DE2635454C2 - Use of a copper alloy - Google Patents
Use of a copper alloyInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Kupferlegierung, bestehend aus 0,3 bis 1,5% Chrom, 0,10 bis 0,5% Zirkonium, bis zu 0,04% eines oder mehrerer der Elemente Phosphor, Lithium, Calzium, Magnesium, Silizium oder Bor als 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% of one or more of the elements phosphorus, lithium, calcium, magnesium, Silicon or boron as a deoxidizer, the remainder copper and common impurities.
Als Werkstoff 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 the continuous casting of refractory metals like steel, copper has been used for a long time, which is very good due to its high thermal conductivity is able to quickly dissipate the heat from the melt. The wall thickness of the molds was chosen to be so large that that it adequately meets the expected mechanical stresses.
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 Legierungselement werden bis zu 3% Chrom, Silizium, Silber 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 stark herabsetzen (AT-PS 2 34 930).To increase the heat resistance, it has been proposed to use continuous casting molds made from an alloy to produce at least 85% copper and at least one further precipitation hardening alloying element. Be used as an alloying element up to 3% chromium, silicon, silver and beryllium are suggested. Even those made from this material Continuous casting molds have not yet been able to fully satisfy, since the alloy components in particular are silicon and beryllium greatly reduce the thermal conductivity (AT-PS 2 34 930).
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 bei einer thermischen Leitfähigkeit von mindestens 80% des reinen Kupfers erreichbar. Die Entfestigungstemperatur liegt oberhalb 350°C (DE-AS 23 18 662).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. By cold deformation is a Brinell hardness of 120 with a thermal conductivity of at least 80% of the pure Copper reachable. The softening temperature is above 350 ° C (DE-AS 23 18 662).
Alle diese Lösungen haben als Werkstoffe für Stranggießkokillen noch nicht vollauf befriedigen können.All these solutions have as materials for continuous casting molds can not yet fully satisfy.
Dementsprechend besteht die Erfindung in der Verwendung einer Kupferlegierung, bestehend aus 0,3 bis 1,5% Chrom, 0,10 bis 0,50% Zirkonium, bis zu 0,04% eines oder mehrerer der Elemente Phosphor, Lithium, Calzium, Magnesium, Silizium oder Bor als Desoxidationsmittel, Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen, im ausgehärteten Zustand als Werkstoff für Stranggießkokillen, insbesondere zum Stranggießen hochschmelzender Metalle.Accordingly, the invention resides in the use of a copper alloy consisting of 0.3 to 1.5% chromium, 0.10 to 0.50% zirconium, up to 0.04% of one or more of the elements phosphorus, lithium, Calcium, magnesium, silicon or boron as a deoxidizer, the remainder copper and common impurities, in the hardened state as a material for continuous casting molds, in particular for continuous casting of high-melting points Metals.
Vorzugsweise enthält der Werkstoff 0,5 bis 0,8% Chrom, 0,15 bis 0,25% Zirkonium 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 einem für Stranggießkokillen äußerst günstigen Bereich. Die Brineilhärte als Maßstab für die Abriebfestigkeit erreicht Werte von über 140. Eine weitere wesentliche Anforderung bei Stranggießkokillen ist eine hohe Korrosionsbeständigkeit, die durch die Kupfer-Chrom-Zirkonium-Legierung erreicht wird.The material is characterized by particularly favorable mechanical and physical properties. He has a thermal conductivity that is over 85% that of the pure The values for high-temperature strength, creep resistance and hot plasticity are also in an extremely favorable area for continuous casting molds. The Brineil hardness as a measure of the abrasion resistance reaches values of over 140. Another essential requirement for continuous casting molds is a high one Corrosion resistance achieved by the copper-chromium-zirconium alloy.
Aus der US-PS 21 48 151 ist eine Kupferlegierung bekannt, die sich aus 0,01 bis 0.2% Phosphor, 0,25 bis 2% Chrom, Rest Kupfer zusammensetzt, der noch bis zu 0,2% andere Elemente, z. B. Zirkonium zugesetzt sein können. Diese Legierung, die vorzugsweise für Teile von Verbrennungsmaschinen verwendet werden soll, zeichnet sich durch eine hohe Härte und eine hohe thermische Leitfähigkeit aus.From US-PS 21 48 151 a copper alloy is known, which consists of 0.01 to 0.2% phosphorus, 0.25 to 2% Chromium, the remainder copper, which still contains up to 0.2% other elements, e.g. B. zirconium may be added can. This alloy, which should preferably be used for parts of internal combustion engines, is characterized by high hardness and high thermal conductivity.
