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DE102005061135A1 - Mold for a continuous casting plant and process for producing a mold - Google Patents

Mold for a continuous casting plant and process for producing a mold Download PDF

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DE102005061135A1
DE102005061135A1 DE200510061135 DE102005061135A DE102005061135A1 DE 102005061135 A1 DE102005061135 A1 DE 102005061135A1 DE 200510061135 DE200510061135 DE 200510061135 DE 102005061135 A DE102005061135 A DE 102005061135A DE 102005061135 A1 DE102005061135 A1 DE 102005061135A1
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coating
nickel
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DE200510061135
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German (de)
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Thomas SÖNTGEN
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Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
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Publication date
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    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D15/00—Electrolytic or electrophoretic production of coatings containing embedded materials, e.g. particles, whiskers, wires
    • C25D15/02—Combined electrolytic and electrophoretic processes with charged materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/059—Mould materials or platings

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Abstract

Um bei hochbelasteten Bauteilen (6, 8, 12, 14, 24, 26, 34) eines Stahlwerks deren Standzeit und Lebensdauer zu erhöhen, ist eine elektrolytisch aufgebrachte Beschichtung (38) aus einem duktilen metallischen Grundwerkstoff (39), insbesondere Nickel oder eine Nickellegierung, mit darin eingelagerten Hartstoffpartikeln (40), insbesondere Borcarbidpartiklen, vorgesehen. Durch diese Maßnahme ist eine hohe Beständigkeit gegen Korrosion, eine gute thermische Leitfähigkeit und zugleich eine hohe mechanische Belastbarkeit erreicht.In order to increase the service life and service life of highly stressed components (6, 8, 12, 14, 24, 26, 34) of a steelworks, an electrolytically applied coating (38) made of a ductile metallic base material (39), in particular nickel or a nickel alloy , with embedded hard material particles (40), in particular boron carbide particles, provided. This measure achieves high resistance to corrosion, good thermal conductivity and, at the same time, high mechanical strength.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kokille für eine Stranggussanlage sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Kokille.The The invention relates to a mold for a continuous casting plant and a method for producing such a mold.

In einer Stranggussanlage wird eine Metallschmelze über eine Gießpfanne kontinuierlich in und durch eine so genannte Kokille gegossen, beispielsweise eine Plattenkokille oder auch eine Rohrkokille. Im Anschluss an die Kokille wird der schmelzflüssige Metallstrang mit Hilfe von so genannten Segmenten geführt und gleichzeitig gekühlt, bis der Metallstrang erstarrt ist. Durch ein Abtrennen werden beispielsweise so genannte Brammen, Vorblöcke oder Knüppel erhalten. Aus den Brammen werden beispielsweise durch Auswalzen zunächst in einer Warmwalzstraße und anschließendem Kaltwalzen Bleche erzeugt. Das Warmwalzen kann hierbei sowohl unmittelbar im Anschluss an das Stranggießen erfolgen oder auch zu einem späteren Zeitpunkt und an einem anderen Ort.In a continuous casting plant is a molten metal over a ladle continuously poured into and through a so-called mold, for example a plate mold or a tube mold. In connection to the mold becomes the molten metal strand with the help of so-called segments and at the same time cooled until the metal strand is solidified. By disconnecting, for example so-called slabs, billets or truncheons receive. From the slabs are, for example, by rolling first in a hot rolling mill and then Cold rolling plates produced. The hot rolling can be both immediate following the continuous casting done or even later Time and in another place.

Bei der Stranggussanlage sind die Bauteile, die mit der zähflüssigen Schmelze in Kontakt kommen, insbesondere die Kokille, einer sehr hohen Beanspruchung ausgesetzt. Aufgrund der sehr hohen Temperaturen ist dies eine sehr hohe thermische Wechselbeanspruchung. Zugleich sind diese Bauteile auch einer erheblichen mechanischen Beanspruchung ausgesetzt. Die Bauteile sind zudem einer hochkorrosiven Umgebung ausgesetzt, da für die Schmelze korrosive Flussmittel verwendet werden und zugleich zur Kühlung der Schmelze Wasser herangezogen wird.at The continuous casting plant are the components that work with the viscous melt come in contact, especially the mold, a very high stress exposed. Due to the very high temperatures, this is a very high thermal cycling. At the same time these components also exposed to considerable mechanical stress. The Components are also exposed to a highly corrosive environment, since for the melt corrosive flux can be used while cooling the Melting water is used.

