DE3514123A1 - Verfahren zur herstellung von durchlaufkokillen fuer stranggussmaschinen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von durchlaufkokillen fuer stranggussmaschinen

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DE3514123A1 DE19853514123 DE3514123A DE3514123A1 DE 3514123 A1 DE3514123 A1 DE 3514123A1 DE 19853514123 DE19853514123 DE 19853514123 DE 3514123 A DE3514123 A DE 3514123A DE 3514123 A1 DE3514123 A1 DE 3514123A1
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Description

Kabel- und Met. allwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft
M 2-290
18. April 1985
Verfahren zur Herstellung von Durchlaufkokillen für Stranqgußmaschinen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Durchlaufkokillen für Stranggußmaschinen aus rohrförmigen, durch Strangpressen und/oder Ziehen und/oder Schmieden hergestellten Formteiien aus aushärtbaren Kupferlegierungen, bei dem diese Formteile zunächst lösungsgeglüht und danach abgeschreckt werden sowie anschließend der Kupferwerkstoff warm ausgehärtet wird.
Bekannt ist es bereits (DE-OS 26 35 454), als Material für Stranggießkokillen aushärtbare Kupferlegierungen zu verwanden, wobei durch geeignete Auswahl der Legierungsbestandteile, wie Chrom und Zirkon, hohe Werte für die Wärmeleitfähigkeit, die Warmfestigkeit sowie Kriechfestigkeit und Warmplastizität erreicht werden. Aus solchen aushärtbaren Legierungen hergestellte Kokillenplatten werden anschließend bei 1030 C lösungsgeglüht, dann in Wasser abgeschreckt und schließlich bei 475 C warm ausgehärtet, wobei die spanende Bearbeitung der Platte auf das Endmaß anschließend vorgenommen wird.
Diese bekannten Verfahrensschritte lassen sich in ähnlicher Weise auch für die Herstellung dickwandiger, rohrförmiger,
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einteiliger Durchlaufkokillen anwenden, wenn nach Herstellung der Rohrform durch Pressen, Ziehen oder andere Verfahren die Aushärtungsbehandlung durchgeführt wird und abschließend eine zerspanende Endbearbeitung erfolgt.
Die oben vorgeschlagenen Verfahrensschritte sind jedoch so nicht anwendbar bei einem bekannten Verfahren, bei dem zur Herstellung von geraden, vor allem aber von gebogenen, konischen oder teilkonischen Durchlaufkokillen in ein Rohrstück aus Kupferwerkstoffen ein Dorn mit den Innenendmaßen und der Innenform der herzustellenden Kokille eingeführt und anschließend das Rohrstück durch Kaltverformung auf den Dorn aufgepreßt wird (DE-PS 18 09,633).
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, auch rohrförmige Durchlaufkokillen aus aushärtbaren Kupferwerkstoffen so herzustellen, daß sie hinsichtlich ihrer Qualität den heute gestellten Anforderungen genügen.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß vor dem Warmaushärten eine Kaltumformung des Formteiles bei gleichzeitiger Kalibrierung der formgebenden Wandungen mittels eines in das Formteil eingebrachten Dornes vorgenommen wird. Dabei hat sich als überraschender Effekt herausgestellt, daß aufgrund der Kaltumformung und Kalibrierung durch einen die Innenendmaße und -form aufweisenden Dorn ein Verzug der so hergestellten Kokille nicht eintritt, wenn sie anschließend einer Warmbehandlung zum Zwecke des Warmaushärtens des Kupferwerkstoffes ausgesetzt wird. Auf diese Weise hergestellte Stranggießkokillen weisen daher auch nach längerer Gießreise noch hohe Maßhaltigkeiten bei geringem Verschleiß auf.
Die Kaltumformung und Kalibrierung mittels Dorn kann auf unterschiedlichem Wege erfolgen. So können Dorn und Form-
teil z.B. gemeinsam durch eine Matrize hindurch bewegt werden. In diesem Zusammenhang hat man bereits (DE-PS 18 09 6 33) in ein gerades Formteil (Rohrstück) ein die Innen-Endmaße und -form der herzustellenden Kokille aufweisenden gebogenen Dorn eingedrückt, dessen äußere Abmessungen nur um ein weniges geringer oder auch größer als die Innenabmessungen des Formteiles sind, wodurch das Formteil den Dornabmessungen entsprechend vorgeformt wird. Anschließend werden Formteil und Dorn gemeinsam durch eine Matrize hindurchgedrückt, um die Innenflächen des Rohrstückes dicht auf den Dorn aufzupressen. Schließlich wird der Dorn aus dem nunmehr kaltverfestigten Formteil herausgedrückt.
