EP1340564A2 - Aushärtbare Kupferlegierung - Google Patents

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EP1340564A2
EP1340564A2 EP03001084A EP03001084A EP1340564A2 EP 1340564 A2 EP1340564 A2 EP 1340564A2 EP 03001084 A EP03001084 A EP 03001084A EP 03001084 A EP03001084 A EP 03001084A EP 1340564 A2 EP1340564 A2 EP 1340564A2
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EP
European Patent Office
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copper alloy
alloy according
copper
mpa
blocks
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EP03001084A
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English (en)
French (fr)
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EP1340564B1 (de
EP1340564A3 (de
Inventor
Thomas Dipl.-Ing. Helmenkamp
Dirk Dr.-Ing. Rode
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KME Special Products GmbH and Co KG
Original Assignee
KM Europa Metal AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C9/00Alloys based on copper
    • C22C9/06Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637Accessories therefor
    • B22D11/0648Casting surfaces
    • B22D11/066Side dams

Definitions

  • the invention relates to a hardenable copper alloy as a material for production of blocks for the side dams of strip caster.
  • the side dams consist, for example, of the US patent 3 865 176 known belt casting machine made of metal or Side dam blocks with T-slot, which are on a flexible endless belt, e.g. B. from Steel that are lined up and that are synchronized with the casting lines in the longitudinal direction move.
  • the side dam blocks (dam blocks) delimit those by means of the casting belts a mold cavity formed.
  • EP 0 974 413 A1 is formed from blocks with tongue and groove Side dam chains for belt casting machines are known.
  • the advantage of this further developed Form blocks with tongue and groove lies in a more precise alignment and guidance of the blocks in the casting process and leads to an improvement in the surface quality of the cast strand.
  • the heat of solidification dissipating from the molten metal is also a high thermal Conductivity of the mold block material required.
  • optimal fatigue behavior is of crucial importance of the material that ensures that after leaving the casting line the thermal stresses that occur when the blocks are recooled for tearing the blocks in the corners of the built in for holding the steel band T-slot leads.
  • Particularly high thermal stresses are necessary due to the less favorable geometry and mass distribution - with side dam blocks in the tongue and groove design is to be expected.
  • a side dam block made of the CuNiSiZr alloy described in EP 0 346 645 B1 tends to be disadvantageous at very high mechanical and thermal Stresses in the casting operation of a strip caster at an early stage Wear on the side edges and pouring surfaces. This wear is like test results have shown - on a material softening of the cast edges and areas attributable to a value below 160 HV. Furthermore, the Thermal shock resistance of the well-known CuNiSiZr alloy when used as Side dam block with tongue and groove not always out to prevent cracking in the T-groove effective in the casting insert.
  • the invention is based on the object age-hardenable copper alloy as material for the production of side dam blocks of strip casting systems, especially those in tongue and groove design, for To provide, which even at high casting speeds changing temperature stresses is insensitive and high wear resistance resistance to softening and great resistance against cracking in the T-groove.
  • Another improvement in the mechanical properties of the side dam blocks, in particular an increase in tensile strength can be advantageous according to claim 2 can be achieved in that the copper alloy 1.8 to 2.4 wt .-% cobalt, 0.45 to 0.65% by weight beryllium, 0.15 to 0.3% by weight zirconium, up to 0.05% by weight Contains magnesium and / or up to 0.1% iron.
  • the invention allows that according to the features of claim 3 in the Copper alloy up to 80% of the cobalt content can be replaced by nickel.
  • part of the zirconium content by up to 0.15% by weight of at least one element from the cerium, hafnium, Group comprising niobium, tantalum, vanadium chromium, manganese and titanium his.
  • the blocks for the side dams are advantageous from double belt casting machines the copper alloy according to the invention according to claim 5 by the process steps Casting, hot forming, cold forming up to 40%, solution annealing at one in the temperature range from 850 to 970 ° C and a 0.5 up to 16-hour curing treatment at 400 to 550 ° C.
  • the copper alloy according to claim 6 Hot forming can be cold worked by 5 to 30%.
  • One within this area horizontal degree of cold deformation of 10 to 15% is particularly preferred.