Aufgrund dieser erheblichen Belastungen weisen diese Bauteile nur eine begrenzte Lebensdauer auf und müssen regelmäßig ausgetauscht werden.by virtue of These significant loads, these components have only a limited Lifetime and must be exchanged regularly.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Standzeit und damit die Lebensdauer einer Kokille zu erhöhen, um insgesamt einen kostengünstigeren Betrieb einer Stranggussanlage zu ermöglichen.Of the Invention is the object of the service life and thus the To increase the life of a mold, overall, a more cost-effective Operation of a continuous casting plant to allow.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Kokille mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Danach ist vorgesehen, dass die Kokille, insbesondere eine Kokillenplatte, einen Grundkörper aufweist, auf den eine Beschichtung aus einem duktilen metallischen Grundwerkstoff als Matrix mit darin eingelagerten Hartstoffpartikeln aufgebracht ist.The The object is achieved by a mold with the features of claim 1. Thereafter, it is envisaged the mold, in particular a mold plate, has a base body a coating of a ductile metallic base material applied as a matrix with incorporated therein hard material particles is.

Unter duktilem metallischen Grundwerkstoff wird hierbei ein vergleichsweise weicher metallischer Grundwerkstoff verstanden, der eine Vickers-Härte von maximal etwa 180–230 HV01 aufweist. Die Härtebestimmung nach Vickers ist der Norm DIN EN ISO 6507 zu entnehmen. Die eingelagerten Hartstoffpartikel weisen demgegenüber eine deutlich höhere Härte auf, beispielsweise eine um mehr als den Faktor 2 größere Härte als der Grundwerkstoff.Ductile metallic base material is understood to mean a comparatively soft metallic base material which has a Vickers hardness of not more than about 180-230 HV 01 . The hardness determination according to Vickers can be found in the standard DIN EN ISO 6507. By contrast, the embedded hard material particles have a significantly higher hardness, for example a hardness that is more than a factor of 2 greater than that of the base material.

Durch die Kombination eines duktilen Werkstoffes mit darin eingelagerten Hartstoffpartikeln wird die Kokille mit einer Beschichtung versehen, die den extremen Belastungen standhält. Durch die Duktilität besteht im Vergleich zu einer durchgehend harten und spröden Beschichtung eine deutlich geringere Gefahr, dass im Laufe des Betriebs die Beschichtung beschädigt und Risse oder Mikrorisse auftreten, was aufgrund der starken korrosiven Umgebung schnell zu einer unerwünschten starken Korrosion führen würde. Auch ist die Gefahr eines Abplatzens von Teilstücken der Beschichtung bei mechanischer Belastung aufgrund der hohen Duktilität deutlich geringer als bei einer spröden Beschichtung. Zugleich wird durch die eingelagerten Hartstoffpartikel eine sehr hohe Abriebfestigkeit und damit eine quasi sehr hohe Oberflächenhärte erhalten, so dass selbst bei hohen mechanischen Belastungen und hohen Abriebkräften eine lange Lebensdauer erreicht ist.By the combination of a ductile material with embedded therein Hard material particles, the mold is provided with a coating, which withstands the extreme loads. Due to the ductility exists compared to a consistently hard and brittle coating a clear lower risk of damage to the coating during operation Cracks or microcracks occur, which is due to the strong corrosive Environment quickly becoming an undesirable would lead to severe corrosion. Also is the risk of chipping off parts of the coating in mechanical Stress significantly lower than at high ductility a brittle one Coating. At the same time, the embedded hard material particles a very high abrasion resistance and thus a quasi very high surface hardness, so that even with high mechanical loads and high abrasion forces a long life is reached.

Zweckdienlicherweise wird als Grundwerkstoff Nickel oder eine Nickellegierung verwendet. Der besondere Vorteil der Nickelbeschichtung für derartige Bauteile ist in der sehr hohen Dichtheit der Nickelbeschichtung zu sehen, wodurch das Bauteil sehr effektiv vor Korrosion geschützt wird. Zugleich weist Nickel eine gute Wärmeleitfähigkeit auf, so dass über diese Beschichtung auch ein guter gesteuerter Wärmeabfluss ermöglicht wird.Conveniently, is used as the base material nickel or a nickel alloy. The particular advantage of the nickel coating for such components is in to see the very high tightness of the nickel coating the component is very effectively protected against corrosion. At the same time has nickel a good thermal conductivity so on over that Coating also a good controlled heat flow is made possible.

Zweckdienlicherweise ist die Beschichtung hierbei derart ausgebildet, dass die Nickel-Matrix eine Oberfläche definiert, über die die Hartstoffpartikel zumindest im mikroskopischen Bereich überstehen. Aufgrund dieser Ausgestaltung erfolgt der tatsächliche mechanische Kontakt über die harten und abriebfesten Hartstoffpartikel und nicht über die vergleichsweise weiche Nickelmatrixbeschichtung.Conveniently, the coating is in this case designed such that the nickel matrix a surface defined, over which survive the hard particles at least in the microscopic range. Due to this configuration, the actual mechanical contact via the Hard and abrasion resistant hard particles and not on the comparatively soft nickel matrix coating.

