SE504355C2 - Förfarande för framställning av rörformiga stränggjutningskokiller - Google Patents

Description

15 20 25 30 135 40 504 355 2 eller eljest i någon alternativ process genom progressivt kemiskt angrepp differentierat till djupet längs axeln för ämnet. Kokiller erhållna på det sätt som beskrivits ovan har många nackdelar bestående i princip av dålig ythållbarhet för den inre ytan av kokillen och en dålig ytfinish för denna. Vi- dare är den mekaniska bearbetningen och processen med kemiskt angrepp som erfordras för att åstadkomma den koniska inre ytan för gjutformen förhållandevis långdragna och komplicerade ope- rationer.

I syfte att övervinna dessa nackdelar beskriver värt ita- lienska patent 1.160.132 ett förfarande vid vilket en gjutform eller kokill formas till den erforderliga storleken med använd- ningen endast av plastisk deformation tack vare införandet in i ett tidigare böjt ämne, av en krökt dorn utvändigt uppvisande slutformen för gjutformen som önskas åstadkommen och en efter- följande dragningsopertion utövas på anordningen av element be- stående av ämnet med den nämnda krökta dornen upptagen i den.

Emellertid är inte ens denna process totalt fri från nack- delar. I synnerhet när det är nödvändigt att åstadkomma gjut- formar med förhållandevis stor längd är det ej möjligt att med denna process åstadkomma den dimensionsprecision och erforder- lig form som kräves bäggedera tvà till följd av svårigheten med ett centrera dornen inuti det krökta ämnet och på grund av problemen med elastisk instabilitet för ämnet under ett steg före dragningssteget i vilket ämnet förses med en axiell skuldra som därefter tjänar som anliggning för dornen under dragningssteget.

Syftet med uppfinningen är àstadkommandet av en process för preparerandet av kokillerna eller gjutformarna av det slag som beskrivits, som medger ett eliminerande av alla de nackde- lar somn är förbundna med det kända förfarandet.

Detta syfte åstadkommes med hjälp av uppfinningen, som hänför sig till ett förfarande för förberedandet av rörformade kokiller eller gjutformar i koppar eller kopparlegeringar for- made på ett sådant sätt att de har en väsentligen krökt längd- axel och är avsedda för anläggningar för kontinuerlig gjutning av stål, kännetecknat av att det innefattar: ett första steg innefattande formandet av en första ände av ett rörformat ämne med en rätlinjig axel, medelst plastisk kall deformation. pà ett sådant sätt att den bildar en lutad 10 15 20 25 30 '35 40 504 355 3 cirkulär skuldra vid denna ände koaxiell med en symmetrilängd- axel för det rörformade ämnet; ett andra steg innefattande formandet av ämnet pà ett sådant sätt att det ges en krökt form i vilken dess längdaxel antar en väsentligen välvd form, varvid det andra steget àstad- kommes medelst pàläggandet, i en form, av tryck pà den yttre ytan av ämnet riktad väsentligen i en riktning vinkelrätt mot nämnda axel för ämnet: ett tredje steg innefattande införandet in i det inre av ämnet, med ett på förhand bestämt och relativt brett radiellt spel, en dorn med yttre form och dimensioner motsvarande de inre dimensionerna för kokillen som det är önskat att àstadkom- ma och genom att àstadkomma att en första ände av dornen sam- verkar och ligger an mot den nämnda lutade cirkulära skuldran; ett fjärde steg i vilket ämnet bringas att passera genom en matris i en dragplatta så dimensionerad att materialet för ämnet deformeras sà att den inre ytan för själva ämnet strikt vidhäftar vid den yttre ytan för dornen, varvid det fjärde steget àstadkommes genom att utöva en väsentligen axiell kraft pà dornen pà ett sådant sätt att den överför den nämnda kraften till ämnet genom anliggningen för dornen mot den lutade cirku- lära skuldran; ett femte steg innefattande utövandet, när ämnet har pas- serat dragplattan. en väsentligen axiell kraft på dornen med en riktning motsatt den av kraften som utövades i det föregående steget, under det att en ände av ämnet, motsatt änden med den lutade cirkulära skuldran, bringas att anligga mot respektive anliggningssektorer anordnade under dragplattan.

