EP0526755A2 - Method for strip casting Cu-alloys - Google Patents

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EP0526755A2
EP0526755A2 EP92111649A EP92111649A EP0526755A2 EP 0526755 A2 EP0526755 A2 EP 0526755A2 EP 92111649 A EP92111649 A EP 92111649A EP 92111649 A EP92111649 A EP 92111649A EP 0526755 A2 EP0526755 A2 EP 0526755A2
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EP
European Patent Office
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copper
strand
tin
cast
iron
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EP92111649A
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German (de)
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EP0526755A3 (en
EP0526755B1 (en
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Wolfgang Dr. Dürrschnabel
Hilmar R. Dr. Müller
Georg Dr. Kehse
Andreas Dr. Bögel
Monika Dr. Breu
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Wieland Werke AG
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Wieland Werke AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0631—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by a travelling straight surface, e.g. through-like moulds, a belt

Definitions

  • the invention relates to a casting method according to the preamble of claim 1.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a casting process for precipitation-forming and / or stress-sensitive and / or segregation-sensitive copper alloys, in which, if it is a matter of precipitation-forming copper alloys, the formation of the precipitations is suppressed entirely or only in the form of very fine dispersions without further Aftertreatment is achieved, and in the case of the stress-sensitive copper alloys, the build-up of residual stresses is largely avoided and, in the case of alloys sensitive to segregation, the occurrence of segregations is weakened to such an extent that the alloys can be cold-formed directly.
  • the rate of solidification is to be understood as the average rate at which the crystallization front progresses into the liquid phase.
  • the definition of a cooling rate in the liquid-solid phase mixture cannot accurately describe this setting and its permanent maintenance.
  • the casting method according to the invention allows a targeted method of operation.
  • the setting of the necessary solidification rate is carried out by specifying a suitable casting thickness, materials with higher thermal conductivity allowing casting of thicker strips in the upper thickness range according to the invention, with lower thermal conductivity, work is preferably carried out at the lower end of the strip thickness.
  • Further possible setting parameters are the cooling effect via the amount of water applied and the pouring speed.
  • a strand in the thickness range of 1 - 5 mm is preferably cast.
  • the high solidification rate is preferably achieved by pouring the melt onto a rotating, intensely cooled metal strip. The melt is fed either onto the deflection roller of the belt in positions between the 9 and 12 o'clock position
  • FIG. 1 schematically shows a casting device for the continuous production of a metal strand 1 of thickness D close to the final dimension.
  • the metal melt 3 present in a distributor 2 is fed via a channel 4 from above onto an endless cooling belt 5 made of metal, which rotates via deflection rollers 6, 7.
  • the metal strip 5 is cooled intensively from the underside (cf. the water nozzles labeled 8). Due to the intensive cooling, rapid heat removal is achieved, which in conjunction with the other process parameters leads to the achievement of a high solidification rate.
  • Fig. 2 the casting structure of the tape manufactured according to the invention is shown at 50 times magnification. Although a fine dendrite structure can still be seen, the dendrite arm spacing has dropped to 1/5 of the value for conventional casting, and the grain boundaries are also free of precipitation.
  • a strand 1 made of the alloy CuNi6Sn6 in a thickness D of 6.5 mm and a width of 150 mm was cast at a casting speed of 12 m / min.
  • the material After milling 0.5 mm of the thickness from the top and bottom of the cast strip, the material could be cold rolled by 87% without any edge cracks or other rolling defects.
  • the structure of the cast tape is shown in FIG. 3 at 1000 times magnification. There are minor excretions, but they do not affect the formability.
  • FIG. 4 also 1000-fold magnification.
  • Very large areas can be seen here in which the structure has a multi-phase structure. In these dark-streaked areas, the mean tin content is increased by about 5% by weight compared to the environment. So these are segregations that have solidified in the form of a eutectic.
  • This structure has a very limited formability both in the heat and at low temperatures.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

The invention relates to a casting method for the production of a strip-shaped strand consisting of a molten precipitate-forming and/or stress-sensitive and/or segregation-prone copper alloy. According to the invention, the method is characterised by the fact that a strand up to a thickness D & 8 mm is cast while maintaining a solidification rate @ = 0.2 to 8 mm/s. This ensures, as regards precipitate-forming copper alloys, that the formation of the precipitates is completely suppressed or occurs only in the form of very fine dispersions without further aftertreatment, as regards the stress-sensitive copper alloys, that the build-up of internal stresses is largely avoided and that, as regards segregation-sensitive alloys, the occurrence of segregations is diminished to such an extent that the alloys can be cold-formed directly. A broad spectrum of copper alloys can be treated by the casting method according to the invention.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gießverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a casting method according to the preamble of claim 1.

