-
Die
Erfindung betrifft eine Kokille zum Stranggießen von Metall mit den Merkmalen
des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
-
Rohrförmige Kokillen
aus Kupfer oder Kupferlegierungen zum Gießen von Profilen aus Stahl oder
anderen Metallen mit hohem Schmelzpunkt sind vielfach im Stand der
Technik beschrieben worden. Kokillenrohre besitzen üblicherweise
in einer horizontalen Querschnittsebene eine gleichmäßige Wanddicke,
die in Strangrichtung aufgrund der Innenkonizität des Kokillenrohrs zunimmt.
Die Konizität kann über die
gesamte Länge
der Kokille gleich sein. Es können
aber auch über
die Länge
veränderliche Konizitäten zum
Einsatz kommen, insbesondere kann die Konizität im Bereich der Eingießöffnung größer sein
und in Gießrichtung
abnehmen, um der Schrumpfung des Gießstrangs bei der Abkühlung besonders
gut folgen zu können
und dadurch eine gute Wärmeabfuhr
sicherzustellen.
-
Grundsätzlich haben
Maßnahmen
zur Optimierung der Konizität
das vorherrschende Ziel, die Wärmeabfuhr
in Gießrichtung
durch Anpassung der Innenkontur an die Schrumpfung der Strangschale zu
verbessern. Der Großteil
der heute verwendeten Kokillen ist hinsichtlich der Konizität auf einen
bestimmten Arbeitspunkt optimiert, wobei der Arbeitspunkt von mehreren
Parametern abhängt,
wie z. B. der Gießgeschwindigkeit,
der Stahlzusammensetzung und den Kühlbedingungen. Wenn es zu Abweichungen
von dem vorbestimmten Arbeitspunkt kommt, kann die gewählte Geometrie
zu Störungen im
Gießprozess
und der Strangqualität
führen,
denn mit der einsetzenden Erstarrung der Metallschmelze im Gießspiegel
bildet sich am Strang die so genannte Strangschale aus. Bei unzutreffender
Kokillengeometrie vom Kokillenrohr kann die Strangschale abheben
und sich verdrehen oder im umgekehrten Fall, das heißt bei zu
geringer Schrumpfung, zu einer hohen Reibung an dem Kokillenrohr
führen.
Ein Ruckeln des Strangs, Strangabrisse oder sogar Durchbrüche können die
Folge sein. Der Luftspalt zwischen Kokillenrohr und Strangschale
bewirkt auch eine ungleichmäßige Wärmeabfuhr,
die Strangschale schmilzt erneut auf mit der Folge von externen
und internen Rissen im Strang. Es gibt daher vielfache Bemühungen,
die Konizität
exakt auf einen bestimmten Anwendungsfall einzustellen, um dadurch
optimale Gießgeschwindigkeiten
zu erreichen.
-
In
der
EP 0 958 871 A1 wird
zu diesem Zweck vorgeschlagen, dass die Konizität wenigstens in einer Teillänge des
Gießkonus
entlang einer Umfangslinie derart variiert, dass jeder Abschnitt
der Umfangslinie zwischen den Eckbereichen eine glatte Kurve bildet
und wobei die Konizität
in Gießrichtung abnimmt.
Obwohl diese Ausgestaltung des Formhohlraums für einen bestimmten Satz von
Parametern die theoretisch optimale Geometrie darstellt, kommt es
in der Praxis dennoch zu Parameterschwankungen, beispielsweise bedingt
durch die Temperaturführung
oder durch geänderte
Stahlzusammensetzungen, die es unmöglich machen, den vorbestimmten
Arbeitspunkt der Kokille dauerhaft exakt einzuhalten.
-
Hiervon
ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kokille
zum Stranggießen von
Metallen aufzuzeigen, bei welcher hohe Gießgeschwindigkeiten bei gewünschter
Strangqualität
auch dann gefahren werden können,
wenn sich Abweichungen vom Arbeitspunkt ergeben und sich die Schrumpfungsverhältnisse
des Metalls innerhalb der Kokille ändern.