För ett bättre förstàende av förfarandet i enlighet med föreliggande uppfinning skall de grundläggande stegen i denna beskrivas nedan i form av icke begränsande exempel i anslutning till de bifogade ritningarna, pà vilka fig 1, 4 och 10 visar ämnen som används eller erhålles under förfarandet i enlighet med uppfinningen; fig 2, 3, 5, 6, 7, 8 och 9 representerar schematiskt successiva steg i förfarandet i enlighet med upp- finningen och fig 11, 12, 13 och 14 representerar respektive längdsnitt och tvärsnitt av kokiller eller gjutformar som er- hàlles med förfarandet i enlighet med uppfinningen.

En kokill eller gjutform användbar i installationer för kontinuerlig stálgjutning, och erhàllen med förfarandet i en- 10 15 20 25 30 V35 40 504 355 4 lighet med uppfinningen, är visad i fig 11-14 där den som hel- het betecknats med hänvisningsbeteckningen 100. Kokillen 100 har väsentligen formen av ett rörformat element med en krökt längdsymmetriaxel 101, exempelvis formad som en cirkelbàge (fig ll) och har ett inre tvärsnitt som progressivt minskar längs axeln, på ett sådant sätt att den uppvisar en inre avsmalning eller konform längs axeln 101 börjande vid dess ände 102 med den större tvärsnittsytan och sträckande sig mot den motsatta änden 103 som har ett mindre inre tvärsnitt än det för änden 102; formen för tvärsníttet på kokillen eller gjutformen 100 kan ha vilken lämplig form som helst och år lämpligtvis fyrkan- tig såsom visats på ritningarna.

Förfarandet i enlighet med uppfinningen utföres börjande med ett ämne 1 med rörform med en rätlinjig axel, av det slag som visas i fig 1. Detta ämne 1 är tillverkat av koppar eller någon av dess legeringar, exempelvis genom enkel utdragning eller genom någon annan lämplig metod, och har en linjär längd- symmetriaxel återigen betecknad 101. vilken såsom framgår nedan senare blir axeln för gjutformen eller kokillen 100.

Förfarandet innefattar ett första steg för att ändra en ände två av ämnet 1 genom kall plastisk deformation på ett sådant sätt att av denna ände bildas en lutad cirkulär skuldra 3 som lämpligtvis är koaxiell med axeln 101 såsom har visats i fig 4, som illustrerar ett ämne erhållet vid slutet av det första steget.

I enlighet med en huvudkaraktäristik på förfarandet i en- lighet med uppfinningen, utförs denna första kalla plastiska deformation genom arbetsmoment som är schematiskt visade i fig 2-3. Med hänvisning till dessa figurer, åstadkommes bildandet av den lutade skuldran 3 medelst en punktformaranordning 4 in- nefattande en mångfald av sektorer eller backar 5 formade som cirkulära sektorer och monterade för att vara radiellt rörliga, exempelvis under styrning av lämpliga hydrauliska drivningar (kända och ej visade för enkelhets skull) på en cirkulär stöd- struktur eller stativ (inte heller visat för enkelhets skull) på vilka de är anordnade intill varandra med en konstant åt- skillnad i en cirkulär ring för att definiera med respektive motsvarande lutade och radiella inre arbetande ytor därav, be- tecknade med 6, en konande kavitet 7 lutande mot dess botten och med variabel bredd, varvid det rätlinjiga ämnet 1 är anord- 10 15 20 25 30 'ss 40 504 355 5 nat koaxiellt med den koniska kaviteten 7 och efter separatio- nen till de maximalt möjliga dimensionerna därav införes dess ände 2 i det inre av anordningen 4 precis in i kaviteten 7.