Es ist bekannt, daß eine Reihe von Kupferlegierungen mit der herkömmlichen Methode des Blockgie- ßens mit anschließender Warm- und Kaltumformung mit Zwischenglühungen nicht oder nur unter schlechter Wirtschaftlichkeit herzustellen sind, weil

  • a) die Warmumformung aufgrund von Korngrenzenausscheidungen, Seigerungen oder anderen Inhomogenitäten schwierig ist oder
  • b) die Gußplatten nach dem konventionellen Abkühlen spannungsempfindlich sind.
It is known that a number of copper alloys cannot be produced with the conventional method of block casting with subsequent hot and cold forming with intermediate annealing, or only with poor economy, because
  • a) hot forming is difficult due to grain boundary deposits, segregations or other inhomogeneities, or
  • b) the cast plates are sensitive to tension after conventional cooling.

Ein Teil der geschilderten Probleme kann zwar durch das seit Jahren geübte konventionelle Gießen von Streifen in der Dicke von etwa 10 - 20 mm abgeschwächt werden, jedoch lassen sich die geschilderten Nachteile, insbesondere das Auftreten von Seigerungen, nicht weit genug unterdrücken. Diese dickeren Streifen erfordern daher noch eine umständliche Nachbehandlung, beispielsweise eine Homogenisierungsglühung bei hohen Temperaturen direkt nach dem Gießen bzw. nach einer geringen Kaltvorumformung vor der eigentlichen Weiterverarbeitung zu Band.Some of the problems described can be alleviated by the conventional casting of strips with a thickness of about 10-20 mm, which has been practiced for years, but the disadvantages described, in particular the occurrence of segregations, cannot be suppressed sufficiently. These thicker strips therefore still require laborious post-treatment, for example homogenization annealing at high temperatures directly after casting or after a slight cold pre-forming before the actual further processing into strip.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Gießverfahren für ausscheidungsbildende und/oder spannungsempfindliche und/oder seigerungsempfindliche Kupferlegierungen anzugeben, bei dem, sofern es sich um ausscheidungsbildende Kupferlegierungen handelt, die Ausbildung der Ausscheidungen ganz unterdrückt oder nur in Form von sehr feinen Dispersionen ohne weitere Nachbehandlung erzielt wird, und bei dem hinsichtlich der spannungsempfindlichen Kupferlegierungen der Aufbau von Eigenspannungen weitgehend vermieden wird und bei dem, sofern es sich um seigerungsempfindliche Legierungen handelt, das Auftreten von Seigerungen soweit abgeschwächt wird, daß die Legierungen direkt kaltumformbar werden.The invention is therefore based on the object of specifying a casting process for precipitation-forming and / or stress-sensitive and / or segregation-sensitive copper alloys, in which, if it is a matter of precipitation-forming copper alloys, the formation of the precipitations is suppressed entirely or only in the form of very fine dispersions without further Aftertreatment is achieved, and in the case of the stress-sensitive copper alloys, the build-up of residual stresses is largely avoided and, in the case of alloys sensitive to segregation, the occurrence of segregations is weakened to such an extent that the alloys can be cold-formed directly.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Strang bis zu einer Dicke D 8 8 mm unter Einhaltung einer Erstarrungsgeschwindigkeit x = 0,2 - 8 mm/s gegossen wird.The object is achieved in that a strand is cast to a thickness D 8 8 mm while maintaining a solidification rate x = 0.2 - 8 mm / s.

Unter Erstarrungsgeschwindigkeit soll dabei die mittlere Geschwindigkeit verstanden werden, mit der die Kristallisationsfront in die flüssige Phase fortschreitet.The rate of solidification is to be understood as the average rate at which the crystallization front progresses into the liquid phase.

Durch die Einhaltung dieser Bedingungen wird ein gezielter Gefügezustand "in situ" eingestellt, welcher die unmittelbare Weiterverarbeitung, eventuell nach einem mechanischen Entfernen der Gußhaut durch Zerspanen, durch Kaltwalzen ermöglicht. Die geringe Gußdicke führt gleichzeitig zu geringen erträglichen Spannungen im Produkt.By observing these conditions, a targeted structural state is set "in situ", which enables immediate further processing, possibly after mechanical removal of the cast skin by machining, by cold rolling. The low casting thickness also leads to low tolerable tensions in the product.

Es ist zwar aus der DE-PS 3.803.194 ein Bandgießverfahren für Phosphor-Bronze bekannt, bei dem zur Vermeidung von Seigerungen hohe Abkühlgeschwindigkeiten empfohlen werden. Dabei ist jedoch nicht erkannt worden, daß die Abkühlgeschwindigkeit von der Schmelzetemperatur bis zur Endtemperatur des Gießverfahrens metallkundlich unerheblich ist, um die geschilderten Nachteile bei ausscheidungsbildenden, spannungsempfindlichen oder stark seigernden Kupferlegierungen zu vermeiden. Entscheidend ist vielmehr die Einstellung einer geeigneten Kombination zwischen der Geschwindigkeit der Erstarrungsfront bei der Verfestigung der Schmelze und dem lokal wirkenden Temperaturgradienten.From DE-PS 3,803,194 a strip casting process for phosphor bronze is known, in which high cooling rates are recommended to avoid segregation. However, it has not been recognized that the cooling rate from the melt temperature to the final temperature of the casting process is insignificant in terms of metal, in order to avoid the disadvantages described in the case of precipitation-forming, stress-sensitive or strongly segregating copper alloys. Rather, the decisive factor is the setting of a suitable combination between the speed of the solidification front when the melt solidifies and the locally acting temperature gradient.