-
Diese
Aufgabe ist bei einer Kokille mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
-
Wesentlich
bei der erfindungsgemäßen Kokille
ist, dass wenigstens eine sich in Gießrichtung erstreckenden, konkave
Ausbauchung vorgesehen ist, die in einem Abstand unterhalb einer
vorbestimmten Gießspiegellage
beginnt und sich bis zur Austrittsöffnung erstreckt. Vorzugsweise
sind mehrere konkave Ausbauchungen vorgesehen, so dass sich in dem unteren
Höhenabschnitt
der Kokille gewissermaßen eine
wellenförmige
Profilierung über
den gesamten Umfang oder auch nur Teilumfangsbereiche ergibt, im
Gegensatz zu den im Normalfall geraden Seitenflächen. Die wenigstens eine konkave
Ausbauchung lässt
zu, dass sich die Strangschale des erstarrten Metalls bei Abweichungen
vom Arbeitspunkt, das heißt
bei veränderter
Schrumpfung, mehr oder weniger stark in die dafür vorgesehene Ausbauchung hinein
legt. Dabei wird die Strangschale jedoch jederzeit sicher geführt, so
dass beispielsweise ein Verdrehen oder eine Rhomboidizität der Strangschale
vermieden werden kann. Bei Gießparametern,
die zu einer erhöhten
Schrumpfung führen,
ermöglicht
die vorgeschlagene Kokillengeometrie, dass die Strangschale vorzugsweise
auf den höher
liegenden Flächen,
das heißt
an den Rändern
der konkaven Ausbauchungen geführt
wird. Im umgekehrten Fall, das heißt, wenn die Schrumpfung der
Strangschale zu gering ist, kann diese etwas stärker in die konkaven Ausbauchungen
eintauchen. Trotz des Eintauchens ist die Reibung zwischen der Strangschale
und dem Formhohlkörper
wesentlich geringer als bei Querschnittskonturen mit im Wesentlichen
geraden Umfangskonturen.
-
Zwar
ist bei der erfindungsgemäß ausgestalteten
Kokille in Kauf zu nehmen, dass der Kontakt des Gießstrangs
von der vorbestimmten Gießspiegellage
bis zu Austrittsöffnung
nicht absolut vollflächig
ist und aufgrund der daraus resultierenden geringfügig schlechteren
Kühlung
nicht ganz maximale Gießgeschwindigkeiten
gefahren werden können,
allerdings wird die Verfahrenssicherheit entscheidend verbessert,
ohne dass es zu spürbaren
Qualitätseinbußen kommt.
Darüber
hinaus steht der weitaus überwiegende
Teil der Oberfläche
des Formhohlraums in unmittelbarem Kontakt mit der Schmelze bzw.
der erstarrenden Strangschale, da die Ausbauchungen sich nicht über die
gesamte Länge
des Formhohlraums erstrecken, sondern erst in einem Abstand unterhalb
der vorbestimmten Gießspiegellage
beginnen. Das bedeutet, dass derjenige Bereich, der oberhalb der
Ausbauchungen liegt, im Wesentlichen glatt ist, das heißt insbesondere
keine derartigen Ausbauchungen aufweist, wie sie erst im unteren Höhenbereich
der Kokille vorgesehen sind. Ausgenommen hiervon sind selbstverständlich Eingießtrichter,
welche z.B. bei Convex-Rohren etwa in der Höhe des Gießspiegels beginnen und sich
ca. bis zur halben Länge
des Formhohlraums erstrecken.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Die
wenigstens eine konkave Ausbauchung beginnt in einem Anfangsbereich,
der sich gemessen von der Eingießöffnung von 30 % bis 70 %, vorzugsweise
von 40 bis 60 %, der Formhohlraumlänge erstreckt. Insbesondere
beginnt die wenigstens eine Ausbauchung auf halber Länge des
Formhohlraums. Es müssen
nicht zwingend alle Ausbauchungen auf exakt derselben Höhenlage
beginnen. Es ist durchaus denkbar, dass die Ausbauchungen in unterschiedlichen
Höhenlagen
beginnen. Wesentlich ist, dass die Ausbauchungen in einem Bereich
beginnen, in dem sich bereits eine hinreichend dicke Strangschale
gebildet hat, die bereits eine gewisse Formstabilität besitzt.
Daher ist der Abstand zwischen der vorbestimmten Gießspiegellage
und der wenigstens einer konkaven Ausbauchung hinreichend groß zu bemessen.
Vorzugsweise ist der Abstand größer als 10
%, insbesondere größer als
20 % der Länge
des Formhohlraums. Es ist vorteilhaft wenigstens eine konkave Ausbauchung
pro Fläche
des Formhohlraums vorhanden.
