohe Materialersparnis, sondern die Ofenkosten verringern sich ebenfalls.
Schließlich wird die Schmiedezeit herabgesetzt, weil die Platte in der Kaltverfestigung
nicht mehr - wie noch bei den Versuchen erforderlich - in sechs Abschnitte
aufgeteilt werden muß. Da die fertige Breitseitenwand zudem eine größere Ebenheit
aufweist, führt das zu einem herabgesetzten Aufwand bei der Nachbearbei-.
tung durch Fräsen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
und der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in den Figuren im Zusammenhang
mit dem Schmieden ausgehend von einem zylindrischen Kupferrohling
und unter Einbeziehung des Schmiedeschritts über einen profilierten Untersattel
sehr schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Es zeigen:
- Figur 1
- die verschiedenen Umformungsstufen beim Ausschmieden einer Breitseitenwand ausgehend von einem zylindrischen Rundblock bis hin zu einer Rechteckplatte mit bereits partiell ausgeschmiedetem Trichterbereich;
- Figuren 2a, 2b
- einen ersten Kaltschmiedeschritt vor (Figur 2a) und nach (Fig. 2b) dem Auflegen der Rechteckplatte gemäß Figur 1 auf einen profilierten Untersattel eines insgesamt zweiteiligen Werkzeuges;
- Figur 3
- einen zweiten Kaltschmiedeschritt zum Erzeugen der Keilform der fertigen Rechteckplatte bzw. Breitseitenwand;
- Figur 4
- die durch das Warm- und das Kaltschmieden gemäß den Figuren 1 bis 3 erzeugte Breitseitenwand; und
- Figur 5
- das Kaltverfestigen des Trichterbereichs mit einem schmalen Sattel bzw. Oberwerkzeug.
Als Einsatzmaterial zum Herstellen einer Breitseitenwand 1 für eine Kokille einer
Dünnbrammengießanlage, wobei die Breitseitenwand 1 mit einem von der Oberkante
ausgehenden gewölbten Erweiterungsbereich bzw. Trichter 2 versehen ist,
der zu seitlichen und unteren Formatflächen 3,4 ausläuft (vgl. die Figuren 4 und
5), wird im Ausführungsbeispiel ein Einsatzmaterial (Kupferrohling) in Form eines
Rundblockes mit einem Durchmesser von 500mm und einer Länge von 1200mm
gemäß Figur 1 in einem ersten Warmschmiedeschritt zunächst zu einem tonnenartigen
Zwischenformat 5, dann zu einem im wesentlichen quadratischen Block 6
und anschließend zu einer rechteckigen Platte 7 mit den Abmessungen 1350mm x
900mm x 200mm ausgeschmiedet. Im selben Warmschmiedevorgang wird danach
die Keilform (vgl. Ziff. 5. in Figur 1) erzeugt, wobei die eine Keilform annehmende
Rechteckplatte 7a die Abmessung 1350mm x 1150mm x 120/190mm aufweist.
Die Platte 7a wird nun in einem letzten Warmschmiedevorgang in Längsrichtung
(vgl. den in die Platte 7a eingezeichneten Pfeil) mit einem geraden Sattel
bearbeitet und bereits dabei der Trichter 2 partiell angeschmiedet. Die Dicke in der
Trichtermitte an der Oberkante beträgt im Ausführungsbeispiel 110mm, so daß
noch ausreichend Material für die spätere Kaltverfestigung vorhanden ist.