Auch die Definition einer Abkühlgeschwindigkeit im Flüssig-Fest-Phasengemenge kann diese Einstellung und ihre dauernde Aufrechterhaltung nicht zutreffend beschreiben. Das erfindungsgemäße Gießverfahren läßt jedoch gerade hierbei eine zielgerichtete Arbeitsweise zu.The definition of a cooling rate in the liquid-solid phase mixture cannot accurately describe this setting and its permanent maintenance. However, the casting method according to the invention allows a targeted method of operation.

Es ist durch die Steuerung der Erstarrungsgeschwindigkeiten und lokal wirkenden Temperaturgradienten mit dem erfindungsgemäßen Gießverfahren möglich, die Verteilungsgleichgewichte vor der Erstarrungsfront so zu gestalten, daß bestimmte Erstarrungsvorgänge gezielt unterdrückt und andere Erstarrungsvorgänge bevorzugt werden können. Auf diesem Wege können z.B. peritektische Erstarrungsvorgänge, wie sie im System Kupfer-Eisen oder Kupfer-Zinn mit den unerwünschten Folgen primärer Eisenausscheidung (bei CuFe) oder extremer Seigerungen (bei CuSn) bekannt sind, so umgeformt werden, daß sie eutektisch ablaufen und die unerwünschten Folgen ausbleiben. Diese beim erfindungsgemäßen Einsatz des Gießverfahrens gemachten Beobachtungen werden durch neueste Ergebnisse der Forschung (z.B.By controlling the solidification speeds and locally acting temperature gradients with the casting method according to the invention, it is possible to design the distribution equilibria in front of the solidification front in such a way that certain solidification processes can be specifically suppressed and other solidification processes can be preferred. In this way, e.g. peritectic solidification processes, as they are known in the copper-iron or copper-tin system with the undesirable consequences of primary iron excretion (with CuFe) or extreme segregations (with CuSn), are transformed so that they take place eutectically and the undesirable consequences do not occur. These observations made when using the casting method according to the invention are supported by the latest research results (e.g.

D.H.StJohn, Acta metall. mater. 38 (1990), 631-636) gestützt. Die Einstellung der notwendigen Erstarrungsgeschwindigkeit geschieht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch die Festlegung einer geeigneten Gießdicke, wobei Werkstoffe mit höherer Wärmeleitfähigkeit das Gießen dickerer Bänder im oberen erfindungsgemäßen Dickenbereich erlauben, bei niedrigerer Wärmeleitfähigkeit wird vorzugsweise am unteren Ende der Banddicke gearbeitet. Weitere mögliche Einstellparameter sind die Kühlwirkung über die Menge des aufgebrachten Wassers und die Gießgeschwindigkeit.D.H. St.John, Acta metall. mater. 38 (1990), 631-636). In the method according to the invention, the setting of the necessary solidification rate is carried out by specifying a suitable casting thickness, materials with higher thermal conductivity allowing casting of thicker strips in the upper thickness range according to the invention, with lower thermal conductivity, work is preferably carried out at the lower end of the strip thickness. Further possible setting parameters are the cooling effect via the amount of water applied and the pouring speed.

Bei Kupferlegierungen mittlerer Wärmeleitfähigkeit (10 - 80 W/mK) wird vorzugsweise ein Strang im Dickenbereich von 1 - 5 mm gegossen.For copper alloys with medium thermal conductivity (10 - 80 W / mK), a strand in the thickness range of 1 - 5 mm is preferably cast.

Es empfiehlt sich, vor allem bei ausscheidungs-und seigeungsempfinglichen Legierungen eine Erstarrungsgeschwindigkeit x von 6 - 8 mm/s einzuhalten. Die hohe Erstarrungsgeschwindigkeit wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß die Schmelze auf ein umlaufendes, intensiv gekühltes Metallband gegossen wird. Die Aufgabe der Schmelze erfolgt hierbei entweder auf die Umlenkrolle des Bandes in Positionen zwischen der 9- und 12 Uhr-LageIt is advisable to maintain a solidification rate x of 6 - 8 mm / s, especially for alloys susceptible to precipitation and segregation. The high solidification rate is preferably achieved by pouring the melt onto a rotating, intensely cooled metal strip. The melt is fed either onto the deflection roller of the belt in positions between the 9 and 12 o'clock position

oder auf das zwischen den beiden Transportrollen aufgespannte Kühlerband.or on the cooler belt stretched between the two transport rollers.

