KR20030069066A - Age-hardenable copper alloy - Google Patents

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KR20030069066A
KR20030069066A KR10-2003-0008977A KR20030008977A KR20030069066A KR 20030069066 A KR20030069066 A KR 20030069066A KR 20030008977 A KR20030008977 A KR 20030008977A KR 20030069066 A KR20030069066 A KR 20030069066A
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로데디르크
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카엠 오이로파 메탈 악티엔게젤샤프트
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Abstract

Hardenable copper alloy comprises (in wt.%) 1.2-2.7 cobalt, 0.3-0.7 beryllium, 0.01-0.5 zirconium, 0.005-0.2 magnesium and/or iron, optionally up to maximum 0.15 niobium, tantalum, vanadium, hafnium, chromium, manganese, titanium and/or cerium, and a balance of copper. Preferred Features: The copper alloy contains (in wt.%) 1.8-2.4 cobalt, 0.45-0.65 beryllium, 0.15-0.3 zirconium, up to 0.05 magnesium, up to 0.1 iron and a balance of copper. Up to 80% of the cobalt content is replaced by nickel.

Description

시효 경화성 구리 합금{AGE-HARDENABLE COPPER ALLOY}Aging Hardenable Copper Alloy {AGE-HARDENABLE COPPER ALLOY}

본 발명은 스트립 주조 설비의 사이드 댐(side dam)용 블록을 제조하기 위한 재료로서의 시효 경화성 구리 합금에 관한 것이다.The present invention relates to an age hardenable copper alloy as a material for producing blocks for side dams in strip casting equipment.

반제품을 가능한 한 최종 치수에 가깝게 주조하여 열간 성형 단계 및/또는 냉간 성형 단계를 감축시킨다고 하는, 특히 강 및 구리 산업에서의 범세계적인 목표는 이미 1970년대 이전에 소위 헤즐렛(Hazelett) 스트립 주조 설비의 개발을 가져왔는데, 그러한 설비에서는 평행하게 안내되는 2개의 벨트의 갭 내에서 용금이 응고된다. 사이드 댐은 예컨대 미국 특허 제3 865 176호로부터 공지된 스트립 주조 설비에서는 예컨대 강제 가요성 무단 벨트 상에 일렬로 늘어서서 주조 벨트와 동시에 종 방향으로 이동되는, T형 홈을 구비한 금속제 성형 블록 또는 사이드 댐 블록으로 이루어진다. 그 경우, 사이드 댐 블록(댐 블록)은 주조 벨트에 의해 형성된 주형 공동을 한정한다.The global goal of reducing the hot forming step and / or cold forming step by casting semi-finished products as close to the final dimensions as possible, especially in the steel and copper industry, has already been established before the so-called Hazelett strip casting plant. Development has led to the formation of solidification in the gap of two belts which are guided in parallel. The side dam is a metal forming block with a T-shaped groove, for example in a strip casting plant known from US Pat. No. 3 865 176, which is arranged in a row on a forced flexible endless belt and moved longitudinally simultaneously with the casting belt or It consists of side dam blocks. In that case, the side dam block (dam block) defines the mold cavity formed by the casting belt.

또한, EP 0 974 413 A1로부터 홈과 스프링을 구비한 블록으로 형성된 스트립 주조 설비용 사이드 댐 체인이 공지되어 있다. 그와 같이 개발된 홈과 스프링을 구비한 성형 블록의 장점은 주조 공정에서 블록을 정확하게 정렬 및 안내함으로써주조된 빌렛의 표면 품질을 개선시킨다는데 있다. 블록의 측면 에지가 소성 변형 및 균열 형성에 의해 조기에 마모되는 것을 방지하기 위해서는 높은 경도와 강도, 미립 조직, 및 우수한 장기간 내연화 저항성을 보이는 적합한 재료가 사용되어야 한다. 또한, 액상 용금으로부터 응고 열을 반출하기 위해서는 성형 블록 재료의 높은 열 전도성이 요구된다.Also known from EP 0 974 413 A1 are side dam chains for strip casting installations formed from blocks with grooves and springs. The advantage of such a developed block with grooves and springs is that it improves the surface quality of the cast billet by aligning and guiding the block accurately in the casting process. In order to prevent premature wear of the side edges of the block by plastic deformation and crack formation, suitable materials should be used that exhibit high hardness and strength, fine grain structure, and good long-term softening resistance. In addition, high thermal conductivity of the forming block material is required in order to remove solidification heat from the liquid solution.