Die solchermaßen mit einem partiellen Trichterbereich erzeugte keilförmige
Rechteckplatte 7b wird abgeschreckt sowie kaltverfestigt und dann mit einem
Obersattel 8 nach dem Auflegen auf einen profilierten Untersattel 9 (vgl. die Figuren
2a,2b) in einem ersten Kaltschmiedeschritt entsprechend der Profilierung 10
des Unter- bzw. Profilsattels 9 an ihrer Unterseite entsprechend profiliert und hierbei
insgesamt in Längsrichtung gestreckt. Das Kaltschmieden erfolgt quer zur
späteren Gießrichtung 11 (vgl. in Figur 5 den Pfeil), wobei die Randbereiche in
einem oder mehreren, von der Presskraft der eingesetzten Schmiedepresse abhängigen
Schritten um etwa 25% verfestigt werden. Wie in Figur 3 dargestellt, wird
die Platte in einem zweiten Kaltschmiedeschritt auf einen keilförmigen Untersattel
12 gelegt und dort zu der Breitseitenwand 1 gemäß Figur 4 umgeformt, wobei bei
diesem zweiten Kaltschmiedeschritt die Platte in ihrer Mittelzone etwa um 25%
kaltverfestigt wird. Die solchermaßen kaltgeschmiedete Breitseitenwand 1 besitzt
die Abmessungen 1800mm x 1150mm x 80/140mm. Alternativ kann das Ausschmieden
auch ohne den vorbeschriebenen - ersten - Kalteschmiedeschritt über
einen profilierten Untersattel erfolgen, wenn die Schmiedekraft ausreichend ist.
In einem abschließenden Bearbeitungsgang wird die Breitseitenwand 1 gemäß
Figur 5 auf einen ebenen Untersattel 13 aufgelegt und mittels eines als schmaler
Sattel 14 ausgebildeten Oberwerkzeugs gezielt nur im Trichterbereich um etwa
25% kaltverfestigt.
Claims (4)
- Verfahren zum Herstellen einer aus einem Kupferrohling geschmiedeten Breitseitenwand einer Kokille zum Stranggießen, insbesondere für eine Dünnbrammenstranggießanlage, die einen von der Oberkante ausgehenden, zu den Seiten und nach unten auslaufenden gewölbten Erweiterungs- bzw. Trichterbereich ausweist, bei demin mehreren Warmschmiedeschritten der Kupferrohling über Zwischenformate zu einer rechteckigen Platte mit Ausbildung der Keilform sogleich in demselben Warmschmiedevorgang umgeformt wird,in einem abschließenden weiteren Warmschmiedevorgang die keilförmige Rechteckplatte in ihrer Längsrichtung mit einem geraden Sattel, dessen Breite nur einen Teil der Breitenabmessung der Platte bezogen auf deren Längsrichtung beträgt, weiter umgeformt und der Trichter dabei bereits partiell ausgeschmiedet wird,die Rechteckplatte danach abgeschreckt und kaltverfestigt wird,anschließend zur Kaltverfestigung des mittleren Plattenbereichs und zur Erzeugung des keilförmigen Endformats über einen entsprechenden keilförmigen Untersattel geschmiedet wird, undin einem letzten Schritt der gesamte Trichterbereich mit einem schmalen Sattel kaltverfestigt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,daß die keilförmige Rechteckplatte vor dem Kaltverfestigen des Trichterbreichs durch Kaltschmieden bearbeitet und dabei zur Kaltverfestigung der Randbereiche über einen geradlinigen Obersattel und einen profilierten Untersattel, deren Längenabmessungen größer als die der Rechteckplatte sind, in Längsrichtung, quer zur späteren Gießrichtung, gestreckt wird. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,daß ein Kupferrohling im Format eines Rundblocks mit einem Durchmesser von etwa 500mm und einer Länge von etwa 1200mm in vier Warmschmiedeschritten über ein tonnenartiges Zwischenformat zu einem im wesentlichen quadratischen Block und dann zunächst zu einer Rechteckplatte mit den Abmessungen von ca. 1350mm x 900mm x 200mm und anschließend zu einer keilförmigen Rechteckplatte mit den Abmessungen von ca. 1350mm x 1150mm x 120/190mm umgeformt wird, danach durch die Kaltschmiedeschritte bei gleichzeitiger Kaltverfestigung in den Randbereichen bzw. in ihrem mittleren Bereich von etwa 25% auf ein Endformat von ca. 180mm x 1150mm x 80/140mm gebracht wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,daß der Trichterbereich im letzten Schritt um etwa 25% kaltverfestigt wird.
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