Nach dem erfindungsgemäßen Gießverfahren lassen sich insbesondere Gruppen ausscheidungsbildender und/oder spannungsempfindlicher und/oder seigerungsanfälliger Kupferlegierungen behandeln:

  • 1. Kupfer-Eisen-Zink-Phosphor-Legierung der folgenden Zusammensetzung:
    • 1,8 - 2,6% Eisen; 0,05 - 0,2% Zink; 0,015 - 0,15% Phosphor; Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen sowie wahlweiser Zusatz eines oder mehrerer Elemente aus der Gruppe Titan, Zirkon, Magnesium, Zinn bis maximal 0,5%.
  • 2. Kupfer-Eisen-Phosphor-Legierung der folgenden Zusammensetzung:
    • 0,05 - 1,5% Eisen; 0,01 - 0,45% Phosphor; Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen sowie wahlweiser Zusatz eines oder mehrerer Elemente aus der Gruppe Magnesium, Titan, Zirkon, Beryllium, Zinn bis maximal 0,4%.
  • 3. Kupfer-Chrom-Legierung der folgenden Zusammensetzung:
    • 0,3 - 1,2% Chrom; Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen sowie wahlweiser Zusatz eines oder mehrerer Elemente aus der Gruppe Zirkon, Titan, Eisen, Silizium bis maximal 0,5%.
  • 4. Kupfer-Chrom-Titan-Silizium-Legierung der folgenden Zusammensetzung:
    • 0,1 - 0,5% Chrom; 0,01 - 0,5 % Titan; 0,01 - 0,25 % Silizium; Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen sowie wahlweiser Zusatz eines oder mehrerer Elemente aus der Gruppe Zink, Eisen, Nickel bis maximal 0,4%.
  • 5. Kupfer-Zirkon-Legierung der folgenden Zusammensetzung:
    • 0,02 - 0,3% Zirkon; Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen sowie wahlweiser Zusatz eines oder mehrerer Elemente aus der Gruppe Eisen, Chrom, Zinn, Phosphor bis maximal 0,4%.
  • 6. Kupfer-Nickel-Zinn-Legierung der folgenden Zusammensetzung:
    • 5,0 - 15,5% Nickel; 2 - 8,5% Zinn; Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen sowie wahlweiser Zusatz eines oder mehrerer Elemente aus den Gruppen Mangan, Eisen, Zink bis 1,5%; Chrom, Titan, Magnesium, Zirkon bis 0,5%; Phosphor bis 0,3%.
  • 7. Kupfer-Nickel-Zinn-Titan-Chrom-Legierung der folgenden Zusammensetzung:
    • 0,2 - 3,0% Nickel; 0,2 - 3,0% Zinn; 0,1 - 1,5% Titan; 0,5 - 1 % Chrom; Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen sowie wahlweiser Zusatz eines oder mehrerer Elemente aus der Gruppe Eisen, Zink bis 1 %.
  • 8. Kupfer-Nickel-Zinn-Aluminium-Legierung der folgenden Zusammensetzung:
    • 4 - 10% Nickel; 1 - 3% Zinn; 1 - 3% Aluminium; Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen sowie wahlweiser Zusatz eines oder mehrerer Elemente aus den Gruppen Mangan, Eisen, Zink, Silizium bis 1 %; Zirkon, Chrom, Titan bis 0,5%; Magnesium und Phosphor bis 0,3%.
  • 9. Kupfer-Nickel-Silizium-Legierung der folgenden Zusammensetzung:
    • 1 - 4% Nickel; 0,2 - 0,8% Silizium; Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen sowie wahlweiser Zusatz eines oder mehrerer Elemente aus den Gruppen Eisen, Mangan, Zink, Zinn bis 1,5%; Chrom, Titan, Magnesium bis 0,8%; Zirkon, Phosphor bis 0,3%.
  • 10. Kupfer-Zinn-Phosphor-Legierung der folgenden Zusammensetzung:
    • 1 - 11 % Zinn; 0,01 - 0,35% Phosphor; Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen sowie möglicher Zusatz eines oder mehrerer Elemente aus den Gruppen: Zink bis 6%; Eisen, Mangan, Nickel bis 2,5%; Chrom, Titan, Magnesium bis 0,5%; Zirkon bis 0,2%.
  • 11. Kupfer-Zink-Legierung der folgenden Zusammensetzung:
    • 2 - 51 % Zink; Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen sowie wahlweiser Zusatz eines oder mehrerer Elemente aus den Gruppen: Blei bis 4%; Eisen, Zinn bis 2%; Nickel bis 3%; Silizium bis 2%; Chrom, Titan, Magnesium bis 0,5%; Zirkon bis 0,3%; Phosphor bis 0,2%.
The casting process according to the invention can be used in particular to treat groups of copper alloys which form precipitates and / or are sensitive to stress and / or susceptible to segregation:
  • 1. Copper-iron-zinc-phosphorus alloy of the following composition:
    • 1.8-2.6% iron; 0.05-0.2% zinc; 0.015-0.15% phosphorus; Remainder copper and usual impurities as well as optional addition of one or more elements from the group titanium, zirconium, magnesium, tin up to a maximum of 0.5%.
  • 2. Copper-iron-phosphorus alloy of the following composition:
    • 0.05-1.5% iron; 0.01-0.45% phosphorus; Remainder copper and usual impurities as well as optional addition of one or more elements from the group magnesium, titanium, zircon, beryllium, tin up to a maximum of 0.4%.
  • 3. Copper-chromium alloy of the following composition:
    • 0.3-1.2% chromium; Remainder copper and usual impurities as well as optional addition of one or more elements from the group zircon, titanium, iron, silicon up to a maximum of 0.5%.
  • 4. copper-chromium-titanium-silicon alloy of the following composition:
    • 0.1-0.5% chromium; 0.01-0.5% titanium; 0.01-0.25% silicon; Remainder copper and usual impurities as well as optional addition of one or more elements from the group zinc, iron, nickel up to a maximum of 0.4%.
  • 5. Copper-zirconium alloy of the following composition:
    • 0.02 - 0.3% zircon; Remainder copper and usual impurities as well as optional addition of one or more elements from the group iron, chromium, tin, phosphorus up to a maximum of 0.4%.
  • 6. Copper-nickel-tin alloy of the following composition:
    • 5.0 - 15.5% nickel; 2 - 8.5% tin; Balance copper and usual impurities as well as optional addition of one or more elements from the groups manganese, iron, zinc up to 1.5%; Chromium, titanium, magnesium, zirconium up to 0.5%; Phosphorus up to 0.3%.
  • 7. Copper-nickel-tin-titanium-chrome alloy of the following composition:
    • 0.2-3.0% nickel; 0.2-3.0% tin; 0.1-1.5% titanium; 0.5-1% chromium; Remainder copper and usual impurities as well as optional addition of one or more elements from the group iron, zinc up to 1%.
  • 8. Copper-nickel-tin-aluminum alloy of the following composition:
    • 4 - 10% nickel; 1 - 3% tin; 1 - 3% aluminum; Balance copper and usual impurities and optional addition of one or more elements from the groups manganese, iron, zinc, silicon up to 1%; Zircon, chrome, titanium up to 0.5%; Magnesium and phosphorus up to 0.3%.
  • 9. Copper-nickel-silicon alloy of the following composition:
    • 1 - 4% nickel; 0.2-0.8% silicon; Balance copper and usual impurities as well as optional addition of one or more elements from the groups iron, manganese, zinc, tin up to 1.5%; Chromium, titanium, magnesium up to 0.8%; Zirconium, phosphorus up to 0.3%.
  • 10. Copper-tin-phosphor alloy of the following composition:
    • 1 - 11% tin; 0.01-0.35% phosphorus; Balance copper and usual impurities as well as possible addition of one or more elements from the groups: zinc up to 6%; Iron, manganese, nickel up to 2.5%; Chromium, titanium, magnesium up to 0.5%; Zircon up to 0.2%.
  • 11. Copper-zinc alloy of the following composition:
    • 2 - 51% zinc; Balance copper and usual impurities as well as optional addition of one or more elements from the groups: lead up to 4%; Iron, tin up to 2%; Nickel up to 3%; Silicon up to 2%; Chromium, titanium, magnesium up to 0.5%; Zirconium up to 0.3%; Phosphorus up to 0.2%.

