EP0548636B1 - Use of an hardenable copper alloy - Google Patents

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EP0548636B1
EP0548636B1 EP92120775A EP92120775A EP0548636B1 EP 0548636 B1 EP0548636 B1 EP 0548636B1 EP 92120775 A EP92120775 A EP 92120775A EP 92120775 A EP92120775 A EP 92120775A EP 0548636 B1 EP0548636 B1 EP 0548636B1
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copper alloy
beryllium
hardenable copper
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    • C22C9/00—Alloys based on copper
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Abstract

For the fabrication of casting rollers, casting roller shells and casting wheels, which, in casting close to the final dimensions, must be insensitive to a cyclically alternating temperature stress, materials of high thermal conductivity and high fatigue strength at the working temperature of the casting moulds are required. According to the invention, a hardenable copper alloy, which contains 1.0 to 2.6% of nickel, 0.1 to 0.45% of beryllium and, if appropriate, also 0.05 to 0.25% of zirconium, is proposed for this application. Preferably, the ratio of the nickel/beryllium contents is at least 5:1 and the nickel content above 1.2%.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer aushärtbaren Kupferlegierung zur Herstellung von Gießwalzen und Gießrädern, die beim endabmessungsnahen Gießen einer wechselnden Temperaturbeanspruchung unterliegen.The invention relates to the use of a hardenable copper alloy for the production of casting rolls and casting wheels, which are subject to changing temperature stresses during casting close to the final dimensions.

Das weltweite Ziel, insbesondere der Stahlindustrie, das herzustellende Halbzeug möglichst endabmessungsnah zu gießen, um Warm- und/oder Kaltverformungsschritte einzusparen, hat seit etwa 1980 zu einer Reihe von Entwicklungen, beispielsweise den Ein- und Zweiwalzen-Stranggießverfahren, geführt.The worldwide goal, in particular of the steel industry, to cast the semi-finished product as close to final dimensions as possible in order to save hot and / or cold forming steps has led to a number of developments since about 1980, for example the single and two-roll continuous casting process.

Bei diesen Gießverfahren treten auf den wassergekühlten Walzen oder Rollen beim Gießen Stahllegierungen, Nickel, Kupfer sowie Legierungen, die sich nur schwer warmwalzen lassen im Eingießbereich der Schmelze sehr hohe Oberflächentemperaturen auf. Diese liegen z. B. beim endabmessungsnahen Gießen einer Stahllegierung, wobei die Gießwalzen aus einem CuCrZr-Werkstoff mit einer elektrischen Leitfähigkeit von 48 m/Ω mm2 und einer Wärmeleitfähigkeit von etwa 320 W/mK bestehen, bei 350 bis 450 °C. Werkstoffe auf CuCrZr-Basis wurden bisher vornehmlich für thermisch hochbelastete Stranggießkokillen und Gießräder eingesetzt. Die Oberflächentemperatur fällt bei diesen Werkstoffen durch die Kühlung der Gießwalzen zyklisch bei jeder Umdrehung kurz vor dem Eingießbereich auf etwa 150 bis 200 °C ab. Auf der gekühlten Rückseite der Gießwalzen bleibt sie dagegen während des Umlaufs weitgehend konstant bei etwa 30 bis 40 °C. Der Temperaturgradient zwischen Oberfläche und Rückseite in Kombination mit der zyklischen Änderung der Oberflächentemperatur der Gießwalzen bewirkt erhebliche thermische Spannungen im Oberflächenbereich des Walzenwerkstoffs.With these casting processes, steel alloys, nickel, copper and alloys that are difficult to hot-roll occur on the water-cooled rolls or rolls in the casting area of the melt with very high surface temperatures. These are e.g. B. in the near-dimensional casting of a steel alloy, the casting rolls made of a CuCrZr material with an electrical conductivity of 48 m / Ω mm 2 and a thermal conductivity of about 320 W / mK, at 350 to 450 ° C. CuCrZr-based materials have so far been used primarily for thermally highly stressed continuous casting molds and casting wheels. With these materials, the surface temperature drops cyclically to about 150 to 200 ° C with each revolution shortly before the pouring area due to the cooling of the casting rolls. On the cooled back of the casting rolls, however, it remains largely constant at around 30 to 40 ° C during the circulation. The temperature gradient between the surface and the back in combination with the cyclical change in the surface temperature of the casting rolls causes considerable thermal stresses in the surface area of the roll material.

