DE975820C

DE975820C - Werkstoff fuer Kokillen zum Stranggiessen hochschmelzender Metalle, insbesondere von Eisen und Stahl

Info

Publication number: DE975820C
Application number: DEB16275A
Authority: DE
Original assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Current assignee: Gebrueder Boehler and Co AG
Priority date: 1951-08-12
Filing date: 1951-08-12
Publication date: 1962-10-11

Description

Für die Werkstoffauswahl zur Herstellung von Kokillen zum Stranggießen hochschmelzender Metalle, insbesondere von Eisen und Stahl, war bisher die Überlegung maßgebend, daß diese Werkstoffe vor allem eine gute Wärmeleitfähigkeit haben müssen, weshalb vorwiegend Kupfer oder Messing verwendet wurden. Da diese Werkstoffe beispielsweise gegenüber Eisen oder Stahl einen verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkt haben und daher häufig bei auftretenden Störungen, bei denen sich zumindest lokale Überhitzungen nicht vermeiden lassen, zum vorzeitigen Unbrauchbarwerden der Kokillen führen, sind schon untereutektoide Eisenlegierungen wie weicher geschmiedeter Flußstahl oder ein Stahl mit etwa 0,15% C als Kokillenwerkstoff verwendet worden, deren Schmelzpunkt im Gegensatz zu Kupfer oder Messing genügend hoch ist.

Legierte Stähle mit z. B. bis 0,3% C, 2,1 bis 4,5¹⁰ZoCr, 0,15 bis 0,8% Mo, das zur Gänze oder ao teilweise durch die doppelte Menge an Wolfram ersetzbar ist, und mit gegebenenfalls bis 2% Ni und bis 0,4% V können für Stranggußkokillen vor allem wegen ihrer zu geringen Wärmeleitfähigkeit nicht in Erwägung gezogen werden. Solche Stähle wurden für Maschinenteile empfohlen, die bei erhöhter Temperatur arbeiten und die starken Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, wie z. B. für Schleudergießkokillen, Waxmpreßmatrizen oder Warmwalzen.

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Die Ergebnisse mit aus Eisenlegierungen bestehenden Stranggießkokillen führten zu der Erkenntnis, daß außer der Wärmeleitfähigkeit und der Höhe des Schmelzpunktes auch die Brandrißbeständigkeit von entscheidendem Einfluß auf das Entsprechen der Kokillenwerkstoffe ist.

Die bisher verwendeten Eisenlegierungen führten vor allem wegen des Kohlenstoffs zu Schwierigkeiten, weil mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt ίο die Wärmeleitfähigkeit stark herabgesetzt und die Brandrißempfindlichkeit erhöht wird. Andererseits wären aber höhere Kohlenstoffgehalte erwünscht, weil mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt die Festigkeit ansteigt und dadurch die Möglichkeit der Herstellung dünnwandiger Kokillen gegeben ist, die zur Erzielung eines möglichst kleinen Temperaturunterschiedes zwischen Außen- und Innenwand der Kokille zweckmäßiger wären. Es konnte nun festgestellt werden, daß nicht der

ao analytisch ermittelte Kohlenstoffgehalt maßgebend für die angeführten Schwierigkeiten ist, sondern daß es entscheidend auf die Form ankommt, in welcher der Kohlenstoff in den Eisenlegierungen vorliegt. Wenn es gelingt, den Kohlenstoffgehalt in Form von stabilen Karbiden abzubinden, hält sich die Erniedrigung der Wärmeleitfähigkeit in erträglichen Grenzen, und die Brandrißempfindlichkeit wird praktisch beseitigt. Außerdem führen Zusätze an Elementen, welche den Kohlenstoff in Form von stabilen Karbiden abbinden, zu Erhöhungen der Schmelzpunkte der Eisenlegierungen und zu erheblichen Verbesserungen der Warmund Dauerstandfestigkeit, so daß man bestrebt sein wird, durch entsprechende Bemessung dieser Zusätze möglichst den ganzen Kohlenstoffgehalt zu erfassen. Die üblichen derartigen warm- und dauerstandfesten Stähle haben eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit und außerdem eine geringere Brandrißbeständigkeit, weil sie mehr an Kohlenstoff abbindenden Zusatzelementen enthalten, als zur Bildung stabiler Karbide unbedingt erforderlich ist. Zur Abbindung des Kohlenstoffs sind die karbidbildenden Metalle der III. bis V. Gruppe des Periodischen Systems, vorzugsweise Niob und Titan, geeignet.

Gegenstand der Erfindung ist nun die Verwendung einer an sich bekannten untereutektoiden Eisen- oder Stahllegierung, in welcher der Kohlenstoff als Karbid mindestens eines Metalls der III. bis V. Gruppe des Periodischen Systems vorliegt und die im übrigen aus Eisen mit den unvermeidbaren Verunreinigungen besteht, als Werkstoff für Kokillen zum Stranggießen hochschmelzender Metalle.

Für den Zweck der Erfindung muß der Gehalt an Verunreinigungen der zur Verwendung kommenden Eisenlegierungen, der durch das Herstellungsverfahren bedingt ist, so niedrig als möglich gehalten werden.

Beispielsweise hat sich eine Eisenlegierung als Werkstoff für hochbeanspruchte Kokillen zum Stranggießen von Stahl hervorragend bewährt, die außer aus Eisen und unvermeidbaren Verunreinigungen aus 0,23% C, 0,16% Si, 0,28% Mn und aus 1,79% Nb bestand.

Zur Erhöhung der Festigkeit des Kokillenwerkstoffes kann den Eisenlegierungen noch bis zu höchstens 5°/o> Nickel und Kobalt einzeln oder gemeinsam zugesetzt werden. Bis zu diesen Gehalten werden durch die Möglichkeit der Herstellung dünnwandigerer Kokillen trotz der Verminderung der Wärmeleitfähigkeit infolge der genannten Zusätze geringere Temperaturunterschiede zwischen Außen- und Innenwand der Kokille erzielt als bei nickel- und kobaltfreien Legierungen sonst gleicher Zusammensetzung.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Die Verwendung einer an sich bekannten untereutektoiden Eisen- oder Stahllegierung, in welcher der Kohlenstoff als Karbid mindestens eines der Metalle der III. bis V. Gruppe des Periodischen Systems vorliegt und die im übrigen aus Eisen mit den unvermeidbaren Verunreinigungen besteht, als Werkstoff für Kokillen zum Stranggießen hochschmelzender Metalle.

2. Die Verwendung einer Legierung, wie sie im Anspruch 1 genannt ist, in der die Karbide Niob- oder Titankarbide sind, für den Zweck nach Anspruch 1.

3. Die Verwendung einer Legierung, wie sie in Anspruch 1 oder 2 genannt ist, jedoch noch zusätzlich bis 5% Nickel und/oder Kobalt enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Fiat Review of German Science, 1939 bis 1946; Ferrons Metallurgy, Vol. I, Bielefeld 1948,

S. 170, letzter Absatz;

Stahl und Eisen, 1949, S. 816, Sp. 2, Abs. 2, und Bild 6;

britische Patentschrift Nr. 361 397.