JP2587054B2 - 連続鋳造機械のための金型の製造方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、連続鋳造機械のための金型の製造方法にし
て、銅又は銅合金から成る管部材が、管部材から製造さ
れるべき金型の製品部の寸法及び形状と同一の寸法及び
形状を有するマンドレルのための受けを成形し、管部材
の形成のためのマンドレルを管部材中に導入し、管部材
をダイスによってマンドレルに倣って成形しかつマンド
レルを成形工程後にその管部材から引出す前記方法及び
この方法を実施するための装置に関するものである。

（従来の技術） この種の方法は円形連続鋳造機械のための湾曲した連
続金型の製造では既に原理的には公知である（西独国特
許明細書1809633号）。この際直線管部材中に、管部材
から製造されるべき金型の製品部の寸法及び形状と同一
の寸法及び形状を有するマンドレルが挿入される。管部
材はマンドレル寸法に相応して成形され、そして続いて
管部材の内面をマンドレル上に圧着するためにマンドレ
ル及び管部材は共通してダイスを通って押出される。こ
の方法は今日までは実証され、この方法で高い精度及び
表面品質並びに連続鋳造における使用に充分な硬度を備
えた金型管が製造された。公知の方法に従って作られる
金型管の品質も今日の垂直に相応する場合、方法自体が
高い機械的出費及び人件費を必要とし、理論的な製造技
術は変わらない。

これに対して経済性の改良のため鋳造装置は益々大き
な鋳造型を使用する傾向にある。金型の必要な交換によ
る寿命の減少を考慮して、金型の寿命を高めることが必
要である。このためには使用される金型材料、特に銅の
硬度が高くかつ使用される金型の形状精度の改良が望ま
れる場合、金型メーカにとって従来冒頭に記載した方法
で必要とされたよりも大きい変形及び成形力が必要とさ
れる。

また、他の公知の方法（英国特許明細書第2151162
号）では、湾曲した管金型の製造のために、一端を縁取
りされた管部材が別個の加工工程において湾曲された型
中に導入され、その際管部材の外表面上にラジアル方向
の力が印加される。こうして製造されるべき管金型の製
品部の寸法及び形状と同一の寸法及び形状を有するマン
ドレルが予め変形された管部材中に導入されかつ管部材
はマンドレルに倣って成形される。しかしこの公知の方
法ではダイスの支持手段がないため管部材中への湾曲し
たマンドレルの導入による成形加工中ダイスが不安定と
なる点が不利である。

（発明の課題） 本発明は任意の寸法及び形状の連続金型の加工を合理
的かつコスト安く保持し、同時に管断面積、壁厚並びに
使用される金型材料の硬度とは無関係に製品の品質を向
上させることための方法と装置を案出することを課題と
する。

（課題の解決のための手段） 本発明の課題は、マンドレルの曲率半径に依存して、
管部材とダイスとの間の相対運動による変形工程の際、
ダイスが常に積極的かつ連続的にマンドレル軸線に対し
て垂直の作業位置に調整されることによって解決され
る。

これらの方法ステップは、製品の改良された品質を備
えた合理的な加工である。このことは、特に需要に適合
した大きな寸法並びに硬い金型材料から成る金型管の製
造にも通用する。製造工程は完全自動又は半自動的に行
われることができ、それによって加工精度は手動操作誤
差とは無関係てある。

本発明により提案された方法は予め設定された送りプ
ログラム内での選択の自由な加工プロセスを許容し、そ
の際故障に起因する中断は生じない。製造プログラムの
整然とした進行のための前提はブランク管貯蔵部であ
り、これは場合によっては種々の寸法の必要な数の管の
加工のために役立つ。このブランク管は本発明の方法プ
ロセスで切断されるが、予め曲折された管でもよい。管
が切断される出発材料として有利に引抜管が使用されう
るが、本発明により加工されるべき管部材のためのブラ
ンクとして圧延された又は鋳造された管も使用され得
る。

本発明によれば、先ず管部材の一端に挿入されるべき
マンドレルのための受けが設けられる。このような受け
は管部材が通過する部材であり、管部材の一端は本発明
ではマンドレルの申し込み又は引抜きのために相応して
縁取りされることができる。しかし本発明による合理的
な製造の範囲内で、この目的のために管部材の一端をカ
ーリングすることは特に有利である。ここで「カーリン
グ」とは管部材の開口端をラジアル方向内方に巻込むこ
とを意味する。

