CH674719A5 - - Google Patents
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Description
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CH 674 719 A5
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Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Durchlaufkokillen für Strang-giessmaschinen aus rohrförmigen, durch Strangpressen und/oder Ziehen und/oder Schmieden hergestellten Formteilen aus aushärtbaren Kupferlegierungen, bei dem diese Formteile zunächst lösungsgeglüht und danach abgeschreckt werden sowie anschliessend der Kupferwerkstoff warm ausgehärtet wird.
Bekannt ist es (DE-OS 2 635 454), als Material für Stranggiesskokillen aushärtbare Kupferlegierungen zu verwenden, wobei durch geeignete Auswahl der Legierungsbestandteile, wie Chrom und Zirkon, hohe Werte für die Wärmeleitfähigkeit, die Warmfestigkeit sowie Kriechfestigkeit und Warmplastizität erreicht werden. Aus solchen aushärtbaren Legierungen hergestellte Kokillenplatten werden anschliessend bei 1030°C lösungsgeglüht, dann in Wasser abgeschreckt und schliesslich bei 475°C warm ausgehärtet, wobei die spanende Bearbeitung der Platte auf das Endmass anschliessend vorgenommen wird.
Diese bekannten Verfahrensschritte lassen sich in ähnlicher Weise auch für die Herstellung dickwandiger, rohrförmiger, einteiliger Durchlaufkokillen anwenden, wenn nach Herstellung der Rohrform durch Pressen, Ziehen oder andere Verfahren die Aushärtungsbehandlung durchgeführt wird und abschliessend eine zerspanende Endbearbeitung erfolgt.
Die oben vorgeschlagenen Verfahrensschritte sind jedoch nicht anwendbar bei einem bekannten Verfahren, bei dem zur Herstellung von geraden, vor allem aber von gebogenen, konischen oder teilkonischen Durchlaufkokiiien in ein Rohrstück aus Kupferwerkstoffen ein Dorn mit den Innenendmas-sen und der Innenform der herzustellenden Kokille eingeführt und anschliessend das Rohrstück durch Kaltverformung auf den Dorn aufgepresst wird (DE-PS 1 809 633).
Die Erfindung bezweckt ein Verfahren zur Herstellung von Durchlaufkokillen zu schaffen, mittels welchem auch rohrförmige Durchlaufkokillen aus aushärtbaren Kupferwerkstoffen so herstellbar sind, dass sie hinsichtlich ihrer Qualität den heute gestellten Anforderungen genügen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Warmaushärten eine Kaltumformung des Formteiles bei gleichzeitiger Kalibrierung der formgebenden Wandungen mittels eines in das Formteil eingebrachten Domes vorgenommen wird.
Dabei hat sich als überraschender Effekt herausgestellt, dass aufgrund der Kaltumformung und Kalibrierung durch einen die Innenendmasse und -form aufweisenden Dorn ein Verzug der so hergestellten Kokille nicht eintritt, wenn sie anschliessend einer Warmbehandlung zum Zwecke des Warmaushärtens des Kupferwerkstoffes ausgesetzt wird. Auf diese Weise hergestellte Stranggiesskokillen weisen daher auch nach längerer Giessreise noch hohe Masshaltigkeiten bei geringem Verschleiss auf.
Die Kaltumformung und Kalibrierung mittels Dom kann auf unterschiedlichem Wege erfolgen. So können der Dorn und das Formteil gemeinsam durch eine Matrize hindurch bewegt werden. In diesem Zusammenhang hat man bereits (DE-PS 1 809 633) in ein gerades Formteil (Rohrstück) ein die Innen-End-masse und -form der herzustellenden Kokille aufweisenden gebogenen Dorn eingedrückt, dessen äussere Abmessungen nur um ein weniges geringer oder auch grösser als die Innenabmessungen des Formteiles sind, wodurch das Formteil den Domabmessungen entsprechend vorgeformt wird. Anschliessend werden Formteil und Dom gemeinsam durch eine Matrize hindurchgedrückt, um die Innenflächen des Rohrstückes dicht auf den Dorn aufzupressen. Schliesslich wird der Dorn aus dem nunmehr kaltverfestigten Formteii herausgedrückt.
