DE19713208A1 - Verwendung eines Stahls für Gießwalzenmäntel - Google Patents

Verwendung eines Stahls für Gießwalzenmäntel

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DE19713208A1
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Gerald Dipl Ing Stein
Lothar Hentz
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Udo Dipl Ing Riepe
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    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637—Accessories therefor
    • B22D11/0648—Casting surfaces
    • B22D11/0651—Casting wheels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
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Description

Die Erfindung betrifft einen Stahl für Gießwalzenmäntel, insbesondere für Aluminium-Gießmaschinen.
Zur Herstellung von Aluminium-Halbzeug wird vermehrt Schrott eingesetzt, der geschmolzen, gegossen und warmgewalzt wird. Das Gießen der Aluminiumschmelze erfolgt in den Zwickel zwischen zwei um parallele waagerechte Achsen drehbar gelagerten gekühlten Gießwalzen. Während des Kontaktes der Aluminiumschmelze mit den gekühlten Gießwalzen erstarrt das Aluminium und wird zwischen den rotierenden Gießwalzen geformt.
Die Gießwalzen bestehen aus einer Achse, auf die der Gießwalzenmantel aufgeschrumpft ist. Eine der Forderungen an den Werkstoff für Gießwalzenmäntel ist ein geringer Wärmeausdehnungskoeffizient, damit der Sitz des Mantels auf der Achse auch bei höheren Temperaturen gewährleistet ist. Eine andere Anforderung an den Werkstoff für Gießwalzenmäntel ist hohe Härte, aber auch gute Duktilität bei höheren Temperaturen bis 750°C. Aufgrund der thermischen Belastung entsteht auf den Gießwalzenmänteln nach längerer Einsatz zeit ein mehr oder weniger ausgeprägtes Bandrißnetzwerk. Das Ziel ist es, durch eine optimale Mantelqualität den Zeitpunkt für das unvermeidliche Auftreten der Risse möglichst lange hinauszuzögern. Ein hoher Widerstand gegen Warmrisse ist also eine wesentliche Anforderung an Gießwalzenmantel- Werkstoffe.
Für Gießwalzenmäntel hat man bisher die in der nachfolgenden Tabelle 1 in ihrer chemischen Zusammensetzung aufgeführten Stahlqualitäten eingesetzt. Es handelt sich um chrom-, nickel-, molybdän- und vanadiumlegierte Stähle mit Kohlenstoffgehalten von 0,16% und mehr. Mit diesen Stählen konnte eine gute Anpassung aller geforderten Eigenschaften erreicht werden.
Um die Lebensdauer von Gießwalzenmänteln durch Verbesserung der mechanischen Verschleißbeständigkeit und Widerstand gegen Warm-/Brandrisse zu verlängern, stellt sich die Aufgabe nach einer weiteren Verbesserung der herkömmlichen Gießwalzenmäntel-Werkstoffe.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß die Verwendung eines Stahls mit (in Masse-%):
0,1 bis 0,4% C
0,1 bis 0,8% Si
0,2 bis 0,7% Mn
2,0 bis 2,9% Cr
0,2 bis 0,9% Ni
0,5 bis 1,2% Mo
0,3 bis 0,7% V
0,15 bis 0,3% Nb
Rest Fe,
einschließlich unvermeidbarer Verunreinigungen, als Werkstoff für Gießwalzenmäntel vorgeschlagen. Eine bevorzugte Legierungszusammensetzung ist dabei (in Masse-%):
0,25 bis 0,36% C
0,10 bis 0,80% Si
0,20 bis 0,70% Mn
2,00 bis 2,65% Cr
0,25 bis 0,75% Ni
0,50 bis 1,10% Mo
0,30 bis 0,70% V
0,15 bis 0,30% Nb
Rest Fe.
Eine weitere bevorzugte Werkstoffzusammensetzung ist wie folgt (in Masse-%):
0,10 bis 0,20% C
0,10 bis 0,80% Si
0,20 bis 0,70% Mn
2,00 bis 2,65% Cr
0,25 bis 0,75% Ni
0,50 bis 1,10% Mo
0,30 bis 0,70% V
0,10 bis 0,30% N
0,15 bis 0,30% Nb
Rest Fe.
Zusätzlich zu den vorgenannten Elementen können wahlweise ein oder mehrere der folgenden Elemente im Stahl enthalten sein (in Masse-%):
bis 0,3% N
bis 0,1% Al
bis 0,3% Ti
bis 1,0% W.
Als bevorzugtes Einsatzgebiet für die vorgenannten Werkstoffe sind Gießwalzenmäntel für Aluminium- Gießmaschinen.
Von den bisher verwendeten Gießwalzenmantel-Werkstoffen unterscheidet sich der erfindungsgemäß zu verwendende Stahl in einem zusätzlichen Gehalt an Niob von 0,15 bis 0,30%. Niob bildet mit dem zwangsläufig im Stahl enthaltenen Stickstoff Niobnitride, welche sich in fein verteilter Form ausscheiden und ein feinkörniges Gefüge bewirken als Voraussetzung für eine gute Duktilität des Werkstoffes zur Verminderung der Neigung zu Warmrissen. Versuche mit den erfindungsgemäß zu verwendenden nioblegierten Stahlqualitäten haben neben der geforderten Festigkeit zur Verschleißminimierung eine ausreichende Duktilität bis in den Bereich der Arbeitstemperatur der Gießwalzen zwischen 600 und 750°C gezeigt.
Tabelle 1

Claims (8)

1. Verwendung eines Stahls mit (in Masse-%):
011 bis 0,4% C
0,1 bis 0,8% Si
0,2 bis 0,7% Mn
2,0 bis 2,9% Cr
0,2 bis 0,9% Ni
0,5 bis 1,2% Mo
0,3 bis 0,7% V
0,15 bis 0,3% Nb
Rest Fe,
einschließlich unvermeidbarer Verunreinigungen, als Werkstoff für Gießwalzenmäntel.
2. Verwendung eines Stahls der Zusammensetzung nach Anspruch 1, jedoch mit (in Masse-%):
0,25 bis 0,36% C
0,10 bis 0,80% Si
0,20 bis 0,70% Mn
2,00 bis 2,65% Cr
0,25 bis 0,75% Ni
0,50 bis 1,10% Mo
0,30 bis 0,70% V
0,15 bis 0,30% Nb
Rest Fe
für den Zweck nach Anspruch 1.
3. Verwendung eines Stahls der Zusammensetzung nach Anspruch 1, jedoch mit (in Masse-%):
0,10 bis 0,20% C
0,10 bis 0,80% Si
0,20 bis 0,70% Mn
2,00 bis 2,65% Cr
0,25 bis 0,75% Ni
0,50 bis 1,10% Mo
0,30 bis 0,70% V
0,10 bis 0,30% N
0,15 bis 0,30% Nb
Rest Fe
für den Zweck nach Anspruch 1.
4. Verwendung eines Stahls der Zusammensetzung nach Anspruch 1, 2 oder 3, jedoch mit zusätzlich einem oder mehreren der folgenden Elemente (in Masse-%):
bis 0,3% N
bis 0,1% Al
bis 0,3% Ti
bis 1,0% W
für den Zweck nach Anspruch 1.
5. Verwendung eines Stahls nach einem der Ansprüche 1 bis 4 als Werkstoff für Gießwalzenmäntel für Aluminium-Gießmaschinen.
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