DE4100908A1 - Kokillenwerkstoff - Google Patents

Description

Nach dem Stand der Technik ist eine üblicherweise für das kontinuierliche horizontale Stranggießen verwendete Kokille bekannt, die aus einem, während des eigentlichen Erstarrungsprozesses die Formgebung des Metalls oder der Legierung bestimmenden Grafitrohr besteht, welches in einem Mantel aus relativ gut wärmeleitendem Material, beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, angeordnet ist. Im Falle des Gießens von Strängen mit rundem Querschnitt wird das Giftrohr durch Einpressen oder Einschrumpfen mit der aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehenden Buchse verbunden. Die Auswahl des Werkstoffes für die Buchse richtet sich nach den an sie gestellten Anforderungen und nach dem zu ihrer Herstellung angewandten Verfahren.

Es ist ferner ein Kokillenwerkstoff für Kokillenbuchsen aus phosphordesoxidiertem und sauerstofffreiem Kupfer unter Zugabe von Nickel bekannt, wobei ein bestimmtes Verhältnis Phosphor/Nickel einzuhalten ist.

Bekannt ist weiterhin ein solcher Kokillenwerkstoff, welchem zur Verbesserung der Eigenschaften geringe Mengen Silizium, Zirkon und Magnesium zugegeben werden (DE-PS 36 20 654).

Ferner ist ein Kokillenwerkstoff bekannt, dem neben Phosphor in geringen Mengen Eisen und Zirkon zugesetzt werden (DE-PS 26 35 443, DD-PS 1 31 096).

Es ist auch ein Kokillenwerkstoff bekannt, welcher 0,18 bis 0,85% Zinn, 0,1 bis 0,7% Chrom, Silizium und/oder Magnesium enthält. Außerdem können diese Legierungen Nickel, Silber und/oder Lithium enthalten. Zum Erreichen ihrer vollen Festigkeit sind diese Legierungen 15 bis 40% kalt umformbar.

Schließlich sind aushärtbare Legierungen als Kokillenwerkstoffe bekannt, welche neben Kupfer, Chrom, Zirkon, Kobalt, Nickel, Beryllium und Phosphor enthalten (DE-PS 32 11 440; DE-PS 26 35 454; DE-PS 31 20 978; DE-PS 36 20 655). In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß auch eine Kupferlegierung bekannt ist, die Silber als Legierungselement aufweist.

Die beschriebenen ausscheidungshärtbaren Legierungen besitzen jedoch den Nachteil, daß sie bei längerer Einwirkung höherer Temperaturen überaltern und verspröden. Nach mehrtägigem Einsatz kann eine daraus hergestellte Kokillenbuchse auf der dem heißen Ofengefäß zugewandten Seite aufreißen.

Kokillenbuchsen für das Horizontalstranggießen sind in der Regel mit einem einseitigen Flansch versehen. Deren Herstellung über Walz- oder Ziehprozesse, die eine Kaltumformung beinhalten, ist deshalb außerordentlich schwierig oder unmöglich. Daher sind Legierungen bzw. Kokillenwerkstoffe, die zum Erreichen ihrer maximalen Festigkeit eine Kaltumformung erfordern, für diesen Verwendungszweck nicht geeignet. Werden gezogene Rohre für die Herstellung von Kokillenbuchsen verwendet, muß der benötigte Flansch angeschweißt werden. Um diesen Arbeitsgang des Schweißens, der zu einer durch die Erwärmung bedingten Entfestigung des Werkstoffes führt, zu umgehen, werden Kokillenbuchsen üblicherweise durch mechanische Zerspannungsarbeiten aus dickwandigen, gepreßten Rohren oder gegossenem Vollmaterial hergestellt.

Ziel ist es, einen Kokillenwerkstoff für die Herstellung von Kokillenbuchsen zu entwickeln, welcher keine aufwendige Zerspanungsarbeit bei deren Herstellung verlangt, nicht versprödet, ein Anschweißen der Flansche und eine Kaltumformung zum Erreichen der notwendigen mechanischen Eigenschaften nicht erfordert sowie durch ein endabmessungsnahes Schleudergießverfahren herstellbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kokillenwerkstoff zu entwickeln, welcher gute Gieß- und Verarbeitungseigenschaften, hohe Elastizitätsgrenze und Ermüdungsfestigkeit, hohe Warmfestigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit und relativ gute Wärmeleitfähigkeit in sich vereinigt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Legierung 90 bis 97% Cu, 2 bis 6% Sn, 0,5 bis 3% Ni und 0,2 bis 1% Zn aufweist.

Erfindungswesentlich ist ferner, daß durch eine Alterungsbehandlung bei einer Temperatur um 400°C über 20 h Dauer eine Erhöhung der Härte von 85 HV im Gußzustand auf über 200 HV im gealterten Zustand erreicht wird und die erreichten mechanischen Eigenschaften im Temperaturbereich bei 500°C stabil bleiben.

Der erfindungsgemäße Kokillenwerkstoff besitzt höhere Festigkeit und damit längere Standzeiten als die bisher üblichen und bekannten Legierungen. Durch die verbesserte Fließfähigkeit ist die Möglichkeit gegeben, den Flansch beim Gießen mit anzuschleudern; das Kokillenrohr wird somit von vornherein dünner abgegossen. Dadurch tritt eine erhebliche Materialeinsparung ein.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Beispiel 1
Kupfer|95,5%
Zinn	2,2%
Nickel	1,8%
Zink	0,5%

Beispiel 2
Kupfer|92,1%
Zinn	5,1%
Nickel	2,5%
Zink	0,3%

Die erfindungsgemäßen Kokillenwerkstoffe werden im Schleudergießverfahren mit Flansch gegossen und als Kokillenbuchse beim horizontalen Strangguß von NE-Metallen eingesetzt.

Claims (2)

1. Kokillenwerkstoff für die Herstellung von Kokillenbuchsen von Horizontalstranggußanlagen der NE-Metallurgie, dadurch gekennzeichnet, daß der Kokillenwerkstoff Gehalte von 90 bis 97% Cu, 2 bis 6% Sn, 0,5 bis 3% Ni und 0,2 bis 1% Zn aufweist.

2. Kokillenwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenwasserstoff einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 400°C über eine Zeitdauer von 20 h unterworfen wird.