Eine andere vorteilhafte Möglichkeit ist die, die Kaltumformung und Kalibrierung durch Krafteinwirkung auf die Aussenwandungen des Formteiles durch einen Schmiede- oder Walzvorgang vorzunehmen. Weitere geeignete Verfahren für die Umformung sind Explosionsverfahren, sowie hydrostatische und elektrodynamische Verfahren. Für spezielle Anwendungszwecke hat es sich als zweckmässig erwiesen, zwei oder mehrere der angegebenen Möglichkeiten zu kombinieren. So kann man beispielsweise nach dem gemeinsamen Hindurchführen von Dorn und Formteil durch eine Matrize sowie nach Kaltumformung durch Schmieden oder Walzen eine abschliessende Krafteinwirkung durch Detonation von Sprengstoff vorsehen.
Das Lösungsglühen des Formteiles vor dem Kaltumformen und Kalibrieren kann an Luft erfolgen, wobei anschliessend die Oberflächen des Formteiles einem Säuberungs- oder Glättungsprozess, etwa durch Schleifen, unterzogen werden müssen. Vorteilhafter kann es deshalb mitunter sein, wenn das Lösungsglühen des gesamten rohrförmigen Formteils oder nur des Innenraumes in reduzierender Atmosphäre vorgenommen wird. Letzteres geschieht z.B. mit Vorteil durch Einfüllen von trockener Holzkohle in den Innenraum des Formteiles, der an beiden Enden mit z.T. durchlöcherten Blechkappen verschlossen wird.
Bei der Durchführung des Verfahrens lassen sich praktisch alle aushärtbaren Kupferwerkstoffe einsetzen, bei denen sich durch die Verfahrensschritte Lösungsglühen, Kaltverformen und Aushärten Eigenschaften ergeben, die ihren Einsatz als Kokillenwerkstoffe ermöglichen. Dieses sind beispielsweise Legierungen auf der Basis CuCr, CuCrZr, CuCoBe, CuCoNiBe, CuCoNiBeZr, CuNi-Si und andere. Aushärtbare Kupferwerkstoffe, die bei der Durchführung des Verfahrens eine vorteilhafte Anwendung finden, sind z.B. Legierungen aus 0,2 bis 1,2% Chrom, 0,05 bis 0,4% Zirkon, bis zu 0,04% Phosphor, Lithium, Calzium, Magnesium, Silizium oder Bor als Desoxidationsmittel, Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen.
Nachfolgend wird anhand der Zeichnungsfiguren 1 bis 5 als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine gebogene Durchlauf-Rohrkokille beschrieben.
Ein durch Strangpressen und/oder Ziehen und/oder Schmieden hergestelltes Rohrstück 1 be5
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liebiger Querschnittsform besteht aus einer aushärtbaren Kupferlegierung. Diese hat z.B. eine Zusammensetzung von 0,5% Chrom, 0,12% Zirkon, 0,015% Bor, Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen. Das Rohrstück 1 wird zunächst vorzugsweise in reduzierender Atmosphäre bei 1000°C bis 1020°C etwa h Stunde lösungsgeglüht und anschliessend in Wasser abgeschreckt.
In das gerade oder auch vorgebogene Rohrstück 1 wird nun der z.B. hart verchromte Dorn 2 eingedrückt und anschliessend durch äussere Krafteinwirkung, etwa durch gemeinsames Hindurchdrücken durch eine Matrize oder durch einen oder mehrere Schmiede- oder Walzvorgänge, das Rohrstück auf den Dorn 2 aufgeformt. Die Kaltverformung des Rohrstückes 1 wird z.B. so gewählt, dass die ursprüngliche Härte von etwa 55 HB auf einen Wert von 80 -100 HB angehoben wird.
Der Dorn 2 kann zur Anpassung der zu fertigenden Kokille an die Kreisform der Stranggiessanla-gen bereits gebogen sein, er kann aber auch konisch oder teilkonisch geformt sein. Beim Eindrücken eines solchen Domes 2 in das gerade Rohrstück 1 erfolgt dann bereits eine entsprechende Vorformung des Kokillenrohres. Selbstverständlich kann auch durch einen zusätzlichen Arbeitsabschnitt das Rohrstück 1 bereits in die gebogene Form gebracht sein, bevor ebenfalls ein gebogener Dorn 2 eingeführt wird.