本発明にとって、金型に対する管部材の成形は、金型
寸法精度、製品部を形成する金型内面の表面品質、管壁
の硬度のような要求される金型品質を得るために金型の
製品部の寸法又は形状を有するマンドレルによって行わ
れる。一般にマンドレルは管部材中に押込まれ、それに
よって例えば湾曲した金型管が作られる。本発明による
技術思想の範囲内において、勿論変形されるべき管部材
中へのマンドレルの導入は管部材中でマンドレルが湾曲
され又は隙間をもって案内されかつ機械的接触は変形工
程の際に初めて行われることもできる。

所望の金型品質は、マンドレルを通される管部材（マ
ンドレル−管の組合せ）がダイスによってマンドレルの
湾曲に倣って成形される際にマンドレルが管部材に全面
的に接触することにより達成される。この目的のために
マンドレルを通される管部材はダイスを通って押出され
又は引抜かれるが、本発明の範囲内でダイスは管成形の
ために位置不動で、マンドレルを導入された管部材が移
動されることができる。マンドレル上への管部材の内面
の緊密な圧着は直線又は湾曲した円錐形又は部分円錐形
の金型管を可能にし、金型管は特別に高い寸法精度、高
い表面品質並びに鋼鋳造における使用に充分な硬度を特
徴とし、その際本発明による方法はコストの安い加工方
法で同様な金型品質を確保する。

ダイスはマンドレルの曲率半径に依存して管部材とダ
イスとの間の相対運動による変形の際に、常に連続的に
マンドレル軸線に対して垂直位置の作業位置に調整さ
れ、この措置は例えばマンドレル上に被嵌される管部材
の成形の際に高い変形力にもかかわらず、均一な材料減
少、従って均一な壁厚に繋がり、均一な壁厚さは機械的
な内部応力を残さない。

本発明によって得られる特性は寿命の延長に役立つ。
本発明の実施において、マンドレルの曲率半径に依存し
て管部材とダイスとの間の相対運動による変形の間に、
ダイスが積極的に常にマンドレル軸線に対する垂直位置
に調整される。

その上本発明は各加工位置でのダイスの積極的調整に
よって変形工程の際、例えば変形装置に供給される不均
一な壁厚の管部材の壁厚の均一化のためにダイスの調整
が可能にされる。マンドレル軸線に対する任意の角度調
整が達成可能である。これらの可能性を公知の装置（西
独国特許明細書2154226号）及び方法（ヨーロッパ特許
明細書第0060820号）は提供しない。湾曲されたマンド
レルの方向におけるダイスの自動的な送りは不均一な加
工代並びに金型管の不均一な壁厚に繋がる。工具面上の
管部材の引張りはそれ以上行われず、特にこれによって
金型管の内面の要求される寸法精度が達成されることが
できない。

本発明の有利な構成は、既に示唆したように、管部材
中へ製造されるべき金型の製品部の寸法及び形状と同一
の寸法及び外形を有する湾曲されたマンドレルが導入さ
れかつマンドレルにより押圧された管部材が旋回可能に
支承されたダイスによってマンドレル上で成形される場
合に得られる。マンドレルを導入される管部材とダイス
との間の各時点にダイスはマンドレル軸線に対して常に
垂直にされることによって、管壁の均一な変形が確保さ
れる。そのわけは変形工程はマンドレル上での管部材の
成形の各時点で積極的に影響されるからである。

本発明による変形方法にとって本質的なことは管部
材、特にマンドレルを導入された管部材とダイスとの間
の相対的運動である。従って管部材がダイスによって圧
縮されるか、ダイスによって引抜かれるか変形方法にと
って重要ではない。成形される内室の寸法精度の改良の
ために製造されるべき金型の製品部の寸法及び形状と同
一の寸法及び形状を有するマンドレルを管部材中に挿入
し、それからダイスを、マンドレルの導入された管部材
を介してマンドレルの軸線方向に案内することは合理的
である。

しかし本発明によって、他の利点も得られることがで
きる。出発材料として使用される、例えば引き抜かれて
管部材に切断された管は一般に壁厚に関して特定の公差
を有する。本発明によって得られたダイスの調整によっ
て、金型管の仕上げの際にこのブランク管に付随する不
均一性を除去することが可能にされる。

ダイス自体は例えばいわゆるダイスホルダ中に案内さ
れる。従って本発明の実施において、回転可能又は旋回
可能に支承されており、かつダイスをダイスホルダ中に
安定した位置に保持するダイスホルダ上の力作用による
マンドレル軸線に対する垂直位置に連続的に調整するこ
とが行われる。この際有利に、特に高い変形力のため
に、ダイスホルダは油圧的に各加工位置に、例えばマン
ドレル又は工具面に対して垂直位置に調整される。

