DE69103854T2 - Mantel für Gusswalzen zum Strangguss von Metall, insbesondere Stahl, zwischen oder auf den Giesswalzen. - Google Patents
Mantel für Gusswalzen zum Strangguss von Metall, insbesondere Stahl, zwischen oder auf den Giesswalzen.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Walze zum Stranggießen von Metallen, insbesondere Von Stahl, mit einem Mantel, der dazu bestimmt ist, mit dem flüssigen gegossenen Metall in Berührung gebracht zu werden, wobei die Gießanlage entweder eine einzige drehbare Walze oder ein paralleles drehbares Walzenpaar aufweist, welche das Gießen des flüssigen Metalls durch ihre Drehung begleiten.
- Es ist bekannt, daß Stranggußkokillen für flüssige Metalle mit hohem Schmelzpunkt, wie z.B. Stahl, herkömmlicherweise aus einer Kupferlegierung bestehen, die durch einen inneren Kreislauf eines Kühlfluids heftig gekühlt werden, wobei das Fluid im allgemeinen Wasser ist, und daß ihre Oberfläche durch elektrolytische Abscheidung einer Metallschicht mit noch höherem Schmelzpunkt, wie z.B. Nickel oder Chrom, bedeckt ist (EP-A 320 572). Diese Metallschicht, welche die Wärme weniger gut leitet als Kupfer, dient insbesondere zur Begrenzung der Maximaltemperatur, die von der Kupferlegierung bei Berührung mit dem flüssigen gegossenen Stahl angenommen werden kann.
- Nun ist jedoch das Verfahren zur Abscheidung von Nickel oder Chrom auf elektrolytischem Wege relativ zeitraubend und schwierig durchzuführen, aufgrund der erforderlichen Regelmäßigkeit der Dicke an jeder Stelle der Oberflächenbeschichtung, so daß dieses eine genaue Beherrschung des Verfahrens, insbesondere hinsichtlich der elektrischen Aspekte, voraussetzt. Ist dies nicht der Fall, treten örtliche Ungleichmäßigkeiten der Oberflächeneigenschaften auf, die unter anderem zu Porösitäten führen, die wiederum zu einem vorzeitigen Ausfall der Kokillen führen können. Ein derartiger Nachteil dürfte nur schwer zu überwinden sein im Falle massiver zusammengesetzter Wände, wie es bei Mänteln für Walzen zum Stranggießen der Fall ist.
- Die Erfindung hat demzufolge zum Ziel, einen Mantel für eine Walze zum Stranggießen vorzuschlagen, der leicht herstellbar ist und der gute mechanische und physikalische Eigenschaften aufweist.
- Erfindungsgemäß besteht der Mantel aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, verstärkt durch eine Oxiddispersion, beispielsweise Aluminiumoxidteilchen.
- Außerdem weist erfindungsgemäß die Walze zum Stranggießen einen Kern auf, der mit einem ihn umgebenden Mantel verbunden ist, wobei sie dadurch gekennzeichnet ist, daß der Mantel aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, verstärkt durch eine Oxiddispersion, besteht.
- Überraschenderweise wurde festgestellt, daß das durch eine Oxiddispersion verstärkte Kupfer sehr hohe Temperaturen (800 - 900º C) aushalten kann, ohne dauerhafte Beenträchtigungen seiner mechanischen Eigenschaften.
- Das durch eine Oxiddispersion verstärkte Kupfer (Oxid dispersion strengsend) - abgekürzt ODS - Kupfer genannt - verhielt sich wie einen reine Kupfermatrix mit einer Dispersion aus Oxidteilchen, beispielsweise Aluminiumoxid mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 50 Å und auf jeden Fall kleiner als 100 Å, wodurch die Bewegungen von Störstellen verhindert werden. Das durch Oxiddispersionen verstärkte Kupfer kann insbesondere durch Pulvermetallurgie hergestellt werden. Dabei wird eine Legierung beispielweise Kupfer-Aluminium feinverteilt und das derart erhaltene Pulver einem Oxidationsvorgang unterworfen, bei welchem eine Dispersion der Oxide durchgeführt wird. Diese Oxidation erfolgt entweder vor oder während der Verdichtung. Die Verdichtung kann mittels heißem Extrusions-Strangpressen oder auch isostatisacher Heißverdichtung erfolgen, gefolgt (oder nicht) von einer Heißumwandlung oder einer warmmassiv Umformung oder einer Kaltverfestigung. Die Menge an Dispersionsteilchen variiert von ungefähr 0,7 bis 2,7 Volumenprozenten.
