CH667412A5 - Verfahren zur herstellung einer kokille fuer stahlstranggiessanlagen. - Google Patents

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CH667412A5 CH1672/85A CH167285A CH667412A5 CH 667412 A5 CH667412 A5 CH 667412A5 CH 1672/85 A CH1672/85 A CH 1672/85A CH 167285 A CH167285 A CH 167285A CH 667412 A5 CH667412 A5 CH 667412A5
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Description

BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kokille aus Kupferwerkstoffen für Stahlstranggiessanlagen mit einer verschleissfesten Schicht auf den den Fonnhohlraum begrenzenden, formgebenden Flächen.
Zum Stranggiessen hochschmelzender Metalle, wie beispielsweise Eisen und Stahl, finden bekanntlich Strangguss-Durchlaufkokillen Anwendung, die aus Kupferwerkstoffen wegen der hohen Wärmeleitfähigkeit dieser Materialien hergestellt sind. Ja nach dem Verwendungszweck sind einteilige oder auch mehrteilige Kokillen zu unterscheiden, die, handelt es sich um einteilige, aus nahtlos gepressten oder gegossenen Rohren oder auch aus verschweissten Blechen oder Bändern hergestellt sind, oder auch, wenn mehrteilige Kokillen verlangt werden, aus miteinander in einem Rahmen verspannten, den Formhohlraum bildenden Formstücken bestehen.
Allen diesen Kokillenbauarten ist gemeinsam, dass infolge des hohen Wärmedurchgangs im Badspiegelbereich der
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gegossene Knüppel oder die Bramme an der der Kokillenwand zugekehrten Aussenzone schnell erstarrt, so dass sich eine dünne Schale bildet, die sich von der Kokillenwand abhebt und von der nachfliessenden Schmelze wieder angedrückt wird. Die dadurch bedingten ungleichen Abkühlungsverhältnisse über den Strangumfang und die Stranglänge verursachen mechanische Spannungen in der Strangschale, die bis zu Warmrissen und Durchbrüchen führen können.
Strangguss-Kokilleneinsätzen aus Kupferwerkstoffen unterliegen im Formhohlraum durch die Reibung der erstarrten Strangschale und durch die zwischen Strang und Kokillenformraum einfliessenden Schlacketeilchen aber auch einem erheblichen Verschleiss. Die hierdurch bewirkte Formänderung der Kokilleninnenmasse verkürzt die mögliche Einsatzdauer der Kokillen entscheidend. Nachteilig ist ferner, dass bestimmte Stahlsorten Kupfer aufnehmen, was zu einer Korngrenzdiffusion und somit zur gefürchteten Rotbrüchigkeit des Stahles führt.
Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten hat man deshalb vorgeschlagen, verschleissfeste Überzüge auf den mit der Schmelze in Berührung stehenden inneren Oberflächen der Kokilleneinsätze aufzubringen oder auch im Badspiegelbereich Einsätze aus einem gegenüber dem Material des Kokillenkörpers geringeren Wärmeleitfähigkeit vorzusehen (DE-OS 19 57 332). Die Überzüge sollen die Abriebfestigkeit der Kokille und somit deren Standzeit erhöhen, die Einsätze bieten eine Reguliermöglichkeit des Wärmedurchgangs in Abhängigkeit von der Kokillenhöhe.
Beispielsweise hat man bereits auf die mit der Schmelze in Berührung stehenden Oberfläche der Kokille elektrolytisch eine Chrom- oder Nickelschicht aufgebracht. Trotz seiner hohen Härte hat aber z.B. Chrom den Nachteil, dass nur relativ dünne Schichten, etwa bis zu 250 jam, aufgetragen werden können, da sonst diese Schichten aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Kokillenwerkstoff und Auftragsmaterial und geringen Haftung abplatzen. Die dünnen, elektrolytisch aufgetragenen Schichten von üblicherweise 60 bis 150 um haben ferner den Nachteil, dass diese wegen der geringen Festigkeit der tragenden Grundschicht aus Kupferwerkstoff bei mechanischer Beanspruchung durch harte Gegenstände leicht durchbrochen werden können.
