DE3514123C2

DE3514123C2 - Verfahren zur Herstellung von Durchlaufkokillen für Stranggießmaschinen

Info

Publication number: DE3514123C2
Application number: DE3514123A
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing Gravemann
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Europa Metal AG
Priority date: 1985-04-19
Filing date: 1985-04-19
Publication date: 1994-12-08
Anticipated expiration: 2005-04-20
Also published as: ES8707436A1; FI861625A; KR920004452B1; ES552448A0; ATA100586A; CH674719A5; FR2580525B1; ZA862948B; SE8601774L; IT1190326B; GB2174320A; FI861625A0; KR870009780A; BR8601736A; IT8620134A1; DE3514123A1; CA1274755A; JPS62124050A; SE8601774D0; MX173251B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel lung von Durchlaufkokillen für Stranggießmaschinen aus rohr förmigen, durch Strangpressen und/oder Ziehen und/oder Schmieden hergestellten Formteilen aus einer aushärtbaren Kupferlegierung, bei dem das Formteil lösungsgeglüht und dann abgeschreckt wird sowie anschließend der Kupferwerkstoff warm ausgehärtet wird.

Aus der DE 26 35 454 A1 ist es bereits bekannt, als Material für Stranggießkokillen aushärtbare Kupferlegierungen zu ver wenden, wobei durch geeignete Auswahl der Legierungsbestand teile, wie Chrom und Zirkon, hohe Werte für die Wärmeleit fähigkeit, die Warmfestigkeit sowie Kriechfestigkeit und Warmplastizität erreicht werden. Aus solchen aushärtbaren Le gierungen 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 vorgenom men wird.

Diese bekannten Verfahrensschritte lassen sich in ähnlicher Weise auch für die Herstellung dickwandiger, rohrförmiger, einteiliger Durchlaufkokillen anwenden, wenn nach Herstel lung der Rohrform durch Pressen, Ziehen oder andere Ver fahren die Aushärtungsbehandlung durchgeführt wird und ab schließend eine zerspanende Endbearbeitung erfolgt.

Die oben vorgeschlagenen Verfahrensschritte sind jedoch so nicht anwendbar bei einem bekannten Verfahren, bei dem zur Herstellung von geraden, vor allem aber von gebogenen, ko nischen oder teilkonischen Durchlaufkokillen in ein Rohr stück aus Kupferwerkstoffen ein Dorn mit den Innenendmaßen und der Innenform der herzustellenden Kokille eingeführt und anschließend das Rohrstück durch Kaltverformung auf den Dorn aufgepreßt wird (DE 18 09 633 C3).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzu geben, mit dem rohrförmige Durchlaufkokillen aus aushärtbaren Kupferwerkstoffen hergestellt werden können, die den Quali tätsanforderungen hinsichtlich einer hohen Maßgenauigkeit ge nügen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Formteil vor dem Warmaushärten durch eine Kaltumformung über einen in das Formteil eingebrachten Dorn auf seine Endabmessungen kali briert wird und daß nach dem Warmaushärten keine weitere Ver formung des rohrförmigen Formteils erfolgt.

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 Kup ferwerkstoffs 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 Dorn kann auf un terschiedlichem Wege erfolgen. So können Dorn und Form teil z. B. gemeinsam durch eine Matrize hindurch bewegt wer den. In diesem Zusammenhang hat man bereits (DE-PS 18 09 633) in ein gerades Formteil (Rohrstück) ein die Innen-Endmaße 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 Dornabmes sungen entsprechend vorgeformt wird. Anschließend werden Formteil und Dorn gemeinsam durch eine Matrize hindurchge drückt, um die Innenflächen des Rohrstückes dicht auf den Dorn aufzupressen. Schließlich wird der Dorn aus dem nunmehr kaltverfestigten Formteil herausgedrückt.

Eine andere vorteilhafte Möglichkeit ist die, die Kaltum formung 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 Anwendungs zwecke 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 Krafteinwir kung 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 Glättungs prozeß, etwa durch Schleifen, unterzogen werden müssen. Vorteilhafter kann es deshalb mitunter sein, wenn das Lösungs glühen 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 der Erfindung lassen sich praktisch alle aushärtbaren Kupferwerkstoffe einsetzen, bei denen sich durch die Verfahrensschritte Lösungsglühen, Kaltver formen und Aushärten Eigenschaften ergeben, die ihren Einsatz als Kokillenwerkstoffe ermöglichen. Dieses sind beispielsweise Legierungen auf der Basis CuCr, CuCrZr, CuCoBe, CuCoNiBe, CuCoNiBeZr, CuNiSi und andere. Aushärt bare Kupferwerkstoffe, die bei der Durchführung der Erfin dung eine vorteilhafte Anwendung finden, sind z. B. Legierungen aus 0,2 bis 1,2% Chrom, 0,05 bis 0,4% Zirkon, bis 0,04% Lithium, Kalzium, Magnesium, Silizium oder Bor als Desoxi dationsmittel, Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen.

