KR920007884B1 - 연속 주조주형의 재료용 동합금 및 이 동합금으로 연속 주조용 주형을 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

연속 주조주형의 재료용 동합금 및 이 동합금으로 연속 주조용 주형을 제조하는 방법

본 발명은 0.2내지 1.2%의 니켈과, 0.04내지 0.25%의 인가 나머지는 동 및 불가피한 불순물을 포함하는 동 합금 및 이 동 합금으로 연속 주조용 주형을 제조하는 방법에 관한 것이다. 강과 같은 고 융점금속의 연속주조용 주형을 제조하기 위한 재료는 오래전부터 주로 SF-Cu의 동을 사용해 왔는데, 이 재료는 높은 열전도도에 따라 용해물로부터 열을 매우 급속하게 도출할 수 있다. 상기 주형벽부의 두께는 매우 두꺼운 것으로 선택되어야, 예상되는 기계적 응력을 충분히 만족시키게 된다. 내열성을 향상시키기 위해 적어도 85%의 동과 한종류 이상의 다른 석출경화를 일으키는 합금원소를 가지는 합금으로 연속 주조용 주형을 제조하는 것이 제안된바 있다. 상기 합금 원소로서는 3%까지의 크롬, 실리콘, 은 및 베릴륨이 제안되었다. 이러한 재료로 제조된 연속주조용 주형도 여전히 충분히 만족 할만한 것은 아니다. 왜냐하면 특히 합금성분중 실리콘 및 베릴륨이 연전도도를 현저하게 저하시키기 때문이다(오스크리아 특허 제234,930호 참조).

이러한 상기 모든 제안들은 연속주조용 주형의 재료로서 여전히 완전 만족할 수 있는 것은 아니다.

따라서, 본 발명의 목적은 0.2 내지 1.2%의 니켈과, 0.04 내지 0.25%의 인과,나머지는 동 및 불가피한 불순물을 포함하는 동 합금으로 연속주조용 주형을 제조하는데 있다. 니켈함량은 0.3 내지 0.5%, 인의 함량은 0.06 내지 0.1%로 되는 것이 바람직하며, 이때 니켈 대 인의 비율은 3.5 내지 7:1, 바람직하게는 5:1로 하는 것이 좋다.

상기와 같이 니켈 및 인의 조성범위를 한정하는 이유는, 니켈의 경우, 그 성분조성이 0.2% 이하일 때 충분한 강도증가를 얻을 수 없고, 1.2% 이상일때는 특히 열전도도가 악영향을 받기 때문이며, 인의 경우, 그 성분조성이 0.04%이하 일 때 전반적인 주형 재료로서의 성질이 저하되고, 0.25%이상일때는 열전도도가 떨어지기 때문이다. 결국, 주형 재료로서 필요한 모든 성질을 동시에 구비하기 위해 상기와 같이 성분조성범위가 한정되는 것이다.

본 발명의 주형재료로 특히 유리한 기계적 특성 및 물리적 특성을 가진다는 점에서 탁월하다. 또한 이 재료는 순수한 동의 약 80%에 가까운 열전도도를 가진다. 내열성, 변형한도(creep limit) 및 열가소성의 수치는 동종양식의 연속주조형 주형에 있어서 가장 유리한 범위에 있다. 내마모성의 지표에 있어서도, 브리낼 경도는 100이상의 수치에 달한다. 연속주소용 주형의 경우, 또 하나의 실질적 필요조건은 높은 내부식성이며, 이는 본 발명의 동-니켈-인 합금에 의해 달성될 수 있다.

미합중국 특허 제2,155,405호에는 0.25 내지 3%의 니켈과, 내지 0.6%의 인을 함유하고, 나머지는 동을 포함하는 동 합금이 공지되어 있다. 이 합금은 전도체용으로 사용되는 합금으로서, 67%의 IACS전기전도도를 나타내며, 높은 인장강도를 가진다.