끝으로, 주조 구간을 떠난 후에 강 스트립의 수용을 위해 마련된 T형 홈의 모퉁이에서 블록의 재냉각 시에 발생되는 열 응력으로 인한 블록의 균열이 생기지 않도록 보장하는 재료의 최적의 피로 거동이 결정적으로 매우 중요하다. 그와 관련하여, 홈과 스프링을 구비한 구성의 사이드 댐 블록에서는 부적당한 기하 형상 및 질량 분포에 기인하여 매우 높은 열 응력이 발생될 것으로 예상된다.Finally, after leaving the casting section, the optimal fatigue behavior of the material, which ensures that no cracking of the block occurs due to thermal stresses occurring during the recooling of the block at the corners of the T-shaped grooves provided for the acceptance of the steel strip, is crucial. very important. In that regard, it is anticipated that very high thermal stresses will occur in the side dam blocks of the configuration with grooves and springs due to inadequate geometry and mass distribution.

열 충격에 기인한 그러한 균열이 발생되면, 단시간 후에도 벌써 당해 성형 블록이 스트립 주조 장치의 사이드 댐 체인으로부터 떨어져 나오는데, 그럴 경우에는 용융 액상 금속이 주형 공동으로부터 제어 불가능하게 유출되어 설비 부품을 손상시킬 수 있다. 손상된 성형 블록을 교체하려면, 전체의 스트립 주조 설비를 정지시켜 주조 과정을 중단해야 한다.If such a crack occurs due to thermal shock, the forming block already falls short of the side dam chain of the strip casting apparatus even after a short time, in which case molten liquid metal can flow out of the mold cavity uncontrollably and damage the equipment parts. have. To replace the damaged molding block, the entire strip casting facility must be stopped to stop the casting process.

성형 블록을 500 ℃로 2시간 동안 열처리하고 나서, 20 내지 25 ℃의 물 속에서 급냉시키는 시험 방법이 균열 성향을 검사하는데 유용한 것으로 밝혀졌다. 적합한 재료에서는 그러한 열 충격 검사를 여러 번 반복하더라도 T형 홈의 면에서 균열이 발생되지 않아야 한다.It has been found that a test method in which the forming block is heat treated at 500 ° C. for 2 hours and then quenched in water at 20 to 25 ° C. is useful for examining crack propensity. In suitable materials, the cracking shall not occur in the face of the T-shaped grooves even after repeated such thermal shock tests.

EP 0 346 645 B1에는 1.6 내지 2.4 %의 니켈, 0.5 내지 0.8 %의 규소, 0.01내지 0.2 %의 지르코늄, 선택적인 0.4 %까지의 크롬 및/또는 0.2 %까지의 철, 및 제조 조건상의 불순물을 포함한 잔부 구리로 이루어지는 시효 경화성 구리계 합금이 개시되어 있다. 기본적으로, 그러한 공지의 합금은 스트립 주조 설비의 사이드 댐용 표준 성형 블록 제조용 재료로서 사용될 경우에 긴 내구 수명에 대한 전제 조건을 충족시킨다. 그러한 구리 합금에서는 다음과 같은 특성의 조합이 주어진다:EP 0 346 645 B1 contains 1.6 to 2.4% nickel, 0.5 to 0.8% silicon, 0.01 to 0.2% zirconium, optional up to 0.4% chromium and / or iron up to 0.2%, and impurities in manufacturing conditions An aging hardenable copper-based alloy composed of balance copper is disclosed. Basically, such known alloys meet the prerequisite for long service life when used as a material for manufacturing standard forming blocks for side dams of strip casting equipment. Such copper alloys are given a combination of the following properties:

20 ℃에서의 Rm: 635 내지 660 ㎫Rm at 20 ° C .: 635 to 660 MPa

500 ℃에서의 Rm: 286 내지 372 ㎫Rm at 500 ° C .: 286 to 372 MPa

브리넬 경도 : 185 내지 191 HB(약 195 내지 210 HV에 상응)Brinell hardness: 185 to 191 HB (corresponding to about 195 to 210 HV)

전도도 : 41.4 내지 43.4% IACS.Conductivity: 41.4 to 43.4% IACS.

열 충격 시험에서는 균열이 전혀 발생되지 않는다. 그러한 구리 합금이 베릴륨 함유 구리계 합금보다 우수한 장점은 성형 블록을 수작업으로 건식 재연마하는 것이 가능한 점에 있는데, 그것은 연마 분진 중에 베릴륨이 함유되어 있지 않기 때문이다. 사용되고 난, 홈과 스프링을 구비한 사이드 댐 블록을 그와 같이 후가공하는 것은 상당히 비용 소모적이고, 통상 T형 홈과 주조 면(예컨대, 폐쇄된 챔버 내의)을 기계적으로 세정(습식)함으로써 연마 분진의 방출을 저지할 것을 필요로 한다. 즉, 베릴륨 함유 합금을 사용하는 것은 근본적으로 그러한 조건 하에서만 가능하다.There is no cracking in the thermal shock test. An advantage of such copper alloys over beryllium-containing copper-based alloys is that it is possible to dry regrind the forming blocks manually, since they do not contain beryllium in the abrasive dust. Such post-processing of side dam blocks with grooves and springs, which have been used, is quite costly and is usually carried out by mechanical cleaning (wet) of T-shaped grooves and casting surfaces (eg in a closed chamber). It is necessary to arrest the release. That is, using beryllium containing alloys is possible only under such conditions.