Nickel oder z.B. mit Kobalt oder Eisen legierte Nickellegierungen verhalten sich hier günstiger als Chrom, es lassen sich auf ebenen oder leicht geformten Platten Schichten bis zu einigen Millimetern auftragen. Die Härte solcher Schichten ist jedoch im Vergleich zu Chrom gering, zudem ist die erreichbare Schichtdicke bei rechteckigen oder quadratischen Kokillen, z.B. bei den Kokillenrohren zur Herstellung von Knüppeln, durch die ungünstige Streufähigkeit des Elektrolyten auf ca 150 bis 200 |xm beschränkt, da sich andernfalls die Innenkontur und die Massgenauigkeit der Kokille unzulässig ändern würde.
Neben den Verfahren zur elektrolytischen oder chemischen Beschichtung, etwa Nickel mit Dispersionen von Phosphor, Bor oder Einlagerung von Hartstoffen, z.B. Siliziumkarbid, ist ferner die Anwendung thermischer Spritzverfahren, wie Drahtflammspritzen, Pulverflammspritzen, Plasmaspritzen oder Detonationsplasmaspritzen vorgeschlagen worden. Als Beschichtungswerkstoffe sind dabei Molybdän, Aluminiumbronzen, Manganbronzen und Hartmetalle auf Nickel-Chrom-Bor-Silizium-Eisen-Kohlens.toff-Basis eingesetzt worden.
Die Haftung dieser durch Spritzverfahren aufgebrachten Schichten hat sich jedoch als unzureichend erwiesen, ausserdem sind solche Spritzschichten mehr oder minder porös, sie weisen Mikrorisse auf und sind heterogen und anisotrop. Eine mögliche Verbesserung der Haftfestigkeit zwischen dem
Kokillenwerkstoff und der aufgetragenen Schicht durch eine Vorwärmung des Kokilleneinsatzes zu erreichen, scheidet aus, da hierbei eine Erweichung der kalt verformten Kokille und bei offenen Arbeiten, d.h. ohne Schutzgasabdeckung, zudem eine unzulässige Oxidation der formgebenden Kokillenwände eintreten würde.
Ausgehend von diesem Stand der Technik bezweckt die Erfindung ein Verfahren zu schaffen, mittels welchem Stranggiesskokillen herstellbar sind auf denen Schichten aus verschleissfesten Materialien von guter Qualität dauerhaft auf die formgebenden Flächen aufgebracht sind.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die verschleissfeste Schicht durch Einwirkung eines Laserstrahls erzeugt wird. Die hohe Energiedichte des Strahls führt zu einer zonenweisen Aufschmelzung des Schichtmaterials, aber auch der im Grenzflächenbereich befindlichen Kokillenoberfläche. Dies führt zu einer metallischen Bindung zwischen den Kupferwerkstoffen der Kokille und den Schichtwerkstoffen. Damit ist eine mechanisch feste und dauerhafte Verklammerung der angrenzenden Metallschichten erreicht, ein Abplatzen der Verschleissschicht auch bei längerer Betriebsdauer ist vermieden. Die zonenweise, also eng und verhältnismässig kurzfristige Erwärmung schliesst eine Erweichung der kalt verformten Kokille aus, wobei sich als besonderer Vorteil ergibt, dass die aufgebrachten oder nach dem Aufbringen vergüteten Schichten praktisch riss- und porenfrei sind.
Es hat sich als zweckmässig erwiesen, dass nach Anspruch 2 auf die formgebenden Flächen der Kokille zunächst eine Metallschicht oder eine Metall enthaltende Schicht haftend aufgebracht und anschliessend diese Schicht durch Einwirkung eines Laserstrahls mit dem Kupferwerkstoff der Kokille metallurgisch durch Verschmelzen verbunden wird. Die Behandlung der haftenden Metallschicht beispielsweise, die eine elektrolytisch aufgebrachte Nickel- oder Chromschicht sein kann, durch Laserstrahl kann über die gesamte Fläche des Formhohlraumes erfolgen, man kann diese Laserstrahlung aber auch nach Anspruch 3 auf die mechanisch besonders beanspruchten Bereiche der Kokille beschränken. Beispielsweise kann es oft schon ausreichen, nur im Bereich der durch den Gussstrang höchsten mechanischen Beanspruchung, etwa im unteren Teil der Kokille, die verschleissfeste Metallschicht oder Metall enthaltende Schicht mit dem Kokillenwerkstoff metallurgisch zu verbinden. Ein Abplatzen der aufgebrachten Nickel- oder Chromschicht auch in diesem Bereich ist damit unterbunden, eine Vergütung der Schicht im Hinblick auf Riss- und Porenfreiheit erfolgt gleichzeitig.
