EP1170074A1 - Verwendung einer Kupfer-Nickel-Legierung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates on the one hand to the use of a copper alloy as a material in the uncured state for the production of metallic melts receiving containers, for example crucibles for melting and Remelting.
- the invention is directed to a method for producing a copper-nickel alloy existing containers that melt metallic be able to record.
- Copper and. are usually used as materials for the production of crucibles Copper alloys are considered, which have a high thermal conductivity.
- the metallic melt-receiving container such. B. crucibles have Usually lengths of up to a maximum of 4 m and diameters of up to 1.5 m.
- the crucibles are usually one Surround cooling jacket, which serves to dissipate the process heat.
- the cooling jacket itself can be made of steel.
- the cooling water supply flows directly into the Walls of the copper crucible integrated in the form of slots or cooling holes is.
- a hardenable copper alloy is known from EP-A1-0 249 740, which consists of 0.2 to 1.2% nickel and 0.04 to 0.25% phosphorus. This alloy is said to as a material for the production of continuous casting molds for the continuous casting of refractory metals are used. Because of a several hours This treatment achieves a hardness HB 2.5 / 62.5 of over 115th
- the object of the present invention is to provide a material preferably for the To be used as a crucible in smelting and remelting plants favorable thermomechanical properties, excellent weldability auf toucht.
- the solution to this problem is on the one hand the use of a Copper alloy of 0.2 to 1.5% nickel, 0.002 to 0.12% at least one Elements from the phosphorus, aluminum, manganese, lithium, calcium, magnesium, Group comprising silicon and boron, optionally up to 0.3% zirconium, rest Copper including manufacturing-related impurities as a material in the non cured state for the production of metallic melts absorbing Containers, for example crucibles for melting and remelting plants.
- the alloy to be used according to the invention preferably contains 0.6 to 1.3% Nickel and 0.01 to 0.06% of at least one element from the boron, magnesium and Group comprising phosphorus, balance copper including manufacturing-related Impurities.
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Abstract
Für die Herstellung von metallische Schmelzen aufnehmenden Behältern, beispielsweise Tiegel für Schmelz- und Umschmelzanlagen, wird ein Werkstoff benötigt, der neben günstigen thermomechanischen Eigenschaften eine hervorragende Schweißfähigkeit aufweist. Erfindungsgemäß wird für diese Anwendung eine Kupferlegierung im nicht ausgehärteten Zustand vorgeschlagen, die aus 0,2 bis 1,5 % Nickel, 0,002 bis 0,12 % mindestens eines Elements aus der Phosphor, Aluminium, Mangan, Lithium, Kalzium, Silizium und Bor umfassenden Gruppe, Rest Kupfer einschließlich herstellungsbedingter Verunreinigungen besteht. Zur gezielten Erhöhung der Festigkeit kann die Kupferlegierung noch bis zu 0,3 % Zirkonium enthalten.
Description
Die Erfindung betrifft einserseits die Verwendung einer Kupferlegierung als Werkstoff
im nicht ausgehärteten Zustand zur Herstellung von metallische Schmelzen
aufnehmenden Behältern, beispielsweise Tiegel für Schmelz- und
Umschmelzanlagen.
Andererseits richtet sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von aus
einer Kupfer-Nickel-Legierung bestehenden Behältern, die metallische Schmelzen
aufnehmen können.
Schmelz- und Umschmelzprozesse sind aus der Praxis bekannt. Sie werden
eingesetzt, um die Qualität von Stählen und Superlegierungen auf Eisen-, Nickel-
oder Kobaltbasis zu verbessern. Ein weiteres Einsatzgebiet ist,die Herstellung von
Nichteisenmetallen, wie z. B. Tantal, Titan, Molybdän oder Zirkonium.
Als Werkstoffe zur Herstellung von Tiegeln kommen üblicherweise Kupfer und
Kupferlegierungen in Betracht, die eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweisen.
Die nahtlosen, geschweißten oder anderweitig zusammengesetzten Tiegel haben
üblicherweise eine runde rohrförmige oder rechteckige Grundform. Eingesetzt
werden jedoch auch solche mit polygonaler oder quadratischer Grundform. Darüber
hinaus finden vereinzelt auch solche Formen Anwendung, die der Endform des zu
fertigenden Bauteils angepaßt sind, z. B. für Kurbelwellen und Druckbehälter.
Die metallische Schmelze aufnehmenden Behälter wie z. B. Tiegel, haben
üblicherweise Längen von bis zu maximal 4 m und Durchmesser bis zu 1,5 m.