Bei der Verwendung einer Nickellegierung für den Grundwerkstoff oder die Grundmatrix liegt der Nickelanteil vorzugsweise im Bereich zwischen 65 und 95 Vol% und liegt insbesondere im Bereich von etwa 75 Vol%, bezogen jeweils auf das Gesamtvolumen der Beschichtung. Als Legierungsbestandteile sind vorzugsweise Wolfram und/oder Eisen und/oder Kobalt vorgesehen. Besonders bevorzugt wird hierbei Kobalt eingesetzt. Auch eine Beschichtung bestehend aus den Bestandteilen Nickel, Wolfram und Eisen hat sich als geeignet herausgestellt.at the use of a nickel alloy for the base material or the Basic matrix, the nickel content is preferably in the range between 65 and 95% by volume and is in particular in the range of about 75% by volume, in each case based on the total volume of the coating. As alloying components are preferably tungsten and / or iron and / or cobalt provided. Cobalt is particularly preferably used here. Also a coating consisting of the components nickel, tungsten and iron has become proved to be suitable.

Zweckdienlicherweise liegt hierbei der Anteil der Legierungsbestandteile in einem Bereich zwischen etwa 10 und 20 Vol%. Weiterhin liegt vorzugsweise der Anteil der Hartstoffpartikel in einem Bereich zwischen 5 und 30 Vol%.Conveniently, Here, the proportion of alloying components in a range between about 10 and 20% by volume. Furthermore, the proportion is preferably the hard material particles in a range between 5 and 30% by volume.

Weiterhin ist vorgesehen, dass die Hartstoffpartikel vorzugsweise eine Größe im nanoskaligen Bereich, beispielsweise im Bereich zwischen 50 und 1.000 nm oder alternativ auch im μm-Bereich, beispielsweise im Bereich von 1 und 500 μm, aufweisen. Die Verwendung wahlweise von Nano-Hartstoffpartikeln oder Mikro-Hartstoffpartikeln hängt von der jeweiligen An wendung und dem Einsatzzweck bzw. den mechanischen Anforderungen ab.Farther it is provided that the hard material particles are preferably of a size in the nanoscale range, for example in the range between 50 and 1000 nm or alternatively also in the micron range, for example in the range of 1 and 500 μm, exhibit. The use of either nano-hard particles or micro-hard particles depends of the particular application and the purpose or the mechanical Requirements.

Als Hartstoffpartikel werden hierbei vorzugsweise Borcarbidpartikel, Wolframcarbidpartikel oder Diamantpartikel eingesetzt. Es werden also insbesondere auch keramische Partikel wie die Borcarbidpartikel eingesetzt, die sich durch ihre extrem hohe Härte auszeichnen.When Hard material particles are preferably boron carbide particles, Tungsten carbide particles or diamond particles used. It will in particular also ceramic particles such as the boron carbide particles used, which are characterized by their extremely high hardness.

Die Dicke der Beschichtung liegt vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 0,7 bis etwa 6 mm und liegt insbesondere im Bereich zwischen etwa 2 und 3 mm. Es hat sich gezeigt, dass die Beschichtung mit einer derartigen Schichtdicke den hohen Anforderungen besonders genügt.The Thickness of the coating is preferably in the range between about 0.7 to about 6 mm and is in particular in the range between about 2 and 3 mm. It has been shown that the coating with a such layer thickness particularly meets the high requirements.

Um eine qualitativ hochwertige, gut und dauerhaft haftende Beschichtung auszubilden, ist die Beschichtung zweckdienlicherweise elektrolytisch aufgebracht. Zur Ausbildung der Beschichtung wird daher das zu beschichtende Bauteil in ein oder mehrere Galvanikbäder eingetaucht. Als Elektrode wird eine Elektrode bestehend aus dem Grundwerkstoff, beispielsweise eine Nickel- oder eine Nickellegierung-Elektrode verwendet. Die Hartstoffe werden hierbei dem Galvanikbad zugegeben, so dass sie mit den Metallionen der Nickelelektrode zu dem zu beschichtenden Bauteil wandern und sich dort gemeinsam mit den die Matrix bildenden Nickelionen ablagert.Around a high quality, good and durable adhesive coating The coating is expediently electrolytic applied. To form the coating is therefore the to be coated Component immersed in one or more electroplating baths. As an electrode is an electrode consisting of the base material, for example a nickel or a nickel alloy electrode used. The Hard materials are added to the electroplating bath so that they with the metal ions of the nickel electrode to be coated Migrate component and there together with the matrix forming Nickel ions deposited.

