DE2635454A1 - USE OF A COPPER ALLOY - Google Patents
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- B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
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Description
Gutehoffnungshütte AktiengesellschaftGutehoffnungshütte Aktiengesellschaft
2-176 O4.08.762-176 O4.08.76
Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Kupferlegierung, bestehend aus 0,3 bis 1,5 % Chrom, 0,10 bis 0,5 % Zirkon, bis zu 0,04 % Desoxidationsmittel, Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen.The invention relates to the use of a copper alloy consisting of 0.3 to 1.5 % chromium, 0.10 to 0.5 % zirconium, up to 0.04 % deoxidizer, the remainder copper and common impurities.
Als Material zur Herstellung von Stranggießkokillen zum Stranggießen von hochschmelzenden Metallen wie Stahl wird seit langem Kupfer verwendet, welches aufgrund seiner hohen thermischen Leitfähigkeit sehr schnell die Wärme aus der Schmelze abzuleiten vermag. Die Wandstärke der Kokillen wurde so groß gewählt, daß sie in ausreichender Weise den zu erwartenden mechanischen Beanspruchungen genügt.As a material for the production of continuous casting molds for continuous casting Of refractory metals like steel, copper has long been used, which because of its high thermal Conductivity to dissipate the heat from the melt very quickly able. The wall thickness of the molds was chosen so large that they adequately meet the expected mechanical Stresses are sufficient.
Zur Erhöhung der Warmfestigkeit ist vorgeschlagen worden, Stranggießkokillen aus einer Legierung mit mindestens 85 % Kupfer und wenigstens einem weiteren eine Ausscheidungshärtung bewirkenden Legierungselement herzustellen. Als Legierungselemente werden bis zu 3 % Chrom, Silizium, Siber und Beryllium vorgeschlagen. Auch die aus diesem Werkstoff hergestellten Stranggießkokillen konnten noch nicht vollauf befriedigen, da insbesondere die Legierungskomponenten Silizium und Beryllium die thermische Leitfähigkeit sia~k herabsetzen. (OE-PS 234 93O)To increase the heat resistance, it has been proposed to produce continuous casting molds from an alloy with at least 85% copper and at least one further alloy element which brings about precipitation hardening. Up to 3 % chromium, silicon, silver and beryllium are suggested as alloying elements. The continuous casting molds made from this material have not yet been completely satisfactory either, since the alloy components silicon and beryllium in particular reduce the thermal conductivity sia ~ k. (OE-PS 234 93O)
Zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit ist deshalb ein Kupferwerkstoff für Stranggießkokillen bekannt geworden, der aus 0,05 bis 0,08 % Chrom und 0,005 bis 0,04 % Phosphor, Rest Kupfer besteht. Durch Kaltverformung ist eine Brinellhärte von 120 kp/mtn bei einer thermischen Leitfähigkeit von mindestens 80 % des reinen Kupfers erreichbar. Die Entfesti-To improve the thermal conductivity, a copper material for continuous casting molds has therefore become known which consists of 0.05 to 0.08 % chromium and 0.005 to 0.04 % phosphorus, the remainder being copper. A Brinell hardness of 120 kp / mtn with a thermal conductivity of at least 80 % of that of pure copper can be achieved through cold deformation. The Entfesti-
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gungstemperatur liegt oberhalb 350° C (DT-AS 2 318 662)supply temperature is above 350 ° C (DT-AS 2 318 662)
Alle diese Lösungen haben als Werkstoffe für Stranggießkokillen noch nicht vollauf befriedigen können.All of these solutions have not yet been fully satisfactory as materials for continuous casting molds.
Dementsprechend besteht die Erfindung in der Verwendung einer Kupferlegierung, bestehend aus 0,3 bis 1,5 % Chrom, O,10 bis 0,50 % Zirkon, bis zu 0,04 % Desoxidationsmittel, Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen, im ausgehärteten Zustand als Werkstoff für Stranggießkokillen, insbesondere zum Stranggießen hochschmelzender Metalle.Accordingly, the invention consists in the use of a copper alloy consisting of 0.3 to 1.5 % chromium, 10 to 0.50% zirconium, up to 0.04 % deoxidizer, the remainder copper and usual impurities, in the hardened state as Material for continuous casting molds, in particular for continuous casting of refractory metals.
Üblich als Desoxidationsmittel bei Kupferlegierungen sind Phosphor, Lithium, Calzium, Magnesium, Silizium u.a.Commonly used as a deoxidizer for copper alloys Phosphorus, lithium, calcium, magnesium, silicon, etc.
Vorzugsweise enthält der Werkstoff 0,5 bis 0,8 % Chrom, 0,15 bis 0,25 % Zirkon und 0,005 bis 0,02 % Bor. Das Bor kann zum Beispiel als Calziumborid der Schmelze zugeliefert werden.The material preferably contains 0.5 to 0.8 % chromium, 0.15 to 0.25 % zirconium and 0.005 to 0.02 % boron. The boron can be supplied to the melt as calcium boride, for example.