Eine andere vorteilhafte Möglichkeit der Erzeugung ver-schleissfester Schichten mittels Laserstrahl ist nach Anspruch 4, dass auf die formgebenden Flächen der Kokillen zunächst eine Metallschicht oder eine Metall enthaltende Schicht aufgebracht und anschliessend dem Material dieser Schicht unter der Einwirkung des Laserstrahls die Verschleissfestigkeit erhöhende Zusätze zulegiert werden. Beispielsweise kann die erwähnte, elektrolytisch aufgebrachte Nickelschicht zur Legierungsbildung benutzt werden, wenn mittels Laser geeignete Legierungspulver, wie Wolframkarbid (WC), Chrom (Cr), Silizium (Si), Eisen (Fe), Kobalt (Co) und andere, allein oder in Mischung auflegiert werden.
Mit dem Verfahren nach der Erfindung lassen sich problemlos verschleissfeste Schichten bis zu einigen mm Stärke dauerhaft und von ausgezeichneter Qualität aufbringen. In diesem Zusammenhang hat es sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn nach Anspruch 5 die verschleissfeste Schicht mittels Laserstrahl durch Auftragsschweissung auf die formgebenden Flächen der Kokille aufgebracht wird. Geeignet hierfür sind praktisch alle in der Spritztechnik bekannten
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Werkstoffe, wie z.B. bis zu 90 Gew.% Wolframkarbid (WC) auf Kobalt (CO)-Basis, Wolframkarbid mit Nickel (NO-Basis. Wolframkarbid mit Nickel-Kobalt-Chrom-Basis, selbstfliessende Werkstoffe auf Nickel-Basis mit Chrom, Bor. Silizium. Eisen und Kohlenstoff sowie mit Zusätzen an Wolframkarbid bis zu 75 Gew.-% sowie Stellite.
Zweckmässig geht man dabei so vor, dass nach Anspruch 6 das Schweissgut in Form von Metallpulver oder Metall enthaltendem Pulver kurz vor dem Auftreffpunkt des Laser-Strahls auf die formgebenden Kokillenflächen mit den z. B. in der Plasmatechnik üblichen Zuführungseinrichtungen aufgetragen und dort aufgeschmolzen wird. Durch das gleichzeitige Aufschmelzen des grenznahen Bereichs der Wandungen der Kokille wird eine einwandfreie metallische Diffusionsbindung mit dem Kupferwerkstoff der Kokillenwand erreicht. Solche Auftragsschweissungen sind praktisch porenfrei, auch bei Biegeprüfungen lässt sich eine Trennung zwischen der Beschichtung und dem Grundmaterial nicht mehr erreichen.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, den verschleissfe-sten Werkstoff z.B. mit einem herkömmlichen Spritzverfahren auf die formgebenden Flächen der Kokille aufzubringen und ihn erst anschliessend mit dem Strahl eines Lasers zonenweise nachzuschmelzen, wobei erst im Zuge dieses Nach-schmelzens die metallische Bindung zwischen der beliebig aufgetragenen Schicht und dem Kokillengrundmaterial hergestellt wird.
Eine weitere Möglichkeit eine verschleissfeste Schicht auf den formgebenden Kokillenflächen zu erzeugen, besteht nach Anspruch 7 darin, die Verschleissfestigkeit erhöhende Materialien, d.h. Verschleissfestkörper, mittels Laserstrahlbehandlung in metallische Oberflächen einzulagern. Hierzu kann man die Verschleisskörper, wie Karbide, Nitride und dergleichen, in die z.B. elektrolytisch aufgebrachte Metallschicht aus Nickel oder Chrom beim Aufschmelzen mittels Laser in diese Schicht mechanisch einlagern. Diese Einlagerung von Verschleisskörpern kann aber auch unmittelbar in die oberflächennahen Bereiche der formgebenden Kokillenflächen erfolgen, so dass die verschleissfeste Schicht durch die im Kupferwerkstoff der Kokille eingelagerten Feststoffteilchen gebildet wird.