Eine bevorzugte Beschichtung umfasst eine Nickel-Kobalt-Legierung mit Borcarbidpartikeln als Hartstoffe. Eine derartige Beschichtung hat sich als besonders geeignet für die Anforderungen einer Kokille herausgestellt.A preferred coating comprises a nickel-cobalt alloy with Boron carbide particles as hard materials. Such a coating has to be particularly suitable for exposed the requirements of a mold.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 12. Die im Hinblick auf die Kokille angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Verfahren zu übertragen.The Task is still according to the invention solved by a method according to claim 12. The advantages cited with regard to the mold and preferred Embodiments are mutatis mutandis to transfer the procedure.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischen und stark vereinfachten Darstellungen:One embodiment The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. It show each in schematic and highly simplified representations:

1 eine Darstellung eines Stahlwerks mit einer Stranggussanlage mit sich anschließender Warmwalzanlage und Kaltwalzanlage, sowie 1 a representation of a steelworks with a continuous casting plant with adjoining hot rolling plant and cold rolling plant, as well

2 ein vereinfachtes Schnittbild durch eine Kokille, welche mit der Beschichtung versehen ist. 2 a simplified sectional view through a mold, which is provided with the coating.

In den einzelnen Figuren sind gleich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In The individual figures are the same acting parts with the same Provided with reference numerals.

Die Erzeugung eines metallischen Halbzeugs, wie beispielsweise eine Bramme 2, erfolgt mit Hilfe einer Stranggussanlage 4 in einem kontinuierlichen Verfahren. Hierbei wird die zähflüssige Schmelze mit Hilfe einer hier nicht näher dargestellten Gießpfanne in eine Kokille 6 eingegossen, die sich beispielsweise aus mehreren Kokillenplatten 8 zusammensetzt. Nach Durchfließen der Kokille 6 wird der hier gestrichelt dargestellte Schmelzstrang 10 mit Hilfe von so genannten Segmenten 12 umgelenkt und geführt. Die Segmente 12 weisen jeweils mehrere Transportrollen 14 auf. In der Zeichnung sind nur einige der Segmente 12 und zudem stark vereinfacht dargestellt. Die Segmente 12 sind komplexe Bauteile und weisen ein Traggerüst 16 auf, mit dem die Transportrollen 14 verbunden sind. Die Transportrollen 14 werden hierbei insbesondere mit Hilfe von Zylindern 18 in eine definierte Position gegen den Schmelzstrang 10 gepresst. Im Bereich der Segmente 12 wird der Schmelzstrang 10 intensiv gekühlt, so dass er allmählich erstarrt. Der erstarrte Schmelzstrang 10 wird anschließend mit Hilfe einer Schneideinrichtung 20 in die sogenannten Brammen 2 unterteilt.The production of a metallic semifinished product, such as a slab 2 , carried out with the help of a continuous casting plant 4 in a continuous process. Here, the viscous melt with the aid of a ladle, not shown here in a mold 6 cast in, for example, from several mold plates 8th composed. After flowing through the mold 6 is the melt strand shown here by dashed lines 10 with the help of so-called segments 12 diverted and guided. The segments 12 each have several transport rollers 14 on. In the drawing are just a few of the segments 12 and also very simplified. The segments 12 are complex components and have a support frame 16 on, with which the transport rollers 14 are connected. The transport wheels 14 are here in particular with the help of cylinders 18 in a defined position against the melt strand 10 pressed. In the area of the segments 12 becomes the melt strand 10 cooled intensively so that it gradually freezes. The frozen melt strand 10 is then using a cutter 20 in the so-called slabs 2 divided.

Diese werden anschließend zur Weiterverarbeitung einer Warmwalzstraße 22 zugeführt, in der die beispielsweise 25 cm starken Brammen 2 auf eine Dicke von wenigen Millimetern bei hohen Temperaturen materialabhängig von beispielsweise bis annähernd 1000°C gewalzt werden. Hierzu werden die Brammen 2 zwischen zwei Arbeitswalzen 24 umgeformt. Die Arbeitswalzen 24 werden hierbei mittels Stützwalzen 26 gegen die Oberfläche der Bramme 2 gepresst.These are then used for further processing of a hot rolling mill 22 supplied in the example 25 cm thick slabs 2 be rolled to a thickness of a few millimeters at high temperatures depending on the material, for example, to approximately 1000 ° C. For this, the slabs 2 between two work rolls 24 reshaped. The work rolls 24 be here by means of support rollers 26 against the surface of the slab 2 pressed.