그러나, EP 0 346 645 B1에 개시된 CuNiSiZr 합금으로 이루어진 사이드 댐 블록은 스트립 주조 설비의 주조 작업 동안의 매우 높은 기계 응력 및 열 응력 하에서 측부 에지 및 주조 면의 조기 마모가 일어나는 경향을 보인다는 단점이 있다.그러한 마모는 시험 결과 판명된 바와 같이 주조 에지 및 주조 면의 재료를 160 HV 미만으로 연화시키는 원인이 된다. 또한, 공지의 CuNiSiZr 합금의 내열 충격성은 홈과 스프링을 구비한 사이드 댐 블록으로서의 용도에서는 주조 작업 중에 T형 홈에서 균열이 형성되는 것을 효과적으로 저지하는데 항상 충분한 것만은 아니다.However, the side dam block made of CuNiSiZr alloy disclosed in EP 0 346 645 B1 has the disadvantage that premature wear of side edges and casting surfaces tends to occur under very high mechanical and thermal stresses during casting operations of strip casting equipment. Such wear causes softening of the casting edge and casting surface material to less than 160 HV, as evidenced by the test. In addition, the thermal shock resistance of the known CuNiSiZr alloy is not always sufficient to effectively prevent the formation of cracks in the T-shaped grooves during the casting operation in applications as the side dam blocks with grooves and springs.

그러한 선행 기술로부터 출발된 본 발명의 목적은 스트립 주조 설비의 사이드 댐 블록, 특히 홈과 스프링을 구비한 구성의 사이드 댐 블록을 제조하기 위한 재료로서, 높은 주조 속도에서도 변동되는 온도 응력에 대해 둔감하고, 높은 내마모성 또는 내연화 저항성은 물론 T형 홈에서의 균열 형성에 대한 높은 저항성을 보이는 시효 경화성 구리 합금을 제공하는 것이다.The object of the present invention, starting from such prior art, is a material for producing side dam blocks of strip casting equipment, in particular of side dam blocks with grooves and springs, and is insensitive to fluctuating temperature stresses even at high casting speeds. To provide an age hardenable copper alloy that exhibits high wear resistance or softening resistance as well as high resistance to crack formation in T-shaped grooves.

그러한 목적은 청구항 1과 청구항 2에 기재된 특징에 의해 달성된다.Such an object is achieved by the features described in claims 1 and 2.

1.2 내지 2.7 중량%의 코발트, 0.3 내지 0.7 중량%의 베릴륨, 0.01 내지 0.5 중량%의 지르코늄, 선택적인 0.005 내지 0.2 중량%의 마그네슘 및/또는 철, 및 제조 조건상의 불순물과 통상의 처리 첨가제를 포함한 잔부 구리로 이루어지는 구리계 합금을 사용함으로써, 한편으로 재료의 충분한 시효 경화성이 확보되어 높은 강도, 경도 및 전도도를 얻을 수 있게 된다. 다른 한편으로는, 소성이 충분한 미립 조직을 수립하는데 있어 상대적으로 낮은 최대 40 %까지의 냉간 가공만이 필요하게 된다. 지르코늄 함량을 의도적으로 차등화시킴으로써, 피로 강도는 물론 내열 특성까지도 개선되게 된다.1.2 to 2.7 weight percent cobalt, 0.3 to 0.7 weight percent beryllium, 0.01 to 0.5 weight percent zirconium, optional 0.005 to 0.2 weight percent magnesium and / or iron, and impurities on manufacturing conditions and conventional processing additives By using a copper-based alloy made of balance copper, on the one hand, sufficient aging hardenability of the material can be ensured, and high strength, hardness and conductivity can be obtained. On the other hand, only a relatively low cold processing of up to 40% is required to establish a fine enough plastic structure. By intentionally differentiating the zirconium content, the fatigue strength as well as the heat resistance properties are improved.