Sedan utövas på ändarna 2 av ämnet 1 samtidiga radiella och axiella kompressionspåkänningar erhållna genom att fastspänna änden 2 mellan sektorerna 5 och förskjutande dessa senare pro- gressivt mot symmetriaxeln 101 i pilens (fig 3) riktning alla samtidigt med samma mätt på ett sådant sätt att en progressiv reduktion erhålles i dimensionerna för kaviteten, och samtidigt axiellt pressande ämnet 1 mot sektorerna 5, i synnerhet mot den lutade arbetsytan 6, i pilens riktning och med en axiell kraft precis tillräcklig för att hålla elementet 2 konstant i kontakt med ytan 6 på ett sådant sätt att den balanserar den axiella pàkänningskomponenten som den senare överför till ämnet 1 som en följd av den centripetala radiala förskjutningen mot axeln 101, för sektorerna 5. På detta sätt blir änden 2 plastiskt de- formerad med konande tvärsnitt och tjocklek och förlängd. För att förbättra greppet för sektorerna 5 på änden 2 av ämnet 1 är de lutade arbetsytorna 6 för anordningen 4 vardera försedda med en mångfald av steg 106, vilka i fig 2 och 3 är visade i en mycket förstorad skala i förhållande till verkligheten, för att öka friktionen mellan sektorerna 5 och ämnet 1. Vid änden av detta första förfaringssteg erhålles ett ämne 8, vilket är vi- sat i fig 4 och som, i det specifikt visade exemplet, varvid startämnet 1 har ett kvadratiskt tvärsnitt, har en ringformad lutad skuldra 3 med väsentligen formen av en stympad pyramid.

Förfarandet i enlighet med uppfinningen innefattar sedan ett andra steg för formande av ämnet 8 på ett sådant sätt att det ges en krökt form i vilket dess längdaxel antar en form. exempelvis en cirkelbåge. Detta steg, såsom klart framgår av fig 5 genomföres genom utövande av väsentligen radiella tryck på den yttre ytan av ämnet 8. Dessa tryck kan effektivt utövas medelst en matris väsentligen innefattande en konkavt krökt kontaktyta 9 och en rörlig del 10 anordnad att förskjutas mot den och krökt även den, men konvext.

I ett tredje steg av förfarandet i enlighet med uppfin- ningen införs en dorn 12 i ämnet ll som erhållits därigenom.

Dornen 12 har en yttre form och dimension lika med de inre di- mensionerna för kokillen som det är önskvärt att åstadkomma. I detta steg bringas en nedre ände 120 av dornen 12 att komma i 10 15 20 25 30 '35 40 504 555 6 kontakt med den lutade ringformade skuldran 3 som klart framgår av fig 6. De inre dimensionerna av ämnet 1 som visas i fig 1. som börjar med en rätlinjig axel, är valda pà sà sätt att de invändiga dimensionerna för den delvis färdiga produkten 11 som användes i detta steg är större än de maximala dimensionerna för dornen 12 på ett sådant sätt att mellan dornen 12 och den delvis färdiga produkten ll erhålles ett på förhand bestämt ra- diellt glapp eller spel G som är väsentligen konstant vid alla punkter. I enlighet med uppfinningen måste detta spel G vara ganska stort, exempelvis i storleksordningen flera millimetrar eller mer och måste upprätthållas väsentligen konstant över hela den inre ytan för den delfärdiga produkten ll och den yttre ytan för dornen 12. Det konstanta värdet för spelet G lika väl som den perfekta koaxiella inlinjeringen mellan dornen 12 och den delvis färdiga produkten ll erhålles i enlighet med uppfinningen, tack vare den lutade formen för den ringformade skuldran 3 som definierar en ingång i form av en stympad kon, i detta specifika exempel illustrerat av en stympad pyramidin- gàng, för dornen 12 som därigenom kan vara självcentrerande i förhållande till det delfärdiga ämnet ll. Dornen 12 har också i enlighet med uppfinningen samma kurvatur för sin längdaxel som det är önskvärt att ge axeln 101 för gjutformen som skall åstadkommas och är konande mot sin ände 120.