Nachfolgend zu der Warmwalzstraße 22 wird das so erhaltene Metallblech 28, welches auf eine Rolle 30 aufgerollt wird, in einer Kaltwalzstraße 32 üblicherweise auf die Endstärke gewalzt. Auch hier wird das Metallblech 28 zwischen zwei nunmehr als Kaltwalzen 34 bezeichneten Arbeitswalzen gepresst. Die Kaltwalzen 34 werden wiederum mit Hilfe von Stützwalzen 26 abgestützt. Während beim Warmwalzen, das insbesondere unmittelbar nach dem Stranggießen und dem Erstarren erfolgt, die Brammen noch eine Temperatur von bis zu 1000°C aufweisen, erfolgt das Kaltwalzen etwa bei Raumtemperatur.Following to the hot rolling mill 22 becomes the metal sheet thus obtained 28 which is on a roll 30 being rolled up, in a cold rolling mill 32 usually rolled to final thickness. Again, the metal sheet 28 between two now as cold rollers 34 designated work rolls pressed. The cold rolls 34 in turn, with the help of back-up rolls 26 supported. While in hot rolling, which takes place in particular immediately after continuous casting and solidification, the slabs still have a temperature of up to 1000 ° C, the cold rolling takes place at about room temperature.

Die Stranggussanlage 4, die Warmwalzstraße 22 sowie die Kaltwalzstraße 32 sind beispielsweise gemeinsam in einem Stahlwerk 36 angeordnet. Diese drei Anlagenteile können aber ebenso an unterschiedlichen Orten in unterschiedlichen Stahlwerken 36 angeordnet sein, wobei hierbei eine Anlage, die ausschließlich eine Stranggussanlage 4 oder eine Walzstraße 22, 32 aufweist ebenfalls als Stahlwerk bezeichnet wird.The continuous casting plant 4 , the hot rolling mill 22 as well as the cold rolling mill 32 For example, they work together in a steel mill 36 arranged. However, these three parts of the system can also be used at different locations in different steel plants ken 36 be arranged, in this case a plant that exclusively a continuous casting plant 4 or a rolling mill 22 . 32 also referred to as steel mill is called.

Die bei der Herstellung zunächst der Bramme 2 und später des Metallblechs 28 hoch belasteten Bauteile sind insbesondere die Kokille 6, die Segmente 12 mit den Transportrollen 14 sowie die Walzen 24, 34, 26 der Walzstraßen 22, 32. Je nach Prozessschritt bzw. -stufe werden hierbei diese Bauteile unterschiedlich belastet. So ist beispielsweise am Beginn des beschriebenen Prozesses im Bereich der Kokille 6 eine sehr hohe thermische und korrosive Belastung der Bauteile gegeben. In diesem Bereich weist die Metallschmelze noch eine sehr hohe Temperatur auf und die Bauteile sind den eingesetzten Flussmitteln ausgesetzt. Zudem erfolgt im Bereich der Segmente 12 eine intensive Kühlung insbesondere mit Wasser, so dass hier die Segmente 12 und Transportrollen 14 einer erheblichen korrosiven Belastung ausgesetzt sind. Zugleich muss jedoch auch der Metallstrang mit Hilfe der Segmente 12 mechanisch geführt werden, so dass neben der hohen thermischen und korrosiven Belastung auch eine mechanische Belastung auftritt.The first in the production of the slab 2 and later the metal sheet 28 Highly loaded components are in particular the mold 6 , the segments 12 with the transport wheels 14 as well as the rollers 24 . 34 . 26 the rolling mills 22 . 32 , Depending on the process step or stage, these components are loaded differently. For example, at the beginning of the described process in the area of the mold 6 given a very high thermal and corrosive load on the components. In this area, the molten metal still has a very high temperature and the components are exposed to the flux used. It also takes place in the area of the segments 12 intensive cooling, especially with water, so here are the segments 12 and transport rollers 14 are exposed to a significant corrosive load. At the same time, however, must also the metal strand with the help of the segments 12 be guided mechanically, so that in addition to the high thermal and corrosive load and a mechanical load occurs.

Im Bereich der Warmwalzstraße 22 tritt die korrosive Belastung durch die Flussmittel etwas in den Hintergrund und auch die thermische Belastung nimmt zusehends ab. Gleichzeitig sind hier insbesondere die Arbeitswalzen 24 erheblichen mechanischen Belastungen ausgesetzt. Schließlich ist die thermische Belastung bei der Kaltwalzstraße 32 vergleichsweise gering, jedoch treten erhebliche mechanische Belastungen auf.In the area of the hot rolling mill 22 The corrosive effect of the fluxes is somewhat in the background and also the thermal load decreases rapidly. At the same time here are in particular the work rolls 24 exposed to considerable mechanical stress. Finally, the thermal load on the cold rolling mill 32 comparatively low, but considerable mechanical stresses occur.