청구항 3에 따라, 바람직하게는 구리 합금이 1.8 내지 2.4 중량%의 코발트, 0.45 내지 0.65 중량%의 베릴륨, 0.15 내지 0.3 중량%의 지르코늄, 0.05 중량%까지의 마그네슘 및/또는 0.1 중량%까지의 철을 함유하도록 함으로써 사이드 댐 블록의 기계 특성의 추가적 개선, 특히 인장 강도의 향상이 구현될 수 있다.According to claim 3, Preferably the copper alloy is 1.8 to 2.4 wt% cobalt, 0.45 to 0.65 wt% beryllium, 0.15 to 0.3 wt% zirconium, up to 0.05 wt% magnesium and / or up to 0.1 wt% iron By further containing, further improvement of the mechanical properties of the side dam block, in particular improvement of tensile strength, can be realized.

본 발명에서는 청구항 4의 특징에 따라 구리 합금 중에서 80 %까지의 코발트 함량이 니켈로 치환될 수 있다.In the present invention, up to 80% cobalt content in the copper alloy may be substituted with nickel according to the features of claim 4.

사이드 댐 블록의 기계 특성의 추가적 개선은 구리 합금이 니오븀, 탄탈, 바나듐, 하프늄, 크롬, 망간, 티탄, 및 세륨으로 이러진 군 중의 하나 이상의 원소를 최대 0.15 중량%까지 함유할 경우에 구현될 수 있다. 붕소, 리튬, 칼슘, 알루미늄, 및 인과 같은 추가의 탈산제도 역시 본 발명에 따른 구리 합금의 기계 특성에 악영향을 미침이 없이 필요에 따라 최대 0.03 중량%까지 첨가될 수 있다.Further improvement in the mechanical properties of the side dam blocks can be realized when the copper alloy contains up to 0.15% by weight of one or more elements of the group consisting of niobium, tantalum, vanadium, hafnium, chromium, manganese, titanium, and cerium. have. Additional deoxidizers such as boron, lithium, calcium, aluminum, and phosphorus can also be added up to 0.03% by weight as needed without adversely affecting the mechanical properties of the copper alloy according to the invention.

또 다른 실시 형태(청구항 5)에 따라, 지르코늄 함량의 일부는 세륨, 하프늄, 니오븀, 탄탈, 바나듐, 크롬, 망간, 및 티탄으로 이루어진 군 중의 하나 이상의 원소로 0.15 중량%까지 치환될 수 있다.According to another embodiment (claim 5), some of the zirconium content may be substituted up to 0.15% by weight with one or more elements of the group consisting of cerium, hafnium, niobium, tantalum, vanadium, chromium, manganese, and titanium.

본 발명에 따른 구리 합금으로 이루어지는 이중 벨트 스트립 주조 설비의 사이드 댐용 블록은 청구항 6에 따라 주조, 열간 성형, 40 %까지의 냉간 성형, 850 내지 970 ℃의 온도 범위로의 용체화 어닐링, 및 400 내지 550 ℃로 0.5 내지 16시간 동안의 시효 경화 처리를 포함하는 방법에 의해 제조되는 것이 바람직하다.The block for side dams of a double belt strip casting plant made of a copper alloy according to the invention is cast according to claim 6, hot formed, cold formed up to 40%, solution annealing to a temperature range of 850 to 970 ° C., and 400 to It is preferably produced by a method comprising an age hardening treatment at 550 ° C. for 0.5-16 hours.

청구항 7에 따라, 구리 합금은 열간 성형 후에 5 내지 30 %만큼 냉간 성형될 수 있는 것이 특히 바람직하다. 그 경우, 그러한 범위에 속하는 냉간 성형도 중에서 10 내지 15 %의 냉간 성형도가 특히 바람직하다.According to claim 7, it is particularly preferred that the copper alloy can be cold formed by 5 to 30% after hot forming. In that case, the cold forming degree of 10 to 15% is especially preferable among the cold forming degrees which fall in such a range.

시효 경화된 상태의 사이드 댐 블록은 청구항 9 내지 10에 따라 650 ㎫ 이상, 특히 700 내지 900 ㎫인 인장 강도, 210 HV 이상, 특히 230 내지 280 HV인 비커스 경도, 40 % IACS 이상, 특히 45 내지 60 % IACS인 전기 전도도, 400 ㎫ 이상, 특히 450 ㎫ 이상인 500 ℃에서의 열간 인장 강도, 160 HV인 500 ℃로 500시간 시효 처리 후의 최저 경도, 및 0.5 ㎜인 ASTM E112에 따른 최대 입자 크기를 보이는 것이 바람직하다.The side dam block in the age hardened state has a tensile strength of at least 650 MPa, in particular 700 to 900 MPa, at least 210 HV, in particular Vickers hardness of at least 230 to 280 HV, at least 40% IACS, in particular 45 to 60 according to claims 9 to 10. Electrical conductivity of% IACS, at least 400 MPa, in particular hot tensile strength at 500 ° C. of at least 450 MPa, minimum hardness after 500 hours aging at 500 ° C. of 160 HV, and maximum particle size according to ASTM E112 of 0.5 mm. desirable.