Die Erfindung wird anhand des folgenden Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 schematisch eine Gießvorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung eines endabmessungsnahen Metallstrangs 1 der Dicke D Die in einem Verteiler 2 vorhandene Metallschmelze 3 wird über einen Kanal 4 von oben auf ein endloses Kühlband 5 aus Metall gegeben, das über Umlenkrollen 6, 7 umläuft. Das Metallband 5 wird von der Unterseite intensiv gekühlt (vgl. die mit Ziffer 8 bezeichneten Wasserdüsen). Durch die intensive Kühlung wird ein rascher Wärmeentzug erreicht, welcher in Verbindung mit den anderen Verfahrensparametern zur Erzielung einer hohen Erstarrungsgeschwindigkeit führt.The invention is explained in more detail using the following exemplary embodiment. 1 schematically shows a casting device for the continuous production of a metal strand 1 of thickness D close to the final dimension. The metal melt 3 present in a distributor 2 is fed via a channel 4 from above onto an endless cooling belt 5 made of metal, which rotates via deflection rollers 6, 7. The metal strip 5 is cooled intensively from the underside (cf. the water nozzles labeled 8). Due to the intensive cooling, rapid heat removal is achieved, which in conjunction with the other process parameters leads to the achievement of a high solidification rate.

Beispiel 1:Example 1:

Mit der oben beschriebenen Vorrichtung wurde ein Strang 1 aus der Legierung CuNi8A11,6 Sn1,7 in einer Dicke D = 7 mm und einer Breite von 200 mm mit einer Gießgeschwindigkeit von 10 m/min gegossen. Die Erstarrungsgeschwindigkeit wurde hierbei zu x = 2,2 mm/s ermittelt. Nach Abfräsen von jeweils 0,5 mm der Dicke von der Ober- und Unterseite des gegossenen Streifens konnte das Material um 90% kaltgewalzt werden ohne Kantenrisse oder sonstige Walzfehler.With the device described above, a strand 1 was cast from the alloy CuNi8A11.6 Sn1.7 in a thickness D = 7 mm and a width of 200 mm at a casting speed of 10 m / min. The solidification rate was determined to be x = 2.2 mm / s. After milling 0.5 mm thick from the top and bottom of the cast strip, the material could be cold rolled 90% without any edge cracks or other rolling defects.