Für alle diese hoch belasteten Bauteile ist nunmehr eine Beschichtung bzw. ein Beschichtungssystem vorgesehen, welches an die speziellen Anforderungen angepasst ist und für jedes dieser Bauteile deren Standzeit und Lebensdauer im Vergleich zu beispielsweise hartchrombeschichteten Bauteilen teilweise erheblich verbessert. Der Aufbau und die Zusammensetzung der Beschichtung bzw. des Beschichtungssystems wird nachfolgend anhand der 2 und 3 erläutert.For all these highly loaded components, a coating or a coating system is now provided, which is adapted to the special requirements and in some cases considerably improved their service life and service life in comparison to, for example, hard chrome-plated components. The structure and the composition of the coating or the coating system will be described below with reference to 2 and 3 explained.

Auf einen Grundkörper 37 der Bauteile wird jeweils eine im Folgenden als Grundbeschichtung 38 bezeichnete Beschichtung auf Nickelbasis elektrolytisch aufgebracht. Der Grundkörper besteht im Falle der Kokille 6 und der Kokillenplatten 8 aus Kupfer. Die Segmente 12, Transportrollen 14 sowie Walzen 24, 26, 34 bestehen beispielsweise aus Stahl.On a basic body 37 Each of the components will be referred to below as a base coat 38 referred to nickel-based coating applied electrolytically. The main body exists in the case of the mold 6 and the mold plates 8th made of copper. The segments 12 , Transport wheels 14 as well as rollers 24 . 26 . 34 consist for example of steel.

Die Grundbeschichtung 38 umfasst neben der als Grundwerkstoff 39 bezeichneten Nickelmatrix einen Anteil an Hartstoffpartikeln 40, insbesondere Borcarbidpartikel. Durch die Verwendung von Nickel als Matrixwerkstoff in Kombination insbesondere von Borcarbid für die Hartstoffpartikel 40 wird eine sehr gasdichte und damit korrosionsbeständige sowie eine thermisch sehr gut leitende Beschichtung mit zugleich sehr hoher Oberflächenhärte und geringem Abrieb erzeugt.The base coat 38 includes besides as a base material 39 designated nickel matrix a proportion of hard material particles 40 , in particular boron carbide particles. By the use of nickel as a matrix material in combination, in particular of boron carbide for the hard material particles 40 is a very gas-tight and thus corrosion-resistant as well as a very good thermally conductive coating produced at the same time very high surface hardness and low abrasion.

Die hohe Gasdichtheit wird durch die Nickelmatrix bereits bei einer sehr geringen Schichtdicke von etwa 10 μm erreicht. Gegenüber einer mikrorissigen Hartchrombeschichtung ist daher eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit gegeben. Aufgrund der guten thermischen Leitfähigkeit des Nickel-Grundwerkstoffs 39 weist die Beschichtung insgesamt auch eine hohe thermische Leitfähigkeit auf, so dass ein schneller Wärmeabtransport gewährleistet ist.The high gas-tightness is achieved by the nickel matrix even at a very small layer thickness of about 10 microns. Compared to a micro-cracked hard chrome coating therefore improved corrosion resistance is given. Due to the good thermal conductivity of the nickel base material 39 the coating has a total of high thermal conductivity, so that a faster heat dissipation is ensured.

Die mechanische Belastbarkeit der Beschichtung wird insbesondere durch die eingelagerten Hartstoffpartikel 40 erreicht, die teilweise auch über der durch die Nickelmatrix 39 gebildete Oberfläche 44 überstehen, so dass lediglich die Hartstoffpartikel 40 mit der Metallschmelze 10 bzw. der Bramme 2 oder dem Metallblech 28 in Kontakt kommen.The mechanical strength of the coating is particularly due to the embedded hard material particles 40 that reaches partly through the nickel matrix 39 formed surface 44 survive, so that only the hard particles 40 with the molten metal 10 or the slab 2 or the metal sheet 28 get in touch.

Bei den Bauteilen, die einer erheblichen mechanischen Belastung ausgesetzt sind, insbesondere die Arbeitswalzen 24 und die Kaltwalzen 34, ist in bevorzugten Ausgestaltungen zusätzlich die Aufbringung einer Diamantschicht 42 auf der Grundbeschichtung 38 vorgesehen, wie dies in 3 dargestellt ist.In the case of components which are subjected to considerable mechanical stress, in particular the work rolls 24 and the cold rollers 34 In addition, in preferred embodiments, the application of a diamond layer 42 on the base coat 38 provided, as in 3 is shown.