Gemäß Untersuchungen des Ermüdungsverhaltens an dem bisher verwendeten CuCrZr-Werkstoff bei verschiedenen Temperaturen mit einer Dehnungsamplitude von ± 0,3 % und einer Frequenz von 0,5 Hz - diese Parameter entsprechen etwa einer Umdrehungsgeschwindigkeit der Gießwalzen von 30 U/min - ist beispielsweise bei einer maximalen Oberflächentemperatur von 400 °C - entsprechend einer Wanddicke von 25 mm oberhalb der Wasserkühlung - im günstigsten Fall eine Lebensdauer von 3000 Zyklen bis zur Rißbildung zu erwarten. Die Gießwalzen müßten daher bereits nach einer relativ kurzen Betriebszeit von etwa 100 Minuten zwecks Beseitigung von Oberflächenrissen nachgearbeitet werden. Für das Auswechseln der Gießwalzen muß die Gießmaschine angehalten und der Gießvorgang unterbrochen werden.According to studies of the fatigue behavior of the previously used CuCrZr material at different temperatures with an elongation amplitude of ± 0.3% and a frequency of 0.5 Hz - these parameters correspond approximately to a rotation speed of the casting rolls of 30 rpm - for example at one maximum surface temperature of 400 ° C - corresponding to a wall thickness of 25 mm above the water cooling - in the best case a life expectancy of 3000 cycles until the cracking. The casting rolls would therefore have to be reworked after a relatively short operating time of about 100 minutes in order to remove surface cracks. To replace the casting rolls, the casting machine must be stopped and the casting process must be interrupted.

Ein weiterer Nachteil des bewährten Kokillenwerkstoffs CuCrZr ist die für diesen Anwendungsfall relativ geringe Härte von etwa 110 bis 130 HB. Bei einem Ein- oder Zweiwalzen-Stranggießverfahren ist es nämlich nicht vermeidbar, daß bereits vor dem Eingießbereich Stahlspritzer auf die Walzenoberfläche gelangen. Die erstarrten Stahlpartikel werden dann in die relativ weiche Oberfläche der Gießwalzen eingedrückt, wodurch die Oberflächenqualität der gegossenen Bänder von etwa 1,5 bis 4 mm Dicke erheblich beeinträchtigt wird.Another disadvantage of the proven mold material CuCrZr is the relatively low hardness of around 110 to 130 HB for this application. In the case of a one- or two-roll continuous casting process, it is inevitable that steel splashes get onto the roll surface before the casting area. The solidified steel particles are then pressed into the relatively soft surface of the casting rolls, as a result of which the surface quality of the cast strips of approximately 1.5 to 4 mm in thickness is considerably impaired.

Auch die geringere elektrische Leitfähigkeit einer bekannten CuNiBe-Legierung mit einem Zusatz von bis zu 1 % Niob führt im Vergleich zu einer CuCrZr-Legierung zu einer höheren Oberflächentemperatur. Da sich die elektrische Leitfähigkeit umgekehrt proportional zur Wärmeleitfähigkeit verhält, wird sich die Oberflächentemperatur einer Gießwalze aus der CuNiBe-Legierung im Vergleich zu einer Gießwalze aus CuCrZr mit einer maximalen Temperatur von 400 °C an der Oberfläche und 30 °C auf der Rückseite auf etwa 540 °C erhöhen.The lower electrical conductivity of a known CuNiBe alloy with an addition of up to 1% niobium also leads to a higher surface temperature compared to a CuCrZr alloy. Since the electrical conductivity is inversely proportional to the thermal conductivity, the surface temperature of a casting roll made of the CuNiBe alloy will be about 540 compared to a casting roll made of CuCrZr with a maximum temperature of 400 ° C on the surface and 30 ° C on the back Increase ° C.