  • the side dam blocks in the hardened state a tensile strength of at least 650 MPa, in particular 700 to 900 MPa, a Vickers hardness of at least 210 HV, in particular 230 to 280 HV, an electrical conductivity of at least 40% IACS, in particular 45 to 60% IACS a hot tensile strength at 500 ° C of at least 400 MPa, in particular of at least 450 MPa, a minimum hardness of 160 HV 500 hours of aging at 500 ° C and a maximum grain size according to ASTM E. 112 of 0.5 mm.
  • the invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments.
  • the advantages of the copper alloys according to the invention are shown on three alloys according to the invention (A, B and C) and three comparison alloys (D, E and F).
  • the composition of the copper alloys in percentages by weight is given in Table 1 below: alloy Co (%) Ni (%) Be (%) Zr (%) Si (%) Cr (%) Cu (%) A 2.1 - 0.54 0.18 - - rest B 2.2 - 0.56 0.24 - - rest C 1.3 1.0 0.48 0.15 - - rest D - 2.0 - 0.16 0.62 00:34 rest e 2.1 - 0.55 - - - rest F 1.0 1.1 0.62 - - - rest
  • composition of alloy D is a known one CuNiSi base alloy, while E and F standardized CuCo2Be and CuCoNiBe materials are.
  • All copper alloys were melted in an induction crucible furnace in the continuous casting process to round blocks with a diameter of 280 mm shed.
  • the round blocks of the sample alloys A, B and C were on one Extrusion press at a temperature above 900 ° C to form flat bars Dimension 79 x 59 mm extruded and then with one Cross-sectional decrease of 12% drawn to the dimension 75 x 55 mm.
  • the Blocks of the comparative alloys D, E and F became direct at the same temperature extruded to the dimension 75 x 55 mm and no additional Subjected to cold forming.
  • the CuCoBe and CuCoNiBe materials were then solution annealed at 900 to 950 ° C and in the temperature range cured between 450 and 550 ° C for 0.5 to 16 hours.
  • the CuNiSi base alloy was solution annealed at 800 to 850 ° C and under the same Conditions hardened.
  • the tensile strength Rm, the Vickers hardness HV10, the electrical conductivity (as a replacement for the Thermal conductivity), the grain size according to ASTM E112, the heat resistance Rm at 500 ° C and the softening resistance via Vickers hardness measurement (HV10) after aging determined at 500 ° C after a period of 500 hours.
  • the extent of the cracks found in the T-slot was in those classified as "cracked" Form blocks at 2 to 5 mm, in individual cases the crack length was up to 10 mm.
  • the comparison shows that compared to the materials E and F only those produced according to the invention with additional low cold forming
  • copper alloys A, B and C with optimal properties uniform and fine-grained structure and the necessary resistance to Show cracks when used as a form block with tongue and groove.
  • the copper alloys according to the invention have use as a conventional mold block a significantly better softening resistance than the known CuNiSi alloy D and a slightly better softening resistance compared to alloys E and F.
  • the copper alloy according to the invention is therefore extremely suitable as a material for the production of all of them changing during the casting process Mold blocks subject to temperature stress for the side dams of Strip casters. These are both the previously used form blocks as well as the Mold blocks in the tongue and groove design according to EP 0 974 413 A1.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine aushärtbare Kupferlegierung aus 1,2 % bis 2,7 % Kobalt, welches teilweise durch Nickel ersetzbar ist, 0,3 % bis 0,7 % Beryllium, 0,01 % bis 0,5 % Zirkonium, wahlweise 0,005 % bis 0,1 % Magnesium und/oder Eisen und gegebenenfalls bis zu maximal 0,15 % mindestens eines Elements aus der Niob, Tantal, Vanadium, Hafnium Chrom, Mangan, Titan und Cer umfassenden Gruppe. Der Rest bildet Kupfer einschließlich herstellungsbedingter Verunreinigungen und üblicher Verarbeitungszusätze. Diese Kupferlegierung dient als Werkstoff zur Herstellung von Formblöcken für die Seitendämme von Bandgießanlagen.

Description

Die Erfindung betrifft eine aushärtbare Kupferlegierung als Werkstoff zur Herstellung von Blöcken für die Seitendämme von Bandgießanlagen.