In den Schmelz- und Umschmelzanlagen sind die Tiegel in der Regel von einem
Kühlmantel umgeben, der dazu dient, die Prozeßwärme abzuführen. Der Kühlmantel.
selbst kann dabei als Stahlkonstruktion ausgeführt werden. Abweichend davon sind
aber auch Konstruktionen denkbar, bei denen die Kühlwasserführung direkt in die
Wandungen des Kupfertiegels in Form von Schlitzen oder Kühlbohrungen integriert
ist.
Aus der US-A-2 155 405 ist eine Kupferlegierung bekannt, die 0,25 bis 3 % Nickel,
0,05 bis 0,6 Phosphor, Rest Kupfer enthält. Diese für elektrische Leiter vorgesehene
Legierung weist eine elektrische Leitfähigkeit von 67 % IACS und eine relativ hohe
Zugfestigkeit auf.
Ferner ist aus der EP-A1-0 249 740 eine aushärtbare Kupferlegierung bekannt, die
aus 0,2 bis 1,2 % Nickel und 0,04 bis 0,25 % Phosphor besteht. Diese Legierung soll
als Werkstoff zur Herstellung von Stranggießkokillen zum Stranggießen von
hochschmelzenden Metallen verwendet werden. Aufgrund einer mehrstündigen
Aushärtungsbehandlung erreicht dieser Werkstoff eine Härte HB 2,5/62,5 von über
115.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Werkstoff vorzugsweise für den
Einsatz als Tiegel in Schmelz- und Umschmelzanlagen bereitzustellen, der neben
günstigen thermomechanischen Eigenschaften eine hervorragende Schweißfähigkeit
aufweißt.
Andererseits soll ein geeignetes Verfahren zur Herstellung eines gegebenenfalls aus
mehreren Teilen zusammengesetzten Behälters für metallische Schmelzen
angegeben werden.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht einerseits in der Verwendung einer
Kupferlegierung aus 0,2 bis 1,5 % Nickel, 0,002 bis 0,12 % mindestens eines
Elements aus der Phosphor, Aluminium, Mangan, Lithium, Kalzium, Magnesium,
Silizium und Bor umfassenden Gruppe, wahlweise bis zu 0,3 % Zirkonium, Rest
Kupfer einschließlich herstellungsbedingter Verunreinigungen als Werkstoff im nicht
ausgehärteten Zustand zur Herstellung von metallische Schmelzen aufnehmenden
Behältern, beispielsweise Tiegel für Schmelz- und Umschmelzanlagen.
Vorzugsweise enthält die erfindungsgemäß zu verwendende Legierung 0,6 bis 1,3 %
Nickel und 0,01 bis 0,06 % mindestens eines Elements aus der Bor, Magnesium und
Phosphor umfassenden Gruppe, Rest Kupfer einschließlich herstellungsbedingter
Verunreinigungen.
Zur gezielten Erhöhung der Festigkeit ist es vorteilhaft, der Legierung 0,01 bis zu
maximal 0,3 % Zirkonium hinzuzufügen.
Die Lösung des verfahrensmäßigen Teils der Aufgabe wird schließlich in den in den
Ansprüchen 5 bis 7 aufgeführten Merkmalen gesehen.
Claims (7)
- Verwendung einer Kupferlegierung, bestehend aus 0,2 bis 1,5 % Nickel, 0,002 bis 0,12 % mindestens eines Elements aus der Phosphor, Aluminium, Mangan, Lithium, Kalzium, Magnesium, Silizium und Bor umfassenden Gruppe, Rest Kupfer einschließlich herstellungsbedingter Verunreinigungen als Werkstoff im nicht ausgehärteten Zustand zur Herstellung von metallische Schmelzen aufnehmenden Behältern, beispielsweise Tiegel für Schmelz- und Umschmelzanlagen.
- Kupferlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nickelgehalt 0,6 bis 1,3 % und der Gehalt der Elemente Bor, Magnesium und/oder Phosphor 0,01 bis 0,06 % beträgt.
- Kupferlegierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nickelgehalt 1,0 bis 1,3 % und der Phosphorgehalt 0,01 bis 0,03 % beträgt.
- Kupferlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich bis zu 0,3 % Zirkonium enthält.
- Verfahren zur Herstellung von Behältern für metallische Schmelzen aus einer Kupferlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung nach einer Warmformgebung an ruhender Umgebungsluft abgekühlt wird.
- Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichet, daß die Legierung nach der Warmformgebung um mindestens 10 % kaltverformt wird.
- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltverformung und ein nachfolgendes Schweißen der im warm umgeformten Zustand vorliegenden Legierung so aufeinander abgestimmt werden, daß die Festigkeit und die elektrische Leitfähigkeit in der Schweißnaht um nicht mehr als 15 % von dem entsprechenden Eigenschaftswerten des Grundwerkstoffs abweichen.
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