Ternäre CuNiBe- bzw. CuCoBe-Legierungen weisen zwar grundsätzlich eine Brinellhärte von über 200 HB auf, jedoch erreicht die elektrische Leitfähigkeit der aus diesen Werkstoffen hergestellten Standard-Halbzeugarten, wie beispielsweise Stangen zur Herstellung von Widerstandsschweißelektroden bzw. Blechen und Bändern zur Herstellung von Federn oder Leadframes, allenfalls im Bereich von 26 bis etwa 32 m/Ω mm2 liegende Werte. Unter optimalen Bedingungen wäre mit diesen Standardwerkstoffen lediglich eine Oberflächentemperatur der Gießwalze von etwa 585 °C zu erreichen.Ternary CuNiBe or CuCoBe alloys generally have a Brinell hardness of over 200 HB, but the electrical conductivity of the standard semi-finished products made from these materials, such as rods for the production of resistance welding electrodes or sheets and strips for the production of springs or Lead frames, at most values in the range from 26 to about 32 m / Ω mm 2 . Under optimal conditions, these standard materials would only achieve a surface temperature of around 585 ° C for the casting roll.

Schließlich ergeben sich auch für die aus dem US-Patent 4 179 314 grundsätzlich bekannten CuCoBeZr- bzw. CuNiBeZr-Legierungen keine Hinweise, daß bei gezielter Auswahl der Legierungskomponenten Leitfähigkeitswerte von > 38 m/Ω mm2 in Verbindung mit einer Mindesthärte von 200 HB erreichbar sind.Finally, there are no indications for the CuCoBeZr or CuNiBeZr alloys known in principle from US Pat. No. 4,179,314 that conductivity values of> 38 m / Ω mm 2 can be achieved in conjunction with a minimum hardness of 200 HB if the alloy components are specifically selected are.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Werkstoff für die Herstellung von Gießwalzen, Gießwalzenmänteln und Gießrädern zur Verfügung zu stellen, der auch bei Gießgeschwindigkeiten von über 3,5 m/min gegenüber wechselnder Temperaturbeanspruchung unempfindlich ist, bzw. der eine hohe Ermüdungsbeständigkeit bei der Arbeitstemperatur der Gießwalzen aufweist.The object of the present invention is to provide a material for the production of casting rolls, casting roll jackets and casting wheels, which is insensitive to changing temperature loads even at casting speeds of over 3.5 m / min, or which has high fatigue resistance at the working temperature which has casting rolls.

Als besonders geeignet für diesen Anwendungsfall hat sich eine aushärtbare Kupferlegierung aus 1,0 bis 2,6 % Nickel, 0,1 bis 0,45 % Beryllium, Rest Kupfer einschließlich herstellungsbedingter Verunreinigungen und üblicher Verarbeitungszusätze, mit einer Brinellhärte von mindestens 200 HB und einer elektrischen Leitfähigkeit über 38 m/Ω mm2 erwiesen.A hardenable copper alloy made of 1.0 to 2.6% nickel, 0.1 to 0.45% beryllium, the rest of copper including manufacturing-related impurities and usual processing additives, with a Brinell hardness of at least 200 HB and one has proven particularly suitable for this application electrical conductivity over 38 m / Ω mm 2 .

Eine weitere Verbesserung der mechanischen Eigenschaften insbesondere eine Erhöhung der Zugfestigkeit kann vorteilhaft durch einen Zusatz von 0,05 bis 0,25 % Zirkonium erreicht werden.A further improvement in the mechanical properties, in particular an increase in the tensile strength, can advantageously be achieved by adding 0.05 to 0.25% zirconium.

Bevorzugt sind erfindungsgemäße Kupferlegierungen, bei denen das Verhältnis des Nickelgehalts zum Berylliumgehalt bei einem Nickelgehalt von über 1,2 % in der Legierungszusammensetzung mindestens 5:1 beträgt.Copper alloys according to the invention are preferred in which the ratio of the nickel content to the beryllium content with a nickel content of over 1.2% in the alloy composition is at least 5: 1.