본 발명에 따른 구리 합금으로 이루어지는 사이드 댐 블록은 청구항 11에 따라 시효 경화된 상태에서 ASTM E112에 따라 산출된 30 내지 90 ㎛의 입도를 나타내는 것이 특히 바람직하다.It is particularly preferred that the side dam block made of a copper alloy according to the invention exhibits a particle size of 30 to 90 μm calculated according to ASTM E112 in an age hardened state according to claim 11.

또한, 청구항 6에 기재된 방법의 순서에 의한다면, 공지의 CuCoBe 합금으로부터 관찰되던 열간 성형 및 용체화 어닐링 시의 열악한 재결정화 거동이 놀랍게도 간단히 제거될 수 있게 된다. CuCoBe 합금으로 이루어진 성형 블록을 제조할 경우에는 열악한 재결정화 거동으로 인해 열간 성형되고 용체화 어닐링되어 시효 경화된 상태에서 입자 크기가 1 ㎜를 상회하기도 하는, 사용 목적상 용인될 수 없는 조립의 미세 조직이 생긴다. 그러나, 열간 성형과 용체화 어닐링 처리 사이에 재료를 최대 40 %, 바람직하게는 최대 15 %까지 냉간 성형하면, 그러한 부가의 가공 단계에 의해 현저한 미립의 미세 조직이 얻어지게 된다. 일련의 검사에 따르면, 재결정화 온도 미만에서 냉간 성형되고 나서 용체화 처리된, 스트립 주조 장치의 사이드 댐용 성형 블록의 재료는 입도가 0.5 ㎜ 미만인 현저한 미립의 미세 조직을나타내는 반면에, 냉간 성형도를 약 40%를 넘을 정도로 높게 하여 후속적으로 용체화 어닐링을 할 경우에는 2차 재결정화로 인해 입도가 1 ㎜를 상회하는 입자 조립화가 일어나는 것으로 입증되었다.In addition, according to the procedure of the method of claim 6, the poor recrystallization behavior during hot forming and solution annealing observed from the known CuCoBe alloy can be surprisingly easily removed. In the production of molded blocks made of CuCoBe alloys, unacceptable microstructures of use for which the particle size exceeds 1 mm in hot formed, solution annealed and age hardened due to poor recrystallization behavior This occurs. However, if the material is cold formed up to 40%, preferably up to 15% between the hot forming and the solution annealing treatment, such additional processing steps result in significant particulate microstructure. According to a series of inspections, the material of the forming block for the side dam of the strip casting apparatus, which was cold formed below the recrystallization temperature and then solution-treated, showed a remarkable fine microstructure having a particle size of less than 0.5 mm, Subsequent solution-annealing at high levels above about 40% has been shown to result in particle granulation with a particle size above 1 mm due to secondary recrystallization.

이하, 본 발명을 실시예를 참조로 하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 본 발명에 따른 3가지 합금(A, B, 및 C)과 3가지 비교 합금(D, E, 및 F)에서 본 발명에 따른 구리 합금이 더 우수한 것으로 나타난다. 중량%로 된 구리 합금의 조성이 다음의 표 1에 표시되어 있다:Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. The copper alloys according to the invention appear to be better in the three alloys (A, B, and C) and the three comparative alloys (D, E, and F) according to the invention. The composition of the copper alloy in weight percent is shown in Table 1 below:

합금alloy Co(%)Co (%) Ni(%)Ni (%) Be(%)Be (%) Zr(%)Zr (%) Si(%)Si (%) Cr(%)Cr (%) Cu(%)Cu (%) AA 2.12.1 -- 0.540.54 0.180.18 -- -- 잔부Balance BB 2.22.2 -- 0.560.56 0.240.24 -- -- 잔부Balance CC 1.31.3 1.01.0 0.480.48 0.150.15 -- -- 잔부Balance DD -- 2.02.0 -- 0.160.16 0.620.62 0.340.34 잔부Balance EE 2.12.1 -- 0.550.55 -- -- -- 잔부Balance FF 1.01.0 1.11.1 0.620.62 -- -- -- 잔부Balance

합금 D의 조성은 공지의 CuNiSi계 합금의 조성인 한편, 합금 E와 F는 규격화된 CuCo2Be 또는 CuCoNiBe 재료의 조성이다.Alloy D is a composition of known CuNiSi based alloys, while alloys E and F are compositions of standardized CuCo 2 Be or CuCoNiBe materials.