Bekannt sind sogenannte selbstschmiedende Stranggiess-kokillen (DE-PS 29 30 572) mit einer Mischplattierungs-schicht als formgebende Fläche aus einem Feststoffschmiermittel. wie Graphit und einem oder mehreren der Werkstoffe Chrom. Nickel oder Kobalt. Aufgabe dieser Mischplattie-rungsschicht ist es, ohne zusätzliche Schmiermittel einen geringen Reibungskoeffizienten bei hohen Temperaturen zu schaffen, so dass der Abziehwiderstand für den Gussstrang vermindert wird. Mittels des Lasers können nämlich nach Anspruch 9 gleichzeitig Feststoffschmiermittel, wie beispielsweise Bornitrid (BN), Chromnitrid (CrN), aber auch Chromkarbid (CrC), Wolframkarbid (WC) oder Molybdän-disulfid (MoS:) bzw. Wolframdisulfid (WS2) mit in die verschleissfeste Schicht eingebracht werden.
Wie bereits ausgeführt, kann die haftende Metallschicht auf elektrolytischem Wege auf die formgebenden Flächen der Kokille aufgebracht werden, etwa als reine Nickel- oder Chromschicht. Diese Schicht kann mittels Laser anschliessend metallurgisch mit der Kokillenwandung verbunden werden, sie kann aber auch zur Legierungsbildung mit zulegierten Werkstoffkomponenten dienen oder als Metallbasis-Matrix zur Einlagerung von Verschleisskörpern herangezogen werden.
Die Metallschicht oder die Metall enthaltende Schicht kann aber nach Anspruch 12 auch durch Plasma-, Flammoder Flammschockspritzen (Detonationsspritzen) aufgebracht werden, wobei auf bekannte Einrichtungen zurückgegriffen werden kann.
Mit diesen Verfahren können Spritzschichten z.B. auf der Basis Wolframkarbid, Chromkarbid, Titankarbid, aber auch Aluminiumoxid, Chromoxid rein bzw. mit Legierungszusätzen, wie Kobalt, Nickel, Chrom, Molybdän u.a. verarbeitet werden.
Eine andere Möglichkeit ist die, die Metallschicht oder die Metall enthaltende Schicht nach Anspruch 13 durch Ex-plosionsplattieren aufzubringen. Die Behandlung mittels Laserstrahl für die unterschiedlichen Zwecke erfolgt dann anschliessend.
Je nach den gestellten Anforderungen können für die Metallschicht die unterschiedlichsten Werkstoffe oder Werkstoffkombinationen verwendet werden. So kann mit Vorteil als Basis für die Metallschicht eine Nickel-Chrom-Kobalt-Legierung verwendet werden, aber auch sogenannte Mehrstofflegierungen auf Basis Kobalt-Chrom haben sich als zweckmässig erwiesen. Die Metall enthaltende Schicht kann aus einer Metall-Basis-Matrix mit eingelagerten Verschleisskörpern, wie Karbiden oder Nitriden, bestehen, sie kann aber auch Metalloxide, wie beispielsweise Chrom-Oxid, Titan-Oxid oder Aluminiumoxid allein oder in Mischung enthalten.
Die verschleissfeste Schicht oder auch Verschleissschutz-schicht auf den formgebenden Kokillenflächen wird mindestens im Fussbereich der Kokille angeordnet sein. Dies ist der Bereich, der im Betrieb höchsten Verschleissbeanspru-chungen ausgesetzt ist.
Es ist auch möglich eine z.B. rechteckförmige oder keilförmige Nut im Badspiegelbereich einer Plattenkokille mit einem geeigneten Metallpulver unter Laserstrahlanwendung auszufüllen und in den Nutbereich einzuschmelzen. Spaltbildungen zwischen Kokillen-Nutwandung und eingebrachtem Einsatz treten nicht mehr auf, da der Einsatz durch die metallische Bindung der grenzflächennahen Bereiche untereinander praktisch metallurgisch in die Kokillenwandung integriert ist.