- für die physikalischen Eigenschaften, die ähnlich denjenigen von Kupfer oder sogar Kupferlegierungen sind, weist durch eine Oxiddispersion verstärktes Kupfer mechanische Eigenschaften auf, die erheblich höher als 350º C liegen, mit sehr schnell zunehmendem Abstand oberhalb dieses Wertes.
- Dieses Kupfer weist außerdem einen bemerkenswerten Widerstand gegen Erweichen auf, wobei für die Verbindungstechnik auf Lötverfahren zurückgegriffen werden kann. Kupfer mit einer Dispersion von Oxiden erleidet keinerlei Strukturverformung, so daß seine thermische Leitfähigkeit nicht von der Temperatur abhängt, im Gegensatz zu Legierungen mit Strukturverhärtungen, für welche die maximal zulässige Temperatur für den Einsatz stark verringert sein kann, aufgrund eines Lösungsübergangs von Ausscheidungen im Zusammenhang mit einer Überhitzung des Metalls.
- Außer einer leichteren Herstellung im Vergleich zu Kupferlegierungen, welche elektrolytisch mit Nickel (oder Chrom) beschichtet sind, weist das durch Oxiddispersion verstärkte Kupfer eine Elastizitätsgrenze auf, die größer ist als diejenige herkömmlicher Legierungen. So weist eine Legierung mit 0,7 % Al&sub2;O&sub3;, gemessen im Rohzustand des isostatischen Wärmedrucks, eine Elastizitätsgrenze bei Umgebungstemperatur von 420 MPa auf, eine Bruchfestigkeit von 490 MPa und eine Dehnungsfestigkeit von ungefähr 15 %. Eine Kaltverfestigung verbessert insbesondere die Elastizitätsgrenze, die sogar 500 Mpa erreichen kann, mit einer geringfügigen Verringerung der Bruchdehnungsgrenze.
- Desweiteren weist durch eine Oxiddispersion verstärktes Kupfer eine gute thermische Leitfähigkeit auf, wobei es kaltgewalzt werden kann, wodurch Mäntel hergestellt werden können, die mit dem Kern der Gießwalze verlötet werden können.
- Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Darstellung begrenzt und kann Ausführungsbeispielsvarianten umfassen. Insbesondere kann die Aluminiumoxiddispersion ersetzt werden durch eine Dispersion mit jedem anderen geeigneten Oxid. Außerdem wird unter Kupfer mit Oxiddispersion nicht nur Kupfer verstanden, sondern auch jegliche einsetzbare Kupferlegierung die kompatibel ist mit den Anforderungen an das Stranggießen von Metallen mit hohem Schmelzpunkt und die für eine derartige Dispersion in Frage kommt, wie z.B. eine Legierung aus Cu-Ag oder Cu-Cr-Ti.
Claims (4)
1. Mantel für eine Walze zum Stranggießen von Metallen,
insbesondere Stahl, zwischen den Walzen oder auf einer
Walze, der dazu bestimmt ist, mit dem flüssigen
gegossenen Metall in Berührung gebracht zu werden, dadurch
gekennzeichnet, daß er aus Kupfer oder einer
Kupferlegierung, verstärkt durch eine Oxiddispersion, besteht.
2. Mantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Oxid Aluminiumoxid ist.
3. Walze zum Stranggießen, mit einem Kern, der mit einem
ihn umgebenden Mantel verbunden ist, dadurch
gekennzeichnet, daß der Mantel aus Kupfer oder einer
Kupferlegierung, verstärkt durch eine Oxiddispersion, besteht.
4. Walze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verbindungsdichtung eine Lötverbindung ist.
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