모든 구리 합금을 유도식 도가니로(crucible furnace) 중에서 용융하여 연속 주조 공정으로 직경이 280 ㎜인 원형 블록으로 주조하였다. 본 발명의 실시예에 따른 합금 A, B, 및 C의 원형 블록을 압출 프레스에서 900 ℃를 넘는 온도로 압출하여 치수가 79 × 59 ㎜인 바를 얻고 나서, 12 %의 횡단면 감소에 의해 75 × 55㎜의 치수로 인발하였다. 비교 합금 D, E, 및 F의 블록을 동일한 온도로 75 × 55㎜의 치수로 직접 압출하고 나서, 추가의 냉간 성형을 전혀 실시하지 않았다. 이어서, CuCoBe 또는 CuCoNiBe 재료를 900 내지 950 ℃로 용체화 어닐링하고 나서,450 내지 550 ℃의 온도로 0.5 내지 16시간 동안 시효 경화시켰다.All copper alloys were melted in a crucible furnace and cast into circular blocks 280 mm in diameter in a continuous casting process. Circular blocks of alloys A, B, and C according to an embodiment of the present invention were extruded at a temperature above 900 ° C. in an extrusion press to obtain a bar having a dimension of 79 × 59 mm, followed by 75 × 55 by a cross section reduction of 12%. It was drawn to the dimension of mm. The blocks of Comparative Alloys D, E, and F were directly extruded at the same temperature to dimensions of 75 × 55 mm, and no further cold forming was performed. The CuCoBe or CuCoNiBe material was then solution annealed at 900-950 ° C. and then age hardened at a temperature of 450-550 ° C. for 0.5-16 hours.

CuNiSi계 합금을 800 내지 850 ℃로 용체화 어닐링하고 나서, 동일한 조건 하에서 시효 경화시켰다. 시효 경화된 상태에서 인장 강도 Rm, 비커스 경도 HV10, 전기 전도도(열 전도도의 대체 값으로서), ASTM E112에 따른 입도, 500 ℃에서의 열간 강도 Rm, 그리고 500 ℃로 500시간 시효 처리한 후의 비커스 경도 측정(HV10)과 관련된 내연화 저항성을 조사하였다.The CuNiSi-based alloy was solution annealed at 800 to 850 ° C. and then age hardened under the same conditions. Tensile strength Rm, Vickers hardness HV10, electrical conductivity (as an alternative to thermal conductivity), particle size according to ASTM E112, hot strength Rm at 500 ° C, and Vickers hardness after 500 hours of aging in the age-hardened state The softening resistance associated with the measurement (HV10) was investigated.

끝으로, 치수가 70 × 50 × 40 ㎜인 성형 블록(1)과, 홈과 스프링을 구비하고 치수가 70 × 50 × 47 ㎜인 성형 블록(2)에서 열충격 거동을 검사하였다. 그를 위해, 우선 성형 블록을 500 ℃로 2 시간 동안 어닐링하고 나서, 20 내지 25 ℃의 물 속에서 급냉시켰다. 이어서, 블록의 T형 홈을 육안과 10 배율의 현미경으로 균열 검사하였다.Finally, thermal shock behavior was examined in the forming block 1 having a dimension of 70 × 50 × 40 mm and the forming block 2 having a groove and a spring and having a dimension of 70 × 50 × 47 mm. For that purpose, the forming block was first annealed at 500 ° C. for 2 hours and then quenched in water at 20-25 ° C. Subsequently, the T-shaped groove of the block was cracked with a naked eye and a microscope of 10 magnification.

전체의 검사 결과는 다음의 표 2에 요약되어 있다.The overall test results are summarized in Table 2 below.

합금alloy Rm㎫RmMPa HV10HV10 전도도% IACSConductivity% IACS 입도㎛Particle size㎛ Rm(500 ℃)㎫Rm (500 ℃) MPa 500 ℃에서 500시간이상의 시효 처리후의 경도 HV10Hardness HV10 after aging for 500 hours at 500 ° C 열 충격 시험에따른 거동Behavior under thermal shock test 블록(1)Block (1) 블록(2)Block (2) AA 801801 254254 5050 30-9030-90 523523 173173 균열 무Crackless 균열 무Crackless BB 804804 245245 51.551.5 45-9045-90 464464 175175 균열 무Crackless 균열 무Crackless CC 812812 255255 49.549.5 45-9045-90 485485 167167 균열 무Crackless 균열 무Crackless DD 652652 205205 4343 45-9045-90 387387 118118 균열 무Crackless 균열 유Crack metaphor EE 786786 260260 50.550.5 5000까지Up to 5000 423423 150150 균열 유Crack metaphor 균열 유Crack metaphor FF 807807 248248 48.548.5 3000까지Up to 3000 434434 152152 균열 유Crack metaphor 균열 유Crack metaphor