Eine andere vorteilhafte Möglichkeit ist die, die Kaltumformung und Kalibrierung durch Krafteinwirkung auf die Außenwandungen des Formteiles durch einen Schmiede- oder Walzvorgang vorzunehmen Weitere geeignete Verfahren für die Umformung sind Explosi-onsverfahren, sowie hydrostatische und elektrodynamische Verfahren. Für spezielle Anwendungszwecke hat es sich als zweckmäßig erwiesen, zwei oder mehrere der angegebenen Möglichkeiten zu kombinieren. So kann man beispielsweise nach dem gemeinsamen Hindurchführen von Dorn und Formteil durch eine Matrize sowie nach Kaltumformung durch Schmieden oder Walzen eine abschließende Krafteinwirkung durch Detonation von Sprengstoff vorsehen.
Das Lösungsglühen des Formteiles vor dem Kaltumformen und Kalibrieren kann an Luft erfolgen, wobei anschließend die Oberflächen des Formteiles einem Säuberungs- oder Glättungsprozeß, etwa durch Schleifen, unterzogen werden müssen. Vorteilhafter kann es deshalb mitunter sein, wenn das Lösungsglühen des gesamten rohrförmigen Formteils oder nur des Innenraumes in reduzierender Atmosphäre vorgenommen wird. Letzteres geschieht z.B. mit Vorteil durch Einfüllen von trockener Holzkohle in den Innenraum des Formteiles, der an beiden Enden mit z.T. durchlöcherten Blechkappen verschlossen wird.
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Bei der Durchführung der Erfindung lassen sich praktisch alle aushärtbaren Kupferwerkstoffe einsetzen, bei denen sich durch die Verfahrensschritte Lösungsglühen, Kaltverformen und Aushärten Eigenschaften ergeben, die ihren Einsatz als Kokillenwerkstoffe ermöglichen. Dieses sind beispielsweise Legierungen auf der Basis CuCr, CuCrZr, CuCoBe, CuCoNiBe, CuCoNiBeZr, CuNiSi und andere. Aushärtbare Kupferwerkstoffe, die bei der Durchführung der Erfindung eine vorteilhafte Anwendung finden, sind z.B. Legierungen aus 0,2 bis 1,2 % Chrom, 0,05 bis 0,4 % Zirkon, bis 0,04 % Lithium, Calzium, Magnesium, Silizium oder Bor als Desoxidationsmittel, Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen.
Die Erfindung sei an Hand der Figuren 1 bis 7 am Beispiel einer gebogenen Rohrkokille näher erläutert.
Mit 1 ist ein durch Strangpressen und/oder Ziehen und/oder Schmieden hergestelltes Rohrstück beliebiger Querschnittsform bezeichnet, das aus einer aushärtbaren Kupferlegierung, z.B. in der Zusammensetzung 0,5 % Chrom, 0,12 % Zirkon, 0,015 % Bor, Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen besteht. Dieses Rohrstück 1 wird zunächst vorzugsweise in reduzierender Atmosphäre bei 1000 - 10200C etwa 1/2 Stunde lösungsgeglüht und anschließend in Wasser abgeschreckt.
In das gerade, ggf. auch vorgebogene Rohrstück 1 wird nun der z.B. hart verchromte Dorn 2 eingedrückt und anschließend durch äußere Krafteinwirkung, etwa durch gemeinsames Hindurchdrücken durch eine Matrize oder durch einen oder mehrere Schmiede- oder Walzvorgänge, das Rohrstück auf den Dorn 2 aufgeformt. Die Kaltverformung des Kupferrohrstückes wird z.B. so gewählt, daß die ursprüngliche Härte von etwa 55 HB auf einen Wert von 80 - 100 HB angehoben wird.
Der Dorn 2 kann zur Anpassung der zu fertigenden Kokille an die Kreisform der Stranggießanlagen bereits gebogen sein, ggf. kann er auch konisch oder teilkonisch geformt sein.
Beim Eindrücken eines solchen Domes in das gerade Rohrstück erfolgt dann bereits eine entsprechende Vorformung des Kokillenrohres. Selbstverständlich kann auch durch einen zusätzlichen Arbeitsschritt das Rohrstück 1 bereits in die gebogene Form gebracht sein, bevor ebenfalls ein gebogener Dorn eingeführt wird.
In der Regel nach dem Entfernen des Domes 2 aus dem Rohrstück 1 wird das schon maßgenaue Kokillenrohr während etwa 3-4 Stunden in einem Temperaturbereich von 460° C - 480° C warmausgehärtet. Zweckmäßig wird diese Warmbehandlung ebenfalls unter Schutzgas erfolgen.