Ist das Bauteil eine Kokille 6 oder eine Kokillenplatte 8, deren Grundkörper 37 üblicherweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht, ist lediglich die Grundbeschichtung 38 aufgebracht. Als Grundwerkstoff 39 ist eine Nickel-Kobalt-Legierung oder auch eine Nickel-Eisen-Wolfram-Legierung vorgesehen, wobei hierbei jeweils der Nickelanteil insbesondere im Bereich von etwa 75 Vol% liegt. Der Anteil des Kobalts bzw. von Eisen und Wolfram liegt etwa zwischen 10 und 20 Vol%. Den Restanteil bilden die Borcarbidpartikel 40, deren Größe im Mikrometerbereich liegt. Die Dicke D1 der Grundbeschichtung liegt hierbei etwa im Bereich zwischen 2 und 3 mm.Is the component a mold 6 or a mold plate 8th , whose basic body 37 Usually made of copper or a copper alloy is only the base coat 38 applied. As a base material 39 is a nickel-cobalt alloy or a nickel-iron-tungsten alloy provided, in which case in each case the nickel content is in particular in the range of about 75% by volume. The proportion of cobalt or of iron and tungsten is approximately between 10 and 20% by volume. The remainder is formed by the boron carbide particles 40 whose size is in the micrometer range. The thickness D1 of the base coating is approximately in the range between 2 and 3 mm.

Die gleiche Beschichtung ist auch bei den Segmenten 12 vorgesehen, ebenfalls bei den Transportrollen 14 der Segmente 12. Da diese in unmittelbarem mechanischen Kontakt mit dem Schmelzstrang 10 stehen, weisen diese zur Verbesserung des mechanischen Abriebs eine im Vergleich zu dem restlichen Segment 12 höheren Anteil an Hartstoffpartikeln 40 auf.The same coating is also in the segments 12 provided, also at the transport wheels 14 the segments 12 , Since these are in direct mechanical contact with the melt strand 10 stand, these have to improve the mechanical abrasion in comparison to the rest of the segment 12 higher proportion of hard material particles 40 on.

Inbesondere für den Fall, dass die Arbeitswalzen 24, 34 lediglich mit der Grundbeschichtung 38 versehen sind, werden Nano-Hartstoffpartikel 40 verwendet, um eine hohe Oberflächenqualität zu erzielen. Auch liegt der Anteil der Hartstoffpartikel 40 für derartige Walzen 24, 34 im oberen Bereich zwischen 15 und 25 Vol%. Eine Beschichtung auf Basis einer Nickel-Kobalt-Legierung weist hierbei beispielsweise eine Zusammensetzung von etwa 63 Vol% Nickel, 12 Vol% Kobalt und 25 Vol% Borcarbidpartikel 40 auf.Especially in the event that the work rolls 24 . 34 only with the base coat 38 are provided are nano-hard particles 40 used to achieve a high surface quality. Also, the proportion of hard material particles 40 for such rolls 24 . 34 in the upper range between 15 and 25 vol%. A coating based on a nickel-cobalt alloy in this case has, for example, a composition of about 63% by volume of nickel, 12% by volume of cobalt and 25% by volume of boron carbide particles 40 on.

Die Stützwalzen 26 weisen demgegenüber Hartstoffpartikel 40 im Mikrometerbereich auf.The back-up rolls 26 have in contrast hard material particles 40 in the micrometer range.

Mit der Verwendung eines Schichtsystems wie es in 3 dargestellt ist, wird die Standzeit noch einmal erheblich erhöht. Die Dicke D1 der Grundbeschichtung 38 liegt in diesem Fall im unteren Bereich zwischen 0,5 und 2 mm. Gleichzeitig beträgt die Dicke D2 der Diamantbeschichtung etwa 0,5 mm.With the use of a layer system like it in 3 is shown, the service life is increased significantly again. The thickness D1 of the base coat 38 in this case lies in the lower range between 0.5 and 2 mm. At the same time, the thickness D2 of the diamond coating is about 0.5 mm.

Durch die hier beschriebene Grundbeschichtung 38 wird die Standzeit der Bauteile im Vergleich zu einer Hartchrombeschichtung jeweils um etwa das 4- bis 6-fache erhöht. Bei der Verwendung der Diamantbeschichtung 42 liegt die Verbesserung der Standzeit um ein vielfaches darüber. Insgesamt werden durch die hier beschriebenen Beschichtungsmaßnahmen die Lebensdauer der einzelnen Bauteile in einem Stahlwerk 36 erheblich verlängert, so dass für den Betrieb des Stahlwerks 36 deutliche geringere Kosten anfallen.By the primer coating described here 38 The life of the components is increased in each case by about 4 to 6 times compared to a hard chrome coating. When using the diamond coating 42 the improvement in service life is many times greater. Overall, the coating measures described here, the life of the individual components in a steel mill 36 considerably extended, allowing for the operation of the steel plant 36 significantly lower costs.