Anordningen som utgörs av det delvis färdiga ämnet ll och dornen 12 anordnad inuti det med spel och upprätthàllen centre- ring i denna till följd av den självcentrerade verkan av den lutade skuldran 3 bringas, i ett fjärde förfaringssteg, att passera genom matrisen 15 (fig 7) för en dragplatta, i övrigt av känt slag, med sådana dimensioner att materialet för det delvis färdiga ämnet deformeras och pressar den inre ytan för ämnet tätt mot den yttre ytan för dornen. I synnerhet är de inre dimensionerna för matrisen 15 lika med de yttre dimen- sionerna för gjutformen som det är önskvärt att åstadkomma och är nära de inre dimensionerna för det delvis färdiga ämnet ll. därigenom åstadkommande, under genomförandet av detta steg, eliminerandet av spelet G med efterföljande klämning och för- längning av ämnet 11 mot dornen 12.

Detta steg àstadkommes genom utövandet av en väsentligen axiell kraft på dornen 12 på ett sådant sätt att den överför själva kraften till ämnet ll genom kontakt för dornen-12 mot 10 15 20 25 30 35 40 504 355 7 den cirkulära skuldran 3. Såsom framgår av schemat i fig 7. bringas under det fjärde steget en övre ände 16 av dornen 12, motsatt den nedre änden 120 att oscillera i det plan som in- nehåller den krökta längdaxeln för dornen 12 och som väsentli- gen sammanfaller med axeln 101 för ämnet ll, under det att mat- risen 15 även oscilleras i samma plan kring en axel vars linje har indikerats vid 17. Detta àstadkommes, exempelvis med hjälp av krökta förbindningar av känt slag anordnade sammanfallande med dessa axlar.

Under detta steg, àstadkommes till följd av reduktionen i dimensionerna för tvärsnittet för det delvis färdiga ämnet 11 under det att det passerar dornen 15, likaväl som àstadkomman- det av den inre ytan därav för att anta den yttre formen för dornen, àstadkommes också en avsevärd arbetshärdning av mate- rialet på själva ytan, vilket ger den en avsevärd hårdhet och därför en hög motståndskraft mot förslitning. Det har kunnat fastställas att när dragoperationen som àstadkommes i detta fjärde steg har skett i närvaron av ganska stort spel mellan dornen 12 och det delvis färdiga ämnet ll. såsom tidigare nämnts, antar innerytan för ämnet strikt formen av den yttre ytan för dornen 12, axeln 101 sammanfaller med längdaxeln för dornen 12 och samtidigt erhåller materialet i den inre ytan för cämnet en mycket stor hårdhet. Ett faktum är att endast i närva- ron av dessa stora toleranser eller spel underkastas materialet i ämnet. vid passagen fràn det inledande utseendet till den slutliga formen. radiella och axiella förflyttningar av avse- värd storlek àstadkomna av verkan av de radiella och axiella trycken som utövas av matrisens öppning på den yttre ytan av ämnet som bearbetas. I fig 8 är visat anordningen av ämne och dorn vid slutet av det fjärde steget.

Det har även visat sig att för att åstadkomma dessa resul- tat är det väsentligt att spelet G är likformigt fördelat mel- lan dornen 12 och ämnet 11, det vill säga att det senare är perfekt koaxiellt med dornen 12 och detta àstadkommes, vid uppfinningsförfarandet, tack vare den självcentrerade verkan av den lutade skuldran 3.