-
Als
besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Konizität im Tiefsten
der wenigstens einer konkaven Ausbauchung schneller abnimmt als
am Rand der konkaven Ausbauchung. Insbesondere kann die Konizität im Tiefsten
der konkaven Ausbauchung bis auf 0 % pro Meter abnehmen, während die Konizität an den
Rändern
der Ausbauchungen bis in einen Bereich von 0,6 % pro Meter bis 1,5
% pro Meter abnimmt. Mit anderen Worten nimmt die Tiefe der Ausbauchungen
in Gießrichtung
zu.
-
Bei
der Auslegung der erfindungsgemäßen Kokille
ist bezüglich
der Konizität
ebenfalls ein bestimmter theoretischer Arbeitspunkt anzunehmen, wobei
sich der daraus ergebende Verlauf der Konizität im Bereich der Ausbauchungen
weder ausschließlich
durch die Ränder
noch durch das Tiefste der Ausbauchung definiert ist. Vielmehr ist
vorgesehen, dass benachbarte Ausbauchungen ein Wellenprofil bilden,
wobei die gedachte Mittellinie des Wellenprofils die für die Auslegung
der Kokille hinsichtlich der Konizität maßgebliche Optimallinie bildet. Wenn
der Arbeitspunkt der Kokille erreicht wird, bedeutet dies, dass
sich ein Teil der Strangschale in die Ausbauchungen hinein verlagert,
während
sich ein anderer Teil an den Rändern
bzw. den Wellenbergen des Wellenprofils abstützt. Bei Abweichungen der Schrumpfung,
das heißt
bei Abweichungen von der Optimallinie, wird die Strangschale dennoch
durch die konkaven Ausbauchungen innerhalb der Kokille geführt. Es
kommt lediglich zu einer Erhöhung
bzw. Verringerung der Reibung, allerdings ohne Gefahr des Strangruckelns
oder Strangabrisses.
-
Es
ist vorgesehen, dass die Konizität
an den Rändern
der Ausbauchungen, das heißt
an den Wellenbergen, bis in einen Bereich von 0,9 % pro Meter bis
1,1 % pro Meter abnimmt. Wenn sich die Konizität beispielsweise von 2,5 %
pro Meter am Anfangsbereich des Gießkonus auf 0,5 % pro Meter
reduzieren soll und die Konizität
an den Rändern
der Ausbauchungen bei 1 % liegt und im Tiefsten der konkaven Ausbauchung
bei 0 % liegt, folgt daraus, dass die Mittellinie des Wellenprofils
in etwa einer Konizität
von gewünschten
0,5 % pro Meter entspricht.
-
Die
maximale Tiefe der konkaven Ausbauchungen gemessen von den Rändern der
Ausbauchungen bis zum Tiefsten liegt in einem Bereich von 0,3 mm
bis 1 mm und beträgt
vorzugsweise etwa 0,5 mm. Die Tiefe nimmt aufgrund der schnelleren
Abnahme der Konizität
im Tiefsten der konkaven Ausbauchung in Gießrichtung zu, wobei die maximale Tiefe
an der Austrittsöffnung
erreicht wird.
-
Um
Materialspannungen innerhalb des Gießstrangs zu vermeiden sowie
um ein gleichmäßiges Verschleißbild des
Formhohlraums zu erreichen, wird es als vorteilhaft angesehen, die
konkaven Ausbauchungen bei einem im Querschnitt rechteckigen, polygonen
oder zylindrischen Formhohlraum symmetrisch anzuordnen. Bei einem
im Querschnitt zylindrischen Formhohlraum sind die Ausbauchungen vorzugsweise
diametral angeordnet. Bei zylindrischen Formhohlräumen kann
die Anzahl der konkaven Ausbauchungen auch ungerade sein. In diesem Fall
wird eine gleichmäßige Verteilung,
d.h. eine rotationssymmetrische Verteilung der Ausbauchungen über den
Umfang angestrebt, wobei sich der Kreisbogen zwischen zwei einander
benachbarten Aussparungen über
360°/n erstreckt,
mit n = Anzahl der Ausbauchungen. Bei einem im Querschnitt rechteckigen oder
polygonen Formhohlraum sind dementsprechend in bevorzugter Ausgestaltung
in jeder Kokillenseite konkave Ausbauchungen vorgesehen.