Das weltweite Ziel, insbesondere der Stahl- und Kupferindustrie, Halbzeug möglichst endabmessungsnah zu gießen, um Warm- und/oder Kaltverformungsschritte einzusparen, hat schon vor 1970 zu der Entwicklung der sogenannten Hazelett-Bandgießanlagen geführt, bei denen die Metallschmelze im Spalt von zwei parallel geführten Bändern erstarrt. Die Seitendämme bestehen bei der beispielsweise aus der US-Patentschrift 3 865 176 bekannten Bandgießanlage aus metallischen Form- oder Seitendammblöcken mit T-Nut, die auf einem flexiblen endlosen Band, z. B. aus Stahl, aufgereiht sind und die sich synchron mit den Gießbändern in Längsrichtung bewegen. Die Seitendammblöcke (Damblocks) grenzen dabei den durch die Gießbänder gebildeten Gießformhohlraum ein.
Weiterhin sind aus der EP 0 974 413 A1 aus Blöcken mit Nut und Feder gebildete Seitendammketten für Bandgießanlagen bekannt. Der Vorteil dieser weiterentwikkelten Formblöcke mit Nut und Feder liegt in einer genaueren Ausrichtung und Führung der Blöcke im Gießprozeß und führt zu einer Verbesserung der Oberflächenqualität des gegossenen Strangs. Um einen frühzeitigen Verschleiß der Seitenkanten der Blöcke durch plastische Verformung und Rißbildung zu verhindern, muß ein geeigneter Werkstoff eine hohe Härte und Festigkeit, ein feinkörniges Gefüge und eine gute Langzeiterweichungbeständigkeit aufweisen. Um die Erstarrungswärme aus der flüssigen Metallschmelze abzuführen, ist ferner eine hohe thermische Leitfähigkeit des Formblockwerkstoffs erforderlich.
Von ganz entscheidender Bedeutung ist schließlich ein optimales Ermüdungsverhalten des Werkstoffs, welches sicherstellt, daß nach dem Verlassen der Gießstrecke die beim Rückkühlen der Blöcke auftretenden thermischen Spannungen nicht zum Reißen der Blöcke in den Ecken der für die Aufnahme des Stahlbandes eingearbeiteten T-Nut führt. Besonders hohe thermische Spannungen sind dabei - bedingt durch die ungünstigere Geometrie und Massenverteilung - bei Seitendammblöcken in der Ausführung mit Nut und Feder zu erwarten.
Treten derartige durch Thermoschock hervorgerufene Risse auf, fällt schon nach kurzer Zeit der betreffende Formblock aus der Seitendammkette der Bandgießmaschine heraus, wobei schmelzflüssiges Metall aus dem Gießformhohlraum unkontrolliert auslaufen und Anlagenteile beschädigen kann. Für das Auswechseln der schadhaften Formblöcke muß die gesamte Bandgießanlage angehalten und der Gießvorgang unterbrochen werden.
Zur Überprüfung der Rißneigung hat sich eine Testmethode bewährt, bei der die Formblöcke einer zweistündigen Wärmebehandlung bei 500°C unterzogen und anschließend in Wasser von 20 bis 25°C abgeschreckt werden. Auch bei mehrfacher Wiederholung dieser Thermoschockprüfung dürfen bei einem geeigneten Material keine Risse in der T-Nutfläche auftreten.
In der EP 0 346 645 B1 wird eine aushärtbare Kupferbasislegierung beschrieben, die aus 1,6 bis 2,4 % Nickel, 0,5 bis 0,8 % Silizium, 0,01 bis 0,2 % Zirkonium, wahlweise bis zu 0,4 % Chrom und/oder bis zu 0,2 % Eisen, Rest Kupfer einschließlich herstellungsbedingter Verunreinigungen besteht. Diese bekannte Kupferlegierung erfüllt grundsätzlich die Voraussetzungen für eine hohe Standzeit, falls sie als Werkstoff für die Herstellung von Standardformblöcken für die Seitendämme von Bandgießanlagen verwendet wird. Für diese Kupferlegierung wird folgende Eigenschaftskombination angegeben:
Rm bei 20°C:
635 bis 660 MPa
Rm bei 500°C:
286 bis 372 MPa
Brinellhärte:
185 bis 191 HB ( entspricht etwa 195 bis 210 HV)
Leitfähigkeit:
41,4 bis 43,4 % IACS
Beim Thermoschocktest treten keine Risse auf. Ein Vorteil gegenüber Beryllium-haltigen Kupferbasislegierungen besteht in der Möglichkeit, die Formblöcke manuell trocken nachschleifen zu können, da kein Beryllium im Schleifstaub enthalten ist. Die Nachbearbeitung eingesetzter Seitendammblöcke mit Nut und Feder ist erheblich aufwendiger und erfordert in der Regel eine maschinelle (Naß)-Reinigung der T-Nut und der Gießflächen ( z. B. in geschlossenen Kammern), wodurch die Freisetzung von Schleifstäuben unterbunden wird. Ein Einsatz Beryllium-haltiger Legierungen wäre unter diesen Bedingungen somit grundsätzlich möglich.