Processen innefattar ytterligare ett femte steg, utfört när ämnet 11 har passerat matrisen 15, för att utöva en väsent- ligen axiell kraft på dornen 12 i en riktning motsatt den kraft som utövas i de föregående stegen: under detta steg bringas en 10 15 20 25 30 '35 40 504 355 ände 20 av ämnet att komma i kontakt mot respektive anligg- ningssektorer Zl anordnade under matrisen 12 och rörliga mot dornen 12. Det är därför uppenbart, att genom inverkan av den angivna kraften, kan dornen 12 dras ut ur ämnet 19 i en snabb och enkel operation genom att detta hålls i ett fast läge genom inverkan av sektorerna 21. Lämpligtvis kan dessa senare styras av manöverorgan anordnade att fungera på ett helt automatiskt sätt, exempelvis medelst fjädrar 22 (fig 9).

För att erhålla de färdiga kokillerna är det tillräckligt. att vid denna punkt, skära av en änddel från ämnet 19 därigenom avlägsnande skuldran 3, såsom har visats i fig 10, och att inte underkasta denna några ytterligare behandlingar, i synnerhet ej pàläggandet av något skikt av fodermaterial på dess inre yta (borstningsbehandling eller liknande).

Kokillen eller gjutformen som därigenom har erhållits har många tilltalande egenskaper, för det första är formen för dess inre yta noga definierad; detta beror på den perfekta kopie- ringsverkan mellan dornen 12 och ämnet ll som utformas i det fjärde förfaringssteget (fig 7); denna fördelaktiga karaktäris- tik beror på såväl på närvaron av spelet G jämnt fördelat mel- lan dornen 12 och ämnet ll, som inducerar rörelser för materia- let i själva ämnet och till den perfekta koaxilliteten mellan dornen 12 och ämnet ll, likaväl som den korrekta dragverkan som kan åstadkommas på ämnet 11 genom verkan av dornen 12; alla dessa kännetecken erhålles i enlighet med uppfinningen tack vare närvaron av en lutad cirkulär skuldra 3 och vidare av de àterhàllande funktionerna för dornen 12 och matrisen 15. som vardera kan svänga kring axeln 18 respektive 17 (fig 7).

Vidare erhåller till följd av den nämnda dragverkan den inre ytan för kokillen en ythårdhet och placeras i ett till- stånd lämpligt att uppta ett skikt av fodringsmaterial som kan ge hög motståndskraft mot förslitning. Slutligen, tack vare ko- ningen för dornen kan en variation i enlighet med formen för det inre snittet för kokillen längs dess längdaxel åstadkommas direkt under dragningen, detta snitt reduceras gradvis såsom visas i tvärsnittet i fig 12, 13 och 14. I synnerhet kan även radierna för hörnen indikerade vid Rl, R2 och R3 mellan sidorna av själva snitten även gradvis minska för att åstadkomma de op- timala förhållanden för passagen av smält stål inuti kokillen 100. 504 355 9 Slutligen är det uppenbart att de beskrivna stegen för det föreliggande förfarandet kan innefatta mødífieringar utan att man avlägsnar sig från uppfínningstanken.

Claims (6)