Der Werkstoff zeichnet sich durch besonders günstige mechanische und physikalische Eigenschaften aus. Er hat eine Wärmeleitfähigkeit, die über 85 % der des reinen Kupfers liegt. Die Werte für die Warmfestigkeit, Kriechfestigkeit und Warmplastizität liegen ebenfalls in einen für Stranggießkokillen äußerst günstigen Bereich. Die Brinellhärte als Maßstab für die Abriebfestigkeit erreicht Werte von über l40. Eine weitere wesentliche Arförderung bei Stranggießkokillen ist eine hohe Korrosionsbeständigkeit, die durch die Kupf er-Chroin-Zirkon-LegiErung erreicht wird.The material is characterized by particularly favorable mechanical and physical properties. It has a thermal conductivity that is over 85 % that of pure copper. The values for the heat resistance, creep resistance and hot plasticity are also in an extremely favorable range for continuous casting molds. The Brinell hardness as a measure of the abrasion resistance reaches values of over 140. Another essential benefit of continuous casting molds is a high level of corrosion resistance, which is achieved through the copper-chroin-zirconium alloy.
Aus der DT-AS 1 165 876 ist zwar eine Kupferlegierung, bestehend aus 0,3 bis 1,5 % Chrom und 0,03 bis 0,5 % Zirkon bekannt, jedoch soll dieser Werkstoff lediglich für Gegenstände verwendet werfen, die eine hohe Warmfestigkeit und eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisen müssen. Deshalb wird dieser Werkstoff bevorzugt als Material für die HerstellungA copper alloy consisting of 0.3 to 1.5 % chromium and 0.03 to 0.5 % zirconium is known from DT-AS 1 165 876, but this material is only intended to be used for objects that have high heat resistance and must have high electrical conductivity. Therefore, this material is preferred as a material for manufacturing
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von Elektroden für die elektrische Widerstandsschweißung verwendet. Aus der bekannten Verwendung konnten keine Folgerungen auf das Verhalten der Kupferlegierung in dem für die Erfindung relevanten Bereich gezogen werden.of electrodes for electrical resistance welding used. From the known use, no conclusions could be drawn on the behavior of the copper alloy in the for the Invention relevant area can be drawn.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail on the basis of an exemplary embodiment explained.
Eine Kupferlegierung mit 0,7 % Chrom und 0,18 % Zirkon, 0,015 % Bor, Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen wurde zunächst zu einem Walzbarren vergossen, und bei 95O°C in mehreren Stichen mit einem Gesamtumformgrad von 65 % warmgewalzt. Anschließend wurde die gewalzte Platte bei 1030°C lösungsgeglüht und in Wasser abgeschreckt. Darauf wurde die Platte bei 475 C 4 1/2 Stunden warmausgehärtet. Sodann wurde die Platte spanend zur gewünschten Kokillenplatte verarbeitet, die folgende Werte aufwies:A copper alloy with 0.7 % chromium and 0.18 % zirconium, 0.015 % boron, the remainder copper and the usual impurities was first cast into a rolling ingot and hot-rolled at 95O ° C. in several passes with a total degree of deformation of 65%. The rolled plate was then solution-annealed at 1030 ° C. and quenched in water. The plate was then heat-cured at 475 ° C. for 4 1/2 hours. The plate was then machined into the desired mold plate, which had the following values:
Thermische Leitfähigkeit 87 % Thermal conductivity 87 %
Erweichungstemperatur 525 C (10 % Abfall der Festigkeit bei R.T. nach 1 h Glühdauer)Softening temperature 525 C (10 % drop in strength at room temperature after 1 h annealing time)
Härte HB 2,5/62,5 145Hardness HB 2.5 / 62.5 145
Zugfestigkeit 442 /mm2 Tensile strength 442 / mm 2
Bruchdehnung 26 % Elongation at break 26 %
Warmfestigkeit bei 2000C 38ON/mm2 Hot strength at 200 0 C 38O N / mm 2
Brucheinschnürung bei 200°C 58 % Reduction of fracture at 200 ° C 58 %
Warmfestigkeit bei 350°C 3l8N/mm2Thermal strength at 350 ° C 3l8 N / mm2
Brucheinschnürung bei 350 C 6l % Constriction of fracture at 350 C 6l %
Die nach dem obengenannten Verfahren hergestellte Stranggießkokille war auch nach einer Gießreise von 450 Chargen noch maßhaltig und zeigte nur geringe Verschleißerscheinungen. Die guten Ergebnisse sind insbesondere auf die hohe Warmfestigkeit und die hohe Brucheinschnürung der Kupferlegierung zurückzuführen. The continuous casting mold produced by the above-mentioned process was still after a casting trip of 450 batches true to size and showed only minor signs of wear. The good results are due in particular to the high heat resistance and the high necking of the copper alloy at break.
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Die Erfindung beschränkt sich selbstverständlich nicht nur auf das Ausführungsbeispiel, sondern läßt sich ebenso anwenden für Kokillen aller Art, mit denen sich in halb- oder vollkontinuierlicher Weise metallische Formstränge herstellen lassen, zum Beispiel Rohrkokillen,Blockkokillen aller Art, Gießräder, Gießwalzenmäntel u.a..The invention is of course not limited to the exemplary embodiment, but can also be used for Molds of all kinds with which metallic shaped strands can be produced in a semi-continuous or fully continuous manner, for example tubular molds, block molds of all kinds, casting wheels, Casting roll shells, etc.
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