Ein Seitendammblock aus der in der EP 0 346 645 B1 beschriebenen CuNiSiZr-Legierung neigt jedoch nachteiligerweise bei sehr hohen mechanischen und thermischen Beanspruchungen im Gießbetrieb einer Bandgießanlage zum frühzeitigen Verschleiß der Seitenkanten und Gießflächen. Dieser Verschleiß ist - wie Untersuchungsergebnisse gezeigt haben - auf eine Werkstofferweichung der Gießkanten und -flächen auf einen Wert unterhalb 160 HV zurückzuführen. Ferner reicht die Thermoschockresistenz der bekannten CuNiSiZr-Legierung bei Verwendung als Seitendammblock mit Nut und Feder nicht immer aus, um eine Rißbildung in der T-Nut im Gießeinsatz wirksam zu unterbinden.
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine aushärtbare Kupferlegierung als Werkstoff für die Herstellung von Seitendamm-blökken von Bandgießanlagen, insbesondere solchen in Nut- und Federausführung, zur Verfügung zu stellen, welche auch bei hohen Gießgeschwindigkeiten gegenüber wechselnden Temperaturbeanspruchungen unempfindlich ist und die eine hohe Verschleißbeständigkeit bzw. Erweichungsbeständigkeit sowie einen großen Widerstand gegen eine Rißbildung in der T-Nut aufweist.
Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Durch die Verwendung einer Kupferbasislegierung aus 1,2 bis 2,7 Gew.-% Kobalt, 0,3 bis 0,7 Gew.-% Beryllium, 0,01 bis 0,5 Gew.-% Zirkonium, wahlweise 0,005 bis 0,2 Gew.-% Magnesium und/oder Eisen und als Rest Kupfer einschließlich herstellungsbedingter Verunreinigungen und üblicher Verarbeitungszusätze kann einerseits eine ausreichende Aushärtbarkeit des Werkstoffs zur Erzielung einer hohen Festigkeit, Härte und Leitfähigkeit sichergestellt werden. Andererseits ist nur eine relativ geringe Kaltverformung von bis zu maximal 40 % erforderlich, um ein feinkörniges Gefüge mit ausreichender Plastizität einzustellen. Durch den gezielt abgestuften Zirkoniumgehalt werden sowohl die Ermüdungsfestigkeit als auch die Warmfestigkeitseigenschaften verbessert.
Eine weitere Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Seitendammblöcke, insbesondere eine Erhöhung der Zugfestigkeit, kann nach Anspruch 2 vorteilhaft dadurch erreicht werden, daß die Kupferlegierung 1,8 bis 2,4 Gew.-% Kobalt, 0,45 bis 0,65 Gew.-% Beryllium, 0,15 bis 0,3 Gew.-% Zirkonium, bis zu 0,05 Gew.-% Magnesium und/oder bis zu 0,1 % Eisen enthält.
Die Erfindung läßt es zu, daß entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 3 in der Kupferlegierung bis zu 80% des Kobaltgehaltes durch Nickel ersetzt sein kann.