Beim konventionellen Strangguß von Warmwalzplatten des Formates 820 x 130 x ca. 5000 mm wurde ein Gefüge erzeugt, das durch Warmwalzen nicht weiter und nach einer Homogenisierung nur mit extrem starken Kantenrissen, welche sich über etwa ein Drittel der Plattenbreite erstreckten, warmgewalzt werden konnte.In the conventional continuous casting of hot-rolled plates of the format 820 x 130 x approx. 5000 mm, a structure was produced which could not be hot-rolled by hot rolling and after homogenization only with extremely strong edge cracks, which extended over about a third of the plate width.

In Fig. 2 ist das Gußgefüge des gemäß der Erfindung gefertigten Bandes dargestellt bei 50facher Vergrößerung. Man erkennt zwar noch eine feine Dendritenstruktur, der Dendritenarmabstand ist jedoch auf 1/5 des Wertes für den konventionellen Guß abgefallen, weiter sind die Korngrenzen ausscheidungsfrei.In Fig. 2 the casting structure of the tape manufactured according to the invention is shown at 50 times magnification. Although a fine dendrite structure can still be seen, the dendrite arm spacing has dropped to 1/5 of the value for conventional casting, and the grain boundaries are also free of precipitation.

Beispiel 2:Example 2:

Ein Strang 1 aus der Legierung CuNi6Sn6 in einer Dicke D von 6,5 mm und einer Breite von 150 mm wurde mit einer Gießgeschwindigkeit von 12 m/min gegossen. Die Erstarrungsgeschwindigkeit wurde hierbei zu x = 2,1 mm/s ermittelt.A strand 1 made of the alloy CuNi6Sn6 in a thickness D of 6.5 mm and a width of 150 mm was cast at a casting speed of 12 m / min. The solidification rate was determined as x = 2.1 mm / s.

Nach Abfräsen von jeweils 0,5 mm der Dicke von der Ober- und Unterseite des gegossenen Streifens konnte das Material um 87% kaltgewalzt werden ohne Kantenrisse oder sonstige Walzfehler. Das Gefüge des gegossenen Bandes zeigt die Fig. 3 bei 1000facher Vergrößerung. Es sind geringe Ausscheidungen zu erkennen, welche jedoch die Umformbarkeit nicht beeinträchtigen.After milling 0.5 mm of the thickness from the top and bottom of the cast strip, the material could be cold rolled by 87% without any edge cracks or other rolling defects. The structure of the cast tape is shown in FIG. 3 at 1000 times magnification. There are minor excretions, but they do not affect the formability.

Gießt man dagegen nach dem konventionellen Stranggießverfahren Stangen oder Platten, so erhält man ein Gefüge, wie es Fig. 4 darstellt (ebenfalls 1000fache Vergrößerung). Es sind hier sehr große Bereiche zu erkennen, in denen das Gefüge eine mehrphasige Struktur aufweist. In diesen dunkel gestreiften Gefügebereichen ist der mittlere Zinngehalt gegenüber der Umgebung um etwa 5 Gew.-% angehoben. Es handelt sich hier also um Seigerungen, welche in Form eines Eutektikums erstarrt sind. Dieses Gefüge weist eine sehr eingeschränkte Umformbarkeit sowohl in der Wärme als auch bei niedrigen Temperaturen auf.On the other hand, if bars or plates are cast according to the conventional continuous casting process, a structure is obtained as shown in FIG. 4 (also 1000-fold magnification). Very large areas can be seen here in which the structure has a multi-phase structure. In these dark-streaked areas, the mean tin content is increased by about 5% by weight compared to the environment. So these are segregations that have solidified in the form of a eutectic. This structure has a very limited formability both in the heat and at low temperatures.

Claims (17)