Claims (13)

Kokille (6, 8) für eine Stranggussanlage(4) mit einem Grundkörper (37) auf dem eine Beschichtung (38) aufgebracht ist, wobei die Beschichtung (38) einen duktilen metallischen Grundwerkstoff (39) mit darin eingelagerten Hartstoffpartikeln (40) umfasst.Mold ( 6 . 8th ) for a continuous casting plant ( 4 ) with a basic body ( 37 ) on the one coating ( 38 ), wherein the coating ( 38 ) a ductile metallic base material ( 39 ) with embedded therein hard material particles ( 40 ). Kokille (6, 8) nach Anspruch 1, bei der der Grundwerkstoff (39) Nickel oder eine Nickellegierung ist.Mold ( 6 . 8th ) according to claim 1, wherein the base material ( 39 ) Is nickel or a nickel alloy. Kokille (6, 8) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Hartstoffpartikel (40) über eine durch den Grundwerkstoff (39) definierte Oberfläche (44) überstehen.Mold ( 6 . 8th ) according to claim 1 or 2, wherein the hard material particles ( 40 ) via a through the base material ( 39 ) defined surface ( 44 ) survive. Kokille (6, 8) nach Anspruch 2 oder 3, bei der der Nickelanteil der Beschichtung (38) etwa zwischen 65 Vol% und 95 Vol% und insbesondere im Bereich von etwa 75 Vol% liegt.Mold ( 6 . 8th ) according to claim 2 or 3, wherein the nickel content of the coating ( 38 ) is between about 65% by volume and 95% by volume, and more preferably in the range of about 75% by volume. Kokille (6, 8) nach einem der Ansprüche 2 bis 3, bei der als Legierungsbestandteile Wolfram und/oder Eisen und/oder Kobalt vorgesehen sind.Mold ( 6 . 8th ) according to one of claims 2 to 3, in which are provided as alloying constituents tungsten and / or iron and / or cobalt. Kokille (6, 8) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der der Anteil der Legierungsbestandteile an der Beschichtung (38) etwa zwischen 10 Vol% und 20 Vol% liegt.Mold ( 6 . 8th ) according to one of claims 2 to 4, in which the proportion of the alloy constituents on the coating ( 38 ) is between about 10% by volume and 20% by volume. Kokille (6, 8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Anteil der Hartstoffpartikel (40) an der Beschichtung (38) im Bereich zwischen 5 Vol% und 30 Vol% liegt.Mold ( 6 . 8th ) according to one of the preceding claims, in which the proportion of hard material particles ( 40 ) on the coating ( 38 ) is in the range between 5% by volume and 30% by volume. Kokille (6, 8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Hartstoffpartikel (40) eine Größe im Nanometerbereich oder im Mikrometerbereich aufweisen.Mold ( 6 . 8th ) according to one of the preceding claims, in which the hard material particles ( 40 ) have a size in the nanometer range or in the micrometer range. Kokille (6, 8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als Hartstoffpartikel (40) Borcarbidpartikel und/oder Wolframcarbidpartikel verwendet werden.Mold ( 6 . 8th ) according to one of the preceding claims, in which as hard material particles ( 40 ) Boron carbide particles and / or tungsten carbide particles are used. Kokille (6, 8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Dicke (D1) der Beschichtung (38) im Bereich zwischen etwa 0,7 mm bis etwa 6 mm, insbesondere im Bereich zwischen etwa 2 mm und 3 mm liegt.Mold ( 6 . 8th ) according to one of the preceding claims, in which the thickness (D1) of the coating ( 38 ) in the range between about 0.7 mm to about 6 mm, in particular in the range between about 2 mm and 3 mm. Kokille (6, 8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Beschichtung (38) elektrolytisch aufgebracht ist.Mold ( 6 . 8th ) according to one of the preceding claims, in which the coating ( 38 ) is applied electrolytically. Kokille (6, 8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Beschichtung aus einer Nickel-Kobalt-Legierung mit Borcarbidpartikel als Hartstoffprtikel (40) besteht.Mold ( 6 . 8th ) according to one of the preceding claims, in which the coating of a nickel-cobalt alloy with boron carbide particles as hard material ( 40 ) consists. Verfahren zum Herstellen einer Kokille (6, 8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Beschichtung (38) elektrolytisch aufgebracht wird.Method for producing a mold ( 6 . 8th ) according to one of the preceding claims, in which the coating ( 38 ) is applied electrolytically.
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