JP2662421B2 - 連続鋳造用鋳型の材料として銅合金を用いる方法 - Google Patents
連続鋳造用鋳型の材料として銅合金を用いる方法Info
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
-
- 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
- B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
- B22D11/059—Mould materials or platings
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、硼素、マグネシウムを含有する銅合金を連
続鋳造用鋳型の材料として用いる方法に関する。
続鋳造用鋳型の材料として用いる方法に関する。
高融点の金属、例えば鋼鉄合金を連続鋳造する為の連
続鋳造用鋳型の製造用材料として久しい以前から、その
高い熱伝導性の為に溶融物から熱を非常に迅速に搬出す
ることを可能とする主としてSF−Cuタイプの銅が使用さ
れている。その際、鋳型の壁厚は一般に、予期できる機
械的負荷に充分に満足する程の厚さを選択する。
続鋳造用鋳型の製造用材料として久しい以前から、その
高い熱伝導性の為に溶融物から熱を非常に迅速に搬出す
ることを可能とする主としてSF−Cuタイプの銅が使用さ
れている。その際、鋳型の壁厚は一般に、予期できる機
械的負荷に充分に満足する程の厚さを選択する。
耐熱性を高める為に既に、少なくとも85％の銅および
析出硬化に作用する別の合金用元素の少なくとも一種類
より成る連続鋳造用鋳型を製造することが提案されてい
る。合金用元素としては３％までのクロム、珪素、銀又
はベリリューム挙げることができる。この材料から製造
される連続鋳造用鋳型も未だ完全に満足することができ
ない。何故ならば特に合金構成成分の珪素およびベリリ
ュームは熱伝導性を著しく低下させるからである（オー
ストリア特許第234,930号）。
析出硬化に作用する別の合金用元素の少なくとも一種類
より成る連続鋳造用鋳型を製造することが提案されてい
る。合金用元素としては３％までのクロム、珪素、銀又
はベリリューム挙げることができる。この材料から製造
される連続鋳造用鋳型も未だ完全に満足することができ
ない。何故ならば特に合金構成成分の珪素およびベリリ
ュームは熱伝導性を著しく低下させるからである（オー
ストリア特許第234,930号）。
本発明の課題は、高い熱伝導性の他に高い機械強度
値、特に高い熱可塑性を示す連続鋳造用鋳型の為の合金
を提供することである。
値、特に高い熱可塑性を示す連続鋳造用鋳型の為の合金
を提供することである。
この解題は、本発明に従って、0.01〜0.15％の硼素、
0.01〜0.2％のマグネシウム、0.02〜0.6％の、次の群か
ら選択される少なくとも１種類の元素（即ち０〜0.05％
の珪素、０〜0.5％のニッケル、０〜0.3％の鉄、０〜0.
3％のチタン、０〜0.2％のジルコニウム、０〜0.04％の
燐より成る群）および、製造に起因する不純物を含めた
残量の銅より成る銅合金を連続鋳造用鋳型の材料として
用いることによって解決される。
0.01〜0.2％のマグネシウム、0.02〜0.6％の、次の群か
ら選択される少なくとも１種類の元素（即ち０〜0.05％
の珪素、０〜0.5％のニッケル、０〜0.3％の鉄、０〜0.
3％のチタン、０〜0.2％のジルコニウム、０〜0.04％の
燐より成る群）および、製造に起因する不純物を含めた
残量の銅より成る銅合金を連続鋳造用鋳型の材料として
用いることによって解決される。
用いるこの合金は好ましくは、0.01〜0.05％の硼素含
有量および0.05〜0.15％のマグネシウム含有量を有する
銅合金である。
有量および0.05〜0.15％のマグネシウム含有量を有する
銅合金である。
強度を高める為には銅合金を好ましくは冷間加工され
た状態で存在するのが好ましく、即ち、最後の方法段階
は少なくとも10％程度の冷間加工であるべきである。
た状態で存在するのが好ましく、即ち、最後の方法段階
は少なくとも10％程度の冷間加工であるべきである。
特に有利には、この方法段階−−焼き鈍しおよびこれ
に続く冷間加工−−を繰り返す。その際焼き鈍し処理は
好ましくは約200〜450℃の温度範囲内の低い温度で実施
する。この処置によって更に強度を向上させることがで
きる。