1. Gießverfahren zur Herstellung eines streifenförmigen Strangs (1) aus einer Schmelze (3) aus einer ausscheidungsbildenden und/oder spannungsempfindlichen und/oder seigerungsanfälligen Kupferlegierung,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Strang (1) bis zu einer Dicke D 8 8 mm unter Einhaltung einer Erstarrungsgeschwindigkeit x = 0,2-8 mm/s gegossen wird.1. Casting process for producing a strip-like strand (1) from a melt (3) from a copper alloy that forms precipitates and / or is sensitive to stress and / or susceptible to segregation,
characterized,
that a strand (1) is cast to a thickness D 8 8 mm while maintaining a solidification rate x = 0.2-8 mm / s. 2. Gießverfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Strang (1) im Dickenbereich D = 1 - 5 mm gegossen wird.2. Casting method according to claim 1,
characterized,
that a strand (1) in the thickness range D = 1-5 mm is cast. 3. Gießverfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Erstarrungsgeschwindigkeit x = 6 - 8 mm/s eingehalten wird.3. casting process according to claim 1 or 2,
characterized,
that a solidification rate x = 6 - 8 mm / s is maintained. 4. Gießverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schmelze (3) auf ein umlaufendes, intensiv gekühltes Metallband (5) gegossen wird.4. Casting process according to one or more of claims 1-3,
characterized,
that the melt (3) is poured onto a rotating, intensely cooled metal strip (5). 5. Gießverfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schmelze (3) im Bereich der Umlenkrolle (6) zwischen der 9- und 12 Uhr-Lage auf das Metallband (5) aufgegeben wird.5. Casting method according to claim 4,
characterized,
that the melt (3) in the region of the deflection roller (6) between the 9 and 12 o'clock position is applied to the metal strip (5). 6. Gießverfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schmelze (3) hinter der Scheitelposition der Umlenkrolle (6) auf das Metallband (5) aufgegeben wird.6. Casting method according to claim 4,
characterized,
that the melt (3) behind the apex position of the guide roller (6) on the metal strip (5) is given. 7. Gießverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Strang (1) aus einer Kupfer-Eisen-Zink-Phosphor-Legierung der folgenden Zusammensetzung gegossen wird: 1,8 - 2,6% Eisen; 0,05 - 0,2% Zink; 0,015 - 0,15% Phosphor; Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen sowie wahlweiser Zusatz eines oder mehrerer Elemente aus der Gruppe Titan, Zirkon, Magnesium, Zinn bis maximal 0,5%. 7. Casting process according to one or more of claims 1-6,
characterized,
that a strand (1) is cast from a copper-iron-zinc-phosphorus alloy of the following composition: 1.8-2.6% iron; 0.05-0.2% zinc; 0.015-0.15% phosphorus; Remainder copper and usual impurities as well as optional addition of one or more elements from the group titanium, zirconium, magnesium, tin up to a maximum of 0.5%. 8. Gießverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Strang (1) aus einer Kupfer-Eisen-Phosphor-Legierung folgender Zusammensetzung gegossen wird: 0,05 - 1,5% Eisen; 0,01 - 0,45% Phosphor; Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen sowie wahlweiser Zusatz eines oder mehrerer Elemente aus der Gruppe Magnesium, Titan, Zirkon, Beryllium, Zinn bis maximal 0,4%. 8. Casting process according to one or more of claims 1-6,
characterized,
that a strand (1) is cast from a copper-iron-phosphorus alloy of the following composition: 0.05-1.5% iron; 0.01-0.45% phosphorus; Remainder copper and usual impurities as well as optional addition of one or more elements from the group magnesium, titanium, zircon, beryllium, tin up to a maximum of 0.4%. 9. Gießverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Strang (1) aus einer Kupfer-Chrom-Legierung der folgenden Zusammensetzung gegossen wird: 0,3 - 1,2% Chrom; Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen sowie wahlweiser Zusatz eines oder mehrerer Elemente aus der Gruppe Zirkon, Titan, Eisen, Silizium bis maximal 0,5%. 9. Casting process according to one or more of claims 1-6,
characterized,
that a strand (1) is cast from a copper-chromium alloy of the following composition: 0.3-1.2% chromium; Rest copper and usual Contamination and optional addition of one or more elements from the group zirconium, titanium, iron, silicon up to a maximum of 0.5%. 10. Gießverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Strang (1) aus einer Kupfer-Chrom-Titan-Silizium-Legierung der folgenden Zusammensetzung gegossen wird: 0,1 -0,5% Chrom; 0,01 - 0,5% Titan; 0,01 - 0,25% Silizium; Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen sowie wahlweiser Zusatz eines oder mehrerer Elemente aus der Gruppe Zink, Eisen, Nickel bis maximal 0,4%. 10. Casting process according to one or more of claims 1-6,
characterized,
that a strand (1) is cast from a copper-chromium-titanium-silicon alloy of the following composition: 0.1-0.5% chromium; 0.01-0.5% titanium; 0.01-0.25% silicon; Remainder copper and usual impurities as well as optional addition of one or more elements from the group zinc, iron, nickel up to a maximum of 0.4%. 11. Gießverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Strang (1) aus einer Kupfer-Zirkon-Legierung der folgenden Zusammensetzung gegossen wird: 0,02 - 0,3% Zirkon; Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen sowie wahlweiser Zusatz eines oder mehrerer Elemente aus der Gruppe Eisen, Chrom, Zinn, Phosphor bis maximal 0,4%. 11. Casting process according to one or more of claims 1-6,