Bei der angegebenen Kupferlegierung konnten mit dem erfindungsgemäßen Verfahren für eine Rohrkokille folgende Werte festgestellt werden.
thermische Leitfähigkeit 324 (W/m.K)
Rekristallisations-Temperatur '700 (0C)
Erweichungstemperatur 500 ( C)
Härte HB 2,5/62,5 142 Zugfestigkeit 445 (N/mm2)
0,2-Dehngrenze 360 (N/mm )
Bruchdehnung 18 (%)
Warmfestigkeit bei 2000C 416 (N/mm2) Bruchdehnung bei 200°C 17 {%) Warmfestigkeit bei 3500C 352 (N/mm2) Bruchdehnung bei 3500C 15 (%)
Demgegenüber liegen die Werte bei einer nicht kalibrierten und kalt umgeformten Kokille der gleichen Legierungszusammensetzung bei
thermische Leitfähigkeit 315 (W/m.K)
Rekristallisations-Temperatur 700 (0C)
Erwexchungstemperatur 500 (0C)
Härte HB 2,5/62,5 Zugfestigkeit
O,2-Dehngrenze
Bruchdehnung
Warmfestigkeit bei 2000C Bruchdehnung bei 2000C Warmfestigkeit bei 3500C Bruchdehnung bei 350 C
115
375 (N/mm2)
282 (N/mm2)
19 (%)
345 (N/mm2)
16 (%)
285 (N/mm2)
14 (%)
35H123
Das Ausführungsbeispiel läßt die Querschnittsfrage der 10 Kokille offen. Neben runden, quadratischen, rechteckförmigen, mehreckigen Querschnitten bekannter Art können selbstverständlich beliebige andere Querschnitte, etwa T- oder Doppel-T-förmige Querschnitte gewählt werden, wenn nur der Dorn 2 die entsprechende Querschnittsform 15 aufweist. Zwei solcher Ausführungsformen zeigen die Figuren 6 und 7.

Claims (11)

35H123 Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft 11 2-290 18. April 1985 Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von..Durchlaufkokillen für Stranggießmaschinen aus rohrförmigen, durch Strangpressen und/oder Ziehen und/oder Schmieden hergestellten Formteilen aus aushärtbaren Kupferlegierungen, bei dem diese Formteile zunächst lösungsgeglüht und danach abgeschreckt werden sowie anschließend der Kupferwerkstoff warmausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Warmaushärten eine Kaltumformung des Formteiles bei gleichzeitiger Kalibrierung der formgebenden Wandungen mittels eines in das Formteil eingebrachten Dornes vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltumformung und Kalibrierung durch geineinsames Hindurchführen von Dorn und Formteil durch eine Matrize erfolgt.
BAD ORIGINAL
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltumformung und Kalibrierung durch Krafteinwirkung auf die Außenwandungen des Formteiles durch einen Schmiede- oder Walzvorgang erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltumformung und Kalibrierung durch Krafteinwirkung auf die Außenwandungen des Formteils durch Detonation von Sprengstoff oder elektrodynamische Verfahren vorgenommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltumformung und Kalibrierung durch hydrostatischen Druck bzw. hydrostatische Verfahren erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch die Kombination der Verfahrensschritte des durch die Matrize Führens, des Schmiedens oder Walzens mit einer abschließenden Kalibrierung durch Detonation von Sprengstoff.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsglühen zumindest des formgebenden inneren Bereiches des rohrförmigen Formteils in reduzierender Atmosphäre erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als aushärtbarer Kupferwerkstoff eine Legierung aus 0,2 bis 1,2 % Chrom, 0,05 bis 0,4 % Zirkon, bis zu 0,04 % eines oder mehrerer der Elemente Phosphor, Lithium, Calzium, Magnesium, Silizium oder Bor als Desoxidationsmittel, Rest Kupfer und übliche Verunreinigungen verwendet wird.
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9. Nach dem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 hergestellte Rohrkokille für Stranggußanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille einen rechteckformigen,mehreckigen oder runden Querschnitt aufweist.
10. Nach dem Verfahren entsprechend einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 hergestellte Rohrkokille für Stranggußanlagen, dadurch gekennzeichnet , daß die Kokille eine T, Doppel-T, U- oder L-förmige Querschnittsform aufweist.
11. Rohrkokille nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Formhohlraum begrenzenden Innenflächen konisch oder teilkonisch verlaufen.
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