Weitere Verbesserungen der mechanischen Eigenschaften können erreicht werden, wenn der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung bis zu insgesamt maximal 0,15 % mindestens eines Elements aus der Gruppe, Niob, Tantal, Vanadium, Titan, Chrom, Cer und Hafnium zugegeben wird.Further improvements in the mechanical properties can be achieved if up to a total of at most 0.15% of at least one element from the group consisting of niobium, tantalum, vanadium, titanium, chromium, cerium and hafnium is added to the alloy to be used according to the invention.

Überraschenderweise wurden bei Untersuchungen der beispielsweise in ASTM und DIN genormten Legierungen gefunden, daß es bei Gehalten von 1,1 bis 2,6 % Nickel möglich ist, die für Gießwalzen für das endabmessungsnahe Gießen benötigten Eigenschaften - d. h. eine Brinellhärte von > 200 HB und eine elektrische Leitfähigkeit von mindestens 38 m/Ω mm2 - und daher auch hohe Ermüdungsfestigkeit zu erreichen, wenn der Nickelgehalt zum Berylliumgehalt in einem definierten Verhältnis steht und eine angepaßte thermische bzw. thermomechanische Behandlung durchgeführt wird.Surprisingly, it was found in tests on the alloys standardized in ASTM and DIN, for example, that at levels of 1.1 to 2.6% nickel it is possible to have the properties required for casting rolls for near-dimensional casting - ie a Brinell hardness of> 200 HB and a electrical conductivity of at least 38 m / Ω mm 2 - and therefore high fatigue strength if the nickel content is in a defined ratio to the beryllium content and an adapted thermal or thermomechanical treatment is carried out.

Anhand von einigen Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im folgenden noch näher erläutert. An vier erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen (Legierung F bis K) und vier Vergleichslegierungen (Legierungen A bis D) wird gezeigt, wie kritisch die Zusammensetzung ist, um die angestrebte Eigenschaftskombination zu erreichen. Die Zusammensetzung der Beispiellegierungen ist in Tabelle 1 jeweils in Gew.% angegeben. Die entsprechenden Untersuchungsergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefaßt. Tabelle 1 Leg. Ni Be Cu A 1,43 0,54 Rest B 1,48 0,40 Rest C 1,83 0,42 Rest D 2,12 0,53 Rest F 1,48 0,29 Rest G 1,86 0,33 Rest H 1,95 0,30 Rest K 2,26 0,35 Rest Tabelle 2 Leg. Ni/Be HB (2,5/187,5) Leitf. m/Ω mm2 A 2,6 193 30,9 B 3,7 224 36,1 C 4,4 235 37,0 D 4,0 229 33,9 F 5,1 249 39,4 G 5,6 247 38,5 H 6,5 249 39,8 K 6,5 249 39,8 The invention is explained in more detail below with the aid of a few exemplary embodiments. Four alloys to be used according to the invention (alloy F to K) and four comparative alloys (alloys A to D) show how critical the composition is in order to achieve the desired combination of properties. The composition of the example alloys is given in Table 1 in% by weight. The corresponding test results are summarized in Table 2. Table 1 Leg. Ni Be Cu A 1.43 0.54 rest B 1.48 0.40 rest C. 1.83 0.42 rest D 2.12 0.53 rest F 1.48 0.29 rest G 1.86 0.33 rest H 1.95 0.30 rest K 2.26 0.35 rest Leg. Ni / Be HB (2.5 / 187.5) Guide m / Ω mm 2 A 2.6 193 30.9 B 3.7 224 36.1 C. 4.4 235 37.0 D 4.0 229 33.9 F 5.1 249 39.4 G 5.6 247 38.5 H 6.5 249 39.8 K 6.5 249 39.8

In Tabelle 2 sind für Legierungen mit verschiedenen Nickel- und Berylliumgehalten - entsprechend verschiedenen Ni/Be-Verhältnissen - die erreichten Härte- und Leitfähigkeitswerte angegeben. Sämtliche Legierungen wurden in einem Vakuumofen erschmolzen, warmumgeformt und nach einer mindestens einstündigen Lösungsglühung bei 925 °C und nachfolgendem Abschrecken in Wasser 4 bis 32 Stunden bei einer im Bereich von 350 bis 550 °C liegenden Temperatur ausgehärtet.Table 2 shows the hardness and conductivity values achieved for alloys with different nickel and beryllium contents - corresponding to different Ni / Be ratios. All of the alloys were melted in a vacuum furnace, hot-formed and, after solution annealing at 925 ° C. for at least one hour and subsequent quenching in water, hardened for 4 to 32 hours at a temperature in the range from 350 to 550 ° C.