504 355 /o P a t e n t k r a v

1. l. Förfarande för framställandet av rörformiga kokiller eller gjutformar i koppar eller kopparlegeringar formade pà ett sådant sätt att de har en väsentligen krökt längdaxel och avsedda för kontinuerliga stålgjutningsinstallationer, vilket innefattar: ett första steg innefattande bockandet av en första ände av ett rörformat ämne med linjär axel, genom kall plastisk de- formation, på ett sådant sätt att i denna ände bildas en axiell skuldra; ett andra steg innefattande formandet av ämnet på ett så- dant sätt att det ges en krökt form, i vilken dess längdaxel antar en väsentligen krökt form, varvid det andra steget åstad- kommes genom att i en form pàlägges tryck på den yttre ytan av ämnet riktat i en riktning väsentligen ortogonalt mot nämnda axel för ämnet; ett tredje steg innefattande införandet i ämnet, med ett på förhand bestämt relativt brett radiellt spel, en dorn med yttre form och dimensioner lika med den inre formen och dimen- sionerna för kokillen som det är önskvärt att åstadkomma och samverkande med en första ände av dornen mot den nämnda axiella skuldran; ett fjärde steg innefattande ämnets passage genom en mat- ris i en dragplatta med sådana dimensioner att materialet i äm- net formeras åstadkommande för den inre ytan en exakt överens- stämmelse med den yttre ytan för dornen, varvid det fjärde ste- get åstadkommes genom utövande av en väsentligen axiell kraft på dornen pá ett sådant sätt att kraften överföres till ämnet genom ingrepp för dornen pà den axiella skuldran; ett femte steg när ämnet har passerat dragplattan, inne- fattande utövandet av en väsentligen axiell kraft på dornen i en riktning motsatt den för kraften som utövades i det före- gående steget, under det att en ände av ämnet, motsatt den axiella skuldran är i kontakt med respektive anliggningssek- torer anordnade under dragplattan, kännetecknat av att den axi- ella skuldran formas som ett cirkulärt element, lutat i förhål- lande till längdsymmetriaxeln för det rörformade ämnet med en fràn 900 avvikande vinkel för att definiera en stympat konisk ingång för dornen koaxiell med ämnets axel. ll 504 355

2. Förfarande enligt krav 1, kânnetecknat av att de inre dimensionerna för ämnet väljs på ett sådant sätt att de är större än de maximala dimensionerna för dornen för att mellan dornen och ämnet lämna ett på förhand bestämt radiellt spel (G) som väsentligen är lika vid alla punkter.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att under det att kraften utövas under det fjärde steget, är en andra ände av dornen motsatt den första änden hàllen svängbar i det plan som innehåller den välvda axeln för dornen, och att även dragplattan är svängbar i samma plan.

4. Förfarande enligt något av föregående krav, känneteck- nat av att det första steget utförs genom att införa den första änden av det rätlinjiga ämnet in i en spetsformningsanordning bestående av en mångfald av radiellt rörliga sektorer anordnade intill varandra med en konstant åtskillnad i en cirkulär ring för att definiera, med respektive motsvarande inre radiellt lu- tade arbetsytor en konande hålighet lutad mot botten och med variabel bredd, varvid det rätlinjiga ämnet är anordnat koaxi- ellt i förhållande till den konande kaviteten, och utövande på den första änden av det rätlinjiga ämnet samtidiga radiella och axiella kompressionspåkänningar åstadkomna genom fastkläm- mandet av den första änden av det rätlinjiga ämnet mellan sek- torerna och progressivt förskjuta dessa senare mot axeln för det linjära ämnet samtidigt i samma utsträckning, på ett sådant sätt att en progressiv reduktion av dimensionerna för kaviteten erhålles, och axiellt pressande det linjära ämnet mot sektorer- na med en axiell kraft precis tillräckligt för att hålla den första änden av ämnet konstant i kontakt med den lutade arbets- ytan för sektorerna, på ett sådant sätt de axiella påkännings-_ komponenterna som överförs till det rätlinjiga ämnet genom för- skjutningen av sektorerna balanseras.

5. Förfarande enligt krav 4, kânnetecknat av att det fak- tum att de lutade arbetsytorna för sektorerna i spetsformnings- anordningen är försedda med en mångfald av steg anordnade att förbättra greppet på den första änden av det linjära ämnet.

6. Förfarande enligt krav 4, kännetecknat av att vid slu- tet av det fjärde steget, förskjutes anliggningssektorerna an- ordnade under dragplattan mot dornen genom manöverorgan på ett sådant sätt att en skuldra åstadkommes för änden av ämnet när, i det fjärde steget, den nämnda kraften utövas på dornen. -ç-n-n-ï