DE1296746B

DE1296746B - Stranggiesskokille

Info

Publication number: DE1296746B
Application number: DEB84176A
Authority: DE
Inventors: Ratcliffe Temple W
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1964-10-20
Filing date: 1965-10-20
Publication date: 1969-06-04
Also published as: US3336973A; GB1109399A

Description

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Die Erfindung betrifft die besondere Ausbildung gewölbt, damit sie bei hohen Temperaturen nicht der formgebenden Fläche von Stranggießkokillen über die Oberfläche der Wand herausragt, zwecks Erhöhung deren Lebensdauer. Bei bekann- Ein geeignetes Material für die Einsätze in den

ten Kokillenbauarten verursachen die Temperatur- Nuten ist z. B. reines Silber, das besonders gut verdifferenzen quer durch die Kokillenwand und längs 5 formbar ist, so daß sich die geschilderten Bedingunder Kokille Ausdehnungsschwierigkeiten, die die gen erfüllen lassen. Silber hat außerdem eine sehr Lebensdauer der Kokillen beschränken. Bei den hohe Wärmeleitfähigkeit, läßt sich leicht mit dem bekannten Block-Kokillen liegen die Schwierigkeiten Kokillenmetall verschmelzen und hat den Vorteil, darin, daß die heiße Kokilleninnenfläche über ihre sich bei Raumtemperatur nach Durchlaufen hoher Festigkeitsgrenzen hinaus beansprucht wird, so daß ίο Temperaturen beim Kokillenstranggießen schnell zu die Kokillen in gewissen Abständen aus dem Arbeits- entspannen.

prozeß gezogen werden müssen. Es ist dann not- Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der folgenwendig, die Ermüdungsrisse aus der den Kokillen- den Beschreibung eines bevorzugten Ausführungshohlraum begrenzenden Wandfläche durch erneutes beispiels der Erfindung und einer Abwandlung in Bearbeiten zu entfernen. Die Schwierigkeiten ent- 15 Verbindung mit der Zeichnung, stehen dadurch, daß die heißen Oberflächenschichten F i g. 1 ist eine Ansicht einer Kokille im Schnitt

der Kokille das Bestreben haben, sich in beiden nach Linie 1-1 in F i g. 2,

Richtungen, quer und längs, mehr auszudehnen als F i g. 2 eine Draufsicht auf die Kokille nach

die kalten Oberflächenschichten. F i g. 1,

Die bekannte Bauweise der Kokille aus einem 20 F i g. 3 eine Teilansicht der Innenfläche der Kokille Stück behindert besonders die seitliche Ausdehnungs- nach F i g. 1 und 2 in größerem Maßstab, möglichkeit, so daß die Beanspruchung in der heißen Fig. 4 ein Teilschnitt nach Linie 4-4 in Fig. 3

Oberflächenschicht der Kokille, vor allen Dingen in der in noch größerem Maßstab, und Hochtemperaturzone über der Elastizitätsgrenze liegt. F i g. 5 zeigt eine gegenüber F i g. 4 geänderte Aus-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, der- 35 führungsform der Kokillenbauweise, artige Oberflächenschäden bei Stranggießkokillen zu Nach F i g. 1 und 2 ist eine Vollblock-Kokille 10

vermeiden. Um solche Oberflächenschäden bei mit rechtkantigem Hohlraum 12 mit einer Anzahl im Schleudergießkokillen zu verhüten, hat man bei wesentlichen in gleichem Abstand angeordneter Kokillen die formgebende Fläche mit feinen Ein- Kühlkanäle 11 versehen, die sich über die ganze kerbungen oder Rillen in Form eines Netzwerkes 30 Länge der Kokille erstrecken, wobei die Kühlkanäle versehen (deutsche Patentanmeldung E 4218 VI a/3 Ic). im wesentlichen gleichen Abstand von der form-Die Erfindung besteht daher in der Anwendung gebenden Kokillenwand-Oberfläche 13 haben. Bei der bei Schleudergießkokillen zwecks Erhöhung der der beschriebenen Bauweise ist die Kokille mit ihrer Lebensdauer bekannten netzförmigen Ausnehmun- Hauptachse vertikal angeordnet. Wenn Stahl gegen an deren formgebender Fläche auf Stranggieß- 35 gössen wird, berührt das geschmolzene Metall die kokillen mit in Strangrichtung verlaufenden Kühl- Fläche 13 der Kokille mit einer Temperatur von kanälen in der Weise, daß die Ausnehmungen mit etwa 1500° C, während die Kühlflüssigkeit in den einem darin verbleibenden, gegenüber dem Kokillen- Kühlkanälen 11 eine Temperatur von etwa 10° C werkstoff duktileren Metall ausgefüllt sind. Dabei haben mag. Das Temperaturgefälle zwischen der lassen die in den Ausnehmungen angeordneten 40 heißen Fläche 13, die etwa eine Temperatur von duktileren Metalle eine stärkere Dehnung der Ober- 260° C hat, und der Kühlflüssigkeit in den Kühlflächenschichten im formgebenden Teil der Strang- kanälen 11 folgt den bekannten Gesetzen des gießkokille zu, ohne daß gleichzeitig die Gefahr des Wärmeübergangs.