Nachfolgend werden anhand der Zeichnung vier Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Verfahrens beschrieben. Die sechs Figuren zeigen dabei Wandschnitte von Kokilleneinsätzen, die einzelne Platten, aber auch nahtlose Einsätze in Form von Rohren oder geschweisste Einsätze beliebiger Form sein können.
Fig. 1 zeigt das erste Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 bis 4 zeigen das zweite Ausführungsbeispiel,
Fig. 5 zeigt das dritte Ausführungsbeispiel, und
Fig. 6 zeigt das vierte Ausführungsbeispiel.
Nach dem ersten Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 wird mittels eines 5 KW-Lasers die formgebende Fläche der Kokillenwandung 1 mit einer sich über die gesamte Höhe erstreckenden verschleissfesten Beschichtung 2 versehen. Zu diesem Zweck wird auf die Kokillenwandung 1 z.B. einer Platte aus CuAg, ein pulverförmiges Material aus einer Mischung von 73,4 Gew.-% WC, 21 Gew.-% Ni, 3,5 Gew.-% Cr, 0,5 Gew.-% B, 0,8 Gew.-% Si und 0,8 Gew.-% Fe mit einer geeigneten Dosiervorrichtung vor dem Auftreffpunkt des Laserstrahls auf die Kokillenwand aufgebracht und aufgeschmolzen, wobei die Dosiervorrichtung und der Laserstrahl synchron verfahren werden.
Mit einer Arbeitsgeschwindigkeit von etwa 0,3 bis 0,6 cm2/s kann so eine verschleissfeste Schicht in einer Dicke von 1,5 mm aufgetragen werden. Eine einwandfreie metallische Diffusionsbindung mit dem Grundmaterial der Kokille bei einer Härte der Legierungsschicht von HV 1070 wird erreicht; die Schicht ist praktisch porenfrei. Der Arbeitsgang «Materialauftrag durch Flamm- oder Plasmaspritzen» kann auf diese Weise eingespart werden.
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So kann z.B. eine Ni-Schicht von 0,7 mm zur Verhinderung von Kupferdiffusionen elektrolytisch auf der gesamten Innenfläche der Kokille abgeschieden und anschliessend diese Fläche oder auch nur der Flächenbereich mit der höchsten Verschleissbeanspruchung mittels Laser unter Zusatz von Legierungspulvern, wie Wolframkarbid, Chrom, Silizium, Eisen, Kobalt u.a. in geeigneter Mischung auflegiert werden.
Ein zweites Ausführungsbeispiel zeigen die Fig. 2 bis 4. Im Fussbereich der Plattenkokille 3 ist eine Aussparung 4 vorgesehen. Auf elektrolytischem Weg wird auf die gesamte Kokillenplatte einschliesslich der Aussparung 4 eine Chrom-Schicht 5 von etwa 80 |4.m Dicke aufgetragen. Zur Erhöhung der Verschleissfestigkeit im Fussbereich wird anschliessend in die Aussparung 4 zusätzlich ein Pulvergemisch, z.B. aus 64,5 Gew.-% Wolframkarbid, 29 Gew.-% Nickel, 2 Gew.-% Bor, 2 Gew.-% Silizium, 2 Gew.-% Eisen und 0,5 Gew.-% Kohlenstoff eingebracht und mittels Laser aufgeschmolzen, so dass in diesem Bereich die Hartmetallschicht 6 entsteht. Vorteilhaft bei diesem Verfahren ist, dass die auch im Bereich 4 bereits vorhandene Chrom-Schicht 5 mit zur Legierungsbildung für die verschleissfeste Schicht 6 herangezogen werden kann. Hierbei können Härtegrade von HV 1020 erreicht werden.
Brauchbare Härtewerte lassen sich abweichend von diesem Ausführungsbeispiel auch mit Pulvermischungen unter Zusatz von Nickel-, Bor-, Silizium-, Eisen- und Kohlenstoff-Kombinationen ohne Wolframkarbid bzw. unter Verwendung von Kobalt anstelle von Nickel, oder auch durch eine Nickel/Kobalt-Kombination erreichen. Ebenso ist es auch möglich, nicht von einer primären Chrom-Beschichtung 5, sondern z.B. von einer Nickel-Beschichtung auszugehen und die Legierungspulver entsprechend auszuwählen. Statt Wolframkarbid (WC) können im übrigen auch das TiC oder das Cr3C eine vorteilhafte Anwendung finden.