T형 홈에서 확인된 균열의 연장은 "균열 유"로서 분류된 성형 블록의 경우에 2 내지 5 ㎜이었고, 개별적으로는 균열 길이가 10㎜까지에 이르렀다. 재료 E 및 F에 비해, 본 발명에 따라 낮은 정도의 추가의 냉간 성형에 의해 제조된 구리 합금 A, B, 및 C만이 최적의 특성으로 놀라울만큼 균일한 미립 조직과, 홈과 스프링을 구비한 성형 블록으로서 사용될 때에 필요로 하는 내균열성을 보이는 것을 알 수 있다. 본 발명에 따른 구리 합금은 통상의 성형 블록으로서 사용되는 경우에도 공지의 CuNiSi 합금 D에 비해 현저히 더 우수한 내연화 저항성을 나타내고, 합금 E 및 F에 비해서는 약간 더 우수한 내연화 저항성을 나타낸다.The extension of the cracks identified in the T-shaped grooves was 2 to 5 mm in the case of molded blocks classified as "crack oil" and the crack lengths individually reached up to 10 mm. Compared to materials E and F, only copper alloys A, B, and C produced by a low degree of additional cold forming according to the invention have surprisingly uniform particulate structure, grooves and springs with optimum properties. It turns out that the crack resistance required when used as a forming block is shown. The copper alloy according to the present invention exhibits significantly better softening resistance than the known CuNiSi alloy D, even when used as a conventional forming block, and slightly better than the alloys E and F.

따라서, 본 발명에 따른 구리 합금은 주조 과정 내내 변동되는 열 응력을 받는, 스트립 주조 설비의 사이드 댐용 성형 블록을 제조하기 위한 재료로서 매우 적합하다. 그러한 성형 블록은 종래에 사용되던 성형 블록은 물론 EP 0 974 413 A1에 따른 홈과 스프링을 구비한 구성의 성형 블록일 수 있다.Therefore, the copper alloy according to the present invention is very suitable as a material for producing the forming blocks for side dams of strip casting equipment, which are subject to thermal stresses that vary throughout the casting process. Such a forming block may be a forming block having a groove and a spring according to EP 0 974 413 A1 as well as a forming block conventionally used.

본 발명에 따른 시효 경화성 구리 합금은 높은 주조 속도에서도 변동되는 온도 응력에 대해 둔감하고, 높은 내마모성 또는 내연화 저항성은 물론 균열 형성에 대한 높은 저항성을 보이고, 그에 따라 스트립 주조 설비의 사이드 댐용 성형 블록, 특히 홈과 스프링을 구비한 구성의 사이드 댐용 성형 블록을 제조하기 위한 재료로서 매우 적합하다.The age hardenable copper alloy according to the present invention is insensitive to fluctuating temperature stress even at high casting speed, and exhibits high wear resistance or softening resistance as well as high resistance to crack formation, thus forming blocks for side dams of strip casting equipment, In particular, it is very suitable as a material for manufacturing the forming block for side dams provided with the groove and the spring.

Claims (11)