Eindringens von Gießmetall in die Ausnehmungen Die Stranggießkokille weist in vertikaler Richtung

besteht. 45 gesehen im wesentlichen vier thermisch unterschied-

Bei Hartgußformen für Zahnräder ist es bekannt- Hch belastete Zonen A, B, C, D auf, wie Fig. 3 zeigt, geworden, zwischen auswechselbaren Formblöcken Die oberste Zone A reicht von der Oberkante 20 des im Kokillenhohlraum Schichten von Asbest oder Kokillenhohlraums bis etwa zu dem Spiegel oder ähnliche zweckentsprechende Zwischenlagen einzu- etwas oberhalb des oberen Spiegels der Metallschalten (deutsche Patentschrift 176245). Bei was- 50 schmelze, der in der Kokille aufrechterhalten wird, sergekühlten Stranggießkokillen nach der deutschen Die Zone B ist der Bereich der Kokillenwand, der in Auslegeschrift 1 092 613 sollen in der Außenfläche unmittelbarer Berührung mit der Metallschmelze der Kokillenwandung eingelassene Schlitze mit einem steht und den größten Wärmefluß in die Kühlflüssigwärmebeständigen, plastischen Stoff ausgefüllt sein. keit leitet. Die Zone C unmittelbar unterhalb der Diese bekannten Maßnahmen dienen zur Verkleine- 55 Zone B liegt in dem Teil der Kokille, in dem der rung der Verformung der Kokille. Gußstrang bereits eine dünne Außenschicht aus er-

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind starrtem Metall hat und von der Kokillenwand wegdie Ausnehmungen in Form von Längsnuten und zuschrumpfen beginnt. Der Wärmeübergang zur Quernuten angeordnet, und zwar vorzugsweise in Kokillenwand ist an dieser Stelle jedoch noch relativ den heißeren Zonen in dichterer Folge als in den 60 hoch, da die erstarrte Gußstrangaußenschicht in kühleren. Dabei sind die Längsnuten vorzugsweise diesem Bereich noch schwach ist und sich wieder weniger tief als der Abstand der Kühlkanäle von erhitzen und ausdehnen und wieder mit der Kokilder Kokilleninnenfläche und zu den Kühlkanälen lenwand in Berührung kommen kann. Die unterste versetzt. Zone D wird wegen der normalen Ausbildung und

Die Ausnehmungen sind vornehmlich mit einem 65 Aufrechterhaltung eines Luftspaltes zwischen dem Edelmetall aus der Gruppe Gold, Silber, Platin aus- Gußstrang und der Kokillenwand verhältnismäßig gefüllt. Die Oberfläche der Einsätze ist vorteilhafter- geringen Wärmeaustausch zwischen der Wand und weise gegenüber der Innenfläche der Kokille ein- dem Gußstrang haben.

Gemäß der Erfindung ist die heiße Oberfläche der Kokillenwand bis zu einer bestimmten, von der Art und Gestaltung der verwendeten Kokille abhängigen Tiefe genutet. Die Nuten brauchen nur so breit zu sein, daß sie eine "unbehinderte Ausdehnung jedes beliebigen Feldes einer Flächenaufteilung erlauben. Wenn die Nuten beispielsweise 25,4 mm breite Flächen begrenzen, müssen sie breit genug sein, um die freie lineare Ausdehnung der zwischen ihnen liegenden 25,4 mm Kokillenmetall bis zu dessen Arbeitstemperatur zu erlauben. Angenommen, die Temperatur der heißen Fläche 13 der Kokille liege 260 bis 316° C höher als die der wassergekühlten Fläche der Kokille, so würde die Nutenbreite für Kupfer oder 85/15-Messing in der Größenordnung von 0,1 bis 0,13 mm liegen. Die maschinelle Herstellung einer Nut dieser Breite ist schwierig, wenn nicht unmöglich. Deshalb wird eine für maschinelle Herstellung geeignete Nutenbreite gewählt, wie z. B. 0,2 bis 0,5 mm. Gefüllt wird diese Nut mit einem gut verformbaren Streifen oder einer entsprechenden Einlage, so daß sich die Kokillenwand ausdehnen und das Gießmetall nicht in die Nuten eindringen kann, was eine Unterbrechung des Gießens zur Folge hätte.