Die physikalischen Eigenschaften, die an eine Stranggießkokille gestellt werden, beschränken sich n>e!it nur auf die thermische Leitfähigkeit und die Härte, sondern es kommt darüber hinaus auf Eigenschaften an, die nicht ohne weiteres aus der US-PS 21 48 151 herleitbar waren. Da die mit der Kokillenwandung in Berührung stehende Schmelze im Falle von Stahl eine Temperatur von mehr als 1300° C hat — der Schmelzpunkt von Kupfer bzw. Kupferlegierungen liegt bei ca. 1100° — kommt es selbstredend auf ein hohes thermisches Leitvermögen an. Da die Kokillenwandung jedoch eine Temperatur von bis zu 4500C annehmen kann, ist die Warmfestigkeit von ganz entscheidender Bedeutung, d. h. der starke Abfall der Festigkeit muß in einen Temperaturbereich verschoben werden, der oberhalb der Gebrauchstemperatur der Kokille liegt. So liegt die Erweichungstemperatur der erfindungsgemäß verwendeten Legierung bei 525° C. Eine weitere wichtige Eigenschaft von Werkstoffen für Stranggießkokillen ist die Warmplastizität, die durch die Brucheinschnürung bestimmt ist. Eine hohe Brucheinschnürung gemeinsam mit einer hohen Warmfestigkeit führt zu einem Werkstoff für Stranggießkokillen, der nur geringe Verschleißerscheinungen aufweist.The physical properties that are placed on a continuous casting mold are limited only to the thermal conductivity and hardness, but also depends on properties that could not be readily derived from US Pat. No. 2,148,151 . Since the melt in contact with the mold wall in the case of steel has a temperature of more than 1300 ° C - the melting point of copper or copper alloys is approx. 1100 ° - a high thermal conductivity is of course important. Since the mold wall can, however, assume a temperature of up to 450 ° C., the heat resistance is of crucial importance, ie the sharp drop in strength must be shifted to a temperature range above the service temperature of the mold. The softening temperature of the alloy used according to the invention is 525 ° C. Another important property of materials for continuous casting molds is their warm plasticity, which is determined by the constriction of the fracture. A high fracture constriction together with a high heat resistance leads to a material for continuous casting molds that shows only slight signs of wear.
Da Stranggießkokillen üblicherweise mit Wasser von außen gekühlt werden, wird von dem Kokillenwerkstoff
noch eine hohe Korrosionsbeständigkeit gefordert.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.Since continuous casting molds are usually cooled from the outside with water, the mold material is still required to have a high level of corrosion resistance.
The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment.
Eine Kupferlegierung mit 0,7% Chrom und 0,18% Zirkonium 0,015% Bor, Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen wurde zunächst zu einem Walzbarren vergössen und bei 950° C in mehreren Stichen mit einem Gesamtumformgrad von 65% warmgewalzt. Anschließend wurde die gewalzte Platte bei 10300C lösungsgeglüht und in Wasser abgeschreckt. Darauf wurde die Platte bei 475°C 4'Λ Stunden warmausgehärtet. Sodann wurde die Platte spanend zur gewünschten Kokillen-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 950 ° C in several passes with a total deformation rate of 65%. Subsequently, the rolled plate was solution at 1030 0 C and water quenched. The plate was then heat-cured at 475 ° C. for 4½ hours. Then the plate was machined to the desired mold
platte verarbeitet, die folgende Werte aufwies:plate processed, which showed the following values:
Thermische Leitfähigkeit
ErweichungstemperaturThermal conductivity
Softening temperature
(10% Abfall der Festigkeit
bei RT. nach 1 h Glühdauer)
Härte HB 2,5/62,5
Zugfestigkeit
Bruchdehnung(10% drop in strength
at RT. after 1 h annealing time)
Hardness HB 2.5 / 62.5
tensile strenght
Elongation at break
Warmfestigkeit bei 200° CHeat resistance at 200 ° C
Brucheinschnürung bei 2000C
Warmfestigkeit bei 3500C
Brucheinschnürung bei 350° CConstriction of the fracture at 200 ° C
Heat resistance at 350 ° C
Constriction of the fracture at 350 ° C
87%87%
Die nach dem obengenannten Verfahren hergestellte Stranggießkokille war auch nach einer Gießreise von 450 Chargen noch maßhaltig und zeigte nur geringe Verschleißerscheinungen. Die guten Ergebnise sind insbesondere auf die hohe Warmfestigkeit und die hohe Brucheinschnürung der Kupferlegierung zurückzuführen. The continuous casting mold produced by the above method was also after a casting trip of 450 batches still true to size and showed only minor signs of wear. The good results are particular due to the high heat resistance and the high degree of necking of the copper alloy.
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 embodiment, but can also apply to molds of all kinds, with which metallic ones are in a semicontinuous or fully continuous manner Have molded strands produced, for example tubular molds, block molds of all kinds, casting wheels, casting roll shells i.a.
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Legal Events
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