DE4100908C2 - Kokillenwerkstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Kupferlegierung als Kokillenwerkstoff für die Herstellung von Kokillenbuchsen.

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, bespielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, angeordnet ist. Im Falle des Gießens von Strängen mit rundem Querschnitt wird das Grafitrohr 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 ein Kokillenwerkstoff für Kokillenbuchsen aus phosphordesoxidiertem und sauerstofffreiem Kupfer unter Zugabe von Nickel bekannt, wobei ein bestimmtes Verhältnis Phopshor/Nickel einzuhalten ist.

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

Bekannt ist auch ein Kokillenwerkstoff, dem neben Phosphor in geringen Mengen Eisen und Zirkonium 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, Zirkonium, Kobalt, Nickel, Berryllium 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 Einwikrung höherer Temperaturen überaltern und verspröden. Nach mehrtägigem Einsatz kann eine daraus hergestellte Kokillenbuchse auf der dem heißen Ofengefäß zugewandten Seite aufreißen.

Ferner ist aus der US-PS 39 37 638 eine Kupferlegierung aus 2 bis 40% Nickel, 2,5 bis 8% Zinn bei 2% Nickel und 2,5 bis 12% Zinn bei 40% Nickel, bis 2% Zink und Kupfer als Rest bekannt, die durch Kaltverformen und Altern weiterverarbeitet wird.

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 Zerspanungsarbeiten aus dickwandigen, gepreßten Rohren oder gegossenem Vollmaterial hergestellt.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Kokillenwerkstoff für die Herstellung von Kokillenbuchsen von Horizontalstranggußanlagen der NE-Metallurgie bereitzustellen, der gute Gieß- und Verarbeitungseigenschaften, eine hohe Elastizitätsgrenze und Ermüdungsfestigkeit, eine hohe Warmfestigkeit, eine gute Korrosionsbeständigkeit und eine relativ gute Wärmeleitfähigkeit besitzt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als Kokillenwerkstoff eine Kupferlegierung aus 90 bis 97% Kupfer, 2 bis 6% Zinn, 0,5 bis 3% Nickel und 0,2 bis 1% Zink verwendet wird.

Dieser Kokillenwerkstoff wird einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 400°C über eine Zeitdauer von 20 Stunden unterworfen.

Dadurch wird eine Erhöhung der Härte von 85 HV im Gußzustand auf über 200 HV im gealterten Zustand erreicht und die erzielten mechanischen Eigenschaften bleiben im Temperaturbereich bis 500°C stabil.

Der erfindungsgemäß zu verwendende Werkstoff besitzt höhere Festigkeiten und damit längere Standzeiten als die bisher üblichen und bekannten Legierungen und versprödet nicht. 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. Außerdem ist somit keine aufwendige Zerspanungsarbeit bei der Herstellung von Kokillenbuchsen erforderlich.

Nachstehend werden zwei Beispiele zu der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung angegeben:

Beispiel 1
Kupfer|95,5%
Zinn	2,2%
Nickel	1,7%
Zink	0,5%

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

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Werkstoffe werden im Schleudergießverfahren mit Flansch gegossen und als Kokillenbuchsen beim horizontalen Strangguß von NE-Metallen eingesetzt.

Claims (2)

1. Verwendung einer Kupferlegierung aus 90 bis 97% Kupfer, 2 bis 6% Zinn, 0,5 bis 3% Nickel und 0,2 bis 1% Zink als Kokillenwerkstoff für die Herstellung von Kokillenbuchsen von Horizontalstranggußanlagen der NE-Metallurgie.

2. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1 für den Zweck nach Anspruch 1 mit der Maßgabe, daß der Kokillenwerkstoff einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 400°C über eine Zeitdauer von 20 Stunden unterworfen wird.