연속주조용 주형의 물리적 특성은 전도도 및 인장강도에 한정되는 것이 아니라, 미합중국 특허 제2,155,405호로부터 바로 얻을 수 없는 성질까지 포함한다. 강의 경우 주형의 벽부와 접촉하는 융용물은 1300℃이상의 온도를 가지는데(동 내지 동 합금의 융점은 약 1100℃에 가까움), 이는 높은 열전도를 유발한다. 따라서, 상기 주형의 벽부는 450℃까지의 온도로 상승될 수 있기 때문에, 내열성이 가장 결정적인 의의를 가지게 된다. 즉, 강도의 현저한 저하가 발생되는 온도는 상기 주형의 사용온도를 초과하는 온도범위로 옮겨져야만 한다. 본 발명에 따라 주형재료로 사용되는 합금의 반경화 온도(재결정온도)는 약 575℃로서 이러한 조건을 만족시킨다. 연속주조용 주형의 재료의 또 다른 중요한 성질은 파단시의 신장성을 통해 결정되는 고온에서의 열가소성이다. 파단시의 높은 신장성은 높은 내열성과 공동으로, 극히 적은 마모현상을 나타내고, 또한 욕(浴)의 액면(液面)영역에서 열응력하에서도 균열이 형성되는 경향을 가지지 않는 연속주조용 주형의 재료를 유도해준다. 왜곡성이 방지되는 것의 실질적인 척도는 최종적인 고온에서의 변형(creep)특성이다. 연속주조용 주형은 통상 외부에서 물로 냉각되므로, 주형의 재료는 높은 내식성을 요하게 된다.

이후로, 본 발명의 실시예를 참조하여 본 발명을 다시한번 상세히 설명한다.

0.43%의 니켈과, 0.0801%인 인을 함유하고, 나머지는 동 및 제조 조건상의 불순물을 포함하는 동 합금을 주조한 후, 압출기를 통해 관으로 성형하였다. 그후, 상기 관을 700℃에서 한시간 용체화 처리한 후, 하나의 시편올 약 10% 냉간 변형시키고, 또한 다른 시편을 약 20% 냉각 변형시켰다. 그후, 상기 양 시편을 450℃에서 8시간 경화시켰다.

표, A, B 및 C에 기재된 데이터들을 비교해봄에 따라 본 발명에 따라 개시된 합금이 종래에 상기 주형용으로 거의 배타적으로 사용되어 왔던 비교재료인 SF-Cu형 동에서 보다 중요한 성질에서 매우 우수하다는 것을 명백히 알수 있다. 그렇지만, 비교재료인 동-크롬-지르콘 합금과 비교할 때, 약간의 성질에 대해서는 열세라고 평가할 수도 있으나, 본 발명에 따라 개시된 합금은 동-크롬-지르콘 합금보다 비용면에서 유리하게 제조될 수 있다. 왜냐하면, 용체화 처리 온도가 동-크롬-지르콘 합금에 비해 낮으며, 이에 따라 조립질의 형성과 불량품의 출현을 피할 수 있기 때문이며, 또한 본 발명에 따른 합금의 경우, 합금성분도 상당히 저렴하기 때문이다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 다른 반연속적 또는 전연속적 금속성형체, 예컨대 주조관용주형, 모든 형태의 블록형 주물, 원판형 주물, 주조롤 쉘(rol shell)등을 제조하기 위한 주형용으로 사용될 수 있다.

[표 1]

Rm=인장강도

Rp 0.2=0.2% 신장의 항복 강도

A5=파단시의 신장도

Z=면적감소율

HB=브리넬경도

Sm=

[표 2]

[표 3]

Claims (5)

1. 연속 주조주형의 재료용 동 합금에 있어서, 0.2 내지 1.2%의 니켈과, 0.04 내지 0.25%의 인과 나머지는 동 및 불가피한 불순물을 포함하는 경화된 상태의 연속 주조주형의 재료용 동합금.
2. 제1항에 있어서, 상기 니켈함유량은 0.3 내지 0.5%, 인의 함량은 0.06 내지 0.1%이며, 니켈 대 인의 비율은 3.5 : 1 내지 7 : 1 사이인 것을 특징으로 하는 연속 주조주형의 재료용 동합금.
3. 0.2 내지 1.2%의 니켈과, 0.04 내지 0.25%의 인과 나머지는 동 및 불가피한 불순물을 포함하는 경화된 상태의 연속 주조주형의 재료용 동합금으로 연속 주조용 주형을 제조하는 방법에 있어서, 상기 동합금을 열간성형을 통해 주형형태로 변형하고 10%이상 급냉하여 냉간 가공한 후, 350 내지 500℃에서 1 내지 8시간 동안 어닐링하는 것을 특징으로 하는 연속 주조용주형의 제조방법.
4. 제3항에 있어서, 열간성형한 후, 650내지 750℃에서 용체화 처리하는 것을 특징으로 하는 연속 주조용주형의 제조방법.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 동합금을 350 내지 500℃에서 경화 어닐링한 후, 10%이상 냉간변형하는 것을 특징으로 하는 연속 주조용주형의 제조방법.