高い品質の他に、本発明にとって変形方法の経済性も
本質的なことである。この理由から本発明において、マ
ンドレルの表面に対する各加工位置へのダイスの調整運
動はプログラム可能な制御により行われる。管寸法、壁
厚、材料加工特性、曲率半径等に従って、各曲率半径に
対する加工位置への調整は予め定められたプログラムに
従って行われる。

本発明の実施のための他の有利な可能性は垂直位置又
はダイスとマンドレル軸線との間の任意の調整角をなす
各他の加工位置へのダイスの調整運動はダイスホルダと
機械枠との間に作用する力に依存して行われる場合に存
する。

特に冷間変形により、かつ合理的に管部材の出発横断
面に関して15〜25％の間の変形率は最終寸法及び又は最
終形態に適合された管部材がブランクとして使用された
場合に考慮され、マンドレルは変形された金型管から押
出し又は引抜きにより作られる。場合によっては金型管
は最終寸法にされかつ例えばカーリングされた管部材端
も切断される。そのようにして製造された金型管は製品
検査後に包装されるが、製品検査の前にも機械的加工に
よって加工され、例えば金型管の端面が機械的に仕上げ
られ又は保持溝が管壁中に外から加工されることもでき
る。

本発明による方法は任意の金型断面形態に適用可能で
あり、前提は金型の所望の断面形態に相応したマンドレ
ル形態にある。Ｔ形、二重Ｔ形、Ｕ形、又はＬ形横断面
輪郭同様円形、矩形、正方形又は多角形のような横断面
も得られ得る。

所望の横断面形に相応して要求される変形マンドレル
本発明の実施形態では円錐形に形成され得、場合によっ
ては金型の製品部の必要なテーパの確保のために一倍又
は二倍にされる。マンドレルは製造されるべき管金型を
連続鋳造機械にも使用するために湾曲されることができ
る。

型中空室について種々の輪郭を選択しようとすれば、
仕上げマンドレルも相応して機械加工の難しい種々の形
状にしなければならない。そのような場合にチル鋳物管
からマンドレルの押し出し又は引抜きする際に問題をな
くするために、マンドレルを２つ又はそれ以上に分割す
ることが合理的である。その際マンドレルの分割は金型
の軸線方向に沿って及び又は軸線方向に対して横に行わ
れるのが合理的である。

（実施例） 本発明に相応した所定の管金型の製造のために、管部
材貯蔵部SRにある切断された管部材が場合によっては相
異なる寸法及び横断面形状で所定の管金型に好適な管部
材１が選択され、かつカーリングのためにステーション
Ｉに供給される。このカーリングは即ち管の端のカーリ
ング（受け）２の形成は合理的に供給れた管部材１の好
適なプレス装置へ供給された管部材１のクランプ後に管
端の据込みによって実施される。カーリングされた管は
１は好適な搬送装置によってステーションIIに搬送さ
れ、同時に所定の基準寸法を有する芯金としてのマンド
レル３をマンドレル貯蔵部SDから供給され、マンドレル
３は圧力成形の形で直線状の管部材１中に押込まれる。
管部材１はその端の受け２でマンドレルを受ける。

他の可能性は管部材貯蔵部SRから既に湾曲された管部
材４が取り出し、ステーションＩに供給され、続いて湾
曲した所定の基準寸法を有する芯金としてのマンドレル
３がステーションIIに供給され即ち、所定の形態及び寸
法のマンドレル３が管部材１中に導入される。

直線状の管部材１か湾曲された管部材４かに拘わら
ず、ステーションIIIにおいてマンドレル３とダイス５
による最終的な変形工程が行われる。即ち管部材１はダ
イス５上でマンドレル３によって湾曲される。一方管部
材４はダイス５上でマンドレル３に倣って湾曲される。
図示の実施形において、マンドレルを差し込まれた管部
材Ｉはダイスを通って押出され、その際管部材１の内面
６は緊密にマンドレル３の表面上に圧着される。マンド
レル形態及びマンドレル表面の転写によって管壁のこの
ような変形の際に同時に管材料の表面硬度が高められ
る。

成形された金型１′の他の加工、場合によっては仕上
げ及び製品検査のためにマンドレル３はステーションIV
において金型１′から離される。このことは例えば図に
示すように、マンドレル３が金型管１′から矢印方向に
引出される場合、ストリッパ７が金型管１′のための受
けとして役立つ。