Wie bei den erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen F, G, H und K zu erkennen ist, ist die angestrebte Eigenschaftskombination zu erreichen, wenn das Gewichtsverhältnis Nickel zu Beryllium mindestens 5 : 1 beträgt.As can be seen in the alloys F, G, H and K to be used according to the invention, the desired combination of properties can be achieved if the weight ratio of nickel to beryllium is at least 5: 1.

Wenn die Gießwalzen bzw. Gießwalzenmäntel nach dem Lösungsglühen einer zusätzlichen Kaltverformung um etwa 25 % unterzogen werden, läßt sich eine weitere Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit erreichen.If the casting rolls or casting roll shells are subjected to an additional cold deformation of about 25% after solution annealing, a further improvement in the electrical conductivity can be achieved.

So wird beispielsweise bei einer Legierung mit 1,48 Nickel und einem Ni/Be-Verhältnis von mindestens 5,1 durch eine 32-stündige Aushärtungsbehandlung bei 480 °C eine Leitfähigkeit von 43 m/Ω mm2 und eine Brinellhärte von 225 HB erreicht. Mit steigendem Nickelgehalt ist eine weitere Optimierung der Eigenschaften durch Erhöhung des Ni/Be-Verhältnisses möglich. Eine Kupferlegierung mit 2,26 % Nickel und einem Ni/Be-Verhältnis von 6,5 weist nach einer 32-stündigen Aushärtungsbehandlung bei 480 °C eine Brinellhärte von 230 HB und eine elektrische Leitfähigkeit von 40,5 m/Ω mm2 auf. Als obere Grenze ist beispielsweise für einen Nickelgehalt von 2,3 % ein Ni/Be-Verhältnis von 7,5 möglich, um die angestrebte Eigenschaftskombination zu erreichen.For example, for an alloy with 1.48 nickel and a Ni / Be ratio of at least 5.1, a 32-hour hardening treatment at 480 ° C achieves a conductivity of 43 m / Ω mm 2 and a Brinell hardness of 225 HB. As the nickel content increases, the properties can be further optimized by increasing the Ni / Be ratio. A copper alloy with 2.26% nickel and a Ni / Be ratio of 6.5 has a Brinell hardness of 230 HB and an electrical conductivity of 40.5 m / Ω mm 2 after a 32-hour hardening treatment at 480 ° C. As an upper limit, for example, a Ni / Be ratio of 7.5 is possible for a nickel content of 2.3% in order to achieve the desired combination of properties.

Die Zusammensetzung und die technologischen Eigenschaften von sieben weiteren erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen sind in Tabellen 3 und 4 aufgeführt. Sämtliche Legierungen wurden bei 925 °C lösungsgeglüht, dann 25 % kaltumgeformt und anschließend einer 16-stündigen Aushärtungsbehandlung bei 480 °C unterzogen. Tabelle 3 Leg. Ni % Be % Zr % Cu L 1,49 0,24 Rest M 2,26 0,35 Rest N 2,07 0,32 0,18 Rest O 1,51 0,28 0,19 Rest P 1,51 0,21 0,17 Rest R 1,40 0,21 0,21 Rest S 1,78 0,28 0,21 Rest Tabelle 4 Leg. Ni/Be Dehngrenze N/mm2 Rm N/mm2 Dehnung % Härte HB 2,5/1,87,5 Leitf. m/Ω mm2 L 6,2 681 726 19 244 40,2 M 6,5 711 756 18 255 40,1 N 6,5 682 792 18 220 38,6 O 5,4 234 39,0 P 7,2 211 40,9 R 6,3 626 680 15 217 41,1 S 6,3 662 712 13 223 40,8 The composition and the technological properties of seven further alloys to be used according to the invention are listed in Tables 3 and 4. All alloys were solution annealed at 925 ° C, then cold worked 25% and then subjected to a 16 hour hardening treatment at 480 ° C. Table 3 Leg. Ni% Be% Zr% Cu L 1.49 0.24 rest M 2.26 0.35 rest N 2.07 0.32 0.18 rest O 1.51 0.28 0.19 rest P 1.51 0.21 0.17 rest R 1.40 0.21 0.21 rest S 1.78 0.28 0.21 rest Leg. Ni / Be Yield strength N / mm 2 R m N / mm 2 Strain % Hardness HB 2.5 / 1.87.5 Guide m / Ω mm 2 L 6.2 681 726 19th 244 40.2 M 6.5 711 756 18th 255 40.1 N 6.5 682 792 18th 220 38.6 O 5.4 234 39.0 P 7.2 211 40.9 R 6.3 626 680 15 217 41.1 S 6.3 662 712 13 223 40.8