に続く冷間加工−−を繰り返す。その際焼き鈍し処理は
好ましくは約200〜450℃の温度範囲内の低い温度で実施
する。この処置によって更に強度を向上させることがで
きる。
連続鋳造用鋳型の為に本発明で用いる材料は、機械的
性質および物理的性質の特に有利な組合せに特徴があ
る。例えば熱伝導性は純粋な銅の値の85％以上である。
耐熱性、クリーブ強度および熱可塑性に付いての性質値
は連続鋳造用鋳型に望まれる要求を満足している。
性質および物理的性質の特に有利な組合せに特徴があ
る。例えば熱伝導性は純粋な銅の値の85％以上である。
耐熱性、クリーブ強度および熱可塑性に付いての性質値
は連続鋳造用鋳型に望まれる要求を満足している。
耐摩耗性の目安としてのブリネル（Brinell）硬さは1
00以上の値に達する。連続鋳造用鋳型の場合の別の本質
的な要求は、本発明に従って用いられる銅／マグネシウ
ム／硼素−合金によって同等に卓越的に満足される高い
耐蝕性である。
00以上の値に達する。連続鋳造用鋳型の場合の別の本質
的な要求は、本発明に従って用いられる銅／マグネシウ
ム／硼素−合金によって同等に卓越的に満足される高い
耐蝕性である。
米国特許第2,183,592号明細書からは、最高0.1％まで
脱酸剤としての他の元素が添加されていてもよい、0.01
％〜0.15％の硼素を含有する銅合金が公知である。この
関係では、合金中に例えば0.05％まで存在してもよいマ
グネシウムも挙げることができる。導電体の為に使用す
る公知の合金は、85％よりも少ないIACSの高い導電性お
よび高い脆性安定性を示す。
脱酸剤としての他の元素が添加されていてもよい、0.01
％〜0.15％の硼素を含有する銅合金が公知である。この
関係では、合金中に例えば0.05％まで存在してもよいマ
グネシウムも挙げることができる。導電体の為に使用す
る公知の合金は、85％よりも少ないIACSの高い導電性お
よび高い脆性安定性を示す。
しかし連続鋳造用鋳型に合う物理的性質は伝導性だけ
に限られるわけではない。勿論、更に、従来技術から直
ちに導きだせない性質も大切である。鋳型壁に接触する
溶融物は鋼鉄合金の場合には1300℃より高い温度である
ので−−−これに対して銅あるいは銅合金の融点は約11
00℃である−−、高い熱伝導性が非常に重要である。し
かし鋳型壁が450℃までの温度になり得るので、鋳型材
料の耐熱性も非常に重要である。即ち、強度の著しい低
下は、鋳型の使用温度より上にある温度範囲にずらさな
ければならない。約30分間の焼き鈍し時間の為の本発明
で用いる合金の再結晶温度−−これは半硬化温度である
−−は約450〜540℃である。350℃の一定の焼き鈍し温
度ではこの半硬度焼き鈍し時間は一般に64時間より多
い。連続鋳造用鋳型の為の材料の別の重要な性質は、破
壊収縮によって測定される熱可塑性である。高い破壊収
縮が連続鋳造鋳型の場合に必要とされており、従って熱
応力のもとでは高い壁温度の場合に脆弱に基づく亀裂が
生じない。
に限られるわけではない。勿論、更に、従来技術から直
ちに導きだせない性質も大切である。鋳型壁に接触する
溶融物は鋼鉄合金の場合には1300℃より高い温度である
ので−−−これに対して銅あるいは銅合金の融点は約11
00℃である−−、高い熱伝導性が非常に重要である。し
かし鋳型壁が450℃までの温度になり得るので、鋳型材
料の耐熱性も非常に重要である。即ち、強度の著しい低
下は、鋳型の使用温度より上にある温度範囲にずらさな
ければならない。約30分間の焼き鈍し時間の為の本発明
で用いる合金の再結晶温度−−これは半硬化温度である
−−は約450〜540℃である。350℃の一定の焼き鈍し温
度ではこの半硬度焼き鈍し時間は一般に64時間より多
い。連続鋳造用鋳型の為の材料の別の重要な性質は、破
壊収縮によって測定される熱可塑性である。高い破壊収
縮が連続鋳造鋳型の場合に必要とされており、従って熱
応力のもとでは高い壁温度の場合に脆弱に基づく亀裂が
生じない。
鋳型材料の為の別の判断基準としては高温におけるク
リーブ挙動がある。鋳型材料のクリープ伸率びが少ない
ことがそれの使用期間を決定的に増加させる。何故なら
ばこれによって鋳型の必要とされる寸法安定性が長期間
保証されるからである。連続鋳造用鋳型は溶融物から離
れた側で一般に水で冷却されているので、鋳型材料には
更に高い耐蝕性も要求される。
リーブ挙動がある。鋳型材料のクリープ伸率びが少ない
ことがそれの使用期間を決定的に増加させる。何故なら
