JPH01208431A - 連続鋳造用鋳型の材料として銅合金を用いる方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、０．０１〜０．１５χの硼素、０．０１〜０
．２χのマグネシウム、残量の、製造に起因する不純物
を含有する銅および通例に用いられる加工用添加物より
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５Ｐ−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８５χ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３χ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。

この課題は本発明に従って、０．０１〜０．１５！の硼
素、０．０１〜０．２χのマグネシウム、残量の、製造
に起因する不純物を含有する銅および通例に用いられる
加工用添加物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、０．０１〜０．０５χの
硼素含有量および０．０５〜０．１５χのマグネシウム
含有量を有する銅合金である。

好ましくは追加的に、用いる合金が更に０．６χまでの
別の成分、しかも０．０５χの珪素、０．５χまでのニ
ッケル、０．３χまでの鉄、０．３χまでのチタン、０
．２χまでのジルコニウム及び０．０４χまでの燐を含
有していてもよい。これらの合金成分は個々に又は上記
の最大値まで組合せて添加してもよい。

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１ｏｚ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
く冷間加ニーを繰り返す。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、クリープ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１００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。

米国特許筒２，１８３．５９２号明細書からは、最高０
．１χまで脱酸剤としての他の元素が添加されていても
よい、０．０１〜０．１５χ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０．０５χ
まで存在してい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、８５χ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℃までの温度を受は入れ得るので
、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
ープ挙動がある。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。

災施拠」 ０．０９６χのマグネシウム、０．０３２χ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２０χ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１０χ程、第二の試料は２０χ程そして第三の
試料は４０χ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１〜■表に記
載し、その際比較用材料として５Ｆ−Ｃｕ並びに硬化性
の銅／クロム／ジルコニウムー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攪
拌するべき場合に、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Ｏ〜０
．０５χの珪素、０〜０．５χのニッケル、０〜０．３
χの鉄、０〜０゜３χのチタン、０〜０．２χのジルコ
ニウムおよび０〜０．０４χ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３５〜５２
ｍ／Ωｍｍ”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合を結晶構造中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。

尖胤拠」 ０．０７χのマグネシウム、０．０５χの硼素、０．４
χのニッケル、０．０３５χ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１〜■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Ａ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である
。抗張力Ｒ，，０，２χの延伸限界Ｒ２゜、２、破断時
伸び率Ａｓ　、破断時収縮率Ｚおよびブリネル硬さＨＢ
　２．５／６２．５を試験した。別の欄には導電性（ｍ
／Ωｎｕ＋＋”）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である。

第■および■表の記載には、１５ＯＮ／ｍｍ”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（Ｘ）が記載しである
。６．２４．７２．２１６．５００．１０００および２
０００時間後のパイプ状鋳型の耐久時間（Ｓｔａｎｄｚ
ｅｉｔ）に付いての値を記載しである。

第１、■および■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５Ｆ−Ｃｕよりあら
ゆる関係において優れている。

更に第１表は、本発明で使用する合金の場合の破断時数
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１１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。

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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）０．０１〜０．１５％の硼素、０．０１〜０．２％
   のマグネシウム、残量の、製造に起因する不純物を含有
   する銅および通例に用いられる加工用添加物より成る銅
   合金を連続鋳造用鋳型の材料として用いる方法。 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。 ３）更に、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
   群の少なくとも一種類の元素を０．６％まで含有する銅
   合金を用いる請求項１又は２記載の方法。 ４）０．０２〜０．０４％の珪素および／または０．１
   〜０．５％のニッケルを含有する銅合金を用いる請求項
   ３に記載の方法。 ５）強度向上の為に少なくとも１０％程度冷間加工され
   た銅合金を用いる請求項１〜４の何れか一つに記載の方
   法。 ６）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
   加工に委ねた銅合金を用いる請求項１〜５の何れか一つ
   に記載の方法。 ７）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った銅合金を用いる請求項６記載の
   方法。