Weitere Verbesserungen der mechanischen Eigenschaften eines Seitendammblockes können erreicht werden, wenn die Kupferlegierung bis zu maximal 0,15 Gew.-% mindestens eines Elements aus der Niob, Tantal, Vanadium, Hafnium, Chrom, Mangan, Titan und Cer umfassenden Gruppe enthält. Übliche Desoxidationsmittel wie Bor, Lithium, Kalzium, Aluminium und Phosphor können ebenfalls bis zu maximal 0,03 Gew.-% zugesetzt werden ohne die mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Kupferlegierung negativ zu beeinflussen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform (Anspruch 4) kann ein Teil des Zirkoniumgehaltes durch bis zu 0,15 Gew.-% mindestens eines Elementes aus der Cer, Hafnium, Niob, Tantal, Vanadium Chrom, Mangan und Titan umfassenden Gruppe ersetzt sein.
Vorteilhaft werden die Blöcke für die Seitendämme von Doppelbandgießanlagen aus der erfindungsgemäßen Kupferlegierung nach Anspruch 5 durch die Verfahrensschritte Gießen, Warmumformen, Kaltverformen bis zu 40 %, Lösungsglühen bei einer im Temperaturbereich von 850 bis 970 ° C liegenden Temperatur sowie einer 0,5 bis 16-stündigen Aushärtungsbehandlung bei 400 bis 550 ° C hergestellt.
Mit besonderem Vorteil kann die Kupferlegierung gemäß Anspruch 6 nach der Warmumformung um 5 bis 30 % kaltverformt werden. Ein innerhalb dieses Bereichs liegender Kaltverformungsgrad von 10 bis 15 % ist dabei besonders bevorzugt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Seitendammblöcke im ausgehärteten Zustand gemäß den Ansprüchen 8 bzw. 9 eine Zugfestigkeit von mindestens 650 MPa, insbesondere 700 bis 900 MPa, eine Vickershärte von mindestens 210 HV, insbesondere 230 bis 280 HV, eine elektrische Leitfähigkeit von mindestens 40% IACS, insbesondere 45 bis 60% IACS eine Warmzugfestigkeit bei 500° C von mindestens 400 MPa, insbesondere von mindestens 450 MPa, eine Mindesthärte von 160 HV nach 500-stündiger Auslagerung bei 500°C und eine maximale Korngröße nach ASTM E 112 von 0,5 mm aufweisen.
Besonders bevorzugt sind Seitendammblöcke aus der erfindungsgemäßen Kupferlegierung nach Anspruch 10, wenn sie im ausgehärteten Zustand eine nach ASTM E 112 ermittelte Korngröße zwischen 30 und 90 µm aufweisen.
Mit der Abfolge der in Anspruch 5 angegebenen Verfahrensstufen gelingt es in darüber hinaus in überraschend einfacher Weise, das von den bekannten CuCoBe-Legierungen beobachtete schlechte Rekristallisationsverhalten bei der Warmformgebung und Lösungsglühbehandlung zu beseitigen. Das schlechte Rekristallisationsverhalten führt bei der Herstellung von Formblöcken aus CuCoBe-Legierungen im warmumgeformten, lösungsgeglühten und ausgehärteten Zustand zu einer für den Verwendungszweck nicht akzeptablen grobkörnigen Gefügestruktur mit Korngrößen bis über 1 mm. Wird der Werkstoff jedoch zwischen der Warmumformung und der Lösungsglühbehandlung einer Kaltverformung bis zu maximal 40 %, vorzugsweise bis zu maximal 15 %, unterworfen, so führt dieser zusätzliche Verarbeitungsschritt zu einer erheblich feinkörnigeren Gefügestruktur. Entsprechende Untersuchungsreihen haben bestätigt, daß Werkstoffe für Formblöcke für die Seitendämme von Bandgießmaschinen, die unterhalb der Rekristallisationstemperatur kaltverformt und anschließend lösungsgeglüht werden eine deutlich feinere Gefügestruktur mit Korngrößen unterhalb 0,5 mm aufweisen, während höhere Kaltumformgrade oberhalb von etwa 40 % beim nachfolgenden Lösungsglühen zu einer Kornvergröberung durch sekundäre Rekristallisation mit Korngrößen über 1 mm führen.