Die Erfindung sei an Hand der Fig. 1 bis 7 am Beispiel einer gebogenen Rohrkokille näher erläutert.

Mit 1 ist ein durch Strangpressen und/oder Ziehen und/oder Schmieden hergestelltes Rohrstück beliebiger Querschnitts form bezeichnet, das aus einer aushärtbaren Kupferlegierung, z. B. in der Zusammensetzung 0,5% Chrom, 0,12% Zirkon, 0,015% Bor, Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen be steht. Dieses Rohrstück 1 wird zunächst vorzugsweise in re duzierender Atmosphäre bei 1000-1020°C etwa 1/2 Stunde lösungsgeglüht und anschließend in Wasser abgeschreckt.

In das gerade, ggf. auch vorgebogene Rohrstück 1 wird nun der z. B. hart verchromte Dorn 2 eingedrückt und anschließend durch äußere Krafteinwirkung, etwa durch gemeinsames Hin durchdrücken durch eine Matrize oder durch einen oder mehrere Schmiede- oder Walzvorgänge, das Rohrstück auf den Dorn 2 aufgeformt. Die Kaltverformung des Kupferrohrstückes 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 Stranggießanlagen bereits gebogen sein, ggf. kann er auch konisch oder teilkonisch geformt sein.

Beim Eindrücken eines solchen Dornes in das gerade Rohrstück erfolgt dann bereits eine entsprechende Vorformung des Kokillenrohres. Selbstverständlich kann auch durch einen zusätzlichen Arbeitsschritt das Rohrstück 1 bereits in die gebogene Form gebracht sein, bevor ebenfalls ein gebogener Dorn eingeführt wird.

In der Regel nach dem Entfernen des Dornes 2 aus dem Rohr stück 1 wird das schon maßgenaue Kokillenrohr während etwa 3-4 Stunden in einem Temperaturbereich von 460°C-480°C warmausgehärtet. Zweckmäßig wird diese Warmbehandlung eben falls unter Schutzgas erfolgen.

Bei der angegebenen Kupferlegierung konnten mit dem erfindungs gemäßen Verfahren für eine Rohrkokille folgende Werte festge stellt 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 Legierungszusammen setzung 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 läßt die Querschnittsfrage der Kokille offen. Neben runden, quadratischen, rechteckför migen, 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 Fig. 6 und 7.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Durchlaufkokillen für Strang gußmaschinen aus rohrförmigen, durch Strangpressen und/ oder Ziehen und/oder Schmieden hergestellten Formteilen aus einer aushärtbaren Kupferlegierung, bei dem das Form teil lösungsgeglüht und dann abgeschreckt wird sowie an schließend der Kupferwerkstoff warmausgehärtet wird, da durch gekennzeichnet, daß das Formteil vor dem Warmaus härten durch eine Kaltumformung über einen in das Form teil eingebrachten Dorn auf seine Endabmessungen kali briert wird und daß nach dem Warmaushärten keine weitere Verformung des rohrförmigen Formteils erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltumformung und Kalibrierung durch gemeinsames Hindurch führen 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 Formteils durch einen Schmiede- oder Walzvorgang erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltumformung und Kalibrierung durch 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 bzw. hydrostatische Verfahren erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Verfahrensschritte:

- gemeinsames Hindurchführen von Dorn und Formteil durch eine Matrize bzw. gemeinsames Schmieden oder Walzen von Dorn und Formteil
- abschließende Kalibrierung durch Detonation von Spreng stoff.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß das Lösungsglühen zumindest des form gebenden inneren Bereichs des rohrförmigen Formteils in reduzierender Atmosphäre durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß als aushärtbarer Kupferwerkstoff eine Legierung aus 0,2 bis 1,2% Chrom, 0,05 bis 0,4% Zir kon, bis zu 0,04% eines oder mehrerer der Elemente Phos phor, Lithium, Kalzium, Magnesium, Silizium oder Bor als Desoxidationsmittel, Rest Kupfer und übliche Verunreini gungen verwendet wird.

9. Durchlaufkokille für Stranggießmaschinen, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen rechteckförmigen, mehrecki gen oder runden Querschnitt aufweist.

10. Durchlaufkokille für Stranggießmaschinen, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine T-, Doppel-T-, U- oder L- förmige Querschnittsform aufweist.

11. Durchlaufkokille nach einem der Ansprüche 9 oder 10, da durch gekennzeichnet, daß die den Formhohlraum begrenzen den Innenflächen konisch oder teilkonisch verlaufen.