專利名稱：結(jié)晶器用能時效硬化的銅合金的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于結(jié)晶器、特別是用于制作薄板坯連鑄結(jié)晶器用的寬側(cè)板的可時效硬化的銅合金的方法。
在現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)有用于生產(chǎn)薄板坯連鑄設(shè)備和特別是用于CSP(壓條生產(chǎn))設(shè)備的銅合金如CuCrZr(銅鉻鋯)或CuAg(銅銀)的結(jié)晶器寬側(cè)板。業(yè)已證明用于CSP結(jié)晶器板的CuAg合金在溫度升高時由于其相對較高的延伸能力是有利的。
但是CuAg或CuCrZr的結(jié)晶器寬側(cè)板不能承受在鑄造金屬的液面區(qū)域中存在的、高的溫度應(yīng)力，并傾向于在該區(qū)域的板中形成裂紋，其中尤其是CuCrZr特別早地形成裂紋。這些裂紋便作為結(jié)晶器寬側(cè)板的失效判據(jù)，并對連鑄設(shè)備的動作廠家造成高的修復(fù)和更新費用業(yè)已觀察到，盡管CuAg抗拉強度較小，但卻具有減少的裂紋，因為其由于在高溫時在結(jié)晶器板中具有較高的延伸率能減少應(yīng)力，并且因為相對高的導(dǎo)熱率使平均工作溫度保持較低。
對于薄板坯結(jié)晶器的窄側(cè)板而言，在現(xiàn)有技術(shù)中通常使用具有大約125HB硬度的CuCrZr，在其側(cè)接觸表面上涂鎳以提高硬度。
窄側(cè)板與寬側(cè)板的失效判據(jù)不同，不是裂紋的形成，而是與鋼的接觸面的磨損或磨蝕。與此相反，寬側(cè)板的常見失效判據(jù)是液面區(qū)域中的裂紋的形成。
文獻DE 31 20 978 C2公開了一些時效硬化銅合金和其在靜態(tài)連鑄結(jié)晶器中的應(yīng)用，其中有不同的CuNiBe合金，這些合金包含另外的合金組分鈮(Nb)、鋯(Zr)、鎂(Mg)和/或鈦(Ti)。
US-PS 2 137 281公開了一種用于帶結(jié)晶器(雙帶鑄造)的銅合金CuZrNiBe，其優(yōu)點是性能結(jié)合，即在較高的導(dǎo)熱率條件下有較大的硬度。
GB-PS 95 47 96公開了用于結(jié)晶器的一種銅合金CuBeZrTi，其在相對較好的導(dǎo)熱率條件下具有較高的強度值。
對于一種特別是以高的例如6m/min或更高的澆注速度進行薄板坯的無故障的連鑄運作，結(jié)晶器材料的現(xiàn)有機械性能，還不足以承受屆時特別是在液面區(qū)域中出現(xiàn)的高溫。
從上述現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的任務(wù)在于，以特別的方式提供一種用于制作高速澆注用薄板坯連鑄結(jié)晶器的寬側(cè)板的合適的合金，通過其在鑄造操作中的應(yīng)用，避免早期形成裂紋，特別是避免在液面區(qū)域內(nèi)早期形成裂紋并減小與液態(tài)鋼的接觸面的磨蝕，并在長久使用的狀態(tài)下可經(jīng)受得住特別高的熱應(yīng)力和機械的應(yīng)力。
解決該任務(wù)的的技術(shù)方案在于，應(yīng)用一種含有0.1％至0.5％的鈹成分和0.5％至2.0％的鎳成分的可時效硬化的銅合金(CuNiBe)來生產(chǎn)薄板坯連鑄結(jié)晶器用的寬側(cè)板。
該銅合金的巨大優(yōu)點在于，在其時效硬化之后，在避免形成裂紋的情況下能承受液面區(qū)域中的高的溫度應(yīng)力，并可在較長的工作時間內(nèi)供使用。
為了該有效的運行生產(chǎn)效果，與公知的銅合金如CuCrZr或CuAg相反，按本發(fā)明應(yīng)用的銅合金CuNiBe借助于其有利的材料特性，即一個例如大約770或大約650N/mm2的非常高的抗拉強度和在20℃和300℃都為大約500N/mm2的屈服點。從下面的表格中得知三個示例的選擇的銅合金，如CuCrZr、CuAg和CuNiBe的材料特性。
材料特性表化學(xué)成分
物理特性
機械特性
另外一種正面的特性，例如抗機械磨損性，由按本發(fā)明應(yīng)用的大約220HB的材料的高硬度實現(xiàn)，因為CuNiBe具有如電鍍涂敷的鎳層的約220-230HB的硬度大致相同的硬度。因此寬側(cè)板不再需要鍍鎳。
與具有大約370W/mK導(dǎo)熱率的CuAg相比導(dǎo)熱率較小的銅合金CuNiBe，大約為300W/mK，可通過由于水而減薄銅的壁厚約25％得以補償。因此還可節(jié)約制作中的材料成本。
按本發(fā)明應(yīng)用的銅合金CuNiBe用于制作以例如2至6m/min的高澆注速度連鑄薄板坯的結(jié)晶器用的寬側(cè)板，該銅合金包含作為合金成分的重量百分比為0.1％至0.5％的鈹、0.5％至2.0％的鎳和直到99.5％的銅。它不應(yīng)含有多于0.5％的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)可理解為例如其它微量金屬，如Fe、Zr、Ag、Cr、Mg等。
本發(fā)明能與現(xiàn)有技術(shù)不接近地應(yīng)用特殊的銅合金CuNiBe制作以至少2至6m/min和更高的澆注速度連鑄薄板坯用結(jié)晶器的寬側(cè)板。由于較長的可使用性而實現(xiàn)的工作條件的上述明顯改進，特別是液面區(qū)域中的裂紋的最少化、材料和制造的經(jīng)濟成本是上述合金成分的特殊選擇的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.用于結(jié)晶器，特別是用于制作生產(chǎn)薄板坯連鑄結(jié)晶器的寬側(cè)板的含有0.1％至0.5％的鈹和0.5％至2.0％的鎳的可時效硬化的銅合金的應(yīng)用。
2.按照權(quán)利要求1所述的可時效硬化的銅合金的應(yīng)用，用于制作以至少2至6m/min的澆注速度連鑄薄板坯的連鑄結(jié)晶器的寬側(cè)板。
3.按權(quán)利要求1或2所述的具有0.1％至0.5％的鈹和0.5％至2.0％的鎳的合金成分的可時效硬化的銅合金的應(yīng)用，在該合金中具有至少99.5％的銅的成分。
4.按權(quán)利要求1至3中一項或多項所述的可時效硬化的銅合金的應(yīng)用，在該合金中除含有鈹、鎳和銅外，還含有至多0.5％的雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制作以至少2至6m/min和更高的澆注速度連鑄薄板坯的連鑄結(jié)晶器的寬側(cè)板的、含有0.1%至0.5%的鈹和0.5%至2.0%的鎳的可時效硬化的銅合金的應(yīng)用。
文檔編號C22C9/06GK1423707SQ01808026
公開日2003年6月11日 申請日期2001年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月14日
發(fā)明者G·費勒曼, G·克萊爾特 申請人:Sms迪馬格股份公司, 施梅爾茲金屬公司