Anhand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im folgenden noch näher erläutert. An drei erfindungsgemäßen Legierungen (A, B und C) und drei Vergleichslegierungen (D, E und F) werden die Vorteile der erfindungsgemäßen Kupferlegierungen aufgezeigt. Die Zusammensetzung der Kupferlegierungen in Gewichtsprozenten ist in der nachfolgenden Tabelle 1 angegeben:
Legierung Co (%) Ni (%) Be (%) Zr (%) Si (%) Cr (%) Cu (%)
A 2,1 - 0,54 0,18 - - Rest
B 2,2 - 0,56 0,24 - - Rest
C 1,3 1,0 0,48 0,15 - - Rest
D - 2,0 - 0,16 0,62 0.34 Rest
E 2,1 - 0,55 - - - Rest
F 1,0 1,1 0,62 - - - Rest
Bei der Zusammensetzung der Legierung D handelt es sich um eine bekannte CuNiSi-Basislegierung, während E und F genormte CuCo2Be- bzw. CuCoNiBe-Werkstoffe sind.
Sämtliche Kupferlegierungen wurden in einem Induktionstiegelofen erschmolzen und im Stranggießverfahren zu Rundblöcken mit einem Durchmesser von 280 mm vergossen. Die Rundblöcke der Beispiellegierungen A, B und C wurden auf einer Strangpresse bei einer Temperatur oberhalb 900 °C zu Flachstangen der Abmessung 79 x 59 mm stranggepreßt und anschließend mit einer Querschnittsabnahme von 12 % auf die Abmessung 75 x 55 mm gezogen. Die Blöcke der Vergleichslegierungen D, E und F wurden bei gleicher Temperatur direkt auf die Abmessung 75 x 55 mm stranggepreßt und keiner zusätzlichen Kaltumformung unterworfen. Die CuCoBe- bzw. CuCoNiBe-Werkstoffe wurden anschließend bei 900 bis 950 °C lösungsgeglüht und im Temperaturbereich zwischen 450 und 550 °C für 0,5 bis 16 Stunden lang ausgehärtet.
Die CuNiSi-Basislegierung wurde bei 800 bis 850 °C lösungsgeglüht und unter gleichen Bedingungen ausgehärtet. Im ausgehärteten Zustand wurden die Zugfestigkeit Rm, die Vickershärte HV10, die elektrische Leitfähigkeit (als Ersatzgröße für die Wärmeleitfähigkeit), die Korngröße nach ASTM E112, die Warmfestigkeit Rm bei 500 °C und die Erweichungsbeständigkeit über Vickershärtemessung (HV10) nach Auslagerung bei 500 °C nach einer Dauer von 500 Stunden ermittelt.
An Formblöcken (1) der Abmessung 70 x 50 x 40mm und Formblöcken (2) mit Nut und Feder der Abmessung 70 x 50 x 47mm wurde schließlich das Thermoschockverhalten geprüft. Hierzu wurden die Formblöcke zunächst zwei Stunden bei 500 °C geglüht und dann in Wasser von 20 bis 25 °C abgeschreckt. Die T-Nut der Blöcke wurde dann mit bloßem Auge und mit einem Mikroskop bei 10-facher Vergrößerung auf Risse untersucht.
Sämtliche Untersuchungsergebnisse sind in nachstehenden Tabelle 2 zusammengefaßt.
Legierung Rm MPa HV 10 Leitf. % IACS Korngröße µm Rm (500 °C) MPa Härte HV 10 nach Auslagerung bei 500°C über 500h Verhalten nach Thermoschocktest
Block (1) Block (2)
A 801 254 50 30-90 523 173 rißfrei rißfrei
B 804 245 51,5 45- 90 464 175 rißfrei rißfrei
C 812 255 49,5 45 -90 485 167 rißfrei rißfrei
D 652 205 43 45 -90 387 118 rißfrei rissig
E 786 260 50,5 bis 5000 423 150 rissig rissig
F 807 248 48,5 bis 3000 434 152 rissig rissig
Die Ausdehnung festgestellter Risse in der T-Nut lag bei den mit als "rissig" klassifizierten Formblöcken bei 2 bis 5 mm, in Einzelfällen betrug die Rißlänge bis zu 10 mm. Der Gegenüberstellung ist zu entnehmen, daß im Vergleich zu den Werkstoffen E und F nur die erfindungsgemäßen mit zusätzlicher geringer Kaltumformung hergestellten Kupferlegierungen A, B und C bei optimalen Eigenschaften ein überraschenderweise gleichmäßiges und feinkömiges Gefüge und die notwendige Resistenz gegen Rißbildung bei Einsatz als Formblock mit Nut und Feder aufweisen. Auch bei Verwendung als üblicher Formblock weisen die erfindungsgemäßen Kupferlegierungen eine deutlich bessere Erweichungsbeständigkeit gegenüber der bekannten CuNiSi-Legierung D und eine etwas bessere Erweichungsbeständigkeit gegenüber den Legierungen E und F auf.