Aus diesen Untersuchungsergebnissen läßt sich ferner feststellen, daß sich auch bei CuNiBe-Legierungen mit einem Zirkoniumzusatz bei Einhaltung des Ni/Be-Verhältnisses von 5 bis 7,5 hohe Leitfähigkeitswerke in Verbindung mit hohen Brinellhärtewerten erreichen lassen. Mit einem Zusatz von bis zu 0,25 % Zirkonium wird die Leitfähigkeit gegenüber einer zirkoniumfreien CuNiBe-Legierung überraschenderweise nur geringfügig erniedrigt, wobei ein Mindestwert von 38 m/Ω mm2 gewährleistet ist. Andererseits bietet der Zirkoniumzusatz bei der Verarbeitung Vorteile und verbessert die Warmplastizität.From these test results it can also be found that even with CuNiBe alloys with a zirconium additive, if the Ni / Be ratio of 5 to 7.5 is maintained, high conductivity works in conjunction with high Brinell hardness values can be achieved. With the addition of up to 0.25% zirconium, the conductivity is surprisingly reduced only slightly compared to a zirconium-free CuNiBe alloy, a minimum value of 38 m / Ω mm 2 being guaranteed is. On the other hand, the addition of zirconium offers advantages during processing and improves the warm plasticity.

Für die ergänzende Untersuchung des Ermüdungsverhaltens wurde die Beispiellegierung N ausgewählt, da diese eine relativ niedrige elektrische Leitfähigkeit aufweist. Mit der Legierung N ist eine maximale Oberflächentemperatur für eine Gießwalze von etwa 490 °C erreichbar. Unter der bisher bekannten Beanspruchung einer Gießwalze beim Gießen von Stahl vergrößert sich danach bei der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung N die Lebensdauer gegenüber einer CuCrZr-Legierung um das 2- bis 3-fache. Aufgrund der hohen Brinellhärte besteht ferner keine Gefahr, daß die Oberfläche der Gießwalze durch Eindrücken von Schmelzspritzern beschädigt wird.The sample alloy N was selected for the additional investigation of the fatigue behavior, since it has a relatively low electrical conductivity. With alloy N, a maximum surface temperature of around 490 ° C can be achieved for a casting roll. Under the previously known stress of a casting roller when casting steel, the service life of the alloy N to be used according to the invention is then increased by 2 to 3 times compared to a CuCrZr alloy. Due to the high Brinell hardness, there is also no risk that the surface of the casting roll will be damaged by the injection of melt spatter.

Ähnliche kritische thermische Wechselbeanspruchungen treten auch in Gießrädern beim kontinuierlichen Gießen von Drahtknüppeln mit den bekannten Southwire- und Properzi-Gießwalzanlagen auf. Auch für diese Verfahren steht mit der erfindungsgemäß zu verwendenden CuNiBe(Zr)-Legierung nunmehr ein besonders geeigneter Werkstoff zur Herstellung der Gießräder zur Verfügung. Diese Gießverfahren haben sich aufgrund des ungenügenden Verhaltens der für die Gießräder verwendeten Werkstoffe bisher für das Gießen von Stahl nicht durchsetzen können.Similar critical thermal alternating stresses also occur in casting wheels during the continuous casting of wire billets with the known Southwire and Properzi casting and rolling systems. The CuNiBe (Zr) alloy to be used according to the invention now also provides a particularly suitable material for the production of the casting wheels for these processes. These casting methods have so far not been able to establish themselves for the casting of steel due to the insufficient behavior of the materials used for the casting wheels.