Beim dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 zeigt die Kokillenwandung 1 aus Kupferwerkstoffen im Badspiegelbereich einen im Querschnitt rechteckförmigen Einsatz 8. Durch Einfüllen eines Pulvergemisches, etwa einer Ni-Al-Kombination mit 3 bis 5 Gew.-% AI, in eine entsprechend vorbereitete Nut in der Kokillenwandung und anschliessendes Auf- und Einschmelzen dieses Pulvers mittels einer Laserstrahl-Anordnung kann eine dauerhafte Verankerung erreicht werden.
Damit ist es möglich dickere haftfeste Überzüge bzw. Einsätze ohne die Gefahr von Spaltbildungen zwischen dem Einsatz 8 und der anschliessenden Kokillenwand herzustellen. Das gilt vor allem für die Kokillenbereiche, in denen eine geringere Wärmeleitfähigkeit bzw. eine höhere Wandtemperatur der Kokille erwünscht ist. Das trifft häufig beim Giessen empfindlicher Stähle zu.
Die Fig. 6 schliesslich zeigt ein Ausführungsbeispiel bei dem im Badspiegelbereich der Kokillenwandung 1 ein keilförmiger Einsatz 10 aus einem Material geringerer Wärmeleitfähigkeit angeordnet ist. Auch dieser Einsatz 10 ist fest in die Kokillenwand eingefügt, indem durch Aufschmelzen mittels Laser eine Diffusionsbindung mit den angrenzenden Flächen der Kokillenwand erreicht wurde.
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Claims (25)

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1. Verfahren zur Herstellung einer Kokille aus Kupferwerkstoffen für Stahlstranggiessanlagen mit einer ver-schleissfesten Schicht auf den den Formhohlraum begrenzenden, formgebenden Flächen, dadurch gekennzeichnet, dass die verschleissfeste Schicht durch Einwirken eines Laserstrahls erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf die formgebenden Flächen der Kokille zunächst eine Metallschicht oder eine Metall enthaltende Schicht haftend aufgebracht wird und anschliessend diese Schicht durch Einwirkung eines Laserstrahls mit dem Kupferwerkstoff der Kokille metallurgisch durch Verschmelzen verbunden wird.
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PATENTANSPRÜCHE
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die haftende Metallschicht oder Metall enthaltende Schicht nur in dem Bereich unter Einwirkung des Laserstrahls mit dem Kupferwerkstoff der Kokille metallurgisch verbunden wird, der der höchsten mechanischen Beanspruchung durch den Gussstrang ausgesetzt ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf die formgebenden Flächen der Kokille zunächst eine Metallschicht oder eine Metall enthaltende Schicht haftend aufgebracht und anschliessend dem Material dieser Schicht unter der Einwirkung des Laserstrahl die Ver-schleissfestigkeit erhöhende Zusätze zulegiert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf die formgebenden Flächen der Kokille die verschleissfeste Schicht mittels des Laserstrahls durch Auftrags-schweissung aufgebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schweissgut in Form von Metallpulver oder Metall enthaltendem Pulver kurz vor dem Auftreffpunkt des Laserstrahls auf die formgebenden Kokillenflächen aufgetragen und dort aufgeschmolzen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in die oberflächennahen Bereiche der formgebenden Kokillenflächen unter der Einwirkung des Laserstrahls die Verschleissfestigkeit erhöhende Materialien eingelagert werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in die haftende Metallschicht oder Metall enthaltende Schicht unter der Einwirkung des Laserstrahls die Verschleissfestigkeit erhöhende Materialien eingelagert werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in die unter der Einwirkung des Laserstrahls erzeugte verschleissfeste Schicht Feststoffschmiermit-tel miteingebracht werden.
10. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zulegieren und/oder das Einlagern von die Verschleissfestigkeit erhöhenden Zusätzen sowie das Auftrags-schweissen mittels eines Laserstrahls nur im Bereich der durch den Gussstrang höchsten mechanischen Beanspruchung vorgenommen wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht oder die Metall enthaltende Schicht auf elektrolytischem Wege aufgebracht wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Metall enthaltende Schicht durch Plasma-, Flamm- oder Flammschockspritzen aufgebracht wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht oder die Metall enthaltende Schicht durch Explosionsplattieren aufgebracht wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Basis für die Metallschicht Nickel (Ni) oder Chrom (Cr) verwendet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Basis für die Metallschicht eine Nickel (Ni)-Chrom (Cr)-Kobalt (Co)-Legierung verwendet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Basis für die Metallschicht Mehrstofflegierungen auf Basis Kobalt (Co)-Chrom (Cr) verwendet werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Metall enthaltende Schicht aus einer Metall-Basis-Matrix mit eingelagerten Verschleiss-körpern, wie Karbiden oder Nitriden, besteht.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Metall enthaltende Schicht Metalloxide enthält.
19. Kokille, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verschleissfeste Schicht zumindest teilweise mit der Kokillenwandung metallurgisch verbunden ist.
20. Kokille nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der untere Bereich der Kokille eine metallurgisch mit der Kokillenwandung verbundene verschleissfeste Schicht aufweist.
21. Kokille nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die im unteren Bereich der Kokille vorgesehene verschleissfeste Schicht gegenüber der im übrigen Bereich angeordneten eine grössere Wanddicke aufweist.
22. Kokille nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass im Badspiegelbereich eine verschleissfeste Schicht mit verringerter Wärmeleitfähigkeit angeordnet ist.
23. Kokille nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die verschleissfeste Schicht mit verringerter Wärmeleitfähigkeit in Form von Einsätzen im Badspiegelbereich angeordnet ist.
24. Kokille nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsätze im Querschnitt keil- oder teilkeilförmig mit in Durchlaufrichtung des Stranges aufeinander zulaufenden Begrenzungsflächen ausgebildet sind.
25. Kokille nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der nach Aufschmelzen erstarrte Bereich gegenüber seiner Umgebung nach Art und/oder Menge unterschiedliche Legierungsbestandteile enthält.
CH1672/85A 1984-04-21 1985-04-18 Verfahren zur herstellung einer kokille fuer stahlstranggiessanlagen. CH667412A5 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3440317C2 (de) * 1984-11-05 1995-02-23 Kabelmetal Ag Verfahren zur Herstellung einer Stranggießkokille mit verschleißfesten Formstücken
FR2590188B1 (fr) * 1985-11-15 1988-07-29 Siderurgie Fse Inst Rech Lingotiere de coulee continue a tete chaude
JPS62118990A (ja) * 1985-11-18 1987-05-30 Daido Metal Kogyo Kk 摺動部材用複合材料の製造方法
EP0320572B1 (de) * 1987-12-17 1992-12-23 Kawasaki Steel Corporation Kühlwalze für die Herstellung abgeschreckter dünner Metallbänder
DE9106106U1 (de) * 1991-04-27 1992-08-27 Foseco Gmbh, 4280 Borken, De
DE4402046A1 (de) * 1994-01-25 1995-07-27 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Verfahren zum Beschichten von Kupferwerkstoffen
DE19632573A1 (de) * 1996-08-13 1998-02-19 Abb Patent Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Kontaktanordnung für eine Vakuumkammer und Kontaktanordnung
EP0915184B1 (de) * 1997-11-06 2003-06-25 Sulzer Markets and Technology AG Verfahren zur Herstellung einer keramischen Schicht auf einem metallischen Grundwerkstoff
DE19852473C5 (de) * 1998-11-13 2005-10-06 Sms Demag Ag Kokillenplatte einer Stranggießanlage
ES2194770T3 (es) * 1999-08-26 2003-12-01 Concast Standard Ag Lingotera para la colada continua de acero en formatos de palanquillas y desbastes.
CH695210A5 (de) * 2000-12-11 2006-01-31 Concast Ag Kokille zum Stranggiessen einer Stahlschmelze.