-
Sprünge oder
Knicke im Konizitätsverlauf können dadurch
vermieden werden, dass die in Gießrichtung ortsabhängige Konizität des Formhohlkörpers eine
durch eine stetige Funktion beschreibbare Kurve ist. Das bedeutet
insbesondere, dass die konkaven Ausbauchungen nicht sprunghaft beginnen,
sondern einen sanften, möglichst
gerundeten Übergang
aufweisen, der durch eine stetige Kurve beschrieben werden kann.
Alternativ kann die Kontur auch durch eine geeignete und hinreichend
große Anzahl
von Geradenabschnitten beschrieben werden. Auch in Umfangsrichtung,
das heißt
quer zur Gießrichtung,
soll die Kontur der konkaven Ausbauchungen eine durch eine im Idealfall
stetige Funktion beschreibbare Kurve sein. Alternativ kann die Kontur aus
Geraden und/oder Kreisabschnitten zusammengesetzt sein. Durch gerundete
und möglichst
weiche Übergänge kann
die Reibung zwischen der Strangschale und dem Formhohlraum reduziert
werden.
-
Die
erfindungsgemäße Kokille
kann zur Konturgebung spanlos umgeformt werden. Selbstverständlich ist
zur Ausbildung der wenigstens einen konkaven Ausbauchung auch eine
spanabhebende Bearbeitung möglich.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Kontur der
wenigstens einen konkaven Ausbauchung zumindest teilweise durch
ein Abscheideverfahren hergestellt ist. Abscheideverfahren im Sinne
der Erfindung sind vorzugsweise elektrolytische Abscheideverfahren,
bei denen Metalle wie z.B. Chrom, Kupfer und Nickel oder deren Legierungen
auf der Innenoberfläche
des Formhohlraums abgelagert werden. Die gewünschte Kontur der konkaven
Ausbauchungen kann durch geeignete Elektrodenführung oder die Elektrodengeometrie
erreicht werden, so dass es zu unterschiedlich starken Beschichtungsdicken
kommt. Grundsätzlich
kann es ausreichend sein, die gewünschte Geometrie der konkaven
Ausbauchungen ausschließlich durch
das Abscheideverfahren zu erzeugen. Falls jedoch konkave Ausbauchungen
mit großen
Tiefen gewünscht
werden, kann es zweckmäßig sein,
eine spanlose oder spanabhebende Umformung mit einem Abscheideverfahren
zu kombinieren, so dass die Kontur der wenigstens einen konkaven
Ausbauchung zumindest teilweise durch ein Abscheideverfahren hergestellt
ist. Grundsätzlich
ist eine Beschichtung des Formhohlraums empfehlenswert, um die Verschleißfestigkeit
und damit die Standzeit der Kokille zu erhöhen. Auch aus diesem Grund
ist es zweckmäßig, an
den Rändern
der konkaven Ausbauchungen dickere Beschichtungen vorzusehen, als
im Tiefsten der konkaven Ausbauchungen, da im Tiefsten ein geringerer
Verschleiß zu
erwarten ist, als an den exponierten Rändern der Ausbauchungen.
-
Die
Kontur der wenigstens einen konkaven Ausbauchung kann zumindest
teilweise, d.h. gegebenenfalls in Kombination mit einem anderen
Bearbeitungsverfahren, durch ein Abscheideverfahren hergestellt
werden, z.B. durch ein Ätzverfahren,
Erodieren, Laserabtragen oder durch elektrochemische Verfahren.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den schematischen Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 im
Längsschnitt
eine Seitenwand einer Kokille;
-
2 Ausschnitte
aus zwei unterschiedlichen Querschnittsebenen I und II der 1 in
vergrößerter Darstellung;
-
3 die
Konizität
der Seitenwand der Kokillenplatte der 1, aufgetragen über ihre
Länge;
-
4 eine
perspektivische Ansicht eines Kokillenrohrs in Blickrichtung auf
den Kokillenaustritt;
-
5 die
Konizität
einer Seitenwand der Kokille der 4, aufgetragen über ihre
Länge;
-
6 einen
Teilbereich einer Kokillenplatte mit zwei konkaven Ausbauchungen
in einer ersten Ausführungsform
und
-
7 einen
Teilbereich einer Kokillenplatte mit zwei konkaven Ausbauchungen
in einer zweiten Ausführungsform.
-
1 zeigt
im Längsschnitt
die Wand einer Kokille 1 zum Stranggießen von Metall. Die Darstellung
ist rein schematisch, ist in keiner Weise maßstäblich und dient lediglich zur
Illustrierung des Erfindungsgedankens.
-
Die
Kokille 1 ist bezüglich
ihrer Mittellängsachse
MLA symmetrisch ausgebildet. Die Kokille 1 besteht aus
Kupfer oder einer Kupferlegierung und wird von außen in nicht
näher dargestellter
Weise gekühlt,
so dass eine in die Kokille 1 eingebrachte Metallschmelze
von außen
nach innen erstarrt und eine Strangschale ausbildet. Die dargestellte
Kokille 1 besitzt zu diesem Zweck einen besonders konturierten Formhohlraum 2,
wobei dessen Konizität
K auf das Schrumpfungsverhalten der Metallschmelze eingestellt ist.
Der Formhohlraum 2 besitzt eine Eingießöffnung 3 und eine
Austrittsöffnung 4.
Die Gießrichtung ist
durch den Pfeil G gekennzeichnet. Während des Stranggießvorgangs
wird die Metallschmelze innerhalb einer vorbestimmten Gießspiegellage 5 gehalten.
Die Gießspiegellage 5 schwankt
verfahrensbedingt in gewissen Grenzen um die vorbestimmte Gießspiegellage 5,
das heißt
die Solllage. Die Kokille 1 wird von außen gekühlt, dadurch setzt unterhalb der
Gießspiegellage 5 ein
Erstarren der Metallschmelze ein, es bildet sich die Strangschale,
die im weiteren Verlauf schrumpft. Der mit 6 bezeichnete Gießkonus gleicht
die Volumenabnahme der Schmelze bzw. der Strangschale in gewissem
Umfang aus. Die Konizität
K des Gießkonus 6 verändert sich
in Längsrichtung
der Kokille 1. Die Konizität K beginnt bei ca. 2,5 % pro
Meter und nimmt in Gießrichtung
G bis auf etwa 0,5 % pro Meter ab.
-
Die
erfindungsgemäße Kokille 1 gliedert
sich in diesem Ausführungsbeispiel
in zwei unterschiedliche Höhenbereiche.
Der obere Höhenbereich
H1 erstreckt von der Eingießöffnung 3 bis
zur halben Länge
L der Kokille 1. Der untere Höhenbereich H2 beginnt in der
Mitte der Kokille 1 und reicht bis zur Austrittsöffnung 4.
Wesentlich ist, dass der untere Höhenbereich H2 in einem Abstand
A unterhalb der vorbestimmten Gießspiegellage 5 beginnt,
da der untere Höhenbereich
H2 eine ganz besondere Konturierung zum Ausgleich von unterschiedlich
starken Schrumpfungen besitzt. Diese Konturierung beginnt erst im unteren
Höhenbereich
H2, wo sich eine hinreichend feste Strangschale ausgebildet hat.
Bei der erfindungsgemäßen Kokille 1 sind
sich in Gießrichtung
G erstreckende konkave Ausbauchungen 7 vorgesehen, die
bis zur Austrittsöffnung 4 reichen.
Die Tiefe T der Ausbauchungen 7 nimmt in Gießrichtung
G zu. Die Ausbauchungen 7 beginnen nicht sprunghaft, sondern
besitzen eine Tiefe T, die in Gießrichtung G langsam zunimmt.
Ein fließender Übergang
zum oberen Höhenbereich
H1 ergibt sich dadurch, dass die Ausbauchungen 7 in Gießrichtung
G eine stärker abnehmende
Konizität
K2 im Tiefsten 9 der Ausbauchungen 7 besitzen
als an ihren Rändern 8.
Einzelheiten werden nachfolgend anhand der 2 erläutert.
-
2 zeigt
mit doppelt punktierter Linie die Oberflächenkontur des Gießkonus 6 im
Bereich der Querschnittebene I, wie sie in 1 dargestellt
ist. Die zweite Linie stellt den Verlauf der Oberflächenkontur
an der Austrittsöffnung 4 dar.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Kurvenverläufe zur Veranschaulichung stark überzeichnet
sind und sich daher auch nicht mit den Abmessungen der 1 decken. Es
ist zu erkennen, dass die Amplitude in der Querschnittebene II größer ist
als in der Querschnittebene I. Das bedeutet, dass die Tiefe T der
Ausbauchungen in Gießrichtung
G zunimmt. In der Querschnittebene I ist die Tiefe T1 nur etwa halb
so groß wie
in der Querschnittebene II, wo zwischen dem Tiefsten 9 und
dem Formhohlraum 2 zugewandten Rand 8 die Tiefe
T2 zu messen ist. Gleichzeitig ist zu erkennen, dass die Konizität K im Tiefsten 9 der
Ausbauchungen 7 stärker
abnimmt als zwischen den Rändern 8, da
die Tiefsten 9 in dieser Darstellung einen geringeren Abstand
zueinander haben als die Ränder 8.
-
Die
Kokille 1 ist so ausgelegt, dass die Mittellage MI bzw.
MII des eingezeichneten Wellenprofils 10 der hinsichtlich
der Konizität
maßgeblichen
Optimallinie entspricht. Hierbei setzt sich die jeweilige Mittellinie
M1, M2 aus der kokillenlängsrichtungsabhängigen Lage
der Tiefsten 9 und der Ränder 8 der Ausbauchungen 7 zusammen. 3 verdeutlicht diesen
Sachverhalt. Es ist zu erkennen, dass die Konizität K in der
Nähe der
Eingießöffnung 3 mit
2,5 % je Meter relativ hoch ist und kontinuierlich in Gießrichtung
G abnimmt. Etwa in der Mitte der Kokille bei L/2 beginnen die Ausbauchungen 7,
wobei sich die Gesamtkonizität
K aus der Konizität
K1 und der Konizität K2
zusammensetzt. Die Konizität
K1 ist jeweils an den Rändern 8 der
Ausbauchungen 7 gemessen und mit strichpunktierter Linie
eingezeichnet. Die Konizität
K2 ist an den jeweils tiefsten Punkten der Ausbauchungen 7 gemessen
und ist mit gestrichelter Linie eingezeichnet. Die Konizität K1 an
den Rändern 8 nimmt
nur langsam ab und bewegt sich in der Größenordnung um 1 % je Meter.
Dahingegen nimmt die Konizität
K2 im Tiefsten 9 der Ausbauchungen 7 schneller
ab und beträgt
an der Austrittsöffnung 4 der Kokille 1 sogar
0 % pro Meter. Die Überlagerung
der Konizitäten
K1, K2 führt
zu der Gesamtkonizität
K in einer Größenordnung
von ca. 0,5 % pro Meter.
-
Durch
die zusätzlichen
Ausbauchungen 7 im unteren Höhenbereich H2 der Kokille 1 ist
es möglich,
Parameterschwankungen bedingt durch unterschiedliche Gießtemperaturen,
Legierungszusammensetzung oder durch unterschiedliche Lagen des Gießspiegels
in gewissen Grenzen auszugleichen. Klemmungen des Strangs, die zu
einem Strangruckeln, Strangabrissen oder sogar Strangdurchbrüchen führen, werden
dadurch vermieden.
-
4 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer Kokille 11, wobei zur
Beschreibung der Geometrie nachfolgend die bereits eingeführten Bezugszeichen
zu den 1 und 2 verwendet werden. Der Formhohlraum 2 der
Kokille 11 ist in Gießrichtung
G im Wesentlichen in zwei Abschnitte gegliedert. Der der Eingießöffnung 3 zugewandte
obere Höhenbereich
ist glatt ausgeführt,
wobei sich auf etwa halber Länge
der Kokille 11 ein unterer Höhenbereich anschließt, der
mehrere konkave Ausbauchungen aufweist. Jeweils eine konkave Ausbauchung 7 ist
in der Mitte jeder Kokillenseite 12 vorgesehen. Darüber hinaus
sind auch die Eckbereiche 13 zwischen zwei aneinander stoßenden Kokillenseiten 12 mit
Ausbauchungen 7 versehen. Sämtliche Ausbauchungen 7 sind
quer zur Gießrichtung
betrachtet, abgerundet ausgeführt,
wobei es sich um eine Aneinanderreihung von Kurvenabschnitten handelt.
Wesentlich bei der Kokille 11 der 4 ist wiederum,
dass die konkaven Ausbauchungen 7 in einem bestimmten Abstand
unterhalb der vorbestimmten Gießspiegellage beginnen
und sich bis zur Austrittsöffnung 4 erstrecken.
Die Geometrie der Ausbauchungen 7 ist so gewählt, dass
sich hinsichtlich der Konizität
eine Optimallinie ergibt, die weder durch das Tiefste 9 noch den
Rand 8 der Ausbauchungen 7 definiert ist, sondern
durch die Überlagerung
aller Konizitäten.
-
Analog
zu 3 zeigt 5 den Konizitätsverlauf
des Ausführungsbeispiels
der 4. Es ist zu erkennen, dass die Konizität K3 im
Bereich der Eingießöffnung zunächst konstant
ist und anschließend in
Gießrichtung
kontinuierlich abnimmt. Die Konizität K3 nimmt zunächst recht
stark ab, wobei der Graph K3 in Richtung der Austrittsöffnung 4 abflacht.
Im unteren Höhenbereich,
d.h. etwa ab L/2, beginnen die konkaven Ausbauchungen 7 in
den einzelnen Kokillenseiten 12. K4 steht in diesem Zusammenhang
für die
Konizität,
die im Tiefsten 9 der Ausbauchungen 7 gemessen
wird. K5 steht für
die Konizität,
die an den Rändern 8 der
Ausbauchungen 7 gemessen wird. Die Konizität K4 im
Tiefsten der Ausbauchungen 7 fällt bei L/2 auf 0 ab, während die
Konizität
an den Rändern 8 der
Ausbauchungen 7 bei etwa 1 liegt. Die mittlere Konizität K3 liegt
zwischen den Konizitäten K4
und K5.
-
Die 6 und 7 zeigen
Ausschnitte von Kokillenseiten 12, in die jeweils unterschiedlich
konfigurierte Ausbauchungen 7a, 7b eingebracht
sind. Die Länge
der Ausbauchungen 7a, 7b in Bezug auf die dargestellte
Kokillenseite 12 ist in diesem Zusammenhang unerheblich,
da ausschließlich
die Geometrie der Ausbauchungen 7a, 7b erläutert werden
soll.
-
Die
Tiefe T und die Breite B der Ausbauchungen 7a, 7b nehmen
in Gießrichtung
kontinuierlich zu. Es ist allerdings erkennbar, dass der Radius
R1 der Ausbauchung 7a über
die gesamte Länge
konstant ist. Diese Geometrie ergibt sich aus einer Durchdringung
eines gegenüber
der Oberfläche
der Kokillenseite 12 leicht geneigten Kreiszylinders mit
der Kokillenseite 12. Um eine quer zur Gießrichtung
G gerundete Geometrie zu erhalten, wurden die Übergänge zu den Rändern 8 der
Ausbauchungen 7a gerundet.
-
Die
Ausführungsform
der 7 unterscheidet sich von der vorhergehenden dadurch,
dass der Radius der Ausbauchungen in Gießrichtung zunimmt. Es ist erkennbar,
dass der Radius R2 am schmalen Ende der Ausbauchung 7b kleiner
ist als der Radius R3 am breiten Ende der Ausbauchung 7b.
Diese Geometrie ergibt sich aus einer Durchdringung der Kokillenplatte 12 mit
einem Kreiskegel, wobei die Hochachse des Kreiskegels parallel zur
Oberfläche
des Formhohlraums verläuft.
Selbstverständlich
kann dieser Kreiskegel auch noch zusätzlich geneigt werden, um den
Tiefen- und Breitenverlauf der Ausbauchung 7b zu variieren.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel
sind die Ränder 8 der
Ausbauchung 7b gerundet ausgeführt, so dass sich austrittsseitig gewissermaßen ein
gewelltes Profil ergibt.
-
- 1
- Kokille
- 2
- Formhohlraum
- 3
- Eingießöffnung
- 4
- Austrittsöffnung
- 5
- Gießspiegellage
- 6
- Gießkonus
- 7
- Ausbauchung
- 7a
- Ausbauchung
- 7b
- Ausbauchung
- 8
- Rand
v. 7
- 9
- Tiefstes
v. 7
- 10
- Wellenprofil
- 11
- Kokille
- 12
- Kokillenseite
- 13
- Eckbereich
- MLA
- Mittellängsachse
v. 1
- G
- Gießrichtung
- H1
- oberer
Höhenbereich
- H2
- unterer
Höhenbereich
- L
- Länge der
Kokille
- A
- Abstand
zw. 5 u. H2
- B
- Breite
v. 7a
- T
- Tiefe
- T1
- Tiefe
- T2
- Tiefe
- R1
- Radius
v. 7
- R2
- Radius
v. 7a
- R2
- Radius
v. 7b
- MI
- Mittellage
v. 10 bei I
- MII
- Mittellage
v. 10 bei II
- K
- Konizität
- K1
- Konizität
- K2
- Konizität
- K3
- Konizität
- K4
- Konizität