Die erfindungsgemäße Kupferlegierung eignet sich daher hervorragend als Werkstoff zur Herstellung von sämtlichen beim Gießvorgang einer typischen wechselnden Temperaturbeanspruchung unterliegenden Formblöcken für die Seitendämme von Bandgießanlagen. Dies sind sowohl die bisher verwendeten Formblöcke als auch die Formblöcke in der Ausführung mit Nut und Feder gemäß EP 0 974 413 A1.

Claims (10)

  1. Aushärtbare Kupferlegierung aus 1,2 bis 2,7 % Kobalt, 0,3 bis 0,7 % Beryllium, 0,01 bis 0,5 % Zirkonium, wahlweise 0,005 bis 0,2 % Magnesium und/oder 0,005 bis 0,2 % Eisen und gegebenenfalls bis zu maximal 0,15 % mindestens eines Elementes aus der Niob, Tantal, Vanadium, Hafnium, Chrom, Mangan, Titan und Cer umfassenden Gruppe, Rest Kupfer einschließlich herstellungsbedingter Verunreinigungen und üblicher Verarbeitungszusätze als Werkstoff zur Herstellung von Blöcken für die Seitendämme von Bandgießanlagen.
  2. Kupferlegierung nach Anspruch 1, die 1,8 bis 2,4 % Kobalt, 0,45 bis 0,65 % Beryllium, 0,15 bis 0,3 % Zirkonium, bis zu 0,05 % Magnesium, bis zu 0,1 % Eisen, Rest Kupfer einschließlich herstellungsbedingter Verunreinigungen und üblicher Verarbeitungszusätze enthält.
  3. Kupferlegierung nach Anspruch 1 oder 2, bei der bis zu 80 % des Kobaltgehaltes durch Nickel ersetzt ist.
  4. Kupferlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der ein Teil des Zirkoniumgehaltes durch bis zu 0,15 % mindestens eines Elementes aus der Cer, Hafnium, Niob, Tantal, Chrom, Mangan, Titan und Vanadium umfassenden Gruppe ersetzt ist.
  5. Kupferlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die nach der Warmumformung des gegossenen Rohlings um bis zu 40 % kaltverformt, dann bei einer im Temperaturbereich von 850 bis 970 °C liegenden Temperatur lösungsgeglüht und anschließend einer 0,5 bis 16-stündigen Aushärtungsbehandlung bei 400 bis 550 °C unterworfen wird.
  6. Kupferlegierung nach Anspruch 5, die nach dem Verfahrensschritt Warmumformung um 5 bis 30 % kaltverformt wird.
  7. Kupferlegierung nach Anspruch 5 oder 6, die nach der Warmumformung um 10 bis 15 % kaltverformt wird
  8. Kupferlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die im ausgehärteten Zustand eine Zugfestigkeit von mindestens 650 MPa, eine Vickershärte von mindestens 210 HV, eine elektrische Leitfähigkeit von mindestens 40 % IACS, eine Warmzugfestigkeit bei 500 °C von mindestens 400 MPa, eine Mindesthärte von 160 HV nach 500-stündiger Auslagerung bei 500 °C und eine maximale Korngröße nach ASTM E112 von 0,5 mm aufweist.
  9. Kupferlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die im ausgehärteten Zustand eine Zugfestigkeit von 700 bis 900 MPa, eine Vickershärte von 230 bis 280 HV, eine elektrische Leitfähigkeit von 45 bis 60 % IACS, eine Warmzugfestigkeit bei 500 °C von mindestens 450 MPa und eine Mindesthärte von 160 HV nach 500-stündiger Auslagerung bei 500°C aufweist.
  10. Kupferlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die eine nach ASTM E112 ermittelte Korngröße zwischen 30 und 90 µm aufweist.
EP03001084A 2002-02-15 2003-01-18 Verwendung einer aushärtbaren Kupferlegierung Expired - Lifetime EP1340564B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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