マンドレル３及び金型１′の機械的分離の後に、ステ
ーションＶに示すように、マンドレル３はステーション
IIに送られ又はマンドレル３による仕上げ加工が全て終
了した後マンドレル貯蔵部SDに戻される。このために搬
送区間８が使用される。他の種類の仕上加工で二重Ｔ輪
郭の金型管又は直線状金型管を成形する場合には、管部
材１は相応してマンドレル10上又はマンドレル９上に被
嵌される。管部材１から作られた金型管１′がカーリン
グされた端２を切断され、その後最早管端の加工又は最
終寸法への切断を必要としない金型管１′は、検査ステ
ーションＰに供給れる。検査をパスした金型管１′は出
荷のために包装される。

第２図に示すように、本発明による加工システムがブ
ロック図で示される。加工条件に相応して、例えば材質
CuCrZrの管部材が管部材貯蔵部SRから取出されてカーリ
ングのためにステーションＩに供給される。この間に加
工条件に相応して特定された仕上げプロセスのためのマ
ンドレルはマンドレル貯蔵部SDからステーションIIに達
し、かつステーションＩから来るカーリングされた管部
材に供給される。管部材−マンドレルは続いてマンドレ
ル表面上への管部材の緊密な圧着のためにステーション
IIIに又は続いてマンドレルと金型管１′の再分離のた
めにステーションIVに供給れる。ここから金型管１′は
検査ステーションＰに供給され、場合によっては前以て
端加工、最終寸法に裁断された後にマンドレルははじめ
て制御個所STに達し、制御個所STは仕上げプロセスの範
囲に相応してマンドレルが新たにステーションIIに達す
るか、続いて行われる製造されるべき金型の種類の変換
の際に貯蔵部SDに戻される。

第１図及び第２図に比して拡大されて第３図〜第６図
で表されている変形工程の詳細が示されている。管部材
を金型管に変形するために例えば連続プレスされた円形
管の引き抜きによって作られた素管から引抜かれた例え
ばブリネル硬度HB55〜75の真直銅管11が使用される。こ
の管は加工代を考慮して所望の寸法に裁断される。続い
て第３図のように製造されるべき金型の製品部の寸法及
び形状に従って作られた、例えば硬質クロムメッキされ
たマンドレル12であって連続鋳造機械の湾曲に相応して
変形されるマンドレル12が第４図に示すように銅管11中
に圧入される。

これとは異なり、マンドレルの挿入を容易にするため
に、銅管11は勿論マンドレル形状に相応して湾曲される
ことができ、同様に同様な目的のためにマンドレル表面
と管内面との間に充分な隙間が選択されることができ
る。銅管11は合理的に管端13でカーリングされ、即ち管
端は、後続の変形のための挿入されたマンドレルのため
の受け２とするために、管端はカーリングされる。しか
し受けは銅管端を通って横に達するピンによっても形成
されることができる。

マンドレルを挿入された銅管11は第５図に示すように
変形装置に供給され、変形装置は機械枠15並びに機械枠
15に図式的に示された回転及び旋回装置16によって支承
されたダイスホルダ17から成り、ダイスホルダ17はダイ
ス18を保持する。19で機械枠15に対して支持された油圧
シリンダが表わされ、この油圧シリンダ19は相応した制
御作動の際ダイスを矢印のように機械枠15に対して旋回
させる。

この方法で第６図に示すようにマンドレルを挿入され
た銅管11のダイス18を通る引抜き又は押出しの各時点
で、理想状態即ちマンドレル軸線に対するダイスの垂直
状態を調整することが可能である。マンドレル12上へ銅
管11の緊密な圧着又は湾曲の連続変形工程は均一の壁厚
及び均一の応力分布及び金型寿命の改良のために影響さ
れることができる。この可能性は特に大きい寸法かつ非
常に硬い金型材質の場合に行われる。

銅管11及びマンドレル12の共通の押圧は垂直位置への
実施例中のマンドレル曲率に相応して、即ちそれぞれマ
ンドレル軸線に対して垂直に調整されたダイス18が個々
で行われる冷間加工のためにこのようにして作られる金
型間11′の無条件の寸法保持を提供し、ブリネル硬度は
同時に80〜110に高められる。