ばこれによって鋳型の必要とされる寸法安定性が長期間
保証されるからである。連続鋳造用鋳型は溶融物から離
れた側で一般に水で冷却されているので、鋳型材料には
更に高い耐蝕性も要求される。
本発明を以下に実施例によって更に詳細に説明する。
実施例１ 0.096％のマグネシウム、0.032％の硼素、製造に起因
する不純物を含む残量の銅より成る合金（合金１）を、
グラファイト製坩堝において減圧下に溶融しそして鋳造
してブロックとする。次いでこのブロックを押出成形装
置によってパイプ状物に加工する。このものは冷却後に
20％程の断面収縮処理に委ねる。500℃で５時間の中間
焼き鈍し処理の後に延伸加工によって第一の試料は10％
程、第二の試料は20％程そして第三の試料は40％程それ
ぞれ冷間加工する。これら全ての加工状態について機械
的性質、導電性および再結晶挙動を試験する。測定した
値を第Ｉ〜III表に記載し、その際比較用材料としてSF
−Cu並びに硬化性の銅／クロム／ジルコニウム−合金と
一緒に記載した。
する不純物を含む残量の銅より成る合金（合金１）を、
グラファイト製坩堝において減圧下に溶融しそして鋳造
してブロックとする。次いでこのブロックを押出成形装
置によってパイプ状物に加工する。このものは冷却後に
20％程の断面収縮処理に委ねる。500℃で５時間の中間
焼き鈍し処理の後に延伸加工によって第一の試料は10％
程、第二の試料は20％程そして第三の試料は40％程それ
ぞれ冷間加工する。これら全ての加工状態について機械
的性質、導電性および再結晶挙動を試験する。測定した
値を第Ｉ〜III表に記載し、その際比較用材料としてSF
−Cu並びに硬化性の銅／クロム／ジルコニウム−合金と
一緒に記載した。
特定の用途の場合に、例えば鋳造技術の理由からロー
プ状鋳造物の緩やかな冷却が鋳型の半月状領域において
必要とされる場合又は溶融物を鋳型壁を通して間接的に
撹拌するべき場合には、本発明で使用される銅／マグネ
シウム／硼素−合金の高い熱伝導性あるいは相応する高
い導電性を添加物によって低下させることが必要であ
る。かかる用途の場合には、基礎合金の総合的な有利な
性質、即ち硬度、再結晶温度およびクリープ強度にマイ
ナスの影響を及ぼすことなしに、該基礎合金の導電性を
０〜0.05％の珪素、０〜0.5％のニッケル、０〜0.3％の
鉄、０〜0.3％のチタン、０〜0.2％のジルコニウムおよ
び０〜0.04％の燐の群の内の少なくとも一つの元素を意
図的に添加することによって35〜52m/Ωmm2の値にさげ
ることができる。再結晶を妨害する硼素含有相の割相を
結晶構造鋳で多くすることによって、この種の合金組成
物は相応する硼素含有量の少ない銅合金よりも高い焼き
鈍し安定性を示す。
プ状鋳造物の緩やかな冷却が鋳型の半月状領域において
必要とされる場合又は溶融物を鋳型壁を通して間接的に
撹拌するべき場合には、本発明で使用される銅／マグネ
シウム／硼素−合金の高い熱伝導性あるいは相応する高
い導電性を添加物によって低下させることが必要であ
る。かかる用途の場合には、基礎合金の総合的な有利な
性質、即ち硬度、再結晶温度およびクリープ強度にマイ
ナスの影響を及ぼすことなしに、該基礎合金の導電性を
０〜0.05％の珪素、０〜0.5％のニッケル、０〜0.3％の
鉄、０〜0.3％のチタン、０〜0.2％のジルコニウムおよ
び０〜0.04％の燐の群の内の少なくとも一つの元素を意
図的に添加することによって35〜52m/Ωmm2の値にさげ
ることができる。再結晶を妨害する硼素含有相の割相を
結晶構造鋳で多くすることによって、この種の合金組成
物は相応する硼素含有量の少ない銅合金よりも高い焼き
鈍し安定性を示す。
実施例２ 0.07％のマグネシウム、0.05％の硼素、0.4％のニッ
ケル、0.035％の珪素、製造に起因する不純物を含む残
量の銅より成る合金（合金２）を実施例１に記載されて
いるように加工する。
ケル、0.035％の珪素、製造に起因する不純物を含む残
量の銅より成る合金（合金２）を実施例１に記載されて
いるように加工する。
第Ｉ〜III表に記載された実施例２についての技術的
値を比較すると、合金１の相応する値と実質的に一致し
ていることおよび導電性が52.5から41.5m/Ωmm2に低下
することが判る。
値を比較すると、合金１の相応する値と実質的に一致し
ていることおよび導電性が52.5から41.5m/Ωmm2に低下
することが判る。
第１表のそれぞれの欄には試験した合金のそれぞれ冷
間加工状態並びに種々の強度測定の平均値を掲載してあ