FI114401B (fi) * 2001-02-21 2004-10-15 Fortum Oyj Menetelmä kuparin ja kupariseosten pinnoittamiseksi
DE102004040929A1 (de) * 2004-08-24 2006-03-02 Hachtel, Friedrich Spritzgießform
GB0504576D0 (en) * 2005-03-05 2005-04-13 Alstom Technology Ltd Turbine blades and methods for depositing an erosion resistant coating on the same
DE102005061135A1 (de) * 2005-12-19 2007-06-28 Siemens Ag Kokille für eine Stranggussanlage und Verfahren zur Herstellung einer Kokille
DE102007002806A1 (de) 2007-01-18 2008-07-24 Sms Demag Ag Kokille mit Beschichtung
US10900111B2 (en) 2015-07-23 2021-01-26 Tocalo Co., Ltd. Method for producing surface-modified component
DE102017211108A1 (de) * 2017-06-30 2019-01-03 Thyssenkrupp Ag Kokillenplatte und Kokille für eine Stranggießanlage sowie Strangguss-Verfahren
CN112281153A (zh) * 2020-07-21 2021-01-29 安徽马钢表面技术股份有限公司 一种高速激光熔覆用镍基合金粉末及其熔覆方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1476181A (fr) * 1966-04-15 1967-04-07 Ts Nautchno I I Tchornoy Metal Lingotière pour la coulée continue des métaux, et procédé de fabrication de cette lingotière
BE758996A (fr) * 1969-11-14 1971-04-30 Kabel Metallwerke Ghh Lingotiere de coulee continue pour la coulee d'un metal, en particulierde l'acier
NL7216832A (de) * 1972-12-12 1974-06-14
JPS5717075B2 (de) * 1973-10-31 1982-04-08
JPS51141915A (en) * 1975-05-31 1976-12-07 Kawasaki Heavy Ind Ltd Bore finishing for internal combustion engine-use cylinder
DE2634633C2 (de) * 1976-07-31 1984-07-05 Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte AG, 3000 Hannover Stranggießkokille aus einem Kupferwerkstoff, insbesondere zum Stranggießen von Stahl
US4157923A (en) * 1976-09-13 1979-06-12 Ford Motor Company Surface alloying and heat treating processes
JPS5518575A (en) * 1978-07-28 1980-02-08 Komatsu Ltd Surface treating method
GB2052566B (en) * 1979-03-30 1982-12-15 Rolls Royce Laser aplication of hard surface alloy
EP0030308A1 (de) * 1979-11-27 1981-06-17 Concast Holding Ag Stranggiesskokille zum Giessen von Stahl
JPS589151B2 (ja) * 1980-02-13 1983-02-19 ペルメレック電極株式会社 金属基体に耐食性被覆を形成する方法
US4299860A (en) * 1980-09-08 1981-11-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Surface hardening by particle injection into laser melted surface
GB2100154B (en) * 1981-04-27 1985-11-06 Sumitomo Metal Ind Molds for continuously casting steel
JPS58117875A (ja) * 1982-01-06 1983-07-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd シリンダ素材の内面処理方法
JPS58192661A (ja) * 1982-05-06 1983-11-10 Kyushu Tokushu Kinzoku Kogyo Kk 連続鋳造用鋳型製造法

Also Published As

Publication number Publication date
IT8520414A0 (it) 1985-04-19
JPS60234958A (ja) 1985-11-21
FI851566L (fi) 1985-10-22
CA1240479A (en) 1988-08-16
GB8509938D0 (en) 1985-05-30
AT387405B (de) 1989-01-25
FI851566A0 (fi) 1985-04-19
SE8501910D0 (sv) 1985-04-19
FR2563130A1 (fr) 1985-10-25
GB2157600B (en) 1987-09-30
BR8501892A (pt) 1985-12-24
FR2563130B1 (fr) 1987-09-04
IN163575B (de) 1988-10-08
KR850007817A (ko) 1985-12-09
ZA852966B (en) 1985-12-24
SE8501910L (sv) 1985-10-22
GB2157600A (en) 1985-10-30
KR920002009B1 (ko) 1992-03-09
IT1184754B (it) 1987-10-28
ATA115385A (de) 1988-06-15
DE3415050A1 (de) 1985-10-31

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