Schließlich sind in den letzten drei Jahren weitere Verfahren zum endabmessungsnahen Gießen von Stahl entwickelt worden, bei denen die Kupferkokillen aufgrund der extrem hohen Gießgeschwindigkeit von 3,5 bis zu etwa 7 m/min auch extreme Oberflächentemperaturen bis zu 500 °C erreichen. Um die Reibung zwischen Kokille und Stahlstrang möglichst gering zu halten, ist es ferner erforderlich, hohe Oszillationsfrequenzen von 400 Hüben/min und mehr an der Kokille einzustellen. Der periodisch schwankende Badspiegel führt dabei ebenfalls zu einer erheblichen Ermüdungsbeanspruchung der Kokille im Meniskusbereich mit der Folge einer nicht befriedigenden Lebensdauer derartiger Kokillen. Beim Einsatz der erfindungsgemäßen CuNiBe(Zr)-Legierungen mit ihrer hohen Ermüdungsbeständigkeit kann auch für diese Anwendung eine wesentliche Erhöhung der Lebensdauer erreicht werden.Finally, in the last three years, further processes for the near-dimensional casting of steel have been developed, in which the copper molds reach extreme surface temperatures of up to 500 ° C due to the extremely high casting speed of 3.5 to about 7 m / min. In order to keep the friction between the mold and the steel strand as low as possible, it is also necessary to have high oscillation frequencies of 400 strokes / min and more on the mold. The periodically fluctuating bath level likewise leads to considerable fatigue stress on the mold in the meniscus area, with the consequence of an unsatisfactory service life of such molds. When using the CuNiBe (Zr) alloys according to the invention with their high fatigue resistance, a significant increase in the service life can also be achieved for this application.

Claims (7)

  1. Use of a hardenable copper alloy consisting of 1.0 to 2.6% nickel replaceable wholly or partly by cobalt, of 0.1 to 0.45% beryllium, optionally 0.05 to 0.25% zirconium and possibly up to a maximum of 0.15% of at least one element from the group comprising niobium, tantalum, vanadium, titanium, chromium, cerium and hafnium, remainder copper including impurities due to production and usual processing additives, with a Brinell hardness of at least 200 HB and an electrical conductivity of over 38 m/Ωmm2 as a material for manufacturing cast rollers and cast wheels which are subject to changing temperature loadings when cast near to final dimensions.
  2. Use of a hardenable copper alloy according to claim 1, containing 0.05 to 0.25% zirconium, for the purpose named in claim 1.
  3. Use of a hardenable copper alloy according to claim 1 or 2, containing 1.4 to 2.2% nickel, 0.2 to 0.35% beryllium, 0.15 to 0.2% zirconium, remainder copper including impurities due to production and usual processing additives, for the purpose named in claim 1.
  4. Use of a hardenable copper alloy according to one of claims 1 to 3, in which the ratio of nickel to beryllium (Ni/Be) is at least 5 with a nickel content above 1.2%, for the purpose named in claim 1.
  5. Use of a hardenable copper alloy according to claim 4, in which the ratio of nickel to beryllium lies in the range from 5.5 to 7.5, for the purpose named in claim 1.
  6. Use of a hardenable copper alloy according to at least one of claims 1 to 5, in which the nickel content is replaced wholly or partly by cobalt, for the purpose named in claim 1.
  7. Use of a hardenable copper alloy according to one of claims 1 to 6, containing up to a maximum of 0.15% of at least one element from the group comprising niobium, tantalum, vanadium, titanium, chromium, cerium and hafnium.
EP92120775A 1991-12-24 1992-12-05 Use of an hardenable copper alloy Expired - Lifetime EP0548636B1 (en)

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DE4142941 1991-12-24
DE4142941A DE4142941A1 (en) 1991-12-24 1991-12-24 USE OF A CURABLE copper alloy

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EP0548636A1 EP0548636A1 (en) 1993-06-30
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