스트립 주조 설비의 사이드 댐용 블록을 제조하기 위한 재료로서의 시효 경화성 구리 합금으로서,As an age hardening copper alloy as a material for manufacturing the block for side dams of a strip casting installation, 1.2 내지 2.7 중량%의 코발트, 0.3 내지 0.7 중량%의 베릴륨, 0.01 내지 0.5 중량%의 지르코늄, 최대 0.15 중량%까지 함유되는 니오븀, 탄탈, 바나듐, 하프늄, 크롬, 망간, 티탄 및 세륨으로 이루어진 군 중의 하나 이상의 원소, 및 제조 조건상의 불순물과 통상의 처리 첨가제를 포함한 잔부 구리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 시효 경화성 구리 합금.In the group consisting of 1.2 to 2.7 weight percent cobalt, 0.3 to 0.7 weight percent beryllium, 0.01 to 0.5 weight percent zirconium, up to 0.15 weight percent niobium, tantalum, vanadium, hafnium, chromium, manganese, titanium and cerium An age hardenable copper alloy comprising at least one element and balance copper containing impurities on manufacturing conditions and conventional processing additives. 제1항에 있어서, 마그네슘과 철 중 하나 이상의 원소를 0.005 내지 0.2 중량% 더 함유하는 것을 특징으로 하는 시효 경화성 구리 합금.The aging hardenable copper alloy according to claim 1, further comprising 0.005 to 0.2% by weight of at least one element of magnesium and iron. 제2항에 있어서, 1.8 내지 2.4 중량%의 코발트, 0.45 내지 0.65 중량%의 베릴륨, 0.15 내지 0.3 중량%의 지르코늄, 0.05 중량%까지의 마그네슘과 0.1 중량%까지의 철 중 하나 이상, 및 제조 조건상의 불순물과 통상의 처리 첨가제를 포함한 잔부 구리를 함유하는 것을 특징으로 하는 시효 경화성 구리 합금.The process according to claim 2, wherein at least one of 1.8 to 2.4 wt% cobalt, 0.45 to 0.65 wt% beryllium, 0.15 to 0.3 wt% zirconium, up to 0.05 wt% magnesium and up to 0.1 wt% iron, and manufacturing conditions An age hardenable copper alloy comprising residual copper containing impurities in a phase and a conventional treatment additive. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 코발트 함량의 80%까지 니켈로 치환되는 것을 특징으로 하는 시효 경화성 구리 합금.The age hardening copper alloy according to any one of claims 1 to 3, wherein up to 80% of the cobalt content is substituted with nickel. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 지르코늄 함량의 일부는 세륨, 하프늄, 니오븀, 탄탈, 바나듐, 크롬, 망간 및 티탄으로 이루어진 군 중의 0.15 중량%까지의 하나 이상의 원소로 치환되는 것을 특징으로 하는 시효 경화성 구리 합금.The method of claim 1, wherein a portion of the zirconium content is substituted with up to 0.15% by weight of one or more elements in the group consisting of cerium, hafnium, niobium, tantalum, vanadium, chromium, manganese, and titanium. The age hardenable copper alloy characterized by the above-mentioned. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 주조된 블랭크(blank)를 열간 성형한 후에 40 %까지 냉간 성형되고, 이어서 850 내지 970 ℃의 온도 범위에 속하는 온도로 용체화 어닐링되며, 연이어 400 내지 550 ℃로 0.5 내지 16시간 동안 시효 경화 처리되는 것을 특징으로 하는 시효 경화성 구리 합금.The method according to claim 1, wherein the cast blank is hot formed and then cold formed up to 40%, followed by solution annealing to a temperature in the temperature range of 850 to 970 ° C. An age hardening copper alloy, which is subjected to an age hardening treatment at 400 to 550 ° C. for 0.5 to 16 hours. 제6항에 있어서, 열간 성형 후에 5 내지 30 %만큼 냉간 성형되는 것을 특징으로 하는 시효 경화성 구리 합금.7. The age hardenable copper alloy according to claim 6, which is cold formed by 5 to 30% after hot forming. 제6항에 있어서, 열간 성형 후에 10 내지 15 %만큼 냉간 성형되는 것을 특징으로 하는 시효 경화성 구리 합금.The age hardenable copper alloy according to claim 6, wherein the hot forming is cold formed by 10 to 15% after hot forming. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 시효 경화된 상태에서 650 ㎫ 이상인 인장 강도, 210 HV 이상인 비커스 경도, 40 % IACS 이상인 전기 전도도, 400 ㎫ 이상인 500 ℃에서의 열간 인장 강도, 160 HV인 500 ℃로 500시간 시효 처리 후의 최저 경도, 및 0.5 ㎜인 ASTM E112에 따른 최대 입도를 보이는 것을 특징으로 하는 시효 경화성 구리 합금.The tensile strength of at least 650 MPa, Vickers hardness of at least 210 HV, electrical conductivity of at least 40% IACS, hot tensile strength at 500 ° C. of at least 400 MPa, 160 in the age-cured state, 160. The age-hardenable copper alloy which shows the minimum hardness after 500-hour aging at 500 degreeC which is HV, and the maximum particle size according to ASTM E112 which is 0.5 mm. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 시효 경화된 상태에서 700 내지 900 ㎫인 인장 강도, 230 내지 280 HV인 비커스 경도, 45 내지 60% IACS인 전기 전도도, 450 ㎫ 이상인 500 ℃에서의 열간 인장 강도, 160 HV인 500 ℃로 500시간 시효 처리후의 최저 경도를 보이는 것을 특징으로 하는 시효 경화성 구리 합금.The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the tensile strength is 700 to 900 MPa, Vickers hardness is 230 to 280 HV, electrical conductivity is 45 to 60% IACS, and 500 ° C. or more at 500 ° C. The age-hardenable copper alloy which shows the lowest hardness after aging treatment for 500 hours at 500 degreeC of hot tensile strength of 160 HV. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, ASTM E112에 따라 산출된 입도가 30 내지 90 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 시효 경화성 구리 합금.The age hardening copper alloy according to any one of claims 1 to 3, wherein the particle size calculated according to ASTM E112 is 30 to 90 µm.
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