第５図及び第６図に示すように、マンドレル表面に対
するダイス18の各位置の調整はダイスホルダ17と機械枠
15との間に配置れたダイスホルダ17の相異なる位置に配
置された力測定装置20によって行われる。測定された力
の差はデータ処理21に、例えばマイクロプロセッサを介
して評価され、かつダイスの調整のための制御指令にお
いて垂直位置に変換される。それによって変換工程はデ
ータに基づいて最適に行われ、かつ相異なる寸法、横断
面、壁厚さの等のため並びに相異なる形態及び材料品質
のために最適にされる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の方法プロセスを示し、そし
て第３図から第６図は作業位置へのダイスの調整の具体
的な態様を示す図である。 図中符号 11……管部材 11′……仕上げられた管部材（金型管） 13……管部材の端 12……マンドレル 18……ダイス Ｉ……第１ステーション II……第２ステーション III……第３ステーション IV……第４ステーション SD……ブランク管貯蔵部 SR……マンドレル貯蔵部

フロントページの続き (72)発明者 ホルスト・フイツシエル ドイツ連邦共和国、オスナブリユツク、 マインケルストラーセ、11 (56)参考文献 特開 昭59−202141（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−127021（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−202140（ＪＰ，Ａ)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】連続鋳造機械のためのトンネル形金型の製
   造方法にして、先ず銅又は銅合金から成る管部材の一端
   に、製造されるべき金型の製品部の寸法及び形状と同一
   の寸法及び形状を有するマンドレルの受け（２）を成形
   し、管部材の形成のためのマンドレルの管部材中に導入
   し、管部材をダイスによってマンドレルに倣って成形し
   かつマンドレルを成形工程後にその管部材から引出す、
   前記方法において、 ダイス（18）を、マンドレル（12）の曲率半径に依存し
   て、管部材（11）とダイス（18）との間の相対運動によ
   る変形工程の際常に積極的かつ連続的にマンドレル軸線
   に対して垂直の作業位置に調整し、そして各作業位置へ
   のダイス（18）の積極的かつ連続的調整を、機械枠（1
   5）に対して回転可能又は旋回可能に支承されたダイス
   ホルダ（17）への力印加によって行ない、それによって
   ダイス（18）をダイスホルダ（17）に対して安定な位置
   に保持し、 各作業位置へのダイス（18）の前記調整運動を、プログ
   ラム可能な制御により行なうことを特徴とする連続鋳造
   機械のための金型の製造方法。
2. 【請求項２】ダイスホルダ（17）を油圧的方法又は機械
   的方法で各作業位置に調整する、特許請求の範囲第１項
   記載の方法。
3. 【請求項３】連続鋳造機械のためのトンネル形金型の製
   造のため、先ず銅又は銅合金から成る管部材の一端に、
   製造されるべき金型の製品部の寸法及び形状と同一の寸
   法及び形状を有するマンドレルの受け（２）を成形し、
   管部材の形成のためのマンドレルの管部材中に導入し、
   管部材をダイスによってマンドレルに倣って成形しかつ
   マンドレルを成形工程後にその管部材から引出し、その
   際ダイス（18）を、マンドレル（12）の曲率半径に依存
   して、管部材（11）とダイス（18）との間の相対運動に
   よる変形工程の際常に積極的かつ連続的にマンドレル軸
   線に対して垂直の作業位置に調整しそして各作業位置へ
   のダイス（18）の前記調整運動を、機械枠（15）に対し
   て回転可能又は旋回可能に支承されたダイスホルダ（1
   7）への力印加によって行ないそれによってダイス（1
   8）をダイスホルダ（17）に対して安定な位置に保持
   し、 各作業位置へのダイス（18）の前記調整運動を、プログ
   ラム可能な制御により行なう連続鋳造機械のための金型
   の製造方法を実施するための装置にして、管部材中に導
   入可能で、製造されるべき金型の製品部の寸法及び形状
   と同一の寸法及び形状を有するマンドレルと、管部材を
   マンドレルに倣って成形するダイスとから成るものにお
   いて、 前記プログラムによる制御信号に依存して油圧シリンダ
   により作用される調整可能性を有する、機械枠（15）に
   対して回転可能又は旋回可能に支承されたダイス（18）
   を備えたことを特徴とする前記装置。
4. 【請求項４】マンドレル（12）が、長さに渡って円錐状
   又は部分円錐状の形態を有する、特許請求の範囲第３項
   記載の装置。
5. 【請求項５】マンドレル（12）が、２つ又はそれ以上に
   分割されている、特許請求の範囲第３項又は第４項記載
   の装置。
6. 【請求項６】マンドレル（12）が軸線方向に沿って及び
   又は軸線方向に対して横に分割されている、特許請求の
   範囲第５項記載の装置。