In der Regel wird nach dem Entfernen des Dor-nes 2 aus dem Rohrstück 1 das schon massgenaue Kokillenrohr während etwa 3-4 Stunden in einem Temperaturbereich von 460°C-480°C warm ausgehärtet. Zweckmässig wird diese Warmbehandlung ebenfalls unter Schutzgas erfolgen.
Bei der angegebenen Kupferlegierung der Rohrkokille konnten folgende Werte festgestellt werden.
thermische Leitfähigkeit
324 (W/m.K)
Rekristallisations-Temperatur
700 (°C)
Erweichungstemperatur
500 (°C)
Härte HB 2,5/62,5
142
Zugfestigkeit
445 (N/mm2)
0,2-Dehngrenze
360 (N/mm2)
Bruchdehnung
18 (%)
Warmfestigkeit bei 200°C
416 (N/mm2)
Bruchdehnung bei 200°C
17 (%)
Warmfestigkeit bei 350°C
352 (N/mm2)
Bruchdehnung bei 350°C
15 (%)
Demgegenüber liegen die Werte bei einer nicht kalibrierten und kalt umgeformten Kokille der gleichen Legierungszusammensetzung bei thermische Leitfähigkeit
315 (W/m.K)
Rekristallisations-Temperatur
700 (°C)
Erweichungstemperatur
500 (°C)
Härte HB 2,5/62,5
115
Zugfestigkeit
375 (N/mm2)
0,2-Dehngrenze
282 (N/mm2)
Bruchdehnung
19 (%)
Warmfestigkeit bei 200°C
345 (N/mm2)
Bruchdehnung bei 200°C
16 (%)
Warmfestigkeit bei 350°C
285 (N/mm2)
Bruchdehnung bei 350°C
14 (%)
Das Ausführungsbeispiel iässt die Querschnittsfrage der Kokille offen. Neben runden, quadratischen, rechteckförmigen, mehreckigen Querschnitten bekannter Art können selbstverständlich beliebige andere Querschnitte, etwa T- oder Doppel-T-förmige Querschnitte gewählt werden, wenn nur der Dorn 2 die entsprechende Querschnittsform aufweist. Zwei solcher Ausführungsformen zeigen die Figuren 6 und 7.
Claims (11)
1. Verfahren zur Herstellung von Durchlaufkokillen für Stranggiessmaschinen aus rohrförmigen, durch Strangpressen und/oder Ziehen und/oder Schmieden hergestellten Formteilen aus aushärtbaren Kupferlegierungen, bei dem diese Formteile zunächst lösungsgeglüht und danach abgeschreckt werden sowie anschliessend der Kupferwerkstoff warmausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Warmaushärten eine Kaltumformung des Formteiles bei gleichzeitiger Kalibrierung der formgebenden Wandungen mittels eines in das Formteil eingebrachten Domes vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltumformung und Kalibrierung durch gemeinsames Hindurchführen von Dorn und Formteil durch eine Matrize erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltumformung und Kalibrierung durch Krafteinwirkung auf die Aussenwandungen des Formteiles durch einen Schmiede- oder Walzvorgang erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltumformung und Kalibrierung mittels Krafteinwirkung auf die Aussenwandungen des Formteils durch Detonation von Sprengstoff oder elektrodynamische Verfahren vorgenommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltumformung und Kalibrierung durch hydrostatischen Druck erfolgt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4, gekennzeichnet durch die Kombination der Verfahrensschritte des durch die Matrize Führens, des Schmiedens oder Walzens mit einer abschliessenden Kalibrierung durch Detonation von Sprengstoff.
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7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsglühen zumindest des formgebenden inneren Bereiches des rohrförmigen Formteils in reduzierender Atmosphäre erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als aushärtbarer Kupferwerkstoff eine Legierung aus 0,2 bis 1,2% Chrom, 0,05 bis
0.4% Zirkon, bis zu 0,04% eines oder mehrerer der Elemente Phosphor, Lithium, Calzium, Magnesium, Silizium oder Bor als Desoxidationsmittel, Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen verwendet wird.
9. Durchlaufkokille für Stranggiessmaschinen, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen mehreckigen oder runden Querschnitt aufweist.
10. Durchlaufkokille nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine T-, Doppel-T, U-oder L-förmige Querschnittsform aufweist.
11. Durchlaufkokille nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die den Formhohlraum begrenzenden Innenflächen konisch oder teilkonisch verlaufen.
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