る。抗張力Rm、0.2％の延伸限界ＲP0.2、破断時伸び率A
5、破断時収縮率Ｚおよびブリネル硬さHB2.5/62.5を試
験した。別の欄には導電性（m/Ωmm2）が示されてい
る。
間加工状態並びに種々の強度測定の平均値を掲載してあ
る。抗張力Rm、0.2％の延伸限界ＲP0.2、破断時伸び率A
5、破断時収縮率Ｚおよびブリネル硬さHB2.5/62.5を試
験した。別の欄には導電性（m/Ωmm2）が示されてい
る。
再結晶挙動に付いての目安として、第１表の右の部分
に並びに半硬化温度を半硬化焼き鈍し時間が示してあ
る。
に並びに半硬化温度を半硬化焼き鈍し時間が示してあ
る。
第IIおよびIII表の記載には、150N/mm2の一定の負荷
および200〜250℃の温度で試験した材料のクリープ伸び
率についての測定結果（％）が記載してある。６、24、
72、216、500、1000および2000時間後のパイプ状鋳型の
耐久時間（Standzeit）に付いての値を記載してある。
および200〜250℃の温度で試験した材料のクリープ伸び
率についての測定結果（％）が記載してある。６、24、
72、216、500、1000および2000時間後のパイプ状鋳型の
耐久時間（Standzeit）に付いての値を記載してある。
第Ｉ、IIおよびIII表に記載の技術的値を比較すれ
ば、本発明の合金１および２は比較用材料SF−Cuよりあ
らゆる関係において優れている。
ば、本発明の合金１および２は比較用材料SF−Cuよりあ
らゆる関係において優れている。
更に第Ｉ表は、本発明で使用する合金の場合の破断時
収縮率が成形度に僅かしか依存していないことを知るこ
とができる。
収縮率が成形度に僅かしか依存していないことを知るこ
とができる。
本発明に従って用いる合金は比較材料の銅／クロム／
ジルコニウム合金に比べて若干の性質が僅かに悪いが、
しかし、銅／クロム／ジルコニウムよりも安価に製造で
きるという長所を有している。
ジルコニウム合金に比べて若干の性質が僅かに悪いが、
しかし、銅／クロム／ジルコニウムよりも安価に製造で
きるという長所を有している。
本発明は勿論、実施例に記載のパイプ状鋳型に限定さ
れるものではない。この銅合金は、鋼鉄合金又は種々の
非鉄金属及び非鉄金属合金、例えば銅及び銅合金から半
−又は完全連続的にパイプ状金属性成型体を製造される
あらゆる種類の鋳型に使用できる。
れるものではない。この銅合金は、鋼鉄合金又は種々の
非鉄金属及び非鉄金属合金、例えば銅及び銅合金から半
−又は完全連続的にパイプ状金属性成型体を製造される
あらゆる種類の鋳型に使用できる。
別の用途の例にはブロック状鋳型、鋳造歯車、ロール
用鋳造ジャケット並びに二本バンド鋳造機械である。
用鋳造ジャケット並びに二本バンド鋳造機械である。
Claims (6)
- 【請求項１】0.01〜0.15％の硼素、0.01〜0.2％のマグ
ネシウム、0.02〜0.6％の、次の群から選択される少な
くとも１種類の元素（即ち０〜0.05％の珪素、０〜0.5
％のニッケル、０〜0.3％の鉄、０〜0.3％のチタン、０
〜0.2％のジルコニウム、０〜0.04％の燐より成る群）
および、製造に起因する不純物を含めた残量の銅より成
る銅合金を連続鋳造用鋳型の材料として用いる方法。 - 【請求項２】0.01〜0.05％の硼素含有量および0.05〜0.
15％のマグネシウム含有量を有する銅合金を用いる請求
項１に記載の方法。 - 【請求項３】0.02〜0.05％の珪素および0.1〜0.5％のニ
ッケルを含有する請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】強度向上の為に少なくとも10％の程度冷間
加工された銅合金を用いる請求項１〜３の何れか一つに
記載の方法。 - 【請求項５】最初に熱間加工し、次いで少なくとも10％
程度冷間加工し、300〜550℃の温度範囲において少なく
とも15分間焼き鈍し、次いで少なくとも10％の冷間加工
に委ねる請求項１〜４の何れか一つに記載の方法。 - 【請求項６】合金を最後の冷間加工の後に200〜450℃の
温度範囲で再び焼き鈍し、これに続いて少なくとも10％
程度の冷間加工を行なう請求項５に記載の方法。
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|---|---|
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