Bei dem in F i g. 3 und 4 gezeigten Teil der Kokille 10 sind Nuten 21 in die Innenfläche 13 eingearbeitet, die von der Oberkante 20 bis zur Unterkante 22 der Kokille reichen. Die Nuten 21 liegen parallel zueinander und zur Längsachse der Kokille. Bei der gezeigten Ausführungsform haben die Nuten 21 50,8 mm Abstand. Zwischen ihnen sind — nur in den Zonen C und B — zu ihnen parallele, kürzere Nuten 23 eingearbeitet. Ähnliche Nuten 24 sind in die Kokillen wände quer zur Kokillenachse und um den ganzen Umfang herum eingearbeitet. In der Zone D können die Nuten 24 weiter auseinanderliegen als in den anderen Zonen. In der Zoneß liegen sie enger als in jeder der Zonen A oder C. Der Nutenabstand hängt von dem in den verschiedenen Zonen der Kokillenwand zu erwartenden Betrag der Wärmedehnung ab.

Wie aus F i g. 4 zu ersehen ist, sind die Nuten 21 und 23 annähernd auf halbe Tiefe der Wandstärke zwischen der Fläche 13 und der angrenzenden Fläche der Kühlkanäle 11 eingearbeitet. Im Beispiel ist jede Nut etwa 5 mm tief. Alle Nuten sind annähernd gleich tief und breit. Die Nuten sind vorzugsweise mit reinem Silber gefüllt, wobei die Ausfüllung Einsätze 25 bildet. Die Einsatzstücke können hart eingelötet oder anderweitig mit der Kokillenwand so verbunden sein, daß ein guter Wärmeübergang erzielt wird.

Bei der Bauweise nach der Erfindung ist die Schädigung der Kokillenwände durch Wärmeeinwirkung besonders im Bereich der höchsten Temperaturen wesentlich vermindert. Außerdem sind Temperaturwechsel und Biegebeanspruchung an den Nutengrund verlegt, wo die Temperaturunterschiede im Vergleich zur heißen Innenfläche kleiner sind und wo die Werkstoffe gegen Ermüdung widerstandsfähiger sind. Dadurch ergibt sich eine entscheidende Verbesserung der Lebensdauer der Kokille.

Wenn im Betrieb die Kokillenwand heiß wird, treten unterschiedliche Wärmeausdehnungen auf, und die Einsätze 25, die leichter verformbar sind als das Material der Kokillenwand, werden zusammengepreßt, ohne daß das Material der Kokillenwand überlastet wird. Während des Zusammenpressens der Einsätze 25 kann ein Teil ihres Metalls über die Oberfläche 13 der Kokillenwand hinausgelangen. Diese Verlagerung wird aber nur geringfügig sein und normalerweise kernen Einfluß auf den Stranggießvorgang haben. Unter besonders ungünstigen Umständen kann es empfehlenswert sein, die Oberfläche der Einsätze nach F i g. 5 einzubuchten. Die Oberfläche 26 der Einsätze wird dann so bearbeitet, daß sie eine eingewölbte Fläche bildet, wenn die Kokille Umgebungstemperatur hat, so daß bei Arbeitstemperaturen die Einsatzoberfläche im wesentlichen mit der Fläche 13 der Kokillenwand fluchtet. Die größte Tiefe der eingewölbten Fläche 26 braucht im kalten Zustand nur wenige hundertstel Millimeter zu betragen.

Claims

Patentansprüche:

1. Anwendung der bei Schleudergießkokillen zwecks Erhöhung der Lebensdauer bekannten netzförmigen Ausnehmungen an deren formgebender Fläche auf Stranggießkokillen mit in Strangrichtung verlaufenden Kühlkanälen in der Weise, daß die Ausnehmungen mit einem darin verbleibenden, gegenüber dem Kokillenwerkstoff duktileren Metall ausgefüllt sind.

2. Stranggießkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen in Form von Längsnuten (21, 23) und Quernuten (24) angeordnet sind, und zwar vorzugsweise in den heißeren Zonen (B, C) in dichterer Folge als in den kühleren (A, D).

3. Stranggießkokille nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsnuten (21, 23) weniger tief sind als der Abstand der Kühlkanäle (11) von der Kokilleninnenfläche und daß sie zu den Kühlkanälen (11) versetzt sind.

4. Stranggießkokille nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (21, 23, 24) 0,2 bis 0,5 mm breit sind.

5. Stranggießkokille nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen mit einem Edelmetall aus der Gruppe Gold, Silber, Platin ausgefüllt sind.

6. Stranggießkokille nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (26) der Ausfüllungen (25) gegenüber der Innenfläche (13) der Kokille (10) eingewölbt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen