Es ist Stand der Technik, flüssiges Roheisen oder andere Metalle oder Metall- legierungen in Form von Barren/Platten, die Massel genannt werden, auf spezi- ellen Masselgießanlagen zu vergießen. Solche Massel haben ein Gewicht von typischerweise 6 kg. Bspw. werden vier Massel in einer Kokille vergossen, wo- bei die Erstarrung des flüssigen Roheisens in der Kokille erfolgt und sowohl Massel als auch Kokille durch Spritzwasser gekühtt werden. Die Masselgief3- formen bzw. Kokillen bekannter Masselgießmaschinen sind üblicherweise aus Gußeisen gefertigt. Sie unterliegen einem vergleichsweise hohen Verschleiß und müssen daher nach Maßgabe der Abnutzung immer wieder ersetzt werden.

Ein weiterer Nachteil der Masselgießformen aus Gußeisen besteht darin, daß sie eine vergleichsweise geringe Wärmeleitfähigkeit von ca. 40 bis 50 W/mK aufweisen. Infolgedessen müssen die Kokillen und Massel bei jedem Transport von der Gießstation zur Abwurfstation durch Spritzwasser gekühtt werden. Das Spritzwasser wir dabei in aller Regel von oben und von unten aufgegeben.

Aus der noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung DE 198 35 824.5 ist es bekannt, eine Masselgießmaschine bereitzustellen, die eine höhere Produkti- onsleistung aufweist, in dem die Küh ! verhä) tnisse des Erstarrungskörpers in den einzelnen Kokillen verbessert werden. Aufgrund der besseren Kühlung er- starrt die Schmelze schneller, die Umlaufgeschwindigkeit des Endlosbandes kann erhöht werden und somit die Menge an vergossener Schmeize pro Zeitintervall. Erreicht wird die Verbesserung der Kühiverhältnisse, indem die Masselgießformen aus einem hitzebeständigen Material bestehen, dessen Wärmeleitfähigkeit größer ist als die von Gußeisen. Als Kokillenmaterial wird Kupfer oder eine Kupferlegierung vorgeschlagen, welche eine deutlich höhere Wärmeleitfähigkeit als Gußeisen aufweisen.

Eine technische Lehre zur wirtschaftlichen Herstellung der vorgeschlagenen Masselgießformen aus Kupfer ist jedoch im vorgenannten Dokument nicht ent- halten.

Die DE 42 33 522 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Kokillen- breitseitenwand für eine Dünnbrammengießanlage, welches mit der eingangs genannten Gattung nicht übereinstimmt.

Beansprucht wird dort ein Verfahren zur Herstellung einer Breitseitenwand für eine Dünnbrammengießanlage, die einen von der Oberkante ausgehenden, zu den Seiten und nach unten auslaufenden Erweiterungsbereich aufweist. Die im wesentlichen aus Kupfer bestehende, 5 bis 50 mm dicke Breitseitenwand wird durch Zugumformen/Zugdruckumformen mit einem Erweiterungsbereich verse- hen. Bemerkenswert ist hierbei, daß der bei der Umformung erreichte Biege- winkel der Kokillenwand relativ zu ihrer Grundebene nur ca. 25° beträgt. Dabei wird das Material mit einer vergleichsweise nur sehr geringen Dehnung bean- sprucht.

Die DE 42 33 739 A1 offenbart eine gattungsfremde Vorrichtung zur formge- nauen, rationellen Herstellung einer Breitseitenwand für die Durchlaufkokille einer Dünnbrammengießanlage mit einem von der Oberkante ausgehenden, zu den Seiten und nach unten auslaufenden Erweiterungsbereich. Zu dessen Formgebung ist eine Matrizenplatte vorgesehen, welche eine Formfläche zur Aufnahme einer Kokillenbreitseitenwand aufweist, deren Arbeitsseite eine aus mehreren einzeln einstellbaren Teilflächen gebildete Druckfläche zugeordnet ist.

Auch mit dieser Vorrichtung werden nur relativ geringfügige Formänderungen der Kokillenbreitseitenwand durchgeführt, bei welchen das Gefüge der aus Kupfer bestehenden Breitseitenwand nur mit vergleichsweise geringen Zugs- pannungen belastet wird.

Ausgehend vom vorgehenden Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufga- be zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Kokillen- formen für Masselgief3anlagen anzugeben, die unter Verwendung von Platinen aus Kupfer oder aus Kupferlegierungen als Ausgangsmaterial die Schwierig- keiten und technischen Grenzen bei deren Kaltverformung zu Masselgief3kokil- len durch Zugumformen/Zugdruckumformen überwindet und welche eine riß- freie und ökonomische Produktion der Masselkokillen ermöglicht.

Zur Lösung der Aufgabe wird bei einem Verfahren der im Oberbegriff von An- spruch 1 genannten Art mit der Erfindung vorgeschlagen, daß Platinen aus Kupfer, insbesondere aus einer für Kaltverformung geeigneten Kupferlegierung mit vergleichsweise hoher Dehnung eingesetzt werden und diese durch einen Umformungsprozeß mittels Zugumformen/Zugdruckumformen in die Form von Masselkokillen gebracht werden.

Ausgestaltend wird vorgeschlagen, daß je nach Verformungsgrad eine mehr- stufige Verformung mit Zwischenglühen durchgeführt wird.

Durch Aufteilen des Gesamtumformprozesses in mehrere Stufen mit Zwischen- glühen zum Abbau innerer Gefügespannungen gelingt es nach der Lehre der Erfindung eine ebene Platine aus Kupfer von beachtlicher Dicke von z. B. 55 bis 80 mm rißfrei in die Form von Masselkokillen zu bringen. Durch die Auflösung der Gefügespannungen nach jeder Teilverformung gelingt es, rißfreie Kokillen- formen in der ursprünglich ebenen Platine auszubilden.

Eine Ausgestaltung sieht vor, daß eine kaltverfestigte Platine aus einer Kupfer- legierung vor ihrem Einsatz zur ersten Umformungsstufe weichgeglüht wird.

Damit erreicht die Kupferplatine bei einer Brinell-Härte von ca. 50 HB einen Bruchdehnungskoeffizienten von mindestens 35 % und man ist damit in der Lage, vergleichsweise große Formänderungen ohne Rißbildung zu verwirkli- chen.

Eine Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, daß in eine als Ausgangsmaterial eingesetzte Kupferplatine eine oder mehrere einstückig zusammenhängende, vorzugsweise vier, Kokillenformen eingeformt werden.

In Fortbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Umformungsprozeß der Kupferplatine zwischen jeweils einem massiven Formstempel und einer eben- falls massiven Matrize unter hohem Druck und mit gleichmäßig-langsamer Ein- dringgeschwindigkeit durchgeführt wird. Das langsame Verformen des Materials ist deshalb vorteilhaft, weil es dem Gefüge Gelegenheit gibt, Spannungen durch Fließen des Materials abzubauen und die Entstehung von Wärme zu verhin- dern.

Weiter sieht eine Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung vor, daß die erhabenen Formelemente des Formstempels und die konkav ausgebildeten mit diesen zusammenwirkenden Vertiefungen der Matrize kongruente Formkontu- ren ausbilden. Hierdurch wird eine annähernd gleichbleibende Dicke des zu verformenden Materialbereichs erreicht.

Erfindungswesentlich ist weiterhin die Maßnahme, daß sowohl beim Formstem- pel als auch bei der Matrize alle Formkonturen mit Radien stetig ineinander übergehen. Kanten und scharfe Ecken müssen dabei vollständig vermieden werden, um dem Material Gelegenheit zu geben, Spannungen durch kaltflie- ßendes Material abzubauen. Scharfe Kanten würden dies verhindern und daher Rißbildungen initiieren. Weiterhin ist vorgesehen, daß die Platine beim Umformungsprozeß ringsum an ihren Randbereichen fest eingespannt wird.

In einer weiteren Ausbildung des Verfahrens ist vorgesehen, daß die Kupferpla- tine mittels einer Detonationskraft, bspw. ausgelöst durch Sprengstoff, auf eine konkav ausgeformte Matrize verformt wird, wobei die Dicke der Kupferplatine der Wandstärke der Kokille entspricht.

Eine bevorzugte alternative Fortbildung der Erfindung besteht darin, daß die Kupferplatine mittels Hydroumformen, ausgelöst durch hohen Wasserdruck, auf eine konkav ausgeformte Matrize verformt wird, wobei die Dicke der Kupferpla- tine der Wandstärke der Kokille entspricht.

Eine Vorrichtung zum Herstellen von Kokillenformen für Masselgießanlagen zur Produktion von Masseln umfaßt ein aus Preßstempel und Matrize bestehendes Preßwerkzeug für die Kaltverformung einer Kupferplatine. Die Matrize weist konkav ausgebildete, im Querschnitt die Kokillen ausbildende Vertiefungen auf.

Der mit der Matrize zusammenwirkbare Form-bzw. Preßstempel weist ge- gengleich geformte, erhabene Formelemente auf.

Die Vorrichtung weiterbildend ist vorgesehen, daß das Preßwerkzeug Form- mittel für die bei einem Preßvorgang simultane Ausgestaltung wenigstens einer, bevorzugt von vier Kokillen-Formmulden aufweist. Zweckmäßig ist, daß die Matrize und der Druckstempel zwei diesen gemeinsam zugeordnete, ineinander gleitbare Führungselemente besitzen.

Eine alternative Vorrichtung zum Herstellen von Kokillenformen für Masselgieß- anlagen zur Produktion von Masseln zeichnet sich dadurch aus, daß zwischen einer wenigstens mit einer konkaven Kokillenform ausgebildeten Matrize und einem gegen die Matrize gespannten Reaktionsstempel ein Hydrodruckraum mit Wasserhochdruckanschluß angeordnet ist und die Platine aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung randseitig dichtungsfest, d. h. über eine druckfeste Dichtung zwischen Reaktionsstempel und Matrize eingespannt ist.

Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nach- stehenden Erläuterung eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigen : Figur la in Draufsicht eine Platine mit eingeformten Kokillenformen ; Figur lb die Platine gemäß Fig. la in Seitenansicht, geschnitten ; Figur 2 in Seitenansicht geschnitten ein aus Formstempel und Matrize mit Niederhaltern und Führungselementen ausgerüstetes Preßwerk- zeug zur Herstellung von Kokillenformen aus einer Platine, Figur 3 das Prinzip einer Hydroumformung einer Kupferplatine zu Kokil- lenformen.

Die in Fig. la in Draufsicht gezeigte Platine 2 aus Kupfer oder aus einer Kup- ferlegierung weist vier nebeneinanderliegende, gleichartige Kokillenformen 1 nach Art von wannenförmigen Vertiefungen auf. Wie hierzu die Seitenansicht der Fig. lb zeigt, weisen die Vertiefungen der Kokillenformen bspw. bei einer oberen Breite B und einer Tiefe T ein Breiten/Tiefenverhältnis > 1 auf.

Aus der Fig. 1b ist weiterhin ersichtlich, daß die entsprechend dem Preßwerk- zeug 9 (Fig. 2) ausgebildete Formgebung der Kokillenformen 1 eierbecherför- mige Vertiefungen 6 aufweisen.

Entsprechend besitzt das in Fig. 2 gezeigte Preßwerkzeug 9 eine massive Ma- trize 4 mit ebenfalls konkav ausgebildeten, im Querschnitt eierbecherförmigen, die Kokillenformen 1 ausbildende Vertiefungen 6, wogegen der mit der Matrize 4 zusammenwirkbare Form-bzw. Preßstempel 3 gegengleich geformte, erha- bene Formelemente 5 aufweist. Zwischen diesen wird die zu verformende Pla- tine 2 mit einer Dicke zwischen 50 und 85 mm in die Kokillenform gepreßt. Als Platinenmaterial ist Kupfer oder eine Kupferlegierung, z. B. CuAg, CuCrZr oder CuNiBe vorgesehen.

Mit Vorteil ist hierbei vorgesehen, daß das Preßwerkzeug 9 Formmittel, nämlich Formstempel 3, Formelement 5, Vertiefung 6 sowie Formkonturen 7 für die bei einem Preßvorgang simultane Ausgestaltung wenigstens einer, bevorzugt von vier Kokillen-Formmulden aufweist.

Ersichtlich sind für den Umformungsprozeß mit Hilfe des Preßwerkzeuges 9 äußerst hohe Preßkräfte erforderlich, die bspw. in der Größenordnung von eini- gen tausend Tonnen liegen können und mit einer entsprechend kräftigen, be- vorzugt hydraulischen Presse 13 bei gleichmäßig langsamer Eindringgeschwin- digkeit aufgebracht werden müssen.

Schließlich zeigt Fig. 2, daß das Preßwerkzeug 9 Führungselemente 10,11 besitzt, welche dem Druckstempel 3 und der Matrize 4 gemeinsam zugeordnet sind. Weiterhin sind an den Randbereichen 8 der Platine 2 in an sich bekannter Weise, bspw. bei herkömmlichen Tiefziehverfahren, Niederhalter 12 vorgese- hen, welche eine unzulässige Verformung dieser Randbereiche 8 verhindern und die Platine während der Verformung in Position sowie in Spannung halten.

Als Platine können solche aus reinem Kupfer, aus Kupferlegierungen oder ver- festigte Kupferlegierungen eingesetzt werden.

Im übrigen ist aus der Fig. 2 noch ersichtlich, daß sowohl beim Formstempel 3 als auch bei der Matrize 4 alle Formkonturen 7 mit Radien stetig ineinander übergehen.

Figur 3 zeigt eine alternative Vorrichtung zum Herstellen von Kokillenformen für Masselgießanlagen zur Produktion von Masse ! n mit der ein Hydroumformen der Kupferplatine vorgenommen wird. Diese Vorrichtung weist zwischen einer we- nigstens mit einer konkaven Kokillenform 1 ausgebildeten Matrize 4 und einem gegen die Matrize 4 gespannten Reaktionsstempel 14 einen Hydrodruckraum 15 auf. Dieser Hydrodruckraum 15 ist mit einem Anschluß für Wasserhochdruck verbunden. Die zu verformende Platine 2 aus Kupfer oder aus einer Kupferle- gierung ist randseitig und allseitig zwischen dem Reaktionsstempel 14 und der Matrize 4 eingespannt, wie dies an sich auch in Fig. 2 angedeutet ist. Der erha- bene Rand des Reaktionsstempels 13 liegt auf den Randbereichen 8 der Kup- ferplatine dichtungsfest auf, so daß der Wasserdruck im Hydrodruckraum ohne Druckabfall auf die Kupferplatine einwirken kann und diese in die Kokillenfor- men 1 in der Matrize 4 einformen kann. Auch bei dieser Vorrichtung sind mög- lichst alle Formkonturen 7 mit stetig ineinander übergehenden Radien verse- hen.