characterized,
that a strand (1) is cast from a copper-zirconium alloy of the following composition: 0.02 - 0.3% zircon; Remainder copper and usual impurities as well as optional addition of one or more elements from the group iron, chromium, tin, phosphorus up to a maximum of 0.4%. 12. Gießverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Strang (1) aus einer Kupfer-Nickel-Zinn-Legierung der folgenden Zusammensetzung gegossen wird: 5,0 - 15,5% Nickel; 2 - 8,5% Zinn; Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen sowie wahlweiser Zusatz eines oder mehrerer Elemente aus den Gruppen Mangan, Eisen, Zink bis 1,5%; Chrom, Titan, Magnesium, Zirkon bis 0,5%; Phosphor bis 0,3%. 12. Casting process according to one or more of claims 1-6,
characterized,
that a strand (1) is cast from a copper-nickel-tin alloy of the following composition: 5.0 - 15.5% nickel; 2 - 8.5% tin; Balance copper and usual impurities as well as optional addition of one or more elements from the groups manganese, iron, zinc up to 1.5%; Chromium, titanium, magnesium, zirconium up to 0.5%; Phosphorus up to 0.3%. 13. Gießverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Strang (1) aus einer Kupfer-Nickel-Zinn-Titan-Chrom-Legierung der folgenden Zusammensetzung gegossen wird: 0,2 - 3,0% Nickel; 0,2 - 3,0% Zinn; 0,1 - 1,5% Titan; 0,5 - 1 % Chrom; Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen sowie wahlweiser Zusatz eines oder mehrerer Elemente aus der Gruppe Eisen, Zink bis 1 %. 13. Casting process according to one or more of claims 1-6,
characterized,
that a strand (1) is cast from a copper-nickel-tin-titanium-chromium alloy of the following composition: 0.2-3.0% nickel; 0.2-3.0% tin; 0.1-1.5% titanium; 0.5-1% chromium; Remainder copper and usual impurities as well as optional addition of one or more elements from the group iron, zinc up to 1%. 14. Gießverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Strang (1) aus einer Kupfer-Nickel-Zinn-Aluminium-Legierung der folgenden Zusammensetzung gegossen wird: 4 - 10% Nickel; 1 - 3% Zinn; 1 - 3% Aluminium; Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen sowie wahlweiser Zusatz eines oder mehrerer Elemente aus den Gruppen Mangan, Eisen, Zink, Silizium bis 1 %; Zirkon, Chrom, Titan bis 0,5%; Magnesium und Phosphor bis 0,3%. 14. Casting process according to one or more of claims 1-6,
characterized,
that a strand (1) is cast from a copper-nickel-tin-aluminum alloy of the following composition: 4 - 10% nickel; 1 - 3% tin; 1 - 3% aluminum; Balance copper and usual impurities and optional addition of one or more elements from the groups manganese, iron, zinc, silicon up to 1%; Zircon, chrome, titanium up to 0.5%; Magnesium and phosphorus up to 0.3%. 15. Gießverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Strang (1) aus einer Kupfer-Nickel-Silizium-Legierung der folgenden Zusammensetzung gegossen wird: 1 - 4% Nickel; 0,2 - 0,8% Silizium; Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen sowie wahlweiser Zusatz eines oder mehrerer Elemente aus den Gruppen Eisen, Mangan, Zink, Zinn bis 1,5%; Chrom, Titan, Magnesium bis 0,8%; Zirkon, Phosphor bis 0,3%. 15. Casting process according to one or more of claims 1-6,
characterized,
that a strand (1) is cast from a copper-nickel-silicon alloy of the following composition: 1 - 4% nickel; 0.2-0.8% silicon; Balance copper and usual impurities as well as optional addition of one or more elements from the groups iron, manganese, zinc, tin up to 1.5%; Chromium, titanium, magnesium up to 0.8%; Zirconium, phosphorus up to 0.3%. 16. Gießverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Strang (1) aus einer Kupfer-Zinn-Legierung der folgenden Zusammensetzung gegossen wird: 1 - 11 % Zinn; 0,01 - 0,35% Phosphor; Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen sowie möglicher Zusatz eines oder mehrerer Elemente aus den Gruppen: Zink bis 6%; Eisen, Mangan, Nickel bis 2,5%; Chrom, Titan, Magnesium bis 0,5%; Zirkon bis 0,2%. 16. Casting process according to one or more of claims 1-6,
characterized,
that a strand (1) is cast from a copper-tin alloy of the following composition: 1 - 11% tin; 0.01-0.35% phosphorus; Balance copper and usual impurities as well as possible addition of one or more elements from the groups: zinc up to 6%; Iron, manganese, nickel up to 2.5%; Chromium, titanium, magnesium up to 0.5%; Zircon up to 0.2%. 17. Gießverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Strang (1) aus einer Kupfer-Zink-Legierung der folgenden Zusammensetzung gegossen wird: 2 - 51 % Zink; Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen sowie wahlweiser Zusatz eines oder mehrerer Elemente aus den Gruppen: Blei bis 4%; Eisen, Zinn bis 2%; Nickel bis 3%; Silizium bis 2%; Chrom, Titan, Magnesium bis 0,5%; Zirkon bis 0,3%; Phosphor bis 0,2%. 17. Casting process according to one or more of claims 1-6,
characterized,
that a strand (1) is cast from a copper-zinc alloy of the following composition: 2 - 51% zinc; Balance copper and usual impurities as well as optional addition of one or more elements from the groups: lead up to 4%; Iron, tin up to 2%; Nickel up to 3%; Silicon up to 2%; Chromium, titanium, magnesium up to 0.5%; Zirconium up to 0.3%; Phosphorus up to 0.2%.
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